TWI485237B - Forming blended coal and its manufacturing method, and coke and its manufacturing method - Google Patents

Description

成形摻合煤炭及其製造方法，以及焦炭及其製造方法

本發明係有關一種使用以溶劑萃取處理煤所得的無灰炭與其副生成物之副生成炭的成形摻合煤炭及其製造方法，特別是有關形成焦炭原料之摻合炭，以及以該摻合炭所製造的焦炭。

以高爐法製鐵時所使用的焦炭，以在高爐內不容易被擊潰的方式，確保指定的機械強度、反應性、表觀密度、及通氣性時被要求必要焦炭塊的大小或分布等之各種特性。適合於此等焦炭之原料，通常使用稱為「原料炭」之黏結性或流動性、或煤化度在指定範圍之品質高，與一般的鍋爐用燃料煤相比時，為高價煤之強黏結炭。近年來，因資源量欠缺或價格高漲，試行於焦炭之原料中使用較為低價的品質低的煤，例如實施各種開發在強黏結炭中摻合多量的低品質炭之技術。

此外，煤係被利用作為資源之有效利用時經改質的改質炭，特別是近年來就作為燃料之高效率利用而言，即進行使無灰炭(超級煤(hyper coal))之開發活用化。無 灰炭由於自煤中除去大半部分的灰分，實質上不含灰分(目標200質量ppm以下)，構造上具有自縮合芳香環為2,3環之較低分子量的成分至約5,6環之高分子量成分為止的廣泛的分子量分布。因此，在加熱下具有高流動性。於煤中如黏結炭在約400℃之高溫下具有熱可塑性，惟一般而言無灰炭與原料煤之品質無關，在200~300℃下熔融(具有軟化熔融性)。此處，進行開發生成該特性，作為焦炭製造用黏接性之應用(例如參照專利文獻1)，而且，近年來試行藉由使用該無灰炭作為原料，製造碳材料。

無灰炭係藉由使煤以與該煤之親和性高的溶劑，在高溫下進行萃取，使不會溶解於溶劑中之灰分作為殘渣沉澱，且自作為上層澄清液所分離的萃取物(液體部分)除去溶劑而製造(例如參照專利文獻2~4)。另外，分離萃取物的殘分(非液體部分)，藉由蒸餾法或蒸發法回收溶劑(例如參照專利文獻3)，生成由灰分等之不溶於溶劑的成分所形成的殘渣作為副生成物。

[習知技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2008-174592號公報

[專利文獻2]日本專利第3198305號公報

[專利文獻3]日本專利第4061351號公報

[專利文獻4]日本專利第4708463號公報

該副生成物被稱為副生成炭，含有大量灰分，惟在無灰炭之製造過程中除去水份時，具有充分的蒸發量，可使用作為各種燃料用。另外，副生成炭由於通常來自無法被使用於焦炭原料中之一般炭者，只要是該物可使用作為焦炭的原料即可，且可更為低價製造焦炭。

然而，由於副生成炭為自煤取得黏結成分之無灰炭後所殘留的煤成分，故缺乏流動性或黏結性，於焦炭原料中使用該物時，判斷即使僅含有少量，焦炭強度仍顯著降低。

本發明有鑑於前述問題點，其課題係提供一種有效地活用無灰炭之副生成物的副生成炭，有關形成混合有副生成炭之摻合炭的處理性或簡便性優異的成形物，且即使進一步含有流動性或黏結性低的副生成炭，於作為焦炭原料進行乾餾時，仍具有充分強度的焦炭及其製造方法。

本發明係提供下述之成形摻合煤炭、焦炭、成形摻合煤炭之製造方法、及焦炭之製造方法。

(1)一種成形摻合煤炭，其係包含在粒狀之煤中混合含有可溶於煤之溶劑的成分之無灰炭與自煤中除去前述可溶於溶劑之成分而得的副生成炭之摻合炭的成形摻合煤炭，其特徵為前述摻合炭含有3重量%以上之前述無灰炭、8重量%以下之前述副生成炭、殘餘成分為前述粒狀之煤。

