(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配合炭を、乾燥した後、または、乾燥と同時に、微粉炭と粗粒炭とに分級し、引き続き、８０〜３５０℃の温度の微粉炭に、粘結材として、室温で固体であるタールの重質留分、軟ピッチ、および、石油ピッチの１種または２種以上を添加し、かつ、熱間加圧成型して塊成炭を製造した後、該塊成炭と前記粗粒炭を混合し、コークス炉に装入して乾留することを特徴とする高炉用コークスの製造方法。
【請求項２】
１２０℃超〜３５０℃の温度の微粉炭に粘結材を添加して熱間成型することを特徴とする請求項１に記載の高炉用コークスの製造方法。
【請求項３】
前記タールの重質留分は、常圧での沸点：３００℃以上の成分を８０質量％以上含有することを特徴とする請求項１または２に記載の高炉用コークスの製造方法。
【請求項４】
前記軟ピッチは、軟化点が３０〜２００℃であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の高炉用コークスの製造方法。
【請求項５】
前記石油ピッチは、水素／炭素原子比が０．９以上で、軟化点が１００〜４００℃であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の高炉用コークス製造法。
【請求項６】
前記粘結材の添加量が２〜２０質量％であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の高炉用コークスの製造方法。
【請求項７】
０．５〜１０ｔ／ｃｍの線圧で熱間加圧成型することを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の高炉用コークスの製造方法。
【請求項８】
前記配合炭は、非微粘結炭を０〜７０質量％含み残部が粘結炭からなることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の高炉用コークスの製造方法。
【請求項９】
０．５ｍｍ以下の微粉炭と０．５ｍｍ超の粗粒炭に分級することを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の高炉用コークスの製造方法。
【請求項１０】
微粉炭と粗粒炭とに分級し、引き続き、前記粗粒炭を昇温速度：１００〜１０，０００℃／秒で到達温度：３００〜４５０℃に急速加熱した後、該粗粒炭と前記塊成炭をコークス炉に装入し乾留することを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の高炉用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、冶金用コークスの製造方法に関し、詳しくは、石炭を乾燥、分級した後、微粉炭を成型し、塊成炭と粗粒炭を室炉式コークス炉で乾留して高炉用コークスを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、高炉用コークスの製造法において、装入嵩密度増加によるコークス強度の向上および乾留時間の短縮化によるコークス生産性の向上の点から、水分を８〜１２％程度含む原料炭を乾燥して原料炭中の水分量を５〜６％程度まで、さらには、０％まで低減した後、コークス炉に装入し乾留する方法が行なわれていた。
【０００３】
例えば、原料炭を水分量０％まで乾燥するとともに１５０〜２３０℃程度の到達温度まで予熱した後、コークス炉に装入し乾留する、プレカーボン法が知られている（例えば、非特許文献１、参照）。
【０００４】
この方法により、コークス生産性は石炭を予熱しない場合に比べて約３５％程度向上し、また、コークス強度などのコークスの品質が改善されることによって配合炭中に配合する粘結性が低い非微粘結炭などの劣質炭の割合を約２５％まで増加することができる。
【０００５】
しかし、原料炭の乾燥、予熱によって原料炭中の水分量が５％以下まで、さらに０％近くまで低減すると、石炭の輸送過程およびコークス炉装入時に微粉炭が発塵しやすくなるという問題が生じる。
【０００６】
この微粉炭の発塵問題を解決するための従来技術として、石炭を乾燥し、予熱した後、分級し、発塵の原因となる０．５ｍｍないし０．３ｍｍ以下の微粉炭のみを塊成化する方法が提案されている。
【０００７】
例えば、原料炭を乾燥し分級して回収した細粒炭のみ、または、該細粒炭に粗粒炭の一部を配合し、さらにタールなどを添加して混練して疑似粒子化することにより乾燥炭中の微粉炭に起因する発塵を抑制する方法が知られている（例えば、特許文献１、参照）。
【０００８】
