JP5867428B2 - Hot metal manufacturing method using vertical melting furnace - Google Patents
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Description
本発明は、竪型溶解炉を用い、コークスを主たる熱源として鉄系スクラップを主体とする鉄源を溶解し、溶銑を製造する方法に関する。 The present invention relates to a method for producing hot metal by using a vertical melting furnace, melting an iron source mainly composed of iron-based scrap using coke as a main heat source.
キュポラやシャフト炉などの製鉄用竪型溶解炉では、鉄源とコークス等の熱源として働く物質を炉頂部から装入し、炉下部から空気又は酸素富化した空気を常温又は高温にして吹き込んでいる。コークス等の燃焼により発生する熱を鉄源に与え溶解することで溶銑を製造している。
例えば、鋳物工場における竪型溶解炉においては、外部から購入した銑鉄や、自所で発生した銑鉄の屑を鉄源として使用している。一方、主として鉄系スクラップを鉄源として銑鉄を生産する竪型溶解炉も存在している。ここでは便宜上、前者をキュポラ、後者をシャフト炉と呼ぶことにする。
キュポラやシャフト炉では、主として使用する鉄源は異なるが、コークスの燃焼熱を利用して鉄源を溶解することは共通である。
In vertical melting furnaces for iron making such as cupolas and shaft furnaces, materials that act as heat sources such as iron sources and coke are charged from the top of the furnace, and air or oxygen-enriched air is blown from the bottom of the furnace at room temperature or high temperature. Yes. Hot metal is produced by applying heat generated by the combustion of coke or the like to an iron source and melting it.
For example, in a vertical melting furnace in a foundry, pig iron purchased from the outside or pig iron scrap generated at its own site is used as an iron source. On the other hand, there are also vertical melting furnaces that produce pig iron mainly from iron-based scrap. Here, for convenience, the former is called a cupola and the latter is called a shaft furnace.
In cupolas and shaft furnaces, the iron source used is mainly different, but it is common to dissolve the iron source using the combustion heat of coke.
熱源或いは還元材としては、一般にコークスが用いられるが、補助として微粉炭や廃プラスチックを送風に同伴させて吹込むことも実施されている。
また、鉄源の一部として、酸化鉄を主体とした塊状の鉄鉱石、粉状の鉄鉱石を焼結したいわゆる焼結鉱、粉状の鉄鉱石を造粒したペレット、製鉄所で発生する鉄分を含むダストを塊成化したダスト塊成化物などを炉頂部から装入する場合もある。なお、ダストを塊成化する理由は、竪型溶解炉では炉下部から炉頂部に向かうガスの流れがあり、粉体のままでは炉頂装入したダストの一部又は全部がガス流に同伴して炉外に排出されてしまい、溶銑を得ることができないためである。
鉄源である酸化鉄は、炉頂部から装入された後、時間と共に炉下方の高温領域に降下していき、還元性のガス(COガス)またはコークスと接触して還元・溶融反応が進み、溶銑(溶融銑鉄)を得ることが可能である。
As a heat source or a reducing material, coke is generally used, but pulverized coal or waste plastic is also blown in as an auxiliary air accompanied by blowing.
In addition, as part of the iron source, massive iron ore mainly composed of iron oxide, so-called sintered ore obtained by sintering powdered iron ore, pellets obtained by granulating powdered iron ore, and generated in steel mills A dust agglomerate obtained by agglomerating dust containing iron may be charged from the top of the furnace. The reason for the agglomeration of dust is that in vertical melting furnaces, there is a gas flow from the bottom of the furnace to the top of the furnace. This is because it is discharged outside the furnace and hot metal cannot be obtained.
After being charged from the top of the furnace, the iron oxide, which is the iron source, descends to the high temperature region below the furnace with time, and comes into contact with reducing gas (CO gas) or coke, leading to a reduction / melting reaction. It is possible to obtain hot metal (molten pig iron).
熱源として使用されるコークスは8〜13mass%程度の灰分を含有しており、また、鉄源中にも鉄以外の元素が含有されており、これらはいわゆるスラグ(鉱滓)として溶銑とともに竪型溶解炉から排出される必要がある。これら灰分などの鉄以外の物質は一般に融点が高く、そのままでは竪型溶解炉から排出し難いため、石灰石や珪石などの造滓剤(スラグ成分調整用の副原料)を添加して融点を下げることが広く行われている。
一方、コークスは送風中の酸素と反応して燃焼し、二酸化炭素(CO2)と熱を発生する(下記(1)式)。発生したCO2はコークスをガス化させ一酸化炭素(CO)となるが、この反応は吸熱反応である(下記(2)式)。したがって、吸熱反応を抑制できればコークス比の低減が可能である。高価なコークスの使用量が低減できれば、溶銑製造コストを削減することができる(なお、下記(1),(2)式は非特許文献1による)。
C+O2=CO2 (ΔH0 298=-393.5kJ/mol:発熱) …(1)
C+CO2=2CO (ΔH0 298=172.4kJ/mol:吸熱) …(2)
Coke used as a heat source contains about 8 to 13 mass% of ash, and elements other than iron are also contained in the iron source, and these are so-called slag (slag) and molten iron along with hot metal. It needs to be discharged from the furnace. Substances other than iron, such as ash, generally have a high melting point and are difficult to discharge from a vertical melting furnace as they are, so add a fossilizing agent such as limestone or silica (additional raw material for adjusting slag components) to lower the melting point. It is widely done.
