JPH09118883A - 高炉用コークス製造方法 - Google Patents

高炉用コークス製造方法

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JPH09118883A
JPH09118883A JP27763595A JP27763595A JPH09118883A JP H09118883 A JPH09118883 A JP H09118883A JP 27763595 A JP27763595 A JP 27763595A JP 27763595 A JP27763595 A JP 27763595A JP H09118883 A JPH09118883 A JP H09118883A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高炉用コークス製造用原料炭の炭種を拡大
し、石炭資源多様化への対応を図るとともに、プロセス
の生産性を向上させ、コークス製造コストの削減を図る
高炉用コークス製造方法を提示する。 【解決手段】 装入炭を250〜350℃まで予熱後、
サイクロンで粗粒炭と微粉炭とに分級し、前記装入炭の
粘結力指数が80%以上の場合は前記装入炭の微粉炭に
非微粘結炭を添加して粘結力指数を80%未満に調節し
た後、微粉加熱機で100〜1,000℃/秒の加熱速
度で350〜480℃まで急速加熱した後、塊成化し、
前記粗粒炭と混合した後、コークス炉で乾留することを
特徴とする高炉用コークス製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高炉用コークス製
造用原料炭の炭種を拡大し、石炭資源多様化への対応を
図るとともに、プロセスの生産性を向上させ、コークス
製造コストの削減を図る高炉用コークスの製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来の高炉用コークス製造法では、原料
炭を3mm以下の粒度が80wt%以上程度に粉砕後、
室炉式コークス炉に常温で装入して乾留する方法が一般
に採用されている。しかし、この方法では石炭の熱伝導
性が非常に悪いためコークス炉内での乾留時間が約16
〜24時間程度もかかり、生産性が非常に低い。また、
原料炭の選択範囲が狭く、原料炭として粘結性が強い高
価な石炭(以下、粘結炭と記す)を多量に必要とすると
いう問題点を有している。これらの問題点を解決する方
法として、乾留時間の短縮および粘結炭の使用比率を減
少させ、安価な非微粘結炭の使用割合を増加させる方法
が提案されている。
【0003】例えば、装入炭の水分の一部を乾燥させた
後、コークス炉に装入して乾留する方法として石炭調湿
プロセスがあり、その加熱方法とコークス炉での乾留方
法については例えば、1986年にアメリカ合衆国鉱工
業連盟(AIME)Iron−making Conf
erenceにおける講演「New ControlS
ystem of Coal Moisture at
Coke Oven」等で発表されている。石炭調湿
プロセスでは石炭の水分の一部を乾燥させ、コークス炉
に装入する原料炭の水分を8〜12%から5〜6%まで
低減させることにより、生産性を向上させることが可能
であるが、原料炭中に水分を残した状態であるため、コ
ークスの生産性は約4%程度しか向上しない。また、原
料炭水分を減少させることによりコークス炉内の原料炭
の装入密度が増加しコークス強度が向上するため、一定
のコークス品質を保持した状態で原料炭中に含まれる非
微粘結炭の使用割合を増加させることが可能となるが、
非微粘結炭の使用割合の増加幅は約5〜8%程度と小さ
い。
【0004】この他に、さらに石炭の水分をほぼ0%ま
で乾燥させ、生産性を向上させる方法としては、例え
ば、装入炭を約200℃に加熱した後、室炉式コークス
炉(以下、コークス炉と記す)に装入して乾留する方法
