(57)【要約】【課題】本発明は、コークス用配合炭の流動性を高めることにより、強度の高いコークスを安価に製造できるコークスの製造方法の提供を目的とする。【解決手段】本発明のコークスの製造方法は、第１の石炭及び無灰炭を混合する工程と、上記混合工程で得られる混合炭を加熱する工程と、上記加熱工程後の混合炭に第２の石炭を追加する工程と、上記追加工程で得られるコークス用配合炭を乾留する工程とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の石炭及び無灰炭を混合する工程と、
上記混合工程で得られる混合炭を加熱する工程と、
上記加熱工程後の混合炭に第２の石炭を追加する工程と、
上記追加工程で得られるコークス用配合炭を乾留する工程と
を備えるコークスの製造方法。
【請求項２】
上記追加工程前に、上記加熱工程後の混合炭を冷却する工程をさらに備える請求項１に記載のコークスの製造方法。
【請求項３】
上記加熱工程での加熱温度が２５０℃以上５００℃以下である請求項１又は請求項２に記載のコークスの製造方法。
【請求項４】
上記混合炭における無灰炭の配合量が５質量％以上３０質量％以下である請求項１、請求項２又は請求項３に記載のコークスの製造方法。
【請求項５】
上記無灰炭の原料が一般炭である請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のコークスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コークスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉での製鉄で使用されるコークスには、鉄鉱石（酸化鉄）の還元材としての機能、熱源（燃料）としての機能、及びコークス自体と鉄鉱石との荷重に耐えて炉内の通気性を確保するための充填材としての機能の大きくは３つの機能が期待される。これらの機能を果たすため、上記コークスには一定の強度と反応性（還元性及び燃焼性）とが求められる。
【０００３】
一般に、コークスは石炭を成形した後、１０００℃乃至それ以上の高温で蒸し焼きにする（以下、「乾留する」ということがある。）ことにより製造される。石炭として粘結性の高い石炭である原料炭を使用すると、強度の高いコークスを容易に得られるが、このような原料炭は比較的高価である。そのため、コークスの製造コストの低減を目的として、安価な劣質炭を用いることが望まれる。しかし、劣質炭を用いるとその低い粘結性によりコークスの強度が低下するため、劣質炭を配合できる量は限られる。
【０００４】
これに対し、粘結性の高い原料炭の使用量を抑止しつつコークスを得るため、一般炭と無灰炭とを混合した混合炭をコークス原料として使用する方法が提案されている（特開２０１５−１９３７４０号公報参照）。この方法では、無灰炭を粘結性補填材（バインダー）として使用し、かつギーセラー流動及び平均最大反射率の制御により混合炭を原料炭と同等の性状とすることで粘結性の高い原料炭の使用量を抑止し、コークス原料のコストを低減している。
【０００５】
このような粘結性補填材を用いたコークスの製造方法では、コークス用配合炭となる一般炭の流動性が不足すると、コークスの強度が十分に高まらないおそれがある。このため、粘結性補填材を用いたコークスの製造方法にあっては、製造時のコークス用配合炭の流動性向上が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−１９３７４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上述のような事情に基づいてなされたものであり、本発明は、コークス用配合炭の流動性を高めることにより、強度の高いコークスを安価に製造できるコークスの製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、コークス原料として用いられるコークス用配合炭の石炭の一部と、無灰炭とを混合した混合炭を予め加熱処理しておくことで、コークス用配合炭の流動性が改善することを見出し、本発明を完成させた。この加熱処理によりコークス用配合炭の流動性が改善する理由は明白ではないが、本発明者らは、加熱処理前には粒体として存在していた無灰炭が加熱処理により石炭の粒子内部に含浸し、石炭を流動化し易い形態に変化させたことによると考えている。
【０００９】
すなわち、上記課題を解決するためになされた発明のコークスの製造方法は、第１の石炭及び無灰炭を混合する工程と、上記混合工程で得られる混合炭を加熱する工程と、上記加熱工程後の混合炭に第２の石炭を追加する工程と、上記追加工程で得られるコークス用配合炭を乾留する工程とを備える。
