JP2020164886A

JP2020164886A - 高炉の操業方法

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Publication number: JP2020164886A
Application number: JP2019063381A
Authority: JP
Inventors: 翔士生田; Shoji Ikuta; 笠井　昭人; Akito Kasai; 昭人笠井
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2019-03-28
Filing date: 2019-03-28
Publication date: 2020-10-08
Anticipated expiration: 2039-03-28
Also published as: JP7130898B2; KR102596097B1; CN116287501A; US20220177985A1; KR20210141661A; EP3933053A4; CN113544291A; EP3933053A1; EP3933053B1; WO2020196769A1

Abstract

【課題】微粉鉱石の羽口吹込みによる高炉下部の通気改善を行う。【解決手段】本発明にかかる高炉１の操業方法は、石炭を粉砕して微粉炭とすると共に、強熱減量が９質量%以上１２質量%以下の鉄鉱石を粉砕して微粉鉱石とし、微粉炭の吹込み比を１５０kg/tp以上とし、微粉鉱石の吹込み比を2.5kg/tp以上50.0kg/tp以下として、微粉炭及び微粉鉱石を羽口２から吹込むことを特徴とするものである。好ましくは、鉄鉱石と石炭と一緒に粉砕するのが良い。【選択図】図１

Description

本発明は、高炉の操業方法に関するものである。

従来より、高炉では、炉頂からコークスと鉱石原料（鉄鉱石、焼結鉱、ペレット等）を交互に層状装入し、羽口から熱風（空気、酸素）と共に微粉炭を吹込んで、鉱石原料を還元・溶融し溶銑を製造している。このような固気向流移動層を備えた高炉において安定した操業を行うには炉内の通気性を良好に保つことが重要である。通気性の悪化は安定操業の妨げになるからである。

例えば、コークスは炉内の通気性を確保するスペーサーの役割があり、一定量は使用せざるを得ない。しかし、コークスの使用を抑えて炉内の通気性を低減することができれば、高価なコークスを安価な微粉炭と置換することができ、コークス使用量（コークス比）を低減することができる。
近年、微粉炭をコークスの一部代替燃料（還元材）として高炉の羽口から吹込む微粉炭吹込み式の高炉操業が一般的となっている。最近では150kg/tp以上と微粉炭の使用量が多い高微粉炭吹込み操業も安定して行われるようになってきた。

ここで、高炉に吹込まれる微粉炭には約１０質量％（以下、単に「％」と記す。）程度の灰分が含まれ、この灰分はSiO₂：50％〜60％、Al₂O₃：20％〜30％、その他Fe₂O₃、CaOなどからなり、主に酸性成分で構成されている。
そのため、微粉炭の吹込み比が高くなると、微粉炭の灰分由来の酸性スラグが増加し、レースウェイ奥の鳥の巣部に滞留するスラグ層（通称：鳥の巣スラグ）の粘度や融点が上昇する。そうすると鳥の巣スラグの滞留量（ホールドアップ）が増加し、高炉下部での通気性が悪化する（図１５参照）。

上述した高炉下部での通気性の悪化に対して、特許文献１には、結晶水を２．０重量％以上含む鉄鉱石を高炉製銑法の原料として使用して、高炉生産性を高め、コークス比を低減する技術が開示されている。具体的には、特許文献１の技術は、結晶水を２．０重量％以上含む鉄鉱石を還元率３０％以上に還元した後、高炉製銑法の原料として高炉に装入し、および／または、高炉に吹込む。鉄鉱石の還元は、４００℃以上の熱間のCOやH²が含まれる還元性雰囲気下で行うものとなっている。

また、特許文献２には、高炉操業方法に関する技術であって、特に出銑された溶銑のSiの抑制に関するものが開示されている。具体的には、特許文献２の技術は、粉鉱石と微粉炭とを同時に各羽口から吹込み、その時の粉鉱石と微粉炭との比を高炉の上部から装入される鉱石とコークスとの比と等しくするものである。特許文献２の技術では、微粉炭のほかに粉鉱石を吹込むのでSiの上昇が抑えられ、また、その時の粉鉱石と微粉炭との比を高炉の上部から装入される鉱石とコークスとの比と等しくしたので炉内の装入物の分布が変化せず、装入物の分布制御を容易なものとされている。さらに羽口毎に分割して吹込むので各羽口からの吹込み量が少なく、設備トラブルも起きづらいといった効果が得られると報告されている。

