TWI759055B - 摻合碳之製造方法及焦碳之製造方法 - Google Patents

摻合碳之製造方法及焦碳之製造方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI759055B
TWI759055B TW110100044A TW110100044A TWI759055B TW I759055 B TWI759055 B TW I759055B TW 110100044 A TW110100044 A TW 110100044A TW 110100044 A TW110100044 A TW 110100044A TW I759055 B TWI759055 B TW I759055B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
coal
coke
aforementioned
surface tension
range
Prior art date
Application number
TW110100044A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202130796A (zh
Inventor
井川大輔
松井貴
土肥勇介
Original Assignee
日商Ｊｆｅ鋼鐵股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商Ｊｆｅ鋼鐵股份有限公司 filed Critical 日商Ｊｆｅ鋼鐵股份有限公司
Publication of TW202130796A publication Critical patent/TW202130796A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI759055B publication Critical patent/TWI759055B/zh

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B57/00—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
    • C10B57/04—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general using charges of special composition
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00—Solid fuels
    • C10L5/02—Solid fuels such as briquettes consisting mainly of carbonaceous materials of mineral or non-mineral origin
    • C10L5/04—Raw material of mineral origin to be used; Pretreatment thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/24—Mixing, stirring of fuel components
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/58—Control or regulation of the fuel preparation of upgrading process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/60—Measuring or analysing fractions, components or impurities or process conditions during preparation or upgrading of a fuel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Coke Industry (AREA)

Abstract

本發明提供可製造乾餾後成為高強度焦碳之摻合碳的摻合碳之製造方法及焦碳之製造方法。 本發明之摻合碳之製造方法係製造摻合多品種的煤碳之摻合碳的摻合碳之製造方法，其於設定惰性組織為100體積%時之煤碳的表面張力為γ100 ，設定軟化熔融組織為100體積%時之煤碳的表面張力為γ0 的情況，限定煤碳之γ0 的範圍，摻合於前述摻合碳之各品種的煤碳1、2、･･、i、･･n中，界定前述γ100 為落於前述γ0 的範圍外之煤碳i，並測定前述煤碳i之TI，以下述(1)式所算出之w成為20.4質量%以下的方式，限定前述煤碳i的摻合比例，
Figure 110100044-A0101-11-0001-1
上述(1)式中，xi為前述煤碳i之摻合比例(質量%)、TIi為前述煤碳i所含有的惰性組織的比例(體積%)、w為落於煤碳之γ0 的範圍外之惰性組織的摻合碳中之質量比例(質量%)。

