(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭の評価方法であって、
１銘柄の石炭を粉砕し、篩分けして、イナート量が異なる複数の石炭試料を作製し、
前記複数の石炭試料のイナート量を測定するとともに、前記複数の石炭試料を熱処理して得られるセミコークスの表面張力を測定し、
前記イナート量と前記表面張力とに基づく回帰直線から求まるイナート量の変動量に対する表面張力の変動量の割合を指標として前記石炭を評価する、石炭の評価方法。
【請求項２】
２銘柄以上の石炭を含む配合炭の調製方法であって、
配合炭中の各銘柄の石炭について請求項１に記載の石炭の評価方法における前記回帰直線から求められるイナート量が１００％となる表面張力γ１００およびイナート量が０％となる表面張力γ０、前記配合炭中の各銘柄の石炭の配合割合、イナート組織の質量割合、軟化溶融組織の質量割合、から求められる前記配合炭の界面張力と、
前記配合炭から製造されるコークスの強度と、から求められる相関関係に基づいて、
前記相関関係から所望の強度となる界面張力を求め、前記所望の強度となる界面張力以下となる質量割合で前記２銘柄以上の石炭を混合して配合炭を調製する、配合炭の調製方法。
【請求項３】
２銘柄以上の石炭を含む配合炭の調製方法であって、
配合炭中の各銘柄の石炭について請求項１に記載の石炭の評価方法における前記回帰直線から求められるイナート量が１００％となる表面張力γ１００およびイナート量が０％となる表面張力γ０、前記配合炭中の各銘柄の石炭の配合割合、各銘柄の石炭のイナート組織の質量割合、軟化溶融組織の質量割合から算出される界面張力が０．２６ｍＮ／ｍ以下となる質量割合で前記２銘柄以上の石炭を混合して配合炭を調製する、配合炭の調製方法。
【請求項４】
２銘柄以上の石炭を含む配合炭の調製方法であって、
配合炭中の各銘柄の石炭について請求項１に記載の石炭の評価方法における前記回帰直線から求められるイナート量が１００％となる表面張力γ１００とイナート量が０％となる表面張力γ０との差の絶対値が６ｍＮ／ｍ以上となる石炭の配合炭中における質量割合が４５質量％以下となるように前記２銘柄以上の石炭を混合して配合炭を調製する、配合炭の調製方法。
【請求項５】
コークスの製造方法であって、
請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の配合炭の調製方法で配合炭を調製し、
前記配合炭を乾留してコークスを製造する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、冶金用コークスの原料となる石炭の評価方法及び該評価方法に用いられる測定値を用いた配合炭の調製方法に関し、更には、該調製方法で得られた配合炭からコークスを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉において溶銑を製造するために高炉原料として用いられる冶金用コークスは高強度であることが望ましい。コークスは強度が低いと高炉内で粉化し、粉化したコークスにより高炉の通気性が阻害され、安定的な溶銑の生産が行なえなくなるからである。【０００３】
通常、コークスは複数の石炭を配合して得た配合炭をコークス炉で乾留して製造される。所望の強度となるコークスを得るための石炭の配合方法として様々な方法が知られている。【０００４】
特許文献１には、石炭の相性を考慮した石炭の配合方法であって、配合炭を構成する各銘柄の石炭を熱処理して得られるセミコークスの表面張力と、配合炭中の各銘柄の石炭の配合率（質量割合）と、から算出される界面張力の値を指標として、石炭の配合率を調整することが開示されている。ここで「石炭の相性」とは、配合炭中の複数銘柄の石炭が、その各々に相互作用を及ぼす性質をいい、石炭の相性によっては、その配合炭中の各々の石炭のみから得られるコークスの強度と、その配合炭から得られるコークスの強度との間に加成性が成立しない場合があることが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１３／１４５６８０号
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｄ．Ｗ．  Ｆｕｅｒｓｔｅｎａｕ：  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍｉｎｅｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，２０（１９８７），１５３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、石炭資源の安定確保および原料コスト低減の観点から、複数の場所で採れた石炭を購入し、性状が異なる複数銘柄の石炭を配合炭の原料に用いる必要性が高まっている。性状が異なる石炭を配合炭に用いる場合に、特許文献１に開示されている方法で所望の強度となるコークスの製造を期待し得る配合炭を調製できる。ところが、石炭によっては、特許文献１に開示されている方法で求めた質量割合で複数銘柄の石炭を配合して配合炭を調製しても、所望の強度とならないコークスが製造される場合があった。【０００８】
本発明は、上記場合を鑑みて完成されたものであり、本発明の配合炭の調整方法を実施することで、従来技術より正確に所望の強度となるコークスを製造し得る配合炭を構成する石炭及びその質量割合を特定できる。本発明はそのような配合炭の調製方法を提供することを目的とする。本発明は、配合炭の調製方法以外に、その調製方法を用いたコークスの製造方法及び冶金用コークスの原料としての石炭の評価方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、石炭のイナート量を変更させた場合に、イナート量の変更量（変動量）に対する、石炭を熱処理して得られるセミコークスの表面張力の変動量が、石炭の銘柄によって異なる現象を確認した。本発明者らは、この現象を考察して、まずは、石炭のイナート量とセミコークスの表面張力に基づき石炭を評価する方法を完成させた。【００１０】
