CN107208166B

CN107208166B - 向高炉中装入原料的方法

Info

Publication number: CN107208166B
Application number: CN201680008360.3A
Authority: CN
Inventors: 市川和平; 广泽寿幸; 大山伸幸
Original assignee: NKK Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2015-02-03
Filing date: 2016-02-02
Publication date: 2019-04-16
Anticipated expiration: 2036-02-02
Also published as: KR102022312B1; KR20170104582A; JPWO2016125487A1; WO2016125487A1; JP6041072B1; CN107208166A; TR201710896T1

Abstract

本发明提供谋求高炉内反应性的改善、能够进一步降低还原剂比的原料装入方法。一种向高炉中装入原料的方法，使用旋转溜槽在每单次装料中向高炉内装入高炉装入原料，所述方法中，所述高炉装入原料包含含有选自由烧结矿、球团矿和块矿组成的组中的至少一种的矿石类原料以及焦炭，将所述单次装料中装入的高炉装入原料的10质量％以上设定为酸性球团矿，将所述单次装料中装入的焦炭的60～75质量％以与所述矿石类原料的混合层的形式装入，将剩余的25～40质量％的焦炭以单独焦炭的形式装入。

Description

向高炉中装入原料的方法

技术领域

本发明涉及利用旋转溜槽进行向炉内中的原料装入的向高炉中装入原料的方法。

背景技术

近年来，从防止地球变暖的观点出发，要求削减CO₂。在钢铁产业中，CO₂排放量的约70％由高炉产生，要求削减高炉中的CO₂排放量。高炉中的CO₂削减可以通过削减高炉中使用的还原剂(焦炭、粉煤、天然气等)来实现。

此外，最近，随着钢铁需求的增大，制造更容易的酸性球团矿(成分中的CaO(质量％)与SiO₂(质量％)之比(CaO/SiO₂)为0.5以下的球团矿)的使用量正在增大。

而且，已知该酸性球团矿在高炉内的还原性以及在高温下的熔融性状差，由于其利用而使高炉的还原性以及透气性变差(非专利文献1)。

因此，在利用酸性球团矿时，要求改善酸性球团矿的还原性以及透气性、抑制还原剂使用量的增加。

在此，已知为了改善熔合区的透气阻力，在矿石层中混合焦炭是有效的，已报道了用于在矿石层中混合焦炭的各种方法。

例如，在专利文献1中公开了如下技术：在无料钟式高炉中，在矿石料斗中下游侧的料斗中装入焦炭，在传送带上使焦炭堆积到矿石上，然后，装入到炉顶料仓中，将矿石和焦炭经由旋转溜槽装入到高炉内。

另外，在专利文献2中公开了如下技术：在炉顶的料仓中分开贮存矿石和焦炭，并且同时混合装入焦炭和矿石，由此，同时进行焦炭装入用批、焦炭的中心装入用批和混合装入用批这三批。

此外，在专利文献3中，作为高炉中的原料装入方法，公开了如下技术：为了防止高炉作业中的熔合区形状的不稳定性和中心部附近的气体利用率的下降从而实现稳定作业和热效率的提高，将全部矿石与全部焦炭混合后，将原料装入到高炉内。

另外，在专利文献4中，作为享受由混合焦炭带来的反应性提高效果的手段，公开了如下技术：将高反应焦炭与JIS还原率低的矿石混合，由此使低反应性矿石高效率地反应，从而提高高炉的反应性。

此外，在专利文献5中公开了如下技术：将向炉内装入的总焦炭量的60～75质量％以与矿石类原料的混合层的形式装入，另一方面，使剩余的25～40质量％的焦炭量以焦炭夹层(coke slit)的形式残留，由此消除在将矿石类原料和焦炭以混合层的形式装入炉内的情况下所担心的透气性的劣化。

现有技术文献

专利文献

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59-010402号公报

专利文献4：日本特公平07-076366号公报

专利文献5：国际公开第2013/172044号

非专利文献

非专利文献1：藤井成美等：铁和钢(鉄と鋼)、一般社团法人日本钢铁协会、1968年、第54卷、第12号(1968)、p.1241-1259

发明内容

发明所要解决的问题

已知上述酸性球团矿在高炉内的还原性以及在高温下的熔融性状差，由于其利用而使高炉的还原性以及透气性变差(参见上述非专利文献1)。因此，在利用酸性球团矿时，要求改善酸性球团矿的还原性以及透气性并且抑制还原剂使用量的增加。

