专利名称：高炉操作方法
技术领域：
本发明涉及使用对煤与铁矿石的混合物进行成型、干馏而制造出的铁焦时的高炉操作方法。
背景技术：
为了使高炉的还原材料比下降，使高炉内形成的热保存带温度下降的方法是有效的(例如，参照非专利文献1)。作为使热保存带温度下降的方法，可列举有下述(1)式所示的焦炭的气化反应 (吸热反应)的开始温度的低温化。C02+C — 2C0 ... (1)若焦炭的气化反应开始温度下降，则该反应产生的温度区域扩大，由此气化反应量增加。对煤与铁矿石混合而成型的成型物进行干馏所制造的铁焦，由于还原的铁矿石的催化剂效果，而能够提高焦炭的反应性，通过热保存带温度的下降而能够使还原材料比下降(例如，参照专利文献1)。铁焦的制造方法例如假定为具有如下工序的工艺除了煤和铁矿石之外添加数质量％的粘合剂并进行均质化的工序；利用具有凹陷的双辊式的成型器进行加压成型并制造煤球的工序；及将上述煤球在竖炉中进行干馏的工序。这种情况下，铁焦的形状形成为适合于上述辊成型的具有图2所示外形的形状。另外，也假定使用煤与矿石粉的混合原料，以与当前的焦炉焦炭同样的方法进行制造的方法，但通常的焦炉式焦炭炉由硅耐火砖构成，因此在装入铁矿石时，铁矿石与硅耐火砖的主成分即二氧化硅反应，生成低熔点的铁橄榄石而可能会导致硅耐火砖的损伤。这种情况下，铁焦的粒子形状为不定形，通过筛分而设定粒径的范围。另一方面，高炉内的焦炭的气化反应除了上述⑴式之外，还有下述的(2) (5) 式的反应。(2)式在风口部与氧反应的反应，(3)式与!^eO的反应，(4)式与炉身部的水蒸气的反应，(5)式与非铁氧化物的反应，(5)式中的M为Si、Mn、Ti、P等。在高炉操作中，下述O)式以外的气化反应的总计习惯性地称为溶解损失碳量 (以下，称为溶损量)，通过下述(6)式来计算。在风口前端发生了气化的碳量根据送风中的氧量，通过下述( 式算出，炉顶气体中的碳量根据炉顶气体量和炉顶气体中的CO及CO2 的浓度来算出。认为，在使用了铁焦时，虽然上述(1)式的反应增加，但氧化铁的气体还原即下述(7)式被促进，由此，下述(3)式的反应大幅减少，结果是溶损量减少。另外，在溶损量中，下述(4)式的贡献小，通常，溶损量被认为是炉顶 热粘结带附近的焦炭的气化量。C+l/202 = CO ... (2)FeO+C = Fe+C0 ... (3)
H20+C = H2+C0 — (4)M0n+C = M+C0n ...(5)溶损量=炉顶气体中的碳量-在风口前端发生了气化的碳量…(6)Fe0+C0 = Fe+C02 ... (7)在使铁焦使用量增加而实现热保存带温度下降时，溶损量即炉顶 热粘结带附近的焦炭的气化量减少，当成为某条件以上时，预想铁焦中碳量会高于溶损量。在热粘结带以下，所谓滴下带中，由未通过炉顶 热粘结带附近的溶解损失反应而气化消失的焦炭构成。 铁焦比焦炉焦炭的反应性高，即使假定比焦炉焦炭优先气化，若装入的铁焦中碳量高于气化量，则气化未消失的铁焦会残留于滴下带。需要说明的是，焦炉焦炭是指通过焦炭炉等对煤进行干馏而制造的、通常装入高炉而作为焦炭原料使用的焦炭。在铁焦的粒径比焦炉焦炭小时、强度低时，若滴下带的铁焦的存在过多，则炉下部的通气/通液性可能会恶化，因此认为铁焦的使用量存在上限。在先技术文献专利文献专利文献1 日本特开2006-28594号公报非专利文献非专利文献1 日本钢铁协会“铁和钢” 87，2001年，p. 357非专利文献2 日本钢铁协会“铁和钢” 79，1993年，N618非专利文献3 川崎制铁技报，6 (1974)，p. 1
