JP2001040363A

JP2001040363A - 高品質コークスの製造方法

Info

Publication number: JP2001040363A
Application number: JP11214669A
Authority: JP
Inventors: Tsukasa Chikada; 司近田; Kazuya Uebou; 和弥上坊
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1999-07-29
Filing date: 1999-07-29
Publication date: 2001-02-13

Abstract

(57)【要約】【課題】粘結性補填剤の使用量を削減し、しかも乾留時
間を短縮して生産性の向上を図ることができる高品質コ
ークスの製造方法を提供する。【解決手段】軟化溶融性を有しない細粒炭材（無煙炭、
粉コークス等）と粘結性補填剤（石油ピッチ、コーツタ
ールピッチ、石油アスファルト等）とをあらかじめ混合
することによって前記炭材の表面部に粘結性補填剤を含
浸させ、この粘結性補填剤を含浸させた細粒炭材を原料
石炭に混合した後、その原料石炭を室炉式コークス炉に
装入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高炉に使用できる高品
質コークスの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】高炉用のコークスは、鉄鉱石の還元剤と
しての機能および燃料としての機能を有しているが、そ
ればかりではなく、スペーサーとして高炉内の通気性を
確保するという重要な役割も担っている。そのため、高
炉用コークスは強度が高く、粒径が大きいことが要求さ
れる。

【０００３】このようなコークスの製造に使用される室
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
ッチ状に配置された構成を有している。炭化室の大きさ
は、一般的には、高さが６〜７ｍ、長さが１５〜１７ｍ
で、幅は０．４５ｍ程度である。そして、例えば２０〜
４０ｔの石炭が一度に炭化室に装入され、２４時間前後
の乾留時間で１０００℃程度にまで乾留されてコークス
炉（炭化室）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または不
活性ガスによる乾式冷却により消火、冷却される。

【０００４】炭化室と燃焼室とは厚さ１００ｍｍ前後の
煉瓦を介して隔てられており、燃焼室からの熱は煉瓦壁
側の石炭に伝えられ、次いでこの熱が炉幅中央部（炭中
部）に向かって順次伝えられていく。したがって、炭化
室内の石炭またはコークス層の温度は、乾留中のほとん
どの期間において壁側で高く、炭中部で低いという状態
を呈している。また、壁側から炭中部への熱の伝導は、
主として伝熱効率の悪い伝導伝熱によって行われるた
め、炭中部まで昇温するには長時間を要し、結局２４時
間前後もの時間がかかってしまうことになる。

【０００５】この、壁側から炭中部への伝熱性を改善す
る一つの方法として燃焼室の温度を高くして乾留温度を
上昇させることが有効であり、それによって乾留時間を
短縮して生産性の向上を図ることが従来からなされてい
る。この場合、例えば乾留温度を１００℃上昇させるこ
とにより乾留時間を５時間程度短縮することが可能で、
生産性を向上させる点で大きな効果がある。しかしなが
ら、この場合、製品コークスの粒径が低下するという現
象が生起する。この原因は明確ではないが、壁側と炭中
側との温度差の拡大、あるいは昇温速度の上昇に伴うコ
ークス塊内の熱応力の増大によりコークス塊に生じる亀
裂が増加し、そのため細粒化するものと推察される。

【０００６】このような乾留温度の上昇による生産性の
向上に伴う粒径の低下を抑制するには、原料石炭中への
不活性炭材（例えば、微粉コークス）の添加が有効であ
ることがよく知られている（例えば、特開昭６０―６９
１９２号公報参照）。しかしながら、不活性炭材を原料
石炭中に添加すると、コークスの粒径は増大するもの
の、不可避的にコークスの強度が低下する。

【０００７】このコークスの強度低下を抑止するため
に、原料石炭中に不活性炭材とともにタールやタールピ
ッチ等の粘結性補填剤を添加する方法が提案された（特
開平３−２７７６８６号公報および特開平６−１７０５
６号公報）。しかし、これら粘結性補填剤の添加量は不
活性炭材と同程度であって、経済的に不利である。ま
た、近年、原料石炭を、それに含まれる水分を低減させ
た後コークス炉に装炭する方法が普及しているが、水分
低減のため原料石炭を加熱するので、装炭時の石炭の温
度が６０℃以上の高温になっている場合も多く、このよ
うな場合には、添加した粘結性補填剤が石炭の搬送過程
で粘着し、あるいは揮発する等の不都合を生じるので、
使用できない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題を解決するためになされたもので、コークスの粒径
および高強度を確保しつつ粘結性補填剤の使用量を削減
し、乾留時間を短縮して生産性の向上を図ることを目的
としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、下記の
高品質コークスの製造方法にある。

