KR101300941B1 - 석탄의 팽창률의 측정 방법, 석탄의 비용적의 추정 방법, 공극 충전도의 측정 방법 및 석탄 배합 방법 - Google Patents

석탄의 팽창률의 측정 방법, 석탄의 비용적의 추정 방법, 공극 충전도의 측정 방법 및 석탄 배합 방법 Download PDF

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Abstract

이 석탄의 팽창률의 측정 방법에서는, 세관에 석탄을 넣고, 이 세관에 피스톤을 삽입하고, 상기 석탄의 연화시의 승온 속도가, 6℃/min 이상으로 되도록, 상기 석탄을 가열하고, 상기 피스톤의 변위량을 측정하고, 이 변위량으로부터 상기 석탄의 팽창률을 구한다.

Description

석탄의 팽창률의 측정 방법, 석탄의 비용적의 추정 방법, 공극 충전도의 측정 방법 및 석탄 배합 방법{METHOD OF DETERMINING DILATATION OF COAL, METHOD OF ESTIMATING SPECIFIC VOLUME OF COAL, METHOD OF DETERMINING DEGREE OF SPACE FILLING, AND METHOD OF COAL BLENDING}
본 발명은, 석탄의 연화 용융 특성의 평가 파라미터인 석탄의 팽창률의 측정 방법, 석탄의 비용적의 추정 방법, 공극 충전도의 측정 방법 및 석탄 배합 방법에 관한 것이다.
본원은, 2009년 3월 10일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2009-056920호와 2009년 7월 24일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2009-173075호와 2009년 10월 16일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2009-239098호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
고로용 코크스는, 고로의 요구 품질에 따라서 통상 많은 종류의 석탄을 배합하고, 코크스로에서 건류하여 제조된다. 고로용 코크스의 강도가 낮으면, 코크스가 고로에 장입되었을 때에, 코크스로부터 발생한 분말 코크스에 의해 고로 내의 환원 가스의 이동(상승)이 방해된다. 이 경우에는, 철광석의 환원 반응이 저해되어, 고로의 안정적인 조업이 곤란해진다. 따라서, 고로용 코크스는, 소정값 이상의 강도를 갖는 것이 요구된다.
코크스 강도로서는, JIS의 드럼 강도 지수(예를 들어, DI150 6이나 DI150 15), ISO의 마이컴 강도 지수, ASTM의 텀블러 강도 지수 등의 회전 강도 지수 또는 낙하 강도 지수가 사용되고 있다. 이들 지수는, 모두 소정의 기계적 충격을 코크스(덩어리 코크스)에 부여하였을 때에 분말 코크스를 생성하지 않고 덩어리 코크스의 상태를 유지하는 정도를 나타내고 있다. 회전 강도 지수는, 원통형의 용기 내에서 코크스의 낙하 시험을 자동적으로 반복하여 행하여 얻어진다. 그로 인해, 이 회전 강도 지수는, 낙하 강도 지수와 본질적으로 동종의 지수이다.
석탄의 배합을 변경할 때에는, 소정 강도(목표값) 이상의 코크스를 제조하기 위해, 배합되는 각종 석탄의 특성으로부터 사전에 코크스 강도를 예측할 필요가 있다. 그로 인해, 배합하는 각종 석탄의 특성으로부터 코크스 강도를 추정하는 기술이 개발되어 있고, 많은 종래법에서는, 석탄의 특성인 석탄화도와 점결성으로부터 코크스 강도를 추정하고 있었다. 석탄의 석탄화도를 나타내는 지표로서는, 휘발분, 반사율, 탄소 함유율 등이 사용되고 있다. 또한, 석탄의 점결성을 나타내는 지표로서는, JIS M 8801에 규정되어 있는 팽창성(예를 들어, 팽창률이나 비용적)이나 유동성 등이 사용되고 있다.
또한, 예를 들어 석탄 조직의 분석값으로부터 석탄화도와 점결성에 상당하는 2개의 파라미터를 산출하여 코크스 강도를 추정하는 방법 및 원소 분석값으로부터 석탄화도와 점결성에 상당하는 2개의 파라미터를 산출하여 코크스 강도를 추정하는 방법도 개발되어 있었다. 그러나 이들 종래법에서는, 예를 들어 사용하는 석탄(배합탄 중의 석탄)이 대폭 변경된 경우에, 충분한 정밀도로 코크스 강도를 추정할 수 없다.
특허 문헌 1에는, 석탄 연화시의 비용적과 코크스로 장입시의 석탄의 부피 밀도의 곱으로부터 석탄 연화시의 공극 충전도를 구하여, 이 석탄 연화시의 공극 충전도로부터 코크스의 표면 파괴 강도를 추정하는 방법이 개시되어 있다.
이 특허 문헌 1의 방법은, 하기의 지식에 기초하고 있다. 석탄 연화시에 석탄 입자 사이의 공극률에 대해 석탄의 팽창률이 높으면, 석탄 입자는, 충분히 팽창할 수 없다. 반대로, 석탄 입자 사이의 공극률에 대해 팽창률이 낮으면, 충분한 공극이 있으므로, 석탄 입자는 자유롭게 팽창된다. 석탄 연화시에 석탄 입자가 자유롭게 팽창되면, 석탄 입자 내의 기포가 파열되어, 조대한 연결 기공 및 석탄 입자 사이의 비접착부가 생성되어 취약한 코크스가 제조된다. 통상의 코크스 제조용 석탄은, 400℃ 전후의 온도에서 연화를 개시하여 팽창되고, 500℃ 전후의 온도에서 재고화된다. 그로 인해, 석탄의 연화로부터 재고화까지의 사이(코크스화 중)에 석탄 입자가 공극을 충전하는 비율을 구하면, 코크스 중의 비접착 입계 및 연결 기공의 결함의 양을 예측할 수 있어, 코크스의 표면 파괴 강도를 추정할 수 있다.
일본 특허 출원 공개 제2002-121565호 공보
그러나 최근, 석탄 가격의 상승 등을 배경으로 하여, 지금까지 코크스의 제조 원료로서 사용되지 않은 점결성이 낮은 석탄의 사용이 요구되고 있다. 구체적으로는, 코크스 제조를 위해, JIS M 8801의 팽창성 시험 방법에 의해 측정되는 전체 팽창률이 0％인 점결성이 낮은 석탄(극저 전체 팽창률탄)의 사용이 요구되고 있다. 예를 들어, 이 전체 팽창률이 0％인 점결성이 낮은 석탄은, 연료로서 보일러 내에서 연소시켜 사용되고 있었다.
특허 문헌 1의 코크스 강도의 추정 방법에서는, 전체 팽창률이 0％인 석탄을 사용하는 것을 고려하고 있지 않다. 그로 인해, 전체 팽창률이 0％인 석탄을 사용하는 경우에도, 이 방법을 사용할 수 있는지 여부가 불분명하였다. 따라서, 본 발명자들은, 특허 문헌 1의 방법에 기초하여, 전체 팽창률이 0％인 석탄을 포함하는 배합탄으로 제조되는 코크스의 강도를 추정하였다. 또한, 상술한 전체 팽창률이 0％인 석탄을 포함하는 배합탄을 건류하여 제조된 고로용 코크스의 코크스 강도를 측정하였다. 그 후, 측정된 코크스 강도와 추정된 코크스 강도를 비교하였다.
표 1에, 석탄 A 내지 G의 연화 용융 특성을 평가하는 평가 파라미터의 값을 나타낸다. 또한, 석탄 A 내지 G는, 서로 다른 품목의 석탄이다. 석탄 A 및 B는, 점결성이 높은 석탄이고, 석탄 C 내지 G는, 전체 팽창률이 0％인 점결성이 낮은 석탄이다.
Figure 112011069825297-pct00001
여기서, 특허 문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 석탄 연화시의 비용적 V(㎤/g)는, 최대 팽창시의 석탄 체적 ΔV(㎤) 또는 석탄의 팽창률 b(％)를 사용하여, 하기 수학식 1 또는 수학식 2로부터 구해진다.
Figure 112011069825297-pct00002
Figure 112011069825297-pct00003
또한, w는 팽창계(세관)에의 석탄 장입량(g)이다. 또한, 최대 팽창시의 석탄 체적 ΔV 및 석탄의 팽창률 b는, 팽창계에 의해 측정된다.
상기 수학식 2로부터, 동일한 팽창률 b를 갖는 석탄은, 서로 석탄 연화시의 비용적 V가 동일해지는 것을 알 수 있다. 또한, 특허 문헌 1에 개시하는 바와 같이, 석탄 연화시의 비용적 V에 코크스로 장입시의 석탄의 부피 밀도를 곱함으로써 석탄 연화시의 공극 충전도를 구할 수 있다. 또한, 이 공극 충전도와 코크스 강도(예를 들어, 표면 파괴 강도)는, 어떠한 상관 관계를 갖고 있다. 따라서, 동일한 석탄 연화시의 비용적 V(㎤/g)의 석탄은, 동일한 공극 충전도(-)를 가지므로, 동일한 코크스 강도를 갖는다.
따라서, 본 발명자들은, 종류가 다른 배합탄 X1 내지 X10을 건류하여, 코크스로 하고, 코크스 강도 DI(드럼 인덱스)를 측정하였다. 그 측정 결과를 표 2 및 표 3에 나타낸다. 또한, 이들 배합탄 X1 내지 X10의 공극 충전도와 코크스 강도 DI의 상관 관계를 도 4에 나타냈다. 또한, 배합탄 X1 내지 X10의 비용적으로서, 표 1의 각 석탄의 비용적의 가중 평균값을 사용하였다. 흑색 정사각형의 데이터는, 표 2에 대응하는 배합탄 X1 내지 X5를 사용한 제1 비교예이다. 백색 삼각형의 데이터는, 표 3에 대응하는 배합탄 X6 내지 X10을 사용한 제2 비교예이다.
