JP5466106B2 - Method for producing iron ore-containing coke - Google Patents

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Description

本発明は、石炭と鉄鉱石とバインダーを含む混合物を成形した後に乾留して鉄鉱石含有コークス(フェロコークスと呼ぶことがある。)を製造する方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing iron ore-containing coke (sometimes referred to as ferro-coke) by forming a mixture containing coal, iron ore and a binder and then subjecting it to dry distillation.

コークスは、通常、原料炭を1000℃前後に加熱乾留して製造される。このコークスは、高炉内に、コークス層と鉄鉱石層が層状に重なるように装入され、羽口から高温の空気を吹き込んでコークスを燃焼させ、このとき発生した還元性ガスで鉄鉱石中の酸化鉄を還元することで銑鉄が製造できる。   Coke is usually produced by heat-drying raw coal at around 1000 ° C. This coke is inserted into the blast furnace so that the coke layer and the iron ore layer overlap each other, and hot air is blown from the tuyere to burn the coke, and the reducing gas generated at this time causes the coke to be contained in the iron ore. Pig iron can be produced by reducing iron oxide.

近年では、鉄鉱石を内装した鉄鉱石含有コークスを、鉄鉱石層に配合して銑鉄を製造することが研究されている。鉄鉱石層に鉄鉱石含有コークスを配合することで、鉄鉱石含有コークスが燃焼して発生する還元性ガスによって鉄鉱石層中の酸化鉄の還元が促進されると共に、鉄鉱石含有コークス中の鉄成分の触媒作用により、銑鉄の生産効率が向上すると考えられている。   In recent years, it has been studied to produce pig iron by blending iron ore-containing coke with iron ore in an iron ore layer. By adding iron ore-containing coke to the iron ore layer, reduction of iron oxide in the iron ore layer is promoted by reducing gas generated by burning the iron ore-containing coke, and iron in the iron ore-containing coke. It is considered that pig iron production efficiency is improved by the catalytic action of the components.

鉄鉱石含有コークスは、コークスの原料となる石炭と、鉄鉱石とを混合したものを成形し、得られた成形体を乾留することで製造できる。しかし石炭と鉄鉱石の密着力は弱く、成形体を形成できなかったり、成形体を形成できたとしても強度が低く、取扱い性が悪いという問題がある。また、成形体を乾留してコークス化した鉄鉱石含有コークスは高炉に投入して使用されるため、高炉内で圧潰しない強度が求められる。   The iron ore-containing coke can be produced by molding a mixture of coal, which is a raw material for coke, and iron ore, and subjecting the resulting molded body to dry distillation. However, the adhesion between coal and iron ore is weak, and there is a problem in that a molded body cannot be formed, or even if a molded body can be formed, the strength is low and the handleability is poor. Further, since iron ore-containing coke obtained by coking by forming a molded body is put into a blast furnace and used, strength that does not crush in the blast furnace is required.

そこで石炭と鉄鉱石の混合物を成形して形成した成形体の強度と、この成形体を乾留して得られる鉄鉱石含有コークスの強度を高める技術が、特許文献1に提案されている。特許文献1では、石炭と鉄源原料とバインダーを含む原料を塊成形物に成形し、この塊成形物を乾留してフェロコークスを製造するにあたり、バインダーとして、軟化点が150℃以上の高軟化点バインダーと軟化点が150℃未満の低軟化点バインダーを組み合わせて用いている。そして、この文献1には、軟化点が150℃未満の低軟化点バインダーを用いることで、成形後の塊成形物の強度を向上できること、軟化点が150℃以上の高軟化点バインダーを用いることで、成形後の塊成形物の強度と乾留後のフェロコークスの強度の両方を高められることが記載されている。なお、軟化点が150℃未満の低軟化点バインダーとしては、SOP(軟ピッチ)、PDA(プロパン脱瀝アスファルト)、中ピッチが例示されており、軟化点が150℃以上の高軟化点バインダーとしては、ASP(アスファルトピッチ)が例示されている。この文献1に例示されているバインダーは、いずれも原油に由来するものである。   Therefore, Patent Document 1 proposes a technique for increasing the strength of a compact formed by molding a mixture of coal and iron ore and the strength of iron ore-containing coke obtained by dry distillation of the compact. In Patent Document 1, a raw material containing coal, an iron source material, and a binder is formed into a lump molded product, and the lump molded product is subjected to dry distillation to produce ferro-coke. A point binder and a low softening point binder having a softening point of less than 150 ° C. are used in combination. And this literature 1 can improve the intensity | strength of the lump molded object after shaping | molding by using the low softening point binder whose softening point is less than 150 degreeC, and uses the high softening point binder whose softening point is 150 degreeC or more. It is described that both the strength of the lump-molded product after molding and the strength of ferro-coke after dry distillation can be increased. Examples of the low softening point binder having a softening point of less than 150 ° C. include SOP (soft pitch), PDA (propane desulfurized asphalt), and medium pitch, and as a high softening point binder having a softening point of 150 ° C. or higher. As an example, ASP (asphalt pitch) is exemplified. The binders exemplified in this document 1 are all derived from crude oil.

一方、本発明者らは、酸化鉄原料と炭材を含む塊成用組成物を成形して製鉄用炭材内装塊成化物を製造する方法を特許文献2に提案している。この文献2では、高強度でかつ製鉄時に還元反応の促進される製鉄用炭材内装塊成化物を製造するために、酸化鉄原料と炭材と共に、軟化流動性促進剤を配合している。この軟化流動性促進剤としては、石炭抽出物(ハイパーコール)を用いている。   On the other hand, the present inventors have proposed in Patent Document 2 a method for producing an agglomerated composition for iron making by forming an agglomeration composition containing an iron oxide raw material and a carbonaceous material. In this document 2, a softening fluidity promoter is blended together with an iron oxide raw material and a carbonaceous material in order to produce an iron agglomerated carbonaceous material agglomerated product that has high strength and promotes a reduction reaction during ironmaking. As this softening fluidity promoter, coal extract (hypercoal) is used.

特開2007−277489号公報JP 2007-277489 A 特開2005−325435号公報JP 2005-325435 A

上記特許文献1には、軟化点が150℃以上の高軟化点バインダーを用いることで、乾留後のフェロコークスの強度を高める技術が提案されている。しかし本発明者らが検討したところ、高軟化点バインダーを用いた場合でもフェロコークスの強度が低下することがあった。また、アスファルトピッチのような原油由来のバインダーには、不純物として硫黄(S)が多く(具体的には、5質量%程度以上)含まれるため、乾留後のフェロコークスにもSが残留し、フェロコークスの品質は低かった。一方、上記特許文献2では、軟化流動性促進剤として石炭抽出物を用いているが、この文献2には、製鉄用炭材内装塊成化物を乾留することについて記載されておらず、乾留に相当する熱履歴(例えば、1000℃前後に加熱)を受けたときの強度向上については着目されていない。   Patent Document 1 proposes a technique for increasing the strength of ferrocoke after dry distillation by using a high softening point binder having a softening point of 150 ° C. or higher. However, as a result of investigations by the present inventors, the strength of ferrocoke sometimes declines even when a high softening point binder is used. In addition, since a crude oil-derived binder such as asphalt pitch contains a large amount of sulfur (S) as an impurity (specifically, about 5% by mass or more), S remains in the ferrocoke after dry distillation, Ferro-coke quality was low. On the other hand, in the said patent document 2, although the coal extract is used as a softening fluidity | liquidity promoter, in this literature 2, it is not described about dry-distilling the carbonaceous material agglomerate for iron making, and it is not in dry distillation. No attention has been paid to improving the strength when subjected to a corresponding thermal history (for example, heating around 1000 ° C.).

本発明は、このような事情に鑑みて成されたものであり、強度が高く、しかもS含有量の少ない高品質の鉄鉱石含有コークスを製造する方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a method for producing high-quality iron ore-containing coke having high strength and low S content.