例えば、特許文献１に記載の従来の方法では、１つの銘柄の石炭を熱処理して得られるセミコークスの表面張力は、測定される表面張力の分布の平均値として与えられる。従来の知見では、表面張力の分布がもたらされる原因は、石炭の不均質性に由来すると推察されるのみで詳細が明らかではなかった。本発明者らは、石炭の成分によってセミコークスの表面張力の値が異なる原因をより詳細に検討して、特に、コークス強度に影響する石炭の成分として、加熱により軟化溶融する成分（以後、「軟化溶融組織」と記載する場合がある。）と、加熱しても軟化溶融しない成分（以後、「イナート組織」と記載する場合がある。）と、が存在することに基づき、この２つの成分を加熱処理したセミコークスの表面張力値を推定する方法を検討した。【００１１】
石炭中の成分のうち、加熱により軟化溶融する成分と軟化溶融しない成分とを正確に分離する方法は知られていないが、石炭を顕微鏡で観察して同定できるイナート組織は、概ね石炭中の軟化溶融しない成分に相当することが知られている。イナート組織の含有量の分析方法はＪＩＳ  Ｍ  ８８１６に規定されており、加熱により軟化溶融しない成分の含有量として本発明者らは、ＪＩＳ  Ｍ  ８８１６に規定される全イナート量（ＴＩ）を用いた。【００１２】
石炭の軟化溶融する成分と軟化溶融しない成分とを分離することは困難であるが、これら成分から得られるセミコークスの表面張力を推定する代替手段として、本発明者らはイナート組織に着目した。本発明者らは、石炭を、イナート組織の含有量（以後、「イナート量」と記載する場合がある。）の多い部分と少ない部分とに分離し、それぞれを熱処理して得たセミコークスの表面張力値からイナート組織の含有率が１００％の石炭の表面張力値と、イナート組織の含有率が０％の石炭の表面張力値を推定することを試みた。【００１３】
石炭を、イナート量の多い部分と少ない部分とに分離する方法としては、石炭のイナート組織は軟化溶融組織に比べて硬いことを利用した。イナート組織は軟化溶融組織よりも硬いので、石炭を粉砕すると、イナート組織は粗粒側の石炭に濃縮される傾向がある。この傾向を利用して、粉砕と篩分けによって同じ銘柄の石炭からイナート量の異なる試料を調製できる。この試料を熱処理してセミコークスを調製し、その表面張力を測定した。その結果、イナート量の変動量に対する表面張力の変動量が石炭銘柄により異なること、及び、ある石炭をイナート量の多い部分と少ない部分とに分離して得た試料のイナート量とその試料を熱処理して得たセミコークスの表面張力との間には概ね直線的な関係があることを本発明者らは見出した。さらに、イナート量および表面張力の変動量の割合がその銘柄の石炭を含む配合炭から得られるコークス強度に影響を及ぼすことから、これらの変動量の割合に基づいて、その銘柄の石炭がコークス原料として好ましいかどうかを評価できることを本発明者らは見出した。【００１４】
本発明者らは、前述の評価で見出した事項を用いて配合炭を調製する方法を完成させた。本発明の配合炭の調製方法では、配合炭中の各銘柄（１銘柄）の石炭は、イナート成分が１００％となるイナート組織とイナート成分が０％となる軟化溶融組織とからなると想定し、上記評価方法で求めた石炭のイナート量と試料を熱処理して得たセミコークスの表面張力の回帰直線から、イナート組織の含有率が１００％となる表面張力γ１００とイナート組織の含有率が０％となる表面張力γ０とを求め、イナート組織及び軟化溶融組織から得られるセミコークスの表面張力がそれぞれγ１００及びγ０となると想定した。この想定に基づき、本発明の配合炭の調製方法では、配合炭中の各銘柄の石炭の配合割合、イナート組織の質量割合、軟化溶融組織の質量割合、表面張力γ１００及び表面張力γ０から算出される界面張力と、配合炭から製造されるコークスの強度と、の関係に基づき、各銘柄の質量割合を特定する。さらに、イナート量の変動量に対するセミコークスの表面張力の変動量の割合が大きい石炭の配合割合を制限するように、配合炭中の各銘柄の質量割合を特定することもできる。【００１５】
即ち、本発明の要旨は以下の通りである。
（１）石炭の評価方法であって、１銘柄の石炭を粉砕して、イナート量が異なる複数の石炭試料を作製し、前記複数の石炭試料のイナート量を測定するとともに、前記複数の石炭試料を熱処理して得られるセミコークスの表面張力を測定し、前記イナート量と前記表面張力とに基づく回帰直線から求まるイナート量の変動量に対する表面張力の変動量の割合を指標として前記石炭を評価する、石炭の評価方法。
（２）２銘柄以上の石炭を含む配合炭の調製方法であって、配合炭中の各銘柄の石炭について（１）に記載の石炭の評価方法における前記回帰直線から求められるイナート量が１００％となる表面張力γ１００およびイナート量が０％となる表面張力γ０、前記配合炭中の各銘柄の石炭の配合割合、イナート組織の質量割合、軟化溶融組織の質量割合、から求められる前記配合炭の界面張力と、前記配合炭から製造されるコークスの強度と、から求められる相関関係に基づいて、前記相関関係から所望の強度となる界面張力を求め、前記所望の強度となる界面張力以下となる質量割合で前記２銘柄以上の石炭を混合して配合炭を調製する、配合炭の調製方法。
（３）２銘柄以上の石炭を含む配合炭の調製方法であって、配合炭中の各銘柄の石炭について（１）に記載の石炭の評価方法における前記回帰直線から求められるイナート量が１００％となる表面張力γ１００およびイナート量が０％となる表面張力γ０、前記配合炭中の各銘柄の石炭の配合割合、各銘柄の石炭のイナート組織の質量割合、軟化溶融組織の質量割合から算出される界面張力が０．２６ｍＮ／ｍ以下となる質量割合で前記２銘柄以上の石炭を混合して配合炭を調製する、配合炭の調製方法。
（４）２銘柄以上の石炭を含む配合炭の調製方法であって、配合炭中の各銘柄の石炭について（１）に記載の石炭の評価方法における前記回帰直線から求められるイナート量が１００％となる表面張力γ１００とイナート量が０％となる表面張力γ０との差の絶対値が６ｍＮ／ｍ以上となる石炭の配合炭中における質量割合が４５質量％以下となるように前記２銘柄以上の石炭を混合して配合炭を調製する、配合炭の調製方法。
（５）コークスの製造方法であって、（２）から（４）のいずれか一項に記載の配合炭の調製方法で配合炭を調製し、前記配合炭を乾留してコークスを製造するコークスの製造方法。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によって、従来技術より正確に、所望の強度となるコークスを製造し得る配合炭を構成する石炭及びその質量割合を特定できる。これにより、所望の強度となるコークスを製造し得る配合炭を調製できる。さらに、本発明によって、冶金用コークスの原料としての石炭を評価できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、特許文献１に記載の方法で算出した界面張力とコークスの強度との関係を示すグラフである。
