KR20170103862A

KR20170103862A - 페로코크스의 제조 방법

Info

Publication number: KR20170103862A
Application number: KR1020177021736A
Authority: KR
Inventors: 히데카즈 후지모토; 타카시 안야시키; 토루 시오자와
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2015-02-06
Filing date: 2016-02-01
Publication date: 2017-09-13
Also published as: US20180023166A1; CN107207966B; KR101910405B1; JPWO2016125727A1; JP6210156B2; US11486022B2; EP3255122A1; WO2016125727A1; JP2017193723A; EP3255122A4; EP3255122B1; CN107207966A

Abstract

(과제) 성형물끼리의 융착을 초래하는 일 없이 고강도의 페로코크스를 제조하기 위해서 유효한 페로코크스 제조 방법을 제안한다.
(해결수단) 석탄과 철광석의 혼합물을 성형하고 건류하여 페로코크스를 제조하는 방법에 있어서, 석탄으로서, 버튼 지수(CSN)가 2.0 이하인 난연화성 석탄을 사용한다. 또한, 바람직한 예로서, 석탄을 난연화성 석탄과 이연화성 석탄의 배합탄으로 하고, 또한 난연화성 석탄은 버튼 지수(CSN)가 1.0이고 또한 휘발분이 17％ 이상인 석탄이고, 이연화성 석탄은 이연화성 석탄의 CSN과 전체 석탄 중의 배합비를 곱한 값이 0.3∼5.2인 범위의 석탄으로 한다. 추가로, 바람직한 예로서, 석탄을 난연화성 석탄과 이연화성 석탄의 배합탄으로 하고, 난연화성 석탄은 버튼 지수(CSN)가 1.5∼2.0인 석탄이고, 또한 이연화성 석탄은 이연화성 석탄의 CSN과 전체 석탄 중의 배합비를 곱한 값이 5.0 이하인 범위의 석탄으로 한다.

Description

페로코크스의 제조 방법{FERROCOKE MANUFACTURING METHOD}

본 발명은, 석탄과 철광석의 혼합물을 건류(乾留)함으로써 얻어지는 페로코크스의 제조 방법에 관한 것이다.

최근, 고로(blast furnace)의 조업은, 지구 환경으로의 배려로부터 로 내에서의 환원 반응의 향상을 도모하는 것이 강하게 요구되고 있고, 그의 일환으로서, 석탄과 철광석의 혼합물을 성형하고 건류하여 얻어지는 페로코크스의 사용이 주목되고 있다.

이러한 페로코크스는, 일반적으로는 석탄 건류 중에 연화용융성(softening and melting property)을 나타내는 이연화성(easily softening) 석탄(점결탄, 강점결탄)이나 성형물끼리의 융착을 억제하는 난연화성(hardly softening) 석탄(비미점결탄, 비점결탄)을 이용하여 제조된다. 상기 난연화성 석탄이란, JIS M 8801에 기술되어 있는 기젤러 플라스토미터(Gieseler plastometer)에 의한 측정으로 최고 유동도가 2ddpm 미만인 것이다. 또한, 페로코크스는, 반응성이 우수한 것은 중요하지만, 고로 내에서 용이하게 분화(粉化)해 버리면 고로 내에서의 통기성의 악화를 초래하기 때문에, 어느 정도의 강도가 필요시 되고 있다. 일반적으로는, 석탄과 철광석의 배합 비율을, 7:3 정도로 하는 경우가 많고, 철광석의 비율이 그 이하가 되면 페로코크스의 반응성이 저하되는 경향이 있고, 한편 그 이상으로 해도 반응성의 향상이 작으며 또한 페로코크스 강도가 대폭으로 저하되는 경향이 있다. 강도에 관해서는, 예를 들면, 독립행정법인 신에너지·산업기술종합 개발기구에서 2006년도부터 실시된 「혁신적 제철 프로세스에 관한 연구」에서는, 목표로 하는 페로코크스의 드럼 강도(150회전 6㎜지수)가 82 이상으로 정의되어 있다.

