JP2001107115A - 高被還元性焼結鉱を使用した高炉操業方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 焼結鉱中のアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）含有量が
高くなったときに、焼結鉱の被還元性を確保し、微粉炭
多量吹込み時に炉周辺部のＯ／Ｃを上昇させ、この領域
の還元効率を向上させることにより、高炉の生産性向
上、燃料比低下を達成する。 【解決手段】 高炉羽口部から微粉炭を吹き込むととも
に、高炉炉頂部から鉄鉱石とコ−クスを交互に装入する
高炉操業において、前記鉄鉱石の上層または下層の何れ
かに、アルミナとシリカの比率（Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2
）が０．３以下と２．５以上である焼結鉱をそれぞれ
炉周辺部と炉中心部に区分して装入し、該焼結鉱または
鉄鉱石の鉄原料層の上部に、コークスを装入してコーク
ス層を形成し、その後、前記装入形態を継続することを
特徴とする高被還元性焼結鉱を使用した高炉操業方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、炉頂から装入され
る鉄原料の大部分を占める焼結鉱中のアルミナ含有量が
高いときに、焼結鉱の被還元性を確保することにより、
燃料比を低下させ、生産性を安定させる高炉操業法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来から高炉操業において、コ−クスの
代替として、安価で燃焼性がよく発熱量の高い微粉炭、
石油、重油、ナフサ等の燃料を高炉羽口部より吹込みこ
とで、溶銑の製造コスト低減や生産性向上を図る技術が
特公昭４０−２３７６３号公報等で知られている。特に
最近では、製造コストの点から微粉炭吹込み操業が主流
となってきており、燃料比低減（コスト低減）や生産性
向上に大きく寄与している。

【０００３】このような微粉炭吹込み操業においては、
一部のコ−クスに代って高炉羽口部より吹込まれた微粉
炭が高炉内で燃焼し、良好な燃焼性のため高い発熱量が
得られるため、多量の高温還元ガスを生成して高炉の炉
熱を高くでき、鉄鉱石の効率的な還元反応を行うことが
できる。したがって高炉炉頂部より装入された鉄鉱石
は、上記高温還元ガスにより容易に金属状態に還元さ
れ、かつ溶融して高温の溶銑となるため、高炉の生産性
の向上に寄与している。

【０００４】また、上記の微粉炭吹込み操業において、
１００ｋｇ／ｔ以上の多量の微粉炭を吹込んだ場合に
は、高炉の塊状帯における加熱還元効率の指標である熱
流比（ガスの熱容量に対する固体の熱容量の比）が低下
し、加熱還元に余裕が生じるため、従来、高炉原料装入
時の鉄鉱石とコ−クスの比率（以下Ｏ／Ｃと称する）を
増加させた高還元率指向の操業が行われていた。

【０００５】さらに、近年の高炉操業においては、高炉
炉頂部から装入される鉄原料において鉄鉱石に対する焼
結鉱の占める割合は通常６０〜８０％と非常に高くなっ
てきており、高炉内の還元効率は、焼結鉱の被還元性等
の性状によりほぼ決定される。 したがって、上記の高
還元効率を指向した炉周辺部の高Ｏ／Ｃ化操業において
も、焼結鉱の被還元性等の性状は、高炉の燃料比低減、
生産性の向上にとって非常に重要である。

【０００６】一般に、高炉の微粉炭吹込み操業において
は、炉内周辺部に装入された鉄鉱石は、高炉羽口部のコ
−クス旋回燃焼領域（以下レ−スウェイと称する）で生
成した高温還元ガスとの間で反応伝熱が進行し、鉄鉱石
の軟化融着により融着帯が生成する（ここで炉周辺部に
生成するものを根と称する）。この根は、通常の高炉操
業においては、炉下部炉周辺部に安定して存在し、位置
と厚みに変動のないことが望ましい。

