TW201615814A

TW201615814A - 冶金用焦炭及其製造方法

Info

Publication number: TW201615814A
Application number: TW104126457A
Authority: TW
Inventors: Mikiya Nagayama; Kiyoshi Fukada; Takashi Matsui; Yusuke Dohi
Original assignee: Jfe Steel Corp
Priority date: 2014-08-15
Filing date: 2015-08-14
Publication date: 2016-05-01
Also published as: KR101879554B1; JPWO2016024512A1; CN106661458B; TWI570231B; KR20170027827A; JP6694161B2; CN106661458A; WO2016024512A1

Abstract

本發明提供一種有效利用惰性成分含量少的煤（低惰性物煤）而具有先前所未知的氣孔結構的高強度的冶金用焦炭及其製造方法。本發明的焦炭是將包含多個品種的煤且調配了10質量%以上、75質量%以下的低惰性物煤而成的混煤進行乾餾而得，所述低惰性物煤的最高流動度為80 ddpm以上、3000 ddpm以下且總惰性物量為3.5 vol.%以上、11.7 vol.%以下，在焦炭中的直徑為100 μm以上、3 mm以下的粗大氣孔中，圓形度為0.8以上的氣孔的剖面積的合計值相對於粗大氣孔的剖面積的合計值的比例設為10%以上。

Description

冶金用焦炭及其製造方法

本發明是有關於一種可藉由調整混煤所含的煤的種類、調配量而獲得高強度的冶金用焦炭的冶金用焦炭及其製造方法。

為了在高爐中製造生鐵，首先，必須藉由在高爐內交替裝入鐵礦石類與焦炭而分別填充成為層狀，藉由自送風口吹入的高溫的熱風將鐵礦石類或焦炭加熱，並且藉由主要由焦炭產生的CO氣體將鐵礦石類還原而熔製。為了穩定進行如此的高爐的作業，有效的是提高爐內的通氣性或通液性，因此，強度、粒度及反應後強度等各特性優異的冶金用焦炭的使用不可或缺。其中，強度認為是特別重要的特性。

如此，為了提高高爐等立式爐內的通氣性或通液性，有效的是使用高強度的冶金用焦炭。所述冶金用焦炭通常藉由利用日本工業標準K2151（JIS K 2151）所規定的旋轉強度試驗等的強度測定進行強度管理。通常，煤藉由乾餾而軟化熔融，彼此黏結而成為焦炭。因此，由於焦炭的強度會受到煤的軟化熔融特性的大的影響，故而為了提高焦炭的強度，必須正確評價煤的軟化熔融特性。所述軟化熔融特性是將煤加熱時發生軟化熔融的性質，通常可藉由軟化熔融物的流動性、黏度、黏接性、膨脹性等進行評價。

作為測定煤的軟化熔融特性、即煤的軟化熔融時的流動性的通常的方法，可列舉：JIS M 8801所規定的藉由吉塞勒塑性計（Gieseler Plastometer）法的煤流動性試驗方法。所述吉塞勒塑性計法是如下的方法：將粉碎成425 μm以下的煤放入坩堝中，以特定的升溫速度進行加熱，在刻度板上讀取施加了特定扭矩的攪拌棒的旋轉速度，並以每分鐘刻度盤度（dial division per minute，ddpm）表示。

另外，煤通常是調配存在有加熱時發生軟化熔融的活性成分與不軟化熔融的惰性成分，惰性成分經由活性成分而黏接。因此，焦炭強度會強烈地受到活性成分量與惰性成分量的平衡的影響，特別是惰性成分量的多少認為重要。

作為測定惰性成分量的通常的方法，可列舉：JIS M 8816所規定的煤的微細組織成分測定方法。所述方法是如下的方法：將粉碎成850 μm以下的煤與熱塑性或熱硬化性黏合劑調配而煤餅（briquette）化，將被驗表面研磨後，使用顯微鏡識別光學性質及形態學性質。所述方法是試樣中的各微細組織成分的含有率以對各成分測定的個數的百分率作為體積百分率的方法。總惰性物量（TI）可使用藉由所述方法求出的微細組織成分的含量，根據下述（1）式而求出。

總惰性物量（%）=絲煤素（%）+硬煤素（%）+（2/3）×半絲煤素（%）+礦物質（%）···（1）此處，含量全為vol.%。

另外，礦物質的含量可使用JIS M 8816所記載的帕爾（Parr）式，根據無水基準的灰成分與無水基準的總硫成分進行計算而求出。

用以製造高強度焦炭的煤調配的思路基本上是：將煤的構成成分大體分為不軟化熔融的纖維質部分（惰性成分）與軟化熔融的黏結部分（活性成分）的兩種，並分別使其最佳化的方法（非專利文獻1）。並且，將關於煤調配的思路進行發展，通常是根據煤化度參數與黏結性參數的兩個性狀進行調配設計的方法。

作為所述煤化度參數，可列舉：JIS M 8816的鏡煤素（vitrinite）平均最大反射率（Ro）或煤揮發分等。另外，作為所述黏結性參數，可列舉：最高流動度（MF）或組織平衡指數（CBI，Composition Balance Index）（例如、非專利文獻2）。另外，所述CBI是基於如下思路的指數：存在與混煤所含有的惰性成分的量對應的最佳的黏結成分的量，兩種成分的比率越接近最佳值則焦炭強度變得越高。

