TWI510610B - The coke is the main raw material - Google Patents

Description

以副生炭為主原料的焦炭

本發明是關於以溶劑將煤炭進行萃取處理而在製造無灰煤的過程產生的副生炭為主原料的焦炭。

近年來在低灰分的碳材料的原料這樣的觀點，持續活躍地開發出無灰煤(超優煤)。所謂無灰煤，是以溶劑將煤炭進行萃取處理，只將溶於該溶劑的成分分離，然後藉由將溶劑去除所製造(例如參考專利文獻1)。該無灰煤在構造上，具有廣闊的分子量分佈，從縮合芳香環2~3環的較低分子量的成分起至5、6環程度的高分子量成分。無灰煤，由於灰分不溶於溶劑，所以實質不含有灰分，在加熱下顯示高流動性，其熱流動性優異。煤炭之中如黏結炭在400℃前後顯示熱可塑性，而無灰煤一般來說無關原料煤炭的等級都是在200~300℃熔融(具有軟化熔融性)。因此，持續應用開發產生該特性的焦炭製造用黏結劑，近年來嘗試將該無灰煤用作為碳材料原料來製造碳材料。

在該無灰煤的製造，以溶劑將煤炭進行萃取 處理，將包含可溶於溶劑的成分之溶液(萃取液)分離，而產生包含不溶於溶劑的成分的殘渣(固體含量濃縮液)。然後可從該殘渣將溶劑去除，而得到副生炭(例如參考專利文獻2)。

[先行技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2001-26791號公報

[專利文獻2]日本特許第4061351號公報

副生炭，雖然含有灰分而水分為微量，也充分具有發熱量。於是研究例如作為焦炭原料的配合炭的一部分使用、或不作為焦炭原料炭，利用作為鍋爐燃料等各種的燃料用。

可是也有需求不僅將副生炭單作為焦炭配合炭的一部分置換為非微黏炭的一部分，而且無法更積極利用作為焦炭的主原料。

本發明鑒於上述需求，其課題要提供一種將副生炭作為主原料的焦炭。

本發明提供以下的焦炭。

(1)將成形用原料成形為塊狀作成成形物，將該成形物進行乾餾所得到的焦炭，上述成形用原料，包含有：以溶劑將煤炭進行萃取處理而在製造無灰煤的過程產生的副生炭、煤炭、水分；上述煤炭的含有量，為上述成形用原料的5質量%[乾燥基準]以下(包含0質量%)，上述水分的含有量，為上述成形用原料的8質量%[乾燥基準]以下(包含0質量%)。

(2)在(1)記載的焦炭，使用作為高爐裝入用焦炭。

(3)在(2)記載的焦炭，使用作為中心裝入用焦炭。

(4)在(2)記載的焦炭，使用作為礦石層混合用焦炭。

(5)在(1)記載的焦炭，使用作為鑄件用焦炭。

藉由本發明，藉由將以含有少量的無灰煤成分的副生炭為主成分的成形用原料成形而進行乾餾，在乾餾中，上述副生炭中的無灰煤成分會軟化、熔融而呈現黏結性作為黏結劑，另一方面除了無灰煤成分之外的副生炭主體部分不會軟化熔融，沒有膨脹性，在內部不會產生氣孔，具有與平常的焦炭至少相同程度的強度，且可得到相較平常的焦炭更高密度的焦炭。該高密度的焦炭，適合用於高爐裝入用焦炭(尤其是中心裝入用焦炭或礦石層混合 用焦炭)或作為熔鐵爐等的鑄件用焦炭。

1‧‧‧改質炭製造裝置

2‧‧‧溶劑供給槽

3‧‧‧煤炭供給槽

4‧‧‧萃取槽

5‧‧‧分離槽

6‧‧‧無灰煤回收槽

7‧‧‧副生炭回收槽

第1圖是示意性顯示用來製造為了製造本發明的焦炭所使用的副生炭的改質炭製造裝置的構造圖。

接著針對製造本發明的焦炭(以下也稱為「副 生炭焦炭」)的方法來說明。副生炭焦炭，是在將以副生炭作為主成分的成形用原料成形為塊狀之後，將該成形物進行乾餾所得到的，該副生炭，是從在製造無灰煤的過程所產生的殘渣所製造的。無灰煤及副生炭，是藉由將煤炭進行改質所得到的改質炭。

