JP3637838B2 - 冶金用コークス製造過程における石炭の粉砕方法及び冶金用コークスの製造方法 - Google Patents
冶金用コークス製造過程における石炭の粉砕方法及び冶金用コークスの製造方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
この発明は、コークス炉に装入する石炭の粉砕方法及びコークスの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
多種多用な原料炭を配合し、粉砕してコークスを製造する場合、原料炭の配合条件を一定にしても、粉砕後の粒度構成によって、製造されるコークスの強度は異なることが従来から指摘されている。一般的に、冶金用コークスの製造においては、粉砕後の石炭粒度が、３ｍｍ以下の粒度割合が、７０〜９０ｗｔ％になるように管理されている。
【０００３】
石炭の粉砕後の粒度を適切化して、コークス品質を改善する方法の一つとして、石炭の性状に応じて粉砕粒度を管理する方法がある。例えば、活性成分に富んだ石炭を、最大粒子径が４〜１０ｍｍになるように粉砕し、活性成分に富まない石炭を、最大粒子径が１〜３ｍｍになるように粉砕する方法が、特開昭５６−３２５８７号公報に開示されている。ここでは、石炭を構成するフジニット、セミフジニット、スクレロチニット、マクリニット及び鉱物質の含有率が２０容積％未満の石炭を、活性成分に富む石炭と定義している。同公報に開示されたの方法は、石炭中の不活性成分を選択的に細粒化し、均一分散させることによりコークス組織の均一性を向上させ、コークス強度を改善することを特徴としている。
【０００４】
しかし、最近、配合炭のコスト合理化を目的に、非微粘結炭に代表される活性成分に富まない石炭の使用割合が増加している。この状況下では、活性成分に富まない石炭を選択的に細粒化すると、コークス炉への装入嵩密度が低下し、コークス強度が逆に低下する。加えて、生産量が減少するといった悪影響も発生する。
【０００５】
石炭をその性状に応じて２つ以上のグループに分けて配合、粉砕した後、全ての石炭を混合するに先立って、各グループの粒度目標値をそのコークス化性に応じて定める方法の一つとして、粉砕性の高い石炭の粉砕後の粒度構成を配合炭全体の粒度目標値より粗くし、粉砕性の低い石炭の粒度構成を配合炭全体の粒度目標値より細かくすることにより、配合炭全体の微粉部分の粒度構成を調整し、石炭の装入嵩密度を向上させ、コークス品質の向上を図る方法が、特開平８−２５９９５３号公報に開示されている。
【０００６】
図４に、石炭性状と石炭のハードグローブ粉砕指数（ＨＧＩ）との関係を示す。ここで、ＨＧＩはＪＩＳ−Ｍ８８０１に従って測定した値である。特開平８−２５９９５３号公報によれば、ＨＧＩが８０以上の石炭を粗く粉砕することから、このグループに含まれる高反射率非微粘結炭の一部が、大粒子径のまま配合炭中に残ることになる。非微粘結炭の大粒子径の界面では、大きな熱応力が発生するため、高反射率非微粘結炭の界面には、亀裂が発生し易い。これは、コークス強度を低下させる要因となる。
【０００７】
また、特開平９−２７９１５２号公報に開示された方法は、全膨張率の大きい石炭を所定値より粗く粉砕し、全膨張率の小さい石炭を所定値より細かく粉砕することを特徴としている。
【０００８】
全膨張率の小さい石炭には、低反射率非微粘結炭と高反射率非微粘結炭が該当し、低反射率非微粘結炭に比し高反射率非微粘結炭は炭化が進んでいるため、より活性である。この結果、高反射率非微粘結炭の微粉は、低反射率非微粘結炭の微粉に比較し、コークス強度に悪影響を与える。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述した状況に鑑み、この発明は上記問題点を解決するための方法として、コークス炉に装入すべき石炭の適切な粉砕技術を開発することを課題とする。そして、この発明の目的は、コークス強度の低下影響度の異なる性状を有する石炭、特に低反射率非微粘結炭と高反射率非微粘結炭とを別々の粉砕グループに分けて粉砕することにより、コークス炉への装入嵩密度を低下させずに、高強度の冶金用コークスを製造するための石炭の粉砕方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記課題を解決して、コークス強度を低下させることなく、非微粘結炭の使用量を増加するためには、多数の銘柄の石炭をそれぞれの性状に基づきグループ分けし、それぞれのコークス化性に基づき適切な粒度に粉砕した後、それぞれのグループの粉砕炭を配合し、混合してコークス炉に装入すれば、所期の目的を達成し得ることを知見した。
【００１１】
