JPS5861177A - 石炭軟化溶融用ピツチの選択方法 - 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、冶金用コークスｔＩｌ造する原料としては
不適当とされる石炭即ち軟化溶融性の乏しい石炭にピッ
チ類を添加配合することによって、その石炭の軟化溶融
性を向上せしめるに際し、該石炭に好適な種類のピッチ
を選択する方法に関する亀のである。

近年、エネルギー事情の悪化が原因となって、良質の原
料右脚ひっ迫が表面化するに及び従来コークス製造用と
してはめ１１９遍さな一劣質次を原料として用いる方策
が種々講じられている。その中の一つとして、比較的容
易に９４施可能で且つ効果の大きい方法として上紀劣質
脚にピッチ類を添加配合する方法が挙げられる。この方
法においては通常加熱した時の軟化溶融性が乏しい劣質
炭に適度な軟化溶融性を附与し、劣質炭を改質せしめる
結果、乾留して得られるコークスの気孔構造や組織構造
が改曽され、冶金用に耐え得る良質のコークスが得られ
るものである。

しかしながら−概に劣質炭とは言ってもその種類は多く
、性状はまちまちであるばかりか、添加されるピッチ類
にしても同様のことが言えることから、どのような性状
の石炭にどのような性状のピッチ類を添加配合すれば、
もつとも効果的に軟化溶融性を上昇せしめるかにつ−て
の知見を得ることは、当業者の極めて強く嘱望するとこ
ろであった。

そこで便法として、石炭その４のの軟化溶融性を試験す
る方法で６るギースフーデヲストメーター法をピッチ類
の添加配合され九右脚に対して用い、この結果から皇紀
知見を得る試みがなされて来た。このイースフ−デフス
トメーター法は、ギースフーグフストメーターと称され
る一種の回転粘度計管用いて試料の軟化溶融性を測定す
る方法であり、而してその測定は円筒形の容器の中に試
料石炭管挿入し、該容器を外部から加熱しながら試料内
に埋没せしめた羽根のある回転軸、即ち撹拌棒を回転せ
しめて温度と撹拌棒の回転数の関係を知ることにより行
なわれるものである。

しかしながらピッチ類の添加された劣質炭は直ちに改質
されて軟化溶融性が向上するものではなく、゛乾留途中
に外部からかなり高温の熱を得て、その結果熱改質がな
されるものであること、及び添加するピッチ類は添加さ
れる石炭に比べて軟化点が２００°Ｃ以下と低いことか
ら、ピッチ類ＯＷＡ加され九石炭をギースツープヲスト
メーターによって測定した場合、石炭の未だ改質されて
いない温度すなわちピッチ類の軟化点附近の温度で石炭
が流動性を帯びないまま、ピッチ類が潤滑油Ｏ慟Ｉをし
て撹拌棒が回転してしまい測定が不能となるほか、もし
測定できたとしてもそれはピッチ類と石炭が共存した全
体としての値であり１石次自体の軟化溶融性がどのよう
に変化し九かは知り得べくｔなかった。なんとなればピ
ッチ類と砂とをまぜても砂自身の軟化溶融性はｔ−ｐ危
く改善されないにも拘らず、測定は可能な場合があると
いうことによってもうかがい知ることができる。

以上の理由から、例えギースヲーデヲストメーター法を
用いてもピッチ類の添加された石炭についてはその軟化
溶融性が適確に把握されず、結果としてどのような性状
の石炭にどのような性状のピッチ類ｔｍ加配合すれば、
ｔつとも効果的に上記軟化溶融性を上昇せしめるかにつ
いては知り得べくもなかった。

そこで本発明者らは、ピッチ類の添加された石炭の軟化
溶融性の新たな測定方法を別途開発するに至ったが、本
発明はこの断冷に開発された測定方法による適確な測定
結果をもとに得られた％Ｏであって、ピッチ類が添加配
合されることによってもつとも効果的に石＊０軟化溶融
性を向上せしめる横なピッチの選択方法を提供すること
を目的とし、その要旨は、平物反射率（ｌｏ）が０．８
以上の石炭に対しては側鎖の少な一多環芳書族廣化水素
を主成分とするピッチ「八すなわち芳書族性指数（ｆｓ
＋）がｆａ＞０．７１１．置換定数（σ）がσ＜０．４
２．脚素と水素の原子比（Ｃ／ＩＩ　）がＣ／Ｈ＞１．
１４であるピッチを上記Ｒ，が０．８４以上の石炭に添
加配合し、一方平掬反射率（ｔｏ）が０．８未満の石炭
に対してはア＃ＪＡ／側鎖がありナフテン構造をもつピ
ッチ−１即ちｆ　ａ＜ｏ、ｓ　ＩＩ　、　　ｅ〉０．１
４．Ｃ／）Ｉ＜１．７９であるピッチを上記Ｒ，が０．
８未満の石炭に添加配合する点に存在するものである。