這裡在針對用來製造副生炭焦炭的各步驟具 體說明之前，參考第1圖所示的構造圖，針對用來製造本發明所用的副生炭的改質炭製造裝置的一個例子來簡單說明。

如第1圖所示，改質炭製造裝置1，具備有： 供給溶劑的溶劑供給槽2、供給煤炭的煤炭供給槽3、接受來自溶劑供給槽2與煤炭供給槽3的供給物而調製漿液後，從該漿液將可溶於溶劑的煤炭成分(溶劑可溶成分)萃取的萃取槽4、將包含溶劑可溶成分的溶劑(萃取液)與包含不溶於溶劑的煤炭成分的殘渣分離之分離槽5、從以分 離槽5分離的萃取液將溶劑去除而將無灰煤回收的無灰煤回收槽6、以及從以分離槽5分離的漿液將溶劑去除而將副生炭回收的副生炭回收槽7。

這裡在無灰煤回收槽6從萃取液去除的溶 劑，也可再利用回到溶劑供給槽2。同樣地在副生炭回收槽7從殘渣去除的溶劑，也可再利用回到溶劑供給槽2。 在無灰煤回收槽6回收的無灰煤，由於灰分不溶解於溶劑所以實質不含有灰分，水分大致為0.5質量%以下，而且顯示較原料煤炭更高的發熱量。該無灰煤，可以使用為各種碳材料的原料、或製鐵焦炭及成形炭的黏結劑等。

如果能將分離槽5的溶劑可溶成分與溶劑不 需要的成分完全進行分離的話，如上述能製造實質不含有灰分的無灰煤，而從追求經濟合理性與製品性能的觀點來看，是允許在無灰煤混入有某程度的灰分或不需要的煤炭成分。例如因應用途即使在無灰煤含有例如1~3質量%的灰分也沒關係。

另一方面，在副生炭回收槽7所回收的副生 炭，含有不溶解於溶劑的灰分。該副生炭，雖然含有灰分而水分為微量，也充分具有發熱量。

以下將該構造的改質炭製造裝置1為例，針 對製造本發明的成形物的方法的一種實施方式來說明。製造本發明的成形物的方法，包含：改質炭製造步驟、成形步驟。以下針對各步驟來說明。

<改質炭製造步驟>

本發明的改質炭製造步驟，是將副生炭回收的步驟。並且也有將無灰煤回收的步驟。也就是改質炭製造步驟，是由：副生炭回收步驟、及無灰煤回收步驟所構成。具體來說，首先是將從煤炭供給槽3供給的煤炭、與從溶劑供給槽2供給的溶劑混合，在萃取槽4從上述煤炭將可溶於上述溶劑的煤炭成分萃取。然後在分離槽5分離為萃取液與殘渣，在副生炭回收槽7藉由蒸餾法或蒸發法從上述殘渣將上述溶劑分離而將副生炭回收。並且在無灰煤回收槽6藉由蒸餾法或蒸發法從上述萃取液將上述溶劑分離而將無灰煤回收。所謂萃取液，為包含萃取到溶劑的煤炭成分的溶液，所謂殘渣，為包含不溶於溶劑的煤炭成分(包含灰分的煤炭也就是灰炭)的溶質。

