JP2014077035A - 高炉用コークス原料の配合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コークス粒径の拡大及びコークス強度の向上を両立する高炉用コークスの配合方法を提供することを目的とする。
【解決手段】ＪＩＳＭ８８０１に規定するギーセラープラストメータ法での再固化温度が４７０℃以下である非微粘結炭と、再固化温度から１０００℃まで加熱したときの収縮率が１0.5％以下である低収縮炭材とを含む高炉用コークス原料の配合方法において、
下記の式（１）乃至（３）を満足するように高炉用コークス原料を配合することを特徴とする高炉用コークス原料の配合方法。
Ｘ質量％≧７０質量％・・・・・・・・・・・・（１）
ＳＶ×ＢＤ≧１．２・・・・・・・・・・・・・（２）
ＤＩ^１５０ _１５＞ＤＩ^１５０ _１５base・・・・・・・・・・（３）
ただし、Ｘ質量％は非微粘結炭及び低収縮炭材の配合割合であり、残りは粘結炭である。ＳＶは石炭軟化時の膨張比容積であり、ＢＤはコークス炉装入時の石炭の装入嵩密度であり、ＤＩ^１５０ _１５baseは非微粘結炭をＸ質量％含んで、かつ、低収縮炭材を含まない基準コークスのコークス強度であり、ＤＩ^１５０ _１５は低収縮炭材を含む該高炉用コークスのコークス強度である。
【選択図】なし

Description

本発明は、高炉用コークス原料のコークス強度の向上及びコークス粒径を拡大する技術に関する。

高炉用コークスに代表される各種コークスは、多数の銘柄の石炭（原料炭）を粉砕して配合した後、コークス炉に装入される。装入された配合炭は、炉内で乾留されることによりコークスとなる。コークス製造の際に特に重要とされる品質管理項目として、コークス粒径及びコークス強度が知られている。
コークス粒度及びコークス強度を一定以上の値に保持することは、高炉の通気性を確保し安定操業を実現する上で不可欠である。

コークス粒径を拡大する技術は、これまで種々提案されており、特許文献１には、イナート物質の粒径と添加量を変数として得られるコークスの粒径との関係を求めておき、目的とするコークスの粒径を製造する方法が提案されている。

特許文献２には、低収縮炭材の種類および粒度によって、コークス粒径およびコークス強度に与える影響が異なることに着目し、目標コークス強度および粒度になるように、低収縮率材の種類および粒度を調整する方法が提案されている。特許文献３には、原料配合炭の再固化温度を超える加熱温度まで加熱して、再固化温度から加熱温度までの収縮量からコークス収縮率を測定し、この測定値からコークス粒径を推定し、この推定値が目的とするコークス粒径以上になるように、配合炭中の各石炭の配合比を調整する方法が提案されている。特許文献４には、配合炭を乾燥し、さらに予熱した後、１５０〜３００℃の温度の微粉炭と粗粒炭の混合物に、タール重質留分、軟ピッチ、および石油ピッチのいずれか１種または２種以上からなる粘結材を、前記微粉炭と粗粒炭の混合物に対する添加することで、混合物の再固化温度が４６０℃以上にし、コークス強度およびコークス粒度を高める方法が提案されている。

