JP2017088869A - コークス製造用炭材、その製造方法及びコークスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】亀裂を抑制し、十分な強度及び粒度のコークスを製造できるコークス製造用炭材を提供する。
【解決手段】石炭を乾留してコークスを製造する際に当該石炭に添加されるコークス製造用炭材において、前記石炭は、当該石炭乾留時の加熱温度とコークス収縮係数との関係において当該石炭の再固化温度以上の温度にコークス収縮係数の極小を有し、前記炭材は、当該炭材の原料石炭乾留時の加熱温度と炭材収縮係数との関係において、前記石炭の再固化温度以上の温度に炭材収縮係数の極大を有し、当該極大を示す温度が前記石炭の前記極小を示す温度の±３０℃以内であることを特徴とするコークス製造用炭材。
【選択図】図１

Description

本発明は、乾留する石炭に添加して、コークスを製造するためのコークス製造用炭材に関するものである。

高炉操業に使用されるコークスは、高炉内の通気性を確保するために、所要の強度及び粒度が求められる。このようなコークスは、多種の石炭を粉砕・配合した後、コークス炉に装入して、炉内で乾留して製造される。コークス製造用の石炭に、良質な石炭を用いることで、十分な強度のコークスを製造することができるが、良質な石炭は、資源的に枯渇状態にある。それに対して、劣質な石炭は、埋蔵量が豊富であり、劣質な石炭を用いて、十分な強度を有するコークスを製造することが望まれている。

コークスの強度は、コークスの亀裂と関係があり、十分な強度のコークスを得るためには、コークスの亀裂を抑制する必要がある。このようなコークスの亀裂は、石炭の乾留過程における石炭の収縮により発生するとされている。

石炭の乾留過程における、加熱温度に対するコークス収縮係数の変化（収縮係数曲線）には、１次収縮による第１次ピーク（極大）と２次収縮による第２次ピーク（極大）がある。第１次ピークは、石炭が４００〜５００℃程度の温度範囲で軟化溶融し、その後固化するときに起こる収縮によるピークであり、第２次ピークは、約７００℃の脱水素するときに起こる収縮によるピークである。

１次収縮率は石炭の種類により異なり、揮発分が高い劣質な石炭では１次収縮が大きい。そのため、数種類の石炭を配合してコークスを製造する方法において、揮発分が高い劣質な石炭を配合すると、石炭同志の収縮の差が大きくなり、ミクロな亀裂が発生し易い。一方、２次収縮率は石炭の種類によらずほぼ一定であるものの、ミクロな亀裂を進展させる。

このような亀裂を抑制し、コークス粒度を拡大して、十分な強度のコークスを得るために、石炭の再固化温度以上での収縮率が石炭より小さいコークス粉等の炭材を添加するとともに、炭材と石炭粒子の接着強度を補強するために、ピッチ等の歴青物をあわせて添加する技術が知られている（例えば、特許文献１、参照）。

特開平６−２６４０６９号公報 特開昭５６−１３６８８０号公報 特開昭５６−１３６８８１号公報 特開昭５６−１３６８８２号公報 特開平０７−００３３０９号公報 国際公開第２０１０／０８７４６８号

この石炭より収縮率が小さい炭材を添加する技術において、乾留する石炭の種類によっては、亀裂が十分に抑制されず、十分な粒度及び強度のコークスが得られないことがあった。
本発明は、このような実情に鑑み、亀裂を抑制し、十分な強度及び粒度のコークスを製造できるコークス製造用炭材を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために、まず、石炭に添加する炭材について調査した。炭材としては、劣質な石炭をコークス製造の原料とするために、４５０〜６００℃で予備乾留したチャーが広く知られている（例えば、特許文献２〜６、参照）。

本発明者らは、種々の温度で予備乾留して得られた炭材を準備し、石炭に炭材を添加し、乾留して、炭材の違いと亀裂との関係を調査した。その結果、特定の石炭と炭材との組み合わせにおいて、亀裂が抑制されることを知見した。

