(57)【要約】【課題】良好なシャフト炉の操業を安定化することができ、しかも発生ガス処理を容易にできるフェロコークスの製造方法を提供する。【解決手段】本発明のフェロコークスの製造方法は、少なくとも石炭及び鉄鉱石を原料としてフェロコークスを製造する。そして、原料を成形して成型炭を製造する工程と、該成型炭を酸素存在下、不融化処理する工程と、前記成型炭を乾留する工程と、を備える。不融化処理は、酸素を含有するガスを用いて、成型炭を２５０〜４００℃の温度、１０〜６０分の時間の条件で熱処理する。成型炭を不融化処理すれば、成型炭の表面近傍に酸素により石炭やバインダの炭素炭素間結合や炭素酸素間結合が生成され、成型炭の粘結性が減少したり、成型炭の強度が増加したりする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも石炭及び鉄鉱石を原料としてフェロコークスを製造する方法において、
前記原料を成形して成型炭を製造する工程と、
該成型炭を酸素存在下、不融化処理する工程と、
前記成型炭を乾留する工程と、を備えるフェロコークスの製造方法。
【請求項２】
前記不融化処理は、
２５０〜４００℃の温度、及び処理時間１０分〜６０分の時間の条件にて、前記成型炭を熱処理することを特徴とする請求項１に記載のフェロコークスの製造方法。
【請求項３】
前記石炭及び前記鉄鉱石以外にバイオマスを原料として用いることを特徴とする請求項１又は２に記載のフェロコークスの製造方法。
【請求項４】
前記石炭及び前記鉄鉱石以外に廃プラスチックを原料として用いることを特徴とする請求項１ないし３いずれかに記載のフェロコークスの製造方法。
【請求項５】
少なくとも石炭及び鉄鉱石を原料としてフェロコークスを製造する装置において、
前記原料を成形して成型炭を製造する成形機と、
該成型炭を酸素存在下、不融化処理する不融化炉と、
前記成型炭を乾留するシャフト炉と、を備えるフェロコークスの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石炭及び鉄鉱石からフェロコークスを製造し、得られた成型フェロークスを高炉等の原料とする方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から室炉コークス法に替わる冶金用成型コークスの製造方法として、縦型シャフト炉を用い、循環ガスを用いて加熱することにより、成型炭を乾留し、成型コークスを製造する方法が開発されている（特許文献１）。
【０００３】
特許文献１に記載の方法では完全密閉が可能である。また連続式の生産方法であること、石炭が事前にバインダにより成型されるため、資源埋蔵量の多い非微粘結炭の大量使用が可能であること等の利点を有する。
【０００４】
室炉コークス炉では原料中に鉄が存在すると、使用している珪石レンガがファイアライト（２ＦｅＯ・ＳｉＯ２）を生成し、損傷するため、原料として鉄を共存させることができなかった。しかし、循環ガスを熱源とするシャモットレンガを使用したシャフト炉では鉄の存在は問題なく、原料として石炭と鉄鉱石を用いることにより、フェロコークスの製造も可能となる（特許文献２参照）。特許文献１に記載の方法では、原料として配合した鉄鉱石が乾留の過程でコークスに還元されるため、高炉での炭酸ガス発生を抑制できることが期待される。
【０００５】
【特許文献１】特公昭６０−３８４３７号公報
【特許文献２】特開平６−６５５７９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の石炭及び鉄鉱石からなるフェロコークスの製造方法では、石炭の粘結性が高い場合やバインダを添加した場合、成型炭を乾留する際に、成型炭がシャフト炉内で軟化融着して操業が困難になるという問題がある。一方、石炭の粘結性が低い場合やバインダが少ない場合は成型炭の冷間強度が低いため、シャフト炉内での粉化が起こり、歩留まりの低下とともに発生ガス中に粉コークスが混入等するので、処理に問題がある。
【０００７】
本発明は、良好なシャフト炉の操業を安定化することができ、しかも発生ガス処理を容易にできるフェロコークスの製造方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、成型炭の乾留に先立ち、該成型炭を酸素存在下、不融化処理を行うことを特徴とする。
