KR101129061B1

KR101129061B1 - 코크스의 제조 방법 및 선철의 제조 방법

Info

Publication number: KR101129061B1
Application number: KR1020087003871A
Authority: KR
Inventors: 노리유끼 오꾸야마; 아쯔시 후루야; 노부유끼 고마쯔; 간지 마쯔다이라; 유꼬 니시바따; 마사루 니사무라
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼; 간사이네쯔카가꾸가부시끼가이샤
Priority date: 2005-07-19
Filing date: 2006-05-26
Publication date: 2012-03-26
Also published as: JP4109686B2; JP2007023190A; CN101233211A; CN101233211B; WO2007010674A1; KR20080041653A; TW200710212A; TWI324633B

Abstract

본 발명은 코크스 원료탄인 강점결탄을 대체하는 것으로서, 약점결탄 또는 비점결탄을 개질한 석탄을 이용하여 얻어지는 코크스의 강도를 향상시키는 기술, 및 코크스 강도가 동일한 정도의 경우에는 귀중한 강점결탄의 사용량을 감소시키는 기술을 제공한다. 본 발명은 코크스의 원료탄으로서 유용한 강점결탄을 대체하는 것으로서, 탄소질 함유율(d.a.f)이 60 ％ 이상 95 ％ 미만인 석탄을 개질하여 얻어지는 회분을 실질적으로 함유하지 않는 석탄을 소정량 사용하는 데 그 특징이 있다.

코크스, 약점결탄, 비점결탄

Description

코크스의 제조 방법 및 선철의 제조 방법 {Process for Production of Coke and Process for Production of Pig Iron}

본 발명은 개질된 원료탄을 사용하는 코크스 제조 기술 및 이 기술을 이용하는 선철의 제조 기술에 관한 것이다.

용광로용 코크스를 제조하는 원료탄으로는 고품위의 강점결탄과 저품위의 약점결탄 또는 비점결탄 등과의 배합탄이 사용되고 있다. 고품위의 강점결탄을 배합함으로써, 얻어지는 코크스의 강도가 향상되고, 또한 용광로에서의 조업시의 가스 통기성을 확보할 수 있기 때문이다. 그러나, 고품위의 강점결탄은 점차 고갈되고 있으며, 그 원료 비용이 상승하고 있어, 다량 존재하는 저품위의 약점결탄 및 비점결탄 등을 개질하는 기술이 검토되고 있다(일본 특허 공개 (소)51-107301호 공보, 일본 특허 공개 (소)51-107302호 공보, 일본 특허 공개 (평)7-53965호 공보, 일본 특허 공개 (평)8-269459호 공보, 니시 도오리 등의 문헌 「SRC의 코크스 원료로서의 이용에 대하여」, 제72회 코크스 특별회 예고집, p.46-p.49(1982)(이하, 간단히 「제72회 코크스 특별회 예고집」이라고 함)).

