CN104302786A - 向高炉装入原料的方法 - Google Patents

Abstract

一种向高炉的原料装入方法，使用旋转溜槽将烧结矿、颗粒、块状矿石这样的矿石类原料以及焦炭这样的高炉装入原料向高炉内装入，在该高炉作业方法中，每次向高炉内装入上述高炉装入原料时，将被装入炉内的全部焦炭量的60～75质量％与矿石类原料形成混合层来装入，而使剩余25～40质量％的焦炭量作为焦炭夹缝层保留，由此能够有效地消除将矿石类原料和焦炭形成混合层装入炉内时所担心的通气性恶化的情况。

Description

向高炉装入原料的方法

技术领域

本发明涉及利用旋转溜槽向炉内装入原料的向高炉装入原料的方法。

背景技术

对高炉而言，一般将烧结矿、颗粒、块状矿石等矿石类原料和焦炭从炉顶层状地装入，通过风口流入燃烧气体而获得生铁。被装入的作为高炉装入原料的焦炭和矿石类原料从炉顶向炉下部下降，从而引起矿石的还原和原料的升温。矿石类原料层由于升温和来自上方的负荷而一边填充矿石类原料间的空隙一边缓缓地变形，在高炉的轴部的下方，通气阻力非常大，形成气体几乎不流动的熔融层。

以往，向高炉的原料装入是将矿石类原料和焦炭交替地装入，在炉内矿石类原料层和焦炭层交替地成为层状。另外，在高炉内下部存在称为熔融带的区域，即矿石软化熔融了的通气阻力大的矿石类原料层和源自焦炭的通气阻力较小的焦炭夹缝层混合存在的区域。

该熔融带的通气性对高炉整体的通气性影响很大，对高炉的生产效率进行控速。在进行低焦炭操作的情况下，能够想到由于所使用的焦炭量减少从而焦炭夹缝层变得非常薄。

已知为了改善熔融带的通气阻力，向矿石类原料层混合焦炭的方法有效，为了获得适当的混合状态有很多研究成果。

例如，专利文献1中，在无料钟高炉，向矿石料斗的下游侧的矿石料斗装入焦炭，在输送机上向矿石上层叠焦炭，并将它们装入炉顶料仓，从而将矿石和焦炭经由旋转溜槽装入高炉内。

另外，专利文献2中，将矿石和焦炭分别贮存于炉顶的料仓，从而将焦炭和矿石同时地混合装入，由此同时进行焦炭的通常装入用批次(batch)、焦炭的中心装入用批次以及混合装入用批次这3个支路。

并且，专利文献3中，为了防止高炉操作的熔融带形状的不稳定性以及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，在高炉的原料装入方法中，将全部矿石和全部焦炭完全混合后装入炉内。

专利文献1:日本特开平3－211210号公报

专利文献2:日本特开2004－107794号公报

专利文献3:日本特公昭59－10402号公报

为了改善熔融带的通气阻力，已知如上述专利文献3所述的以往例那样，向矿石层混合焦炭的方法是非常有效的。

因此，以往，发明者们尝试过形成矿石类原料层和焦炭层并将它们与分别交替地装入的焦炭层相当的量的焦炭完全混合于矿石类原料层中的混合层装入炉内。

结果发现了将矿石类原料和焦炭仅作为二者的混合层装入时也未必能够获得良好的通气性的情况。

发明内容

本发明是鉴于上述现状而被开发的，其目的是提供有效地消除将矿石类原料和焦炭形成混合层装入炉内的情况下所担心的通气性恶化的向高炉的原料装入方法。

即，本发明的主要构成如下。

1.一种向高炉装入原料的方法，

使用旋转溜槽将烧结矿、颗粒、块状矿石这样的矿石类原料以及焦炭这样高炉装入原料向高炉内装入的高炉作业方法，其特征在于，

每次向高炉内装入上述高炉装入原料时，每次装料被装入炉内的焦炭量的60～75质量％与矿石类原料形成混合层来装入，而使剩余25～40质量％的焦炭量作为焦炭夹缝层保留。

2.根据技术方案1所述的向高炉装入原料的方法，技术方案2所述的方法的特征在于，

在上述高炉的炉顶至少具备2个炉顶料仓，在上述炉顶料仓中的1个或者2个中，分别贮存上述矿石类原料或者使上述矿石类原料和上述焦炭以该焦炭量是全部焦炭量的30质量％以下的方式混合的混合原料中的任一个或者二者，在剩余的炉顶料仓中的1个中贮存上述焦炭，将从各炉顶料仓排出的原料暂时地收容于集合料斗后向上述旋转溜槽供给，由此，在向高炉内装入上述高炉装入原料时，

