(57)【要約】      （修正有）【課題】コークス炉壁・炉底煉瓦でのファイアライトの生成を抑制して、炭化室煉瓦の損傷を抑制し、かつ高炉用コークスとしての良好な冷間強度（ＤＩ）と反応後強度（ＣＳＲ）が得られる室式コークス炉によるフェロコークスの製造方法を提供する。【解決手段】炭化室炉頂部の炉幅方向において両炉壁側と中央部のそれぞれの装入口上方に貯留ホッパ５，６ーを配置し、かつ該貯留ホッパー下部に装入シュート５−１，６−１を設け、先行して、石炭を前記両炉壁側に配置した貯留ホッパーから装入シュート５−１、６−１を介して両炉壁近傍と炉底近傍に装入した後、予め乾燥により平均水分含有量を６質量％以下とした石炭と粉状鉄源の混合物を前記中央部に配置した貯留ホッパー７から装入シュート７−１を介して炭化室１に装入後、乾留してコークスを製造することを特徴とする室式コークス炉によるフェロコークスの製造方法。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化室炉頂部の炉幅方向において両炉壁側と中央部のそれぞれの装入口上方に貯留ホッパーを配置し、かつ該貯留ホッパー下部に装入シュートを設け、先行して、石炭を前記両炉壁側に配置した貯留ホッパーから装入シュートを介して両炉壁近傍と炉底近傍に装入した後、予め乾燥により平均水分含有量を６質量％以下とした石炭と粉状鉄源の混合物を前記中央部に配置した貯留ホッパーから装入シュートを介して炭化室に装入後、乾留してコークスを製造することを特徴とする室式コークス炉によるフェロコークスの製造方法。
【請求項２】
前記混合物における粉状鉄源の混合割合が２質量％以下、または、７０質量％以上であることを特徴とする請求項１記載の室式コークス炉によるフェロコークスの製造方法。
【請求項３】
前記コークスは一部還元された粉状鉄源を内包することを特徴とする請求項１または２記載の室式コークス炉によるフェロコークスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉用コークスの製造に関し、特に、高炉における燃料比低減を図るために一部還元された粉状鉄源を内包するフェロコークスを室式コークス炉で製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コークス炉によるフェロコークスの製造方法としては、シャフト炉での成型コークスの製造方法に準じた方法として、例えば、特許文献１で開示されているような、石炭と鉄鉱石の混合成型物を装入した石炭竪型乾留炉の乾留過程で発生する副生ガスで鉄鉱石を間接還元してフェロコークスを製造する方法や、特許文献２に開示されているような、移動層式竪型炉内に装入された粉石炭と粉鉄鉱石の混合成型物を高温還元性ガスで混合成型物中の石炭を乾留してフェロコークスを製造する方法がある。また、室式コークス炉によるフェロコークスの製造方法としては、特許文献３に開示されているように、予め粉状鉄源と石炭とでブリケット状に加工後、室式コークス炉で乾留する方法がある。更に、本発明者らが先に開発した特許文献４には、石炭を炭化室炉幅方向炉壁側に設けた石炭の装入口より石炭を装入すると共に、炭化室炉幅方向中央部に設けた石炭と粉状鉄源との混合物の装入口より当該混合物を装入し、かつ当該混合物の石炭と粉状鉄源とを一定比率、好ましくは粉状鉄源の混合比率が２質量％以下あるいは７０質量％以上で室式コークス炉に装入し、一部被還元された粉状鉄源を内包したコークスを製造するフェロコークスを製造する方法が提案されている。
【０００３】