しかし、この方法では、原料炭の乾燥により原料炭中の水分量が低下すると、付着水分の低下に起因して疑似粒子の強度が低下し、輸送中に崩壊するため、石炭の乾燥により石炭中の水分量をあまり低くすることができず、結果的に石炭乾燥によるコークス炉内の石炭嵩密度向上およびコークス強度向上の効果は十分に得られなかった。
【０００９】
また、石炭を粉砕し、３ｍｍ以下の細粒を８５〜９５％含有し、残部が１０ｍｍ以下の粗粒からなる配合炭を水分０．３％程度まで乾燥、予熱した後、１４０℃の温度で配合炭の全てに、３〜８％のタールを添加、混合し、１２０℃の温度でロール成型して塊成炭とし、コークス炉で乾留するコークス製造方法（例えば、特許文献２、参照）が提案されている。
【００１０】
また、石炭を水分量０〜２．７％になるまで乾燥・分級した後、回収した０．３ｍｍ以下の微粉炭のみに、８０℃以下の温度でタールを３〜５％添加し、溝型ロールで成型して塊成炭とし、配合炭の残部である粗粒炭とともにコークス炉で乾留するコークス製造方法（例えば、特許文献３、参考）が提案されている。
【００１１】
これらの方法によって得られる塊成炭は、いずれも、上記擬似粒子に比べて塊成物の強度が高まるため、塊成物が輸送中に崩壊することを抑制できる。また、石炭を塊成炭とすることにより、石炭中の微粉粒子間の距離が小さくなるため、塊成炭をコークス炉で乾留する際に微粉粒子同士の接着が高まり、コークス強度が向上する効果が得られる。
【００１２】
しかし、これらの方法によっても、配合炭中の粘結性が低い非微粘結炭の配合割合が高くなると、塊成炭をコークス炉で乾留する方法でもコークスの強度を十分に確保することは困難であった。
【００１３】
また、乾燥炭または予熱炭にタールを添加してロール成形などで成形する場合は、高い温度で成形するとタール中の揮発成分がガス化し、ロール塊成炭内部のガス内圧が増加し、成形を困難とし、塊成炭に割れが発生するなどの生産性および成品歩留の低下原因となる。
【００１４】
特に、乾燥炭または予熱炭を分級した後、微粉炭のみにタールを添加してロール成形する場合には、粗粒炭を含有する配合炭をロール成形する場合に比べ、成形時の塊成炭中の粗粒炭に起因する割れ発生は抑制されるが、成形時に塊成炭内部で発生したガスが抜けにくいため塊成炭中の内圧増加による上記問題が顕著となる。
【００１５】
これらの理由から、乾燥炭または予熱炭、特に微粉炭のみにタールを添加してロール成形などで成形する場合は、微粉炭の温度を８０℃より低くした状態で、ロール成形する必要があった。
【００１６】
一方、原料炭として資源面から安定かつ安価に供給できるが、粘結性が低い非微粘結炭などの劣質炭を配合炭中に多量に配合する場合に、強度の高いコークスを安価に高い生産性で製造することが求められている。
【００１７】
上記石炭乾燥またはプレカーボン法を用いることによって、石炭のコークス炉装入時の嵩密度が増加するため、配合炭中に粘結性が低い非微粘結炭などの劣質炭をある程度まで多く配合した場合でも、所定のコークス強度を確保することができる。
【００１８】
しかし、これらの方法では、所定のコークス強度を確保する上で、配合炭中の粘結性が低い非微粘結炭などの配合割合は多くても２５％が限界であった。
【００１９】
この問題を解決するための技術として、近年、粘結性が低い非微粘結炭などの劣質炭を多量に含有した配合炭の全量を上記プレカーボン法の加熱温度より高い約３５０℃以上の軟化溶融まで急速に加熱することにより非微粘結炭を改質し、さらに、３５０℃以上の温度に維持しつつ粘結性を有する半溶融状態の石炭をロール成型して塊成炭とした後、コークス炉で乾留するコークスの製造方法が提案されている（例えば、特許文献４、参照）。
【００２０】
しかし、乾燥、予熱した配合炭の全量を気流塔によって急速加熱する方法では、微粉炭と粗粒炭の粒径の違いにより石炭粒子で加熱温度のばらつきが生じ、特に微粉炭は過加熱により粘結性成分が散逸し、非微粘結炭の粘結性を十分に改善できない。
【００２１】
そこで、この問題解決のために、上記配合炭のうち、１０〜６０％配合された非微粘結炭を５０〜３５０℃の温度で乾燥・予熱し、０．３ｍｍ以下の粒径の微粉炭と０．３ｍｍ超の粒径の粗粒炭とに分級し、前記微粉炭を軟化開始温度から最高流動温度の温度域まで１×１０3〜１×１０5℃／分の昇温速度で急速に加熱し、次いで、前記温度域に保持した状態で５〜１，０００ｋｇ／ｃｍ2の圧力で熱間成型した後、前記非微粘結炭の粗粒炭と混合してコークス炉で乾留する高炉用コークスの製造方法が提案されている（例えば、特許文献５及び６、参照）。
【００２２】
しかし、これらの石炭の急速加熱法を用いて、配合炭中の非微粘結炭の全量または微粉炭のみを、３５０℃以上の軟化開始温度から最高流動温度の高温域まで急速加熱して、３５０℃以上の高温度に維持しつつ半溶融状態でロール成型する場合には、以下の問題があった。
