JP5590071B2 - Manufacturing method of high strength coke - Google Patents

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Description

本発明は、主に鉄鋼製造分野の高炉等で用いられる高強度な冶金用コークスの製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing high-strength metallurgical coke mainly used in a blast furnace or the like in the field of steel production.

高炉に装入されるコークスは、高炉内の通気性を確保する重要な役割を担っており、安定した微粉炭多量吹込み操業、高出銑比操業あるいは低還元材比操業を達成するためには、高品質なコークスの利用が必要不可欠であると考えられている。このような背景の下で、高炉での粉化が少ない高強度のコークスを安価に製造する技術の開発が強く望まれていた。   Coke charged to the blast furnace plays an important role in ensuring the air permeability in the blast furnace, in order to achieve stable operation of large quantity of pulverized coal injection, high output ratio operation or low reduction ratio ratio operation. The use of high-quality coke is considered essential. Under such circumstances, there has been a strong demand for the development of a technology for producing high-strength coke with low pulverization in a blast furnace at low cost.

コークスの品質を左右する石炭の性状としては、平均最大反射率(Ro)や最高流動度(MF)、全膨張量(TD)などが知られており、従来から、高強度のコークスを製造する方法として、これらの性状に優れる石炭を使用することが一般的である。しかし、近年、RoやMF(あるいはTD)の大きな高品質の石炭は、資源の枯渇化や価格の高騰などから次第に入手するのが難しくなってきている。そのため、単純に高品質の石炭の配合率を高めることは、コークス製造コストの上昇に直結するため問題がある。そこで、高強度なコークスを安価に製造する技術の開発が望まれている。   As the properties of coal that affect the quality of coke, average maximum reflectance (Ro), maximum fluidity (MF), total expansion (TD), etc. are known. Conventionally, high strength coke is produced. As a method, it is common to use coal having excellent properties. However, in recent years, high quality coals with large Ro and MF (or TD) have become increasingly difficult to obtain due to depletion of resources and rising prices. Therefore, simply increasing the blending ratio of high-quality coal is problematic because it directly leads to an increase in coke production costs. Therefore, development of a technique for producing high-strength coke at low cost is desired.

従来、コークスの製造コストを削減する方法として、低品質ではあるが安価な非微粘結炭を配合用石炭として用いる、例えば、高品質な石炭と共に配合する方法があった。しかし、この方法は、低品質な非微粘結炭の配合率を単純に高めるという方法であり、コークス強度の低下を招くので、限界があった。   Conventionally, as a method of reducing the production cost of coke, there has been a method of using low-quality but inexpensive non-slightly caking coal as blending coal, for example, blending with high-quality coal. However, this method is a method of simply increasing the blending ratio of low-quality non-slightly caking coal, and has a limit because it causes a reduction in coke strength.

このため、低品質で安価な石炭を用いて、高品質(高強度)のコークスを製造するための技術が、様々な視点から検討されてきた。たとえば、石炭の配合技術の開発、石炭の事前処理技術の開発などである。特に、後者の技術は、石炭の水分調整や粉砕方法の制御などにより、大きな成果が確認されている。しかし、この技術は、巨額の設備投資が必要となるため、実用化するのは容易ではない。   For this reason, techniques for producing high-quality (high-strength) coke using low-quality and inexpensive coal have been studied from various viewpoints. For example, development of coal blending technology and development of coal pretreatment technology. In particular, the latter technique has been confirmed to have great results by adjusting the moisture content of coal and controlling the grinding method. However, since this technology requires a large amount of capital investment, it is not easy to put it into practical use.

そこで、最近では、配合技術の面からの検討も進められている。例えば、特許文献1には、石炭乾留時のガス圧あるいは膨張圧に着目し、配合炭のガス圧あるいは膨張圧を一定水準以上として石炭の融着状態を改善することにより、低品質で安価な非微粘結炭を使用しつつも、従来相当あるいはそれ以上の品質を有するコークスを得る方法が開示されている。   Therefore, recently, studies from the aspect of blending technology are also being promoted. For example, Patent Document 1 focuses on the gas pressure or expansion pressure at the time of coal dry distillation, and improves the coal fusion state by setting the gas pressure or expansion pressure of the blended coal to a certain level or higher, thereby reducing the quality and cost. A method for obtaining coke having a quality equivalent to or higher than that of conventional coke while using non-slightly caking coal is disclosed.

