JPH0797577A - 成形コークスの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ２段加熱乾留炉を用いた内部亀裂発生率の少
ない、かつ歩留りの良好な成形コークスの製造方法の提
案。 【構成】 低温羽口から高温羽口までの距離Ａとストッ
クラインから高温羽口までの距離Ｂの比Ａ／Ｂを 0.4〜
0.7 の範囲に低温羽口を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は冶金用成形コークスの製
造方法に関するもので、石炭がコークス化する際の収縮
によって生じる外見ではその存在を確認できない内部割
れを低減する成形コークスの製造方法を提供するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】現状では、コークスのほとんどが直立外
熱式室炉において製造されているが、原料炭コスト、生
産性、室炉式コークス炉の老巧化、高額な建設費、環境
問題など多くの問題点を抱えている。このような状況
下、地球上に豊富に存在する非粘結炭、微粘結炭を主原
料とした成形炭を内熱式乾留炉において連続的にコーク
スを製造する方法が注目され、研究開発が行われてき
た。たとえば２段以上の羽口を有する乾留炉が考案さ
れ、多くの試みがなされてきた。しかしながら、石炭を
乾留して得られたコークスの内部割れ発生は、石炭をコ
ークス化する際の収縮に基づくものであるためこの収縮
を皆無にすることは困難である。従って、この収縮を可
能な限り低減することが必要である。

【０００３】従来、加熱用熱媒体としてガスを用いた２
段加熱乾留方法（特開昭50− 99911号公報）、３段以上
の加熱ガス羽口を有する乾留方法（特開昭54−143402号
公報）、乾留炉底部に加熱ガス羽口を有し、乾留炉の中
間部にガス抜き口を設けて炉上部のヒートパターンを制
御する乾留方法（特開平２−22384 号公報）などがある
が、２段羽口で高温乾留（ 800℃以上）を行う場合、成
形炭の種類によっては最適なヒートパターンが得られな
いことがある。特に、成形炭の固化収縮時の昇温パター
ンの制御が困難である。つまり、２段羽口乾留方法で
は、乾留初期の成形炭の強度向上のための最適条件を得
ようとする場合、固化収縮時の昇温速度を適正に制御す
ることが困難となり、逆に固化収縮時の適正昇温速度を
得ようとすると乾留初期の昇温速度が最適でなくなる。
即ち、２段羽口の場合、温度制御の自由度が小さいため
乾留初期の成形炭軟化時に最適強度が得られないこと、
成形炭の粘結力を充分に活用できず製造可能な成形炭の
性質が制限されること、固化収縮時の最適昇温パターン
が得られにくいこと等の問題点がある。

【０００４】３段羽口の場合では、２段羽口の場合に比
べて温度制御の自由度は高められるが、設備費の高騰を
伴うため実用化は容易ではない。乾留炉底部に加熱ガス
羽口を、乾留炉の中間部にガス抜き口を設けた場合は、
加熱ガス羽口が単段であるため、乾留初期の昇温速度を
上昇させることは容易ではないなどの問題点がある。

【０００５】これらの問題点を簡素な設備で、石炭配合
に影響されることなく、成形コークスの内部亀裂などの
品質欠陥の少ない製造方法が求められている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は前記欠
点を解消し、成形炭の石炭配合に影響されることなく、
また成形炭の乾留初期の軟化時の強度を低下させること
なく、石炭のコークス化に伴う固化収縮に基づく熱割れ
（内部亀裂）の低減と歩留り向上を図ることにある。

【０００７】換言すれば、成形炭の装入時および装入直
後の軟化時の強度向上および粘結効果向上の観点から、
乾留初期には急速加熱する必要がある。さらに、乾留後
期には石炭のコークス化に伴う固化収縮によって成形炭
内部に応力が発生する。この内部応力によって内部亀裂
を生じる場合があるため、昇温速度を可能な限り低く抑
えて内部応力を抑制することが必要である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、石炭タール、
ピッチ、石油アスファルトなどの結合剤を粉炭に添加
後、混練、成形の過程を経て得られた成形炭をガスを熱
媒体として連続的に乾留し、冶金用成形コークスを製造
するに当たり、高温加熱ガス羽口と低温加熱ガス羽口の
間隔を適正な間隔に設定することにより、内部亀裂など
の品質欠陥を低減する成形コークスの製造方法である。