【００２３】
つまり、半溶融状態の石炭をロール成型機に装入するのが困難となり、かつ、高温状態で粘結性成分を散逸または酸化させないように温度を制御しつつ成形する必要がある。
【００２４】
また、従来から石炭を粉砕した後の微粉部分には、粗粒部分に比べて多くのビトリニット成分などの粘結性成分が含有することが知られている。このため、石炭中の粗粒炭に比べて微粉炭を急速加熱することによる粘結性成分の向上代は小さく、むしろ、微粉炭が高温状態に加熱される際に粘結性成分の散逸または酸化などによる劣化の影響が粗粒炭に比べて大きくなる。
【００２５】
また、この方法を用いて配合炭中に多く含有する非微粘結炭を急速加熱して改質する場合は、非微粘結炭中の微粉炭と粗粒炭を別々に気流槽などにより加熱処理する必要があるため、そのための設備費が高く、また操作条件も複雑である。
【００２６】
したがって、従来の石炭急速加熱方法は、非微粘結炭を多量に含有した配合炭を用いて、高強度のコークスを、安価にかつ高い生産性を維持して製造する方法として十分なものとはいえなかった。
【００２７】
【特許文献１】特開平０８−２３９６６９号公報
【特許文献２】特開昭５２−０７１５０４号公報
【特許文献３】特開平０９−００３４５８号公報
【特許文献４】特開平０７−１１８６６５号公報
【特許文献５】特開平０８−２０９１５０号公報
【特許文献６】特開平０９−０４８９７７号公報
【非特許文献１】コークスノート［社団法人  燃料協会  １９８８年版］  １３４頁
【発明の開示】
【００２８】
本発明は、安価な非微粘結炭等の粘結性の低い劣質炭を多量に含有した配合炭を乾燥、分級した後、微粉炭を成型して塊成炭とし、粗粒炭とともに室炉式コークス炉で乾留し高強度コークスを製造する際に、乾燥炭中の微粉炭による発塵を抑制し、かつ、非微粘結炭等の粘結性の低い劣質炭を成形して得られる塊成炭の膨張性などの乾留時特性を向上し、安価にかつ高い生産性で高強度のコークス製造できる高炉用コークスの製造方法を提供することを目的とする。
【００２９】
本発明の要旨とするところは以下の通りである。
【００３０】
（１）配合炭を、乾燥した後、または、乾燥と同時に、微粉炭と粗粒炭とに分級し、引き続き、８０〜３５０℃の温度の微粉炭に、粘結材として、室温で固体であるタールの重質留分、軟ピッチ、および、石油ピッチの１種または２種以上を添加し、かつ、熱間加圧成型して塊成炭を製造した後、該塊成炭と前記粗粒炭を混合し、コークス炉に装入して乾留することを特徴とする高炉用コークスの製造方法。
【００３１】
（２）１２０℃超〜３５０℃の温度の微粉炭に粘結材を添加して熱間成型することを特徴とする上記（１）に記載の高炉用コークスの製造方法。
【００３２】
（３）前記タールの重質留分は、常圧での沸点：３００℃以上の成分を８０質量％以上含有することを特徴とする上記（１）または（２）に記載の高炉用コークスの製造方法。
【００３３】
（記載なし）
【００３４】
（４）前記軟ピッチは、軟化点が３０〜２００℃であることを特徴とする上記（１）〜（３）の何れかに記載の高炉用コークスの製造方法。
【００３５】
（５）前記石油ピッチは、水素／炭素原子比が０．９以上で、軟化点が１００〜４００℃であることを特徴とする上記（１）〜（４）の何れかに記載の高炉用コークス製造法。
【００３６】
（６）前記粘結材の添加量が２〜２０質量％であることを特徴とする上記（１）〜（５）の何れかに記載の高炉用コークスの製造方法。
【００３７】
（７）０．５〜１０ｔ／ｃｍの線圧で熱間加圧成型することを特徴とする上記（１）〜（６）の何れかに記載の高炉用コークスの製造方法。
【００３８】
（８）前記配合炭は、非微粘結炭を０〜７０質量％含み残部が粘結炭からなることを特徴とする上記（１）〜（７）の何れかに記載の高炉用コークスの製造方法。
【００３９】
（９）０．５ｍｍ以下の微粉炭と０．５ｍｍ超の粗粒炭に分級することを特徴とする上記（１）〜（８）の何れかに記載の高炉用コークスの製造方法。
【００４０】
（１０）微粉炭と粗粒炭とに分級し、引き続き、前記粗粒炭を昇温速度：１００〜１０，０００℃／秒で到達温度：３００〜４５０℃に急速加熱した後、該粗粒炭と前記塊成炭をコークス炉に装入し乾留することを特徴とする上記（１）〜（９）の何れかに記載の高炉用コークスの製造方法。
【００４１】
本発明によれば、安価な非微粘結炭等の粘結性の低い劣質炭を多量に含有した配合炭を用いる場合でも、当該配合炭を乾燥、分級した後、回収した微粉炭に、８０〜３５０℃の温度で、タールの重質留分、軟ピッチ、および、石油ピッチの１種または２種以上からなる粘結材を添加し、熱間加圧成型することによって、微粉炭中に高濃度で含有しているビトリニットなどの粘結性成分と上記の沸点および軟化点が高い粘結材の相互作用により、乾留時に膨張率が高い塊成炭を得ることができ、この塊成炭をコークス炉で乾留することにより、安価にかつ高い生産性で高強度コークスを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
