JP7070228B2 - コークスの表面破壊強度の推定方法 - Google Patents
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Description
本発明は、配合炭の一部に劣質炭を使用する場合のコークス強度の推定方法に関する。
高炉の通気性を確保し、安定的に操業するために、高炉で用いられるコークスには高強度な品質が求められている。このようなコークス製造用の石炭において、良質な石炭は、資源的に枯渇状態にあるのに対して、劣質な石炭は、埋蔵量が豊富である。そのため、安価な劣質炭の配合率を高くすることが望まれている。
劣質炭の配合率を高くすると、石炭粒子の膨張および結合が不十分となりコークス強度の低下を招くことから、劣質炭を配合した場合のコークス強度を事前に精度よく予測することが重要となっている。
代表的なコークス強度の推定方法として、特許文献１には、石炭軟化時の膨張比容積ＳＶと装入嵩密度ＢＤから石炭軟化溶融時の空隙充填度を求め、この空隙充填度からコークスの表面破壊強度を推定する方法が開示されている。
なお、表面破壊強度とは、ドラム強度の６ｍｍ指数（ＤＩ150 6）、すなわちドラムを１５０回転させた後の篩目６ｍｍの篩でふるい分けた篩上（粒径６ｍｍ超）のコークス質量の全装入コークス質量に対する百分率である。以下では、表面破壊強度をＤＩ150 6と表記することがある。
なお、表面破壊強度とは、ドラム強度の６ｍｍ指数（ＤＩ150 6）、すなわちドラムを１５０回転させた後の篩目６ｍｍの篩でふるい分けた篩上（粒径６ｍｍ超）のコークス質量の全装入コークス質量に対する百分率である。以下では、表面破壊強度をＤＩ150 6と表記することがある。
石炭は、全膨張率によって、全膨張率が０％超の石炭と、全膨張率が０％の劣質炭の２つに大きく分類され、全膨張率が０％超の石炭は、ＪＩＳ Ｍ８８０１の流動性試験方法により測定される石炭の再固化温度が４７０℃以上である高石炭化度炭と４７０℃未満である低石炭化度炭の二つに分類される。
劣質炭が配合された配合炭のコークスの表面破壊強度を空隙充填度に基づいて推定する際に、膨張比容積は、配合炭中の各石炭の実測値の加重平均値を用いる。
しかし、劣質炭の配合割合が増大すると、石炭の膨張比容積には加成性が成立しないため、特許文献１に開示の方法では、十分な正確性で表面破壊強度を推定できないことがあった。
しかし、劣質炭の配合割合が増大すると、石炭の膨張比容積には加成性が成立しないため、特許文献１に開示の方法では、十分な正確性で表面破壊強度を推定できないことがあった。
これらの石炭を配合した配合炭を乾留した際のコークスの強度を推定するためには、高石炭化度炭に対する低石炭化度炭あるいは劣質炭の膨張性阻害という概念が重要であり、この膨張性阻害はイナートファクター（イナート係数）という指標によって定量化できることが特許文献２などで明らかになっている。
しかし、特許文献２では、ＪＩＳ Ｍ８８０１に来定された装置を用いて、３．０℃／分の昇温速度で昇温した時に膨張するような石炭を対象としており、全膨張率が０％の劣質炭を配合する場合のコークス強度の推定については開示されていない。
しかし、特許文献２では、ＪＩＳ Ｍ８８０１に来定された装置を用いて、３．０℃／分の昇温速度で昇温した時に膨張するような石炭を対象としており、全膨張率が０％の劣質炭を配合する場合のコークス強度の推定については開示されていない。
これに対し、全膨張率が０％の劣質炭を配合炭の一部に用いて製造するコークスの表面破壊強度の推定をするにあたり、３℃／分以上の昇温速度で測定した劣質炭の高速昇温膨張比容積の値を用いて高石炭化度炭の表面破壊強度に関するイナートファクターを求め、これを用いて劣質炭の高速昇温膨張比容積値とイナートファクター係数の相関線を実験的に求めて高石炭化度炭の表面破壊強度の推定値を算出し、この推定値と劣質炭の表面破壊強度の推定値を用いて、配合炭中の高石炭化度炭と劣質炭の配合割合で加重平均することにより、コークスの表面破壊強度を推定する方法が特許文献３に開示されている。
特許文献３では、揮発分ＶＭが３０質量％以上の劣質炭のイナートファクター係数の推定は可能だが、揮発分が３０質量％未満の劣質炭のイナートファクター係数の推定は開示されていない。
そこで、本発明は、全膨張率ＴＤが０％の劣質炭のイナートファクター係数を、ＶＭの値によらず、簡易な方法で推定し、その値を用いて、劣質炭が配合された配合炭のコークスの表面破壊強度を推定することを課題とする。
そこで、本発明は、全膨張率ＴＤが０％の劣質炭のイナートファクター係数を、ＶＭの値によらず、簡易な方法で推定し、その値を用いて、劣質炭が配合された配合炭のコークスの表面破壊強度を推定することを課題とする。
特許文献３のイナートファクター係数の推定では、ＴＤが０％かつＶＭが３０質量％以上の劣質炭の高速昇温膨張比容積値とイナートファクター係数の間の相関線を1本導出しているが、ＶＭが３０質量％未満の劣質炭に対しても同様の手法を用いると、特許文献３で導出された相関性は有さず、さらに高速な昇温速度により測定した高速昇温膨張比容積に基づいて導出した別の新たな相関線上に乗ることが明らかになった。さらに、高速昇温膨張比容積とイナートファクター係数の関係は、ＶＭの範囲よって相関関係が異なることを発見した。
すなわち、劣質炭の高速昇温膨張比容積値とイナートファクター係数の相関線を、劣質炭のＶＭの大小（１０＜ＶＭ＜３０、３０≦ＶＭ）によって２本導出し、その相関線を用いてそれぞれイナートファクター係数を推定することで、ＶＭの値によらず劣質炭のイナートファクター係数が推定可能となることを見出した。
すなわち、劣質炭の高速昇温膨張比容積値とイナートファクター係数の相関線を、劣質炭のＶＭの大小（１０＜ＶＭ＜３０、３０≦ＶＭ）によって２本導出し、その相関線を用いてそれぞれイナートファクター係数を推定することで、ＶＭの値によらず劣質炭のイナートファクター係数が推定可能となることを見出した。
そのような知見に基づいてなされた本発明の要旨とするところは、以下のとおりである。
［１］ 劣質炭を配合炭の一部に用いて製造する高炉用コークスの表面破壊強度の推定方法であって、
前記配合炭は、全膨張率が０％超であり、かつ、ＪＩＳ M８８０１の流動性試験方法により測定される石炭の再固化温度が４７０℃以上である高石炭化度炭と、全膨張率が０％である劣質炭から成り
実コークス炉で使用予定の配合炭を用いて製造するコークスの表面破壊強度を推定するに際し、予め、下記の（Ａ）～（Ｂ）の手順によって必要な関係を求めておき、
（Ａ）種々の配合炭を用いて、実測した配合炭の膨張比容積ＳＶと装入嵩密度ＢＤとの積（ＳＶ×ＢＤ)で表される空隙充填度と、得られるコークスの表面破壊強度との関係（ａ１）を求めておき、
（Ｂ）全膨張率が０％の劣質炭を、揮発分ＶＭが１０質量％超３０質量％未満の低ＶＭ劣質炭と、ＶＭが３０質量％以上の高ＶＭ劣質炭とに分類し、低ＶＭ劣質炭および高ＶＭ劣質炭の膨張性指標と下記式（１）のイナートファクター（ＩＦ）の中のイナートファクター係数（ｆ）との関係を以下のようにしてそれぞれ求めておき、
（Ｂ１）高ＶＭ劣質炭を３℃/分よりも高い所定の昇温速度Ｓ1で昇温したときの高速昇温膨張比容積ＳＶ’(Ｈ)と、低ＶＭ劣質炭を前記昇温速度Ｓ1よりも高い所定の昇温速度S２で昇温したときの高速昇温膨張比容積ＳＶ’(Ｌ)を膨張性指標としてそれぞれ測定し、
（Ｂ２）測定した低ＶＭ劣質炭の高速昇温膨張比容積ＳＶ’(Ｌ)が閾値Ｔよりも大きい場合、当該膨張比容積ＳＶ’(Ｌ)と劣質炭イナートファクター係数（ｆ）との関係（ｂ２）を求め、
（Ｂ３）測定した低ＶＭ劣質炭の高速昇温膨張比容積ＳＶ’(Ｌ)が前記閾値Ｔ以下の場合、当該劣質炭の粘結力指数ＣＩを膨張性指標として測定し、測定した粘結力指数CIと劣質炭イナートファクター係数（ｆ）との関係（ｂ３）を求め、
（Ｂ４）測定した高ＶＭ劣質炭の高速昇温膨張比容積ＳＶ’(Ｈ)と劣質炭イナートファクター係数（ｆ）との関係（ｂ４）を求め、
次に、実コークス炉で使用予定の配合炭を用いて製造する高炉用コークスの表面破壊強度の推定にあたり、（Ｃ）～（Ｈ）の手順を行うことを特徴とするコークスの表面破壊強度の推定方法。
（Ｃ）用いる配合炭中の高石炭化度炭の空隙充填度を求め、
（Ｄ）用いる配合炭中の劣質炭の空隙充填度を求め、
（Ｅ）用いる配合炭中の劣質炭が高ＶＭ劣質炭の場合は、前記高速昇温膨張比容積ＳＶ’(Ｈ)を求め、求められたＳＶ’(Ｈ)と前記（ｂ４）の関係からイナートファクター係数（ｆ）を求め、
（Ｆ）用いる配合炭中の劣質炭が低ＶＭ劣質炭の場合は、前記高速昇温膨張比容積ＳＶ’(Ｌ)を求め、求められたＳＶ’(Ｌ)と前記閾値Ｔとの関係に応じて、以下のようにしてイナートファクター係数（ｆ）を求め、