【００１０】
当該コークスの製造方法では、粘結性補填材として無灰炭を用いるので、コークスの製造コストを低減できる。また、当該コークスの製造方法では、加熱工程で、コークス用配合炭の石炭の一部である第１の石炭と、無灰炭とを混合した混合炭を予め加熱処理する。当該コークスの製造方法では、この加熱処理によりコークス用配合炭の流動性を改善することができる。従って、当該コークスの製造方法を用いることで、得られるコークスの強度を高められる。以上から、当該コークスの製造方法を用いることで、強度の高いコークスを安価に製造することができる。
【００１１】
上記追加工程前に、上記加熱工程後の混合炭を冷却する工程をさらに備えるとよい。このように冷却工程をさらに備えることで、加熱工程と乾留工程とを連続操業する必要がなくなるため、操業管理が行い易くなる。また、上記冷却工程後の混合炭は、コークス原料の１つとして例えば一般炭等と同様に使用することができる。従って、当該コークスの製造方法が上記冷却工程を備えることで、追加工程及び乾留工程を既存設備で行うことができるので、新たな設備投資を不要とでき、製造コストを低減できる。
【００１２】
上記加熱工程での加熱温度としては、２５０℃以上５００℃以下が好ましい。このように上記加熱工程での加熱温度を上記範囲内とすることで、混合炭の乾留が進むことを抑止しつつ、コークス用配合炭の流動性改善効果を高められる。
【００１３】
上記混合炭における無灰炭の配合量としては、５質量％以上３０質量％以下が好ましい。このように上記混合炭における無灰炭の配合量を上記範囲内とすることで、コークスの強度の低下を抑止しつつ、コークス用配合炭の流動性改善効果を高められる。
【００１４】
上記無灰炭の原料が一般炭であるとよい。このように上記無灰炭の原料を一般炭とすることで、コークス用配合炭の流動性を確保しつつ、製造コストを低減できる。
【００１５】
ここで、無灰炭（ハイパーコール、ＨＰＣ）とは、石炭を改質した改質炭の一種であり、溶剤を用いて石炭から灰分と非溶解性成分とを可能な限り除去した改質炭である。しかしながら、無灰炭の流動性や膨張性を著しく損ねない範囲で、無灰炭は灰分を含んでもよい。一般に石炭は７質量％以上２０質量％以下の灰分を含むが、無灰炭においては２質量％程度、場合によっては５質量％程度の灰分を含んでもよい。なお、「灰分」とは、ＪＩＳ−Ｍ８８１２：２００４に準拠して測定される値を意味する。
【００１６】
また、「一般炭」とは、発熱量（無水無灰基準）（ｋｃａｌ／ｋｇ）が５８００以上８４００未満の石炭であり、例えば瀝青炭、亜瀝青炭及び褐炭を挙げることができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、当該コークスの製造方法を用いることで、コークス用配合炭の流動性を高めることにより、強度の高いコークスを安価に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係るコークスの製造方法を示すフロー図である。
【図２】図１の無灰炭製造工程の詳細を示すフロー図である。
【図３】図２の無灰炭製造工程で用いる無灰炭の製造装置を示す模式図である。
【図４】実施例１及び比較例１におけるＨｍ成分量を示すグラフである。
【図５】実施例２及び比較例２におけるＨｍ成分量を示すグラフである。
【図６】実施例３及び比較例３におけるＨｍ成分量を示すグラフである。
【図７】実施例４及び比較例４におけるＨｍ成分量を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態に係るコークスの製造方法について説明する。
【００２０】
本発明の一実施形態に係るコークスの製造方法は、図１に示すように、無灰炭製造工程Ｓ１と、混合工程Ｓ２と、加熱工程Ｓ３と、冷却工程Ｓ４と、追加工程Ｓ５と、乾留工程Ｓ６とを備える。
【００２１】
〔無灰炭製造工程〕
無灰炭製造工程Ｓ１では、無灰炭を製造する。当該コークスの製造方法では、無灰炭製造工程Ｓ１として、図２に示すように、スラリー調製工程Ｓ１１と、固液分離工程Ｓ１２と、溶剤蒸発工程Ｓ１３とを備える。この無灰炭製造工程Ｓ１は、例えば図３に示すような無灰炭の製造装置を用いて行うことができる。まず、この無灰炭の製造装置について説明する。
【００２２】
＜無灰炭の製造装置＞
図３に示す無灰炭の製造装置は、石炭供給部１と、溶剤供給部２と、混合部３と、ポンプ４と、加熱部５と、溶出部６と、固液分離部７と、第１溶剤蒸発部８と、第２溶剤蒸発部９とを主に備える。
【００２３】
（石炭供給部）