예를 들면, 일본 특허 공개 (소)51-107301호 공보 및 일본 특허 공개 (소)51-107302호 공보에는 미분탄과 용제를 혼합하여 상압 또는 가압하에서, 경우 에 따라서는 수소 분위기 중에서 가열하여 얻어지는 석탄 개질물을 처리하여 60 내지 25 ％의 휘발분을 갖고, 90 ％ 이상의 점결력 지수를 나타내는 점결성 보충제를 약점결탄 또는 비점결탄에 배합하는 것이 개시되어 있다. 일본 특허 공개 (평)7-53965호 공보 및 제72회 코크스 특별회 예고집에는 갈탄 등을 수소 공여성 용매에 혼합하여 슬러리로 하고, 이것을 고온ㆍ고압하에서 촉매를 이용하여 수소 첨가, 액화를 행하여, 최종적으로 정제되는 SRC(용제 정제탄)를 분리 추출하여 이것을 코크스용 원료탄에 이용하는 방법이 개시되어 있다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 얻어지는 코크스의 강도를 향상시키는 기술, 및 코크스 강도가 동일한 정도의 경우에는 코크스 제조 원료인 귀중한 강점결탄의 사용량을 감소시키고, 약점결탄 또는 비점결탄 등의 사용량을 증가시키는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 코크스의 제조 방법은 탄소 함유율(d.a.f.)이 85 ％ 이상 91 ％ 이하인 석탄과 탄소 함유율(d.a.f.)이 60 ％ 이상 85 ％ 미만인 석탄을 함유하는 배합탄 100 질량부에 대하여, 회분을 실질적으로 함유하지 않는 석탄을 1 질량부 이하로 함유하는 원료탄을 사용하는 데 요지가 있다. 석탄은 일반적으로 무연탄, 강점결탄, 점결탄, 약점결탄, 비점결탄, 갈탄, 토탄 등으로 분류되고 있는데, 그 정의는 반드시 명확한 것은 아니다. 점결탄의 일부를 점착탄이라고 하는 경우도 있다. 따라서, 본 발명에서는 무연탄, 강점결탄, 점결탄, 약점결탄, 비점결탄 등을 탄소 함유율(d.a.f.)로 분류하기로 하고, 무연탄을 탄소 함유율(d.a.f.) 91 ％ 초과의 석탄, 강점결탄을 탄소 함유율(d.a.f.) 85 ％ 이상 91 ％ 이하의 석탄, 점결탄을 탄소 함유율(d.a.f.) 83 ％ 이상 85 ％ 미만의 석탄, 약점결탄을 탄소 함유율(d.a.f.) 80 ％ 이상 83 ％ 미만의 석탄, 비점결탄을 탄소 함유율(d.a.f.) 78 ％ 이상 80 ％ 미만의 석탄으로 하고, 갈탄을 탄소 함유율(d.a.f.) 70 ％ 이상 78 ％ 미만의 석탄으로 하며, 토탄을 탄소 함유율(d.a.f.) 70 ％ 미만의 석탄으로 한다. 여기서, 탄소 함유율(d.a.f.=dry ash free)은 석탄의 수분과 회분을 제거한 유기질(C, H, O, S, N)의 탄소의 함유율(질량％)을 말하며, JIS M8819에 준하여 측정할 수 있다. 이하, 탄소 함유율(d.a.f.)이 85 ％ 이상 91 ％ 이하인 석탄을 간단히 「강점결탄」이라고 하고, 탄소 함유율(d.a.f.)이 60 ％ 이상 85 ％ 미만의 석탄을 간단히 「비점결탄 등」이라고 하기도 한다.

본 발명에서는 상기 배합탄에 대하여 회분을 실질적으로 함유하지 않는 석탄을 상기 소정 범위의 양으로 함유시킨 원료탄을 사용하면, 얻어지는 코크스 강도가 향상된다. 상기 회분을 실질적으로 함유하지 않는 석탄으로는, 예를 들면 탄소 함유율(d.a.f.)이 60 ％ 이상 95 ％ 미만인 석탄으로부터 유기 용매를 이용하여 추출하여 얻어지는 가용 성분을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 유기 용매로는, 예를 들면 2환 방향족 화합물을 주성분으로 하는 유기 용매를 들 수 있다. 본 발명에는 상기 코크스의 제조 방법에 의해 얻어지는 코크스를 이용하는 선철의 제조 방법이 포함된다.

본 발명에 따르면, 코크스 제조 원료인 강점결탄의 일부를 대체하는 것으로서, 탄소 함유율(d.a.f.)이 60 ％ 이상 95 ％ 미만인 약점결탄 또는 비점결탄 등을 개질한 석탄을 사용할 수 있고, 강점결탄의 고갈이나 원료 비용의 상승 문제에 대응할 수 있다. 또한, 얻어지는 코크스는 강도가 우수하다는 특징을 가지며, 용광로에서의 선철의 제조에 바람직하게 이용할 수 있다.

도 1은 본 발명에서 사용하는 무회탄을 제조하는 장치 및 공정을 예시하는 설명도이다.