得到改質炭(無灰煤及副生炭)的方法，可以使 用習知的方法，溶劑種類或製造條件，可鑒於煤炭的性狀、或碳材料等、使用用途的原料的設計來適當選擇。典型的方法，是將對於煤炭具有很大溶解力的溶劑，通常是將芳香族溶劑(氫供予性或非氫供予性的溶劑)與煤炭混合，將其加熱，將煤炭中的有機成分萃取。可是為了更高效率且更廉價地得到改質炭，例如藉由下述方法來製造改質炭較佳。在該方法，首先在萃取槽4，將以從煤炭供給槽3所供給的煤炭、與從溶劑供給槽2所供給的非氫供予性溶劑混合成的混合物(漿液)加熱，將可溶於非氫供予性溶劑的煤炭成分萃取。接著在分離槽5，將萃取後的漿液 分離成萃取液與殘渣。而在無灰煤回收槽6，藉由從上述萃取液將上述非氫供予性溶劑分離而將無灰煤回收。而在副生炭回收槽7，藉由從上述殘渣將上述非氫供予性溶劑分離而將副生炭回收。

作為溶劑萃取用的煤炭，並沒有特別限制， 也可是萃取率(無灰煤回收率)較高的瀝青煤，也可是更廉價的劣質炭(亞瀝青煤、褐煤)。煤炭最好粉碎成盡可能小的粒子，粒徑(最大長度)為1mm以下較佳。

非氫供予性溶劑，主要是由煤炭的乾餾生成物所精製的以2環芳香族為主的溶劑也就是煤炭衍生體。該非氫供予性溶劑，在加熱狀態也很穩定，與煤炭的親和性優異，所以萃取於溶劑的可溶成分(這裡為煤炭成分)的比率(以下也稱為萃取率)很高，而且是容易以蒸餾等的方法回收的溶劑。作為非氫供予性溶劑的主要成分，例如2環芳香族也就是萘、甲基萘、二甲基萘、三甲基萘等，其他作為非氫供予性溶劑的成分，包含有具有脂肪族側鏈的萘類、蒽類、芴類，或在其具有聯苯或長鏈脂肪族側鏈的烷基苯。

藉由使用非氫供予性溶劑進行加熱萃取，可以提高煤炭的萃取率。與極性溶劑不同，可以容易將溶劑回收，容易循環使用溶劑。由於不需要使用高價的氫或觸媒等，所以能以廉價的成本將煤炭可溶化而得到改質炭，能提高經濟性。在本發明，作為溶劑，並不限定於以2環芳香族化合物為例的非氫供予性溶劑。也就是說，四氫化 萘或煤炭液化油等的氫供予性溶劑很昂貴，可是一般來說會有很高的無灰煤產量，所以使用氫供予性溶劑作為溶劑也在本發明的範圍內。

對於溶劑的煤炭濃度，雖然也根據原料煤炭 的種類，而以乾燥炭基準為10~50質量%的範圍較佳，20~35質量%的範圍更好。對於溶劑的煤炭濃度小於10質量%的話，對於溶劑量，萃取到溶劑的煤炭成分的比率變少，經濟性不佳。另一方面，煤炭濃度雖然越高越好，可是超過50質量%的話，調製的漿液的黏度變高，漿液的移動或萃取液與殘渣的分離變得困難。

漿液的加熱溫度為300~450℃的範圍較佳。 藉由將加熱溫度設在該範圍，讓構成煤炭的分子間的結合鬆開，引起緩和的熱分解，萃取率變得最高。加熱溫度小於300℃的話，容易變得不足以將構成煤炭的分子間的結合減弱，難以提升萃取率。另一方面超過450℃的話，煤炭的熱分解反應變得非常活潑，容易引起所生成的熱分解自由基的再結合，而難以提升萃取率，難以引起煤炭的變質。更好為350~400℃。

加熱時間(萃取時間)，雖然在達到溶解平衡為 止的時間是標準的，而該方式經濟性不佳。於是因為會根據煤炭的粒子徑、溶劑的種類等的條件而有所不同，所以通常不會一概而論，而通常為10~60分鐘左右。加熱時間小於10分鐘的話，煤炭成分的萃取容易不充分，另一方面超過60分鐘的話，由於不能進一步進行萃取所以經 濟性不佳。