（Ｆ１）前記求められた高速昇温膨張比容積ＳＶ’(Ｌ)が前記閾値Ｔよりも大きい場合は、当該膨張比容積ＳＶ’と前記（ｂ２）の関係からイナートファクター係数（ｆ）を求め、
（Ｆ２）前記求められた高速昇温膨張比容積ＳＶ’(Ｌ)が前記閾値Ｔ以下の場合は、当該膨張比容積ＳＶ’と前記（ｂ３）の関係からイナートファクター係数（ｆ）を求め、
（Ｇ）用いる劣質炭の高速昇温膨張比容積ＳＶ'に応じて、前記（Ｅ）および／または（Ｆ）で求めたイナートファクター係数（ｆ）を用いて、劣質炭の配合率に応じたイナートファクター（ＩＦ）を求め、上記（Ｃ）で求めた高石炭化度炭の空隙充填度とＩＦの積から高石炭化度炭の補正空隙充填度を求め、
（Ｈ）前記（Ｇ）で求めた高石炭化度炭の補正空隙充填度と、前記（Ｄ）で求めた劣質炭の空隙充填度とを、用いる配合炭中の高石炭化度炭と劣質炭の配合率で加重平均して、配合炭の空隙充填度を求め、前記(ａ１)の関係からコークスの表面破壊強度の推定値を求める。
ＩＦ＝１．００－ｆｘ ・・・（１）
ここで、ＩＦ:イナートファクター[-]、ｆ：イナートファクター係数[-]、ｘ：劣質炭の配合割合［質量％]を示す。
［１］ 劣質炭を配合炭の一部に用いて製造する高炉用コークスの表面破壊強度の推定方法であって、
前記配合炭は、全膨張率が０％超であり、かつ、ＪＩＳ M８８０１の流動性試験方法により測定される石炭の再固化温度が４７０℃以上である高石炭化度炭と、全膨張率が０％である劣質炭から成り
実コークス炉で使用予定の配合炭を用いて製造するコークスの表面破壊強度を推定するに際し、予め、下記の（Ａ）～（Ｂ）の手順によって必要な関係を求めておき、
（Ａ）種々の配合炭を用いて、実測した配合炭の膨張比容積ＳＶと装入嵩密度ＢＤとの積（ＳＶ×ＢＤ)で表される空隙充填度と、得られるコークスの表面破壊強度との関係（ａ１）を求めておき、
（Ｂ）全膨張率が０％の劣質炭を、揮発分ＶＭが１０質量％超３０質量％未満の低ＶＭ劣質炭と、ＶＭが３０質量％以上の高ＶＭ劣質炭とに分類し、低ＶＭ劣質炭および高ＶＭ劣質炭の膨張性指標と下記式（１）のイナートファクター（ＩＦ）の中のイナートファクター係数（ｆ）との関係を以下のようにしてそれぞれ求めておき、
（Ｂ１）高ＶＭ劣質炭を３℃/分よりも高い所定の昇温速度Ｓ1で昇温したときの高速昇温膨張比容積ＳＶ’(Ｈ)と、低ＶＭ劣質炭を前記昇温速度Ｓ1よりも高い所定の昇温速度S２で昇温したときの高速昇温膨張比容積ＳＶ’(Ｌ)を膨張性指標としてそれぞれ測定し、
（Ｂ２）測定した低ＶＭ劣質炭の高速昇温膨張比容積ＳＶ’(Ｌ)が閾値Ｔよりも大きい場合、当該膨張比容積ＳＶ’(Ｌ)と劣質炭イナートファクター係数（ｆ）との関係（ｂ２）を求め、
（Ｂ３）測定した低ＶＭ劣質炭の高速昇温膨張比容積ＳＶ’(Ｌ)が前記閾値Ｔ以下の場合、当該劣質炭の粘結力指数ＣＩを膨張性指標として測定し、測定した粘結力指数CIと劣質炭イナートファクター係数（ｆ）との関係（ｂ３）を求め、
（Ｂ４）測定した高ＶＭ劣質炭の高速昇温膨張比容積ＳＶ’(Ｈ)と劣質炭イナートファクター係数（ｆ）との関係（ｂ４）を求め、
次に、実コークス炉で使用予定の配合炭を用いて製造する高炉用コークスの表面破壊強度の推定にあたり、（Ｃ）～（Ｈ）の手順を行うことを特徴とするコークスの表面破壊強度の推定方法。
（Ｃ）用いる配合炭中の高石炭化度炭の空隙充填度を求め、
（Ｄ）用いる配合炭中の劣質炭の空隙充填度を求め、
（Ｅ）用いる配合炭中の劣質炭が高ＶＭ劣質炭の場合は、前記高速昇温膨張比容積ＳＶ’(Ｈ)を求め、求められたＳＶ’(Ｈ)と前記（ｂ４）の関係からイナートファクター係数（ｆ）を求め、
（Ｆ）用いる配合炭中の劣質炭が低ＶＭ劣質炭の場合は、前記高速昇温膨張比容積ＳＶ’(Ｌ)を求め、求められたＳＶ’(Ｌ)と前記閾値Ｔとの関係に応じて、以下のようにしてイナートファクター係数（ｆ）を求め、
（Ｆ１）前記求められた高速昇温膨張比容積ＳＶ’(Ｌ)が前記閾値Ｔよりも大きい場合は、当該膨張比容積ＳＶ’と前記（ｂ２）の関係からイナートファクター係数（ｆ）を求め、
（Ｆ２）前記求められた高速昇温膨張比容積ＳＶ’(Ｌ)が前記閾値Ｔ以下の場合は、当該膨張比容積ＳＶ’と前記（ｂ３）の関係からイナートファクター係数（ｆ）を求め、
（Ｇ）用いる劣質炭の高速昇温膨張比容積ＳＶ'に応じて、前記（Ｅ）および／または（Ｆ）で求めたイナートファクター係数（ｆ）を用いて、劣質炭の配合率に応じたイナートファクター（ＩＦ）を求め、上記（Ｃ）で求めた高石炭化度炭の空隙充填度とＩＦの積から高石炭化度炭の補正空隙充填度を求め、
（Ｈ）前記（Ｇ）で求めた高石炭化度炭の補正空隙充填度と、前記（Ｄ）で求めた劣質炭の空隙充填度とを、用いる配合炭中の高石炭化度炭と劣質炭の配合率で加重平均して、配合炭の空隙充填度を求め、前記(ａ１)の関係からコークスの表面破壊強度の推定値を求める。
ＩＦ＝１．００－ｆｘ ・・・（１）
ここで、ＩＦ:イナートファクター[-]、ｆ：イナートファクター係数[-]、ｘ：劣質炭の配合割合［質量％]を示す。
［２］ 前記低ＶＭ劣質炭の高速昇温膨張比容積ＳＶ'(Ｌ)が閾値Ｔより大きい場合において、前記イナートファクター係数（ｆ）とＳＶ’(Ｌ)との関係（ｂ２）は、前記昇温速度Ｓ２として８０℃／分で測定した膨張比容積を用いる場合には、下記の式（ｂ２）で表されることを特徴とする上記［１］に記載のコークスの表面破壊強度の推定方法。
ｆ＝－ｂ１ＳＶＬ＋ｂ２ ・・・（ｂ２）
ここで、ｆ：イナートファクター係数[-]、ＳＶＬ：低ＶＭ劣質炭の昇温速度８０℃／分の膨張比容積［ｃｍ３/ｇ]、ｂ１、ｂ２：実験的に求められる係数を示す。
ｆ＝－ｂ１ＳＶＬ＋ｂ２ ・・・（ｂ２）
ここで、ｆ：イナートファクター係数[-]、ＳＶＬ：低ＶＭ劣質炭の昇温速度８０℃／分の膨張比容積［ｃｍ３/ｇ]、ｂ１、ｂ２：実験的に求められる係数を示す。
［３］ 前記低ＶＭ劣質炭の高速昇温膨張比容積ＳＶ'(Ｌ)が閾値Ｔ以下の場合において、前記イナートファクター係数（ｆ）とＣＩとの関係（ｂ３）は、下記の式（ｂ３）で表されることを特徴とする上記［１］に記載のコークスの表面破壊強度の推定方法。
ｆ＝－ｃ１ＣＩ＋ｃ２ ・・・（ｂ３）
ここで、ｆ：イナートファクター係数[-]、ＣＩ：低ＶＭ劣質炭のＣＩ[-]、ｃ１、ｃ２：実験的に求められる係数を示す。
ｆ＝－ｃ１ＣＩ＋ｃ２ ・・・（ｂ３）
ここで、ｆ：イナートファクター係数[-]、ＣＩ：低ＶＭ劣質炭のＣＩ[-]、ｃ１、ｃ２：実験的に求められる係数を示す。
［４］ 前記閾値Ｔは１．２３であることを特徴とする上記［１］～［３］のいずれかに記載のコークスの表面破壊強度の推定方法。
［５］ 前記イナートファクター係数（ｆ）と高速昇温膨張比容積ＳＶ’(Ｈ)との関係（ｂ４）は、高ＶＭ劣質炭で、１２℃／分で測定した膨張比容積[ｃｍ３／g]を用いた場合に、下記の式（ｂ４）で表されることを特徴とする上記［１］に記載のコークスの表面破壊強度の推定方法。
ｆ＝ｄ１ＳＶ’４－ｄ２ＳＶ’３＋ｄ３ＳＶ’２－ｄ４ＳＶ’＋ｄ５ ・・・（ｂ4）
ここで、ｆ:イナートファクター係数[-]、ＳＶ’：１２℃／分で測定した膨張比容積ＳＶ’(Ｈ)[ｃｍ３／ｇ]である。ｄ１～ｄ５は定数であり、実験的に求められる。
ｆ＝ｄ１ＳＶ’４－ｄ２ＳＶ’３＋ｄ３ＳＶ’２－ｄ４ＳＶ’＋ｄ５ ・・・（ｂ4）
ここで、ｆ:イナートファクター係数[-]、ＳＶ’：１２℃／分で測定した膨張比容積ＳＶ’(Ｈ)[ｃｍ３／ｇ]である。ｄ１～ｄ５は定数であり、実験的に求められる。
［６］ 配合炭に、全膨張率が０％超であり、ＪＩＳ Ｍ８８０１の流動性試験方法により測定される石炭の再固化温度が４７０℃未満である低石炭化度炭をさらに含み、前記（Ｂ）を下記（Ｂ’）に置き換えるとともに、前記（Ｇ）を下記（Ｇ’）に置き換えることを特徴とする上記［１］～［５］のいずれかに記載のコークスの表面破壊強度の推定方法。
（Ｂ’）全膨張率が０％の劣質炭を、揮発分ＶＭが１０質量％超３０質量％未満の低ＶＭ劣質炭と、ＶＭが３０質量％以上の高ＶＭ劣質炭とに分類し、予め、低ＶＭ劣質炭、高ＶＭ劣質炭及び低石炭化度炭の膨張性指標と下記式（１）のイナートファクター（ＩＦ）の中のイナートファクター係数（ｆ）との関係を以下のようにしてそれぞれ求めておき、
（Ｂ１）高ＶＭ劣質炭を３℃/分よりも高い所定の昇温速度Ｓ1で昇温したときの高速昇温膨張比容積ＳＶ’(Ｈ)と、低ＶＭ劣質炭を前記昇温速度Ｓ1よりも高い所定の昇温速度Ｓ２で昇温したときの高速昇温膨張比容積ＳＶ’(Ｌ)を膨張性指標としてそれぞれ測定し、
（Ｂ２）測定した低ＶＭ劣質炭の膨張比容積ＳＶ’(Ｌ)が閾値Ｔよりも大きい場合、予め、当該膨張比容積ＳＶ’(Ｌ)と劣質炭イナートファクター係数（ｆ）との関係（ｂ２）を求め、
