JPH01233344A - 石炭の粘結性迅速測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は、コークス製造用原料石炭の品質評価として重
要な粘結性を迅速かつ精度よく測定する装置に関する。

【技術的背景】

近年のコークス製造業における重要課題の一つは、大型
高炉の安定操業のためのコークス品質の安定化とコーク
ス炉の効率的操業を同時に達成することである。 この課題に対処するため、我が国ではコークスの均一乾
留と乾留熱量の低減を目的とした燃焼管理の自動化が推
進される一方、石炭およびコークスの性状分析の自動化
も逐次進められ、コークス品質の安定化に反映されてい
る。 ところで、コークス品質を支配する要因については、周
知の通り石炭性状や乾留条件があげられるが、中でも石
炭の粘結性が大きな要因としてあげられる。したがって
、コークス品質の安定化のためには、石炭の粘結性を迅
速かつ精度よく把握し、コークス炉装入炭の品位調整に
反映することが有効でおる。 （従来の技術］ 石炭の粘結性の測定法には種々の方法があるが、世界的
に普及し、実用に供されている方法は、ａ。 るつぼ膨張試験法（ボタン法、Ｃ３Ｎ）　、ｂ、流動性
による方法（ギーセラープラストメーター法）、Ｃ１膨
張性による方法（シラトメ−ター法）の三つであり、わ
が国で常用されている一般的な測定法は、ＪＩＳ　ＨＢ
２Ｏ２に規定されているシラトメ−ター法およびギーセ
ラープラストメーター法である。 また、他の測定方法として、レッシング法やレッシング
法に若干の改良を加えた燃研法が知られている。たとえ
ば燃研法は、粒度２５０μｍｒｔ以下に粉砕された石炭
１ｇを艮ざ１００Ｍ、内径１３ｎｖｒ＋、外径１５ｍｍ
の石英製の細管に充填し、軽く細管をたたいて試料面を
水平にした掛、重ω約６．５９の石英製重錘を試料面に
載荷して、６００℃の温度に保持された竪型環状電気炉
に装入し、１分間保持後に取出して加熱前石炭の充填高
さに対する加熱膨張後石炭の高さの割合を求めて粘結性
の指標とするものである。 ざらに、所定粒度に粉砕した石炭を細管に充填し、所定
の加熱速度で加熱して膨張させた後、細管内石炭の高さ
を測定し、その値を粘結性の指標とする石炭の粘結性迅
速測定方法、および装置がある（特開昭６１−１６１４
５４．特開昭６１−１９４３６１　＞。

【発明が解決しようとする課題］ しかし、シラトメ−ター法、ギーセラープラストメータ
ー法はいずれも、定められた加熱速りｖ３℃／分と緩や
かであり、かつ測定手順が複雑なため、測定に要する時
間が長く、コークス品質の制御を行なうような迅速性が
要求される測定には適当ではない。 一方、ボタン法は、所定のるつぼに試料を入れて、８２
０℃±５℃の高温で急速加熱し、生成したコークスの形
状、大きざを標準輪かくと比較して、ボタン指数で表示
する方法であり、測定が簡便かつ迅速にできることから
多用されている。しかし、このボタン法の場合は、ボタ
ン指数が１／２刻みの大まかな値であるため、実際の操
業管理に用いられることは少なく、参考値程度として用
いられるのが普通である。 また、燃研法では細管の径が大きいために石炭の加熱が
細管壁面に近い部分と中心部とで不均一となり、石炭の
膨張にバラツキを生じ、ざらに試料の充填密度が規定さ
れていないため同じくバラツキを生じる。また、電気炉
の保持温度が高いために、石炭の種類によっては加熱時
の急激な水蒸気および熱分解ガス発生により石炭試料が
一種の突沸現象を起こし、石炭を飛散させ測定精度を悪
くする等、測定値の再現性に欠けていた。ざらに、載荷
した石英重錘が溶融膨張した石炭と固結する場合があり
、測定後の後処理作業を困難にするなど、測定法として
不備な点が多かった。このため、レッシング法や燃研法
はほとんど実用に供されていない。 これらに対し、細管内に充填した石炭を加熱して膨張さ
せた後、細管内石炭の高さを測定して指標とする方法は
、石炭の粘結性を迅速に測定でき、現行のＪＩＳ法に規
定されている粘結性の測定法よりはるかに有用性に富む
利点を有するが、この方法は試料である原料炭の粒度分
布や試料管内への石炭装入間の変動により加熱前充填高
さや加熱後膨張高さが影響を受け、再現性が十分とは苦
い得ないものであった。 この発明は従来の前記現状にかんがみなされたものでお
