JP6107374B2 - コークスの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、製鉄原料として使用される高炉用コークスの製造方法に関する。

高炉内に還元材として装入される高炉用コークスは、高炉内の通気性を確保して高炉の高出銑比かつ低還元材比操業を実現する観点から、高強度であることが望ましい。高強度なコークスを製造するためには、コークス化性の高い粘結炭を多量に使用すればよいが、コークスの製造コストの上昇や粘結炭の枯渇等の問題が大きいため、極力コークス化性の高い粘結炭の使用量を抑制しながら、コークス化性は劣るものの相対的に安価な非微粘結炭をできるだけ多量に使用しつつ、高強度のコークスを製造する方法を開発することが重要になっている。

ここで、粘結炭及び非微粘結炭は、様々な指標を用いて定義がなされており、石炭性状や得られるコークス強度により分類されている。非微粘結炭は、一般的にＪＩＳ−Ｍ８８１６（１９９２）により測定される平均最大反射率（炭化度）が低い低炭化度炭や、一部、平均最大反射率は高いものの、ＪＩＳ−Ｍ８８０１（２００４）により測定される最高流動度が低い高炭化度炭が該当し、粘結炭はそれ以外の石炭に該当する。

コークス製造用の原料として用いる石炭は、混合、粉砕による粒度調整、水分調整等の各種事前処理工程を経て、コークス炉へ装炭されて乾留される。この中で、石炭粉砕による粒度調整は、一般にコークス炉へ装入した石炭の乾燥ベースで表示する充填量を、充填容積で除した値（以下、「装炭嵩密度」と称する）が一定であれば、より細かく石炭を粉砕するほど均質性が向上し、乾留後に得られるコークス強度は高くなると言われている。

しかしながら、石炭を過度に細かく粉砕すると、コークス炉へ装炭時の石炭充填密度の低下によるコークス強度及び生産量の低下や、微粉量の増加に伴うコークス炉内のカーボン付着量の増加に起因したコークス押し出し性の悪化等の弊害を被るおそれがある。

このため、上述の弊害を極力排除しつつ粉砕処理によりコークス強度の向上効果を享受するためには、石炭粉砕時のコークス強度の向上効果が高くなる条件を明確にする必要がある。特に、今後、使用増が期待されるコークス化性の低い劣質な低炭化度炭について、その粉砕処理によるコークス強度の向上効果を最大限得られるような粉砕条件を明確にする必要がある。

これまでにも、石炭粉砕方法に関する様々な方法が開示されており、その中で、石炭を低炭化度炭と高炭化度炭のグループに大別し、低炭化度炭の粉砕条件を配合炭全体の平均粒度よりも細かく粉砕する方法や、配合炭中の高炭化度炭よりも細かく粉砕する方法が開示されている。

特許文献１には、平均最大反射率が０．８未満である石炭と平均最大反射率が０．８以上である石炭とを配合してコークスを製造する際に、平均最大反射率が０．８未満である石炭を５ｍｍ篩下が実質的に１００％で、かつ３ｍｍ篩下が８０％以上となるように粉砕するとともに、平均最大反射率が０．８以上である石炭を０．８未満である石炭よりも粗く粉砕する方法が開示されている。

特許文献２には、石炭を、低平均最大反射率非微粘結炭のグループと高平均最大反射率非微粘結炭のグループと粘結炭のグループとに分類し、低平均最大反射率非微粘結炭のグループの石炭を、３ｍｍ以下の粒子の割合が石炭全体の値よりも３〜１２質量％高くなるように粉砕し、高平均最大反射率非微粘結炭のグループの石炭を、３ｍｍ以下の粒子の割合が石炭全体の値の±３質量％以内となるように粉砕するとともに、粘結炭のグループの石炭を、３ｍｍ以下の粒子の割合が石炭全体の値よりも３〜１２質量％低くなるように粉砕する方法が開示されている。

さらに、特許文献３には、配合炭中に占める、低平均最大反射率非微粘結炭の粒径が６〜１０ｍｍのものの割合を８質量％以下とするとともに、配合炭中に占める粘結炭の粒径が６〜１０ｍｍのものの割合を５〜２０質量％の範囲内とする粉砕方法が開示されている。

特許文献１〜３により開示された方法は、いずれも配合炭中の低炭化度炭を、配合炭全体もしくは配合炭に含まれる高炭化度炭よりも細かく粉砕する方法である

特開２０００−３３６３７３号公報 特許第３５８０２０３号明細書 特許第３６３７８３８号明細書

しかしながら、本発明者らの検討結果によれば、特許文献１〜３により開示されたいずれの方法を用いても、低炭化度炭を細かく粉砕した際のコークス強度の向上効果が十分に得られないことがあり、結果として所望の強度を有するコークスが得られないおそれがある。

