CN104302788B - 向高炉装入原料的方法 - Google Patents

Abstract

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的高炉装入原料向高炉内装入，在该高炉作业方法中，在通过将混合上述矿石类原料和上述焦炭作为混合原料向高炉内装入，而在高炉内的规定区域形成混合层时，使上述混合原料向高炉内的排出速度为1.5t/s以上，由此使混合层的均匀性提高。

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，特别是实现矿石类原料和焦炭的混合层的均匀化的方法。

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。

然而，在专利文献1中，由于在炉顶料仓使矿石和焦炭混合，因此存在在炉顶料仓内产生偏析、无法正确地维持铁矿石和焦炭的混合比率的问题。

另外，专利文献2中提出将矿石和焦炭分别地贮存于炉顶的料仓，将焦炭和矿石同时地混合装入的方法。

然而，未特别考虑原料被装入炉内后的焦炭和矿石的分离，因此会担心原料装入后的粗粒和细粒的偏析引起焦炭和矿石分离。

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。

然而，专利文献3所记载的技术记载了没有焦炭夹缝层的高炉，但对高炉的原料装入方法没有具体说明，装入物混合率的控制方法不清楚。

然而，之前在专利文献4中，发明者们提出了一种使焦炭夹缝层不存在就能使通气阻力提高的向高炉装入原料的方法，“一种向高炉装入原料的方法，利用旋转溜槽进行烧结矿、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的向高炉内的装入的高炉的作业方法，上述方法的特征在于，将上述高炉装入原料装入上述高炉时，在轴心部形成中心焦炭层，在该中心焦炭层的外侧以不产生焦炭夹缝层的方式形成使上述矿石类原料以及焦炭混合后的混合层”。

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

专利文献4:日本特开2012－97301号公报

通过前述专利文献4的开发，高炉内的通气性大幅度地提高，从而稳定的高炉操作成为可能。

发明内容

本发明涉及上述专利文献4所记载的技术的改进，在混合层的形成时，实现进一步的均匀化，使更稳定的高炉操作的实施成为可能。

那么，发明者们为了在高炉内的混合层的形成时，实现进一步的均匀化而进行了很多研究。结果获得了如下新发现，即，通过提高混合原料向高炉内的排出速度，大幅度地提高混合层的均匀化。

本发明立足于上述发现。

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的高炉装入原料向高炉内装入的高炉作业方法，其特征在于，

在通过将混合上述矿石类原料和上述焦炭作为混合原料向高炉内装入，而在高炉内的规定区域形成混合层时，使上述混合原料向高炉内的排出速度为1.5t/s以上。

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，

具备：配设于上述高炉的炉顶的至少2个炉顶料仓、以及配设于各炉顶料仓的排出口的集合料斗，上述集合料斗将从上述炉顶料仓排出的原料混合而向上述旋转溜槽供给，

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混合后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，在形成上述混合层时，将上述焦炭和上述矿石类原料以及/或者混合原料同时从上述炉顶料仓排出，在上述集合料斗混合并向上述旋转溜槽供给。

3.根据技术方案1或2所述的向高炉装入原料的方法，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，在向高炉内装入将矿石类原料和焦炭混合后的混合原料，在高炉内形成混合层时，能够实现混合层的进一步的均匀化，因此能够实施更稳定的高炉作业。

附图说明

图1是示出包含炉顶料仓的原料装入状态的示意图。

图2是示出对矿石类原料的高温性状进行测定的实验装置的示意结构图。

图3是示出以焦炭粒子直径作为参数的向矿石类原料的焦炭的混合比例和最大压力损失比例的关系的曲线图。

图4是示出对比料仓内混合和同时排出混合的情况下装入原料中的焦炭的混合率的随时间变化的曲线图。

图5是示出在同时排出条件下使排出速度变化时的遍及炉径向的焦炭混合率的变化的曲线图。

图6是示出使同时排出时的排出速度各种变化的情况下的混合率的变化的曲线图。

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。

基于图1，根据专利文献4对将矿石类原料以及焦炭装入高炉内的具体的装入要领进行说明。

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

其中，优选，在贮存于炉顶料仓12b的混合原料中，焦炭量调整到全部焦炭量的30质量％以下。这是因为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。

