(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料石炭を配合して得られる配合炭をコークス炉にて乾留することにより冶金用コークスを製造する方法において、コークス炉への装入炭として、
石炭組織成分のうちフジニットやセミフジニットとして示されるイナート成分の含有量が３０ｖｏｌ．％以上で、石炭化度を示す平均反射率（Ｒｏ）が０．９〜１．１で、粘結性を示す最大流動度（ＭＦ）が３．０以下の１種または２種以上の準強粘結炭を６０〜９５ｗｔ％、
平均反射率（Ｒｏ）が１．３以上の高炭化度強粘結炭および／または高炭化度準強粘結炭を５〜４０ｗｔ％、
を配合したものからなる配合炭を用いることを特徴とする冶金用コークスの製造方法。
【請求項２】
原料石炭を配合して得られる配合炭をコークス炉にて乾留することにより冶金用コークスを製造する方法において、コークス炉への装入炭として、
石炭組織成分のうちフジニットやセミフジニットとして示されるイナート成分の含有量が３０ｖｏｌ．％以上で、石炭化度を示す平均反射率（Ｒｏ）が０．９〜１．１で、粘結性を示す最大流動度（ＭＦ）が３．０以下の１種または２種以上の準強粘結炭を６０〜９５ｗｔ％、
平均反射率（Ｒｏ）が１．３以上の高炭化度強粘結炭および／または高炭化度準強粘結炭、および最大流動度（ＭＦ）が３．０以上の中・高流動性の強粘結炭および／または中・高流動性の準強粘結炭を５〜４０ｗｔ％、
を配合したものからなる配合炭を用いることを特徴とする冶金用コークスの製造方法。
【請求項３】
中炭化度低流動性の準強粘結炭には、３．５％以上の包蔵水分を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の冶金用コークスの製造方法。
【請求項４】
製品コークスの強度が、タンブラー強度（ＴＩ６）で８３％以上を示すことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の冶金用コークスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高炉などで用いられる冶金用コークスの製造方法に関し、とくに、コークス炉装入用配合炭の品質に近い原料石炭を多量に配合することで、多くの銘柄の石炭を配合することなく少数の銘柄の石炭だけで調整された配合炭とすることによって、大型高炉に用いることができる高強度冶金用コークスを製造する方法についての提案である。
【０００２】
【従来の技術】
高炉で銑鉄を溶製するには、まず、高炉内に鉄鉱石類とコークスとを交互に装入し、それぞれを層状に充填し、羽口より吹き込まれる高温の熱風で鉄鉱石類やコークスを加熱すると共に、コークスの燃焼で発生したＣＯガスで鉱石類を鉄に還元することが必要である。
【０００３】
かかる高炉の操業を安定して行うには、炉内での通気性や通液性の確保が必要であり、強度、粒度、反応後強度等の諸特性に優れたコークスが不可欠である。なかでも強度（ドラム強度）は、特に重要な特性と考えられている。
【０００４】
さて、こうした高炉用コークスを製造するには、一定の粘結性と石炭化度をもつコークス炉内へ装入するための配合炭（装入炭）を乾留することが必要である。そのためには、品質の良い原料石炭（主として産地名で呼称される、これを銘柄という）が必要になる。近年、このような原料石炭（以下、単に「原料炭」という）は、大量に入手することが困難な状況にある。そのため、従来は、産出国、産炭地により特性の異なる原料炭を多種類（通常、１０〜２０種類の銘柄炭）配合した、所謂配合炭を用いている。
【０００５】