石炭供給部１は、石炭を混合部３へ供給する。石炭供給部１としては、常圧状態で使用される常圧ホッパー、常圧状態及び加圧状態で使用される加圧ホッパー等の公知の石炭ホッパーを用いることができる。
【００２４】
石炭供給部１から供給する石炭は、無灰炭の原料となる石炭である。上記石炭としては、様々な品質の石炭を用いることができる。中でも上記無灰炭の原料が一般炭であるとよい。このように上記無灰炭の原料を一般炭とすることで、コークス用配合炭の流動性を確保しつつ、コークスの製造コストを低減できる。上記一般炭としては、抽出率の高い瀝青炭を用いてもよいし、より安価な劣質炭（亜瀝青炭、褐炭）を用いてもよい。
【００２５】
また、石炭を粒度で分類すると、細かく粉砕された石炭が好適に用いられる。ここで「細かく粉砕された石炭」とは、例えば石炭全体の質量に対する粒度１ｍｍ未満の石炭の質量割合が８０％以上である石炭を意味する。また、石炭供給部１から供給する石炭として塊炭を用いることもできる。ここで「塊炭」とは、例えば石炭全体の質量に対する粒度５ｍｍ以上の石炭の質量割合が５０％以上である石炭を意味する。塊炭は、細かく粉砕された石炭に比べて未溶解な固形分石炭の粒度が大きく保たれるため、後述する固液分離部７での分離を効率化することができる。ここで、「粒度（粒径）」とは、ＪＩＳ−Ｚ８８１５：１９９４の篩分け試験通則に準拠して測定した値をいう。なお、石炭の粒度による仕分けには、例えばＪＩＳ−Ｚ８８０１−１：２００６に規定する金属製網篩を用いることができる。
【００２６】
上記一般炭の炭素含有率の下限としては、７０質量％が好ましい。一方、上記一般炭の炭素含有率の上限としては、８５質量％が好ましく、８２質量％がより好ましい。上記一般炭の炭素含有率が上記下限未満であると、溶剤可溶成分の溶出率が低下するおそれがある。逆に、上記一般炭の炭素含有率が上記上限を超えると、供給する石炭のコストが高くなるおそれがある。
【００２７】
（溶剤供給部）
溶剤供給部２は、溶剤を混合部３へ供給する。溶剤供給部２は、溶剤を貯留する溶剤タンクを有し、この溶剤タンクから溶剤を混合部３へ供給する。溶剤供給部２から供給する溶剤は、石炭供給部１から供給する石炭と混合部３で混合される。
【００２８】
溶剤供給部２から供給する溶剤は、石炭を溶解するものであれば特に限定されないが、例えば石炭由来の２環芳香族化合物が好適に用いられる。この２環芳香族化合物は、基本的な構造が石炭の構造分子と類似していることから石炭との親和性が高く、比較的高い抽出率を得ることができる。石炭由来の２環芳香族化合物としては、例えば石炭を乾留してコークスを製造する際の副生油の蒸留油であるメチルナフタレン油、ナフタレン油等を挙げることができる。
【００２９】
（混合部）
混合部３は、石炭供給部１から供給する石炭及び溶剤供給部２から供給する溶剤を混合する。
【００３０】
上記混合部３としては、調製槽３１を用いることができる。この調製槽３１には、供給管を介して上記溶剤及び石炭が供給される。調製槽３１では、この供給された溶剤及び石炭が混合され、スラリーが調製される。また、調製槽３１は、攪拌機３１ａを有しており、混合したスラリーを攪拌機３１ａで撹拌しながら保持することによりスラリーの混合状態を維持する。
【００３１】
調製槽３１におけるスラリー中の無水炭基準での石炭濃度の下限としては、１０質量％が好ましく、１３質量％がより好ましい。一方、上記石炭濃度の上限としては、２５質量％が好ましく、２０質量％がより好ましい。上記石炭濃度が上記下限未満であると、後述する加熱部５で溶出される溶剤可溶成分の溶出量がスラリー処理量に対して少なくなるため、無灰炭の製造効率が低下するおそれがある。逆に、上記石炭濃度が上記上限を超えると、溶剤中で上記溶剤可溶成分が飽和し易いため、上記溶剤可溶成分の溶出率が低下するおそれがある。
【００３２】
なお、混合部３の調製槽３１で調製されたスラリーは、供給管を介して加熱部５へ送られる。
【００３３】
（ポンプ）
ポンプ４は、混合部３から加熱部５へスラリーを供給する供給管に配設されており、調製槽３１に貯留されているスラリーを加熱部５へ圧送する。
【００３４】
ポンプ４の種類は、供給管を介して上記スラリーを加熱部５へ圧送できるものであれば特に限定されないが、例えば容積型ポンプ又は非容積型ポンプを用いることができる。上記容積型ポンプとしては、ダイヤフラムポンプやチューブフラムポンプ等が挙げられ、上記非容積型ポンプとしては、渦巻ポンプ等が挙げられる。
【００３５】
（加熱部）
加熱部５は、混合部３で得られるスラリーを加熱する。
【００３６】
