JPS6187787A - コ−クス製造用石炭配合管理法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、コークス炉装入炭を乾留して所定強度のコ
ークスを製造する際にこのコークス炉装入炭を構成する
複数の原料石炭の種類及び／又は配合比率を管理するた
めの方法に関する。

〔従来の技術〕

高炉用コークスとしてはコークス強度、粒度、気孔率等
において安定した品質が要求されるが、安定した品質の
コークスを製造するためにはｆ２数の原料石炭からなる
コークス炉装入炭の品質が一定の基準を満足するように
配合管理を行うことが必要である。

ところでミ我が国においては、多種多様の原料石炭を輸
入し、これらを適当に配合してコークス炉装入炭を調製
している。そして、このコークス炉装入炭の調製は、通
常、２０〜３０種類にも及ぶ銘柄の原料石炭を確保して
おき、１０〜２０種類に及ぶ銘柄の石炭を配合してコー
クス炉装入炭を調製しており、また、２〜３日に１回程
度その内の数銘柄の原料石炭について配合の変更をする
作業を行っている。

しかしながら、石炭の性質はその産出国、炭鉱、炭層等
により異なっており、また、品質の安定したコークスを
製造するためには原料石炭の配合技術を駆使し、常時品
質の一定なコークスを製造し得るようなコークス炉装入
炭を調製することが必須の条件になり、従来においても
この石炭配合の最適条件を見い出すための方法として、
幾つかの手法が提案されている。

このような従来の方法としては、例えば、石炭の主成分
であるビトリニットの反射率分布を求めると共に石炭組
織分析を行ってその結果から各銘柄原料石炭の最適配合
比率を求める方法、原料石炭の最高流動度とそのごトリ
ニットの反射率分布とを求めてその結果から各銘柄原料
石炭の最適配合比率を求める方法、原料石炭の全膨張率
を求めると共に工業分析を行ってその結果から各銘柄原
料石炭の最適配合比率を求める方法等が提案されている
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、ビトリニットの反射率分布と石炭組織分
析とを使用して行う第１の方法においては、顕微鏡によ
る石炭の反射率測定や組織の判定が必要になって作業が
面倒であるほか、単一の石炭の分類評価としては有効で
あっても複数の原料石炭゛が配合されたコークス炉装入
炭の測定には問題があり、また、計算や解析が複雑であ
るという問題もある。

また、Ｒ高流動度とビトリニットの反射率分布とを使用
して行う第２の方法においては、上記第１の方法と同様
に、顕微鏡による石炭の反射率測定やＩ織の判定が必要
になって作業が面倒であるという問題があり、コークス
炉装入炭の測定には問題があるほか、計算や解析が複雑
であって日常の石炭配合管理には不向きであるという問
題がある。

さらに、全膨張率と工業分析とを使用して行う第３の方
法においては、その指数を求める試験が比較的容易であ
るという長所を、有する反面、全膨張率に加成性がなく
、他種類の原料石炭を配合して調製されるコークス炉装
入炭の配合管理には不適当であるという問題がある。

従って、従来の方法においては、そのいずれの方法にお
いても一長一短があり、いずれかの方法を採用したとし
てもそれは参考にする程度であり、実際には経験と勘に
頼っているのが現状である。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕本発明は、か
かる観点に鑑み、石炭配合管理をできるだけ能率良く行
うことができ、しかも、真の最適石炭配合条件を見出す
ことができる方法を提供するもので、複数の原料石炭の
種類及び／又はその配合比率を決定してコークス炉装入
炭を調製するに際し、予め各原料石炭の固化温度と最高
流動度とを測定し、コークス炉装入炭の配合比率を考慮
して各原料石炭の固化温度の平均値及びばらつきと最高
流動度の平均値とをそれぞれ亦出し、これらの指数に基
づいてコークス炉装入炭のコークス化性を評価するコー
クス製造用石炭の配合管理法である。