종래, 이러한 페로코크스의 일 예로서, 특허문헌 1은, 휘발분 18mass％ 이하의 반(半)무연탄 및/또는 무연탄을 배합하여, 페로코크스의 융착 억제와 강도 유지를 위한 입도 조제법에 대해서 개시하고 있다. 또한, 특허문헌 2에는, 난연화성 석탄(특허문헌 2에 있어서 비점결탄, 점결성이 없는 석탄으로 기술)의 배합에 있어서, 철광석 중의 Fe와 O의 비율에 기초하여, 비점결탄의 배합 비율을 정하는 것이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 3에는, 철원으로서 사철(砂鐵)을 사용하여, 사철의 배합률에 따라서 비점결탄의 배합 비율을 결정하는 것이 개시되어 있다. 이들 문헌에 개시된 페로코크스는, 모두, 점결성이 없는 석탄을 최고 유동도의 값이 0ddpm의 물질, 예를 들면, 비점결탄이나 갈탄, 무연탄, 석유 코크스류, 석탄 등을 원료로 하고 있다.

이와 같이, 종래의 페로코크스는, 주로 점결성이 없는 석탄 등(최고 유동도의 값이 0ddpm의 물질, 예를 들면, 비점결탄, 갈탄, 무연탄, 석유 코크스류, 석탄)을 원료로 하고 있다. 그러나, 최고 유동도(이하, 「MF」로 약기함)의 값이 0ddpm인 석탄 중에는, JIS M 8801에 기재된 버튼 지수(이하, 「CSN」으로 약기함) 평가에서는, 근소하게 팽창하는 석탄도 존재하고 있어, MF가 0ddpm인 석탄 중에도 페로코크스 강도를 더욱 향상시키는 석탄이 존재하고 있지는 않을까라고 생각된다. 또한 상기의 CSN은, 공시료를 전용의 도가니에 넣어 820℃에서 급속 가열하고, 재고화(resolidification) 후의 코크스 케이크의 형상을 표준 윤곽도와 비교하여 적용시켜, 1, 1.5, 2…, 9 등의 이산값의 지수로 나타낸 것이다. 그 값이 작을수록 점결성이 부족하다고 여겨진다.

상기 버튼 지수(CSN)에 관해서는, 페로코크스가 아닌 성형 코크스의 제조에 관한 종래 기술로서, 예를 들면, 특허문헌 4에 개시된 기술이 있다. 이 문헌의 실시예에서는, CSN이 0.5인 열질탄(inferior quality coal)을 배합한 예가 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 5나 6에서는, CSN이 0∼1인 비점결탄이나 미점결탄을 배합한 예가 개시되어 있다. 그리고, 특허문헌 7에서는, CSN이 0∼1인 비점결탄이나 미점결탄 및 CSN이 1.5인 미점결탄을 배합한 예가 개시되어 있지만, CSN이 1.5인 미점결탄을 배합한 케이스에서는 성형 코크스 강도는 낮다.

일반적으로, 성형 코크스는 원료의 전부가 카본 원료로 구성되어 있지만, 석탄과 성질이 상이한 철광석을 함유하는 페로코크스의 경우는, 철광석에는 페로코크스로서 소성되었을 때에 강도를 부여하는 기능이 없기 때문에, 카본 원료로서 MF가 0ddpm보다 크고 또한 CSN이 0 이상인 석탄의 사용이, 바람직하다고 생각된다. 그러나, 페로코크스의 원료 배합에 관해서는, 종래, 특허문헌 2나 3과 같이, 배합 비율에 관한 기재는 있기는 하지만, 그 성상(MF, CSN)까지 검토한 것은 보이지 않는 것이 실정이다.

일본특허공보 제5017969호 일본특허공보 제4892929호 일본특허공보 제4892930호 일본특허공고공보 소57-80481호 일본특허공고공보 소62-45914호 일본특허공고공보 소59-8313호 일본특허공고공보 소52-20481호

페로코크스는, 일반적으로, 석탄과 같은 카본 원료와 철원인 철광석과의 혼합 원료의 성형물을 전용의 수형로에서 건류하여 제조된다. 그리고, 이 페로코크스에 대해서는, 고반응성이고 고강도의 것이 요구된다. 페로코크스의 고반응성화를 도모하기 위해서는, 철광석 혹은 탄소 함유율이 낮은 이연화성 석탄의 배합을 늘리는 것이 고려되지만, 철광석의 증배합은 페로코크스의 강도의 저하를 초래하기 쉽기 때문에, 탄소 함유율이 낮은 이연화성 석탄을 사용하는 편이 강도의 저하도 작아지기 때문에 바람직하다고 생각된다. 한편, 탄소 함유율이 낮은 이연화성 석탄은, 휘발분이 높기 때문에 페로코크스의 기공률이 상승할 우려가 있고, 탄소 함유율이 높은 석탄과 비교하여 강도 저하를 초래할 우려가 높다는 문제가 있다.

