JP2002285209A - 高炉への原料装入方法 - Google Patents
高炉への原料装入方法Info
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- JP2002285209A JP2002285209A JP2001093204A JP2001093204A JP2002285209A JP 2002285209 A JP2002285209 A JP 2002285209A JP 2001093204 A JP2001093204 A JP 2001093204A JP 2001093204 A JP2001093204 A JP 2001093204A JP 2002285209 A JP2002285209 A JP 2002285209A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、鉄鉱石類に、ガス化反応を受けても
滴下帯のコークス層へ小粒径になって進入しないような
コークスを混合した高炉への原料装入方法を提供するこ
とを目的としている。 【解決手段】高炉の炉頂から鉄鉱石類及びコークスを互
層になるように炉内へ装入するに際して、前記鉄鉱石類
へ、比表面積が３００ｍ2／ｋｇ以上のコークスを混合
する。
滴下帯のコークス層へ小粒径になって進入しないような
コークスを混合した高炉への原料装入方法を提供するこ
とを目的としている。 【解決手段】高炉の炉頂から鉄鉱石類及びコークスを互
層になるように炉内へ装入するに際して、前記鉄鉱石類
へ、比表面積が３００ｍ2／ｋｇ以上のコークスを混合
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高炉への原料装入
方法に係わり、詳しくは、炉頂から鉄鉱石類（鉄鉱石、
焼結鉱の他、石灰石、珪石等の造滓材も含む）を装入す
るに当たり、該鉄鉱石類にコークスを混合し、そのコー
クスの粒径低下を防止して、高炉操業を安定,且つ高効
率で行うようにする高炉への原料装入技術に関する。
方法に係わり、詳しくは、炉頂から鉄鉱石類（鉄鉱石、
焼結鉱の他、石灰石、珪石等の造滓材も含む）を装入す
るに当たり、該鉄鉱石類にコークスを混合し、そのコー
クスの粒径低下を防止して、高炉操業を安定,且つ高効
率で行うようにする高炉への原料装入技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】高炉で使用されるコークスは、国内で
は、ほとんど室炉式コークス炉で製造されているが、こ
の室炉式コークス炉は、建設に莫大な設備費が必要とな
るため、今後国内で新規の設備が建設、稼動する可能性
は少ない。一方、現存の室炉式コークス炉は、稼動期間
が２０年〜３０年を超えるものが多く、設備寿命の点で
稼動を停止せざるを得ないものが増加している。従っ
て、今後の高炉操業の課題として、コークスの使用比率
を低減する技術の確立が求められている。
は、ほとんど室炉式コークス炉で製造されているが、こ
の室炉式コークス炉は、建設に莫大な設備費が必要とな
るため、今後国内で新規の設備が建設、稼動する可能性
は少ない。一方、現存の室炉式コークス炉は、稼動期間
が２０年〜３０年を超えるものが多く、設備寿命の点で
稼動を停止せざるを得ないものが増加している。従っ
て、今後の高炉操業の課題として、コークスの使用比率
を低減する技術の確立が求められている。
【０００３】このコークス比を低減するための一つの方
針として、羽口から吹き込む微粉炭の量を増大させる所
謂「高微粉炭比操業」の採用が考えられ、それによって
コークス比の低減がある程度可能である。しかし、一方
では、「高微粉炭比操業」を採用した時には、炉内の鉄
鉱石類とコークスとの炉内存在比（以下、Ｏ／Ｃとい
う）が従来より大きくなって、つまり、鉄鉱石類の層が
コークスの層に比べ厚くなり、炉上部（シャフト部）で
の通気性の悪化及び軟化融着帯（シャフト部の下部より
下方に、鉄鉱石類が軟化、あるいは溶融して形成され
る）の肥大化による炉下部での通気性の悪化等が引き起
こされることが知られている。
針として、羽口から吹き込む微粉炭の量を増大させる所
謂「高微粉炭比操業」の採用が考えられ、それによって
