JPS5811914B2 - 高炉用コ−クスの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、非・微粘結性劣質炭を多配合しうる高炉用コ
ークスの製造方法に関する。

近時、高炉用コークスの製造には使用が不適当とされて
きた劣質炭を使用するため、多くの技術開発がなされて
いる。

原料炭に粘結剤を加えて加圧成型し、得られる成型炭を
装入炭に配合してコークス炉装入原料（以下配合装入炭
という。

）とする、いわゆる成型炭配合法もその１つであるが、
この場合、成型炭の配合量に伴うコークスの冷間強度の
低下、および劣質炭の配合量に伴うコークスの熱間性状
の悪化により、成型炭の配合量と劣質炭の使用量は制限
を受ける。

つまり、通常の品位を有する装入炭に成型炭を配合する
と、その配合量の増加に伴って配合装入炭の嵩密度が増
し、これを乾留して得られるコークスの強度も向上する
が、成型炭の配合量がある程度以上、通常５０％以上に
なると、成型炭相互間に形成される空間部に装入炭粒子
が十分充填されず、反って嵩密度が減じてコークス強度
は低下する。

このことは、装入炭に成型炭を配合した場合、形状・重
量等が異なる装入炭粒子と成型炭が、搬送・貯蔵・抜出
等の取扱い過程において挙動を異にし、配合装入炭中で
の成型炭の分布が部分的に大きな変動を示していること
をも考慮しておくべきである。

例えば、通常の装入炭に外径寸法３０〜４０ｍｍ、重量
３０〜４０ｇ、比重１．２程度の成型炭を配合すると、
配合装入炭の搬送過程では、重量のある成型炭は搬送機
の端部において装入炭粒子より大きな速度で放出され、
又貯蔵に際しては堆積表面を転落あるいは滑落し、更に
炭槽より抜き出して装炭車に移載するに際しては、槽内
の偏析及び内容物の移動順序によって、成型炭は抜出後
期に含量が多くなることなどがある。

このことは一本発明者等が研究過程において、装入炭に
成型炭３０％を平均に配合した配合装入炭を収納量７０
Ｔの炭槽に装入し、下部抜出孔から２ＴＴａＯ２分取し
て、各回毎に成型炭量を測定した結果、第１図に示すよ
う各回毎の成型炭量は１５〜５０％の範囲で変動してい
ることから明らかである。

したがって、次の段階であるコークス炉炭化室への装入
に伴う成型炭量の分布変動を除いて考えても、配合装入
炭中の平均成型炭量を３０％程度以上とすると、成型炭
量が４５〜５０％を越える部分が生じ、この部分では前
記したよう嵩密度が低下して、得られるコークスの強度
が低下する。

このため、成型炭配合法を工業的規模で実施する場合、
配合装入炭中の平均成型炭量は、３０％程度を限度とし
て管理するのが通例とされている。

又、前記したよう配合装入炭中の成型炭量が適当であれ
ば、コークス強度は向上するので、その強度向上分に見
合った分だけ、従来高炉用コークスの製造にその使用が
不適当とされてきた劣質炭を原料炭として使用しても、
同等のコークス強度を維持することができる。

つまり、成型炭配合法の採用により、１０〜２０％程度
の劣質炭が使用できると一般には考えられている。

本発明者等は、装入炭中の劣質炭の含有量限界を究明す
るため、各種の実験を行なった結果、装入炭中に劣質炭
を２０％程度まで配合して使用する場合、その３０％程
度を加圧成型して成型炭配合法を採用すれば、得られる
コークスの冷間強度と熱間性状を維持することはできる
が、劣質炭の配合量が２０％程度を越えると成型炭配合
法を採用しても、得られるコークスの熱間性状が急激に
悪化することを認めた。

つまり劣質炭を２０％程度以上配合した場合、その一部
を加圧成型し、得られる成型炭を配合するとしても、熱
間性状の点で近代的大型高炉用コークスとして使用に耐
えるコークスは製造できなかったのである。