【０００９】
すなわち本発明は、少なくとも石炭及び鉄鉱石を原料としてフェロコークスを製造する方法において、前記原料を成形して成型炭を製造する工程と、該成型炭を酸素存在下、不融化処理する工程と、前記成型炭を乾留する工程と、を備える。
【００１０】
本発明のように不融化処理すれば、成型炭の表面近傍に酸素により石炭やバインダの炭素炭素間結合や炭素酸素間結合が生成され、成型炭の粘結性が減少したり、成型炭の強度が増加したりする。
【００１１】
本発明に用いられる石炭や鉄鉱石は特に限定されることはなく、例えば現在製鉄業で使用されているものを用いることができる。
【００１２】
前記不融化処理は、酸素を含有するガスを用いて、成型炭を２５０〜４００℃の温度、１０〜６０分の時間の条件で熱処理するのが望ましい。
【００１３】
鉄鉱石の他に粘結性を示さない木材（例えば建設リサイクル法で対象となっている廃木材）などのバイオマスを配合することで、乾留過程で成型炭がシャフト炉内で融着するのを抑制できる。
【００１４】
また廃プラスチックの熱可塑性を利用し、廃プラスチックを加熱した熱間の状態で成型することにより、バインダの使用量を減らしても成型炭を製造することができる。
【００１５】
また本発明は、少なくとも石炭及び鉄鉱石を原料としてフェロコークスを製造する装置において、前記原料を成形して成型炭を製造する成形機と、該成型炭を酸素存在下、不融化処理する不融化炉と、前記成型炭を乾留するシャフト炉と、を備えるフェロコークスの製造装置としても構成することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の一実施形態におけるフェロコークス製造方法について説明する。図１はフェロコークス製造方法が実施されるシステムの全体構成図を示す。原料としては鉄鉱石、石炭、バイオマスを使用する。石炭には、冶金用ではなく、例えば一般炭である非微粘結炭を使用する。バイオマスの代わりに又はバイオマスと併用して廃プラスチックを使用してもよい。
【００１７】
ここでバイオマスとは、すべての生物、すなわちエネルギ資源として再生可能な全有機体をいい、例えば木材、パルプ廃液、紙、油が挙げられる。また廃プラスチックとは、あらゆる産業分野、日常生活分野で利用されているプラスチックが使用後に廃棄物として排出されたものをいう。廃プラスチックは、主に家庭から排出される一般廃棄物、及び事業所から排出される産業廃棄物の双方に含まれて排出される。また廃プラスチック以外にも、汚泥、タイヤ等の有機系廃棄物を原料として使用してもよい。
【００１８】
原料の鉄鉱石、石炭及びバイオマスは粉砕機１にて所定の粒度以下に粉砕された後、前処理装置３にて加熱され、含有水分が除去される。前処理装置３には例えば流動層炉やキルンが用いられる。
【００１９】
次に、原料を混練機４により混合した後、成型機５により熱間成型する。得られた成型炭は、不融化炉６にて不融化処理される。具体的には成型炭を酸素存在下、２５０〜４００℃の温度条件、及び処理時間１０分〜６０分の時間条件にて熱処理する。処理に用いる不融化炉や方法は特に限定されないが、キルンやトンネル炉等の移動層反応装置を用い、２５０℃〜４００℃の温度に加熱した空気を吹き付ける方法等が採用できる。
【００２０】
次に不融化された成型炭をシャフト炉に装入・乾留する。シャフト炉内に装入された成型炭はシャフト炉内を降下する。まず、シャフト炉低温乾留室７では、上部低温加熱ガス吹き込み羽口８よりガスを吹き込み、成型炭を昇温・熱分解する。次に、シャフト炉高温乾留室９において、下部高温加熱ガス吹き込み羽口１０より加熱した回収ガスを吹き込み、成型炭の熱分解と鉄鉱石の還元反応を進行させる。次にシャフト炉下部冷却室１１にて、回収ガスにより冷却し、成型フェロコークスを回収する。
【００２１】
シャフト炉からは発生ガスが回収されるが、図示しない熱交換機器、タールミストセパレータ、デカンターなどにより降温され、高温ガス加熱炉１２、低温ガス加熱炉１３に供給される。
【００２２】
〈実施例１〉
