(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭を粉砕してコークス炉に装入し、高炉用コークスを製造する方法において、
石炭を種々の−３ｍｍの割合で粉砕し、−３ｍｍの割合の異なる石炭を種々の炉温で乾留して得られたコークスのコークス強度を測定して、目標とするコークス強度DIzを得るために必要な−３ｍｍの割合の下限値Ｚを炉温Ｔz毎に求め、
得られた該下限値Ｚに対する前記DIzとＴzの関係を下記式（１）として予め求めておき、
コークス炉の実操業において、目標とするコークス強度DIzと炉温Ｔzを設定して、目標とするコークス強度が得られる石炭の粉砕後の−３ｍｍの割合の下限値Ｚ（質量％）を下記式（１）で求め、粉砕後の−３ｍｍの割合がＺ以上となるように石炭を粉砕して、コークス炉に装入することを特徴とする高炉用コークスの製造方法。
Ｚ（質量％）＝Ｃ1×DIz＋Ｃ2×Ｔz＋Ｃ3×Ｔz×DIz＋Ｃ4        ・・・（１）
ここで、
Ｃ1〜Ｃ4：前記炉温Ｔz毎に求められた下限値Ｚを従属変数とし、前記目標とするコークス強度DIz、前記炉温Ｔz、［DIz×Ｔｚ］を独立変数として重回帰分析することにより得られる係数
【請求項２】
前記式（１）において、Ｔz：１０００〜１３００℃、及び、DIz：ＤＩ15015で８４．０〜８７．０であることを特徴とする請求項１に記載の高炉用コークスの製造方法。
【請求項３】
前記石炭が低品位炭を４０質量％未満で配合した配合炭であることを特徴とする請求項１又は２に記載の高炉用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、粉砕した石炭、特に、非微粘結炭等の低品位炭を多く含む配合炭をコークス炉に装入して高炉用コークスを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉用コークスは、一般に、複数銘柄の石炭を配合し粉砕した後、又は、多数の銘柄の石炭をそれぞれ粉砕し配合した後、コークス炉の炭化室に装入し、所定時間乾留して製造される。一方、高炉操業においては、高炉内の通気性を確保し、安定操業を維持するために、高強度のコークスが必要である。
【０００３】
高炉用の高強度コークスを製造するために、配合後の石炭粒度は、例えば、配合炭全体で、３ｍｍ以下の質量割合（以下、単に「−３ｍｍ％」ということがある。）が７０〜９０％になるように調整される（特許文献２、参照）。
【０００４】
近年、高強度コークスの製造に好適な高粘結性の石炭の需要が、世界的に逼迫した状態にあり、コークスの製造コストを押し上げている。それ故、粘結性の低い（コークス化し難い）安価な非微粘結炭を多量に用いて高強度コークスを製造する方法が、これまで、数多く提案されている。
【０００５】
例えば、活性成分に富んだ石炭は粗く粉砕し、非微粘結炭のように活性成分に富まない石炭は細かく粉砕し、石炭中の不活性成分を細粒化して均一分散させる方法（特許文献４、参照）や、良質粘結炭については、−３ｍｍ％を５０〜７０％とする一方、非微粘結炭については、−３ｍｍ％を８０〜９５％とする方法（特許文献１、参照）が提案されている。
【０００６】
また、粘結炭や非微粘結炭に限らず、石炭中に粗大なイナート成分があると、コークス強度を低下させる要因になるので、１．５ｍｍ以上の粗大イナート成分を強粉砕によって細粒化し、均一分散させる方法（特許文献２及び３、参照）が提案されている。
【０００７】
このように、非微粘結炭を多量に使用して高強度のコークスを製造する場合、石炭を強粉砕する手法を採用することが多い。しかし、石炭を強粉砕すると、粒径０．３ｍｍ以下の微粉炭が多量に発生する（特許文献３、参照）。
【０００８】
粉砕後の石炭に微粉成分が多くなると、石炭搬送過程での発塵や、炭化室装入時のキャリーオーバーが増加する。特に、キャリーオーバーの増加は、タールスラッジを増加させてタール品質を悪化させる他、炭化室内の付着カーボンを増加させ、コークス炉の安定操業を阻害する（特許文献５、参照）。
【０００９】
特に、炭化室の上昇管基部における付着カーボンの過剰生成は、上昇管基部を閉塞させ、その結果、炭化室から乾留生成ガスが漏洩するといったトラブルを誘発する。また、炉壁や天井に付着カーボンが過剰に生成すると、コークスケーキの押出し抵抗を増大させ、最悪の場合、押詰めや、炉壁損傷といった大きなトラブルにつながる。
【００１０】
また、コークス強度を高めたい場合、コークス炉の炉温（乾留温度）を上げることが一つの手段であるが、炉温を上げると、当然に、付着カーボン量は増加する。
