WO2014020965A1 - 高炉吹込み炭及びその製造方法 - Google Patents

高炉吹込み炭及びその製造方法 Download PDF

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慶一 中川
務 濱田
雅一 坂口
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    • C10B53/04—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of powdered coal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C21B5/00—Making pig-iron in the blast furnace
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    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B5/00—Making pig-iron in the blast furnace
    • C21B5/001—Injecting additional fuel or reducing agents
    • C21B5/003—Injection of pulverulent coal

Definitions

  • the present invention relates to blast furnace-blown coal and a method for producing the same.
  • pig iron In the blast furnace facility, raw materials such as iron ore, limestone and coke are charged into the blast furnace body from the top, and hot air and pulverized coal (PCI charcoal) are blown from the tuyere at the lower side of the blast furnace as auxiliary fuel.
  • PCI charcoal hot air and pulverized coal
  • Patent Document 1 adds an oxidizer as described above to the pulverized coal, which increases the running cost.
  • an object of the present invention is to provide a blast furnace-blown coal that can improve the combustion efficiency and suppress the generation of unburned carbon (soot) at a low cost, and a method for producing the same.
  • the blast furnace injection coal according to the first invention for solving the above-mentioned problem is blast furnace injection coal injected from the tuyere into the blast furnace main body of the blast furnace equipment, and has an oxygen atom content ratio (dry base). Is 10 to 20% by weight, and the average pore diameter is 10 to 50 nm.
  • the blast furnace blown coal according to the second invention is characterized in that, in the first invention, the pore volume is 0.05 to 0.5 cm 3 / g.
  • the blast furnace blown coal according to the third invention is characterized in that, in the first or second invention, the specific surface area is 1 to 100 m 2 / g.
  • a method for producing blast furnace blown coal according to the fourth aspect of the invention for solving the above-described problem is a method for producing blast furnace blown coal according to any one of the first to third aspects of the invention.
  • a drying process for removing moisture by heating subbituminous coal or lignite and a carbonization process for carbonizing the charcoal dried in the drying process at 460 to 590 ° C. are performed.
  • a blast furnace-blown coal production method according to the fourth aspect of the present invention, wherein the charcoal dry-distilled in the dry distillation step is cooled to 50 to 150 ° C. and cooled in the cooling step.
  • the charcoal is exposed to an oxygen-containing atmosphere at 50 to 150 ° C. to perform a partial oxidation step in which oxygen is chemically adsorbed and partially oxidized.
  • the average pore diameter is 10 to 50 nm, that is, tar-generating groups such as oxygen-containing functional groups (carboxyl group, aldehyde group, ester group, hydroxyl group, etc.) are eliminated.
  • the oxygen atom content (dry base) is 10 to 20% by weight, that is, the decomposition (reduction) of the main skeleton (combustion components centering on C, H, O) is greatly suppressed. Therefore, when blowing with hot air from the tuyere into the inside of the blast furnace body, it contains not only oxygen atoms in the main skeleton, but also oxygen in the hot air is easily diffused into the interior by the large diameter pores. Because it is very difficult to generate a fraction, it can be burned completely with almost no unburned carbon (soot), so the combustion efficiency is improved at low cost and the generation of unburned carbon (soot) is suppressed. It can be.
  • the above-described blast furnace blow coal can be produced at low cost.
  • the blast furnace-blown coal according to the present embodiment has an oxygen atom content (dry base) of 10 to 18% by weight and an average pore diameter of 10 to 50 nm (nanometer) (preferably 20 to 50 nm (nanometer). ).
  • the blast furnace blown coal is a low-grade coal such as subbituminous coal or lignite (oxygen atom content ratio (dry base): more than 18% by weight, average pore diameter: 3
  • a low-grade coal such as subbituminous coal or lignite (oxygen atom content ratio (dry base): more than 18% by weight, average pore diameter: 3
  • dry distillation step S12 Water, carbon dioxide, tar content, etc.
