JPH10245566A

JPH10245566A - 高炉用コークスの製造方法

Info

Publication number: JPH10245566A
Application number: JP5191997A
Authority: JP
Inventors: Takashi Arima; 孝有馬
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1997-03-06
Filing date: 1997-03-06
Publication date: 1998-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】膨脹圧を許容限界以下に抑制し、かつコーク
ス強度を一定に維持しながら、高膨脹圧炭と低石炭化度
炭を多量に使用できる高炉用コークスの製造方法を提供
する。【解決手段】膨脹圧２０ｋＰａ以上の高膨脹圧炭を２
０ｗｔ％以上と、揮発分３０％以上４０％未満で膨脹率
が０％以上の低石炭化度炭を４０ｗｔ％以上７０ｗｔ％
未満とを配合した配合炭をコークス炉に０．７４ｔ／ｍ
³ 以上の嵩密度で装入して乾留する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高膨脹圧炭および
低石炭化度炭を多量に使用できる高炉用コークスの製造
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】石炭をコークス炉で乾留してコークスを
製造する過程で、加熱された石炭は膨脹したコークス炉
の炉壁に圧力を及す。この圧力は膨脹圧と呼ばれている
が、膨脹圧が高いとコークス炉が損傷する危険性があ
る。従って、膨脹圧をコークス炉の炉体強度からの限界
値以下に制御することは、コークス炉操業において重要
な課題である。通常、膨脹圧は１０ｋＰａ以下に管理さ
れている。

【０００３】石炭の中には、膨脹圧が数十ｋＰａ以上に
なる高膨脹圧炭があり、これらの石炭を配合すると、配
合炭の膨脹圧が極端に上昇する。従って、膨脹圧を１０
ｋＰａ以下に管理するために、通常、高膨脹圧炭の使用
を１０ｗｔ％程度以下に制限しているのが実態である。

【０００４】一方、低石炭化度の石炭資源があるが、低
石炭化度炭を多量に配合すると、コークス強度が低下す
る。高炉用コークスは、高炉までの輸送や高炉内での衝
撃に耐えるため、所定の値以上の強度を持つことが要求
されるので、強度の低いコークスは使用できない。な
お、コークス強度としてはＪＩＳＫ２１５１に規定さ
れている回転ドラム強度指数ＤＩ１５０−１５などが
用いられている。このため、低石炭化度炭はたかだか３
０ｗｔ％程度しか配合することができない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、高膨脹
圧炭は、生成するコークスの強度は高く、コークス製造
には有用な石炭であるが、コークス用以外の用途には向
かず、資源有効利用の点からも、コークス炉での配合割
合の制約緩和が期待されている。また、低石炭化度炭は
安価であるため、コスト面から、さらに多量に使用する
ことが期待されている。

【０００６】本発明は、上述したような従来技術におけ
る問題点を解決するため、膨脹圧を許容限界以下に抑制
し、かつ、コークス強度を一定に維持しながら、高膨脹
圧炭と低石炭化度炭を多量に使用できる高炉用コークス
の製造方法を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、膨脹圧２０ｋ
Ｐａ以上の高膨脹圧炭を２０ｗｔ％以上と、揮発分３０
％以上４０％未満で膨脹率が０％以上の低石炭化度炭を
４０ｗｔ％以上７０ｗｔ％未満とを配合した配合炭を、
コークス炉に０．７４ｔ／ｍ³ 以上の嵩密度で装入して
乾留することを特徴とする高炉用コークスの製造方法で
ある。

【０００８】また、本発明は、膨脹圧２０ｋＰａ以上の
高膨脹圧炭を２０ｗｔ％以上、揮発分３０％以上４０％
未満で膨脹率が−２０％以上の低石炭化度炭を４０ｗｔ
％以上７０ｗｔ％未満、および歴青物を１ｗｔ％以上１
０ｗｔ％未満とを配合した配合炭を、コークス炉に０．
７４ｔ／ｍ³ 以上の嵩密度で装入して乾留することを特
徴とする高炉用コークスの製造方法である。

