JP4776945B2 - 高炉用高反応性コークスの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、高炉の還元材比を低減させ、生産性を向上させて高炉操業を実施可能にするための高炉用高反応性コークスの製造方法に関する。

通常の高炉においては、炉頂から焼結鉱（鉄鉱石）および通常高炉用コークスを層状に装入し、この焼結鉱を炉内で還元した後、溶融状態にある銑鉄を製造している。

ところで、高炉には、熱保存帯と呼ばれる温度が１０００℃程度でほぼ一定の領域があり、この温度は通常高炉用コークスのガス化開始温度に相当する。すなわち、高炉内でＣ＋ＣＯ₂＝２ＣＯで表されるコークスのガス化反応が起るためには、約１０００℃以上の温度が必要となる。焼結鉱の還元はその約７０％が熱保存帯より高温領域で生じるが、温度が高くなるに伴い、還元平衡ガス組成が高ＣＯ濃度側になり、還元反応を進めるためにはより高いＣＯ濃度組成のガスが必要となる。さらに、約１１００℃以上で焼結鉱からの融液生成が見られ、その結果として焼結鉱中への還元ガスの浸透が抑制されてしまう。このため、熱保存帯温度が高いと、ＣＯガスによる焼結鉱の間接還元を有効に活用できず、還元効率もある値以上に向上しない。

一方、高炉用高反応性コークスは反応性が高いことから、高炉内のＣＯ₂がコークス表面に接した際にＣ＋ＣＯ₂＝２ＣＯの反応がより低温から活発に行われる。また、その結果として、炉内に生じたＣＯガスが焼結鉱と有効に反応して還元反応が促進される。

Ｃ＋ＣＯ₂＝２ＣＯの反応は吸熱反応であり、高炉における熱保存帯温度を低下させる効果がある。すなわち、通常高炉用コークス使用時は１０００℃程度の熱保存帯が生成し、その温度がほとんど変化しないのに対し、高炉用高反応性コークスを使用することによって熱保存帯温度を９００〜９５０℃に低下させることが可能となる。その結果、還元平衡ガス組成が低ＣＯ濃度側になり、還元平衡到達点に余裕ができるため、還元がより進行することになり、還元効率が向上する。このため、高炉用高反応性コークスを通常高炉用コークスの一部、あるいは全量と置換して使用することができれば、高炉の還元効率が向上し、コークス比を低下できる。

従来、こうした高反応性コークスの製造方法としては、コークス炉配合炭中の非微粘結炭の割合を増加させる方法や不活性炭材の添加、つまり特許文献１に開示されているように不活性物質を配合したり、特許文献２のように低炭化度炭由来のチャーを配合したりする方法などが提案されている。

しかしながら、これらの非微粘結炭または不活性炭材を配合する方法は、コークスの反応性を向上できるものの、非微粘結炭または不活性炭材の配合に伴い、乾留時の石炭粒子どうしの融着度が低下し、コークス強度が低下するという問題があった。

この問題を解決する方法として、特許文献３のように、配合炭として非微粘結炭を用いて高反応性コークスを製造する方法において、前記非微粘結炭の配合割合を１０ｗｔ％未満で、かつ粒度は２ｍｍ以下のものに制限して配合炭に配合する方法が提案されている。

この方法では、高炉の還元効率を向上するために十分な反応性向上効果を得ようとすると、高炉用コークスとして十分なコークスの強度レベルにすることができず、逆に高炉用コークスとして十分なコークスの強度レベルにしようとするとコークスの反応性向上効果が還元効率を向上するためには十分とはならないという問題があった。

特開平６−３１３１７１号公報 特開平２−１１７９９１号公報 特開２００１−２１４１７２号公報

上記従来技術の現状を踏まえ、資源として安定して安価に供給できる非微粘結炭などの低石炭化度の石炭を配合炭中に配合し、コークス強度の低下を招くことなしに、高炉用コークスとして十分な強度を確保しつつ高い反応性を有する高炉用高反応性コークスの製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、コークスの高反応性を維持しつつ高強度を実現するために必要な条件は、非微粘結炭などの低石炭化度の石炭に由来する反応性が高い部分がコークス中に均一に分布するのではなく、反応性が高い部分がコークス中に不均一に離散的に存在することが重要であることを明らかにした。