特開平１１−１８１４３９号公報 特開２０１１−２６５１４号公報 特開２００５−２３２３４９号公報 特開２００８−１２０９７３号公報

しかしながら、特許文献１の方法では、イナート物質の添加によるコークス強度の低下を、高価な粘結材によって補う必要がある。特許文献２の方法では、低収縮炭材の添加によるコークス強度の低下を、粘結材や装入嵩密度向上などの方法で補わなければならない。特許文献３の方法は、限られた石炭の種類の範囲内で各単味炭の配合比を調整する方法であって、この方法では、コークス粒径を十分に拡大することは困難であった。特許文献４の方法では、コークス粒径の拡大のために高価な粘結材を添加する必要があり、また十分にコークス粒径を拡大することができなかった。そこで、本願発明は、コークス粒径の拡大及びコークス強度の向上を両立する高炉用コークスの配合方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本願発明に係る高炉用コークス原料の配合方法は、ＪＩＳＭ８８０１に規定するギーセラープラストメータ法での再固化温度が４７０℃以下である非微粘結炭と、再固化温度から１０００℃まで加熱したときの収縮率が１0.5％以下である低収縮炭材とを含む高炉用コークス原料の配合方法において、下記の式（１）乃至（３）を満足するように高炉用コークス原料を配合することを特徴とする。
Ｘ質量％≧７０質量％・・・・・・・・・・・・（１）
ＳＶ×ＢＤ≧１．２・・・・・・・・・・・・・（２）
ＤＩ^１５０ _１５＞ＤＩ^１５０ _１５base・・・・・・・・・・（３）
ただし、Ｘ質量％は非微粘結炭及び低収縮炭材の配合割合であり、残部は粘結炭である。ＳＶは石炭軟化時の膨張比容積であり、ＢＤはコークス炉装入時の石炭の装入嵩密度であり、ＤＩ^１５０ _１５baseは非微粘結炭をＸ質量％含んで、かつ、低収縮炭材を含まない基準コークスのコークス強度であり、ＤＩ^１５０ _１５は低収縮炭材を含む該高炉用コークスのコークス強度である。

本発明によれば、コークス粒径の拡大及びコークス強度の向上を両立した高炉用コークスの配合方法を提供することができる。

石炭軟化時の空隙充填度（−）と表面破壊強度ＤＩ^１５０ _６との関係を示している。 粘結炭と非微粘結炭とをそれぞれ乾留した場合の温度及び体積変化を模式的に示している。 非微粘結炭の配合割合と、再固化後の収縮によって生じる体積破壊粉コークス量ＤＩ¹⁵⁰ _6-15との関係を示している。

本発明者は、非微粘結炭を多量に配合しても、石炭軟化時の空隙充填度ＳＶ×ＢＤ（−）を所定値以上とした条件において、非微粘結炭の一部を低収縮炭材に振り替えることにより、コークス強度の向上とコークス粒径の拡大とを両立できることを知見した。ここで、管理指標としてのコークス強度ＤＩ^１５０ _１５は、表面破壊強度をＤＩ^１５０ _６、体積破壊粉コークス量をＤＩ^１５０ _６−１５とした場合に、下記の算出式から求めることができる。なお、以下の説明において用いられる「コークス強度」は、特に断りのない限り「管理指標としてのコークス強度ＤＩ^１５０ _１５」を意味するものとする。
(数１）
_ＤＩ ^１５０ _１５＝ＤＩ^１５０ _６−ＤＩ^１５０ _６−１５・・・・・・・・・・（１）

本発明における非微粘結炭とは、ＪＩＳＭ８００１に規定されたキーセラープラストメータ法での再固化温度が４７０℃以下の石炭のことである。非微粘結炭は、膨張性が優れず、収縮率が大きいという特徴を有する。非微粘結炭は、安価で揮発分が高く、膨張性が優れないため、石炭溶融時に石炭粒子同士が十分に接着できず、低強度のコークスとなる傾向がある。

図１のグラフは、非微粘結炭を５０％配合（残部の５０％は粘結炭）した石炭を用いた場合の、石炭軟化時の空隙充填度ＳＶ×ＢＤ（−）と表面破壊強度ＤＩ^１５０ _６との関係を示しており、横軸が空隙充填度（−）、縦軸が表面破壊強度ＤＩ^１５０ _６を表している。同図から、空隙充填度（−）が１．２に到達するまで表面破壊強度ＤＩ^１５０ _６は向上し、空隙充填度（−）が１．２を超えると表面破壊強度ＤＩ^１５０ _６の向上が小さくなっていることがわかる。ここでＳＶ(cm³/g)とは膨張比容積(Specific dilatation Volume)であり、ＢＤ(g/cm³)とは装入嵩密度(Bulk Density)である。装入嵩密度BD（g/cm³）と膨張比容積SV（cm³/g）の積である空隙充填度ＳＶ×ＢＤは無次元数となり，いわば石炭粒子の膨張による空隙の充填度を示すパラメーターであり、石炭粒子同士の接着性を示している。

