向高炉装入原料的方法
【专利摘要】根据本发明，能够提供向高炉装入原料的方法，该方法是将焦炭分级为块焦和小块焦并填充到炉顶料仓，进而，将矿石类原料分级为大粒径矿石类原料和小粒径矿石类原料并填充到炉顶料仓，然后，排出该块焦时同时运出该大粒径矿石类原料，排出该小块焦时同时运出该小粒径矿石类原料，从而即便混合大量焦炭时，也能够确保高炉内的通气性，实现高炉操作的稳定化和热效率的提高。
【专利说明】向高炉装入原料的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用旋转溜槽进行向炉内的原料装入的向高炉装入原料的方法。
【背景技术】
[0002] -般而言，将烧结矿、颗粒、块状矿石等矿石类原料和焦炭从炉顶层状地装入高 炉，从风口流过燃烧气体，得到铣铁。作为被装入的高炉装入原料的焦炭和矿石类原料从炉 顶向炉下部下降，引起矿石的还原和原料的升温。就矿石类原料层而言，因升温与来自上方 的荷重而导致在填埋矿石类原料间的空隙的同时缓缓变形，在高炉的轴部的下方通气阻力 非常大而形成气体几乎不流动的熔合层。
[0003] 以往，向高炉的原料装入是将矿石类原料和焦炭交替装入，在炉内矿石类原料层 和焦炭层交替成为层状。另外，在高炉内下部存在被称为熔合带的矿石软化熔合了的通气 阻力大的矿石类原料层和来自焦炭的通气阻力比较小的焦炭狭缝（cokes slit)。
[0004] 该熔合带的通气性对高炉整体的通气性造成很大影响，对高炉的生产率进行速度 控制。
[0005] 为了改善熔合带的通气阻力，已知在矿石类原料层中混合焦炭的方法是有效的， 为了得到适当的混合状态，报告了大量的研究。
[0006] 例如，专利文献1中，无料钟高炉中，向矿石料斗中下游侧的矿石料斗装入焦炭， 在输送机上在矿石上层叠焦炭并装入炉顶料仓，将矿石和焦炭介由旋转溜槽而装入高炉 内。
[0007] 另外，专利文献2中，在炉顶的料仓分别贮存矿石和焦炭，并同时混合装入焦炭和 矿石，从而同时进行焦炭的通常装入用批量、焦炭的中心装入用批量和混合装入用批量这3 种方式。
[0008] 此外，专利文献3中，为了防止高炉操作中的熔合带形状的不稳定化和中心部附 近的气体利用率的降低，实现安全操作和热效率的提高，高炉中的原料装入方法中，将全部 矿石和全部焦炭完全混合后装入炉内。
[0009] 专利文献
[0010] 专利文献1 :日本特开平3 - 211210号公报
[0011] 专利文献2 :日本特开2004 - 107794号公报
[0012] 专利文献3 :日本特公昭59 - 10402号公报
【发明内容】
[0013] 在此，上述专利文献3中记载的代表性焦炭的平均粒径约为40?50mm，矿石的平 均粒径约为15mm，两者的粒径有很大不同，因此仅单纯混合时，空隙率大幅降低，在炉内通 气性恶化，可能产生气体通风、原料下降差之类的问题。
[0014] 为了避免这些问题，考虑在炉轴心部形成仅有焦炭的层的方法。若采用该方法，则 在炉轴心部可确保由焦炭层形成的气体的通道，因此能够改善通气性。
[0015] 然而，混合大量焦炭时，除了小块焦，还混合大的块焦，因此矿石与焦炭的粒径差 逐渐变大。另外，可知如果混合粒径不同的粒子，则该混合层的空隙率进一步降低。因此， 混合大量焦炭时，虽然可改善熔合带的通气性，但高炉块状带的通气性可能恶化。
[0016] 本发明是鉴于上述现状而开发的，目的在于提供即便实施大量混合焦炭的操作 时，也能够确保高炉内的通气性，实现高炉操作的稳定化和热效率的提高的向高炉装入原 料的方法。
