(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数種の石炭からなる配合炭のコークス特性を推定するにあたり、
前記配合炭を、各石炭の２種類の組み合わせの集合として、
石炭（ｉ）および石炭（ｊ）の各２炭種の組み合わせのコークス特性Ｓ（ｉ，ｊ）を、各単味コークス特性Ｓ（ｉ，ｉ）およびＳ（ｊ，ｊ）の実測値の平均値と、各２炭種の組み合わせのコークス特性の平均値からのずれの尺度で求める配合効果係数ａ（ｉ，ｊ）を用いて、
Ｓ（ｉ，ｊ）＝｛１＋ａ（ｉ，ｊ）｝｛Ｓ（ｉ，ｉ）＋Ｓ（ｊ，ｊ）｝／２
で表し、
複数種の石炭からなる配合炭のコークス特性Ｓを、前記各２炭種の組み合わせのコークス特性Ｓ（ｉ，ｊ）と、各石炭の単味コークス特性Ｓ（ｉ，ｉ）とを用いて、単味コークス特性の加成性項と、組み合わせによって生じる相互作用項とに分離された下記の推定式を用いて推定することを特徴とする配合炭のコークス特性推定方法。
【数１】
0003550862.tif 000014
【請求項２】
請求項１記載の配合炭のコークス特性推定方法において、
前記単味コークス特性Ｓ（i,i）および配合効果係数ａ（i,j）を、各石炭について予め実測した最高流動度（ＭＦ）、平均反射率（Ｒｏ）、全活性成分量（ＴＲ）の特性値や、２炭種の特性値の差で重回帰により求めた推定式で推定することを特徴とする配合炭のコークス特性推定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数の石炭を配合してコークスを製造するに際し、石炭の配合を管理するために、配合炭の所望のコークス特性を推定する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、高炉に用いられるコークスには、高炉の安定操業の点から、強度、粒度、気孔率などにおいて安定した品質が要求され、なかでも強度は特に重要な要素となっている。この高炉用コークスは、通常、１０〜２０銘柄の配合炭で製造されるが、原料炭に用いられる石炭は、産出国、炭鉱、炭層などにより性質が異なるため、安定した品質のコークスを製造するためには、種々の原料炭の配合におけるコークス特性、特に強度を推定して、石炭の配合管理を行うことが不可欠となる。
【０００３】
このようなことから、例えば、特開平２−２０５９２号公報には、配合炭を構成する各原料炭について、流動開始温度から固化温度までの一定温度毎の流動度の対数値を求め、それらの対数値を加重平均して配合炭の流動度を算出し、その最大値を配合炭の最高流動度として、コークス強度の推定に用いることが提案されている。また、特公平２−１４３９８号公報には、配合炭の配合比率を考慮して、各原料炭の固化温度の平均値、固化温度のバラツキおよび最高流動度の平均値を算出し、これらをパラメータとして用いてコークス強度を推定することが提案されている。
【０００４】
さらに、特開昭６３−１９９２８６号公報には、コークス強度の指標となる熱間反応後強度（ＣＳＲ）を、多銘柄配合炭を２銘柄配合炭の組み合わせの集合として推定した配合効果と、それぞれの石炭を単独で乾留した際に得られるコークスのＣＳＲに配合率を乗じて算出するＣＳＲ加成値との和により推定する、すなわち単味コークスのＣＳＲの加成値からのずれを、流動温度の重なり率に起因するものとして推定することが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、石炭は、上述したように、産出国、炭鉱、炭層などにより性質、すなわち軟化溶融温度、温度幅、流動性などが異なる。高炉用コークスは、このような性質の異なる石炭を配合して製造されるが、最近では、その配合による石炭粒子間の相互作用、いわゆる相性があることが指摘されている。
【０００６】