コークス比の低減がある程度可能である。しかし、一方
では、「高微粉炭比操業」を採用した時には、炉内の鉄
鉱石類とコークスとの炉内存在比（以下、Ｏ／Ｃとい
う）が従来より大きくなって、つまり、鉄鉱石類の層が
コークスの層に比べ厚くなり、炉上部（シャフト部）で
の通気性の悪化及び軟化融着帯（シャフト部の下部より
下方に、鉄鉱石類が軟化、あるいは溶融して形成され
る）の肥大化による炉下部での通気性の悪化等が引き起
こされることが知られている。
【０００４】このＯ／Ｃの大きい時の操業改善対策の一
つとして、従来より、鉄鉱石類（Ｏ）中に小粒径のコー
クス（Ｃ）を混合させて混合層として、操業する技術が
ある。これは、前記軟化融着帯において、鉄鉱石類等か
ら発生したＦｅＯ系の融液が混合したコークスと接触し
て溶融還元され、鉄鉱石類の還元特性が向上すること、
還元生成物がコークスによる浸炭のために低温で溶融す
ること、混合層内のコークスが優先的にソリューション
ロス反応を起こし、鉄鉱石類とは別層を形成している本
来のコークス層の劣化を抑制することを狙った技術であ
る。
つとして、従来より、鉄鉱石類（Ｏ）中に小粒径のコー
クス（Ｃ）を混合させて混合層として、操業する技術が
ある。これは、前記軟化融着帯において、鉄鉱石類等か
ら発生したＦｅＯ系の融液が混合したコークスと接触し
て溶融還元され、鉄鉱石類の還元特性が向上すること、
還元生成物がコークスによる浸炭のために低温で溶融す
ること、混合層内のコークスが優先的にソリューション
ロス反応を起こし、鉄鉱石類とは別層を形成している本
来のコークス層の劣化を抑制することを狙った技術であ
る。
【０００５】ところが、実際の高炉操業において、鉄鉱
石類とコークスとを混合して装入しようとすると、その
混合層中のコークスの全量がガス化反応によって消失す
ることがないため、残った小粒径のコークスが高炉の滴
下帯（前記軟化溶融帯の下方に位置し、コークス層の間
隙を溶融物が滴下する領域）に進入し、滴下帯における
コークス層の平均粒径を低下させて通液性を悪化し、高
炉からの出銑滓不良や炉下部の圧力損失を増大させると
いう問題が起きる。そのため、鉄鉱石類層へのコークス
の混合量は、鉄鉱石類の量に対して２質量％程度以下に
制限されているのが現状である。
石類とコークスとを混合して装入しようとすると、その
混合層中のコークスの全量がガス化反応によって消失す
ることがないため、残った小粒径のコークスが高炉の滴
下帯（前記軟化溶融帯の下方に位置し、コークス層の間
隙を溶融物が滴下する領域）に進入し、滴下帯における
コークス層の平均粒径を低下させて通液性を悪化し、高
炉からの出銑滓不良や炉下部の圧力損失を増大させると
いう問題が起きる。そのため、鉄鉱石類層へのコークス
の混合量は、鉄鉱石類の量に対して２質量％程度以下に
制限されているのが現状である。
【０００６】この鉄鉱石類に混合したコークスが滴下帯
のコークス層に進入する現象に対しては、例えば特開平
１−２８７２１２号公報は、鉄鉱石類に５０ｋｇ／ｔ−
ｐｉｇ以上のコークスを混合し、そのうちの５０ｋｇま
では粒径を２０ｍｍ以下とし、５０ｋｇを超えて混合す
るコークスについては、粒径を３０ｍｍ以上とする技術
を開示している。これは、５０ｋｇ／ｔ−ｐｉｇまでの
コークスは，優先的にガス化反応を起こさせて消失さ
せ、これを超えて装入するコークスは，全量消失しない
ように粒径を大きくして、滴下帯のコークス層における
コークスの平均粒径を２０ｍｍ以上にしようとするもの
である。
のコークス層に進入する現象に対しては、例えば特開平
１−２８７２１２号公報は、鉄鉱石類に５０ｋｇ／ｔ−
ｐｉｇ以上のコークスを混合し、そのうちの５０ｋｇま
では粒径を２０ｍｍ以下とし、５０ｋｇを超えて混合す
るコークスについては、粒径を３０ｍｍ以上とする技術
を開示している。これは、５０ｋｇ／ｔ−ｐｉｇまでの
コークスは，優先的にガス化反応を起こさせて消失さ
せ、これを超えて装入するコークスは，全量消失しない
ように粒径を大きくして、滴下帯のコークス層における
コークスの平均粒径を２０ｍｍ以上にしようとするもの
である。
【０００７】この技術では、大粒径コークスと小粒径コ
ークスとのガス化反応量がコークス混合率によらず一定
の割合であることが必要であるが、この点については、
