冶金用焦炭的製造方法
2023-12-10 10:17:02
專利名稱：冶金用焦炭的製造方法
技術領域：
本發明涉及一種冶金用焦炭的製造方法，該方法通過使用精度良好地評價煤乾餾時的軟化熔融特性的試驗方法來評價焦炭製造用煤，並基於其結果調整混煤中所含的煤的比例，從而可以提高焦炭強度。
背景技術：
在用高爐熔煉生鐵時，首先，需要向高爐內交替地裝入鐵礦石類和焦炭，分別以層狀填充，在利用從風口吹入的高溫熱風加熱鐵礦石類、焦炭的同時，利用從焦炭中產生的CO氣體將鐵礦石類還原。為了穩定地進行該高爐的操作，需要確保爐內的通氣性、通液性，強度、粒度及反應後強度等各種特性優異的焦炭是必不可少的。尤其是強度(轉鼓強度)被認為是特別重要的特性。如上所述，在冶金用焦炭中，為了保持高爐等立式爐內的通氣通液性，要求製造出堅固的焦炭。通常，對於冶金用焦炭而言，利用Jis K2151中所示的轉鼓強度試驗等進行焦炭強度的測定，從而進行焦炭強度的管理。煤因乾餾而軟化熔融後相互粘接，變成焦炭。因此，煤的軟化熔融特性的差別對焦炭強度產生很大的影響，從焦炭的品質管理的觀點考慮，煤的軟化熔融特性的評價是必不可少的。所謂軟化熔融特性，是將煤加熱時發生軟化熔融的性質，通常，通過軟化熔融物的流動性、粘度、粘接性、膨脹性等來測定、評價。煤的軟化熔融特性中，作為測定軟化熔融時的流動性的一般方法，可以舉出:JISM8801規定的採用吉澤勒塑性儀法進行的煤流動性試驗方法。吉澤勒塑性儀法如下:將粉碎至425μπι以下的煤放入到規定的坩堝中，以規定的升溫速度進行加熱，通過刻度盤讀取施加了規定轉矩的攪拌棒的轉速，用ddpm(旋轉速度用刻度盤，dial division perminute)表不。吉澤勒塑性儀法是測定轉矩恆定的攪拌棒的轉速，與此相對，也設計了通過定轉速方式測定轉矩的方法。例如，在專利文獻I中記載了在使轉子以恆定的轉速旋轉的同時測定轉矩的方法。
另外，存在以測定對於軟化熔融特性具有物理意義的粘性為目的的利用動態粘彈性測定裝置進行的粘度測定方法(例如，參照專利文獻2)。動態粘彈性測定是指對粘彈性體周期性地施加力時所表現出的粘彈性行為的測定。專利文獻2所述的方法的特徵在於，通過測定得到的參數中的復粘性係數評價了軟化熔融煤的粘性，且能夠測定任意剪切速度下的軟化熔融煤的粘度。另外，還報導了作為煤的軟化熔融特性，利用活性炭或玻璃珠測定了相對於它們的煤軟化熔融物粘接性的例子。方法如下:將少量的煤試料在被活性炭、玻璃珠從上下方向夾持的狀態下加熱，軟化熔融後進行冷卻，從外觀來觀察煤與活性炭、玻璃珠之間的粘接性。作為測定煤軟化熔融時的膨脹性的一般方法，可以舉出JIS M8801中規定的膨脹計法。膨脹計法如下:將粉碎至250μπι以下的煤按照規定的方法成型，放入規定的坩堝中，以規定的升溫速度進行加熱，通過配置於煤上部的檢測杆來測定煤的位移的經時變化。另外，還已知改善了煤軟化熔融時產生的氣體的透過行為的煤膨脹性試驗方法以用於模擬焦炭爐內的煤軟化熔融行為(例如，參照專利文獻3)。該方法如下:在煤層與活塞之間、或者煤層與活塞之間和煤層的下部配置透過性材料，增加由煤產生的揮發成分和液態物質的透過路徑，從而使測定環境更接近焦炭爐內的膨脹行為。同樣地，還已知在煤層上配置具有貫穿路徑的材料，一邊施加載荷一邊對煤進行微波加熱來測定煤的膨脹性的方法(參照專利文獻4)。現有技術文獻專利文獻專利文獻1:日本特開平6-347392號公報專利文獻2:日本特開2000-304674號公報專利文獻3:日本專利第2855728號公報專利文獻4:日本特開2009-204609號公報非專利文獻非專利文獻1:諸富等著:《燃料協會志(燃料協會誌)》，Vol.53，1974年，P.779-790非專利文獻2: 宮津等著:《日本鋼管技報(日本鋼管技報)》，vol.67，1975年，P.125-13
發明內容
