(57)【要約】【課題】  新たな設備を設けることなく、コークス炉に装入する石炭の充填密度を向上させることが可能なコークスの製造方法を提供すること。【解決手段】  コークス炉内で石炭を乾留することによりコークスを製造するコークスの製造方法であって、石炭の滑り性を向上させるための粉体を５重量％以下の範囲内で石炭に添加して乾留するコークスの製造方法。【選択図】  図１
2013107930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークス炉内で石炭を乾留することによりコークスを製造するコークスの製造方法であって、
石炭の滑り性を向上させるための粉体を５重量％以下の範囲内で石炭に添加して乾留することを特徴とするコークスの製造方法。
【請求項２】
前記滑り性を向上させるための粉体が、黒鉛であることを特徴とする請求項１に記載のコークスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コークス炉内で石炭を乾留することによりコークスを製造するコークスの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、コークス炉に装入する石炭の充填密度を向上させることで、コークス強度は向上することが知られている。このような方法としては、例えば、オイル添加法、粉砕制御法、石炭調湿法、予熱炭装入法、微粉炭塊成化法、成型炭装入法、スタンピング法が挙げられる。
【０００３】
また、特許文献１には、粘度１０〜４５ｍＰａ・ｓに調整された嵩密度向上剤をコークス製造用原料炭に添加するコークス製造方法が開示されている。特許文献１のコークス製造方法では、嵩密度向上剤として界面活性作用を有する薬剤を採用し、噴霧によって原料炭表面に分散させている。
【０００４】
また、特許文献２には、石炭に嵩密度向上剤を添加した後、調湿し、調湿した石炭をコークス炉に装入するコークスの製造方法が開示されている。特許文献２では、嵩密度向上剤として界面活性剤を溶媒に溶かした溶液を採用し、これを石炭に添加することで、石炭表面に付着した水の表面張力を低下させ、かつ潤滑性を利用して装入炭の嵩密度を大きくさせている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−６３４２０号公報
【特許文献２】特開２０１０−７７３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、粉砕制御法は、粉砕による微粒子の発生のおそれがあり、環境上好ましくない。また、石炭性状により事前に適切な粉砕程度を決定する必要があり、適切に粉砕されない場合には、製造されるコークス強度が低下するといった問題がある。
【０００７】
また、石炭調湿法は、水分が低下すると発塵が顕著となり環境上好ましくない。また、水分の下限値の設定や、粉塵対策設備が必要になるといった点で問題がある。
【０００８】
また、予熱炭装入法は、３００℃程度の高温で扱われる。そのため、発火や石炭の酸化・劣化を防止するために窒素雰囲気としなければならず、窒素を必要とする。また、石炭の水分が少ないため、コークス炉装入時の微粉が発生ガスと同伴され、タール中に入り、タール品質を阻害するといった問題がある。また、乾留時に膨張圧が高くなりコークス炉壁破損を招くおそれもある。
【０００９】
また、微粉炭塊成化法は、微粉と粗粉を乾燥・分離し、微粉は塊成化されるが、塊成化の強度が不充分であると、途中で塊が壊れ、発塵や粉塵が発生するといった問題がある。また、粉塵は堆積すると、水分が低いために自然発火するといったおそれもある。
【００１０】
また、成型炭装入法は、成型のためのバインダーが必要となる。また、装入時の成型物の偏在化が大きいといった問題がある。
【００１１】
また、スタンピング法は、成型ケーキをコークス炉に装入するため、炉壁とのクリアランス部分が自由膨張し、局部的な品質低下があるといった問題や、ケーキ装入時に外部への発煙があるといった問題がある。
【００１２】
また、上述した粉砕制御法、石炭調湿法、予熱炭装入法、微粉炭塊成化法、成型炭装入法、スタンピング法は、いずれも石炭をコークス炉に装入する前に行なわれるものであり、大掛かりで特別な設備が必要となる。
【００１３】
また、特許文献１や特許文献２に開示されている嵩密度向上剤やオイル添加法は、溶液状のものであるため、従来の製造ラインに対して、嵩密度向上剤を噴霧等する設備や臭気対策設備を新たに設ける必要がある。
【００１４】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、新たな設備を設けることなく、コークス炉に装入する石炭の充填密度を向上させることが可能なコークスの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係るコークスの製造方法は、コークス炉内で石炭を乾留することによりコークスを製造するコークスの製造方法であって、石炭の滑り性を向上させるための粉体を５重量％以下の範囲内で石炭に添加して乾留することを特徴とする。
