(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークス炉に装入する石炭の動的粘弾性パラメータである、貯蔵弾性率Ｇ' 、損失弾性率Ｇ''、損失正接tan δ ＝Ｇ''／Ｇ'および複素粘性率η* の温度変化を測定して、損失正接の最大値tan δmax、複素粘性率の最小値η* min、再固化温度における複素粘性率η* r を求め、下記（１）式および（２）式により、乾留後のコークスの冷間強度（ドラム強度ＤＩ150 15）および熱間反応後強度（ＣＳＲ）を推定することを特徴とするコークス強度の推定方法。
ＤＩ150 15＝a1 ・tan δmax ＋a2 ・log η* r ＋a3   ・・・・(1)
ＣＳＲ＝b1 ・tan δmax ＋b2 ・log η* min ＋b3   ・・・・(2)
但し、上記a1 、a2 、a3 、b1、b2、b3 は種々の配合炭について、単味炭の動的粘弾性パラメータの加成平均値とコークス強度の関係を調べることにより、実験的に求めることができる係数である。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、品質の安定したコークスを得るために、乾留後のコークス品質を精度よく推定する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コークスの品質（冷間強度（ドラム強度）および熱間反応後強度（ＣＳＲ））は高炉の操業に大きな影響を与えるため、コークス炉で製造したコークスの品質を安定化させることは極めて重要である。また、所定の品質のコークスを製造するために適切な石炭配合条件およびコークス化条件を選択することは、コークス製造コストの低減につながる。このため、製鐵所においてコークス品質を予測して適切なアクションをとることは、極めて重要な課題である。
【０００３】
コークス品質はコークスの構造によって決まり、コークスの構造の主要部分は石炭が軟化溶融している領域においてほとんど決定される。そのため、軟化溶融している領域における石炭の物性はコークス品質に大きな影響を及ぼし、ギーセラー・プラストメーター法で測定される流動度（ＪＩＳ−Ｍ８８０１）等がコークス品質の推定式に用いられてきた。この推定式は、ギーセラープラストメーター法で測定される流動度が高いと、溶融状態にある石炭粒子同士がよく混ざり合い、芳香族環が再配列して大きな積層構造を形成しやすいためにコークスの強度が向上するという考えに基づいている。
【０００４】
しかしながら、ギーセラー・プラストメーター法で測定される流動度は、粘度と類似の指数ではあるが、（３５０〜５００）℃に加熱して液状の石炭軟化物と熱分解発生ガスが混在した状態の中に特殊な形状の羽を挿入し、一定トルクで回転させた時の最大回転速度を測定しているにすぎず、いわゆる物性としての粘度とは大きく異なる量である。特に、流動度が高い粘結炭等においては測定誤差が大きい。そのため、石炭のコークス化現象において軟化過程がコークスの構造を決定する最も重要な過程であるにもかかわらず、軟化溶融状態にある石炭物性を正確に測定することが困難であったため、コークス炉操業において原料配合変化に伴うコークス品質変化を精度良く推定することはできないという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、品質の安定したコークスを得るために、石炭の性状を測定して乾留後のコークス品質を精度よく推定することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するため、軟化溶融状態にある石炭の動的粘弾性を測定し、動的粘弾性パラメータを用いてコークスの品質を推定することを特徴とする。本発明の要旨は、
（１） コークス炉に装入する石炭の動的粘弾性パラメータである、貯蔵弾性率Ｇ' 、損失弾性率Ｇ''、損失正接tan δ ＝Ｇ''／Ｇ'および複素粘性率η* の温度変化を測定して、損失正接の最大値tan δmax、複素粘性率の最小値η* min、再固化温度における複素粘性率η* r を求め、下記（１）式および（２）式により、乾留後のコークスの冷間強度（ドラム強度ＤＩ150 15）および熱間反応後強度（ＣＳＲ）を推定することを特徴とするコークス強度の推定方法。
ＤＩ150 15＝a1 ・tan δmax ＋a2 ・log η* r ＋a3   ・・・・(1)
ＣＳＲ＝b1 ・tan δmax ＋b2 ・log η* min ＋b3   ・・・・(2)
但し、上記a1 、a2 、a3 、b1、b2、b3 は種々の配合炭について、単味炭の動的粘弾性パラメータの加成平均値とコークス強度の関係を調べることにより、実験的に求めることができる係数である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明者らは、コークス炉内においては再固化過程にある層は隣接する軟化溶融層によって圧縮されるため、軟化溶融〜再固化過程にある石炭の被圧縮性もコークスの構造・強度を支配する大きな要因であると考え、軟化溶融状態にある石炭の粘性のみでなく弾性にも着目した。
【０００８】
そこで本発明者らは、各種石炭の動的粘弾性パラメーター（貯蔵弾性率' Ｇ' 、損失弾性率Ｇ''、損失正接tan δ＝Ｇ''／Ｇ' および複素粘性率η* ）の温度分散とコークス品質（冷間強度（ドラム強度）および反応後強度（ＣＳＲ））の関係を調査した。その結果、石炭の動的粘弾性パラメーターと乾留後のコークス品質とは強い相関があることを見出した。これにより、コークス炉に装入する石炭の動的粘弾性パラメーターを測定することにより、コークス品質を精度よく推定できる可能性が示唆された。本発明は、これらの知見に基づいて完成された。
以下、本発明を具体的に説明する。
【０００９】