本発明者らは、上記課題に鑑み、さらに石炭粉砕処理により高強度なコークスを製造する手法について鋭意検討を重ねた。特に、大幅な使用増が望まれる劣質な低炭化度炭の粉砕処理によるコークス強度の向上効果について鋭意検討を重ねた。その結果、低炭化度炭の粉砕処理によるコークス強度の向上効果は、低炭化度炭そのものの性状よりも、低炭化度炭と混合される高炭化度炭の軟化溶融温度域によって大きく影響されるため、この軟化溶融温度域に基づいて粉砕処理を行うことにより、粉砕処理によるコークス強度の向上効果が高まることを知見し、さらに検討を重ねて本発明を完成した。

本発明は、以下に列記の通りである。
（１）ＪＩＳ−Ｍ８８１６（１９９２）で規定される平均最大反射率（％）が０．８未満である低炭化度炭と、平均最大反射率（％）が０．８以上である高炭化度炭をそれぞれ１種類ずつ以上粉砕処理した後に混合した配合炭を、コークス炉へ装炭するコークス製造方法において、
高炭化度炭の配合率とＪＩＳ−Ｍ８８０１（２００４）で測定される軟化開始温度（℃）、最高流動度温度（℃）、最高流動度（−）によってそれぞれ算出される高炭化度炭の軟化開始温度の加重平均値ａ（℃）、最高流動度温度の加重平均値ｂ（℃）、最高流動度の加重平均値ｃ（−）と、低炭化度炭の一部又は全量の配合率とＪＩＳ−Ｍ８８０１（２００４）で測定される最高流動度温度（℃）、固化温度（℃）、最高流動度（−）によってそれぞれ算出される低炭化度炭の最高流動度温度の加重平均値ｄ（℃）、固化温度の加重平均値ｅ（℃）、最高流動度の加重平均値ｆ（−）とを用いて下記式（１）により求められる低炭化度炭粉砕効果指数を算出し、
算出した低炭化度炭粉砕効果指数が３５以上である場合に、低炭化度炭の一部又は全量を、３ｍｍ以下の粒子割合が、配合炭の粉砕後の３ｍｍ以下の粒子割合よりも高くなるように粉砕処理を行うこと
を特徴とするコークス製造方法。

低炭化度炭粉砕効果指数
=(e-a)×{c×f×(e-a)}/{(e-d)×c+(b-a)×f}/2 ・・・・・（１）
（２）ＪＩＳ−Ｍ８８１６（１９９２）で規定される平均最大反射率（％）が０．８未満である低炭化度炭と、平均最大反射率（％）が０．８以上である高炭化度炭をそれぞれ１種類ずつ以上粉砕処理した後に混合した配合炭を、コークス炉へ装炭するコークス製造方法において、
高炭化度炭の配合率とＪＩＳ−Ｍ８８０１（２００４）で測定される軟化開始温度（℃）、最高流動度温度（℃）、最高流動度（−）によってそれぞれ算出される高炭化度炭の軟化開始温度の加重平均値ａ（℃）、最高流動度温度の加重平均値ｂ（℃）、最高流動度の加重平均値ｃ（−）と、低炭化度炭の一部又は全量の配合率とＪＩＳ−Ｍ８８０１（２００４）で測定される最高流動度温度（℃）、固化温度（℃）、最高流動度（−）によってそれぞれ算出される低炭化度炭の最高流動度温度の加重平均値ｄ（℃）、固化温度の加重平均値ｅ（℃）、最高流動度の加重平均値ｆ（−）とを用い、上記式（１）により求められる低炭化度炭粉砕効果指数を算出し、
算出した低炭化度炭粉砕効果指数が３０未満である場合に、低炭化度炭の一部又は全量を、粉砕後の３ｍｍ以下の粒子割合が、配合炭全体の粉砕後の３ｍｍ以下の粒子割合よりも高くならないように粉砕処理を行うこと
を特徴とするコークス製造方法。