【０００７】この際、鉄原料として鉄鉱石とともに装入
される焼結鉱中のアルミナ（Ａｌ2Ｏ3 ）含有量が高
く、特に焼結鉱中のアルミナとシリカの比率（Ａｌ2 Ｏ
3 ／ＳｉＯ2 ）が０．３を越えるときには、装入した焼
結鉱が高炉内を降下しながら加熱還元されるとともに、
生成されるＳｉＯ2 とＦｅＯの結合による低融点化合物
中にＡｌ2 Ｏ3 が溶け込むため、より低温となり焼結鉱
中に融液が生成する。この融液中にさらにＦｅＯが溶け
込み、かつＡｌ2 Ｏ3 が高いときは、Ａｌ2Ｏ3 とＦｅ
Ｏの結合力が強いためＦｅＯの活量が小さくなり、被還
元性が悪化し還元遅れが生じる。

【０００８】さらに、焼結鉱中のアルミナ含有量が高い
ときは、焼結鉱が完全に溶融する温度が高くなり、融液
生成開始温度が低いことと併せて、融着帯の幅が拡がる
ため、炉周辺部のＯ／Ｃを上昇させたときと同様な現象
が生じて、炉周辺部の還元遅れを助長する原因となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記の還元遅れは、炉
内周辺部のＯ／Ｃが高い場合には、さらに増大されるた
め、この対策として従来から、炉内周辺部のＯ／Ｃを低
下させるアクションを実施していた。しかしながら、こ
の対処方法ではＯ／Ｃ低下のための装入を行っても、実
施時からその効果が発現するまでには、数時間ないし十
数時間を要する。

【００１０】このため、その間に炉壁部の装入物降下遅
れを生じ、装入物の降下停滞、また付着物の生成が起こ
るため、その結果、必然的にこの部分に通気性の悪化を
もたらす。このような弊害の発生を防止するためには、
装入物中の燃料比を増加（Ｏ／Ｃの低下）せざるを得
ず、生産性が低下するという問題が生じていた。

【００１１】上記したように従来、焼結鉱中のアルミナ
含有量が高いときは、炉周辺部のＯ／Ｃを上昇させるこ
とができず、その結果、燃料比が増加するとともに、炉
周辺部のガス量が増加し、炉体放散熱が増大し、装入物
降下異常が発生し、このことが生産性を低下させる一因
となっていた。

【００１２】したがって、焼結鉱中のアルミナ含有量が
高いときは、微粉炭多量吹込みによる炉内周辺部の加熱
還元の余裕代を有効に利用することができず、燃料比・
生産性向上のためには微粉炭吹込み量を抑制せざるを得
なかった。ここで、炉内周辺部とは、炉壁から炉口径の
５０％の距離までの領域を指し、また後述の炉中心部と
は残りの領域を指す。

【００１３】上記従来技術の問題点に鑑みて、本発明
は、高炉の鉄原料として使用する焼結鉱中のアルミナ含
有量が高い場合において、焼結鉱の被還元性を確保する
ことによって、微粉炭多量吹込み操業による炉周辺部の
高Ｏ／Ｃ化を可能とし、この領域の還元効率を向上させ
ることにより、高炉の生産性向上、燃料比低下を安定的
に行うことができる高炉操業方法を提供することを目的
とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は前記した従来方
法における問題点を解決するためになされたものであっ
て、その要旨するところは、下記手段にある。 （１） 高炉羽口部から微粉炭を吹き込むとともに、高
炉炉頂部から鉄鉱石とコ−クスを交互に装入する高炉操
業において、前記鉄鉱石の上層または下層の何れかに、
アルミナとシリカの比率（Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ）が
０．３以下と２．５以上である焼結鉱をそれぞれ炉周辺
部と炉中心部に区分して装入し、該焼結鉱または鉄鉱石
の鉄原料層の上部に、コークスを装入してコークス層を
形成し、その後、前記装入形態を継続する高被還元性焼
結鉱を使用した高炉操業方法。 （２） 前記アルミナとシリカの比率（Ａｌ2 Ｏ3 ／Ｓ
ｉＯ2 ）を０．３以下と２．５以上に分別した焼結鉱の
全鉄原料中での配合割合は、高炉羽口部から吹込む微粉
炭の吹込量に応じて、調整する（１）記載の高被還元性
焼結鉱を使用した高炉操業方法。 （３） 高炉羽口部から微粉炭を吹き込むとともに、高
炉炉頂部から鉄鉱石とコ−クスを交互に装入する高炉操
業において、前記鉄鉱石の上層および下層に、アルミナ
とシリカの比率（Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ）が０．３以下
と２．５以上である焼結鉱をそれぞれ区分して装入し、
該焼結鉱の上部にコークスを装入してコークス層を形成
し、その後、前記装入形態を継続する高被還元性焼結鉱
を使用した高炉操業方法。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明においては、鉄原料とし
て、鉄鉱石とともにアルミナとシリカの比率（Ａｌ2 Ｏ
3 ／ＳｉＯ2 ）を０．３以下に規制した焼結鉱（以下Ａ
焼結鉱と呼ぶ）と、アルミナとシリカの比率を２．５以
上に規制した焼結鉱（以下Ｂ焼結鉱と呼ぶ）の２種類の
焼結鉱を使用する。