第一步，从仅装入了焦炭的炉顶料仓排出焦炭，由此形成焦炭夹缝层，

第二步，从各炉顶料仓同时排出焦炭和矿石类原料以及/或者混合原料，在集合料斗混合后向旋转溜槽供给，由此在上述焦炭夹缝层之上形成矿石类原料和焦炭的混合层，

第三步，重复上述第一步、第二步，

第四步，使形成上述焦炭夹缝层的焦炭量为被装入炉内的全部焦炭量的25～40质量％，并且使形成上述矿石类原料和焦炭的混合层的焦炭量为被装入炉内的全部焦炭量的60～75质量％。

3.根据技术方案1或2所述的向高炉的原料装入方法，技术方案3所述的方法的特征在于，

将上述高炉装入原料装入高炉内时，在高炉的轴心部形成中心焦炭层。

根据本发明，通过使一些焦炭夹缝层保留下来，能够控制高炉内的气流，良好地维持高炉通气性，因此使稳定的高炉操作成为可能。

附图说明

图1是示出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。

图2是示出从炉顶料仓排出原料的顺序的说明图。

图3是示出将焦炭一点一点地混合于矿石类原料层中，最终成为完全的混合层的状态的示意图。

图4是示出混合焦炭量与通气性的关系的图。

图5是示出测定矿石类原料的高温性状的实验装置的示意结构图。

图6是示出在焦比为350kg/t的条件下，将焦炭分配为混合焦炭和狭缝焦炭时的最大压力损失的曲线图。

图7是示出包含炉顶料仓的原料装入状态的示意图。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的一个实施方式进行说明。

图1是示意地示出本发明的向高炉装入原料的方法的一个实施方式的图。

图中，附图标记1为储存由烧结矿、颗粒以及块状矿石中的至少一个构成的矿石类原料2的矿石类原料料斗，3为储存焦炭4的焦炭料斗。以规定比率从上述矿石原料料斗1以及焦炭料斗3取出的矿石类原料2以及焦炭4通过矿石输送机5被向上方搬运，从而矿石类原料2以及焦炭4被混合并作为高炉装入原料7被贮存于储存料斗6。从该储存料斗6取出的高炉装入原料7通过装入输送机8被向高炉10的炉顶搬运，经由接收溜槽11被投入并贮存于多个例如3个炉顶料仓12a～12c中的一个例如12b。此外，被贮存于炉顶料仓12b的矿石类原料以及焦炭的混合原料被调整到焦炭量是全部焦炭量的30质量％以下。

这里，将焦炭量调整到全部焦炭量的30质量％以下的理由如下。从矿石类原料料斗1以及焦炭料斗3取出的矿石类原料2以及焦炭4通过矿石输送机5，以焦炭4被层叠于矿石类原料2上的状态被投入储存料斗6，由此，在该储存料斗6，矿石类原料2与焦炭4混合而成为混合原料。然而，由于在焦炭4与矿石类原料2之间存在比重差以及粒子直径差，因此存在贮存于储存料斗6的混合原料在通过装入输送机8被搬运到接收溜槽11期间，在装入输送机8上偏析的顾虑，另外经由接收溜槽11被投入炉顶料仓12b时也存在偏析的顾虑。

此时，若被混合的焦炭量是全部焦炭量的30质量％以下，则贮存于炉顶料仓12b时，焦炭与矿石类原料之间不产生大的偏析，能够使通过旋转溜槽16形成的矿石类原料和焦炭的混合层的混合率大致均匀。

与此相对，若焦炭量超过全部焦炭量的30质量％，则容易产生由比重差以及粒子直径差引起的偏析，贮存于炉顶料仓12b时，焦炭与矿石类原料的偏析变大，局部产生仅矿石类原料存在的区域或者仅焦炭存在的区域。

并且，如图2所示，从炉顶料仓12b排出混合原料时的排出顺序为，从靠近高炉的中心轴的、靠近排出口12g的位置依次向上方移动，之后从高炉的中心轴向朝外侧离开的方向移动，最后，倾斜侧壁12h的上端侧被排出。