另外，專利文獻1中報告如下：考慮平均最大反射率（Ro）、最高流動度（MF）、總惰性物量（TI）的相互關係，在將平均最大反射率（Ro）、最高流動度（MF）設為特定值時所得的焦炭強度，根據總惰性物量（TI）的值而表現出向上凸的抛物線狀的關係，強度極大的惰性成分的量根據最高流動度（MF）的大小而變化。

專利文獻2中報告有根據包括最高流動度（MF）、總惰性物量（TI）的各種原料煤性狀，推測焦炭強度的方法。

如此，對調整混煤的性狀而製造具有所期望的焦炭強度的焦炭進行了各種嘗試，但先前的調配方法中，焦炭的氣孔結構幾乎類似。焦炭是氣孔率為約50%的多孔質體，預料氣孔的結構會對焦炭強度造成影響，但較佳地控制氣孔結構的方法仍未可知。現有技術文獻專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2007-246593號公報專利文獻2：日本專利特開昭61-145288號公報非專利文獻

非專利文獻1：「燃料協會誌」城著、Vol.26、1947年、p.1-p.10 非專利文獻2：「高爐、焦爐製程及原材料」（「Proc. Blast Furnace, Coke oven and Raw Materials」）、夏皮羅（Schapiro）等人著、Vol.20、1961年、p.89-p.112 非專利文獻3：「燃料協會誌」奧山等人著、Vol.49、1970年、p.736-p.743 非專利文獻4：「鐵與鋼」、齋藤等人著、Vol.100、2014年、p140-147

[發明所欲解決之課題]

在高爐作業時，若使用低強度的冶金用焦炭，則有如下擔憂：高爐內的粉的產生量增加而導致壓力損失增大，導致作業的不穩定化，並且導致爐內的氣流局部集中的所謂的氣流不均（blow-by）的問題。另外，在製造冶金用焦炭時，為了獲得焦炭品質的穩定化與高強度，而使用以特定比例調配了多個品種的煤的混煤作為原料。

作為影響焦炭的品質的煤性狀，重要的是平均最大反射率（Ro）、最高流動度（MF）等指標，為了製造高強度的冶金用焦炭，必須提高這些特性。但是，平均最大反射率（Ro）或最高流動度（MF）大的高品質的煤為高價，單純地提高所述高品質的煤的調配率，會直接關係到焦炭製造成本的增加，因此並非上策。

就構成所述混煤的單一煤性狀的加成性成立及品質管理的簡便性而言，混煤的性狀通常以混煤平均品質進行管理。但是，關於構成混煤的煤對焦炭品質分別造成何種影響、怎樣的煤會有效率地提高焦炭強度，不明瞭的方面多，亦有無法獲得設想的強度的案例。

特別是關於煤中的總惰性物量對焦炭強度的影響，仍未充分進行研究，其中幾乎未發現關於有效利用總惰性物量少的煤來獲得高強度的冶金用焦炭的方法。

本發明的目的在於提出一種強度等品質優異的冶金用焦炭及其製造方法。特別是本發明在於有效利用先前較少用作焦炭製造用原料的惰性成分含量少的煤（低惰性物煤），而提出具有先前所未知的氣孔結構的高強度的焦炭及其製造方法。 [解決課題之手段]

作為可解決所述課題、並且用以達成所述目的的有效的方法，在本發明中提出一種冶金用焦炭，其是將包含多個品種的煤且調配了10質量%以上、75質量%以下的低惰性物煤的混煤乾餾而得，所述低惰性物煤的最高流動度為80 ddpm以上、3000 ddpm以下且總惰性物量為3.5 vol.%以上、11.7 vol.%以下，且所述冶金用焦炭的特徵在於：在焦炭中的直徑為100 μm以上、3 mm以下的粗大氣孔中，圓形度為0.8以上的氣孔的剖面積的合計值相對於所述粗大氣孔的剖面積的合計值的比例為10%以上。或者，提出一種冶金用焦炭，其特徵在於：所述焦炭中的直徑為100 μm以上、3 mm以下的粗大氣孔的平均圓形度為0.35以上。

另外，本發明提出一種冶金用焦炭，其是將包含多個品種的煤且調配了10質量%以上、75質量%以下的低惰性物煤的混煤乾餾而得，所述低惰性物煤的最高流動度為80 ddpm以上、3000 ddpm以下且總惰性物量為3.5 vol.%以上、11.7 vol.%以下，且所述冶金用焦炭的特徵在於：在焦炭中的直徑為50 μm以上、200 μm以下的粗大氣孔中，圓形度為0.8以上的氣孔的剖面積的合計值相對於所述粗大氣孔的剖面積的合計值的比例為10%以上。或者，提出一種冶金用焦炭，其特徵在於：所述焦炭中的直徑為50 μm以上、200 μm以下的粗大氣孔的平均圓形度為0.55以上。

