CN108350513A - 向高炉装入原料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供谋求高炉内反应性的改善、能够进一步降低还原剂比的装入原料的方法。将一次装料中的总焦炭量中的25～80质量％的焦炭装入到高炉内而形成焦炭层，接着，将混合所述一次装料中的剩余的焦炭和所述一次装料中的矿石类原料的10质量％以上的含有酸性球团矿的矿石类原料而成的混合原料分为2批次装入到所述焦炭层上时，在第1批次中混合的焦炭的粒径为15～40mm的范围且将该第1批次装入到炉口无量纲半径0～0.8的范围，将剩余的混合原料作为第2批次装入到炉口无量纲半径0.6～1.0的范围。

Description

向高炉装入原料的方法

技术领域

本发明涉及利用旋转滑槽进行原料的装入的向高炉装入原料的方法。

背景技术

近年，从防止地球变暖的观点考虑，要求削减CO₂排放量。在钢铁产业中，CO₂排放量的约70％由高炉产生，要求减少高炉的CO₂排放量。

高炉一般从炉顶交替地层状地装入烧结矿、球团矿、块状矿石等矿石类原料和焦炭，从风口流动燃烧气体，得到生铁。所装入的高炉装入原料即焦炭和矿石类原料从炉顶下降到高炉炉腹部，引起矿石的还原和原料的升温。而且，矿石类原料层(以下，也简称为矿石层)由于升温和来自上方的负荷而一边填埋矿石类原料间的空隙一边逐渐变形，在高炉炉腹部，形成通气阻力非常大而气体几乎不流动的所谓熔接层。

一般而言，高炉中的CO₂排放量的减少可以通过高炉中使用的还原剂(焦炭、粉煤、天然气等)的减少而实现。

但是，减少还原剂、特别是焦炭时，焦炭层的层厚减少，在矿石软化熔融的软熔带中，通气阻力上升。软熔带的通气阻力大幅影响高炉整体的通气性，该软熔带的通气阻力上升时阻碍高炉的稳定操纵是凭经验可知的。

因此，研究了各种改善软熔带的通气阻力的对策。而且，为了改善软熔带的通气阻力，已知有效的是在矿石层中混合焦炭，报告了用于在矿石层中混合焦炭的许多发明。

例如，专利文献1中公开了如下技术：在无料钟式高炉中，向矿石料斗中的下游侧的料斗装入焦炭，在传送带上使焦炭堆积到矿石上后，将它们装入到炉顶料仓，介由旋转滑槽将矿石和焦炭装入到高炉内。

另外，专利文献2中公开了如下技术：在炉顶的料仓中分开贮存矿石和焦炭，并且同时混合装入焦炭和矿石，由此同时进行3种批次，即，焦炭装入用批次、焦炭的中心装入用批次和混合装入用批次的装入。

进而，专利文献3中，作为向高炉中装入原料的方法，公开了如下技术：为了防止高炉操作中的软熔带形状的不稳定化和中心部附近的气体利用率的下降、谋求稳定操作和热效率的提高，在将全部矿石和全部焦炭完全混合后，作为原料装入到高炉内。

另外，在专利文献4中，作为享受由混合焦炭带来的反应性提高效果的手段，公开了如下技术：将高反应焦炭和JIS还原性低的矿石混合，由此使低反应性矿石高效率地反应而提高高炉的反应性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平3－211210号公报

专利文献2：日本特开2004－107794号公报

专利文献3：日本特开昭53－152800号公报

专利文献4：日本特开平7－76366号公报

发明内容

在此，一般而言，在高炉的内部，大多炉口的径向中心部和其周边部，气体均容易流动，而在炉壁侧的中间部，气体不易流动，因此，在高炉的半径方向存在气流分布。因此，需要根据该气流分布来设计焦炭混合率、混合焦炭性状的半径方向的配置。

