JP2011089001A - 成型コークスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】揮発分を有する粉状石炭を含んだ原料を用いて成型コークス（通常成型コークス、フェロコークス）を製造する際に、加熱された原料の着火・粉塵爆発の防止と温度低下防止・保温を効率良く行うことができる成型コークスの製造方法を提供する。
【解決手段】原料加熱機５から排出される原料加熱機排ガスを、原料加熱機５で加熱された後の原料に噴き付けることによって、原料の雰囲気を原料加熱機排ガスに置き換えて、原料の着火・粉塵爆発の防止と温度低下防止・保温を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、高炉で銑鉄を製造する際に使用される成型コークス（成形コークス）の製造方法に関するものである。

高炉で銑鉄を製造する際に、成型コークスが用いられることがある。成型コークスは、原料となる粉石炭に粘結剤（バインダー）を加えて加圧成型し、その成型品を乾留したものである（例えば、特許文献１参照）。

また、成型コークスの一種であるフェロコークスが用いられることもある。フェロコークスは、原料となる粉状石炭と粉状鉄鉱石を混合したものに粘結剤（バインダー）を加えて加圧成型し、その成型品を乾留したものである（例えば、特許文献２参照）。

なお、ここでは、原料として粉石炭を用いるが粉状鉄鉱石は用いないものを「通常成型コークス」と呼び、原料として粉石炭と粉状鉄鉱石を用いるものを「フェロコークス」と呼ぶことにする。そして、「通常成型コークス」と「フェロコークス」を含めて「成型コークス」と呼ぶことにする。

通常、成型コークス（通常成型コークス、フェロコークス）の製造工程は、粉状石炭を含んだ原料を加熱する加熱工程と、加熱工程で加熱された原料を混練する混練工程と、混練工程で混練された原料を加圧成型する成型工程と、成型工程で得られた成型品を乾留して成型コークスを得る乾留工程とを備えている。

図２は、代表的なフェロコークスの製造工程を示すものである。

図２において、原料となる粉状石炭と粉状鉄鉱石は、それぞれ石炭供給ホッパー１と鉄鉱石供給ホッパー２より定量切出しされる。定量切出しされた粉状石炭と粉状鉄鉱石は、原料混合コンベヤ３に積載されて、次工程に搬送される。

原料混合コンベヤ３で搬送された原料は、原料加熱機５に投入され、加熱機熱風炉４で発生させて熱風配管２１で供給した熱風により、付着水分率を所定値以下（例えば１％以下）、及び原料加熱機５出側での温度を所定値（例えば１８０℃）になるまで加熱される。なお、原料加熱機５の排ガスは、加熱機排ガス配管２２を経由して加熱機排気塔６から排出される。

原料加熱機５で加熱された原料は、二重切出装置７より切り出され、垂直コンベヤ８、サージホッパー９、スケールホッパー１０を経て、混練機１１に投入され、所定の温度（例えば、１４０℃〜１６０℃）のもとで混練される。その際、スケールホッパー１０では、バインダーとして例えばアスファルトピッチ（ＡＳＰ）が添加され、混練機１１では、バインダーとして例えば軟ピッチ（ＳＯＰ）が添加される。

混練機１１にて混練された原料は、供給ホッパー１２を経由して、成型機１３に搬送され、成型機１３にて成型される。

成型機１３にて成型された成型品は、フェロコークス乾留炉投入コンベヤ１４を経由して、フェロコークス乾留炉１５に搬送され、フェロコークス乾留炉１５にて乾留されて、フェロコークスが製造される。

製造されたフェロコークスは、フェロコークス乾留炉１５下部より排出され、フェロコークス排出コンベヤ１６で搬送される。

このようなフェロコークスの製造工程においては、原料が混練機１１で良好に混練されるように、所定の混練温度（例えば１４０℃〜１６０℃）で混練するようにしており、その混練温度（例えば１４０℃〜１６０℃）が得られるように、原料を原料加熱機５で所定の加熱温度（例えば１８０℃）に加熱している。

