JP5342794B2 - Carbon material manufacturing method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing an inexpensive carbonaceous raw material with a low ash content and excellent self-sintering properties, a method for manufacturing a high strength coke, and the high strength coke. <P>SOLUTION: The method for manufacturing the carbonaceous raw material comprises a slurry heating step for executing a heat treatment of a slurry comprising coal and an aromatic solvent, a separating step for separating the heat-treated slurry into a liquid component with the coal dissolved and a solid component comprising an ash content and insoluble coal, an ashless coal obtaining step for obtaining ashless coal by removing the aromatic solvent from the liquid component, and an ashless coal heating step for applying a heat treatment to the ashless coal so as to obtain the carbonaceous raw material. The volatile content of the carbonaceous raw material measured by the method defined in JIS M 8812 is 24 mass% or more and less than 35 mass%. The method for manufacturing the coke differs from the method for manufacturing the carbonaceous raw material in that the ashless coal heating step is substituted by a dry distillation step. The coke does not contain carbon derived from inertinite in a maceral group of raw material coal for coke production. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&amp;INPIT

Description

構造材料や電気材料を構成する炭素材料の原料として利用される炭素原料の製造方法、この方法で製造される炭素原料が中間的に生成するコークスの製造方法、および冶金などに使用される強度の高いコークスに関するものである。   A method for producing a carbon raw material used as a raw material for a carbon material constituting a structural material or an electric material, a method for producing a coke intermediately produced by the carbon raw material produced by this method, and a strength used for metallurgy. It is about high coke.

従来、炭素材料は、耐熱性や化学的安定性に優れ、しかも電気伝導性があるため、構造材料や電気材料として広く利用されている。また、炭素は高温で多くの金属酸化物を還元する作用を示すので、シリコンやチタンなどの精錬における還元剤としても使用される。炭素材料に求められる特性はその用途により様々であるが、炭素以外の不純物(灰分と称される)がすくないほどよいことは言うまでもない。それは汚染のもとになるからである。とくに、冶金用還元剤として使う際にはなおのことである。   Conventionally, carbon materials have been widely used as structural materials and electrical materials because of their excellent heat resistance and chemical stability and electrical conductivity. Further, since carbon exhibits an action of reducing many metal oxides at a high temperature, it is also used as a reducing agent in refining silicon and titanium. The characteristics required for carbon materials vary depending on the application, but it goes without saying that impurities other than carbon (called ash) are not so good. It is a source of contamination. This is especially true when used as a metallurgical reducing agent.

さて、炭素材料の製造工程では、通常、コークスなどの骨材成分(炭素含有率が高く、溶融することなく炭素化する)と、バインダー成分(熱可塑性があり、骨材同士を結合し、しかも炭素化する)を混合して成形し、高温に加熱処理して炭素化させている。   Now, in the production process of carbon materials, usually, aggregate components such as coke (carbon content is high and carbonizes without melting) and binder components (there is thermoplasticity, and aggregates are bonded together, Carbonized) is mixed and molded, and is carbonized by heat treatment at a high temperature.

このほかの炭素材料の製造方法として、自己焼結性の炭素原料を用いるものがある。自己焼結性とは、バインダー成分を添加しなくても、成形が可能で、それを加熱処理することによって、その形状を保ったまま炭素化するような性質である。   As another method for producing a carbon material, there is a method using a self-sintering carbon raw material. Self-sintering is a property that allows molding without adding a binder component and carbonizes it while maintaining its shape by heat treatment.

自己焼結性の炭素原料の代表的な例として、生コークス(600℃前後で乾留することにより製造されるコークス)やメソカーボンマイクロビーズなどを挙げることができる。   Typical examples of the self-sintering carbon raw material include raw coke (coke produced by dry distillation at around 600 ° C.) and mesocarbon microbeads.

生コークスは、石炭タール、石炭ピッチ、あるいは種々の石油精製残渣油を加熱処理して製造される。原料が灰分を含有するため、低灰分の自己焼結性炭素原料に変換することは困難である。   Raw coke is produced by heat-treating coal tar, coal pitch, or various petroleum refined residue oils. Since the raw material contains ash, it is difficult to convert it into a low ash self-sintering carbon raw material.

メソカーボンマイクロビーズは、同様に石炭タール、石炭ピッチ、あるいは種々の石油精製残渣油を注意深く熱処理して、光学的異方性をもった微小球体(メソカーボンマイクロビーズ)を生成し、それを分離するという方法で製造される(例えば、特許文献1参照)。   Similarly, mesocarbon microbeads are also carefully treated with coal tar, coal pitch, or various petroleum refining residues to produce microspheres (mesocarbon microbeads) with optical anisotropy, which are separated. (For example, refer to Patent Document 1).

他方、低灰分の炭素質材料という観点で、最近、活発に開発が進められている、いわゆる、無灰炭を挙げることができる(例えば、特許文献2参照)。ここで、無灰炭とは、石炭を溶剤で抽出処理し、この溶剤に溶ける成分だけを分離して、その後、溶剤を除去することによって、製造されたものである。灰分は溶剤には溶けないため、無灰炭は実質的に灰分を含まない。これが無灰炭の第一の特徴である。無灰炭の第二の特徴は、熱流動性に優れるということである。石炭の中には粘結炭のように400℃前後で熱可塑性を示すものもあるが、無灰炭は原料石炭の品位に関わらず200〜300℃で溶融する。   On the other hand, there can be mentioned so-called ashless coal, which has been actively developed recently from the viewpoint of a low ash carbonaceous material (see, for example, Patent Document 2). Here, ashless coal is produced by extracting coal with a solvent, separating only the components soluble in the solvent, and then removing the solvent. Since ash is not soluble in the solvent, ashless coal is substantially free of ash. This is the first feature of ashless coal. The second feature of ashless coal is that it has excellent thermal fluidity. Some coals exhibit thermoplasticity at around 400 ° C. like caking coal, but ashless coal melts at 200-300 ° C. regardless of the quality of the raw coal.

従来の炭素原料の製造方法では、以下に示す問題があった。特許文献1に記載されたメソカーボンマイクロビーズは、その分離工程で、純度をある程度は高くして、灰分濃度を低下させることができる。しかしながら、特許文献1に記載された製造方法は、メソカーボンマイクロビーズという自己焼結性炭素原料を、以下に示す理由により、必ずしも簡易に製造できる製造方法ではない。
(1)メソカーボンマイクロビーズを生成させるために、長時間の、高度に管理された熱
処理が必要である。
(2)メソカーボンマイクロビーズの収率があまり高くない。
(3)メソカーボンマイクロビーズの分離に煩雑な操作が必要である。
The conventional carbon raw material production method has the following problems. The mesocarbon microbeads described in Patent Document 1 can increase the purity to some extent and reduce the ash concentration in the separation step. However, the manufacturing method described in Patent Document 1 is not necessarily a manufacturing method that can easily manufacture a self-sintering carbon raw material called mesocarbon microbeads for the following reason.
(1) In order to produce mesocarbon microbeads, a long and highly controlled heat treatment is required.
(2) The yield of mesocarbon microbeads is not so high.
(3) A complicated operation is required for separating mesocarbon microbeads.

また、特許文献2に記載された無灰炭は、その特徴の一つである熱流動性(溶融性)が、自己焼結性の炭素原料として考えると逆に欠点となる。つまり、構造材料や電気材料(炭素材料)を製造する際に、無灰炭で成形体を成形することができても、その成形体は、炭素化のための熱処理過程で、溶融してその形が失われてしまうので、所望の形状の炭素材料を得ることができない。それゆえ、特許文献2に記載された無灰炭は、炭素材料としては、自己焼結性に劣るという問題があった。   In addition, the ashless coal described in Patent Document 2 is disadvantageous in terms of heat fluidity (meltability), which is one of its features, as a self-sintering carbon raw material. In other words, when manufacturing a structural material or an electric material (carbon material), even if the molded body can be molded from ashless coal, the molded body is melted in the heat treatment process for carbonization. Since the shape is lost, a carbon material having a desired shape cannot be obtained. Therefore, the ashless coal described in Patent Document 2 has a problem that it is inferior in self-sinterability as a carbon material.

ところで、コークスは、一般的に石炭の乾留により製造されており、その強度が高いことが望まれている。すなわち、冶金、例えば、高炉法による製鉄においては、大容積の高炉に大量の鉄鉱石と共にコークスが投入され、炉の下部から空気を吹き込みながらの還元反応にコークスが関与するので、コークスが炉内で損壊して吹き込まれた空気の流れを悪化させることがない高い強度が求められる。この求めに応じるために、粘結性が高い良質の石炭がコークス製造用原料炭として特に好んで使用されている。   By the way, coke is generally produced by dry distillation of coal, and its strength is desired to be high. That is, in metallurgy, for example, iron making by the blast furnace method, coke is introduced into a large-volume blast furnace together with a large amount of iron ore, and coke is involved in the reduction reaction while blowing air from the lower part of the furnace. Therefore, a high strength that does not deteriorate the flow of the air blown and damaged is required. In order to meet this demand, high-quality coal having high caking properties is particularly preferably used as a raw coal for producing coke.

良質の石炭は高強度コークスを製造するための原料として適しているものの、その枯渇化の進行と高価なことから、質が落ちるが安価な石炭を使用しつつ強度の高いコークスを製造する研究開発が従来から行なわれている。高強度のコークスを製造するには、石炭を顕微鏡観察したときに認められる微細組織成分群であるマセラル・グループに基づいたコークス化反応の理解が不可欠であり、高強度のコークスを得るためには、石炭中のイナーチニット(不活性成分)の割合に適正範囲があること、イナーチニット由来のコークスと活性成分由来のコークスの接着強度が重要であることなどが従来の研究開発の結果として知られている。   Good quality coal is suitable as a raw material for producing high-strength coke, but because of its depletion and expensiveness, research and development to produce high-strength coke while using low-cost coal, although its quality is low Has been performed conventionally. In order to produce high-strength coke, it is indispensable to understand the coking reaction based on the maceral group, which is a group of microstructural components recognized when microscopically observing coal. As a result of conventional research and development, it is known that there is an appropriate range for the ratio of inertinite (inactive component) in coal, and that the bond strength between inertinite coke and active component-derived coke is important. .