【００１１】
このように、コークス強度の向上の点から、石炭を強粉砕すること、及び、炉温を高めることが望ましいが、一方で、石炭の強粉砕、及び、炉温の上昇は、操業トラブルの原因となる付着カーボン量の増大を招くことになる。
【００１２】
それ故、多種多様な性状又は銘柄の低品位炭を、大量に配合して、強度の高い高炉用コークスを安定的に製造することができる工業的な製造方法が、強く求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平１０−１８３１３６号公報
【特許文献２】特開２００４−３３９５０３号公報
【特許文献３】特開２００８−２９７３８５号公報
【特許文献４】特開昭５６−０３２５８７号公報
【特許文献５】特許第４１７３９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上記現状に鑑み、非微粘結炭のような粘結性の低い低品位炭を多量に配合した配合炭から、所要のコークス強度（ＤＩ）を有する高炉用コークスを安定的かつ効率的に製造することができる工業的な製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前述したように、コークス強度を高める手段である石炭の強粉砕（以下、単に「強粉砕」ということがある。）、及び、コークス炉の炉温（以下、単に「炉温」ということがある。）の上昇は、一方で、操業トラブルの原因となる炭化室の上昇管基部や炭化室内（天井を含む）の付着カーボン量の増大を招く。
【００１６】
本発明者らは、上記目的を達成するためには、まず、石炭の粉砕後の粒度（質量％）（以下、単に「粉砕粒度」ということがある。）、炉温（℃）、及び、製造されたコークスの冷間強度（ＤＩ）（以下、単に「コークス強度」又は「強度」ということがある。）の関係を定量的に解明することが必要であると考え、該関係の解明を鋭意試みた。
【００１７】
その結果、粉砕粒度（質量％）、炉温（℃）、及び、コークス強度（ＤＩ）の間には、所定の相関関係が成立することを見出し、本発明に至った。
【００１８】
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は、以下の通りである。
【００１９】
（１）石炭を粉砕してコークス炉に装入し、高炉用コークスを製造する方法において、
石炭を種々の−３ｍｍの割合で粉砕し、−３ｍｍの割合の異なる石炭を種々の炉温で乾留して得られたコークスのコークス強度を測定して、目標とするコークス強度DIzを得るために必要な−３ｍｍの割合の下限値Ｚを炉温Ｔz毎に求め、
得られた該下限値Ｚに対する前記DIzとＴzの関係を下記式（１）として予め求めておき、
コークス炉の実操業において、目標とするコークス強度DIzと炉温Ｔzを設定して、目標とするコークス強度が得られる石炭の粉砕後の−３ｍｍの割合の下限値Ｚ（質量％）を下記式（１）で求め、粉砕後の−３ｍｍの割合がＺ以上となるように石炭を粉砕して、コークス炉に装入することを特徴とする高炉用コークスの製造方法。
【００２０】
Ｚ（質量％）＝Ｃ1×DIz＋Ｃ2×Ｔz＋Ｃ3×Ｔz×DIz＋Ｃ4        ・・・（１）
ここで、
Ｃ1〜Ｃ4：前記炉温Ｔz毎に求められた下限値Ｚを従属変数とし、前記目標とするコークス強度DIz、前記炉温Ｔz、［DIz×Ｔｚ］を独立変数として重回帰分析することにより得られる係数
【００２１】
（２）前記式（１）において、Ｔz：１０００〜１３００℃、及び、DIz：ＤＩ15015で８４．０〜８７．０であることを特徴とする前記（１）に記載の高炉用コークスの製造方法。
【００２２】
（３）前記石炭が低品位炭を４０質量％未満で配合した配合炭であることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の高炉用コークスの製造方法。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、石炭を、目標とするコークス強度とコークス炉の炉温との関係で定まる粉砕粒度に粉砕してコークス炉に装入するので、目標とするコークス強度を有する高炉用コークスを安定的かつ効率的に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】粉砕粒度（質量％）、炉温（℃）、及び、コークス強度（ＤＩ）の関係を示す図である。
【図２】コークス炉の炉温と−３ｍｍ％の下限値の関係を示す図である。
【図３】目標とするコークス強度（ＤＩ管理値）と、図２に示す各直線の傾きの関係を示す図である。
