JPWO2015146122A1 - 石炭混合物、及び、石炭混合物の製造方法、並びに、コークスの製造方法 - Google Patents

Abstract

浸透距離が大きすぎる石炭を多量に用いる場合でも、配合炭の乾留で得られるコークスの強度を高位に維持する可能とする、配合炭を構成する石炭含有混合物を提供する。高浸透距離石炭は、下記式［Ｉ］で求まる浸透距離の値を超える浸透距離を有する。浸透距離低減炭は、ビトリニットの平均最大反射率Ｒｏが１．２５％以上かつ全イナート量が３０体積％以下である。石炭含有混合物では、浸透距離低減炭の割合が、高浸透距離炭の割合の０．２５〜３．０倍の範囲である。浸透距離＝１．３×ａ×ｌｏｇＭＦ（式［Ｉ］）定数ａは、ギーセラー最高流動度ＭＦの常用対数値ｌｏｇＭＦ＜２．５の範囲にある少なくとも１種以上の石炭について、測定された浸透距離及びｌｏｇＭＦの値を用いて、原点を通る回帰直線を作成した際のｌｏｇＭＦの係数の０．７から１．０倍の範囲の定数である。

Description

本発明は、コークス原料として使用される石炭混合物であって、強度の高いコークスを製造可能な石炭混合物に関し、該石炭混合物の製造方法、及び、コークスの製造方法に関する。

高炉で銑鉄を溶製する場合、高炉内に鉄鉱石類とコークスとを交互に装入し、それぞれを層状に充填し、羽口より吹き込まれる高温の熱風で鉄鉱石類やコークスを加熱するとともに、コークスから発生したＣＯガスで鉄鉱石類を還元する。この高炉の操業を安定して行うためには、炉内での通気性や通液性を確保する必要があり、強度、粒度および反応後強度等の諸特性に優れたコークスが不可欠である。なかでも、回転強度などのコークス強度は、特に重要な特性である。

通常、高炉に装入されるコークスは、ＪＩＳ Ｋ ２１５１に示される回転強度試験等によりコークス強度の測定を行い、コークス強度の管理を行っている。石炭は、乾留により軟化溶融して互いに接着し、コークスとなる。従って、石炭の軟化溶融特性の違いが強度に大きな影響を及ぼし、コークス強度の管理の観点から石炭の軟化溶融特性を評価する必要がある。軟化溶融特性とは、石炭を加熱したときに軟化溶融する性質であり、通常、軟化溶融物の流動性、粘度、接着性、膨張性、浸透性などにより評価される。

石炭の軟化溶融特性のうち、軟化溶融時の流動性を測定する一般的な方法としては、ＪＩＳ Ｍ ８８０１に規定されるギーセラープラストメータ法による石炭流動性試験方法が挙げられる。ギーセラープラストメータ法は、径を４２５μｍ以下に粉砕した石炭を所定のるつぼに入れ、規定の昇温速度で加熱し、規定のトルクをかけた撹拌棒の回転速度を測定し、１分ごとの目盛分割（ｄｄｐｍ）をもって試料の軟化溶融特性を表す方法である。その他の軟化溶融特性評価方法としては、定回転方式でトルクを測定する方法、動的粘弾性測定装置による粘度の測定方法、ＪＩＳ Ｍ ８８０１に規定されているジラトメーター法が知られている。

石炭流動性試験方法に対して、特許文献１には、コークス炉内で石炭の軟化溶融物が置かれている状況を考慮した条件、すなわち、軟化溶融した石炭が拘束された条件で、かつ周囲の欠陥構造への溶融物の移動、浸透を模擬した条件で、軟化溶融特性を評価する方法が提案されている。特許文献１には、この方法で測定される浸透距離は、従来の方法とは異なる石炭軟化溶融特性の指標であることが記載されている。特許文献１によると、浸透距離はコークス強度に影響を及ぼし、浸透距離が大きすぎる石炭をコークス製造用の配合炭に配合すると、コークス中に粗大な気孔欠陥を形成することで、コークス強度が低下することが記載されている。

さらに、特許文献２では、コークス強度の低下を招く浸透距離の範囲を規定し、その範囲から外れるように、コークス製造原料として単独または他の石炭と配合して用いられる個別銘柄の石炭の浸透距離を調整することが開示されている。具体的な浸透距離の調整方法として、主にふたつの方法が示されている。そのうちのひとつが、浸透距離の異なる石炭を混合し、浸透距離を調整する方法である。この方法は、配合炭の浸透距離が、配合炭を構成する単味の石炭の浸透距離と、その配合率から導かれる加重平均値とほぼ一致することを利用している。もうひとつが、石炭を酸化もしくは風化処理する方法である。この方法は、温度や時間、酸素含有量などの酸化条件を制御することによって酸化の程度を変えることで、原料炭の浸透距離を低下させることができることを利用している。また、特許文献３では、特許文献２と同じくコークス強度の低下を招く浸透距離の範囲を規定し、その範囲に該当する石炭を、所定の粒度よりも細かくしてからコークス製造用の配合炭に配合することで、コークス強度の低下を招く浸透距離を示す石炭の悪影響を緩和し、前記配合炭から高強度の冶金用コークスを製造する方法が開示されている。

特許第５０６２３５３号明細書 特許第５０７１５７８号明細書 特許第５１５２３７８号明細書

坂本ら：ＣＡＭＰ−ＩＳＩＪ、第１１巻、１９９８年、第９８頁 有馬ら：鉄と鋼、第８２巻、１９９６年、第４０９頁 野村ら：ＣＡＭＰ−ＩＳＩＪ、第４巻、１９９１年、第１３２頁 宮津ら：「日本鋼管技報」、第６７巻、１９７５年、第１２５〜１３７頁

上述の通り、浸透距離が大きすぎる石炭はコークス強度の低下を招くので、その石炭をあまり多く配合炭に加えずに、コークスを製造することが理想的である。しかしながら、原料の安定調達の観点から、多産地多銘柄となる複数種の石炭の配合を指向する現在のコークス製造においては、浸透距離が大きすぎる石炭であっても、多量に使用したいという要請がある。従来の技術には、浸透距離が大きすぎる石炭を使用するための措置が記載されているものの、以下のような問題がある。

特許文献１では、コークス強度を低下させないために、配合炭の浸透距離が大きくなりすぎないように、複数銘柄の石炭を配合することや、浸透距離の大きな石炭の配合割合（適宜、単なる「割合」または「混合割合」とも呼ぶ）が大きくなりすぎないようにすることは記載されているものの、その浸透距離の大きな石炭と組み合わせ得る他の石炭の特性や、浸透距離の大きな石炭の許容可能な配合割合についての基準は記載されていない。

特許文献２では、異なる性状の石炭を混合することによって望ましい浸透距離を有する石炭混合物の調製方法が記載されているが、混合する個別の石炭の浸透距離について、それぞれの石炭の浸透距離測定値を、それぞれの石炭の混合割合を重みとした加重平均値と、配合炭の浸透距離測定値が略一致することを前提としている。しかしながら、実際には、加重平均値と浸透距離測定値とが略一致しない石炭の組み合わせがあり、そのような組み合わせの石炭を含む石炭混合物の浸透距離の調整に、特許文献２の技術を適用することは現実的ではなく、更には、特許文献２には、加重平均値と浸透距離測定値とが略一致しない場合の石炭の組み合わせについては、記載も示唆もされていない。また、特許文献３によれば、浸透距離が大きな石炭を所定の粒度よりも細かくしてから配合炭に配合することで、該石炭の悪影響を緩和する方法が開示されているが、この方法では、石炭を粉砕する際の粉砕力を高める必要があり、粉砕のコストが増大し、コークスの製造コストが増大してしまう。

