冶金用焦炭及其制造方法技术

本发明专利技术的课题在于利用惰质组成分含量少的煤(低惰质组煤)来提供具有以往未知的气孔结构的高强度的冶金用焦炭及其制造方法。本发明专利技术的解决方法为一种将作为由多个品种的煤构成的混煤、配合有10质量％以上且75质量％以下的最高流动度为80ddpm以上且3000ddpm以下并且总惰质组量为3.5体积％以上且11.7体积％以下的低惰质组煤的混煤进行干馏而得到的焦炭，其中，焦炭中的直径为100μm以上且3mm以下的粗大气孔中，圆形度为0.8以上的气孔的截面积的合计值相对于粗大气孔的截面积的合计值的比例设定为10％以上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】冶金用焦炭及其制造方法
本专利技术涉及能够通过调节混煤中包含的煤的种类、配合量而得到高强度的冶金用焦炭的冶金用焦炭及其制造方法。
技术介绍
在利用高炉制造生铁时，首先，需要在高炉内交替地装入铁矿石类和焦炭，由此将铁矿石类和焦炭各自以层状填充，利用从风口吹入的高温热风对铁矿石类、焦炭进行加热，并且利用主要由焦炭产生的CO气体将铁矿石类还原并进行熔炼。为了稳定地进行这样的高炉的作业，提高炉内的透气性、透液性是有效的，为此，使用强度、粒度和反应后的强度等各特性优良的冶金用焦炭是必不可少的。其中，强度被认为是特别重要的特性。这样，为了提高高炉等立式炉内的透气性、透液性，使用高强度的冶金用焦炭是有效的。该冶金用焦炭通常通过基于JISK2151中规定的旋转强度试验等强度测定来进行强度管理。一般而言，煤通过干馏而软化熔融，相互粘结而形成焦炭。因此，焦炭的强度受到煤的软化熔融特性的很大影响，因此，为了提高焦炭的强度，需要准确地评价煤的软化熔融特性。该软化熔融特性是指将煤加热时软化熔融的性质，通常可以通过软化熔融物的流动性、粘度、胶粘性、膨胀性等进行评价。作为测定煤的软化熔融特性、即煤的软化熔融时的流动性的一般方法，可以列举JISM8801中规定的基于吉塞勒塑性计法的煤流动性试验方法。该吉塞勒塑性计法为如下方法：将粉碎至425μm以下的煤装入坩埚，以预定的升温速度进行加热，利用刻度盘读取施加了预定的转矩的搅拌棒的旋转速度，并用ddpm(dialdivisionperminute，每分钟刻度盘度)来表示。另外，煤通常混合存在有加热时软化熔融的活性成分和加热时不软化熔融的惰质组成分，惰质组成分通过活性成分而胶粘。因此，焦炭强度受到活性成分量与惰质组成分量的平衡的强烈影响，特别是认为惰质组成分量如何是重要的。作为测定惰质组成分量的一般方法，可以列举JISM8816中规定的煤的微细组织成分测定方法。该方法为如下方法：将粉碎至850μm以下的煤与热塑性或热固性的粘合剂混合，形成煤饼，对被测表面进行研磨后，使用显微镜来辨别光学性质和形态学性质。该方法中，关于试样中的各微细组织成分的含有率，以按各成分测定的个数的百分率作为容量百分率。可以使用通过上述方法求出的微细组织成分的含量，利用下述(1)式求出总惰质组量(TI)。总惰质组量(％)＝丝质体(％)+微粒体(％)+(2/3)×半丝质体(％)+矿物质(％)…(1)在此，含量全部为体积％。需要说明的是，矿物质的含量可以使用JISM8816中记载的帕尔(Parr)公式由无水基质的灰分和无水基质的总硫分计算来求出。关于用于制造高强度焦炭的煤配合的想法，基本方法是将煤的构成成分大致分为不软化熔融的纤维质部分(惰质组成分)和软化熔融的粘结部分(活性成分)这两种并分别进行优化(非专利文献1)。而且，通常的方法是，发展该有关煤配合的想法，基于煤化度参数和粘结性参数这两种性状进行配合设计。作为上述煤化度参数，可以列举JISM8816的镜质组平均最大反射率(Ro)、煤挥发成分等。另外，作为上述粘结性参数，可以列举最高流动度(MF)、CBI(CompositionBalanceIndex：组织平衡指数)(例如，非专利文献2)。