しかしながら、上記の特開平２−２０５９２号公報や特公平２−１４３９８号公報において提案されている方法では、石炭の炭化度に起因する指数と、流動度に起因する指数とを用いてコークス強度を推定するもので、ここには配合の相性については何ら考慮されていない。これに対し、上記の特開昭６３−１９９２８６号公報において提案されている方法では、単味コークスのＣＳＲの加成値からのずれを、流動温度の重なり率に起因するものとして、ＣＳＲを推定することから、配合の相性を考慮しているが、ここでの相性の導入は補正程度のもので、不十分と言わざるを得ない。このため、従来は、配合炭のコークス強度を精度良く推定することができないという問題があった。
【０００７】
この発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、配合炭の所望のコークス特性を高精度で推定できる配合炭のコークス特性推定方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明は、複数種の石炭からなる配合炭のコークス特性を推定するにあたり、
前記配合炭を、各石炭の２種類の組み合わせの集合として、
石炭（ｉ）および石炭（ｊ）の各２炭種の組み合わせのコークス特性Ｓ（ｉ，ｊ）を、各単味コークス特性Ｓ（ｉ，ｉ）およびＳ（ｊ，ｊ）の実測値の平均値と、各２炭種の組み合わせのコークス特性の平均値からのずれの尺度で求める配合効果係数ａ（ｉ，ｊ）を用いて、
Ｓ（ｉ，ｊ）＝｛１＋ａ（ｉ，ｊ）｝｛Ｓ（ｉ，ｉ）＋Ｓ（ｊ，ｊ）｝／２
で表し、
複数種の石炭からなる配合炭のコークス特性Ｓを、前記各２炭種の組み合わせのコークス特性Ｓ（ｉ，ｊ）と、各石炭の単味コークス特性Ｓ（ｉ，ｉ）とを用いて、単味コークス特性の加成性項と、組み合わせによって生じる相互作用項とに分離された下記の推定式を用いて推定することを特徴とするものである。
【数２】
0003550862.tif 000002
【００１０】
この発明の一実施形態では、前記単味コークス特性Ｓ(i,i) および配合効果係数ａ(i,j) を、各石炭について予め実測した最高流動度（ＭＦ）、平均反射率（Ｒｏ）、全活性成分量（ＴＲ）の特性値や、２炭種の特性値の差で重回帰により求めた推定式で推定する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この発明は、配合炭のコークス強度などの特性を精度良く推定するために、強度などの特性の推定式に、配合による石炭粒子間の相互作用である相性を指標化して導入するものである。したがって、基本的には、Ｍｅｒｒｉｃｋ  の考え方（Ｄ．Ｍｅｒｒｉｃｋ，Ｆｖｅｌ，Ｖｏｌ６２，５６７，１９８３  ）に基づいているが、この発明では、混合による異炭種との組み合わせ強度を、各単味コークス強度の平均値と、その平均値からのズレの尺度としての配合効果係数とで表すことにより、相互作用を考慮している。ここで、配合効果係数は、平均値からのズレの尺度であり、組み合わせによって定まるいわゆる相性を指標化したものである。
【００１２】
上述したＭｅｒｒｉｃｋ  の考え方によれば、Ｎ銘柄配合炭のコークス強度Ｓは、図１に示すように、２炭種の組み合わせの集合と考えて、第３成分の影響を受けないと仮定して、下記の（１）式で示すように、石炭（ｉ）  と石炭（ｊ）  との２炭種間のコークス強度Ｓ（ｉ，ｊ）  と、各々の配合率ｆ（ｉ），ｆ（ｊ）  で定まる接触確率ｆ（ｉ）  ｆ（ｊ）  との積の総和で表される。
【数３】
0003550862.tif 000003
【００１３】
（１）式から明らかなように、Ｎ銘柄配合炭のコークス強度Ｓを求めるにあたって、異炭種間のコークス強度Ｓ（ｉ，ｊ）  を考慮するということは、異炭種間の相互作用を考慮したことになる。この発明は、上記の考え方を更に拡張し、異炭種間の相互作用を指標化して、配合炭のコークス強度などの特性の推定精度を向上させるものである。
【００１４】
以下、この発明のコークス特性の推定方法について、簡単のために、２種配合炭のコークス強度を推定する場合を例にとって説明する。
