KR101029452B1

KR101029452B1 - 코크스 제조용 원료탄의 제조 방법, 코크스의 제조 방법 및선철의 제조 방법

Info

Publication number: KR101029452B1
Application number: KR1020090003159A
Authority: KR
Inventors: 마끼 하마구찌; 노리유끼 오꾸야마; 노부유끼 고마쯔
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2008-03-11
Filing date: 2009-01-15
Publication date: 2011-04-14
Also published as: CN102851099A; JP5438277B2; CN102851099B; KR20090097775A; CN101531940A; CN101531940B; JP2009215454A

Abstract

본 발명의 과제는 강점결탄과 배합하여 높은 강도의 코크스를 제조하는 데 적합한 코크스 제조용 원료탄의 제조 방법을 제공하는 것이다.

무회탄 1.0 질량부와, 탄소 함유율(d.a.f.)이 78.0 ％ 이상 88.0 ％ 미만인 열질탄 2.0 질량부 이상 20.0 질량부 이하를 갖는 혼합탄을, 무회탄의 연화 온도 이상으로 가열하여 코크스 제조용 원료탄을 제조한다. 이 제조 방법으로 얻어지는 제1 원료탄 20 질량％ 이상과, 탄소 함유율(d.a.f.)이 85.0 ％ 이상 91.0 ％ 이하인 제2 원료탄을 배합하여 코크스를 제조하는 것이 적합하고, 얻어진 코크스를 선철의 제조 방법으로 사용하면 좋다.

원료탄, 혼합탄, 탱크, 펌프, 필터 유닛

Description

코크스 제조용 원료탄의 제조 방법, 코크스의 제조 방법 및 선철의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING COAL AS RAW MATERIAL OF COKE, METHOD FOR PRODUCING COKE AND METHOD FOR PRODUCING PIG IRON}

본 발명은 고로법 제철 등에 있어서 요망되는 높은 강도의 코크스를 실현하기 위한 코크스 제조용 원료탄의 제조 방법, 코크스의 제조 방법 및 코크스를 사용하는 선철의 제조 방법에 관한 것이다.

제철용으로 사용되는 코크스에는, 고로 내에 있어서의 통기성 확보를 위해서도 강도가 높은 것이 요구되고 있다. 석탄을 건류함으로써 코크스가 제조되고 있고, 그 높은 강도를 실현하기 위해서는 탄소 함유율이 높은 강점결탄 등을 사용하는 것이 좋다고 일반적으로 일컬어지고 있지만, 탄소 함유율이 높은 석탄은 고가이며 그 사용량을 삭감하는 것이 요망된다. 비점결탄이나 미점결탄 등을 병용하면 탄소 함유율이 높은 석탄의 사용량을 삭감할 수 있지만, 그 사용량 삭감에 수반되는 코크스 강도의 저하를 배려해야 한다.

석탄의 수분량의 저감이나, 코크스로 내에 장입한 석탄을 기계적으로 압박하여 굳히는 수단은, 코크스로 내로의 석탄 충전 밀도를 높여 코크스를 고강도화할 수 있는 것이 알려져 있다. 그러나 수분량의 저감을 채용한 경우, 석탄의 미세 분말이 비산하기 쉬워지는 문제가 있고, 한편 압박하여 굳히는 조작은 번잡하다.

고강도의 코크스를 얻기 위한 다른 기술이 특허 문헌 1에 개시되어 있다. 이 기술은 아스팔트, 아스팔트 피치, 석탄의 액화 처리 잔사, 용제 생성탄 등의 점결성 보충재를 연화 용융성이 없는 세립탄재의 표면에 함침시킨 것을 석탄과 혼합하여 건류하는 것이다.

또한, 본 출원인은 고강도 코크스에 관한 특허 출원을 이미 행하고 있고, 그 내용은 특허 문헌 2, 3에 있어서 개시되어 있다. 특허 문헌 2는 탄소 함유율 85 ％ 이상 91 ％ 이하의 석탄과, 탄소 함유율 60 ％ 이상 85 ％ 미만의 석탄을 함유하는 석탄 100 질량부에 대해, 회분을 실질적으로 함유하지 않는 석탄을 1질량부 이하 함유하는 것을 코크스 제조용 석탄으로서 사용하는 것을 개시한다. 한편, 특허 문헌 3은 코크스 제조용 원료탄 100 질량부에 대해, 회분을 실질적으로 함유하지 않는 석탄을 1질량부 이하 첨가하는 것을 개시한다.

