成型混煤及其製造方法以及焦炭及其製造方法
2023-05-04 21:40:56 2
成型混煤及其製造方法以及焦炭及其製造方法
【專利摘要】本發明提供一種成型混煤，其包含在粒狀的煤中混合有無灰煤和萃餘煤的混煤，所述無灰煤含有煤的可溶於溶劑的成分，所述萃餘煤是從煤中除去了可溶於所述溶劑的成分而得到的。所述混煤含有3重量％以上的所述無灰煤，含有8重量％以下的所述萃餘煤，作為餘量含有所述粒狀的煤。
【專利說明】成型混煤及其製造方法以及焦炭及其製造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及使用了以溶劑對煤進行萃取處理而得到的無灰煤和作為其副產品的萃餘煤的成型混煤及其製造方法，特別涉及作為焦炭原料混煤並進一步以該混煤製造的焦炭。
【背景技術】
[0002]對於用於高爐法煉鐵的焦炭，要求在高爐內不容易壓碎這樣的一定程度的機械強度、反應性、表觀密度、還有用於確保通氣性所需要的塊體的大小和分布等各種各樣的特性。對於符合這些要求的焦炭的原料，通常會使用被稱為「煉焦煤」的、粘結性和流動性或煤化度處於一定的範圍的品質高，另外比通常的鍋爐用普通煤高價的煤，即強粘結煤。近年來，以資源量的緊迫和價格的急劇上漲為背景，嘗試將更廉價、品質低的煤用於焦炭的原料，例如，用於在強粘結煤中大量配合低級煤的技術開發被進行了各種各樣地實施。
[0003]另外，煤也有時製成為了資源的有效利用而改質後的改質煤來利用，特別是近年來，基於作為燃料的高效率利用的觀點，所謂的無灰煤(Hyper-coal)的開發活躍地進行著。所謂無灰煤，就是從煤中除去灰分的大半的煤，實質上不含灰分(目標200質量ppm以下)，結構上具有縮合芳環從2、3環的比較低的分子量的成分到5、6環左右的高分子量成分的廣的分子量分布。因此，在加熱下顯示出高流動性。在煤中也有像粘結煤這樣在大約400°C的高溫下顯示出熱塑性的煤，但無灰煤一般不論煉焦煤的品位都在200~300°C熔融(具有軟化熔融性)。因此，活用這一特性而作為焦炭製造用粘合劑的應用開發被進行(例如，參照專利文獻I)，另外，近年來，還嘗試通過使用該無灰煤作為原料來製造碳材料。
[0004]無灰煤通過如下方式製造:通過用與該煤親和性高的溶劑在高溫下對煤進行萃取，不溶於溶劑的灰分作為殘渣沉降，從作為上清液被分離的萃取物(液體部)中除去溶劑(例如，參照專利文獻2~4)。另一方面，分離出萃取物的剩餘部分(非液體部)，通過蒸餾法、蒸發法回收溶劑(例如，參照專利文獻3)，灰分等不溶於溶劑的成分所構成的殘渣作為副產品產生。
[0005]現有技術文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本特開2008 - 174592號公報
[0008]專利文獻2:日本專利第3198305號公報
[0009]專利文獻3:日本專利第4061351號公報
[0010]專利文獻4:日本專利第4708463號公報
[0011]發明要解決的課題
[0012]該副產品被稱為萃餘煤且大量含有灰分，但在無灰煤的製造過程中水分被除去並充分具有發熱量，因此能夠作為各種燃料用途來使用。此外，由於萃餘煤通常來自焦炭原料中不被使用的普通煤，所以，如果能將其作為焦炭的原料使用，則認為能夠更廉價地製造焦炭。
[0013]然而，萃餘煤是從煤中取得了作為粘結成分的無灰煤之後殘留下的煤成分，因此缺乏流動性和粘結性，若將其用於焦炭原料，則僅僅是使之少量含有，便可判定焦炭強度的降低顯著。
【發明內容】