この発明は上記知見に基づきなされたものであり、その要旨は次の通りである。即ち、請求項１記載の発明に係る冶金用コークス製造過程における石炭の粉砕方法は、２以上の銘柄の石炭を、各銘柄の石炭の性状に応じて２つ以上のグループに分け、こうして分けられた各石炭グループ毎に配合し、その各石炭グループ毎に、各銘柄の石炭のコークス化性に基づいて予め粉砕後の目標粒度を定めておき、この定められた粒度目標値を満たすように粉砕する。次いで、得られた各石炭グループ毎に粉砕された石炭の全てを配合し、混合して得られた配合炭中に占める、低反射率非微粘結炭であってその粒径が６〜１０ｍｍのものの割合を８ｗｔ％以下とし、且つ配合炭中に占める、粘結炭であってその粒径が６〜１０ｍｍのものの割合を５〜２０ｗｔ％の範囲内とすることに特徴を有するものである。
【００１２】
請求項２記載の発明に係る冶金用コークスの製造方法は、２以上の銘柄の石炭を、当該各銘柄の石炭の性状に応じて２つ以上のグループに分け、こうして分けられた各石炭グループ毎に事前に配合し、当該各石炭グループ毎に定められた粒度目標値を満たすように粉砕した後、得られた当該各石炭グループ毎に粉砕された石炭の全てを配合し、混合して得られた配合炭中に占める、低反射率非微粘結炭であってその粒径が６〜１０ｍｍのものの割合を８ｗｔ％以下とし、且つ当該配合炭中に占める、粘結炭であってその粒径が６〜１０ｍｍのものの割合を５〜２０ｗｔ％の範囲内とすることに特徴を有するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
石炭は種類により入荷時の粒度や粉砕性が異なるため、石炭を配合した後そのまま粉砕機に通して、配合炭全体の粒度構成を調整した場合には、柔らかい石炭の優先粉砕現象が発生し、一方、入荷時の粒径が大きく、粉砕性の悪い石炭は、粗粒部分に多く偏在することになる。低反射率非微粘結炭は、入荷時の粒径が大きく、粉砕性の悪い石炭の代表的なものである。
【００１４】
そこで、均一な粘結層内に低反射率非微粘結炭粒子が存在すると仮定し、乾留時におけるコークス化した粘結炭と低反射率非微粘結炭粒子との界面における熱応力の計算を行なった。その結果、コークスの基質部（粘結炭）と低反射率非微粘結炭粒子とでは、乾留時の膨張収縮挙動が異なるため、粒子界面には大きな熱応力が発生し、その大きさは低反射率非微粘結炭粒子の粒子径増加に伴って大きくなる。この結果、低反射率非微粘結炭粒子の粒子径増加に伴って粒子界面に発生する亀裂は増加し、コークス強度は低下する。
【００１５】
そこで、コークス強度の低下を招く、低反射率非微粘結炭の粗粒子割合の増加を抑制するために、石炭をその性状に応じて２つ以上のグループに分け、例えば、低反射率非微粘結炭とその他の石炭との少なくとも２つ以上のグループに分け、分けられた石炭グループ毎に配合し、粉砕した後、グループ毎に粉砕された全ての石炭を混合し、得られた混合炭をコークスにする方法が、コークス強度の低下防止に有効となる。
【００１６】
このように、良質なコークスを製造しようとする場合、石炭を粉砕するに当たっては、粉砕される各石炭グループ内で優先粉砕現象が発生するのを抑制することが必要であり、そのためには、石炭のグループ分け基準の一つとして、石炭の粉砕性を採用するのが望ましい。
【００１７】
また、同じ非微粘結炭の中でも、低反射率非微粘結炭と高反射率非微粘結炭とでは、それらが粗粒子であるか微粒子であるかを問わず、両者間でのコークス化性が異なる。このようにコークス化性が異なる石炭を、コークス製造過程における石炭のグループ分け基準の一つとして採用することは必須要件とすべきである。従って、コークス製造過程で石炭を粉砕するに当たって石炭をグループ分けするときの基準として、コークス化性を採用することも必須要件とすべきである。
【００１８】
以上により、石炭を乾留して良質のコークスを製造する際の石炭粉砕時には、石炭を粘結炭、低反射率非微粘結炭、及び高反射率非微粘結炭の少なくとも３グループに事前に分類することが望ましい。
【００１９】
次に、本発明における上記３分類された各石炭の使用方法の限定とその理由を説明する。
【００２０】
高反射率非微粘結炭は、粗粒子の割合の増加あるいは微粒子の割合の増加のいずれによってでも、コークス強度の低下要因となる。一方、高反射率非微粘結炭は粉砕性がよいので、粉砕を強化しなくても粗粒子の発生は抑制される。従って、高反射率非微粘結炭の粉砕に際しては、微粉の発生を抑制するために、全配合炭の平均目標粒径までの粉砕に留めておくのが望ましい。
【００２１】
低反射率非微粘結炭は粉砕性が悪いので、若干粉砕を強化して、コークスの亀裂発生の要因となる低反射率非微粘結炭の粗粒子の割合を抑制する必要がある。配合炭中に占める低反射率非微粘結炭の６ｍｍ以上の粒子割合は、少ない方がよく、８ｗｔ％以下であることがコークス品質上、特にコークス強度上望ましい。
