JP2008120973A - 高炉用コークスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】配合炭を乾燥、予熱するとともに、該配合炭に粘結材を添加して、コークス炉で乾留することにより、乾留時間を短縮し、高い生産性を維持しつつ、大きな粒径のコークスを製造することができる高炉用コークスの製造方法を提供する。
【解決手段】配合炭を乾燥し、さらに予熱した後、１５０〜３００℃の温度の微粉炭と粗粒炭の混合物に、タール重質留分、軟ピッチ、および、石油ピッチのいずれか１種または２種以上からなる粘結材を、前記微粉炭と粗粒炭の混合物に対する割合で、２〜１０質量％添加、混合し、該粘結材を含む前記微粉炭と粗粒炭の混合物の再固化温度が４６０℃以上となるようにした後、コークス炉に装入して乾留することを特徴とする高炉用コークスの製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、高炉用コークスの製造方法に関し、詳しくは、配合炭を乾燥、予熱した後、室炉式コークス炉で乾留して高炉用コークスを製造する方法に関する。

通常の製鉄プロセスでは、高炉の炉頂部からコークスと焼結鉱や鉄鉱石などの鉄含有原料を層状に装入して、高炉下部の羽口から高温の酸素含有ガスを吹き込んで、コークスとの燃焼反応により二酸化炭素ガス、さらに一酸化炭素ガスを発生させ、鉄含有原料を加熱溶融しつつ酸化鉄の還元反応を行わせて銑鉄とする。

このように高炉用コークスの役割は、高炉内で酸化鉄を還元するための還元材、酸化鉄を加熱溶融するための熱源、高炉内で酸化鉄と還元ガスとの反応効率を良好に維持するための通気材および通液材の４点である。このため、高炉用コークスの特性として、通気、通液性を維持するために、高強度で、かつ、粒径の大きいコークスが必要とされる。

通常、コークス炉では、コークス品質や生産性に応じて、コークス炉の炉温を、約１１００〜１２５０℃に調整して、コークスを生産している。一般に、コークスの粒径は、コークス炉の炉温の上昇に伴って低下する。

また、コークス炉の生産性を高めるために、石炭を乾燥後、さらに高温に予熱してコークス炉に装入して乾留する場合にも、コークスの粒径が低下する傾向がある。

近年、非微粘結炭などの安価な劣質炭を改質し、コークス強度を向上させるための石炭の改質・予備処理方法として、石炭を流動床にて３００℃以上で、かつ、石炭の軟化開始温度以下に急速加熱するとともに、微粉炭と粗粒炭に分級し、微粉炭を成形するか、または、前記分級後の微粉炭および粗粒炭を、さらに気流式急速加熱器にて、３００℃以上で、かつ、石炭の軟化開始温度以下の温度域に急速加熱処理し、次いで、微粉炭を成形する高炉用コークス製造方法が提案されている（例えば、特許文献１、参照）。

この方法により、非微粘結炭などの安価な劣質炭を多く配合した原料炭を用いて高強度のコークスを製造することが可能となる。しかし、急速加熱処理した石炭をコークス炉で乾留する場合は、コークス炉内の、特に炉幅方向の温度分布が急峻となるため、熱収縮により、コークス塊内に発生する亀裂量が増加し、コークスの粒径が低下する問題が顕著となる。

また、コークス粒径を制御する方法として、原料配合炭の再固化温度を超える加熱温度まで加熱して、再固化温度から加熱温度までの収縮量からコークス収縮率を測定し、この測定値からコークス粒径を推定し、この推定値が目的とするコークス粒径以上になるように、配合炭中の各単味炭の配合比を調整する方法（例えば、特許文献２、参照）が提案されている。しかし、この方法を用いて、限られた石炭の種類の範囲内で各単味炭の配合比を調整することだけでコークス粒径を十分に拡大することは困難であった。

また、従来から、高炉用コークスの粒径を拡大するために、原料配合炭に粉コークスを添加する方法（例えば、特許文献３、参照）や、原料配合炭に粉コークスとともに石油系ピッチを添加する方法（例えば、特許文献４、参照）が知られている。しかし、原料配合炭に粉コークスを添加することよって、高炉用コークスの粒径は拡大するが、コークス強度は大きく低下する。粉コークスとともに石油系ピッチなどの粘結材を配合炭に添加することにより、粉コークス添加によるコークス強度低下をある程度抑制することは可能であるが、十分なコークス強度を安定して維持することは困難となる。