先ず、本発明の技術思想について説明する。
【００４３】
従来から、石炭を粉砕した後の粒径が約０．５ｍｍ以下の微粉炭中にはビトリニットなどの粘結性成分が多く存在することが知られている。これは、石炭中のビトリニットなどの粘結性成分は、イナート成分などの非軟化成分に比べて軟らかく、石炭を粉砕する際に容易に分離するため微粉炭中に濃化されるためと考えられる。
【００４４】
しかし、粘結性成分を多く含む微粉炭は粗粒に比べて比表面積が大きいため、石炭を乾燥、分級後の高温状態では微粉炭中のビトリニットなどの粘結性成分は大気中での酸化によりその粘結性は劣化され易い。
【００４５】
粘結性成分を多く含む微粉炭を成形機により加圧成型することにより比表面積を小さくし大気中の酸素によるビトリニットなどの粘結性成分の酸化を抑制するとともに、微粉粒子間距離を小さくし、乾留時の膨張率を向上する効果がある。
【００４６】
本発明者は、微粉炭中にビトリニットなどの粘結性成分が高濃度で含有していることに着眼し、微粉炭を成形して塊成炭とする際に、粘結性成分の作用を十分発揮させつつ、塊成炭の乾留時の膨張性を高めることでコークス強度を向上させる方法を検討した。
【００４７】
その結果、（ｉ）粘結材として、タールの重質留分、軟ピッチ（石炭系タールを蒸留して得られる室温で固体の残留物）、および、石油ピッチ（石油系重質油を蒸留して得られる室温で固体の残留物）の１種または２種以上を用い、（ii）常温より高い所定温度（８０〜３５０℃）で微粉炭に前記粘結材を添加し、微粉炭中に粘結材を十分かつ均一に浸透、分散させた状態で、熱間加圧成型することによって、微粉炭中に高濃度で含有しているビトリニットなどの粘結性成分と沸点および軟化点が高い粘結材の相互作用により、塊成炭の乾留時の膨張率が顕著に向上し、その結果、コークス強度ＤＩ15015が格段に向上することを知見した（図１および図２、参照）。
【００４８】
上記タールの重質留分、軟ピッチ、および、石油ピッチの粘結材は、通常のタールに比べて沸点および軟化点が高く、室温で微粉炭に添加しても、微粉炭中のビトリニットなどの粘結性成分と接着しないが、高温状態で微粉炭に添加することにより、これらの粘結材の流動性は高まり、微粉炭中に均一分散し、さらに、成形することによってビトリニットなどの粘結性成分と近接、または、化学作用により接着した状態となる。
【００４９】
この塊成炭をコークス炉で乾留すると、ビトリニットなどの粘結性成分と近接または接着した状態で存在する沸点および軟化点が高い粘結材との相乗作用によって石炭粒子間の粘結性が向上する結果、コークス強度が向上するものと考えられる。
【００５０】
本発明は、これらの知見および技術思想を基になされたものであり、高炉用コークスの製造方法において、配合炭を、乾燥した後、または、乾燥と同時に、微粉炭と粗粒炭とに分級し、引き続き、８０〜３５０℃の温度、好ましくは１２０〜３５０℃の温度の微粉炭に、粘結材として、タールの重質留分、軟ピッチ、および、石油ピッチの１種または２種以上を添加し、かつ、熱間加圧成型して塊成炭を製造した後、該塊成炭と前記粗粒炭を混合し、コークス炉に装入して乾留することを特徴とするものである。
【００５１】
なお、本発明において、石炭の粘結性とは、石炭を乾留した時に軟化溶融状態において観測される性質の総称であり、これらの性質には、粘着性、流動性、膨張性等がある（例えば、「石炭利用技術用語辞典[社団法人  燃料協会編、昭和５８年発行]、２５５頁」、参照）。
【００５２】
また、石炭の膨張性とは、ＪＩＳ  Ｍ  ８８０１に記載されている試験方法に準じて、測定された石炭の性状を意味する。つまり、先ず、石炭を粒径：１５０μｍ（１００メッシュ）以下に粉砕し、１０％の水分を添加し混合した試料を成形器によって所定圧力で圧縮成形し、最小直径６ｍｍ、長さ６０±０．２５ｍｍの１／５０テーパー付き塊状物を作成する。
【００５３】
次に、この石炭試料を内径８ｍｍの細管に入れ、その上に１５０ｇ加重がかかるようにピストンをのせて、３００℃に予熱された電気炉に装入した後、毎分３℃の昇温速度で加熱して、石炭試料の収縮および膨張によるピストンの変位を測定する。
【００５４】
石炭の膨張性は、この石炭試料の収縮および膨張挙動における測定結果から、石炭の軟化開始（ピストンが０．５ｍｍ降下したとき）、最大収縮、最大膨張の各温度、収縮率および膨張率（最初の試料長さに対する百分率）を基に求められる。