【図２】図２は、石炭試料のイナート量と石炭試料を熱処理して得られるセミコークスの表面張力との関係を示すグラフである。
【図３】図３は、本発明の方法で算出した界面張力と、コークスの強度との関係を示すグラフである。
【図４】図４は、低評価炭の配合割合とコークスの強度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】
【００１８】
本発明は、石炭を熱処理して得られるセミコークスの表面張力を用いた石炭の評価方法に関し、当該評価方法で得られた事項を利用して２銘柄以上の石炭を含む配合炭の調製方法に関する。本実施形態の石炭の評価方法では、セミコークスの表面張力および当該表面張力から算出される界面張力を利用する。このため、まず、セミコークスの作製方法、セミコークスの表面張力の測定方法及び界面張力の算出方法を説明する。
【００１９】
［セミコークスの作製方法］
セミコークスとは、石炭を熱処理して得られる熱処理物のことである。石炭の接着現象が石炭間の相性やコークスの強度に影響を及ぼす。このため、石炭の接着現象を検討する場合、石炭を加熱して、石炭が実際に軟化溶融を開始し、石炭が接着し固化してコークス化が完了するまでの温度（３５０〜８００℃）における溶融物の特性を求めることが好ましい。しかしながら、こうした高温域での溶融物の特性の測定方法は知られていない。そこで、特許文献１に記載されている通り、測定すべき特性が表面張力である場合には、石炭が軟化溶融する温度まで石炭を加熱して乾留した後、冷却して得られるセミコークスの表面張力を測定することで、軟化溶融状態の石炭の表面張力値が推定できる。
【００２０】
石炭を加熱する加熱温度は、石炭粒子間の接着に表面張力が影響を及ぼしているという考えから、前述の通り、石炭が軟化溶融を開始する３５０℃以上から、コークス化が完了する８００℃までのいずれかの温度に加熱することが適当である。加熱温度である３５０〜８００℃において、特に接着に寄与している温度は軟化溶融時の温度である３５０〜５５０℃であり、接着構造は５００℃近傍で決まると考えられる。このため、加熱温度は、特に５００℃近傍の４８０〜５２０℃であることが好ましい。加熱は石炭と反応しない不活性ガス（例えば窒素、アルゴン、ヘリウムなど）雰囲気で行なうことが好ましい。
【００２１】
冷却は、石炭と反応しない不活性ガス雰囲気で行なうことが好ましい。また、乾留した後の石炭を１０℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で急冷することが好ましい。急冷する理由は軟化溶融状態での分子構造を保つためであり、分子構造が変化しないと考えられる１０℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で冷却することが好ましい。急冷の方法としては、液体窒素、氷水、または水もしくは窒素ガスのような不活性ガスなどを用いる方法があるが、液体窒素を用いて急冷することが好ましい。ガス冷却は石炭の内部まで冷却するのに時間がかかり、冷却速度の変動が大きくなるので好ましくない。氷水、水による冷却は、水分の付着により表面張力の測定に影響を与えるので好ましくない。
【００２２】
本発明における石炭に施す熱処理の操作の一例は、下記（ａ）〜（ｃ）の通りである。
（ａ）石炭を粉砕する。石炭の粉砕粒度は、組織、性状などが不均一である石炭から均質な試料を作製するという観点から、ＪＩＳ  Ｍ８８１２に記載されている石炭の工業分析における粉砕粒度である２５０μｍ以下に石炭を粉砕することが好ましく、さらに細かい２００μｍ以下に粉砕することがより好ましい。
（ｂ）操作（ａ）で粉砕した石炭を、空気を遮断してあるいは不活性ガス雰囲気で、適当な加熱速度で加熱する。石炭を前述の３５０〜８００℃の範囲内の温度まで加熱すればよい。加熱速度は、コークス炉においてコークスが製造されるときの加熱速度に応じた速度にすることが好ましい。
（ｃ）操作（ｂ）で加熱した石炭を冷却する。この冷却では、上述の方法で冷却することが好ましい。
【００２３】
［セミコークスの表面張力の測定方法］
一般的な物質の表面張力の測定方法として、静滴法、毛管上昇法、最大泡圧法、液重法、懸滴法、輪環法、プレート（Ｗｉｌｈｅｌｍｙ）法、拡張／収縮法、滑落法、などが知られている。石炭は様々な分子構造で構成されており、その表面張力も一様ではないことから、表面張力分布が評価できる方法、例えば、非特許文献１に記載されたフィルム・フローテーション法を石炭の表面張力の測定に用いることができる。この方法は、石炭であってもその石炭から得られるセミコークスであっても同様に用いることができ、微粉砕した石炭試料を用いて、石炭の表面張力の分布を求めることができる。得られた表面張力の分布の平均値をもって、石炭試料の表面張力の代表値とする。セミコークスを試料として用いる場合には、石炭を加熱処理する際の熱処理温度を石炭の軟化溶融温度域に設定することが好ましい。測定方法の詳細は特許文献１に記載されている。
【００２４】
［界面張力の算出方法］
界面張力の算出方法は、配合炭に含まれる複数銘柄の石炭のうち２銘柄に着目し、２銘柄の石炭から得られるセミコークス間の界面張力γｉｊを求める工程と、配合炭での各銘柄の石炭の質量割合と前記界面張力γｉｊとから配合炭の界面張力γｂｌｅｎｄを算出する工程と、からなる。この配合炭の界面張力γｂｌｅｎｄは、セミコークス間の界面張力に基づいて算出されるので、配合炭から得られるセミコークスの界面張力に相当する値と考えることができるが、本発明においては、上述の方法で求められる界面張力を配合炭の界面張力γｂｌｅｎｄと呼ぶ。
【００２５】
まず、２銘柄のセミコークス間の界面張力γｉｊを求める工程を説明する。一般的な２種の物質の界面張力は、直接測定を行なうこともできるが、個々の物質の表面張力からその値を求めることもできる。例えば、異なる物質ｉ，ｊについて、物質ｉ，ｊ間の界面張力γｉｊは、物質ｉの表面張力γｉと物質ｊの表面張力γｊとから求めることができる。物質ｉ，ｊ間の界面張力γｉｊは、グリファルコ−グッド（Ｇｉｒｉｆａｌｃｏ−Ｇｏｏｄ）の下記［１］式で表される。
【００２６】
【数１】
