JP5786810B2 - Blast furnace operation method - Google Patents

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Description

本発明は、高炉炉頂から鉱石を装入するに際し、この鉱石に小粒径コークスおよび大粒径コークスを混合し、炉内でコークス−鉱石混合層を形成することにより軟化融着帯の通気性および還元効率を向上させ、安定かつ高効率で高炉操業を行うことが可能な高炉の操業方法に関する。   In the present invention, when ore is charged from the top of a blast furnace furnace, a small particle size coke and a large particle size coke are mixed with the ore to form a coke-ore mixed layer in the furnace, thereby aeration of the softening cohesive zone. The present invention relates to a method for operating a blast furnace capable of improving the efficiency and the reduction efficiency, and performing stable and highly efficient blast furnace operation.

高炉操業においては、一般に炉上部から、還元材・燃料としてのコークス、および鉄源としての焼結鉱、ペレット、塊鉱石など(以下、これらの鉄源を総称して「鉱石」という)が高炉内で互層となるように装入される。一方、炉下部の羽口から加熱空気が吹き込まれ、この加熱空気によって羽口前のコークスが燃焼消費され、還元ガスが生じる。これに伴って、鉱石は炉内を降下していき、炉下部から上昇する高温の還元ガスによって加熱、還元され、軟化溶融して銑鉄となる。銑鉄は炉内を滴下して炉下部に蓄積し、定期的に出銑口から取り出される。   In blast furnace operation, coke as a reducing material and fuel, and sintered ore, pellets, lump ore, etc. as iron sources (hereinafter these iron sources are collectively referred to as “ores”) are generally used in the blast furnace. It is inserted so that it may become a mutual layer. On the other hand, heated air is blown from the tuyeres at the bottom of the furnace, and the coke before the tuyere is combusted and consumed by the heated air, and reducing gas is generated. Along with this, the ore descends in the furnace, is heated and reduced by the high-temperature reducing gas rising from the lower part of the furnace, softens and melts to become pig iron. Pig iron drops inside the furnace, accumulates in the lower part of the furnace, and is periodically taken out from the tap.

高炉を安定かつ高効率に操業するには、炉内の通気性および還元効率を良好にする必要がある。炉内において、最も通気抵抗の大きい領域は、鉱石が軟化溶融し始めてから滴下するまでの領域(以下、この領域を「軟化融着帯」という)である。これは、この軟化融着帯で鉱石が軟化溶融し、相互に融着し合って融着層を形成することにより、ガスの通過できる空間が狭まり、炉内ガス流れに対する通気抵抗が大幅に増加するためである。また、軟化融着帯では、酸化鉄である鉱石が金属である銑鉄へと還元される反応が急速に進行しており、炉内の還元効率を支配している。したがって、炉内の通気性および還元効率を良好にするには、炉内の通気性と還元効率を支配する軟化融着帯の性状を良好に保つことが重要である。   In order to operate the blast furnace stably and with high efficiency, it is necessary to improve the air permeability and reduction efficiency in the furnace. In the furnace, the region having the greatest ventilation resistance is a region from when the ore starts to soften and melt to when it drops (hereinafter, this region is referred to as a “softening zone”). This is because the ore softens and melts in this softening zone and fuses each other to form a fused layer, which narrows the space through which gas can pass and greatly increases the resistance to gas flow in the furnace. It is to do. In the softening zone, the reaction of reducing the ore, which is iron oxide, to pig iron, which is a metal, proceeds rapidly, and governs the reduction efficiency in the furnace. Therefore, in order to improve the air permeability and reduction efficiency in the furnace, it is important to keep the properties of the softened cohesive zone that govern the air permeability and reduction efficiency in the furnace.

軟化融着帯の通気性を向上させ、鉱石の還元効率を向上させる方法として、鉱石とコークスを混合して炉内に装入し、炉内においてコークス−鉱石混合層(以下、単に「混合層」ともいう)を形成する技術が開発されている。   As a method for improving the air permeability of the softened cohesive zone and improving the reduction efficiency of the ore, the ore and coke are mixed and charged into the furnace, and the coke-ore mixed layer (hereinafter simply referred to as “mixed layer”). Technology) is also being developed.

この技術では、通気抵抗が大幅に増加する軟化融着帯において、軟化溶融しないコークスを鉱石中に混合することにより鉱石同士の融着を防止して、通気性を向上させる。また、鉱石の還元によって生じるCO2ガスが高濃度で存在する鉱石近傍にコークスを混在させることにより、コークスのソルーションロス反応(C+CO2→2CO)を促進させ、還元ガスであるCOガスを高濃度に維持し、鉱石の還元効率を向上させる。 In this technique, in the softening and cohesive zone in which the airflow resistance is greatly increased, coke that is not softened and melted is mixed in the ore to prevent the ore from being fused together and improve the air permeability. In addition, coke is mixed in the vicinity of ore where CO 2 gas generated by ore reduction exists at a high concentration, thereby promoting the coke solution loss reaction (C + CO 2 → 2CO) and increasing the concentration of CO gas as the reducing gas. To improve the ore reduction efficiency.

さらに、混合層中のコークスが、混合層とは別層を形成しているコークス単独層(以下、「コークススリット」という)に先立ってソルーションロス反応により消費されるため、コークススリット内のコークスの当該反応による劣化(コークスの反応劣化)が抑制され、コークススリットの通気性も大幅に改善される。また、鉱石から発生したFeO系の融液が混合層中のコークスと接触することにより溶融還元反応(FeO+C→Fe+CO)が促進され、鉱石の還元効率を向上させる。   Furthermore, since coke in the mixed layer is consumed by a solution loss reaction prior to a single coke layer (hereinafter referred to as “coke slit”) that forms a separate layer from the mixed layer, the coke in the coke slit The deterioration due to the reaction (reaction deterioration of coke) is suppressed, and the air permeability of the coke slit is greatly improved. Further, when the FeO-based melt generated from the ore comes into contact with the coke in the mixed layer, the smelting reduction reaction (FeO + C → Fe + CO) is promoted and the reduction efficiency of the ore is improved.

軟化融着帯における通気性向上効果を最大限に発揮させるには、個々の鉱石間に間隔を設けることにより鉱石同士の融着を防止し、ガス流れを向上させるという観点から、スペーサーとして大粒径のコークスを混合することが望ましい。一方、混合層形成による鉱石の還元効率向上効果を最大限に発揮させるには、混合層中のコークスの反応を促進させるという観点から、小粒径のコークスを混合することが望ましい。   In order to maximize the effect of improving the air permeability in the softened cohesive zone, it is possible to prevent the ores from fusing together by providing a gap between the individual ores and improve the gas flow. It is desirable to mix diameter coke. On the other hand, in order to maximize the effect of improving the reduction efficiency of ore due to the formation of the mixed layer, it is desirable to mix coke having a small particle diameter from the viewpoint of promoting the reaction of coke in the mixed layer.

