焦炭的制造方法和焦炭以及配煤的均质性的评价方法技术

本发明专利技术的目的在于提供强度高、且自焦炉的挤出性优异的焦炭及其制造方法。另外，提供一种定量地评价配煤的均质性的评价方法。当对配煤进行搅拌混合时，使用由式(1)定义的混合度从开始搅拌混合起60秒后达到0.85以上的混合装置时，因为能够将配煤的准粒子破碎而均质化，所以能够制造焦炭强度和挤出性优异的焦炭。混合度＝(σC0‑σC)/(σC0‑σCf)…(1)这里，混合度是从搅拌混合后的配煤采取试样，测定各试样的特性值，由试样间的特性值的标准偏差算出的值。σC0表示完全非混合时的特性值的标准偏差，σCf表示完全混合时的特性值的标准偏差，σC表示被采取的试样间的特性值的标准偏差。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过将配煤装入焦炉进行干馏而制造焦炭的焦炭的制造方法和由该制造方法制造的焦炭以及配煤的均质性的评价方法。
技术介绍
一般而言，在焦炉中，随着老化的进行产生各种作业障碍。这样的作业障碍中，无法将制造出的焦炭排出到炉外的“堵料”是及其严重的作业障碍。其原因是发生“堵料”时，会迫使焦炭的制造时程(productionschedule)发生变更，所以焦炭的制造量减少，另外导致炉体的损伤，因此焦炉的寿命变短。因此，作业的最优先事项是降低“堵料”的发生频率。发生“堵料”的机理大致如下。在一般的室炉式焦炉的作业中，装入炭化室内的配煤(coalblend)利用来自与炭化室邻接的燃烧室的热从炉壁侧依次被干馏，生成焦炭饼。这里，通常，焦炭饼本身经干馏而收缩，因此在炉壁与焦炭饼的外表面之间形成缝隙(以下，表述为间隙)。通过形成间隙，从而焦炭饼向炉外的排出(挤出)变得容易。然而，由于焦炭饼的收缩不充分时无法形成足够大小的间隙，因此在挤出焦炭饼时，炉壁与焦炭饼的外表面之间的摩擦阻力变大而发生“堵料”。另外，炉壁表面的凹凸大的情况也同样地因炉壁与焦炭饼的外表面之间的摩擦阻力变大而发生“堵料”。炉壁表面的凹凸受伴随焦炉的老化的进行而产生的炉壁砖的磨损、脱落以及附着于炉壁的碳的生长等影响而增加。因此，“堵料”的发生频率随着焦炉的老化不可避免地增加。鉴于这样的背景，在老化的焦炉的作业中，通过实施各种对策而实现“堵料”的发生频率的降低。作为降低“堵料”的发生频率的对策，湿煤作业作为最简易且有效的手段被广泛采用，上述湿煤作业是在不积极地使配煤的水分量从堆积于货场的状态时的水分量(因季节、天气而变动，但大致为8-14质量％)降低的情况下进行作业。通过增加配煤的水分量，从而配煤的装入堆积密度(bulkdensity)降低，间隙增加等，由于这些理由，减少挤出时的炉壁与焦炭饼的外表面之间的摩擦阻力，能够降低“堵料”的发生频率。作为上述的具体的方法，专利文献1中公开了利用煤调湿设备调整配煤的水分量后在焦炉中对配煤进行干馏的技术。该技术基于预先测定的配煤的水分量与间隙的关系求出为了确保所希望的间隙而需要的配煤的目标水分量，以煤调湿设备的输出侧的配煤的总水分量达到目标水分量的方式控制煤调湿设备的热输入量，从而降低“堵料”的发生频率。另外，专利文献2中公开了对煤塔内的煤局部地添加水，介由装煤车将该煤装入炭化室的技术。采用该技术，通过使提高了水分量的煤偏在于炭化室内的一部分，能够提高该部分的焦炭的收缩率而增大间隙，降低“堵料”的发生频率。这些现有技术中共同的技术特征在于，通过增加装入焦炉的煤的水分量，从而增大干馏时的收缩来形成间隙。另一方面，近年来，出于削减焦炭的使用量的目的，进行向高炉吹入微粉煤，要求强度高的焦炭，尤其是由JISK2151的旋转强度试验法测定的旋转强度优异的焦炭。为了在高炉内高效且稳定地进行铁矿石的还原反应，要求通液性、通气性，但如果焦炭强度不足，则产生由于焦炭粒子的碰撞而在形成于被称为风口回旋区(raceway)的风口前面的空洞内、高炉下部阻碍通液性、通气性的问题。