上述の通り、従来技術では、浸透距離が大きすぎる石炭をそのままコークス原料として用いる場合、石炭の粉砕コストを増大させなければ、その配合比率をあまり大きくできないという制約があった。このように、高強度のコークスを製造するうえで、コークス強度の低下を招く、浸透距離が大きすぎる石炭を多量に安価に使用する技術は確立されていない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、このような従来技術の問題を解決し、コークス強度の低下を招く、浸透距離が大きすぎる石炭の使用量を容易にかつ安価に増加させることである。

本発明者らは、特許文献２及び３に記載されている基準を超える石炭を高浸透距離炭とし、コークス強度を低下させてしまう前記高浸透距離炭の影響を緩和する石炭の特性を鋭意探索した。本発明者らは、具体的には、複数銘柄の石炭における浸透距離の加成性に着目してそのような特性を鋭意検討して本発明の完成に至った。浸透距離の加成性とは、複数銘柄の石炭からなる配合炭の実際に測定される浸透距離が、配合炭中の各銘柄の石炭の配合割合を重みにして各銘柄の石炭の浸透距離を加重平均して算出される浸透距離の加重平均値と一致する性質を意味する。なお、測定される浸透距離と浸透距離の加重平均値とが近くなる場合、加成性がある（加成性がよい）といい、測定値と加重平均値が異なる場合、加成性がない（加成性が悪い）という。

上記課題を解決するための本発明の要旨は以下の通りである。
［１］容器内に充填した石炭試料の上に、上下面に貫通孔を有する材料を配置して前記石炭試料を加熱することで前記貫通孔へ石炭が浸透する距離である浸透距離（ｍｍ）が、下記式［Ｉ］で求まる浸透距離の値を超える高浸透距離石炭と、ビトリニットの平均最大反射率Ｒｏが１．２５％以上かつ全イナート量ＴＩが３０体積％以下である浸透距離低減炭と、を有する石炭混合物であって、前記石炭混合物中の、前記浸透距離低減炭の質量割合が、前記高浸透距離炭の質量割合の０．２５〜３．０倍の範囲である石炭混合物。

浸透距離＝１．３×ａ×ｌｏｇＭＦ ・・・式［Ｉ］
但し、ＭＦは、石炭のギーセラー最高流動度（ｄｄｐｍ）であり、定数ａは、ギーセラー最高流動度ＭＦの常用対数値ｌｏｇＭＦ＜２．５の範囲にある少なくとも１種以上の石炭について、測定された浸透距離（ｍｍ）及びｌｏｇＭＦの値を用いて、原点を通る回帰直線を作成した際のｌｏｇＭＦの係数の０．７から１．０倍の範囲の定数である。
［２］前記定数ａが、１．７５＜ｌｏｇＭＦ＜２．５０の範囲にある石炭の少なくとも１種以上の浸透距離及びギーセラー最高流動度ＭＦの常用対数値ｌｏｇＭＦを測定し、その測定値を用いて原点を通る回帰直線を作成した際のｌｏｇＭＦの係数の０．７から１．０倍の範囲の定数である上記［１］に記載の石炭混合物。
［３］容器内に充填した石炭試料の上に、上下面に貫通孔を有する材料を配置して前記石炭試料を加熱することで前記貫通孔へ石炭が浸透する距離である浸透距離（ｍｍ）が、下記式［II］で求まる浸透距離の値を超える高浸透距離石炭と、ビトリニットの平均最大反射率Ｒｏが１．２５％以上かつ全イナート量ＴＩが３０体積％以下である浸透距離低減炭と、を有する石炭混合物であって、前記石炭混合物中の、前記浸透距離低減炭の質量割合が、前記高浸透距離炭の質量割合の０．２５〜３．０倍の範囲である石炭混合物。

浸透距離＝ａ’×ｌｏｇＭＦ＋ｂ ・・・式［II］
但し、ＭＦは、石炭のギーセラー最高流動度（ｄｄｐｍ）であり、定数ａ’は、ギーセラー最高流動度ＭＦの常用対数値ｌｏｇＭＦ＜２．５の範囲にある少なくとも１種以上の石炭について、測定された浸透距離（ｍｍ）及びｌｏｇＭＦの値を用いて、原点を通る回帰直線を作成した際のｌｏｇＭＦの係数の０．７から１．０倍の範囲の定数であり、定数ｂは、前記回帰直線の作成に用いた石炭から選ばれる１種類以上の石炭について、同一試料を複数回測定した際の浸透距離の標準偏差の平均値以上前記平均値の５倍以下の範囲となる定数である。
［４］前記定数ａ’が、１．７５＜ｌｏｇＭＦ＜２．５０の範囲にある石炭の少なくとも１種以上の浸透距離及びギーセラー最高流動度ＭＦの常用対数値ｌｏｇＭＦを測定し、その測定値を用いて回帰直線を作成した際のｌｏｇＭＦの係数の０．７から１．０倍の範囲の定数である上記［３］に記載の石炭混合物。
［５］下記（１）〜（４）の工程で測定される浸透距離が１５ｍｍ以上である高浸透距離石炭と、ビトリニットの平均最大反射率Ｒｏが１．２５％以上かつ全イナート量ＴＩが３０体積％以下である浸透距離低減炭と、を有する石炭混合物であって、前記石炭混合物中の、前記浸透距離低減炭の質量割合が、前記高浸透距離炭の質量割合の０．２５〜３．０倍の範囲である石炭混合物。
（１）石炭を粒径２ｍｍ以下が１００質量％となるように粉砕し、該粉砕された石炭を充填密度０．８ｇ／ｃｍ^３で、層厚が１０ｍｍとなるように容器に充填して石炭試料を作成し、
（２）該石炭試料の上に直径２ｍｍのガラスビーズを浸透距離以上の層厚となるように配置し、
（３）前記ガラスビーズの層の上部から５０ｋＰａとなるように荷重を負荷しつつ、加熱速度３℃／分で室温から５５０℃まで不活性ガス雰囲気下で加熱し、前記石炭試料を溶融させて前記ガラスビーズの層へ浸透させ、
（４）前記ガラスビーズの層へ浸透した石炭試料の浸透距離（ｍｍ）を測定する。
［６］上記［１］〜［５］のいずれか１項に記載の石炭混合物であって、前記高浸透距離炭の含有率が３０質量％以下である石炭混合物。
［７］上記［１］〜［６］のいずれか１項に記載の石炭混合物の製造方法であって、前記高浸透距離石炭と前記浸透距離低減炭とを用意し、前記浸透距離低減炭の割合が、前記高浸透距離炭の割合の０．２５〜３．０倍の範囲となるように、前記高浸透距離石炭と前記浸透距離低減炭とを混合する石炭混合物の製造方法。
［８］上記［１］〜［６］のいずれか１項に記載の石炭混合物をコークス原料として用いるコークスの製造方法であって、石炭混合物単体から、または、石炭混合物と他の石炭との混合物から、配合炭を作製し、該配合炭をコークス炉に装入し、乾留するコークスの製造方法。