特に、コークス粒径の低下が問題となる、原料配合炭を予熱したり、急速加熱処理してコークス炉で乾留してコークスを製造する方法において、粉コークスを多量に添加することは、コークス強度を急激に低下する原因となるため、好ましくない。

特開２００５−８２７９０号公報 特開２００５−２３２３４９号公報 特開昭６０−６９１９２号公報 特開平６−１７０５６号公報

本発明は、配合炭を乾燥、予熱するとともに、該配合炭に粘結材を添加して、コークス炉で乾留することにより、乾留時間を短縮し、高い生産性を維持しつつ、大きな粒径のコークスを製造することができる高炉用コークスの製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、その要旨とするところは以下の通りである。
（１）配合炭を乾燥し、さらに予熱した後、１５０〜３００℃の温度の微粉炭と粗粒炭の混合物に、タール重質留分、軟ピッチ、および、石油ピッチのいずれか１種または２種以上からなる粘結材を、前記微粉炭と粗粒炭の混合物に対する割合で、２〜１０質量％添加、混合し、該粘結材を含む前記微粉炭と粗粒炭の混合物の再固化温度が４６０℃以上となるようにした後、コークス炉に装入して乾留することを特徴とする高炉用コークスの製造方法。
（２）前記１５０〜３００℃の温度の微粉炭と粗粒炭の混合物は、配合炭を乾燥し、さらに予熱した後、微粉炭と粗粒炭に分級し、微粉炭を塊成化し塊成炭とするとともに、粗粒炭を急速加熱した後、該塊成炭と粗粒炭を混合した混合物であることを特徴とする上記（１）に記載の高炉用コークスの製造方法。
（３）前記配合炭は、非微粘結炭を３０〜７０質量％含み残部が粘結炭からなることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の高炉用コークスの製造方法。

本発明によれば、８０〜３５０℃に予熱した石炭を用いる場合でも、当該石炭を乾燥、予熱した後、８０〜３５０℃の温度で、タールの重質留分、ソフトピッチ、および、石油ピッチの１種類または２種以上からなる粘結材を添加することによって、石炭の再固化温度を上昇させることができ、該粘結材を添加した石炭をコークス炉で乾留することにより、粒径が大きいコークスを製造することができる。

先ず、本発明の技術思想について説明する。

コークスは、以下の方法で製造される。

一般に、コークス炉の炭化室内に装入された配合炭は、両側の炉壁煉瓦を介して、隣接する燃焼室から１１００〜１２５０℃に加熱され、石炭のコークス化は、炭化室の炉壁近傍から中心部に向かって進行する。乾留初期は、先ず、両側の炉壁近傍の石炭が軟化溶融し、コークス化した後、その表層が、炉壁面に平行な方向で熱収縮することによって、図１および図２に示すようなコークス塊表層に、炉壁に垂直な方向の縦亀裂が発生し、さらに、乾留の進行とともに、その亀裂は、炭化室中心部へ向かって成長する。

また、乾留の進行に伴って、炭化室の炉壁側から中心部までの温度分布により、炉壁面に垂直な方向に熱収縮することによって、図１および図２に示すようなコークス塊中に、炉壁面に平行な方向の横亀裂が発生する。これらの石炭乾留過程で生成するコークス塊内の縦亀裂および横亀裂の形態（亀裂長さ、個数、亀裂間隔など）により、最終的なコークス粒径が決定されると考えられている。

本発明者らの検討によれば、コークス炉の乾留時間を短縮し、コークス炉の生産性を向上するために、配合炭を高温に予熱してコークス炉に装入、乾留する場合には、図３に示すように、配合炭の予熱温度の上昇に伴って、コークスの粒径が低下するという問題があることを確認した。