提高焦炭强度的技术在各个制造工序中可以大致分为预先处理技术、配合技术和干馏技术这3种。其中，预先处理技术能够在不导致配煤的成本增加的情况下，以不受焦炉的生产率制约的方式设计设备，因此特别受重视。该预先处理技术按照相对于焦炭强度的处理方法主要分类为以下2种技术。(1)提高配煤的装入堆积密度的技术(以下，表述为技术(1))(2)将配煤均质化的技术(以下，表述为技术(2))技术(1)的目的在于减少对焦炭强度造成影响的气孔缺陷的个数，通过机械地压实配煤来提高装入堆积密度，装入焦炉，能够降低煤粒子间的空隙，提高焦炭强度。具体而言，有装入一部分成型煤的方法、冲压法、和通过减少配煤的水分量而降低煤粒子间的附着力来提高装入堆积密度的方法等(参照非专利文献1)。但是，在许多焦炉中，导入了利用调湿设备、预热设备来降低配煤的水分量的工序。与此相对，技术(2)的目的在于提高焦炭中的强度最弱的部分的强度。煤本来就由各种热特性、机械特性不同的组织构成，极其不均质。由这样不均质的煤制造的焦炭的组织当然也不均质。一般焦炭这样的脆性材料的强度以最弱环模型(weakest-linkmodel)说明，由存在于材料内的强度最弱的部分的强度决定。因此，只要使焦炭的组织均质化，则强度平均化，因此技术(2)能够使作为焦炭整体的强度提高。作为技术(2)的方法，有调整煤的粒度的方法(参照非专利文献1)。调整煤的粒度的方法的基本目的在于将煤粉碎得较细而使焦炭的组织为均质。另外，还已知通过利用转鼓混合机等混煤机处理煤，从而提高煤的混合度来实现焦炭的组织的均质化的方法(参照非专利文献2)。但是，根据现有的研究，确认了在焦炭的制造工艺中使用的配煤无须通过混煤机，介由输送途中的传送带的换载等就能充分地混合(参照非专利文献2)。因此，现在不使用混煤机而实现焦炭的组织的均质化的焦化厂也很多。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2004-27076号公报专利文献2：日本特开2007-9051号公报非专利文献非专利文献1：坂轮等著，“煤·焦炭”，2002年，日本钢铁协会，东京非专利文献2：大越等，“焦炭循环(Cokecircular)”，20卷，1971年，p.271非专利文献3：山本等，“材料和工艺”，20卷，2007年，p.876
技术实现思路
为了使焦炉和高炉稳定地作业，必须兼得由配煤的收缩而得到的间隙确保和焦炭强度确保。然而，在专利文献1、2记载的技术、技术(1)、(2)中有如下所示的问题，现状是无法兼得间隙确保和焦炭强度确保。专利文献1记载的技术将为了抑制“堵料”的发生所需的间隙作为目标值，通过控制配煤的水分量来控制间隙。因此在抑制“堵料”的发生方面是有效的，但无法抑制焦炭强度的降低。同样地，专利文献2记载的技术也通过控制配煤的水分量来控制间隙，因此无法抑制焦炭强度的降低。与此相对，技术(1)在提高焦炭强度方面是有效的，但因增加配煤的堆积密度而使间隙缩小，因此无法抑制“堵料”的发生。技术(2)不仅对提高焦炭强度有效，对确保间隙也是有效的(参照非专利文献3)。然而，如果配煤的水分量变高，则即使将配煤粉碎得较细，煤粒子也介由水而凝聚，因此生成粗大的准粒子。即便使用转鼓混合机等以对流混合为主要目的的混煤机对准粒子化的配煤进行搅拌混合，准粒子也不被破碎地得以维持，因此焦炭内部的组织变得不均质，无法得到足够的焦炭强度。另外，对于上述准粒子而言，其行为和粒子的尺寸、组织之类的形态对焦炭强度的影响尚未充分阐明。因此，现状是破坏准粒子的理想的方法尚不明确。根据如上的背景，为了提高焦炭强度，需要减少配煤的水分量，但“堵料”的发生频率增加，因此配煤的水分量反而有增加的趋势。实际上，在炉龄超过40年的老化炉中，现状是即使牺牲焦炭强度，也在将配煤的水分量保持于高位的状态下进行作业。另一方面，在要破碎准粒子来提高均质性的情况下，以何种指标来评价均质性，具有何种程度的均质性能够得到理想的强度的焦炭尚不明确。