特開平09−272871号公報JP 09-228771 A

ところで、コークスの強度は、コークス基質構造強度(基質強度、石炭粒子間の接着強度など)と、気孔を含めた欠陥部の割合およびその分布形態等により決定される。そのため、特許文献1の技術のように、ガス圧を高める方法では、石炭粒子間の接着強度や、欠陥部の形状改善(応力集中が起こり易い形状を有する欠陥の減少)が期待されるものの、逆に、ガス圧が高くなることによって、粗大気孔が形成され、コークス強度の低下を招くというマイナス面もある。しかし、配合炭のガス圧を制御するだけでは、このマイナス効果を十分に解消できない。このリスクを回避するためには、配合炭の石炭品位を必要以上に高く設定せざるを得ず、そのため、コークス製造コストを十分に低減することができなくなるという問題がある。   By the way, the strength of coke is determined by the strength of the structure of the coke substrate (substrate strength, adhesion strength between coal particles, etc.), the ratio of defective parts including pores, their distribution form, and the like. Therefore, as in the technique of Patent Document 1, in the method of increasing the gas pressure, although the adhesion strength between coal particles and the shape improvement of the defect portion (reduction of defects having a shape where stress concentration tends to occur) are expected, On the contrary, when the gas pressure is increased, rough atmospheric pores are formed, leading to a decrease in coke strength. However, this negative effect cannot be sufficiently eliminated simply by controlling the gas pressure of the blended coal. In order to avoid this risk, the coal quality of the blended coal must be set higher than necessary, and therefore there is a problem that the coke production cost cannot be sufficiently reduced.

そこで、本発明の目的は、低品質の石炭を用いても、高強度なコークスを低コストで製造することができる高強度コークスの製造方法を提案することにある。   Therefore, an object of the present invention is to propose a method for producing high-strength coke that can produce high-strength coke at low cost even when low-quality coal is used.

発明者らは、従来技術が抱える上記問題点を解決するため、鋭意検討を重ねた。その結果、加熱過程での石炭軟化溶融層の圧力を示す物性値(ガス圧、膨張圧等)に加え、さらにこの石炭軟化溶融層粘度をも取り込んだパラメータを使い、このパラメータが適切な値になるように配合炭の配合条件を決定することにより、低品質の石炭を用いても高強度で安価なコークスを安定して製造し得ることを見出し、本発明を完成させた。   The inventors have made extensive studies in order to solve the above problems of the prior art. As a result, in addition to the physical property values (gas pressure, expansion pressure, etc.) indicating the pressure of the coal softening melt layer during the heating process, this parameter is set to an appropriate value using the parameters that incorporate the coal softening melt viscosity. Thus, by determining the blending conditions of coal blend, it was found that high-strength and inexpensive coke can be stably produced even when low-quality coal is used, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は、配合炭を乾留してコークスを製造する方法において、前記配合炭の加熱過程における石炭軟化溶融層の圧力ΔPと粘度ηとの比である下記(2)式;
R=ΔP/η ・・・(2)
(ここで、R:気孔成長パラメータ[1/s]、ΔP:石炭軟化溶融層内の圧力[Pa]、η:石炭軟化溶融層の粘度[Pa・s])
で表される気孔成長パラメータRの温度プロフィールにおける最大値Rmaxが、0.125〜0.183[1/s]の範囲となるように、前記配合炭の配合条件を決定することを特徴とする高強度コークスの製造方法である。
That is, the present invention is a method for producing coke by dry distillation of blended coal, and in the heating process of the blended coal, the ratio of the pressure ΔP and the viscosity η of the coal softening and melting layer is the following formula (2):
R = ΔP / η (2)
(Where R: pore growth parameter [1 / s], ΔP: pressure in the coal softened molten layer [Pa], η: viscosity of the coal softened molten layer [Pa · s])
The blending condition of the coal blend is determined so that the maximum value R max in the temperature profile of the pore growth parameter R represented by the formula is in the range of 0.125 to 0.183 [1 / s]. This is a method for producing high-strength coke.

