(57)【要約】製司コークスを生産する方法及びプラントが開示されている。方法は、石炭粒子を不活性雰囲気中で急速に乾燥させ、乾燥させた粒子を不活性雰囲気中で維持する工程、を備えている。乾燥された粒子は、バインダーを加えることなく、ブリケットに圧縮される。ブリケットは、１〜５時間、１０００〜１４００℃で、加熱され、製司コークスを生産する。
2006503927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製司コークスを製造する方法であって、
（i）多数の石炭粒子を提供する工程と、
（ii）上記粒子を不活性雰囲気中で急速に乾燥させ、乾燥させた上記粒子を不活性雰囲気中で維持する工程と、
（iii）上記粒子をバインダーを加えることなくブリケットに圧縮する工程と、
（iv）上記ブリケットを、１〜５時間、１０００〜１４００℃で、加熱する工程と、
（ｖ）上記製司コークスを収集する工程と、を備えていることを特徴とする製造方法。
【請求項２】
ブリケット化工程（iii）が、上記粒子を、２段階の工程でブリケットに圧縮する工程を有しており、第１段階が、上記粒子を予圧縮する工程からなり、第２段階が、上記予圧縮された粒子をブリケットにする工程からなり、予圧縮段階が、上記予圧縮された粒子を上記予圧縮された粒子を形成するためのブリケット化ゾーンに送り込む工程を備えている、請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
予圧縮段階が、上記粒子を予圧縮スクリュー中で予圧縮して、粒子をある程度まで圧縮する工程を備えている、請求項２記載の製造方法。
【請求項４】
上記ブリケット化ゾーンが、２つのブリケット化ロールの間の隙間ゾーンである、請求項２又は請求項３に記載の製造方法。
【請求項５】
ロール上の力がロール幅の単位ｃｍ当たり２０〜８０ｋＮであるように、ロールを荷重する工程を備えている、請求項４記載の製造方法。
【請求項６】
ロール上の力がロール幅の単位ｃｍ当たり５０ｋＮであるように、ロールを荷重する工程を備えている、請求項４記載の製造方法。
【請求項７】
加熱工程（iv）が、上記ブリケットを炉中で加熱する工程を備えている、上記請求項のいずれか１つに記載の製造方法。
【請求項８】
上記ブリケットを、直接に且つ遅れることなく、上記炉に運搬する工程を備えている、請求項７記載の製造方法。
【請求項９】
上記ブリケットを、サージビンを通して上記炉に運搬する工程を備えている、請求項８記載の製造方法。
【請求項１０】
上記炉が高炉である、請求項７〜請求項９のいずれか１つに記載の製造方法。
【請求項１１】
加熱工程（iv）が、不活性ガス又は還元ガス又は不活性ガスと還元ガスとの混合ガスからなる雰囲気中で、上記ブリケットを上記高炉内で加熱する工程を備えている、請求項１０記載の製造方法。
【請求項１２】
混合ガスが、窒素、水素、及び一酸化炭素の混合ガスである、請求項１１記載の製造方法。
【請求項１３】
混合ガスが、一酸化炭素リッチである、請求項１２記載の製造方法。
【請求項１４】
混合ガスが、最大９５％の一酸化炭素を有している、請求項１３記載の製造方法。
【請求項１５】
上記炉中の不活性ガス又は還元ガスの雰囲気下で生産された製司コークスを冷却する工程を備えている、請求項７〜請求項１４のいずか１つに記載の製造方法。
【請求項１６】
製司コークスを炉の底部で冷却する工程を備えている、請求項１５記載の製造方法。
【請求項１７】
冷却された製司コークスを上記炉の底部から回収することによって収集する工程を備えている、請求項１６記載の製造方法。
【請求項１８】
乾燥工程（ii）が、上記石炭粒子をガス気流乾燥機中の熱ガス流に晒す工程を備えている、上記請求項のいずれか１つに記載の製造方法。
【請求項１９】
ガス気流乾燥機中のガス流が約３２０℃の温度であり、粒子が、約２〜５秒間、上記熱ガス流に晒される、請求項１９記載の製造方法。
【請求項２０】