本発明によれば、高浸透距離炭をコークス製造用の配合炭に使用する場合であっても、高浸透距離炭の影響を緩和する石炭を配合することで、それ以外の特別な処理をすることなく、配合炭の乾留後のコークス強度を高位とし得る、配合炭を構成する石炭混合物を得ることができる。したがって、従来よりも高浸透距離炭の使用量を増加することができる上に、前記石炭混合物を含む配合炭の乾留で得られるコークスの強度を高位に維持するように、石炭の配合を管理できる。

石炭試料と上下面に貫通孔を有する材料に一定荷重を負荷して、石炭試料の浸透距離を測定する装置の一例を示す説明図である。 石炭試料と上下面に貫通孔を有する材料を一定容積に保って、石炭試料の浸透距離を測定する装置の一例を示す説明図である。 実施例１で用いた配合炭中のＡ炭と組み合わせられたＢ〜Ｐ炭のビトリニットの平均最大反射率Ｒｏと全イナート量ＴＩとの関係を示すグラフである。 実施例１で用いた配合炭におけるＡ炭の配合割合に対するＮ炭の配合割合とコークスの回転強度ＤＩ（１５０／１５）との関係を示すグラフである。 実施例２で用いた配合炭におけるＲ炭の配合割合と配合炭の実測浸透距離との関係を示すグラフである。 実施例２で用いた配合炭におけるＲ炭の配合割合に対するＱ炭の配合割合の比と浸透距離比との関係を示すグラフである。

本発明者らは、高浸透距離炭と組み合わせて配合する石炭として、ビトリットの平均最大反射率が１．２５％以上で、かつ組織分析における全イナート量ＴＩが３０体積％以下である石炭が、コークス強度を低下させてしまう高浸透距離炭の影響を緩和できることを知見し、本発明の完成に至った。以下、本発明の実施形態の一例を説明する。

まず、特許文献１に記載されている石炭の浸透距離の測定方法について簡単に説明する。浸透距離の測定方法の詳細については、特許文献１を参照することができる。図１は、石炭試料と上下面に貫通孔を有する材料に一定荷重を負荷して、試料の浸透距離を測定する装置の一例を示す説明図である。測定装置３０は、配合炭を構成する石炭などを内部に収容する容器３と、該容器３を収容するスリーブ５と、スリーブ５の外側に配置される加熱装置８と、荷重装置３１と、を有している。

容器３に、石炭などを装入して、試料１の層を形成する。その試料１の層の上に、上下面に貫通孔を有する材料２を配置し、材料２の層を形成する。次いで、加熱装置８で、試料１を軟化溶融温度域以上に加熱し、溶融した試料１を材料２に浸透させ、浸透距離を測定する。なお、材料２の形態として、貫通孔を持つ一体型の材料、粒子充填層が挙げられる。貫通孔を持つ一体型の材料としては、例えば、円形の貫通孔を持つもの、矩形の貫通孔を持つもの、不定形の貫通孔を持つものなどがある。粒子充填層としては、大きく球形粒子充填層、非球形粒子充填層に分けられ、球形粒子充填層としては、ビーズなどの充填粒子からなるものなどがある。

スリーブ５は、ガス導入口１１とガス排出口１２とを有しており、このガス導入口１１を通じて、不活性ガスがスリーブ５に送られて、スリーブ５内には不活性ガスが充満して、容器３の雰囲気が不活性ガスとなる。スリーブ５内の不活性ガスは、ガス排出口１２から排出される。

荷重装置３１は、錘３２、膨張率検出棒３３、及び、変位計３４を有する。図１に示す材料２の上面に膨張率検出棒３３を配置し、膨張率検出棒３３の上端に荷重付加用の錘３２を乗せ、その上に変位計３４を配置し、膨張率を測定する。変位計３４は、試料の膨張率の膨張範囲（−１００％〜３００％）を測定可能なものを用いれば良い。加熱系内を不活性ガス雰囲気に保持する必要があるため、非接触式の変位計が適しており、光学式変位計を用いることが望ましい。不活性ガス雰囲気としては、窒素雰囲気とすることが好ましい。材料２が粒子充填層の場合は、膨張率検出棒３３が粒子充填層に埋没する可能性があるため、材料２と膨張率検出棒３３の間に板を挟む措置を講ずるのが望ましい。

負荷させる荷重は、材料２の上面に対して、均等にかけることが好ましく、材料２の上面の面積に対し、５〜８０ｋＰａ、好ましくは１５〜５５ｋＰａ、最も好ましくは２５〜５０ｋＰａの圧力を負荷することが望ましい。この圧力は、コークス炉内における軟化溶融層の膨張圧に基づいて設定することが好ましいが、測定結果の再現性、様々な石炭での銘柄差の検出力を検討した結果、炉内の膨張圧よりはやや高めの２５〜５０ｋＰａ程度が測定条件として最も好ましい。

加熱装置８には温度調節器１０が接続されており、容器３には温度計７が取り付けられており、該温度計７には温度検出器９が接続されている。温度検出器９が温度計７の温度を検出し、検出した温度データを温度調節器１０に送り、温度データに基づいて加熱装置８により加熱温度が調節される。加熱装置８は、所定の昇温速度で加熱できる方式のものを用いることが望ましい。具体的には、電気炉や、導電性の容器と高周波誘導を組み合わせた外熱式、またはマイクロ波のような内部加熱式である。内部加熱式を採用する場合は、試料内温度を均一にする工夫を施す必要があり、例えば、容器の断熱性を高める措置を講ずることが好ましい。

加熱速度は、コークス炉内での石炭の軟化溶融挙動を模擬するために、コークス炉内での石炭の加熱速度と一致させることが望ましい。コークス炉内での軟化溶融温度域における石炭の加熱速度は炉内の位置や操業条件によって異なるが概ね２〜１０℃／分であり、平均的な加熱速度として２〜４℃／分とすることが望ましく、もっとも望ましくは３℃／分程度である。しかし、非微粘結炭のように流動性の低い石炭の場合、３℃／分では浸透距離や膨張が小さく、検出が困難となる可能性がある。石炭は急速加熱することによりギーセラープラストメータによる流動性が向上することが一般的に知られており、例えば浸透距離が１ｍｍ以下の流動性の低い石炭の場合には、検出感度を向上させるために、加熱速度を１０〜１０００℃／分に高めて測定しても良い。

加熱を行なう温度範囲については、石炭の軟化溶融特性の評価が目的であるため、石炭の軟化溶融温度域の温度以上まで加熱できればよい。コークス製造用の石炭の軟化溶融温度域を考慮すると、０〜５５０℃の範囲において、好ましくは石炭の軟化溶融温度である３００〜５５０℃の範囲で、上記の加熱速度で加熱すればよい。

試料１とする石炭などはあらかじめ粉砕し、所定の密度で所定の層厚に装入する。粉砕粒度としては、コークス炉における装入石炭の粒度を、粒径３ｍｍ以下の粒子の比率が全体の７０〜８０質量％程度）とすることが好ましいが、小さい装置での測定であることを考慮して、全量を粒径２ｍｍ以下に粉砕した粉砕物を用いることが特に好ましい。粉砕物の密度はコークス炉内の充填密度に合わせ０．７〜０．９ｇ／ｃｍ^３とすることができるが、再現性、検出力を検討した結果、０．８ｇ／ｃｍ^３が特に好ましい（いずれも乾燥基準の密度）。また、試料１の層厚は、コークス炉内における軟化溶融層の厚みに基づいて５〜２０ｍｍとすることができるが、再現性、検出力を検討した結果、１０ｍｍとすることが好ましい。