<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>

본 발명의 코크스의 제조 방법은 탄소 함유율(d.a.f.)이 85 ％ 이상 91 ％ 이하인 석탄과 탄소 함유율(d.a.f.)이 60 ％ 이상 85 ％ 미만인 석탄을 함유하는 배합탄 100 질량부에 대하여, 회분을 실질적으로 함유하지 않는 석탄을 1 질량부 이하로 함유하는 원료탄을 건류하는 것을 특징으로 한다.

우선, 본 발명에서 사용하는 회분을 실질적으로 함유하지 않는 석탄(이하, 「무회탄」이라고도 함)에 대하여 설명한다. 상기 무회탄은 회분을 실질적으로 포함하지 않는 석탄이면 되지만, 미량의 회분을 함유할 수도 있다. 이러한 경우의 회분의 함유율은 5,000 ppm 이하인 것이 바람직하고, 2,000 ppm 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 회분은 석탄을 815 ℃에서 가열하여 회화했을 때의 잔류 무기물이며, 예를 들면 규산, 알루미나, 산화철, 석회, 마그네시아, 알칼리 금속 등을 포함한다.

본 발명에서는 상기 무회탄으로서 탄소 함유율(d.a.f.)이 60 ％ 이상 95 ％ 미만(보다 바람직하게는 60 ％ 이상 85 ％ 미만)인 석탄으로부터 유기 용매로 추출 하여 얻어지는 가용 성분을 사용하는 것이 바람직하다. 비점결탄 등을 출발 원료로 하면, 강점결탄의 고갈 문제에 좌우되지 않기 때문이다. 특히 본 발명에서는 유기 용매로 추출하는 석탄으로서 탄소 함유율(d.a.f.)이 70 ％ 이상 83 ％ 미만인 약점결탄, 비점결탄 및 갈탄 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 바람직한 양태이다.

구체적으로는 상기 무회탄은 탄소 함유율(d.a.f.)이 60 ％ 이상 95 ％ 미만(보다 바람직하게는 60 ％ 이상 85 ％ 미만)인 석탄과 유기 용매를 혼합하여 슬러리를 제조하고, 이 슬러리를 가열하고 숙성시켜 상기 유기 용매 중에 가용 성분을 추출하고, 얻어진 슬러리를 상청액과 고상 성분이 농축된 농축액으로 분리하고, 상기 상청액을 여과하여 유기 용매를 증발 제거함으로써 무회탄을 얻을 수 있다. 도 1은 무회탄을 제조하는 장치 및 공정을 예시하는 설명도이다. 탱크 (1)에서는, 탄소 함유율(d.a.f.)이 60 ％ 이상 95 ％ 미만인 석탄과 유기 용매를 혼합하여 슬러리를 생성한다. 얻어진 슬러리는 펌프 (2)에 의해 추출 처리를 행하는 추출조 (4)에 공급된다. 이 때, 슬러리는 예열기 (3)에 의해 소정의 온도로 가온된다. 추출조 (4)에서는, 슬러리를 교반기 (10)을 이용하여 교반하면서 가용 성분을 유기 용매 중에 추출시킨 후, 얻어진 슬러리는 중력 침강조 (5)에 공급된다. 중력 침강조 (5)에서는 중력 침강을 행하여 고상 성분을 침강시키고(화살표 11), 슬러리를 상청액과 고상 성분이 농축된 액으로 분리한다. 얻어진 상청액은 필터 유닛 (8)에 공급되고, 중력 침강조 (5) 내에서 침강한 고상 성분 농축액은 고상 성분 농축액 수용기 (6)에 회수된다. 상청액은 필터 유닛 (8)의 필터 부재 (7)로 여과되고, 얻어 진 여과액은 상청액을 회수하는 상청액 수용기 (9)에 회수된다. 이어서, 회수된 상청액으로부터 유기 용매를 증발 제거함으로써 무회탄을 얻을 수 있다. 상청액으로부터 유기 용매를 증발 제거하는 방법으로는, 예를 들면 분무 건조법, 증류법, 진공 건조법 등 일반적인 건조 방법을 적용할 수 있다.