乾燥ガスが、主に、水蒸気、二酸化炭素、及び窒素からなり、且つ、５％以下の酸素を有している、請求項１８又は請求項１９に記載の製造方法。
【請求項２１】
石炭が、乾燥工程（ii）において１３０℃以下に加熱される、請求項１８〜請求項２０のいずれか１つに記載の製造方法。
【請求項２２】
上記粒子を乾燥工程（ii）において乾燥させる前に、石炭を、ロール粉砕機やハンマーミルのような機械粉砕手段で粉砕して、上記粒子を形成する、工程を備えている、上記請求項のいずれか１つに記載の製造方法。
【請求項２３】
石炭を粉砕して直径４ｍｍ以下の粒子を形成する工程を備えている、請求項２２記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、製司コークスの生産、特に、低級石炭からの製司コークスの生産、に関するものである。
【０００２】
直接生産技術及びアーク炉への目下の関心に拘わらず、製司コークスの生産は、来世紀に向けての鋼鉄生産のための従来の高炉技術に、世界的に大きく依存しそうである。粉炭注入の使用を増大させても、大量のコークスを製造するためには、継続性を必要とする。例えば、日本は、日本の鋼鉄の７０％以上を２０２０年度には高炉によって製造していると、推定される。
【０００３】
従来のコークス炉は長寿命ではあるが、その多くが、１０〜１５年内に交換を必要とするようになる。したがって、日本では、来世紀早々に大量のコークス不足を起こる。
【０００４】
現在、製鋼用製司コークスは、コークス炉バッテリ内で、バッチ式で生産されている。コークス炉バッテリは、重要でない精製は別として、過去５０年以上殆ど変わっていない技術を用いている。コークス炉バッテリは、バッチ式方法であるので、比較的低い生産性のユニットである。一般に、それらは、１バッチのコークスを生産するのに１２〜２４時間を必要とする。しかも、それらの設計は、バッチ式方法の性質に因る必要性から、種々の扉や孔を含んでおり、それらの扉や孔のために、政府、取締機関、及び団体が工業的に要求している厳しい環境基準を満足させることが困難である。そのような従来方法で製司コークスを生産するためには、石炭を慎重に選別する必要がある。通常は、高揮発性石炭が、中揮発性石炭及び低揮発性石炭の一方又は両方と混合されて、コークス炉へ投入されている。これらの石炭は、硫黄及び灰分を経済的に実現可能な少ない量だけ含んでいる。石炭製造は重要であり、今日よく用いられている強力採炭法で生産される過剰な粉炭は、従来のコークス炉バッテリの困難性を引き起こしている。
【０００５】
上述のように、製司コークスの生産は、非常に特殊な等級の石炭を必要とし、この等級の石炭は、世界の石炭資源のほんの少量部分にすぎない。したがって、十分な埋蔵炭量を有する多くの国でも、製司コークスを製造したい場合には、今なお、石炭を輸入せざるを得ない。例えば、インドネシアは、高純度の亜瀝青炭の非常に大きな埋蔵量を有しているが、粘結炭は非常に少ない。硫黄の排出を低減しようとして、米国は、高硫黄瀝青炭を燃やすよりは、発電用の亜瀝青炭の巨大資源に、大きく依存している。しかしながら、製鉄業のコークスは、これらの瀝青炭の幾つかからのみ造ることができるので、硫黄排出は、コークス化プラントの１つの問題である。
【０００６】
良好な粘結炭が比較的不足しているので、これらの石炭は、低級石炭よりも非常に高価である。一般に、粘結炭は、亜瀝青炭が１トン当たり３０〜５０ドルであるのに比して、６０〜７０ドルである。したがって、可能な場合に粘結炭の代わりに低級石炭を使用することは、大きな経済的誘因である。
【０００７】
製司コークスを生産する連続的方法が提案されている。１つは、米国で開発されたＣＴＣ法である。
【０００８】
ＣＴＣ法では、第１段階において、二軸マイルドガス化反応器中で６００℃でチャーが生成され、続いて、チャーが種々の炭化水素バインダーと混合され、チャーとバインダーとの混合物が種々のサイズ及び形にブリケット化され、回転炉又はトンネル窯で１２００℃でブリケットが焼成される。１９８２年から開発されてきている当該方法は、伝えられるところによれば、全体的に密閉されたシステム中で２時間以内に連続方法により高純度コークスを生産できる。１日１０トンのパイロットプラントが現在作動しているが、技術は今のところ実証されてはいない。
