CN116829739A - 生铁制造方法 - Google Patents

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CN116829739A CN202180093630.6A CN202180093630A CN116829739A CN 116829739 A CN116829739 A CN 116829739A CN 202180093630 A CN202180093630 A CN 202180093630A CN 116829739 A CN116829739 A CN 116829739A
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Abstract

本发明的一方案的生铁制造方法使用具有风口的高炉制造生铁，其中，所述生铁制造方法包括：在所述高炉内交替地层叠包含矿石原料的第一层与包含焦炭的第二层的工序；以及在利用从所述风口吹送的热风将辅助燃料向所述高炉内吹入的同时将层叠的所述第一层的所述矿石原料还原以及熔化的工序，在所述第一层混合有包含对还原铁进行压缩成形而得到的还原铁成形体的骨料，所述矿石原料将铁矿石球团作为主原料，所述还原铁成形体的平均碱度为0.5以下，所述矿石原料的平均碱度为0.9以上。

Description

生铁制造方法
技术领域
本发明涉及生铁制造方法。
背景技术
如下方法是公知的：在高炉内交替地层叠包含矿石原料的第一层与包含焦炭的第二层，在利用从风口吹送的热风将辅助燃料向高炉内吹入的同时，将上述矿石原料还原并熔化，从而制造生铁。此时，上述焦炭起到用于熔化矿石原料的热源、矿石原料的还原材料、渗碳到铁液中用于使熔点降低的增碳剂以及用于确保高炉内的透气性的间隔物的作用。通过利用该焦炭维持透气性，从而使装入物的卸料稳定，实现高炉的稳定操作。
在高炉操作中，从成本削减的观点出发期望该焦炭的比例较低。然而，当降低焦炭的比例时，上述的焦炭所起到的作用也降低。例如，作为使焦炭的比例减少即使矿石原料的比例增加的方法，提出了向高炉周边部限定装入小粒径的还原铁的高炉操作方法(参照日本特开平11-315308号公报)。在上述高炉操作方法中，将无需还原的还原铁仅装入炉的周边部，从而能够维持炉的中心部分处的作为焦炭的热源、还原材料、增碳剂以及间隔物的作用并且提高原料的填充率。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11-315308号公报
发明内容
发明要解决的课题
出于近来的CO2排出量削减的要求，在高炉操作中谋求焦炭的使用量的进一步的削减。在上述以往的高炉操作方法中，关于焦炭所具有的作用中的热源、还原材料以及增碳剂，能够由从风口吹入的辅助燃料代替。另一方面，间隔物的作用仅由焦炭担负。在上述以往的高炉操作方法中，还原铁的装入位置仅限定于炉的周边部。另外，焦炭的使用量停留在通过还原铁的装入来相对减少。因此，在上述以往的高炉操作方法中，焦炭的使用量的削减存在界限，难以说能够充分地应对近来的CO2削减的要求。
本发明是鉴于上述那样的情况而完成的，目的在于提供能够维持高炉的稳定操作并且减少焦炭的使用量的生铁制造方法。
用于解决课题的方案
本发明的一方案的生铁制造方法使用具有风口的高炉制造生铁，其中，所述生铁制造方法包括：在所述高炉内交替地层叠包含矿石原料的第一层与包含焦炭的第二层的工序；以及在利用从所述风口吹送的热风将辅助燃料向所述高炉内吹入的同时将层叠的所述第一层的所述矿石原料还原以及熔化的工序，在所述第一层混合有包含对还原铁进行压缩成形而得到的还原铁成形体的骨料，所述矿石原料将铁矿石球团作为主原料，所述还原铁成形体的平均碱度为0.5以下，所述铁矿石球团的平均碱度为0.9以上。