そこで、亀裂が抑制された組合せの石炭と炭材において、石炭乾留時の加熱温度とコークス収縮係数との関係と、炭材の原料石炭乾留時の加熱温度と炭材収縮係数との関係とを測定したところ、石炭のコークス収縮係数の第１次ピーク（極大）と第２次ピーク（極大）の間の極小に、炭材の収縮係数のピーク（極大）が存在していた。

このように、石炭の乾留時の加熱温度とコークス収縮係数との関係に対して、炭材を、特定の原料石炭乾留時の加熱温度と炭材収縮係数との関係を有するものとすることで、石炭と炭材の混合物を乾留したとき、５００〜１０００℃の温度帯を通じて、コークス収縮係数の変化が少なく、低位に保つことができ、その結果、亀裂の発生を抑制することができることを見出した。

本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨とするところは以下の通りである。
（１）石炭を乾留してコークスを製造する際に当該石炭に添加されるコークス製造用炭材において、
前記石炭は、当該石炭乾留時の加熱温度とコークス収縮係数との関係において当該石炭の再固化温度以上の温度にコークス収縮係数の極小を有し、
前記炭材は、当該炭材の原料石炭乾留時の加熱温度と炭材収縮係数との関係において、前記石炭の再固化温度以上の温度に炭材収縮係数の極大を有し、当該極大を示す温度が前記石炭の前記極小を示す温度の±３０℃以内である
ことを特徴とするコークス製造用炭材。

（２）石炭を乾留してコークスを製造する際に当該石炭に添加されるコークス製造用炭材の製造方法であって、
前記石炭について、当該石炭乾留時の加熱温度とコークス収縮係数との関係を測定し、当該石炭の再固化温度以上の温度うち、コークス収縮係数の極小を示す温度を求め、
前記石炭の前記極小を示す温度未満の温度で、前記炭材を製造するための原料石炭を炭化して、前記炭材が、当該原料石炭乾留時の加熱温度と炭材収縮係数との関係において、前記石炭の再固化温度以上の温度で炭材収縮係数の極大を有し、当該極大を示す温度が前記石炭の前記極小を示す温度の±３０℃以内となるようにする
ことを特徴とするコークス製造用炭材の製造方法。
（３）前記原料石炭として、ドライベースの揮発分ＶＭが３５〜５０％と、粘結力指数ＣＩが２０以上の少なくとも一方の条件を満たすものを用いることを特徴とする上記（２）に記載のコークス製造用炭材の製造方法。
（４）前記原料石炭として、平均粒度３ｍｍ以上の粒状物または造粒物を用いることを特徴とする上記（２）または（３）に記載のコークス製造用炭材の製造方法。

（５）石炭にコークス製造用炭材を添加して乾留するコークスの製造方法であって、
前記石炭として、当該石炭乾留時の加熱温度とコークス収縮係数との関係において、当該石炭の再固化温度以上の温度にコークス収縮係数の極小を有するものを用い、
前記炭材として、当該炭材の原料石炭乾留時の加熱温度と炭材収縮係数との関係において、前記石炭の再固化温度以上の温度に炭材収縮係数の極大を有し、当該極大を示す温度が前記石炭の前記極小を示す温度の±３０℃以内であるものを用いる
ことを特徴とするコークスの製造方法。

なお、本発明および明細書では、コークス製造用の石炭を単に「石炭」と表記し、炭材製造用の石炭を「原料石炭」と表記する。

本発明によれば、コークス製造用炭材を、石炭の乾留時の加熱温度とコークス収縮係数の関係に対して、特定の原料石炭乾留時の加熱温度と炭材収縮係数の関係を有するものとしたので、亀裂が抑制され、十分な強度及び粒度を有するコークスを製造することができる。

乾留時の加熱温度と収縮係数との関係を示す図である。 石炭Ａ及びＢの乾留時の加熱温度と収縮係数との関係を示す図である。 石炭Ａの乾留時の加熱温度と収縮係数との関係、Ｎｏ．１〜４の炭材の原料石炭乾留時の加熱温度と収縮係数との関係を示す図である。