【図４】目標とするコークス強度（ＤＩ管理値）と、図２に示す各直線のＹ切片の関係を示す図である。
【図５】式（１）で求まる−３ｍｍ％の下限値（推定値）と実測値の相関を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明について、図面を参照して説明する。
【００２６】
本発明は、石炭を粉砕してコークス炉に装入し、高炉用コークスを製造する方法において、石炭を、粉砕後の−３ｍｍ％が、下記式（１）で定義するＺ（質量％）以上となるように粉砕して、コークス炉に装入することを特徴とする。
【００２７】
Ｚ（％）＝Ｃ1×DIz＋Ｃ2×Ｔz＋Ｃ3×DIz×Ｔz＋Ｃ4          ・・・（１）
ここで、Ｔz：炉温（℃）
DIz：目標とするコークス強度（ＤＩ15015）
Ｃ1〜Ｃ4：重回帰分析で定まる係数
【００２８】
本発明者らは、粉砕粒度（質量％）、炉温（℃）、及び、コークス強度（ＤＩ）の関係について鋭意調査した。その結果を、図１に示す。
【００２９】
ちなみに、本発明における炉温とは、石炭乾留中の燃焼室の平均温度を意味している。平均温度の求め方については、特に限定されないが、例えば、燃焼室の上部の煉瓦に、炉団方向（炭化室が並んでいる方向）に一定の間隔で埋設した複数個の温度計（熱電対）で測定された値の平均値を用いることが推奨される。
【００３０】
高炉の安定操業を維持するために、コークス強度は、例えば、ＤＩ15015を、８５．３以上に管理する必要がある（図１中、点線、参照）。ここで、ＤＩ15015は、ＪＩＳ  Ｋ  ２１５１で規定されたドラム試験機による、１５０回転後の１５ｍｍ篩上のコークスの質量割合（−）であり、コークス強度（ドラム強度ともいう。）を表す指標である。
【００３１】
図１において、管理値（目標とするコークス強度）８５．３と、炉温毎のコークス強度−粉砕粒度曲線の交点から、石炭を粉砕する際の粉砕粒度（−３ｍｍ％）の下限値が求まる。
【００３２】
図１に示す粉砕例では、−３ｍｍ％の下限値は、(a)炉温１２５０℃で７５．２質量％、(b)炉温１２００℃で７６．４質量％、(c)炉温１１５０℃で７８．８質量％、(d)炉温１１００℃で８２．２質量％、炉温１０５０℃で８４．１質量％であり、炉温を低く設定するほど、石炭の粉砕を強化して、−３ｍｍ％を高める必要があることが解る。
【００３３】
管理値は、８５．３に限られず、高炉操業条件に基づいて適宜設定する。管理値を適宜設定すれば、図１より、目標とするコークス強度（ＤＩ15015、以下「目標ＤＩ」ということがある。）を達成するのに必要な粉砕粒度（−３ｍｍ％）の下限値を、コークス炉の炉温毎に求めることができる。表１に、その一例を示す。
【００３４】
【表１】
0005561146.tif 000002
【００３５】
表１に示すコークスの目標ＤＩを達成するための−３ｍｍ％の下限値と、コークス炉の炉温の関係を、目標ＤＩ（ＤＩ管理値）毎にプロットした結果を、図２に示す。−３ｍｍ％の下限値とコークス炉の炉温は、良好な対応関係にあることが解る。
【００３６】
図２に示す対応関係を、目標ＤＩ毎に、下記（３）式で示す一次式で近似し、直線の傾き“ａ”と、Ｙ切片“ｂ”を求めた。その結果を、表２に示す。
−３ｍｍ％の下限値（％）＝ａ×［炉温（℃）］＋ｂ            ・・・（３）
【００３７】
【表２】
0005561146.tif 000003
【００３８】
表２に示す直線の傾き“ａ”と、ＤＩ管理値の関係を図３に示し、また、直線のＹ切片“ｂ”とＤＩ管理値の関係を図４に示す。“ａ”とＤＩ管理値の関係、及び、“ｂ”とＤＩ管理値の関係は、それぞれ、下記（４）式、及び、下記（５）式で示す一次関数を用いて、高い決定係数Ｒ2で表すことができる。
【００３９】
ａ（傾き）＝０．０２８６×（ＤＩ管理値）−２．４９２５        ・・・（４）
ｂ（Ｙ切片）＝（−２７．６２６）×（ＤＩ管理値）＋２４９３．６・・・（５）
なお、式（４）において、Ｒ2＝０．９８５１であり、式（５）において、Ｒ2＝０．９８５６である。
【００４０】
上記（４）式と（５）式を（３）式に適用して整理すると、以下のようになる。
【００４１】
−３ｍｍ％の下限値（質量％）＝［０．０２８６×（ＤＩ管理値）−２．４９２５］
×［炉温（℃）］＋［（−２７．６２６）×（ＤＩ管理値）＋２４９３．６］
＝Ｃ1×DIz＋Ｃ2×Ｔz＋Ｃ3×DIz×Ｔz＋Ｃ4                    ・・・（６）
Ｃ1〜Ｃ4：係数