[0017] SP，本发明的要旨构成如下。
[0018] 1. -种向高炉装入原料的方法，使用配设于高炉的炉顶的至少3个炉顶料仓、配 设于该炉顶料仓的排出口而将从该炉顶料仓排出的原料混合并供给于旋转溜槽的集料斗、 以及该旋转溜槽，将烧结矿、颗粒、块状矿石等矿石类原料和焦炭的高炉装入原料向高炉内 装入时，
[0019] 将上述焦炭分级为块焦和小块焦并填充到炉顶料仓，进而，将上述矿石类原料分 级为大粒径矿石类原料和小粒径矿石类原料并填充到炉顶料仓，然后，排出该块焦时同时 运出该大粒径矿石类原料，排出该小块焦时同时运出该小粒径矿石类原料。
[0020] 2.根据上述1记载的向高炉装入原料的方法，其中，将上述小块焦的粒度范围设 为10?40mm，且将上述小粒径矿石类原料的粒度范围设为3?20mm。
[0021] 3.根据上述1或2记载的向高炉装入原料的方法，其中，将上述块焦的粒度范围设 为30?75mm，且将上述大粒径矿石类原料的粒度范围设为10?50mm。
[0022] 4.根据上述1?3中任一项记载的向高炉装入原料的方法，其中，将上述大粒径矿 石类原料和上述小粒径矿石类原料分级时，使该大粒径矿石类原料与该小粒径矿石类原料 的质量比率与在上述块焦中向矿石类原料的混合进行供给的块焦与上述小块焦的质量比 率一致。
[0023] 5.根据上述1?4中任一项记载的向高炉装入原料的方法，其中，以矿石调和平均 粒径/焦炭调和平均粒径的比计，使上述小块焦与上述小粒径矿石的调和平均粒径之比、 以及上述块焦与上述大粒径矿石的调和平均粒径之比均为〇. 1以上。
[0024] 根据本发明，向高炉内装入矿石类原料和焦炭时，排出块焦时同时运出大粒径矿 石类原料，排出小块焦时同时运出小粒径矿石类原料，因此炉下部的通气性明显提高，矿石 的还原速度大幅提高，即便实施大量混合焦炭的操作的状况下，也能够进行稳定的高炉操 作。
【专利附图】
【附图说明】
[0025] 图1是表示本发明的向高炉装入原料的方法的一个实施方式的示意图。
[0026] 图2是表示填充层压力损失评价装置的概略构成图。
[0027] 图3 (a)是表示矿石分级前的块焦的粒径分布的图，图3 (b)是表示矿石分级前的 小块焦的粒径分布的图。
[0028] 图4(a)是表示大粒径矿石和块焦的粒径分布的图，图4(b)是表示小粒径矿石和 小块焦的粒径分布的图。
[0029] 图5(a)是表示图3(a)和图4(a)的粒度分布的压力损失的图，图5(b)是表示图 3(b)和图4(b)的粒度分布的压力损失的图。
[0030] 图6是表示使用Ergun式评价空隙率对填充层的压力损失给予的影响的结果的 图。
[0031] 图7是表示以几何方式计算大粒径粒子的比例和空隙率的降低的结果图。
【具体实施方式】
[0032] 以下，基于附图对本发明的代表性的一个实施方式进行说明。
[0033] 基于图1对在高炉内装入矿石类原料和焦炭的具体装入要领进行说明。
[0034] 以下说明中，在炉顶料仓12a贮存块焦，另外，在炉顶料仓12b贮存大粒径矿石类 原料，此外，在炉顶料仓12c贮存将小块焦和小粒径矿石类原料预先混合而成的原料。
[0035] 应予说明，图中，10为高炉，12a?12c为炉顶料仓，13为流量调整阀门，14为集料 斗，15为无料钟式装入装置，16为旋转溜槽。另外，0为旋转溜槽相对于垂直方向的角度。 另外，对于本发明中使用的焦炭没有特别限定，只要是公知的高炉用焦炭就没有问题。另一 方面，矿石类原料只要是烧结矿、颗粒、块状矿石等作为高炉用矿石而常用的矿石类原料， 就没有特别限定。