まず本発明方法を完成させるための基礎となった軟化溶
融性の測定方法について第１図をもとに説明する。

第１図は軟化溶融性を測定するための装置の模式図であ
って、ｌは電気炉を示し、該電気炉ｌの内部には電熱線
の如き加熱用の電気的発熱体が内蔵されている。ｇＦｉ
電気炉１内に設けられた枠体であって、直径５鱈の円筒
状測定棒８が枠体２の天井部より下方向に垂設され、試
料４の装填された内径５．６鱈、深さ４■の円筒状試料
セｊ％１５が試料４の上面と測定棒８下面とが接するよ
うに装着される。６は中央部に支点のある梃子７ｔ−介
して試料セルＳｊＥ面に上方への抑圧を与える重錘であ
って、試料上μ６には常に２０ｏｆの上向押圧力がかか
るようになされている。電気炉１内に装着された試料４
の入ったセｐｖ６は、該セルｂ内の試料の軟化溶融に従
って収縮し、上記押圧作用によって加熱途中に上昇する
が、８はその収縮変位を電気的に検出する変位検出装置
であり、検出された変位は経時的に記鏝装置９に出力さ
れる。

また１０は熱電対などの温度計であって、該温度計１０
によって検出された電気炉１内の経時的な温度変化が上
記収縮変位ともども記録装置９に出力される。なお、１
１は電気炉ｌ底部よｊ）　１００ｗ１７ｍ　ｉ　ｎの割
合で電気炉ｌ内に供給され、６１１素ガスであって、試
料６の炉内でｏｎｓｅｔ防止する。

次に上記装置を用いて、ピッチ類の添加配合された石炭
試料の軟化溶融性を測定する方法について説明する。ｔ
ず石炭に所定の量のピッチｍを添加したのち均一になる
まで混合して試料となす。

次に該試料の４０１１ｆｔ試料セｌ′ｖ５内に装入し、
電気炉１内の所定の位置すなわち測定棒８の下面が試料
４上面と接する位置に装着する。ついで、電気炉１内に
上記の量の窺素ガス１１ｔ供給しながら発熱体に通電し
、電気炉ｌ内１−１０℃／ｍｉｍの加熱速度で６００″
ａｔで外温し、その閣の温度上昇変化及びそれに伴ない
試料の軟化溶融によって起こる試料４の収縮変位を記録
装置９上に出力せしめる。第２因りは、そのようにして
得られた各測定値における炉内温度と収縮変位の関係を
示すグラフの一例であり、第２図（ロ）は、それぞれの
代表的温度における試料セフ＆／ｌＩ内の試料の状ｓＩ
′ｆ−説明する九めの模式図である。まず第２因りに示
すとお９時間の経過にしたがって温度は上昇するが、そ
の温度がピッチ類の軟化点に到達するまでは試料４は収
縮せずそのｔまの状０を継続する（ステップＩ）、これ
は第２図１）のステップＩの図で示すとおり、石炭粒子
（白丸で表示）とピッチ類粒子（黒丸で表示］がいずれ
も固体粒子としである程度の隙間をもって混在している
からである。

次にａ度がピッチ類の軟化点以上になるとピッチ類は軟
化溶融を開始し１石炭粒子間の隙間を埋めるので、試料
４は収縮し第２図（イ）、（ロ）のステップ■に示す状
態となる。なお第２図ピ）のＰｐｑピッチ類の軟化溶融
による変位である。上記の状態は試料４全体が軟化溶融
する温度まで継続し、その間に添加されたピッチ類によ
る作用を受けつつ石炭粒子は熱改質が行なわれる。Ｔ１
は熱改質された石炭の軟化溶融開示温度であり、この時
から試料４は全体として軟化溶融状１Ｉｌｔ−呈するの
で流動性が上昇するが、その結果前記重錘６による押圧
に抗しきれず溶融物が測定棒８と試料セル６の隙間から
外部に溢出し始め、残渣のみが試料セル６内Ｋｓｌｌる
。温度Ｔｆｉまで見掛の収縮が起こり。

