KR20150100904A

KR20150100904A - 야금용 코크스의 제조 방법

Info

Publication number: KR20150100904A
Application number: KR1020157020352A
Authority: KR
Inventors: 미키야 나가야마; 기요시 후카다; 다카시 마츠이; 유스케 도히
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2013-02-21
Filing date: 2014-02-10
Publication date: 2015-09-02
Also published as: CN105073954B; WO2014129337A1; JP5888539B2; KR101735231B1; TWI527895B; TW201437353A; JPWO2014129337A1; CN105073954A

Abstract

배합탄의 최고 유동도 (MF) 와 전체 이너트(TI) 의 관계를 최적화함으로써, 종래보다 높은 강도의 코크스를 제조하는 것에 있다.
복수 브랜드명의 석탄을 배합하여 이루어지는 배합탄을 건류시켜, 코크스를 제조할 때에, 상기 배합탄으로서, 전체 이너트량 (TI) 이 3.5 vol.％ ∼ 25.0 vol.％, 기젤러 플라스토미터법에 의한 최고 유동도 (logMF) 가 1.8 ∼ 2.3 log ddpm 에 둘러싸인 범위 내의 성질을 나타내는 것을 사용하는 야금용 코크스의 제조 방법.

Description

야금용 코크스의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING METALLURGICAL COKE}

본 발명은, 석탄을 건류시켜 야금용 코크스, 특히 고강도 야금용 코크스를 제조하는 방법에 관한 것이다.

고로 등에 의한 제철 프로세스에 있어서, 환원재나 열원으로서 사용되는 코크스는, 복수 브랜드명의 원료탄을 분쇄하여 소정의 비율로 배합하고, 얻어진 그 배합탄을 코크스로에 장입하여, 건류시킴으로써 제조되고 있다. 그런데, 고로는, 노 내의 통기성을 양호한 상태로 유지함으로써 안정 조업을 실현할 수 있는데, 그러기 위해서는, 노 내에서는 잘 분화되지 않는 고강도의 야금용 코크스의 사용이 유효하다.

고강도의 야금용 코크스를 제조하기 위한, 기본적인 석탄 배합의 사고 방식에 대해서는, "시로" 가 제안하고 있는 모델이 알려져 있다 (비특허문헌 1). 이 모델은, 석탄의 구성 성분을 섬유질 부분과 점결 성분으로 나누어 생각하는 것이다. 즉, 시로는, 섬유질 부분의 강도와 점결 성분의 양의 최적화야말로, 고강도 코크스를 제조하는 데 있어서 중요한 것을 밝히고 있다.

최근의 대표적인 석탄 배합 기술은, 이러한 개념을 발전시킨 것으로서, 예를 들어, 석탄화도 파라미터와 점결성 파라미터를 사용하는 것이다. 그 석탄화도 파라미터는, JIS M 8816 의 비트리니트 평균 최대 반사율 (이하,「Ro」로 약기한다) 이나 석탄의 휘발분 등이 알려져 있다. 또, 점결성 파라미터로는, JIS M 8801 의 기젤러 플라스토미터를 사용한 유동성 시험에 의해 측정되는 최고 유동도 (이하,「MF」로 기재한다) 나, JIS M 8801 의 딜라토미터를 사용한 팽창성 시험에 의해 측정되는 전체 팽창률 등이 자주 사용된다.

또, 점결성 파라미터 중 하나로, Schapiro 들에 의해 제안된, CBI (Composition Balance Index：조직 평형 지수) 에 의한 방법이 있다 (예를 들어, 비특허문헌 2). 이 방법은, 원료탄 배합에 콘크리트의 사고 방식을 응용한 것으로, 석탄의 마세랄을 가열함으로써 연화 용융되는 활성 성분과 연화 용융되지 않는 불활성 성분으로 나누어 활성 성분을 시멘트로, 불활성 성분 (이하,「이너트」라고 한다) 을 골재로 판단하여 코크스 강도를 추정하는 방법이다. 즉, 이 사고 방식을 응용하면, 배합탄 중에 함유되는 전체 이너트 성분의 함유량 (이하,「전체 이너트량」,「TI」로 약기한다) 에 따라 점결 성분의 최적량을 첨가하는 것으로 하고, 이들 2 개의 성분 (전체 이너트량과 점결 성분) 의 비율을 최적치에 근접시킴으로써, 코크스 강도를 높게 할 수 있는 것으로 생각되고 있다.

