向高爐裝入原料的方法技術

一種向高爐裝入原料的方法，其利用旋轉溜槽將礦石類原料和焦炭這樣的高爐裝入原料裝入高爐內，該方法不將裝入高爐內的焦炭與礦石類原料混合，而是以焦炭層和礦石層的形式將該高爐裝入原料裝入高爐內，或者將裝入高爐內的焦炭的一部分與礦石類原料混合，以焦炭層和焦炭與礦石類原料的混合層的形式將該高爐裝入原料裝入高爐內，每批裝料裝入爐內的焦炭層到達高爐爐腹部時，適當地控制該高爐爐腹部的焦炭層的最小層厚與焦炭的算術平均粒徑之比，同時將該高爐爐腹部的焦炭層的平均層厚控制為190mm以下，由此可同時實現穩定的高爐操作、和礦石層的薄層化引起的還原效率的提高。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及向高爐裝入原料的方法。
技術介紹
近年來，從防止地球溫室化的方面出發，要求削減CO2。特別是在鋼鐵產業中，CO2排放量的約70％來自高爐，因而要求降低高爐中的CO2排放量。對高爐而言，一般將燒結礦、顆粒、塊狀礦石等礦石類原料和焦炭從爐頂交替地以層狀裝入，由風口流通燃燒氣體而得到生鐵。所裝入的作為高爐裝入原料的焦炭和礦石類原料從爐頂向高爐爐腹部下降，從而產生礦石的還原和原料的升溫。并且，對于礦石類原料層而言，由于升溫和來自上方的負荷，在填埋礦石類原料間的空隙的同時緩慢地發生變形，在高爐爐腹部形成通氣阻力非常大、氣體幾乎不流動的所謂熔融層。此處，高爐中的CO2削減可以通過削減在高爐中使用的還原材(焦炭、微粉炭、天然氣等)而實現，但該情況下，提高礦石層的還原效率很重要。作為這樣的提高礦石層的還原效率的方法，例如，如非專利文獻1所示，已知降低礦石層的層厚、減少未還原的礦石。另一方面，在降低礦石層的層厚的情況下，焦炭層的層厚也同時減少。但是，若焦炭層的層厚減少，則在礦石發生軟化熔融的熔融帶中，通氣阻力上升。此處，熔融帶的通氣阻力會對高爐整體的通氣性產生較大影響，經驗上可知，若該熔融帶的通氣阻力上升，則會妨礙高爐的穩定操作。因此，為了防止高爐內、特別是熔融帶的通氣阻力的上升，實現高爐的穩定操作，對于焦炭層的下限層厚也在進行各種研究。例如，非專利文獻2中示出使焦炭層的下限層厚以高爐爐腹部的平均值計為190mm左右，并且示出，若層厚為該值以下，則熔融帶的通氣阻力上升，高爐的穩定操作被妨礙。另外，專利文獻1中公開了一種高爐裝入物分布控制方法，其按照高爐爐口部的每1層焦炭層的平均層厚為60cm(600mm)以上的方式對焦炭裝入量進行調整，從而避免焦炭層的局部薄層化。需要說明的是，在裝入原料的高爐爐口部和形成熔融帶的高爐爐腹部，內徑是不同的，因此，高爐爐口部的焦炭層的層厚一般為高爐爐腹部的焦炭層的層厚的2.2倍左右。此外，專利文獻2中公開了一種高爐操作法，其中，為了防止熔融帶中的通氣阻力上升，使高爐爐腹部的焦炭層厚為250mm以上。如上所述，為了進行穩定的高爐操作，認為需要使高爐爐腹部的平均焦炭層厚為一定以上，在實際的高爐操作中，現狀也是將高爐爐腹部的平均焦炭層厚至少確保為190mm左右，視條件不同而有時確保為250mm以上，從而進行焦炭的裝入。另外還已知，為了改善熔融帶的通氣阻力，向礦石類原料層中混合焦炭是有效的，為了獲得適當的混合狀態而報道了許多研究。例如，在專利文獻3中，在無料鐘高爐中，向礦石料斗中的下游側的礦石料斗裝入焦炭，在輸送機上向礦石上層積焦炭，將它們裝入爐頂料倉，從而將礦石和焦炭經由旋轉溜槽裝入高爐內。