【００２２】
これに対して、粘結炭は粉砕性が良好であるから、粗粒子の割合及び微粒子の割合がコークス化性に及ぼす影響度は小さい。しかし、非微粘結炭の粗粒子の割合が減少すると、配合炭の装入嵩密度が低下する。従って、配合炭全体の粒度分布を適切に調整するため、粘結炭は全配合炭の平均目標粒径よりも粗く粉砕する必要がある。
【００２３】
従って、配合炭中に占める粘結炭の６ｍｍ以上の粒子割合は、所定の範囲内にあることが望ましく、特に、５〜８ｗｔ％の範囲内にあることが望ましい。
【００２４】
【実施例】
この発明を実施例により更に説明する。
試験用小型乾留炉における試験結果を［試験１］に、そして、実炉における試験結果を［試験］２に示す。
【００２５】
［試験１］
実操業のコークス炉をシミュレートすることができる試験用小型乾留炉を用いて石炭の乾留試験を行なった。試験は、本発明の範囲内にある実施例１及び本発明の範囲外にある比較例１の試験を行なった。実施例１及び比較例１のいずれの試験においても石炭試料として、表１に示す粘結炭を２銘柄（粘結炭１、粘結炭２）及び非微粘結炭を２銘柄（非微粘結炭１、非微粘結炭２）使用した。
【００２６】
【表１】
【００２７】
ここで、非微粘結炭１及び非微粘結炭２はいずれも、表１に示した測定値からわかるように、低反射率非微粘結炭である。
【００２８】
実施例１及び比較例１のいずれの場合にも、石炭試料を、そのコークス化性に基づき、粘結炭１及び粘結炭２からなる粘結炭グループ（「グループＡ」）と、非微粘結炭１及び非微粘結炭２からなる低反射率非微粘結炭グループ（「グループＢ」）とに分けた。次いで、石炭グループＡ及び石炭グループＢ共に、各石炭グループに属する銘柄の石炭を５０ｗｔ％ずつ事前に配合した。こうして事前に配合された石炭を、グループ毎にそれぞれを粉砕した。
【００２９】
実施例１及び比較例１のそれぞれにおける、石炭グループ毎（石炭グループＡと石炭グループＢ）の粉砕目標の粒度分布は、表２に示す通りである。
【００３０】
【表２】
【００３１】
表２よりわかるように、実施例１においては、石炭グループＡを構成する粘結炭の粒度目標値として、６ｍｍ以上の粒子割合を１６ｗｔ％、そして石炭グループＢを構成する非微粘結炭の粒度目標値として、６ｍｍ以上の粒子割合を０ｗｔ％と定めた。これに対して、比較例１においては、石炭グループＡを構成する粘結炭の粒度目標値として、６ｍｍ以上の粒子割合を８ｗｔ％、そして石炭グループＢを構成する非微粘結炭の粒度目標値として、６ｍｍ以上の粒子割合も８ｗｔ％と定めた。
【００３２】
次いで、実施例１及び比較例１のそれぞれにおいていずれも、石炭グループＡの粉砕炭と石炭グループＢの粉砕炭とを５０ｗｔ％ずつ配合し、混合して、実施例１及び比較例１のそれぞれの配合炭を得た。
【００３３】
その結果、実施例１にあっては、その配合炭中の、３ｍｍ以下の粒子割合は７６ｗｔ％、６ｍｍ以上の粒子割合は８ｗｔ％となり、低反射率非微粘結炭であってその粒度が６ｍｍ以上のものの割合は０ｗｔ％特徴を有するものである。なる。これに対して、比較例１にあっては、その配合炭中の、３ｍｍ以下の粒子割合は実施例１と同じく７６ｗｔ％、また６ｍｍ以上の粒子割合も実施例１と同じく８ｗｔ％となるが、低反射率非微粘結炭であってその粒度が６ｍｍ以上のものの割合は、実施例１における０ｗｔ％に対して高くなり、即ち、通常の実操業水準である４〜８ｗｔ％の低位水準である４ｗｔ％となっている。
【００３４】
このように、配合炭中の粒度構成に関し、実施例１及び比較例１のいずれにおいても、３ｍｍ以下の粒子割合を７６ｗｔ％で同じとし、且つ６ｍｍ以上の粒子割合を８ｗｔ％で同じとしたのは、コークス品質に及ぼす一要因である配合炭全体としての粒度の相違による影響を排除するためである。
【００３５】
上記実施例１及び比較例１の各配合炭をそれぞれ、試験用小型乾留炉で乾留し、コークスを調製した。得られたコークスの強度試験を行ない、配合炭中に占める低反射率非微粘結炭であって粒径が６ｍｍ以上の粒子割合と、コークス強度との関係を、図１に示す。
【００３６】
図１より、配合炭中に占める低反射率非微粘結炭の６ｍｍ以上の粒子割合を、４ｗｔ％から０ｗｔ％に減らすことにより、コークス強度は向上したことがわかる。
【００３７】
［試験２］
（実施例２、実施例３）
本発明の石炭の粉砕方法として、実施例２及び実施例３を次の通り行なった。即ち、十数銘柄の石炭について、各石炭の最大平均反射率（ＲO）及び流動度（ＭＦ）の測定値を、図２に示すようにプロットし、ｘ軸及びｙ軸で示した各特性値である、最大平均反射率（ＲO）と流動度（ＭＦ）の値の組合せによる占有領域に基づき、当該十数銘柄の石炭を、同図に示すように、石炭グループ１〜３に３分類した。
