(57)【要約】【課題】本発明の目的は、外部熱源による加熱量を低減し成形コークスの製造コストを低減すると共に、製造される成形コークスの強度を向上できる成形コークスの製造方法の提供である。【解決手段】本発明の成形コークスの製造方法は、第１石炭及び溶剤を混合する工程と、上記混合工程で得られたスラリー中の第１石炭から溶剤に可溶な成分を溶出させる工程と、上記溶出工程で得られた溶剤可溶成分を含む溶液を上記スラリーから分離する工程と、上記分離工程で分離した上記溶液から溶剤を蒸発させる工程と、第２石炭を乾燥する工程と、上記乾燥工程後の第２石炭を粉砕する工程と、上記溶剤蒸発工程で得られた無灰炭を上記粉砕工程後の第２石炭に混練する工程と、上記混練工程後の上記第２石炭及び上記無灰炭を含む混練物を成形する工程と、上記成形工程で得られた成形炭を乾留する工程とを備え、上記混練工程で供給する上記無灰炭が液状である。【選択図】図１
2018070772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１石炭及び溶剤を混合する工程と、
上記混合工程で得られたスラリー中の上記第１石炭から溶剤に可溶な成分を溶出させる工程と、
上記溶出工程で得られた溶剤可溶成分を含む溶液を上記スラリーから分離する工程と、
上記分離工程で分離した上記溶液から溶剤を蒸発させる工程と、
第２石炭を乾燥する工程と、
上記乾燥工程後の上記第２石炭を粉砕する工程と、
上記溶剤蒸発工程で得られた無灰炭を上記粉砕工程後の第２石炭に混練する工程と、
上記混練工程後の上記第２石炭及び上記無灰炭を含む混練物を成形する工程と、
上記成形工程で得られた成形炭を乾留する工程と
を備え、
上記混練工程で供給する上記無灰炭が液状である成形コークスの製造方法。
【請求項２】
上記第２石炭が、非粘結炭及び強粘結炭を含む請求項１に記載の成形コークスの製造方法。
【請求項３】
上記混練工程で供給する上記無灰炭の温度が２００℃以上３００℃以下である請求項１又は請求項２に記載の成形コークスの製造方法。
【請求項４】
上記混練工程で上記無灰炭を連続供給する請求項１、請求項２又は請求項３に記載の成形コークスの製造方法。
【請求項５】
上記混練工程での上記無灰炭の供給にスクリューポンプ又はギアポンプを用いる請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の成形コークスの製造方法。
【請求項６】
第１石炭及び溶剤を混合する混合部と、
上記混合部で得られたスラリー中の上記第１石炭から溶剤に可溶な成分を溶出させる溶出部と、
上記溶出部で得られた溶剤可溶成分を含む溶液を上記スラリーから分離する分離部と、
上記分離部で分離した上記溶液から溶剤を蒸発させる溶剤蒸発部と、
第２石炭を乾燥する乾燥部と、
上記乾燥部で乾燥させた上記第２石炭を粉砕する粉砕部と、
上記溶剤蒸発部で得られた無灰炭を上記粉砕部で粉砕された第２石炭に混練する混練部と、
上記混練部で得られた上記第２石炭及び上記無灰炭を含む混練物を成形する成形部と、
上記成形部で得られた成形炭を乾留する乾留部と
を備え、
上記混練部で供給する上記無灰炭が液状である成形コークスの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形コークスの製造方法及び成形コークスの製造装置に関する。
【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℃ないし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。強度の高いコークスを得る場合、粘結性の高い石炭である原料炭が使用されるが、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、粘結性の高い石炭の使用量を抑止しつつ、高強度のコークスを得るコークス製造方法として、無灰炭及び劣質炭からなる混合炭を無灰炭の軟化開始温度以上に加熱し粉砕した粉砕炭と、強粘結炭とを含む配合炭を乾留する方法が提案されている（特開２００９−２１５４２１号公報参照）。この方法では、無灰炭を軟化溶融させて粘結性補填材（バインダー）として使用することで、強粘結炭の使用量を削減しつつ高強度のコークスを得ている。
【０００５】