（３）ＪＩＳ−Ｍ８８１６（１９９２）で規定される平均最大反射率（％）が０．８未満である低炭化度炭と、平均最大反射率（％）が０．８以上である高炭化度炭をそれぞれ１種類ずつ以上粉砕処理した後に混合した配合炭を、コークス炉へ装炭するコークス製造方法において、
高炭化度炭の配合率とＪＩＳ−Ｍ８８０１（２００４）で測定される軟化開始温度（℃）、最高流動度温度（℃）、最高流動度（−）によってそれぞれ算出される高炭化度炭の軟化開始温度の加重平均値ａ（℃）、最高流動度温度の加重平均値ｂ（℃）、最高流動度の加重平均値ｃ（−）と、低炭化度炭の一部又は全量の配合率とＪＩＳ−Ｍ８８０１（２００４）で測定される最高流動度温度（℃）、固化温度（℃）、最高流動度（−）によってそれぞれ算出される低炭化度炭の最高流動度温度の加重平均値ｄ（℃）、固化温度の加重平均値ｅ（℃）、最高流動度の加重平均値ｆ（−）とを用いて上記式（１）により求められる低炭化度炭粉砕効果指数を算出し、
算出した低炭化度炭粉砕効果指数が３５以上である場合には、低炭化度炭の一部又は全量を、３ｍｍ以下の粒子割合が、配合炭の粉砕後の３ｍｍ以下の粒子割合よりも高くなるように粉砕処理を行い、
算出した低炭化度炭粉砕効果指数が３０未満である場合には、低炭化度炭の一部又は全量を、粉砕後の３ｍｍ以下の粒子割合が、配合炭全体の粉砕後の３ｍｍ以下の粒子割合よりも高くならないように粉砕処理を行うこと
を特徴とするコークス製造方法。

（４）低炭化度炭の配合率が２０％以上であることを特徴とする（１）項から（３）項までのいずれか１項に記載のコークス製造方法。

（５）配合炭の粉砕後の３ｍｍ以下の粒子割合が、７０質量％以上であることを特徴とする（１）項から（４）項までのいずれか１項に記載のコークス製造方法。

本発明により、劣質な低炭化度炭を強粉砕した際のコークス強度の向上効果が大きくなる条件が明確化されたため、劣質な低炭化度石炭を多量に配合した条件下においても、粉砕処理により大幅なコークス強度の向上効果を享受することができ、所望の強度を有する高炉用コークスを低コストで製造することが可能になる。

図１は、低炭化度炭由来のコークスの組織に発生する微細亀裂を示す説明図である。 図２は、平均最大反射率と軟化開始温度との関係性を示すグラフである。 図３は、石炭Ａと各高炭化度炭の軟化溶融温度域の重なり具合を表す図。 図４は、式（１）を用いて算出される低炭化度炭粉砕効果指数を示すグラフである。 図５は、低炭化度炭の溶融温度域が、高炭化度炭の溶融温度域に含まれるケースにおいて、式（１）を用いて算出される低炭化度炭粉砕効果指数を示すグラフである。 図６は、配合炭の３ｍｍ以下粒子割合と装炭嵩密度との関係性を表すグラフである。 図７は、装炭嵩密度とＤＩとの関係性を表すグラフである。 図８は、低炭化度炭粉砕効果指数とΔＤＩの関係性を表すグラフである。

本発明を実施するための形態を説明する。
コークスの強度は、コークス中に存在する亀裂などの欠陥や、石炭軟化溶融時の粒子間接着力によって支配される。

図１は、低炭化度炭由来のコークスの組織に発生する微細亀裂を示す説明図である。
コークス中の亀裂は、コークス製造時の乾留過程において、石炭の軟化溶融が終了し、揮発分を放出する過程において生じる収縮現象によってもたらされる。この石炭固化後の収縮率は石炭種の性状によって変化し、一般的に平均最大反射率が低い石炭の収縮率は、平均最大反射率が高い石炭の収縮率に比べて高い。そのため、図１に示すように、軟化溶融後に生成する低炭化度炭由来のコークスの組織には、その収縮率差による歪により、微細な亀裂が生じ易くなる。

このため、本発明者らは、収縮率の高い低炭化度炭を粉砕強化することにより、亀裂密度や亀裂サイズが低減され、コークス強度が向上するものと推察した。

図２は、平均最大反射率と軟化開始温度との関係性を示すグラフである。
粒子間の接着力は、石炭軟化溶融時に石炭粒子が膨張する際に、如何に強固に粒子同士が接着するかによって左右される。この石炭粒子間接着力を左右する膨張挙動は、石炭種によってその膨張温度域が異なり、図２のグラフに示すように、一般的に平均最大反射率が高くなるほど、軟化開始温度、言い換えると膨張開始温度も高くなる。

そのため、炭種間の軟化溶融温度域のズレが大きい場合は、石炭粒子がお互いに同時に膨張する温度範囲が狭いため、粒子同士の膨張による粒子間接着力が十分に得られない可能性がある。このことから、本発明者らは、低炭化度炭と高炭化度炭の軟化溶融温度域のズレが大きい場合、言い換えると軟化溶融温度域の重なりが小さい場合に低炭化度炭を粉砕強化すると、粒子間接着力の弱い界面が増加し、コークス強度に対して悪影響を及ぼすものと推察した。

