JP5703817B2 - 高炉用コークスの製造方法 - Google Patents
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また、非微粘結炭をコークスの原料炭として用いるため、非微粘結炭と非水素供与性溶剤とを混合して得られたスラリーを300℃〜420℃に加熱処理して非微粘結炭の性状を改質する方法も提案されている(特許文献2参照)。
一方、特許文献2に記載された方法では、スラリーを300℃〜420℃に加熱した後、液部と非液部とに分離しなければならないため、改質炭を得るまでに多くのプロセスを要し、特許文献1に記載された方法と同様に、石炭の改質に多くのコストを要するという問題があった。
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであって、石炭の改質に多くのコストを要することなく高強度の高炉用コークスを製造することのできる高炉用コークスの製造方法を提供することを目的とするものである。
本発明者らは、石炭分子内で架橋構造を形成する共有結合と見掛けの架橋構造を形成する非共有結合とが分子鎖として絡み合うことによって形成されると考えられている石炭の高分子凝集構造を緩和して石炭を改質する手段として、特許文献1や特許文献2に記載された方法のように、温度場や化学反応場の操作ではなく、エネルギー密度の高い電磁波を石炭に照射することを発案した。そして、石炭の改質に効果が見られる電磁波について鋭意検討した結果、石炭の熱分解に伴う共有結合の増加を抑制し、非共有結合のみを解離させるためには、照射強度が365nm以下の波長で最大となる電磁波を石炭に照射することを見出した。
また、石炭の改質効果は電磁波を照射された部分で得られ、石炭の粒径を小さくした方が石炭の表面により多くの電磁波が照射されるため、石炭の比表面積を増やして電磁波の照射効率を高めるためには、電磁波が照射される石炭として粒度が3mm以下の微粉炭を75質量%以上の割合で含む石炭を用いることが好ましいことを見出した。
そこで、請求項1に係る本発明は、石炭をコークス炉にて乾留処理して製造される高炉用コークスの製造方法であって、前記石炭に照射強度が365nm以下の波長で最大となる紫外線を3質量%以下の酸素濃度雰囲気で照射し、前記石炭の移行性水素量を0.1mg/g以上にした後、前記石炭を前記コークス炉に装入することを特徴とする。
前記石炭に紫外線を照射する際に、前記石炭に対する紫外線の照射を紫外線照射前の石炭温度より温度の高いガスの雰囲気で行い、前記紫外線の照射時間を、前記石炭の温度が前記ガスの温度と等しくなるまでの時間以上で且つ前記石炭から熱分解ガスが発生し始める時間未満に設定することを特徴とする。
請求項3に係る本発明は、請求項1または2に記載の高炉用コークスの製造方法において、前記石炭に紫外線を照射して前記石炭の移行性水素量を0.1mg/g以上にした後、前記石炭を前記コークス炉に装入することを特徴とする。
請求項2に係る本発明によれば、コークス炉で乾留処理される前の石炭の移行性水素量が0.1mg/gより小さいものと比較して、コークス炉で得られるコークスの強度がより高い値となる。従って、より高強度の高炉用コークスを製造することができる。
請求項4に係る本発明によれば、石炭から熱分解ガスが発生するまで電磁波を石炭に照射した場合と比較して、コークス炉で得られるコークスの強度がより高い値となる。従って、より高強度の高炉用コークスを製造することができる。
本発明に用いられる石炭改質装置の一例を図1に示す。図1に示される石炭改質装置は粒度調整された石炭1に電磁波を照射して石炭1の性状を改質するものであって、外筒2、内筒4、試料載置プレート5、ガス導入管6、流量計7、ガス排出管8、ヒータ9、温度計10および紫外線ランプ11を備えている。
内筒4は外筒2の内側にガス流通空間を形成するものであって、外筒2と同様に石英から形成されていると共に、外筒2の内径より小さい外径で円筒状に形成されている。
試料載置プレート5は改質される石炭を試料として載置するためのものであって、内筒4の内側にほぼ水平に設けられている。
ガス排出管8はガス導入管6から外筒2に導入された窒素ガスを外筒2の外部に排出するものであって、外筒2の外周面上部に接続されている。
ヒータ9は内筒4の下端部から内筒4に流入する窒素ガスを予熱するものであって、外筒2の下端部外周に配置されている。
紫外線ランプ11は試料載置プレート5の上に置かれた石炭1に電磁波を照射するものであって、この紫外線ランプ11は外筒2の外側に配置されている。なお、外筒2の中心から紫外線ランプ11の紫外線出射面までの水平距離Lは約50mmとなっている。
まず、本発明者らは、試料載置プレート5の上に置かれる試料として、JIS M8816に準拠する平均最大反射率Roが0.71、JIS M8801に準拠するギーセラー最高流動度logMFが0.30の劣質炭(石炭A)を選定した。そして、試料として選定された劣質炭を試料載置プレート5の上に置き、外筒内酸素濃度:0質量%、劣質炭粒度:0.15mm以下(100質量%)、ヒータ温度:150℃、内筒内石炭量:6gの試験条件でガス導入管6から内筒4の内部に窒素ガスを流して劣質炭を流動させ、この状態で劣質炭に電磁波を紫外線ランプ11から照射時間を3時間に設定して照射した。電磁波照射後の劣質炭の温度は150℃であった。そして、高分子凝集構造の緩和効果を確認するため、電磁波を照射した後の劣質炭の移行性水素量を測定した。この移行性水素量が多いほど劣質炭の高分子凝集構造が緩和していることを確認できる。
また、上述した実施例では劣質な石炭に対する電磁波の照射時間を3時間に設定したが、これに限られるものではなく、石炭の温度が雰囲気ガスの温度と等しくなるまでの時間以上で且つ石炭から熱分解ガスが発生し始める時間未満に電磁波の照射時間を設定すればよい。
2…外筒
3…蓋板
4…内筒
5…試料載置プレート
6…ガス導入管
7…流量計
8…ガス排出管
9…ヒータ
10…温度計
11…紫外線ランプ
Claims (3)
- 石炭をコークス炉にて乾留処理して製造される高炉用コークスの製造方法であって、前記石炭に照射強度が365nm以下の波長で最大となる紫外線を3質量%以下の酸素濃度雰囲気で照射し、前記石炭の移行性水素量を0.1mg/g以上にした後、前記石炭を前記コークス炉に装入することを特徴とする高炉用コークスの製造方法。
- 石炭をコークス炉にて乾留処理して製造される高炉用コークスの製造方法であって、前記石炭に照射強度が365nm以下の波長で最大となる紫外線を3質量%以下の酸素濃度雰囲気で照射した後、前記石炭を前記コークス炉に装入し、
前記石炭に紫外線を照射する際に、前記石炭に対する紫外線の照射を紫外線照射前の石炭温度より温度の高いガスの雰囲気で行い、前記紫外線の照射時間を、前記石炭の温度が前記ガスの温度と等しくなるまでの時間以上で且つ前記石炭から熱分解ガスが発生し始める時間未満に設定することを特徴とする高炉用コークスの製造方法。 - 前記紫外線が照射される石炭として粒度が3mm以下の微粉炭を75質量%以上の割合で含む石炭を用いることを特徴とする請求項1または2に記載の高炉用コークスの製造方法。
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