(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオマスと非水素供与性溶剤を混合し、この混合物を加圧加熱して、前記バイオマスの不溶解成分と、前記バイオマスの可溶成分が前記非水素供与性溶剤に溶解した第１の液相成分とを生成し、これらの前記不溶解成分と前記第１の液相成分とを分離し、さらに、前記第１の液相成分を冷却することにより、前記バイオマスの可溶成分の一部を前記非水素供与性溶剤から抽出した第１の固相成分と残部の第２の液相成分とを生成して、分離し、該第２の液相成分から前記非水素供与性溶剤を分離することにより第２の固相成分を生成することを特徴とするバイオマスの改質方法。
【請求項２】
前記第１の液相成分を２０〜５０℃の温度に冷却することを特徴とする請求項１に記載のバイオマスの改質方法。
【請求項３】
請求項１に記載のバイオマスの改質方法で得られた前記第１の固相成分及び前記第２の固相成分のうち１種又は２種を高炉用コークス製造用原料として用いることを特徴とするコークスの製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載のバイオマスの改質方法で得られた前記第２の固相成分及び前記不溶解成分が混合した混合物を高炉用コークス製造用原料として用いることを特徴とするコークスの製造方法。
【請求項５】
請求項１に記載のバイオマスの改質方法で得られた前記不溶解成分を前記第１の固相成分と混合した混合物、又は該混合物を炭化した炭化物を焼結鉱製造用固体燃料として使用することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
【請求項６】
請求項１に記載のバイオマスの改質方法で得られた前記第１の固相成分又は前記第１の固相成分を炭化処理した炭化物を、焼結鉱製造用固体燃料として使用することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
【請求項７】
請求項１に記載のバイオマスの改質方法で得られた前記不溶解成分を前記第１の固相成分と混合した混合物、又は該混合物を炭化した炭化物を、高炉羽口吹き込み用還元材として使用することを特徴とする高炉の操業方法。
【請求項８】
請求項１に記載のバイオマスの改質方法で得られた前記第１の固相成分又は前記第１の固相成分を炭化処理した炭化物を、高炉羽口吹き込み用還元材として使用することを特徴とする高炉の操業方法。
【請求項９】
ＪＩＳ  Ｍ８８０１の膨張性試験において評価される全膨張率が０％の低品位炭、バイオマス及び非水素供与性溶剤を混合し、この混合物を加圧加熱して、前記低品位炭及び前記バイオマスの不溶解成分と、前記低品位炭及び前記バイオマスの可溶成分が前記非水素供与性溶剤に溶解した第１の液相成分とを生成し、これらの前記不溶解成分と前記第１の液相成分とを分離し、さらに、前記第１の液相成分を冷却することにより、前記低品位炭及び前記バイオマスの可溶成分の一部を前記非水素供与性溶剤から抽出した第１の固相成分と残部の第２の液相成分とを生成して、分離し、該第２の液相成分から前記非水素供与性溶剤を分離することにより第２の固相成分を生成することを特徴とする低品位炭及びバイオマスの改質方法。
【請求項１０】
前記第１の液相成分を２０〜５０℃の温度に冷却することを特徴とする請求項９に記載の低品位炭及びバイオマスの改質方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の低品位炭及びバイオマスの改質方法で得られた前記第１の固相成分及び前記第２の固相成分のうち１種又は２種を高炉用コークス製造用原料として用いることを特徴とするコークスの製造方法。
【請求項１２】
請求項９に記載の低品位炭及びバイオマスの改質方法で得られた前記第２の固相成分及び前記不溶解成分が混合した混合物を高炉用コークス製造用原料として用いることを特徴とするコークスの製造方法。
【請求項１３】
請求項９に記載の低品位炭及びバイオマスの改質方法で得られた前記不溶解成分を前記第１の固相成分と混合した混合物、又は該混合物を炭化した炭化物を焼結鉱製造用固体燃料として使用することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
【請求項１４】
請求項９に記載の低品位炭及びバイオマスの改質方法で得られた前記第１の固相成分又は前記第１の固相成分を炭化処理した炭化物を、焼結鉱製造用固体燃料として使用することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
【請求項１５】
請求項９に記載の低品位炭及びバイオマスの改質方法で得られた前記不溶解成分を前記第１の固相成分と混合した混合物、又は該混合物を炭化した炭化物を、高炉羽口吹き込み用還元材として使用することを特徴とする高炉の操業方法。
【請求項１６】
請求項９に記載の低品位炭及びバイオマスの改質方法で得られた前記第１の固相成分又は前記第１の固相成分を炭化処理した炭化物を、高炉羽口吹き込み用還元材として使用することを特徴とする高炉の操業方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製鉄プロセスにおけるコークス製造用原料、焼結鉱製造用固体燃料、高炉羽口吹込み用還元材として使用される原料の改質技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コークス用の原料としては、瀝青炭などの高品位の粘結炭が主として使用されているが、粘結炭は高価であり、産出量も限られている。そのため、粘結炭に比べて粘結性の低い非微粘結炭などの低品位の石炭を改質して粘結炭に配合し混合することにより、コークスの原料として使用されている。
【０００３】
例えば、特許文献１は、石炭と溶剤とを混合して石炭の溶剤への可溶成分を抽出し、当該抽出した抽出液に抽出残分を混合し、その混合物から溶剤を除去することにより、軟化溶融性等の性質の局在化が抑えられた均質な改質石炭を製造する製造方法を開示する。
【０００４】
一般的に鉄鉱石の焼結工程では、鉄鉱石などに固体燃料としての粉コークスを混合して、この混合物を焼結することにより焼結鉱を製造している。また、高炉の操業においては、高炉の羽口から熱風とともに還元材としての微粉炭を吹き込みことにより高炉の操業性を向上させている。従来の石炭改質方法により得られた改質炭は、主としてコークス製造用原料として使用されており、焼結鉱製造用固体燃料および高炉羽口吹込み用還元材としての利用は検討されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１６１９５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
コークスの配合炭中の非微粘結炭などの低品位炭の配合比を増加し、粘結炭などの高品位炭の配合比を更に減じるためには、安価な改質対象物からコークス強度の向上効果が高い改質物を製造する必要がある。