しかし、上記従来のコークス製造方法では、混合炭を無灰炭の軟化開始温度以上とするため、外部熱源による加熱を必要とする。また、上記従来のコークス製造方法では、無灰炭と劣質炭との混合が固体同士の混合であるため、無灰炭と劣質炭との不十分な接触や、粘結剤となる無灰炭の偏在に起因して成形コークスの強度が十分に高まらないおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２１５４２１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、本発明の目的は、外部熱源による加熱量を低減し成形コークスの製造コストを低減すると共に、製造される成形コークスの強度を向上できる成形コークスの製造方法及び成形コークスの製造装置の提供である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するためになされた発明は、第１石炭及び溶剤を混合する工程と、上記混合工程で得られたスラリー中の上記第１石炭から溶剤に可溶な成分を溶出させる工程と、上記溶出工程で得られた溶剤可溶成分を含む溶液を上記スラリーから分離する工程と、上記分離工程で分離した上記溶液から溶剤を蒸発させる工程と、第２石炭を乾燥する工程と、上記乾燥工程後の上記第２石炭を粉砕する工程と、上記溶剤蒸発工程で得られた無灰炭を上記粉砕工程後の第２石炭に混練する工程と、上記混練工程後の上記第２石炭及び上記無灰炭を成形する工程と、上記成形工程で得られた成形炭を乾留する工程とを備え、上記混練工程で供給する上記無灰炭が液状である成形コークスの製造方法である。
【０００９】
当該成形コークスの製造方法は、溶剤蒸発工程で得られた液状の無灰炭を第２石炭と混練する工程とを備える。つまり、製造された無灰炭を冷却することなく、液体の状態で第２石炭に混練するので、無灰炭が第２石炭の表面に付着し、一部は石炭細孔内に含侵する。このため、無灰炭を固体で混合する場合よりも無灰炭と第２石炭との間に強固な結合と無灰炭の均一な分散が得られ、成形コークスの強度を向上できる。また、上記無灰炭は液状であるため、無灰炭を軟化させるための加熱を行う必要がない。このため、当該成形コークスの製造方法を用いることで、外部熱源による加熱量を低減できる。さらに、上記無灰炭は液状であるため、第２石炭と接触し易く、かつ高温である。このため、第２石炭が無灰炭の有する熱量により加熱されるので、成形工程における成形を熱間成形とでき、成形コークスの圧壊強度が増す。従って、当該成形コークスの製造方法を用いることで、外部熱源による加熱量を低減し成形コークスの製造コストを低減すると共に、製造される成形コークスの強度を向上できる。
【００１０】
上記第２石炭が非粘結炭及び強粘結炭を含むとよい。非粘結炭は強粘結炭に比べて安価である。従って、上記石炭に強粘結炭を含めることで成形コークスの強度を維持しつつ、非粘結炭を含めることで成形コークスの製造コストをさらに低減できる。
【００１１】
上記混練工程で供給する上記無灰炭の温度としては、２００℃以上３００℃以下が好ましい。上記混練工程で供給する上記無灰炭の温度を上記範囲内とすることで、第２石炭の融解を抑止しつつ、液状の無灰炭を混練できるので無灰炭と第２石炭との間の結合がさらに高まる。
【００１２】
上記混練工程で上記無灰炭を連続供給するとよい。このように上記混練工程で上記無灰炭を連続供給することで、無灰炭の第２石炭への分散がさらに均一化できる。
【００１３】
上記混練工程での上記無灰炭の供給にスクリューポンプ又はギアポンプを用いるとよい。スクリューポンプ及びギアポンプは、粘度の高い液体であっても安定供給できるポンプである。このため、上記混練工程での上記無灰炭の供給にスクリューポンプ又はギアポンプを用いることで、無灰炭の供給の制御を容易かつ確実に行うことができる。
【００１４】
上記課題を解決するためになされた別の発明は、第１石炭及び溶剤を混合する混合部と、上記混合部で得られたスラリー中の上記第１石炭から溶剤に可溶な成分を溶出させる溶出部と、上記溶出部で得られた溶剤可溶成分を含む溶液を上記スラリーから分離する分離部と、上記分離部で分離した上記溶液から溶剤を蒸発させる溶剤蒸発部と、第２石炭を乾燥する乾燥部と、上記乾燥部で乾燥させた上記第２石炭を粉砕する粉砕部と、上記溶剤蒸発部で得られた無灰炭を上記粉砕部で粉砕された第２石炭に混練する混練部と、上記混練部で得られた上記第２石炭及び上記無灰炭を含む混練物を成形する成形部と、上記成形部で得られた成形炭を乾留する乾留部とを備え、上記混練部で供給する上記無灰炭が液状である成形コークスの製造装置である。
【００１５】
当該成形コークスの製造装置は、溶剤蒸発部で得られた液状の無灰炭を第２石炭と混練する。つまり、製造された無灰炭を冷却することなく、液体の状態で第２石炭に混練するので、無灰炭が第２石炭の表面に付着し、一部は石炭細孔内に含侵する。このため、無灰炭を固体で混合する場合よりも無灰炭と第２石炭との間に強固な結合と無灰炭の均一な分散が得られ、成形コークスの強度を向上できる。また、上記無灰炭は液状であるため、無灰炭を軟化させるための加熱を行う必要がない。このため、当該成形コークスの製造装置を用いることで、外部熱源による加熱量を低減できる。さらに、上記無灰炭は液状であるため、第２石炭と接触し易く、かつ高温である。このため、第２石炭が無灰炭の有する熱量により加熱されるので、成形部における成形を熱間成形とでき、成形コークスの圧壊強度が増す。従って、当該成形コークスの製造装置を用いることで、外部熱源による加熱量を低減し成形コークスの製造コストを低減すると共に、製造される成形コークスの強度を向上できる。