[0014]本發明鑑於所述問題點而完成的，其課題在於，提供一種焦炭及其製造方法，其是為了更有效地活用作為無灰煤的副產品的萃餘煤，使混合有萃餘煤的混煤成為處理、利便性優異的成型物，此外即使含有流動性、粘結性低的萃餘煤，作為焦炭原料乾餾時仍可達到充分的強度。
[0015]用於解決課題的手段
[0016]本發明提供以下的成型混煤、焦炭、成型混煤的製造方法以及焦炭的製造方法。
[0017](I) 一種成型混煤，其特徵在於，其包含在粒狀的煤中混合有無灰煤和萃餘煤的混煤，其中，所述無灰煤含有煤的可溶於溶劑的成分，所述萃餘煤是從煤中除去了可溶於所述溶劑的成分而得到的，
[0018]所述混煤，含有3重量％以上的所述無灰煤，含有8重量％以下的所述萃餘煤，作為餘量含有所述粒狀的煤。
[0019](2)根據⑴所述的成型混煤，其特徵在於，所述粒狀的煤的90%以上為直徑2mm以下。
[0020](3)根據(2)所述的成型混煤，其特徵在於，所述粒狀的煤的超過60%為直徑Imm以下。
[0021]按照這樣，通過規定無灰煤和萃餘煤的配比，作為成型物難以聚集的煤等的聚集變堅固，另外，因為煤、無灰煤、萃餘煤通過成型而彼此堅固地結成一體，所以即使含有萃餘煤，仍成為達到充分的強度的焦炭的成型混煤。
[0022](4)根據(I)~(3)中任一項所述的成型混煤，其特徵在於，所述粒狀的煤的最大流動度MF值(log(ddpm))是0.2~2.0，平均最大反射率Ro值是0.8~1.1。
[0023]通過按照這樣將煤規定為既定的特性，即使是不適於焦炭原料的煤，仍成為進行乾餾而被製造為充分強度的焦炭的成型混煤。
[0024](5) 一種焦炭，其特徵在於，乾餾含有(4)所述的成型混煤的煤混合物而成。
[0025]按照這樣，通過使用規定的配比的成型煤，即使含有萃餘煤，仍成為強度充分且均勻的焦炭，能夠得到原料成本低的焦炭。
[0026](6) 一種成型混煤的製造方法，其特徵在於，包括如下工序:
[0027]無灰煤製造工序，用溶劑對煤進行萃取並分離萃取液和殘渣，從所述萃取液中除去所述溶劑，製造含有所述煤中的可溶於所述溶劑的成分的無灰煤；
[0028]萃餘煤製造工序，從所述無灰煤製造工序中分離出的所述殘渣中除去所述溶劑而製造萃餘煤；
[0029]煤粉碎工序，將煤粉碎而成為粒狀；
[0030]混合工序，在成為所述粒狀的煤中混合所述無灰煤和所述萃餘煤，得到含有3重量％以上所述無灰煤和8重量％以下所述萃餘煤的混煤；以及
[0031]成型工序，將所述混煤成型。
[0032](7)根據(6)所述的成型混煤的製造方法，其特徵在於，在所述成型工序中，所述混煤的溫度為80~200°C。
[0033]通過以這樣的步驟將煤粉碎成粒狀，從而能夠與無灰煤等適當地混合，成型時的聚集變堅固。另外，通過規定無灰煤和萃餘煤的配比，能夠製造作為充分的強度的焦炭的原料的成型混煤。此外，通過成型時使混煤成為規定溫度，成型混煤的強度提高且表層變得難以剝離和脫落，另外，因為煤、無灰煤、萃餘煤彼此更強地結合，所以即使含有萃餘煤，仍成為合適的焦炭的原料。
[0034](8) 一種焦炭的製造方法，其包括將含有利用(6)或(7)所述的成型混煤的製造方法製造的成型混煤的煤混合物進行乾餾的工序。
[0035]按照這樣，因為混煤已經被成型，所以能夠製造可用於銑鐵的製造的焦炭。
[0036]根據本發明的成型混煤，能夠得到適合保管、搬運的燃料、焦炭原料。根據本發明的焦炭，使用萃餘煤而以低原料成本成為充分的強度。另外根據本發明的成型混煤的製造方法和焦炭的製造方法，能夠有效利用萃餘煤，因此無灰煤的製造的經濟性提高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0037]圖1是示意性地表示用於製造作為本發明的成型混煤的原料的萃餘煤的改質煤製造裝置的結構圖。