本発明によれば、低品質の石炭を用いても、従来製造されているコークスと同等以上の強度を有する高品質のコークスを安定して製造することができるようになる。そのため、このコークスを高炉で使用した場合、通気性が十分に確保され、高炉の安定操業に大きく寄与する。また、本発明によれば、粘結炭よりも安価な非微粘結炭を多量に使用することができるので、コークスの製造コストの削減にも寄与する。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if it uses low quality coal, the high quality coke which has the intensity | strength more than equivalent to the coke currently manufactured conventionally can be manufactured stably. Therefore, when this coke is used in a blast furnace, air permeability is sufficiently ensured and contributes greatly to the stable operation of the blast furnace. In addition, according to the present invention, a large amount of non-slightly caking coal that is cheaper than caking coal can be used, which contributes to the reduction of coke production costs.

1mm以上の粗大気孔の割合とコークス強度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the ratio of the coarse air hole of 1 mm or more, and coke intensity | strength. 石炭軟化の膨張圧ΔPと温度との関係の実測例を示すグラフである。It is a graph which shows the actual measurement example of the relationship between expansion pressure (DELTA) P of coal softening, and temperature. 石炭軟化の粘度ηと温度との関係の実測例を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement example of the relationship between viscosity (eta) of coal softening, and temperature. 図2および図3から求めた気孔成長パラメータRの温度依存性を示すグラフである。It is a graph which shows the temperature dependence of the pore growth parameter R calculated | required from FIG. 2 and FIG. 気孔成長パラメータRと1mm以上の粗大気孔の割合との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the pore growth parameter R and the ratio of the rough air hole of 1 mm or more. コークス塊の断層写真を画像処理して得られた気孔分布像の一例である。It is an example of a pore distribution image obtained by performing image processing on a tomographic photograph of a coke mass. 単味炭における気孔成長パラメータRmaxとコークス強度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the pore growth parameter Rmax and coke strength in simple coal. 配合炭における気孔成長パラメータRmaxとコークス強度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the pore growth parameter Rmax and coke strength in blended coal.

発明者らは、コークスの構造欠陥につながる気孔の特性について研究した。その研究に当たり、発明者らはまず、粗大気孔とコークス強度との関係を調査した。図1は、実際のコークス炉の乾留条件をシミュレート可能な電気炉を用いて、単味炭あるいは複数の石炭を配合した配合炭を乾留して得たコークスについて、コークス中に存在する1mm以上の大きさを有する粗大気孔が占める面積の割合と、コークス強度(回転強度;D150 15)との関係を示したものである。なお、上記試験に用いた石炭の水分、粒度は一定とし、乾留時の石炭の充填嵩密度および熱処理条件も一定とした。 The inventors have studied the characteristics of the pores that lead to structural defects in coke. In the research, the inventors first investigated the relationship between the rough atmospheric pores and the coke strength. FIG. 1 shows that a coke obtained by carbonizing a simple coal or a blended coal containing a plurality of coals using an electric furnace capable of simulating the carbonization conditions of an actual coke oven is 1 mm or more existing in the coke. It shows the relationship between the proportion of the area occupied by coarse pores having a size of 5 and the coke strength (rotational strength; D 150 15 ). In addition, the water | moisture content and particle size of the coal used for the said test were made constant, and the packing bulk density of coal at the time of dry distillation and heat treatment conditions were also made constant.

図1から、コークス中に存在する1mm以上の粗大気孔の割合が増加するのに伴い、コークス強度は低下し、また、ばらつきの幅も大きくなる傾向がある。従って、高い強度のコークスを安定して得るためには、コークス中に存在する粗大気孔の成長を抑制することにより、その面積割合を低減することが有効であることがわかった。   From FIG. 1, as the ratio of coarse air holes of 1 mm or more existing in the coke increases, the coke strength tends to decrease and the range of variation tends to increase. Therefore, in order to stably obtain high-strength coke, it has been found that it is effective to reduce the area ratio by suppressing the growth of coarse air holes present in the coke.