コークス強度については、コークス内において上記反応性が高い部分は局所的に強度が低くなるとしても、それ以外の部分でコークス強度が確保されるので、コークス全体としては十分に高い強度が実現するのである。

本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、その要旨とするところは以下の通りである。
（１）造粒して得られた、粒径０．３〜３０ｍｍが９０％以上含有し、かつ揮発分ＶＭが４０ｄｒｙ，％以上、全膨張率が０％である極低石炭化度炭が３０質量％以上含有した造粒物を、配合炭中に配合した後、コークス炉で乾留することを特徴とする高炉用高反応性コークスの製造方法。
（２）粒度調整して得られた、粒径１〜３０ｍｍが９０％以上含有し、かつ揮発分ＶＭが４０ｄｒｙ，％以上、全膨張率が０％である極低石炭化度炭を、配合炭中に配合した後、コークス炉で乾留することを特徴とする高炉用高反応性コークスの製造方法。

本発明は、資源として安定して安価に供給できる非微粘結炭などの低石炭化度の石炭を配合炭中に配合し、コークス強度の低下を招くことなしに、高炉用コークスとして十分な強度を確保しつつ高い反応性を有する高炉用高反応性コークスの製造方法を提供することができる。

本発明において、揮発分ＶＭが３２ｄｒｙ，％〜４０ｄｒｙ，％未満である石炭を低石炭化度炭とし、揮発分ＶＭが４０ｄｒｙ，％以上である石炭を極低石炭化度炭とし、それぞれ定義する。ここで、石炭の揮発分ＶＭは、ＪＩＳ Ｍ８８１２石炭類およびコークス類の工業分析方法記載の、揮発分定量方法によって求められる数値である。また、無水ベースの揮発分ＶＭをここではｄｒｙ、％で表すこととする。

上記揮発分ＶＭの低石炭化度炭および極低石炭化度炭は、非微粘結炭などの資源として安定して安価に供給できる一般に劣質炭と呼ばれる石炭に相当し、従来、コークスの反応性を高める作用を有する石炭として知られるものである。

上記低石炭化度炭および極低石炭化度炭を配合炭中に配合すると、コークスの反応性が高まる１つの理由は、これらの石炭は乾留時に十分に溶融しなく、石炭粒子間の溶着性が低いため、石炭粒子間に空隙が形成され、また、これらの石炭は揮発分ＶＭが比較的高いため、石炭粒子内にも揮発分ＶＭのガス化後の気孔が形成される結果、コークス構造として非常に多くの微細な気孔が残留したコークスとなるためである。

また、他の理由は、コークス化しても芳香族環の積層構造が十分に発達せずにランダムなまま存在し、反応性に富む枝構造やエッジ部が多く存在し、炭素質自身の反応性も高いためである。

上記低石炭化度炭および極低石炭化度炭を配合炭中に配合する場合、上記理由によりコークスの反応性は向上されるものの、一方で、これらの石炭は上記の通り乾留時過程で十分に溶融しないため、乾留時の石炭粒子どうしの融着度が低下し、コークス強度が低下するという問題がある。

本発明は、上記低石炭化度炭および極低石炭化度炭を配合炭中に配合し、乾留して高反応性コークスを製造する際に、コークスの組織構造として、コークス内に低石炭化度炭および極低石炭化度炭に由来する高い反応性の部分が離散的に存在し、その残部がその他の石炭に由来する良好な融着度の部分からなるコークスとすることにより、コークス強度の低下を抑制しつつ、コークスの反応性を向上させることを技術思想とするものである。

本発明は、かかる技術思想の下、コークス内に低石炭化度炭および極低石炭化度炭に由来する高い反応性の部分が離散的に存在した構造を有するコークスを製造するための方法として、低石炭化度炭または極低石炭化度炭の石炭粒度を調整し、または、低石炭化度炭または極低石炭化度炭を造粒し得られた造粒物の粒度を調整した後、その他の石炭に配合した後、乾留することを特徴とするものである。

