JP6044708B2 - 石炭の風化度の評価方法、風化石炭のコークス化性の評価方法、及び、石炭の風化度の管理方法、並びに、コークスの製造方法 - Google Patents
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Description
石炭流動性とは、JIS M8801に規定されたギーセラプラストメータによる石炭の流動性測定方法によって測定される性状であり、最高流動度MF(Maximum Fluidity)が指標である。最高流動度MFには、風化日数の経過に伴い減少傾向があり、最高流動度MFは、コークス品質、特に強度管理上の一因子として利用されているため、風化度と強度管理の両方に使用できる点で有用である(非特許文献3参照)。
特許文献1には、石炭加熱時に発生するガスのうち、CH4、CO、CO2の3成分相互間の比率を指標として、石炭の風化度を判別する方法が提案されている。この方法では、風化によりMFが検出限界以下になった石炭の風化度も測定することが可能であり、また、強度の低下幅も推定することができる。
非特許文献4によれば、フィルム・フローテーション法により測定される未加熱の石炭の表面張力により石炭の風化度を測定可能であることが報告されている。風化の進行とともに、石炭の表面張力は増大することが示されている。
[1]風化した石炭を熱処理して生成されるセミコークスの表面張力を指標として、石炭の風化度を評価することを特徴とする石炭の風化度の評価方法。
[2]風化した石炭を配合してコークスを製造するに際し、前記風化した石炭を熱処理して生成されるセミコークスの表面張力を指標として、風化によるコークス強度の低下を評価することを特徴とする風化石炭のコークス化性の評価方法。
[3]上記[1]に記載の石炭の風化度の評価方法を用いた石炭の風化度の管理方法であって、予め、石炭在庫に含まれる複数銘柄の石炭を熱処理して生成される各銘柄のセミコークスの表面張力を準備し、前記各銘柄の石炭についての、前記石炭在庫中の割合を把握しておき、複数銘柄のセミコークスが前記割合に応じて混合されてなる複合セミコークスの、前記表面張力及び前記割合から求まる界面張力の値γinterが0.03mN/m以下となるように、前記複数銘柄の石炭の各々の風化度を管理することを特徴とする石炭の風化度の管理方法。
[4]上記[1]に記載の石炭の風化度の評価方法を用いた石炭の風化度の管理方法であって、予め、石炭在庫に含まれる複数銘柄の石炭を熱処理し生成される各銘柄のセミコークスの表面張力を準備し、前記各銘柄の石炭についての、前記石炭在庫中の割合を把握しておき、前記石炭在庫に含まれる石炭のうち、風化度が管理される管理対象銘柄の石炭を熱処理して生成されるセミコークスの表面張力の値と、前記管理対象銘柄の石炭を前記石炭在庫から除いた残部石炭中の各銘柄の石炭の割合を重みにして、前記残部石炭の各銘柄の石炭を熱処理して生成される各銘柄のセミコークスの表面張力の値を加重平均して求められる値と、の差Δγが1.5mN/m以下となるように、管理対象銘柄の石炭の風化度を管理することを特徴とする石炭の風化度の管理方法。
[5]上記[1]に記載の石炭の風化度の評価方法を用いた石炭の風化度の管理方法であって、管理対象の風化した石炭から生成されるセミコークスが、前記風化した石炭を500℃で熱処理して生成されるセミコークスの表面張力の値で39.5mN/mに相当する値以上の表面張力を有するように、前記石炭の風化度を管理することを特徴とする石炭の風化度の管理方法。
[6]上記[3]ないし上記[5]に記載の方法により風化度が管理された石炭を配合して配合炭を生成し、該配合炭を乾留して、コークスを製造することを特徴とするコークスの製造方法。
(a)石炭を粉砕する。この石炭の粉砕では、JIS M8812に記載されている石炭の工業分析における粉砕粒度である250μm以下に石炭を粉砕することが望ましい。
