JPS6339637B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、原料粉炭から製鉄等に使用する冶
金用良質コークスを製造する方法に関する。 近年、冶金用コークスの製造方法としては、い
わゆる成型炭配合コークス製造方法が多く採用さ
れている。この成型炭配合コークス製造方法は、
成型炭用粉炭にバインダーを添加して加熱処理し
た後、又は、加熱処理することなく、加圧成型
し、得られた成型炭を原料粉炭に一部配合してコ
ークス炉装入炭とし、コークス炉で乾留して冶金
用コークスを製造するものである。 このように、原料粉炭中に一部成型炭を配合す
ると、成型効果及び装入炭の装入嵩密度が向上
し、それだけコークスの強度も向上するため、こ
のコークスの強度の向上に見合う分だけ装入炭中
に非微粘結性劣質炭を配合できることが一般に知
られている。 しかかしながら、従来の成型炭配合コークス製
造方法においては、所定の成型炭配合割合までは
その配合率の増加に伴つてコークス炉に装入した
装入炭の装入嵩密度が増し、これを乾留して得ら
れるコークスの強度が向上するが、成型炭配合割
合がある程度以上になると成型炭相互間に形成さ
れる空間内に原料粉炭が十分に充填されず、かえ
つて装入嵩密度が低下し、生成したコークスの強
度が悪くなるかあるいは向上しない。即ち、コー
クス炉に一定の高さから成型炭配合の装入炭を装
入した場合、装入嵩密度を縦軸に、又、成型炭配
合割合を横軸にとつて両者の関係を調べてみると
最大値が存在する。 この装入嵩密度の最大値は、コークス炉の寸
法、成型炭の粒径粒度分布、原料粉炭粒径、粒度
分布、あるいは成型炭や原料粉炭に含まれる水分
の割合等によつて変化するが、これらの変動値を
一定に定めることによつて固有の値として測定さ
れ決定されるもので、例えば、成型炭の粒径を20
〜100mm、原料粉炭の粒度を３mm以下のもの70〜
90wt％、水分を約３〜15wt％程度とし、通常の
コークス炉に装入した場合、成型炭配合割合がぼ
50〜85wt％までの範囲内で装入嵩密度は最大値
に示し、これ以上成型炭配合割合を高くしても装
入嵩密度は上昇せず、低下するものであり、か
つ、これより生成したコークスの強度も低下する
ことが明らかに認められる。 従つて、原料粉炭中に含まれる非微粘結性劣質
炭の配合割合が一定であれば、成型炭配合割合を
高くしても生成するコークスの強度には限界があ
り、又、コークス炉から生成するコークスを押出
機で押出す際の負荷の関係もあつて、従来におい
ては成型炭配合割合は30wt％程度が限度である
とされていた。 ところで、成型炭の配合割合を35wt％以上と
した場合の装入嵩密度の低下を防止する方法とし
て、複数種類の粒径を有する成型炭を配合する方
法が提案されている（特開昭52−133301号）。し
かしながら、この方法においては、複数種類の粒
径を有する成型炭を使用するために、複数種類の
加圧成型機や異つた形状の金型が必要になる等製
造工程が複雑になり、更に、成型炭の粒径が不連
続であつて粒径比も小さく、最密充填等装入嵩密
度の向上はあまり期待できないという問題があ
る。従つて、かかる方法においては、成型炭配合
割合が高くなつた場合でも、装入嵩密度の向上は
望めず、僅かに低下しており、かつ、コークス強
度も成型炭配合割合が20〜85wt％の範囲でほぼ
一定しており、大巾な向上は得られないものと説
明されている。 そこで、本発明者等は、コークス炉に一定の高
さから成型炭配合の装入炭を装入する場合に、予
想される装入嵩密度の最大値よりも、高い装入嵩
密度で装入炭をコークス炉に装入することができ
る方法について種々検討した。その結果、成型炭
を原料粉炭に配合するに際し原料粉炭の一部又は
