JPS609548B2 - 非粘結炭からの治金用コ−クスの製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は非粘結炭からの冶金用コークスの製造法に係り
、詳しくは、ボタン指数０程度の粘給性や粘着性を全く
示さない非粘結炭を予め適切に前処理して加熱コークス
化のときに非粘結炭と結合剤とは良好な結合状態に保持
して、良質な冶金用コークスを製造する方法に係る。

一般に、治金用コークスの原料炭としては、いわゆる粘
結】性又は粘着性を有する歴青炭が用いられ、通常、ボ
タン指数４以上のものが使用されている。

しかし、この種の石炭は、その量はきわめて少なく、と
くに、最近は入手が困難で価格も高価である。このため
、最近では、従来冶金用コークス原料として全く省みら
れなかった低品位の非粘着炭の活用がさ仇よれ、粘絹性
や粘着性などが非常に少ないか若しくは全く有しない非
粘結炭を冶金用コークス原料炭として利用する方法とし
て種々の方法が提案されている。これらの方法はいずれ
も何らかの結合剤を併用し、これによっての物理的若し
くは化学的な結合を得て強度を維持させる方法である。
しかし、これらの方法で使用できるのは非粘結炭と云っ
ても、原料自体がある程度粘結性、粘着性を持つことが
必要で、ボタン指数で４をやや下まわる程度のものであ
り、ボタン指数０程度のものの如く全く粘着性や粘結性
のない非粘給炭は使用不可能と云われている。

なお、ボタン指数とは石炭類の試験方法 ＪＩＳＭ８８０１に規定されている石炭類の＊占結性試
験方法であって試料を所定のルツボに入れて規定の温度
にガスで加熱し生成したコークスボタンの形状大きさを
標準論かくと比較して１，１・１／２…・・・９などの
ボタン指数で表示する方法で指数が高いほど粘結性が高
い石炭ということになる。

本発明はこれら従来法の欠点を解決し、具体的には、冶
金用コークス原料炭としては全く活用されていないボタ
ン指数０程度の低品位の非粘給炭を活用することを目的
とするもので、とくに、この低品位の非粘結炭の表面に
予め不揮発性有機化合物を含む前処理液を付着させ、加
熱コークス化のときに、非鮎結炭と結合剤とを良好に結
合させ、ボタン指数０程度の非粘給炭又は非粘着性の非
粘結炭から冶金用コークスを製造する方法を提供しよう
とするものである。以下、本発明方法について詳しく説
明する。

まず、本発明方法においては全く粘着性や粘綾性を有し
ない低品位の非粘結炭を出発原料とし、これに結合剤を
加えて加熱コークス化するに先立って、非粘結炭の表面
に前処理液を付着させる。この前処理液は不揮発性の有
機化合物のみから構成することもできるが、この化合物
溶媒で稀釈するか、更に、加温して構成することもでき
る。また、付着させるのには、浸渡又は塗布などの軽度
の処理手段により行なうことができる。また、この前処
理に先立って、非粘結炭中の揮発分の大部分を除去して
おくことが好ましく、揮発分の含有量が３０％をこえる
ときは、半乾留を行なって揮発分を除去し「３０％以下
のときはそのまま前処理しても良い。

このように揮発分を除去すると、結合剤添加後の加熱。
コークス化工程において、低品位の非粘結炭と結合剤と
の結合を良好な状態に維持できる。そこで、上記の前処
理が必要な理由を説明すると、次の通りである。

まず、冶金用コークス原料炭の粘続炭を乾留すると、こ
の加熱により粘練炭は流動状態になり、その後、固化、
すなわち、コークス化する。

つまり、粘給炭は軟化、流動、固化等の現象を示して乾
留し、揮発分が逸脱される。従って、固化時には気泡が
コークス内に残存することがあっても、後記の非粘結炭
の如く乾留の間に微細な気孔が形成されるものと相違し
て、大占結炭では微細な気孔が形成されない。

これに反し、非粘給炭を乾留すると、この加熱の間には
、軟化、流動等の過程を経ずコークス化し、つまり、加
熱の際に非粘縞炭は全く流動しない。

このため、乾留した後には、石炭組織はあるがままの状
態で残り、非鮎結炭のコークスには微細な気孔が多く存
在する。換言すると、非粘結炭では加熱によって揮発分
の低分子化合物の逸脱のみが起り、この揮発する低分子
化合物の当初占めていたところが空位置となり〜そこに
気孔が形成するコークス中には上記の如く非常に微細な
気孔が生ずることになる。要するに、このように非粘結
炭の加熱後の物理的構造は、冶金用コークス原料の粘結
炭の物理的構造と根本的に相異し、この非粘結炭特有の
物理的構造により反応性が高くなり、結合剤等との結合
効果が半減する。

また、この相異が現在非粘結炭を含有する冶金用コーク
ス原料としての適用を阻止している一大要因である。そ
こで、このところを更に詳しく説明すると、次の通りで
ある。