【０００９】ここで、膨脹率は、ＪＩＳＭ８８０１の
方法で測定した膨脹率である。また、高膨脹圧炭とは、
乾留時に２０ｋＰａ以上の膨脹圧を発生する石炭と定義
し、低石炭化度炭とは、ＪＩＳＭ８８１２の方法によ
り測定した揮発分が３０％以上４０％未満の石炭と定義
する。

【００１０】

【発明の実施形態】従来、揮発分３０％以上４０％未満
の低石炭化度炭を装入炭に多量に配合すると、石炭粒子
間の接着が悪くなることと、コークスの亀裂が多くなる
ことのため、コークス強度が低下すると考えられてき
た。

【００１１】石炭粒子間の接着が悪くなるのは、低石炭
化度炭は軟化した際の粘結性が低く、かつ軟化する温度
が通常の粘結炭と比較して低いため、粘結炭が軟化する
温度では低石炭化度炭は既に再固化しているので、他の
石炭粒子との接着が悪くなるからであると考えられてき
た。

【００１２】また、コークスの亀裂が多くなるのは、低
石炭化度炭の場合、一旦軟化した石炭が再固化した後の
収縮率が大きいためである。

【００１３】本発明者は、高膨脹圧炭と低石炭化度炭と
を組合わせることにより、これらを多量に配合しても配
合炭の膨脹圧を１０ｋＰａ以下に抑制し、かつコークス
強度を確保できることを見い出し本発明に至った。

【００１４】まず、石炭粒子間の接着については、低石
炭化度炭でも、ＪＩＳＭ８８０１のディラトメーター
による膨脹率が０％以上の石炭を用い、高膨脹圧炭を２
０ｗｔ％以上配合し、かつ石炭の嵩密度を０．７４ｔ／
ｍ³ 以上にした場合は、石炭粒子間の接着は十分確保さ
れることを見出した。この条件を満たす場合、まず低温
で低石炭化度炭が先に軟化した際に低石炭化度炭粒子同
士の接着は、膨脹率が０％以上と比較的高い低石炭化度
炭を使用していることと、石炭の嵩密度が高く粒間空隙
が少いこととにより、十分確保される。さらに、より高
温で粘結炭が軟化することにより、粘結炭同士の接着お
よび粘結炭と低石炭化度炭との接着も確保される。すな
わち、石炭粒子同士の接着には、両方の粒子が軟化して
いることが必ずしも必要なのではなく、最低限どちらか
の粒子が軟化していれば接着は起ることが判明した。従
って、コークス強度を維持するために必要なのは、特
に、低石炭化度炭同士の接着を確保することであり、そ
のための条件は本発明の方法により確保される。

【００１５】嵩密度を０．７４ｔ／ｍ³ 未満とした場合
でも、膨脹率が０％以上の石炭を用いれば石炭粒子間の
接着は確保できる。しかし、低石炭化度炭は揮発分が高
くコークス収率が低いためコークスの気孔率が高くな
り、コークス強度の値が低くなって、高炉用コークスと
しての基準を満たすことが困難である。

【００１６】以上から、膨脹圧２０ｋＰａ以上の高膨脹
圧炭を２０ｗｔ％以上と、揮発分３０％以上４０％未満
で膨脹率が０％以上の低石炭化度炭を４０ｗｔ％以上７
０ｗｔ％未満配合し、かつ、コークス炉への装入嵩密度
を０．７４ｔ／ｍ³ とすることにより、配合炭の膨脹圧
を１０ｋＰａ以下に抑制しかつコークス強度を高く維持
できることを見いだした。