[0036] 作为来自炉顶料仓的原料的装入顺序，首先，使旋转溜槽16的原料装入目的地为 高炉的炉壁内周部，从装入块焦的炉顶料仓12a仅装入焦炭，从而能够根据需要在高炉的 中心部形成中心焦炭层，另外，在炉壁内周部形成周边焦炭层。
[0037] 即，在旋转溜槽16的原料装入目的地朝向高炉的中心部或者炉壁部的状态下，关 闭炉顶料仓12b和12c的流量调整阀门13,打开仅炉顶料仓12a的流量调整阀门13,仅将 被贮存于该炉顶料仓12a的块焦供给到旋转溜槽16,由此能够在高炉的中心部形成中心焦 炭层，另外，在炉壁内周部形成周边焦炭层。
[0038] 如上所述，将上述焦炭分级为块焦和小块焦并填充到炉顶料仓，进而，将上述矿石 类原料分级为大粒径矿石类原料和小粒径矿石类原料，分别填充到炉顶料仓。而且，本发明 中，排出该块焦时同时运出该大粒径矿石类原料，该小块焦与该小粒径矿石类原料同时排 出。
[0039] S卩，从炉顶料仓12a排出块焦时从炉顶料仓12b同时运出大粒径矿石类原料，进 而，通过适当地从炉顶料仓12c排出将小块焦和小粒径矿石类原料预先混合而成的原料， 从而能够在高炉块状带形成通气阻力低的良好的混合层。
[0040] 如上所述，混合大量焦炭时，除了小块焦，还混合块焦，因此矿石与焦炭的粒径差 变大，产生该混合层的空隙率的降低，因此虽然熔合带的通气性得到改善，但高炉块状带的 通气性恶化。
[0041] 因此，如上所述，本发明中通过同时运出块焦和大粒径矿石类原料，另一方面，在 排出小块焦时同时排出小粒径矿石类原料，从而可消除高炉块状带的空隙率的降低，即便 混合大量焦炭时，也能够确保高炉内的通气性。
[0042] 这里，将块焦和大粒径矿石类原料的混合层称为混合层L，将小块焦和小粒径矿石 类原料的混合层称为混合层S，本发明中，根据实际制造时的原料的分配，即便使混合层L 与混合层S交替地层叠，即便层叠多层混合层L并在其上层叠一层混合层S，即便相反地层 叠多层混合层S并在其上层叠一层混合层L，即便在其间的任意层间仅形成焦炭的层，也都 能够得到本发明的效果。应予说明，如上所述的中心焦炭层、周边焦炭层可以一并形成。
[0043] 接着，对上述混合层L和混合层S的效果基于确认其效果的试验进行说明。
[0044] 上述试验中，使用图2所示的填充层压力损失评价装置，测定分级前后的矿石焦 炭填充层的压力损失。
[0045] 这里，图3(a)中示出矿石分级前的块焦的粒径分布，图3(b)中示出矿石分级前的 小块焦的粒径分布。另外，图4(a)中示出大粒径矿石和块焦的粒径分布，图4(b)中示出小 粒径矿石和小块焦的粒径分布。
[0046] 分别比较图3(a)与图4(a)以及图3(b)与图4(b)时，可知混合大粒径矿石和块 焦时，进而混合小粒径矿石和小块焦时的粒径分布宽度分别降低。
[0047] 根据以上结果，能够期待能够控制由与粒径宽度的波动扩大伴随的空隙率的降低 导致的填充层压力损失。
[0048] 接着，将具有图3 (a)、图3 (b)、图4 (a)和图4 (b)的粒度分布的试料填充到上述图 2所示的填充层压力损失测定装置中，分别测定压力损失，将其结果示于图5 (a)和图5 (b)。 应予说明，以矿石的质量为1900g、焦炭的质量为170g进行混合，分别装入到圆筒容器并进 行试验。