まず、非粘結炭と結合剤とを混合し、加熱して乾留して
コークス化するときに、予め前処理液が非粘結炭に付着
されているため、加熱乾留時に気孔が形成されても表面
の形状は気孔のない岡山体乃至繊密体となっている。

従って、液化した結合剤と接触する表面の性状が冶金用
コークス原料の粘結炭と同様に全く気孔若しくは孔隙が
なく、液状の結合剤との接触は１００％有効に働き、十
分な接触状態が保持できる。・この際に、前処理液は加
熱乾留時の非粘結炭特有の物理的構造を補完できること
が必要である。

この点から、本発明においては、石油系、石炭系の抽出
物たる不揮発性有機化合物を主成分とするが、むしろ、
この不揮発性有機化合物の分子の大きさと処理時の前処
理液の粘度が重要となる。このため、本発明者等はこの
点について研究したところ、前処理液は温度２０ｑｏ純
水の絶対粘度に比較して表示される相対粘度が前処理時
において６以下であること、つまり、ほとんど水に近く
さらさらしていること、前処理液の不揮発性有機化合物
は平均分子量が１０００以下の有機化合物が少なくとも
１′５以上含有していることが必要であった。この理由
は次の通りである。相対粘度が６をこえると、上記の微
細気孔内に十分に前処理液中の不揮発性有機化合物を含
浸させることができず、また、平均分子量１０００以下
のものが１／５未満であると十分な前処理効果が達成で
きず、このときには、平均分子量１０００以上の有機化
合物が４／５以上となって、微細気孔中には不揮発性有
機化合物がほとんど含浸せず、加熱乾留時に上記の如き
結合剤との良好な接触状態に保持できない。

また、不揮発性有機化合物は石炭系、石油系の蟹出物と
するのは、その抽出過程で揮発物や低沸物が除去されて
いて適当であるからであり、この留出物を前処理時にお
いて上記の条件を適合するように調整して、不揮発性有
機化合物単独若しくは不揮発性有機化合物を溶媒中に含
ませて前処理液をつくる。

具体的には、そのまま使用できるものは、そのまま使用
するが、これらを適当に混合して加溢して上記条件に適
合させるか、更に、溶媒等により稀釈して適合させるこ
ともできる。なお、前処理液乃至不揮発性有機化合物は
、結合剤とともに加熱乾留されるときに、熱分解等によ
り根跡を残さないようなものでも、上記条件に適合すれ
ば使用できる。この理由は、前処理液乃至不揮発性有機
化合物は、結合剤と非粘結炭との結合時にその媒体とな
れば十分であるからであり、結合終了後は存在する必要
性はないからである。

次に、以上のように、前処理液を非粘給炭に塗布又は浸
糟等により付着させてから、この前処理炭単独または前
処理炭に冶金用コークスの原料炭を配合し、これに結合
剤を加えて、所望に応じて成型してから、加熱コークス
化する。

このコータス化の時には、前処理液により微小気孔が発
生しても、それは十分に前処理液で被覆され、あたかも
コークスマトリックスそれ自体と何ら変らないような平
坦な基地となり、気孔が粗大のときは、その気孔の内部
壁上に前処理液が浸潤し、場合によっては粗大気孔でも
完全に被覆し、とくに、前処理液の粘性はきわめて低い
ため、内部まで、表面張力の低下効果により、結合剤自
体が粗大気孔へ円滑に浸潤しており、大きな結合効果を
発揮する。以上の通り、本発明方法によると、非粘結炭
の微細気孔や、それによる反応等の現象を予測し、この
性質の加熱、乾留時の発現がおさえられるため、冶金用
コークス原料炭として好ましいコークスが得られる。

この事は非粘結炭からのコークスでは溶着部でも本来等
方性構造しか示さないが本発明方法で得られるコークス
は同じ非粘結炭を原料にするにも拘らず、その一部は顕
微鏡写真からも異万性構造体となっていることが確認さ
れることから明らかである。以下、実施例について説明
する。

実施例 １ 第１表に示す性状の非粘給炭Ａを３柳下に粉砕した後、
これを温度５５０ｑｏで半乾留し、その揮発分の含有量
を略半分とした。

アスファルトに石油ベンジンを加えて前処理液し、これ
は相対粘度１．ふ平均分子量１０００以下の不揮発性有
機化合物を約９０重量％含有する石油ベンジン稀釈液と
した。この前処理液中に、上記の如く揮発分を調整した
非粘練炭を浸潰した後、これを液から取り出して加湿し
溶媒を揮発させた。

次に、この前処理非粘給炭４重量部に対し結合剤の石炭
系ピッチ１重量部を混合し、加熱乾留しコークス化した
。

この加熱乾留条件は常法の通りであった。なお、比較の
ために、第１表に示す非粘結炭について、前処理を行な
わず、他の条件は上記のところと同様でコークスをつく
った。

これらコークスの性状試験を行なったところ、第２表に
示す結果が得られた。第２表か明らかなように、本発明
法によれば冷間強度及び反応性の優れたコークスであり
、非＊占絹炭であっても何の支障もなく冶金用コークス
が製造できることがわかった。