本発明が適用される原料石炭としては、コークス化性を
評価するのに必要な指数を算出する際に使用される固化
温度と最高流動度とを測定することができるものであれ
ばよく、また、直接測定できない場合であっても、従来
公知の推定法で固化温度と最高流動度とを推定できる石
炭、あるいは試験条件を変えることによって固化温度と
最高流動度とを測定し得る石炭等も包含される。

本発明者等がコークス炉装入炭のコークス化性を評価す
る指標として上記３つの指標を採用するに至った根拠を
以下に説明する。

石炭粒子が相互に融着して塊コークスを形成することか
ら、コークス強度の発現メカニズムを解明するためには
、異炭種間の境界面の乾留摸の接着状態が相互の石炭の
性状と如何なる関係を有するかを先ず明らかにする必要
がある。そこで、コークス炉装入炭を調製するのに使用
される上記各原料石炭について、通常よく使用される石
炭を基準炭とし他の配合炭を試験炭として定め、この基
準炭と試験炭とを基準炭が炉壁側に位置するように試験
炉に層別充填して乾留し、得られたコークスにおける基
準炭と試験炭との間の接着状態を顕微鏡等で観察して評
価する。

２種の石炭、すなわち基準炭と試験炭との間の接着状態
はそのどちらが炉壁側に位置するかによって異なるので
、好ましくは２種以上の複数の石炭を基準炭に選定して
行う。

上記基準炭と試験炭との間の接着状態の評価は、例えば
、得られたコークスの境界面の状態を顕微鏡で観察する
と、基準炭や試験炭の部分に観察される空隙とほぼ同じ
状態で境界面に空隙が分布して両者が強固に接着してい
る「接着状態」、境界面に空隙がより多く分布して接着
が不十分な「空隙状態」及び境界面に破断が見られて接
着が不十分な「破断状態」の３段階等に分類される。

これを具体例を使用して説明すれば、例えば、９種の銘
柄の原料石炭ａ−ｉを使用し、各原料石炭についてその
最高流動度（ＭＦ）と固化温度（Ｓ）とをギーゼラープ
ラストメーターを使用する方法（ＪＩＳ　　Ｍ２ＳＯ４
）で測定し、上記原料石炭の内の２種、例えばａ及びｂ
を基準炭とし、各基準炭ａ又はｂに対して他の原料石炭
を試験炭とする基準炭と試験炭の組合せを１６組つくり
、これら各組について上記基準炭が炉壁側に位置するよ
うに試験炉に層別充填して乾留し、得られたコークスに
おける基準炭と試験炭との間の接着状態を顕微鏡等で観
察して「接着状態」、「空隙状態」及び「破断状態」の
３つの状態に評価し、第１図に示すように、これら基準
炭と試験炭との間の接着状態を基準炭と試験炭との間の
固化温度（Ｓ）の差（ΔＳ）を横軸とし試験炭の最高流
動度（ＭＦ）を縦軸とするグラフ上に表示すれば、ΔＳ
とＭＦとの相互関係によって接着が十分で強固な領域と
接着が不十分で脆弱な領域とに区分される。

すなわち、基準炭と試験炭との間の接着状態は、試験炭
の最高流動度（ＭＦ）が一定であれば固化１［ｆ（Ｓ）
の差（ΔＳ）については値０を中心にΔＳの絶対値が大
きくなればなるほど脆弱になり、又、固化温度（Ｓ）の
差（ΔＳ）が一定であれば試験炭のＲ高流動度（ＭＦ）
が小さくなればなるほど脆弱になる。

このように石炭粒子どうしの物理的な接着状態が十分か
不十分かは、ΔＳとＭＦの２つの指標で説明することが
できる。しかし、接着面の強度が大きいか小さいかは別
問題であり、石炭化度のパラメーターの導入が必要であ
るが、一般に、石炭化度と固化温度とは相関関係がある
ため、接着面の強度因子としてＳを採用する。

