(57)【要約】【課題】原料炭として粉炭と成型炭を用いたコークス製造時に、石炭塔内部での偏析を抑制することができ、成型炭の割れを抑制することができるコークス製造用成型炭及びその成型炭を使用したコークスの製造方法を提供する。【解決手段】粉炭を含有する原料炭を成型して得られるコークス製造用成型炭であって、該成型炭の本体に少なくとも１つの突出部が形成され、且つ該成型炭の本体部分の密度と突出部の密度との差が０．０２ｇ／ｃｍ３以下であるコークス製造用成型炭。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉炭を含有する原料炭を成型して得られるコークス製造用成型炭であって、該成型炭の本体に少なくとも１つの突出部が形成され、且つ該成型炭の本体部分の密度と突出部の密度との差が０．０２ｇ／ｃｍ３以下であるコークス製造用成型炭。
【請求項２】
前記成型炭の本体と突出部との接合部が、曲率半径が１ｍｍ以上の曲面で接合されている請求項１に記載のコークス製造用成型炭。
【請求項３】
前記突出部の形状が柱状である請求項１又は２に記載のコークス製造用成型炭。
【請求項４】
前記突出部が前記成型炭の本体の長径方向の延長線上に突出して形成される請求項１〜３のいずれか１項に記載のコークス製造用成型炭。
【請求項５】
前記成型炭のアスペクト比が１．１〜３．０である請求項１〜４のいずれか１項に記載のコークス製造用成型炭。
【請求項６】
前記成型炭の厚さが１０〜５０ｍｍである請求項１〜５のいずれか１項に記載のコークス製造用成型炭。
【請求項７】
前記原料炭が粘結炭と非微粘結炭を含み、前記原料炭中の前記粘結炭の配合量が１０〜４０重量％、前記非微粘結炭の配合量が８５〜６０重量％である請求項１〜６のいずれか１項に記載のコークス製造用成型炭。
【請求項８】
前記成型炭がバインダーを含有する請求項１〜７のいずれか１項に記載のコークス製造用成型炭。
【請求項９】
前記成型炭中の水分量が０．１〜１５重量％である請求項１〜８のいずれか１項に記載のコークス製造用成型炭。
【請求項１０】
前記請求項１〜９のいずれか１項に記載の成型炭とコークス製造用の粉炭とを混合した後、コークス炉に装入し、乾留してコークスを製造するコークスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コークス製造用成型炭及びこの成型炭を用いたコークスの製造方法に関する。詳細には、粉炭を含む配合炭を成型して製造されるコークス製造用成型炭及びこの成型炭を用いたコークスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄用コークスは、石炭の粉砕物、又は石炭の粉砕物に石炭の粉砕物をブリケット又はペレットに成型した成型物を添加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。コークスは、製鉄時の高炉内において粉化すると高炉内の通気性を悪化させることから、高い強度を有することが望ましく、そのためにはコークス原料中に一定の割合以上の粘結炭を含有させることが必要となる。
しかし、粘結炭は埋蔵量及び産出地が限られているため、近年はその入手が困難となってきている。更には、粘結炭は一般に高価であることから、その使用割合の増大はコークス原材料費にも影響がある。
【０００３】
これに対して、粘結炭に比べて粘結性の劣る非微粘結炭は、粘結炭に比べて埋蔵量が豊富かつ安価に入手できることから、コークスの強度を維持しながら非微粘結炭をより多く配合する検討が従来より行われてきた。なかでも、コークス原料として成型炭を一部配合する方法は、コークスの製造過程において、成型炭が膨張して周囲の粉炭部分を圧密化して、コークス強度を高める方法であり、非微粘結炭をより多く使用することが可能となるため有用である。
【０００４】
特許文献１には、成型原料炭とバインダーとで強度の異なる成型炭を粉炭と共にコークス炉に装入してコークスを製造する方法が記載されている。この方法によれば、成型炭配合率が５０％以上の高い添加率であっても、かさ密度低下にともなうコークス強度低下を抑制できることが記載されている。
【０００５】