本発明者らは、以上の考えから、低炭化度炭と高炭化度炭との軟化溶融温度域の重なりが大きいときに低炭化度炭を粉砕強化することにより、軟化溶融温度域のズレによって生じる粒子間接着力の低下の影響を殆ど被ることなく、低炭化度炭に由来するコークスと高炭化度炭に由来するコークスとの界面付近の亀裂量及び亀裂サイズの低減によるコークス強度の向上効果を享受できるのではないか、という着想に至った。

なお、本発明では、特に断りが無ければ、「低炭化度炭」は平均最大反射率が０．８未満である石炭を意味し、「高炭化度炭」は平均最大反射率が０．８以上である石炭とする。

本発明者らは上記着想について検証すべく、以下の試験を行った。低炭化度炭Ａを高炭化度炭Ｂ，Ｃ，Ｄに対して配合率が５０質量％となるように添加し、コークスを製造した。高炭化度炭Ｂ，Ｃ，Ｄは、粉砕後の３ｍｍ以下の粒子割合が８０質量％となるように粉砕処理を行い、低炭化度炭Ａは３ｍｍ以下の粒子割合が７５，８５％となるように粉砕処理を行った。

図３は、ＪＩＳ−Ｍ８８０１で規定されているギーセラープラストメータによる流動度の測定結果を示すグラフであり、図３（ａ）は石炭Ａ，Ｂを比較して示し、図３（ｂ）は石炭Ａ，Ｃを比較して示し、図３（ｃ）は石炭Ａ，Ｄを比較して示す。

図３（ａ）〜図３（ｃ）のグラフから明らかなように、高炭化度炭Ｂ，Ｃ，Ｄは軟化溶融温度域が異なり、低炭化度炭Ａとの軟化溶融温度域の重なりは、石炭Ｂ＞石炭Ｃ＞石炭Ｄである。

表１に、低炭化度炭Ａを３ｍｍ以下の粒子割合が７５％から８５％に粉砕強化された場合の、ＪＩＳ−Ｋ２１５１（２００４）にて規定されるコークスドラム強度指数（ＤＩ）の向上値（ΔＤＩ）を示す。

表１に示すように、低炭化度炭Ａと高炭化度炭Ｂ〜Ｄの軟化溶融温度域の重なりが大きくなるほど、コークスドラム強度指数ΔＤＩは高くなる結果となった。この結果は、低炭化度石炭の粉砕強化によるコークス強度の向上効果が、配合される高炭化度炭との軟化溶融温度域の重なり具合によって大きく左右されることを示す。

次に石炭の粉砕条件を決定するための方法を詳細に説明する。
コークス製造用の配合炭のうち、平均最大反射率が０．８以上である高炭化度炭の軟化開始温度（℃）、最高流動度温度（℃）、最高流動度（−）をそれぞれ測定し、各高炭化度炭の配合率を用いて、高炭化度炭の軟化開始温度の加重平均値ａ（℃）、最高流動度温度の加重平均値ｂ（℃）、最高流動度の加重平均値ｃ（−）を算出する。

次いで、コークス製造用の配合炭のうち、粉砕強化の対象となる平均最大反射率が０．８未満である低炭化度炭の最高流動度温度（℃）、固化温度（℃）、最高流動度（−）をそれぞれ測定し、各低炭化度炭の配合率を用いて、低炭化度炭の最高流動度温度の加重平均値ｄ（℃）、固化温度の加重平均値ｅ（℃）、最高流動度の加重平均値ｆ（−）を算出する。

以上の算出値ａ〜ｆを用いて下記式（１）に示す低炭化度炭粉砕効果指数を算出する。
低炭化度炭粉砕効果指数
=(e-a)×{c×f×(e-a)}/{(e-d)×c+(b-a)×f}/2 ・・・・・（１）
ここで、算出される低炭化度炭粉砕効果指数は、配合炭の低炭化度炭と高炭化度炭の軟化溶融温度域の重なり具合を簡便に表す指数である。

図４は、式（１）を用いて算出される低炭化度炭粉砕効果指数を示すグラフである。
軟化溶融温度域の重なりは、厳密には、図３（ａ）〜図３（ｃ）のグラフにおける斜線部に示すような形状で表されるが、この面積を直接正確に算出するのは困難であるため、簡易に表すために、図４に示すように三角形と近似して算出を行う。