また、複数種の石炭を配合したものの乾留、乾留を行なうためのコークス炉内への石炭充填密度、石炭の水分量などに着目して高い強度のコークスを製造するための研究開発が行なわれてきたが、コークスの強度の指標となる強度指数DI600 9.5が88.0以上のコークスを安定して製造することは困難である。たとえば、コークス炉内への石炭充填密度を高くすれば高強度のコークスが得られるが、その密度を780kg/m3以上にすると
コークス炉内の圧力が当該炉を破損させる恐れがあり、このようなコークスの製造方法の採用を避けたいところである。また、水分を極端に低くすることは、そのためのコストの発生がある。そのため、通常のコークス製造用原料炭を使用し、コークス炉を使用する方法で得られるコークスの強度指数DI600 9.5は、86.0〜87.0程度が限界と見られている。
特開2007−186386号公報 特開2001−26791号公報
Research and development has been conducted to produce high-strength coke with a focus on the coal density in the coke oven and the moisture content of the coal in the blending of multiple types of coal. However, it is difficult to stably produce coke having a strength index DI 600 9.5 of 88.0 or more, which is an index of coke strength. For example, if the coal filling density in the coke oven is increased, high strength coke can be obtained, but if the density is increased to 780 kg / m 3 or more, the pressure in the coke oven may damage the furnace. I want to avoid the use of new coke production methods. In addition, extremely low moisture causes a cost for that purpose. For this reason, the limit of the strength index DI 600 9.5 of coke obtained by a method using a coke production raw coke and using a coke oven is considered to be about 86.0 to 87.0.
JP 2007-186386 A JP 2001-26791 A

本発明は、上記事情に鑑み、低灰分であって、優れた自己焼結性を有する炭素原料を製造でき、しかも、それを安価に実施できる炭素原料の製造方法を提供することを目的とする。   In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a carbon raw material production method that can produce a carbon raw material that has a low ash content and has excellent self-sintering properties, and that can be carried out at a low cost. .

また、本発明は、高い強度のコークスを実現するためのコークスの製造方法、および強度が高いコークスの提供を目的とする。   Another object of the present invention is to provide a coke production method for realizing high-strength coke and a high-strength coke.

本発明に係る炭素原料の製造方法は、石炭と芳香族溶剤を含むスラリーを加熱処理するスラリー加熱工程と、前記スラリー加熱工程で加熱処理されたスラリーを、石炭が溶解した液体成分と、灰分と不溶石炭からなる固体成分に分離する分離工程と、前記液体成分から芳香族溶剤を除去して、無灰炭を取得する無灰炭取得工程とを含み、前記無灰炭加熱工程で得られた炭素原料の揮発分が、JIS M 8812に定められた方法により測定した際に、35質量%未満、かつ、24質量%以上であることを特徴とする。   The method for producing a carbon raw material according to the present invention includes a slurry heating step of heat-treating a slurry containing coal and an aromatic solvent, a liquid component in which coal is dissolved, and an ash content of the slurry heat-treated in the slurry heating step. Obtained by the ashless coal heating step, including a separation step of separating into a solid component made of insoluble coal, and an ashless coal acquisition step of removing the aromatic solvent from the liquid component to acquire ashless coal When measured by the method defined in JIS M 8812, the volatile content of the carbon raw material is less than 35% by mass and 24% by mass or more.

前記手順によれば、炭素原料の製造方法が、スラリー加熱工程、分離工程および無灰炭取得工程を含むことによって、灰分濃度が極めて少ない無灰炭を得ることができ、結果的に無灰炭からなる炭素原料の灰分濃度も低下する。また、無灰炭を加熱処理する無灰炭加熱工程を含むことによって、無灰炭からなる炭素原料の揮発分が、所定範囲内に調製され、炭素原料の自己焼結性が向上する。そして、スラリーの加熱処理(加熱抽出)、石炭成分が溶解した液体成分の分離、分離した液体成分からの芳香族溶剤除去という簡易な方法で無灰炭が得られる。また、無灰炭を加熱処理という簡易な方法を行なうだけで、従来の無灰炭の欠点であった自己焼結性が向上する。   According to the above procedure, the carbon raw material production method includes a slurry heating step, a separation step, and an ashless coal acquisition step, so that ashless coal having an extremely low ash concentration can be obtained. The ash concentration of the carbon raw material made from the above also decreases. Moreover, the volatile matter of the carbon raw material which consists of ashless coal is prepared in the predetermined range by including the ashless coal heating process which heat-processes ashless coal, and the self-sintering property of a carbon raw material improves. Then, ashless coal is obtained by a simple method of heat treatment (heat extraction) of the slurry, separation of the liquid component in which the coal component is dissolved, and removal of the aromatic solvent from the separated liquid component. Moreover, the self-sinterability which was the fault of the conventional ashless coal improves only by performing the simple method of heat-treating ashless coal.

また、本発明に係る炭素原料の製造方法は、前記分離工程において、前記液体成分と前記固体成分との分離を重力沈降法で行なうことを特徴とする。前記手順によれば、液体成分と固体成分との分離を重力沈降法で行なうことによって、分離作業を連続して行なうことが可能となる。   The method for producing a carbon raw material according to the present invention is characterized in that in the separation step, the liquid component and the solid component are separated by a gravity sedimentation method. According to the above procedure, the separation operation can be continuously performed by separating the liquid component and the solid component by the gravity sedimentation method.

また、本発明に係る炭素原料の製造方法は、前記無灰炭取得工程において、前記液体成分からの前記芳香族溶剤の除去を蒸留法または蒸発法で行なうことを特徴とする。前記手順によれば、液体成分からの芳香族溶剤の除去を蒸留法または蒸発法で行なうことによって、芳香族溶剤の除去作業が簡易なものとなる。   The method for producing a carbon raw material according to the present invention is characterized in that, in the ashless coal acquisition step, the aromatic solvent is removed from the liquid component by a distillation method or an evaporation method. According to the above procedure, the removal of the aromatic solvent from the liquid component is performed by the distillation method or the evaporation method, thereby simplifying the operation of removing the aromatic solvent.

本発明に係るコークスの製造方法は、石炭と芳香族溶剤を含むスラリーを加熱処理するスラリー加熱工程と、前記スラリー加熱工程で加熱処理されたスラリーを、石炭が溶解した液体成分と、灰分と不溶石炭からなる固体成分に分離する分離工程と、前記液体成分から芳香族溶剤を除去して、無灰炭を取得する無灰炭取得工程と、前記無灰炭取得工程で取得された無灰炭を乾留する乾留工程とを有することを特徴とする。   The method for producing coke according to the present invention includes a slurry heating step in which a slurry containing coal and an aromatic solvent is heat-treated, a slurry that has been heat-treated in the slurry heating step, a liquid component in which coal is dissolved, an ash content, and an insoluble matter. Separation step for separating into solid components made of coal, ashless coal acquisition step for removing ash coal by removing aromatic solvent from the liquid component, and ashless coal acquired in the ashless coal acquisition step And a carbonization step of carbonizing.

本発明に係るコークスの製造方法では、乾留工程における無灰炭の過剰な膨張の抑制と、より高い強度のコークスを実現するため、前記乾留工程の前に、前記無灰炭取得工程で得られた無灰炭に対してその膨張性を低下させるための前処理工程を設けることが好適である。   In the method for producing coke according to the present invention, in order to suppress excessive expansion of ashless coal in the dry distillation step and to achieve higher strength coke, it is obtained in the ashless coal acquisition step before the dry distillation step. It is preferable to provide a pretreatment step for reducing the expansion of the ashless coal.

本発明に係るコークスは、コークス製造用原料炭のマセラル・グループにおけるイナーチニットに由来する炭素を含有しないことを特徴とする。当該コークスの強度指数DI600 9.5を88.0以上とすることができ、本発明に係るコークスは、製鉄などの冶金での使用に適しており、銑鉄の製造方法に使用される。 The coke according to the present invention is characterized by not containing carbon derived from inertite in the maceral group of coking coal. The strength index DI 600 9.5 of the coke can be 88.0 or more, and the coke according to the present invention is suitable for use in metallurgy such as iron making, and is used in a method for producing pig iron.

本発明に係る炭素原料の製造方法によれば、スラリー加熱工程、分離工程、無灰炭取得工程、および、揮発分を所定範囲に調整する無灰炭加熱工程を含むことによって、低灰であって、優れた自己焼結性を有する炭素材料が製造できる。また、このような炭素原料を簡易に製造できる。   According to the method for producing a carbon raw material according to the present invention, low ash is obtained by including a slurry heating step, a separation step, an ashless coal acquisition step, and an ashless coal heating step of adjusting the volatile content to a predetermined range. Thus, a carbon material having excellent self-sinterability can be produced. Moreover, such a carbon raw material can be easily manufactured.

なお、炭素原料が優れた自己焼結性を有するため、この炭素原料を使用して炭素材料を製造する際、バインダーを用いなくても容易に所望の形状に成形することができ、そのま
ま炭素化させることができる。したがって、製造される炭素材料は、構造材料や電気材料や冶金用還元剤として用いることが可能となる。
Since carbon materials have excellent self-sintering properties, when carbon materials are produced using these carbon materials, they can be easily formed into a desired shape without using a binder, and carbonized as it is. Can be made. Accordingly, the produced carbon material can be used as a structural material, an electrical material, or a metallurgical reducing agent.

また、本発明に係る炭素原料の製造方法によれば、分離工程を重力沈降法で行なうことによって、炭素原料を低コストで大量に製造できる。   Moreover, according to the manufacturing method of the carbon raw material which concerns on this invention, a carbon raw material can be manufactured in large quantities at low cost by performing a separation process by a gravity sedimentation method.

さらに、本発明に係る炭素原料の製造方法によれば、無灰炭取得工程の芳香族溶剤除去を蒸留法または蒸発法で行なうことによって、炭素原料をより一層簡易に製造できる。   Furthermore, according to the method for producing a carbon raw material according to the present invention, the carbon raw material can be more easily produced by removing the aromatic solvent in the ashless coal acquisition step by a distillation method or an evaporation method.

本発明に係るコークスの製造方法は、従来においては適量化しなければならないと考えられていたイナーチニットを実質的に含まない無灰炭を乾留するので、強度の高いコークスを得ることができる。   In the coke production method according to the present invention, ashless coal substantially free of inert knit, which has been thought to be appropriate in the past, is dry-distilled, so that high strength coke can be obtained.

本発明に係るコークスは、この特徴であるイナーチニットに由来する炭素を含有しないので、高い強度を有する。   The coke according to the present invention does not contain carbon derived from the inert knit, which is this characteristic, and thus has high strength.

次に、図面を参照して本発明に係る炭素原料の製造方法について詳細に説明する。なお、参照する図面において、図1は、炭素原料の製造方法の工程を説明するフローチャート、図2は、重力沈降法を行うための固液分離装置を示す模式図である。   Next, the manufacturing method of the carbon raw material which concerns on this invention with reference to drawings is demonstrated in detail. In the drawings to be referred to, FIG. 1 is a flowchart for explaining steps of a carbon raw material production method, and FIG. 2 is a schematic diagram showing a solid-liquid separation device for performing a gravity sedimentation method.

<<炭素原料の製造方法>>
図1に示すように、炭素原料の製造方法は、スラリー加熱工程(S1)と、分離工程(S2)と、無灰炭取得工程(S3)と、無灰炭加熱工程(S4)と、を含むものである。
以下、各工程について説明する。
<< Method for producing carbon raw materials >>
As shown in FIG. 1, the method for producing a carbon raw material includes a slurry heating step (S1), a separation step (S2), an ashless coal acquisition step (S3), and an ashless coal heating step (S4). Is included.
Hereinafter, each step will be described.