そこで、発明者らは、コークスの構造を決定する石炭軟化溶融状態における気孔の成長機構に関し、高分子の発泡成形における気泡成長理論を導入することとした。この理論によれば、液相中に存在する気泡の成長速度は、下記式(1)のように表される。
dr/dt=r/4η(ΔP−2γ/r) ・・・(1)
ここで、r:気泡半径、t:時間、ΔP:気泡内の圧力(気泡内圧力と雰囲気圧力の差)、η:液相の粘度、γ:液相の表面張力、を表す。
Accordingly, the inventors have decided to introduce a bubble growth theory in foaming molding of a polymer with respect to a pore growth mechanism in a softening and melting state of coal that determines the structure of coke. According to this theory, the growth rate of bubbles existing in the liquid phase is expressed by the following formula (1).
dr / dt = r / 4η (ΔP-2γ / r) (1)
Here, r: bubble radius, t: time, ΔP: pressure in the bubble (difference between bubble pressure and atmospheric pressure), η: viscosity of the liquid phase, and γ: surface tension of the liquid phase.

ここで、上記式を石炭の乾留に適用した場合には、表面張力γは、一般に温度が高くなるにつれて小さくなるが、石炭の軟化溶融温度は400〜500℃前後とかなり高温であることから、表面張力γの影響は無視できるものと考えられる。その結果、コークス中の気孔成長速度であるdr/dtは、石炭軟化溶融層内の圧力ΔP、即ち、気孔内のガス圧あるいは膨張圧に比例し、粘度ηに反比例することになる。   Here, when the above formula is applied to dry distillation of coal, the surface tension γ generally decreases as the temperature increases, but the softening and melting temperature of coal is as high as around 400 to 500 ° C. The influence of surface tension γ is considered negligible. As a result, dr / dt, which is the pore growth rate in the coke, is proportional to the pressure ΔP in the coal softening melt layer, that is, the gas pressure or expansion pressure in the pores, and inversely proportional to the viscosity η.

その結果、気泡成長理論に関する上記式(1)は、これを石炭の軟化溶融層内の気孔成長速度を表す式として示すと、気孔成長パラメータRに関する下記式(2)のように表すことができる。
R=ΔP/η ・・・(2)
ここで、R:気孔成長パラメータ[1/s]、ΔP:石炭軟化溶融層内の圧力[Pa]、η:石炭軟化溶融層の粘度[Pa・s]である。
As a result, the above equation (1) relating to the bubble growth theory can be expressed as the following equation (2) relating to the pore growth parameter R, when this is shown as an equation representing the pore growth rate in the softened and molten layer of coal. .
R = ΔP / η (2)
Here, R: pore growth parameter [1 / s], ΔP: pressure in the coal softened molten layer [Pa], and η: viscosity of the coal softened molten layer [Pa · s].

上記(2)式から、粘度ηを一定と仮定した場合、石炭軟化溶融層内の圧力ΔPが大きくなるほど気孔成長パラメータRは大きくなり、気孔が成長しやすくなることがわかる。また、圧力ΔPを一定と仮定した場合、粘度ηが小さくなるほど気孔成長パラメータRは大きくなり、逆に粘度ηが大きくなるほど気孔成長パラメータRは小さくなることがわかる。このことから、石炭軟化溶融層内における気孔の成長速度、即ち、気孔の大きさは、軟化溶融層のガス圧や膨張圧を評価するだけでは不十分であり、粘度ηの影響も考慮する必要があることがわかる。   From the above equation (2), it is understood that when the viscosity η is constant, the pore growth parameter R increases as the pressure ΔP in the coal softening / melting layer increases, and the pores easily grow. When the pressure ΔP is assumed to be constant, the pore growth parameter R increases as the viscosity η decreases, and conversely, the pore growth parameter R decreases as the viscosity η increases. Therefore, the pore growth rate in the coal softened molten layer, that is, the pore size, is not sufficient to evaluate the gas pressure and expansion pressure of the softened molten layer, and the influence of the viscosity η needs to be considered. I understand that there is.

