JPH09194847A - コークスの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 環境悪化あるいはコークスの品質劣化を引き
起こすことなく予熱炭を装入できる方法を確立させる。 【解決手段】 粉砕処理した原料石炭を次の手段のいず
れかによってコークス炉に装入する。 (1) 微粉炭および粗粉炭を含む原料石炭の全量もしくは
一部を予熱処理し、これに予熱温度で流動状態にある接
着材を添加混合してコークス炉に装入する。 (2) 原料石炭の全量もしくは一部を予熱処理してから微
粉炭と粗粉炭とに分別し、この微粉炭に予熱温度で流動
状態にある接着材を添加混合してコークス炉に装入す
る。 (3) 原料石炭の全量もしくは一部を微粉炭と粗粉炭とに
分別し、分別した微粉炭を予熱処理し、この微粉炭に予
熱温度で流動状態にある接着材を添加混合してコークス
炉に装入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コークスの製造方
法、特にコークス炉への石炭の装入方法に特徴を有する
コークスの製造方法に関するものであり、これによりコ
ークスの品質改善および作業環境の改善、ひいてはコー
クス炉の経済性を向上することが可能となる。

【０００２】

【従来の技術】室炉式コークス炉は、石炭を乾留するた
めの炭化室と、この炭化室に熱を供給するための燃焼室
とが交互にサンドイッチ状に配列されており、また炭化
室の大きさは例えば高さが６〜７ｍ、長さ15〜17ｍ、そ
して幅は0.45ｍ程度である。このようなコークス炉にお
いて、例えば20〜40ｔの原料石炭が一度に炭化室に装入
され、24ｈ前後の乾留時間で1000℃程度にまで焼成され
てコークス炉から排出される。コークス炉から排出され
た赤熱コークスは、次いで散水による湿式冷却あるいは
不活性ガスによる乾式冷却により消火、冷却されてか
ら、製品として回収される。

【０００３】以上のコークスの製造において、コークス
炉への装入炭は、通常その粒径は３mm以下のものが80％
ないしそれ以上となるように粉砕、調製されている。ま
た、この装入炭中には従来は８〜10％の水分が含有され
ていたが、最近では水分量を６％程度まで低減させてコ
ークス炉に装入する調湿炭法が普及してきている。ここ
に、原料石炭の水分を低減させることは、次の面からは
好ましい。

【０００４】すなわち、先ず第一は、乾留時間の大幅な
短縮が可能となることである。通常の湿炭装入のケース
では、乾留時間は例えば24ｈ前後に達し、そしてこの内
の前半10ｈ程度の時間が脱水のために使われる。このよ
うに乾留過程の40〜50％程度の時間が費やされている脱
水過程を省略もしくは簡略化できれば、それだけ乾留効
率の向上につながる。

【０００５】低水分化の第二の効果は、炭化室への石炭
の装入密度が向上することである。装入密度が向上する
と、それに応じてコークスの品質が一般的には向上す
る。さらにまた、炭化室への石炭の装入量が増大し、生
産性の向上をも達成することが可能となる。

【０００６】このように、装入炭の低水分化は多くの利
点を有しているが、一方では石炭の飛散性が低水分化と
共に急激に増大するため、低水分化を工業的に実施する
ためには発塵、飛散に対する有効な対策を講じることが
肝要である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】コークス炉へ装入する
石炭 (湿炭) は、通常８〜10％程度の水分を含有してい
る。この水分を次第に低減していくと水分６％辺りまで
は特に顕著な変化は生じないものの、それ以上低下する
と急激に石炭の飛散性が増大する。そのために湿炭搬送
用に一般的に使用されているベルトコンベア等では、そ
の搬送がほとんど困難となる。最近導入が活発に行われ
ている調湿炭法が石炭水分を６％程度に維持するのも実
はこのためであり、現行の (湿炭用の) 設備がそのまま
流用できる下限水分値を採用したものである。しかしな
がら、この飛散性に伴う問題点が克服できるのであれ
ば、６％という水分限界制約が取り払われ、さらに低水
分化が指向されるのは確実である。