【０００７】
また、焼結鉱の生産率をさらに向上させるためには、従来の固体燃料である粉コークスよりも燃焼性能の高い燃焼材固体燃料を使用する必要がある。また、高炉の操業性及び生産率をさらに高めるためには、従来の微粉炭よりも燃焼性能の高い還元材を用いる必要がある。
【０００８】
そこで、本発明は、コークス強度の向上効果に優れた改質物を得ることを第１の目的とする。また、本発明は、燃焼性能に優れた改質物を得ることを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その発明の要旨とするところは以下のとおりである。
【００１１】
（１）バイオマスと非水素供与性溶剤を混合し、この混合物を加圧加熱して、前記バイオマスの不溶解成分と、前記バイオマスの可溶成分が前記非水素供与性溶剤に溶解した第１の液相成分とを生成し、これらの前記不溶解成分と前記第１の液相成分とを分離し、さらに、前記第１の液相成分を冷却することにより、前記バイオマスの可溶成分の一部を前記非水素供与性溶剤から抽出した第１の固相成分と残部の第２の液相成分とを生成して、分離し、該第２の液相成分から前記非水素供与性溶剤を分離することにより第２の固相成分を生成することを特徴とするバイオマスの改質方法。（１）の構成によれば、上記第１及び第２の目的を達成することができる。
【００１２】
（２）前記第１の液相成分を２０〜５０℃の温度に冷却することを特徴とする（１）に記載のバイオマスの改質方法。（２）の構成によれば、第１の固相成分及び第２の固相成分の抽出率を高めることができる。
【００１３】
（３）上記（１）に記載のバイオマスの改質方法で得られた前記第１の固相成分及び前記第２の固相成分のうち１種又は２種を高炉用コークス製造用原料として用いることを特徴とするコークスの製造方法。（３）の構成によれば、低コストでコークス強度を高めることができる。
【００１４】
（４）上記（１）に記載のバイオマスの改質方法で得られた前記第２の固相成分及び前記不溶解成分が混合した混合物を高炉用コークス製造用原料として用いることを特徴とするコークスの製造方法。（４）の構成によれば、低コストでコークス強度を高めることができる。
【００１５】
（５）上記（１）に記載のバイオマスの改質方法で得られた前記不溶解成分を前記第１の固相成分と混合した混合物、又は該混合物を炭化した炭化物を焼結鉱製造用固体燃料として使用することを特徴とする焼結鉱の製造方法。（５）の構成によれば、低コストで焼結鉱の生産効率を向上させることができる。
【００１６】
（６）上記（１）に記載のバイオマス改質方法で得られた前記第１の固相成分又は前記第１の固相成分を炭化処理した炭化物を、焼結鉱製造用固体燃料として使用することを特徴とする焼結鉱の製造方法。（６）の構成によれば、低コストで焼結鉱の生産効率を向上させることができる。
【００１７】
（７）上記（１）に記載のバイオマスの改質方法で得られた前記不溶解成分を前記第１の固相成分と混合した混合物、又は該混合物を炭化した炭化物を、高炉羽口吹き込み用還元材として使用することを特徴とする高炉の操業方法。（７）の構成によれば、低コストで高炉の操業性を向上させることができる。
【００１８】
（８）上記（１）に記載のバイオマスの改質方法で得られた前記第１の固相成分又は前記第１の固相成分を炭化処理した炭化物を、高炉羽口吹き込み用還元材として使用することを特徴とする高炉の操業方法。（８）の構成によれば、低コストで高炉の操業性を向上させることができる。
【００２０】
（９）ＪＩＳ  Ｍ８８０１の膨張性試験において評価される全膨張率が０％の低品位炭、バイオマス及び非水素供与性溶剤を混合し、この混合物を加圧加熱して、前記低品位炭及び前記バイオマスの不溶解成分と、前記低品位炭及び前記バイオマスの可溶成分が前記非水素供与性溶剤に溶解した第１の液相成分とを生成し、これらの前記不溶解成分と前記第１の液相成分とを分離し、さらに、前記第１の液相成分を冷却することにより、前記低品位炭及び前記バイオマスの可溶成分の一部を前記非水素供与性溶剤から抽出した第１の固相成分と残部の第２の液相成分とを生成して、分離し、該第２の液相成分から前記非水素供与性溶剤を分離することにより第２の固相成分を生成することを特徴とする低品位炭及びバイオマスの改質方法。（９）の構成によれば、上記第１及び第２の目的を達成することができる。
【００２１】
（１０）前記第１の液相成分を２０〜５０℃の温度に冷却することを特徴とする（９）に記載の低品位炭及びバイオマスの改質方法。（１０）の構成によれば、第１の固相成分及び第２の固相成分の抽出率を高めることができる。
【００２２】
（１１）上記（９）に記載の低品位炭及びバイオマスの改質方法で得られた前記第１の固相成分及び前記第２の固相成分のうち１種又は２種を高炉用コークス製造用原料として用いることを特徴とするコークスの製造方法。（１１）の構成によれば、低コストでコークス強度を高めることができる。
【００２３】
（１２）上記（９）に記載の低品位炭及びバイオマスの改質方法で得られた前記第２の固相成分及び前記不溶解成分が混合した混合物を高炉用コークス製造用原料として用いることを特徴とするコークスの製造方法。（１２）の構成によれば、低コストでコークス強度を高めることができる。
【００２４】
（１３）上記（９）に記載の低品位炭及びバイオマスの改質方法で得られた前記不溶解成分を前記第１の固相成分と混合した混合物、又は該混合物を炭化した炭化物を焼結鉱製造用固体燃料として使用することを特徴とする焼結鉱の製造方法。（１３）の構成によれば、低コストで焼結鉱の生産効率を向上させることができる。
【００２５】
（１４）上記（９）に記載の低品位炭及びバイオマス改質方法で得られた前記第１の固相成分又は前記第１の固相成分を炭化処理した炭化物を、焼結鉱製造用固体燃料として使用することを特徴とする焼結鉱の製造方法。（１４）の構成によれば、低コストで焼結鉱の生産効率を向上させることができる。
【００２６】
（１５）上記（９）に記載の低品位炭及びバイオマスの改質方法で得られた前記不溶解成分を前記第１の固相成分と混合した混合物、又は該混合物を炭化した炭化物を、高炉羽口吹き込み用還元材として使用することを特徴とする高炉の操業方法。（１５）の構成によれば、低コストで高炉の操業性を向上させることができる。
【００２７】
（１６）上記（９）に記載の低品位炭及びバイオマスの改質方法で得られた前記第１の固相成分又は前記第１の固相成分を炭化処理した炭化物を、高炉羽口吹き込み用還元材として使用することを特徴とする高炉の操業方法。（１６）の構成によれば、低コストで高炉の操業性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、コークス強度の向上効果が高い改質物を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】バイオマスの改質工程を図示した工程図である。
【図２】各種固相成分の用途を示す図である。
