JP6189811B2 - 無灰炭配合量決定方法及び高炉用コークスの製造方法 - Google Patents
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Description
W=(Pv/D)×ρ×100 ・・・(1)
Pv={1−(d/1000)/ρc}×100 ・・・(2)
D=(V20%−V10%)/(20−10)×100[体積%] ・・・(3)
配合工程において、無灰炭をコークスの原料である石炭に配合し、配合炭を得る。
当該高炉用コークスの製造方法でコークスの原料として用いる石炭は特に限定されず、強粘結炭、準強粘結炭、弱粘結炭、微粘結炭、非粘結炭等を乾留により石炭全体の融着が可能となる適度な割合で組み合わせて用いることができる。特に、原料石炭は強粘結炭及び非微粘結炭を含むとよい。
無灰炭(ハイパーコール、HPC)は、石炭を改質した改質炭の一種であり、溶剤を用いて石炭から灰分と非溶解性成分とを可能な限り除去した改質炭である。しかしながら、無灰炭の流動性や膨張性を著しく損ねない範囲で、無灰炭は灰分を含んでもよい。一般に石炭は7質量%以上20質量%以下の灰分を含むが、当該高炉用コークスの製造方法に用いる無灰炭においては2質量%程度、場合によっては5質量%程度の灰分を含んでもよい。なお、「灰分」とは、JIS−M8812:2004に準拠して測定される値を意味する。
配合炭(原料石炭と無灰炭との合計)に対する無灰炭の配合量は、上記原料石炭の空隙率指数Pv[体積%]、上記無灰炭の膨張性指数D[体積%]及び上記無灰炭の真比重ρを用いて下記式(1)で算出される基準値W[質量%]により決定する。
W=(Pv/D)×ρ×100 ・・・(1)
原料石炭に無灰炭を配合した配合炭の最高流動度の対数(logMF)の下限としては、1.8が好ましく、2がより好ましく、2.1がさらに好ましい。一方、配合炭のlogMFの上限としては、3が好ましく、2.5がより好ましく、2.3がさらに好ましい。配合炭のlogMFが上記下限未満の場合、配合炭の流動度が不足し、得られるコークスの強度が不十分となるおそれがある。逆に、配合炭のlogMFが上記上限を超える場合、流動度が過剰となってコークス内に気泡が発生し易くなるおそれがある。なお、最高流動度MFは熱流動性の大きさを主に示し、配合炭のlogMFは、原料石炭に含まれる全石炭及び無灰炭のlogMFを加重平均した値を意味する。
乾留工程において、上記配合炭をコークス炉に装入し乾留することでコークスを得る。このコークス炉としては例えば1門あたり30ton程度を装入可能な炉体を有するものを用いることができる。
当該無灰炭配合量決定方法は、原料石炭の空隙量、無灰炭の膨張性及び無灰炭の真比重を予め計測することで、高炉用コークスの製造の際の無灰炭の好適な配合量を算出することができる。このため、当該無灰炭配合量決定方法は、乾留試験による試行錯誤を繰り返すことなく効率的に配合炭に対する無灰炭の配合量を決定することができる。その結果、当該無灰炭配合量決定方法を用いることで、高強度コークスを容易かつ確実に生成することができる。
上述のように製造した無灰炭のうち無灰炭Xを用いて、以下の手順で実施例1〜5の高炉用コークスを製造した。
原料石炭として表2に示す特性の各種原料石炭A〜Eをそれぞれ水分7.5質量%に調整し、乾燥炭基準で表2に示す配合比条件1で混合した。このとき、各種原料石炭はその全て(100質量%)が最大径3mm以下になるように粉砕したものを用いた。なお、表2に示す原料石炭及び無灰炭の最高流動度の対数logMF[logddpm]は、JIS−M8801:2004に準拠しギーセラープラストメータ法にて測定した。また、平均最大反射率Ro[%]は、JIS−M8816:1992に準拠して測定し、膨張率[体積%]は、JIS−M8801:2004に準拠して測定した。
上記配合炭を鋼製のレトルトに並べて入れて、このレトルトに振動を与え充填嵩密度を740kg/m3に調整した後、両面加熱式電気炉に入れ、窒素気流中で乾留した。乾留条件は、3℃/分で昇温した後、1000℃で20分間加熱するものとした。乾留後、レトルトを電気炉から取り出して自然放冷し、高炉用コークスを得た。
