WO2018079095A1 - 成形コークスの製造方法及び成形コークスの製造装置 - Google Patents

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WO2018079095A1
WO2018079095A1 PCT/JP2017/032559 JP2017032559W WO2018079095A1 WO 2018079095 A1 WO2018079095 A1 WO 2018079095A1 JP 2017032559 W JP2017032559 W JP 2017032559W WO 2018079095 A1 WO2018079095 A1 WO 2018079095A1
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solvent
unit
ashless
kneading
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PCT/JP2017/032559
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繁 木下
康爾 堺
憲幸 奥山
吉田　拓也
濱口　眞基
祥平 和田
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株式会社神戸製鋼所
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    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
    • C10B53/08—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form in the form of briquettes, lumps and the like
    • 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
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C10B57/00—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
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    • C10B57/08—Non-mechanical pretreatment of the charge, e.g. desulfurization
    • C10B57/10—Drying

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing molded coke and an apparatus for producing molded coke.
  • the coke used for ironmaking in the blast furnace has a function as a reducing agent of iron ore (iron oxide), a function as a heat source (fuel), and the air permeability in the furnace withstanding the load between the coke itself and iron ore.
  • iron oxide iron oxide
  • fuel fuel
  • air permeability in the furnace withstanding the load between the coke itself and iron ore.
  • Three functions are expected for the function as a filler for ensuring the resistance.
  • the coke is required to have a certain strength and reactivity (reducibility and combustibility).
  • coke is produced by forming coal and then steaming it at a high temperature of 1000 ° C. or higher (hereinafter sometimes referred to as “dry distillation”).
  • dry distillation a high temperature of 1000 ° C. or higher
  • coking coal which is highly caking coal is used, but such coking coal is relatively expensive. Therefore, it is desired to use inexpensive inferior coal for the purpose of reducing the production cost of coke.
  • inferior coal when inferior coal is used, the strength of coke decreases due to its low caking property, so the amount of inferior coal that can be blended is limited.
  • the mixture of ashless coal and inferior coal is a solid-to-solid mixture, so that insufficient contact between ashless coal and inferior coal and ashless coal that becomes a binder. Due to the uneven distribution, the strength of the formed coke may not be sufficiently increased.
  • the present invention has been made based on the above-mentioned circumstances, and an object of the present invention is to reduce the heating amount by an external heat source and reduce the manufacturing cost of the formed coke and improve the strength of the manufactured formed coke.
  • a method for producing a formed coke and an apparatus for producing the formed coke are provided.
  • the invention made in order to solve the above problems includes a step of mixing the first coal and the solvent, a step of eluting components soluble in the solvent from the first coal in the slurry obtained in the mixing step, A step of separating the solution containing the solvent-soluble component obtained in the elution step from the slurry, a step of evaporating the solvent from the solution separated in the separation step, a step of drying the second coal, and the drying A step of pulverizing the second coal after the step, a step of kneading the ashless coal obtained in the solvent evaporation step into the second coal after the pulverization step, the second coal after the kneading step, and the above A method for producing molded coke, comprising a step of forming ashless coal and a step of dry distillation of the formed coal obtained in the forming step, wherein the ashless coal supplied in the kneading step is liquid.
  • the method for producing the formed coke includes a step of kneading the liquid ashless coal obtained in the solvent evaporation step with the second coal. That is, since the produced ashless coal is kneaded with the second coal in a liquid state without cooling, the ashless coal adheres to the surface of the second coal, and a part thereof is impregnated in the coal pores. . For this reason, compared with the case where ashless coal is mixed as a solid, a stronger bond and a uniform dispersion of ashless coal can be obtained between the ashless coal and the second coal, and the strength of the formed coke can be improved.
  • the said ashless coal is liquid, it is not necessary to perform the heating for softening the ashless coal. For this reason, the heating amount by an external heat source can be reduced by using the manufacturing method of the said forming coke. Furthermore, since the ashless coal is in a liquid state, it is easily contacted with the second coal and has a high temperature. For this reason, since 2nd coal is heated with the calorie
  • the second coal may include non-caking coal and strong caking coal.
  • Non-caking coal is less expensive than caking coal. Therefore, the production cost of the formed coke can be further reduced by including the non-caking coal while maintaining the strength of the formed coke by including the strong caking coal in the coal.
  • the temperature of the ashless coal supplied in the kneading step is preferably 200 ° C or higher and 300 ° C or lower.
  • the ashless coal may be continuously supplied in the kneading step. In this way, by continuously supplying the ashless coal in the kneading step, the dispersion of the ashless coal into the second coal can be further uniformized.
  • a screw pump or a gear pump may be used to supply the ashless coal in the kneading step.
  • Screw pumps and gear pumps are pumps that can stably supply even liquids with high viscosity. For this reason, the supply of the ashless coal can be controlled easily and reliably by using a screw pump or a gear pump for the supply of the ashless coal in the kneading step.
  • Another invention made in order to solve the above-mentioned problem is to elute a component soluble in the solvent from the first coal in the slurry obtained in the mixing unit and a mixing unit for mixing the first coal and the solvent.
  • the apparatus for producing the formed coke kneads the liquid ashless coal obtained in the solvent evaporation section with the second coal. That is, since the produced ashless coal is kneaded with the second coal in a liquid state without cooling, the ashless coal adheres to the surface of the second coal, and a part thereof is impregnated in the coal pores. . For this reason, compared with the case where ashless coal is mixed as a solid, a stronger bond and a uniform dispersion of ashless coal can be obtained between the ashless coal and the second coal, and the strength of the formed coke can be improved. Moreover, since the said ashless coal is liquid, it is not necessary to perform the heating for softening the ashless coal.
  • the heating amount by an external heat source can be reduced by using the said forming coke manufacturing apparatus. Furthermore, since the ashless coal is in a liquid state, it is easily contacted with the second coal and has a high temperature. For this reason, since 2nd coal is heated with the calorie
  • ashless coal is a type of modified coal obtained by reforming coal, and a modified coal that removes ash and insoluble components from coal as much as possible using a solvent. It is.
  • the ashless coal may contain ash as long as the fluidity and expansibility of the ashless coal are not significantly impaired.
  • coal contains ash content of 7% by mass or more and 20% by mass or less, but ashless coal may contain ash content of about 2% by mass, and in some cases about 5% by mass.
  • “Ash” means a value measured in accordance with JIS-M8812: 2006.
  • the amount of heating by the external heat source is reduced, the production cost of the formed coke is reduced, and the strength of the produced coke is increased. It can be improved.
  • the coke production raw coal production apparatus of FIG. 1 includes a first coal supply unit 1, a solvent supply unit 2, a mixing unit 3, a pump 4, a heating unit 5, an elution unit 6, and a separation unit 7.
  • the first solvent evaporation unit 8, the second solvent evaporation unit 9, the second coal supply unit 10, the drying unit 11, the pulverization unit 12, the kneading unit 13, the molding unit 14, and the dry distillation unit 15 Prepare mainly.
  • the first coal supply unit 1 supplies the first coal to the mixing unit 3.
  • well-known coal hoppers such as a normal pressure hopper used in a normal pressure state, a pressure hopper used in a normal pressure state and a pressurization state, can be used.
  • 1st coal supplied from the 1st coal supply part 1 is coal used as a raw material of ashless coal.
  • various quality coals can be used.
  • bituminous coal with a high extraction rate of ashless coal or cheaper inferior quality coal (subbituminous coal or lignite) is preferably used.
  • subbituminous coal or lignite inferior quality coal
  • finely pulverized coal is preferably used.
  • finely pulverized coal means, for example, coal in which the mass ratio of coal having a particle size of less than 1 mm to the mass of the entire coal is 80% or more.
  • lump coal can also be used as the coal supplied from the first coal supply unit 1.
  • particle size refers to a value measured in accordance with JIS-Z8815: 1994 general screening test rules. For sorting according to the particle size of coal, for example, a metal mesh screen specified in JIS-Z8801-1: 2006 can be used.
  • the lower limit of the carbon content of the inferior coal is preferably 70% by mass.
  • the upper limit of the carbon content of the inferior coal is preferably 85% by mass, and more preferably 82% by mass.
  • the 1st coal supplied to the mixing part 3 from the 1st coal supply part 1 you may use the coal which mixed a small amount of solvent and made it slurry.
  • the 1st coal becomes easy to mix with a solvent in the mixing part 3, and a 1st coal can be dissolved earlier.
  • the amount of the solvent to be mixed at the time of forming the slurry is large, the amount of heat for raising the temperature of the slurry to the elution temperature in the heating unit 5 becomes unnecessarily large, which may increase the manufacturing cost.
  • the solvent supply unit 2 supplies the solvent to the mixing unit 3.
  • a solvent tank that stores a solvent can be used, and the solvent is supplied from the solvent tank to the mixing unit 3.
  • the solvent to be mixed with the first coal is not particularly limited as long as it dissolves the first coal.
  • a bicyclic aromatic compound derived from coal is preferably used. Since this bicyclic aromatic compound has a basic structure similar to the structural molecule of coal, it has a high affinity with coal and can obtain a relatively high extraction rate.
