KR101461838B1 - 야금용 코크스의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

코크스로내에 있어서 연화 용융된 석탄의 주변의 환경을 모의한 상태에서 석탄의 연화 용융 특성을 측정하는 것에 의해 배합탄에 사용하는 석탄의 연화 용융 특성을 정확하게 평가함으로써, 배합탄을 이용해서 종래법보다 강도 등의 품질이 우수한 야금용 코크스의 제조 방법을 제공하기 위해, 2종 이상의 석탄 및 점결재를 배합해서 이루어지는 배합탄을 건류하고, 코크스를 제조하는 방법으로서, 상기 배합탄을 구성하는 각 석탄 및 점결재를 시료로 해서, 소정량을 용기에 충전하고, 상기 시료의 위에 상하면에 관통구멍을 갖는 재료를 배치하고, 상기 상하면에 관통구멍을 갖는 재료에 일정 하중을 부가시키면서, 소정의 가열 속도로 상기 시료를 가열하고, 상기 관통구멍에 침투한 상기 시료의 침투 거리를 미리 측정해 두고, 상기 침투 거리가 소정의 관리값보다 높은 석탄 및 점결재에 대해서는 소정의 입도보다 미세하게 하고 나서 배합하는 것을 특징으로 하는 야금용 코크스의 제조 방법을 이용한다.

Description

야금용 코크스의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING METALLURGICAL COKE}

본 발명은 석탄 건류시의 연화 용융 특성을 평가하는 시험 방법을 이용한 야금용 코크스의 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 코크스 강도를 유지하면서 고품위의 석탄의 사용량을 삭감할 수 있는 야금용 코크스의 제조 방법, 혹은 동일 배합탄으로부터 고강도의 코크스를 얻을 수 있는 야금용 코크스의 제조 방법에 관한 것이다.

제선법으로서 가장 일반적으로 실행되고 있는 고로법에 있어서 사용되는 코크스는 철광석의 환원재, 열원, 스페이서 등의 수많은 역할을 담당하고 있다. 고로를 안정적으로 효율 좋게 조업하기 위해서는 고로내의 통기성을 유지하는 것이 중요하기 때문에, 강도가 높은 코크스의 제조가 요구되고 있다. 코크스는 분쇄되고, 입도를 조정한 다양한 코크스 제조용 석탄을 배합한 배합탄을, 코크스로내에서 건류함으로써 제조된다. 코크스 제조용 석탄은 건류 중 약 300℃∼550℃의 온도역에서 연화 용융되고, 또 동시에 휘발분의 발생에 수반하여 발포, 팽창함으로써, 각각의 입자가 서로 접착되고, 괴상의 세미 코크스로 된다. 세미 코크스는 그 후 1000℃ 부근까지 승온하는 과정에서 수축함으로써 고화되고, 견뢰한 코크스로 된다. 따라서, 석탄의 연화 용융시의 접착 특성이, 건류 후의 코크스 강도나 입경 등의 성상에 큰 영향을 미친다고 할 수 있다.

또, 코크스 제조용 석탄(배합탄)의 접착을 강화할 목적으로, 석탄이 연화 용융되는 온도역에서 높은 유동성을 나타내는 점결재를 배합탄에 첨가하여 코크스를 제조하는 방법이 일반적으로 실행되고 있다. 여기서, 점결재는 구체적으로는 타르 피치, 석유계 피치, 용제 정제탄, 용제 추출탄 등이다. 이들 점결재에 대해서도 석탄과 마찬가지로, 연화 용융시의 접착 특성이, 건류 후의 코크스 성상에 큰 영향을 미친다고 할 수 있다.

상술한 바와 같이, 석탄의 연화 용융 특성은 건류 후의 코크스 성상이나 코크스 케이크 구조를 크게 좌우하기 때문에 극히 중요하며, 예로부터 그 측정 방법의 검토가 활발하게 이루어져 왔다. 특히, 코크스의 중요한 품질인 코크스 강도는 그 원료인 석탄 성상, 특히 석탄화도와 연화 용융 특성에 크게 영향을 받는다. 연화 용융 특성은 석탄을 가열했을 때에 연화 용융되는 성질이며, 통상, 연화 용융물의 유동성, 점도, 접착성, 팽창성 등에 의해 측정, 평가된다.

석탄의 연화 용융 특성 중, 연화 용융시의 유동성을 측정하는 일반적인 방법으로서는 JIS M 8801에 규정되는 기셀러 플라스토미터법에 의한 석탄 유동성 시험 방법을 들 수 있다. 기셀러 플라스토미터법은 425㎛이하로 분쇄한 석탄을 소정의 도가니에 넣고, 규정된 승온 속도로 가열하고, 규정된 토크를 가한 교반봉의 회전 속도를 눈금판에서 판독하고, ddpm(dial division perminute)으로 표시하는 방법이다.

기셀러 플라스토미터법이 토크 일정에서의 교반봉의 회전 속도를 측정하고 있는데 반해, 정회전 방식으로 토크를 측정하는 방법도 고안되어 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에서는 회전자를 일정한 회전 속도로 회전시키면서 토크를 측정하는 방법이 기재되어 있다.

또, 연화 용융 특성으로서 물리적으로 의미가 있는 점성을 측정하는 것을 목적으로 한, 동적 점탄성 측정 장치에 의한 점도의 측정 방법이 있다(예를 들면, 특허문헌 2 참조). 동적 점탄성 측정은 점탄성체에 주기적으로 힘을 가했을 때에 보이는 점탄성 거동의 측정이다. 특허문헌 2에 기재된 방법에서는 측정에 의해 얻어지는 파라미터 중의 복소 점성률에 의해 연화 용융 석탄의 점성을 평가하고 있고, 임의의 전단 속도에 있어서의 연화 용융 석탄의 점도를 측정할 수 있는 점이 특징이다.

또한, 석탄의 연화 용융 특성으로서, 활성탄, 또는 글래스 비즈를 이용하고, 그들에의 석탄 연화 용융물 접착성을 측정한 예가 보고되어 있다. 소량의 석탄 시료를 활성탄, 글래스 비즈로 상하 방향에서 사이에 둔 상태로 가열하고, 연화 용융 후에 냉각을 실행하고, 석탄과 활성탄, 글래스 비즈와의 접착성을 외관에서 관찰하는 방법이다.

석탄의 연화 용융시의 팽창성을 측정하는 일반적인 방법으로서는 JIS M 8801에 규정되어 있는 팽창계법(dilatometer method)을 들 수 있다. 팽창계법은 250㎛이하로 분쇄한 석탄을 규정된 방법으로 성형하고, 소정의 도가니에 넣고, 규정된 승온 속도로 가열하고, 석탄의 상부에 배치한 검출봉으로 석탄 변위의 경시 변화를 측정하는 방법이다.

또한, 코크스로내에서의 석탄 연화 용융 거동을 모의하기 위해, 석탄 연화 용융시에 발생하는 가스의 투과 거동을 개선한 석탄 팽창성 시험 방법도 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 3 참조). 이것은 석탄층과 피스톤의 사이, 혹은 석탄층과 피스톤의 사이와 석탄층의 하부에 투과성 재료를 배치하고, 석탄으로부터 발생하는 휘발분과 액상 물질의 투과 경로를 증가시킴으로써, 측정 환경을 또한 코크스로내의 팽창 거동에 접근시킨 방법이다. 마찬가지로, 석탄층의 위에 관통 경로를 갖는 재료를 배치하고, 하중을 부가하면서 석탄을 마이크로파 가열해서 석탄의 팽창성을 측정하는 방법도 알려져 있다(특허문헌 4 참조).

특허문헌 1 : 일본국 특허공개공보 평성6-347392호 특허문헌 2 : 일본국 특허공개공보 제2000-304674호 특허문헌 3 : 일본국 특허공보 제2855728호 특허문헌 4 : 일본국 특허공개공보 제2009-204609호

비특허문헌 1 : 모로토미(Morotomi) 등 저 ; 「연료 협회지」, Vol.53, 1974년, p.779-790 비특허문헌 2 : 미야즈(Miyazu) 등 저: 「일본 강관 기보」, vol.67, 1975년, p.125-137

야금용 코크스의 제조에 있어서는 복수 상표의 석탄을 소정의 비율로 배합한 배합탄을 사용하는 것이 일반적이지만, 연화 용융 특성을 정확하게 평가할 수 없으면, 요구되어 있는 코크스 강도를 만족시킬 수 없다고 하는 문제가 있다. 고로 등의 종형로에서 소정의 강도를 만족시키고 있지 않은 저강도의 코크스를 사용한 경우, 종형로내에서의 분(粉)의 발생량을 증가시켜 압력 손실의 증대를 초래하고, 종형로의 조업을 불안정화하게 하는 동시에 가스의 흐름이 국소적으로 집중하는 소위 블로바이(blow-by)와 같은 트러블을 초래할 가능성이 있다.

종래의 연화 용융 특성 지표는 강도를 정확하게 예측할 수 없는 경우도 적지 않다. 그 때문에, 경험적으로, 연화 용융 특성의 평가의 부정확함에 유래하는 코크스 강도의 편차를 고려해서, 목표로 하는 코크스 강도를 미리 약간 높게 설정함으로써 코크스 강도를 일정값 이상으로 관리하는 것이 실행되고 있다. 그러나, 이 방법에서는 일반적으로 알려져 있는 연화 용융 특성이 우수한 비교적 고가의 석탄을 사용해서 배합탄의 평균적인 품위를 약간 높게 설정하는 것이 필요하게 되기 때문에, 코스트의 증대를 초래한다.

코크스로내에 있어서, 연화 용융시의 석탄은 인접하는 층에 구속된 상태에서 연화 용융되어 있다. 석탄의 열전도율은 작기 때문에, 코크스로내에 있어서 석탄은 균일하게 가열되지 않고, 가열면인 노벽측부터 코크스층, 연화 용융층, 석탄층과 상태가 다르다. 코크스로 자체는 건류시 다소 팽창하지만 거의 변형되지 않기 때문에, 연화 용융된 석탄은 인접하는 코크스층, 석탄층에 구속되어 있다.

또, 연화 용융된 석탄의 주위에는 석탄층의 석탄 입자간 공극, 연화 용융 석탄의 입자간 공극, 열분해 가스의 휘발에 의해 발생한 조대(粗大) 기공, 인접하는 코크스층에 생기는 균열 등, 다수의 결함 구조가 존재한다. 특히, 코크스층에 생기는 균열은 그 폭이 수백 미크론 내지 수 밀리 정도로 고려되며, 수십∼수백 미크론 정도의 크기인 석탄 입자간 공극이나 기공에 비해 크다. 따라서, 이러한 코크스층에 생기는 조대 결함에는 석탄으로부터 발생하는 부생물인 열분해 가스나 액상 물질 뿐만 아니라, 연화 용융된 석탄 자체의 침투도 일어난다고 고려된다. 또, 그 침투시에 연화 용융된 석탄에 작용하는 전단 속도는 상표마다 다른 것이 예상된다.

발명자들은 코크스의 강도를 더욱 정밀도 좋게 제어하기 위해서는 상기와 같은 석탄이 코크스로내에서 놓이는 환경을 모의한 조건에서 측정되는 석탄 연화 용융 특성을 지표로 해서 이용할 필요가 있다고 고려하였다. 그 중에서도, 연화 용융된 석탄이 구속된 조건이고, 또한 주위의 결함 구조에의 용융물의 이동, 침투를 모의한 조건에서 측정하는 것이 중요하다고 고려하였다. 그러나, 종래의 측정 방법에는 이하와 같은 문제가 있었다.

