(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微粉炭とバインダーとを混練して混練物を生成する混練工程と、前記混練物を塊成する塊成工程とを含み、前記混練工程において、１００℃以上、２００℃以下に加熱された前記微粉炭を混練容器内に供給し、前記混練容器内に水分を供給することで、前記微粉炭に内包された気体を脱気し、前記水分が水蒸気であり、その水蒸気の温度が前記混練容器内の前記微粉炭の温度の±２０℃以内であることを特徴とする塊成炭の製造方法。
【請求項２】
前記微粉炭に対する前記水蒸気の供給量が、０．３ｋｇ／ｔｏｎ〜２０．０ｋｇ／ｔｏｎであることを特徴とする請求項１に記載の塊成炭の製造方法。
【請求項３】
前記混練容器として、中空筒状の容器本体と、前記容器本体の長手方向の一端側に配置された微粉炭導入口と、前記容器本体の長手方向の他端側に配置された混練物導出口と、前記容器本体内に設置され、前記微粉炭を混練しつつ前記微粉炭を前記微粉炭導入口から前記混練物導出口に向けて搬送するスクリューとを有するものが用いられ、前記水分を前記容器本体内の気体流れ方向の上流位置の容器本体上部から供給することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の塊成炭の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粉炭とバインダーとの混練物を塊成してなる塊成炭の製造方法において、混練物に内包する気体の脱気を促進させて、高密度、高強度の塊成炭を安定して製造する塊成炭の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高炉に装入されるコークスは、石炭を乾燥すると共に粗粒炭と微粉炭に分級し、分級した微粉炭を塊成化して塊成炭とし、この塊成炭と前記分級した粗粒炭とを共にコークス炉に装入して乾留することによって製造されている。この塊成炭は、一般に、微粉炭とバインダーとを混練容器内で混練して混練物を生成し、得られた混練物を混練容器から塊成機に供給して加圧塊成する方法によって製造されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、コークス炉での乾留時間を短縮してコークス炉の生産性を向上するために、８０〜３５０℃に加熱した微粉炭にバインダーを添加して塊成化する技術が提案されている。
また、特許文献２には、微粉炭に、タール滓を混合した石油系バインダーを添加するとともに、蒸気を吹き込んで前記微粉炭及びバインダーを加熱（６０℃程度）し、バインダーの粘性を良好にして混練性を向上して、加圧成形する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００６／１２１２１３号
【特許文献２】特開昭５８−１１１８９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１の様に、加熱された微粉炭、特に、１００℃以上に加熱された微粉炭は、特許文献２に記載の６０℃程度に加熱された微粉炭に比べて含水率が大幅に低くなる。この様な低含水率で高温の微粉炭にバインダーを添加して混練したとしても、水の表面張力による微粉炭同士の結合が得られないため、微粉炭の粒子表面に付着したバインダーを十分に混練できず、微粉炭相互間に内包された気体（キャリア用Ｎ２ガス）の脱気がなされない虞が高い。
【０００６】
この脱気が不十分で、多くの前記気体を内包した状態で塊成ロールにより圧下して塊成化しても、その気体の影響で充分に圧密出来ずに所定の密度、強度の塊成炭を安定して製造できない問題があった。塊成炭が所定の密度、強度を有するものでないと、塊成炭を乾留して得られたコークスの強度が不十分となる恐れがある。
【０００７】
なお、特許文献２では、混練容器内に蒸気を吹き込んでいるものの、微粉炭の温度が６０℃程度であることから混練容器内に供給される微粉炭の水分が高く、該混練容器内で混錬中に微粉炭の表面にバインダーが充分に付着することから、塊成炭の密度、強度低下の問題はなかった。
【０００８】
本発明は、１００℃以上、２００℃以下に加熱された微粉炭を混練容器で混錬後、該混練物に内包する前記気体の脱気を促進させて、所定の密度、強度の塊成炭を安定して製造する方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記課題を解決するために、混練時及び塊成時における混練物に内包する前記気体（キャリア用Ｎ２ガス）の脱気に着目して鋭意検討を重ねた。その結果、微粉炭とバインダーの混練時に、混練容器内に水分（水蒸気又は水）を供給することにより、混練物に内包された前記気体の脱気を促進して、密度、強度の高い塊成炭を安定して塊成できることを見出した。