【具體實施方式】
[0038]對本發明的成型混煤及其製造方法進行詳細地說明。
[0039]〔成型混煤〕
[0040]本發明的成型混煤，是將無灰煤和萃餘煤混合在煤中而作為混煤，成型為規定的立體形狀的塊而得到，與煤和無灰煤等分別單獨的情況同樣地被作為燃料、焦炭原料的混煤利用。成型混煤的形狀和大小沒有特別規定，根據用途進行設計。以下，對於作為成型混煤的原料的無灰煤、萃餘煤和煤進行說明。
[0041](無灰煤:3重量％以上)
[0042]無灰煤，是從煤中儘可能除去了灰分和非溶解性煤成分的改質煤，實質上不含灰分，並且大量含有流動性、粘結性高的成分。無灰煤是通過用與該煤親和性高的溶劑對煤進行萃取而得到分離了灰分等不溶成分的萃取液，並通過蒸發法等從該萃取液中除去溶劑而製造的。因此，無灰煤大量含有在煤成分中的具有可溶於溶劑的軟化溶融性的有機物，此外，因為在萃取、分離前的煤和溶劑的混合物(漿料)的狀態下被脫水，所以水分減少至
0.2~3質量％左右。因此，無灰煤大量含有揮發分、熱流動性優異且粘結性高，所以，即使與弱粘結煤和非粘結煤等的低級煤和萃餘煤一起含有，特別是通過以後述方式加熱成型，仍具有一定程度的強度，並可抑制粉塵的發生，成為適合保管等的成型混煤，此外，能夠在乾餾時對這些低級煤賦予粘結性而成為強度高的焦炭。為了按照這樣在成為焦炭時賦予充分的強度，無灰煤通過使成型混煤的含量(除去水分)為3重量％以上，再根據所配合的煤的流動性進行製備。無灰煤的含量的上限沒有特別規定，但若過多則成為焦炭時反而使強度降低，因此優選為10重量％以下。另外，為了提高成型混煤和焦炭的強度，優選無灰煤為儘可能小的粒狀，具體來說優選為直徑(最大長度)lmm以下。在本發明中，對於用於得到無灰煤的煉焦煤來說，不考慮品質。關於無灰煤的製造方法的詳情後述。
[0043](萃餘煤:8重量％以下)
[0044]萃餘煤是由煤製造無灰煤的過程中產生的副產品。如上所述，無灰煤是從煤中萃取可溶於溶劑的成分而製造的。另一方面，作為殘渣被分離的不溶的成分，進一步被充分除去溶劑而成為萃餘煤。因此，萃餘煤相對於煉焦煤來說，可溶於溶劑的具有軟化熔融性的有機物作為無灰煤被除去，因此軟化熔融性低，另外，不溶於溶劑的灰分從煉焦煤中被濃縮成為10~20質量％左右的高濃度。但是，萃餘煤其主成分與煉焦煤同樣是碳(C)，另外，與無灰煤同樣，因為在萃取、分離前的煤和溶劑的混合物(漿料)的狀態下被脫水，所以水分被減少至0.2~3質量％左右，從而充分地具有發熱量。萃餘煤因為流動性低且沒有粘結性，所以若大量含有則成為焦炭時強度降低，因此成型混煤中的含量(除去水分)為8重量％以下，進而根據所配合的煤的煤化度和流動性以及無灰煤的配比進行製備，優選為I重量％以上。另外，為了提高成型混煤和焦炭的強度，優選萃餘煤為儘可能小的粒狀，具體來說優選為直徑(最大長為)Imm以下。還有，所謂煤中的灰分是指將煤加熱到815°C而灰化時的殘留無機物，為矽酸、氧化鋁、氧化鐵、石灰、氧化鎂、鹼金屬氧化物等。在本發明中，對於用於得到萃餘煤的煉焦煤來說，與無灰煤同樣不考慮品質。關於萃餘煤的製造方法的詳情，作為無灰煤的製造工序的一環後述。另外，無灰煤和萃餘煤可以不由相同的煉焦煤製造，可以不依據相同的製造裝置和方法。
[0045](煤)