図１に示される本実施形態の装置にて以下の配合及び操業条件でフェロコークス製造試験を実施した。表１及び表２に示す組成及び配合比で石炭及び鉄鉱石を配合する。粉砕機１にて粉砕後、前処理装置３にて約３５０℃にて含有水分を蒸発し、混練機４により混合した後、熱間成型により成型炭とした。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
【表２】
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【００２５】
得られた成型炭を不融化炉６に装入し、約４００℃に加熱された空気を用い、炉内温度３８０℃、滞留時間１５分で不融化処理した。さらに不融化された成型炭をシャフト炉７に装入・乾留した。
【００２６】
シャフト炉低温乾留室７では、上部低温加熱ガス吹き込み羽口８より６５０℃、１１５０Ｎｍ３／ｔ−原料のガスを吹き込み、成型炭を昇温・熱分解する。さらにシャフト炉高温乾留室９において、下部高温加熱ガス吹き込み羽口１０より、１０８０℃、２６５Ｎｍ３／ｔ−原料に加熱した回収ガスを吹き込み、熱分解と鉄鉱石の還元反応を進行させる。さらにシャフト炉下部冷却室１１にて、５５℃、７１５Ｎｍ３／ｔ−原料の回収ガスにより冷却し、６１０ｋｇ／ｔ−原料の成型フェロコークスを回収した。シャフト炉からは４１０℃、３７０Ｎｍ３／ｔ−原料の発生ガスが回収されるが、図示しない熱交換機器、タールミストセパレータ、デカンターなどにより降温され、高温ガス加熱炉１２、低温ガス加熱炉１３に供給される。表２に製造された成型フェロコークスの粒度分布を示す。２５ｍｍ以下の低強度に由来する粉コークスと５０ｍｍ以上の融着したコークスの発生量が極めて少なく、本実施例の優位性が分かる。
【００２７】
〈実施例２〉
表２に示される配合比でバインダを添加し、冷間で成型して成型炭を製造する。実施例１と同条件で乾留し、６０２ｋｇ／ｔ−原料の成型フェロコークスを回収した。表２に製造された成型フェロコークスの粒度分布を示したが、２５ｍｍ以下の粉コークスと５０ｍｍ以上のコークスの発生量が少ないのがわかる。
【００２８】
〈実施例３〉
表２の配合比でバイオマスとして廃木材を添加後、実施例１と同条件で成型炭を製造・乾留し、６２２ｋｇ／ｔ−原料の成型フェロコークスを回収した。表２に製造された成型フェロコークスの粒度分布を示したが、２５ｍｍ以下の低強度に由来する粉コークスと５０ｍｍ以上の融着したコークスの発生量が極めて少ない。
【００２９】
〈比較例１〉
不融化処理を実施しないことを除き、実施例１と同じ配合、成型、乾留条件により、５８１ｋｇ／ｔ−原料の成型フェロコークスを回収した。歩留まりが実施例１に比べ低い。表２に製造された成型フェロコークスの粒度分布を示すが、２５ｍｍ以下の低強度に由来する粉コークスと５０ｍｍ以上の融着したコークスの発生量が多い。
【００３０】
〈比較例２〉
不融化処理をしないことを除き、実施例２と同じ配合、成型、乾留条件により、５８６ｋｇ／ｔ−原料の成型フェロコークスを回収した。歩留まりが実施例１に比べ低い。表２に製造された成型フェロコークスの粒度分布を示すが、２５ｍｍ以下の低強度に由来する粉コークスと５０ｍｍ以上の融着したコークスの発生量が多い。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、成型炭のシャフト炉内での軟化融着やシャフト炉内での粉化を抑制できる。このため、良質な成型フェロコークスが製造可能になり、これを高炉で使用することにより高炉での冶金用コークスの使用量の削減に寄与し、炭酸ガスの発生抑制に大きく貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるフェロコークス製造方法が実施される装置の全体構成図。
【符号の説明】
１・・・粉砕機
２・・・搬送手段
３・・・前処理装置
４・・・混練機
５・・・熱間成型機
６・・・不融化炉
７・・・シャフト炉低温乾留室
８・・・上部低温加熱ガス吹き込み羽口
９・・・シャフト炉高温乾留室
１０・・・下部高温加熱ガス吹き込み羽口
１１・・・シャフト炉下部冷却室
１２・・・高温ガス加熱炉
１３・・・低温ガス加熱炉
【図１】
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