  • the bicyclic aromatic compound derived from coal include methyl naphthalene oil and naphthalene oil, which are distilled oils of by-products when carbon is produced by carbonization to produce coke.
  • the boiling point of the solvent is not particularly limited.
  • the lower limit of the boiling point of the solvent is preferably 180 ° C., more preferably 230 ° C.
  • the upper limit of the boiling point of the solvent is preferably 300 ° C and more preferably 280 ° C. If the boiling point of the solvent is less than the lower limit, the solvent is likely to volatilize, and it may be difficult to prepare and maintain the mixing ratio between the first coal and the solvent in the slurry. Conversely, if the boiling point of the solvent exceeds the upper limit, separation of the solvent-soluble component from the solvent becomes difficult, and the solvent recovery rate may be reduced.
  • the mixing unit 3 mixes the first coal supplied from the first coal supply unit 1 and the solvent supplied from the solvent supply unit 2.
  • a preparation tank 31 can be used as the mixing unit 3.
  • the solvent and the first coal are supplied to the preparation tank 31 through a supply pipe.
  • the preparation tank 31 stores a slurry in which the supplied solvent and the first coal are mixed.
  • the said preparation tank 31 has the stirrer 31a.
  • the mixed slurry is maintained by holding the mixed slurry while stirring with the stirrer 31a.
  • the lower limit of the coal concentration on the basis of anhydrous carbon in the slurry in the preparation tank 31 is preferably 10% by mass, and more preferably 13% by mass.
  • the upper limit of the coal concentration is preferably 25% by mass, and more preferably 20% by mass. If the coal concentration is less than the above lower limit, the elution amount of solvent-soluble components eluted in the heating unit 5 described later decreases with respect to the slurry processing amount, which may reduce the production efficiency of ashless coal. . Conversely, if the coal concentration exceeds the upper limit, the solvent-soluble component is saturated in the solvent, and the elution rate of the solvent-soluble component may be reduced.
  • the slurry prepared in the preparation tank 31 of the mixing unit 3 is sent to the heating unit 5 through the supply pipe.
  • the pump 4 is disposed in a supply pipe that supplies slurry from the mixing unit 3 to the heating unit 5.
  • the pump 4 pumps the slurry stored in the preparation tank 31 of the mixing unit 3 to the heating unit 5 through a supply pipe.
  • the type of the pump 4 is not particularly limited as long as the slurry can be pumped to the heating unit 5 through the supply pipe, and for example, a positive displacement pump or a non-positive displacement pump can be used. More specifically, a diaphragm pump, a tube diaphragm pump, or the like can be used as the positive displacement pump, and a spiral pump or the like can be used as the non-positive displacement pump.
  • Heating unit 5 heats the slurry obtained in the mixing unit 3.
  • a heating furnace 51 can be used as the heating unit 5.
  • the heating furnace 51 will not be specifically limited if the slurry which passes the inside of the heating furnace 51 can be heated, For example, a resistance heating type heater and an induction heating coil are mentioned. Moreover, you may heat using a heat medium.
  • the slurry passing through the heating furnace 51 can be heated by arranging a heating pipe around the flow path of the slurry passing through the heating furnace 51 and supplying a heating medium such as steam or oil to the heating pipe. .
  • the lower limit of the temperature of the slurry after being heated by the heating furnace 51 is preferably 300 ° C, and more preferably 360 ° C.
  • the upper limit of the temperature of the slurry is not particularly limited as long as it is a temperature at which elution is possible, but 420 ° C. is preferable, and 400 ° C. is more preferable. If the temperature of the slurry is less than the lower limit, the bonds between the molecules constituting the first coal cannot be sufficiently weakened, and the elution rate may decrease. On the other hand, when the temperature of the slurry exceeds the upper limit, the amount of heat for maintaining the temperature of the slurry becomes unnecessarily large, which may increase the manufacturing cost.
  • the elution part 6 elutes a component soluble in a solvent from the first coal in the slurry obtained by the mixing part 3 and heated by the heating part 5.
  • an extraction tank 61 can be used, and the heated slurry is supplied to the extraction tank 61.
  • the extraction tank 61 components soluble in the solvent are eluted from the first coal while maintaining the temperature of the slurry.
  • the extraction tank 61 has a stirrer 61a. The elution can be promoted by stirring the slurry with the stirrer 61a.
  • the elution time in the elution part 6 is not particularly limited, but is preferably 10 minutes or more and 70 minutes or less from the viewpoint of the extraction amount of solvent-soluble components and the extraction efficiency.
  • the separation unit 7 separates the slurry eluted at the elution unit 6 into a solution containing a solvent-soluble component and a solid concentrate containing a solvent-insoluble component.
  • the solvent-insoluble component refers to an extraction residue that is mainly composed of ash and insoluble coal that are insoluble in the extraction solvent, and also includes the extraction solvent.
  • the separation in the separation unit 7 can be performed by a gravity sedimentation method.
  • the gravity sedimentation method is a separation method in which a solid content is settled by using gravity in a sedimentation tank to perform solid-liquid separation.
  • the solution containing the solvent-soluble component is accumulated in the upper part of the sedimentation tank. This solution is filtered using a filter unit as necessary, and then discharged to the first solvent evaporation section 8.
  • the solid concentrate containing the solvent-insoluble component is collected at the lower part of the separation unit 7 and discharged to the second solvent evaporation unit 9.
  • the solution and the solid content concentrate can be discharged from the sedimentation tank while continuously supplying the slurry into the separation unit 7. Thereby, continuous solid-liquid separation processing becomes possible.
  • the time for maintaining the slurry in the separation unit 7 is not particularly limited, but is, for example, 30 minutes or more and 120 minutes or less, and sedimentation separation in the separation unit 7 is performed within this time.
  • the time which maintains a slurry in the separation part 7 can be shortened.
  • the inside of the separation unit 7 is preferably heated and pressurized.
  • the pressure in the separation part 7 1 MPa is preferable and 1.4 MPa is more preferable.
  • the upper limit of the pressure is preferably 3 MPa, more preferably 2 MPa. If the pressure is less than the lower limit, the solvent-soluble component may reprecipitate and the separation efficiency may be reduced. Conversely, when the pressure exceeds the upper limit, the operating cost for pressurization may increase.
  • a method of isolate separating the said solution and solid content concentrate
  • it is not restricted to a gravity sedimentation method
  • a filtration method or a centrifugal method is used as the solid-liquid separation method
  • a filter, a centrifugal separator, or the like is used as the separation unit 7.
  • the first solvent evaporating unit 8 evaporates the solvent from the solution separated by the separating unit 7. Ashless coal A is obtained by evaporating and separating the solvent.
  • the ashless coal A thus obtained has an ash content of 5% by mass or less or 3% by mass or less, contains almost no ash, has no moisture, and is, for example, from the second coal which is coke raw material coal. Shows a high calorific value. Furthermore, ashless coal has a significantly improved softening and melting property, which is a particularly important quality as a raw material for iron-making coke, and exhibits fluidity far superior to, for example, raw material coal. Therefore, ashless coal can be used as a caking additive to be blended with coke raw materials.
  • a separation method including a general distillation method using an evaporative separator or an evaporation method (spray drying method or the like) can be used.
  • a separation method including a general distillation method using an evaporative separator or an evaporation method (spray drying method or the like) can be used.
  • the solvent evaporated in the first solvent evaporation unit 8 may be liquefied by, for example, a heat exchanger, supplied to the mixing unit 3, and used as a solvent to be mixed with the first coal supply unit 1. In this manner, the production cost of the formed coke can be reduced by recycling the solvent.
  • the second solvent evaporating unit 9 evaporates and separates the solvent from the solid concentration liquid separated by the separating unit 7 to obtain by-product coal B.
  • By-product charcoal B does not show softening and melting property, but the oxygen-containing functional group is eliminated. Therefore, by-product coal B does not inhibit the softening and melting properties of other coals contained in the second coal when used as the second coal. Therefore, this by-product coal B can also be used as a part of the second coal as a coke raw material. Further, the by-product coal B has a calorific value equal to or higher than that of steam coal, and therefore can be used as boiler fuel.
  • a general distillation method or evaporation method (e.g., spray drying method) using an evaporation separator is used, as in the separation method of the first solvent evaporation unit 8. it can.
  • evaporation method e.g., spray drying method
  • the solvent evaporated in the second solvent evaporation unit 9 may be liquefied by, for example, a heat exchanger, supplied to the mixing unit 3 and used as a solvent to be mixed with the first coal supply unit 1. In this manner, the production cost of the formed coke can be reduced by recycling the solvent.
  • the second coal supply unit 10 supplies the second coal to the drying unit 11.
  • well-known coal hoppers such as a normal pressure hopper used in a normal pressure state, a pressure hopper used in a normal pressure state and a pressurization state, can be used.
  • 2nd coal supplied from the 2nd coal supply part 10 is coal used as a raw material of coke.
  • the second coal is not particularly limited, and a moderate ratio that enables fusion of the whole coal by dry distillation of strong caking coal, semi-caking coal, weak caking coal, slightly caking coal, non-caking coal, etc. Can be used in combination.
