CN104487598B - 高炉喷吹煤及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高炉喷吹煤的制造方法，其能够以低成本抑制高炉喷吹煤灰附着在高炉喷吹煤通往高炉主体内部的通道上或者将通道堵塞。一种从送风口向高炉设备的高炉主体内部喷吹的高炉喷吹煤的制造方法，预先分析煤炭(11)的灰的组成和熔点(S11-1)以及高炉矿渣(12)的组成(S11-2)，高炉矿渣(12)比煤炭(11)的灰含有更多的氧化钙，根据煤炭的灰的组成和熔点及高炉矿渣的组成，将所述煤炭和所述高炉矿渣混合(S13)，使在作为该煤炭的灰及该钢铁矿渣的主成分的二氧化硅、氧化镁、氧化铝及氧化钙的四元系状态图中，氧化钙的含量为使灰的熔点达到1400℃以上的量。

Description

高炉喷吹煤及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种高炉喷吹煤及其制造方法。
背景技术
高炉设备通过将铁矿石、石灰石及焦炭的原料从高炉主体顶部装入内部，并从该高炉主体侧部靠下方的送风口喷吹热风和作为辅助燃料的高炉喷吹煤(煤粉)，能够从铁矿石中制造出生铁。
然而，为了能够稳定地运行所述高炉设备，需要抑制高炉喷吹煤灰附着在高炉喷吹煤通往高炉主体内部的通道上或者将通道堵塞。
有业者提出了例如在煤粉的灰的软化点低于1300℃的煤粉中添加石灰石、蛇纹石等CaO类造渣剂，将煤粉中的灰的软化点调整处理至1300℃以上，然后只把煤粉中的灰的软化点为1300℃以上的煤粉从高炉主体的送风口向内部喷吹，来提高高炉喷吹煤的燃烧性的方法(例如，参照下述专利文献1)。
此外，还有业者例如还提出了一种高炉煤粉喷吹作业方法，通过例如增减富氧量或调整煤粉的组成、粒径等使其更加不易燃烧，降低在回旋区可达到的最高温度，即使在煤粉喷吹量极大的作业，也能够改善通风性(例如，参照下述专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开平5-156330号公报(例如，参照说明书的段落[0014]-[0023]、[图1]等)
专利文献2：日本专利特开平11-152508号公报
发明内容
发明拟解决的问题
然而，所述专利文献1中记载的煤粉(高炉喷吹煤)只使用通过特意添加上述造渣剂，将灰的软化点调整处理至1300℃以上的煤粉，因此导致运行成本增加。
此外，所述专利文献2中记载的高炉煤粉喷吹作业方法，其煤粉喷吹量极大，并且必须特意调整煤粉的组成和粒径，因此仍会导致运行成本增加。
有鉴于此，本发明为解决上述课题制作而成，目的在于提供一种高炉喷吹煤及其制造方法，能够以低成本抑制高炉喷吹煤灰附着在高炉喷吹煤通往高炉主体内部的通道上或者将通道堵塞。
解决问题的手段
解决上述课题的第1发明的高炉喷吹煤，从送风口向高炉设备的高炉主体内部喷吹，其特征在于，所述高炉喷吹煤是根据煤炭的灰的组成和熔点及钢铁矿渣的组成将所述煤炭和所述钢铁矿渣混合而成，所述煤炭的灰的组成和熔点以及在钢铁制造工序中产生的钢铁矿渣的组成经过预先分析，所述钢铁矿渣比所述煤炭的灰含有更多的氧化钙，混合后在作为该煤灰及该钢铁矿渣的主成分的二氧化硅、氧化镁、氧化铝及氧化钙的四元系状态图中，氧化钙的含量为使灰的熔点成为1400℃以上的量。