단, 고강도 코크스를 제조하기 위한 불활성 성분 (이너트) 과 점결 성분의 최적 비율은, 이너트의 양 뿐만 아니라, 점결 성분 자체의「이너트를 접착하는 능력」에 따라서도 바뀐다. 예를 들어, 배합탄 중의 점결 성분의 접착력이 약하면 그 만큼 점결 성분의 필요한 양은 많아진다. 따라서, 이 경우의 이너트 성분과 점결 성분의 비율은, 필요해지는 점결 성분의 비율 쪽이 상대적으로 많아지는 것으로 생각된다.

또한, 이 접착력의 크기는, 상기한 점결성의 지표인 최고 유동도 (MF) 와 상관이 있는 것으로 생각된다. 요컨대, 녹아 있어 유동성이 높은 점결 성분은, 유동성이 낮은 점결 성분에 대하여, 이너트를 접착시키는 능력이 높은 것으로 생각된다. 이 점에서, 특허문헌 1 에서는, 평균 반사율 (Ro) 및 최고 유동도 (MF) 와 전체 이너트량 (TI) 의 상호 관계에 대해 검토하고, Ro 및 MF 를 소정치로 했을 때, 얻어지는 코크스 강도는, TI 의 값에 따라 위로 볼록한 포물선을 그리고, 강도가 극대가 될 때의 이너트의 양은 MF 의 크기에 따라 바뀌는 것이 보고되어 있다. 또, 특허문헌 2 에서는 MF, TI 를 포함한 원료탄의 성상에 의해, 코크스 강도를 추정하는 방법이 보고되어 있다.

또한, 석탄 중의 이너트 성분의 함유량 (전체 이너트량 (TI)) 은, JIS M 8816 에 규정되는 석탄의 미세 조직 성분 측정 방법으로 측정할 수 있다. 이 방법은, 850 ㎛ 이하로 분쇄한 석탄을 열가소성 또는 열경화성 바인더와 혼합하여 브리켓화하고, 피험 표면을 연마한 후, 현미경 하에 있어서의 광학적 성질 및 형태학적 성질에 의해 식별하는 방법이다. 시료 중의 각 미세 조직 성분의 함유율은, 성분마다 측정된 개수의 백분율을 가지고 용량 백분율로 하는 방법이다. 상기 방법에 의해 구해진 미세 조직 성분의 함유량을 사용하여, 전체 이너트량 (TI) 은 하기 식 (1) 로 구해진다.

전체 이너트량 (％) ＝ 푸지니트 (％) ＋ 마이크리니트 (％) ＋ (2/3) × 세미푸지니트 (％) ＋ 광물질 (％) － (1)

여기서, 함유량은 모두 vol.％ 이다.

또한, 광물질의 함유량은, JIS M 8816 해설에 기재된 Parr 의 식을 사용하여, 무수 베이스의 회분과 무수 베이스의 전체 황분으로부터 계산으로 구할 수 있다.

일본 공개특허공보 2007-246593호 일본 공개특허공보 소61-145288호 일본 공개특허공보 2008-69258호

시로 저：「연료 협회지」, Vol.26, 1947년, p.1 - p.10 Schapiro 들 저：「Proc. Blast Furnace, Coke oven and Raw Materials」, Vol. 20, 1961년, p.89 - p.112 Schapiro 들 저：「J. Inst. Fuel」, Vol.37, 1964년, p.234 - p.242 오쿠야마들 저, 연료 협회지, Vol.49, 1970년, p.736 - p.743

최근의 코크스의 제조 기술에 있어서는, 석탄 입자를 강하게 접착시키기 위하여, 석탄의 유동성을 확보하는 것에 중점이 놓여지고, MF 와 TI 의 양방을 최적화하는 것에 대해서는 충분히 검토되지 않았다. 예를 들어, 비특허문헌 3 에서는, 최적의 점결 성분과 이너트량의 비에 대한, Ro 의 영향에 대해서는 검토되고 있지만, MF 의 영향에 대해서는 검토되고 있지 않다. 또한, 특허문헌 1 에 대해서는, 배합탄의 기젤러 플라스토미터법에 의해 구해지는 최고 유동도의 상용 대수값 logMF (log ddpm) (이하,「기젤러 최고 유동도 (logMF)」라고 한다) 가 2.50 ∼ 2.55 log ddpm, TI 가 25 ∼ 35 vol.％ 라는 MF 가 좁은 범위의 조건으로 코크스를 제조하고 있다. 또, 특허문헌 2 에 있어서도, 배합탄의 logMF 와 TI 가 각각 logMF：2.58 log ddpm, TI：24.0 vol.％ 혹은 logMF：2.69 log ddpm, TI：24.7 vol.％ 라는 2 종류의 조건만에 대해 고강도 코크스의 제조가 가능한 것을 보고하고 있다. 또, 특허문헌 3 에서는, 2.83 log ddpm ≥ logMF ≥ 2.35 log ddpm, 35.6 vol.％ ≥ TI ≥ 32.1 vol.％ 의 범위에서 고강도 코크스의 제조에 성공하고 있다.