本発明のコークス製造用炭材（以下、「本発明の炭材」という）は、コークスを製造する際に石炭に添加するものであり、原料石炭乾留時の加熱温度と炭材収縮係数の関係において、石炭の再固化温度以上の温度に炭材収縮係数の極大を有し、該極大を示す温度が、石炭の乾留時の加熱温度とコークス収縮係数との関係において、コークス収縮係数の極小を示す温度の±３０℃以内のものである。

以下、本発明の炭材に至った検討の経緯について説明する。なお、特段の断りの無い限り、石炭及び炭材の配合率、揮発分の「％」は「質量％」を示す。

本発明者らは、コークスの製造において、亀裂を抑制し、十分な強度及び粒度のコークスを製造できる炭材について次のような調査を実施した。まず、種々の温度で予備乾留して得られた炭材を準備し、１種の石炭にそれぞれ添加し、複数の混合物を得て、それらを乾留して、炭材の違いと亀裂との関係を調査した。その結果、特定の炭材において、亀裂が抑制された。

そこで、石炭、亀裂が抑制された炭材Ｘ及び亀裂が発生した炭材Ｙにおいて、それぞれ乾留時の加熱温度と収縮係数との関係を測定した。図１に、乾留時の加熱温度と収縮係数との関係を示す。図１において、実線が石炭、点線Ｘが亀裂が抑制された炭材Ｘ、点線Ｙが亀裂が発生した炭材Ｙの乾留時の加熱温度と収縮係数との関係である。

石炭の乾留時の加熱温度とコークス収縮係数の関係では、４００〜５００℃程度の温度範囲で軟化溶融し、その後固化するときに起こる１次収縮による第１次ピークＰ１（極大）と、約７００℃の脱水素するときに起こる２次収縮による第２次ピーク（極大）が確認された。亀裂が抑制された炭材Ｘ及び亀裂が発生した炭材Ｙでは、石炭の再固化温度以上の温度、具体的には、炭材Ｘでは約５７０℃、炭材Ｙでは約７００℃にピークが確認された。

これより、亀裂が抑制された炭材Ｘでは、石炭の乾留時の加熱温度とコークス収縮係数の関係における、第１次ピークＰ１と第２次ピークＰ２に挟まれた極小に相当する位置に、炭材収縮係数のピークが存在していた。それに対して、亀裂が発生した炭材Ｙでは、石炭のコークス収縮係数の極大（第２次ピークＰ２）と重なるように、炭材収縮係数のピークが存在していた。

そうすると、炭材の収縮係数の極大を示す温度を、石炭のコークス収縮係数の極小を示す温度と同等にすると、炭材と石炭の混合物のコークス収縮係数の変化が少なくなり、コークスの亀裂を抑制できるが、炭材の収縮係数の極大を示す温度を、石炭のコークス収縮係数の極大を示す温度と同等にすると、炭材と石炭の混合物のコークス収縮係数の変化が大きくなり、コークスに歪が生じ、コークスに亀裂が発生すると考えた。

そこで、種々の炭材の収縮係数の極大を示す温度と、石炭のコークス収縮係数の極小を示す温度との差と、亀裂の有無との関係について詳細に検討した結果、炭材の収縮係数の極大を示す温度を、石炭のコークス収縮係数の極小を示す温度の±３０℃以内とすることで、コークスの亀裂を抑制できることを知見した。

本発明は、以上のような検討過程を経て上記（１）〜（５）に記載の発明に至ったものであり、そのような本発明について、さらに、必要な要件や好ましい要件について順次説明する。

本発明の炭材は、コークスを製造する際に石炭に添加するものであり、原料石炭乾留時の加熱温度と炭材収縮係数の関係において、石炭の再固化温度以上の温度に炭材収縮係数の極大を有し、該極大を示す温度が、石炭のコークス収縮係数の極小を示す温度の±３０℃であるものである。
まず、本発明の炭材の添加対象の石炭について説明する。