在该生铁制造方法中，包含矿石原料的第一层包含对还原铁进行压缩成形而得到还原铁成形体来作为骨料。通过该还原铁成形体，在熔化的工序中第一层的软化软熔时热风容易通过，因此在该生铁制造方法中，用于确保透气性的焦炭的量可以较少。另外，在该生铁制造方法中，使用平均碱度为0.5以下的还原铁成形体，因此能够比较廉价地获取还原铁成形体。并且，在该生铁制造方法中，通过将平均碱度为0.9以上的铁矿石球团用作主原料，从而抑制碱度较低的还原铁成形体熔化了时的粘性的增大，并促进烧穿。由此主要改善软熔带的透气性，进而能够减少焦炭的使用量。因此，通过使用该生铁制造方法，能够维持高炉的稳定操作并且减少焦炭的使用量。
作为所述矿石原料中的所述铁矿石球团的含量，优选为50质量％以上。这样通过将所述铁矿石球团的含量设为所述下限以上，能够进一步改善透气性。
优选的是，所述铁矿石球团为自熔性。这样通过将所述铁矿石球团设为自熔性，从而促进还原铁成形体的烧穿，能够进一步改善透气性。
优选的是，所述铁矿石球团的单位消耗相对于所述还原铁成形体的单位消耗的比率R满足下述式1。这样通过所述铁矿石球团的单位消耗相对于所述还原铁成形体的单位消耗的比率R满足下述式1，从而能够使由还原铁成形体的烧穿带来的透气性改善效果更可靠地显现。
[数学式1]
在所述式1中，(C/S)表示平均碱度，(％SiO2)表示SiO2的含量[质量％]。另外，下标HBI是指还原铁成形体，下标P是指铁矿石球团。需要说明的是，(C/S)critical表示HBI的临界碱度。
在此，“主原料”是指以质量换算计含量最大的原料。“碱度”是指CaO的质量相对于SiO2的质量的比例。需要说明的是，“平均碱度”在作为对象的物质由多个粒状物构成的情况下，是指CaO的总质量相对于该多个粒状物的SiO2的总质量的比例。
“临界碱度”是指如图3所示那样在将HBI的平均碱度作为参数对试料填充层的压损进行连续测定并标绘其最大值(最大压损)时，最大压损开始降低的平均碱度。需要说明的是，所述试料填充层例如能够如图5所示那样，使用填充试料的石墨坩埚71的内径为的大型载荷还原实验炉7，从上起由上部焦炭层72a(高度20mm)、矿石层72b(高度110mm)以及下部焦炭层72c(高度40mm)构成。
发明效果
如以上所说明那样，通过使用本发明的生铁制造方法，能够维持高炉的稳定操作并且减少焦炭的使用量。
附图说明
图1是示出本发明的一实施方式的生铁制造方法的流程图。
图2是示出在图1的生铁制造方法中使用的高炉内部的示意图。
图3是示出还原铁成形体的平均碱度与最大压损的关系的图表。
图4是图2的软熔带至滴落带附近的示意性局部放大图。
图5是示出在实施例中使用的大型载荷还原实验炉的结构的示意性剖视图。
图6是示出实施例中的对试料填充层进行加热的温度曲线的图表。
图7是实施例中的试料填充层的温度与供给的气体流量的关系的图表。
图8是示出实施例的结果的图表。
具体实施方式
以下，对本发明的各实施方式的生铁制造方法进行说明。
图1所示的生铁制造方法是使用图2所示的高炉1制造生铁的生铁制造方法，且具备层叠工序S1以及还原熔化工序S2。
<高炉>
高炉1如图2所示那样具有设置于炉下部的风口1a以及出铁口1b。风口1a通常设置有多个。高炉1是固气逆流型的竖炉，将根据需要而在高温的空气中加入了高温或常温的氧的热风从风口1a向炉内吹入，而能够进行后述的矿石原料11的还原以及熔融等一系列的反应，从出铁口1b取出生铁。另外，在高炉1装备有料钟·护板方式的原料装入装置2。关于该原料装入装置2，见后述。
<层叠工序>