상기 슬러리 중의 석탄 농도는 10 내지 35 질량％로 하는 것이 적절하며, 상기 슬러리를 가열하고 숙성시켜 유기 용매 중에 가용 성분을 추출하는 조건으로는, 예를 들면 상기 슬러리를 300 ℃ 내지 420 ℃에서 5 내지 120 분간 유지하여, 석탄 중의 가용 성분을 가용화시킨다. 300 ℃보다 낮은 온도는 석탄을 구성하는 분자간의 결합을 약하게 하기 위해서는 불충분하며, 석탄으로부터 추출할 수 있는 가용 성분의 비율이 저하되기 때문이다. 한편, 420 ℃보다 높은 온도에서는 석탄의 열 분해 반응이 활발해져 생성된 열 분해 라디칼의 재결합이 발생하기 때문에, 역시 추출되는 가용 성분의 비율이 저하된다. 한편, 300 내지 420 ℃의 온도에서는 석탄을 구성하는 분자간의 결합이 풀어져 온화한 열 분해가 일어나 석탄으로부터 추출되는 가용 성분의 비율이 높아진다. 이 때, 석탄의 온화한 열 분해에 의해 주로 평균 비점(Tb 50:50 ％ 유출 온도)이 200 내지 300 ℃에 있는 방향족이 풍부한 성분이 생성되고, 유기 용매의 일부로서 유효하게 이용할 수 있다.

얻어진 슬러리를 중력 침강에 의해 상청액과 고상 성분 농축액으로 분리하는 온도는 300 ℃ 이상 420 ℃ 이하가 바람직하다. 300 ℃ 미만에서는 액상 성분에 용해되어 있는 성분의 일부가 석출되어 무회탄의 수율이 저하되는 경우가 있기 때문이다.

상기 유기 용매로는 석탄의 용해력이 높은 용매가 바람직하며, 석탄 구조 단위에 유사한 2환 방향족 화합물을 주성분으로 하는 유기 용매가 바람직하다. 또한, 상기 유기 용매로는 그 비점이 180 ℃ 내지 330 ℃의 것이 바람직하다. 비점이 180 ℃보다 낮은 경우에는 상청액으로부터 증발 제거시킨 유기 용매의 회수율이 저하되는 경우가 있다. 한편, 비점이 330 ℃를 초과하면 석탄과 유기 용매의 분리가 곤란해져, 역시 유기 용매의 회수율이 저하되는 경우가 있다. 상기 2환 방향족 화합물의 구체예로는, 예를 들면 나프탈렌(비점: 218 ℃); 메틸나프탈렌(비점: 241 내지 242 ℃), 디메틸나프탈렌(비점: 261 내지 272 ℃), 트리메틸나프탈렌 등의 지방족 측쇄를 갖는 나프탈렌류; 비페닐; 지방족 측쇄 또는 방향족 치환기를 갖는 비페닐류, 또는 이들의 혼합물 등을 들 수 있다.

무회탄을 제조하기 위해 출발 원료로서 사용하는 탄소 함유율(d.a.f.)이 60 ％ 이상 95 ％ 미만인 석탄(비점결탄 등)으로는, 예를 들면 이하의 특성을 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 비점결탄 등의 휘발분은 바람직하게는 30 ％ 이상, 보다 바람직하게는 32 ％ 이상이고, 바람직하게는 40 ％ 이하, 보다 바람직하게는 36 ％ 이하이다. 상기 비점결탄 등의 평균 반사율은 바람직하게는 0.6 이상, 보다 바람직하게는 0.8 이상이고, 바람직하게는 1.0 이하, 보다 바람직하게는 0.9 이하이다. 상기 비점결탄 등의 불활성 성분 총량은 바람직하게는 5 ％ 이상, 보다 바람직하게는 15 ％ 이상이고, 바람직하게는 35 ％ 이하, 보다 바람직하게는 20 ％ 이하이다. 상기 비점결탄 등의 기젤러(Gieseler) 최고 유동도(logMFD)는 바람직하게는 3.0(logddpm) 이상, 보다 바람직하게는 3.3(logddpm) 이상이고, 바람직 하게는 4.5(logddpm) 이하, 보다 바람직하게는 3.6(logddpm) 이하이다. 휘발분은 JIS M8812에 규정된 방법, 평균 반사율은 JIS M8816에 규정된 방법, 기젤러 최고 유동도(logMFD)는 JIS M8801에 규정된 기젤러 플라스토미터법에 의해 측정할 수 있다. 또한, 불활성 성분 총량(TI)은 JIS M8816의 석탄 미세 조직 성분(마세랄)의 분석치 중, 세미푸지나이트의 비율 및 미세 조직 성분군(마세랄ㆍ그룹)의 비율을 이용하여, 하기 수학식 1에 의해 산출할 수 있다.

