JPS6262889A - 成型コ−クス用成型炭の製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、成型コークス用成型炭の製造方法に係り、特
に乾留過程で発生する成型炭の融着を防止可能な成型コ
ークス用成型炭の製造方法に関するものである。

（従来の技術） 近年の世界的な鉄鋼業の発展にともない、製鉄原料の１
つであるコークスの消費は膨大な量にのぼっている。し
かるに、このコークスの製造に不可欠な原料炭の供給に
は限界があるばかりでな（、現在の原料炭の品質を将来
に亘って維持することさえ困難とされている。

そこで、世界各国では地球上にほぼ普遍的に駄作しかつ
資源量も豊富な非粘結炭や微粘結炭を主原料とした高炉
用コークスの製造研究が進められている。そして、これ
らの研究の中で成型コークスの製造方法は将来の有力な
コークス製造技術としてここ数十年来多くの国々でその
開発が進められてきた。

しかし、いずれのプロセスもまだ工業的に大規模に成型
コークスを製造し、高炉用として使用するまでには至っ
ていないのが現状である。

このように成型コークスの製造法の開発が期待され急務
とされているにもかかわらず未だ実用化できない原因は
、現行のコークス製造法に比較して、その経済的有利性
が近年の石炭需給の緩和を背景に低下してきたことを否
定できないが、さらに重要なことは、安定して良品質の
成型コークスを製造できる技術が確立されていないこと
による。

ところで、良品質の成型コークスを安定して製造するた
めの重要な要素の１つは、乾留中の成型コークス用成型
炭の融着を防止することである。

成型コークス用成型炭の融着は製品となる成型コークス
の原形歩留りの低下を招き、かつ、コークス強度の低下
原因となるばかりか、乾留炉内のガス流れを妨げて不均
一乾留の大きな要因となる。

さらに言えば融着の程度が激しければ成型コークス用成
型炭を乾留炉から排出することが困難になり、操業の安
定性を著しく阻害することになる。

このように成型コークス用成型炭の融着は、製造上大き
な問題であるものの、融着を防止する有効な方法はまだ
確立しているとはいえない。

成型コークス用成型炭の融着原因は、これまでの本発明
者らの知見によると次の３つの要因が絡んで起るもので
ある。

■　成型炭を構成する配合原料の粘結性が過剰なために
溶融、膨張し、成型炭同士が融着する。

■　成型炭が荷重軟化し、成型炭同士の接触部分が点接
触から面接触となり、面接触部分で融着する。

■　乾留過程で発生するタール成分が低温部の成型炭の
表面に凝縮し、見掛は上成型炭表面部の粘結性が過剰と
なり、成型炭同士が融着する。

これらの要因の中で■の配合原料の粘結性過剰による融
着については、配合原料の粘結性を厳しく管理すること
により防止すことが可能である。

しかしながら■、■の要因にもとづく融着についてはそ
の解決は極めてむつかしいものであった。

すなわち■の要因である荷重軟化にもとづく融着につい
ていえば成型炭を構成する結合材の軟化に起因する融着
現象であるからである。

一般に成型コークス製造時において、特に必要とする強
固な成型炭を製造するための手段として、高温乾留時に
コークス化性を阻害しない結合材が広く用いられている
。この成型コークス製造用成型炭結合材として、従来か
ら石炭系のタール、ピッチ等が使用され、また石油アス
ファルト等の石油系結合材も提案されているが、これら
の物質は５０〜２００℃の温度で軟化溶融する性質を有
している。したがって、この軟化溶融現象の有無は成型
コークス製造において、原形を維持したコークスを製造
できるか否かを決定づける重大な因子となっている。す
なわち、成型炭は乾留のために加熱昇温していく過程に
おいて前記結合材を使用する場合にはそれ自身の軟化温
度以上において軟化し溶出する。このように比較的低温
領域で結合材が軟化すると成型炭自身の強度が低下し荷
重に耐えられなくなって変形し、ひどいときには原形を
とどめない状態に潰れてしまう。このように変形した成
型炭はその後さらに温度が上昇してい（過程で石炭が溶
融する温度になると成型炭相互が融着することになる。

また前記融着要因の■についていえば、たとえば成型炭
を、竪型炉で加熱ガスを直接炉内に吹込んで乾留する場
合において、高温のガスと接触して成型炭が熱分解を起
すと熱分解生成物としてのガス、タールを生成する。こ
れらの熱分解生成物の一部は加熱ガスに随伴して低温部
の成型炭の表面で凝縮し、成型炭の表面の粘結性を見掛
工高める作用を有する。この結果これらの成型炭が溶融
温度に加熱されると成型炭の表面部の粘結性が過剰なた
め、成型炭相互の接触部で融着することになる。こうし
た■、■の融着要因については、成型原料に結合材とし
てピッチ、タール類が用いられると一層融着を促進する
ものであり、その融着防止は避は難いものであった。そ
こで、この融着を防止する方法として、成型炭中心部の
温度が２００℃に達したときの成型炭中心部の昇温速度
が１０〜ｂ 雰囲気温度を上昇させ、成型炭の表面で急速に硬化層を
形成させることによって結合材の軟化により軟らかくな
った内部を保護する方法（特公昭５９−１６５８８）、
あるいは、パルプ廃液等の粘調性液とカルシウム酸化物
等を混合した液で被膜を成型炭表面に形成する方法（特
公昭４５−１０４１４）等が提案されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、これらの例で示されている方法は、成型炭中心
部の昇温速度を管理する方法等乾留炉のヒートパターン
制御上困難な問題が多いこと、あるいは、成型炭を乾留
炉へ搬送する途中および乾留炉へ装入する過程において
、被膜が剥離して乾留過程では融着防止の効果が薄くな
る、等の理由で工業的規模で経済的に融着のない成型コ
ークスを製造するには不十分であった。