종래의 연구에 있어서 검토되어 온 logMF 와 TI 의 범위를 도 2 에 나타낸다. 단, 도 2 의 범위 (2.90 log ddpm ≥ logMF ≥ 2.35 log ddpm, 36.0 vol.％ ≥ TI ≥ 24.0 vol.％) 이외의 조건에서의 MF 및 TI 의 코크스 강도에 대한 영향은 보고되어 있지 않다.

본 발명의 목적은, 배합탄의 최고 유동도 (MF) 와 전체 이너트량 (TI) 의 관계를 최적화함으로써, 종래보다 고강도의 야금용 코크스를 제조하는 것에 있다.

종래 기술이 안고 있는 상기 서술한 과제를 극복하기 위해, 본 발명에서는 이하의 방법을 제안한다. 즉, 본 발명은, 복수 브랜드명의 석탄을 배합하여 이루어지는 배합탄을 건류시켜 코크스를 제조하는 방법에 있어서, 상기 배합탄으로서, 전체 이너트량 (TI) 이 3.5 vol.％ ∼ 25.0 vol.％ 의 범위, 기젤러 플라스토미터법에 의한 최고 유동도 (logMF) 가 1.8 ∼ 2.3 log ddpm 의 범위 내의 성질을 나타내는 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 야금용 코크스의 제조 방법이다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 배합탄으로서, 전체 이너트량 (TI (vol.％)) 과, 기젤러 플라스토미터법에 의한 최고 유동도 (logMF (log ddpm)) 가, 도 1 중의 하기의 점 (a, b, c, d 및 e) 에 둘러싸인 범위 내의 성질을 나타내는 것을 사용하는 것이 보다 바람직하다.

점 (a) (logMF：2.3, TI：3.5), 점 (b) (logMF：1.8, TI：3.5), 점 (c) (logMF：1.8, TI：18.0), 점 (d) (logMF：2.0, TI：25.0) 및 점 (e) (logMF：2.3, TI：25.0)

또한, 본 발명에 있어서, 배합탄의 기젤러 플라스토미터법에 의한 최고 유동도 (logMF) 는, 배합탄을 구성하는 각 브랜드명탄의 기젤러 플라스토미터법에 의한 최고 유동도 (logMF) 와 배합탄 중에 있어서의 상기 브랜드명탄의 구성 질량 비율에 기초하여 산출되는 가중 평균치인 것을 특징으로 하고 있다.

상기 서술한 바와 같이 구성되는 본 발명에 의하면, 석탄 배합에 대해 간단한 사고 방식 하에서의 코크스 제조가 가능해진다. 특히, 종래부터 사용되고 있던 원료탄 이외의 석탄을 다량으로 배합하여 이루어지는 배합탄을 사용하여 고강도의 야금용 코크스의 제조가 가능해진다. 따라서, 본 발명에 의하면, 사용할 수 있는 석탄의 선택의 폭이 넓어져, 자원의 차이에 따른 제약이 완화됨과 함께, 품질이 안정적인 야금용 코크스의 제조 공급이 가능해지고, 나아가서는 고로 조업 등을 안정적으로 실시할 수 있게 된다.