以下に、本発明の実施形態を説明する。

先ず、本発明の第１、２の実施形態の一例を図１（ａ）、図１（ｂ）を用いて説明する。

本発明の第１、２の実施形態は、造粒して得られた、粒径０．３〜３０ｍｍが９０％以上含有し、かつ揮発分ＶＭが３２ｄｒｙ，％〜４０ｄｒｙ，％未満である低石炭化度炭が６５質量％以上含有（本発明の第１の実施形態）、または、揮発分ＶＭが４０ｄｒｙ，％以上である極低石炭化度炭が３０質量％以上含有（本発明の第２の実施形態）した造粒物を、配合炭中に配合した後、コークス炉で乾留することを特徴とするものである。

図１（ａ）に示されるように、低石炭化度炭または極低石炭化度炭６は、整粒工程２において粉砕および／または分級により粒度調整をした後、低石炭化度炭または極低石炭化度炭の石炭粉８のみ、または、低石炭化度炭または極低石炭化度炭６の石炭粉８と配合炭を構成するその他の石炭１の石炭粉１７の一部とを混合工程２０において混合した石炭粉７を、造粒工程２１において、必要に応じて造粒用バインダー９を添加して低石炭化度炭または極低石炭化度炭の石炭粉８を含有する造粒物３とする。この造粒物３は、混合工程２０において、配合炭を構成するその他の石炭１の石炭粉１７と混合し配合炭１５とした後、コークス炉２４の炭化室に装入し、乾留する。

この方法により得られたコークスの組織構造は、図１（ｂ）に示されるように、コークス内に低石炭化度炭または極低石炭化度炭６の石炭粉８を含有する造粒物３がコークス化して形成された高反応性の部分１２が離散的に存在し、その残部が配合炭を構成するその他の石炭１の石炭粉１７がコークス化して形成された非高反応性の部分１３からなるコークスが製造できる。高反応性の部分１２は強度が低いが、コークス内に離散的に分散され、その周囲は、乾留時に溶着性が良好な配合炭を構成するその他の石炭１がコークス化した強度が高い非高反応性の部分１３が取り囲んだコークス組織構造となるため、従来に比べてコークス強度が高い高反応性コークスを得ることができる。

コークスの反応性は、図１（ｂ）に示される、高反応性の部分１２により支配されるため、本発明の第１、２の実施形態において、コークスの反応性を十分に向上させるために、低石炭化度炭または極低石炭化度炭６と、配合炭を構成するその他の石炭１の一部とを混合し造粒物３とする際は、揮発分ＶＭが３２ｄｒｙ，％〜４０ｄｒｙ，％未満である低石炭化度炭の場合は、配合割合を６５質量％以上とし、また、揮発分ＶＭが４０ｄｒｙ，％以上である極低石炭化度炭の場合は、配合割合を３０質量％以上とする必要がある。これらの配合割合の下限よりも少ないと、コークスの高反応性を十分に向上することは困難となる。

なお、本発明の第１、２の実施形態において、上記低石炭化度炭と極低石炭化度炭の両方を任意の配合割合で混合した石炭粉、または、さらに、この石炭粉と配合炭を構成するその他の石炭の一部の石炭粉と混合した後、造粒物として用いても上記効果が得られることは言うまでもない。

また、本発明の第１、２の実施形態によれば、上記低石炭化度炭または極低石炭化度炭は、乾留時に石炭粒子の溶着性が低い性状であり、コークス内に石炭粒子間の空隙に由来する多くの気孔を形成し、また、揮発分ＶＭが比較的高いため、石炭粒子内にも揮発分ＶＭのガス化後に気孔が形成される結果、コークス構造として非常に多くの微細な気孔が残留したコークスとなる。コークスの反応性は、コークス気孔構造に支配され、コークス内に多くの微細気孔が存在したコークスは、高炉内で還元ガスがコークス内に容易に拡散するため、コークスのガス化反応が促進する事ができる。