0006856178.tif 000002
【００２７】
［１］式において、φは相互作用係数であり、相互作用係数φは実験によって求めることができ、物質ｉ，ｊによって異なることが知られている。また、リーとニューマン（Ｄ.Ｌｉ、Ａ．Ｗ．Ｎｅｕｍａｎｎ）らは、相互作用係数φの値が物質ｉ，ｊの表面張力γｉ、γｊの値が離れるほど大きくなると仮定し、［１］式を拡張した下記［２］式を提案している。
【００２８】
【数２】
0006856178.tif 000003
【００２９】
［２］式において、βは実験によって導出される定数である。リーとニューマンらはβを０．０００１２４７（ｍ２／ｍＪ）２と計算している。物質ｉを石炭ｉから得られるセミコークスｉとし、物質ｊを石炭ｊから得られるセミコークスｊとすると、セミコークスｉ，ｊ間の界面張力γｉｊは、セミコークスｉ，ｊの表面張力γｉ、γｊを測定し、その表面張力の値を［１］式または［２］式に代入することによって算出できる。［１］式を用いる場合は相互作用係数φの値を実験から求めなければならない。このため、界面張力の算出を簡便にするという意味で、相互作用係数φの値を推定している［２］式を用いることが好ましい。
【００３０】
次に、配合炭の界面張力γｂｌｅｎｄを算出する工程を説明する。配合炭中の石炭の銘柄と質量割合が知られている場合には、配合炭から得られるセミコークスの界面張力も計算できる。配合炭中にｎ銘柄の石炭が存在する場合、その質量割合をｗｉ（１、２、・・・、ｉ、・・・ｎ炭の質量割合を表す）とするとき、石炭ｉから得られるセミコークスと石炭ｊから得られるセミコークスにより形成されるｉ−ｊ界面の存在確率は、ｗｉとｗｊの積で表される。このため、それらのセミコークスの界面における界面張力をγｉｊとすると、ｎ銘柄の石炭が配合された配合炭から得られるセミコークスの界面張力γｂｌｅｎｄは、以下の［３］式で表すことができる。
【００３１】
【数３】
0006856178.tif 000004
【００３２】
［３］式において、ｗｉとｗｊは、本来、配合炭から得られるセミコークス混合物中のセミコークスの質量割合で表すことが好ましい。しかしながら、そのセミコークス混合物中の各石炭から得られる各セミコークスの存在比率は、配合炭における各石炭の存在比率と大きく変わらない。このため、ｗｉとｗｊとを、配合炭における各石炭の質量割合で表している。
【００３３】
本発明の界面張力γｂｌｅｎｄは、配合炭を構成する石炭及びその組織の各々から得られるセミコークスを混合したと想定し、その混合により得られると想定されるセミコークス混合物の界面張力に相当する。すなわち、本発明ではセミコークス混合物を実際に作製することを前提とせず、本発明の界面張力は、セミコークスの表面張力とそのセミコークスの基となる石炭の配合炭中の質量割合とから求まる指標（値）である。
【００３４】
次に、本発明と比較するために特許文献１に開示された方法で算出した界面張力γｂｌｅｎｄと複数銘柄の石炭を配合して得られた配合炭から製造されたコークスの強度ＤＩ１５０／１５との関係を求めた比較実験を説明する。
【００３５】
＜比較実験＞
複数銘柄の石炭から構成される配合炭を複数作製し、コークス炉の乾留条件をシミュレート可能な電気炉を用いて配合炭を乾留してコークスを製造した。
【００３６】
配合炭を構成する各銘柄の石炭を５００℃で熱処理して得られるセミコークスの表面張力を測定し、［２］式及び［３］式から界面張力γｂｌｅｎｄを算出した。また、コークスの強度として、ＪＩＳ  Ｋ  ２１５１の回転強度試験法に基づき、コークスを所定量装入したドラム試験機を１５ｒｐｍで１５０回転させた後の粒径１５ｍｍ以上のコークスの質量割合を測定し、回転前との質量比であるドラム強度ＤＩ（１５０／１５）を用いた。
【００３７】
比較実験に使用した石炭及びその性状を表１に示す。
【００３８】
【表１】
0006856178.tif 000005
【００３９】
比較実験では、表1に示したＡ〜Ｃ及びＲを準備し、石炭Ａ〜Ｃ及びＲを表２に示す質量割合で配合して配合炭１〜４を作製した。
【００４０】
【表２】
0006856178.tif 000006
【００４１】
表１における「表面張力γ（ｍＮ／ｍ）」は、石炭Ａ〜Ｃ及びＲを熱処理して得られるセミコークスの表面張力であって、フィルム・フローテーション法で測定された表面張力分布の平均値である。表１及び表２における「Ｒｏ（％）」は、ＪＩＳ  Ｍ  ８８１６の石炭（配合炭）のビトリニットの平均最大反射率であり、「ＴＩ（％）」は、ＪＩＳ  Ｍ  ８８１６の石炭（配合炭）の微細組織成分の測定方法およびその解説に記載のＰａｒｒの式に基づいた下記［４］式で算出した石炭組織分析におけるイナート量（体積％）である。
イナート量（体積％）＝フジニット（体積％）＋ミクリニット（体積％）＋（２／３）×セミフジニット（体積％）＋鉱物質（体積％）  ・・・［４］
【００４２】
表１及び２における「ｌｏｇＭＦ」とは、ＪＩＳ  Ｍ８８０１のギーセラープラストメータ法で測定した石炭または配合炭の最高流動度（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｆｌｕｉｄｉｔｙ：ＭＦ）の常用対数値である。配合炭の最高流動度ｌｏｇＭＦは、配合炭中の単味炭のｌｏｇＭＦの加重平均値である。表１における「灰分（ｄ．ｂ）」及び「揮発分（ｄ．ｂ）」は、ＪＩＳ  Ｍ  ８８１２の工業分析法による乾燥炭基準の測定値である。
【００４３】
表２における「γｂｌｅｎｄ」は、［２］式及び［３］式に基づき、表１の表面張力γの値及び表２の質量割合から算出された配合炭１〜４の界面張力である。「ＤＩ１５０／１５（−）」は、配合炭１〜４を乾留して得られたコークスの強度である。
【００４４】
図１は、特許文献１に記載の方法で算出した界面張力γｂｌｅｎｄとコークスの強度ＤＩ１５０／１５（−）との関係を示すグラフである。図１からわかるように、配合炭１，２及び４では、界面張力γｂｌｅｎｄが０に近い値になっているにもかかわらず、コークスの強度ＤＩ１５０／１５はばらついていた。配合炭３での界面張力γｂｌｅｎｄとコークスの強度ＤＩ１５０／１５との値は、配合炭１，２及び４とは傾向が異なっていた。
【００４５】
特許文献１によると、界面張力γｂｌｅｎｄと強度ＤＩ１５０／１５との間には相関性が強い関係が成立するとされており、界面張力γｂｌｅｎｄと強度ＤＩ１５０／１５との間に相関性が強い傾向が観察される場合があるが、図１に示すように、この関係が成立しない場合もあることがわかる。