而且，在本發明的冶金用焦炭中，下述項認為是用以解決所述課題的更佳的方法：（1）使用調配了20質量%以上、75質量%以下的低惰性物煤的混煤作為所述混煤；（2）所述低惰性物煤的最高流動度為80 ddpm以上、小於1000 ddpm，且總惰性物量為3.5 vol.%以上、11.7 vol.%以下；（3）所述混煤所含的低惰性物煤的灰成分量為4.8質量%以上、8.6質量%以下；（4）所述最高流動度是依據JIS M 8801所規定的藉由吉塞勒塑性計法的煤流動性試驗方法而測定的值；（5）所述總惰性物量是依據JIS M 8816所規定的煤的微細組織成分測定方法，應用下述式而求出的值；總惰性物量（%）=絲煤素（%）+硬煤素（%）+（2/3）×半絲煤素（%）+礦物質（%）···（1）此處，含量全為vol.%。

另外，在本發明中提出一種冶金用焦炭的製造方法，其特徵在於：將包含多個品種的煤且調配了10質量%以上、75質量%以下的低惰性物煤的混煤乾餾而製造焦炭，所述低惰性物煤的最高流動度為80 ddpm以上、3000 ddpm以下且總惰性物量為3.5 vol.%以上、11.7 vol.%以下，在焦炭中的直徑為100 μm以上、3 mm以下的粗大氣孔中，圓形度為0.8以上的氣孔的剖面積的合計值相對於所述粗大氣孔的剖面積的合計值的比例為10%以上。或者，提出一種冶金用焦炭的製造方法，其特徵在於：製造所述焦炭中的直徑為100 μm以上、3 mm以下的粗大氣孔的平均圓形度為0.35以上的焦炭。

另外，本發明提出一種冶金用焦炭的製造方法，其特徵在於：將包含多個品種的煤且調配了10質量%以上、75質量%以下的低惰性物煤的混煤乾餾而製造焦炭，所述低惰性物煤的最高流動度為80 ddpm以上、3000 ddpm以下且總惰性物量為3.5 vol.%以上、11.7 vol.%以下，在焦炭中的直徑為50 μm以上、200 μm以下的粗大氣孔中，圓形度為0.8以上的氣孔的剖面積的合計值相對於所述粗大氣孔的剖面積的合計值的比例為10%以上。或者，提出一種冶金用焦炭的製造方法，其特徵在於：製造所述焦炭中的直徑為50 μm以上、200 μm以下的粗大氣孔的平均圓形度為0.55以上的焦炭。

而且，在本發明的冶金用焦炭的製造方法中，下述項認為是用以解決所述課題的更佳的方法：（1）使用調配了20質量%以上、75質量%以下的低惰性物煤的混煤作為所述混煤；（2）所述低惰性物煤的最高流動度為80 ddpm以上、小於1000 ddpm且總惰性物量為3.5 vol.%以上、11.7 vol.%以下；（3）所述混煤所含的低惰性物煤的灰成分量為4.8質量%以上、8.6質量%以下；（4）所述最高流動度是依據JIS M 8801所規定的藉由吉塞勒塑性計法的煤流動性試驗方法而測定的值；（5）所述總惰性物量是依據JIS M 8816所規定的煤的微細組織成分測定方法，應用下述式而求出的值；總惰性物量（%）=絲煤素（%）+硬煤素（%）+（2/3）×半絲煤素（%）+礦物質（%）···（1）此處，含量全為vol.%。 [發明的效果]

根據包含如上所述的構成的本發明，可製造具有與先前的冶金用焦炭不同的結構的高品質（高強度）的焦炭。於在高爐中使用此種高品質的焦炭時，有助於改善高爐等立式爐內的通氣性，並對進行穩定作業有效果。

發明者等人對各種煤的調配條件與焦炭強度的關係反覆進行努力研究。其結果發現，在由通常的煤的最高流動度（MF）與總惰性物量（TI）的關係，調配適量的總惰性物量（TI）少的煤、即惰性成分的含量少的低惰性物煤時，意外地生成具有與先前的冶金用焦炭不同結構的焦炭。而且發現，與根據先前的思路預測相比，所述焦炭的強度大幅提高，從而開發了本發明。

在先前的見解中，例如在非專利文獻2所記載的方法中，關於表示煤化度的程度的平均最大反射率（Ro）為0.9～1.2左右的煤，通常的認識是：在總惰性成分的含量（以下，簡稱為「總惰性物量」）為20 vol.%～30 vol.%時，焦炭強度變得極大，總惰性物量多於或少於所述範圍，焦炭強度均降低。另外，同樣的傾向亦在非專利文獻3中有揭示，仍報告了在總惰性物量為20 vol.%～30 vol.%時焦炭的鼓強度變得極大。所述情況亦在專利文獻1中有揭示，根據其揭示內容，揭示了總惰性物量為31%時焦炭強度變得極大。即，先前的見解指出在調配總惰性物量少的煤時，難以獲得高強度的焦炭。

但是，發明者等人發現亦存在以下情況：即便是總惰性物量少的煤、即低惰性物煤，只要將最高流動度（MF）及調配量恰當設置，則焦炭強度不僅不降低，而且與通常的調配相比，焦炭強度反而提高。

