KR20150109421A

KR20150109421A - 야금용 코크스의 제조 방법

Info

Publication number: KR20150109421A
Application number: KR1020157022305A
Authority: KR
Inventors: 기요시 후카다; 다카시 마츠이; 유스케 도히; 미키야 나가야마
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2013-02-21
Filing date: 2014-02-10
Publication date: 2015-10-01
Also published as: KR101767800B1; JP6145503B2; TWI482848B; TW201441358A; CN105073953A; CN105073953B; WO2014129336A1; JPWO2014129336A1

Abstract

배합탄을 구성하고 있는 석탄으로서 코크스 강도 향상에 효과적인 복수 브랜드의 석탄을 적합하게 배합함으로써, 강도 등의 품질이 우수한 야금용 코크스를 제조하기 위한 방법을 제공하는 것에 있다. 특히, 종래에는 코크스 제조용 원료로서 사용되는 경우가 적었던 이너트 함유량이 적은 석탄을 활용하여 고강도의 코크스를 제조하는 기술을 제공하는 것에 있다. 복수 브랜드의 석탄으로 이루어지는 배합탄을 건류하여 야금용 코크스를 제조할 때, 상기 배합탄 중에 최고 유동도가 80 ddpm 이상 3000 ddpm 이하 또한 이너트 성분의 함유량이 3.5 vol.％ 이상 11.7 vol.％ 이하인 저이너트탄을 10 mass％ 이상 75 mass％ 이하를 배합하는 야금용 코크스의 제조 방법.

Description

야금용 코크스의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING METALLURGICAL COKE}

본 발명은 배합탄에 포함되는 석탄의 종류, 배합량을 조정함으로써 고강도의 야금용 코크스를 제조하는 방법에 관한 것이다.

고로에서 선철을 제조하려면, 먼저 고로 내에 철광석류와 코크스를 교대로 장입함으로써 각각을 층상으로 충전하고, 우구로부터 분사되는 고온의 열풍으로 철광석류나 코크스를 가열함과 함께, 주로 코크스로부터 발생한 CO 가스로 철광석류를 환원하고 용제 (溶製) 하는 것이 필요하다. 이러한 고로의 조업을 안정적으로 실시하려면, 노 내에서의 통기성이나 통액성을 향상시키는 것이 유효하고, 그러기 위해서는 강도, 입도 및 반응 후 강도 등의 여러 특성이 우수한 야금용 코크스의 사용이 불가결하다. 그 중에서도 강도는 특히 중요한 특성이라고 생각된다.

이와 같이, 고로 등의 수형 (竪型) 노 내의 통기성이나 통액성을 향상시키려면, 고강도의 야금용 코크스를 사용하는 것이 유효하다. 그 야금용 코크스는, 통상적으로 JIS K 2151 에 규정되어 나타나 있는 회전 강도 시험 등에 의한 강도 측정에 의해 강도 관리되어 있다. 일반적으로, 석탄은 건류에 의해 연화 용융되고, 서로 점결하여 코크스가 된다. 따라서, 코크스의 강도는, 석탄의 연화 용융 특성에 크게 영향을 받는 점에서, 코크스의 강도를 향상시키려면 석탄의 연화 용융 특성을 바르게 평가하는 것이 필요해진다. 그 연화 용융 특성이란, 석탄을 가열하였을 때에 연화 용융되는 성질이며, 통상적으로 연화 용융물의 유동성, 점도, 접착성, 팽창성 등에 의해 평가할 수 있다.

석탄의 연화 용융 특성, 즉 석탄의 연화 용융시의 유동성을 측정하는 일반적인 방법으로는, JIS M 8801 에 규정되는 기젤러 플라스토미터법에 의한 석탄 유동성 시험 방법을 들 수 있다. 이 기젤러 플라스토미터법은, 425 ㎛ 이하로 분쇄된 석탄을 도가니에 넣고, 소정의 승온 속도로 가열하고, 소정의 토크를 가한 교반봉의 회전 속도를 눈금판으로 판독하고, ddpm (dial division per minute) 으로 표시하는 방법이다.

또, 석탄은 일반적으로 가열하였을 때에 연화 용융되는 활성 성분과 연화 용융되지 않는 이너트 성분이 혼재되어 있으며, 이너트 성분은 활성 성분을 개재하여 접착되게 된다. 그 때문에, 코크스 강도라는 것은, 활성 성분량과 이너트 성분량의 밸런스에 강하게 영향을 받으며, 특히 이너트 성분량의 여하가 중요한 것으로 생각되고 있다.

