JPS58122982A - 冶金用コ−クスの製造方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は溶鉱炉その他の冶金操作に使用するのに適した
コークスの製造法及び装置に関するものである。

本発明は少くとも非粘結炭約４０〜８０重量％及び粘結
炭約６０〜２０重量％’ｉ壱する配合物から選択される
２龍以下の粒子、更に好ましくは非粘結炭に対しては１
朋以下の粒子を静水圧カ状態約１〜１５　ａｔｍの環境
下で炭種の配合及び石炭粒子の大きさ等により予じめ決
めである約３００〜５３０℃の温度範囲の所定温度塘で
均一かつ急速に加熱し、即ち、５分未満好ましくは２分
未満で加熱し、この加熱の間上記粒子を実質上未塊の粒
状状態に保ちこの揮発分含有量が約５〜２０％の間にあ
る間に約２０　Ｋ９／ａｍ　　以上の圧力を加え約１０
〜４０％の気孔率および約０．９ｊＪ／ｃｃ以上の見如
は密度を有する生の物体に成型完了してから引続き該成
型物のｉ７［ｉ１度を下げることなく炭種の配合と石炭
粒子の大きさ等によシ予じめ決、めである約３００〜５
３０℃の間の所定温度±５℃の範囲に温度を保ちその温
度を１時間以内のある時間保持し。

時間律速で再固化を完全ならしめると共に応力弾線を起
させた後その温度を下げることなくその温１屍を約７（
）０〜１０００℃のある最終乾留湿度に約り２℃／分以
］・の昇温速度で好ましくは３℃／分り下の史に好まし
７くは２℃／分以下の昇温速度で連続的に温反ヲ上けて
揮発分含有量を減少させて引き続いて成型物温度が３０
０℃以下になるまで連続的に乾式消火することを特徴と
する冶金用コークスの製造方法及び装置面を提供するも
のである。

従来のコークス品質の造り込みは室炉式コークス炉をペ
ースに炭種の軟化溶融特性を把握し配合並びに事前処理
を通して行なわれていた。この為配合、事前処理に関し
ては良く研究され対応技術が逐次確立されつつあシコー
クス品質の確保並びに向上に大きく寄与している。

実際の室炉式コークス炉の操業は時間当りの投入熱量が
一定になるように燃焼用ガス及Ｏエアーの供給を行って
おシ配合炭を炭化室へ装入してから窯出しする１での経
過時間と炭中温屁の関係を示したヒートパターンが第１
図である。

第１図に示すように炭化室の壁面に近いところと炭化室
の中央部では昇温速度並びに高温に置かれている時間が
非常に異っている。即ち、炭化室中央部においては水分
蒸発が完全に終る１でに要する時間が総炭化時間（通常
１６〜２４時間）の約１／２〜２／３を支め結果として
得られるコークスの炭化室中央部のものは軟化溶融から
再固化にかけて圧縮力を受けることが少ない為スポンジ
コークスになり易く品質的には必ずしも良いものが得ら
れるとは限らない。この為、通常この部分の品貴確保の
為炭化時間の後に約２時間程度置き時間を設けているの
が普通である。

最近熱原単位低減の為、室炉式コークス炉において、配
合炭装入から窯出しまでを数グロックに力は各ブロック
毎に投入熱量を増したり、減したり、更には一時的に燃
焼を停止させたりすることによりヒートパターンを制御
しようとするプログラムヒーティングも行なわれつつあ
る。しかし品質の均一化を考えた場合プログラムヒーテ
ィングも普通の従来法も余シ変らないと考えられる。

本発明によって製造される冶金用コークスは実質的に均
一な大きさ、強度、並びに熱間強匿合有しその全ては冶
金用コークスに最適で厳密に調節された気孔率特性およ
び密度特性を有している。

ｌだ本発明の方法を使用することによって、通常１６〜
２４時間要する室炉式コークス製造法に比べて実質的に
短い時間でコークスが製造される。

本発明がコークス製造上特に著しい特徴を示す乾留過程
におけるヒートパターンを第２図に示す１（５） 説明上図に示すように現象面の特徴からヒートパターン
を５つの領域に分け １、水分蒸発域、■、軟化溶融域、＋１１．ＰＪ固化域
、ＩＶ、　２次的収縮域、■、消火域とする。