  • the average pore diameter is 10 to 50 nm, that is, oxygen-containing functional groups (carboxyl group, aldehyde group, ester group, hydroxyl group, etc. ) And other tar-forming groups are greatly reduced, but the oxygen atom content (dry base) is 10 to 18% by weight, that is, a combustion component mainly composed of the main skeleton (C, H, O) ) Is greatly suppressed, and when hot air is blown into the blast furnace body together with hot air from the tuyere, the main skeleton contains a large amount of oxygen atoms, and the oxygen in the hot air is contained inside by the large-diameter pores. In addition to being easily diffused, the tar content is very difficult to generate, so that it is possible to complete combustion with almost no unburned carbon (soot).
  • the blast furnace blowing coal 12 according to the present embodiment, KMnO 4, H 2 O 2 , KClO 3, K 2 and be contained Cr oxidizing agent such as 2 O 4, so as to enrich the oxygen in a hot-air Even if nothing is done, the combustion efficiency can be improved and the generation of unburned carbon (soot) can be suppressed.
  • the average pore diameter needs to be 10 to 50 nm (preferably 20 to 50 nm). Because if it is less than 10 nm, the ease of diffusion of oxygen in the hot air will decrease, causing a decrease in combustibility, while if it exceeds 50 nm, it tends to crack and become fine due to heat shock or the like. This is because, when blown into the blast furnace body, if it breaks and becomes fine, it passes through the inside of the blast furnace body while riding on a gas stream and is discharged without burning.
  • the oxygen atom content (dry base) needs to be 10% by weight or more. This is because if it is less than 10% by weight, it becomes difficult to completely burn without containing an oxidant and enriching hot air with oxygen.
  • the pore volume is preferably 0.05 to 0.5 cm 3 / g, and particularly preferably 0.1 to 0.2 cm 3 / g. Because, if it is less than 0.05 cm 3 / g, the contact area with oxygen in the hot air (reaction area) is small, which may cause a decrease in combustibility, whereas if it exceeds 0.5 cm 3 / g, This is because the volatilization of many components results in excessively porous components due to being too porous.
  • the specific surface area is preferably 1 to 100 m 2 / g, and particularly preferably 5 to 20 m 2 / g. Because if it is less than 1 m 2 / g, the contact area (reaction area) with oxygen in the hot air is small, which may cause a decrease in combustibility, while if it exceeds 100 m 2 / g, many components This is because the volatilization of the fuel is too porous and the combustion components become too small.
  • the dry distillation temperature in the dry distillation step S12 needs to be 460 to 590 ° C. (preferably 500 to 550 ° C.). This is because if the temperature is lower than 460 ° C., tar-generating groups such as oxygen-containing functional groups cannot be sufficiently removed from the low-grade coal 11 and it is very difficult to make the average pore diameter 10 to 50 nm. On the other hand, when the temperature exceeds 590 ° C., decomposition of the main skeleton of the low-grade coal 11 (combustion components centering on C, H, O) starts to become remarkable, and the combustion components decrease due to volatilization of many components. This is because too much is done.
  • the blast furnace-blown coal according to this embodiment has an oxygen atom content (dry base) of 12 to 20% by weight and an average pore diameter of 10 to 50 nm (preferably 20 to 50 nm).
  • the blast furnace injection coal according to this embodiment is the same as the above-described embodiment in which the low-grade coal (oxygen atom content ratio (dry base): more than 18 wt%) 11 is used.
  • the charcoal carbonized in the carbonization step S12 is cooled to 50 to 150 ° C., and then oxygen is chemically adsorbed to the charcoal in the partial oxidation step S25 to partially oxidize the charcoal.
  • the blast furnace-blown coal 22 having an oxygen atom content (dry base) of 12 to 20% by weight was obtained.
  • the average pore diameter is 10 to 50 nm, that is, an oxygen-containing functional group (carboxyl) as in the above-described embodiment.
  • an oxygen-containing functional group carboxyl
  • the oxygen atom content dry base
  • the main skeleton C
  • the decomposition (decrease) of the combustion components, mainly H, O, and O) is greatly suppressed, and oxygen atoms are further chemically adsorbed.