２種配合炭の組み合わせは、図２に示すようになるので、上記（１）式は、
【数４】
0003550862.tif 000004
【００１５】
ここで、２炭種間のコークス強度が、単味コークス強度の平均値となる場合には、Ｓ（１，２）  ＝｛Ｓ（１，１）  ＋Ｓ（２，２）  ｝／２となるので、（２）式は、
【数５】
0003550862.tif 000005
となって、加成性が成立する。
【００１６】
これに対し、２炭種間のコークス強度が、相互作用によって、平均値とならない場合には、平均値からのズレを、その変化率として、Ｓ（１，１）  とＳ（２，２）  との石炭の組み合わせに起因する配合効果係数ａ（１，２）  を導入して、
【数６】
0003550862.tif 000006
と表して、２種配合炭のコークス強度Ｓを、（２）および（４）式から、
【数７】
0003550862.tif 000007
によって推定する。（５）式において、右辺第１項および第２項は、単味炭の性状起因項（加成性項）を表し、右辺第３項は、相互作用項（配合効果項）を表している。
【００１７】
このように、２種配合炭のコークス強度Ｓは、単味炭の性状によって定まる単味コークス強度Ｓ（１，１）  ，Ｓ（２，２）  と、石炭（１）  と石炭（２）  との組み合わせによって定まる配合効果係数ａ（１，２）  とで表され、単味コークス強度の加成性項と、組み合わせによって変化する相互作用項とに分離される。ここで、単味コークス強度は、実測可能であり、また、配合効果係数ａ（ｉ，ｊ）  は、２種配合炭のコークス強度を実測することによって評価することができる。
【００１８】
図３（ａ）  は、図３（ｃ）  に示す石炭（１）  と石炭（２）  との２種配合炭のコークス強度の実測例を、図３（ｂ）  は、石炭（３）  と石炭（１）  との２種配合炭のコークス強度の実測例をそれぞれ示すものである。２種配合炭の配合効果は、図３（ａ），（ｂ）  からも明らかなように、石炭の組み合わせにより異なるが、その組み合わせによる配合効果係数は、以下に示すように、２種配合炭のコークスの実測強度Ｓと、単味コークス強度の加成値との差ΔＳから評価することができる。
【数８】
0003550862.tif 000008
【００１９】
図４は、石炭Ａおよび石炭Ｂとの２種配合炭について、それぞれの強度指数を９０および７０として、配合効果係数を−０．３  から  ０．３へ変化させた場合のコークス強度の変化の一例を示すものである。
【００２０】
次に、多銘柄配合炭について説明する。
Ｎ銘柄配合炭のコークス強度Ｓは、２種配合炭の場合と同様にして、
【数９】
0003550862.tif 000009
で表すことができる。
【００２１】
ここで、Ｓ（ｉ，ｊ）  ＝｛１＋ａ（ｉ，ｊ）  ｝｛Ｓ（ｉ，ｉ）  ＋Ｓ（ｊ，ｊ）  ｝／２として、（７）式に代入すると、
【数１０】
0003550862.tif 000010
となる。この（８）式において、右辺第１項は、単味炭の性状起因項（加成性項）を表し、右辺第２項は、相互作用項（配合効果項）を表している。
【００２２】
以上のように、多銘柄配合炭のコークス強度Ｓは、単味コークス強度Ｓ（ｉ，ｉ）  と、配合効果係数ａ（ｉ，ｊ）  とで表される。ここで、単味コークス強度は、単味炭の石炭化度を表す平均反射率（Ｒｏ）、最高流動度（ＭＦ）、全活性成分量（ＴＲ）などの特性値で推定可能である。また、配合効果係数ａ（ｉ，ｊ）  は、上述したようにして実際に求めるか、Ｒｏ、ＭＦ、ＴＲなどの特性値の平均と特性値の差などから推定する。これらの単味コークス強度Ｓ（ｉ，ｉ）  、配合効果係数ａ（ｉ，ｊ）  を用いて多銘柄配合炭のコークス強度Ｓを推定することにより、高精度の推定が可能となる。
【００２３】
【実施例】