【００３８】
その結果、石炭グループ１に分類された銘柄の石炭は、大半が粘結炭に属するものからなり、石炭グループ３に分類された銘柄の石炭は、大半が非微粘結炭に属するものからなり、そして、石炭グループ２に分類された銘柄の石炭は、全て高反射率炭からなり、粘結炭に属するものと、非微粘結炭に属するものとの両方が含まれることになった。
【００３９】
こうして分類された各石炭グループ毎に、それぞれの石炭を配合し、各グループ毎に粉砕粒度目標値を定め、当該粉砕粒度目標値を満たすように粉砕した。そして、各石炭グループの粉砕炭中に占める粒径６ｍｍ以上のものの重量割合を測定した。
【００４０】
表３に、実施例２及び３について、石炭グループ１〜３のそれぞれについての、粉砕炭中に占める粒径６ｍｍ以上のものの割合を示す。
【００４１】
【表３】
【００４２】
次いで、石炭グループ１〜３の粉砕炭を所定の割合で配合し、混合して配合炭を調製した。こうして調製された配合炭中に占める非微粘結炭の粒径６ｍｍ以上のものの割合を測定した。測定結果を表３に併記した。即ち、配合炭中に占める非微粘結炭の粒径６ｍｍ以上のものの割合は、実施例２では４ｗｔ％、実施例３では２ｗｔ％であった。
【００４３】
（比較例２）
一方、本発明の範囲外の石炭の粉砕方法として、比較例２を次の通り行なった。即ち、粉砕に使用した石炭は、実施例２及び３と同一の十数銘柄の石炭を使用した。但し、それらを石炭グループに分類せずに、それら全ての銘柄の石炭を所定割合で配合し、粉砕粒度目標値を定め、当該粉砕粒度目標値を満たすように粉砕した。その結果、この粉砕炭即ち配合炭中に占める粒径６ｍｍ以上のものの重量割合は、表３に併記する通り、８〜１０ｗｔ％であった。そして、この比較例２の配合炭中に占める非微粘結炭の粒径６ｍｍ以上のものの割合は、同表に示す通り、８ｗｔ％であった。
【００４４】
このように実施例２及び３により調製された各配合炭、並びに、比較例２により調製された配合炭をそれぞれ実機コークス炉に装入し、コークスを試験製造した。
こうして得られたコークスの強度を測定した。測定結果を図３に示す。
【００４５】
図３より、本発明の粉砕方法である実施例２及び３により粉砕された石炭をコークス炉に装入した場合には、本発明の粉砕方法を実施しなかった比較例２により粉砕された石炭をコークス炉に装入した場合よりも、製造されたコークスの強度は優れていることがわかる。更に、実施例２及び３により、配合炭中に占める非微粘結炭の粒径６ｍｍ以上のものの割合を、４ｗｔ％から２ｗｔ％に減らすと、製造されるコークスの強度は一層向上することがわかる。
【００４６】
なお、上記実施例において、配合炭中に占める非微粘結炭の粒径６ｍｍ以上のものの割合を０ｗｔ％にした場合には、石炭乾留中に発生する非微粘結炭の粒子界面における熱応力が減少するので、コークス強度は更に向上することが予測される。
【００４７】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、コークス強度を従来通りに維持しつつ、非微粘結炭の使用量を増やすことが可能となるので、原料炭のコスト低減を図ることができる。このような冶金用コークス製造過程における石炭の粉砕方法及びコークスの製造方法を提供することができ、工業上有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】試験用小型乾留炉に装入された、本発明の粉砕方法により粉砕された配合炭、及び本発明の範囲外の粉砕方法により粉砕された配合炭のそれぞれに占める、非微粘結炭中の粒径６ｍｍ以上のものの割合と、得られたコークスの強度との関係を示すグラフである。
【図２】複数銘柄の石炭を、その性状特性としての最大平均反射率（ＲO）及び流動度（ＭＦ）により分類した場合を説明する図である。
【図３】コークス炉に装入された、本発明の粉砕方法により粉砕された石炭中に占める非微粘結炭中の粒径６ｍｍ以上のものの割合と、得られたコークスの強度との関係、並びに、本発明の範囲外である比較例による場合のそれを示すグラフである。
【図４】石炭化度と石炭のハードグローブ粉砕指数（ＨＧＩ）との関係を示すグラフである。
【図５】非微粘結炭の粒子径と粒子界面熱応力との関係を示すグラフである。
この発明は、コークス炉に装入する石炭の粉砕方法及びコークスの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
多種多用な原料炭を配合し、粉砕してコークスを製造する場合、原料炭の配合条件を一定にしても、粉砕後の粒度構成によって、製造されるコークスの強度は異なることが従来から指摘されている。一般的に、冶金用コークスの製造においては、粉砕後の石炭粒度が、３ｍｍ以下の粒度割合が、７０〜９０ｗｔ％になるように管理されている。