또한, 표 2 및 표 3 중에는, 배합탄 X1 내지 X10에 사용한 석탄 A 내지 G의 배합비를 나타내고 있다. 즉, 배합탄 X1에는, 25질량％의 석탄 A와, 25질량％의 석탄 B와, 50질량％의 석탄 C가 배합되어 있다. 배합탄 X2에는, 25질량％의 석탄 A와, 25질량％의 석탄 B와, 50질량％의 석탄 D가 배합되어 있다. 배합탄 X3에는, 25질량％의 석탄 A와, 25질량％의 석탄 B와, 50질량％의 석탄 E가 배합되어 있다. 배합탄 X4에는, 25질량％의 석탄 A와, 25질량％의 석탄 B와, 50질량％의 석탄 F가 배합되어 있다. 배합탄 X5에는, 25질량％의 석탄 A와, 25질량％의 석탄 B와, 50질량％의 석탄 G가 배합되어 있다.
Figure 112011069825297-pct00004
또한, 배합탄 X6에는, 50질량％의 석탄 A와, 50질량％의 석탄 C가 배합되어 있다. 배합탄 X7에는, 50질량％의 석탄 A와, 50질량％의 석탄 D가 배합되어 있다. 배합탄 X8에는, 50질량％의 석탄 A와, 50질량％의 석탄 E가 배합되어 있다. 배합탄 X9에는, 50질량％의 석탄 A와, 50질량％의 석탄 F가 배합되어 있다. 배합탄 X10에는, 50질량％의 석탄 A와, 50질량％의 석탄 G가 배합되어 있다.
Figure 112011069825297-pct00005
배합탄 X1 내지 X5에 있어서는, 배합탄의 연화시의 공극 충전도가 모두 동일하다. 그로 인해, 상기 설명으로부터, 배합탄 X1 내지 X5를 사용한 코크스 강도 DI도 모두 동일해진다고 생각된다. 마찬가지로, 배합탄 X6 내지 X10에 있어서는, 배합탄의 공극 충전도가 모두 동일하다. 그로 인해, 상기 설명으로부터, 배합탄 X6 내지 X10을 사용한 코크스 강도 DI도 모두 동일해진다고 생각된다.
그러나 표 2에 나타내는 바와 같이, 각 배합탄 X1 내지 X5를 사용한 코크스 강도 DI는, 서로 다르다. 마찬가지로, 표 3에 나타내는 바와 같이, 각 배합탄 X6 내지 X10을 사용한 코크스 강도 DI도, 서로 다르다. 따라서, 전체 팽창률이 0％인 석탄을 포함하는 배합탄을 사용하여 코크스를 제조하는 경우에는, 특허 문헌 1의 코크스 강도의 추정 방법을 적용할 수 없는 것을 알 수 있었다.
따라서, 본 발명에서는, 전체 팽창률이 0％인 석탄에도 적용할 수 있는 팽창률(또는, 비용적)의 측정 방법을 제공한다. 또한, 전체 팽창률이 0％인 석탄을 포함하는 배합탄에도 적용할 수 있는 비용적의 추정 방법을 제공한다. 또한, 전체 팽창률이 0％인 석탄을 포함하는 배합탄에도 적용할 수 있는 공극 충전도의 측정 방법을 제공한다. 덧붙여, 전체 팽창률이 0％인 석탄을 포함하는 배합탄에도 적용할 수 있는 공극 충전도의 측정 방법을 이용한 석탄 배합 방법을 제공한다.
본 발명은, 전체 팽창률 0％인 석탄에도 적용할 수 있는 팽창률의 측정 방법을 제공하기 위해 이하의 수단을 채용하였다.
(1) 본 발명의 석탄의 팽창률의 측정 방법에서는, 세관에 석탄을 넣고, 이 세관에 피스톤을 삽입하고, 상기 석탄의 연화시의 승온 속도가, 6℃/min 이상으로 되도록 상기 석탄을 가열하고, 상기 피스톤의 변위량을 측정하여, 이 변위량으로부터 상기 석탄의 팽창률을 구한다.
(2) 상기 (1)에 기재된 석탄의 팽창률의 측정 방법에서는, 상기 승온 속도 이외의 조건은, JIS M 8801의 팽창성 시험 방법에 따라도 좋다.
(3) 상기 (1)에 기재된 석탄의 팽창률의 측정 방법에서는, 상기 승온 속도 이외의 조건은, ISO 8264의 팽창성 시험 방법에 따라도 좋다.
(4) 상기 (1)에 기재된 석탄의 팽창률의 측정 방법에서는, 상기 석탄은, JIS M 8801의 팽창성 시험 방법에 의해 측정되는 전체 팽창률이 0％인 극저 전체 팽창률탄이라도 좋다.
또한, 본 발명은, 전체 팽창률이 0％인 석탄(극저 전체 팽창률탄)에도 적용할 수 있는 비용적의 추정 방법을 제공하기 위해 이하의 수단을 채용하였다.
(5) JIS M 8801의 석탄의 팽창성 시험 방법에 의해 측정되는 전체 팽창률이 0％인 극저 전체 팽창률탄의 석탄 연화시의 비용적을 추정하는 본 발명의 석탄 연화시의 비용적 추정 방법에서는, 상기 (1)에 기재된 석탄의 팽창률의 측정 방법에 의해 측정되는 석탄의 팽창률로부터 구한 상기 극저 전체 팽창률탄의 연화시의 표준 비용적과, 상기 극저 전체 팽창률탄의 표준 산소 농도의 관계를 미리 구하고, 이 관계에 기초하여 측정된 상기 극저 전체 팽창률탄의 산소 농도로부터 상기 극저 전체 팽창률탄의 석탄 연화시의 비용적을 추정한다.
(6) 상기 (5)에 기재된 석탄 연화시의 비용적 추정 방법에서는, 상기 극저 전체 팽창률탄의 상기 산소 농도가 9질량％ 이상이라도 좋다.
(7) 상기 (5)에 기재된 석탄 연화시의 비용적 추정 방법에서는, 상기 극저 전체 팽창률탄의 상기 산소 농도가 12질량％ 이하라도 좋다.
또한, 본 발명은, 전체 팽창률 0％인 석탄을 포함하는 배합탄에도 적용할 수 있는 공극 충전도의 측정 방법을 제공하기 위해 이하의 수단을 채용하였다.
(8) 본 발명의 공극 충전도의 측정 방법에서는, 상기 (1)에 기재된 석탄의 팽창률의 측정 방법을 이용하여 상기 석탄의 팽창률을 측정하고, 이 팽창률로부터 상기 석탄의 연화시의 비용적을 구하고, 이 비용적에 상기 석탄의 코크스로 장입시의 부피 밀도를 곱하여, 상기 석탄의 연화시의 공극 충전도를 구한다.
(9) 상기 (8)에 기재된 공극 충전도의 측정 방법에서는, 상기 석탄은, JIS M 8801의 팽창성 시험 방법에 의해 측정되는 전체 팽창률이 0％인 극저 전체 팽창률탄이라도 좋다.
(10) 본 발명의 공극 충전도의 측정 방법에서는, 복수의 석탄을 준비하고, 상기 각 석탄 중, 적어도 하나의 석탄에 대해 상기 (1)에 기재된 석탄의 팽창률의 측정 방법을 적용하여, 상기 각 석탄의 연화시의 비용적을 구하고, 상기 각 석탄의 배합률을 가중치로 하여, 상기 각 석탄의 연화시의 상기 비용적을 가중 평균함으로써 배합탄의 평균 비용적을 구하고, 상기 평균 비용적에, 코크스로 장입시의 상기 배합탄의 부피 밀도를 곱하여, 상기 배합탄의 연화시의 공극 충전도를 구한다.
(11) 상기 (10)에 기재된 공극 충전도의 측정 방법에서는, 상기 배합탄은, JIS M 8801의 팽창성 시험 방법에 의해 측정되는 전체 팽창률이 0％인 극저 전체 팽창률탄을 포함해도 좋다.
(12) 본 발명의 공극 충전도의 측정 방법에서는, 상기 (5)에 기재된 석탄의 비용적 추정 방법을 이용하여, JIS M 8801의 팽창성 시험 방법에 의해 측정되는 전체 팽창률이 0％인 극저 전체 팽창률탄의 연화시의 비용적을 구하고, 이 비용적에 상기 극저 전체 팽창률탄의 코크스로 장입시의 부피 밀도를 곱하여, 상기 극저 전체 팽창률탄의 연화시의 공극 충전도를 구한다.
(13) 본 발명의 공극 충전도의 측정 방법에서는, JIS M 8801의 석탄의 팽창성 시험 방법에 의해 측정되는 전체 팽창률이 0％인 극저 전체 팽창률탄을 포함하는 복수의 석탄을 준비하고, 상기 각 석탄 중, 상기 극저 전체 팽창률탄에 대해 상기 (5)에 기재된 석탄의 비용적 추정 방법을 적용하여, 상기 각 석탄의 연화시의 비용적을 구하고, 상기 각 석탄의 배합률을 가중치로 하여, 상기 각 석탄의 연화시의 상기 비용적을 가중 평균함으로써 배합탄의 평균 비용적을 구하고, 상기 평균 비용적에, 코크스로 장입시의 상기 배합탄의 부피 밀도를 곱하여, 상기 배합탄의 연화시의 공극 충전도를 구한다.
(14) 상기 (12) 또는 (13)에 기재된 공극 충전도의 측정 방법에서는, 상기 극저 전체 팽창률탄의 산소 농도가 9질량％ 이상이라도 좋다.
(15) 상기 (12) 또는 (13)에 기재된 공극 충전도의 측정 방법에서는, 상기 극저 전체 팽창률탄의 산소 농도가 12질량％ 이하라도 좋다.
본 발명은, 전체 팽창률 0％인 석탄을 포함하는 배합탄에도 적용할 수 있는 석탄 배합 방법을 제공하기 위해 이하의 수단을 채용하였다.
(16) 본 발명의 석탄 배합 방법에서는, 복수의 석탄을 준비하고, 상기 각 석탄 중, 적어도 하나의 석탄에 대해 상기 (1)에 기재된 석탄의 팽창률의 측정 방법을 적용하여, 상기 각 석탄의 연화시의 비용적을 구하고, 상기 각 석탄의 배합률을 가중치로 하여, 상기 각 석탄의 연화시의 상기 비용적을 가중 평균함으로써 배합탄의 평균 비용적을 구하고, 상기 평균 비용적에, 코크스로 장입시의 상기 배합탄의 부피 밀도를 곱하여, 상기 배합탄의 연화시의 공극 충전도를 구하고, 미리 구한 상기 배합탄의 연화시의 표준 공극 충전도와 상기 배합탄으로부터 제조된 코크스의 표준 코크스 강도의 관계에 기초하여, 상기 배합탄의 연화시의 상기 공극 충전도로부터 상기 배합탄을 사용한 코크스의 코크스 강도를 추정하고, 상기 배합탄을 사용한 상기 코크스의 상기 코크스 강도가 소정의 값 이상으로 되도록 상기 각 석탄을 배합한다.