ＳＶ×ＢＤが１よりも低い条件では、装入時に存在する石炭粒子間の空隙が、石炭の膨張により充填しきれず、石炭粒子間の空隙が欠陥となって残り、低強度のコークスとなることが知られている。また、ＳＶ×ＢＤ≧１では、装入時に存在する石炭粒子間の空隙が石炭の膨張により完全に充填されており、欠陥が存在せず強度は一定となると考えられる。ただし、実際のコークス炉では、装入嵩密度や石炭の性状にばらつきがあるため、ＳＶ×ＢＤ≧1．2とすることで、コークスの表面強度を充分に向上させることができることが判った。ちなみに、非微粘結炭を多量に配合した条件においても、コークスの表面破壊強度の値は低くなるものの、同様の傾向を示すことも、併せて確認している。

ここで膨張比容積は新日鉄技報 第384号(2006）ｐ.43に記載されているように例えばＪＩＳＭ８８０１ディラトメーターにより測定される膨張率ｂ（％）から
(数２）
膨張比容積（ｃｍ^３／ｇ）＝最大膨張時の石炭体積（ｃｍ^３）／ディラトメーターへの石炭装入量（ｇ）＝０．９６π（１＋ｂ／１００）／ディラトメーターへの石炭装入量（ｇ）・・・・・・・（２）
なる計算式を用いて導出することができる。

上記の通り、非微粘結炭を５０％配合した条件においても、石炭軟化時の空隙充填度ＳＶ×ＢＤ（−）を１．２以上とすることで、高炉に使用するために充分な表面破壊強度ＤＩ^１５０ _６のコークスを製造することが可能である。ちなみに、石炭軟化時の空隙充填度ＳＶ×ＢＤ（−）を１．２以上とする方法として、コークス原料に配合される配合炭を調整すること、ＳＣＯＰＥ21(Super Coke Oven for Productivity and Environmental enhancement toward the 21st century)などの石炭の急速加熱処理、タールなどの粘結材添加技術などの方法によって膨張比容積（ｃｍ^３／ｇ）を所望の値に制御したり、或いはＤＡＰＳ(Dry -cleaned and Agglomerated Precompaction System)などの予熱炭装入またはスタンピングを用いて装入嵩密度（ｇ／ｃｍ^３）を所望の値に制御することにより担保することができる。つまり、空隙充填度（−）を１．２以上に高めるためには、公知の方法を含む様々な方法を用いることができる。

しかしながら、石炭軟化時の空隙充填度ＳＶ×ＢＤ（−）を１．２以上とした場合でも、コークス原料の中に非微粘結炭を多量に配合(７０質量％以上)すると、収縮率が大きいため、収縮時にｃｍオーダの大亀裂が多量に生成し、体積破壊粉コークス量ＤＩ^１５０ _６−１５の増加によるコークス強度の低下およびコークス粒径の減少を招くという問題がある。

コークス原料の中に非微粘結炭を多量に配合(７０%以上)すると、収縮率が大きくなることについて、図２を用いて説明する。図２は、粘結炭と非微粘結炭とをそれぞれ乾留した場合の温度及び体積変化を模式的に示しており、横軸が温度、縦軸が体積変化を表している。図２に示す通り、粘結炭は約４００℃で膨張を開始し、軟化溶融した石炭が約５００℃で再固化して、約１０００℃まで収縮する。一方、非微粘結炭は粘結炭よりも低い温度で膨張を開始し、４７０℃よりも低い温度で軟化溶融した石炭が再固化して、約１０００℃まで収縮する。つまり、非微粘結炭は、粘結炭よりも再固化温度が低いため、相対的に収縮率が大きくなる。