ステップ■の状態となる。仁の場合において、外部に溢
出した軟化溶融物はピッチ類が添加された結果改質され
た石炭であゐことが別途性なった検査の結果判明した。

上記軟化溶融物及び試料セルｂ内に残った残渣を顕微鏡
にて観姦したところ、残渣中には石炭に由来する粒子が
改質されずにそのままの大きさと形状で判別できるのに
財して、湿田軟化溶融物は石炭に由来する粒子が改質さ
れた結果小さな形状となってシシ、かつ異方性組織が著
しく発達している。そしてその改質の度合は、第２図に
）で示す見掛の収縮変位であるＰａ（以下棒入度という
）ｔ−もって表現することができる。

本発明は、前述したようにピッチ類の添加された石炭の
軟化溶融性をこのような棒大度によって適確に表示しう
ろことを見い出し、各種のピッチ類と石炭との混合試料
の棒入度を測定することにより得られたものである。

そこで以下各種のピッチ類と石＊０滉舎試料について実
施した試験結果、及びそＯ結果に基づいて得られ九本発
明につき説明する。

まず、本試験に用いられ九石脚及びピッチ類の性状を第
１表及び第２’ＪＲｆＣ示す。

第１表に示すとおり１本試験に用いられた石炭は三部、
　ｌ、ｉｄｄ・１１ｆ、除いてすべて軟化溶融性の極め
て乏しい劣質炭でらって、ギースヲーデヲストメーター
法による測定では２〜８種を除いて全く測定ができない
ものである。

これらの各劣質炭に添加配合されるピッチ類としては、
第２表に示すとお９０ピッチＡ、Ｂ、Ｃを用いた。ピッ
チＡは側鎖の少ない多環式芳香族炭化水素を主体とする
構造（ｆｓ＋が大でσが小さくＣ／Ｈが高い）ｔ−有す
るピッチでおｐｌ例えばコールタールピッチのようなも
のである。又、ピッチＢは環構造の一部にナフデン構造
を含み、かつ若干の側鎖がある構造（Ｃ／Ｈが低いがｆ
ａ及びσも相当程度を示す）を有するピッチでＴｏｐ。

例えば石炭に水素添加し溶剤抽出して得られたようなピ
ッチである。さらにピッチＣは、側鎖が長くて多い多環
芳香族炭化水素を主体とする構造（Ｃ／Ｒ，ｆａは満足
しうる程度であるがｌは大きい）を有するピッチであり
、主に石油系のアスファルトを改質して得られるピッチ
である。

上記各石炭７重量部に対して、上記各ピッチの８重量部
（ただしＬｌｄｄｅｌ　Ｉハ８　：　２　）　ｔｊｆｌ
ｌ加配＋し、前記の測定方法にしたがって棒大度（Ｐζ
］この結果よシビツチ類の添加のない石炭に比し、ピッ
チ類の添加された石炭の方がほとんどの場合において、
棒入度（Ｐｃ）即ち軟化溶融性が向上していることが判
る。

そこで石炭の性状との関係において、石炭にどのような
ピッチを添加すれば、より効果的にその軟化溶融性が改
善されるかを知るために石炭の性状の代表値として平均
反射率（Ｒｏ）を取りあげ、第８表に示すｐｃ相対値と
平均反射率（Ｒｏ）との関係をプロットしたのが第８図
である。なお第８図には、本来軟化溶融性の大きい三部
炭及び、いかなるピッチ類を添加しても軟化溶融性の改
善されない劣質次であるＨｏｎｇｕａｙＪ１２のデータ
はプロットしていない、この第８図に示す関係から本発
明方法が得られたものであり、石炭の性状値として平均
反射率（Ｒｏ）を用いたところに意義がＴｏシ、他の性
状値例えば工業分析値や元素分析値などと棒入度（Ｐｃ
）又はＰ、相対値との間には見るべき関係は見い出せな
い。