加熱部５としては、加熱炉５１を用いることができる。加熱炉５１としては、内部を通過するスラリーを加熱できるものであれば特に限定されないが、例えば抵抗加熱式ヒーターや誘導加熱コイルが挙げられる。また、加熱炉５１は、熱媒を用いて加熱を行うよう構成されていてもよく、例えば内部を通過するスラリーの流路の周囲に配設される加熱管を有し、この加熱管に蒸気、油等の熱媒を供給することでスラリーを加熱可能に構成されていてもよい。
【００３７】
加熱炉５１による加熱後のスラリーの温度の下限としては、３００℃が好ましく、３６０℃がより好ましい。一方、上記スラリーの温度の上限としては、４２０℃が好ましく、４００℃がより好ましい。上記スラリーの温度が上記下限未満であると、石炭を構成する分子間の結合を十分に弱められず、溶出率が低下するおそれがある。逆に、上記スラリーの温度が上記上限を超えると、スラリーの温度を維持するための熱量が不必要に大きくなるため、製造コストが増大するおそれがある。
【００３８】
（溶出部）
溶出部６は、混合部３で得られ、加熱部５で加熱されたスラリー中の石炭から溶剤に可溶な石炭成分を溶出させる。
【００３９】
溶出部６としては、抽出槽６１を用いることができ、この抽出槽６１に上記加熱後のスラリーが供給される。抽出槽６１では、このスラリーの温度を保持しながら溶剤に可溶な石炭成分を石炭から溶出させる。また、抽出槽６１は、攪拌機６１ａを有している。この攪拌機６１ａによりスラリーを攪拌することで上記溶出を促進できる。
【００４０】
なお、溶出部６での溶出時間としては、特に限定されないが、溶剤可溶成分の抽出量と抽出効率との観点から１０分以上７０分以下が好ましい。
【００４１】
（固液分離部）
固液分離部７は、溶出部６で溶出後の上記スラリーを、溶剤可溶成分を含む液体分及び溶剤不溶成分を含む固形分に分離する。なお、溶剤不溶成分は、抽出用溶剤に不溶な灰分と不溶石炭とを主として含み、これらに加え抽出用溶剤をさらに含む抽出残分をいう。
【００４２】
固液分離部７における上記分離は、例えば重力沈降法により行うことができる。ここで重力沈降法とは、沈降槽内で重力を利用して固形分を沈降させて固液分離する分離方法である。重力沈降法により分離を行う場合、溶剤可溶成分を含む液体分は、沈降槽の上部に溜まる。この液体分は必要に応じてフィルターユニットを用いて濾過した後、第１溶剤蒸発部８に排出される。一方、溶剤不溶成分を含む固形分は、固液分離部７の下部に溜まり、第２溶剤蒸発部９に排出される。
【００４３】
また、重力沈降法により分離を行う場合、スラリーを固液分離部７内に連続的に供給しながら溶剤可溶成分を含む液体分及び溶剤不溶成分を含む固形分を沈降槽から排出することができる。これにより連続的な固液分離処理が可能となる。
【００４４】
固液分離部７内でスラリーを維持する時間は、特に限定されないが、例えば３０分以上１２０分以下とでき、この時間内で固液分離部７内の沈降分離が行われる。なお、石炭として塊炭を使用する場合には、沈降分離が効率化されるので、固液分離部７内でスラリーを維持する時間を短縮できる。
【００４５】
固液分離部７内は、加熱及び加圧することが好ましい。固液分離部７内の加熱温度の下限としては、３００℃が好ましく、３５０℃がより好ましい。一方、固液分離部７内の加熱温度の上限としては、４２０℃が好ましく、４００℃がより好ましい。上記加熱温度が上記下限未満であると、溶剤可溶成分が再析出し、分離効率が低下するおそれがある。逆に、上記加熱温度が上記上限を超えると、加熱のための運転コストが高くなるおそれがある。
【００４６】
また、固液分離部７内の圧力の下限としては、１ＭＰａが好ましく、１．４ＭＰａがより好ましい。一方、上記圧力の上限としては、３ＭＰａが好ましく、２ＭＰａがより好ましい。上記圧力が上記下限未満であると、溶剤可溶成分が再析出し、分離効率が低下するおそれがある。逆に、上記圧力が上記上限を超えると、加圧のための運転コストが高くなるおそれがある。
【００４７】
なお、上記液体分及び固形分を分離する方法としては、重力沈降法の他に例えば濾過法や遠心分離法を用いてもよい。固液分離方法として濾過法や遠心分離法を用いる場合、固液分離部７として濾過器や遠心分離器などが使用される。
【００４８】
（第１溶剤蒸発部）
第１溶剤蒸発部８は、固液分離部７で分離した上記液体分から溶剤を蒸発回収する。この溶剤の蒸発回収により無灰炭ＨＰＣが得られる。
【００４９】
溶剤を蒸発分離する方法としては、蒸発分離器を用いた一般的な蒸留法や蒸発法（スプレードライ法等）を含む分離方法を用いることができる。
【００５０】
（第２溶剤蒸発部）
第２溶剤蒸発部９は、固液分離部７で分離された上記固形分から、溶剤を蒸発分離させて副生炭ＲＣを得る。第２溶剤蒸発部９は、第１溶剤蒸発部８と同様に構成できる。