【００１６】
前記構成によれば、石炭の滑り性を向上させるための粉体を石炭に添加する。従って、コークス炉に装入する石炭の充填密度を向上させることができる。その結果、一定容積を持つコークス炉により乾留し得られるコークス量を増加させることができ、コークスの生産性を向上させることができる。また、石炭の滑り性を向上させるための粉体を５重量％以下の範囲内で石炭に添加することにより、石炭の充填密度を向上させることができ、コークス強度を向上させることができる。また、粉体（石炭の滑り性を向上させるための粉体）を石炭に添加するため、新たな設備（例えば、噴霧用のライン）を設けることなく、従来の製造設備（例えば、配合槽）にそのまま装入すればよい。従って、新たな設備を設けることなく、コークス炉に装入する石炭の充填密度を向上させることができる。
【００１７】
前記構成において、前記滑り性を向上させるための粉体が、黒鉛であることが好ましい。前記滑り性を向上させるための粉体が黒鉛であると、黒鉛は炭素含有量の高い炭素物質であることから、冶金用コークスの役割である還元剤として作用することが可能である。また揮発分が低いことから、コークス歩留りを向上させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、新たな設備を設けることなく、コークス炉に装入する石炭の充填密度を向上させることが可能な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】
【００１９】
【図１】本実施形態に係るコークス製造設備の概要を示すブロック図である。
【図２】充填密度測定装置の一例を模式的に示す断面図である。
【図３】充填密度の向上量を示すグラフである。
【図４】黒鉛添加量とドラム強度指数（ＤＩ）との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本実施形態に係るコークスの製造方法について説明する。図１は、本実施形態に係るコークス製造設備の概要を説明するためのブロック図である。
コークス製造設備１０は、配合槽１２、粉砕機１４、調湿機１６及びコークス炉１８を備える。配合槽１２では、複数種類の銘柄の石炭が配合される。本実施形態において、石炭の滑り性を向上させるための粉体２０（以下、粉体２０ともいう）は、配合槽１２に装入される。
【００２１】
配合槽１２にて配合された石炭と粉体２０は、粉砕機１４に送られ、石炭の性状にあわせて適切な粒度となるように粉砕される。次に、調湿機１６に送られ、粉砕された石炭の水分が調整される。調湿機１６により水分調整された石炭は、その後、コークス炉１８に装入される。コークス炉１８では、石炭は乾留されコークスとなる。
【００２２】
本発明において、石炭の滑り性を向上させるための粉体とは、石炭に添加することにより、石炭の滑り性を向上させることができる粉体をいい、当該粉体を石炭に添加した試料が当該粉体を添加していない試料よりも、下記方法１により算出される充填密度が高くなる粉体をいう。すなわちこの粉体とは、一定容積の容器に石炭のみを充填する場合より、特定の粉体を石炭に添加することで充填密度を高くできるような性質を持つ粉体である。該当する粉体は、粉体自体が濡れ難くサラサラとして滑りやすく、石炭に添加した場合に石炭粒子間に存在することで石炭同士が滑り易くなるため、石炭の滑り性を向上させることができる。
【００２３】
（方法１）
図２は、充填密度測定装置の一例を模式的に示す断面図である。
図２に示すように、充填密度測定装置４０は、幅９０ｍｍ、長さ（図２では奥行き）２５０ｍｍの空洞を有する中空体４２、中空体４２の上部に設けられた試料ホッパー４４、及び、中空体４２と試料ホッパー４４との間に設けられたストッパー４６を有する。ストッパー４６は、中空体の最下部から高さ１３１７ｍｍの箇所に設けられており、試料ホッパー４４内の試料を中空体４２内に落下、又は、落下を停止させることができる。
まず、総重量（水分等を含む場合は、水分等を含んだ重量）７．５ｋｇの粉体を充填密度測定装置４０の試料ホッパー４４に充填する。次に、試料ホッパー４４を押し込み、粉体を落下させる。次に、落下した粉体（堆積物）の高さ（粉体充填高さ）を測定する。次に、落下した粉体（堆積物）の粉体重量を計量し、計量後の粉体を縮分して水分測定を行う。水分測定後、下記式１を用いて充填密度（ドライベース）を算出する。
【００２４】
【数１】
2013107930.tif 000003
BD(d.b)：充填密度（ｋｇ／ｍ３）
粉体重量：ｋｇ
粉体水分：粉体に対する水分の重量％