【００５５】
本発明における塊成炭の膨張率は、上記ＪＩＳ  Ｍ  ８８０１に記載されている試験方法に準じて測定されたものである。また、本発明において、コークス強度ＤＩ15015は、ＪＩＳ  Ｋ  ２１５１に記載されているドラム強度試験方法に準じて測定されたものであり、コークス試料を１５０回転後に１５ｍｍ篩上に残存した質量比で示される。
【００５６】
次に、本発明の特徴とする構成およびのその限定理由について説明する。
【００５７】
（粘結材の種類）
本発明は、以下の理由から、粘結材を、タールの重質留分、軟ピッチ、および、石油ピッチの１種または２種以上とする。
【００５８】
これらの粘結材は、何れも、通常のタールに比べて沸点および軟化点が高く、室温で固体であるため、低温の微粉炭と混合し、成形する場合には、塊成炭内で上記粘結材は局所的に偏在し、ビトリニットなどの粘結性成分と上記粘結材との十分な相互作用は得られない。
【００５９】
しかし、これらの粘結材は、本発明で規定する８０〜３５０℃の高温状態の微粉炭と混合することによって粘結材の流動性は高まり、微粉炭中で均一分散され、さらに、成形することによって微粉炭中のビトリニットなどの粘結性成分と接着した状態となる。
【００６０】
その結果、得られた塊成炭をコークス炉で乾留する場合には、微粉炭中のビトリニットなどの粘結性成分と通常のタールに比べて沸点および軟化点が高い上記粘結材との相互作用により、塊成炭の膨張率は向上し、強度の高いコークスを製造することが可能となる。
【００６１】
通常のタールは、室温で液体であり、流動性が高いため、低温の微粉炭と混合し擬似粒子とするための粘結材としては適するが、乾留時の塊成炭の膨張性を向上させる効果は低く、非微粘結性等の粘結性が低い劣質炭の配合割合が高い配合炭を用いてコークスを製造する際に目的とするコークス強度は十分に得られない。
【００６２】
以上の理由から、本発明では、通常のタールに比べて沸点または軟化点が高い粘結材である、タールの重質留分、軟ピッチ（石炭系タールを蒸留して得られる室温で固体の残留物）、および、石油ピッチ（石油系重質油を蒸留して得られる室温で固体の残留物）の１種または２種以上を用いる。
【００６３】
また、本発明において、上記タールの重質留分は、常圧での沸点：３００℃以上の成分を８０質量％以上含有することが好ましい。また、前記沸点：３００℃以上の成分は、フェナンスレン、アントラセン、メチルナフタレン、および、フルオランテンの１種または２種以上からなることがより好ましい。
【００６４】
上記軟ピッチは、軟化点が３０〜２００℃であることが好ましい。
【００６５】
上記石油ピッチは、水素／炭素原子比が０．９以上で、軟化点が１００〜４００℃であることが好ましい。
【００６６】
（粘結材添加時の微粉炭温度）
本発明は、以下の理由から、粘結材を添加する際の微粉炭温度を８０〜３５０℃とする。図１に粘結材添加時の微粉炭温度と塊成炭の乾留時の膨張率との関係を示す。また、図２に塊成炭の乾留時膨張率とコークス強度ΔＤＩ15015との関係を示す。
【００６７】
なお、図１は、粘結材としてタール重質分（沸点が３００℃以上の成分含有量＝８３．２質量％）を用いた場合であり、縦軸のコークス強度ΔＤＩ15015は基準値ＤＩ０に対するコークス強度ＤＩ15015の変化量を示す（ここでは、コークス強度ＤＩ15015＝８３．０を基準値ＤＩ０とし、＋は基準値から増加、−は基準値から減少したことを示す）。
【００６８】
図１および図２に示す塊成炭の膨張率は、前述した上記ＪＩＳ  Ｍ  ８８０１に記載されている試験方法に準じて測定されたものである。
【００６９】
また、図２に示すコークス強度ＤＩ15015は、塊成炭と粗粒炭の混合物を試験乾留炉で乾留して得られたコークス試料を用いて前述したＪＩＳ  Ｋ  ２１５１に記載されているドラム強度試験方法に準じて測定されたものである。
【００７０】
また、本発明者らは、上記タール重質分以外の粘結材として軟ピッチ、石油ピッチについても図１および図２と同様な確認試験を行い、同様な結果が得られることを確認している。
【００７１】
本発明では、上述したように乾留時の塊成炭の膨張性を向上するために有効な粘結材は沸点または軟化点が高いため、粘結材を添加し混合する際の微粉炭の温度が低い場合には、微粉炭中に粘結材を均一分散させることができず、塊成炭中で粘結材を微粉炭中のビトリニットなどの粘結性成分と近接または接着した状態で存在させることはできない。
【００７２】
その結果、乾留時の塊成炭の膨張性を向上するために有効な粘結材と微粉炭中のビトリニットなどの粘結性成分との相互作用による効果が十分に得られなくなる。
【００７３】
