BR112018068563B1

BR112018068563B1 - Método para carregar matérias-primas em alto forno

Info

Publication number: BR112018068563B1
Application number: BR112018068563-1A
Authority: BR
Inventors: Kazuhira Ichikawa; Yusuke Kashihara; Nobuyuki Oyama; Kazuro TSUDA; Naoshi Yamahira; Kunihiko Ishii
Original assignee: Jfe Steel Corporation
Priority date: 2016-03-16
Filing date: 2017-03-14
Publication date: 2022-05-31
Also published as: BR112018068563A2; KR102182443B1; JPWO2017159641A1; CN109072318B; JP6354074B2; WO2017159641A1; CN109072318A; KR20180112829A

Abstract

Em uma operação em um alto forno realizada formando-se camadas de minério misturado com coque e camadas de coque em um alto forno, a invenção garante uma permeabilidade a ar no alto forno controlando-se adequadamente a quantidade de coque misturado nas camadas de minério misturado com coque de acordo com a quantidade contida de coque em pó em coque que forma as camadas de coque.Esse método carrega matérias-primas em um alto forno para formar um laminado de camadas de minério misturado com coque e camadas de coque compreende: medir proporção de grãos de coque que têm um comprimento de eixo geométrico secundário, menor ou igual a um dado comprimento de eixo geométrico secundário na faixa de 5 a 35 mm em coque para formar as camadas de coque, usando-se um sensor de medição de tamanho de grão disposto acima de uma peça de um aparelho de transporte para transportar o coque; ajustar quantidade de coque a ser misturado em uma mistura de matéria-prima menos do que a quantidade de coque a ser misturado sob uma condição de referência, com base na proporção medida, em que a é definida como uma condição em que o coque para (...).

Description

CAMPO TÉCNICO

[0001] A presente invenção refere-se a um método para carregar matérias-primas em um alto forno e, em detalhes, refere-se a um método para carregar matérias-primas em um alto forno em que, na operação de um alto forno em que as camadas de minério misturado com coque e camadas de coque são alternadamente formadas no alto forno, uma permeabilidade a gás satisfatória no alto forno é alcançada controlando-se adequadamente a taxa de coque misturado na camada de minério misturado com coque de acordo com as propriedades do coque para formar as camadas de coque.

TÉCNICA ANTECEDENTE

[0002] Hoje em dia, existe uma demanda para diminuir a emissão de CO2 a partir do ponto de vista da prevenção do aquecimento global. Na indústria siderúrgica, uma vez que cerca de 70% em massa da emissão de CO2 é devido à emissão a partir de um alto forno no qual o ferro-gusa é produzido, há uma demanda para diminuir a emissão de CO2 a partir de um alto forno. É possível diminuir a emissão a partir de CO2 de um alto forno diminuindo-se a quantidade de agentes redutores (como coque, carvão fino pulverizado e gás natural) usados em um alto forno. Aqui, em um alto forno, geralmente, visto que o minério de ferro (também chamado simplesmente de "minério"), que é uma matéria-prima, e o coque, que é um agente redutor, são carregados através do topo de forno de modo que que esses materiais sejam colocados em camadas alternadas, camadas de minério e camadas de coque são formadas no alto forno.

[0003] Por outro lado, no caso em que a quantidade de agentes redutores, especialmente coque, é diminuída, uma vez que há uma diminuição na quantidade de coque que forma a passagem de gás em um alto forno, há um aumento na queda de pressão de gás no alto forno. Em um alto forno comumente usado, quando a temperatura de minério de ferro que foi carregado pelo topo de forno atinge uma temperatura na qual o minério de ferro começa a amolecer, a camada de minério se deforma sob o peso de matérias-primas existentes na mesma enquanto preenche os vazios. Portanto, na parte inferior do alto forno, a queda de pressão do gás da camada de minério é muito alta, e uma camada (denominada "zona coesiva"), na qual ocorre a coesão do minério e o gás flui com dificuldade, é formada. A influência da permeabilidade a gás de tal zona coesiva sobre a permeabilidade a gás de todo o alto forno é tão grande que controla a produtividade do alto forno.

[0004] Exemplos conhecidos de um método eficaz para melhorar a permeabilidade a gás de uma zona coesiva incluem um em que, carregando-se alternadamente, em um alto forno, uma matéria-prima (denominada "matéria-prima misturada"), que é preparada misturando- se minério e coque, com um diâmetro de partícula relativamente pequeno, e coque, com um diâmetro de partícula relativamente grande, camadas de minério misturado com coque, que são formadas por uma matéria-prima misturada e camadas de coque, que são formadas de coque que tem um diâmetro de partícula relativamente grande, são formadas de modo alternado. Ou seja, sabe-se que o coque misturado em camadas de minério é eficaz, e muitas técnicas para a formação de camadas de minério misturado com coque foram propostas.