全部を、予めバインダーを添加し加熱処理し、又
は、加熱処理することなく混練して形成した混練
炭で置換すれば、驚くべきことには、置換しない
場合のような成型炭高配合に伴う装入嵩密度の低
下がみられないだけでなく逆に装入嵩密度は大巾
に向上し、かつ、得られるコークスのドラム強度
および小型反応後強度CSR（％）も大巾に向上
し、更に注目すべきことには、25〜75mmの中間粒
度分布の割合が高くなるという予期し得ない整粒
効果も得られることを知見し、本発明を完成した
ものである。 即ち、本発明は、成型炭用粉炭にバインダーを
添加して所定粒径に加圧成型した成型炭を製造
し、該成型炭を原料粉炭に配してコークス炉装入
炭を調製し、この挿入炭をコークス炉で乾留して
コークスを製造する方法において、前記成型炭の
配合割合を40重量％以上、85重量％以下の範囲と
し、前記原料粉炭の一部あるいは全部を予め軟ピ
ツチ相当以下の軟化点を有するバインダーを添加
して形成した混煉炭で置換することを特徴とする
ものである。 本発明の特に好ましい具体的な実施態様として
は、原料粉炭に成型炭のみを配合した場合の装入
炭の装入嵩密度が最大値を示すときの成型炭配合
割合までは成型炭を配合し、残りの原料粉炭の一
部又は全部を混練炭で置換することであつて、こ
れによりコークス炉に一定の高さから成型炭配合
の装入炭を装入する場合に予想される装入嵩密度
の最大値よりも高い装入嵩密度で装入炭をコーク
ス炉内に装入することができると共に、コークス
強度の向上や整粒効果も顕著となるものである。 本発明でいう成型炭用粉炭及び原料粉炭並びに
混練炭用粉炭としては、通常のコークス炉用装入
炭か、あるいは、通常のコークス炉用装入炭に対
して高炉用コークスの製造には不適当とされてい
る非微粘結性劣質炭を10wt％以上及び／又は粉
コークス、ピツチコークス、石油コークス、ター
ル滓等の夫々単独のものあるいは混合したものを
1wt％以上混合したもので、粒径３mm以下が70〜
90wt％程度に粉砕したものが使用される。これ
らは、夫々単独で使用することができるが、予め
一定の割合に混合したものも使用することができ
る。尚、上記した通常のコークス炉用装入炭と
は、揮発分が25〜35％、CSN（JIS M8801、４る
つぼ膨脹試験法）３〜９の範囲にあり、かつ、実
用のコークス炉においてコークス化した時のドラ
ム強度（JISK2151，6.2ドラム試験法）DI¹⁵⁰ ₁₅80以
上となるように任意の石炭を配合調製して得られ
る高炉用コークス製造用装入炭として従来公知の
性状範囲を有するものでよい。又、非微粘結性劣
質炭とは、CSN0〜２、流動性指数〔JISM8801、
５流動性試験法（ギーゼラープラストメーター
法）〕０〜10、全膨脹指数（オーデイベルアルニ
ユー法）０の特性を有する高炉用コークスの製造
には不適当とされる石炭である。 又、本発明において混練炭を製造する際に使用
するバインダーとしては、石炭系又は石油系の瀝
青物が使用される。石炭系瀝青物としては、例え
ば、石炭系ピツチ、ロードタール、石炭の溶剤抽
出物あるいはその残渣物、石炭系重質油等が適当
であり、又、石油系瀝青物としては、例えば、石
油系ピツチ、アスフアルト、石油系重質油あるい
はこれを熱処理もしくは溶媒抽出処理して得られ
るもの等が適当である。上述の何れの瀝青物を使
用するにしても、軟化点が軟ピツチ相当以下、即
ち軟化点70℃以下の重質物を使用するものであ
る。但し、常温で液体であるような低沸点分のも
のはバインダーとしての効果がなく、また装入作
業にも支障を来たす。更に、軟化点70℃をこえた
中ピツチ以上の重質物は、粉炭に混練後冷却する
ことになるが、石炭粒子が互いに強く結合して塊
状となり、成型炭に配合する場合には再び粉砕す