そこで、本発明者らは、この原因を究明するために、配合炭を高温に予熱してコークス炉に装入、乾留する場合に、コークス塊内の縦亀裂と横亀裂の発生状況と、配合炭の予熱温度との関係を詳細に調査した。その結果、以下のことが明らかになった。

配合炭の予熱温度の上昇に伴って、炭化室内で放熱されやすい炉頂部および炉底部近傍と中心部との配合炭高さ方向の温度差が小さくなるため、コークス塊内に生じる縦亀裂の間隔は広くなり、縦亀裂は減少する。しかし、これとは逆に、予熱により乾留の進行が速くなるため、炭化室の炉壁側から中心部までの温度分布が急峻になり、炉壁面に垂直な方向に作用する熱収縮が大きくなることによって、コークス塊内に生じる横亀裂の間隔が狭くなり、横亀裂は極めて増加する。

これらのことから、配合炭を高温に予熱してコークス炉に装入し、乾留する場合に、コークス粒径が低下する原因が、横亀裂の個数が急激に増加するためであることを確認した。

これらの知見を踏まえて、本発明者らは、配合炭を予熱してコークス炉に装入し、乾留する際に、横亀裂の発生を抑制することによって、コークス粒径を増加させる方法について鋭意検討した。

図４に、配合炭Ａ、および、配合炭Ａに通常タールより高い沸点および軟化点を有する粘結材として軟ピッチ、および、石油ピッチをそれぞれ１０質量％添加した混合物について、加熱温度と流動度との関係および再固化温度を測定した結果を示す。

ここで、配合炭Ａは、非微粘結炭：５０質量％、粘結炭：５０質量％の配合炭である。

図４に示す石炭の流動性は、ＪＩＳＭ８８０１に記載されているギーセラープラストメーターを用いて測定する流動性試験方法に準じて測定した結果の一例である。かくはん棒が挿入されている金属製るつぼ（内径２１．４ｍｍ、深さ３５．０ｍｍ）に、４２５μｍ（３５メッシュ）以下に粉砕した石炭試料５ｇを充填し、この金属るつぼを、金属浴中にて、昇温速度３．０℃／分で加熱する。

かくはん棒上のドラムプーリーと同径で、かつ、同心に指示計を備えたダイヤルプーリーを同調させ、この指示計の目盛盤（３６０度、１００等分）の動きを、そのときの温度とともに１分ごとにプロットする。測定を、指示針の動きが停止するまで続け、温度とダイヤルの読みの関係を記録する。

これから、軟化開始温度（かくはん棒が連続的に動き始めて、１．０ｄｄｐｍに達したときの温度）（℃）、最高流動温度（℃）、再固化温度（かくはん棒が止まったときの温度）（℃）、最高流動度（ｄｄｐｍ）、および、流動範囲を測定する。

図４から、配合炭に、通常タールより高い沸点および軟化点を有する粘結材を添加することにより、この粘結材を添加しない場合に比べて、配合炭の再固化温度が上昇することがわかる。

図５に、配合炭Ａ、配合炭Ｂ、および、配合炭Ｃのそれぞれに、通常タールより高い沸点および軟化点を有する粘結材としてタール重質分（沸点が３００℃以上の成分含有量＝８３．２質量％）を添加した場合の配合炭に対する粘結材添加率と、乾留過程でのコークス収縮率との関係を示す。

ここで、配合炭Ａは、非微粘結炭：７０質量％、粘結炭：３０質量％の配合炭であり、配合炭Ｂは、非微粘結炭：５０質量％、粘結炭：５０質量％の配合炭であり、また、配合炭Ｃは、非微粘結炭：４０質量％、粘結炭：６０質量％の配合炭である。

図５に示すコークス収縮率は、以下の方法により測定した。つまり、配合炭の試料を容器内に挿入し、容器内の試料を常温から、再固化温度より高い加熱温度Ｔ（℃）まで加熱し、再固化温度での試料内容物の容積Ｖ_R 、温度Ｔでの試料内容物の容積Ｖ_Tをそれぞれ測定し、下記（１）式を基に、コークス収縮率Ｒ（−）を求めた。
Ｒ＝（Ｖ_R −Ｖ_T ）／Ｖ_R （１）