[0046]關於煤，其種類(品位、品質)根據成型混煤的用途進行選擇。特別是成為焦炭原料的混煤時，優選最大流動度MF值(log (ddpm)):0.2~2.0，平均最大反射率Ro值:0.8~
1.1o MF值低於0.2,Ro值低於0.8的煤的品質過低，不適合成為焦炭，或者要極度減少其配t匕，從而達不到成本削減。反之，MF值超過2.0、Ro值超過1.1的煤可以單獨製造成焦炭，而原料成本變高。即在煙煤之中，一般適用被認為難以作為焦炭原料的中低煤化度中低流動性煤，從而能夠降低原料成本。另外，也可以適用與這些煤化度、流動性的範圍不同的兩種以上的煤。在成型混煤中，煤換算成幹煤能夠含有80重量％以上，進一步含有85重量％以上。還有，煤雖然可以通過風乾等而成為幹煤，也可以在包含水分的狀態下與無灰煤和萃餘煤混合、成型。
[0047]煤與無灰煤和萃餘煤同樣，優選被粉碎成微細的粒狀，具體來說，優選該煤的90%以上為直徑2_以下的粒狀，進一步優選超過60 %為直徑Imm以下的粒狀。在本說明書中，所謂粒徑是指粒子的最大長度，所謂90%以上為直徑2mm以下的粒，意思是將煤放在篩孔大小為2mm的篩子上時90%以上通過篩孔。在本發明的成型混煤中，煤、無灰煤和萃餘煤的粒徑越小越能夠提高成型混煤的強度，此外也越能夠提高成為焦炭時的強度。
[0048]優選本發明的成型混煤含有微量的水分。水是用於將無灰煤、萃餘煤和煤的粒彼此粘接而成型為塊的所謂連接物(粘合劑)，使成型混煤的強度提高。水沒有特別規定，能夠使用自來水等的通常使用的水。因此，只要是液體，即使是水以外也能夠進行成型，但水廉價且容易取得，另外也附著、浸滲於煤自身中，含有2~8質量％左右。在成型混煤中也包括水包含於煤中、進而包含於無灰煤和萃餘煤中的部分，如果不足量則優選添加而進行調整，使得成為0.5質量％以上且13質量％以下。還有，混煤的成型前的水分量，在成型為成型混煤之後也大體上等同，因此在煤等的混合時調整水分量即可。這樣的水沒有特別規定，可以使用自來水等通常使用的水。在成型混煤中，水低於0.5質量％時，成型時煤、無灰煤和萃餘煤聚集不充分。反之，若水超過13質量％，則煤、無灰煤、萃餘煤各自的粒子的表面形成水膜而相互難以粘接。此外，優選水為4~9質量％。
[0049]〔成型混煤的製造方法〕
[0050]本發明的成型混煤的製造方法進行如下工序:由煤製造無灰煤的無灰煤製造工序；由煤製造萃餘煤的萃餘煤製造工序；將煤粉碎而成為粒狀的煤粉碎工序；混合所述無灰煤、所述萃餘煤和所述煤而得到混煤的混合工序；將所述混煤成型的成型工序。以下，對於各工序進行說明。
[0051](無灰煤製造工序、萃餘煤製造工序)
[0052]對於無灰煤製造工序而言，用溶劑萃取煤並從分離出殘渣的萃取液中除去所述溶劑而製造無灰煤。另一方面，對於萃餘煤製造工序而言，從所述殘渣的漿料中除去所述溶劑而製造萃餘煤。即，萃餘煤是由煤製造無灰煤的過程中產生的副產品。因此，在本實施方式中，將無灰煤製造工序和萃餘煤製造工序作為一個工序進行說明。還有，關於萃餘煤如果是同等的成分，則也可並非作為無灰煤的製造中的副產品被得到，無灰煤和萃餘煤可以不通過相同的工序製造。製造無灰煤的方法可以使用例如專利文獻2~4所述的方法。以下，參照圖1所示的能夠得到無灰煤和萃餘煤的改質煤製造裝置的一例進行說明。
[0053]如圖1所示，改質煤製造裝置10具備:溶劑貯存槽I ;具備攪拌機的漿料製備槽2 ；預熱器3 ;具備攪拌機的萃取槽4 ;重力沉降槽5 ;固體成分濃縮液容器6 ;上清液容器7，此外還具備泵和後述這樣未圖示的蒸餾手段和冷卻機構等。以下，作為無灰煤製造工序和萃餘煤製造工序，說明使用了改質煤製造裝置10的無灰煤和萃餘煤的製造方法。