特に、コークス内に離散的に存在する高反応性の部分１２の周囲に形成される空隙に起因する気孔は、低石炭化度炭または極低石炭化度炭６の石炭粉８を含有する造粒物３の粒度が細かいほどコークス内に多く気孔が形成されるため、コークス全体の反応性は向上する。しかし、上記造粒物３の粒度が小さすぎると、高反応性の部分１２の周囲に形成される空隙に起因する小さい気孔が、過度に生成するため、コークス内の多数の気孔を起点として亀裂が生じやすくなり、コークス強度が低下する。また、造粒物３の粒度が大きすぎると、コークス内に形成される高反応性の部分１２がまばらになり過ぎ、コークスの高反応性を十分発揮することができない。また、造粒物３の粒度の増大によりコークス内に形成される高反応性の部分１２も大きくなり、その周囲に形成される空隙も大きくなるため、コークス強度も低下する。

このため、本発明の第１、２の実施形態では、コークスの反応性とコークス強度の両方を十分に向上させるため、低石炭化度炭または極低石炭化度炭を造粒物とする際の造粒物の粒度を、粒径０．３〜３０ｍｍが９０％以上含有する粒度分布とする必要がある。

造粒物の粒度分布が上記範囲から外れると、コークスの反応性とコークス強度の両方を十分に向上することは困難となる。より好ましくは０．５〜１０ｍｍが９０％以上、さらにより好ましくは２〜６ｍｍが９０％以上である事が好ましい。

なお、上記造粒工程２１で使用する造粒設備は、混練機、成型機、塊成機など、工業的規模で使用可能な装置であれば特に限定する必要はない。また、上記造粒工程２１において、造粒用バインダー９は、粒状物３が搬送過程で崩壊しないような強度を有するものができれば必要ではなく、また、特別な造粒用バインダー９を用いる必要はない。搬送過程における衝撃が大きく、衝撃による造粒物の崩壊を抑制するために造粒物の強度を上げたい場合など、石炭性状や造粒物の強度の必要に応じて、造粒用バインダー９を添加するのが良い。造粒用バインダー９としては、水、糖蜜、澱粉、鉱物系廃油などを用いればよいが、タール、タール滓、タール抽出物、ピッチなどの一般的に石炭の粘結性を向上させる効果があるとされている粘結補填剤を用いることが好ましい。造粒用バインダー９の添加率は、特に限定する必要はないが、石炭に対して３〜１５％、好ましくは５〜１０％である事が好ましい。

次に、本発明の第３、４の実施形態の一例を図２（ａ）、図２（ｂ）を用いて説明する。

本発明の第３、４の実施形態は、粒度調整して得られた、粒径１〜３０ｍｍが９０％以上含有し、かつ揮発分ＶＭが３２ｄｒｙ，％〜４０ｄｒｙ，％未満である低石炭化度炭、または、揮発分ＶＭが４０ｄｒｙ，％以上である極低石炭化度炭を、配合炭中に配合した後、コークス炉で乾留することを特徴とするものである。

図２（ａ）に示されるように、低石炭化度炭または極低石炭化度炭６は、整粒工程２２において粉砕および／または分級により粒度調整をして、低石炭化度炭または極低石炭化度炭６の整粒炭４とする。この低石炭化度炭または極低石炭化度炭６の整粒炭４は、混合工程２０において、配合炭を構成するその他の石炭１の石炭粉１７と混合し配合炭１５とした後、コークス炉２４の炭化室に装入し、乾留する。

この方法により得られたコークスの組織構造は、図２（ｂ）に示されるように、コークス内に低石炭化度炭または極低石炭化度炭６の整粒炭４がコークス化して形成された高反応性の部分１２が離散的に存在し、その残部が配合炭を構成するその他の石炭１の石炭粉１７がコークス化して形成された非高反応性の部分１３からなるコークスが製造できる。高反応性の部分１２は強度が低いが、コークス内に離散的に分散され、その周囲は、乾留時に溶着性が良好な配合炭を構成するその他の石炭１がコークス化した強度が高い非高反応性の部分１３が取り囲んだコークス組織構造となるため、従来に比べてコークス強度が高い高反応性コークスを得ることができる。