なお、一般に、このような試験方法により観察される、約４００℃前後での収縮は、石炭が軟化溶融し、石炭粒子間の空隙が消失する見掛上の体積変化であり、約５００℃ 前後での軟化溶融状態の石炭が再固化する際の収縮が、石炭（厳密には、セミコークスまたはコークス）の収縮である。

また、図６に、図５に示す配合炭Ｂに、タール重質分を添加した場合の、配合炭に対する粘結材添加率と、コークス粒径向上効果との関係を示す。

なお、ΔＭＳは、コークス粒径の基準値ＭＳ_０（＝４６．０ｍｍ）に対するコークス粒径の測定値ＭＳの変化量を示し、＋は基準値から増加し、−は基準値から減少したことを意味する。また、コークス粒径の測定値ＭＳは、試験乾留炉で乾留して得られたコークス試料を用いて、ＪＩＳ Ｋ ２１５１に記載されているコークス粒度試験方法に準じて測定した測定値である。

図５から、配合炭に通常タールより高い沸点および軟化点を有する粘結材を添加することにより、配合炭の乾留時のコークス収縮率は低減し、粘結材添加率の増加とともに、その効果は高まることがわかる。

これは、配合炭に通常タールより高い沸点および軟化点を有する粘結材を添加することにより、配合炭の再固化温度が上昇し、この配合炭を高温に予熱してコークス炉に装入し乾留する場合に、炭化室炉壁側から中心部までの温度分布が緩やかになり、その結果、再固化過程での炉壁面に垂直な方向の熱収縮量が低減したためであると考えられる。

また、図６から、いずれの配合炭においても、通常タールより高い沸点を有する粘結材を添加することにより、乾留後のコークス粒径が増大し、粘結材添加率の増加とともに、その効果は向上することがわかる。

これは、第１に、図５に示したように、上記粘結材の添加により、再固化過程での炉壁面に垂直な方向の熱収縮量が低減され、第２に、上記粘結材の添加により、軟化溶融過程での石炭粒子同士の接着が高まり、コークス積層構造が強化されたため、炉壁面に平行な方向の横亀裂の発生や亀裂の伝播が抑制されたためであると思われる。

なお、図５および図６には、粘結材としてタール重質分を用いた場合の一例を示したが、本発明者らは、タール重質分以外の、通常タールよりも沸点および軟化点が高い、軟ピッチ、および、石油ピッチについても、同様な結果が得られることを確認している。

本発明は、以上の知見を基に、配合炭を高温に予熱してコークス炉に装入、乾留する際に、コークス粒径の低下を防止し、生産性を向上しつつ所定粒径のコークスを製造するために、タールよりも高い沸点を有する粘結材を、予熱した配合炭に所定量添加することにより、（１）配合炭の再固化温度を高め、再固化過程での炉壁面に垂直な方向の熱収縮量を低減するとともに、（２）軟化溶融過程での石炭粒子同士の接着を高め、コークス積層構造を強化し、炉壁面に平行な方向の横亀裂の発生や亀裂の伝播が抑制することを技術思想とする。

本発明は、上記技術思想を基になされたものであり、高炉用コークスの製造方法において、配合炭を乾燥し、さらに予熱した後、１５０〜３００℃の温度の微粉炭と粗粒炭の混合物に、タール重質留分、軟ピッチ、および、石油ピッチのいずれか１種または２種以上からなる粘結材を、前記微粉炭と粗粒炭の混合物に対する割合で、２〜１０質量％添加、混合し、該粘結材を含む前記微粉炭と粗粒炭の混合物の再固化温度が４６０℃以上となるようにした後、コークス炉に装入して乾留することを特徴とし、本発明の実施により、コークス強度を維持しつつ、大きな粒径のコークスを、高い生産性の下で製造することができる。

本発明の実施形態において、前記１５０〜３００℃の温度の微粉炭と粗粒炭の混合物は、配合炭を乾燥し、さらに予熱した後、微粉炭と粗粒炭に分級し、微粉炭を塊成化し塊成炭とするとともに、粗粒炭を急速加熱した後、該塊成炭と粗粒炭を混合した混合物であってもよい。この実施形態によれば、微粉炭を塊成化し塊成炭とし、粗粒炭を急速加熱することによって、乾留時の石炭の粘結性や膨張性が向上し、上記コークス粒径増大効果に加えて、コークス強度をより高めることが可能となる。