DIz：ＤＩ管理値（目標とするコークス強度：ＤＩ15015）
Ｔz：炉温（℃）
【００４２】
（６）式の係数Ｃ1〜Ｃ4を求めるため、−３ｍｍ％の下限値を従属（目的）変数、ＤＩ管理値、炉温℃、［ＤＩ管理値×炉温（℃）］を独立（説明）変数とする重回帰分析を行った。その結果、下記（２）式が得られた。
Ｚ（質量％）＝（−２２．０８５５）×DIz＋（−２．０５４８）×Ｔz
＋０．０２３５４×Ｔz×DIz＋２０１６．９        ・・・（２）
【００４３】
ここで、上記式（２）で求まる−３ｍｍ％の下限値（推定値）と実測値の関係を図５に示す。図５から、推定値と実測値の間には、極めて良好な対応関係があることが解る。このことから、上記式（１）で求まる−３ｍｍ％の下限値（推定値）は、石炭を実際に粉砕する際、粉砕後の粒度（質量％）を規定する有意の数値であるといえる。
【００４４】
コークス炉の炉温は、高炉におけるコークスの需要量によって定められる。即ち、高炉のコークス需要量が増加すれば、炉温を高く設定して稼働率を上げ、逆に、需要量が減少すれば、炉温を低く設定して稼働率を下げるので、コークスの炉温Ｔzは、コークスの需要量に応じ、適宜、設定する。
【００４５】
通常、コークス炉の操業において、炉温は、１０００〜１３００℃の範囲で設定するので、上記式（１）及び（２）において、Ｔzは、１０００〜１３００℃の範囲内の温度が好ましい。また、目標ＤＩは、通常、ＤＩ15015で８４．０〜８７．０であるので、上記式（１）及び（２）において、DIzは、ＤＩ15015で８４．０〜８７．０の範囲内の値が好ましい。
【００４６】
Ｃ1〜Ｃ4は、重回帰分析で定める係数であるところ、実際には、図１に示すコークス強度−粉砕粒度曲線は、石炭の性状又は銘柄、及び／又は、配合条件によって異なり、また、目標ＤＩを達成するために必要な粉砕粒度（−３ｍｍ％）も、コークス炉の炉温毎に異なるので、操業実績を考慮して設定する。
【００４７】
石炭が、非微粘結炭のような低品位炭である場合や、粗大イナート成分を多く含む場合、通常、前述したように、石炭中の不活性成分を選択的に細粒化して均一分散させて、コークス強度を高める手段が採用されるので、本発明は、非微粘結炭（低品位炭）や粗大イナートを多く含む石炭を多量に使用して高強度コークスを製造する場合に、特に有効である。
【００４８】
ただし、非微粘結炭（低品位炭）を過度に多く使用すると、コークス強度が低下する場合があるため、非微粘結炭（低品位炭）の配合量は、４０質量％未満とすることが好ましい。
【００４９】
ちなみに、本発明において、非微粘結炭（低品位炭）は、ビトリニット平均最大反射率（Ｒｏ）とギースラープラストメータで測定した最高流動度（ＭＦ）を用いて、以下のように定義する。
Ｒｏが０．８５以下の場合は、ＭＦの対数値（Log）が２．５以下の石炭。
Ｒｏが０．８５を超える場合は、ＭＦの対数値（Log）が０．５以下の石炭。
【実施例】
【００５０】
次に、本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。
【００５１】
（実施例）
非微粘結炭を約３２％配合し、コークス炉の炉温Ｔz＝１２００℃で操業しているときに、高炉用のコークスとして、強度ＤＩ15015＝８５．３のコークスを製造する必要が生じた。そこで、上記式（２）において、Ｔz＝１２００℃、DIz（ＤＩ15015）＝８５．３として、−３ｍｍ％の下限値Ｚ（質量％）を求めたところ、Ｚ＝７６．８質量％が得られた。
【００５２】
そこで、非微粘結炭を含む配合炭の−３ｍｍ％がＺ＝７６．８質量％以上となるように石炭を粉砕し、コークス炉に装入してコークスを製造した。得られたコークスのコークス強度ＤＩ15015を測定したところ、ＤＩ15015≒８５．３となり、目標とするコークス強度を有するコークスを、安定的に製造することができた。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
前述したように、本発明によれば、石炭を、目標とするコークス強度とコークス炉の炉温との関係で定まる粉砕粒度に粉砕してコークス炉に装入するので、目標とするコークス強度を有する高炉用コークスを安定的かつ効率的に製造することができる。よって、本発明は、コークス製造産業において利用可能性が高いものである。
【図１】
0005561146.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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