【０００９】前記特開昭50−99911 号公報の発明にある
ような２段羽口法で成形炭を乾留する場合、各種の成形
炭について、石炭配合等の成形炭の性質に応じた適正ヒ
ートパターンを得ることは困難である。このことは乾留
炉の構造に起因する。今、炉頂部から低温羽口までの間
を低温乾留ゾーン、低温羽口から高温羽口までの間を高
温乾留ゾーンと呼ぶとすると、高温乾留ゾーンを通過し
た加熱ガスは低温乾留ゾーンを通過するため、高温羽口
のガス温度、流量の変化は低温乾留ゾーンでのヒートパ
ターンに影響し、逆に、低温羽口のガス温度、流量の変
化は低温乾留ゾーンでの到達温度が変化するため、高温
乾留ゾーンでのヒートパターンに影響する。３段以上の
羽口を有する多段羽口法では、ヒートパターンの変更の
自由度が大きいものの、高額の設備投資が必要であるだ
けでなく２段羽口乾留炉と同様に各乾留ゾーンが互いに
影響し、ヒートパターン制御は複雑になる。

【００１０】これらの問題点を解決するために、本発明
者らは直立型乾留炉の羽口間隔を変化させて乾留を行っ
た結果、石炭配合等の成形炭の揮発分量、粘結性等の性
質に影響されることなく内部亀裂などの品質欠陥を低減
できることが可能であることを発見した。すなわち、本
発明は、結合剤を粉炭に添加後に混練、成形により得ら
れた成形炭をガスを熱媒体とした高温加熱ガス羽口と低
温加熱ガス羽口の２段加熱乾留炉にて連続的に乾留し、
冶金用成形コークスを製造するにあたり、高温加熱ガス
羽口から低温加熱ガス羽口までの距離をＡ、該乾留炉に
充填された成形炭の最上層位置から高温加熱ガス羽口ま
での距離をＢとした場合、Ａ／Ｂの値が 0.4〜0.7を満
足するように前記低温加熱ガス羽口位置を調整すること
を特徴とする成形コークスの製造方法である。

【００１１】

【作用】本発明の作用を図１のような直立型乾留炉を用
いて説明する。乾留炉中央部には高温ガス羽口を、乾留
炉上部には４つの羽口を有する低温ガス羽口を有する。
この低温ガス羽口にはそれぞれバルブを設けているた
め、このバルブの開閉操作によって低温ガスを乾留炉に
導入する羽口の位置を変えることが可能である。この乾
留炉を用いたときに得られる典型的なヒートパターンを
図２に示す。今、乾留炉に充填された成形炭の最上層位
置（ストックライン）から低温ガス羽口までを低温乾留
ゾーンＬ、低温ガス羽口から高温ガス羽口までを高温乾
留ゾーンＨ、ストックラインから高温ガス羽口までの距
離Ｂに対する低温ガス羽口から高温ガス羽口までの距離
Ａとの比Ａ／Ｂの増加に伴って、高温乾留ゾーンＨでの
昇温速度が低く抑えられ、低温乾留ゾーンＬでの昇温速
度はほとんど変化しないが、Ａ／Ｂが適正範囲を越える
と目標到達温度まで成形コークスが達しなくなる。この
ように、本発明ではＡ／Ｂを適正な範囲内に設定するこ
とによって低温乾留ゾーンでの昇温速度を変化させずに
高温乾留ゾーンでの昇温速度を低く抑えることが可能と
なり、結果として、コークスの品質欠陥を低減すること
ができることが明らかとなった。

【００１２】すなわち、Ａ／Ｂが 0.4〜0.7 の範囲では
成形コークスの原形歩留り内部亀裂発生率、ＤＩ₁₅ ¹⁵⁰
とも目標値を達成することができる。これに対して、Ａ
／Ｂが0.4 未満だと高温乾留ゾーンでの昇温速度が大き
くなるため原形歩留りが低下すると共に内部亀裂発生率
が大きくなる。またＡ／Ｂが 0.7を超えると低温乾留ゾ
ーン側の昇温速度が大きくなるために原形歩留りおよび
ＤＩが低下するという不都合が生じる。

【００１３】以下、本発明を実施例に基づいて説明す
る。

【００１４】

【実施例】

〈成形炭の製造〉原料石炭として、強粘結炭を20wt％使
用し、揮発分重量を20wt％となるように石炭配合を行っ
た。粘結剤として室炉式コークス炉から得られた軟化点
40℃の石炭ピッチを用いた。