  • non-caking coal and strong caking coal may be included as the second coal. Since non-caking coal is less expensive than strong caking coal, the cost of forming coke is obtained by including non-caking coal while maintaining the strength of the forming coke by including caking coal in the coal. Can be further reduced.
  • the lower limit of the content of non-caking coal in the second coal is preferably 50% by mass, and more preferably 60% by mass.
  • an upper limit of content of the said non-caking coal 80 mass% is preferable and 70 mass% is more preferable. If the content of the non-caking coal is less than the lower limit, the effect of reducing the manufacturing cost of the formed coke may be insufficient. Conversely, if the content of the non-caking coal exceeds the upper limit, the strength of the formed coke produced may be insufficient.
  • the lower limit of the content of strongly caking coal in the second coal is preferably 10% by mass, and more preferably 20% by mass.
  • an upper limit of content of the said strong caking coal 40 mass% is preferable and 30 mass% is more preferable.
  • strength of the formed coke manufactured as the content of the said strong caking coal is less than the said minimum may be insufficient.
  • the content of the strongly caking coal exceeds the upper limit, the effect of reducing the manufacturing cost of the formed coke may be insufficient.
  • the second coal when using multiple types of coal as the second coal, such as non-caking coal and strong caking coal, these coals are mixed in advance and stored in one second coal supply unit 10 and supplied to the drying unit 11. Or the 2nd coal supply part 10 may be provided for every kind of coal, and you may mix at the time of supply to the drying part 11.
  • FIG. 1 when using multiple types of coal as the second coal, such as non-caking coal and strong caking coal, these coals are mixed in advance and stored in one second coal supply unit 10 and supplied to the drying unit 11.
  • the 2nd coal supply part 10 may be provided for every kind of coal, and you may mix at the time of supply to the drying part 11.
  • the drying unit 11 dries the second coal supplied from the second coal supply unit 10.
  • a known drying device such as a rotary dryer or a steam tube dryer can be used.
  • the water content of the second coal after drying in the drying unit 11 is preferably less than 5%, more preferably less than 3%.
  • a 2nd coal may burst (explode) at the time of dry distillation in the dry distillation part 15 mentioned later that the moisture content of the said 2nd coal is more than the said upper limit.
  • the lower limit of the water content of the second coal is not particularly limited, and may be 0% by mass.
  • the temperature and pressure conditions in the drying unit 11 are not particularly limited, but may be 100 ° C. or higher and 150 ° C. or lower and 0 kPaG (atmospheric pressure) or higher and 10 kPaG or lower.
  • the pulverization unit 12 pulverizes the second coal dried by the drying unit 11.
  • a known pulverizer such as an impact pulverizer such as a hammer mill or a hammer crusher can be used.
  • particle diameter of 90% of the total mass of the second coal after pulverization in the pulverization unit 12 1 mm is preferable, and 0.7 mm is more preferable.
  • the “particle size with a cumulative mass of 90%” means that when all the particles are sieved with a metal mesh sieve specified in JIS-Z8801-1: 2006, 90% by mass of all the particles are sieved. It means the value of sieve opening that can pass through.
  • the kneading unit 13 kneads the ashless coal A obtained by the first solvent evaporation unit 8 into the second coal pulverized by the pulverization unit 12.
  • the kneading unit 13 includes a kneader 131 and a pump 132 that supplies the ashless coal A to the kneader 131.
  • the ashless coal A supplied by the kneading part 13 is liquid.
  • a known mixer or the like can be used as the kneading machine 131.
  • the pump 132 is not particularly limited as long as it can supply the liquid ashless coal A to the kneader 131, but a screw pump or a gear pump such as a single screw pump or a twin screw pump is preferable. Screw pumps and gear pumps are pumps that can stably supply even liquids with high viscosity. For this reason, the supply of the ashless coal A can be easily and reliably controlled by using a screw pump or a gear pump for the supply of the ashless coal A in the kneading unit 13.
  • the above-mentioned pump 132 preferably uses a double pipe type pipe from the viewpoint of preventing solidification of the liquid ashless coal A.
  • a double pipe type pipe is used for the pump 132, the ashless coal A can be heated and kept warm by flowing the ashless coal A through the inner pipe and, for example, hot oil through the outer pipe.
  • ashless coal A may be continuously supplied to the kneader 131. In this way, by continuously supplying the ashless coal A to the kneader 131, the dispersion of the ashless coal A into the second coal can be made more uniform. Furthermore, ashless coal A may be supplied to the kneader 131 at a constant flow rate from the viewpoint of uniform dispersion. For example, when using a screw pump, the flow rate of the ashless coal A can be adjusted by the discharge pressure of the pump. The discharge pressure of the screw pump can be about 200 kPa or more and 300 kPa or less, depending on the flow rate.
  • 200 degreeC is preferable as a minimum of the temperature of the liquid ashless coal A supplied to the kneading machine 131, and 250 degreeC is more preferable.
  • 300 degreeC is preferable and 290 degreeC is more preferable.
  • the temperature of the liquid ashless coal A exceeds the upper limit, the second coal melts when the ashless coal A is blended with the second coal, and the strength of the resulting formed coke may be reduced. is there.
  • the temperature of the ashless coal A can be controlled by the solvent separation temperature in the first solvent evaporation section 8.
  • the lower limit of the blending amount of the ashless coal A in the total amount of the second coal and the ashless coal A after kneading in the kneading unit 13 is preferably 1% by mass, and more preferably 10% by mass.
  • an upper limit of the compounding quantity of the said ashless coal A 40 mass% is preferable and 30 mass% is more preferable. If the blending amount of the ashless coal A is less than the lower limit, the strength of the formed coke produced may be insufficient. On the other hand, when the blending amount of the ashless coal A exceeds the upper limit, the proportion of non-caking coal that is relatively inexpensive is decreased, and the production cost of the formed coke may be increased.
  • Kneaded liquid ashless coal A adheres to the surface of the second coal, and part of it impregnates in the pores of the coal. Moreover, since the said ashless coal A is liquid, it is easy to contact with 2nd coal, and is high temperature. For this reason, the heat exchange efficiency of ashless coal A and the 2nd coal is high, and the temperature of the 2nd coal rises by kneading ashless coal A. Although the temperature of the 2nd coal after the kneading
  • the ashless coal A is liquid and is kneaded using the heat of the liquid ashless coal A, the amount of heating by the external heat source can be reduced.
  • solid ashless coal may be mixed with the second coal.
  • the molding unit 14 molds a kneaded product containing the second coal and ashless coal A obtained in the kneading unit 13.
  • a known molding machine for example, a double roll (double roll) molding machine using a flat roll, a double roll molding machine having an almond pocket, a punching molding machine, an extrusion molding machine, a pelletizer, or the like is used. be able to. Among them, it is preferable to use a twin roll molding machine with high productivity.
  • Molding in the molding unit 14 is performed under pressure.
  • molding part 14 it can be 50 MPa or more and 300 MPa or less, for example.
  • molding part 14 is good to be performed maintaining the state with which the 2nd coal and the ashless coal A were heated in the kneading part 13.
  • molding part 14 can be set as a briquette form or a pellet form.
  • an average volume of the said charcoal it can be 2 ml or more and 20 ml or less, for example.
  • the dry distillation unit 15 performs dry distillation of the coal formed in the molding unit 14 to obtain molded coke C.
  • a well-known solid type dry distillation furnace shaft furnace
  • the coal is continuously inserted into the shaft furnace, and carbonization is performed while the coal is moving to the high temperature carbonization zone through the low temperature carbonization zone in the furnace.
  • the lower limit of the carbonization temperature in the high temperature carbonization zone is preferably 900 ° C, more preferably 950 ° C.
  • the upper limit of the carbonization temperature is preferably 1100 ° C, and more preferably 1050 ° C.
  • the dry distillation temperature is less than the lower limit, the second coal is not sufficiently melted, and the strength of the coke may be reduced.
  • the carbonization temperature exceeds the upper limit, the production cost of coke may increase from the viewpoint of heat resistance of the furnace body and fuel consumption.
  • the lower limit of the carbonization time is preferably 8 hours, more preferably 10 hours.
  • the upper limit of the carbonization time is preferably 24 hours, more preferably 20 hours.
  • the dry distillation time refers to the time from when the coal is inserted into the furnace until it is carried out of the furnace.
  • second coal that is not formed may be used as the coal to be carbonized in the dry distillation unit 15.
  • the method for producing the formed coke includes a mixing step, an elution step, a separation step, a first solvent evaporation step, a second solvent evaporation step, a pulverization step, a kneading step, a forming step, and a dry distillation step. Prepare.
  • the method for producing the formed coke can be performed using the formed coke production apparatus of FIG.
  • the mixing step the first coal and the solvent are mixed. Specifically, the first coal supplied from the first coal supply unit 1 and the solvent supplied from the solvent supply unit 2 are mixed in the preparation tank 31 of the mixing unit 3 to form a slurry.
  • the slurry obtained in the mixing step is heated.
