JP6252097B2

JP6252097B2 - コークスの製造方法

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Publication number: JP6252097B2
Application number: JP2013220880A
Authority: JP
Inventors: 秀幸林崎; 雅彦渡邉; 上坊　和弥; 和弥上坊
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Priority date: 2013-10-24
Filing date: 2013-10-24
Publication date: 2017-12-27
Anticipated expiration: 2033-10-24
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Description

本発明は、微粉炭と粗粒炭とに分級された原料炭に粘結補填材を添加し、微粉炭を成型した上で粗粒炭と混合して、コークスを製造する方法において、微粉炭側と粗粒炭側とに分配される粘結補填材の最適な分配比を求めながら、高強度のコークスを製造する方法に関する。

コークスの製造において、原料炭に微粉炭が含まれていると、原料炭をコークス炉まで搬送する際に微粉炭が発塵したり、コークス炉内において発生するガスやコークスにこの微粉炭が随伴するキャリーオーバー現象が発生するなど、様々な問題が生じるおそれがある。

そこで、原料炭を発塵しやすい粒径の微粉炭とそれより粒径が大きい粗粒炭とに分級し、この微粉炭に粘結補填材（タール、ピッチ類、重質油など）を加えて疑似粒子化した上で、コークス炉に挿入する方法が行われている（例えば特許文献１参照）。また、発塵源となる微粉炭に粘結補填材を添加した後、ロール成型機等を用いて微粉炭を成型することで発塵を抑えるようにすることも行われている（例えば特許文献２、３参照）。

一方で、分級された原料炭における粗粒炭側にも粘結補填材を添加して、コークスを製造することが知られている（特許文献４参照）。すなわち、この特許文献４には、微粉炭と粗粒炭とに分級された配合炭に対して、微粉炭と粗粒炭の膨張率の差が所定値よりも小さくなるように、微粉炭と粗粒炭とに対する粘結補填材の配合比率を調整することが記載されており、それによって、得られるコークスの強度が向上する場合があるとしている。

特開平１０−１８３１３６号公報特開平９−３４５８号公報特開２００７−２８４５５７号公報ＷＯ２０１０／０７３５３５パンフレット

上述した特許文献４に記載される方法は、粘結補填材を微粉炭と共に粗粒炭にも添加することで、発塵等の問題を解消するのみならず、得られるコークスの強度を向上させることができることから、実用性の高い技術であると考えられる。一方で、特許文献２や３に記載されるように、微粉炭を成型すると、発塵やキャリーオーバー現象を抑えることができるほか、コークス炉に装入する原料炭の装入密度を増加させることができることから、コークス品質の向上や生産量の増大が期待される。

ところが、粗粒炭と微粉炭とに分級し、微粉炭を成型するプロセスにおいては、粗粒炭及び微粉炭への粘結補填材の添加によってコークス強度がどのような影響を受けるかについては、十分な検討がなされていない。
そこで、本発明者らは、粗粒炭及び微粉成形物への粘結補填材の添加とコークス強度との関係について検討した。その結果、微粉炭と粗粒炭の膨張率の差が所定値よりも小さくなるように粘結補填材の配合比率を調整した場合よりも、得られるコークスの強度を向上させることができる最適な粘結補填材の配分が別に存在することを突き止めた。