[0049] 根据图5(a)和图5(b)所示的结果，与图3(a)和图3(b)的粒度分布时比较，确认 在图4(a)和图4(b)的粒度分布时，填充层压力损失分别降低。因此，可知矿石和焦炭的混 合层为大粒径矿石和块焦、即混合层L时，以及为小粒径矿石和小块焦、即混合层S时，都能 够减少填充层压力损失。
[0050] 总结以上的试验结果和另外实施的与矿石类原料等的粒径相关的各种试验的结 果，得到以下结论。
[0051] 首先，作为小块焦的粒度范围，优选为10?40mm。另一方面，块焦的粒度范围优 选为30?75mm。这是因为如果超出上述粒度范围，则填充层压力损失的减少效果都减弱。 应予说明，如上所述，粒度范围可以有重复部分。
[0052] 另外，作为小粒径矿石类原料的粒度范围，优选为3?20mm，大粒径矿石类原料的 粒度范围优选为10?50mm。这是因为如果超出上述粒度范围，则这时填充层压力损失的减 少效果也都减弱。应予说明，如上所述，矿石类原料的粒度范围也可以有重复部分。
[0053] 此外，本发明中，判明将大粒径矿石类原料和小粒径矿石类原料分级时，如果使作 为大粒径矿石类原料和小粒径矿石类原料的分级点的其质量比率，即，（大粒径矿石类原料 的质量/小粒径矿石类原料的质量）X 100与装入到高炉的块焦中向矿石类原料的混合进 行供给的块焦与小块焦的质量比率，即，（向矿石类原料的混合中供给的块焦的质量/小块 焦的质量）X 100 -致，则可得到更良好的通气性。应予说明，本发明中，所谓一致，优选完 全一致，但是5%左右的误差也完全没有问题。
[0054] 而且，发明人等使用以下所示的Ergun式（式1)评价空隙率对填充层的压力损失 给予的影响。
【权利要求】
1. 一种向高炉装入原料的方法，使用配设于高炉的炉顶的至少3个炉顶料仓、配设于 该炉顶料仓的排出口而将从该炉顶料仓排出的原料混合并供给到旋转溜槽的集料斗、以及 该旋转溜槽，将烧结矿、颗粒、块状矿石等矿石类原料和焦炭的高炉装入原料向高炉内装入 时， 将所述焦炭分级为块焦和小块焦并填充到炉顶料仓，进而，将所述矿石类原料分级为 大粒径矿石类原料和小粒径矿石类原料并填充到炉顶料仓，然后，排出该块焦时同时运出 该大粒径矿石类原料，排出该小块焦时同时运出该小粒径矿石类原料。
2. 根据权利要求1所述的向高炉装入原料的方法，其中，将所述小块焦的粒度范围设 为10?40mm，且将所述小粒径矿石类原料的粒度范围设为3?20mm。
3. 根据权利要求1或2所述的向高炉装入原料的方法，其中，将所述块焦的粒度范围设 为30?75mm，且将所述大粒径矿石类原料的粒度范围设为10?50mm。
4. 根据权利要求1?3中任一项所述的向高炉装入原料的方法，其中，将所述大粒径矿 石类原料和所述小粒径矿石类原料分级时，使该大粒径矿石类原料与该小粒径矿石类原料 的质量比率与在所述块焦中向矿石类原料的混合进行供给的块焦与所述小块焦的质量比 率一致。
5. 根据权利要求1?4中任一项所述的向高炉装入原料的方法，其中，以矿石调和平均 粒径/焦炭调和平均粒径的比计，使所述小块焦与所述小粒径矿石的调和平均粒径之比、 以及所述块焦与所述大粒径矿石的调和平均粒径之比均为〇. 1以上。
【文档编号】C21B7/18GK104302785SQ201380025108
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2013年5月16日 优先权日:2012年5月17日
【发明者】市川和平, 石井纯, 广泽寿幸, 渡壁史朗 申请人:杰富意钢铁株式会社