としてプレカーボン法があり、その加熱方法とコークス
炉での乾留方法についてはコークスノート(社団法人燃
料協会1988年版)p.134等に発表されている。
プレカーボン法では石炭を予熱することにより、コーク
ス炉内における乾留速度の向上、即ち生産性の向上を目
的としているが、石炭の予熱最終温度は150〜230
℃程度迄であるため、コークスの生産性は予熱工程を有
しないプロセスに比べて約35%程度しか向上しない。
また、コークス品質の改善効果は前記の石炭調湿プロセ
スに比べて大きいが、本方法でも非微粘結炭の使用割合
は約25%が上限である。
【0005】コークスの生産性を大幅に向上させるとと
もに石炭の多様化を図る方法として、非微粘結炭を25
0〜350℃まで予熱後、0.3mm以下の微粉炭と
0.3mm超の粗粒炭とに分級し、非微粘結炭の微粉炭
を該非微粘結炭の軟化開始温度から最高流動温度以下ま
で急速加熱した後、熱間成形して塊成化した後、250
〜350℃まで予熱した粘結炭および前記非微粘結炭の
粗粒炭と混合して乾留炉へ装入して乾留する方法を特願
平07−015959号で提案した。しかし、この方法
では装入炭を粘結炭と非微粘結炭の2系列に区分して急
速加熱処理する必要があるため、石炭急速装置の設備費
が高いという問題点を有している。
【0006】そこで、石炭を予熱してコークス炉の生産
性を大幅に向上させるとともに、石炭の粘結性を有効に
利用してコークス品質を改善し、安価な非微粘結炭の使
用割合の増加を可能とする簡便な高炉用コークス製造プ
ロセスの開発が必要とされていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】以上の様に、コークス
炉の生産性を大幅に向上させるとともに高強度のコーク
スを製造することを可能とする高炉用コークス製造方法
の開発が必要とされていた。
【0008】本発明は、高炉用コークス製造用原料炭の
炭種を拡大し、石炭資源多様化への対応を図るととも
に、プロセスの生産性を向上させ、コークス製造コスト
の削減を図る高炉用コークスの製造方法を提供すること
を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、原料炭を急速
加熱後、室炉式コークス炉で乾留して高炉用コークスを
製造する方法である。
【0010】詳しくは、装入炭を予熱機で250〜35
0℃まで予熱した後、サイクロンで粗粒炭と微粉炭とに
分級し、前記装入炭の粘結力指数が所定値以上の場合
に、前記微粉炭に非微粘結炭を添加して粘結力指数を所
定値未満に調節した後、昇温速度100〜1,000℃
/秒で350〜480℃まで急速加熱後、塊成化し、前
記粗粒炭と混合して室炉式コークス炉で乾留すること特
徴とする高炉用コークス製造方法である。
【0011】また、前記粘結力指数の所定値を80%と
することを特徴とする高炉用コークス製造方法である。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、その具体的内容について説
明する。
【0013】図1は本発明に関わるコークス製造プロセ
スを示す図である。1は装入炭配合槽、2は装入炭ベル
トコンベアー、3は装入炭粉砕機、4は装入炭ホッパ
ー、5は装入炭予熱機、6は装入炭サイクロン、7は混
炭機、8は微粉炭ホッパー、9は非微粘結炭ホッパー、
10は非微粘結炭予熱機、11は微粉炭加熱機、12は
加熱微粉炭サイクロン、13は加熱微粉炭ホッパー、1
4は熱間成形機、15はコークス炉、16はCDQを各
々示す。
【0014】本発明者らは図1に示すようなコークス製
造プロセスを前提として、装入炭を高温に予熱して、粗
粒炭と微粉炭とを分離した後、さらに微粉炭を急速加熱
後、熱間成形し、前記装入炭の粗粒炭と混合した後、コ
ークス炉で乾留して製造した場合のコークス品質を調査
・検討した。
【0015】表1に性状を示す室炉コークス製造プロセ
スで使用される代表的な強粘結炭であるA炭(灰分9.