在层叠工序S1中，如图2所示那样，在高炉1内交替地层叠第一层10与第二层20。即，第一层10以及第二层20的层数分别为2以上。
(第一层)
第一层10包含矿石原料11。另外，在第一层10混合有骨料12。在第一层10中，除了矿石原料11以及骨料12以外，也可以一起装入石灰石、白云石、硅石等辅助原料。
矿石原料11是指成为铁原料的矿石类。矿石原料11通过在还原熔化工序S2中从风口1a吹入的热风被升温还原而成为铁水。在该生铁制造方法中，将铁矿石球团设为主原料。“铁矿石球团”是将几十μm的铁矿石微粉作为原料按照适于高炉用的性状(例如尺寸、强度、被还原性等)使品质提高而制作的。需要说明的是，在该生铁制造方法中，铁矿石球团优选不包含烧结矿的微粉。
作为上述铁矿石球团的平均碱度的下限，为0.9，更优选为作为碱性的1.0，进一步优选为1.4。当上述铁矿石球团的碱度小于上述下限时，难以促进还原铁成形体的烧穿，透气性有可能降低。上述铁矿石球团的平均碱度的上限没有特别限定，但上述铁矿石球团的平均碱度通常为2.0以下。
作为矿石原料11中的上述铁矿石球团的含量的下限，优选为50质量％，更优选为90质量％，进一步优选为100质量％即矿石原料11全部为铁矿石球团。这样通过将上述铁矿石球团的含量设为上述下限以上，能够进一步改善透气性。
上述铁矿石球团优选为自熔性。这样通过将上述铁矿石球团设为自熔性，从而促进还原铁成形体的烧穿，能够进一步改善透气性。
上述铁矿石球团优选的是，气孔直径4μm以上的粗大开气孔的气孔率为21％以上。这样通过将气孔直径4μm以上的粗大开气孔的气孔率为21％以上的铁矿石球团包含于矿石原料，能够提高矿石原料的还原率，因此能够进一步减少焦炭的使用量。在此，“气孔直径4μm以上的粗大开气孔的气孔率”是指气孔直径4μm以上的粗大开气孔相对于铁矿石球团的表观体积所占的体积的比例，是使用压汞仪(例如岛津制作株式会社的“AutoporeIII9400”)测定出的铁矿石球团的开气孔率设为ε0[％]、铁矿石球团的每单位重量的总微孔容积设为A[cm3/g]、铁矿石球团的每单位重量的气孔直径4μm以上的总微孔容积设为A+4[cm3/g]时由ε0×A+4/A[％]算出的量。需要说明的是，开气孔是指通到铁矿石球团的外部的气孔，闭气孔是指在铁矿石球团的内部闭合的气孔。
上述铁矿石球团优选含有MgO。MgO具有提高炉床水平中的熔渣的脱硫能力并且提高高温下的被还原性的作用。因此，认为通过使矿石原料11的烧穿的行为接近还原铁成形体的烧穿的行为而存在促进还原铁成形体的烧穿的作用。作为矿石原料11中的MgO的含量的下限，优选为1质量％，更优选为1.5质量％。另一方面，作为上述MgO的含量的上限，优选为4质量％，更优选为3质量％。当上述MgO的含量小于上述下限时，有可能无法充分得到促进还原铁成形体的烧穿的作用。相反，当上述MgO的含量超过上述上限时，上述铁矿石球团的强度有可能降低。
矿石原料11在上述铁矿石球团以外能够包含烧结矿、块矿石、内配碳块矿、金属等。需要说明的是，从透气性改善的观点出发，矿石原料11中的烧结矿的含量优选为10质量％以下，更优选为0质量％即矿石原料11不包含烧结矿。
需要说明的是，后述的骨料12所包含的还原铁成形体也能够作为铁原料，但在本说明书中，还原铁成形体不包括在矿石原料11中。
骨料12用于改善后述的软熔带D的透气性，使上述热风流通至高炉1的中心部。骨料12包含对还原铁进行压缩成形而得到的还原铁成形体(HBI、Hot Briquette Iron)。
HBI是在热状态下成形还原铁DRI(Direct Reduced Iron)而得到的。DRI具有气孔率高，海上输送和户外保存时发生氧化放热的缺点，与此相对，HBI的气孔率低，难以再氧化。骨料12在完成了第一层10的透气性的确保之后，作为金属发挥功能，成为铁水。骨料12因其金属化率高，不需要还原，所以成为该铁水时不需要过多还原材料。因此，能够削减CO2排出量。需要说明的是，“金属化率”是指金属铁相对于总铁量的比例[质量％]。