なお、上記石炭軟化溶融層の圧力、即ち、気孔内のガス圧あるいは膨張圧の測定方法は、石炭充填層内に圧力測定用のプローブを挿入して、乾留過程における充填層内のガス圧を測定する方法、乾留過程における石炭充填層の膨張圧を定容下で測定する方法などがあり、いずれの方法を用いてもよい。ただし、石炭軟化溶融層の圧力の絶対値は、測定条件によって変動するため、一旦、測定方法を決めた後は、その方法に統一した方が、操業管理上は好ましい。一例として、粒径3mm以下100%の石炭を密度800kg/mに充填した石炭充填層を3℃/minで300℃から500℃まで加熱した時の、定容下での膨張圧の実測例を図2に示した。 Note that the method of measuring the pressure of the coal softened molten layer, that is, the gas pressure in the pores or the expansion pressure, inserts a probe for pressure measurement into the coal packed bed, and the gas pressure in the packed bed in the dry distillation process is determined. There are a measuring method, a method of measuring the expansion pressure of the coal packed bed in the dry distillation process under a constant volume, and any method may be used. However, since the absolute value of the pressure of the coal softening and melting layer varies depending on the measurement conditions, it is preferable in terms of operation management that the measurement method is once determined and then unified into the method. As an example, an actual measurement example of expansion pressure under a constant volume when a coal packed bed in which coal having a particle diameter of 3 mm or less and 100% is packed to a density of 800 kg / m 3 is heated from 300 ° C. to 500 ° C. at 3 ° C./min. Is shown in FIG.

また、石炭軟化溶融層の粘度の測定方法は、石炭充填層に攪拌棒を挿入して一定の速度で回転し、この時のトルクを検出して粘度を求める方法、JIS M8801に規定されているギーセラーブラストメーター法のように、トルクを一定とした時の回転数から間接的に粘度を求める方法などがあり、いずれの方法を用いてもよい。ただし、粘度の絶対値も、測定条件により変動するため、一旦、測定方法を決めた後はその方法で統一した方が好ましい。一例として、粒径0.5mm以下100%の石炭を密度850kg/mに充填した石炭充填層を3℃/minで350℃から500℃まで加熱し、この時の剪断速度0.01[1/s]から粘度を求めた例を図3に示した。 In addition, a method for measuring the viscosity of the coal softened molten layer is defined in JIS M8801, a method for obtaining a viscosity by inserting a stirring rod into a coal packed bed and rotating at a constant speed and detecting torque at this time. As in the Gieseller blast meter method, there is a method of indirectly obtaining the viscosity from the number of rotations when the torque is constant, and any method may be used. However, since the absolute value of the viscosity also varies depending on the measurement conditions, it is preferable to once unify the measurement method after it has been determined. As an example, a coal packed bed in which coal having a particle diameter of 0.5 mm or less and 100% is packed to a density of 850 kg / m 3 is heated from 350 ° C. to 500 ° C. at 3 ° C./min, and a shear rate of 0.01 [1 An example of obtaining the viscosity from / s] is shown in FIG.

また、気孔成長パラメータRは、上記のようにして得られた石炭軟化溶融層の圧力ΔPと粘度ηの比から求めることができる。一例として、図2および図3の測定データから気孔成長パラメータRを算出し、その温度プロフィールを求めたのが図4であり、気孔成長パラメータRは450℃付近で最大値を示していることがわかる。なお、本発明は、この気孔成長パラメータRの温度プロフィールや最大値(Rmax)を、配合条件を決定する指標として有効に用いることができる。 Further, the pore growth parameter R can be obtained from the ratio of the pressure ΔP and the viscosity η of the coal softening / melting layer obtained as described above. As an example, the pore growth parameter R was calculated from the measurement data of FIGS. 2 and 3, and the temperature profile was obtained in FIG. 4. The pore growth parameter R shows a maximum value around 450 ° C. Recognize. In the present invention, the temperature profile and the maximum value (R max ) of the pore growth parameter R can be effectively used as an index for determining the blending conditions.

図5は、気孔成長パラメータRmaxと、コークス中に存在する1mm以上の粗大気孔の割合との関係を示したグラフである。図5から、気孔成長パラメータの最大値Rmaxには、粗大気孔の割合を最小とする最適値が存在することがわかる。その理由は、気孔成長パラメータRが小さい(気孔の成長速度が小さい)場合には、石炭粒子の膨張速度が小さいため、石炭粒子間の接着が不十分となり、粗大気孔が多く残存するようになる。逆に、気孔成長パラメータRが大きい(気孔の成長速度が大きい)場合には、石炭粒子内の気孔が大きく成長し過ぎて、粗大気孔が多く発生するためと考えられる。 FIG. 5 is a graph showing the relationship between the pore growth parameter R max and the proportion of coarse atmospheric pores of 1 mm or more present in the coke. From Figure 5, the maximum value R max of the pore growth parameters, it can be seen that there is an optimum value that minimizes the proportion of coarse pores. The reason is that when the pore growth parameter R is small (the growth rate of the pores is small), the coal particles have a low expansion rate, so that the adhesion between the coal particles is insufficient, and many coarse air holes remain. . Conversely, when the pore growth parameter R is large (the growth rate of the pores is large), it is considered that the pores in the coal particles grow too much and a large number of coarse air holes are generated.