(17) 상기 (16)에 기재된 석탄 배합 방법에서는, 상기 배합탄은, JIS M 8801의 팽창성 시험 방법에 의해 측정되는 전체 팽창률이 0％인 극저 전체 팽창률탄을 포함해도 좋다.
(18) 본 발명의 석탄 배합 방법에서는, JIS M 8801의 석탄의 팽창성 시험 방법에 의해 측정되는 전체 팽창률이 0％인 극저 전체 팽창률탄을 포함하는 복수의 석탄을 준비하고, 상기 각 석탄 중, 상기 극저 전체 팽창률탄에 대해 상기 (5)에 기재된 석탄의 비용적 추정 방법을 적용하여, 상기 각 석탄의 연화시의 비용적을 구하고, 상기 각 석탄의 배합률을 가중치로 하여, 상기 각 석탄의 연화시의 상기 비용적을 가중 평균함으로써 배합탄의 평균 비용적을 구하고, 상기 평균 비용적에, 코크스로 장입시의 상기 배합탄의 부피 밀도를 곱하여, 상기 배합탄의 연화시의 공극 충전도를 구하고, 미리 구한 상기 배합탄의 연화시의 표준 공극 충전도와 상기 배합탄으로부터 제조된 코크스의 표준 코크스 강도의 관계에 기초하여, 상기 배합탄의 연화시의 상기 공극 충전도로부터 상기 배합탄을 사용한 코크스의 코크스 강도를 추정하고, 상기 배합탄을 사용한 상기 코크스의 상기 코크스 강도가 소정의 값 이상으로 되도록 상기 각 석탄을 배합한다.
(19) 상기 (18)에 기재된 석탄 배합 방법에서는, 상기 극저 전체 팽창률탄의 산소 농도가 9질량％ 이상이라도 좋다.
(20) 상기 (18)에 기재된 석탄 배합 방법에서는, 상기 극저 전체 팽창률탄의 산소 농도가 12질량％ 이하라도 좋다.
본 발명에 따르면, JIS M 8801의 팽창성 시험 방법에 의해 측정되는 전체 팽창률이 0％인 석탄을 구별할 수 있도록 팽창률(비용적) 및 공극 충전도를 측정할 수 있다. 또한, 전체 팽창률이 0％인 석탄의 비용적을 용이하게 추정할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 석탄의 배합시에 코크스 강도를 용이하고 또한 정확하게 추정할 수 있으므로, 적절한 석탄의 배합비를 결정할 수 있다.
도 1은 가열 온도와 피스톤의 변위량의 관계를 나타낸 관계도이다.
도 2는 표 5 및 표 6에 나타내는 공극 충전도와 코크스 강도 DI의 관계를 나타낸 상관도이다.
도 3은 표 8 및 표 9에 나타내는 공극 충전도와 코크스 강도 DI의 관계를 나타낸 상관도이다.
도 4는 표 2 및 표 3에 나타내는 공극 충전도와 코크스 강도 DI의 관계를 나타낸 상관도이다.
도 5는 표 10 및 표 11에 나타내는 공극 충전도와 코크스 강도 DI의 관계를 나타낸 상관도이다.
도 6은 극저 전체 팽창률탄의 산소 농도와 12℃/min의 승온 속도로 측정된 극저 전체 팽창률탄의 비용적의 관계를 나타낸 상관도이다.
도 7은 극저 전체 팽창률탄의 산소 농도와 6℃/min의 승온 속도로 측정된 극저 전체 팽창률탄의 비용적의 관계를 나타낸 상관도이다.
코크스의 회전 강도 지수나 낙하 강도 지수 등의 강도는, 덩어리 코크스에 기계적 충격을 가하였을 때에 덩어리 코크스로부터 발생하는 분말 코크스의 발생량(혹은, 덩어리 코크스의 잔존량)을 나타내고 있다.
기계적 충격을 부여한 후의 코크스의 입도 분포는, 통상 조립(粗粒)의 피크와 미립의 피크를 갖는다. 이 조립의 피크에 속하는 코크스는, 체적 파괴에 의해 생성되어 있다. 또한, 미립의 피크에 속하는 코크스는, 표면 파괴에 의해 생성되어 있다. 상기 입도 분포에 있어서의 조립의 피크(체적 파괴에 의해 생성된 코크스)와 미립의 피크(표면 파괴에 의해 생성된 코크스)의 경계는, 기계적 충격을 부여하기 전의 코크스 입도에 의해 변화되고, 고로용 코크스의 경우, 대략 6㎜이다.
코크스의 파괴는, 코크스 중의 결함을 기점으로 한 취성 파괴이다. 체적 파괴와 표면 파괴에서는, 파괴의 원인(기점)으로 되는 결함이 다르다. 체적 파괴의 기점은, 육안에 의해 관찰할 수 있는 큰 균열이다. 또한, 표면 파괴의 기점은, 석탄 입자(1㎜ 정도의 평균 입도)의 접착이 불완전한 부분 및 현미경으로 시인(視認)할 수 있을 정도의 작은 균열이다.
체적 파괴의 원인으로 되는 큰 균열은, 코크스 전체의 불균일한 수축에 의해 발생하는 열응력에 의해 생성된다. 이 균열의 양은, 건류시의 코크스 내 온도 분포와 석탄 재고화시의 수축 계수에 지배되어 있다. 이에 대해, 표면 파괴의 원인으로 되는 작은 균열은, 코크스 전체의 수축이 아닌, 석탄 입자간의 국부적 또한 불균일한 수축에 의한 응력으로부터 발생한다. 또한, 표면 파괴의 주 원인으로 되는 석탄 입자의 접착이 불완전한 부분의 양은, 석탄의 점결성 및 부피 밀도에 지배되어 있다.
여기서, 코크스 강도 시험에 의해 생성되는 분말 코크스 중, 입도가 6㎜ 이하인 분말 코크스를 표면 파괴에 의해 생성된 코크스로 분류한다.
본 발명자들은, 비용적 V(또는, 팽창률 b)를 측정할 때에 석탄 연화시의 승온 속도를 높임으로써, 품목이 다른 전체 팽창률이 0％인 석탄을 서로 구별할 수 있는 것을 발견하였다. 예를 들어, 특허 문헌 1에서는, JIS M 8801에 규정하는 방법을 이용하고 있으므로, 석탄 연화시의 비용적을 구할 때의 승온 속도는, 3.0±0.1℃/min이다. 그러나 본 발명에서는, 이 승온 속도를 6.0℃/min 이상으로 높여, 품목이 다른 전체 팽창률 0％인 석탄을 서로 구별할 수 있도록 비용적 V(또는, 팽창률 b)를 측정하고 있다. 또한, 본 명세서에서는,「전체 팽창률이 0％인 석탄(극저 전체 팽창률탄)」을, JIS M 8801의 팽창성 시험에 있어서 측정된 전체 팽창률이 0％인 석탄이라 정의한다. 이 극저 전체 팽창률탄의 팽창률 b를 ISO 8264에 의해 측정한 경우에는, 이 팽창률 b가 소정의 최소값으로 된다. 이 경우에는, 복수의 극저 전체 팽창률탄의 팽창률 b를 구별할 수 없다. 또한, 비용적 V와 팽창률 b는, 상술한 수학식 2에 의해 상호 변환할 수 있으므로, 모두 팽창률을 나타내는 팽창 특성으로서 사용할 수 있다.
그 이유는, 하기와 같다. 석탄을 가열하면, 용융된 석탄 입자의 내부에서 가스가 발생하고, 이 발생한 가스의 압력에 의해 용융된 석탄 입자가 팽창된다. 승온 속도가 증가하면, 열분해에 의한 가스의 발생 속도가 증가한다. 이 가스의 발생 속도의 증가에 의해, 석탄 입자의 열용융량이 근소해도 석탄 입자가 팽창된다. 그로 인해, 승온 속도를 상승시킴으로써, JIS M 8801에 기재된 승온 속도로는 얻어지지 않은 비용적의 차이를 측정할 수 있다.
승온 속도가 이 비용적의 차이에 미치는 영향을 조사하기 위해, JIS M 8801의 팽창계법에 의해 사용되는 시험 기구를 사용하여 팽창성 시험을 행하였다. 이 팽창성 시험에서는, 전체 팽창률이 0％인 석탄 D를 넣은 세관에 피스톤을 삽입하고, 소정의 승온 속도로 가열하여, 피스톤의 변위량을 측정하였다. 도 1에, 가열 온도와 피스톤의 변위량의 관계를 나타낸다. 측정예 1의 데이터는, JIS M 8801에 규정되는 3.0℃/min의 승온 속도로 가열하였을 때의 피스톤의 변위량을 나타내고 있다. 또한, 측정예 2의 데이터는, JIS M 8801에 규정되는 승온 속도보다도 빠른 12.0℃/min의 승온 속도로 가열하였을 때의 피스톤의 변위량을 나타내고 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 3.0℃/min의 승온 속도로 가열하였을 때에는, 석탄이 팽창되지 않았다. 한편, 12.0℃/min의 승온 속도로 가열하였을 때에는, 석탄이 팽창되어, 피스톤이 크게 변위되었다. 이와 같이, 3.0℃/min의 승온 속도로 팽창되지 않는 석탄을 사용한 경우라도, 12.0℃/min의 승온 속도로 팽창률을 측정하면, 확실하게 큰 팽창률을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명자들은, 극저 전체 팽창률탄에 대해, 석탄의 연화시의 승온 속도 Vtemp가 6.0℃/min 이상인 팽창성 시험에 의해 측정된 석탄 연화시의 비용적과, JIS M 8813에서 규정된 측정 방법에 의해 측정된 석탄의 산소 농도 사이에 일정한 상관 관계가 있는 것을 발견하였다.