On the other hand, coke reacts with oxygen in the blast and burns to generate carbon dioxide (CO 2 ) and heat (the following formula (1)). The generated CO 2 gasifies coke to carbon monoxide (CO), and this reaction is an endothermic reaction (formula (2) below). Therefore, if the endothermic reaction can be suppressed, the coke ratio can be reduced. If the amount of expensive coke used can be reduced, the hot metal production cost can be reduced (the following formulas (1) and (2) are based on Non-Patent Document 1).
C + O 2 = CO 2 (ΔH 0 298 = -393.5 kJ / mol: exotherm) (1)
C + CO 2 = 2CO (ΔH 0 298 = 172.4kJ / mol: endotherm) (2)
上記(2)式の反応を抑制するには、炭素(コークス)とCO2ガスの接触を断てばよいことは容易に理解できる。このことから、特許文献1には、コークスの表面を泥漿又は粉末などのような反応を抑制する物質で被覆することにより、燃料・還元材の反応を抑制する方法が提案されている。特許文献1には、反応を抑制する物質として、石灰、マグネシア系の塩基性物質、アルミナ系の中性無機物、珪石系などの酸性無機物、FeSiなどの合金鉄粉を主材とする粉末や、これらの粉末を液体で溶いた泥漿が挙げられている。
It can be easily understood that the contact of carbon (coke) and CO 2 gas may be cut off in order to suppress the reaction of the formula (2). For this reason,
しかし、特許文献1の方法は、コークスの表面を被覆するために被覆用の材料を微粉砕するコストが生じるとともに、被覆用の材料を水溶するための水槽やコークスへの被覆材の噴霧装置などの設備が必要となるため、多大な費用を要する。したがって、特許文献1の方法は、一定の効果は有するものの、実用的には実施困難な方法であると言える。
However, the method of
したがって本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決し、竪型溶解炉の炉頂部から、原燃料として、鉄系スクラップを主体とする鉄源、コークス及び造滓剤を装入し、鉄源を主にコークスの燃焼熱により溶解して溶銑を製造する方法において、コークスのガス化を効果的に抑制してコークス使用量を削減することができるとともに、コークスに特別な処理を施すことなく低コストで実施可能な溶銑製造方法を提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and from the top of the vertical melting furnace, as a raw fuel, an iron source mainly composed of iron-based scrap, coke, and a fouling agent are charged. However, in the method of producing hot metal by melting the iron source mainly by the combustion heat of coke, the coke gasification can be effectively suppressed and the amount of coke used can be reduced. It is providing the hot metal manufacturing method which can be implemented at low cost without performing.
本発明者らは、上記課題を解決すべく実験と検討を重ねた結果、炉頂部からの1回分の原燃料装入で形成される原燃料層において、原燃料の分布状態、特にCaOを比較的多く含む原料層とコークス層との関係を最適化することだけで、コークスのガス化を効果的に抑制できることを見出した。さらに、SiO2含有量が高い原料層とコークス層との関係を最適化することにより、コークスのガス化をより効果的に抑制できることが判った。 As a result of repeated experiments and studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have compared the distribution state of raw fuel, particularly CaO, in the raw fuel layer formed by one charge of raw fuel from the top of the furnace. It was found that coke gasification can be effectively suppressed only by optimizing the relationship between the raw material layer and the coke layer. Furthermore, it has been found that coke gasification can be more effectively suppressed by optimizing the relationship between the raw material layer having a high SiO 2 content and the coke layer.