그 문제 해결을 위해서는, 수형(shaft type) 건류로 내에서의 성형물끼리의 융착을 억제하는 것을 목적으로 하여 배합되는 난연화성 석탄에 대해서도, 페로코크스 강도를 개선하는 바와 같은 석탄을 사용할 필요가 있다. 일반적으로, 성형물끼리의 융착은, 팽창하기 쉬운 석탄 혹은 수축량이 작은 석탄을 많이 배합한 경우에 발생하기 쉬운 것이 알려져 있다. 따라서, 페로코크스의 고강도화에는, 어느 정도는 팽창함과 함께 수축량이 작은 석탄을 선택 사용할 필요가 있고, 이연화성 석탄의 선택과 동일하게 난연화성 석탄의 선택은 중요하다.

본 발명의 목적은, 성형물끼리의 융착을 초래하는 일 없이 고강도의 페로코크스를 제조하기 위해 유효한 방법을 제안하는 것에 있다.

전술한 종래 기술이 안고 있는 과제에 대해서 예의 검토를 거듭한 결과, 발명자들은, 페로코크스 제조용 원료인 석탄으로서 난연화성 석탄의 버튼 지수를 적합한 범위로 하면, 성형물끼리의 융착을 초래하는 일 없이 페로코크스의 강도를 높일 수 있는 것을 밝혀내어, 본 발명을 개발했다. 또한, 난연화성 석탄의 성상에 따라서, 이연화성 석탄의 성상과 배합량을 적정하게 하는 것으로도 동일한 결과를 얻을 수 있는 것을 발견하여, 보다 넓은 범위에서의 원료 선택을 가능하게 할 수 있게 되었다.

즉, 본 발명은, 석탄과 철광석의 혼합물을 성형하고 건류하여 페로코크스를 제조하는 방법에 있어서, 상기 석탄으로서, 버튼 지수(CSN)가 2.0 이하인 난연화성 석탄을 사용하는 것을 특징으로 하는 페로코크스의 제조 방법을 제공하는 데에 있다.

또한, 본 발명의 페로코크스의 제조 방법은:

(1) 상기 석탄으로서, 버튼 지수(CSN)가 1.5∼2.0인 난연화성 석탄을 사용하는 것;

(2) 상기 석탄을 난연화성 석탄과 이연화성 석탄의 배합탄으로 하고, 또한 당해 난연화성 석탄은 버튼 지수(CSN)가 1.0이고 또한 휘발분이 17％ 이상인 석탄이고, 당해 이연화성 석탄은 당해 이연화성 석탄의 CSN과 전체 석탄 중의 배합비를 곱한 값이 0.3∼5.2의 범위에 있는 것;

(3) 상기 이연화성 석탄의 전체 석탄 중의 배합비가 0.8 이하인 것; 및

(4) 상기 석탄을 난연화성 석탄과 이연화성 석탄의 배합탄으로 하고, 당해 난연화성 석탄은 버튼 지수(CSN)가 1.5∼2.0인 석탄이고, 또한 당해 이연화성 석탄은 당해 이연화성 석탄의 CSN과 전체 석탄 중의 배합비를 곱한 값이 5.0 이하의 범위에 있는 것;

이 보다 바람직한 해결 수단이 되는 것으로 고려된다.

전술과 같이 구성함으로써, 본 발명에 의하면, 난연화성 석탄만을 사용해도 필요시 되는 강도의 페로코크스를 제조할 수 있고, 또한, 난연화성 석탄의 성상에 따라서 이연화성 석탄을 선택함으로써, 보다 넓은 범위에서의 석탄의 선택이 가능해지고, 이연화성 석탄으로서 탄소 함유율이 낮으며 가격이 저렴한 석탄을 사용해도, 높은 강도의 페로코크스의 제조가 가능하다. 또한, 본 발명을 적용하여, 탄소 함유율이 낮은 석탄을 이용할 수 있다면, 보다 고반응성인 페로코크스를 얻을 수 있고, 고로의 저환원재비(low reducing material ratio) 조업에 크게 기여한다.