可溶於非氫供予性溶劑的煤炭成分的萃取， 在非活性氣體的存在下進行較佳。因為接觸氧氣的話，會有起火的危險性，而且使用氫的情況，成本會變高。作為所用的非活性氣體，使用廉價的氮較佳，而也並沒有特別限定。壓力雖然也根據萃取時的溫度或使用的溶劑的蒸氣壓，而以1.0~2.0MPa較佳。在壓力低於溶劑的蒸氣壓的情況，溶劑揮發而無法保留在液相而無法萃取。為了將溶劑保留在液相，需要較溶劑的蒸氣壓更高的壓力。另一方面壓力太高的話，機器的成本、運轉成本會變高，而經濟性不佳。

以該方式將已萃取出煤炭成分後的漿液分離 為萃取液與殘渣。作為將漿液分離成萃取液與殘渣的方法，一般已知有各種過濾方法或離心分離方法。可是在過濾的方法需要頻繁更換過濾器，在離心分離的方法會因為未溶解煤炭成分導致堵塞，要工業性地實施這些方法有其困難。於是使用可連續操作流體，適合以低成本進行大量處理的重力沉降法較佳。藉此，從相當於上述分離槽5的重力沉降槽的上部，得到將包含萃取到溶劑的煤炭成分的溶液也就是萃取液(以下也稱為上澄液)，從重力沉降槽的下部，得到包含不溶於溶劑的煤炭成分的溶質也就是殘渣(以下也稱為固體含量濃縮液)。萃取液與殘渣，理想是完全分離，而雖然是些許，會在萃取液的局部混入有殘渣，在殘渣的局部混入有萃取液。

然後從該上澄液(萃取液)藉由將非氫供予性溶 劑分離，而得到無灰煤。然後從該固體含量濃縮液(殘渣)藉由將非氫供予性溶劑分離，而得到副生炭。從上澄液或固體含量濃縮液將溶劑分離的方法，可以使用一般的蒸餾法或蒸發法(噴霧乾燥法等)，而可從上澄液得到實質不含有灰分的無灰煤。從固體含量濃縮液可以得到含有灰分的副生炭。副生炭的回收與無灰煤的回收，任一方先進行都可以，也可同時進行。將以該方式以改質炭製造裝置1所製造的副生炭供應到成形步驟。

這裡當從固體含量濃縮液(殘渣)將非氫供予性 溶劑分離而將副生炭回收時，藉由以非氫供予性溶劑的沸點以上的溫度進行的蒸餾法或蒸發法，將非氫供予性溶劑分離，所以從固體含量濃縮液回收所得到的副生炭，例如為溫度150~300℃程度的高溫狀態，為水分量0.2~3.0質量%程度的乾燥狀態。

從固體含量濃縮液回收所得到的副生炭，是 微粉狀，粒徑(最大長度)為0.2~1.0mm程度。在副生炭之中，也同時存在有粒徑(一次粒徑)為0.2~1.0mm程度的粒子凝結而成的二次粒子。該二次粒子的粒徑(二次粒徑)，雖然也根據副生炭的回收條件，而例如為0.2~50mm程度。

之所以以微粉狀得到副生炭，是因為在改質 炭製造步驟，通常使用3mm以下或1mm以下的原料煤炭，在上述萃取過程進行煤炭粒子的溶解、崩潰、細微化 的原因。由於副生炭原本是以微粉狀得到，所以在後段的成形物的製作之前，基本上不需要將副生炭粉碎至微粉的步驟(可是在混有凝結而粗大化的二次粒子的情況，有時需要分裂或粉碎，其負荷不會大於將煤炭粉碎的情況)。 而可以減少粉碎成本，藉由使用副生炭可以減低焦炭製造成本。相對的，要不使用副生炭僅以煤炭製作成形物的話，需要將煤炭微粉化或添加黏結劑，會有讓焦炭的製造成本上升的問題。

<成形步驟>

成形步驟，是將上述回收的副生炭作為主成分，不使用黏結劑，成形為塊狀作成成形物的步驟。這裡所謂的成形物，是將以副生炭為主成分的成形用原料成形為塊狀所得到，是具有預定的立體構造的成形體。成形物的成形，例如壓縮成形、或使用二輥子式平板成形等的成形機，來將成形物成形。