(2)如(1)記載之成形摻合煤炭，其中前述粒狀之煤之90%以上為直徑2mm以下。

(3)如(2)記載之成形摻合煤炭，其中前述粒狀之煤中超過60%為直徑1mm以下。

如此藉由規定無灰炭及副生成炭之摻合，結果作為生成物不一致的煤等變得堅固，且由於藉由成形而使煤、無灰炭，副生成炭互相堅固地黏結，即使含有副生成炭，仍可形成具有充分強度的焦炭之成形摻合煤炭。

(4)如(1)~(3)中任一項記載之成形摻合煤炭，其中前述粒狀之煤係最大流動度MF值(log(ddpm))為0.2~2.0，平均最大反射率Ro值為0.8~1.1。

如此藉由規定煤之指定特性，即使在焦炭原料中具有不適合的煤，仍可進行乾餾形成製造具有充分強度的焦炭時之成形摻合煤炭。

(5)一種焦炭，其特徵為將含有如(4)記載之成形摻合煤炭之煤混合物乾餾而成。

如此藉由使用指定摻合的成形炭，即使含有副生成炭，仍可形成強度充分且均勻的焦炭，得到原料成本低的焦炭。

(6)一種成形摻合煤炭，其特徵為包含以溶劑萃取煤，分離萃取液與殘渣，且自前述萃取液除去前述溶劑，製造含有可溶於前述煤之前述溶劑的成分之無灰炭的無灰炭製造步驟，自前述無灰炭製造步驟中所分離的前述殘渣除去前述 溶劑，製造副生成炭之副生成炭製造步驟，將煤粉碎成粒狀之煤粉碎步驟，在前述粒狀之煤中混合前述無灰炭與前述副生成炭，製得含有3重量%以上之前述無灰炭與8重量%以下之前述副生成炭之摻合炭的混合步驟，及使前述摻合炭成形的成形步驟。

(7)如(6)記載之成形摻合煤炭之製造方法，其中於前述成形步驟中前述摻合煤炭之溫度為80~200℃。

藉由該順序進行，將煤粉碎成粒狀，可適當地與無灰炭等混合，結果成形時變得堅固。而且，藉由規定摻合無灰炭及副生成炭，可製造作為充分強度的焦炭原料之成形摻合煤炭。另外，藉由於成形時使摻合炭為指定溫度內，可提高成形摻合煤炭之強度，且表層不易產生剝離或剝離脫離的情形，此外，由於煤、無灰炭、副生成炭互相堅固地黏結，即使含有副生成炭，仍可形成適合的焦炭原料。

(8)一種焦炭之製造方法，其係包含將含有藉由如(6)或(7)記載之成形摻合煤炭之製造方法所製造的成形摻合煤炭之煤混合物乾餾的步驟。

如此由於完全成形成摻合炭，可製造於製造生鐵時可使用的焦炭。

藉由本發明之成形摻合煤炭，可製得適合於保管或搬運時之燃料或焦炭原料。藉由本發明之焦炭，使用副生成 炭，以低原料成本得到充分的強度。而且，藉由本發明之成形摻合煤炭之製造方法及焦炭之製造方法，由於可有效地利用副生成炭，故可提高製造無灰炭時之經濟性。

10‧‧‧改質炭製造裝置

1‧‧‧溶劑儲藏槽

2‧‧‧漿料調製槽

3‧‧‧預熱器

4‧‧‧萃取槽

5‧‧‧重力沉降槽

6‧‧‧固成分濃縮液接受器

7‧‧‧上層澄清液接收器

[第1圖]係表示為製造本發明之成形摻合煤炭的原料之副生成炭時的改質炭製造裝置之典型構成圖。

[為實施發明之形態]

詳細說明有關本發明之成形摻合煤炭及其製造方法。

[成形摻合煤炭]

本發明之成形摻合煤炭，係在煤中混合無灰炭及副生成炭形成摻合炭，且成形成指定的立體形狀之塊而製得，與煤或無灰炭等各為單獨時相同地，利用作為燃料或焦炭原料之摻合炭。成形摻合炭之形狀及大小，沒有特別的規定，視用途而定予以設計。於下述中，說明有關成形摻合煤炭之原料的無灰炭、副生成炭、及煤。

(無灰炭：3重量%以上)