[0005] Por exemplo, a Literatura de Patente 1 propõe uma técnica na qual, em um alto forno sem cone, o coque é carregado em uma tremonha no lado a jusante entre tremonhas de minério, de modo a empilhar coque em cima de minério em um transportador, sendo que o minério e o coque são, então, carregados em um depósito de topo de forno, e o minério e o coque são carregados no alto forno através de uma calha giratória.

[0006] A Literatura de Patente 2 propõe uma técnica em que, em um alto forno sem cone, quando o coque ou minério que foi retido em diversos depósitos de topo de forno é carregado radialmente a partir do centro do forno em direção à parede do forno, o coque e o minério são carregados simultaneamente carregando-se o coque que foi retido em um dos depósitos de topo de forno e começando-se a carregar o minério que foi retido em outro depósito de topo de forno quando a quantidade de coque carregada atinge uma quantidade predeterminada de 5% em massa a 50% em massa da quantidade de coque a ser carregada em um lote. A Literatura de Patente 2 descreve que, com isso, é possível realizar simultaneamente 3 processos descontínuos, ou seja, um para o carregamento comum de coque, um para o carregamento central de coque e um para o carregamento de uma mistura.

[0007] A Literatura de Patente 3 propõe uma técnica para carregar matérias-primas em que o minério e o coque são carregados em um alto forno depois que todo o minério e o coque tenham sido completamente misturados para evitar a desestabilização de um formato de zona coesiva e uma diminuição na utilização de gás nas proximidades da parte central de um alto forno em uma operação de alto forno com a finalidade de operação estável e um aumento na eficiência térmica.

[0008] Além disso, a Literatura de Patente 4 propõe uma técnica para utilizar o efeito de coque misturado que aumenta a reatividade, cuja reatividade em um alto forno é aumentada permitindo-se que o minério de baixa reatividade reaja com alta eficiência como resultado de a mistura de coque e minério altamente reativos ter baixa redutividade de acordo com o JIS.

[0009] Por outro lado, visto que a quantidade de coque carregada em alto forno (também denominada de "taxa de coque") é quase constante, há uma diminuição relativa na espessura de uma camada de coque no caso em que o coque é misturado em minério. É empiricamente conhecido que, quando há uma diminuição na espessura de uma camada de coque em um alto forno, há um aumento na queda de pressão de gás em uma zona coesiva, na qual o minério amolece e se funde, o que resulta em uma diminuição na estabilidade operacional.

[0010] Algumas propostas são feitas para evitar um aumento na queda de pressão de gás devido a tal diminuição na espessura de uma camada de coque. Por exemplo, a Literatura de Patente 5 propõe uma técnica para prevenir uma diminuição local na espessura de uma camada de coque na qual uma região através da qual o coque é carregado é ajustada para ser de 40% ou mais de um gargalo do forno a partir de uma parede do forno na direção radial do mesmo, e a espessura média de uma camada de coque no gargalo do forno é de 60 cm ou mais. Além disso, a Literatura de Patente 6 propõe uma técnica na qual a quantidade de coque carregada através de um topo de forno é controlada de modo que a espessura média de uma camada de coque em um bojo de forno seja de 250 mm ou mais.

[0011] Já que a Literatura de Patente 5 e a Literatura de Patente 6 referem-se a condições de operação no caso em que uma grande quantidade de coque não é misturada no minério, e uma vez que há um aumento na permeabilidade a gás de uma camada de minério misturado com coque (camada de minério), no caso em que uma grande quantidade de coque é misturada no minério, considera-se que é possível relaxar a limitação no limite inferior da espessura de uma camada de coque.

LISTA DE CITAÇÕES LITERATURA DE PATENTES

[0012] PTL 1: Pedido de Patente Publicada sob N° JP 3-211210, ainda não submetida a exame

[0013] PTL 2: Pedido de Patente Publicada sob N° JP 2004 107794, ainda não submetida a exame

[0014] PTL 3: Pedido de Patente Publicada sob N° JP 53-152800, ainda não submetida a exame

[0015] PTL 4: Pedido de Patente Publicada sob N° JP 64-36710, ainda não submetida a exame

[0016] PTL 5: Pedido de Patente Publicada sob N° JP 7-18310, ainda não submetida a exame

[0017] PTL 6: Pedido de Patente Publicada sob N° JP 11-506393, ainda não submetida a exame

SUMÁRIO DA INVENÇÃO PROBLEMA TÉCNICO

[0018] Aqui, embora o coque para a formação de camadas de coque seja usado depois de ter sido selecionado usando-se uma peneira que possui uma malha de peneira predeterminada, todo o coque (doravante, também citado como "coque fino") que tiver um diâmetro de partícula igual ou menor que a malha de peneira nem sempre passa pela peneira. Portanto, há uma variação nas propriedades do coque para a formação de uma camada de coque na operação normal de um alto forno, e há uma variação no teor de coque fino na camada de coque dependendo das propriedades do coque.