本発明者らは、鉄鉱石含有コークスの強度を高め、しかも鉄鉱石含有コークスの品質を改善できる方法を提供するために検討を重ねてきた。その結果、鉄鉱石含有コークスの強度が低下する原因は、成形体を形成するときに石炭と鉄鉱石の密着性を高めるために配合するバインダーが乾留時に膨張し、鉄鉱石含有コークスの密度を小さくすることにあるのを見出した。また、鉄鉱石含有コークスに含まれるS量を低減し、品質を向上させるには、上記バインダーとして、石油由来の化合物ではなく、石炭抽出物を用いればよいことが明らかになった。   The present inventors have repeatedly studied in order to provide a method capable of increasing the strength of iron ore-containing coke and improving the quality of iron ore-containing coke. As a result, the strength of the iron ore-containing coke is reduced because the binder to be blended to increase the adhesion between coal and iron ore when forming a compact expands during dry distillation, reducing the density of the iron ore-containing coke. I found out that there is something to do. Moreover, it became clear that in order to reduce the amount of S contained in iron ore-containing coke and improve the quality, it is sufficient to use a coal extract instead of a petroleum-derived compound as the binder.

即ち、上記課題は、石炭と鉄鉱石とバインダーを含む混合物を成形した後に乾留して鉄鉱石含有コークスを製造する方法にあたって、前記バインダーとして、500℃まで加熱して膨張性試験を行ったときの膨張率が110〜200%である石炭抽出物を用いることによって解決することができる。   That is, the above-mentioned problem is a method of producing an iron ore-containing coke by dry distillation after molding a mixture containing coal, iron ore and a binder. This can be solved by using a coal extract having an expansion rate of 110 to 200%.

本発明によれば、石炭と鉄鉱石の密着性を高めるためのバインダーとして石炭抽出物を用いているため、鉄鉱石含有コークスに含まれるS量を低減でき、鉄鉱石含有コークスの品質を向上できる。また、本発明では、石炭抽出物のなかでも、特に膨張率が110〜200%のものを選択して用いているため、乾留中にバインダーが膨張するのを防止でき、鉄鉱石含有コークスの強度を高めることができる。   According to the present invention, since the coal extract is used as a binder for enhancing the adhesion between coal and iron ore, the amount of S contained in the iron ore-containing coke can be reduced, and the quality of the iron ore-containing coke can be improved. . Further, in the present invention, among coal extracts, particularly those having an expansion rate of 110 to 200% are selected and used, so that the binder can be prevented from expanding during dry distillation, and the strength of iron ore-containing coke can be prevented. Can be increased.

本発明では、石炭と鉄鉱石とバインダーを含む混合物を成形した後に乾留して鉄鉱石含有コークスを製造している。そして、本発明の製造方法は、石炭と鉄鉱石の密着性を高めるためのバインダーとして、500℃まで加熱して膨張性試験を行なったときの膨張率が110〜200%の石炭抽出物を用いるところに特徴がある。   In the present invention, a mixture containing coal, iron ore, and a binder is molded and then carbonized to produce iron ore-containing coke. And the manufacturing method of this invention uses a coal extract whose expansion rate is 110-200% when heating to 500 degreeC and performing an expansibility test as a binder for improving the adhesiveness of coal and iron ore. There is a feature.

まず、本発明で用いるバインダーについて説明する。本発明では、バインダーとして石炭抽出物を用いることで、鉄鉱石含有コークスに含まれるS量を低減でき、品質を向上できる。石炭抽出物は、後述するように、溶剤で石炭から抽出した可溶成分に改質処理を施したものである。この可溶成分は、石炭から無機物を取り除いた有機物のみからなる成分であり、一般に、無灰炭(ハイパーコール;HPC)と呼ばれている。石炭に含まれるS量は、石油に含まれるS量よりも少なく、石炭に含まれるS量は、一般的に、1.5質量%以下である。従って可溶成分を抽出する原料として石炭を用いることで、可溶成分に含まれるS量を概ね1質量%以下とすることができる。よって可溶成分を改質処理して得られる石炭抽出物についてもS含有量は概ね1質量%以下となる。その結果、この石炭抽出物をバインダーとして配合した鉄鉱石含有コークスについてもS含有量を低減でき、鉄鉱石含有コークスの品質を高めることができる。   First, the binder used in the present invention will be described. In this invention, the amount of S contained in iron ore containing coke can be reduced and quality can be improved by using a coal extract as a binder. As will be described later, the coal extract is obtained by subjecting a soluble component extracted from coal with a solvent to a modification treatment. This soluble component is a component consisting only of an organic substance obtained by removing inorganic substances from coal, and is generally called ashless coal (Hyper Coal; HPC). The amount of S contained in coal is less than the amount of S contained in petroleum, and the amount of S contained in coal is generally 1.5% by mass or less. Therefore, the amount of S contained in the soluble component can be reduced to approximately 1% by mass or less by using coal as a raw material for extracting the soluble component. Therefore, also about the coal extract obtained by carrying out the modification process of a soluble component, S content will be 1 mass% or less in general. As a result, S content can be reduced also about the iron ore containing coke which mix | blended this coal extract as a binder, and the quality of iron ore containing coke can be improved.

また本発明では、上記可溶成分に改質処理を施した石炭抽出物をバインダーとして用いることが重要であり、この石炭抽出物として、500℃まで加熱して膨張性試験を行ったときの膨張率が110〜200%のものを用いることによって、鉄鉱石含有コークスの強度を高めることができる。   In the present invention, it is important to use a coal extract obtained by modifying the soluble component as a binder, and the coal extract is expanded when heated to 500 ° C. and subjected to an expansibility test. By using the one having a rate of 110 to 200%, the strength of the iron ore-containing coke can be increased.

即ち上記特許文献1に開示されているように、石炭と鉄鉱石とバインダーを含む混合物を成形した後に乾留すると、後述する実施例で明らかにするように、用いるバインダーの種類によっては、乾留後の鉄鉱石含有コークスの強度が低下することがあった。この原因について検討したところ、鉄鉱石含有コークスの強度低下は、密度の低下にあることが判明し、この密度の低下は、乾留中にバインダーが膨張することが原因であることが分かった。そしてこの膨張の原因は、分子量が小さく、沸点の低い化合物がバインダーに含まれていることにあると考えられる。低分子量で、沸点の低い化合物は、乾留時に揮発するため、このときバインダーを発泡させて鉄鉱石含有コークス全体の密度を小さくすると考えられる。   That is, as disclosed in the above-mentioned Patent Document 1, when a mixture containing coal, iron ore and a binder is formed and then dry-distilled, as will be clarified in Examples described later, depending on the type of binder used, The strength of iron ore-containing coke sometimes decreased. When this cause was examined, it was found that the strength reduction of the iron ore-containing coke was caused by the density reduction, and this density reduction was caused by the expansion of the binder during dry distillation. The cause of this expansion is considered to be that the binder contains a compound having a low molecular weight and a low boiling point. Since a compound having a low molecular weight and a low boiling point volatilizes during dry distillation, it is considered that the density of the iron ore-containing coke as a whole is reduced by foaming the binder.

そこで本発明者らは、バインダーの膨張率と乾留後の鉄鉱石含有コークス強度との関係について検討し、石炭と鉄鉱石の密着性を向上させるバインダーとして、膨張率が200%以下の石炭抽出物を用いれば、乾留時にバインダーが過剰に膨張して鉄鉱石含有コークスの密度が低下するのを防止でき、強度を高めることができることを明らかにした。膨張率は、好ましくは180%以下、より好ましくは160%以下である。しかし膨張率が小さ過ぎると、加熱による軟化溶融性が低いため、乾留したときに石炭抽出物が石炭と鉄鉱石の間に殆んど流動浸透せず、石炭と鉄鉱石の密着性を高めることができない。従って本発明では、膨張率が110%以上の石炭抽出物を用いる。好ましくは115%以上、より好ましくは120%以上である。   Therefore, the present inventors examined the relationship between the expansion coefficient of the binder and the strength of coke containing iron ore after carbonization, and as a binder for improving the adhesion between coal and iron ore, a coal extract having an expansion coefficient of 200% or less. It has been clarified that the use of can prevent the binder from excessively expanding during the dry distillation and reduce the density of the iron ore-containing coke and can increase the strength. The expansion coefficient is preferably 180% or less, more preferably 160% or less. However, if the expansion coefficient is too small, the softening and melting property due to heating is low, so the coal extract hardly flows and penetrates between the coal and iron ore when dry distillation, increasing the adhesion between the coal and iron ore. I can't. Therefore, in the present invention, a coal extract having an expansion rate of 110% or more is used. Preferably it is 115% or more, More preferably, it is 120% or more.