구체적으로는, 극저 전체 팽창률탄에 대해, 상술한 석탄의 산소 농도가 높아질수록 상술한 석탄 연화시의 비용적이 낮아지는 것을 알 수 있었다.
석탄 중의 산소 농도가 많으면, 석탄 연화시의 열분해에 의해 발생되는 라디칼이 산소에 의해 실활되어 안정화되기 쉽다. 그로 인해, 석탄 중의 산소 농도의 증가와 함께 점결성(연화 용융성)이 저하된다고 생각된다. 따라서, 다음의 방법에 의해, 실제의 배합탄에 사용하는 극저 전체 팽창률탄의 석탄 연화시의 비용적을 간단히 추정할 수 있다. 우선, 코크스 제조용의 주요한 원료탄에 대해, 상기 방법으로 석탄 연화시의 비용적과 석탄의 산소 농도를 측정하고, 미리 석탄 연화시의 비용적(표준 비용적)과 석탄의 산소 농도(표준 산소 농도)의 관계를 나타내는 데이터베이스를 작성한다. 이 데이터베이스와 극저 전체 팽창률탄의 산소 농도를 대조한다.
이 방법에 의해, 측정에 시간을 필요로 하는 극저 전체 팽창률탄의 팽창성 시험을 생략하고, 석탄의 산소 농도를 사용하여 극저 전체 팽창률탄의 석탄 연화시의 비용적을 추정할 수 있다. 이 석탄의 산소 농도는, 화학 분석 데이터로서, 일반적으로 코크스 원료의 원료탄의 품질 관리를 위해 탄소 등의 원소와 함께 분석되어 있다. 이 석탄의 산소 농도의 분석 방법은, JIS M 8813에서 규정된 측정 방법에 한정되지 않는다. 예를 들어, ISO 333 또는 ISO 1994에 규정된 측정 방법이라도 좋다.
또한, 극저 전체 팽창률탄의 산소 농도는, 예를 들어 후술하는 도 6 및 도 7에 나타내는 바와 같이, 9질량％ 이상이다. 즉, 전체 팽창률이 0％인 석탄(극저 전체 팽창률탄)의 산소 농도의 하한값은, 9질량％로 규정할 수 있다.
여기서, 상술한 바와 같이, 석탄 연화시의 공극 충전도를 구함으로써, 코크스 강도를 추정할 수 있다. 또한, 석탄 연화시의 공극 충전도 Z(-)는, 코크스로 장입시의 석탄의 부피 밀도 Sd(g/㎤)를 사용하여, 하기 수학식 3으로부터 산출할 수 있다.
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즉, 석탄 연화시의 비용적 V(㎤/g) 및 코크스로 장입시의 석탄의 부피 밀도 Sd(g/㎤)를 구함으로써, 석탄 연화시의 공극 충전도 Z가 산출되어, 코크스 강도를 추정할 수 있다.
또한, 석탄 연화시의 비용적 V는, JIS M 8801의 팽창계에 의해 측정된 팽창률 b(％)를 사용하여, 상술한 수학식 1 및 수학식 2에 의해 산출된다.
단, 팽창률 b를 측정할 때에, 300℃ 이상 500℃ 이하의 온도 범위에 있어서 JIS M 8801의 팽창계법의 승온 속도보다도 빠른 6.0℃/min 이상의 승온 속도로 전기로를 가열한다. 바람직하게는, 12℃/min 이상의 승온 속도로 전기로를 가열한다. 이 승온 속도는, 팽창률의 측정 정밀도 및 전기로의 가열 능력을 고려하면, 50℃/min 이하인 것이 바람직하다. 또한, JIS M 8801(또는, ISO 8264)과 마찬가지로, 팽창률 b(％)를 「피스톤의 0점으로부터 최고 위치까지의 변위의, 막대 형상으로 성형한 시료의 최초의 길이에 대한 백분율」이라 정의한다. 또한, 승온 속도 이외의 시험 조건은, JIS M 8801(또는, ISO 8264)의 규격에 따른다.
또한, 상기 수학식 1 내지 수학식 3으로부터 도출되는 석탄 연화시의 공극 충전도 Z와 코크스 강도의 관계를 미리 구해 둔다. 이 관계로부터, 코크스 강도를 추정할 수 있다.
코크스 강도의 추정 방법에 대해 상세하게 설명한다. 우선, 각종 석탄(품목)의 연화시의 비용적을 측정하고, 이들 석탄을 배합 후, 건류하여, 코크스를 제조한다. 그 때, 전체 팽창률이 0％인 석탄(극저 전체 팽창률탄)에 대해서는, 석탄의 산소 농도(표준 산소 농도)와 석탄 연화시의 비용적(표준 비용적)의 관계를 구해 둔다. 또한, 코크스로 장입시의 석탄의 부피 밀도를 측정해 둔다. 다음에, 제조된 코크스의 코크스 강도를 측정한다. 예를 들어, 코크스 강도로서, JIS K 2151의 드럼 시험법에 의한 드럼 강도 지수 DI150 6을 측정한다. 즉, 코크스 강도 DI로서, r회전 후의 d㎜ 체상 중량 백분율인 드럼 강도 지수 DIr d를 사용할 수 있다. 단, 코크스 강도로서, ISO의 마이컴 강도 지수나 ASTM의 텀블러 강도 지수 등의 다른 강도 지수를 측정해도 좋다.
또한, 석탄 연화시의 비용적과 코크스로 장입시의 석탄의 부피 밀도로부터 산출되는 석탄 연화시의 공극 충전도(표준 공극 충전도)와, 코크스 강도 DI150 6(표준 코크스 강도)의 관계를 구한다. 또한, 2종류 이상의 석탄을 포함하는 배합탄을 사용하는 경우에는, 석탄 연화시의 비용적(배합탄의 비용적, 배합탄의 평균 비용적)으로서, 각 석탄의 비용적(실측값 또는 추정값)의 가중 평균값(가중 평균 비용적)을 사용하면 좋다.
상술한 바와 같이, 코크스 강도를 추정하기 위해, 사용하는 석탄의 연화시의 비용적을 상기 방법에 의해 측정하고, 건류할 때의 코크스로 장입시의 석탄(배합탄)의 부피 밀도를 석탄 수분이나 입도 등으로부터 예측한다. 또한, 석탄(배합탄)의 연화시의 비용적 및 코크스로 장입시의 석탄(배합탄)의 부피 밀도의 값으로부터 석탄 연화시의 공극 충전도를 산출한다. 이 공극 충전도의 값으로부터, 미리 구해 둔 석탄 연화시의 공극 충전도(표준 공극 충전도)와 코크스 강도(표준 코크스 강도)의 관계를 사용하여, 코크스 강도를 추정한다.
또한, 극저 전체 팽창률탄의 비용적을 직접 측정하지 않는 경우에는, 미리 작성된 석탄의 산소 농도(표준 산소 농도)와 석탄 연화시의 비용적(표준 비용적)의 관계를 나타내는 데이터베이스에, 사용하는 극저 전체 팽창률탄의 산소 농도를 대조한다. 이 방법에 의해 극저 전체 팽창률탄의 석탄 연화시의 비용적(추정 비용적)을 추정한다. 극저 전체 팽창률탄의 비용적을 직접 측정하지 않는 경우에는, 이 추정 비용적을 사용하여 가중 평균 비용적을 산출한다. 또한, 배합탄을 구성하는 극저 전체 팽창률탄 이외의 석탄에 대해서는, 석탄의 연화시의 승온 속도 Vtemp가 6.0℃/min 이상인 상기 팽창성 시험 또는 JIS M 8801의 팽창계법에 의해 측정된 팽창률로부터, 석탄 연화시의 비용적을 계산한다. 이 비용적에 석탄의 배합률을 곱한 가중치 비용적을, 극저 전체 팽창률탄 이외의 각 석탄에 대해 더하여, 가중치 비용적의 총합을 구한다. 또한, 상술한 추정 비용적에 석탄의 배합률을 곱한 가중치 추정 비용적을, 극저 전체 팽창률탄에 대해 더하여, 가중치 추정 비용적의 총합을 구한다. 이 가중치 추정 비용적의 총합과, 가중치 비용적의 총합을 더하여, 가중 평균 비용적(배합탄의 평균 비용적)을 계산할 수 있다. 또한, 건류할 때의 코크스로 장입시의 석탄(배합탄)의 부피 밀도를 석탄 수분이나 입도 등으로부터 예측한다. 덧붙여, 석탄(배합탄)의 연화시의 비용적 및 코크스로 장입시의 석탄(배합탄)의 부피 밀도의 값으로부터 석탄 연화시의 공극 충전도를 산출한다. 이 공극 충전도의 값으로부터, 미리 구해 둔 석탄 연화시의 공극 충전도(표준 공극 충전도)와 코크스 강도(표준 코크스 강도)의 관계를 사용하여, 코크스 강도를 추정한다.
또한, 코크스는, 다공질 재료이며, 코크스 강도는, 기공률의 영향도 받는다. 즉, 코크스의 기공률이 높으면, 유효 단면적이 감소하고, 유효 탄성률이나 유효 표면 에너지 등의 물성이 변화되므로, 코크스 강도가 저하된다. 따라서, 코크스의 기공률과 코크스 강도의 관계를 구해 두고, 석탄의 배합이나 석탄의 부피 밀도 등에 의한 기공률의 변화가 코크스 강도에 미치는 영향을 고려하면, 코크스 강도의 추정 정밀도는 더욱 향상된다.
여기서, 코크스의 기공률은, 예를 들어 석탄의 부피 밀도와 코크스 수율로부터 추정할 수 있다. 또한, 코크스 수율은, 예를 들어 석탄의 휘발분으로부터 추정할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는, 팽창계의 세관에 석탄을 넣고, 이 세관에 피스톤을 삽입한 후, 석탄의 연화시의 승온 속도가 6℃/min 이상으로 되도록 세관에 넣은 석탄을 가열하여, 피스톤의 변위량을 측정하고, 이 변위량으로부터 팽창률(또는, 비용적)을 구한다. 이 경우, 승온 속도를 6℃/min 이상으로 하는 온도 범위는, 300℃ 이상 500℃ 이하라도 좋다. 또한, 승온 속도 이외의 조건은, JIS M 8801의 팽창성 시험 방법에 따라도 좋다. 마찬가지로, 승온 속도 이외의 조건은, ISO 8264의 팽창성 시험 방법에 따라도 좋다. 또한, 팽창률을 측정하는 석탄은, JIS M 8801의 팽창성 시험 방법에 의해 측정되는 전체 팽창률이 0％인 석탄이라도 좋다. 또한, 팽창률을 측정하는 석탄은, 단일 품목의 석탄이라도, 복수의 품목의 석탄을 배합한 배합탄이라도 좋다. 또한, 팽창률은, 피스톤의 0점으로부터 최고 위치(석탄이 최대로 팽창하였을 때의 피스톤의 위치)까지의 변위의, 세관 중의 석탄의 최초의 길이에 대한 백분율로서 계산된다.