然而，专利文献1～3仅记载了向矿石层中混合焦炭的手段，并未明示高炉半径方向的优选的焦炭混合率分布。

另外，在专利文献4中仅记载了焦炭和矿石的反应性以及其最大粒度，但均未明示焦炭与矿石的优选的配合比和炉口径向的优选的分布。

进而，最近，由于原料需要增大，因此，酸性球团矿的利用增加，但酸性球团矿的利用伴有还原剂比的增加以及通气性的降低。

因此，为了进一步改善使用酸性球团矿时的软熔带的通气阻力，需要新构建炉内的优选的混合焦炭分布。

本发明是为了解决上述的课题而开发的，其目的在于提供原料装入方法，其中，一般炉口径向的中心部以及周边部的气体流动多，炉口径向的中间部少，因此，着眼于这些气体流动，通过使反应性好且较小粒径的焦炭大量存在于气体流动少的炉口径向的中间部，能够谋求炉内反应性的提高，并且能够进一步减小还原剂比。

即，本发明的要点构成如下。

1.一种向高炉装入原料的方法，是在每一次装料时使用旋转滑槽向高炉内装入矿石类原料和焦炭的向高炉装入原料的方法，

将所述一次装料中的总焦炭量中的25～80质量％的焦炭装入到高炉内形成焦炭层，接着，将混合所述一次装料中的剩余的焦炭和所述一次装料中的矿石类原料的10质量％以上的含有酸性球团矿的矿石类原料而成的混合原料分为2批次装入到所述焦炭层上时，在第1批次中混合的焦炭的粒径为15～40mm的范围且将该第1批次装入到炉口无量纲半径0～0.8的范围，将剩余的混合原料作为第2批次装入到炉口无量纲半径0.6～1.0的范围。

2.根据上述1所述的向高炉装入原料的方法，其中，使在所述第1批次中混合的焦炭的反应性指数CRI为35％以上。

3.根据上述1和2所述的向高炉装入原料的方法，其中，使在所述第1批次中混合的焦炭的量为与所述矿石类原料混合的焦炭量中的70质量％以上。

根据本发明，由于在气体流动少的位置大量混合反应性良好且粒径小的焦炭，因此，能够谋求炉内反应性的提高，并且进一步减少还原剂比。

附图说明

图1是表示高炉内的气体流速分布的图。

图2是表示向高炉的原料堆积状况的图。

具体实施方式

以下，对本发明具体地进行说明。

本发明中，在每一次装料时进行使用旋转滑槽向高炉内装入作为向高炉装入的原料的矿石类原料和焦炭。应予说明，作为矿石类原料，除烧结矿和/或块状矿石以外，还使用酸性球团矿。

在此，本发明中的一次装料是指进行1次如下流程：在装入焦炭而形成焦炭层后，装入将矿石类原料与焦炭混合而成的混合原料而形成混合层的一系列的流程。

在此，向高炉的原料装入可以使用具备公知公用的旋转滑槽的无料钟式装入装置。

上述矿石类原料和焦炭分别贮存于炉顶料仓。而且，它们的从炉顶料仓的原料装入顺序如下。

首先，装入焦炭。

即，将旋转滑槽的原料装入目的地从高炉的中心部朝向高炉的炉壁内周部移动时，从仅贮存有焦炭的炉顶料仓仅装入焦炭，由此形成焦炭层。

此时，可以在高炉的中心部形成中心焦炭层，或者在炉壁内周部从炉壁部(炉口无量纲半径：1.0)朝向中心轴部(炉口无量纲半径：0)以炉口无量纲半径为0.6～1.0形成周边焦炭层。

在此的焦炭装入量为上述一次装料中的总焦炭量的25～80质量％。即，为了确保焦炭层的通气性，需要将一次装料中的总焦炭量的至少25质量％的焦炭作为焦炭层。另一方面，为了通过使与矿石类原料混合而装入的一次装料中的焦炭量为20质量％以上而得到由混合焦炭带来的通气性和还原性的提高效果，需要使焦炭层为80质量％以下。

接着，从炉顶料仓同时排出焦炭和矿石类原料，介由旋转滑槽将焦炭和矿石类原料的混合原料装入高炉。此时，通过使旋转滑槽从与高炉的中心轴接近即炉口无量纲半径为0的位置依次从高炉的中心轴向外侧移动，从高炉的中心轴向炉壁内周部(炉口无量纲半径：1.0)侧装入混合原料。