도 1 은 본 발명에 적합한 배합탄의 logMF 와 TI 의 범위를 나타내는 그래프이다.
도 2 는 종래 기술에 있어서의 배합탄의 logMF 와 TI 의 범위를 나타내는 그래프이다.
도 3 은 종래의 배합탄과 저이너트 배합탄으로부터 얻어지는 코크스의 현미경 사진이다.
도 4 는 logMF (log ddpm) 가 2.2 ∼ 2.3 이 되도록 조제한 배합탄의 TI 와 배합탄을 건류시켜 얻어진 코크스의 드럼 강도 (DI) (150/15) 의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5 는 logMF 가 1.8 ∼ 2.0 log ddpm 가 되도록 조제한 배합탄의 TI 와 배합탄을 건류시켜 얻어진 코크스의 드럼 강도 (DI) (150/15) 의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 2 는, 야금용 코크스를 제조할 때 사용되어 온, 종래의 배합탄의 logMF (log ddpm) 와 전체 이너트량 (TI) (vol.％) 의 관계를 나타내는 것이다. 일반적으로, 종래 기술 하에서 배합 조정된 배합탄을 사용하여 제조되는 코크스의 구조는, 콘크리트로도 예로 들 수 있는 바와 같이, 이너트라는 고체 재료를 점결 성분인 호상 (糊狀) 의 재료로 접착한 구조로 되어 있다. 즉, 콘크리트에 있어서의 시멘트와 골재의 역할과 유사한 것으로, 어느 정도의 이너트 성분을 함유할 것이 필요하다. 그 한편으로, 그 이너트 성분을 접착시키기 위한 점결 성분의 역할 또한 중요하다. 그래서, 종래에는, 코크스 강도에 크게 영향을 미치는 상기 최고 유동도 (MF) 가 높은 석탄의 배합량을 많게 함으로써 배합탄의 MF 를 높여 고강도의 야금용 코크스를 제조해 왔다.

이 점에 관하여, 예를 들어, 비특허문헌 2 및 3 에 기재된 방법에서는, 평균 반사율 (Ro) 이 0.9 ∼ 1.2 ％ 정도인 석탄에 대해서는, 전체 이너트량 (TI) 이 20 ∼ 30 vol.％ 인 경우에 코크스 강도가 극대가 되고, 전체 이너트량 (TI) 이 그 범위보다 많거나 적어도 코크스 강도가 저하되는 경향이 보고되어 있다. 또, 동일한 경향은, 비특허문헌 4 에도 개시되어 있고, 역시 전체 이너트량 (TI) 이 20 ∼ 30 vol.％ 에 있어서, 코크스의 드럼 강도가 극대가 되는 것이 확인되고 있다. 또한, 동일한 경향은, 특허문헌 1 에도 개시되어 있고, 그 개시예에서는 전체 이너트량 (TI) 이 31 vol.％ 에서 코크스 강도가 극대가 되는 경향이 나타나 있다. 즉, 종래의 지견에서는, 전체 이너트량이 적은 배합탄의 경우에는, 고강도의 코크스를 얻기 어렵다는 인식이 있었다. 그러나, 발명자들의 연구에 의하면, 설령 전체 이너트량이 적은 배합탄이었다고 하더라도, 유동성 (기젤러 최고 유동도) 이 적정하면, 코크스 강도는 저하되지 않을 뿐만 아니라, 통상적인 배합보다 오히려 강도가 향상되는 경우도 있는 것을 알아냈다.

상기의 지견에 기초하여, 발명자들은, 배합탄으로서의 기젤러 최고 유동도의 상용 대수값 logMF (이하, 간단히「logMF」로서 표시한다) 와 전체 이너트량 (TI) 의 본 발명에 적합한 바람직한 관계에 대해 조사하였다. 그 결과, 복수 브랜드명의 석탄을 배합하여 이루어지는 배합탄을 건류시켜, 코크스를 제조할 때, 상기 배합탄으로서, 전체 이너트량 (TI) 이 3.5 ∼ 25.0 vol.％, 기젤러 플라스토미터법에 의한 최고 유동도 (logMF) 가 1.8 ∼ 2.3 log ddpm 의 범위에 둘러싸인 성질을 나타내도록 배합한 것이 유효하다는 것을 알 수 있었다. 상기 범위 중에서 전체 이너트량 (TI) 의 보다 바람직한 범위는 3.5 ∼ 21.5 vol.％, 더욱 바람직하게는 3.5 ∼ 18.0 vol.％ 이다. 또, 상기 범위 중에서 기젤러 플라스토미터법에 의한 최고 유동도 (logMF) 의 보다 바람직한 범위는 1.8 ∼ 2.2 log ddpm 이고, 특히 저유동도의 석탄을 유효 이용하는 관점에서는 1.8 ∼ 2.0 log ddpm 가 바람직하다.

그리고, 본 발명의 더욱 바람직한 방법은, 도 1 에 나타낸 오각형의 선 상 및 그 내측인 것을 알아냈다. 즉, 복수 브랜드명의 석탄을 배합하여 이루어지는 배합탄을 건류시켜, 코크스를 제조하는 방법에 있어서, 상기 배합탄으로서, 전체 이너트량 (TI vol.％) 과, 기젤러 플라스토미터법에 의한 최고 유동도 (logMF log ddpm) 가, 도 1 의 점 (하기의 a, b, c, d 및 e) 에 둘러싸인 범위 내의 성질을 나타내는 것을 사용한다.