  • the blast furnace blowing coal 22 according to the present embodiment KMnO 4, H 2 O 2 , KClO 3, K 2 and be contained Cr oxidizing agent such as 2 O 4, so as to enrich the oxygen in a hot-air Even if nothing is done, the combustion efficiency can be further improved and the generation of unburned carbon (soot) can be more reliably suppressed than in the above-described embodiment.
  • an oxygen atom content rate (dry base) needs to be 20 weight% or less. This is because if it exceeds 20% by weight, the oxygen content is too high and the calorific value becomes too low.
  • the treatment temperature in the partial oxidation step S25 is preferably 50 to 150 ° C. This is because, if the temperature is less than 50 ° C., even in an air (oxygen concentration: 21% by volume) atmosphere, the partial oxidation treatment is difficult to proceed. If the temperature exceeds 150 ° C., the oxygen concentration is about 5% by volume. Even so, there is a possibility that a large amount of carbon monoxide and carbon dioxide may be generated by the combustion reaction.
  • composition analysis Composition analysis (elemental analysis) of the blast furnace blown coal 12 (present coal) obtained by the manufacturing method according to the first embodiment described above was performed.
  • the coal of the present invention has a proportion of oxygen (O) smaller than that of dry coal and is much larger than that of conventional coal, while a proportion of carbon (C) is larger than that of dry coal. It is smaller than conventional charcoal. For this reason, this invention charcoal has a calorific value larger than that of dry charcoal and smaller than that of conventional charcoal.
  • ⁇ No. 2 Surface condition> The surface state (average pore diameter, pore volume, specific surface area) of the above-described coal of the present invention was measured. For comparison, the surface states of the above-described conventional charcoal and dry charcoal were also measured. The results are shown in Table 2 below.
  • the coal of the present invention has an average pore diameter much larger than that of conventional coal and dry coal.
  • ⁇ No. 3 Amount of oxygen-containing functional group>
  • oxygen-containing functional groups hydroxyl group (OH), carboxyl group (COOH), aldehyde
  • the content ratio of each group (COH) and ester group (COO) at each temperature was determined.
  • the horizontal axis represents temperature
  • the vertical axis represents the ratio of the peak area of each oxygen-containing functional group to the total peak area of the oxygen-containing functional group at 110 ° C.
  • the amount of unburned carbon gradually increases in the conventional coal and the dry coal as the excess oxygen concentration decreases.
  • the charcoal of the present invention can be burned substantially completely without increasing the amount of unburned carbon even when the excess oxygen concentration is lowered.
  • Os (Oa + Oc / 2) / (Cc + Hc / 4)
  • Oa is the molar flow rate of oxygen gas (molecules) in the supply air
  • Oc is the oxygen atomic molar flow rate in the supplied coal
  • Cc is the carbon atomic molar flow rate in the supplied coal
  • Hc is hydrogen in the supplied coal.
  • the heat generation amount of the present invention is less than that of the conventional coal, it was confirmed that the combustion temperature is higher than that of the conventional coal when the excess oxygen rate is the same as that of the conventional coal.
  • the present invention charcoal has a higher oxygen content than the conventional charcoal, and if the excess oxygen ratio is the same as that of the conventional charcoal, the supply air amount can be smaller than that of the conventional charcoal.
  • the blast furnace injection coal and the manufacturing method thereof according to the present invention can be used extremely beneficially in the coal industry, the steel industry, and the like.