解决上述课题的第2发明的高炉喷吹煤是，一种上述第1发明的高炉喷吹煤，其特征在于，所述煤炭为被粉碎成平均粒径1mm以下的煤炭，所述钢铁矿渣为被粉碎成粒径20μm～100μm的钢铁矿渣。
解决上述课题的第3发明的高炉喷吹煤是，一种上述第1发明的高炉喷吹煤，其特征在于，其为在所述煤炭和所述钢铁矿渣的混合物中添加粘合剂和水，成形为煤球状的高炉喷吹煤。
解决上述课题的第4发明的高炉喷吹煤是，一种上述第2发明的高炉喷吹煤，其特征在于，其为在所述煤炭和所述钢铁矿渣的混合物中添加粘合剂和水，成形为煤球状的高炉喷吹煤。
解决上述课题的第5发明的高炉喷吹煤的制造方法，制造从送风口向高炉设备的高炉主体内部喷吹的高炉喷吹煤，其特征在于，进行以下工序：分析工序，分析煤炭的灰的组成和熔点，以及在钢铁制造工序中产生的钢铁矿渣的组成；混合工序，所述钢铁矿渣比所述煤炭的灰含有更多的氧化钙，根据所述煤炭的灰的组成和熔点及所述钢铁矿渣的组成，将所述煤炭和所述钢铁矿渣混合，使在作为该煤炭的灰及该钢铁矿渣的主成分的二氧化硅、氧化镁、氧化铝及氧化钙的四元系状态图中，氧化钙的含量为使灰的熔点达到1400℃以上的量。
解决上述课题的第6发明的高炉喷吹煤的制造方法是，一种上述第5发明的高炉喷吹煤的制造方法，其特征在于，所述煤炭为被粉碎成平均粒径1mm以下的煤炭，所述钢铁矿渣为被粉碎成粒径20μm～100μm的钢铁矿渣。
解决上述课题的第7发明的高炉喷吹煤的制造方法是，一种上述第6发明的高炉喷吹煤的制造方法，其特征在于，还进行成形工序，在所述混合工序中进一步添加粘合剂和水，与所述煤炭和所述钢铁矿渣一同混合，并将所述混合工序中得到的混合物成形为煤球状。
发明效果
根据本发明的高炉喷吹煤，通过以使氧化钙的含量为灰的熔点达到1400℃以上的量的方式将煤炭和钢铁矿渣混合，能够使灰的熔点比从高炉主体送风口向内部喷吹的热风温度高100～150℃以上，此外，由于所述钢铁矿渣是钢铁制造过程中排出的物质，所以可使该钢铁矿渣得到有效利用，无需另外准备混合至煤炭中的氧化钙源，能够以低成本抑制高炉喷吹煤灰附着在高炉喷吹煤通往高炉主体内部的通道上或者将通道堵塞。
此外，根据本发明的高炉喷吹煤的制造方法，能够以低成本容易地制造上述高炉喷吹煤。
附图说明
图1是表示本发明的高炉喷吹煤制造方法的第一实施方式的流程的流程图。
图2是表示本发明的高炉喷吹煤制造方法的第二实施方式的流程的流程图。
图3是关于高炉喷吹煤的SiO2-CaO-MgO-20％Al2O3的四元系状态图。
具体实施方式
以下基于附图对本发明的高炉喷吹煤及其制造方法的实施方式进行说明，但是本发明并非限定于基于附图说明的以下实施方式。
[第一实施方式]
下面基于图1说明本发明的高炉喷吹煤及其制造方法的第一实施方式。
本实施方式的高炉喷吹煤是根据煤炭的灰的组成和熔点及高炉矿渣的组成将所述煤炭和所述高炉矿渣混合而成，所述煤炭的灰的组成和熔点以及高炉设备排出的高炉矿渣的组成经过预先分析，所述高炉矿渣比所述煤炭的灰含有更多的氧化钙，混合后在作为该煤炭的灰及该高炉矿渣的主成分的二氧化硅、氧化镁、氧化铝及氧化钙的四元系状态图中，氧化钙的含量为使灰的熔点达到1400℃以上的量，该灰的熔点高于从高炉设备的高炉主体侧部的下方侧送风口向内部喷吹的热风(1200℃)的温度。
