JP4923872B2 - Blast furnace operation method - Google Patents
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Description
本発明は、フェロコークスを高炉原料として使用する際の高炉の操業方法に関する。 The present invention relates to a method for operating a blast furnace when ferro-coke is used as a blast furnace raw material.
石炭と鉄鉱石とを混合して成型した成型物を乾留して製造されるフェロコークスは、鉄鉱石が一部還元されていると同時に、鉄鉱石の触媒効果でコークスの反応性を高めることができ、焼結鉱、塊鉱石、ペレット等から構成される鉄鉱石原料(以下、主原料と記載する。)と混合して高炉原料として使用することにより高炉中のガス利用率を高め、還元材比を低下させることができることが知られている(例えば、特許文献1参照。)。特許文献1によれば、コークスは単独で高炉内に装入してコークス層を形成させ、鉄鉱石とフェロコークスとを混合して高炉内に装入することで、還元材比が低減し、生産性も向上するとされている。これは、フェロコークスを用いたことによる、高炉の熱保存帯温度低下と部分還元した鉄鉱石装入の双方の効果が同時に発現する手法であり、非常に有効である。
Ferro-coke produced by dry distillation of a molded product formed by mixing coal and iron ore is able to increase the coke reactivity due to the catalytic effect of iron ore at the same time that iron ore is partially reduced. It can be used as a blast furnace raw material by mixing with iron ore raw material (hereinafter referred to as main raw material) composed of sintered ore, lump ore, pellets, etc., thereby increasing the gas utilization rate in the blast furnace and reducing material It is known that the ratio can be reduced (for example, see Patent Document 1). According to
一方で、フェロコークスの使用には炉内通気性悪化の問題がある。高炉内の状況を図6を用いて説明する。図6は高炉の縦断面の模式図であり、高炉1内において、コークスは下記式(b)に示すガス化反応の進行により脆弱化し、強度が低下する。
C+CO2=2CO ・・・(b)
式(b)のCO2は主原料の還元反応の際に発生する。高炉内の上・中部においてコークスが反応を受けるのは主に熱保存帯2〜融着帯4の領域であるが、劣化したコークスがさらに下方に移動する際に、または上記ガス化反応を受ける過程で、装入物荷重や移動する際の摩擦等により粉が発生する。これらの領域で劣化したコークスから発生したコークス粉が滴下帯5に降下することにより、また、劣化したコークスが滴下帯5へ降下して摩擦等を受けて粉が発生することにより、滴下帯5のコークス層の空隙率を低下させる。炉下部のコークス粉率増加は通気性悪化の要因となることが知られている(例えば、非特許文献1参照。)。通気性悪化時にはスリップ等の装入物降下不順、それに伴う炉熱変動等により安定操業が阻害され、銑鉄生産量の減少やコークス比上昇につながるため、炉内におけるコークス粉の発生は望ましくない。
On the other hand, the use of ferro-coke has a problem of deterioration of air permeability in the furnace. The situation inside the blast furnace will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a schematic diagram of a longitudinal section of the blast furnace. In the
C + CO 2 = 2CO (b)
CO 2 in the formula (b) is generated during the reduction reaction of the main raw material. In the upper and middle parts of the blast furnace, the coke undergoes a reaction mainly in the region of the
上記の現象は、高炉原料として通常の室炉コークスより反応性の高いフェロコークスを用いた場合により顕著化すると考えられる。従って、フェロコークス使用時には、コークスの高反応性化によって高炉中のガス利用率を高めることにより還元材比低下が期待できる反面、フェロコークスを高炉原料として多量に使用すると炉内通気性悪化により安定操業が阻害される恐れがある。 It is considered that the above phenomenon becomes more prominent when ferro-coke having a higher reactivity than ordinary blast furnace coke is used as a blast furnace raw material. Therefore, when using ferro-coke, a reduction in the reducing material ratio can be expected by increasing the gas utilization rate in the blast furnace by increasing the coke reactivity. Operation may be hindered.
炉下部のコークス粉を除去する方法として、炉頂中心部にスクラップ等を装入することにより炉芯部に炭素未飽和鉄を滴下させ、炉芯内の粉コークスを減少させる技術が知られている(例えば、特許文献2参照。)。ただし、この技術はスクラップ等の鉄原料の装入範囲は中心から炉口径の20%の範囲以下で十分であるとしていることからもコークス粉除去効果が炉芯部に限定されているものであり、前述ような融着帯以下の滴下帯に関して、炉中心部以外のコークス粉除去には効果を持たないものである。
しかし、フェロコークスを高炉原料として用いる場合、高炉内の通気性を悪化させないためには、上述した従来の方法では不十分であり、還元材比が低減しない怖れがある。 However, when ferro-coke is used as a blast furnace raw material, the above-described conventional method is insufficient in order not to deteriorate the air permeability in the blast furnace, and there is a fear that the reducing material ratio is not reduced.