本発明の要旨は、以下のとおりである。
【００１０】
（１）微粉炭とバインダーとを混練して混練物を生成する混練工程と、前記混練物を塊成する塊成工程とを含み、前記混練工程において、１００℃以上、２００℃以下に加熱された前記微粉炭を混練容器内に供給し、前記混練容器内に水分を供給することで、前記微粉炭に内包された気体を脱気し、前記水分が水蒸気であり、その水蒸気の温度が前記混練容器内の前記微粉炭の温度の±２０℃以内であることを特徴とする塊成炭の製造方法。
（２）前記微粉炭に対する前記水蒸気の供給量が、０．３ｋｇ／ｔｏｎ〜２０．０ｋｇ／ｔｏｎであることを特徴とする（１）に記載の塊成炭の製造方法。
（３）前記混練容器として、中空筒状の容器本体と、前記容器本体の長手方向の一端側に配置された微粉炭導入口と、前記容器本体の長手方向の他端側に配置された混練物導出口と、前記容器本体内に設置され、前記微粉炭を混練しつつ前記微粉炭を前記微粉炭導入口から前記混練物導出口に向けて搬送するスクリューとを有するものが用いられ、前記水分を前記容器本体内の気体流れ方向の上流位置の容器本体上部から供給することを特徴とする（１）又は（２）に記載の塊成炭の製造方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、１００℃以上、２００℃以下に加熱された微粉炭を混練容器内に供給しつつ、混練容器内に水分を供給することで、微粉炭相互間に内包された気体を脱気することが出来、密度、強度の高い塊成炭を安定して製造することが可能となる。
また、混練容器内に供給する水蒸気の温度を微粉炭の温度と同程度、即ち、「微粉炭の温度±２０℃」とすることにより、微粉炭を局部的に大幅に加熱又は冷却することがないので均質な塊成炭の製造が可能となり、好ましい。
【００１２】
また、混練容器内に供給する水蒸気の供給量を０．３〜２０．０ｋｇ／ｔｏｎ、より好ましくは０．８〜１０ｋｇ／ｔｏｎとすることにより、経済的に、かつ、確実に微粉炭相互間に内包された気体を脱気でき、安定した塊成炭の製造が可能になるので好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の塊成炭の製造方法に用いる塊成炭の混練塊成装置の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明を適用した実施形態について詳細に説明する。
図１に示す塊成炭の混練塊成装置は、Ｎ２ガスをキャリアガスとして搬送されてきた微粉炭を貯留する分配槽１と、分配槽１の下流に配置された混練容器５と、混練容器５に水蒸気を供給する水蒸気供給管２と、混練容器５にバインダーを供給するバインダー供給管３と、混練容器５の下流に配置された塊成ロール６と、を有している。
【００１５】
分配槽１は、所定の温度の微粉炭を、混練容器５に連続的に供給するものである。分配槽１には、１００℃〜２００℃に加熱された微粉炭が収容されている。分配槽１から混練容器５にロータリーバルブ（図示せず）を介して供給される微粉炭は、キャリアガスの一部を内包した状態で供給される。
【００１６】
混練容器５は、分配槽１から連続的に切出して供給された微粉炭とバインダーとを混練して混練物を生成し、混練物を塊成ロール６に連続的に供給するものである。混練容器５は、中空筒状の容器本体５ａと、容器本体５ａの長手方向の一端側に配置され、前記分配槽１からの微粉炭を導入する微粉炭導入口５ｃと、容器本体５ａの長手方向の他端側に配置された微粉炭導出口５ｄと、容器本体５ａ内に設置され、微粉炭を混練しつつ微粉炭を微粉炭導入口５ｃから微粉炭導出口５ｄに向けて搬送する所謂二軸型のスクリュー５ｂと、混練物導出口５ｄに設けられ、混練物をスクリュー５ｆで塊成ロール６に供給する混練物供給部５ｇとを有している。
【００１７】
水蒸気供給管２は、所定の圧力および温度の水蒸気を、所定の供給量で混練容器５に連続して供給するものである。図１に示すように、水蒸気供給管２の先端には、蒸気ノズル２ａが備えられている。蒸気ノズル２ａは、混練容器５内に配置され、混練器５の容器本体５ａの長手方向中央よりも微粉炭導入口５ｃ側位置の上部に、容器本体５ａ内に突き出して配置されている。
【００１８】