如图1所示，如上所述的本实施方式的高炉喷吹煤13，可以通过分析次烟煤和褐煤等低级煤即煤炭11的组成和灰的熔点(分析工序S11-1)，以及高炉设备中排出的高炉矿渣12的组成(分析工序S11-2)，接着微细粉碎煤炭11(微细粉碎工序S12-1)和高炉矿渣12(微细粉碎工序S12-2)后，混合煤炭11和高炉矿渣12(混合工序S13)、再粉碎混合物(粉碎工序S14)的方法，能够容易地加以制造。另外，优选在即将向高炉设备喷吹前进行粉碎工序S14。
所述高炉矿渣12的氧化钙含量为例如41.7wt.％，高于所述煤炭11的灰的氧化钙含量。
在所述微细粉碎工序S12-1中，将煤炭11微细粉碎至平均粒径1mm以下。因为如果煤炭11的平均粒径大于1mm，则在混合工序S13中难以与高炉矿渣12均匀混合。
所述微细粉碎工序S12-2中将高炉矿渣12微细粉碎至粒径20μm～100μm。因为如果高炉矿渣12的粒径小于20μm，则向高炉主体内部喷吹时，会乘着气体的气流直接穿过高炉主体的内部，未经过燃烧便被排出。如果高炉矿渣12的粒径大于100μm，则在混合工序S13中难以与煤炭11均匀混合。
在通过如上所述的本实施方式的制造方法制造的高炉喷吹煤13中，通过以氧化钙的含量为使灰的熔点达到1400℃以上的量的方式将煤炭11和高炉矿渣12混合，能够使灰的熔点比从高炉主体的送风口向内部喷吹的热风温度高100～150℃以上，由于高炉喷吹煤13的灰(高炉喷吹煤灰)不会被热风熔融，因此能够抑制高炉喷吹煤灰附着在高炉喷吹煤通往高炉主体内部的通道上或者将通道堵塞。此外，由于所述高炉矿渣12是高炉设备在钢铁制造过程中排出的物质，所以可使该高炉矿渣12得到有效利用，无需另外准备混合至煤炭11中的氧化钙源，因此成本低。
因此，本实施方式的高炉喷吹煤13即使不另外添加石灰石、蛇纹石等造渣剂，只要将从高炉设备排出的、比煤炭11的灰含有更多的氧化钙的高炉矿渣12添加入该煤炭11，即可将煤炭11的灰的熔点从低至1100～1300℃，在高炉喷吹煤13的灰(高炉喷吹煤灰)的熔点中提高到1400℃以上，由于该高炉喷吹煤灰13的灰(高炉喷吹煤灰)不会被热风熔融，因此能够抑制高炉喷吹煤灰附着在高炉喷吹煤通往高炉主体内部的通道上或者将通道堵塞。
因此，根据本实施方式，能够以低成本抑制高炉喷吹煤灰附着在高炉喷吹煤通往高炉主体内部的通道上或者将通道堵塞。
此外，以上说明的是本实施方式的高炉喷吹煤及其制造方法中，作为与煤炭11混合的钢铁矿渣，使用氧化钙含量比煤炭的灰组成的氧化钙含量更高的高炉矿渣12的情况，但是只要是钢铁制造工序中产生的、氧化钙含量比煤炭的灰组成的氧化钙含量更高的钢铁矿渣即可使用，例如可使用转炉设备中排出的转炉矿渣(例如，氧化钙含量为45.8wt.％左右)，或通过熔解还原熔炼废铁而产生的还原矿渣(例如，氧化钙含量为55.1wt.％左右)。
[第二实施方式]
下面基于图2说明本发明的高炉喷吹煤及其制造方法的第二实施方式。此外，针对与上述实施方式情况相同的部分，使用与上述实施方式的说明中使用的符号相同的符号，而省略与上述实施方式中的说明重复的说明。