<スラリー加熱工程(S1)>
スラリー加熱工程(S1)は、石炭と芳香族溶剤とを混合してスラリーを調製し、その石炭と芳香族溶剤を含むスラリーを加熱処理する工程である。そして、スラリーを加熱処理することによって、石炭成分が芳香族溶剤に加熱抽出される。
<Slurry heating step (S1)>
The slurry heating step (S1) is a step of preparing a slurry by mixing coal and an aromatic solvent, and heating the slurry containing the coal and the aromatic solvent. And a coal component is heat-extracted by the aromatic solvent by heat-processing a slurry.

原料となる石炭(以下、「原料石炭」ともいう)は、軟化溶融性をほとんど持たない非微粘炭や、一般炭、低品位炭である褐炭、亜瀝青炭等の劣質炭を使用することが好ましい。これらのような安価な石炭を使用することにより、無灰炭をさらに安価に製造することができるため、さらに経済性の向上を図ることができる。しかし、用いる石炭は、これら劣質炭に限るものではなく、瀝青炭を使用しても良い。   Coal used as a raw material (hereinafter also referred to as “raw coal”) may be non-minor cohesive that has almost no softening and melting properties, or low quality coal such as steam coal, low-grade coal lignite, sub-bituminous coal, etc. preferable. By using inexpensive coal such as these, ashless coal can be produced at a lower cost, so that economic efficiency can be further improved. However, the coal used is not limited to these inferior coals, and bituminous coals may be used.

なお、ここでの劣質炭とは、非微粘結炭、一般炭、低品位炭等の石炭をいう。また、低品位炭とは、20%以上の水分を含有し、脱水することが望まれる石炭のことである。このような低品位炭には、例えば、褐炭、亜炭、亜瀝青炭がある。例えば、褐炭には、ビクトリア炭、ノースダゴタ炭、ベルガ炭等があり、亜瀝青炭には、西バゴン炭、ビヌンガン炭、サマランガウ炭等がある。低品位炭は上記例示のものに限定されず、多量の水分を含有し、脱水することが望まれる石炭は、いずれも本発明のいう低品位炭に含まれる。   In addition, inferior coal here means coals, such as a non-slightly caking coal, a general coal, and a low grade coal. Further, the low-grade coal is coal that contains 20% or more moisture and is desired to be dehydrated. Examples of such low-grade coal include lignite, lignite, and sub-bituminous coal. For example, lignite coal includes Victoria coal, North Dagota coal, Berga coal, and sub-bituminous coal includes West Bagon coal, Binungan coal, Samarangau coal, and the like. The low-grade coal is not limited to those exemplified above, and any coal containing a large amount of water and desired to be dehydrated is included in the low-grade coal referred to in the present invention.

石炭を溶解する芳香族溶剤としては、一般的には、ベンゼン、トルエン、キシレン等の1環芳香族化合物や、ナフタレン、メチルナフタレン、ジメチルナフタレン、トリメチルナフタレン等の2環芳香族化合物等が用いられる。また、2環芳香族化合物には、その他脂肪族側鎖をもつナフタレン類、また、これにビフェニルや長鎖脂肪族側鎖をもつアルキルベンゼンが含まれる。なお、非水素供与性溶剤である2環芳香族化合物が好ましい。   Generally, aromatic solvents that dissolve coal include monocyclic aromatic compounds such as benzene, toluene, and xylene, and bicyclic aromatic compounds such as naphthalene, methylnaphthalene, dimethylnaphthalene, and trimethylnaphthalene. . The bicyclic aromatic compound includes other naphthalenes having an aliphatic side chain, and biphenyl and alkylbenzene having a long aliphatic side chain. A bicyclic aromatic compound which is a non-hydrogen donating solvent is preferable.

非水素供与性溶剤は、主に石炭の乾留生成物から精製した、2環芳香族を主とする溶剤である石炭誘導体である。この非水素供与性溶剤は、加熱状態でも安定であり、石炭との親和性に優れているため、溶剤に抽出される石炭成分の割合(以下、「抽出率」ともいう)が高く、また、蒸留等の方法で容易に回収可能な溶剤である。そして、この回収した溶剤は、経済性の向上を図るため、循環使用することもできる。   The non-hydrogen donating solvent is a coal derivative which is a solvent mainly composed of a bicyclic aromatic and purified mainly from a coal carbonization product. Since this non-hydrogen donating solvent is stable even in a heated state and has excellent affinity with coal, the proportion of coal components extracted into the solvent (hereinafter also referred to as “extraction rate”) is high. It is a solvent that can be easily recovered by methods such as distillation. The recovered solvent can be recycled for improving economic efficiency.

芳香族溶剤は、沸点が180〜330℃のものが好ましい。沸点が180℃未満であると、加熱抽出の際、または、後述する分離工程(S2)での必要圧力が高くなり、また、芳香族溶剤を回収する工程で揮発による損失が大きくなり、芳香族溶剤の回収率が低下する。さらに、加熱抽出での抽出率が低下する。一方、330℃を超えると、分離工程(S2)での液体成分、または、固体成分からの芳香族溶剤の分離が困難となり、溶剤の回収率が低下する。   The aromatic solvent preferably has a boiling point of 180 to 330 ° C. When the boiling point is less than 180 ° C., the required pressure in the heat extraction or in the separation step (S2) described later increases, and the loss due to volatilization increases in the step of recovering the aromatic solvent. Solvent recovery is reduced. Furthermore, the extraction rate in the heat extraction decreases. On the other hand, when it exceeds 330 ° C., it becomes difficult to separate the aromatic solvent from the liquid component or the solid component in the separation step (S2), and the solvent recovery rate decreases.

芳香族溶剤に対する石炭濃度は、原料石炭の種類にもよるが、乾燥炭基準で10〜50質量%の範囲が好ましく、20〜35質量%の範囲がより好ましい。芳香族溶剤に対する石炭濃度が10質量%未満であると、芳香族溶剤の量に対し、芳香族溶剤に抽出する石炭成分の割合が少なくなり、経済的ではない。一方、石炭濃度は高いほど好ましいが、50質量%を超えると、スラリーの粘度が高くなり、スラリーの移動や分離工程(S2)での液体成分と固体成分との分離が困難となりやすい。   Although the coal density | concentration with respect to an aromatic solvent is based also on the kind of raw material coal, the range of 10-50 mass% is preferable on a dry coal basis, and the range of 20-35 mass% is more preferable. When the coal concentration with respect to the aromatic solvent is less than 10% by mass, the proportion of the coal component extracted into the aromatic solvent is less than the amount of the aromatic solvent, which is not economical. On the other hand, the higher the coal concentration, the better. However, when it exceeds 50% by mass, the viscosity of the slurry becomes high, and it becomes difficult to move the slurry and separate the liquid component and the solid component in the separation step (S2).

スラリーの加熱処理(加熱抽出)は、400〜420℃の温度(下限温度は370℃でも良い)で20分以下抽出した後、370℃以下に冷却することが好ましい。   In the heat treatment (heat extraction) of the slurry, it is preferable that the slurry is extracted at a temperature of 400 to 420 ° C. (the lower limit temperature may be 370 ° C.) for 20 minutes or less and then cooled to 370 ° C. or less.

スラリーの加熱温度が370℃未満であると、石炭を構成する分子間の結合を弱めるのに不十分であり、原料石炭として劣質炭を使用した場合、後述する無灰炭取得工程(S3)で取得される無灰炭の再固化温度を高めることができない。一方、420℃を超えると、石炭の熱分解反応が非常に活発になり、生成した熱分解ラジカルの再結合が起こるため、抽出率が低下する。   When the heating temperature of the slurry is less than 370 ° C., it is insufficient to weaken the bonds between the molecules constituting the coal. When inferior coal is used as the raw coal, in the ashless coal acquisition step (S3) described later The resolidification temperature of the obtained ashless coal cannot be increased. On the other hand, if it exceeds 420 ° C., the pyrolysis reaction of coal becomes very active, and recombination of the generated pyrolysis radical occurs, so that the extraction rate decreases.

加熱温度が400〜420℃(下限温度は370℃でも良い)の範囲では、数分〜20分の短時間なら問題ないが、抽出時間が長くなるにつれ、熱分解反応が進行しすぎて、ラジカル重合反応が進み、抽出率が低下する。ただし、20分以下の抽出時間では、比較的高い抽出率が保持される。また、370℃の温度では、抽出時間が30分以上で抽出率が最大となり、その後、数時間の抽出時間に及んでも、抽出率は大きく変化しない。抽出を2段階の温度で行なうかについては拘らないが、抽出率を向上させるためには、370〜420℃の温度で20分以下加熱した後、370℃以下に冷却するのが最も好適な条件である。   When the heating temperature is in the range of 400 to 420 ° C. (the lower limit temperature may be 370 ° C.), there is no problem for a short time of several minutes to 20 minutes. However, as the extraction time becomes longer, the thermal decomposition reaction proceeds too much and radicals The polymerization reaction proceeds and the extraction rate decreases. However, a relatively high extraction rate is maintained for an extraction time of 20 minutes or less. Further, at a temperature of 370 ° C., the extraction rate becomes maximum when the extraction time is 30 minutes or more, and the extraction rate does not change greatly even after the extraction time of several hours thereafter. Regardless of whether the extraction is performed at two stages of temperature, in order to improve the extraction rate, it is most preferable to heat at 370 to 420 ° C. for 20 minutes or less and then cool to 370 ° C. or less. It is.

冷却する際の温度の下限は、350℃が好ましい。350℃未満であると、芳香族溶剤の溶解力が低下して、一旦抽出された石炭成分の再析出が起き、無灰炭の収率が低下する。   The lower limit of the temperature for cooling is preferably 350 ° C. When the temperature is lower than 350 ° C., the dissolving power of the aromatic solvent is reduced, and re-precipitation of the extracted coal component occurs, so that the yield of ashless coal is reduced.

なお、加熱抽出では、後述するように、例えば、抽出槽を400〜420℃(下限温度は370℃でも良い)に上昇させ、直ちに冷却してもよく、抽出時間の下限は一概に決められないが、抽出槽の操作上の観点からは、抽出時間の下限は1分に設定するのがよい。すなわち、この場合、抽出時間は、1〜20分の範囲とするのが好ましい。   In the heat extraction, as described later, for example, the extraction tank may be raised to 400 to 420 ° C. (the lower limit temperature may be 370 ° C.) and immediately cooled, and the lower limit of the extraction time cannot be determined unconditionally. However, from the viewpoint of operation of the extraction tank, the lower limit of the extraction time is preferably set to 1 minute. That is, in this case, the extraction time is preferably in the range of 1 to 20 minutes.