したがって本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、高炉の主原料にフェロコークスを混合して使用して操業する際に、滴下帯においてフェロコークス由来のコークス粉を除去することが可能であり、炉内の通気性悪化を防止することのできる高炉の操業方法を提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is to solve such problems of the prior art and to remove coke powder derived from ferro-coke in the dripping zone when operating using ferro-coke mixed with the main raw material of the blast furnace. Therefore, an object of the present invention is to provide a method of operating a blast furnace capable of preventing deterioration of air permeability in the furnace.
このような課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
(1)鉄鉱石原料と、フェロコークスと、金属鉄原料とを混合し、炉頂から装入するとともに前記フェロコークスと前記金属鉄原料の装入量を、下記式(a)で示す範囲とすることを特徴とする高炉の操業方法。
金属鉄原料原単位(kg/t)≧0.286×フェロコークス原単位(kg/t)・・・(a)
The features of the present invention for solving such problems are as follows.
(1) A range in which the iron ore raw material, ferro coke, and metallic iron raw material are mixed and charged from the furnace top, and the charging amount of the ferro coke and the metallic iron raw material is represented by the following formula (a): A method of operating a blast furnace, characterized by:
Metallic iron raw material basic unit (kg / t) ≧ 0.286 × ferrocoke basic unit (kg / t) (a)
本発明によれば、高炉原料としてフェロコークスを多量に使用しても炉内の通気性を良好に維持可能であり、還元材比を低下させた操業を安定して行なうことができる。 According to the present invention, even if a large amount of ferro-coke is used as a blast furnace raw material, the air permeability in the furnace can be maintained satisfactorily, and an operation with a reduced reducing material ratio can be performed stably.
高炉の滴下帯においてフェロコークス由来の粉を除去するためには、この粉の存在個所に炭素未飽和鉄を滴下させれば良いと考えられる。炭素未飽和鉄を滴下させる手段としては、スクラップ等の金属鉄原料が溶解して生成した液滴を利用すればよい。従って、フェロコークス使用時に併せてスクラップ等の金属鉄原料を使用することによって、フェロコークスの反応劣化によって発生したコークス粉を浸炭現象により除去することができる。ここで、炉半径位置において、フェロコークスと離れた場所に金属鉄原料が存在したのでは、フェロコークス由来の粉と金属鉄原料由来の液滴が接触する機会が無く、粉は除去されない。従って、スクラップはフェロコークスと同等の半径位置に存在させる必要がある。 In order to remove the ferro-coke-derived powder in the dropping zone of the blast furnace, it is considered that carbon-unsaturated iron may be dropped at the location where this powder exists. As a means for dripping carbon unsaturated iron, a droplet generated by dissolving a metal iron raw material such as scrap may be used. Therefore, coke powder generated by reaction degradation of ferro-coke can be removed by carburization by using metallic iron raw materials such as scrap together with ferro-coke. Here, when the metallic iron raw material is present at a location away from the ferro-coke at the furnace radius position, there is no opportunity for the ferro-coke-derived powder and the droplets derived from the metallic iron raw material to contact each other, and the powder is not removed. Therefore, the scrap needs to be present at the same radial position as the ferro-coke.
本発明は上記の知見を得ることにより完成されたものであり、鉄鉱石原料と、フェロコークスと、金属鉄原料とを、炉頂から装入して高炉の操業を行なうものである。鉄鉱石原料と、フェロコークスと、金属鉄原料とを混合して、炉頂から装入することが好ましい。鉄鉱石原料と、フェロコークスと、金属鉄原料を混合し、炉頂から装入することで、フェロコークス由来の粉と金属鉄原料由来の液滴を十分に接触させることができ、高炉の通気性悪化が防止される。 The present invention has been completed by obtaining the above-described knowledge, and operates a blast furnace by charging an iron ore raw material, ferro-coke, and metallic iron raw material from the top of the furnace. It is preferable to mix the iron ore raw material, ferro-coke, and metallic iron raw material and charge them from the top of the furnace. By mixing the iron ore raw material, ferro-coke and metallic iron raw material and charging from the top of the furnace, the ferro-coke-derived powder and the metallic iron raw material droplet can be brought into sufficient contact, and the ventilation of the blast furnace Sexual deterioration is prevented.