[0019] Visto que há uma diminuição na permeabilidade a gás quando há um aumento no teor de coque fino em uma camada de coque, é necessário, neste caso, alcançar uma permeabilidade a gás satisfatória de uma camada de coque, ou seja, permeabilidade a gás satisfatória de um alto forno, aumentando-se a espessura da camada de coque. No entanto, quando a espessura de uma camada de coque é aumentada, é necessário diminuir a taxa de coque misturado em uma matéria-prima misturada. Isso porque, quando a taxa de coque misturado em uma matéria-prima misturada não é diminuída, ocorre um aumento não apenas na quantidade de emissão de CO2, mas também nos custos de fabricação devido a uma quantidade excessiva de agente redutor.

[0020] Ou seja, para operar de forma estável um alto forno, é necessário detectar o teor de coque fino em coque para formar antecipadamente camadas de coque, e controlar não apenas a espessura da camada de coque, mas também a taxa de coque misturado em uma matéria-prima misturada de acordo com o teor detectado de coque fino. Entretanto, nenhuma consideração é dada a esse ponto de vista na Literatura de Patente 1 até a Literatura de Patente 6 descritas acima.

[0021] A presente invenção foi concluída em vista da situação descrita acima, e um objetivo da presente invenção é proporcionar um método para carregar matérias-primas em um alto forno no qual camadas de minério misturado com coque e camadas de coque são formadas de modo alternado, e com o qual é possível alcançar permeabilidade a gás satisfatória no alto forno controlando-se adequadamente não apenas a espessura das camadas de coque, mas também a taxa de coque misturado nas camadas de minério misturado com coque de acordo com o teor de coque fino em coque para formar as camadas de coque.

SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA

[0022] A matéria da presente invenção para resolver os problemas descritos acima é como segue.

[0023] [1] Um método para carregar matérias-primas em um alto forno, sendo que o método inclui carregar de modo alternado uma matéria-prima misturada, que é preparada misturando-se minério de ferro e coque, e coque através de um topo de forno do alto forno, formar de modo alternado, no alto forno, camadas de minério misturado com coque formadas a partir da matéria-prima misturada e camadas de coque formadas a partir do coque, utilizar um sensor para medir um tamanho de partícula de coque para formar as camadas de coque que é disposto acima de um aparelho de transporte para transportar o coque para o alto forno para determinar a proporção de partículas de coque com um eixo geométrico secundário igual ou menor do que um valor arbitrário de 5 mm a 35 mm no coque que é transportado pelo aparelho de transporte, definir uma taxa de coque misturado na matéria-prima misturada de acordo com a proporção determinada como sendo inferior a uma taxa de coque misturado em uma matéria-prima misturada que satisfaça uma condição de base que é definida como uma condição na qual o coque para formar as camadas de coque não contém partículas de coque com um eixo geométrico secundário de 35 mm ou menos, e adicionar a quantidade de coque correspondente a uma diferença calculada subtraindo-se a taxa de coque misturado estabelecida de acordo com a proporção a partir da taxa de coque misturado da condição de base para a quantidade de coque para a formação das camadas de coque.

[0024] [2] O método para carregar matérias-primas em um alto forno de acordo com o item [1] acima, em que a taxa de coque misturado na matéria-prima misturada é definida como sendo igual ou menor que um limite superior calculado substituindo-se a proporção determinada na equação (1) abaixo. MIX = [(9/10) x α - 69/2] x β + 200 ••• (1)

[0025] Aqui, na equação (1), MIX denota o limite superior (kg/(tonelada de ferro-gusa fundido)) da taxa de coque misturado na matéria-prima misturada, α denota o eixo geométrico secundário de partículas de coque com um valor arbitrário de 5 mm para 35 mm, e β denota a proporção (% em massa) de partículas de coque com um eixo geométrico secundário de α mm ou menos.

EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO

[0026] Na presente invenção, em um método para carregar matérias-primas em um alto forno no qual camadas de minério misturado com coque e camadas de coque são alternadamente formadas, a distribuição de tamanho de partícula de coque para formar as camadas de coque é determinada em um aparelho de transporte para transportar o coque para o alto forno. Além disso, a taxa de coque misturado nas camadas de minério misturado com coque é ajustada de acordo com a distribuição de tamanho de partícula determinada, e a quantidade de coque correspondente a uma diferença calculada subtraindo-se a taxa de coque misturado a partir da taxa de coque misturado de uma condição de base, ou seja, a taxa de coque misturado no caso em que a proporção de partículas de coque com um eixo geométrico secundário de 35 mm ou menos no coque para formar camadas de coque é zero, é adicionada à quantidade de coque para formar as camadas de coque. Com isso, no caso de coque cujo teor de coque possui um pequeno diâmetro de partícula ser alto, visto que há um aumento na espessura das camadas de coque, uma permeabilidade a gás satisfatória das camadas de coque, ou seja, uma permeabilidade a gás satisfatória no alto forno, é alcançada, o que resulta na estabilização da operação do alto forno ser realizada.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0027] A Figura 1 é um diagrama para definir o eixo geométrico secundário de uma partícula de coque.

[0028] A Figura 2 é um diagrama esquemático de um aparelho de teste usado para determinar a relação entre a espessura das camadas de coque e a queda de pressão do gás de uma zona coesiva.