このような配合炭は、一つの銘柄の配合量は多くても２０ｗｔ％以下配合するのが普通である。この配合の考え方は、配合炭をコークス炉で乾留して得られるコークスの品質が一定のレベル以上になるように、各原料炭を配合することにある。たとえば、コークスの骨格を形成することになる繊維質部分（石炭の石炭化度で評価され、指標に、揮発分、Ｃｗｔ％、ビトリニット反射率等がある）と、石炭粒子同士を粘結して塊状化する粘結成分（指標に、石炭の流動度、膨張度、粘着度指数等がある）との両者をバランス良く配合すればよい。即ち、各銘柄の原料炭の石炭化度と粘結性に基づき、配合炭としての品質を計算し、乾留後のコークスの強度を推定するのである。
【０００６】
ところで、現在、高炉用コークスを製造するために用いられているコークス炉装入炭（配合炭）は、通常、１０〜２０銘柄の原料炭が配合されている。この方法によれば、最終製品であるコークスの品質に及ぼす１銘柄あたりの原料炭の性状の影響が小さくなる。そのために、高炉用コークスの製造には向かない石炭であっても、少量だけなら配合することができ、しかも、コークス品質の安定化にも役立つというメリットがある。
【０００７】
しかしながら、それでも、高炉用コークスを製造するために配合される原料炭については、一般用コークスを製造するための石炭に比べて、品質の比較的良好なものだけを選定して使用しているのが現状である。そのために製鉄技術者は、良質の石炭の確保にいつも悩まされているのが実情である。
例えば、安価で多量に入手できる原料炭の中には、平均反射率が０．９〜１．１で、最大流動度が３．０以下の特性を示すイナート成分の含有量が高い準強粘結炭がある。しかも、この原料炭は、一般的な前記配合炭とほぼ同じ品質特性を示している。ところが、発明者らの研究によると、この原料炭を多量に配合したものを乾留すると、配合炭の品質と似ているにも拘わらず、実際には所望のコークス強度が得られないという結果が得られており、多量の配合（使用）が阻まれていた。
【０００８】
一方、多種類の原料炭を配合する従来方法は、貯炭ヤードに、ある程度の品質を有する多種類の石炭、例えば、常時２０銘柄程度をストックしていなければならないので、ヤード用地の確保や、荷降ろし、切り出し設備に費用が嵩む等の問題があった。
【０００９】
上述したように従来技術は、コークス炉へ装入する配合炭を多くの銘柄の原料炭を配合して調整する必要があった。しかし、原料炭によっては配合したくても入手が困難であったり、たとえ入手できたとしてもストックヤードでの原料管理に問題があった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の目的は、かかる事情に鑑み、安価で容易に入手可能な銘柄の原料炭を多量に配合することにより、少数銘柄の原料石炭を配合することで、従来法よりも強度等の品質に優れた冶金用コークス、とくに大型高炉に使用することのできる高強度のコークスを有利に製造するための方法を提案することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、上記目的を達成するため、原料炭の種類とそれらの配合について鋭意研究を重ねた結果、産炭地の異なる原料炭（各銘柄の石炭）の組み合わせ方によっては、各原料炭の荷重平均値で推定されるコークス強度から大幅にずれるものがあり、いわゆる特定銘柄の原料炭による組み合わせ適性、すなわち「相性」があることを知見した。すなわち、特定銘柄の原料炭については、これに配合する他の銘柄の原料炭との相性を利用し、少数の銘柄に限定してこれらを多量に配合しても、冶金用コークスとして必要な強度が得られることを確認して、本発明を開発するに到った。
【００１２】
すなわち、本発明は、（１）、（２）である。
（１）原料石炭を配合して得られる配合炭をコークス炉にて乾留することにより冶金用コークスを製造する方法において、コークス炉への装入炭として、
石炭組織成分のうちフジニットやセミフジニットとして示されるイナート成分の含有量が３０ｖｏｌ．％以上で、石炭化度を示す平均反射率（Ｒｏ）が０．９〜１．１で、粘結性を示す最大流動度（ＭＦ）が３．０以下の１種または２種以上の準強粘結炭を６０〜９５ｗｔ％、
