(57)【要約】【課題】適度な揮発分を有すると共に流動性に優れ、高強度のコークスを得るのに有用なコークス製造用粘結材を提供する。【解決手段】コールタールピッチをコークドラムにより固化させるコークス製造用粘結材の製造方法であって、該コールタールピッチとして、原料コールタールピッチと、該原料コールタールピッチをコークドラムにより固化させた際にコールタールピッチの熱分解により発生した油分とを混合し、加熱して得られるものを用い、該コークドラム内の温度を４４０〜４６０℃とすることを特徴とするコークス製造用粘結材の製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コールタールピッチをコークドラムにより固化させるコークス製造用粘結材の製造方法であって、該コールタールピッチとして、原料コールタールピッチと、該原料コールタールピッチをコークドラムにより固化させた際に該コールタールピッチの熱分解により発生した油分とを混合し、加熱して得られるものを用い、該コークドラムで該コールタールピッチの固化を行う際の該コークドラム内の温度を４４０〜４６０℃とすることを特徴とするコークス製造用粘結材の製造方法。
【請求項２】
得られる粘結材の流動温度範囲が２００〜３５０℃である、請求項１に記載のコークス製造用粘結材の製造方法。
【請求項３】
得られる粘結材の揮発分が１５〜２５重量％である、請求項１または２に記載のコークス製造用粘結材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高強度のコークスを得るために有用なコークス製造用粘結材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄用のコークスは、高炉内において、還元剤、熱源、通気性を保つための支持材等として用いられている。この製鉄用コークスは、粘結炭や非微粘結炭等の石炭の粉砕物を配合してコークス炉に装入し、これをコークス炉内において高温で乾留することにより製造される。高炉内でコークスが粉化すると、高炉内の通気性を悪化させるため、コークスには高い強度を有することが望まれる。コークスの強度を上げる方法として、原料炭に各種粘結材を添加する方法が知られている（例えば、非特許文献１、非特許文献２）。
【０００３】
粘結材の代表的なものとして、コールタールピッチやアスファルトピッチ（ＡＳＰ）等の固形状の成分が用いられている。特に、粘結材として用いられるコールタールピッチは、コールタールを加熱、固形化して製造される。このコールタールはコークスの乾留時に発生し、タールデカンターにてコールタールとコールタールスラッジとに分離される。そして、コールタールのみがコールタールピッチを製造するための次工程に送られ、粘結材であるコールタールピッチが製造される。
【０００４】
コークスの原料炭には、粘結炭と非微粘結炭とがある。非微粘結炭とは、粘結炭に比べて粘結性の劣る微粘結炭や非粘結炭であり、コークスの原料炭としては粘結性の面で粘結炭よりも劣るものであるが、粘結炭に比べて埋蔵量が豊富であり安価に入手することができる。このため、コークスの強度を維持しながらコークスの原料炭に非微粘結炭をより多く配合する検討が従来から行われてきた。これらの中でも、コークス原料に粘結材を添加する方法は、非微粘結炭をより多く使用することが可能となるばかりでなく、コークスの製造過程において、原料炭の流動性を補填する効果と共炭素化反応による光学的異方性組織構造の展開効果（非特許文献３）により、コークス強度を高めることが可能な方法であるため有用である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「石炭科学と工業」木村秀雄、藤井修治著  三共出版社出版Ｐ３１５〜Ｐ３１９
【非特許文献２】「粘結剤添加法による高炉用コークスの反応後強度」コークスサーキュラー１９８１年Ｓ１１２