成形用原料，在成形時，由於如後述往往含 有水分，所以120℃以下較佳，而另一方面，較室溫高某程度更容易成形，且能得到讓強度更提升的成形物。具體來說30℃以上較佳，在60~90℃的範圍更好。該溫度，是在將成形用原料充填於成形用模具的時間點的溫度。於使當成形用原料的溫度較低時，為了讓成形時的溫度成為30℃以上，也可預先以加熱器等將成形用原料加熱然後將其充填到模具，或以加熱器等將模具加熱而一邊成形一邊 加熱。

成形物，為了確保乾餾後所得到的焦炭的強 度，將副生炭作為主成分，讓副生炭佔有成形用原料的90質量%[乾量基準]以上，較佳為95質量%[乾量基準]以上。這裡所謂的「質量%[乾量基準]」，是代表對於乾燥狀態的成形用原料的質量%。

當成形物成形時，在改質炭製造步驟所得到 的副生炭，如果混入有上述粗大的二次粒子，則進行分裂或粉碎，進行副生炭的粒徑調整，將經過該粒徑調整的副生炭導入到成形機。

當成形物成形時，在將連續成形的粉狀的副 生炭的流動性改善的目的下，也可對於副生炭，加入將粒徑調整為1mm以下而較佳為0.5mm以下的粉狀的煤炭，將其導入到成形機。上述粉狀的煤炭，雖然越縮小其粒徑則成形物的強度越上升，可是換成50μm以下的比率為30質量%以上的話則難以成形而並不適合。例如所謂粒徑1mm以下的粉狀的煤炭，代表將粉碎後的粉碎炭以開口1mm以下的篩子(金屬製篩網，規格號碼JIS Z 8801-1(2006))篩選時篩下的粉末。在將上述粉狀的煤炭添加於副生炭的情況，添加量太多的話則焦炭的強度會降低，所以相對於包含其之全體(成形用原料)的質量，該粉狀的煤炭的比率至多為5質量%[乾量基準]。以該方式作成粉狀等添加的煤炭的種類，並未特別限定，可以從強黏結炭、準強黏結炭、弱黏結炭、非黏結炭、鍋爐用煤炭等任意選 擇。

當成形物成形時，為了更有效率地(以高生產 性)進行成形，最好調整成形用原料的水分含有量。可是成形用原料的水分含有量太高的話，成形物的表觀密度降低，乾餾後所得到的焦炭的表觀密度也降低(也就是氣孔率上升)，而無法得到具有所需要的密度的焦炭。因此成形用原料的水分含有量設為8質量%以下。從成形的效率化的觀點來看，成形用原料的水分含有量的適當範圍為0.5~8質量%，進一步為1~3質量%。

成形物的尺寸可因應要求而適當變更。例如 為Φ90mm×90mmH的圓柱狀(體積570cm³ )。

如上述說明，製造成形物的方法，包含：改 質炭製造步驟、成形步驟。而且在製造該成形物的方法，在未對上述各步驟造成不好影響的範圍，也可在上述各步驟之間或前後，例如包含將原料煤炭粉碎的煤炭粉碎步驟、或將雜質等的不需要東西去除的去除步驟等的其他步驟。

<乾餾步驟>

在乾餾步驟，將上述成形物進行乾餾而製造焦炭。乾餾可以使用習知的方法。例如室爐、或連續式乾餾爐(豎爐)。乾餾條件並未特別限定，可以採用平常的乾餾條件。例如乾餾溫度為950~1200℃，更好為1000℃~1050℃，乾餾時間為8~24小時，更好為10~20小時。

