焦炭的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及將混煤裝入焦爐進行干餾而制造焦炭的焦炭的制造方法。
【背景技術】
[0002] 一般而言，焦爐中，隨著老化的進行產(chǎn)生各種作業(yè)故障。這樣的作業(yè)故障中，無法 將制造出的焦炭排出到爐外的"擠出不暢"是極其嚴重的作業(yè)故障。其理由是發(fā)生"擠出不 暢"時，會迫使焦炭的制造時程（production schedule)發(fā)生變更，所以焦炭的制造量減少， 另外導致爐體損傷，所以焦爐的壽命變短。
[0003] 發(fā)生"擠出不暢"的機理大致如下。在通常的室爐式焦爐的作業(yè)中，裝入炭化室 內(nèi)的混煤利用來自與炭化室鄰接的燃燒室的熱從爐壁側起依次被干餾，生成焦炭餅（coke cake)。通常，焦炭餅本身因干餾而收縮，在爐壁與焦炭餅的外表面之間形成縫隙（以下，表 述為間隙）。通過形成間隙，使得焦炭餅向爐外的排出（擠出）變得容易。
[0004] 然而，由于焦炭餅的收縮不充分而無法形成足夠大小的間隙的情況下，擠出焦炭 餅時，因爐壁與焦炭餅的外表面之間的摩擦阻力變大而導致"擠出不暢"發(fā)生。另外，爐壁 表面的凹凸大的情況也同樣因爐壁與焦炭餅的外表面之間的摩擦阻力變大而導致"擠出不 暢"發(fā)生。
[0005] 爐壁表面的凹凸受伴隨焦爐的老化而產(chǎn)生的爐壁磚的磨損、脫落以及附著在爐壁 的炭的生長等的影響而增加。因此，"擠出不暢"的發(fā)生頻率隨著焦爐的老化不可避免地增 加。鑒于這樣的背景，在老化的焦爐的作業(yè)中，實施各種對策來實現(xiàn)"擠出不暢"的發(fā)生頻 率的降低。
[0006] 作為降低"擠出不暢"的發(fā)生頻率的對策，濕煤作業(yè)作為最簡單且有效的手段被廣 泛采用，該濕煤作業(yè)是在不積極將混煤的水分量從堆積在貨場（yard)的狀態(tài)時的水分量 (隨季節(jié)、天氣變化但大致為8-14質(zhì)量％)降低的情況下進行作業(yè)。通過增加混煤的水分 量，使混煤的裝入堆積密度降低、間隙增加等，由于這些理由，減少擠出時的爐壁與焦炭餅 的外表面之間的摩擦阻力，能夠減少"擠出不暢"的發(fā)生頻率。
[0007] 具體而言，專利文獻1中記載了利用煤調(diào)濕設備調(diào)整混煤的水分量后在焦爐中對 混煤進行干餾的技術。詳細而言，該技術基于預先測定的混煤的水分量與間隙的關系求出 確保所希望的間隙所需要的混煤的目標水分量。而且，該技術通過以煤調(diào)濕設備的輸出側 的混煤的總水分量為目標水分量的方式控制煤調(diào)濕設備的熱輸入量，從而減少"擠出不暢" 的發(fā)生頻率。
[0008] 另外，專利文獻2中記載了對煤塔內(nèi)的煤局部添加水，并介由裝煤車將添加了水 的煤裝入炭化室的技術，該煤塔向將煤裝入炭化室的裝煤車供給煤。采用該技術，通過使水 分量比其它煤高的煤偏聚在炭化室內(nèi)的一部分，能夠提高已提高水分量的煤部分的焦炭的 收縮率而增大間隙，能夠降低"擠出不暢"的發(fā)生頻率。
[0009] 如上所述，增加混煤的水分量對于降低"擠出不暢"的發(fā)生頻率是有效的。另一方 面，很多焦爐中，為了提高焦炭強度等，向混煤的預先處理工序中導入利用調(diào)濕設備、預熱 設備降低混煤的水分量的工序。然而，降低伴隨焦爐的老化的"擠出不暢"的發(fā)生頻率成為 作業(yè)的首要事項。
[0010] 因此，即便想要提高焦炭強度也不能降低混煤的水分量，混煤的水分量有增加趨 勢。另一方面，為了使利用焦爐中制造的焦炭的高爐穩(wěn)定地作業(yè)，必須確保高爐內(nèi)的通氣 性、通液性，強度、尤其是以JIS K 2151的旋轉強度試驗法測定的旋轉強度優(yōu)異的焦炭是必 不可少的。鑒于這樣的背景，提出了提高焦炭強度的技術。
[0011] 提高焦炭強度的技術大致分類成預先處理技術、配合技術和干餾技術。其中預先 處理技術能夠在不導致混煤的成本增加的情況下，以不受焦爐的生產(chǎn)率制約的方式設計設 備，因此特別受重視。該預先處理技術若按對焦炭強度的處理方法分類，大致分為（1)提高 混煤的裝入堆積密度的技術（以下，表述為技術（1))和（2)使混煤均質(zhì)化的技術（以下， 表述為技術（2))這2種技術。
[0012] 技術（1)的目的在于減小向焦爐裝入混煤時的煤粒子間的空隙以使得對焦炭強 度有影響的氣孔缺陷的個數(shù)減少。作為技術（1)的方法，有機械地壓實混煤后裝入焦爐的 方法，可例示裝入一部分成型煤的方法、沖壓法等方法。另外，還有通過減少混煤的水分量 而減弱煤粒子間的附著力從而提高裝入堆積密度的方法，可例示煤調(diào)濕法、預熱煤裝爐法、 粉煤預壓塊技術（DAPS)、新一代焦爐技術（SCOPE-21)等方法（參照非專利文獻1)。