이너트 성분량을 측정하는 일반적인 방법으로는, JIS M 8816 에 규정되는 석탄의 미세 조직 성분 측정 방법을 들 수 있다. 이 방법은, 850 ㎛ 이하로 분쇄된 석탄을 열가소성 또는 열경화성의 바인더와 혼합하여 브리켓화하고, 피험 표면을 연마한 후, 현미경을 사용하여 광학적 성질 및 형태학적 성질을 식별하는 방법이다. 시료 중의 각 미세 조직 성분의 함유율은, 성분마다 측정된 개수의 백분율로써 용량 백분율로 하는 방법이다. 상기 방법에 의해 구해진 미세 조직 성분의 함유량을 사용하여, 전체 이너트량 (TI) 은 하기 (1) 식으로 구할 수 있다.

전체 이너트량 (％) ＝ 퓨지니트 (％) ＋ 미크리니트 (％) ＋ (2/3) × 세미 퓨지니트 (％) ＋ 광물질 (％) …(1)

여기서, 함유량은 모두 vol.％ 이다.

또한, 광물질의 함유량은, JIS M 8816 에 기재된 Parr 의 식을 사용하여, 무수 베이스의 회분과 무수 베이스의 전체 유황분으로부터 계산하여 구할 수 있다.

고강도 코크스를 제조하기 위한 석탄 배합의 사고 방식은, 석탄의 구성 성분을 연화 용융되지 않는 섬유질 부분 (이너트 성분) 과 연화 용융되는 점결 부분 (활성 성분) 의 2 개로 크게 나누고, 각각을 최적화하는 방법이 기본이다 (비특허문헌 1). 그리고, 석탄 배합에 관한 이 사고 방식을 발전시켜, 석탄화도 파라미터와 점결성 파라미터의 2 개의 성상에 기초하여 배합 설계를 실시하는 방법이 일반적이다.

상기 석탄화도 파라미터로는, JIS M 8816 의 비트리니트 평균 최대 반사율 (Ro) 이나 석탄 휘발분 등이 예시되어 있다. 또, 상기 점결성 파라미터로는, 최고 유동도 (MF) 나 CBI (Composition Balance Index : 조직 평형 지수) 를 들 수 있다 (예를 들어, 비특허문헌 2). 또한, 이 CBI 는, 배합탄에 함유되는 이너트 성분의 양에 따른 최적의 점결 성분의 양이 있고, 2 개의 성분의 비율이 최적값에 가까울수록 코크스 강도는 높아진다는 사고 방식에 기초한 지수이다.

또, 특허문헌 1 에서는, 평균 최대 반사율 (Ro), 최고 유동도 (MF), 전체 이너트량 (TI) 의 상호 관계를 고려하여, 평균 최대 반사율 (Ro), 최고 유동도 (MF) 를 소정값으로 한 경우에 얻어지는 코크스 강도는 전체 이너트량 (TI) 의 값에 따라 위로 볼록한 포물선상의 관계를 나타내고, 강도가 극대가 되는 이너트 성분의 양은 최고 유동도 (MF) 의 크기에 따라 바뀌는 것이 보고되어 있다.

특허문헌 2 에서는 최고 유동도 (MF), 전체 이너트량 (TI) 을 포함한 여러 가지 원료탄 성상으로부터 코크스 강도를 추정하는 방법이 보고되어 있다.

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

「연료 협회 잡지」조 저, Vol.26, 1947년, p.1 - p.10 Schapiro 등 저 :「Proc. Blast Furnace, Coke oven and Raw Materials」, Vol.20, 1961년, p.89 - p.112 「연료 협회 잡지」오쿠야마 등 저, Vol.49, 1970년, p.736 - p.743

고로 조업시에 저강도의 야금용 코크스를 사용하면, 고로 내에서의 분말의 발생량이 증가하여 압력 손실의 증대를 초래하고, 조업의 불안정화를 초래함과 함께 노 내에 있어서의 가스의 흐름이 국소적으로 집중되는, 이른바 블로우 바이와 같은 트러블을 초래할 우려가 있다. 또한, 야금용 코크스를 제조하는 경우, 코크스 품질의 안정화와 고강도의 것을 얻기 위해, 복수의 브랜드의 석탄을 소정의 비율로 배합한 배합탄을 원료로서 사용한다.