しかし、そのために、以下のような問題が生じる。

すなわち、原料は、揮発分を有する粉状石炭を含んでいるので、原料加熱機５で所定の加熱温度（例えば１８０℃）に加熱された後の原料は、そのままでは着火・粉塵爆発を起こす危険性がある。

また、原料を所定の加熱温度（例えば１８０℃）に加熱しても、その後の温度低下が大きい場合は、所望の混練温度（例えば１４０℃〜１６０℃）が得られない可能性がある。所望の混練温度が得られないと、原料が良好に混練されなくなり、品質の良いフェロコークスを製造することが困難になる。

なお、上記においては、フェロコークスを製造する場合を例に説明したが、通常成型コークスを製造する場合でも同様である。

すなわち、上記の問題は、成型コークスを製造する際には、常に留意すべき問題となっている。

これらの問題に対して、一般的に、以下のような対策が行われている。

すなわち、揮発分を有する粉状石炭の搬送においては、その着火・粉塵爆発の防止を行うために、不活性ガス（主に窒素ガス）によるパージによって、粉状石炭の雰囲気の酸素濃度を低減することが一般的に行われている。ちなみに、粉状石炭の着火・粉塵爆発は雰囲気の酸素濃度が所定の値以下（例えば１０％以下）では発生し難い。

また、粉状石炭に限らず、加熱された物質の温度低下防止や保温については、蒸気や電熱機器を用いる方法が一般的に適用されている。

特開平０７−２５２４８０号公報 特開昭６４−０８１８８９号公報

しかし、揮発分を有する粉状石炭を含んだ原料を用いて成型コークス（通常成型コークス、フェロコークス）を製造する際に、加熱された原料が着火・粉塵爆発することを防止するために、原料の周辺の空気を窒素ガスによりパージして、原料の周辺の酸素濃度を低減する方法は、窒素ガスの貯蔵設備を含めた窒素ガスパージ設備が必要となり、大きな設備投資を伴うことになる。

また、加熱された原料の温度低下防止・保温を行うために、蒸気や電熱機器を用いる方法は、蒸気発生設備や電熱機器が必要となり、大きな設備投資を伴うことになる。

そして、有価な窒素ガス、蒸気、電力の使用に当たっては、そのランニングコストの増大を伴うことになる。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、揮発分を有する粉状石炭を含んだ原料を用いて成型コークス（通常成型コークス、フェロコークス）を製造する際に、加熱された原料の着火・粉塵爆発の防止と温度低下防止・保温を効率良く行うことができる成型コークスの製造方法を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有している。

［１］粉状石炭を含んだ原料を加熱する加熱工程と、加熱工程で加熱された原料を混練する混練工程と、混練工程で混練された原料を加圧成型する成型工程と、成型工程で得られた成型品を乾留して成型コークスを得る乾留工程とを備えた成型コークスの製造方法において、
加熱工程で排出される排ガスを、加熱工程から下流側の少なくとも成型工程までの間の原料の雰囲気中にパージガスとして供給することによって、原料の着火・粉塵爆発の防止と温度低下防止・保温を行うことを特徴とする成型コークスの製造方法。

［２］混練工程における原料の混練温度を測定し、測定した混練温度が所望の混練温度となるように、加熱工程における原料の加熱温度を調整することを特徴とする前記［１］に記載の成型コークスの製造方法。

［３］加熱工程で排出される排ガスの温度を測定し、測定した排ガスの温度が所定の温度範囲から外れている場合は、排ガスの温度が所定の温度範囲内になるように、加熱工程における原料の加熱温度を調整することを特徴とする前記［１］または［２］に記載の成型コークスの製造方法。

［４］加熱工程で排出される排ガスの酸素濃度を測定し、測定した排ガスの酸素濃度が所定の酸素濃度を越えている場合は、排ガスの酸素濃度が所定の酸素濃度以下になるように、排ガスに窒素ガスを注入した後、原料の雰囲気中にパージガスとして供給することを特徴とする前記［１］〜［３］のいずれかに記載の成型コークスの製造方法。