식 중, MM(미네랄매터)은 광물질을, A는 회분(무수 베이스, JIS M8812로 측정)을, S는 전체 황분(무수 베이스, JIS M8813으로 측정)을 의미한다.

본 발명의 코크스 제조 방법에서는 후술하는 배합탄 100 질량부에 대하여 1 질량부 이하, 보다 바람직하게는 0.7 질량부 이하, 더욱 바람직하게는 0.5 질량부 이하의 무회탄을 함유하는 원료탄을 사용하는 것이 바람직하다. 무회탄의 함유량 의 하한은 특별히 한정되는 것이 아니지만, 0.2 질량부 이상인 것이 바람직하다.

무회탄을 0.2 질량부 이상 함유시킴으로써, 얻어지는 코크스의 강도에 대하여 실질적으로 유의한 향상이 확인된다. 특히, 무회탄의 함유량이 0.5 질량부인 경우에는 얻어지는 코크스의 강도가 최고치를 갖는다. 한편, 무회탄의 함유량이 0.5 질량부를 초과하여 1 질량부 이하인 경우, 무회탄을 첨가하지 않은 경우와 비교하면 코크스 강도는 우수하지만, 무회탄의 함유량이 증가함에 따라 얻어지는 코크스 강도가 저하되는 경향이 있다. 또한, 1 질량부를 초과하면, 무회탄을 첨가하지 않은 경우와 비교하여 코크스 강도가 오히려 저하된다.

이어서, 본 발명에서 사용하는 탄소 함유율(d.a.f.)이 85 ％ 이상 91 ％ 이하인 석탄과 탄소 함유율(d.a.f.)이 60 ％ 이상 85 ％ 미만인 석탄을 함유하는 배합탄에 대하여 설명한다.

상기 배합탄은 탄소 함유율(d.a.f.)이 85 ％ 이상 91 ％ 이하인 석탄과 탄소 함유율(d.a.f.)이 60 ％ 이상 85 ％ 미만인 석탄을 함유하는 것이라면 특별히 한정되지 않는다. 상기 탄소 함유율(d.a.f.)이 60 ％ 이상 85 ％ 미만인 석탄으로서, 보다 바람직한 것으로는 탄소 함유율(d.a.f.)이 78 ％ 이상 83 ％ 미만인 약점결탄, 비점결탄 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다. 탄소 함유율(d.a.f.)이 85 ％ 이상 91 ％ 이하인 석탄과 탄소 함유율(d.a.f.)이 60 ％ 이상 85 ％ 미만인 석탄의 조합으로는, 예를 들면 강점결탄과 약점결탄을 포함하는 양태, 강점결탄과 비점결탄을 포함하는 양태, 강점결탄과 약점결탄과 비점결탄을 포함하는 양태 등을 들 수 있다.