(b)工程(a)で粉砕した石炭を適当な加熱速度で加熱する。界面張力及び表面張力による評価の対象となるコークスが製造されるときの加熱速度に応じて、この加熱速度を決めることが望ましい。前述の350〜800℃の範囲内の温度まで石炭を加熱すればよい。
(c)工程(b)で加熱した石炭を液体窒素で冷却する。この冷却では、上述の方法で急冷することが望ましい。
(a’)石炭を粒径200μm以下に粉砕する。
(b’)工程(a’)で粉砕した石炭を3℃/minで500℃まで不活性ガス気流中で加熱する。コークス炉においてコークスが製造されるときの加熱速度に合わせて、上記工程(b’)における加熱速度を3℃/minとしている。
(c’)工程(b’)で加熱した石炭を液体窒素で急冷する。
(d’)工程(c’)で急冷された石炭を粒径150μm以下に粉砕し、粉砕した石炭を乾燥された不活性ガス気流中120℃で2時間乾燥する。工程(d’)における乾燥方法は、表面に付着した水分を除去できる方法ならばどのような方法でも構わず、窒素、アルゴンなどの不活性ガス中で100〜200℃に加熱する方法の他にも、減圧下で乾燥する方法なども採用できる。
本実験に用いる石炭A〜E、及び、各石炭及びそれらから生成されるセミコークスの性状を表1に示す。このセミコークスは、上記工程(a’)〜(d’)によって生成されたものである。
上記のように、石炭の風化により、ある石炭から生成されるセミコークスの表面張力が低下し、そのある石炭とは別の石炭から生成されるセミコークスとの表面張力差が大きくなることによって、その石炭を含む配合炭の乾留で得られるコークスの強度が低下する。従って、コークス強度の低下を防止することを目的として、貯炭時の風化による表面張力の低下を抑えるために、所定の限界値以内に石炭の風化度を管理することが好ましい。本発明者らは、上記のセミコークスの表面張力または界面張力を指標に用いた、風化による表面張力の低下の管理方法を種々検討した。
[1i]石炭在庫に含まれる10銘柄の石炭から、風化度を管理する対象の石炭を1つ選択する。
[1ii]10銘柄の石炭から生成されるセミコークスの各々の表面張力と、各石炭の在庫割合から、前述の式(1)または式(6)により求められる界面張力の値を算出する。前述の式(3)及び式(7)において、配合率wiは、石炭在庫に含まれる各銘柄の石炭の在庫割合となる。
[1iii]上記[1ii]の工程で得た界面張力の値が、0.03mN/m以下となる上記[1i]の工程で選択した石炭から生成されるセミコークスの表面張力値を求め、その値を管理値として表面張力の値が管理値以下にならないように管理対象銘柄の石炭の風化度を管理する。
[2i]石炭在庫に含まれる複数銘柄の石炭から、風化度を管理する対象となる1銘柄の石炭(管理対象銘柄)を選択する。
[2ii]前記複数銘柄の石炭から、上記[2i]で選択した管理対象銘柄の石炭を除いた、残部石炭中の各銘柄の石炭の割合を重みにして、残部石炭中の各銘柄から生成されるセミコークスの表面張力を加重平均する。
[2iii]この加重平均によって求められる値と、管理対象銘柄の石炭から生成されるセミコークスの表面張力の値との差が1.5mN/m以下となるように、管理対象銘柄の石炭の風化度を管理する。
風化度を管理しようとする石炭を熱処理して生成されるセミコークスが、風化した石炭を500℃で熱処理して生成されるセミコークスの表面張力の値で39.5mN/mに相当する値以上の表面張力を有するように、石炭の風化度を管理する。500℃で熱処理して生成されたセミコークスについて表面張力の測定を行って管理する場合には、その値が39.5mN/m以上になるかどうかで管理すればよいが、熱処理温度は特段500℃に限定する必要はない。ただし、同じ石炭であってもセミコークスの調製温度によってセミコークスの表面張力は変わるため、熱処理温度が500℃とは異なるセミコークスの測定値を用いて管理しようとする場合には、500℃で熱処理を行った場合で39.5mN/mに相当する値で管理する。500℃以外の温度でセミコークスを調製する場合、管理対象の風化した石炭から生成されるセミコークスが、前述の39.5mN/mに相当する値以上の表面張力を有するかどうかの判定は、具体的には、以下の[A]の工程と[B]及び/または[C]の工程とで行う。
