(57)【要約】【課題】フェロコークスを製造するに際して、製造条件の最適値（例えば、製造コストが最小となる製造条件値）を決定することができるフェロコークス製造条件決定方法を提供する。【解決手段】まず、各製造条件（原料初期水分、各原料使用量、加熱機燃焼ガスカロリー、バインダー添加量）と各制約条件（成型機入側温度、成型品強度、製造量）との関係を実績データから関数化して製造条件／制約条件関係式を作成しておき、次に、各製造条件の値を変化させて、その際の制約条件の値を上記製造条件／制約条件関係式から求め、求めた各制約条件の値が予め定めてある条件範囲を満たす内で、予め定めてある評価値（製造コスト）が最小となる各製造条件の値を探索して決定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料となる石炭と鉄鉱石を混合し、混合された原料を加熱機にて加熱し、加熱された原料にバインダーを添加して混練し、混練された原料を成型機にて成型して成型品を製造し、成型された成型品を乾留炉にて乾留して、フェロコークスを製造するに際して、
まず、フェロコークスを製造する際に設定する製造条件と、フェロコークスを製造する際に制約となる制約条件との関係を実績データから関数化しておき、次に、前記製造条件の値を変化させて、その際の前記制約条件の値を前記関数化した製造条件と制約条件との関係から求め、求めた制約条件の値が所定の条件範囲を満たす内で、予め定めてある評価値が最適となる製造条件の値を探索して決定することを特徴とするフェロコークス製造条件決定方法。
【請求項２】
前記製造条件は、少なくとも原料初期水分、各原料使用量、加熱機燃焼ガスカロリー、バインダー添加量の内の１つ以上であり、前記評価値として、成型機入側温度、成型品強度、製造量、製造コストの内の１つを選択するとともに、前記制約条件を、前記評価値として選択した対象以外の成型機入側温度、成型品強度、製造量、製造コストの内の１つ以上とすることを特徴とする請求項１に記載のフェロコークス製造条件決定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フェロコークスを製造する際の製造条件（製造条件値）の決定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コークスの高炉内反応性向上、鉄鉱石中の鉄源を有効利用するという観点から、石炭に鉄鉱石を混合して冶金用のフェロコークスを得る技術が知られている。
【０００３】
このフェロコークスを製造する工程には、大別すると、原料となる石炭と鉄鉱石を用いて塊成型物（成型品）を成型する成型工程と、その塊成型物（成型品）を乾留してフェロコークスの製品を得る乾留工程とがある。
【０００４】
すなわち、成型工程において、原料（例えば、非粘結炭、微粘結炭、粉鉱石）を粉砕して混合し、混合された原料を加熱機にて加熱し、加熱された原料にバインダーを添加して混練し、混練された原料を成型機にて成型して成型品を製造する。そして、乾留工程において、成型工程で成型された成型品を乾留炉にて乾留して、フェロコークスを製造する。
【０００５】
このようにしてフェロコークスを製造するに際して、成型後の成型品のハンドリングを容易にするために、成型後の成型品の強度（成型品強度）が高いことと共に、乾留後のフェロコークスは高炉に投入されるので、乾留後のフェロコークスの強度（製品強度）も高いことが要求される。
【０００６】
そこで、上記の要求を満たすために、例えば、特許文献１では、軟化点が１５０℃以上の高軟化点バインダー（例えば、アスファルトピッチ（ＡＳＰ））と、軟化点が１５０℃未満の低軟化点バインダー（例えば、軟ピッチ（ＳＯＰ））を添加した粉状石炭と粉状鉄鉱石を１２０℃〜２４０℃の温度範囲で加熱しながら撹拌した後、撹拌した原料を塊成型物に成型するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２７７４８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、成型後の塊成型物の強度（成型品強度）と、乾留後のフェロコークスの強度（製品強度）を高く保つことが可能となるものの、フェロコークスの製造コストに影響を与えるバインダー添加量、攪拌・成型時の温度等の製造条件を最適な値にすることを考慮していないため、製造コストが高くなる可能性がある。
【０００９】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、フェロコークスを製造するに際して、最適な製造条件の値（例えば、製造コストが最小となる製造条件値）を決定することができるフェロコークス製造条件決定方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。
【００１１】