コークスの反応性は、図２（ｂ）に示される、高反応性の部分１２により支配され、上述した、揮発分ＶＭが３２ｄｒｙ，％〜４０ｄｒｙ，％未満である低石炭化度炭、または、揮発分ＶＭが４０ｄｒｙ，％以上である極低石炭化度炭の反応性向上作用により、コークス全体の反応性は向上する。

また、本発明の第３、４の実施形態によれば、上記低石炭化度炭または極低石炭化度炭は、乾留時に石炭粒子の溶着性が低い性状であり、コークス内に石炭粒子間の空隙に由来する多くの気孔を形成し、また、揮発分ＶＭが比較的高いため、石炭粒子内にも揮発分ＶＭのガス化後に気孔が形成される結果、コークス構造として非常に多くの微細な気孔が残留したコークスとなる。コークスの反応性は、コークス気孔構造に支配され、コークス内に多くの微細気孔が存在したコークスは、高炉内で還元ガスがコークス内に容易に拡散するため、コークスのガス化反応が促進する事ができる。

特に、コークス内に離散的に存在する高反応性の部分１２の周囲に形成される空隙に起因する気孔は、低石炭化度炭または極低石炭化度炭６の整粒炭４の粒度が細かいほどコークス内に多く気孔が形成されるため、コークス全体の反応性は向上する。しかし、上記整粒炭４の粒度が小さすぎると、高反応性の部分１２の周囲に形成される空隙に起因する小さい気孔が、過度に生成するため、コークス内の多数の気孔を起点として亀裂が生じやすくなり、コークス強度が低下する。なお、本発明の第３、４の実施形態では、上記整粒炭４の粒度が小さい場合に、コークス内の高反応性の部分１２の周囲に形成される空隙に起因するが小さい気孔は、上述した本発明の第１、２の実施形態の場合に比べて顕著となり、これによるコークス強度の低下の影響が大きい。この理由は明確ではないが、本発明の第１、２の実施形態では、造粒物３がコークス化して高反応性の部分１２を形成するため、高反応性の部分１２内にも低石炭化度炭または極低石炭化度炭６の石炭粒子間の空隙に起因する微小気孔が多く生成し、これにより高反応性の部分１２周囲の応力は緩和され、周囲の気孔を起点するクラックの発生は抑制されるためであると考えられる。

一方、整粒炭４の粒度が大きすぎると、コークス内に形成される高反応性の部分１２がまばらになり過ぎ、コークスの高反応性を十分発揮することができない。また、整粒炭４の粒度の増大によりコークス内に形成される高反応性の部分１２も大きくなり、その周囲に形成される空隙も大きくなるため、コークス強度も低下する。

このため、本発明の第３、４の実施形態では、コークスの反応性とコークス強度の両方を十分に向上させるため、低石炭化度炭または極低石炭化度炭の整粒炭の粒度を、粒径１．０〜３０ｍｍが９０％以上含有する粒度分布とする必要がある。

整粒炭の粒度分布が上記範囲から外れると、コークスの反応性とコークス強度の両方を十分に向上することは困難となる。より好ましくは１．５〜１０ｍｍが９０％以上、さらにより好ましくは２〜６ｍｍが９０％以上である事が好ましい。

なお、本発明の第３、４の実施形態において、上記低石炭化度炭と極低石炭化度炭の両方を粒度調整して整粒炭４として用いても上記効果が得られることは言うまでもない。
なお、上記整粒工程２２で使用する整粒設備は、粉砕機、篩いなど、単独でまたは組み合わせて用いることで実現でき、特に限定する必要はない。例えば、２〜６ｍｍが９０％以上の整粒炭を調整するには、低石炭化度炭、極低石炭化度炭の粉砕前の原炭を６ｍｍの篩いで篩い、＋６ｍｍのみを粉砕機で粉砕して粉砕品を６ｍｍの篩いで篩い、原炭の−６ｍｍと粉砕後の−６ｍｍをあわせたものを２ｍｍの篩いで篩い、２〜６ｍｍに整粒した中間粒度品を得ることができる。所定の粒度範囲以外（ふるい上、ふるい下）については、配合炭を構成するその他の石炭に混ぜて用いればよい。