なお、コークス中に存在するミリオーダーの大きな気孔(粗大気孔)の面積の割合を定量化する方法としては、例えば、光学顕微鏡や電子顕微鏡等でコークスの断面写真を撮影し、その写真を画像解析する方法や、マイクロフォーカスX線CTを用いて非破壊でコークス塊の断層写真を撮影し、その写真を画像解析する方法などが挙げられるが、これらの方法に限定されるものではなく、いずれの方法を用いてもよい。図6の写真は、マイクロフォーカスX線CTを用いてコークス塊の断層写真を撮影し、その断層写真を画像処理して二値化し、気孔部分を薄灰色として表示した例であり、この写真を画像解析することにより気孔の割合を定量化することができる。   In addition, as a method of quantifying the ratio of the area of large pores (coarse atmospheric pores) existing in the coke, for example, a cross-sectional photograph of the coke is taken with an optical microscope or an electron microscope, and the photograph is subjected to image analysis. And a method of taking a tomographic image of a coke mass using microfocus X-ray CT and analyzing the image, but the method is not limited to these. A method may be used. The photograph in FIG. 6 is an example in which a tomographic image of a coke mass is taken using microfocus X-ray CT, the tomographic image is image-processed and binarized, and the pore portion is displayed as light gray. The ratio of pores can be quantified by image analysis.

上記に説明したように、高い強度を有する高品質のコークスを安定して製造するためには、コークス中に形成される粗大な気孔の面積割合を小さくすることが有効であり、そのためには、原料となる石炭の配合条件を、気孔成長パラメータRが粗大気孔の割合が最小となるよう予め調整しておくことが重要である。   As described above, in order to stably produce high-quality coke having high strength, it is effective to reduce the area ratio of coarse pores formed in the coke. It is important to preliminarily adjust the blending conditions of the coal used as a raw material so that the pore growth parameter R has a minimum ratio of coarse pores.

なお、本発明においては、粗大気孔は、上記のようにして求めた気孔の最大径が1mm以上のものと定義した。なお、最大径とは、相当径ではなく、最大フェレ径、最大直径などで求めた気孔径、つまり、気孔の実際の大きさを表す気孔径を用いる。その理由は、気孔が円に近似する場合と扁平な空隙の場合とでは、相当径は同じでも、後者の方が壊れやすいためである。そのため、最大フェレ径あるいは最大直径などを用いることが好ましい。また、粗大気孔の大きさを1mm以上とした理由は、1mm未満の小さな空孔は、コークス強度の低下にはさほど影響しないこと、逆に、大き過ぎる空孔は、存在比率が極端に小さくなるため、コークス強度との相関がなくなることから、気孔の大きさの閾値として1mmが最も好ましいからである。なお、コークスは、乾留後、CDQ設備を通ったり、ベルトコンベアを乗り継いだりして衝撃を受け、その衝撃履歴の度合いは各設備によっても異なり、粗大気孔は、測定前に試料が受けてきた衝撃履歴によっても変化するので、コークス中の粗大気孔は、1mmに限定する必要はなく、条件に応じて適宜変更することが好ましい。   In the present invention, the rough pores are defined as those having a maximum pore diameter of 1 mm or more determined as described above. Note that the maximum diameter is not an equivalent diameter, but a pore diameter determined by a maximum ferret diameter, a maximum diameter, or the like, that is, a pore diameter representing an actual size of a pore. The reason is that the equivalent diameter is the same between the case where the pores approximate to a circle and the case of a flat gap, but the latter is more fragile. Therefore, it is preferable to use the maximum ferret diameter or the maximum diameter. Moreover, the reason why the size of the coarse air holes is set to 1 mm or more is that small holes less than 1 mm do not significantly affect the decrease in coke strength, and conversely, the existence ratio of holes that are too large is extremely small. For this reason, since there is no correlation with the coke strength, 1 mm is the most preferable threshold value for the pore size. Coke is impacted after dry distillation, passing through the CDQ facility, or transferring on a belt conveyor. The degree of impact history varies depending on the facility, and the rough air hole is the impact received by the sample before measurement. Since it changes also with a log | history, it is not necessary to limit the rough air hole in coke to 1 mm, It is preferable to change suitably according to conditions.