[0029] A Figura 3 é um diagrama que ilustra a relação entre a proporção de partículas de coque com um eixo geométrico secundário de 5 mm ou menos e o limite superior da taxa de coque misturado em uma matéria-prima misturada com coque.

[0030] A Figura 4 é um diagrama que ilustra a relação entre a proporção de partículas de coque com um eixo geométrico secundário de 35 mm ou menos e o limite superior da taxa de coque misturado em uma matéria-prima misturada com coque.

[0031] A Figura 5 é um diagrama que ilustra a relação entre a proporção, β, com a qual o limite superior, MIX, é de 50 kg/(tonelada de ferro-gusa fundido) e o eixo geométrico secundário, a, de partículas de coque.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES

[0032] Doravante, a presente invenção será descrita em detalhes.

[0033] Em uma operação de alto forno em que camadas de minério misturado com coque formadas de uma matéria-prima misturada, que é preparada misturando-se minério de ferro e coque, e camadas de coque são formadas de modo alternado no alto forno, quando há um aumento no teor de coque fino (coque com tamanho igual ou menor do que a malha de peneira de uma peneira) no coque para formar as camadas de coque, há uma diminuição na permeabilidade a gás das camadas de coque, ou seja, a permeabilidade a gás no alto forno. Portanto, nesse caso, é necessário atingir uma permeabilidade a gás satisfatória no alto forno diminuindo- se a taxa de coque misturado nas camadas de minério misturado com coque e adicionando-se a quantidade de coque correspondente à taxa de coque misturado diminuída à quantidade de coque para formar as camadas de coque de modo a aumentar a espessura das camadas de coque.

[0034] Os presentes inventores, para obter estavelmente permeabilidade a gás satisfatória em um alto forno, mesmo quando há uma variação no teor de coque fino em coque para formar camadas de coque, realizaram testes usando-se um aparelho de teste com o qual foi possível simular a queda de pressão de gás de uma zona coesiva em um alto forno.

[0035] Normalmente, o coque para a formar as camadas de coque é transportado para um alto forno depois de ter sido selecionado usando-se uma peneira com uma malha de peneira de 35 mm e carregado no alto forno. É do conhecimento das pessoas versadas na técnica que é possível alcançar uma permeabilidade a gás satisfatória de uma zona coesiva no alto forno quando se utiliza coque que não passe através de uma peneira com uma malha de peneira de 35 mm. Contudo, as partículas de coque que devem passar pela peneira que tem uma malha de peneira de 35 mm são também misturadas no coque que permanece na peneira que tem uma malha de peneira de 35 mm. Além disso, o coque também é pulverizado devido, por exemplo, ao impacto de queda aplicado durante o transporte a um alto forno.

[0036] Na presente descrição, o coque que está contido no coque para formar camadas de coque e que tem um tamanho tal que atravessa uma peneira com uma malha de peneira de 35 mm é citado como "coque com um eixo geométrico secundário de 35 mm ou menos". Do mesmo modo, o coque que tem uma dimensão tal que passa através de uma peneira com uma malha de peneira de α mm é citado como "coque com um eixo geométrico secundário de α mm ou menos". Aqui, como ilustrado na Figura 1, o "eixo geométrico secundário de uma partícula de coque" é definido como a distância entre interseções de uma linha reta que passa pelo centro de gravidade de uma partícula de coque com a periferia da partícula de coque no plano de projeção da partícula de coque, quando a linha reta tem a distância mínima entre as interseções.

[0037] No teste, concentrando-se no teor de partículas de coque com um eixo geométrico secundário de 35 mm ou menos em coque para formar as camadas de coque, a relação entre a proporção do teor de partículas de coque com um eixo geométrico secundário igual ou menor do que um valor arbitrário de 5 mm a 35 mm e a taxa de coque misturado em camadas de minério misturado com coque foi investigada no que se refere às condições para obtenção da permeabilidade a gás satisfatória de uma zona coesiva em um alto forno.

[0038] A Figura 2 é um diagrama esquemático de um aparelho de teste usado para determinar a relação entre a espessura das camadas de coque e a queda de pressão de gás de uma zona coesiva. Na Figura, a referência numérica 1 denota um forno de aquecimento de amostras, e o forno de aquecimento de amostras 1 tem um recipiente embalado com a amostra 2 e um dispositivo de aquecimento 3 no mesmo. Além disso, no recipiente embalado com a amostra 2, é formada uma camada embalada com a amostra 6 na qual uma camada de coque 4 e uma camada de minério misturado com coque 5 são empilhadas. Além disso, a temperatura da camada embalada com a amostra 6 é controlada utilizando-se o dispositivo de aquecimento 3. A referência numérica 7 indica um forno de aquecimento a gás, e que esse forno de aquecimento a gás 7 também tem um dispositivo de aquecimento 8 no mesmo. Aqui, a referência numérica 9 denota um misturador de gás, a referência numérica 10 denota um cano de fluxo de gás, a referência numérica 11 denota um medidor de pressão, a referência numérica 12 denota um termopar, a referência numérica 13 denota uma chapa de prensagem, a referência numérica 14 denota uma base e a referência numérica 15 denota uma biela, e é preferível que a biela 15 seja feita de grafite ou metal. Além disso, a referência numérica 16 denota um meio de carga, e um peso 16 é usado como um meio de carga nesse exemplo de um aparelho de teste. Uma carga que simula a carga em um alto forno é aplicada à camada embalada com a amostra 6 usando-se o peso 16.