［５］成型コークスは、粉状石炭と粉状鉄鉱石を原料とするフェロコークスであることを特徴とする前記［１］〜［４］のいずれかに記載の成型コークスの製造方法。

本発明においては、揮発分を有する粉状石炭を含んだ原料を用いて成型コークス（通常成型コークス、フェロコークス）を製造する際に、加熱工程で排出される排ガスを原料の雰囲気に供給するようにしているので、加熱された原料の着火・粉塵爆発の防止と温度低下防止・保温を効率良く行うことができる。

すなわち、加熱工程で排出される排ガスは、そのガス中の酸素濃度が低い（例えば２〜３％）ので、その排ガスを原料の雰囲気に供給することによって、原料の雰囲気の酸素濃度を原料の着火・粉塵爆発が発生し難い酸素濃度（例えば１０％以下）に低減することができ、原料の着火・粉塵爆発防止効果を得ることができるとともに、加熱工程で排出される排ガスは、その温度が加熱された原料の温度（例えば１８０℃）とほぼ同じかそれ以上であるので、排ガスの顕熱を有効に利用して、混練工程における原料の混練温度が所望の混練温度（例えば１４０℃〜１６０℃）となるように、原料の温度低下防止・保温効果を得ることができる。

したがって、従来技術を用いた場合のような、窒素ガスパージ設備、蒸気発生設備、電熱機器が必要でなく、安価な設備投資で済ませることができる。

また、従来技術を用いた場合のような、有価な窒素ガス、蒸気、電力を不必要に使用することがなく、ランニングコストの低減に大きく寄与することができる。

本発明の一実施形態を示す図である。 フェロコークスの製造工程を示す図である。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、ここでは、成型コークスとしてフェロコークスを製造する場合を例にして述べる。

図１は、本発明の一実施形態におけるフェロコークスの製造工程を示すものである。

図１においては、前述の図２に示したフェロコークスの製造工程と同様に、原料となる粉状石炭と粉状鉄鉱石は、それぞれ石炭供給ホッパー１と鉄鉱石供給ホッパー２より定量切出しされる。定量切出しされた粉状石炭と粉状鉄鉱石は、原料混合コンベヤ３に積載されて、次工程に搬送される。

原料混合コンベヤ３で搬送された原料は、原料加熱機５に投入され、加熱機熱風炉４で発生させて熱風配管２１で供給した熱風により、付着水分率を所定値以下（例えば１％以下）、及び原料加熱機５出側での温度を所定値（例えば１８０℃）になるまで加熱される。なお、原料加熱機５の排ガス（原料加熱機排ガス）は、加熱機排ガス配管２２を経由して加熱機排気塔６から排出される。

原料加熱機５で加熱された原料は、二重切出装置７より切り出され、垂直コンベヤ８、サージホッパー９、スケールホッパー１０を経て、混練機１１に投入され、所定の温度（例えば１４０℃〜１６０℃）のもとで混練される。その際、スケールホッパー１０では、バインダーとして例えばアスファルトピッチ（ＡＳＰ）が添加され、混練機１１では、バインダーとして例えば軟ピッチ（ＳＯＰ）が添加される。

混練機１１にて混練された原料は、供給ホッパー１２を経由して、成型機１３に搬送され、成型機１３にて成型される。

成型機１３にて成型された成型品は、フェロコークス乾留炉投入コンベヤ１４を経由して、フェロコークス乾留炉１５に搬送され、フェロコークス乾留炉１５にて乾留されて、フェロコークスが製造される。

製造されたフェロコークスは、フェロコークス乾留炉１５下部より排出され、フェロコークス排出コンベヤ１６で搬送される。

その上で、この実施形態においては、加熱機排ガス配管２２から分岐させた加熱機排ガス供給配管２５が、垂直コンベヤ８と、サージホッパー９と、スケールホッパー１０と、混練機１１と、供給ホッパー１２と、成型機１３のそれぞれに向けて設置されている。