上記特開平１−２８７２１２号公報には一切触れられて
いない。そのため、特に、鉄鉱石類へのコークスの混合
率が増大した場合に、前記した滴下帯の通気性及び通液
性が悪化する懸念は未解決のまま残されている。つま
り、コークスのガス化反応は、鉄鉱石類の還元で発生し
たＣＯ2 等のガスがコークス中のＣと接触してＣＯガス
を発生する反応であるから、鉄鉱石類へ混合するコーク
スの粒径を変えてみても、２０ｍｍ以下の粒径のコーク
スが選択的に消費されることはないからである。従っ
て、特開平１−２８７２１２号公報に記載されたコーク
スの混合技術を採用しても、滴下帯のコークス層への小
粒径コークスの進入を効果的に防止することはできな
い。
ークスとのガス化反応量がコークス混合率によらず一定
の割合であることが必要であるが、この点については、
上記特開平１−２８７２１２号公報には一切触れられて
いない。そのため、特に、鉄鉱石類へのコークスの混合
率が増大した場合に、前記した滴下帯の通気性及び通液
性が悪化する懸念は未解決のまま残されている。つま
り、コークスのガス化反応は、鉄鉱石類の還元で発生し
たＣＯ2 等のガスがコークス中のＣと接触してＣＯガス
を発生する反応であるから、鉄鉱石類へ混合するコーク
スの粒径を変えてみても、２０ｍｍ以下の粒径のコーク
スが選択的に消費されることはないからである。従っ
て、特開平１−２８７２１２号公報に記載されたコーク
スの混合技術を採用しても、滴下帯のコークス層への小
粒径コークスの進入を効果的に防止することはできな
い。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる事情
に鑑み、鉄鉱石類に、ガス化反応を受けても滴下帯のコ
ークス層へ小粒径になって進入しないようなコークスを
混合した高炉への原料装入方法を提供することを目的と
している。
に鑑み、鉄鉱石類に、ガス化反応を受けても滴下帯のコ
ークス層へ小粒径になって進入しないようなコークスを
混合した高炉への原料装入方法を提供することを目的と
している。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、高炉内で
のコークスのガス化反応量がほぼ一定であることから、
一定のガス化反応量においても粒径が低下しないコーク
スを鉱石層に混合すれば、上記の問題点が解決できると
考えて、次のような実験及び研究を行った。
のコークスのガス化反応量がほぼ一定であることから、
一定のガス化反応量においても粒径が低下しないコーク
スを鉱石層に混合すれば、上記の問題点が解決できると
考えて、次のような実験及び研究を行った。
【００１０】まず、図１に示す竪型電気炉１を用い、数
種類の直径２５ｍｍ、長さ５０〜８０ｍｍの円筒状コー
クス２をＣＯ、ＣＯ2 及びＮ2 の混合ガス３と反応させ
る実験を行った。つまり、電気炉内に円筒状コークス２
を置き、反応温度：１４００℃で、ＣＯガス：３０ｖｏ
ｌ％、ＣＯ2 ガス：１０ｖｏｌ％、Ｎ2 ガス：６０ｖｏ
ｌ％の混合ガスを標準状態換算で流して、３０ｍｉｎ間
反応させた。反応終了後、炉内から取り出した該コーク
スの外形寸法及び重量を測定した後、やすりでその外周
表面から２ｍｍピッチで３層に研磨し、研磨粉を分析し
た。そして、研磨粉中の灰分濃度及び灰分中のＴｉＯ2
濃度バランスからガス化率を求めて、コークス塊の外周
から中心へのガス化率の勾配（単位：１／ｍ）を求め
た。また、各種コークスの比表面積は、Ｎ2 ガス吸着法
（ＢＥＴ法）により測定した。
種類の直径２５ｍｍ、長さ５０〜８０ｍｍの円筒状コー
クス２をＣＯ、ＣＯ2 及びＮ2 の混合ガス３と反応させ
る実験を行った。つまり、電気炉内に円筒状コークス２
を置き、反応温度：１４００℃で、ＣＯガス：３０ｖｏ
ｌ％、ＣＯ2 ガス：１０ｖｏｌ％、Ｎ2 ガス：６０ｖｏ
ｌ％の混合ガスを標準状態換算で流して、３０ｍｉｎ間
反応させた。反応終了後、炉内から取り出した該コーク
スの外形寸法及び重量を測定した後、やすりでその外周
表面から２ｍｍピッチで３層に研磨し、研磨粉を分析し
た。そして、研磨粉中の灰分濃度及び灰分中のＴｉＯ2
濃度バランスからガス化率を求めて、コークス塊の外周
から中心へのガス化率の勾配（単位：１／ｍ）を求め
た。また、各種コークスの比表面積は、Ｎ2 ガス吸着法