また、混合層形成による通気性向上効果および鉱石の還元効率向上効果は、混合するコークス量が多いほど大きい。しかしながら、実際の高炉操業において、コークスを多量に混合して装入すると、ソルーションロス反応や溶融還元反応によって小粒径化した混合層中のコークスが、滴下帯においてコークススリットに進入し、コークススリットにおけるコークス平均粒径を低下させて通気性や通液性を悪化させ、高炉下部の圧力損失を増大させるという問題が生じる。そのため、混合するコークス量は、ソルーションロス反応や溶融還元によって軟化融着帯で反応消費が可能な量(50kg/銑鉄t程度、以下、この単位を「kg/pt」と表示する)を上限値としていた。   Moreover, the air permeability improvement effect and the ore reduction efficiency improvement effect by mixed layer formation are so large that the amount of coke mixed is large. However, in actual blast furnace operation, when a large amount of coke is mixed and charged, the coke in the mixed layer, which has been reduced in particle size by the solution loss reaction or smelting reduction reaction, enters the coke slit in the dripping zone. This causes a problem that the average particle size of the coke is lowered, the air permeability and liquid permeability are deteriorated, and the pressure loss in the lower part of the blast furnace is increased. Therefore, the upper limit of the amount of coke to be mixed is the amount that can be consumed in the softened cohesive zone by solution loss reaction or smelting reduction (about 50 kg / pig iron, hereinafter, this unit is expressed as “kg / pt”). I was trying.

混合層へのコークス混合量を大幅に増加させる技術として、例えば、特許文献1に、鉱石に50kg/pt以上のコークスを混合する際、そのうちの50kg/ptまでは粒径を20mm以下とし、50kg/ptを超えて混合するコークスについては粒径を30mm以上とする高炉の原料装入方法が提案されており、120kg/ptのコークス混合量を達成している。   As a technique for greatly increasing the amount of coke mixed in the mixed layer, for example, in Patent Document 1, when mixing 50 kg / pt or more of coke into ore, the particle size is 20 mm or less up to 50 kg / pt, and 50 kg For the coke mixed exceeding / pt, a blast furnace raw material charging method with a particle size of 30 mm or more has been proposed, and a coke mixing amount of 120 kg / pt has been achieved.

上記特許文献1に記載される方法は、大粒径のコークスを混合することで、反応によってコークス粒径が多少減少しても、コークススリットの通気性や通液性が阻害されない程度のコークス粒径を確保できるというものであり、コークス混合量を増加させつつ高炉下部の圧力損失増大の懸念を解消できるという点では有効であると考えられる。   In the method described in Patent Document 1, coke particles having a large particle size are mixed so that even if the coke particle size is somewhat reduced by reaction, the air permeability and liquid permeability of the coke slit are not hindered. The diameter can be secured, and it is considered effective in that the concern about the increase in pressure loss at the bottom of the blast furnace can be solved while increasing the amount of coke mixed.

また、特許文献2には、小粒径のコークスと大粒径のコークスを鉱石に混合して混合層を形成する技術が提案されている。この技術は、原料コークスから大塊コークスと粉粒コークスを篩分け分離して中塊コークスとし、該大塊コークスおよび粉粒コークスを鉱石中に混入して混合物とし、この混合物と中塊コークスとを交互に高炉に装入することを特徴とする高炉の原料装入方法である。前記大塊コークスは粒度65mm以上を90%以上含み、粉粒コークスは粒度30mm未満を90%以上含むものである。   Patent Document 2 proposes a technique for forming a mixed layer by mixing coke having a small particle size and coke having a large particle size into ore. In this technique, large coke and granular coke are separated from raw coke by sieving to form medium coke, and the large coke and granular coke are mixed in ore to form a mixture. Is a raw material charging method for a blast furnace, characterized in that the blast furnace is charged alternately. The large coke contains 90% or more of a particle size of 65 mm or more, and the granular coke contains 90% or more of a particle size of less than 30 mm.

しかしながら、特許文献1、2に記載される技術はともにコークスの粒度偏析(混合層に混入したコークスに粒度分布がある場合、コークス粒度が粗いものほど再分離しやすく、かつ炉中心に偏析する現象)を利用して、小粒径コークスを炉壁側に、大粒径コークスを炉中心側に配置し、ガスの中心流を強化する技術である。そのため、炉中心側では大粒径コークスのみ、炉壁側では小粒径コークスのみがそれぞれ混合層中に存在することとなり、混合層形成による還元効率向上効果および通気性向上効果が、炉内の半径方向位置によっては十分に発揮されない可能性がある。   However, the techniques described in Patent Documents 1 and 2 are both the segregation of coke size (when the coke mixed in the mixed layer has a particle size distribution, the coarser the coke size, the easier it is to reseparate and the segregation to the furnace center. ), A small particle size coke is disposed on the furnace wall side, and a large particle size coke is disposed on the furnace center side, thereby strengthening the central flow of the gas. Therefore, only the large particle size coke is present in the mixed layer on the furnace center side, and only the small particle size coke is present on the furnace wall side. Depending on the position in the radial direction, there is a possibility that it will not be sufficiently exerted.

特開平1−287212号公報JP-A-1-287212 特許2752502号公報Japanese Patent No. 2752502

鉄と鋼 Vol.87(2001)p350−p356Iron and steel Vol. 87 (2001) p350-p356

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、高炉で通常使用されるコークスと鉱石により混合層を形成し、軟化融着帯における通気性向上効果および鉱石の還元効率向上効果を最大限に発揮させ、安定かつ高効率で操業を行うことが可能な高炉の操業方法を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of such circumstances, and forms a mixed layer of coke and ore normally used in a blast furnace, and maximizes the effect of improving the air permeability and the reduction efficiency of ore in the softened cohesive zone. The purpose is to provide a method for operating a blast furnace that can be used to the fullest and can be operated stably and efficiently.

本発明者らは上記課題を解決するために検討を重ねた結果、通気性向上効果を大粒径のコークスへ、混合層形成による還元効率向上効果を小粒径のコークスへとそれぞれ機能分担し、これらのコークスを、コークスと鉱石の混合層中で共存させることにより、通気性向上効果と還元効率向上効果を両立させ得ることを見出した。   As a result of repeated studies to solve the above problems, the present inventors have shared the function of improving the air permeability to coke with a large particle size and the effect of improving the reduction efficiency by forming a mixed layer to coke with a small particle size. The present inventors have found that coexistence of these cokes in a mixed layer of coke and ore can achieve both an effect of improving air permeability and an effect of improving reduction efficiency.

すなわち、還元効率向上効果をもたらすソルーションロス反応や溶融還元反応等、コークスの粒径低下を伴う反応を優先的に小粒径のコークスに担わせることにより鉱石の還元効率の向上を図るとともに、大粒径のコークスおよびコークススリット中のコークスの反応劣化を抑制し、大粒径のコークスを融着帯下部まで存在させることにより、融着帯の通気性を改善することができる。なお、以下において、機能分担された大粒径のコークスおよび小粒径のコークスを、それぞれ大塊コークス、小塊コークスという。   In other words, the coke with a small particle size is preferentially assigned to the coke with a small particle size, such as a solution loss reaction or a smelting reduction reaction that brings about an effect of improving the reduction efficiency. By suppressing the reaction deterioration of the coke in the particle size and the coke in the coke slit and causing the coke having a large particle size to reach the lower part of the cohesive zone, the air permeability of the cohesive zone can be improved. Hereinafter, the coke having a large particle size and the coke having a small particle size, which are assigned functions, are referred to as a large coke and a small coke, respectively.