【００１０】軟化溶融性を有しない細粒炭材と粘結性補
填剤とをあらかじめ混合することによって前記炭材の表
面部に粘結性補填剤を含浸させ、この粘結性補填剤を含
浸させた細粒炭材を原料石炭に混合した後、その原料石
炭を室炉式コークス炉に装入し、乾留する高品質コーク
スの製造方法。

【００１１】ここで、「含浸」とは、粘結性補填剤が細
粒炭材の気孔内壁を含む表面部に付着、保持されている
状態を指す。ただし、粘結性補填剤の全量が必ずしも微
粒炭材の表面部に含浸している必要はなく、一部は微粒
炭材の極近傍に存在していてもよい。

【００１２】細粒炭材として比表面積が５０ｍ² ／ｇ以
上のものを用いれば、粘結性補填剤を添加した原料石炭
を水分低減のために加熱しても、添加した粘結性補填剤
が粘着性を示したり、あるいは揮発したりすることがな
いので取扱い上、好ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の高品質コークス
の製造方法（以下、本発明方法という）について詳細に
説明する。

【００１４】本発明方法では、先ず、軟化溶融性を有し
ない細粒炭材と粘結性補填剤とをあらかじめ混合するこ
とによって前記炭材の表面部に粘結性補填剤を含浸させ
る。

【００１５】細粒炭材は、軟化溶融性を有しないもので
あれば、その種類は特に限定されない。例えば、無煙
炭、粉コークス等が使用可能である。軟化溶融性を有し
なければ、コークスの粒径増大効果が認められるからで
ある。

【００１６】細粒炭材の粒径も、特に限定されない。し
かし、細粒と称されるものであっても、粒径が大きいと
原料石炭中への混合の均一性が低下し、コークスの粒径
を増大する効果がなくなるとともにコークス強度も低下
する傾向が見られるので、粒径は３ｍｍ以下とするのが
望ましい。

【００１７】粘結性補填剤としては、コークスの強度向
上機能を有する物質なら如何なるものでも使用可能であ
る。例えば、コールタール、コールタールピッチ、アス
ファルト、アスファルトピッチ、石炭の液化処理残さ、
溶剤精製炭等があげられる。粘結性補填剤の添加量は、
コークスの品質との兼ね合いで任意の量（割合）とする
ことができるが、経済性を考えると少量の方が好まし
く、細粒炭材と同重量以下、好ましくは１／２以下であ
る。

【００１８】上記の細粒炭材と粘結性補填剤とをあらか
じめ混合することによって細粒炭材の表面部に粘結性補
填剤を含浸させるのは、前述した従来の方法のように原
料石炭に炭材と粘結性補填剤とを同時に混合する場合に
比べて粘結性補填剤の使用量を低減できるからである。
細粒炭材と粘結性補填剤とをあらかじめ混合することに
よって炭材と粘結性補填剤とが接触しまたは極近傍に存
在する確率が高くなり、それが従来より少ない量の粘結
性補填剤の添加でコークス強度を効果的に向上させ得る
原因になっていると推察される。

【００１９】したがって、本発明方法において、常温で
液状の粘結性補填剤を使用する場合には、細粒炭材と粘
結性補填剤とを単に混合してやれば、細粒炭材の表面部
に粘結性補填剤が含浸した状態にすることができるが、
常温で個体の粘結性補填剤を使用する場合には、粘結性
補填剤を溶融状態まで加温してその状態を保ちながら細
粒炭材と混合するのが好ましい。これによって、炭材の
表面部に粘結性補填剤を含浸させることができる。

【００２０】上記の細粒炭材と粘結性補填剤との混合の
方法について、特に限定はない。ミックスマーラー、ア
イリッヒミキサー等の混合機を用いてもよいし、細粒炭
材をベルトコンベア等で搬送する途中で粘結性補填剤を
適宜添加し、搬送しながら混合する方法を採用すること
も可能である。

【００２１】細粒炭材として比表面積が５０ｍ² ／ｇ以
上のものを用いれば、表面積が広いので、混合した粘結
性補填剤のほとんど全てが炭材の気孔内部に強固に保持
されるため、前述した６０℃以上の高温の石炭に添加し
ても、搬送過程で粘着し、あるいは揮発する等の不都合
を生じることなく使用することが可能である。

【００２２】次いで、このように粘結性補填剤をあらか
じめ混合してその粘結性補填剤を表面部に含浸させた細
粒炭材を原料石炭に混合した後、その原料石炭を室炉式
コークス炉に装入し、乾留する。