（ＢＥＴ法）により測定した。
【００１１】ＢＥＴ法による比表面積の測定は、粒径
１．０〜２．０ｍｍのコークス約２ｇをガラス製の容器
に入れ、約３５０Ｋで加熱、脱気して、約７７ＫでＮ2
ガスを封入した後、Ｎ2 ガスのマスバランスから気孔表
面での吸着量を求め、比表面積に換算するものである。
そして、この測定結果を図２に示すが、比表面積が大き
いコークスほどコークス中心に向けてのガス化率の勾配
が大きい、つまり、コークス外周でのガス化が大きく、
中心部のガス化が小さいことを見出した。これは、比表
面積が大きいほど、化学反応速度が大きいが、コークス
塊（粒子）全体のガス化反応は、ＣＯ／ＣＯ2 ガスの相
互拡散速度で律速されているためである。
１．０〜２．０ｍｍのコークス約２ｇをガラス製の容器
に入れ、約３５０Ｋで加熱、脱気して、約７７ＫでＮ2
ガスを封入した後、Ｎ2 ガスのマスバランスから気孔表
面での吸着量を求め、比表面積に換算するものである。
そして、この測定結果を図２に示すが、比表面積が大き
いコークスほどコークス中心に向けてのガス化率の勾配
が大きい、つまり、コークス外周でのガス化が大きく、
中心部のガス化が小さいことを見出した。これは、比表
面積が大きいほど、化学反応速度が大きいが、コークス
塊（粒子）全体のガス化反応は、ＣＯ／ＣＯ2 ガスの相
互拡散速度で律速されているためである。
【００１２】このように、塊内部のガス化率の勾配が大
きいコークスは、表面が優先的にガス化するために内部
が健全に保たれ、粒径の低下が少ない。すなわち、図３
にコークスの断面で示すように、一定のガス化量下にお
けるコークス塊内部のガス化率の勾配が大きいコークス
（図３（ａ）参照）は、高炉のレースウェイ（炉内の羽
口先でコークスが旋回し、燃焼する空間）等で与えられ
る衝撃力によって破壊する限界の気孔率（ε＊）に相当
する値以上の気孔率が占める部分が、ガス化率の勾配が
小さいコークス（図３（ｂ）参照）より小さいことが明
らかである。この結果は、ガス化率の勾配が大きいコー
クスは、ガス化による粒径の低下が小さいことを示唆し
ている。なお、図３では、ガス化によるコークスの状態
変化を、健全層９、劣化層１０及びガス化層１１として
表している。
きいコークスは、表面が優先的にガス化するために内部
が健全に保たれ、粒径の低下が少ない。すなわち、図３
にコークスの断面で示すように、一定のガス化量下にお
けるコークス塊内部のガス化率の勾配が大きいコークス
（図３（ａ）参照）は、高炉のレースウェイ（炉内の羽
口先でコークスが旋回し、燃焼する空間）等で与えられ
る衝撃力によって破壊する限界の気孔率（ε＊）に相当
する値以上の気孔率が占める部分が、ガス化率の勾配が
小さいコークス（図３（ｂ）参照）より小さいことが明
らかである。この結果は、ガス化率の勾配が大きいコー
クスは、ガス化による粒径の低下が小さいことを示唆し
ている。なお、図３では、ガス化によるコークスの状態
変化を、健全層９、劣化層１０及びガス化層１１として
表している。
【００１３】本発明者らは、この知見に基づいて、引き
続き多くの研究を重ね、高炉の滴下帯でのコークス粒径
の低下を防止可能な鉱石及びコークスの混合装入技術を
完成させたのである。
続き多くの研究を重ね、高炉の滴下帯でのコークス粒径
の低下を防止可能な鉱石及びコークスの混合装入技術を
完成させたのである。
【００１４】すなわち、本発明は、高炉の炉頂から鉄鉱
石類及びコークスを互層になるように炉内へ装入するに
際して、前記鉄鉱石類へ、比表面積が３００ｍ2／ｋｇ
以上のコークスを混合することを特徴とする高炉への原
料装入方法である。
石類及びコークスを互層になるように炉内へ装入するに
際して、前記鉄鉱石類へ、比表面積が３００ｍ2／ｋｇ
以上のコークスを混合することを特徴とする高炉への原
料装入方法である。
【００１５】本発明によれば、鉄鉱石類に混合したコー
クスが、ガス化反応を受けても、滴下帯のコークス層へ
小粒径になって進入しないようになる。その結果、炉下
部での通気性及び通液性が従来より改善され、高炉操業
が安定すると共に、燃料比の低減も達成された。
クスが、ガス化反応を受けても、滴下帯のコークス層へ
小粒径になって進入しないようになる。その結果、炉下
部での通気性及び通液性が従来より改善され、高炉操業
