JPH0117107B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は高炉用コークス原料として使用する低
品位石炭の評価方法に関し、従来、低品位石炭単
味では、一般的なコークス強度試験を単に適用し
てもその品質を評価することができなかつたとく
に高炉内状況に対応したかたちでのコークス性状
を適確に把握しようとするものである。 コークス製造コストの低減を図るために、従来
から原料炭の一部または大部分を安価な低品位石
炭に代替えする方法が採られているが、低品位石
炭の正当な評価法の確立がなされないまま現在に
到つているのが実情であつて、従来はコークス原
料としては粘結性、粘着性に乏しいか全くない石
炭は、必要な強度が得られないとして、高炉用コ
ークス原料には不適格な低品位石炭と評価されて
いた。通常、コークス原料を評価するのに用いら
れるコークスの強度試験には、マイクロ強度試験
やJIS反応性試験法（Ｋ−2151）などがあるが、
マイクロ強度試験はその意図したところが生コー
クスの有する気孔壁の強さを知ろうとするもので
あつて、それがガス化によつてどのように変化す
るか、すなわち、コークスの熱間性状については
全く考慮されず、またJIS反応性試験法は与えら
れた条件下でどれだけ反応するかと云う反応性の
試験に止まり、コークス自体の反応による劣化は
埓外にされていて、何れも高炉内条件でのコーク
スの特性を知るには十分な方法ではない。 高炉内コークスは高温に保持された状態でガス
化を受けながら冷化してゆくと云う実情に即した
試験の１つとして、そのような状態を回転ドラム
内に再現してコークス強度の低下を知ろうとする
熱間回転摩耗強度試験法があるが、このような大
型試験装置の中で大量の塊状コークスのガス化を
意図して炭酸ガスを導入したり、また熱応力によ
る劣化のみを試験対象として窒素ガスなどの不活
性ガスが用いられているが、このような塊状コー
クスを対象とする試験結果には信頼性がなくまた
大型試験装置の経済性から云つても普遍的に行な
い得ない不利がある。 その他コークスを約1200℃でガス化させなが
ら、回転衝突を繰り返すことによつて発生する粉
化量の変化によつてコークスの強度を知ろうとす
る燃焼粉化試験法もあるが、この方法も供試コー
クス寸法や低品位石炭の性質から云つて、従来法
を単に適用するだけでは低品位石炭を単独で評価
することは困難である。 コークスの熱間性状の試験方法に大型反応後強
度試験法がある。この方法は能う限り高炉内条件
をシユミレートすると云う意図で、高炉に装入さ
れると同じ寸法範囲の大塊コークス約20Kgを用い
て、約1100℃の温度下において、炭酸ガスで一定
時間予めガス化させた後、常温まで冷却した試料
コークスをドラム試験機にかけて、その時の重量
減少から反応後のコークス強度を知ろうとするも
のである。しかしこの方法は20Kgもの大量の大塊
コークスを、限られた容積の反応管内でガス化さ
せるのであるから、均一に個々のコークス塊をガ
ス化させることが非常に困難であり、数パーセン
トの反応率でもつて、従来の冷間強度で知り得る
以上のコークス性状を検出することは不可能であ
り、真に希望する熱間性状とはかけはなれた信頼
性に欠けた結果しか得られないと云う欠点を有し
ている。 次に上記方法を、主に経済性の点で改良された
小型反応後強度試験法がある。この方法は、その
実施方法と趣旨が上記大型反応後強度試験法とは
何ら異るものではない。供試コークス寸法約20mm
と小さく、強度試験機そのものが異なつている
が、この方法が上記大型反応後強度試験法に比較
して優れている点は経済性のみである。 従来の高炉コークスに用いられている強度試験
法に、単に従うだけでは、粘結性、粘着性が極度
に低いため、低品位石炭をそれ単味で評価するこ
とが出来ないのが実情であり、低品位石炭をコー
クスを原料用石炭として、何らかの絶対的評価方
法によつて、単独で価値づけを行ないたいとする
のが、コークス製造における要望である。 本発明は上記実情に鑑みてなされたものであつ
て、高炉用コークスの原料炭として安価な低品位
石炭の導入に際し、低品位石炭自体を単独で評価
可能とした方法を提供することを目的とするもの
であり、前記特許請求の範囲に記載の高炉用コー
クス原料としての低品位石炭の評価方法によつて
上記目的を達成し得るに到つたのである。 以下本発明の詳細について説明する。 本発明の方法は低品位石炭を高炉用コークス製
造と類似の方法で熱処理した後、粉砕して１〜２
mmの粒分を篩分けして供試試料とし、これを雰囲
気温度1050℃程度の一定温度に維持された竪型反
応管内で、試料の流動状態を現出させる流速で下