材料２として均一な粒径のガラスビーズ層を用いる場合、上述の好適な透過係数を持つようにするためには、直径０．２ｍｍから３．５ｍｍ程度のガラスビーズを選択することが望ましく、もっとも望ましいのは２ｍｍである。

石炭の軟化溶融物の浸透距離は、加熱中に常時連続的に測定できることが本来望ましい。しかし、試料から発生するタールの影響などによって、常時測定は容易ではない。加熱による石炭の膨張、浸透現象は不可逆的であり、一旦膨張、浸透した後は冷却してもほぼその形状が保たれているので、石炭溶融物が浸透終了した後、容器全体を冷却し、冷却後の浸透距離を測定することで、加熱中における試料が浸透した位置を測定するようにしてもよい。例えば、冷却後の容器から材料２を取り出し、ノギスや定規で直接測定することが可能である。また、材料２として粒子を使用した場合には、粒子間の空隙に浸透した軟化溶融物は、浸透した部分までの粒子層全体を固着させている。したがって、前もって、粒子充填層の質量と高さとの関係を求めておけば、浸透終了後、固着していない粒子の質量を測定し、初期質量から差し引くことで、固着している粒子の質量を導出でき、そこから浸透距離を算出することができる。

図２は、石炭試料と上下面に貫通孔を有する材料を一定容積に保って、試料の浸透距離を測定する装置の一例を示す説明図である。図２に示される符号のうち、図１と共通する構成は、図１と同一の符号で示し、かつ、説明を省略する。測定装置４０は、試料１と材料２とを一定容積に保って、試料１の浸透距離を測定するものである。

荷重装置４１は、圧力検出棒４２及びロードセル４３を有している。図２は、試料１と材料２とを一定容積に保ちつつ試料１を加熱する装置を示し、材料２を介して試料１の浸透時の圧力を測定することが可能である。図２に示すように、材料２の上面に圧力検出棒４２を配置し、圧力検出棒４２の上端にロードセル４３を接触させ、圧力を測定することができる。一定容積を保つために、圧力検出棒４２及びロードセル４３が上下方向に動かないよう固定してある。なお、加熱前に、容器３に収容された試料１に対し、材料２、圧力検出棒４２、ロードセル４３間に隙間ができないように、それぞれを密着させておくことが好ましい。また、材料２が粒子充填層の場合は、圧力検出棒４２が粒子充填層に埋没する可能性があるので、材料２と圧力検出棒４２の間に板を挟む措置を講ずることが望ましい。測定装置４０の他の構成については、測定装置３０と同様として、試料１の浸透距離を測定することができる。

従来のギーセラープラストメータによる軟化溶融特性の評価では、高い流動性を示す石炭の方が石炭粒子同士を接着する効果が高いと考えられてきた。一方で、特許文献１によると、上記の方法で測定される浸透距離は、ギーセラープラストメータによって求められたギーセラー最高流動度ＭＦと緩やかな相関関係があるが、同程度のＭＦを持つ石炭でも浸透距離にはかなりの差があることが認められている。

また、特許文献１では、浸透距離とコークス強度との関係を調査すると、同程度のＭＦを持つ石炭銘柄であっても、浸透距離の小さな銘柄を用いた場合の方が得られるコークスの強度が高く、浸透距離の過大な銘柄を用いるとコークス強度が低下することが記載されている。その理由として、極端に浸透距離の大きい石炭を配合するとコークス化時に粗大な欠陥を残し、かつ、気孔の壁がもろい組織構造を形成するため、コークス強度が従来指標（ＭＦなど）から予測される値に比べて低下することが記載されている。

コークス強度の低下を招く石炭の浸透距離の範囲として、特許文献２及び３には、以下の基準［Ａ］、［Ｂ］及び［Ｃ］が提示されている。
［Ａ］下記式［Ｉ］で求まる浸透距離の値を超える範囲
浸透距離＝１．３×ａ×ｌｏｇＭＦ ・・・式［Ｉ］
但し、ＭＦは、石炭のギーセラー最高流動度（ｄｄｐｍ）である。
定数ａは、ギーセラー最高流動度ＭＦの常用対数値ｌｏｇＭＦ＜２．５の範囲にある少なくとも１種以上の石炭について、測定された浸透距離及びｌｏｇＭＦの値を用いて、原点を通る回帰直線を作成した際のｌｏｇＭＦの係数の０．７から１．０倍の範囲の定数である。
［Ｂ］下記式［II］で求まる浸透距離の値を超える範囲
浸透距離＝ａ’×ｌｏｇＭＦ＋ｂ ・・・式［II］
但し、定数ａ’は、ギーセラー最高流動度ＭＦの常用対数値ｌｏｇＭＦ＜２．５の範囲にある少なくとも１種以上の石炭について、測定された浸透距離及びｌｏｇＭＦの値を用いて、原点を通る回帰直線を作成した際のｌｏｇＭＦの係数の０．７から１．０倍の範囲の定数である。
定数ｂは、前記回帰直線の作成に用いた銘柄から選ばれる１種類以上の同一試料を複数回測定した際の浸透距離の標準偏差の平均値以上前記平均値の５倍以下の範囲となる定数である。
［Ｃ］下記（１）〜（４）の工程で測定される浸透距離が１５ｍｍ以上の範囲
（１）図１の測定装置３０のような、試料１に一定荷重を加える装置を用い、石炭を粒径２ｍｍ以下が１００質量％となるように粉砕し、該粉砕された石炭を充填密度０．８ｇ／ｃｍ^３で、層厚が１０ｍｍとなるように容器３に充填して石炭試料１を作成する。
（２）石炭試料１の上に、材料２である直径２ｍｍのガラスビーズを浸透距離以上の層厚となるように配置する。
（３）ガラスビーズの層の上部から５０ｋＰａとなるように荷重を負荷しつつ、加熱速度３℃／分で室温から５５０℃まで不活性ガス雰囲気下で加熱し、前記石炭試料１を溶融させて前記ガラスビーズの層へ浸透させ、
（４）前記ガラスビーズの層へ浸透した石炭試料１の浸透距離を測定する。

上記［Ａ］及び［Ｂ］におけるｌｏｇＭＦの係数とは、ｌｏｇＭＦを横軸、浸透距離を縦軸としたときの原点を通る回帰直線の傾きを意味し、ｌｏｇＭＦの変化量に対する浸透距離の変化量の比を意味する。定数ａまたは定数ａ’は、この比の値を０．７から１．０倍した値としており、操業上の要求によって、比の値に乗算される倍数を調整することが可能である。定数ａが一定の範囲の値を採り得るようにしている理由は、定数ａを小さくすることで、コークスの強度を低下させる石炭をより確実に検出できるからである。ただし、定数ａを小さくしすぎると、コークスの強度に悪影響を及ぼすと推定される石炭が多くなり過ぎ、実際は、強度低下を招かない石炭であっても強度を低下させる石炭と誤認してしまうという問題が生じてしまう可能性があるので、定数ａは、回帰直線の傾きの０．７〜１．０倍とする。よって、より確実に、コークスの強度低下を招き得る石炭を検出しようとする場合には、定数ａは、回帰直線の傾きの０．７倍とすればよい。