도 1은 버튼 지수(CSN): 1.0인 난연화성 석탄을 이용한 경우의 건류 후 강도에 미치는 이연화성 석탄 CSN과 이연화성 석탄 배합비의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 2는 버튼 지수(CSN): 1.5, 2.0인 난연화성 석탄을 이용한 경우의 건류 후 강도에 미치는 이연화성 석탄 CSN과 이연화성 석탄 배합비의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3은 융착한 페로코크스의 외관 사진을 나타내는 도면이다.
도 4는 융착률에 미치는 난연화성 석탄의 CSN의 영향을 나타내는 도면이다.
도 5는 수형 건류로의 개략도이다.
도 6은 수형 건류로 내의 히트 패턴을 나타내는 그래프이다.
도 7은 페로코크스 강도의 경시 변화를 나타내는 그래프이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

본 발명은, 가령 열질인 석탄을 사용했다고 해도, 강도의 저하를 초래하는 바와 같은 일 없이, 고강도이고 고반응성의 페로코크스를 제조하는 방법이다. 즉, 이 방법은, 석탄과 철광석의 혼합물을 성형한 후 건류하여 페로코크스를 제조할 때에, 난연화성 석탄으로서, 버튼 지수(CSN)가 2.0 이하의 성상을 나타내는 석탄을 이용하는 것에 특징이 있다. 본 발명에 있어서 난연화성 석탄의 버튼 지수(CSN)를 2.0 이하로 한정한 것은, CSN 값이 2.0을 초과하는 석탄의 경우, 당해 난연화성 석탄과 철광석(난연화성 석탄과 철광석의 혼합 중량에 대한 철광석의 중량 비율: 30mass％인 경우) 그 성형물을 건류하면, 성형물끼리의 융착이 불가피하게 발생하여, 난연화성 석탄 첨가에 의한 융착 억제의 효과가 얻어지지 않기 때문이다.

또한, 난연화성 석탄의 버튼 지수(CSN)의 하한에 대해서는 특별히 한정하지 않지만, 난연화성 석탄의 버튼 지수(CSN)가 1.0인 경우, 후술하는 실시예로부터 분명한 바와 같이, 난연화성 석탄의 휘발분에 따라서는 목표 강도를 달성할 수 없는 경우가 있기 때문에, 난연화성 석탄의 버튼 지수(CSN)를 1.5∼2.0으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 석탄을 난연화성 석탄과 이연화성 석탄의 배합탄으로 하고, 난연화성 석탄은 버튼 지수(CSN)가 1.5∼2.0인 석탄으로 한, 본 발명의 예에 있어서, 이연화성 석탄은 당해 이연화성 석탄의 CSN과 전체 석탄 중의 배합비를 곱한 값이 5.0 이하의 범위에 있는 것이 적합하다. 그리고 또한, 석탄을 난연화성 석탄과 이연화성 석탄의 배합탄으로 하고, 또한 당해 난연화성 석탄은 버튼 지수(CSN)가 1.0인 석탄으로 한, 본 발명의 예에 있어서, 난연화성 석탄의 휘발분이 17％ 이상인 석탄이고, 당해 이연화성 석탄은 당해 이연화성 석탄의 CSN과 전체 석탄 중의 배합비를 곱한 값이 0.3∼5.2의 범위에 있는 것이 적합하다. 또한, 휘발분은 JIS M 8812에 의해 측정하고, 무수 무회 베이스(dry ash free base)로 표시하고 있다.

(실시예)

이하, 실시예에 의해, 난연화성 석탄 및 이연화성 석탄과의 배합탄을 사용한, 상기 적합예에 대해서 설명한다.