상기한 바와 같이, 강점결탄 등의 탄소 함유율이 높은 석탄의 사용량을 삭감하면서 고강도의 코크스를 얻는 것은 코크스 제조에 있어서의 과제이며, 이 과제 해결을 목적으로 하여 아스팔트 피치, 석탄타르, 또는 무회탄 등의 점결성 보충재가 사용되는 것이지만, 점결성 보충재의 작용이 복잡하기 때문에 고탄소 함유율 탄의 사용량 삭감(고탄소 함유율 탄 이외의 석탄의 다량 사용)과 코크스의 고강도화의 양립에는 곤란성이 수반된다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 출원 공개 제2001-40363호 공보

[특허 문헌 2] 일본 특허 출원 공개 제2007-23190호 공보

[특허 문헌 3] 일본 특허 출원 공개 제2007-246674호 공보

본 발명은 상기 사정에 비추어, 탄소 함유율이 높은 석탄과 배합하여 높은 강도의 코크스를 제조하는 것에도 적합한 코크스 제조용 원료탄의 제조 방법의 제공을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 코크스 제조용 원료탄의 제조 방법은, 무회탄 1.0 질량부와, 탄소 함유율(d.a.f.)이 78.0 ％ 이상 88.0 ％ 미만인 열질탄(劣質炭) 2.0 질량부 이상 20.0 질량부 이하로 이루어지는 혼합탄을, 무회탄의 연화 온도 이상으로 가열하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서,「무회탄」이라 함은, 석탄을 815 ℃에서 가열하여 탄화하였을 때의 잔류 무기물인 회분이, 가열 전의 무회탄에 있어서 5000 ppm 이하(질량 기준)인 석탄이다. 또한,「열질탄」이라 함은, 역청탄, 아역청탄 등의 어느 것에 해당되는지 여부에 관계없이, 상기 규정과 같은 탄소 함유율(d.a.f.)이 78.0 ％ 이상 88.0 ％ 미만인 석탄을 말한다.

본 발명에 관한 코크스의 제조 방법은, 2종 이상의 석탄이 배합된 배합탄을 건류하는 코크스의 제조 방법이며, 상기 배합탄이, 본 발명에 관한 코크스 제조용 원료탄의 제조 방법에서 얻어진 제1 원료탄 20 질량％ 이상과, 탄소 함유율(d.a.f.)이 85.0 ％ 이상 91.0 ％ 이하인 제2 원료탄을 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 배합탄은, 제1 원료탄 및 제2 원료탄만으로 이루어지는 것이 적합하 다.

또한, 본 발명에 관한 선철의 제조 방법은, 본 발명에 관한 코크스의 제조 방법에 의해 얻어진 코크스를 사용하는 것이다.

본 발명에 관한 코크스 제조용 원료탄의 제조 방법에 의해 얻어진 원료탄(제1 원료탄)은 소정량의 무회탄과 열질탄으로 이루어지는 혼합탄을 무회탄의 연화 온도 이상으로 가열하여 얻어진 것이므로, 탄소 함유율이 높은 석탄(제2 원료탄)의 사용량을 억제하면서 제1 원료탄을 배합하여 코크스를 제조해도 높은 강도의 코크스를 얻을 수 있다.

(코크스 제조용 원료탄의 제조 방법)

본 발명에 관한 코크스 제조용 원료탄의 제조 방법은, 무회탄 1.0 질량부와, 소정량의 탄소 함유율(d.a.f.) 78.0 ％ 이상 88.0 ％ 미만의 열질탄으로 이루어지는 혼합탄을, 무회탄의 연화 온도 이상으로 가열하는 공정을 갖는다.

무회탄은, 회분이 5000 ppm 이하(질량 기준, 이하 동일)의 석탄이며, 이 회분이 2000 ppm 이하이면 바람직하다. 여기서「회분」이라 함은, 석탄을 815 ℃에서 가열하여 탄화하였을 때의 잔류 무기물을 의미하고, 그 무기물은 규산, 알루미나, 산화철, 석회, 마그네시아, 알칼리 금속 등이다.