本発明は、上記したような問題点に檻みて成されたもの
で、工業的規模で経済的に、特に乾留過程で発生する成
型炭の融着を防止可能な成型コークス用成型炭の製造方
法を提供せんとするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、非粘結炭を主原料とし、タール、ピンチ類を
結合材として得られる成型炭の表面を、酢酸ビニール系
、フェノール系樹脂等の有機高分子材水溶液にセメント
、石灰粉等の無機質材を混合してなる混合液で被覆した
後、養生処理により該有機高分子材を硬化せしめて強固
な無機質被覆層を有する成型炭とすることを要旨とする
成型コークス用成型炭の製造方法である。

すなわち、本発明者らは上記したような状況に鑑み、成
型炭の表面改質による融着防止方法について検討した結
果、成型炭の表面を僅かな無機質材で強固に被覆してや
る方法が融着防止に極めて有効であることを確認したの
である。

つまり、無機質材を成型炭の表面に被覆する方法は、先
に記述したように特公昭４５−１０４１４にも見られる
が成型次表面における無機質材の被覆力が不十分なため
、ハンドリング過程で剥離して、十分な融着防止効果を
発揮し得なかった。

すなわち、公知方法では、カルシウム、マグネシウム等
の無機質材を、鉱油、動植物油、コールタール、パルプ
廃液のような固結力の極めて弱い液状物質に加えて、成
型次表面を被覆するものであるため、ハンドリング過程
で無機質材が剥離するのは当然といえた。

そこで本発明者らは、水溶性の有機高分子材、たとえば
酢酸ビニール系、フェノール系樹脂等を水に溶解させ、
この水溶液に無機質材たとえばセメント、石灰粉等を混
合し、これらの混合液に成型炭を浸漬後、乾燥もしくは
加熱により有機高分子材を硬化させることにより、成型
炭の表面に強固な無機質材の被覆を形成せしめることが
できた。

このようにして得られる成型炭は従来法の無機質材被覆
工程炭と異なり、ハンドリング過程での、無機質材の剥
離が少ないため、成型炭の原料に結合材としてピ・ノチ
、タール類を用いた成型炭でも乾留過程における成型炭
の軟化融着を防止できるとともに、熱分解生成物の一部
が成型炭の表面に凝縮し、見掛上成型炭表面の粘結性が
過剰になっても、無機質材被覆によって融着に至らない
ことが確認された。

なお、本発明方法で用いられる水溶液の有機高分子材と
しては、酢酸ビニール系、フェノール系樹脂のほか、ポ
リビニルアルコール、アクリル樹脂やエポキシ樹脂等も
利用できる。また、無機質材としては、セメントや石灰
粉のほか蛇紋岩やドロマイト粉のように高炉使用上スラ
グ成分として望まれる物質を使用してもよい。

次に本発明方法を工業的に実施する場合の成型コークス
製造工程を第１図および第２図に基づいて説明する。

第１図は本発明方法の製造工程を示すフローチャート、
第２図は従来法の場合の第１図と同様のフローチャート
である。

本発明方法は基本的には従来の製造工程に無機質材被覆
工程を加えることにある。

すなわち、本発明方法では加圧成型機で成型された成型
炭は被覆浴槽を通し、成型次表面を有機高分子材を固結
材とする無機質材で被覆後、養生槽で有機高分子材を硬
化させることによって、無機質材を強固に成型次表面に
付着させるものである。

（作　　　用） 本発明方法によれば、成型炭の表面を被覆する方法とし
て、有機高分子材に僅かな無機質材を混合した水溶液を
使用すると共に、この水溶液で被１後、乾燥もしくは加
熱により前記水溶液中の有機高分子材を硬化させる為、
成型炭の表面に強固な無機質材の被覆を形成せしめるこ
とができる。

（実施例１） 第１表に示すように、ピッチ、タールを結合材とし、非
粘結原料（オイルコークスを含む）を主原料とする６５
龍×６５龍Ｘ　４５　ａｍのマセンク型の成型炭につい
て、有機高分子材として第２表に示すような酢酸ビニー
ル系樹脂、フェノール系樹脂、アクリル系樹脂、ポリビ
ニルアルコールを固結材とする水溶液９０部に、無機質
材として石灰粉１０部を混合させてつくった混合液を表
面に塗布し、１００　’Ｃで１５分間加熱することによ
り、上記有機高分子材を硬化処理した。