이 실험은, 하기의 순서에 따라 행했다. 난연화성 석탄 및 이연화성 석탄의 각 CSN(CSN의 변화에 수반하여 탄소 함유율이나 MF는 변화하고 있음)을 바꾸어 제조한 성형물의 건류 후 강도(페로코크스 강도)의 평가를 행했다. 난연화성 석탄 및 이연화성 석탄은, 각각 복수 브랜드의 석탄을 소정의 CSN이나 탄소 함유율이 되도록 배합했다. 사용한 석탄의 품위에 대해서는, 표 1에 이연화성 석탄의 품위를 나타내고, 표 2에 난연화성 석탄의 품위를 나타냈다. 철광석은 전체 철 함유율 57mass％인 것을 사용했다. 석탄, 철광석의 분쇄 입도는 모두 전량 3㎜ 이하이다. 또한, 표 2 중 최고 유동도 MF는, 기젤러 플라스토미터(Gieseler plastometer)에 의해 측정했다. MF의 낮은 범위는 감도가 낮다. 이 때문에, 본 건의 난연화성탄의 MF측정에서는, 각각 측정을 5회 행하고, 그 평균값을 MF 값으로서 구했다.

또한, 상기의 성형 처리는 이하의 방법으로 실시했다. 즉, 석탄, 철광석, 바인더의 배합률이 각각 전체 원료 중량에 대하여 65.8mass％, 28.2mass％, 6mass％가 되도록 혼합했다. 석탄에 대해서는, 이연화성 석탄과 난연화성 석탄의 2종 배합이다. 혼합 원료는, 고속 믹서에서 140∼160℃로 약 2분간 혼련하고, 그 혼련한 원료를 더블 롤형 성형기로 브리켓(briquette)했다. 롤의 사이즈는, 직경 650㎜×폭 104㎜로 하고, 주속 0.2㎧, 선압 4t/㎝로 성형했다. 성형물의 사이즈는 30㎜×25㎜×18㎜(6㏄)이고 형상은 달걀형이다.

다음으로, 전술과 같이 하여 얻어진 성형물은, 이하의 래버러토리 스케일(laboratory scale)로의 건류 수법에 따라 건류했다. 즉, 종횡 300㎜, 높이 400㎜의 건류캔에 성형물을 3kg충전하고, 로벽 온도 1000℃로 6시간 유지한 후, 질소 중에서 냉각했다. 그리고, 실온까지 냉각한 건류물을 채취하고, 강도 측정 및 융착률의 평가를 행했다. 강도의 평가는, 드럼 강도(DI¹⁵⁰ ₆)로 행했다. 또한, 이 DI¹⁵⁰ ₆은, JIS K2151의 회전 강도 시험법에 의해 15rpm, 150회전의 조건에서 입경 6㎜ 이상의 코크스의 질량 비율을 측정한 값이다. 목표 강도는 82 이상으로 했다. 융착률은, 건류물 전체 중량에 대한 융착물의 중량 백분율로 평가했다.

<실시예 1: 배합탄에 있어서의 난연화성 석탄의 CSN 및 휘발분과 이연화성 석탄의 성상의 적합예에 대해서>

상기 실험의 결과에 대해서, 이연화성 석탄의 CSN과 석탄 전체 중량에 대한 이연화성 석탄 중량의 비율을 곱한 값에 대한 페로코크스 강도를 플롯한 그래프를 도 1에 나타낸다. 난연화성 석탄에는 CSN이 1.0인 석탄으로 휘발분 13.6％ 및 17.2％를 이용했다. 상기의 표 2에는 난연화성 석탄의 브랜드 J, K에 CSN 1.0인 석탄이 2종류 기재되어 있지만, 휘발분 13.6％인 경우는 브랜드 J, K를, 또한, 휘발분 17.2％인 경우는 브랜드 L, M을 각각 50mass％씩 배합했다.

표 3에, 도 1의 그래프의 데이터로서, 상기 난연화성 석탄에 배합한 이연화성 석탄의 배합 조건, 이연화성 석탄의 CSN과 석탄 전체 중량에 대한 이연화성 석탄 중량의 비율을 곱한 값 및, 난연화성 석탄의 CSN이 1.0인 석탄과 조합한 배합탄으로부터 얻은 페로코크스의 강도를 나타낸다. 어떤 이연화성 석탄을 이용해도 난연화성 석탄의 CSN이 1.0으로 휘발분 13.6％인 경우는, 특허문헌에 나타나 있는 실시예와는 상이하고, 건류 후 강도가 목표 강도를 대폭으로 하회하는 것을 알 수 있었다. 페로코크스는, 탄소 성분과 전혀 상용성이 없는 철광석을 함유하는 것이기 때문에, 거의 연화 용융하지 않고 팽창성을 나타내지 않는 난연화성 석탄을 배합하면, 당해 페로코크스 강도가 대폭으로 저하되기 쉽다고 생각된다.