기셀러 플라스토미터법은 석탄을 용기에 충전한 상태에서의 측정이기 때문에, 구속, 침투 조건을 전혀 고려하고 있지 않은 점에서 문제로 된다. 또, 이 방법은 높은 유동성을 나타내는 석탄의 측정에는 적합하지 않다. 그 이유는 높은 유동성을 나타내는 석탄을 측정하는 경우, 용기내 측벽부가 공동으로 되는 현상(Weissenberg 효과)이 일어나, 교반봉이 공전하고, 유동성을 정확하게 평가할 수 없는 경우가 있기 때문이다(예를 들면, 비특허문헌 1 참조).

정회전 방식으로 토크를 측정하는 방법에 대해서도 마찬가지로, 구속 조건, 침투 조건을 고려하고 있지 않은 점에서 불비한 점이 있다. 또, 전단 속도 일정하에서의 측정이기 때문에, 상기에서 기술한 바와 같이 석탄의 연화 용융 특성을 정확하게 비교 평가할 수 없다.

동적 점탄성 측정 장치는 연화 용융 특성으로서 점성을 대상으로 하고, 임의의 전단 속도하에서 점도를 측정할 수 있는 장치이다. 따라서, 측정시의 전단 속도를, 코크스로내에서의 석탄에 작용하는 값으로 설정하면, 코크스로내에서의 연화 용융 석탄의 점도를 측정할 수 있다. 그러나, 각 상표의 코크스로내에서의 전단 속도를 미리 측정, 또는 추정하는 것은 통상은 곤란하다.

석탄의 연화 용융 특성으로서 활성탄, 또는 글래스 비즈를 이용하고, 그들에의 접착성을 측정하는 방법은 석탄층의 존재에 대해 침투 조건을 재현하고자 하고 있지만, 코크스층과 조대 결함을 모의하고 있지 않은 점에서 문제가 있다. 또, 구속하에서의 측정이 아닌 점에서도 불충분하다.

특허문헌 3에 기재되어 있는 투과성 재료를 이용한 석탄 팽창성 시험 방법에 있어서는 석탄으로부터 발생하는 가스, 액상 물질의 이동을 고려하고 있지만, 연화 용융된 석탄 자체의 이동을 고려하고 있지 않은 점에서 문제로 된다. 이것은 특허문헌 3에서 이용하는 투과성 재료의 투과도가, 연화 용융 석탄이 이동할수록 충분히 크지 않기 때문이다. 본 발명자들이 실제로 특허문헌 3에 기재딘 시험을 실행한 결과, 연화 용융 석탄의 투과성 재료에의 침투는 일어나지 않았다. 따라서, 연화 용융 석탄의 투과성 재료에의 침투를 일으키게 하기 위해서는 새로운 조건을 고려할 필요가 있다.

특허문헌 4에도 마찬가지로 석탄층의 위에 관통 경로를 갖는 재료를 배치해서 석탄으로부터 발생하는 가스, 액상 물질의 이동을 고려한 석탄의 팽창성 측정 방법이 개시되어 있지만, 가열 방법에 제약이 있다고 하는 문제점 이외에, 코크스로내에 있어서의 침투현상을 평가하기 위한 조건이 명확하게 되어 있지 않다고 하는 문제가 있다. 또한, 특허문헌 4에서는 석탄 용융물의 침투현상과 연화 용융 거동의 관계가 명확하게 되어 있지 않고, 석탄 용융물의 침투현상과 생성하는 코크스의 품질의 관계에 대한 시사도 없으며, 양호한 품질의 코크스의 제조에 대해 기재되어 있는 것은 아니다.

이와 같이, 종래 기술에서는 코크스로내에 있어서 연화 용융된 석탄 및 점결재의 주변의 환경을 충분히 모의한 상태에서, 석탄 및 점결재의 유동성, 점성, 접착성, 침투성, 침투시 팽창률, 침투시 압력 등의 연화 용융 특성을 측정할 수 없다.

그래서, 본 발명은 코크스로내에 있어서 연화 용융된 석탄의 주변의 환경을 모의한 상태에서 석탄의 연화 용융 특성을 측정하는 것에 의해 배합탄에 사용하는 석탄의 연화 용융 특성을 정확하게 평가하고, 그 석탄의 코크스 강도에의 영향을 명확하게 한 후에, 코크스 강도에 악영향을 초래하는 석탄의 사전 처리 조건을 조정함으로써 악영향을 경감하고, 따라서 종래법보다 강도 등의 품질이 우수한 야금용 코크스를 제조하기 위한 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징은 이하와 같다.

[1] 2종 이상의 석탄, 또는 점결재를 포함한 2종 이상의 석탄을 배합해서 이루어지는 배합탄을 건류하고, 코크스를 제조하는 방법으로서, 상기 배합탄을 구성하는 각 석탄 및 점결재를 시료로 해서 용기에 충전하고, 상기 시료의 위에 상하면에 관통구멍을 갖는 재료를 배치하고, 상기 시료를 가열하고, 상기 관통구멍에 침투한 상기 시료의 침투 거리를 측정하고, 상기 침투 거리가 소정의 관리값보다 높은 석탄 및 점결재의 적어도 일부를, 소정의 입도보다 미세하게 되도록 분쇄하고 나서 배합하는 것을 특징으로 하는 야금용 코스크의 제조 방법이다.

[2] 2종 이상의 석탄, 또는 점결재를 포함한 2종 이상의 석탄을 배합해서 이루어지는 배합탄을 건류하고, 코크스를 제조하는 방법으로서, 상기 배합탄을 구성하는 각 석탄 및 점결재를 시료로 해서 용기에 충전하고, 상기 시료의 위에 상하면에 관통구멍을 갖는 재료를 배치하고, 상기 시료를 가열하고, 상기 관통구멍에 침투한 상기 시료의 침투 거리를 측정하고, 상기 침투 거리가 소정의 관리값보다 높은 석탄 및 점결재의 평균 입도를, 상기 침투 거리가 상기 관리값보다 낮은 석탄 및 점결재의 평균 입도보다 미세하게 되도록 분쇄하고 나서 배합하는 것을 특징으로 하는 야금용 코크스의 제조 방법이다.

[3] 2종 이상의 석탄, 또는 점결재를 포함한 2종 이상의 석탄을 배합해서 이루어지는 배합탄을 건류하고, 코크스를 제조하는 방법으로서, 상기 배합탄을 구성하는 각 석탄 및 점결재를 시료로 해서 용기에 충전하고, 상기 시료의 위에 상하면에 관통구멍을 갖는 재료를 배치하고, 상기 시료를 가열하고, 상기 관통구멍에 침투한 상기 시료의 침투 거리를 미리 측정하고, 상기 침투 거리가 소정의 관리값보다 높은 석탄 및 점결재를 상기 배합탄에 배합하는 경우에, 상기 배합탄을 구성하는 석탄 및 점결재 모두를 소정의 입도보다 미세하게 되도록 분쇄하고 나서 배합하는 것을 특징으로 하는 야금용 코크스의 제조 방법이다.

[4] 상기 소정의 입도가, 6이상의 입자의 전체에 차지하는 비율이 5 mass%이하로 되는 바와 같은 입도 분포를 갖는 입도인 것을 특징으로 하는 [1] 또는 [3]에 기재된 야금용 코크스의 제조 방법이다.

[5] 상기 침투 거리의 소정의 관리값이,

침투 거리=1.3×a×logMF (1)

로 규정되는 것을 특징으로 하는 [1] 내지 [4] 중의 어느 하나에 기재된 야금용 코크스의 제조 방법이다.

(단, a는 배합탄을 구성하는 석탄 및 점결재 중, logMF<2.5의 범위에 있는 석탄 및 점결재의 적어도 1종 이상의 침투 거리 및 logMF를 측정하고, 그 측정값을 이용해서 원점을 통과하는 회귀 직선을 작성했을 때의 logMF의 계수의 0.7 내지 1.0배의 범위의 정수이며, logMF는 기셀러 최고 유동도 MF의 상용 대수값이다.)

[6] 상기 침투 거리의 소정의 관리값이,

침투 거리=a′×logMF+b (2)

로 규정되는 것을 특징으로 하는 [1] 내지 [4] 중의 어느 하나에 기재된 야금용 코크스의 제조 방법이다.

(단, a′는 배합탄을 구성하는 석탄 및 점결재 중, logMF<2.5의 범위에 있는 석탄 및 점결재의 적어도 1종 이상의 침투 거리 및 logMF를 측정하고, 그 측정값을 이용해서 원점을 통과하는 회귀 직선을 작성했을 때의 logMF의 계수의 0.7 내지 1.0배의 범위의 정수이다. b는 상기 회귀 직선의 작성에 이용한 시료를 복수회 측정했을 때의 표준 편차의 평균값 이상이고, 상기 평균값의 5배 이하로 하는 정수이며, logMF는 기셀러 최고 유동도 MF의 상용 대수값이다.

[7] 상기 식 (1)의 a를 구함에 있어서, 1.75<logMF<2.50의 범위에 있는 석탄 및 점결재의 적어도 1종 이상의 침투 거리 및 logMF의 측정값을 이용하는 것을 특징으로 하는 [5]에 기재된 야금용 코크스의 제조 방법이다.

(여기서, logMF는 기셀러 최고 유동도 MF의 상용 대수값이다.)

[8] 상기 식 (2)의 a′를 구함에 있어서, 1.75<logMF<2.50의 범위에 있는 석탄 및 점결재의 적어도 1종 이상의 침투 거리 및 logMF의 측정값을 이용하는 것을 특징으로 하는 [6]에 기재된 야금용 코크스의 제조 방법.

(여기서, logMF는 기셀러 최고 유동도 MF의 상용 대수값이다.)

[9] 코크스 제조에 이용하는 배합탄 중에 포함되는 석탄 또는 점결재의 상표와 상기 각 상표의 석탄 또는 점결재의 배합률을 미리 결정하고, 상기 각 상표의 석탄 또는 점결재의 침투 거리 및 logMF를 측정하고, 배합탄에 포함되는 logMF가 3.0미만인 각 상표의 석탄 또는 점결재의 침투 거리와 배합률로부터 계산되는 가중평균 침투 거리에 대해 2배 이상의 값을 상기 침투 거리의 관리값으로 하는 것을 특징으로 하는 [1] 내지 [4] 중의 어느 하나에 기재된 야금용 코크스의 제조 방법.

(여기서, logMF는 기셀러 최고 유동도 MF의 상용 대수값이다.)

[10] 상기 침투 거리의 관리값을, 석탄 또는 점결재 시료를 입경 2㎜이하가 100mass%로 되도록 분쇄하고, 해당 분쇄 시료를 충전 밀도 0.8g/㎤이고, 층두께가 10㎜로 되도록 용기에 충전해서 시료로 하고, 해당 시료의 위에 직경 2㎜의 글래스 비즈를 침투 거리 이상의 층두께로 배치하고, 글래스 비즈의 상부로부터 압력 50㎪로 되도록 하중을 부가하면서, 승온 속도 3℃/분에서 실온으로부터 550℃까지 불활성 가스 분위기하에서 가열한 경우의 측정값에서 15㎜이상으로 하는 것을 특징으로 하는 [1] 내지 [4] 중의 어느 하나에 기재된 야금용 코크스의 제조 방법.