Description

摻合碳之製造方法及焦碳之製造方法
本發明有關可製造高強度焦碳之摻合碳的製造方法及焦碳之製造方法。
作為於鼓風爐中用以製造熔化生鐵之鼓風爐原料所使用之焦碳較佳為高強度。其原因係若焦碳強度低則於鼓風爐內粉化，而阻礙鼓風爐之通氣性，而無法進行安定之熔化生鐵的生產。
通常，焦碳係將摻合複數種煤碳而得之摻合碳以焦碳爐予以乾餾而製造。作為為了獲得期望強度之焦碳之煤碳的摻合方法，已知有各種方法，於專利文獻1中揭示考慮了煤碳之相性的煤碳之摻合方法，係以將煤碳熱處理所得之半焦碳的表面張力為指標的摻合方法。
所謂「煤碳之相性」係指摻合碳中之多品種的煤碳造成各相互作用之性質，根據煤碳之相性，而有僅由該摻合碳中之各煤碳所得之焦碳強度與自其摻合碳所得之焦碳強度之間的加成性不成立的情況。專利文獻1中，係以使自構成摻合碳之各品種煤碳熱處理所得之半焦碳的表面張力與摻合碳中之各品種煤碳之摻合率(質量%)算出之表面張力之值作為指標而調整煤碳之摻合率。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利第5737473號公報 [非專利文獻]
非專利文獻1：D.W. Fuerstenau：International Journal of Mineral Processing，20(1987)，153
[發明欲解決之課題]
近幾年來，基於確保煤碳資源之穩定及降低原料成本之觀點，購入自複數場所採取之煤碳並於摻合碳之原料中使用性狀不同之多品種之煤碳的必要性日益提高。摻合碳中使用性狀不同之煤碳時，以專利文獻1揭示之方法，亦可調製可期待製造期望強度之焦碳的摻合碳。不過，根據煤碳而定，以專利文獻1中提案之方法求出之質量比例摻合多品種的煤碳，會有製造出不成為高強度之焦碳的課題。本發明係鑑於此等課題而完成之發明，其目的係提供可製造乾餾後成為高強度焦碳之摻合碳的摻合碳之製造方法及焦碳之製造方法。 [用以解決課題之手段]
用以解決上述課題之手段如以下。 [1] 一種摻合碳之製造方法，其係製造摻合多品種的煤碳之摻合碳的摻合碳之製造方法，其特徵為：設定惰性組織為100體積%時之煤碳的表面張力為γ100 ，設定軟化熔融組織為100體積%時之煤碳的表面張力為γ0 的情況，限定煤碳之γ0 的範圍，摻合於前述摻合碳之各品種的煤碳1、2、･･、i、･･n中，界定前述γ100 為落於前述γ0 的範圍外之煤碳i，並測定前述煤碳i之TI，以下述(1)式所算出之w成為20.4質量%以下的方式，限定前述煤碳i的摻合比例，
Figure 02_image001
上述(1)式中，xi為前述煤碳i之摻合比例(質量%)、TIi為前述煤碳i所含有的惰性組織的比例(體積%)、w為落於煤碳之γ0 的範圍外之惰性組織的前述摻合碳中之質量比例(質量%)。 [2] 如[1]之摻合碳之製造方法，其中使用在350℃~800℃的範圍內之溫度T℃將煤碳加熱處理而製作之半焦碳，測量表面張力時，前述γ0 的範圍為(0.055T+10.4)mN/m以上、(0.041T+22.0)mN/m以下。 [3] 如[1]之摻合碳之製造方法，其中使用在500℃將煤碳加熱處理而製作之半焦碳，測量表面張力時，前述γ0 的範圍為37.9mN/m以上、42.5mN/m以下。 [4] 一種焦碳之製造方法，其係將以[1]~[3]中任一項之摻合碳之製造方法所製造之摻合碳，進行乾餾而製造焦碳。 [發明效果]
藉由實施本發明之摻合碳之製造方法，可製造乾餾後成為高強度焦碳之摻合碳。藉由以焦碳爐乾餾該摻合碳，可製造高強度焦碳。
以下，經由本發明之實施形態說明本發明。本實施形態之摻合碳之製造方法，係著眼於藉由將作為煤碳之成分加熱而軟化熔融之成分(後文記載為軟化熔融組織)與即使加熱亦不軟化熔融之成分(後文記載為惰性組織)，以將可使焦碳強度降低之煤碳的惰性組織之質量比例成為特定比例以下之方式，摻合煤碳而製造摻合碳。如此製造之摻合碳以焦碳爐乾餾可製造強度高的焦碳。
本實施形態之摻合碳之製造方法，係使以下述(1)式算出之摻合碳所含之軟化熔融組織的表面張力成為範圍外之惰性組織之質量比例w(質量%)成為20.4質量%以下之方式摻合多品種煤碳。
Figure 02_image003
設定惰性組織為100體積%時之惰性組織的表面張力為γ100 ，設定軟化熔融組織為100體積%時之軟化熔融組織的表面張力為γ0 時，上述(1)式中，xi為摻合碳所含之煤碳1、2、･･、i、･･n中，γ100 落於γ0 的範圍外之煤碳i之調配比例(質量%)，TIi為煤碳i所含之惰性組織的比例(體積%)。