另外，一般而言，在高炉的炉内，大多在中心部和周边部，气体均容易流动，而在中间部，气体不易流动，因此，在高炉的半径方向上存在气流分布。因此，需要根据该气流分布来设计焦炭混合率以及酸性球团矿在半径方向上的配置。

然而，在专利文献1～3中，仅记载了向矿石层中混合焦炭的手段，并未明示高炉半径方向的优选的焦炭混合率分布。另外，在专利文献4中，也仅记载了焦炭与矿石的反应性以及其最大粒度，均未明示焦炭与矿石的优选配比和炉口方向的优选分布。此外，在专利文献5中，对于酸性球团矿的利用，也没有任何考虑。

因此，在利用酸性球团矿时，需要新构建优选的球团矿配置和炉内的混合焦炭分布。

本发明是为了解决上述的课题而开发的，其目的在于提供一种原料装入方法，其中，如上所述，着眼于高炉内的气流分布，在流动少的部位混合大量焦炭，并且将低反应性的酸性球团矿高效地装入到高炉内，由此实现炉内反应性的改善，能够进一步降低还原剂比。

用于解决问题的方法

即，本发明的主旨构成如下所述。

1.一种向高炉中装入原料的方法，使用旋转溜槽在每单次装料中向高炉内装入高炉装入原料，所述方法中，

上述高炉装入原料包含含有选自由烧结矿、球团矿和块矿组成的组中的至少一种的矿石类原料以及焦炭，

将上述单次装料中装入的高炉装入原料的10质量％以上设定为酸性球团矿，

将上述单次装料中装入的焦炭的60～75质量％以与上述矿石类原料的混合层的形式装入，

将剩余的25～40质量％的焦炭以单独焦炭的形式装入。

2.如权利要求1所述的向高炉中装入原料的方法，其中，

将上述矿石类原料在上述单次装料中每次以两批装入，

将第一批装入到炉口无量纲半径中0.0～0.8的范围，

将第二批装入到炉口无量纲半径的0.6～1.0的范围，

在上述第一批中装入以上述混合层的形式装入的焦炭的60～80质量％装入，

在上述第二批中装入上述单次装料中装入的酸性球团矿的70～100质量％。

发明效果

根据本发明，在气流少的部位混合大量焦炭，并且装入酸性球团矿，由此实现炉内反应性的提高，抑制酸性球团矿使用时的作业劣化，由此可以降低还原剂比。

附图说明

图1是示意性地表示本发明的向高炉中装入原料的方法的一个实施方式的图。

图2是表示高炉内的气体流速分布的图。

图3表示向高炉中的原料堆积状况的图。

具体实施方式

本发明中，使用旋转溜槽，在每单次装料中向高炉内装入包含烧结矿、球团矿和块矿的矿石类原料以及焦炭的高炉装入原料，在该高炉作业中，在气流少的部位混合大量焦炭，并且装入酸性球团矿，由此实现炉内反应性的提高，抑制酸性球团矿使用时的作业劣化，由此降低还原剂比。

以下，使用附图对本发明的一个实施方式进行说明。

在此，在本发明中，在每单次装料中，使用旋转溜槽向高炉内装入包含烧结矿、球团矿、块矿中的至少一种的通常作为高炉装入原料使用的矿石类原料、以及使用焦炭的原料。需要说明的是，本发明中的单次装料是指进行一次如下的一系列流程：形成使用焦炭的焦炭夹层(焦炭层)后，装入将矿石类原料与焦炭混合而成的混合层。

图1中，符号1为储存包含烧结矿、球团矿和块矿中的至少一种的矿石类原料2的矿石类原料料斗，符号3为储存焦炭4的焦炭料斗。从上述矿石类原料料斗1和焦炭料斗3以规定比率放出的矿石类原料2和焦炭4被矿石传送带5传送至上方，矿石类原料2和焦炭4在储料斗6中被混合，作为高炉装入原料7贮存。从该储料斗6放出的高炉装入原料7被装入传送带8传送至高炉10的炉顶，经由受料溜槽11而被投入到多个、例如3个炉顶料仓12中的1个炉顶料仓中，并贮存。需要说明的是，图1中，符号14为集料斗，符号15为无料钟式装入装置。