發明要解決的問題在高爐等立式爐中使用了不滿足給定強度的低強度焦炭的情況下，立式爐內的粉的產生量增加而導致壓力損失增大，從而有可能使立式爐的操作不穩定化，並且導致氣體的流動集中在局部的所謂氣溝(吹務抜#)的麻煩。在冶金用焦炭的製造中，通常將以給定的比例配合多個品種的煤而得到的混煤作為原料使用，但是如果無法準確地評價所使用的煤的軟化熔融特性，則無法滿足所要求的焦炭強度，從而存在無法進行高爐的穩定操作的問題。因此，根據經驗通過考慮來自於軟化熔融特性的評價的不準確性的焦炭強度的不均而將作為目標的焦炭強度預先設定得較高，來將焦炭強度控制為一定值以上，然而，由於需要使用普遍為人所知的軟化熔融特性優異但價格較高的煤來將混煤的平均品位設定得較高，因此會導致成本的增加。為了解決這樣的問題，希望開發出可以更好地控制焦炭強度的新的煤的軟化熔融特性評價方法，並開發出使用該評價方法的焦炭強度控制方法。在焦炭爐內，軟化熔融時的煤在受相鄰的層約束的狀態下進行了軟化熔融。由於煤的導熱係數小，因此在焦炭爐內煤無法被均勻地加熱，從作為加熱面的爐壁側起狀態不同，依次為焦炭層、軟化熔融層、煤層。焦炭爐自身在乾餾時略微膨脹，但基本上不會變形，因此軟化熔融後的煤受相鄰的焦炭層、煤層約束。另外，在軟化熔融後的煤的周圍存在煤層的煤粒子間空隙、軟化熔融煤的粒子間空隙、因熱分解氣體的揮發而產生的粗大氣孔、在相鄰的焦炭層中產生的龜裂等很多的缺陷結構。特別是在焦炭層中產生的龜裂，其寬度被認為是數百微米到數毫米左右，與數十 數百微米左右大小的煤粒子間空隙或氣孔相比較大。因此，對於這樣的在焦炭層中產生的粗大缺陷，可以認為不僅會引起作為從煤中產生的副產物的熱分解氣體或液態物質的滲透，而且還會引起軟化熔融後的煤本身的滲透。另外可以預想，其滲透時作用於軟化熔融後的煤的剪切速度根據品種而不同。如上所述，為了模擬出在焦炭爐內軟化熔融後的煤的周邊環境的狀態下測定煤的軟化熔融特性，需要使約束條件、滲透條件恰當化。但是，現有方法存在如下所示的問題。吉澤勒塑性儀法是在將煤填充到容器中的狀態下進行測定的，因此存在完全沒有考慮約束、滲透條件的問題。另外，該方法不適合具有顯示高流動性的煤的測定。其理由在於，測定具有顯示高流動性的煤的情況下，可能發生如下情況:發生容器內側壁部變成空腔的現象(Weissenberg效應),攪拌棒空轉,無法準確地評價流動性(例如，參照非專利文獻I)。利用定轉速方式測定轉矩的方法也同樣地在未考慮約束條件、滲透條件這一點存在不足。另外，在恆定的剪切速度下進行測定，因此如上所述不能準確地比較評價煤的軟化熔融特性。動態粘彈性測定裝置是將以作為軟化熔融特性的粘性作為對象，是能夠在任意剪切速度下測定粘度的裝置。因此，只要將測定時的剪切速度設定為作用於焦炭爐內煤的值，就能夠測定焦炭爐內軟化熔融煤的粘度。但是，一般來說，事先測定或估計各品種的煤在焦炭爐內的剪切速度是困難的。作為煤的軟化熔融特性，利用活性炭或玻璃珠測定對於它們的粘接性的方法雖然欲在煤層存在下再現滲透條件，但是存在未模擬焦 炭層和粗大缺陷的問題。另外，在不是在約束下的測定這一點也存在不足。在專利文獻3所述的利用透過性材料的煤膨脹性試驗方法中，考慮了由煤產生的氣體、液態物質的移動，但是存在未考慮軟化熔融的煤本身的移動的問題。這是因為專利文獻3中所使用的透過性材料的透過度不足以使軟化熔融煤移動。本發明人等實際進行了專利文獻3所記載的試驗後發現，未發生軟化熔融煤向透過性材料的滲透。因此，為了使軟化熔融煤滲透到透過性材料中，需要考慮新的條件。專利文獻4也公開了同樣地在煤層上配置具有貫穿路徑的材料，並考慮了由煤產生的氣體、液態物質的移動的煤的膨脹性測定方法，但是除了在加熱方法上存在限制這個問題以外，還存在用於評價焦炭爐內的滲透現象的條件不明確的問題。另外，在專利文獻4中，煤熔融物的滲透現象與軟化熔融行為的關係不明確，也未提及煤熔融物的滲透現象與生成的焦炭的品質的關係，未記載品質優良的焦炭的製造。 這樣，現有技術中無法在充分地模擬出在焦炭爐內軟化熔融後的煤的周邊環境的狀態下測定煤的軟化熔融特性。因此，本發明的目的在於提供一種用於製造冶金用焦炭的方法，其通過在模擬出在焦炭爐內軟化熔融後的煤的周邊環境的狀態下測定煤的軟化熔融特性來準確地評價混煤中所使用的煤的軟化熔融特性，從而使用配合多個品種的煤而成的混煤來製造強度等品質比現有方法更優異的冶金用焦炭。解決問題的方法用於解決上述問題的本發明的特徵如下。
