JPS58160390A - コ−クスの製造法 - 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】 この発明は、前もって期待した所定の強度を有するコー
クスを製造する方法に係わるものである。

通常、コークスは多種類の原料石炭を配合して装入炭と
なし、該装入炭をコークス炉に装入して乾留することに
より得られる。このようにして得られたコークスは、鉄
鉱石と交互に高炉に装入され、鉄鉱石を還元する役目に
供される。

ところで、コークスは上述の還元剤としての役目の他に
、高炉内に吹き込まれる熱風の流通を良くせしめる構造
剤としての働きもしていることから、高炉用のコークス
はなるだけ固いものであること及び高炉内での高温還元
雰囲気に於ける崩壊に耐え得るものであることが理想と
され、それ（２） を得るために」二連の原料石炭の適切なる配合が行われ
るのである。

そこで、得られるコークスの強度を前もって予測し、其
の予測に基いて種々の銘柄の原料石炭をその特性に応じ
て選択、配合することにより、得られるコークスの強度
を所定の値以上にするための配慮が払われる。

ところで、コークスの強度については、常温に於ける強
度である所謂冷間強度と高温の高炉内の還元雰囲気を模
した環境を得てのち測定される所謂熱間強度とがあり、
後者の方がより高炉操業に適応した要因であることから
近年それが注目され始めている。

従来、このようなコークス強度の予測又は推定において
は、予め単味の原料石炭を乾留した場合の上記それぞれ
のコークス強度を求めておき、加成性が成立するとの前
提のもとに、配合された装入炭の配合割合でそれぞれの
単味の原料石炭のコークス強度を加重平均して、その装
入炭から得られる上記それぞれのコークスの強度の推定
値を（３） 求めるのが一般的であった。

しかしながら、通常石炭は主に炭素及び縮合度の高い芳
香族化合物から成る複雑な有機化合物であり、乾留過程
で各銘柄毎に相互に影響しあうことから、必ずしも加成
性が成立するとは限らず、上述の加重平均による推定も
完璧なものであるとは言いがたい。

また、このような推定法にあっては既に配合の終った装
入炭についてのコークス強度の予測は可能であるが、初
めて使用される新規の単味原料石炭については相変らず
乾留試験を行わねばならずはなはだ繁雑であった。

このような不都合を解消するため、従来、業界において
一般的に実施されていた簡便なコークス強度の推定法は
、冷間強度については比較的小量の試料でもって容易に
試験して得られる原料石炭の揮発分及び最高流動度等の
値とコークスの強度との間に相関関係が存在することに
着目し、予め上記揮発分や最高流動度等とコークス強度
との関係を示す回帰式を求めておき、原料石炭（単味（
４） であるか既配合済であるかは問わない）の揮発分を測定
して後その測定値を上記回帰式に代入して、その原料石
炭のコークス強度を推定すると言うものである。

しかし、最高流動度についてはさることながら、たとえ
原料石炭の揮発分とコークス強度の間に相関関係がある
とは言え、揮発分はあくまで乾留によってガスや有機化
合物に移行する成分であり、残余の固形分である炭素が
コークスに成ることを考えれば、これとて精度の高い推
定法であるとは言い難い。

また、熱間強度については、コークスが高炉内で高温の
還元雰囲気にさらされる時の強度の尺度であるため、そ
れにどのよ、うな要因が利くかは定め離＜、適切な基準
がないままに単味炭のテスト炉による試験結果を待って
、それより得られるデータをもとに装入炭の強度を推定
しており、上述冷間強度のような回帰式を求めることは
今後の課題として残されているのが現状である。

そこで、近年石炭の組織学上の知見がコーク（５） 大強度推定のために用いられるようになり、各単味炭や
配合済の装入炭の平均反射率や１・−タルイナート分等
の石炭組織学上の特性値が石炭の最高流動度やその他の
要因共々回帰式の独立変数の項として取り入れられた結
果、漸次コークス強度の推定精度は上昇しつつあるのは
事実である。

然し乍ら、上述のよ・うな石炭組織学上の知見をコーク
ス強度推定の道具として用いたとしても推定精度の面か
らは未だ満足の得られるものではなく、さらに精度の良
い推定法の開発は当業者の長らく嘱望するところであっ
た。

本発明者は、上述の事情にかんがみ鋭意研究の結果、原
料石炭の構成元素の代表的なものである炭素に対する酸
素や硫黄の割合更には灰分含量や灰分の組成をコークス
強度推定のための回帰式の独立変数の項の中に含ませれ
ば、高度に有意な推定式が得られることを見出した結果
、本発明を完成させるに至った。