用いた無灰炭を表1の無灰炭Yとした以外は実施例1〜5と同様の手順で表3に示す配合量で原料石炭と無灰炭Yとを配合し、この配合炭を乾留することで実施例6〜8の高炉用コークスを得た。上記原料石炭の無灰炭Yに対する基準値Wは、17.5質量%であった。
用いた無灰炭を表1の無灰炭Zとした以外は実施例1〜5と同様の手順で表3に示す配合量で原料石炭と無灰炭Zとを配合し、この配合炭を乾留することで実施例9、10の高炉用コークスを得た。上記原料石炭の無灰炭Zに対する基準値Wは、32.9質量%であった。
原料石炭として表2に示す特性の各種原料石炭A〜Eをそれぞれ水分7.5質量%に調整し、乾燥炭基準で表2に示す配合比条件2で混合し、原料石炭を準備した。このとき、各種原料石炭はその全て(100質量%)が最大径3mm以下になるように粉砕したものを用いた。次に、無灰炭を混合せず、この原料石炭のみを実施例1〜5と同様の条件で乾留することで比較例1の高炉用コークスを得た。
実施例1〜5と同様の各種原料石炭に乾燥炭基準で表2に示す配合比条件1で混合し、無灰炭を混合せずに原料石炭のみを実施例1〜5と同様の条件で乾留することで比較例2の高炉用コークスを得た。
上記実施例1〜10及び比較例1、2の高炉用コークスについて、ドラム強度指数DIを測定した。具体的には、JIS−K2151:2004に準拠し、高炉用コークスをドラムで150回転させた後にJIS−Z8801−2:2006に規定される目開き15mmの金属板篩で選別し、篩上に残存した高炉用コークスの質量比(DI150 15)を求めた。また、この強度について以下の基準で判定を行った。
A:DI>84.5%で、強度が極めて優れる。
B:DI>83.3%で、強度が優れる。
C:DI≦83.3%で、強度が劣る。
A:非微粘結炭Eの配合量が10%以上あり、製造コストが低い。
B:非微粘結炭Eの配合量が10%未満であり、製造コストが高い。
これらの結果を表3に示す。
1a 連続相
2 非微粘結炭粒子
2a 変質成分
4 無灰炭粒子
4a 連続相
10 炉体
A 気泡
B 粗大欠陥
Claims (2)
- 石炭の溶剤抽出処理により得られる無灰炭と原料石炭とを含む高炉用コークスの製造の際の無灰炭配合量決定方法であって、
上記原料石炭の空隙率指数Pv[体積%]、上記無灰炭の膨張性指数D[体積%]及び上記無灰炭の真比重ρを用いて下記式(1)で算出される基準値W[質量%]により、上記配合炭に対する上記無灰炭の配合量を0.29W[質量%]以上1.00W[質量%]以下に決定することを特徴とする無灰炭配合量決定方法。
W=(Pv/D)×ρ×100 ・・・(1)
ここで、空隙率指数Pv[体積%]とは、コークス炉内の石炭の充填嵩密度(乾燥炭換算質量基準)をd[kg/m 3 ]、石炭の真比重をρ c とするとき、下記式(2)により計算される値である。また、無灰炭の膨張性指数D[体積%]は、内径15mmの石英試験管に、粒径2mm以下に粉砕した無煙炭1.8gと粒径200μm以下に粉砕した無灰炭0.2gとを詰め、3℃/minで500℃まで加熱処理し、加熱前の試料の高さに対する加熱後の試料の高さの比から求められる膨張率V 10% [体積%]、内径15mmの石英試験管に、粒径2mm以下に粉砕した無煙炭1.6gと、粒径200μm以下に粉砕した無灰炭0.4gとを詰め、3℃/minで500℃まで加熱処理し、加熱前の試料の高さに対する加熱後の試料の高さの比から求められる膨張率V 20% [体積%]とするとき、下記式(3)により計算される値である。
Pv={1−(d/1000)/ρ c }×100 ・・・(2)
D=(V 20% −V 10% )/(20−10)×100[体積%] ・・・(3) - 石炭の溶剤抽出処理により得られる無灰炭を原料石炭に配合する工程、及び
上記配合炭を乾留する工程
を備える高炉用コークスの製造方法であって、
上記配合工程において、請求項1に記載の無灰炭配合量決定方法を用いて、上記配合炭に対する上記無灰炭の配合量を決定することを特徴とする高炉用コークスの製造方法。
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