無灰炭係儘可能自煤中除去灰分與非溶解性煤成分之改質炭，實質上不含灰分，同時含有多量的流動性、黏結性高的成分。無灰炭藉由使煤以與該煤之親和性高的溶劑 進行萃取，得到灰分等之不溶成分被分離的萃取液，藉由蒸發法等自該萃取液除去溶劑而製得。而且，無灰炭由於煤成分中包含多量可溶於溶劑之軟化熔融性的有機物，並且在萃取、分離前之煤與溶劑之混合物(漿料)的狀態下被脫水，水分減至約0.2~3質量%。而且，無灰炭由於含有多量的揮發分，且熱流動性優異、黏結性高，即使同時含有弱黏結炭或非黏結炭等之低品質炭及副生成炭，特別是如下述藉由加熱成形，具有一定程度的強度，且可抑制粉塵產生，形成適合於保管的成形摻合煤炭，另外，於乾餾時賦予此等低品質炭具有黏結性，可形成強度高的焦炭。形成該焦炭時由於賦予充分的強度，無灰炭在成形摻合煤炭中之含有量(除水分外)為3重量%以上，且視摻合的煤之流動性而定予以調製。無灰炭之含有量的上限值，沒有特別的規定，惟過多時，於形成焦炭時反而會導致強度降低的情形，故以10重量%以下較佳。而且，無灰炭為提高成形摻合煤炭及焦炭之強度時，以儘可能小顆的粒狀較佳，具體而言，以粒徑(最大長度)為1mm以下較佳。於本發明中，有關為製得無灰炭時之原料煤，沒有品質的問題。有關無灰炭之製造方法的詳細說明，如下所述。

(副生成炭：8重量%以下)

副生成炭係在由煤製造無灰炭的過程中所生成的副生成物。如前所述，無灰炭係自煤萃取可溶於溶劑之成分予 以製造。另外，作為殘渣被分離的不溶成分，更進一步充分除去溶劑而形成副生成炭。因此，副生成炭相對於原料煤而言，由於可溶於溶劑之具有軟化熔融性的有機物形成無灰炭而被除去，軟化熔融性低，且不溶於溶劑之灰分由原料煤被濃縮成約10~20質量%之高濃度。惟副生成炭之主成分與原料煤相同地為碳(C)，且與無灰炭相同地，由於在萃取、分離前之煤與溶劑之混合物(漿料)的狀態下被脫水，水分減少成約0.2~3質量%，具有充分的發熱量。副生成炭由於流動性低、不具黏結性，由於含有多量時，形成焦炭時會降低強度，故成形摻合煤炭中之含有量(除水分外)為8重量%以下，且視所摻合的煤之煤化度或流動性、及無灰炭之摻合而定予以調製，較佳者為1重量%以上。此外，副生成炭為提高成形摻合煤炭及焦炭之強度時，以儘可能小顆的粒狀較佳，具體而言以直徑(最大長度)為1mm以下較佳。而且，煤之灰分係指在815℃下使煤加熱灰化時之殘留無機物，且為矽酸、氧化鋁、氧化鐵、石灰、氧化鎂、鹼金屬氧化物等。於本發明中，有關為得副生成物時之原料煤，與無灰炭同樣地，與品質無關。有關副生成炭之製造方法的詳細說明，作為無灰炭之製造步驟中之一環如下所述。另外，無灰炭與副生成炭，可不為由相同的原料煤予以製造，亦可不為相同的製造裝置及方法。

(煤)

有關煤之種類(品牌、品質)，係視成形摻合煤炭之用途而定予以選擇。特別是作為焦炭原料之摻合炭時，最大流動度MF值(log(ddpm))：0.2~2.0，平均最大反射率Ro值：0.8~1.1較佳。MF值未達0.2、Ro值未達0.8之煤，品質過低時，不適合作為焦炭，或摻合變得極度減低，而無法減低成本。反之，MF值超過2.0、Ro值超過1.1之煤，可單獨製造焦炭，原料成本變高。換言之，藉由於瀝青炭中使用一般無法作為焦炭原料之中低煤化度、中低流動性炭，可減低原料成本。而且，亦可使用此等之煤化度、流動性範圍不同的2種以上之煤。於成形摻合煤炭中，煤換算成乾燥炭時可包含80重量%以上，較佳者為85重量%以上。此外，煤亦可藉由風乾等作為乾燥炭，惟在含有水分的狀態下亦可混合無灰炭及副生成炭予以成形。