【０００９】
質の悪い石炭や非粘結炭、通常は瀝青炭から、原料炭を生成する試みが多くなされてきた。一般には、第１段階で石炭を部分的に乾留し、得られたチャーを、ピッチタイプバインダーと（しばしば高温で）混合し、ブリケット化する。ブリケットは、更に熱分解されてコークスを生産する。それは、通常、フォームコークスと呼ばれる。
【００１０】
一つのそのような方法において、微粉粘結炭又は非粘結炭は、流動層反応器内で蒸気又は空気によって、乾燥され且つ部分的に酸化される。反応器生成物は、連続した高温の２段階で乾留されてチャーを得る。チャーは、乾留段階で得られたピッチタイプバインダーと混合され、ロールプレスでブリケット化される。グリーンブリケットは、低温で硬化し、高温で乾留され、不活性雰囲気下で最終的に冷却されて、低揮発性内容物の製司コークスを生産する。
【００１１】
フォームコークスは、不適切な特性と高い生産コストのために、殆どが商業的に許容されていなかった。乏しい物理的特性、特に低強度は、使用される高い加熱速度で生成されるのに適した構造にとって、無能となるように見える。
【００１２】
今世紀の初めに、新たなコークス製造ユニットを導入しようとしている企業は、従来のコークス炉の幾つかの限界に打ち勝つことができるユニットに、必然的に関心を向けるであろう。それ故、高い生産性を提供し且つ新たな導入に必然的に適用されるであろう厳しい環境基準を満たすことができる、石炭製造のための、新たな技術を開発する必要性がある。これらの目的を達成する最も魅力的な手段の一つは、連続したコークス製造方法の発展を経るものであり、その方法は、生産性を最大にするための改良された熱伝達機構を経る早い乾留速度を使用するものである。しかしながら、そのような方法で生産された製司コークスは、処理中の破損や磨耗に耐えるほどに物理的に強いものであり、また、低級石炭や、粘結炭と同様に微粉を高い割合で有する石炭、を使用することができる。本発明は、低コストで且つ広く利用できる、非粘結炭、特に亜瀝青炭を、好ましい物理的特性を備えたコークスに変えることができるものである。
【００１３】
本発明の第１態様は、以下の工程からなる製司コークスの製造方法である。
（i）多数の石炭粒子を提供する工程、
（ii）上記粒子を不活性雰囲気中で急速に乾燥させ、乾燥させた上記粒子を不活性雰囲気中で維持する工程、
（iii）上記粒子を、バインダーを加えることなく、ブリケットに圧縮する工程、
（iv）上記ブリケットを、１〜５時間、１０００〜１４００℃で、加熱する工程、
（ｖ）上記製司コークスを収集する工程。
【００１４】
好ましくは、上記粒子は、２段階の工程でブリケットに圧縮される。第１段階は、上記粒子をブリケット化ゾーンに送り込む予圧縮段階からなっている。一般に、標準予圧縮スクリューが、上記粒子を上記ブリケット化ゾーンに送り込むのに使用され、それにより、上記粒子はある程度まで圧縮される。
【００１５】
ブリケット化ゾーンは、一般に、２つのブリケット化ロールの間の隙間ゾーンである。ロールは、ロール上の力がロール幅の単位ｃｍ当たり２０〜８０ｋＮ、好ましくは単位ｃｍ当たり５０ｋＮ、であるように、荷重されている。
【００１６】
一般に、上記ブリケットは、炉で加熱される。
【００１７】
好ましくは、ブリケットは、直接に且つ遅れることなく、上記炉に運搬される。有利なこととして、上記ブリケットは、小さなサージビンを通って運搬される。
【００１８】
特に好ましい実施形態では、上記炉は高炉である。鉄鉱石の直接還元に使用されるような従来設計の高炉のどれでも、適している。一般に、上記高炉内の雰囲気は、不活性ガス又は還元ガス又はそれらの混合ガスからなっている。これは、しばしば、窒素、水素、及び一酸化炭素の混合物である。好ましくは、混合ガスは、一酸化炭素がリッチであり、最大９５％の一酸化炭素を含んでもよい。