本発明は上記の着想とそれから得られた知見に基づいてなされたものであり、その要旨は下記の高炉の操業方法にある。
すなわち、高炉炉頂から鉱石およびコークスを互層となるように高炉内へ装入するに際し、鉱石の装入バッチを2分割し、第1装入バッチに大塊コークスを70〜100kg/pt混合し、第2装入バッチに小塊コークスを最大50kg/pt混合し、第1バッチ、第2バッチの順で装入し、前記大塊コークスの粒径を65〜100mmとし、前記小塊コークスの粒径を15〜35mmとすることを特徴とする操業方法である。
The present invention has been made on the basis of the above idea and the knowledge obtained therefrom, and the gist thereof is in the following blast furnace operating method.
That is, when charging ore and coke from the top of the blast furnace into the blast furnace so as to be in an alternating layer, the ore charging batch is divided into two, and the large charging coke is mixed in the first charging batch at 70 to 100 kg / pt. In the second charging batch, a small amount of coke is mixed at a maximum of 50 kg / pt, charged in the order of the first batch and the second batch, and the particle size of the large coke is 65 to 100 mm. The operation method is characterized in that the particle size is 15 to 35 mm .

本発明の高炉の操業方法において、第1バッチ、第2バッチの装入を、当該バッチにそれぞれ混合した大塊コークスと小塊コークスとが炉内半径方向において上下に共存するように行うこととするのが望ましい。
In the operation method of the blast furnace of the present invention, the charging of the first batch and the second batch is performed so that the large coke and the small coke mixed in the batch coexist vertically in the furnace radial direction, It is desirable to do.

ここで、「バッチ」とは、コークスおよび鉱石の装入に関し、各装入物を複数回に区切ることを意味する。
また、粒径について、例えば「粒径15〜35mm」とは、目開きが15mmの篩い網で篩い分けを行った場合の篩い上で、かつ目開きが35mmの篩い網で篩い分けを行った場合の篩い下に相当する粒径をいう。
Here, “batch” means that each charge is divided into a plurality of times with respect to the charge of coke and ore.
As for the particle size, for example, “particle size of 15 to 35 mm” means that the sieve was screened with a sieve mesh having a mesh opening of 15 mm and the sieve mesh having a mesh opening of 35 mm. The particle size corresponding to the case under the sieve.

本発明の高炉の操業方法によれば、コークスと鉱石の混合層形成による通気性向上効果および鉱石の還元効率向上効果を最大限に引き出すことができ、高炉下部の通気性と還元効率の向上を図ることができる。その結果、安定かつ高効率で操業を行うことが可能な高炉操業を実現することができる。   According to the operation method of the blast furnace of the present invention, the effect of improving the air permeability by the formation of the mixed layer of coke and ore and the effect of improving the reduction efficiency of the ore can be maximized, and the air permeability and reduction efficiency of the lower part of the blast furnace can be improved. You can plan. As a result, it is possible to realize a blast furnace operation capable of operating stably and with high efficiency.

荷重軟化試験装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of a load softening test apparatus. 荷重軟化試験装置による試験で得られた大塊コークス混合比と高温通気抵抗指数KSとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the large block coke mixing ratio obtained by the test by a load softening test apparatus, and the high temperature ventilation resistance index KS. 反応解析シミュレーターにおける導入ガス温度と鉱石還元率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the introduction gas temperature and an ore reduction rate in a reaction analysis simulator. 反応解析シミュレーターに用いたコークス−鉱石混合層を模式的に示す図で、(a)は小塊コークスを上層、大塊コークスを下層に配置した場合、(b)は小塊コークスを下層、大塊コークスを上層に配置した場合、(c)は小塊コークスと大塊コークスを均一混合して配置した場合である。It is a figure which shows the coke-ore mixed layer used for the reaction analysis simulator typically, (a) is the case where the small coke is arranged in the upper layer and the large coke is arranged in the lower layer, (b) is the small coke in the lower layer, large When the block coke is disposed in the upper layer, (c) is a case where the small block coke and the large block coke are uniformly mixed and disposed. 反応解析シミュレーターを用いて得られた還元時間とコークスガス化反応率、排ガス温度との関係を例示する図である。It is a figure which illustrates the relationship between the reduction time obtained using the reaction analysis simulator, the coke gasification reaction rate, and the exhaust gas temperature. 反応解析シミュレーターを用いて得られた小塊コークスのガス化反応率に及ぼす混合コークス比の影響を示す図である。It is a figure which shows the influence of the mixing coke ratio on the gasification reaction rate of the small coke obtained using the reaction analysis simulator. 反応解析シミュレーターを用いて得られた大塊コークス反応率と大塊コークス代表粒径との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the large block coke reaction rate obtained using the reaction analysis simulator, and a large block coke representative particle size. コークス粒度分布図の一例に本発明の条件を重ねて示した図である。It is the figure which piled up and showed the conditions of this invention on an example of the coke particle size distribution figure.

本発明者らは、まず、混合層形成による通気性向上効果を最大限に発揮できるコークス−鉱石混合条件を調査するため、荷重軟化試験装置を用いて大塊コークス−鉱石充填層の通気性の調査を行った。   First, in order to investigate the coke-ore mixing conditions that can maximize the effect of improving the air permeability by the formation of the mixed layer, the present inventors used a load softening test apparatus to determine the air permeability of the large coke-ore packed bed. We conducted a survey.

図1は、荷重軟化試験装置の概略構成を示す図である。図1に示すように、荷重軟化試験装置は、竪型電気炉1内に、装入物試料3を容れる黒鉛坩堝2を備え、坩堝2内の装入物試料3を上部の荷重制御装置6から荷重を加えつつ黒鉛発熱体5で加熱し、炉下部から還元ガス4を導入して装入物充填層の還元性、鉱石の還元効率を調査できるように構成されている。黒鉛坩堝2は、内径72mmで底部にロストルを備えている。   FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a load softening test apparatus. As shown in FIG. 1, the load softening test apparatus includes a graphite crucible 2 in which a charge sample 3 is contained in a vertical electric furnace 1, and the load sample apparatus 3 in the crucible 2 is placed on an upper load control apparatus 6. The graphite heating element 5 is heated while applying a load, and the reducing gas 4 is introduced from the lower part of the furnace so that the reducing property of the charged bed and the reduction efficiency of the ore can be investigated. The graphite crucible 2 has an inner diameter of 72 mm and a rooster at the bottom.

この荷重軟化試験装置を用い、大塊コークスと鉱石を模した装入物試料を黒鉛坩堝に装入し、充填層を形成した。   Using this load softening test apparatus, a charged sample simulating large coke and ore was charged into a graphite crucible to form a packed bed.