0%、揮発分19.6%)と室炉コークスで使用される
非微粘結炭B炭(灰分5.8%、揮発分29.9%)お
よび非微粘結炭C炭(灰分8.6%、揮発分15.7
%)を配合した装入炭を用いて、乾留時のコークスが受
ける熱的条件をシミュレートできる小型乾留炉によりコ
ークスを製造した。
【0016】
【表1】
【0017】この結果、装入炭を250〜350℃に予
熱後、粗粒炭と微粉炭を分級し、さらに微粉炭を昇温速
度100〜1,000℃/秒の加熱速度で350〜48
0℃まで急速加熱後、熱間成形し、前記装入炭の粗粒炭
と混合してコークス炉に装入して乾留することにより非
微粘結炭を25〜60wt%含む装入炭の粘着性の改善
が可能となるため、前記条件で製造することによりコー
クス強度が向上することを見い出した。
【0018】装入炭を350℃超まで予熱すると石炭か
らガスが発生し、250℃未満では生産性を向上させる
ための乾燥予熱の目的を充分に達成できない。装入炭を
予熱した後、コークス炉に装入するまでの保持時間は最
大2時間程度である。原料炭の予熱時の保持温度が25
0℃未満ではコークスの強度向上効果が小さいため、予
熱時の保持温度の下限値は250℃とする。また、装入
炭の予熱時の保持温度が400℃超では装入炭の粘結成
分が系外に散逸してしまうため、予熱時の保持温度の上
限値は350℃とする。そこで、装入炭の予熱温度は2
50〜350℃とする。
【0019】しかし、上記の方法だけでは非微粘結炭を
25〜60wt%含む装入炭の粘着性を改善できないた
め、高強度のコークスを製造することは不可能である。
そこで、本発明者らは装入炭の粘着性を改善し、コーク
ス強度を向上させる方法について検討した。
【0020】本発明者らが装入炭の急速加熱温度とコー
クス強度の関係について鋭意研究を重ねた結果、装入炭
を250〜350℃に予熱後、粗粒炭と微粉炭とに分級
し、前記装入炭の微粉炭を100〜1,000℃/秒で
350〜480℃まで急速加熱した後、熱間成形して微
粉炭部分の粘着性を改善し、前記装入炭の粗粒炭と混合
して室炉式コークス炉で乾留することにより、コークス
強度を向上させることができる本発明を完成するに到っ
た。微粉炭の圧密成形には従来高価なバインダーが必要
であった。しかし、前記装入炭の微粉炭を100〜1,
000℃/秒で350〜480℃まで急速加熱すること
により、前記微粉炭の粘着性を向上させ、バインダーと
して利用することができる。
【0021】石炭を急速加熱して熱間成形するためには
石炭を均一な温度で加熱することが必要条件であるた
め、特定の粒度範囲に限定して急速加熱することが好ま
しい。そこで、急速加熱する装入炭の粒度は微粉炭に限
定する。本発明者らが鋭意検討した結果、装入炭の微粉
炭を急速加熱した後、熱間成形し、前記装入炭の粗粒炭
と混合して室炉式コークス炉に装入することにより、前
記装入炭の粘着性を向上させるとともに前記装入炭の嵩
密度を向上させることが可能となるため、コークス強度
が向上する。
【0022】ここで、微粉炭を急速加熱する温度範囲は
該装入炭が溶融開始する温度以上からセミコークス化が
進行する温度以下が好ましい。粘結炭および非微粘結炭
の溶融開始温度からセミコークス化が進行する温度範囲
は石炭の銘柄により異なるが、ここではコークス製造に
用いる一般的な石炭のギーセラープラストメーターの測
定値から350℃以上480℃以下とした。ここで35
0℃未満では石炭の溶融が始まっておらず、粘着性の向
上効果は得られないためバインダーとして使用できな
い。また、480℃超では溶融が進みすぎ圧密成形時に
付着したり、または、粘結成分が散逸するとともにセミ
コークス化が進行して乾留後のコークス強度が著しく低
下する等のトラブルが発生するために好ましくない。た