なお、鉄鉱石原料とは、高炉の主原料であり、焼結鉱、塊鉱石、ペレット等から構成される主として鉄鉱石を含有する原料である。 In addition, an iron ore raw material is a main raw material of a blast furnace, and is a raw material mainly containing iron ore composed of sintered ore, lump ore, pellets and the like.
また、フェロコークスとは、石炭と鉄鉱石とを主成分とする原料を成型して製造した成型物を加熱して、成型物中の石炭を乾留して製造されたものである。上記において、石炭と鉄鉱石とを主成分とするとは、フェロコークスの原料が主として石炭と鉄鉱石であることを意味するものであり、石炭と鉄鉱石とを70mass%以上含有する原料を用いてフェロコークスを製造するものであるが、通常は石炭と鉄鉱石とを80mass%以上含有する原料を使用する。石炭と鉄鉱石の他に成型のためのバインダー等を使用することができる。 Ferro-coke is produced by heating a molded product produced by molding a raw material mainly composed of coal and iron ore, and carbonizing the coal in the molded product. In the above, the main component of coal and iron ore means that the raw material of ferro-coke is mainly coal and iron ore, and uses a raw material containing 70 mass% or more of coal and iron ore. Ferro-coke is produced, but usually a raw material containing 80 mass% or more of coal and iron ore is used. In addition to coal and iron ore, a binder for molding can be used.
また、金属鉄原料とは、スクラップや還元鉄等の、金属鉄を主として含有する原料であり、金属鉄の含有率が80mass%以上の原料を指すものとする。炭素をほとんど含まない金属鉄であることが好ましい。以下、金属鉄原料を、メタリック原料とも記載する。 The metallic iron raw material is a raw material mainly containing metallic iron, such as scrap or reduced iron, and refers to a raw material having a metal iron content of 80 mass% or more. It is preferably metallic iron containing almost no carbon. Hereinafter, the metallic iron raw material is also referred to as a metallic raw material.
フェロコークスと金属鉄原料の装入量を、下記式(a)で示す範囲とすると、高炉の通気性が十分に改善されるため好ましい。
金属鉄原料原単位(kg/t)≧0.286×フェロコークス原単位(kg/t)・・・(a)
以下に本発明の一実施形態を説明する。
It is preferable that the amount of the ferro-coke and the metallic iron raw material is in the range represented by the following formula (a) because the air permeability of the blast furnace is sufficiently improved.
Metallic iron raw material basic unit (kg / t) ≧ 0.286 × ferrocoke basic unit (kg / t) (a)
An embodiment of the present invention will be described below.
本発明においては、フェロコークスを焼結鉱、塊鉱石、ペレット等から構成される鉄鉱石原料(主原料)と混合した「主原料+フェロコークス」層に、さらにメタリック原料を混合した層を高炉内に形成するために、鉄鉱石原料と、フェロコークスと、メタリック原料を混合し、炉頂から装入する。装入原料の混合は、原料ヤード、炉頂への搬送コンベア上、炉頂の装入ホッパ内等で行なうことができる。この場合に、装入された原料が炉内に形成する層内状態の概略図を図1に示す。フェロコークス由来の粉とメタリック原料由来の液滴を十分に接触させるためにはフェロコークス11と、メタリック原料12とが図1に示すように均一に混合されていることが好ましい。13は主原料である。rは高炉半径方向、hは層の高さ方向を示す矢印である。
In the present invention, a “main raw material + ferrocoke” layer in which ferrocoke is mixed with iron ore raw material (main raw material) composed of sintered ore, lump ore, pellets, etc., and a layer in which metallic raw material is further mixed is a blast furnace. In order to form inside, iron ore raw material, ferro-coke, and metallic raw material are mixed and charged from the top of the furnace. The mixing of the charged raw materials can be performed in a raw material yard, a conveyor on the top of the furnace, a charging hopper at the top of the furnace, or the like. In this case, FIG. 1 shows a schematic diagram of the in-layer state formed by the charged raw material in the furnace. In order to sufficiently bring the ferro-coke-derived powder and the droplets derived from the metallic raw material into contact, it is preferable that the ferro-
一方で、フェロコークスとメタリック原料が同等の半径方向位置に存在すれば効果があるため、メタリック原料は図1に示した均一混合以外に、図2に示すように一部に配置された場合であっても、同様の効果が期待できる。この場合は、メタリック原料12を装入し、別途主原料13とフェロコークス11とを混合して高炉に装入する方法で、図2に示すような層内状態として高炉操業を行なうことが可能である。