本实施方式的高炉喷吹煤，根据煤炭的灰的组成和熔点及高炉矿渣的组成将所述煤炭和所述高炉矿渣混合，再与粘合剂和水混合而成，所述煤炭的灰的组成和熔点以及高炉设备排出的高炉矿渣的组成经过预先分析，所述高炉矿渣比所述煤炭的灰含有更多的氧化钙，混合后在作为该煤炭的灰及该高炉矿渣的主成分的二氧化硅、氧化镁、氧化铝及氧化钙的四元系状态图中，氧化钙的含量为使灰的熔点达到1400℃以上的量，该灰的熔点高于从高炉设备的高炉主体侧部的下方侧送风口向内部喷吹的热风(1200℃)的温度。
如图2所示，如上所述本实施方式的高炉喷吹煤23，可以通过采用与上述实施方式相同的方法分析所述低级煤即煤炭11的组成和灰的熔点(分析工序S11-1)，以及从高炉设备中排出的高炉矿渣12的组成(分析工序S11-2)，接着采用与上述实施方式相同的方法微细粉碎煤炭11(微细粉碎工序S12-1)和高炉矿渣12(微细粉碎工序S12-2)后，混合煤炭11、高炉矿渣12、粘合剂24及水25(混合工序S13)，将混合物成形为煤球状(成形工序S25)，再粉碎煤球状成形物(粉碎工序S14)的方法，容易地加以制造。另外，优选在即将向高炉设备喷吹前进行粉碎工序S14。
即，在本实施方式中，通过将在所述混合工序S13中混合所述煤炭11、所述高炉矿渣12、所述粘合剂24和所述水25得到的混合物在所述成形工序S25中成形为煤球状，使作为煤炭11的灰和高炉矿渣12的主成分的二氧化硅、氧化镁、氧化铝及氧化钙均匀分布，再在粉碎工序S14中粉碎，从而得到高炉喷吹煤23。
所述高炉矿渣12的氧化钙含量为例如41.7wt.％，比所述煤炭11的灰的氧化钙含量更高。
作为所述粘合剂24，只要是能够在成形工序S25中将混合物成形为煤球状、不易对高炉喷吹煤23的灰(高炉喷吹煤灰)的熔点产生影响、可在高炉内完全燃烧的物质即可，例如可列举出玉米淀粉、糖浆、沥青等。
所述粘合剂24的混合量为能够将煤炭11和高炉矿渣12的混合物成形为小球状的量，例如相对于所述煤炭11和所述煤炭12的混合物，1wt.％以上5wt.％以下的范围。因为如果粘合剂24的混合量少于1wt.％，则无法将所述煤炭11和所述高炉矿渣12的混合物成形为煤球状，如果粘合剂24的混合量多于5wt.％，则会导致运行成本加大。此外，所述水25的混合量为能够将煤炭11和高炉矿渣12的混合物成形为小球状的量，例如相对于所述煤炭11和所述煤炭12的混合物，2wt.％以上8wt.％以下的范围。因为如果水25的混合量少于2wt.％，则无法将所述煤炭11和所述高炉矿渣12的混合物成形为煤球状，如果水25的混合量多于8wt.％，则会因为水分蒸发，导致在高炉设备中的粉碎、干燥工序消耗多余的能量。
即，本实施方式中，通过在所述煤炭11及所述高炉矿渣12的混合物中添加粘合剂24和水25再进一步混合后，在所述成形工序S25中将该混合物成形为煤球状，使作为主成分的二氧化硅、氧化镁、氧化铝及氧化钙等均等分布，并使操作性(运输和存储等)提高。
在以如上所述的本实施方式的制造方法制造的高炉喷吹煤23中，与上述实施方式的情况相同地通过以氧化钙的含量为使灰的熔点达到1400℃以上的量的方式将煤炭11和高炉矿渣12混合，使灰的熔点比从高炉主体送风口向内部喷吹的热风温度高100～150℃以上，高炉喷吹煤23的灰(高炉喷吹煤灰)不会被热风熔融，因此能够抑制高炉喷吹煤灰附着在高炉喷吹煤通往高炉主体内部的通道上或者将通道堵塞。此外，由于所述高炉矿渣12是高炉设备在钢铁制造过程中排出的物质，所以可使该高炉矿渣12得到有效利用，无需另外准备混合至煤炭11中的氧化钙源，因此成本低。