一般に非・微粘結性劣質炭は、その構成炭素がリヂツド
な三次元架橋構造をとっているため、コークス化されて
も化学的活性度が高く、更に現実的には若年炭が多いこ
ともあって、高温における反応性ガスとの化学的反応性
が大きい。

このため、装入炭中に劣質炭の配合量を増すにしたがっ
て、生成されるコークスは高炉内におけるガス化反応の
進行が速やかとなり、コークス自体の脆化、高炉内の荷
重と衝撃による粉化が促進され、高炉操業の阻害要因と
なる。

前記したよう、劣質炭を配合した装入炭でも、その一部
、３０％程度を加圧成型することにより気孔率の小さい
、比重の高い緻密なコークス組織を得ることができ、コ
ークスの化学的活性化を抑制し、高炉内高温域における
脆性を改善するのであるが、劣質炭の配合量が２０％程
度以上となると、加圧成型による活性化抑制効果も及ば
ず、コークスの熱間性状は急速に悪化する。

本発明者等は、前記した点に関して鋭意研究を進めた結
果、非・微粘結性劣質炭を装入炭中に均一に混合してか
ら、その一部を加圧成型するのではなく、劣質炭のみ、
若しくは劣質炭が４０％以上となるように装入炭と混合
したのち、その全量を加圧成型する、つまり劣質炭の全
量を成型炭中にのみ存在させれば、加圧成型による活性
化抑制効果、すなわち圧密によるコークス組織の緻密化
効果、あるいは瀝青質粘結剤による改質効果等を、劣質
炭粒子に及ぼすことができるので、配合装入炭に占める
劣質炭の割合を３０〜４０％に高めてもコークスの熱間
性状の悪化は著しく抑制されることを見出した。

しかしながら前記したよう、配合装入炭中の成型炭量は
３０％程度が限度であるので、成型炭をたとえ劣質炭の
みで製造したとしても、配合装入炭中の劣質炭は３０％
以上とはなり得なく、劣質炭の性状にもよるが、実際的
には劣質炭を精々１５〜２０％使用するに止まり、劣質
炭の使用量の増大は望めないのである。

したがって工業的規模で実施するためには、配合装入炭
の搬送・貯蔵・抜出等その取扱過程で生じる成型炭の変
動範囲を小さくすると共に、配合装入炭中の平均成型炭
量を５０％以上とした場合の嵩密度の低下を抑制する必
要がある。

上記技術が確立できれば、前記したよう配合装入炭中に
３０〜４０％の劣質炭を使用しても、冷間強度と熱間性
状の良好な高炉用コークスが製造できるので、省資源並
びに経済面で我国鉄鋼業に大きく寄与することができ、
係る技術開発が強く要望されてきている。

本発明は前記実情に鑑み、幾多の実験をつみ重ねてなさ
れたものであって、非・微粘結性劣質炭を４０％以上混
合した成型炭用原料炭に粘結剤を加え、加圧成型して２
種類以上の形状の成型炭を調製し、得られた複数種類の
形状の成型炭を、装入炭に対して３５％以上配合して配
合装入炭とし、該配合装入炭を乾留することを特徴とす
る劣質炭を多配合しうる高炉用コークスの製造方法を提
示するものである。

更に、詳細に説明すると、本発明は非・微粘結性劣質炭
のみ、若しくは当該劣質炭が４０％以上となるように装
入炭と混合した成型炭用原料炭に、所望の粘結剤を配合
して混合あるいは混練し、加圧成型して２種類以上の形
状の成型層を調製し、得られる形状の異なる成型層の合
計量が、装入炭に対して３５％以上となるように配合し
て配合装入炭とし、該配合装入炭をコークス炉で乾留し
てコークスを得るものである。

ここで、非・微粘結性劣質炭としては、Ｃ３Ｎ（ＪＩＳ
Ｍ２ＳＯ４４るつぼ膨張試験方法）０〜２、流動性指
数（ＪＩＳ Ｍ２ＳＯ４５流動性試験方法〔ギーセラー
プラストメータ一方法〕）０〜１０ＤＤＰＭ、全膨張指
数（オーディベル・アルニュー）０の特性を有する高炉
用コークスの製造には不適当とされる石炭を用いるもの
である。