另外，在專利文獻4中，將礦石和焦炭分別貯存于爐頂的料倉，從而同時混合裝入焦炭和礦石，由此同時進行焦炭的通常裝入用批次(batch)、焦炭的中心裝入用批次以及混合裝入用批次這3個支路。此外，在專利文獻5中，為了防止高爐操作中的熔融帶形狀的不穩定和中心部附近的氣體利用率的降低，實現安全操作和熱效率的提高，在高爐的原料裝入方法中，將全部礦石和全部焦炭完全混合后裝入爐內。另外，在專利文獻6中，作為享有混合焦炭所產生的反應性提高效果的手段，公開了下述技術：通過將高反應焦炭、和根據JIS M 8713測定的還原率即所謂JIS還原率低的礦石進行混合，由此使低反應性礦石高效率地進行反應，提高高爐的反應性。如此，報道了許多向礦石層中混合焦炭的技術。然而現狀是，即便是向礦石層中混合焦炭的情況下，為了確保熔融帶的通氣阻力而需要的焦炭層的層厚也未必明確。現有技術文獻專利文獻專利文獻1：日本特開平7-18310號公報專利文獻2：日本特開平6-136414號公報專利文獻3：日本特開平3-211210號公報專利文獻4：日本特開2004-107794號公報專利文獻5：日本特開昭55-079810號公報專利文獻6：日本特開昭64-036710號公報專利文獻7：日本特愿2013-264319號說明書專利文獻8：日本特開平8-189926號公報非專利文獻非專利文獻1：材料とプロセス(材料與工藝)63卷894頁(2000年)非專利文獻2：鉄と鋼(鐵與鋼)87卷5號342-349頁(2001年)非專利文獻3：鉄と鋼(鐵與鋼)79卷8號927-933頁(1993年)
技術實現思路
專利技術要解決的課題然而，在實際操作時對上述高爐爐腹部的熔融帶的通氣阻力進行測定是極其困難的，為了對此進行評價，在模擬了高爐熔融帶的裝置中需要精確地再現高爐內的氣體流動。此處，高爐熔融帶由因發生軟化收縮而通氣阻力非常大的礦石熔融層、和不發生軟化收縮而通氣阻力小的焦炭層這兩層構成。因此，在熔融帶流動的氣體在焦炭層橫向流動。因此，為了模擬高爐熔融帶中的氣體流動，需要再現橫向的氣體流動。為了實現該氣體流動，專利技術人首先在專利文獻7中公開了“一種模擬了高爐熔融帶的反應裝置，其結構為：并列配置試樣加熱爐和氣體加熱爐，該試樣加熱爐在內部具有能夠填充鐵礦石和/或燒結礦以及焦炭的試樣填充容器，該反應裝置使在該氣體加熱爐中被加熱的氣體相對于該試樣填充容器內的試樣填充層從橫向水平地流通。”。該模擬了高爐熔融帶的反應裝置的結構為：相對于試樣填充層從水平方向流通氣體，同時，相對于礦石在鉛直方向施加負荷。并且，通過為這樣的結構，能夠以良好的精度再現現有的模擬了高爐熔融帶的裝置(例如專利文獻8或非專利文獻3)無法再現的、高爐熔融帶中的橫向的氣體流動，即熔融帶附近的氣體流動，由此，能夠對根據實際設備的高爐熔融帶的通氣阻力進行測定。本專利技術的目的在于，有效利用上述反應裝置，對以往未能闡明的高爐爐腹部的熔融帶的氣體通氣性主導因素(ガス通気性支配因子)進行闡明，并進行最佳的層結構設計，由此提供一種能夠同時實現穩定的高爐操作和礦石層的薄層化引起的還原效率的提高的向高爐裝入原料的方法。用于解決課題的方案專利技術人為了達到上述目的，關于使用專利文獻7中公開的模擬了高爐熔融帶的反應裝置、不將焦炭和礦石類原料混合而將高爐裝入原料裝入高爐內的情況，對焦炭層和礦石層的層厚進行各種變化，對熔融帶附近的氣體流動、進而該熔融帶的通氣阻力進行了反復深入的研究。