[I] 一種冶金用焦炭的製造方法，其是通過將由多個品種的煤構成的混煤乾餾來製造冶金用焦炭的方法，該方法包括:預先確定所述混煤中所含的煤的品種，在填充於容器內的煤試料上配置上下面具有通孔的材料，並對所述煤試料進行加熱，根據此時煤向所述通孔中滲透的滲透距離及吉澤勒最高流動度來預先評價所確定的品種的煤的軟化熔融特性，將滲透距離為所述混煤中所含的吉澤勒最高流動度為IOOddpm以上且500ddpm以下的品種的煤的平均滲透距離的1.6倍以上的品種的煤的總配合比例設為10質量％以下(包括O質量%) O[2] 一種冶金用焦炭的製造方法，其是通過將由多個品種的煤構成的混煤乾餾來製造冶金用焦炭的方法，該方法包括:在填充於容器內的煤試料上配置上下面具有通孔的材料，並對所述煤試料進行加熱，根據此時煤向所述通孔中滲透的滲透距離及吉澤勒最高流動度來預先評價煤的軟化熔融特性，然後，基于吉澤勒最聞流動度為30ddpm以上且IOOOddpm以下的I個品種以上的煤的吉澤勒最高流動度的對數值和滲透距離的測定值來求出通過原點的一次回歸式，將具有小於所述一次回歸式中的吉澤勒流動度為200ddpm時的滲透距離的1.6倍的滲透距離、且利用吉澤勒塑性儀法測定的最高流動度為IOOOddpm以上的品種的煤的總配合比例設為10 100質量％。 [3] 一種冶金用焦炭的製造方法，其是通過將由多個品種的煤構成的混煤乾餾來製造冶金用焦炭的方法，該方法包括:在填充於容器內的煤試料上配置上下面具有通孔的材料，並對所述煤試料進行加熱，根據此時煤向所述通孔中滲透的滲透距離及吉澤勒最高流動度來預先評價煤的軟化熔融特性，然後，基于吉澤勒最高流動度為30ddpm以上且IOOOddpm以下的I個品種以上的煤的吉澤勒最高流動度的對數值和滲透距離的測定值來求出通過原點的一次回歸式，將具有所述一次回歸式中的吉澤勒流動度為200ddpm時的滲透距離的1.6倍以上的滲透距離、且利用吉澤勒塑性儀法測定的最高流動度為IOOOddpm以上的品種的煤的總配合比例設為10質量％以下(包括O質量％)。[4] 一種冶金用焦炭的製造方法，其是通過將由多個品種的煤構成的混煤乾餾來製造冶金用焦炭的方法，該方法包括:在填充於容器內的煤試料上配置上下面具有通孔的材料，並對所述煤試料進行加熱，根據此時煤向所述通孔中滲透的滲透距離及吉澤勒最高流動度來預先評價煤的軟化熔融特性，然後，基于吉澤勒最聞流動度為30ddpm以上且IOOOddpm以下的I個品種以上的煤的吉澤勒最高流動度的對數值和滲透距離的測定值來求出通過原點的一次回歸式，將具有小於所述一次回歸式中的作為混煤的目標的吉澤勒流動度時的滲透距離的1.6倍的滲透距離、且利用吉澤勒塑性儀法測定的最高流動度為IOOOddpm以上的品種的煤的總配合比例設為10 100質量％。
[5] 一種冶金用焦炭的製造方法，其是通過將由多個品種的煤構成的混煤乾餾來製造冶金用焦炭的方法，該方法包括:在填充於容器內的煤試料上配置上下面具有通孔的材料，並對所述煤試料進行加熱，根據此時煤向所述通孔中滲透的滲透距離及吉澤勒最高流動度來預先評價煤的軟化熔融特性，然後，基于吉澤勒最高流動度為30ddpm以上且IOOOddpm以下的I個品種以上的煤的吉澤勒最高流動度的對數值和滲透距離的測定值來求出通過原點的一次回歸式，將具有 所述一次回歸式中的作為混煤的目標的吉澤勒流動度時的滲透距離的1.6倍以上的滲透距離、且利用吉澤勒塑性儀法測定的最高流動度為IOOOddpm以上的品種的煤的總配合比例設為10質量％以下(包括O質量％)。[6]上述[I] [5]中任一項所述的冶金用焦炭的製造方法，其中，在煤的滲透距離的測定時，在對配置於煤試料上的具有通孔的材料施加載荷的同時進行。[7] 一種冶金用焦炭的製造方法，其是通過將由多個品種的煤構成的混煤乾餾來製造冶金用焦炭的方法，該方法包括:將利用下述⑴ (4)的方法測定的滲透距離為15mm以上、且利用吉澤勒塑性儀法測定的最高流動度為IOOOddpm以上的煤的總配合比例設為10質量％以下(包括O質
量%)，(I)將煤粉碎，使粒徑2mm以下的達到100質量％，將該粉碎後的煤以0.8g/cm3的填充密度填充到容器中，並使其層厚為10_，製成試料，(2)在該試料上配置直徑2mm的玻璃珠，並使其層厚為滲透距離以上，(3)從所述玻璃珠的上部施加載荷，使得壓力為50kPa，並且以3°C /分的加熱速度在非活性氣體氛圍中從室溫加熱到550°C，(4)測定熔融試料向所述玻璃珠層中滲透的滲透距離。