專利名稱：高爐操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用對(duì)煤與鐵礦石的混合物進(jìn)行成型、干餾而制造出的鐵焦時(shí)的高爐操作方法。
背景技術(shù)：
為了使高爐的還原材料比下降，使高爐內(nèi)形成的熱保存帶溫度下降的方法是有效的(例如，參照非專利文獻(xiàn)1)。作為使熱保存帶溫度下降的方法，可列舉有下述(1)式所示的焦炭的氣化反應(yīng) (吸熱反應(yīng))的開始溫度的低溫化。C02+C — 2C0 ... (1)若焦炭的氣化反應(yīng)開始溫度下降，則該反應(yīng)產(chǎn)生的溫度區(qū)域擴(kuò)大，由此氣化反應(yīng)量增加。對(duì)煤與鐵礦石混合而成型的成型物進(jìn)行干餾所制造的鐵焦，由于還原的鐵礦石的催化劑效果，而能夠提高焦炭的反應(yīng)性，通過熱保存帶溫度的下降而能夠使還原材料比下降(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。鐵焦的制造方法例如假定為具有如下工序的工藝除了煤和鐵礦石之外添加數(shù)質(zhì)量％的粘合劑并進(jìn)行均質(zhì)化的工序；利用具有凹陷的雙輥式的成型器進(jìn)行加壓成型并制造煤球的工序；及將上述煤球在豎爐中進(jìn)行干餾的工序。這種情況下，鐵焦的形狀形成為適合于上述輥成型的具有圖2所示外形的形狀。另外，也假定使用煤與礦石粉的混合原料，以與當(dāng)前的焦?fàn)t焦炭同樣的方法進(jìn)行制造的方法，但通常的焦?fàn)t式焦炭爐由硅耐火磚構(gòu)成，因此在裝入鐵礦石時(shí)，鐵礦石與硅耐火磚的主成分即二氧化硅反應(yīng)，生成低熔點(diǎn)的鐵橄欖石而可能會(huì)導(dǎo)致硅耐火磚的損傷。這種情況下，鐵焦的粒子形狀為不定形，通過篩分而設(shè)定粒徑的范圍。另一方面，高爐內(nèi)的焦炭的氣化反應(yīng)除了上述⑴式之外，還有下述的(2) (5) 式的反應(yīng)。(2)式在風(fēng)口部與氧反應(yīng)的反應(yīng)，(3)式與!^eO的反應(yīng)，(4)式與爐身部的水蒸氣的反應(yīng)，(5)式與非鐵氧化物的反應(yīng)，(5)式中的M為Si、Mn、Ti、P等。在高爐操作中，下述O)式以外的氣化反應(yīng)的總計(jì)習(xí)慣性地稱為溶解損失碳量 (以下，稱為溶損量)，通過下述(6)式來計(jì)算。在風(fēng)口前端發(fā)生了氣化的碳量根據(jù)送風(fēng)中的氧量，通過下述( 式算出，爐頂氣體中的碳量根據(jù)爐頂氣體量和爐頂氣體中的CO及CO2 的濃度來算出。認(rèn)為，在使用了鐵焦時(shí)，雖然上述(1)式的反應(yīng)增加，但氧化鐵的氣體還原即下述(7)式被促進(jìn)，由此，下述(3)式的反應(yīng)大幅減少，結(jié)果是溶損量減少。另外，在溶損量中，下述(4)式的貢獻(xiàn)小，通常，溶損量被認(rèn)為是爐頂 熱粘結(jié)帶附近的焦炭的氣化量。C+l/202 = CO ... (2)FeO+C = Fe+C0 ... (3)