（石炭）
本発明の炭材の添加対象の石炭は、石炭乾留時の加熱温度とコークス収縮係数との関係において、石炭の再固化温度以上の温度にコークス収縮係数の極小を有するものであれば、特に限定されるものでない。この極小は、石炭乾留時の加熱温度とコークス収縮係数との関係において、石炭の軟化溶融の後に固化するときに起こる１次収縮による第１次ピーク（極大）と、約７００℃の脱水素により熱収縮するときに起こる２次収縮による第２次ピーク（極大）の間に観測されるものであり、少なくとも、再固化温度以上１０００℃以下の温度範囲において、観測されるものである。

この石炭乾留時の加熱温度とコークス収縮係数との関係の求め方は、特開２００５−２３２３４９号公報に詳細に記載されているため、この関係の求め方に関しては、以下に簡潔に説明する。

細管に、石炭試料を充填して、細管内の石炭試料の上にピストンを挿入して、例えば３℃／分の昇温速度で１０００℃まで昇温する。ピストンの位置に基づいて昇温中の試料長さを測定し、温度に対する試料長さの関係を求める。再固化温度での試料の長さをＬ_R、温度Ｔでの試料長さをＬ_Tとしたとき、温度Ｔでのコークス収縮率Ｒ（−）を以下の式で定義する。そして、単位温度変化あたりのコークス収縮率Ｒの変化をコークス収縮係数（−／℃）とし、温度とコークス収縮係数との関係を求める。
Ｒ＝（Ｌ_R−Ｌ_T）／Ｌ_R

また、本発明の炭材の添加対象の石炭は、１銘柄から構成される単味炭でも複数銘柄から構成される配合炭でもよい。ただし、非微粘結炭の配合率が５０％未満では、炭材配合によるコークスの割れ抑制や、強度向上の効果が小さいため、非微粘結炭を５０％以上配合した配合炭とすることが好ましい。また、石炭の揮発分及び粒度は、特に限定されるものでなく、ドライベースの揮発分ＶＭが１７〜４０％、粒度が３ｍｍ以下の比率を６０％〜９５％であるものが例示される。

（炭材）
本発明の炭材は、原料石炭乾留時の加熱温度と炭材収縮係数の関係において、対象とする石炭の再固化温度以上の温度に炭材収縮係数の極大を有し、該極大を示す温度が、該石炭のコークス収縮係数の極小を示す温度の±３０℃以内であるものとする。ちなみに、原料石炭乾留時の加熱温度と炭材収縮係数との関係の求め方は、上記の温度とコークス収縮係数との関係の求め方と同様の条件である。
後述の実施例に示されるように、炭材の収縮係数の極大を示す温度を、対象とする石炭のコークス収縮係数の極小を示す温度の±３０℃以内とすることで、５００〜１０００℃の温度域を通じて、コークス収縮係数の変化を少なく、低位に保つことができ、亀裂の発生を抑制できる。

対象とする石炭のコークス収縮係数の極小を示す温度は、石炭乾留時の加熱温度とコークス収縮係数の関係の図面から読み取っても、該関係の近似曲線の式を微分して求めてもよい。

炭材の収縮係数の極大値は、特に限定されるものでなく、石炭のコークス収縮係数の極小値より大きくても、小さくてもよい。また、炭材収縮係数の極大値を有するピークの形状は、特に限定されるものでなく、シャープな形状でもブロードな形状でもよい。

炭材が、そのような石炭の再固化温度以上の温度で収縮係数の極大を示すには、炭材に揮発分を残存させておくことが重要であるが、その量は特に限定されるものではなく、コークスの亀裂を抑制できる範囲に適宜設定すればよい。
また、炭材の粘結力指数ＣＩは、２０以上とすることが好ましい。粘結力指数ＣＩが２０未満では、周囲の粒子と接着し難いため、石炭とともに乾留して製造したコークスの強度が低下することがある。

ここで、揮発分ＶＭは、ＪＩＳ Ｍ８８１２で規定される方法により測定されるものである。また、粘結力指数ＣＩは、石炭利用技術用語辞典（社団法人燃料協会編）ｐ．２５５に記載されており、０．２５ｍｍ以下の劣質炭１ｇに０．２５〜０．３０ｍｍの粉コークス９ｇを混合し、磁性るつぼで９５０℃、７分間乾留した後、０．３０ｍｍ以上の篩で篩分けし、篩上に残存した質量の百分率で表示した値である。