本発明の要旨は原料石炭をコークス炉で乾留して所定の
強度を有するコークスを得るに際し、（６） 予め、コークスの冷間強度の項を従属変数とするに際し
ては独立変数の項中に原料石炭中の酸素含量と炭素含量
の比及び硫黄含量と炭素含量の比の項を含ませた回帰式
を、コークスの熱間強度の項を従属変数とするに際して
は独立変数の項中に原料石炭中の灰分含量の項を含まゼ
た回帰式を、試験データ又は実操業データをもとに統剖
的手法を用いて求めておき、該回帰式に基いて原料石炭
を選択し、コークス炉に装入して乾留することを特徴と
するコークスの製造法に存する。

以下、本発明を更に詳細に説明する。

前述したとおり、従来量も精度が良いとされているコー
クスの冷間強度を推定する回帰式には、その独立変数の
中に原料石炭の平均反射率や最高流動度の項、さらには
従来から用いられている原料石炭の揮発分の項等が採用
されていたが、これらのみではその推定精度に限界があ
るのである。

その理由は詳らかではないが、平均反射率は石炭の炭化
度を示すメジャーであり、最高流動度は乾留中の石炭の
溶融性即ち軟らかさを示すもの（７） であって、得られるコークス品質の機構を説明する一つ
の尺度ではあっても、恐らく石炭のコークス化性総てを
説明する因子とはなり得す、従って同じ平均反射率や最
高流動度を示す石炭であっても、元素組成が異なるとコ
ークス化性は異なることがあるのである。

さらに、単味炭の平均反射率や最高流動度が既に判明し
ている場合であって、それら単味炭を配合して装入炭と
なすような場合の装入炭のコークス強度を推定するよう
な時には、通常加成性が成立するとの前提のもとに各銘
柄の配合割合を重みとした加重平均値をもって装入炭の
平均反射率や最高流動度とし、以後所定の回帰式でその
装入炭のコークス強度を算出することが行われる。

しかしながらこのような場合、銘柄の異なる原料石炭の
配合によって各原料石炭同志が互いに影響しあい、その
結実装入炭としては異なった平均反射率や最高流動度に
成ることも考えられ、ひいては加重平均の結果得られた
コークス強度の推定値は正しい値ではなくなると言う不
都合が存在（８） するのである。

そこで、発明者が注目したのは採取された試料がなるだ
け母集団を代表しやすいような特性値であって、しかも
必ず加成性の成立するような特性値であり、それらから
多くの思考錯誤の結果得られた独立変数としての特性値
が、冷間強度の場合は原料石炭中の酸素含量と炭素含量
の比及び硫黄含量と炭素含量の比であり、更には熱間強
度の場合は原料石炭中の灰分含量や灰分の組成なのであ
る。

即ち、原料石炭中の炭素や酸素や硫黄の含量、更には灰
分の量や組成については、元素分析の結果容易に其の値
を得ることができるばかりか、比較的どのようなサンプ
リングを行っても略母集団を代表せしめる試料を得るこ
とができ、更にどのような原料石炭の配合をしてもその
値に加成性が成立するのである。そのうえ、原料石炭中
の硫黄分についてはコークスの生成に係わる基本的な要
素であり、又酸素骨については乾留中に炭素と反応して
燃焼し、原料石炭の正常なコークス化を疎（９） 外する要因であることから、原料石炭中の炭素に対する
それらの割合、則ち硫黄含量と炭素含量の比及び酸素含
量と炭素含量の比をコークス強度推定の回帰式の独立変
数の項に加えることは極めてリーズナブルなことなので
ある。

即 艇ち、本発明に於いては従来から回帰式の独立変数の項
中に用いられていた平均反射率の項や最高流動度の項等
の他に、冷間強度にあっては新らたに原料石炭の酸素含
量と炭素含量の比及び硫黄含量と炭素含量の比の項を、
又熱間強度にあっては原料石炭の灰分量の項を追加した
回帰式を採用するのであり、このことによって従来にも
増して精度の高いコークス強度の推定が事前に行い得る
のである。

而して、本発明に於ける冷間強度推定のための回帰式の
一例は以下の通りである。

ＤＩ＝ａ−Ｒｏ十ｂ−Ｒｏ＋ｃ−ＭＦＤ＋ｄ　　・（○
／Ｃ）”４−　ｅ　・　（０／Ｃ）＋　ｆ　・　（Ｓ／
Ｃ）＋　α （１０） ＤＩｉコークス強度（Ｊ　Ｉ　Ｓ　Ｋ　２］５１）１ｏ
；原料石炭の平均反射率 ＭＦＤ　ｉ原料石炭の最高流動度 （０／Ｃ）ｉ原料石炭の酸素含量と炭素含量の比 （Ｓ／Ｃ）；原料石炭の硫黄含量と炭素含量の比 ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ　；回帰係数 α；回帰式に於ける常数項 であり、上記回帰係数については多数の過去の試験デー
タや実操業データをもとに統計的な処理、詳しくは重回
帰分析を行うことにより得ることができる。ただし、各
項の次数及び係数についてはコークス炉に於ける操業条
件やコークス炉の形式に依って異なってくる極めてロー
カルコンディション的色彩の強いものであるので、本回
帰式を採用するに際しては予め其の条件に合った式を個
々に算出しておく必要がある。