以上の結果は、２種の石炭の組合せの場合であ“　るが
、多種類の石炭の混合物である実際のコークス炉装入炭
の場合にも上記理論の適用が可能である。

すなわち、２種の石炭の組合せの場合に得られた基準炭
と試験炭との間の固化温度（Ｓ）の差（ΔＳ）について
は、コークス炉装入炭においては各原料石炭の固化温度
（Ｓ）のばらつき（ＶＳＴ）の値で評価し、その際にコ
ークス炉装入炭における各原料石炭の配合比率を寄与率
として考慮し、また、２種の石炭の組合せの場合に使用
した各試験炭の最高流動ｙＩ（ＭＦ）については、混合
系の場合いずれが炉壁側になるかは等確率と考えられる
ため、コークス炉装入炭においては各原料石炭の最高流
動度（ＭＦ）の平均値（ＭＦＩ）で評価し、その際にコ
ークス炉装入炭における各原料石炭の配合比率を寄与率
として考慮する。さらに、各原料石炭の間の接着強度を
定量的に評価するには、石炭化度の評価指数を必要とす
るが、その指数として通常よく使用されるビトリニット
の平均反射率は上記固化温度（Ｓ）と密接な関係を有し
、しかも、固化温度（Ｓ）がコークス強度の実態をよく
反映するので、コークス炉装入炭においては石炭化度の
評価指数として各原料石炭の固化温度（Ｓ）の平均値（
ＳＴＩ）で評価し、その際にコークス炉装入炭における
各原料石炭の配合比率を寄与率として考慮する。

固化温度の平均値（ＳＴ　Ｉ　）及びそのばらつき（Ｖ
ＳＴ）と最高流動度の平均値（ＭＦＩ）の算出は、下記
の各式による。

５ＴＩ−ΣＳχ／１００　　　　　（１）Ｓ：各原料石
炭の固化温度 χ：各原料石炭の配合比率（％） Ｖ　Ｓ　Ｔ　＝　ｆｆ　　　　　　　　　　（２）Ｙ＝
（ΣＳ　χ−（ΣＳχ）２／１００〕／ＭＦＩ＝ΣＦχ
／１００　　　　　（３）Ｆ　：ＭＦ　（ｌｏｇＤＤＰ
Ｍ） ズ：各原料石炭の配合比率（％） 指数の最高流動度の平均値（ＭＦＩ）については、石炭
粒子間が互いに接着するためにＭＦＩが大きいことが必
要であるが、コークス強度の点からは最適値がある。

また、指数としての固化温度の平均値（ＳＴ　Ｉ　）及
びそのばらつき（ＶＳＴ）は石炭粒子間の接着強度に対
する関係が互いに逆の関係にあり、固化温度のばらつき
（ＶＳＴ）についてはその値が小さい程石炭粒子間の接
着状態は良好となり、また、固化温度の平均値（ＳＴＩ
）についてはその値が大きい程石炭粒子が接着した場合
の接着強度が向上する。従って、上記固化温度のばらつ
き（ＶＳＴ）を固化温度の平均値（ＳＴＩ）で割った値
（ＶＳＴ／ＳＴ　Ｉ　＝ＶＳＴ　Ｉ　）と石炭粒子間の
接着強度との関係は上記ＶＳＴＩの値が小さくなる程石
炭粒子間の接着強度が向上するという関係にある。

このように、本発明によるＳＴＩ、ＶＳＴ及びＭＦＩの
３つの指標を使うことにより原料石炭どうしの接着強度
の評価が可能であり、石炭配合管理指標として優れてい
るばかりでなく、これらの指標は全て単一の装置、例え
ばギーゼラーブラストメーターにより簡単に測定される
特性値を用いて算出することができ、極めて有利な管理
指標と言える。

次に、本発明方法を使用して石炭配合管理を実施する工
程の一例につき、手順を追って説明する。

■コークス製造の際に使用される全ての原料石炭につい
て、予め最高流動度（ＭＦ　：　１Ｇ！；ｌ　ＤＤＰＭ
）と固化温度（Ｓ：’Ｃ）とを求める。

この最高流動度（ＭＦ　：　ｔｏｏ　ＤＤＰＭ）と固化
温度（Ｓ：’Ｃ）の測定は、通常行なわれているギーゼ
ラープラストメーターを使用する方法（ＪＩＳ　　Ｍ２
ＳＯ４）でよく、また、従来公知の他の方法であっても
よい。