【００１９】
有利なこととして、上記炉内で生産された製司コークスは、不活性ガス又は還元ガスの雰囲気内で冷却される。好ましくは、これは、高炉の底部で起こる。冷却された製司コークスは、上記炉の底から回収することによって、収集できる。
【００２０】
好ましくは、乾燥工程は、上記石炭粒子をガス気流乾燥機中の熱ガス流に晒す工程を備えている。しかし、流動層反応器は、上記粒子を乾燥させるのに使用できる。一般に、ガス気流乾燥機中のガス流は、約３２０℃の温度であり、粒子は、約２〜５秒間、上記熱ガス流に晒される。乾燥ガスは、主に、水蒸気、二酸化炭素、及び窒素からなり、且つ、５％以下の酸素を有している。一般に、石炭は、この段階で、１３０℃以下に加熱される。
【００２１】
有利なこととして、石炭は、乾燥前に、ロール粉砕機やハンマーミルのような機械粉砕機内で粉砕される。有利なこととして、石炭は、この段階で、直径４ｍｍ以下に粉砕される。
【００２２】
本発明の第２態様は、以下の手段を備えた製司コークスの製造プラントである。
（i）石炭粒子を不活性雰囲気中で急速に乾燥させ、乾燥した上記粒子を不活性雰囲気中で維持する手段、
（ii）上記粒子を、バインダーを加えることなく、ブリケットに圧縮する手段、
（iii）上記部ブリケットを、１〜５時間、１０００〜１４００℃の温度で加熱して製司コークスを生産する手段。
【００２３】
好ましくは、乾燥手段は、上記石炭粒子を熱ガス流に晒すガス気流乾燥機である。
【００２４】
好ましくは、圧縮手段は、粒子を予圧縮する手段と、予圧縮された粒子からブリケットを形成する手段と、を備えている。
【００２５】
より好ましくは、圧縮手段は、粒子を予圧縮する予圧縮スクリューと、予圧縮された粒子からブリケットを形成する２つのブリケット化ロールと、を備えており、予圧縮スクリューは、予圧縮された粒子をロール間の隙間に送り込むようになっている。
【００２６】
好ましくは、加熱手段は、高炉のような炉である。
【００２７】
本発明の好ましい実施形態を添付図面を参照しながら以下に記載する。図１は本発明の製司コークス製造方法及びプラントを示す工程図である。
【００２８】
特に好ましい方法及びプラントが図１に概略的に示されている。
【００２９】
方法の第１段階では、湿性石炭がコンベヤ１０によってコークス製造装置へ供給される。コンベヤ１０によって運ばれた石炭は、一般に、亜瀝青炭であり、それは、製司コークスを製造するための従来のコークス炉バッテリにおける使用に、適していない。しかしながら、石炭は、粘結炭でもよく、低級石炭と粘結炭との混合物でもよい。
【００３０】
コンベヤ１０から供給された石炭は、粉砕機１１中を通過する。一般に、粉砕段階は、非常に大きな石炭の塊を直径４ｍｍ以下の粒子に変える。粉砕装置は、一般に、ハンマーミルやロール粉砕機である。石炭粒子は、粉砕機１１からサージビン１２へ送られる。コンベヤ１３は、方法を通じて再循環させるために、ブリケット化プロセスから元のサージビン１２へ微粒子を供給する。
【００３１】
粉砕された石炭粒子は、サージビン１２からスクリューフィード１４内に出て、ガス再循環気流乾燥機１５内に急速に引き込まれる。粉砕された石炭は、気流乾燥機１５内に、ほんの２〜５秒間存在し、その間、熱ガス流に晒される。その熱ガス流は、水蒸気、二酸化炭素、及び窒素からなり、且つ、５％以下の酸素を含んでおり、３２０℃である。乾燥粒子は、９０〜１１０℃で気流乾燥機１５から出るが、そのとき、揮発性炭化水素は大気中へ放出されない。そして、乾燥粒子は、分離サイクロン１６内を通過する。サイクロン１６は、粒子を乾燥ガスから分離し、乾燥ガスを導管１８を介して乾燥ガスヒーター１７へ戻す。
【００３２】