【００１６】前者のアルミナとシリカの比率を０．３以
下に規制したＡ焼結鉱は、焼結鉱の加熱還元過程でＳｉ
Ｏ2 とＦｅＯの結合により生成する低融点化合物に溶け
込むＡｌ2 Ｏ3 の量を低下させ、その融液生成温度の低
下を抑制する。また、Ａｌ2Ｏ3 はＦｅＯとの結合力が
強いため、上記のように生成融液中のＡｌ2 Ｏ3 の量を
少なくすることにより、ＦｅＯの活量の低下を防止で
き、被還元性を向上させることができる。

【００１７】上記現象は、焼結鉱中のアルミナとシリカ
の比率が０．３を超える場合には、その現象による効果
が顕著に現れないので、本発明においてはその上限を
０．３とした。

【００１８】また、後者のアルミナとシリカの比率を
２．５以上に規制したＢ焼結鉱は、アルミナ含有量は多
いが、逆にシリカが少ないため、ＳｉＯ2 とＦｅＯの結
合により生成する低融点化合物の量を少なくすることが
でき、そのため融液に溶け込むＡｌ2 Ｏ3 が少なく、融
液生成温度の低下を抑制できる。また、低融点化合物が
少ないため、その融液中へ溶け込むＦｅＯの量が少なく
なり、ＦｅＯの活量を高く維持することができ、その結
果、被還元性の向上が図られる。

【００１９】これらの現象は、焼結鉱中のアルミナとシ
リカの比率が２．５未満の場合には、上記現象による効
果が顕著に現れないので、本発明においてはその下限を
２．５とした。

【００２０】上述の発明で使用する２種類のＡ，Ｂ焼結
鉱は、いずれも被還元性が高いが、その中で、Ａｌ2 Ｏ
3 ／ＳｉＯ2 を０．３以下に規制したＡ焼結鉱の方がよ
り被還元性が高い。また、２種類のＡ，Ｂ焼結鉱を予め
混合して高炉に装入した場合、２種類の焼結鉱中に生成
した融液が凝集して、それぞれの性状が悪化してしま
い、上述した被還元性の効果を享受できない。

【００２１】そこで本発明においては、特に高炉の微粉
炭多量吹込み操業時において、Ｏ／Ｃが高く還元遅れが
発生しやすい炉周辺部へは、より被還元性の高いＡｌ2
Ｏ3／ＳｉＯ2 が０．３以下のＡ焼結鉱を装入し、また
Ｏ／Ｃが低く還元に余力のある炉中心部へは、Ａｌ2 Ｏ
3 ／ＳｉＯ2 が２．５以上のＢ焼結鉱を分別してそれぞ
れ鉄鉱石の上層部または、下層部に装入する。このよう
な処置を採ることにより、上記２種類の焼結鉱中に生成
した融液が凝集することなく、それぞれ被還元性の高い
良好な性状を維持できるとともに、特に高炉の微粉炭多
量吹込み操業時に、炉周辺部の高Ｏ／Ｃ化に伴う還元遅
れを防止することができ、高還元効率化が可能となる。