[11] 상기 침투 거리가, 상기 배합탄을 구성하는 각 석탄 및 점결재를 시료로서 용기에 충전하고, 상기 시료의 위에 상하면에 관통구멍을 갖는 재료를 배치ㅎ하고, 상기 상하면에 관통구멍을 갖는 재료에 일정 하중을 부가시키면서 상기 시료를 가열하고, 상기 관통구멍에 침투한 상기 시료의 침투 거리를 측정하는 것에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 [1] 내지 [9] 중의 어느 하나에 기재된 야금용 코크스의 제조 방법이다.

[12] 상기 침투 거리가, 상기 배합탄을 구성하는 각 석탄 및 점결재를 시료로 해서 용기에 충전하고, 상기 시료의 위에 상하면에 관통구멍을 갖는 재료를 배치하고, 상기 상하면에 관통구멍을 갖는 재료를 일정 용적에 유지하면서 상기 시료를 가열하고, 상기 관통구멍에 침투한 상기 시료의 침투 거리를 측정하는 것에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 [1] 내지 [9] 중의 어느 하나에 기재된 야금용 코크스의 제조 방법이다.

본 발명에 따르면, 코크스로내에서의 석탄 연화 용융 특성에 큰 영향을 미친다고 고려되는 코크스로내에서의 석탄 연화 용융층 주변에 존재하는 결함 구조, 특히 연화 용융층에 인접하는 코크스층에 존재하는 균열의 영향을 모의하고, 또, 코크스로내에서의 연화 용융물 주변의 구속 조건을 적절히 재현한 상태에서의, 석탄 내지 점결재의 연화 용융 특성의 평가가 가능하다. 이것에 의해, 특히, 종래의 연화 용융 특성의 평가방법에서는 검출할 수 없었던 과잉의 유동성을 나타내는 석탄 내지 점결재 유래의 결함의 생성을 예측할 수 있고, 코크스 품질에 악영향을 미치는 석탄 내지 점결재를 특정할 수 있다. 그리고, 그러한 석탄이나 점결재의 입도를 미세하게 하고 나서 배합함으로써, 코크스 품질에 대한 악영향을 저감하고, 고강도의 야금용 코크스가 제조 가능하게 된다.

도 1은 본 발명에서 사용하는 석탄 내지 점결재 시료와 상하면에 관통구멍을 갖는 재료에 일정 하중을 부가시키면서 연화 용융 특성을 측정하는 장치의 일예를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명에서 사용하는 상하면에 관통구멍을 갖는 재료 중, 원형 관통구멍을 갖는 것의 일예를 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명에서 사용하는 상하면에 관통구멍을 갖는 재료 중, 구형 입자 충전층의 일예를 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명에서 사용하는 상하면에 관통구멍을 갖는 재료 중, 원기둥 충전층의 일예를 나타내는 개략도이다.
도 5의 (a)∼(d)에 해당하는 석탄 내지 점결재를 배합해서 이루어지는 배합탄을 코크스화했을 때의, 결함 구조의 생성 상황을 나타낸 모식도로서, (a)는 코크스화전의 석탄 충전 상황을 나타내고, (b)는 코크스화 후의 결함 생성 상황을 나타낸다.
도 6의 (a)∼(d)에 해당하지 않는 석탄 내지 점결재를 배합해서 이루어지는 배합탄을 코크스화했을 때의, 결함 구조의 생성 상황을 나타낸 모식도로서, (a)는 코크스화전의 석탄 충전 상황을 나타내고, (b)는 코크스화 후의 결함 생성 상황을 나타낸다.
도 7의 (a)∼(d)에 해당하는 석탄 내지 점결재를 미분쇄하고 나서 배합해서 이루어지는 배합탄을 코크스화했을 때의, 결함 구조의 생성 상황을 나타낸 모식도로서, (a)는 코크스화전의 석탄 충전 상황을 나타내고, (b)는 코크스화 후의 결함 생성 상황을 나타낸다.
도 8의 (a)∼(d)에 해당하는 석탄 내지 점결재를 제외한 나머지의 석탄 내지 점결재를 미분쇄하고 나서 배합해서 이루어지는 배합탄을 코크스화했을 때의, 결함 구조의 생성 상황을 나타낸 모식도로서, (a)는 코크스화전의 석탄 충전 상황을 나타내고, (b)는 코크스화 후의 결함 생성 상황을 나타낸다.
도 9는 본 발명에서 측정한, 석탄 연화 용융물의 침투 거리의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 10은 실시예 1에서 사용한 A탄 및 F탄의 침투 거리 및 최고 유동도와, (A)에 해당하는 침투 거리 및 최고 유동도의 범위의 위치 관계를 나타내는 그래프이다.
도 11은 실시예 1에서 사용한 A탄 및 F탄의 침투 거리 및 최고 유동도와, (B)에 해당하는 침투 거리 및 최고 유동도의 범위의 위치 관계를 나타내는 그래프이다.
도 12는 실시예 1에서 측정한, 코크스의 드럼 강도의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 13은 실시예 2에서 측정한, 코크스의 드럼 강도의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 14는 본 발명에서 사용하는 석탄 시료와 상하면에 관통구멍을 갖는 재료를 일정 용적에 유지하면서 연화 용융 특성을 측정하는 장치의 일예를 나타내는 개략도이다.

본 발명자들은 코크스로내에 있어서 연화 용융된 석탄의 주변의 환경을 모의 한 상태에서 연화 용융 특성을 측정 가능하게 하고, 측정한 연화 용융 특성인 「침투 거리」와 코크스 강도의 관계에 대해 예의 연구를 거듭한 결과, 종래부터 보고되어 있는 연화 용융 특성에는 거의 차가 없는 석탄이라도, 연화 용융된 석탄의 주변의 환경을 모의한 상태에서 측정한 본 발명의 방법에 의한 연화 용융 특성에는 차가 있는 것을 알아내었다. 또한, 본 발명의 방법으로 측정한 연화 용융 특성에 차가 있는 석탄을 배합해서 코크스를 제조한 경우에는 그들 코크스 강도도 다르다는 것을 알아내고, 코크스 강도에 악영향을 미치는 석탄은 그 입도를 미세하게 하고 나서 코크스 제조의 원료로 함으로써 그 악영향을 경감할 수 있는 것을 알아내고, 본 발명에 이르렀다.

도 1에 본 발명에서 사용하는 연화 용융 특성(침투 거리)의 측정 장치의 일예를 나타낸다. 도 1은 석탄 시료와 상하면에 관통구멍을 갖는 재료에 일정 하중을 부가시켜 석탄 시료를 가열하는 경우의 장치이다. 용기(3) 하부에 석탄을 충전해서 시료(1)로 하고, 시료(1)의 위에, 상하면에 관통구멍을 갖는 재료(2)를 배치한다.시료(1)를 연화 용융 개시 온도 이상으로 가열하고, 상하면에 관통구멍을 갖는 재료(2)에 시료를 침투시켜, 침투 거리를 측정하는 것이다. 가열은 불활성 가스 분위기하에서 실행하는 것으로 한다. 또한, 침투 거리의 측정은 석탄과 관통구멍을 갖는 재료를 일정 용적에 유지하면서 가열하도록 해도 좋다. 그 경우에 사용하는 연화 용융 특성(침투 거리)의 측정 장치의 일예를 도 14에 나타낸다.

도 1에 나타내는 시료(1)와 상하면에 관통구멍을 갖는 재료(2)에 일정 하중을 부가해서 시료(1)를 가열하는 경우, 시료(1)가 팽창 또는 수축을 나타내고, 상하면에 관통구멍을 갖는 재료(2)가 상하 방향으로 이동한다. 따라서, 상하면에 관통구멍을 갖는 재료(2)를 통해 시료 침투시의 팽창률을 측정하는 것이 가능하다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 상하면에 관통구멍을 갖는 재료(2)의 상면에 팽창률 검출봉(13)을 배치하고, 팽창률 검출봉(13)의 상단에 하중 부가용의 추(14)를 싣고, 그 위에 변위계(15)를 배치하고, 팽창률을 측정한다. 변위계(15)는 시료의 팽창률의 팽창 범위(-100%∼300%)를 측정할 수 있는 것을 이용하면 좋다. 가열계 내를 불활성 가스 분위기로 유지할 필요가 있기 때문에, 비접촉식의 변위계가 적합하며, 광학식 변위계를 이용하는 것이 바람직하다. 불활성 가스는 측정 온도역에서 석탄과 반응하지 않는 가스를 나타내며, 대표적인 가스로서는 아르곤 가스, 헬륨 가스, 질소 가스 등이지만, 질소 가스를 사용하는 것이 바람직하다. 상하면에 관통구멍을 갖는 재료(2)가 입자 충전층인 경우에는 팽창률 검출봉(13)이 입자 충전층에 매몰될 가능성이 있기 때문에, 상하면에 관통구멍을 갖는 재료(2)와 팽창률 검출봉(13)의 사이에 판을 두는 조치를 강구하는 것이 바람직하다. 부가시키는 하중은 시료 상면에 배치한 상하면에 관통구멍을 갖는 재료의 상면에 대해, 균등하게 가하는 것이 바람직하고, 상하면에 관통구멍을 갖는 재료의 상면의 면적에 대해, 5∼80㎪, 바람직하게는 15∼55㎪, 가장 바람직하게는 25∼50㎪의 압력을 부가하는 것이 바람직하다. 이 압력은 코크스로내에 있어서의 연화 용융층의 팽창압에 의거하여 설정하는 것이 바람직하지만, 측정 결과의 재현성, 각종 석탄에서의 상표차의 검출력을 검토한 결과, 로내의 팽창압보다는 약간 높은 25∼50㎪ 정도가 측정 조건으로서 가장 바람직한 것을 알아내었다.

가열 수단은 시료의 온도를 측정하면서, 소정의 승온 속도로 가열할 수 있는 방식의 것을 이용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 전기로나, 도전성의 용기와 고주파 유도를 조합한 외열식, 또는 마이크로파와 같은 내부 가열식이다. 내부 가열식을 채용하는 경우에는 시료내 온도를 균일하게 하는 고안을 실시할 필요가 있으며, 예를 들면, 용기의 단열성을 높이는 조치를 강구하는 것이 바람직하다.

가열 속도에 대해서는 코크스로내에서의 석탄 및 점결재의 연화 용융 거동을 모의한다고 하는 목적에서, 코크스로내에서의 석탄의 가열 속도에 일치시키도록 한다. 코크스로내에서의 연화 용융 온도역에 있어서의 석탄의 가열 속도는 로내의 위치나 조업 조건에 따라 다르지만, 대략 2 내지 10℃/분이며, 평균적인 가열 속도로서 2∼4℃/분으로 하는 것이 바람직하며, 가장 바람직한 것은 3℃/분 정도이다. 그러나, 비미점결탄과 같이 유동성이 낮은 석탄의 경우, 3℃/분에서는 침투 거리나 팽창이 작고, 검출이 곤란하게 될 가능성이 있다. 석탄은 급속 가열하는 것에 의해 기셀러 플라스토미터에 의한 유동성이 향상하는 것이 일반적으로 알려져 있다. 따라서, 예를 들면 침투 거리가 1㎜이하의 석탄인 경우에는 검출 감도를 향상시키기 위해, 가열 속도를 10∼1000℃/분으로 높여 측정해도 좋다.