惰性組織為100體積%時之惰性組織的表面張力γ100 及軟化熔融組織為100體積%時之軟化熔融組織的表面張力γ0 可自相同品種之煤碳調製惰性量不同之試料，將該等試料以特定溫度進行熱處理所得之半焦碳之表面張力而推定。
由於煤碳之惰性組織與軟化熔融組織相比較硬，故粉碎後之煤碳有惰性組織於粗粒側濃縮之傾向。利用該傾向，將粉碎後之煤碳以習知分級方法分為粒度大的粒子與粒度小的粒子，可自相同品種之煤碳調製惰性量不同之試料。作為分級方法例如使用篩分操作時，若以某篩網之篩對經粉碎之某品種之煤碳進行篩分，則留在篩上之粗粒的惰性量多於篩下之細粒的惰性量。針對如此調製之惰性量不同的試料測定全部惰性量，將試料於特定溫度分別進行熱處理作成半焦碳。TI係JIS M 8816所規定之總惰性量，表示煤碳所含之惰性組織之比例(體積%)。作為自相同品種之煤碳調製惰性量不同之試料的方法，亦可採用將粉碎後之煤碳進行比重分離之方法。一般，由於惰性量多的粒子比重較大，故將煤碳投入具有某比重之液體而浮起之比重小的粒子之惰性量少，沉降的比重大之粒子的惰性量較多。
此處，說明煤碳之表面張力測定所用之半焦碳之製作方法及煤碳之表面張力之測定方法。所謂半焦碳係將煤碳熱處理所得之熱處理物。本實施形態說明中之記載為「煤碳之表面張力」時之煤碳不僅為煤碳，亦包含經熱處理之煤碳。針對惰性組織之表面張力、軟化熔融組織之表面張力亦同樣，各包含經熱處理之煤碳之惰性組織、經熱處理之煤碳之軟化熔融組織。半焦碳之表面張力由於於焦碳強度之預測或強度高的焦碳之製造中特別有用，故本實施形態中，針對使用經熱處理之煤碳即半焦碳之表面張力之情況加以說明。本實施形態中半焦碳係以下述(a)~(c)製造。 (a)粉碎煤碳。煤碳之粉碎粒度，基於自組織、性狀等不均一的煤碳製作均質試料之觀點，較佳將煤碳粉碎至JIS M8812中記載之煤碳之工業分析中之粉碎粒度的粒徑250μm以下，更佳粉碎至粒徑200μm以下。 (b)將粉碎之煤碳於經阻斷空氣或於惰性氣體中，以適當加熱速度加熱至500℃。加熱速度較佳根據焦碳爐中製造焦碳時之加熱速度而決定。 (c)經將加熱之煤碳於惰性氣體中冷卻而製作半焦碳。
加熱煤碳之加熱溫度，基於考慮表面張力對煤碳粒子間之接著的影響，認為使煤碳開始熔融軟化之350℃以上起至完成焦碳化之800℃之任一溫度均適當。然而，於加熱溫度的350~800℃中，尤其有助於接著之溫度為軟化熔融時之溫度的350~550℃，認為接著構造於500℃左右被決定。因此，作為加熱溫度尤其較佳為500℃附近之480~520℃，本實施形態中加熱溫度設為500℃。加熱較佳於不與煤碳反應之惰性氣體(例如氮氣、氬氣、氦氣等)環境中進行。由於所測定之表面張力值係根據調製半焦碳時之加熱溫度而變，故自摻合所用之煤碳調製半焦碳時之加熱，較佳針對所有煤碳於相同條件進行。尤其特佳將最高熱處理溫度設為特定溫度±10℃之範圍內。
冷卻較佳於不與煤碳反應之惰性氣體環境進行。較佳將經熱處理後之煤碳以10℃/sec以上之冷卻速度急冷。急冷之理由係因為可保有軟化熔融狀態之分子構造，較佳以認為不使分子構造變化之10℃/sec以上之冷卻速度冷卻。亦可使用冰水或水或液態氮或如氮氣之惰性氣體等進行急冷，但較佳使用液態氮予以急冷。
煤碳之表面張力可使用非專利文獻1記載之皮膜浮選法(film flotation)測定。該方法對於煤碳且對於由該煤碳所得之半焦碳亦可同樣適用。使用皮膜浮選法，求出經微粉碎之試料的表面張力分佈，將所得之表面張力分佈之平均值作為該試料之表面張力代表值。
利用皮膜浮選法測定表面張力較佳如下般進行。皮膜浮選法所用之液體，由於煤碳或軟化熔融時之煤碳的表面張力值分佈於20~73mN/m之範圍，故使用具有該範圍內之表面張力的液體進行。例如使用乙醇、甲醇、丙醇、第三丁醇、丙酮等之有機溶劑，自該等之有機溶劑之水溶液可製作具有20~73mN/m之表面張力的液體。關於測定表面張力之樣品的粒度，較佳測定依據測定原理接觸角大致等於0°時之表面張力，由於隨著經粉碎之試料粒子之粒徑變大，接觸角增加，故粒徑較小較佳。然而，試料粒子之粒徑未達53μm時，由於各粒子容易凝集，故試料粒子較佳粉碎至粒徑53~150μm。使試料粒子落下至具有各種表面張力之液體，求出對於各液體浮游之試料粒子之質量比例，將該結果以頻度分佈曲線表示，求出表面張力分佈。
