(57)【要約】【課題】高温環境下におけるコークスの強度を良好に向上させることができるコークス処理システム及びコークス処理方法を提供する。【解決手段】熱硬化性樹脂でコークスを被覆させるためのコークス被覆装置（溶液散布装置３）を設ける。熱硬化性樹脂でコークスを被覆させることにより、石炭の配合構成を変更したりすることなく、コークスの粉化を抑制することができる。特に、熱硬化性樹脂を用いることにより、高温環境下でのコークスの強度を良好に向上させることができ、高炉内におけるコークスの粉化を効果的に抑制することができる。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉で使用される前のコークスに対する処理を行うためのコークス処理システムであって、
熱硬化性樹脂で上記コークスを被覆させるためのコークス被覆装置を備えたことを特徴とするコークス処理システム。
【請求項２】
上記熱硬化性樹脂は、熱処理温度１０００℃における重量減少率が５０％未満であることを特徴とする請求項１に記載のコークス処理システム。
【請求項３】
上記コークス被覆装置は、コークス炉から高炉へ搬送されるコークスに対して、上記熱硬化性樹脂を含む水溶液を散布することによって、当該水溶液を上記コークスに付着させるとともに、当該水溶液の水分を上記コークスの熱により蒸発させて、当該コークスを上記熱硬化性樹脂で被覆させることを特徴とする請求項１又は２に記載のコークス処理システム。
【請求項４】
上記コークス炉から搬送されるコークスを冷却するための冷却装置を備え、
上記コークス被覆装置は、上記冷却装置により冷却された後のコークスに対して上記熱硬化性樹脂を含む水溶液を散布することを特徴とする請求項３に記載のコークス処理システム。
【請求項５】
高炉で使用される前のコークスに対する処理を行うためのコークス処理方法であって、
熱硬化性樹脂で上記コークスを被覆させるためのコークス被覆ステップを含むことを特徴とするコークス処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉で使用される前のコークスに対する処理を行うためのコークス処理システム及びコークス処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
石炭がコークス炉で乾留されることにより生成されるコークスの強度を向上させる方法としては、石炭の配合構成を変更する方法（例えば、非微粘結炭の配合割合を減らし、強粘結炭の配合割合を増やす。）が一般的であるが、他の方法として、コークス炉で生成されたコークスの乾式消火設備（冷却装置）において、コークスに対して所定の処理を施す方法などが提案されている（例えば、特許文献１及び２）。
【０００３】
特許文献１には、乾式消火設備の反応器（冷却塔）の上部第一の区域へコークスを投入し、上部第一の区域の下部から炭化水素化物を吹き込んで上方へ流通させ、下部第二の区域に不活性ガスを流通させる技術が開示されている。特許文献２には、乾式消火設備のプレチャンバ部内のコークス装入分布に合わせて、複数の空気吹込みノズルからの空気吹込み量又は空気吹込み角度を変更する技術が開示されている。
【０００４】
上記特許文献１や特許文献２のような方法では、複雑な構造を有する乾式消火設備を導入する必要があるため、比較的高いコストがかかるといった問題がある。そこで、本願発明者は、特許文献３に係る特許出願において、コークス炉から高炉へ搬送されるコークスに、有機化合物を含む水溶液からなる有機系溶液を散布することによって、コークスの粉化を抑制して強度を向上させることができるような発明を提案した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−７０７７９号公報
【特許文献２】特開２００３−３１７２号公報
【特許文献３】特開２００９−２０９２８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