■複数の配合炭について、上記３つの指標を算出すると
共に一定乾留条件下でそれぞれのコークス化試験を行い
、コークス強度、例えば［）　ｌ　１５０／１５と３つ
の指標との相関関係を数式化するか、等コークス強度線
を引く等して図式化する。

■コークス炉装入炭についてその一部の炭種を変更する
必要が生じた場合、どのような配合管理を行うかについ
ては、以下の手順で行う。

先ず、変更されて新たに配合される原料石炭の最高流動
度（ＭＦ）と固化温度（Ｓ）とを測定し、各原料石炭の
配合比率を変更することなく炭種のみを変更した新たな
コークス炉装入炭を調製し、この新たなコークス炉装入
炭のＭＦＩ、ＳＴＩ及びＶＳＴの値を算出して上記■で
求められた各指数とコークス化性との関係に当はめてプ
ロットし、各指数とコークス化性との関係で示された等
コークス強度線においてどのような位置にあるかを読取
る。

変更優のコークス強度の値が変更前の位置から上記等コ
ークス強度線に沿って移動している場合にはコークス強
度の変化はあまりないことを意味する。また、等コーク
ス強度線に対して直角の方向に移動している場合にはコ
ークス強度が向上する方向かあるいは低下する方向かを
読取れば、配合を変更しようとしている石炭のコークス
化性が評価され、配合の変更が適切か否か判定される。

このようにして新たなコークス炉装入炭が目的とするＭ
ＦＩ、ＳＴＩ及びＶＳＴの値を使用し、各原料石炭の最
高流動度（ＭＦ）と固化温度（Ｓ）とから上記ＭＦ、Ｉ
、ＳＴＩ及びＶＳＴの値を満足する各原料石炭の種類及
び／又は配合割合を決定する。

〔実施例〕

以下、実施例に基づいて、本発明方法を具体的に説明す
る。

（１）ＶＳＴ　Ｉ−ＭＦ　Ｉの２次元座標の作成７種の
銘柄の原料石炭Ａ−Ｇを使用し、第１表に示すように、
各原料石炭についてその最高流動度（ＭＦ）と固化温度
（Ｓ）とをギーゼラーブラー・　ストメーターを使用す
る方法（ＪＩＳＭ８８０１）で測定し、また、上記各原
料石炭の配合比率を変えた５種のコークス炉装入炭■〜
■をＩ＠Ｉし、各コークス炉装入炭についてそのＭＦ　
Ｌ　ＳＴ　Ｉ及びＶＳＴ並びにＶＳＴ　Ｉの値を算出す
ると共に、各コークス炉装入炭についてそのコークス強
度（Ｄ　Ｉ　１５０／１５、ＪＩＳ　　Ｋ２１５２）を
測定した。

次ぎに、原料石炭Ａ〜ＧのＭＦとＳ及び配合率から■〜
■の装入炭の種類毎にＭＦＩ及びＶＳＴＩを算出し、Ｖ
ＳＴＩを横軸とじＭＦＩを縦軸とするグラフ上にプロッ
トする。

さらに、この実施例においては、ＶＳＴ　Ｉを横軸とじ
ＭＦＩを縦軸とするグラフ上に、上記各原料石炭の配合
比率を変えた５種のコークス炉装入炭について測定した
各コークス炉装入炭のコークス強度を表示し、等コーク
ス強度線を引き、■ＳＴｌ−ＭＦＩとコークス強度との
関係を示す２次元座標を作成した。この場合の等コーク
ス強度線が右上りの勾配になることは、前述のように、
石炭の接着強度評価指数の特性から明らかである。

結果を第２図に示す。

（２）次に、上記コークス炉装入炭■の内の原料石炭Ｃ
をその配合比率を変えることなく別の原料石炭しに変更
し、この原料石炭しの最高流動度（ＭＦ）と固化温ｆ＊
（Ｓ）とを測定すると共に、新たなコークス炉装入炭■
の評価指数ＭＦＩ、ＳＴｌ及びＶＳＴ並びにＶＳＴＩの
値を算出し、ＶＳＴＩ−ＭＦＩの点を上記第２図にプロ
ットしてコークス炉装入炭■のコークス強度を推定し、
また、実際にコークスを製造してそのコークス強度を測
定し、両者の値を比較した。結果を第１表及び第２図に
示す。