在上述條件將成形物進行乾餾的話，在其升 溫過程，殘留於副生炭中的無灰煤成分會軟化而熔融而呈現黏結性作用為黏結劑，另一方面，除了無灰煤成分之外的副生炭主體部分不會軟化熔融而不具膨脹性，所以在內部不會產生氣泡。進一步成為高溫的話，無灰煤成分會再固化而焦炭化，所以得到與平常的焦炭至少同程度的強度，並且在內部未產生氣孔，所以得到較平常的焦炭更高密度的焦炭。

所製造的焦炭(副生炭焦炭)的強度及密度，適 合為強度指數DI600 9.5且85以上小於88，氣孔率為36%以下。該強度及密度，例如因應於副生炭中的無灰煤成分的含有量或成形物中的副生炭的比率，適當調整水分的添加量等來達成。之所以將強度指數DI600 9.5的適當範圍的上限設為88，是從考慮焦炭的製造成本的經濟性的觀點來看。

如後述，副生炭焦炭，在高爐操作是與平常 的焦炭合併使用(也就是說，將平常的焦炭的一部分置換為副生炭利用焦炭)，所以建議例如以室爐進行乾餾的情況，以局部的炭化室製造副生炭焦炭，以其他剩餘的炭化室製造平常的焦炭。當然例如也可以定期使用室爐的全炭化室，來製造副生炭利用焦炭。

接著針對將如上述製造的副生炭焦炭用為高 爐裝入用焦炭的方法來說明。

<高爐裝入用焦炭>

如上述所製造的副生炭焦炭，具有與高爐用的平常的焦炭至少同等的強度，具有較平常的焦炭更高的密度，所以作為高爐裝入用焦炭，能與平常的焦炭一起從高爐頂裝入使用。

副生炭焦炭，也可與平常的焦炭混合而裝入形成焦炭層，而作為中心裝入用焦炭、或礦石層混合用焦炭，特別推薦與平常的焦炭另外裝入使用。

也就是說，焦炭中心裝入法，是以與平常的裝入不同的路徑對高爐中心部裝入一部分的焦炭的方法。藉由該裝入法，在高爐中心部藉由使礦石量減少，來防止碳溶解損失反應，能將較少產生粉塵的健全的焦炭供給到爐心。結果，爐心的通液性良好，當鐵流出時熔融生鐵會通過爐床的中心部流出。也就是說，防止爐床的熔融生鐵的環狀流動，可防止爐床壁溫度的上升，可延長爐體壽命。

這裡當將高密度的副生炭焦炭用作為中心裝入用焦炭時，藉由其高密度化導致的慣性力增加的作用，讓爐心的高度減少，結果能使陷於不穩定化的爐心回復，並且流動區域變寬，且活塞浮動區域擴展到爐下部，所以得到可抑制吊掛等的非穩定現象的動作(參考河合秀樹等人，「中心裝入粒子的密度或摩擦特性對高爐內固體粒子流動與爐心動作造成的影響的數值解析」，鐵與鋼，社團法人日本鐵鋼協會，2008年，第94卷，第4號，p.107- 114)，可更確實地發揮上述中心焦炭法的效果。

另一方面，焦炭混合裝入法，是將少量的焦 炭混合於礦石中而裝入高爐形成礦石層的方法，將在礦石層內藉由礦石的氣體還原所產生的CO₂ 以焦炭再生成CO，提升礦石的還原性，藉由提升軟化熔融帶的通氣性，可使高爐穩定操作、還原材比降低。

這裡當將高密度的副生炭焦炭使用為礦石層 混合用焦炭時，由於與礦石的表觀密度的差異變小，所以抑制了在礦石層內的焦炭的偏析，抑制礦石層內的氣體的偏流，改善豎體部的氣體流動，能更確實地發揮上述焦炭混合裝入的效果。一般來說，已知焦炭的密度變高的話則氣體化反應性降低，可能會妨礙礦石的還原性提升作用。 可是，副生炭焦炭，藉由對於在高濃度的灰分中包含的金屬元素(Fe等)的氣體化反應之觸媒作用，在密度較高的比率則氣體化反應性不會變小，而不會妨礙礦石的還原性提升作用。