因此，在排出口12g的正上方或者倾斜侧壁12h的上端侧仅矿石类原料或者仅焦炭存在的情况下，仅矿石类原料或者仅焦炭被排出。此外，在这样的情况下，在后述的集合料斗14，从其它的炉顶料仓12a以及12c排出的焦炭以及矿石类原料被混合，但矿石类原料或者焦炭的比率增加，从而通过旋转溜槽16形成的矿石类原料以及焦炭的混合层的混合率不均匀。

此外，被混合的焦炭量是全部焦炭量的30质量％以下，以焦炭量相对于矿石类原料量的比来讲相当于7质量％以下。

另外，矿石类原料与焦炭的颗粒直径差大的情况下，有时还由于矿石类原料和焦炭各自的粒度分布，在将它们混合时产生偏析。

因此，以往，如图3(a)所示，发明者们将作为矿石类原料层和焦炭层被分别独立地装入的焦炭一点一点地混合于矿石类原料层中，最后对如图3(b)所示的作为完全的混合层形成于炉内后的炉内通气性进行调查。图中，附图标记17为中心焦炭层、18为焦炭夹缝层、19为混合层。

此外，实验以焦比为400Kg/t的条件作成中心焦炭层配置50Kg，将剩余的焦炭350Kg缓缓地混合于混合层中来进行。另外，通气性通过logK进行评价。其中，K为通气阻力指数，通过下式来求得。

K＝(P_B ²－P_T ²)/μ^0.3ρ^0.7V_B ^1.7

其中，P_B为送风压力(绝对压力)，P_T为炉顶压力(绝对压力)，μ为在标准状态下的炉腰气体(Bosch gas)的粘性，ρ为在标准状态下的炉腰气体的密度，V_B为标准状态炉腰气体量。

结果，对于10次装料中的7次装料，如图4中虚线所示那样，通气阻力缓缓地降低，获得预计的良好的通气性，但对于另外3次装料，如图中实线所示那样，在将焦炭完全地混合进去之前，通气阻力示出极小值，之后通气阻力上升。即，存在通气性恶化的情况。

认为原因如上述那样，与在炉顶料仓内贮存时所产生的偏析、装入原料的颗粒直径差、粒度分布有关。

然而，如图4中实线所示那样，例如由原料的偏析引起的最后通气阻力上升的情况下，也会在到达某一混合量之前，通气阻力缓缓地降低而达到极小值。

因此，若将焦炭向矿石类原料中混合到获得上述极小值的量而成为混合层，对于剩余的焦炭，使其保持原样地作为焦炭夹缝层保留下来，则应该也能够获得良好的通气性。

使用图5所示的实验装置，模拟高炉内的原料还原、升温过程，调查其通气阻力的变化。

对该实验装置而言，在圆筒状的炉体31的内周面配置有炉芯管32，在该炉芯管32的外侧配置有圆筒状的加热用加热器33。在炉芯管32的内侧、由耐火材料构成的圆筒体34的上端配置有石墨制坩埚35，装入原料36被装入上述坩埚35内。通过经由穿孔棒37连结的负荷施加装置38从上部对上述装入原料36施加负荷，使其成为与高炉下部的熔融层相同程度的状态。在圆筒体34的下部设有滴下物取样装置39。

经由坩埚35下部的圆筒体34向坩埚35运送由气体混合装置40调整后的气体，通过坩埚35内的装入原料36后的气体在气体分析装置41被分析。在加热用加热器33配设有加热温度控制用的热电偶42，边利用该热电偶42测定温度边利用未图示的控制装置对加热用加热器33进行控制，由此将坩埚35加热到1200～1500℃。

这里，作为装入原料36，使用向将烧结矿和铁矿石以规定的比率混合后的矿石类原料中以各种比例混合焦炭而得的样本，来求出焦比350kg/t条件下的最大压力损失，进行这样的实验。

图6是示出在焦比350kg/t的条件下，将实验用的焦炭分配为混合焦炭和狭缝焦炭时的最大压力损失的曲线图。

已知在被装入炉内的焦炭量的60～75质量％的范围内，通气阻力最低，为了获得基于焦炭混合的矿石层的通气改善效果，优选被装入炉内的焦炭量的60～75质量％的范围。另一方面，在混合焦炭量在75质量％以上，即焦炭夹缝层用的焦炭量在25质量％以下的条件下，由于焦炭夹缝层薄，存在熔融后的矿石层和焦炭层一体化的部分，因此维持焦炭层的通气性的功能受损从而通气阻力上升。

从以上的研究可知，被装入炉内的焦炭量的60～75质量％与矿石类原料作成混合层被装入，而剩余25～40质量％的焦炭量保持原样形成焦炭夹缝层残留，由此实现通气性的有效的改善，从而完成本发明。