H20+C = H2+C0 — (4)M0n+C = M+C0n ...(5)溶損量=爐頂氣體中的碳量-在風(fēng)口前端發(fā)生了氣化的碳量…(6)Fe0+C0 = Fe+C02 ... (7)在使鐵焦使用量增加而實(shí)現(xiàn)熱保存帶溫度下降時(shí)，溶損量即爐頂 熱粘結(jié)帶附近的焦炭的氣化量減少，當(dāng)成為某條件以上時(shí)，預(yù)想鐵焦中碳量會(huì)高于溶損量。在熱粘結(jié)帶以下，所謂滴下帶中，由未通過爐頂 熱粘結(jié)帶附近的溶解損失反應(yīng)而氣化消失的焦炭構(gòu)成。 鐵焦比焦?fàn)t焦炭的反應(yīng)性高，即使假定比焦?fàn)t焦炭?jī)?yōu)先氣化，若裝入的鐵焦中碳量高于氣化量，則氣化未消失的鐵焦會(huì)殘留于滴下帶。需要說明的是，焦?fàn)t焦炭是指通過焦炭爐等對(duì)煤進(jìn)行干餾而制造的、通常裝入高爐而作為焦炭原料使用的焦炭。在鐵焦的粒徑比焦?fàn)t焦炭小時(shí)、強(qiáng)度低時(shí)，若滴下帶的鐵焦的存在過多，則爐下部的通氣/通液性可能會(huì)惡化，因此認(rèn)為鐵焦的使用量存在上限。在先技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開2006-28594號(hào)公報(bào)非專利文獻(xiàn)非專利文獻(xiàn)1 日本鋼鐵協(xié)會(huì)“鐵和鋼” 87，2001年，p. 357非專利文獻(xiàn)2 日本鋼鐵協(xié)會(huì)“鐵和鋼” 79，1993年，N618非專利文獻(xiàn)3 川崎制鐵技報(bào)，6 (1974)，p. 1
發(fā)明內(nèi)容
如上述那樣，認(rèn)為鐵焦的使用量存在上限。因此，本發(fā)明的目的在于解決此種現(xiàn)有技術(shù)的課題，在高爐中使用鐵焦時(shí)，通過使鐵焦的使用量的適當(dāng)化，而提供穩(wěn)定的操作。用于解決此種課題的本發(fā)明的特征如下所述。(1) 一種高爐操作方法，將礦石及包含鐵焦和焦?fàn)t焦炭在內(nèi)的焦炭向高爐裝入，其中，所述鐵焦的使用比率為所述焦炭的2質(zhì)量％以上且50質(zhì)量％以下。(2)根據(jù)(1)所述的高爐操作方法，所述鐵焦具有15mm以上且40mm以下的粒徑。(3)根據(jù)( 所述的高爐操作方法，所述鐵焦具有20mm以上且35mm以下的粒徑。(4)根據(jù)(1)所述的高爐操作方法，所述鐵焦的使用比率為所述焦炭原料的25質(zhì)量％以上且50質(zhì)量％以下。(5)根據(jù)(4)所述的高爐操作方法，所述鐵焦的使用比率為所述焦炭原料的30質(zhì)量％以上且50質(zhì)量％以下。(6)根據(jù)(1)所述的高爐操作方法，所述鐵焦具有10質(zhì)量％以上且40質(zhì)量％以下的鐵成分。另外，上述課題也可以通過以下的發(fā)明來解決。(7) 一種使用了鐵焦的高爐操作方法，其特征在于，進(jìn)行將鐵焦和焦?fàn)t焦炭作為焦炭原料從高爐的爐頂裝入的操作時(shí)，使所述鐵焦使用量為所述焦炭原料使用量的2質(zhì)量％ 以上且50質(zhì)量％以下。
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(8)根據(jù)(7)所述的使用了鐵焦的高爐操作方法，其特征在于，使鐵焦使用量為焦炭原料使用量的35質(zhì)量％以下。(9)根據(jù)(7)或(8)所述的使用了鐵焦的高爐操作方法，其特征在于，鐵焦的粒徑小于不與礦石混合而單獨(dú)向高爐裝入的焦?fàn)t焦炭的粒徑。需要說明的是，在本發(fā)明中，礦石是指從鐵礦石制造的燒結(jié)礦、塊狀的鐵礦石、球團(tuán)礦等的向高爐裝入的含鐵原料的一種或二種以上的混合物的總稱。作為向高爐內(nèi)層疊的礦石層，除了礦石以外，還有包含用于礦渣成分調(diào)整的石灰石等副原料的情況。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，在高爐操作中使用鐵焦作為焦炭原料的一部分時(shí)，通過進(jìn)行設(shè)定了鐵焦使用量上限的操作而能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定操作。