적합한 무회탄은, JIS M8801에 규정된 기셀러 플라스토미터법에 의한 기셀러 유동성 시험에서 확인되는 최고 유동도(logMF)가 3.0(logddpm) 이상인 것이다. 또 한, 고화 온도가 450 ℃를 초과하는 것도 무회탄으로서 적합하다.

무회탄에 덮이는 열질탄의 표면적이 커지도록 하기 위해, 무회탄은 열질탄의 입도보다도 작은 입도인 것이 바람직하다. 바람직한 무회탄의 입도는 0.5 ㎜ 이하, 보다 바람직하게는 0.3 ㎜ 이하, 더욱 바람직하게는 0.2 ㎜ 이하이다. 이 입도는 소정의 눈이 개방된 체를 통과할 수 있는지 여부로 결정된다. 예를 들어, 눈이 0.5 ㎜인 체를 통과하는 무회탄의 입도는 0.5 ㎜ 이하이다. 무회탄의 입도를 조정하기 위해서는, 해머밀, 조크러셔(jaw crusher), 제트밀 등의 공지의 분쇄 장치를 사용하면 좋다.

무회탄을 얻기 위한 방법은, 공지의 무회탄의 제조 방법을 채용하면 좋다. 예를 들어, 유기 용매에 의한 석탄 성분의 추출이 무회탄의 제조에 해당한다.

무회탄의 제조에 있어서 사용하는 석탄은, 역청탄, 아역청탄, 갈탄 등 특별히 한정되지 않고, 또한 그 탄소 함유율에 대해서도 특별히 한정되지 않는다. 즉, 탄소 함유율(d.a.f.)이 60.0 ％ 이상 95.0 ％ 미만인 석탄을 사용해도 좋지만, 강점결성의 탄소 함유율이 높은 석탄은 그 고갈의 문제가 있으므로, 탄소 함유율(d.a.f.) 60.0 ％ 이상 88.0 ％ 미만의 석탄을 사용하는 것이 바람직하고, 탄소 함유율(d.a.f.) 70.0 ％ 이상 85.0 ％ 미만의 석탄을 사용하는 것이 보다 바람직하다.

석탄 성분의 추출을 효율적으로 행하기 위해, 그 추출시에는 석탄을 미리 5 ㎜ 이하로 분쇄하는 것이 적당하다.

무회탄의 제조에서 사용하는 유기 용매에는 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등의 1환 방향족 화합물 ; 나프탈렌, 메틸나프탈렌, 디메틸나프탈렌, 트리메틸나프탈렌, 비페닐, 지방족 측쇄 또는 방향족 치환기를 갖는 비페닐 등의 2환 방향족 화합물 ; 3환 방향족 화합물 등의 1종 또는 2종 이상의 유기 용매를 사용할 수 있다. 단, 1환 방향족 화합물을 사용하는 경우, 석탄 성분의 추출률이 낮고, 추출률을 향상시키기 위해 추출 온도를 높일 때에는, 그 온도로 설정하기 위한 압력이 높아지는 경우가 있다. 또한, 3환 방향족 화합물을 사용하는 경우, 당해 화합물의 끓는점이 높은 일반적 경향이 있으므로, 석탄으로부터의 유기 용매 분리가 곤란해지는 경우가 있다. 그로 인해, 2환 방향족 화합물을 사용하는 것이 적합하다. 보다 적합한 2환 방향족 화합물은 끓는점 180 ℃ 내지 330 ℃인 것이다.

또한, 석탄의 액화 방법 등에서 사용되는 것이 알려져 있는 테트라인 등의 수소 공여성 용매를 사용하면, 석탄을 가용화 또는 액화하여 석탄 성분의 높은 추출률을 실현할 수 있지만, 수소 공여성 용매의 수소 원자가 석탄의 구성 분자로 이동하는 경우가 있다. 따라서, 수소 공여성 유기 용매가 아닌, 비수소 공여성 유기 용매를 선택하여 석탄 성분의 추출을 행하는 것이 적합하다.

유기 용매에 의한 석탄 성분의 추출에서는, 석탄과 유기 용매를 혼합하여 슬러리를 조제하여 석탄 성분의 추출을 행하고, 그 후 슬러리의 상등액(上澄液) 등의 액체부로부터 유기 용매를 제거하면 무회탄이 얻어진다.