本発明者らは、上記基準［Ａ］、［Ｂ］及び［Ｃ］のいずれかに該当する浸透距離の石炭を高浸透距離炭とし、コークス強度を低下させてしまう前記高浸透距離炭の影響を緩和する石炭の特性を鋭意探索した。本発明者らは、複数銘柄の石炭における浸透距離の加成性に着目してそのような特性を鋭意検討した。まず、従来技術文献である特許文献１の実施例によれば、配合炭の浸透距離は、極めて良好に加成性が成立することが示されていることに着目した。該実施例での、浸透距離の加成性の検証に使用した石炭の性状を表１に示す。検証には、浸透距離が異なる４銘柄を使用している。

一方で、従来の軟化溶融特性の指標、例えばギーセラープラストメータによる流動性やジラトメーター法による全膨張率に加成性が成立しない場合があると、数多く報告されている。非特許文献１では、配合炭を構成している各単味炭の軟化溶融温度域が乖離しているほど、配合炭の流動性および全膨張率が、加重平均値から負に偏倚することが示されている。このような挙動を示す理由として、２銘柄の石炭の軟化溶融温度域が乖離している場合、一方の石炭が軟化溶融している最中、もう一方の石炭は軟化溶融しておらず、固相成分となるため、と考えられている。さらに、非特許文献２では、軟化溶融時に高いガス圧を示す石炭と組合わせた配合炭は、軟化溶融時の膨張比容積が加重平均値から負に偏倚することが示されている。このような挙動を示す理由として、高いガス圧を示す石炭が膨張する際に、周囲の石炭を圧縮し、周囲の石炭の膨張を阻害するため、と記載されている。

石炭のガス圧は、ビトリニットの平均最大反射率Ｒｏが大きいほど高くなり、組織分析における全イナート量ＴＩが小さいほど高くなることが報告されている（例えば、非特許文献３）。また、冶金用コークスを製造するために、一般的に使用される原料炭のビトリニットの平均最大反射率Ｒｏは、おおよそ０．６〜１．７％の範囲であり、全イナート量ＴＩは、０〜５０％の範囲である。本発明で言及するビトリニットの平均最大反射率Ｒｏとは、ＪＩＳ Ｍ ８８１６の石炭のビトリニットの平均最大反射率であり、全イナート量ＴＩとは、ＪＩＳ Ｍ ８８１６の石炭の微細組織成分の測定方法およびその解説に記載のＰａｒｒの式に基づいた下記式（Ｘ）で算出した石炭組織分析における全イナート量（体積％）である。
全イナート量（体積％）＝フジニット（体積％）＋ミクリニット（体積％）＋（２／３）×セミフジニット（体積％）＋鉱物質（体積％）・・・（Ｘ）
特許文献１の実施例３では、表１に示す４銘柄の性状の石炭で浸透距離の加成性が成立することが示され、特許文献１では、比較的広い範囲の性状の石炭で浸透距離の加成性が成立すると結論付けられている。しかしながら、本発明者らは、浸透距離の大きい石炭と混合して得られる配合炭の浸透距離を、配合炭を構成する石炭の浸透距離を各石炭の配合割合を重みにして加重平均して得られた加重平均浸透距離（浸透距離の加成値）よりも低下させるような石炭がもし発見できれば、浸透距離が大きい石炭による悪影響を緩和できると考え、より広い範囲の石炭を用いてその石炭を浸透距離の大きい石炭に加えた場合の加成性を、更に詳細に調査した。

その調査結果から、本発明者らは、高浸透距離炭（上記基準［Ａ］、［Ｂ］及び［Ｃ］のいずれかに該当する石炭）と、ビトリニットの平均最大反射率Ｒｏが１．２５％以上で、かつ組織分析における全イナート量ＴＩが３０体積％以下である石炭とを組み合わせた場合、両者を混合した配合炭の浸透距離が加重平均値よりも低下することを発見した。以下、ビトリニットの平均最大反射率Ｒｏが１．２５％以上で、かつ組織分析における全イナート量ＴＩが３０体積％以下である石炭を、適宜、浸透距離低減石炭と呼ぶ。本発明者らは、高浸透距離炭と浸透距離低減石炭との質量比は、１．０：０．２５〜１．０：３．０の範囲で、両者を混合した混合炭の浸透距離が加成値に比べて大きく低下することを見出し、浸透距離低減石炭と高浸透距離炭とを同時に配合し、コークスを製造したところ、浸透距離が大きすぎる石炭によるコークス強度の低下影響を抑制することを発見した。なお、高浸透距離炭と浸透距離低減石炭との質量比は、１．０：１．０〜１．０：３．０の範囲となることがより好ましい。

浸透距離低減石炭と高浸透距離炭とを含む石炭混合物をそのままコークス炉に装入してコークスを製造する場合、石炭混合物全体に対する高浸透距離炭の割合（乾燥石炭基準の質量比率）が３０質量％までとすることが好ましい。高浸透距離炭のコークス強度への悪影響は、配合割合が１０質量％超えで顕著になるため、高浸透距離炭の配合割合の特に好ましい範囲は、１０質量％超え３０質量％以下である。後述する実施例に述べるように、本発明者らは、高浸透距離炭と浸透距離低減石炭との質量比は、１．０：０．２５〜１．０：３．０の範囲で、両者を混合した石炭混合物から、また、該石炭混合物と他の石炭との混合物から、配合炭を作製し、該配合炭をコークス炉に装入し、乾留して製造されるコークス強度も高位とすることができることを確認し、石炭混合物全体に対する高浸透距離炭の割合が、少なくとも３０質量％以内とすれば、より確実に、強度低下を招くことなく高浸透距離炭を配合可能であることを確認した。他の石炭の配合炭中の割合は任意に決めることができる。

なお、上記［Ａ］及び［Ｂ］における基準で、定数ａ及び定数ａ’を求める際の、浸透距離及びギーセラー最高流動度ＭＦの常用対数値ｌｏｇＭＦの測定対象の石炭は、１．７５＜ｌｏｇＭＦ＜２．５０の範囲となる石炭であることが好ましく、定数ａ及び定数ａ’は、その測定値を用いて原点を通る回帰直線を作成した際のｌｏｇＭＦの係数の０．７から１．０倍の範囲の定数であることが好ましい。ＭＦが小さい銘柄では浸透距離が小さく誤差が大きくなりやすいので、ｌｏｇＭＦの下限を１．７５を超える値とした。

混合割合の比で、高浸透距離炭：浸透距離低減石炭＝１．０：０．２５〜１．０：３．０となるように、高浸透距離炭と浸透距離低減石炭とを混合することで得られる石炭混合物を含む配合炭から得られるコークスのコークス強度の低下を招くことなく、従来よりも、高浸透距離炭に該当する石炭の割合を増やすことが可能となる。

高浸透距離炭と様々な銘柄との加成性の調査を行うために、様々な配合炭（石炭混合物）の浸透距離の測定を行った。使用した石炭の性状を表２に示す。

表２における「Ｒｏ」は、ＪＩＳ Ｍ ８８１６の石炭のビトリニットの平均最大反射率である。
「ｌｏｇＭＦ」は、ＪＩＳ Ｍ８８０１のギーセラープラストメータ法で測定した最高流動度（Maximum Fluidity：ＭＦ）の常用対数値である。
「Ａｓｈ」（灰分）及び「ＶＭ」（揮発分）は、ＪＩＳ Ｍ ８８１２の工業分析法による測定値である。
「ＴＩ」は、ＪＩＳ Ｍ ８８１６の石炭の微細組織成分の測定方法およびその解説に記載のＰａｒｒの式に基づいた前記式（Ｘ）で算出した全イナート量（体積％）である。