平均反射率（Ｒｏ）が１．３以上の高炭化度強粘結炭および／または高炭化度準強粘結炭を５〜４０ｗｔ％、
を配合したものからなる配合炭を用いることを特徴とする冶金用コークスの製造方法。
（２）原料石炭を配合して得られる配合炭をコークス炉にて乾留することにより冶金用コークスを製造する方法において、コークス炉への装入炭として、
石炭組織成分のうちフジニットやセミフジニットとして示されるイナート成分の含有量が３０ｖｏｌ．％以上で、石炭化度を示す平均反射率（Ｒｏ）が０．９〜１．１で、粘結性を示す最大流動度（ＭＦ）が３．０以下の１種または２種以上の準強粘結炭を６０〜９５ｗｔ％、
平均反射率（Ｒｏ）が１．３以上の高炭化度強粘結炭および／または高炭化度準強粘結炭、および最大流動度（ＭＦ）が３．０以上の中・高流動性の強粘結炭および／または中・高流動性の準強粘結炭を５〜４０ｗｔ％、
を配合したものからなる配合炭を用いることを特徴とする冶金用コークスの製造方法。
【００１３】
本発明においては、上記中炭化度低流動性の準強粘結炭は、包蔵水分が３．５％以上のものであることが好ましい。
【００１４】
削除
【００１５】
本発明においては、製品コークスは、タンブラー強度（ＴＩ６）で８３％以上を示すことが好ましい。
【００１６】
このような構成を有する本発明方法によれば、安価かつ多量に入手可能な原料炭を多量に配合することができるので、従来よりも銘柄数としては少数の原料炭を配合した配合炭であっても、ＴＩ６が８３％以上、より好ましくは８４％以上を示す、品質に優れた大型高炉用コークスを安定して確保できるようになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を開発するに至った経緯もまじえて、本発明の実施の形態を詳しく説明する。
図１は、現在、我国で輸入されている主要な銘柄の原料炭（６４種）についての品質を示す図であり、横軸は石炭の石炭化度Ｒｏ（Ｒｏは高いほど乾留時のコークス基質強度が増す）を示し、縦軸は石炭の流動度ＭＦ（石炭の粘結性指標）を示すものである。
【００１８】
現在、コークス炉へ装入する配合炭というのは、日本に輸入する原料炭のうちの１０〜２０銘柄の原料炭を配合し、石炭化度Ｒｏ＝０．９〜１．２、流動度ＭＦ＝２．３〜３．０程度に調整したものとなっている。
【００１９】
ところで、特定銘柄の原料炭、たとえば発明者らが特に注目し、試験を試みた中炭化度低流動性の準強粘結炭（以下、単に「中炭化度低流動性石炭」という）については、図１中に黒丸にて示すものであって、石炭化度Ｒｏ＝１．０５、流動度ＭＦ＝２．４の配合炭品位（装入炭）と略等しいことがわかった。このことは、この中炭化度低流動性石炭を多量に、たとえば５０ｗｔ％以上配合することが可能になることを意味している。しかし、発明者らの研究によれば、この中炭化度低流動性石炭を単に多量に配合しただけでは、意に反して、コークス強度が著しく低下し、冶金用コークスとしては不適当なものになることがわかった。この原因について調査したところ、全水分７．５％のうち包蔵水分が３．５％以上（通常炭２．５％程度）と高いこと等の種々の原因が考えられたが、なかでも、フジニットやセミフジニットなどの石炭組織成分であるイナート成分が通常の原料炭では１０〜３０ｖｏｌ．％未満であるのに対し、該中炭化度低流動性石炭では４０〜５０ｖｏｌ．％と高いことが最大の原因であることがわかった。
【００２０】
そこで、発明者らは、石炭の配合適性である「相性」に期待し、上記の中炭化度低流動性石炭と他の銘柄の補強用粘結炭、とくに強粘結炭，準強粘結炭との組み合わせ適性について検討した。即ち、該中炭化度低流動性石炭と表１に示す数種の強度補強用粘結炭とを配合してなる種々の配合炭を調整すると共に、この配合炭をコークス炉にて乾留試験を実施した。
【００２１】