その後の研究の結果、本願発明者は、上記特許文献３のように有機化合物でコークスを被覆させる方法の場合、比較的温度が低い環境下（冷間）ではコークスの強度を向上させることができるが、比較的温度が高い環境下（熱間）ではコークスの強度を向上させることができない場合があることを発見した。このように熱間でのコークスの強度が低い場合には、高炉内でコークスが粉化してしまうという問題がある。
【０００７】
図６は、ポリビニルアルコールを被覆させたコークスの熱処理温度と強度（ＤＩ１５０１５）との関係を示したグラフである。ＤＩ１５０１５は、ＪＩＳ（日本工業規格）の規格Ｋ２１５１で規定されたドラム試験機による１５０回転後の１５ｍｍ篩上の割合（−）である。試料として、有機化合物の一例であるポリビニルアルコールで被覆されたコークスを使用し、各熱処理温度におけるＤＩ１５０１５の値を確認したところ、図６に示すように、熱処理温度が高くなるとともにＤＩ１５０１５の値が低下し、熱処理温度が４００℃程度に達すると、その後は熱処理温度が高くなってもＤＩ１５０１５の値がほとんど変化しないという傾向があった。
【０００８】
熱処理温度が４００℃程度に達したときには、その試料のＤＩ１５０１５の値は、当該試料をポリビニルアルコールで被覆しなかった場合（未被覆試料）のＤＩ１５０１５の値（図６に破線で示す。）と同程度であった。このことから、有機化合物の一例としてポリビニルアルコールを使用した場合、４００℃程度に達するような比較的温度が高い環境下では、コークスの強度を向上させることができないことが分かる。
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、高温環境下におけるコークスの強度を良好に向上させることができるコークス処理システム及びコークス処理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】
【００１０】
本発明に係るコークス処理システムは、高炉で使用される前のコークスに対する処理を行うためのコークス処理システムであって、熱硬化性樹脂で上記コークスを被覆させるためのコークス被覆装置を備えたことを特徴とする。
【００１１】
このような構成によれば、熱硬化性樹脂でコークスを被覆させることにより、石炭の配合構成を変更したりすることなく、コークスの粉化を抑制することができる。特に、熱硬化性樹脂を用いることにより、高温環境下でのコークスの強度を良好に向上させることができ、高炉内におけるコークスの粉化を効果的に抑制することができる。
【００１２】
また、コークスに対する熱硬化性樹脂の被覆量を調整することにより、コークスの強度を調整することができる。
【００１３】
上記熱硬化性樹脂は、熱処理温度１０００℃における重量減少率が５０％未満であることが好ましい。
【００１４】
このような構成によれば、高温下においても熱硬化性樹脂が残存することにより、高炉内におけるコークスの粉化をより効果的に抑制することができる。
【００１５】
上記コークス被覆装置は、コークス炉から高炉へ搬送されるコークスに対して、上記熱硬化性樹脂を含む水溶液を散布することによって、当該水溶液を上記コークスに付着させるとともに、当該水溶液の水分を上記コークスの熱により蒸発させて、当該コークスを上記熱硬化性樹脂で被覆させることが好ましい。
【００１６】
このような構成によれば、コークス炉から高炉へ搬送されるコークスに対して散布された水溶液が、当該コークスに付着するとともに、その水分がコークスの熱で蒸発することにより、当該水溶液に含まれる熱硬化性樹脂でコークスが被覆される。このように、熱硬化性樹脂を含む水溶液をコークスに散布するだけの構成であるため、複雑な構造を有する設備などを導入する必要がなく、より簡単な構成でコークスの強度を向上させることができる。
【００１７】
上記コークス処理システムは、上記コークス炉から搬送されるコークスを冷却するための冷却装置を備え、上記コークス被覆装置は、上記冷却装置により冷却された後のコークスに対して上記熱硬化性樹脂を含む水溶液を散布することが好ましい。
【００１８】
このような構成によれば、冷却された後のコークスに対して散布された水溶液の水分が、コークスの余熱により蒸発して、当該水溶液に含まれる熱硬化性樹脂でコークスが被覆される。これにより、冷却された後のコークスを熱硬化性樹脂で良好に被覆することができるので、コークスの強度を効果的に向上させることができる。