副生炭焦炭，其灰份含有量為10~20質量% 程度(參考後述實施例)的話，相較於平常的焦炭的小於10質量%則較高，所以當連同平常的焦炭一起裝入於高爐時，則可能在高爐內生成的爐渣會增加。可是在裝入於高爐的焦炭全量之中，作為中心裝入用或礦石層混合用的焦炭的比例，至多分別為數質量%程度，所以相對於裝入到高爐的焦炭全體之灰分含有量並未高於該程度，所以對於在高爐內生成的爐渣量幾乎不造成影響。

接著針對將副生炭焦炭用作為鑄件用焦炭的 方法來說明。

副生炭焦炭是高強度且高密度，所以除了適 用於作為上述高爐的中心裝入用焦炭或礦石層混合用焦炭之外，也適合用作為鑄件用焦炭。

也就是說，在作為鑄鐵熔解爐代表性的化鐵 爐，使用焦炭作為豎爐的熱源及加炭材，而使用：在焦炭之中也特別高密度且大塊狀並且粒徑一致的焦炭(例如60mm以上的塊體)的所謂的鑄件用焦炭。為了製造該焦炭，以往除了平常的原料炭，還使用無煙炭或石油焦炭20~40質量%，並且使用瀝青5~15質量%(焦炭筆記2001年版，p.101)。之所以提高無煙炭或石油焦炭的比率，是因為這些原料在乾餾過程不會膨脹，能抑制會成為焦炭密度降低的原因的氣孔的生成。瀝青是使用來防止因為無黏結性的無煙炭或石油焦炭的使用造成焦炭強度降低。在表1顯示鑄件用焦炭與高爐製鐵用焦炭的典型的物性(焦炭筆記2001年版，p.34-35)。

副生炭焦炭，如下述實施例所示，由於符合上述鑄件用焦炭的物性，所以也適合用為鑄件用焦炭。

副生炭焦炭，其灰分含有量為10~20質量% 程度(參考後述實施例)的話，相較於作為鑄件用焦炭允許的10質量%程度是稍高，所以單獨使用仍有疑問，而藉由與平常的鑄件用焦炭合併使用而將焦炭全體的灰分含有量調整為10質量%程度以下，則可毫無問題地使用。

[實施例]

以下雖然舉出實施例來更具體說明本發明，而本發明並不因下述實施例受到限制，當然在適合前後述的主旨的範圍適當變更也可實施，這些都包含於本發明的技術範圍。

[副生炭的製造]

將澳大利亞產瀝青煤作為原料煤炭(灰分量：6.8質量%)，對於該原料煤炭5kg，混合4倍量(20kg)的溶劑(1-甲基萘(新日鐵化學公司製))來調製漿液。以1.2MPa的氮將該漿液加壓，以內容積30L的批量式高壓鍋中370℃、1小時的條件進行萃取處理(相當於上述第1圖的萃取槽4所進行的處理)。在將該漿液維持為同一溫度、壓力的重力沉降槽內分離成上澄液(萃取液)與固體含量濃縮液(相當於上述第1圖的分離槽5所進行的處理)。接著以使用氮氣流的蒸餾法從該固體含量濃縮液將溶劑分離回收，得到副生炭(相當於上述第1圖的副生炭回收槽7所進行的處理)。上述溶劑萃取的無灰煤與副生炭的產量分別為51質 量%與46質量%。所得到的粉狀的副生炭，水分量：0.1質量%、灰分量：12.5質量%、殘存於副生炭的無灰煤濃度：1.0~5.0質量%的範圍內。

[成形步驟]

將所得到的副生炭粉碎成1mm以下，不添加黏結劑，將煤炭與水分變化各種添加量來添加，如下述表2所示，製作煤炭的混合比率或水分含有量分別不同的成形用原料。作為煤炭，使用將上述原料煤炭(澳大利亞產瀝青炭)粉碎為1mm以下的煤炭。將該成形用原料充填350g到內徑90mm的模具，施加面壓力：3噸/cm² 以模具溫度100℃形成圓柱狀的平板部(成形物)。針對所成形的平板部，來測定水分含有量、表觀密度及壓塊強度。平板部的表觀密度，從其直徑及高度與質量來算出。壓塊強度，是使用壓塊試驗機，在對於圓柱狀的平板部中心軸呈垂直的方向施加壓縮荷重，測定達到破壞的荷重來求出。