特開平０９−１６５６０７号公報特開平０４−００２７０８号公報

特許文献１の方法では、未脱水鉱石の吹込み比が100kg/tpと多く、温度低下が大きいため鳥の巣スラグの滞留量（ホールドアップ）を低減することができない。
また、特許文献２の方法は、微粉炭吹込み比が０〜４０kg/tpと少なく、これでは鳥の巣スラグの滞留量（ホールドアップ）を低減することができない。また、特許文献２には鉱石の性状が記載されておらず、吹込んだ際に鉱石の還元不足により高炉の溶銑温度が低下する可能性があり、さらなるコークス比の増加が必要となる。さらに、特許文献２の技術は、溶銑のSi低減に関する技術であり、本発明のように高炉下部での通気性を向上させることを目的とするものではない。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、微粉鉱石の羽口吹込みによる高炉下部の通気改善が可能な高炉の操業方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の高炉の操業方法は以下の技術的手段を講じている。
即ち、本発明の高炉の操業方法は、石炭を粉砕して微粉炭とすると共に、強熱減量が9質量%以上12質量%以下の鉄鉱石を粉砕して微粉鉱石とし、前記微粉炭の吹込み比を150kg/tp以上とし、前記微粉鉱石の吹込み比を2.5kg/tp以上50.0kg/tp以下として、前記微粉炭及び微粉鉱石を羽口から吹込むことを特徴とする。

なお、好ましくは、前記鉄鉱石と石炭を一緒に粉砕するとよい。

本発明の高炉の操業方法によれば、微粉鉱石の羽口吹込みによる高炉下部の通気改善が可能となる。

本発明に高炉の操業方法において羽口で行われる処理を模式的に示した図である。 Al₂O₃が15%、MgOが5%、塩基度が1.2のスラグの粘度特性がFeOの含有率でどのように変化するかを示したグラフである。 SiO₂が40モル%含まれたスラグの粘度特性がFe₂O₃のモル％濃度でどのように変化するかを示したグラフである。微粉炭に用いる石炭の強熱減量とハードグローブ指数との関係を示した図である。微粉炭に用いる石炭の強熱減量と比表面積との関係を示した図である微粉鉱石の吹込み比と高炉の圧損変化量との関係を示した図である。微粉鉱石の吹込み比と高炉の圧損変化量との関係を、実際の高炉を用いて調査した結果を示した図である。本発明の操業方法の手順を示したブロック図である。高炉の圧損変化量を算出するための手順を示したブロック図である。高炉の圧損変化量を算出する過程で得られる各物性値を示したグラフである。スラグの粘度測定に用いる回転式トルクメータを示した図である。塩基度が0.6のスラグにおける粘度の温度依存性を示したグラフである。塩基度が1.0のスラグにおける粘度の温度依存性を示したグラフである。フラックス比＝20kg/tpの場合におけるスラグの塩基度と粘度との関係を示したグラフである。従来の高炉の操業方法において羽口で行われる処理を模式的に示した図である。

以下、本発明に係る高炉１の操業方法の実施形態を、図面に基づき詳しく説明する。
図１に示すように、本実施形態の高炉１の操業方法は、石炭を粉砕して微粉炭とすると共に、強熱減量が9質量%以上12質量%以下の鉄鉱石を粉砕して微粉鉱石とし、微粉炭の吹込み比を150kg/tp以上とし、微粉鉱石の吹込み比を2.5kg/tp以上50.0kg/tp以下として、微粉炭及び微粉鉱石を羽口２から吹込むことを特徴とする（上述した「kg/tp」は、溶銑１トン当たりの質量（kg）、以下同じ）。

具体的には、本発明の操業方法が行われる高炉１は、炉頂からコークスと鉱石原料（鉄鉱石、焼結鉱、ペレット等）を交互に層状装入し、羽口２から熱風（空気、酸素）と共に微粉炭を吹込んで、鉱石原料を還元・溶融し溶銑を製造している。固気向流移動層である高炉１の安定操業には炉内の通気性を良好に保つことが重要である。通気性が悪化すると安定操業の妨げになるからである。コークスは炉内の通気性を確保するスペーサーの役割があり、炉内の通気性を良好にすることができれば高価なコークスを安価な微粉炭と置換し、コークス使用量（コークス比）を低減することができる。