또한, 본 발명법에 의해 제조한 코크스의 구조는, 도 2 의 사각형의 선 상 및 내측이 되는 조건으로 제조한 종래의 배합탄과 동일한 코크스 구조와는 상이하게, 그 코크스 중의 이너트 성분은 적고, 또한 점결 성분은 연화 용융되어 고화된 상태인 것이 대부분을 차지하는 코크스가 된다.

이와 같은, 이너트 성분의 함유량 (전체 이너트량) 이 적은 배합탄 조성에 있어서는, 종래, 그 배합탄을 건류시켜 얻어지는 코크스의 강도가 어떠한 요인에 지배되는지가 분명하지 않았다. 이에 대해, 발명자들은 배합탄의 이너트 성분의 함유량이 낮을 때의 코크스 생성 메커니즘에 대해 검토하였다. 그 결과, 이와 같은 구조의 코크스에 대해서는, 점결 성분의 접착성 요컨대 점결성을 억제해도 이너트 성분을 충분히 접착시킬 수 있어, 종래의 배합에 있어서 문제가 되는 이너트 성분의 접착 불량에 의한 코크스 강도의 저하가 일어나지 않는 것을 알 수 있었다. 즉, 이너트 함유율이 낮은 배합탄에서는, 코크스 강도에 대한 그 이너트 성분의 영향 (융착) 은 적고, 오히려 코크스의 기공 구조 쪽이 강하게 영향을 미치는 것을 알아낸 것이다.

실제, 발명자들은 이너트 성분의 함유량이 적은 배합탄에서는, 종래의 이너트 성분 함유량이 많은 석탄을 배합할 때의 일반적인 배합 사상과는 상이하게, 기공 구조가 상이한 코크스가 생성되는 것도 알 수 있었다. 예를 들어, 종래의 배합탄 (배합탄 a, 품위：Ro ＝ 1.00 ％, logMF ＝ 2.5 log ddpm, 전체 이너트량 ＝ 34 vol.％) 과, 저이너트 배합탄 (배합탄 b, 품위：Ro ＝ 1.00 ％, logMF ＝ 2.2 log ddpm, 전체 이너트량 ＝ 18 vol.％) 을 동일한 조건으로 건류시켜 얻어진 코크스의 현미경 사진 (도 3) 을 비교하면, 배합탄 a 에 비하여 배합탄 b 에서는 원형에 가까운 기공이 독립적으로 존재하고 있고, 배합탄 b 에서는 종래의 배합에 의한 코크스보다 기공의 성장과 합일이 억제되어, 연결 기공도 잘 생기지 않는 것을 알 수 있었다.

이와 같이, 전체 이너트량이 낮은 배합탄에서는, 일반적인 배합탄과는 마이크로 구조가 상이한 코크스가 생성되는 것은, 종래에는 알려져 있지 않고, 발명자들이 새롭게 알아낸 지견으로서, 저이너트탄의 이용에 의해 배합탄의 전체 이너트량을 낮게 하는 경우에는, 종래의 배합 기술의 연장선 상의 사고 방식에 기초하여 석탄 배합 설계를 실시하는 것이 아니라, 새로운 배합 기준 하에서의 설계가 필요해지는 것으로 생각된다. 본 발명은 그 방법을 제안하는 것이다.

이와 같은 지견에 기초하여, 발명자들은 이너트 성분의 함유량이 낮은 석탄 배합에 있어서의 바람직한 배합 조건을 실험에 의해 확인하였다. 그 결과, 종래법과 본 발명 방법에서는, 전체 이너트량 (TI) 과 최고 유동도 (MF) 의 바람직한 범위가 상이한 것을 알아내어, 본 발명에 상도하였다. 즉, 본 발명은 배합탄으로서의 전체 이너트량 (TI) 은, 3.5 vol.％ 이상 25.0 vol.％ 이하, 기젤러 플라스토미터법에 의한 최고 유동도 (logMF) 가 1.8 log ddpm ∼ 2.3 log ddpm 의 범위 내의 성질을 나타내는 것을 사용하면, 고강도 야금용 코크스의 제조가 가능해지는 것을 알 수 있었다.

특히, 본 발명에서는, 바람직하게는 도 1 중의 하기 점 (a) 내지 점 (e) 를 연결하는 오각형의 선 상 및 그 내측의 범위로 함으로써, 고강도의 야금용 코크스 제조가 가능해지는 것을 지견하였다.