극저 전체 팽창률탄에 대해서는, 다음 방법에 의해, 석탄 연화시의 비용적을 추정할 수 있다. 즉, 석탄의 연화시의 승온 속도 Vtemp가 6.0℃/min 이상인 상술한 팽창성 시험에 의해 측정되는 석탄(극저 전체 팽창률탄)의 팽창률로부터 구한 극저 전체 팽창률탄의 연화시의 비용적(표준 비용적)과, 상기 극저 전체 팽창률탄의 산소 농도(표준 산소 농도)의 관계를 미리 구해 둔다. 이 관계에 기초하여 측정된 극저 전체 팽창률탄의 산소 농도로부터 극저 전체 팽창률탄의 석탄 연화시의 비용적을 추정한다.
또한, 본 발명의 공극 충전도의 측정 방법의 제1 실시 형태에서는, 복수의 석탄을 준비하고, 이 복수의 석탄 중, 적어도 하나의 석탄에 대해 상술한 석탄의 팽창률의 측정 방법을 적용하여, 복수의 석탄의 연화시의 비용적을 구한다. 또한, 팽창률을 측정하는 석탄은, JIS M 8801의 팽창성 시험 방법에 의해 측정되는 전체 팽창률이 0％인 극저 전체 팽창률탄을 적어도 포함해도 좋다. 즉, 복수의 석탄 중에 극저 팽창률탄이 포함되는 경우에는, 적어도 하나의 극저 팽창률탄에 대해 상술한 석탄의 팽창률의 측정 방법을 적용하여 극저 팽창률탄의 팽창률을 측정하고, 수학식 2를 사용하여 극저 팽창률탄의 연화시의 비용적을 구한다. 또한, 복수의 석탄의 배합률을 가중치로 하여, 복수의 석탄의 연화시의 비용적을 가중 평균함으로써 배합탄의 평균 비용적을 구한다. 그 후, 수학식 3으로 나타내어지는 바와 같이, 이 평균 비용적에, 코크스로 장입시의 배합탄의 부피 밀도를 곱하여, 배합탄의 연화시의 공극 충전도를 구한다. 여기서, 공극 충전도를 측정하는 석탄은, 단일 품목의 석탄이라도, 복수의 품목의 석탄을 배합한 배합탄이라도 좋다. 또한, 단독의 석탄의 석탄 연화시의 공극 충전도를 구할 때에는, 상술한 석탄의 팽창률의 측정 방법을 이용하여 석탄의 팽창률을 측정하고, 이 팽창률로부터 석탄의 연화시의 비용적을 구한다. 수학식 3에 나타내는 바와 같이, 이 비용적에 석탄의 코크스로 장입시의 부피 밀도를 곱하여, 석탄의 연화시의 공극 충전도를 구한다.
또한, 본 발명의 공극 충전도의 측정 방법의 제2 실시 형태에서는, JIS M 8801의 석탄의 팽창성 시험 방법에 의해 측정되는 전체 팽창률이 0％인 극저 전체 팽창률탄을 포함하는 복수의 석탄을 준비하고, 이 복수의 석탄 중, 극저 전체 팽창률탄에 대해 상술한 석탄의 비용적 추정 방법을 적용하여, 복수의 석탄의 연화시의 비용적을 구한다. 또한, 복수의 석탄의 배합률을 가중치로 하여, 복수의 석탄의 연화시의 비용적을 가중 평균함으로써 배합탄의 평균 비용적을 구한다. 그 후, 수학식 3으로 나타내어지는 바와 같이, 이 평균 비용적에, 코크스로 장입시의 배합탄의 부피 밀도를 곱하여, 배합탄의 연화시의 공극 충전도를 구한다. 또한, 단독의 석탄의 석탄 연화시의 공극 충전도를 구할 때에는, 상술한 석탄의 비용적 추정 방법을 이용하여, JIS M 8801의 팽창성 시험 방법에 의해 측정되는 전체 팽창률이 0％인 극저 전체 팽창률탄의 연화시의 비용적을 구한다. 수학식 3으로 나타내어지는 바와 같이, 이 비용적에 극저 전체 팽창률탄의 코크스로 장입시의 부피 밀도를 곱하여, 극저 전체 팽창률탄의 연화시의 공극 충전도를 구한다.
또한, 본 발명의 석탄 배합 방법의 제1 실시 형태에서는, 복수의 석탄을 준비하고, 이 복수의 석탄 중, 적어도 하나의 석탄에 대해 상술한 석탄의 팽창률의 측정 방법을 적용하여, 복수의 석탄의 연화시의 비용적을 구한다. 또한, 팽창률을 측정하는 석탄은, JIS M 8801의 팽창성 시험 방법에 의해 측정되는 전체 팽창률이 0％인 극저 전체 팽창률탄을 적어도 포함해도 좋다. 즉, 복수의 석탄 중에 극저 팽창률탄이 포함되는 경우에는, 적어도 하나의 극저 팽창률탄에 대해 상술한 석탄의 팽창률의 측정 방법을 적용하여 극저 팽창률탄의 팽창률을 측정하고, 수학식 2를 사용하여 극저 팽창률탄의 연화시의 비용적을 구한다. 또한, 복수의 석탄의 배합률을 가중치로 하여, 복수의 석탄의 연화시의 비용적을 가중 평균함으로써 배합탄의 평균 비용적을 구한다. 그 후, 수학식 3으로 나타내어지는 바와 같이, 이 평균 비용적에, 코크스로 장입시의 배합탄의 부피 밀도를 곱하여, 배합탄의 연화시의 공극 충전도를 구한다. 미리 측정된 공극 충전도(표준 공극 충전도)와 미리 측정된 코크스 강도(표준 코크스 강도)의 관계에 기초하여, 배합탄의 연화시의 공극 충전도로부터 배합탄을 사용한 코크스의 코크스 강도를 추정한다. 이 추정에 기초하여, 배합탄을 사용한 코크스의 코크스 강도가 소정의 값(목표값) 이상으로 되도록 복수의 석탄을 배합한다. 이 코크스 강도로서, JIS K 2151의 드럼 시험법에 의한 드럼 강도 지수 DI150 6(-)을 사용해도 좋다. 이 드럼 강도 지수 DI150 6은, 드럼 시험기에 의한 150회전 후의 6㎜ 체상의 비율을 나타낸다. 또한, 코크스 강도로서, ISO의 마이컴 강도 지수나 ASTM의 텀블러 강도 지수 등의 다른 강도 지수를 사용해도 좋다. 또한, 배합탄은, JIS M 8801의 팽창성 시험 방법에 의해 측정되는 전체 팽창률이 0％인 석탄을 적어도 포함해도 좋다. 또한, 복수의 석탄 중의 극저 전체 팽창률탄에 대해서는, 상술한 석탄의 팽창률의 측정 방법(6.0℃/min 이상의 승온 속도로 팽창률을 측정하는 방법) 또는 상술한 석탄의 비용적 추정 방법(산소 농도로부터 비용적을 추정하는 방법)을 이용하여, 극저 전체 팽창률탄의 팽창률(비용적)을 구한다.
또한, 본 발명의 석탄 배합 방법의 제2 실시 형태에서는, JIS M 8801의 석탄의 팽창성 시험 방법에 의해 측정되는 전체 팽창률이 0％인 극저 전체 팽창률탄을 포함하는 복수의 석탄을 준비하고, 이 복수의 석탄 중, 극저 전체 팽창률탄에 대해 상술한 석탄의 비용적 추정 방법을 적용하여, 복수의 석탄의 연화시의 비용적을 구한다. 또한, 복수의 석탄의 배합률을 가중치로 하여, 복수의 석탄의 연화시의 비용적을 가중 평균함으로써 배합탄의 평균 비용적을 구한다. 그 후, 수학식 3으로 나타내어지는 바와 같이, 이 평균 비용적에, 코크스로 장입시의 배합탄의 부피 밀도를 곱하여, 배합탄의 연화시의 공극 충전도를 구한다. 미리 측정된 공극 충전도(표준 공극 충전도)와 미리 측정된 코크스 강도(표준 코크스 강도)의 관계에 기초하여, 배합탄의 연화시의 공극 충전도로부터 배합탄을 사용한 코크스의 코크스 강도를 추정한다. 이 추정에 기초하여, 배합탄을 사용한 코크스의 코크스 강도가 소정의 값(목표값) 이상으로 되도록 복수의 석탄을 배합한다. 이 코크스 강도로서, JIS K2151의 드럼 시험법에 의한 드럼 강도 지수 DI150 6(-)을 사용해도 좋다. 이 드럼 강도 지수 DI150 6은, 드럼 시험기에 의한 150회전 후의 6㎜ 체상의 비율을 나타낸다. 또한, 코크스 강도로서, ISO의 마이컴 강도 지수나 ASTM의 텀블러 강도 지수 등의 다른 강도 지수를 사용해도 좋다. 또한, 배합탄은, JIS M 8801의 팽창성 시험 방법에 의해 측정되는 전체 팽창률이 0％인 석탄을 적어도 포함해도 좋다.
실시예
(제1 실시예 및 제2 실시예)
석탄 A 내지 G의 각각에 대해, JIS M 8801의 팽창계법에 의해 팽창성 시험을 행하였다. 단, 석탄의 연화 용융 온도인 300℃ 이상 500℃ 이하에서의 승온 속도를, JIS보다도 빠른 12℃/min으로 설정하였다. 이들 석탄 A 내지 G를 2.8㎜ 이하(체하 2.8㎜)의 입도로 정립(整粒)하였다. 표 4에 나타내는 바와 같이, 석탄 A, 석탄 B, 석탄 C, 석탄 D, 석탄 E, 석탄 F 및 석탄 G의 비용적은, 각각 5.07㎤/g, 2.10㎤/g, 1.75㎤/g, 1.65㎤/g, 1.43㎤/g, 1.29㎤/g 및 1.27㎤/g이었다.