また、図３のグラフは、非微粘結炭の配合割合と、再固化後の収縮によって生じる体積破壊粉コークス量との関係を示しており、横軸が配合割合、縦軸が体積破壊粉コークス量を表している。ここで、体積破壊は肉眼で観察できるようなｃｍオーダの大亀裂を基点として発生する。体積破壊の原因になるcmオーダの大亀裂は、コークス全体の収縮の不均一さから発生する熱応力により生成される。すなわち、非微粘結炭の配合割合が大きくなると、収縮率の増加に伴い、コークス全体の収縮の不均一も増加するため、体積破壊粉コークス量ＤＩ^１５０ _６−１５が増加する。従って、表面破壊強度ＤＩ^１５０ _６が一定の場合、体積破壊粉コークス量ＤＩ^１５０ _６−１５の増加により、コークス強度ＤＩ^１５０ _１５が低下し、これにより、コークス粒径の減少を招くという問題がある。

そこで、体積破壊粉コークス量ＤＩ^１５０ _６−１５を低減させ、かつ、コークス粒径を拡大させるためには、低収縮炭材を適切に添加することで、これらを両立できることを新たに見出し、本発明を成すに至った。

低収縮炭材は、コークス粒径を拡大する添加材として知られている。ここで、低収縮炭材とは、再固化温度から１０００℃に達するまでの収縮率が１０.５％以下の炭材のことであり、測定方法は、特許文献３に記載されているように、石炭の再固化温度以上の温度Ｔ（℃）まで加熱し、再固化温度と温度Ｔとにおける内容物の容積差又は長さの差を再固化温度における容積又は長さで除した値をその石炭から生成したコークスの温度Ｔにおける収縮率とする。コークス収縮率の測定方法の詳細は、特許文献３に記載されているので省略する。低収縮炭材には、石油コークス、無煙炭、半無煙炭、粉コークスが含まれる。

一方で、低収縮炭材と、低収縮炭材よりも収縮率が高い石炭（粘結炭と非微粘結炭の配合炭で、非微粘結炭の配合割合が７０質量％未満）とを配合したコークス原料を乾留した場合、体積破壊粉コークス量ＤＩ^１５０ _６−１５は、ほとんど変化しないが、表面破壊強度ＤＩ^１５０ _６が低下するという問題があった。表面破壊強度ＤＩ^１５０ _６が低下する理由は、局部的な、石炭粒子間の収縮の不均一さによる応力から、低収縮炭材の周りにｍｍオーダの小亀裂が発生することによるものと考えられる。

しかし、本発明者らが検討したところ、非微粘結炭の配合割合が７０質量％以上の配合炭であれば、非微粘結炭の一部を低収縮炭材に振り替えることで、体積破壊粉コークス量ＤＩ^１５０ _６−１５を減少させることができることを新たに見出した。

非微粘結炭の配合割合が７０質量％以上の配合炭について、非微粘結炭の一部を低収縮炭材に振り替えることで、体積破壊粉コークス量ＤＩ^１５０ _６−１５を減少させることができたことについては、以下の様に推察する。

低収縮炭材をコークス原料として添加した場合、低収縮炭材の添加による加重平均分の収縮率の低下に加え、低収縮炭材の周りにｍｍオーダの小亀裂が生成され易くなることによるマトリックスとしての収縮率が低下することにより、大亀裂の発生が抑制される。これにより、体積破壊粉コークス量ＤＩ^１５０ _６−１５を低減させることができると考えられる。

但し、コークス強度は、前述の（１）式で示した通り、表面破壊強度ＤＩ^１５０ _６から体積破壊粉コークス量ＤＩ^１５０ _６−１５を差し引いた値として求められるため、非微粘結炭の配合割合が７０質量％以上の配合炭について、非微粘結炭の一部を低収縮炭材に振り替えた場合に、表面破壊強度ＤＩ^１５０ _６がどの様な変化を示すかということも、コークス強度として重要な要因となる。

低収縮炭材を配合した場合に、表面破壊強度ＤＩ^１５０ _６も増加する場合は、コークス強度は増加する。しかし、低収縮炭材を配合した場合に、表面破壊強度ＤＩ^１５０ _６が低下する場合は、体積破壊粉コークス量ＤＩ^１５０ _６−１５の低減効果の方が大きくなる様に、適切に添加量を設定することが重要である。