코크스의 품질을 좌우하는 석탄 성상으로는, 평균 최대 반사율 (Ro), 최고 유동도 (MF) 등의 지표가 중요해지고 있으며, 고강도의 야금용 코크스를 제조하기 위해서는, 이들 특성을 향상시키는 것이 필요하다. 그러나, 평균 최대 반사율 (Ro) 이나 최고 유동도 (MF) 가 큰 고품질의 석탄은 고가이고, 이들 고품질의 석탄의 배합률을 단순히 높게 하는 것은 코크스 제조 비용의 증가로 직결되기 때문에, 득책은 아니다.

배합탄의 성상은, 이 배합탄을 구성하고 있는 단미 (單味) 석탄 성상의 가성성이 성립되는 것, 및 품질 관리의 간편성으로부터 배합탄 평균 품위로 관리하는 것이 일반적이다. 그러나, 배합탄을 구성하고 있는 석탄이 코크스 품질에 각각 어떠한 영향을 미치고, 어떠한 석탄이 코크스 강도를 효율적으로 향상시킬지에 대해서는 불명한 점이 많아, 상정한 강도가 얻어지지 않는 케이스도 있다.

특히, 석탄 중의 전체 이너트량의 코크스 강도에 대한 영향에 대해서는 검토가 충분히 이루어져 있지 않고, 그 중에서도 전체 이너트량이 적은 석탄을 유효하게 활용하여, 고강도의 야금용 코크스를 얻는 방법에 관해서는 거의 지견이 없다.

본 발명의 목적은, 강도 등의 품질이 우수한 야금용 코크스를 제조하기 위한 방법을 제안하는 것에 있다. 특히, 본 발명은 종래에 코크스 제조용 원료로서 사용되는 경우가 적었던 이너트 성분 함유량이 적은 석탄 (저이너트탄) 을 활용하여 고강도의 코크스를 제조하는 기술을 제공하는 것에 있다.

전술한 과제를 해결할 수 있고, 상기 목적을 달성하기 위한 유효한 방법으로서, 본 발명에서는, 복수 브랜드의 석탄으로 이루어지는 배합탄을 건류하여 야금용 코크스를 제조하는 방법에 있어서, 상기 배합탄으로서 최고 유동도가 80 ddpm 이상 3000 ddpm 이하 또한 전체 이너트량이 3.5 vol.％ 이상 11.7 vol.％ 이하인 저이너트탄을 10 mass％ 이상 75 mass％ 이하 배합한 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 야금용 코크스의 제조 방법을 제안한다.

본 발명에 있어서,

(1) 상기 배합탄으로서 저이너트탄을 20 mass％ 이상 75 mass％ 이하 배합한 것을 사용하는 것,

(2) 상기 저이너트탄이 최고 유동도가 80 ddpm 이상 1000 ddpm 미만 또한 전체 이너트량이 3.5 vol.％ 이상 11.7 vol.％ 이하인 것,

(3) 상기 배합탄에 포함되는 저이너트탄은 회분량이 4.8 mass％ 이상 8.6 mass％ 이하인 것,

(4) 상기 최고 유동도는, JIS 8801 에 규정되는 기젤러 플라토미터법에 의한 석탄 유동성 시험 방법에 준거하여 측정한 값인 것,

(5) 상기 전체 이너트량은, JIS M 8816 에 규정되는 석탄의 미세 조직 성분 측정 방법에 준거하여, 하기 식을 적용하여 구해진 값인 것

여기서, 함유량은 모두 vol.％ 이다.

이, 상기 과제 해결을 위한 보다 바람직한 수단으로 생각된다.

상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명에 의하면, 종래의 야금용 코크스보다 고품질 (고강도) 의 코크스를 제조할 수 있다. 이와 같은 고품질의 코크스를 고로에서 사용한 경우, 고로 등의 수형 노 내에 있어서의 통기성의 개선에 기여하고, 안정 조업을 실시하는 데에 효과가 있다. 또, 본 발명에 의하면, 종래에 사용되는 경우가 적었던 이너트 성분의 함유량 (전체 이너트량) 이 적은 석탄, 즉 저이너트탄을 유효하게 활용할 수 있음과 함께, 석탄화도의 정도를 나타내는 평균 최대 반사율 (Ro) 이나 점결성을 나타내는 최고 유동도 (MF) 가 큰 고가의 석탄의 배합량을 삭감할 수 있는 점에서, 코크스의 제조 비용의 삭감이 가능하다.