り、その目的とするところは試料管内の石炭の高さを測
定して指標とする石炭の粘結性迅速測定装置の前記問題
点、すなわち試料管内の石炭装入料や粒度分布の変動に
より膨張率計測値が変動するのを防止し、より信頼性の
高い測定値を得ることができる石炭の粘結性迅速測定装
置を提供しようとするものでおる。 （課題を解決するための手段］ この発明に係る石炭の粘結性迅速測定装置は、試料とな
る石炭を含有水分３％以下に急速乾燥させる乾燥装置、
該乾燥装置にて乾燥した石炭を最大粒度が８４０虜以下
に粉砕する粉砕装置、該粉砕装置にて所定粒度に粉砕し
た石炭を一定容積計量する計量装置、該計量装置にて計
量した所定量の石炭を内径５〜１５ｍｍＰ１度の有底試
料管に装入する装入装置、前記試料管内の石炭重量を計
量する計量装置、前記試料管内の石炭を一定の装入密度
に充填する充填装置、前記試料管内の石炭を少なくとも
１０℃７分以上の加熱速度で４７０℃以上の温度に加熱
する加熱装置、前記試料管内石炭の加熱前充填高さおよ
び加熱漫の膨張高さを測定する高さ測定装置、前記試料
管内の石炭重量と高さ測定値に基づいて当該石炭の粘結
性を算出するデータ処理装置および試料管自動搬送装置
とからなることを特徴とするものである。 ［作　　用］ この発明に係る膨張率迅速測定法は、■最大粒径が８４
０ρ以下のものからなる微粉砕した石炭を、■内径の均
一な試料管に、■嵩密度が１　ｇ／　ｃｊ以下の所定密
度に充填し、■試料管内の石炭重量を計測したのら、■
前記石炭を１０℃／分以上の加熱速度で４７０℃以上の
温度に加熱膨張させるとともに、■加熱後の試料高さを
測定し、上記計測データに基づいて当該石炭の粘結性を
算出するものである。 すなわち、この発明は従来の装置に（Ａ）試料管に入る
試料石炭の重量を測定する工程を付加し、ざらに試料石
炭の加熱膨張前後の高さから膨張率を求めた従来法に替
えて、（Ｂ）加熱部重量と膨張後高さとから求める方式
を採用したことに主たる特徴がある。 （Ｂ）の方式を採用したのは以下に示す理由による。 本来石炭の膨張率は下記（１）式に示すように、試料管
に詰められた石炭の加熱前後の高さの割合により定義さ
れている。 膨張率（Ｄ）＝　（Ｈｏ　−Ｈｏ　）　／　Ｎｏ　ｘｌ
ｏｏ（％）・・・（１） ここで、Ｈｏ：初期充填高さ Ｈｏ　＝　Ｗ　／Ａｘ　Ｉ）　　　　　　　　　”（２
）Ｗ：試料量（（ＩＩ） Ａ：試料管断面積 ρ：充填嵩密度 ＨＤ：膨張後高さ ところで、試料管内初期充填高さＨｏは試料充填嵩密度
ρの関数であり、この値ρを一定にする事が測定の再現
性を確保する上で必須である。 そのため従来装置においては、乾燥後ある粒径以下の所
定の粒度分布に試料を粉砕調整したＩＬ振動充填を行な
い、一定容積で一定粒度分布の試料石炭であれば初期充
填高さ）ｉｏが一定となるよう、装置構成を工夫しであ
る。 ところが現実には、第６図に試料粒度と膨張率の関係を
示すように、試料粒度分布の変化により膨張率は大きく
影響を受け、粒度分布変動を±５％程度のかなり狭い範
囲に限定しないと再現性の良好な測定は困難である。し
かし、現実には粒度分布変動を±５％の範囲に制御する
ことは極めて困難である。 そこで種々検討した結果、この発明で用いるような比較
的細い１０ｍｍφ前後の試料管に粉体を充填する場合、
第７図に示すように試料管内試料量と高密度との関係は
、大きな粗粒がなければ充填嵩密度は主として試料重量
で決まることを見いだした。 かかる知見より、初期充填高さに替えて試料重量を用い
ることで、正確な膨張率評価が可能となることが判明し
たのである。 ［実　施　例］ 第１図はこの発明の装置構成例を示すブロック図である
。 すなわち、この発明装置は大きく分けて、試料調整工程
と石炭の膨張率測定工程とからなっており、試料調整工
程は石炭（１）を急速乾燥させる乾燥装置（２）、乾燥
後石炭を所定粒度に粉砕する粉砕装置（３）よりなり、
膨張率測定工程は前記粉砕した石炭を一定容積計量する
計量装置（４）、試料管への石炭装入装置（５）、試料
管内の石炭の重量計量装置（６）および充＠装置（７）
、加熱装置（８）、高さ測定装置（９）とデータ処理装
置（１０とからなっている。 乾燥装置（２）では試料となる石炭を含有水分３％以下
に急速乾燥させるが、その理由は水分が３％以下になる