本発明は、このような知見に基づきなされたもので、以下を要旨とするものである。
[1]竪型溶解炉の炉頂部から、原燃料として、鉄系スクラップを主体とする鉄源、コークス及び造滓剤を装入し、鉄源を主にコークスの燃焼熱により溶解して溶銑を製造する方法であって、
炉頂部からの1回分の原燃料装入で形成される原燃料層は、少なくとも、鉄系スクラップ層(s)、コークス層(c)、CaO含有量が5mass%以上の原料からなる原料層(x)、及びSiO 2 含有量が95mass%以上の原料からなる原料層(y)で構成されるとともに、各層が下記(i)〜(iv)のいずれかの形態で形成され、該形態においてCaO含有量が5mass%以上の原料からなる原料層(x)がコークス層(c)と接するように形成されることを特徴とする竪型溶解炉を用いた溶銑の製造方法。
(i)最下層に鉄系スクラップ層(s)が形成され、その上層の炉壁周辺部にコークス層(c)、炉中央部に原料層(x)がそれぞれ形成され、前記コークス層(c)の上層に原料層(y)が形成される。
(ii)最下層に鉄系スクラップ層(s)が形成され、その上層の炉壁周辺部にコークス層(c)、炉中央部の下部側に原料層(x)、炉中央部の上部側に原料層(y)がそれぞれ形成される。
(iii)最下層に鉄系スクラップ層(s)が形成され、その上層にコークス層(c)が形成され、その上層の炉壁周辺部に原料層(y)、炉中央部に原料層(x)がそれぞれ形成される。
(iv)最下層に鉄系スクラップ層(s)が形成され、その上層の炉壁周辺部にコークス層(c)、炉中央部の下部側に原料層(y)、炉中央部の上部側に原料層(x)がそれぞれ形成される。
The present invention has been made on the basis of such knowledge and has the following gist.
[1] From the top of the vertical melting furnace, an iron source mainly composed of iron-based scrap, coke and iron making agent are charged as raw fuel, and the iron source is mainly melted by the heat of combustion of the coke and molten iron. A method of manufacturing
The raw fuel layer formed by charging the raw fuel for one time from the top of the furnace is at least an iron-based scrap layer (s), a coke layer (c), and a raw material layer made of a raw material having a CaO content of 5 mass% or more ( x), and a raw material layer (y) made of a raw material having a SiO 2 content of 95 mass% or more, and each layer is formed in any of the following forms (i) to (iv), and in this form, CaO A method for producing hot metal using a vertical melting furnace, wherein a raw material layer (x) made of a raw material having a content of 5 mass% or more is formed in contact with a coke layer (c).
(I) An iron-based scrap layer (s) is formed in the lowermost layer, a coke layer (c) is formed in the periphery of the furnace wall of the upper layer, and a raw material layer (x) is formed in the center of the furnace, and the coke layer (c The raw material layer (y) is formed on the upper layer.
(Ii) An iron-based scrap layer (s) is formed in the lowest layer, a coke layer (c) around the upper wall of the furnace wall, a raw material layer (x) on the lower side of the furnace center, and the upper side of the furnace center The raw material layer (y) is formed respectively.
(Iii) An iron-based scrap layer (s) is formed in the lowermost layer, a coke layer (c) is formed in the upper layer, a raw material layer (y) is formed around the upper furnace wall, and a raw material layer ( x) is formed respectively.
(Iv) An iron-based scrap layer (s) is formed in the lowest layer, a coke layer (c) around the upper furnace wall, a raw material layer (y) on the lower side of the furnace center, and an upper side of the furnace center The raw material layer (x) is formed respectively.
[2]上記[1]の製造方法において、炉頂部からの1回分の原燃料装入で形成される原燃料層において、SiO2含有量が95mass%以上の原料からなる原料層(y)が、コークス層(c)と接した状態で形成されることを特徴とする竪型溶解炉を用いた溶銑の製造方法。
[3]上記[1]又は[2]の製造方法において、CaO含有量が5mass%以上の原料は、少なくとも、CaO系造滓剤、鉄含有ダスト及び/又は鉄含有スラッジの塊成化物の中から選ばれる1種以上であることを特徴とする竪型溶解炉を用いた溶銑の製造方法。
[2] In the production method of [1] above, in the raw fuel layer formed by charging the raw fuel once from the top of the furnace, the raw material layer (y) made of a raw material having a SiO 2 content of 95 mass% or more is provided. A method for producing hot metal using a vertical melting furnace, wherein the hot metal is formed in contact with the coke layer (c).