【００１６】
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−Ｍ８８１２：２００６に準拠して測定される値を意味する。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、当該成形コークスの製造方法及び当該成形コークスの製造装置を用いることで、外部熱源による加熱量を低減し成形コークスの製造コストを低減すると共に、製造される成形コークスの強度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態の成形コークスの製造装置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る成形コークスの製造装置及び成形コークスの製造方法の実施形態について詳説する。
【００２０】
〔成形コークスの製造装置〕
図１のコークス製造用原料炭の製造装置は、第１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、分離部７と、第１溶剤蒸発部８と、第２溶剤蒸発部９と、第２石炭供給部１０と、乾燥部１１と、粉砕部１２と、混練部１３と、成形部１４と、乾留部１５とを主に備える。
【００２１】
＜第１石炭供給部＞
第１石炭供給部１は、第１石炭を混合部３へ供給する。第１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。
【００２２】
第１石炭供給部１から供給する第１石炭は、無灰炭の原料となる石炭である。第１石炭としては、様々な品質の石炭を用いることができる。例えば無灰炭の抽出率の高い瀝青炭や、より安価な劣質炭（亜瀝青炭や褐炭）が好適に用いられる。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、第１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石炭の粒度が大きいため、後述する分離部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のふるい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ふるいを用いることができる。
【００２３】
上記劣質炭の炭素含有率の下限としては、７０質量％が好ましい。一方、上記劣質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。上記劣質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、上記劣質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。
【００２４】
なお、第１石炭供給部１から混合部３へ供給する第１石炭として、少量の溶剤を混合してスラリー化した石炭を用いてもよい。第１石炭供給部１からスラリー化した第１石炭を混合部３へ供給することにより、混合部３において第１石炭が溶剤と混合し易くなり、第１石炭をより早く溶解させることができる。ただし、スラリー化する際に混合する溶剤の量が多いと、加熱部５でスラリーを溶出温度まで昇温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。
【００２５】
＜溶剤供給部＞
溶剤供給部２は、溶剤を混合部３へ供給する。上記溶剤供給部２としては、溶剤を貯留する溶剤タンクを用いることができ、この溶剤タンクから溶剤を混合部３へ供給する。
【００２６】
第１石炭と混合する溶剤は、第１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。
【００２７】
上記溶剤の沸点は、特に限定されないが、例えば上記溶剤の沸点の下限としては、１８０℃が好ましく、２３０℃がより好ましい。一方、上記溶剤の沸点の上限としては、３００℃が好ましく、２８０℃がより好ましい。上記溶剤の沸点が上記下限未満であると、溶剤が揮発し易くなるため、スラリー中の第１石炭と溶剤との混合比の調製及び維持が困難となるおそれがある。逆に、上記溶剤の沸点が上記上限を超えると、溶剤可溶成分と溶剤との分離が困難となるため、溶剤の回収率が低下するおそれがある。
【００２８】
＜混合部＞
混合部３は、第１石炭供給部１より供給される第１石炭及び溶剤供給部２から供給される溶剤を混合する。
【００２９】