本発明の操業方法は、上述したように石炭を粉砕した微粉炭と、鉄鉱石を粉砕した微粉鉱石とを、羽口２から吹込むものとなっている。
上述した微粉炭は、例えば最大粒径1000μm以下、平均粒径＝50μmのものであり、高炉１内に150kg/tp以上吹込まれる。つまり、本発明の操業方法は、高微粉炭比操業を対象としており、高微粉炭比操業において炉内通気を改善し、ひいては高炉１操業におけるコークス比（溶銑１トンを製造するに当たり、要するコークスの質量（kg））低減を目的とした技術となっている。

また、上述した微粉炭には、約10質量％（以下、単に「％」と記す）程度の灰分が含まれ、この灰分はSiO₂：50％〜60％、Al₂O₃：20％〜30％、その他Fe₂O₃、CaOなどからなり、主に酸性成分で構成されている。
そのため、微粉炭吹込み比が多くなると、微粉炭由来の酸性スラグが増加し、図１１に示すようなレースウェイ奥（＝鳥の巣部３）に滞留するスラグ層（通称：鳥の巣スラグ４）の粘性や融点が上昇し、通気性が低下（圧損が上昇）する。その結果、高炉１の下部での通気性が悪化する。

ところで、本発明の操業方法は、上述した微粉炭に加えて、鉱石を羽口２から吹込むものである。このような鉱石の吹込みについては、既に特開05-214414などに知見がある。例えば、図２などに示すように、鉱石（Fe₂O₃)を羽口から吹込むと、鳥の巣部の到達時に１0％〜40％がFe₃O₄〜FeO、一部は金属鉄として還元されることや、鉄鉱石を石炭と同時に粉砕することで、石炭と鉄鉱石が近接配置され還元率が向上することなどが報告されている。また、図２及び図３には、一般的に酸性スラグに酸化鉄系成分（FeO、Fe₂O₃）を加えることで粘度が低下することが報告されている。

つまり、上述した図２などから、石炭と鉄鉱石を一緒に羽口から吹込むと、レースウェイで鉄鉱石の一部が還元され、レースウェイ奥の鳥の巣スラグに還元された微粉鉱石がトラップされる。その結果、還元された微粉鉱石の酸化鉄系成分によりスラグ粘度が低下し、鳥の巣スラグが滴下しやすくなる。そのため、鳥の巣に滞留するスラグ量が低減され、スラグホールドアップが低下して、炉下部の通気性が改善する（炉下部の圧損が低下する）という効果を得ることができると考えられる。

ただ、微粉鉱石に含まれる酸化鉄は、炉内のコークスと反応する場合、直接還元反応（例えばFeO＋C→Fe＋CO）を起こすことになる。この反応は、大きな吸熱を伴う反応であるため、溶銑温度を低下させる可能性があり、溶銑の冷え込みの原因となる。つまり、通気性が良好になるというだけでやみくもに微粉鉱石を吹込むことはできない。
そこで、本発明の高炉１の操業方法では、通気改善と冷え込み防止とを両立できるように、鉱石性状と吹込み比を適正な条件に規定している。

次に、本発明の操業方法における微粉鉱石の原料となる鉄鉱石の鉱石性状、及び微粉鉱石の吹込み比について説明する。
微粉鉱石は、鉄鉱石を粉砕して得られるものである。この微粉鉱石の原料となる鉄鉱石は、強熱減量が9質量%以上、且つ、12質量%以下となるものである。鉄鉱石中の強熱減量(LOI)は、JIS M8850に準じて測定される指標であり、鉄鉱石の場合は主に結晶水の含有量を示している。

このように鉄鉱石の強熱減量（LOI）を規定するのは、微粉鉱石の粉砕性を微粉炭用の石炭と同等にして、粉砕されやすく（細かくなりやすく）粉砕した場合の両者の粒径を揃えるためである。HGI(ハードグローブ指数）は、石炭HGI強度試験（JIS M8801）で示される石炭の粉砕性を示す指標である。この石炭HGI強度試験の方法に準じて複数種の鉄鉱石の粉砕性を測定し、強熱減量（LOI）との関係を整理すると、図４のような関係が得られる。