圖1是表示各種單一煤（個別品種煤）的吉塞勒最高流動度（logMF）與總惰性物量（TI）的關係的圖。如所述圖所示般可知，通常總惰性物量（TI）少的煤的最高流動度大。然而，為了製造高強度的焦炭，重要的是必須將煤粒子彼此的黏接性強化，同時不生成伴隨著發泡的連結氣孔。所述情況當最高流動度（MF）大時可期待黏接性，但有容易發泡且強度因連結氣孔的生成而降低的擔憂。因此，至今為止的煤調配的思路通常是以混煤的最高流動度（MF）變得恰當的方式進行管理。

但是，實際上存在即便最高流動度（MF）相同而總惰性物量（TI）亦不同的煤。所述煤在惰性成分為軟化熔融狀態下亦以固體存在，因此軟化熔融物表現出與漿料的物理特性接近的行為。即，煤若惰性成分的量多，則在軟化熔融狀態下的視黏度變大。所述情況一般認為最高流動度（MF）是測定一種視黏度，因此在最高流動度（MF）為相同水準的煤中，總惰性物量（TI）越大的煤（固相成分越多），則軟化熔融物中所存在的液體成分的黏度越小，反之，總惰性物量越少的煤，則軟化熔融物中的液體成分的黏度變得越大。一般認為，液體成分越變為低黏度，則促進乾餾中的氣孔的成長與合併而越容易形成連結氣孔，越容易生成包含粗大缺陷的焦炭。

為了確認所述情況，發明者等人調查了由先前的混煤（混煤a）而得的焦炭、及由混煤（混煤b）而得的焦炭的微結構，所述混煤（混煤b）是合計調配50質量%的總惰性物的含量為3.5 vol.%以上、11.7 vol.%以下且最高流動度（MF）為80 ddpm以上、3000 ddpm以下的低惰性物煤而成。此處，藉由先前法的混煤a的品質是：平均最大反射率（Ro）=1.00%、吉塞勒最高流動度（logMF）=2.5 logddpm、總惰性物量（TI）=34 vol.%，調配大量低惰性物煤的混煤b的品質是：平均最大反射率（Ro）=1.00%、吉塞勒最高流動度（logMF）=2.2 logddpm、總惰性物量（TI）=18 vol.%。將在相同的條件下對比較兩者的混煤進行乾餾而得的焦炭的顯微鏡照片表示於圖2。

根據圖2可知，與混煤a相比，在混煤b中獨立存在接近圓形的氣孔，在混煤b中，與藉由先前的調配的焦炭相比，可抑制氣孔的成長與合併，亦難以生成連結氣孔。

因此，發明者等人為了定量地評價先前的混煤（例如所述的混煤a）、與包含大量的低惰性物煤的混煤（例如所述的混煤b）的焦炭的氣孔結構的差異，而對定量評價氣孔的形態的方法進行研究，所述低惰性物煤中總惰性物的含量為3.5 vol.%以上、11.7 vol.%以下且最高流動度（MF）為80 ddpm以上、3000 ddpm以下。

作為評價氣孔的形態的方法，根據氣孔的剖面的觀察結果，有以由氣孔的某剖面的面積、與其周長算出的圓形度進行評價的方法。圓形度以下述（2）式表示，所述圓形度取0～1的值，越接近1，則越接近圓形。圓形度=4π·氣孔面積/（氣孔周長）² ···（2）

作為觀察氣孔的剖面的方法的例子，有X射線CT斷層攝影法；或者在將焦炭試樣嵌入至樹脂後，對剖面進行研磨而藉由顯微鏡進行觀察的方法。若藉由此種方法獲得焦炭的剖面的圖像，則可使用圖像解析軟體獲得所觀察的氣孔的面積或周長的資料。另外，在藉由光學顯微鏡的剖面觀察中，難以擴大1次圖像攝影的視野，因此較佳為使用3個視野以上的觀察圖像進行圓形度的評價。

此時，根據各剖面圖像的攝影範圍或解析度，而需要恰當地設定要求圓形度的氣孔的大小的範圍。如上所述般，一般認為連結氣孔會影響焦炭的強度，因此較佳為對某種程度以上的大小的氣孔評價圓形度。另外，為了定義氣孔的大小，而在本發明中使用最大費雷特徑（Feret diameter）。所謂費雷特徑，是與某圖形外切的長方形的縱及橫的長度，所謂最大費雷特徑，是指與某氣孔外切的長方形中最長邊的長度。

發明者等人對於藉由X射線CT斷層攝影所得的剖面圖像，將最大費雷特徑為100 μm以上、3 mm以下的全部氣孔設為粗大氣孔而作為調查對象。對於藉由光學顯微鏡而得的焦炭剖面圖像，將顯微鏡的觀察倍率設為200倍，將最大費雷特徑為50 μm以上、200 μm以下的氣孔設為粗大氣孔而作為調查對象。另外，此時，若在剖面圖像中未容納整個氣孔，則無法正確地求出最大費雷特徑，因此自評價對象排除。

作為焦炭整體的氣孔結構的評價指標，將粗大氣孔的平均圓形度、及粗大氣孔中的圓形度成為0.8以上的氣孔定義為圓形氣孔，並對圓形氣孔在粗大氣孔的全部氣孔面積中所佔的比例進行評價。