【００２３】粘結性補填剤を含浸させた細粒炭材の原料
石炭への混合量は特に限定されない。しかし、経済性の
面からは少量の方がよく、原料石炭に対して１０重量％
以下とするのが好ましい。なお、混合は、従来、原料石
炭に固形の添加物（粉コークス等の炭材）を混合する際
に用いられている方法に準じて行えばよい。

【００２４】上記本発明方法によれば、乾留温度を上昇
させてもコークスの粒径および高強度を確保することが
でき、しかも粘結性補填剤の使用量を削減することが可
能である。その結果、乾留時間を短縮して生産性の向上
を図ることができる。

【００２５】以下、実施例に基づきさらに詳しく説明す
る。

【００２６】

【実施例】（実施例１、比較例１および２）表１に示す
性状の粒径１ｍｍ以下の粉コークス（細粒炭材）１重量
部と、表２に示す性状の常温で固形の石油ピッチ（粘結
性補填剤）０．４重量部とを、石油ピッチが液状を呈す
る２５０℃で混合する処理（以下、粘結性補填剤が液状
を呈する状態での混合処理を「含浸処理」という）を施
した後、常温まで冷却した。

【００２７】このようにして調製した粘結性補填剤含浸
粉コークスを、表３に示す性状の原料石炭に含有量が７
重量％になるように混合した後、炉温１２５０℃の試験
コークス炉（コークス生産能力：２５０ｋｇ／回）に装
炭し、炭中温度（装入石炭中心部の温度）が９５０℃に
なるまで乾留した。乾留後のコークスは直ちに排出して
冷却し、冷却後のコークスについてその品質（粒径およ
び回転強度）を調査した。

【００２８】比較のために、石油ピッチを混合せず、粉
コークスのみを原料石炭に５重量％になるように混合し
た場合、および石油ピッチ、粉コークスのいずれも混合
しない原料石炭のみの場合についても同様の調査をし
た。

【００２９】試験結果を表４の実施例１、比較例１およ
び比較例２に示す。コークス品質の欄の粒径は、篩分離
により求めた平均粒径であり、回転強度は、ＪＩＳＫ
２１５１に規定される方法に準じて測定した１５０回転
後の１５ｍｍ篩上粒分の比率である。

【００３０】この結果から明らかなように、石油ピッチ
および粉コークスのいずれも混合しなかった比較例２で
は、コークスの平均粒径が小さく、４７ｍｍであり、粉
コークスのみを混合した比較例１では、平均粒径は改善
されたものの回転強度が大幅に低下した。これに対し
て、粉コークスと石油ピッチをあらかじめ混合した後そ
れを原料石炭に混合した実施例１では、コークスの平均
粒径は改善され、かつ回転強度も維持された高品質のコ
ークスが得られた。

【００３１】（比較例３）前記の表３に示した原料石炭
と表１に示した粉コークスおよび表２に示した石油ピッ
チを、９３：５：２、すなわち実施例１の場合と同じ割
合で、ただし、前記の含浸処理を行わず、常温で、しか
もこれらを同時に混合した後、実施例１の場合と同様に
乾留試験を行い、コークス品質（粒径および回転強度）
を調査した。

【００３２】試験結果を前記の表４に併せて示す（比較
例３参照）。この結果から明らかなように、コークスの
平均粒径は実施例１の場合と同等まで改善されたが、回
転強度の向上が不十分であった。これは、同量の粘結性
補填剤（石油ピッチ）を使用しても、あらかじめ細粒炭
材（粉コークス）と混合することによって細粒炭材の表
面部に粘結性補填剤を含浸させる本発明方法で用いる操
作を行わなかったためである。

【００３３】（実施例２および３）細粒炭材として表５
に示す性状の無煙炭またはオイルコークス（粒径１ｍｍ
以下）を使用し含浸処理を施した以外は実施例１の場合
と同様に乾留試験を行い、コークス品質（粒径および回
転強度）を調査した。

【００３４】試験結果を表４に併せて示す（実施例２お
よび３参照）。この結果から、細粒炭材として無煙炭や
オイルコークスを使用しても、十分高品質のコークスを
製造できることが明らかである。

【００３５】（実施例４および５）粘結性補填剤として
表６に示す性状のコールタールピッチまたは石油アスフ
ァルトを使用し含浸処理を施した以外は実施例１の場合
と同様に乾留試験を行い、コークス品質（粒径および回
転強度）を調査した。