[0039] Esse aparelho de teste é mais caracterizado por, como ilustrado, o forno de aquecimento de amostras 1 e o forno de aquecimento a gás 7 estarem dispostos em série, e, como resultado da disposição em série, um gás aquecido no forno de aquecimento a gás 7 é introduzido no forno de aquecimento de amostras 1 a partir da lateral.

[0040] A permeabilidade a gás foi investigada usando-se esse aparelho de teste, formando-se várias camadas de coque 4 com vários teores de partículas de coque com um eixo geométrico secundário de 5 mm ou menos em uma faixa de 0% em massa a 5,0% em massa, e vários teores de partículas de coque com um eixo geométrico secundário de 35 mm ou menos em uma faixa de 0% em massa a 50% em massa, e formando-se várias camadas de minério misturado com coque 5 com várias taxas de coque misturado. Na presente descrição, uma condição de base foi definida como uma condição na qual o coque para formar uma camada de coque não contém partículas de coque com um eixo geométrico secundário de 35 mm ou menos.

[0041] Especificamente, no caso em que a proporção de partículas de coque com um eixo geométrico secundário de 35 mm ou menos em coque para formar uma camada de coque for zero, ou seja, no caso da condição de base, a taxa de coque misturado em uma camada de minério misturado com coque 5 é ajustada para ser de 200 kg/(tonelada de ferro-gusa fundido). Além disso, para compensar a diminuição da permeabilidade a gás em resposta a um aumento no teor de coque fino em coque para formar a camada de coque 4, parte do coque misturado na camada de minério misturado com coque 5 foi realocada para a camada de coque 4 sob várias condições, e a permeabilidade a gás foi investigada sob tais condições. Em seguida, a taxa de coque misturado (kg/(tonelada de ferro-gusa fundido)) na camada de minério misturado com coque 5 com a qual a queda de pressão foi igual àquela da condição de base (na qual as partículas de coque tendo um eixo geométrico secundário de 35 mm ou menos não foram contidas) foi determinada para várias proporções de partículas com um eixo geométrico secundário de 5 mm ou menos e várias proporções de partículas com um eixo geométrico secundário de 35 mm ou menos.

[0042] Os resultados obtidos no teste são dados na Figura 3 e na Figura 4. A Figura 3 é um diagrama que ilustra a relação entre a proporção de partículas de coque com um eixo geométrico secundário de 5 mm ou menos e o limite superior da taxa de coque misturado em uma matéria-prima misturada com coque nos testes realizados com várias proporções de partículas que tem um eixo geométrico secundário de 5 mm ou menos. A Figura 4 é um diagrama que ilustra a relação entre a proporção de partículas de coque com um eixo geométrico secundário de 35 mm ou menos e o limite superior da taxa de coque misturado em uma matéria-prima misturada com coque nos testes conduzidos com várias proporções de partículas com um eixo geométrico secundário de 35 mm ou menos. Na Figura 3 e na Figura 4, a taxa de coque misturado (kg/(tonelada de ferro-gusa fundido)) com a qual uma queda de pressão é igual àquela da condição de base, é definida como o limite superior.

[0043] Como ilustrado na Figura 3 e na Figura 4, existe uma relação linear entre a proporção de partículas com um eixo geométrico secundário de 5 mm ou menos ou um eixo geométrico secundário de 35 mm ou menos, que é medido ao longo do eixo geométrico horizontal e o limite superior da taxa de coque misturado em uma matéria-prima misturada de coque, que é medida ao longo do eixo geométrico vertical. Essa relação esclarece que é possível expressar a relação entre o limite superior da taxa de coque misturado em uma matéria-prima misturada de coque e a proporção de partículas de coque com um eixo geométrico secundário de 5 mm ou menos ou um eixo geométrico secundário de 35 mm ou menos em uma fórmula linear. Além disso, há uma diferença na influência da proporção das partículas de coque no limite superior entre o caso de partículas com um eixo geométrico secundário de 5 mm ou menos e o caso de partículas com um eixo geométrico secundário de 35 mm ou menos.