そして、400〜420℃(下限温度は370℃でも良い)の温度で20分以下加熱した後は、370℃以下へ直ちに冷却する。370℃以下への冷却に時間がかかると、その分、抽出率が低下するためである。ここで、「直ちに冷却する」とは、できる限り速やか
に、冷却処理を施すことによって冷却するということであり、例えば、後述する重力沈降槽へ、スラリーが移動するまでの間に、できる限り速やかに、冷却処理により冷却するということである。
And after heating for 20 minutes or less at the temperature of 400-420 degreeC (a minimum temperature may be 370 degreeC), it cools immediately to 370 degrees C or less. This is because if the cooling to 370 ° C. or lower takes time, the extraction rate decreases accordingly. Here, “immediately cool” means to cool by applying a cooling process as quickly as possible. For example, as soon as possible until the slurry moves to a gravity settling tank described later. In other words, it is cooled by a cooling process.

また、抽出率は、400〜420℃(下限温度は370℃でも良い)の温度での加熱時間(抽出時間)が短いほど高いため、抽出率をさらに向上させるためには、加熱時間(抽出時間)を15分以下とするのが好ましく、10分以下とするのがより好ましく、5分以下とするのがさらに好ましい。さらには0分、すなわち、400〜420℃の温度に昇温して抽出した後、直ちに370℃以下に冷却するのがより好ましい。   Further, the extraction rate is higher as the heating time (extraction time) at a temperature of 400 to 420 ° C. (the lower limit temperature may be 370 ° C.) is shorter. Therefore, in order to further improve the extraction rate, the heating time (extraction time) ) Is preferably 15 minutes or less, more preferably 10 minutes or less, and even more preferably 5 minutes or less. Furthermore, it is more preferable to cool to 370 ° C. or less immediately after the temperature is raised to 0 minutes, that is, 400 to 420 ° C. for extraction.

さらに、400〜420℃(下限温度は370℃でも良い)の温度の範囲においては、400℃に近い温度が好ましく、400℃であることが好ましい。400℃に近いほど、抽出率が高くなるためである。なお、この加熱抽出の際、石炭の熱分解により、主に平均沸点(Tb50:50%留出温度)が200〜300℃にある芳香族に豊富な成分が生成し、好適に芳香族溶剤の一部として利用することができる。   Furthermore, in the temperature range of 400 to 420 ° C. (the lower limit temperature may be 370 ° C.), a temperature close to 400 ° C. is preferable, and 400 ° C. is preferable. This is because the closer to 400 ° C., the higher the extraction rate. In this heating extraction, the coal is thermally decomposed to produce aromatic-rich components mainly having an average boiling point (Tb50: 50% distillation temperature) of 200 to 300 ° C. Can be used as part.

加熱抽出は、非還元性雰囲気で行うことが好ましい。具体的には、不活性ガスの存在下で行う。加熱抽出の際、酸素に接触すると、発火する恐れがあるため危険であり、また、水素を用いた場合には、コストが高くなるためである。   Heat extraction is preferably performed in a non-reducing atmosphere. Specifically, it is performed in the presence of an inert gas. This is because contact with oxygen during heating extraction is dangerous because it may ignite, and the cost increases when hydrogen is used.

加熱抽出で用いる不活性ガスとしては、安価な窒素を用いることが好ましいが、特に限定されるものではない。また、加熱抽出での圧力は、加熱抽出の際の温度や用いる芳香族溶剤の蒸気圧にもよるが、1.0〜2.0MPaが好ましい。圧力が芳香族溶剤の蒸気圧より低い場合には、芳香族溶剤が揮発して液相に閉じ込められず、抽出できない。芳香族溶剤を液相に閉じ込めるには、芳香族溶剤の蒸気圧より高い圧力が必要となる。一方、圧力が高すぎると、機器のコスト、運転コストが高くなり、経済的ではない。   As the inert gas used in the heat extraction, inexpensive nitrogen is preferably used, but is not particularly limited. The pressure in the heat extraction is preferably 1.0 to 2.0 MPa, although it depends on the temperature at the time of heat extraction and the vapor pressure of the aromatic solvent used. When the pressure is lower than the vapor pressure of the aromatic solvent, the aromatic solvent volatilizes and is not trapped in the liquid phase and cannot be extracted. In order to confine the aromatic solvent in the liquid phase, a pressure higher than the vapor pressure of the aromatic solvent is required. On the other hand, if the pressure is too high, the cost of the equipment and the operating cost increase, which is not economical.

<分離工程(S2)>
分離工程(S2)は、前記スラリー加熱工程(S1)で加熱処理されたスラリーを、液体成分と固体成分とに分離する工程である。ここで、液体成分とは、芳香族溶剤に抽出された石炭成分を含む溶液をいい、固体成分とは、芳香族溶剤に不溶な灰分と不溶石炭を含むスラリーをいう。
<Separation step (S2)>
The separation step (S2) is a step of separating the slurry heat-treated in the slurry heating step (S1) into a liquid component and a solid component. Here, the liquid component means a solution containing a coal component extracted into an aromatic solvent, and the solid component means a slurry containing ash and insoluble coal insoluble in the aromatic solvent.

分離工程(S2)でスラリーを液体成分と固体成分とに分離する方法としては、特に限定されるものではないが、重力沈降法を用いることが好ましい。   The method for separating the slurry into a liquid component and a solid component in the separation step (S2) is not particularly limited, but it is preferable to use a gravity sedimentation method.

スラリーを液体成分と固体成分とに分離する方法としては、各種の濾過方法や遠心分離による方法が一般的に知られている。しかしながら、濾過による方法では濾過助剤の頻繁な交換が必要であり、また、遠心分離による方法では未溶解石炭成分による閉塞が起こりやすく、これらの方法を工業的に実施するのも困難である。従って、流体の連続操作が可能であり、低コストで大量の処理にも適している重力沈降法を用いることが好ましい。これにより、重力沈降槽の上部からは、芳香族溶剤に抽出された石炭成分を含む溶液である液体成分(以下、「上澄み液」ともいう)を、重力沈降槽の下部からは溶剤に不溶な灰分と石炭を含むスラリーである固体成分(以下、「固形分濃縮液」ともいう)を得ることができる。   As a method for separating a slurry into a liquid component and a solid component, various filtration methods and centrifugal separation methods are generally known. However, the filtration method requires frequent exchange of filter aids, and the centrifuge method tends to cause clogging with undissolved coal components, making it difficult to implement these methods industrially. Therefore, it is preferable to use a gravity sedimentation method that allows continuous operation of fluid and is suitable for a large amount of processing at low cost. Thereby, from the upper part of the gravity sedimentation tank, a liquid component (hereinafter also referred to as “supernatant liquid”) that is a solution containing the coal component extracted into the aromatic solvent is insoluble in the solvent from the lower part of the gravity sedimentation tank. A solid component that is a slurry containing ash and coal (hereinafter, also referred to as “solid content concentrate”) can be obtained.

以下、重力沈降法の一例について、図1、図2を参照して説明する。
図2に示すように、重力沈降法では、固液分離装置100において、まず、石炭スラリー調製槽1で、原料である粉体の石炭と芳香族溶剤とを混合し、スラリーを調製する。次に、ポンプ2によって、石炭スラリー調製槽1からスラリーを予熱器3に所定量供給し、
スラリーを400〜420℃(下限温度は370℃でも良い)まで加温する。そして、加温したスラリーを抽出槽(抽出器)4に供給し、攪拌機10で攪拌しながら400〜420℃で20分以下加熱した後、冷却器7により、直ちに370℃以下に冷却する(スラリー加熱工程(S1))。なお、直ちに冷却するには、抽出槽4に冷却機構を設けておくことが好ましい。また、ここでの「20分以下」とは、予熱器3および抽出槽4での加熱時間を合計したものであり、予熱器3で400〜420℃での加温を開始してから、直ちに370℃以下に冷却するまでの時間である。そして、この抽出処理を行ったスラリーを、重力沈降槽5へ供給して、スラリーを上澄み液と固形分濃縮液とに分離し(分離工程(S2))、重力沈降槽5の下部に沈降した固形分濃縮液を固形分濃縮液受器6に排出するとともに、上部の上澄み液をフィルターユニット8へ所定量排出する。
Hereinafter, an example of the gravity sedimentation method will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
As shown in FIG. 2, in the gravity sedimentation method, in the solid-liquid separation device 100, first, coal as a raw material and an aromatic solvent are mixed in a coal slurry preparation tank 1 to prepare a slurry. Next, a predetermined amount of slurry is supplied from the coal slurry preparation tank 1 to the preheater 3 by the pump 2,
The slurry is heated to 400 to 420 ° C. (the lower limit temperature may be 370 ° C.). Then, the heated slurry is supplied to the extraction tank (extractor) 4, heated at 400 to 420 ° C. for 20 minutes or less while being stirred by the stirrer 10, and then immediately cooled to 370 ° C. or less by the cooler 7 (slurry) Heating step (S1)). In addition, it is preferable to provide a cooling mechanism in the extraction tank 4 for immediate cooling. In addition, “20 minutes or less” here means the total heating time in the preheater 3 and the extraction tank 4, and immediately after the preheater 3 starts heating at 400 to 420 ° C. Time until cooling to 370 ° C. or lower. And the slurry which performed this extraction process is supplied to the gravity sedimentation tank 5, and a slurry is isolate | separated into a supernatant liquid and solid content concentrated liquid (separation process (S2)), and settled in the lower part of the gravity sedimentation tank 5. The solid concentrate is discharged to the solid concentrate receiver 6 and the upper supernatant liquid is discharged to the filter unit 8 by a predetermined amount.

ここで、重力沈降槽5内は、原料の石炭から溶出した溶質の再析出を防止するため、330〜370℃、すなわち、スラリーを加熱した後に冷却した温度に維持することが好ましく、また、圧力は、1.0〜2.0MPaの圧力範囲とすることが好ましい。また、重力沈降槽5内において、冷却した温度で維持する時間は、スラリーを上澄み液と固形分濃縮液とに分離するのに必要な時間であり、一般的に60〜120分であるが、特に限定されるものではない。なお、重力沈降槽5の数を増やすことにより、固形分濃縮液に同伴した芳香族溶剤に可溶な成分を回収することができるが、効率的に回収するには、重力沈降槽5を二段に配置するのが適当である。そして、重力沈降槽5内から排出された上澄み液は、必要に応じて、フィルターユニット8によってろ過され、上澄み液受け器9に回収される。   Here, in the gravity settling tank 5, in order to prevent reprecipitation of the solute eluted from the raw material coal, it is preferable to maintain the temperature at 330 to 370 ° C., that is, the temperature after cooling the slurry, Is preferably in the pressure range of 1.0 to 2.0 MPa. Further, in the gravity settling tank 5, the time for maintaining at the cooled temperature is the time required to separate the slurry into the supernatant liquid and the solid concentrate, and is generally 60 to 120 minutes. It is not particularly limited. It should be noted that by increasing the number of gravity sedimentation tanks 5, it is possible to recover components that are soluble in the aromatic solvent accompanying the solid concentration liquid. It is appropriate to arrange in steps. And the supernatant liquid discharged | emitted from the gravity sedimentation tank 5 is filtered by the filter unit 8 as needed, and is collect | recovered by the supernatant liquid receptacle 9. FIG.

