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公開番号2025156429
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-14
出願番号2025127287,2024501942
出願日2025-07-30,2023-11-06
発明の名称コークスの製造方法
出願人JFEスチール株式会社
代理人個人,個人
主分類C01B 32/05 20170101AFI20251002BHJP(無機化学)
要約【課題】炭素含有ガスから製造した固体炭素を含む、高炉においても使用可能な程度の強度を有するコークスの製造方法を提供する。
【解決手段】コークスの製造方法は、一酸化炭素又は二酸化炭素から固体炭素を生成する炭素生成工程と、石炭と固体炭素とを用いてコークスを製造するコークス製造工程と、を含み、炭素生成工程において二酸化炭素から固体炭素を生成する場合には、(1)逆水性ガスシフト反応によって二酸化炭素と水素とから一酸化炭素を生成する工程と、生成した一酸化炭素から固体炭素を生成する工程とを行う、または(2)二酸化炭素と水素とを反応させてメタンを生成するメタン生成工程と、メタン生成工程で生成したメタンを熱分解させて固体炭素を生成するメタン分解工程と、を行う。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
一酸化炭素又は二酸化炭素から固体炭素を生成する炭素生成工程と、
石炭と前記固体炭素とを用いてコークスを製造するコークス製造工程と、を含み、
前記炭素生成工程において二酸化炭素から固体炭素を生成する場合には、
（１）逆水性ガスシフト反応によって二酸化炭素と水素とから一酸化炭素を生成する工程と、生成した前記一酸化炭素から前記固体炭素を生成する工程とを行う、または
（２）二酸化炭素と水素とを反応させてメタンを生成するメタン生成工程と、前記メタン生成工程で生成した前記メタンを熱分解させて前記固体炭素を生成するメタン分解工程と、を行う、コークスの製造方法。
続きを表示（約 270 文字）【請求項２】
前記炭素生成工程では、一酸化炭素と水素とを反応させて前記固体炭素を生成する請求項１に記載のコークスの製造方法。
【請求項３】
前記炭素生成工程において、
二酸化炭素と水素とを反応させてメタンを生成するメタン生成工程と、
前記メタン生成工程で生成した前記メタンを熱分解させて前記固体炭素を生成するメタン分解工程と、を行う請求項１に記載のコークスの製造方法。
【請求項４】
前記固体炭素の鉄分の含有量は１０質量％以下である請求項１から３の何れか一項に記載のコークスの製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、コークスの製造方法に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
環境問題の観点から、例えばコークスの製造や製鉄プロセスにおいても二酸化炭素の排出量削減が要請される。
【０００３】
製鉄プロセスにおける高炉では、羽口を介して熱風を高炉内に吹込み、これにより、熱風中の酸素と、還元材となるコークスや微粉炭とが反応して、一酸化炭素ガスや水素ガスが生成される。これらの一酸化炭素ガスや水素ガスによって、高炉内に装入した鉄鉱石が還元される。また、この鉄鉱石の還元反応により、二酸化炭素が発生する。高炉から排出されるガス（副生ガス）には、一酸化炭素、二酸化炭素及び水素などの成分が含まれる。副生ガスに含まれるこれら成分は、固体炭素を生成するための原料とされる場合がある。
【０００４】
特許文献１には、一酸化炭素を含有する還元性混合ガスを生成するためにコークスを使用する、溶鉱炉中における金属鉱石からの金属の製造方法が開示されている。この製造方法では、一酸化炭素を触媒と接触させることによって炭素質還元剤に転化し、この炭素質還元剤をコークスの少なくとも一部分の代替物として溶鉱炉へ供給する。炭素質還元剤は、ブリケットにされる。炭素質還元剤をブリケットにする際には、石炭誘導粘結剤またはタールを粘結剤（後述するバインダーに対応）として用いる。
【０００５】
特許文献２には、固体炭素生成装置および固体炭素生成方法が開示されている。この固体炭素生成装置は、高炉で生成された生成ガスに含まれる二酸化炭素ガスを分離する分離設備と、メタンガスを主成分とする燃料ガスを加熱設備により加熱し、メタンガスを固体炭素および水素ガスに分解する反応設備と、分離設備で分離された二酸化炭素ガスと反応設備で分解された水素ガスとを反応させて固体炭素および水を生成する生成設備と、を備える。固体炭素生成方法は、この固体炭素生成装置により実現される。この固体炭素生成方法では、固体炭素は粉体状で得られる。固体炭素は、バインダーと混合して粒状のペレット（粒状固体炭素質材料）とされて、高炉に供給される。
【０００６】
特許文献３には、炭素酸化物を還元することによる固体炭素の製造方法が開示されている。この製造方法では、還元反応に供する炭素酸化物は、典型的には一酸化炭素又は二酸化炭素の何れかであり、還元反応に供する還元剤は、典型的には炭化水素ガス又は水素である、とされている。
【０００７】
特許文献４には、炭素酸化物を含有するオフガスを処理するための方法が開示されている。このオフガスを処理する方法は、オフガスを精製して、粒子状物質、水、望ましくないガス状構成成分、および不活性ガスを除去して、乾燥した炭素酸化物ガス原料を生成することと、該乾燥した炭素酸化物ガス原料中の炭素酸化物の少なくとも一部分を、固体炭素に変換することと、を含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開昭５４－１５０３８８号公報
特開２０２１－１６５２１４号公報
特開２０１５－５７３７２号公報
特表２０１５－５１６３６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
副生ガスをより良く有効利用すれば、製鉄プロセスにおいても更なる二酸化炭素の排出量削減を実現することができる。副生ガスから生成した固体炭素を例えばコークスの代替品として製鉄プロセスにおける高炉に用いる場合、固体炭素を高炉内に供給する方法として、例えば、羽口から熱風と共に高炉内に吹き込む方法と、高炉の炉頂から炉内に装入する方法とが考えられる。このうち、固体炭素を羽口から吹き込む場合は、吹込み量が制限される。そのため、固体炭素を炉頂から装入できれば、多量の固体炭素の利用が可能となる。しかし、固体炭素を炉頂から炉内に装入する場合、一般的に高炉で用いられるコークスと同様に、固体炭素には、ある程度の大きさであり、且つ、高炉内で粉化しない程度の強度を有することが求められる。そのため、固体炭素を塊成化して高炉で用いるなどすることが要請される。特に、比較的大容量の高炉（例えば、１０００ｍ
３
以上の内容積を有する高炉）では、炉内の内容物の質量が大きくなる。そのため、固体炭素の塊成化物の強度が低いと、その塊成化物が炉内で粉化して飛散したり、粉化によって生じた粒子が炉内の通気を阻害したりして、高炉の操業が行えなくなる場合もある。
【００１０】
特許文献１や２に開示されるような従来技術では、バインダーを用いて固体炭素を塊成化する場合がある。しかし、バインダーを用いた塊成物を高炉に装入すると、バインダーが高炉内の熱で揮発して、揮発した成分が高炉からのガス回収工程を阻害したり、塊成化物が高炉内の熱や衝撃で粉化したりすることがある。そのため、このような塊成化物を高炉で大量に使用することができない場合がある。また、バインダーを用いて塊成化しても、高炉において粉化しない適切な強度を有する塊成化物を得られるとは限らない。
（【００１１】以降は省略されています）

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