즉, 점 (a) (logMF：2.3 log ddpm, TI：3.5 vol.％), 점 (b) (logMF：1.8 log ddpm, TI：3.5 vol.％), 점 (c) (logMF：1.8 log ddpm, TI：18.0 vol.％), 점 (d) (logMF：2.0 log ddpm, TI：25.0 vol.％) 및 점 (e) (logMF：2.3 log ddpm, TI：25.0 vol.％) 이다.

여기서, 배합탄의 logMF (log ddpm) 및, TI (vol.％) 는, 배합탄을 구성하는 각각의 석탄의 logMF 와 TI 로부터, 그 석탄의 건조 질량 기준 배합률에 기초하여 가중 평균하여 구하는 것이 바람직하다. 각 브랜드명 석탄의 logMF 와 TI 를 미리 측정해 두면, 배합탄의 logMF 와 TI 를 계산에 의해 용이하게 구할 수 있어, 배합탄의 logMF 나 TI 를 배합 변경할 때마다 측정할 필요가 없기 때문이다. TI 는 체적 분율인데, 석탄의 밀도는 브랜드명에 따른 차이가 작기 때문에, 배합탄을 실측하여 구한 TI 와, 상기의 가중 평균에 의해 구한 TI 는 거의 일치한다. MF 에 대해서는, 석탄간의 상호 작용이 있기 때문에, 엄밀하게는 석탄 혼합에 의한 가성성이 성립되지 않는 경우가 있지만, logMF 에 대해서는, 배합탄을 실측하여 구한 logMF 와 가중 평균 logMF 사이에는 상관이 있는 것이 알려져 있다.

이와 같은, 배합 조건을 채용했을 때에 고강도의 야금용 코크스가 얻어지는 이유는 다음과 같이 생각된다. 즉, 최고 유동도 (MF) 가, 도 1 중의 오각형의 선 상 및 그 내측의 범위를 벗어나는 경우, 예를 들어, 도 1 에 나타내는 오각형의 상측의 영역에서는, 연화 용융시에 높은 점결성을 갖는 원료탄이 크게 팽창하기 때문에 조대 기공을 만들기 쉬워, 코크스 강도가 저하된다. 한편, 이 MF 가 도 1 에 나타내는 오각형의 선 상 및 그 내측의 조건보다 낮은, 요컨대 오각형의 하측이 되는 영역은, 전체 이너트량에 대한 접착력 뿐만 아니라, 점결 성분끼리의 접착력도 불충분한 상태로 되어 있다. 그 때문에, 전체 이너트량 (TI) 을 낮게 해도, 점결 성분끼리도 접착 불량이 되기 때문에 코크스 강도는 저하된다. 또, 도 1 에 나타낸 오각형의 우측의 영역에서는, TI 가 MF 에 대해 과잉이기 때문에 이너트의 접착 불량에 의해 강도가 저하된다. 또한, 도 1 에 나타내는 오각형의 좌측의 영역은, 배합탄 중의 TI 가 매우 적기 때문에, 점결 성분과 이너트의 복합 재료로서의 강도 향상 효과가 얻어지지 않게 되어, 코크스 강도는 낮아진다.

또한, 원료탄에 함유되는 이너트 성분의 함유량은, 석탄 브랜드명에 따라 크게 상이한데, 대략적으로는 산지에 따라 일정한 경향이 있다. 예를 들어, 호주탄이나 캐나다탄 등은, 이너트 함유량이 30 vol.％ 를 초과하는 원료탄이 많다. 또, 인도네시아탄이나 뉴질랜드탄이나 미국탄 등은, 이너트 성분의 함유량이 20 vol.％ 이하인 원료탄이 많고, 브랜드명에 따라 이너트 성분의 함유량이 3 vol.％ 정도인 원료탄도 존재한다. 본 발명에 있어서는, 원료탄의 산지는 특별히 언급하지 않지만, 본 발명을 실시하는 경우에는, 이와 같은 이너트 성분량이 낮은 석탄을 많이 사용한다. 또, 배합탄은 점결재, 유류, 분말 코크스, 석유 코크스, 수지 류, 폐기물 등의 첨가물을 함유하는 것이어도 된다.