[0054]首先，煤(煉焦煤)和通過泵從溶劑貯存槽I供給的溶劑分別以規定量被供給到漿料製備槽2中。在漿料製備槽2中，利用所配備的攪拌機混合煤和溶劑，從而製備漿料。此時，優選用未圖示的脫水機構除去煤的水分。漿料以規定量被預熱器3加熱，進而在萃取槽4中被攪拌規定時間，由此構成煤的分子間的鍵鬆弛,發產緩和的熱解並進行萃取而成為如下狀態，即分離成溶解有所萃取後的溶劑可溶成分的溶劑(萃取液)和不溶於溶劑的成分(固體成分、殘渣)，並向重力沉降槽5供給。
[0055]作為分離取出萃取液和殘渣和方法，通常已知各種過濾方法和利用離心分離的方法，在無灰煤的製造中可以進行流體的連續操作，優選使用低成本也適於大量的處理的重力沉降法。即，在重力沉降槽5中作為上清液而取出萃取液，根據需要經由過濾單元供給到上清液容器7中。在上清液容器7中，萃取液被除去溶劑而成為無灰煤。另一方面，沉降到重力沉降槽5的下部的含有殘渣的部分(固體成分濃縮液)被排出到固體成分濃縮液容器6中，在固體成分濃縮液容器6中被除去溶劑而成為萃餘煤(萃餘煤)。
[0056]在固體成分濃縮液容器6和上清液容器7中，通過蒸餾法或噴霧乾燥法等蒸發法這樣的方法，能夠從萃取液和固體成分濃縮液中除去溶劑。除去溶劑而得到的溶質(無灰煤)、固體成分(萃餘煤)是直徑0.2~1.0mm左右的粉狀的粒子，或者也有混雜有以該粒子為一次粒子而凝集的、最大為直徑50_左右的二次粒子的情況。另一方面，在固體成分濃縮液容器6和上清液容器7中分別被除去的溶劑(回收溶劑)被回收，也可以根據需要進行再生處理，供給到漿料製備槽2、溶劑貯存槽I中進行再使用。以下，說明各項操作的條件等。
[0057]作為無灰煤和萃餘煤的原料的煤，不考慮種類(品位、品質、品牌)，另外，並不需要是與成型混煤中混合的煤相同的種類。因此，可以使用萃取率(無灰煤回收率)高的煙煤，也可以使用更廉價的劣質煤(次煙煤、褐煤)。另外，為了容易進行萃取而提高無灰煤的產量，優選在煤投入改質煤製造裝置10(漿料製備槽2)之前預先粉碎成儘可能小的粒子，優選粒徑(最大長度)為1mm以下。
[0058]溶劑是與煤親和性高的、溶解煤的溶劑。作為這樣的溶劑，可列舉苯、甲苯、二甲苯等單環芳香族化合物；N —甲基吡咯烷酮(NMP)、吡啶等極性溶劑等，但在無灰煤(和萃餘煤)的製造中，優選使用以雙環芳香族化合物為主的非供氫性溶劑(芳香族溶劑)。因此，在本實施方式的萃餘煤製造工序中，使用芳香族溶劑作為溶劑來進行說明。
[0059]作為非供氫性溶劑的芳香族溶劑，主要是由煤的乾餾生成物精煉的、作為以雙環芳香族為主的溶劑的煤珩生物。該芳香族溶劑即使在前述的萃取條件下也比較穩定且與煤的親和性優異，因此萃取到溶劑中的煤的可溶成分的比例(萃取率)充分高，其結果是無灰煤的產量高，並且作為副產品能夠得到儘量不殘存可溶成分的萃餘煤。另外，芳香族溶劑以蒸餾等方法可以從萃取液等中容易地回收，而且回收的溶劑能夠直接循環再使用(參照圖1)。作為芳香族溶劑的主要成分，可列舉作為雙環芳香族化合物的萘、甲基萘、二甲基萘、三甲基萘等，作為其他的成分包含具有脂肪族側鏈的萘類、蒽類、芴類，另外還包含其中具有聯苯、長鏈脂肪族側鏈的烷基苯。
[0060]另一方面，不論煤的種類，供氫性溶劑都能夠實現更高的萃取率，因此無灰煤的產量進一步變高。作為供氫性溶劑，可列舉四氫化萘、四氫喹啉等部分氫化芳香族化合物，或煤的加氫液化油等。但是，供氫性溶劑通常比芳香族溶劑高價，而且若在萃取中使用則供氫能力幾乎喪失，因此回收後若不進行再生處理(氫化處理)則不能再使用，進而成本也變高。因此，供氫性溶劑針對於基於芳香族溶劑的萃取率低的煤使用等，溶劑鑑於煤的種類等和作為使用用途的原料的設計而適宜選擇。另外，通過例如並用芳香族溶劑和供氫性溶劑，也能夠抑制成本並提高無灰煤的產量(參照專利文獻4)。