だし、微粉炭の急速加熱温度が100℃/秒未満では装
入炭の粘着性の改善効果が認められず、気流層で工業的
に実施可能な範囲として上限値を1,000℃/秒に限
定する。
【0023】本発明者らがさらに詳細に検討した結果、
装入炭の予熱前の粘結力指数が80%以上の場合は前記
装入炭の微粉炭を微粉炭加熱機12で350〜480℃
に急速加熱すると、前記装入炭の微粉炭の粘着力が過剰
となるため、微粉炭加熱機の内壁に前記微粉炭が付着し
閉塞トラブルが発生する恐れのあることを見いだした。
【0024】そこで、本発明者らは前記装入炭の微粉炭
の急速加熱時に粘着性が過剰となることにより発生する
閉塞トラブルを回避し、かつ、装入炭の微粉炭の粘着性
を向上させ、高強度のコークスを製造する方法について
鋭意検討した。
【0025】即ち、本発明は非微粘結炭を含む装入炭を
250〜350℃に予熱した石炭を粗粒炭と微粉炭とに
分級後、前記装入炭の粘結力指数が80%以上の場合は
前記装入炭の微粉に非微粘結炭を添加して粘結力指数を
80%未満に調節した後、もしくは装入炭の粘結力指数
が80%未満の場合は前記装入炭の微粉炭に非微粘結炭
を添加することなしに、微粉炭加熱機で昇温速度100
〜1,000℃/秒で350〜480℃まで急速加熱
後、熱間成形機で塊成化し、前記装入炭の粗粒炭と混合
した後、室炉式コークス炉に装入して乾留し、コークス
を製造することを特徴とする高炉用コークス製造方法で
ある。本発明の実施により、微粉炭加熱機内での付着に
よる閉塞トラブルの発生を有効に防止し、かつ、高強度
のコークスを製造することが可能となる。
【0026】微粉炭を圧密成形することによりコークス
炉へ装入した時の炭化室壁面への付着、およびタールへ
の混入等の問題を解消できる。微粉炭と粗粒炭の分級点
は装入炭の嵩密度向上効果の観点から石炭全体の約30
wt%程度が適当である。本発明者らが熱間成形時の原
料炭の分級点と成形性の関係について鋭意検討を重ねた
結果、図5に1例を示すように分級点を0.3〜0.5
mmとした場合に成形炭の強度が著しく高く、成形炭の
歩留が向上する。実機プロセスでは微粉炭と粗粒炭の分
級点は石炭全体に含まれる微粉炭の重量割合で決定され
るが、通常は粒径0.3〜0.5mm以下の微粉炭の割
合が石炭全体の約30wt%に相当すること、および図
5に1例を示すように0.3〜0.5mmで分級した微
粉炭を圧密成形することにより高強度の成形炭を製造で
きる。以上の理由により、0.3〜0.5mm以下の粉
炭を微粉炭とすることが好ましい。分級方法はサイクロ
ンによる風力分級が好ましい。成形方法はダブルロール
プレスなどによる圧密ロール成形が好ましい。
【0027】この場合、対象が図3に1例を示すよう
に、石炭予熱機で300℃に予熱後、0.3mm以下の
微粉炭と0.3mm超の粗粒炭を分級し、前記微粉炭を
昇温速度500℃/秒で400℃に予熱した後2.5t
/cmの線圧で加圧して塊成化した後、コークス炉に装
入して乾留して得られるコークスの強度は従来法の7
6.3%と比べて81.8%と大幅に向上する事がわか
った。この結果、コークス製造用原料炭中の非微粘結炭
の使用割合を従来の25wt%から60wt%まで大幅
に増加させることが可能となった。
【0028】非微粘結炭の配合割合が60wt%超では
高炉用コークスとして充分なコークス強度が得られない
ため好ましくない。したがって、非微粘結炭の上限は6
0wt%とすることが好ましい。非微粘結炭が含まれて
いない場合でも本発明の方法により高炉用コークスを製
造すると生産性が大幅に向上する効果を享受できる。従
って、非微粘結炭の下限は0wt%である。但し、従来
法でも非微粘結炭を25wt%使用できるため、非微粘
結炭を25〜60wt%含むことが特に好ましい。
【0029】装入炭を250〜350℃に予熱する方法