【０００３】
石炭の粉砕後の粒度を適切化して、コークス品質を改善する方法の一つとして、石炭の性状に応じて粉砕粒度を管理する方法がある。例えば、活性成分に富んだ石炭を、最大粒子径が４〜１０ｍｍになるように粉砕し、活性成分に富まない石炭を、最大粒子径が１〜３ｍｍになるように粉砕する方法が、特開昭５６−３２５８７号公報に開示されている。ここでは、石炭を構成するフジニット、セミフジニット、スクレロチニット、マクリニット及び鉱物質の含有率が２０容積％未満の石炭を、活性成分に富む石炭と定義している。同公報に開示されたの方法は、石炭中の不活性成分を選択的に細粒化し、均一分散させることによりコークス組織の均一性を向上させ、コークス強度を改善することを特徴としている。
【０００４】
しかし、最近、配合炭のコスト合理化を目的に、非微粘結炭に代表される活性成分に富まない石炭の使用割合が増加している。この状況下では、活性成分に富まない石炭を選択的に細粒化すると、コークス炉への装入嵩密度が低下し、コークス強度が逆に低下する。加えて、生産量が減少するといった悪影響も発生する。
【０００５】
石炭をその性状に応じて２つ以上のグループに分けて配合、粉砕した後、全ての石炭を混合するに先立って、各グループの粒度目標値をそのコークス化性に応じて定める方法の一つとして、粉砕性の高い石炭の粉砕後の粒度構成を配合炭全体の粒度目標値より粗くし、粉砕性の低い石炭の粒度構成を配合炭全体の粒度目標値より細かくすることにより、配合炭全体の微粉部分の粒度構成を調整し、石炭の装入嵩密度を向上させ、コークス品質の向上を図る方法が、特開平８−２５９９５３号公報に開示されている。
【０００６】
図４に、石炭性状と石炭のハードグローブ粉砕指数（ＨＧＩ）との関係を示す。ここで、ＨＧＩはＪＩＳ−Ｍ８８０１に従って測定した値である。特開平８−２５９９５３号公報によれば、ＨＧＩが８０以上の石炭を粗く粉砕することから、このグループに含まれる高反射率非微粘結炭の一部が、大粒子径のまま配合炭中に残ることになる。非微粘結炭の大粒子径の界面では、大きな熱応力が発生するため、高反射率非微粘結炭の界面には、亀裂が発生し易い。これは、コークス強度を低下させる要因となる。
【０００７】
また、特開平９−２７９１５２号公報に開示された方法は、全膨張率の大きい石炭を所定値より粗く粉砕し、全膨張率の小さい石炭を所定値より細かく粉砕することを特徴としている。
【０００８】
全膨張率の小さい石炭には、低反射率非微粘結炭と高反射率非微粘結炭が該当し、低反射率非微粘結炭に比し高反射率非微粘結炭は炭化が進んでいるため、より活性である。この結果、高反射率非微粘結炭の微粉は、低反射率非微粘結炭の微粉に比較し、コークス強度に悪影響を与える。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述した状況に鑑み、この発明は上記問題点を解決するための方法として、コークス炉に装入すべき石炭の適切な粉砕技術を開発することを課題とする。そして、この発明の目的は、コークス強度の低下影響度の異なる性状を有する石炭、特に低反射率非微粘結炭と高反射率非微粘結炭とを別々の粉砕グループに分けて粉砕することにより、コークス炉への装入嵩密度を低下させずに、高強度の冶金用コークスを製造するための石炭の粉砕方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記課題を解決して、コークス強度を低下させることなく、非微粘結炭の使用量を増加するためには、多数の銘柄の石炭をそれぞれの性状に基づきグループ分けし、それぞれのコークス化性に基づき適切な粒度に粉砕した後、それぞれのグループの粉砕炭を配合し、混合してコークス炉に装入すれば、所期の目的を達成し得ることを知見した。
【００１１】
この発明は上記知見に基づきなされたものであり、その要旨は次の通りである。即ち、請求項１記載の発明に係る冶金用コークス製造過程における石炭の粉砕方法は、２以上の銘柄の石炭を、各銘柄の石炭の性状に応じて２つ以上のグループに分け、こうして分けられた各石炭グループ毎に配合し、その各石炭グループ毎に、各銘柄の石炭のコークス化性に基づいて予め粉砕後の目標粒度を定めておき、この定められた粒度目標値を満たすように粉砕する。次いで、得られた各石炭グループ毎に粉砕された石炭の全てを配合し、混合して得られた配合炭中に占める、低反射率非微粘結炭であってその粒径が６〜１０ｍｍのものの割合を８ｗｔ％以下とし、且つ配合炭中に占める、粘結炭であってその粒径が６〜１０ｍｍのものの割合を５〜２０ｗｔ％の範囲内とすることに特徴を有するものである。
【００１２】