改變調配構成而製造焦炭，根據X射線CT像求出圓形氣孔的比例，調查低惰性物煤的調配率與圓形氣孔的比例的結果為圖3。如圖3所示般，確認到在低惰性物煤的調配率為10質量%以上、75質量%以下的範圍內，圓形氣孔的比例變高。根據以上所述可知，與藉由先前的調配而成的焦炭相比，藉由調配恰當的量的低惰性物煤可抑制氣孔的成長與合併，並且容易形成圓形的氣孔。

表1中，將圖3所示的藉由X射線CT求出的粗大氣孔中的圓形氣孔的比例與平均圓形度、藉由所述方法的根據光學顯微鏡觀察求出的粗大氣孔中的圓形氣孔的比例、平均圓形度、混煤的平均品質及焦炭強度的測定結果一併表示。

根據表1可知，在低惰性物煤的調配率為10質量%以上、75質量%以下的範圍內，焦炭強度成為84.5以上，在所述例中，根據X射線CT求出的最大費雷特徑為100 μm以上、3 mm以下的粗大氣孔中的圓形氣孔的比例成為10%以上。另外，在獲得焦炭強度為84.5以上的焦炭的例中，根據光學顯微鏡觀察求出的最大費雷特徑為50 μm以上、200 μm以下的粗大氣孔中的圓形氣孔的比例亦成為10%以上。根據以上所述可知，為了製造高強度焦炭，較佳為使用低惰性物煤的調配比例為10質量%～75質量%的範圍的混煤，且焦炭中的粗大氣孔中的圓形氣孔的比例成為10%以上。

而且，根據表1可知，在焦炭強度成為84.5以上的例中，根據X射線CT求出的最大費雷特徑為100 μm以上、3 mm以下的粗大氣孔的平均圓形度為0.35以上的情況；及根據光學顯微鏡觀察求出的最大費雷特徑為50 μm以上、200 μm以下的粗大氣孔的平均圓形度為0.55以上的情況。因此可知，為了製造高強度焦炭，較佳為使用低惰性物煤的調配比例為10質量%～75質量%的範圍的混煤，且焦炭中的最大費雷特徑為100 μm以上、3 mm以下的氣孔的平均圓形度成為0.35以上，或者最大費雷特徑為50 μm以上、200 μm以下的氣孔的平均圓形度成為0.55以上。

將表1的幾個焦炭的光學顯微鏡照片的例子表示於圖4。另外，將X射線CT觀察結果的例子表示於圖5。

[表1] （註1）低惰性物煤：最高流動度為80 ddpm以上、3000 ddpm以下且總惰性物量為3.5 vol.%以上、11.7 vol.%以下的煤（註2）根據藉由X射線CT的剖面觀察求出的值（註3）根據藉由200倍光學顯微鏡的剖面觀察求出的值

一般認為，藉由使低惰性物煤的調配率增加而圓形的氣孔增加，因所述圓形氣孔的增加而可避免應力集中在氣孔。在非專利文獻4中揭示有：在氣孔徑均勻時，氣孔的圓形度低的焦炭的強度變小，其原因在於所述情況下應力會部分地集中在圓形度低的氣孔的尖端的部分。如此可知，應力集中在圓形度低的氣孔，而使強度降低，一般認為，在藉由本發明法而製造的焦炭中，藉由圓形氣孔增加而難以引起應力集中，從而強度變高。另外，在本發明中，使用圓形度高的氣孔在特定大小以上的氣孔中所佔的比例大作為圓形度高的氣孔變多的指標，但調查圓形度的氣孔的大小、或圓形度的表現方法可適當變更。例如可調查50 μm以上的氣孔的圓形度，亦可將所調查的氣孔的圓形度的中間值、最頻值、範圍等作為指標。另外，用以定義圓形氣孔的圓形度的臨界值亦可適當變更。

如此在調配大量的低惰性物煤的情況下，生成微結構與先前不同的焦炭，是先前所未知而發明者等人新發現的見解。如此，藉由生成微結構與先前不同的焦炭，低惰性物煤的利用並非基於先前的調配技術的延伸線上的思路而進行，而是暗示應基於新的調配的基準而進行。

一般認為，為了抑制連結氣孔的形成而製造高強度的焦炭，有效的是靈活利用總惰性物量少、且軟化熔融物中的液體成分的黏度高的煤，但具體的調配條件並不顯而易見。由於難以認為總惰性物量（TI）與連結氣孔的形成量及對所述焦炭強度的影響存在線形關係，因此發明者等人藉由進行大量的實驗而弄清以下所示的最佳的煤性狀條件。

根據以上的說明而明瞭的是：為了藉由使用低惰性物煤而導致焦炭強度提高，理想的是使用可實現煤粒子彼此的良好的熔接，具有不形成連結氣孔的程度的最高流動度（MF），且總惰性物量（TI）低的煤，所述範圍可以說最高流動度（MF）理想的是80 ddpm以上、3000 ddpm以下，總惰性物量（TI）理想的是3.5 vol.%以上、11.7 vol.%以下。