上記膨張率は、JIS M8801に規定される膨張性試験を行ったときに、室温での石炭抽出物の膨張率を0%とし、該石炭抽出物を500℃まで加熱したときの最大膨張率を意味する。膨張率の測定には、ジラトメータを用いる。   The expansion coefficient is the maximum expansion coefficient when the expansion coefficient of the coal extract at room temperature is 0% when the expansion test specified in JIS M8801 is performed and the coal extract is heated to 500 ° C. means. A dilatometer is used to measure the expansion coefficient.

膨張性試験の試験温度は、室温から500℃までとする。石炭抽出物の軟化・溶融・膨張は、概ね500℃以下の温度域で起こり、500℃を超えると石炭抽出物が固化するため、膨張率を測定できなくなる。そこで500℃までの測定によって乾留温度域(具体的には、1000℃前後)での石炭抽出物の挙動を予測することとする。   The test temperature of the expansibility test is from room temperature to 500 ° C. The softening / melting / expansion of the coal extract generally occurs in a temperature range of 500 ° C. or lower, and when the temperature exceeds 500 ° C., the coal extract is solidified, so that the expansion rate cannot be measured. Therefore, the behavior of the coal extract in the dry distillation temperature region (specifically around 1000 ° C.) is predicted by measurement up to 500 ° C.

石炭抽出物の軟化溶融性は、石炭自体の軟化溶融性よりも良好であるため、JIS M8801に規定される方法で膨張率を測定しようとすると、ジラトメータのシリンダとピストンの間から石炭抽出物が漏れ、膨張率を正確に測定することができない。そこで本発明では、膨張性が殆んどないコークスブリーズ粉末を用い、石炭抽出物の濃度が20質量%、30質量%または50質量%となるようにコークスブリーズ粉末と混合し、これらの混合物の膨張率を測定し、各測定値の外挿値から、石炭抽出物の膨張率を推定することとする。   Since the softening meltability of coal extract is better than that of coal itself, when trying to measure the expansion rate by the method specified in JIS M8801, the coal extract is not between the cylinder and piston of the dilatometer. Leakage and expansion rate cannot be measured accurately. Therefore, in the present invention, coke breeze powder having almost no expansibility is used and mixed with the coke breeze powder so that the concentration of the coal extract is 20% by mass, 30% by mass or 50% by mass. The expansion rate is measured, and the expansion rate of the coal extract is estimated from the extrapolated value of each measured value.

膨張率が110〜200%の石炭抽出物は、溶剤で石炭から可溶成分を抽出し(抽出工程)、得られた抽出液から未溶解石炭を除去した後(固液分離工程)、液体分に含まれる可溶成分に、改質処理を施す(改質工程)ことで製造できる。   A coal extract having an expansion rate of 110 to 200% is obtained by extracting soluble components from coal with a solvent (extraction step), removing undissolved coal from the obtained extract (solid-liquid separation step), Can be produced by subjecting the soluble component contained in the product to a modification treatment (modification step).

《抽出工程》
抽出工程では、可溶成分抽出用の石炭と溶剤を接触させて、石炭から可溶成分を抽出する。
<< Extraction process >>
In the extraction process, the soluble component extraction coal is brought into contact with the solvent to extract the soluble component from the coal.

可溶成分の抽出に用いる溶剤としては、極性溶剤や芳香族溶剤を使用できる。極性溶剤としては、例えば、N-メチルピロリドンやピリジン等が用いられる。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、テトラヒドロナフタレン(テトラリン;登録商標)等の2環芳香族化合物、アントラセン等の3環以上の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。   As a solvent used for extraction of a soluble component, a polar solvent or an aromatic solvent can be used. For example, N-methylpyrrolidone or pyridine is used as the polar solvent. The aromatic solvent is generally a one-ring aromatic compound such as benzene, toluene or xylene, or a two-ring aromatic compound such as naphthalene, methylnaphthalene, dimethylnaphthalene, trimethylnaphthalene or tetrahydronaphthalene (tetralin; registered trademark). An aromatic compound having three or more rings such as a compound and anthracene is used. The bicyclic aromatic compound includes other naphthalenes having an aliphatic side chain, and biphenyl and alkylbenzene having a long aliphatic side chain.

本発明では、上記極性溶剤や芳香族溶剤のなかでも、水素非供与性の溶剤を用いることが好ましい。水素非供与性溶剤としては、主に石炭の乾留生成物から精製した2環芳香族化合物を主とする石炭誘導体を挙げることができる。この水素非供与性溶剤は、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、溶剤に抽出される可溶成分の割合が高く、また、蒸留等の方法で容易に回収可能な溶剤である。回収した溶剤は、経済性の向上を図るため、循環使用できる。水素非供与性溶剤としては、例えば、ナフタレン、メチルナフタレン、タール軽油などが挙げられ、これらから選択される1種を主成分とする溶剤や、2種以上を含む溶剤を用いることができる。   In the present invention, it is preferable to use a hydrogen non-donating solvent among the polar solvents and aromatic solvents. Examples of the non-hydrogen donating solvent include coal derivatives mainly composed of a bicyclic aromatic compound purified from a coal carbonization product. This non-hydrogen-donating solvent is stable even when heated and has excellent affinity with coal, so the percentage of soluble components extracted into the solvent is high, and it can be easily recovered by methods such as distillation. Is a good solvent. The recovered solvent can be recycled to improve economy. Examples of the hydrogen non-donating solvent include naphthalene, methylnaphthalene, tar light oil, and the like, and a solvent mainly composed of one kind selected from these and a solvent containing two or more kinds can be used.

可溶成分の抽出に用いる溶剤は、沸点が180〜330℃(特に、200〜250℃)のものが好ましい。沸点が低過ぎると、抽出工程での可溶成分の抽出率が低下する。また、抽出工程や、後述する固液分離工程での必要圧力が高くなる。更に、溶剤を回収するときに揮発による損失が大きくなり、溶剤の回収率が低下する。一方、沸点が高過ぎると、後述する固液分離工程で分離される抽出液からの溶剤の除去や、可溶成分を抽出した後の石炭に付着している溶剤を除去することが困難となり、溶剤の回収率が低下する。   The solvent used for extraction of the soluble component preferably has a boiling point of 180 to 330 ° C (particularly 200 to 250 ° C). When the boiling point is too low, the extraction rate of soluble components in the extraction process is lowered. Moreover, the required pressure in an extraction process and the solid-liquid separation process mentioned later becomes high. Further, when recovering the solvent, loss due to volatilization increases, and the solvent recovery rate decreases. On the other hand, if the boiling point is too high, it becomes difficult to remove the solvent from the extract separated in the solid-liquid separation step described later, or to remove the solvent adhering to the coal after extracting the soluble component, Solvent recovery is reduced.

可溶成分の抽出に用いる石炭の種類は特に限定されないが、劣質炭を用いることが好ましい。安価な石炭を使用することにより、可溶成分を安価に製造できるため、経済性の向上を図ることができる。もちろん劣質炭に限定されず、瀝青炭等の高品位炭を使用しても良い。   Although the kind of coal used for extraction of a soluble component is not specifically limited, It is preferable to use inferior quality coal. By using inexpensive coal, soluble components can be manufactured at low cost, so that economic efficiency can be improved. Of course, it is not limited to inferior quality coal, You may use high grade coal, such as bituminous coal.