那么，为了装入来自炉顶料仓的原料，将从炉顶料仓12a～12c通过流量调整门13被调整为规定的流量排出的焦炭、混合原料以及矿石类原料在集合料斗14混合并向正下方的无料钟式装入装置15运送，从而通过该无料钟式装入装置15的旋转溜槽16装入高炉10内。

这里，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。

另外，对在高炉的轴心部形成中心焦炭层的情况进行说明。

那么，旋转溜槽16被逆倾动控制为以高炉10的中心轴为中心旋转的同时从高炉10的炉中心的轴心部侧向炉壁侧倾动，以从炉顶料仓12排出的高炉装入原料向与从炉中心侧向炉壁侧相反的方向进行装入的逆倾动控制方式进行原料装入。

此时，在旋转溜槽16倾动为大致垂直状态即初期装入状态下，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，仅将贮存于该炉顶料仓12a的焦炭向旋转溜槽16供给，如图1所示，在轴心部形成中心焦炭层12d。

之后，使旋转溜槽16缓缓地向水平方向侧倾动，中心焦炭层12d的形成结束时，以规定比率使剩余的2个炉顶料仓12b以及12c的流量调整门13开口，将从炉顶料仓12a排出的焦炭、从炉顶料仓12b排出的混合原料以及/或者从炉顶料仓12c排出的矿石类原料同时向集合料斗14供给。因此，焦炭和矿石类原料在集合料斗14被完全地混合后被向旋转溜槽16供给，如图1所示那样，在高炉10内的中心焦炭层12d的外侧，焦炭和矿石类原料存在大致均匀的混合率从而形成不产生焦炭夹缝层的混合层12e。

这里，对中心焦炭层12d以及混合层12e的焦炭量而言，中心焦炭层12d的焦炭量被设定为每次装料的焦炭全部装入量的5～30质量％左右，而混合层12e的焦炭量被设定为全部焦炭量的70～95质量％左右。

此外，优选，形成中心焦炭层的区域在使高炉轴心部为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％。

而且，在高炉10内从下部到上部依次形成由中心焦炭层12d以及混合层12e构成的层。

这样，通过依次层叠由中心焦炭层12d以及混合层12e构成的层，在高炉10内的轴心部从高炉下部向高炉上部形成通气阻力小的中心焦炭层12d，在其周围形成焦炭与矿石类原料混合后的混合层12e。

因此，发明者们为了证实上述效果，使用图2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，作为被装入坩埚35内的装入原料36的矿石，使用将50～100质量％的烧结矿和0～50质量％的块铁矿石混合后的矿石。

图3是对在焦炭的大小不同的情况下，使焦炭相对矿石的混合量变化时的最大压力损失比例和混合量的关系进行调查的曲线图。

从图3可知，未混合焦炭的情况的压损最高，与此相对，通过添加焦炭使得通气阻力显著降低，而且该效果伴随着焦炭量的增加而变大。其理由认为是通过混合焦炭使得矿石的变形被抑制，此外，由于混合焦炭附近的空隙被维持，因此抑制了因矿石的变形使粒子间的空隙减小使通气阻力上升的现象。

另外，从图3发现，在使用了块焦炭和小中块焦炭的情况下，熔融层的通气阻力值不同，在使用了小中块焦炭的情况下，与使用了块焦炭的情况相比较，相同的混合量下压力损失也变小。

其中，块焦炭是指颗粒直径是30～60mm左右的焦炭，另外，小中块焦炭是指颗粒直径是10～30mm左右的焦炭。另一方面，矿石类原料通常的颗粒直径是5～25mm左右。

其中，为了避免矿石类原料、焦炭的颗粒直径所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，还优选它们的粒径比(焦炭的颗粒直径/矿石类原料的颗粒直径)是1.0～5.5左右。

另外，发明者在研究分析了适于压力损失的减少即通气性的提高的混合层中的焦炭的比例(焦炭量/矿石类原料量)之后发现，优选质量比率是7～25％左右。更优选10～15％的范围。此外，将混合层中的焦炭的优选比例换算成相对全部焦炭量的比率约是20～95％。