配合炭の浸透距離の測定は、概略以下のとおり行った。浸透距離が大きすぎる石炭であるＡ炭とそれ以外のＢ〜Ｐ炭を乾燥基準の質量割合で１：１となるように混合して配合炭（それぞれ、配合炭ＡＢ〜ＡＰと表記）を作製した。この配合炭を試料として、図１に示した装置を用い、浸透距離の測定を行った。容器の直径は２０ｍｍ、高さ１００ｍｍとし、上下面に貫通孔を有する材料として直径２ｍｍのガラスビーズを用いた。粒径２ｍｍ以下に粉砕した石炭試料を乾燥基準で２．５０ｇ計りとり、容器に装入し、石炭試料の上から重さ２００ｇの錘を落下距離２０ｍｍで５回落下させることにより石炭を充填した（この状態で試料層厚は１０ｍｍとなった）。次に２ｍｍガラスビーズを試料１の充填層の上に２５ｍｍの厚さとなるように配置した。なお、ガラスビーズ層の厚みは浸透距離以上の層厚となるように配置すればよい。測定時にガラスビーズ層最上部まで溶融物が浸透してしまった場合には、ガラスビーズを増量して再測定を行なう。本発明者らは、ガラスビーズの層厚を変更した試験を行ない、浸透距離以上のガラスビーズ層厚があれば、同一試料の浸透距離測定値は同じになることを確認している。ガラスビーズ充填層の上に直径１９ｍｍ、厚さ５ｍｍのシリマナイト製円盤を配置し、その上に膨張率検出棒として石英製の棒を置き、さらに石英棒の上部に１．６ｋｇの錘を置いた。これにより、シリマナイト円盤上にかかる圧力は５０ｋＰａとなる。不活性ガスとして窒素ガスを使用し、加熱速度３℃／ｍｉｎで５５０℃まで加熱した。加熱終了後、窒素雰囲気で冷却を行い、冷却後の容器から、軟化溶融した石炭と固着していないビーズ重量を計測した。

浸透距離は固着したビーズ層の充填高さとした。ガラスビーズ充填層の充填高さと質量の関係をあらかじめ求め、軟化溶融物が固着したビーズの重量よりガラスビーズ充填高さを導出できるようにした。その結果が下記（Ｙ）式であり、（Ｙ）式より浸透距離を導出した。

Ｌ＝（Ｇ−Ｍ）×Ｈ ・・・（Ｙ）
ここで、Ｌは、浸透距離［ｍｍ］を表し、
Ｇは、充填したガラスビーズ質量［ｇ］を表し、
Ｍは、軟化溶融物と固着していないビーズ質量［ｇ］を表し、
Ｈは、本実験装置に充填されたガラスビーズの１ｇあたりの充填層高さ［ｍｍ／ｇ］を表す。

次に、各配合炭の浸透距離の加重平均値の計算結果と測定結果を表３に示す。

配合炭ＡＢ〜ＡＰの各配合炭を構成する石炭Ａと組み合わせられた石炭Ｂ〜Ｐのビトリニットの平均最大反射率Ｒｏと全イナート量ＴＩとの関係を図３に示す。図３のグラフ上の各点には、各点に対応する石炭Ｂ〜Ｐをそれぞれ含む配合炭ＡＢ〜ＡＰの浸透距離の実測値と、配合炭を構成する石炭の浸透距離を各石炭の配合割合を重みにして加重平均した加重平均値との差分（実測値−加重平均値）を示してある。配合炭を構成する石炭で、浸透距離の加成性が強いほど、実測値と加重平均値の差分は０に近くなる。しかしながら、表３および図３からわかるように、高浸透距離炭と、平均最大反射率Ｒｏが１．２５％以上かつ体積割合ＴＩが３０％以下である石炭と組合せた配合炭において、比較的大きな負の値をとり、浸透距離の加成性が成立しないことがわかる。

このような結果になった理由は、次の通りに推察される。まず、軟化溶融した際に起こる浸透現象は、軟化溶融した石炭の粘度が低い状態になり、かつ石炭内部から発生するガスが外部に移動することによって、石炭自身の発泡が影響する。そして、平均最大反射率Ｒｏが１．２５％以上かつ全イナート量ＴＩが３０体積％以下である石炭（浸透距離低減石炭）は、自身の膨張圧が高いため、周りの粒子を加圧する作用がある。したがって、これら膨張圧の高い石炭と高浸透距離炭が隣接している場合、膨張圧の高い石炭が、高浸透距離炭を加圧、拘束するため、高浸透距離炭の発泡を妨げたものと推察できる。なお、石炭は、Ｒｏが高くても軟化溶融すれば問題はないが、Ｒｏが高すぎると軟化溶融しにくくなるので、Ｒｏの範囲は、１．２５％以上１．７０％以下であることが好ましく、１．３０％以上１．６５％以下であることがより好ましい。石炭は、ＴＩが低いほど軟化溶融しやすくなるので、ＴＩの範囲に下限値を設ける必要はないが、ＴＩは３体積％以上３０体積％以下であることが好ましく、５体積％以上２８体積％以下であることがさらに好ましい。

次に、高浸透距離炭と浸透距離低減石炭とを同時に配合して配合炭を作製し、コークスを製造することで、高浸透距離炭によるコークス強度を低下させる影響を抑制し得るかを評価した。評価は、以下の要領で実施した。まずは、表２に挙げた石炭の一部を用い、それぞれの配合割合を適宜変更した配合炭を作製した。その配合割合を表４に示す。

表４の「本発明例／比較例」の項目において、「比Ｘ」及び「本Ｘ」（Ｘは自然数）と表してあるが、この「比Ｘ」は比較例Ｘを意味し、「本Ｘ」は本発明例Ｘを意味する。比１〜７及び本１〜６では、それぞれ、表２の石炭の配合割合を変更した配合炭を作製し、該配合炭を乾留してコークスを製造した。比１〜７及び本１〜６では、各配合割合を重みにして石炭性状を加重平均して求まる配合炭の加重平均Ｒｏ［％］、ｌｏｇＭＦ［ｌｏｇ ｄｄｐｍ］は概ね等しくなるように、すなわち、配合炭の加重平均Ｒｏが１．０２６〜１．０３６となるように、かつ、配合炭の加重平均ｌｏｇＭＦが２．３３〜２．４１となるように、Ａ炭からＮ炭の配合割合を調整した。

比１〜７及び本１〜６で用いた各石炭は、粒径３ｍｍ以下１００質量％に粉砕したものを使用し、配合炭全体の水分が８質量％になるように調整した。この配合炭１６ｋｇを、嵩密度７５０ｋｇ／ｍ^３となるように乾留缶に充填し、その上に１０ｋｇの錘を乗せた状態で、炉壁温度１０５０℃の電気炉内で６時間乾留後、炉から取り出し窒素冷却し、コークスを得た。コークス強度は、ＪＩＳ Ｋ ２１５１の回転強度試験法に基づき、所定量のコークスを装入したドラム試験機を１５ｒｐｍで１５０回転させた後の粒径１５ｍｍ以上のコークスの質量割合を測定し、回転前との質量比であるドラム強度ＤＩ（１５０／１５）を算出した。表４の「ＤＩ１５０／１５」には、コークス強度の測定結果として、算出したドラム強度ＤＩ（１５０／１５）を示してある。