[0044] A partir dos resultados descritos acima, quando o limite superior da taxa de coque misturado em uma matéria-prima misturada é definido como MIX (kg/(tonelada de ferro-gusa fundido)), o eixo geométrico secundário de uma partícula de coque é definido como α (mm) e a proporção de partículas de coque que tem um eixo geométrico secundário de 5 mm ou menos ou um eixo geométrico secundário de 35 mm ou menos, é definido como β (% em massa), a relação entre esses fatores é expressa pela equação (2) abaixo. Aqui, na equação (2), 200 denota a taxa de coque misturado (kg/(tonelada de ferro-gusa fundido)) da condição de base e A e B são coeficientes. MIX = [A X α + B] X β + 200 ••• (2)

[0045] O coeficiente A e o coeficiente B são derivados atribuindo- se um valor de 5% em massa à proporção β das partículas de coque com um eixo geométrico secundário de 5 mm ou menos e um valor de 50 kg/(tonelada de ferro-gusa fundido) à MIX na equação (2) de acordo com a Figura 3 e atribuindo-se um valor de 50% em massa à proporção β de partículas de coque com um eixo geométrico secundário de 35 mm ou menos e um valor de 50 kg/(tonelada de ferro-gusa fundido) à MIX na equação (2) de acordo com a Figura 4 e, como resultado, A = 9/10 e B = -69/2. Ou seja, a equação (2) é convertida na equação (1) abaixo. MIX = [(9/10) x α - 69/2] x β + 200 ••• (1)

[0046] Aqui, na equação (1), MIX indica o limite superior (kg/(tonelada de ferro-gusa fundido)) da taxa de coque misturado na matéria-prima misturada, α denota o eixo geométrico secundário de partículas de coque com um valor arbitrário de 5 mm para 35 mm e β denota a proporção (% em massa) de partículas de coque com um eixo geométrico secundário de α mm ou menos.

[0047] Para verificar a validade da equação (1), os testes foram realizados com várias proporções de partículas de coque com um eixo geométrico secundário de 20 mm ou menos e a proporção β de partículas de coque com um eixo geométrico secundário de 20 mm ou menos com as quais o limite superior da taxa de coque misturado MIX foi de 50 kg/(tonelada de ferro-gusa fundido) foi determinado. Como resultado, foi esclarecido que o limite superior da taxa de coque misturado MIX foi de 50 kg/(tonelada de ferro-gusa fundido) quando a proporção β de partículas de coque com um eixo geométrico secundário de 20 mm ou menos foi de 28% de massa.

[0048] Portanto, os testes realizados com um α de 5 mm, um α de 20 mm e um α de 35 mm foram comparados em termos da proporção β de partículas de coque com as quais o limite superior da taxa de coque misturado MIX foi de 50 kg/(tonelada de ferro-gusa fundido). A Figura 5 mostra o eixo geométrico secundário α (mm) das partículas de coque ao longo do eixo geométrico horizontal e a proporção β (% em massa) com a qual o limite superior MIX é de 50 kg/(tonelada de ferro-gusa fundido) ao longo do eixo geométrico vertical para ilustrar o relação entre o eixo geométrico secundário α e a proporção β. Tal como indicado na Figura 5, foi esclarecido que a relação entre a proporção β (% em massa) com a qual o limite superior da taxa de coque misturado MIX é de 50 kg/(tonelada de ferro-gusa fundido) e o eixo geométrico secundário α (mm) de partículas de coque é expressa por uma fórmula linear. Ou seja, foi esclarecido que a equação (1) é válida desde que α esteja dentro da faixa de 5 mm a 35 mm.

[0049] Aqui, embora a equação (1) expresse um caso em que a taxa de coque misturado é de 200 kg/(tonelada de ferro-gusa fundido) em camadas de minério misturado com coque no caso de uma condição de base em que a proporção de partículas de coque com um eixo geométrico secundário de 35 mm ou menos em coque para formar camadas de coque é zero, não é necessário limitar a taxa de coque misturado da condição de base a 200 kg/(tonelada de ferro- gusa fundido) na implementação da presente invenção.

[0050] Embora a taxa de coque (kg/(tonelada de ferro-gusa fundido)) necessária para a reação de redução do minério de ferro e um aumento na temperatura do ferro-gusa fundido gerado em uma operação de alto forno seja geralmente de cerca de 300 kg/(tonelada de ferro-gusa fundido), a taxa necessária varia de acordo com o estado operacional do alto forno. Aqui, o termo "taxa de coque" refere- se à soma (kg/(tonelada de ferro-gusa fundido)) das quantidades de coque contidas em camadas de minério misturado com coque e camadas de coque. Ou seja, quando uma taxa de coque é definida como CR (kg/(tonelada de ferro-gusa fundido)), é possível expressar a quantidade de coque misturado em camadas de minério misturado com coque da condição de base pela quantidade (CR x y) obtido pela multiplicação da taxa de coque CR por uma certa taxa de mistura y (-).