劣質炭とは、軟化溶融性をほとんど持たない非微粘炭や、一般炭、低品位炭等の石炭をいう。低品位炭とは、通常、20質量%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。褐炭には、例えば、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、例えば、西バンコ炭、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。   Inferior coal refers to coal such as non-thin coal having almost no softening and melting property, steam coal, low-grade coal, and the like. Low-grade coal is coal that normally contains 20% by weight or more of water and is desired to be dewatered. Examples of such low-grade coal include lignite, lignite, and sub-bituminous coal. Examples of the brown coal include Victoria coal, North Dagota coal, and Belga coal. Examples of the subbituminous coal include West Banco coal, Vinungan coal, and Samarangau coal. 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.

前記抽出工程では、石炭から可溶成分を抽出し易くするために、石炭を、例えば、直径5mm程度以下(好ましくは3mm以下)に粉砕しておくことが好ましい。また、前記抽出工程では、石炭から可溶成分を抽出するときの抽出率を高めるために石炭と溶剤とをスラリー状に混合することが好ましい。この混合物を攪拌しつつ加熱すれば、石炭に含まれる溶剤に可溶な可溶成分(ハイパーコール)が溶剤中に抽出される。   In the extraction step, it is preferable to pulverize the coal to a diameter of about 5 mm or less (preferably 3 mm or less) in order to facilitate extraction of soluble components from the coal. Moreover, in the said extraction process, in order to improve the extraction rate when extracting a soluble component from coal, it is preferable to mix coal and a solvent in a slurry form. If this mixture is heated while stirring, a soluble component (hypercol) soluble in the solvent contained in coal is extracted into the solvent.

抽出温度は、例えば、300〜420℃程度(特に、330〜400℃程度)に設定することが好ましい。抽出温度が低過ぎると、石炭に含まれる易ガス化成分を除去できない上に、石炭を構成する成分の分子間結合力を弱めることが不十分となって、石炭に含まれる可溶成分の抽出率が低くなる。一方、抽出温度が高過ぎると、石炭が熱分解して生成したラジカルの再結合が起こるため、石炭から可溶成分を抽出するときの抽出率が低くなる。   For example, the extraction temperature is preferably set to about 300 to 420 ° C. (particularly about 330 to 400 ° C.). If the extraction temperature is too low, the easy gasification component contained in the coal cannot be removed, and it becomes insufficient to weaken the intermolecular bonding force of the component constituting the coal, so that the soluble component contained in the coal is extracted. The rate is lowered. On the other hand, if the extraction temperature is too high, recombination of radicals generated by thermal decomposition of coal occurs, so that the extraction rate when extracting soluble components from coal becomes low.

抽出時間は、例えば、10〜120分程度(特に、30〜60分程度)とすればよい。抽出時間が長過ぎると、抽出した可溶成分の熱分解反応が進行し、ラジカル重合反応が進むため可溶成分の抽出率が低下する。   The extraction time may be, for example, about 10 to 120 minutes (particularly about 30 to 60 minutes). If the extraction time is too long, the thermal decomposition reaction of the extracted soluble component proceeds and the radical polymerization reaction proceeds, so the extraction rate of the soluble component decreases.

抽出工程は、例えば、不活性ガス(例えば、窒素)の存在の下で行なえばよい。なお、抽出工程では、溶剤が沸騰しないように加圧する必要があり、圧力は、通常、0.8〜2.5MPa程度(特に、1〜2MPa)の範囲に調整すればよい。   What is necessary is just to perform an extraction process in presence of inert gas (for example, nitrogen), for example. In addition, it is necessary to pressurize so that a solvent may not boil in an extraction process, and what is necessary is just to adjust a pressure to the range of about 0.8-2.5 MPa (especially 1-2 MPa) normally.

《固液分離工程》
固液分離工程では、上記抽出工程で石炭から可溶成分を抽出した後、未溶解石炭(溶剤に可溶な成分が抽出されて残った石炭)を分離し、液体分を回収する。この液体分は、石炭から抽出した可溶成分と、抽出に用いた溶剤で構成されている。
<< Solid-liquid separation process >>
In the solid-liquid separation step, soluble components are extracted from coal in the extraction step, and then undissolved coal (coal remaining after extraction of components soluble in the solvent) is separated to recover the liquid component. This liquid component is composed of a soluble component extracted from coal and a solvent used for extraction.

固液分離する方法は特に限定されず、公知の方法を採用すればよく、例えば、各種の濾過法、遠心分離法、重力沈降法が挙げられる。なお、濾過法では、濾過フィルターの濾過量が制限されることから、大量の未溶解石炭を分離できない場合がある。また遠心分離法では、未溶解石炭による閉塞が起こり易く、工業的に実施することが困難な場合がある。一方、重力沈降法によれば、重力沈降槽の上部からは液体分を、下部からは未溶解石炭を得ることができ、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ため好ましい。   The method for solid-liquid separation is not particularly limited, and a known method may be employed, and examples thereof include various filtration methods, centrifugal separation methods, and gravity sedimentation methods. In the filtration method, since the filtration amount of the filtration filter is limited, a large amount of undissolved coal may not be separated. In the centrifugal separation method, clogging with undissolved coal is likely to occur, and it may be difficult to implement industrially. On the other hand, according to the gravity settling method, liquid content can be obtained from the upper part of the gravity settling tank, and undissolved coal can be obtained from the lower part. Therefore, it is preferable.

なお、固液分離工程における溶剤の温度と固液分離時の圧力は、上記抽出工程で設定した温度および圧力と同じ範囲に設定することが好ましい。原料の石炭から溶出した溶質の再析出を防ぐためである。   In addition, it is preferable to set the temperature of the solvent in a solid-liquid separation process, and the pressure at the time of solid-liquid separation to the same range as the temperature and pressure which were set at the said extraction process. This is to prevent reprecipitation of the solute eluted from the raw material coal.

《改質工程》
改質工程では、石炭から抽出した可溶成分に改質処理を施し、可溶成分の膨張率を110〜200%の範囲に調整する。
《Reforming process》
In the reforming step, the soluble component extracted from coal is subjected to a reforming treatment, and the expansion rate of the soluble component is adjusted to a range of 110 to 200%.

改質工程では、上記固液分離工程で得られた抽出液(液体分)に対して後述する改質処理を施してもよいし、或いは前記抽出液(液体分)に含まれる溶剤を除去(溶剤除去工程)して得られる濃縮可溶成分に対して後述する改質処理を施してもよい。   In the reforming step, the extraction liquid (liquid component) obtained in the solid-liquid separation step may be subjected to a reforming process described later, or the solvent contained in the extract solution (liquid component) is removed ( You may perform the modification | reformation process mentioned later with respect to the concentration soluble component obtained by a solvent removal process.

溶剤除去工程では、上記固液分離工程で得られた液体分から溶剤を分離する。これにより、灰分の濃度が少ない可溶成分を得ることができる。なお、灰分とは、可溶成分を815℃で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)をいう。本発明では、可溶成分に含まれる灰分の含有率は、質量基準で、5000ppm以下(より好ましくは2000ppm以下)であることが好ましい。   In the solvent removal step, the solvent is separated from the liquid obtained in the solid-liquid separation step. Thereby, a soluble component with little concentration of ash can be obtained. The ash content means residual inorganic substances (silicic acid, alumina, iron oxide, lime, magnesia, alkali metal, etc.) when the soluble component is incinerated at 815 ° C. In the present invention, the content of ash contained in the soluble component is preferably 5000 ppm or less (more preferably 2000 ppm or less) on a mass basis.

溶剤を分離する方法としては、一般的な蒸留法や蒸発法(スプレードライ法等)を用いることができる。なお、本発明では、分離して回収した溶剤を抽出工程で用いる溶剤の一部として再利用することが好ましい。   As a method for separating the solvent, a general distillation method or evaporation method (spray drying method or the like) can be used. In the present invention, it is preferable to reuse the separated and recovered solvent as a part of the solvent used in the extraction step.