（３）上記（２）と同様にして、コークス炉装入炭■の
内の原料石炭Ｅをその配合比率を変えることなく別の原
料石炭Ｍに変更し、得られた新たなコークス炉装入炭■
の評価指数ＭＦＩ、ＳＴＩ及びＶＳＴ並びにＶＳＴ　Ｉ
の値を算出し、ＶＳＴＩ−ＭＦＩの点を上記第２図にプ
ロットしてコークス炉装入炭■のコークス強度を推定し
、また、実際にコークスを製造してそのコークス強度を
測定し、両者の値を比較した。結果を第１表及び第２図
に示す。

（４）上記（３）の場合とは異なり、コークス炉装入炭
■の内の原料石炭Ｅの一部を別の原料石炭Ｎに置換し、
得られた新たなコークス炉装入炭■の評価指数ＭＦ　Ｌ
　ＳＴ　Ｉ及びＶＳＴ並びにＶＳＴｌの値を算出し、Ｖ
ＳＴＩ−ＭＦＩの点を上記第２図にプロットしてコーク
ス炉装入炭■のコークス強度を推定し、また、実際にコ
ークスを製造してそのコークス強度を測定し、両者の値
を比較した。結果を第１表及び第２図に示す。

（５）上記（２）〜（４）の場合と異なり、原料石炭Ａ
−Ｇの配合比率が予め決定されており、更に上記３種の
原料石炭ＬＳＭ及びＮを合計３５％追加配合して新たな
コークス炉装入炭をＪ製する場合に、目標コークス強度
を［）　）　１５０／１５　：　８０以上となるように
定めた。

このとき、追加配合すべき原料石炭り、Ｍ及びＮの配合
比率を４ケース（■〜Ｑ＞想定し、それぞれについてＶ
ＳＴ　ＩとＭＦＩとを亦出し、第２図の図上にプロット
した。等コークス強度線をもとに推定したＤ　Ｉ　１５
０／１５の値は第１表に示す通りであり、■、［株］及
びＯの場合が目標強度を達成していることがわかる。

ところで、原料石炭り、Ｍ及びＮのコークス化性は、Ｌ
＞　Ｍ＞　Ｎで、Ｎが最も劣質であり、一般に炭価も安
い。そこで、Ｎの配合率が最大の装入炭０を新たなコー
クス炉装入炭と決定し、この配合比率に基づいて調製し
たコークス炉装入炭Ｏについて実際にコークスを製造し
てそのコークス強度を測定し、予め設定した目標コーク
ス強度の値と比較した。結果を第１表及びＭ２図に示ず
。

〔発明の効果〕

本発明の石炭配合管理法は、石炭のコークス化の際にお
ける接着理論に基づいており、原料石炭の固化温度と最
高８！動度とを測定するだけで石炭の配合管理をするこ
とができ、また、これら固化温度と最高流動度とは同じ
測定装置で測定することができるだけでなく、計算も容
易であり、面倒な石炭配合管理を能率良く行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は９種の銘柄の原料石炭を使用して２種の原料石
炭、すなわち基準炭と試験炭との間の接着状態を表示し
、強固な接着領域と脆弱な接着領域とを仕切る境界線を
引いたグラフ、°第２図は本発明の実施例に係るＶＳＴ
　Ｉ−ＭＦ　Ｉとコークス強度との関係を示す２次元座
標のグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の原料石炭の種類及び／又はその配合比率を
   決定してコークス炉装入炭を調製するに際し、予め各原
   料石炭の固化温度と最高流動度とを測定し、コークス炉
   装入炭の配合比率を考慮して各原料石炭の固化温度の平
   均値及びばらつきと最高流動度の平均値とをそれぞれ算
   出し、これらの指数に基づいてコークス炉装入炭のコー
   クス化性を評価することを特徴とするコークス製造用石
   炭配合管理法。