【図３】バイオマス及び低品位炭の改質工程を図示した工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【００３１】
（実施形態１）
図１を参照して、本実施形態に係るバイオマスの改質方法について説明する。図１は、バイオマスの改質工程を示す工程図である。混合工程１３では、バイオマス槽１１から供給されるバイオマスと、溶剤槽１２から供給される溶剤とを混合する。加圧加熱工程１４では、混合工程１３で得られたバイオマスと溶剤とからなる混合物を加圧加熱して、バイオマスの可溶成分を溶剤に溶解させる。バイオマスの可溶成分が溶解した溶剤を第１の液相成分Ｘといい、溶剤に不溶解であったバイオマスの不溶解成分を固相成分Ｒと定義する。第１分離工程１５では、これらの第１の液相成分Ｘ及び固相成分Ｒを固液分離する。
【００３２】
冷却工程１６では、第１の液相成分Ｘを冷却して、バイオマスの可溶成分の一部である抽出固相成分Ｄ（第１の固相成分）と、残部の第２の液相成分Ｙとを得る。第２分離工程１７では、冷却工程１６で得られた第２の液相成分Ｙ及び抽出固相成分Ｄを固液分離する。第３分離工程１８では、第２分離工程１７で分離された第２の液相成分Ｙから溶剤を除き、その残部である抽出固相成分Ｓ（第２の固相成分）を得る。つまり、バイオマスと溶剤とを混合した混合物から三種類の異なる固相成分（固相成分Ｒ、抽出固相成分Ｄ及び抽出固相成分Ｓ）を得ることができる。改質工程の各部について詳細に説明する。
【００３３】
（バイオマス槽１１について）
バイオマス槽１１には、バイオマスが貯留されている。バイオマスは、好ましくは原子量比として、１．４２≦Ｈ／Ｃ≦１．７８、０．６６≦Ｏ／Ｃ≦０．９５である。後述するように、バイオマスから製鉄プロセス用原料である、コークス製造用原料、焼結鉱製造用固体燃料、および、高炉羽口吹込み用還元材として有用な原料を得ることにより、原料コストの低減及び環境保全を図ることができる。
【００３４】
（溶剤槽１２について）
溶剤槽１２には、バイオマス槽１１に貯留されたバイオマスの可溶成分を溶解するための溶剤が貯留されている。溶剤には、２環芳香族を主とする非水素供与性溶剤を用いることができる。非水素供与性溶剤は、主に石炭の乾留生成物から精製した、２環芳香族を主とする溶剤である。この非水素供与性溶剤は、加熱状態でも安定であり、バイオマスとの親和性に優れているため、溶剤に抽出される固相成分の割合（以下、「抽出率」ともいう）が高く、また、バイオマスから各種固相成分を抽出した後、溶剤を蒸留等の方法で容易に回収可能な溶剤である。さらに、回収した溶剤を再利用することもできる。
【００３５】
非水素供与性溶剤の主たる成分としては、２環芳香族であるナフタレン、メチルナフタレン、ジメチルナフタレン、トリメチルナフタレン等が挙げられ、その他脂肪族側鎖をもつナフタレン類、また、これにビフェニルや長鎖脂肪族側鎖をもつアルキルベンゼンが含まれる。
【００３６】
非水素供与性溶剤の沸点は、好ましくは１８０〜３３０℃である。沸点が１８０℃未満であると、加圧加熱工程１４での必要圧力が高くなり、また、溶剤を回収する工程で揮発による損失が大きくなり、溶剤の回収率が低下する。さらに、抽出固相成分の抽出率が低下する。一方、３３０℃を超えると、後述する溶剤の分離が困難となり、溶剤の回収率が低下する。
【００３７】
このように、非水素供与性溶剤を使用して固相成分の加熱抽出をすることにより、固相成分の抽出率を高めることができる。また、非水素供与性溶剤は、高価な水素や触媒等を用いる必要がないため、安価なコストでバイオマスを可溶化して、経済性の向上を図ることができる。非水素供与性溶剤の主たる成分は、上記の通りであるが、石炭の液化方法等で用いられるテトラリンなどの水素供与性溶剤や、水素化したクレオソート油、水素化したアントラセン油、およびその混合物などを含んでいてもよい。
【００３８】
（混合工程１３について）
混合工程１３では、溶剤槽１２から供給される溶剤と、バイオマス槽１１から供給されるバイオマスとを混合する。バイオマス及び溶剤の混合物は、バイオマスの粒子が溶剤中に分散したスラリー状態で存在する。以下、この混合物をスラリーというものとする。
【００３９】
（加圧加熱工程１４について）
加圧加熱工程１４では、所定の抽出温度までバイオマスと溶剤のスラリーを加熱する。この加熱処理は、スラリー中の溶剤が沸点に達しないように、加圧状態で行う。具体的には、ゲージ圧力値を０．８〜２．５ＭＰａに設定することにより、溶剤の沸騰を防止し、固相成分の抽出率を高めることができる。この圧力条件でスラリーの温度（より具体的にはスラリーの液温）が固相成分の可溶成分が十分に抽出される温度（以下、該温度を抽出温度と称す）に達すると、バイオマスの固相成分が溶剤に溶解する。
【００４０】
この抽出温度は、好ましくは３００〜４２０℃である。３００℃よりも温度が低い場合には、バイオマス構成分子間の結合力を十分に低下させることができないため、固相成分の抽出率が低下する。一方、４２０℃よりも温度が高い場合には、バイオマスの熱分解反応で生成されたラジカルの再結合が起こり、固相成分の抽出率が低下する。また、バイオマスと溶剤のスラリーの加圧加熱処理は、非酸化性ガスの雰囲気内で行うのが好ましい。非酸化性ガスには、窒素ガスを用いることが好適である。抽出処理時間は、例えば、２０〜３０分に設定することができる。
【００４１】
したがって、加圧加熱工程１４におけるバイオマスと溶剤のスラリーの加圧加熱処理により、バイオマスの可溶成分が溶剤に溶解した第１の液相成分Ｘと溶剤に不溶解であったバイオマスの不溶解成分である固相成分Ｒとを生成することができる。これらの生成物は第１分離工程１５に送られる。
【００４２】
第１分離工程１５では、第１の液相成分Ｘ及び固相成分Ｒを固液分離する。固液分離方法には、重力沈下法を用いることができる。ここで分離して得られた固相成分Ｒの用途については後述する。
【００４３】
第１分離工程１５で分離された第１の液相成分Ｘは、冷却工程１６に送液するか、或いはそのままコークス原料として使用することができる。冷却工程１６に送液された第１の液相成分Ｘは冷却される。冷却温度は、好ましくは２０〜５０℃である。ここで、冷却温度が５０℃よりも高いと、抽出固相成分Ｓ及び抽出固相成分Ｄの抽出率が低下する。
【００４４】
他方、冷却温度を２０℃より低くしても、前記抽出率が顕著に向上することはなく、却って冷却時間が長くなる。なお、冷却工程１６は、第１の液相成分Ｘを冷却することによりバイオマスを改質し、製鉄プロセス用原料であるコークス製造用原料、焼結鉱製造用固体燃料および高炉羽口吹込み用還元材として有用な抽出固相成分Ｓ及び抽出固相成分Ｄを抽出することを目的としている。
【００４５】
したがって、上記冷却温度は、抽出固相成分Ｓ及び抽出固相成分Ｄの抽出率を向上する際の好ましい範囲を示すものであり、抽出固相成分Ｓ及び抽出固相成分Ｄが抽出可能であれば上記冷却温度に限定されるものではない。なお、上記冷却工程１６における冷却手段は、空冷或いは冷却温度や冷却速度などの冷却条件を制御できる冷却装置であってもよい。
【００４６】