各域における製造上のポイントラそれぞれ以下に列記す
るＯ ■　水分蒸発域ではｉ１１！ｌ湿とかプレカーボンとか
の予熱乾燥技術があり、これらの設備化の考え方向様、
糸外最小熱量で水分を飛ばし予熱させることにより、使
用炭の水分低減、水分バラツキ低減を通してコークス製
造上必要な熱量を低下せしめる。

■　軟化溶融域では昇温速度を向上させることによυ粘
結性に関する諸物件、即ち流動層、膨張度、粘結力指数
及び溶融量など高温ｇＩＩＩ　（良い方向）へ移動させ
る。

またとの昇温速度向上の影響は粘結性の低い石炭程影響
全受は易く、低粘結炭の使用Ｊｉを拡大させるべく働い
ている。更に、軟化溶融時、大気圧を超える静水圧力の
環境下で又機械的に高圧項境を与えることによシ炭化度
の低い石炭から作られたコークスに対し異方性組織を増
大させ熱間性状の向上をもたらしている。

■　再同化域では再同化速度が早いと気孔、クラックは
多くなることから、再固化速度が早いとコークス内に歪
の残り易い状態となり潜在的に割れの発生し易い状態を
つくっていると考えられる。

よってこの再同化時は極力昇温を避ける、即ち時間律速
で再固化するようにして残留内部歪を少なくするように
する。言い換えると、応力弛緩を起させなから再固化さ
せることが大切である。

■　二次的収縮域では乾留の温度が高ければ高い和気孔
率の低下、異方性組織の増大等品質の向上が見込まれる
ことから乾留の最終温度をできるたけ高くすることが必
要である。第２図においては１つの昇温速度の・やター
ンを示したが昇温速度は約３℃／ｍ　ｉ　ｎ以下の範囲
ならば何段階に昇温速度を変えても良いが成型物中に生
ずる微細な割れ、目に見える大きな割れ等を考えると上
記温度範囲内はある一定の昇温速度で昇温することが最
も好ましい。しかし、許容範囲内で順次昇温速度を向上
していってもよい。これによシ炭化時間の多少の減少が
見込まれる。

■　消火域では従来の湿式消火では急冷にょシ徽細クラ
ックか入ると共に表面も気泡が完全に破れてしまい冷間
強度の低下をまねいていることから急冷を防止すること
が大切である。即ち乾式消火方式をとることが大切であ
る。これに関する技術は、ＣＤＱとして実設備が稼働し
ておシその品質、省エネ面でのメリットも公知の通りで
ある。

第２図に示したヒート・ゼターンは全ての成型物の中心
と表層部では必ずしも同じにＱ」ならないで温度差を生
ずるが、室炉式でのヒート・そターンと比較すると、本
発明によれば熱開成型機に入るまではほぼ均一な温度履
歴で、即ち成型直後は成型物の中心と表層部での熱履歴
はほぼ同じで成型後はその成型物の大きさ即ちその成型
物の１辺が室炉式コークス炉の炭化室の巾に比較して約
１１５〜１／２０程度になり現状室炉式のコークス熱履
歴に対し本発明により製造されたコークスの熱履歴は著
しく均一化される。

第３図は本発明の冶金用コークスの製造方法の基本とな
る第２図のし−トパタ　ンを造り込む為のプロセス並び
に装置構成例を示したものである。

供給される粉炭１１は第２図の水分蒸発域Ｉでの処理を
終ったものが好ましいが蒸発が完全に終っていないもの
でも可能である。ただし予熱乾燥設備を通さないものよ
シ通したものの方が好ましい、。

このような粉炭１１を流動床溶融炉１へ入れ、石炭粒子
を実質的に非凝集状態に保ちながら急速昇温軟化溶融さ
せる。即ち、５分未満好ましく　ｉｃｌ、２分未満で炭
種の配合及び石炭粒子の大きさ等により予じめ決めであ
る約３００〜５３０℃の間のある所定温度に昇温する。

この昇温過程中軟化形融する粒子にかける大気圧を超え
る静水圧力は炭化度の低い石炭から作られるコークスに
対し異方性組織を増大させ熱間性状を向上させる為に必
要である。