又、装入炭としては揮発分２５〜３０％、Ｃ８Ｎ３〜８
の範囲にあり、かつコークス化したときのドラム強度（
ＪＩＳ Ｋ２１５１６・２ ドラム試験方法）がＤＩ３
０１５９２以上となるよう任意の石炭を配合調製して得
られる高炉コークス用装入炭として、従来公知の性状範
囲を有するものでよい。

又加圧成型に際しては、加圧成型機を２式以上用いて各
加圧成型機に異った形状の金型を装備せしめてもよいが
、加圧成型機は１式で金型を２式以上装備せしめること
もできる。

以下実施の一例により、本発明の詳細な説明する。

実施例 １ 第１表に示す劣質炭と装入炭を、劣質炭は３ｍｍ以下が
８５％、装入炭は３ｍｍ以下が８０％となるように粉砕
後、第２表Ａ群に示す割合で混合し、試料Ａ群（Ａ１．
Ａ２．Ａ３）を調製した。

次にＡ群各試料の一部を取り出し、おのおのに粘結剤と
して軟化点が２７℃のロードタール７％を配合し、４０
℃で混練後ダブルロール成型機で平均重量３４．９の成
型層をおのおの調製して、得られた成型層３２％とＡ群
各試料６８％を配合し、試料Ｂ群（Ｂ１．Ｂ２．Ｂ３）
を調製した。

次に同じ劣質炭と装入炭を１：１の割合で混合し、前記
と同様に粘結剤を配合後混練し、平均重量３４ｇ、２１
ｇ、１２ｇの３種類の成型層を調製し、３種類の成型層
は３４ｇのものを５０％。

２１ｇと１２ｇのものをおのおの２５％の割合で混合し
、この混合した成型層を装入炭に第２表Ｃ群に示す割合
で配合して試料Ｃ群（Ｃ１，Ｃ２゜Ｃ３）を調製した。

各試料中の劣質炭量は第２表に示すよう、はぼ２０％、
３０％、４０％となる。

これらＡ１−Ｃ５の９試料と第１表の装入炭のみからな
る試料との合計１０試料をＪＩＳ Ｍ８ＳＯ１５・３カ
ン焼方法に準じて試験し、得られたコークスのドラム強
度とその塊状反応性を測定した。

得られた結果を第３表に示す。

なお塊状反応性はコークスの熱間性状を明らかとするた
め行なうもので、コークスを３８〜５０ｍｍに調整し、
その１．５Ｋｇを円筒状容器に充填して、管状電気炉に
装着する。

次いで下部より窒素ガスを流しながら９５０℃に昇温し
、昇温後窒素ガスを炭酸ガスに切り換え、１２１／ｍｉ
ｎの割合で流しながら２時間流通させる。

その間において、容器より出た炭酸ガスと反応によって
生成した一酸化炭素の混合ガスを一定時間毎に採取し、
一酸化炭素の容積比を測定してその平均値を塊状反応性
とした。

第３表の結果より、装入炭のみから得られるコークスの
冷間強度と比較する場合、劣質炭を単に混合したＡ群試
料は、劣質炭量の増加と共に急激にコークス品位が低下
し、劣質炭を２０％配合した試料番号Ａ１においても高
炉用コークスとして使用に耐え得ない。

約３０％を成型炭としたＢ群試料は劣質炭量の増加と共
に徐々に強度は低下するが、装入炭のみから得られるコ
ークスの強度と大差はない。

これに対して、本発明に係るＣ群試料は、装入炭のみか
ら得られるコークスの強度を若干うわまわる強度で、劣
質炭量に関係なく一定している。

又、熱間性状つまり炭酸ガスとの反応性を示し、高炉内
における減耗劣化を示す指標である塊状反応性は、通常
の成型炭配合法を表わすＢ群試料では劣質炭の増加に伴
って急激に増大し、Ａ群試料の数値に近くなる。