가열을 실행하는 온도 범위에 대해서는 석탄 및 점결재의 연화 용융 특성의 평가가 목적이기 때문에, 석탄 및 점결재의 연화 용융 온도역까지 가열할 수 있으면 좋다. 코크스 제조용의 석탄 및 점결재의 연화 용융 온도역을 고려하면, 0℃(실온)∼550℃의 범위에 있어서, 바람직하게는 석탄의 연화 용융 온도인 300∼550℃의 범위에서 소정의 가열 속도로 가열하면 좋다.

상하면에 관통구멍을 갖는 재료는 투과 계수를 미리 측정 또는 산출할 수 있는 것이 바람직하다. 재료의 형태의 예로서, 관통구멍을 갖는 일체형의 재료, 입자 충전층을 들 수 있다. 관통구멍을 갖는 일체형의 재료로서는 예를 들면, 도 2에 나타내는 바와 같은 원형의 관통구멍(16)을 갖는 것, 직사각형의 관통구멍을 갖는 것, 부정형의 관통구멍을 갖는 것 등을 들 수 있다. 입자 충전층으로서는 크게 구형 입자 충전층, 비구형 입자 충전층으로 나뉘며, 구형 입자 충전층으로서는 도 3에 나타내는 바와 같은 비즈의 충전 입자(17)로 이루어지는 것, 비구형 입자 충전층으로서는 부정형 입자나, 도 4에 나타내는 바와 같은 충전 원기둥(18)으로 이루어지는 것 등을 들 수 있다. 측정의 재현성을 유지하기 위해, 재료내의 투과 계수는 가능한 한 균일하고, 또한 측정을 간편하게 하기 위해, 투과 계수의 산출이 용이한 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명에서 이용하는 상하면에 관통구멍을 갖는 재료에는 구형 입자 충전층의 이용이 특히 바람직하다. 상하면에 관통구멍을 갖는 재료의 재질은 석탄 연화 용융 온도역 이상, 구체적으로는 600℃까지 형상이 거의 변화하지 않고, 석탄과도 반응하지 않는 것이면 특히 지정은 없다. 또, 그 높이는 석탄의 용융물이 침투하는데 충분한 높이이면 좋고, 두께 5∼20㎜의 석탄층을 가열하는 경우에는 20 내지 100㎜ 정도이면 좋다.

상하면에 관통구멍을 갖는 재료의 투과 계수는 코크스층에 존재하는 조대 결함의 투과 계수를 추정해서 설정할 필요가 있다. 본 발명에 특히 바람직한 투과 계수에 대해, 조대 결함 구성 인자의 고찰이나 크기의 추정 등, 본 발명자들이 검토를 거듭한 결과, 투과 계수가 1×10⁸∼2×10⁹m^-2의 경우가 최적인 것을 알아내었다.이 투과 계수는 하기 (3)식으로 나타나는 Darcy칙에 의거하여 도출되는 것이다.

△P/L=K·μ·u…(3)

여기서, △P는 상하면에 관통구멍을 갖는 재료내에서의 압력 손실[Pa], L은 관통구멍을 갖는 재료의 높이[m], K는 투과 계수[m^-2], μ는 유체의 점도[Pa·s], u는 유체의 속도[m/s]이다. 예를 들면, 상하면에 관통구멍을 갖는 재료로서 균일한 입경의 글래스 비즈층을 이용하는 경우, 상술한 바람직한 투과 계수를 갖도록 하기 위해서는 직경 0.2㎜ 내지 3.5㎜ 정도의 글래스 비즈를 선택하는 것이 바람직하며, 가장 바람직한 것은 2㎜이다.

측정 시료로 하는 석탄 및 점결재는 미리 분쇄하고, 소정의 충전 밀도로 소정의 층두께로 충전된다. 분쇄 입도로서는 코크스로에 있어서의 장입 석탄의 입도(입경 3㎜이하의 입자의 비율이 전체의 70∼80질량% 정도)로 해도 좋고, 입경 3㎜이하가 70질량%이상으로 되도록 분쇄하는 것이 바람직하지만, 작은 장치에서의 측정인 것을 고려하여, 전량을 입경 2㎜이하로 분쇄한 분쇄물을 이용하는 것이 특히 바람직하다. 분쇄물을 충전하는 밀도는 코크스로내의 충전 밀도에 맞추어 0.7∼0.9g/㎤로 할 수 있지만, 재현성, 검출력을 검토한 결과, 0.8g/㎤가 바람직한 것을 알아내었다. 또, 충전하는 층두께는 코크스로내에 있어서의 연화 용융층의 두께에 의거하여 층두께 5∼20㎜로 할 수 있지만, 재현성, 검출력을 검토한 결과, 층두께는 10㎜로 하는 것이 바람직한 것을 알아내었다.

이상의 침투 거리의 측정에 있어서, 대표적인 측정 조건을 이하에 기술한다.

[1] 석탄 또는 점결재를 입경 2㎜이하가 100질량%로 되도록 분쇄하고, 해당 분쇄된 석탄 또는 점결재를 충전 밀도 0.8g/㎤이고, 층두께가 10㎜로 되도록 용기에 충전해서 시료를 작성하고,

[2] 해당 시료의 위에 직경 2㎜의 글래스 비즈를 침투 거리 이상의 층두께로 되도록 배치하고,

[3] 상기 글래스 비즈의 상부로부터 50㎪로 되도록 하중을 부가하면서, 가열 속도 3℃/분에서 실온으로부터 550℃까지 불활성 가스 분위기하에서 가열하고,

[4] 상기 글래스 비즈층에 침투한 용융 시료의 침투 거리를 측정한다.

석탄 및 점결재의 연화 용융물의 침투 거리는 가열 중에 상시 연속적으로 측정할 수 있는 것이 본래 바람직하다. 그러나, 상시 측정은 시료로부터 발생하는 타르의 영향 등에 의해, 곤란하다. 가열에 의한 석탄의 팽창, 침투현상은 불가역적이고, 일단, 팽창, 침투한 후에는 냉각해도 거의 그 형상이 유지되어 있으므로, 석탄 용융물이 침투 종료한 후, 용기 전체를 냉각하고, 냉각 후의 침투 거리를 측정함으로써 가열 중에 어디까지 침투했는지를 측정하도록 해도 좋다. 예를 들면, 냉각 후의 용기로부터 상하면에 관통구멍을 갖는 재료를 꺼내고, 노기스(vernier caliper)나 자로 직접 측정하는 것이 가능하다. 또, 상하면에 관통구멍을 갖는 재료로서 입자를 사용한 경우에는 입자간 공극에 침투한 연화 용융물은 침투한 부분까지의 입자층 전체를 고착시키고 있다. 따라서, 사전에 입자 충전층의 질량과 높이의 관계를 구해 두면, 침투 종료 후, 고착되어 있지 않은 입자의 질량을 측정하고, 초기 질량에서 차감함으로써, 고착되어 있는 입자의 질량을 도출할 수 있고, 그것으로부터 침투 거리를 산출할 수 있다.

이러한 침투 거리의 우위성은 코크스로내 상황에 가까운 측정 방법을 취하는 것에 의거하여 원리적으로 상정될 뿐만 아니라, 코크스 강도에의 침투 거리의 영향을 조사한 결과로부터도 명백하게 되었다. 실제, 본 발명의 평가 방법에 의해, 동등 정도의 logMF(기셀러 플라스토미터법에 의한 최고 유동도의 상용 대수값)를 갖는 석탄이라도, 상표에 의해 침투 거리에 차가 있는 것이 명백하게 되고, 침투 거리가 다른 석탄을 배합해서 코크스를 제조한 경우의 코크스 강도에 대한 영향도 다른 것이 확인되었다.

종래의 기셀러 플라스토미터에 의한 연화 용융 특성의 평가에서는 높은 유동성을 나타내는 석탄 쪽이 석탄 입자끼리를 접착하는 효과가 높다고 고려되어 왔다.한편, 침투 거리와 코크스 강도의 관계를 조사함으로써, 극단적으로 침투 거리가 큰 석탄을 배합하면 코크스화시에 조대 결함을 남기고, 또한 얇은 기공벽의 조직 구조를 형성하기 때문에, 코크스 강도가 배합탄의 평균 품위로부터 예상되는 값에 비해 저하되는 것을 알 수 있었다. 이것은 침투 거리가 너무 큰 석탄은 주위의 석탄 입자간에 현저하게 침투함으로써, 그 석탄 입자가 존재하고 있던 부분 자체가 큰 공동으로 되고, 결함으로 되어 버리기 때문으로 추측된다. 특히, 기셀러 플라스토미터에 의한 연화 용융 특성의 평가에 있어서 높은 유동성을 나타내는 석탄에 잇어서는 침투 거리의 대소에 따라 코크스 중에 잔존하는 조대 결함의 생성량이 다른 것을 알 수 있었다. 이 관계는 점결재에 관해서도 마찬가지로 보였다.

본 발명자들이 예의 연구를 거듭한 결과, 코크스 제조용 원료에 배합해서 사용될 때에, 코크스 강도의 저하를 초래하는 석탄 내지 점결재의 침투 거리의 범위는 이하의 (A)∼(D)의 4가지로 규정하는 것이 효과적인 것을 알아내었다.

(A) 침투 거리의 범위를, 하기 식(4)로 규정한다.

침투 거리≥1.3×a×logMF (4)

단, a는 배합탄을 구성하는 각 석탄 및 점결재 중, logMF<2.5의 범위에 있는 석탄 및 점결재의 적어도 1종 이상의 침투 거리 및 logMF를 측정하고, 그 측정값을 이용해서 원점을 통과하는 회귀 직선을 작성했을 때의 logMF의 계수의 0.7 내지 1.0배의 범위의 정수이다.

(B) 침투 거리의 범위를, 하기 식 (5)로 규정한다.

침투 거리≥a′×logMF+b (5)

단, a′는 배합탄을 구성하는 각 석탄 및 점결재 중, logMF<2.5의 범위에 있는 석탄 및 점결재의 적어도 1종 이상의 침투 거리 및 최고 유동도를 측정하고, 그 측정값을 이용해서 원점을 통과하는 회귀 직선을 작성했을 때의 logMF의 계수의 0.7 내지 1.0배의 범위의 정수이다. b는 상기 회귀 직선의 작성에 이용한 상표로부터 선택되는 1종류 이상의 동일 시료를 복수회 측정했을 때의 표준 편차의 평균값 이상이고, 상기 평균값의 5배 이하로 하는 정수이다.

(C) 코크스 제조에 이용하는 배합탄의 상표와 배합률을 미리 결정할 수 있는 경우에는 배합탄에 포함되는 logMF가 3.0미만인 각 상표의 석탄 또는 점결재의 침투 거리와 배합률로부터 계산되는 가중 평균 침투 거리에 대해 2배 이상으로 한다.이 때, 평균 침투 거리는 배합률을 고려한 가중 평균으로 구하는 것이 바람직하지만, 단순 평균값으로 대용하는 것도 가능하다.

(D) 입경 2㎜이하, 100mass%의 입도로 조제한 석탄 시료를 0.8g/㎤의 충전 밀도로 용기내에 두께 10㎜로 충전하고, 관통구멍을 갖는 재료로서 직경 2㎜의 글래스 비즈를 이용하고, 50㎪의 하중을 가하고, 3℃/분의 가열 속도에서 550℃까지 가열해서 측정한 경우에, 침투 거리 15㎜이상으로 한다.