また、特許文献２には、非微粘結炭を少なくとも一部含むように配合した原料炭を粉砕後、表面水分が実質無くなるまで乾燥し、その乾燥中又は乾燥直後に境界分級点を０．２〜０．４ｍｍの範囲に調整して分級された瀝青物のバインダーを混練してブリケット化したのち、該ブリケットを上記の残留粗粉炭に混合するコークス用原料炭の事前調整法が記載されている。
【０００６】
特許文献３には、石炭を事前に乾燥してコークス炉に装入する場合において、発塵やキャリーオーバー防止を図り、偏析を抑制しつつ、コークス炉内での装入密度を適切な範囲に制御するために、原料石炭を乾燥して、０．３ｍｍ以下の粒子を４０〜９５質量％含有する微粉炭とそれ以外の粗粒炭に分級して、その微粉炭にバインダーを添加して、横溝状や波板状の形状に成型する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５７−８０４８０号公報
【特許文献２】特開平１０−１３０６５３号公報
【特許文献３】特開２００７−２８４５５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
コークス炉の製造の流れとしては、図４に示すように、貯炭場に原料となる石炭を積み込み、それらを配合設備で原料の石炭を配合し、分級や粉砕をして粉炭としたのち、それらをベルトコンベアで運び、ベルトコンベアから下部にある石炭塔に投入する。石炭塔は隣接して複数並んでおり、ベルトコンベアを移動させることで、各石炭塔に投入される。図１にも示すように、成型炭をコークス製造用の原料として製造する場合は、粉炭の一部を取り出し、混練機にバインダーを添加して混練し、成型機で成型炭としたのち、この成型炭と残りの粉炭とを共にベルトコンベアで運搬して、ベルトコンベアから下部にある石炭塔に投入する。
【０００９】
そして、図５に示すように、石炭塔の内部にある石炭を石炭塔の下に配置された装入車に投入して、装入車から複数の炭化室を有するコークス炉の各炭化室に原料炭が一度に導入される。通常、各炭化室の上部には装入車からの石炭装入口が複数箇所設けられており、装入車にもその石炭装入口の位置に対応する箇所に石炭塔からの受け入れ口がある。炭化室で乾留され生成されたコークスは押出機（図示せず）で押し出され、消火塔で消火された後、コークワーフ（図示せず）に落とされて製品コークスとなる。
【００１０】
図５に示すように、ベルトコンベアから石炭塔に原料炭（成型炭、粉炭の混合物）が投入されると、原料炭は石炭塔内部で山積みとなる。
石炭塔内部の原料炭の山に成型炭が上から投入されると、成型炭の形状によっては、成型炭の偏析（成型炭と粉炭との配合割合が石炭塔の内部で不均一となる現象）や割れが生じる。その結果、コークス炉の炭化室内で成型炭と粉炭が均質に混合されず、炭化室から抜き出される製品コークスの品質（目的とする強度）にバラつきが発生する問題があった。
【００１１】
特に、上記特許文献３に記載された成型炭の形状（マセック型、タマゴ型）であると、原料炭の山の斜面を転がりやすく、成型炭が偏析するという問題がわかった。また、板状の成型炭（横溝状や波板状等の板状）では、粉炭とともにコークス炉に装入した際に目標とする嵩密度とならず、ひいてはコークスの生産性を満足させることができないという問題が生じる場合がある。
【００１２】
そこで、本発明は、原料炭として粉炭と成型炭を用いたコークス製造時に、石炭塔内部での偏析を抑制することができるコークス製造用成型炭及びその成型炭を使用したコークスの製造方法を提供することを目的とする。
また本発明は、成型炭の製造時や、原料炭として成型炭と粉炭とを配合して石炭塔へ投入する際、更には、石炭塔からコークス炉へこれら原料を投入する際において、成型炭の割れを抑制することができるコークス製造用成型炭及びその成型炭を使用したコークスの製造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】
【００１３】