배합탄 중의 상기 탄소 함유율(d.a.f.)이 85 ％ 이상 91 ％ 이하인 석탄(강점결탄)은 얻어지는 코크스 강도를 높이기 위해 배합되는 것이며, 그 배합량은 배합탄 전체를 100 질량부라고 했을 때, 10 질량부 이상이 바람직하고, 40 질량부 이상이 보다 바람직하다. 강점결탄의 배합량이 10 질량부 미만이면, 점결성 성분이 지나치게 부족하기 때문에, 배합탄 100 질량부에 대하여 무회탄을 1 질량부 이하로 첨가하더라도 원하는 코크스 강도를 얻지 못하는 경우가 있다. 한편, 강점결탄의 배합량의 상한은 특별히 한정되는 것이 아니지만, 100 질량부가 바람직하고, 90 질량부가 보다 바람직하고, 60 질량부가 더욱 바람직하다. 강점결탄의 배합량이 지나치게 많아지면, 코크스 제조시의 원료 비용이 상승하기 때문이다. 한편, 탄소 함유율(d.a.f.)이 60 ％ 이상 85 ％ 미만인 석탄(비점결탄 등)은 강점결탄과의 합계 배합량이 100 질량부가 되도록 배합되는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 강점결탄과 비점결탄 등을 배합하여 얻어지는 배합탄은 이하의 특성을 갖는 것이 바람직하다. 상기 배합탄의 휘발분은 바람직하게는 15 ％ 이상, 보다 바람직하게는 26 ％ 이상이고, 바람직하게는 35 ％ 이하, 보다 바람직하게는 29 ％ 이하이다. 상기 배합탄의 평균 반사율은 바람직하게는 0.65 이상, 보다 바람직하게는 1.00 이상이고, 바람직하게는 1.60 이하, 보다 바람직하게는 1.10 이하이다. 상기 배합탄의 불활성 성분 총량은 바람직하게는 15 ％ 이상, 보다 바람직하게는 20 ％ 이상이고, 바람직하게는 35 ％ 이하, 보다 바람직하게는 23 ％ 이하이다. 상기 배합탄의 기젤러 최고 유동도(logMFD)는 바람직하게는 0.7(logddpm) 이상, 보다 바람직하게는 2.0(logddpm) 이상이고, 바람직하게는 3.5(logddpm) 이하, 보다 바람직하게는 2.3(logddpm) 이하이다. 상기 배합탄의 입도 구성은 3 mm 이하의 것이 바람직하게는 50 ％ 이상, 보다 바람직하게는 75 ％ 이상이고, 바람직하게는 90 ％ 이하, 보다 바람직하게는 85 ％ 이하이다. 상기 각 특성의 넓은 수치 범위는 용광로용 코크스의 원료로서 사용할 수 있는 바람직한 범위이며, 상기 각 특성을 보다 좁은 수치 범위 내로 함으로써, 실질적으로 강도에 문제가 없을 정도의 코크스를 얻을 수 있다.

상기 건류의 조건은 특별히 한정되는 것이 아니며, 코크스로를 사용하는 코크스 제조에서의 통상의 건류 조건을 사용할 수 있으며, 예를 들면 950 ℃ 이상, 보다 바람직하게는 1000 ℃ 이상이며, 1200 ℃ 이하, 보다 바람직하게는 1050 ℃ 이하의 온도에서 8 시간 이상, 보다 바람직하게는 10 시간 이상, 보다 바람직하게는 24 시간 이하, 보다 바람직하게는 20 시간 이하 건류하는 것이 바람직하다.

본 발명에는 본 발명의 코크스의 제조 방법에 의해 얻어지는 코크스를 사용하는 것을 특징으로 하는 선철의 제조 방법이 포함된다. 본 발명의 제조 방법에 의해 얻어지는 코크스는 강도가 우수하기 때문에, 용광로에서의 선철의 제조에 바람직하게 사용할 수 있다. 즉, 본 발명의 제조 방법에 의해 얻어지는 코크스를 사용하면, 용광로에서의 선철 제조시의 가스 통기성이 향상된다. 또한, 용광로에서 의 선철의 제조 방법은 공지된 방법을 사용하면 되며, 예를 들면 용광로에 철광석과 코크스를 각각 층상으로 교대로 적층시켜 용광로의 하부로부터 열풍, 필요에 따라 미분탄을 취입하는 방법을 들 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세하게 설명하지만, 본 발명은 하기 실시예에 의해 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 취지를 이탈하지 않는 범위의 변경, 실시의 양태는 모두 본 발명의 범위 내에 포함된다.