여기서, 상기 (A)∼(D)의 4종류의 관리값의 결정 방법을 나타낸 것은 침투 거리의 값은 설정된 측정 조건, 예를 들면, 하중, 승온 속도, 관통구멍을 갖는 재료의 종류, 장치의 구성 등에 따라 변화하기 때문이며, 상술한 예와 다른 측정 조건의 경우가 있는 것을 고려해서 검토한 결과, (A)∼(C)와 같은 관리값의 결정 방법이 유효한 것을 찾아낸 것에 의거하는 것이다.

또, (A), (B)의 범위를 결정할 때에 사용하는 식 (4), (5)의 정수 a 및 a′는 logMF<2.5의 범위에 있는 석탄의 적어도 1개 이상의 침투 거리 및 최고 유동도를 측정하고, 그 측정값을 이용해서 원점을 통과하는 회귀 직선을 작성했을 때의 logMF의 계수의 0.7 내지 1.0배의 범위로 되도록 정한다. 이것은 logMF<2.5의 범위에서는 석탄의 최고 유동도와 침투 거리의 사이에는 대략 정의 상관이 보이지만, 강도 저하를 초래하는 상표는 그 침투 거리가 이 상관으로부터 정으로 크게 편의(偏倚)되어 있는 상표이기 때문이다. 본 발명자들은 예의 검토를 거듭한 결과, 상기 회귀식에 의해 석탄의 logMF값에 따라 구한 침투 거리의 1.3배 이상의 범위에 해당하는 상표가 강도 저하를 초래하는 상표인 것을 알아내고, 식 (4)에 의해 범위의 규정을 실행하는 것으로 하였다. 또, 상기 회귀식으로부터, 측정 오차를 넘어 정으로 편의하는 상표를 검출하기 위해, 상기 회귀식에, 동일 시료를 복수회 측정했을 때의 표준 편차의 5배를 더한 값 이상의 범위에 해당하는 상표가 강도 저하를 초래하는 상표인 것을 알아내고, 식 (5)에 의해 범위의 규정을 실행하는 것으로 하였다. 따라서, 정수 b는 동일 시료를 복수회 측정했을 때의 표준 편차의 5배의 값을 이용하면 좋고, 본 발명에서 기술한 측정 조건의 경우, 3.0㎜ 정도이다. 이 때, (4) 식, (5)식 모두, 그 석탄의 logMF값에 의거하여 강도 저하를 초래하는 침투 거리의 범위를 정하고 있다. 이것은 MF가 클수록 일반적으로 침투 거리가 높아지기 때문에, 그 상관으로부터 어느 정도 편의하는지가 중요하기 때문이다. 또한, 회귀 직선의 작성에는 공지의 최소 이승법에 의한 직선 회귀의 방법을 이용해도 좋다. 회귀시에 이용하는 석탄의 수는 많을수록 회귀의 오차가 적어지므로 바람직하다. 특히, MF가 작은 상표에서는 침투 거리가 작고 오차가 커지기 쉽기 때문에, 1.75<logMF<2.50의 범위에 있는 석탄의 1종 이상을 이용해서 회귀 직선을 구하는 것이 특히 바람직하다.

여기서, 정수 a 및 a′, b 모두 범위를 규정하고 있는 것은 이들 값을 감소시킴으로써, 강도 저하를 초래하는 석탄을 더욱 확실하게 검출할 수 있게 되기 때문이며, 그 값은 조업상의 요구에 의해서 조정할 수 있다. 단, 이 값을 너무 작게 하면, 코크스 강도에 악영향을 미친다고 추정되는 석탄이 너무 많아지는 것 및, 실제로는 강도 저하를 초래하는 않는 석탄이라도 강도 저하를 일으킨다고 오인해 버린다고 하는 문제가 생겨 버리기 때문에, a 및 a′에 대해서는 회귀 직선의 기울기의 0.7∼1.0배로 하는 것이 바람직하고, 또, b에 대해서는 동일 시료를 복수회 측정했을 때의 표준 편차의 1∼5배로 하는 것이 바람직하다.

배합탄에 사용하는 석탄 내지 점결재는 통상, 상표마다 다양한 품위를 미리 측정해서 사용하고 있다. 침투 거리에 대해서도 마찬가지로 미리 상표의 로트마다 측정해 두면 좋다. 배합탄의 평균 침투 거리는 미리 각 상표에서의 침투 거리를 측정해 두고, 그 값을 배합 비율에 따라 평균해도 좋고, 배합탄을 작성해서 침투 거리를 측정해도 좋다. 이것에 의해 배합탄의 평균 침투 거리에 대해 극단적으로 침투 거리가 큰 상표를 선정하는 것이 가능하게 된다. 코크스 제조에 이용하는 배합탄은 석탄 내지 점결재에 부가해서, 유류(油類), 분코크스, 석유 코크스, 수지류, 폐기물 등을 포함하는 것이어도 좋다.

상기 (A)∼(D)에 해당하는 석탄 및 점결재는 코크스의 원료탄으로서 통상의 사전 처리 조건에서 사용하면, 코크스화시에 조대 결함을 남기고, 또한 얇은 기공벽의 조직 구조를 형성하기 때문에, 코크스 강도의 저하를 초래한다. 그 때문에, 해당 상표 및 점결재의 배합 비율의 제한을 하는 조치를 강구하는 것이 코크스 강도를 유지하기 위한 수단으로서 간편하고 또한 유효하다. 단, 원료의 안정 조달의 관점에서, 다산지 다상표의 배합을 지향하는 현재의 코크스 제조에 있어서는 (A)∼(D)에 해당하는 바와 같은 석탄 내지 점결재라도, 그들 사용이 부득이하게 되는 경우가 많이 있다.

본 발명자들은 (A)∼(D)에 해당하는 바와 같은 석탄 내지 점결재를 배합해서 이루어지는 배합탄을 코크스 원료로서 사용하는 경우에도, 배합탄의 입도를 변경함으로써 강도 저하를 억제할 수 있는 것을 알아내었다. 그 고찰의 과정을, 모식도를 이용해서 이하에 설명한다.

(A)∼(D)에 해당하는 석탄 내지 점결재를 배합해서 이루어지는 배합탄을 코크스화했을 때의, 결함 구조의 생성 상황을 도 5에 모식적으로 나타낸다. (A)∼(D)에 해당하는 석탄 내지 점결재의 입자(19)는 코크스화시에 충전 입자간의 공극이나, 조대 결함에 크게 침투하기 때문에, 얇은 기공벽을 형성하고, 입자가 원래 있던 장소에 조대 결함(22)을 남기며, 코크스 강도의 저하를 초래한다(도 5(b)).

(A)∼(D)에 해당하지 않는 석탄 내지 점결재(20)를 배합해서 이루어지는 배합탄을 코크스화했을 때의, 결함 구조의 생성 상황을 도 6에 모식적으로 나타낸다. (A)∼(D)에 해당하지 않는 석탄 내지 점결재의 입자(20)는 코크스화시에 충전 입자간의 공극이나, 조대 결함에 그다지 침투하지 않기 때문에, 두꺼운 기공벽을 형성하고, 입자가 원래 있던 장소에 조대 결함을 남기는 일도 없으며, 코크스 강도의 저하를 초래하는 일도 없다(도 6(b)).

(A)∼(D)에 해당하는 석탄 내지 점결재(19)를 미분쇄하고 나서 배합해서 이루어지는 배합탄을 코크스화했을 때의, 결함 구조의 생성 상황을 도 7에 모식적으로 나타낸다. 이 경우, (A)∼(D)에 해당하는 석탄 내지 점결재(19)의 입자는 코크스화시에 충전 입자간의 공극이나, 조대 결함에 크게 침투한다. 그러나, 입자가 원래 있던 장소에 형성되는 결함은 작아지기 때문에, 코크스 강도의 저하를 억제할 수 있다(도 7(b)).

(A)∼(D)에 해당하는 석탄 내지 점결재를 제외한 나머지의 석탄 내지 점결재(20)를 미분쇄하고 나서 배합해서 이루어지는 배합탄을 코크스화했을 때의, 결함 구조의 생성 상황을 도 8에 모식적으로 나타낸다. 이 경우, (A)∼(D)에 해당하는 석탄 내지 점결재(19)의 입자의 주위는 미세한 입자나 결함으로 차지되게 되고, 투과 계수가 저하한다. 따라서, 코크스화시에 충전 입자간의 공극이나, 조대 결함에 크게 침투할 수 없기 때문에, 두꺼운 기공벽을 형성하고, 입자가 원래 있던 장소에 조대 결함을 남기는 일도 없으며, 코크스 강도의 저하를 억제할 수 있다(도 8(b)).

상기 고찰과 같이, (A)∼(D)에 해당하는 석탄 내지 점결재를 배합하는 경우, 해당 석탄 내지 점결재, 혹은 해당 석탄 내지 점결재를 제외한 나머지의 석탄 내지 점결재의 입도를 미세하게 하는 조치를 강구함으로써, 석탄의 침투 거리를 저하시키고, 조대 결함을 저감하며, 건류 후의 코크스의 강도 저하를 억제하는 것이 가능하게 된다.

한편, 배합탄 입도가 미세하게 되면, 석탄 입자의 비표면적이 증가하는 것, 입자간 거리가 증가하는 것 등의 원인에 의해, 코크스 강도를 유지하기 위해서는 배합탄 전체의 용융성을 더욱 높게 할 필요가 있다고 일반적으로 말해지고 있다. 따라서, (A)∼(D)에 해당하는 석탄 내지 점결재를 배합하는 경우에도, 배합탄 전체의 용융성 부족이 현재화되지 않는 범위에서, 배합탄의 입도를 미세하게 하는 것이 중요하다. 단, 통상의 실 조업에 있어서는 용융성 부족이 현재화될수록 배합탄의 입도가 미세하게 되는 일은 거의 없기 때문에, 분쇄를 통상의 조건보다도 강화함으로써, 고강도의 코크스가 얻어진다.

[실시예]

[실시예 1]

18종류의 석탄(석탄 A∼R)과 1종류의 점결재(점결재 S)에 대해, 침투 거리의 측정을 실행하였다. 사용한 석탄 내지 점결재의 성상을 표 1에 나타낸다. 여기서, Ro는 JIS M 8816의 석탄의 비트리니트 평균 최대 반사율, logMF는 기셀러 플라스토미터법으로 측정한 최고 유동도(Maximum Fluidity: MF)의 상용 대수값, 휘발분 (VM), 회분(Ash)은 JIS M 8812의 공업 분석법에 의한 측정값이다.