また、バインダー供給管３は、バインダーを所定（例えば、微粉炭に対して８〜１０質量％程度）の供給量で混練容器５に連続して供給するものである。図１に示すように、バインダー供給管３の先端には、バインダーを霧状に噴霧するバインダーノズル３ａが備えられている。バインダーノズル３ａは、混練容器５内に配置され、混練容器５の容器本体５ａの長手方向中央よりも微粉炭導入口５ｃ側の位置の上部に、容器本体５ａ内に突き出して配置されている。
【００１９】
なお、図１に示す混練塊成装置では、蒸気ノズル２ａがバインダーノズル３ａと別々に間隔を持って設置されているものを例に挙げて説明するが、バインダーノズルと蒸気ノズルとは前後入れ換えて設置してもよく、また、接触した状態で設置してもよい。
【００２０】
なお、蒸気ノズル２ａの設置されている位置は、混練容器内に配置されていればよい。また、蒸気ノズル２ａの設置位置は、図１に示すように１箇所であってもよいが、微粉炭に内包された気体をより多く蒸気に置換できるように２箇所以上あってもよい。なお、蒸気ノズル２ａが２箇所以上設置されている場合、容器本体５ａの長手方向の位置は、全て一緒であってもよいし、異なるものが含まれていてもよい。
【００２１】
また、蒸気ノズル２ａは、混練容器５の容器本体５ａ内に供給された微粉炭が、混練物とされて微粉炭導出口５ｄから導出されるまでの時間のうち、微粉炭に内包された気体を脱気させる時間を十分に確保できるように、混練器５の容器本体５ａ内の気体流れ方向の上流位置に設けられていることが好ましい。なお、微粉炭に内包された気体を十分に脱気できる場合には、蒸気ノズル２ａは、容器本体５ａ内の気体流れ方向の下流位置に設けられていてもよい。
【００２２】
また、蒸気ノズル２ａは、容器本体５ａの上部又は下部に設けることができるが、上部の方が、微粉炭もしくは混練物に内包された気体を均一に蒸気に置換できる点で好ましい。
この様にして、混練容器５の容器本体５ａ内に供給された水蒸気により、微粉炭相互間に内包されて混練容器５内に供給された気体（Ｎ２ガス）を希釈し、微粉炭を混錬することによって、微粉炭相互間に内包された気体の一部が水蒸気に置き換わる、即ち、該気体の一部が脱気される。そして、前記混練物が下記塊成ロール６で圧下されることで、混練物に内包された水蒸気が塊成ロール６の圧下力で液化する。これにより、その体積が大幅に低減することにより微粉炭が圧密される。
【００２３】
塊成ロール６は、一対の円柱状の平ロールを有するものであり、混練容器５の下流に配置されている。塊成ロール６は、混練容器５の混練物供給部５ｇから供給された混練物を一対の平ロール間を通過させて圧下（例えば、線圧３〜５ｔ／ｃｍ）することにより、混練物を塊成し、塊成炭を製造するものである。
【００２４】
本実施形態の塊成炭の製造方法においては、図１に示す混練塊成装置を用いて、微粉炭とバインダー（例えば、特開２００４−１４９６４７号公報に提案の石炭系ピッチ）とを混練して混練物を生成する混練工程と、混練物を塊成する塊成工程とを行う。そして、混練工程において、１００℃以上、２００℃以下に加熱された微粉炭を混練容器５内に供給し、混練容器５内に蒸気ノズル２ａから水蒸気を供給しつつ、バインダーノズル３ａから微粉炭にバインダーを供給する。
【００２５】
本実施形態では、図１に示すように、混練工程において分配槽１から混練容器５に１００℃以上、２００℃以下に加熱された微粉炭を連続して供給する。微粉炭は、コークス原料となる塊成炭に用いられる微粉炭（例えば０．６ｍｍ以下）を１００℃以上、２００℃以下、好ましくは１３０℃以上、１７０℃以下に加熱したものである。１００℃以上、２００℃以下に加熱された微粉炭を用いることで、混練して塊成することにより高温の塊成炭が得られるので、高温の塊成炭をコークス炉に装入して、コークス炉での乾留を効率よく行うことが可能となる。
【００２６】
水蒸気は、図１に示すように、水蒸気供給管２から蒸気ノズル２ａを介して混練容器５内に連続して供給する。水蒸気の温度は、混練容器５内における微粉炭の温度の±２０℃以内であることが好ましい。具体的には、微粉炭の温度が、例えば、１５０℃の場合には１５０℃±２０℃である。水蒸気の温度が上記±２０℃の範囲であると、微粉炭の温度に影響を与えることなく、微粉炭に内包された気体を十分に脱気できた混練物を生成することができ、所定の密度、強度の塊成炭を安定して塊成できる。
水蒸気の温度が上記範囲未満である場合、水蒸気を供給することによる微粉炭の温度の低下が顕著となり、微粉炭を加熱することによる効果が十分に得られなくなる恐れが生じる。また、水蒸気の温度が上記範囲を超える場合、バインダーの粘性が低下して混練が十分に行えない恐れがある。