On the other hand, since it is effective if the ferro-coke and the metallic raw material are present at the same radial position, the metallic raw material is a case where the metallic raw material is arranged in part as shown in FIG. 2 in addition to the uniform mixing shown in FIG. Even if it exists, the same effect can be expected. In this case, it is possible to perform blast furnace operation in an in-layer state as shown in FIG. 2 by charging the metallic
内容積5000m3の高炉において、コークス比370kg/t、微粉炭比130kg/tの操業条件をベースとし(操業No.1)、質量比で粉鉄鉱石:コークス=0.4:0.6で製造したフェロコークスを使用した操業(操業No.2、3)、フェロコークスとメタリック原料とを使用した操業(操業No.4、5)を行なった。操業No.1は、塊鉱石および焼結鉱からなる主原料と、コークスとを交互に炉内に装入する通常の操業形態であり、フェロコークスを使用した操業(操業No.2、3)では、フェロコークスは図3に示すように主原料と混合して使用した。フェロコークスとメタリック原料とを使用した操業(操業No.4、5)では、メタリック原料としてスクラップを、図1に示すように混合した。 In a blast furnace with an internal volume of 5000 m 3 , based on the operating conditions of a coke ratio of 370 kg / t and a pulverized coal ratio of 130 kg / t (operation No. 1), the mass ratio of fine iron ore: coke = 0.4: 0.6 Operation using the produced ferro-coke (operation No. 2, 3), operation using ferro-coke and metallic raw materials (operation No. 4, 5) were performed. Operation No. No. 1 is a normal operation mode in which main raw materials composed of lump ore and sintered ore and coke are alternately charged into the furnace, and in the operation using ferro-coke (operation No. 2, 3), Coke was mixed with the main raw material and used as shown in FIG. In operations using ferro-coke and metallic raw materials (operation Nos. 4 and 5), scraps were mixed as metallic raw materials as shown in FIG.
表1に各操業における操業条件、および下部通気抵抗指数、出銑比の変化を示す。下部通気抵抗指数は、図4に示す下部通気抵抗測定範囲7で測定した。
Table 1 shows changes in operating conditions, lower ventilation resistance index, and output ratio in each operation. The lower ventilation resistance index was measured in the lower ventilation
さらに、フェロコークスとスクラップの使用量を変化させて操業試験を重ね、通気性の改善効果を確認した。結果を図5に示す。フェロコークス使用時に、メタリック原料を使用することによる通気性改善効果は、図5の左上の領域で発現することが分かった。図5よりメタリック原料の使用量はフェロコークスの使用量に対して下記式(a)の範囲とすることが好ましいと分かった。
金属鉄(メタリック)原料原単位(kg/t)≧0.286×フェロコークス原単位(kg/t)・・・(a)
Furthermore, the operation test was repeated by changing the amount of ferro-coke and scrap, and the improvement effect of air permeability was confirmed. The results are shown in FIG. When using ferro-coke, it was found that the effect of improving the air permeability by using the metallic raw material is expressed in the upper left region of FIG. From FIG. 5, it was found that the amount of the metallic raw material used is preferably in the range of the following formula (a) with respect to the amount of ferrocoke used.
Metallic iron (metallic) raw material basic unit (kg / t) ≧ 0.286 × ferrocoke basic unit (kg / t) (a)
1 高炉
2 熱保存帯
3 塊状帯
4 融着帯
5 滴下帯
6 レースウェイ
7 下部通気抵抗測定範囲
11 フェロコークス
12 メタリック原料
13 主原料
r 高炉半径方向
h 層の高さ方向
DESCRIPTION OF
Claims (1)
金属鉄原料原単位(kg/t)≧0.286×フェロコークス原単位(kg/t)・・・(a) Mixing iron ore raw material, ferro-coke, and metallic iron raw material, and charging from the furnace top, the charging amount of the ferro-coke and the metallic iron raw material is within the range shown by the following formula (a) A featured blast furnace operation method.
Metallic iron raw material basic unit (kg / t) ≧ 0.286 × ferrocoke basic unit (kg / t) (a)
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