次に、本発明のコークス製造用炭材の製造方法（以下、「本発明の炭材の製法」という）、及び、本発明のコークスの製造方法（以下、「本発明のコークスの製法」という）の流れについて説明するとともに、必要な要件や好ましい要件について順次説明する。

本発明の炭材の製法は、炭材製造用の原料石炭を、石炭のコークス収縮係数の極小を示す温度未満の温度で炭化して、炭材が石炭の再固化温度以上の温度で炭材収縮係数が極大を有し、かつ、該極大を示す温度が石炭の前記極小を示す温度の±３０℃以内となるように製造する方法であり、原料石炭の性状（揮発分、平均粒度等）に応じて目的の炭材収縮係数を有する炭材となるように炭化条件を調整するものである。

まず、石炭を準備する。石炭は、上述するように、石炭乾留時の加熱温度とコークス収縮係数の関係において、当該石炭の再固化温度以上の温度にコークス収縮係数の極小を有するものであれば、特に限定されるものでなく、単味炭でも配合炭でもよい。

そして、上述するように特開２００５−２３２３４９号公報に記載の方法により、石炭乾留時の加熱温度とコークス収縮係数との関係を測定し、当該石炭の再固化温度以上の温度でコークス収縮係数の極小を示す温度を求める。該極小を示す温度は、石炭乾留時の加熱温度とコークス収縮係数の関係の図面から読み取って求めることができる。

次に、炭材製造用の原料石炭を準備する。
原料石炭は、炭材としたときに、収縮係数の極大を示す温度が上記のような範囲になるようなものであれば、その他の特性は特に限定されるものではないが、ドライベースの揮発分ＶＭが３５〜５０％の石炭を採用することが好ましい。また、原料石炭の粘結力指数ＣＩは、２０以上とすることが好ましい。

原料石炭のＶＭの値は炭材の収縮係数に影響を与え、その値が３５％未満では、炭材に残留する揮発分が少なくなるために収縮係数の絶対値が小さくなる。この場合は、収縮係数が異なるものを組み合わせて応力を緩和して亀裂発生を抑制する効果が小さくなるために、収縮係数極大温度が上記の範囲に入っていても、コークス粒径を向上させる効果が効果的に発揮できない場合が生じる。また、５０％超では、炭材に残留する揮発分が多くなるために収縮係数の絶対値が大きくなり、収縮係数極大温度が上記の範囲に入っていてもコークスの亀裂が発生する可能性があり、これによりコークス粒径を向上させる効果が効果的に発揮できない場合が生じる。

原料石炭のＣＩについては、その値が２０未満では、石炭の粘結性が不足して、石炭粒子の接着性を阻害し、コークス強度を低下させる場合が生じる。

また、原料石炭は平均粒度３ｍｍ以上とすることが好ましい。粒度が小さい原料石炭は、伝熱が早く、かつ、比表面積が大きいため、炭化の際に揮発分が放出され易くなり、炭材に必要な量の揮発分が残留し難くなる結果、最適な収縮率極大温度を持つ炭材を調整可能な温度範囲が狭くなると考えられる。更に、粒度が大きい原料石炭は、予定とする炭化温度よりも高温で炭化処理された場合であっても、揮発分を残存させることができる。このため、原料石炭は平均粒度３ｍｍ以上の粒状物とすることが好ましく、更に好ましくは、平均粒度１０ｍｍ以上の粒状物である。

なお、３ｍｍ未満の微粒であっても、造粒して平均粒度を３ｍｍ以上の造粒物とすることで、揮発分の脱離速度を抑えることができるため、炭材に必要な量の揮発分を残留させ易くなり、粒径向上効果を向上させることができる。しかしながら、平均粒度３ｍｍ以上の粒状物と比較すると、造粒物は微粒と微粒の界面から揮発分が脱離しやすいので、同じ平均粒度で比較すると、粒径向上効果は粗粒の方が大きくなる。