請求項２記載の発明に係る冶金用コークスの製造方法は、２以上の銘柄の石炭を、当該各銘柄の石炭の性状に応じて２つ以上のグループに分け、こうして分けられた各石炭グループ毎に事前に配合し、当該各石炭グループ毎に定められた粒度目標値を満たすように粉砕した後、得られた当該各石炭グループ毎に粉砕された石炭の全てを配合し、混合して得られた配合炭中に占める、低反射率非微粘結炭であってその粒径が６〜１０ｍｍのものの割合を８ｗｔ％以下とし、且つ当該配合炭中に占める、粘結炭であってその粒径が６〜１０ｍｍのものの割合を５〜２０ｗｔ％の範囲内とすることに特徴を有するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
石炭は種類により入荷時の粒度や粉砕性が異なるため、石炭を配合した後そのまま粉砕機に通して、配合炭全体の粒度構成を調整した場合には、柔らかい石炭の優先粉砕現象が発生し、一方、入荷時の粒径が大きく、粉砕性の悪い石炭は、粗粒部分に多く偏在することになる。低反射率非微粘結炭は、入荷時の粒径が大きく、粉砕性の悪い石炭の代表的なものである。
【００１４】
そこで、均一な粘結層内に低反射率非微粘結炭粒子が存在すると仮定し、乾留時におけるコークス化した粘結炭と低反射率非微粘結炭粒子との界面における熱応力の計算を行なった。その結果、コークスの基質部（粘結炭）と低反射率非微粘結炭粒子とでは、乾留時の膨張収縮挙動が異なるため、粒子界面には大きな熱応力が発生し、その大きさは低反射率非微粘結炭粒子の粒子径増加に伴って大きくなる。この結果、低反射率非微粘結炭粒子の粒子径増加に伴って粒子界面に発生する亀裂は増加し、コークス強度は低下する。
【００１５】
そこで、コークス強度の低下を招く、低反射率非微粘結炭の粗粒子割合の増加を抑制するために、石炭をその性状に応じて２つ以上のグループに分け、例えば、低反射率非微粘結炭とその他の石炭との少なくとも２つ以上のグループに分け、分けられた石炭グループ毎に配合し、粉砕した後、グループ毎に粉砕された全ての石炭を混合し、得られた混合炭をコークスにする方法が、コークス強度の低下防止に有効となる。
【００１６】
このように、良質なコークスを製造しようとする場合、石炭を粉砕するに当たっては、粉砕される各石炭グループ内で優先粉砕現象が発生するのを抑制することが必要であり、そのためには、石炭のグループ分け基準の一つとして、石炭の粉砕性を採用するのが望ましい。
【００１７】
また、同じ非微粘結炭の中でも、低反射率非微粘結炭と高反射率非微粘結炭とでは、それらが粗粒子であるか微粒子であるかを問わず、両者間でのコークス化性が異なる。このようにコークス化性が異なる石炭を、コークス製造過程における石炭のグループ分け基準の一つとして採用することは必須要件とすべきである。従って、コークス製造過程で石炭を粉砕するに当たって石炭をグループ分けするときの基準として、コークス化性を採用することも必須要件とすべきである。
【００１８】
以上により、石炭を乾留して良質のコークスを製造する際の石炭粉砕時には、石炭を粘結炭、低反射率非微粘結炭、及び高反射率非微粘結炭の少なくとも３グループに事前に分類することが望ましい。
【００１９】
次に、本発明における上記３分類された各石炭の使用方法の限定とその理由を説明する。
【００２０】
高反射率非微粘結炭は、粗粒子の割合の増加あるいは微粒子の割合の増加のいずれによってでも、コークス強度の低下要因となる。一方、高反射率非微粘結炭は粉砕性がよいので、粉砕を強化しなくても粗粒子の発生は抑制される。従って、高反射率非微粘結炭の粉砕に際しては、微粉の発生を抑制するために、全配合炭の平均目標粒径までの粉砕に留めておくのが望ましい。
【００２１】
低反射率非微粘結炭は粉砕性が悪いので、若干粉砕を強化して、コークスの亀裂発生の要因となる低反射率非微粘結炭の粗粒子の割合を抑制する必要がある。配合炭中に占める低反射率非微粘結炭の６ｍｍ以上の粒子割合は、少ない方がよく、８ｗｔ％以下であることがコークス品質上、特にコークス強度上望ましい。
【００２２】
これに対して、粘結炭は粉砕性が良好であるから、粗粒子の割合及び微粒子の割合がコークス化性に及ぼす影響度は小さい。しかし、非微粘結炭の粗粒子の割合が減少すると、配合炭の装入嵩密度が低下する。従って、配合炭全体の粒度分布を適切に調整するため、粘結炭は全配合炭の平均目標粒径よりも粗く粉砕する必要がある。
【００２３】
従って、配合炭中に占める粘結炭の６ｍｍ以上の粒子割合は、所定の範囲内にあることが望ましく、特に、５〜８ｗｔ％の範囲内にあることが望ましい。
【００２４】
【実施例】
この発明を実施例により更に説明する。
試験用小型乾留炉における試験結果を［試験１］に、そして、実炉における試験結果を［試験］２に示す。
【００２５】
［試験１］