由于在将所述煤炭11、所述高炉矿渣12、所述粘合剂24及所述水25的混合物在成形工序S25中成形为煤球状后，在粉碎工序S14中进行粉碎，因此二氧化硅、氧化镁、氧化铝及氧化钙变得均等分布，相比上述实施方式的情况，高炉喷吹煤灰更不易附着在高炉喷吹煤通往高炉主体内部的通道上或者将通道堵塞，能够顺畅地从高炉主体侧部靠下方的送风口向内部喷吹。
因此，本实施方式的高炉喷吹煤23即使不另外添加石灰石、蛇纹岩等造渣剂，只要将从高炉设备排出的、比煤炭11的灰含有更多的氧化钙的高炉矿渣12添加入该煤炭11，即可相比上述实施方式的情况，更切实地将煤炭11的灰的熔点从低至1100～1300℃，在高炉喷吹煤23的灰(高炉喷吹煤灰)的熔点中提高到1400℃以上，由于该高炉喷吹煤灰23的灰(高炉喷吹煤灰)不会被热风熔融，所以能够抑制高炉喷吹煤灰附着在高炉喷吹煤通往高炉主体内部的通道上或者将通道堵塞。
因此，根据本实施方式，相比上述实施方式的情况，能够以低成本更加切实地抑制高炉喷吹煤灰附着在高炉喷吹煤通往高炉主体内部的通道上或者将通道堵塞。
实施例
以下，针对为确认本发明的高炉喷吹煤及其制造方法的作用效果而进行的实施例进行说明，但是本发明并非限定于基于各种数据说明的以下实施例。
针对上述第二实施方式的高炉喷吹煤制造方法中使用的煤炭的煤灰进行了组成分析(元素分析)。该煤炭是将次烟煤在400℃的惰性环境(例如氮气)中，进行了0.5小时的热处理后得到的改质煤炭。所述煤炭中的灰分含量为7wt.％。所述煤炭的灰(主成分)组成分析结果如下表1所示。此外，在表示二氧化硅、氧化镁、氧化铝及氧化钙的四元系状态图的图3中，下述表1的情况下位于点P1的位置，因此可知所述煤炭的灰的熔点为1215℃。
[表1]
SiO2(wt.％) CaO(wt.％) Al2O3(wt.％) MgO(wt.％)
41 30 22 7
针对上述第二实施方式的高炉喷吹煤制造方法中使用的高炉矿渣进行了组成分析(元素分析)。所述高炉矿渣(主成分)的组成分析结果如下表2所示。
[表2]
SiO2(wt.％) CaO(wt.％) Al2O3(wt.％) MgO(wt.％)
34 42 13 8
在上述图3中，灰的熔点为1400℃时的氧化钙含量为35wt.％(点P2的位置)，因此可知通过将95wt％的所述煤炭和5wt.％的所述高炉矿渣混合，混合后的灰组成如下述表3所示，氧化钙的含量为35wt.％，煤灰的熔点为1400℃。另外，向所述煤炭和所述高炉矿渣，添加3wt.％的玉米淀粉作为粘合剂，还添加了6wt.％的水。
[表3]
SiO2(wt.％) CaO(wt.％) Al2O3(wt.％) MgO(wt.％)
39 35 18 8
由此，根据本实施例，通过分析所述煤炭的灰的组成和熔点及高炉矿渣的组成，根据分析结果，以氧化钙的含量为使灰的熔点达到1400℃以上的量的方式，混合所述煤炭和所述高炉矿渣制造高炉喷吹煤，能够提高灰的熔点，使其高于从高炉设备的高炉主体侧部靠下方的送风口向内部喷吹的热风，并能够以低成本抑制高炉喷吹煤灰附着在高炉喷吹煤通往高炉主体内部的通道上或者将通道堵塞。