まず、低収縮炭材と、低収縮炭材よりも収縮率が高い石炭（粘結炭、非微粘結炭）とを配合したコークス原料を乾留して、表面破壊強度ＤＩ^１５０ _６が大きくなる場合について説明する。この様な低収縮炭材としては、石油コークス（収縮率：９．８％）、半無煙炭（収縮率：９．８％）が例示できる。

これらの低収縮炭材を配合した場合に、表面破壊強度ＤＩ^１５０ _６が大きくなる理由としては、表面破壊強度ＤＩ^１５０ _６は、前述した石炭軟化時の空隙充填度ＳＶ×ＢＤ（−）だけでなく、顕微鏡で視える程度のｍｍオーダの小亀裂、および、コークス塊の角張った稜、の影響も受けるためであると考えられる。すなわち、上記の通り、表面破壊の原因になるｍｍオーダの小亀裂は、コークス全体の収縮でなく、局部的な、石炭粒子間の収縮の不均一さによる応力から生成され、一方、コークス塊の角張った稜は、ｃｍオーダの大亀裂による体積破壊により生成される。このコークス塊の角張った稜は破壊しやすいため、稜が多いと表面破壊強度ＤＩ^１５０ _６が低下する。従って、前述の低収縮炭材をコークス原料に添加することにより、その周りにｍｍオーダの小亀裂が発生するため、この現象によりコークスの表面破壊強度ＤＩ^１５０ _６は低下する。

一方、コークスの表面破壊は角張った稜との間に相関関係があり、一般的に、コークスの角張った稜が多くなるほど表面破壊強度ＤＩ^１５０ _６は低下する。本実施形態では、非微粘結炭及び低収縮炭材が多量に配合(７０質量％以上)されており、低収縮炭材を添加していない状態では、体積破壊粉コークス量ＤＩ^１５０ _６−１５が大きいが、低収縮炭材をコークス原料に添加することにより、体積破壊が抑制される。これにより、角張った稜の生成が抑制されるため、表面破壊強度ＤＩ^１５０ _６が増加する確率が高くなる。この表面破壊強度ＤＩ^１５０ _６の増加分が、小亀裂による表面破壊強度ＤＩ^１５０ _６の低下分を上回った場合に、コークス粒径の拡大とともに表面破壊強度ＤＩ^１５０ _６が向上するものと考えられる。

以上により、前述の低収縮炭材及び非微粘結炭の含有量をＸ質量％（Ｘ質量％≧７０質量％）（以下、第１の条件という場合がある）、膨張比容積（ｃｍ^３／ｇ）及び装入嵩密度（ｇ／ｃｍ^３）を乗じた空隙充填度（−）が１．２以上（以下、第２の条件という場合がある）であることを満足させるとともに、前述の低収縮炭材を体積破壊抑制効果および表面破壊強度ＤＩ^１５０ _６の増加効果が発現する添加量にて添加することにより、コークス強度を基準コークス強度よりも高めることができる。ここで、基準コークス強度とは、低収縮炭材を全て非微粘結炭に振り替えた場合のコークス強度のことである。併せて、コークス粒径の拡大も実現することが可能となる。

低収縮炭材が石油コークス（収縮率：９．８％）、半無煙炭（収縮率：９．８％）である場合、添加量の下限値は、体積破壊抑制効果および表面破壊強度ＤＩ^１５０ _６増加効果が発現する最小の添加量であり、具体的には２質量％が例示できる。添加量の上限値については、上記第１及び第２の条件を満足していれば、低収縮炭材の添加による体積破壊抑制効果および表面破壊強度ＤＩ^１５０ _６増加効果を発現することを確認しているため、この観点からは特に規定しない。

