专利名称：冶金用焦炭的制造方法
技术领域：
本发明是关于在高炉等中使用的冶金用焦炭的制造方法，特别是关于通过多量地掺合接近焦炉装入用掺合煤的品质的原料煤，不掺合许多牌名的煤，仅以少数牌名的煤形成调整的掺合煤，从而提供能够在大型高炉中使用的高强度冶金用焦炭的制造方法。
背景技术：
为了利用高炉熔炼生铁，首先需要在高炉内交错地装入铁矿石和焦炭，将其分别填充成层状，利用从风口吹入的高温热风加热铁矿石和焦炭的同时，利用以焦炭燃烧产生的一氧化碳气体将矿石还原成铁。
为了稳定地进行这样的高炉作业，需要确保炉内的通气性和通液性，因此，强度、粒度、反应后强度等诸特性优良的焦炭是必不可少的。尤其强度(转鼓强度)被认为是特别重要的特性。
为了制造这样的高炉用焦炭，需要将用于向保持一定的粘结性和煤化度的焦炉内装入的掺合煤(装入煤)干馏。为此，需要品质优良的原料煤(主要以产地名称呼，将其叫做牌名)。近年来，这样的原料煤(以下，简称“原料煤”)处于难以大量得到的状况。因此，以往使用由于产出国、产煤地不同而特性不同的原料煤(通常10～20种的牌名煤)多种类掺合的所谓掺合煤。
这样的掺合煤，即使一个牌名的掺合量多，一般也是掺合20重量％以下。这种掺合的考虑，在于掺合各种原料煤，以便在焦炉中干馏掺合煤而得到的焦炭的品质达到一定的水平以上。例如，使应该形成焦炭的骨架的纤维质部分(以煤的煤化度评价，在指标上有挥发分、C重量％、镜煤素质反射率等)和将煤粒彼此间粘结成并块状化的粘结成分(在指标上有煤的流动度、膨胀度、粘着度指数等)两者良好地平衡配合就行。即，根据各牌名的原料煤的煤化度和粘结性，计算作为掺合煤的品质，推断干馏后的焦炭强度。
可是，现在为了制造高炉用焦炭而使用的焦炉装入煤(掺合煤)，通常掺合10～20牌名的原料煤。按照这种方法，每1种牌名的原料煤的性状对是最终制品的焦炭品质造成的影响变小。因此，在制造高炉用焦炭时，即使是不合适的煤只要少量地掺合也可以，而且具有对焦炭品质的稳定化有用的优点。
但是，即便如此，对于为了制造高炉用焦炭而掺合的原料煤来说，现状是仅选择比用于制造一般用焦炭的煤的品质高的煤来使用。因此，炼铁技术人员总是为确保优良的煤而发愁。
例如，在以廉价能够大量得到的原料煤中，有平均反射率是0.9～1.1，表示最大流动度为3.0以下的特性的惰性成分含量高的中硬炼焦煤。而且这种原料煤显示和一般的上述掺合煤大致相同的品质特性。然而，根据发明人的研究，若多量掺合该原料煤进行干馏，尽管类似掺合煤的品质，但实际上达不到能得到所需要的焦炭强度的结果，因而阻碍多量地掺合(使用)。
另一方面，掺合多种的原料煤的以往方法，在贮煤场必须具有某种程度品质的多种煤，例如，必须经常贮备大约20牌名的煤，因此，在确保煤场用地以及卸货、运出设备上存在费用增大的问题。
如上所述，以往技术，必须掺合许多牌名的原料煤来调整向焦炉装入的掺合煤。但是，利用原料煤难以得到需要的掺合，即使能够得到，在贮煤场的原料管理上也存在问题。
因此，本发明的目的在于，借鉴这样的事实，提供通过多量地掺合以廉价能容易得到的牌名的原料煤，掺合少数牌名的原料煤，有利地制造比以往方法的强度等品质优良的冶金用焦炭，特别是大型高炉能够使用的高强度焦炭的方法。
发明的公开本发明人等，为了达到上述的目的，关于原料煤的种类及其掺合，反复进行了深入的研究，结果发现，通过组合产煤地不同的原料煤(各牌名的煤)，从以各原料煤的荷载平均值推断的焦炭强度看，有大幅度的偏差，有由所谓的特定牌名的原料煤产生的组合相配性，即“相似性”。即，对于特定牌名的原料煤来说，利用和与其掺合的其他牌名的原料煤的相宜性，限定少数的牌名，即使多量地掺合，作为冶金用焦炭，认为得到必要的强度，从而达到开发出本发明。