また、上記水蒸気の温度は、混練容器５内における微粉炭の温度の±１０℃以内にすることが更に、好ましい。
【００２７】
水蒸気を供給した混練容器５内の圧力は、前後面設備内の圧力と同程度以上であることが好ましい。具体的には、混練容器５内の圧力は０．２ｋｐａ〜１．５ｋｐａの範囲内に維持することが好ましい。水蒸気を供給した混練容器５内の圧力が前後面設備内の圧力と同程度以上であるとき、前後面設備内の気体の流入を防ぐことができ、供給した水蒸気と微粉炭に内包された気体とを効果的に置き換えることができる。水蒸気を供給した混練容器内の圧力が前後面設備内の圧力より低いとき、前後面設備内から気体が流入し、水蒸気を供給しても流入した気体によって水蒸気が希釈されてしまい、供給した水蒸気と微粉炭に内包された気体とを効果的に置き換えることができない恐れがある。
【００２８】
水蒸気の供給量は、微粉炭１ｔｏｎに対して０．３ｋｇ以上、２０．０ｋｇ以下であることが好ましく、更に、より好ましくは０．８ｋｇ以上、１０ｋｇ以下である。水蒸気の供給量が上記範囲であると、微粉炭に内包された気体が十分に脱気された混練物を生成することができ、所定の密度、強度の塊成炭を安定して塊成できる。また、水蒸気の供給量が上記範囲未満であると、微粉炭に内包された気体を十分に脱気できない恐れがある。また、水蒸気の供給量が上記範囲を超えても、その効果は殆ど変わらないことから、エネルギー的に無駄になる。
【００２９】
混練工程を行うことにより得られた混練物は、図１に示すように、混練容器５の混練物供給部５ｇから塊成ロール６に供給され、一対のロール間を通過して圧下されることにより塊成されて所定の形状の塊成炭とされる。
【００３０】
本実施形態においては、微粉炭に内包された気体（Ｎ２ガス）の一部が水蒸気に置き換わった混練物が混練容器５から塊成ロール６に供給され、混練物に内包された水蒸気がロール圧下力で液化されることで、塊成中の塊成炭内に内包される気体（Ｎ２ガス）が少なくなるので、安定して所定の密度、強度の塊成炭を塊成できる。また、水蒸気の供給によって混練中の微粉炭を保温することができるので、塊成炭の放冷に伴う温度低下を抑制することができ、石炭の乾留を効率よく行える。
【００３１】
これに対し、例えば、微粉炭の含水率が低く、水蒸気を供給していない場合、混練工程を行うことにより得られた混練物には水蒸気を含まない気体が多く内包されているため、塊成工程において混練物が一対の塊成ロール間に噛み込まれても、混練物に内包された気体は液化しない。このため混練物の圧密化が阻害され、低密度、低強度の塊成炭となる。
【００３２】
なお、上記説明は、混練容器５内に水分として水蒸気を供給した例であるが、本発明は、これに限る事無く、水を供給しても良い。この場合には、混練容器５内に霧状に噴霧することが好ましく、この供給した水は微粉炭の熱で気化して水蒸気になるので、上記同様の作用、効果を奏する。なお、水の気化熱に相当する熱量だけ微粉炭の温度を高くする事が好ましい。
【００３３】
以下、本発明の実施例を、表１を参照して説明する。
本実施例においては、微粉炭とバインダーを混錬する混錬機として、二軸タイプで、パドル羽根を有するものを使用した。混錬機の混錬容器内に表１に示す微粉炭を供給した後、表１に示すバインダーと水蒸気とを順次添加して、３分間混錬した。そして、混錬した混錬物を塊成ロールにより線圧４ｋｇ／ｍｍ2、ロール回転数１０rｐｍで塊成し、表１に示す塊成炭を得た。
【００３４】
【表１】
0005673319.tif 000002
【００３５】
表１から判る様に、混錬容器内に水蒸気を供給して混錬した発明例１、４、５、７、８、参考例２、３、６は、塊成した塊成炭の圧潰強度、密度、歩留は何れも良好であった。
これに対し、混錬容器内に水蒸気を供給しなかった比較例の塊成炭は、圧潰強度、密度、歩留の何れも発明例に比較して悪いものであった。
【００３６】
尚、前記圧潰強度はｌ型試験機に塊成炭を供給して、６０ｒｐｍで１０分間回転させ、これを１ｍｍの篩で振るった後に於ける篩上物とｌ型試験機に供給した塊成炭の質量割合である。また、前記密度は大気中と水中での質量比である。更に、前記歩留は、１ｍｍの篩で振るった篩上物と篩に供給した塊成炭の質量割合である。
【符号の説明】
【００３７】
１・・・分配槽、２・・・水蒸気供給管、３・・・バインダー供給管、５・・・混練容器、６・・・塊成ロール。
【図１】
0005673319.tif 000003