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第１石炭が供給される。調製槽３１は、供給された溶剤及び第１石炭が混合されたスラリーを貯留する。また、上記調製槽３１は、攪拌機３１ａを有している。調製槽３１では、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。
【００３０】
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するため、上記溶剤可溶成分の溶出率が低下するおそれがある。
【００３１】
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。
【００３２】
＜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いる。このポンプ４は、混合部３の調製槽３１に貯留されているスラリーを、供給管を介して加熱部５へ圧送する。
【００３３】
上記ポンプ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。より具体的には、容積型ポンプとしてダイヤフラムポンプやチューブフラムポンプ等を用いることができ、非容積型ポンプとして渦巻ポンプ等を用いることができる。
【００３４】
＜加熱部＞
加熱部５は、上記混合部３で得られるスラリーを加熱する。
【００３５】
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は、加熱炉５１内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、熱媒を用いて加熱を行ってもよい。例えば加熱炉５１を通過するスラリーの流路の周囲に加熱管を配し、この加熱管に蒸気、油等の熱媒を供給することで加熱炉５１内を通過するスラリーを加熱することができる。
【００３６】
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、溶出可能な温度であれば特に限定されないが、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、第１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。
【００３７】
＜溶出部＞
溶出部６は、上記混合部３で得られ、加熱部５で加熱されたスラリー中の第１石炭から溶剤に可溶な成分を溶出させる。
【００３８】
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。上記抽出槽６１では、このスラリーの温度を保持しながら第１石炭から溶剤に可溶な成分が溶出される。また、上記抽出槽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。
【００３９】
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。
【００４０】
＜分離部＞
分離部７は、上記溶出部６で溶出後の上記スラリーを、溶剤可溶成分を含む溶液及び溶剤不溶成分を含む固形分濃縮液に分離する。なお、溶剤不溶成分とは、主に抽出用溶剤に不溶な灰分と不溶石炭とで構成されており、抽出用溶剤も含まれている抽出残分をいう。
【００４１】
分離部７における上記分離は、具体的には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溶液は、沈降槽の上部に溜まる。この溶液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濃縮液は、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。
【００４２】
また、重力沈降法により分離を行う場合、スラリーを分離部７内に連続的に供給しながら溶液及び固形分濃縮液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。
【００４３】
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分以下であり、この時間内で分離部７内の沈降分離が行われる。なお、第１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、分離部７内でスラリーを維持する時間を短縮できる。
【００４４】
分離部７内は、加熱及び加圧することが好ましい。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、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。