하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 배합탄에 무회탄을 첨가하여 원료탄을 제조하였다. 무회탄으로는 오스트레일리아산 점결탄(탄소 함유율(d.a.f.) 84 ％)으로부터 1-메틸나프탈렌을 사용하여 추출한 가용 성분(회분 600 ppm)을 사용하였다. 또한, 무회탄은 도 1의 장치를 이용하여 이하의 방법에 의해 제조하였다. 오스트레일리아산 점결탄(탄소 함유율(d.a.f.) 84 ％)과 1-메틸나프탈렌을 탱크 (1) 내에서 혼합하여(오스트레일리아산 점결탄:1-메틸나프탈렌=20 질량％:80 질량％) 슬러리를 제조하였다. 얻어진 슬러리를 예열기 (3)에서 370 ℃로 가온하여, 추출조 (4) 내에서 오스트레일리아산 점결탄으로부터 가용 성분을 추출하였다. 추출 처리 후의 슬러리를 유량 15 kg/h로 중력 침강조 (5)에 공급하고, 중력 침강을 행하여 상청액과 고상 성분 농축액으로 분리하고, 상청액을 3 kg/h의 유량으로 필터 유닛 (8)에 공급하고, 고상 성분 농축액을 12 kg/h의 유량으로 중력 침강조 (5)의 바닥부로부터 고상 성분 농축액 수용기 (6)에 배출하였다. 상청액을 필터 유닛 (8)로 여과한 후, 상청액 수용기 (9)로 회수하고, 분무 건조법에 의해 회수액으로부터 유 기 용매를 증발 제거하여 무회탄(회분 600 ppm)을 얻었다.

상기 원료탄을 폭 378 mm×길이 121 mm×높이 114 mm 크기의 캔 용기에, 원하는 밀도(720 kg/m³ 및 780 kg/m³)가 되도록 충전하였다. 이 캔 용기 4개를 또한 강철제 레토르트(크기: 폭 380 mm×길이 430 mm×높이 350 mm)에 나란히 넣고, 이 캔 용기를 폭 방향으로 가열할 수 있는 양면 가열식 전기로에 상기 레토르트를 넣어 원료탄을 건류하였다. 건류는 1000 ℃에서 10 시간의 조건으로 행하고, 그 후 레토르트를 전기로로부터 꺼내어 약 16 시간에 걸쳐 자연 방치 냉각시켰다.

냉각한 레토르트로부터 4개의 캔 용기를 취출하고, 폭 방향의 반에 해당하는 189 mm 부분의 코크스를 절단하였다. 양면 가열을 행한 경우, 폭 방향의 중심에 해당하는 부분을 탄심이라고 부르며, 가열면으로부터 탄심까지의 소성된 코크스는 가열면에 가까운 곳으로부터 헤드, 바디, 테일이라고 부르고, 헤드, 바디, 테일의 가열시의 승온 속도의 차이로 강도에 차이가 생기는 것이 알려져 있다. 따라서, 폭 방향의 반에 해당하는 189 mm 부분의 코크스의 헤드, 바디, 테일 부분에 해당하는 약 60 mm로 분할된 각각의 부위로부터 거의 직방체(한변: 약 20 mm±1 mm)로 절단하여 정립된 코크스를 얻었다. 이 정립된 코크스를 증류수로 세정하고, 정립시(절단시)에 부착된 코크스의 미분을 제거하고, 150 ℃±2 ℃의 건조기로 건조하였다. 건조 후의 정립된 코크스를 합계가 200 g이 되도록 원료탄의 충전 밀도가 780 kg/m³인 경우, 헤드, 바디, 테일로부터 순서대로 12개, 12개, 11개를 선택하고, 원료탄의 충전 밀도가 720 kg/m³인 경우, 헤드, 바디, 테일로부터 순서대로 12개, 13 개, 11개를 선택하여 강도 측정용 샘플로 하였다.