る必要がある。これに対して軟ピツチ以下の軟化
点のバインダーの場合には、石炭粒子の相合の結
合力が適当であり、擬似粒子を形成するだけで粉
砕工程は不要となる。混練炭の粒径にこのような
差異があるため、高軟化点のバインダーの場合は
成型炭と単に配合するだけでは嵩密度が上がらな
い。 本発明における成型炭は、成型炭用粉炭にバイ
ンダーを添加し、混合した後に、適宜加熱処理
し、又は、加熱処理することなく、成型機によつ
て所定粒径に加圧成型されるものであり、又、特
に限定はしないが、成型炭の粒径は最大粒径を20
〜100mm程度とするのが有利である。尚、成型炭
はコークス炉へ移送中又は装炭時に部分的に破砕
される場合があるが、これらは成型炭として取扱
うものとする。 更に、本発明における混練炭とは、通常のコー
クス炉用装入炭か、あるいは、通常のコークス炉
用装入炭に非微粘結性劣質炭を10wt％以上配合
したものを原料にして、これにバインダーを添加
し、適宜加熱処理し、あるいは、加熱処理するこ
となくバインダーを混練して、石炭粒子表面に当
該バインダーが塗布された状態の石炭である。 尚、本発明において、原料粉炭、成型炭用粉炭
及び混練炭用粉炭は、夫々石炭配合の同一組成物
であつてもよいし、又、異なつていてもよく、
又、成型炭用バインダーと混練炭用バインダーも
同一組成物であつてもよく、又、異なつていても
よいものであるが、これらを同一配合組成物及び
同一組成物とすれば、原料粉炭と置換する混練炭
は当然成型炭に成型する前の成型炭用混練炭の一
部をそのまま使用することができ、作業工程が簡
単になつて一層経済性が向上する。 本発明においては、成型炭をそのまま配合する
ことが装入嵩密度の向上、コークス強度の向上等
の点で好ましい点を最大限に利用する一方、成型
炭の配合率がある一定値以上の範囲内で装入嵩密
度が最大値に達し、これ以上の配率では逆に装入
嵩密度の低下をもたらす点を考慮して、原料粉炭
の一部又は全部を混練炭で置換することが最も好
ましいものである。 以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に説
明する。 (1) 試験炉と操業条件 ガス加熱式1/4ｔコークス炉に調製した装入炭
を装入口より落下させて装入し、フリユー温度
1300℃で乾留した。 (2) 原料粉炭の調製 非微粘結性劣質炭（銘柄ウイツトバンク）
12.0wt％を含む16種の原料炭を配合し、３mmのふ
るいでふるつた場合のふるい下が87.6wt％となる
ように粉砕し、水分を約10％に調製して原料粉炭
とした。この原料粉炭の強粘比は52％、揮発分は
29.4wt％で、試験炉に装入した時の装入嵩密度は
629Kg／m³である。 (3) 混練炭の調製 上記原料粉炭に軟化点35℃の石炭系軟ピツチを
バインダーとして6wt％を加え、混合した後スチ
ームを吹込みながらの直接加熱下で混練して混練
炭を調製した。 (4) 成型炭の調製 上記混練炭の一部をダブルロールプレスを用い
て成型圧4tで45mm×45mm×26mmの大きさのマセツ
ク型に加圧成型して成型炭を調製した。この成型
炭の見掛密度は1.15ｇ／mlであつた。 (5) 従来法による予備実験 原料粉炭と成型炭とを種々の割合で配合して装
入炭を調製し、この装入炭を上記試験炉に装入し
てコークスを製造した時の装入嵩密度、生成コー
クスのドラム強度（DI¹⁵⁰ ₁₅）、生成コークスの小型
反応後強度CSR（％）、生成コークスの25〜75mm
粒度歩留、コークス生産性比を調べた結果は第１
表Ａ群に示す通りであつた。尚、小型反応後強度
は次の試験方法により求めた。 即ち試料コークスを20±１mmの粒度に調製した
もの200ｇを反応管内で５／minのCO₂流通下、