슬러리 중의 석탄 농도는 10 내지 35 질량％로 하는 것이 적절하고, 슬러리를 가열하여 석탄 성분을 추출하면 좋다. 이 추출 조건은, 예를 들어 슬러리를 300 ℃ 내지 420 ℃에서 5 내지 120분간 유지한다. 300 ℃보다 낮은 온도에서는, 석탄의 구성 분자간의 결합을 충분히 약화시킬 수 없기 때문에 석탄 성분의 추출률이 낮아지고, 420 ℃보다 높은 온도에서는 석탄의 열분해 반응에서 발생한 열분해 래디컬이 석탄에 재결합되므로 역시 석탄 성분의 추출률이 낮아진다. 한편, 300 내지 420 ℃의 온도에서는, 석탄의 구성 분자간의 결합이 느슨해지는 동시에 온화한 열분해가 발생되게 되므로 석탄 성분의 높은 추출률이 달성된다. 또한, 추출에 있어서의 압력에 대해서는, 유기 용매가 끓는점에 도달하는 일이 없도록 조정하게 되어, 통상 0.8 내지 2.5 ㎫이고, 추출시의 분위기는 불활성 가스(예를 들어, 질소) 분위기이면 좋다.

석탄 성분의 추출 후, 유기 용매의 제거를 행하기에 앞서, 추출 후의 석탄을 유기 용매로부터 분리하는 것이 필요해진다. 이 분리에서는, 공지의 분리 방법을 채용하면 좋다. 그 공지의 분리 방법으로서는, 예를 들어 침강법, 여과법을 들 수 있고, 여과법에서는 여과 필터의 여과량이 제한되므로, 대량의 석탄을 분리하기 위해서는 침강법을 채용하는 것이 적합하다. 또한, 유기 용매 중에서의 석탄 성분의 석출 등을 피하기 위해, 슬러리로부터의 석탄의 제거 온도는 추출시와 동일한 온도로 설정하는 것이 적합하고, 압력에 대해서도 마찬가지이다.

도1은 무회탄을 제조하기 위한 장치의 일례를 설명하기 위한 도면이다. 탱크(1)에 있어서 석탄과 유기 용매가 혼합되어 슬러리가 생성되고, 이 슬러리가 펌프(2)에 의해 송출되고, 예열기(3)를 통과하는 동안에 소정의 온도로 가온된 후에, 추출조(4)에 공급된다. 추출조(4)에 있어서, 슬러리가 교반기(10)에서 교반되면서 석탄 성분이 유기 용매로 추출된 후, 슬러리는 중력 침강조(5)에 공급된다. 중력 침강조(5)에서는 성분이 추출된 후의 석탄이 도시한 화살표(11)의 방향으로 침강하여 중력 침강조(5) 내의 상등액이 필터 유닛(8)으로 공급되는 한편, 침강물이 침강물 수용기(6)에 회수된다. 상등액은 필터 유닛(8)에 내설된 필터 부재(7)에서 여과되고, 여과액은 상등액 수용기(9)에 회수된다. 계속해서, 회수된 여과액으로부터 유기 용매를 증발 제거시킴으로써 무회탄이 얻어진다. 유기 용매를 증발 제거하는 방법으로서는, 스프레이 드라이법, 증류법, 진공 건조법 등의 일반적인 건조 방법을 적용하면 좋다.

석탄의 분류 기준, 코크스 원료탄으로서의 판단 기준, 그들과 석탄 구조나 조성과의 상관에 대해서는 다양한 표준화가 시도되어 있지만, 아직 정해진 것이 없는 것이 현실이다. 그래서 본 명세서에서는 탄소 함유율(d.a.f.)이 88.0 ％ 미만인 석탄을 열질탄이라 한다. 많은 비미점탄(非微粘炭)이나 점결탄은 그 열질탄에 속하는 것이며, 또한 열질탄은 코크스 강도를 저하시키는 경우가 많기 때문에 코크스 제조에서의 다량 사용이 기피되는 한편, 탄소 함유율(d.a.f.)이 88.0 ％ 이상인 석탄에 비해 저렴하기 때문에 다량 사용이 요망되고 있는 것이다. 본 발명에 있어서 대상이 되는 열질탄의 탄소 함유율(d.a.f)에는 하한이 있고, 그 하한은 78.0 ％이다. 본 발명에 있어서의 열질탄의 탄소 함유율(d.a.f.)은 82.0 ％ 이상 87.0 ％ 이하가 바람직하다. 또한, 석탄의 분류화의 기준이 되는 탄소 함유율(d.a.f. = dry ash free)은 석탄의 수분과 회분을 제외한 유기질의 함유율(질량％)을 말하고, JIS M8819에 준하여 측정할 수 있다.