【非特許文献３】「炭素化工学の基礎」大谷杉郎、真田雄三著  オーム社出版Ｐ２２２〜Ｐ２２６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非特許文献１〜３に記載されるような従来のコールタール由来の粘結材は、コークス強度を向上させることはできるものの、揮発分が多く、多量に配合するとコークス製造における歩留りが低下するという問題があった。また、コークスを製造する過程において、揮発分が増加するとコークス炉からコークスを押し出す際に問題となるコークス炉壁へのカーボン付着量が増加するという懸念もあった。更には、粘結材の軟化点が低いため夏期に屋外で保管すると、粒子が溶融して粒子同士が固結してしまうため、ベルトコンベアーで搬送するためには、これを粉砕する必要があるなど、取り扱いには多大な労力を要していた。
一方で、粘結材はある程度揮発分を有し、原料炭を混練することで溶融、膨張することも、高強度のコークスを製造するために必要である。
また、従来の粘結材は、揮発分を低下させると流動性が無くなり、コークス強度を高めることができなかった。即ち、コークス強度を高めるためには、粘結材が原料炭と均一に混練される必要があるが、粘結材の流動性が悪いと原料炭と均一に混練することが困難となり、コークス強度を十分に高めることができない。
【０００７】
このように、従来は、コークス強度を上げるために必要な適度な揮発分を有すると共に流動性に優れた粘結材は提供されていなかった。
【０００８】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決することを目的とするものであり、適度な揮発分を有すると共に流動性に優れ、高強度のコークスを得るのに有用なコークス製造用粘結材を製造する方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、原料コールタールピッチを加熱した際にコールタールピッチの熱分解で発生する油分を原料コールタールピッチに混合して加熱することで、適度な揮発分を有し、流動性に著しく優れた粘結材を得ることができることを見出し、本発明に到達した。即ち、本発明の要旨は以下の［１］〜［３］に存する。
【００１０】
［１］  コールタールピッチをコークドラムにより固化させるコークス製造用粘結材の製造方法であって、該コールタールピッチとして、原料コールタールピッチと、該原料コールタールピッチをコークドラムにより固化させた際に該コールタールピッチの熱分解により発生した油分とを混合し、加熱して得られるものを用い、該コークドラムで該コールタールピッチの固化を行う際の該コークドラム内の温度を４４０〜４６０℃とすることを特徴とするコークス製造用粘結材の製造方法。
【００１１】
［２］  得られる粘結材の流動温度範囲が２００〜３５０℃である、［１］に記載のコークス製造用粘結材の製造方法。
【００１２】
［３］  得られる粘結材の揮発分が１５〜２５重量％である、［１］または［２］に記載のコークス製造用粘結材の製造方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のコークス製造用粘結材の製造方法によれば、適度な揮発分を有すると共に、流動性に著しく優れた粘結材を製造することができ、この粘結材を用いて高強度のコークスを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のコークス製造用粘結材の製造方法の実施の形態の一例を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の説明に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、任意に変形して実施することができる。以下において「質量％」と「重量％」、及び「質量部」と「重量部」とは、それぞれ同義である。なお、以下で用いる用語については、特に明示したもの以外はＪＩＳ  Ｍ０１０４（１９８４）に基づくものとする。
【００１６】
〔コークス製造用粘結材の製造方法〕
本発明のコークス製造用粘結材の製造方法は、コールタールピッチをコークドラムにより固化させてコークス製造用粘結材を製造する際に、該コールタールピッチとして、原料コールタールピッチと、該原料コールタールピッチをコークドラムにより固化させた際にコールタールピッチの熱分解により発生した油分とを混合し、加熱して得られるものを用い、コークドラムによる固化を行う際に該コークドラム内の温度を４４０〜４６０℃とすることを特徴とする。