【００４６】
次に、本発明の実施形態を説明する。まず、本実施形態の石炭の評価方法について説明する。
【００４７】
＜石炭の評価方法＞
本実施形態の石炭の評価方法では、１銘柄の石炭を粉砕して、イナート量が異なる複数の石炭試料を作製し、当該複数の石炭試料のイナート量を測定する。さらに、作製された複数の石炭試料を熱処理して得られるセミコークスの表面張力を測定し、イナート量と表面張力とに基づく回帰直線から求まるイナート量の変動量に対する表面張力の変動量の割合を指標として、冶金用コークスの原料としての石炭を評価する。
【００４８】
[イナート成分が１００％となるイナート組織とイナート成分が０％となる軟化溶融組織から調製されるセミコークスの表面張力の推定]
配合炭を構成する各銘柄の石炭は、イナート成分が１００％となるイナート組織とイナート成分が０％となる軟化溶融組織とからなると想定する。１銘柄の石炭を粉砕して、イナート量が異なる複数の石炭試料を作製し、当該複数の石炭試料のイナート量を測定するとともに、これら複数の石炭試料を熱処理して得られるセミコークスの表面張力を測定して、イナート量と表面張力とに基づく回帰直線を求める。当該回帰直線から、イナート成分が１００％となるイナート組織の表面張力γ１００とイナート成分が０％となる軟化溶融組織の表面張力γ０とを求める。このようにして求められるγ１００は、セミコークス化された石炭のイナート組織の表面張力に相当すると考えられるが、本実施形態では、このγ１００をイナート組織の表面張力γ１００と記載する。同様に、γ０はセミコークス化された石炭の軟化溶融組織の表面張力に相当すると考えられるが、本実施形態では、このγ０を軟化溶融組織の表面張力と記載する。
【００４９】
次に、回帰直線を求める方法を説明する。まず、１銘柄の石炭を粉砕して作製された石炭試料を篩分けする。石炭を粉砕すると、イナート組織は粗粒側に多く含まれるので、粉砕と篩分けにより、粉砕された石炭中のイナート組織の質量割合は変化する。イナート組織の質量割合を変化させることや、回帰直線を求めることができることを示すために、比較実験で準備した石炭Ａ〜Ｃ及びＲを用いて下記実験１を行った。
【００５０】
＜実験１＞
石炭Ａ〜Ｃ及びＲに対して粉砕と篩分けとを行うことで、イナート組織以外の軟化溶融組織を多く含む石炭試料と、イナート組織を多く含む石炭試料とを複数作製した。複数の石炭試料に対して、ＪＩＳ  Ｍ  ８８１６に従って光学顕微鏡を用いたポイントカウント法により組織成分比率を測定し、全イナート量ＴＩを測定した。また、複数の石炭試料を５００℃で熱処理してセミコークスを作製し、フィルム・フローテーション法によりそれぞれのセミコークスの表面張力γを測定した。セミコークスの表面張力γは、フィルム・フローテーション法により得られた表面張力分布の平均値である。更に、粉砕と篩分けを行っていない石炭Ａ〜Ｃ及びＲの標準石炭試料も作製し、標準石炭試料の全イナート量ＴＩと、その試料を５００℃で熱処理して得られたセミコークスの表面張力を測定した。
【００５１】
図２は、石炭試料のイナート量ＴＩとこれらを熱処理して得られたセミコークスの表面張力γとの関係を示すプロットと、当該プロットの回帰直線とを示すグラフである。図２に示した各回帰直線は、全イナート量ＴＩと表面張力γとの関係を示す３つのプロットとの誤差が最小になるように最小二乗法を用いて算出した単回帰直線である。イナート量ＴＩが０％となる表面張力γ０及びイナート量ＴＩが１００％となる表面張力γ１００は、この回帰直線を用いて算出できる。一例として、石炭Ａの石炭試料の表面張力γ０と表面張力γ１００とを図２に示す。図２から、粉砕と篩分けによりイナート組織の質量割合が変化すること、及び、表面張力γとイナート量ＴＩとの間に高い相関性が成立する直線回帰式が得られることがわかる。
【００５２】
石炭Ａ〜Ｃ及びＲの標準石炭試料の全イナート量ＴＩ（％）は各石炭のイナート組織の体積割合であるが、イナート組織と軟化溶融組織の比重はほとんど変わらないので、近似的に質量割合に等しいとして取り扱った。標準石炭試料の軟化溶融組織の質量割合（％）は、全体の質量割合（１００％）からイナート量ＴＩの値を減算して算出した。石炭Ａ〜Ｃ及びＲのイナート組織及び軟化溶融組織の質量割合（％）と表面張力γ１００及びγ０とを表３に示す。このように、本実施形態においてはイナート組織の質量割合は、ＪＩＳ  Ｍ  ８８１６の方法および［４］式で求められるイナート量（体積割合）を用いることができ、軟化溶融組織の質量割合は、１からイナート量（体積割合）を減算した値を用いることができる。
【００５３】
【表３】
0006856178.tif 000007
【００５４】
[イナート量の変動量に対する表面張力の変動量を指標とした石炭の評価]
本発明者らは、石炭のイナート量を変更させたときに、イナート量の変動量に対する石炭を熱処理して得られるセミコークスの表面張力の変動量が石炭の銘柄によってそれぞれ異なる現象を知見した。例えば、図２を参照すると、石炭Ａと石炭Ｃは、回帰直線の傾きの絶対値が大きいことから、イナート量の変動量に対するセミコークスの表面張力の変動量が大きいことがわかる。石炭Ｂと石炭Ｒは、回帰直線の傾きの絶対値が小さいことから、イナート量の変動量に対するセミコークスの表面張力の変動量が小さいことがわかる。
【００５５】
具体的に、イナート量が０％から１００％まで変動した場合の表面張力の変動量はγ１００とγ０との差、すなわちγ１００−γ０である。石炭Ａのγ１００−γ０は−４．３ｍＮ／ｍである。石炭Ｃのγ１００−γ０は−４．５ｍＮ／ｍである。これに対して、石炭Ｂのγ１００−γ０は１．４ｍＮ／ｍであり、石炭Ｒのγ１００−γ０は０．５ｍＮ／ｍである。表面張力の変動量はγ１００−γ０の絶対値で表されるので、石炭Ａおよび石炭Ｃは、石炭Ｂおよび石炭Ｒよりもイナート量の変動量に対するセミコークスの表面張力の変動量の割合が大きい石炭となる。
【００５６】
表２に示した配合炭１〜３の実験例では、石炭Ｒ５０質量％に対して、石炭Ａ〜Ｃをそれぞれ５０質量％添加している。ここで、コークスの強度が最も高いのは、配合炭２である。この配合炭２に添加されている石炭Ｂは、イナート量の変動量に対するセミコークスの表面張力の変動量が小さい石炭である。これに対し、コークスの強度が低い配合炭１や配合炭３は、イナート量の変動量に対するセミコークスの表面張力の変動量が大きい石炭Ａや石炭Ｃを配合した配合炭である。すなわち、イナート量の変動量に対するセミコークスの表面張力の変動量が大きい石炭を添加すると、コークスの強度が低下する結果となった。