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Description

高炉吹込み炭及びその製造方法
　本発明は、高炉吹込み炭及びその製造方法に関する。
　高炉設備は、高炉本体の内部に、頂部から鉄鉱石や石灰石やコークス等の原料を装入すると共に、側部の下方寄りの羽口から熱風及び補助燃料として微粉炭（ＰＣＩ炭）を吹き込むことにより、鉄鉱石から銑鉄を製造することができるようになっている。
　このような高炉吹込み炭としては、例えば、ＫＭｎＯ4，Ｈ2Ｏ2，ＫＣｌＯ3，Ｋ2Ｃｒ2Ｏ4等の酸化剤を微粉炭に予め添加しておくことにより、燃焼効率を向上させて未燃炭素（煤）の発生を抑制できるようにしたものが提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。
　また、例えば、熱風に酸素を富化して高炉本体の内部に羽口から吹き込むようにすることにより、高炉吹込み炭の燃焼性を向上させることが提案されている（例えば、下記特許文献２参照）。
特開平６－２２０５１０号公報 特開２００３－２８６５１１号公報
　しかしながら、前記特許文献１に記載されている高炉吹込み炭は、上述したような酸化剤を微粉炭にわざわざ添加するため、ランニングコストの増加を招くものとなっている。
　また、前記特許文献２に記載されている燃焼性向上方法では、熱風に多くの酸素を常に加えながら高炉を運転する必要があるため、やはりランニングコストの増加を招くものとなってしまう。
　このようなことから、本発明は、低コストで燃焼効率を向上させて未燃炭素（煤）の発生を抑制することができる高炉吹込み炭及びその製造方法を提供することを目的とする。
　前述した課題を解決するための、第一番目の発明に係る高炉吹込み炭は、高炉設備の高炉本体の内部に羽口から吹き込む高炉吹込み炭であって、酸素原子含有割合（ドライベース）が、１０～２０重量％であり、平均細孔径が、１０～５０ｎｍであることを特徴とする。
　第二番目の発明に係る高炉吹込み炭は、第一番目の発明において、細孔容積が、０．０５～０．５ｃｍ3／ｇであることを特徴とする。
　第三番目の発明に係る高炉吹込み炭は、第一番目又は第二番目の発明において、比表面積が、１～１００ｍ2／ｇであることを特徴とする。
　また、前述した課題を解決するための、第四番目の発明に係る高炉吹込み炭の製造方法は、第一番目から第三番目の発明のいずれかの高炉吹込み炭の製造方法であって、亜瀝青炭又は褐炭を加熱して水分を除去する乾燥工程と、前記乾燥工程で乾燥された前記炭を４６０～５９０℃で乾留する乾留工程とを行うことを特徴とする。
　第五番目の発明に係る高炉吹込み炭の製造方法は、第四番目の発明において、前記乾留工程で乾留された前記炭を５０～１５０℃に冷却する冷却工程と、前記冷却工程で冷却された前記炭を５０～１５０℃の酸素含有雰囲気中に曝すことにより酸素を化学吸着させて部分酸化させる部分酸化工程とを行うことを特徴とする。
　本発明に係る高炉吹込み炭によれば、平均細孔径が１０～５０ｎｍである、すなわち、含酸素官能基（カルボキシル基、アルデヒド基、エステル基、水酸基等）等のタール生成基が脱離して大きく減少しているものの、酸素原子含有割合（ドライベース）が１０～２０重量％である、すなわち、主骨格（Ｃ，Ｈ，Ｏを中心とする燃焼成分）の分解（減少）が大きく抑制されていることから、高炉本体の内部に羽口から熱風と共に吹き込むと、主骨格中に酸素原子を多く含むと共に、径の大きい細孔によって熱風の酸素が内部にまで拡散しやすいだけでなく、タール分が非常に生じにくくなっているので、未燃炭素（煤）をほとんど生じることなく完全燃焼することができるので、低コストで燃焼効率を向上させて未燃炭素（煤）の発生を抑制することができる。