圖1係顯示6品種(A~F)之煤碳中惰性量不同之試料的表面張力之作圖(3點)與該作圖之回歸直線之圖表。圖1之橫軸為TI(體積%)，縱軸為表面張力(mN/m)。如圖1所示，對各品種煤碳，見到TI與半焦碳之表面張力之間為大致直線之關係。由該結果可知，自對於摻合碳所含之每個各品種煤碳惰性量不同之多種試料的表面張力的作圖求出回歸直線，求出該回歸直線中與惰性組織為100體積%(軟化熔融組織為0體積%)時之TI=100對應之值(γ100 )及與軟化熔融組織為100體積%(惰性組織為0體積%)時之TI=0對應之值(γ0 )，可推定惰性組織之表面張力γ100 與軟化熔融組織之表面張力γ0 。
如圖1所示，無關於煤碳品種，相對於將γ0 收斂於某範圍，γ100 根據煤碳之品種而大為不同。由此可知表面張力隨煤碳品種而異成為各煤碳中γ100 不同之原因。可知有如圖1之煤碳B或煤碳C之γ100 與γ0 大為不同之煤碳，另一方面，有如煤碳A或煤碳F之γ100 與γ0 大致相同之煤碳。專利文獻1中並未考慮γ100 與γ0 對煤碳表面張力之影響，因此，認為即使以專利文獻1提案之方法求出之質量比例摻合多品種之煤碳，亦有製造出不成為高強度之焦碳的情況。依以往之見解，並未知悉其組織成分經熱處理之半焦碳的表面張力因煤碳之組織成分而異。本發明之發明人等了解到表面張力隨組織成分而異，基於該見解而完成本發明。
其次，針對可製造強度高的焦碳之摻合碳的製造條件加以說明。煤碳於乾餾過程藉由加熱而軟化熔融使粒子接著後收縮。由於收縮速度根據煤碳進而根據煤碳之組織成分而異，故自收縮速度不同的2種煤碳所成之摻合碳，因收縮速度差而於焦碳製造過程中於煤碳之接著界面產生龜裂。此時，煤碳間之界面的接著強度若弱則龜裂增加，因該龜裂而使焦碳強度降低，故自包含接著強度弱的煤碳之摻合碳無法製造高強度之焦碳。半焦碳之表面張力影響到該接著強度，粒子間之表面張力越大，接著強度越小。如上述，根據煤碳之品種而表面張力不同，此係各煤碳中γ100 不同的原因，故γ100 為γ0 之範圍內的煤碳可說是煤碳間、組織成分間之表面張力差較小，不會使焦碳強度降低之煤碳。另一方面，γ100 為γ0 之範圍外的煤碳可說是煤碳間及即使為相同煤碳內表面張力差亦大而使焦碳強度降低之煤碳。
因此，著眼於使焦碳強度降低之煤碳所含之惰性組織，確認可製造高強度焦碳之摻合碳之製造條件，無法使用γ100 為γ0 之範圍外的煤碳的惰性組織之質量比例。表1中顯示該確認所用之煤碳G~N之性狀。表2顯示以特定質量比例摻合煤碳G~N之摻合碳1~4之性狀。
Figure 02_image005
Figure 02_image007
表1、2中之「logMF(log/ddpm)」係以JIS M8801之流動性試驗法測定之煤碳之最高流動度(Maximum Fluidity：MF)之常用對數值。摻合碳中之最高流動度logMF係摻合碳中單一碳的logMF之加權平均值。表1、2中之「Ro(%)」係JIS M 8816之煤碳或摻合碳之鏡煤素(vitrinite)的平均最大反射率。表1、2中之「TI(體積%)」係全部惰性量，係以基於JIS M 8816之煤碳或摻合碳之微細組織成分之測定方法及其解說中記載之Parr之式的下述(2)式算出。摻合碳中之TI係將摻合碳所含之各品種煤碳之TI與該煤碳之摻合比例相乘之值予以相加而算出。
惰性量(體積%)=絲煤素(fusinite)(體積%)+硬煤素(micrinite) (體積%)+(2/3)×亞絲煤素(semifusinite)(體積%)+礦物質(體積%)…(2)
本實施形態中，藉由使用γ100 為γ0 之範圍外的煤碳的惰性組織之質量比例，定量評價對於焦碳強度造成不良影響之成分的影響。由於由JIS之方法所得之TI為體積%之值，故較佳將體積%正確換算為質量%。然而，認為若TI成分與其外成分之密度若相同，可獲得實用上充分之效果，故將以體積%求出之TI值使用作為煤碳之惰性組織之質量%之值。本實施形態之說明中，TI之質量%的值係使用由JIS之測定方法求出之體積%的值。
表1之「表面張力(mN/m)」係使用皮膜浮選法，測定以500℃加熱處理而製作之半焦碳之表面張力。表1之「惰性表面張力γ100 (mN/m)」及「熔融組織表面張力γ0 (mN/m)」係藉由粉碎及篩分而自相同品種之煤碳調製3種惰性量不同的試料，自3種試料之表面張力求出回歸直線，將該回歸直線中與TI=100對應之值設為γ100 ，與TI=0對應之值設為γ0 。