  • the slurry prepared in the mixing step is supplied to the heating furnace 51 of the heating unit 5 by the pump 4 and heated to a predetermined temperature.
  • ⁇ Elution process> components soluble in the solvent are eluted from the first coal in the slurry obtained in the mixing step. Specifically, the slurry after heating is supplied to the extraction tank 61, and extraction is performed while being held at a predetermined temperature while being stirred by the stirrer 61a.
  • the separation step the slurry after the elution in the elution step is separated into a solution containing a solvent-soluble component and a solid concentrate containing a solvent-insoluble component.
  • the slurry discharged from the extraction tank 61 is supplied to the separation unit 7, and the slurry supplied in the separation unit 7 is separated into the solution and the solid content concentrate by, for example, gravity sedimentation.
  • First solvent evaporation step the solvent is evaporated from the solution separated in the separation step. Specifically, the solution separated by the separation unit 7 is supplied to the first solvent evaporation unit 8, and the solvent is evaporated by the first solvent evaporation unit 8. This separates the solution into solvent and ashless coal A. The ashless coal A obtained in the first solvent evaporation step is liquid.
  • ⁇ Second solvent evaporation step> the solvent is evaporated from the solid content concentrate separated in the separation step. Specifically, the solid concentration liquid separated by the separation unit 7 is supplied to the second solvent evaporation unit 9, and the solvent is evaporated by the second solvent evaporation unit 9 to separate the solvent and the by-product coal B.
  • the second coal is dried. Specifically, the second coal supplied from the second coal supply unit 10 is dried by the drying unit 11.
  • the second coal after the drying step is pulverized. Specifically, the coal dried by the drying unit 11 is pulverized by the pulverizing unit 12.
  • the ashless coal A obtained in the first solvent evaporation step is kneaded with the second coal after the pulverization step.
  • the liquid ashless coal A obtained in the first solvent evaporation step in the kneading unit 13 is kneaded by the kneader 131 while being supplied to the second coal after the pulverization step by the pump 132.
  • a kneaded product containing the second coal and the ashless coal A after the kneading step is formed.
  • a kneaded product containing the second coal and ashless coal A kneaded by the kneading unit 13 is molded by the molding unit 14.
  • the method for producing the formed coke includes a step of kneading the liquid ashless coal obtained in the solvent evaporation step with the second coal. Moreover, the manufacturing apparatus of the said forming coke knead
  • the manufacturing method of the forming coke and the manufacturing apparatus of forming coke of this invention are not limited to the said embodiment.
  • the second solvent evaporation step is provided as a method for producing the formed coke.
  • this second solvent evaporation step can be omitted.
  • the molded coke manufacturing apparatus may not include the second solvent evaporation unit.
  • the said embodiment demonstrated the structure which the mixing part of the manufacturing apparatus of a shaping
  • the preparation tank may be omitted and a line mixer may be provided between the supply pipe and the separation unit.
  • the separation process may not be performed by continuous processing.
  • batch processing may be performed in which slurry is stored and separated in a separation unit.
  • the amount of heating by the external heat source is reduced, the production cost of the formed coke is reduced, and the strength of the produced coke is increased. It can be improved.

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Abstract

本発明の目的は、外部熱源による加熱量を低減し成形コークスの製造コストを低減すると共に、製造される成形コークスの強度を向上できる成形コークスの製造方法の提供である。本発明の成形コークスの製造方法は、第１石炭及び溶剤を混合する工程と、上記混合工程で得られたスラリー中の第１石炭から溶剤に可溶な成分を溶出させる工程と、上記溶出工程で得られた溶剤可溶成分を含む溶液を上記スラリーから分離する工程と、上記分離工程で分離した上記溶液から溶剤を蒸発させる工程と、第２石炭を乾燥する工程と、上記乾燥工程後の第２石炭を粉砕する工程と、上記溶剤蒸発工程で得られた無灰炭を上記粉砕工程後の第２石炭に混練する工程と、上記混練工程後の上記第２石炭及び上記無灰炭を含む混練物を成形する工程と、上記成形工程で得られた成形炭を乾留する工程とを備え、上記混練工程で供給する上記無灰炭が液状である。