［１］原料となる石炭と鉄鉱石を混合し、混合された原料を加熱機にて加熱し、加熱された原料にバインダーを添加して混練し、混練された原料を成型機にて成型して成型品を製造し、成型された成型品を乾留炉にて乾留して、フェロコークスを製造するに際して、
まず、フェロコークスを製造する際に設定する製造条件と、フェロコークスを製造する際に制約となる制約条件との関係を実績データから関数化しておき、次に、前記製造条件の値を変化させて、その際の前記制約条件の値を前記関数化した製造条件と制約条件との関係から求め、求めた制約条件の値が所定の条件範囲を満たす内で、予め定めてある評価値が最適となる製造条件の値を探索して決定することを特徴とするフェロコークス製造条件決定方法。
【００１２】
［２］前記製造条件は、少なくとも原料初期水分、各原料使用量、加熱機燃焼ガスカロリー、バインダー添加量の内の１つ以上であり、前記評価値として、成型機入側温度、成型品強度、製造量、製造コストの内の１つを選択するとともに、前記制約条件を、前記評価値として選択した対象以外の成型機入側温度、成型品強度、製造量、製造コストの内の１つ以上とすることを特徴とする前記［１］に記載のフェロコークス製造条件決定方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明においては、フェロコークスを製造するに際して、制約条件（例えば、成型機入側温度、成型品強度、製造量）の条件範囲を満たしながら、評価値（例えば、製造コスト）を最適にする製造条件（例えば、原料初期水分、各原料使用量、加熱機燃焼ガスカロリー、バインダー添加量）の値を決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態において、製造条件と制約条件との関係式を示すものである。
【図３】本発明の一実施形態において、製造条件と制約条件との関係式における影響係数マトリックスの同定方法の例を示すものである。
【図４】本発明の一実施形態において、製造条件と制約条件との関係式における影響係数マトリックスの同定方法の例を示すものである。
【図５】本発明の一実施形態において、評価関数を最適にする製造条件値の決定方法の例を示すものである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態におけるフェロコークスの製造工程と、そのフェロコークス製造工程における製造条件決定方法を示すものである。
【００１７】
この実施形態におけるフェロコークスの製造工程は、大別すると、原料となる石炭と鉄鉱石を用いて塊成型物（成型品）を成型する成型工程と、その塊成型物（成型品）を乾留してフェロコークスの製品を得る乾留工程とに分かれている。
【００１８】
まず、成型工程において、図１に示すように、各原料（非粘結炭、微粘結炭、粉鉱石）を粉砕機で粉砕し、粉砕した各原料をそれぞれのホッパ（非粘結炭ホッパ、微粘結炭ホッパ、粉鉱石ホッパ）に貯蔵した後、所定の配合比率で混合し、混合された原料を加熱機にて加熱する。次に、加熱された原料にバインダーとしてＡＳＰホッパからのＡＳＰとＳＯＰタンクからのＳＯＰを添加して、混練機で混練し、混練された原料を成型機にて成型して成型品を製造する。
【００１９】
そして、図示していない乾留工程において、成型工程で成型された成型品を乾留炉にて乾留して、フェロコークスを製造する。
【００２０】
このようなフェロコークス製造工程に対して、この実施形態においては、以下のような手順で製造条件（製造条件値）を決定するようにしている。
【００２１】
（Ｓ１）まず、フェロコークスを製造する際に設定する製造条件と、フェロコークスを製造する際に制約となる制約条件を選定する。
【００２２】
ここでは、製造条件として、原料初期水分と、各原料使用量と、加熱機燃焼ガスカロリーと、バインダー添加量を選定するとともに、制約条件として、成型機入側温度と、成型品強度と、製造量を選定している。
【００２３】
そして、各制約条件（成型機入側温度、成型品強度、製造量）の条件範囲（例えば、成型機入側温度の許容温度範囲、成型品強度の下限値、製造量の変動範囲）を定めておく。
【００２４】
また、製造条件を評価するための製造条件評価値を定めておく。ここでは、製造条件評価値を製造コスト（原料コスト＋エネルギーコスト）にしている。
【００２５】
（Ｓ２）次に、各製造条件（原料初期水分、各原料使用量、加熱機燃焼ガスカロリー、バインダー添加量）と各制約条件（成型機入側温度、成型品強度、製造量）との関係を実績データから関数化して、製造条件／制約条件関係式を作成しておく。
【００２６】