얻어진 강도 측정용 샘플을 이용하여 I형 강도를 측정하였다. I형 강도 시험에 사용하는 장치로서, SUS재로 만들어진 원통상의 용기(길이 720 mm, 원의 바닥면 직경 132 mm)를 이용하여, 이 용기에 상기 샘플 200 g을 넣고, 1 분간 20회의 회전 속도로 30 분간 회전시켜 합계 600회의 회전 운동에 의한 충격을 가하였다. 이 원통의 회전은 원통의 길이 720 mm의 중앙에 해당하는 360 mm 되는 곳에 회전축을 설치하고, 이 회전축을 중심으로 원통을 회전시켜 원통의 바닥면이 직경 720 mm의 원을 그리도록 행하였다. 규정된 600 회전의 회전에 의한 충격을 가한 후, 이 원통상의 용기로부터 샘플을 취출하고, 9.5 mm 메쉬의 체로 나누어 체 상의 질량을 측정하였다. 이 때, 체에 걸린 것도 체 상으로서 질량을 측정하였다. I형 강도 지수는 이하와 같이 하여 산출하고, 산출한 결과를 표 1에 나타내었다.

I형 강도 지수 I⁶⁰⁰ ₉ _.5=100×9.5 mm 체 상 질량(단위: g)/200 g

또한, 일반적으로 코크스의 회전 강도는, 코크스 덩어리가 큰 덩어리로 깨져 가는 부피 파괴를 평가하는 것과 표면 마모에 의한 표면 파괴를 평가하는 것으로 구별되는데, 본 발명에서 사용한 I형 강도 지수 I⁶⁰⁰ ₉ _.5는 표면 파괴를 평가하는 데 이용하는 지표로 해석된다.

표 1의 결과로부터 코크스 No.1 내지 N0.5 및 No.8 내지 No.10을 비교하여, 배합탄 100 질량부에 대하여 무회탄을 1 질량부 이하로 첨가함으로써, 얻어지는 코크스 강도가 향상되는 것을 알았다. 특히, 배합탄 100 질량부에 대하여, 무회탄 0.5 질량부를 첨가했을 때 얻어지는 코크스 강도가 가장 커졌다. 또한, 코크스 No.6 및 No.7의 결과로부터, 무회탄의 첨가량이 배합탄 100 질량부에 대하여 1 질량부를 초과하면 코크스 강도가 오히려 저하되는 것을 알았다.

원료탄의 충전 밀도가 780 kg/m³(코크스 No.1과 No.3)인 경우와 720 kg/m³(코크스 No.8과 No.9)인 경우를 비교하여, 원료탄의 충전 밀도가 720 kg/m³인 경우 쪽이 코크스 강도의 향상 효과가 커진다는 것을 알았다.

코크스 No.12는 코크스 No.8과 비교하여 강점결탄의 비율이 낮은 경우이고, 얻어지는 코크스 강도가 저하되는 것을 알았다. 그러나, 무회탄을 0.5 질량부 첨가함으로써 코크스 강도가 향상되었다(코크스 No.13).

또한, 코크스 No.9와 코크스 No.11을 비교하여, 본 발명에서 사용하는 무회탄의 강도 향상 효과가 아스팔트계 피치의 강도 향상 효과보다 크다는 것을 알았다.

본 발명은 코크스의 제조, 나아가 용광로에서의 선철의 제조에 바람직하게 적용할 수 있다.

Claims

탄소 함유율(d.a.f.)이 85 ％ 이상 91 ％ 이하인 석탄과 탄소 함유율(d.a.f.)이 60 ％ 이상 85 ％ 미만인 석탄을 함유하는 배합탄 100 질량부에 대하여, 회분을 실질적으로 함유하지 않는 석탄을 1 질량부 이하로 함유하는 원료탄을 건류하며,

상기 회분을 실질적으로 함유하지 않는 석탄이, 탄소 함유율(d.a.f.)이 60 ％ 이상 95 ％ 미만인 석탄에 포함되며 유기 용매를 사용하여 추출하여 얻어지는 가용 성분인 것을 특징으로 하는 코크스의 제조 방법.
삭제
제1항에 있어서, 상기 유기 용매가 2환 방향족 화합물을 포함하는 유기 용매인 코크스의 제조 방법.
제1항 또는 제3항에 기재된 코크스의 제조 방법에 의해 얻어지는 코크스를 사용하는 것을 특징으로 하는 선철의 제조 방법.