[8] 一種冶金用焦炭的製造方法，其是通過將由多個品種的煤構成的混煤乾餾來製造冶金用焦炭的方法，該方法包括:將利用下述(I) (4)的方法測定的滲透距離小於15mm、且利用吉澤勒塑性儀法測定的最高流動度為IOOOddpm以上的煤的總配合比例設為10 100質量％，(I)將煤粉碎，使粒徑2mm以下的達到100質量％，將該粉碎後的煤以0.8g/cm3的填充密度填充到容器中，並使其層厚為10_，製成試料，(2)在該試料上配置直徑2mm的玻璃珠，並使其層厚為滲透距離以上，(3)從所述玻璃珠的上部施加載荷，使得壓力為50kPa，並且以3°C /分的加熱速度在非活性氣體氛圍中從室溫加熱到550°C，(4)測定熔融試料向所述玻璃珠層中滲透的滲透距離。發明的效果根據本發明，由於可以在模擬出被認為對焦炭爐內的煤軟化熔融特性造成很大影響的、焦炭爐內的存在於煤軟化熔融層周邊的缺陷結構、特別是存在於與軟化熔融層相鄰的焦炭層中的龜裂的影響、並且還恰當地再現了焦炭爐內的軟化熔融物周邊的約束條件的狀態下進行煤軟化熔融特性的評價，因此，特別可以減少僅靠以往的軟化熔融特性的評價方法無法檢測出的來源於顯示過多的流動性的煤的缺陷，從而可以製造高強度的冶金用焦炭。
[圖1]是示出在對本發明中使用的煤試料和上下面具有通孔的材料施加一定載荷來測定軟化熔融特性的裝置的一例的概略圖。[圖2]是示出本發明中使用的上下面具有通孔的材料中具有圓形通孔的材料的一例的概略圖。[圖3]是示出本發明中使用的上下面具有通孔的材料中球形粒子填充層的一例的概略圖。[圖4]是示出本發明中使用的上下面具有通孔的材料中圓柱填充層的一例的概略圖。[圖5]是示出實施例中測定的煤軟化熔融物的滲透距離的測定結果的圖。[圖6]是示出實施例中測定的焦炭的轉鼓強度的測定結果的圖。[圖7]是示出將本發明中使用的煤試料和上下面具有通孔的材料保持為一定容積來測定軟化熔融特性的裝置的一例的概略圖。符號說明 I 煤試料2 上下面具有通孔的材料3 容器5 套筒7 溫度計8 發熱體9 溫度檢測器10溫度調節器11氣體導入口12氣體排出口13膨脹率檢測杆14 砝碼15位移儀16圓形通孔17填充粒子
具體實施例方式本發明人等能夠在模擬出在焦炭爐內軟化熔融後的煤的周邊環境的狀態下測定軟化熔融特性，並對所測定的作為軟化熔融特性的「滲透距離」與焦炭強度的關係反覆進行了深入研究，結果發現:即使是以往報導的軟化熔融特性基本上沒有差別的煤，在模擬出軟化熔融後的煤的周邊環境的狀態下測定利用本發明方法的軟化熔融特性也存在差別。此外還發現，在配合有本發明的方法測定的軟化熔融特性存在差別的煤來製造焦炭的情況下，它們的焦炭強度也不同，從而完成了本發明。
圖1示出本發明中使用的軟化熔融特性(滲透距離)的測定裝置的一例。圖1是對煤試料和上下面具有通孔的材料施加一定載荷並對煤試料進行加熱時的裝置。在容器3下部填充煤，作為試料1，在試料I上配置上下面具有通孔的材料2。將試料I加熱到軟化熔融開始溫度以上，使試料滲透到上下面具有通孔的材料2中，並測定滲透距離。加熱在非活性氣體氣氛下進行。這裡，非活性氣體是指在測定溫度範圍內不與煤發生反應的氣體，作為代表性氣體，為氬氣、氦氣、氮氣等。而且，滲透距離的測定也可以在將煤和具有通孔的材料保持為一定容積的同時加熱。將該情況下使用的軟化熔融特性(滲透距離)的測定裝置的一例不於圖7。在圖1所示的對試料I和上下面具有通孔的材料2施加一定載荷並對試料I進行加熱的情況下，試料I顯示出膨脹或收縮，上下面具有通孔的材料2在上下方向移動。因此，可以藉助上下面具有通孔的材料2來測定試料滲透時的膨脹率。如圖1所示，在上下面具有通孔的材料2的上面配置膨脹率檢測杆13，在膨脹率檢測杆13的上端放置載荷施加用砝碼14，在其上配置位移儀15，測定膨脹率。位移儀15隻要使用可以測定試料的膨脹率的膨脹範圍(一 100% 300%)的位移儀即可。由於需要將加熱體系內保持為非活性氣體氣氛，因此非接觸式的位移儀較為合適，優選使用光學式位移儀。作為非活性氣體氣氛，優選設為氮氣氛。上下面具有通孔的材料2為粒子填充層的情況下，由於膨脹率檢測杆13可能埋設沒於粒子填充層中，因此優選採取在上下面具有通孔的材料2和膨脹率檢測杆13之間夾板的措施。施加的載荷優選均勻地施加到配置於試料上面的上下面具有通孔的材料的上面，對於上下面具有通孔的材料的上面的面積，施加的壓力為5 80kPa、優選為15 55kPa，最優選為25 50kPa。