まず、三角形の底辺部分であるが、低炭化度炭の固化温度から高炭化度炭の軟化開始温度を差し引いた値が、この三角形の底辺に相当する。これが式（１）中の第１項（ｅ−ａ）に該当する。

次いで、三角形の高さであるが、これは低炭化度炭の軟化溶融曲線と高炭化度炭の軟化溶融曲線の交点の流動度で表される。ただし、軟化溶融曲線の交点を算出する際には、簡略化のため、図４に示すように高炭化度炭の軟化開始点と最高流動点を結んだ直線１と、低炭化度炭の最高流動点と固化点を結んだ直線２との交点から算出するものとする。座標(x₁,y₁),(x₂,y₂)を結ぶ直線と、座標(x₃,y₃),(x₄,y₄)を結ぶ直線の交点のｙ座標は((y₃x₄-x₃y₄)(y₂-y₁)-(y₁x₂-x₁y₂)(y₄-y₃))/((y₂-y₁)(x₄-x₃)-(x₂-x₁)(y₄-y₃))と表されるため、ここにａ〜ｆの各項目を当てはめると、式（１）中の{c×f×(e-a)}/{(e-d)×c+(b-a)×f}と算出される。これが三角形の高さの部分に相当する。

そして、最後に２で割ることにより、低炭化度炭と高炭化度炭との軟化溶融温度域の重なりを、簡便に算出することが可能となる。このようにして算出した低炭化度炭粉砕効果指数の値に応じて配合炭中の低炭化度炭の粉砕粒度を決定すればよい。

具体的には、後述の実施例にて記載しているように、低炭化度炭粉砕効果指数が３５以上である配合条件において、配合炭中の低炭化度炭を、配合炭の平均粉砕粒度よりも細かくなるように粉砕強化すれば、低炭化度炭の粉砕強化による大幅なコークス強度の向上効果を享受することが可能となる。

一方、低炭化度炭粉砕効果指数が３０未満である配合条件においては、配合炭中の低炭化度炭を配合炭の平均粉砕粒度よりも細かくなるように粉砕強化しても、大幅なコークス強度の向上効果は得られない。よって、その場合は、低炭化度炭の粉砕粒度が配合炭の平均粉砕粒度よりも細かくならないように粉砕することが望ましい。

なお、低炭化度炭の溶融温度域が高炭化度炭よりも高温側となるケースが存在すれば、式（１）により算出される低炭化度炭粉砕効果指数、つまり軟化溶融温度域の重なりは、実際の軟化溶融温度域の重なりよりも非常に大きな値となってしまう。

しかしながら、図２のグラフに示すように、低炭化度炭の軟化溶融温度域が高炭化度炭の軟化溶融温度域よりも高温側に来る可能性は存在しないので、そのようなケースは考慮しなくてもよい。

図５は、低炭化度炭の溶融温度域が、高炭化度炭の溶融温度域に含まれるケースにおいて、式（１）を用いて算出される低炭化度炭粉砕効果指数を示すグラフである。

ただし、図５のグラフに示すように、低炭化度炭の軟化溶融温度域が高炭化度炭の軟化溶融温度域に全て含まれるようなケースは、可能性として考えられる。このようなケースにおいて、式（１）で算出される低炭化度炭粉砕効果指数は、実際の軟化溶融温度域の重なりとは大差ないため、式（１）をそのまま用いて算出すればよい。

また、配合炭平均粒度よりも細かく粉砕する低炭化度炭の配合率は、２０％以上であることが望ましい。これは、２０％未満であると、細かく粉砕される低炭化度炭の量が少ないために、低炭化度炭の粉砕強化によるコークス強度の向上効果が十分得られない可能性があるためである。

石炭の粉砕粒度は、一般的なコークス製造用石炭の粉砕粒度管理指標である、３ｍｍ以下の粒子割合で管理すればよい。また、配合炭全体の粉砕後の３ｍｍ以下の粒子割合は、７０％以上であることが好ましい。これは、７０％未満であれば、配合炭中の粗粒割合が多過ぎるために、コークス強度が低下する場合があるためである。

本発明においては、配合炭を平均最大反射率が０．８以上である高炭化度炭と、０．８未満である低炭化度炭の２グループに分け、各グループ毎に粉砕粒度を決定すればよい。また、より細かくグループ化できる場合には、石炭の粉砕性も考慮してグループ化することが好ましい。なお、石炭の粉砕性を表す指標としては、ＪＩＳ−Ｍ８８０１（２００４）で規定されるハードグローブ指数を用いれば良い。