此處，在低惰性物煤的吉塞勒最高流動度（MF）的值小於80 ddpm時，會導致黏接性不足。另一方面，若所述值超過3000 ddpm，則容易生成連結氣孔而欠佳。更理想的MF值為80 ddpm～1000 ddpm，更佳為150 ddpm～900 ddpm左右。

另外，若低惰性物煤的總惰性物量（TI）小於3.5 vol.%，則作為骨材而有助於強度提高的惰性物量不足。另一方面，若所述量超過11.7 vol.%，則失去因使用低惰性物煤所帶來的效果。更理想的TI為4 vol.%～10 vol.%左右。

另外，此種低惰性物煤的調配比例若過少（＜10質量%），則效果難以表現，反之，若過多（＞75質量%），則混煤中的總惰性物量（TI）變得過低，而失去作為包含來自熔融成分的組織與來自惰性成分的組織的複合材料的特性，而強度難以表現。因此，低惰性物煤的理想的調配比例為10質量%以上、75質量%以下。理想為20質量%～75質量%左右，更理想為20質量%～65質量%左右。

另外，所述惰性物煤中的灰成分亦與總惰性物組織同樣，是在軟化熔融狀態下以固體存在的成分。但是，在與來自碳質的惰性成分比較時，有灰成分因密度高而體積比例低且更細地分散的傾向。因此，與總惰性物量（TI）相比，影響度小，但理想為灰成分量亦低，所述灰成分量以乾燥基準的值計最理想為4.8質量%以上、8.6質量%以下。更理想為5.0質量%～8.0質量%。

另外，在本發明中，低惰性物煤在混煤中所佔的調配量推薦為10質量%～75質量%，作為其餘部分的煤，例如適當調配總惰性物量不為3.5 vol.%以上、11.7 vol.%以下、或吉塞勒最高流動度不為80 ddpm以上、3000 ddpm以下的強･弱黏結煤、準強黏結煤、低揮發成分煤或非黏結煤、改質煤等通常煤。其調配量為25質量%～90質量%左右。另外，混煤亦可包含黏結材料、油類、粉焦炭、石油焦炭、樹脂類、廢棄物等添加物。

另外，如上所述般，在本發明中，有效的是調配特定量的具有所述條件、即特定的最高流動度（MF）與特定的總惰性物量（TI）的低惰性物煤。而且，為了確保作為混煤的始終穩定的基質強度，較佳為所述混煤的表示煤化度的程度的平均最大反射率（Ro）調整為0.95%～1.20%左右。實施例

＜實施例1＞所述實施例表示將混煤進行乾餾而製造焦炭時的試驗結果。在所述試驗中，使用以作為通常的強度支配因子的混煤的平均最大反射率（Ro）及吉塞勒最高流動度（MF）的常用對數值（logMF）的加權平均值大致固定的方式製備的混煤。混煤是使用表2所示的煤A～煤P而製備。另外，平均最大反射率（Ro）是依據JIS M 8816而測定，吉塞勒最高流動度（MF）是依據JIS M 8801而測定，其常用對數值（logMF）亦一併表示於表2。揮發成分（VM）與灰成分（Ash）是依據JIS M 8812而測定，分別以乾燥基準%表示。總惰性物量（TI）是根據JIS M 8816使用（1）式而求出。

乾餾試驗使用可模擬實際爐的電爐。煤粒子的粉碎條件設為3 mm以下100%，填充條件設為水分8質量%、體積密度750 kg/m³ ，乾餾條件設為乾餾溫度1050℃、乾餾時間6小時。在所得的焦炭的性狀評價中使用JIS K 2151所規定的鼓150轉15 mm指數即DI（150/15）。另外，焦炭的CO₂ 反應後強度（CSR）依據ISO18894進行測定。將各混煤的調配構成（各煤的乾燥基準調配比率（質量%））及乾餾試驗的結果表示於表3。

[表2]

與調配了20質量%的總惰性物量（TI）為13.2 vol.%而多於較佳的範圍的煤I的調配1-2、調配了20質量%的最高流動度（MF）高至10964 ddpm的煤J的調配1-3相比，使用調配了20質量%的最高流動度（MF：447 ddpm）與總惰性物量（TI：6.7 vol.%）均低的煤K的調配1-1進行乾餾而得的焦炭，表現出高的強度。

對平均最大反射率（Ro）高於煤I（=0.77%）、煤J（=0.79%）、煤K（=0.76%）的煤L（Ro：1.06%）、煤M（Ro：1.11%）的調配效果進行比較，結果是，與調配了20質量%的總惰性物量（TI）高至24.0 vol.%的煤L的調配2-2相比，由調配了20質量%的最高流動度（MF）與總惰性物量（TI）均低的煤M的調配2-1而得的焦炭，表現出高的強度。在調配確認了焦炭強度提高的煤K及煤M以及最高流動度（MF）及總惰性物量（TI）相對較接近的煤N、煤O的情況下，亦同樣可製造高強度焦炭（調配3-1、調配4-1）。

根據以上的試驗結果可知，調配了20質量%的最高流動度（MF）為80 ddpm以上、3000 ddpm以下且總惰性物量（TI）為3.5 vol.%以上、11.7 vol.%以下的範圍的低惰性物煤者，可製造高強度的冶金用焦炭。