도 1 은 단미탄의 기젤러 최고 유동도 (MF) 와 전체 이너트량 (TI) 의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 2 는 건류하여 얻어진 코크스의 현미경 사진이다

발명자들은, 여러 가지 석탄의 배합 조건과 코크스 강도의 관계에 대해 예의 연구를 거듭하였다. 그 결과, 통상적인 석탄의 최고 유동도 (MF) 와 전체 이너트량 (TI) 의 관계로부터, 전체 이너트량 (TI) 이 적은 석탄, 즉 이너트 성분의 함유량이 적은 저이너트탄을 적량으로 배합한 경우, 코크스 강도가 의외로 대폭 향상되는 것을 알아내어, 본 발명을 개발하기에 이르렀다.

종래의 지견에서는, 예를 들어, 비특허문헌 2 에 기재된 방법에서는, 석탄화도의 정도를 나타내는 평균 최대 반사율 (Ro) 이 0.9 ∼ 1.2 정도인 석탄에 대해서는, 전체 이너트 성분의 함유량 (이하, 간단히「전체 이너트량」이라고 한다) 이 20 ∼ 30 vol.％ 인 경우, 코크스 강도가 극대가 되고, 전체 이너트량이 그 범위보다 많거나 적어도 코크스 강도는 저하된다는 것이 일반적인 인식이었다. 또, 동일한 경향은 비특허문헌 3 에도 개시되어 있으며, 역시 전체 이너트량 20 ∼ 30 vol.％ 에서 코크스의 드럼 강도가 극대가 되는 것이 보고되어 있다. 이것은 특허문헌 1 에도 개시되어 있는데, 그 개시 내용에 의하면, 전체 이너트량이 31 ％ 에서 코크스 강도가 극대가 되는 것이 나타나 있다. 즉, 종래의 지견이란, 전체 이너트량이 적은 석탄을 배합한 경우, 고강도의 코크스가 얻어지기 어려운 것이 지적되어 있었던 것이다.

그러나, 발명자들은, 전체 이너트량이 적은 석탄, 즉 저이너트탄이어도 최고 유동도 (MF) 및 배합량만 적정하게 하면, 코크스 강도는 저하되지 않을 뿐만 아니라, 통상적인 배합보다 오히려 코크스 강도는 향상되는 경우도 있는 것을 알아내었다.

도 1 은, 여러 가지 단미탄 (개별의 브랜드탄) 의 기젤러 최고 유동도 (logMF) 와 전체 이너트량 (TI) 의 관계를 나타낸 것이다. 이 도면에 나타내는 바와 같이, 일반적으로 전체 이너트량 (TI) 이 적은 석탄은 최고 유동도가 큰 것을 알 수 있다. 그런데, 고강도의 코크스를 제조하기 위해서는, 석탄 입자끼리의 접착성을 강화하는 것이 필요함과 동시에 발포에 수반하는 연결 기공을 생성시키지 않도록 하는 것이 중요하다. 이 점에서, 최고 유동도 (MF) 가 크면 접착성은 기대할 수 있지만, 발포되기 쉬워 연결 기공의 생성에 의해 강도가 저하될 우려가 있다. 따라서, 지금까지의 석탄 배합의 사고 방식은, 배합탄의 최고 유동도 (MF) 가 적정해지도록 관리하는 것이 보통이었다.

그러나, 실제로는 최고 유동도 (MF) 가 동일해도 전체 이너트량 (TI) 이 상이한 석탄이 존재한다. 이 석탄은, 이너트 성분이 연화 용융 상태에 있어서도 고체로 존재하고 있는 점에서, 연화 용융물은 슬러리의 물리 특성에 가까운 거동을 나타낸다. 즉, 석탄은 이너트 성분의 양이 많으면, 연화 용융 상태에서의 겉보기 점도는 커진다. 이 점에서, 최고 유동도 (MF) 는 일종의 겉보기 점도를 측정하고 있는 것으로 생각되므로, 최고 유동도 (MF) 가 동일한 수준의 석탄에서는, 전체 이너트량 (TI) 이 큰 석탄일수록 (고상 성분이 많을수록) 연화 용융물 중에 존재하는 액체 성분의 점도는 작고, 반대로 전체 이너트량이 적은 석탄일수록 연화 용융물 중의 액체 성분의 점도는 커진다. 액 성분이 저점도가 될수록 건류 중에 있어서의 기공의 성장과 합일이 촉진되어 연결 기공을 형성하기 쉽고, 조대한 결함을 포함하는 코크스가 생성되기 쉬운 것으로 생각된다.