　また、本発明に係る高炉吹込み炭の製造方法によれば、上述した高炉吹込み炭を低コストで製造することができる。
本発明に係る高炉吹込み炭の製造方法の第一番目の実施形態の手順を表すフロー図である。 本発明に係る高炉吹込み炭の製造方法の第二番目の実施形態の手順を表すフロー図である。 亜瀝青炭を窒素雰囲気下で昇温しながら赤外吸収スペクトルを計測したときの、温度と含酸素官能基の含有量割合との関係を表すグラフである。 本発明炭及び乾燥炭並びに従来炭を燃焼させた後に回収された未燃炭素の割合と、燃焼させた後の燃焼排ガス中の残存酸素濃度（過剰酸素濃度）との関係を表すグラフである。 本発明炭及び従来炭を完全燃焼させたときの過剰酸素率と燃焼温度との関係を表すグラフである。
　本発明に係る高炉吹込み炭及びその製造方法の実施形態を図面に基づいて説明するが、本発明は、図面に基づいて説明する以下の実施形態のみに限定されるものではない。
〈第一番目の実施形態〉
　本発明に係る高炉吹込み炭及びその製造方法の第一番目の実施形態を図１に基づいて説明する。
　本実施形態に係る高炉吹込み炭は、酸素原子含有割合（ドライベース）が、１０～１８重量％、平均細孔径が、１０～５０ｎｍ（ナノメートル）（好ましくは、２０～５０ｎｍ（ナノメートル））となっている。
　このような本実施形態に係る高炉吹込み炭は、図１に示すように、亜瀝青炭や褐炭等の低品位石炭（酸素原子含有割合（ドライベース）：１８重量％超、平均細孔径：３～４ｎｍ）１１を低酸素雰囲気中（酸素濃度：５体積％以下）で加熱（１１０～２００℃×０．５～１時間）して乾燥する（乾燥工程Ｓ１１）ことにより水分を除去した後、低酸素雰囲気中（酸素濃度：２体積％以下）で加熱（４６０～５９０℃（好ましくは、５００～５５０℃）×０．５～１時間）して乾留する（乾留工程Ｓ１２）ことにより、生成水や二酸化炭素やタール分等を乾留ガスや乾留油として除去してから、低酸素雰囲気中（酸素濃度：２体積％以下）で冷却（５０℃以下）して（冷却工程Ｓ１３）、微粉砕（粒径：７７μｍ以下（８０％パス））する（微粉砕工程Ｓ１４）ことにより、容易に製造することができる。
　このような本実施形態に係る製造方法により製造された高炉吹込み炭１２においては、平均細孔径が１０～５０ｎｍである、すなわち、含酸素官能基（カルボキシル基、アルデヒド基、エステル基、水酸基等）等のタール生成基が脱離して大きく減少しているものの、酸素原子含有割合（ドライベース）が１０～１８重量％である、すなわち、主骨格（Ｃ，Ｈ，Ｏを中心とする燃焼成分）の分解（減少）が大きく抑制されていることから、高炉本体の内部に羽口から熱風と共に吹き込むと、主骨格中に酸素原子を多く含むと共に、径の大きい細孔によって熱風の酸素が内部にまで拡散しやすいだけでなく、タール分が非常に生じにくくなっているので、未燃炭素（煤）をほとんど生じることなく完全燃焼することができる。
　このため、本実施形態に係る高炉吹込み炭１２では、ＫＭｎＯ4，Ｈ2Ｏ2，ＫＣｌＯ3，Ｋ2Ｃｒ2Ｏ4等の酸化剤を含有させることや、熱風に酸素を富化するようなことをしなくても、燃焼効率を向上させて未燃炭素（煤）の発生を抑制することができる。
　したがって、本実施形態によれば、低コストで燃焼効率を向上させて未燃炭素（煤）の発生を抑制することができる。
　なお、本実施形態に係る高炉吹込み炭１２においては、平均細孔径が、１０～５０ｎｍ（好ましくは、２０～５０ｎｍ）である必要がある。なぜなら、１０ｎｍ未満であると、熱風中の酸素の内部への拡散しやすさが低下して、燃焼性の低下を引き起こしてしまう一方、５０ｎｍを超えると、ヒートショック等で割れて微細になりやすく、高炉本体の内部に吹き込んだときに、割れて微細になってしまうと、高炉本体の内部をガス気流に乗ったまま通過して燃焼することなく排出されてしまうからである。
