JP6260563B2 - フェロコークスの製造方法 - Google Patents
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Description
[1]石炭、鉄源原料及びバインダーを含む原料を成型し、その成型物を乾留してフェロコークスを製造する方法において、バインダーとして、軟化点が150℃以上の高軟化点バインダー(a1)、軟化点が100℃未満の低軟化点バインダー(a2)、及び石炭を乾留する工程で生成し、軟化点が低軟化点バインダー(a2)よりも低いタール(a3)を含む原料を加熱しながら混練する工程(A)と、該工程(A)を経た原料を成型して成型物とする工程(B)と、該工程(B)で得られた成型物を乾留してフェロコークスとする工程(C)を有することを特徴とするフェロコークスの製造方法。
[3]上記[2]の製造方法において、工程(A)において原料を加熱しながら混練する際に、最初に、石炭、鉄源原料及び高軟化点バインダー(a1)を混練し、この混練原料に対して原料温度が100℃以上130℃未満の範囲でタール(a3)を添加して混練し、さらに、この混練原料に対して原料温度が130℃以上で且つ[原料排出温度−30℃]〜[原料排出温度−10℃]の範囲で低軟化点バインダー(a2)を添加して混練することを特徴とするフェロコークスの製造方法。
[5]上記[4]の製造方法において、工程(A)において原料を加熱しながら混練する際に、最初に、石炭、鉄源原料及び高軟化点バインダー(a1)を混練し、この混練原料に対して原料温度が120℃以上で且つ[原料排出温度−10℃]〜[原料排出温度−30℃]の範囲で低軟化点バインダー(a2)とタール(a3)を添加して混練することを特徴とするフェロコークスの製造方法。
[7]上記[6]の製造方法において、フェロコークスタールが工程(C)で生成したものであることを特徴とするフェロコークスの製造方法。
[8]上記[1]〜[7]のいずれかの製造方法において、工程(A)において、加熱しながら混練した原料を原料温度150〜170℃で混練機から排出し、この原料を工程(B)で成型して成型物とすることを特徴とするフェロコークスの製造方法。
[9]上記[1]〜[8]のいずれかの製造方法において、工程(C)において、成型物を竪型乾留炉で乾留することを特徴とするフェロコークスの製造方法。
軟化点が150℃以上の高軟化点バインダーa1(以下、説明の便宜上「高軟化点バインダーa1」という)はピッチ系バインダーであり、この高軟化点バインダーa1としては、例えば、アスファルトピッチ(ASP,軟化点:190℃)などが挙げられる。
また、石炭を乾留する工程で生成し、低軟化点バインダーa2よりも軟化点が低いタールa3(以下、説明の便宜上「低粘性タールa3」という)は、主に中低温の乾留で生成するタールであり、この低粘性タールa3としては、成型コークス製造プロセス(非粘結炭を主原料としてバインダーを用いて成型炭を作り、これを竪型乾留炉でその形状のまま乾留してコークスを得るプロセス)の乾留工程で生成するタール、フェロコークスを製造する際の乾留工程で生成するフェロコークスタールなどがあり、これらの1種以上を用いることができる。この低粘性タールa3は、低軟化点バインダーa2よりも軟化点が低く、低粘性であり、常温では液相である。
また、フェロコークスタールを用いる場合、本発明の製造方法(工程(C))において成型物を乾留した際に生成するフェロコークスタールを利用することが好ましく、これにより、生成したフェロコークスタールを系内で自己完結的に再利用できる利点がある。
工程(A)で原料を加熱しながら混練するのは、添加したバインダーを軟化させて原料中に分散させるためである。
(i)工程(A)において原料を加熱しながら混練する際に、最初に、石炭、鉄源原料及び高軟化点バインダーa1を混練し、この混練原料に対してタールa3を添加して混練し、さらに、この混練原料に対して低軟化点バインダーa2を添加して混練する。
(ii)工程(A)において原料を加熱しながら混練する際に、最初に、石炭、鉄源原料及び高軟化点バインダーa1を混練し、この混練原料に対して低軟化点バインダーa2とタールa3を添加して混練する。
本発明において、低軟化点バインダーa2は、成型後の成型物のハンドリング強度を向上させ(その結果として製品強度も向上させる)、高軟化点バインダーa1は、成型後の成型物のハンドリング強度だけでなく、乾留後のフェロコークスの製品強度をも向上させる。このように軟化点が異なり、そのバインダー機能に違いがある2種類のバインダーを併用することにより、成型物のハンドリング強度とフェロコークスの製品強度を向上させようとするものである。