作为上述还原铁成形体的平均碱度的上限，为0.5，更优选为0.4。在还原铁成形体中，作为来自铁矿石的熔渣成分，存在包含SiO2、Al2O3且通常平均碱度变低的倾向。在该生铁制造方法中，使用平均碱度为上述上限以下的还原铁成形体，因此无需准备除去SiO2、Al2O3或者添加CaO而提高碱度的高品质的还原铁成形体。因此，能够以低成本制造生铁。另一方面，作为上述还原铁成形体的平均碱度的下限，没有特别限定，也可以是0。
上述铁矿石球团的单位消耗相对于上述还原铁成形体的单位消耗的比率R优选满足下述式1。这样通过上述铁矿石球团的单位消耗相对于上述还原铁成形体的单位消耗的比率R满足下述式1，从而能够使由还原铁成形体的烧穿带来的透气性改善效果更可靠地显现。
[数学式2]
对上述的式1进行详细说明。图3是示出HBI的平均碱度与将第一层10以及第二层20交替层叠而成的填充层的最大压损的关系的图表。能够判断为该最大压损越小则透气性越高。根据图3可知，当HBI的平均碱度超过一定值时透气性的改善被认可。该一定值为临界碱度。认为在存在该临界碱度以上的CaO的情况下，HBI中的SiO2向钙硅酸盐系熔液变化，使从HBI生成的铁液的粘性降低而促进烧穿。换言之，可以说为了得到HBI的烧穿促进效果，需要临界碱度以上的CaO。
在图3中，CaO从HBI供给，但CaO也能够从铁矿石球团供给。这样，认为当相对于将HBI与铁矿石球团合起来的SiO2量，CaO量超过临界碱度时，促进HBI的烧穿，提高上述填充层的透气性。
将HBI与铁矿石球团合起来的SiO2量以及CaO量在将还原铁成形体的单位消耗设为MHBI[kg]并将铁矿石球团的单位消耗设为MP[kg]时，由下述式2表示。
[数学式3]
[SiO2量]＝(％SiO2)HBI×MHBI+(％SiO2)P×MP
[CaO量]＝(C/S)HBI×(％Si02)HBI×MHBI+(C/S)HBI×(％SiO2)P×MP ···2
在此，认为当如上述那样CaO量/SiO2量≥(C/S)critical成立时促进HBI的烧穿，因此当将上述式2代入该不等式针对R＝MP/MHBI进行求解时，得到上述式1。
作为上述还原铁成形体的装入量的下限，每一吨生铁优选为100kg，更优选为150kg。当上述还原铁成形体的装入量小于上述下限时，在还原熔化工序S2中，软熔带D中的骨料12的透气性确保功能有可能无法充分地发挥。另一方面，上述还原铁成形体的装入量在不会骨料过多且骨料效果变小的范围内适当决定，但上述还原铁成形体的装入量的上限例如设为每一吨生铁700kg。
作为上述还原铁成形体的平均粒径相对于矿石原料11的平均粒径之比的下限，优选为1.3，更优选为1.4。如图4所示那样，第一层10的矿石原料11的一部分熔化而作为滴落熔渣13向高炉1的下方移动，在矿石原料11软化收缩了时，高熔点的上述还原铁成形体也不软化。当使相对于矿石原料11大一定程度以上的上述还原铁成形体作为骨料12混合时，上述还原铁成形体的骨料效果容易显现，能够抑制第一层10整体发生层收缩。因此，通过将上述平均粒径之比设为上述下限以上，能够确保图4的箭头所示那样的热风的流路，因此能够使还原熔化工序S2中的透气性提高。另一方面，作为上述平均粒径之比的上限，优选为10，更优选为5。当上述平均粒径之比超过上述上限时，难以使上述还原铁成形体均匀地混合在第一层10且偏析有可能增大。需要说明的是，“平均粒径”是指在粒径分布中累积质量成为50％的粒径。