その結果、図２に示すように、上記中炭化度低流動性石炭と他の銘柄を用いる強度補強用石炭（強，準強粘結炭）との配合比が６０／４０〜９５／５の範囲内で、冶金用コークスとして必要なコークス強度（タンブラー強度）が得られることがわかった。
【００２２】
この図２は、中炭化度低流動性石炭の単味コークスの強度を０としたタンブラー強度ＴＩ６の向上効果を表わす図であり、上記中炭化度低流動性石炭の単味コークスの強度と、中炭化度低流動性石炭と他銘柄の強度補強用粘結炭を配合した２種配合炭のタンブラー強度とを比較したものである。図中の数値は、中炭化度低流動性石炭と他の銘柄炭との配合比を示す。
【００２３】
なお、コークスの強度を示すタンブラー強度は、試料をＪＩＳ  Ｋ  ２１５１に記載されているタンブラー強度試験機を用い、４００回転させた後に篩い分けし、６ｍｍ以上の量を測定した値で示されるものである。
【００２４】
【表１】
0004370722.tif 000002
【００２５】
上述したように、上記中炭化度低流動性石炭（Ｘ炭）は、表１に示す他の銘柄の原料炭である補強用強粘結炭（Ａ〜Ｆ）を５〜４０ｗｔ％配合することにより、これを多量に配合したとしても、コークス強度（ＴＩ６＞８３）を十分に確保でき、３０００〜５０００ｍ３級の大型高炉で使用可能な目安である目標（工程管理値）のコークス強度が得られることがわかった。この点、他の補強用強粘結炭（Ａ〜Ｆ）の配合量が５ｗｔ％未満では、強度不足となり、一方、他の補強用強粘結炭（Ａ〜Ｆ）の配合量が４０ｗｔ％以上では配合効果が飽和し、経済的なメリットがなくなる。
【００２６】
また、強度補強用石炭（Ａ〜Ｆ）となる強粘結炭の平均反射率（石炭化度：Ｒｏ）は、高いほど、コークス強度の向上効果が高く、前記中炭化度低流動性石炭を多量に使用できることを意味している。なお、この強度補強用強粘結炭の配合は、１種だけとは限らず、複数種を使用しても、コークス強度に対する効果は同じである。ただし、あまり多いと、少数の銘柄の石炭を組合わせるという本発明の主旨に矛盾するので、多くとも３〜４種類が妥当である。
【００２７】
ところで、上述した補強用として使う強粘結炭は高価であるため、コスト面で強粘結炭の配合率を抑えることが望ましい。
そのため、本発明では、前記中炭化度低流動性石炭には、この石炭の平均反射率（石炭化度）よりも大きい石炭化度Ｒｏをもつ粘結炭、例えば高炭化度強粘結炭だけでなく、高炭化度準強粘結炭でもよく、これらを少なくとも１種類配合することが望ましい。即ち、これらの粘結炭の性状は、石炭化度Ｒｏが、１．３以上を示す銘柄の原料炭（高炭化度強粘結炭，高炭化度準強粘結炭）を、５〜４０ｗｔ％、好ましくは５〜２０ｗｔ％程度配合すると、コークス強度の向上効果が顕著である。
【００２８】
さらに、中炭化度低流動性石炭には、この石炭の最大流動度ＭＦよりも大きい最大流動度ＭＦを示す中・高流動性の強粘結炭あるいは準粘結炭、即ち、ＭＦ値にして３．０以上のものを５〜４０ｗｔ％、好ましくは５〜２０ｗｔ％程度配合すると、コークスの強度を確実に上昇させることができる。これは、上記の高炭化度粘結炭の配合に合わせて用いることができる。
【００２９】
以上説明したように、本発明は、中炭化度低流動性石炭に対して、コークス強度を補強すべく配合する相手方の原料炭として、高炭化度および／または中・高流動性の強粘炭あるいは準強粘結炭を配合することが好ましいと言える。
中炭化度低流動性石炭としては、産出国、産炭地が特に限定されたものを言うのではなく、イナート成分や包蔵水分が多く、かつ上述した性状を有する類似した石炭であれば利用できる。即ち、表２に示すように、このように中炭化度低流動性石炭と性状が類似した原料炭であるＹ炭は、揮発分（ＶＭ）、最大流動度（ＭＦ）がやや高く、平均反射率（Ｒｏ）がやや低い程度で、性状が類似した石炭である。このような原料炭は、前述した中炭化度低流動性石炭と同様に従来の配合方法での利用は困難な石炭である。しかし、このＹ炭もまた、前記中炭化度低流動性石炭と同様に少数銘柄の原料炭配合に供することができる。