[0061]溶劑中混合的煤的量也依據煉焦煤的種類，按幹煤基準計，優選相對於與溶劑的合計為10~50質量％的範圍，更優選為20~35質量％的範圍。煤低於10質量％時，相對於溶劑而萃取的煤成分的量少，生產性差。另一方面，若煤與溶劑同量即超過50質量％，則製備的漿料變得高粘度且流動性變差，存在處理系統(槽)間的移動、萃取液與殘渣的分離變得困難的情況。
[0062]由於漿料加熱至高溫，構成煤的分子間的鍵鬆弛，發生緩和的熱解，並進行萃取。漿料的溫度低於300°C時，用於弱化構成煤的分子間的鍵不充分，萃取未充分進行。另一方面，若漿料的溫度超過450°C，則煤的熱解反應變得非常活躍，引起生成的熱解基的再鍵合，因此萃取率反而難以變高且煤難以改質。因此，漿料的加熱溫度優選為300~450°C的範圍，進一步優選為300~400°C的範圍。
[0063]若漿料的溶劑揮發而無法固定為液相則不能進行萃取，因此在漿料的加熱(預熱)~萃取中，要達到比該溫度的溶劑的蒸氣壓高的壓力，以使溶劑在加熱溫度時不會揮發。另一方面，若達到過高的壓力，則改質煤製造裝置10需要高密閉性等的昂貴的設備且運轉成本也變高。具體來說，依據萃取時的溫度和溶劑的蒸氣壓優選為1.0~2.0MPa的範圍。另外，因為萃取在高溫下進行，所以溶劑和煤成分、特別是可溶於溶劑的成分若與氧接觸則有起火的危險性，因此漿料的加熱(預熱)~萃取優選在氮等惰性氣體氣氛中進行。
[0064]萃取時間(漿料的加熱溫度範圍內的時間)，雖然以達到溶解平衡為規範，但若要實現則生產率降低。因此，優選在看到萃取率上升後停止或在達到相當緩慢的時刻結束萃取。這一優選的萃取時間根據煤的粒徑、溶劑的種類等的條件而不同，但通常為10~60分鐘左右。萃取時間低於10分鐘時,萃取未充分進行的情況多，另一方面，即使超過60分鐘，在此之上也難以進行萃取，因此生產性差。
[0065](煤粉碎工序)
[0066]在煤粉碎工序中將混合於成型混煤中的煤通過常規方法粉碎成粒狀。另外，對於無灰煤和萃餘煤而言，在有前述那樣的粗大的二次粒子混雜等的情況下，也可以同樣進行粉碎或者將無灰煤和萃餘煤按前述規定的配比混合於煤中一起進行粉碎。
[0067](混合工序)
[0068]在混合工序中混合無灰煤、萃餘煤、煤、以及根據需要的水而得到混合物(混煤)。無灰煤、萃餘煤、煤的配比以及水的含量，分別如所述的關於成型混煤的說明，特別是對於水而言，如上所述考慮煤、無灰煤和萃餘煤的水分量而添加不足部分進行調整。例如在公知的攪拌器中，分別從送料鬥投入無灰煤、萃餘煤和預先粉碎的煤，通過噴霧等邊添加水邊進行攪拌，由此使無灰煤和萃餘煤的二次粒子容易地粉碎，然後以無灰煤製造工序和萃餘煤製造工序製造無灰煤和萃餘煤之後，即為了除去溶劑而加熱至超過200°C的溫度之後適度冷卻。以高溫的狀態對於這樣的無灰煤和萃餘煤進行水分調整時，也要考慮到直到後續的成型工序為止蒸發掉的量來添加水。
[0069](成型工序)
[0070]在成型工序中將所述混煤成型為規定的立體形狀的塊而成為成型混煤。混煤的成型能夠通過例如在無灰煤等的碳材料的成型中也適用的、使用成型機的壓縮成型、雙輥式型煤成型來進行。用於成型而對混煤施加的壓力沒有特別規定，根據成型機等設定即可。