が安定すると共に、燃料比の低減も達成された。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明者らは、荷重軟化実験装置
を用いて、気孔比表面積の異なるコークスを鉄鉱石と混
合させた場合の、還元時のコークスのガス化率や粒径変
化に与える影響を調査した。
を用いて、気孔比表面積の異なるコークスを鉄鉱石と混
合させた場合の、還元時のコークスのガス化率や粒径変
化に与える影響を調査した。
【００１７】荷重軟化実験装置は、図４に示す竪型電気
炉１で、黒鉛るつぼ１２に層状に充填した試料１３であ
る鉄鉱石及びコークスに荷重を加えながら黒鉛ヒータ８
で加熱し、また炉内にＣＯ、ＣＯ2及びＮ2の混合ガス３
を流通させて、鉄鉱石の還元、溶融挙動を調べる装置で
ある。黒鉛るつぼ１２は、内径１００ｍｍのカーボン製
であり、試料の上方と下方にカーボン製の目皿１４を置
く構造である。
炉１で、黒鉛るつぼ１２に層状に充填した試料１３であ
る鉄鉱石及びコークスに荷重を加えながら黒鉛ヒータ８
で加熱し、また炉内にＣＯ、ＣＯ2及びＮ2の混合ガス３
を流通させて、鉄鉱石の還元、溶融挙動を調べる装置で
ある。黒鉛るつぼ１２は、内径１００ｍｍのカーボン製
であり、試料の上方と下方にカーボン製の目皿１４を置
く構造である。
【００１８】黒鉛るつぼ１２への試料１３の充填は、下
方の目皿１４上に粒径１５〜２５ｍｍのコークスを５０
〜８０ｍｍの高さになるように置きコークス層１５を形
成し、その上に鉄鉱石あるいは鉄鉱石とコークスとを混
合したものを充填し、鉄鉱石類層１６とした。さらに、
その上方に粒径１５〜２５ｍｍのコークスでコークス層
１５を形成した。なお、鉄鉱石の重量は９００ｇとし
た。また、該鉄鉱石の中にコークスを混合させる場合に
は、粒径１０〜１５ｍｍのコークスを４５ｇまたは９０
ｇ均一に混合した。そして、上方のコークス層上にカー
ボン製目皿を置いて、炉上方からパンチ棒１７で荷重を
かけるようにした。溶融物は、炉下方に設けたサンプリ
ング装置１８に滴下させ、実験終了後に化学分析に供し
た。
方の目皿１４上に粒径１５〜２５ｍｍのコークスを５０
〜８０ｍｍの高さになるように置きコークス層１５を形
成し、その上に鉄鉱石あるいは鉄鉱石とコークスとを混
合したものを充填し、鉄鉱石類層１６とした。さらに、
その上方に粒径１５〜２５ｍｍのコークスでコークス層
１５を形成した。なお、鉄鉱石の重量は９００ｇとし
た。また、該鉄鉱石の中にコークスを混合させる場合に
は、粒径１０〜１５ｍｍのコークスを４５ｇまたは９０
ｇ均一に混合した。そして、上方のコークス層上にカー
ボン製目皿を置いて、炉上方からパンチ棒１７で荷重を
かけるようにした。溶融物は、炉下方に設けたサンプリ
ング装置１８に滴下させ、実験終了後に化学分析に供し
た。
【００１９】コークスの初期粒径Ｄ0は、以下のように
測定した。まず、粒径１５〜２５ｍｍのコークスと鉄鉱
石を上記したようにるつぼ内へ充填する。その後、るつ
ぼ内へ透明樹脂を流し込んで固化させ、固化後のるつぼ
を縦断面で切断する。この切断面の鉄鉱石とコークスと
の混合層の部分について、断面の画像を撮影し、画像解
析によりコークス画像を抽出し、各コークス粒子の円相
当径を算出して、その平均値を求めた。実験後のコーク
ス粒径Ｄｉについては、実験中にるつぼ内が１４５０℃
となった時点で実験を中断し、流通ガスを窒素ガスに変
換して急速冷却した後、初期粒径の測定と同様に樹脂で
固化して画像解析により求めた。
測定した。まず、粒径１５〜２５ｍｍのコークスと鉄鉱
石を上記したようにるつぼ内へ充填する。その後、るつ
ぼ内へ透明樹脂を流し込んで固化させ、固化後のるつぼ
を縦断面で切断する。この切断面の鉄鉱石とコークスと
の混合層の部分について、断面の画像を撮影し、画像解
析によりコークス画像を抽出し、各コークス粒子の円相
当径を算出して、その平均値を求めた。実験後のコーク
ス粒径Ｄｉについては、実験中にるつぼ内が１４５０℃
となった時点で実験を中断し、流通ガスを窒素ガスに変
換して急速冷却した後、初期粒径の測定と同様に樹脂で
固化して画像解析により求めた。
【００２０】この実験では、種々の比表面積を有するコ
ークスを用いて荷重軟化実験を行い、コークスの粒径低