도 1에 나타낸 장치를 이용하여, 침투 거리의 측정을 실행하였다. 가열 방식은 고주파 유도 가열식으로 했기 때문에, 도 1의 발열체(8)는 유도 가열 코일이며, 용기(3)의 소재는 유전체인 흑연을 사용하였다. 용기의 직경은 18㎜, 높이 37㎜로 하고, 상하면에 관통구멍을 갖는 재료로서 직경 2㎜의 글래스 비즈를 이용하였다. 입도 2㎜이하로 분쇄하고 실온에서 진공 건조시킨 석탄 시료 2.04g를 용기(3)에 장입하고, 석탄 시료의 위로부터 무게 200g의 추를 낙하 거리 20㎜에서 5회 낙하시키는 것으로 시료(1)를 충전하였다(이 상태에서 시료층 두께는 10㎜로 되었다.). 다음에, 직경 2㎜의 글래스 비즈를 시료(1)의 충전층의 위에 25㎜의 두께로 되도록 배치하였다. 글래스 비즈 충전층의 위에 직경 17㎜, 두께 5㎜의 실리마나이트제 원반을 배치하고, 그 위에 팽창률 검출봉(13)으로서 석영제의 봉을 두고, 또한 석영봉의 상부에 1.3㎏의 추(14)를 두었다. 이것에 의해, 실리마나이트 원반상에 가해지는 압력은 50㎪로 된다. 불활성 가스로서 질소 가스를 사용하고, 가열 속도 3℃/분에서 550℃까지 가열하였다. 가열 종료 후, 질소 분위기에서 냉각을 실행하고, 냉각 후의 용기로부터, 연화 용융된 석탄과 고착되어 있지 않은 비즈 질량을 계측하였다. 또한, 상기의 측정 조건은 다양한 조건에서의 측정 결과의 비교에 의해, 발명자들이 바람직한 침투 거리의 측정 조건으로서 결정한 것이지만, 침투 거리 측정은 이 방법에 한정되는 것은 아니다.

또한, 글래스 비즈층의 두께는 침투 거리 이상의 층두께로 되도록 배치하면 좋다. 측정시에 글래스 비즈층 최상부까지 용융물이 침투해 버린 경우에는 글래스 비즈를 증량해서 재측정을 실행한다. 발명자들은 글래스 비즈의 층두께를 변경한 시험을 실행하고, 침투 거리 이상의 글래스 비즈층 두께가 있으면, 동일 시료의 침투 거리 측정값은 동일하게 되는 것을 확인하고 있다. 침투 거리가 큰 점결재의 측정을 실행할 때에는 더욱 큰 용기를 이용하고, 글래스 비즈의 충전량도 늘려 측정을 실행하였다.

침투 거리는 고착된 비즈층의 충전 높이로 하였다. 글래스 비즈 충전층의 충전 높이와 질량의 관계를 미리 구하고, 연화 용융된 석탄이 고착된 비즈의 질량으로부터 글래스 비즈 충전 높이를 도출할 수 있도록 하였다. 그 결과가 (6)식이며, (6)식으로부터 침투 거리를 도출하였다.

L=(G-M)×H…(6)

여기서, L은 침투 거리[㎜], G는 충전된 글래스 비즈 질량[g], M은 연화 용융물과 고착되어 있지 않은 비즈 질량[g], H는 본 실험 장치에 충전된 글래스 비즈의 1g당 충전층 높이[㎜/g]를 나타낸다.

침투 거리 측정 결과와 기셀러 최고 유동도(Maximum Fluidity; MF)의 대수값(logMF)의 관계를 도 9에 나타낸다. 도 9로부터, 본 실시예에서 측정한 침투 거리는 최고 유동도와 상관은 보이지만, 동일한 MF라도 침투 거리의 값에는 차가 있다. 예를 들면, 본 장치에서의 침투 거리의 측정 오차를 검토한 결과, 동일 조건에서 3회 시험을 실행한 결과에 대해 표준 편차가 0.6인 것을 고려하면, 최고 유동도가 대략 동등한 석탄 A와 석탄 C에 대해, 침투 거리에 유의한 차가 보였다.

다음에, 상술한 (A)∼(D)에 해당하는 석탄의 입도와 코크스 강도의 관계를 조사하기 위해, 후술하는 바와 같이 (A)∼(D)에 해당하지 않는 석탄 A를 20mass% 배합한 배합탄, (A)∼(D)에 해당하는 석탄 F를 20mass% 배합한 배합탄을 제작하고, 석탄 A, F만의 입도를 각종 변경한 경우의 건류 후의 코크스 강도를 측정하였다.

종래의 코크스 강도를 추정하기 위한 석탄 배합 이론에 있어서, 코크스 강도는 주로, 석탄의 비트리니트 평균 최대 반사율(Ro)과, logMF에 의해 결정된다고 고려되어 왔다(예를 들면, 비특허문헌 2 참조). 따라서, 배합탄 전체의 가중평균 Ro, 가중평균 logMF는 동등하게 되도록, 각종 석탄을 배합한 배합탄을 제작하였다(Ro=0.99, logMF=2.2). 석탄 A 및 석탄 F에 대해서는 입경 1㎜미만 100mass%, 입경 3㎜미만 100mass% 및 입경 6㎜미만 100mass%로 되도록 분쇄하고, 그 이외의 석탄에 대해서는 입경 3㎜미만 100mass%로 되도록 분쇄하고, 이들 석탄을 사용해서 표 2에 기재된 6개 수준의 배합탄을 제작하였다.

표 2에, A탄, F탄을 제외한 배합탄의 가중 평균 침투 거리, 즉 배합탄에 포함되는 logMF가 3.0미만인 석탄의 가중 평균 침투 거리도 아울러 나타낸다. 여기서, 배합탄 A1∼A3의 A탄을 제외한 배합탄의 가중 평균 침투 거리는 4.7㎜인데 반해, A탄의 침투 거리는 8.0㎜로 평균의 2배 미만으로 되어 있으며, (C) 및 (D)에 해당하지 않는다. 한편, 배합탄 F1∼F3의 F탄을 제외한 배합탄의 가중 평균 침투 거리는 5.0㎜인데 반해, F탄의 침투 거리는 19.5㎜로 평균의 2배 이상으로 되어 있으며 (C)에 해당한다. 당연히 F탄은 (D)에도 해당한다.

또, 식 (1), 식 (2)의 정수 a 및 a′를, 배합탄을 구성하는 석탄 중, logMF<2.5의 범위에 있는 석탄의 침투 거리 및 최고 유동도의 값에 따라 회귀 직선의 기울기를 계산하고, 그 기울기와 일치하는 2.70으로 결정하였다. 식 (2)의 정수 b는 본 발명예의 측정 조건에서의 표준 편차 0.6의 값의 5배로부터, 3.0으로 결정하였다. 이들 식에 따라, 본 실시예에서 사용한 점결재의 침투 거리 및 최고 유동도와, 상기 (A), (B)의 범위의 위치 관계를 조사한 결과를 도 10, 도 11에 각각 나타낸다. 도 10, 도 11로부터, F탄은 (A), (B)의 범위의 어느 조건에도 해당한다.

표 2에 기재된 배합탄 전체의 수분을 8mass%가 되도록 조정하고, 이 배합탄 16㎏을, 부피 밀도 750㎏/㎥으로 되도록 건류 캔에 충전하고, 그 위에 10㎏의 추를 실은 상태에서, 노벽 온도 1050℃의 전기로 내에서 6시간 건류 후, 노로부터 꺼내어 질소 냉각하고, 코크스를 얻었다. 얻어진 코크스의 코크스 강도는 JIS K 2151의 회전 강도 시험법에 의거하여, 15rpm, 150 회전 후의 입경 15㎜이상의 코크스의 질량 비율을 측정하고, 회전 전과의 질량비를 드럼 강도 DI150/15로서 산출하였다. 또한, CSR(열간 CO₂ 반응 후 강도, ISO18894법에 준거하여 측정), 마이크로 강도(MSI+65)의 측정 결과도 나타내었다.

드럼 강도의 측정 결과를 표 2에 아울러 나타낸다. 또, 석탄 A 및 석탄 F의 최대 입경과 드럼 강도의 관계를 도 12에 나타낸다. 어느 입도에 있어서도, 상기 (A)∼(D)에 해당하는 석탄 F를 배합한 배합탄이, (A)∼(D)에 해당하지 않는 석탄 A를 배합한 배합탄에 비해 강도가 낮은 것을 확인하였다. 따라서, 본 발명에서 측정한 침투 거리의 값은 강도에 영향을 미치는 인자이며, 또한, 종래 인자에서는 설명할 수 없는 인자인 것을 확인하였다. 또, 상기 (A)∼(D)에 해당하지 않는 석탄 A를 배합한 배합탄과 (A)∼(D)에 해당하는 석탄 F를 배합한 배합탄의 어느 경우도, 석탄 입도를 미세하게 함으로써 강도가 향상하는 것을 확인하였다. 특히, 상기 (A)∼(D)에 해당하는 석탄 F를 배합한 배합탄의 경우, 그 석탄의 입도를 미세하게 하는 것에 수반하는 강도의 향상이 현저하게 보였다.

또, 특히, 석탄 F의 입도를, 상기 (A)∼(D)에 해당하지 않는 석탄보다 미세하게 해서 배합하는(배합탄 F1) 것에 의해서, 강도 저하를 억제할 수 있는 것이 명백하게 되었다. 또한, 본 발명에 있어서 석탄의 입도를 미세하게 하는 것은 그 석탄의 최대 입경을 작게 해도 좋고, 평균 입경을 작게 해도 좋다. 또, 특정의 체눈보다 큰 입자의 함유율을 줄이도록(즉, 특정의 체눈보다 작은 입자의 함유율을 늘리도록) 해도 좋다.

[실시예 2]

일반적으로, 통상의 실 코크스로의 조업에 있어서, 배합탄의 입도는 임의의 규정된 체눈에 배합탄을 통과시켰을 때의, 전체 질량에 대한 체 위 또는 체 아래의 질량 비율로 관리되고 있다. 따라서, 배합탄을 구성하는 상표마다 입도를 조정하는 것은 곤란하다. 그래서, 상기 (A)∼(D)에 해당하는 석탄 내지 점결재를 배합해서 이루어지는 배합탄을 실 코크스로에서 건류하는 경우에는 배합탄을 구성하는 모든 석탄 내지 점결재의 입도를 미세하게 하는 조업을 실행하는 것이 현실적이고 유효하다고 고려된다.

본 발명자들은 상기 (A)∼(D)에 해당하는 석탄 내지 점결재의 배합률을 각종 변경해서 제작한 배합탄을 실 코크스로에서 건류하고, 건류 후의 코크스 강도로서 드럼 강도 DI150/15를 측정하고, 배합탄의 입경 6㎜이상의 비율과 코크스 강도의 관계를 조사하였다.

사용한 배합탄의 평균 성상, 건류 온도 및 건류 후의 탄중 온도를 표 3에 나타낸다. 배합탄의 평균 성상, 건류 온도 및 건류 후 탄중 온도의 변동폭을 적게 하여, 이들 인자가 코크스 강도에 미치는 영향을 극력 배제하도록 하였다.

배합탄의 입경 6㎜이상의 비율과 측정한 코크스 강도의 관계를 도 13에 나타낸다. 도 13에 나타내는 바와 같이, 적어도 상기 (A)∼(D)의 어느 하나에 해당하는 석탄 내지 점결재의 배합률이 8mass%∼12mass%로 비교적 많은 경우에는 입경 6㎜이상의 비율이 증대하고, 석탄 입도가 거칠어지면, 코크스 강도가 저하하는 것을 확인하였다.

본 실시예로부터, 적어도 상기 (A)∼(D)의 어느 하나에 해당하는 석탄 내지 점결재를 8mass%이상 12mass%미만 배합한 배합탄이어도, 상기 배합탄 전체의 입도를, 입경 6㎜이상의 비율이 5mass%이하가 될 때까지 미세하게 함으로써, 적어도 상기 (A)∼(D)의 어느 하나에 해당하는 석탄을 거의 포함하지 않는 배합탄 수준의 강도가 얻어지는 것을 확인하였다. 이것은 침투 거리가 큰 석탄은 도 5에 나타낸 바와 같은 조대 결함을 형성하기 쉽기 때문에, 입경이 큰 석탄 입자의 함유율을 줄임으로써 조대 결함의 생성을 억제하고, 더 나아가서는 도 8에 나타낸 침투를 억제하는 효과도 부가해서 코크스 강도의 향상에 현저하게 기여한 것으로 고려된다.