また、前記配合炭は、非微粘結炭を３０〜７０質量％含み残部が粘結炭からなるものを用いることが好ましい。非微粘結炭を３０質量％以上含有した配合炭は、乾留時の石炭の粘結性が低く、収縮率も高いため、本発明の適用によるコークス強度およびコークス粒径を向上する効果を最も発揮するので、好ましい配合炭である。

以下に、本発明の特徴とする構成およびのその限定理由について説明する。

（粘結材の種類）
本発明は、以下の理由から、予熱した配合炭に添加する粘結材を、タールの重質留分、ソフトピッチ、および、石油ピッチのいずれか１種または２種以上からなる粘結材とする。

これらの粘結材は、いずれも、通常タールなどの粘結材に比べて沸点および軟化点が高く、室温で固体であるため、これらの粘結材を配合炭に添加し、混合する場合には、配合炭内で、これらの粘結材が局所的に偏在し、石炭粒子と粘結材との十分な相互作用は得られない。しかし、これらの粘結材を、本発明で規定する１５０〜３００℃の配合炭に添加、混合した場合には、粘結材の流動性が高まり、配合炭中に均一分散するので、石炭粒子に近接または接着した状態となる。

このような状態でコークス炉に装入し、乾留する場合には、上記粘結材は、石炭粒子との相互作用により、配合炭の再固化温度を高め、再固化過程での炉壁面に垂直な方向の熱収縮量を低減するとともに、軟化溶融過程での石炭粒子同士の接着を高め、コークス積層構造を強化し、炉壁面に平行な方向の横亀裂の発生や亀裂の伝播を抑制することができ、その結果、コークス粒径が向上する効果が得られる。

一方、通常タールなどのように沸点が低く、室温で液体であるような粘結材は、予熱した高温状態の配合炭と混合する場合には適さず、また、配合炭の再固化温度を上昇させる効果が低く、再固化過程での炉壁面に垂直な方向の熱収縮量を低減する効果が小さいため、コークス粒径の拡大効果は、十分に得られない。

以上の理由から、本発明では、予熱した配合炭に添加する粘結材は、通常タールなどの粘結材に比べて沸点および軟化点が高い、タール重質留分、ソフトピッチ（石炭系タールを蒸留して得られる室温で固体の残留物）、および、石油ピッチ（石油系重質油を蒸留して得られる室温で固体の残留物）の１種または２種以上からなる粘結材とする。

また、本発明において、上記タール重質留分は、常圧での沸点：３００℃以上の成分を８０質量％以上含有することが好ましい。また、重質留分の主成分は、フェナンスレン、アントラセン、メチルナフタレンおよびフルオランテンの１種または２種以上からなることが、より好ましい。上記軟ピッチは、軟化点が３０〜２００℃であることが好ましい。上記石油ピッチは、水素／炭素原子比が０．９以上で、軟化点が１００〜４００℃であることが好ましい。

（粘結材添加時の配合炭温度）
本発明では、以下の理由から、タール重質留分、軟ピッチ、および、石油ピッチのいずれか１種または２種以上からなる粘結材を添加する際の配合炭の温度を１５０〜３００℃とする。

上述したように配合炭の再固化温度を上昇するために有効な粘結材は、通常タールなどの粘結材に比べて沸点および軟化点が高く、室温で固体の粘結材である。このような粘結材を配合炭に添加し、乾留時に粘結材と石炭粒子の相互作用を高めるためには、配合炭の温度が高い状態で、粘結材を添加し、混合することにより、配合炭中に均一分散させ、粘結材を石炭粒子と近接または接着した状態とする必要がある。

粘結材を添加する際の配合炭の温度が１５０℃より低い場合には、配合炭中に粘結材が偏在し、粘結材を均一に石炭粒子と近接または接着した状態にすることができない。その結果、粘結材と石炭粒子の相互作用によって、配合炭の再固化温度を高め、再固化過程での炉壁面に垂直な方向の熱収縮量を低減するとともに、軟化溶融過程での石炭粒子同士の接着を高め、コークス積層構造を強化し、炉壁面に平行な方向の横亀裂の発生や亀裂の伝播を抑制する効果が十分に得られなくなる。