열질탄은 미세한 것이 바람직하고, 해머밀, 조크러셔, 제트밀 등의 공지의 분쇄 장치를 사용하여 열질탄을 미세화하면 좋다. 입도 2 ㎜를 초과하는 열질탄을 사용하면, 무회탄과 접촉하는 열질탄 표면보다도 동일 접촉이 없는 무회탄 내부의 비율이 커져, 무회탄으로부터 부여되는 점결성 향상 효과가 불충분해지는 경우가 있으므로, 열질탄의 입도는 2 ㎜ 이하인 것이 바람직하고, 1 ㎜ 이하가 보다 바람직하다. 이 입도는 소정의 눈이 개방된 체를 통과할 수 있는지 여부로 결정된다. 예를 들어, 눈이 2 ㎜인 체를 통과하는 것의 입도는 2 ㎜ 이하이다.

상기 열질탄은 탄소 함유율(d.a.f.)이 78.0 ％ 이상 88.0 ％ 미만인 것이다. 탄소 함유율이 88.0 ％ 이상인 석탄은, 특별히 석탄화도가 높은 것이 아닌 한 코크스 제조에 충분한 점착성을 갖고 있는 것이 통상이므로 무회탄과 처리할 필요가 없고, 탄소 함유율 88.0 ％ 이상인 석탄을 무회탄과 처리하면, 반대로 코크스 강도가 저하되는 경우가 있으므로, 탄소 함유율이 88.0 ％ 이상인 석탄에 대해 본 발명에 관한 방법과 동일한 열처리를 행할 필요는 없다. 한편, 탄소 함유율 78.0 ％ 미만의 석탄은 필연적으로 함산소 관능기에 의한 가교 밀도가 높기 때문에, 본 발명에 관한 코크스 제조용 원료탄의 제조 방법에서 탄소 함유율 78.0 ％ 미만의 석탄을 사용해도 고강도의 코크스를 제조할 수 없다. 또한, 탄소 함유율이 78.0 ％ 미만인 석탄은 갈탄에 해당하는 것이며, 통상 코크스 제조용 원료탄으로서는 이용되지 않는다.

혼합탄을 얻기 위해서는, 무회탄과 열질탄의 소정량을 배합하고, 믹서 등의 공지의 장치를 사용하여 균일하게 혼합한다. 이때의 배합비는, 무회탄 1.0 질량부와 열질탄 2.0 질량부 이상 20.0 질량부 이하이다. 열질탄을 2.0 질량부 미만으로 하는 것은, 열질탄보다도 무회탄이 고가인 경제성과, 코크스 강도의 관점에서 부적절하다. 또한, 20.0 질량부보다도 많은 열질탄을 사용하는 것은, 무회탄의 점결성 보충 효과가 불충분해지므로 바람직하지 않다. 무회탄 1.0 질량부에 대한 보다 바람직한 열질탄의 배합비는 5 질량부 이상 10 질량부 이하이다.

또한, 무회탄과 열질탄의 혼합 비율의 최적화는 열질탄의 성상에 따라서 정한다. 즉, 석탄화도가 비교적 낮은 열질탄을 사용하는 경우에는, 무회탄의 배합 비율이 높아지도록 하면 좋고, 점결탄에 가까운 성질을 갖는 석탄화도가 비교적 높은 열질탄을 사용하는 경우에는 무회탄의 배합 비율을 낮아지도록 하면 좋다.

혼합탄의 가열에서는, 무회탄의 열용융성과 점결성을 열질탄으로 이행시킨다. 그러기 위해, 무회탄의 온도를 그 연화 온도(통상, 300 ℃) 이상으로 가열한다. 이에 의해, 액화한 무회탄이 열질탄에 융화되기 쉬워지고, 또한 무회탄과 열질탄의 구성 분자가 활성화되어 각 분자의 상호 작용이 강해진다. 무회탄의 연화 개시 온도는 기셀러 유동성 시험에서 측정되는 연화 개시 온도이며, 가열에 의해 설정하는 무회탄의 온도는 그 연화 개시 온도보다도 높은 온도가 좋고, 연화 개시 온도보다도 20 ℃ 이상 높은 온도가 바람직하다. 한편, 가열된 무회탄의 온도의 상한은 400 ℃ 이하가 바람직하고, 380 ℃ 이하가 보다 바람직하다. 400 ℃를 초과하는 온도까지 가열하면 코크스화 반응 진행에 의한 원료탄의 점결성 저하가 있으므로 바람직하지 않다.