比１〜７及び本１〜６において、Ａ炭が高浸透距離炭であり、Ｎ炭が浸透距離低減石炭である。Ａ炭及びＮ炭以外の残部の石炭には、高浸透距離炭及び浸透距離低減石炭にいずれにも該当しない石炭を選択した。まず、Ａ炭の浸透距離（２１．５ｍｍ）は、表４のうちｌｏｇＭＦ＜２．５の銘柄の石炭のギーセラー最高流動度の対数値と浸透距離の測定値とから求めた原点を通る一次回帰式の係数３．４４をａとして式［Ｉ］にＡ炭のｌｏｇＭＦ値を代入して求めた浸透距離（１７．９ｍｍ）よりも大きく、基準［Ａ］に基づけば、高浸透距離炭と判断される。また、Ａ炭については、前記一次回帰式の係数３．４４をａ’とし、この測定方法での浸透距離の標準偏差（０．６）の５倍をｂとして式［II］を用いて計算した浸透距離（１６．８ｍｍ）よりも大きな浸透距離を有しており、基準［Ｂ］に基づいても、高浸透距離炭であると判断される。Ａ炭の浸透距離は、図１に示す測定装置３０を用いて、前述の（１）〜（４）の工程で測定したものであり、１５ｍｍよりも大きい。従って、Ａ炭は、高浸透距離炭とする基準である前述の［Ａ］、［Ｂ］及び［Ｃ］のいずれにも該当している。また、Ｎ炭は、ビトリニットの平均最大反射率Ｒｏが１．２５％以上でかつ組織分析における全イナート量ＴＩが３０体積％以下を満たし、浸透距離低減石炭といえる。それぞれの石炭の配合割合は表４に示してある。

本１〜６では、Ａ炭及びＮ炭の配合割合をそれぞれ変更し、本発明を満たす配合炭を乾留してコークスを製造し、比１〜７では、本発明を満たさない配合炭を乾留してコークスを製造した。

従来、石炭の性状から乾留後のコークス強度を推定するための石炭配合理論において、コークス強度は主に、石炭のビトリニットの平均最大反射率Ｒｏと、ギーセラー最高流動度ＭＦの対数値ｌｏｇＭＦにより決定されると考えられてきた（例えば、非特許文献４参照）。したがって、その理論に基づけば、比１〜７及び本１〜６で作製した配合炭は、同程度のコークス強度を示すと予想される。それに加えて、特許文献１より、高浸透距離炭であるＡ炭の配合割合を増やすと、コークス強度が低下することが予想される。

図４に、表４の比１〜７及び本１〜６における、Ａ炭の配合割合に対するＮ炭の配合割合の比とコークスの回転強度ＤＩ（１５０／１５）との関係を、Ａ炭の配合割合で分けて示す。比１〜比４に示すように、Ｎ炭を加えないでも、Ａ炭の配合割合が１０質量％以下の場合、コークスの回転強度ＤＩ（コークス強度）は８３．８以上と大きい値を示すが、配合割合が１０質量％を超えて１５質量％となると、コークス強度が低下している。これに対し、図４のグラフを参照すると、Ａ炭と同時にＮ炭を配合すると、コークス強度が高くなることがわかる。このとき、Ｎ炭は、Ａ炭に対して質量比で０．２５倍程度以上の量を加えればＡ炭の配合割合が３０質量％以下の範囲で、高い強度のコークスが製造できることがわかる。または、本６と比７とを比べると、Ａ炭の配合割合が４０質量％になるとＮ炭を組み合わせても、コークス強度が下がってしまうことがわかった。したがって、高浸透距離炭と、ビトリニットの平均最大反射率Ｒｏが１．２５％以上かつ全イナート量ＴＩが３０体積％以下である石炭（浸透距離低減石炭）とを同時に配合して配合炭を作製し、コークスを製造することで、高浸透距離炭によるコークス強度を低下させる影響を抑え得ることが明らかとなった。本２と３及び本５と６は、高浸透距離炭であるＡ炭の配合割合が、比４よりも大きいにも拘わらず、浸透距離低減炭であるＮ炭を加え、Ｎ炭の配合割合／Ａ炭の配合割合はいずれも０．２５〜３．０の範囲としている。本２と３及び本５と６では、石炭混合物を含む配合炭をコークス原料として用いた場合に強度の高いコークスが製造可能であり、このような組成を有する混合物は、コークス製造用の石炭混合物として有用であることがわかる。

加えて、浸透距離低減石炭を配合する量を増やせば、コークス強度の低下を招くことなく、本１〜６の結果の通り、浸透距離低減石炭であるＮ炭を、高浸透距離炭であるＡ炭に対して０．２５倍以上配合した条件下で、コークス強度を顕著に低下させることなく、Ａ炭を最大約３０質量％まで配合できることを確認した。

実施例１から、コークス強度の低下を招く、高浸透距離炭と浸透距離低減石炭とを組み合わせて使用することで、乾留後のコークスの強度を高位に維持可能になることが明確となった。

次に、浸透距離低減石炭と高浸透距離炭との配合割合の比の好適値を検討した。浸透距離低減石炭（ビトリニットの平均最大反射率Ｒｏが１．２５％以上かつ全イナート量ＴＩが３０体積％以下）としてＱ炭（ビトリニットの平均最大反射率Ｒｏ＝１．５６％、全イナート量ＴＩ＝２１．７体積％、浸透距離＝２．１ｍｍ）を選び、高浸透距離炭としてＲ炭（浸透距離＝１９．２ｍｍ）を選択し、両者の配合割合を変えて混合した配合炭の浸透距離を測定した。その結果を表５に示す。

表５における「浸透距離比」とは、加重平均浸透距離に対する実測浸透距離の値［−］を表す。

Ｒ炭の配合割合と実測浸透距離の関係を図５に示す。図５中の破線は、Ｑ炭及びＲ炭の浸透距離をＱ炭及びＲ炭の配合割合を重みとして加重平均して得られる加重平均値を表す。表５及び図５に基づけば、高浸透距離炭であるＲ炭の配合割合が増加するにつれて実測浸透距離が増加しているが、実測浸透距離は、浸透距離の加重平均値よりも、かなり小さくなっている。よって、表５及び図５から、Ｑ炭（浸透距離低減石炭）によって、Ｒ炭（高浸透距離炭）による配合炭の浸透距離の増加傾向が抑えられていることがわかる。

次に、図６には、Ｑ炭配合割合／Ｒ炭配合割合の比［−］と浸透距離比（＝実測浸透距離／浸透距離の加重平均値）［−］との関係を示す。図６より、Ｑ炭配合割合／Ｒ炭配合割合の比、すなわち、高浸透距離炭の質量割合に対する浸透距離低減石炭の質量割合の比が０．２５〜３．０の間で、実測浸透距離が浸透距離の加重平均の約０．４〜０．７倍となり、配合炭の浸透距離の増加傾向が大きく抑えられることがわかる。配合割合の比が３．０を超えても、急激に浸透距離比が上昇することはないが、配合割合の比が高い場合には相対的に高浸透距離炭の量が少なくなる。よって、加重平均浸透距離の値自体が小さくなるため、配合炭中に高浸透距離炭が含まれることによる悪影響は低下する。さらに、浸透距離低減石炭の配合比率が多くなりすぎることは現実的でないため、配合割合の比は３．０以下とするのが適当である。

以上から、配合炭（石炭混合物）に対して、ビトリニットの平均最大反射率Ｒｏが１．２５％以上かつ全イナート量ＴＩが３０体積％以下である銘柄の石炭の合計配合割合を、高浸透距離炭の合計配合割合の０．２５〜３．０倍とすることで、配合炭の浸透距離の増加傾向を大きく抑えることができ、配合炭を乾留して得られるコークスの強度の低下を抑え、コークスの強度を高位に維持可能となることがわかった。