另外，關于將焦炭的一部分與礦石類原料混合而將高爐裝入原料裝入高爐內的情況，也對焦炭層和焦炭與礦石類原料的混合層(下文中也稱為混合層)的層厚進行各種變化，對熔融帶附近的氣體流動、進而該熔融帶的通氣阻力進行了反復深入的研究。結果發現，即便在小于以往被認為是下限的焦炭層的平均層厚的情況下，若調整焦炭層的最小層厚與焦炭的算術平均粒徑之比，確保最低限的層厚，則也可確保熔融帶中的氣體的通氣性，能夠進行高爐的穩定操作。另外發現，通過如上所述降低焦炭層的層厚，礦石層、混合層也被薄層化，其結果，還能夠同時實現還原效率的提高。此外發現，將焦炭的一部分以與礦石類原料的混合層的形式裝入時的熔融帶的氣體通氣性還受到混合層中的焦炭混合比、以及焦炭層的層厚的影響，通過對這些關系進行適當地控制，能夠同時實現更穩定的高爐操作和焦炭量的降低。本專利技術是基于上述技術思想、進而加以研究而完成的。即，本專利技術的要點構成如下。1.一種向高爐裝入原料的方法，其為利用旋轉溜槽將礦石類原料和焦炭這樣的高爐裝入原料裝入高本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種向高爐裝入原料的方法，其為利用旋轉溜槽將礦石類原料和焦炭這樣的高爐裝入原料裝入高爐內的向高爐裝入原料的方法，其中，不將裝入高爐內的焦炭與礦石類原料混合，而是以焦炭層和礦石層的形式將該高爐裝入原料裝入高爐內，或者將裝入高爐內的焦炭的一部分與礦石類原料混合，以焦炭層和焦炭與礦石類原料的混合層的形式將該高爐裝入原料裝入高爐內，每批裝料裝入爐內的焦炭層到達高爐爐腹部時，將該高爐爐腹部的焦炭層的最小層厚與焦炭的算術平均粒徑之比控制為下述式(1)或(2)所示的范圍，同時將該高爐爐腹部的焦炭層的平均層厚控制為190mm以下，在不將焦炭與礦石類原料混合而將高爐裝入原料裝入高爐內的情況下，Lcmin/Dc≥2????????(1)在將焦炭的一部分與礦石類原料混合而將高爐裝入原料裝入高爐內的情況下，Lcmin/Dc≥?0.0063Cmix+2?????(2)此處，Cmix為混合層中的焦炭混合比，單位為kg/t；Lcmin為每批裝料裝入爐內的焦炭層在高爐爐腹部的最小層厚，單位為mm；Dc為焦炭的算術平均粒徑，單位為mm。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.03.28 JP 2014-070372;2014.06.06 JP 2014-118011.一種向高爐裝入原料的方法，其為利用旋轉溜槽將礦石類原料和焦炭這樣的高爐裝入原料裝入高爐內的向高爐裝入原料的方法，其中，不將裝入高爐內的焦炭與礦石類原料混合，而是以焦炭層和礦石層的形式將該高爐裝入原料裝入高爐內，或者將裝入高爐內的焦炭的一部分與礦石類原料混合，以焦炭層和焦炭與礦石類原料的混合層的形式將該高爐裝入原料裝入高爐內，每批裝料裝入爐內的焦炭層到達高爐爐腹部時，將該高爐爐腹部的焦炭層的最小層厚與焦炭的算術平均粒徑之比控制為下述式(1)或(2)所示的范圍，同時將該高爐爐腹部的焦炭層的平均層厚控制為190mm以下，在不將焦炭與礦石類原料混合而將高爐裝入原料裝入高爐內的情況下，Lcmin/Dc≥2 (1)在將焦炭的一...

【專利技術屬性】
技術研發人員：市川和平，廣澤壽幸，渡壁史朗，
申請(專利權)人：杰富意鋼鐵株式會社，
類型：發明
國別省市：日本;JP