（Ｂ３）測定した低ＶＭ劣質炭の膨張比容積ＳＶ’(Ｌ)が前記閾値Ｔ以下の場合、さらに当該劣質炭の粘結力指数ＣＩを膨張性指標として測定し、予め、測定した粘結力指数ＣＩと劣質炭イナートファクター係数（ｆ）との関係（ｂ３）を求め、
（Ｂ４）測定した高ＶＭ劣質炭の膨張比容積ＳＶ’(Ｈ)と劣質炭イナートファクター係数（ｆ）との関係（ｂ４）を求め、
（Ｂ５）低石炭化度炭イナートファクター係数（ｆ）を０．００５７として定め、
（Ｇ’）用いる劣質炭の膨張比容積に応じて前記（Ｅ）および／または（Ｆ）で求めたイナートファクター係数（ｆ）及び前記（Ｂ５）で定めた低石炭化度炭のイナートファクター係数（ｆ）を用いて、劣質炭と低石炭化度炭の配合率に応じたイナートファクター（ＩＦ）を求め、上記（Ｃ）で求めた高石炭化度炭の空隙充填度とＩＦの積から高石炭化度炭の補正空隙充填度を求め、
（Ｂ’）全膨張率が０％の劣質炭を、揮発分ＶＭが１０質量％超３０質量％未満の低ＶＭ劣質炭と、ＶＭが３０質量％以上の高ＶＭ劣質炭とに分類し、予め、低ＶＭ劣質炭、高ＶＭ劣質炭及び低石炭化度炭の膨張性指標と下記式（１）のイナートファクター（ＩＦ）の中のイナートファクター係数（ｆ）との関係を以下のようにしてそれぞれ求めておき、
（Ｂ１）高ＶＭ劣質炭を３℃/分よりも高い所定の昇温速度Ｓ1で昇温したときの高速昇温膨張比容積ＳＶ’(Ｈ)と、低ＶＭ劣質炭を前記昇温速度Ｓ1よりも高い所定の昇温速度Ｓ２で昇温したときの高速昇温膨張比容積ＳＶ’(Ｌ)を膨張性指標としてそれぞれ測定し、
（Ｂ２）測定した低ＶＭ劣質炭の膨張比容積ＳＶ’(Ｌ)が閾値Ｔよりも大きい場合、予め、当該膨張比容積ＳＶ’(Ｌ)と劣質炭イナートファクター係数（ｆ）との関係（ｂ２）を求め、
（Ｂ３）測定した低ＶＭ劣質炭の膨張比容積ＳＶ’(Ｌ)が前記閾値Ｔ以下の場合、さらに当該劣質炭の粘結力指数ＣＩを膨張性指標として測定し、予め、測定した粘結力指数ＣＩと劣質炭イナートファクター係数（ｆ）との関係（ｂ３）を求め、
（Ｂ４）測定した高ＶＭ劣質炭の膨張比容積ＳＶ’(Ｈ)と劣質炭イナートファクター係数（ｆ）との関係（ｂ４）を求め、
（Ｂ５）低石炭化度炭イナートファクター係数（ｆ）を０．００５７として定め、
（Ｇ’）用いる劣質炭の膨張比容積に応じて前記（Ｅ）および／または（Ｆ）で求めたイナートファクター係数（ｆ）及び前記（Ｂ５）で定めた低石炭化度炭のイナートファクター係数（ｆ）を用いて、劣質炭と低石炭化度炭の配合率に応じたイナートファクター（ＩＦ）を求め、上記（Ｃ）で求めた高石炭化度炭の空隙充填度とＩＦの積から高石炭化度炭の補正空隙充填度を求め、
［７］ 前記低ＶＭ劣質炭の酸素量が、２質量％超７質量％未満であり、前記高ＶＭ劣質炭の酸素量が７質量％以上であることを特徴とする上記［１］～［６」のいずれかに記載のコークスの表面破壊強度の推定方法。
本発明によれば、ＶＭの値によらず劣質炭のイナートファクター係数を簡易な方法で推定し、その値を用いてコークスの表面破壊強度を推定することができる。
本発明は、全膨張率が０％超であり、かつ、ＪＩＳ Ｍ８８０１の流動性試験方法により測定される石炭の再固化温度が４７０℃以上である高石炭化度炭と、全膨張率が０％である劣質炭とを含む配合炭を用いて製造するコークスの表面破壊強度を、配合する高石炭化度炭の膨張比容積ＳＶ、装入嵩密度ＢＤ及びイナートファクター（ＩＦ）の積（ＳＶ×ＢＤ×ＩＦ）から算出する高石炭化度炭の軟化時の空隙充填度と、劣質炭の空隙充填度との加重平均値から、あらかじめ実測した配合炭膨張比容積値から求めた空隙充填度と表面破壊強度の関係に基づいて推定するに際し、全膨張率が０％の劣質炭を、揮発分ＶＭが１０質量％超３０質量％未満の低ＶＭ劣質炭と、ＶＭが３０質量％以上の高ＶＭ劣質炭とに分類し、予め、低ＶＭ劣質炭および高ＶＭ劣質炭の膨張性指標とイナートファクター（ＩＦ）の中のイナートファクター係数（ｆ）との関係をそれぞれ求めておき、推定しようとする配合炭の配合に応じて、低ＶＭ劣質炭および／または高ＶＭ劣質炭のイナートファクター係数（ｆ）を用いて、コークスの表面破壊強度を推定するものである。
本発明者らは、全膨張率ＴＤが０％で揮発分ＶＭが３０質量％未満の劣質炭が高石炭度化炭の膨張に及ぼす影響を検討した結果、揮発分ＶＭが３０質量％未満の劣質炭では、特許文献３のように、ＪＩＳ Ｍ８８０１で規定された昇温速度（３℃／分）より早い１２℃／分の速度で昇温して測定した膨張比容積(ＳＶ’)とイナートファクター係数との間に特定の相関関係が認められなかった。
そこで、揮発分ＶＭが３０質量％未満の劣質炭について、１２℃／分よりさらに早い昇温速度（８０℃／分の速度）で昇温して膨張比容積(ＳＶ’)を測定したところ、測定値とイナートファクター係数との間に有意な相関関係が認められた。なお、「ＳＶ」は３℃／分の昇温速度で、「ＳＶ’」は３℃／分よりも高い昇温速度で測定した高速昇温膨張比容積を示している。
以下このような知見が得られた実験について説明する。
そこで、揮発分ＶＭが３０質量％未満の劣質炭について、１２℃／分よりさらに早い昇温速度（８０℃／分の速度）で昇温して膨張比容積(ＳＶ’)を測定したところ、測定値とイナートファクター係数との間に有意な相関関係が認められた。なお、「ＳＶ」は３℃／分の昇温速度で、「ＳＶ’」は３℃／分よりも高い昇温速度で測定した高速昇温膨張比容積を示している。
以下このような知見が得られた実験について説明する。
まず、特許文献３と同様に高石炭化度炭に低ＶＭ劣質炭を配合した配合炭の膨張比容積を前記の昇温速度（３℃／分）で測定し、その結果から配合割合ごとにイナートファクターを求め、配合割合とイナートファクターの関係から低ＶＭ劣質炭の銘柄ごとのイナート係数を求めた。
表１に示す性状の揮発分ＶＭが３０質量％未満の低ＶＭ劣質炭Ａ～Ｇと高石炭度化炭を用い、それらを１．５ｍｍ以下１００質量％に粉砕後、高石炭化度炭に対し、低ＶＭ劣質炭を０～４０％配合し、嵩密度０．９０ｇ／ｃｍ３になるよう反応管に充填し、加熱炉にて昇温速度３℃／分で昇温させることで高石炭度化炭及び配合炭の膨張比容積を測定した。
また低ＶＭ劣質炭の高速昇温膨張比容積については、以下のようにした。
低ＶＭ劣質炭を１．５ｍｍ以下１００質量％に粉砕後、嵩密度０．８５ｇ／ｃｍ３になるよう反応管に充填し、加熱炉にて昇温速度１２℃／分で昇温させる、あるいは５５０℃に加熱した炉に入れて昇温させる（４００℃～５００℃間の平均昇温速度:８０℃／分）ことで低ＶＭ劣質炭の膨張比容積を測定した。
また低ＶＭ劣質炭の高速昇温膨張比容積については、以下のようにした。
低ＶＭ劣質炭を１．５ｍｍ以下１００質量％に粉砕後、嵩密度０．８５ｇ／ｃｍ３になるよう反応管に充填し、加熱炉にて昇温速度１２℃／分で昇温させる、あるいは５５０℃に加熱した炉に入れて昇温させる（４００℃～５００℃間の平均昇温速度:８０℃／分）ことで低ＶＭ劣質炭の膨張比容積を測定した。
Ｇ炭について、Ｇ炭の配合割合と測定された膨張比容積との関係を図１に示す。図1の通り、実測値は加重平均線を下回るため、劣質炭が高石炭化度炭の膨張を阻害していることが分かる。
また、Ｇ炭について、各配合割合でのイナートファクターを、以下の式を用いて計算して、図２に示す。
Ｖ＝ΣＩＦＸｉＶｉ
ここで、Ｖ：配合炭の膨張時最大比容積[ｃｍ3/ｇ]、ＩＦ:イナートファクター、Ｘｉ：各石炭の配合率[％]、Ｖｉ：各石炭の膨張時最大比容積[ｃｍ3/ｇ]を示す。また、高石炭化度炭以外はＩＦを１とする。
また、Ｇ炭について、各配合割合でのイナートファクターを、以下の式を用いて計算して、図２に示す。
Ｖ＝ΣＩＦＸｉＶｉ
ここで、Ｖ：配合炭の膨張時最大比容積[ｃｍ3/ｇ]、ＩＦ:イナートファクター、Ｘｉ：各石炭の配合率[％]、Ｖｉ：各石炭の膨張時最大比容積[ｃｍ3/ｇ]を示す。また、高石炭化度炭以外はＩＦを１とする。
イナートファクター（ＩＦ）は、下記（１）式で定義される。
ＩＦ＝１．００－ｆｘ ・・・（１）
ここで、ＩＦ：イナートファクター[-]、ｆ：イナートファクター係数[-]、ｘ:劣質炭の配合割合[質量％]を示す。
ＩＦ＝１．００－ｆｘ ・・・（１）
ここで、ＩＦ：イナートファクター[-]、ｆ：イナートファクター係数[-]、ｘ:劣質炭の配合割合[質量％]を示す。
Ｇ炭について、図２に示すように、劣質炭の配合割合とイナートファクターの間には、
ｙ＝－０．０１１３ｘ＋１
の関数関係にあることが認められ、その直線の傾きの絶対値から、イナートファクター係数として０．０１１３が得られた。
ｙ＝－０．０１１３ｘ＋１
の関数関係にあることが認められ、その直線の傾きの絶対値から、イナートファクター係数として０．０１１３が得られた。
他のＡ～Ｆ炭についても、同様にイナートファクター係数を求めた。
表２に、Ａ～Ｇ炭について、昇温速度１２℃／分で測定したＳＶ’値（ＳＶ１２℃／分）及びイナートファクター係数を示す。