そして改質工程では、可溶成分の膨張率を110〜200%の範囲に調整するために、(a)固液分離工程で得られた抽出液(液体分)に含まれる可溶成分を、抽出温度より高く、且つ400〜500℃で加熱する方法や、(b)固液分離工程で得られた抽出液(液体分)から溶剤を除去して得られる濃縮可溶成分を酸化性雰囲気中で100〜300℃で加熱する方法が挙げられる。   In the reforming step, in order to adjust the expansion coefficient of the soluble component to a range of 110 to 200%, the soluble component contained in the extract (liquid component) obtained in the solid-liquid separation step (a) A method of heating at a temperature higher than the extraction temperature and at 400 to 500 ° C., and (b) removing the solvent from the extracted liquid (liquid component) obtained in the solid-liquid separation step in an oxidizing atmosphere. And heating at 100 to 300 ° C.

上記(a)の方法のように、液体分に含まれる可溶成分を400〜500℃(特に、420〜480℃)に加熱することで、乾留時に膨張の原因となる易ガス化成分を予め除去でき、また可溶成分の分子量を大きくすることができるため沸点を高くすることができる。その結果、乾留温度域に達しても可溶成分のガス化が少なく、可溶成分の膨張率を110〜200%の範囲に調整できる。   As in the method (a) above, by heating the soluble component contained in the liquid component to 400 to 500 ° C. (especially 420 to 480 ° C.), the easily gasifying component that causes expansion during dry distillation is previously obtained. Since it can be removed and the molecular weight of the soluble component can be increased, the boiling point can be increased. As a result, even when the temperature reaches the dry distillation temperature range, the gasification of the soluble component is small, and the expansion rate of the soluble component can be adjusted to a range of 110 to 200%.

加熱温度は、上記抽出工程において石炭から可溶成分を抽出したときの抽出温度よりも高く設定する。溶剤と石炭を接触させた後、一気に400〜500℃に加熱して抽出と改質を兼ねようとすると、石炭の熱分解に伴って重合反応が起こるため、可溶成分の抽出率が低下する。そこで低温抽出と高温改質を組み合わせることで、可溶成分を効率良く抽出したうえで、可溶成分の膨張率を110〜200%の範囲に調整できる。   The heating temperature is set higher than the extraction temperature when a soluble component is extracted from coal in the extraction step. After bringing the solvent into contact with coal, heating to 400 to 500 ° C. at once will try to serve both extraction and reforming, so that the polymerization reaction occurs with the thermal decomposition of the coal, so the extraction rate of soluble components decreases. . Therefore, by combining the low temperature extraction and the high temperature reforming, the soluble component can be efficiently extracted, and the expansion coefficient of the soluble component can be adjusted in the range of 110 to 200%.

加熱時間は、上記可溶成分の改質処理前の膨張率と、加熱温度に応じて、改質処理後の可溶成分の膨張率が110〜200%の範囲になるように設定すればよい。   The heating time may be set so that the expansion coefficient of the soluble component before the modification treatment and the expansion temperature of the soluble component after the modification treatment are in the range of 110 to 200% according to the heating temperature. .

上記可溶成分は、固液分離工程で得られた抽出液(液体分)を400〜500℃に加熱してもよいし、固液分離工程で得られた抽出液(液体分)から溶剤を一旦除去して濃縮可溶成分を回収し、この濃縮可溶成分を別の溶媒に溶解させてから400〜500℃に加熱してもよい。濃縮可溶成分を溶解させる別の溶媒としては、上記抽出工程で、石炭から可溶成分を抽出する際に用いる溶媒として例示したものを用いることができる。但し、極性溶媒や水素供与性溶媒(例えば、N−メチルピロリドン、テトラヒドロナフタレンなど)は、400℃以上に加熱すると変質するため、水素非供与性溶媒を用いることが好ましい。抽出工程で用いる溶媒と、改質工程で用いる溶媒は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。なお、上記可溶成分を溶媒中で400〜500℃に加熱して改質する場合は、溶剤が沸騰しないように加圧するのがよい。   The soluble component may be obtained by heating the extract (liquid component) obtained in the solid-liquid separation step to 400 to 500 ° C., or removing the solvent from the extract solution (liquid component) obtained in the solid-liquid separation step. The concentrated soluble component may be recovered once removed, and the concentrated soluble component may be dissolved in another solvent and then heated to 400 to 500 ° C. As another solvent for dissolving the concentrated soluble component, those exemplified as the solvent used when extracting the soluble component from coal in the extraction step can be used. However, since a polar solvent or a hydrogen donating solvent (for example, N-methylpyrrolidone, tetrahydronaphthalene, etc.) changes in quality when heated to 400 ° C. or higher, it is preferable to use a hydrogen non-donating solvent. The solvent used in the extraction step and the solvent used in the modification step may be the same or different. In addition, when heating the said soluble component to 400-500 degreeC in a solvent, it is good to pressurize so that a solvent may not boil.

一方、上記(b)の方法のように、上記可溶成分を酸化性雰囲気(例えば、空気)中で100〜300℃(特に、130〜270℃)で加熱しても膨張率を110〜200%の範囲に調整できる。酸化性雰囲気中で加熱することで、脱水素反応などによって可溶成分の架橋構造が発達し、膨張率が110〜200%の範囲となる。但し、酸化性雰囲気中での加熱温度が300℃を超えると、酸化反応が著しくなり、場合によっては可溶成分が燃焼してしまうため、膨張率を110〜200%の範囲に調整することができない。なお、上記可溶成分は、非酸化性雰囲気(例えば、窒素)中で、400〜500℃程度に加熱しても膨張率を110〜200%の範囲に調整できるが、この温度域に加熱する場合は、上記(a)の方法のように、抽出工程の延長として溶媒中で改質処理するのが簡便である。   On the other hand, even when the soluble component is heated at 100 to 300 ° C. (especially 130 to 270 ° C.) in an oxidizing atmosphere (for example, air) as in the method (b), the expansion coefficient is 110 to 200. % Can be adjusted. By heating in an oxidizing atmosphere, a cross-linked structure of a soluble component is developed by a dehydrogenation reaction or the like, and an expansion coefficient is in a range of 110 to 200%. However, when the heating temperature in the oxidizing atmosphere exceeds 300 ° C., the oxidation reaction becomes remarkable, and in some cases, the soluble component burns. Therefore, the expansion coefficient can be adjusted to a range of 110 to 200%. Can not. In addition, although the said soluble component can adjust an expansion coefficient to the range of 110-200% even if it heats to about 400-500 degreeC in non-oxidizing atmosphere (for example, nitrogen), it heats to this temperature range. In this case, it is convenient to perform the modification treatment in a solvent as an extension of the extraction step as in the method (a).

加熱時間は、上記可溶成分の改質処理前の膨張率と、加熱温度に応じて、改質処理後の可溶成分の膨張率が110〜200%の範囲になるように設定すればよい。   The heating time may be set so that the expansion coefficient of the soluble component before the modification treatment and the expansion temperature of the soluble component after the modification treatment are in the range of 110 to 200% according to the heating temperature. .

上記の様にして膨張率を110〜200%の範囲に調整して得られた石炭抽出物は、石炭と鉄鉱石のバインダーとして使用される。バインダーは、石炭と鉄鉱石と共に混合物にした後(混合工程)、成形(成形工程)および乾留(乾留工程)して鉄鉱石含有コークスになる。以下、順を追って説明する。   The coal extract obtained by adjusting the expansion rate in the range of 110 to 200% as described above is used as a binder for coal and iron ore. The binder is made into a mixture with coal and iron ore (mixing step), then formed (molding step) and dry-distilled (dry distillation step) to become iron ore-containing coke. In the following, description will be given in order.

《混合工程》
混合工程では、石炭と、鉄鉱石と、石炭抽出物とを混合する。均一な混合物を得るためである。
《Mixing process》
In the mixing step, coal, iron ore, and coal extract are mixed. This is to obtain a uniform mixture.