次に、熱間強度（コークスを摂氏１１００度で一定時間
炭酸ガスの雰囲気中に置いた後の強度（１１） 〉の推定については、前述したように適切な推定用の要
因がないままに、テスト炉から得られる単味炭の強度値
をもとにして、配合炭の配合割合で加重平均しコークス
強度を推定してきたが、単味炭の強度試験が繁雑である
のに加え、推定精度も各単味炭同志の相乗効果により必
ずしも良好なものではなかった。

そこで、発明者は上記の欠点を補うべく、石炭の組成そ
のものに立ち返って検討を行い、熱間強度はコークス中
に含まれる灰分量及び其の組成が大きく影響することを
見出したのである。

即ち、コークス中には通常１０％内外の灰分が含まれる
が、その量そのものも熱闘強度に寄与する他、シリカの
ようにコークスの炭素間の一１１ｆ諮形成を強固にし其
の強度を増加さゼる要因と、カルシウム、カリウム、ナ
トリウム等のように高温還元雰囲気がコークスの崩壊を
助長せしめる要因強度に大き炎寄与しているのである。

而して、本発明における熱間強度推定のため（１２） の回帰式の一例は以下の通りである。

Ｒ３Ｉ　＝　ｋ−Ｒｏ＋　］・ＣＭＦＤ　）”　＋　ｍ
−ＭＰＤ　＋ｎ・（０／Ｃ）＋０・（Ｎ／Ｃ）＋ ＡＳＩＩ　・（ｐ−３ｉＯ，＋　ｑ−ＣａＯ＋　ｒ・（
ＴｉＯ１ｆ＋５−ＴｉＯ，＋ｉ　　（Ｐｅ２０．ｙ　ｆ
＋　　ｕ−Ｆ１３２０．＋　ｖ−Ｎａ２０＋　ｕ・Ｋ２
Ｏ）＋γ ここに、Ｒ３Ｉ　　；コークスの熱ｔｌ［（Ｊ　Ｉ　Ｓ
Ｋ　２１５１に準拠した測定方法で 測定される） Ｎ／Ｃｉ原料石炭中の窒素含量と炭 素の比 ＡＳＩＩ　；原料石炭中の灰分含量 ５ｔＱ２ｉ原料石炭中の酸化珪素含量 ＣａＯｉ原料石炭中の酸化カルシウ ム含量 Ｔｉ０ｚｉ原料石炭中の酸化チタン含量Ｆｅよ０３；原
料石炭中の酸化鉄含量 Ｎ　ａ　ｚＯｉ原料石炭中の酸化ナトリウム含量 （１３） Ｋ２Ｏ；原料石炭中の酸化カリウム 含量 なお、それぞれの要因項の前に付けられた英小文字は回
帰係数であり、Ｔは回帰常数である。

この回帰式は前述の冷間強度の回帰式共々単味の原料石
炭においても、それら単味の原料石炭を配合して得られ
る装入炭においても適用できることは言うまでもない。

なお、本発明の要旨はあくまでその特許請求の範囲の記
載のとおり、冷間の場合にあってはコークス強度を推定
する回帰式の独立変数の項の中に酸素含量と炭素含量の
比の項及び硫黄含量と炭素含量の比の項を含ませること
であり、また熱間の場合にあっては灰分含量の項を含ま
せることであって、其の他の項がどのようなものであっ
ても本発明の技術的範囲に含まれるのは言うまでもない
。

本発明は以上のようになされているので、焼成試験を行
うことなく予め従来よりも精度良くコークス強度を推定
することができ、日々の配合針（１４） 画の立案のみならず、長期に亙る生産計画や更には原料
石炭の買付は時にも役立てることができる等工業上極め
て有用な発明である。

〔実施例−１〕 原料石炭の代表的な３７銘柄につき試験炉を用いて乾留
しコークスを得た。このコークスのそれぞれに対してド
ラムテスターを用い、コークス強度（Ｄ１１５）を測定
してその測定値を得た。

それと同時に別途それら原料石炭の平均反射率、最高流
動度、１・−タルイナート量、揮発分、酸素含量と炭素
含量の比、硫黄含量と炭素含量の比を測定した。

それらの測定値をもとに、本発明に係わる回帰式及び従
来一般的に採用されている回帰式を重回帰分析に依って
それぞれ求めた。

それぞれの回帰式の形は以下の通りである。

本発明に係わる回帰式 ％式％（０ （） （１５） 従来式 ＤＩ−ｇ−Ｒｏ＋　ｈ−ＭＦＤ＋　　ｉ−ＴＩ＋ｊ　・
ν■＋βなお、ＴＩは１・−タルイナー１〜量、ＶＭは
揮発分、ｇ、ｈ、ｉ、ｊは回帰係数、βは回帰常数であ
り、その他の記号については、前述の通りである。