[0071]混煤高於一定程度溫度的部分，利用無灰煤的流動性使成型變得容易且強度進一步提高，進而得到煤、無灰煤、萃餘煤彼此堅固結合的適合於焦炭原料的成型混煤。具體來說優選混煤為80°C以上，進一步優選為100~150°C的範圍。這一溫度是混煤被填充到成型用的模具的時刻下的溫度。因此，可以預先用加熱器等加熱混煤或混合前的煤等，使成型時的溫度成為80°C以上之後再填充到模具中等進行成型，也可以在例如混煤的混合、水分的調整的同時進行加熱，或者也可以邊成型邊加熱。另一方面，若加熱溫度上升則成本提高，而且即使超過200°C而進行加熱，對成型性、強度等也沒有格外的改善效果，因此優選混煤的加熱溫度在200°C以下。
[0072]接下來，對於本發明的焦炭及其製造方法進行詳細地說明。
[0073]〔焦炭〕
[0074]本發明的焦炭是將所述的本發明的成型混煤與其他的焦炭原料用的煤進行混合後的煤混合物，如後述這樣在通常的條件下乾餾而得到。優選煤混合物中的本發明的成型混煤的含量為10~30質量％。另外，焦炭原料用的煤可列舉焦炭原料中通常使用的強粘結煤、中強粘結煤或弱粘結煤、非微粘結煤，與只用這些煤製造焦炭的情況同樣，例如使80%以上達到粒徑3mm以下而進行粉碎。如上所述，本發明的成型混煤因為被成型為期望的形狀並且具有一定的強度，所以通過與焦炭原料用的煤一起乾餾成為保持該形狀的焦炭。還有，對於成型混煤而言，不需要使其大小和形狀與焦炭原料用的煤一致，可以根據大小在保持所成型的形狀的狀態下與焦炭原料用的煤混合併進行乾餾。但是，成型混煤與焦炭原料用的煤(經過粉碎的)比較如果相當地大，則由於與焦炭原料用的煤的粒子的流動性不同，而容易發生在焦炭爐的爐壁部分產生偏析等不良情況，因此優選成型混煤被粉碎成與焦炭原料用的煤同程度的大小。如上所述，對於成型混煤而言，煤、無灰煤、萃餘煤通過成型而彼此堅固結合，這一結合即使被粉碎仍會持續，因此不會影響混合本發明的成型混煤的效果。乾餾得到的焦炭能夠直接用於銑鐵的製造而投入高爐中。
[0075]〔焦炭的製造方法〕
[0076]在本發明中，乾餾的條件並沒有特別限定，可以採用使用了焦炭爐的焦炭製造中通常的乾餾條件，例如在I門裝入30噸左右的焦爐中裝入容積的10~50%左右的所述煤混合物進行乾餾。乾餾的進行優選為950°C以上，更優選為1000°C以上，優選為1200°C以下，更優選為1050°C以下的溫度，優選為8小時以上，更優選為10小時以上，優選為24小時以下，更優選為20小時以下。
[0077]實施例
[0078]接著，列舉實施例、比較例，對本發明的成型混煤和焦炭以及其製造方法具體地加以說明。
[0079]〔焦炭的製作〕
[0080](無灰煤和萃餘煤的製造)
[0081]首先，通過以下的方法製作無灰煤和萃餘煤。
[0082]以澳大利亞產煙煤作為煉焦煤，將該煉焦煤(換算成幹煤)與4倍量(20kg)的溶劑(I 一甲基萘(新日鐵化學社製造))混合來製備漿料。對該漿料導入氮並加壓至1.2MPa的狀態下，在內容積30L的間歇式高壓釜中以370°C、1小時的條件進行萃取處理。將該漿料在維持了同一溫度、壓力的重力沉降槽內分離成上清液和固體成分濃縮液，用蒸餾法從固體成分濃縮液中分離、回收溶劑，得到萃餘煤。另一方面，用蒸餾法也從上清液中分離、回收溶劑，得到無灰煤。所得到的無灰煤和萃餘煤的水分分別為1.5質量％。將這些無灰煤和萃餘煤各Ikg以粒徑(最大長度)成為1_以下的方式進行粉碎。
[0083](混合、成型)