另外，作为从炉顶料仓装入原料的顺序，首先，在高炉的中心部形成焦炭夹层的情况下，将旋转溜槽16的原料装入目标位置设定为高炉的炉壁内周部，从仅装入有焦炭的炉顶料仓12仅装入焦炭，由此形成焦炭层。此时，可以在高炉的中心部形成中心焦炭层，或者在炉壁内周部从炉壁部(炉口无量纲半径：1.0)起朝向中心轴部(炉口无量纲半径：0)形成周边焦炭层。

在旋转溜槽16的原料装入目标位置朝向高炉的炉壁部的状态下，关闭装入有矿石类原料的炉顶料仓12的流量调节闸13，仅打开仅装入有焦炭的炉顶料仓12的流量调节闸13，仅将贮存在该炉顶料仓12中的焦炭供给至旋转溜槽16，由此形成焦炭夹层，或者在高炉的中心部形成中心焦炭层。

接着，从炉顶料仓12同时放出而进行焦炭装入和矿石类原料装入，关于此时的装入顺序，优选从与高炉的中心轴接近、即炉口无量纲半径为0的位置起依次向上方移动，然后从高炉的中心轴起向外侧离开，最后倾斜侧壁的上端(炉口无量纲半径：1.0)侧被装入。

本发明的特征在于，在将焦炭、矿石类原料装入到高炉中时，将该单次装料中装入的高炉装入原料的10质量％以上设定为酸性球团矿。这是因为，酸性球团矿的使用比率为10质量％以上时，还原剂比的上升变得显著。需要说明的是，从防止高炉作业的大幅劣化的观点出发，单次装料中装入的高炉装入原料中的酸性球团矿的比率优选设定为50质量％以下。

本发明中，矿石类原料包含选自由烧结矿、球团矿和块矿组成的组中的至少一种即可。

此外，上述单次装料中装入的焦炭的60～75质量％以与矿石类原料的混合层的形式装入，而另一方面，剩余的25～40质量％的焦炭以单独焦炭的形式装入。单独装入的焦炭在高炉中形成焦炭夹层(焦炭层)。

通过将以混合层的形式装入的焦炭的量设定为单次装料中装入的全部焦炭的60质量％以上，能够得到焦炭的混合所带来的透气性和还原性的提高效果。另一方面，通过将以混合层的形式装入的焦炭的量设定为单次装料中装入的全部焦炭的75质量％以下，能够将剩余的焦炭不与矿石类原料混合地单独装入而以焦炭夹层的形式残留。其结果，能够确保焦炭夹层的透气性。因此，上述单次装料中的焦炭量的60～75质量％以与矿石类原料的混合层的形式装入，剩余的25～40质量％的焦炭以单独焦炭的形式装入。

另外，在本发明中，可以将矿石类原料在单次装料中每次以两批装入。

图2中示出高炉内的气流分布。可知，在炉口无量纲半径为0.4以下的区域以及0.7以上的区域，气体容易流动，在炉口无量纲半径为0.4～0.7的区域，气体不易流动，因此，与其他区域相比，担心还原反应的延迟。

另外，图3中示出向高炉中的原料堆积状况。第一批装入到炉口无量纲半径为0.0～0.8的区域，第二批的矿石装入到炉口无量纲半径为0.6以上的区域。如此，优选第二批大体上装入到气体容易流动的炉周边部。

即，在第一批中使混合焦炭偏析、在第二批中使酸性球团矿偏析时，可期待能够改善反应延迟区域的反应性，因此，在将矿石类原料在单次装料中每次以两批装入时，优选将第一批装入到炉口无量纲半径中0.0～0.8的范围、进而将第二批装入到炉口无量纲半径的0.6～1.0的范围。此外，进一步优选在上述第一批中装入以上述混合层的形式装入的焦炭的60～80质量％、在上述第二批中装入上述单次装料中装入的酸性球团矿的70～100质量％。

在本发明中，原料装入的第一批被装入到炉口无量纲半径为0.0～0.8(至少0.1～0.7)的区域，第二批的矿石被装入到炉口无量纲半径为0.6以上的至炉壁(炉口无量纲半径：1.0)为止的区域。

在这样的装入状态下，第二批大体上被装入到气体容易流动的炉周边部。因此，在第一批中使混合焦炭偏析并且在第二批中使低反应性矿石偏析时，可期待反应延迟区域中的反应性的改善。