Figure 112011069825297-pct00007
표 1에 나타내는 바와 같이, 승온 속도가 3.0℃/min인 경우에는, 극저 전체 팽창률탄 C 내지 G의 비용적을 구별할 수 없었다. 그러나 표 4에 나타내는 바와 같이, 승온 속도를 12.0℃/min으로 상승시킴으로써 이들 석탄 C 내지 G의 비용적을 구별할 수 있었다. 또한, 전체 팽창률이 0％가 아닌 석탄 A 및 B에 대해서는, 승온 속도를 3.0℃/min으로부터 12.0℃/min으로 높임으로써, 석탄 A와 석탄 B의 비용적의 차가 확대되었다.
극저 전체 팽창률탄인 석탄 C 내지 G의 산소 농도를 측정하여, 석탄의 산소 농도(O％)와 석탄 연화시의 비용적 V의 관계를 구하였다. JIS M 8813의 석탄류 및 코크스류-원소 분석법의 「산소 백분율 산출 방법(산소 함유율의 측정 방법)」에 기초하여, 상술한 석탄의 산소 농도(O％)를 측정하였다. 도 6은 극저 전체 팽창률탄인 석탄 C 내지 G의 산소 농도(O％)와 석탄 연화시의 비용적 V의 관계를 나타내는 도면이다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 석탄의 산소 농도(O％)가 낮아지는 동시에, 석탄 연화시의 비용적 V가 증대되었다. 이 관계를 나타내는 식의 일례로서, 석탄 연화시의 비용적 V는, 석탄의 산소 농도(O％)를 사용하여 수학식 4로 나타내어진다.
Figure 112011069825297-pct00008
극저 전체 팽창률탄의 산소 농도(O％)를 측정하여, 이 산소 농도(O％)를 수학식 4에 대입함으로써, 간단히 석탄 연화시의 비용적 V를 추정할 수 있다. 또한, 석탄의 산소 농도(O％)와 석탄 연화시의 비용적 V의 관계를 나타내는 식으로서는, 용이하게 비용적을 추정할 수 있으므로, 수학식 4와 같은 1차식을 사용하는 것이 바람직하다. 그러나 석탄의 산소 농도(O％)와 석탄 연화시의 비용적 V의 관계식으로서 임의의 추정식도 사용할 수 있다.
상술한 도 6에서는, 가장 산소 농도가 높은 석탄 G의 산소 농도가 12％였다. 이 석탄 G보다도 산소 농도가 높은 극저 전체 팽창률탄의 팽창률(비용적)을 측정하는 경우에는, 승온 속도를 12℃/min보다도 높게 설정하는 것이 바람직하다. 이 방법에 의해, 석탄 연화시의 비용적을 구별할 수 있어, 석탄의 산소 농도와 석탄 연화시의 비용적의 관계를 1차식으로 구할 수 있다. 즉, 산소 농도가 12％ 이하인 극저 전체 팽창률탄에 대해서는, 승온 속도를 12℃/min으로 설정함으로써, 석탄 연화시의 비용적을 구별할 수 있다. 또한, 산소 농도가 12％보다도 높은 극저 전체 팽창률탄에 대해서는, 승온 속도를 12℃/min보다도 빠른 속도로 설정함으로써, 석탄 연화시의 비용적을 확실하게 구별할 수 있다.
또한, 석탄 C 내지 G를 포함하는 배합탄 X1 내지 X10에 대해, 비용적을 산출하여, 파괴 강도 시험을 행하였다. 배합탄 X1 내지 X5의 결과(제1 실시예)를 표 5에 나타내고, 배합탄 X6 내지 X10의 결과(제2 실시예)를 표 6에 나타낸다.
여기서, 배합탄 X1의 석탄 연화시의 비용적의 구체적인 산출 방법에 대해 설명한다. 배합탄 X1에 포함되는 극저 전체 팽창률탄 이외의 석탄(전체 팽창률이 0％가 아닌 석탄), 즉, 석탄 A 및 B의 석탄 연화시의 비용적은, JIS M 8801의 팽창계법에 의한 팽창성 시험에 의해 측정된다. 표 1에 나타내어지는 석탄 A의 석탄 연화시의 비용적 2.53(㎤/g)에 석탄 A의 배합률 0.25를 곱하여 가중치 비용적 0.6325(㎤/g)를 산출한다. 표 1에 나타내어지는 석탄 B의 석탄 연화시의 비용적 1.05(㎤/g)에 석탄 B의 배합률 0.25를 곱하여 가중치 비용적 0.2625(㎤/g)를 산출한다. 석탄 C의 산소 농도를 측정하고, 이 측정한 산소 농도를 도 6에 내삽 또는 외삽함으로써, 석탄 C의 석탄 연화시의 추정 비용적 1.75(㎤/g)를 구한다. 이 석탄 C의 석탄 연화시의 추정 비용적에 석탄 C의 배합률 0.50을 곱하여 가중치 추정 비용적 0.875(㎤/g)를 산출한다. 상술한 석탄 A와 B의 가중치 비용적 및 석탄 C의 가중치 추정 비용적을 합계함으로써, 배합탄 X1의 석탄 연화시의 비용적 1.77(㎤/g)을 구한다. 배합탄 X2 내지 X10에 대해서도, 마찬가지의 방법으로 석탄 연화시의 비용적을 산출한다. 또한, 극저 전체 팽창률탄의 비용적(팽창률)을 직접 12℃/min의 승온 속도로 측정하여, 배합탄의 비용적을 구해도 좋다. 이 경우에는, 석탄 C의 석탄 연화시의 비용적 1.75(㎤/g)에 석탄 C의 배합률 0.50을 곱하여 가중치 비용적 0.875(㎤/g)를 산출한다. 그 후, 석탄 A 내지 C의 가중치 비용적을 합계함으로써, 배합탄 X1의 석탄 연화시의 비용적 1.77(㎤/g)을 구할 수도 있다.
Figure 112011069825297-pct00009
Figure 112011069825297-pct00010
또한, 표 5 및 표 6에 나타내는 공극 충전도와 코크스 강도 DI의 관계를 도 2에 나타낸다. 흑색 정사각형의 데이터는, 표 5에 대응하는 배합탄 X1 내지 X5를 사용한 제1 실시예이다. 백색 삼각형의 데이터는, 표 6에 대응하는 배합탄 X6 내지 X10을 사용한 제2 실시예이다. 도 2의 횡축은 석탄 연화시의 공극 충전도이고, 종축은 코크스 강도 DI이다. 코크스 강도 DI는, JIS K 2151의 드럼 시험법에 의한 드럼 강도 지수 DI150 6이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 공극 충전도 및 코크스 강도 DI는, 일정한 상관 관계를 갖는다. 그로 인해, 이 상관 관계를 데이터베이스로서 축적함으로써, 전체 팽창률이 0％인 취약한 석탄을 배합탄에 포함하는 코크스의 강도를 정확하게 추정할 수 있다.
(제3 실시예 및 제4 실시예)
석탄 C 내지 G의 각각에 대해, JIS M 8801의 팽창계법에 의해 팽창성 시험을 행하였다. 단, 석탄의 연화 용융 온도인 300℃ 이상 500℃ 이하에서의 승온 속도를, JIS보다도 빠른 6℃/min으로 설정하였다. 이들 석탄 C 내지 G를 2.8㎜ 이하(체하 2.8㎜)의 입도로 정립하였다. 표 7에 나타내는 바와 같이, 석탄 C, 석탄 D, 석탄 E, 석탄 F 및 석탄 G의 비용적은, 각각 1.43㎤/g, 1.34㎤/g, 1.26㎤/g, 1.25㎤/g 및 1.24㎤/g이었다.
Figure 112011069825297-pct00011
표 1에 나타내는 바와 같이, 승온 속도가 3.0℃/min인 경우에는, 전체 팽창률이 0％인 석탄 C 내지 G의 비용적을 구별할 수 없었다. 그러나 표 7에 나타내는 바와 같이, 승온 속도를 6.0℃/min으로 상승시킴으로써 이들 석탄 C 내지 G의 비용적을 구별할 수 있었다. 또한, 표 4 및 표 7의 비교로부터, 승온 속도를 빠르게 함으로써, 석탄 C 내지 G 사이의 비용적의 차가 커져, 석탄 C 내지 G의 비용적을 보다 현저하게 구별할 수 있는 것을 알 수 있었다.
전체 팽창률이 0％인 석탄(극저 전체 팽창률탄)인 석탄 C 내지 G의 산소 농도를 측정하여, 석탄의 산소 농도(O％)와 석탄 연화시의 비용적 V의 관계를 구하였다. JIS M 8813의 석탄류 및 코크스류-원소 분석법의 「산소 백분율 산출 방법(산소 함유율의 측정 방법)」에 기초하여, 석탄의 산소 농도(O％)를 측정하였다. 도 7은 석탄 C 내지 G의 산소 농도(O％)와 석탄 연화시의 비용적 V의 관계를 나타내는 도면이다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 석탄의 산소 농도(O％)가 낮아지는 동시에, 석탄 연화시의 비용적 V가 증대되었다. 이 관계를 나타내는 식의 일례로서, 석탄 연화시의 비용적 V는, 석탄의 농도 O％를 사용하여 수학식 5로 나타내어진다.
Figure 112011069825297-pct00012
도 6 및 도 7에 나타내어지는 바와 같이, 종래의 JIS M 8801의 팽창성 시험에 있어서 측정된 전체 팽창률이 0％인 석탄(극저 전체 팽창률탄)이라도, 팽창성 시험에 있어서의 승온 속도를 6.0℃/min 이상으로 높임으로써, 석탄 연화시의 비용적을 구별할 수 있고, 또한 석탄 연화시의 비용적과 석탄의 산소 농도의 관계를 1차식으로 근사할 수 있는 것을 알 수 있었다.