煤係與無灰炭或副生成炭相同地，以更為微細地予以粉碎的粒狀較佳，具體而言該煤之90%以上為直徑2mm以下之粒狀較佳，超過60%為直徑1mm以下之粒狀更佳。於本說明書中粒子直徑係指粒子之最大長度，90%以上為直徑2mm以下之粒子時，係指將煤以篩目大小為2mm之篩網進行篩選時，90%以上通過篩目。於本發明之成形摻合煤炭中，煤、無灰炭及副生成炭之粒徑愈小時，可更為提高成形摻合煤炭之強度，且可更進一步提高作為焦炭時之強度。

本發明之成形摻合煤炭，以含有微量的水分較佳。水 係為黏接無灰炭或副生成炭、煤之粒子彼此間，成形成塊狀之黏結，以提高成形摻合煤炭之強度。水沒有特別的限制，可使用自來水等之一般使用的水。而且，只要是液體時，除水以外亦可予以成形，惟因水低價且容易取得，且亦附著、含浸於煤本身中，含有量約為2~8質量%。於成形摻合煤炭中，水含於煤中，且亦含於無灰炭或副生成炭中，以0.5質量%以上13質量%以下之方式，只要是針對不足部分添加予以調整較佳。而且，摻合炭(即於成形前)之水分量，由於即使於成形成形摻合煤炭後仍幾乎同等，故可於混合煤等時調整水分量。如此對水沒有特別的規定，可使用自來水等之一般使用的水。於成形摻合煤炭中，水未達0.5質量%時，成形時之煤、無灰炭及副生成炭不充分。反之，水超過13質量%時，在煤、無灰炭、副生成炭之各粒子表面上形成水膜，變得不易互相黏接。另外，水以4~9質量%較佳。

[成形摻合煤炭之製造方法]

本發明之成形摻合煤炭之製造方法，係進行由煤製造無灰炭之無灰炭製造步驟，由煤製造副生成炭之副生成炭製造步驟，將煤粉碎成粒狀之煤粉碎步驟，混合前述無灰炭與前述副生成炭與前述煤而製得摻合炭之混合步驟，及使前述摻合炭成形的成形步驟。於下述中，說明有關各步驟。

(無灰炭製造步驟、副生成炭製造步驟)

無灰炭製造步驟係以溶劑萃取煤，自殘渣被分離的萃取液除去前述溶劑，製造無灰炭。另外，副生成炭步驟係自前述殘渣之漿料中除去前述溶劑，製造副生成炭。換言之，副生成炭係在由煤製造無灰炭的過程中所生成的副生成物。因此，本實施形態係以無灰炭製造步驟與副生成炭製造步驟作為一步驟予以說明。而且，有關副生成炭為同等成分時，可為於製造無灰炭時作為副生成物而得者，亦可以相同步驟製造無灰炭與副生成炭者。製造無灰炭之方法，例如可使用專利文獻2~4中記載的方法。於下述中，參照第1圖所示之可製造無灰炭及副生成炭的改質炭製造裝置例進行說明。

如第1圖所示，改質炭製造裝置10係具備溶劑儲藏槽1、具備攪拌機之漿料調製槽2、預熱器3、具備攪拌機之萃取槽4、重量沉降槽5、固成分濃縮液接受槽6、與上層澄清液接受器7，進一步具備幫浦或下述圖中沒有表示的蒸餾手段或冷卻機構等。於下述中，說明使用改質炭製造裝置10之無灰炭及副生成炭之製造方法作為無灰炭製造步驟及副生成炭製造步驟。

最初，將煤(原料煤)與藉由幫浦自溶劑儲藏槽1所供應的溶劑，各以指定量供應給漿料調製槽2。於漿料調製槽2中，以具備的攪拌機混合煤與溶劑，調製漿料。此時，以圖中沒有表示的脫水手段除去煤之水分較佳。漿料係藉由使指定量以預熱器3予以加熱，再以萃取槽4進行 攪拌指定時間，使構成煤之分子間的鍵結緩和，產生緩和的熱分解熱，進行萃取，使溶解有被萃取的可溶於溶劑成分之溶劑(萃取液)與不溶於溶劑之成分(固成分、殘渣)形成分離的狀態，供應給重力沉降槽5。