【００１７】また、膨脹率がより低い低石炭化度炭の場
合でも、膨脹率が−２０％以上の石炭を用いた場合は、
石炭の嵩密度を０．７４ｔ／ｍ³ 以上にし、かつ、ター
ル、ピッチなどの歴青物を１ｗｔ％以上１０ｗｔ％未満
配合することにより、石炭粒子間の接着は十分確保され
ることを見出した。この方法では、歴青物の配合により
低石炭化度炭の膨脹率が改善されるため、より膨脹率の
低い石炭でも使用可能となる。歴青物の配合率は最低１
ｗｔ％以上なければ効果が小さくコークス強度を維持で
きない。また、歴青物を多量に配合しても次第に効果が
飽和するので、１０ｗｔ％超配合することは効率的でな
い。

【００１８】さらに、コークスの亀裂に関しては、低石
炭化度炭の配合割合を７０ｗｔ％以下とし、かつ高膨脹
圧炭を２０ｗｔ％以上配合すれば、亀裂は増加しないこ
とが分った。

【００１９】また、再固化後の収縮率には加成性がな
く、低石炭化度炭の配合割合が７０ｗｔ％までは粘結炭
の収縮が支配的であり、低石炭化度炭の収縮率が大きい
ことの悪影響を回避できるため、マクロ亀裂が減少す
る。低石炭化度炭を７０ｗｔ％を超えて配合すると、低
石炭化度炭の収縮が支配的となり、コークスのミクロ亀
裂が増加する。

【００２０】低石炭化度炭を多量に配合すると、コーク
スのミクロ亀裂も増加する。高膨脹圧炭は再固化温度が
高く、低石炭化度炭が大きく収縮する４６０〜４９０℃
において軟化状態を維持しているため、低石炭化度炭の
収縮を緩和し、低石炭化度炭粒子周囲に発生しやすいミ
クロ亀裂を減少させる。高膨脹圧炭を２０ｗｔ％以上配
合すれば、ミクロ亀裂の発生が少く、コークス強度が低
下しないことが判明した。

【００２１】また、膨脹圧に関しては、高膨脹圧炭を２
０ｗｔ％以上配合しても、低石炭化度炭を３０ｗｔ％以
上配合すれば、膨脹圧が１０ｋＰａ以下に抑制すること
ができる。このようにすると、高膨脹圧炭が軟化したと
き、既に再固化した低石炭化度炭が不活性物として作用
してガスのパスとなるため、ガス圧が上がらず、従って
膨脹圧が上がらない。

【００２２】コークス炉への装入嵩密度を０．７４ｔ／
ｍ³ 以上にするには、成型炭配合法などの装入炭の一部
を塊成化する方法および装入炭の水分６％以下への乾燥
などの方法を用いればよい。

【００２３】

【実施例】表１に示す石炭を用いて、表２に示す配合炭
を調製し、炭化室内容積１８．１ｍ³ のコークス炉で水
分を３ｗｔ％に調整して装入し、いずれの場合も嵩密度
０．８ｔ／ｍ³ で乾留した。乾留の際には、炭化室中心
部のガス圧を測定した。このガス圧は膨脹圧の原因であ
り、これに等しい圧力が炉壁に膨脹圧として掛っている
ので、膨脹圧と等しい。また、製造されたコークスのＪ
ＩＳＫ２１５１によるドラム強度指数ＤＩ１５０−
１５を測定した。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】実施例１は、本発明の第１の方法に従っ
て、高膨脹圧炭を３０ｗｔ％配合し、揮発分３０％以上
４０％未満で膨脹率が０％以上の低石炭化度炭を５０ｗ
ｔ％配合した場合で、膨脹圧は５．５ｋＰａであり、許
容限界である１０ｋＰａをクリアしていた。コークス強
度はＤＩ１５０−１５が８５．５と高炉用コークスと
して十分高いレベルであった。