실시예 1

이 실시예에서는, 코크스 강도에 미치는 배합탄의 MF 와 TI 의 영향을 조사하기 위하여, 평균 반사율 (Ro) 을 1.00 ％ 로 일정하게 한 배합탄 (1 의 1 ∼ 6), (2 의 1 ∼ 8), (3 의 1 ∼ 6), (4 의 1 ∼ 6), (5 의 1 ∼ 5) 를 건류시켜, 얻어진 코크스의 성상 시험을 실시하였다. 석탄의 충전 조건은 수분 8 mass％, 장입 부피 밀도 750 ㎏/㎥ 로 일정하게 하고, 석탄의 분쇄 입도 조건은 3 ㎜ 이하를 100 ％ 로 하였다. 건류 조건은, 건류 온도 1050 ℃, 건류 시간 6 시간으로 하였다. 그 건류 시험은, 실제 노를 시뮬레이트할 수 있는 소형 전기로를 사용하고, 건류 후 질소 분위기 하에서 냉각시켜 얻어진 코크스의 성상 평가에 대해서는 JIS K 2151 에 정해져 있는 드럼 150 회전 15 ㎜ 지수의 드럼 강도 (DI) (150/15) 를 사용하였다. 또한, 일부의 시험에서는 ISO 18894 법에 준거한 코크스의 CO₂ 반응 후 강도 (CSR) 도 측정하였다.

상기 건류 시험에 사용한 석탄의 성상을 표 1 에 나타낸다. 표 1 중의 평균 최대 반사율 (Ro) 은, JIS M 8816 에 준거하여 측정한 값, 기젤러 최고 유동도 (logMF) 는, JIS M 8801 에 준거하여 측정한 최고 유동도 (MF) 의 상용 대수값, 휘발분 (VM, 드라이 베이스) 은, JIS M 8812 에 준거하여 측정한 값, TI 는 JIS M 8816 에 준거하여 측정하여, 식 (1) 에 의해 산출한 값이다. 각각의 배합탄의 배합 구성 (각 석탄의 건조 기준 배합 비율 (mass％)) 및 건류 시험의 결과를 표 2 ∼ 표 6 에 나타낸다. 표 중의 Ro, logMF, TI 는, 배합한 각 브랜드명의 Ro, logMF, TI 와 각 브랜드명의 배합 비율로부터 구한 가중 평균치이다. 도 4 는, 배합탄의 기젤러 최고 유동도를 2.3 log ddpm ≥ logMF ≥ 2.2 log ddpm 가 되도록 조정했을 경우의, TI 와 드럼 강도 (DI) (150/15) 의 관계를 나타낸다. 또, 도 5 는, 배합탄의 기젤러 최고 유동도를 2.0 log ddpm ≥ logMF ≥ 1.8 log ddpm 가 되도록 조정했을 경우의, TI 와 드럼 강도 (DI) (150/15) 의 관계를 나타냈다. 드럼 강도 (DI) (150/15) 의 목표치는 82.7 로 하였다.

상기 DI (150/15) 의 목표치 82.7 은, 비교예로서 Ro ＝ 1.00 ％, MF 와 TI 가 종래 배합예인 도 2 에 나타낸 사각형의 범위 내의 logMF ＝ 2.50 log ddpm, TI ＝ 35 vol.％ 가 되도록 조제한 배합탄을 건류시켜, 얻어진 코크스의 드럼 강도 (DI) (150/15) 를 측정한 결과로서, 종래법에 의한 전형적인 조건의 일례이다. 적어도, 본 발명에 적합한 실시예는 비교예의 것보다 모두 DI 가 크고, 이와 같은 강도의 코크스를 사용하면, 대형 고로를 문제없이 조업할 수 있다.

표 2 ∼ 표 6 의 결과를 도 4 와 도 5 에 나타낸다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 2.3 log ddpm ≥ logMF ≥ 2.2 log ddpm 의 범위에서는, 25.0 vol.％ ≥ TI ≥ 3.5 vol.％ 의 범위로 배합탄을 조제함으로써, 드럼 강도 (DI) (150/15) 가 목표치 이상인 코크스를 제조할 수 있었다. 또, 도 5 에 나타내는 바와 같이, logMF ＝ 2.0 log ddpm 로 한 경우에는, 25.0 vol.％ ≥ TI ≥ 3.5 vol.％ 의 범위로 조정함으로써, 드럼 강도 (DI) (150/15) 가 목표치 이상인 코크스를 제조할 수 있었다. 마찬가지로, logMF ＝ 1.9 log ddpm 에서는, 21.5 vol.％ TI ≥ 3.5 vol.％ 의 범위로 조정함으로써, 그리고, logMF ＝ 1.8 log ddpm 에서는, TI 를 18.0 vol.％ ≥ TI ≥ 3.5 vol.％ 의 범위로 조정함으로써, 드럼 강도 (DI) (150/15) 가 목표치 이상인 코크스가 된다. 또한, 코크스의 CO₂ 반응 후 강도 (CSR) 에 대해서도 드럼 강도 (DI) (150/15) 와 동일한 경향을 나타내는 것을 확인하였다.