[0051] A presente invenção foi completada com base nos resultados dos testes descritos acima e o método para carregar matérias-primas em um alto forno de acordo com a presente invenção que inclui carregar de modo alternado uma matéria-prima misturada, que é preparada misturando-se minério de ferro e coque, e coque através de um topo de forno do alto forno, que formam de modo alternado, no alto forno, camadas de minério misturado com coque formadas a partir da matéria-prima misturada e camadas de coque formadas a partir do coque, utilizando-se um sensor para medir um tamanho de partícula de coque para formar as camadas de coque que é disposto acima de um aparelho de transporte (tal como uma correia transportadora), para transportar o coque para o alto forno para determinar a proporção de partículas de coque com um eixo geométrico secundário igual ou menor do que um valor arbitrário de 5 mm a 35 mm no coque que é transportado pelo aparelho de transporte, ajustar a taxa de coque misturado na matéria-prima misturada de acordo com a proporção determinada como sendo inferior à taxa de coque misturado em uma matéria-prima misturada que satisfaça uma condição de base definida como uma condição na qual o coque para a formação das camadas de coque não contém partículas de coque com um eixo geométrico secundário de 35 mm ou menos e adicionar a quantidade de coque correspondente a uma diferença calculada subtraindo-se a taxa de coque misturado estabelecida de acordo com a proporção a partir da taxa de coque misturado da condição de base para a quantidade de coque para a formação de camadas de coque. Ou seja, em uma operação de alto forno com uma taxa de coque constante (kg/(tonelada de ferro-gusa fundido)), a quantidade de coque correspondente a uma diferença calculada subtraindo-se a taxa de coque misturado estabelecida de acordo com o teor de coque fino em coque para formar as camadas de coque 4 a partir da taxa de coque misturado da condição de base é adicionada à quantidade de coque para a formação de camadas de coque.

[0052] Nesse caso, é preferível que a quantidade de coque correspondente à diferença nas camadas de coque misturado seja adicionada à quantidade de coque nas camadas de coque, porque isso resulta em uma permeabilidade a gás satisfatória sendo alcançada sem qualquer alteração na taxa de agente redutor. No entanto, a quantidade a ser adicionada pode variar dentro de uma faixa de ± 5 kg/(tonelada de ferro-gusa fundido).

[0053] Quando a quantidade de coque diminuída nas camadas de coque misturado é adicionada à quantidade de coque nas camadas de coque, é preferível que a taxa de coque misturado na matéria-prima misturada seja ajustada para ser igual ou menor que o limite superior da taxa de coque misturado que é calculada substituindo a proporção determinada descrita acima na equação (1) acima.

[0054] Ou seja, na presente invenção, uma vez que existe uma diminuição na permeabilidade a gás das camadas de coque no caso em que há um aumento na quantidade de partículas com um pequeno diâmetro de partícula (com um eixo geométrico secundário de 35 mm ou menos) no coque para formar as camadas de coque, a permeabilidade a gás satisfatória dentro de um alto forno é obtida pela adição da quantidade de coque diminuída em camadas de minério misturado com coque à quantidade das camadas de coque para compensar tal redução na permeabilidade a gás. Controlando-se a quantidade de coque dessa maneira, a taxa de coque (kg/(tonelada de ferro-gusa fundido)) é mantida em um nível predeterminado.

[0055] Exemplos de um sensor para medir o tamanho de partícula de coque que é usado para determinar a distribuição de tamanho de partícula de coque incluem, um aparelho de medição que utiliza "um método para determinar uma distribuição de tamanho de partícula na qual uma distribuição de diâmetro de partícula inteira é determinada utilizando-se dois tipos de distribuições de diâmetro de partícula, que são derivadas capturando-se uma imagem de um objeto a ser medido com um dispositivo de formação de imagem, realizando-se o processamento de desfoque na imagem original obtida, binarizando-se a imagem desfocada para determinar a distribuição do diâmetro de partícula do objeto a ser medido em uma faixa de diâmetro de partícula igual ou maior que um diâmetro de partícula predeterminado e binarizando-se uma imagem subtraída gerada a partir da diferença entre a imagem original e a imagem desfocada para determinar a distribuição do diâmetro da partícula do objeto a ser medido em uma faixa de diâmetro de partícula menor que o diâmetro de certa partícula", que é a revelada na Publicação 1 (Publicação 1: Pedido de Patente Publicada sob N° JP 2003-83868, ainda não submetida a exame). Especificamente, é usado um sensor para medir o tamanho de partícula com o qual uma distância entre as interseções, que é ilustrada na Figura 1, é detectada realizando-se um processamento de imagem.

[0056] Como descrito acima, de acordo com a presente invenção, uma vez que a distribuição do tamanho de partícula de coque para a formação de camadas de coque é determinada em um aparelho para transportar coque para um alto forno e uma vez que a taxa de coque misturado nas camadas de minério misturado com coque e a quantidade de coque a ser adicionada à quantidade de coque nas camadas de coque é controlada de acordo com a distribuição de tamanho de partícula obtida, uma permeabilidade a gás satisfatória em um alto forno é alcançada e uma operação estável de um alto forno é realizada.