なお、本願では、粘結炭と非微粘結炭の配合炭に対して、非微粘結炭の一部を低収縮炭材に振り替えた配合炭を対象としている。また、低収縮炭材の配合割合の上限は、前述の低収縮炭材の添加量の上限で決定され、具体的には、膨張比容積（ｃｍ^３／ｇ）及び装入嵩密度（ｇ／ｃｍ^３）を乗じた空隙充填度（−）が１．２以上を満足する配合割合で決定される。ちなみに、低収縮炭材が石油コークスや半無煙炭の場合、３５質量％程度が例示できる。

次に、低収縮炭材と、低収縮炭材よりも収縮率が高い石炭（粘結炭と非微粘結炭の配合炭で、非微粘結炭の配合割合が７０質量％以上）とを配合したコークス原料を乾留して、表面破壊強度ＤＩ^１５０ _６が低下する低収縮炭材について説明する。この様な低収縮炭材としては、粉コークス（収縮率：０．１％）が例示できる。

粉コークスのような低収縮炭材の場合も、前記第１〜第２の条件を満足させるように、粉コークスを添加することが必要である。ただし、粉コークスの場合は、上記第１及び第２の条件を満足していても、表面破壊強度低下分が体積破壊抑制効果を上回る場合があるため、第３の条件を満たすとは限らない。すなわち、粉コークスの場合は、上記第１及び第２の条件を満足しているだけでは、コークス強度を基準コークス強度よりも高くすることができない場合がある。例えば、収縮率が０．1％程度の粉コークスは、添加量が１０質量％を超えると、コークス強度が基準コークス強度よりも低くなってしまう場合がある。つまり、粉コークスの添加量が石炭の配合によっても異なるが１０質量％を超えると、空隙充填度（−）が１．２以上であっても、コークス強度が基準コークス強度よりも低くなってしまう場合がある。これは、粘結炭および非微粘結炭との収縮率の差が大きい粉コークスのような低収縮炭材は、乾留した場合、他の低収縮率炭材に比べ、ｍｍオーダの小亀裂がより多く発生しやすく、表面破壊強度ＤＩ^１５０ _６が大きく低下するためと考えられる。

ちなみに、粉コークスは、０．０５質量％以上添加することにより、体積破壊抑制効果を発現するとともに、表面破壊強度ＤＩ^１５０ _６の低下量よりも体積破壊粉コークス量ＤＩ^１５０ _６−１５の低減効果の方が大きい。したがって、第２の低収縮炭材として粉コークスを用いる場合には、前記第１及び第２の条件に加えて、基準コークス強度ＤＩ^１５０ _１５baseよりも、低収縮炭材を添加した場合の強度ＤＩ^１５０ _１５が高くなるように、配合率を決定する必要がある。一方、粉コークスの添加量が多すぎると、体積破壊抑制効果を発現するものの、表面破壊強度ＤＩ^１５０ _６の低下量の方が大きくなってしまうため、コークス強度が低下する場合が生じる。従って、表面破壊強度ＤＩ^１５０ _６の低下量よりも体積破壊粉コークス量ＤＩ^１５０ _６−１５の低減効果の方が大きくなる様に、添加量を設定することが重要である。具体的には、石炭の配合によっても異なるが、粉コークスの添加量は０．０５質量％〜１０質量％が例示できる。

また、石油コークスや半無煙炭等の低収縮炭材と、粉コークス等の収縮率がより小さい低収縮炭材と、を混合した混合低収縮炭材を用いる場合には、それぞれの低収縮炭材の含有量の添加量の範囲を、それぞれの基準に基づき定め、これらを加重平均することにより混合低収縮炭材の含有量の範囲を設定することができる。例えば、石油コークスや半無煙炭等の低収縮炭材の添加量の範囲がＸ１〜Ｙ１、粉コークス等の低収縮炭材の添加量の範囲がＸ２〜Ｙ２、石油コークスや半無煙炭等の低収縮炭材の添加量がｘ％、粉コークス等の低収縮炭材の添加量がｙ％である場合、混合低収縮炭材の添加量の下限値は（Ｘ１×ｘ＋Ｘ２×ｙ）／（ｘ＋ｙ）であり、上限値は（Ｙ１×ｘ＋Ｙ２×ｙ）／（ｘ＋ｙ）となる。