該壓力優選根據焦炭爐內的軟化熔融層的膨脹壓力設定，但是，研究測定結果的再現性、各種煤的等級品種差的檢測力的結果發現，特別最優選將比爐內膨脹壓力略高的25 50kPa左右作為測定條件。加熱裝置優選使用以能夠測定試料溫度、且能夠以給定的升溫速度進行加熱的方式工作的裝置。具體而言，為電爐、及組合導電性容器和高頻感應的外熱式、或微波這樣的內部加熱式。採用內部加熱式的情況下，需要採取措施使試料內溫度均勻，例如，優選採取提聞容器的隔熱性的措施。關於加熱速度，從模擬焦炭爐內的煤及粘結材料的軟化熔融行為這一目的來說，需要使焦炭爐內的煤的加熱速度一致。焦炭爐內的軟化熔融溫度範圍內的煤的加熱速度因爐內位置及運轉條件而不同，但是大致為2 10°C /分，作為平均加熱速度，優選為2 40C /分，特別優選為3°C /分左右。但是，在像非微粘結煤那樣流動性低的煤的情況下，3°C /分的條件下可能滲透距離及膨脹小，檢測困難。一般認為煤通過快速加熱，採用吉澤勒塑性儀測得的流動性提高。因此，在例如滲透距離為Imm以下的煤的情況下，為了提高檢測靈敏度，也可以將加熱速度提高至10 KKKTC /分進行測定。關於進行加熱的溫度範圍，旨在評價煤及粘結材料的軟化熔融特性，因此，只要能夠加熱至煤及粘結材料的軟化熔融溫度範圍即可。若考慮焦炭製造用煤及粘結材料的軟化熔融溫度範圍，則只要在0°c (室溫) 550°C的範圍內，優選在作為煤的軟化熔融溫度的300 550°C的範圍內以給定的加熱速度進行加熱即可。上下面具有通孔的材料優選能夠事先測定或計算其透過係數的材料。作為材料形態的例子，可以舉出具有通孔的一體型材料、粒子填充層。作為具有通孔的一體型材料，可以舉出例如:具有圖2所示的圓形通孔16的材料、具有矩形通孔的材料、具有不規則形狀的通孔的材料等。作為粒子填充層，大體分為球形粒子填充層、非球形粒子填充層，作為球形粒子填充層，可以舉出:由圖3所述的珠的填充粒子17構成的填充層，作為非球形粒子填充層，可以舉出:由不定形粒子或圖4所示的填充圓柱18構成的填充層等。為了保持測定的再現性，材料內的透過係數儘量均勻，且為了使測定簡便，優選容易計算透過係數的材料。因此，本發明使用的上下面具有通孔的材料特別優選使用球形粒子填充層。上下面具有通孔的材料的材質只要是在煤軟化熔融溫度範圍以上，具體而言在600°C以下形狀基本不變化，且與煤不發生反應的材料即可，沒有特別限制。另外，其高度只要是煤的熔融物滲透所需要的足夠高度即可，在加熱厚度為5 20mm的煤層的情況下,20 1OOmm左右即可。上下面具有通孔的材料的透過係數需要估計焦炭層存在的粗大缺陷的透過係數來設定。關於本發明的特別優選的透過係數，本發明人等通過考察粗大缺陷構成因素及大小的推測等深入研究的結果發現，透過係數為1 X 1O8 2X 109m_2的情況最佳。該透過係數是根據下述式(I)所表示的Darcy法則導出的。Δ P/L = K.μ.u...(I)其中，ΛΡ為上下面具有通孔的材料內的壓力損失[Pa]，L為具有通孔的材料的高度[m]，K為透過係數[m_2]，μ為流體粘度[Pa.s]，u為流體的速度[m/s]。例如，使用均勻粒徑的玻璃珠層作為上下面具有通孔的材料的情況下，為了使其具有上述適當的透過係數，優選選擇直徑0.2mm 3.5mm左右的玻璃珠，特別優選直徑2mm的玻璃珠。作為測定試料的煤及粘結材料預先粉碎，以給定的填充密度填充給定的層厚。作為粉碎粒度，可以是焦炭爐中的裝入煤的粒度(粒徑為3mm以下的粒子的比例為整體的70 80質量％左右)，優選使粒徑為3mm以下的達到70質量％以上,但是,考慮到是在小裝置中進行的測定，特別優選使用將全部重量試料粉碎到粒徑2mm以下的粉碎物。填充粉碎物的密度可以與焦炭爐內的填充密度一致，設為0.7 0.9g/cm3，但是研究再現性、檢測力的結果，得出了優選0.8g/cm3的結論。另外，所填充的層厚可以根據焦炭爐內的軟化熔融層的厚度設為層厚5 20mm，但是研究再現性、測定力的結果，得出了層厚優選IOmm的結論。在以上的滲透距離的測定中，將代表性的測定條件記錄如下。(1)將煤或粘結材料粉碎為粒徑2mm以下的達到100質量％,將該粉碎後的煤或粘結材料以填充密度0.8g/cm3填充到容器中，並使得層厚達到IOmm,製成試料，(2)在該試料上以滲透距離以上的層厚配置直徑2mm的玻璃珠，(3)從所述玻璃珠的上部施加載荷，並使壓力達到50kPa，並以3°C /分的加熱速度在非活性氣體氣氛中從室溫加熱到550°C，(4)測定熔融試料向所述玻璃珠層中滲透的滲透距離。