実操業のコークス炉をシミュレートすることができる試験用小型乾留炉を用いて石炭の乾留試験を行なった。試験は、本発明の範囲内にある実施例１及び本発明の範囲外にある比較例１の試験を行なった。実施例１及び比較例１のいずれの試験においても石炭試料として、表１に示す粘結炭を２銘柄（粘結炭１、粘結炭２）及び非微粘結炭を２銘柄（非微粘結炭１、非微粘結炭２）使用した。
【００２６】
【表１】
ここで、非微粘結炭１及び非微粘結炭２はいずれも、表１に示した測定値からわかるように、低反射率非微粘結炭である。
【００２８】
実施例１及び比較例１のいずれの場合にも、石炭試料を、そのコークス化性に基づき、粘結炭１及び粘結炭２からなる粘結炭グループ（「グループＡ」）と、非微粘結炭１及び非微粘結炭２からなる低反射率非微粘結炭グループ（「グループＢ」）とに分けた。次いで、石炭グループＡ及び石炭グループＢ共に、各石炭グループに属する銘柄の石炭を５０ｗｔ％ずつ事前に配合した。こうして事前に配合された石炭を、グループ毎にそれぞれを粉砕した。
【００２９】
実施例１及び比較例１のそれぞれにおける、石炭グループ毎（石炭グループＡと石炭グループＢ）の粉砕目標の粒度分布は、表２に示す通りである。
【００３０】
【表２】
表２よりわかるように、実施例１においては、石炭グループＡを構成する粘結炭の粒度目標値として、６ｍｍ以上の粒子割合を１６ｗｔ％、そして石炭グループＢを構成する非微粘結炭の粒度目標値として、６ｍｍ以上の粒子割合を０ｗｔ％と定めた。これに対して、比較例１においては、石炭グループＡを構成する粘結炭の粒度目標値として、６ｍｍ以上の粒子割合を８ｗｔ％、そして石炭グループＢを構成する非微粘結炭の粒度目標値として、６ｍｍ以上の粒子割合も８ｗｔ％と定めた。
【００３２】
次いで、実施例１及び比較例１のそれぞれにおいていずれも、石炭グループＡの粉砕炭と石炭グループＢの粉砕炭とを５０ｗｔ％ずつ配合し、混合して、実施例１及び比較例１のそれぞれの配合炭を得た。
【００３３】
その結果、実施例１にあっては、その配合炭中の、３ｍｍ以下の粒子割合は７６ｗｔ％、６ｍｍ以上の粒子割合は８ｗｔ％となり、低反射率非微粘結炭であってその粒度が６ｍｍ以上のものの割合は０ｗｔ％特徴を有するものである。なる。これに対して、比較例１にあっては、その配合炭中の、３ｍｍ以下の粒子割合は実施例１と同じく７６ｗｔ％、また６ｍｍ以上の粒子割合も実施例１と同じく８ｗｔ％となるが、低反射率非微粘結炭であってその粒度が６ｍｍ以上のものの割合は、実施例１における０ｗｔ％に対して高くなり、即ち、通常の実操業水準である４〜８ｗｔ％の低位水準である４ｗｔ％となっている。
【００３４】
このように、配合炭中の粒度構成に関し、実施例１及び比較例１のいずれにおいても、３ｍｍ以下の粒子割合を７６ｗｔ％で同じとし、且つ６ｍｍ以上の粒子割合を８ｗｔ％で同じとしたのは、コークス品質に及ぼす一要因である配合炭全体としての粒度の相違による影響を排除するためである。
【００３５】
上記実施例１及び比較例１の各配合炭をそれぞれ、試験用小型乾留炉で乾留し、コークスを調製した。得られたコークスの強度試験を行ない、配合炭中に占める低反射率非微粘結炭であって粒径が６ｍｍ以上の粒子割合と、コークス強度との関係を、図１に示す。
【００３６】
図１より、配合炭中に占める低反射率非微粘結炭の６ｍｍ以上の粒子割合を、４ｗｔ％から０ｗｔ％に減らすことにより、コークス強度は向上したことがわかる。
【００３７】
［試験２］
（実施例２、実施例３）
本発明の石炭の粉砕方法として、実施例２及び実施例３を次の通り行なった。即ち、十数銘柄の石炭について、各石炭の最大平均反射率（ＲO）及び流動度（ＭＦ）の測定値を、図２に示すようにプロットし、ｘ軸及びｙ軸で示した各特性値である、最大平均反射率（ＲO）と流動度（ＭＦ）の値の組合せによる占有領域に基づき、当該十数銘柄の石炭を、同図に示すように、石炭グループ１〜３に３分類した。
【００３８】
その結果、石炭グループ１に分類された銘柄の石炭は、大半が粘結炭に属するものからなり、石炭グループ３に分類された銘柄の石炭は、大半が非微粘結炭に属するものからなり、そして、石炭グループ２に分類された銘柄の石炭は、全て高反射率炭からなり、粘結炭に属するものと、非微粘結炭に属するものとの両方が含まれることになった。
【００３９】
こうして分類された各石炭グループ毎に、それぞれの石炭を配合し、各グループ毎に粉砕粒度目標値を定め、当該粉砕粒度目標値を満たすように粉砕した。そして、各石炭グループの粉砕炭中に占める粒径６ｍｍ以上のものの重量割合を測定した。
【００４０】
表３に、実施例２及び３について、石炭グループ１〜３のそれぞれについての、粉砕炭中に占める粒径６ｍｍ以上のものの割合を示す。
【００４１】
【表３】