図４に示すように、鉄鉱石の強熱減量（LOI）を多いと、鉄鉱石のHGIも大きくなり、粉砕されやすく（細かくなりやすく）なる。
ここで、一般的に高炉１で微粉炭として使用される石炭のHGIは40〜90である。石炭のHGIを40以上とするのは、HGIが40未満になると粉砕性が悪化し、粒度が大きくなるため設備磨耗等が起こるからである。また、石炭のHGIを90以下とするのは、HGIが90より大きくなると、石炭が細かく粉砕されすぎて配管詰まりの原因となるからである。

上述した強熱減量が9質量%以上、且つ、12質量%以下の場合、鉄鉱石のHGIが微粉炭用の石炭と同等の40〜90になり、鉄鉱石を粉砕した時の微粉鉱石の粒度が微粉炭並み（最大粒径1000μm以下、平均粒径＝50μm）になるため、設備磨耗や搬送配管の破れを防止することが可能となる。
また、図５に示すように、鉄鉱石の強熱減量(LOI)と、比表面積(BET)とは正の相関があり、強熱減量を大きくすると比表面積も高くなる。比表面積が高い微粉鉱石（鉄鉱石）は、レースウェイ中で反応しやすくなるため、微粉鉱石の還元率を向上させることも可能となる。

以上のことから、微粉鉱石はレースウェイ奥の鳥の巣スラグ４にトラップされた際、鳥の巣スラグ４の粘度を下げ、鳥の巣スラグ４の滞留量を低減できる。その結果、高炉１の圧損を低下させ、高炉１下部での通気性を良好にすることができる。
なお、鉄鉱石の強熱減量(LOI)が9質量%未満の場合、HGIが低い鉄鉱石が原料として用いられるため粉砕しにくい。そのため、微粉鉱石の粒径が大きくなり、設備磨耗が大きく搬送配管の破れ等の操業トラブルに繋がり使用できなくなる。また、鉄鉱石の強熱減量(LOI)が小さい鉱石は比表面積が小さく、羽口２吹込み時レースウェイ中での還元率が低下する。そのため、レースウェイ奥で炉芯コークスとの直接還元反応による吸熱量も大きくなって、溶銑温度低下（炉熱低下）を招きやすくなる。その結果、圧損が逆に上昇し、微粉鉱石の吹込みによる効果も得られなくなる。

また、鉄鉱石の強熱減量(LOI)が12質量%より高い場合、このような強熱減量を備えた鉱石は存在しないため、強熱減量が12質量%より高い場合を対象外とした。
次に、微粉鉱石の吹込み比について説明する。
後述する図９の計算フローを用いて微粉鉱石の吹込み比と圧損低減量の関係を計算した。計算結果を図６に示す。微粉鉱石の吹込み比を増加させることで鳥の巣スラグ４の粘度が低下し、滴下線速度が向上するため、スラグホールドアップが低下（スラグ滞留量が減少）する。その結果、圧損低減量が増加する。しかし、微粉鉱石の吹込み比が20kg/tp以上になると鳥の巣領域のスラグ量が増加し、スラグ温度低下の影響により圧損低減量が減少する。なお、微粉鉱石の吹込み比が50kg/tpより増加すると微粉鉱石の吹込み比＝0kg/tp（ベース）の条件よりも圧損が上昇してしまい、効果がなくなる。

なお、上述した図６の結果は図９の計算フローに従って算出されたものであるが、実高炉を用いてテストすると、図７に示すような結果が得られる。
図７に示すように、実高炉で図８のフローに従って操業を行うと、微粉鉱石の吹込み比が1.3kg/tpでは圧損は低下せず、吹込み比が2.5kg/tpから図６と同様に圧損が低下した。これは、1.3kg/tp吹込み時は吹込み比が小さく、円周方向に25本ある羽口２に、微粉鉱石が等量配分できず、円周バランスが乱れたため、通気性の改善効果が得られなかったと考えられる。そこで、本発明の操業方法においては、本発明の効果が発現する微粉鉱石の吹込み比の下限を2.5kg/tp以上とした。