本発明者らは前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、成型炭に突出部を設けることで、その突出部により偏析の主要因である転がりを抑制できる機能を持つことを見出した。また、そのような成型炭において本体部分と突出部との密度差を制御することによって、成型炭の割れを大幅に抑制することが出来ることを見出した。その結果、成型炭と粉炭とを混合した原料を用いてコークスを製造した場合に、コークス炉内でより均質に成型炭が混合されることにより、得られるコークスの品質を向上させ得ることを見出した。
【００１４】
即ち、本発明の要旨は以下の［１］〜［１０］にある。
［１］  粉炭を含有する原料炭を成型して得られるコークス製造用成型炭であって、該成型炭の本体に少なくとも１つの突出部が形成され、且つ該成型炭の本体部分の密度と突出
部の密度との差が０．０２ｇ／ｃｍ３以下であるコークス製造用成型炭。
［２］  前記成型炭の本体と突出部との接合部が、曲率半径が１ｍｍ以上の曲面で接合されている［１］に記載のコークス製造用成型炭。
［３］  前記突出部の形状が柱状である［１］又は［２］に記載のコークス製造用成型炭。
［４］  前記突出部が前記成型炭の本体の長径方向の延長線上に突出して形成される［１］〜［３］のいずれか１項に記載のコークス製造用成型炭。
［５］  前記成型炭のアスペクト比が１．１〜３．０である［１］〜［４］のいずれか１項に記載のコークス製造用成型炭。
［６］  前記成型炭の厚さが１０〜５０ｍｍである［１］〜［５］のいずれか１項に記載のコークス製造用成型炭。
［７］  前記原料炭が粘結炭と非微粘結炭を含み、前記原料炭中の前記粘結炭の配合量が１０〜４０重量％、前記非微粘結炭の配合量が８５〜６０重量％である請求項１〜６のいずれか１項に記載のコークス製造用成型炭［１］〜［６］のいずれか１項に記載のコークス製造用成型炭。
［８］  前記成型炭がバインダーを含有する［１］〜［７］に記載のコークス製造用成型炭。
［９］  前記成型炭中の水分量が０．１〜１５重量％である［１］〜［８］のいずれか１項に記載のコークス製造用成型炭。
［１０］  前記［１］〜［９］のいずれか１項に記載の成型炭とコークス製造用の粉炭とを混合した後、コークス炉に装入し、乾留してコークスを製造するコークスの製造方法。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、原料炭として粉炭と成型炭を用いたコークス製造時に、石炭塔内部での偏析を抑制することができる。そして、そのコークス製造用成型炭を用いることにより、コークス炉内でより均質に成型炭を混合させることができ、得られるコークスの品質を向上させることができる。
また本発明によれば、成型炭の製造時や、原料炭として成型炭と粉炭とを配合して石炭塔へ投入する際、更には、石炭塔からコークス炉へこれら原料を投入する際において、成型炭の割れを抑制することができる。そして、そのコークス製造用成型炭を用いることにより、コークス炉内でより均質に成型炭を混合させることができ、得られるコークスの品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】成型炭装入法の設備フロー図。
【図２】本発明の成型炭の一例を示す斜視図。
【図３】本発明の成型炭の一例を示す斜視図。
【図４】コークスを製造するためのフロー（製造過程）の一例を示すフロー図。
【図５】従来の成型炭を用いて石炭塔に原料炭が入れられた際の、コークス炉の押し出し機の押し出し方向に対して垂直の水平方向から見た、石炭塔、装入車並びに炭化室の横断面の模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明において「成型原料炭」とは、成型炭の原料として用いる原料炭を意味する。また、「コークス原料炭」とは、コークスの原料として用いる原料炭を意味し、成型炭以外の原料炭のみを意味する場合と、成型炭以外の原料炭及び成型炭の混合原料を意味する場合がある。なお、単に「原料炭」という場合は、成型原料炭、コークス原料炭の何れか又は双方の意味を包含する。
【００１８】
この発明は、成型原料炭にバインダーを添加して混練し、成型して得られるコークス製
造用の成型炭についての発明である。より詳細には、成型原料炭として、粘結炭及び非微粘結炭を混合して得られる配合炭を用い、これにバインダーを添加して混練し、成型して得られるコークス製造用成型炭ならびにその成型炭を使ったコークスの製造方法についての発明である。