以下、実施例により本発明を例証する。
まず、１０種類以上もの石炭で構成された配合炭を準備した。そして、配合炭中の平均最大反射率が０．８未満である低炭化度炭のうち、特定の低炭化度炭のみの粉砕粒度を３ｍｍ以下の粒子割合が７５質量％及び８５質量％の二水準となるように調整した。配合炭中の残りの石炭については、３ｍｍ以下の粒子割合が８０質量％となるように粉砕処理を行った。石炭水分は６．５％、装炭嵩密度を７６０ｄｒｙ−ｋｇ／ｍ^３となるように調整した後に、試験用コークス炉にて、乾留温度１１５０℃、乾留時間１８時間の条件で乾留を行い、コークスを製造した。乾留後のコークスを窒素雰囲気下にて冷却し、冷却後コークスのコークスドラム強度指数ＤＩを測定した。

表２に、配合炭中の粉砕粒度を３ｍｍ以下の粒子割合が７５質量％及び８５質量％の二水準で粉砕処理を行った低炭化度炭銘柄、そして配合炭の石炭銘柄構成から算出した式（１）の項目であるａ〜ｆを示す。また、各項目から式（１）を用いて算出した低炭化度炭粉砕効果指数を示す。なお、粉砕強化した低炭化度炭銘柄の割合は２０質量％である。例えば実施例１においては、石炭３４の配合率は２３．３質量％であるが、そのうち、粉砕粒度を３ｍｍ以下の粒子割合を７５％から８５％に変更したのは２０質量％であり、残りの３．３質量％については、３ｍｍ以下の粒子割合が８０％となるように粉砕した。

表３に対象となる低炭化度炭の３ｍｍ以下粒子割合が７５，８５質量％時のＤＩと、対象となる低炭化度炭２０質量％を３ｍｍ以下の粒子割合を７５質量％から８５質量％に変更した際のＤＩ向上幅（ΔＤＩ）を示す。

表４，５に配合炭の石炭銘柄構成と、各石炭の性状を示す。

ここで、実施例１を例として、低炭化度炭粉砕効果指数を算出する手順について説明する。実施例１の配合において、平均最大反射率が０．８以上である高炭化度炭は表５より石炭１〜２５であり、表４に記載のそれぞれの配合率と表５に記載のそれぞれの軟化開始温度、最高流動度温度、最高流動度から、式（１）における項目ａ、ｂ、ｃはそれぞれ４１０．３、４５６．７、２．５１と算出される。また、実施例１で粉砕強化の対象となる平均最大反射率が０．８未満である低炭化度炭は石炭３４であるので、表４の石炭３４の最高流動度温度、固化温度、最高流動度から、項目ｄ、ｅ、ｆは４３６．５、４６１．０、２．３２と算出される。以上の各項目の算出結果と前記式（１）を用いて、実施例１における低炭化度炭粉砕効果指数は、(461.0-410.3)×(2.07×2.32×(461.0-415.9))/((461.0-436.5)×2.51+(456.7-410.3)×2.32)/2=32.2と算出される。その他の試験例についても、同様の手法により、低炭化度炭粉砕効果指数を算出した。

前述したように、石炭を細かく粉砕するとコークス炉への装炭嵩密度が低下するというデメリットが存在する。本試験では、装炭嵩密度を７６０ｄｒｙ−ｋｇ／ｍ^３の一定条件下にて、配合炭のうち、対象となる低炭化度炭２０質量％を３ｍｍ以下の粒子割合が７５質量％から８５質量％となるように粉砕処理を行っているので、配合炭粒度の変化による装炭嵩密度の低下の影響は考慮されていない。そこで、配合炭粉砕粒度と装炭嵩密度の関係、及び装炭嵩密度とＤＩの関係から、本試験における嵩密度低下によるＤＩ低下幅を以下のように算出した。

前述のように、本試験では配合炭のうち、対象となる低炭化度炭２０質量％を３ｍｍ以下粒子割合が７５質量％から８５質量％となるように粉砕処理を行い、その他の石炭は３ｍｍ以下粒子割合は８０質量％となるように粉砕処理が行われている。よって、配合炭全体の粉砕粒度としては、３ｍｍ以下粒子割合が７９質量％から８１質量％へ変化したことになる。

図６は、配合炭の３ｍｍ以下粒子割合と装炭嵩密度の関係性を表すグラフである。
その際の装炭嵩密度の変化としては、図６のグラフにより示す粉砕粒度と装炭嵩密度の関係性から、大凡５ｋｇ／ｍ^３と見積もられる。