冷却工程１６で得られた第２の液相成分Ｙ及び抽出固相成分Ｄは、第２分離工程１７で固液分離される。第２分離工程１７での固液分離方法には、重力沈下法を用いることができる。ここで分離して得られた抽出固相成分Ｄの用途については後述する。
【００４７】
第２分離工程１７で分離された第２の液相成分Ｙは、第３分離工程１８に送液される。第３分離工程１８では、第２の液相成分Ｙに含まれる溶剤が除去される。溶剤の除去方法には、蒸発乾固法やスプレードライ法を用いることができる。これにより、第２の液相成分Ｙに含まれる抽出固相成分Ｓを固相状態で抽出することができる。
【００４８】
次に、抽出固相成分Ｓ、第１の液相成分Ｘ、抽出固相成分Ｄ及び固相成分Ｒの用途について詳細に説明する。図２は、抽出固相成分Ｓ、第１の液相成分Ｘ、抽出固相成分Ｄ及び固相成分Ｒの用途を説明するための図である。まず、第３分離工程１８で抽出された抽出固相成分Ｓの用途について説明する。安価なバイオマスを改質して得られた抽出固相成分Ｓは、コークス製造プロセスの原料炭として用いることで原料コスト低減およびコークス強度の向上を図ることができる。
【００４９】
したがって、抽出固相成分Ｓは、例えばコークス製造用の配合炭として用いることができる。さらに、抽出固相成分Ｓ単体に比べてコークス強度向上効果は低くなるが、抽出固相成分Ｓを抽出固相成分Ｄ又は固相成分Ｒと混合した混合固相成分Ｓ＋Ｄ、混合固相成分Ｓ＋Ｒをコークス製造用の配合炭として用いることもできる。第１分離工程で得られる第１の液相成分Ｘは、抽出固相成分Ｓ及び抽出固相成分Ｄを成分として含んでいるため、そのままコークス製造用の配合炭として用いることもできる。
【００５０】
また、第２分離工程１７で得られた抽出固相成分Ｄは、ミクロな気孔構造を備えており燃焼開始温度が低く、燃焼速度も速いため、燃焼性能に優れている。また、抽出固相成分Ｄを乾留し炭化することにより、ミクロな気孔構造がさらに発達する。したがって、図２に図示するように、抽出固相成分Ｄ、抽出固相成分Ｄを炭化処理部で炭化させた炭化抽出固相成分Ｄｃは、焼結鉱製造プロセスの固体燃料、高炉の羽口から熱風とともに吹き込む還元材として用いることができる。
【００５１】
後述する実施例に示すように、抽出固相成分Ｄ、炭化抽出固相成分Ｄｃは、鉄鉱石焼結用の固体燃料として現在使用されている粉コークスよりも、燃焼開始温度が低く、燃焼速度も速いため、燃焼性能が優れている。さらに、抽出固相成分Ｄ、炭化抽出固相成分Ｄｃは、高炉の羽口から熱風とともに吹き込まれる還元材として現在使用されている微粉炭よりも、燃焼開始温度が低く、燃焼速度も速いため、燃焼性能に優れている。さらにまた、抽出固相成分Ｓ単体に比べてコークス強度向上効果は低くなるが、抽出固相成分Ｄも同様にコークス強度向上効果を有しており、コークス製造用の配合炭として用いることもできる。
【００５２】
第１分離工程１５で得られた固相成分Ｒは、よりミクロな気孔構造を備えており、燃焼開始温度が低く、燃焼速度も速いため、燃焼性能に優れている。また、固相成分Ｒを炭化させることにより、ミクロな気孔構造がさらに発達する。したがって、図２に図示するように、抽出固相成分Ｄ及び固相成分Ｒの混合固相成分Ｄ＋Ｒ、この混合固相成分Ｄ＋Ｒを炭化させた炭化混合固相成分（Ｄ＋Ｒ）ｃを、焼結鉱製造プロセスの固体燃料、高炉の羽口から熱風とともに吹き込む還元材として用いることができる。混合固相成分Ｄ＋Ｒ、炭化混合固相成分（Ｄ＋Ｒ）ｃは、焼結鉱製造プロセスの固体燃料として現在使用されている粉コークスよりも、燃焼開始温度が低く、燃焼速度も速いため、燃焼性能が優れている。さらに、混合固相成分Ｄ＋Ｒ、炭化混合固相成分（Ｄ＋Ｒ）ｃは、高炉の羽口から熱風とともに吹き込まれる還元材として現在使用されている微粉炭よりも、燃焼開始温度が低く、燃焼速度も速いため、燃焼性能が優れている。
【００５３】
抽出固相成分Ｄなどを焼結鉱製造プロセスの固体燃料として使用する場合には、焼結鉱の原料となる粉状或いは適切な粒度に破砕調整された鉄鉱石、石灰石や蛇紋岩などの副原料などに上記抽出固相成分Ｄなどの固体燃料を混入して、破砕および混練して造粒する。この造粒物は、例えば、ドワイトロイド式焼結機のパレット上に所定の厚さ（たとえば５００〜７００ｍｍ）で層状に装入される。そして、点火炉によって、造粒物の表層に含まれる燃焼開始温度が低く、燃焼速度も速い燃焼性能が優れた抽出固相成分Ｄなどの固体燃料に着火して、焼結処理を開始する。着火後はウインドボックスにより、下方に向けて空気を吸引しながら前記固体燃料、および前記固体燃料から放出される揮発分を燃焼させ、その燃焼熱によってパレット上の造粒物を焼結させて焼結ケーキとする。
【００５４】
焼結処理で得られた焼結ケーキは無端のパレットから送出された後、第１のクラッシャーにより破砕され、冷却される。続いて、第２のクラッシャーによりさらに破砕され、多段式の篩いにより、高炉用原料として所定の粒径を有する焼結鉱が得られる。
【００５５】
一方、抽出固相成分Ｄなどを高炉の羽口から熱風とともに吹き込む還元材として用いる場合は、粉砕機により粉砕された後、羽口から熱風とともに高炉に吹き込まれる。熱風により熱せられた還元材は、微粉炭よりも燃焼開始温度が低く、燃焼速度も速いため、吹き込み後直ちに一酸化炭素や水素ガスなどの還元ガスとなって、高炉内に装入される塊状鉄鉱石、焼結鉱などを還元する。これにより羽口先での燃焼性が向上し、高炉の操業性を向上させることができる。
【００５６】
（実施形態２）
図３を参照して、本実施形態に係るバイオマス及び低品位炭の改質方法について説明する。図３は、バイオマス及び低品位炭の改質工程を示した工程図である。混合工程１３では、バイオマス槽１１Ａから供給されるバイオマスと、石炭層１１Ｂから供給される低品位炭と、溶剤槽１２から供給される溶剤とを混合する。ここで、低品位炭は、ＪＩＳ  Ｍ８８０１の膨張性試験において評価される全膨張率が０％の石炭であり、例えば、褐炭、亜瀝青炭、一般炭が該当する。
【００５７】
加圧加熱工程１４では、混合工程１３で得られたバイオマス、低品位炭及び溶剤からなる混合物を加圧加熱して、バイオマス及び低品位炭の可溶成分を溶剤に溶解させる。バイオマス及び低品位炭の可溶成分が溶解した溶剤を第１の液相成分ＸＢといい、溶剤に不溶解であったバイオマス及び低品位炭の不溶解成分を固相成分ＲＢと定義する。第１分離工程１５では、これらの第１の液相成分ＸＢ及び固相成分ＲＢを固液分離する。
【００５８】
冷却工程１６では、第１の液相成分ＸＢを冷却して、バイオマス及び低品位炭の可溶成分の一部である抽出固相成分ＤＢと、残部の第２の液相成分ＹＢとを得る。第２分離工程１７では、冷却工程１６で得られた第２の液相成分ＹＢ及び抽出固相成分ＤＢを固液分離する。第３分離工程１８では、第２分離工程１７で分離された第２の液相成分ＹＢから溶剤を除き、その残部である抽出固相成分ＳＢを得る。つまり、バイオマス、低品位炭及び溶剤を混合した混合物から三種類の異なる固相成分（固相成分ＲＢ、抽出固相成分ＤＢ及び抽出固相成分ＳＢ）を得ることができる。改質工程における各部の詳細は、実施形態１と同様であるため説明を繰り返さない。