この発明に従って配合炭のコークス強度を推定するにあたっては、単味コークス強度および配合効果係数を必要とすることから、各々の推定式を得るための実験を実施した。実験に用いた石炭は、１０種（Ａ〜Ｊ）で、乾留は第１表に示す条件で、石炭を内径１００ｍｍφのルツボに充填して行った。得られたコークスは、１５〜２０ｍｍに整粒し、２００ｇをＣＲＳ（熱間反応後強度）測定用のＩ型ドラム強度試験機で６００回転した後、＋２．８３ｍｍの重量パーセントを強度指数Ｉ３  として強度評価を実施した。その測定結果を第２表に示す。また、ＴＲ，ＴＲ×Ｒｏ，ＴＲ×Ｒｏ２  ，ＴＲ×ＭＦ，ＴＲ×ＭＦ２  をパラメータとするＩ３  の回帰結果を図５に示す。
【００２４】
【表１】
0003550862.tif 000011
【００２５】
【表２】
0003550862.tif 000012
以上により、測定精度の高い単味コークス強度の推定式が得られる。
【００２６】
また、２種配合炭（配合率５０％／５０％）のコークス強度の測定から得られた配合効果係数の推定結果を第３表に示し、回帰結果を図６に示す。
【表３】
0003550862.tif 000013
【００２７】
なお、配合効果は、２種炭のＲｏ，ＭＦ，ＴＲなどの性状の差によって生じるものと考えられるので、配合効果係数を推定するパラメータとしては、平均性状と性状の差、具体的には、ＴＲ，ＴＲ×Ｒｏ，ＴＲ×Ｒｏ２  ，ＴＲ×ＭＦ，ＴＲ×ＭＦ２  ，ｄＴＲ，ｄＴＲ×Ｒｏ，ｄＴＲ×Ｒｏ２  ，ｄＴＲ×ＭＦ，ｄＴＲ×ＭＦ２  を用いた。このように、配合効果係数の推定は可能である。
なお、配合効果係数を推定するパラメータにおいて、Ｒｏ，ＭＦ，ＴＲは２炭種の平均値を、ｄＴＲ×Ｒｏ２  ＝｜ＴＲ（ｉ）  ×Ｒｏ（ｉ）２−ＴＲ（ｊ）  ×Ｒｏ（ｊ）２｜，ｄＲｏ＝｜Ｒｏ（ｉ）  −Ｒｏ（ｊ）  ｜等は、２炭種のパラメータの差を用いた。
【００２８】
上記の単味コークス強度および配合効果係数の推定式を用い、第１表に示した１０種の石炭の配合率を変えた５種類の多銘柄配合コークスについて、強度推定を試みた。その推定強度と実測強度との関係を図７に示す。なお、図７には、参考のために、従来法による推定値も示してある。図７から明らかなように、この発明によるコークス強度の推定値は、実測値とよく一致し、従来法では推定できない強度の変動を検出できることがわかる。
【００２９】
なお、この発明は、上述したコークス強度の推定に限定されるものではなく、他のコークス特性、例えば、膨張性や収縮性などの特性の推定にも有効に適用することができる。
【００３０】
【発明の効果】
この発明によれば、配合炭のコークス特性の推定に、異炭種間の相互作用を指標化して導入したので、所望のコークス特性を精度良く推定することができる。したがって、安定した品質のコークスを製造することができるので、高炉に用いる場合には、操業の安定に寄与するばかりでなく、装入炭の配合の自由度が広がり、劣質炭の増配合も可能となるので、原料炭のコスト低減にも寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｎ銘柄配合炭の２炭種の組み合わせを示す図である。
【図２】２種配合炭の組み合わせを示す図である。
【図３】２種配合炭のコークス強度の二つの実測例を示す図である。
【図４】２種配合炭の配合効果係数を変化させた場合のコークス強度の変化の一例を示す図である。
【図５】単味コークス強度の推定値と実測値との回帰結果を示す図である。
【図６】配合効果係数の推定値と測定値との回帰結果を示す図である。
【図７】多銘柄配合コークスの推定強度と実測強度との回帰結果を示す図である。
【図１】
0003550862.tif 000015
【図２】
0003550862.tif 000016
【図３】
0003550862.tif 000017
【図４】
0003550862.tif 000018
【図５】
0003550862.tif 000019
【図６】
0003550862.tif 000020
【図７】
0003550862.tif 000021