JP6299332B2 - コークス製造用成型炭 - Google Patents
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Description
しかし、粘結炭は埋蔵量及び産出地が限られているため、近年はその入手が困難となってきている。更には、粘結炭は一般に高価であることから、その使用割合の増大はコークス原材料費にも影響がある。
石炭塔内部の原料炭の山に成型炭が上から投入されると、成型炭の形状によっては、成型炭の偏析(成型炭と粉炭との配合割合が石炭塔の内部で不均一となる現象)や割れが生じる。その結果、コークス炉の炭化室内で成型炭と粉炭が均質に混合されず、炭化室から抜き出される製品コークスの品質(目的とする強度)にバラつきが発生する問題があった。
また本発明は、成型炭の製造時や、原料炭として成型炭と粉炭とを配合して石炭塔へ投入する際、更には、石炭塔からコークス炉へこれら原料を投入する際において、成型炭の割れを抑制することができるコークス製造用成型炭及びその成型炭を使用したコークスの製造方法を提供することを目的とする。
[1] 粉炭を含有する原料炭を成型して得られるコークス製造用成型炭であって、該成型炭の本体に少なくとも1つの突出部が形成され、且つ該成型炭の本体部分の密度と突出
部の密度との差が0.02g/cm3以下であるコークス製造用成型炭。
[2] 前記成型炭の本体と突出部との接合部が、曲率半径が1mm以上の曲面で接合されている[1]に記載のコークス製造用成型炭。
[3] 前記突出部の形状が柱状である[1]又は[2]に記載のコークス製造用成型炭。
[4] 前記突出部が前記成型炭の本体の長径方向の延長線上に突出して形成される[1]〜[3]のいずれか1項に記載のコークス製造用成型炭。
[5] 前記成型炭のアスペクト比が1.1〜3.0である[1]〜[4]のいずれか1項に記載のコークス製造用成型炭。
[6] 前記成型炭の厚さが10〜50mmである[1]〜[5]のいずれか1項に記載のコークス製造用成型炭。
[7] 前記原料炭が粘結炭と非微粘結炭を含み、前記原料炭中の前記粘結炭の配合量が10〜40重量%、前記非微粘結炭の配合量が85〜60重量%である請求項1〜6のいずれか1項に記載のコークス製造用成型炭[1]〜[6]のいずれか1項に記載のコークス製造用成型炭。
[8] 前記成型炭がバインダーを含有する[1]〜[7]に記載のコークス製造用成型炭。
[9] 前記成型炭中の水分量が0.1〜15重量%である[1]〜[8]のいずれか1項に記載のコークス製造用成型炭。
[10] 前記[1]〜[9]のいずれか1項に記載の成型炭とコークス製造用の粉炭とを混合した後、コークス炉に装入し、乾留してコークスを製造するコークスの製造方法。
また本発明によれば、成型炭の製造時や、原料炭として成型炭と粉炭とを配合して石炭塔へ投入する際、更には、石炭塔からコークス炉へこれら原料を投入する際において、成型炭の割れを抑制することができる。そして、そのコークス製造用成型炭を用いることにより、コークス炉内でより均質に成型炭を混合させることができ、得られるコークスの品質を向上させることができる。
造用の成型炭についての発明である。より詳細には、成型原料炭として、粘結炭及び非微粘結炭を混合して得られる配合炭を用い、これにバインダーを添加して混練し、成型して得られるコークス製造用成型炭ならびにその成型炭を使ったコークスの製造方法についての発明である。
本発明のコークス製造用成型炭は、その原料(以下、「成型炭原料」という場合がある。)として成型原料炭を必須とし、バインダーや粘結材、その他成分を任意に用いることができる。
本発明のコークス製造用成型炭の前記成型原料炭は限定されないが、主成分(主原料)は粉炭であり、通常、粘結炭と非微粘結炭を含む配合炭である。
前記粉炭とは粉状の石炭を意味し、通常、粒径が3mm以下の石炭粒子を70〜90重量%程度の範囲で含有する、粉砕された石炭を意味する。
前記粘結炭とは、加熱したときに軟化溶融する性質(粘結性)をもつ石炭をいう。コークスは、製鉄時における高炉内の充填層の圧力に耐えて高い空隙率を保つのに十分な強度が必要であるとともに、微粉の発生を抑制しうる高い耐摩耗性が必要であるが、この特性を付与するためにコークス原料として粘結炭を用いる必要がある。