図１および図２から、これらの作用による塊成炭の膨張率向上効果は、粘結材添加時の温度が８０℃以上で十分となることから、粘結材添加時の温度の下限を８０℃とした。
【００７４】
一方、粘結材添加時の温度の増加とともに粘結材の微粉炭中への浸透性および分散性は促進するが、その温度が３５０℃を超えると、粘結材の粘度が急激に低下し、粘着力が無くなり、微粉炭中に拡散した際にビトリニットなどの粘結性成分と粘着する作用が小さくなる。
【００７５】
また、微粉炭と粘結材を混合する際に温度が高い場合には、粘結材や微粉炭中の粘結性成分が酸化され、粘結性が劣化され易くなる。
【００７６】
これらの理由から、図１および図２に示されるように粘結材添加時の温度が３５０℃を超えると、得られた塊成炭の乾留時膨張率の向上効果は低下し、コークス強度の向上効果は十分に得られなくなる。
【００７７】
したがって、本発明では、粘結材添加時の温度を８０〜３５０℃とする。また、粘結材を微粉炭中に十分かつ均一に浸透、分散させ、ビトリニットなどの粘結性成分との相互作用を促進させる点から、粘結材添加時の温度の下限を１２０℃超とするのが好ましい。
【００７８】
なお、本発明では、配合炭を、乾燥機により乾燥した後、または、乾燥と同時に、微粉炭と粗粒炭とに分級し、微粉炭を成型機まで搬送し、成型機の入側で微粉炭に粘結材を添加、混合した後、成型機に装入し成型する。
【００７９】
乾燥機出側での微粉炭の温度は１００℃以上であるが、成型機入側までの搬送過程で微粉炭は冷却される。本発明では、上記微粉炭の改質作用によるコークス強度向上効果を発揮するために、乾燥機出側での微粉炭の温度を規定する必要はなく、粘結材添加時の微粉炭の温度を上記範囲に規定することで、コークス強度を向上することができる。
【００８０】
したがって、乾燥機出側での微粉炭の温度が低くなる場合には、乾燥機出側までの搬送過程で、保温装置や加熱装置を用いて粘結材添加時の微粉炭の温度を上記範囲になるように調整することも可能である。
【００８１】
本発明は、以上のように、粘結材の種類および粘結材添加時の微粉炭温度を規定することにより、本発明が目的とする効果は十分に得られるものの、より安定した効果、より高い効果を得るためには、粘結材の添加量、熱間加圧成型時の線圧、非微粘結炭の配合量、微粉炭の粒径を、さらに、以下のように規定するのがより好ましい。
【００８２】
（粘結材の添加量）
微粉炭と混合する粘結材の添加量は、以下の理由から、２〜２０質量％とするのが好ましい。
【００８３】
粘結材の添加量が２質量％未満では、上述した乾留時の塊成炭の膨張性を向上するために有効な粘結材と微粉炭中のビトリニットなどの粘結性成分との相互作用による効果が安定して得られなくなる。
【００８４】
一方、粘結材の添加量が２０質量％を超える場合は、塊成炭当たりの粘結材の添加量が増加するため、コークス炉に装入する際に装入密度が低下し、コークス強度の向上効果が安定して得られなくなるため、好ましくない。
【００８５】
また、粘結材は、コークス炉内の炉壁付着カーボンの生成原因となるため、過度に添加するのは好ましくない。
【００８６】
これらの理由から、目的とするコークス強度を安定して達成するためには、粘結材として、タールの重質留分、軟ピッチ、および、石油ピッチの１種または２種以上を添加する場合の粘結材の添加量を２〜２０質量％とするのが好ましい。
【００８７】
（熱間加圧成型時の線圧）
以下の理由から、微粉炭と粘結材を混合後、熱間成型する際の加圧力は、線圧で、０．５〜１０ｔ／ｃｍとするのが好ましい。
【００８８】
熱間加圧成型時の線圧が０．５ｔ／ｃｍ未満の場合には、成形により、微粉粒子間の距離を小さくし、粘結材と微粉炭中のビトリニットなどの粘結性成分とを近接または接着することを安定して達成することが困難となり、乾留時に粘結材と粘結性成分の相互作用による塊成炭の膨張率向上効果が安定して得られなくなる。
【００８９】
一方、熱間加圧成型時の線圧が１０ｔ／ｃｍを超える場合は、微粉炭が過剰な圧力で成型されることによって、得られた塊成炭に亀裂が生じて、塊成炭の歩留まりが低下するため、好ましくない。
【００９０】
これらの理由から、目的とするコークス強度を安定して達成するためには、微粉炭と粘結材を混合後、熱間成型する際の加圧力は、線圧で、０．５〜１０ｔ／ｃｍとするのが好ましい。
【００９１】
なお、本発明において、熱間成型する際の線圧とは、成型ロールを用いる場合に、ロール軸方向の単位ロール幅当たりの加圧力（ｔ／ｃｍ）を意味する。
【００９２】
（非微粘結炭の配合量）
本発明において、配合炭中の非微粘結炭配合量の下限は限定する必要はなく、粘結炭などの粘結性が高い石炭を使用する場合にも、石炭粉砕後の微粉炭中に多く含まれるビトリニットなどの粘結性成分の作用を劣化させず、かつ、乾留時の粘結材との相互作用によって従来に比べて高い強度のコークスが得られる。