繼而，為了確認已發現焦炭強度的提高效果的所述煤K、煤M的調配率的影響，而進行試驗。所述試驗調配了煤K與煤M共計40質量%、50質量%、75質量%、80質量%的調配5-1、調配5-2、調配5-3、調配5-4的焦炭強度進行比較。其結果如表3所示般，所述調配率為40質量%～75質量%的調配5-1～調配5-3（實施例5～7）可製造高強度的焦炭。但是，在所述煤K、煤M 的調配率為80質量%的調配5-4（比較例4）中，發現強度大幅降低。其原因認為，由於混煤的總惰性物量（TI）變低，因此失去作為包含來自熔融成分的組織與來自惰性成分的組織的複合材料的特性。另外，在降低煤K與煤M的合計調配率時，在調配10質量%的實施例8（調配5-5）中，強度為84.5，但若調配率變為8質量%（比較例5、調配5-6），則強度降低至84.1。

而且可知，使用30質量%的最高流動度（MF）為小於1000 ddpm的836 ddpm的煤P的調配10-1、及包含35質量%的煤P與25質量%的最高流動度（MF）及總惰性物量（TI）均低的煤M的10-2，均表現出高的鼓強度。對藉由本發明的方法而得的高強度焦炭（表中記載為實施例）測量所述粗大氣孔的圓形度，並測定粗大氣孔中的圓形氣孔的面積比例，結果均為10%以上。

另為，作為焦炭強度，對於鼓強度（DI）（150/15）以外的強度指數、例如CO₂ 反應後強度（CSR），亦發現同樣的傾向。其原因認為，因氣孔結構的差異引起的強度表現機制對於例如CO₂ 反應後強度亦同樣地發揮作用。

[表3] （註）根據藉由200倍光學顯微鏡的剖面觀察求出的值

＜實施例2＞在實施例1中，將混煤的平均最大反射率（Ro）統一為1.05而進行實驗。通常可以說混煤的平均最大反射率（Ro）會對焦炭基質部的強度造成影響，而與在本發明中明瞭的連結氣孔的生成無關。因此，本發明的技術亦可應用於平均最大反射率（Ro）不同的混煤。

為了確認所述情況，而藉由與實施例1相同的方法，改變各煤的調配率，製備Ro不同的混煤，並對將所述混煤進行乾餾而得的焦炭的強度進行評價。將各混煤的調配構成（各煤的乾燥基準調配比率（質量%））及乾餾試驗的結果表示於表4。在最大反射率（Ro）高的混煤中，基質部的強度變高，因此有焦炭強度亦高的傾向，但發現最高流動度（MF）為80 ddpm以上、3000 ddpm以下且總惰性物量（TI）為3.5 vol.%以上、11.7 vol.%以下的範圍的K煤、M煤、N煤的合計調配率過高或過低均有導致強度降低的傾向，以與實施例1相同的方式，在將最高流動度（MF）為80 ddpm以上、3000 ddpm以下且總惰性物量（TI）為3.5 vol.%以上、11.7 vol.%以下的範圍的煤的調配率為10～75質量%的範圍的混煤進行乾餾時，可獲得強度高的焦炭。另外，在本實施例中，圓形氣孔的比例亦為10%以上。

[表4] （註）根據藉由200倍光學顯微鏡的剖面觀察求出的值 [產業上之可利用性]

本發明的技術不僅有效作為所例示的冶金用焦炭及其製造技術，而且亦有效作為其他種類的立式冶金爐用焦炭或燃燒爐用焦炭及其等的製造方法。

無

圖1是表示單一煤的吉塞勒最高流動度（MF）與總惰性物量（TI）的關係的圖表。圖2是進行乾餾而得的焦炭的顯微鏡照片。圖3是表示低惰性物煤的調配率與焦炭中的圓形氣孔的比例的關係的圖表。圖4是低惰性物煤的調配率為10%、25%、75%時的焦炭的顯微鏡照片。圖5是低惰性物煤的調配率為0%、50%時的X射線電腦斷層成像（Computerized Tomography，CT）照片。