【００４５】
また、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。
【００４６】
なお、上記溶液及び固形分濃縮液を分離する方法としては、重力沈降法に限られず、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、分離部７として濾過器や遠心分離器などが使用される。
【００４７】
＜第１溶剤蒸発部＞
第１溶剤蒸発部８は、上記分離部７で分離した上記溶液から溶剤を蒸発させる。この溶剤の蒸発分離により無灰炭Ａが得られる。
【００４８】
このようにして得られる無灰炭Ａは、灰分が５質量％以下又は３質量％以下であり、灰分をほとんど含まず、水分は皆無であり、また例えばコークスの原料石炭である第２石炭よりも高い発熱量を示す。さらに無灰炭は、製鉄用コークスの原料として特に重要な品質である軟化溶融性が大幅に改善され、例えば原料石炭よりも遥かに優れた流動性を示す。従って無灰炭は、コークス原料に配合する粘結性補填材として使用することができる。
【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。上記溶液からの溶剤の分離により、上記溶液から実質的に灰分を含まない無灰炭Ａを得ることができる。
【００５０】
また、第１溶剤蒸発部８で蒸発させた溶剤は、例えば熱交換器により液化して、混合部３に供給し、第１石炭供給部１と混合する溶剤として利用するとよい。このように溶剤を循環利用することで、成形コークスの製造コストを低減できる。
【００５１】
＜第２溶剤蒸発部＞
第２溶剤蒸発部９は、分離部７で分離された上記固形分濃縮液から、溶剤を蒸発分離させて副生炭Ｂを得る。
【００５２】
副生炭Ｂ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Ｂは、第２石炭として用いた場合にこの第２石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、この副生炭Ｂはコークス原料の第２石炭の一部として使用することもできる。また、副生炭Ｂは一般炭と同程度又はそれ以上の発熱量を有しているため、ボイラー燃料として使用することも可能である。
【００５３】
固形分濃縮液から溶剤を分離する方法としては、第１溶剤蒸発部８の分離方法と同様に、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）を用いることができる。溶剤の分離及び回収により、固形分濃縮液から灰分等を含む溶剤不溶成分が濃縮された副生炭Ｂを得ることができる。
【００５４】
また、第２溶剤蒸発部９で蒸発させた溶剤は、例えば熱交換器により液化して、混合部３に供給し、第１石炭供給部１と混合する溶剤として利用するとよい。このように溶剤を循環利用することで、成形コークスの製造コストを低減できる。
【００５５】
＜第２石炭供給部＞
第２石炭供給部１０は、第２石炭を乾燥部１１へ供給する。第２石炭供給部１０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。
【００５６】
第２石炭供給部１０から供給する第２石炭は、コークスの原料となる石炭である。第２石炭は特に限定されず、強粘結炭、準強粘結炭、弱粘結炭、微粘結炭、非粘結炭等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。中でも第２石炭として非粘結炭及び強粘結炭を含むとよい。非粘結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成形コークスの強度を維持しつつ、非粘結炭を含めることで成形コークスの製造コストをさらに低減できる。
【００５７】
第２石炭における非粘結炭の含有量の下限としては、５０質量％が好ましく、６０質量％がより好ましい。一方、上記非粘結炭の含有量の上限としては、８０質量％が好ましく、７０質量％がより好ましい。上記非粘結炭の含有量が上記下限未満であると、成形コークスの製造コストの低減効果が不足するおそれがある。逆に、上記非粘結炭の含有量が上記上限を超えると、製造される成形コークスの強度が不足するおそれがある。
【００５８】
第２石炭における強粘結炭の含有量の下限としては、１０質量％が好ましく、２０質量％がより好ましい。一方、上記強粘結炭の含有量の上限としては、４０質量％が好ましく、３０質量％がより好ましい。上記強粘結炭の含有量が上記下限未満であると、製造される成形コークスの強度が不足するおそれがある。逆に、上記強粘結炭の含有量が上記上限を超えると、成形コークスの製造コストの低減効果が不足するおそれがある。
【００５９】