分取萃取液與殘渣的方法，為一般已知的各種過濾方法或藉由離心分離的方法，惟於製造無灰炭時，以使用可進行流體之連續操作，可以低成本且適合大量處理的重力沉降法較佳。換言之，於重力沉降槽5中取出萃取液作為上層澄清液，視其所需經由過濾器單位供應給上層澄清液接受器7。在上層澄清液接受器7中，使萃取液除去溶劑而形成無灰炭。另外，沉降於重力沉降槽5之下方之含有殘渣的部分(固成分濃縮液)排出至固成分濃縮液接受器6，在固成分濃縮液接受器6中除去溶劑而形成副生成炭(副生成炭)。

於固成分濃縮液接受器6及上層澄清液接受器7中，可藉由蒸餾法、或噴霧乾燥法等之蒸發法的方法，自萃取液或固成分濃縮液除去溶劑。除去溶劑而得的溶質(無灰炭)或固成分(副生成炭)，為直徑約0.2~1.0mm之粉狀粒子，或混有使該粒子凝聚作為一次粒子之最大直徑約50mm的二次粒子。另外，以固成分濃縮液接受器6及上層澄清液接受器7回收各被除去的溶劑(回收溶劑)，視其所需進行再生處理，供應給漿料調製槽2或溶劑儲藏槽1予以再使用。於下述中，說明各作業之條件等。

作為無灰炭及副生成炭之原料的煤，與種類(品位、 品質、品牌)無關，且不一定必須與成形摻合煤炭中混合的煤相同種類。因此，可使用萃取率(無灰炭回收率)高的瀝青炭，亦可使用較低價的劣質炭(亞瀝青炭、褐炭)。而且，由於煤可容易進行萃取，且可提高無灰炭之收率，故可於投入改質炭製造裝置10(漿料調製槽2)之前，粉碎成儘可能小顆的粒子較佳，以粒子直徑(最大長度)1mm以下較佳。

溶劑係與煤之親和性高(即使煤溶解)的溶劑。該溶劑例如苯、甲苯、二甲苯等之1環芳香族化合物、或N-甲基吡咯啶酮(NMP)或吡啶等之極性溶劑等，於製造無灰炭(及副生成炭)時，使用以2環芳香族化合物為主的非氫供應性溶劑(芳香族溶劑)較佳。因此，本實施形態之副生成炭製造步驟，係使用芳香族溶劑作為溶劑說明。

非氫供應性溶劑之芳香族溶劑，係主要由煤之乾餾生成物精製的、以2環芳香族為主的溶劑之煤衍生物。該芳香族溶劑在前述的萃取條件下亦較為安定，由於與煤之親和性優異，在溶劑中所萃取的煤之可溶成分的比例(萃取率)為充分高值，結果無炭灰之收率高，同時製得極少殘留有作為副生成物之可溶成分的副生成炭。而且，芳香族溶劑就可容易以蒸餾等之方法自萃取液等回收而言，可使被回收的溶劑直接循環、予以再使用(參照第1圖)。芳香族溶劑之主要成分，例如2環芳香族化合物之萘、甲基萘、二甲基萘、三甲基萘等，其他成分包含具有脂肪族側鏈之萘類、蒽類、茀類、及於此等中具有聯苯或長鏈脂肪 族側鏈之烷苯。

另外，氫供應性溶劑由於與煤之種類無關，可實現更高的萃取率，無灰炭之收率變得更高。氫供應性溶劑例如四氫萘或四氫喹啉等之部分氫化芳香族化合物、或煤之氫化液化油等。惟一般而言就氫供應性溶劑較芳香族溶劑更為高價而言，萃取時使用一次後，氫供應能力幾乎完全消失，回收後沒有進行再生處理(氫化處理)時，無法再使用，且成本變高。因此，氫供應性溶劑係相對於藉由芳香族溶劑之萃取率低的煤而言使用等，溶劑有鑑於作為煤之種類等或使用用途的原料之設計予以適當選擇。另外，例如藉由併用芳香族溶劑與氫供應性溶劑，可抑制成本且提高無灰炭之收率(參照專利文獻4)。

溶劑中混合的煤之量，視原料煤之種類而定，惟相對於以乾燥炭基準、與溶劑之合計而言，以10~50質量%之範圍較佳，以20~35質量%之範圍更佳。煤未達10質量%時，對溶劑而言萃取的煤成分之量變少，生產性不佳。另外，煤與溶劑同量、即超過50質量%時，所調製的漿料變成高黏度，流動性變得惡化，變得處理系(槽)間不易移動或萃取液與殘渣不易分離。