したがって、本発明の目的は、微粉炭と粗粒炭とに粘結補填材を添加して、微粉炭を成型して粗粒炭と混合し、コークスを製造する方法において、発塵やキャリーオーバー現象を抑えながら、高強度のコークスを製造することができる方法を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、原料炭に添加する一定量の粘結補填材を複数種類の分配比で微粉炭側と粗粒炭側とに分配しながら、成型した微粉炭の空隙充填度と粗粒炭の空隙充填度との差の絶対値が最小になる最小差分配比を求めて、この最小差分配比に基づいて、粗粒炭での粘結補填材の配合比率と成型微粉炭での粘結補填材の配合比率とを決定することで、得られるコークスの強度を効果的に向上させることができることを見出し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明の要旨は以下のとおりである。
（１）微粉炭と粗粒炭とに分級された原料炭に粘結補填材を添加し、微粉炭を成型した上で粗粒炭と混合して、コークスを製造する方法であって、
原料炭に添加する一定量の粘結補填材を複数種類の分配比で微粉炭側と粗粒炭側とに分配し、各分配比で粘結補填材を含んだ粗粒炭の石炭軟化時の比容積と微粉炭の石炭軟化時の比容積とを測定して、粗粒炭の嵩密度と成型した微粉炭の嵩密度とを用いて、粗粒炭及び成型微粉炭についてそれぞれ下記式（１）で表される空隙充填度Ｓを算出し、粗粒炭の空隙充填度Ｓ₁と成型微粉炭の空隙充填度Ｓ₂との差の絶対値｜Ｓ₁−Ｓ₂｜が最小になる最小差分配比を求めて、該最小差分配比に基づき、粗粒炭での粘結補填材の配合比率と成型微粉炭での粘結補填材の配合比率とを決定することを特徴とするコークスの製造方法。
空隙充填度Ｓ＝石炭軟化時の比容積×嵩密度・・・（１）

（２）粗粒炭及び成型微粉炭で算出された空隙充填度Ｓについて、それぞれ粘結補填材の分配比に対する関係から相関式を得て、粗粒炭に関する相関式Ｉと成型微粉炭に関する相関式IIとから、微粉炭の成型が可能な粘結補填材の分配比の範囲内において、粗粒炭の空隙充填度Ｓ₁と成型微粉炭の空隙充填度Ｓ₂との最小差分配比を求める（１）に記載のコークスの製造方法。
（３）微粉炭と粗粒炭との分級における境界分級点が０．３〜０．６ｍｍの範囲内である（１）又は（２）に記載のコークスの製造方法。
（４）分級された微粉炭のままＪＩＳＭ８８０１の膨張性測定装置を用いて微粉炭の比容積を測定し、また、粗粒炭は篩目３ｍｍで篩分けして篩上を粉砕して全量を３ｍｍ以下にした上で、ＪＩＳＭ８８０１の膨張性測定装置を用いて粗粒炭の比容積を測定する（１）〜（３）のいずれかに記載のコークスの製造方法。

本発明によれば、原料炭に添加する粘結補填材を効率良く粗粒炭側と微粉炭側とに分配して、発塵やキャリーオーバー現象を抑えながら、得られるコークスの強度を効果的に向上させることができる。そのため、高強度コークスが製造できるようになるほか、比較的劣質な石炭を多量に配合して、コークスを製造することも可能になる。

図１は、本発明において原料炭に対して行う処理の様子を模式的に示した説明図である。図２は、実施例１の配合炭の場合における、粘結補填材の分配比と得られたコークスの強度向上効果ΔＤＩとの関係を示すグラフである。図３は、実施例１の配合炭の場合における、粗粒炭及び微粉炭で求めた比容積と粘結補填材の分配比との関係を示すグラフである。図４は、実施例１の配合炭の場合における、粗粒炭及び成型微粉炭で求めた空隙充填度と粘結補填材の分配比との関係を示すグラフである。図５は、実施例２の配合炭の場合における、粘結補填材の分配比と得られたコークスの強度向上効果ΔＤＩとの関係を示すグラフである。図６は、実施例２の配合炭の場合における、粗粒炭及び微粉炭で求めた比容積と粘結補填材の分配比との関係を示すグラフである。図７は、実施例２の配合炭の場合における、粗粒炭及び成型微粉炭で求めた空隙充填度と粘結補填材の分配比との関係を示すグラフである。

以下、本発明について詳しく説明する。
図１には、本発明におけるコークスの製造方法の一例として、原料炭に対して行う処理の様子が模式的に示されている。先ず、原料炭を粉砕機により粉砕した後、分級乾燥機等を用いて粗粒炭と微粉炭とに分級する。ここで、原料炭の分級は、原料炭の粒度分布や分級機の送風流速等によっても変化することがあるが、一般には、境界分級点が０．３〜０．６ｍｍの範囲内であることが例示でき、キャリーオーバーなどの問題を抑制する観点から、０．５ｍｍを分級点として、０．５ｍｍ以下の原料炭を微粉炭とし、０．５ｍｍより大きい原料炭を粗粒炭とすることが好ましい。