しかしながら、特許文献１、特許文献２で提案された方法は、石炭と鉄鉱石の混合物を成型（ブリケット化）するための成型加工機、および、混合成型物を還元するためのシャフト炉の使用が前提となるため、それらの設備費の増加により経済的な方法とは言えず、また、特許文献３で提案された方法も、特許文献１、２と同様に、石炭と粉状鉄源の成型（ブリケット化）を必要とするため成型加工（ブリケット）設備が必要とされる経済性の問題がある。特許文献３は、室式コークス炉を用いてフェロコークスを製造する際に問題となる炭化室煉瓦と粉状鉄源の接触によるファイアライト（Ｆａｙａｌｉｔｅ：  ２Ｆｅ・ＳｉＯ２  ）生成、それによる炉底・炉壁煉瓦損傷を回避する手段としてブリケット化を採用するものである。しかし、ブリケット化だけでは接触面積は小さくできるものの、完全に粉状鉄源と煉瓦を非接触状態にすることは困難で、上記ファイアライト生成による煉瓦損傷の問題は依然として解決されていない。
【０００４】
一方、本発明者らが先に開発した特許文献４の方法は、炭化室の炉壁・炉底の煉瓦近傍に石炭層を形成し、粉状鉄源と炉壁・炉底煉瓦とが接触しないようにすることで煉瓦でのファイアライト（Ｆａｙａｌｉｔｅ：  ２Ｆｅ・ＳｉＯ２  ）生成を抑制するものであるが、粉状鉄源と石炭の装入を安定して制御することが困難であり安定して確実に煉瓦でのファイアライト生成を抑制できなかった。また、石炭中の粉状鉄源の偏析によりコークス強度が低下し高炉用コークスとしての必要強度が得られないことがあった。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭５９−７０７０５号公報
【特許文献２】
特開昭６２−２１４１１７号公報
【特許文献３】
特開昭６３−１３７９８９号公報
【特許文献４】
特開平１０−２８７８８３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の実状に鑑みて、室式コークス炉によりフェロコークスを製造する際に、炭化室の炉壁・炉底の煉瓦近傍に安定して石炭層を形成でき、粉状鉄源と炭化室の炉壁・炉底煉瓦とを非接触に維持することにより煉瓦でのファイアライトの生成を抑制して、炭化室煉瓦の損傷を抑制することができ、かつ高炉用コークスとしての良好な冷間強度（ＤＩ）と反応後強度（ＣＳＲ）が得られる室式コークス炉によるフェロコークスの製造方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その要旨は、以下のとおりである。
（１）炭化室炉頂部の炉幅方向において両炉壁側と中央部のそれぞれ装入口上方に貯留ホッパーを配置し、かつ該貯留ホッパー下部に装入シュートを設け、先行して、石炭を前記両炉壁側に配置した貯留ホッパーから装入シュートを介して両炉壁近傍と炉底近傍に装入した後、予め乾燥により平均水分含有量を６質量％以下とした石炭と粉状鉄源の混合物を前記中央部に配置した貯留ホッパーから装入シュートを介して炭化室に装入後、乾留してコークスを製造することを特徴とする室式コークス炉によるフェロコークスの製造方法。
（２）前記混合物における粉状鉄源の混合割合が２質量％以下、または、７０質量％以上であることを特徴とする上記（１）記載の室式コークス炉によるフェロコークスの製造方法。
（３）前記コークスは一部還元された粉状鉄源を内包することを特徴とする上記（１）または（２）記載の室式コークス炉によるフェロコークスの製造方法。
【０００８】
【発明の実施の形態】
通常、フェロコークスを室式コークス炉で製造する場合、粉状鉄源と炭化室煉瓦が接触し、その炭化室煉瓦表層の接触部においてファイアライト（Ｆａｙａｌｉｔｅ：  ２Ｆｅ・ＳｉＯ２  ）が生成し炉壁煉瓦が損傷を受けることが知られている。
【０００９】
このファイアライトの生成温度は１１７０℃程度であることが知られており、乾留中の炭化室炉壁煉瓦の表面温度が１１７０℃を超える場合に、炉壁煉瓦と粉状鉄源とが接触状態でファイアライトを生成して炉壁煉瓦損傷を引き起こす。