혼합탄을 가열함으로써 코크스 제조에 적합한 본 발명에 관한 원료탄을 제조할 수 있다. 혼합탄의 가열로 그 원료탄이 얻어지는 기구는, 첫 번째로 가열에 의 해 용융된 무회탄이 열질탄에 침투하여 당해 열질탄에 점착성을 부여하고, 두 번째로 무회탄 자체가 열질탄 입자끼리를 접착하고, 세 번째로 연화 온도 이상으로 가열된 무회탄으로부터 발생한 방향족 화합물 등의 휘발 성분이 열질탄에 침투하여 열질탄의 점착성을 개선한다고 추측하고 있다. 실제로는, 이 제1 내지 제3 현상이 동시에 진행되고 있다고 고려된다.

무회탄의 연화 온도 이상으로 가열하는 시간은, 장시간의 가열이 원료탄의 점결성 저하를 야기시키는 경우가 있으므로 30분 이내이면 좋고, 10분 이내가 바람직하다. 균질의 코크스 제조용 원료탄을 제조하기 위해, 가열 기구를 구비한 공지의 혼합기, 혼련기를 사용하여 혼합탄의 혼합을 계속하면서 가열하는 것이 바람직하다.

(코크스의 제조 방법)

코크스 제조에 있어서, 본 발명에 관한 코크스 제조용 원료탄의 제조 방법에 의해 얻어지는 원료탄(당해 원료탄을, 이하「제1 원료탄」이라 하는 경우가 있음)과, 탄소 함유율(d.a.f.)이 85.0 ％ 이상 91.0 ％ 이하, 바람직하게는 88.0 ％ 이상 91.0 ％ 이하인 석탄(당해 석탄을, 이하「제2 원료탄」이라 하는 경우가 있음)을 배합하고, 이 배합탄을 건류하면 고강도의 코크스를 제조할 수 있다. 배합탄의 조제에 있어서는, 탄소 함유율이 제1 원료탄의 제조에서 사용한 열질탄보다도 높은 석탄을 제2 원료탄으로서 사용하는 것이 바람직하고, 또한 배합탄은 탄소 함유율(d.a.f.)이 85.0 ％ 미만인 석탄을 포함하는 것이라도 좋지만, 제1 원료탄과 제2 원료탄만으로 이루어지는 것이 적합하다. 이들 제조에 있어서는, 제1 원료탄을 배 합 전에 성형 및/또는 분쇄해도 좋고, 성형 및/또는 분쇄한 후에 입도 조정해도 좋다.

배합탄의 전량에 있어서, 제1 원료탄을 20 질량％ 이상으로 함으로써, 강도가 높은 코크스를 제조할 수 있다. 이 제1 원료탄의 양 범위이면, 당해 원료탄의 사용량의 미세 조정으로 강도가 특히 높은 코크스를 실현할 수 있다. 한편, 제1 원료탄의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 코크스의 제조 조건, 배합탄(배합시에 사용하는 각종 석탄) 등에 따라서는 제1 원료탄이 과잉이면 코크스 강도가 저하되는 경우가 있으므로 제1 원료탄의 상한은 50 질량％가 바람직하다.

배합탄을 건류하면, 배합탄의 연화·용융, 재고화, 코크스화가 발생한다. 이 건류에서의 조건은 특별히 한정되지 않고, 코크스로를 사용하는 통상의 건류 조건을 채용할 수 있다. 온도 조건은, 예를 들어 950 ℃ 이상 1200 ℃ 이하, 보다 바람직하게는 1000 ℃ 이상 1050 ℃ 이하, 건류 시간은 예를 들어 8시간 이상 24시간 이하, 보다 바람직하게는 10시간 이상 20시간 이하이다.