本來是優選能夠在加熱中經常連續地測定煤及粘結材料的軟化熔融物的滲透距離。但是，經常測定由於受到試料產生的焦油的影響等是困難的。加熱引起的煤的膨脹、滲透現象是不可逆的，一旦膨脹、滲透後，即使冷卻也基本保持其形狀，因此，煤熔融物滲透結束後，冷卻整個容器，能夠通過測定冷卻後的滲透距離來測定加熱中滲透到哪裡。例如，能夠從冷卻後的容器中取出上下面具有通孔的材料，用遊標卡尺或規尺直接測定。另外，使用粒子作為上下面具有通孔的材料的情況下，滲透到粒子間空隙中的軟化熔融物使直到滲透部分的粒子層整體粘固。因此，通過提前求出粒子填充層的質量與高度的關係，在滲透結束後，測定未粘固的粒子的質量，從初始質量中扣除，能夠導出粘固的粒子的質量，由此能夠算出滲透距離。這樣的滲透距離的優越性不僅是根據採用接近焦炭爐內狀況的測定方法理論上猜想的，且已被調查滲透距離對焦炭強度的影響的結果證實。實際上，通過本發明的評價方法證實了即使是具有相同1gMF(基于吉澤勒塑性儀法的最高流動度的常用對數值)的煤，由於品種不同滲透距離還是存在差別，確認了對配合滲透距離不同的煤製造焦炭的情況下的焦炭強度的影響也不同。在以往的利用吉澤勒塑性儀的軟化熔融特性的評價中，對於顯示高流動性的煤而言，可認為其將煤粒子彼此粘接的效果也高。另一方面，通過調查滲透距離與焦炭強度的關係可知，當配合滲透距離極大的煤時，在焦炭化時會殘留粗大的缺陷，並且形成薄的氣孔壁的組織結構，因此，焦炭強度與根據混煤的平均品位預想的值相比降低。可以推測這是因為，滲透距離過大的煤向周圍的煤粒子間明顯地滲透，從而使該煤粒子原本存在的部分本身成為大的空穴，從而形成了缺陷。特別是在利用吉澤勒塑性儀的軟化熔融特性的評價中顯示出高流動性的煤中，可知在焦炭中殘存的粗大的缺陷的生成量根據滲透距離的大小而不同。發明人等對滲透距離大到何種程度時會對焦炭強度造成不良影響進行了研究，得到以下的基準。即 ，在可以預先確定混煤中所含的煤的品種的情況下，相對於該混煤中所含的吉澤勒最高流動度為IOOddpm以上且500ddpm以下的品種的煤的平均滲透距離來說，滲透距離為1.6倍以上的煤容易在焦炭中殘留粗大的缺陷，因此最好儘可能地不添加到混煤中。此時，平均滲透距離優選根據各自的配合比率進行加權平均而求出，然而也可以是單純的平均。這是因為，像這樣以其它煤作為基準來確定滲透距離的基準，其值會隨著滲透距離的測定條件而改變。但是，煤間的滲透距離的相對大小關係無論測定方法如何都是大致相同的趨勢，因此可以設定這樣的基準。在不預先確定混煤中所含的煤的品種的情況下，可以如下所示地確定滲透距離的基準、和超過該基準的煤的優選的配合率。首先，基于吉澤勒最高流動度為30ddpm以上且IOOOddpm以下的I個品種以上的煤的吉澤勒最高流動度的對數值和滲透距離的測定值求出通過原點的一次回歸式。此時，吉澤勒最高流動度為30ddpm以上且IOOOddpm以下的煤的品種數越多越好，優選為2個品種以上，最優選利用該範圍的全部品種求出一次回歸式。將該回歸式中的吉澤勒流動度為200ddpm時的滲透距離的1.6倍定為基準，對於具有小於該基準的滲透距離、並且在利用吉澤勒塑性儀進行的流動性評價中顯示出IOOOddpm以上這樣比較高的流動性的煤，優選將其總配合率設為10質量％以上且100質量％以下。這樣的煤在焦炭中不易殘留粗大的缺陷，因此可以通過添加到混煤中而獲得改善流動性的效果。如果是這樣的煤，則即使配合率高也沒有問題，也可以使配合率為100質量％，然而，由于吉澤勒流動性高的煤價格比較高，而且大多炭化度較低，因此更優選將配合率設為10 70質量％。需要說明的是，這裡，計算吉澤勒最高流動度200ddpm時的滲透距離的基礎在於，使能夠獲得優選的焦炭的混煤的吉澤勒最高流動度的下限值為200ddpm左右。但是，由於在利用吉澤勒塑性儀進行的流動性評價中顯示出IOOOddpm以上這樣的比較高的流動性、並且是與前面段落相同基準值以上的煤會在焦炭中殘留粗大的缺陷，因此最好儘可能地不添加到混煤中，最好將該煤的總配合率設為10質量％以下，也可以完全不添加。另外，滲透距離的基準值也可以如下設定。