【００１０】
このファイアライト生成による炉壁煉瓦損傷を回避する方法として、本発明者らは、特許文献４で開示するように、石炭用の貯留ホッパーと、石炭と粉状鉄源との混合物の貯留ホッパーとを炭化室上に配置し、炭化室の炉幅方向炉壁部に設けた石炭の装入口より石炭を装入すると共に、炭化室の炉幅方向中心部に設けた石炭と粉状鉄源との混合物の装入口よりこの混合物を装入することにより、この混合物を装入して炭化室炉壁煉瓦近傍に石炭層を形成する方法、更に装入タイミングとして、装入初期に炉壁側への石炭の装入を先行させて炭化室炉底煉瓦近傍に石炭層を形成する方法を提案した。この方法により、本発明者らは、乾留時に粉状鉄源と炉壁煉瓦、更には、粉状鉄源と炉底煉瓦とを非接触状態にし、炉壁煉瓦、更には、炉底煉瓦でのファイアライト生成の抑制を狙ったが、以下のような問題が生じることが判った。
【００１１】
（１）炭化室上部に石炭用貯留ホッパーと、石炭と粉状鉄源との混合物用貯留ホッパーとを配置し、これらの貯留ホッパーを用いて、炭化室の炉幅方向両炉壁部側の装入口より石炭を装入すると共に、同中心部の装入口より上記混合物を装入する場合には、装入制御に制約があり、炭化室炉壁および炉底の煉瓦近傍に所定厚みの石炭層を安定して形成することが困難であり、煉瓦近傍に石炭と粉状鉄源との混合層形成され、煉瓦と粉状鉄源とが接触する部分が生じることがある。これは、石炭と粉状鉄源との比重による落下の奇跡および落下エネルギーが異なることによると考えられる。
【００１２】
（２）石炭と粉状鉄源の混合物中の水分含有量が高い場合に、粉状鉄源同士が塊状（擬似粒子化）になりやすく、混合物中に粉状鉄源が均一に分散されない。このような混合物をコークス炉で乾留した場合には、粉状鉄源は石炭に比べ膨張収縮率が大きく異なり、かつ形状は変化しないため、乾留過程で石炭粒子が軟化・膨張し、揮発成分が脱離した後、再固化する熱収縮過程（コークス化）で、石炭中の粉状鉄源の偏析部は、コークス塊内の亀裂発生の起点となり、粉状鉄源の偏析部が大きくなるほど、コークス塊内の亀裂が粗大化し、コークス冷間強度（ＤＩ）を低下させる傾向にあることが判った。
【００１３】
そこで、本発明者らは、上記課題を解決するために、さらに、実験などにより詳細な検討を行なった結果、上記（１）の課題については、炭化室上部に配置した石炭用貯留ホッパーと、石炭と粉状鉄源との混合物用貯留ホッパーとのそれぞれの下部に、さらに装入シュートを配置し、この装入シュートを介して、炭化室の炉幅方向両炉壁部側の装入口より石炭を装入すると共に、同中心部の装入口より上記混合物を装入する。これにより、炭化室炉壁および炉底の煉瓦近傍に所定厚みの石炭層を安定して形成することが可能となり、煉瓦近傍に石炭と粉状鉄源との混合層の形成は抑制されることが判った。本発明者らの実験によれば、装入シュートを介して装入することにより、装入シュートを用いない場合に比べて、炭化室炉壁および炉底の煉瓦近傍に形成される石炭層の厚みは約１．４倍とすることができることを確認している。
【００１４】
また、上記（２）の課題については、予め、石炭と粉状鉄源の混合物を乾燥し、混合物中の水分含有量を低減することにより、石炭中における粉状鉄源の偏析を抑制し、粉状鉄源を均一に分散させることにより乾留におけるコークス中の亀裂発生は抑制され、コークス強度を向上することができる。
【００１５】
これらによるコークス強度の向上効果を充分に得るためには、予め乾燥により、上記石炭と粉状鉄源の混合物中の水分含有量を６質量％以下にする必要があることが判った。
【００１６】