一方、粘結材を添加する際の配合炭の温度が増加するとともに粘結材の配合炭への分散性は促進するが、図３に示すように、炭化室の炉壁側から中心部までの温度分布が急峻になり、再固化過程での炉壁面に垂直な方向の熱収縮量を増加するため、コークス粒径が低下する。粘結材を添加する際の配合炭の温度が３００℃を超えると、粘結材の添加による上記効果によっても、再固化過程での炉壁面に垂直な方向の熱収縮量の増加によるコークス粒径の減少を抑制することは困難となる。

以上の理由から、本発明では、粘結材を配合炭に均一分散させ、上記石炭粒子との相互作用による効果を十分に発揮させ、コークス粒径を十分に増大させるために、粘結材を配合炭に添加する際の温度を、１５０〜３００℃とする。

また、上記沸点および軟化点の高い粘結材を配合炭中により均一に分散させ、石炭粒子との相互作用を促進させ、上記粘結材による効果をより高めるためには、粘結材を配合炭に添加する際の温度を、２００℃以上とするのが好ましい。

（粘結材の添加量）
本発明では、予熱した配合炭（微粉炭と粗粒炭の混合物）に対する粘結材の添加量は、以下の理由から、２〜１０質量％とする。

図７に、再固化温度とコークス粒径向上効果との関係を示し、図８に、各種粘結材の添加量とコークス粒径向上効果との関係を示す。

なお、ΔＭＳは、コークス粒径の基準値ＭＳ_０（＝４６．０ｍｍ）に対するコークス粒径の測定値ＭＳの変化量を示し、＋は基準値から増加し、−は基準値から減少したことを意味する。また、コークス粒径の測定値ＭＳは、試験乾留炉で乾留して得られたコークス試料を用いて、ＪＩＳ Ｋ ２１５１に記載されているコークス粒度試験方法に準じて測定した測定値である。

図７および図８に示すように、配合炭（微粉炭と粗粒炭の混合物）に対する粘結材の添加量が２質量％未満では、本発明で規定する粘結材のうちで比較的沸点および軟化点が低い、タール重質留分を配合炭に添加する場合には、上述した配合炭の再固化温度を上昇させ、再固化過程での炉壁面に垂直な方向の熱収縮量を十分に低減することは困難となり、コークス粒径の増大効果が十分に得られなくなる。したがって、配合炭（微粉炭と粗粒炭の混合物）に対する粘結材の添加量は、２質量％以上とする。

また、配合炭の再固化温度を上昇させ、再固化過程での炉壁面に垂直な方向の熱収縮量を低減する効果の点から、配合炭（微粉炭と粗粒炭の混合物）に対する粘結材の添加量は、５質量％以上とするのが好ましい。

一方、配合炭（微粉炭と粗粒炭の混合物）に対する粘結材の添加量が１０質量％を超える場合は、配合炭当たりの粘結材の添加量が増加し、コークス炉の装入密度が低下するため、コークス強度を安定して確保することが困難となり、好ましくない。また、粘結材の添加量の増加により、コークス炉内で生成する炉壁付着カーボン量が増加し、コークス押し出し時の負荷が増加し、コークス炉操業にとっても好ましくない。

これらの理由から、本発明では、上記タールの重質留分、ソフトピッチ、および、石油ピッチのいずれか１種または２種以上からなる粘結材の作用効果により、コークス強度を維持しつつコークス粒度を十分に向上させるために、配合炭（微粉炭と粗粒炭の混合物）に対する粘結材の添加量を、２〜１０質量％とし、好ましくは、５〜１０質量％する。

（粘結材と配合炭の混合物の再固化温度）
本発明では、以下の理由から、配合炭に、タール重質留分、軟ピッチ、および、石油ピッチのいずれか１種または２種以上からなる粘結材を、配合炭に対する割合で、２〜１０質量％添加、混合し、この粘結材を含む配合炭（微粉炭と粗粒炭の混合物）の再固化温度を４６０℃以上となるようにする。