そして、以下に説明するように、この液体成分および固体成分から蒸留法等を用いて芳香族溶剤を分離・回収し、液体成分からは灰分濃度が極めて低い無灰炭を得る(無灰炭取得工程(S3))。また、必要に応じて、固体成分からは、灰分の濃縮された副生炭を得ることができる。   Then, as will be described below, the aromatic solvent is separated and recovered from this liquid component and solid component using a distillation method or the like, and ashless coal having an extremely low ash concentration is obtained from the liquid component (acquisition of ashless coal). Step (S3)). Moreover, by-product charcoal with which ash content was concentrated can be obtained from a solid component as needed.

<無灰炭取得工程(S3)>
無灰炭取得工程(S3)は、前記液体成分から芳香族溶剤を分離して灰分濃度の極めて低い無灰炭を取得する工程である。
<Ashless coal acquisition process (S3)>
The ashless coal acquisition step (S3) is a step of separating the aromatic solvent from the liquid component to acquire ashless coal having an extremely low ash concentration.

液体成分(上澄み液)から芳香族溶剤を分離する方法は、一般的な蒸留法や蒸発法(スプレードライ法等)等を用いることができ、分離して回収された芳香族溶剤は石炭スラリー調製槽1(図2参照)へ循環して繰り返し使用することができる。芳香族溶剤の分離・回収により、上澄み液からは、石炭を815℃で加熱して灰化したときの残留無機物(ケイ酸、アルミナ、酸化鉄、石灰、マグネシア、アルカリ金属など)の灰分の濃度が極めて少ない無灰炭を得ることができる。この無灰炭の灰分は、5000ppm以下(質量基準)であり、好ましくは2000ppm以下である。また、この無灰炭は、水分は皆無であり、原料石炭よりも遥かに優れた性能(熱流動性)を示す。   As a method for separating the aromatic solvent from the liquid component (supernatant liquid), a general distillation method or evaporation method (spray drying method, etc.) can be used. The aromatic solvent separated and recovered is prepared as a coal slurry. It can be circulated to the tank 1 (see FIG. 2) and repeatedly used. As a result of separation and recovery of the aromatic solvent, the concentration of ash content of residual inorganic substances (silicic acid, alumina, iron oxide, lime, magnesia, alkali metal, etc.) when coal is incinerated by heating at 815 ° C. As a result, ashless coal with very little can be obtained. The ash content of this ashless coal is 5000 ppm or less (mass basis), preferably 2000 ppm or less. Moreover, this ashless coal does not have any water | moisture content, and shows the performance (thermal fluidity | liquidity) far superior to raw material coal.

なお、必要に応じて、前記無灰炭取得工程(S3)において、無灰炭を得ることに加え、前記分離工程(S2)で分離された固体成分から芳香族溶剤を分離して改質炭である副生炭を製造してもよい(副生炭取得工程)。   If necessary, in the ashless coal acquisition step (S3), in addition to obtaining ashless coal, the aromatic solvent is separated from the solid component separated in the separation step (S2), and the modified coal You may manufacture by-product coal which is (by-product coal acquisition process).

固体成分(固形分濃縮液)から芳香族溶剤を分離する方法は、前記した液体成分から無灰炭を取得する無灰炭取得工程(S3)と同様に、一般的な蒸留法や蒸発法を用いることができ、分離して回収された芳香族溶剤は、石炭スラリー調製槽1(図2参照)へ循環して繰り返し使用することができる。芳香族溶剤の分離・回収により、固形分濃縮液からは灰分が濃縮された副生炭を得ることができる。   The method for separating the aromatic solvent from the solid component (solid content concentrate) is the same as the above-described ashless coal acquisition step (S3) for acquiring ashless coal from the liquid component. The aromatic solvent that can be used and separated and recovered can be circulated to the coal slurry preparation tank 1 (see FIG. 2) and repeatedly used. By separation and recovery of the aromatic solvent, by-product charcoal enriched in ash can be obtained from the solid concentrate.

なお、液体成分より灰分のない無灰炭のみを炭素原料の原料として製造し、固体成分からは芳香族溶剤のみを回収し、灰分の濃縮された副生炭は、燃料として使用してもよい。   Note that only ashless coal without ash from the liquid component is produced as the raw material for the carbon raw material, and only the aromatic solvent is recovered from the solid component, and the ash-enriched byproduct coal may be used as fuel. .

<無灰炭加熱工程(S4)>
無灰炭加熱工程(S4)は、前記無灰炭取得工程(S3)で取得された無灰炭を加熱処理して炭素原料とする工程である。そして、得られた炭素原料の揮発分は、JIS M 8812に定められた方法により測定した際に、35質量%未満、かつ、24質量%以上である。このように、加熱処理によって揮発分を所定範囲に調整すると、得られた炭素原料は、優れた成形性および自己焼結性を兼ね備えることとなる。
<Ashless charcoal heating process (S4)>
The ashless charcoal heating step (S4) is a step in which the ashless charcoal obtained in the ashless charcoal acquisition step (S3) is heat treated to obtain a carbon raw material. And the volatile matter of the obtained carbon raw material is less than 35 mass% and more than 24 mass%, when measured by the method defined in JIS M 8812. As described above, when the volatile content is adjusted to a predetermined range by heat treatment, the obtained carbon raw material has excellent moldability and self-sinterability.

無灰炭は、原料とした石炭の種類(炭種)や製造条件によって異なるけれども、概ね45質量%以上、甚だしい場合には70質量%以上の揮発分を含有する。揮発分を多く含むということは、いわゆる分子量の比較的小さい成分を多く含むことを意味し、溶融しやすい。自己焼結性を発揮するには揮発分を35質量%未満とする必要がある。つまり、揮発分が35質量%以上となると、成形することができても、成形体を炭素化する過程で変形してしまうからである。また、揮発分は、少なければよいというものではない。なぜなら、揮発分が少なすぎると、無灰炭が硬すぎることになり、粉砕や成形が難しくなるからである。揮発分を24質量%以上とすると、適度な粉砕性および成形性を有する炭素原料を得ることができる。   Although ashless coal varies depending on the type of coal used as a raw material (coal type) and production conditions, it generally contains 45% by mass or more of volatile matter and 70% by mass or more in severe cases. The fact that it contains a large amount of volatile matter means that it contains a large amount of so-called relatively low molecular weight components, and it is easy to melt. In order to exhibit self-sintering properties, the volatile content needs to be less than 35% by mass. That is, when the volatile content is 35% by mass or more, even if it can be molded, it is deformed in the process of carbonizing the molded body. In addition, the volatile content is not necessarily small. This is because if the volatile content is too small, the ashless coal will be too hard, and pulverization and molding will be difficult. When the volatile content is 24% by mass or more, a carbon raw material having appropriate pulverization properties and moldability can be obtained.

揮発分を調整するための加熱処理の方法についてはとくに制限はない。無灰炭を熱的な重合により高分子量化するか、分子量の比較的小さい成分を蒸留で除去するか、あるいはその両方が同時に行えればよい。また、加熱処理は、不活性雰囲気中、あるいは減圧下で行うことが好ましい。そして、加熱処理条件は、以下の処理温度、処理時間の範囲内から、所定範囲内(35質量%未満、かつ、24質量%以上)の揮発分が得られるように、適宜設定する。   There is no particular limitation on the heat treatment method for adjusting the volatile matter. It is only necessary to increase the molecular weight of ashless coal by thermal polymerization, to remove a component having a relatively low molecular weight by distillation, or to perform both at the same time. The heat treatment is preferably performed in an inert atmosphere or under reduced pressure. And heat processing conditions are suitably set so that the volatile matter within the predetermined range (less than 35 mass% and more than 24 mass%) may be obtained from the range of the following processing temperature and processing time.

処理温度としては、350〜425℃が好適である。処理温度が350℃を下回ると反応速度(重合速度)や蒸発速度が極めて小さくなるため、加熱処理に長い時間を要することとなり、工業的な実施が困難である。処理温度が425℃を超えると、反応速度や蒸留速度が大きくなりすぎて、揮発分の制御が非常に難しく、工業的な実施が困難となる。また、処理時間は無灰炭の性状や求める揮発分範囲、あるいは処理温度によって異なるが、概ね、30分〜6時間程度である。低温で行うほど長時間を要することはいうまでもない。   As processing temperature, 350-425 degreeC is suitable. When the treatment temperature is lower than 350 ° C., the reaction rate (polymerization rate) and the evaporation rate become extremely small, so that a long time is required for the heat treatment, and industrial implementation is difficult. When the treatment temperature exceeds 425 ° C., the reaction rate and the distillation rate become too high, and it is very difficult to control the volatile matter, making industrial implementation difficult. The treatment time varies depending on the properties of ashless coal, the volatile content range to be obtained, or the treatment temperature, but is generally about 30 minutes to 6 hours. It goes without saying that it takes a longer time to perform at lower temperatures.

なお、加熱処理は、無灰炭だけを加熱処理してもよいし、芳香族化合物や石炭タールなどを溶剤として用いて無灰炭の溶液状態で加熱処理し、そののちに無灰炭を分離するという方法でもよい。   In addition, heat processing may heat-treat only ashless coal, or heat-process in the ashless coal solution state using an aromatic compound, coal tar, etc. as a solvent, and isolate | separate ashless coal after that. You can also do it.

本発明に係る炭素原料の製造方法は、以上説明したとおりであるが、この製造方法を行うにあたり、前記各工程に悪影響を与えない範囲において、前記各工程の間あるいは前後に、例えば、原料石炭を粉砕する石炭粉砕工程や、ごみ等の不要物を除去する除去工程や、得られた無灰炭を乾燥させる乾燥工程等、他の工程を含めてもよい。   The method for producing a carbon raw material according to the present invention is as described above. However, in performing this production method, for example, raw material coal is used during or before and after each step within a range that does not adversely affect each step. Other steps such as a coal pulverizing step for pulverizing the ash, a removing step for removing unnecessary materials such as dust, and a drying step for drying the obtained ashless coal may be included.

<<コークスの製造方法>>
本発明に係るコークスの製造方法は、本発明に係る炭素原料の製造方法と近似するものであり、この炭素原料の製造方法の無灰炭加熱工程(S4)を乾留工程に置換した方法である。つまり、本発明に係るコークスの製造方法は、スラリー加熱工程(S1)、分離工程(S2)、無灰炭取得工程(S3)、および乾留工程を有する。このコークスの製造方法として好適なものは、乾留工程の前に、無灰炭取得工程(S3)で得られた無灰炭に対
してその膨張性を低下させるための前処理工程を有する。
<< Coke production method >>
The method for producing coke according to the present invention is similar to the method for producing carbon raw material according to the present invention, and is a method in which the ashless coal heating step (S4) of the method for producing carbon raw material is replaced with a dry distillation step. . That is, the method for producing coke according to the present invention includes a slurry heating step (S1), a separation step (S2), an ashless coal acquisition step (S3), and a dry distillation step. What is suitable as a manufacturing method of this coke has the pre-processing process for reducing the expansibility with respect to the ashless coal obtained at the ashless coal acquisition process (S3) before the dry distillation process.