【０００８】ここに、本発明の一般的目的は、コークス
炉への石炭装入に際しての調湿炭法における石炭水分量
をさらに低減可能とする方法を提供することである。と
ころで低水分化 (脱水) の方法は幾つか存在するもの
の、例えば石炭処理量10,000t/d 規模でこれを実施しよ
うとすれば、やはり石炭を直接もしくは間接加熱する方
法が適切である。この場合、石炭は脱水と同時に予熱、
昇温も行われることになる。

【０００９】一方、コークスの製造はほぼ常温の石炭を
1000℃前後まで加熱、乾留することによってなされるた
め、装入石炭が予め昇温されていれば、それだけコーク
ス炉の負荷が軽減されて好ましいことになる。

【００１０】従って、この予熱温度はコークス炉の生産
性からすれば高いほど好ましい。但し、コークス用原料
炭のほとんどは400 〜450 ℃程度の温度で軟化溶融する
ため、この温度以上に予熱することは避けなければなら
ない。何故なら、石炭から強固なコークスを製造するた
めには軟化溶融状態の石炭の自由膨張を拘束し、その後
固化、コークス化する際の緻密度を向上させることが肝
要であるからである。このとき、石炭の予熱を例えば気
流層あるいは流動層のような一般的な連続的処理操作で
実施すると、このような装置では石炭の自由膨張を抑止
することは困難であり、ここで石炭が軟化溶融してしま
ってはコークスの緻密化を達成することはほとんど不可
能である。従って、石炭の予熱温度は高いほど好ましい
ものの、しかしその最高加熱温度は石炭の軟化溶融温度
以下とすべきである。

【００１１】したがって、本発明の具体的目的は上述の
調湿炭法における石炭水分低減に際してコークス炉への
装入石炭温度の上昇を可能とする方法を提供することで
ある。ところで石炭の脱水、低水分化あるいは予熱は炭
化室での熱効率を向上させる。しかし、その一方で固体
石炭粉の飛散性が増大し、乾燥予熱炭の搬送あるいは炭
化室への装入に際して粉塵、キャリーオーバー量等の増
加を招くことになる。さらにそのように飛散性の増大し
た予熱炭をコークス炉に装入すると、石炭からのガス発
生のために所謂バブリング現象が生起し、炭化室への石
炭の装入密度が向上しにくいのが一般的である。

【００１２】従って、石炭の乾燥予熱を実施する場合に
は、発塵性あるいは装入嵩密度の改善を図ることが不可
欠である。かくして、本発明のより特定した目的は、コ
ークス炉への石炭装入に際しての調湿炭法において、石
炭水分をさらに低減するとともに予熱温度を適正に管理
でき、かつ発塵性の制御、装入嵩密度の低下防止を図る
ことのできるコークス製造方法を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者は、乾燥予熱炭
のコークス炉への装入に関して種々検討を行い、環境悪
化あるいはコークスの品質劣化を引き起こすことなく予
熱炭を装入できる手段を模索するうちに、原料石炭にバ
インダーとして接着材を配合すること、さらに要すれば
原料石炭を微粉炭と粗粉炭とに分別することに着目し本
発明法を完成させた。

【００１４】すなわち、本発明法の要旨は、粉砕処理し
た原料石炭を室炉式コークス炉に装入して冶金用コーク
スを製造する方法において、次の手段のいずれかによっ
て得られた石炭をコークス炉に装入するのである。

【００１５】(1) 微粉炭および粗粉炭を含む原料石炭の
全量もしくは一部を予め予熱処理し、予熱温度に達した
石炭に予熱温度で流動状態にある接着材を添加混合し、
接着材混合後に、もしあれば残りの石炭とともにコーク
ス炉に装入する。

【００１６】(2) 微粉炭および粗粉炭を含む原料石炭の
全量もしくは一部を予め予熱処理し、予熱温度に達した
石炭を微粉炭と粗粉炭とに分別し、該予熱温度に保持し
た微粉炭に予熱温度で流動状態にある接着材を添加混合
し、接着材混合後に残りの石炭とともにコークス炉に装
入する。