需要说明的是，该CBI是基于以下想法的指数：存在与混煤中含有的惰质组成分的量相适应的最佳的粘结成分的量、这两种成分的比率越接近最佳值则焦炭强度越高。另外，在专利文献1中，报道了：考虑到平均最大反射率(Ro)、最高流动度(MF)、总惰质组量(TI)的相互关系，并将平均最大反射率(Ro)、最高流动度(MF)设定为预定值时得到的焦炭强度根据总惰质组量(TI)的值显示出向上凸的抛物线状的关系，强度达到最大的惰质组成分的量根据最高流动度(MF)的大小而改变。在专利文献2中，报道了由包括最高流动度(MF)、总惰质组量(TI)在内的各种各样的原料煤性状来推定焦炭强度的方法。这样，对调节混煤的性状而制造具有所期望的焦炭强度的焦炭的方法进行了各种尝试，但在以往的配合方法中，焦炭的气孔结构大致类似。焦炭是气孔率为约50％的多孔质体，虽然预料到气孔的结构会对焦炭强度产生影响，但尚未获知适当控制气孔结构的方法。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2007-246593号公报专利文献2：日本特开昭61-145288号公报非专利文献非专利文献1：“燃料协会会刊”、城著、Vol.26、1947年、p.1-p.10非专利文献2：“Proc.BlastFurnace,CokeovenandRawMaterials”、Schapiro等著、Vol.20、1961年、p.89-p.112非专利文献3：“燃料协会会刊”、奥山等著、Vol.49、1970年、p.736-p.743非专利文献4：“铁与钢”、斋藤等著、Vol.100、2014年、p140-147
技术实现思路
专利技术所要解决的问题在高炉作业时，如果使用低强度的冶金用焦炭，则可能会使高炉内的粉的产生量增加而导致压力损失的增大，从而导致作业不稳定并且炉内的气体的流动局部性集中的所谓偏流这样的故障。另外，在制造冶金用焦炭的情况下，为了得到焦炭品质稳定和高强度的冶金用焦炭，使用将多个品种的煤以预定的比例配合而得到的混煤作为原料。作为影响焦炭的品质的煤性状，平均最大反射率(Ro)、最高流动度(MF)等指标是重要的，为了制造高强度的冶金用焦炭，需要提高这些特性。但是，平均最大反射率(Ro)、最高流动度(MF)大的高品质的煤价格昂贵，单纯地提高这些高品质的煤的配合率会直接导致焦炭制造成本的增加，因此不是上策。对于混煤的性状，从构成该混煤的单种煤性状的加成性成立以及品质管理的简便性出发，通常用混煤平均品位来管理。但是，对于构成混煤的煤对焦炭品质分别产生何种影响、何种煤可以有效地提高焦炭强度，不清楚的地方很多，有时也得不到设想的强度。特别是对于煤中的总惰质组量对焦炭强度的影响尚未充分进行研究，尤其是关于有效利用总惰质组量少的煤来得到高强度的冶金用焦炭的方法几乎没有见解。本专利技术的目的在于提出强度等品质优良的冶金用焦炭及其制造方法。特别是，本专利技术活用以往很少作为焦炭制造用原料使用的惰质组成分含量少的煤(低惰质组煤)来提出具有以往未知的气孔结构的高强度的焦炭及其制造方法。用于解决问题的方法作为能够解决上述问题且对于达到上述目的有效的方法，在本专利技术中提出了一种冶金用焦炭，其是将作为由多个品种的煤构成的混煤、配合有10质量％以上且75质量％以下的最高流动度为80ddpm以上且3000ddpm以下并且总惰质组量为3.5体积％以上且11.7体积％以下的低惰质组煤的混煤进行干馏而得到的焦炭，其特征在于，焦炭中的直径为100μm以上且3mm以下的粗大气孔中，圆形度为0.8以上的气孔的截面积的合计值相对于上述粗大气孔的截面积的合计值的比例为10％以上。或者，提出一种冶金用焦炭，其特征在于，上述焦炭中的直径为100μm以上且3mm以下的粗大气孔的平均圆形度为0.35以上。