圖1是表示鐵焦使用比率與通氣阻力(相對(duì)壓力損失)的關(guān)系的圖形。圖2是表示鐵焦的形狀的示意圖。圖3是表示鐵焦使用比率和還原材料比下降量的關(guān)系的圖形。圖4是表示鐵焦中碳量與溶損碳量之差和鐵焦使用比率的關(guān)系的圖形。圖5是表示鐵焦使用比率和滴下帶殘留鐵焦比率的關(guān)系的圖形。圖6是通氣阻力測(cè)定裝置的簡(jiǎn)圖。圖7是表示焦?fàn)t焦炭與鐵焦的混合填充層的鐵焦使用比率和通氣阻力(相對(duì)壓力損失)的關(guān)系的圖形。圖8是表示礦石的粒度分布的圖形。圖9是表示礦石+鐵焦混合層的通氣阻力和鐵焦粒徑之間的關(guān)系的圖形。圖10是表示測(cè)定焦炭反應(yīng)量時(shí)的反應(yīng)試驗(yàn)條件的圖形。圖11是表示鐵焦使用比率和相對(duì)的碳反應(yīng)量的關(guān)系的圖形。圖12是表示鐵焦使用時(shí)的高爐內(nèi)的裝入物分布的簡(jiǎn)圖。
具體實(shí)施例方式鐵焦是對(duì)以煤和鐵礦石為主成分的原料進(jìn)行成型并對(duì)制造出的成型物進(jìn)行加熱而對(duì)成型物中的煤進(jìn)行干餾而制造出的物質(zhì)。需要說明的是，以煤和鐵礦石為主成分是指鐵焦的原料主要為煤和鐵礦石，使用含有70質(zhì)量％以上的煤和鐵礦石的原料來制造鐵焦， 但通常使用含有80質(zhì)量％以上的煤和鐵礦石的原料。雖然發(fā)現(xiàn)了鐵焦中的鐵成分含有量越多而焦炭的反應(yīng)性越高的效果，但由于發(fā)現(xiàn)了鐵成分含有量從10質(zhì)量％開始具有大的效果，在40質(zhì)量％以上時(shí)效果飽和，因此優(yōu)選 10 40質(zhì)量％的鐵成分含有量。本發(fā)明者們使用基于里斯特(Rist)操作線圖(例如，參照非專利文獻(xiàn)2)的熱/ 物質(zhì)平衡模型來預(yù)測(cè)鐵焦使用時(shí)的高爐操作條件的變化，根據(jù)溶損量和裝入到高爐內(nèi)的鐵焦使用量，來推定殘留于滴下帶的鐵焦量。若由于鐵焦比焦?fàn)t焦炭的反應(yīng)性高因而比焦?fàn)t焦炭?jī)?yōu)先氣化，則殘留于滴下帶的鐵焦量由下述(8)式表示。
殘留于滴下帶的鐵焦量=(裝入到高爐內(nèi)的鐵焦中碳量-溶損碳量)... (8)在此，當(dāng)裝入到高爐內(nèi)的鐵焦中碳為溶損碳以下時(shí)，殘留于滴下帶的鐵焦量作為0 來處理。作為這些物質(zhì)收支計(jì)算的前提條件，鐵焦中的鐵成分為10、30、40質(zhì)量％ (其余為焦炭成分)，焦炭中碳為87. 5質(zhì)量％。另外，滴下帶中的滴下帶殘留鐵焦比率由下述(9)式表示。殘留于滴下帶的鐵焦量/ (殘留于滴下帶的鐵焦量+焦?fàn)t焦炭量)... (9)使用這些式子進(jìn)行討論的結(jié)果如表1 表3及圖3 5所示。表1是鐵焦中的鐵成分為10質(zhì)量％的例子，表2是鐵焦中的鐵成分為30質(zhì)量％ 的例子，表3是鐵焦中的鐵成分為40質(zhì)量％的例子。在表1中，基本情況為未使用鐵焦時(shí)，情況1是使用鐵焦但裝入到高爐內(nèi)的鐵焦中的碳量比溶損碳量少的情況，情況2、3是裝入到高爐內(nèi)的鐵焦中的碳量比溶損碳量多的情況。