【００９３】
ただし、前述の通り、原料資源の安定供給および製造コストの低減の観点から、粘結炭に比べて粘結性が低いものの、安価な原料である、非微粘結炭を配合炭中に多量に配合しつつ、高炉原料として要求されるコークス強度を確保することが望まれる。
【００９４】
本発明では、上述した塊成炭中の粘結材とビトリニットなどの粘結成分との相互作用により乾留時の塊成炭の膨張率の向上効果が得られるため、従来に比べて配合炭中に多量に非微粘結炭を配合しても、高炉原料として要求されるコークス強度を確保することができる。
【００９５】
しかし、配合炭中の非微粘結炭の配合量が７０質量％を超えると、本発明を用いても、非微粘結炭の増加による粘結性の低下に起因して、高炉原料として要求されるコークス強度を安定して確保することができなくなるため、非微粘結炭の配合量の上限を７０質量％とするのが好ましい。
【００９６】
したがって、本発明において、非微粘結炭の配合量は０〜７０質量％とするのが好ましい。なお、コークス強度を確保しつつコークスの製造コストを低減する観点から、非微粘結炭の配合量は４０〜７０質量％とするのがより好ましい。
【００９７】
（微粉炭の粒径）
上述したように石炭中のビトリニットなどの粘結性成分は、イナート成分などの非軟化成分に比べて軟らかく、石炭を粉砕する際に容易に分離するため微粉炭中に濃化されるため、石炭粉砕後の粒径０．５ｍｍ以下の微粉炭中に多く存在する。
【００９８】
しかし、石炭粉砕後の粒径が小さくなるとともに、石炭の乾燥、分級後の高温状態で微粉炭は粗粒炭に比べて酸化されやすくなるため、微粉炭中のビトリニットなどの粘結成分も酸化により粘結性が劣化されやくなる。また、石炭乾燥後の粒径０．５ｍｍ以下の微粉炭は発塵の原因となっていた。
【００９９】
本発明では、石炭乾燥後の発塵の原因となる微粉炭に上記粘結材を添加して熱間加圧成型することにより微粉炭による発塵を抑制し、ビトリニットなどの粘結成分の酸化を抑制するとともに、粘結材と前記粘結性成分との相互作用による乾留時の塊成炭の膨張率向上効果によりコークス強度を向上することができる。
【０１００】
石炭粉砕後の微粉炭中に含まれるビトリニットなどの粘結性成分濃度は、微粉炭粒径が小さくなるほど高くなるものの、高温状態での酸化による粘結性低下が顕著となる。したがって、本発明では、目的とするコークス強度を安定して達成するためには、石炭の乾燥、分級後の微粉炭の粒径は０．５ｍｍ以下とするのが好ましい。
【０１０１】
（粗粒炭の急速加熱条件）
本発明では、配合炭を乾燥し、分級した後、微粉炭を上記条件で粘結材と混合し熱間成型した後、配合炭の残部である粗粒炭を一緒にコークス炉に装入し乾留する。
【０１０２】
この際、粗粒炭は、配合炭を乾燥し、分級した後、そのままコークス炉で乾留しても、本発明による塊成炭の乾留時の膨張率向上効果により、得られるコークスの強度は従来に比べて向上する。
【０１０３】
ただし、配合炭中に粘結性が低い非微粘炭を多く配合する場合やコークス強度をより向上させたい場合には、上記塊成炭と混合しコークス炉に装入する粗粒炭は、混合する前に昇温速度：１００〜１０，０００℃／秒で到達温度：３００〜４５０℃に急速加熱することが好ましい。
【０１０４】
上記粗粒炭の急速加熱において、到達温度が３００℃未満の場合には、粗粒炭の粘結性の改善によるコークス強度向上効果は低くなる。
【０１０５】
しかし、本発明では、上述の通り、微粉炭の高温成型により、微粉炭中のビトリニット成分と粘結材との相乗作用による大幅な高膨張率の向上が図られるため、上記粗粒炭の急速加熱における到達温度が３００℃未満の場合であっても、コークス強度を十分に向上することができる。
【０１０６】
また、微粉炭を高温成型した後に、塊成炭の温度を高めることにより、塊成炭中の粘結材の拡散性が良好になるので、ビトリニット成分と粘結材との化学作用による高膨張率の向上を、より一層図ることができる。この効果を狙って、到達温度が３００℃未満の条件で粗粒炭を急速加熱した後、微粉炭からなる塊成炭と混合してもよい。
【０１０７】
これにより、コークス炉で乾留する際に、上記塊成炭の効果に加え、粗粒炭の粘結性の向上効果が得られ、非微粘炭を多く配合する場合でもコークス強度をより向上させることが可能となる。
【実施例】
【０１０８】
以下に実施例を用いて本発明の効果について説明する。
【０１０９】
なお、本発明は、本発明の目的および技術思想を逸脱しない限りにおいて、下記発明例のみに実施形態が限定されるものではない。
【０１１０】
（実施例）
図４に本実施例で適用したコークス製造プロセスを示す。
【０１１１】