1100℃±10℃の加熱状態で２時間反応させ、反応
後の重量をＡｇとし、また反応後の試料全部を
型試験機のドラム（130φ×700mm）に入れ20Ypm
×30分回転させた後試料を篩分け、＋10mm部分の
重量をBgとして、この場合の小型反応後強度
CSR⁶⁰⁰ ₁₀を次の式CSR⁶⁰⁰ ₁₀＝Ｂ／Ａ×100％によつて求 めた。またコークス生産性比は次によつて求め
た。 コークス生産性比＝成型炭無配時のコークス生成時間
／成型炭配合時のコークス生成時間 ×成型炭無配時のコークス製骸量／
成型炭無配合時のコークス製骸量 又、この時の成型炭配合割合と装入嵩密度との
関係を第１図において点線で、成型炭配合割合と
生成コークスのドラム強度（DI¹⁵⁰ ₁₅）との関係を
第２図において点線で、更に、成型炭配合割合と
生成コークスの25〜75mm粒度歩留との関係を第３
図において点線で夫々示した。

【表】 この予備実験の結果、装入嵩密度は、第１表及
び第１図で示す通り、成型炭配合割合が60〜
80wt％の時に最大値を示し、これ以上高配合し
た場合は、装入嵩密度が明らかに低下することを
示している。又、生成コークスのドラム強度
（DI¹⁵⁰ ₁₅）は、第１表及び第２図に示す通り、成型
炭配合割合が60〜80wt％で最大値を示し、これ
以上では低下する。更に、生成コークスの25〜75
mm粒度歩留は成型炭配合割合が60wt％で最大値
60.0％を示し、これ以上の高配合率では明らかに
低下している。 (6) 実施例 上記予備実験を基準にして、本発明を以下の通
り実施した。即ち、装入嵩密度が最大値0.074t／
m³を示す時の成型炭配合割合60.0wt％をベースと
して、原料粉炭の一部もしくは全部を上記方法で
製造した混練炭の10wt％、20wt％、30wt％及び
40wt％で置換して配合して装入炭を調製し、こ
の装入炭を上記予備実験の場合と同じ条件で試験
炉内に装入してコークスを製造した時の装入嵩密
度、生成コークスのドラム強度（DI¹⁵⁰ ₁₅）、生成コ
ークスの25〜75mm粒度歩留、生成コークスの小型
反応後強度CSR（％）、コークス生産性比を調べ、
その結果を第１表Ｂ群に示した。又、この時の混
練炭配合割合と装入嵩密度との関係を第１図にお
いて実線で、混練炭配合割合と生成コークスのド
ラム強度との関係を第２図において実線で、更
に、混練炭配合割合と生成コークスの25〜75mm粒
度歩留との関係を第３図において実線で夫々示し
た。 この実施例において、装入嵩密度は、第１表及
び第１図に示す通り、混練炭配合割合が増加する
につれてほぼ直線的に向上しているのがわかり、
又、生成コークスのドラム強度（DI¹⁵⁰ ₁₅）も、第
１表及び第２図に示す通り、混練炭配合割合が
10wt％以上で著しく向上しており、かつ、生成
コークスの小型反応後強度CSR（％）は、100wt
％成型炭よりも向上している。更に、生成コーク
スの粒度歩留も、第１表及び第３図に示すよう
に、著しい向上を示し、生成コークスの生産性比
については10wt％成型炭の場合と比較して幾分
低下している。 尚、前記実施例では、成型炭配合率が60wt％
をベースとした例を示したが、これは1/4ｔ試験
炉で、かつ、成型炭粒径45mmの場合の装入嵩密度
がほぼ最大値を示していたためめである。ただ
し、50〜85wt％の範囲内を成型炭のベースとし
ても装入嵩密度、コークス強度、25〜75mm粒度歩
留等の向上効果に変わりがなく、当然本発明を有
利に実施できるものである。 上記実施例から理解されるように、本発明の方
法によれば、従来法において装入炭の装入嵩密度
が最大値を示す時に配合されている原料粉炭の一
部あるいは全部を混練炭で置換することにより、
第１表及び第１図に示すように、装入炭の装入嵩