そして、この加熱機排ガス供給配管２５を用いて、原料加熱機５から排出される原料加熱機排ガスを、垂直コンベヤ８から成型機１３までの間にある原料に噴き付けるようにしている。なお、原料に噴き付けられた原料加熱機排ガスは、加熱機排ガス排出配管２６を経由して排出される。

原料加熱機５から排出される原料加熱機排ガスは、酸素濃度が低い（例えば２〜３％）ので、その原料加熱機排ガスをパージガスとして原料に噴き付けて、原料の雰囲気中の空気をパージし、原料の雰囲気を原料加熱機排ガスに置き換えることによって、原料の雰囲気の酸素濃度を原料の着火・粉塵爆発が発生し難い酸素濃度（例えば１０％以下）に低減することができ、原料の着火・粉塵爆発防止を的確に図ることができる。

また、原料加熱機５から排出される原料加熱機排ガスは、その温度が加熱された原料の温度（例えば１８０℃）とほぼ同じかそれ以上であるので、その原料加熱機排ガスを原料に噴き付けることによって、原料加熱機排ガスの顕熱を有効に利用して、混練機１１における原料の混練温度が所望の混練温度（例えば１４０℃〜１６０℃）となるように、原料の温度低下防止・保温を適切に図ることができる。

さらに、上記に加えて、混練機１０における原料の混練温度を温度計３４によって測定し、測定した混練温度が所望の混練温度（例えば１４０℃〜１６０℃）となるように、原料加熱機５における原料の加熱温度（すなわち、加熱機熱風炉４で発生させる熱風の温度）を調整するようにしている。なお、原料の加熱温度は温度計３１によって測定する。

これによって、原料加熱機５における原料の加熱を適切に行うことができる。すなわち、所望の混練温度を得るのには過剰となる温度まで加熱を行ったり、逆に、所望の混練温度が得られないような不充分な加熱を行ったりすることが防止される。

また、原料加熱機５から排出される原料加熱機排ガスの温度を温度計３２で測定し、測定した原料加熱機排ガスの温度が所定の温度範囲（例えば１６０℃〜１８０℃）を外れている場合には、原料加熱機排ガスの温度が所定の温度範囲（例えば１６０℃〜１８０℃）になるように、原料加熱機５における原料の加熱温度（すなわち、加熱機熱風炉４で発生させる熱風の温度）を調整するようにしてもよい。

これによって、何らかの原因で、原料加熱機排ガスの温度が所望の混練温度（例えば１４０℃〜１６０℃）を得るのには過剰となる温度（例えば１８０℃超え）となっていたり、逆に、所望の混練温度（例えば１４０℃〜１６０℃）が得られないような不充分な温度（例えば１６０℃未満）となっていたりすることが防止される。

また、原料加熱機５から排出される原料加熱機排ガスの酸素濃度を酸素濃度計３３で測定し、測定した原料加熱機排ガスの酸素濃度が所定の酸素濃度（例えば１０％）を越えている場合は、原料加熱機排ガスの酸素濃度を所定の酸素濃度（例えば１０％）以下になるように、加熱機排ガス供給配管２５に取り付けている窒素ガス供給配管２７を用いて、原料加熱機排ガスに窒素ガスを注入するようにしてもよい。

これによって、何らかの原因で、原料加熱機排ガスの酸素濃度が高くなって、原料の雰囲気の酸素濃度を原料の着火・粉塵爆発が発生し難い酸素濃度（例えば１０％以下）にできなくなることが回避される。