表1之煤碳係作為焦碳原料的煤碳而一般使用之煤碳之例。作為焦碳原料使用之煤碳係MF為0~60000ddpm(logMF為4.8以下)，Ro為0.6~1.8%，TI為3~50體積%之範圍內，本實施形態之摻合碳之製造方法對於該範圍內之煤碳可特別適宜地使用。表1之煤碳之性狀，係logMF為0.48~3.47，Ro為0.64%~1.54%，TI為21.4體積%~43.0體積%，但本發明之適用不限於該範圍的煤碳。又，包含煤碳以外之添加物，亦可適用本發明之技術。
表2之「DI 150/15」係將煤碳(摻合碳)乾餾所得之焦碳之強度指數，係基於JIS K 2151之旋轉強度試驗法，測定將裝入有特定量焦碳之滾筒試驗機以15rpm旋轉150後之粒徑15mm以上之焦碳的質量比例，與旋轉前之質量比乘以100倍之指數的滾筒強度DI(150/15)。表2之w係落於軟化熔融組織之表面張力γ0 的範圍外之惰性組織之質量比例，使用下述(1)式算出。
Figure 02_image009
上述(1)式中，xi為摻合碳所含之各品種煤碳1、2、･･、i、･･n中，γ100 為落於軟化熔融組織之表面張力γ0 的範圍外之煤碳i之摻合比例(質量%)、TIi為該煤碳i之TI。w係落於軟化熔融組織之表面張力γ0 的範圍外之惰性組織的質量比例。軟化熔融組織之表面張力γ0 的範圍亦可限於摻合碳所含之多品種之煤碳，亦可不限於摻合碳所含之多品種之煤碳，而決定為針對多數煤碳分析之半焦碳之γ0 的範圍。例如針對焦碳工廠中作為庫存而保存之焦碳製造用之所有煤碳，求出其半焦碳之γ0 ，將其最大值與最小值之間的範圍決定為軟化熔融組織之表面張力γ0 的範圍，不限於摻合碳所含之煤碳，作為焦碳原料之煤碳使用之煤碳亦變得可適用本實施形態之摻合碳之製造方法。
進行表1、表2所示之試驗之際，不限於煤碳G~N，作為庫存保存之全部煤碳於500℃熱處理所得之半焦碳之γ0 係最小值為37.9mN/m，最大值為42.5mN/m。因此，本實施形態之軟化熔融組織之表面張力γ0 之範圍係設為藉由500℃之熱處理所得之半焦碳之值的37.9mN/m以上42.5mN/m以下。因此，表1所示之煤碳G~N中，具有落於軟化熔融組織之表面張力γ0 之範圍外之惰性組織之煤碳，為煤碳G、煤碳I、煤碳J、煤碳K及煤碳L。
w之計算係藉由將具有落於軟化熔融組織之表面張力γ0 之範圍外之惰性組織之煤碳的煤碳G、煤碳I、煤碳J、煤碳K及煤碳L之各摻合比例與各煤碳之TI相乘並將該等合計，而算出摻合碳所含之煤碳中落於軟化熔融組織之表面張力γ0 之範圍外之煤碳的惰性組織之質量比例。例如摻合碳1中，煤碳G之惰性組織之質量比例為0.300×0.400×100=12.0質量%，煤碳I之惰性組織之質量比例為0.160×0.300×100=4.8質量%，煤碳J之惰性組織之質量比例為0.200×0.354×100=7.1質量%，煤碳K之惰性組織之質量比例為0.029×0.214=0.6質量%，煤碳L之惰性組織之質量比例為0.058×0.218=1.3質量%，將該等相加算出w=25.8質量%。
圖2係顯示摻合碳1~4之w與將摻合碳1~4乾餾製造之焦碳的焦碳強度之關係的圖表。圖2之橫軸為w(質量%)，縱軸為焦碳之滾筒強度(%)。如圖2所示，w為17.7質量%之摻合碳4及20.4質量%之摻合碳3的焦碳強度為82.0%，相對於此，w為23.1質量%之摻合碳2的焦碳強度為80.2%。w為25.8質量%之摻合碳1的焦碳強度為78.2%，焦碳強度比w為23.1%之摻合碳2更降低。
由圖2可知，w若為20.4質量%以下，則焦碳強度不會降低，另一方面，w若超過20.4質量%，則隨著w變大，焦碳強度大幅降低。認為會使焦碳強度降低之落於軟化熔融組織之表面張力γ0 的範圍外之煤碳之惰性組織之質量比例越低越佳。因此，w之下限為0質量%。
基於該等結果，本實施形態之摻合碳之製造方法係以使上述(1)算出之w成為20.4質量%以下之方式摻合各品種之煤碳而製造摻合碳。藉此，防止摻合碳所含之使焦碳強度降低之惰性組織增加，可製造乾餾後成為高強度焦碳之摻合碳。接著，將該摻合碳裝入焦碳爐之碳化室內，藉由乾餾可製造強度高的焦碳。一般焦碳製造時之乾餾溫度只要為900℃以上即可。
煤碳之表面張力係隨半焦碳製造時之加熱溫度而變化。因此，使用於500℃加熱處理煤碳而製作之半焦碳，測定表面張力時，摻合碳中所含之煤碳中，半焦碳之γ100 落於γ0 之範圍外之煤碳i係γ100 未達37.9mN/m或超過42.5mN/m之煤碳。