【００５７】
配合炭１と配合炭４とを比較すると、配合炭４では、配合炭１の石炭Ａの配合量を２０％減らし、その代わりに石炭Ｂを加えている。すなわち、イナートの変動量に対するセミコークスの表面張力の変動量が大きい石炭Ａの２０質量％分をイナートの変動量に対するセミコークスの表面張力の変動量が小さい石炭Ｂに変更している。配合炭４のコークスの強度は、配合炭１のコークスの強度よりも高くなっていることから、イナート量の変動量に対するセミコークスの表面張力の変動量が小さい石炭は、コークスの強度を高めるコークス原料として好ましい石炭であることがわかる。
【００５８】
以上の結果より、イナート量の変動量に対するセミコークスの表面張力の変動量を指標として、当該変動量が小さい石炭はコークス原料として好適であると評価できる。この結果は、コークス強度に対する界面張力の影響に基づくものと考えられる。すなわち、イナート量の変動量に対するセミコークスの表面張力の変動量が大きい石炭の場合、γ１００とγ０との値が大きく相違する。この相違は、石炭が軟化溶融する成分と軟化溶融しない成分とからなっていると想定すると、その両者のセミコークスの表面張力が大きく異なることを意味する。１銘柄の石炭を均質なものと考えるのではなく、１銘柄の石炭が軟化溶融する成分と軟化溶融しない成分からなると考えれば、その石炭を配合してコークス原料とした場合、その中にセミコークスの表面張力が大きく異なる成分が含まれることになる。表面張力の差が大きいほど界面張力は大きくなるので、セミコークスの表面張力が大きく異なる成分を含む配合炭の界面張力γｂｌｅｎｄも大きくなって界面での接着性が低下し、これにより、コークス強度に悪影響が現われたものと推察される。
【００５９】
次に、配合炭の調製方法の実施形態を説明する。配合炭の調製方法については３つの実施形態がある。第１実施形態の配合炭の調製方法では、界面張力を算出し、当該界面張力とコークスの強度との相関関係を求め、当該相関関係から所望のコークスの強度となる界面張力を求め、当該界面張力以下となる質量割合で石炭を混合して配合炭を調製する。第２実施形態の配合炭の調整方法では、算出される界面張力が０．２６ｍＮ／ｍ以下となる質量割合で石炭を混合して配合炭を調製する。第３実施形態の配合炭の調整方法では、上述した石炭の評価方法で好ましくないと評価された石炭の配合割合を制限して配合炭を調製する。まず、第１実施形態の配合炭の調整方法を説明する。
【００６０】
＜第１実施形態の配合炭の調製方法＞
第１実施形態の配合炭の調整方法は下記の工程１〜工程３を有する。
［工程１］
工程１では、配合炭を構成する各銘柄の石炭は、イナート成分が１００％となるイナート組織とイナート成分が０％となる軟化溶融組織とからなると想定する。１銘柄の石炭を粉砕して、イナート量が異なる複数の石炭試料を作製し、複数の石炭試料のイナート量を測定する。さらに、これらを熱処理して得られるセミコークスの表面張力を測定して、イナート量と表面張力とに基づく回帰直線を求め、当該回帰直線から、イナート成分が１００％となる表面張力γ１００とイナート成分が０％となる表面張力γ０とを求める。
【００６１】
［工程２］
工程１に続く工程２では、イナート組織のセミコークスの表面張力が表面張力γ１００となり、溶融組織の及び軟化溶融組織のセミコークスの表面張力が表面張力γ１００及びγ０になると想定し、各銘柄のイナート組織と軟化溶融組織の質量割合と表面張力γ１００及びγ０から、［１］式または［２］式、及び［３］式から界面張力γｂｌｅｎｄを算出する。
【００６２】
本実施形態では、１銘柄の石炭が、イナート成分が１００％となるイナート組織からなる石炭とイナート成分が０％となる軟化溶融組織からなる石炭との２種類の石炭から構成されると想定し、イナート組織からなる石炭及び軟化溶融組織からなる石炭のセミコークスの表面張力が表面張力γ１００及びγ０になると想定する。本実施形態では、この想定の下に［１］または［２］式、及び［３］式から界面張力γｂｌｅｎｄを算出する。
【００６３】
すなわち、配合炭中にｎ銘柄の石炭が実際に存在する場合、本実施形態では、イナート組織からなる石炭及び軟化溶融組織からなる石炭の２種類×ｎ銘柄の石炭が存在するとし、イナート組織からなる石炭と軟化溶融組織からなる石炭の質量割合をｗｉ（１、２、・・・、ｉ、・・・２×ｎ炭の質量割合を表す）とする。存在するとした石炭の表面張力γ１００及びγ０を［１］または［２］式のγｉ及びγjに代入することによって、２銘柄の石炭から得られたセミコークス間の界面張力γｉｊが算出できる。この界面張力γｉｊから、［３］式によって界面張力γｂｌｅｎｄが算出できる。［３］式において、配合炭中に含まれる１銘柄の石炭の質量割合と、当該石炭の標準石炭試料のイナート組織及び軟化溶融組織の質量割合と（例えば、表３参照）を乗算することで、イナート組織からなる石炭及び軟化溶融組織からなる石炭の配合炭中の質量割合ｗｉ及びｗｊが算出できる。
【００６４】
実験２として、表４に示す石炭Ｄ〜Ｎから構成される配合炭５〜１４について上述したようにイナート組織からなる石炭及び軟化溶融組織からなる石炭の２種類が存在するとして界面張力γｂｌｅｎｄを算出し、界面張力γｂｌｅｎｄとコークスの強度ＤＩ１５０／１５（−）との関係を求めた。表４に示した分析値は、表１の説明に記載した方法と同じ方法で測定した。表面張力は、各石炭を５００℃で熱処理したセミコークスの表面張力をフィルム・フローテーション法により測定した表面張力分布の平均値である。イナート成分が１００％となるイナート組織の表面張力およびイナート成分が０％となる軟化溶融組織の表面張力は、それぞれ実験１に記載の方法によって算出したγ１００とγ０の値である。
【００６５】
【表４】
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【００６６】
＜実験２＞
各銘柄の配合割合、配合炭の品位、各配合炭を乾留して得られたコークスの強度ＤＩ（１５０／１５）を表５に示す。ｌｏｇＭＦ、Ｒｏ、ＴＩ、灰分、揮発分は、配合炭に含まれる石炭のそれぞれの分析値を配合割合に応じて加重平均した値である。γｂｌｅｎｄは［工程２］で説明した方法と同じ方法で算出した値である。本実施例では低評価炭をイナートの変動量に対するセミコークスの表面張力の変動量を表すγ１００−γ０の絶対値が６ｍＮ／ｍ以上となる石炭とした。したがって、低評価炭比率はγ１００−γ０の絶対値が６ｍＮ／ｍ以上となる石炭の配合割合の合計である。