도 1에 있어서 횡축의 값이 0인 경우의 플롯은, 난연화성 석탄만의 배합 결과를 나타내지만, 휘발분 13.6％인 경우는, 강도가 대폭으로 저하되어 있다. 한편, 휘발분 17.2％인 경우는, 그것만의 배합에 있어서 강도가 목표 근처인 것을 알 수 있다. 이연화성 석탄의 배합비가 0.1∼0.8인 경우에 있어서, 이연화성 석탄의 CSN과 이연화성 석탄 중량의 배합비를 곱한 값이 0.3∼5.2에 있어서 목표 강도를 상회하는 것을 알 수 있었다. 휘발분 17.2％인 경우도 CSN이 1.0으로 팽창성이 낮다고 생각되지만, 강점결탄보다 조금 탄화가 진행된 상태의 석탄이기 때문에, 휘발분 13.6％에 비교하여 가열에 수반하는 탄소 구조의 완화가 발생하기 쉽다. 이 때문에, 본 시험과 같이(실기(實機)의 샤프트로에 있어서도 급속 가열 조건) 급속 가열의 건류 조건에서는, 근소하게 연화했다고 추론되고, 목표 강도를 상회하는 범위가 인정되었다. 또한, 이연화성 석탄의 CSN과 이연화성 석탄 중량의 배합비를 곱한 값에 최적 범위가 존재하는 것은, 값이 작으면 석탄의 팽창이 작으며 입자 간 접착이 저하함에 의해, 또한, 값이 크면 건류물의 팽창에 수반하는 기공률의 증가에 의해 건류 후 강도가 저하되기 때문이라고 고려된다.

<실시예 2: 배합탄에 있어서의 난연화성 석탄의 CSN과 이연화성 석탄의 성상의 적합예에 대해서>

다음으로, 난연화성 석탄의 CSN이 1.5 및 2.0인 석탄에 대해서 검토했다. 즉, 표 2에 나타내는 것과 같이, CSN 1.5인 석탄 N, O 및 CSN 2.0인 석탄 P, Q를 각각 50mass％씩 배합한 것에 대해서 검토했다. 그 검토 결과에 대해서, 표 4에, 상기 난연화성 석탄에 배합한 이연화성 석탄의 배합 조건, 이연화성 석탄의 CSN과 석탄 전체 중량에 대한 이연화성 석탄 중량의 비율을 곱한 값 및, 난연화성 석탄의 CSN이 1.5 및 2.0인 석탄과 조합한 배합탄으로부터 얻은 페로코크스의 강도를 나타낸다. 그리고, 이 표 4의 결과에 기초하고, 이연화성 석탄의 CSN과 석탄 전체 중량에 대한 이연화성 석탄 중량의 비율을 곱한 값에 대한 페로코크스 강도를 플롯한 그래프를 도 2에 나타낸다.

표 4 및 도 2에 나타내는 결과에서, 이연화성 석탄의 배합비가 0.8 이하인 경우에 있어서, 이연화성 석탄의 CSN과 이연화성 석탄 중량의 배합비를 곱한 값의 어느 범위에서도, 도 1에 나타내는 난연화성 석탄의 CSN이 1.0인 경우보다도 높은 강도가 얻어지는 것을 알 수 있었다. 또한, 이연화성 석탄의 CSN과 이연화성 석탄 중량의 배합비를 곱한 값이 5.0 이하의 범위에서 목표 강도 이상이 되는 것도 알았다. 또한, 이연화성 석탄의 CSN과 이연화성 석탄 중량의 배합비를 곱한 값에 최적 범위가 존재하는 것은, 값이 크면 건류물의 팽창에 수반하는 기공률의 증가에 의해 건류 후 강도가 저하되기 때문이라고 고려된다.