このようにして、この実施形態においては、フェロコークスを製造する際に、原料加熱機５から排出される原料加熱機排ガスを原料に噴き付けることによって、加熱された原料の着火・粉塵爆発の防止と温度低下防止・保温を行うようにしているので、従来技術を用いた場合のような、窒素ガスパージ設備、蒸気発生設備、電熱機器が必要でなく、安価な設備投資で済ませることができるとともに、有価な窒素ガス、蒸気、電力を不必要に使用することがなく、ランニングコストの低減に大きく寄与することができる。さらに、原料加熱機５における原料の過剰な加熱が防止されることから、加熱機熱風炉４での燃料消費量の低減、ＣＯ_２排出量の低減につなげることができる。

したがって、この実施形態においては、フェロコークスを製造するに際して、加熱された原料の着火・粉塵爆発の防止と温度低下防止・保温を効率良く行うことができる。

なお、上記の実施形態においては、原料加熱機排ガスを原料に噴き付ける範囲を垂直コンベヤ８から成型機１３までの間としているが、それに限定されるものではなく、必要な着火・粉塵爆発の防止効果と温度低下防止・保温効果が得られるように、原料加熱機排ガスを原料に噴き付ける場所を適宜選定すればよい。

また、上記の実施形態においては、原料加熱機排ガスを原料に噴き付けて、原料の雰囲気を原料加熱機排ガスに置き換えるようにしているが、場合によっては、原料加熱機排ガスを原料の雰囲気の空気に混入させることによって、雰囲気酸素濃度の低減と雰囲気温度の上昇を行うようにしてもよい。

そして、上記の実施形態は、原料として粉石炭と粉状鉄鉱石を用いるフェロコークスを製造する場合を例にして述べたが、原料として粉石炭を用いて粉状鉄鉱石は用いない通常成型コークスを製造する場合にも同様に適用することができる。

１ 石炭供給ホッパー
２ 鉄鉱石供給ホッパー
３ 原料混合コンベヤ
４ 加熱機熱風炉
５ 原料加熱機
６ 加熱機排気塔
７ 二重切出装置
８ 垂直コンベヤ
９ サージホッパー
１０ スケールホッパー
１１ 混練機
１２ 供給ホッパー
１３ 成型機
１４ フェロコークス乾留炉投入コンベヤ
１５ フェロコークス乾留炉
１６ フェロコークス排出コンベヤ
２１ 熱風配管
２２ 加熱機排ガス配管
２５ 加熱機排ガス供給配管
２６ 加熱機排ガス排出配管
２７ 窒素ガス供給配管
３１ 温度計
３２ 温度計
３３ 酸素濃度計
３４ 温度計

Claims (5)

1. 粉状石炭を含んだ原料を加熱する加熱工程と、加熱工程で加熱された原料を混練する混練工程と、混練工程で混練された原料を加圧成型する成型工程と、成型工程で得られた成型品を乾留して成型コークスを得る乾留工程とを備えた成型コークスの製造方法において、
   加熱工程で排出される排ガスを、加熱工程から下流側の少なくとも成型工程までの間の原料の雰囲気中にパージガスとして供給することによって、原料の着火・粉塵爆発の防止と温度低下防止・保温を行うことを特徴とする成型コークスの製造方法。
2. 混練工程における原料の混練温度を測定し、測定した混練温度が所望の混練温度となるように、加熱工程における原料の加熱温度を調整することを特徴とする請求項１に記載の成型コークスの製造方法。
3. 加熱工程で排出される排ガスの温度を測定し、測定した排ガスの温度が所定の温度範囲から外れている場合は、排ガスの温度が所定の温度範囲内になるように、加熱工程における原料の加熱温度を調整することを特徴とする請求項１または２に記載の成型コークスの製造方法。
4. 加熱工程で排出される排ガスの酸素濃度を測定し、測定した排ガスの酸素濃度が所定の酸素濃度を越えている場合は、排ガスの酸素濃度が所定の酸素濃度以下になるように、排ガスに窒素ガスを注入した後、原料の雰囲気中にパージガスとして供給することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の成型コークスの製造方法。
5. 成型コークスは、粉状石炭と粉状鉄鉱石を原料とするフェロコークスであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の成型コークスの製造方法。

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