ここでは石炭粒子の溶融に流動床溶融炉１’５−用いて
いるが石炭粒子を均一に急速に昇温、軟化浴融できて雰
囲気圧力を約１〜１５　ａｔｍに保持できる設備である
ならば何でもよい。壕だ流山υ床：Ｅ；　ＭＪ！炉１を
用いる場合は供給される粉炭１１（ｌｊ、粒度約２關以
下の粒子、更に好ましくは非粘結炭に対し”Ｃは１　ｍ
ｍ以下の粒子に粉砕されて供給される。

均一に、急速に昇温し軟化浴融した石炭粒子は熱間混炭
機２に供給され、引き１ｌ−Ｊシぎここで更に機械的な
高圧環境におかれ熱開成型機３に押し出される。

熱間混炭機２は機械的に軟化溶融灰に圧力を加えられる
もので軟化溶融した石炭粒子を炭種の配合及び石炭粒子
の大きさ等により予じめ決めである約３００〜５３０℃
の温度範囲のある温度に±５℃の精度で保持できるもの
である。

熱間混炭機２から出された軟化溶融灰は熱間成型機３で
熱開成型される。大切なのに１、流動床溶融炉１で均一
急速に軟化溶融された石炭粒子は七の温度を保持し、熱
間混炭機２に更に温度を保持して熱開成型機３に供給さ
れることである。熱開成型機３に供給される時はまだ軟
化溶融状態全保ち熱間加圧成型されて熱間成型機３から
出される時は再固化もしくは成型物がくずれない程度に
成型物の表面のみ再固化していなければならない。

熱開成型機３は所望の温度、例えば軟化溶融粒子と同じ
温度が好ましい。

又熱開成型物は勿論熱間成型前の加熱された石炭粒子が
最終成品の強度並びに熱間強度に悪影響を及ぼす過剰の
酸化雰囲気から防がなければならケいととは当然のこと
である。

熱間成型機３はダブルロール成型機が大量生産には最も
好ましいものであるが、加圧成型装置はヒートパターン
が満足されさえすれば、例えば押出し機のような他の成
型装置でも良い。

熱間加圧成型物はその温度を保ちつつシャフト式乾留炉
４に供給される。

熱間加圧成型物はシャフト式乾留炉４に達するまでに約
５℃以内の温度降下は許されるもそれより大きい温度降
下がある場合後の乾留過程でひび割れ又はきすのある成
型コークスになることが認められるので注意しなければ
ならない。

このように熱間成型物は炭種の配合と石炭粒子の大きさ
等によシ予じめ決めである約３００〜５２５℃の間のあ
る所定温度を保ちつつシャフト式乾留炉４に供給される
がここでは熱開成型物の温度を保持し、更にシャフト式
乾留炉４での処理中に熱開成型物が潰れるとか破損する
など変化することのないように熱間成型物を完全に再固
化せしめる。

即ちシャフト式乾留炉４に熱開成型物が入った当初にお
いては時間律速での再固化を完全なものにし、更に応力
弛緩を起させるべく炭種の配合及び石炭粒子の大きさ等
により予しめ決めである約３００〜５３０℃の温度範囲
のなかの所定温度±５℃の温度に１時間以内保持し、そ
の後熱間成型物が第２図のヒートツクターンの■二次的
収縮域に準じて炭種の配合並びに石炭粒子の熱履歴等に
よって決まる約７００〜１０００℃の温度範囲にある所
定の最終乾留温度まで昇温されるべくシャフト式乾留炉
４の温度制御を行なう。例えば所望の最終乾留温度が約
８５０℃で熱間成型機３から熱間成型物が出される時の
温度を約４５０℃とするならばシャフト式乾留炉４でそ
の温度を４５０℃士５℃に４５分間保持し時間律速で再
固化を完全に起させると共に応力弛緩を起させた後約９
００℃までは９℃／ｍ　１　ｎを越えない一定の昇温速
朋で昇温することが望ましい。

上記のような昇温速度並びに最終乾留温度は石炭の種類
例えば揮発分含有量及び熱間成型物の密度、気孔率、大
きさその形状並びにその熱履歴等によって異なる。粘結
性の低い石炭が多い場合は最終乾留温度を高く、粘結性
の高い石炭が多い場合は最終乾留温度を低くする。成型
物が所望の最終乾留温度まで加熱乾留された後、シャフ
ト式乾留炉４の下に続けて設けである冷却機即ち乾式消
火設備５の中で成型物を冷却させる。即ち乾式消火設備
５は所望の最終乾留温度まで加熱・乾留された成型物を
約３００℃又はそれよシ低い温度まで不活性雰囲気中で
冷却させる。