发明内容
如上述那样，认为铁焦的使用量存在上限。因此，本发明的目的在于解决此种现有技术的课题，在高炉中使用铁焦时，通过使铁焦的使用量的适当化，而提供稳定的操作。用于解决此种课题的本发明的特征如下所述。(1) 一种高炉操作方法，将矿石及包含铁焦和焦炉焦炭在内的焦炭向高炉装入，其中，所述铁焦的使用比率为所述焦炭的2质量％以上且50质量％以下。(2)根据(1)所述的高炉操作方法，所述铁焦具有15mm以上且40mm以下的粒径。(3)根据( 所述的高炉操作方法，所述铁焦具有20mm以上且35mm以下的粒径。(4)根据(1)所述的高炉操作方法，所述铁焦的使用比率为所述焦炭原料的25质量％以上且50质量％以下。(5)根据(4)所述的高炉操作方法，所述铁焦的使用比率为所述焦炭原料的30质量％以上且50质量％以下。(6)根据(1)所述的高炉操作方法，所述铁焦具有10质量％以上且40质量％以下的铁成分。另外，上述课题也可以通过以下的发明来解决。(7) 一种使用了铁焦的高炉操作方法，其特征在于，进行将铁焦和焦炉焦炭作为焦炭原料从高炉的炉顶装入的操作时，使所述铁焦使用量为所述焦炭原料使用量的2质量％ 以上且50质量％以下。
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(8)根据(7)所述的使用了铁焦的高炉操作方法，其特征在于，使铁焦使用量为焦炭原料使用量的35质量％以下。(9)根据(7)或(8)所述的使用了铁焦的高炉操作方法，其特征在于，铁焦的粒径小于不与矿石混合而单独向高炉装入的焦炉焦炭的粒径。需要说明的是，在本发明中，矿石是指从铁矿石制造的烧结矿、块状的铁矿石、球团矿等的向高炉装入的含铁原料的一种或二种以上的混合物的总称。作为向高炉内层叠的矿石层，除了矿石以外，还有包含用于矿渣成分调整的石灰石等副原料的情况。发明效果根据本发明，在高炉操作中使用铁焦作为焦炭原料的一部分时，通过进行设定了铁焦使用量上限的操作而能够实现稳定操作。
图1是表示铁焦使用比率与通气阻力(相对压力损失)的关系的图形。图2是表示铁焦的形状的示意图。图3是表示铁焦使用比率和还原材料比下降量的关系的图形。图4是表示铁焦中碳量与溶损碳量之差和铁焦使用比率的关系的图形。图5是表示铁焦使用比率和滴下带残留铁焦比率的关系的图形。图6是通气阻力测定装置的简图。图7是表示焦炉焦炭与铁焦的混合填充层的铁焦使用比率和通气阻力(相对压力损失)的关系的图形。图8是表示矿石的粒度分布的图形。图9是表示矿石+铁焦混合层的通气阻力和铁焦粒径之间的关系的图形。图10是表示测定焦炭反应量时的反应试验条件的图形。图11是表示铁焦使用比率和相对的碳反应量的关系的图形。图12是表示铁焦使用时的高炉内的装入物分布的简图。
具体实施例方式铁焦是对以煤和铁矿石为主成分的原料进行成型并对制造出的成型物进行加热而对成型物中的煤进行干馏而制造出的物质。需要说明的是，以煤和铁矿石为主成分是指铁焦的原料主要为煤和铁矿石，使用含有70质量％以上的煤和铁矿石的原料来制造铁焦， 但通常使用含有80质量％以上的煤和铁矿石的原料。虽然发现了铁焦中的铁成分含有量越多而焦炭的反应性越高的效果，但由于发现了铁成分含有量从10质量％开始具有大的效果，在40质量％以上时效果饱和，因此优选 10 40质量％的铁成分含有量。本发明者们使用基于里斯特(Rist)操作线图(例如，参照非专利文献2)的热/ 物质平衡模型来预测铁焦使用时的高炉操作条件的变化，根据溶损量和装入到高炉内的铁焦使用量，来推定残留于滴下带的铁焦量。若由于铁焦比焦炉焦炭的反应性高因而比焦炉焦炭优先气化，则残留于滴下带的铁焦量由下述(8)式表示。