微粉炭と粗粒炭とに分級された原料炭は単一の石炭からなるものを用いる場合のほか、２種以上の石炭を配合して粉砕機で粉砕して粗粒炭と微粉炭とに分級してもよく、２種以上の石炭をそれぞれ粉砕して粗粒炭と微粉炭とに分級したのち、粗粒炭同士を配合して混合すると共に、微粉炭同士を配合して混合するようにしてもよい。

次いで、分級された微粉炭と粗粒炭とに対してそれぞれ粘結補填材を添加して、微粉炭を成型した上で、粗粒炭と混合してコークス炉に装入し、コークスを製造する。ここで、粘結補填材については通常用いられているものを使用することができ、例えば、タール、ピッチ、重質油等を例示することができるが、その他の種類のものであっても構わない。ちなみに、粘結補填材の添加量を増やすことで得られるコークスの強度が向上するなどの種々の利点があるが、粘結補填材は比較的単価が高く、一般には、原料炭全体に対する添加量は３質量％前後であり、多く添加する場合でも１０質量％程度である。本発明では、この粘結補填材の添加量は特に制限されず、一般的な添加量より多くても少なくても構わないが、本発明は、原料炭全体に対する粘結補填材の添加量を一定量にしたときに、粗粒炭と微粉炭とに分配する際の最適な分配比を求めるものである。

また、微粉炭の成型については、発塵やキャリーオーバー現象を抑えるようにするほか、コークス炉に装入する原料炭の装入密度を上げることができるものであれば特に制限はなく、例えば、特許文献３に記載されるように、様々な表面形状（凹凸）を有した２軸のロール成型機を用いて、横溝型（凸凸）や波板型（凹凸）の板状成型物にしたり、２軸のロール成型機を用いて中央に厚みと丸みのある豆状の正方形状の成型物にするなど、公知の手法を採用することができる。

そして、所定の形状に成型した成型微粉炭を粗粒炭と混合した後は、公知の乾留条件によってコークスを製造するようにすればよいが、後述する実施例に示されるように、原料炭全体に対する粘結補填材の添加量が同じであっても、粗粒炭と微粉炭とに対する粘結補填材の分配割合の相違によって得られるコークスの強度が変わり、また、コークスの強度を向上させる粘結補填材の最適な分配は炭種によって異なる。そのため、本発明では、以下のようにして微粉炭側と粗粒炭側とに分配する粘結補填材の分配比を求めて、粗粒炭での粘結補填材の配合比率と成型微粉炭での粘結補填材の配合比率とを決定するようにする。

すなわち、本発明では、先ず、原料炭に対して添加される粘結補填材の全体量を一定にして、実製造の操業で想定される複数種類の分配比で粘結補填材を微粉炭側と粗粒炭側とに分配し、それらの粗粒炭及び微粉炭について、各分配比で粘結補填材を含んだ状態での石炭軟化時の比容積をそれぞれ測定する。

ここで、石炭軟化時の比容積は、ＪＩＳＭ８８０１に規定のディラトメーター法で用いる膨張性測定装置により、石炭膨張後のピストン高さ（最大膨張時の高さ）を測定して、下記式（２）より求めることができる。但し、ＪＩＳＭ８８０１では１５０μｍ以下に微粉砕した石炭を、規定の棒状に加圧成形して所定の細管に装入し、その上にピストンを入れた後、規定の昇温速度で加熱して、ピストンの上下の変位を測定するが、本発明では、石炭粒度によって石炭の膨張率が変化することなどを考慮して、微粉炭については、微粉砕せずに分級された粒度のまま、粘結補填材を含んだ状態で、細管に所定の密度で装入して、最大膨張時の高さを測定するようにする。また、粗粒炭については、ディラトメーター法で用いる反応管の内径が８ｍｍであり、粗大な粒子は測定精度に悪影響を与えることから、篩目３ｍｍで篩分けして３ｍｍ以上の石炭のみを粉砕して全量を３ｍｍ以下にした上で、粘結補填材を含んだ状態で、細管に所定の密度で装入して、最大膨張時の高さを測定するようにする。
石炭軟化時の比容積(cm³/g)＝最大膨張時の石炭体積(cm³)／石炭装入量(g) ・・・（２）