　また、酸素原子含有割合（ドライベース）も１０重量％以上である必要がある。なぜなら、１０重量％未満であると、酸化剤の含有や、熱風の酸素富化をすることなく、完全燃焼させることが難しくなってしまうからである。
　さらに、細孔容積が、０．０５～０．５ｃｍ3／ｇであると好ましく、特に０．１～０．２ｃｍ3／ｇであると非常に好ましい。なぜなら、０．０５ｃｍ3／ｇ未満であると、熱風中の酸素との接触面積（反応面積）が小さく、燃焼性の低下を引き起こしてしまうおそれがある一方、０．５ｃｍ3／ｇを超えると、多くの成分の揮発によってポーラス過ぎて燃焼成分が少なくなり過ぎてしまうからである。
　くわえて、比表面積が、１～１００ｍ2／ｇであると好ましく、特に５～２０ｍ2／ｇであると非常に好ましい。なぜなら、１ｍ2／ｇ未満であると、熱風中の酸素との接触面積（反応面積）が小さく、燃焼性の低下を引き起こしてしまうおそれがある一方、１００ｍ2／ｇを超えると、多くの成分の揮発によってポーラス過ぎて燃焼成分が少なくなり過ぎてしまうからである。
　他方、本実施形態に係る高炉吹込み炭の製造方法においては、前記乾留工程Ｓ１２の乾留温度が、４６０～５９０℃（好ましくは、５００～５５０℃）である必要がある。なぜなら、４６０℃未満であると、前記低品位石炭１１から含酸素官能基等のタール生成基を十分に脱離させることができないと共に、平均細孔径を１０～５０ｎｍとすることが非常に困難になってしまう一方、５９０℃を超えると、前記低品位石炭１１の主骨格（Ｃ，Ｈ，Ｏを中心とする燃焼成分）の分解が顕著になり始め、多くの成分の揮発によって燃焼成分が減少し過ぎてしまうからである。
〈第二番目の実施形態〉
　本発明に係る高炉吹込み炭及びその製造方法の第二番目の実施形態を図２に基づいて説明する。なお、前述した実施形態の場合と同様な部分については、前述した実施形態の説明で用いた符号と同様な符号を用いることにより、前述した実施形態での説明と重複説明を省略する。
　本実施形態に係る高炉吹込み炭は、酸素原子含有割合（ドライベース）が、１２～２０重量％、平均細孔径が、１０～５０ｎｍ（好ましくは、２０～５０ｎｍ）となっている。
　このような本実施形態に係る高炉吹込み炭は、図２に示すように、前記低品位石炭（酸素原子含有割合（ドライベース）：１８重量％超）１１を前述した実施形態と同様にして乾燥し（乾燥工程Ｓ１１）、前述した実施形態と同様にして乾留し（乾留工程Ｓ１２）、低酸素雰囲気中（酸素濃度：２体積％以下）で冷却（５０～１５０℃）してから（冷却工程Ｓ２３）、酸素含有雰囲気中（酸素濃度：５～２１体積％）に曝す（５０～１５０℃×０．５～１０時間）ことにより、酸素を化学吸着させて部分酸化させた後（部分酸化工程Ｓ２５）、前述した実施形態と同様にして微粉砕する（微粉砕工程Ｓ１４）ことにより、容易に製造することができる。
　つまり、本実施形態においては、前記乾留工程Ｓ１２で乾留された前記炭を５０～１５０℃に冷却してから、前記部分酸化工程Ｓ２５で当該炭に酸素を化学吸着させて当該炭を部分酸化させることにより、酸素原子含有割合（ドライベース）を１２～２０重量％とした高炉吹込み炭２２を得るようにしたのである。
　このような本実施形態に係る製造方法により製造された高炉吹込み炭２２においては、前述した実施形態の場合と同様に、平均細孔径が１０～５０ｎｍである、すなわち、含酸素官能基（カルボキシル基、アルデヒド基、エステル基、水酸基等）等のタール生成基が脱離して大きく減少しているものの、酸素原子含有割合（ドライベース）が１２～２０重量％である、すなわち、主骨格（Ｃ，Ｈ，Ｏを中心とする燃焼成分）の分解（減少）が大きく抑制されると共に、酸素原子がさらに化学吸着していることから、高炉本体の内部に羽口から熱風と共に吹き込むと、前述した実施形態の場合よりも主骨格が酸素原子をさらに多く含有すると共に、前述した実施形態の場合と同様に、径の大きい細孔によって熱風の酸素が内部にまで拡散しやすいだけでなく、タール分が非常に生じにくくなっているので、前述した実施形態の場合よりも未燃炭素（煤）をさらに生じることなく完全燃焼することができる。