Claims

一種冶金用焦炭，其是將包含多個品種的煤且調配了10質量%以上、75質量%以下的低惰性物煤的混煤乾餾而得，所述低惰性物煤的最高流動度為80 ddpm以上、3000 ddpm以下且總惰性物量為3.5 vol.%以上、11.7 vol.%以下，且其特徵在於：在焦炭中的直徑為100 μm以上、3 mm以下的粗大氣孔中，圓形度為0.8以上的氣孔的剖面積的合計值相對於所述粗大氣孔的剖面積的合計值的比例為10%以上。
一種冶金用焦炭，其是將包含多個品種的煤且調配了10質量%以上、75質量%以下的低惰性物煤的混煤乾餾而得，所述低惰性物煤的最高流動度為80 ddpm以上、3000 ddpm以下且總惰性物量為3.5 vol.%以上、11.7 vol.%以下，且其特徵在於：在焦炭中的直徑為50 μm以上、200 μm以下的粗大氣孔中，圓形度為0.8以上的氣孔的剖面積的合計值相對於所述粗大氣孔的剖面積的合計值的比例為10%以上。
一種冶金用焦炭，其是將包含多個品種的煤且調配了10質量%以上、75質量%以下的低惰性物煤的混煤乾餾而得，所述低惰性物煤的最高流動度為80 ddpm以上、3000 ddpm以下且總惰性物量為3.5 vol.%以上、11.7 vol.%以下，且其特徵在於：焦炭中的直徑為100 μm以上、3 mm以下的粗大氣孔的平均圓形度為0.35以上。
一種冶金用焦炭，其是將包含多個品種的煤且調配了10質量%以上、75質量%以下的低惰性物煤的混煤乾餾而得，所述低惰性物煤的最高流動度為80 ddpm以上、3000 ddpm以下且總惰性物量為3.5 vol.%以上、11.7 vol.%以下，且其特徵在於：焦炭中的直徑為50 μm以上、200 μm以下的粗大氣孔的平均圓形度為0.55以上。
如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的冶金用焦炭，其中使用調配了20質量%以上、75質量%以下低惰性物煤的混煤作為所述混煤。
如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述的冶金用焦炭，其中所述低惰性物煤的最高流動度為80 ddpm以上、小於1000 ddpm且總惰性物量為3.5 vol.%以上、11.7 vol.%以下。
如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的冶金用焦炭，其中所述混煤中所含的低惰性物煤的灰成分量為4.8質量%以上、8.6質量%以下。
如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述的冶金用焦炭，其中所述最高流動度是依據JIS M 8801所規定的藉由吉塞勒塑性計法的煤流動性試驗方法而測定的值。
如申請專利範圍第1項至第8項中任一項所述的冶金用焦炭，其中所述總惰性物量是依據JIS M 8816所規定的煤的微細組織成分測定方法，應用下述式而求出的值；總惰性物量（%）=絲煤素（%）+硬煤素（%）+（2/3）×半絲煤素（%）+礦物質（%）···（1）此處，含量全為vol.%。
一種冶金用焦炭的製造方法，其特徵在於：將包含多個品種的煤且調配了10質量%以上、75質量%以下的低惰性物煤的混煤乾餾而製造焦炭，所述低惰性物煤的最高流動度為80 ddpm以上、3000 ddpm以下且總惰性物量為3.5 vol.%以上、11.7 vol.%以下，在所述焦炭中的直徑為100 μm以上、3 mm以下的粗大氣孔中，圓形度為0.8以上的氣孔的剖面積的合計值相對於所述粗大氣孔的剖面積的合計值的比例為10%以上。
一種冶金用焦炭的製造方法，其特徵在於：將包含多個品種的煤且調配了10質量%以上、75質量%以下的低惰性物煤的混煤乾餾而製造焦炭，所述低惰性物煤的最高流動度為80 ddpm以上、3000 ddpm以下且總惰性物量為3.5 vol.%以上、11.7 vol.%以下，在所述焦炭中的直徑為50 μm以上、200 μm以下的粗大氣孔中，圓形度為0.8以上的氣孔的剖面積的合計值相對於所述粗大氣孔的剖面積的合計值的比例為10%以上。
一種冶金用焦炭的製造方法，其特徵在於：將包含多個品種的煤且調配了10質量%以上、75質量%以下的低惰性物煤的混煤乾餾而製造焦炭，所述低惰性物煤的最高流動度為80 ddpm以上、3000 ddpm以下且總惰性物量為3.5 vol.%以上、11.7 vol.%以下，所述焦炭中的直徑為100 μm以上、3 mm以下的粗大氣孔的平均圓形度為0.35以上。
一種冶金用焦炭的製造方法，其特徵在於：將包含多個品種的煤且調配了10質量%以上、75質量%以下的低惰性物煤的混煤乾餾而製造焦炭，所述低惰性物煤的最高流動度為80 ddpm以上、3000 ddpm以下且總惰性物量為3.5 vol.%以上、11.7 vol.%以下，所述焦炭中的直徑為50 μm以上、200 μm以下的粗大氣孔的平均圓形度為0.55以上。
如申請專利範圍第10項至第13項中任一項所述的冶金用焦炭的製造方法，其中使用調配了20質量%以上、75質量%以下的低惰性物煤的混煤作為所述混煤。
如申請專利範圍第10項至第14項中任一項所述的冶金用焦炭的製造方法，其中所述低惰性物煤的最高流動度為80 ddpm以上、小於1000 ddpm，且總惰性物量為3.5 vol.%以上、11.7 vol.%以下。
如申請專利範圍第10項至第15項中任一項所述的冶金用焦炭的製造方法，其中所述混煤中所含的低惰性物煤的灰成分量為4.8質量%以上、8.6質量%以下。
如申請專利範圍第10項至第16項中任一項所述的冶金用焦炭的製造方法，其中所述最高流動度是依據JIS M 8801所規定的藉由吉塞勒塑性計法的煤流動性試驗方法而測定的值。
如申請專利範圍第10項至第17項中任一項所述的冶金用焦炭的製造方法，其中所述總惰性物量是依據JIS M 8816所規定的煤的微細組織成分測定方法，應用下述式而求出的值；總惰性物量（%）=絲煤素（%）+硬煤素（%）+（2/3）×半絲煤素（%）+礦物質（%）···（1）此處，含量全為vol.%。