下率を求めた。その粒径低下率は、上記のＤ0，Ｄｉを
用い、 粒径低下率＝１００×（Ｄ0−Ｄｉ）／Ｄ0 の式で計算する。粒径低下率が大きいコークスほど上記
荷重軟化実験により粒径が小さくなるコークスであると
いえる。
ークスを用いて荷重軟化実験を行い、コークスの粒径低
下率を求めた。その粒径低下率は、上記のＤ0，Ｄｉを
用い、 粒径低下率＝１００×（Ｄ0−Ｄｉ）／Ｄ0 の式で計算する。粒径低下率が大きいコークスほど上記
荷重軟化実験により粒径が小さくなるコークスであると
いえる。
【００２１】実験の結果、図５のように、いずれのコー
クスでもコークス混合率の上昇と共に粒径が低下した
が、比表面積の大きいコークスほど粒径の低下が少な
い。なお、これらの実験において、鉄鉱石と混合したコ
ークス全体のガス化量は一定であった。
クスでもコークス混合率の上昇と共に粒径が低下した
が、比表面積の大きいコークスほど粒径の低下が少な
い。なお、これらの実験において、鉄鉱石と混合したコ
ークス全体のガス化量は一定であった。
【００２２】図５の結果より、混合したコークスとして
比表面積が３００ｍ2／ｋｇを下回るコークスは、上記
の荷重軟化実験の条件下では、粒径の低下率が高くなる
ことが明らかである。この荷重軟化実験での温度、雰囲
気ガス条件及び荷重条件は、高炉における塊状帯の条件
をシミュレートしているので、実際の高炉内においても
鉄鉱石類へ混合するコークスは、上記実験と同様の粒径
の低下を起こすことが予想できる。そのため、鉄鉱石と
混合するコークスとして比表面積が３００ｍ2／ｋｇ以
上のものを採用すれば、滴下帯へ進入する鉄鉱石と混合
したコークスの粒径低下が低減すると考え、この考えを
下記のような本発明に具現化したのである。
比表面積が３００ｍ2／ｋｇを下回るコークスは、上記
の荷重軟化実験の条件下では、粒径の低下率が高くなる
ことが明らかである。この荷重軟化実験での温度、雰囲
気ガス条件及び荷重条件は、高炉における塊状帯の条件
をシミュレートしているので、実際の高炉内においても
鉄鉱石類へ混合するコークスは、上記実験と同様の粒径
の低下を起こすことが予想できる。そのため、鉄鉱石と
混合するコークスとして比表面積が３００ｍ2／ｋｇ以
上のものを採用すれば、滴下帯へ進入する鉄鉱石と混合
したコークスの粒径低下が低減すると考え、この考えを
下記のような本発明に具現化したのである。
【００２３】つまり、本発明に係る高炉への原料装入方
法を図６に模式的に示すが、まず、本来のコークスを高
炉炉頂の装入物堆積面上に層状に堆積させ、コークス層
１５とする。次に、鉄鉱石類とコークスとの混合物をこ
のコークス層１５上に堆積させ、鉄鉱石類層１６とす
る。この場合、鉄鉱石類とコークスとの混合物の装入方
法は、炉頂のバンカ（図示せず）から同時、あるいは一
定の時間量を持って旋回シュート（図示せず）に排出さ
せるか、貯鉱槽、貯骸槽からそれぞれ切り出して、計量
ホッパで混合する等の方法を用いれば良い。
法を図６に模式的に示すが、まず、本来のコークスを高
炉炉頂の装入物堆積面上に層状に堆積させ、コークス層
１５とする。次に、鉄鉱石類とコークスとの混合物をこ
のコークス層１５上に堆積させ、鉄鉱石類層１６とす
る。この場合、鉄鉱石類とコークスとの混合物の装入方
法は、炉頂のバンカ（図示せず）から同時、あるいは一
定の時間量を持って旋回シュート（図示せず）に排出さ
せるか、貯鉱槽、貯骸槽からそれぞれ切り出して、計量
ホッパで混合する等の方法を用いれば良い。
【００２４】なお、コークスの比表面積は、原料炭を室
炉式コークス炉で乾留する際、配合する原料炭の性状で
変動するものである。本発明に係る比表面積３００ｍｍ
2／ｋｇのコークスは、その原料炭としてイナート成分
の高いものを多く配合することで製造すれば良い。
炉式コークス炉で乾留する際、配合する原料炭の性状で
変動するものである。本発明に係る比表面積３００ｍｍ
2／ｋｇのコークスは、その原料炭としてイナート成分
の高いものを多く配合することで製造すれば良い。
【００２５】
【実施例】本発明の効果を確認するため、実機高炉での
使用試験を行なった。高炉は内容積５１５３ｍ3、炉口
直径１１．４ｍ、炉腹直径１６．６ｍで、４０本の羽口
を備えている。試験では、コークスと原料とを別個の炉