なお、第２石炭として複数種の石炭、例えば非粘結炭及び強粘結炭を用いる場合、これらの石炭は予め混合して１つの第２石炭供給部１０に格納して乾燥部１１へ供給してもよいし、石炭の種類毎に第２石炭供給部１０を設けて、乾燥部１１への供給時に混合してもよい。
【００６０】
＜乾燥部＞
乾燥部１１は、上記第２石炭供給部１０から供給される第２石炭を乾燥する。乾燥部１１としては、公知の乾燥装置、例えばロータリドライヤ、スチームチューブドライヤ等を用いることができる。
【００６１】
上記乾燥部１１で乾燥後の第２石炭の水分含有量としては、５％未満が好ましく、３％未満がより好ましい。上記第２石炭の水分含有量が上記上限以上であると、後述する乾留部１５での乾留時に第２石炭がバースティング（爆裂）するおそれがある。一方、上記第２石炭の水分含有量の下限は特に限定されず、０質量％であってもよい。
【００６２】
また、上記乾燥部１１における温度及び圧力条件としては、特に限定されないが、１００℃以上１５０℃以下及び０ｋＰａＧ（大気圧）以上１０ｋＰａＧ以下とできる。
【００６３】
＜粉砕部＞
粉砕部１２は、上記乾燥部１１で乾燥させた上記第２石炭を粉砕する。粉砕部１２としては、公知の粉砕機、例えばハンマーミルやハンマークラッシャー等の衝撃式粉砕機などを用いることができる。
【００６４】
粉砕部１２で粉砕後の第２石炭の質量累計９０％の粒子径の上限としては、１ｍｍが好ましく、０．７ｍｍがより好ましい。上記第２石炭の粒子径が上記上限を超えると、第２石炭の粒子間に無灰炭が十分に入り込めず、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、「質量累計９０％の粒子径」とは、全粒子をＪＩＳ−Ｚ８８０１−１：２００６に規定される金属製網篩で篩分けした際に、粒子全体の９０質量％の粒子が篩を通過できる篩の目開きの値を意味する。
【００６５】
＜混練部＞
混練部１３は、上記第１溶剤蒸発部８で得られた無灰炭Ａを上記粉砕部１２で粉砕された第２石炭に混練する。上記混練部１３は、混練機１３１と、混練機１３１に無灰炭Ａを供給するポンプ１３２とを有する。また、混練部１３で供給する無灰炭Ａは液状である。
【００６６】
上記混練機１３１としては、公知のミキサ等を用いることができる。
【００６７】
また、上記ポンプ１３２としては、液状の無灰炭Ａを混練機１３１に供給できるものであれば、特に限定されないが、１軸スクリューポンプ、２軸スクリューポンプ等のスクリューポンプ又はギアポンプが好ましい。スクリューポンプ及びギアポンプは、粘度の高い液体であっても安定供給できるポンプである。このため、混練部１３での無灰炭Ａの供給にスクリューポンプ又はギアポンプを用いることで、無灰炭Ａの供給の制御を容易かつ確実に行うことができる。
【００６８】
上記ポンプ１３２は、液状の無灰炭Ａの固化防止の観点から二重管式配管を用いることが好ましい。上記ポンプ１３２に二重管式配管を用いると、内側の配管に無灰炭Ａを流し、外側の配管に例えばホットオイルを流すことで、無灰炭Ａの加熱保温を行うことができる。
【００６９】
また、混練機１３１へ無灰炭Ａを連続供給するとよい。このように混練機１３１へ無灰炭Ａを連続供給することで、無灰炭Ａの第２石炭への分散がさらに均一化できる。さらに、均一分散の観点から混練機１３１へ無灰炭Ａを一定流速で供給するとよい。無灰炭Ａの流速は、例えばスクリューポンプを用いる場合、ポンプの吐出圧により調整できる。上記スクリューポンプの吐出圧としては、流速にもよるが、２００ｋＰａ以上３００ｋＰａ以下程度とできる。
【００７０】
混練機１３１に供給する液状の無灰炭Ａの温度の下限としては、２００℃が好ましく、２５０℃がより好ましい。一方、上記液状の無灰炭Ａの温度の上限としては、３００℃が好ましく、２９０℃がより好ましい。上記液状の無灰炭Ａの温度が上記下限未満であると、無灰炭Ａの流動性が低下し、無灰炭Ａと第２石炭との間の結合力の向上効果が十分に得られないおそれがある。逆に、上記液状の無灰炭Ａの温度が上記上限を超えると、無灰炭Ａを第２石炭に配合した際に第２石炭が融解し、得られる成形コークスの強度が低下するおそれがある。なお、上記無灰炭Ａの温度は、第１溶剤蒸発部８での溶剤の分離温度により制御することができる。
【００７１】
混練部１３で混練後の第２石炭及び無灰炭Ａの合計量における無灰炭Ａの配合量の下限としては、１質量％が好ましく、１０質量％がより好ましい。一方、上記無灰炭Ａの配合量の上限としては、４０質量％が好ましく、３０質量％がより好ましい。上記無灰炭Ａの配合量が上記下限未満であると、製造される成形コークスの強度が不足するおそれがある。逆に、上記無灰炭Ａの配合量が上記上限を超えると、相対的に安価な非粘結炭の割合が減少し、成形コークスの製造コストが増大するおそれがある。
【００７２】