煤碳之表面張力隨著半焦碳製造時之加熱溫度變高而變大。因此，提高半焦碳製造時之加熱溫度時，γ100 及γ0 均變大。因此，確認改變半焦碳之調製溫度時之本實施形態之摻合碳之製造方法的有效性。
針對各種煤碳品種，除了半焦碳之調製溫度變更為400℃及600℃以外，使用與上述方法相同之方法求出γ0 。圖3係顯示煤碳之軟化熔融組織為100體積%時之表面張力γ0 與熱處理溫度之關係的圖表。圖3之橫軸係加熱處理溫度(℃)，縱軸係表面張力γ0 (mN/m)。如圖3所示，見到半焦碳之調製溫度若變高，則γ0 之值上升之傾向。然而，即使改變半焦碳之調製溫度，與於500℃調製半焦碳之情況同樣，見到γ0 收斂於一定範圍之傾向。
若將半焦碳之調製溫度(℃)設為T，則自於各處理溫度求出之γ0 的最小值所得之回歸直線成為γ0 =0.055T+10.4 (mN/m)。同樣，自於各處理溫度求出之γ0 的最大值所得之回歸直線成為γ0 =0.041T+22.0(mN/m)。亦即，半焦碳之調製溫度設為T(℃)時，該半焦碳之惰性組織為100%時之表面張力γ100 未達γ0 的最小值的γ0 =0.055T+10.4(mN/m)時，該煤碳可說是使焦碳強度降低之煤碳。同樣，該半焦碳之惰性組織為100%時之表面張力γ100 超過γ0 的最大值的γ0 =0.041T+22.0 (mN/m)時，該煤碳可說是使焦碳強度降低之煤碳。
圖4係顯示經熱處理之3種煤碳之表面張力γ100 與熱處理溫度之關係的圖表。圖4之橫軸為加熱處理溫度(℃)，縱軸為表面張力γ100 (mN/m)。如圖4所示，煤碳O係半焦碳之調製溫度為400℃~600℃之任一溫度，γ100 均未達γ0 的最小值的γ0 =0.055T+ 10.4(mN/m)。因此，判斷為煤碳O係使焦碳強度降低之煤碳。煤碳P係半焦碳之調製溫度為400℃~600℃之任一溫度，γ100 均落入γ0 之最大值與最小值之間。因此，判斷為煤碳P係不會使焦碳強度降低之煤碳。煤碳Q係半焦碳之調製溫度為400℃~600℃之任一溫度，γ100 均超過γ0 的最大值的γ0 =0.041T+22.0(mN/m)。因此，判斷為煤碳Q係使焦碳強度降低之煤碳。
如此，各種品種之煤碳中，即使改變半焦碳之調製溫度，γ0 與γ100 之大小關係亦未變化。因此可知，基於於500℃調製之半焦碳之值自表2及圖2求出之較佳w之上限值的20.4質量%之值，即使於半焦碳之調製溫度不同之情況，亦可被採用作為落於γ0 範圍外之惰性組織之質量比例之上限值。本實施形態之摻合碳之製造方法中，半焦碳之調製溫度較佳設為煤碳開始軟化熔融之溫度的350℃至完成焦碳化之800℃的範圍內。半焦碳之調製溫度更佳設為可明瞭判斷使焦碳強度降低之可能性的400℃以上600℃以下之範圍。
如此，決定出作為焦碳製造之原料使用之各種品種的煤碳中之γ0 的範圍，並且針對摻合碳之製造所用之各品種之煤碳求出γ100 。由γ0 的範圍與各品種之煤碳之γ100 ，特定出γ100 落於γ0 之範圍外，而使焦碳強度降低之煤碳品種。接著，測定經特定為使焦碳強度降低之品種之煤碳之TI，以使惰性組織之比例成為上限值以下之方式，決定出使焦碳強度降低之煤碳之摻合比例，可製造乾餾後成為高強度焦碳的摻合碳。藉由使如此製造之摻合碳乾餾，可實現強度高的焦碳之製造。
本實施形態之摻合碳之製造方法係使用將煤碳加熱處理而調製之半焦碳之表面張力之例加以說明，但不限於此，亦可使用未經加熱處理之煤碳之表面張力。如上述，以皮膜浮選法，可適用於煤碳，且由該煤碳所得之半焦碳亦同樣適用，可測定表面張力。再者，γ0 及γ100 係藉由測定表面張力而自煤碳試料求出，亦可藉由自任何煤碳物性推定而求出。作為未測定而推定之值亦可使用由他人提供之值。γ0 之範圍，於將半焦碳之調製溫度設為T(℃)時，亦可決定為最小值γ0 =0.055T+10.4(mN/m)以上，且最大值γ0 =0.041T+22.0 (mN/m)以下之範圍內。
[圖1]係顯示6品種(A~F)之煤碳的表面張力測定值之作圖(3點)與該作圖之回歸直線的圖表。 [圖2]係顯示摻合碳1~4的w與將摻合碳1~4乾餾而製造之焦碳的焦碳強度之關係的圖表。 [圖3]係顯示煤碳之軟化熔融組織為100體積%時之表面張力γ0 與熱處理溫度之關係的圖表。 [圖4]係顯示經熱處理之3種煤碳之表面張力γ100 與熱處理溫度之關係的圖表。