漿料藉由高溫下加熱，緩和構成煤之分子間的鍵結而緩和熱分解，進行萃取。漿料之溫度未達300℃時，由於構成煤之分子間的鍵結變弱，而變得不充分，無法充分地進行萃取。另外，漿料之溫度超過450℃時，由於煤之熱分解反應變得極為活化，引起生成的熱分解自由基再結 合，反而萃取率無法提高，且煤變得不易變質。因此，漿料之加熱溫度以300~450℃之範圍較佳，以300~400℃之範圍更佳。

由於漿料之溶劑揮發，沒有密閉於液相中時，無法進行萃取，於漿料之加熱(預熱)~萃取中，以於加熱溫度下溶劑沒有揮發的方式，較該溫度之溶劑的蒸發壓更為高壓。另外，過於高壓時，在改質炭製造裝置10中必須具有高密閉性等之高價機器，且運轉成本亦變高。具體而言，視萃取的溫度或溶劑之蒸氣壓而定，以1.0~2.0MPa之範圍較佳。此外，由於萃取在高溫下進行，溶劑、及煤成分、特別是可溶於溶劑之成分，與氧接觸時會有發火的危險性，以使漿料之加熱(預熱)~萃取在氮氣等之惰性氣體環境中進行較佳。

萃取時間(漿料之加熱溫度範圍內的時間)，規定達到溶解平衡為止，惟為實現時生產性降低。而且，以觀察於萃取上昇停止時或相當緩和時完成萃取較佳。該較佳的萃取時間，視煤之粒徑、溶劑之種類等條件而不同，通常約為10~60分鐘。萃取時間未達10分鐘時，無法充分地進行萃取的情形增多，另外，超過60分鐘時，由於無法進行萃取，故生產性不佳。

(煤粉碎步驟)

煤粉碎步驟係將於成形摻合煤炭中所混合的煤以常法粉碎成粒狀。而且，有關無灰炭或副生成炭，混有如前述 之粗大的二次粒子時等，同樣地予以粉碎，且同時使無灰炭與副生成炭以前述規定的摻合率混合於煤中，一起進行粉碎。

(混合步驟)

混合步驟係混合無灰炭、副生成炭、煤、進一步視其所需之水，製得混合物(摻合炭)。無灰炭、副生成炭、煤之摻合、及水之含有量，如說明有關各前述之成形摻合煤炭所述，特別是水，如上所述考慮煤、無灰炭、及副生成炭之水分量而言，添加不足部分予以調整。例如藉由在習知的混合器中各自漏斗投入無灰炭、副生成炭及預先粉碎的煤，以噴霧器等添加水且進行攪拌，就容易使無灰炭或副生成炭之二次粒子粉碎而言，在無灰炭製造步驟及副生成炭製造步驟中製造無灰炭及副生成炭後，即為除去溶劑時在超過200℃下進行加熱後，予以適當地冷卻。使該無灰炭或副生成炭在高溫狀態下調整水分時，就考慮直至繼後之成形步驟為止蒸發的部分而言添加水。

(成形步驟)

成形步驟係將前述摻合炭成形成指定的立體形狀之塊，形成成形摻合煤炭。摻合炭之成形，例如亦可藉由適合使用於無灰炭等之炭材料的成形時使用的成形機之壓縮成形或2輥式壓塊成形。沒有特別規定成形時之摻合炭的壓力，可視成形機等而定予以設定。

摻合炭係一定程度溫度高者，藉由無灰炭之流動性而變得容易成形，且可更進一步提高強度，此外，可得適合於煤、無灰炭、副生成炭互相堅固地黏結的焦炭原料之成形摻合煤炭。具體而言，摻合炭以80℃以上較佳，以100~150℃之範圍更佳。該溫度係在成形用模具中填充有摻合炭者。而且，可以成形時之溫度為80℃以上的方式預先以加熱器等使摻合炭或混合前之煤等加熱後，填充於模具等予以成形，亦可例如在混合摻合炭或調整水分的同時進行加熱，或亦可進行成形且同時進行加熱。另外，就加熱溫度上昇時，成本提高而言，超過200℃時，即使加熱仍不見成形性或強度等格外受到改善，故摻合炭之加熱溫度以200℃以下較佳。