実施例を示して本発明についてより具体的に説明する。表１は、本実施例に用いられるコークス原料としての粘結炭、非微粘結炭、低収縮炭材の性状（灰分、揮発分、再固化温度、収縮率、粉砕粒度）を表している。

表２は、実施例１、比較例１〜５、参考例１〜２それぞれのコークス原料を、試験コークス炉において乾留し、膨張比容積（ｃｍ^３／ｇ）、装入嵩密度（ｇ／ｃｍ^３）、空隙充填度（−）、表面破壊強度ＤＩ^１５０ _６、体積破壊強度ＤＩ^１５０ _６−１５、コークス強度ＤＩ^１５０ _１５、平均コークス粒径（ｍｍ）を測定した測定結果である。ＳＶ（ｃｍ^３／ｇ）が膨張比容積（ｃｍ^３／ｇ）を表しており、ＢＤ（ｇ／ｃｍ^３）が装入嵩密度（ｇ／ｃｍ^３）を表しており、ＳＶ×ＢＤ（−）が空隙充填度（−）を表している。試験コークス炉での平均コークス粒径は、乾留後のコークスについて、高さ2mのシャッター処理を1回行い、粒度分布を測定してドラム試験用の試料を採取し、ドラム３０回転衝撃後の＋２５ｍｍの平均粒度をもって平均コークス粒径としている。

比較例１は、Ａ炭（粘結炭）を２０質量％、Ｂ炭（非微粘結炭）を８０質量％含むコークス原料であり、実施例１は、比較例１のＢ炭（非微粘結炭）を１５質量％だけ石油コークスに振り替えたコークス原料である。比較例１及び実施例１の装入嵩密度（ｇ／ｃｍ^３）は共に０．８０（ｇ／ｃｍ^３）とした。比較例１及び実施例１を比較参照して、Ｂ炭（非微粘結炭）の一部を石油コークス（低収縮炭材）に振り替えることにより、体積破壊が大幅に抑制され、表面破壊強度ＤＩ^１５０ _６が向上した。その結果、管理指標であるコークス強度ＤＩ^１５０ _１５が向上した。また、実施例１のコークス原料には、収縮率が低い石油コークスが添加されているため、平均コークス粒径が拡大した。石油コークスを装入することによるコークス粒径拡大効果は、比較例２及び３、参考例１及び２においても同様に見られた。なお、比較例１、２及び参考例１のコークス強度ＤＩ^１５０ _１５が基準コークス強度である。

比較例２は、空隙充填度（−）が比較例１よりも低いコークス原料である。比較例３は、比較例２のＢ炭（非微粘結炭）を１５質量％だけ石油コークスに振り替えたコークス原料である。比較例３は、空隙充填度（−）が１．２を下回っているため、石油コークスによる体積破壊抑制効果はあるものの、表面破壊強度ＤＩ^１５０ _６が改善されなかった。そのため、管理指標であるコークス強度ＤＩ^１５０ _１５は向上しなかった。

参考例１は、Ａ炭（粘結炭）を５０質量％、Ｂ炭（非微粘結炭）を５０質量％含むコークス原料である。参考例２は、参考例１のＢ炭（非微粘結炭）を１５質量％だけ石油コークスに振り替えたコークス原料である。参考例１及び参考例２の装入嵩密度（ｇ／ｃｍ^３）は共に０．８０（ｇ／ｃｍ^３）とした。
参考例１は、非微粘結炭の配合量が少なすぎるため、そもそも体積破壊が起こりにくく、石油コークスを添加することによる体積破壊抑制効果が全くみられなかった。そのため、石油コークスの周りに生じる表面破壊が、体積破壊を抑制することによる表面破壊強度ＤＩ^１５０ _６の向上効果を上回ってしまい、表面破壊強度ＤＩ^１５０ _６が低下した。その結果、管理指標であるコークス強度ＤＩ^１５０ _１５が低下した。