装入物試料としては、予備還元焼結鉱とコークスを使用した。予備還元焼結鉱は、粒径範囲が8.0〜10.0mmとなるように整粒した平均粒径が9.0mmの焼結鉱に、1000℃でCO、CO2ガスをそれぞれ8Nl(リットル)/min、5Nl/minの流量で、1.75時間流して作製した。また、コークスは、粒径範囲が16.0〜19.0mm、25.4〜31.7mm、または35.0〜38.0mmとなるように整粒した、平均粒径がそれぞれ17.5mm、28.5mm、36.5mmの3種類を準備した。なお、前記の「平均粒径」とは、篩い目開きの中間径(例えば35.0〜38.0mmの場合、(35.0+38.5)/2=36.5mmとなる)をいう。 As the charged sample, pre-reduced sintered ore and coke were used. The pre-reduced sintered ore is a sinter with an average particle size of 9.0 mm, which is sized so that the particle size range is 8.0 to 10.0 mm, and CO and CO 2 gas are each 8Nl at 1000 ° C. Liter) / min at a flow rate of 5 Nl / min for 1.75 hours. The coke is sized so that the particle size range is 16.0 to 19.0 mm, 25.4 to 31.7 mm, or 35.0 to 38.0 mm, and the average particle size is 17.5 mm, Three types of 28.5 mm and 36.5 mm were prepared. The “average particle diameter” refers to the intermediate diameter of the sieve openings (for example, in the case of 35.0 to 38.0 mm, (35.0 + 38.5) /2=36.5 mm).

表1に、装入物試料の充填条件を示す。本発明では、混合するコークス量は、コークス比(kg/pt)に換算した方が評価し易いため、鉱石に混合するコークス量を混合コークス比(kg/pt)の形で表記する。試験番号1から試験番号12では、混合コークス比を50、75、100または150kg/ptとし、コークス平均粒径を鉱石平均粒径で除した(コークス/鉱石)粒径比を1.94、3.17または4.05として、コークスと予備還元焼結鉱の充填層を形成した。ここで、コークスおよび予備還元焼結鉱の充填量は表1に示すとおりであり、「充填コークス量」の欄が充填層に混合装入した大塊コークス量である。なお、試験番号0では、混合コークス比が0の鉱石単独層を形成した。また、全ての試験で充填層層高を300mmとした。   Table 1 shows the filling conditions of the charge sample. In the present invention, since the amount of coke to be mixed is easier to evaluate when converted to coke ratio (kg / pt), the amount of coke mixed with ore is expressed in the form of mixed coke ratio (kg / pt). In Test No. 1 to Test No. 12, the mixed coke ratio was 50, 75, 100 or 150 kg / pt, and the coke average particle size was divided by the ore average particle size (coke / ore). A packed bed of coke and pre-reduced sintered ore was formed as .17 or 4.05. Here, the filling amounts of coke and pre-reduced sintered ore are as shown in Table 1, and the column of “filled coke amount” is the amount of large coke mixed and charged in the packed bed. In test number 0, an ore single layer with a mixed coke ratio of 0 was formed. In all tests, the packed bed height was 300 mm.

試験では、N2雰囲気で試料を昇温し、試料温度が800℃に到達した後、坩堝上部から実炉平均荷重を模した98kPaを負荷した。本試験は、1200℃から溶融・滴下までの充填層の通気抵抗測定を主な目的としており、鉱石融着開始時の還元率を各試験間で等しくするため、各試験における鉱石還元率が試料温度1200℃で80%となるように、鉱石還元率の変化に応じて昇温速度・導入ガス組成を操作した。 In the test, the sample was heated in an N 2 atmosphere, and after the sample temperature reached 800 ° C., 98 kPa imitating the average load of the actual furnace was applied from the upper part of the crucible. The main purpose of this test is to measure the airflow resistance of the packed bed from 1200 ° C to melting and dripping. In order to make the reduction rate at the beginning of ore fusion equal among the tests, the ore reduction rate in each test is the sample. The heating rate and the introduced gas composition were manipulated according to the change in the ore reduction rate so that the temperature would be 80% at 1200 ° C.

試料温度が1200℃に到達した後は、4.6℃/minの昇温速度で昇温しながら、ガス流量制御装置10で、CO:13.8Nl/min、N2:16.2Nl/minの流量に制御したCO/N2混合ガスを還元ガス4として充填層内に導入し、1600℃まで昇温して鉱石を溶融・滴下させた。滴下物は、滴下試料受け皿9に回収した。 After the sample temperature reaches 1200 ° C., the gas flow rate control device 10 increases CO at 13.8 Nl / min, N 2 : 16.2 Nl / min while increasing the temperature at a rate of 4.6 ° C./min. A CO / N 2 mixed gas controlled at a flow rate of 2 was introduced into the packed bed as a reducing gas 4 and heated to 1600 ° C. to melt or drop the ore. The dropped product was collected in the dropped sample tray 9.

なお、本試験では大塊コークス混合による通気性改善効果に着目するため、コークスのガス化反応が鉱石の還元によって生じたCO2ガスのみとなるように、CO/N2混合ガスを導入した。 In this test, a CO / N 2 mixed gas was introduced so that the coke gasification reaction was only CO 2 gas generated by reduction of ore in order to pay attention to the effect of improving the air permeability by mixing large coke.

また、試験中は、排ガス分析装置(赤外分光計)12による排ガス11の組成(CO、CO2)、積算流量計による排ガス流量、ガス圧力測定装置8による充填層間の通気抵抗、変位計による充填層層高をそれぞれ測定した。 Further, during the test, the composition (CO, CO 2 ) of the exhaust gas 11 by the exhaust gas analyzer (infrared spectrometer) 12, the exhaust gas flow rate by the integrating flow meter, the ventilation resistance between the filling layers by the gas pressure measuring device 8, and by the displacement meter Each packed bed height was measured.

図2は、荷重軟化試験装置による試験で得られた大塊コークス混合比と高温通気抵抗指数KSとの関係を示す図である。同図中の縦軸は下記(1)式、(2)式により算出される高温通気抵抗指数KS(例えば、非特許文献1参照)であり、その値が小さいほど通気性が良好であることを示す。なお、図2中に示した「粒径比」とは、(コークス/鉱石)粒径比を意味する。   FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the mass coke mixing ratio obtained by the test using the load softening test apparatus and the high temperature ventilation resistance index KS. The vertical axis in the figure is the high temperature ventilation resistance index KS calculated by the following formulas (1) and (2) (for example, see Non-Patent Document 1), and the smaller the value, the better the breathability. Indicates. The “particle size ratio” shown in FIG. 2 means the (coke / ore) particle size ratio.

ここで、KSは高温通気抵抗指数、ΔP/ΔLは充填層全体の通気抵抗(Pa/m)、ρgはガス密度(kg/m3)、μgはガス粘度(kg/m/s)、ugはガス空塔流速(m/s)、Tは試料温度(℃)である。 Here, KS is the high temperature ventilation resistance index, ΔP / ΔL is the ventilation resistance (Pa / m) of the whole packed bed, ρ g is the gas density (kg / m 3 ), and μ g is the gas viscosity (kg / m / s). , u g is the gas superficial velocity (m / s), T is the sample temperature (° C.).