[B]管理中のある風化状態の石炭について、その石炭の一部を適当な温度で熱処理してセミコークスを生成し、その表面張力を測定する。前記回帰曲線のうち、前記熱処理した適当な温度を代入すると測定した表面張力が返される回帰曲線を選択する。この回帰曲線に熱処理温度として500℃を代入することで、該石炭を500℃で熱処理して生成されたセミコークスの表面張力を予測することができる。その予測した表面張力が39.5mN/m以上であれば、ある風化状態の石炭から生成されるであろうセミコークスは、39.5mN/mに相当する値以上の表面張力を有すると判定し得る。
[C]管理中のある風化状態の石炭について、その石炭の一部を適当な温度で熱処理してセミコークスを生成し、その表面張力を測定する。上記[A]の工程で得られた回帰曲線のうち、500℃の熱処理温度に対応する表面張力の値が39.5mN/m以上となる回帰曲線を選択する。選択した1つまたは複数の回帰曲線に前記熱処理した適当な温度を代入して得られた表面張力の中から最低値を把握する。測定した表面張力が、把握した最低値以上である場合には、ある風化状態の石炭から生成されるセミコークスは、39.5mN/mに相当する値以上の表面張力を有すると判定し得る。
Claims (6)
- 風化した石炭を熱処理して生成されるセミコークスの表面張力を指標として、石炭の風化度を評価することを特徴とする石炭の風化度の評価方法。
- 風化した石炭を配合してコークスを製造するに際し、前記風化した石炭を熱処理して生成されるセミコークスの表面張力を指標として、風化によるコークス強度の低下を評価することを特徴とする風化石炭のコークス化性の評価方法。
- 請求項1に記載の石炭の風化度の評価方法を用いた石炭の風化度の管理方法であって、
予め、石炭在庫に含まれる複数銘柄の石炭を熱処理して生成される各銘柄のセミコークスの表面張力を準備し、前記各銘柄の石炭についての、前記石炭在庫中の割合を把握しておき、
複数銘柄のセミコークスが前記割合に応じて混合されてなる複合セミコークスの、前記表面張力及び前記割合から求まる界面張力の値γinterが0.03mN/m以下となるように、前記複数銘柄の石炭の各々の風化度を管理することを特徴とする石炭の風化度の管理方法。 - 請求項1に記載の石炭の風化度の評価方法を用いた石炭の風化度の管理方法であって、
予め、石炭在庫に含まれる複数銘柄の石炭を熱処理し生成される各銘柄のセミコークスの表面張力を準備し、前記各銘柄の石炭についての、前記石炭在庫中の割合を把握しておき、
前記石炭在庫に含まれる石炭のうち、風化度が管理される管理対象銘柄の石炭を熱処理して生成されるセミコークスの表面張力の値と、前記管理対象銘柄の石炭を前記石炭在庫から除いた残部石炭中の各銘柄の石炭の割合を重みにして、前記残部石炭の各銘柄の石炭を熱処理して生成される各銘柄のセミコークスの表面張力の値を加重平均して求められる値と、の差Δγが1.5mN/m以下となるように、管理対象銘柄の石炭の風化度を管理することを特徴とする石炭の風化度の管理方法。 - 請求項1に記載の石炭の風化度の評価方法を用いた石炭の風化度の管理方法であって、
管理対象の風化した石炭から生成されるセミコークスが、前記風化した石炭を500℃で熱処理して生成されるセミコークスの表面張力の値で39.5mN/mに相当する値以上の表面張力を有するように、前記石炭の風化度を管理することを特徴とする石炭の風化度の管理方法。 - 請求項3ないし請求項5のいずれか1項に記載の方法により石炭の風化度を管理し、
該石炭を配合して配合炭を生成し、
該配合炭を乾留して、コークスを製造することを特徴とするコークスの製造方法。
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