第３図ではシャフト式乾留炉４と乾式消火設備５を１体
物とした１例を示したが加熱・乾留装置と、冷却装置は
別々の装置であってもよい。

以後このように成型後、加熱・乾留されたコークスを成
型コークス１２と呼ぶ。

粉炭１１並びに成型コークス１２の加熱および冷却は、
第３図に示したように循環ガスの燃焼並びに熱移動によ
ってなされる。

第３図における循環ガスの流れは以下の通９である。本
成型コークス製造設備を始動させる為、始動時燃料およ
びエアーが流動床溶融炉１、シャフト式乾留炉４に供給
される。熱間混炭機２、熱間成型機３は同様に燃料供給
を行ない燃焼させてもよく、その他電気的方法等いずれ
の場合でも良い。各成型コークス製造設備が第２図に示
すヒートパターンを満足することができるようになった
後操業に入る。

操業に入った後は流動床溶融炉１、熱間混炭機２、シャ
フト式乾留炉４から発生する発生ガスは循環ブロア２４
で吸引されサイクロン２１を通して除塵され、更にスプ
レークワ−２２並びにクーラー２３を通すことによシタ
ール及び安水の除去を行ない燃料として供給される。

成型コークス消火の為、乾式消火設備５に供給される不
活性ガスは、昇圧ブロア２５で圧送される。上記で発生
した発生ガスを冷却供給することによシ加熱・乾留され
た成型コークスの冷却媒とｌ−で用いる。又、乾式消火
設備５を通して、予熱された冷却用発生ガスは昇圧ブロ
ア２５で圧送されシャフト式乾留炉４における燃焼用燃
料として用いられる。

第３図の例においては一応各成型コークス製造設備から
出る発生ガスを１箇所に集めて混合した後、燃焼用ガス
として供給すると共に成型コークス製造設備とは別の設
備に燃焼用ガ′スとして供給するようにしているが、流
動床溶融炉１、熱間混炭機２、シャフト式乾留炉４から
発生するガスをそれぞれ別の燃料ガスとして回収使用す
る方法も有効である。

後者の利点は石炭の加熱・乾留の温度レベルの違いによ
シ発生ガスの成分が異なるので異なるガスカロリーの燃
料として使うことができるということである。

【図面の簡単な説明】

第１図は室炉式コークス炉における石炭の加熱・乾留の
ヒートノやターン例を示す図、第２図は本発明の石炭の
加熱・乾留のヒート・ぐターンを示す図、第３図は上記
発明のヒートパターンを実現する為の本発明の成型コー
クス製造設備の１実施例を示す図である。 １・・・流動床溶融炉　　　２・・・熱間混炭機３・・
・熱間成型機　　　　４・・・シャフト式乾留炉５・・
・乾式消火設備　　　１１・・・粉　炭１２・・・成型
コークス

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　少くとも非粘結炭約４０〜８０重量％及び粘結炭約
   ６０〜２０重量％全有する配合物から選択される粒子を
   静水圧先約１〜１５　ａｔｍの環境下で炭種の配合並び
   に石炭粒子の大きさ等によシ予しめ決めである約３００
   〜５３０℃の温度範囲の所定温ｅ−に均一かつ５分未満
   で急速に昇温しこれに約２０　Ｋｇ／ａｍ以上の圧力を
   加えて熱間成型せしめると共にその温度を±５℃に１時
   間以内保持し、引続き約り２℃／分以下の昇温速度で約
   ７００〜１００（１℃の最高乾留温度に昇温させ次いで
   約３００℃以下まで連続的に冷却させることを特徴とす
   る冶金用コークス製造方法。 ２　気孔率１０〜４０％、見掛は密度的０．９ＶｃＣ以
   上に熱間成型することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の冶金用コークスの製造方法。 ３　大きさ２０〜８０龍の成型物に熱開成型することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項記載の冶金用
   コークスの製造方法。 ４　流動床溶融炉と熱間混炭機と熱開成型機とシャフト
   式乾留炉と乾式消火設備が連接され、流動床溶融炉と熱
   間混炭機とシャフト式乾留炉からの発生ガス管路を一す
   −イクロン、スプレータ’７−、クーラー、循環プロア
   、昇圧プロア全弁して名ガス吹込管に循環可能に接続し
   てなる冶金用コークスの製造装置。