<실시예 3: 배합탄에 있어서의 난연화성 석탄의 CSN의 적합예에 대해서>

난연화성 석탄의 CSN이 2.5인 경우에 대해서는, 건류물의 융착의 우려가 발생한다. 도 3에 융착한 예의 사진을 나타낸다. 표 5 및 도 4는, 난연화성 석탄의 CSN이 2.0과 2.5인 2종류에 대해서, 이연화성 석탄의 CSN과 이연화성 석탄 중량의 배합비를 곱한 값에 대한 래버러토리 스케일로 건류한 때의 융착 시험의 결과를 나타낸 것이다. 표 2에는 난연화성 석탄의 P, Q로서 CSN: 2.5인 석탄이 2종류 기재되어 있지만, 이 시험에서는 이들을 각각 50mass％씩 배합했다. 도 4에 나타내는 결과에서, 난연화성 석탄의 CSN이 2.0인 경우는 융착률은 10％ 이하로 되어 있는 것을 알 수 있다. 한편, 난연화성 석탄의 CSN이 2.5인 경우는, 융착률이 대체로 20％ 이상이 되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 여기에서, 「융착률」이란, 제조한 페로코크스 질량 중 도 4에 나타내는 바와 같이 융착한 페로코크스의 질량 비율을 말한다.

상기의 건류 시험은, 성형물이 고정된 상태(고정층)로 건류한 것이다. 이러한 점, 연속 제조의 경우는, 수형로와 같이 로의 상부로부터 성형물을 투입하면서 로 하부에서 건류물을 연속적으로 배출하는 연속식이 된다. 일반적으로 고정층에 의한 건류의 쪽이 연속식보다 융착하기 쉽다고 고려된다. 다음으로, 발명자들은, 고정층에 의한 건류와 연속식 건류에 대해서 융착률의 차이를 평가하기 위해, 연속식 수형건류 벤치 플랜트에서 로 내 융착에 수반하는 배출 불량이 발생한 성형물을 래버러토리 스케일의 건류로에서 시험했다. 이 건류 시험에 있어서 10％ 이상의 융착률을 나타내는 성형물은, 연속식 건류로에서 로 내 융착에 수반하는 배출 불량이 발생했다. 도 4의 점선은, 연속식 건류로로 배출 불량이 되는 융착률의 하한값을 나타낸다. 난연화성 석탄의 CSN이 2.5인 경우, 연속식 건류에서는 융착의 우려가 큰 것을 알 수 있고, 난연화성 석탄의 CSN의 상한은 2.0으로 판명되었다.

<실시예 4: 그 외의 적합예에 대해서>

이 실시예에서는, 석탄, 철광석, 바인더의 배합률이 각각 전체 원료 중량에 대하여 65.8mass％, 28.2mass％, 6mass％가 되도록 혼합했다. 이연화성 석탄으로서 표 1의 A 탄을 난연화성 석탄으로서 표 2의 O 탄을 이용했다. 이연화성 석탄과 난연화성 석탄의 배합비는 1/9 및 7/3로 했다. 즉, 이연화성 석탄의 CSN과 석탄 전체 중량에 대한 이연화성 석탄 중량의 비율을 곱한 값은, 1/9인 케이스에서는, A 탄의 CSN 2.5에 이연화성 석탄의 배합비 0.1을 곱하면 0.25가 얻어진다. 또한, 7/3인 케이스에서는, A 탄의 CSN 2.5에 이연화성 석탄의 배합비 0.7을 곱하면 1.75가 얻어진다.

건류 시험에는 도 5에 나타내는 0.3t/d 수형 건류로를 이용했다. 치수는 지름 0.25m×높이 3m의 SUS제로 발생 가스의 냉각 설비를 구비한 연속향류식(continuous countercurrent type) 로이다. 로 정으로부터 로 하부 냉각대를 향하여 반응관 중심으로 약 10∼20㎝간격으로 열전대를 설치하고, 소정의 히트 패턴이 되도록 가열 조건을 결정했다. 본 실시예에서는 상단 전기로 700℃, 하단 전기로 850℃로 설정하고, 추가로 로 하에서 850℃의 고온 가스를 유량 60L/분으로 유통시켰다. 도 6에 하단 전기로 및 고온 가스의 온도를 850℃로 설정한 경우의 히트 패턴을 나타낸다. 반응관 중심의 최고 도달 온도는, 852℃이고, 그 온도에 있어서의 유지 시간은 약 60분이다. 이중 밸브를 통하여 그린 브리켓을 로 정에서 로 내로 투입하고, 로 하부로부터는 건류된 페로코크스가 연속적으로 배출된다. 30분 간격으로 배출된 페로코크스를 채취하고, 강도 측정을 실시했다. 결과를 도 7에 나타낸다.