即ち、例えば、図１に示すように、原料コールタールピッチを加熱炉１で加熱した後コークドラム２で固化させる際に、コークドラム２から排出される油分を油分回収塔３に送り、この油分回収塔３で原料コールタールピッチと混合し、油分と原料コールタールピッチとの混合物を加熱炉１に送って加熱した後、コークドラム２で固化させ、コークス製造用粘結材を得る。
【００１７】
［原料コールタールピッチ］
本発明において原料コールタールピッチとは、コールタール（石炭を乾留した際に得られる油状物質）を蒸留した際の残渣であって、油分と混合する前のものをいう。
【００１８】
代表的な原料コールタールピッチの軟化点は通常２０〜１５０℃、好ましくは３０〜８０℃である。また、原料コールタールピッチのキノリン不溶分（ＱＩ）は通常１〜３０重量％であり、好ましくは５〜２５重量％である。原料コールタールピッチのキノリン不溶分（ＱＩ）は、ＪＩＳ  Ｋ２４２５に従って測定される。
【００１９】
［油分］
本発明では、原料コールタールピッチをコークドラムにより固化させた際にコールタールピッチの熱分解により発生した油分を用い、これを原料コールタールピッチと混合する。すなわち、この油分はリサイクルして用いられるものである。このように一旦原料コールタールピッチから分離された油分を回収してこれを再び原料コールタールピッチと混合して油分のリサイクルを行うことで、粘結材原料となるコールタールピッチの品質をより均一にすることが可能となり、ひいてはコークス製造用粘結材の品質も均一とすることができる。
【００２０】
本発明に用いる油分は、上記の製造方法で得られたものであれば制限されないが、具体的には原料コールタールピッチを熱分解することにより発生した軽質軽油やアントラセンを主成分とする重質軽油が該当する。
【００２１】
［原料コールタールピッチと油分の混合・加熱］
原料コールタールピッチと油分との混合は、（油分の重量）／（原料コールタールピッチの重量）が通常０．１〜３．０、特に０．３〜２．０となるように混合することが好ましい。なお、混合の方法は特に制限されることはなく、原料コールタールピッチをコークドラムに送給する配管内で混合してもよく、図１に示されるように、コークドラムの前段に設けた油分回収塔３内で混合してもよい。
【００２２】
原料コールタールピッチと油分を混合した後の加熱は、通常、加熱炉１にて行われる。この加熱炉１における加熱温度は、コークドラム２内の温度が４４０〜４６０℃となる温度であり、好ましくは４１０〜５２０℃、より好ましくは４４０〜４９０℃である。加熱温度が上記下限値以上であるとこの後のコークドラム２における固化がしやすくなるために好ましく、上記上限値以下であると、コークドラムに送入する前に固化することを防ぐことができるために好ましい。
【００２３】
［コールタールピッチの固化］
本発明の製造方法において、コールタールピッチをコークドラム２により固化させる際に、コークドラム２内の温度を４４０〜４６０℃とする。この温度が４４０℃未満であるとコールタールピッチが十分に固化されなくなる恐れがあり、一方、４６０℃より高いと得られるコークス製造用粘結材の流動性が悪くなり、その結果として、これを用いてコークスを製造した際に十分なコークス強度が得られなくなる。
【００２４】
また、コークドラム内の圧力は、通常０．１ＭＰａ以上、好ましくは０．２ＭＰａ以上であり、一方、通常１．０ＭＰａ以下、好ましくは０．５ＭＰａである。
また、コーキング時間（コールタールピッチのコークドラム内滞留時間）は、通常１２〜４８時間、好ましくは１２〜３６時間として、コールタールピッチの熱分解・重縮合反応を繰り返して固化させる。
コークドラム２内で発生した油分、ガスはコークドラム２の塔頂から排出され、油分回収塔３にて油分が回収されると共に原料コールタールピッチと混合される。
【００２５】
このコークドラム２内で固化して得られたコークス製造用粘結材は、通常、水蒸気、水などにより冷却した後、高圧ジェット水により切りおとして回収することができる。
【００２６】
［コークス製造用粘結材の物性］
本発明の製造方法において、得られるコークス製造用粘結材の流動温度範囲（粘結材が流動性を示す温度領域）は、２００〜３５０℃であり、好ましくは２５０℃以上であり、より好ましくは２６０℃以上、更に好ましくは２７０℃以上である。一方、好ましくは３４０℃以下であり、より好ましくは３３０℃以下である。コークス製造用粘結材の流動温度範囲が上記下限以上であることにより、原料炭が溶融している温度範囲である３０〜１１０℃において、粘結材も溶融し、互いに溶け合うことでコークス強度が向上する効果があり、一方、上記上限以下であることにより、原料炭が固化する温度で、コークス製造用粘結材も固化することで、コークス強度を支配するコークスの気孔構造が均質な状態となり、高強度なコークスが得られる。