混練された液状の無灰炭Ａは、第２石炭の表面に付着し、一部は石炭細孔内に含侵する。また、上記無灰炭Ａは液状であるため、第２石炭と接触し易く、かつ高温である。このため、無灰炭Ａと第２石炭との熱交換効率が高く、無灰炭Ａを混練することで、第２石炭の温度が上昇する。混練部１３での混練後の第２石炭の温度は、無灰炭Ａの温度や配合量により決まるが、１２０℃以上２００℃以下とできる。固体の無灰炭を第２石炭と混練する場合は無灰炭の流動性を確保するため高温（例えば１５０℃以上２５０℃以下）に加熱する必要があるが、当該成形コークスの製造装置では、無灰炭Ａが液状であり、かつ液状の無灰炭Ａの熱を利用して混練するので、外部熱源による加熱量を低減できる。
【００７３】
なお、液状の無灰炭Ａに加えて、第２石炭に固体の無灰炭を混練してもよい。固体の無灰炭を混練する場合、固体の無灰炭の質量累計９０％の粒子径が１ｍｍ以下、より好ましくは３００μｍ以下となるように粉砕して混練することが好ましい。
【００７４】
＜成形部＞
成形部１４は、混練部１３で得られた上記第２石炭及び無灰炭Ａを含む混練物を成形する。成形部１４としては、公知の成形機、例えば平ロールによるダブルロール（双ロール）型成形機、アーモンド型ポケットを有するダブルロール型成形機、打抜き型成形機、押出し型成形機、ペレタイザ−等を用いることができる。中でも生産性の高い双ロール成形機を用いることが好ましい。
【００７５】
成形部１４での成形は加圧して行われる。成形部１４での圧力としては、例えば５０ＭＰａ以上３００ＭＰａ以下とできる。また、成形部１４での成形は、混練部１３で第２石炭及び無灰炭Ａが加温された状態を維持して行われるとよい。
【００７６】
成形部１４で成形される成形炭の形状としては、特に限定されないが、例えばブリケット状やペレット状とできる。また、上記成形炭の平均体積としては、例えば２ｍｌ以上２０ｍｌ以下とできる。
【００７７】
＜乾留部＞
乾留部１５は、上記成形部１４で得られた成形炭を乾留し、成形コークスＣを得る。乾留部１５としては、特に限定されないが、例えば公知の堅型乾留炉（シャフト炉）を用いることができる。シャフト炉を用いる場合、成形炭を連続的にシャフト炉へ挿入し、成形炭が炉内の低温乾留ゾーンを経て高温乾留ゾーンへ移動する間に乾留を行う。
【００７８】
高温乾留ゾーンにおける乾留温度の下限としては、９００℃が好ましく、９５０℃がより好ましい。一方、上記乾留温度の上限としては、１１００℃が好ましく、１０５０℃がより好ましい。上記乾留温度が上記下限未満であると、第２石炭の溶融が不十分となりコークスの強度が低下するおそれがある。逆に、上記乾留温度が上記上限を超えると、炉体の耐熱性や燃料消費の観点からコークスの製造コストが上昇するおそれがある。
【００７９】
また、乾留時間の下限としては、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、２４時間が好ましく、２０時間がより好ましい。乾留時間が上記下限未満であると、第２石炭の溶融が不十分となりコークスの強度が低下するおそれがある。逆に、乾留時間が上記上限を超えると、燃料消費の観点からコークスの製造コストが上昇するおそれがある。なお、乾留時間とは成形炭が炉内に挿入されてから炉外へ搬出されるまでの時間を指す。
【００８０】
なお、乾留部１５において乾留する石炭として、成形部１４で得られた成形炭に加え、成形されていない第２石炭を用いてもよい。
【００８１】
〔成形コークスの製造方法〕
当該成形コークスの製造方法は、混合工程と、溶出工程と、分離工程と、第１溶剤蒸発工程と、第２溶剤蒸発工程と、粉砕工程と、混練工程と、成形工程と、乾留工程とを備える。当該成形コークスの製造方法は、図１の成形コークスの製造装置を用いて行うことができる。
【００８２】
＜混合工程＞
混合工程では、第１石炭及び溶剤を混合する。具体的には、第１石炭供給部１から供給される第１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。
【００８３】
＜加熱工程＞
加熱工程では、上記混合工程で得られるスラリーを加熱する。具体的には、混合工程で調製されたスラリーをポンプ４によって加熱部５の加熱炉５１に供給し、所定温度まで加熱する。
【００８４】
＜溶出工程＞
溶出工程では、上記混合工程で得られたスラリー中の第１石炭から溶剤に可溶な成分を溶出させる。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で攪拌しながら所定温度で保持して抽出を行う。
【００８５】
＜分離工程＞
分離工程では、上記溶出工程で溶出後の上記スラリーを、溶剤可溶成分を含む溶液及び溶剤不溶成分を含む固形分濃縮液に分離する。具体的には、抽出槽６１から排出されるスラリーを分離部７へ供給し、分離部７内で供給されたスラリーを例えば重力沈降法により上記溶液及び固形分濃縮液に分離する。
【００８６】
＜第１溶剤蒸発工程＞