【００５１】
副生炭ＲＣは、軟化溶融性は示さないが、含酸素官能基が脱離されている。そのため、副生炭ＲＣは、配合炭として用いた場合にこの配合炭に含まれる他の石炭の軟化溶融性を阻害しない。従って、この配合炭はコークス原料の配合炭の一部として使用することができる。また、副生炭ＲＣは一般の石炭と同様に燃料として利用してもよい。
【００５２】
次に、無灰炭製造工程Ｓ１の各工程について説明する。
【００５３】
＜スラリー調製工程＞
スラリー調製工程Ｓ１１では、石炭及び溶剤を含むスラリーを調製する。
【００５４】
スラリー調製工程Ｓ１１では、まず、石炭供給部１から供給される石炭及び溶剤供給部２から供給される溶剤を混合部３の調製槽３１により混合してスラリーとする。
【００５５】
次に、得られたスラリーを加熱する。具体的には、調製された上記スラリーをポンプ４によって加熱部５の加熱炉５１に供給し、所望の温度まで加熱する。
【００５６】
さらに、得られたスラリー中の石炭から溶剤に可溶な石炭成分を溶出させる。具体的には、上記加熱後のスラリーを抽出槽６１に供給し、攪拌機６１ａで攪拌しながら所望の温度で保持して溶出を行う。
【００５７】
＜固液分離工程＞
固液分離工程Ｓ１２では、スラリー調製工程Ｓ１１で石炭の溶剤可溶成分を溶出したスラリーを、溶剤可溶成分を含む液体分及び溶剤不溶成分を含む固形分に固液分離する。
【００５８】
具体的には、抽出槽６１から排出されるスラリーを固液分離部７へ供給し、固液分離部７内に供給されたスラリーを例えば重力沈降法により上記液体分及び上記固形分に分離する。
【００５９】
＜溶剤蒸発工程＞
溶剤蒸発工程Ｓ１３では、固液分離工程Ｓ１２で分離した上記液体分から溶剤を蒸発させる。これにより無灰炭ＨＰＣが得られる。
【００６０】
具体的には、固液分離部７で分離された液体分を第１溶剤蒸発部８に供給し、第１溶剤蒸発部８で溶剤を蒸発させ、上記液体分を溶剤と無灰炭ＨＰＣとに分離する。
【００６１】
溶剤蒸発工程Ｓ１３では、合わせて固液分離工程Ｓ１２で分離した上記固形分から溶剤を蒸発させてもよい。具体的には、固液分離部７で分離された固形分を第２溶剤蒸発部９に供給し、第２溶剤蒸発部９で溶剤を蒸発させる。これにより、上記固体分から副生炭ＲＣを得ることができる。
【００６２】
〔混合工程〕
混合工程Ｓ２では、第１の石炭及び無灰炭を混合する。
【００６３】
上記第１の石炭は、コークスの原料となる石炭である。上記第１の石炭は特に限定されず、強粘結炭、弱粘結炭等の原料炭や、非粘結炭である劣質炭を、乾留により石炭全体の融着が可能となる適度な割合で組み合わせて用いることができる。中でも上記第１の石炭として劣質炭及び強粘結炭を含むとよい。劣質炭は強粘結炭に比べて安価であるので、上記石炭に強粘結炭を含めることでコークスの強度を維持しつつ、劣質炭を含めることでコークスの製造コストをさらに低減できる。
【００６４】
上記第１の石炭は、微細に粉砕された粒状とすることが好ましい。上記第１の石炭を粒状とする場合、第１の石炭の２０％粒子径Ｄ２０の下限としては、第１の石炭を粉砕するための装置や、第１の石炭のハンドリング装置にもよるが、０．１ｍｍが好ましく、０．２ｍｍがより好ましい。第１の石炭の２０％粒子径Ｄ２０が上記下限未満であると、不必要に大きな粉砕動力が必要になるおそれや、発塵等により第１の石炭のハンドリングが難しくなるおそれがある。一方、第１の石炭の９０％粒子径Ｄ９０の上限としては、３ｍｍが好ましく、１ｍｍがより好ましい。第１の石炭の９０％粒子径Ｄ９０が上記上限を超えると、混合工程における混合性が不十分となるおそれや、粒子の隙間が大きくなることで得られるコークスの強度が不十分となるおそれがある。なお、「２０％粒子径Ｄ２０」及び「９０％粒子径Ｄ９０」とは、全粒子をＪＩＳ−Ｚ８８０１−１（２００６）に規定される金属製網篩で目の大きな篩から順に篩分けした際に、篩下の累積質量が全粒子の質量の２０％になったときの篩の目の大きさ及び９０％になったときの篩の目の大きさを意味する。
【００６５】
第１の石炭と同様に無灰炭についても微細に粉砕された粒状とすることが好ましい。無灰炭を粒状とする場合、無灰炭の２０％粒子径Ｄ２０の下限及び９０％粒子径Ｄ９０の上限は、第１の石炭の２０％粒子径Ｄ２０の下限及び９０％粒子径Ｄ９０の上限と同様とできる。
【００６６】
また、混合方法としては、特に限定されないが、例えば公知のミキサーを用いて行うことができる。この混合工程は、第１の石炭及び無灰炭をそれぞれ上述のような粒子径になるよう粉砕する工程を兼ねてもよい。
【００６７】