【００１９】
本発明に係るコークス処理方法は、高炉で使用される前のコークスに対する処理を行うためのコークス処理方法であって、熱硬化性樹脂で上記コークスを被覆させるためのコークス被覆ステップを含むことを特徴とする。
【００２０】
このような構成によれば、上記本発明に係るコークス処理システムと同様の効果を奏するコークス処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係るコークス処理システムの一例を示したブロック図である。
【図２】図１のコークス処理システムにより行われる処理の一例を示したフローチャートである。
【図３】フェノール樹脂系接着剤の溶液濃度（％）とコークスに対するフェノール樹脂の付着量（％）との関係を示したグラフである。
【図４】熱処理前におけるコークスに対するフェノール樹脂の付着量（％）と数式（１）により算出したＩＤＩ（％）との関係を示したグラフである。
【図５】熱処理温度に対する数式（１）により算出したＩＤＩ（％）及び被覆剤の重量減少率△ＴＧ（％）の関係を示したグラフである。
【図６】ポリビニルアルコールを被覆させたコークスの熱処理温度と強度（ＤＩ１５０１５）との関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
＜実施形態＞
図１は、本発明の一実施形態に係るコークス処理システムの一例を示したブロック図である。このコークス処理システムは、コークス炉１、ＣＤＱ（Coke Dry Quencher：コークス乾式消火設備）２、溶液散布装置３及び高炉４などを備え、コークス炉１から高炉４へ搬送されるコークスに対する処理を行う。すなわち、コークス炉１で石炭が乾留されることにより生成されたコークスが、搬送路５を介して高炉４まで搬送される過程で、ＣＤＱ２や溶液散布装置３などにより各種処理が施されるようになっている。また、コークスが搬送路５を介して高炉４まで搬送される過程で、ＣＷＱ（Coke Wet Quencher：コークス湿式消火設備）を介したコークスに対して、以下に説明するような処理が施されるようになっていてもよい。
【００２３】
コークス炉１から搬出されるコークスは、赤熱コークスであり、ＣＤＱ２の乾式消火処理によって所定の温度以下にまで冷却される。このＣＤＱ２は、コークス炉１から搬送されるコークスを冷却するための冷却装置の一例である。ＣＤＱ２により冷却された後のコークスの温度は、２００℃以下であることが好ましく、例えば１３０℃〜１９０℃の温度範囲内に設定されていてもよい。
【００２４】
溶液散布装置３は、熱硬化性樹脂でコークスを被覆させるためのコークス被覆装置である。この例では、溶液散布装置３は、コークス炉１から高炉４へ搬送されるコークスに対して熱硬化性樹脂を含む水溶液６を散布するものであり、ＣＤＱ２により冷却された後のコークスに対して水溶液６を散布するようになっている。溶液散布装置３は、ＣＤＱ２により冷却された直後のコークスに対して水溶液６を散布するようになっていることが好ましく、そのためには、図１のように溶液散布装置３をＣＤＱ２の直後に設置してもよい。
【００２５】
上記水溶液６は、熱硬化性樹脂を水に溶解させた状態で接着性を有するものであって、例えばフェノール樹脂系接着剤、ユリア樹脂系接着剤、メラミン樹脂系接着剤などを用いることができる。このような水溶液６をコークス炉１から高炉４へ搬送されるコークスに対して散布することによって、当該水溶液６をコークスに付着させるとともに、当該水溶液６の水分をコークスの熱により蒸発させて、当該水溶液６に含まれる熱硬化性樹脂でコークスを被覆させることができる。すなわち、水溶液６に含まれる熱硬化性樹脂が、コークスの表面を被覆する有機系被覆剤として機能する。
【００２６】
このように、熱硬化性樹脂でコークスを被覆させることにより、石炭の配合構成を変更したりすることなく、コークスの粉化を抑制することができる。特に、熱硬化性樹脂を用いることにより、高温環境下でのコークスの強度を良好に向上させることができ、高炉４内におけるコークスの粉化を効果的に抑制することができる。
【００２７】