第１表 非粘結炭の物性 第２表 実施例 ２ 実施例１の如く前処理して前記処理非粘結炭７重量部に
対し、一３側に粉砕した低揮発分の豪州産原料粘結炭２
重量部ならびに結合剤の石炭ピッチ１重量部をよく混合
し、これを加圧成型機によりタドン状に成型し、内熱式
竪型乾留炉により加熱、乾留してコークス化した。

比較のために、第１表に示す非粘縞炭を前処理せずにそ
のまま用い、他の条件は全て上記のところと同様でコー
クスを得た。これらコークスの性状試験結果を第３表は
示す通りで、第３表から明らかなように、本発明法によ
るコークスは冷間性状は云うに及ばず熱間性状において
も比較法によるコークスに比べて優れたものであること
が分る。

第３表 なお、第３表の反応後の１型ドラム強度は、供謎コ−ク
スを２０土１肋に整粒したものを反応炉に入れて、温度
１０００００でＣ０２を５そ／分の速度で２時間供給し
、これをガス化させた後、常温に冷却してから１３００
×７０仇帆の１型ドラムに入れて、２仇．ｐ．ｍで３船
ご間回転させたときの１仇舷指数である。

実施例 ３ 第４表 まず、第４表に示す性状の３種の非粘鯖炭Ａ，Ｂ，Ｃを
粒度３側下に調整し、この中で非粘結炭Ａを温度６８０
午０で加熱して、その揮発分の２／３を除去し、非粘給
炭Ｂ及びＣはそのままとし、これら３種の非粘絹炭Ａ，
Ｂ．Ｃを等量ずつ均一に混合した。

また、前処理液は、高揮発性微砧結炭から製造した水添
溶媒抽出物（以下、ＳＲＣと略記）をアントラセン油で
稀釈し、平均分子量１０００以下の不揮発性有機化合物
約７０％含有する溶液とし、これを温度２７５℃に加熱
して相対粘度４．３のものとして調整した。

次いで、この前処理液に上記非粘結炭の混合物を浸潰し
てから取り出し、温度３７５ｑｏに加熱して、溶媒のア
ントラセン油を揮発させた後冷却して前処理した。

次に、前処理後の非粘結炭の混合物６重量部に対して、
揮発分２３．８％、灰分９．１％、ボタンＮｏ．７．５
である粘結性原料炭３重量部と結合剤のＳＲＣＩ重量部
とを配合して混合し、加圧成型してタドン状成型炭とし
、これを室炉式コークス炉に装入し、加熱、乾留してコ
ークス化した。

また、上記の粘縞性原料炭のみを用いて、これに結合剤
としてＳＲＣを配合し、上記の如くタドン状圧型炭を混
合し、その成型炭が部分的に集中しないようにして装入
して、上記のところと同等に加熱、乾留、コークス化し
た。更に、比較例として、径３柳下の非粘結炭Ａ，Ｂ，
Ｃの３種を上記の通りに等量ずつ混合し、本発明の如く
前処理を行なわず、他の条件は本発明と同様に処理して
、コークス化した。これらから得られるコークスの性状
試験の結果を第６表に示した。

この結果から見ると、本発明法によるコークスは従来例
の粘結性原料炭からのコークスに比べて、全く遜色がな
いものであることが分る。

また、比較例によるコークスは非常に低級であり、高炉
に使用することは不可能であることがわかる。第５表 実施例 ４ 実施例３の３種の非粘練炭Ａ，Ｂ，Ｃの混合物をベルト
５〜６肋厚に敷きつめて定速で水平方向に移動させて、
先端から自然落下させ、この時に実施例３の前処理液を
散布させて、前処理を行ない、その後は、実施例３と同
様な条件でコークス化を行なった。

この縛られたコークスの性状試験の結果は第６表に示す
。この結果から見ると、前処理時に、浸涜、散布の何れ
によっても非粘結炭の粒子に前処理液が付着していれば
差はなく、十分に高炉用に使用できるものが得られるこ
とがわかつた。第６表

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ボタン指数０程度で粘結性ならびに粘着性を全く示
   さない非粘結炭中の揮発分の含有量が３０重量％以下の
   ときにはそのまま前記非粘結炭中の揮発分の含有量が３
   ０重量％をこえるときには半乾留し、不揮発分を３０％
   以下まで除去し、その後、前記非粘結炭の粒子に、石炭
   系若しくは石油系の留出物またはその誘導体であって平
   均分子量１０００以下の有機化合物１／５重量部以上含
   有する不揮発性有機化合物１種以上から成るか、この不
   揮発性有機化合物を１種以上を含んで、しかも、純水の
   絶対粘度に対する相対粘度が６以下に調整された前処理
   液を付着させ、その後は、少なくとも結合剤を配合して
   加熱し、コークス化することを特徴とする非粘結炭から
   の冶金用コークスの製造法。