이상으로부터, 바람직한 배합탄의 MF 와 TI 의 관계 (범위) 는 도 1 에 나타내는 바와 같이 되는 것이 확인되었다. 즉, 도 1 중의 점 (a), 점 (b), 점 (c), 점 (d) 및 점 (e) 로 둘러싸이는 오각형의 선 상 및 그 내측이 되도록 복수 종의 브랜드명탄을 배합함으로써, 야금로용의 고강도 코크스의 제조가 가능해진다. 이 점에서, 종래법에 의한 배합의 사고 방식으로는, 바람직한 배합 조건의 logMF 의 하한치는 2.3 정도이고, 그 이하의 logMF 에서는, 강도가 저하되는 것으로 예상되고 있었다. 이에 반하여, 본 발명의 방법에서는, 배합탄의 전체 이너트량 (TI) 을 저하시킨 배합 조건으로 함으로써, 기젤러 최고 유동도 logMF 를 저하시켜도, 오히려 코크스 강도가 상승한다는 종래에 없는 결과가 얻어졌다.

실시예 2

실시예 1 과 동일한 방법에 의해, 기젤러 최고 유동도 logMF ＝ 2.2 log ddpm 로 하고 평균 최대 반사율 (Ro) 이 상이한 배합탄을 조제하여 코크스를 제조하고, 얻어진 코크스의 강도를 조사하였다. 각각의 배합탄의 배합 구성 (각 석탄의 건조 기준 배합 비율 (mass％)) 및 건류 시험의 결과를 표 7 ∼ 9 에 나타낸다. 표 중의 Ro, logMF, TI 는, 배합한 각 브랜드명의 Ro, logMF, TI 와 각 브랜드명의 배합 비율로부터 구한 가중 평균치이다. 표 6, 표 7 로부터 평균 반사율 (Ro) 이 1.20 ％, 1.10 ％, 0.95 ％ 인 경우 모두, 실시예 1 에 나타낸 평균 최대 반사율 (Ro) 이 1.00 ％ 인 경우와 마찬가지로, 25.0 vol.％ ≥ TI ≥ 3.5 vol.％ 의 범위의 배합탄으로부터, 드럼 강도 (DI) (150/15) 가 82.7 이상인 코크스가 얻어지는 것을 확인할 수 있어, Ro 는 TI 와 logMF 의 바람직한 범위에 대해 큰 영향을 미치지 않는 것으로 생각된다.

산업상 이용가능성

본 발명에서 제안하고 있는 방법은, 고로 등의 수형 (竪形) 야금로에 사용하는 것을 기본으로 하고, 다른 고로 정련 기술에도 적용이 가능하다.

Claims

복수 브랜드명의 석탄을 배합하여 이루어지는 배합탄을 건류시켜 코크스를 제조하는 방법에 있어서, 상기 배합탄으로서, 전체 이너트량 (TI) 이 3.5 vol.％ ∼ 25.0 vol.％ 의 범위, 기젤러 플라스토미터법에 의한 최고 유동도 (logMF) 가 1.8 ∼ 2.3 log ddpm 의 범위 내의 성질을 나타내는 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 야금용 코크스의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 배합탄으로서, 전체 이너트량 (TI (vol.％)) 과, 기젤러 플라스토미터법에 의한 최고 유동도 (logMF (log ddpm)) 가, 도 1 중의 하기의 점 (a, b, c, d 및 e) 에 둘러싸인 범위 내의 성질을 나타내는 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 야금용 코크스의 제조 방법.
점 (a) (logMF：2.3, TI：3.5), 점 (b) (logMF：1.8, TI：3.5), 점 (c) (logMF：1.8, TI：18.0), 점 (d) (logMF：2.0, TI：25.0) 및 점 (e) (logMF：2.3, TI：25.0)
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
배합탄의 기젤러 플라스토미터법에 의한 최고 유동도 (logMF) 는, 배합탄을 구성하는 각 브랜드명탄의 기젤러 플라스토미터법에 의한 최고 유동도 (logMF) 와 배합탄 중에 있어서의 상기 브랜드명탄의 구성 질량 비율에 기초하여 산출되는 가중 평균치인 것을 특징으로 하는 야금용 코크스의 제조 방법.