また、微粉鉱石の吹込み比が50kg/tpより多い場合、吹込み顕熱（吸熱量）が増加し、鳥の巣スラグ温度（T）が低下する。また、流入するスラグ量（W）も増加し、吹込む前のベースよりも圧損が上昇する。
なお、上述した微粉鉱石は、ローラミル、ボールミルなどで粉砕処理を施した鉱石を示すものであり、1000μm以下に粉砕した鉄鉱石を示している。また、微粉炭は、ローラミル、ボールミルなどで粉砕処理を施した石炭を示すものであり、石炭と同じローラミル、ボールミルで粉砕され、1000μm以下に粉砕した石炭を示している。

次に、比較例及び実施例を用いて、本発明の高炉１の操業方法が有する作用効果について詳しく説明する。
まず、「微粉鉱石の吹込み比」に対する「圧損低減量」の変化を、図9の計算フローに従って求める。なお、この「圧損低減量」は、圧損が吹込み前に比してどの程度低減したかを示しており、例えば「圧損低減量が増加した」とは、圧損が減少したことを意味し、「圧損低減量が減少した」とは、圧損が増加したことを意味する。これに対し、「圧損変化量」は、吹込み前に比して圧損が吹込み前に比してどの程度増減したかを示している。「圧損変化量が増加した」とは、圧損が増加したことを意味し、「圧損変化量が減少した」とは、文字通り圧損が減少したことを意味する。

また、以降では、表１に示されるように定義される記号を用いて、本発明の操業方法の結果を説明する。

まず、羽口２からの微粉鉱石の吹込み比の上限（吹込み上限）について説明する。最初に微粉鉱石の吹込み比におけるレースウェイでの還元率、溶融率およびレースウェイ境界温度（＝鳥の巣スラグ４の温度）の変化を算出する。本計算方法は「鉄と鋼肖ら vol.78、1992年、P1230」に記載されている数学モデルをもとに計算した。計算結果を図１０（ａ）に、また計算諸元を表２に示す。

このとき、溶融した鉱石のみが鳥の巣スラグ４の粘度低下に寄与するとして、微粉鉱石の吹込み比と溶融率から、溶融鉱石（フラックス）と未溶融鉱石の関係を求めた。求められた溶融鉱石と未溶融鉱石との関係を、図１０（ｂ）に示す。
また、吹込んだ微粉鉱石の全量が鳥の巣スラグ４のスラグ比に合算されるとして、微粉鉱石の吹込み比と鳥の巣スラグ４の量（ｗ）との関係を求めた。求められた関係を、図１０（ｃ）に示す。なお、鳥の巣スラグ４の成分はサンプリング調査を元にボッシュスラグ成分と微粉炭中のスラグ成分の比が0.18：1.00の割合で滞留すると算出している。また、吹込み比＝0の状態の鳥の巣スラグ４の成分及び量は、塩基度（C/S）＝0.75で一定、鳥の巣スラグ量＝64kg/tpとして計算を行った。なお、塩基度（C/S）は、スラグ中に含まれるCaO（質量％）とSiO₂（質量％）の比である。

さらに、吹込まれた微粉鉱石は全量コークスと直接還元するとし、還元反応の吸熱量（吸熱分）をレースウェイ境界温度（鳥の巣部３の温度）から差し引いて、微粉鉱石の吹込み比と鳥の巣スラグ４の温度との関係を求めた。求められた関係を、図１０（ｄ）に示す。
次に、鳥の巣スラグ４の粘度（μ）を求めた。各フラックス比における鳥の巣スラグ４の粘度の温度依存性を実験で求めている。

図１０（ｄ）の鳥の巣部３の温度（鳥の巣スラグ４の温度）の変化を用いて実験値（詳しくは後述する）から鳥の巣スラグ４の粘度（μ）を求めている。なお、微粉鉱石の吹込み比＝0の値は「鉄と鋼杉山ら vol.73、1987年、P2044」に記載されている粘度推定式を用いて計算した。
上述した手順で求められた微粉鉱石の吹込み比と鳥の巣スラグ４の粘度（μ）との関係を図１０（ｅ）に示す。

また、スラグの滴下線速度（ｕ）については、「材料とプロセス加藤ら vol.28、2015年、S25」に記載されている関係式をもとに、微粉鉱石の吹込み比と滴下線速度との関係を求めた。求められた関係を、図１０（ｆ）に示す。
さらに、ホールドアップ（ｈ）については、「材料とプロセス加藤ら vol.28、2015年、S25」に記載されている関係式をもとに、微粉鉱石の吹込み比とホールドアップ（ｈ）との関係を求めた。求められた関係を、図１０（ｇ）に示す。