また、本発明においては、コークス中の粗大気孔の面積の割合が0.1以下となるように石炭(配合炭)の気孔成長パラメータRを調整しておくことが好ましい。粗大気孔の面積割合を0.1以下とした理由は、図1に示したように、一般に使用されている冶金用コークスの場合、粗大気孔の割合を0.1以下とすれば、コークス強度(D150 15)≧80とすることができるからである。なお、粗大気孔の割合も、要求特性等によっても変わるので、それに応じて閾値を適宜変更するのが好ましい。 Moreover, in this invention, it is preferable to adjust the pore growth parameter R of coal (mixed coal) so that the ratio of the area of the rough atmospheric pores in the coke is 0.1 or less. The reason why the area ratio of the rough air holes is 0.1 or less is that, as shown in FIG. 1, in the case of commonly used metallurgical coke, if the ratio of the rough air holes is 0.1 or less, the coke strength ( This is because D 150 15 ) ≧ 80. In addition, since the ratio of rough atmospheric pores also changes depending on required characteristics and the like, it is preferable to appropriately change the threshold value accordingly.

表1は、粘結炭(単味炭)の性状と、この粘結炭の気孔成長パラメータRmaxを示したものである。図7は、表1の単味炭の気孔成長パラメータRmaxとコークス強度との関係を示したもので、気孔成長パラメータが大きくても、また小さくても、コークス強度は低下することがわかる。すなわち、気孔成長パラメータを用いることで、コークス強度の推定が可能である。 Table 1 shows the properties of caking coal (solid coal) and the pore growth parameter R max of the caking coal. FIG. 7 shows the relationship between the pore growth parameter R max and the coke strength of simple coal in Table 1, and it can be seen that the coke strength decreases regardless of whether the pore growth parameter is large or small. That is, the coke strength can be estimated by using the pore growth parameters.

表1に示す粘結炭を用い、表2に示したように粘結炭に対する低品質の非微粘結炭の配合率を変化させることにより、気孔成長パラメータRの最大値Rmaxを変動させた13種類の配合炭を調整した。なお、表1および表2のRoおよびTIは、JIS M8816に準拠し、また、表1のLogMFは、JIS M8801に準拠して測定し、表2のLogMFは、単味炭のLogMFを配合率に応じて加重平均して求めた。 Using a viscosity coals shown in Table 1, by changing the blending ratio of non- or slightly-caking coal of a low quality for coking coal as shown in Table 2, varying the maximum value R max of the pore growth parameters R Thirteen types of blended charcoal were prepared. In addition, Ro and TI of Table 1 and Table 2 are based on JIS M8816, LogMF of Table 1 is measured based on JIS M8801, and LogMF of Table 2 is LogMF of simple coal. The weighted average was obtained according to the above.

Figure 0005590071
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Figure 0005590071
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表2の13種の配合炭について、気孔成長パラメータRの最大値Rmaxと1mm以上の粗大気孔の割合との関係を測定したところ、気孔成長パラメータRの最大値Rmaxが0.125,0.174,0.183の値を示すNo.1,2,3の配合炭で粗大気孔の割合が最も小さくなり、Rmaxがそれより大きいNo.4、およびRmaxがそれより小さいNo.5〜13の配合炭のいずれも、粗大気孔の割合が上昇する傾向が認められた。 When the relationship between the maximum value R max of the pore growth parameter R and the ratio of the coarse pores of 1 mm or more was measured for the 13 types of blended coal in Table 2, the maximum value R max of the pore growth parameter R was 0.125,0. 174, 0.183 indicating a value of 0.183. Nos. 1, 2 and 3 have the smallest ratio of coarse air holes and R max is larger than that. 4, and R.sub.max having a smaller R max . In any of the blended coals of 5 to 13, there was a tendency for the ratio of the rough air holes to increase.