ΔP/ΔLは、ガス圧力測定装置8による測定値を、試料高さで除した値である。
ρg(ガス密度)は、CO、N2のガス密度を供給ガス組成に応じて案分し、温度補正および圧力補正して算出したものである。
μg(ガス粘度)は、供給ガス組成、温度、圧力を考慮して算出したものである。
g(ガス空塔流速)は、ガス流量を温度補正および圧力補正して算出したものである。
T(試料温度)は、温度測定装置7による測定値である。
ΔP / ΔL is a value obtained by dividing the measured value by the gas pressure measuring device 8 by the sample height.
ρ g (gas density) is calculated by dividing the gas density of CO and N 2 according to the supply gas composition, and correcting the temperature and pressure.
mu g (gas viscosity), the feed gas composition, temperature, and is calculated in consideration of the pressure.
u g (gas superficial velocity) are those calculated by the temperature correction and pressure compensation of the gas flow.
T (sample temperature) is a value measured by the temperature measuring device 7.

図2に示したように、大塊コークス混合比を増加させることによりKSの値は減少し、充填層の通気性が改善される。(コークス/鉱石)粒径比が3.17の大塊コークスを75kg/pt混合することにより、KSの値は混合コークス比0(無混合)のときと比べて1/4程度となり、通気性が大幅に改善された。また、粒径比が4.05のケースでも、大塊コークスを100kg/pt混合することにより、粒径比が3.17の大塊コークスを75kg/pt混合した場合と同等の通気性改善効果が得られた。   As shown in FIG. 2, by increasing the mass coke mixing ratio, the value of KS decreases and the air permeability of the packed bed is improved. (Coke / Ore) By mixing 75 kg / pt of large coke with a particle size ratio of 3.17, the value of KS becomes about 1/4 compared to when the mixed coke ratio is 0 (no mixing), and air permeability There has been a significant improvement. In addition, even in the case where the particle size ratio is 4.05, mixing 100 kg / pt of large coke makes it possible to improve the air permeability equivalent to the case of mixing 75 kg / pt of large coke having a particle size ratio of 3.17. was gotten.

この通気性改善効果は、(コークス/鉱石)粒径比が3.17の場合に典型的に示されているように、大塊コークス混合比が75kg/pt付近から改善幅が小さくなり、100kg/ptを超えると飽和する傾向が認められることから、通気性改善を担う大塊コークスの混合量の上限値は100kg/pt程度と判断できる。   This air permeability improvement effect is as shown in the case where the (coke / ore) particle size ratio is 3.17, and the improvement range is reduced from around 75 kg / pt when the large coke mixing ratio is about 100 kg. Since the tendency to saturate is recognized when exceeding / pt, it can be judged that the upper limit of the mixing amount of the large coke responsible for improving air permeability is about 100 kg / pt.

荷重軟化試験装置を用いた上記試験から、(コークス/鉱石)粒径比が3〜4程度の大塊コークスを70kg/pt以上、100kg/pt程度混合することにより、十分な通気性改善効果が得られると結論づけることができる。   From the above test using the load softening test device, mixing large coke with a (Coke / Ore) particle size ratio of about 3 to 4 with about 70 kg / pt or more and about 100 kg / pt has a sufficient air permeability improvement effect. It can be concluded that it is obtained.

本発明の高炉の操業方法において、鉱石の装入バッチを2分割し、第1装入バッチに大塊コークスを70〜100kg/pt混合することとするのは、上記試験の結果に基づくものである。   In the operation method of the blast furnace of the present invention, the ore charging batch is divided into two and the first charging batch is mixed with 70 to 100 kg / pt of large coke in accordance with the results of the above test. is there.

次に、混合層における小塊コークスと大塊コークスの機能分担を効果的に発揮させるためのコークスの配置条件の検討を行った。   Next, the arrangement conditions of coke for effectively demonstrating the function sharing of small coke and large coke in the mixed layer were examined.

小塊コークスと大塊コークスが共存する混合層において、大塊コークスによる通気性向上効果を最大限に発揮させるには、小塊コークスを優先的にガス化反応させて、大塊コークスの反応劣化を抑制する必要があるが、そのためには、小塊コークスと大塊コークスの粒径比や混合比のみならず、これらの鉱石層内配置の影響も考慮して適正な条件を設定する必要がある。   In the mixed layer where small coke and large coke coexist, in order to maximize the air permeability improvement effect of the large coke, the small coke is preferentially gasified and the large coke reaction deteriorates. However, in order to do so, it is necessary to set appropriate conditions in consideration of not only the particle size ratio and mixing ratio of small coke and large coke but also the influence of the arrangement in the ore layer. is there.

そこで、反応解析シミュレーターを用いて、小塊コークスおよび大塊コークスの配置条件を操作した際の小塊コークス、大塊コークスのガス化反応率を評価し、小塊コークスの優先反応消費と大塊コークスの反応劣化抑制を両立させるための配置構造を調査した。   Therefore, using the reaction analysis simulator, the gasification reaction rate of small coke and large coke when the arrangement conditions of small coke and large coke are manipulated is evaluated, and the preferential reaction consumption and large mass of small coke are evaluated. The arrangement structure for coke reaction suppression was investigated.

評価に使用する反応解析シミュレーターは、コークス粒子を内包する鉱石充填層のガス流れおよび還元反応、ソルーションロス反応、伝熱挙動を解析する機能を有する一般的なものであり、実炉における混合層厚を前提にするとともに、充填層内の混合コークス粒子の幾何学的配置を具体的に設定した上で、反応に伴う熱の発生・移動を考慮して、混合層内の挙動を解析する、化学工学的な汎用解析手法である。   The reaction analysis simulator used for the evaluation is a general one with the function of analyzing the gas flow and reduction reaction, solution loss reaction, heat transfer behavior of the ore packed bed containing coke particles. , And the behavior of the mixed layer is analyzed in consideration of the generation and transfer of heat associated with the reaction after setting the geometrical arrangement of the mixed coke particles in the packed bed. It is an engineering general-purpose analysis method.

混合コークスのガス化反応が鉱石の還元に伴って進行するとの視点から、導入ガス条件をボッシュガス相当のCO/N2=39/61混合ガスとした。 From the viewpoint that the gasification reaction of the mixed coke proceeds with the reduction of the ore, the introduced gas condition was set to CO / N 2 = 39/61 mixed gas equivalent to Bosch gas.

図3は、反応解析シミュレーターにおける導入ガス温度と鉱石還元率との関係を示す図である。図3に示すように鉱石還元率に応じて導入ガス温度を操作し、鉱石還元率が90%に到達した時点で計算終了とした。   FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the introduced gas temperature and the ore reduction rate in the reaction analysis simulator. As shown in FIG. 3, the introduction gas temperature was controlled according to the ore reduction rate, and the calculation was terminated when the ore reduction rate reached 90%.

また、標準的な高炉操業条件である空塔速度41m/min(標準状態に換算)を導入ガス量とし、3種類の充填層を想定して計算した。   In addition, the calculation was performed assuming three types of packed beds assuming that the standard blast furnace operating condition is a superficial velocity of 41 m / min (converted to the standard state) and the amount of introduced gas.

図4は、反応解析シミュレーターに用いたコークス−鉱石混合層を模式的に示す図で、(a)は小塊コークスを上層、大塊コークスを下層に配置した場合、(b)は小塊コークスを下層、大塊コークスを上層に配置した場合、(c)は小塊コークスと大塊コークスを均一混合して配置した場合である。図4はコークス粒子を内包する鉱石充填層を表しており、同図の(a)、(b)および(c)において、小塊コークスまたは大塊コークスの存在していない部分には、鉱石が充填されている。   FIG. 4 is a diagram schematically showing a coke-ore mixing layer used in the reaction analysis simulator, where (a) shows a small coke placed in the upper layer and a large coke placed in the lower layer, and (b) shows the small coke. (C) is a case where small coke and large coke are uniformly mixed and arranged. FIG. 4 shows an ore packed bed containing coke particles. In (a), (b), and (c) of FIG. 4, ore is not present in a portion where no small or large coke is present. Filled.