接下来，基于图7对向高炉内装入矿石类原料以及焦炭的具体的装入要领进行说明。

此外，在本例中，向炉顶料仓12b贮存矿石类原料以及焦炭的混合原料，向炉顶料仓12a仅贮存焦炭，向炉顶料仓12c仅贮存矿石类原料。

另外，对旋转溜槽16被逆倾动控制为以高炉10的轴心为中心旋转的同时从高炉10的轴心部向炉壁侧倾动，以所谓的逆倾动控制方式进行原料装入的情况进行说明。

那么，作为从炉顶料仓装入的原料顺序，首先使旋转溜槽16从炉壁侧向炉中心方向缓缓地倾动，或者从炉中心方向向炉壁方向缓缓地倾动，同时从仅贮存有焦炭的炉顶料仓12a排出焦炭，形成焦炭层(焦炭夹缝层)18。在该焦炭夹缝层18的形成中所使用的焦炭量如上所述那样，为每次装料被装入炉内的焦炭量的25～40质量％。

接下来，使旋转溜槽16的原料装入位置处于高炉的轴心部，从仅装入了焦炭的炉顶料仓12a仅排出焦炭，由此在高炉的轴心部形成中心焦炭层17。

即，在旋转溜槽16倾动为大致竖直状态的状态下，关闭炉顶料仓12b以及12c的流量调整门13，仅打开炉顶料仓12a的流量调整门13，向旋转溜槽16仅供给贮存于该炉顶料仓12a的焦炭，由此，如图5所示，在轴心部形成中心焦炭层17。

此时，优选原料加料线高度上的焦炭的落下位置在使高炉轴心部为0、炉壁部为1的高炉的无纲量的半径下为0以上到0.3以下。理由是通过使焦炭的一部分集中在炉轴心部，能够有效地改善轴心部的通气性以及高炉整体的通气性。

此外，优选，为了形成中心焦炭层而被装入的焦炭量为每次装料的焦炭装入量的5～30质量％左右。换句话说，若向轴心部的焦炭装入量不到5质量％，则轴心部周边的通气性的改善不充分，而在使高于30质量％的焦炭集中在轴心部的情况下，不仅在混合层使用的焦炭量降低，而且气体过多地流过轴心部还是会导致炉体的散热量增加。优选10～20质量％。

对在上述焦炭夹缝层18的形成中所使用的焦炭量以及形成中心焦炭层17的焦炭量而言，如上述那样，将被装入炉内的全部焦炭量的25～40质量％分配为焦炭层(焦炭夹缝层)18形成用和中心焦炭层17形成用。此外，对每次装料的装入量而言，为了形成焦炭层(焦炭夹缝层)18，焦炭层厚最好能够确保在100mm以上，优选150mm以上。由于仅由焦炭形成，因此作成焦炭夹缝层形成能够维持通气的层。

接下来，或者紧接着上述中心焦炭层的形成，从各炉顶料仓同时排出焦炭和矿石类原料以及/或者混合原料，在集合料斗14混合之后向旋转溜槽16供给，由此在中心焦炭层17的外侧、且焦炭夹缝层18的上表面形成矿石类原料和焦炭的混合层19。

即，此时，不仅炉顶料仓12a，剩余的2个炉顶料仓12b以及12c的流量调整门13也以规定的开度被打开，将从炉顶料仓12a排出的焦炭、从炉顶料仓12b排出的混合原料、从炉顶料仓12c排出的矿石类原料同时向集合料斗14供给，将焦炭和矿石类原料在该集合料斗14完全地混合后向旋转溜槽16供给。结果，在高炉10内的中心焦炭层17的外侧、且焦炭夹缝层18的上表面形成焦炭与矿石类原料成为大致均匀的混合率的混合层19。

此外，混合层19中的焦炭的比例为每次装料的焦炭量的60～75质量％。

这里，对矿石类原料以及焦炭的大小进行说明，矿石类原料的颗粒直径差没那么大，通常是5～25mm左右。与此相对，焦炭的颗粒直径差大，有10～60mm宽。通常，颗粒直径是30～60mm左右的称为块焦炭，另一方面，颗粒直径是10～30mm左右的称为小中块焦炭。

因此，为了防止原料的偏析，优选根据所使用的矿石类原料的大小来调整使用焦炭的大小，另外优选将使用焦炭的粒度分布也一并调整。

其中，为了避免由矿石类原料和焦炭的颗粒直径引起的炉内通气性的恶化，优选矿石类原料的颗粒直径是10～30mm，焦炭的颗粒直径是30～55mm，进一步优选它们的粒径比(焦炭的颗粒直径/矿石类原料的颗粒直径)是1.0～5.5左右。