装置幅：ｍ（すなわち、０．０９ｍ）
装置長さ：ｍ（すなわち、０．２５ｍ）
粉体充填高さ：ｍ
【００２５】
粉体２０は、上記（方法１）により算出される充填密度が石炭のみを充填したときよりも石炭に添加することで充填密度を高くすることができる粉体であれば、特に限定されないが、例えば、黒鉛、化粧品原料（例えば、シクロペンタシロキサン）、テフロン（登録商標）粉末、フッ素パウダー等を挙げることができる。これらの物質は、一般的に粉末の潤滑剤として使用されているものも含まれる。なかでも、コークス歩留りを向上させることができる観点から、黒鉛が好ましい。粉体２０が石炭の滑り性を向上させることができる理由としては、粉体２０が石炭表面の水分により石炭表面に付着し石炭の滑り性が粉体２０に依存され、これにより石炭の滑り性が向上すると推察される。
【００２６】
一般的に、石炭の装入密度が向上するとコークス強度が向上することが知られている（例えば、鉄鋼便覧，第３版，II，製銑・製鋼，１７０参照）。従って、充填密度が向上した石炭を用いると、コークス強度が向上する。
【００２７】
コークス製造工程で調湿機１６を有する工場にて調整される石炭水分量、または調湿機を有しない工場での石炭水分量は、一般的に石炭に対して６~１０重量%であるが、本発明は７~８．５％に適用するのがより好ましい。この水分量を上記数値範囲とすることにより、石炭の充填密度の向上をより大きくすることができる。
【００２８】
粉体２０の添加量は、石炭に対して５重量％以下であり、３重量％以下が好ましい。石炭に対する粉体２０の添加量を５重量％以下にすることで、製造されるコークスのコークス強度を向上させることができる。以下、具体的に説明すると、コークス製造では、通常、原料炭は加熱していくと、軟化溶融現象を示すが、特に、黒鉛は軟化溶融現象を示さない。ここで、コークスを製造する際、一般的に、軟化溶融する石炭に軟化溶融しない物体を添加して乾留するとコークス強度は低下することは知られている。一方、石炭の充填密度を上げて乾留するとコークス強度は高くなる。本願発明は、粉体を添加することによるコークス強度の低下と、粉体を添加することによる石炭の充填密度の向上との関係について鋭意検討した結果、粉体の添加量を石炭に対して５重量％以下にすることで、製造されるコークスのコークス強度を向上させることができることを見出し、完成するに至った発明である。
【００２９】
以上、本実施形態に係るコークスの製造方法によれば、石炭の滑り性を向上させるための粉体２０を石炭に添加する。従って、コークス炉１８に装入する石炭の充填密度を向上させることができる。一定容積を有するコークス炉で乾留し得られるコークス量を増加させることができ、コークスの生産性を向上させることができる。また、石炭の滑り性を向上させるための粉体２０を石炭に添加することにより、石炭の充填密度を向上させることができるため、コークス強度を向上させることができる。さらに、粉体（石炭の滑り性を向上させるための粉体２０）を石炭に添加するため、新たな設備を設けることなく、従来の製造設備（本実施形態では、配合槽１２）にそのまま装入すればよい。従って、新たな設備を設けることなく、コークス炉１８に装入する石炭の充填密度を向上させることができる。
【００３０】
上述した実施形態では、粉体２０を配合槽１２に装入する場合について説明した。しかしながら、本発明において、石炭に滑り性を向上させるための粉体を石炭に添加するタイミングは、上記例に限定されず、石炭のコークス炉装入までの搬送工程で、粉砕機の前後で石炭に添加してもよく、調湿機前後でもよい。すなわち、本発明において、石炭の滑り性を向上するための粉体は、コークス炉に装入される前の石炭に添加すればよい。また、本発明において、石炭の滑り性を向上するための粉体は、コークス炉に石炭を装入するとき同時に添加し装入してもよい。これにより、石炭の粒子間に本発明に関する粉体が添加されるからである。石炭の滑り性を向上するための粉体を、石炭がコークス炉に装入する前に添加するか、コークス炉に装入する際に添加すれば、石炭の滑り性を向上でき、その結果、一定容積を有するコークス炉により多くの石炭重量を装入でき、乾留して得られるコークス重量も増加させることができる。また、石炭の滑り性を向上させるための粉体を、コークス炉に石炭を装入する前に添加するか、コークス炉に装入する際に添加すれば、石炭の充填密度を向上させることができるため、コークス強度を向上させることができる。
【００３１】
上述した実施形態では、コークス製造設備１０が、配合槽１２、粉砕機１４、調湿機１６及びコークス炉１８を備える場合について説明したが、コークス製造設備は、この例に限定されず、従来公知のものを採用することができる。すなわち、本発明においては、従来公知のコークス製造設備に対して、新たな設備を設けることなく、石炭の滑り性を向上させるための粉体を、石炭に添加して乾留できる構成であれば、特に限定されない。