【００５９】
次に、以下に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００６０】
（実施例１）
実施例１では、表１の発明例、参考例及び比較例についてコークス強度向上効果を評価した。
【００６１】
【表１】
0005803860.tif 000002
【００６２】
発明例１では、改質対象物をバイオマスＢ１とした。ベース混合炭を９０質量％、バイオマスＢ１から抽出した抽出固相成分Ｓを１０質量％の配合割合で配合した配合炭を試験コークス炉で乾留してコークスを製造し、コークス強度を測定した。コークスは、配合炭を０．７５ｇ／ｃｍ３の充填嵩密度で試験コークス炉に装入し、炉温1000℃で乾留することで製造した。ここで、バイオマスＢ１の組成は、質量％でＣ：４９．５％、Ｈ：５．９％、Ｎ：０．８％、Ｏ：４３．９％であり、Ｏ／Ｃ（−）は０．６６であり、Ｈ／Ｃ（−）は１．４２である。ベース混合炭は、強粘結炭と非微粘結炭を１：１の質量比で配合した配合炭である（以下、同様である）。  溶剤には、メチルナフタレンを使用した。改質処理は、まず、改質対象物と溶剤を質量比で１：１０の比率で混合し、加圧加熱工程における加熱温度を３７０℃、圧力を２ＭＰａ、加圧加熱時間を１時間に設定した。重力沈下法により固相成分Ｒを分離させた後に、第１の液相成分Ｘを２５℃まで冷却した。重力沈下法により抽出固相成分Ｄを分離させた後に、第２の液相成分Ｙ中の溶剤を蒸発法により除去し抽出固相成分Ｓを抽出した。コークス強度の評価は、回転強度試験方法のドラム強度に基づき測定、評価を行った。抽出方法については、以下の発明例及び参考例も同様であるため、説明を繰り返さない。
【００６３】
発明例２では、改質対象物をバイオマスＢ２とした。ベース混合炭を９０質量％、バイオマスＢ２から抽出した抽出固相成分Ｓを１０質量％の配合割合で配合した配合炭をコークス炉で乾留してコークスを製造し、コークス強度を測定した。ここで、バイオマスＢ２の組成は、質量％で、Ｃ：４５．７％、Ｈ：５．９％、Ｎ：０．９％、Ｏ：４７．５％であり、Ｏ／Ｃ（−）は０．７８であり、Ｈ／Ｃ（−）は１．５６である。
【００６４】
発明例３では、改質対象物をバイオマスＢ３とした。ベース混合炭を９０質量％、バイオマスＢ３から抽出した抽出固相成分Ｓを１０質量％の配合割合で配合した配合炭をコークス炉で乾留してコークスを製造し、コークス強度を測定した。ここで、バイオマスＢ３の組成は、質量％で、Ｃ：４１．２％、Ｈ：６．１％、Ｎ：０．３％、Ｏ：５２．４％であり、Ｏ／Ｃ（−）は０．９５であり、Ｈ／Ｃ（−）は１．７８である。
【００６５】
発明例４では、改質対象物を褐炭Ｍ及びバイオマスＢ１とした。ベース混合炭を９０質量％、褐炭Ｍ及びバイオマスＢ１の混合物から抽出した抽出固相成分ＳＢを１０質量％の配合割合で配合した配合炭をコークス炉で乾留してコークスを製造し、コークス強度を測定した。褐炭Ｍ及びバイオマスＢ１は質量比で１：１の割合で混合した。褐炭Ｍの組成は、質量％で、Ｃ：６６．４％、Ｈ：３．９％、Ｎ：１．９％、Ｏ：２７．８％であり、Ｏ／Ｃ（−）は０．３１であり、Ｈ／Ｃ（−）は０．７１である。
【００６６】
発明例５では、改質対象物を褐炭Ｍ及びバイオマスＢ２とした。ベース混合炭を９０質量％、褐炭Ｍ及びバイオマスＢ２の混合物から抽出した抽出固相成分ＳＢを１０質量％の配合割合で配合した配合炭をコークス炉で乾留してコークスを製造し、コークス強度を測定した。褐炭Ｍ及びバイオマスＢ１は質量比で１：１の割合で混合した。
【００６７】
発明例６では、改質対象物をバイオマスＢ１とした。ベース混合炭を９０質量％、バイオマスＢ１から抽出した抽出固相成分Ｄ及びＳを１０質量％の配合割合で配合した配合炭をコークス炉で乾留してコークスを製造し、コークス強度を測定した。
【００６８】
発明例７では、改質対象物をバイオマスＢ２とした。ベース混合炭を９０質量％、バイオマスＢ２から抽出した抽出固相成分Ｄ及びＳを１０質量％の配合割合で配合した配合炭をコークス炉で乾留してコークスを製造し、コークス強度を測定した。
【００６９】
発明例８では、改質対象物をバイオマスＢ３とした。ベース混合炭を９０質量％、バイオマスＢ３から抽出した抽出固相成分Ｄ及びＳを１０質量％の配合割合で配合した配合炭をコークス炉で乾留してコークスを製造し、コークス強度を測定した。
【００７０】
発明例９では、改質対象物を褐炭Ｍ及びバイオマスＢ１とした。ベース混合炭を９０質量％、褐炭Ｍ及びバイオマスＢ１の混合物から抽出した抽出固相成分ＤＢ及びＳＢを１０質量％の配合割合で配合した配合炭をコークス炉で乾留してコークスを製造し、コークス強度を測定した。褐炭Ｍ及びバイオマスＢ１は質量比で１：１の割合で混合した。
【００７１】
発明例１０では、改質対象物を褐炭Ｍ及びバイオマスＢ２とした。ベース混合炭を９０質量％、褐炭Ｍ及びバイオマスＢ２の混合物から抽出した抽出固相成分ＤＢ及びＳＢを１０質量％の配合割合で配合した配合炭をコークス炉で乾留してコークスを製造し、コークス強度を測定した。褐炭Ｍ及びバイオマスＢ２は質量比で１：１の割合で混合した。
【００７２】
発明例１１では、改質対象物をバイオマスＢ１とした。ベース混合炭を９０質量％、バイオマスＢ１から抽出した抽出固相成分Ｒ及びＳを１０質量％の配合割合で配合した配合炭をコークス炉で乾留してコークスを製造し、コークス強度を測定した。
【００７３】
発明例１２では、改質対象物をバイオマスＢ２とした。ベース混合炭を９０質量％、バイオマスＢ２から抽出した抽出した抽出固相成分Ｒ及びＳを１０質量％の配合割合で配合した配合炭をコークス炉で乾留してコークスを製造し、コークス強度を測定した。
【００７４】
発明例１３では、改質対象物をバイオマスＢ３とした。ベース混合炭を９０質量％、バイオマスＢ３から抽出した抽出した抽出固相成分Ｒ及びＳを１０質量％の配合割合で配合した配合炭をコークス炉で乾留してコークスを製造し、コークス強度を測定した。
【００７５】
発明例１４では、改質対象物を褐炭Ｍ及びバイオマスＢ１とした。ベース混合炭を９０質量％、褐炭Ｍ及びバイオマスＢ１の混合物から抽出した抽出固相成分ＲＢ及びＳＢを１０質量％の配合割合で配合した配合炭をコークス炉で乾留してコークスを製造し、コークス強度を測定した。褐炭Ｍ及びバイオマスＢ２は質量比で１：１の割合で混合した。
【００７６】
発明例１５では、改質対象物を褐炭Ｍ及びバイオマスＢ２とした。ベース混合炭を９０質量％、褐炭Ｍ及びバイオマスＢ２の混合物から抽出した抽出固相成分ＲＢ及びＳＢを１０質量％の配合割合で配合した配合炭をコークス炉で乾留してコークスを製造し、コークス強度を測定した。褐炭Ｍ及びバイオマスＢ１は質量比で１：１の割合で混合した。
【００７７】
発明例１６では、改質対象物をバイオマスＢ１とした。ベース混合炭を９０質量％、バイオマスＢ１から抽出した抽出固相成分Ｄを１０質量％の配合割合で配合した配合炭をコークス炉で乾留してコークスを製造し、コークス強度を測定した。
【００７８】