表３は、Ｂ炭（非微粘結炭）から石油コークスへの振替率が異なる複数のコークス原料について、膨張比容積（ｃｍ^３／ｇ）、装入嵩密度（ｇ／ｃｍ^３）、空隙充填度（−）、表面破壊強度ＤＩ^１５０ _６、体積破壊強度ＤＩ^１５０ _６−１５、コークス強度ＤＩ^１５０ _１５、平均コークス粒径（ｍｍ）を測定した測定結果である。

表３を参照して、実施例２及び１に示すように、空隙充填度（−）が１．２以上である場合には、非微粘結炭から石油コークスへの振替率を増加することにより体積破壊抑制効果が増大し、表面破壊強度ＤＩ^１５０ _６が向上した。その結果、管理指標であるコークス強度ＤＩ^１５０ _１５が向上した。一方、比較例４に示すように、非微粘結炭から石油コークスへの振替率が高くなりすぎると、空隙充填度（−）が１．２未満に低下し、表面破壊強度ＤＩ^１５０ _６が著しく低下した。その結果、管理指標であるコークス強度ＤＩ^１５０ _１５が低下した。

表４は、低収縮炭材の種類が異なる複数のコークス原料について、膨張比容積（ｃｍ^３／ｇ）、装入嵩密度（ｇ／ｃｍ^３）、空隙充填度（−）、表面破壊強度ＤＩ^１５０ _６、体積破壊強度ＤＩ^１５０ _６−１５、コークス強度ＤＩ^１５０ _１５、平均コークス粒径（ｍｍ）を測定した測定結果である。

実施例１、３〜６に示すように、Ｂ炭（非微粘結炭）及び低収縮炭材の含有量が７０質量％以上であって、空隙充填度（−）が１．２以上である場合には、低収縮炭材を添加することにより、管理指標としてのコークス強度ＤＩ^１５０ _１５が向上することがわかった。ただし、比較例５に示すように、収縮率が極めて小さい粉コークスは、含有量が１０質量％を超えると、空隙充填度（−）が１．２以上であっても、管理指標としてのコークス強度が低下してしまうことがわかった。

表５は、収縮率が異なる２種類の低収縮炭材を含むコークス原料等について、膨張比容積（ｃｍ^３／ｇ）、装入嵩密度（ｇ／ｃｍ^３）、空隙充填度（−）、表面破壊強度ＤＩ^１５０ _６、体積破壊強度ＤＩ^１５０ _６−１５、コークス強度ＤＩ^１５０ _１５、平均コークス粒径（ｍｍ）を測定した測定結果である。

実施例７及び８に係る混合低収縮炭材は、添加率の上下限値の範囲内であるため、管理指標としてのコークス強度ＤＩ^１５０ _１５が向上した。

Claims (2)

1. ＪＩＳＭ８８０１に規定するギーセラープラストメータ法での再固化温度が４７０℃以下である非微粘結炭と、再固化温度から１０００℃まで加熱したときの収縮率が１０.５％以下である低収縮炭材とを含む高炉用コークス原料の配合方法において、
   下記の式（１）乃至（３）を満足するように高炉用コークス原料を配合することを特徴とする高炉用コークス原料の配合方法。
   Ｘ質量％≧７０質量％・・・・・・・・・・・・（１）
   ＳＶ×ＢＤ≧１．２・・・・・・・・・・・・・（２）
   ＤＩ^１５０ _１５＞ＤＩ^１５０ _１５base・・・・・・・・・・（３）
   ただし、Ｘ質量％は非微粘結炭及び低収縮炭材の配合割合であり、残部は粘結炭である。ＳＶは石炭軟化時の膨張比容積であり、ＢＤはコークス炉装入時の石炭の装入嵩密度であり、ＤＩ^１５０ _１５baseは非微粘結炭をＸ質量％含んで、かつ、低収縮炭材を含まない基準コークスのコークス強度であり、ＤＩ^１５０ _１５は低収縮炭材を含む該高炉用コークスのコークス強度である。
2. 前記の低収縮炭材は、石油コークス、無煙炭、半無煙炭または粉コークスであることを特徴とする請求項1に記載の高炉用コークス原料の配合方法。

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