第１溶剤蒸発工程では、上記分離工程で分離した上記溶液から溶剤を蒸発させる。具体的には、分離部７で分離された溶液を第１溶剤蒸発部８に供給し、第１溶剤蒸発部８で溶剤を蒸発させる。これにより上記溶液を溶剤と無灰炭Ａとに分離する。なお、この第１溶剤蒸発工程において得られる無灰炭Ａは液状である。
【００８７】
＜第２溶剤蒸発工程＞
第２溶剤蒸発工程では、上記分離工程で分離した上記固形分濃縮液から溶剤を蒸発させる。具体的には、分離部７で分離された固形分濃縮液を第２溶剤蒸発部９に供給し、第２溶剤蒸発部９で溶剤を蒸発させて溶剤と副生炭Ｂとに分離する。
【００８８】
＜乾燥工程＞
乾燥工程では、第２石炭を乾燥する。具体的には、第２石炭供給部１０から供給される第２石炭を乾燥部１１で乾燥する。
【００８９】
＜粉砕工程＞
粉砕工程では、上記乾燥工程後の上記第２石炭を粉砕する。具体的には、乾燥部１１で乾燥した石炭を粉砕部１２で粉砕する。
【００９０】
＜混練工程＞
混練工程では、上記第１溶剤蒸発工程で得られた無灰炭Ａを上記粉砕工程後の第２石炭に混練する。具体的には、混練部１３において第１溶剤蒸発工程で得られた液状の無灰炭Ａをポンプ１３２により粉砕工程後の第２石炭に供給しながら、混練機１３１により混練する。
【００９１】
＜成形工程＞
成形工程では、上記混練工程後の上記第２石炭及び上記無灰炭Ａを含む混練物を成形する。具体的には、混練部１３で混練した第２石炭及び無灰炭Ａを含む混練物を成形部１４で成形する。
【００９２】
＜乾留工程＞
乾留工程では、上記成形工程で得られた成形炭を乾留する。具体的には、成形部１４で成形した成形炭を乾留部１５で乾留する。これにより成形コークスＣが得られる。
【００９３】
〔利点〕
当該成形コークスの製造方法は、溶剤蒸発工程で得られた液状の無灰炭を第２石炭と混練する工程とを備える。また、当該成形コークスの製造装置は、溶剤蒸発部で得られた液状の無灰炭を第２石炭と混練する。つまり、製造された無灰炭を冷却することなく、液体の状態で第２石炭に混練するので、無灰炭が第２石炭の表面に付着し、一部は石炭細孔内に含侵する。このため、無灰炭を固体で混合する場合よりも無灰炭と第２石炭との間に強固な結合と無灰炭の均一な分散が得られ、成形コークスの強度を向上できる。また、上記無灰炭は液状であるため、無灰炭を軟化させるための加熱を行う必要がない。このため、当該成形コークスの製造方法及び当該成形コークスの製造装置を用いることで、外部熱源による加熱量を低減できる。さらに、上記無灰炭は液状であるため、第２石炭と接触し易く、かつ高温である。このため、第２石炭が無灰炭の有する熱量により加熱されるので、第２石炭及び無灰炭の成形を熱間成形とでき、成形コークスの圧壊強度が増す。従って、当該成形コークスの製造方法及び当該成形コークスの製造装置を用いることで、外部熱源による加熱量を低減し成形コークスの製造コストを低減すると共に、製造される成形コークスの強度を向上できる。
【００９４】
［その他の実施形態］
なお、本発明の成形コークスの製造方法及び成形コークスの製造装置は、上記実施形態に限定されるものではない。
【００９５】
上記実施形態では、成形コークスの製造方法として第２溶剤蒸発工程を備える場合を説明したが、例えば副生炭を利用しない場合、この第２溶剤蒸発工程は省略可能である。第２溶剤蒸発工程を行わない場合、成形コークスの製造装置は、第２溶剤蒸発部を備えなくともよい。
【００９６】
また、上記実施形態では、成形コークスの製造装置の混合部が調製槽を有する構成について説明したが、この構成に限らず、溶剤と石炭との混合ができれば、調製槽を省略してもよい。例えばラインミキサーにより上記混合が完了するような場合には、調製槽を省略して供給管と分離部との間にラインミキサーを備える構成としてもよい。
【００９７】
また、上記実施形態では、分離工程を連続処理で行う方法を示したが、分離工程を連続処理で行なわず、例えば分離部にスラリーを貯留し分離を行うことを繰り返すバッチ処理としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
以上説明したように、当該成形コークスの製造方法及び当該成形コークスの製造装置を用いることで、外部熱源による加熱量を低減し成形コークスの製造コストを低減すると共に、製造される成形コークスの強度を向上できる。
【符号の説明】
【００９９】
１  第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  分離部
８  第１溶剤蒸発部
９  第２溶剤蒸発部
１０  第２石炭供給部
１１  乾燥部
１２  粉砕部
１３  混練部
１３１  混練機
１３２  ポンプ
１４  成形部
１５  乾留部
Ａ  無灰炭
Ｂ  副生炭
Ｃ  成形コークス
【図１】
2018070772.tif 000003