作为上述还原铁成形体的滚筒旋转试验后的透气阻力指数的上限，优选为0.1，更优选为0.08。上述还原铁成形体通常制造的工厂与使用的工厂不同而被输送。在此期间可能体积破坏且粒度分布变化，因此通过使用在上述滚筒旋转试验后也确保透气阻力指数为一定值以下的还原铁成形体，能够在现实的高炉操作中使后述的块状带E中的透气性提高。另一方面，上述透气性阻力指数的下限没有特别限定，可以是接近作为定义上的理论界限值的0的值，但通常成为0.03程度。需要说明的是，使用具有上述透气阻力指数成为规定值以下的性状的还原铁成形体即可，并不意味着在该生铁制造方法中需要进行滚筒旋转试验。
在此，还原铁成形体的“滚筒旋转试验后的透气阻力指数”如以下那样算出。首先，依据铁矿石类的旋转强度测定法(JIS-M8712：2000)进行滚筒旋转试验，取得还原铁成形体的经筛分的粒径分布。在该粒度分布中，将进行筛分的筛孔间的代表粒径(中央值)表示为di[cm]，将属于代表粒径di的还原铁成形体的重量分率表示为wi。使用该粒度分布，利用下述式3算出调和平均直径Dp[cm]、粒度结构指数Isp。并且，使用重力换算系数gc[9.807(g·cm)/(G·sec2)]，利用下述式3求出透气阻力指数K。需要说明的是，上述滚筒旋转试验中的滚筒的旋转条件设为以24±1rpm旋转600圈。
[数学式4]
另外，在上述还原铁成形体包含三氧化二铝的情况下，作为上述还原铁成形体中的上述三氧化二铝的含量的上限，优选为1.5质量％，更优选为1.3质量％。当上述三氧化二铝的含量超过上述上限时，由于熔渣熔点的高温化、粘度的增加而有可能难以确保炉下部中的透气性。因此，通过将还原铁成形体中的三氧化二铝的含量设为上述上限以下，能够抑制焦炭的使用量增大。需要说明的是，上述三氧化二铝的含量也可以为0质量％即上述还原铁成形体不包含三氧化二铝，但作为上述三氧化二铝的含量的下限，优选为0.5质量％。当上述三氧化二铝的含量小于上述下限时，还原铁成形体为高价的还原铁成形体，生铁的制造成本有可能变高。
(第二层)
第二层20包含焦炭21。
焦炭21起到用于熔化矿石原料11的热源、作为矿石原料11的还原所需的还原材料的CO气体的生成、渗碳到铁液中用于使熔点降低的增碳剂以及用于确保高炉1内的透气性的间隔物的作用。
(层叠方法)
交替地层叠第一层10以及第二层20的方法能够使用各种方法。在此，取搭载有图2所示那样的料钟·护板方式的原料装入装置2(以下，也简称为“原料装入装置2”)的高炉1为例，对该方法进行说明。
原料装入装置2配备于炉顶部。即，第一层10以及第二层20从炉顶装入。原料装入装置2如图2所示那样具有料钟杯2a、下料钟2b以及护板2c。
料钟杯2a填充所装入的原料。在装入第一层10时，将构成第一层10的原料向料钟杯2a填充，在装入第二层20时，填充构成第二层20的原料。
下料钟2b是向下方扩展的圆锥状，并配设于料钟杯2a内。下料钟2b能够上下移动(在图2中，将移动到上方的状态由实线表示，将移动到下方的情况由虚线表示)。下料钟2b在移动到上方的情况下，将料钟杯2a的下部密闭，在移动到下方的情况下在料钟杯2a的侧壁的延长上构成间隙。
护板2c在比下料钟2b靠下方的位置设置于高炉1的炉壁部。在使下料钟2b移动到下方时，原料从上述间隙落下，但护板2c是用于使该落下的原料反弹的反弹板。另外，护板2c构成为能够朝向高炉1的内部(中心部)进退。
能够使用该原料装入装置2如以下那样层叠第一层10。需要说明的是，关于第二层20也是同样的。另外，第一层10以及第二层20的层叠交替地进行。
首先，使下料钟2b位于上方，将第一层10的原料装入料钟杯2a。在下料钟2b位于上方的情况下，料钟杯2a的下部被密闭，因此上述原料填充于料钟杯2a内。需要说明的是，其填充量设为各层的层叠量。