또한, 석탄 C 내지 G를 포함하는 배합탄 X1 내지 X10에 대해, 비용적을 산출하여, 파괴 강도 시험을 행하였다. 배합탄 X1 내지 X5의 시험 결과(제3 실시예)를 표 8에 나타내고, 배합탄 X6 내지 X10의 시험 결과(제4 실시예)를 표 9에 나타낸다.
여기서, 배합탄 X1의 석탄 연화시의 비용적의 구체적인 산출 방법에 대해 설명한다. 배합탄 X1에 포함되는 극저 전체 팽창률탄 이외의 석탄 A 및 B의 석탄 연화시의 비용적은, JIS M 8801의 팽창계법에 의한 팽창성 시험을 사용하여 측정되었다. 표 1에 나타내어지는 석탄 A의 석탄 연화시의 비용적 2.53(㎤/g)에 석탄 A의 배합률 0.25를 곱하여 가중치 비용적 0.6325(㎤/g)를 산출하였다. 또한, 표 1에 나타내어지는 석탄 B의 석탄 연화시의 비용적 1.05(㎤/g)에 석탄 B의 배합률 0.25를 곱하여 가중치 비용적 0.2625(㎤/g)를 산출하였다. 석탄 C의 산소 농도를 측정하여, 이 측정한 산소 농도를 도 7에 내삽 또는 외삽함으로써, 석탄 C의 석탄 연화시의 추정 비용적 1.43(㎤/g)을 구하였다. 이 석탄 C의 석탄 연화시의 추정 비용적에 석탄 C의 배합률 0.50을 곱하여 가중치 추정 비용적 0.715(㎤/g)를 산출하였다. 상술한 석탄 A와 B의 가중치 비용적 및 석탄 C의 가중치 추정 비용적을 합계함으로써, 배합탄 X1의 석탄 연화시의 비용적 1.61(㎤/g)을 구하였다. 배합탄 X2 내지 X10에 대해서도, 마찬가지의 방법으로 석탄 연화시의 비용적을 산출하였다. 또한, 극저 전체 팽창률탄의 비용적(팽창률)을 직접 6℃/min의 승온 속도로 측정하여, 배합탄의 비용적을 구해도 좋다. 이 경우에는, 석탄 C의 석탄 연화시의 비용적 1.43(㎤/g)에 석탄 C의 배합률 0.50을 곱하여 가중치 비용적 0.715(㎤/g)를 산출한다. 그 후, 석탄 A 내지 C의 가중치 비용적을 합계함으로써, 배합탄 X1의 석탄 연화시의 비용적 1.61(㎤/g)을 구할 수도 있다.
Figure 112011069825297-pct00013
Figure 112011069825297-pct00014
또한, 표 8 및 표 9에 나타내는 공극 충전도와 코크스 강도 DI의 관계를 도 3에 나타낸다. 흑색 정사각형의 데이터는, 표 8에 대응하는 배합탄 X1 내지 X5를 사용한 제3 실시예이다. 백색 삼각형의 데이터는, 표 9에 대응하는 배합탄 X6 내지 X10을 사용한 제4 실시예이다. 도 3의 횡축은 석탄 연화시의 공극 충전도이고, 종축은 코크스 강도 DI이다. 코크스 강도 DI는, JIS K 2151의 드럼 시험법에 의한 드럼 강도 지수 DI150 6이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 공극 충전도 및 코크스 강도 DI는, 일정한 상관 관계를 갖는다. 이 상관 관계를 데이터베이스로서 축적함으로써, 전체 팽창률이 0％인 취약한 석탄을 코크스의 배합탄으로서 사용하는 경우라도, 용이하게 코크스의 강도를 추정할 수 있다. 또한, 도 2 및 도 3의 비교로부터, 승온 속도를 빠르게 함으로써, 배합탄 X1 내지 X10의 공극 충전도의 차가 확대되어, 보다 정확하게 코크스의 강도를 추정할 수 있는 것을 알 수 있었다.
상술한 제1 내지 제4 실시예에서는, 극저 전체 팽창률탄 이외의 석탄(석탄 A, 석탄 B)의 팽창성 시험을 JIS M 8801의 팽창계법에 의해 행하였다. 극저 전체 팽창률탄 이외의 석탄의 팽창성 시험에 있어서도, 극저 전체 팽창률탄과 마찬가지로 석탄 연화시의 승온 속도를 6.0℃/min 이상으로 높일 수도 있다. 예를 들어, 이하에 나타내는 제5 및 제6 실시예에서는, 석탄 A 및 B에 대해 석탄 연화시의 승온 속도를 12.0℃/min으로 설정하고 있다.
(제5 및 제6 실시예)
또한, 표 4에 나타내는 석탄 A 및 B의 비용적 및 석탄 C 내지 G의 산소 농도를 사용하여, 배합탄 X11 내지 X20으로부터 제작한 코크스의 강도 DI(추정 DI)를 추정하였다. 배합탄 X11 내지 X20의 비용적은, 후술하는 바와 같은 가중 평균법에 의해 구하였다. 또한, 수학식 3을 사용하여, 공극 충전도를 산출하고, 파괴 강도 시험에 의해 코크스 강도(실측 DI)를 측정하였다. 표 10(제5 실시예)에, 배합탄 X11 내지 X15를 사용한 배합탄의 비용적(가중 평균 비용적)과 코크스 강도 DI(추정값 및 실측값)를 나타낸다. 마찬가지로, 표 11(제6 실시예)에, 배합탄 X16 내지 X20을 사용한 배합탄의 비용적(가중 평균 비용적)과 코크스 강도 DI(추정값 및 실측값)를 나타낸다.
Figure 112011069825297-pct00015
Figure 112011069825297-pct00016
배합탄 X11의 가중 평균 비용적의 구체적인 산출 방법에 대해 설명한다. 표 4에 나타내어지는 석탄 A의 석탄 연화시의 비용적 5.07(㎤/g)에 석탄 A의 배합률 0.3을 곱하여 가중치 비용적 1.521(㎤/g)을 산출한다. 표 4에 나타내어지는 석탄 B의 석탄 연화시의 비용적 2.10(㎤/g)에 석탄 B의 배합률 0.3을 곱하여 가중치 비용적 0.63(㎤/g)을 산출한다. 석탄 C의 산소 농도를 측정하여, 이 측정한 산소 농도를 도 6에 내삽 또는 외삽함으로써, 석탄 C의 석탄 연화시의 추정 비용적 1.75(㎤/g)를 구한다. 이 석탄 C의 석탄 연화시의 추정 비용적에 석탄 C의 배합률 0.40을 곱하여 가중치 추정 비용적 0.7(㎤/g)을 산출한다. 다음에, 상술한 석탄 A와 B의 가중치 비용적 및 석탄 C의 가중치 추정 비용적을 합계함으로써, 배합탄 X11의 가중 평균 비용적 2.85(㎤/g)를 산출한다. 배합탄 X12 내지 X15에 대해서도, 마찬가지의 방법으로 가중 평균 비용적을 산출한다.
마찬가지로, 표 4 및 도 6을 참조하여, 배합탄 X16 내지 X20의 가중 평균 비용적을 구하였다. 또한, 수학식 3을 사용하여, 석탄 연화시의 공극 충전도를 산출하였다. 표 11에, 산출된 가중 평균 비용적 및 석탄 연화시의 공극 충전도를 나타내고 있다.
또한, 직접, 극저 전체 팽창률탄의 비용적을 측정하여, 배합탄의 비용적을 계산할 수도 있다. 예를 들어, 배합탄 X11 중의 각 석탄의 조성은, 석탄 A, 석탄 B 및 석탄 C의 배합비가 각각 30질량％, 30질량％, 40질량％이다. 이 배합탄 X11의 비용적은, 각 석탄의 비용적과 각 석탄의 배합비의 곱을 합계함으로써 산출할 수 있다. 예를 들어, 표 4에 나타내어지는 바와 같이, 석탄 A의 비용적이 5.07, 석탄 B의 비용적이 2.10, 석탄 C의 비용적이 1.75이므로, 이 배합탄 X11의 비용적은, 수학식 6으로부터 2.85로 계산된다.
Figure 112011069825297-pct00017
도 5는, 공극 충전도와 코크스 강도 DI의 관계를 나타낸다. 흑색 정사각형의 데이터(실측 DI)는, 제5 실시예인 표 10의 배합탄 X11 내지 X15에 대응하고 있다. 또한, 백색 삼각형의 데이터(실측 DI)는, 제6 실시예인 표 11에 대응하고 있다. 도 5의 실선을 사용하여, 석탄 연화시의 공극 충전도로부터, 배합탄 X11 내지 X20을 사용한 코크스의 추정 DI를 구할 수 있다. 예를 들어, 배합탄 X11의 공극 충전도가 2.28(-)이므로, 도 5의 실선으로부터 배합탄 X11의 추정 DI를 79.7(-)이라 평가할 수 있다. 표 10 및 표 11로부터, 배합탄 X11 내지 X20을 사용한 코크스의 추정 DI와 실적 DI의 차가 작은 것을 알 수 있다. 이와 같이, 6℃/min 이상의 승온 속도로 팽창성 시험을 행함으로써, 배합탄에 전체 팽창률이 0％인 석탄이 포함되는 경우라도, 정확하고 또한 용이하게 코크스 강도를 추정할 수 있다. 또한, 코크스 강도가 대략 소정의 값 이상으로 되도록, 목표로 하는 배합탄의 비용적을 결정할 수 있다. 그로 인해, 배합탄에 사용하는 석탄 품목과 각 석탄 품목의 배합비를 결정할 수 있다. 예를 들어, 코크스 강도 DI를 78(-) 이상으로 하기 위해서는, 2.81(㎤/g) 이상의 가중 평균 비용적을 갖는 배합탄[예를 들어, 2.85(㎤/g)의 가중 평균 비용적을 갖는 배합탄 X11]을 사용한다. 이와 같이, 사용하는 석탄(배합탄 중의 석탄)을 변경한 경우라도, 용이하게 각 석탄의 배합비를 결정할 수 있다.
(변형예)
상술한 실시 형태에서는, 전체 팽창률 0％인 석탄과, 전체 팽창률 0％인 석탄을 포함하는 배합탄과, 이 배합탄을 사용한 코크스에 대해 설명하였다. 그러나 본 발명의 석탄의 팽창률의 측정 방법, 공극 충전도의 측정 방법 및 석탄 배합 방법은, 이들 실시 형태에 한정되지 않는다. 즉, 본 발명은, 전체 팽창률이 0％보다도 높은 석탄, 전체 팽창률이 0％보다도 높은 석탄만으로 이루어지는 배합탄 및 이 배합탄을 사용한 코크스에 대해서도 적용할 수 있다.