発明例１７では、改質対象物をバイオマスＢ２とした。ベース混合炭を９０質量％、バイオマスＢ２から抽出した抽出した抽出固相成分Ｄを１０質量％の配合割合で配合した配合炭をコークス炉で乾留してコークスを製造し、コークス強度を測定した。
【００７９】
発明例１８では、改質対象物をバイオマスＢ３とした。ベース混合炭を９０質量％、バイオマスＢ３から抽出した抽出した抽出固相成分Ｄを１０質量％の配合割合で配合した配合炭をコークス炉で乾留してコークスを製造し、コークス強度を測定した。
【００８０】
発明例１９では、改質対象物を褐炭Ｍ及びバイオマスＢ１とした。ベース混合炭を９０質量％、褐炭Ｍ及びバイオマスＢ１から抽出した抽出した抽出固相成分ＤＢを１０質量％の配合割合で配合した配合炭をコークス炉で乾留してコークスを製造し、コークス強度を測定した。褐炭Ｍ及びバイオマスＢ２は質量比で１：１の割合で混合した。
【００８１】
発明例２０では、改質対象物を褐炭Ｍ及びバイオマスＢ２とした。ベース混合炭を９０質量％、褐炭Ｍ及びバイオマスＢ２から抽出した抽出した抽出固相成分ＤＢを１０質量％の配合割合で配合した配合炭をコークス炉で乾留してコークスを製造し、コークス強度を測定した。褐炭Ｍ及びバイオマスＢ１は質量比で１：１の割合で混合した。
【００８２】
参考例１では、改質対象物を褐炭Ｍとした。ベース混合炭を９０質量％、褐炭Ｍから抽出した抽出固相成分Ｓを１０質量％の配合割合で配合した配合炭をコークス炉で乾留してコークスを製造し、コークス強度を測定した。
【００８３】
参考例２では、改質対象物を褐炭Ｍとした。ベース混合炭を９０質量％、褐炭Ｍから抽出した抽出固相成分Ｄ及びＳを１０質量％の配合割合で配合した配合炭をコークス炉で乾留してコークスを製造し、コークス強度を測定した。
【００８４】
参考例３では、改質対象物を褐炭Ｍとした。ベース混合炭を９０質量％、褐炭Ｍから抽出した抽出固相成分Ｒ及びＳを１０質量％の配合割合で配合した配合炭をコークス炉で乾留してコークスを製造し、コークス強度を測定した。
【００８５】
参考例４では、改質対象物を褐炭Ｍとした。ベース混合炭を９０質量％、褐炭Ｍから抽出した抽出固相成分Ｄを１０質量％の配合割合で配合した配合炭をコークス炉で乾留してコークスを製造し、コークス強度を測定した。
【００８６】
参考例５では、改質対象物を褐炭Ｍとした。ベース混合炭を９０質量％、褐炭Ｍから抽出した抽出固相成分Ｒを１０質量％の配合割合で配合した配合炭をコークス炉で乾留してコークスを製造し、コークス強度を測定した。
【００８７】
参考例６では、改質対象物をバイオマスＢ１とした。ベース混合炭を９０質量％、バイオマスＢ１から抽出した抽出固相成分Ｒを１０質量％の配合割合で配合した配合炭をコークス炉で乾留してコークスを製造し、コークス強度を測定した。
【００８８】
参考例７では、改質対象物をバイオマスＢ２とした。ベース混合炭を９０質量％、バイオマスＢ２から抽出した抽出固相成分Ｒを１０質量％の配合割合で配合した配合炭をコークス炉で乾留してコークスを製造し、コークス強度を測定した。
【００８９】
参考例８では、改質対象物をバイオマスＢ３とした。ベース混合炭を９０質量％、バイオマスＢ３から抽出した抽出固相成分Ｒを１０質量％の配合割合で配合した配合炭をコークス炉で乾留してコークスを製造し、コークス強度を測定した。
【００９０】
参考例９では、改質対象物を褐炭Ｍ及びバイオマスＢ１とした。ベース混合炭を９０質量％、褐炭Ｍ及びバイオマスＢ１の混合物から抽出した抽出固相成分ＲＢを１０質量％の配合割合で配合した配合炭をコークス炉で乾留してコークスを製造し、コークス強度を測定した。褐炭Ｍ及びバイオマスＢ１は質量比で１：１の割合で混合した。
【００９１】
参考例１０では、改質対象物を褐炭Ｍ及びバイオマスＢ２とした。ベース混合炭を９０質量％、褐炭Ｍ及びバイオマスＢ２の混合物から抽出した抽出固相成分ＲＢを１０質量％の配合割合で配合した配合炭をコークス炉で乾留してコークスを製造し、コークス強度を測定した。褐炭Ｍ及びバイオマスＢ２は質量比で１：１の割合で混合した。
【００９２】
比較例１では、褐炭Ｍを未改質の状態で配合炭として使用した。ベース混合炭を９０質量％、褐炭Ｍを１０質量％の配合割合で配合した配合炭をコークス炉で乾留してコークスを製造し、コークス強度を測定した。
【００９３】
比較例２では、バイオマスＢ１を未改質の状態で配合炭として使用した。ベース混合炭を９０質量％、バイオマスＢ１を１０質量％の配合割合で配合した配合炭をコークス炉で乾留してコークスを製造し、コークス強度を測定した。
【００９４】
比較例３では、バイオマスＢ２を未改質の状態で配合炭として使用した。ベース混合炭を９０質量％、バイオマスＢ２を１０質量％の配合割合で配合した配合炭をコークス炉で乾留してコークスを製造し、コークス強度を測定した。
【００９５】
比較例４では、バイオマスＢ３を未改質の状態で配合炭として使用した。ベース混合炭を９０質量％、バイオマスＢ３を１０質量％の配合割合で配合した配合炭をコークス炉で乾留してコークスを製造し、コークス強度を測定した。
【００９６】
比較例５では、褐炭Ｍ及びバイオマスＢ１を未改質の状態で配合炭として使用した。ベース混合炭を９０質量％、褐炭Ｍ及びバイオマスＢ１の混合物を１０質量％の配合割合で配合した配合炭をコークス炉で乾留してコークスを製造し、コークス強度を測定した。褐炭Ｍ及びバイオマスＢ１は質量比で１：１の割合で混合した。
【００９７】
比較例６では、褐炭Ｍ及びバイオマスＢ２を未改質の状態で配合炭として使用した。ベース混合炭を９０質量％、褐炭Ｍ及びバイオマスＢ２の混合物を１０質量％の配合割合で配合した配合炭をコークス炉で乾留してコークスを製造し、コークス強度を測定した。褐炭Ｍ及びバイオマスＢ２は質量比で１：１の割合で混合した。
【００９８】
比較例７では、ベース混合炭のみからなる配合炭をコークス炉で乾留してコークスを製造し、コークス強度を測定した。
【００９９】
発明例１及び比較例７を比較参照して、バイオマスＢ１を改質することにより得られる抽出固相成分Ｓをベース混合炭に添加することにより、配合炭の全てをベース混合炭とした場合よりもコークス強度が向上することがわかった。発明例２及び比較例７を比較参照して、バイオマスＢ２を改質することにより得られる抽出固相成分Ｓをベース混合炭に添加することにより、配合炭の全てをベース混合炭とした場合よりもコークス強度が向上することがわかった。発明例３及び比較例７を比較参照して、バイオマスＢ３を改質することにより得られる抽出固相成分Ｓをベース混合炭に添加することにより、配合炭の全てをベース混合炭とした場合よりもコークス強度が向上することがわかった。
【０１００】
発明例４及び比較例７を比較参照して、褐炭Ｍ及びバイオマスＢ１からなる混合物を改質することにより得られる抽出固相成分ＳＢをベース混合炭に添加することにより、配合炭の全てをベース混合炭とした場合よりもコークス強度が向上することがわかった。発明例５及び比較例７を比較参照して、褐炭Ｍ及びバイオマスＢ１からなる混合物を改質することにより得られる抽出固相成分ＳＢをベース混合炭に添加することにより、配合炭の全てをベース混合炭とした場合よりもコークス強度が向上することがわかった。したがって、抽出固相成分ＳＢは、コークス製造用の配合炭として極めて有用であることが証明された。