なお、以下の表１、２では、特許文献３の表１、表２で示されたＡ炭～Ｆ炭の揮発分、灰分、全膨張率、ＳＶ１２℃／分のデータを、Ｈ～Ｍ炭のデータとして引用した。
表２に、Ａ～Ｇ炭について、昇温速度１２℃／分で測定したＳＶ’値（ＳＶ１２℃／分）及びイナートファクター係数を示す。
なお、以下の表１、２では、特許文献３の表１、表２で示されたＡ炭～Ｆ炭の揮発分、灰分、全膨張率、ＳＶ１２℃／分のデータを、Ｈ～Ｍ炭のデータとして引用した。
劣質炭の昇温速度１２℃／分で測定した膨張比容積ＳＶ’と前記のようにして求めたイナートファクター係数との関係を図３に示す。
図３より、劣質炭は、高速昇温膨張比容積値が同じであるにも関わらず、ＶＭの値により２通りのイナートファクター係数をとることが分かる。
ＶＭが３０質量％以上の高ＶＭ劣質炭では、ＳＶ１２℃／分（ＳＶ’)とイナートファクター係数（ｆ）との間に、以下の関係があることを確認した。
ｆ＝0.088ＳＶ’４－0.656ＳＶ’3＋1.820ＳＶ’2－2.239ＳＶ’＋1.036
図３より、劣質炭は、高速昇温膨張比容積値が同じであるにも関わらず、ＶＭの値により２通りのイナートファクター係数をとることが分かる。
ＶＭが３０質量％以上の高ＶＭ劣質炭では、ＳＶ１２℃／分（ＳＶ’)とイナートファクター係数（ｆ）との間に、以下の関係があることを確認した。
ｆ＝0.088ＳＶ’４－0.656ＳＶ’3＋1.820ＳＶ’2－2.239ＳＶ’＋1.036
これに対し、ＶＭが１０～３０質量％未満の低ＶＭ劣質炭では、１２℃／分で測定した場合でも、膨張比容積が小さい領域では、ＳＶ１２℃／分（ＳＶ’)とイナートファクター係数（ｆ）との間に、有意な差が得られなかった。
そこで、さらに高速の８０℃／分の昇温速度で測定することを試みた。
結果を表３及び図４、５に示す。
そこで、さらに高速の８０℃／分の昇温速度で測定することを試みた。
結果を表３及び図４、５に示す。
なお、８０℃／分の昇温速度での測定は、５５０℃の炉の中に試料を入れて加熱して測定した。
図７に、膨張比容積の測定の際、試料に挿入した熱電対の温度を測定した結果を示す。得られた昇温曲線から、炉の中央で測温した際、４００～５００℃の区間における平均昇温速度が８３℃／分であったため、この手法を用いて測定した膨張比容積の値を、昇温速度８０℃／分における膨張比容積（ＳＶ８０℃／分）と表現することとする。
図７に、膨張比容積の測定の際、試料に挿入した熱電対の温度を測定した結果を示す。得られた昇温曲線から、炉の中央で測温した際、４００～５００℃の区間における平均昇温速度が８３℃／分であったため、この手法を用いて測定した膨張比容積の値を、昇温速度８０℃／分における膨張比容積（ＳＶ８０℃／分）と表現することとする。
図４より、昇温速度８０℃／分で測定したＳＶ値（ＳＶ８０℃／分）がＴ（図４の例では後述の通り１．２３である）よりも大きい銘柄（■）では、図５に示すように、ＳＶ８０℃／分の値とイナートファクター係数との間に次の一次式で表される明瞭な関係性が認められた。
ｙ＝－０．００５９ｘ＋０．０１５９
しかし、Ｔ以下の銘柄（□）では、膨張比容積に有意な差が得られなかった。
ｙ＝－０．００５９ｘ＋０．０１５９
しかし、Ｔ以下の銘柄（□）では、膨張比容積に有意な差が得られなかった。
以上の結果より、ＳＶ８０℃／分がＴより大きい場合は、ＳＶ８０℃／分を用いてイナートファクター係数を推定できるが、ほぼ膨れていないと判断できるＴ以下の場合は、ＳＶ８０℃／分でもイナートファクター係数を推定できないことが確認された。
そこで、発明者らは閾値Ｔ（Ｔ＝１．２３）以下の劣質炭Ｆ、Ｇに関しては、粘結力指数ＣＩを用いてイナートファクター係数を推定することを試みた。
なお、粘結力指数ＣＩとは、石炭利用技術用語辞典（社団法人燃料協会）Ｐ.２５２に示されているように、石炭１ｇ（粒度０．２５mm以下）に粉コークス９ｇ（粒度０．２５～０．３０mm）を配合した試料を磁性るつぼ内に入れ９００℃で７分間乾留してコークス化し、得られたコークスを０．４２mmの篩にかけて、その篩上に溜まった質量を百分率で表した値である。
なお、粘結力指数ＣＩとは、石炭利用技術用語辞典（社団法人燃料協会）Ｐ.２５２に示されているように、石炭１ｇ（粒度０．２５mm以下）に粉コークス９ｇ（粒度０．２５～０．３０mm）を配合した試料を磁性るつぼ内に入れ９００℃で７分間乾留してコークス化し、得られたコークスを０．４２mmの篩にかけて、その篩上に溜まった質量を百分率で表した値である。
劣質炭Ｆ、Ｇについて、粘結力指数ＣＩの測定結果とイナートファクター係数との関係を求めた。その結果の一例を表４、図６に示すが、ＳＶ８０℃／分が１．２３以下の劣質炭でも、粘結力指数ＣＩとイナートファクター係数との間は下記の１次式で示される関係性があることが確認された。
ｙ＝－０．０５０００ｘ＋０．０７０８０
ｙ＝－０．０５０００ｘ＋０．０７０８０
図８は、ＣＩ測定時の試料に挿入した熱電対の温度を測定した結果である。この測定結果より、ＣＩは８０℃/分よりも高い昇温速度（４００℃～５００℃間の平均昇温速度:２５０℃/分）で加熱されるときの状態を測定可能であることが分かる。ＳＶ測定時に昇温速度８０℃/分以上に昇温することでも劣質炭の差別化を図ることは可能ではあるが、より簡易なＣＩ測定法という手法を用いて溶融現象に伴う接着力の変化を見ることで、劣質炭の膨張性の差別化を図ることができる。
本発明では、以上の検討結果を踏まえ、劣質炭をＶＭが３０質量％以上の高ＶＭ劣質炭と１０質量％超３０質量％未満の低ＶＭ劣質炭に分類し、高ＶＭ劣質炭では、３℃／分を超える昇温速度Ｓ１で測定した膨張比容積からイナートファクター係数を求め、低ＶＭ劣質炭では、昇温速度Ｓ１よりもさらに早い昇温速度Ｓ２で測定した膨張比容積が閾値Ｔ超の低ＶＭ劣質炭とそれ以下の低ＶＭ劣質炭に分け、閾値Ｔ超の低ＶＭ劣質炭では、昇温速度Ｓ２で測定した膨張比容積からイナートファクター係数を求め、閾値Ｔ以下の低ＶＭ劣質炭ではその粘結力指数ＣＩを測定して、イナートファクター係数を求め、求められたイナートファクター係数を用いて配合する劣質炭の銘柄や配合率に応じたイナートファクターＩＦを求め、このＩＦと高石炭化度炭の空隙充填度との積から高石炭化度炭の補正空隙充填度を求め、この補正空隙充填度と劣質炭の空隙充填度とを、用いる配合炭中の高石炭化度炭と劣質炭の配合率で加重平均し、あらかじめ求めておいた空隙充填度と表面破壊強度の関係から推定値を求めるようにする。
以下、このような本発明を構成する要件や好ましい要件について順次説明する。
以下、このような本発明を構成する要件や好ましい要件について順次説明する。
(対象とする配合炭）
石炭には、下記の種類のものがある。
・高石炭化度炭：全膨張率が０％超であり、ＪＩＳ Ｍ８８０１の流動性試験方法により測定される石炭の再固化温度が４７０℃以上である石炭
・低石炭化度炭：全膨張率が０％超であり、ＪＩＳ Ｍ８８０１の流れ動性試験方法により測定される石炭の再固化温度が４７０℃未満である石炭
・劣質炭：全膨張率が０％である石炭
本発明では、上記高石炭化度炭と劣質炭とを含む配合炭を用いて製造するコークスの表面破壊強度の推定を対象とするが、上記低石炭化炭を更に含有する場合にも適用できる。
石炭には、下記の種類のものがある。
・高石炭化度炭：全膨張率が０％超であり、ＪＩＳ Ｍ８８０１の流動性試験方法により測定される石炭の再固化温度が４７０℃以上である石炭
・低石炭化度炭：全膨張率が０％超であり、ＪＩＳ Ｍ８８０１の流れ動性試験方法により測定される石炭の再固化温度が４７０℃未満である石炭
・劣質炭：全膨張率が０％である石炭
本発明では、上記高石炭化度炭と劣質炭とを含む配合炭を用いて製造するコークスの表面破壊強度の推定を対象とするが、上記低石炭化炭を更に含有する場合にも適用できる。
（事前の準備）
本発明では、予め、（Ａ）配合炭の空隙充填度とコークス強度の関係、及び（Ｂ）低ＶＭ劣質炭および高ＶＭ劣質炭の膨張比容積と下記式（１）のイナートファクター（IF）の中のイナートファクター係数（ｆ）との関係を主として求めておく。
以下（Ａ）～（Ｂ）について順次説明する。
本発明では、予め、（Ａ）配合炭の空隙充填度とコークス強度の関係、及び（Ｂ）低ＶＭ劣質炭および高ＶＭ劣質炭の膨張比容積と下記式（１）のイナートファクター（IF）の中のイナートファクター係数（ｆ）との関係を主として求めておく。
以下（Ａ）～（Ｂ）について順次説明する。
（Ａ）空隙充填度とコークス強度の関係を求める。
配合炭の膨張比容積ＳＶを実測して、膨張比容積ＳＶと嵩密度ＢＤの積から求められる空隙充填度ＳＶ×ＢＤを求めるとともに、配合炭を試験コークス炉を用いて乾留して作製したコークスの表面破壊強度を実測し、配合炭の空隙充填度とコークスの表面破壊強度ＤＩ１５０ ６との関係を予め求めておく。求めた関係を（ａ１）とする。図１１にその一例を示す。ちなみに、ここで用いる配合炭の性状は特に規定されるものではなく、種々の石炭を用いることができる。また、図１１の関係性を求める場合、空隙充填度ＳＶ×ＢＤを変化させる必要がある。膨張比容積ＳＶを変化させるには性状が相違する石炭を選択することで実施でき、嵩密度ＢＤを変化させるには石炭粒度等を調整することで実施できる。