頂バンカからそれぞれ切り出した。試験は、比表面積が
３００〜５００ｍ2 ／ｋｇ（実施例１）、５００ｍ 2／
ｋｇ以上（実施例２）及び従来のコークスである２００
〜２５０ｍ2／ｋｇ（比較例２）の３種類のコークスを
それぞれ別個に製造し、各１００ｋｇ／ｔ−ｐｉｇを鉱
石と同じタイミングで切出して混合した場合と、コーク
スをまったく混合しない場合（比較例１）、実施例１と
同じ条件でコークスの混合量を２００ｋｇ／ｔ−ｐｉｇ
へ増加した場合（実施例３）の５水準行った。なお、こ
こで、コークスの混合量は、溶銑１ｔ当たりの原単位で
表しており、単位として（ｋｇ／ｔ−ｐｉｇ）を使用し
ている。
使用試験を行なった。高炉は内容積５１５３ｍ3、炉口
直径１１．４ｍ、炉腹直径１６．６ｍで、４０本の羽口
を備えている。試験では、コークスと原料とを別個の炉
頂バンカからそれぞれ切り出した。試験は、比表面積が
３００〜５００ｍ2 ／ｋｇ（実施例１）、５００ｍ 2／
ｋｇ以上（実施例２）及び従来のコークスである２００
〜２５０ｍ2／ｋｇ（比較例２）の３種類のコークスを
それぞれ別個に製造し、各１００ｋｇ／ｔ−ｐｉｇを鉱
石と同じタイミングで切出して混合した場合と、コーク
スをまったく混合しない場合（比較例１）、実施例１と
同じ条件でコークスの混合量を２００ｋｇ／ｔ−ｐｉｇ
へ増加した場合（実施例３）の５水準行った。なお、こ
こで、コークスの混合量は、溶銑１ｔ当たりの原単位で
表しており、単位として（ｋｇ／ｔ−ｐｉｇ）を使用し
ている。
【００２６】試験結果を表１に一括して示す。コークス
をまったく混合しなかった比較例１に比べて、比表面積
が２００〜２５０ｍ2／ｋｇの従来のコークスを用いた
比較例２では、炉内圧損低下、ガス利用率の向上の効果
が見られたが、出銑滓が悪化し、操業が不安定となっ
た。それに対して、高比表面積のコークスを鉄鉱石に混
合した実施例１、２では、安定な高炉操業が達成され
た。また、実施例３のように、コークスの混合量を増加
しても、送風圧力から炉頂圧力を差し引いた炉内圧損
（ＢＰ−ＴＰ）は上昇せず、また装入物のスリップの発
生もなく、高炉操業は安定であった。
をまったく混合しなかった比較例１に比べて、比表面積
が２００〜２５０ｍ2／ｋｇの従来のコークスを用いた
比較例２では、炉内圧損低下、ガス利用率の向上の効果
が見られたが、出銑滓が悪化し、操業が不安定となっ
た。それに対して、高比表面積のコークスを鉄鉱石に混
合した実施例１、２では、安定な高炉操業が達成され
た。また、実施例３のように、コークスの混合量を増加
しても、送風圧力から炉頂圧力を差し引いた炉内圧損
（ＢＰ−ＴＰ）は上昇せず、また装入物のスリップの発
生もなく、高炉操業は安定であった。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【発明の効果】以上述べたように、本発明により、鉱石
へ混合したコークスのガス化反応による粒径低下をでき
るだけ防ぐことができ、高炉下部の通気性の改善と鉱石
の還元不良の防止を図ることができる。その結果、高炉
操業が従来より安定すると共に、燃料比の低減も可能と
なった。
へ混合したコークスのガス化反応による粒径低下をでき
るだけ防ぐことができ、高炉下部の通気性の改善と鉱石
の還元不良の防止を図ることができる。その結果、高炉
操業が従来より安定すると共に、燃料比の低減も可能と
なった。
【図１】コークスのガス化反応を行った実験装置を示す
図である。
図である。
【図２】コークスのガス化反応を行った実験結果であ
り、コークスの比表面積と塊内のガス化率勾配との関係
を示す図である。
り、コークスの比表面積と塊内のガス化率勾配との関係
を示す図である。
【図３】コークスの比表面積とガス化による粒径変化と
の関係を示す模式図であり、（ａ）は低比表面積のコー
クス、（ｂ）は高比表面積のコークスである。
の関係を示す模式図であり、（ａ）は低比表面積のコー
クス、（ｂ）は高比表面積のコークスである。
【図４】荷重軟化実験装置を示す図である。
【図５】荷重軟化実験で得たコークスの比表面積とガス
化による粒径低下率との関係を示す図である。
化による粒径低下率との関係を示す図である。
【図６】本発明に係る高炉への原料装入方法を示す模式
図である。
図である。