本発明のコークス製造用成型炭は、その原料（以下、「成型炭原料」という場合がある。）として成型原料炭を必須とし、バインダーや粘結材、その他成分を任意に用いることができる。
【００１９】
［成型原料炭］
本発明のコークス製造用成型炭の前記成型原料炭は限定されないが、主成分（主原料）は粉炭であり、通常、粘結炭と非微粘結炭を含む配合炭である。
前記粉炭とは粉状の石炭を意味し、通常、粒径が３ｍｍ以下の石炭粒子を７０〜９０重量％程度の範囲で含有する、粉砕された石炭を意味する。
前記粘結炭とは、加熱したときに軟化溶融する性質（粘結性）をもつ石炭をいう。コークスは、製鉄時における高炉内の充填層の圧力に耐えて高い空隙率を保つのに十分な強度が必要であるとともに、微粉の発生を抑制しうる高い耐摩耗性が必要であるが、この特性を付与するためにコークス原料として粘結炭を用いる必要がある。
【００２０】
前記非微粘結炭とは、単独では加熱しても粘結性を示さない、又は示してもその程度はごく僅かである石炭化度の低い石炭をいう。この非微粘結炭は世界的に粘結炭より産出量が多く、粘結炭より安価に入手することができる。
前記非微粘結炭の反射率は特に限定されないが、好ましくは０．８０％以下であり、より好ましくは０．７６〜０．５０％であり、更に好ましくは０．７５〜０．７１％である。なお、非微粘結炭の反射率とは、ビトリニットの平均最大反射率であり、たとえば、ＪＩＳ  Ｍ８８１６で規定される方法（反射率測定方法）で測定することができる。
【００２１】
前記非微粘結炭の最高流動度は特に限定されないが、好ましくは２．７０〜０．９０であり、より好ましくは２．４０〜１．００である。非微粘結炭の最高流動度とは、石炭の流動性を評価する指標の一つであり、これにより石炭のコークス化性を評価することができる。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）で測定することができる。なお、上述の数値範囲は本測定法で得られた数値を常用対数で換算した値（単位：Ｌｏｇ  ｄｄｐｍ（Ｌｏｇ  Ｄｉａｌ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｐｅｒ  Ｍｉｎｕｔｅ））である。
【００２２】
非微粘結炭の揮発分は特に限定されないが、好ましくは４５〜５重量％であり、より好ましくは４０〜２０重量％であり、特に好ましくは、３８〜３０重量％である。なお、揮発分とは、試料を９００℃で７分間加熱したときの減量の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を減じたものであり、たとえば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。
【００２３】
前記成型炭原料中の前記粘結炭の配合量（配合割合）は特に限定されないが、１０〜４０重量％が好ましく、１５〜３５重量％がより好ましい。また、前記成型炭原料中の前記非微粘結炭の配合量は８５〜６０重量％が好ましく、８０〜６５重量％がより好ましい。成型炭原料中の粘結炭や非微粘結炭の配合割合が上記範囲を外れる場合は、得られるコークスの強度が低下する傾向がある。
【００２４】
前記の通り、非微粘結炭は産出量が多く、安価に入手することができるため、コークスの原料として極力多く用いることが望ましいが、一方で非微粘結炭は粘結性に乏しいため、コークス原料中の含有量を増加させるとコークスの強度が低下する傾向がある。
コークス原料として非微粘結炭の使用比率を増大させる手法としては、成型炭の原料と
して高い含有割合で用いることによって達成することができる。更には、成型炭の原料として粘結材を添加することも効果的である。
【００２５】
［粘結材］
粘結材としては、粘結炭と非微粘結炭とを接着できるものであれば特に限定されないが、通常は粉末状固体であり、具体的にはピッチ等が挙げられる。
前記成型炭原料中の前記粘結材の含有量は特に限定されないが、１重量％以上が好ましく、２重量％以上がより好ましい。粘結材の含有量が１重量％未満の場合は、成型炭の強度が低下する傾向がある。一方、粘結剤の含有量は、５重量％以下が好ましく、４重量％以下がより好ましい。粘結材の含有量が多過ぎると、コークスの生産性（歩留まり）が低下する傾向がある。