図７の、配合炭（微粉炭と粗粒炭の混合物）の再固化温度とコークス粒径向上効果との関係に示すように、配合炭の再固化温度を上昇させることによって、再固化過程での炉壁面に垂直な方向の熱収縮量を十分に低減し、コークス粒径を十分に向上するために、粘結材を含む前記微粉炭と粗粒炭の混合物の再固化温度を、４６０℃以上とする必要がある。

図７に示すように、配合炭に添加する粘結材の種類（沸点および軟化点）と配合炭に対する添加率によって粘結材と配合炭の混合物の再固化温度は変わり、粘結材の沸点および軟化点が高い粘結材を添加し、配合炭に対する添加率を増加することにより、粘結材と配合炭の混合物の再固化温度を上昇させることができる。

したがって、本発明では、上記粘結材の添加によってコークス粒径を十分に向上するために、タールの重質留分、ソフトピッチ、および、石油ピッチのいずれか１種または２種以上からなる粘結材の組成（粘結材の沸点および軟化点）を調整する、および／または、本発明で規定する２〜１０質量％の範囲内で、配合炭に対する粘結材添加量を調整することで、粘結材を含む前記微粉炭と粗粒炭の混合物の再固化温度を４６０℃以上とする。

（微粉炭の塊成化、粗粒炭の急速加熱）
本発明の実施形態において、前記１５０〜３００℃の温度の微粉炭と粗粒炭の混合物は、配合炭を乾燥し、さらに予熱した後、微粉炭と粗粒炭に分級し、微粉炭を塊成化し塊成炭とするとともに、粗粒炭を急速加熱した後、該塊成炭と粗粒炭を混合した混合物であってもよい。

乾燥後の配合炭を、さらに予熱し、微粉炭と粗粒炭に分級するためには、例えば、流動床乾燥分級機により、予熱と分級を同時に行う方法を適用することが、効率性の点から好ましい。また、微粉炭と粗粒炭に分級する際の分級点については、０．５ｍｍ以下の微粉炭は、発塵の原因となり、加熱により粘結性成分が酸化され、強度低下の原因となるため、分級点を０．５ｍｍとする。

０．５ｍｍ以下の微粉炭については、造粒機および成形機を用いて塊成化し、微粉炭の粘結性や膨張性を改善することが好ましい。この微粉炭の塊成化の際には、塊成化物の強度および成形歩留まりを向上するため、通常タールなどの粘結材を添加してよい。

また、粗粒炭の急速加熱処理は、例えば、気流塔型加熱機を用いて、粒径：０．５ｍｍ超の粗粒炭を、昇温速度：３０００℃／秒で、到達温度：３５０℃に急速加熱する。この急速加熱によって、粗粒炭の粘結性などを改質し、コークス強度を向上することができる。

本発明の実施形態では、このように塊成化された微粉炭（塊成炭）と、急速加熱処した粗粒炭（改質炭）との混合物に、１５０〜３００℃の温度で、タールの重質留分、ソフトピッチ、および、石油ピッチのいずれか１種または２種以上からなる粘結材を、微粉炭と粗粒炭の混合物に対する割合で、２〜１０質量％添加、混合し、この粘結材を含む混合物の再固化温度が４６０℃以上となるようにすることにより、上記コークス粒径増大の効果に加えて、コークス強度をより高めることが可能となる。

（非微粘結炭の配合量）
一般に、非微粘結炭の再固化温度は４４０〜４６０℃未満であり、粘結炭（４６０〜５３０℃）に比べて低いため、配合炭中の非微粘結炭の配合量が増加するほど、配合炭の再固化温度は低下する。

本発明の上記粘結材を配合炭に添加することによるコークス粒径向上効果は、配合炭中の非微粘結炭の配合量が少ない場合にも発揮されるが、特に、配合炭中の非微粘結炭の配合量が３０質量％以上の場合で、より高いコークス粒径向上効果が発揮される。

配合炭中の非微粘結炭の配合量が７０質量％を超える場合には、配合炭中の非微粘結炭配合量の増加により、コークス強度が低下するので、コークス強度の点から、配合炭中の非微粘結炭の配合量を、７０質量％以下とするのが好ましい。