残留于滴下带的铁焦量=(装入到高炉内的铁焦中碳量-溶损碳量)... (8)在此，当装入到高炉内的铁焦中碳为溶损碳以下时，残留于滴下带的铁焦量作为0 来处理。作为这些物质收支计算的前提条件，铁焦中的铁成分为10、30、40质量％ (其余为焦炭成分)，焦炭中碳为87. 5质量％。另外，滴下带中的滴下带残留铁焦比率由下述(9)式表示。残留于滴下带的铁焦量/ (残留于滴下带的铁焦量+焦炉焦炭量)... (9)使用这些式子进行讨论的结果如表1 表3及图3 5所示。表1是铁焦中的铁成分为10质量％的例子，表2是铁焦中的铁成分为30质量％ 的例子，表3是铁焦中的铁成分为40质量％的例子。在表1中，基本情况为未使用铁焦时，情况1是使用铁焦但装入到高炉内的铁焦中的碳量比溶损碳量少的情况，情况2、3是装入到高炉内的铁焦中的碳量比溶损碳量多的情况。铁焦中的铁成分越高，铁焦的反应性越增加，热保存带温度降低效果也增大。因此，在相同的铁焦使用比率下，热保存带温度及来自铁焦的碳量也会根据含有铁成分而不同，这些不同会影响还原材料比、溶损碳。表1 3表明加入了这些现象的结果。图3是表示铁焦使用比率与还原材料比下降量之间的关系的图形。从图3可知，铁焦中的铁成分比率越高，或越提高铁焦使用比率，还原材料比越下降。例如，使用25质量％ 的铁成分为30质量％的铁焦时，期待还原材料比减少30kg/t-p，另外，若使用30质量％铁焦，则在铁成分含有量为10质量％的铁焦中，也能预计得到20kg/t-p以上的还原材料比减少效果。需要说明的是，如下述(10)式所示，铁焦使用比率(装入铁焦比率)是装入到高炉内、铁焦相对于铁焦与焦炉焦炭的总量的质量比率，作为铁焦，使用包括铁成分的铁焦整体的质量。铁焦(包括铁成分)/ {铁焦(包括铁成分)+焦炉焦炭}... (10)[表1]
权利要求
1.一种高炉操作方法，将矿石及包含铁焦和焦炉焦炭在内的焦炭向高炉装入，其中， 所述铁焦的使用比率为所述焦炭的2质量％以上且50质量％以下。
2.根据权利要求1所述的高炉操作方法，其中， 所述铁焦具有15mm以上且40mm以下的粒径。
3.根据权利要求2所述的高炉操作方法，其中， 所述铁焦具有20mm以上且35mm以下的粒径。
4.根据权利要求1所述的高炉操作方法，其中，所述铁焦的使用比率为所述焦炭的25质量％以上且50质量％以下。
5.根据权利要求3所述的高炉操作方法，其中，所述铁焦的使用比率为所述焦炭的30质量％以上且50质量％以下。
6.根据权利要求1所述的高炉操作方法，其中， 所述铁焦具有10质量％以上且40质量％以下的铁成分。
全文摘要
在高炉中使用铁焦时，通过使铁焦的使用量适当化，而提供一种稳定的操作。将矿石及包含铁焦和焦炉焦炭在内的焦炭向高炉装入。所述铁焦的使用比率为所述焦炭的2质量％以上且50质量％以下。铁焦使用比率优选为25质量％以上。所述铁焦优选具有15mm以上且40mm以下的粒径。所述铁焦优选具有10质量％以上且40质量％以下的铁成分。
文档编号C21B5/00GK102597275SQ201080048840
公开日2012年7月18日 申请日期2010年10月28日 优先权日2009年10月29日
发明者佐藤健, 佐藤秀明, 庵屋敷孝思, 藤本英和, 角广行 申请人:杰富意钢铁株式会社