また、本発明の第３、４の実施形態の一部を変形した、本発明の第５の実施形態として、図３（ａ）に示されるように、整粒工程２２において、低石炭化度炭または極低石炭化度炭６の石炭粒度を調整して整粒炭４とした後、混練工程２３において粘結補填剤１０を添加し、混合工程２０において混合して表面に粘結補填剤１０がコーティングされた低石炭化度炭または極低石炭化度炭６の整粒炭４とした後、コークス炉２４の炭化室に装入し、乾留してもよい。

低石炭化度炭または極低石炭化度炭６は、その他の石炭に比べて揮発分ＶＭが高い性状であるため、乾留しコークス化する過程において、この整粒炭４の収縮率が周囲にあるその他の石炭に比べて大きくなり、整粒炭４がコークス化して形成される高反応性の部分１２と、その周囲との境界部分にクラックが生成し、これを起点として衝撃を受けた際にコークスが破壊しやすく、コークス強度が低下しやすいためである。

混練工程２３において粘結補填剤１０を添加し、混合工程２０において混合して低石炭化度炭または極低石炭化度炭６の整粒炭４の表面に粘結補填剤１０をコーティングすることにより、図３（ｂ）に示されるような、コークス内の整粒炭４がコークス化して形成される高反応性の部分１２と、その周囲（非反応性の部分１３）との境界部分のクラック生成が抑制されるため、コークス強度が高い高反応性コークス１１が得られるため、より好ましい。

なお、上記粘結補填剤１０は、一般に石炭の粘結性を向上させる効果が知られている、例えば、タール、タール滓、タール抽出物、ピッチなどが好ましい。また、混練工程２３で使用される混練設備は、混練機２３等が用いられる。

また、混練工程２３における粘結補填剤の添加率は、低石炭化度炭または極低石炭化度炭６の整粒炭４に対して３〜１５％、好ましくは５〜１０％である事が好ましい。

また、本発明の第１、２の実施形態における低石炭化度炭または極低石炭化度炭６の石炭粉８を含有する造粒物３、本発明の第３、４の実施形態における低石炭化度炭または極低石炭化度炭６の整粒炭４、本発明の第５の実施形態における前記表面に粘結補填剤をコーティングした整粒炭４のそれぞれについて、配合炭全体に対する配合比率が過度に少ないと、コークス内に形成される高反応性の部分１２がまばらになり過ぎ、コークスの高反応性を十分発揮するおそれがある。また、配合炭全体に対する配合比率が過度に多くなると、コークスの強度が低下するおそれがある。本発明の上述した作用効果を十分に発揮し、コークス強度とコークス反応性をともにより安定して向上するためには、上記配合炭全体に対する配合比率を、２〜３０質量％、さらに好ましくは３〜２０質量％とすると好ましい。

また、図４に示すように、分級乾燥機工程において低石炭化度炭または極低石炭化度炭６を乾燥分級して微粉炭１８、粗粒炭１９を得た後、微粉炭１８を本発明の第１、２の実施形態における低石炭化度炭または極低石炭化度炭６の石炭粉８として用い、粗粒炭１９を本発明の第３、４，５の実施形態における低石炭化度炭または極低石炭化度炭６の整粒炭４として用いてもよい。

本発明の第１、２の実施形態において、図４に示す分級乾燥機工程において得られた低石炭化度炭または極低石炭化度炭６の微粉炭１８を造粒工程２２において微粉粒子からなる造粒物３を製造後、乾留することにより、石炭粒子間に形成される空隙に起因してコークス内に形成された高反応性の部分中にさらに多くの細孔空隙構造が形成され、コークスの反応性をより向上させる事ができる。また、図４に示す分級乾燥機工程の適用により、低石炭化度炭または極低石炭化度炭６の乾燥と同時に、石炭の粒度調整がされるため、篩などを用いる整粒工程が省略することができるためこのましい。