以下に、前処理工程を有するコークスの製造方法を例に挙げて本発明を説明するが、無灰炭加熱工程(S4)以外については、本発明に係る炭素原料の製造方法と同様であり、説明を省略している場合がある。   Hereinafter, the present invention will be described by taking a method for producing coke having a pretreatment step as an example, except for the ashless coal heating step (S4), which is the same as the method for producing a carbon raw material according to the present invention, The description may be omitted.

<前処理工程>
前処理工程では、上記の通り無灰炭取得工程(S3)で得られた無灰炭の膨張性を低下させる。本工程で処理される無灰炭は、軟化溶融性を示さないイナーチニットを実質的に含まない。ここで、イナーチニットの有無は、乾留前の無灰炭をJIS M8816に準
拠した方法で確認することができる。
<Pretreatment process>
In the pretreatment step, the expansibility of the ashless coal obtained in the ashless coal acquisition step (S3) is reduced as described above. The ashless coal treated in this step is substantially free of inert knit that does not exhibit softening and melting properties. Here, the presence or absence of inert knit can be confirmed by a method based on JIS M8816 for ashless coal before dry distillation.

なお、イナーチニットを含まないコークス製造用原料として、ある種の石炭ピッチや石油ピッチも考えられるが、コークスにおける炭素比率が低くなることや、後者には更にイオウ分が多いなどの欠点があるので、上記の通り無灰炭をコークスの製造方法で使用することが好適である。   In addition, as a raw material for coke production that does not contain inert knit, some types of coal pitch and petroleum pitch are also conceivable, but because the carbon ratio in coke is low and the latter has more disadvantages such as more sulfur content, As described above, it is preferable to use ashless coal in the method for producing coke.

無灰炭取得工程(S3)で得られた無灰炭は、その膨張性が通常高いため、強度の高いコークスを製造するための原料としては不向きなときがある。高強度のコークスを製造するための無灰炭の膨張性については次述の膨張率を基準にして確認することができ、膨張率1.2以下が好適である。   The ashless coal obtained in the ashless coal acquisition step (S3) is usually unsuitable as a raw material for producing high-strength coke because of its generally high expansibility. The expansibility of ashless coal for producing high-strength coke can be confirmed based on the following expansion coefficient, and an expansion coefficient of 1.2 or less is suitable.

膨張率は、次のようにして算出される。粒度1mm以下に粉砕した無灰炭3gを密度0.72〜0.78g/cm3となるように内径16mmの平底石英試験管に充填し、この
試験管の内径とほぼ同直径の円柱状重石(重石の質量:30g)を無灰炭上に置いた後、不活性ガス雰囲気、昇温速度3℃/分、到達温度1000℃、1000℃到達後1時間の条件で加熱し、次いで冷却する。そして、充填された無灰炭の試験管軸方向長さを基準とし、次式により算出した値を膨張率として採用する。
膨張率=(加熱、冷却後の長さ)/(加熱前の長さ)
The expansion coefficient is calculated as follows. A flat bottom quartz test tube having an inner diameter of 16 mm is filled with 3 g of ashless coal pulverized to a particle size of 1 mm or less so as to have a density of 0.72 to 0.78 g / cm 3, and a cylindrical barite having the same diameter as that of the test tube. (Weight stone weight: 30 g) is placed on ashless coal, then heated under the conditions of inert gas atmosphere, heating rate of 3 ° C./min, reaching temperature of 1000 ° C., reaching 1000 ° C. for 1 hour, and then cooled. . And the value computed by following Formula is employ | adopted as an expansion coefficient on the basis of the test tube axial direction length of the filled ashless coal.
Expansion rate = (length after heating and cooling) / (length before heating)

無灰炭取得工程(S3)で得られた無灰炭の膨張率は5を超えることもあり、無灰炭の膨張性が高い場合、その膨張性を低下させるには、空気酸化、熱処理、溶剤分別などの適宜な方法により無灰炭の前処理を行なうと良く、空気雰囲気、100〜350℃の条件で無灰炭を熱処理することが好適である。この好適な熱処理を採用する場合には処理時間が長くなるほど無灰炭の熱膨張性が低下し、DI600 9.5が88.0以上のコークスを製造するには無灰炭の熱膨張率が1.2以下になるまで熱処理すれば良く、そのための熱処理時間は、熱処理温度や無灰炭の性状により異なるので一概に指定できないが、操作性や経済性を考慮すると0.5時間以上であると良く、1時間以上が好ましい。 The expansion rate of the ashless coal obtained in the ashless coal acquisition step (S3) may exceed 5, and when the expansion rate of the ashless coal is high, in order to reduce the expansion property, air oxidation, heat treatment, Pretreatment of ashless coal may be performed by an appropriate method such as solvent fractionation, and it is preferable to heat-treat the ashless coal under an air atmosphere and conditions of 100 to 350 ° C. When this preferred heat treatment is adopted, the thermal expansion of ashless coal decreases as the treatment time increases, and the thermal expansion coefficient of ashless coal is 1 for producing coke having a DI 600 9.5 of 88.0 or more. The heat treatment time for that is different depending on the heat treatment temperature and the properties of the ashless coal, so it cannot be specified unconditionally, but considering the operability and economy, it is 0.5 hours or more. It is preferably 1 hour or longer.

<乾留工程>
乾留工程では、無灰炭を乾留してコークスを製造する。この乾留の前に、無灰炭を粉砕および/または成形しても良く、また、無灰炭にアスファルトピッチなどのバインダーを添加しても良い。
<Dry distillation process>
In the carbonization step, coke is produced by carbonizing ashless coal. Prior to this dry distillation, ashless coal may be pulverized and / or molded, and a binder such as asphalt pitch may be added to the ashless coal.

無灰炭を乾留すると、無灰炭の軟化・溶融、再固化を経てコークスが生じる。この乾留での条件は、特に限定されず、コークス炉を使用する通常の乾留条件を採用できる。温度条件は、例えば950℃以上1200℃以下、より好ましくは1000℃以上1050℃以下、乾留時間は、例えば、8時間以上24時間以下、より好ましくは10時間以上20時間以下である。   When ashless coal is carbonized, coke is produced through softening, melting, and resolidification of ashless coal. Conditions for this carbonization are not particularly limited, and normal carbonization conditions using a coke oven can be adopted. The temperature condition is, for example, 950 ° C. or more and 1200 ° C. or less, more preferably 1000 ° C. or more and 1050 ° C. or less, and the dry distillation time is, for example, 8 hours or more and 24 hours or less, more preferably 10 hours or more and 20 hours or less.

得られたコークスは、コークス製造用原料炭のマセラル・グループにおけるイナーチニットに由来する炭素を含有しない。通常の石炭をコークス製造用原料炭に使用する限り、この原料炭には不可避的にイナーチニットが含まれるため、その原料炭を使用して製造されたコークスにはイナーチニットに由来する炭素が含まれてしまう。しかし、適宜前処理した無灰炭をコークス製造用原料炭として使用すれば、無灰炭には実質的にイナーチニットが含まれていないから、イナーチニットに由来する炭素を含むコークスを製造できるのである。なぜ、無灰炭に実質的にイナーチニットが含まれないかと言えば、イナーチニットが植物由来の微細組織を保有し、熱溶融しない成分として特徴づけられるのに対して、無灰炭は、石炭成分が一旦溶剤に分子として溶解し、それが析出して生成したものであるから、無灰炭には植物由来の微細組織は存在しえない、すなわちイナーチニットを含有しえないからである。同じことが前処理された無灰炭についても言える。したがって、JIS M8816に準拠した確認においては、無灰炭はイナーチニットを実質的に含まない
The obtained coke does not contain carbon derived from inertite in the maceral group of coking coal. As long as normal coal is used as coking coal for coke production, inert coal is inevitably included in the raw coal. Therefore, coke produced using the raw coal contains carbon derived from inert coal. End up. However, if ashless coal that has been appropriately pretreated is used as coking coal, coke containing carbon derived from inertite can be produced because ashless coal substantially does not contain inertite. Why is ashless coal substantially free of inertite? Inertite has a fine structure derived from plants and is characterized as a component that does not heat melt, whereas ashless coal has a coal component. This is because, once dissolved as a molecule in a solvent and precipitated and produced, ashless coal cannot have a fine structure derived from plants, that is, it cannot contain inertinite. The same is true for pretreated ashless coal. Therefore, in the confirmation based on JIS M8816, ashless coal substantially does not contain inertinite.

従来、通常の石炭をコークス製造用原料炭として使用し、この原料炭のイナーチニット量を適宜設定することがコークス強度を高めるのに必要だと考えられていたが、本発明者は、瀝青炭のコークス化現象を広く探求した結果、イナーチニット量に最適値があるのではなく、イナーチニットを実質的に含まない無灰炭を適宜前処理して使用すれば強度が著しく高いコークスを製造できる知見を得たのである。このような高い強度を実現できる理由は、必ずしも明確ではないが、次の通りであると推測している。すなわち、従来のコークス強度の理論では、イナーチニット由来のコークス(イナーチニット由来炭素)の強度が最も強く、一方、活性成分由来のコークス(活性成分由来炭素)の強度は比較的弱いとされ、さらにイナーチニット由来炭素と活性成分由来炭素の界面が欠陥になりやすく、この欠陥がコークスの強度を低下させる因子であると考えられていた。しかし、活性成分由来炭素だけでも十分なコークス強度が確保される。それは、イナーチニット由来炭素と活性成分由来炭素の二成分系の従来のコークスではなく、イナーチニットを実質的に含まない無灰炭をコークス製造原料炭として使用した活性成分由来炭素だけの一成分系コークスであれば、コークス強度の低下をもたらす界面欠陥が本質的に存在しないからと考えられる。   Conventionally, it was thought that it was necessary to increase the coke strength by using ordinary coal as coking coal for coke production and appropriately setting the amount of inert coal in this coking coal. As a result of extensive exploration of the liquefaction phenomenon, we found that there is no optimal value for the amount of inertite, but that coke with extremely high strength can be produced if ashless coal substantially free of inertit is pretreated and used appropriately It is. The reason why such a high strength can be realized is not necessarily clear, but is presumed to be as follows. That is, according to the conventional theory of coke strength, the strength of coke derived from inertite (inertite-derived carbon) is the strongest, while the strength of coke derived from active component (active component-derived carbon) is relatively weak, and further derived from inertite. The interface between carbon and active ingredient-derived carbon tends to be a defect, and this defect was considered to be a factor that reduces the strength of coke. However, sufficient coke strength is ensured with only the active ingredient-derived carbon. It is not a conventional two-component coke of inertinite-derived carbon and active ingredient-derived carbon, but a single-component coke that uses only ashless coal that is essentially free of inertinty as the coke production raw coal. If so, it is considered that there are essentially no interface defects that cause a reduction in coke strength.