然而，即便在上述那样的优选条件下进行了模拟试验的情况下，也能够看到由于混合层的不均匀而引起的通气阻力的上升。

因此，发明者们使用对图1所示那样的高炉炉顶部进行了模拟的、作为实际高炉的1/18比例尺的装入模型装置，进行矿石原料中的焦炭的混合率的评价试验。

在本模型装置中，为了使原料的落下轨迹以及堆积举动与实际炉一致，使原料颗粒直径是实际高炉的1/18，使原料装入量是实际高炉的1/18，装入溜槽的旋转速度是实际高炉的1/18。

图4示出对在料仓内将矿石和焦炭混合了的情况、或者从2个料仓同时排出了矿石和焦炭的情况下，装入原料中的焦炭的混合率随时间变化进行调查后的结果。此外，任何一种情况下，矿石量以及焦炭量均恒定，另外目标混合率设定为0.05。

从图4可知，在料仓内将矿石和焦炭混合了的情况下，在排出的初期以及后期混合率上升，在排出中期混合率相对目标值(0.05)减少。与此相对，从2个料仓同时排出了矿石和焦炭的情况下，矿石中的焦炭的混合率相对目标值几乎示出恒定的值。因此，相比料仓内混合，同时排出混合的情况下能够更高精度地控制焦炭的混合率。

接下来，图5示出针对在同时排出条件下，使排出速度分别变化为0.85t/s、1.27t/s(任何一个都为实机换算)后的遍及炉径向的焦炭混合率的变化进行调查后的结果。

从图5可知，与排出速度以实机换算为0.85t/s时相比较，排出速度以实机换算为1.27t/s时焦炭混合率的最大值和最小值的差异小，能够被更均匀地混合。

因此，接下来，发明者们对使同时排出时的排出速度各种变化后的情况下的混合率的变化进行了调查。混合率的优劣以炉径向的最大混合率和最小混合率的差来判定。图6示出得到的结果。此外，可以说该差越小被混合得越均匀。

从图6可知，随着原料的排出速度变大，最大混合率和最小混合率的差变小。即，通过使原料的排出速度变大，能够更均匀地混合矿石和焦炭。

特别地，通过使排出速度为1.5t/s以上，最大混合率和最小混合率的差大幅度地减小，在排出速度为1.8t/s以上时几乎恒定。

此外，以往的一般的原料的排出速度是0.8～1.3t/s左右，另外以往对于该排出速度没有特别地予以注意。

其中，通过使装入原料的排出速度变大，使得最大混合率和最小混合率的差变小，即实现混合层的均匀化的理由还未被明确地解开，发明者们如下述那样进行了推测。

考虑装入原料的偏析是由于下述原因产生的，即装入原料流流过静止了的原料堆积面时，小颗粒直径的矿石容易受到原料堆积面的凹凸的影响而静止。

对于这一点，若装入速度增加，则装入原料在堆积面移动时所具有的移动能量增加，小颗粒直径的矿石的静止被抑制。另外，若使原料的排出速度变大，则装入原料流的层厚增加。并且，若装入原料流的层厚增加，则与下面接触的粒子的比率相对减小，下面的凹凸的影响减小。

从以上可以推测，若装入速度增加，则装入原料的偏析被抑制，从而实现混合层的均匀化。

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。

附图标记

10…高炉；12a～12c…炉顶料仓；12d…中心焦炭层；12e…混合层；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；31…圆筒形的炉体；32…炉芯管；33…圆筒形的加热用加热器；34…圆筒体；35…石墨制坩埚；36…装入原料；37…穿孔棒；38…负荷施加装置；40…混合装置；41…气体分析装置；42…热电偶

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、颗粒矿石、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的高炉作业方法，其特征在于，

在通过将混合上述矿石类原料和上述焦炭作为混合原料向高炉内装入，而在高炉内的规定区域形成混合层时，使上述混合原料向高炉内的排出速度为1.5t/s以上。

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，

具备：配设于上述高炉的炉顶的至少2个炉顶料仓、以及配设于各炉顶料仓的排出口的集合料斗，上述集合料斗将从上述炉顶料仓排出的原料混合而向上述旋转溜槽供给，

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混合后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，在形成上述混合层时，将上述焦炭和上述矿石类原料以及/或者混合原料同时从上述炉顶料仓排出，在上述集合料斗混合并向上述旋转溜槽供给。

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。