ここで、平均粒度は、ＪＩＳ Ｚ ８８０１に規定する篩を用いて篩分け、それぞれの篩上に残った試料の質量を計測し、この累積分布から求めることができる。

また、原料石炭を、ピッチ等のバインダーと混練し、造粒した造粒物を用いることが好ましい。これにより、原料石炭は、ピッチ等のバインダーで被覆され、揮発分の脱離速度を抑えることができるため、炭材に必要な量の揮発分を残留させることができる。更に、バインダーで被覆された原料石炭は、予定とする炭化温度よりも高温で炭化処理された場合であっても、揮発分を残存させることができる。

造粒物とする際に原料石炭に添加するバインダーは、特に限定されるものでなく、石油系及び石炭系のバインダー（タール、ピッチ等）のいずれも使用することができる。バインダーの添加量も、特に限定されるものでなく、原料石炭に対する外数で５〜１５質量％が例示される。

次に、原料石炭を、炭材の収縮係数の極大を示す温度が石炭のコークス収縮係数の極小を示す温度の±３０℃以内となるよう炭化する。例えば、石炭の該極小を示す温度よりも低い温度（温度差ΔＴ＝２０〜８０℃）で原料石炭を炭化（乾留）することで、炭材の収縮係数の極大を示す温度を、石炭のコークス収縮係数の極小を示す温度の±３０℃以内とすることができることを、実験的に知見した。この点は、対象とする炭材製造用石炭の性状に対応して、適宜、事前に実験等で確認して設定することが好ましい。また、原料石炭の炭化において、加熱炉は特に限定されるものでなく、特許文献２〜６に記載されているような、キルンやシャフト炉を用いて、原料石炭を炭化することができる。

このように原料石炭を炭化すると、炭化温度で揮発する成分は炭材から抜けるものの、石炭のコークス収縮係数の極小を示す温度よりも２０〜８０℃低い温度における、炭材の収縮係数は極めて低い値（理想的にはほぼゼロ）となる様な原料石炭を用いることが好ましい。一方、炭化温度以上で揮発する成分は、炭材に残留しており、炭化温度より高温にすると揮発分が抜けて収縮係数が増大する。これにより、炭材の収縮係数の極大を示す温度を、石炭のコークス収縮係数の極小を示す温度の±３０℃以内とすることができる様な原料石炭を用いることが重要である。

次に、本発明のコークスの製法について説明する。
本発明のコークスの製法は、上述の石炭に、本発明の炭材を添加して、コークス炉に装入し、乾留してコークスを製造するものである。

石炭は、所定の粒度に粉砕し、炭材を添加する。石炭の粉砕では、３ｍｍ以下の比率を６０％〜９５％の粒度に粉砕することが例示される。また、石炭は、必要に応じて、非微粘結炭を５０％以上配合した配合炭とする。

石炭に対する炭材の配合率は、特に限定されるものでなく、例えば、内数で１〜１０％とする。１％未満では、コークスの亀裂を抑制できないことがある。また、１０％超では、コークス強度が低下するこがある。

そして、コークス炉の炭化室へ石炭及び炭材を装入する。装入嵩密度は、特に限定されるものでなく、例えば、７５０ｋｇ／ｍ³が例示される。装入嵩密度が７５０ｋｇ／ｍ³未満では、粘結力指数ＣＩが低い炭材の場合、粘結性が不足してコークス強度が低下することがある。

次に、本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。

まず、石炭Ａ〜Ｆを準備した。石炭Ａ及びＢがコークス製造用の石炭であり、石炭Ｃ〜Ｆが炭材製造用の原料石炭である。表１に、灰分量、ドライベースの揮発分ＶＭ、流動性を示す。なお、流動性はＪＩＳ Ｍ ８８０１に規定される方法で測定した。