其次，詳細說明有關本發明之焦炭及其製造方法。

[焦炭]

本發明之焦炭係將混合有前述本發明之成形摻合煤炭與其他的焦炭原料用之煤的煤混合物，以如下述一般的條件進行乾餾而得者。煤混合物中本發明之成形摻合煤炭的含有量，以10~30質量%較佳。另外，焦炭原料用煤例如在焦炭原料中一般使用的強黏結炭、準強黏結炭、或弱黏結炭、非微黏結炭，與僅以此等煤製造焦炭時相同地，例如80%以上粉碎成粒徑3mm以下。如前所述，由於本發明之成形摻合煤炭成形成企求的形狀，且具有一定的強度，故藉由與焦炭原料用之煤同時進行乾餾，可形成保持 該形狀的焦炭。而且，成形摻合煤炭不一定必須處理與焦炭原料用煤之大小或形狀，亦可視大小而定在成形的形狀下與焦炭原料用煤混合予以乾餾。惟成形摻合煤炭與焦炭原料用煤(被粉碎者)相比，為相當大時，因與焦炭原料用煤之粒子的流動性不同，容易產生偏存於焦炭爐之爐壁部分等的缺點，以成形摻合煤炭粉碎成與焦炭原料用煤相同程度之大小較佳。如前所述，成形摻合煤炭由於煤、無灰炭、副生成炭藉由成形而互相堅固地黏結，該黏結即使被粉碎後仍持續具有，故不會影響混合本發明之成形摻合煤炭之效果。乾餾而得的焦炭，由於可直接製造生鐵，故可投入高爐中。

[焦炭之製造方法]

於本發明中，乾餾條件沒有特別的限制，可採用使用焦炭爐製造焦炭時之一般的乾餾條件，例如在裝入1門約30噸之室爐中裝入約容積之10~50%之前述煤混合物予以乾餾。以較佳者為950℃以上(更佳者為1000℃以上)，較佳者為1200℃以下(更佳者為1050℃以下)之溫度，較佳者為8小時以上(更佳者為10小時以上)，較佳者為24小時以下(更佳者為20小時以下)進行乾餾。

其次，以實施例、比較例具體地說明有關本發明之成形摻合煤炭及焦炭、以及此等之製造方法。

[實施例] [焦炭之製作] (無灰炭及副生成炭之製作)

首先，藉由下述方法製造無灰炭與副生成炭。

以澳洲產瀝青炭作為原料煤，且混合該原料煤(換算成乾燥炭)、與4倍量(20kg)之溶劑(1-甲基萘(新日鐵化學公司製))，調製漿料。將該漿料導入氮氣，在加壓成1.2MPa之狀態下、內容積30L之分批式壓熱鍋中，370℃、1小時之條件下進行萃取處理。將該漿料在維持於同一溫度、壓力之重力沉降槽內分離上層澄清液與固成分濃縮液，且以蒸餾法自固成分濃縮液分離‧回收固成分濃縮液，製得副生成炭。另外，亦以蒸餾法自上層澄清液分離‧回收溶劑，製得無灰炭。所得的無灰炭及副生成炭之水分各為1.5質量%。將此等之無灰炭及副生成炭各1kg粉碎成粒徑(最大長度)為1mm以下。

(混合‧成形)

作為摻合炭中混合的煤之水分6.7質量%之澳洲產瀝青炭(最大流動度MF值(log(ddpm))0.5、平均最大反射率Ro值1.01)粉碎成粒徑為1mm以下，且無灰炭及副生成炭以表1所示之摻合比例(%)混合，且相對全體量而言進一步以0.5質量%的方式添加水，以V混合器進行混合10分鐘，調整混合物(摻合炭)。而且，瀝青炭之水分係依照煤JIS(JIS M8812)為基準所測定的值。

然後，將6g該混合物填充於1個直徑20mm之模具中，在120℃下加熱且施加2噸/cm² 之壓力，成型成圓柱形狀之粒料機，且形成成形摻合煤炭。

將成形摻合煤炭並置於鋼製曲頸瓶(retort)中，將該曲頸瓶置於兩面加熱式電爐中，在氮氣氣流中使成形摻合煤炭乾餾。乾餾係以3℃/分鐘進行昇溫，在1000℃下進行加熱20分鐘，然後，將曲頸瓶自電爐取出，再自然放冷。此外，以不含副生成炭之成形摻合煤炭製作焦炭之試料(No.8)作為評估基準。有關所得的焦炭，進行下述評估。

