煤炭的膨脹率的測定方法、煤炭的比容積的推斷方法、空隙填充度的測定方法及煤炭配合方法
2023-05-01 08:04:56 1
專利名稱：煤炭的膨脹率的測定方法、煤炭的比容積的推斷方法、空隙填充度的測定方法及煤炭配合方法
技術領域：
本發明涉及煤炭的軟化熔融特性的評價參數即煤炭的膨脹率的測定方法、煤炭的比容積的推斷方法、空隙填充度的測定方法及煤炭配合方法。本申請基於2009年3月10日提出的日本專利申請特願2009-056920號、2009年 7月M日提出的日本專利申請特願2009-173075號和2009年10月16日提出的日本專利申請特願2009-239098號並主張其優先權，這裡引用其內容。
背景技術：
高爐用焦炭根據高爐的要求質量通常通過配合多種煤炭，且用焦爐乾餾來製造。 如果高爐用焦炭的強度低，則在將焦炭裝入高爐時，因從焦炭發生的焦粉妨礙高爐內的還原氣體的移動(上升)。在此種情況下，阻礙鐵礦石的還原反應，難以進行高爐的穩定的作業。因此，高爐用焦炭要求具有規定值以上的強度。作為焦炭強度，一直採用JIS的轉鼓強度指數(例如，DI15tl6或DI15tl15)、ISO的米庫姆(Micum)轉鼓強度指數、ASTM的轉鼓強度指數(tumbler strength index)等旋轉強度指數或落下強度指數。這些指數都表示對焦炭(塊焦)施加規定的機械衝擊時不產生焦粉而維持塊焦的狀態的程度。旋轉強度指數可通過在圓筒形的容器內自動重複進行焦炭的落下試驗來得到。因此，該旋轉強度指數與落下強度指數是本質上同種的指數。在變更煤炭的配合比時，為了製造規定強度(目標值)以上的焦炭，需要從被配合的各種煤炭的特性事先預測焦炭的強度。因此，一直在開發從配合的各種煤炭的特性推斷焦炭強度的技術，在以往的多種方法中，從煤炭的特性即煤炭化度和粘結性推斷焦炭強度。 作為表示煤炭的煤炭化度的指標，採用揮發分、反射率、含碳率等。另外，作為表示煤炭的粘結性的指標，採用Jis M 8801中規定的膨脹性(例如，膨脹率或比容積)或流動性等。另外，例如，還開發了從煤炭組織的分析值算出相當於煤炭化度和粘結性的兩個參數從而推斷焦炭強度的方法，以及從元素分析值算出相當於煤炭化度和粘結性的兩個參數從而推斷焦炭強度的方法。可是，在這些以往的方法中，例如，在使用的煤炭(配合煤中的煤炭)大幅度變更的情況下，不能以充分的精度推斷焦炭強度。在專利文獻1中，公開了從煤炭軟化時的比容積和裝入焦炭爐時的煤炭的體積密度之積求出煤炭軟化時的空隙填充度，並從該煤炭軟化時的空隙填充度推斷焦炭的表面破壞強度的方法。該專利文獻1的方法基於下述的見解。如果煤炭軟化時相對於煤炭粒子間的空隙率煤炭的膨脹率高，則煤炭粒子不能充分膨脹。相反，如果相對於煤炭粒子間的空隙率膨脹率低，則因有充分的空隙而使煤炭粒子自由膨脹。如果煤炭軟化時煤炭粒子自由膨脹，則煤炭粒子內的氣泡破裂，產生粗大的連結氣孔及煤炭粒子間的非粘接部，從而製造出脆弱的焦炭。通常的焦炭製造用煤炭在400°C左右的溫度下開始軟化從而膨脹，在500°C左右的溫度下再固化。因此，如果求出在從煤炭的軟化到再固化的期間(焦炭化中)煤炭粒子填充空隙的比例，就能夠預測焦炭中的非粘接晶界及連結氣孔的缺陷的量，能夠推斷焦炭的表面破壞強度。現有技術文獻專利文獻專利文獻1 日本特開2002-121565號公報
發明內容