【００２６】
［バインダー］
バインダーとしては、粘結炭と非微粘結炭とを接着できるものであれば特に限定されないが、通常は液状であり、具体的にはコールタールが一般に用いられる。前記成型炭原料中の前記バインダーの含有量は特に限定されないが、３重量％以上が好ましく、４重量％以上がより好ましい。バインダーの含有量が３重量％未満の場合は、成型により得られる成型炭の強度が十分でない場合がある。一方、バインダーの含有量は、８重量％以下が好ましく、７重量％以下がより好ましい。
【００２７】
［成型炭］
前記の成型炭（ブリケット）とは、原料炭の一部を成型して得たものであり、コークス原料炭と混合してコークス炉内へ装入される。コークス原料として成型炭を用いることによりコークスの強度が向上する主な理由は、以下の通りである。成型炭原料を成型することにより、石炭粒子間の間隔が狭くなり粘結性が向上する。また、コークス製造時に成型炭部の膨張性が増大することにより、周囲にある粉炭部の圧密化が促進され、粉炭部の粘結性も向上する。さらに、成型炭を製造する際に添加する粘結材により石炭の軟化溶融性が向上する。
本発明の成型炭は、図２に示すように、成型炭の本体に少なくとも１つの突出部が形成されていることを特徴とする。この突出部は、石炭塔内部でのコークス原料炭の山の斜面を転がり始めても、この突出部により偏析の主要因である転がりを抑制できる機能を持つ。
【００２８】
成型炭に突出部を設けることによりコークス原料炭の偏析を抑制できる要因としては、以下の機構が考えられる。その１つは、成型炭がコークス原料炭の斜面を転がり始めても、成型炭の突出部がコークス原料炭中に突き刺さることによって転がりが止まる機構である。他の１つは、成型炭に突出部を設けることにより、その重心が回転中心から外れるため、回転を繰り返すためのエネルギーが増大することによって転がりを止める機構である。
本発明の成型炭の形状を後述する通り更に最適化することにより、上記の機構による効果を一層向上させることが出来る。
【００２９】
前記成型炭本体の大きさは特に限定されないが、通常、突出部の体積よりも大きい。本体形状は特に限定されないが、例えばマセック型、タマゴ型、俵型、立方体、球体、直方体、円柱、円すいなどが挙げられる。好ましくは、成型加工のしやすさから、立方体、直方体、マセック型である。換言すれば、上記のような形状を有し、成型炭の５０体積％以上を占める部分を本体とみなすことができる。
【００３０】
前記突出部は、上記成型炭本体に少なくとも１つ形成されている。突出部の形状は特に限定されないが、円柱状等の柱状、球状、すい状などが挙げられる。生産性、突出部の強
度、石炭塔内のコークス原料炭の山での転がり抑制の観点から、すい状、円柱状等の柱状などが好ましく、成型加工のしやすさや成型炭の転がりにくさの観点から、柱状、特に円柱状がより好ましい。
【００３１】
突出部の形成される箇所は限定されないが、前記成型炭の本体形状がすい状の場合は底面部に前記突出部が設けられるのが好ましく、前記成型炭の本体形状が柱状の場合は両端面部に前記突出部が設けられるのが好ましい。特に、前記突出部が、前記本体側面の延長線上に突出して形成されることが好ましい。ここで側面とは通常、成型炭の長径方向である。このような配置とすることにより、成型炭のアスペクト比、特に本体がすい状又は柱状の場合は、アスペクト比（軸方向と直角方向の長さに対する、軸方向の長さの比）が大きくなるので、より転がりにくくなる傾向がある。
【００３２】
前記のアスペクト比（本体がすい状又は柱状の場合は、（軸方向の長さ）／（軸方向と直角方向の長さ））は特に限定されないが、好ましくは１．１以上３．０以下であり、より好ましくは１．３以上２．０以下である。アスペクト比が大きくなるほど転がりにくくなるが、成型炭自体が大きくなるので、成型加工が困難となるおそれがある。また、アスペクト比が小さくなるほど転がりやすくなるが、突出部の成型加工がしやすくなる。
【００３３】