이것을 확인하기 위해, 발명자들은 종래의 배합탄 (배합탄 a) 으로부터 얻어진 코크스와, 전체 이너트의 함유량이 3.5 vol.％ 이상 11.7 vol.％ 이하 또한 최고 유동도 (MF) 가 80 ddpm 이상 3000 ddpm 이하인 저이너트탄을 합계로 50 mass％ 배합한 배합탄 (배합탄 b) 으로부터 얻어진 코크스의 마이크로 구조를 조사하였다. 여기서, 종래법에 의한 배합탄 a 의 품위는, 평균 최대 반사율 (Ro) ＝ 1.00 ％, 기젤러 최고 유동도 (logMF) ＝ 2.5 logddpm, 전체 이너트량 (TI) ＝ 34 vol.％ 이고, 저이너트탄을 다배합한 배합탄 b 의 품위는, 평균 최대 반사율 (Ro) ＝ 1.00 ％, 기젤러 최고 유동도 (logMF) ＝ 2.2 logddpm, 전체 이너트량 (TI) ＝ 18 vol.％ 이다. 비교 양자의 배합탄을 동일한 조건으로 건류하여 얻어진 코크스의 현미경 사진을 도 2 에 나타낸다.

도 2 로부터 알 수 있는 바와 같이, 배합탄 a 에 비해 배합탄 b 에서는 원형에 가까운 기공이 독립적으로 존재하고 있고, 배합탄 b 에서는 종래의 배합에 의한 코크스보다 기공의 성장과 합일이 억제되고, 연결 기공도 생성되기 어려운 것을 알 수 있다. 이와 같이 저이너트탄을 다량으로 배합하는 경우, 종래와는 마이크로 구조가 상이한 코크스가 생성되는 것은 종래에는 알려져 있지 않고, 발명자들이 새롭게 알아낸 지견이다. 이와 같이, 종래와는 상이한 마이크로 구조의 코크스가 생성되는 것으로부터, 저이너트탄의 이용은 종래의 배합 기술의 연장선 상의 사고 방식에 기초하여 실시되는 것이 아니라, 새로운 배합의 기준에 기초하여 실시해야 하는 것인 것이 시사되었다.

연결 기공의 형성을 억제하여 고강도의 코크스를 제조하기 위해서는, 전체 이너트량이 적고, 연화 용융물 중의 액 성분의 점도가 높은 석탄을 잘 활용하는 것이 유효한 것으로 생각되지만, 구체적인 배합 조건은 자명하지 않다. 전체 이너트량 (TI) 과 연결 기공의 형성량 및 그 코크스 강도에 대한 영향은 선형 관계에 있다고는 생각하기 어렵기 때문에, 발명자들은 수많은 실험을 실시함으로써 이하에 나타내는 최적의 석탄 성상 조건을 밝혔다.

이상의 설명으로부터 밝혀진 것은, 저이너트탄의 사용에 의해 코크스 강도의 향상을 가져오려면, 석탄 입자끼리의 양호한 융착이 가능하고, 연결 기공을 형성하지 않을 정도의 최고 유동도 (MF) 를 갖고, 또한 전체 이너트량 (TI) 이 낮은 석탄의 사용이 바람직하고, 그 범위는 최고 유동도 (MF) 가 80 ddpm 이상 3000 ddpm 이하, 전체 이너트량 (TI) 이 3.5 vol.％ 이상 11.7 vol.％ 이하가 바람직하다고 할 수 있다.

여기서, 저이너트탄의 기젤러 최고 유동도 (MF) 의 값이 80 ddpm 미만에서는, 접착성이 부족해진다. 한편, 이 값이 3000 ddpm 을 초과하면, 연결 기공이 생성되기 쉬워져 바람직하지 않다. 보다 바람직한 MF 값은 80 ∼ 1000 ddpm, 더욱 바람직하게는 150 ∼ 900 ddpm 정도이다.

또, 저이너트탄의 전체 이너트량 (TI) 이 3.5 vol.％ 미만이면, 골재로서 강도 향상에 기여하는 이너트량이 부족해진다. 한편, 이 양이 11.7 vol.％ 를 초과하면, 저이너트탄을 사용하는 것에 따른 효과가 상실된다. 보다 바람직한 TI 는 4 ∼ 10 vol.％ 정도이다.