即，本发明是冶金用焦炭的制造方法，该方法是通过在焦炉中干馏掺合数个牌名的原料煤得到的掺合煤制造冶金用焦炭的方法，其特征在于，作为焦炉装入煤，使用掺合煤，该掺合煤含有惰性成分的含量是30％以上的中煤化度低流动性的中硬炼焦煤60重量％以上。
在本发明中，上述中煤化度低流动性的中硬炼焦煤的包藏水分最好是3.5％以上。
在本发明中，上述掺合煤最好是由中煤化度低流动性的中硬炼焦煤60～95重量％、高煤化度和/或中·高流动性的硬炼焦煤和/或中硬炼焦煤5～40重量％组成。
另外，在本发明中，作为中煤化度低流动性的中硬炼焦煤，最好使用表示煤化度的平均反射率(R0)是0.9～1.1、表示粘结性的最大流动度(MF)是3.0以下的1种或者2种以上的原料煤。
在本发明中，高煤化度和/或中·高流动性的硬炼焦煤和/或中硬炼焦煤，最好使用表示煤化度的平均反射率(R0)是1．3以上的高煤化度炼焦煤、最大流动度(MF)是3.0以上的中·高流动性的炼焦煤中的任一种以上的中硬·硬炼焦煤。
在本发明中，制品焦炭，按照转鼓试验强度(TI6)最好是83％以上。
按照具有这样的构成的本发明方法，可以多量地掺合能够廉价且大量得到的原料煤，因此，与以往相比作为牌名数即使是掺合少数的原料煤的掺合煤，TI6也是83％以上、更好是84％以上，从而能够稳定地确保品质优良的大型高炉用焦炭。
附图的简单说明
图1是表示中煤化度低流动性煤和一般掺合煤的煤性状的图。
图2是表示中煤化度低流动性煤和硬炼焦煤的掺合比对焦炭强度(转鼓试验强度)造成的影响的图。
图3是表示中煤化度低流动性煤的掺合比和焦炭强度的关系的图。
图4是表示混合2种性状类似的中煤化度低流动性煤时的中煤化度低流动性煤的掺合量和焦炭强度的关系的说明图。
实施发明的最佳方式以下，附带开发本发明的经过，详细地说明本发明的实施方式。
图1是表示关于在日本输入的主要牌名的原料煤(64种)的品质的图，横轴表示煤的煤化度R0(R0越高，越增加干馏时的焦炭基质强度)，纵轴表示煤的流动度MF(煤的粘结性指标)。
现在，所说的向焦炉装入的掺合煤，掺合输入日本的原料煤中的10～20牌名的原料煤，并调整成煤化度R0=0.9～1.2、流动度MF=2.3～3.0左右。
可是，特定牌名的原料煤，例如关于发明人等特别注意的、进行过试验的中煤化度低流动性的中硬炼焦煤(以下，简称“中煤化度低流动性煤”)，在图1中以黑圆圈表示，已知大致等于煤化度R0=1.05、流动度MF=2.4的掺合煤品位(装入煤)。这就意味着多量地掺合这种中煤化度低流动性煤，例如掺合50％以上成为可能。但是，按照本发明人等的研究业已清楚，仅多量地掺合这种中煤化度低流动性煤，反而显著地降低焦炭强度，不适合作为冶金用焦炭。对该原因的调查，认为是全水分7.5％中包藏水分高达3.5％以上(通常煤大约是2.5％)等的种种原因，特别已经知道，相对于是丝炭煤素质或半丝炭煤素质等的煤组织成分的惰性成分在通常的原料煤中是低于10～30％，而在该中煤化度低流动性煤中高达40～50％，这是最大的原因。
因此，发明人等期待于是煤的掺合相配性的“近似性”，对上述的中煤化度低流动性煤和其他牌名的增强用炼焦煤，特别是硬炼焦煤、中硬炼焦煤的组合的相配性进行了研究。即，将该中煤化度低流动性煤和表1中表示的数种强度增强用炼焦煤掺合而组成的各种掺合煤进行调整的同时，在焦炉中将该掺合煤进行干馏试验。
其结果如图2所示，上述中煤化度低流动性煤和使用其他牌名的强度增强用煤(硬、中硬炼焦煤)的掺合比是60/40～95/5的范围，得到作为冶金用焦炭所必要的焦炭强度(转鼓试验强度)。
图2是表示以中煤化度低流动性煤的无掺焦炭的强度作为0的转鼓试验强度TI6的提高效果的图，将上述中煤化度低流动性煤的无掺焦炭的强度与掺合中煤化度低流动性煤和其他牌名的强度增强用炼焦煤的2种掺合煤的转鼓试验强度进行比较。图中的数值表示中煤化度低流动性煤和其他牌名煤的掺合比。