前記非微粘結炭の反射率は特に限定されないが、好ましくは0.80%以下であり、より好ましくは0.76〜0.50%であり、更に好ましくは0.75〜0.71%である。なお、非微粘結炭の反射率とは、ビトリニットの平均最大反射率であり、たとえば、JIS M8816で規定される方法(反射率測定方法)で測定することができる。
コークス原料として非微粘結炭の使用比率を増大させる手法としては、成型炭の原料と
して高い含有割合で用いることによって達成することができる。更には、成型炭の原料として粘結材を添加することも効果的である。
粘結材としては、粘結炭と非微粘結炭とを接着できるものであれば特に限定されないが、通常は粉末状固体であり、具体的にはピッチ等が挙げられる。
前記成型炭原料中の前記粘結材の含有量は特に限定されないが、1重量%以上が好ましく、2重量%以上がより好ましい。粘結材の含有量が1重量%未満の場合は、成型炭の強度が低下する傾向がある。一方、粘結剤の含有量は、5重量%以下が好ましく、4重量%以下がより好ましい。粘結材の含有量が多過ぎると、コークスの生産性(歩留まり)が低下する傾向がある。
バインダーとしては、粘結炭と非微粘結炭とを接着できるものであれば特に限定されないが、通常は液状であり、具体的にはコールタールが一般に用いられる。前記成型炭原料中の前記バインダーの含有量は特に限定されないが、3重量%以上が好ましく、4重量%以上がより好ましい。バインダーの含有量が3重量%未満の場合は、成型により得られる成型炭の強度が十分でない場合がある。一方、バインダーの含有量は、8重量%以下が好ましく、7重量%以下がより好ましい。
前記の成型炭(ブリケット)とは、原料炭の一部を成型して得たものであり、コークス原料炭と混合してコークス炉内へ装入される。コークス原料として成型炭を用いることによりコークスの強度が向上する主な理由は、以下の通りである。成型炭原料を成型することにより、石炭粒子間の間隔が狭くなり粘結性が向上する。また、コークス製造時に成型炭部の膨張性が増大することにより、周囲にある粉炭部の圧密化が促進され、粉炭部の粘結性も向上する。さらに、成型炭を製造する際に添加する粘結材により石炭の軟化溶融性が向上する。
本発明の成型炭は、図2に示すように、成型炭の本体に少なくとも1つの突出部が形成されていることを特徴とする。この突出部は、石炭塔内部でのコークス原料炭の山の斜面を転がり始めても、この突出部により偏析の主要因である転がりを抑制できる機能を持つ。
本発明の成型炭の形状を後述する通り更に最適化することにより、上記の機構による効果を一層向上させることが出来る。
度、石炭塔内のコークス原料炭の山での転がり抑制の観点から、すい状、円柱状等の柱状などが好ましく、成型加工のしやすさや成型炭の転がりにくさの観点から、柱状、特に円柱状がより好ましい。
度、突出部の密度とは、突出部を有する成型炭において、その境界で成型炭を分離した際の、各々の平均密度を意味する。成型炭における密度差が0.02g/cm3を超えると、成型炭の製造時や、原料炭として粉炭とを配合して石炭塔へ投入する際、更には、石炭塔からコークス炉へこれら原料を投入する際において、成型炭の本体部分と突出部との境界部での割れが顕著となる。なお、成型炭における密度差は0.01g/cm3以下であることが好ましく、0.005g/cm3以下であることが更に好ましい。なお、成型炭における密度差の下限は限定されず、0(ゼロ)であることが最も好ましい。
このように成型炭における密度差を低減することによって、突出部を有する成型炭における成型炭の本体部分と突出部との境界部での割れの発生を顕著に抑制することができる。
後述する通り、成型炭の製造には、通常、加圧成型機が用いられる。即ち、成型炭の形状に形成された凹部に成型炭原料を充填した後に圧密化される。本発明では、成型炭が突出部を有する形状であると、成型時に圧力が均等にかからずに突出部の圧力が高くなる傾向があることを見出し、これが割れ発生の原因であることを見出したものである。更に、この現象はローラー型の成型機を用いる際に顕著に生じることも判明した。
本発明の成型炭を製造する方法は限定されないが、まず、成型原料炭として、前記の粘結炭と非微粘結炭とを混練機で混合、混練する。この際、バインダーを加えることにより、成型炭原料が調整される。得られた成型炭原料を成型機で成型することにより、成型炭が得られる。なお、前記の粘結材は粘結炭と非微粘結炭とともにあらかじめ混合しておき、バインダーはその混合物に添加して使用されることが好ましい。