次いで、石炭グループ１〜３の粉砕炭を所定の割合で配合し、混合して配合炭を調製した。こうして調製された配合炭中に占める非微粘結炭の粒径６ｍｍ以上のものの割合を測定した。測定結果を表３に併記した。即ち、配合炭中に占める非微粘結炭の粒径６ｍｍ以上のものの割合は、実施例２では４ｗｔ％、実施例３では２ｗｔ％であった。
【００４３】
（比較例２）
一方、本発明の範囲外の石炭の粉砕方法として、比較例２を次の通り行なった。即ち、粉砕に使用した石炭は、実施例２及び３と同一の十数銘柄の石炭を使用した。但し、それらを石炭グループに分類せずに、それら全ての銘柄の石炭を所定割合で配合し、粉砕粒度目標値を定め、当該粉砕粒度目標値を満たすように粉砕した。その結果、この粉砕炭即ち配合炭中に占める粒径６ｍｍ以上のものの重量割合は、表３に併記する通り、８〜１０ｗｔ％であった。そして、この比較例２の配合炭中に占める非微粘結炭の粒径６ｍｍ以上のものの割合は、同表に示す通り、８ｗｔ％であった。
【００４４】
このように実施例２及び３により調製された各配合炭、並びに、比較例２により調製された配合炭をそれぞれ実機コークス炉に装入し、コークスを試験製造した。
こうして得られたコークスの強度を測定した。測定結果を図３に示す。
【００４５】
図３より、本発明の粉砕方法である実施例２及び３により粉砕された石炭をコークス炉に装入した場合には、本発明の粉砕方法を実施しなかった比較例２により粉砕された石炭をコークス炉に装入した場合よりも、製造されたコークスの強度は優れていることがわかる。更に、実施例２及び３により、配合炭中に占める非微粘結炭の粒径６ｍｍ以上のものの割合を、４ｗｔ％から２ｗｔ％に減らすと、製造されるコークスの強度は一層向上することがわかる。
【００４６】
なお、上記実施例において、配合炭中に占める非微粘結炭の粒径６ｍｍ以上のものの割合を０ｗｔ％にした場合には、石炭乾留中に発生する非微粘結炭の粒子界面における熱応力が減少するので、コークス強度は更に向上することが予測される。
【００４７】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、コークス強度を従来通りに維持しつつ、非微粘結炭の使用量を増やすことが可能となるので、原料炭のコスト低減を図ることができる。このような冶金用コークス製造過程における石炭の粉砕方法及びコークスの製造方法を提供することができ、工業上有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】試験用小型乾留炉に装入された、本発明の粉砕方法により粉砕された配合炭、及び本発明の範囲外の粉砕方法により粉砕された配合炭のそれぞれに占める、非微粘結炭中の粒径６ｍｍ以上のものの割合と、得られたコークスの強度との関係を示すグラフである。
【図２】複数銘柄の石炭を、その性状特性としての最大平均反射率（ＲO）及び流動度（ＭＦ）により分類した場合を説明する図である。
【図３】コークス炉に装入された、本発明の粉砕方法により粉砕された石炭中に占める非微粘結炭中の粒径６ｍｍ以上のものの割合と、得られたコークスの強度との関係、並びに、本発明の範囲外である比較例による場合のそれを示すグラフである。
【図４】石炭化度と石炭のハードグローブ粉砕指数（ＨＧＩ）との関係を示すグラフである。
【図５】非微粘結炭の粒子径と粒子界面熱応力との関係を示すグラフである。
Claims (2)
- ２以上の銘柄の石炭を、当該各銘柄の石炭の性状に応じて２つ以上のグループに分け、こうして分けられた各石炭グループ毎に事前に配合し、当該各石炭グループ毎に定められた粒度目標値を満たすように粉砕した後、得られた当該各石炭グループ毎に粉砕された石炭の全てを配合し、混合して得られた配合炭中に占める、低反射率非微粘結炭であってその粒径が６〜１０ｍｍのものの割合を８ｗｔ％以下とし、且つ当該配合炭中に占める、粘結炭であってその粒径が６〜１０ｍｍのものの割合を５〜２０ｗｔ％の範囲内とすることを特徴とする冶金用コークス製造過程における石炭の粉砕方法。
- ２以上の銘柄の石炭を、当該各銘柄の石炭の性状に応じて２つ以上のグループに分け、こうして分けられた各石炭グループ毎に事前に配合し、当該各石炭グループ毎に定められた粒度目標値を満たすように粉砕した後、得られた当該各石炭グループ毎に粉砕された石炭の全てを配合し、混合して得られた配合炭中に占める、低反射率非微粘結炭であってその粒径が６〜１０ｍｍのものの割合を８ｗｔ％以下とし、且つ当該配合炭中に占める、粘結炭であってその粒径が６〜１０ｍｍのものの割合を５〜２０ｗｔ％の範囲内とすることを特徴とする冶金用コークスの製造方法。
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