混合工程Ｓ２後の混合炭における無灰炭の配合量の下限としては、５質量％が好ましく、１０質量％がより好ましい。一方、上記無灰炭の配合量の上限としては、３０質量％が好ましく、２０質量％がより好ましい。上記無灰炭の配合量が上記下限未満であると、第１の石炭を無灰炭により十分にコーティングできず、コークス用配合炭の流動性改善効果が不足するおそれがある。また、粘結性補填材として機能する無灰炭のコークス全体に占める割合が低くなり過ぎるため、製造されるコークスの強度が低下するおそれがある。逆に、上記無灰炭の配合量が上記上限を超えると、第１の石炭をコーティングする無灰炭の平均厚さが大きくなり、コークス用配合炭の流動性改善効果が十分に発揮されないおそれがある。
【００６８】
〔加熱工程〕
加熱工程Ｓ３では、混合工程Ｓ２で得られる混合炭を加熱する。
【００６９】
加熱工程Ｓ３は、公知の加熱機を用いて行うことができる。この加熱処理により無灰炭が液状化し、混合炭に含まれる第１の石炭内に無灰炭が含浸すると考えられる。
【００７０】
加熱工程Ｓ３における加熱温度の下限としては、２５０℃が好ましく、３００℃がより好ましい。一方、上記加熱温度の上限としては、５００℃が好ましく、４００℃がより好ましい。上記加熱温度が上記下限未満であると、無灰炭の粘性が高過ぎ、第１の石炭の表面の被覆が困難となるおそれがある。逆に、上記加熱温度が上記上限を超えると、混合炭の乾留が発生し、後述する乾留工程Ｓ６で強度の高いコークスが製造できないおそれがある。
【００７１】
加熱工程Ｓ３における加熱速度としては、特に限定されないが、１℃／分以上１０℃／分以下とできる。上記加熱速度が上記下限未満であると、昇温に時間を要するためコークスの製造効率が低下するおそれがある。逆に、上記加熱速度が上記上限を超えると、昇温のために必要な製造設備が高額となり、設備投資が増大するおそれがある。
【００７２】
加熱工程Ｓ３における加熱時間の下限としては、３０分が好ましく、６０分がより好ましい。上記加熱時間が上記下限未満であると、無灰炭の第１の石炭内部への含浸が不十分となるおそれがある。一方、上記加熱時間の上限としては、特に限定されないが、例えば１２０分とできる。上記加熱時間が上記上限を超えると、加熱時間が不必要に長くなるため、コークスの製造効率が低下するおそれがある。
【００７３】
〔冷却工程〕
冷却工程Ｓ４は、後述する追加工程Ｓ５前に、加熱工程Ｓ３後の混合炭を冷却する。
【００７４】
冷却工程Ｓ４で混合炭を冷却することで、第１の石炭の表面が無灰炭によりコーティングされた状態で混合炭を安定して保管することができる。つまり、当該コークスの製造方法は、冷却工程Ｓ４を備えることで、加熱工程Ｓ３と乾留工程Ｓ６とを連続操業する必要がなくなるため、操業管理が行い易くなる。また、冷却工程Ｓ４後の混合炭は、コークス原料の１つとして例えば一般炭等と同様に使用することができる。従って、当該コークスの製造方法が冷却工程Ｓ４を備えることで、追加工程Ｓ５及び乾留工程Ｓ６を既存設備で行うことができるので、新たな設備投資を不要とでき、製造コストを低減できる。
【００７５】
冷却方法としては、特に限定されず、例えば室温（１０℃以上４０℃以下）での自然冷却や、ファン等により空気を送風する空冷等を用いることができる。
【００７６】
冷却工程Ｓ４における冷却速度としては、特に限定されないが、１℃／分以上１０℃／分以下とできる。上記冷却速度が上記下限未満であると、冷却に時間を要するためコークスの製造効率が低下するおそれがある。逆に、上記冷却速度が上記上限を超えると、冷却のために必要な製造設備が高額となり、設備投資が増大するおそれがある。
【００７７】
冷却工程Ｓ４後の混合炭の温度の上限としては、８０℃が好ましく、５０℃がより好ましい。上記混合炭の温度が上記上限を超えると、混合炭のハンドリングや保管が困難となるおそれがある。一方、上記混合炭の温度の下限としては、特に限定されず、例えば室温とできる。上記混合炭の温度が上記下限未満であると、混合炭の室温以下とするための冷蔵設備が必要となるため、設備投資が増大するおそれがある。
【００７８】
冷却工程Ｓ４における冷却時間は、混合炭が所望の温度以下となるまでに要する時間により決まる。一方、上記冷却時間は、冷却工程Ｓ４後の混合炭を追加工程Ｓ５で使用するまでの時間内であればよく、必要に応じて適宜冷却方法が選択される。
【００７９】
〔追加工程〕
追加工程Ｓ５では、混合工程Ｓ３及び冷却工程Ｓ４後の上記混合炭に第２の石炭を追加する。
【００８０】
上記第２の石炭は、コークスの原料となる石炭である。上記第２の石炭は、１種類の石炭であってもよいが、通常は数種類の石炭を混合した配合炭とされる。このように数種類の石炭を混合し、配合比率を調整することで製造されるコークスの品質管理を行うことができる。なお、上記第２の石炭を配合炭とする場合、上記第２の石炭は、第１の石炭と同種の石炭を含んでもよいが、異なる種類の石炭とするとよい。