또, 이와 같은 저이너트탄의 배합 비율은, 이것이 지나치게 적으면 (＜ 10 mass％) 효과로서 나타나기 어렵고, 반대로 지나치게 많으면 (＞ 75 mass％) 배합탄 중의 전체 이너트량 (TI) 이 지나치게 낮아져 용융 성분 유래의 조직과 이너트 성분 유래의 조직으로 구성되는 복합 재료로서의 특성이 상실되어 강도가 발현되기 어려워진다. 따라서, 저이너트탄의 바람직한 배합 비율은 10 mass％ 이상 75 mass％ 이하이다. 바람직하게는 20 ∼ 75 mass％ 정도, 보다 바람직하게는 20 ∼ 65 mass％ 정도이다.

또, 상기 이너트탄 중의 회분도 전체 이너트 조직와 마찬가지로, 연화 용융 상태에 있어서는 고체로 존재하는 성분이다. 단, 탄소질 유래의 이너트 성분과 비교한 경우, 회분은 밀도가 높기 때문에 체적 비율이 낮아 보다 미세하게 분산되는 경향이 있다. 따라서, 전체 이너트량 (TI) 보다 영향도는 작지만, 회분량도 낮은 것이 바람직하고, 그 회분량은 드라이 베이스의 값으로 4.8 mass％ 이상 8.6 mass％ 이하가 가장 바람직하다. 보다 바람직하게는 5.0 ∼ 8.0 mass％ 이다.

또한, 본 발명에 있어서는, 배합탄 중에서 차지하는 저이너트탄의 배합량은 10 ∼ 75 mass％ 가 추장되지만, 잔부의 석탄으로서, 예를 들어, 전체 이너트량이 3.5 vol.％ 이상 11.7 vol.％ 이하가 아니고, 기젤러 최고 유동도가 80 logddpm 이상 300 logddpm 이하가 아닌 강·약점결탄, 준강점결탄, 저휘발탄 혹은 비점결탄, 개질탄 등의 일반탄을 적절히 배합한다. 그 배합량은 25 ∼ 90 mass％ 정도이다. 또, 배합탄은 점결재, 유류, 분말 코크스, 석유 코크스, 수지류, 폐기물 등의 첨가물을 함유하는 것이어도 된다.

또, 전술한 바와 같이, 본 발명에 있어서는, 상기 서술한 조건, 즉 소정의 최고 유동도 (MF) 와 소정의 전체 이너트량 (TI) 을 갖는 저이너트탄을 소정량 배합하는 것이 유효하다. 또한, 배합탄으로서 항상 안정된 기질 강도를 확보하려면, 그 배합탄의 석탄화도의 정도를 나타내는 평균 최대 반사율 (Ro) 은 0.95 ∼ 1.20 ％ 정도로 조정하는 것이 바람직하다.

실시예 1

이 실시예는, 배합탄을 건류하여 코크스를 제조하였을 때의 시험 결과를 나타낸다. 이 시험에서는, 일반적인 강도 지배 인자인 배합탄의 평균 최대 반사율 (Ro) 및 기젤러 최고 유동도 (MF) 의 상용 로그값 (logMF) 의 가중 평균값은 거의 일정하게 조제된 배합탄을 사용하였다. 배합탄은, 표 1 에 나타내는 석탄 A ∼ P 를 사용하여 조제하였다. 또한, 평균 최대 반사율 (Ro) 은 JIS M 8816 에 준거하여 측정하고, 기젤러 최고 유동도 (MF) 는 JIS M 8801 에 준거하여 측정하고, 그 상용 로그값 (logMF) 도 표 1 에 함께 나타냈다. 휘발분 (VM) 과 회분 (Ash) 은 JIS M 8812 에 준거하여 측정하고, 각각 드라이 베이스％ 로 표시하고 있다. 전체 이너트량 (TI) 은 JIS M 8816 에 기초하여 (1) 식을 사용하여 구하였다.