【０１０１】
発明例６及び比較例７を比較参照して、バイオマスＢ１を改質することにより得られる混合固相成分Ｓ＋Ｄをベース混合炭に添加することにより、配合炭の全てをベース混合炭とした場合よりもコークス強度が向上することがわかった。発明例７及び比較例７を比較参照して、バイオマスＢ２を改質することにより得られる混合固相成分Ｓ＋Ｄをベース混合炭に添加することにより、配合炭の全てをベース混合炭とした場合よりもコークス強度が向上することがわかった。発明例８及び比較例７を比較参照して、バイオマスＢ３を改質することにより得られる混合固相成分Ｓ＋Ｄをベース混合炭に添加することにより、配合炭の全てをベース混合炭とした場合よりもコークス強度が向上することがわかった。
【０１０２】
発明例９及び比較例７を比較参照して、褐炭Ｍ及びバイオマスＢ１の混合物を改質することにより得られる混合固相成分ＳＢ＋ＤＢをベース混合炭に添加することにより、配合炭の全てをベース混合炭とした場合よりもコークス強度が向上することがわかった。発明例１０及び比較例７を比較参照して、褐炭Ｍ及びバイオマスＢ２の混合物を改質することにより得られる混合固相成分ＳＢ＋ＤＢをベース混合炭に添加することにより、配合炭の全てをベース混合炭とした場合よりもコークス強度が向上することがわかった。したがって、混合固相成分ＳＢ＋ＤＢは、コークス製造用の配合炭として極めて有用であることが証明された。
【０１０３】
発明例１１及び比較例７を比較参照して、バイオマスＢ１を改質することにより得られる混合固相成分Ｓ＋Ｒをベース混合炭に添加することにより、配合炭の全てをベース混合炭とした場合よりもコークス強度が向上することがわかった。発明例１２及び比較例７を比較参照して、バイオマスＢ２を改質することにより得られる混合固相成分Ｓ＋Ｒをベース混合炭に添加することにより、配合炭の全てをベース混合炭とした場合よりもコークス強度が向上することがわかった。発明例１３及び比較例７を比較参照して、バイオマスＢ３を改質することにより得られる混合固相成分Ｓ＋Ｒをベース混合炭に添加することにより、配合炭の全てをベース混合炭とした場合よりもコークス強度が向上することがわかった。
【０１０４】
発明例１４及び比較例７を比較参照して、褐炭Ｍ及びバイオマスＢ１の混合物を改質することにより得られる混合固相成分ＳＢ＋ＲＢをベース混合炭に添加することにより、配合炭の全てをベース混合炭とした場合よりもコークス強度が向上することがわかった。発明例１５及び比較例７を比較参照して、褐炭Ｍ及びバイオマスＢ２の混合物を改質することにより得られる混合固相成分ＳＢ＋ＲＢをベース混合炭に添加することにより、配合炭の全てをベース混合炭とした場合よりもコークス強度が向上することがわかった。したがって、混合固相成分ＳＢ＋ＲＢは、コークス製造用の配合炭として極めて有用であることが証明された。
【０１０５】
発明例１６及び比較例７を比較参照して、バイオマスＢ１を改質することにより得られる抽出固相成分Ｄをベース混合炭に添加することにより、配合炭の全てをベース混合炭とした場合と同様のコークス強度が得られることがわかった。発明例１７及び比較例７を比較参照して、バイオマスＢ２を改質することにより得られる抽出固相成分Ｄをベース混合炭に添加することにより、配合炭の全てをベース混合炭とした場合よりもコークス強度が向上することがわかった。発明例１８及び比較例７を比較参照して、バイオマスＢ３を改質することにより得られる抽出固相成分Ｄをベース混合炭に添加することにより、配合炭の全てをベース混合炭とした場合のコークス強度に近いレベルのコークス強度が得られることがわかった。
【０１０６】
発明例１９及び比較例７を比較参照して、褐炭Ｍ及びバイオマスＢ１からなる混合物を改質することにより得られる抽出固相成分ＤＢをベース混合炭に添加することにより、配合炭の全てをベース混合炭とした場合よりもコークス強度が向上することがわかった。発明例２０及び比較例７を比較参照して、褐炭Ｍ及びバイオマスＢ２からなる混合物を改質することにより得られる抽出固相成分ＤＢをベース混合炭に添加することにより、配合炭の全てをベース混合炭とした場合と同等のコークス強度が得られることがわかった。したがって、抽出固相成分ＤＢは、コークス製造用の配合炭として極めて有用であることが証明された。
【０１０７】
このように、安価なバイオマス、バイオマス及び褐炭からなる混合物を本実施例の方法で改質し、強粘結炭及び非微粘結炭の一部と置換することにより、高強度のコークスが得られることがわかった。
【０１０８】
発明例１、発明例６、発明例１１、発明例１６及び比較例２を比較参照して、バイオマスＢ１をそのまま添加するよりも、改質したほうがよりコークス強度が向上することがわかった。発明例２、発明例７、発明例１２、発明例１７及び比較例３を比較参照して、バイオマスＢ２をそのまま添加するよりも、改質したほうがよりコークス強度が向上することがわかった。発明例３、発明例８、発明例１３、発明例１８及び比較例４を比較参照して、バイオマスＢ３をそのまま添加するよりも、改質したほうがよりコークス強度が向上することがわかった。
【０１０９】
発明例４、発明例９、発明例１４、発明例１９及び比較例５を比較参照して、褐炭Ｍ及びバイオマスＢ１の混合物をそのまま添加するよりも、改質したほうがよりコークス強度が向上することがわかった。発明例５、発明例１０、発明例１５、発明例２０及び比較例６を比較参照して、褐炭Ｍ及びバイオマスＢ２の混合物をそのまま添加するよりも、改質したほうがよりコークス強度が向上することがわかった。
【０１１０】
ここで、参考例１乃至５に示すように、褐炭Ｍを上記実施形態に示す改質方法で改質することにより、コークス強度向上効果に優れる抽出固相成分Ｓを得ることができる。褐炭Mから抽出される抽出固相成分Ｓのコークス強度向上効果は、バイオマスＢ１、バイオマスＢ２、バイオマスＢ３、褐炭Ｍ＋バイオマスＢ１、褐炭Ｍ＋バイオマスＢ２からそれぞれ得られる抽出固相成分Ｓ、ＳＢのそれとほぼ同様である。
【０１１１】
しかしながら、本発明者は、改質対象物を褐炭からバイオマス、バイオマス＋褐炭に変更することにより、コークス強度向上効果に優れた良質成分である抽出固相成分Ｓの抽出率が向上することを発見した。その理由は、バイオマスは褐炭と比べて、高分子高次構造が未発達であるため、加熱溶剤処理により、分子構造が容易に緩和されて、軽質成分が抽出されやすいためだと考えられる。
【０１１２】
表２は、褐炭Ｍ、バイオマスＢ１、バイオマスＢ２、バイオマスＢ３、褐炭Ｍ＋バイオマスＢ１、褐炭Ｍ＋バイオマスＢ２をそれぞれ乾燥させ、その後改質することにより得られる固相成分Ｓ、ＳＢ、Ｄ、ＤＢ、Ｒ、ＲＢの各抽出率を示している。褐炭＋バイオマス（計算）は、褐炭及びバイオマスをそれぞれ単独処理した場合の抽出率を質量比で加重平均したときの回収率を示している。なお、表２の数値の単位は質量％である。