[乾餾步驟]

針對該所製造的平板部(成形物)，使用小型加熱爐在N₂ 環境下，在乾餾溫度：1000℃，升溫速度3℃/min的條件進行乾餾。

[焦炭物性的測定]

針對藉由上述乾餾而焦炭化的平板部(焦炭)，進行落 下強度、真密度及氣孔率的測定。落下強度，使用落下強度試驗機，以JIS K2151為準則來測定。

[試驗結果]

在表2顯示試驗結果。針對乾餾後的平板部(焦炭)，得到氣孔率36%以下且落下強度85以上的結果則為合格。在表2，針對在本發明的規定範圍之外，不符合合格基準者在數值等加上下線。

如上述表2所示，試料No.1~4、6、7，是符 合本發明的要件的發明例，得到乾餾後的焦炭的物性符合合格基準，具有充分的強度且高密度的焦炭。

相對的試料No.5，成形用原料中的水分過 剩，另一方面試料No.8、9，成形用原料中的煤炭過剩， 其乾餾後的焦炭的物性都不符合合格基準。

因此本發明的焦炭(副生炭焦炭)，作為焦炭為 非常高強度且高密度，確認其適合作為高爐用焦炭，尤其是中心裝入用或礦石層混合用的焦炭，或作為熔鐵爐等的鑄件用焦炭。

雖然參考詳細或特定的實施方式來說明本申 請案，而習知技術者了解在不脫離本發明的精神與範圍下可施加各種變更或修正。

本申請案是根據2012年6月29日申請的日本專利申請(日本特願2012-146481)，其內容作為參考而沿用。

[產業上的可利用性]

藉由本發明，藉由將以含有少量的無灰煤成分的副生炭為主成分的成形用原料成形而進行乾餾，在乾餾中，上述副生炭中的無灰煤成分會軟化、熔融而呈現黏結性作為黏結劑，另一方面除了無灰煤成分之外的副生炭主體部分不會軟化熔融，沒有膨脹性，在內部不會產生氣孔，具有與平常的焦炭至少相同程度的強度，且可得到相較平常的焦炭更高密度的焦炭。該高密度的焦炭，適合用於高爐裝入用焦炭(尤其是中心裝入用焦炭或礦石層混合用焦炭)或作為熔鐵爐等的鑄件用焦炭。

1‧‧‧改質炭製造裝置

2‧‧‧溶劑供給槽

3‧‧‧煤炭供給槽

4‧‧‧萃取槽

5‧‧‧分離槽

6‧‧‧無灰煤回收槽

7‧‧‧副生炭回收槽

Claims (5)

1. 一種焦炭，將成形用原料成形為塊狀作成成形物，將該成形物進行乾餾所得到的焦炭，其特徵為：上述成形用原料，包含有：以溶劑將煤炭進行萃取處理而在製造無灰煤的過程產生的副生炭、煤炭、水分；上述煤炭的含有量，為上述成形用原料的5質量%[乾燥基準]以下(包含0質量%)，上述水分的含有量，為上述成形用原料的8質量%[乾燥基準]以下(包含0質量%)，並且乾餾後的焦炭，其氣孔率在36%以下且落下強度在85以上。
2. 如申請專利範圍第1項的焦炭，其中該焦炭使用作為高爐裝入用焦炭。
3. 如申請專利範圍第2項的焦炭，其中該焦炭使用作為中心裝入用焦炭。
4. 如申請專利範圍第2項的焦炭，其中該焦炭使用作為礦石層混合用焦炭。
5. 如申請專利範圍第1項的焦炭，其中該焦炭使用作為鑄件用焦炭。