としては気流加熱機または流動層加熱機などが適用可能
である。前記装入炭を分級後の微粉炭を350〜480
℃まで昇温速度100〜1,000℃/秒で急速加熱す
る装置としては気流乾燥機が適当であり、設備制約によ
り昇温速度の下限は100℃/秒で上限は1,000℃
/秒とする。装入炭を250〜350℃に予熱後、粘結
力指数を80%未満に調節するために添加する非微粘結
炭は温度の均一性を確保するために予め300〜400
℃に予熱しておくことが好ましい。ここで、粘結力指数
を調節するための非微粘結炭の予熱機としては気流加熱
機または流動層加熱機などが適用可能である。
【0030】粘結力指数を調節するために添加する非微
粘結炭の粒度は前記装入炭の微粉炭と混合して急速加熱
する時の加熱温度が均一になるように0.5mm以下と
することが好ましい。
【0031】本発明における粉炭とは3mm以下の粒度
が75〜80wt%以上程度に粉砕された石炭を示す。
【0032】また、本発明においてコークス強度とはJ
IS K 2151に示されているドラム強度(DI
150 15 )を示す。
【0033】本発明において、非微粘結炭とは粘結力指
数(CI)が80%未満の石炭と定義する。粘結力指数
(CI)の測定方法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.
25〜0.3mm)を配合したものを磁性るつぼで90
0℃で7分間乾留してコークス化し、かくして得られた
コークスを0.42mmの篩にかけて、その篩上に留ま
った残量を百分率で表示する方法である。
【0034】
【実施例】
実施例−1 本発明に基づいて、表1に性状を示す粘結炭A炭を70
wt%および非微粘結炭B炭を25wt%、非微粘結炭
C炭を5wt%配合した装入炭を用いて図1に示す実施
態様でコークスを製造した。装入炭を装入炭粉砕機3で
3mm以下80wt%に粉砕後、装入炭予熱機5で30
0℃に予熱した後、装入炭サイクロン6で0.3mm超
の粗粒炭と0.3mm以下の微粉炭に分級した。装入炭
の粘結力指数は84%で、装入炭サイクロンで分級され
た0.3mm以下の微粉炭量は48t/Hrであった。
これに対して表1に性状を示す非微粘結炭C炭を6t/
Hrの割合で非微粘結炭ホッパー9から切り出して非微
粘結炭予熱機10で300℃まで加熱後、装入炭サイク
ロン6で分離した前記装入炭の微粉炭と混合して粘結力
指数を75%に調節し、微粉炭加熱機11で500℃/
秒の昇温速度で460℃に加熱した後、熱間成形機14
により2.5t/cmの線圧で加圧しながら熱間成形し
て塊成化して、前記装入炭の粗粒炭と混合してコークス
炉に装入してコークス温度900℃まで乾留した。この
結果、コークス強度は81.8%と大幅に向上した。
【0035】比較例−1 従来法に基づいて、図2に示す実施態様で表1に性状を
示す粘結炭A炭を70wt%および非微粘結炭B炭を2
5wt%、および非微粘結炭C炭を5wt%配合し原料
炭を装入炭予熱機5で180℃に予熱して乾燥した後、
コークス炉に装入して900℃で乾留し、コークスを製
造した。装入炭の粘結力指数は84%である。この結
果、得られたコークスの強度は76.3%と低く、高炉
用コークスとしての強度が不充分であった。
【0036】実施例−2 本発明に基づいて、表1に性状を示す粘結炭A炭を50
wt%および非微粘結炭B炭を50wt%、配合した装
入炭を用いてコークスを製造した。装入炭を装入炭粉砕
機3で3mm以下80wt%に粉砕後、装入炭予熱機5
で320℃に予熱した後、装入炭サイクロン6で0.3
mm超の粗粒炭と0.3mm以下の微粉炭に分級した。
装入炭の粘結力指数は82%で、装入炭サイクロンで分
級された0.3mm以下の微粉炭量は48t/Hrであ