【００１５】配合炭を90℃で２時間予熱した後に 100℃
で加熱溶融したピッチを配合炭 100重量部に対して８重
量部添加した。ピッチ添加後、直ちにミックスマラー混
練機で６分混練した。混練後、ダブルロール成形機を用
いて、ロール周速５rpm 、成形反力４ton の成形条件で
100〜110cc 、比重1.2 の成形炭を製造した。 〈成形炭の乾留〉本発明では、乾留炉の概略が図１のよ
うな低温加熱ガス羽口の位置が選択可能な乾留炉を用い
て、表１に示す条件で乾留を行った。尚、乾留時のヒー
トパターンの変化を確認する目的で、成形炭中に熱電対
を装入して成形炭の温度変化を測定した。 〈成形コークスの品質評価〉乾留によって得られた成形
コークスの品質評価を以下の方法で行った。比較例と実
施例の評価結果を表２に示す。

【００１６】原形歩留：乾留して得られた全コークス量
に対する原形を維持しているコークス量 内部割れ発生率：乾留して得られた全コークスから任意
に選び出した30個のコークスを軟Ｘ線撮影し、30個に対
する内部割れを有するコークスの個数 ＤＩ₁₅ ¹⁵⁰ ：約５kgのコークスをドラム試験機で 150回
転させ、全コークス量に対する♯15mm以上の粒度のコー
クス量 〈比較例と実施例〉表２の比較例１、２と実施例１、２
のコークスの評価結果に見られるように、Ａ／Ｂの増加
に伴って低温側（ 200、400 ℃）の昇温速度は変化しな
いが、 700℃での昇温速度が比較例１、実施例１、２の
順に低下し、原形歩留り、ＤＩが高く、内部割れ発生率
が低くなり、コークス品質が向上する。しかし、比較例
２の如くＡ／Ｂが 0.7を越えると低温側の昇温速度が上
昇するが、 700℃での昇温速度が低下し、最終到達温度
が 720℃となり得られた成形コークスはコークス化が進
行していないため、ＤＩが低下する。さらに、内部亀裂
は低温側の昇温速度が高くなるため、通常の収縮による
内部亀裂とは異なる成形炭の膨れによる内部の亀裂が増
加する。

【００１７】Ａ／Ｂ＞ 0.7越えの比較例２では前述のよ
うに最終到達温度が低かった。そこで最終到達温度に達
するまで高温羽口のガス流量を増加させたところ低温側
の上昇速度はさらに高くなり、 700℃の昇温速度は実施
例２とほぼ同じ値となった。以上のことから、Ａ／Ｂに
は適正値が存在することがわかる。石炭が乾留されてセ
ミコークスからコークスへと変化する際の収縮によって
コークスには内部割れが発生し、場合によっては完全に
割れてしまう。この収縮は700 〜800 ℃で生じるため、
内部割れの低減にはこの温度領域での昇温速度を可能な
限り低く抑えることが必要である。本発明では、羽口間
隔Ａ／Ｂを適正な範囲に設定することにより、乾留後期
の昇温速度を低く抑えることが可能であるため、内部割
れ発生率が従来法よりも低い。さらにドラム試験（Ｄ
Ｉ）では落下衝撃と摩耗を受けるが、落下衝撃によって
割れると表面積が多くなるため、摩耗されやすくなる。
本発明では内部割れ発生率が低いため、ＤＩも高めるこ
とが可能である。このように、乾留炉の羽口を適正な間
隔に設定することによって、成形炭の乾留ヒートパター
ンを変化させ、コークス品質を向上させることが可能で
ある。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【表２】

【００２０】

【発明の効果】本発明により、２段加熱乾留炉を用いて
容易に成形炭コークスの内部亀裂発生率の低減と歩留り
の向上を図ることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】低温ガス羽口位置を４段に変えた２段加熱乾留
炉の模式図である。

【図２】低温ガス羽口位置に対応した乾留炉内位置と成
形炭中心温度との関係を示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 主代 晃一 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者 花岡 浩二 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 結合剤を粉炭に添加後に混練、成形によ
   り得られた成形炭をガスを熱媒体とした高温加熱ガス羽
   口と低温加熱ガスの２段加熱乾留炉にて連続的に乾留
   し、冶金用成形コークスを製造するにあたり、高温加熱
   ガス羽口から低温加熱ガス羽口までの距離をＡ、該乾留
   炉に充填された成形炭の最上層位置から高温加熱ガス羽
   口までの距離をＢとした場合、Ａ／Ｂの値が 0.4〜0.7
   を満足するように前記低温加熱ガス羽口位置を調整する
   ことを特徴とする成形コークスの製造方法。