上記(i)、(ii)の実施形態では、最初に、石炭、鉄源原料に対して高軟化点バインダーa1を添加して加熱・混練を行い、その後、低軟化点バインダーa2や低粘性タールa3を添加して加熱・混練を行う。
軟化点が150℃以上の高軟化点バインダーa1(150℃で固体状態のバインダー)は溶融粘度が高い。この高軟化点バインダーa1は、原料である石炭、鉄源原料と十分に馴染ませるためにも、また揮発分をある程度放出させるためにも、混合初期から添加することが好ましい。すなわち、最初に、石炭、鉄源原料に高軟化点バインダーa1を添加して加熱・混練を行うのが好ましい。この高軟化点バインダーa1は、成型後の成型物のハンドリング強度だけでなく、乾留後のフェロコークスの製品強度をも向上させる。揮発分を放出させるのは、乾留の際、揮発分の影響で成型物に膨れや亀裂といった欠陥が発生するのを抑制するためである。
また、本発明の工程(A)において、混練機から原料を排出する際の原料温度に特に制限はないが、バインダーの分散性の確保と、バインダー成分の揮発によるバインダー効果の低下抑制、石炭の変質の抑制などの観点からは、加熱・混練後の原料を原料温度150〜170℃で混練機から排出し、この原料を工程(B)で成型して成型物とすることが好ましい。混練機から排出する際の原料温度が150℃未満では、バインダーの分散性が不均一になる可能性があり、一方、170℃を超えるとバインダー効果そのものが低下し、石炭も改質する可能性がある。
図3は、フェロコークス製造設備とこの製造設備を用いた本発明の一実施形態を模式的に示したものであり、1は混練機、2は成型機、3は乾留炉である。この実施形態は、鉄源原料として鉄鉱石を用いた場合の例を示している。
使用する石炭と鉄鉱石はいずれも粉粒状であり、例えば、石炭は3mm以下、鉄鉱石は0.5mm以下の各粒度とする。この粒度とするために、必要に応じて石炭と鉄鉱石をそれぞれ粉砕機により粉砕する。
石炭と鉄鉱石の配合比は、上述したように高炉用原料として必要とされるコークス量、鉄源量に応じて適宜選択されるが、例えば、石炭60〜90質量%、鉄鉱石10〜40質量%の割合で配合される。
本体8は上部が開放し、この上部から原料が装入される。また、本体8の下部には原料排出部11が設けられ、撹拌手段9で混練された原料は、この原料排出部11から排出される。
なお、混練機1としては、本実施形態のような撹拌羽根方式以外にも、スクリュー式など種々の方式のものを用いることができるが、石炭及び鉄源原料の分散性を考えると、スクリュー式などの混練機よりも高速回転する撹拌羽根で混練する混練機が望ましい。
このダブルロール成型機は、互いに反対方向に回転する1対の成型ロール13を有し、この1対の成型ロール13の接触箇所で混合原料を加圧成型する。成型ロール13の外周面には凹み13a(型)が形成されていて、この凹み13aの形状に合せた塊状の成型物が成型される。1対の成型ロール13の接触箇所には、スクリューフィーダ15により混合原料が供給される。成型された成型物は受けボックス16に収容される。
フェロコークスを以下の方法で製造した。まず、フェロコークス用原料の調整を行った。石炭はジョークラッシャで粒径2mm以下(−2mm)に粒度調整したものを使用し、この石炭に、ロールミルで粒径0.5mm以下(−0.5mm)に粉砕した鉄鉱石を所定の割合で配合した。本発明例では、石炭及び鉄鉱石を混練機に投入し、アルファルトピッチ(高軟化点バインダーa1)を全混合原料中での割合で2質量%添加した後、加熱・混練し、原料温度が140℃に到達した段階でフェロコークスタール(低粘性タールa3)と軟ピッチ(SOP,低軟化点バインダーa2)を所定量同時に添加した。さらに加熱・混練を続け、原料温度160℃で原料を排出した。排出した原料を直ちにダブルロール成型機により6cm3の成型物に成型した。この成型物を竪型乾留炉において850℃で2時間以上滞留する条件で乾留してフェロコークスを製造した。また、従来例、比較例では、全バインダーを最初から添加し、それ以外は発明例と同じ条件でフェロコークスを製造した。
表1に、原料の配合、成型条件と、成型物及びフェロコークス製品の品質評価結果を示す。
以上のように、粘度の低いフェロコークスタールをバインダーとして使用し、このフェロコークスタールを軟ピッチよりも先に原料に添加することで、フェロコークスタールが原料の細孔に浸透し、その後、軟ピッチが粒子表面に被覆される結果、軟ピッチによるバインダー効果が適切に得られ、成型物強度及び製品強度が向上することが判る。