また、前記突出部の長さは、前記本体の同じ方向の長さに対して、１／４以上が好ましく、１／３以上がより好ましい。一方、前記本体の同じ方向の長さに対する前記突出部の長さの上限は、３／４が好ましく、２／３がより好ましい。突出部が長くなるほど転がりにくくなるが、突出部が折れやすくなるおそれがある。一方、突出部が短くなるほど、突出部は折れにくくなるが、転がりやすくなる。
【００３４】
成型炭の厚さは特に限定されないが、好ましくは１０〜５０ｍｍであり、より好ましくは２５〜３５ｍｍである。成型炭の厚さが大きすぎると、成型加工時に成型機からの剥離性が低下する。一方、成型炭の厚さが小さすぎると、生産性が低下する。なお、成型炭の厚さは、成型炭の本体が球状の場合はその直径、すい状の場合はその底面の直径、柱状の場合はその端面の径を意味する。
【００３５】
成型炭の最長径は特に限定されないが、１００ｍｍ以下が好ましく、８０ｍｍ以下がより好ましい。成型炭の最長径が１００ｍｍを超える場合は、成型炭の強度が低下する傾向がある。一方、成型炭の最長径の下限は、前記した成型炭の厚さの下限に相当し、好ましい下限も同様である。
【００３６】
なお、上述の成型炭本体の形状と突出部の形状とを組合せた成型炭の全体としての形状としては、例えば、後述する実施例で成型したカギ型形状の成型炭（図２）などが具体的な例として挙げられる。また、必要に応じて、このカギ型形状の成型炭を２つ以上組み合わせた形状の成型炭（つまり、柱状の突出部が２つ以上ある形状の成型炭）などを使用してもよい。
【００３７】
本発明の成型炭の密度は限定されないが、通常０．９０〜１．４０ｇ／ｃｍ３、好ましくは１．００〜１．３５ｇ／ｃｍ３、より好ましくは１．０５〜１．３０ｇ／ｃｍ３、更に好ましくは１．１０〜１．２８ｇ／ｃｍ３である。成型炭の密度が前記下限値未満であると成型炭の強度が不十分となり、割れが発生する場合や、得られるコークスの強度が低下する傾向がある。一方、成型炭の密度が前記上限を超える場合は、装入重量が過大となり、各作業機械が過積載となる場合がある。
【００３８】
本発明の成型炭は、成型炭の本体部分の密度と突出部の密度との差（以下、「密度差」という場合がある。）が０．０２ｇ／ｃｍ３以下である。ここで、成型炭の本体部分の密
度、突出部の密度とは、突出部を有する成型炭において、その境界で成型炭を分離した際の、各々の平均密度を意味する。成型炭における密度差が０．０２ｇ／ｃｍ３を超えると、成型炭の製造時や、原料炭として粉炭とを配合して石炭塔へ投入する際、更には、石炭塔からコークス炉へこれら原料を投入する際において、成型炭の本体部分と突出部との境界部での割れが顕著となる。なお、成型炭における密度差は０．０１ｇ／ｃｍ３以下であることが好ましく、０．００５ｇ／ｃｍ３以下であることが更に好ましい。なお、成型炭における密度差の下限は限定されず、０（ゼロ）であることが最も好ましい。
このように成型炭における密度差を低減することによって、突出部を有する成型炭における成型炭の本体部分と突出部との境界部での割れの発生を顕著に抑制することができる。
【００３９】
通常、この程度の僅かな密度差が割れ発生の原因となることは想起しづらいが、コークス製造用成型炭においては、前記した成型炭原料を使用し、しかも突出部を有する形状の成型炭を製造することの特殊性に起因して生じるものと考えられる。
後述する通り、成型炭の製造には、通常、加圧成型機が用いられる。即ち、成型炭の形状に形成された凹部に成型炭原料を充填した後に圧密化される。本発明では、成型炭が突出部を有する形状であると、成型時に圧力が均等にかからずに突出部の圧力が高くなる傾向があることを見出し、これが割れ発生の原因であることを見出したものである。更に、この現象はローラー型の成型機を用いる際に顕著に生じることも判明した。
【００４０】
成型炭における密度差を前記範囲内にするための方法は限定されず、成型炭の形状、成型方法、成型条件等を最適化することによって達成することができる。成型炭の形状による制御としては、本体や突出部自体の形状や大きさ、後述する接合部の形状等が挙げられる。成型方法や成型条件による制御については後述する。
【００４１】