ここで、鉱石は代表粒径20mmで組成を全てFeOとし、小塊コークスの代表粒径は25mmとし、小塊コークスの混合量は、前掲の特許文献1に記載されるように、1次元の高炉数式モデルによる検討結果から、コークスのソルーションロス反応および鉱石の溶融還元反応と、溶銑への浸炭により消費可能とされる上限値(50kg/pt)とし、大塊コークスの粒径および量を操作して、高炉内ソルーションロス反応活性温度域(1100℃〜1300℃)における充填層構造毎のコークスガス化反応率を計算した。なお、メッシュに分割された鉱石層空間へコークス粒子を配置する方法は任意性があるため、同一条件に対して具体的な粒子配置を複数ケース設定した。   Here, the ore has a representative particle size of 20 mm and the composition is all FeO, the representative particle size of the small coke is 25 mm, and the mixing amount of the small coke is one-dimensional as described in Patent Document 1 described above. Based on the results of the blast furnace mathematical model, the coke solution loss reaction, the ore smelting reduction reaction, and the upper limit (50 kg / pt) that can be consumed by carburizing the hot metal, the particle size and quantity of the large coke are manipulated. The coke gasification reaction rate for each packed bed structure in the blast furnace solution loss reaction activation temperature range (1100 ° C. to 1300 ° C.) was calculated. In addition, since the method of arrange | positioning coke particle | grains to the ore layer space divided | segmented into the mesh has arbitraryity, multiple specific particle arrangements were set to the same conditions.

図5は、反応解析シミュレーターを用いて得られた還元時間とコークスガス化反応率、排ガス温度との関係を例示する図で、混合コークス比120kg/pt(小塊コークス50kg/pt、大塊コークス70kg/pt)、大塊コークスの代表粒径75mmにおける均一混合状態(図4(C))の計算例である。縦軸に示すコークスの反応率に着目すると、小塊コークスの反応率に比べて大塊コークスの反応率は非常に小さく、小塊コークスが選択的にガス化反応で消費されていることがわかる。   FIG. 5 is a diagram illustrating the relationship between the reduction time, coke gasification reaction rate, and exhaust gas temperature obtained using a reaction analysis simulator. The mixed coke ratio is 120 kg / pt (small coke 50 kg / pt, large coke). 70 kg / pt) is a calculation example of a uniform mixed state (FIG. 4C) at a representative particle size of 75 mm of large coke. Paying attention to the reaction rate of coke shown on the vertical axis, it can be seen that the reaction rate of large coke is very small compared to the reaction rate of small coke, and the small coke is selectively consumed in the gasification reaction .

図6は、反応解析シミュレーターを用いて得られた小塊コークスのガス化反応率に及ぼす混合コークス比の影響を示す図である。なお、図6では、図の上側に付記した大塊コークス混合比のスケールと対比させ、横軸の混合コークス比を「(小塊+大塊)コークス混合比」と表示している。両スケールの対比から、小塊コークス混合比は50kg/ptであることがわかる。   FIG. 6 is a diagram showing the influence of the mixed coke ratio on the gasification reaction rate of small coke obtained using a reaction analysis simulator. In FIG. 6, the mixed coke ratio on the horizontal axis is displayed as “(small chunk + large chunk) coke mixing ratio” in comparison with the scale of the large chunk coke mixing ratio added to the upper side of the drawing. From the comparison of both scales, it can be seen that the small coke mixing ratio is 50 kg / pt.

小塊コークスを混合層の上部に配置した場合(図4(a)参照)、小塊コークス反応率は(小塊+大塊)コークス混合比(すなわち、混合コークス比)の増加とともに減少傾向を示すものの、下部配置(図4(b))または均一混合配置(図4(c))の場合の結果と比べて高い反応率を維持している。この結果から、小塊コークスを混合層の上部に配置することにより還元材としての効果を最大限に発揮できることがわかる。また、小塊コークスのガス化反応率が高く、反応量が多いということは、その分コークススリットにおけるコークスの劣化抑制効果も大きいということであり、コークススリットを健全に維持するためにも、小塊コークスは混合層の上部に配置することが望ましい。   When small coke is placed on the upper part of the mixed layer (see FIG. 4 (a)), the small coke reaction rate tends to decrease as the coke mixing ratio (ie, mixed coke ratio) increases. Although shown, a high reaction rate is maintained as compared with the result of the lower arrangement (FIG. 4B) or the uniform mixing arrangement (FIG. 4C). From this result, it is understood that the effect as a reducing material can be maximized by arranging the small coke at the upper part of the mixed layer. In addition, the gasification reaction rate of small coke is high and the amount of reaction is large, which means that the effect of suppressing the deterioration of coke in the coke slit is also large, and in order to keep the coke slit healthy, it is small. It is desirable to place the mass coke at the top of the mixed layer.

図7は、反応解析シミュレーターを用いて得られた大塊コークス反応率と大塊コークス代表粒径との関係を示す図である。
大塊コークス代表粒径を大きくとることによって、自身のガス化反応を抑制できる。さらに、大塊コークスを混合層の下部に配置(図4(a)参照)することが、大塊コークスの反応劣化抑制に効果的であることがわかる。
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the large coke reaction rate and the large coke representative particle size obtained using the reaction analysis simulator.
By taking a large block coke representative particle size, it is possible to suppress its own gasification reaction. Furthermore, it can be seen that placing the large coke at the bottom of the mixed layer (see FIG. 4A) is effective in suppressing reaction deterioration of the large coke.

以上のことから、小塊コークスを混合層の上部に配置し、大塊コークスを混合層の下部に配置することで、小塊コークスによる還元効率向上効果を最大限に発揮させると同時に、大塊コークスの反応劣化を極力抑えることができ、大塊コークスによる通気性向上効果も最大限に引き出せる。   From the above, placing the small coke at the top of the mixing layer and placing the large coke at the bottom of the mixing layer maximizes the reduction efficiency improvement effect of the small coke and at the same time The reaction deterioration of coke can be suppressed as much as possible, and the effect of improving air permeability by large coke can be maximized.

本発明の高炉の操業方法において、鉱石の装入バッチを2分割し、第1装入バッチに大塊コークスを混合し、第2装入バッチに小塊コークスを混合して、第1バッチ、第2バッチの順で装入することとするのは、上記試験の結果に基づくものである。この順で装入することにより、小塊コークスを混合層の上部に配置し、大塊コークスを混合層の下部に配置することなり、上記還元効率向上効果および通気性向上効果を最大限に引き出すことが可能となる。   In the blast furnace operating method of the present invention, the ore charging batch is divided into two, the first charging batch is mixed with large coke, the second charging batch is mixed with small coke, the first batch, The charging in the order of the second batch is based on the results of the test. By charging in this order, the small coke is placed at the top of the mixed layer and the large coke is placed at the bottom of the mixed layer, and the above-described reduction efficiency improvement effect and air permeability improvement effect are maximized. It becomes possible.