接着，使下料钟2b向下方移动。这样一来，在与料钟杯2a之间产生间隙，因此上述原料从该间隙向炉壁方向落下，并与护板2c碰撞。与护板2c碰撞并反弹了的上述原料装入炉内。上述原料因为受到护板2c的反弹而一边向炉内方向移动一边落下，所以从落下的位置朝向炉内的中心侧流入并且堆积。护板2c构成为能够朝向中心部进退，因此上述原料的落下位置能够通过使护板2c进退而调整。通过该调整，能够使第一层10堆积为期望的形状。
<还原熔化工序>
在还原熔化工序S2中，在利用从风口1a吹送的热风将辅助燃料向高炉内吹入的同时，将层叠的第一层10的矿石原料11还原以及熔化。需要说明的是，高炉操作为连续操作，还原熔化工序S2连续地进行。另一方面，层叠工序S1间歇地进行，根据还原熔化工序S2中第一层10以及第二层20的还原以及熔化处理的状况，新追加应该由还原熔化工序S2进行处理的第一层10以及第二层20。
图2示出还原熔化工序S2中的状态。如图2所示那样，在来自风口1a的热风的作用下在风口1a附近形成有风口循环区A，该风口循环区A是焦炭21回转并以显著稀疏的状态存在的空腔部分。在高炉1内，该风口循环区A的温度最高为2000℃程度。与风口循环区A相邻地在高炉1的内部存在作为焦炭的拟停滞域的炉心B。另外，从炉心B向上方依次存在滴落带C、软熔带D以及块状带E。
高炉1内的温度从顶部朝向风口循环区A上升。即，以块状带E、软熔带D、滴落带C的顺序温度变高，例如在块状带E为20℃以上且1200℃以下程度，与此相对炉心B成为1200℃以上且1600℃以下程度。需要说明的是，炉芯B的温度在径向上不同，在炉芯B的中心部也存在温度比滴落带C低的情况。另外，通过使热风在炉内的中心部稳定地流通，从而形成截面为倒V字型的软熔带D，确保炉内的透气性与还原性。
在高炉1内，铁矿石原料11首先在块状带E升温还原。在软熔带D中，在块状带E被还原的矿石软化收缩。软化收缩了的矿石降下而成为滴落熔渣，并向滴落带C移动。在还原熔化工序S2中，矿石原料11的还原主要在块状带E进展，矿石原料11的熔化主要在滴落带C产生。需要说明的是，在滴落带C、炉心B，进展降下来的液状的氧化铁FeO与焦炭21的碳直接反应的直接还原。
包含还原铁成形体的骨料12在软熔带D发挥骨料效果。即，即使在矿石软化收缩了的状态下，高熔点的上述还原铁成形体也不软化，确保使上述热风可靠地透气到高炉1的中心部的透气路。
上述还原铁成形体为高熔点，但通过还原气体中的一氧化碳CO、来自焦炭中的碳的渗碳反应，而被低熔点化并在1500℃程度的软熔带D下部的温度区域成为铁液。在此时间点，还原铁成型体所包含的熔渣成分的SiO2也以固体状态存在，与来自先熔化了的还原铁成型体的铁液成为固液共存状态并处于粘性较高的状态，烧穿停滞。在此，在碱度较高的还原铁成型体的情况下，CaO与SiO2反应成为钙硅酸盐熔液而消除固液共存，促进烧穿。在碱度较低即包含较多SiO2的还原铁成形体的情况下也同样，当从还原铁成形体供给的SiO2与从碱度较高即包含较多CaO的铁矿石球团供给的CaO反应而生成钙硅酸盐熔液时，消除固液共存状态，促进上述还原铁成形体的烧穿。
在炉床部，被还原的铁熔融而成的铁水F堆积，在该铁水F的上部堆积熔融熔渣G。该铁水F以及熔融熔渣G能够从出铁口1b取出。
作为从风口1a吹入的辅助燃料，能够举出将煤微粉碎至粒径50μm程度的微粉煤、重油、天然气等。上述辅助燃料作为热源、还原材料以及增碳剂发挥功能。即，代替焦炭21所起到的作用中的间隔物以外的作用。
<优点>