また、この例では、熱硬化性樹脂を含む水溶液６をコークスに散布するだけの構成であるため、複雑な構造を有する設備などを導入する必要がなく、より簡単な構成でコークスの強度を向上させることができる。
【００２８】
特に、本実施形態では、ＣＤＱ２により冷却された後のコークスに対して散布された水溶液６の水分が、コークスの余熱により蒸発して、当該水溶液６に含まれる熱硬化性樹脂でコークスが被覆される。これにより、冷却された後のコークスを熱硬化性樹脂で良好に被覆することができるので、コークスの強度を効果的に向上させることができる。
【００２９】
なお、水溶液６に含まれる熱硬化性樹脂の濃度は、１ｗｔ％以上であることが好ましく、フェノール樹脂系接着剤である場合を例にとると、１〜５５ｗｔ％（飽和点）であることが好ましい。水分を蒸発させるためのエネルギーを少なくするという観点から、上記濃度は、飽和点以下においてできるだけ高い方が好ましい。
【００３０】
図２は、図１のコークス処理システムにより行われる処理の一例を示したフローチャートである。コークス炉１で石炭が乾留されることにより生成されたコークスは、コークス炉１から搬送路５に搬出された後（ステップＳ１０１）、ＣＤＱ２の乾式消火処理により冷却される（ステップＳ１０２）。そして、ＣＤＱ２により冷却された後のコークスに対して、溶液散布装置３から水溶液６が散布されることにより（ステップＳ１０３）、当該水溶液６がコークスに付着する。
【００３１】
コークスに付着した水溶液６は、その水分がコークスの熱により蒸発し、当該水溶液６に含まれる熱硬化性樹脂でコークスが被覆される（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０３及びステップＳ１０４は、熱硬化性樹脂でコークスを被覆させるためのコークス被覆ステップを構成している。コークスは、その表面全体が熱硬化性樹脂で被覆されることが好ましいが、表面の一部のみが被覆された場合であっても、コークスの強度を向上させることができる。このようにして熱硬化性樹脂で表面が被覆されたコークスは、搬送路５を介して高炉４に搬入される（ステップＳ１０５）。
【００３２】
本実施形態では、溶液散布装置３が、ＣＤＱ２により冷却された後のコークスに対して水溶液６を散布するような構成について説明したが、このような構成に限らず、コークス炉１から搬出され、搬送路５を介してＣＤＱ２に至るまでの間に、コークスに対して水溶液６を散布するような構成であってもよい。
【００３３】
＜実施例＞
以下では、水溶液６の一例としてフェノール樹脂系接着剤を用いて行った強度試験について説明する。この試験を行う前の前処理工程として、ＣＤＱ２により冷却された後のコークスを採取して粉砕し、粒径１９〜２１ｍｍのコークスを作成した後、２００ｇ量り込みによりＩ型ドラム強度試験の試料を作成した。そして、当該試料をフェノール樹脂系接着剤に１分間浸漬することにより、表面が被覆されたコークスからなる供試料を作成した。上記供試料は、ＪＩＳ（日本工業規格）の規格Ｋ２１５１に準拠したものではないが、当該供試料を用い、コークス強度としてＩ型ドラム強度（ＩＤＩ）を測定した。
【００３４】
具体的には、供試料をＩ型ドラム試験機に装填し、毎分２０回転の速さで３０分間、計６００回転させた。その後、取り出した試料を９．５ｍｍ以下の粒子のみ通過させる篩にかけ、篩上に残った粒子の重量（篩上重量）を測定した。このような実験により得られた篩上重量と、Ｉ型ドラム試験機に装填する前の供試料の重量（供試料重量）とに基づいて、下記数式（１）によりＩ型ドラム強度を求めることができる。
【数１】
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【００３５】
図３は、フェノール樹脂系接着剤の溶液濃度（％）とコークスに対するフェノール樹脂の付着量（％）との関係を示したグラフである。このグラフから分かるように、フェノール樹脂系接着剤の溶液濃度、すなわち水溶液６中におけるフェノール樹脂の割合が高いほど、コークスに対するフェノール樹脂の付着量（被覆量）が多くなる。したがって、フェノール樹脂系接着剤の溶液濃度を調整することにより、コークスに対するフェノール樹脂の付着量を調整することができる。