【００１７】(3) 原料石炭の全量もしくは一部を予め微
粉炭と粗粉炭とに分別し、分別した微粉炭を予熱処理
し、この予熱温度に保持した微粉炭に予熱温度で流動状
態にある接着材を添加混合し、接着材混合後に、残りの
石炭とともにコークス炉に装入する。 本発明の好適態様によれば、接着材混合後の微粉炭を塊
成化して後、残りの石炭とともにコークス炉に装入して
もよい。

【００１８】このように本発明によれば、装入炭の全量
もしくは一部を予め熱処理し、予熱温度に達した石炭も
しくは微粉炭に予熱温度で流動状態にある接着材を添加
混合し、次いで、好ましくは微粉炭を塊成化してから、
コークス炉に装入することを特徴とするものである。ま
たこのような方法を行うに当たり、好ましくは軟化点が
250 ℃以下、キノリン不溶分量が15％以上である接着材
を用いるとよい。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明においても、石炭には先ず
通常のコークス炉装入炭と同様に予め粉砕処理が施され
る。粉砕処理後の石炭は、３mm以下粒子の割合が80〜90
％程度となるのが一般的である。粉砕後の石炭はそのま
ま、あるいは予め微粉炭と粗粉炭とに分別した後、例え
ば気流層あるいは流動層タイプの予熱機で脱水乾燥、予
熱処理される。

【００２０】ここで言う微粉炭とは、一般的にコークス
炉への装入操作においてキャリーオーバーに対して主要
な影響を及ぼす石炭粒子を指し、例えばその粒径は0.3
mm程度以下である。したがって、粗粉炭は、そのような
影響の少ない石炭粒子を言い、例えば粒径が0.3mm 超程
度の石炭粒子を言う。

【００２１】ここでの予熱温度は、高い方がコークス炉
の熱負荷が軽減されるので好ましいのではあるが、石炭
の軟化溶融温度以上とするのは好ましくなく、したがっ
て実際上の観点からは、予熱温度は例えば250 〜400 ℃
程度であれば十分である。好ましくは使用する接着材の
種類原料石炭の性状によっても変わるが、一般には300
〜380 ℃が好ましい。石炭が予熱温度に達すると、これ
に予熱温度下で液状の接着材が添加される。

【００２２】なお、接着材は例えば予め予熱しておいて
液状の状態で石炭と混合することも可能であり、あるい
は常温付近で接着材が固形の場合には予め微粉砕し、こ
れを石炭に添加、石炭の有する顕熱で接着材を融解させ
ることもまた可能である。

【００２３】この接着材の添加により、乾燥予熱炭の発
塵性が抑止されると共に装入嵩密度の向上にも寄与する
ことになる。この場合、装入炭全量に接着材を添加する
のも有効であるが、装入炭の中の微粉炭部分のみに添加
するだけでも効果的である。本発明では接着材の添加は
石炭を所定温度にまで予熱、昇温した後に行う。

【００２４】この方法により、予熱機内での接着材の流
動、融着に伴う搬送トラブルが未然に回避できることに
なる。接着材の添加位置は特に限定されるものではない
が、予熱機出口に混合槽を設けてここで石炭と接着材と
を混合する方法は一つの好ましい方法である。

【００２５】一方、接着材の添加量も特に限定されるも
のではないが、余り大量に使用することは効率的、経済
的ではなく、好ましくは接着材を添加する石炭に対して
10wt％以下の添加量とする。

【００２６】接着材を添加した後の微粉炭は、そのまま
コークス炉に装入することももちろん可能であるが、コ
ークス炉装入前に成形、塊成化することはキャリーオー
バー低減に対する効果をさらに向上させる。

【００２７】この成形、塊成化に関しては本発明法では
ロールコンパクター等の典型的な成型機をはじめ、如何
なる方法も採用可能である。また塊成化物の大きさは特
に限定されるものではないが、塊成化によってキャリー
オーバーを抑止するためには、できれば１mm以上の径に
することが好ましい。

【００２８】本発明では、以上説明したように接着材の
使用が一つの大きな特徴であり、これにより予熱炭のコ
ークス炉への装入に伴う問題を解決した。この接着材は
石炭の予熱温度では十分な流動性を呈すると共に、例え
ば250 ないし400 ℃という操作温度において熱安定性を
有することが望まれる。すなわち、接着材が流動性を有
していない場合には石炭との均一な混合が達成されにく
く、そして接着性そのものの特質が発現しにくいので好
ましくない。また、接着材の熱安定性が十分でない場合
には、石炭との混合操作の段階において有害ガスの発生
あるいは接着材の顕著な品質劣化等が生起して問題であ
る。