【００２７】
また、コークス製造用粘結材の軟化開始温度は１１０〜５１０℃の範囲であることが好ましく、２５０〜３８０℃の範囲であることがより好ましい。粘結材の軟化開始温度が上記下限未満であると乾留中にコークス炉内でコークス製造用粘結材が溶融して炉内下部に沈降し、コークス強度向上効果が局所的になり強度低下を招く場合があり、上記上限超過であると石炭が溶融後固化した後にコークス製造用粘結材の溶融が始まるため、流動性を補てんする効果が低下する場合がある。
【００２８】
また、コークス製造用粘結材の最高流動度は２．０〜４．８ｌｏｇ−ｄｄｐｍ、特に４．８ｌｏｇ−ｄｄｐｍに近いほど好ましい。
最高流動度が上記下限未満であるとコークス製造用粘結材の流動性を補てんする効果が得られずコークス強度の低下を招く場合があり、上記上限超過であるとコークス製造用粘結材の流動性を補てんする効果が過多となりコークス強度の低下を招く場合がある。
【００２９】
なお、コークス製造用粘結材の流動温度範囲、軟化開始温度及び最高流動度はＪＩＳ  Ｍ８８０１で規定される方法（ギーセラープラストメーター法）により測定される。
【００３０】
本発明により得られるコークス製造用粘結材の揮発分は、好ましくは１５〜２５重量％であり、より好ましくは１７重量％以上であり、一方、より好ましくは２４重量％以下である。コークス製造用粘結材の揮発分が上記下限以上であることにより、原料炭が溶融、膨張することで高強度なコークスが得られる。一方、上記上限以下であることにより、コークス炉内における原料炭の極端な溶融、膨張を抑えることで、設備負荷の小さいコークス製造が可能となる。なお、コークス製造用粘結材の揮発分とは、試料を９００℃で７分間加熱したときの減量の加熱前試料に対する重量百分率を求め、これから同時に定量した水分量を減じたものであり、ＪＩＳ  Ｍ８８１２で規定される方法（揮発分定量方法）で測定することができる。
【実施例】
【００３１】
本発明の実施例について以下に示す。なお、以下の実施例は本発明の効果を確認するための例であり、本発明はこの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。
【００３２】
（実施例１）
図１に示すように、原料コールタールピッチをコークドラム２からの油分と混合した後、コークドラム２内が４５５℃となるように加熱炉１で加熱し、コークドラム２内で固化させて粘結材Ａを得た。得られた粘結材Ａの流動温度範囲は２７３℃であり、揮発分は２２．１重量％であった。この粘結材Ａの分析結果を表−１に示す。
【００３３】
（比較例１）
コークドラム内温度が４６７℃となるように加熱した以外は実施例１と同様に実施した。得られた粘結材Ｂの流動温度範囲は１３３℃であり、揮発分は１２．４重量％であった。この粘結材Ｂの分析結果を表−１に示す。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
表−１より、コークドラム内温度を４５５℃にした実施例１で得られた粘結材Ａは、適度な軟化開始温度で流動温度範囲が２７３℃と広い温度域で溶融し、最高流動度も高いことから、原料炭と良好に溶け合い高強度なコークスが得られることが分かる。これに対して、コークドラム内温度を４６７℃とした比較例１では、流動温度範囲が１３３℃と狭く、軟化開始温度が高過ぎ、また、最高流動度も低いことから、原料炭と溶け合いにくく、高強度なコークスが得られにくい。
また、粘結材Ａは揮発分が２２．１重量％と適度な揮発分を有し、最高流動度が高くコークス強度の向上効果を十分に得ることができる。一方、粘結材Ｂは揮発分が１２．４重量％であるが、最高流動度が低いため、コークス強度の向上効果が得られない。
【符号の説明】
【００３６】
１  加熱炉
２  コークドラム
３  油分回収塔
【図１】
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