EXEMPLOS

[0057] Um caso em que o carregamento de matéria-prima foi realizado utilizando-se o método de acordo com a presente invenção e um caso em que o carregamento de matéria-prima foi realizado fora do intervalo da presente invenção foram comparados em termos de razão de utilização de gás e queda de pressão em camadas embaladas quando um alto forno prático foi operado com a mesma taxa de coque e a mesma produtividade. Como um sensor para medir o tamanho de partícula de coque que foi usado para determinar a distribuição de tamanho de partícula de coque, foi usado um aparelho de medição que utilizou o método para medir a distribuição de tamanho de partícula revelado na Publicação 1, e esse aparelho de medição foi disposto acima de uma correia transportadora para transporte de coque para a formação de camadas de coque para o alto forno.

[0058] A proporção de partículas de coque com um eixo geométrico secundário de 5 mm ou menos em coque para a formação de camadas de coque, foi determinada usando-se o sensor para medir o tamanho das partículas. Casos (exemplos 1 e 2 da presente invenção) em que a taxa de coque misturado (kg/(tonelada de ferro- gusa fundido)) em uma matéria-prima misturada foi controlada para ser igual ou inferior ao limite superior, o MIX (kg/(tonelada de ferro- gusa fundido)), que foi calculado substituindo-se a proporção determinada de partículas de coque com um eixo geométrico secundário de 5 mm ou menos na equação (1) e casos (exemplos comparativos 1 e 2) em que a taxa de coque misturado (kg/(tonelada de ferro-gusa fundido)) na matéria-prima misturada foi controlado para ser mais do que o limite superior calculado usando-se a equação (1), são comparados na Tabela 1.

[0059] Além disso, a proporção de partículas de coque com um eixo geométrico secundário de 35 mm ou menos em coque para a formação de camadas de coque, foi determinada usando-se o sensor para medir o tamanho das partículas. Casos (3 e 4 da presente invenção) em que a taxa de coque misturado (kg/(tonelada de ferro-gusa fundido)) em uma matéria-prima misturada foi controlada para ser igual ou menor que o limite superior, o MIX (kg/(tonelada de ferro-gusa fundido)), que foi calculado substituindo-se a proporção determinada de partículas de coque com um eixo geométrico secundário de 35 mm ou menos na equação (1) e casos (exemplos comparativos 3 e 4) em que a taxa de coque misturado (kg/(tonelada de ferro-gusa fundido)) na matéria-prima misturada foi controlada para ser maior do que o limite superior calculado usando-se a equação (1), são comparados na Tabela 2.

[0060] Como indicado na Tabela 1 e na Tabela 2, é esclarecido que houve um aumento na relação de utilização de gás e ocorreu uma diminuição na queda de pressão nas camadas embaladas no caso em que a presente invenção foi utilizada. Ou seja, é esclarecido que é possível operar de forma estável um alto forno usando-se a presente invenção. LISTA DE REFERÊNCIAS NUMÉRICAS 1 forno de aquecimento de amostras 2 recipiente embalado em amostra 3 dispositivo de aquecimento 4 camada de coque 5 camada de minério misturado com coque camada embalada com amostra forno de aquecimento a gás dispositivo de aquecimento misturador de gás cano de fluxo de gás medidor de pressão termopar chapa de prensagem base biela peso

Claims

1. Método para carregar matérias-primas em um alto forno, sendo que o método é caracterizado pelo fato de que compreende carregar de modo alternado uma matéria-prima misturada, que é preparada misturando-se minério de ferro e coque, e coque através de um topo de forno do alto forno, formar de modo alternado, no alto forno, camadas de minério misturado com coque formadas a partir da matéria-prima misturada e camadas de coque formadas a partir do coque, utilizar um sensor para medir um tamanho de partícula de coque para formar as camadas de coque que é disposto acima de um aparelho de transporte para transportar o coque para o alto forno para determinar a proporção de partículas de coque com um eixo geométrico secundário igual ou menor do que um valor de 5 mm no coque que é transportado pelo aparelho de transporte, calcular uma taxa de coque misturado com a qual uma queda de pressão é igual a queda de pressão de uma condição base de acordo com o eixo menor das partículas de coque e a proporção determinada, e definindo a taxa de coque misturado na matéria prima misturada como sendo igual ou inferior a uma taxa de coque misturado calculada, a condição de base sendo definida como uma condição na qual o coque para formar as camadas de coque não contém partículas de coque com um eixo geométrico secundário de 35 mm ou menos, e adicionar a quantidade de coque correspondente a uma diferença calculada subtraindo-se a taxa de coque misturado estabelecida da taxa do coque misturado da condição de base para a quantidade de coque para a formação das camadas de coque.

2. Método para carregar matérias-primas em um alto forno, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a taxa de coque misturado na matéria-prima misturada é ajustada para ser igual ou menor que um limite superior calculado substituindo-se a proporção determinada na equação (1) abaixo:

em que, na equação (1), MIX denota o limite superior (kg/(tonelada de ferro-gusa fundido)) da taxa de coque misturado na matéria-prima misturada, α denota o eixo geométrico secundário das partículas de coque com um valor de 5 mm, e β denota a proporção (% em massa) de partículas de coque com um eixo geométrico secundário de 5 mm ou menos.