第１表 これらの成型炭について、無機質材である石灰粉の成型
炭表面での付着性を評価するため直径２００龍、長さ２
５０鰭のＩ型ドラムに成型炭１０個を装入し、６０　ｒ
、ｐ、ｍ、で回転させて成型炭の粉化率を測定した。こ
こで粉化率はドラム回転後６龍のフルイ下量の重量割合
で示した。なお、本発明方法の効果を明確にするために
未処理の成型炭および従来法にもとづくパルプ廃液を固
結材とする成型炭についても同様の測定を実施した。

本検討で使用した固結材の濃度とともに各成型炭の粉化
率を第２表に示す。

第２表 菱 これらの結果から明らかなように、固結力の強い有機高
分子を用いたテストｌｌ＆１３．４．５．６の本発明方
法の成型炭は、テスト隘１．２に示す未処理の成型炭や
従来法のパルプ廃液を固結材とする成型炭に比較して、
成型炭の粉化が著しく低減していることが理解される。

このことより有機高分子材水溶液が単に石灰粉を成型炭
表面に強固に付着させるばかりでなく、成型炭に君子浸
透し成型炭の強度を向上させていると考えることができ
る。また、目的とする石灰粉の成型炭表面での付着性は
、本発明方法の場合ドラム１分間回転後も損なわれるこ
となくいづれも良好に成型炭表面を被覆していることが
確認され、ドラム２分回転後壓相当量の付着が確認され
た。

しかし従来法のテスト寛２の場合は、ドラム２分間回転
後には大半が剥離しており、目視観察でも石灰粉の付着
は僅かしか見られなかった。これらの結果から、本発明
方法で得られる成型炭は乾留炉までの搬送過程の衝撃に
対しても無機質材被覆層を剥離することなく十分耐える
ものと判断された。

次に、本発明による成型炭の融着防止効果を確認するた
め、第２表に示した各成型炭についてＩ型ドラム１分間
回転後の成型炭をＩＥＩの石油缶に各２缶づつ充填し、
６５０℃に保持された３０ＫＶＡの電気炉に装入後０−
　１５　ｋｇ／ｃｕｔ相当の荷重下で３℃／分の昇温速
度で１０００゛Ｃまで昇温し、５時間保持した後取り出
し、散水消化後融着率とコークスのドラム強度を測定し
その結果を第３表に示した。なお、融着率の測定は目視
により成型コークスが２個以上合体融着した量の全コー
クス量に対する比率で表わした。

第３表 これらの結果から明らかなように、未処理の成型炭ＩＶ
ｋ１１から得られる成型コークスの品質は融着率が高く
、かつコークスの強度も低い。

また、従来法の成型炭ｌｌ＆Ｌ２から得られる成型コー
クスも石灰粉で被覆されているとはいえ、■型ドラム１
分間回転により石灰粉が成型炭表面から相当量剥離して
いるため、融着率の低減効果も小さく、コークス強度も
十分とは言えない。

一方、本発明方法の成型炭１１ｈ３．４．５．６から得
られるコークスはいづれも融着が殆どな（、コークス強
度も良好であった。　なお、石灰粉に代替して消石灰粉
を使用しても効果はほとんど変らなかった。

（実施例２） 前記（実施例１）における無機質材（石灰粉）に替えて
、セメント（テスト階７）、蛇紋岩（テスト隘８）、ド
ロマイト粉（テスト阻９）を１０部使用して（実施例１
）と同様の実験を行なった。

その結果を下記第４表〜第６表および第７表〜第９表に
示す。

なお、第４表および第７表はセメントを使用した場合の
第２表および第３表と同様の表、第５表および第８表は
蛇紋岩を使用した場合の第２表および第３表と同様の表
、第６表および第９表はドロマイト粉を使用した場合の
第２表および第３表と同様の表である。

第４表 第５表 第６表 第７表　　　第８表 第９表 上記第４表〜第６表および第７表〜第９表より明らかな
如く、無機質材を石灰粉からセメント、蛇紋岩およびド
ロマイト粉に替えた場合にも（実施例１）と同様の結果
が得られた。

以上の説明から明らかなことは、成型コークスの融着を
防止するためには、無機質材を成型炭の表面に強固に付
着させておくことが重要と言え、その方法として本発明
方法のごとく有機高分子材を固結材とする無機質材の被
覆方法が極めて有効と確認された。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明方法によれば、成型炭の表
面に無機質材を強固に付着させることができる為、乾留
過程で発生する成型コークスの融着を防止でき、良品質
の成型コークスを安定して製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の製造工程を示すフローチャート、
第２図は従来の製造工程を示すフローチャートである。 第１図 ｆ４２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）非粘結炭を主原料とし、タール、ピッチ類を結合
   材として得られる成型炭の表面を、酢酸ビニール系、フ
   ェノール系樹脂等の有機高分子材水溶液にセメント、石
   灰粉等の無機質材を混合してなる混合液で被覆した後、
   養生処理により該有機高分子材を硬化せしめて強固な無
   機質材被覆層を有する成型炭とすることを特徴とする成
   型コークス用成型炭の製造方法。