高浸透距離炭と浸透距離低減炭を組み合わせて使用することで、配合炭（石炭混合物）の浸透距離を平均値以下に低下させることがわかる。高浸透距離炭をコークス原料として用いる場合には、実施例１のように、高浸透距離炭と浸透距離低減炭の比率を調整した石炭混合物（配合炭）を調製してもよいが、高浸透距離炭と浸透距離低減炭をあらかじめ混合した石炭混合物を調製しておき、その混合物を、他の石炭などの原料とコークス工場で混合してコークス炉に装入する配合炭を調製することも可能である。たとえば、産炭地や、コールセンターなどで、高浸透距離炭と浸透距離低減炭との両方が入手可能であれば、そこで石炭混合物を調製することもできる。このように、コークス製造用原料として好適な石炭混合物を予め調製しておけば、コークス工場において、高浸透距離炭と浸透距離低減炭の混合比率を考慮することなく、好適なコークス製造用石炭が得られる。このように、本発明の方法によれば、適切な量の浸透距離低減炭とともに使用しない場合にはコークス強度の低下を招く高浸透距離炭をコークス原料として、容易かつ多量に使用でき、粉砕するコストを増大させることがないので、安価に使用できるようになる。

１ 試料
２ 上下面に貫通孔を有する材料
３ 容器
５ スリーブ
７ 温度計
８ 加熱装置
９ 温度検出器
１０ 温度調節器
１１ ガス導入口
１２ ガス排出口
３０ 浸透距離の測定装置（一定荷重）
３１ 荷重装置（一定荷重）
３２ 錘
３３ 膨張率検出棒
３４ 変位計
４０ 浸透距離の測定装置（一定容積）
４１ 荷重装置（一定容積とするように荷重を加える）
４２ 圧力検出棒
４３ ロードセル

Claims (8)

1. 容器内に充填した石炭試料の上に、上下面に貫通孔を有する材料を配置して前記石炭試料を加熱することで前記貫通孔へ石炭が浸透する距離である浸透距離（ｍｍ）が、下記式［Ｉ］で求まる浸透距離の値を超える高浸透距離石炭と、
   ビトリニットの平均最大反射率Ｒｏが１．２５％以上かつ全イナート量ＴＩが３０体積％以下である浸透距離低減炭と、を有する石炭混合物であって、
   前記石炭混合物中の、前記浸透距離低減炭の質量割合が、前記高浸透距離炭の質量割合の０．２５〜３．０倍の範囲である石炭混合物。
   浸透距離＝１．３×ａ×ｌｏｇＭＦ ・・・式［Ｉ］
   但し、ＭＦは、石炭のギーセラー最高流動度（ｄｄｐｍ）であり、
   定数ａは、ギーセラー最高流動度ＭＦの常用対数値ｌｏｇＭＦ＜２．５の範囲にある少なくとも１種以上の石炭について、測定された浸透距離（ｍｍ）及びｌｏｇＭＦの値を用いて、原点を通る回帰直線を作成した際のｌｏｇＭＦの係数の０．７から１．０倍の範囲の定数である。
2. 前記定数ａが、１．７５＜ｌｏｇＭＦ＜２．５０の範囲にある石炭の少なくとも１種以上の浸透距離及びギーセラー最高流動度ＭＦの常用対数値ｌｏｇＭＦを測定し、その測定値を用いて原点を通る回帰直線を作成した際のｌｏｇＭＦの係数の０．７から１．０倍の範囲の定数である請求項１に記載の石炭混合物。
3. 容器内に充填した石炭試料の上に、上下面に貫通孔を有する材料を配置して前記石炭試料を加熱することで前記貫通孔へ石炭が浸透する距離である浸透距離（ｍｍ）が、下記式［II］で求まる浸透距離の値を超える高浸透距離石炭と、
   ビトリニットの平均最大反射率Ｒｏが１．２５％以上かつ全イナート量ＴＩが３０体積％以下である浸透距離低減炭と、を有する石炭混合物であって、
   前記石炭混合物中の、前記浸透距離低減炭の質量割合が、前記高浸透距離炭の質量割合の０．２５〜３．０倍の範囲である石炭混合物。
   浸透距離＝ａ’×ｌｏｇＭＦ＋ｂ ・・・式［II］
   但し、ＭＦは、石炭のギーセラー最高流動度（ｄｄｐｍ）であり、
   定数ａ’は、ギーセラー最高流動度ＭＦの常用対数値ｌｏｇＭＦ＜２．５の範囲にある少なくとも１種以上の石炭について、測定された浸透距離（ｍｍ）及びｌｏｇＭＦの値を用いて、原点を通る回帰直線を作成した際のｌｏｇＭＦの係数の０．７から１．０倍の範囲の定数であり、
   定数ｂは、前記回帰直線の作成に用いた石炭から選ばれる１種類以上の石炭について、同一試料を複数回測定した際の浸透距離の標準偏差の平均値以上前記平均値の５倍以下の範囲となる定数である。
4. 前記定数ａ’が、１．７５＜ｌｏｇＭＦ＜２．５０の範囲にある石炭の少なくとも１種以上の浸透距離及びギーセラー最高流動度ＭＦの常用対数値ｌｏｇＭＦを測定し、その測定値を用いて回帰直線を作成した際のｌｏｇＭＦの係数の０．７から１．０倍の範囲の定数である請求項３に記載の石炭混合物。
5. 下記（１）〜（４）の工程で測定される浸透距離が１５ｍｍ以上である高浸透距離石炭と、
   ビトリニットの平均最大反射率Ｒｏが１．２５％以上かつ全イナート量ＴＩが３０体積％以下である浸透距離低減炭と、を有する石炭混合物であって、
   前記石炭混合物中の、前記浸透距離低減炭の質量割合が、前記高浸透距離炭の質量割合の０．２５〜３．０倍の範囲である石炭混合物。
   （１）石炭を粒径２ｍｍ以下が１００質量％となるように粉砕し、該粉砕された石炭を充填密度０．８ｇ／ｃｍ^３で、層厚が１０ｍｍとなるように容器に充填して石炭試料を作成し、
   （２）該石炭試料の上に直径２ｍｍのガラスビーズを浸透距離以上の層厚となるように配置し、
   （３）前記ガラスビーズの層の上部から５０ｋＰａとなるように荷重を負荷しつつ、加熱速度３℃／分で室温から５５０℃まで不活性ガス雰囲気下で加熱し、前記石炭試料を溶融させて前記ガラスビーズの層へ浸透させ、
   （４）前記ガラスビーズの層へ浸透した石炭試料の浸透距離（ｍｍ）を測定する。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の石炭混合物であって、前記高浸透距離炭の含有率が３０質量％以下である石炭混合物。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の石炭混合物の製造方法であって、
   前記高浸透距離石炭と前記浸透距離低減炭とを用意し、
   前記浸透距離低減炭の割合が、前記高浸透距離炭の割合の０．２５〜３．０倍の範囲となるように、前記高浸透距離石炭と前記浸透距離低減炭とを混合する石炭混合物の製造方法。
8. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の石炭混合物をコークス原料として用いるコークスの製造方法であって、
   石炭混合物単体から、または、石炭混合物と他の石炭との混合物から、配合炭を作製し、
   該配合炭をコークス炉に装入し、乾留するコークスの製造方法。
   

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