配合炭の膨張比容積ＳＶを実測して、膨張比容積ＳＶと嵩密度ＢＤの積から求められる空隙充填度ＳＶ×ＢＤを求めるとともに、配合炭を試験コークス炉を用いて乾留して作製したコークスの表面破壊強度を実測し、配合炭の空隙充填度とコークスの表面破壊強度ＤＩ１５０ ６との関係を予め求めておく。求めた関係を（ａ１）とする。図１１にその一例を示す。ちなみに、ここで用いる配合炭の性状は特に規定されるものではなく、種々の石炭を用いることができる。また、図１１の関係性を求める場合、空隙充填度ＳＶ×ＢＤを変化させる必要がある。膨張比容積ＳＶを変化させるには性状が相違する石炭を選択することで実施でき、嵩密度ＢＤを変化させるには石炭粒度等を調整することで実施できる。
なお、膨張比容積ＳＶは以下のようにして測定する。
先ず、ＪＩＳ Ｍ８８０１に規定された細管に、石炭を粉体のまま、所定の装入密度（０．９０［ｄｒｙ、ｇ／ｃｍ３］）で高さ６０ｍｍに装入し、次に、細管内の配合炭の上にピストンを装入し、ピストンを装入した状態で細管を３．０±０．１℃／分の昇温速度で３００℃から６００℃まで加熱し、加熱終了した後の配合炭の高さを測定した。
なお、この調査においては、ピストンが石炭に及ぼす荷重は約１１０ｇとした。加熱終了後の配合炭高さをＬ［ｍｍ］とした。そして、以下の式から膨張比容積［ｃｍ３／ｇ］を求めた。
膨張比容積＝Ｌ／（６０×０．８）
先ず、ＪＩＳ Ｍ８８０１に規定された細管に、石炭を粉体のまま、所定の装入密度（０．９０［ｄｒｙ、ｇ／ｃｍ３］）で高さ６０ｍｍに装入し、次に、細管内の配合炭の上にピストンを装入し、ピストンを装入した状態で細管を３．０±０．１℃／分の昇温速度で３００℃から６００℃まで加熱し、加熱終了した後の配合炭の高さを測定した。
なお、この調査においては、ピストンが石炭に及ぼす荷重は約１１０ｇとした。加熱終了後の配合炭高さをＬ［ｍｍ］とした。そして、以下の式から膨張比容積［ｃｍ３／ｇ］を求めた。
膨張比容積＝Ｌ／（６０×０．８）
（Ｂ）次に、全膨張率が０％の劣質炭を、揮発分ＶＭが１０質量％超３０質量％未満の低ＶＭ劣質炭と、ＶＭが３０質量％以上の高ＶＭ劣質炭とに分類し、低ＶＭ劣質炭および高ＶＭ劣質炭の膨張性指標と下記式（１）のイナートファクター（ＩＦ）の中のイナートファクター係数（ｆ）との関係を次の（Ｂ１）～（Ｂ４）の手順によってそれぞれ求める。
ＩＦ＝１．００－ｆｘ ・・・（１）
ここで、ＩＦ:イナートファクター[-]、ｆ：イナートファクター係数[-]、ｘ：劣質炭の配合割合[％]を示す。
また、劣質炭の膨張比容積（昇温速度：３℃／分）ＳＶは、実測が不可能である場合は、嵩密度０．９０の逆数を用いることとした。
ＩＦ＝１．００－ｆｘ ・・・（１）
ここで、ＩＦ:イナートファクター[-]、ｆ：イナートファクター係数[-]、ｘ：劣質炭の配合割合[％]を示す。
また、劣質炭の膨張比容積（昇温速度：３℃／分）ＳＶは、実測が不可能である場合は、嵩密度０．９０の逆数を用いることとした。
なお、イナートファクター及びイナートファクター係数は、以下のようにして求める。
まず、高石炭度化炭と劣質炭単味の膨張比容積を前述のように測定するとともに、高石炭度化炭に劣質炭を配合した配合炭の膨張比容積を前述のように測定し、配合炭の膨張比容積の加重平均値からのずれに基づいてイナートファクターを算出する(図１、２参照）。そして、劣質炭の配合割合とイナートファクターの間に上記式（１）で表される1次式の関係を見出し、その式からイナートファクター係数を求める。
図２に示す例では、一次式として、下式が、
ｙ＝－０．０１１３ｘ＋１
また、イナートファクター係数（ｆ）として、０．０１１３が求められた例を示す。
まず、高石炭度化炭と劣質炭単味の膨張比容積を前述のように測定するとともに、高石炭度化炭に劣質炭を配合した配合炭の膨張比容積を前述のように測定し、配合炭の膨張比容積の加重平均値からのずれに基づいてイナートファクターを算出する(図１、２参照）。そして、劣質炭の配合割合とイナートファクターの間に上記式（１）で表される1次式の関係を見出し、その式からイナートファクター係数を求める。
図２に示す例では、一次式として、下式が、
ｙ＝－０．０１１３ｘ＋１
また、イナートファクター係数（ｆ）として、０．０１１３が求められた例を示す。
（Ｂ１）高ＶＭ劣質炭を３℃／分よりも高い所定の昇温速度Ｓ1で昇温したときの高速昇温膨張比容積ＳＶ’(Ｈ)と、低ＶＭ劣質炭を前記昇温速度Ｓ1よりも高い所定の昇温速度Ｓ２で昇温したときの高速昇温膨張比容積ＳＶ’(Ｌ)を膨張性指標としてそれぞれ測定する。
３℃／分よりも高い所定の昇温速度Ｓ1としては、（Ｂ４）の「高ＶＭ劣質炭の高速昇温膨張比容積ＳＶ’(Ｈ)と劣質炭イナートファクター係数（ｆ）との関係」を求めるために使用する複数の高ＶＭ劣質炭について、膨張性が発現する昇温速度以上に設定されるものであり、特に限定されるものではないが、例えば、１２℃／分以上の昇温速度が挙げられる。
また、昇温速度Ｓ２としては、前記の昇温速度Ｓ1よりも高い昇温速度であれば良いが、次の（Ｂ２）での「低ＶＭ劣質炭の高速昇温膨張比容積ＳＶ’(Ｌ)と劣質炭イナートファクター係数（ｆ）との関係」を複数の石炭で取得するためには、例えば、８０℃／分以上が挙げられる。なお、昇温速度Ｓ2の上限は特に限定されないが、加熱した炉に石炭を入れて昇温させる方式での可能な昇温速度としては、例えば４００℃／分程度が挙げられる。
３℃／分よりも高い所定の昇温速度Ｓ1としては、（Ｂ４）の「高ＶＭ劣質炭の高速昇温膨張比容積ＳＶ’(Ｈ)と劣質炭イナートファクター係数（ｆ）との関係」を求めるために使用する複数の高ＶＭ劣質炭について、膨張性が発現する昇温速度以上に設定されるものであり、特に限定されるものではないが、例えば、１２℃／分以上の昇温速度が挙げられる。
また、昇温速度Ｓ２としては、前記の昇温速度Ｓ1よりも高い昇温速度であれば良いが、次の（Ｂ２）での「低ＶＭ劣質炭の高速昇温膨張比容積ＳＶ’(Ｌ)と劣質炭イナートファクター係数（ｆ）との関係」を複数の石炭で取得するためには、例えば、８０℃／分以上が挙げられる。なお、昇温速度Ｓ2の上限は特に限定されないが、加熱した炉に石炭を入れて昇温させる方式での可能な昇温速度としては、例えば４００℃／分程度が挙げられる。
（Ｂ２）測定した低ＶＭ劣質炭の膨張比容積ＳＶ’(Ｌ)が閾値Ｔよりも大きい場合、予め、当該膨張比容積ＳＶ’(Ｌ)と劣質炭イナートファクター係数（ｆ）との関係（ｂ２）を求める。
まず、昇温速度Ｓ２で測定した低ＶＭ劣質炭の膨張比容積ＳＶ’(Ｌ)から、ほぼ膨れていないと判断できる膨張比容積値を閾値Ｔとして設定する。図４の例では、次の理由によりＴを１．２３ｃｍ３／ｇと設定した。
まず、昇温速度Ｓ２で測定した低ＶＭ劣質炭の膨張比容積ＳＶ’(Ｌ)から、ほぼ膨れていないと判断できる膨張比容積値を閾値Ｔとして設定する。図４の例では、次の理由によりＴを１．２３ｃｍ３／ｇと設定した。
測定に用いる金属ピストンは熱膨張によって体積が変化するため、加熱によって体積が変化しない物質を測定する場合でも、ＳＶ値は若干膨張したことを示す結果となる。よって、本実験の測定条件では熱膨張によりどれぐらいＳＶが変化するのか以下の通り計算を行った。
熱膨張による高さの変化＝（熱膨張係数）×（温度）×（高温の金属ピストンの長さ）
＝２．６９ｍｍ
試料の質量＝試料の高さ×試料の底面積×嵩密度×１０－３
＝２．５６ｇ
熱膨張後の比容積＝（試料の高さ＋熱膨張による高さの変化）×試料の底面積×10-3／試料の質量
＝１．２３ｃｍ３／ｇ
ただし、ピストンに用いられるＳＵＳ３１０の熱膨張係数＝１６．３×１０―６／℃、温度＝５５０℃、高温になっている金属ピストンの長さ＝３００mm、試料の高さ＝６０ mm、試料の底面積＝５０mm２、とする。
以上の結果より閾値Ｔを１．２３とおき、ＳＶ８０℃／分が１．２３以下である場合はＳＶ８０℃／分にて測定不可、ＳＶ８０℃／分が１．２３より大きい場合はＳＶ８０℃／分にて測定可とした。
熱膨張による高さの変化＝（熱膨張係数）×（温度）×（高温の金属ピストンの長さ）
＝２．６９ｍｍ
試料の質量＝試料の高さ×試料の底面積×嵩密度×１０－３
＝２．５６ｇ
熱膨張後の比容積＝（試料の高さ＋熱膨張による高さの変化）×試料の底面積×10-3／試料の質量
＝１．２３ｃｍ３／ｇ
ただし、ピストンに用いられるＳＵＳ３１０の熱膨張係数＝１６．３×１０―６／℃、温度＝５５０℃、高温になっている金属ピストンの長さ＝３００mm、試料の高さ＝６０ mm、試料の底面積＝５０mm２、とする。