以上の理由から、本発明において、炭化室炉頂部の炉幅方向において両炉壁側と中央部のそれぞれ装入口上方に貯留ホッパーを配置し、かつ該貯留ホッパー下部に装入シュートを設け、先行して、石炭を前記両炉壁側に配置した貯留ホッパーから装入シュートを介して両炉壁近傍と炉底近傍に装入した後、予め乾燥により平均水分含有量を６質量％以下とした石炭と粉状鉄源の混合物を前記中央部に配置した貯留ホッパーから装入シュートを介して炭化室に装入することとする。
【００１７】
石炭と粉状鉄源の混合物中の平均水分含有量が６質量％以下になるまで石炭と粉状鉄源の混合物を乾燥する方法は、通常のコークス用原料炭を乾燥するために用いられている乾燥機が使用できる。この場合、石炭と粉状鉄源をそれぞれ乾燥機により乾燥後、混合して、石炭と粉状鉄源とすることも可能であるが、石炭と粉状鉄源を混合した後、乾燥機により乾燥する方が作業効率上好ましい。例えば、石炭と粉状鉄源を混合した後、乾燥機により乾燥する場合は、通常の石炭を乾燥するラインにおいて、乾燥機の装入口前のベルトコンベアに積載されている石炭上に粉状鉄源を所定割合配合することにより、作業効率を低下させずに、石炭と混合し、乾燥することができる。
【００１８】
また、本発明において、上記石炭と粉状鉄源の混合物における粉状鉄源の混合割合は、２質量％以下、または、７０質量％以上とするのが、好ましい。
【００１９】
本発明らは、装入炭に対して一定の比率で粉状鉄源を添加した後、その混合物を乾留試験炉（装入量：約３２０ｋｇ／ｃｈａｒｇｅ）で乾留したフェロコークスの強度を測定した結果、粉状鉄源の添加比率が２質量％以下、および７０質量％以上において、現状の高炉用コークスとしての冷間強度（ＤＩ）と反応後強度（ＣＳＲ）とともに、高炉における燃料比低減を実現できるフェロコークスを製造できることを確認している。
【００２０】
上記混合物中の粉状鉄源が２質量％以下では、乾留時に粉状鉄源を基点として発生するコークス内の亀裂によるコークス強度低下は見られず、現状の高炉用コークスとしての冷間強度（ＤＩ）と反応後強度（ＣＳＲ）を維持できる。また、上記混合物中の粉状鉄源の添加比率が７０質量％以上では、乾留時に部分還元した粉状鉄源がネットワークを形成してフェロコークスの強度の向上をもたらし、現状の高炉用コークスとして要求される冷間強度（ＤＩ）と反応後強度（ＣＳＲ）が得られることも確認されている。
【００２１】
以上の理由により、本発明において、石炭と粉状鉄源の混合物における粉状鉄源の混合割合を２質量％以下、または、７０質量％以上とした。
【００２２】
また、本発明において、石炭と粉状鉄源の混合物を乾燥設備で乾燥する際の条件は、特に限定する必要はなく、通常、石炭の嵩密度向上や乾留熱量の低減を図る目的でなわれている条件、例えば、８０℃〜９０℃の乾燥温度で乾燥し、含有水分を６質量％以下とする方法が用いられる。なお、上記乾燥設備は石炭と粉状鉄源を混合する混合器に後続して配置された通常の乾燥設備で乾燥することができる。
【００２３】
【実施例】
炉幅４５０ｍｍ、炉高１ｍ、炉長１ｍの乾留試験炉において、図１に示すように、炭化室炉壁２，３及び炉底４からなる炭化室１上のそれぞれの装入口（図示せず）上方に、石炭用貯留ホッパー５，６をそれぞれ炭化室幅方向炉壁側に設け、更に、石炭と粉状鉄源との混合物の貯留ホッパー７を炭化室幅方向中央部に設け、更に、上記石炭用貯留ホッパー５，６下部の装入部にそれぞれ装入シュート５−１，６−１を、また石炭と粉状鉄源との混合物の貯留ホッパー７下部の装入部に装入シュート７−１を取り付け、優先的に、石炭を石炭用貯留ホッパー５，６下部の装入シュート５−１，６−１から炭化室幅方向炉壁側２、および炭化室幅方向炉壁側３に沿って装入し、さらに炉底４に堆積するように装入した。次いで、石炭と粉状鉄源との混合物貯留ホッパー７下部の装入シュート７−１から炭化室幅方向中央部に堆積するように装入した。
【００２４】