製造されたコークスの強度は、強度指数DI600 9.5が88.0以上のものが好適である。この強度は、前記の前処理工程での前処理条件を適宜設定して実現できる。その強度指数DI600 9.5の上限は、特に限定されるものではない。 The strength of the produced coke preferably has a strength index DI 600 9.5 of 88.0 or more. This strength can be realized by appropriately setting pretreatment conditions in the pretreatment step. The upper limit of the strength index DI 600 9.5 is not particularly limited.

上記本発明に係るコークスの製造方法で得られたコークスは、従来から知られている通り、Siなどの非鉄金属の冶金、鉄の冶金に使用することができ、製鉄用としても当然使用可能である。つまり、銑鉄の製造にも用いることができる。前記コークスは、強度に優れるので、高炉における銑鉄製造にも好適に使用される。そして、コークスの強度が高いことから、高炉内における優れた通気性を実現できる利点がある。さらに他の利点を挙げれば、無灰炭を原料として製造されたコークスであるから、冶金(非鉄金属の冶金を含む)において、金属を汚染しない利点もある。   The coke obtained by the above-described method for producing coke according to the present invention can be used for metallurgy of non-ferrous metals such as Si and iron metallurgy as is conventionally known, and can also be used naturally for iron making. is there. That is, it can be used for the manufacture of pig iron. Since the said coke is excellent in intensity | strength, it is used suitably also for pig iron manufacture in a blast furnace. And since the intensity | strength of coke is high, there exists an advantage which can implement | achieve the outstanding air permeability in a blast furnace. Another advantage is coke produced from ashless coal as a raw material, so that there is an advantage that metal is not contaminated in metallurgy (including non-ferrous metallurgy).

なお、高炉における銑鉄の製造方法は、公知の方法を採用すればよく、例えば、高炉に鉄鉱石とコークスとをそれぞれ層状に交互に積層させて、高炉の下部より熱風、必要に応じて微粉炭を吹き込む方法を挙げることができる。   The pig iron production method in the blast furnace may be a known method. For example, iron ore and coke are alternately laminated in layers in the blast furnace, hot air from the bottom of the blast furnace, and if necessary, pulverized coal. Can be mentioned.

次に、本発明に係る炭素原料の製造方法について、実施例を挙げて具体的に説明する。なお、実施例1〜5と比較例1〜6は、本発明に係る炭素原料の製造方法に関する実施例および比較例である(比較例1〜6に関する記載内容であっても、本発明に係るコークス
の製造方法またはコークスに該当すれば、同コークスの製造方法またはコークスに該当する。)。
Next, the carbon raw material production method according to the present invention will be specifically described with reference to examples. In addition, Examples 1-5 and Comparative Examples 1-6 are the Examples and comparative examples regarding the manufacturing method of the carbon raw material which concerns on this invention (Even if it is the description content regarding Comparative Examples 1-6, it concerns on this invention) If it falls under the coke production method or coke, it falls under the coke production method or coke.)

(実施例1〜5)
原料石炭(瀝青炭)5kgに対し、4倍量(20kg)の芳香族溶剤(1−メチルナフタレン(新日鉄化学社製))を混合してスラリーを調製した。このスラリーを1.2MPaの窒素で加圧して、内容積30リットルのオートクレーブ中370℃、1時間の条件で加熱処理(加熱抽出)した。このスラリーを同一温度、圧力を維持した重力沈降槽内で上澄み液と固形分濃縮液とに分離し、上澄み液から蒸留法で芳香族溶剤を分離・回収して、無灰炭を製造した。
(Examples 1-5)
A slurry was prepared by mixing 4 kg (20 kg) of aromatic solvent (1-methylnaphthalene (manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.)) with 5 kg of raw coal (bituminous coal). This slurry was pressurized with 1.2 MPa of nitrogen and heat-treated (heat extraction) in an autoclave with an internal volume of 30 liters at 370 ° C. for 1 hour. The slurry was separated into a supernatant and a solid concentrate in a gravity sedimentation tank maintained at the same temperature and pressure, and an aromatic solvent was separated and recovered from the supernatant by a distillation method to produce ashless coal.

次に、無灰炭100gを内容積0.5リットルのオートクレーブに入れ、1リットル/分の窒素流通下で、表1に示す処理条件(温度、時間)で、加熱処理を行った。そして、この加熱処理された無灰炭を炭素原料とした。そして、この炭素原料について、JIS
M 8812に定められた方法で揮発分、灰分濃度を測定した。その結果を表1に示す。
Next, 100 g of ashless coal was placed in an autoclave having an internal volume of 0.5 liters, and heat treatment was performed under the treatment conditions (temperature and time) shown in Table 1 under a nitrogen flow of 1 liter / min. The heat-treated ashless coal was used as a carbon raw material. And about this carbon raw material, JIS
Volatiles and ash concentrations were measured by the method defined in M8812. The results are shown in Table 1.

次に、炭素原料を0.149mm以下になるように(目開き1.149mmの篩を通過するように)粉砕し、粉砕した炭素原料を直径30mmの円筒形キャビティを有する金型に5gを充填し、0.5トン/cmの圧力でプレス成形し、厚さ7.1mmの成形体を製造した。この成形体を、窒素雰囲気中1℃/分の速度で加熱して、1200℃で炭素化し、炭化物を製造した。得られた成形体、炭化物について、その外観を目視観察し、評価した。また、成形体、炭化物の見掛け比重を測定した。さらに、炭化物の炭素収率[(W/W)×100、(W)は生成した炭素(炭化物の質量)、(W)は炭素原料の質量(加熱処理された無灰炭の質量)]を算出した。その結果を表1に示す。 Next, the carbon raw material is pulverized so as to be 0.149 mm or less (passing through a sieve having an opening of 1.149 mm), and the pulverized carbon raw material is filled with 5 g in a mold having a cylindrical cavity with a diameter of 30 mm. Then, it was press-molded at a pressure of 0.5 ton / cm 2 to produce a molded body having a thickness of 7.1 mm. The molded body was heated at a rate of 1 ° C./min in a nitrogen atmosphere and carbonized at 1200 ° C. to produce a carbide. About the obtained molded object and carbide | carbonized_material, the external appearance was observed visually and evaluated. Further, the apparent specific gravity of the molded body and carbide was measured. Further, carbon yield of carbide [(W / W 0 ) × 100, (W) is generated carbon (mass of carbide), (W 0 ) is mass of carbon raw material (mass of heat-treated ashless coal) ] Was calculated. The results are shown in Table 1.

(比較例1〜6)
比較例1については、実施例と同様の方法で無灰炭を製造し、無灰炭の加熱処理を行わずに炭素原料とした。比較例2〜6については、実施例と同様の方法で無灰炭を製造し、表1に示す実施例と異なる処理条件で加熱処理を行って、炭素原料とした。そして、この炭素原料について、JIS M 8812に定められた方法で揮発分、灰分濃度を測定した。その結果を表1に示す。次に、実施例と同様にして、成形、炭素化を行った。その成形体、炭化物について、実施例と同様にして、外観の評価、見掛け比重の測定、炭素収率の算出を行った。その結果を表1に示す。
(Comparative Examples 1-6)
About the comparative example 1, the ashless coal was manufactured by the method similar to an Example, and it was set as the carbon raw material, without performing the heat processing of ashless coal. About Comparative Examples 2-6, the ashless coal was manufactured by the method similar to an Example, and it heat-processed on the process conditions different from the Example shown in Table 1, and it was set as the carbon raw material. And about this carbon raw material, the volatile matter and the ash content density | concentration were measured by the method prescribed | regulated to JISM8812. The results are shown in Table 1. Next, molding and carbonization were performed in the same manner as in the example. About the molded object and the carbide | carbonized_material, it carried out similarly to the Example, the external appearance evaluation, the measurement of apparent specific gravity, and the calculation of the carbon yield were performed. The results are shown in Table 1.

Figure 0005342794
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表1に示すように、実施例1〜5の炭素原料では、炭素原料の揮発分が特許請求の範囲内であるため、圧縮成形によって、ヒビ割れや欠けのない成形体が得られた(表1の外観「○」)。そして、この成形体は膨張することなく、炭素化することができ、ヒビや欠けのない、成形体の形状を保った、緻密な炭化物を得ることができた(表1の外観「○」)。したがって、実施例1〜5の炭素原料は、自己焼結性に優れていることが確認された。また、炭素原料の灰分濃度についても0.08質量%と極めて低い灰分であった。   As shown in Table 1, in the carbon raw materials of Examples 1 to 5, since the volatile content of the carbon raw material is within the scope of the claims, a molded body free from cracks and chips was obtained by compression molding (Table 1). 1 appearance “○”). And this molded object was able to be carbonized without expanding, and it was possible to obtain a dense carbide without cracks and chips and maintaining the shape of the molded object (appearance “◯” in Table 1). . Therefore, it was confirmed that the carbon raw material of Examples 1-5 was excellent in self-sintering property. Also, the ash content of the carbon raw material was as low as 0.08% by mass.

比較例1〜4の炭素原料では、灰分濃度は実施例と同様に極めて低い灰分であった。また、圧縮成形によって、ヒビ割れや欠けのない成形体が得られた(表1の外観「○」)。しかしながら、炭素原料の揮発分が上限値を上回るため、成形体を炭素化すると、激しく発泡して膨張し、炭素化後は緻密でなく多孔質となり、成形体の形状を保って炭素化できなかった(表1の外観「×」)。したがって、比較例1〜4の炭素原料は、自己焼結性に劣っていることが確認された。   In the carbon raw materials of Comparative Examples 1 to 4, the ash concentration was extremely low as in the Examples. In addition, a compact without cracks or chipping was obtained by compression molding (appearance “◯” in Table 1). However, since the volatile matter of the carbon raw material exceeds the upper limit, when the molded body is carbonized, it foams violently and expands, and after carbonization, it becomes dense and porous, and the molded body cannot be carbonized while maintaining its shape. (Appearance “×” in Table 1). Therefore, it was confirmed that the carbon raw materials of Comparative Examples 1 to 4 were inferior in self-sintering properties.

比較例5、6の炭素原料は、灰分濃度は実施例と同様に極めて低い灰分であった。しかしながら、炭素原料の揮発分が下限値を下回るため、圧縮成形によって、ヒビ割れが生じ、脆い成形体となった(表1の外観「×」)。そして、この成形体を炭素化すると、ヒビが進展するとともに、成形体の一部が崩れて粉化し、緻密な炭化物を得ることができなかった(表1の外観「×」)。したがって、比較例5、6の炭素原料は、自己焼結性に劣っていることが確認された。   The carbon raw materials of Comparative Examples 5 and 6 had very low ash content as in the Examples. However, since the volatile content of the carbon raw material was below the lower limit value, cracking occurred by compression molding, resulting in a brittle molded product (appearance “x” in Table 1). When the molded body was carbonized, cracks progressed, and part of the molded body collapsed and pulverized, so that a dense carbide could not be obtained (appearance “x” in Table 1). Therefore, it was confirmed that the carbon raw materials of Comparative Examples 5 and 6 were inferior in self-sintering properties.