次いで、操業で予定している種々の分配比で配合された粘結補填材を含んだ粗粒炭の嵩密度(g/cm³)と、上記で求めた石炭軟化時の比容積(cm³/g)とから、下記式（１）で表される空隙充填度Ｓを算出する。一方、微粉炭については上述したように成型して、前記の各分配比で配合された粘結補填材を含んだ成型微粉炭の嵩密度(g/cm³)と、上記で求めた石炭軟化時の比容積(cm³/g)とから、下記式（１）で表される空隙充填度Ｓを算出する。
空隙充填度Ｓ(-)＝石炭軟化時の比容積(cm³/g)×嵩密度(g/cm³) ・・・（１）

ここで、本発明者らは、各分配比で分配された粘結補填材を含んだ粗粒炭と成型微粉炭とを混合した原料を用いて製造されたコークスのコークス強度を調べたところ、上述したように、原料炭全体に対する粘結補填材の添加量が同じであっても、粗粒炭と微粉炭とに対する粘結補填材の分配割合の違いによって得られるコークスの強度が変わり、上記で求めた粗粒炭の空隙充填度Ｓ₁と成型微粉炭の空隙充填度Ｓ₂との差の絶対値｜Ｓ₁−Ｓ₂｜が最小になる最小差分配比のときに、コークス強度が最も高くなることを見出した。

この理由について詳細は定かではないが、一般に、乾留時に微粉炭は粗粒炭に比べて膨れ難いが、成型微粉炭を形成していることで、所定の空間領域内では、粗粒炭に比べて密な状態（隙間が少ない状態）で存在すると考えられる。そして、これらが乾留時に膨張して空間領域内を埋める程度（すなわち空隙充填度Ｓ）を揃えて互いに良好に接着することで、得られるコークスの強度を効果的に増大させるものと推測される。この点に関して、空隙充填度Ｓとコークス強度（ＤＩ）との関係についての報告があり（野村ら（2006）「コークス炉乾燥炭操業における石炭配合技術」『新日鐵技法』第384号，43-47頁）、空隙充填度Ｓが大きいときにはコークス強度が高く、空隙充填度Ｓがさらに大きくなってもコークス強度の向上効果は小さいことが知られている。一方、空隙充填度Ｓが小さいときにはコークス強度が低く、空隙充填度Ｓが増すとコークス強度の向上効果が大きい。このことから、粘結補填材の添加量が一定の条件下では、成型微粉炭と粗粒炭とで空隙充填度Ｓが低い方に粘結補填材を添加し、空隙充填度Ｓを等しくすることで、得られるコークスのコークス強度が最も高くなると考えられる。

そのため、上述した最小差分配比に基づき、粗粒炭に配合する粘結補填材の配合比率と微粉炭に配合する粘結補填材の配合比率とを決定すればよい。その際、望ましくは、最小差分配比を成すそれぞれの配合比率に対して、粘結補填材の全体添加量の１０質量％の増減分（例えば原料炭における粘結補填材の添加量が4質量％の場合にはそれぞれ±0.4質量％分）を含むようにして、粗粒炭及び成型微粉炭でのそれぞれの粘結補填材の配合比率を決定するのが実用的である。

また、最小差分配比を求めるにあたっては、微粉炭側と粗粒炭側とに分配する粘結補填材の分配比の数（種類）を増やすことで、実際にコークス強度を向上させることができる粘結補填材の分配割合をより精密に求めることができるようになる。但し、微粉炭での粘結補填材の配合比率が少なすぎると、成型微粉炭の強度が十分担保できず、成型できない場合があることから、粘結補填材の分配比は、微粉炭の成型が可能な範囲で設定するのがよい。

或いは、分配比の数を増やすかわりに、実際に上記によって粗粒炭及び成型微粉炭で算出された空隙充填度Ｓについて、それぞれ粘結補填材の分配比に対する関係から相関式を得て、粗粒炭に関する相関式Ｉと成型微粉炭に関する相関式IIとから、粗粒炭の空隙充填度Ｓ₁と成型微粉炭の空隙充填度Ｓ₂との最小差分配比を求めるようにしてもよい。すなわち、粗粒炭の相関式Ｉから求められる空隙充填度Ｓ₁と、成型微粉炭の相関式IIから求められる空隙充填度Ｓ₂とが最も近くなるときの粘結補填材の分配比が、最小差分配比である。但し、これらの相関式から最小差分配比を求めるにあたっては、上述した理由から、微粉炭の成型が可能な粘結補填材の分配比の範囲内で設定する。