装入到高炉中的矿石类原料将一次装料的矿石类原料中、即该一次装料中的矿石类原料的总重量(以下，称为总矿石)的10质量％以上设为酸性球团矿。

这是因为如果酸性球团矿的使用比率成为总矿石的10质量％以上，则还原剂比的增加以及通气性的恶化变得显著，但通过应用本发明的原料装入方法，能够抑制还原剂比的增加以及通气性的恶化，并能够进一步谋求改善。应予说明，从防止高炉操作大幅恶化的观点考虑，酸性球团矿的使用比率的上限优选为总矿石的50质量％左右。另外，本发明中所谓的酸性球团矿是指用球团矿所含的CaO与SiO₂的比所表示的碱度为0.5以下的氧化铁的球团矿。

本发明中，矿石类原料只要如上含有规定量的酸性球团矿并且含有烧结矿和块状矿石中的任意至少一种而装入即可。

而且，重要的是将上述的焦炭单独装入的焦炭的剩余的焦炭、即一次装料中的总焦炭量的20～75质量％与矿石类原料混合而装入。

这是因为通过使与矿石类原料混合而装入的一次装料中的焦炭量为20质量％以上，能够得到由混合焦炭带来的通气性和还原性的提高效果。另一方面，为了维持高炉的通气性，焦炭(单独)层的形成也是重要的，如果混合焦炭为75质量％以上、即焦炭层小于25质量％，则难以维持通气。

在此，图1示出一般的高炉内的气流分布同。如图1所示，已知炉口无量纲半径小于0.4的区域和0.8以上的区域大量填充有作为间隔物的焦炭，因此，气体容易流动，炉口无量纲半径为0.4以上且小于0.8的区域的焦炭少而大量装入矿石层，因此，气体不易流动，因此，与其它区域相比，担心还原反应的延迟。

因此，本发明中，为了消除上述的炉口无量纲半径为大于等于0.4且小于0.8的区域的还原反应的延迟，将混合焦炭和矿石类原料而成的混合原料在每一次装料时分为2批次装入到高炉中。以下，对混合原料向高炉装入步骤进行详细说明。

图2示出本发明的向高炉的原料堆积状况。

本发明中，在每一次装料分2批次装入矿石类原料与焦炭的混合原料时，将第1批次装入到炉口无量纲半径中的0.0～0.8的范围，进一步将第2批次装入到炉口无量纲半径的0.6～1.0的范围。

而且，使在第1批次中混合的焦炭的粒径在15～40mm的范围在本发明中是最重要的控制因素。这是因为如果在第1批次中使粒径在15～40mm的范围的焦炭偏析，则能够改善上述的反应延迟区域的反应性。即，在第1批次中混合的焦炭的粒径小于15mm时，粒径变得过小而高炉的通气变差。另一方面，如果焦炭的粒径超过40mm，则粒径变得过大而反应性降低，难以享受还原性的改善。

应予说明，第1批次的焦炭不需要全部量的粒径在15～40mm的范围，即使混入粒径不在15～40mm的范围的焦炭，只要其混入量为第1批次的焦炭全部量的5质量％以下左右，则不会影响本发明。

另一方面，第2批次的焦炭的粒径不需要特别限定，可以使用与第1批次的焦炭的粒径同等程度、例如15～50mm的范围的粒径。

另外，如图2所示，通过依照本发明进行混合原料的装入，在焦炭层上形成由混合原料形成的混合层存在2层的位置。具体而言，将第1批次装入到以炉口无量纲半径计为0.0～0.8的区域而形成最初的混合层，将第2批次装入到以炉口无量纲半径计为0.6以上的区域而形成第2层的混合层。这样，重要的是第2批次被装入到大致气体容易流动的炉壁周边部。

如图1所示，高炉的以炉口无量纲半径计为小于0.4和大于0.8的部分的焦炭多、通气性良好，因此，气流变多。该气体流动中，如上所述使第1批次与第2批次的混合原料的装入位置重复是因为第2批次的装入始端起因于混合原料的堆积角而层厚容易变薄，因此，为了在炉口无量纲半径0.8附近的区域形成变厚的部分，需要以0.6～0.8的左右重复装入混合原料的装入。