本专利技术是鉴于上述课题而进行的，目的在于提供强度高、且自焦炉的挤出性优异的焦炭及其制造方法。另外，目的在于提供一种定量地评价配煤的均本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种焦炭的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：制备步骤，配合2种以上的煤而制备配煤，搅拌混合步骤，将在该制备步骤中制备的配煤进行搅拌混合，从而将由煤粒子凝聚而形成的配煤中的准粒子中的至少一部分破碎，和干馏步骤，将搅拌混合后的配煤装入焦炉中进行干馏；在所述搅拌混合步骤中，使用混合装置，所述混合装置具有如下性能：由以下示出的式(1)求出的配煤的混合度从开始混合操作起60秒后达到0.85以上，混合度＝(σC0‑σC)/(σC0‑σCf)…(1)这里，混合度是从搅拌混合后的配煤中采取试样，测定各试样的特性值，由试样间的特性值的标准偏差算出的值；σC0表示完全非混合时的特性值的标准偏差，σCf表示完全混合时的特性值的标准偏差，σC表示被采取的试样间的特性值的标准偏差。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.19 JP 2014-1029311.一种焦炭的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：制备步骤，配合2种以上的煤而制备配煤，搅拌混合步骤，将在该制备步骤中制备的配煤进行搅拌混合，从而将由煤粒子凝聚而形成的配煤中的准粒子中的至少一部分破碎，和干馏步骤，将搅拌混合后的配煤装入焦炉中进行干馏；在所述搅拌混合步骤中，使用混合装置，所述混合装置具有如下性能：由以下示出的式(1)求出的配煤的混合度从开始混合操作起60秒后达到0.85以上，混合度＝(σC0-σC)/(σC0-σCf)…(1)这里，混合度是从搅拌混合后的配煤中采取试样，测定各试样的特性值，由试样间的特性值的标准偏差算出的值；σC0表示完全非混合时的特性值的标准偏差，σCf表示完全混合时的特性值的标准偏差，σC表示被采取的试样间的特性值的标准偏差。2.一种焦炭的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：制备步骤，配合2种以上的煤而制备配煤，搅拌混合步骤，将在该制备步骤中制备的配煤进行搅拌混合，从而将由煤粒子凝聚而形成的配煤中的准粒子中的至少一部分破碎，和干馏步骤，将搅拌混合后的配煤装入焦炉中进行干馏；在所述搅拌混合步骤中，使用混合装置，所述混合装置具有如下性能：由以下示出的式(2)求出的配煤的混合度从开始混合操作起60秒后达到0.85以上，混合度＝(σTS0-σTS)/(σTS0-σTSf)…(2)这里，混合度是从搅拌混合后的配煤中采取试样，测定各试样中含有的硫浓度，由试样间的硫浓度的标准偏差算出的值；σTS0表示完全非混合时的硫浓度的标准偏差，σTSf表示完全混合时的硫浓度的标准偏差，σTS表示被采取的试样间的硫浓度的标准偏差。3.根据权利要求1或2所述的焦炭的制造方法，其特征在于，在所述搅拌混合步骤中，以配煤的混合度达到0.85以上的方式对配煤进行搅拌混合。4.根据权利要求1或3所述的焦炭的制造方法，其特征在于，所述配煤的(σC0-σCf)/Cave为0.40以上，其中，Cave表示被测定的特性值的平均值。5.根据权利要求2或3所述的焦炭的制造方法，其特征在于，所述配煤的(σTS0-σTSf)/TSave为0.40以上，其中，TSave表示被测定的硫浓度的平均值。6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：土肥勇介，前田佳子，花田一利，深田喜代志，松井贵，本间道雄，篠原将浩，
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