Description

成形コークスの製造方法及び成形コークスの製造装置
　本発明は、成形コークスの製造方法及び成形コークスの製造装置に関する。
　高炉での製鉄で使用されるコークスには、鉄鉱石（酸化鉄）の還元材としての機能、熱源（燃料）としての機能、及びコークス自体と鉄鉱石との荷重に耐えて炉内の通気性を確保するための充填材としての機能の大きくは３つの機能が期待される。これらの機能を果たすため、上記コークスには一定の強度と反応性（還元性及び燃焼性）とが求められる。
　一般に、コークスは石炭を成形した後、１０００℃ないしそれ以上の高温で蒸し焼きにする（以下、「乾留する」ということがある。）ことにより製造される。強度の高いコークスを得る場合、粘結性の高い石炭である原料炭が使用されるが、このような原料炭は比較的高価である。そのため、コークスの製造コストの低減を目的として、安価な劣質炭を用いることが望まれる。しかし、劣質炭を用いるとその低い粘結性によりコークスの強度が低下するため、劣質炭を配合できる量は限られる。
　これに対し、粘結性の高い石炭の使用量を抑止しつつ、高強度のコークスを得るコークス製造方法として、無灰炭及び劣質炭からなる混合炭を無灰炭の軟化開始温度以上に加熱し粉砕した粉砕炭と、強粘結炭とを含む配合炭を乾留する方法が提案されている（特開２００９－２１５４２１号公報参照）。この方法では、無灰炭を軟化溶融させて粘結性補填材（バインダー）として使用することで、強粘結炭の使用量を削減しつつ高強度のコークスを得ている。
　しかし、上記従来のコークス製造方法では、混合炭を無灰炭の軟化開始温度以上とするため、外部熱源による加熱を必要とする。また、上記従来のコークス製造方法では、無灰炭と劣質炭との混合が固体同士の混合であるため、無灰炭と劣質炭との不十分な接触や、粘結剤となる無灰炭の偏在に起因して成形コークスの強度が十分に高まらないおそれがある。
特開２００９－２１５４２１号公報
　本発明は上述のような事情に基づいてなされたものであり、本発明の目的は、外部熱源による加熱量を低減し成形コークスの製造コストを低減すると共に、製造される成形コークスの強度を向上できる成形コークスの製造方法及び成形コークスの製造装置の提供である。
　上記課題を解決するためになされた発明は、第１石炭及び溶剤を混合する工程と、上記混合工程で得られたスラリー中の上記第１石炭から溶剤に可溶な成分を溶出させる工程と、上記溶出工程で得られた溶剤可溶成分を含む溶液を上記スラリーから分離する工程と、上記分離工程で分離した上記溶液から溶剤を蒸発させる工程と、第２石炭を乾燥する工程と、上記乾燥工程後の上記第２石炭を粉砕する工程と、上記溶剤蒸発工程で得られた無灰炭を上記粉砕工程後の第２石炭に混練する工程と、上記混練工程後の上記第２石炭及び上記無灰炭を成形する工程と、上記成形工程で得られた成形炭を乾留する工程とを備え、上記混練工程で供給する上記無灰炭が液状である成形コークスの製造方法である。
　当該成形コークスの製造方法は、溶剤蒸発工程で得られた液状の無灰炭を第２石炭と混練する工程とを備える。つまり、製造された無灰炭を冷却することなく、液体の状態で第２石炭に混練するので、無灰炭が第２石炭の表面に付着し、一部は石炭細孔内に含侵する。このため、無灰炭を固体で混合する場合よりも無灰炭と第２石炭との間に強固な結合と無灰炭の均一な分散が得られ、成形コークスの強度を向上できる。また、上記無灰炭は液状であるため、無灰炭を軟化させるための加熱を行う必要がない。このため、当該成形コークスの製造方法を用いることで、外部熱源による加熱量を低減できる。さらに、上記無灰炭は液状であるため、第２石炭と接触し易く、かつ高温である。このため、第２石炭が無灰炭の有する熱量により加熱されるので、成形工程における成形を熱間成形とでき、成形コークスの圧壊強度が増す。従って、当該成形コークスの製造方法を用いることで、外部熱源による加熱量を低減し成形コークスの製造コストを低減すると共に、製造される成形コークスの強度を向上できる。
　上記第２石炭が非粘結炭及び強粘結炭を含むとよい。非粘結炭は強粘結炭に比べて安価である。従って、上記石炭に強粘結炭を含めることで成形コークスの強度を維持しつつ、非粘結炭を含めることで成形コークスの製造コストをさらに低減できる。
　上記混練工程で供給する上記無灰炭の温度としては、２００℃以上３００℃以下が好ましい。上記混練工程で供給する上記無灰炭の温度を上記範囲内とすることで、第２石炭の融解を抑止しつつ、液状の無灰炭を混練できるので無灰炭と第２石炭との間の結合がさらに高まる。
　上記混練工程で上記無灰炭を連続供給するとよい。このように上記混練工程で上記無灰炭を連続供給することで、無灰炭の第２石炭への分散がさらに均一化できる。
　上記混練工程での上記無灰炭の供給にスクリューポンプ又はギアポンプを用いるとよい。スクリューポンプ及びギアポンプは、粘度の高い液体であっても安定供給できるポンプである。このため、上記混練工程での上記無灰炭の供給にスクリューポンプ又はギアポンプを用いることで、無灰炭の供給の制御を容易かつ確実に行うことができる。
　上記課題を解決するためになされた別の発明は、第１石炭及び溶剤を混合する混合部と、上記混合部で得られたスラリー中の上記第１石炭から溶剤に可溶な成分を溶出させる溶出部と、上記溶出部で得られた溶剤可溶成分を含む溶液を上記スラリーから分離する分離部と、上記分離部で分離した上記溶液から溶剤を蒸発させる溶剤蒸発部と、第２石炭を乾燥する乾燥部と、上記乾燥部で乾燥させた上記第２石炭を粉砕する粉砕部と、上記溶剤蒸発部で得られた無灰炭を上記粉砕部で粉砕された第２石炭に混練する混練部と、上記混練部で得られた上記第２石炭及び上記無灰炭を含む混練物を成形する成形部と、上記成形部で得られた成形炭を乾留する乾留部とを備え、上記混練部で供給する上記無灰炭が液状である成形コークスの製造装置である。
　当該成形コークスの製造装置は、溶剤蒸発部で得られた液状の無灰炭を第２石炭と混練する。つまり、製造された無灰炭を冷却することなく、液体の状態で第２石炭に混練するので、無灰炭が第２石炭の表面に付着し、一部は石炭細孔内に含侵する。このため、無灰炭を固体で混合する場合よりも無灰炭と第２石炭との間に強固な結合と無灰炭の均一な分散が得られ、成形コークスの強度を向上できる。また、上記無灰炭は液状であるため、無灰炭を軟化させるための加熱を行う必要がない。このため、当該成形コークスの製造装置を用いることで、外部熱源による加熱量を低減できる。さらに、上記無灰炭は液状であるため、第２石炭と接触し易く、かつ高温である。このため、第２石炭が無灰炭の有する熱量により加熱されるので、成形部における成形を熱間成形とでき、成形コークスの圧壊強度が増す。従って、当該成形コークスの製造装置を用いることで、外部熱源による加熱量を低減し成形コークスの製造コストを低減すると共に、製造される成形コークスの強度を向上できる。
　ここで、無灰炭（ハイパーコール、ＨＰＣ）とは、石炭を改質した改質炭の一種であり、溶剤を用いて石炭から灰分と非溶解性成分とを可能な限り除去した改質炭である。しかしながら、無灰炭の流動性や膨張性を著しく損ねない範囲で、無灰炭は灰分を含んでもよい。一般に石炭は７質量％以上２０質量％以下の灰分を含むが、無灰炭においては２質量％程度、場合によっては５％質量程度の灰分を含んでもよい。なお、「灰分」とは、ＪＩＳ－Ｍ８８１２：２００６に準拠して測定される値を意味する。
　以上説明したように、当該成形コークスの製造方法及び当該成形コークスの製造装置を用いることで、外部熱源による加熱量を低減し成形コークスの製造コストを低減すると共に、製造される成形コークスの強度を向上できる。
本発明の一実施形態の成形コークスの製造装置を示す概略図である。
　以下、本発明に係る成形コークスの製造装置及び成形コークスの製造方法の実施形態について詳説する。
〔成形コークスの製造装置〕
　図１のコークス製造用原料炭の製造装置は、第１石炭供給部１と、溶剤供給部２と、混合部３と、ポンプ４と、加熱部５と、溶出部６と、分離部７と、第１溶剤蒸発部８と、第２溶剤蒸発部９と、第２石炭供給部１０と、乾燥部１１と、粉砕部１２と、混練部１３と、成形部１４と、乾留部１５とを主に備える。
＜第１石炭供給部＞
　第１石炭供給部１は、第１石炭を混合部３へ供給する。第１石炭供給部１としては、常圧状態で使用される常圧ホッパー、常圧状態及び加圧状態で使用される加圧ホッパー等の公知の石炭ホッパーを用いることができる。
　第１石炭供給部１から供給する第１石炭は、無灰炭の原料となる石炭である。第１石炭としては、様々な品質の石炭を用いることができる。例えば無灰炭の抽出率の高い瀝青炭や、より安価な劣質炭（亜瀝青炭や褐炭）が好適に用いられる。また、石炭を粒度で分類すると、細かく粉砕された石炭が好適に用いられる。ここで「細かく粉砕された石炭」とは、例えば石炭全体の質量に対する粒度１ｍｍ未満の石炭の質量割合が８０％以上である石炭を意味する。また、第１石炭供給部１から供給する石炭として塊炭を用いることもできる。ここで「塊炭」とは、例えば石炭全体の質量に対する粒度５ｍｍ以上の石炭の質量割合が５０％以上である石炭を意味する。塊炭は、細かく粉砕された石炭に比べて石炭の粒度が大きいため、後述する分離部７での分離を効率化することができる。ここで、「粒度（粒径）」とは、ＪＩＳ－Ｚ８８１５：１９９４のふるい分け試験通則に準拠して測定した値をいう。なお、石炭の粒度による仕分けには、例えばＪＩＳ－Ｚ８８０１－１：２００６に規定する金属製網篩を用いることができる。