図７は、装炭嵩密度とＤＩとの関係性を表すグラフである。
また、装炭嵩密度の変化とＤＩの関係は、図７のグラフに示すように、装炭嵩密度１ｋｇ／ｍ^３の減少につきＤＩは０．０３３減少する。よって、本試験において、装炭嵩密度減少によるＤＩ低下効果は０．０３３×５＝０．１６５となる。つまり、低炭化度炭２０質量％を３ｍｍ以下粒子割合が７５質量％から８５質量％となるように粉砕した際には、粉砕強化によるＤＩ向上効果を少なくとも０．１６５以上得られなければ、ＤＩは向上しない。

ただし、石炭粉砕強化時には、装炭嵩密度の低下によるコークス生産量の低下や炉内カーボン付着量の増大、発塵量の増大などの操業面における悪影響も懸念されるため、低炭化度炭の粉砕強化によるＤＩ向上効果は、それら悪影響を補って余りあるほどの効果が得られることが望ましい。このため、本試験においてはＤＩ向上効果が１．０以上を合格とする。

図８は、低炭化度炭粉砕効果指数とΔＤＩの関係性を表すグラフである。
図８のグラフから明らかなように、低炭化度炭粉砕効果指数が高くなるほど、低炭化度炭の粉砕強化、つまり低炭化度炭を配合炭の平均粉砕粒度よりも粗い状態から細かい状態に粉砕することによるＤＩ向上効果が大きくなっており、特に低炭化度粉砕効果指数が３５以上の時に、ＤＩ向上効果が１．０を超える結果となっている。また、表２からは、例えば比較例１と実施例１、または比較例６と実施例２のように、同じ低炭化度炭であっても、低炭化度炭粉砕効果指数により、粉砕強化によるＤＩ向上効果が大きく異なる。よって、低炭化度炭粉砕効果指数が３５以上の配合条件下において低炭化度炭を粉砕強化すれば、装炭嵩密度低下によるＤＩ低下影響を補って余りあるＤＩ向上効果が得られる。

一方、低炭化度炭粉砕効果指数が３０未満の場合（比較例４）は、ΔＤＩは０．１５と低位であり、低炭化度炭粉砕効果指数３０以上の他試験例に比べ、低炭化度炭を粉砕強化しても大幅なＤＩ向上効果は得られない結果となっている。また装炭嵩密度の低下影響を考えると、低炭化度炭を粉砕強化したとしても、一切ＤＩは向上せず、ＤＩが低下する可能性が考えられる。つまり低炭化度炭粉砕効果指数が３０未満の石炭配合条件時には、低炭化度炭を配合炭の平均粒度よりも細かく粉砕する必要性がなく、配合炭の平均粒度よりも粗く粉砕することが好ましい。

このように、従来技術の基本思想である「平均最大反射率が低い低炭化度炭を配合炭の平均粒度よりも細かく粉砕する」という指標のみでは、配合条件によっては、比較例４のように十分なＤＩ向上効果が得られない場合があり、結果として所望の強度を有するコークスが得られず、高炉操業に悪影響を及ぼす恐れがあった。これに対し、本発明によれば、事前に配合条件から低炭化度炭を細かく粉砕した際のＤＩ向上効果を把握することができ、所望の強度を有するコークスを得易くなる。

以上のことから、配合している他の高炭化度炭との軟化溶融温度域の関係性から低炭化度炭の粉砕すべき条件を明確化した本発明を用いることにより、低炭化度炭を配合炭平均粒度よりも細かく粉砕すべき条件が明確化され、低炭化度炭多量配合下においても高強度コークスを製造可能であり、さらなる劣質な低炭化度炭の使用増に繋がり、高炉用コークスの製造コストを大幅に削減することができる。

Claims (5)