[0084]作為混合於混煤中的煤，將水分6.7質量％的澳大利亞產煙煤(最大流動度MF值(log(ddpm))0.5、平均最大反射率Ro值1.01)以粒徑成為1_以下的方式進行粉碎，以表1所示的配比)混合無灰煤和萃餘煤，相對於整體量再加入水而使其達到0.5質量％，用V型混合機混合10分鐘來調整混合物(混煤)。還有，煙煤的水分是依據煤JIS (JIS M8812)測量的值。
[0085]其次，將該混合物填充到直徑20mm的模具中，每個填充6g，邊加熱至120°C邊施加2噸/cm2的壓力，成型為圓柱形狀的小塊而成為成型混煤。
[0086]將成型混煤排列放入鋼製的曲頸甑上，將該曲頸甑放入雙面加熱式電爐中，在氮氣流中乾餾成型混煤。乾餾按3°C/分鐘升溫，以1000°C加熱20分鐘，其後，從電爐中取出曲頸甑自然冷卻。另外，以不含萃餘煤的成型混煤製作焦炭的試樣(N0.8)作為評價基準。對於所得到的焦炭進行以下的評價。
[0087]〔評價〕
[0088](壓潰試驗)
[0089]作為強度的指標進行壓潰試驗。在與焦炭的圓柱形狀的軸垂直的方向(徑向)上施加壓縮載荷，測量直至斷裂的載荷。將測量到的載荷作為壓潰載荷示於表1中。強度的合格基準是壓潰載荷為10kg以上。
[0090](磨耗試驗)
[0091]作為抑制粉塵發生的指標進行磨耗試驗。首先，在直徑250_的圓筒容器中容納焦炭20個，以30RPM使之旋轉10分鐘。接著，用網眼5.66mm的篩子篩選從圓筒容器取出的焦炭，稱量通過篩眼的部分。計算該通過篩眼的部分(粉體)相對於焦炭全體的重量比(% )，作為粉體發生率示於表1中。抑制粉塵發生的合格基準是粉體發生率為10%以下。
[0092]表1
[0093]
【權利要求】
1.一種成型混煤，其特徵在於，其包含在粒狀的煤中混合有無灰煤和萃餘煤的混煤，其中，所述無灰煤含有煤的可溶於溶劑的成分，所述萃餘煤是從煤中除去了可溶於所述溶劑的成分而得到的， 所述混煤含有3重量％以上的所述無灰煤，含有8重量％以下的所述萃餘煤，作為餘量含有所述粒狀的煤。
2.根據權利要求1所述的成型混煤，其特徵在於，所述粒狀的煤的90%以上為直徑2mm以下。
3.根據權利要求2所述的成型混煤，其特徵在於，所述粒狀的煤的超過60%為直徑1_以下。
4.根據權利要求1所述的成型混煤，其特徵在於，所述粒狀的煤的最大流動度MF值(log(ddpm))為0.2~2.0，平均最大反射率Ro值為0.8~1.1。
5.一種焦炭，其特徵在於，對含有權利要求4所述的成型混煤的煤混合物進行乾餾而成。
6.一種成型混煤的製造方法，其特徵在於，包括如下工序: 無灰煤製造工序，用溶劑對煤進行萃取並分離萃取液和殘渣，從所述萃取液中除去所述溶劑，製造含有所述煤中的可溶於所述溶劑的成分的無灰煤； 萃餘煤製造工序，從所述無灰煤製造工序中分離出的所述殘渣中除去所述溶劑而製造萃餘煤； 煤粉碎工序，將煤粉碎而成為粒狀； 混合工序，在成為所述粒狀的煤中混合所述無灰煤和所述萃餘煤，得到含有3重量％以上所述無灰煤和8重量％以下所述萃餘煤的混煤；以及 成型工序，將所述混煤成型。
7.根據權利要求6所述的成型混煤的製造方法，其特徵在於，在所述成型工序中，所述混煤的溫度為80~200°C。
8.一種焦炭的製造方法，其包括將含有利用權利要求6所述的成型混煤的製造方法製造的成型混煤的煤混合物進行乾餾的工序。
【文檔編號】C10B53/08GK104136578SQ201380011073
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2013年2月28日 優先權日:2012年2月29日
【發明者】濱口真基, 奧山憲幸, 堺康爾, 田中丈晴, 岡高憲, 宍戶貴洋, 石田一秀, 小谷充史 申請人:株式會社神戶制鋼所