石炭と鉄鉱石と石炭抽出物の混合方法は、特に限定されるものではなく、石炭と鉄鉱石と石炭抽出物との混合を同時に行う方法の他、石炭と鉄鉱石との混合物に石炭抽出物を添加して混合する方法や、石炭と石炭抽出物との混合物に鉄鉱石を添加して混合する方法や、鉄鉱石と石炭抽出物との混合物に石炭を添加して混合する方法等が挙げられる。   The mixing method of coal, iron ore, and coal extract is not particularly limited. In addition to the method of simultaneously mixing coal, iron ore, and coal extract, the coal extract is mixed with coal and iron ore. The method of adding and mixing, the method of adding and mixing iron ore to the mixture of coal and coal extract, the method of adding and mixing coal to the mixture of iron ore and coal extract, etc. It is done.

石炭と鉄鉱石と石炭抽出物とを混合する手段についても、特に限定されるものではなく、例えば、ミキサー、ニーダー、単軸の混合機、二軸の混合機などを用いることができる。   The means for mixing coal, iron ore, and coal extract is not particularly limited, and for example, a mixer, a kneader, a single screw mixer, a twin screw mixer, or the like can be used.

(石炭)
石炭としては、上記可溶成分の抽出に用いる石炭として例示した石炭を用いることができる。
(coal)
As coal, the coal illustrated as coal used for the extraction of the said soluble component can be used.

石炭の粒径は、その70質量%以上(より好ましくは80質量%以上、更に好ましくは90質量%以上)が3mm以下であることが好ましい。粒径3mmを超える石炭が30質量%を超えて存在すると、得られる鉄鉱石含有コークスの強度が低下することがある。   As for the particle size of coal, it is preferable that 70 mass% or more (more preferably 80 mass% or more, more preferably 90 mass% or more) is 3 mm or less. If the coal having a particle size exceeding 3 mm exceeds 30% by mass, the strength of the obtained iron ore-containing coke may be lowered.

(鉄鉱石)
鉄鉱石の種類は特に限定されず、赤鉄鉱(ヘマタイト;Fe23)、磁鉄鉱(マグネタイト;Fe34)、褐鉄鉱(Fe23・nH2O)などが混合されている一般的に入手可能な鉄鉱石を用いることができる。更に、オキシ水酸化鉄(FeOOH)を原料とすることもできる。
(Iron ore)
The type of iron ore is not particularly limited, and hematite (hematite; Fe 2 O 3 ), magnetite (magnetite; Fe 3 O 4 ), limonite (Fe 2 O 3 .nH 2 O), etc. are generally mixed Available iron ore can be used. Furthermore, iron oxyhydroxide (FeOOH) can be used as a raw material.

鉄鉱石の粒径は、石炭の粒径が上記範囲にある場合、200μm以下(より好ましくは170μm以下、更に好ましくは150μm以下)が好ましい。鉄鉱石の粒径が大き過ぎると、鉄鉱石の界面に働く応力が大きくなるため、得られる鉄鉱石含有コークスの強度が低下することがある。なお、鉄鉱石の粒径の下限については特に限定されるものではなく、小さいほど良いが、例えば30μm(より好ましくは50μm、更に好ましくは70μm)であることが好ましい。粒径が30μm未満の鉄鉱石を得るには手間がかかり、製造コストが上がるからである。   When the particle size of coal is in the above range, the iron ore particle size is preferably 200 μm or less (more preferably 170 μm or less, and still more preferably 150 μm or less). If the particle size of the iron ore is too large, the stress acting on the interface of the iron ore becomes large, so that the strength of the obtained iron ore-containing coke may be reduced. In addition, the lower limit of the particle size of the iron ore is not particularly limited, and the smaller the better, but for example, it is preferably 30 μm (more preferably 50 μm, still more preferably 70 μm). This is because it takes time and effort to obtain an iron ore having a particle size of less than 30 μm, and the manufacturing cost increases.

(石炭抽出物)
石炭抽出物の粒径は、石炭の粒径が上記範囲にある場合、10mm以下(より好ましくは5mm以下)であることが好ましく、0.1mm以上(より好ましくは0.5mm以上)であることが好ましい。
(Coal extract)
The particle size of the coal extract is preferably 10 mm or less (more preferably 5 mm or less), more preferably 0.1 mm or more (more preferably 0.5 mm or more) when the coal particle size is in the above range. Is preferred.

なお、上記「粒径」とは、ふるい分け法によって求められる値である。   The “particle size” is a value obtained by a sieving method.

(配合量)
鉄鉱石の配合量は、石炭100質量部に対して10質量部以上(より好ましくは20質量部以上)が好ましく、50質量部以下(より好ましくは45質量部以下)が好ましい。
(Mixing amount)
The amount of iron ore is preferably 10 parts by mass or more (more preferably 20 parts by mass or more), and preferably 50 parts by mass or less (more preferably 45 parts by mass or less) with respect to 100 parts by mass of coal.

石炭と鉄鉱石の混合比(石炭/鉄鉱石)は、質量基準で、例えば、90/10〜60/40(特に、80/20〜70/30)とすることが好ましい。   The mixing ratio of coal and iron ore (coal / iron ore) is preferably, for example, 90/10 to 60/40 (particularly 80/20 to 70/30) on a mass basis.

石炭抽出物の配合量は、石炭と鉄鉱石の合計を100質量部としたとき、5質量部以上(より好ましくは7質量部以上)が好ましく、20質量部以下(より好ましくは15質量部以下)が好ましい。   The blending amount of the coal extract is preferably 5 parts by mass or more (more preferably 7 parts by mass or more) and 20 parts by mass or less (more preferably 15 parts by mass or less) when the total of coal and iron ore is 100 parts by mass. ) Is preferred.

本発明では、石炭と鉄鉱石の密着性を損なわない範囲であれば、膨張率が200%を超える石炭抽出物を若干配合してもよい。   In the present invention, as long as the adhesion between coal and iron ore is not impaired, a coal extract having an expansion rate exceeding 200% may be slightly blended.

膨張率が200%を超える石炭抽出物を配合量は、石炭と鉄鉱石の合計を100質量部としたとき、5質量部程度(より好ましくは3質量部程度)までであれば許容できる。   The amount of the coal extract whose expansion coefficient exceeds 200% is acceptable up to about 5 parts by mass (more preferably about 3 parts by mass) when the total amount of coal and iron ore is 100 parts by mass.

《成形工程》
成形工程では、上記混合物を成形して、所定の強度を持つ成形物にする。本発明の鉄鉱石含有コークスを、例えば縦型シャフト炉を用いて乾留して製造する場合には、上記成形物をシャフト炉の頂部から投入するため、石炭と鉄鉱石が分離し難いこと(所定の強度を有すること)が求められる。
<Molding process>
In the molding step, the mixture is molded into a molded product having a predetermined strength. When the iron ore-containing coke of the present invention is produced by dry distillation using, for example, a vertical shaft furnace, the molded product is introduced from the top of the shaft furnace, so that it is difficult to separate coal and iron ore (predetermined It is required to have the following strength.

上記混合物を成形するための方法は特に限定されるものではなく、例えば、平ロールによるダブルロール(双ロール)型成形機や、アーモンド型ポケットを有するダブルロール型成形機を用いる方法の他、単軸プレスやローラータイプの成形機、押し出し成形機を用いる方法等、いずれの方法も採用できる。   The method for molding the mixture is not particularly limited. For example, in addition to a method using a double roll (double roll) molding machine using a flat roll, a double roll molding machine having an almond pocket, Any method such as a method using a shaft press, a roller type molding machine, or an extrusion molding machine can be adopted.

混合物の成形は、室温前後で行なう冷間成形でもよいし、加熱して行う熱間成形でもよい。熱間成形は、室温を超えて400℃程度以下で行うのがよい。成形温度が400℃を超えると石炭が熱分解し、タールが発生して石炭成分を失うことになる。好ましくは250〜350℃程度で熱間成形するのがよい。成形圧力は特に限定されず、公知の条件を採用すればよい。   The molding of the mixture may be cold molding performed at around room temperature or hot molding performed by heating. The hot forming is preferably performed at a temperature exceeding room temperature and not higher than about 400 ° C. When the molding temperature exceeds 400 ° C., coal is thermally decomposed, tar is generated, and the coal components are lost. Preferably, hot forming is performed at about 250 to 350 ° C. The molding pressure is not particularly limited, and known conditions may be adopted.