部より炭酸ガスを吹き込んで一定時間反応させ、
更に反応時間を変えることによつて得た反応率の
異なつたガス化試料の各々について強度を測定
し、このとき得たガス化コークスの各々の強度値
をその対応する反応率に対して例えば図面上にプ
ロツトして得られる直線から、反応率10パーセン
トと25パーセントにおける強度値を正確に読み取
り、その両者の強度値差をもつてコークス原料用
石炭の熱間性状を表示する指標とする、低品位石
炭の品質評価方法である。 本発明において細粒コークスを用いるのは、低
品位石炭は熱処理過程でのコークス化の特性が極
めて乏しく、大塊を得ること自体が不可能だから
である。また粒度を１〜２mmに規定する理由は次
の通りである。上限は、供試コークスは一般コー
クスが大塊の場合に必ず有する亀裂などの欠陥部
の存在する可能性が最も小さいものでなければな
らないからであり、その下限はコークスがコーク
スとしての本来の特性を失なつてはならないと云
う前提によつて選ばれるものである。こうして得
た試料を、本発明の方法に従つてガス化後強度測
定するには20ｇもあれば充分で、これを炭酸ガス
によつてガス化させる場合、粒間で反応が均一と
なるような流動床を用いることが必要である。ガ
ス化反応温度としては、本発明のように試料粒度
を１〜２mmに限定した場合には、950〜1100℃が
適当である。反応管として例えば25mmφ石英管を
電気炉に設置して用いる場合には、反応管寿命を
最大限に延ばしかつ適正時間内に反応を終了させ
るために、1050℃と云う温度が最適である。 以上の諸条件下でコークスを反応させて反応率
の異なるガス化試料を得る場合、反応率として５
〜50パーセントの範囲内にあることが好ましい。
５パーセント以下では定常反応状態を経験したガ
ス化試料とは云う難く、50パーセントを超えると
自己崩壊が生起して劣化部分を強度試験によつて
定量的に把握することが困難となる。さらに通常
の反応後強度試験においては、試験時間を一律に
同時間に固定したときの強度を求めるのである
が、本発明では反応率を２通りに固定し、その
各々の強度値を求め、その差を指標化したところ
に特徴がある。コークス製造の立場から云う低品
位石炭は、低石炭化度炭から高石炭化度炭に分布
し、且つ先天的、後天的環境下で風化、酸化する
ことにより低品位の石炭に位置付けされるもので
ある。このように複雑多岐に亘る多彩な石炭の熱
間性状を把握して高炉用コークス原料として使用
できるか否を正確に判断するためには、反応率を
常に一定にして相互比較する必要があるので、前
記２通りの反応率として10パーセントと25パーセ
ントに規定する。反応率が10パーセント以下では
反応の初期に起こる再現性の低さの影響を蒙るこ
とがあり、25パーセントと云う反応率は、それ以
上では炭酸ガスの消耗、適正時間内処理という経
済性からみて本発明の趣旨を逸脱するおそれがあ
り、またこれらの反応率は反応による強度低下量
を再現性良く得るために、10パーセントの反応率
とこれに対し必要最少限の間隔を採つて25パーセ
ントの反応率が定められたものでもある。 次にガス化を終えた反応率の異なるコークス試
料の強度を測定するに当り、本発明のように粒度
が１〜２mmと小さい場合には試験方法は自ずから
制約を受け、通常マイクロ強度試験法によること
が推奨される。ただしガス化反応による劣化を経
験したコークスに過度の刺撃を与えないために
400回転程度が好ましい。また篩目については潰
裂と摩耗の両者を兼ね備えたものとして28メツシ
ユ程度が望ましい。なお正確に反応率10パーセン
トと25パーセントとのコークスの強度値を得るた
めには、まず目標反応率を10、25パーセントにお
いてガス化反応させ、その各々のコークス強度を
上記マイクロ強度試験法にて測定する。そしてそ
の強度値をその時の反応率に対応するよう第１図
に示す如く図面上にプロツトし、各点を結んで得
られる直線から正確に反応率10パーセントと25パ
ーセントに相当する強度値を読み取ると云う方法
が採られる。 次に、低品位石炭７銘柄、原料炭12銘柄をそれ
ぞれ1000℃で２時間乾留し、粉砕・篩分けて調製
した１〜２mm粒分の試料から、所定量の試料を採
取し、目標反応率を10パーセントと25パーセント
に設定しておいてガス化させ、各ガス化コークス
の400回転マイクロ強度試験を行い28メツシユ指
数を得て本発明の指数を求める実験を行つた。こ
こに28メツシユ指数（強度）とは試験後のガス化
コークスを28メツシユのふるいにかけた際、ふる
い上に残留した該コークスのwt％である。その
結果を供試石炭の分析値、JIS反応性と共に第一
表に示した。

【表】

【表】 第２図は、上掲第１表における各試料の石炭化