また、本発明の第１〜５の実施形態における低石炭化度炭および極低石炭化度炭の粒度、または、配合炭として配合するその他の石炭の粒度は、特に限定する必要はなく、通常のコークス操業で適用される。本発明の第１、２の実施形態において、低石炭化度炭および極低石炭化度炭の粒度は、細粒側の方が好ましく、粒径３ｍｍ以下が８０％以上であることが好ましく、さらに、粒径３ｍｍ以下が９０％以上、さらに、粒径３ｍｍ以下が１００％であることがより好ましい。また、本発明の第３〜５の実施形態において、低石炭化度炭および極低石炭化度炭の粒度は、粗粒側の方が好ましく、粒径３ｍｍ以下が８０％以上であることが好ましく、さらに、粒径３ｍｍ以下が７０％以上であることがより好ましい。

また、本発明の第１〜５の実施形態において、配合炭として配合するその他の石炭の粒度は、実用上および発塵抑制の観点から、粒径３ｍｍ以下が７０％以上であることが好ましく、さらに、粒径３ｍｍ以下が８０％以上であることがより好ましい。

炉幅４２５ｍｍ、炉高４００ｍｍ、炉長６００ｍｍの試験コークス炉、及び実機コークス炉を用い乾留を行った。試験コークス炉は、０．８３ｄｒｙ−ｔ／ｍ³の装入密度で装入し、炉温１２５０℃、乾留時間１８．５時間の条件で乾留した。

焼成後のコークスについては、窒素で冷却した後、コークスの反応性および反応後強度（ＣＳＲ）を測定した。

ここでコークス反応性（ＲｅＩ）とは、大きさ２０ｍｍのコークス塊２００ｇを、温度１０００℃、ガス組成 ＣＯ₂／ＣＯ＝５０％／５０％ の雰囲気で２時間反応させた後の重量減少百分率を３倍した相対指数である。発明者らの検討では、この指数はＪＩＳ Ｋ２１５１（−１９９３）のコークス類の試験方法に記載の反応性試験方法により測定される反応性指数と良い相関があるので、どちらを使用しても良い。

また、ＣＳＲとは、下記の条件で、コークスを一定時間反応させた後、室温でＩ型ドラム試験を行った時、粉化しない量を質量％で表した数値を意味する。
試料粒度：２０±１ｍｍ
試料重量：２００ｇ
ガス組成：ＣＯ₂ １００％
ガス流量：５Ｎｌ／ｍｉｎ
反応温度：１１００℃
反応時間：２時間
ＣＳＲ：反応後試料全量を、Ｉ型ドラムで６００回転（２０ｒｐｍ×３０分）処理した後の１０ｍｍ篩上質量の反応後試料質量に対する百分率

ここで、目標とする反応性は２５以上、ＣＳＲは５５以上とした。

表１に、本発明における低石炭化度炭に相当する石炭Ａ、本発明における極低石炭化度炭に相当する石炭Ｂ、本発明における低石炭化度炭および極低石炭化度炭に該当しない石炭Ｃ、Ｄ、Ｅの石炭性状を示す。

なお、表１に示される揮発分は、ＪＩＳ Ｍ８８１２石炭類およびコークス類の工業分析方法記載の、揮発分定量方法によって求められる数値である。また、全膨張率とは、ＪＩＳ Ｍ８８０１に準じた膨張性試験方法により測定される収縮率と膨張率の和である。

表１に示された石炭Ａ〜Ｃの何れかと石炭Ｄを混合し造粒して造粒物とし、または、石炭Ａ〜Ｃの粒度を粉砕と篩分けにより調整して整粒炭とした後、表１に示された石炭Ｅと混合して配合炭とし、試験コークス炉を用いて乾留を行った。得られたコークスの反応性およびコークス強度ＣＳＲを上記の方法で評価した。表２に試験条件およびコークスの評価結果を示す。

なお、表１に示す、石炭Ｄは粘結炭に相当し、石炭Ｅは粘結炭：６５％、非微粘結炭：３５％の多種銘柄の石炭からなる混合炭である。また、表２における石炭Ｅの配合比率は、造粒物または整粒炭と石炭Ｅからなる配合炭を１００％とする場合の配合炭中における石炭Ｅの配合比率である。