本発明の成型炭は、成型炭本体と突出部とが接する部分が鋭角であるよりも、鈍角、すなわち９０度以下であることが好ましい。成型炭本体と突出部とが接する部分が鋭角であると、成型炭本体と突出部との境界で割れが発生する傾向がある。当該接する部分の角度の上限は限定されないが、１３５度以下が好ましく、１２０度以下がより好ましい。当該接する部分の角度が大きすぎると、突出部がコークス原料炭中に突き刺さる効果が低減する傾向にある。
【００４２】
本発明の成型炭は、図２に例示するように成型炭本体と突出部とが接する部分が直線的に（曲面を持たずに）接合された形状であってもよいが、図３に例示するようになだらかに接合されていることが好ましい。具体的には、曲率半径が好ましくは１ｍｍ以上、より好ましくは２ｍｍ以上、更に好ましくは５ｍｍ以上の曲面で接合されていることが好ましい。なお、このような接合形状は、成型炭本体と突出部とが接する接合部の全周にわたって形成されている必要は無く、好ましくは接合部の３０％以上、より好ましくは接合部の５０％以上、更に好ましくは接合部の７０％以上である。成型炭本体と突出部とが接する部分が上記のようになだらかに接合されていることにより、成型炭本体と突出部との境界で割れが発生することが抑制される傾向がある。更には、加圧成型によって成型炭を製造する際に、圧力が部分的にかかることが抑制され、その結果、成型炭の本体部分と突出部との境界部の物理的強度が良好となる傾向にある。
【００４３】
［成型炭の製造方法］
本発明の成型炭を製造する方法は限定されないが、まず、成型原料炭として、前記の粘結炭と非微粘結炭とを混練機で混合、混練する。この際、バインダーを加えることにより、成型炭原料が調整される。得られた成型炭原料を成型機で成型することにより、成型炭が得られる。なお、前記の粘結材は粘結炭と非微粘結炭とともにあらかじめ混合しておき、バインダーはその混合物に添加して使用されることが好ましい。
【００４４】
上記の成型炭の成型方法は特に限定されないが、本発明の成型炭の形状が形成された金型や木枠、又は加圧成型機が用いられる。加圧成型機を使用すると、連続的に大量生産出来るだけでなく、大量の成型炭を一度にムラ無く圧密することができ、粒子の接着性を向上させることができる。
加圧成型機の方式や機構は限定されないが、成型炭の形状が形成された凹部を有する１対のローラー型の金型を使用し、該ローラーが回転する際に成型炭原料が凹部に充填されて圧縮される機構であることが好ましい。このような加圧成型機による加圧圧力（線圧）は特に限定されないが、０．８〜２．０ｔ／ｃｍが好ましく、１．０ｔ／ｃｍ〜１．２ｔ／ｃｍがより好ましい。加圧が上記範囲より小さいと、十分な強度を有する成型炭が得られない場合がある。
【００４５】
成型する際の成型炭原料に含まれる水分量は特に限定されないが、０．１重量％以上が好ましく、より好ましくは１重量％以上であり、更に好ましくは２．０重量％以上である。一方、水分量の上限は特に限定されないが、１５重量％が好ましく、より好ましくは１３重量％であり、更に好ましくは１２重量％である。この範囲を外れると成型炭としての強度が発現しにくくなるおそれがある。
【００４６】
前記の通り、本発明の成型炭は、成型炭における密度差を特定の範囲内にする必要があるが、成型方法や成型条件を最適化することによっても達成することができる。具体的には、本体部分と突出部との容積差を小さくなるようローラーの型の設計をすること、容積の小さい突出部側から圧密化が開始するようローラーの型と回転方向を調整すること等が挙げられる。
【００４７】
［成型炭装入法によるコークスの製造方法］
次に、図１を用いて、成型炭装入法を用いたコークスの製造法について具体例を説明する。
まず、粉砕された原料炭（粘結炭及び非微粘結炭）の一部を成型原料炭として取り分け、成型炭の強度を向上させるためのバインダー及び必要により粘結材等を添加し、混練機にて、通常４０〜８０℃の温度で十分な混合を行う。混合する時間は特に限定されないが、通常は数分間程度である。
【００４８】
得られた成型炭原料は、加圧成型機等の成型機を用いて成型され、成型炭が製造される。製造された成型炭は、所定の割合（１０〜４０重量％）で、残りのコークス原料炭（粘結炭及び非微粘結炭）の粉炭（６０〜９０重量％）と混合され、コークス炉へと装入される。