このとき、充填層断面積Ｓ＝6.67ｍ²（一定）とし、スラグ量（Ｗ）については図１０（ｃ）の値を用いた。
最後に、微粉鉱石の吹込み比と圧損低減量（圧損変化量）との関係を求めた。圧損は、「鉄と鋼福武ら、vol.66、1980年、P1974」に記載されている計算式から算出した。なお、計算諸元は表３に示す通りである。求められた微粉鉱石の吹込み比と圧損変化量との関係を、図１０（ｈ）に示す。

なお、表３中の「ボッシュガス量」は、羽口から吹き込まれる空気、酸素富化用の酸素、送風湿分などの送風による羽口前コークスの燃焼、および、微粉炭などの補助燃料の燃焼により羽口前で生成する総ガス量の計算値であり、Nm³/minで示される。この「ボッシュガス量」の計算方法は例えば、鉄と鋼、Vol.48(1962）No.12、P1606に記載されている。

図１０（ｈ）に示すように、微粉鉱石の吹込み比を増加させることで、鳥の巣スラグ４の粘度が低下し、圧損低減量が増加する（圧損が低下する）。しかし、微粉鉱石の吹込み比を20kg/tp以上にすると、鳥の巣領域のスラグ量が増加すると共に、鳥の巣スラグ４の温度の低下の影響により、圧損低減量が減少する（圧損が増加する）。微粉鉱石の吹込み比が50kg/tpより増加すると、微粉鉱石の吹込み比＝0kg/tpよりも圧損が上昇してしまい、微粉鉱石の吹込みの効果がなくなる。

ところで、上述した鳥の巣部３の温度から鳥の巣スラグ４の粘度を導くためには、溶融鉱石（フラックス）の混合比やスラグ温度がスラグの粘度にどのように影響するかを事前実験しておくのが好ましい。
上述した事前実験は、事前準備として、図１１に示すような回転式トルクメータ５を用意し、酸化防止のためセラミックペーストを純鉄るつぼ７と回転式トルクメータ５の純鉄ロータ６とに塗布しておく。さらに、JS1000の校正液を用いて回転式トルクメータ５の純鉄ロータ６を校正し、回転数とトルクとの関係を求めておく。このような校正を行うと、y=ax+bという１次回帰式が得られ、ロータ係数(K0)を求めることが可能となる。なお、ロータ係数：K0＝標準粘度（ｍPa・s）÷回帰係数bにより求めることができる。

このようにしてロータ係数が得られたら、純鉄るつぼ７の中に所定の配合（以下の表４に示す配合）で混合した試薬（フラックス入りのスラグ）を充填する。電気炉で所定の温度まで加熱し、試薬を溶融させる。加熱する温度は1300℃、1350℃、1400℃、1450℃、1500℃である。回転式トルクメータ５に取り付けたロータ（純鉄ロータ６）を溶融スラグの中心へ入れ、ロータの回転を開始する。計測されるトルクの変化が0.1％/minになったら、粘度が安定したとみなし、粘度が安定した後１分間測定を継続して行い、この１分間で計測された値をトルクの測定値とする。測定の後、回転を止め実験を終了する。なお、粘度が安定しないものに関してはデータから除外した。

上述したようにトルクが安定した１分間の測定値をトルクの測定値（トルク（％））として採用する。得られたトルク（％）を、粘度η（mPa・s）＝トルク（％）×K0÷回転速度(rpm)に代入して、フラックス比が異なるスラグの粘度η（mPa・s）を求めた。求められたスラグの粘度η（mPa・s）を表４に示す。

上述のようにして微粉鉱石の吹込み比に対する鳥の巣スラグ４の粘度（μ）の変化を、スラグの塩基度C/S＝0.6の場合と、塩基度C/S＝1.0の場合について、それぞれ温度依存式の状態で求める。このようにして得られたスラグの粘度（μ）の温度依存性をまとめると、図１２及び図１３の結果が得られる。
図１０（ｄ）の関係式からそれぞれの粘度を求め、スラグの塩基度と粘度との関係を指数関数で求める。一例としてフラックス比＝20kg/tpの場合についてまとめたスラグの塩基度と粘度との関係を図１４に示す。図１４の関係式から塩基度＝0.75の粘度を求めることが可能となる。