【００３６】
図４は、熱処理前におけるコークスに対するフェノール樹脂の付着量（％）と数式（１）により算出したＩＤＩ（％）との関係を示したグラフである。図４に示す破線は、試料（コークス）を被覆しなかった場合（未被覆試料）のＩＤＩの値である。このグラフから、熱処理前においては、コークスをフェノール樹脂で被覆した方が、被覆しなかった場合よりもＩＤＩの値が高く、コークスの強度が高いことが分かる。
【００３７】
特に、熱処理前においては、コークスに対するフェノール樹脂の付着量が０．５％以上の場合には、ＩＤＩの値がより高く、コークスの強度を効果的に向上できることが分かる。したがって、フェノール樹脂系接着剤の溶液濃度を調整して、コークスに対するフェノール樹脂の付着量を調整することにより、コークスの強度を調整することができる。
【００３８】
次に、溶液濃度が６０％であるフェノール樹脂系接着剤に、上述の試料（粒径１９〜２１ｍｍのコークス）を１分間浸漬することにより作成した供試料を用いて、当該供試料を径９０ｍｍ、高さ３００ｍｍの円筒状のレトルトに装入し、窒素雰囲気において４００℃、９００℃の熱処理温度で熱処理を行った。そして、熱処理後の供試料を用いて、上述の態様によりＩ型ドラム強度（ＩＤＩ）を測定した。
【００３９】
図５は、熱処理温度に対する数式（１）により算出したＩＤＩ（％）及び被覆剤の重量減少率△ＴＧ（％）の関係を示したグラフである。重量減少率は、次式により算出することができ、図５には、被覆剤の一例であるフェノール樹脂の重量減少率が実線で示されている。
△ＴＧ（％）＝〔{（熱処理前の重量）−（熱処理後の重量）}／（熱処理前の重量）〕×１００
【００４０】
図５に示す破線は、試料（コークス）を被覆しなかった場合（未被覆試料）のＩＤＩの値である。このグラフから、供試料に対して熱処理を行った場合、その熱処理温度が高いほどＩＤＩの値は低下するが、コークスをフェノール樹脂で被覆した方が、被覆しなかった場合よりもＩＤＩの値が高く、コークスの強度が高いことが分かる。
【００４１】
特に、コークスをフェノール樹脂で被覆することにより、４００℃以上の比較的温度が高い環境下においても、コークスの強度を向上することができる。すなわち、図６のように、熱硬化性樹脂以外の有機化合物の一例であるポリビニルアルコールでコークスを被覆した場合には、４００℃以上の比較的温度が高い環境下でコークスの強度を向上させることができなかったが、熱硬化性樹脂の一例であるフェノール樹脂でコークスを被覆した場合には、４００℃以上の比較的温度が高い環境下においてもコークスの強度を向上させることができる。
【００４２】
以上の実施形態では、熱硬化性樹脂を水に溶解させた状態で接着性を有する水溶液６の一例として、フェノール樹脂系接着剤を例にとって説明したが、これに限らず、ユリア樹脂系接着剤、メラミン樹脂系接着剤などの他の水溶液６を用いることも可能である。ただし、図５に実線で示すように、熱硬化性樹脂として、熱処理温度１０００℃における重量減少率△ＴＧが５０％未満、すなわち加熱歩留が５０％以上のものを使用すれば、高温下においても熱硬化性樹脂が残存することにより、高炉４内におけるコークスの粉化をより効果的に抑制することができる。
【００４３】
なお、上記実施形態では、熱硬化性樹脂を水に溶解させた水溶液６がコークスに散布されるような構成について説明したが、このような構成に限らず、熱硬化性樹脂を水に溶解させることなくコークスに散布することにより、熱硬化性樹脂でコークスを被覆させるような構成であっても、同様の効果が期待できる。
【符号の説明】
【００４４】
１    コークス炉
２    ＣＤＱ
３    溶液散布装置
４    高炉
５    搬送路
６    水溶液
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2011184526.tif 000007
【図５】
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【図６】
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