以上の結果より閾値Ｔを１．２３とおき、ＳＶ８０℃／分が１．２３以下である場合はＳＶ８０℃／分にて測定不可、ＳＶ８０℃／分が１．２３より大きい場合はＳＶ８０℃／分にて測定可とした。
次に、膨張比容積ＳＶ’(Ｌ)とイナートファクター係数（ｆ）の関係として、下記の（ｂ２）で表されるような実験式を求める。
ｆ＝－ｂ１ＳＶＬ＋ｂ２ ・・・（ｂ２）
ここで、ｆ：イナートファクター係数[-]、ＳＶＬ：低ＶＭ劣質炭の昇温速度８０℃／分の膨張比容積［ｃｍ３／ｇ］、ｂ１、ｂ２：実験的に求められる係数を示す。
図５に、ｂ１＝０．００５９、ｂ２＝０．０１５９ の例を示す。
ｆ＝－ｂ１ＳＶＬ＋ｂ２ ・・・（ｂ２）
ここで、ｆ：イナートファクター係数[-]、ＳＶＬ：低ＶＭ劣質炭の昇温速度８０℃／分の膨張比容積［ｃｍ３／ｇ］、ｂ１、ｂ２：実験的に求められる係数を示す。
図５に、ｂ１＝０．００５９、ｂ２＝０．０１５９ の例を示す。
（Ｂ３）測定した低ＶＭ劣質炭の膨張比容積ＳＶ’(Ｌ)が前記閾値Ｔ以下の場合、さらに当該劣質炭の粘結力指数CIを膨張性指標として測定し、予め、測定した粘結力指数ＣＩと劣質炭イナートファクター係数（ｆ）との関係として、下記の（ｂ３）で表されるような実験式を求める。
ｆ＝－ｃ１ＣＩ＋ｃ２ ・・・（ｂ３）
ここで、ｆ：イナートファクター係数[-]、ＣＩ：低ＶＭ劣質炭のＣＩ[-]、ｃ１、ｃ２：実験的に求められる係数を示す。
図６に、ｃ１＝０．００５０００、ｃ２＝０．０７０８０ の例を示す。
ｆ＝－ｃ１ＣＩ＋ｃ２ ・・・（ｂ３）
ここで、ｆ：イナートファクター係数[-]、ＣＩ：低ＶＭ劣質炭のＣＩ[-]、ｃ１、ｃ２：実験的に求められる係数を示す。
図６に、ｃ１＝０．００５０００、ｃ２＝０．０７０８０ の例を示す。
（Ｂ４）測定した高ＶＭ劣質炭の膨張比容積ＳＶ’(Ｈ)と劣質炭イナートファクター係数（ｆ）との関係（ｂ４）を求める。
３℃／分の昇温速度で測定したイナートファクター係数（ｆ）と、１２℃／分で測定した膨張比容積（ＳＶ’）との間には、下記式（ｂ４）で表される相関があることが確認された。
高ＶＭ劣質炭について、１２℃／分の昇温速度での膨張比容積(ＳＶ’)を測定すれば、イナートファクター係数（ｆ）を得ることができる。
ｆ＝ｄ１ＳＶ’４－ｄ２ＳＶ’３＋ｄ３ＳＶ’２－ｄ４ＳＶ’＋ｄ５ ・・・（ｂ４）
ここで、ｆ:イナートファクター係数[-]、ＳＶ’：１２℃／分で測定した膨張比容積ＳＶ’(Ｈ)[ｃｍ３／ｇ]である。ｄ１～ｄ５は実験的に求められる係数であり、図３では、ｄ１＝０．０８８、ｄ２＝０．６５６、ｄ３＝１．８２０、ｄ４＝２．２３９、ｄ５＝１．０３６である。
３℃／分の昇温速度で測定したイナートファクター係数（ｆ）と、１２℃／分で測定した膨張比容積（ＳＶ’）との間には、下記式（ｂ４）で表される相関があることが確認された。
高ＶＭ劣質炭について、１２℃／分の昇温速度での膨張比容積(ＳＶ’)を測定すれば、イナートファクター係数（ｆ）を得ることができる。
ｆ＝ｄ１ＳＶ’４－ｄ２ＳＶ’３＋ｄ３ＳＶ’２－ｄ４ＳＶ’＋ｄ５ ・・・（ｂ４）
ここで、ｆ:イナートファクター係数[-]、ＳＶ’：１２℃／分で測定した膨張比容積ＳＶ’(Ｈ)[ｃｍ３／ｇ]である。ｄ１～ｄ５は実験的に求められる係数であり、図３では、ｄ１＝０．０８８、ｄ２＝０．６５６、ｄ３＝１．８２０、ｄ４＝２．２３９、ｄ５＝１．０３６である。
（表面破壊強度の推定）
実コークス炉で使用予定の配合炭を用いて製造する高炉用コークスの表面破壊強度の推定にあたり、下記（Ｃ）～（Ｈ）の手順により求める。
（Ｃ）用いる配合炭中の高石炭化度炭の膨張比容積と装入嵩密度との積で表される空隙充填度を求める。
高石炭化炭が複数あるときは、高石炭化度炭のＳＶは加重平均値を用いる。
実コークス炉で使用予定の配合炭を用いて製造する高炉用コークスの表面破壊強度の推定にあたり、下記（Ｃ）～（Ｈ）の手順により求める。
（Ｃ）用いる配合炭中の高石炭化度炭の膨張比容積と装入嵩密度との積で表される空隙充填度を求める。
高石炭化炭が複数あるときは、高石炭化度炭のＳＶは加重平均値を用いる。
（Ｄ）用いる配合炭中の劣質炭の膨張比容積と装入嵩密度との積で表される劣質炭の空隙充填度を求める。
劣質炭が複数あるときは、劣質炭のＳＶは加重平均値を用いる。
劣質炭が複数あるときは、劣質炭のＳＶは加重平均値を用いる。
（Ｅ）用いる配合炭中の劣質炭が高ＶＭ劣質炭の場合は、前記膨張比容積ＳＶ’(Ｈ)を求め、求められたＳＶ’(Ｈ)と前記（ｂ４）の関係からイナートファクター係数（ｆ）を求める。
（Ｆ）用いる配合炭中の劣質炭が低ＶＭ劣質炭の場合は、前記膨張比容積ＳＶ’(Ｌ)を求め、求められたＳＶ’(Ｌ)と前記閾値Ｔとの関係に応じて、以下の（Ｆ１）、（Ｆ２）ようにしてイナートファクター係数（ｆ）を求める。
（Ｆ１）前記求められた膨張比容積ＳＶ’（Ｌ）が前記閾値Ｔよりも大きい場合は、当該膨張比容積ＳＶ’と前記（ｂ２）の関係からイナートファクター係数（ｆ）を求める。
（Ｆ２）前記求められた膨張比容積ＳＶ’（Ｌ）が前記閾値Ｔ以下の場合は、新たに測定したＣＩと前記（ｂ３）の関係からイナートファクター係数（ｆ）を求める。
（Ｆ２）前記求められた膨張比容積ＳＶ’（Ｌ）が前記閾値Ｔ以下の場合は、新たに測定したＣＩと前記（ｂ３）の関係からイナートファクター係数（ｆ）を求める。
（Ｇ）劣質炭の膨張比容積ＳＶ’(Ｈ)および／またはＳＶ’(Ｌ)に応じて、前記（Ｅ）および／または（Ｆ）で求めたイナートファクター係数（ｆ）を用いて、劣質炭の配合率に応じたイナートファクター（ＩＦ）を求め、上記（Ｃ）で求めた高石炭化度炭の空隙充填度とＩＦの積から高石炭化度炭の補正空隙充填度を求める。
（Ｈ）前記（Ｇ）で求めた高石炭化度炭の補正空隙充填度と、前記（Ｄ）で求めた劣質炭の空隙充填度とを、用いる配合炭中の高石炭化度炭と劣質炭の配合率で加重平均し、前記(ａ１)の関係からコークスの表面破壊強度の推定値を求める。
本発明は、以上の手順によって、高石炭化度炭に劣質炭などを配合した配合炭の表面破壊強度を精度よく推定できるものであるが、本発明者は、劣質炭の高速昇温膨張比容積とイナートファクター係数の相関関係がＶＭ値によって異なる原因についてさらに検討した。
その結果、石炭中の揮発分は酸素量と相関があり、酸素量が多い劣質炭は、高石炭化度炭に対する酸素の膨張性阻害効果が有り、酸素量が少ない劣質炭は、高石炭化度炭に対する酸素の膨張性阻害効果が小さく、ＶＭの範囲よって、高速昇温膨張比容積とイナートファクター係数の関係が異なっていると考えられた。
その結果、石炭中の揮発分は酸素量と相関があり、酸素量が多い劣質炭は、高石炭化度炭に対する酸素の膨張性阻害効果が有り、酸素量が少ない劣質炭は、高石炭化度炭に対する酸素の膨張性阻害効果が小さく、ＶＭの範囲よって、高速昇温膨張比容積とイナートファクター係数の関係が異なっていると考えられた。
そこで、低ＶＭ劣質炭として前記Ａ～Ｆ炭の酸素量を測定し、ＶＭ値との関係を調べた。また高ＶＭ劣質炭については、特許４６９１２１２号公報に開示されている酸素量とＶＭ値のデータを用いた。図９に得られた結果を示す。
この結果から、高ＶＭ劣質炭は、含有酸素量が７質量％以上の石炭であり、低ＶＭ劣質炭は、含有酸素量が２質量％以上７質量％未満の石炭であることが確認された。
このことから、酸素量から、低ＶＭ劣質炭と高ＶＭ劣質炭を区別できることも分かった。
この結果から、高ＶＭ劣質炭は、含有酸素量が７質量％以上の石炭であり、低ＶＭ劣質炭は、含有酸素量が２質量％以上７質量％未満の石炭であることが確認された。
このことから、酸素量から、低ＶＭ劣質炭と高ＶＭ劣質炭を区別できることも分かった。
次に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例の記載内容に何ら制限されるものではない。なお、石炭の配合割合は質量％で示す。
（実施例１）
高石炭化度炭と低ＶＭ劣質炭（表１のＧ炭を使用）の２種類を配合した場合の強度推定を行った。表５に低ＶＭ劣質炭の配合量を変えて作製したコークスのコークス強度の実測値を示す。高石炭化度炭は、全膨張率１２４％、再固化温度４９６℃、灰分１１．０質量％、揮発分２３．６質量％の性状の石炭を用いた。
推定に当たり、配合炭の空隙充填度（配合炭の実測ＳＶと嵩密度の積）と表面破壊強度DI150 6の実測値の関係を予め求めることによって、図１１に示す両者の関係を求めた。
高石炭化度炭と低ＶＭ劣質炭（表１のＧ炭を使用）の２種類を配合した場合の強度推定を行った。表５に低ＶＭ劣質炭の配合量を変えて作製したコークスのコークス強度の実測値を示す。高石炭化度炭は、全膨張率１２４％、再固化温度４９６℃、灰分１１．０質量％、揮発分２３．６質量％の性状の石炭を用いた。