發明所要解決的課題但是，近年來，以煤炭價格的高漲等為背景，要求使用迄今為止不能作為焦炭的製造原料使用的粘結性低的煤炭。具體地說，為了製造焦炭，要求使用採用Jis M 8801的膨脹性試驗方法測定的總膨脹率為0%的粘結性低的煤炭(極低總膨脹率煤炭)。例如，使用該總膨脹率為0%的粘結性低的煤炭作為燃料，在鍋爐內燃燒。在專利文獻1的焦炭強度的推斷方法中，沒有考慮採用總膨脹率為0%的煤炭。因此，在採用總膨脹率為0%的煤炭的情況下，能否使用該方法還不清楚。於是，本發明人基於專利文獻1的方法，推斷了由含有總膨脹率為0%的煤炭的配合煤製造的焦炭的強度。再者，對通過乾餾含有上述總膨脹率為0%的煤炭的配合煤而製造的高爐用焦炭的焦炭強度進行了測定。然後，對測定的焦炭強度和推斷的焦炭強度進行了比較。表1中示出了評價煤炭A G的軟化熔融特性的評價參數的值。此外，煤炭A G是相互不同的品種的煤炭。煤炭A及B是粘結性高的煤炭，煤炭C G是總膨脹率為0% 的粘結性低的煤炭。表 權利要求
1.一種煤炭的膨脹率的測定方法，其特徵在於，其包括 將煤炭裝入細管；在該細管中插入活塞；以所述煤炭在軟化時的升溫速度達到6°C /min以上的方式對所述煤炭進行加熱； 測定所述活塞的位移量；以及從該位移量求出所述煤炭的膨脹率。
2.根據權利要求1所述的煤炭的膨脹率的測定方法，其特徵在於所述升溫速度以外的條件按照JIS M 8801的膨脹性試驗方法。
3.根據權利要求1所述的煤炭的膨脹率的測定方法，其特徵在於所述升溫速度以外的條件按照ISO 8264的膨脹性試驗方法。
4.根據權利要求1所述的煤炭的膨脹率的測定方法，其特徵在於所述煤炭是利用JIS M 8801的膨脹性試驗方法測定的總膨脹率為0%的極低總膨脹率煤炭。
5.一種煤炭軟化時的比容積推斷方法，其對利用JIS M 8801的煤炭的膨脹性試驗方法測定的總膨脹率為0%的極低總膨脹率煤炭在煤炭軟化時的比容積進行推斷，其特徵在於預先求出由通過權利要求1所述的煤炭的膨脹率的測定方法測定的所述極低總膨脹率煤炭的膨脹率求出的所述極低總膨脹率煤炭在軟化時的標準比容積、與所述極低總膨脹率煤炭的標準氧濃度之間的關係；基於此關係從測定的所述極低總膨脹率煤炭的氧濃度，推斷所述極低總膨脹率煤炭在煤炭軟化時的比容積。
6.根據權利要求5所述的煤炭軟化時的比容積推斷方法，其特徵在於所述極低總膨脹率煤炭的所述氧濃度為9質量％以上。
7.根據權利要求5所述的煤炭軟化時的比容積推斷方法，其特徵在於所述極低總膨脹率煤炭的所述氧濃度為12質量％以下。
8.一種空隙填充度的測定方法，其特徵在於，其包括採用權利要求1所述的煤炭的膨脹率的測定方法測定所述煤炭的膨脹率； 從該膨脹率求出所述煤炭在軟化時的比容積；以及通過該比容積乘以所述煤炭的裝入焦爐時的體積密度，求出所述煤炭在軟化時的空隙填充度。
9.根據權利要求8所述的空隙填充度的測定方法，其特徵在於所述煤炭是利用JISM 8801的膨脹性試驗方法測定的總膨脹率為0%的極低總膨脹率煤炭。
10.一種空隙填充度的測定方法，其特徵在於，其包括 準備多種煤炭；採用權利要求1所述的煤炭的膨脹率的測定方法，對所述各煤炭中的至少1種煤炭求出所述各煤炭在軟化時的比容積；以所述各煤炭的配合率作為加權，通過對所述各煤炭在軟化時的所述比容積進行加權平均，求出配合煤的平均比容積；以及通過所述平均比容積乘以所述配合煤在裝入焦爐時的體積密度，求出所述配合煤在軟化時的空隙填充度。
11.根據權利要求10所述的空隙填充度的測定方法，其特徵在於所述配合煤包含利用JIS M 8801的膨脹性試驗方法測定的總膨脹率為0%的極低總膨脹率煤炭。