얻어진 코크스는, 종래부터 알려져 있는 바와 같이 선철의 제조에 이용할 수 있다. 상기 코크스는 강도가 우수하므로, 고로에 있어서의 선철 제조에도 적합하게 사용된다. 그리고 코크스의 강도가 높으므로, 고로 내에 있어서의 우수한 통기성을 실현할 수 있다. 또한, 고로에 있어서의 선철의 제조 방법은 공지의 방법을 채용하면 좋고, 예를 들어 고로에 철광석과 코크스를 각각 층 형상으로 번갈아 적층시켜 고로의 하부로부터 열풍, 필요에 따라서 미분탄을 불어 넣는 방법을 들 수 있다.

이하에 실시예 등을 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 전기·후기의 취지에 적합한 범위에서 적절하게 변경하여 실시하는 것도 가능하고, 그들은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

(무회탄)

역청탄[탄소 함유율(d.a.f.) 83.2 ％] 5 ㎏과, 2환 방향족 화합물인 1-메틸나프탈렌(신닛뽄세이떼쯔 가가꾸샤제) 20 ㎏을 혼합하여 슬러리를 조제하였다. 질소 퍼지한 내용적 30 L의 오토 클레이브 내에 있어서, 1.2 ㎫, 370 ℃, 1시간의 조건에서 슬러리를 처리하고, 2환 방향족 화합물에 의한 역청탄 성분의 추출을 행하였다. 이 추출과 동일 온도, 동일 압력의 조건의 중력 침강조 내에서, 슬러리를 상등액과 고형분 농축액으로 분리하고, 다음에 증류법에 의해 상등액으로부터 2환 방향족 화합물을 분리·회수하고 남은 것을 무회탄으로서 얻었다. 무회탄은 수량이 2.7 ㎏, 회분이 900 ppm이었다. 또한, 무회탄의 기셀러 유동성 시험에 의한 연화 개시 온도는 305 ℃, 최고 유동도는 4.7(logddpm)이었다.

(코크스 제조용 원료탄)

입도 0.3 ㎜ 이하의 무회탄과, 입도 1 ㎜ 이하의 하기 표1에 나타내는 석탄 중 어느 하나를 배합하여 혼합탄을 조제하였다(혼합탄의 배합 비율은, 후기 표2 참조). 이 혼합탄을, 가열 기구를 갖는 혼합기에 장입하여 혼합하면서 350 ℃, 10분간의 조건에서 가열하여 코크스 제조용 원료탄을 얻었다. 또한, 후기 표2에 나타내는 No.9와 11에 대해서는 혼합탄의 가열을 행하지 않았다. 또한, No.10과 12에 대해서는 무회탄의 사용 및 가열을 생략하였다.

(코크스)

러시아산의 강점결탄[탄소 함유율(d.a.f.) 90.6 ％]과, 상기 코크스 제조용 원료탄을 배합한 것(배합탄)을, 하기와 같이 건류하여 코크스를 얻었다. 후기 표2에 나타내는 No.10과 12에 대해서는 배합탄 조제에 있어서 무회탄도 배합하였다.

폭 378 ㎜ × 길이 121 ㎜ × 높이 114 ㎜의 크기의 캔 용기에, 상기 배합탄을 충전하였다. 이 캔 용기 4개를 또한 강제의 레토르트(크기 : 폭 380 ㎜ × 길이 430 ㎜ × 높이 350 ㎜)에 나열하여 넣고, 이 통 용기를 폭 방향으로 가열할 수 있는 양면 가열식 전기로에 상기 레토르트를 넣고 배합탄을 건류하였다. 이때의 건류 조건은 1000 ℃, 10시간으로 하고, 레토르트를 전기로로부터 취출하여 약 16시간에 걸쳐 자연 방냉하였다.

자연 방냉 후의 레토르트로부터 4개의 캔 용기를 취출하고, 폭 방향의 절반에 상당하는 189 ㎜ 부분의 코크스를 잘라내었다. 양면 가열을 행한 경우, 폭 방향의 정중앙에 해당되는 장소는 탄심이라 불리고, 가열면으로부터 탄심까지의 소성된 코크스는 가열면에 가까운 곳으로부터 헤드, 보디, 테일이라 불리고 있고, 헤드, 보디, 테일의 가열시의 승온 속도의 차이에 의해 강도에 차이가 발생하는 것이 알려져 있다. 그로 인해, 폭 방향의 절반에 상당하는 189 ㎜ 부분의 코크스의 헤드, 보디, 테일의 부분에 상당하는 약 60 ㎜로 분할한 각각의 부위로부터, 대략 직방체(1변 : 약 20 ㎜ ± 1 ㎜)로 잘라내어 정립된 코크스를 얻었다. 이 정립된 코크스를 증류수로 세정하여, 정립시(잘라냄시)에 부착된 코크스의 미세 분말을 제거하고, 150 ℃ ± 2 ℃의 건조기로 건조하였다.