推定に当たり、配合炭の空隙充填度（配合炭の実測ＳＶと嵩密度の積）と表面破壊強度DI150 6の実測値の関係を予め求めることによって、図１１に示す両者の関係を求めた。
石炭は、３．０ｍｍ以下９０質量％に粉砕した石炭を表５の通り配合し、実機装入炭嵩密度０．８０ｇ／ｃｍ３相当の嵩密度にて充填した後、実機の炉温１２５０℃相当の炉温である試験コークス炉（Nomura et al. ,2004 Fuel 38 1771-1776）を用いて、乾留した。
Ｇ炭はＳＶ８０℃／分＝１．１９で、閾値Ｔ（＝１．２３）未満であるから粘結力指数ＣＩを用いてイナートファクター係数を推定する。表４よりＧ炭の粘結力指数ＣＩ＝８であるから、予め求められていた図６の関係（ｂ３）よりイナートファクター係数（ｆ）＝０．０１１３を求めた。
次に、式（１）よりイナートファクターＩＦを求め、高石炭化度炭の膨張比容積（昇温速度：３℃／分）ＳＶを２．１５、低ＶＭ劣質炭の膨張比容積（昇温速度：３℃／分）ＳＶを１．２５とし、嵩密度０．８０として、高石炭化度炭の空隙充填度（ＳＶ＊ＢＤ＊ＩＦ）と劣質炭の空隙充填度（ＳＶ＊ＢＤ）を求めた。なお低ＶＭ劣質炭の膨張比容積（昇温速度：３℃／分）ＳＶは、実測が不可能であるため、嵩密度０．８０の逆数を用いることとした。
そして、高石炭化度炭と劣質炭の配合比によって配合炭の空隙充填度の加重平均値を導出し、図１１の相関を用いて、コークスの表面破壊強度を推定した。
それぞれの計算値と、図１１から求められた配合炭のコークス表面破壊強度ＤＩ１５０ ６の推定値を表６に示す。
次に、式（１）よりイナートファクターＩＦを求め、高石炭化度炭の膨張比容積（昇温速度：３℃／分）ＳＶを２．１５、低ＶＭ劣質炭の膨張比容積（昇温速度：３℃／分）ＳＶを１．２５とし、嵩密度０．８０として、高石炭化度炭の空隙充填度（ＳＶ＊ＢＤ＊ＩＦ）と劣質炭の空隙充填度（ＳＶ＊ＢＤ）を求めた。なお低ＶＭ劣質炭の膨張比容積（昇温速度：３℃／分）ＳＶは、実測が不可能であるため、嵩密度０．８０の逆数を用いることとした。
そして、高石炭化度炭と劣質炭の配合比によって配合炭の空隙充填度の加重平均値を導出し、図１１の相関を用いて、コークスの表面破壊強度を推定した。
それぞれの計算値と、図１１から求められた配合炭のコークス表面破壊強度ＤＩ１５０ ６の推定値を表６に示す。
次に、比較例１として、特許文献２（特開平９－２５５９６５号公報）に開示の方法を援用し、全ての低ＶＭ劣質炭のイナートファクター係数を一定とし、コークス強度の推定を行った結果を表７と図１０に示す。なお、イナートファクター係数は０．００５７とした。
また、比較例２として、特許文献３（特開２０１６－６９４６９号公報）に開示の高ＶＭ劣質炭のイナートファクター係数推定法を低ＶＭ劣質炭に援用し、（ｆ＝０．０８８ＳＶ’４－０．６５６ＳＶ’3＋１．８２０ＳＶ’2－２．２３９ＳＶ’＋１．０３６）を低ＶＭ劣質炭にも適用させた際の、イナートファクター係数を用いてコークスの強度推定を行った結果を表８に示す。なお、Ｇ炭に対し（ｆ＝０．０８８ＳＶ’４－０．６５６ＳＶ’3＋１．８２０ＳＶ’2－２．２３９ＳＶ’＋１．０３６）を適用すると、イナートファクター係数は０．０２３９となる。
表７、８および図１０より、本発明の推定方法を用いれば従来の推定方法である比較例１あるいは比較例２よりもコークスの表面破壊強度の推定精度が向上することが分かる。
また、比較例２として、特許文献３（特開２０１６－６９４６９号公報）に開示の高ＶＭ劣質炭のイナートファクター係数推定法を低ＶＭ劣質炭に援用し、（ｆ＝０．０８８ＳＶ’４－０．６５６ＳＶ’3＋１．８２０ＳＶ’2－２．２３９ＳＶ’＋１．０３６）を低ＶＭ劣質炭にも適用させた際の、イナートファクター係数を用いてコークスの強度推定を行った結果を表８に示す。なお、Ｇ炭に対し（ｆ＝０．０８８ＳＶ’４－０．６５６ＳＶ’3＋１．８２０ＳＶ’2－２．２３９ＳＶ’＋１．０３６）を適用すると、イナートファクター係数は０．０２３９となる。
表７、８および図１０より、本発明の推定方法を用いれば従来の推定方法である比較例１あるいは比較例２よりもコークスの表面破壊強度の推定精度が向上することが分かる。
（実施例２）
高石炭化度炭と低石炭化度炭と劣質炭（表１のＧ炭を使用）の３種類を表９に示す割合で配合した場合の強度推定を行った。
高石炭化度炭は実施例１と同じ性状の石炭を用いた。また、低石炭化度炭は、全膨張率２６％、再固化温度４６０℃、灰分８．８％、揮発分３５．５％の性状の石炭を用いた。石炭の乾留は、実施例１と同様の方法で行った。
表９に作製したコークスのコークス表面破壊強度ＤＩ１５０ ６の実測値を合わせて示す。
高石炭化度炭と低石炭化度炭と劣質炭（表１のＧ炭を使用）の３種類を表９に示す割合で配合した場合の強度推定を行った。
高石炭化度炭は実施例１と同じ性状の石炭を用いた。また、低石炭化度炭は、全膨張率２６％、再固化温度４６０℃、灰分８．８％、揮発分３５．５％の性状の石炭を用いた。石炭の乾留は、実施例１と同様の方法で行った。
表９に作製したコークスのコークス表面破壊強度ＤＩ１５０ ６の実測値を合わせて示す。
まず、発明例として本発明の推定方法に基づいてコークス強度の推定を行った。
Ｇ炭はＳＶ８０℃／分＝１．１９で、閾値Ｔ（＝１．２３）未満であるから粘結力指数ＣＩを用いてイナートファクター係数を推定する。表２よりＧ炭の粘結力指数ＣＩ＝８であるから、予め求められていた図７の関係（ｂ３）よりイナートファクター係数（ｆ）＝０．０１１３を求めた。
次に、式（１）よりイナートファクターＩＦを求め、高石炭化度炭の膨張比容積（昇温速度：３℃／分）ＳＶを１．７９、低石炭化度炭の膨張比容積（昇温速度：３℃／分）ＳＶを１．３０、低ＶＭ劣質炭の膨張比容積（昇温速度：３℃／分）ＳＶを１．２５とし、嵩密度０．８０として、高石炭化度炭の補正空間充填度（ＳＶ＊ＢＤ＊ＩＦ）と、低石炭化度炭と劣質炭の空間充填度（ＳＶ＊ＢＤ）を求めた。なお低ＶＭ劣質炭の膨張比容積（昇温速度：３℃／分）ＳＶは、実測が不可能であるため、嵩密度０．８０の逆数を用いることとした。
そして、高石炭化度炭と低石炭化度炭と劣質炭の配合比によって配合炭の空間充填度の加重平均値を導出し、図１１の相関を用いて、コーククスの表面破壊強度を推定した。
Ｇ炭はＳＶ８０℃／分＝１．１９で、閾値Ｔ（＝１．２３）未満であるから粘結力指数ＣＩを用いてイナートファクター係数を推定する。表２よりＧ炭の粘結力指数ＣＩ＝８であるから、予め求められていた図７の関係（ｂ３）よりイナートファクター係数（ｆ）＝０．０１１３を求めた。
次に、式（１）よりイナートファクターＩＦを求め、高石炭化度炭の膨張比容積（昇温速度：３℃／分）ＳＶを１．７９、低石炭化度炭の膨張比容積（昇温速度：３℃／分）ＳＶを１．３０、低ＶＭ劣質炭の膨張比容積（昇温速度：３℃／分）ＳＶを１．２５とし、嵩密度０．８０として、高石炭化度炭の補正空間充填度（ＳＶ＊ＢＤ＊ＩＦ）と、低石炭化度炭と劣質炭の空間充填度（ＳＶ＊ＢＤ）を求めた。なお低ＶＭ劣質炭の膨張比容積（昇温速度：３℃／分）ＳＶは、実測が不可能であるため、嵩密度０．８０の逆数を用いることとした。
そして、高石炭化度炭と低石炭化度炭と劣質炭の配合比によって配合炭の空間充填度の加重平均値を導出し、図１１の相関を用いて、コーククスの表面破壊強度を推定した。
次に、比較例１として、特許文献２（特開平９－２５５９６５号公報）に開示の方法を援用し、全ての低ＶＭ劣質炭のイナートファクター係数を一定とし、コークス強度の推定を行った。なお、イナートファクター係数は０．００５７とした。
また、比較例２として、特許文献３（特開２０１６―６９４６９号公報）に開示の高ＶＭ劣質炭のイナートファクター係数推定法を低ＶＭ劣質炭に援用し、式（ｆ＝０．０８８ＳＶ’４－０．６５６ＳＶ’3＋１．８２０ＳＶ’2－２．２３９ＳＶ’＋１．０３６）を低ＶＭ劣質炭にも適用させた際の、イナートファクター係数を用いてコークス強度の推定を行った。
なお、Ｇ炭に対し（ｆ＝０．０８８ＳＶ’４－０．６５６ＳＶ’3＋１．８２０ＳＶ’2－２．２３９ＳＶ’＋１．０３６）を適用すると、イナートファクター係数は０．０２３９となる。
また、比較例２として、特許文献３（特開２０１６―６９４６９号公報）に開示の高ＶＭ劣質炭のイナートファクター係数推定法を低ＶＭ劣質炭に援用し、式（ｆ＝０．０８８ＳＶ’４－０．６５６ＳＶ’3＋１．８２０ＳＶ’2－２．２３９ＳＶ’＋１．０３６）を低ＶＭ劣質炭にも適用させた際の、イナートファクター係数を用いてコークス強度の推定を行った。
なお、Ｇ炭に対し（ｆ＝０．０８８ＳＶ’４－０．６５６ＳＶ’3＋１．８２０ＳＶ’2－２．２３９ＳＶ’＋１．０３６）を適用すると、イナートファクター係数は０．０２３９となる。
本発明及び比較例について、それぞれの推定途中の計算値と図１１から求められた配合炭のコークス表面破壊強度ＤＩ１５０