　このため、本実施形態に係る高炉吹込み炭２２では、ＫＭｎＯ4，Ｈ2Ｏ2，ＫＣｌＯ3，Ｋ2Ｃｒ2Ｏ4等の酸化剤を含有させることや、熱風に酸素を富化するようなことをしなくても、前述した実施形態の場合よりも、燃焼効率をさらに向上させて未燃炭素（煤）の発生をより確実に抑制することができる。
　したがって、本実施形態によれば、前述した実施形態の場合よりも、低コストで燃焼効率を向上させて未燃炭素（煤）の発生を抑制することがさらに確実にできる。
　なお、本実施形態に係る高炉吹込み炭２２においては、酸素原子含有割合（ドライベース）が、２０重量％以下である必要がある。なぜなら、２０重量％を超えると、酸素の含有量が多過ぎて、発熱量が低くなり過ぎてしまうからである。
　他方、本実施形態に係る高炉吹込み炭の製造方法においては、前記部分酸化工程Ｓ２５の処理温度が、５０～１５０℃であると好ましい。なぜなら、５０℃未満であると、空気（酸素濃度：２１体積％）雰囲気であっても、部分酸化処理が進行しにくくなってしまい、１５０℃を超えると、酸素濃度が５体積％程度の雰囲気であっても、燃焼反応によって一酸化炭素や二酸化炭素を多く発生させてしまうおそれがあるからである。
　本発明に係る高炉吹込み炭及びその製造方法の作用効果を確認するために行った実施例を以下に説明するが、本発明は、各種データに基づいて説明する以下の実施例のみに限定されるものではない。
〈Ｎｏ．１：組成分析〉
　前述した第一番目の実施形態に係る製造方法で得られた高炉吹込み炭１２（本発明炭）の組成分析（元素分析）を行った。また、比較のため、従来の高炉吹込み炭（ＰＣＩ炭：従来炭）と、第一番目の実施形態において前記乾留工程Ｓ１２を省略して得られた石炭（乾燥炭）との組成分析も併せて行った。その結果を下記の表１に示す。なお、値は、すべてドライベースである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　上記表１からわかるように、本発明炭は、酸素（Ｏ）の割合が乾燥炭よりも小さく、従来炭よりも非常に大きくなっている一方、炭素（Ｃ）の割合が乾燥炭よりも大きく、従来炭よりも小さくなっている。このため、本発明炭は、発熱量が乾燥炭よりも大きく、従来炭よりも小さくなっている。
〈Ｎｏ．２：表面状態〉
　前述した本発明炭の表面状態（平均細孔径、細孔容積、比表面積）を測定した。また、比較のため、前述した従来炭及び乾燥炭の表面状態も併せて測定した。その結果を下記の表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　上記表２からわかるように、本発明炭は、平均細孔径が、従来炭及び乾燥炭よりも非常に大きくなっている。
〈Ｎｏ．３：含酸素官能基量〉
　亜瀝青炭（米国ＰＲＢ炭）を窒素雰囲気下で昇温（１０℃／分）しながら赤外吸収スペクトルを計測することにより、含酸素官能基（ヒドロキシル基（ＯＨ）、カルボキシル基（ＣＯＯＨ）、アルデヒド基（ＣＯＨ）、エステル基（ＣＯＯ））の温度毎の含有割合量を求めた。その結果を図３に示す。なお、横軸は、温度を表し、縦軸は、１１０℃のときの含酸素官能基の全ピーク面積に対する各含酸素官能基のピーク面積の割合を表す。
　図３からわかるように、上記含酸素官能基、すなわち、タール生成基は、４６０℃になると、ほとんどなくなり、５００℃になると、すべてなくなることが確認された。