以上のように、本発明では、微粉炭と粗粒炭とに分級された原料炭に粘結補填材を添加し、微粉炭を成型した上で粗粒炭と混合した原料を用いてコークスを製造する際に、粘結補填材が添加された粗粒炭の空隙充填度Ｓと粘結補填材が添加されて成型した成型微粉炭の空隙充填度Ｓとをできる限り近づけることで、石炭粒子同士が効果的に接着して、得られるコークスの強度が向上すると考えられる。そのため、本発明によれば、高強度コークスが製造できるようになるほか、例えば、非粘結炭や微粘結炭よりも粘結性を有さない劣質炭（極低全膨張率炭）等の比較的品質が劣る石炭をより多く配合して、コークスを製造することも可能になる。

以下、実施例に基づき、本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は実施例の内容に制限されるものではない。

（実施例１）
表１に示す配合炭Ｘ１を用意した。ここで、配合炭Ｘ１を構成する石炭Ａ１〜Ａ４は、表２に示した性状を有するものであり、Ａ１炭及びＡ２炭は、それぞれ３ｍｍ以下が９５質量％になるように粉砕され、Ａ３炭及びＡ４炭は、それぞれ３ｍｍ以下が７５質量％になるように粉砕されたものである。そして、この配合炭Ｘ１について、分級点を０．５ｍｍとし、微粉炭と粗粒炭とに分級した。

その結果、配合炭Ｘ１における微粉炭の比率は３５質量％、粗粒炭の比率は６５質量％であった。この配合炭全体（微粉炭＋粗粒炭）での粘結補填材の添加率が４質量％である場合について、ｉ）微粉炭側に４質量％、粗粒炭側に０質量％、ii）微粉炭側に３質量％、粗粒炭側に１質量％、及び、iii）微粉炭側に２質量％、粗粒炭側に２質量％とする３種類の分配比で粘結補填材を分配し、微粉炭及び粗粒炭に対してそれぞれ粘結補填材を添加した。また、参照用として、配合炭全体での粘結補填材の添加率を２質量％にして、iv）微粉炭側に２質量％、粗粒炭側に０質量％に分配したものを用意した。ここで、粘結補填材としては、いずれもタールを簡易蒸留してナフタレン成分を一部除いたものを使用した。なお、微粉炭側に分配する粘結補填材を２質量％未満にすると、次で説明する成型微粉炭を得る際に、強度が十分保てずにうまく成型することができなかったことから、本実施例では粘結補填材の分配比は上記のとおりとした。

また、上記ｉ）〜iv）の各分配比で粘結補填材を含んだ微粉炭については、波板型(凸凹)の成型ロールを用いて線圧１．５t/cmで成型し、１．０〜１．１５dry.t/m³の密度を有する板状の成型微粉炭とした。そして、想定配合比ごとに、成型微粉炭と粗粒炭とを混合して、装入密度０．８５dry.t/m³で試験乾留炉に装入し、乾留してコークスを製造した。これらの条件及びコークス強度ＤＩ¹⁵⁰ ₁₅の測定結果を表３に示す。なお、実験例１は上記iv）の分配比で粘結補填材を分配したものであり、以下、実験例２は上記ｉ）の分配比、実験例３は上記ii）の分配比、実験例４は上記iii）の分配比で粘結補填材を分配したものである。

表３に示された実験例２〜４で得られたコークスのコークス強度から明らかなように、配合炭全体に対する粘結補填材の添加量が同じであっても、粗粒炭と微粉炭とに対する粘結補填材の分配割合の違いによって得られるコークスの強度が変わることが分かる。そして、実験例２〜４で得られたコークス強度について、コークス強度の向上効果を示すΔＤＩと粘結補填材の分配比との関係をグラフにしたものを図２に示す。