このことは、高炉での実際使用状況に近い高温域ではコ
ークスの劣化が著しく、成型炭配合法の効果が十分発揮
されていないことを明らかに示している。

これに対し本発明に係るＣ群試料は高温域における劣質
炭配合の影響が最も少なく、通常装入炭の反応性に略々
近い値を示し、本例の場合４０％近くの劣質炭を配合し
ても、実際に高炉用コークスとしての使用に十分耐え得
るものであることを明らかとしている。

これらの結果は前記したよう、Ｃ群試料においては、劣
質炭全粒子に加圧成型による活性化抑制効果を及はすこ
とができることによるものである。

実施例 ２ 第４表に示す劣質炭と装入炭を３ｍｍ以下が８０％とな
るように粉砕後１：１の割合で混合し、実施例１におい
て調製したと同様にして、重量の異なる３種類の成型炭
を調製した。

この内、平均重量３４ｇの成型炭のみを第５表に示す割
合で配合して試料り群（Ｄｌ・・・・・・Ｄ６）を調製
した。

又、平均重量３４ｇのものを５０％、平均重量２１ｇと
１２ｇのものをおのおの２５％の割合で混合し、この混
合した成型炭を装入炭に第５表に示す割合で配合して試
料Ｅ群（Ｅｌ・・・・・・Ｅ５）を調製した。

調製したＤ群とＥ群の各試料を内側寸法縦３５ｃｍ、横
２３．０ｃｍ、高さ３５．５ｃｍの鉄製箱状容器に入れ
、１０ｃｍの高さから３回鉄板上に落下後その容積を測
定し、嵩密度とした。

次いで、各試料をおのおのの嵩密度に合わせて焼成用カ
ンに充填し、電気炉に装着して乾留した。

得られた嵩密度とドラム強度を第５表に示す。

なお、同じ条件で装入炭のみについて測定しているので
、その結果も示す。

第５表の結果より、平均重量３４ｇの成型炭１種類のみ
を配合したＤ群試料では、成型炭配合量５０％程度まで
は嵩密度が上昇し、コークス強度は装入炭のみから得ら
れるものに比べて優位にあり、成型炭配合法の効果が発
揮されているが、それより成型炭の配合量を増すと嵩密
度とコークス強度は低下し、コークス品位が劣化する。

これに対し、本発明に係るＥ群試料では、嵩密度の上昇
はＤ群試料に比較して少ないが、反面成型炭の配合量が
多い場合においても嵩密度の低下は僅かであり、またコ
ークス強度は成型炭の配合率が２０〜８５％の範囲でほ
ぼ一定しており、かつ装入炭のみから得られるものと同
等である。

すなわち、本発明では配合装入炭中の成型炭量が部分的
に相当程度変動しても、配合装入炭の嵩密度およびコー
クス強度に与える悪影響は極めて小さいことを意味して
いる。

この場合において、Ｄ群試料でみられる顕著な嵩密度の
低下は、成型炭を多配合することで成型炭相互間に形成
される空隙部が充填されないことに起因することは明ら
かである。

又嵩密度が高い試料Ｄ４でコークス強度の低下の傾向が
認められるのは、乾留前の空隙の分布が問題となること
を示すものと考えられる。

この傾向は、成型炭の形状にも関連するが、単一形状の
成型炭を使用する限り避けられないものであり、形状の
異なる、好ましくは小型形状の成型炭を混在せしめる方
が空隙部の充填が容易になるものと考えられる。

実施例 ３ 実施例２の第４表に示す劣質炭と装入炭を３ｍｍ以下が
８０％となるように粉砕後１：１の割合で混合し、実施
例１において調製したと同様にして、平均重量３４ｇ、
２１ｇ、１２ｇの成型炭を調製した。

この３種類の各成型炭を第５表に示すとおり種種の割合
で混合し、この混合したＦ１〜Ｆ１７の各混合成型炭を
第４表に示す装入炭に４０％、８０％の割合で配合して
試料を調整した。