在该生铁制造方法中，包含矿石原料11的第一层10包含对还原铁进行压缩成形而得到的还原铁成形体来作为骨料12。通过该还原铁成形体，在还原熔化工序S2中第一层10的软化软熔时热风容易通过，因此在该生铁制造方法中，用于确保透气性的焦炭的量较少即可。另外，在该生铁制造方法中，使用平均碱度为0.5以下的还原铁成形体，因此能够比较廉价地获取还原铁成形体。并且，在该生铁制造方法中，通过将平均碱度为0.9以上的铁矿石球团用作主原料，从而抑制平均碱度较低的还原铁成形体熔化了时的粘性的增大，促进烧穿。由此主要改善软熔带D的透气性，进而能够减少焦炭的使用量。因此，通过使用该生铁制造方法，能够维持高炉1的稳定操作并且减少焦炭的使用量。
[其他实施方式]
需要说明的是，本发明并不限定于上述实施方式。
在上述实施方式中，以所层叠的全部的第一层的矿石原料将铁矿石球团作为主原料、上述还原铁成形体的平均碱度为0.5以下且上述铁矿石球团的平均碱度为0.9以上为前提进行了说明，但本发明包含至少一个的第一层的矿石原料将铁矿石球团作为主原料、上述还原铁成形体的平均碱度为0.5以下且上述铁矿石球团的平均碱度为0.9以上的结构。但是，在全部第一层中，具有上述结构的第一层优选为90％以上，更优选为95％以上，进一步优选为100％即全部层为具有上述结构的第一层。
在上述实施方式中，对本发明的生铁制造方法仅具备层叠工序以及还原熔化工序的情况进行了说明，但该生铁制造方法也可以包括其他工序。
例如该生铁制造方法也可以具备向上述高炉的中心部装入焦炭以及还原铁成形体的混合物的工序。在该情况下，在上述混合物的上述还原铁成形体中，粒径5mm以上的还原铁成形体所占的比例为90质量％以上，上述混合物中的上述还原铁成形体的含量优选为75质量％以下。上述热风当到达高炉的中心部时，在该中心部上升。这样通过在中心部中以上述上限以下的含量包含粒径较大的还原铁成形体，能够不妨碍上述热风的流动地有效利用显热。因此，能够进一步减少焦炭的使用量。在此，高炉的“中心部”是指在将炉口部的半径设为Z时距中心的距离为0.2Z以下的区域。
另外，该生铁制造方法也可以具备将来自还原铁成形体的粉体以及煤微粉碎的工序。在该情况下，优选包含由上述微粉碎工序得到的微粉体来作为上述辅助燃料。还原铁成形体由于搬运过程等而一部分被破碎并成为粉体。这样的粉体使高炉内的透气性降低，因此作为第一层使用并不适当。另外，该粉体的比表面积较大，因此再氧化为氧化铁。当将包含该氧化铁的辅助燃料从风口吹入时能够改善透气性。因此，通过将来自还原铁成形体的粉体与煤一起微粉碎并将包含微粉碎了的上述粉体以及上述煤的微粉体用作从风口吹入的辅助燃料，能够实现还原铁成形体的有效利用，并且能够改善高炉内的透气性。
作为上述实施方式的层叠工序，对使用料钟·护板方式的情况进行了说明，但也能够使用其他方式。作为这样的其他方式，能够举出无料钟方式。在无料钟方式中，能够使用回转溜槽，在调整其角度的同时进行层叠。
[实施例]
以下，通过实施例进一步详细地说明本发明，但本发明并不限定于这些实施例。
关于铁矿石球团的碱度对透气性赋予的影响，进行模拟高炉周边部的大型载荷还原实验而进行了调查。
在图5中示出在该实验中使用的大型载荷还原实验炉7。填充试料的石墨坩埚71的内径设为试料填充层72从上起由上部焦炭层72a(高度20mm)、矿石层72b(高度110mm)以及下部焦炭层72c(高度40mm)构成。矿石层72b相当于本发明的第一层10，上部焦炭层72a以及下部焦炭层72c相当于第二层20。
矿石层72b设为还原铁成形体(HBI)与矿石原料的混合物。需要说明的是，矿石层72b将总铁量(T.Fe)设为一定。
在表1中示出使用的HBI的化学性状。HBI的平均碱度为0.46。另外，HBI的装入量设为每一吨生铁250kg。
[表1]