った。これに対して表1に性状を示す非微粘結炭C炭を
5t/Hrの割合で非微粘結炭ホッパー9から切り出し
て非微粘結炭予熱機10で320℃まで加熱後、装入炭
サイクロン6で分離した前記装入炭の微粉炭と混合して
粘結力指数を78%に調節し、微粉炭加熱機11で50
0℃/秒の昇温速度で460℃に加熱後、熱間成形機1
4により2.5t/cmの線圧で加圧しながら熱間成形
して塊成化した後、前記装入炭の粗粒炭と混合してコー
クス炉に装入してコークス温度900℃まで乾留した。
この結果、図4に示す如くコークス強度は80.6%と
大幅に向上した。
【0037】比較例−2 従来法に基づいて、表1に性状を示す粘結炭A炭を50
wt%および非微粘結炭B炭を50wt%、配合し原料
炭を装入炭予熱機5で180℃に予熱して乾燥した後、
コークス炉に装入して900℃で乾留し、コークスを製
造した。装入炭の粘結力指数は82%である。この結
果、得られたコークスの強度は75.1%と低く、高炉
用コークスとしての強度が不充分であった。
【0038】比較例−3 表1に性状を示す粘結炭A炭を70wt%および非微粘
結炭B炭を25wt%、非微粘結炭C炭を5wt%配合
した装入炭を用いて以下の方法でコークスを製造した。
装入炭を装入炭粉砕機3で3mm以下80wt%に粉砕
後、装入炭予熱機5で300℃に予熱した後、装入炭サ
イクロン6で0.3mm超の粗粒炭と0.3mm以下の
微粉炭とに分級した。装入炭の粘結力指数は84%で、
装入炭サイクロンで分級された0.3mm以下の微粉炭
は48t/Hrであった。前記装入炭の微粉炭を微粉炭
加熱機11で昇温速度500℃/秒で460℃に加熱し
た場合、微粉炭加熱機11内で前記微粉炭の付着により
閉塞トラブルが発生した。
【0039】
【発明の効果】以上のように、本発明により冶金用コー
クス製造プロセスにおいて原料炭中の非微粘結炭の使用
割合を大幅に増加させることが可能となり、本発明の技
術的、および経済的な効果は非常に大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用する高炉用コークス製造プロセス
の全体フロー図。
【図2】従来の予熱炭装入による高炉用コークス製造プ
ロセスの全体フロー図。
【図3】本発明の実施例1におけるコークス強度向上効
果を示す図。
【図4】本発明の実施例2におけるコークス強度向上効
果を示す図。
【図5】装入炭の粘結力指数と加熱機内の付着状況の関
係を示す図。
【図6】石炭粒度と成形炭歩留の関係を示す図。
【符号の説明】
1:装入炭配合槽 2:装入炭ベルトコンベアー 3:装入炭粉砕機 4:装入炭ホッパー 5:装入炭予熱機 6:装入炭サイクロン 7:混炭機 8:微粉炭ホッパー 9:非微粘結炭ホッパー 10:非微粘結炭予熱機 11:微粉炭加熱機 12:加熱微粉炭サイクロン 13:加熱微粉炭ホッパー 14:熱間成形機 15:コークス炉 16:CDQ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 装入炭を予熱機で250〜350℃まで
    予熱した後、サイクロンで粗粒炭と微粉炭とに分級し、
    前記装入炭の粘結力指数が所定値以上の場合に、前記微
    粉炭に非微粘結炭を添加して粘結力指数を所定の値未満
    に調節した後、昇温速度100〜1,000℃/秒で3
    50〜480℃まで急速加熱後、塊成化し、前記粗粒炭
    と混合して室炉式コークス炉で乾留すること特徴とする
    高炉用コークス製造方法。
  2. 【請求項2】 粘結力指数の所定の値を80%とするこ
    とを特徴とする請求項1記載の高炉用コークス製造方
    法。
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