또한, 상기 팽창계에 의해 측정된 팽창률 b(％) 및 추정된 비용적 V는, 코크스 강도의 추정뿐만 아니라, 예를 들어 팽창압과 같은 다른 물리량의 추정에 사용할 수도 있다.
전체 팽창률 0％인 석탄에 대해 적용할 수 있는 팽창률의 측정 방법, 석탄의 비용적의 추정 방법, 공극 충전도의 측정 방법 및 석탄 배합 방법을 제공할 수 있다.

Claims (20)

  1. 세관에 석탄을 넣고,
    이 세관에 피스톤을 삽입하고,
    상기 석탄의 연화시의 승온 속도가, 6℃/min 이상으로 되도록 상기 석탄을 가열하고,
    상기 피스톤의 변위량을 측정하고,
    이 변위량으로부터 상기 석탄의 팽창률을 구하고,
    상기 승온 속도 이외의 조건은, JIS M 8801의 팽창성 시험 방법에 따르는 것을 특징으로 하는, 석탄의 팽창률의 측정 방법.
  2. 세관에 석탄을 넣고,
    이 세관에 피스톤을 삽입하고,
    상기 석탄의 연화시의 승온 속도가, 6℃/min 이상으로 되도록 상기 석탄을 가열하고,
    상기 피스톤의 변위량을 측정하고,
    이 변위량으로부터 상기 석탄의 팽창률을 구하고,
    상기 승온 속도 이외의 조건은, ISO 8264의 팽창성 시험 방법에 따르는 것을 특징으로 하는, 석탄의 팽창률의 측정 방법.
  3. 세관에 석탄을 넣고,
    이 세관에 피스톤을 삽입하고,
    상기 석탄의 연화시의 승온 속도가, 6℃/min 이상으로 되도록 상기 석탄을 가열하고,
    상기 피스톤의 변위량을 측정하고,
    이 변위량으로부터 상기 석탄의 팽창률을 구하고,
    상기 석탄은, JIS M 8801의 팽창성 시험 방법에 의해 측정되는 전체 팽창률이 0％인 극저 전체 팽창률탄인 것을 특징으로 하는, 석탄의 팽창률의 측정 방법.
  4. JIS M 8801의 석탄의 팽창성 시험 방법에 의해 측정되는 전체 팽창률이 0％인 극저 전체 팽창률탄의 석탄 연화시의 비용적을 추정하는 석탄 연화시의 비용적 추정 방법이며,
    세관에 석탄을 넣고,
    이 세관에 피스톤을 삽입하고,
    상기 석탄의 연화시의 승온 속도가, 6℃/min 이상으로 되도록 상기 석탄을 가열하고,
    상기 피스톤의 변위량을 측정하고,
    이 변위량으로부터 상기 석탄의 팽창률을 구하는 것에 의해 측정되는 상기 극저 전체 팽창률탄의 팽창률로부터 구한 상기 극저 전체 팽창률탄의 연화시의 표준 비용적과, 상기 극저 전체 팽창률탄의 표준 산소 농도의 관계를 미리 구하고,
    이 관계에 기초하여 측정된 상기 극저 전체 팽창률탄의 산소 농도로부터 상기 극저 전체 팽창률탄의 석탄 연화시의 비용적을 추정하는 것을 특징으로 하는, 석탄 연화시의 비용적 추정 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 극저 전체 팽창률탄의 상기 산소 농도가 9질량％ 이상인 것을 특징으로 하는, 석탄 연화시의 비용적 추정 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 극저 전체 팽창률탄의 상기 산소 농도가 12질량％ 이하인 것을 특징으로 하는, 석탄 연화시의 비용적 추정 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 기재된 석탄의 팽창률의 측정 방법을 이용하여 상기 석탄의 팽창률을 측정하고,
    이 팽창률로부터 상기 석탄의 연화시의 비용적을 구하고,
    이 비용적에 상기 석탄의 코크스로 장입시의 부피 밀도를 곱하여, 상기 석탄의 연화시의 공극 충전도를 구하는 것을 특징으로 하는, 공극 충전도의 측정 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 석탄은, JIS M 8801의 팽창성 시험 방법에 의해 측정되는 전체 팽창률이 0％인 극저 전체 팽창률탄인 것을 특징으로 하는, 공극 충전도의 측정 방법.
  9. 복수의 석탄을 준비하고,
    상기 각 석탄 중, 적어도 하나의 석탄에 대해 제1항 또는 제2항에 기재된 석탄의 팽창률의 측정 방법을 적용하여, 상기 각 석탄의 연화시의 비용적을 구하고,
    상기 각 석탄의 배합률을 가중치로 하여, 상기 각 석탄의 연화시의 상기 비용적을 가중 평균함으로써 배합탄의 평균 비용적을 구하고,
    상기 평균 비용적에, 코크스로 장입시의 상기 배합탄의 부피 밀도를 곱하여, 상기 배합탄의 연화시의 공극 충전도를 구하는 것을 특징으로 하는, 공극 충전도의 측정 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 배합탄은, JIS M 8801의 팽창성 시험 방법에 의해 측정되는 전체 팽창률이 0％인 극저 전체 팽창률탄을 포함하는 것을 특징으로 하는, 공극 충전도의 측정 방법.
  11. 제4항에 기재된 석탄의 비용적 추정 방법을 이용하여, JIS M 8801의 팽창성 시험 방법에 의해 측정되는 전체 팽창률이 0％인 극저 전체 팽창률탄의 연화시의 비용적을 구하고,
    이 비용적에 상기 극저 전체 팽창률탄의 코크스로 장입시의 부피 밀도를 곱하여, 상기 극저 전체 팽창률탄의 연화시의 공극 충전도를 구하는 것을 특징으로 하는, 공극 충전도의 측정 방법.
  12. JIS M 8801의 석탄의 팽창성 시험 방법에 의해 측정되는 전체 팽창률이 0％인 극저 전체 팽창률탄을 포함하는 복수의 석탄을 준비하고,
    상기 각 석탄 중, 상기 극저 전체 팽창률탄에 대해 제4항에 기재된 석탄의 비용적 추정 방법을 적용하여, 상기 각 석탄의 연화시의 비용적을 구하고,
    상기 각 석탄의 배합률을 가중치로 하여, 상기 각 석탄의 연화시의 상기 비용적을 가중 평균함으로써 배합탄의 평균 비용적을 구하고,
    상기 평균 비용적에, 코크스로 장입시의 상기 배합탄의 부피 밀도를 곱하여, 상기 배합탄의 연화시의 공극 충전도를 구하는 것을 특징으로 하는, 공극 충전도의 측정 방법.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 극저 전체 팽창률탄의 산소 농도가 9질량％ 이상인 것을 특징으로 하는, 공극 충전도의 측정 방법.
  14. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 극저 전체 팽창률탄의 산소 농도가 12질량％ 이하인 것을 특징으로 하는, 공극 충전도의 측정 방법.
  15. 복수의 석탄을 준비하고,
    상기 각 석탄 중, 적어도 하나의 석탄에 대해 제1항 또는 제2항에 기재된 석탄의 팽창률의 측정 방법을 적용하여, 상기 각 석탄의 연화시의 비용적을 구하고,
    상기 각 석탄의 배합률을 가중치로 하여, 상기 각 석탄의 연화시의 상기 비용적을 가중 평균함으로써 배합탄의 평균 비용적을 구하고,
    상기 평균 비용적에, 코크스로 장입시의 상기 배합탄의 부피 밀도를 곱하여, 상기 배합탄의 연화시의 공극 충전도를 구하고,
    미리 구한 상기 배합탄의 연화시의 표준 공극 충전도와 상기 배합탄으로 제조된 코크스의 표준 코크스 강도의 관계에 기초하여, 상기 배합탄의 연화시의 상기 공극 충전도로부터 상기 배합탄을 사용한 코크스의 코크스 강도를 추정하고,
    상기 배합탄을 사용한 상기 코크스의 상기 코크스 강도가 소정의 값 이상으로 되도록 상기 각 석탄을 배합하는 것을 특징으로 하는, 석탄 배합 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 배합탄은, JIS M 8801의 팽창성 시험 방법에 의해 측정되는 전체 팽창률이 0％인 극저 전체 팽창률탄을 포함하는 것을 특징으로 하는, 석탄 배합 방법.
  17. JIS M 8801의 석탄의 팽창성 시험 방법에 의해 측정되는 전체 팽창률이 0％인 극저 전체 팽창률탄을 포함하는 복수의 석탄을 준비하고,
    상기 각 석탄 중, 상기 극저 전체 팽창률탄에 대해 제4항에 기재된 석탄의 비용적 추정 방법을 적용하여, 상기 각 석탄의 연화시의 비용적을 구하고,
    상기 각 석탄의 배합률을 가중치로 하여, 상기 각 석탄의 연화시의 상기 비용적을 가중 평균함으로써 배합탄의 평균 비용적을 구하고,
    상기 평균 비용적에, 코크스로 장입시의 상기 배합탄의 부피 밀도를 곱하여, 상기 배합탄의 연화시의 공극 충전도를 구하고,
    미리 구한 상기 배합탄의 연화시의 표준 공극 충전도와 상기 배합탄으로 제조된 코크스의 표준 코크스 강도의 관계에 기초하여, 상기 배합탄의 연화시의 상기 공극 충전도로부터 상기 배합탄을 사용한 코크스의 코크스 강도를 추정하고,
    상기 배합탄을 사용한 상기 코크스의 상기 코크스 강도가 소정의 값 이상으로 되도록 상기 각 석탄을 배합하는 것을 특징으로 하는, 석탄 배합 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 극저 전체 팽창률탄의 산소 농도가 9질량％ 이상인 것을 특징으로 하는, 석탄 배합 방법.
  19. 제17항에 있어서, 상기 극저 전체 팽창률탄의 산소 농도가 12질량％ 이하인 것을 특징으로 하는, 석탄 배합 방법.
  20. 삭제
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