따라서, 적어도 상기 (A)∼(D)의 어느 하나에 해당하는 석탄 내지 점결재를 배합해서 이루어지는 배합탄을 실 코크스로에서 건류하는 경우에는 그 배합률마다 입도와 강도의 관계를 구해 두고, 강도의 관리값을 달성할 것으로 예상되는 입도의 관리값에 따라서 조업을 실행함으로써, 강도의 저하를 억제할 수 있다. 종래, 코크스 강도가 저하한 경우, 강도를 향상시키기 위해서는 비교적 고가의 강점결탄을 많이 배합할 필요가 있었기 때문에, 제조 코스트의 증대를 초래하고 있었다. 그러나, 본 발명을 적용함으로써, 코크스로에 장입하기 전의 석탄 사전 처리 조건의 제어에 의해 강도 저하를 억제할 수 있기 때문에, 강점결탄 배합에 의한 코스트 증대를 회피하는 것이 가능하게 된다.

1; 시료 2; 상하면에 관통구멍을 갖는 재료
3; 용기 5; 슬리브
7; 온도계 8; 발열체
9; 온도 검출기 10; 온도 조절기
11; 가스 도입구 12; 가스 배출구
13; 팽창률 검출봉 14; 추
15; 변위계 16; 원형 관통구멍
17; 충전 입자 18; 충전 원기둥
19; (A)∼(D)에 해당하는 석탄 내지 점결재
20; (A)∼(D)에 해당하지 않는 석탄 내지 점결재
21; 기공 22; 조대 결함

Claims (20)