건류 시험은, 실제 노를 시뮬레이트하는 것이 가능한 전기로를 사용하였다. 석탄 입자의 분쇄 조건은 3 ㎜ 이하 100 ％, 충전 조건은 수분 8 mass％, 부피 밀도 750 ㎏/㎥, 건류 조건은 건류 온도 1050 ℃, 건류 시간 6 시간으로 하였다. 얻어진 코크스의 성상 평가에는 JIS K 2151 에 정해져 있는 드럼 150 회전 15 ㎜ 지수인 DI (150/15) 를 사용하였다. 또, 코크스의 CO₂ 반응 후 강도 (CSR) 는 ISO18894 에 준거하여 측정하였다. 각각의 배합탄의 배합 구성 (각 석탄의 건조 기준 배합 비율 (mass％)) 및 건류 시험의 결과를 표 2 에 나타낸다.

전체 이너트량 (TI) 이 13.2 vol.％ 로 바람직한 범위보다 많은 석탄 I 를 20 mass％ 배합한 배합 1-2, 최고 유동도 (MF) 가 10964 ddpm 으로 높은 석탄 J 를 20 mass％ 배합한 배합 1-3 에 비해, 최고 유동도 (MF : 447 ddpm) 와 전체 이너트량 (TI : 6.7 vol.％) 이 모두 낮은 석탄 K 를 20 mass％ 배합한 배합 1-1 을 사용하여 건류한 코크스는 높은 강도를 나타냈다.

평균 최대 반사율 (Ro) 이 석탄 I (＝ 0.77 ％), J (＝ 0.79 ％), K (＝ 0.76 ％) 보다 높은 석탄 L (Ro : 1.06 ％), M (Ro : 1.11 ％) 의 배합 효과에 대해서도 비교한 결과, 전체 이너트량 (TI) 이 24.0 vol.％ 로 높은 석탄 L 을 20 mass％ 배합한 배합 2-2 보다, 최고 유동도 (MF) 와 전체 이너트량 (TI) 이 모두 낮은 석탄 M 을 20 mass％ 배합한 배합 2-1 로부터 얻어진 코크스는 높은 강도를 나타냈다. 코크스 강도의 향상이 확인된 석탄 K 및 석탄 M 과 최고 유동도 (MF) 및 전체 이너트량 (TI) 이 비교적 가까운 석탄 N, 석탄 O 를 배합한 경우에도 마찬가지로 고강도 코크스를 제조할 수 있었다 (배합 3-1, 배합 4-1).

이상의 시험 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 최고 유동도 (MF) 가 80 ddpm 이상 3000 ddpm 이하이고, 전체 이너트량 (TI) 이 3.5 vol.％ 이상 11.7 vol.％ 이하의 범위인 저이너트탄을 20 mass％ 배합한 것에서는, 고강도의 야금용 코크스의 제조가 가능하다는 것을 알 수 있었다.

다음으로, 코크스 강도의 향상 효과가 확인된 상기 석탄 K, 석탄 M 의 배합률의 영향을 확인하기 위해 시험을 실시한 이 시험은, 석탄 K 와 석탄 M 을 함께 40, 50, 75, 80 mass％ 배합한 배합 5-1, 5-2, 5-3, 5-4 의 코크스 강도를 비교하였다. 그 결과, 표 2 에 나타내는 바와 같이, 이들의 배합률이 40 ∼ 75 mass％ 인 배합 5-1 ∼ 5-3 까지의 것 (실시예 5 ∼ 7) 은 고강도의 코크스를 제조할 수 있었다. 그러나, 이들 석탄 K, M 의 배합률이 80 mass％ 인 배합 5-4 (비교예 4) 에서는 대폭적인 강도 저하가 확인되었다. 이것은, 배합탄의 전체 이너트량 (TI) 이 낮아지기 때문에, 용융 성분 유래의 조직과 이너트 성분 유래의 조직으로 구성되는 복합 재료로서의 특성이 상실되었기 때문인 것으로 생각된다. 또, 석탄 K 와 석탄 M 의 합계 배합률을 저하시킨 경우에서는, 10 mass％ 배합한 경우, 실시예 ((배합 5-5) 에서는 강도는 84.5 였지만, 배합률이 8 mass％ 실시예 5 (배합 5-6) 가 되면, 강도가 84.1 로 저하되었다.

또한, 최고 유동도 (MF) 가 836 ddpm 로 1000 ddpm 미만인 석탄 P 를 30 mass％ 사용한 배합 10-1, 및 석탄 P 를 35 mass％ 와 최고 유동도 (MF) 및 전체 이너트량 (TI) 이 모두 낮은 석탄 M 을 25 mass％ 를 포함한 10-2 는, 모두 높은 드럼 강도를 나타내는 것을 알 수 있었다.