然而，如本发明那样，若不将焦炭的全部混入混合层中，而使一部分作为焦炭夹缝层残留，则不特别地调整所使用的矿石类原料、焦炭的大小，也能够获得良好的炉内通气性。

另外，适于提高通气性的混合层中的焦炭的比例，即焦炭量相对于矿石类原料量的比以质量比率来讲是7～25％左右，更优选10～15％的范围。这是因为焦炭量相对于矿石类原料量的比不到7质量％的情况下，不能充分获得基于焦炭混合的通气性改善效果从而矿石层的通气性差，另一方面焦炭量相对于矿石类原料量的比高于25质量％的情况下，作为焦炭夹缝层存在的焦炭量不足从而焦炭层的通气性恶化。

此外，高炉操作中预先注视轴压力，继续进行基于本发明的高炉装入时，轴压力被检测出异常时，将原料的装入方式切换为通常的分别独立地形成矿石类原料层和焦炭夹缝层的方式，之后若轴压力的异常消除，则再次切换到基于本发明的装入方式来进行操作是有效的方法。

实施例

如表1所示，使全部焦炭中的焦炭夹缝层的形成所使用的焦炭的比例以及混合层的形成所使用的焦炭的比例各种变化的条件下，进行高炉操作。

表1中对比地示出，对在各操作条件下实施后的气体利用率、填充层的压力损失ΔP/V以及填充层的压力变动σΔP/V进行调查的结果。

此外，σΔP/V表示每分钟对ΔP/V进行一次测定，且测定了30分钟后的情况下的标准偏差，该值越小表示炉内的气流越稳定。

表1

如上表所示那样，根据本发明，将全部焦炭量中的35质量％(实施例1)以及25质量％(实施例2)的焦炭用于焦炭夹缝层的形成的情况下，即便使焦比减少，气体利用率也提高，另外填充层的压力损失ΔP/V以及填充层的压力变动σΔP/V一起减少。

附图标记

1…矿石类粉料斗；2…矿石类原料；3…焦炭料斗；4…焦炭；5…矿石输送机；6…储存料斗；7…高炉装入原料；8…装入输送机；10…高炉；11…接收溜槽；12a～12c…炉顶料仓；13…流量调整门；14…集合料斗；15…无料钟式装入装置；16…旋转溜槽；17…中心焦炭层；18…焦炭夹缝层；19…混合层。

Claims (3)

1.一种向高炉装入原料的方法，

使用旋转溜槽将烧结矿、颗粒、块状矿石这样的矿石类原料以及焦炭这样高炉装入原料向高炉内装入的高炉作业方法，其特征在于，

每次向高炉内装入上述高炉装入原料时，每次装料被装入炉内的焦炭量的60～75质量％与矿石类原料形成混合层来装入，而使剩余25～40质量％的焦炭量作为焦炭夹缝层保留。

2.根据权利要求1所述的向高炉装入原料的方法，其特征在于，

在上述高炉的炉顶至少具备2个炉顶料仓，在上述炉顶料仓中的1个或者2个中，分别贮存上述矿石类原料或者使上述矿石类原料和上述焦炭以该焦炭量是全部焦炭量的30质量％以下的方式混合的混合原料中的任一个或者二者，在剩余的炉顶料仓中的1个中贮存上述焦炭，将从各炉顶料仓排出的原料暂时地收容于集合料斗后向上述旋转溜槽供给，由此，在向高炉内装入上述高炉装入原料时，

第一步，从仅装入了焦炭的炉顶料仓排出焦炭，由此形成焦炭夹缝层，

第二步，从各炉顶料仓同时排出焦炭和矿石类原料以及/或者混合原料，在集合料斗混合后向旋转溜槽供给，由此在上述焦炭夹缝层之上形成矿石类原料和焦炭的混合层，

第三步，重复上述第一步、第二步，

第四步，使形成上述焦炭夹缝层的焦炭量为被装入炉内的全部焦炭量的25～40质量％，并且使形成上述矿石类原料和焦炭的混合层的焦炭量为被装入炉内的全部焦炭量的60～75质量％。

3.根据权利要求1或2所述的向高炉装入原料的方法，其特征在于，

将上述高炉装入原料装入高炉内时，在高炉的轴心部形成中心焦炭层。