表示焦炭强度的转鼓试验强度是使用在JIS K2151中记载的转鼓试验强度机，以400转数使试料旋转后进行筛分，以测定6mm以上量的值表示。
表1 *)ΔTI6X煤/i煤(iA～F)的掺合比是95/5时的转鼓试验强度的变化如上所述，上述中煤化度低流动性煤(X煤)，通过掺合5～40重量％的是表1所示的其他牌名的原料煤的增强用硬炼焦煤(A～F)，即使多量地掺合这种增强用硬炼焦煤，也能够充分地确保焦炭强度(TI6＞83)，得到在3000～5000m3级的大型高炉中可能使用的标准目标(工程管理值)的焦炭强度。这点，在其他的增强用硬炼焦煤(A～F)的掺合量低于5重量％时，强度变得不足，另一方面，在其他的增强用硬炼焦煤(A～F)的掺合量是40重量％以上时，掺合效果达到饱和，丧失经济上的优点。
另外，成为强度增强用煤(A～F)硬炼焦煤的平均反射率(煤化度R0)越高，焦炭强度的提高效果越高，这意味着可以多量地使用上述中煤化度低流动性煤。而且，该强度增强用硬炼焦煤的掺合并不仅限于1种，即使使用数种，对焦炭强度的效果也是相同的。但是，若过多，则与叫做组合少数的牌名煤的本发明宗旨相矛盾，因此最多3～4种是妥当的。
可是，作为上述增强用使用的硬炼焦煤是高价的，因此在成本方面希望控制硬炼焦煤的掺合率。
为此，本发明希望在上述中煤化度低流动性煤中，掺合具有比该煤的平均反射率(煤化度)大的煤化度R0的炼焦煤，例如不仅是高煤化度硬炼焦煤，而且也可以是高煤化度中硬炼焦煤，至少优选掺合其1种。即，这些炼焦煤的性状，若将煤化度R0是1.3以上的牌名原料煤(高煤化度硬炼焦煤、高煤化度中硬炼焦煤)掺合5～40重量％，最好5～20重量％左右，则焦炭强度的提高效果是显著的。
并且，在中煤化度低流动性煤中，如果掺合显示最大流动度MF比该煤的最大流动度MF大的中·高流动性的硬炼焦煤或者中硬炼焦煤，即MF值达到3.0以上的中·高流动性的硬炼焦煤或者中硬炼焦煤，掺合量是5～40重量％，最好是5～20重量％左右，就能够可靠地使焦炭强度上升。这一点，可以组合用于上述的高煤化度炼焦煤的掺合中。
如以上所说明，按照本发明，对于中煤化度低流动性煤来说，作为必须增强焦炭强度而掺合的伙伴者的原料煤，可以说优先选择掺合高煤化度和/或中·高流动性的硬炼焦煤或者中硬炼焦煤。
作为中煤化度低流动性煤，可以说不特别限制产出国、产煤地，如果是惰性成分多或包藏水分多、而且类似具有上述性状的煤，就可以利用。即，如表2所示，像这样作为中煤化度低流动性煤和性状类似的原料煤的Y煤是挥发分(VM)、最大流动度(MF)稍高，平均反射率(R0)稍低，性状类似的煤。这样的原料煤是以和上述中煤化度低流动性煤同样的以往掺合方法难以利用的煤。但是，这种Y煤还可以和上述中煤化度低流动性煤同样地供给少数牌名的原料煤掺合。
此外，性状类似的这种原料煤(Y煤等)，像上述中煤化度低流动性煤一样，是平均反射率(R0)在0.9～1.1的范围内，最大流动度(MF)显示3.0以下的特性的煤，因此，可以同时使用这些煤。
表2 实施例1成为主原料的上述中煤化度低流动性煤，使用表3所示的X煤，作为为增强其强度而使用的高煤化度炼焦煤的例子，使用A煤，并且作为显示中煤化度低流动性的中硬炼焦煤以上的平均反射率的中硬炼焦煤或者硬炼焦煤的例子，使用C煤，以X煤∶A煤∶C煤=81∶9∶10的比例掺合这些煤，调整成焦炉装入用掺合煤。各原料煤的性状示于表3中。
表3 另外，图3是表示中煤化度低流动性煤(X煤)掺合比对强度的影响，如图示那样，与通常掺合煤的焦炭强度(TI6=84.4％)相对照，若将掺合了中煤化度低流动性煤的掺合煤的掺合比增加，该强度(TI6)，如在图a所示，逐渐降低，如果是上述的掺合比(X煤∶C煤∶A煤=81∶10∶9)的掺合，如在图b所示，得到和通常掺合煤大致相同水平的强度。