さらに、本発明の高炉の操業方法においては、第2装入バッチに小塊コークスを最大50kg/pt混合することを規定しているが、これは、前述のように、特許文献1に記載される上限値を採ったものである。   Furthermore, in the method of operating a blast furnace according to the present invention, it is specified that a small amount of coke is mixed with the second charging batch at a maximum of 50 kg / pt. This is described in Patent Document 1 as described above. The upper limit is taken.

なお、実際に混合可能なコークスの量および粒径は、実高炉におけるコークス粒度分布に応じて決定される。   The amount and particle size of coke that can be actually mixed are determined according to the coke particle size distribution in the actual blast furnace.

図8は、コークス粒度分布図の一例に本発明の条件を重ねて示した図である。同図中の実測点(○印)を結ぶ折れ線で模式的に示したコークス粒度分布において、コークス比を350kg/pt(この場合のコークスは、混合コークス+スリットコークスである)と仮定する。また、鉱石平均粒径を20mmとすると、前記の図2から、粒径比3〜4の大塊コークスが通気性改善に適していると認められるので、通気性改善効果を発揮する大塊コークスの適正粒径は60〜80mm(20mm×3〜20mm×4)となる。   FIG. 8 is a diagram in which the conditions of the present invention are superimposed on an example of a coke particle size distribution diagram. In the coke particle size distribution schematically shown by the broken line connecting the actual measurement points (circles) in the figure, the coke ratio is assumed to be 350 kg / pt (the coke in this case is mixed coke + slit coke). In addition, assuming that the ore average particle size is 20 mm, it is recognized from FIG. 2 that large coke having a particle size ratio of 3 to 4 is suitable for improving air permeability. The appropriate particle size of 60 to 80 mm (20 mm × 3 to 20 mm × 4).

図8から、大塊コークスは前記適正粒径の大部分を含む、粒径65〜100mmの範囲で概ね100kg/ptを確保でき、小塊コークスは、装入するコークスの粒度分布にもよるが、粒径15〜35mmの範囲で上限の50kg/ptまで確保可能とみることができる。すなわち、現状の高炉で通常使用されるコークスから、混合コークスの上限適正量(大塊コークスについては100kg/pt、小塊コークスについては50kg/pt)を、適正な粒径範囲で採取可能であることがわかる。   From FIG. 8, large coke can ensure approximately 100 kg / pt in a particle diameter range of 65 to 100 mm including most of the appropriate particle diameter, and the small coke depends on the particle size distribution of the charged coke. It can be considered that the upper limit of 50 kg / pt can be secured within a particle size range of 15 to 35 mm. That is, it is possible to extract the upper limit appropriate amount of mixed coke (100 kg / pt for large coke and 50 kg / pt for small coke) in an appropriate particle size range from coke normally used in the current blast furnace. I understand that.

本発明の高炉の操業方法において、大塊コークスの粒径を65〜100mmとし、小塊コークスの粒径を15〜35mmとする実施の形態とするのは、上述したように、それぞれ粒径をこの範囲とすることにより、大塊コークスおよび小塊コークスのいずれについても、その上限適正量まで混合して通気性向上効果および還元効率向上効果を最大限に引き出すことが可能となるからである。なお、前記粒径範囲は、大塊コークスおよび小塊コークスのいずれか一方が満たしていてもよく、相応の効果が期待できる。 In operation the method of the blast furnace of the present invention, the particle size of the large lump coke and 65~100Mm, to on purpose form of embodiment to 15~35mm the particle size of the small lump coke, as described above, respectively particle size By setting the amount within this range, it is possible to maximize the air permeability improvement effect and reduction efficiency improvement effect by mixing up to the upper limit appropriate amount for both large coke and small coke. . The particle size range may be satisfied by either one of the large coke and the small coke, and a corresponding effect can be expected.

本発明の高炉の操業方法においては、第1バッチ、第2バッチの装入を、当該バッチにそれぞれ混合した大塊コークスと小塊コークスとが炉内半径方向において共存するように行うこととする実施の形態が望ましい。   In the operation method of the blast furnace of the present invention, the charging of the first batch and the second batch is performed such that the large coke and the small coke mixed in the batch coexist in the radial direction of the furnace. Embodiments are desirable.

小塊コークスが混合層上部に、大塊コークスが混合層下部に存在する混合層を形成することにより、大塊コークスと小塊コークスとを共存させ、小塊コークスによる還元効率向上効果を最大限に発揮させると同時に、大塊コークスによる通気性向上効果も最大限に引き出せることは、前記図6および図7に示したとおりであるが、このような混合層を炉内半径方向において形成することができれば、炉内全体にその効果を及ぼすことが可能となる。   By forming a mixed layer in which the small coke is at the top of the mixed layer and the large coke is at the bottom of the mixed layer, both the large coke and the small coke coexist, and the reduction efficiency improvement effect by the small coke is maximized. As shown in FIG. 6 and FIG. 7, the effect of improving the air permeability by the large coke can be maximized at the same time as shown in FIG. 6 and FIG. 7, but such a mixed layer is formed in the radial direction in the furnace. If it is possible, the effect can be exerted on the entire furnace.

小塊コークスが混合層上部に、大塊コークスが混合層下部に存在する混合層を形成するには、2分割した鉱石バッチに小塊コークスと大塊コークスをそれぞれ混合し、前述のように、大塊コークスを混合した鉱石バッチを先に装入し、小塊コークスを混合した鉱石バッチを後に装入すればよい。   In order to form a mixed layer in which the small coke is at the top of the mixed layer and the large coke is at the bottom of the mixed layer, the small block coke and the large block coke are mixed into the ore batch divided into two parts, as described above. The ore batch mixed with the large coke may be charged first, and the ore batch mixed with the small coke may be charged later.

炉内半径方向において小塊コークスと大塊コークスを共存させるには、斜面上のコークス粒度偏析を抑制して炉内半径方向におけるコークスの堆積位置を制御することが考えられる。そのためには、例えば斜面上のコークス粒度偏析が極力生じないよう先にコークスを単独装入してフラットな炉内原料分布を形成し、次に大塊コークスを混合した鉱石バッチを炉内半径方向で均一になるよう装入し、最後に小塊コークスを混合した鉱石バッチを炉内半径方向で均一になるように装入すればよい。   In order to make small coke and large coke coexist in the radial direction of the furnace, it is conceivable to control the coke deposition position in the radial direction of the furnace by suppressing the segregation of coke grain size on the slope. For this purpose, for example, coke is separately charged first to form a flat in-furnace raw material distribution so that segregation of coke particle size on the slope does not occur as much as possible. The ore batch mixed with the small coke is finally charged so as to be uniform in the radial direction of the furnace.

以上説明したように、本発明の高炉の操業方法によれば、コークスと鉱石の混合層を形成することによる通気性向上効果および鉱石の還元効率向上効果を最大限に引き出すことができる。これにより、高炉下部の通気性と還元効率の向上を図り、安定かつ高い還元効率で操業を行うことが可能になる。   As described above, according to the operation method of the blast furnace of the present invention, the effect of improving the air permeability and the effect of improving the reduction efficiency of the ore by forming the mixed layer of coke and ore can be maximized. As a result, the air permeability and reduction efficiency of the lower part of the blast furnace can be improved, and the operation can be performed stably and with high reduction efficiency.