또, 코크스 강도로는, 드럼 강도 (DI) (150/15) 이외의 강도 지수, 예를 들어 CO₂ 반응 후 강도 (CSR) 에 대해서도 동일한 경향이 확인되었다. 이것은, 기공 구조의 차이에 의한 강도 발현 메커니즘이 예를 들어 CO₂ 반응 후 강도에도 동일하게 작용하기 때문인 것으로 생각된다.

실시예 2

실시예 1 에서는, 배합탄의 평균 최대 반사율 (Ro) 을 1.05 로 통일하여 실험을 실시하였다. 일반적으로, 배합탄의 평균 최대 반사율 (Ro) 은, 코크스 기질부의 강도에 영향을 미친다고 말하고 있으며, 본 발명에서 밝힌 연결 기공의 생성에는 관계하지 않는다. 따라서, 본 발명의 기술은, 평균 최대 반사율 (Ro) 이 상이한 배합탄에 대한 적용도 가능하다.

그것을 확인하기 위해, 실시예 1 과 동일한 방법으로, 각 석탄의 배합률을 변화시켜, Ro 가 상이한 배합탄을 조제하고, 그 배합탄을 건류하여 얻어진 코크스의 강도를 평가하였다. 각각의 배합탄의 배합 구성 (각 석탄의 건조 기준 배합 비율 (mass％)) 및 건류 시험의 결과를 표 3 에 나타낸다. 최대 반사율 (Ro) 이 높은 배합탄에서는, 기질부의 강도가 높아지기 때문에, 코크스 강도도 높은 경향이 되지만, 최고 유동도 (MF) 가 80 ddpm 이상 3000 ddpm 이하이고, 전체 이너트량 (TI) 이 3.5 vol.％ 이상 11.7 vol.％ 이하의 범위인 K 탄, M 탄, N 탄의 합계 배합률이 지나치게 높거나 지나치게 낮아도 강도가 저하되는 경향이 확인되고, 실시예 1 과 마찬가지로 최고 유동도 (MF) 가 80 ddpm 이상 3000 ddpm 이하이고, 전체 이너트량 (TI) 이 3.5 vol.％ 이상 11.7 vol.％ 이하의 범위인 석탄의 배합률이 10 ∼ 75 mass％ 의 범위에 있는 배합탄을 건류한 경우, 강도가 높은 코크스가 얻어졌다.

산업상 이용가능성

본 발명에 관련된 기술은, 예시한 고로용 코크스의 제조 기술로서 유효할 뿐만이 아니라, 다른 종류의 수형 야금로용 코크스 혹은 연소로용 코크스 등의 제조 방법으로서도 유효하다.

Claims

복수 브랜드의 석탄으로 이루어지는 배합탄을 건류하여 야금용 코크스를 제조하는 방법에 있어서, 상기 배합탄으로서 최고 유동도가 80 ddpm 이상 3000 ddpm 이하 또한 전체 이너트량이 3.5 vol.％ 이상 11.7 vol.％ 이하인 저이너트탄을 10 mass％ 이상 75 mass％ 이하 배합한 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 야금용 코크스의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 배합탄으로서 저이너트탄을 20 mass％ 이상 75 mass％ 이하 배합한 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 야금용 코크스의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 저이너트탄이 최고 유동도가 80 ddpm 이상 1000 ddpm 미만 또한 전체 이너트량이 3.5 vol.％ 이상 11.7 vol.％ 이하인 것을 특징으로 하는 야금용 코크스의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배합탄에 포함되는 저이너트탄은 회분량이 4.8 mass％ 이상 8.6 mass％ 이하인 것을 특징으로 하는 야금용 코크스의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 최고 유동도는, JIS 8801 에 규정되는 기젤러 플라토미터법에 의한 석탄 유동성 시험 방법에 준거하여 측정한 값인 것을 특징으로 하는 야금용 코크스의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전체 이너트량은, JIS M 8816 에 규정되는 석탄의 미세 조직 성분 측정 방법에 준거하여, 하기 식을 적용하여 구해지는 값인 것을 특징으로 하는 야금용 코크스의 제조 방법:
전체 이너트량 (％) ＝ 퓨지니트 (％) ＋ 미크리니트 (％) ＋ (2/3) × 세미 퓨지니트 (％) ＋ 광물질 (％) …(1)
여기서, 함유량은 모두 vol.％ 이다.