【００４９】
この混合比は、前記成型炭は１０重量％以上が好ましく、１５重量％以上がより好ましい。そして、前記粉炭は９０重量％以下が好ましく、８５重量％以下がより好ましい。成型炭が１０重量％より少ない（粉炭が９０重量％より多い）と、成型炭を石炭塔に導入する際に、石炭塔内で成型炭の存在割合に偏りが出る恐れがある。一方、前記成型炭は４０重量％以下がよく、３０重量％以下が好ましい。そして、前記粉炭は、６０重量％以上がよく、７０重量％以上が好ましい。成型炭が４０重量％より多い（粉炭が６０重量％より少ない）と、コークス強度が低下する恐れがある。
【００５０】
成型炭は成型されてからコークス炉へ搬送されるまでの間に一度石炭塔などの貯槽に貯蔵されるため、大量の成型炭が貯蔵されると、成型炭はその重さ分だけの荷重を受ける。また、成型炭のコークス炉への搬送は、通常、ベルトコンベアーで搬送されるが、ベルトコンベアーのベルトの乗り継ぎでの衝撃もある。このような衝撃や荷重などを受けるため、成型炭の強度が低いと粉化の度合いが大きくなり、結果としてコークス強度の向上効果
が低下する。
【００５１】
本発明の手法により製造される成型炭は、従来の手法により製造される成型炭と同等の強度を有しており、更には、成型炭の形状を最適化したり、成型炭の製造方法を最適化することにより、より強度の高いコークスを製造することができる。
【００５２】
前記の方法により製造された成型炭は、コークス原料炭（粘結炭及び非微粘結炭）の粉炭と共にコークス炉に装入され、乾留されることにより、コークスが得られる。この乾留時の条件としては公知の条件が適宜採用され、通常、温度１１００〜１３００℃で１８〜２０時間乾留を行う。
【実施例】
【００５３】
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。
【００５４】
（実施例１）
［成型炭の製造］
成型炭原料として、粒径３ｍｍ以下を８０重量％以上含む石炭（非微粘結炭７０重量％と粘結炭３０重量％とを配合した配合炭であり、配合炭中に水分を９重量％含む）にバインダーとしてコールタール（石炭に対して５重量％）を添加した。これを４０〜６０℃に加温しながら５〜１０分間混練し、ローラー型の加圧成型機に充填して線圧１．０ｔ／ｃｍで成型し、カギ型成型炭を作成した。成型品は、加圧成型機の型から外れたものが自然落下することで回収貯蔵した。
成型炭の形状は、図３に示す形状（エッジ無し）とし、本体の厚さ：３０ｍｍ、突出部の長さ：３５ｍｍ、最長径が９０ｍｍであり、成型炭本体と突出部との接合部が約５ｍｍの曲率半径でなだらかに接合されている。
得られた成型炭について、本体と突出部との密度をそれぞれ測定した結果、本体が１．２２ｇ／ｃｍ３、突出部が１．２２ｇ／ｃｍ３であり、その密度差は０ｇ／ｃｍ３であった。
型から外れて自然落下した成型炭を目視確認し、突出部の折損率（個数割合）を確認した結果、折損割合は４８％であった。
【００５５】
（比較例１）
成型炭の形状として図２に示す形状のものを使用した以外は、実施例１と同様にして成型炭を作成した。成型炭の寸法は実施例１と同様であるが、ローラーの型側の本体部と突出部との接合部にエッジを有する（エッジ有り）。
得られた成型炭について、本体と突出部との密度をそれぞれ測定した結果、本体が１．１９ｇ／ｃｍ３、突出部が１．１６ｇ／ｃｍ３であり、その密度差は０．０３ｇ／ｃｍ３であった。
型から外れて自然落下した成型炭を目視確認し、突出部の折損率（個数割合）を確認した結果、ほぼ１００％に折損が確認された。
【００５６】
上記の通り、本体と突出部との密度差が大きい成型炭を用いた比較例１においては、成型炭の製造時に成型炭の本体部分と突出部との境界部での割れが顕著に生じたが、この密度差を低減した実施例１においては、成型炭の製造時の成型炭の本体部分と突出部との境界部での割れが大幅に抑制された。
【符号の説明】
【００５７】
１  成型炭
２  本体
３  突出部
【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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