JP5521494B2 - 石炭の改質方法、コークス及び焼結鉱の製造方法並びに高炉の操業方法 - Google Patents
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Description
(1)石炭と非水素供与性溶剤を混合し、該石炭と非水素供与性溶剤の混合物を加圧加熱し、石炭の不溶解成分と、石炭の可溶成分とが非水素供与性溶剤に溶解した第1の液相成分とを生成し、分離した後、該第1の液相成分を冷却することにより、前記石炭の可溶成分の一部を前記非水素供与性溶剤から分離された第1の固相成分と残部の第2の液相成分とを生成し、分離し、さらに、該第2の液相成分から前記非水素供与性溶剤を分離することにより第2の固相成分を生成する石炭の改質方法で得られた前記第1の固相成分を焼結鉱製造用固体燃料として使用することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
(2)前記第1の固相成分をさらに炭化処理した炭化物を焼結鉱用固体燃料として使用することを特徴とする(1)に記載の焼結鉱の製造方法。
(3)前記第1の液相成分を20〜50℃の温度に冷却することを特徴とする前記(1)または(2)に記載の焼結鉱の製造方法。
図1を参照して、本発明の石炭の改質方法の実施形態1を説明する。図1は、石炭の改質工程を示した工程図である。混合工程13では、石炭槽11から供給される石炭と、溶剤槽12から供給される溶剤とを混合する。加圧加熱工程14では、混合工程13で得られた石炭と溶剤とからなる混合物を加圧加熱して、石炭の可溶成分を溶剤に溶解させる。石炭の可溶成分が溶解した溶剤を第1の液相成分Xといい、溶剤に不溶解であった石炭の不溶解成分を石炭Rというものとする。第1分離工程15では、これらの第1の液相成分X及び石炭Rを固液分離する。
石炭槽11には、褐炭、亜瀝青炭などの粘結性の低い低品位炭が貯留されている。このような低品位炭から製鉄プロセス用原料である、コークス製造用原料、焼結鉱製造用固体燃料、および、高炉羽口吹込み用還元材として有用な改質炭を得ることにより、原料コストを低減することができる。
溶剤槽12には、石炭槽11に貯留された石炭の可溶成分を溶解するための溶剤が貯留されている。溶剤には、2環芳香族を主とする非水素供与性溶剤を用いることができる。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、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、石炭から各種石炭成分を抽出した後、溶剤を蒸留等の方法で容易に回収可能な溶剤である。さらに、回収した溶剤を再利用することもできる。
なお、他の技術として、石炭から各種石炭成分を抽出した後、溶剤を回収して循環使用する必要がなければ、従来の石炭の液化方法等で用いられるテトラリンなどの水素供与性溶剤や、水素化したクレオソート油、水素化したアントラセン油、およびその混合物などを用いてもよい。
混合工程13では、溶剤槽12から供給される溶剤と、石炭槽11から供給される石炭とを混合する。石炭と溶剤の混合物は、石炭の粒子が溶剤中に分散したスラリー状態で存在する。以下、この混合物をスラリーというものとする。
加圧加熱工程14では、所定の抽出温度まで石炭と溶剤のスラリーを加熱する。この加熱処理は、スラリー中の溶剤が沸点に達しないように、加圧状態で行う。具体的には、圧力値を0.8〜2.5MPaに設定することにより、溶剤の沸騰を防止し、石炭成分の抽出率を高めることができる。この圧力条件でスラリーの温度(より具体的にはスラリーの液温)が石炭の可溶成分が十分に抽出される温度(以下、該温度を抽出温度と称す)に達すると、石炭の可溶成分が溶剤に溶解する。この抽出温度は、300〜420℃に設定するのが好ましい。300℃よりも温度が低い場合には、石炭構成分子間の結合力を十分に低下させることができないため、石炭成分の抽出率が低下する。一方、420℃よりも温度が高い場合には、石炭の熱分解反応で生成されたラジカルの再結合が起こり、石炭成分の抽出率が低下する。また、石炭と溶剤のスラリーの加圧加熱処理は、不活性ガスの雰囲気内で行うのが好ましい。不活性ガスには、窒素ガスを用いることができる。抽出処理時間は、例えば、20〜30分に設定することができる。
なお、本発明では、第1の液相成分Xを冷却することにより、褐炭、亜瀝青炭などの低品位炭を改質し、製鉄プロセス用原料である、コークス製造用原料、焼結鉱製造用固体燃料、および、高炉羽口吹込み用還元材として有用な抽出石炭S及び抽出石炭Dを抽出できることに特徴がある。したがって、上記冷却温度は、抽出石炭S及び抽出石炭Dの抽出率を向上するために好ましい範囲を示すものであり、抽出石炭S及び抽出石炭Dが抽出可能である限り上記冷却温度に限定されるものではない。
なお、上記冷却工程16では、空冷を用いてもよいし、冷却温度や冷却速度などの冷却条件を制御できる冷却装置を用いることもできる。
参考例では、表1の試料1〜7についてそれぞれコークス強度を測定した。
実施例2では、表1に示す抽出石炭Dの燃焼性について評価を行った。抽出石炭Dは実施例1と同様の方法で褐炭であるL炭から抽出した。また、抽出石炭Dを炭化した炭化抽出石炭DCについても燃焼性の評価を行った。なお、比較例として、粉コークスについても、同様の燃焼性評価を行った。
まず、熱天秤に、所定の粒度(0.15−0.25mm)に調整した上記各試料を、所定の重量(10−20mg)入れ、空気雰囲気中で昇温して、重量減少を測定した。そして、重量減少率が安定して0.002(1/min)を超える温度を反応開始温度と定義して評価した。
直径30cm、層高60cmの焼結試験装置を用いて、所定の配合原料で焼結鉱を製造する試験を実施した。上記各試料は、原料に対してそれぞれ同じ重量比となるように配合して配合原料とした。この配合原料を焼結試験装置内に60cm高さまで装入したのち、原料層の表層の固体燃料にプロパンガスバーナーで90秒間点火する操作を行った。その後、15kPaの一定負圧で下方へ空気を吸引しながら焼結反応を行った。一連の焼結処理が完了した焼結体を、十分に冷却した後、2m高さから4回落下させて破砕し、5mm以上の粒度を有するものを焼結鉱として回収した。このマテリアルバランスから焼結鉱の生産率および歩留まりを測定した。
12 溶剤槽
13 混合工程
14 加圧加熱工程
15 第1分離工程
16 冷却工程
17 第2分離工程
18 第3分離工程
Claims (3)
- 石炭と非水素供与性溶剤を混合し、該石炭と非水素供与性溶剤の混合物を加圧加熱し、石炭の不溶解成分と、石炭の可溶成分とが非水素供与性溶剤に溶解した第1の液相成分とを生成し、分離した後、該第1の液相成分を冷却することにより、前記石炭の可溶成分の一部を前記非水素供与性溶剤から分離された第1の固相成分と残部の第2の液相成分とを生成し、分離し、さらに、該第2の液相成分から前記非水素供与性溶剤を分離することにより第2の固相成分を生成する石炭の改質方法で得られた前記第1の固相成分を焼結鉱製造用固体燃料として使用することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
- 前記第1の固相成分をさらに炭化処理した炭化物を焼結鉱用固体燃料として使用することを特徴とする請求項1に記載の焼結鉱の製造方法。
- 前記第1の液相成分を20〜50℃の温度に冷却することを特徴とする請求項1または2に記載の焼結鉱の製造方法。
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