密度は直線的に向上する。これは、混練用を製造
する際に原料粉炭がバインダーと共に加熱混練さ
れ、製造された混練炭の嵩密度が原料粉炭よりも
大きくなり、この嵩密度の大きい混練炭が成型炭
相互間に形成される空隙内に緻密に充填されるた
めであると考えられる。 このように、装入炭の装入嵩密度が向上するこ
とによつて、生成したコークスのドラム強度
（DI¹⁵⁰ ₁₅）もほぼ比例して向上しており、混練炭の
配合割合を増やすことによつて良質の冶金用コー
クスを製造することが可能になる。このため、生
成コークスのドラム強度（DI¹⁵⁰ ₁₅）が従来法によ
つて製造されたコークスのドラム強度より向上し
た分に見合う分だけより多量に安価な非微粘結性
劣質炭及び／又は粉コークス、ピツチコークス、
石油コークス、タール滓等を使用しても、従来と
同等のドラム強度を持つた冶金用コークスを製造
できる。 又、このように、非微粘結性劣質炭を多量にあ
るいは粉コークス、ピツチコークス、石油コーク
ス、タール滓等を配合すれば、コークス炉内にて
乾留される装入炭の膨脹が少なくなるため、コー
クス炉で生成したコークスを押出機にて押出す際
の押出負荷が軽減され、成型炭及び混練炭の配合
率の和を飛躍的に高めることができる。 更に、混練炭を添加することによつて、装入炭
の装入嵩密度を高くすることができるため、生成
コークスの熱間性状や装入炭と生成コークスとの
容積収支を良くすることができ、生成コークスの
生産性比も著しく向上させることができる。 又、この発明の方法によつて製造した冶金用コ
ークスの粒度分布をみると、従来法による予備実
験の場合に比べて、生成コークスの25〜75mm粒度
歩留が顕著に向上しており、このことは、高炉操
業上極めてメリツトの大きいものである。この粒
度歩留も装入嵩密度の向上とほぼ同じ傾向を示し
ており、本発明において装入嵩密度が改善された
結果であると考えられる。従つて、本発明は成型
炭高配合による良質コークスの製造が可能にな
り、非微粘結性劣質炭あるいは粉コークス、ピツ
チコークス、石油コークス、タール滓等の有効利
用、入手困難な良質強粘結炭の節約にも役立つな
ど、工業的に極めて有用なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は成型炭（混練炭）配合割合と装入嵩密
度との関係を示すグラフ、第２図は成型炭（混練
炭）配合割合と生成コークスのドラム強度との関
係を示すグラフ、第３図は成型炭（混練炭）配合
割合と生成コークスの25〜75mm粒度歩留との関係
を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 成型炭用粉炭にバインダーを添加して所定粒
   径に加圧成型した成型炭を製造し、該成型炭を原
   料粉炭に配合してコークス炉装入炭を調製し、こ
   の装入炭をコークス炉で乾留してコークスを製造
   する方法において、前記成型炭の配合割合を40重
   量％以上、85重量％以下の範囲とし、前記原料粉
   炭の一部あるいは全部を予め軟ピツチ相当以下の
   軟化点を有するバインダーを添加して形成した混
   煉炭で置換することを特徴とする良質コークスの
   製造法。 ２ 原料粉炭に成型炭のみを配合した場合の装入
   炭の装入嵩密度が最大値を示す時の成型炭配合割
   合までは成型炭を配合することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の良質コークスの製造法。 ３ 成型炭用粉炭、原料粉炭及び混煉炭用粉炭の
   石炭配合が同一配合組成物であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の良質コークスの製
   造法。