(코크스 강도)

상기 세정, 건조 후의 코크스를 강도 측정용 샘플로 하여 I형 강도를 측정하였다. I형 강도 시험에 이용하는 장치에는, SUS재로 제작된 원통 형상의 용기(길이 720 ㎜, 원의 저면 직경 132 ㎜)를 이용하여, 이 용기에 강도 측정용 샘플을 200 g 넣고, 1분간 20회의 회전 속도로 합계 600회의 회전 운동에 의한 충격을 샘플에 가하였다. 이 원통의 회전은, 원통의 길이 720 ㎜의 정중앙에 해당되는 360 ㎜의 부분에 회전축을 설치하고, 이 회전축을 중심으로 원통을 회전시켜 원통의 저면이 직경 720 ㎜의 원을 그리도록 행하였다. 규정의 600회전의 회전에 의한 충격을 가한 후, 이 원통 형상의 용기로부터 샘플을 취출하고, 9.5 ㎜의 체 눈의 체로 쳐서 선별하여 체 상의 질량을 측정하였다. 이때, 체에 걸린 것도 체 상으로 하여 질량을 측정하였다. I형 강도 지수는 이하와 같이 하여 산출하였다.

I형 강도 지수 DI⁶⁰⁰ _9.5= 100 × 9.5 ㎜ 체 상 질량(단위 : g)/200 g

하기 표2에 코크스 강도를 포함한 결과를 나타낸다.

표2로부터 이하의 것을 확인할 수 있다.

(1) No.1 내지 6의 결과로부터, 원료탄의 제조에 있어서 열질탄으로서 탄소 함유율 78.0 ％ 이상 88.0 ％ 미만인 것을 사용하는 것이 코크스 강도 향상에 적합한 것.

(2) No.2, 9, 10의 결과로부터, 원료탄의 제조에 있어서 무회탄과 열질탄을 혼합하여 가열하는 것이 코크스 강도 향상에 적합한 것. No.3, 11, 12의 결과에 있어서도 동일하다.

(3) No.14 내지 17의 결과로부터, 원료탄의 제조에 있어서는 무회탄 1.0 질량부에 대해 열질탄을 2.0 질량부 이상 20.0 질량부 이하 사용하는 것이 코크스 강도 향상에 적합한 것.

(4) No.8에 대해서는, 코크스 제조에서 사용한 강점결탄의 질량비가 50을 하회하고 있는 것에 비해서는 높은 코크스 강도였던 것.

도1은 무회탄을 제조하기 위한 장치의 일례를 설명하기 위한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 탱크

2 : 펌프

3 : 예열기

4 : 추출조

5 : 중력 침강조

6 : 침강물 수용기

7 : 필터 부재

8 : 필터 유닛

9 : 상등액 수용기

10 : 교반기

Claims

무회탄 1.0 질량부와, 탄소 함유율(d.a.f.)이 78.0 ％ 이상 88.0 ％ 미만인 열질탄 2.0 질량부 이상 20.0 질량부 이하로 이루어지는 혼합탄을, 무회탄의 연화 온도 이상으로 가열하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 코크스 제조용 원료탄의 제조 방법.
2종 이상의 석탄이 배합된 배합탄을 건류하는 코크스의 제조 방법이며,

상기 배합탄이, 제1항에 기재된 코크스 제조용 원료탄의 제조 방법에서 얻어진 제1 원료탄 20 질량％ 이상 50 질량% 이하와, 탄소 함유율(d.a.f.)이 85.0 ％ 이상 91.0 ％ 이하인 제2 원료탄을 포함하는 것을 특징으로 하는 코크스의 제조 방법.
제2항에 있어서, 상기 배합탄이, 상기 제1 원료탄 및 제2 원료탄만으로 이루어지는 코크스의 제조 방법.
제2항 또는 제3항에 기재된 제조 방법에 의해 얻어진 코크스를 사용하는 선철의 제조 방법.