石炭Ａ及びＢについて、乾留時の加熱温度とコークス収縮係数との関係を測定した。図２に、石炭Ａ及びＢの乾留時の加熱温度と収縮係数との関係を示す。図２より、石炭Ａ及びＢのコークス収縮係数の極小を示す温度を求めた。石炭Ａのコークス収縮係数の極小を示す温度は５５０℃で、石炭Ｂのコークス収縮係数の極小を示す温度は５７０℃であった。

次に、表２に示すように、石炭Ｃ〜Ｆの粒度を調整して原料石炭とした。表２において、平均粒度３〜５ｍｍ、１０〜１５ｍｍを、それぞれ、＋３ｍｍ、＋１０ｍｍと表記し、篩下粒度３ｍｍ以下の比率が１００％を、−３ｍｍ １００％と表記する。また、Ｎｏ．６、１２は、篩下粒度３ｍｍ以下の比率を１００％とした石炭Ｃに、外数でバインダーを１０質量％添加し、混練、造粒して、平均粒度３ｍｍ以上のバインダーで被覆して作製した原料石炭であり、＋３ｍｍ造粒と表記している。

Ｎｏ．１〜１９の原料石炭について、表３に示す炭化温度で炭化して、炭材とした。そして、Ｎｏ．１〜１９について、原料石炭乾留時の加熱温度と炭材収縮係数との関係を測定し、Ｎｏ．１〜１９の炭材収縮係数の極大を示す温度を求めた。表３に、Ｎｏ．１〜１９の炭材収縮係数の極大を示す温度（極大の温度）、及び、Ｎｏ．１〜１９の炭材収縮係数の極大を示す温度と石炭Ａ又はＢのコークス収縮係数の極小を示す温度との差（温度差）を示す。

そして、表３に示す石炭に、Ｎｏ．１〜１９の炭材をそれぞれ５％添加してコークスを製造し、コークスの平均粒度とコークス強度を測定した。表３に、コークスの平均粒度とコークス強度ＤＩ¹⁵⁰ ₁₅を示す。コークス強度は、コークスをＪＩＳ Ｋ２１５１記載のドラム試験機により１５０回転した後、１５ｍｍふるい上のコークスの百分率ＤＩ¹⁵⁰ ₁₅を実測して求めた。なお、コークス強度ＤＩ¹⁵⁰ ₁₅を、以下、コークス強度ＤＩと簡略化して記載する。

図３に、石炭Ａの乾留時の加熱温度と収縮係数との関係、Ｎｏ．１〜４の炭材の原料石炭乾留時の加熱温度と収縮係数との関係を示す。
Ｎｏ．２、３、５、６、８、１０〜１５は、原料石炭乾留時の加熱温度と収縮係数の関係において、炭材の収縮係数の極大を示す温度が、石炭Ａのコークス収縮係数の極小を示す温度の±３０℃（石炭Ａ：５２０〜５８０℃）であるため、Ｎｏ．１、４、７、９と比較して、コークス強度ＤＩが大きくなった。また、平均粒度の大きいコークスが得られ、コークスの亀裂が抑制された。

特に、＋３ｍｍの粒状物の場合は、炭化温度５２５℃（Ｎｏ．３）と４７５℃（Ｎｏ．２）の広い温度範囲で望ましい炭材を作ることができた。
また、同じ温度差１０℃のＮｏ．８、１０、１２を比較すると、平均粒度は、Ｎｏ．８（−３ｍｍ １００％）＜Ｎｏ．１２（＋３ｍｍ造粒）＜Ｎｏ．１０（＋３ｍｍ）の順となっており、＋３ｍｍの粒状物が好ましい結果が得られた。

Ｎｏ．１、４は、炭化温度が適切でないため、揮発分が必要以上に抜けてしまい、又は、必要以上に残存し、炭材の収縮係数の極大を示す温度が、石炭Ａのコークス収縮係数の極小を示す温度の±３０℃外であり、発明例と比較して、コークス強度ＤＩが小さくなった。また、発明例と比較して、平均粒度の小さいコークスとなり、コークスの亀裂が抑制されなかった。