Claims (4)

  1. 一種摻合碳之製造方法，其係製造摻合多品種的煤碳之摻合碳的摻合碳之製造方法，其特徵為：設定惰性組織為100體積%時之煤碳的表面張力為γ100，設定軟化熔融組織為100體積%時之煤碳的表面張力為γ0的情況，以摻合碳所含之多品種之煤碳之γ0的範圍，或焦碳工廠中作為庫存而保存之焦碳製造用之所有煤碳之γ0的範圍，限定煤碳之γ0的範圍，在摻合於前述摻合碳之各品種的煤碳1、2、．．、i、．．n中，界定前述γ100為落於前述γ0的範圍外之煤碳i，並測定前述煤碳i之惰性組織之比例(體積%)，以下述(1)式所算出之w成為20.4質量%以下的方式，限定前述煤碳i的摻合比例，w=Σ(xi×TIi)．．．(1)上述(1)式中，xi為前述煤碳i之摻合比例(質量%)、TIi為前述煤碳i所含有的惰性組織的比例(體積%)、w為落於煤碳之γ0的範圍外之惰性組織的前述摻合碳中之質量比例(質量%)。
  2. 一種摻合碳之製造方法，其係製造摻合多品種的煤碳之摻合碳的摻合碳之製造方法，其特徵為：設定惰性組織為100體積%時之煤碳的表面張力為γ100，設定軟化熔融組織為100體積%時之煤碳的表面張力為γ0的情況，使用在350℃~800℃的範圍內之溫度T℃將煤碳加熱 處理而製作之半焦碳，測量表面張力時，以(0.055T+10.4)mN/m以上、(0.041T+22.0)mN/m以下的範圍，限定煤碳之γ0的範圍，在摻合於前述摻合碳之各品種的煤碳1、2、．．、i、．．n中，界定前述γ100為落於前述γ0的範圍外之煤碳i，並測定前述煤碳i之惰性組織之比例(體積%)，以下述(1)式所算出之w成為20.4質量%以下的方式，限定前述煤碳i的摻合比例，w=Σ(xi×TIi)．．．(1)上述(1)式中，xi為前述煤碳i之摻合比例(質量%)、TIi為前述煤碳i所含有的惰性組織的比例(體積%)、w為落於煤碳之γ0的範圍外之惰性組織的前述摻合碳中之質量比例(質量%)。
  3. 一種摻合碳之製造方法，其係製造摻合多品種的煤碳之摻合碳的摻合碳之製造方法，其特徵為：設定惰性組織為100體積%時之煤碳的表面張力為γ100，設定軟化熔融組織為100體積%時之煤碳的表面張力為γ0的情況，使用在500℃將煤碳加熱處理而製作之半焦碳，測量表面張力時，以37.9mN/m以上、42.5mN/m以下的範圍，限定煤碳之γ0的範圍，在摻合於前述摻合碳之各品種的煤碳1、2、．．、i、．．n中，界定前述γ100為落於前述γ0的範圍外之煤碳i，並測定前述煤碳i之惰性組織之比例(體積%)，以下述(1)式所算出之w成為20.4質量%以下的方式， 限定前述煤碳i的摻合比例，w=Σ(xi×TIi)．．．(1)上述(1)式中，xi為前述煤碳i之摻合比例(質量%)、TIi為前述煤碳i所含有的惰性組織的比例(體積%)、w為落於煤碳之γ0的範圍外之惰性組織的前述摻合碳中之質量比例(質量%)。
  4. 一種焦碳之製造方法，其係將以請求項1~3中任一項之摻合碳之製造方法所製造之摻合碳，進行乾餾而製造焦碳。
TW110100044A 2020-01-07 2021-01-04 摻合碳之製造方法及焦碳之製造方法 TWI759055B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020000716 2020-01-07
JP2020-000716 2020-01-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202130796A TW202130796A (zh) 2021-08-16
TWI759055B true TWI759055B (zh) 2022-03-21