と嵩密度の水分依存性は１０％以下となるため、所望の
高密度の範囲に石炭を充填するためには含有水分を３％
以下に急速乾燥させる必要があるためである。乾燥装置
としては、回転ドラム乾燥機や赤外ヒータ等を用いるこ
とができる。 粉砕装置（３）では前記乾燥後石炭を最大粒度８４０−
以下に粉砕するが、その理由は石炭の粒度が大き過ぎる
と試料の品質偏差の影響が大きく、８４０ＡＩｍを超え
ると測定値にバラツキが生じ易くなるためである。粉砕
装置としては、初段にダブルロールミルを、粒度調整用
として２段目にクロスビータミルや振動ディスクミルを
用いることができる。 次に、膨張率測定工程における石炭の計量および試料管
への装入は、第２図に示すごとく例えばホッパー（４−
１）、シリンダー（４−２）、スクレーパ（４−３）、
計量カップ（４−４）付きベルトコンベア（５−１）、
試料管（１１）への装入シュート（５−２）とから構成
されたものを用いることができる。 なお、試料管（１１）の内径を５〜１５ｍｍ程度に限定
したのは、１５ｍｍ程度以上の大きなものになると石炭
の加熱が中心部と壁面部とで不均一となり、石炭の膨張
にバラツキが生じ、使方５ｍ［ｒ１未満の極細径では石
炭が円滑に膨張せず測定値にバラツキが生じるためであ
る。 試料管（１１）内へ所定量の石炭を装入すると、石炭手
口測定装置（６）にて試料管内の石炭重量を測定する。 石炭重量の測定方法としては例えば台計りを用いること
ができる。 しかる復、充填装置（７）にて試料管内の石炭を一定の
装入密度になるよう充填する。石炭の充填装置としては
、例えば特定の周波数で一定時間試料管（１１）に振動
を付与する装置（７−１）を用いることができる。なお
、試料管内の装入密度としては、発生ガスによる突沸現
象を考慮して１．ｏａ４程度が好ましい。 試料管内の石炭の加熱は第３図に示すごとく例えば、ヒ
ータ（８−２）が内蔵された加熱容器（８−１）内にメ
タル（８−３）が充填され、このメタルバス中に挿入し
た試料管保持容器（８−４）内に試料管（１１）を装入
して加熱する方式のものを用いることができる。 ここで、石炭の加熱速度を少なくとも１０℃／分以上と
限定したのは、これ未満では膨張率の検出感度が低いた
めである。なお、上限は試料の突沸現象を考慮して２５
０″Ｃ／分程度が好ましい。 試料管（１１）内の石炭の加熱前充填高さおよび加熱後
膨張高さを計測する装＠（９）は、第４図に示すごとく
例えば、試料管固定台（９−１）内に試料管（１１）を
立て、固定台に取付けたシリンダー（９−２）に支持さ
れた差動トランス（９−３）のＯラド（９−４）を試料
管（１１）内に装入して測定する装置を用いることがで
きる。なお、差動トランスに替えて光学式距離計を用い
てもよい。 データ処理装＠（１０１は加熱前の石炭重量と加熱膨張
後石炭高さより膨張率を求めるもので、コンピューター
等を用いる。 第５図は試料管搬送ロボットを用いた場合の膨張率測定
工程の装置構成例を示すもので、試料管搬送ロボット（
１２）の回りに、試料量・装入・重量・充填装置（１３
）　、加熱装置（８）、計測装置（９）およびデータ処
理装置（１０）が設置されている。なお、（１４）は試
料管ス１〜ツカ−１（１５）は廃棄シュートである。 試料管搬送ロボット（１２）は、アーム（１２−１＞に
より試料管の着脱、搬送、セツティング、保持機能等を
備え、遠隔操作される仕組みとなしている。 この装置により石炭の粘結性を測定する場合は、コーク
ス炉の石炭塔へ送られる途中でサンプリングされ、１／
１００程度に縮分された約１にツの石炭（１）を、まず
乾燥装置（２）で含有水分３％以下に急速乾燥させる。 ６０℃に加熱された回転ドラム乾燥機を用いると乾燥に
要する時間は約３０分程度である。 次に、乾燥後の石炭を振動フィーダーやベルトコンベア
で粉砕装置（３）へ送り、ここで最大粒度８４０通以下
に粉砕する。粉砕時間は約５分程度である。なお、コー
クス炉へ装入する石炭の場合、粒径３ｍｍ以下のものが
８０％程度であるが、１０ｍｍ程度の石炭粒が含まれて
いる場合もあるので、粉砕する際は粗粒をまずダブルロ
ールミルで粗粉砕し全てを粒径１ｍｍ程度以下にした後
、クロスビータ−ミルや振動ディスクミルで最大粒度８
４０μｍ以下の粒度範囲に調整するのが好ましい。 粒度調整された石炭は再度縮分され、必要量がサンプリ