【００２９】本発明では、このような使用条件に適合す
る接着材について種々検討を行い、軟化点が250 ℃より
も低く、そしてキノリンで溶剤抽出した場合の不溶分量
が15％以上である炭化水素系物質が最も好ましいことを
突き止めた。

【００３０】具体的には、本発明において使用できる接
着材としては、石炭系あるいは石油系のピッチ等を挙げ
ることができる。以下、本発明を実施例に基づき更に詳
しく説明する。

【００３１】

【実施例】

(実施例１)本例は、図１に示すように微粉炭および粗粉
炭を含み分別を行わない粉砕原料石炭に対して本発明を
適用した例を示す。

【００３２】表１に性状を示す石炭 (粒度：３mm以下83
％) 815 kgを、不活性ガス雰囲気下コーン型回分式乾燥
機で380 ℃まで予熱した。昇温後の石炭は、コーン型乾
燥機から攪拌混合機に移送したが、水分が除去された結
果、移送後の石炭重量は750kgであった。ここで予熱温
度に維持したまま、表２に性状を示す石油ピッチ系の接
着材60kgを微粉砕して添加、予熱炭と混合した。接着材
混合後の石炭は直ちに試験コークス炉 (炉温1150℃、炉
幅0.45ｍ、炉長1.0 ｍ、炉高2.8 ｍ) に装炭時間10秒で
全量を装炭、乾留試験に付した。

【００３３】なお、装炭開始から５分間、上昇管からガ
スサンプリングを実施し、この中に含まれる固形分量を
定量してキャリーオーバー量を把握した。乾留は炭中温
度が950 ℃になった時点で終了とし、直ちに排出して冷
却、冷却後のコークスについてその品質 (ドラム強度)
を測定した。

【００３４】一方、比較試験として表１の原料石炭をそ
のまま乾留試験した場合、および原料石炭を380 ℃に予
熱し接着材を添加しないで乾留した場合について検討し
た。これら一連の試験結果を表３に示す。

【００３５】水分８％の湿炭をそのまま乾留した場合、
装入時のキャリーオーバーはほとんど認められない。ま
たこのときの生成コークスの品質は、ドラム強度 (DI₁₅
¹⁵⁰)が79であった。一方、380 ℃の予熱炭を装入した場
合にはドラム強度は湿炭とほぼ同様であるのに対し、キ
ャリーオーバーが甚大であり、継続的な炉の操業はほと
んど困難である。

【００３６】これらの比較例に対し、接着材を添加した
本発明法ではキャリーオーバーが認められないばかりで
なくコークスの強度も大幅に向上しており、その有効性
があきらかである。

【００３７】(実施例２)本例は、図２に示すように予熱
した粉砕原料石炭を微粉炭と粗粉炭とに分別し、この微
粉炭に接着材を添加する例を示す。

【００３８】380 ℃の予熱後の粉砕原料石炭を目開き0.
3 mmの篩を用いて微粉炭と粗粉炭とに分別し、微粉炭を
攪拌混合機内で20kgの接着材と混合後、前記粗粉炭と再
度混合した後コークス炉に装入した以外は実施例１と同
様の手法で石炭の乾留試験を行った。結果を表３に示す
が、微粉炭のみに接着材を添加しても十分に効果が発現
していることが分かる。

【００３９】(実施例３)本例は、図３に示すように原料
石炭を粉砕してから微粉炭を分別し、予熱して接着材を
添加する例を示す。

【００４０】表１に示す性状の原料石炭をコーン型乾燥
機で水分含有量５％まで乾燥した時点で取り出し、実施
例２の篩を用いて微粉炭を分離し、分取した微粉炭を再
度コーン型乾燥機で脱水、380 ℃まで予熱した後、この
予熱微粉炭と20kgの接着材とを攪拌混合機内で混合して
から、前記粗粉炭と再度混合した後コークス炉に装入し
た以外は実施例１と同様の手法で石炭の乾留試験を行っ
た。結果を表３に示すが、実施例２と同様にここでも本
発明法の効果が十分に確認できる。