另外，在上述内容中，使用SiO2-CaO-MgO-20％Al2O3的四元系状态图，对煤炭和高炉矿渣的混合量进行确定的高炉喷吹煤的制造方法进行了说明，这是因为相比二氧化硅、氧化镁、氧化铝的含量，氧化钙的含量对灰的熔点的影响更大，以氧化钙的含量为基准对煤炭和高炉矿渣的混合量进行了调整。此外，之所以使用氧化钙含量为20wt.％情况下的SiO2-CaO-MgO-20％Al2O3的四元系状态图，是因为即使向煤炭中混合5～10％左右的高炉矿渣，氧化钙的含量的变化也极小，和氧化钙含量为20wt.％时的状态图几乎相同。
工业实用性
本发明的高炉喷吹煤及其制造方法能够以低成本抑制高炉喷吹煤灰附着在高炉喷吹煤通往高炉主体内部的通道上或者将通道堵塞，因此在制铁工业中极具有益利用价值。
符号说明
11煤炭
12高炉矿渣
13、23高炉喷吹煤
24粘合剂
25水
P1煤炭煤灰的熔融温度
P2混合物的煤灰熔融温度
S11-1，S11-2分析工序
S12-1、S12-2微细粉碎工序
S13混合工序
S14粉碎工序
S25成形工序

Claims (7)

1.一种高炉喷吹煤，从送风口向高炉设备的高炉主体内部喷吹，其特征在于，
所述高炉喷吹煤是根据煤炭的灰的组成和熔点及钢铁矿渣的组成将所述煤炭和所述钢铁矿渣混合而成，所述煤炭的灰的组成和熔点以及在钢铁制造工序中产生的钢铁矿渣的组成经过预先分析，
所述钢铁矿渣比所述煤炭的灰含有更多的氧化钙，
混合后在作为该煤炭的灰及该钢铁矿渣的主成分的二氧化硅、氧化镁、氧化铝及氧化钙的四元系状态图中，氧化钙的含量为使混合后的灰的熔点达到1400℃以上的量。
2.根据权利要求1所述的高炉喷吹煤，其特征在于，
所述煤炭为被粉碎成平均粒径1mm以下的煤炭，
所述钢铁矿渣为被粉碎成粒径20μm～100μm的钢铁矿渣。
3.根据权利要求1所述的高炉喷吹煤，其特征在于，
其为向所述煤炭与所述钢铁矿渣的混合物中添加粘合剂和水，成形为煤球状的高炉喷吹煤。
4.根据权利要求2所述的高炉喷吹煤，其特征在于，
其为向所述煤炭与所述钢铁矿渣的混合物中添加粘合剂和水，成形为煤球状的高炉喷吹煤。
5.一种高炉喷吹煤的制造方法，制造从送风口向高炉设备的高炉主体内部喷吹的高炉喷吹煤，其特征在于，进行以下工序：
分析工序，分析煤炭的灰的组成和熔点，以及在钢铁制造工序中产生的钢铁矿渣的组成；
混合工序，所述钢铁矿渣比所述煤炭的灰含有更多的氧化钙，根据所述煤炭的灰的组成和熔点及所述钢铁矿渣的组成，将所述煤炭和所述钢铁矿渣混合，使在作为该煤炭的灰及该钢铁矿渣的主成分的二氧化硅、氧化镁、氧化铝及氧化钙的四元系状态图中，氧化钙的含量为使混合后的灰的熔点达到1400℃以上的量。
6.根据权利要求5所述的高炉喷吹煤的制造方法，其特征在于，
所述煤炭为被粉碎成平均粒径1mm以下的煤炭，
所述钢铁矿渣为被粉碎成粒径20μm～100μm的钢铁矿渣。
7.根据权利要求6所述的高炉喷吹煤的制造方法，其特征在于，
还进行成形工序，在所述混合工序中进一步添加粘合剂和水，与所述煤炭和所述钢铁矿渣一同混合，
并将所述混合工序中得到的混合物成形为煤球状。
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