另外，本专利技术提出一种冶金用焦炭，其是将作为由多个品种的煤构成的混煤、配合有10质量％以上且75质量％以下的最高流动度为80ddpm以上且3000ddpm以下并且总惰质组量为3.5体积％以上且11.7体积％以下的低惰质组煤的混煤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冶金用焦炭，其是将作为由多个品种的煤构成的混煤、配合有10质量％以上且75质量％以下的最高流动度为80ddpm以上且3000ddpm以下并且总惰质组量为3.5体积％以上且11.7体积％以下的低惰质组煤的混煤进行干馏而得到的焦炭，其特征在于，焦炭中的直径为100μm以上且3mm以下的粗大气孔中，圆形度为0.8以上的气孔的截面积的合计值相对于所述粗大气孔的截面积的合计值的比例为10％以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.15 JP 2014-1654091.一种冶金用焦炭，其是将作为由多个品种的煤构成的混煤、配合有10质量％以上且75质量％以下的最高流动度为80ddpm以上且3000ddpm以下并且总惰质组量为3.5体积％以上且11.7体积％以下的低惰质组煤的混煤进行干馏而得到的焦炭，其特征在于，焦炭中的直径为100μm以上且3mm以下的粗大气孔中，圆形度为0.8以上的气孔的截面积的合计值相对于所述粗大气孔的截面积的合计值的比例为10％以上。2.一种冶金用焦炭，其是将作为由多个品种的煤构成的混煤、配合有10质量％以上且75质量％以下的最高流动度为80ddpm以上且3000ddpm以下并且总惰质组量为3.5体积％以上且11.7体积％以下的低惰质组煤的混煤进行干馏而得到的焦炭，其特征在于，焦炭中的直径为50μm以上且200μm以下的粗大气孔中，圆形度为0.8以上的气孔的截面积的合计值相对于所述粗大气孔的截面积的合计值的比例为10％以上。3.一种冶金用焦炭，其是将作为由多个品种的煤构成的混煤、配合有10质量％以上且75质量％以下的最高流动度为80ddpm以上且3000ddpm以下并且总惰质组量为3.5体积％以上且11.7体积％以下的低惰质组煤的混煤进行干馏而得到的焦炭，其特征在于，焦炭中的直径为100μm以上且3mm以下的粗大气孔的平均圆形度为0.35以上。4.一种冶金用焦炭，其是将作为由多个品种的煤构成的混煤、配合有10质量％以上且75质量％以下的最高流动度为80ddpm以上且3000ddpm以下并且总惰质组量为3.5体积％以上且11.7体积％以下的低惰质组煤的混煤进行干馏而得到的焦炭，其特征在于，焦炭中的直径为50μm以上且200μm以下的粗大气孔的平均圆形度为0.55以上。5.根据权利要求1～4中任一项所述的冶金用焦炭，其特征在于，作为所述混煤，使用配合有20质量％以上且75质量％以下的低惰质组煤的混煤。6.根据权利要求1～5中任一项所述的冶金用焦炭，其特征在于，所述低惰质组煤的最高流动度为80ddpm以上且小于1000ddpm并且总惰质组量为3.5体积％以上且11.7体积％以下。7.根据权利要求1～6中任一项所述的冶金用焦炭，其特征在于，所述混煤中包含的低惰质组煤的灰分量为4.8质量％以上且8.6质量％以下。8.根据权利要求1～7中任一项所述的冶金用焦炭，其特征在于，所述最高流动度为依据JISM8801中规定的基于吉塞勒塑性计法的煤流动性试验方法测定而得到的值。9.根据权利要求1～8中任一项所述的冶金用焦炭，其特征在于，所述总惰质组量为依据JISM8816中规定的煤的微细组织成分测定方法应用下述式而求出的值，总惰质组量(％)＝丝质体(％)+微粒体(％)+(2/3)×半丝质体(％)+矿物质(％)…(1)在此，含量全部为体...

【专利技术属性】
技术研发人员：永山干也，深田喜代志，松井贵，土肥勇介，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP