気孔率は冶金用コークスの重要な特性であり、高炉やその他の冶金プロセスにおけるコークスの性能に大きな影響を与えます。冶金用コークスの大手サプライヤーとして、私は製品の多孔性とその影響についてよく質問されます。このブログ投稿では、冶金用コークスの気孔率の概念、その測定、および製鉄業界における気孔率の重要性について詳しく説明します。
冶金用コークスの気孔率を理解する
多孔率とは、材料内の空隙または細孔の体積分率を指します。冶金コークスの場合、これらの細孔は、そのサイズと起源に基づいてさまざまなタイプに分類できます。ミクロ細孔は通常直径 2 nm 未満で、メソ細孔の範囲は 2 ～ 50 nm、マクロ細孔は 50 nm より大きくなります。冶金用コークスの気孔率は、石炭の性質、コークス化条件、コークス化後の処理などのさまざまな要因の影響を受けます。
冶金コークス中の細孔の形成は、コークス化プロセス中に始まります。空気のない状態で石炭を加熱すると、揮発性物質が放出され、多孔質の炭素質構造が残ります。これらの細孔の性質と分布は、コークスの物理的および化学的特性を決定する上で重要な役割を果たします。
気孔率の測定
冶金用コークスの気孔率を測定するにはいくつかの方法があります。最も一般的な技術の 1 つは、水銀圧入ポロシメトリー (MIP) です。この方法では、圧力を増加させながら水銀をコークスサンプルの細孔に押し込みます。各圧力ステップで侵入した水銀の体積が測定され、このデータから細孔径分布と全気孔率が計算されます。
別の方法は、ブルナウアー - エメット - テラー (BET) 法などのガス吸着技術です。この方法では、低温でコークスサンプルの表面に吸着したガス（通常は窒素）の量を測定します。吸着等温線を分析することにより、サンプルの多孔性に関連する比表面積と細孔容積を決定できます。
製鋼プロセスにおける気孔率の重要性
- 反応性
- 冶金用コークスの多孔性は、その反応性に直接影響します。空隙率が高くなると、高炉内のコークスと鉄鉱石および他の反応物質との間の反応のための表面積が大きくなります。たとえば、コークス中の炭素と二酸化炭素の反応 (C + CO₂ → 2CO) は、鉄鉱石の還元における重要なステップです。コークスがより多孔質になると、コークス構造内へのガスの拡散が速くなり、反応速度が向上します。
- 強さ
- 一定レベルの気孔率は反応性に有利ですが、過度の気孔率はコークスの機械的強度の低下につながる可能性があります。高炉では、コークスは高圧と摩耗に耐える必要があります。コークスが多孔質すぎると、コークスがより小さな粒子に分解され、炉内のガス透過性が低下し、発塵が増加するなどの問題が発生する可能性があります。
- ガス透過性
- 気孔率は、高炉内のコークス床のガス透過性に影響します。細孔が十分に分散されているため、還元ガスがコークス床を容易に通過でき、鉄鉱石の効率的な還元が促進されます。気孔率が低すぎるとガスの流れが制限され、炉内での加熱ムラや還元が発生する可能性があります。
当社の気孔率制御の考え方
冶金用コークスのサプライヤーとして、当社はお客様の多様なニーズを満たす上で気孔率の重要性を理解しています。原料炭は、揮発分、コークス化性、灰分などの特性に応じて厳選しています。異なる石炭の混合物を使用することにより、最終コークス製品の多孔性を最適化できます。
コークス化プロセスでは、加熱速度、コークス化温度、滞留時間を制御して、望ましい気孔率やその他の特性を備えたコークスが確実に形成されるようにします。また、製品の気孔率を監視するために、高度な気孔率測定技術を使用した定期的な品質管理テストも実施しています。
提供する製品
当社は、お客様の特定の要件を満たすために、さまざまな気孔率特性を備えた幅広い冶金コークス製品を提供しています。たとえば、私たちの0 ～ 30mm 冶金用コークス比較的高い気孔率を備えた、より反応性の高いコークスが必要とされる特定のタイプの炉に適しています。一方、私たちの10 - 30mm 冶金用コークス反応性と強度のバランスが取れるように設計されており、多くの製鉄用途で人気があります。
調達に関するお問い合わせ
特定のニーズに適した気孔率を備えた高品質の冶金用コークスを市場にお持ちの場合は、喜んでご連絡を差し上げます。当社の専門家チームは、気孔率特性を含む当社製品に関する詳細情報を提供し、お客様の事業に最適なコークスの選択をお手伝いします。小規模の鉄鋼生産者であっても、大規模な工業企業であっても、当社にはお客様の要件を満たす能力と専門知識があります。調達に関する議論を開始するには、お気軽にお問い合わせください。
参考文献
- ASTMインターナショナル。 「焼成白製品の見掛け気孔率、液体吸収、見掛け比重、嵩密度の標準試験方法」 ASTM C20-15。
- グレイ、MR、ジョンソン、BC (2005)。 「水銀圧入ポロシメトリーとガス吸着を使用したコークスの多孔性の特性評価」。燃料処理技術、86(8)、901 - 917。
- リュウ、HJ、ソン、HY (2001)。 「コークスの気孔率が高炉内での反応性と強度に及ぼす影響」 ISIJインターナショナル、41(12)、1333 - 1340。