また、Ｎｏ．７、９は、炭材の原料石炭の粒度が小さいため、揮発分が必要以上に抜けてしまい、炭材収縮係数の極大を示す温度が、石炭Ａのコークス収縮係数の極小を示す温度の±３０℃外であり、Ｎｏ．８の発明例と比較して、コークス強度ＤＩが小さくなった。また、発明例と比較して、平均粒度の小さいコークスとなり、コークスの亀裂が抑制されなかった。

次に、Ｎｏ．１７、１８は、原料石炭乾留時の加熱温度と収縮係数の関係において、炭材の収縮係数の極大を示す温度が、石炭Ｂのコークス収縮係数の極小を示す温度の±３０℃（石炭Ｂ：５４０〜６００℃）であり、Ｎｏ．１６、１９と比較して、コークス強度ＤＩが大きくなった。また、平均粒度の大きいコークスが得られ、コークスの亀裂が抑制された。

Ｎｏ．１６、１９は、炭化温度が適切でないため、揮発分が必要以上に抜けてしまい、又は、必要以上に残存し、炭材の収縮係数の極大を示す温度が、石炭Ｂのコークス収縮係数の極小を示す温度の±３０℃外であり、発明例と比較して、コークス強度ＤＩが小さくなった。また、発明例と比較して、平均粒度の小さいコークスとなり、コークスの亀裂が抑制されなかった。

本発明によれば、コークス製造用炭材を、石炭の乾留時の加熱温度とコークス収縮係数の関係に対して、特定の原料石炭乾留時の加熱温度と炭材収縮係数の関係を有するものとしたので、亀裂が抑制され、十分な強度及び粒度を有するコークスを製造することができる。よって、本発明は、産業上の利用可能性が高いものである。

Claims (5)

1. 石炭を乾留してコークスを製造する際に当該石炭に添加されるコークス製造用炭材において、
   前記石炭は、当該石炭乾留時の加熱温度とコークス収縮係数との関係において当該石炭の再固化温度以上の温度にコークス収縮係数の極小を有し、
   前記炭材は、当該炭材の原料石炭乾留時の加熱温度と炭材収縮係数との関係において、前記石炭の再固化温度以上の温度に炭材収縮係数の極大を有し、当該極大を示す温度が前記石炭の前記極小を示す温度の±３０℃以内である
   ことを特徴とするコークス製造用炭材。
2. 石炭を乾留してコークスを製造する際に当該石炭に添加されるコークス製造用炭材の製造方法であって、
   前記石炭について、当該石炭乾留時の加熱温度とコークス収縮係数との関係を測定し、当該石炭の再固化温度以上の温度うち、コークス収縮係数の極小を示す温度を求め、
   前記石炭の前記極小を示す温度未満の温度で、前記炭材を製造するための原料石炭を炭化して、前記炭材が、当該原料石炭乾留時の加熱温度と炭材収縮係数との関係において、前記石炭の再固化温度以上の温度で炭材収縮係数の極大を有し、当該極大を示す温度が前記石炭の前記極小を示す温度の±３０℃以内となるようにする
   ことを特徴とするコークス製造用炭材の製造方法。
3. 前記原料石炭として、ドライベースの揮発分ＶＭが３５〜５０％と、粘結力指数ＣＩが２０以上の少なくとも一方の条件を満たすものを用いることを特徴とする請求項２に記載のコークス製造用炭材の製造方法。
4. 前記原料石炭として、平均粒度３ｍｍ以上の粒状物または造粒物を用いることを特徴とする請求項２または３に記載のコークス製造用炭材の製造方法。
5. 石炭にコークス製造用炭材を添加して乾留するコークスの製造方法であって、
   前記石炭として、当該石炭乾留時の加熱温度とコークス収縮係数との関係において、当該石炭の再固化温度以上の温度にコークス収縮係数の極小を有するものを用い、
   前記炭材として、当該炭材の原料石炭乾留時の加熱温度と炭材収縮係数との関係において、前記石炭の再固化温度以上の温度に炭材収縮係数の極大を有し、当該極大を示す温度が前記石炭の前記極小を示す温度の±３０℃以内であるものを用いる
   ことを特徴とするコークスの製造方法。

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