另外，将第一批中混合的焦炭量在上述混合层中的焦炭量(是指单次装料中的焦炭量的60～75质量％)中进一步设定为60～80质量％的比率，可进一步实现炉内反应性的提高，能够进行更稳定的高炉作业。

此外，在第二批中装入的矿石类原料中包含酸性球团矿的合计量中的70～100质量％，降低装入到气流少、担心还原延迟的炉口无量纲半径0.0～0.8的区域中的酸性球团矿的量，由此，能够抑制起因于酸性球团矿的反应性劣化。

实施例

[实施例1]

使用旋转溜槽，在每单次装料中向高炉内装入含有酸性球团矿的高炉装入原料。此时，要装入的焦炭的一部分以与矿石类原料的混合层的形式装入。剩余的焦炭不与矿石类原料混合而单独装入，形成焦炭夹层。单次装料中装入的高炉装入原料中的酸性球团矿量、以混合层的形式装入的焦炭的量、单独装入而形成焦炭夹层的焦炭的量如表1所示(试验No.1～5)。

使用的矿石类原料含有58质量％的Fe。使用的酸性球团矿含有65质量％的铁分并且CaO与SiO₂之比CaO/SiO₂为0.05。另外，使用的焦炭包含88质量％的碳。

此外，利用以下的步骤对上述试验No.1～5的高炉原料装入的条件下的透气性指标和还原性指标进行评价。将评价结果一并记载于表1中。

[透气性指标]

透气性指标以高炉的总压力损失除以送风量而得到的值来定义，可以利用以下公式求出。上述透气性指标是表示单位风量的风进行流通所需要的透气阻力的指标。

透气性指标＝总压力损失(Pa)/送风量(m³/分钟)

[还原性指标]

还原性指标是高炉上部的气体成分中CO₂浓度在CO与CO₂的浓度之和中所占的百分率，可以利用以下公式求出。

还原性指标＝[CO₂(体积％)/{CO₂(体积％)+CO(体积％)}]×100

还原性指标表示，CO₂浓度越高，则CO气体与氧化铁越反应而使CO₂的生成量越增加，表示矿石的基于CO气体的反应性的好坏(还原性指标高的，反应性良好)。

[表1]

由表1可知，发明例与比较例相比，发明例的还原性指标均显示出高于比较例的值。

[实施例2]

通过实施例1中的将单次装料以两批装入的方法，向高炉中装入原料。将第一批中装入的焦炭量设定为混合层中的混合焦炭量中的50～90质量％，并且在第二批中装入的矿石类原料中含有酸性球团矿的合计量中的50～100质量％。将试验条件(试验No.6～17)示于表2中。需要说明的是，试验中使用的矿石类原料、酸性球团矿等使用与实施例1相同物性的矿石类原料、酸性球团矿等。

此外，利用与实施例1相同的步骤对上述试验No.6～17的高炉原料装入的条件下的透气性指标和还原性指标进行评价。将评价结果一并记载于表2中。

由表2可知，发明例的还原性指标均显示出高于比较例的值。

由以上的实施例可知，根据本发明的方法，能够提高炉内反应性。

符号说明

1 矿石类原料料斗

2 矿石类原料

3 焦炭料斗

4 焦炭

5 矿石传送带

6 储料斗

7 高炉装入原料

8 装入传送带

10 高炉的炉顶

11 受料溜槽

12 炉顶料仓

13 流量调节闸

14 集料斗

15 无料钟式装入装置

16 旋转溜槽

Claims

所述高炉装入原料包含含有选自由烧结矿、球团矿和块矿组成的组中的至少一种的矿石类原料以及焦炭，

将所述单次装料中装入的高炉装入原料的10质量％以上设定为酸性球团矿，

将所述单次装料中装入的焦炭的60～75质量％以与所述矿石类原料的混合层的形式装入，

将剩余的25～40质量％的焦炭以单独焦炭的形式装入，

将所述矿石类原料在所述单次装料中每次以两批装入，

将第一批装入到炉口无量纲半径中0.0～0.8的范围，

将第二批装入到炉口无量纲半径的0.6～1.0的范围，

在所述第一批中装入以所述混合层的形式装入的焦炭的60～80质量％，

在所述第二批中装入所述单次装料中装入的酸性球团矿的70～100质量％。