この図２について、縦軸ｙの強度向上効果ΔＤＩは、実験例２〜４で得られたそれぞれのコークス強度（DI¹⁵⁰ ₁₅）と微粉炭の成型が可能な最低分配比で粘結補填材を添加した実験例１のコークス強度（DI¹⁵⁰ ₁₅）との差を求めて、実験例１（2質量％）と実験例２〜４（4質量％）での配合炭全体に添加されている粘結補填材の添加率の差（2質量％）で除したものであり、粘結補填材１質量％あたりのコークス強度（DI¹⁵⁰ ₁₅）の増加量（強度向上代）に相当する。また、横軸ｘについては、分級率（微粉炭の割合）を基準にして、微粉炭での粘結補填材の添加率（％）を示している。（例えば実験例２の場合は配合炭全体を基準とした微粉への粘結補填材添加率（4質量％）÷分級率（0.35）＝11.43質量％）。

そこで、上記ｉ）〜iii）の各分配比で粘結補填材を含んだ粗粒炭と微粉炭（成型前のもの）とについて、ＪＩＳＭ８８０１のディラトメーター法で使用する膨張性測定装置を用いて、それぞれ次のようにして石炭軟化時の比容積（膨張比容積SV）を測定した。先ず、微粉炭については、分級された粒度のまま、密度０．８５dry.g/cm³で内径８mmの細管（反応管）に高さが６０ｍｍとなるように装入した。一方の粗粒炭については、篩目３ｍｍで篩分けして３ｍｍ以上の石炭のみを粉砕して全量を３ｍｍ以下にして、微粉炭の場合と同様にして細管に装入した。そして、ＪＩＳＭ８８０１に規定のディラトメーター法に従い３℃／分で加熱して、ピストンの上下の変位から最大膨張時の高さ（膨張分高さｈ）を求めて、下記式（２）より比容積を算出した。各分配比で粘結補填材を分配した場合の粗粒炭及び微粉炭で求めたそれぞれの比容積ＳＶについて、粘結補填材の分配比との関係をグラフにすると図３のようになる。なお、図３における横軸ｘの粘結補填材の分配比は、図２と同様にして表記している（下記図４についても同じである）。また、式（２）における「石炭装入量」は、配合された粘結補填材を含むものである。
石炭軟化時の比容積(cm³/g)＝最大膨張時の石炭体積(cm³)／石炭装入量(g)＝〔(60＋h)mm×π×4mm×4mm〕／（60mm×π×4mm×4mm×0.85g/cm³）・・・（２）

また、各分配比で配合された粘結補填材を含んだ粗粒炭の嵩密度ＢＤ（ここでは0.77dry.t/m³）と、上記で求めた石炭軟化時の比容積とから、下記式（１）で表される空隙充填度Ｓ(SV×BD)を算出した。一方、微粉炭については、板状に成型した後であって、各分配比で配合された粘結補填材を含んだ成型微粉炭の嵩密度ＢＤ（ここでは1.05dry.t/m³）と、上記で求めた石炭軟化時の比容積とから、下記式（１）で表される空隙充填度Ｓを算出した。そして、各分配比で粘結補填材を分配した場合の粗粒炭及び成型微粉炭で求めた空隙充填度Ｓについて、粘結補填材の分配比との関係をグラフにすると図４のようになる。
空隙充填度Ｓ(-)＝石炭軟化時の比容積(cm³/g)×嵩密度(g/cm³) ・・・（１）

図４に示したように、上記ｉ）〜iii）の粘結補填材の分配比のなかで、iii）の分配比が、粗粒炭の空隙充填度Ｓ₁と成型微粉炭の空隙充填度Ｓ₂との差の絶対値｜Ｓ₁−Ｓ₂｜が最小（0.17）になる最小差分配比であることが分かる。これは、先に示した図２のグラフにおけるコークス強度が最大になる分配比と一致する。すなわち、この実施例１に係る配合炭Ｘ１では、粘結補填材の添加量を全体で４質量％にしたときに、実験例４のように粗粒炭側と微粉炭側とにそれぞれ２質量％ずつ分配するのが最も効果的にコークス強度を向上できることが分かる。