【００２２】また、本発明では、上記２種類のＡ，Ｂ焼
結鉱の装入方法として、より被還元性の高いＡｌ2 Ｏ3
／ＳｉＯ2 が０．３以下のＡ焼結鉱を鉄鉱石の上層部に
装入し、Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 が２．５以上のＢ焼結鉱
を鉄鉱石の下層部に装入することもできる。

【００２３】このように上記２種類のＡ，Ｂ焼結鉱をそ
れぞれ装入することにより、２種類の焼結鉱中に生成し
た融液が凝集することなく、それぞれ被還元性の高い良
好な性状を維持できるとともに、焼結鉱と鉄鉱石で構成
される鉄原料層において、還元能力の小さい（下層の鉄
鉱石層を通過して還元しながら上昇してくるためＣＯガ
ス濃度が低い）ガスと接触する上層の方に、より被還元
性の高いＡｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 が０．３以下のＡ焼結鉱
を装入し、還元能力の大きい（下層のコークス層を通過
して還元力を増加しながら上昇してくるためＣＯガス濃
度が高い）ガスと接触する下層の方にＡｌ2 Ｏ3 ／Ｓｉ
Ｏ2 が２．５以上のＢ焼結鉱を装入することで、微粉炭
吹込み操業時の炉周辺部の高Ｏ／Ｃ化にともなう還元遅
れを防止でき、還元効率を向上できる。

【００２４】

【実施例】以下実施例によって本発明の効果を具体的に
説明する。実施した高炉は内容積３０００ｍ³ の中型高
炉であり、高炉に装入する鉄鉱石中の焼結鉱使用割合は
７４％で、焼結鉱中（Ａｌ2 Ｏ3 ）＝１．６％，（Ｓｉ
Ｏ2 ）＝５．５％，Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ＝０．２９で
操業し、微粉炭吹込み量を１５０ｋｇ／ｔ，燃料比を５
００ｋｇ／ｔに維持しながら溶銑を６０００ｔ／日製造
していた。表１に本発明による高炉操業結果を従来法と
比較して示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】（実施例１）焼結鉱中（Ａｌ2 Ｏ3 ）＝
２．０％と上昇したときに（Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2＝
０．３６），焼結鉱中（Ａｌ2 Ｏ3 ）＝１．７２％，
（ＳｉＯ2 ）＝６．１３％，Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ＝
０．２８のＡ焼結鉱を６４％，焼結鉱中（Ａｌ2 Ｏ3 ）
＝３．８％，（ＳｉＯ2 ）＝１．５％，Ａｌ2 Ｏ3 ／Ｓ
ｉＯ2 ＝２．５３のＢ焼結鉱を１０％製造し、Ａｌ2 Ｏ
3 ／ＳｉＯ2 ＝０．２８の焼結鉱を炉周辺部に、Ａｌ2
Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ＝２．５３の焼結鉱を炉中心部に装入
し、微粉炭１５０ｋｇ／ｔを維持した操業例である。比
較例１に対比すると、微粉炭吹込み量，出銑量共に多
く、燃料比が低かった。

【００２７】（実施例２）焼結鉱中（Ａｌ2 Ｏ3 ）＝
１．９％と上昇し、（ＳｉＯ2 ）＝５．０％と低下した
ときに（Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ＝０．３８），焼結鉱中
（Ａｌ2 Ｏ3 ）＝１．３７％，（ＳｉＯ2 ）＝５．９７
％，Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ＝０．２３のＡ焼結鉱を５９
％，焼結鉱中（Ａｌ2 Ｏ3 ）＝４．０％，（ＳｉＯ2 ）
＝１．２％，Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ＝３．３３のＢ焼結
鉱を１５％製造し、Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ＝０．２３の
焼結鉱を鉄鉱石層の上層に、Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ＝
３．３３の焼結鉱を下層に装入し、微粉炭１５０ｋｇ／
ｔを維持した操業例である。比較例２に対比すると、微
粉炭吹込み量，出銑量共に多く、燃料比が低かった。