表２のＮｏ．１〜１８は、本発明で規定する範囲内の条件で実施した本発明例である。いずれの本発明例も、目標のＣＳＲと反応性を満足するコークスが製造可能であることがわかる。

配合炭を構成するその他の石炭として、Ｅよりも粘結炭の割合が多い石炭（粘結炭比７０〜９０％）、Ｅよりも非微粘結炭の割合が多い石炭（非微粘結炭比４０〜５０％）を用いた場合においても、本発明例に従えば、目標のＣＳＲと反応性を満足するコークスが製造可能であった。

一方、比較例１，２として、本発明範囲をはずれる石炭Ｃを用いた例を示すが、このときのＣＳＲはそれぞれ６５と６１であり目標以上であったが、反応性は２０，２３であり、目標以下であった。

また、比較例３として石炭Ｂ（極低石炭化度炭）を−２ｍｍ １００％に粉砕して石炭Ｅと均一に添加した場合を示す。この場合のＢとＥの配合比率はそれぞれ１０％、９０％とした。この場合、配合炭全体における非微粘結炭比率は、Ｂの１０％とＥに含まれる３５％×９０％＝３１．５％の合計の４１．５％である。また、比較例３においてＢの粒度は−１ｍｍが５０％であり、本発明の範囲外であった。この場合、反応性は３０であり目標範囲であるが、ＣＳＲは５０であり目標以下であった。

コークス化した時に反応性が高くなる石炭を造粒した粒を配合炭の一部として配合炭中に配合してコークス炉で乾留する本発明方法について説明する図であり、（ａ）は製造フローの概略図、（ｂ）は製造したコークスの断面概略図である。 コークス化した時に反応性が高くなる石炭を整粒した粒を配合炭の一部として配合炭中に配合してコークス炉で乾留する本発明方法について説明する図であり、（ａ）は製造フローの概略図、（ｂ）は製造したコークスの断面概略図である。 コークス化した時に反応性が高くなる石炭を整粒した粒を粘結補填剤でコーティングした後に配合炭の一部として配合炭中に配合してコークス炉で乾留する本発明方法について説明する図であり、（ａ）は製造フローの概略図、（ｂ）は製造したコークスの断面概略図である。 本発明の整粒炭、造粒物の原料として分級乾燥機で分級した粗粒炭、または微粉炭を用いる場合の製造フローの概略図である。

符号の説明

１ 配合炭を構成するその他の石炭
２ 整粒工程
３ 造粒物
４ 整粒炭
５ 表面を粘結補填材でコーティングした整粒炭
６ 低石炭化度炭または／および極低石炭化度炭
７ 石炭粉（低石炭化度炭または極低石炭化度炭と配合炭を構成するその他の石炭の混合）
８ 石炭粉（低石炭化度炭または極低石炭化度炭のみ）
９ 造粒用バインダー
１０ 粘結性補填剤
１１ コークス
１２ 高反応性部分
１３ 非高反応性部分
１５ 配合炭
１７ 石炭粉
１８ 微粉炭
１９ 粗粒炭
２０ 混合工程
２１ 造粒工程（混練機、造粒機、塊成機、成型機等）
２２ 整粒工程（粉砕機、篩い等）
２３ 混練工程（混練機等）
２４ コークス炉
２５ 分級乾燥工程

Claims (2)

1. 造粒して得られた、粒径０．３〜３０ｍｍが９０％以上含有し、かつ揮発分ＶＭが４０ｄｒｙ，％以上、全膨張率が０％である極低石炭化度炭が３０質量％以上含有した造粒物を、配合炭中に配合した後、コークス炉で乾留することを特徴とする高炉用高反応性コークスの製造方法。
2. 粒度調整して得られた、粒径１〜３０ｍｍが９０％以上含有し、かつ揮発分ＶＭが４０ｄｒｙ，％以上、全膨張率が０％である極低石炭化度炭を、配合炭中に配合した後、コークス炉で乾留することを特徴とする高炉用高反応性コークスの製造方法。

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