鐵焦中的鐵成分越高，鐵焦的反應(yīng)性越增加，熱保存帶溫度降低效果也增大。因此，在相同的鐵焦使用比率下，熱保存帶溫度及來自鐵焦的碳量也會(huì)根據(jù)含有鐵成分而不同，這些不同會(huì)影響還原材料比、溶損碳。表1 3表明加入了這些現(xiàn)象的結(jié)果。圖3是表示鐵焦使用比率與還原材料比下降量之間的關(guān)系的圖形。從圖3可知，鐵焦中的鐵成分比率越高，或越提高鐵焦使用比率，還原材料比越下降。例如，使用25質(zhì)量％ 的鐵成分為30質(zhì)量％的鐵焦時(shí)，期待還原材料比減少30kg/t-p，另外，若使用30質(zhì)量％鐵焦，則在鐵成分含有量為10質(zhì)量％的鐵焦中，也能預(yù)計(jì)得到20kg/t-p以上的還原材料比減少效果。需要說明的是，如下述(10)式所示，鐵焦使用比率(裝入鐵焦比率)是裝入到高爐內(nèi)、鐵焦相對(duì)于鐵焦與焦?fàn)t焦炭的總量的質(zhì)量比率，作為鐵焦，使用包括鐵成分的鐵焦整體的質(zhì)量。鐵焦(包括鐵成分)/ {鐵焦(包括鐵成分)+焦?fàn)t焦炭}... (10)[表1]
權(quán)利要求
1.一種高爐操作方法，將礦石及包含鐵焦和焦?fàn)t焦炭在內(nèi)的焦炭向高爐裝入，其中， 所述鐵焦的使用比率為所述焦炭的2質(zhì)量％以上且50質(zhì)量％以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐操作方法，其中， 所述鐵焦具有15mm以上且40mm以下的粒徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高爐操作方法，其中， 所述鐵焦具有20mm以上且35mm以下的粒徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐操作方法，其中，所述鐵焦的使用比率為所述焦炭的25質(zhì)量％以上且50質(zhì)量％以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高爐操作方法，其中，所述鐵焦的使用比率為所述焦炭的30質(zhì)量％以上且50質(zhì)量％以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐操作方法，其中， 所述鐵焦具有10質(zhì)量％以上且40質(zhì)量％以下的鐵成分。
全文摘要
在高爐中使用鐵焦時(shí)，通過使鐵焦的使用量適當(dāng)化，而提供一種穩(wěn)定的操作。將礦石及包含鐵焦和焦?fàn)t焦炭在內(nèi)的焦炭向高爐裝入。所述鐵焦的使用比率為所述焦炭的2質(zhì)量％以上且50質(zhì)量％以下。鐵焦使用比率優(yōu)選為25質(zhì)量％以上。所述鐵焦優(yōu)選具有15mm以上且40mm以下的粒徑。所述鐵焦優(yōu)選具有10質(zhì)量％以上且40質(zhì)量％以下的鐵成分。
文檔編號(hào)C21B5/00GK102597275SQ201080048840
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2010年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月29日
發(fā)明者佐藤健, 佐藤秀明, 庵屋敷孝思, 藤本英和, 角廣行 申請(qǐng)人:杰富意鋼鐵株式會(huì)社