フェロコークスを以下の方法で製造した。石炭と鉄鉱石は実施例1と同様のものを用い、これらを所定の割合で配合した。本発明例では、石炭及び鉄鉱石を混練機に投入し、アルファルトピッチ(高軟化点バインダーa1)を全混合原料中での割合で2質量%添加した後、加熱・混練し、原料温度が120℃に到達した段階でフェロコークスタール(低粘性タールa3)を所定量添加した。さらに加熱混練を続け、原料温度が140℃に到達した段階で軟ピッチ(SOP,低軟化点バインダーa2)を所定量添加し、さらに加熱・混練を続け、原料温度160℃で原料を排出した。排出した原料を直ちにダブルロール成型機により6cm3の成型物に成型した。この成型物を竪型乾留炉において850℃で2時間以上滞留する条件で乾留してフェロコークスを製造した。
No.8の発明例は軟ピッチ3mass%、フェロコークスタール1mass%、トータル4mass%であるが、歩留り、強度ともに実施例1のNo.2とほぼ同等の値が得られている。また、No.9の発明例は、さらに軟ピッチを1mass%減らし、逆にフェロコークスタールを1mass%増やした例であるが、歩留り、強度ともに目標値を超える値が得られている。No.10の発明例は、No.9より軟ピッチを0.5mass%減らした例であるが、軟ピッチ3mass%の実施例1のNo.1と同等の値が得られている。
以上のように、粘度の低いフェロコークスタールをバインダーとして使用し、軟ピッチとともに原料に添加することで、軟ピッチよりも粘性が低いフェロコークスタールが優先的に原料の細孔に浸透し、その後、軟ピッチが粒子表面に被覆される結果、軟ピッチによるバインダー効果が適切に得られ、成型物強度及び製品強度が向上することが判る。
2 成型機
3 乾留炉
8 本体
9 撹拌手段
10 加熱手段
11 原料排出部
13 成型ロール
15 スクリューフィーダ
Claims (9)
- 石炭、鉄源原料及びバインダーを含む原料を成型し、その成型物を乾留してフェロコークスを製造する方法において、
バインダーとして、軟化点が150℃以上の高軟化点バインダー(a1)、軟化点が100℃未満の低軟化点バインダー(a2)、及び石炭を乾留する工程で生成し、軟化点が低軟化点バインダー(a2)よりも低いタール(a3)を含む原料を加熱しながら混練する工程(A)と、該工程(A)を経た原料を成型して成型物とする工程(B)と、該工程(B)で得られた成型物を乾留してフェロコークスとする工程(C)を有することを特徴とするフェロコークスの製造方法。 - 工程(A)において原料を加熱しながら混練する際に、最初に、石炭、鉄源原料及び高軟化点バインダー(a1)を混練し、この混練原料に対してタール(a3)を添加して混練し、さらに、この混練原料に対して低軟化点バインダー(a2)を添加して混練することを特徴とする請求項1に記載のフェロコークスの製造方法。
- 工程(A)において原料を加熱しながら混練する際に、最初に、石炭、鉄源原料及び高軟化点バインダー(a1)を混練し、この混練原料に対して原料温度が100℃以上130℃未満の範囲でタール(a3)を添加して混練し、さらに、この混練原料に対して原料温度が130℃以上で且つ[原料排出温度−30℃]〜[原料排出温度−10℃]の範囲で低軟化点バインダー(a2)を添加して混練することを特徴とする請求項2に記載のフェロコークスの製造方法。
- 工程(A)において原料を加熱しながら混練する際に、最初に、石炭、鉄源原料及び高軟化点バインダー(a1)を混練し、この混練原料に対して低軟化点バインダー(a2)とタール(a3)を添加して混練することを特徴とする請求項1に記載のフェロコークスの製造方法。
- 工程(A)において原料を加熱しながら混練する際に、最初に、石炭、鉄源原料及び高軟化点バインダー(a1)を混練し、この混練原料に対して原料温度が120℃以上で且つ[原料排出温度−30℃]〜[原料排出温度−10℃]の範囲で低軟化点バインダー(a2)とタール(a3)を添加して混練することを特徴とする請求項4に記載のフェロコークスの製造方法。
- タール(a3)が、フェロコークスを製造する際の乾留工程で生成するフェロコークスタールであることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のフェロコークスの製造方法。
- フェロコークスタールが工程(C)で生成したものであることを特徴とする請求項6に記載のフェロコークスの製造方法。
- 工程(A)において、加熱しながら混練した原料を原料温度150〜170℃で混練機から排出し、この原料を工程(B)で成型して成型物とすることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のフェロコークスの製造方法。
- 工程(C)において、成型物を竪型乾留炉で乾留することを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載のフェロコークスの製造方法。
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