【００３０】
なお、性状が類似したこの原料炭（Ｙ炭ｅｔｃ．）は、前記中炭化度低流動性石炭と同じように、平均反射率（Ｒｏ）が０．９〜１．１の範囲内で、最大流動度（ＭＦ）が３．０以下の特性を示すものであるから、これらを併用してもよい。
【００３１】
【表２】
0004370722.tif 000003
【００３２】
【実施例】
実施例１
主原料となる上述した中炭化度低流動性石炭として、表３に示すＸ炭を用い、それの強度を補強のために用いる高炭化度粘結炭の例としてＡ炭を用い、そして中炭化度低流動性の準強粘結炭以上の平均反射率を示す準強粘結炭あるいは強粘結炭の例としてＣ炭を用い、これらを、Ｘ炭：Ａ炭：Ｃ炭＝８１：９：１０の割合いで配合して、コークス炉装入用配合炭を調整した。各原料炭の性状を表３に示す。
【００３３】
【表３】
0004370722.tif 000004
【００３４】
また、図３は、中炭化度低流動性石炭（Ｘ炭）配合比が強度に及ぼす影響を示すものであり、図示のとおり、通常配合炭のコークス強度（ＴＩ６＝８４．４％）に対し、中炭化度低流動性石炭を配合した配合炭の配合比を増加させると、この強度（ＴＩ６）はａで示すように次第に低下するものの、上記の配合比（Ｘ炭：Ｃ炭：Ａ炭＝８１：１０：９）の配合であれば、図ｂに示すように通常配合炭とほぼ同じレベルの強度が得られた。
【００３５】
このような中炭化度低流動性石炭を多量に配合する冶金用コークスの製造方法において、中炭化度低流動性石炭として、オーストラリア産ブラックウオータ炭を用いる。
【００３６】
実施例２
主原料となる上述した複数種の中炭化度低流動性炭として、表２のＸ炭およびＸ炭と性状が類似した表２のＹ炭を用い、それの強度補強のために用いる高炭化度粘結炭の例として、表３中のＡ炭を用い、そして中炭化度低流動性の準強粘結炭以上の平均反射率を示す準強粘結炭あるいは強粘結炭の例として、表３中のＣ炭を用い、これらをＸ炭：Ｙ炭：Ａ炭：Ｃ炭＝８１−ｙ：ｙ：９：１０（ただし、ｙ＝０〜８１）の割合で配合して、配合炭を調整した。
【００３７】
Ｘ炭とＹ炭の混合試験結果を図４に示す。平均反射率（Ｒｏ）が０．９〜１．０の範囲内で、最大流動度（ＭＦ）が３．０以下の中炭化度低流動性石炭であるＹ炭を混合して利用することが可能である。
【００３８】
実施例３
そこで、実施例１、２で得られた本発明にかかる中炭化度低流動性石炭を多量配合した配合炭から得られたコークスを使い、これを高炉に装入して操業実験を行った。その使用結果を表４に示すが、炉下部において通気抵抗の増加が若干認められたが、高炉操業には何ら問題はなかった。
【００３９】
【表４】
0004370722.tif 000005
【００４０】
【産業上の利用可能性】
以上説明したように、本発明によれば、従来の高炉コークス製造における多くの銘柄の原料炭を少量づつ配合する従来方法の下では利用ができなかったイナートの多い中炭化度低流動度の石炭を採用することで、種類の少ない原料炭を多量に配合することにより、大型高炉用コークスの製造が可能となった。その結果、コストの安い冶金用コークスを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】中炭化度低流動性石炭と一般配合炭の石炭性状を示す図である。
【図２】コークス強度（タンブラー強度）に及ぼす中炭化度低流動性石炭と強粘結炭の配合比の影響を示す図である。
【図３】中炭化度低流動性石炭の配合割合とコークス強度との関係を示す図である。
【図４】性状の類似した中炭化度低流動性石炭２種を混合した際の中炭化度低流動性石炭の配合量とコークス強度との関係を示す説明図である。
【図１】
0004370722.tif 000006
【図２】
0004370722.tif 000007
【図３】
0004370722.tif 000008
【図４】
0004370722.tif 000009