配合炭１を流動床乾燥分級機２により８０〜２２０℃に加熱乾燥するとともに、粒径：０．５ｍｍ以下の微粉炭３と、粒径：０．５ｍｍ超の粗粒炭４に分級した。
【０１１２】
粒径：０．５ｍｍ以下の微粉炭３は、粘結材５として、表２に示す成分組成および沸点を有するタール重質留分と通常タール、表３に示す軟化点および水素／炭素原子比を有する軟ピッチと石油ピッチをそれぞれ用いて、表１に示す条件で微粉炭３に、粘結材貯蔵タンク６から所定量の粘結材５を添加し、ダブルロール型の成型機７を用いて加圧成型し塊成炭８を製造した。
【０１１３】
上記流動床乾燥分級機２により加熱、乾燥、そして、分級した後の粒径：０．５ｍｍ超の粗粒炭４の一部を、急速加熱処理を施すことなく（図４中、（ａ）のルート、参照）、そのまま混合し、石炭槽１０から幅：４５０ｍｍの試験乾留炉１１に装入して乾留し、コークス１２を製造した。
【０１１４】
また、上記流動床乾燥分級機２により加熱、乾燥、そして、分級した後の粒径：０．５ｍｍ超の粗粒炭４の一部を、気流塔型加熱機９を用いて、昇温速度：３０００℃／秒で到達温度：３５０℃に急速加熱し（図４中、（ｂ）のルート、参照）、その後、前記微粉炭からなる塊成炭８と混合し、石炭槽１０から幅：４５０ｍｍの試験乾留炉１１に装入して乾留し、コークス１２を製造した。
【０１１５】
乾留試験炉においては、塊成炭および粗粒炭の混合物９０ｋｇを、加熱温度：１２００℃、乾留時間：１４時間の条件で乾留し、コークスを製造した。塊成炭８の膨張性および得られたコークス１２の強度を測定した。
【０１１６】
表１に製造条件と試験結果を示す。また、図３に本発明例（実施Ｎｏ．１〜１６）および比較例（実施Ｎｏ．１７〜２６）の塊成炭の膨張率とコークス強度ＤＩ15015との関係を示す。
【０１１７】
なお、表１および図３に示す、塊成炭の膨張率は、前述したＪＩＳ  Ｍ  ８８０１に記載されている試験方法に準じて測定されたものである。また、コークス強度ＤＩ15015は、前述したＪＩＳ  Ｋ  ２１５１に記載されているドラム強度試験方法に準じて測定したものである。
【０１１８】
表１に示す実施Ｎｏ．１〜２６の発明例は、粘結材の種類および粘結材添加時の微粉炭温度が本発明の規定する範囲を満足するものであり、塊成炭の乾留時の膨張率は６０％以上と高く、目的とするＤＩ15015８３．０以上の強度に優れたコークスが得られた。
【０１１９】
なお、表１に示す実施Ｎｏ．１〜７の発明例は、粗粒炭を急速加熱処理しない場合の発明例であり、実施Ｎｏ．８〜２６の発明例は、粗粒炭を急速加熱処理した場合の発明例である。
【０１２０】
これに対して、実施Ｎｏ．２７〜３９の比較例は、粘結材の種類および粘結材添加時の微粉炭温度が本発明で規定する範囲から外れているため、塊成炭の乾留時の膨張率が６０％に達せず、目的とするＤＩ15015８３．０が得られなかったものである。
【０１２１】
【表１】
0004102426.tif 000002
【０１２２】
【表２】
0004102426.tif 000003
【０１２３】
【表３】
0004102426.tif 000004
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
前述したように、本発明によれば、安価な非微粘結炭等の粘結性の低い劣質炭を多量に含有した配合炭を用いる場合でも、乾留時に膨張率が高い塊成炭を得ることができ、この塊成炭をコークス炉で乾留することにより、安価にかつ高い生産性で高強度コークスを製造することができる。したがって、本発明は、コークス製造産業において利用可能性の大きいものである。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】粘結材（タール重質留分：沸点が３００℃以上の成分含有量＝８３．２質量％）添加時の温度と塊成炭の乾留時の膨張率との関係を示す図である。
【図２】塊成炭の乾留時膨張率とコークス強度ＤＩ15015との関係を示す図である。
【図３】本発明例と比較例の塊成炭の乾留時膨張率とコークス強度ＤＩ15015との関係を示す図である。
【図４】コークス製造プロセスを示す図である。
【符号の説明】
【０１２６】
１    配合炭
２    流動床乾燥分級機
３    微粉炭
４    粗粒炭
５    粘結材
６    粘結材貯蔵タンク
７    成型機
８    塊成炭
９    気流塔型加熱機
１０    石炭槽
１１    試験乾留炉
１２    コークス
（ａ）    ルート
（ｂ）    ルート
【図１】
0004102426.tif 000005
【図２】
0004102426.tif 000006
【図３】
0004102426.tif 000007
【図４】
0004102426.tif 000008