【００６７】
表５の配合例では、配合炭のＲｏが１．０３％程度になるように石炭を配合している。表２の配合例では、Ｒｏが１．２０〜１．５９％の石炭を用いて、配合炭のＲｏを１．３０〜１．４０％とした例を示した。しかしながら、コークスの製造を目的とした配合炭の場合、石炭の性状が異なる多くの銘柄の石炭（５銘柄〜２０銘柄）が配合されることが一般的であり、配合する石炭を少数銘柄に限定することは、配合する石炭の制約によって操業の自由度が制約されるので好ましくない。Ｒｏの大きい石炭は高価である傾向があるので、実験２では現実的な操業条件とすることを目的として、実験２では、表２の配合例よりも小さいＲｏの配合炭を用いた。
【００６８】
本実施形態における配合炭の品位は表５に示した例に限られない。配合炭の平均品位として、Ｒｏが０．９〜１．４％、ｌｏｇＭＦが１．７〜３．０（ｌｏｇｄｄｐｍ）、ＴＩが１５〜４０％の範囲であれば本発明を好適に使用できる。特に好ましい範囲はＲｏが０．９〜１．３％、ｌｏｇＭＦが２．０〜３．０（ｌｏｇｄｄｐｍ）、ＴＩが２０〜４０％である。個々の石炭銘柄の品位として、Ｒｏが０．６〜１．７（％）、ＭＦが０〜６００００ｄｄｐｍ、ＴＩが３〜４５（％）、揮発分が３〜４５％、灰分が１〜２０％、表面張力（分布の平均値）が３６〜４６ｍＮ／ｍの石炭であれば本発明を好適に使用できる。
【００６９】
【表５】
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【００７０】
表５のγｂｌｅｎｄは以下のようにして算出した。例えば、表５の配合炭５におけるＤ炭の場合、Ｄ炭の配合割合は３０％である。この配合炭５につき、Ｄ炭がイナート組織と軟化溶融組織との２種類の石炭からなると想定し、Ｄ炭のイナート組織の石炭の配合割合をＤ炭の配合割合３０％にＤ炭中のイナート組織の割合３７．８％を乗じて１１．３％とし、Ｄ炭の軟化溶融組織の石炭の配合割合を、Ｄ炭の配合割合３０％にＤ炭中の軟化溶融組織の割合６２．２％を乗じて１８．７％とした。このように、各石炭におけるイナート組織の石炭及び軟化溶融組織の石炭のそれぞれが単独の銘柄であるかのように扱い、［３］式を用いてγｂｌｅｎｄを算出した。
【００７１】
図３は、本発明の方法で算出した界面張力γｂｌｅｎｄとコークスの強度ＤＩ１５０／１５（−）との関係を示すグラフである。図３の２点鎖線曲線が示すように、界面張力γｂｌｅｎｄが大きくなるにつれて、コークスの強度ＤＩ１５０／１５（−）が低くなる相関関係が界面張力γｂｌｅｎｄとコークスの強度ＤＩ１５０／１５（−）との間に成立することがわかる。この曲線は、図３のようなグラフにおいて最小自乗法やフリーハンドで相関線を描くことで導くことができる。
【００７２】
［工程３］
工程３では、工程２で求まった相関関係から所望の強度となる界面張力γｂｌｅｎｄを求める。界面張力γｂｌｅｎｄが大きくなるほど、石炭粒子間の接着は弱くなるので、求めた該界面張力γｂｌｅｎｄ以下となる質量割合で各銘柄の石炭を混合して配合炭を調製する。配合炭を構成する石炭から得られるセミコークスの表面張力及びその石炭の質量割合から界面張力を算出し、算出された界面張力が所望のコークスの強度となる界面張力以下である場合に、その質量割合で複数銘柄の石炭を混合して配合炭を調製する。このようにして調整された配合炭を乾留して製造されるコークスは所望の強度以上となることが期待できる。
【００７３】
工程３で配合炭を調製するために用いる石炭は、工程２における実験２で用いた石炭と異なっていてもよい。工程２は、特定の配合炭からコークス製造試験を予め行って、配合炭のγｂｌｅｎｄとコークス強度との相関関係を求めるために実施される。工程３は、工程２で既に求まっている相関関係に基づいて、γｂｌｅｎｄが所望の強度を与える値以下になるように自由に石炭を選択してよい。この時、工程２で予め行われるコークス製造試験に用いた配合炭の平均性状を、工程３で調製する配合炭の平均性状と近い値にすることが好ましい。これにより、工程３で調製する配合炭から得られるコークスの強度がより精度よく予想できる。例えば、工程２で用いる配合炭の平均性状と、工程３で調製する配合炭の平均性状を、平均反射率の差で０．２％以内、ｌｏｇＭＦで１．０（ｌｏｇｄｄｐｍ）以内とすることがさらに好ましい。工程３で用いられる石炭の半数以上の種類の石炭を用いて工程２の試験を行うことがさらに好ましい。但し、どのような性状の配合炭であっても、配合炭のγｂｌｅｎｄが所望のコークス強度を与えるγｂｌｅｎｄの値以下であれば、当該γｂｌｅｎｄの値以上の配合炭より高強度のコークスの製造が期待できる。
【００７４】
表５および図３に示した例においては、７８．５〜８０．５の間で好ましいコークス強度のコークスが製造できる。さらに高いコークス強度が必要な場合には、用いる石炭の種類を変えたり、配合炭の品位を調製すればよい。具体的には、配合炭のＲｏを大きくするとコークスの強度が高くなるので、配合炭のＲｏを表５の例よりも大きくしてγｂｌｅｎｄの値を変更したコークス製造試験を行い、その配合条件において、γｂｌｅｎｄとコークス強度との関係を求め、その関係に基づいて所望の強度を有するコークスを製造するためのγｂｌｅｎｄを定めることができる。
【００７５】
第１実施形態の配合炭の調製方法では、工程１及び２と工程３とを行う主体が異なっていてもよい。工程３では、工程１及び工程２を予め行い、予め求められた相関関係に基づき界面張力γｂｌｅｎｄを求めてもよい。すなわち、工程１及び工程２を行う主体が、工程３を行う主体と異なっていても、第１実施形態の配合炭の調製方法を実施できる。同様に、工程１を行う主体と、工程２および工程３を行う主体とが異なっていてもよい。すなわち、あらかじめ求められた表面張力γ１００及びγ０に基づきコークス強度とγｂｌｅｎｄ相関関係を求めてもよい。次に、第２の実施形態の配合炭の調製方法を説明する。
【００７６】
＜第２の実施形態の配合炭の調製方法＞
第２の実施形態の配合炭の調製方法は、下記の工程α及び工程βを有する。
【００７７】
［工程α］