即ち第８図に見られるとおり、石炭の軟化性改善に与え
るピッチの種類による影響は、石炭の平が得られる。平
均反射率（Ｒｅ）が０．８より小さい石炭に対しては、
Ｂ又はＣのような性状のピッチ、即ち長い側鎖を多く有
する多環式芳香族膨化水素を主成分とするピッチ、例え
ば石油系アスファル）？改質して得られるピッチを添加
配合し、逆に平均反射率（Ｒｅ）が０．８よりも大きい
石炭に対しては、Ａ又はＢのような性状のピッチ、即ち
側鎖の少な一多環式芳香族炭化水素を主成分とするピッ
チ、例えばコールタールピッチｔ−添加配合すればピッ
チ類の添加による石炭の軟化溶融性改善がより効果的に
現れる。尚ピッチＢは前述のとおり石炭を改質して得ら
れるピッチであって、ピッチＡとピッチＣの中間的な性
状を示すものであって、Ｒ，が０．８以上であっても０
．８未満であっても次曹ではあるが使用できる。このこ
とは、平均反射ＩＩ＠　（Ｒｏ　）が＆８未満Ｏ石＃１
２社それ自身軟化溶融性に寄与する成分が極めて乏しい
ことから、アルキル側鎖が多いか脱離する水素の多いピ
ッチ、即ち化学反応性の高ｉピッチ（σは０．１４以上
好ましくは０６２〜Ｇ、６．ｆａは０．９８以下好まし
くは０．７〜０．８．Ｃ／Ｈに１．７９以下好ましくは
１．１〜ｔ、ｉ）によって、乾留・過程で化学的に石ｊ
１２ｔ−改質することによって軟化溶融性を向上させる
ことができることを示しておタ、又上紀値が０．８以上
の方決については、それ自身ある程度の軟化溶融性がす
でに存在していることから、化学反応性よりもむしろ芳
香族性が高くアルキル側鎖の少ないいわゆる方決に対す
る溶解力の高いピッチ（σは０．４２以下好ましくは０
．２より小、ｆａは０．７６以上好ましくは０．８より
大＊　Ｃ／　ａは１．１４以上好ましくは１．１５より
大のピッチ）によって、物理的に石＊を改質せしめるこ
との方が軟化溶融性を向上せしめるのに効果があること
を示している。

本発明は以上のようになされているので、従来不明であ
った混合用右脚とピッチ類の、より効果的な組合せが明
確になり、劣質次のピッチ類の添加による改質をよｊＩ
ｊ！麿に行ないうるので、結果としてそれを配合乾留し
てよＥＩＪ％質のコークスを製造することができたー

【図面の簡単な説明】

第１図は軟化溶融性を測定するため０＠置の概略模式図
、第２図（イ）は上記装置で測定し危場合の温度と試料
の収縮変位の関係を示すグラフ、（財）はそれぞれの代
表的速度における試料の状ａｔ−説明するための模式図
、第８図線石次の反射率とＰＣ相対値との関係を示すグ
ラフである。 １・・・電気炉　　　　２・・・枠体 ８・・・測定棒　　　　４・・・試料 ５・・・試料セ／％／　　　６・・・重錘７・・・梃子
　　　　　８−２位検出装置９・・・記録装置　　　１
０・・・温度計１１・・・窒素ガス ０．５　　０．８　　Ｉｎ　　　　　　１．５　　　　
　２．＋１゛Ｖ均反４４率（Ｒｏ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１３石次にピッチｔｍ加し石炭の軟化溶融性を向上さ
   せるに際し、平均反射率（Ｒ・）が０．８以上の石炭に
   対しては下記に褐げる性状のピッチ（イ）を、又平均反
   射率（Ｒｏ）が０．８未満Ｏ石ＰＫ対しては下記に掲げ
   る性状のピッチ（ロ）をそれぞれ添加配合する様にした
   ことを特徴とする石炭軟化溶融用ピッチの選択方法。 芳香族性指数ｖｉ−１ｍ、置換定数Ｉｔｓ炭素と水素の
   原子比を０１とした場合 ピッチ類の特性：　’　”Ｃ’０．Ｔ　＠　ｓ　ｔ’：
   、　０．４１！　ＨＣ７乍〉１１４ピツチ←）の特性：
   ｆ亀＜０．９８．ｙ＞０．１４．Ｃ／Ｂ＜１．７９