【０１１３】
【表２】
0005803860.tif 000003
【０１１４】
表２を参照して、改質対象物を褐炭MからバイオマスB１〜B３に変更することにより、抽出固相成分Sの抽出率が大幅に上昇した。改質対象物を褐炭Mからバイオマス＋褐炭に変更することにより、抽出固相成分SＢの抽出率が大幅に上昇した。バイオマスＢ１と褐炭Ｍとを混合して抽出処理をすることにより、固相成分ＳＢの回収率（２８質量％）は加重平均から計算される抽出率（２２質量％）よりも高くなった。バイオマスＢ２と褐炭Ｍとを混合して抽出処理をすることにより、固相成分ＳＢの回収率（２８質量％）は加重平均から計算される抽出率（２３質量％）よりも高くなった。計算値に比べて固相成分ＲＢの回収率が低下し、その他（ガス、タール、水）の回収率が上昇していることから、バイオマスと褐炭とを混合して抽出処理することにより、低分子化（軽質化）が促進されていると考えられる。これは、バイオマスの加熱溶剤処理により抽出された低分子成分が褐炭と相互作用を起こし、褐炭の高分子高次構造の緩和を促進したためと考えられる。
【０１１５】
（実施例２）
実施例２では、表１に示す抽出固相成分Ｄ、抽出固相成分ＤＢの燃焼性について評価を行った。抽出固相成分Ｄ、抽出固相成分ＤＢは実施例１と同様の方法でバイオマスＢ１、バイオマスＢ２、バイオマスＢ３、褐炭ＭおよびバイオマスＢ１の混合物、褐炭ＭおよびバイオマスＢ２の混合物から抽出した。また、抽出固相成分Ｄ、抽出固相成分ＤＢをそれぞれ炭化した炭化抽出固相成分Ｄｃ、炭化抽出固相成分ＤＢｃについても燃焼性の評価を行った。炭化は、キルンを用いて７５０℃で処理を行った。比較例として、褐炭Ｍから抽出された抽出石炭Ｄ、抽出石炭Ｄを炭化した炭化抽出石炭Ｄｃを使用した。
【０１１６】
（ｉ）熱天秤を用いた反応開始温度、及び、反応速度最大温度の評価試験
まず、熱天秤に、所定の粒度（０．１５−０．２５ｍｍ）に調整した上記各試料を、所定の質量（１０−２０ｍｇ）入れ、空気雰囲気中で昇温して、質量減少を測定した。そして、質量減少率が安定して０．００２（１／ｍｉｎ）を超える温度を反応開始温度と定義して評価した。
【０１１７】
また、質量減少曲線の傾きが最大となる温度（単位時間あたりの質量減少が最大となる温度）を、反応速度最大温度と定義して評価した。
【０１１８】
（ｉｉ）焼結鍋試験評価（焼結プロセスにおける生産率、歩留まりの評価試験）
直径３０ｃｍ、層高６０ｃｍの焼結試験装置を用いて、所定の配合原料で焼結鉱を製造する試験を実施した。上記各試料は、原料鉄鉱石に対してそれぞれ４質量％となるように配合して配合原料とした。この配合原料を焼結試験装置内に６０ｃｍ高さまで装入したのち、原料層の表層の固体燃料にプロパンガスバーナーで９０秒間点火する操作を行った。その後、１５ｋＰａの一定負圧で下方へ空気を吸引しながら焼結反応を行った。一連の焼結処理が完了した焼結体を、十分に冷却した後、２ｍ高さから４回落下させて破砕し、５ｍｍ以上の粒度を有するものを焼結鉱として回収した。このマテリアルバランスから焼結鉱の生産率および歩留まりを測定した。ここで生産率は、焼結体の質量を試験装置面積と焼成時間で除して求め、単位時間単位面積あたりの焼結体量としてt/d/m2で表す。また、歩留まりは、装入質量に対する回収焼結鉱（＋５ｍｍ）の割合により定義した。
【０１１９】
評価は、生産率、製品歩留まりで行い、褐炭単独の改質物（比較例）の生産率及び歩留まりを基準とし、比較例より優れている場合を○で評価し、比較例より非常に優れている場合を◎で評価した。評価試験結果を表３に示す。
【０１２０】
【表３】
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【０１２１】
表３に示すように、バイオマス単独の抽出固相成分Ｄ、バイオマス＋褐炭混合物の抽出固相成分ＤＢは、粉コークスに比べて反応開始温度が低く、反応速度最大温度が低く、優れた燃焼性能を有していることがわかった。また、バイオマス単独の炭化抽出固相成分Ｄｃ、バイオマス＋褐炭混合物の炭化抽出固相成分ＤＢｃも、粉コークスに比べて反応開始温度が低く、反応速度最大温度が低く、優れた燃焼性能を有していることがわかった。
【０１２２】
さらに、混合固相成分Ｄ＋Ｒ、混合固相成分ＤＢ＋Ｒ、炭化混合固相成分（Ｄ＋Ｒ）ｃ、炭化混合固相成分（ＤＢ＋Ｒ）ｃも、粉コークスに比べて反応開始温度が低く、反応速度最大温度が低く、優れた燃焼性能を有していることがわかった。ちなみに、混合固相成分Ｄ＋Ｒ、混合固相成分ＤＢ＋Ｒ、炭化混合固相成分（Ｄ＋Ｒ）ｃ、炭化混合固相成分（ＤＢ＋Ｒ）ｃのいずれも、混合物の質量比は１：１である。
【０１２３】
また、混合固相成分ＤＢ＋ＲＢ、炭化混合固相成分（ＤＢ＋ＲＢ）ｃは、燃焼性に優れた抽出固相成分ＤＢ、炭化抽出固相成分ＤＢｃを含むため、当然に燃焼性能に優れることも、別途、確認している。
【０１２４】
したがって、抽出固相成分Ｄ、炭化抽出固相成分Ｄｃ、抽出固相成分ＤＢ、炭化抽出固相成分ＤＢｃ、混合固相成分Ｄ＋Ｒ、混合固相成分ＤＢ＋Ｒ、炭化混合固相成分（Ｄ＋Ｒ）ｃ、炭化混合固相成分（ＤＢ＋Ｒ）ｃ、混合固相成分ＤＢ＋ＲＢ、炭化混合固相成分（ＤＢ＋ＲＢ）ｃは、焼結鉱製造用固体燃料および高炉羽口吹込み用還元材として好適に用いることができる。
【０１２５】
また、焼結鍋試験から、固体燃料として、抽出固相成分Ｄ、抽出固相成分ＤＢ、混合固相成分Ｄ＋Ｒ、混合固相成分ＤＢ＋Ｒを用いることで、粉コークスと比べて生産率及び成品歩留が向上することが判った。なお、混合固相成分ＤＢ＋ＲＢを用いることで、粉コークスと比べて生産率及び成品歩留が向上することも、別途、確認している。また、固体燃料として、炭化抽出固相成分Ｄｃ、炭化抽出固相成分ＤＢｃ、炭化混合固相成分（Ｄ＋Ｒ）ｃ、炭化混合固相成分（ＤＢ＋Ｒ）ｃを用いることで、粉コークスと比べてさらに生産率及び成品歩留が向上することが判った。なお、炭化混合固相成分（ＤＢ＋ＲＢ）ｃを用いることで、粉コークスと比べて生産率及び成品歩留が向上することも、別途、確認している。
【０１２６】
従って、抽出固相成分Ｄ、炭化抽出固相成分Ｄｃ、抽出固相成分ＤＢ及び炭化抽出固相成分ＤＢｃ、混合固相成分Ｄ＋Ｒ、混合固相成分ＤＢ＋Ｒ、炭化混合固相成分（Ｄ＋Ｒ）ｃ、炭化混合固相成分（ＤＢ＋Ｒ）ｃ、混合固相成分ＤＢ＋ＲＢ及び炭化混合固相成分（ＤＢ＋ＲＢ）ｃを焼結鉱製造プロセスの固体燃料として使用することにより、焼結鉱の生産率を向上させることができる。
【符号の説明】
【０１２７】
１１  バイオマス槽
１２  溶剤槽
１３  混合工程
１４  加圧加熱工程
１５  第１分離工程
１６  冷却工程
１７  第２分離工程
１８  第３分離工程
【図１】
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【図２】
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【図３】
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