（実施例２）
表４に示す配合炭Ｘ２を用意した。ここで、配合炭Ｘ２を構成する石炭Ａ４〜Ａ７は、表５に示した性状を有するものであり、Ａ４〜Ａ７炭をそれぞれ３ｍｍ以下が８５質量％になるように粉砕されたものである。そして、この配合炭Ｘ２について、実施例１と同様に分級点を０．５ｍｍとし、微粉炭と粗粒炭とに分級した。

次いで、配合炭Ｘ２における微粉炭の比率を３５質量％、粗粒炭の比率を６５質量％として、この配合炭全体（微粉炭＋粗粒炭）での粘結補填材の添加率が４質量％の場合について、実施例１と同様に、上記ｉ）〜iii）の３種類の分配比で分配して、微粉炭及び粗粒炭に対してそれぞれ粘結補填材を添加すると共に、参照用として同じくiv）の分配比の場合についても用意した。使用した粘結補填材は実施例１と同じものである。また、この実施例２の配合炭Ｘ２の場合でも、微粉炭側に分配する粘結補填材を２質量％未満にすると、十分な強度を有する成型微粉炭を得ることができなかった。

また、上記ｉ）〜iv）の各分配比で分配した粘結補填材を含んだ微粉炭については、実施例１と同様にして成型し、１．０〜１．１５dry.t/m³の密度を有する板状の成型微粉炭にした。そして、想定配合比ごとに、成型微粉炭と粗粒炭とを混合して、装入密度０．８５dry.t/m³で試験乾留炉に装入し、乾留してコークスを製造した。これらの条件及びコークス強度ＤＩ¹⁵⁰ ₁₅の測定結果を表６に示す。なお、実験例５はiv）の分配比で粘結補填材を分配したものであり、実験例６はｉ）の分配比、実験例７はii）の分配比、実験例８は上記iii）の分配比でそれぞれ粘結補填材を分配したものである。

この配合炭Ｘ２の場合についても、配合炭全体に対する粘結補填材の添加量が同じであっても、粗粒炭と微粉炭とに対する粘結補填材の分配割合の違いによって得られるコークスの強度が異なることが分かる。そこで、実験例６〜８で得られたコークス強度について、コークス強度の向上効果を示すΔＤＩと粘結補填材の分配比との関係を図５に示した。なお、この図５における縦軸ｙの強度向上効果ΔＤＩは、実験例６〜８で得られたそれぞれのコークス強度（DI¹⁵⁰ ₁₅）と微粉炭の成型が可能な最低分配比で粘結補填材を添加した実験例５のコークス強度（DI¹⁵⁰ ₁₅）との差を求めて、実験例５と実験例６〜８での配合炭全体に添加されている粘結補填材の添加率の差（2質量％）で除したものである。また、横軸ｘの粘結補填材の分配比については、先の図２の場合と同様の考え方で表したものである（下記図６、７についても同様）。

また、各分配比で粘結補填材を含んだ粗粒炭と微粉炭（成型前のもの）とについて、実施例１と同様にして、それぞれ石炭軟化時の比容積（膨張比容積SV）を測定した。そして、図６には、この実施例２に係る粗粒炭及び微粉炭で求めた比容積ＳＶと粘結補填材の分配比との関係を示した。

更には、実施例１と同様に、各分配比で粘結補填材を含んだ粗粒炭の嵩密度ＢＤ（ここでは0.77dry.t/m³）と成型微粉炭の嵩密度ＢＤ（ここでは1.05dry.t/m³）とを用いて、粗粒炭及び成型微粉炭について、上記で求めた石炭軟化時の比容積から、それぞれ空隙充填度Ｓを算出した。そして、図７には、この実施例２に係る粗粒炭及び成型微粉炭で求めた空隙充填度Ｓと粘結補填材の分配比との関係を示した。

図７に示したように、上記ｉ）〜iii）の粘結補填材の分配比のなかで、ii）の分配比のときが、粗粒炭の空隙充填度Ｓ₁と成型微粉炭の空隙充填度Ｓ₂との差の絶対値｜Ｓ₁−Ｓ₂｜が最小（0.02）になることが分かる。これは、先に示した図５のグラフにおけるコークス強度が最大になる分配比と一致する。すなわち、この実施例２に係る配合炭Ｘ２では、粘結補填材の添加量を全体で４質量％にしたときに、実験例７のように微粉炭側に３質量％、粗粒炭側に１質量％に分配するのが効果的にコークス強度を向上できることが分かる。