Family

ID=76788404

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW110100044A TWI759055B (zh) 2020-01-07 2021-01-04 摻合碳之製造方法及焦碳之製造方法

Country Status (10)

Country Link
US (1) US20230051325A1 (zh)
EP (1) EP4089157A4 (zh)
JP (1) JP7160218B2 (zh)
KR (1) KR20220106829A (zh)
CN (1) CN114901782B (zh)
AU (1) AU2020421315B2 (zh)
BR (1) BR112022012738A2 (zh)
CA (1) CA3162218C (zh)
TW (1) TWI759055B (zh)
WO (1) WO2021140947A1 (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201319239A (zh) * 2011-10-14 2013-05-16 Jfe Steel Corp 焦炭的製造方法
WO2013145678A1 (ja) * 2012-03-27 2013-10-03 Ｊｆｅスチール株式会社 石炭の配合方法及び配合炭、並びに、コークス製造方法
WO2013145679A1 (ja) * 2012-03-27 2013-10-03 Ｊｆｅスチール株式会社 コークス製造用石炭の配合方法及びコークスの製造方法
CN104185783A (zh) * 2012-03-27 2014-12-03 杰富意钢铁株式会社 煤之间的粘结性的评价方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4135983A (en) * 1970-12-28 1979-01-23 Kureha Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha Method for improving coking property of coal for use in production of cokes
JPS53143416A (en) 1977-05-20 1978-12-13 Fujitsu Ltd Rockagle member supporting mechanism for line printer
JP2000356610A (ja) * 1999-04-13 2000-12-26 Nkk Corp 石炭の溶融性およびコークス強度の評価方法、コークスの製造方法
JP5071578B2 (ja) * 2010-09-01 2012-11-14 Ｊｆｅスチール株式会社 コークス製造用石炭の調製方法
KR20120043950A (ko) * 2010-10-27 2012-05-07 현대제철 주식회사 코크스 제조용 원료탄 장입 방법
CN102491307B (zh) * 2011-11-25 2014-07-23 淄博矿业集团有限责任公司 一种共缩聚制备中间相炭微球的方法
WO2013145680A1 (ja) 2012-03-27 2013-10-03 Ｊｆｅスチール株式会社 コークス製造用石炭混合物の調製方法及び石炭混合物、並びに、コークス製造方法
KR101767800B1 (ko) * 2013-02-21 2017-08-11 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 야금용 코크스의 제조 방법
JP5910659B2 (ja) * 2013-04-09 2016-04-27 Ｊｆｅスチール株式会社 配合炭の製造方法及びそれを用いたコークスの製造方法
JP6044708B2 (ja) * 2013-04-12 2016-12-14 Ｊｆｅスチール株式会社 石炭の風化度の評価方法、風化石炭のコークス化性の評価方法、及び、石炭の風化度の管理方法、並びに、コークスの製造方法
JP6094622B2 (ja) * 2014-05-15 2017-03-15 Ｊｆｅスチール株式会社 コークスの製造方法
CA3131778C (en) * 2019-03-04 2024-04-09 Jfe Steel Corporation Method for evaluating coal and coal blends

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201319239A (zh) * 2011-10-14 2013-05-16 Jfe Steel Corp 焦炭的製造方法
WO2013145678A1 (ja) * 2012-03-27 2013-10-03 Ｊｆｅスチール株式会社 石炭の配合方法及び配合炭、並びに、コークス製造方法
WO2013145679A1 (ja) * 2012-03-27 2013-10-03 Ｊｆｅスチール株式会社 コークス製造用石炭の配合方法及びコークスの製造方法
CN104185783A (zh) * 2012-03-27 2014-12-03 杰富意钢铁株式会社 煤之间的粘结性的评价方法

Also Published As

Publication number Publication date
CA3162218C (en) 2024-04-09
BR112022012738A2 (pt) 2022-09-06
KR20220106829A (ko) 2022-07-29
WO2021140947A1 (ja) 2021-07-15
JP7160218B2 (ja) 2022-10-25
AU2020421315A1 (en) 2022-07-14
CA3162218A1 (en) 2021-07-15
CN114901782A (zh) 2022-08-12
AU2020421315B2 (en) 2023-08-10
TW202130796A (zh) 2021-08-16
EP4089157A4 (en) 2023-05-31
EP4089157A1 (en) 2022-11-16
JPWO2021140947A1 (zh) 2021-07-15
CN114901782B (zh) 2024-05-03
US20230051325A1 (en) 2023-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101580855B1 (ko) 코크스의 제조 방법
US9845439B2 (en) Method for blending coals for cokemaking and method for producing coke
TWI718018B (zh) 煤的評估方法及混合煤的調製方法，以及焦炭的製造方法
TWI759055B (zh) 摻合碳之製造方法及焦碳之製造方法
CN114555759B (zh) 煤的表面张力推定方法和焦炭的制造方法
RU2794598C1 (ru) Способ оценки поверхностного натяжения угля и способ получения кокса
RU2803512C1 (ru) Способ оценки поверхностного натяжения инертных компонентов угля, способ оценки поверхностного натяжения угля и способ получения кокса
CN114556079B (zh) 煤的惰质组组织的表面张力推定方法、煤的表面张力推定方法和焦炭的制造方法
RU2782524C1 (ru) Способ оценки качества угля, способы приготовления угольной смеси и способ получения кокса
RU2801572C1 (ru) Способ получения угольной смеси и способ получения кокса
WO2016056331A1 (ja) 無灰炭配合量決定方法及び高炉用コークスの製造方法