【実施例】
【００３２】
以下、本発明に関し実施例を用いて詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
【００３３】
＜充填密度の評価＞
（実施例１）
試料としての石炭に、石炭の滑り性を向上させるための粉体としての黒鉛を石炭に対して３重量％添加し、Ｖ型ブレンダーを用いて５分間混合した。次に、水分調整のために、純水を石炭に対して７．５重量％となるように添加し、さらに、Ｖ型ブレンダーを用いて１５分間混合した。調整した配合炭を、図２を用いて説明した充填密度測定装置４０の試料ホッパー４４に充填した。充填量は、総重量（石炭と石炭の滑り性を向上させるための粉体と水分等を含む場合は、水分等とを含んだ重量）７．５ｋｇとした。次に、試料ホッパー４４を押し込み、配合炭を落下させた。次に、落下した配合炭（堆積物）の高さ（配合炭充填高さ）を測定した。次に、落下した配合炭（堆積物）の配合炭重量を計量し、計量後の配合炭を縮分して水分測定を行なった。水分測定後、下記式２を用いて充填密度（ドライベース）を算出した。
【００３４】
【数２】
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BD(d.b)：充填密度（ｋｇ／ｍ３）
配合炭重量：ｋｇ
配合炭水分：配合炭に対する水分の重量％
装置幅：ｍ（すなわち、０．０９ｍ）
装置長さ：ｍ（すなわち、０．２５ｍ）
配合炭充填高さ：ｍ
【００３５】
（実施例２）
水分調整のために、純水を石炭に対して８．５重量％となるように添加したこと以外は、実施例１と同様にして充填密度（ドライベース）を算出した。
【００３６】
図３は、充填密度の向上量を示すグラフである。図３中、ΔBD(d.b)は、黒鉛配合の石炭の充填密度と黒鉛無配合の石炭の充填密度との差を示している。
【００３７】
（結果）
黒鉛を添加することにより、石炭の充填密度を向上させることができた。水分の量は、石炭に対して８．５重量％であるよりも、７．５重量％である方が、向上効果が大きかった。
【００３８】
＜コークス強度の評価＞
（実施例３）
試料としての石炭に、石炭の滑り性を向上させるための粉体としての黒鉛を石炭に対して３重量％添加し、Ｖ型ブレンダーを用いて５分間混合した。次に、水分調整のために、純水を石炭に対して７．５重量％となるように添加し、さらに、Ｖ型ブレンダーを用いて１５分間混合した。調整した配合炭を、図２を用いて説明した充填密度測定装置４０の試料ホッパー４４に充填した。充填量は、総重量（石炭と石炭の滑り性を向上させるための粉体と水分等を含む場合は、水分等とを含んだ重量）７．５ｋｇとした。次に、試料ホッパー４４を押し込み、配合炭を落下させた。次に、落下した配合炭（堆積物）の高さ（配合炭充填高さ）を測定した。次に、落下した配合炭（堆積物）の配合炭重量を計量し、計量後の配合炭を縮分して水分測定を行なった。水分測定後、上記式２を用いて充填密度（ドライベース）を算出した。結果を表１に示す。
【００３９】
（比較例１）
石炭の滑り性を向上させるための粉体を添加しなかったこと以外は、実施例３と同様にして、試料を調整した。その後、実施例３と同様にして、充填密度（ドライベース）を算出した。結果を表１に示す。
【００４０】
（比較例２）
石炭の滑り性を向上させるための粉体の添加量を１０重量％としたこと以外は、実施例３と同様にして、試料を調整した。その後、実施例３と同様にして、充填密度（ドライベース）を算出した。ΔBD(d.b)は、黒鉛配合の石炭の充填密度と黒鉛無配合の石炭の充填密度との差を示している。結果を表１に示す。
【００４１】
実施例３、及び、比較例１〜比較例２にて調整した試料を炭芯温度が１０００℃に到達するまで加熱した後、窒息冷却してコークスを製造した。次に、得られたコークスについて、ＪＩＳ  Ｋ  ２１５１に準拠して、コークス強度としてのドラム強度指数（ＤＩ）を求めた。ドラム強度指数の測定は２回行ない、その平均値を求めた。図４は、黒鉛添加量とドラム強度指数（ＤＩ）との関係を示すグラフである。なお、図４中、ドラム強度指数は、２回の測定の平均値を用いている。
【００４２】
【表１】
2013107930.tif 000005
【００４３】
（結果）
黒鉛の添加量が石炭に対して３重量％である実施例３では、ドラム強度指数（ＤＩ）が、添加しない場合（比較例１）に比べて向上した。また、黒鉛の添加量が石炭に対して１０重量％である比較例２では、ドラム強度指数（ＤＩ）は、３重量％添加した場合や、添加しない場合よりも低下した。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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