本発明の効果を確認するため、高炉内の反応、流動、伝熱を考慮した高炉トータルシミュレーターを用いて検証計算を行った。   In order to confirm the effect of the present invention, verification calculation was performed using a blast furnace total simulator that takes into account the reaction, flow, and heat transfer in the blast furnace.

計算条件として、内容積が2700m3の高炉を想定し、混合コークス比を20kg/ptとした従来操業(比較例1)、小塊コークス(50kg/pt)と大塊コークス(100kg/pt)を鉱石1バッチに混合して装入する操業(比較例2)、および、小塊コークス(50kg/pt)と大塊コークス(100kg/pt)を2分割した鉱石装入バッチにそれぞれ混合し、小塊コークスが混合層上部に、大塊コークスが混合層下部にそれぞれ存在するように装入する操業(本発明例)を設定した。 As calculation conditions, assuming a blast furnace with an internal volume of 2700 m 3 , a conventional operation with a mixed coke ratio of 20 kg / pt (Comparative Example 1), a small coke (50 kg / pt) and a large coke (100 kg / pt) The operation to be mixed and charged in one ore batch (Comparative Example 2), and the small block coke (50 kg / pt) and the large block coke (100 kg / pt) were mixed in two ore divided batches. The operation (example of the present invention) was set so that lump coke was present in the upper part of the mixed layer and large coke was present in the lower part of the mixed layer.

また、比較例2および本発明例の計算では、混合層形成による通気性および還元効率向上効果が最大限に発揮されるよう、炉内の全鉱石は小塊コークスおよび大塊コークスによって混合層を形成すると仮定した。なお、送風量、酸素富化率、送風温度、送風湿分、微粉炭吹込み量を共通の計算前提条件とし、溶銑温度が全ての計算結果で等しくなるようコークスと鉱石の質量比を操作して計算した。   Further, in the calculation of Comparative Example 2 and the present invention example, all ores in the furnace are mixed with small coke and large coke so that the effect of improving the air permeability and reduction efficiency by forming the mixed layer is maximized. Assumed to form. It should be noted that the blast volume, oxygen enrichment rate, blast temperature, blast moisture, and pulverized coal injection volume are the common calculation preconditions, and the mass ratio of coke and ore is manipulated so that the hot metal temperature is the same in all calculation results. Calculated.

表2に計算結果を示す。表2において、「ガス利用率」とは、下記(3)式で表されるCOガス利用率であり、鉱石の還元効率の良否を判断することができる。
COガス利用率={CO2/(CO2+CO)}×100 ・・・(3)
また、「PC比」とは、銑鉄1トン当たりに換算した羽口からの微粉炭吹込み量である。
Table 2 shows the calculation results. In Table 2, the “gas utilization rate” is the CO gas utilization rate represented by the following formula (3), and it can be judged whether ore reduction efficiency is good.
CO gas utilization rate = {CO 2 / (CO 2 + CO)} × 100 (3)
The “PC ratio” is the amount of pulverized coal blown from the tuyere converted per ton of pig iron.

混合コークス比を150kg/pt(小塊コークス50kg/pt、大塊コークス100kg/pt)に増加させた比較例2および本発明例では、いずれも比較例1と比べて圧力損失の大幅な低減が見られた。また、本発明例では、圧力損失の低減だけではなく、ガス利用率も大幅に増加した。   In Comparative Example 2 and Example of the present invention in which the mixed coke ratio was increased to 150 kg / pt (small coke 50 kg / pt, large coke 100 kg / pt), the pressure loss was significantly reduced as compared with Comparative Example 1. It was seen. In the present invention example, not only the pressure loss was reduced, but also the gas utilization rate was greatly increased.

以上の高炉トータルシミュレーターによる検証の結果、コークススリット量の低下による通気性悪化の可能性を考慮した上でも、本発明の高炉の操業方法が炉内の通気性の向上に大きく寄与することがわかった。また、小塊コークスと大塊コークスが共存するコークスと鉱石の混合層を形成することにより、炉内通気性と鉱石の還元効率の両方で大きな改善効果が得られることが確認できた。   As a result of the above-mentioned verification by the blast furnace total simulator, it was found that the operation method of the blast furnace of the present invention greatly contributes to the improvement of the air permeability in the furnace even in consideration of the possibility of the deterioration of the air permeability due to the reduction of the coke slit amount. It was. Moreover, it was confirmed that by forming a mixed layer of coke and ore in which small coke and large coke coexist, a great improvement effect can be obtained in both the air permeability in the furnace and the reduction efficiency of the ore.

本発明の高炉の操業方法によれば、コークスと鉱石の混合層を形成することにより、炉内の通気性と鉱石の還元効率の両方を向上させる操業を行うことができる。したがって、本発明は、高炉の操業に有効に利用することができる。   According to the method for operating a blast furnace of the present invention, by forming a mixed layer of coke and ore, it is possible to perform an operation that improves both the air permeability in the furnace and the reduction efficiency of the ore. Therefore, the present invention can be effectively used for blast furnace operation.

1:竪型電気炉、 2:黒鉛坩堝、 3:装入物試料、
4:還元ガス、 5:黒鉛発熱体、 6:荷重制御装置、
7:温度測定装置、 8:ガス圧力測定装置、 9:滴下試料受け皿、
10:ガス流量制御装置、 11:排ガス、 12:排ガス分析装置
1: vertical electric furnace, 2: graphite crucible, 3: charge sample,
4: reducing gas, 5: graphite heating element, 6: load control device,
7: Temperature measuring device, 8: Gas pressure measuring device, 9: Drip sample pan,
10: Gas flow control device, 11: Exhaust gas, 12: Exhaust gas analyzer

Claims (2)

高炉炉頂から鉱石およびコークスを互層となるように高炉内へ装入するに際し、
鉱石の装入バッチを2分割し、第1装入バッチに塊コークスを70〜100kg/pt混合し、
第2装入バッチに小塊コークスを最大50kg/pt混合し、
第1バッチ、第2バッチの順で装入し、
前記大塊コークスの粒径を65〜100mmとし、
前記小塊コークスの粒径を15〜35mmとすることを特徴とする高炉の操業方法。
When charging ore and coke from the top of the blast furnace into the blast furnace so as to form alternate layers,
The ore charging batch is divided into two, and the first charging batch is mixed with 70-100 kg / pt of lump coke,
Mix a maximum of 50kg / pt of small coke into the second charging batch,
The first batch is charged in the order of the second batch ,
The particle size of the large coke is 65-100 mm,
A method for operating a blast furnace, wherein a particle size of the small coke is 15 to 35 mm .
前記第1バッチ、第2バッチの装入を、当該バッチにそれぞれ混合した大塊コークスと小塊コークスとが炉内半径方向において上下に共存するように行うことを特徴とする請求項1に記載の高炉の操業方法。
The charging of the first batch and the second batch is performed so that the large coke and the small coke mixed in the batch coexist vertically in the radial direction in the furnace. Blast furnace operation method.
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