６の推定値を表１０に示す。また、実測値とそれぞれの推定値をまとめて図１２に示す。
表１０および図１２より、本発明の推定方法を用いれば従来の推定方法である比較例１あるいは比較例２よりもコークスの表面破壊強度の推定精度が向上することが分かる。
表１０および図１２より、本発明の推定方法を用いれば従来の推定方法である比較例１あるいは比較例２よりもコークスの表面破壊強度の推定精度が向上することが分かる。
Claims (7)
- 劣質炭を配合炭の一部に用いて製造する高炉用コークスの表面破壊強度の推定方法であって、
前記配合炭は、全膨張率が０％超であり、かつ、ＪＩＳ M８８０１の流動性試験方法により測定される石炭の再固化温度が４７０℃以上である高石炭化度炭と、全膨張率が０％である劣質炭から成り
実コークス炉で使用予定の配合炭を用いて製造するコークスの表面破壊強度を推定するに際し、予め、下記の（Ａ）～（Ｂ）の手順によって必要な関係を求めておき、
（Ａ）種々の配合炭を用いて、実測した配合炭の膨張比容積ＳＶと装入嵩密度ＢＤとの積（ＳＶ×ＢＤ)で表される空隙充填度と、得られるコークスの表面破壊強度との関係（ａ１）を求めておき、
（Ｂ）全膨張率が０％の劣質炭を、揮発分ＶＭが１０質量％超３０質量％未満の低ＶＭ劣質炭と、ＶＭが３０質量％以上の高ＶＭ劣質炭とに分類し、低ＶＭ劣質炭および高ＶＭ劣質炭の膨張性指標と下記式（１）のイナートファクター（ＩＦ）の中のイナートファクター係数（ｆ）との関係を以下のようにしてそれぞれ求めておき、
（Ｂ１）高ＶＭ劣質炭を１２℃／分以上の昇温速度Ｓ1で昇温したときの高速昇温膨張比容積ＳＶ’(Ｈ)と、低ＶＭ劣質炭を前記昇温速度Ｓ1よりも高く、かつ、８０℃／分以上４００℃／分以下の昇温速度Ｓ2で昇温したときの高速昇温膨張比容積ＳＶ’(Ｌ)を膨張性指標としてそれぞれ測定し、
（Ｂ２）測定した低ＶＭ劣質炭の高速昇温膨張比容積ＳＶ’(Ｌ)が閾値Ｔよりも大きい場合、当該膨張比容積ＳＶ’(Ｌ)と劣質炭イナートファクター係数（ｆ）との関係（ｂ２）を求め、
（Ｂ３）測定した低ＶＭ劣質炭の高速昇温膨張比容積ＳＶ’(Ｌ)が前記閾値Ｔ以下の場合、当該劣質炭の粘結力指数ＣＩを膨張性指標として測定し、測定した粘結力指数CIと劣質炭イナートファクター係数（ｆ）との関係（ｂ３）を求め、
（Ｂ４）測定した高ＶＭ劣質炭の高速昇温膨張比容積ＳＶ’(Ｈ)と劣質炭イナートファクター係数（ｆ）との関係（ｂ４）を求め、
次に、実コークス炉で使用予定の配合炭を用いて製造する高炉用コークスの表面破壊強度の推定にあたり、（Ｃ）～（Ｈ）の手順を行うことを特徴とするコークスの表面破壊強度の推定方法。
（Ｃ）用いる配合炭中の高石炭化度炭の空隙充填度を求め、
（Ｄ）用いる配合炭中の劣質炭の空隙充填度を求め、
（Ｅ）用いる配合炭中の劣質炭が高ＶＭ劣質炭の場合は、前記高速昇温膨張比容積ＳＶ’(Ｈ)を求め、求められたＳＶ’(Ｈ)と前記（ｂ４）の関係からイナートファクター係数（ｆ）を求め、
（Ｆ）用いる配合炭中の劣質炭が低ＶＭ劣質炭の場合は、前記高速昇温膨張比容積ＳＶ’(Ｌ)を求め、求められたＳＶ’(Ｌ)と前記閾値Ｔとの関係に応じて、以下のようにしてイナートファクター係数（ｆ）を求め、
（Ｆ１）前記求められた高速昇温膨張比容積ＳＶ’(Ｌ)が前記閾値Ｔよりも大きい場合は、当該膨張比容積ＳＶ’と前記（ｂ２）の関係からイナートファクター係数（ｆ）を求め、
（Ｆ２）前記求められた高速昇温膨張比容積ＳＶ’(Ｌ)が前記閾値Ｔ以下の場合は、当該膨張比容積ＳＶ’と前記（ｂ３）の関係からイナートファクター係数（ｆ）を求め、
（Ｇ）用いる劣質炭の高速昇温膨張比容積ＳＶ'に応じて、前記（Ｅ）および／または（Ｆ）で求めたイナートファクター係数（ｆ）を用いて、劣質炭の配合率に応じたイナートファクター（ＩＦ）を求め、上記（Ｃ）で求めた高石炭化度炭の空隙充填度とＩＦの積から高石炭化度炭の補正空隙充填度を求め、
（Ｈ）前記（Ｇ）で求めた高石炭化度炭の補正空隙充填度と、前記（Ｄ）で求めた劣質炭の空隙充填度とを、用いる配合炭中の高石炭化度炭と劣質炭の配合率で加重平均して、配合炭の空隙充填度を求め、前記(ａ１)の関係からコークスの表面破壊強度の推定値を求める。
ＩＦ＝１．００－ｆｘ ・・・（１）
ここで、ＩＦ:イナートファクター[-]、ｆ：イナートファクター係数[-]、ｘ：劣質炭の配合割合［質量％]を示す。 - 前記低ＶＭ劣質炭の高速昇温膨張比容積ＳＶ'(Ｌ)が閾値Ｔより大きい場合において、前記イナートファクター係数（ｆ）とＳＶ’(Ｌ)との関係（ｂ２）は、前記昇温速度Ｓ2として８０℃／分で測定した膨張比容積を用いる場合には、下記の式（ｂ２）で表されることを特徴とする請求項１に記載のコークスの表面破壊強度の推定方法。
ｆ＝－ｂ1ＳＶL＋ｂ2 ・・・（ｂ２）
ここで、ｆ：イナートファクター係数[-]、ＳＶL：低ＶＭ劣質炭の昇温速度８０℃／分の膨張比容積［ｃｍ3/ｇ]、ｂ1、ｂ2：実験的に求められる係数を示す。 - 前記低ＶＭ劣質炭の高速昇温膨張比容積ＳＶ'(Ｌ)が閾値Ｔ以下の場合において、前記イナートファクター係数（ｆ）とＣＩとの関係（ｂ３）は、下記の式（ｂ３）で表されることを特徴とする請求項１に記載のコークスの表面破壊強度の推定方法。
ｆ＝－ｃ1ＣＩ＋ｃ2 ・・・（ｂ３）
ここで、ｆ：イナートファクター係数[-]、ＣＩ：低ＶＭ劣質炭のＣＩ[-]、ｃ1、ｃ2：実験的に求められる係数を示す。 - 前記閾値Ｔは１．２３であることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のコークスの表面破壊強度の推定方法。
- 前記イナートファクター係数（ｆ）と高速昇温膨張比容積ＳＶ’(Ｈ)との関係（ｂ４）は、高ＶＭ劣質炭で、１２℃／分で測定した膨張比容積[ｃｍ3／g]を用いた場合に、下記の式（ｂ４）で表されることを特徴とする請求項１に記載のコークスの表面破壊強度の推定方法。
ｆ＝ｄ1ＳＶ’4－ｄ2ＳＶ’3＋ｄ3ＳＶ’2－ｄ4ＳＶ’＋ｄ5 ・・・（ｂ4）
ここで、ｆ:イナートファクター係数[-]、ＳＶ’：１２℃／分で測定した膨張比容積ＳＶ’(Ｈ)[ｃｍ3／ｇ]である。ｄ1～ｄ5は定数であり、実験的に求められる。 - 配合炭に、全膨張率が０％超であり、ＪＩＳ Ｍ８８０１の流動性試験方法により測定される石炭の再固化温度が４７０℃未満である低石炭化度炭をさらに含み、前記（Ｂ）を下記（Ｂ’）に置き換えるとともに、前記（Ｇ）を下記（Ｇ’）に置き換えることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載のコークスの表面破壊強度の推定方法。
（Ｂ’）全膨張率が０％の劣質炭を、揮発分ＶＭが１０質量％超３０質量％未満の低ＶＭ劣質炭と、ＶＭが３０質量％以上の高ＶＭ劣質炭とに分類し、予め、低ＶＭ劣質炭、高ＶＭ劣質炭及び低石炭化度炭の膨張性指標と下記式（１）のイナートファクター（ＩＦ）の中のイナートファクター係数（ｆ）との関係を以下のようにしてそれぞれ求めておき、
（Ｂ１）高ＶＭ劣質炭を３℃/分よりも高い所定の昇温速度Ｓ1で昇温したときの高速昇温膨張比容積ＳＶ’(Ｈ)と、低ＶＭ劣質炭を前記昇温速度Ｓ1よりも高い所定の昇温速度Ｓ2で昇温したときの高速昇温膨張比容積ＳＶ’(Ｌ)を膨張性指標としてそれぞれ測定し、
（Ｂ２）測定した低ＶＭ劣質炭の膨張比容積ＳＶ’(Ｌ)が閾値Ｔよりも大きい場合、予め、当該膨張比容積ＳＶ’(Ｌ)と劣質炭イナートファクター係数（ｆ）との関係（ｂ２）を求め、
（Ｂ３）測定した低ＶＭ劣質炭の膨張比容積ＳＶ’(Ｌ)が前記閾値Ｔ以下の場合、さらに当該劣質炭の粘結力指数ＣＩを膨張性指標として測定し、予め、測定した粘結力指数ＣＩと劣質炭イナートファクター係数（ｆ）との関係（ｂ３）を求め、
（Ｂ４）測定した高ＶＭ劣質炭の膨張比容積ＳＶ’(Ｈ)と劣質炭イナートファクター係数（ｆ）との関係（ｂ４）を求め、
（Ｂ５）低石炭化度炭イナートファクター係数（ｆ）を０．００５７として定め、
（Ｇ’）用いる劣質炭の膨張比容積に応じて前記（Ｅ）および／または（Ｆ）で求めたイナートファクター係数（ｆ）及び前記（Ｂ５）で定めた低石炭化度炭のイナートファクター係数（ｆ）を用いて、劣質炭と低石炭化度炭の配合率に応じたイナートファクター（ＩＦ）を求め、上記（Ｃ）で求めた高石炭化度炭の空隙充填度とＩＦの積から高石炭化度炭の補正空隙充填度を求め、 - 前記低ＶＭ劣質炭の酸素量が、２質量％超７質量％未満であり、前記高ＶＭ劣質炭の酸素量が７質量％以上であることを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載のコークスの表面破壊強度の推定方法。
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