動的粘弾性パラメーターについては、各単味炭の動的粘弾性パラメーターの温度分散を公知の方法で測定した。具体的には、ペレット状に成型した石炭を平行平板型装置にはさみ、所定の振動を与えて応答応力を測定する際に、窒素気流中において所定の昇温速度で昇温し、動的粘弾性パラメーターの温度変化を測定して、損失正接の最大値（tan δmax ）、複素粘性率の最小値（η*min）、再固化温度における複素粘性率（η*r）を求める。配合炭については、これら単味炭の動的粘弾性パラメーターの加成平均値を用いる。
【００１０】
動的粘弾性パラメーターにおいて、貯蔵弾性率（Ｇ' ）は硬さの指標であり、１周期当りに貯蔵され完全に回復するエネルギーの尺度、損失弾性率（Ｇ" ）は柔らかさの指標であり、１周期当りに熱として消失するエネルギーの尺度である。また、損失正接（tan δ）はＧ''／Ｇ' で表される。
【００１１】
本発明者らは、ドラム強度（ＤＩ15015 ）と動的粘弾性パラメーターの関係を実測し、ドラム強度が損失正接の最大値（tan δmax ）および再固化温度における複素粘性率（η*r）に比例するという知見を得た。
【００１２】
すなわち、
ドラム強度（ＤＩ15015 ）＝a1・tan δmax ＋a2・log η*r＋a3 ・・・・(1)
また、熱間反応後強度（ＣＳＲ）と動的粘弾性パラメーターの関係を実測し、熱間反応後強度が損失正接の最大値（tan δmax ）および複素粘性率の最小値（η*min）に比例するという知見を得た。
【００１３】
すなわち、
熱間反応後強度（ＣＳＲ）＝b1・tan δmax ＋b2・log η*min＋b3      ・・・・(2)
ここで、ドラム強度（ＤＩ15015 ）はＪＩＳ−２１５１に規定されているコークスの冷間強度である。熱間反応後強度（ＣＳＲ）はコークスを二酸化炭素と１１００℃で２時間反応させた後の強度である（Nishi, T., et al, Journal of Fuel Society of Japan, Vol 61, 1982, p.1066-1073, 2)ASTM-D5341)。
【００１８】
【実施例】
実施例１
表１に示す石炭について、動的粘弾性パラメーターを測定した。また、同一石炭を、装入密度７２０ｋｇ／ｍ3 、水分８％、粉砕粒度−３ｍｍ  ８０％の条件で、幅４００ｍｍ、高さ４００ｍｍ、奥行き６００ｍｍの試験コークス炉において乾留した。乾留時の炉温は１２００℃とし、乾留時間は１８．５時間とした。乾留後コークスを窒素で冷却した後、ドラム強度（ＤＩ15015 ）および熱間反応後強度（ＣＳＲ）を測定した。その結果より、前述の（１）式と（２）式の各定数を求め、次式を得た。
【００１９】
ドラム強度（ＤＩ15015 ）＝8.503 ・tan δmax ＋40.464・log η*r−178.747         ・・・・(5)
熱間反応後強度（ＣＳＲ）＝27.541・tan δmax −0.1 ・log η*min＋1.528    ・・・・(6)
この式より求めたドラム強度の推定値と実測値、および熱間反応後強度の推定値と実測値とを比較したところ、図１および図２に示すように、両者は良好な一致を示した。
【００２０】
【表１】
0003914641.tif 000002
【００２１】
以下の記載は、本発明の参考例である。
また、ドラム強度および熱間反応後強度は、炉温、置時間、石炭粒度、装入炭水分、装入密度等の操業パラメータに依存する。実際のコークス炉操業においては、石炭配合のみでなく、上記の操業パラメータも変化させることから、これらの操業パラメータを加えることにより、ドラム強度および熱間反応後強度をさらに精度良く推定することができる。
具体的には、例えばドラム強度 については、ドラム強度（ＤＩ15015）＝a1・tan δmax＋a2・log η*r＋a3＋a4・炉温＋a5・置時間＋a6・石炭粒度（-3mm %）＋a7・装入炭水分＋a8・装入密度・・・・(3)の関係がある。
また、熱間反応後強度については、熱間反応後強度（ＣＳＲ）＝b1・tan δmax＋b2・log η*min＋b3＋b4・炉温＋b5・置時間＋b6・石炭粒度（-3mm%）＋b7・装入炭水分＋b8・装入密度・・・・(4)の関係がある。
これらの式の係数は、種々の配合炭について、単味炭の動的粘弾性パラメータの加成平均値、操業パラメータとコークス強度の関係を調べることにより、実験的に求めることができる。
（参考例）
各種の配合炭を、炉温および置時間を変えて試験コークス炉で乾留した際の、コークスの熱間反応後強度を測定し、前述の（４）式の各定数を求め、次式を得た。
【００２２】
熱間反応後強度（ＣＳＲ）＝27.541・tan δmax −0.1 ・log η*min−24＋0.02・炉温（℃）＋0.5 ・置時間（hr）    ・・・・( ７)
この式より求めたドラム強度の推定値と実測値、および熱間反応後強度の推定値と実測値とを比較したところ、図３に示すように、両者は良好な一致を示した。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように、本発明により、コークス品質を精度よく推定可能となり、石炭評価精度の向上およびコークス製造コストの低減が達成され、その経済的な効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における粘弾性パラメータを用いたドラム強度推定値と測定値の関係を示す図である。
【図２】実施例１における粘弾性パラメータを用いた熱間反応後強度推定値と測定値の関係を示す図である。
【図３】参考例における粘弾性パラメータおよび操業パラメータを用いた熱間反応後強度推定値と測定値の関係を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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