また、この図７について、粘結補填材の分配比に基づく微粉炭に対する粘結補填材の添加率（％）をｘ軸とし、空隙充填度Ｓ（−）をｙ軸とすると、粗粒炭の場合は下記相関式Ｉで表すことができ、成型微粉炭の場合は下記相関式IIで表すことができる。
ｙ＝−０．０１７８ｘ＋１．３０３１・・・（相関式Ｉ）
ｙ＝０．０２８１ｘ＋０．９３５・・・（相関式II）

これらの相関式Ｉ、IIによれば、両者が交わるところが、粗粒炭の空隙充填度Ｓ₁と成型微粉炭の空隙充填度Ｓ₂との差の絶対値｜Ｓ₁−Ｓ₂｜が最小になる最小差分配比を与える点であり、そのときの微粉炭に対する粘結補填材の添加率は８．０２質量％と読み取ることができる。つまり、この実施例２に係る配合炭Ｘ２では、粘結補填材の添加量を全体で４質量％にしたときに、微粉炭側に２．８１質量％、粗粒炭側に１．１９質量％に分配するのが、微粉炭の成型が可能な粘結補填材の分配比の範囲内での最小差分配比であることが分かる。

以上の実施例１及び２に示されるように、本発明によれば、成型した微粉炭の空隙充填度と粗粒炭の空隙充填度との差の絶対値が最小になる最小差分配比を求めて、この最小差分配比に基づいて、粗粒炭での粘結補填材の配合比率と成型微粉炭での粘結補填材の配合比率とを決定することで、得られるコークスの強度を効果的に向上させることができる。また、本発明によれば、粘結補填材の効果を最大限引き出すことができることから、比較的品質が劣る石炭を従来に比べて多く配合して、コークスを製造することも可能になる。

Claims

微粉炭と粗粒炭とに分級された原料炭に粘結補填材を添加し、微粉炭を成型した上で粗粒炭と混合して、コークスを製造する方法であって、
原料炭に添加する一定量の粘結補填材を複数種類の分配比で微粉炭側と粗粒炭側とに分配し、各分配比で粘結補填材を含んだ粗粒炭の石炭軟化時の比容積と微粉炭の石炭軟化時の比容積とを測定して、粗粒炭の嵩密度と成型した微粉炭の嵩密度とを用いて、粗粒炭及び成型微粉炭についてそれぞれ下記式（１）で表される空隙充填度Ｓを算出し、粗粒炭の空隙充填度Ｓ₁と成型微粉炭の空隙充填度Ｓ₂との差の絶対値｜Ｓ₁−Ｓ₂｜が最小になる最小差分配比を求めて、該最小差分配比に基づき、粗粒炭での粘結補填材の配合比率と成型微粉炭での粘結補填材の配合比率とを決定することを特徴とするコークスの製造方法。
空隙充填度Ｓ＝石炭軟化時の比容積×嵩密度・・・（１）
粗粒炭及び成型微粉炭で算出された空隙充填度Ｓについて、それぞれ粘結補填材の分配比に対する関係から相関式を得て、粗粒炭に関する相関式Ｉと成型微粉炭に関する相関式IIとから、微粉炭の成型が可能な粘結補填材の分配比の範囲内において、粗粒炭の空隙充填度Ｓ₁と成型微粉炭の空隙充填度Ｓ₂との最小差分配比を求める請求項１に記載のコークスの製造方法。
微粉炭と粗粒炭との分級における境界分級点が０．３〜０．６ｍｍの範囲内である請求項１又は２に記載のコークスの製造方法。
分級された微粉炭のままＪＩＳＭ８８０１の膨張性測定装置を用いて微粉炭の比容積を測定し、また、粗粒炭は篩目３ｍｍで篩分けして篩上を粉砕して全量を３ｍｍ以下にした上で、ＪＩＳＭ８８０１の膨張性測定装置を用いて粗粒炭の比容積を測定する請求項１〜３のいずれかに記載のコークスの製造方法。