工程αでは、配合炭を構成する各銘柄の石炭は、イナート成分が１００％となるイナート組織とイナート成分が０％となる軟化溶融組織とからなると想定する。次いで、１銘柄の石炭を粉砕して、イナート量が異なる複数の石炭試料を作製し、複数の石炭試料のイナート量を測定する。さらに、これらを熱処理して得られるセミコークスの表面張力を測定して、イナート量と表面張力とに基づく回帰直線を求め、当該回帰直線から、イナート成分が１００％となる表面張力γ１００とイナート成分が０％となる表面張力γ０とを求める。この工程αは、第１実施形態の配合炭の調整方法における［工程１］と同じであるので、重複する説明を省略する。
【００７８】
［工程β］
工程βでは、イナート組織のセミコークスの表面張力が表面張力γ１００となり、軟化溶融組織のセミコークスの表面張力が表面張力γ０になると想定する。次いで、各銘柄の配合割合、イナート組織と軟化溶融組織の質量割合、表面張力γ１００、γ０及び［３］式から界面張力γｂｌｅｎｄを算出する。この界面張力を求める過程は、第１実施形態の配合炭の調製方法における［工程２］と同じであるので、重複する説明を省略する。
【００７９】
工程βでは、算出される界面張力が０．２６ｍＮ／ｍ以下となるように配合炭を構成する各銘柄の石炭の質量割合を定める。図３の２点鎖線に示すように、界面張力γｂｌｅｎｄが０．２６ｍＮ／ｍ以下と算出されるように複数銘柄の石炭を所定の質量割合で配合して配合炭を調製すれば、その配合炭を乾留して製造されるコークスの強度の低下を抑え、高強度のコークスの製造が期待できる。図３の結果は、５００℃で石炭を熱処理してセミコークスを調製した結果に基づいている。従って、５００℃で調製したセミコークスの表面張力の値を用いることが好ましい。しかしながら、セミコークスの調製温度が異なっても界面張力の値は大きくは変化しないので、他の温度でセミコークスを調製した場合であっても、界面張力の値が０．２６ｍＮ／ｍ以下となる配合炭とすることで高強度のコークスの製造が実現できる。
【００８０】
第２実施形態の配合炭の調製方法では、工程αを予め実施して石炭の表面張力γ１００及び表面張力γ０を求めておき、予め求められた表面張力γ１００及び表面張力γ０を用いて工程βを実施してもよい。すなわち、工程αを行う主体が工程βを行う主体と異なっていても、第２実施形態の配合炭の調製方法を実施できる。次に、第３の実施形態の配合炭の調製方法を説明する。
＜第３の実施形態の配合炭の調製方法＞
第３の実施形態の配合炭の調製方法は、下記の工程Ａ及び工程Ｂを有する。第３の実施形態は、イナート量の変動量に対する表面張力の変動量を指標として用いる。表２に示すように、イナート量の変動量に対するセミコークスの表面張力の変動量の小さな石炭はコークス原料として好適であり、イナート量の変動量に対するセミコークスの表面張力の変動量の大きな石炭はコークス原料として好適ではないと評価される。表２は、限られた少数の石炭を用い、配合炭のＲｏの値も一般的に用いられる配合炭の値よりも大きい値である。このため、より現実的な配合条件である表５の結果に基づいて、石炭を評価するためのイナート量の変動量に対するセミコークスの表面張力の変動量の基準を検討した。
【００８１】
［工程Ａ］
第３の実施形態における工程Ａでは、配合炭を構成する各銘柄の石炭は、イナート成分が１００％となるイナート組織とイナート成分が０％となる軟化溶融組織とからなると想定する。次いで、１銘柄の石炭を粉砕して、イナート量が異なる複数の石炭試料を作製し、複数の石炭試料のイナート量を測定する。さらに、これらを熱処理して得られるセミコークスの表面張力を測定して、イナート量と表面張力とに基づく回帰直線を求め、当該回帰直線からイナート成分が１００％となる表面張力γ１００とイナート成分が０％となる表面張力γ０とを求める。この工程Ａは、第１実施形態の配合炭の調製方法における［工程］１、第２実施形態の配合炭の調製方法における［工程α］と同じであるので、重複する説明を省略する。
【００８２】
［工程Ｂ］
工程Ｂでは、イナート組織から得られるセミコークスの表面張力が表面張力γ１００となり、軟化溶融組織から得られるセミコークスの表面張力が表面張力γ０となると想定する。次いで、γ１００とγ０との差の絶対値に基づいて、コークス原料として好ましくない石炭を決定し、その配合割合が少なくなるように配合炭を調製する。表４に示した石炭Ｄ〜Ｎのうち、γ１００とγ０の差が６ｍＮ／ｍ以上の石炭をコークス原料として好適ではない低評価炭とし、γ１００とγ０の差が６ｍＮ／ｍ未満の石炭をコークス原料として好適となる高評価炭とし、低評価炭の配合割合とコークス強度との関係を確認した。
【００８３】
図４は、低評価炭の配合割合とコークスの強度との関係を示すグラフである。図４に示す通り、γ１００とγ０の差が６ｍＮ／ｍ以上の低評価炭の配合割合とコークス強度の間には高い相関があることがわかる。すなわち、γ１００−γ０の絶対値が６ｍＮ／ｍ以上の石炭は、コークス原料として好ましくない低評価炭として評価され、この低評価炭の配合割合を４５質量％以下となるように石炭を混合して配合炭を調製する。このように配合炭を調製することで、当該配合炭は高強度のコークスの製造が期待できる配合炭となる。この結果も５００℃で調製したセミコークスの表面張力の値に基づくものであるが、それ以外の温度で調製したセミコークスの値を用いても同様に評価できる。γ１００−γ０の絶対値が６ｍＮ／ｍ以上の石炭は、コークス原料として好ましくない低評価炭であると評価できるので、この石炭の配合割合は少ないほどよい。すなわち、γ１００−γ０の絶対値が６ｍＮ／ｍ以上の石炭の好ましい配合割合の下限値は０％である。
【００８４】
第３実施形態の配合炭の調製方法では、工程Ａを予め実施して石炭の表面張力γ１００及び表面張力γ０を求めておき、予め求められた表面張力γ１００及び表面張力γ０を用いて工程Ｂを実施してもよい。すなわち、工程Ａを行う主体が工程Ｂを行う主体と異なっていても、第３実施形態の配合炭の調製方法を実施できる。
【００８５】
このように、本発明によってある銘柄の石炭が冶金用コークスの原料として好ましい石炭か否かを評価できる。加えて、従来技術よりも正確に所望の強度となるコークスを製造し得る配合炭を構成する石炭及びその質量割合を特定できる。これにより、所望の強度となるコークスの製造が実現できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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