乾燥粒子は、サイクロン１６から、ビン１９内及びそこから密閉スクリューフィード２０内へ、送られる。ビン１９及びスクリューフィード２０は、両方とも、不活性ガス雰囲気を有しており、乾燥された粒子が大気中の酸素や水蒸気に晒されるのを防止している。スクリューフィード２０は、乾燥された石炭粒子を予圧縮スクリュー２１へ導く。スクリュー２１は、粒子を２つのブリケット化ロール２２、２３の間の隙間ゾーンに送り込む。２つのロールは、それぞれの上の力がロール幅の単位ｃｍ当たり５０ｋＮとなるように、荷重されている。ブリケットは、一旦形成されると、スクリーン２４上に落ち、スクリーン２４からコレクター２６内へ転がる。ブリケットに形成されていない微粒子は、スクリーン２４を通ってコレクター２５内へ送られ、コンベヤ１３によってサージビン１２へ戻るよう運ばれる。
【００３３】
コレクター２６は、高炉２９の頂部に位置するサージビン２８まで、ブリケットをコンベヤベルト２７によって運ぶ。高炉は、従来の高炉であり、加熱ゾーン３０、冷却ゾーン３１、及び出口３２、を備えている。炉は、加熱ガスの入口３９と排気ガスの出口４０とを有している。排気ガスは、ガス清浄装置３６を通ってガス加熱及び調質装置３７へ再循環される。装置３７では、排気ガスは、供給ガス分と燃料ガス分とに分配される。燃料ガス分は、燃焼され、燃焼の熱は供給ガス分を加熱する。生成した熱供給ガスは、入口３９を通って炉２９へ戻され、炉を加熱する。燃焼工程からのガスは、排気筒３８を通って排気される。
【００３４】
ブリケットは、高炉２９の加熱ゾーン３０に１〜５時間存在する。この間、ブリケットの揮発成分は蒸散し、コークスを生産する。これは、比較的短いコークス化時間であり、それ故、生産性が高い。しかも、すべての乾留が１つの高炉内で実行されるので、資本コストは低く、排ガス規制は簡素化される。
【００３５】
従来のコークス炉では、炉壁が熱くなりながら熱が炉壁からゆっくりと且つ間接的に伝達されるのに対して、本発明では、熱が改質ガスからブリケットへ直接伝達されるので、高炉内の乾留が迅速であり、注目に値する。それにもかかわらず、急速加熱は、この場合において、乏しい物理的特性を生じさせない。従来のコークス化方法では、石炭は、ある時点で流動体となり、この段階でバブルを形成するガスを展開させる。そして、これらは、粘結炭が急速加熱を受ける時に、より多く発生する。本発明は、従来方法よりも大きい加熱速度を利用しているが、石炭が重大な流動体段階を通らないので、ガスバブルによる構造の弱体化は起こらない。
【００３６】
コークスは、生成されると、炉２９の冷却ゾーン３０中を通過する。そこでは、コークスが、不活性雰囲気又は還元雰囲気中で、冷却される。コークスは、出口３２を経て、炉から出て、コンベヤ３３、３４によってコークスストックパイル３５へ運ばれる。
【００３７】
できた生成物は、石炭ブリケットから形成されたものであり、約５０体積％の石炭ブリケットを備えた密度の高いコークスブリケットである。代表的な特性は、カラフ（Curragh）石炭からできた従来のコークスの１５〜２７ｇ／ｇ／秒×１０−６と亜瀝青炭チャーの１００〜１５５ｇ／ｇ／秒×１０−６に比較して、１６〜３０ｇ／ｇ／秒×１０−６の反応性である。その方法で生産されたコークスブリケットの粉砕強度は、７０〜８０ｋｇｃｍ２（最長軸のラインに沿って加えられている力を有する）であり、それは、約１．４ｇｃｍ−１の見掛け密度（浸水）を有している。ブリケットが、縮み、コークス化中に粘性にならず、反応器中の自由な流動層で生じることは、注目に値することである。
【００３８】
上述した本発明の特殊な形態に変形や改良を加えることができること、及び、これらの変形や改良が本発明の一部を形成することは、明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の製司コークス製造方法及びプラントを示す工程図である。
【図１】
2006503927.tif 000003
【国際調査報告】
2006503927.tif 000004
2006503927.tif 000005
2006503927.tif 000006