《乾留工程》
乾留工程では、上記成形工程で得られた成形体を乾留することで鉄鉱石含有コークスを製造できる。乾留するときに用いる炉の形状も特に限定されず、室炉を用いてバッチ式で乾留してもよいし、縦型シャフト炉を用いて連続式で乾留してもよい。縦型シャフト炉を用いた場合には、炉の上方から上記成形体を装入し、炉内を上から下に向かって移動する間に乾留され、炉の下方から乾留された鉄鉱石含有コークスが排出される。
《Dry distillation process》
In the dry distillation step, iron ore-containing coke can be produced by dry distillation of the molded body obtained in the molding step. The shape of the furnace used for dry distillation is not particularly limited, and batch distillation may be performed using a chamber furnace, or continuous distillation may be performed using a vertical shaft furnace. When a vertical shaft furnace is used, the iron ore-containing coke is charged from above the furnace, dry-distilled while moving in the furnace from top to bottom, and dry-distilled from the bottom of the furnace. Is discharged.

乾留条件も公知の条件を採用でき、乾留温度は、650〜1100℃程度(特に、700〜1050℃程度)、乾留時間は、5分間〜24時間程度(特に、10分間〜12時間程度)とすればよい。乾留雰囲気は、石炭の酸化による劣化を防止するため、非酸化性ガス雰囲気とすればよい。   Known conditions can be adopted as the carbonization conditions, the carbonization temperature is about 650 to 1100 ° C. (especially about 700 to 1050 ° C.), and the carbonization time is about 5 minutes to 24 hours (particularly about 10 minutes to 12 hours). do it. The dry distillation atmosphere may be a non-oxidizing gas atmosphere in order to prevent deterioration due to oxidation of coal.

このようにして得られた鉄鉱石含有コークスは、乾留時にバインダーが殆んど膨張していないため、密度の低下が抑制されており、強度が高くなっている。また、バインダーとして石炭抽出物を用いているため、鉄鉱石含有コークスにはSが殆んど含まれておらず、品質が高くなっている。従って、この鉄鉱石含有コークスを高炉に装入して銑鉄を製造しても、高炉内で圧潰したり、銑鉄の品質低下を防止できる。   In the iron ore-containing coke obtained in this way, since the binder hardly expands during dry distillation, the decrease in density is suppressed and the strength is high. Moreover, since the coal extract is used as the binder, the iron ore-containing coke contains almost no S and the quality is high. Therefore, even if this iron ore-containing coke is charged into a blast furnace to produce pig iron, the iron ore-containing coke can be crushed in the blast furnace or the quality of the pig iron can be prevented from being degraded.

以下、本発明を実施例によって更に詳細に説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更して実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the following examples are not intended to limit the present invention, and may be implemented with appropriate modifications within a range that can meet the purpose described above and below. These are all possible and are within the scope of the present invention.

石炭と鉄鉱石とバインダーを含む混合物を成形した後に乾留して鉄鉱石含有コークスを製造した。   A mixture containing coal, iron ore and a binder was formed and then carbonized to produce iron ore-containing coke.

《石炭》
石炭は、下記表1に示す成分組成の一般炭を用い、粉砕して粒径が3mm以下の粒子の割合が90質量%以上となるように調整した。なお、灰分の量は、石炭を乾燥させたときの質量を基準(d.b.)として示しており、JIS M8812に準じて測定した。また、下記表1に示したd.a.f.(dry ash free)とは、石炭から水分と灰分を除いた有機質(C、H、N、S、O)の含有率(質量%)を意味し、JIS M8819に準じて測定したものである。
"coal"
Coal was adjusted so that the ratio of particles having a particle size of 3 mm or less was 90% by mass or more by using general coal having the component composition shown in Table 1 below. The amount of ash is shown based on the mass when the coal is dried (db), and was measured according to JIS M8812. In addition, d. a. f. (Dry ash free) means the content (mass%) of the organic substance (C, H, N, S, O) obtained by removing moisture and ash from coal, and is measured according to JIS M8819.

《鉄鉱石》
鉄鉱石は、下記表2に示す成分組成のものを用い、粉砕して直径が100μm以下となるように調整した。
"Iron ore"
The iron ore having the component composition shown in Table 2 below was used and pulverized to adjust the diameter to 100 μm or less.

《バインダー》
下記手順で調製した石炭抽出物a〜eを準備し、直径が1mm以下となるように粉砕したものをバインダーとして用いた。
"binder"
Coal extracts a to e prepared by the following procedure were prepared and pulverized so as to have a diameter of 1 mm or less as a binder.

(石炭抽出物a)
下記表1に示す成分組成の一般炭をメチルナフタレン中で加熱攪拌して一般炭に含まれる可溶成分を抽出した。一般炭は、直径が3mm以下となるように粉砕したものを用いた。可溶成分の抽出は窒素雰囲気下で行い、抽出温度は380℃、抽出時間は60分間とした。なお、抽出は、メチルナフタレンが沸騰しないように加圧して行なった。
(Coal extract a)
Heat charcoal having the composition shown in Table 1 below was heated and stirred in methyl naphthalene to extract soluble components contained in the heat charcoal. The general charcoal used what was grind | pulverized so that a diameter might be 3 mm or less. Extraction of the soluble component was performed in a nitrogen atmosphere, the extraction temperature was 380 ° C., and the extraction time was 60 minutes. In addition, extraction was performed by pressurizing so that methylnaphthalene would not boil.

一般炭から可溶成分を抽出した後、抽出液を重力沈降法で固液分離し、メチルナフタレンに未溶解の一般炭と、それ以外の液体分に分けた。分離した液体分からメチルナフタレンを除去し、可溶成分を回収した。この可溶成分を石炭抽出物aとした。   After extracting soluble components from steam coal, the extract was separated into solid and liquid by gravity sedimentation, and separated into steam charcoal undissolved in methylnaphthalene and other liquid components. Methylnaphthalene was removed from the separated liquid and the soluble component was recovered. This soluble component was designated as coal extract a.

(石炭抽出物b)
上記石炭抽出物aを、直径が1mm以下となるように粉砕してから、アントラセン油中で、450℃で30分間加熱して改質処理を施した後、アントラセン油を除去して可溶成分を回収し、この可溶成分を石炭抽出物bとした。なお、改質処理は、アントラセン油が沸騰しないように加圧して行なった。また、アントラセン油の除去は、減圧下で加熱して留去した。
(Coal extract b)
The coal extract a is pulverized to a diameter of 1 mm or less, then heated in anthracene oil at 450 ° C. for 30 minutes for reforming treatment, and then the anthracene oil is removed to dissolve the component. The soluble component was designated as coal extract b. The reforming treatment was performed under pressure so that the anthracene oil did not boil. The anthracene oil was removed by heating under reduced pressure.

(石炭抽出物c)
上記石炭抽出物aを、直径が1mm以下となるように粉砕してから、アントラセン油中で、510℃で30分間加熱して改質処理を施した後、アントラセン油を除去して可溶成分を回収し、この可溶成分を石炭抽出物cとした。なお、改質処理は、アントラセン油が沸騰しないように加圧して行なった。また、アントラセン油の除去は、減圧下で加熱して留去した。
(Coal extract c)
The coal extract a is pulverized so as to have a diameter of 1 mm or less, heated in anthracene oil at 510 ° C. for 30 minutes for reforming treatment, and then the anthracene oil is removed to remove soluble components. This soluble component was designated as coal extract c. The reforming treatment was performed under pressure so that the anthracene oil did not boil. The anthracene oil was removed by heating under reduced pressure.

(石炭抽出物d)
上記石炭抽出物aを、直径が1mm以下となるように粉砕してから、空気中で、180℃で、10分間加熱して改質処理を施したものを石炭抽出物dとした。
(Coal extract d)
The coal extract a was pulverized so as to have a diameter of 1 mm or less, and then subjected to reforming treatment by heating at 180 ° C. for 10 minutes in the air, to be a coal extract d.