度とJIS反応性の関係をグラフ化したものであ
る。低品位石炭の場合、石炭化度が小さいもの
程、JIS反応性が高い値を示す傾向に、また原料
炭では石炭化度が大きくなるに従いJIS反応性が
低い値を示す傾向にあるものの各点を点綴して何
らかの曲線ないしは直線で近似できる程に密接な
関係にあるわけではなく、且つ低品位石炭を原料
炭と区別し得るような情報あるいは各低品位石炭
を原料炭の配合原料として区別し得るような情報
は何も示していない。その他のどのような試験方
法でも、それによつて求められる結果と原料石炭
の石炭化度との関係は、上記JIS反応性と石炭化
度との関係と同様、定量化し得るほど密接な関係
を示さないのが通例である。一方各試料の石炭化
度と本発明の指数の関係を示す第３図では、
原料炭の場合には石炭化度の大小にあまりか
かわらず本発明の指数が比較的高い値を示す傾向
にあるのに対し、低品位石炭７銘柄については比
較的高い値を示すものから極端に低い値を示すも
のに分布し、とくに本発明の指数が極端に低いも
の（No.５およびNo.６）は、後述する実施例におい
て明らかなように石炭化度によつて期待でき
る程度の熱間性状を有さず、本発明の指数が低品
位石炭をコークス原料として適用できるか否かを
判断し得る情報を含んでいるものであることが判
明した。 なお第４図は、実験に用いた原料炭の本発明の
指数を冷間ドラム強度との関係においてグラフ化
したものであるが、本発明の指数は冷間ドラム強
度指数の上昇とともに大きくなる傾向にあるのが
わかる。以上の結果は、本発明の指標によつて、
従来はコークス原料用としての性状を知る術がな
かつた全く粘結しない非粘結炭、あるいは微粘結
炭、酸化炭などの低品位石炭はもとより従来用い
られてきた原料炭についてもその品質を定量的に
評価できるということを示唆するものである。 実施例 第２表に示すような性状を有する低品位石炭６
種類の中から、従来、最も優れているとされる
CSN2.5のNo.25低品位石炭と、本発明の指数で最
も優れていると判断されるNo.24低品位石炭の各々
を第３表に示す配合方法で最も通常の方法で乾留
した後、JIS回転ドラム強度、JIS反応性および小
型反応後強度を測定し、それらの試験結果を第３
表に比較明示した。

【表】

【表】 本発明の指数によつて選んだNo.24低品位石炭を
配合したＢ配合炭は、従来、高炉用コークスとし
て用いられているベース配合炭コークスに近いコ
ークス性状を有していることから何ら支障なく使
用できるものであることは明らかである。これに
対し従来法による判断で選択したNo.25低品位石炭
を等量配合したＡ配合炭は、ベース配合炭コーク
スのコークス性状に比較し著しく劣化しており、
とうてい使用可能とは云えず、結合剤または粘結
剤の助けを借りなければ満足できる高炉用コーク
スとすることが出来ないのは一目瞭然である。 本発明は上述のようにコークス用石炭とくに低
品位石炭の評価に際し、従来技術では知ることの
出来なかつた情報によつて、全く新規な価値づけ
によつてそれを配合原料として使用できるか否か
を評価するものであつて、その評価は低品位石炭
単一銘柄について、定量的に再現性よく、短時間
に容易な方法で、しかも経済的にも大きな負担な
く実施することを可能にしたものである。 従つて本発明の適用によつて、低品位石炭の選
択に当り適切な評価を成し得ることで、高価な原
料炭を低品位石炭に代替えすることが可能とな
り、日増しに強くなりつつあるコスト低減への貢
献は顕著なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ガス化コークスの正確な反応率を求
める要領を示すグラフ、第２図は原料炭および低
品位石炭の石炭化度とJIS反応性との関係を示す
グラフ、第３図は第２図同様石炭化度と本発明の
指数との関係を示すグラフ、第４図は同じく本発
明の指数とドラム強度指数との関係を示すグラフ
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 低品位石炭を高炉用コークス原料として使用
   可能か否を評価するに当り、 該低品位石炭を乾留して得た粒径１〜２mmの生
   コークス粒を950〜1100℃の雰囲気温度に保持し
   た竪型反応管の中で流動状態を保持するように炭
   酸ガスを吹き込みつつガス化反応させたのち、ガ
   ス化反応率10パーセントおよび25パーセントにお
   けるガス化コークスのそれぞれの強度を求め、得
   られた両強度値の差を熱間性状指標として、この
   指標に基づき低品位石炭の品質を評価することを
   特徴とする高炉用コークス原料としての低品位石
   炭の評価方法。