【００４１】(実施例４)本例は、図２において接着材を
添加した微粉炭の成形を行う例を示す。攪拌混合機で接
着材を添加、混合した予熱微粉炭を次いで熱間成型機で
板状(5×10mm、厚さ２mm) に塊成化後、粗粉炭と混合し
てコークス炉に装入した以外は実施例２あるいは３と同
様に乾留試験を行った。

【００４２】結果を表３に示すが、キャリーオーバーも
ほとんど認められず、さらにコークスの強度も大幅に改
善されて、微粉炭を塊成化する効果が大きいことが理解
できる。

【００４３】(実施例５)本例は実施例１において接着材
の種類を変えたときの例を示す。250 ℃に予熱した表１
の原料石炭750 kgに対し、表４に性状を示す接着材のい
ずれかを60kg使用し、攪拌混合機にて両者を混合後、実
施例１と同様のコークス炉に装入した。このとき、各接
着材を使用した場合の混合機内でのガス発生量およびコ
ークス炉への装入時のキャリーオーバー量を測定した。
同様の試験を予熱温度400 ℃の石炭についても行った。

【００４４】これらの結果を表４に示す。軟化点が250
℃以下であり、かつキノリン不溶分量(QI)が15％以上で
あるNo.1あるいはNo.2の接着材を用いた試験では、ガス
発生、キャリーオーバー共に少なく、良好な結果であっ
た。一方、QIの低いNo.3の場合では250 ℃予熱では良好
であったが、400 ℃予熱ではガス発生が多量であり、さ
らにキャリーオーバー量も増加して芳しくなかった。ま
た、軟化点が250 ℃以上のNo.4の場合では、ガス発生は
問題ないもののキャリーオーバーの抑制が不十分であっ
た。

【００４５】

【表１】

【００４６】

【表２】

【００４７】

【表３】

【００４８】

【表４】

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、コークス炉装入時に実
質上石炭水分量をゼロにしてもコークスの品質改善およ
びコークス炉での粉塵発生の低減を可能とするものであ
り、コークス炉のさらなる経済性の向上をもたらすこと
ができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】微粉炭および粗粉炭を含み分別を行わない石炭
に対して本発明を適用した例を示すフローチャートであ
る。

【図２】予熱した石炭を微粉炭と粗粉炭とに分別し、こ
の微粉炭に接着材を添加する本発明にかかる方法を示す
フローチャートである。

【図３】予め分別した微粉炭を予熱して接着材を添加す
る本発明にかかる方法を示すフローチャートである。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粉砕処理した原料石炭を室炉式コークス
   炉に装入して冶金用コークスを製造する方法において、
   微粉炭および粗粉炭を含む原料石炭の全量もしくは一部
   を予め予熱処理し、予熱温度に達した石炭に予熱温度で
   流動状態にある接着材を添加混合し、接着材混合後の石
   炭をコークス炉に装入することを特徴とするコークスの
   製造方法。
2. 【請求項２】 粉砕処理した原料石炭を室炉式コークス
   炉に装入して冶金用コークスを製造する方法において、
   微粉炭および粗粉炭を含む原料石炭の全量もしくは一部
   を予め予熱処理し、予熱温度に達した石炭を微粉炭と粗
   粉炭とに分別し、該予熱温度に保持した微粉炭に予熱温
   度で流動状態にある接着材を添加混合し、接着材混合後
   の石炭をコークス炉に装入することを特徴とするコーク
   スの製造方法。
3. 【請求項３】 粉砕処理した原料石炭を室炉式コークス
   炉に装入して冶金用コークスを製造する方法において、
   原料石炭の全量もしくは一部を予め微粉炭と粗粉炭とに
   分別し、分別した微粉炭を予熱処理し、該予熱温度に保
   持した微粉炭に予熱温度で流動状態にある接着材を添加
   混合し、接着材混合後の石炭をコークス炉に装入するこ
   とを特徴とするコークスの製造方法。
4. 【請求項４】 接着材混合後の微粉炭を塊成化して後コ
   ークス炉に装入することを特徴とする請求項２または３
   記載の方法。