在多量地掺合这样的中煤化度低流动性煤的冶金用焦炭的制造中，作为中煤化度低流动性煤，最好使用澳大利亚产布莱克沃特煤(black water coal)。
实施例2作为成为主原料的上述数种中煤化度低流动性煤，使用表2所示的X煤和类似于X煤性状的表2的Y煤，作为为增强X、Y煤的强度而使用的高煤化度炼焦煤的例子，使用表3中的A煤，并且作为显示中煤化度低流动性的中硬炼焦煤以上的平均反射率的中硬炼焦煤或者硬炼焦煤的例子，使用表3中的C煤，以X煤∶A煤∶C煤=81-Y∶Y∶9∶10(但是，Y=0～81)的比例掺合这些煤，调整成掺合煤。
X煤和Y煤的混合试验结果示于图4中。平均反射率(R0)在0.9～1.0的范围内，可以混合最大流动度(MF)是3.0以下的中煤化度低流动性煤的Y煤而利用。
实施例3使用多量掺合在实施例1、2得到的有关本发明的中煤化度低流动性煤的掺合煤得到的焦炭，将这种焦炭装入高炉中，进行作业实验。其使用结果示于表4中，但在高炉下部看到通气阻力有某些增加，但在高炉作业中没有任何问题表4 产业上的可应用性如以上所说明，按照本发明，采用惰性成分多的中煤化度低流动性煤，这种煤不能用于在以往的高炉焦炭制造中少量掺合多种牌名的原料煤的以往方法，通过多量地掺合种类少的原料煤，制造大型高炉用焦炭成为可能。其结果，能够制造成本低廉的冶金用焦炭。
权利要求
1．冶金用焦炭的制造方法，该方法是将掺合原料煤得到的掺合煤在焦炉中干馏而制造冶金用焦炭的方法，其特征在于，作为向焦炉装入的煤，使用含有60重量％以上的中煤化度低流动性的中硬炼焦煤的掺合煤，该中煤化度低流动性的中硬炼焦煤的惰性成分的含量是30％以上。
2．权利要求1所述的冶金用焦炭的制造方法，其特征在于，在中煤化度低流动性的中硬炼焦煤中，包含3.5％以上的包藏水分。
3．权利要求1或者2所述的冶金用焦炭的制造方法，其特征在于，作为中煤化度低流动性的中硬炼焦煤，使用表示煤化度的平均反射率(R0)是0.9～1.1、表示粘结性的最大流动度(MF)是3.0以下的1种或2种以上的煤。
4．权利要求1所述的冶金用焦炭的制造方法，其特征在于，上述掺合煤是掺合中煤化度低流动性的中硬炼焦煤60～95重量％、具有比这种煤大的煤化度的高煤化度的硬炼焦煤和/或高煤化度的中硬炼焦煤5～40重量％。
5．权利要求1所述的冶金用焦炭的制造方法，其特征在于，上述掺合煤是掺合中煤化度低流动性的中硬炼焦煤60～95重量％、具有比这种煤大的最大流动度MF的中·高流动性的硬炼焦煤和/或中·高流动性的中硬炼焦煤5～40重量％。
6．权利要求4所述的冶金用焦炭的制造方法，其特征在于，高煤化度的硬炼焦煤和中硬炼焦煤是表示煤化度的平均反射率R0为1.3以上的煤。
7．权利要求5所述的冶金用焦炭的制造方法，其特征在于，中·高流动性的硬炼焦煤和中硬炼焦煤是表示粘结性的最大流动度(MF)为3.0以上的煤。
8．权利要求1～7中的任一项所述的冶金用焦炭的制造方法，其特征在于，制品焦炭的强度，按照转鼓试验强度(TI6)是83％以上。
全文摘要
在将掺合数种原料煤得到的掺合煤在焦炉中干馏而制造冶金用焦炭的方法中,作为装入焦炉中的煤,通过使用含有60重量%以上的中煤化度低流动性的中硬炼焦煤的掺合煤(该中硬炼焦煤的惰性成分的含量是30%以上),能够多量地掺合以廉价得到的牌名原料煤,进而以少数牌名的掺合,能够制造强度等的品质比多牌名掺合品优良的冶金用焦炭。
文档编号C10B57/00GK1286722SQ99801669
公开日2001年3月7日 申请日期1999年7月28日 优先权日1998年7月29日
发明者山内丰, 坂本诚司, 井川胜利, 笠冈玄树, 泽田寿郎, 筱原幸一, 月原裕二, 马场真二郎 申请人:川崎制铁株式会社