上述した粘度の算出方法に従って、微粉鉱石の吹込み比と粘度との関係を整理すると、図１０（ｅ）の関係が得られる。
上述した手順で導かれた図１０（ｅ）の関係、言い換えれば図６の関係によれば、吹込み前に比して圧損が低下する（圧損低減量が増加する、あるいは圧損変化量がマイナスになる）のは、微粉鉱石の吹込み比が0kg/tp以上、且つ、50kg/tp以下ということになり、微粉鉱石の吹込み比の上限を規定することができる。

なお、上述した計算手順の詳細をまとめると、表５のようになる。

一方、微粉鉱石の吹込み比の下限については、実高炉を用いた実験（実機テスト）により導くことができる。
この実機テストに用いた高炉１は、2112m³の実高炉であって、出銑比＝1.8t/m³/dayの高炉である。高炉１に吹込む微粉鉱石の鉱石量を0.0kg/tp⇒1.3 kg/tp⇒2.5kg/tp⇒5.0kg/tpの順番で変更しつつ、テスト操業を５日間に亘って実施した。

なお、実高炉に吹込む微粉鉱石は、表６に示すような組成を有している。

なお、上述した微粉鉱石は、図８に示すような処理を行って、粉砕されたものとなっている。
実機テストの結果を、以下の表７に示す。

表７を見ると、実施例および比較例は、いずれも微粉炭比（微粉炭の吹込み比）が208kg/tpとなっており（150kg/tp以上の規格を満足しており）、また微粉炭の原料となる石炭の強熱減量（LOI）は11.1mass%となっている（9.0mass%〜12.0mass%の規格を満足している）。また、還元材比（微粉炭比とコークス比との和）は、実施例、比較例とも524kg/tpとなっている。

これらの微粉炭比、強熱減量、及び還元材比の条件で、微粉鉱石の吹込みを行いつつ操業を行い、吹込み前に比して圧損がどのように変化したかを計測した。計測結果を図７に示す。
図７に示すように、実施例は微粉鉱石の吹込み比が2.5kg/tp、5.0kg/tpとなっており、比較例は微粉鉱石の吹込み比が0.0kg/tp、1.3kg/tpとなっている。

上述した実施例及び比較例に対して、実施例は圧損変化量が-1.72kPa、-3.33kPaとなっており、吹込み前に比べて圧損が小さくなり、通気性が良好になっていることがわかる。ところが、比較例は圧損変化量が0.00kPa、0.73kPaとなっており、吹込み前と圧損が同じか、吹込み前に比べて圧損が大きくなっており、通気性は改善されていない。
このことから、通気性の改善効果が得られるのは、微粉鉱石の吹込み比が2.5kg/tp以上の場合と判断することができる。

以上の実施例及び比較例の結果を総合的に判断すると、石炭を粉砕して微粉炭とすると共に、強熱減量が9質量%以上12質量%以下の鉄鉱石を粉砕して微粉鉱石とし、微粉炭の吹込み比を150kg/tp以上とし、微粉鉱石の吹込み比を2.5kg/tp以上50.0kg/tp以下として、微粉炭及び微粉鉱石を羽口２から吹込むことで、微粉鉱石の羽口２吹込みによる高炉１下部の通気改善が可能となると判断される。

なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に
想定することが可能な値を採用している。

１高炉
２羽口
３鳥の巣部
４鳥の巣スラグ
５回転式トルクメータ
６純鉄ロータ
７純鉄るつぼ

Claims

石炭を粉砕して微粉炭とすると共に、強熱減量が9質量%以上12質量%以下の鉄鉱石を粉砕して微粉鉱石とし、
前記微粉炭の吹込み比を150kg/tp以上とし、前記微粉鉱石の吹込み比を2.5kg/tp以上50.0kg/tp以下として、前記微粉炭及び微粉鉱石を羽口から吹込む
ことを特徴とする高炉の操業方法。
前記鉄鉱石と石炭と一緒に粉砕することを特徴とする請求項１に記載の高炉の操業方法。