上記石炭と粉状鉄源との混合物は、予め、乾燥工程で８０〜９０℃の乾燥温度で乾燥し、含有水分を３質量％、６質量％、９質量％に低減した後、貯留ホッパー７に貯留し、上記のように装入した。
【００２５】
上記粉状鉄源としては表１に示す高炉２次灰を用い、上記石炭と粉状鉄源（高炉２次灰）との混合物における粉状鉄源（高炉２次灰）の混合割合は２質量％とした。得られたフェロコークスのΔＤＩ１５０１５およびΔＣＲＳ（測定値の平均）を試験条件とともに表２に示す。
【００２６】
なお、ＤＩ１５０１５は、ＪＩＳ  Ｋ２１５１（１９９３）に準じて測定されたコークスのドラム強度指数（１５０回転後＋１５ｍｍ指数）であり、ΔＤＩ１５０１５は、粉状鉄源（高炉２次灰）を無添加の場合のΔＤＩ１５０１５との差を示す。また、ＣＳＲは、コークスのＣＯ２ガスとの反応後の強度であり、２０±１ｍｍに整粒したコークス２００ｇをＣＯ１００％，１１００℃で２時間反応させた後、Ｉ型ドラム（φ１３０ｍｍ×７００ｍｍ）で６００回転させた後の１０ｍｍ以上のコークスの質量比で表した数値であり、ΔＣＳＲは、粉状鉄源（高炉２次灰）を無添加の場合のΔＣＲＳとの差を示す。
【００２７】
発明例１、２、比較例は、何れも、装入シュートを介して石炭を先行して装入し、石炭と粉状鉄源（高炉２次灰）との混合物を装入することにより、炉壁及び炉底の近傍に石炭層が安定して形成することができ、乾留後、乾留試験炉の炉壁及び炉底にはファイアライトの生成は認められなかった。
【００２８】
しかし、比較例は、石炭と粉状鉄源（高炉２次灰）との混合物中の水分含有量が９質量％と本発明の規定範囲から高目に外れたため、石炭中で粉状鉄源（高炉２次灰）が偏析して塊状となる部分が形成され、乾留中にそれを起点として亀裂が発生し、その結果、コークス冷間強度の低下量（ΔＤＩ１５０１５）は大きくなり、鉄触媒作用による反応後強度の低下量（ΔＣＲＳ）も大きくなった。
【００２９】
これに対して、水分含有量が本発明範囲内の発明例１および２は何れも、コークスの冷間強度（ＤＩ１５０１５）および反応後強度（ＣＲＳ）の低下量は小さく、高炉用コークスとして要求されるレベルを確保するころができた。
【００３０】
【表１】
2004292692.tif 000003
【００３１】
【表２】
2004292692.tif 000004
【００３２】
以上から、本発明の適用により、炉壁及び炉底の煉瓦でのファイアライトの生成は抑制され、コークスの冷間強度（ＤＩ１５０１５）および反応後強度（ＣＲＳ）も高炉用コークスとして要求されるレベルを確保することができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により、室式コークス炉によりフェロコークスを製造する際に、炭化室の炉壁・炉底の煉瓦近傍に安定して石炭層を形成でき、粉状鉄源と炭化室の炉壁・炉底煉瓦とを非接触に維持することにより煉瓦でのファイアライトの生成を抑制し、炭化室煉瓦の損傷を防止できる。また、石炭中の粉状鉄源の偏析を抑制し、乾留によるコークス内の亀裂発生を抑制することにより、コークス高炉用コークスとしての良好な冷間強度（ＤＩ）と反応後強度（ＣＳＲ）が得られる室式コークス炉によるフェロコークスの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施態様を説明するための室式コークス炉の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１…室式コークス炉炭化室
２，３…炭化室炉壁
４…炭化室炉底
５，６…石炭貯留ホッパー
５−１，６−１…石炭装入シュート
７…石炭と粉状鉄源との混合物貯留ホッパー
７−１…石炭と粉状鉄源との混合物装入シュート
【図１】
2004292692.tif 000005