【００２７】実施例２は、実施例１の場合より高膨脹圧
炭を増加して高膨脹圧炭を４０ｗｔ％配合し、揮発分３
０％以上４０％未満で膨脹率が０％以上の低石炭化度炭
を６０ｗｔ％配合した場合で、膨脹圧は７．０ｋＰａで
あり、許容限界である１０ｋＰａをクリアしていた。コ
ークス強度はＤＩ１５０−１５が８５．２と高炉用コ
ークスとして十分高いレベルであった。

【００２８】実施例３は、本発明の第２の方法に従っ
て、高膨脹圧炭を３０ｗｔ％配合し、揮発分３０％以上
４０％未満で膨脹率が−２０％以上の低石炭化度炭を４
０ｗｔ％配合し、さらにタールを３ｗｔ％配合した場合
で、膨脹圧は５．１ｋＰａであり、許容限界である１０
ｋＰａをクリアしていた。コークス強度はＤＩ１５０
−１５が８５．８と高炉用コークスとして十分高いレベ
ルであった。

【００２９】実施例４は、本発明の第２の方法に従っ
て、高膨脹圧炭を４６ｗｔ％配合し、揮発分３０％以上
４０％未満で膨脹率が−２０％以上の低石炭化度炭を５
０ｗｔ％配合し、さらにタールを４ｗｔ％配合した場合
で、膨脹圧は７．２ｋＰａであり、許容限界である１０
ｋＰａをクリアしていた。コークス強度はＤＩ１５０
−１５が８５．１と高炉用コークスとして十分高いレベ
ルであった。

【００３０】比較例１は、揮発分３０％以上４０％未満
で膨脹率が０％以上の低石炭化度炭を２５ｗｔ％しか配
合していないため、コークス強度は十分高いが、膨脹圧
が１６．８ｋＰａであり、許容限界である１０ｋＰａを
超えた。

【００３１】比較例２は、揮発分３０％以上４０％未満
で膨脹率が０％以上の低石炭化度炭を７５ｗｔ％も配合
したため、膨脹圧は３．２ｋＰａで許容限界である１０
ｋＰａをクリアしたが、コークス強度ＤＩ１５０−１
５が７１．３と大幅に低下し、高炉用コークスとして使
用できない。

【００３２】比較例３は、揮発分３０％以上４０％未満
で膨脹率が０％以上の低石炭化度炭として、膨脹率が−
２５％と低い石炭を使用したため、膨脹圧は５．１ｋＰ
ａで許容限界である１０ｋＰａをクリアしたが、コーク
ス強度ＤＩ１５０−１５が７７．８と大幅に低下し、
高炉用コークスとして使用できない。

【００３３】

【発明の効果】本発明により、コークス強度を一定に維
持して乾留時の膨脹圧を許容限界以下に低下できる。こ
れにより、高膨脹圧炭を２０ｗｔ％以上および安価な低
石炭化度炭を３０〜７０ｗｔ％と多量に使用することが
でき、石炭配合の自由度が増し、石炭資源を有効に活用
できるとともにコークスコストの低下が図れる。

【００３４】また、コークス強度を一定の値に保つこと
ができる結果、高炉の安定操業と効率的操業が維持でき
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】膨脹圧２０ｋＰａ以上の高膨脹圧炭を２
０ｗｔ％以上と、揮発分３０％以上４０％未満で膨脹率
が０％以上の低石炭化度炭を４０ｗｔ％以上７０ｗｔ％
未満とを配合した配合炭を、コークス炉に０．７４ｔ／
ｍ³ 以上の嵩密度で装入して乾留することを特徴とする
高炉用コークスの製造方法。
【請求項２】膨脹圧２０ｋＰａ以上の高膨脹圧炭を２
０ｗｔ％以上、揮発分３０％以上４０％未満で膨脹率が
−２０％以上の低石炭化度炭を４０ｗｔ％以上７０ｗｔ
％未満、および歴青物を１ｗｔ％以上１０ｗｔ％未満と
を配合した配合炭を、コークス炉に０．７４ｔ／ｍ³ 以
上の嵩密度で装入して乾留することを特徴とする高炉用
コークスの製造方法。