ングされてベルトコンベアで膨張率測定工程へ送られる
。 この工程では、試料間・装入・徂但・充填装置（１３）
により、まず粒度調整された石炭が一定量計厘されて試
料管（１１）内に装入される。なお、試料管（１１）は
搬送ロボット（１２）により事前に試料管ストッカー（
１４）より取出されてセットされている。 石炭が装入された試料管（１１）は台計り等の試料重ａ
測定装置により石炭重量が測定された後、撮動装置等の
充填装置により一定の装入密度に充填される。 試料管（１１）は搬送ロボット（１２）により計測装置
（９）に搬送され、充填された石炭の高さＨｏが計測さ
れる。 次に、再度搬送ロボット（１２）により試料管（１１）
はｈ０熱装置（８）に搬送されてセットされる。 ここで、石炭を１０℃／分以上の加熱速度で石炭の膨張
が完了する４７０℃以上の温度に加熱される。 その後試料管（１１）は再度搬送ロボットク１２）によ
り計測装置（９）に搬送され、膨張後の石炭高さＨｏが
測定される。 そして、試料管内の初期石炭重量と加熱膨張後石炭高さ
が、データ処理装置（９）に入力され、ＪＩＳ膨張率に
対応する膨張率が求められ、その値が粘結性の指標とし
て表示される。 石炭の装入充填から膨張率計測までに要する時間は約７
分程度である。 計測を終えた試料管は搬送ロボット（１２）により廃棄
シュート（１５）に投棄される。 【発明の効果】 この発明は、以上説明したように構成されているので、
以下に記載されるような効果を奏する。 膨張率の測定に、原料炭の粒度分布等により影響を受け
ない試料重量を用いることによって、十分な再現性を確
保することができるので、正確な膨張率評価が可能とな
る。 試料となる石炭の乾燥に数十分、石炭粉砕に数分、試料
管への石炭充填から膨張率計測まで数分ですみ、仮に試
験回数を３回としても約１時間で試験が終了することと
なり、従来約１日以上要していたものが大幅に短縮され
る。 すなわち、石炭を配合してから約１時間後、石炭がコー
クス炉装入用の石炭塔に貯留されている間に粘結性が判
明するので、配合ミスの石炭の場合にはコークス炉の操
業炉温を適切に調整することにより、成品コークスへの
影響を最小限におさえることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の装置構成例を示すブロック図である
。 第２図は同上装置における試料計量・装入・充填装置の
一例を示す概略図である。 第３図は同じく試料の加熱装置の一例を示す概略縦断面
図である。 第４図は同じく計測装置の一例を示す概略縦断面図であ
る。 第５図は試料管搬送ロボットを用いた場合の膨張率測定
工程の装置構成例を示す概略図である。 第６図は試料粒度と膨張率の関係を示す図である。 第７図は試料管内試料量と嵩密度との関係を示す図であ
る。 １・・・石炭　　　　　　　　２・・・乾燥装置３・・
・粉砕装置　　　　　　４・・・計量装置５・・・装入
装置　　　　　　６・・・重量測定装置７・・・充填装
置　　　　　　８・・・加熱装置９・・・加熱後高さ計
測装置 １０・・・データ処理装置 出願人　　住友金属工業株式会社 代理人　　弁理士　押田良久ｊ、；’−［：：ｌ”１シ
・す 第５図 第６図 第７図 試料重量（２）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　試料となる石炭を含有水分を３％以下に急速乾燥さ
   せる乾燥装置、 該乾燥装置にて乾燥した石炭を最大粒度８４０μｍ以下
   に粉砕する粉砕装置、 該粉砕装置にて所定粒度に粉砕した石炭を一定容積計量
   する計量装置、 該計量装置にて計量した所定量の石炭を内径５〜１５ｍ
   ｍ程度の有底試料管に装入する装入装置、前記試料管内
   の石炭重量を計量する計量装置、前記試料管内の石炭を
   一定の装入密度に充填する充填装置、 前記試料管内の石炭を少なくとも１０℃／分以上の加熱
   速度で４７０℃以上の温度に加熱する加熱装置、 前記試料管内石炭の加熱前充填高さおよび加熱後の膨脹
   高さを測定する高さ測定装置、 前記試料管内の石炭重量と高さ測定値に基づいて当該石
   炭の粘結性を算出するデータ処理装置、試料管自動搬送
   装置とからなることを特徴とする石炭の粘結性迅速測定
   装置。