即，其設定方法如下:基于吉澤勒最高流動度為30ddpm以上且IOOOddpm以下的I個品種以上的煤的吉澤勒最高流動度的對數值和滲透距離的測定值來求出通過原點的一次回歸式，使用該回歸式算出作為混煤的目標吉澤勒流動度時的滲透距離，並將該滲透距離的1.6倍設為基準值。通常，混煤的吉澤勒最高流動度的目標為200 500ddpm，考慮到所要求的最高流動度的目標值越高則平均滲透距離也越大，與之匹配地將基準值也設定得較大，該方法就是如此設置。由於在利用吉澤勒塑性儀進行的流動性評價中顯示出IOOOddpm以上這樣的比較高的流動性、且具有小於前面段落中敘述的基準值的滲透距離的煤不易在焦炭中殘留粗大的缺陷，因此，通過添加到混煤中可以獲得改善流動性的效果，優選將這樣的煤的總配合率設為10質量％以上且100質量％以下。但是，由於在利用吉澤勒塑性儀進行的流動性評價中顯示出IOOOddpm以上這樣的比較高的流動性、並且其滲透距離為所述基準值以上的煤會在焦炭中殘留粗大的缺陷，因此，優選儘可能不添加到混煤中，優選將這樣的煤的總配合率設為10質量％以下(包括O質量％)。混煤中使用的煤通常對每個品種預先測定各種品位後使用。對於滲透距離而言，也可以同樣地預先對品種的每一批進行測定即可。混煤的平均滲透距離既可以預先測定各品種的滲透距離，將該值與配合比例對應進行平均，也可以製成混煤後測定滲透距離。除了煤以及粘結材料以外，焦炭製造中所使用的混煤還可以含有油類、焦炭粉、石油焦炭、樹脂類、廢棄物等。。滲透距離的值根據測定裝置的形狀、測定條件而不同，但在使用實施例中所示的測定方法的情況下，就通常的混煤而言，混煤中所含的吉澤勒最高流動度為IOOddpm以上且500ddpm以下的品種的煤的平均滲透距離為7.0 9.5mm左右的值。因此，作為滲透距離的基準值，是該平均滲透距離的1.6倍，S卩11.2 15.2mm左右的值。所以，如果將滲透距離15_作為簡易的基準使用，就可以基本可靠地選出對焦炭強度造成不良影響的品種，從而可以對這樣的煤的配合率加以限制。實施例[實施例1]示出對煤試料及上下面具有通孔的材料施加一定載荷並對煤試料進行加熱時的滲透距離的測定例。對9種煤(煤A I)進行了滲 透距離的測定。將所使用的煤的性狀及測定結果示於表I中。[表I]
權利要求
1.一種冶金用焦炭的製造方法，其是通過將由多個品種的煤構成的混煤乾餾來製造冶金用焦炭的方法，該方法包括: 預先確定所述混煤中所含的煤的品種， 在填充於容器內的煤試料上配置上下面具有通孔的材料，並對所述煤試料進行加熱，根據此時煤向所述通孔中滲透的滲透距離及吉澤勒最高流動度來預先評價所確定的品種的煤的軟化熔融特性， 將滲透距離為所述混煤中所含的吉澤勒最高流動度為IOOddpm以上且500ddpm以下的品種的煤的平均滲透距離的1.6倍以上的品種的煤的總配合比例設為10質量％以下(包括O質量%)。
2.一種冶金用焦炭的製造方法，其是通過將由多個品種的煤構成的混煤乾餾來製造冶金用焦炭的方法，該方法包括: 在填充於容器內的煤試料上配置上下面具有通孔的材料，並對所述煤試料進行加熱，根據此時煤向所述通孔中滲透的滲透距離及吉澤勒最高流動度來預先評價煤的軟化熔融特性， 然後，基于吉澤勒最高流動度為30ddpm以上且IOOOddpm以下的I個品種以上的煤的吉澤勒最高流動度的對數值和滲透距離的測定值來求出通過原點的一次回歸式， 將具有小於所述一次回歸式中的吉澤勒流動度為200ddpm時的滲透距離的1.6倍的滲透距離、且利用吉澤勒塑性儀法測定的最高流動度為IOOOddpm以上的品種的煤的總配合比例設為10 100質量％。
3.一種冶金用焦炭的製造方法，其是通過將由多個品種的煤構成的混煤乾餾來製造冶金用焦炭的方法，該方法包括: 在填充於容器內的煤試料上配置上下面具有通孔的材料，並對所述煤試料進行加熱，根據此時煤向所述通孔中滲透的滲透距離及吉澤勒最高流動度來預先評價煤的軟化熔融特性， 然後，基于吉澤勒最高流動度為30ddpm以上且IOOOddpm以下的I個品種以上的煤的吉澤勒最高流動度的對數值和滲透距離的測定值來求出通過原點的一次回歸式， 將具有所述一次回歸式中的吉澤勒流動度為200ddpm時的滲透距離的1.6倍以上的滲透距離、且利用吉澤勒塑性儀法測定的最高流動度為IOOOddpm以上的品種的煤的總配合比例設為10質量％以下(包括O質量％)。