【００８１】
また、上記第２の石炭は、微細に粉砕された粒状とすることが好ましい。第２の石炭を粒状とする場合、第２の石炭の２０％粒子径Ｄ２０の下限及び９０％粒子径Ｄ９０の上限は、第１の石炭の２０％粒子径Ｄ２０の下限及び９０％粒子径Ｄ９０の上限と同様とできる。
【００８２】
なお、第２の石炭を追加した後、例えば公知のミキサーを用いて混合炭と第２の石炭とを混合することが好ましい。このように混合炭と第２の石炭とを混合することで、得られるコークスの品質を制御できる。
【００８３】
追加工程Ｓ５で得られるコークス用配合炭における石炭（第１の石炭及び第２の石炭の合計量）の配合量の下限としては、８０質量％が好ましく、９０質量％がより好ましい。一方、上記石炭の配合量の上限としては、９８質量％が好ましく、９５質量％がより好ましい。上記石炭の配合量が上記下限未満であると、無灰炭の割合が相対的に高くなるため、無灰炭よりも安価な石炭を用いることによる製造コストの低減効果が不十分となるおそれがある。逆に、上記石炭の配合量が上記上限を超えると、粘結性補填材として機能する無灰炭の割合が相対的に低くなるため、製造されるコークスの強度が低下するおそれがある。
【００８４】
〔乾留工程〕
乾留工程Ｓ６では、追加工程Ｓ５で得られるコークス用配合炭を乾留する。
【００８５】
乾留工程Ｓ６では、例えばシャフト炉、コークス炉等を用いて、上記コークス用配合炭を充填し、以下に説明するような条件で乾留することによってコークスを得る。
【００８６】
炉への上記コークス用配合炭の充填密度の下限としては、無水ベースで７００ｋｇ／ｍ３が好ましく、７２０ｋｇ／ｍ３がより好ましい。一方、炉への上記コークス用配合炭の充填密度の上限としては、特に限定されないが、石炭の比重を考慮すると無水ベースで９００ｋｇ／ｍ３が限界と考えられる。上記コークス用配合炭の充填密度が上記下限未満であると、得られるコークスの強度が不十分となるおそれがある。
【００８７】
乾留温度（最高到達温度）の下限としては、９５０℃が好ましく、１０００℃がより好ましい。一方、乾留温度の上限としては、１２００℃が好ましく、１１００℃がより好ましい。また、乾留時間（乾留温度保持時間）の下限としては、炉の大きさにもよるが、例えば１門３０トンのコークス炉の場合、８時間が好ましく、１０時間がより好ましい。一方、乾留時間の上限としては、製造効率の観点から２４時間が好ましく、２０時間がより好ましい。
【００８８】
乾留工程Ｓ６におけるコークス用配合炭の昇温速度の下限としては、１℃／ｍｉｎが好ましく、２℃／ｍｉｎがより好ましい。一方、上記昇温速度の上限としては、５℃／ｍｉｎが好ましく、４℃／ｍｉｎがより好ましい。上記昇温速度が上記下限未満であると、コークスの製造効率が不十分となるおそれがある。逆に、上記昇温速度が上記上限を超えると、得られるコークスの強度が不十分となるおそれがある。
【００８９】
〔利点〕
当該コークスの製造方法では、粘結性補填材として無灰炭を用いるので、コークスの製造コストを低減できる。また、当該コークスの製造方法では、加熱工程Ｓ３で、コークス用配合炭の石炭の一部である第１の石炭と、無灰炭とを混合した混合炭を予め加熱処理する。当該コークスの製造方法では、この加熱処理によりコークス用配合炭の流動性を改善することができる。従って、当該コークスの製造方法を用いることで、得られるコークスの強度を高められる。以上から、当該コークスの製造方法を用いることで、強度の高いコークスを安価に製造することができる。
【００９０】
［その他の実施形態］
なお、本発明のコークスの製造方法は、上記実施形態に限定されるものではない。
【００９１】
上記実施形態では、コークスの製造方法として、冷却工程を備える場合を説明したが、冷却工程を備えないコークスの製造方法も本発明の意図するところである。つまり、追加工程で、加熱工程後の混合炭に加熱温度を維持しつつ、第２の石炭を追加してもよい。このように加熱温度を維持しつつ第２の石炭を配合炭に追加することで、冷却工程を経る場合よりもコークス用配合炭の流動性が確保し易いので、コークス用配合炭の流動性低下に伴う強度不足の発生をさらに低減できる。
【００９２】
上記実施形態では、コークスの製造方法として、無灰炭製造工程を備える場合を説明したが、無灰炭製造工程を備えないコークスの製造方法も本発明の意図するところである。例えば予め準備された無灰炭を用いて混合工程から開始してもよい。
【００９３】