以下に、実施例を用いて、本発明の効果について説明する。なお、本発明は、本発明の目的および技術思想を逸脱しない限りにおいて、下記発明例の実施形態のみに限定されるものではない。

図９に、本実施例で適用したコークス製造プロセスを示す。

石炭１を、流動床乾燥分級機２により、８０〜２２０℃に加熱乾燥した。粘結材２として、表２に示す成分組成および沸点を有するタール重質留分と通常タール、表３に示す軟化点および水素／炭素原子比を有するソフトピッチと石油ピッチをそれぞれ用いて、表１に示す条件で、石炭１に、粘結材貯蔵タンク６から所定量の粘結材５を添加して混合した。

乾留試験炉に、石炭を９０ｋｇ装入し、加熱温度：１１７０℃、乾留時間：１３．５〜１８時間で乾留し、コークスを製造した。得られたコークス６の粒径を測定した。

表１に、製造条件と試験結果を示す。コークス粒径（ＭＳ）は、ＪＩＳ Ｋ ２１５１に記載されているコークス粒度試験方法に準じて測定したものである。

表１に示す実施Ｎｏ．１〜８の発明例は、粘結材の種類および添加率、粘結材添加時の配合炭温度、および、粘結材を含む配合炭の再固化温度が、本発明の規定する範囲を満足するものであり、コークス強度ＤＩ：８５．８以上を維持しつつ、目的とするコークス粒径：４８ｍｍ以上の優れたコークスが得られている。

これに対して、実施Ｎｏ．７〜１３０の比較例は、粘結材の種類および添加率、粘結材添加時の配合炭温度、および、粘結材を含む配合炭の再固化温度のいずれかが、本発明の規定する範囲から外れているため、目的とするコークス粒径：４８ｍｍ以上を達成することができなかった。

コークス炉炭化室内のコークス塊の収縮と、縦亀裂の発生を説明する図である。 コークス炉炭化室内のコークス塊の縦亀裂および横亀裂を説明する図である。 コークス炉の炉温度と配合炭の予熱温度およびコークスの粒径の関係を示す図である。 配合炭に粘結材を添加しない場合と添加した場合での再固化温度の変化を示す図である。 粘結材（タール重質留分：沸点が３００℃以上の成分含有量＝８３．２質量％）添加時の粘結剤添加比率とコークス収縮率の関係を示す図である。 粘結材（タール重質留分：沸点が３００℃以上の成分含有量＝８３．２質量％）添加時の粘結剤添加比率とコークス粒径拡大効果の関係を示す図である。 配合炭と粘結材の混合物の再固化温度とコークス粒径拡大効果の関係を示す図である。 粘結材の種類および添加率とコークス粒径拡大効果の関係を示す図である。 コークス製造プロセスを示す図である。

符号の説明

１ 石炭
２ 石炭乾燥、予熱機
３ 粘結材
４ 粘結材貯蔵タンク
５ 試験乾留炉
６ コークス

Claims (3)

1. 配合炭を乾燥し、さらに予熱した後、１５０〜３００℃の温度の微粉炭と粗粒炭の混合物に、タール重質留分、軟ピッチ、および、石油ピッチのいずれか１種または２種以上からなる粘結材を、前記微粉炭と粗粒炭の混合物に対する割合で、２〜１０質量％添加、混合し、該粘結材を含む前記微粉炭と粗粒炭の混合物の再固化温度が４６０℃以上となるようにした後、コークス炉に装入して乾留することを特徴とする高炉用コークスの製造方法。
2. 前記１５０〜３００℃の温度の微粉炭と粗粒炭の混合物は、配合炭を乾燥し、さらに予熱した後、微粉炭と粗粒炭に分級し、微粉炭を塊成化し塊成炭とするとともに、粗粒炭を急速加熱した後、該塊成炭と粗粒炭を混合した混合物であることを特徴とする請求項１に記載の高炉用コークスの製造方法。
3. 前記配合炭は、非微粘結炭を３０〜７０質量％含み残部が粘結炭からなることを特徴とする請求項１または２に記載の高炉用コークスの製造方法。

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