作为矿石原料，准备了(1)平均碱度0.04的铁矿石球团(SiO2含量＝5.44质量％、MgO含量＝0.54质量％)、(2)平均碱度1.20的铁矿石球团(SiO2含量一4.23质量％、MgO含量＝2.11质量％)、(3)平均碱度2.10的自熔性烧结矿(SiO2含量＝5.40质量％、MgO含量＝1.00质量％)这3种。
对使用了上述的(1)～(3)的矿石原料的试料填充层72，分别在使用电炉73以图6所示的温度曲线进行加热的同时，供给图7所示的组成的气体(还原气体)。上述气体从在大型载荷还原实验炉7的下部设置的气体供给管74供给，并从在上部设置的气体排出管75排出。上述气体的总供给量为40NL/min，温度管理由两个热电偶76进行。另外，对试料填充层72施加的载荷设为1kgf/cm2。该载荷通过经由载荷棒77施加锤78的重量而附加。
在上述的条件下对试料填充层72的压损进行连续测定，算出压损的时间积分值(S值)。S值能够用作矿石层72b的软化熔融行为的评价指标，认为越小则透气性越高。在图8中示出结果。
根据图8的结果可知，S值为平均碱度1.20的铁矿石球团＜平均碱度0.04的铁矿石球团＜平均碱度2.10的自熔性烧结矿的顺序，通过将平均碱度为0.9以上的铁矿石球团用作矿石原料，从而透气性改善。
根据基于上述的式2计算的CaO量、SiO2量决定的平均碱度(＝CaO量/SiO2量)在(1)使用了平均碱度0.04的铁矿石球团的情况下为0.10，在(2)使用了平均碱度1.20的铁矿石球团的情况下为1.13。所使用的HBI的临界碱度为0.88，可以说通过将根据基于上述式2计算的CaO量、SiO2量决定的碱度设为HBI的临界碱度以上、即满足上述的式1，从而透气性改善。
工业实用性
通过使用本发明的生铁制造方法，能够维持高炉的稳定操作并且减少焦炭的使用量。
附图标记说明
1 高炉
1a 风口
1b 出铁口
2 原料装入装置
2a 料钟杯
2b 下料钟
2c 护板
10 第一层
11 矿石原料
12 骨料
13 滴落熔渣
20 第二层
21 焦炭
7 大型载荷还原实验炉
71 石墨坩埚
72 试料填充层
72a 上部焦炭层
72b 矿石层
72c 下部焦炭层
73 电炉
74 气体供给管
75 气体排出管
76 热电偶
77 载荷棒
78 锤
A 风口循环区
B 炉心
C 滴落带
D 软熔带
E 块状带
F 铁水
G 熔融熔渣。

Claims (4)

1.一种生铁制造方法，其使用具有风口的高炉制造生铁，其中，
所述生铁制造方法包括：
在所述高炉内交替地层叠包含矿石原料的第一层与包含焦炭的第二层的工序；以及
在利用从所述风口吹送的热风将辅助燃料向所述高炉内吹入的同时将层叠的所述第一层的所述矿石原料还原以及熔化的工序，
在所述第一层混合有包含对还原铁进行压缩成形而得到的还原铁成形体的骨料，
所述矿石原料将铁矿石球团作为主原料，
所述还原铁成形体的平均碱度为0.5以下，
所述铁矿石球团的平均碱度为0.9以上。
2.根据权利要求1所述的生铁制造方法，其中，
所述矿石原料中的所述铁矿石球团的含量为50质量％以上。
3.根据权利要求1所述的生铁制造方法，其中，
所述铁矿石球团为自熔性。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的生铁制造方法，其中，
所述铁矿石球团的单位消耗相对于所述还原铁成形体的单位消耗的比率R满足下述式1，
[数学式1]
在所述式1中，(C/S)表示平均碱度，(％SiO2)表示SiO2的含量[质量％]，另外，下标HBI是指还原铁成形体，下标P是指铁矿石球团，需要说明的是，(C/S)critical表示HBI的临界碱度。
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