また、上記無灰炭製造工程は、スラリー調製工程と、固液分離工程と、溶剤蒸発工程とを備える上記実施形態のものには限定されない。無灰炭の製造として、例えば石炭と水素供与性溶剤との混合加熱により製造する方法を用いることもできる。
【００９４】
また、上記無灰炭製造工程の各工程は上述の方法に限定されない。例えばスラリー調製工程では、ペースト化した石炭に予め加熱した溶剤を搬送管内で混合し、急速昇温させることで、スラリーを調製してもよい。
【実施例】
【００９５】
以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００９６】
［実施例１］
原料石炭として、劣質炭Ａを準備した。この劣質炭Ａと無灰炭とを質量比で９：１となるように均一混合した。得られた混合炭を３℃／分で３４０℃まで昇温し、３４０℃到達後は温度を一定に保ち、１００分間の加熱処理を行った。その後、３℃／分の速度で室温まで冷却した。このようにして実施例１として、加熱工程後の混合炭を得た。
【００９７】
［比較例１］
原料石炭として、劣質炭Ａを準備した。この劣質炭Ａと無灰炭とを質量比で９：１となるように均一混合した。このようにして比較例１として、加熱処理を行っていない混合炭を得た。
【００９８】
［評価］
得られた実施例１及び比較例１について、その流動性を評価した。
【００９９】
流動性の評価には、高温ｉｎ−ｓｉｔｕ  １Ｈ−ＮＭＲ緩和時間測定法を用いた。上記緩和時間測定には、ＣＳＩＲＯ社製の高温プローブを付設したＴｅｃｍａｇ社製Ａｐｏｌｌｏ  ＮＭＲ  ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒを用いた。具体的には、試料を外径９．５ｍｍの石英製試料管にいれ、上記高温プローブ内で窒素気流中、１２５℃で１時間の乾燥を行った後、昇温速度３℃／分で加熱し測定を行った。なお、スピン−スピン緩和時間Ｔ２の測定には、ＲＦ  ｐｕｌｓｅ照射後に起きる増幅器の過飽和がシグナルに及ぼす影響を回避するためソリッドエコー（Ｓｏｌｉｄ  ｅｃｈｏ）法を用いた。
【０１００】
上記測定により得られたソリッドエコーシグナルから、減衰挙動、すなわち磁気緩和挙動の相違に基づき流動性分子量に相当する電圧（以下「Ｈｍ成分量」ともいう）を測定した。結果を図４に示す。なお、Ｈｍ成分量は、特にピークにおける数値が大きいほど流動性が高いと判断できる。
【０１０１】
［実施例２及び比較例２］
原料石炭として、劣質炭Ａとは産地の異なる劣質炭Ｂを準備した以外は、実施例１及び比較例１と同様にして、実施例２及び比較例２の混合炭を得た。実施例２及び比較例２について、実施例１及び比較例１と同様にして高温ｉｎ−ｓｉｔｕ  １Ｈ−ＮＭＲ緩和時間測定法によりＨｍ成分量を測定した結果を図５に示す。
【０１０２】
［実施例３及び比較例３］
原料石炭として、強粘結炭Ｃを準備した以外は、実施例１及び比較例１と同様にして、実施例３及び比較例３の混合炭を得た。実施例３及び比較例３について、実施例１及び比較例１と同様にして高温ｉｎ−ｓｉｔｕ  １Ｈ−ＮＭＲ緩和時間測定法によりＨｍ成分量を測定した結果を図６に示す。
【０１０３】
［実施例４及び比較例４］
原料石炭として、強粘結炭Ｃとは産地の異なる強粘結炭Ｄを準備した以外は、実施例１及び比較例１と同様にして、実施例４及び比較例４の混合炭を得た。実施例４及び比較例４について、実施例１及び比較例１と同様にして高温ｉｎ−ｓｉｔｕ  １Ｈ−ＮＭＲ緩和時間測定法によりＨｍ成分量を測定した結果を図７に示す。
【０１０４】
図４乃至図７から、原料石炭によらず加熱工程を行った実施例１〜実施例４は、加熱工程を行っていない比較例１〜比較例４より、特にピークにおけるＨｍ成分量が増加していることが分かる。つまり、コークス用配合炭の石炭の一部と無灰炭とを混合した混合炭を予め加熱処理することで、コークス用配合炭の流動性を改善できると言える。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
以上説明したように、当該コークスの製造方法を用いることで、コークス用配合炭の流動性を高めることにより、強度の高いコークスを安価に製造できる。
【符号の説明】
【０１０６】
１  石炭供給部
２  溶剤供給部
３  混合部
３１  調製槽
３１ａ  攪拌機
４  ポンプ
５  加熱部
５１  加熱炉
６  溶出部
６１  抽出槽
６１ａ  攪拌機
７  固液分離部
８  第１溶剤蒸発部
９  第２溶剤蒸発部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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