【００２８】（実施例３）焼結鉱中（Ａｌ2 Ｏ3 ）＝
２．２％と上昇し、（ＳｉＯ2 ）＝５．７％と上昇した
ときに（Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ＝０．３９），焼結鉱中
（Ａｌ2 Ｏ3 ）＝１．８８％，（ＳｉＯ2 ）＝６．２７
％，Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ＝０．３０のＡ焼結鉱を６６
％，焼結鉱中（Ａｌ2 Ｏ3 ）＝４．０％，（ＳｉＯ2 ）
＝１．０％，Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ＝４．８０のＢ焼結
鉱を８％製造し、Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ＝０．３０の焼
結鉱を炉周辺部に、Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ＝４．８４の
焼結鉱を炉中心部に装入し、微粉炭１５０ｋｇ／ｔを維
持した操業例である。比較例３に対比すると、微粉炭吹
込み量，出銑量共に多く、燃料比が低かった。

【００２９】（比較例１）焼結鉱中（Ａｌ2 Ｏ3 ）＝
２．０％と上昇し、Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ＝０．３６と
なったときに、そのままの焼結鉱性状で操業した従来法
による操業例である。実施例１に比べて、微粉炭吹込み
量を低下させ、燃料比を上昇せざるを得ず、生産量が低
下している。

【００３０】（比較例２）焼結鉱中（Ａｌ2 Ｏ3 ）＝
１．９％と上昇し、（ＳｉＯ2 ）＝５．０％と低下し、
Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ＝０．３８となったときに、その
ままの焼結鉱性状で操業した従来法による操業例であ
る。実施例２に比べて、微粉炭吹込み量を低下させ、燃
料比を上昇せざるを得ず、生産量が低下している。

【００３１】（比較例３）焼結鉱中（Ａｌ2 Ｏ3 ）＝
２．２％と上昇し、（ＳｉＯ2 ）＝５．７％と上昇し、
Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ＝０．３９となったときに、その
ままの焼結鉱性状で操業した従来法による操業例であ
る。実施例３に比べて、微粉炭吹込み量を低下させ、燃
料比を上昇せざるを得ず、生産量が低下している。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、焼結鉱中のアルミナ含有量が高くなり、焼結鉱中の
アルミナとシリカの比率（Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ）が
０．３０を越えたときに、Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 がそれ
ぞれ０．３０以下および２．５０以上となるような２種
類の焼結鉱を製造、使用することにより、低融点化合物
の生成量を少なくし、融液生成温度の低下を抑制でき
る。また生成した融液中のＦｅＯの活量が高く維持さ
れ、焼結鉱の被還元性が確保されるため、微粉炭多量吹
込み時に炉周辺部のＯ／Ｃを上昇させ、この領域の還元
効率を向上させることができ、高炉の生産性向上、燃料
比低下を達成し、安定した溶銑供給が可能である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高炉羽口部から微粉炭を吹き込むととも
   に、高炉炉頂部から鉄鉱石とコ−クスを交互に装入する
   高炉操業において、前記鉄鉱石の上層または下層の何れ
   かに、アルミナとシリカの比率（Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2
   ）が０．３以下と２．５以上である焼結鉱をそれぞれ
   炉周辺部と炉中心部に区分して装入し、該焼結鉱または
   鉄鉱石の鉄原料層の上部に、コークスを装入してコーク
   ス層を形成し、その後、前記装入形態を継続することを
   特徴とする高被還元性焼結鉱を使用した高炉操業方法。
2. 【請求項２】 前記アルミナとシリカの比率（Ａｌ2 Ｏ
   3 ／ＳｉＯ2 ）を０．３以下と２．５以上に分別した焼
   結鉱の全鉄原料中での配合割合は、高炉羽口部から吹込
   む微粉炭の吹込量に応じて、調整することを特徴とする
   請求項１記載の高被還元性焼結鉱を使用した高炉操業方
   法。
3. 【請求項３】 高炉羽口部から微粉炭を吹き込むととも
   に、高炉炉頂部から鉄鉱石とコ−クスを交互に装入する
   高炉操業において、前記鉄鉱石の上層および下層に、ア
   ルミナとシリカの比率（Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ）が０．
   ３以下と２．５以上である焼結鉱をそれぞれ区分して装
   入し、該焼結鉱の上部にコークスを装入してコークス層
   を形成し、その後、前記装入形態を継続することを特徴
   とする高被還元性焼結鉱を使用した高炉操業方法。