【００３６】試験結果を表４に併せて示す（実施例４お
よび５参照）。この結果から、粘結性補填剤としてコー
ルタールピッチや石油アスファルトを使用しても、十分
高品質のコークスを製造することができた。

【００３７】

【表１】

【００３８】

【表２】

【００３９】

【表３】

【００４０】

【表４】

【００４１】

【表５】

【００４２】

【表６】

【００４３】（実施例６〜１１）比表面積の異なる３種
類の粉コークスの各々に粉コークスと等量のコールター
ルピッチまたは石油ピッチをそれぞれの軟化点より７０
℃高い温度で混合することによって含浸させ、このピッ
チ含有粉コークスを前記表３に示した性状の原料石炭に
含有量が１０重量％になるように混合し、この混合原料
炭について熱間搬送性を調査した。

【００４４】図１に用いた試験装置の構成を示す。試験
装置は、原料炭ホッパー１と、周囲をヒーター２で囲ま
れた高温帯３（内径：３０ｍｍ、長さ：５００ｍｍ）
と、切り出しポンプ４を備えており、高温帯３をヒータ
ー２で所定温度に保持した状態で、前記の混合原料炭５
を原料炭ホッパー１から装入し、高温帯３を通過させ、
切り出しポンプ４で２ｋｇ／ｈの一定速度で切り出し
た。この切り出しを４時間連続して実施し、その熱間搬
送性を評価した。すなわち、切り出しを安定して行えた
場合、熱間搬送性は良好とした。

【００４５】試験結果を表７に示す。

【００４６】粉コークスにコールタールピッチを含浸さ
せた場合（実施例６〜８）、高温帯の温度を２５℃に保
持したときは、粉コークスの比表面積の如何にかかわら
ず、４時間の間、安定して順調に切り出しを行うことが
でき、熱間搬送性は良好（表中に○印で表示）で、混合
原料炭の切り出し量は約８ｋｇであった。

【００４７】高温帯の保持温度を８０℃に上昇させた場
合、粉コークスの比表面積が５５ｍ² ／ｇおよび１０２
ｍ² ／ｇのときは熱間搬送性は良好であったが、１３ｍ
² ／ｇのときは良好ではなく（表中に×印で表示）、混
合原料炭の切り出し量も約４．４ｋｇと少なかった。す
なわち、比表面積の大きい炭材を使用することにより、
搬送性に支障をきたすことなくコールタールピッチを添
加した原料石炭を加熱して水分を低減させ得ることがわ
かる。

【００４８】一方、高温帯の保持温度を１８０℃に上昇
させた場合は、粉コークスの比表面積が１０２ｍ² ／ｇ
であっても切り出し開始から２時間以内に切り出しが不
能となった。試験を中止して高温帯の内部を調査したと
ころ、高温帯の内面に石炭が付着し、棚吊り状態となっ
ていた。

【００４９】次に、粉コークスに石油ピッチを含浸させ
た場合（実施例９〜１１）、コールタールピッチを含浸
させた場合に比べて熱間搬送性は良好で、高温帯の保持
温度が８０℃のとき、比表面積が１３ｍ² ／ｇであって
も安定した切り出しが可能であった。高温帯の保持温度
を１８０℃に上昇させた場合は、比表面積が１３ｍ²／
ｇのとき切り出し量が安定せず、搬送性が不安定であっ
たが、比表面積の大きい粉コークスを用いた場合は、４
時間の間、安定した切り出しが可能であった。

【００５０】上記の試験結果から、細粒炭材として比表
面積が５０ｍ² ／ｇ以上のものを用いれば、粘結性補填
剤を添加した原料石炭を水分低減のために加熱しても、
添加した粘結性補填剤が搬送過程で粘着性を示したり、
揮発したりすることがなく、本発明方法を支障なく実施
することが可能であるといえる。

【００５１】

【表７】

【００５２】

【発明の効果】本発明方法によれば、乾留温度を上昇さ
せてもコークスの粒径および高強度を確保することがで
き、しかも粘結性補填剤の使用量を削減することができ
る。その結果、乾留時間を短縮して生産性の向上を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】混合原料炭の熱間搬送性の調査に用いた試験装
置の構成を示す図である。

【符号の説明】

１：原料炭ホッパー２：ヒーター３：高温帯４：切り出しポンプ５：混合原料炭

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軟化溶融性を有しない細粒炭材と粘結性補
填剤とをあらかじめ混合して前記炭材の表面部に粘結性
補填剤を含浸させ、この粘結性補填剤を含浸させた細粒
炭材を原料石炭に混合した後、その原料石炭を室炉式コ
ークス炉に装入し、乾留する高品質コークスの製造方
法。