例えば、図２に示すように、各製造条件（原料初期水分、各原料使用量、加熱機燃焼ガスカロリー、バインダー添加量）をそれぞれｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４とし、各制約条件（成型機入側温度、成型品強度、製造量）をそれぞれｃ１、ｃ２、ｃ３として、図２中の（１）式で示すように、各制約条件ｃ１、ｃ２、ｃ３が各製造条件ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４の一次結合で表されるものとする。そして、その（１）式における一次結合の係数（影響係数）であるａｉｊ（ｉ＝１〜３、ｊ＝１〜４）について、各製造条件ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４の実績データと各制約条件ｃ１、ｃ２、ｃ３の実績データを用いて同定（システム同定）する。
【００２７】
なお、（１）式はマトリックス形式で表記しており、影響係数ａｉｊ（ｉ＝１〜３、ｊ＝１〜４）を影響係数マトリックスＡ、製造条件ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４を製造条件マトリックスＢ、制約条件ｃ１、ｃ２、ｃ３を制約条件マトリックスＣとしている。
【００２８】
影響係数ａｉｊ（ｉ＝１〜３、ｊ＝１〜４）を同定するには、例えば、図３に示すように、（１）式に各製造条件ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４の実績データと各制約条件ｃ１、ｃ２、ｃ３の実績データを代入し、重回帰分析によって影響係数ａｉｊ（ｉ＝１〜３、ｊ＝１〜４）の値を決定すればよい。あるいは、図４に示すように、（１）式に各製造条件ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４のステップ応答（各製造条件ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４をステップ状に変化させた時の各制約条件ｃ１、ｃ２、ｃ３の応答）の実績データを代入して、最小二乗法によって影響係数ａｉｊ（ｉ＝１〜３、ｊ＝１〜４）の値を決定してもよい。
【００２９】
上記のようにして、（１）式が各製造条件ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４と各制約条件ｃ１、ｃ２、ｃ３との関係を表す製造条件／制約条件関係式となる。
【００３０】
（Ｓ３）そして、各製造条件（原料初期水分、各原料使用量、加熱機燃焼ガスカロリー、バインダー添加量）の値を変化させて、その際の各制約条件（成型機入側温度、成型品強度、製造量）の値を製造条件／制約条件関係式から求め、求めた各制約条件（成型機入側温度、成型品強度、製造量）の値が前記（Ｓ１）で定めた条件範囲（例えば、成型機入側温度の許容温度範囲、成型品強度の下限値、製造量の変動範囲）を満たす内で、評価値（製造コスト）が最小となる各製造条件（原料初期水分、各原料使用量、加熱機燃焼ガスカロリー、バインダー添加量）の値を探索して決定する。
【００３１】
例えば、前述した図２中の（１）式において、各製造条件ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４の値を変化させて、その時の各制約条件ｃ１、ｃ２、ｃ３の値を求める。そして、図５に示すように、求めた各制約条件ｃ１、ｃ２、ｃ３の値が図５中の（３）式に示す各制約条件ｃ１、ｃ２、ｃ３の条件範囲を満たしつつ、図５中の（２）式に示す評価関数（製造コスト関数）Φの値を最小とする各製造条件ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４の値を線形計画法によって決定する。
【００３２】
このようにして、この実施形態においては、フェロコークスを製造するに際して、制約条件（成型機入側温度、成型品強度、製造量）の条件範囲（例えば、成型機入側温度の許容温度範囲、成型品強度の下限値、製造量の変動範囲）を満たしながら、評価関数（製造コスト関数）Φの値を最小にする製造条件（原料初期水分、各原料使用量、加熱機燃焼ガスカロリー、バインダー添加量）の値を決定することができる。
【００３３】
なお、この実施形態では、製造条件として、原料初期水分、各原料使用量、加熱機燃焼ガスカロリー、バインダー添加量を選定し、制約条件として、成型機入側温度、成型品強度、製造量を選定し、製造条件評価値を製造コストとしているが、それに限定されるものではなく、製造条件として、少なくとも原料初期水分、各原料使用量、加熱機燃焼ガスカロリー、バインダー添加量の内の１つ以上を選定し、製造条件評価値として、成型機入側温度、成型品強度、製造量、製造コストの内の１つを選択するとともに、制約条件を、製造条件評価値として選択した対象以外の成型機入側温度、成型品強度、製造量、製造コストの内の１つ以上とすることができる。
【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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