도 7의 결과에서, 이하의 것을 알 수 있다. 우선, 페로코크스 배출로부터 2시간까지는, 성형물의 건류 온도가 충분하지 않은 조건의 건류물이 배출됐기 때문에, 페로코크스 강도는 모두 저강도였다. 그러나, 어느 페로코크스도 배출 개시로부터 2시간 이상에서 정상이 되고, 이연화성 석탄의 CSN＊배합비가 1.75인 케이스에서는, 배출 개시로부터 2시간 이상에서 목표 강도를 안정적으로 보존유지했다. 한편, 이연화성 석탄의 CSN＊배합비가 0.25인 케이스에서는, 목표 강도를 하회하는 상태로 일정값이 되었다.

이상의 점에서, 강도가 높은 페로코크스를 제조하기 위한 난연화성 석탄 및 이연화성 석탄의 적합한 조건은, 이하와 같은 것을 알 수 있었다.

우선, 강도가 높은 페로코크스를 제조하기 위해서는, 석탄으로서, 이연화성 석탄과 난연화성 석탄을 배합한 배합탄을 이용하는 것을 전제로서, 그 중의 난연화성 석탄에 대해서는, 버튼 지수(CSN)가 1.0인 경우는 휘발분이 17.0％ 이상 혹은 버튼 지수(CSN)가 1.5∼2.0인 석탄을 이용하는 것 및, 이연화성 석탄은 당해 이연화성 석탄의 CSN과 전체 석탄 중의 배합비를 곱한 값을 0.3∼5.2의 범위로 하는 것이 중요하다.

또한, 강도가 높은 페로코크스를 제조하기 위해서는, 석탄으로서, 이연화성 석탄과 난연화성 석탄을 배합한 배합탄을 이용하는 것을 전제로서, 그 중의 난연화성 석탄에 대해서는, 버튼 지수(CSN)가 1.5∼2.0인 석탄을 이용하는 것 및, 이연화성 석탄은 당해 이연화성 석탄의 CSN과 전체 석탄 중의 배합비를 곱한 값을 5.0 이하의 범위로 하는 것이 중요하다.

본 발명의 페로코크스의 제조 방법에 의하면, 강도가 높고 염가로 고반응성의 페로코크스를 제조할 수 있고, 얻어진 페로코크스를 석탄 원료로서 이용함으로써, 고로에서의 저환원재비 조업을 가능하게 할 수 있다.

Claims

석탄과 철광석의 혼합물을 성형하고 건류(乾留)하여 페로코크스를 제조하는 방법에 있어서,
상기 석탄으로서, 버튼 지수(CSN)가 2.0 이하인 난연화성(hardly softening) 석탄을 사용하는 것을 특징으로 하는 페로코크스의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 석탄으로서, 버튼 지수(CSN)가 1.5∼2.0인 난연화성 석탄을 사용하는 것을 특징으로 하는 페로코크스의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 석탄을 난연화성 석탄과 이연화성(easily softening) 석탄의 배합탄으로 하고, 또한 당해 난연화성 석탄은 버튼 지수(CSN)가 1.0이고 또한 휘발분이 17％ 이상인 석탄이고, 당해 이연화성 석탄은 당해 이연화성 석탄의 CSN과 전체 석탄 중의 배합비를 곱한 값이 0.3∼5.2의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 페로코크스의 제조 방법.
제3항에 있어서,
상기 이연화성 석탄의 전체 석탄 중의 배합비가 0.8 이하인 것을 특징으로 하는 페로코크스의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 석탄을 난연화성 석탄과 이연화성 석탄의 배합탄으로 하고, 당해 난연화성 석탄은 버튼 지수(CSN)가 1.5∼2.0인 석탄이고, 또한 당해 이연화성 석탄은 당해 이연화성 석탄의 CSN과 전체 석탄 중의 배합비를 곱한 값이 5.0 이하의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 페로코크스의 제조 방법.