　上記劣質炭の炭素含有率の下限としては、７０質量％が好ましい。一方、上記劣質炭の炭素含有率の上限としては、８５質量％が好ましく、８２質量％がより好ましい。上記劣質炭の炭素含有率が上記下限未満であると、溶剤可溶成分の溶出率が低下するおそれがある。逆に、上記劣質炭の炭素含有率が上記上限を超えると、供給する石炭のコストが高くなるおそれがある。
　なお、第１石炭供給部１から混合部３へ供給する第１石炭として、少量の溶剤を混合してスラリー化した石炭を用いてもよい。第１石炭供給部１からスラリー化した第１石炭を混合部３へ供給することにより、混合部３において第１石炭が溶剤と混合し易くなり、第１石炭をより早く溶解させることができる。ただし、スラリー化する際に混合する溶剤の量が多いと、加熱部５でスラリーを溶出温度まで昇温するための熱量が不必要に大きくなるため、製造コストが増大するおそれがある。
＜溶剤供給部＞
　溶剤供給部２は、溶剤を混合部３へ供給する。上記溶剤供給部２としては、溶剤を貯留する溶剤タンクを用いることができ、この溶剤タンクから溶剤を混合部３へ供給する。
　第１石炭と混合する溶剤は、第１石炭を溶解するものであれば特に限定されないが、例えば石炭由来の２環芳香族化合物が好適に用いられる。この２環芳香族化合物は、基本的な構造が石炭の構造分子と類似していることから石炭との親和性が高く、比較的高い抽出率を得ることができる。石炭由来の２環芳香族化合物としては、例えば石炭を乾留してコークスを製造する際の副生油の蒸留油であるメチルナフタレン油、ナフタレン油等を挙げることができる。
　上記溶剤の沸点は、特に限定されないが、例えば上記溶剤の沸点の下限としては、１８０℃が好ましく、２３０℃がより好ましい。一方、上記溶剤の沸点の上限としては、３００℃が好ましく、２８０℃がより好ましい。上記溶剤の沸点が上記下限未満であると、溶剤が揮発し易くなるため、スラリー中の第１石炭と溶剤との混合比の調製及び維持が困難となるおそれがある。逆に、上記溶剤の沸点が上記上限を超えると、溶剤可溶成分と溶剤との分離が困難となるため、溶剤の回収率が低下するおそれがある。
＜混合部＞
　混合部３は、第１石炭供給部１より供給される第１石炭及び溶剤供給部２から供給される溶剤を混合する。
　上記混合部３としては、調製槽３１を用いることができる。この調製槽３１には、供給管を介して上記溶剤及び第１石炭が供給される。調製槽３１は、供給された溶剤及び第１石炭が混合されたスラリーを貯留する。また、上記調製槽３１は、攪拌機３１ａを有している。調製槽３１では、混合したスラリーを攪拌機３１ａで攪拌しながら保持することによりスラリーの混合状態を維持する。
　調製槽３１におけるスラリー中の無水炭基準での石炭濃度の下限としては、１０質量％が好ましく、１３質量％がより好ましい。一方、上記石炭濃度の上限としては、２５質量％が好ましく、２０質量％がより好ましい。上記石炭濃度が上記下限未満であると、後述する加熱部５で溶出される溶剤可溶成分の溶出量がスラリー処理量に対して少なくなるため、無灰炭の製造効率が低下するおそれがある。逆に、上記石炭濃度が上記上限を超えると、溶剤中で上記溶剤可溶成分が飽和するため、上記溶剤可溶成分の溶出率が低下するおそれがある。
　なお、混合部３の調製槽３１で調製されたスラリーは、供給管を介して加熱部５へ送られる。
＜ポンプ＞
　ポンプ４は、混合部３から加熱部５へスラリーを供給する供給管に配設されている。このポンプ４は、混合部３の調製槽３１に貯留されているスラリーを、供給管を介して加熱部５へ圧送する。
　上記ポンプ４の種類は、供給管を介して上記スラリーを加熱部５へ圧送できるものであれば特に限定されないが、例えば容積型ポンプ又は非容積型ポンプを用いることができる。より具体的には、容積型ポンプとしてダイヤフラムポンプやチューブフラムポンプ等を用いることができ、非容積型ポンプとして渦巻ポンプ等を用いることができる。
＜加熱部＞
　加熱部５は、上記混合部３で得られるスラリーを加熱する。
　加熱部５としては、加熱炉５１を用いることができる。加熱炉５１は、加熱炉５１内を通過するスラリーを加熱できるものであれば特に限定されないが、例えば抵抗加熱式ヒーターや誘導加熱コイルが挙げられる。また、熱媒を用いて加熱を行ってもよい。例えば加熱炉５１を通過するスラリーの流路の周囲に加熱管を配し、この加熱管に蒸気、油等の熱媒を供給することで加熱炉５１内を通過するスラリーを加熱することができる。
　加熱炉５１による加熱後のスラリーの温度の下限としては、３００℃が好ましく、３６０℃がより好ましい。一方、上記スラリーの温度の上限としては、溶出可能な温度であれば特に限定されないが、４２０℃が好ましく、４００℃がより好ましい。上記スラリーの温度が上記下限未満であると、第１石炭を構成する分子間の結合を十分に弱められず、溶出率が低下するおそれがある。逆に、上記スラリーの温度が上記上限を超えると、スラリーの温度を維持するための熱量が不必要に大きくなるため、製造コストが増大するおそれがある。
＜溶出部＞
　溶出部６は、上記混合部３で得られ、加熱部５で加熱されたスラリー中の第１石炭から溶剤に可溶な成分を溶出させる。
　溶出部６としては、抽出槽６１を用いることができ、この抽出槽６１に上記加熱後のスラリーが供給される。上記抽出槽６１では、このスラリーの温度を保持しながら第１石炭から溶剤に可溶な成分が溶出される。また、上記抽出槽６１は、攪拌機６１ａを有している。この攪拌機６１ａによりスラリーを攪拌することで上記溶出を促進できる。
　なお、溶出部６での溶出時間としては、特に限定されないが、溶剤可溶成分の抽出量と抽出効率との観点から１０分以上７０分以下が好ましい。
＜分離部＞
　分離部７は、上記溶出部６で溶出後の上記スラリーを、溶剤可溶成分を含む溶液及び溶剤不溶成分を含む固形分濃縮液に分離する。なお、溶剤不溶成分とは、主に抽出用溶剤に不溶な灰分と不溶石炭とで構成されており、抽出用溶剤も含まれている抽出残分をいう。
　分離部７における上記分離は、具体的には重力沈降法により行うことができる。ここで重力沈降法とは、沈降槽内で重力を利用して固形分を沈降させて固液分離する分離方法である。重力沈降法により分離を行う場合、溶剤可溶成分を含む溶液は、沈降槽の上部に溜まる。この溶液は必要に応じてフィルターユニットを用いて濾過した後、第１溶剤蒸発部８に排出される。一方、溶剤不溶成分を含む固形分濃縮液は、分離部７の下部に溜まり、第２溶剤蒸発部９に排出される。
　また、重力沈降法により分離を行う場合、スラリーを分離部７内に連続的に供給しながら溶液及び固形分濃縮液を沈降槽から排出することができる。これにより連続的な固液分離処理が可能となる。
　分離部７内でスラリーを維持する時間は、特に限定されないが、例えば３０分以上１２０分以下であり、この時間内で分離部７内の沈降分離が行われる。なお、第１石炭として塊炭を使用する場合には、沈降分離が効率化されるので、分離部７内でスラリーを維持する時間を短縮できる。
　分離部７内は、加熱及び加圧することが好ましい。分離部７内の加熱温度の下限としては、３００℃が好ましく、３５０℃がより好ましい。一方、分離部７内の加熱温度の上限としては、４２０℃が好ましく、４００℃がより好ましい。上記加熱温度が上記下限未満であると、溶剤可溶成分が再析出し、分離効率が低下するおそれがある。逆に、上記加熱温度が上記上限を超えると、加熱のための運転コストが高くなるおそれがある。
　また、分離部７内の圧力の下限としては、１ＭＰａが好ましく、１．４ＭＰａがより好ましい。一方、上記圧力の上限としては、３ＭＰａが好ましく、２ＭＰａがより好ましい。上記圧力が上記下限未満であると、溶剤可溶成分が再析出し、分離効率が低下するおそれがある。逆に、上記圧力が上記上限を超えると、加圧のための運転コストが高くなるおそれがある。
　なお、上記溶液及び固形分濃縮液を分離する方法としては、重力沈降法に限られず、例えば濾過法や遠心分離法を用いてもよい。固液分離方法として濾過法や遠心分離法を用いる場合、分離部７として濾過器や遠心分離器などが使用される。
＜第１溶剤蒸発部＞
　第１溶剤蒸発部８は、上記分離部７で分離した上記溶液から溶剤を蒸発させる。この溶剤の蒸発分離により無灰炭Ａが得られる。
　このようにして得られる無灰炭Ａは、灰分が５質量％以下又は３質量％以下であり、灰分をほとんど含まず、水分は皆無であり、また例えばコークスの原料石炭である第２石炭よりも高い発熱量を示す。さらに無灰炭は、製鉄用コークスの原料として特に重要な品質である軟化溶融性が大幅に改善され、例えば原料石炭よりも遥かに優れた流動性を示す。従って無灰炭は、コークス原料に配合する粘結性補填材として使用することができる。
　溶剤を蒸発分離する方法としては、蒸発分離器を用いた一般的な蒸留法や蒸発法（スプレードライ法等）を含む分離方法を用いることができる。上記溶液からの溶剤の分離により、上記溶液から実質的に灰分を含まない無灰炭Ａを得ることができる。
　また、第１溶剤蒸発部８で蒸発させた溶剤は、例えば熱交換器により液化して、混合部３に供給し、第１石炭供給部１と混合する溶剤として利用するとよい。このように溶剤を循環利用することで、成形コークスの製造コストを低減できる。