各試料について実施例２において測定したと同様にして
嵩密度を測定し、次いで各試料をおのおの嵩密度に合わ
せて焼成用カンに充填し、電気炉に装入して乾留した。

得られた嵩密度とドラム強度を第６表に示す。

なお、同じ条件での装入炭のみについての測定は、実施
例２で測定しているので省略した。

第６表の結果より、成型層配合量４０％の場合は、成型
層１種類のみを配合しても、また、複数種類の成型層を
配合しても生成するコークス強度にはほとんど差が生じ
ないが、成型層配合量８０％の場合は、成型層１種類の
みを配合するよりも複数種類の成型層を配合するのが嵩
密度の低下、コークス強度の低下が少なく、特に平均重
量３４ｇの成型層５０％以上で、かつ、平均重量１２ｇ
の成型層を１０〜５０％混合したＦ６．Ｆ７．Ｆ１０〜
Ｆ１４の場合は、嵩密度の低下も僅かであり、しかも、
コークス強度は、装入炭のみから得られるものと同等か
、あるいは若干高い値を示している。

このことから、成型層を多量に配合する場合には、大型
形状の成型層５０％以上、小型形状の成型層１０〜５０
％を混合した混合成型層を配合するのが有利である。

又、成型層の配合量を同一重量比に維持する場合、単位
重量の小さな成型層を使用することは、配合される成型
層の個数を多量にすることを意味し、装入炭粒子中にお
ける成型層の分布はより均一となる。

したがって、本発明では単位重量が小さく、かつ型状寸
法の異なる複数種類の成型層を混合して使用することに
より、単に嵩密度の最高値を配合比率の大きな領域に変
化させるだけでなく、配合装入炭中の成型層の分布をよ
り均一とし、成型層の平均配合比率に対する変動を小さ
くする効果も発揮する。

又、小型形状の成型層は大型形状の成型層に比べ、搬送
機の端部における放出、貯蔵、堆積、抜出等の取扱い過
程で、放出・転落・滑落等の速度が小さく、配合装入炭
中の成型層の偏析を防止することができる。

又、成型層の形状を、例えば卵形等の非対称形、あるい
は成型層の表面に凹凸・溝等を構成することなどにより
、転落・滑落等を更に制御することもできる。

ここで、複数形状の成型層としては、例えば角形（マセ
ツク型等）の場合、各寸法が相似の関係にあり重量が異
なる相似形の数種類の成型層であっても良く、又、例え
ば角形の成型層と、前記卵形の成型層のように、非相似
形の成型層を混在せしめても良く、更に前記相似形の成
型層と非相似形の成型層が混在していても良い。

上記したよう本発明は、非・微粘結性劣質炭を加圧成型
して加圧成型による活性化抑制効果と、形状の異なる複
数種類の成型層を混在せしめることにより、成型層の分
布変動の抑制および配合比率の増大に伴う嵩密度の低下
を抑制する効果とを組み合わせることにより、配合装入
炭中に非・微粘結性劣質炭を多量に配合して使用しても
、高炉用コークスとして十分使用できるコークスを製造
しうる工業的に極めて有用なものである。

【図面の簡単な説明】

図面は、従来技術における配合装入炭中に占める成型炭
割合の、抜き出し経過に伴う変動を示す関係線図である
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 非・微粘結性劣質炭４０〜８０％と装入炭または装
   入炭とは異なる原料炭６０〜２０％を混合した成型炭用
   原料炭に粘結剤を加え、加圧成型して２種類以上の形状
   の成型炭を調製し、得られた複数種類の形状の成型炭を
   、装入炭に対して３５％以上配合し、室炉式コークス炉
   で乾留することを特徴とする高炉用コークスの製造方法
   。 ２ 複数種類の形状の成型炭が、相似形で重量が異なる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の高炉用コ
   ークスの製造方法。 ３ 複数種類の形状の成型炭が、一種ないし全種非相似
   形であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   高炉用コークスの製造方法。