その後、コークス強度の実測値とそれぞれの推定式から
の計算値との比較を行った。その結果従来式においては
回帰からのバラツキ即ちσは　０．３０であるのに対し
、本発明に係わる回帰式にあってはσは０．２０と小さ
く本発明の方が推定精度が良好であるのが判る。

第１図は実測値に対する計算値即ち推定値の偏差をグラ
フに表したものであるが、この図からも本発明に係わる
回帰式の方が明らかに推定精度が高いことが判る。

第１図中縦軸のσは、冷間コークス強度推定値の実測値
からの偏差である。又横軸の１．２．３、・・・・１１
は、原料石炭の炭種を示したものであって、各数字は下
記の炭種に対応する。

１　・・・米国低揮発骨炭 （１６） ２　・・・米国中揮発骨炭 ３　・・・米国高揮発骨炭 ４　・・・豪州強粘結炭 ５　・・・カナダ強粘結炭 ６　・・・豪州強粘結炭 ７　・・・中国早強粘結炭 ８　・・・豪州弱粘結炭 弱 ９　・・・アフリカ塾粘結炭 １０　　・・・米国微粘結炭 １１　　・・・国内炭 又第１図の折れ線中、実線は実施例−１の場合の偏差、
点線は比較例の場合の偏差を示したものである。

〔実施例−２〕 実施例−１で得られたコークスを試験用電気炉に装入し
、摂氏１１００度に加熱後一定時間炭酸ガスと反応させ
、冷却後の強度を測定した。

以下、実施例−１と同様に本発明に係わる回帰式及び平
均反射率のみを要因とした回帰式を重回帰分析に依って
それぞれ求めた。

（１７） 本発明に係わる回帰式 ％式％ ） ） ） 平均反射率を要因とした回帰式（比較式）Ｒ３Ｉ　　＝
　　ｘ・Ｒｏ＋　　ｙ−Ｒｏ十δなお、それぞれの要因
の意味は前述の通りであって、それらの項の前に付けら
れた英小文字は回帰係数であり、δ及びＴは回帰常数で
ある。

その後、コークス強度の実測値とそれぞれの推定式から
の計算値との比較を行った。その結果比較式においては
回帰からのバラツキ即ちσは１７．７０であるのに対し
、本発明に係わる回帰式にあってはσは５．８５と小さ
く本発明の方が推定精度が良好であるのが判る。

即ち、比較式のように、従来強度推定の要因として用い
られている平均反射率を独立変数として組み立てた式に
あっては使用に耐えない推定楕（１８） 度であるのに対して、本発明方法に係わる推定式にあっ
ては、通常、熱闘強度測定のバラツキそのものが３〜５
であることを考えれば、充分使用に耐え得る精度である
。

第２図は実測値に対する旧算値即ち推定値の偏差をグラ
フに表したものである。第２図中縦軸のσは、熱闘コー
クス強度推定値の実測値からの偏差であり、横軸の１．
２．３・・・１１は、実施例−１のところで述べたと同
じ原料石炭の炭種をこの図からも本発明に係わる回帰式
の方が門弟１図は冷間のコークス強度の実測値に対する
計算値の偏差を示すグラフであり、第２図は熱間のコー
クス強度の実測値に対する計算値の偏差を示すグラフで
ある。

特許出願人　関西熱化学株式会社 代理人　弁理士　大　石　征　部 （１９）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）原料石炭をコークス炉で乾留して所定の強度を有
   するコークスを得るに際し、予め、コークスの冷間強度
   の項を従属変数とするに際しては独立変数の項中に原料
   石炭中の酸素含量と炭素含量の比及び硫黄含量と炭素含
   量の比の項を含ませた回帰式を、コークスの熱間強度の
   項を従属変数とするに際しては独立変数の項中に原料石
   炭中の灰分含量の項を含ませた回帰式を、試験データ又
   は実操業データをもとに統計的手法を用いて求めておき
   、該回帰式に基いて原料石炭を選択し、コークス炉に装
   入して乾留することを特徴とするコークスの製造法。 （２）独立変数の他の項が、原料石炭の平均反射率及び
   ／又は原料石炭の最高流動度であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のコークスの製造法。 （１） （３）従属変数の項が熱間強度である場合の独立変数の
   他の項として、原料石炭の灰分の組成の項又は該組成と
   灰分含量の積の項を含ませたことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のコークスの製造法。