(石炭抽出物e)
上記石炭抽出物aを、直径が1mm以下となるように粉砕してから、空気中で、320℃で、10分間加熱して改質処理を施したものを石炭抽出物eとした。
(Coal extract e)
The coal extract a was pulverized so as to have a diameter of 1 mm or less, and then subjected to a reforming treatment by heating at 320 ° C. for 10 minutes in air to obtain a coal extract e.

このように得られた石炭抽出物a〜eを、直径が1mm以下となるように粉砕してから膨張率を測定した。   The coal extracts a to e thus obtained were pulverized so as to have a diameter of 1 mm or less, and then the expansion coefficient was measured.

膨張率は、JIS M8801に規定される膨張性試験(ジラトメータ法)を行なって測定した。膨張率の測定にはジラトメータを用い、室温から500℃まで加熱したときの膨張率の最大値を測定した。なお、本実施例では、石炭抽出物の膨張率を測定する際に、膨張性が殆んどないコークスブリーズ粉末を用い、石炭抽出物の濃度が20質量%、30質量%、50質量%となるようにコークスブリーズ粉末と混合し、この混合物の膨張率を測定し、各測定値の外挿値から、石炭抽出物の膨張率を推定した。石炭抽出物a〜eの膨張率を下記表3に示す。   The expansion coefficient was measured by conducting an expansibility test (dilatometer method) defined in JIS M8801. A dilatometer was used to measure the expansion coefficient, and the maximum value of the expansion coefficient when heated from room temperature to 500 ° C. was measured. In this example, when measuring the expansion coefficient of the coal extract, a coke breeze powder having almost no expansibility is used, and the concentration of the coal extract is 20% by mass, 30% by mass, and 50% by mass. The coke breeze powder was mixed so that the expansion coefficient of this mixture was measured, and the expansion coefficient of the coal extract was estimated from the extrapolated value of each measurement value. The expansion rates of the coal extracts a to e are shown in Table 3 below.

《混合工程、成形工程》
石炭と鉄鉱石と石炭抽出物を下記表3に示す割合で、常温で混合し、混合物を容量5mlのアーモンド型ポケットを有するダブルロール型成形機を用いて、300℃に加熱しながら加圧成形して、成形体を形成した。
<< Mixing process, molding process >>
Coal, iron ore, and coal extract are mixed at the ratio shown in Table 3 below at room temperature, and the mixture is pressure-formed while being heated to 300 ° C using a double roll molding machine having an almond-type pocket with a capacity of 5 ml. Thus, a molded body was formed.

《乾留工程》
得られた成形体を窒素雰囲気中で、3℃/分の昇温速度で室温から850℃まで昇温した後、この温度で10分間保持して乾留し、鉄鉱石含有コークスを製造した。
《Dry distillation process》
The obtained molded body was heated from room temperature to 850 ° C. at a temperature rising rate of 3 ° C./min in a nitrogen atmosphere, and then kept at this temperature for 10 minutes to dry distillation to produce iron ore-containing coke.

(強度)
乾留して得られた鉄鉱石含有コークスの強度は、ISO 4700に準じて圧壊荷重で評価した。具体的には、ダブルロールに接していた成形面の中央部に荷重を加えたときに、鉄鉱石含有コークスが圧壊したときの荷重を測定した。測定結果を下記表3に示す。
(Strength)
The strength of iron ore-containing coke obtained by dry distillation was evaluated by a crushing load according to ISO 4700. Specifically, when a load was applied to the central portion of the molding surface that was in contact with the double roll, the load when the iron ore-containing coke was crushed was measured. The measurement results are shown in Table 3 below.

(S含有量)
また、乾留して得られた鉄鉱石含有コークスに含まれるS量をJIS M8819に準じて測定した結果、いずれのコークスもS含有量は0.3質量%以下であった。
(S content)
Moreover, as a result of measuring S content contained in the iron ore containing coke obtained by dry distillation according to JISM8819, S content was 0.3 mass% or less also in any coke.

下記表3から次のように考察できる。No.2とNo.4は、本発明で規定する要件を満足する例であり、バインダーとして500℃まで加熱して膨張性試験を行ったときの膨張率が110〜200%の範囲にある石炭抽出物を用いているため、乾留中にバインダーが適切に膨張し、乾留して得られる鉄鉱石含有コークスの強度が大きくなっている。   From Table 3 below, it can be considered as follows. No. 2 and No. 4 is an example satisfying the requirements defined in the present invention, and a coal extract having an expansion coefficient in the range of 110 to 200% when heated to 500 ° C. as a binder and subjected to an expansion test is used. For this reason, the binder expands appropriately during the carbonization, and the strength of the iron ore-containing coke obtained by the carbonization is increased.

一方、No.1、3、5は、本発明で規定する要件を満足しない例である。特に、No.1は、バインダーとして用いた石炭抽出物の膨張率が200%を超えているため、乾留中にバインダーが著しく膨張したと推定され、乾留して得られた鉄鉱石含有コークスの密度が小さくなり、強度が低くなった。   On the other hand, no. 1, 3, and 5 are examples that do not satisfy the requirements defined in the present invention. In particular, no. No. 1, since the expansion rate of the coal extract used as the binder exceeds 200%, it is estimated that the binder significantly expanded during the dry distillation, and the density of the iron ore-containing coke obtained by the dry distillation is reduced, The strength was lowered.

No.3とNo.5は、バインダーとして用いた石炭抽出物の膨張率が110%を下回っているため、乾留中にバインダーは殆んど膨張しなかったと推定され、石炭と鉄鉱石の密着性を高めることができず、乾留して得られた鉄鉱石含有コークスの強度が低くなった。   No. 3 and no. No. 5, because the expansion rate of the coal extract used as the binder is less than 110%, it is estimated that the binder hardly expanded during the dry distillation, and the adhesion between the coal and iron ore could not be improved. The strength of iron ore-containing coke obtained by carbonization was lowered.

No.6は、バインダーを用いずに石炭と鉄鉱石を混合したものを成形して乾留した例である。その結果、成形体が乾留中に崩壊し、鉄鉱石含有コークスを製造できなかった。   No. 6 is an example in which a mixture of coal and iron ore was formed and dry-distilled without using a binder. As a result, the compact collapsed during carbonization, and iron ore-containing coke could not be produced.

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Claims (3)

石炭と鉄鉱石とバインダーを含む混合物を成形した後に乾留して鉄鉱石含有コークスを製造する方法であって、
前記バインダーが石炭抽出物であり、且つ、500℃まで加熱して膨張性試験を行ったときの膨張率が110〜200%であることを特徴とする鉄鉱石含有コークスの製造方法。
A method for producing iron ore-containing coke by dry distillation after molding a mixture containing coal, iron ore and a binder,
The method for producing iron ore-containing coke, wherein the binder is a coal extract and has an expansion rate of 110 to 200% when an expansion test is performed by heating to 500 ° C.
前記石炭抽出物として、溶剤で石炭から可溶成分を抽出し、得られた抽出液から未溶解石炭を除去した後、液体分に含まれる可溶成分を抽出温度より高く、且つ400〜500℃に加熱して改質処理したものを用いる請求項1に記載の製造方法。   As the coal extract, a soluble component is extracted from coal with a solvent, and after removing undissolved coal from the obtained extract, the soluble component contained in the liquid is higher than the extraction temperature and is 400 to 500 ° C. The manufacturing method according to claim 1, wherein a product that has been heated and reformed is used. 前記石炭抽出物として、溶剤で石炭から可溶成分を抽出し、得られた抽出液から未溶解石炭を除去した後、液体分から溶剤を除去して得られる濃縮可溶成分を酸化性雰囲気で100〜300℃で加熱して改質処理したものを用いる請求項1に記載の製造方法。   As the coal extract, a soluble component is extracted from coal with a solvent, undissolved coal is removed from the obtained extract, and then the concentrated soluble component obtained by removing the solvent from the liquid is oxidized in an oxidizing atmosphere. The manufacturing method of Claim 1 using what was heated and modified at -300 degreeC.
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