12.一種空隙填充度的測定方法，其特徵在於，其包括採用權利要求5所述的煤炭的比容積推斷方法，求出利用JIS M8801的膨脹性試驗方法測定的總膨脹率為0%的極低總膨脹率煤炭在軟化時的比容積；以及通過該比容積乘以所述極低總膨脹率煤炭的裝入焦爐時的體積密度，求出所述極低總膨脹率煤炭在軟化時的空隙填充度。
13.—種空隙填充度的測定方法，其特徵在於，其包括準備包含利用JIS M 8801的煤炭的膨脹性試驗方法測定的總膨脹率為0%的極低總膨脹率煤炭的多種煤炭；採用權利要求5所述的煤炭的比容積推斷方法，對所述各煤炭中的所述極低總膨脹率煤炭求出所述各煤炭在軟化時的比容積；以所述各煤炭的配合率作為加權，通過對所述各煤炭在軟化時的所述比容積進行加權平均，求出配合煤的平均比容積；以及通過所述平均比容積乘以裝入焦爐時的所述配合煤的體積密度，求出所述配合煤在軟化時的空隙填充度。
14.根據權利要求12或13所述的空隙填充度的測定方法，其特徵在於所述極低總膨脹率煤炭的氧濃度為9質量％以上。
15.根據權利要求12或13所述的空隙填充度的測定方法，其特徵在於所述極低總膨脹率煤炭的氧濃度為12質量％以下。
16.一種煤炭配合方法，其特徵在於，其包括 準備多種煤炭；採用權利要求1所述的煤炭的膨脹率的測定方法，對所述各煤炭中的至少1種煤炭求出所述各煤炭在軟化時的比容積；以所述各煤炭的配合率作為加權，通過對所述各煤炭在軟化時的所述比容積進行加權平均，求出配合煤的平均比容積；通過所述平均比容積乘以裝入焦爐時的所述配合煤的體積密度，求出所述配合煤在軟化時的空隙填充度；基於預先求出的所述配合煤在軟化時的標準空隙填充度與由所述配合煤製造的焦炭的標準焦炭強度之間的關係，從所述配合煤在軟化時的所述空隙填充度推斷採用所述配合煤的焦炭的焦炭強度；以及以採用所述配合煤的所述焦炭的所述焦炭強度達到規定值以上的方式配合所述各煤炭。
17.根據權利要求16所述的煤炭配合方法，其特徵在於所述配合煤包含利用JISM 8801的膨脹性試驗方法測定的總膨脹率為0%的極低總膨脹率煤炭。
18.一種煤炭配合方法，其特徵在於，其包括準備含有利用JIS M 8801的煤炭的膨脹性試驗方法測定的總膨脹率為0%的極低總膨脹率煤炭的多種煤炭；採用權利要求5所述的煤炭的比容積推斷方法，對所述各煤炭中的所述極低總膨脹率煤炭求出所述各煤炭在軟化時的比容積；以所述各煤炭的配合率作為加權，通過對所述各煤炭在軟化時的所述比容積進行加權平均，求出配合煤的平均比容積；通過所述平均比容積乘以裝入焦爐時的所述配合煤的體積密度，求出所述配合煤在軟化時的空隙填充度；基於預先求出的所述配合煤在軟化時的標準空隙填充度與由所述配合煤製造的焦炭的標準焦炭強度之間的關係，從所述配合煤在軟化時的所述空隙填充度推斷採用所述配合煤的焦炭的焦炭強度；以及以採用所述配合煤的所述焦炭的所述焦炭強度達到規定值以上的方式配合所述各煤炭。
19.根據權利要求18所述的煤炭配合方法，其特徵在於所述極低總膨脹率煤炭的氧濃度為9質量％以上。
20.根據權利要求18所述的煤炭配合方法，其特徵在於所述極低總膨脹率煤炭的氧濃度為12質量％以下。
全文摘要
本發明提供一種煤炭的膨脹率的測定方法，其中，將煤炭裝入細管，在該細管中插入活塞，以所述煤炭在軟化時的升溫速度達到6℃/min以上的方式對所述煤炭進行加熱，測定所述活塞的位移量，從該位移量求出所述煤炭的膨脹率。
文檔編號G01N33/22GK102348977SQ20108001102
公開日2012年2月8日 申請日期2010年3月10日 優先權日2009年3月10日
發明者塚崎祥充, 小泉聰, 柿木充, 相原洋一, 石原口裕二, 野村誠治 申請人:新日本制鐵株式會社