[評估] (壓壞試驗)

進行壓壞試驗作為強度指標。在垂直於焦炭之圓柱形狀之軸的方向(直徑方向)施加壓縮荷重，測定直至破壞為止測定荷重。以測定的荷重為壓壞荷重，如表1所示。強度之合格基準，壓壞荷重為100kg以上。

(磨耗試驗)

進行磨耗試驗作為抑制發生粉塵之指標。首先，在直徑250mm之圓筒容器中收納20個焦炭，且以30RPM進行回轉10分鐘。然後，自圓筒容器取出的焦炭以篩目5.66mm之篩網篩選，稱重通過篩目的部分。計算該通過篩目之部分(粉體)相對於焦炭全體而言之重量比 (%)，且粉體產生率如表1所示。抑制粉塵產生之合格基準，粉體產生率為10%以下。

如表1所示，試料No.1,5,7係滿足本發明範圍之實施例，較不含副生成炭之試料No.8更低者，可製得具有作為焦炭原料之充分強度者。另外，試料No.2,3,6，由於無灰炭不充分，故強度低，特別是沒有摻合無灰炭的試料No.2降低。而且，試料No.4由於副生成炭過剩，強度降低。

上述詳細說明有關本發明以實施形態及實施例，本發明之主旨不受前述內容所限制，其權力範圍依照專利申請範圍所記載為基準，必須做廣義的解釋。而且，本發明之內容依照前述記載為基準可做廣泛地改變、變更等。

本發明係依照2012年2月29日提出的日本專利申請(特願2012-044219)為基準者，其內容參照該申請予以 採用。

[產業上之利用價值]

藉由本發明之成形摻合煤炭，可製得適合於保管或搬運時之燃料或焦炭原料。藉由本發明之焦炭，使用副生成炭，以低原料成本形成充分的強度。而且，藉由本發明之成形摻合煤炭之製造方法及焦炭之製造方法，由於可有效地副生成炭，提高製造無灰炭時之經濟性。

Claims (8)

1. 一種成形摻合煤炭，其係包含摻合炭之成形摻合煤炭，前述摻合炭係在粒狀之煤中混合無灰炭與副生成炭，該無灰炭包含可溶於溶劑的煤之成分，該副生成炭係以前述溶劑萃取煤後，自沉降在重量沉降槽下方的殘渣除去前述溶劑而得，其特徵為：前述摻合炭含有3重量%以上之前述無灰炭、8重量%以下之前述副生成炭、殘餘成分為前述粒狀之煤。
2. 如請求項1之成形摻合煤炭，其中前述粒狀之煤中90%以上為直徑2mm以下。
3. 如請求項2之成形摻合煤炭，其中前述粒狀之煤中超過60%為直徑1mm以下。
4. 如請求項1之成形摻合煤炭，其中前述粒狀之煤之最大流動度MF值(log(ddpm))為0.2~2.0，平均最大反射率Ro值為0.8~1.1。
5. 一種焦炭，其特徵為將包含如請求項4之成形摻合煤炭之煤混合物乾餾所形成。
6. 一種成形摻合煤炭之製造方法，其特徵為包含：以溶劑萃取煤，將其混合物導入重量沉降槽，分離作為澄清液之萃取液與沉降於下方之殘渣，且自前述萃取液除去前述溶劑，製造包含可溶於前述溶劑的前述煤之成分之無灰炭的無灰炭製造步驟，自前述無灰炭製造步驟中所分離的沉降於重量沉降槽下方之前述殘渣除去前述溶劑，製造副生成炭之副生成炭 製造步驟，將煤粉碎成粒狀之煤粉碎步驟，在前述粒狀之煤中混合前述無灰炭與前述副生成炭，製得含有3重量%以上之前述無灰炭與8重量%以下之前述副生成炭之摻合炭的混合步驟，及使前述摻合炭成形的成形步驟。
7. 如請求項6之成形摻合煤炭之製造方法，其中於前述成形步驟中前述摻合炭之溫度為80~200℃。
8. 一種焦炭之製造方法，其係包含使包含藉由如請求項6之成形摻合煤炭之製造方法所製造的成形摻合煤炭之煤混合物進行乾餾的步驟。