加圧成型機の方式や機構は限定されないが、成型炭の形状が形成された凹部を有する1対のローラー型の金型を使用し、該ローラーが回転する際に成型炭原料が凹部に充填されて圧縮される機構であることが好ましい。このような加圧成型機による加圧圧力(線圧)は特に限定されないが、0.8〜2.0t/cmが好ましく、1.0t/cm〜1.2t/cmがより好ましい。加圧が上記範囲より小さいと、十分な強度を有する成型炭が得られない場合がある。
次に、図1を用いて、成型炭装入法を用いたコークスの製造法について具体例を説明する。
まず、粉砕された原料炭(粘結炭及び非微粘結炭)の一部を成型原料炭として取り分け、成型炭の強度を向上させるためのバインダー及び必要により粘結材等を添加し、混練機にて、通常40〜80℃の温度で十分な混合を行う。混合する時間は特に限定されないが、通常は数分間程度である。
が低下する。
[成型炭の製造]
成型炭原料として、粒径3mm以下を80重量%以上含む石炭(非微粘結炭70重量%と粘結炭30重量%とを配合した配合炭であり、配合炭中に水分を9重量%含む)にバインダーとしてコールタール(石炭に対して5重量%)を添加した。これを40〜60℃に加温しながら5〜10分間混練し、ローラー型の加圧成型機に充填して線圧1.0t/cmで成型し、カギ型成型炭を作成した。成型品は、加圧成型機の型から外れたものが自然落下することで回収貯蔵した。
成型炭の形状は、図3に示す形状(エッジ無し)とし、本体の厚さ:30mm、突出部の長さ:35mm、最長径が90mmであり、成型炭本体と突出部との接合部が約5mmの曲率半径でなだらかに接合されている。
得られた成型炭について、本体と突出部との密度をそれぞれ測定した結果、本体が1.22g/cm3、突出部が1.22g/cm3であり、その密度差は0g/cm3であった。
型から外れて自然落下した成型炭を目視確認し、突出部の折損率(個数割合)を確認した結果、折損割合は48%であった。
成型炭の形状として図2に示す形状のものを使用した以外は、実施例1と同様にして成型炭を作成した。成型炭の寸法は実施例1と同様であるが、ローラーの型側の本体部と突出部との接合部にエッジを有する(エッジ有り)。
得られた成型炭について、本体と突出部との密度をそれぞれ測定した結果、本体が1.19g/cm3、突出部が1.16g/cm3であり、その密度差は0.03g/cm3であった。
型から外れて自然落下した成型炭を目視確認し、突出部の折損率(個数割合)を確認した結果、ほぼ100%に折損が確認された。
2 本体
3 突出部
Claims (9)
- 粉炭を含有する原料炭を成型して得られるコークス製造用成型炭であって、該成型炭の
本体に少なくとも1つの突出部が形成され、該成型炭の本体部分の密度と突出部の密度と
の差が0.02g/cm3以下であり、且つ該突出部が該成型炭の本体の長軸方向の延長
線上に突出して形成されるコークス製造用成型炭。 - 前記成型炭の本体と突出部との接合部が、曲率半径が1mm以上の曲面で接合されてい
る請求項1に記載のコークス製造用成型炭。 - 前記突出部の形状が柱状である請求項1又は2に記載のコークス製造用成型炭。
- 前記成型炭のアスペクト比が1.1〜3.0である請求項1〜3のいずれか1項に記載
のコークス製造用成型炭。 - 前記成型炭の厚さが10〜50mmである請求項1〜4のいずれか1項に記載のコーク
ス製造用成型炭。 - 前記原料炭が粘結炭と非微粘結炭を含み、前記原料炭中の前記粘結炭の配合量が10〜
40重量%、前記非微粘結炭の配合量が85〜60重量%である請求項1〜5のいずれか
1項に記載のコークス製造用成型炭。 - 前記成型炭がバインダーを含有する請求項1〜6のいずれか1項に記載のコークス製造
用成型炭。 - 前記成型炭中の水分量が0.1〜15重量%である請求項1〜7のいずれか1項に記載
のコークス製造用成型炭。 - 前記請求項1〜8のいずれか1項に記載の成型炭とコークス製造用の粉炭とを混合した
後、コークス炉に装入し、乾留してコークスを製造するコークスの製造方法。
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