1. 2종 이상의 석탄, 또는 점결재를 포함한 2종 이상의 석탄을 배합해서 이루어지는 배합탄을 건류하고, 코크스를 제조하는 방법으로서,
   상기 배합탄을 구성하는 각 석탄 및 점결재를 시료로 해서 용기에 충전하고, 상기 시료의 위에 상하면에 관통구멍을 갖는 재료를 배치하고, 상기 시료를 가열하고, 상기 관통구멍에 침투한 상기 시료의 침투 거리를 측정하는 동시에,
   상기 각 석탄 또는 점결재의 기셀러 최고 유동도 MF의 상용 대수값인 logMF를 측정하고,
   상기 침투 거리가 하기 식(1)로 규정되는 침투 거리의 관리값보다 높은 석탄 및 점결재의 적어도 일부를, 6mm이상의 입자의 전체에 차지하는 비율이 5mass%이하로 되는 바와 같은 입도 분포를 갖는 입도보다 미세하게 되도록 분쇄하고 나서 배합하는 것을 특징으로 하는 야금용 코크스의 제조 방법:
   침투 거리의 관리값=1.3×a×logMF (1)
   a는 배합탄을 구성하는 석탄 및 점결재 중, logMF<2.5의 범위에 있는 석탄 및 점결재의 적어도 1종 이상의 침투 거리 및 logMF를 측정하고, 그 측정값을 이용해서 원점을 통과하는 회귀 직선을 작성했을 때의 logMF의 계수의 0.7 내지 1.0배의 범위의 정수이다.
2. 2종 이상의 석탄, 또는 점결재를 포함한 2종 이상의 석탄을 배합해서 이루어지는 배합탄을 건류하고, 코크스를 제조하는 방법으로서,
   상기 배합탄을 구성하는 각 석탄 및 점결재를 시료로 해서 용기에 충전하고, 상기 시료의 위에 상하면에 관통구멍을 갖는 재료를 배치하고, 상기 시료를 가열하고, 상기 관통구멍에 침투한 상기 시료의 침투 거리를 측정하는 동시에,
   상기 각 석탄 또는 점결재의 기셀러 최고 유동도 MF의 상용 대수값인 logMF를 측정하고,
   상기 침투 거리가 하기 식 (2)로 규정되는 침투 거리의 관리값보다 높은 석탄 및 점결재의 적어도 일부를, 6㎜이상의 입자의 전체에 차지하는 비율이 5mass%이하로 되는 바와 같은 입도 분포를 갖는 입도보다 미세하게 되도록 분쇄하고 나서 배합하는 것을 특징으로 하는 야금용 코크스의 제조 방법:
   침투 거리의 관리값=a′×logMF+b (2)
   a′는 배합탄을 구성하는 석탄 및 점결재 중, logMF<2.5의 범위에 있는 석탄 및 점결재의 적어도 1종 이상의 침투 거리 및 logMF를 측정하고, 그 측정값을 이용해서 원점을 통과하는 회귀 직선을 작성했을 때의 logMF의 계수의 0.7 내지 1.0배의 범위의 정수이다. b는 상기 회귀 직선의 작성에 이용한 시료를 복수회 측정했을 때의 표준 편차의 평균값 이상이고, 상기 평균값의 5배 이하로 하는 정수이다.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 식 (1)의 a를 구함에 있어서, 1.75<logMF<2.50의 범위에 있는 석탄 및 점결재의 적어도 1종 이상의 침투 거리 및 logMF의 측정값을 이용하는 것을 특징으로 하는 야금용 코크스의 제조 방법.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 식 (2)의 a′를 구함에 있어서, 1.75<logMF<2.50의 범위에 있는 석탄 및 점결재의 적어도 1종 이상의 침투 거리 및 logMF의 측정값을 이용하는 것을 특징으로 하는 야금용 코크스의 제조 방법.
5. 2종 이상의 석탄, 또는 점결재를 포함한 2종 이상의 석탄을 배합해서 이루어지는 배합탄을 건류하고, 코크스를 제조하는 방법으로서,
   코크스 제조에 이용하는 배합탄 중에 포함되는 석탄 또는 점결재와 상기 석탄 또는 점결재의 배합률을 미리 결정하고,
   상기 배합탄을 구성하는 각 석탄 및 점결재를 시료로 해서 용기에 충전하고, 상기 시료의 위에 상하면에 관통구멍을 갖는 재료를 배치하고, 상기 시료를 가열하고, 상기 관통구멍에 침투한 상기 시료의 침투 거리를 측정하는 동시에,
   상기 각 석탄 또는 점결재의 기셀러 최고 유동도 MF의 상용 대수값인 logMF를 측정하고,
   배합탄에 포함되는 logMF가 3.0미만인 각 석탄 또는 점결재의 침투 거리와 배합률로부터 계산되는 가중 평균 침투 거리에 대해 2배 이상의 값을 침투 거리의 관리값으로 하고,
   상기 침투 거리가 상기 침투 거리의 관리값보다 높은 석탄 및 점결재의 적어도 일부를, 6㎜이상의 입자의 전체에 차지하는 비율이 5mass%이하로 되는 바와 같은 입도 분포를 갖는 입도보다 미세하게 되도록 분쇄하고 나서 배합하는 것을 특징으로 하는 야금용 코크스의 제조 방법.
6. 2종 이상의 석탄, 또는 점결재를 포함한 2종 이상의 석탄을 배합해서 이루어지는 배합탄을 건류하고, 코크스를 제조하는 방법으로서,
   상기 배합탄을 구성하는 각 석탄 및 점결재 시료를 입경 2㎜이하가 100mass%로 되도록 분쇄하고, 해당 분쇄 시료를 충전 밀도 0.8g/㎤이고, 층두께가 10㎜로 되도록 용기에 충전해서 시료로 하고, 상기 시료의 위에 직경 2㎜의 글래스 비즈를 침투 거리 이상의 층두께로 배치하고, 글래스 비즈의 상부로부터 압력 50kPa로 되도록 하중을 부가하면서, 승온 속도 3℃/분에서 실온으로부터 550℃까지 불활성 가스 분위기하에서 가열한 경우의 침투 거리의 측정값이 15㎜이상으로 되는 석탄 및 점결재의 적어도 일부를 6㎜이상의 입자의 전체에 차지하는 비율이 5mass%이하로 되는 바와 같은 입도 분포를 갖는 입도보다 미세하게 되도록 분쇄하고 나서 배합하는 것을 특징으로 하는 야금용 코크스의 제조 방법.
7. 2종 이상의 석탄, 또는 점결재를 포함한 2종 이상의 석탄을 배합해서 이루어지는 배합탄을 건류하고, 코크스를 제조하는 방법으로서,
   상기 배합탄을 구성하는 각 석탄 및 점결재를 시료로 해서 용기에 충전하고, 상기 시료의 위에 상하면에 관통 구멍을 갖는 재료를 배치하고, 상기 시료를 가열하고, 상기 관통 구멍에 침투한 상기 시료의 침투 거리를 측정하는 동시에,
   상기 각 석탄 또는 점결재의 기셀러 최고 유동도 MF의 상용 대수값인 logMF를 측정하고,
   상기 침투 거리가 하기 식(1)로 규정되는 침투 거리의 관리값보다 높은 석탄 및 점결재의 평균 입도가 상기 침투 거리가 상기 관리값보다 낮은 석탄 및 점결재의 평균 입도보다 미세하게 되도록, 상기 석탄 및 점결재를 분쇄하고 나서 배합하는 것을 특징으로 하는 야금용 코크스의 제조 방법:
   침투 거리의 관리값=1.3×a×logMF (1)
   a는 배합탄을 구성하는 석탄 및 점결재 중, logMF<2.5의 범위에 있는 석탄 및 점결재의 적어도 1종 이상의 침투 거리 및 logMF를 측정하고, 그 측정값을 이용해서 원점을 통과하는 회귀 직선을 작성했을 때의 logMF의 계수의 0.7 내지 1.0배의 범위의 정수이다.
8. 2종 이상의 석탄, 또는 점결재를 포함한 2종 이상의 석탄을 배합해서 이루어지는 배합탄을 건류하고, 코크스를 제조하는 방법으로서,
   상기 배합탄을 구성하는 각 석탄 및 점결재를 시료로 해서 용기에 충전하고, 상기 시료의 위에 상하면에 관통 구멍을 갖는 재료를 배치하고, 상기 시료를 가열하고, 상기 관통 구멍에 침투한 상기 시료의 침투 거리를 측정하는 동시에,
   상기 각 석탄 또는 점결재의 기셀러 최고 유동도 MF의 상용 대수값인 logMF를 측정하고,
   상기 침투 거리가 하기 식(2)로 규정되는 침투 거리의 관리값보다 높은 석탄 및 점결재의 평균 입도가 상기 침투 거리가 상기 관리값보다 낮은 석탄 및 점결재의 평균 입도보다 미세하게 되도록, 상기 석탄 및 점결재를 분쇄하고 나서 배합하는 것을 특징으로 하는 야금용 코크스의 제조 방법:
   침투 거리의 관리값=a'×logMF+b (2)
   a'는 배합탄을 구성하는 석탄 및 점결재 중, logMF<2.5의 범위에 있는 석탄 및 점결재의 적어도 1종 이상의 침투 거리 및 logMF를 측정하고, 그 측정값을 이용해서 원점을 통과하는 회귀 직선을 작성했을 때의 logMF의 계수의 0.7 내지 1.0배의 범위의 정수이다. b는 상기 회귀 직선의 작성에 이용한 시료를 복수회 측정했을 때의 표준 편차의 평균값 이상이고, 상기 평균값의 5배 이하로 하는 정수이다.
9. 제 7 항에 있어서,
   상기 식 (1)의 a를 구함에 있어서, 1.75<logMF<2.50의 범위에 있는 석탄 및 점결재의 적어도 1종 이상의 침투 거리 및 logMF의 측정값을 이용하는 것을 특징으로 하는 야금용 코크스의 제조 방법.
10. 제 8 항에 있어서,
    상기 식 (2)의 a′를 구함에 있어서, 1.75<logMF<2.50의 범위에 있는 석탄 및 점결재의 적어도 1종 이상의 침투 거리 및 logMF의 측정값을 이용하는 것을 특징으로 하는 야금용 코크스의 제조 방법.
11. 2종 이상의 석탄, 또는 점결재를 포함한 2종 이상의 석탄을 배합해서 이루어지는 배합탄을 건류하고, 코크스를 제조하는 방법으로서,
    코크스 제조에 사용되는 배합탄 중에 포함되는 석탄 또는 점결재와 상기 석탄 또는 점결재의 배합률을 미리 결정하고,
    상기 배합탄을 구성하는 각 석탄 및 점결재를 시료로 해서 용기에 충전하고, 상기 시료의 위에 상하면에 관통 구멍을 갖는 재료를 배치하고, 상기 시료를 가열하고, 상기 관통 구멍에 침투한 상기 시료의 침투 거리를 측정하는 동시에,
    상기 각 석탄 또는 점결재의 기셀러 최고 유동도 MF의 상용 대수값인 logMF를 측정하고,
    배합탄에 포함되는 logMF가 3.0미만인 석탄 또는 점결재의 침투 거리와 배합률로부터 계산되는 가중 평균 침투 거리에 대해 2배 이상의 값을 침투 거리의 관리값으로 하고,
    상기 침투 거리가 상기 침투 거리의 관리값보다 높은 석탄 및 점결재의 평균 입도가, 상기 침투 거리가 상기 관리값보다 낮은 석탄 및 점결재의 평균 입도보다 미세하게 되도록, 상기 석탄 및 점결재를 분쇄하고 나서 배합하는 것을 특징으로 하는 야금용 코크스의 제조 방법.
12. 2종 이상의 석탄, 또는 점결재를 포함한 2종 이상의 석탄을 배합해서 이루어지는 배합탄을 건류하고, 코크스를 제조하는 방법으로서,
    상기 배합탄을 구성하는 각 석탄 및 점결재 시료를 입경 2㎜이하가 100mass%로 되도록 분쇄하고, 해당 분쇄 시료를 충전 밀도 0.8g/㎤이고, 층두께가 10㎜로 되도록 용기에 충전해서 시료로 하고, 상기 시료의 위에 직경 2㎜의 글래스 비즈를 침투 거리 이상의 층두께로 배치하고, 글래스 비즈의 상부로부터 압력 50kPa로 되도록 하중을 부가하면서, 승온 속도 3℃/분에서 실온으로부터 550℃까지 불활성 가스 분위기하에서 가열한 경우의 침투 거리의 측정값이 15㎜이상으로 되는 석탄 및 점결재의 평균 입도가, 상기 침투 거리가 15㎜보다 낮은 석탄 및 점결재의 평균 입도보다 미세하게 되도록, 상기 석탄 및 점결재를 분쇄하고 나서 배합하는 것을 특징으로 하는 야금용 코크스의 제조 방법.
13. 2종 이상의 석탄, 또는 점결재를 포함한 2종 이상의 석탄을 배합해서 이루어지는 배합탄을 건류하고, 코크스를 제조하는 방법으로서,
    상기 배합탄을 구성하는 각 석탄 및 점결재를 시료로 해서 용기에 충전하고, 상기 시료의 위에 상하면에 관통 구멍을 갖는 재료를 배치하고, 상기 시료를 가열하고, 상기 관통 구멍에 침투한 상기 시료의 침투 거리를 미리 측정하는 동시에,
    상기 각 석탄 또는 점결재의 기셀러 최고 유동도 MF의 상용 대수값인 logMF를 측정하고,
    상기 침투 거리가 하기 식(1)로 규정되는 침투 거리의 관리값보다 높은 석탄 및 점결재를 상기 배합탄에 배합하는 경우에, 상기 배합탄을 구성하는 석탄 및 점결재 모두를, 6㎜이상의 입자의 전체에 차지하는 비율이 5mass%이하로 되는 바와 같은 입도 분포를 갖는 입도보다 미세하게 되도록 분쇄하고 나서 배합하는 것을 특징으로 하는 야금용 코크스의 제조 방법:
    침투 거리의 관리값=1.3×a×logMF (1)
    a는 배합탄을 구성하는 석탄 및 점결재 중, logMF<2.5의 범위에 있는 석탄 및 점결재의 적어도 1종 이상의 침투 거리 및 logMF를 측정하고, 그 측정값을 이용해서 원점을 통과하는 회귀 직선을 작성했을 때의 logMF의 계수의 0.7 내지 1.0배의 범위의 정수이다.
14. 2종 이상의 석탄, 또는 점결재를 포함한 2종 이상의 석탄을 배합해서 이루어지는 배합탄을 건류하고, 코크스를 제조하는 방법으로서,
    상기 배합탄을 구성하는 각 석탄 및 점결재를 시료로 해서 용기에 충전하고, 상기 시료의 위에 상하면에 관통 구멍을 갖는 재료를 배치하고, 상기 시료를 가열하고, 상기 관통 구멍에 침투한 상기 시료의 침투 거리를 미리 측정하는 동시에,
    상기 각 석탄 또는 점결재의 기셀러 최고 유동도 MF의 상용 대수값인 logMF를 측정하고,
    상기 침투 거리가 하기 식(2)로 규정되는 침투 거리의 관리값보다 높은 석탄 및 점결재를 상기 배합탄에 배합하는 경우에, 상기 배합탄을 구성하는 석탄 및 점결재 모두를, 6㎜이상의 입자의 전체에 차지하는 비율이 5mass%이하로 되는 바와 같은 입도 분포를 갖는 입도보다 미세하게 되도록 분쇄하고 나서 배합하는 것을 특징으로 하는 야금용 코크스의 제조 방법:
    침투 거리의 관리값=a'×logMF+b (2)
    a'는 배합탄을 구성하는 석탄 및 점결재 중, logMF<2.5의 범위에 있는 석탄 및 점결재의 적어도 1종 이상의 침투 거리 및 logMF를 측정하고, 그 측정값을 이용해서 원점을 통과하는 회귀 직선을 작성했을 때의 logMF의 계수의 0.7 내지 1.0배의 범위의 정수이다. b는 상기 회귀 직선의 작성에 이용한 시료를 복수회 측정했을 때의 표준 편차의 평균값 이상이고, 상기 평균값의 5배 이하로 하는 정수이다.
15. 제 13 항에 있어서,
    상기 식 (1)의 a를 구함에 있어서, 1.75<logMF<2.50의 범위에 있는 석탄 및 점결재의 적어도 1종 이상의 침투 거리 및 logMF의 측정값을 이용하는 것을 특징으로 하는 야금용 코크스의 제조 방법.
16. 제 14 항에 있어서,
    상기 식 (2)의 a′를 구함에 있어서, 1.75<logMF<2.50의 범위에 있는 석탄 및 점결재의 적어도 1종 이상의 침투 거리 및 logMF의 측정값을 이용하는 것을 특징으로 하는 야금용 코크스의 제조 방법.
17. 2종 이상의 석탄, 또는 점결재를 포함한 2종 이상의 석탄을 배합해서 이루어지는 배합탄을 건류하고, 코크스를 제조하는 방법으로서,
    코크스 제조에 이용하는 배합탄 중에 포함되는 석탄 또는 점결재와 상기 석탄 또는 점결재의 배합률을 미리 결정하고,
    상기 배합탄을 구성하는 각 석탄 및 점결재를 시료로 해서 용기에 충전하고, 상기 시료의 위에 상하면에 관통 구멍을 갖는 재료를 배치하고, 상기 시료를 가열하고, 상기 관통 구멍에 침투한 상기 시료의 침투 거리를 측정하는 동시에,
    상기 각 석탄 또는 점결재의 기셀러 최고 유동도 MF의 상용 대수값인 logMF를 측정하고,
    배합탄에 포함되는 logMF가 3.0미만인 각 석탄 또는 점결재의 침투 거리와 배합률로부터 계산되는 가중 평균 침투 거리에 대해 2배 이상의 값을 침투 거리의 관리값으로 하고,
    상기 침투 거리가, 상기 침투 거리의 관리값보다 높은 석탄 및 점결재를 상기 배합탄에 배합하는 경우에, 상기 배합탄을 구성하는 석탄 및 점결재 모두를, 6㎜이상의 입자의 전체에 차지하는 비율이 5mass%이하로 되는 바와 같은 입도 분포를 갖는 입도보다 미세하게 되도록 분쇄하고 나서 배합하는 것을 특징으로 하는 야금용 코크스의 제조 방법.
18. 2종 이상의 석탄, 또는 점결재를 포함한 2종 이상의 석탄을 배합해서 이루어지는 배합탄을 건류하고, 코크스를 제조하는 방법으로서,
    상기 배합탄을 구성하는 각 석탄 및 점결재 시료를 입경 2㎜이하가 100mass%로 되도록 분쇄하고, 해당 분쇄 시료를 충전 밀도 0.8g/㎤이고, 층두께가 10㎜로 되도록 용기에 충전해서 시료로 하고, 상기 시료의 위에 직경 2㎜의 글래스 비즈를 침투 거리 이상의 층두께로 배치하고, 글래스 비즈의 상부로부터 압력 50kPa로 되도록 하중을 부가하면서, 승온 속도 3℃/분에서 실온으로부터 550℃까지 불활성 가스 분위기하에서 가열한 경우의 침투 거리의 측정값이 15㎜이상으로 되는 석탄 및 점결재를 상기 배합탄에 배합하는 경우에, 상기 배합탄을 구성하는 석탄 및 점결재 모두를, 6㎜이상의 입자의 전체에 차지하는 비율이 5mass%이하로 되는 바와 같은 입도 분포를 갖는 입도보다 미세하게 되도록 분쇄하고 나서 배합하는 것을 특징으로 하는 야금용 코크스의 제조 방법.
19. 제 1항 내지 제 5항, 제 7 항 내지 제 11항, 및 제 13 항 내지 제 17 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 침투 거리는 상기 배합탄을 구성하는 각 석탄 및 점결재를 시료로 해서 용기에 충전하고, 상기 시료의 위에 상하면에 관통구멍을 갖는 재료를 배치하고, 상기 상하면에 관통구멍을 갖는 재료에 일정 하중을 부가시키면서 상기 시료를 가열하고, 상기 관통구멍에 침투한 상기 시료의 침투 거리를 측정하는 것에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 야금용 코크스의 제조 방법.
20. 제 1항 내지 제 5항, 제 7 항 내지 제 11항, 및 제 13 항 내지 제 17 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 침투 거리는 상기 배합탄을 구성하는 각 석탄 및 점결재를 시료로 해서 용기에 충전하고, 상기 시료의 위에 상하면에 관통구멍을 갖는 재료를 배치하고, 상기 상하면에 관통구멍을 갖는 재료를 일정 용적에 유지하면서 상기 시료를 가열하고, 상기 관통구멍에 침투한 상기 시료의 침투 거리를 측정하는 것에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 야금용 코크스의 제조 방법.

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