１ 竪型電気炉 ２ 円筒状コークス ３ 混合ガス ４ 熱電対 ５ 排気ガス ６ 冷却水入口 ７ 冷却水出口 ８ 黒鉛ヒータ ９ 健全層 １０ 劣化層 １１ ガス化層 １２ 黒鉛るつぼ １３ 試料 １４ 目皿 １５ コークス層 １６ 鉄鉱石類層 １７ パンチ棒 １８ サンプリング装置 １９ ガス混合装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 澤 義孝 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者 武田 幹治 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 Ｆターム(参考） 4K012 BA04 BA07
Claims (1)
- 【請求項１】 高炉の炉頂から鉄鉱石類及びコークスを
互層になるように炉内へ装入するに際して、 前記鉄鉱石類へ、比表面積が３００ｍ2／ｋｇ以上のコ
ークスを混合することを特徴とする高炉への原料装入方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001093204A JP2002285209A (ja) | 2001-03-28 | 2001-03-28 | 高炉への原料装入方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001093204A JP2002285209A (ja) | 2001-03-28 | 2001-03-28 | 高炉への原料装入方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002285209A true JP2002285209A (ja) | 2002-10-03 |
Family
ID=18947567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001093204A Pending JP2002285209A (ja) | 2001-03-28 | 2001-03-28 | 高炉への原料装入方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002285209A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107543777A (zh) * | 2017-10-11 | 2018-01-05 | 辽宁科技大学 | 高炉含铁炉料软熔滴落特性的测试装置及方法 |
-
2001
- 2001-03-28 JP JP2001093204A patent/JP2002285209A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107543777A (zh) * | 2017-10-11 | 2018-01-05 | 辽宁科技大学 | 高炉含铁炉料软熔滴落特性的测试装置及方法 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040827 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070424 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070807 |
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| A521 | Written amendment |
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| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090525 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100118 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20100118 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20100118 |