1. ＪＩＳ−Ｍ８８１６（１９９２）で規定される平均最大反射率（％）が０．８未満である低炭化度炭と、平均最大反射率（％）が０．８以上である高炭化度炭をそれぞれ１種類ずつ以上粉砕処理した後に混合した配合炭を、コークス炉へ装炭するコークス製造方法において、
   前記高炭化度炭の配合率とＪＩＳ−Ｍ８８０１（２００４）で測定される軟化開始温度（℃）、最高流動度温度（℃）、最高流動度（−）によってそれぞれ算出される前記高炭化度炭の軟化開始温度の加重平均値ａ（℃）、最高流動度温度の加重平均値ｂ（℃）、最高流動度の加重平均値ｃ（−）と、前記低炭化度炭の一部又は全量の配合率とＪＩＳ−Ｍ８８０１（２００４）で測定される最高流動度温度（℃）、固化温度（℃）、最高流動度（−）によってそれぞれ算出される前記低炭化度炭の最高流動度温度の加重平均値ｄ（℃）、固化温度の加重平均値ｅ（℃）、最高流動度の加重平均値ｆ（−）とを用いて下記式（１）により求められる低炭化度炭粉砕効果指数を算出し、
   算出した該低炭化度炭粉砕効果指数が３５以上である場合に、前記低炭化度炭の一部又は全量を、３ｍｍ以下の粒子割合が、前記配合炭の粉砕後の３ｍｍ以下の粒子割合よりも高くなるように粉砕処理を行うこと
   を特徴とするコークス製造方法。
   低炭化度炭粉砕効果指数
   =(e-a)×{c×f×(e-a)}/{(e-d)×c+(b-a)×f}/2 ・・・・・（１）
2. ＪＩＳ−Ｍ８８１６（１９９２）で規定される平均最大反射率（％）が０．８未満である低炭化度炭と、平均最大反射率（％）が０．８以上である高炭化度炭をそれぞれ１種類ずつ以上粉砕処理した後に混合した配合炭を、コークス炉へ装炭するコークス製造方法において、
   前記高炭化度炭の配合率とＪＩＳ−Ｍ８８０１（２００４）で測定される軟化開始温度（℃）、最高流動度温度（℃）、最高流動度（−）によってそれぞれ算出される前記高炭化度炭の軟化開始温度の加重平均値ａ（℃）、最高流動度温度の加重平均値ｂ（℃）、最高流動度の加重平均値ｃ（−）と、前記低炭化度炭の一部又は全量の配合率とＪＩＳ−Ｍ８８０１（２００４）で測定される最高流動度温度（℃）、固化温度（℃）、最高流動度（−）によってそれぞれ算出される前記低炭化度炭の最高流動度温度の加重平均値ｄ（℃）、固化温度の加重平均値ｅ（℃）、最高流動度の加重平均値ｆ（−）とを用い、下記式（１）により求められる低炭化度炭粉砕効果指数を算出し、
   算出した前記低炭化度炭粉砕効果指数が３０未満である場合に、前記低炭化度炭の一部又は全量を、粉砕後の３ｍｍ以下の粒子割合が、前記配合炭全体の粉砕後の３ｍｍ以下の粒子割合よりも高くならないように粉砕処理を行うこと
   を特徴とするコークス製造方法。
   低炭化度炭粉砕効果指数
   =(e-a)×{c×f×(e-a)}/{(e-d)×c+(b-a)×f}/2 ・・・・・（１）
3. ＪＩＳ−Ｍ８８１６（１９９２）で規定される平均最大反射率（％）が０．８未満である低炭化度炭と、平均最大反射率（％）が０．８以上である高炭化度炭をそれぞれ１種類ずつ以上粉砕処理した後に混合した配合炭を、コークス炉へ装炭するコークス製造方法において、
   前記高炭化度炭の配合率とＪＩＳ−Ｍ８８０１（２００４）で測定される軟化開始温度（℃）、最高流動度温度（℃）、最高流動度（−）によってそれぞれ算出される前記高炭化度炭の軟化開始温度の加重平均値ａ（℃）、最高流動度温度の加重平均値ｂ（℃）、最高流動度の加重平均値ｃ（−）と、前記低炭化度炭の一部又は全量の配合率とＪＩＳ−Ｍ８８０１（２００４）で測定される最高流動度温度（℃）、固化温度（℃）、最高流動度（−）によってそれぞれ算出される前記低炭化度炭の最高流動度温度の加重平均値ｄ（℃）、固化温度の加重平均値ｅ（℃）、最高流動度の加重平均値ｆ（−）とを用いて下記式（１）により求められる低炭化度炭粉砕効果指数を算出し、
   算出した該低炭化度炭粉砕効果指数が３５以上である場合には、前記低炭化度炭の一部又は全量を、３ｍｍ以下の粒子割合が、前記配合炭の粉砕後の３ｍｍ以下の粒子割合よりも高くなるように粉砕処理を行い、
   算出した前記低炭化度炭粉砕効果指数が３０未満である場合には、前記低炭化度炭の一部又は全量を、粉砕後の３ｍｍ以下の粒子割合が、前記配合炭全体の粉砕後の３ｍｍ以下の粒子割合よりも高くならないように粉砕処理を行うこと
   を特徴とするコークス製造方法。
   低炭化度炭粉砕効果指数
   =(e-a)×{c×f×(e-a)}/{(e-d)×c+(b-a)×f}/2 ・・・・・（１）
4. 前記低炭化度炭の配合率が２０％以上であることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のコークス製造方法。
5. 前記配合炭の粉砕後の３ｍｍ以下の粒子割合が、７０質量％以上であることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のコークス製造方法。