〈Ｎｏ．４：燃焼性〉
　前述した本発明炭を１５００℃の空気で燃焼させたときに残存する未燃炭素の割合と空気の供給流量との関係を求めた。また、比較のため、前述した従来炭及び乾燥炭の場合も併せて求めた。その結果を図４に示す。なお、図４において、横軸は、前記炭を燃焼させた後の燃焼排ガス中の残存酸素濃度、言い換えれば、過剰酸素濃度を表し、縦軸は、前記炭を燃焼させた後に回収された未燃炭素の割合を表す。
　図４からわかるように、従来炭及び乾燥炭は、過剰酸素濃度が低下するにしたがって、未燃炭素量が次第に増加してしまう。これに対し、本発明炭は、過剰酸素濃度が低下しても、未燃炭素量が増加せず、略完全燃焼できることが確認された。
〈Ｎｏ．５：燃焼温度〉
　前述した本発明炭を下記の条件で１００％完全燃焼させたときの過剰酸素率と燃焼温度との関係を求めた。また、比較のため、前述した従来炭の場合も併せて求めた。その結果を図５に示す。なお、過剰酸素率Ｏｓは、下記の式（１）で定義される値である。
＊燃焼式
　Ｃ＋Ｏ2→ＣＯ2
　Ｈ2＋１／２Ｏ2→Ｈ2Ｏ
＊燃焼条件
・供給空気温度：１２００℃
・空気酸素濃度：２１ｖｏｌ．％
・石炭供給温度：２５℃
・付着水：２％
　過剰酸素率Ｏｓ＝（Ｏａ＋Ｏｃ／２）／（Ｃｃ＋Ｈｃ／４）　　　（１）
　ただし、Ｏａは、供給空気中の酸素ガス（分子）のモル流量、Ｏｃは、供給炭中の酸素原子モル流量、Ｃｃは、供給炭中の炭素原子モル流量、Ｈｃは、供給炭中の水素原子モル流量である。
　図５からわかるように、本発明炭は、発熱量が従来炭よりも少ないものの、従来炭と同一の過剰酸素率の場合、燃焼温度が従来炭よりもむしろ高くなることが確認された。これは、本発明炭が従来炭よりも高い含有酸素割合であることから、従来炭と同一の過剰酸素率にすると、従来炭よりも少ない供給空気量で済ますことができるからである。
　本発明に係る高炉吹込み炭及びその製造方法は、石炭産業や製鉄産業等において極めて有益に利用することができる。
　１１　低品位石炭（亜瀝青炭又は褐炭）
　１２，２２　高炉吹込み炭
　Ｓ１１　乾燥工程
　Ｓ１２　乾留工程
　Ｓ１３，Ｓ２３　冷却工程
　Ｓ１４　微粉砕工程
　Ｓ２５　部分酸化工程

Claims (5)

  1. 　高炉設備の高炉本体の内部に羽口から吹き込む高炉吹込み炭であって、
    　酸素原子含有割合（ドライベース）が、１０～２０重量％であり、
    　平均細孔径が、１０～５０ｎｍである
    　ことを特徴とする高炉吹込み炭。
  2. 　請求項１に記載の高炉吹込み炭において、
    　細孔容積が、０．０５～０．５ｃｍ3／ｇである
    　ことを特徴とする高炉吹込み炭。
  3. 　請求項１又は請求項２に記載の高炉吹込み炭において、
    　比表面積が、１～１００ｍ2／ｇである
    　ことを特徴とする高炉吹込み炭。
  4. 　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の高炉吹込み炭の製造方法であって、
    　亜瀝青炭又は褐炭を加熱して水分を除去する乾燥工程と、
    　前記乾燥工程で乾燥された前記炭を４６０～５９０℃で乾留する乾留工程と
    　を行うことを特徴とする高炉吹込み炭の製造方法。
  5. 　請求項４に記載の高炉吹込み炭の製造方法において、
    　前記乾留工程で乾留された前記炭を５０～１５０℃に冷却する冷却工程と、
    　前記冷却工程で冷却された前記炭を５０～１５０℃の酸素含有雰囲気中に曝すことにより酸素を化学吸着させて部分酸化させる部分酸化工程と
    　を行うことを特徴とする高炉吹込み炭の製造方法。
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