＜第２溶剤蒸発部＞
　第２溶剤蒸発部９は、分離部７で分離された上記固形分濃縮液から、溶剤を蒸発分離させて副生炭Ｂを得る。
　副生炭Ｂは、軟化溶融性は示さないが、含酸素官能基が脱離されている。そのため、副生炭Ｂは、第２石炭として用いた場合にこの第２石炭に含まれる他の石炭の軟化溶融性を阻害しない。従って、この副生炭Ｂはコークス原料の第２石炭の一部として使用することもできる。また、副生炭Ｂは一般炭と同程度又はそれ以上の発熱量を有しているため、ボイラー燃料として使用することも可能である。
　固形分濃縮液から溶剤を分離する方法としては、第１溶剤蒸発部８の分離方法と同様に、蒸発分離器を用いた一般的な蒸留法や蒸発法（スプレードライ法等）を用いることができる。溶剤の分離及び回収により、固形分濃縮液から灰分等を含む溶剤不溶成分が濃縮された副生炭Ｂを得ることができる。
　また、第２溶剤蒸発部９で蒸発させた溶剤は、例えば熱交換器により液化して、混合部３に供給し、第１石炭供給部１と混合する溶剤として利用するとよい。このように溶剤を循環利用することで、成形コークスの製造コストを低減できる。
＜第２石炭供給部＞
　第２石炭供給部１０は、第２石炭を乾燥部１１へ供給する。第２石炭供給部１０としては、常圧状態で使用される常圧ホッパー、常圧状態及び加圧状態で使用される加圧ホッパー等の公知の石炭ホッパーを用いることができる。
　第２石炭供給部１０から供給する第２石炭は、コークスの原料となる石炭である。第２石炭は特に限定されず、強粘結炭、準強粘結炭、弱粘結炭、微粘結炭、非粘結炭等を乾留により石炭全体の融着が可能となる適度な割合で組み合わせて用いることができる。中でも第２石炭として非粘結炭及び強粘結炭を含むとよい。非粘結炭は強粘結炭に比べて安価であるので、上記石炭に強粘結炭を含めることで成形コークスの強度を維持しつつ、非粘結炭を含めることで成形コークスの製造コストをさらに低減できる。
　第２石炭における非粘結炭の含有量の下限としては、５０質量％が好ましく、６０質量％がより好ましい。一方、上記非粘結炭の含有量の上限としては、８０質量％が好ましく、７０質量％がより好ましい。上記非粘結炭の含有量が上記下限未満であると、成形コークスの製造コストの低減効果が不足するおそれがある。逆に、上記非粘結炭の含有量が上記上限を超えると、製造される成形コークスの強度が不足するおそれがある。
　第２石炭における強粘結炭の含有量の下限としては、１０質量％が好ましく、２０質量％がより好ましい。一方、上記強粘結炭の含有量の上限としては、４０質量％が好ましく、３０質量％がより好ましい。上記強粘結炭の含有量が上記下限未満であると、製造される成形コークスの強度が不足するおそれがある。逆に、上記強粘結炭の含有量が上記上限を超えると、成形コークスの製造コストの低減効果が不足するおそれがある。
　なお、第２石炭として複数種の石炭、例えば非粘結炭及び強粘結炭を用いる場合、これらの石炭は予め混合して１つの第２石炭供給部１０に格納して乾燥部１１へ供給してもよいし、石炭の種類毎に第２石炭供給部１０を設けて、乾燥部１１への供給時に混合してもよい。
＜乾燥部＞
　乾燥部１１は、上記第２石炭供給部１０から供給される第２石炭を乾燥する。乾燥部１１としては、公知の乾燥装置、例えばロータリドライヤ、スチームチューブドライヤ等を用いることができる。
　上記乾燥部１１で乾燥後の第２石炭の水分含有量としては、５％未満が好ましく、３％未満がより好ましい。上記第２石炭の水分含有量が上記上限以上であると、後述する乾留部１５での乾留時に第２石炭がバースティング（爆裂）するおそれがある。一方、上記第２石炭の水分含有量の下限は特に限定されず、０質量％であってもよい。
　また、上記乾燥部１１における温度及び圧力条件としては、特に限定されないが、１００℃以上１５０℃以下及び０ｋＰａＧ（大気圧）以上１０ｋＰａＧ以下とできる。
＜粉砕部＞
　粉砕部１２は、上記乾燥部１１で乾燥させた上記第２石炭を粉砕する。粉砕部１２としては、公知の粉砕機、例えばハンマーミルやハンマークラッシャー等の衝撃式粉砕機などを用いることができる。
　粉砕部１２で粉砕後の第２石炭の質量累計９０％の粒子径の上限としては、１ｍｍが好ましく、０．７ｍｍがより好ましい。上記第２石炭の粒子径が上記上限を超えると、第２石炭の粒子間に無灰炭が十分に入り込めず、得られるコークスの強度が不十分となるおそれがある。なお、「質量累計９０％の粒子径」とは、全粒子をＪＩＳ－Ｚ８８０１－１：２００６に規定される金属製網篩で篩分けした際に、粒子全体の９０質量％の粒子が篩を通過できる篩の目開きの値を意味する。
＜混練部＞
　混練部１３は、上記第１溶剤蒸発部８で得られた無灰炭Ａを上記粉砕部１２で粉砕された第２石炭に混練する。上記混練部１３は、混練機１３１と、混練機１３１に無灰炭Ａを供給するポンプ１３２とを有する。また、混練部１３で供給する無灰炭Ａは液状である。
　上記混練機１３１としては、公知のミキサー等を用いることができる。
　また、上記ポンプ１３２としては、液状の無灰炭Ａを混練機１３１に供給できるものであれば、特に限定されないが、１軸スクリューポンプ、２軸スクリューポンプ等のスクリューポンプ又はギアポンプが好ましい。スクリューポンプ及びギアポンプは、粘度の高い液体であっても安定供給できるポンプである。このため、混練部１３での無灰炭Ａの供給にスクリューポンプ又はギアポンプを用いることで、無灰炭Ａの供給の制御を容易かつ確実に行うことができる。
　上記ポンプ１３２は、液状の無灰炭Ａの固化防止の観点から二重管式配管を用いることが好ましい。上記ポンプ１３２に二重管式配管を用いると、内側の配管に無灰炭Ａを流し、外側の配管に例えばホットオイルを流すことで、無灰炭Ａの加熱保温を行うことができる。
　また、混練機１３１へ無灰炭Ａを連続供給するとよい。このように混練機１３１へ無灰炭Ａを連続供給することで、無灰炭Ａの第２石炭への分散がさらに均一化できる。さらに、均一分散の観点から混練機１３１へ無灰炭Ａを一定流速で供給するとよい。無灰炭Ａの流速は、例えばスクリューポンプを用いる場合、ポンプの吐出圧により調整できる。上記スクリューポンプの吐出圧としては、流速にもよるが、２００ｋＰａ以上３００ｋＰａ以下程度とできる。
　混練機１３１に供給する液状の無灰炭Ａの温度の下限としては、２００℃が好ましく、２５０℃がより好ましい。一方、上記液状の無灰炭Ａの温度の上限としては、３００℃が好ましく、２９０℃がより好ましい。上記液状の無灰炭Ａの温度が上記下限未満であると、無灰炭Ａの流動性が低下し、無灰炭Ａと第２石炭との間の結合力の向上効果が十分に得られないおそれがある。逆に、上記液状の無灰炭Ａの温度が上記上限を超えると、無灰炭Ａを第２石炭に配合した際に第２石炭が融解し、得られる成形コークスの強度が低下するおそれがある。なお、上記無灰炭Ａの温度は、第１溶剤蒸発部８での溶剤の分離温度により制御することができる。
　混練部１３で混練後の第２石炭及び無灰炭Ａの合計量における無灰炭Ａの配合量の下限としては、１質量％が好ましく、１０質量％がより好ましい。一方、上記無灰炭Ａの配合量の上限としては、４０質量％が好ましく、３０質量％がより好ましい。上記無灰炭Ａの配合量が上記下限未満であると、製造される成形コークスの強度が不足するおそれがある。逆に、上記無灰炭Ａの配合量が上記上限を超えると、相対的に安価な非粘結炭の割合が減少し、成形コークスの製造コストが増大するおそれがある。
　混練された液状の無灰炭Ａは、第２石炭の表面に付着し、一部は石炭細孔内に含侵する。また、上記無灰炭Ａは液状であるため、第２石炭と接触し易く、かつ高温である。このため、無灰炭Ａと第２石炭との熱交換効率が高く、無灰炭Ａを混練することで、第２石炭の温度が上昇する。混練部１３での混練後の第２石炭の温度は、無灰炭Ａの温度や配合量により決まるが、１２０℃以上２００℃以下とできる。固体の無灰炭を第２石炭と混練する場合は無灰炭の流動性を確保するため高温（例えば１５０℃以上２５０℃以下）に加熱する必要があるが、当該成形コークスの製造装置では、無灰炭Ａが液状であり、かつ液状の無灰炭Ａの熱を利用して混練するので、外部熱源による加熱量を低減できる。
　なお、液状の無灰炭Ａに加えて、第２石炭に固体の無灰炭を混練してもよい。固体の無灰炭を混練する場合、固体の無灰炭の質量累計９０％の粒子径が１ｍｍ以下、より好ましくは３００μｍ以下となるように粉砕して混練することが好ましい。
＜成形部＞
　成形部１４は、混練部１３で得られた上記第２石炭及び無灰炭Ａを含む混練物を成形する。成形部１４としては、公知の成形機、例えば平ロールによるダブルロール（双ロール）型成形機、アーモンド型ポケットを有するダブルロール型成形機、打抜き型成形機、押出し型成形機、ペレタイザー等を用いることができる。中でも生産性の高い双ロール成形機を用いることが好ましい。
　成形部１４での成形は加圧して行われる。成形部１４での圧力としては、例えば５０ＭＰａ以上３００ＭＰａ以下とできる。また、成形部１４での成形は、混練部１３で第２石炭及び無灰炭Ａが加温された状態を維持して行われるとよい。
　成形部１４で成形される成形炭の形状としては、特に限定されないが、例えばブリケット状やペレット状とできる。また、上記成形炭の平均体積としては、例えば２ｍｌ以上２０ｍｌ以下とできる。
＜乾留部＞
　乾留部１５は、上記成形部１４で得られた成形炭を乾留し、成形コークスＣを得る。乾留部１５としては、特に限定されないが、例えば公知の堅型乾留炉（シャフト炉）を用いることができる。シャフト炉を用いる場合、成形炭を連続的にシャフト炉へ挿入し、成形炭が炉内の低温乾留ゾーンを経て高温乾留ゾーンへ移動する間に乾留を行う。