[0013] 與此相對，技術（2)的目的在于提高焦炭中強度最弱的部分的強度。煤本來就 由各種熱特性、機械特性不同的組織構成，極其不均質(zhì)。因此，由不均質(zhì)的煤制造的焦炭 的組織也不均質(zhì)。另一方面，焦炭這種脆性材料的強度一般以最弱環(huán)模型（weakest-link model)說明，由材料內(nèi)存在的強度最弱的部分的強度決定。因此，只要使焦炭的組織均質(zhì) 化，就能使焦炭內(nèi)部的強度平均化，從而提高強度最弱的部分的強度，使焦炭整體的強度提 尚。
[0014] 作為技術（2)的方法，有調(diào)整煤的粒度的方法（參照非專利文獻1)。調(diào)整煤的粒 度的方法的基本目的是將煤粉碎成較細使焦炭的組織均質(zhì)。另外，已知還有用轉鼓混合機 等配煤機處理煤而提高煤的混合度，從而實現(xiàn)焦炭的組織的均質(zhì)化的方法（參照非專利文 獻2)。但是，根據(jù)現(xiàn)有的研宄，確認了焦炭的制造工藝中使用的混煤不需要通過配煤機，介 由輸送中途的傳送帶的換載等就能充分地混合（參照非專利文獻2)。因此，現(xiàn)在不使用配 煤機而實現(xiàn)焦炭的組織的均質(zhì)化的煉焦工廠也很多。
[0015] 現(xiàn)有技術文獻
[0016] 專利文獻
[0017] 專利文獻1:日本特許第3985605號公報
[0018] 專利文獻2:日本特許第4830370號公報
[0019] 非專利文獻
[0020] 非專利文獻1:坂輪等著，"煤?焦炭"，2002年，日本鋼鐵協(xié)會，東京
[0021] 非專利文獻2:大越等，"焦炭循環(huán)（Coke circular)"，20卷，1971年，p. 271
[0022] 非專利文獻3 :山本等，"材料和工藝"，20卷，2007年，p. 876
[0023] 非專利文獻4:有馬孝，"鐵和鋼"，87卷，2001年，p. 274
[0024] 非專利文獻5:漥田等，"鐵和鋼"，92卷，2006年，p. 833
[0025] 非專利文獻6:上坊等，"材料和工藝"，17卷，2004年，p. 618
[0026] 非專利文獻7 :佐藤等，"粉體工學會志"，30卷，1993年，p. 390

【發(fā)明內(nèi)容】

[0027] 然而，專利文獻1、2記載的技術和技術（1)、（2)存在如下所示的問題點。
[0028] 專利文獻1記載的技術以抑制"擠出不暢"發(fā)生所需的間隙為目標值，通過控制混 煤的水分量來控制間隙。因此，專利文獻1記載的技術在抑制"擠出不暢"發(fā)生的方面是有 效的，但無法抑制焦炭強度降低。另外，專利文獻2記載的技術也同樣通過控制混煤的水分 量來控制間隙，因此無法抑制焦炭強度降低。與此相對，技術（1)在提高焦炭強度方面是有 效的，但由于縮小間隙而無法抑制"擠出不暢"的發(fā)生。實際上，對于爐齡超過40年的老化 爐而言，如果降低混煤的水分量，則頻繁發(fā)生"擠出不暢"，無法使焦爐穩(wěn)定地作業(yè)，因此即 便犧牲焦炭強度也要在使混煤的水分量保持在高位的狀態(tài)下進行作業(yè)。
[0029] 另一方面，技術（2)不僅對提高焦炭強度，而且對確保間隙也是有效的（參照非專 利文獻3)。然而，在混煤的水分量高的狀態(tài)下，即便將混煤粉碎使粒徑變細，煤粒子也會借 助水而凝聚，由于準粒子化而使粒徑增大，由粉碎帶來的均質(zhì)化的效果降低。另外，混煤中 的準粒子的行為和準粒子對焦炭強度的影響尚未充分了解。因此，為了提高均質(zhì)化的效果 需要將何種準粒子破壞到何種程度為宜以及破壞準粒子的適當方法尚不明確。并且，技術 (2)使用轉鼓混合機等以對流混合為主要目的的配煤機對混煤進行混合，所以煤粒子維持 在準粒子化的狀態(tài)下進行宏觀混合。因此，采用技術（2)，從微觀上來看，混煤是以非均質(zhì)的 狀態(tài)被混合的，無法使焦炭內(nèi)部的強度平均化。
[0030] 本發(fā)明是鑒于上述課題而進行的，其目的在于提供一種焦炭的制造方法，能夠制 造強度高且從焦爐的擠出性優(yōu)異的焦炭。
[0031] 本發(fā)明的發(fā)明人等對何種程度的等級的混煤的均質(zhì)性影響焦炭強度進行了深入 研宄。其結果，本發(fā)明的發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)毫米級的混煤的均質(zhì)性影響焦炭強度的可能性大。毫 米級的混煤的均質(zhì)性是指如下觀點：例如著眼于每邊為幾毫米的立方體的范圍時，若無論 取該范圍內(nèi)的何處混煤均為相同的性狀，則認為混煤的均質(zhì)性高。
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