次いで、上記13種の配合炭を、実コークス炉の乾留条件をシミュレート可能な電気炉を用いて乾留し、コークスを製造する試験を行った。なお、電気炉への石炭の充填は、水分が8mass%、装入嵩密度が750kg/mの一定条件とした。上記のようにして得られたコークスについて、JIS K2151に規定された回転強度試験法を用いて、ドラム150回転15mm指数(D150 15)を測定し、コークス強度を評価した。 Next, the 13 types of blended coal were subjected to dry distillation using an electric furnace capable of simulating the dry distillation conditions of an actual coke oven, and a test for producing coke was performed. In addition, the filling of the coal into the electric furnace was performed under constant conditions such that the moisture was 8 mass% and the charging bulk density was 750 kg / m 3 . About the coke obtained as described above, the drum 150 rotation 15 mm index (D 150 15 ) was measured by using the rotational strength test method defined in JIS K2151, and the coke strength was evaluated.

上記コークス強度の測定結果を、気孔成長パラメータRの最大値Rmaxとの関係として示したのが図8である。図8から、粗大気孔の割合(面積率)が最小となる表2に示した配合炭No.1,2,3(Rmax=0.125、0.174、0.183)のコークス強度が81以上と高く(発明例と表示)、Rmaxがその値より大きくてもまた小さくてもコークス強度は低下していることがわかる。この最大コークス強度が得られる配合炭は、表2からわかるように、非微粘結炭の配合率が45〜47mass%と高いものである。また、図8から、Rmax0.125〜0.183[1/s]の範囲であれば、コークス強度80以上が得られていることもわかる。このことから、従来の石炭性状(Ro、LogMF、TI)に囚われることなく、気孔成長パラメータRを適性に制御してやることにより、非微粘結炭の配合率が高くなっても高い強度を有するコークスを製造できることがわかる。 FIG. 8 shows the measurement result of the coke strength as a relationship with the maximum value R max of the pore growth parameter R. From FIG. 8, the blended coal No. shown in Table 2 in which the ratio (area ratio) of the coarse air holes is minimized. The coke strength of 1, 2, 3 (R max = 0.125, 0.174, 0.183) is as high as 81 or more (shown as an example of the invention), and the coke regardless of whether R max is larger or smaller than that value. It can be seen that the strength has decreased. As can be seen from Table 2, the blended coal from which the maximum coke strength is obtained has a high blending ratio of non-slightly caking coal of 45 to 47 mass%. FIG. 8 also shows that coke strength of 80 or more is obtained when R max is in the range of 0.125 to 0.183 [1 / s]. For this reason, coke having high strength even when the blending ratio of non-finely caking coal is increased by appropriately controlling the pore growth parameter R without being bound by the conventional coal properties (Ro, LogMF, TI). It can be seen that can be manufactured.

Claims (1)

配合炭を乾留してコークスを製造する方法において、
前記配合炭の加熱過程における石炭軟化溶融層の圧力ΔPと粘度ηとの比である下記(2)式で表される気孔成長パラメータRの温度プロフィールにおける最大値Rmaxが、0.125〜0.183[1/s]の範囲となるように、前記配合炭の配合条件を決定することを特徴とする高強度コークスの製造方法。
R=ΔP/η ・・・(2)
(ここで、R:気孔成長パラメータ[1/s]、ΔP:石炭軟化溶融層内の圧力[Pa]、η:石炭軟化溶融層の粘度[Pa・s])
In the method of producing coke by dry distillation of blended coal,
The maximum value R max in the temperature profile of the pore growth parameter R represented by the following formula (2), which is the ratio between the pressure ΔP and the viscosity η of the coal softening molten layer in the heating process of the blended coal, is 0.125 to 0 . The method for producing high-strength coke, wherein the blending conditions of the blended coal are determined so as to be in the range of 183 [1 / s].
R = ΔP / η (2)
(Where R: pore growth parameter [1 / s], ΔP: pressure in the coal softened molten layer [Pa], η: viscosity of the coal softened molten layer [Pa · s])
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