　高温乾留ゾーンにおける乾留温度の下限としては、９００℃が好ましく、９５０℃がより好ましい。一方、上記乾留温度の上限としては、１１００℃が好ましく、１０５０℃がより好ましい。上記乾留温度が上記下限未満であると、第２石炭の溶融が不十分となりコークスの強度が低下するおそれがある。逆に、上記乾留温度が上記上限を超えると、炉体の耐熱性や燃料消費の観点からコークスの製造コストが上昇するおそれがある。
　また、乾留時間の下限としては、８時間が好ましく、１０時間がより好ましい。一方、乾留時間の上限としては、２４時間が好ましく、２０時間がより好ましい。乾留時間が上記下限未満であると、第２石炭の溶融が不十分となりコークスの強度が低下するおそれがある。逆に、乾留時間が上記上限を超えると、燃料消費の観点からコークスの製造コストが上昇するおそれがある。なお、乾留時間とは成形炭が炉内に挿入されてから炉外へ搬出されるまでの時間を指す。
　なお、乾留部１５において乾留する石炭として、成形部１４で得られた成形炭に加え、成形されていない第２石炭を用いてもよい。
〔成形コークスの製造方法〕
　当該成形コークスの製造方法は、混合工程と、溶出工程と、分離工程と、第１溶剤蒸発工程と、第２溶剤蒸発工程と、粉砕工程と、混練工程と、成形工程と、乾留工程とを備える。当該成形コークスの製造方法は、図１の成形コークスの製造装置を用いて行うことができる。
＜混合工程＞
　混合工程では、第１石炭及び溶剤を混合する。具体的には、第１石炭供給部１から供給される第１石炭及び溶剤供給部２から供給される溶剤を混合部３の調製槽３１により混合してスラリーとする。
＜加熱工程＞
　加熱工程では、上記混合工程で得られるスラリーを加熱する。具体的には、混合工程で調製されたスラリーをポンプ４によって加熱部５の加熱炉５１に供給し、所定温度まで加熱する。
＜溶出工程＞
　溶出工程では、上記混合工程で得られたスラリー中の第１石炭から溶剤に可溶な成分を溶出させる。具体的には、上記加熱後のスラリーを抽出槽６１に供給し、攪拌機６１ａで攪拌しながら所定温度で保持して抽出を行う。
＜分離工程＞
　分離工程では、上記溶出工程で溶出後の上記スラリーを、溶剤可溶成分を含む溶液及び溶剤不溶成分を含む固形分濃縮液に分離する。具体的には、抽出槽６１から排出されるスラリーを分離部７へ供給し、分離部７内で供給されたスラリーを例えば重力沈降法により上記溶液及び固形分濃縮液に分離する。
＜第１溶剤蒸発工程＞
　第１溶剤蒸発工程では、上記分離工程で分離した上記溶液から溶剤を蒸発させる。具体的には、分離部７で分離された溶液を第１溶剤蒸発部８に供給し、第１溶剤蒸発部８で溶剤を蒸発させる。これにより上記溶液を溶剤と無灰炭Ａとに分離する。なお、この第１溶剤蒸発工程において得られる無灰炭Ａは液状である。
＜第２溶剤蒸発工程＞
　第２溶剤蒸発工程では、上記分離工程で分離した上記固形分濃縮液から溶剤を蒸発させる。具体的には、分離部７で分離された固形分濃縮液を第２溶剤蒸発部９に供給し、第２溶剤蒸発部９で溶剤を蒸発させて溶剤と副生炭Ｂとに分離する。
＜乾燥工程＞
　乾燥工程では、第２石炭を乾燥する。具体的には、第２石炭供給部１０から供給される第２石炭を乾燥部１１で乾燥する。
＜粉砕工程＞
　粉砕工程では、上記乾燥工程後の上記第２石炭を粉砕する。具体的には、乾燥部１１で乾燥した石炭を粉砕部１２で粉砕する。
＜混練工程＞
　混練工程では、上記第１溶剤蒸発工程で得られた無灰炭Ａを上記粉砕工程後の第２石炭に混練する。具体的には、混練部１３において第１溶剤蒸発工程で得られた液状の無灰炭Ａをポンプ１３２により粉砕工程後の第２石炭に供給しながら、混練機１３１により混練する。
＜成形工程＞
　成形工程では、上記混練工程後の上記第２石炭及び上記無灰炭Ａを含む混練物を成形する。具体的には、混練部１３で混練した第２石炭及び無灰炭Ａを含む混練物を成形部１４で成形する。
＜乾留工程＞
　乾留工程では、上記成形工程で得られた成形炭を乾留する。具体的には、成形部１４で成形した成形炭を乾留部１５で乾留する。これにより成形コークスＣが得られる。
〔利点〕
　当該成形コークスの製造方法は、溶剤蒸発工程で得られた液状の無灰炭を第２石炭と混練する工程とを備える。また、当該成形コークスの製造装置は、溶剤蒸発部で得られた液状の無灰炭を第２石炭と混練する。つまり、製造された無灰炭を冷却することなく、液体の状態で第２石炭に混練するので、無灰炭が第２石炭の表面に付着し、一部は石炭細孔内に含侵する。このため、無灰炭を固体で混合する場合よりも無灰炭と第２石炭との間に強固な結合と無灰炭の均一な分散が得られ、成形コークスの強度を向上できる。また、上記無灰炭は液状であるため、無灰炭を軟化させるための加熱を行う必要がない。このため、当該成形コークスの製造方法及び当該成形コークスの製造装置を用いることで、外部熱源による加熱量を低減できる。さらに、上記無灰炭は液状であるため、第２石炭と接触し易く、かつ高温である。このため、第２石炭が無灰炭の有する熱量により加熱されるので、第２石炭及び無灰炭の成形を熱間成形とでき、成形コークスの圧壊強度が増す。従って、当該成形コークスの製造方法及び当該成形コークスの製造装置を用いることで、外部熱源による加熱量を低減し成形コークスの製造コストを低減すると共に、製造される成形コークスの強度を向上できる。
［その他の実施形態］
　なお、本発明の成形コークスの製造方法及び成形コークスの製造装置は、上記実施形態に限定されるものではない。
　上記実施形態では、成形コークスの製造方法として第２溶剤蒸発工程を備える場合を説明したが、例えば副生炭を利用しない場合、この第２溶剤蒸発工程は省略可能である。第２溶剤蒸発工程を行わない場合、成形コークスの製造装置は、第２溶剤蒸発部を備えなくともよい。
　また、上記実施形態では、成形コークスの製造装置の混合部が調製槽を有する構成について説明したが、この構成に限らず、溶剤と石炭との混合ができれば、調製槽を省略してもよい。例えばラインミキサーにより上記混合が完了するような場合には、調製槽を省略して供給管と分離部との間にラインミキサーを備える構成としてもよい。
　また、上記実施形態では、分離工程を連続処理で行う方法を示したが、分離工程を連続処理で行なわず、例えば分離部にスラリーを貯留し分離を行うことを繰り返すバッチ処理としてもよい。
　以上説明したように、当該成形コークスの製造方法及び当該成形コークスの製造装置を用いることで、外部熱源による加熱量を低減し成形コークスの製造コストを低減すると共に、製造される成形コークスの強度を向上できる。
１　第１石炭供給部
２　溶剤供給部
３　混合部
３１　調製槽
３１ａ　攪拌機
４　ポンプ
５　加熱部
５１　加熱炉
６　溶出部
６１　抽出槽
６１ａ　攪拌機
７　分離部
８　第１溶剤蒸発部
９　第２溶剤蒸発部
１０　第２石炭供給部
１１　乾燥部
１２　粉砕部
１３　混練部
１３１　混練機
１３２　ポンプ
１４　成形部
１５　乾留部
Ａ　無灰炭
Ｂ　副生炭
Ｃ　成形コークス

Claims (6)

  1. 　第１石炭及び溶剤を混合する工程と、
    　上記混合工程で得られたスラリー中の上記第１石炭から溶剤に可溶な成分を溶出させる工程と、
    　上記溶出工程で得られた溶剤可溶成分を含む溶液を上記スラリーから分離する工程と、
    　上記分離工程で分離した上記溶液から溶剤を蒸発させる工程と、
    　第２石炭を乾燥する工程と、
    　上記乾燥工程後の上記第２石炭を粉砕する工程と、
    　上記溶剤蒸発工程で得られた無灰炭を上記粉砕工程後の第２石炭に混練する工程と、
    　上記混練工程後の上記第２石炭及び上記無灰炭を含む混練物を成形する工程と、
    　上記成形工程で得られた成形炭を乾留する工程と
    　を備え、
    　上記混練工程で供給する上記無灰炭が液状である成形コークスの製造方法。
  2. 　上記第２石炭が、非粘結炭及び強粘結炭を含む請求項１に記載の成形コークスの製造方法。
  3. 　上記混練工程で供給する上記無灰炭の温度が２００℃以上３００℃以下である請求項１又は請求項２に記載の成形コークスの製造方法。
  4. 　上記混練工程で上記無灰炭を連続供給する請求項１又は請求項２に記載の成形コークスの製造方法。
  5. 　上記混練工程での上記無灰炭の供給にスクリューポンプ又はギアポンプを用いる請求項１又は請求項２に記載の成形コークスの製造方法。
  6. 　第１石炭及び溶剤を混合する混合部と、
    　上記混合部で得られたスラリー中の上記第１石炭から溶剤に可溶な成分を溶出させる溶出部と、
    　上記溶出部で得られた溶剤可溶成分を含む溶液を上記スラリーから分離する分離部と、
    　上記分離部で分離した上記溶液から溶剤を蒸発させる溶剤蒸発部と、
    　第２石炭を乾燥する乾燥部と、
    　上記乾燥部で乾燥させた上記第２石炭を粉砕する粉砕部と、
    　上記溶剤蒸発部で得られた無灰炭を上記粉砕部で粉砕された第２石炭に混練する混練部と、
    　上記混練部で得られた上記第２石炭及び上記無灰炭を含む混練物を成形する成形部と、
    　上記成形部で得られた成形炭を乾留する乾留部と
    　を備え、
    　上記混練部で供給する上記無灰炭が液状である成形コークスの製造装置。
     
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