另外，如果使在第1批次中混合的焦炭的反应性指数CRI为35％以上，则能够进一步谋求炉内反应性的提高，进行进一步稳定的高炉操作，因而优选。应予说明，反应性指数CRI的上限没有特别限制，但工业上为40％左右。

进而，通过使在第1批次中混合的焦炭的量为与上述矿石类原料混合的焦炭量的70质量％以上，能够改善装入到矿石类原料多的位置的第1批次的还原性。应予说明，也可以在第1批次中混合与矿石类原料混合的焦炭量的全部量，此时，第2批次中全部量为矿石类原料。

实施例

实施例中利用旋转滑槽在每一次装料时进行原料的装入。一次装料中的焦炭中与矿石类原料混合的焦炭量为总焦炭量的10～80质量％，剩余的焦炭供于焦炭层。另外，将混合原料在每一次装料时设为2批次，对第1批次与第2批次的混合原料的装入位置进行各种变更。对在该第1批次中混合的焦炭的粒径也进行各种变更。此外，使焦炭的反应性指数CRI为30－35％。具体的试验条件示于表1。

在此，实施例中使用的原料使用含有58质量％的铁成分的原料(烧结矿和/或块状矿石)作为矿石类原料以及含有65质量％的铁成分且CaO与SiO₂的比为CaO/SiO₂＝0.05的原料作为酸性球团矿，进而，焦炭使用含有88质量％的碳的焦炭。

出铁比为高炉的每一天的出铁量(t/d)除以炉内容积(m³)而得到的值。另外，还原剂比、焦炭比和粉煤比为制造1t铁水时使用的还原剂量、焦炭量和粉煤量(kg/t)。

另外，与矿石类原料混合的混合焦炭的平均粒径(mm)为算术平均直径，混合焦炭的CRI(％)是在1100℃、CO₂气氛下使焦炭反应2小时时的重量减少率，分别求出。

进而，通过以下的步骤对上述的高炉原料装入的条件下的气体利用率和填充层压力损失进行评价。将评价结果一并记于表1。

[气体利用率]

定义为CO₂/(CO₂+CO)×100。该式中使用的CO₂和CO浓度(体积％)使用被称为水平探测器(horizontal sonde)的从高炉内的中心部到周边部的活动式的测定气体分布的设备进行测定。

[填充层压力损失]

是高炉的总压力损失除以送风量而得到的，原料填充层的压力损失(填充层压力损失)可以通过以下的式子求出。因此，可以认为填充层压力损失是表示单位风量的风流通所需的通气阻力的指标。

填充层压力损失(ΔP/V)＝总压损(kPa)/送风量(Nm³/min)

[表1]

由表1可知，如果将发明例和比较例进行比较，发明例均是填充层压力损失优异，还原剂比、通气阻力指标(填充层压力损失)和气体利用率提高。

综上所述，确认了通过在高炉内的气体流动少的位置将反应性良好的适当粒径的焦炭大量混合于适当的位置，能够谋求高炉内的反应性的提高。

Claims (3)

1.一种向高炉装入原料的方法，是在每一次装料时使用旋转滑槽向高炉内装入矿石类原料和焦炭的向高炉装入原料的方法，

将所述一次装料中的总焦炭量中的25～80质量％的焦炭装入到高炉内形成焦炭层，接着，将混合所述一次装料中的剩余的焦炭和所述一次装料中的矿石类原料的10质量％以上的含有酸性球团矿的矿石类原料而成的混合原料分为2批次装入到所述焦炭层上时，在第1批次中混合的焦炭的粒径为15～40mm的范围且将该第1批次装入到炉口无量纲半径0～0.8的范围，将剩余的混合原料作为第2批次装入到炉口无量纲半径0.6～1.0的范围。

2.根据权利要求1所述的向高炉装入原料的方法，其中，使在所述第1批次中混合的焦炭的反应性指数CRI为35％以上。

3.根据权利要求1和2所述的向高炉装入原料的方法，其中，使在所述第1批次中混合的焦炭的量为与所述矿石类原料混合的焦炭量中的70质量％以上。