4.一種冶金用焦炭的製造方法，其是通過將由多個品種的煤構成的混煤乾餾來製造冶金用焦炭的方法，該方法包括: 在填充於容器內的煤試料上配置上下面具有通孔的材料，並對所述煤試料進行加熱，根據此時煤向所述通孔中滲透的滲透距離及吉澤勒最高流動度來預先評價煤的軟化熔融特性， 然後，基于吉澤勒最高流動度為30ddpm以上且IOOOddpm以下的I個品種以上的煤的吉澤勒最高流動度的對數值和滲透距離的測定值來求出通過原點的一次回歸式， 將具有小於所述一次回歸式中的作為混煤的目標的吉澤勒流動度時的滲透距離的1.6倍的滲透距離、且利用吉澤勒塑性儀法測定的最高流動度為IOOOddpm以上的品種的煤的總配合比例設為10 100質量％。
5.一種冶金用焦炭的製造方法，其是通過將由多個品種的煤構成的混煤乾餾來製造冶金用焦炭的方法，該方法包括: 在填充於容器內的煤試料上配置上下面具有通孔的材料，並對所述煤試料進行加熱，根據此時煤向所述通孔中滲透的滲透距離及吉澤勒最高流動度來預先評價煤的軟化熔融特性， 然後，基于吉澤勒最高流動度為30ddpm以上且IOOOddpm以下的I個品種以上的煤的吉澤勒最高流動度的對數值和滲透距離的測定值來求出通過原點的一次回歸式， 將具有所述一次回歸式中的作為混煤的目標的吉澤勒流動度時的滲透距離的1.6倍以上的滲透距離、且利用吉澤勒塑性儀法測定的最高流動度為IOOOddpm以上的品種的煤的總配合比例設為10質量％以下(包括O質量％)。
6.根據權利要求1 5中任一項所述的冶金用焦炭的製造方法，其中， 在煤的滲透距離的測定時，在對配置於煤試料上的具有通孔的材料施加載荷的同時進行。
7.一種冶金用焦炭的製造方法，其是通過將由多個品種的煤構成的混煤乾餾來製造冶金用焦炭的方法，該方法包括: 將利用下述(I) (4)的方法測定的滲透距離為15mm以上、且利用吉澤勒塑性儀法測定的最高流動度為IOOOddpm以上的煤的總配合比例設為10質量％以下(包括O質量％)， (1)將煤粉碎，使粒徑2mm以下的達到100質量％，將該粉碎後的煤以0.8g/cm3的填充密度填充到容器中，並使其層厚為10_，製成試料， (2)在該試料上配置直徑2mm的玻璃珠，並使其層厚為滲透距離以上， (3)從所述玻璃珠的上部施加載荷，使得壓力為50kPa，並且以3°C/分的加熱速度在非活性氣體氛圍中從室溫加熱到550°C， (4)測定熔融試料向所述玻璃珠層中滲透的滲透距離。
8.一種冶金用焦炭的製造方法，其是通過將由多個品種的煤構成的混煤乾餾來製造冶金用焦炭的方法，該方法包括: 將利用下述(I) (4)的方法測定的滲透距離小於15mm、且利用吉澤勒塑性儀法測定的最高流動度為IOOOddpm以上的煤的總配合比例設為10 100質量％， (1)將煤粉碎，使粒徑2mm以下的達到100質量％，將該粉碎後的煤以0.8g/cm3的填充密度填充到容器中，並使其層厚為10_，製成試料， (2)在該試料上配置直徑2mm的玻璃珠，並使其層厚為滲透距離以上， (3)從所述玻璃珠的上部施加載荷，使得壓力為50kPa，並且以3°C/分的加熱速度在非活性氣體氛圍中從室溫加熱到550°C， (4)測定熔融試料向所述玻璃珠層中滲透的滲透距離。
全文摘要
本發明提供一種冶金用焦炭的製造方法，其通過模擬出在焦炭爐內軟化熔融後的煤的周邊環境而測定煤的軟化熔融特性來準確地評價混煤中使用的煤的軟化熔融特性，並使用將多個品種的煤配合而成的混煤來製造與以往方法相比強度等品質優異的冶金用焦炭。本發明的冶金用焦炭的製造方法是通過將混煤乾餾來製造冶金用焦炭的方法，其特徵在於，向填充於容器內的煤試料上配置上下面具有通孔的材料，然後對上下面具有通孔的材料施加給定的載荷並以給定的加熱速度加熱煤試料，再根據向通孔中滲透的煤的滲透距離來預先評價各品種的煤的軟化熔融特性，將滲透距離為所述混煤中所含的吉澤勒最高流動度為100ddpm以上且500ddpm以下的品種的煤的平均滲透距離的1.6倍以上的品種的煤的配合比例設為10質量%以下。
文檔編號C10B57/04GK103180413SQ20118005108
公開日2013年6月26日 申請日期2011年8月31日 優先權日2010年9月1日
發明者深田喜代志, 下山泉, 藤本英和, 山本哲也, 角廣行, 土肥勇介, 照井光輝 申請人:傑富意鋼鐵株式會社