次に本発明に係るコークスの製造方法、およびコークスについての実施例および比較例を示す。   Next, the manufacturing method of the coke which concerns on this invention, the Example about a coke, and a comparative example are shown.

上記実施例と同様にして製造した無灰炭を1mm以下に粉砕し、空気中、140℃の条件で前処理(前処理時間は、下表2参照)を行なったものの膨張性を評価した。また、前処理を行なわなかった無灰炭についても、膨張性を評価した。   The ashless coal produced in the same manner as in the above Examples was pulverized to 1 mm or less, and subjected to pretreatment (see Table 2 below for pretreatment time) in air at 140 ° C. to evaluate the expansibility. Moreover, expansibility was evaluated also about the ashless coal which did not pre-process.

膨張性の評価は、次の通り行なった。試料を粒度1mm以下に粉砕し、粉砕した試料3gを密度0.72〜0.78g/cm3となるように内径16mmの平底石英試験管に充
填した。この試験管の内径とほぼ同直径の円柱状重石(重石の質量:30g)を試料上に置いた後、不活性ガス雰囲気、昇温速度3℃/分、到達温度1000℃、1000℃到達後1時間の条件で試料を加熱し、次いで冷却した。そして、充填された試料の試験管軸方向長さを基準とし、次式により膨張率を算出した。
膨張率=(加熱、冷却後の長さ)/(加熱前の長さ)
The expansibility was evaluated as follows. The sample was pulverized to a particle size of 1 mm or less, and 3 g of the pulverized sample was filled into a flat bottom quartz test tube having an inner diameter of 16 mm so as to have a density of 0.72 to 0.78 g / cm 3 . After placing a cylindrical barite (massite weight: 30 g) having the same diameter as the inner diameter of the test tube on the sample, an inert gas atmosphere, a heating rate of 3 ° C./min, an ultimate temperature of 1000 ° C., after reaching 1000 ° C. The sample was heated for 1 hour and then cooled. And the expansion coefficient was computed by following Formula on the basis of the test tube axial direction length of the filled sample.
Expansion rate = (length after heating and cooling) / (length before heating)

前処理時間と膨張率の結果について次表2に示す。   The results of pretreatment time and expansion rate are shown in Table 2 below.

Figure 0005342794
Figure 0005342794

実施例で使用した瀝青炭または上記前処理後の膨張率が1.1の無灰炭をコークス製造用原料炭として使用し、以下の通りにコークスを製造した。幅378mm×長さ121mm×高さ114mmの大きさの缶容器に、コークス製造用原料炭を充填した。この缶容器4個をさらに鋼製のレトルト(大きさ:幅380mm×長さ430mm×高さ350mm)に並べて入れて、この缶容器を幅方向に加熱できる両面加熱式電気炉に前記レトルトを入れて、コークス製造用原料炭を乾留した。このときの乾留条件は、1000℃、10時間とし、レトルトを電気炉から取り出して約16時間かけて自然放冷した。   The bituminous coal used in the examples or the ashless coal having an expansion rate of 1.1 after the above pretreatment was used as a raw coal for producing coke, and coke was produced as follows. A can container having a size of width 378 mm × length 121 mm × height 114 mm was filled with coking coal for coke production. Four of these cans are placed in a steel retort (size: width 380 mm × length 430 mm × height 350 mm), and the retort is placed in a double-sided heating electric furnace that can heat the cans in the width direction. The coking coal for coke production was dry-distilled. The dry distillation conditions were 1000 ° C. and 10 hours, and the retort was taken out of the electric furnace and allowed to cool naturally over about 16 hours.

自然放冷後のレトルトから4個の缶容器を取り出し、幅方向の半分に相当する189mm部分のコークスを切り出した。両面加熱を行った場合、幅方向の真中に当たる場所は、炭芯と呼ばれ、加熱面から炭芯までの焼成されたコークスは加熱面に近い所からヘッド、ボディー、テールと呼ばれており、ヘッド、ボディー、テールの加熱時の昇温速度の差で強度に差が生じることが知られている。そのため、幅方向の半分に相当する189mm部分のコークスのヘッド、ボディー、テールの部分に相当する約60mmに分割したそれぞれの部位から、ほぼ直方体(一辺:約20mm±1mm)に切り出し、整粒されたコークスを得た。この整粒されたコークスを、蒸留水で洗浄して、整粒時(切り出し時に)に付着したコークスの微粉を取り除き、150℃±2℃の乾燥機で乾燥した。   Four can containers were taken out from the retort after natural cooling, and a 189 mm portion of coke corresponding to half in the width direction was cut out. When performing double-sided heating, the place that hits the middle in the width direction is called a charcoal core, and the calcined coke from the heating surface to the charcoal core is called the head, body, tail from the place close to the heating surface, It is known that a difference in strength occurs due to a difference in heating rate during heating of the head, body, and tail. For this reason, the coke head, body, and tail of the 189mm portion corresponding to half of the width direction are cut into approximately cuboids (one side: approximately 20mm ± 1mm) from each part divided into approximately 60mm and sized. Got coke. The sized coke was washed with distilled water to remove fine coke powder adhering during sizing (at the time of cutting), and dried with a dryer at 150 ° C. ± 2 ° C.

上記洗浄、乾燥後のコークスを強度測定用サンプルとして、I型強度(コークス強度指数DI600 9.5)を測定した。I型強度試験に用いる装置には、SUS材で作られた円筒状の容器(長さ720mm、円の底面直径132mm)を用い、この容器に強度測定用サンプルを200g入れて、1分間に20回の回転速度で合計600回の回転運動による衝撃をサンプルに加えた。この円筒の回転は、円筒の長さ720mmの真中に当たる360mmのところに回転軸を設け、この回転軸を中心に円筒を回転させて、円筒の底面が直径720mmの円を描くように行った。規定の600回転の回転による衝撃を加えた後、この円筒状の容器からサンプルを取り出し、9.5mmの篩目の篩で分けて篩上の質量を測った。この際、篩に引っかかったものも篩上として質量を測定した。強度指数DI600 9.5は、以下のようにして算出した。
強度指数DI600 9.5=100×9.5mm篩上質量(単位:g)/200g
Using the washed and dried coke as a sample for strength measurement, the type I strength (coke strength index DI 600 9.5 ) was measured. The apparatus used for the I-type strength test is a cylindrical container (length: 720 mm, circular bottom diameter: 132 mm) made of SUS material. In this container, 200 g of a strength measurement sample is placed, and 20 minutes per minute. Impacts from a total of 600 rotational motions were applied to the sample at a rotational speed of 1 time. The rotation of the cylinder was performed such that a rotation axis was provided at a position of 360 mm corresponding to the middle of the cylinder length of 720 mm, and the cylinder was rotated around the rotation axis so that the bottom surface of the cylinder drawn a circle with a diameter of 720 mm. After applying an impact by the specified 600 rotations, a sample was taken out from the cylindrical container, and divided by a 9.5 mm sieve to measure the mass on the sieve. At this time, the mass caught on the sieve was also measured on the sieve and the mass was measured. The strength index DI 600 9.5 was calculated as follows.
Strength index DI 600 9.5 = 100 × 9.5 mm Mass on sieve (unit: g) / 200 g

また、実施例のコークスの製造に使用した無灰炭と、比較例のコークスの製造に使用した瀝青炭について、JIS M8816に基づいてイナーチニットの含量を確認したとこ
ろ、実施例の無灰炭にはイナーチニットが含まれておらず、比較例の瀝青炭には33%含まれていた。
Moreover, when the content of inertite was confirmed based on JIS M8816 about the ashless coal used for manufacture of the coke of an Example, and the bituminous coal used for manufacture of the coke of a comparative example, the inert coal was used for the ashless coal of an Example. The bituminous coal of the comparative example contained 33%.

下表3に、コークス強度指数DI600 9.5の結果を示す。 Table 3 below shows the results of the coke strength index DI 600 9.5 .

Figure 0005342794
Figure 0005342794

本発明に係る炭素原料の製造方法の工程を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the process of the manufacturing method of the carbon raw material which concerns on this invention. 重力沈降法を行うための固液分離装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the solid-liquid separator for performing a gravity sedimentation method.

符号の説明Explanation of symbols

S1 スラリー加熱工程
S2 分離工程
S3 無灰炭取得工程
S4 無灰炭加熱工程
S1 Slurry heating process S2 Separation process S3 Ashless coal acquisition process S4 Ashless coal heating process

Claims (3)

石炭と芳香族溶剤を含むスラリーを加熱処理するスラリー加熱工程と、
前記スラリー加熱工程で加熱処理されたスラリーを、石炭が溶解した液体成分と、灰分と不溶石炭からなる固体成分に分離する分離工程と、
前記液体成分から芳香族溶剤を除去して、無灰炭を取得する無灰炭取得工程と、
前記無灰炭取得工程で取得された無灰炭を加熱処理して炭素原料とする無灰炭加熱工程とを含み、
前記無灰炭加熱工程で得られた炭素原料の揮発分が、JIS M 8812に定められた方法により測定した際に、35質量%未満、かつ、24質量%以上であり、
前記無灰炭加熱工程で得られた前記炭素原料を成形し、炭素化することで炭素材料を得ることを特徴とする炭素料の製造方法。
A slurry heating step of heat-treating a slurry containing coal and an aromatic solvent;
A separation step of separating the slurry heat-treated in the slurry heating step into a liquid component in which coal is dissolved and a solid component composed of ash and insoluble coal;
An ashless coal acquisition step of removing the aromatic solvent from the liquid component and acquiring ashless coal;
An ashless coal heating step in which the ashless coal obtained in the ashless coal acquisition step is heat treated to be a carbon raw material,
The volatiles carbon material obtained in the ashless coal heating step, as measured by a method as defined in JIS M 8812, less than 35 wt%, and state, and are more than 24 wt%,
The molding the carbon material obtained in the ashless coal heating process, method of producing a carbon materials, wherein Rukoto obtain a carbon material by carbonization.
前記分離工程において、前記液体成分と前記固体成分との分離を重力沈降法で行なうことを特徴とする請求項1に記載の炭素料の製造方法。 In the above separation process, the production method of the carbon materials according to claim 1, characterized by the separation of the liquid component and the solid component by gravity sedimentation. 前記無灰炭取得工程において、前記液体成分からの前記芳香族溶剤の除去を蒸留法または蒸発法で行なうことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の炭素料の製造方法。 Wherein in the no Haisumi acquisition step method of producing a carbon materials according to claim 1 or claim 2, characterized in that conducted by distillation or evaporation to remove the aromatic solvent from the liquid component.
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