[3] In the production method of [1] or [2] above, the raw material having a CaO content of 5 mass% or more is at least in an agglomerated product of a CaO-based fossilizing agent, iron-containing dust and / or iron-containing sludge. A method for producing hot metal using a vertical melting furnace, wherein the hot metal melting furnace is at least one selected from the group consisting of:
[4]上記[1]〜[3]のいずれかの製造方法において、底部に開放可能なゲートを備えたバケットに原燃料を装入し、該バケット内の原燃料層は、少なくとも、鉄系スクラップ層(s0)、コークス層(c0)、CaO含有量が5mass%以上の原料からなる原料層(x0)、及びSiO2含有量が95mass%以上の原料からなる原料層(y0)で構成されるとともに、各層が下記(ア)〜(エ)のいずれかの形態で形成されるようにし、
(ア)最下層に鉄系スクラップ層(s0)が形成され、その上層のバケット内壁周辺部にコークス層(c0)、バケット中央部に原料層(x0)がそれぞれ形成され、前記コークス層(c0)の上層に原料層(y0)が形成される。
(イ)最下層に鉄系スクラップ層(s0)が形成され、その上層のバケット内壁周辺部にコークス層(c0)、バケット中央部の下部側に原料層(x0)、バケット中央部の上部側に原料層(y0)がそれぞれ形成される。
(ウ)最下層に鉄系スクラップ層(s0)が形成され、その上層にコークス層(c0)が形成され、その上層のバケット内壁周辺部に原料層(y0)、バケット中央部に原料層(x0)がそれぞれ形成される。
(エ)最下層に鉄系スクラップ層(s0)が形成され、その上層のバケット内壁周辺部にコークス層(c0)、バケット中央部の下部側に原料層(y0)、バケット中央部の上部側に原料層(x0)がそれぞれ形成される。
炉頂部において前記バケット底部のゲートを開放することにより、バケット内の原燃料を炉内に装入することを特徴とする竪型溶解炉を用いた溶銑の製造方法。
[4] In the manufacturing method according to any one of [1] to [3] , raw fuel is charged into a bucket having a gate that can be opened at the bottom, and the raw fuel layer in the bucket is at least iron-based. scrap layer (s 0), coke layer (c 0), the raw material layer CaO content is from 5 mass% or more ingredients (x 0), and the raw material layer SiO 2 content is from 95 mass% or more ingredients (y 0 And each layer is formed in any of the following forms (a) to (d),
(A) An iron-based scrap layer (s 0 ) is formed in the lowermost layer, a coke layer (c 0 ) is formed around the inner wall of the upper bucket bucket, and a raw material layer (x 0 ) is formed in the middle of the bucket. A raw material layer (y 0 ) is formed on the layer (c 0 ).
(A) An iron-based scrap layer (s 0 ) is formed in the lowest layer, a coke layer (c 0 ) around the inner wall of the bucket upper layer, a raw material layer (x 0 ) at the lower side of the bucket center, and the bucket center A raw material layer (y 0 ) is formed on the upper side of each.
(C) An iron-based scrap layer (s 0 ) is formed in the lowermost layer, a coke layer (c 0 ) is formed in the upper layer, a raw material layer (y 0 ) around the inner wall of the upper bucket, and a central portion of the bucket A raw material layer (x 0 ) is formed.
(D) An iron-based scrap layer (s 0 ) is formed in the lowermost layer, a coke layer (c 0 ) around the inner wall of the upper bucket bucket, a raw material layer (y 0 ) at the lower side of the bucket center, and the bucket center A raw material layer (x 0 ) is formed on the upper side of each.
A method for producing hot metal using a vertical melting furnace, wherein the raw fuel in the bucket is charged into the furnace by opening the gate at the bottom of the bucket at the top of the furnace.
[5]上記[1]〜[3]のいずれかの製造方法において、底部に開放可能なゲートを備えたバケットに原燃料を装入し、該バケット内の原燃料層は、少なくとも、鉄系スクラップ層(s0)、コークス層(c0)及びCaO含有量が5mass%以上の原料からなる原料層(x0)で構成されるとともに、各層が下記(1)又は(2)の形態で形成されるようにし、
(1)最下層に鉄系スクラップ層(s0)が形成され、その上層のバケット内壁周辺部にコークス層(c0)、バケット中央部に原料層(x0)がそれぞれ形成される。
(2)最下層に鉄系スクラップ層(s0)が形成され、その上層にコークス層(c0)が形成され、その上層のバケット中央部に原料層(x0)が形成される。
炉頂部において前記バケット底部のゲートを開放することにより、バケット内の原燃料を炉内に装入した後、炉頂部に設けられた装入シュートからSiO2含有量が95mass%以上の原料を炉内に装入することにより、炉頂部からの1回分の原燃料装入で形成される原燃料層において、各層が(i)又は(iii)の形態で形成されることを特徴とする竪型溶解炉を用いた溶銑の製造方法。
[5] In the manufacturing method according to any one of [1] to [3] , raw fuel is charged into a bucket having a gate that can be opened at the bottom, and the raw fuel layer in the bucket is at least iron-based. A scrap layer (s 0 ), a coke layer (c 0 ), and a raw material layer (x 0 ) made of a raw material having a CaO content of 5 mass% or more are formed, and each layer is in the form of the following (1) or (2) To be formed and
(1) An iron-based scrap layer (s 0 ) is formed at the lowermost layer, a coke layer (c 0 ) is formed around the inner wall of the upper bucket bucket, and a raw material layer (x 0 ) is formed at the center of the bucket.
(2) An iron-based scrap layer (s 0 ) is formed in the lowermost layer, a coke layer (c 0 ) is formed in the upper layer, and a raw material layer (x 0 ) is formed in the central portion of the upper bucket.
By opening the gate at the bottom of the bucket at the top of the furnace, the raw fuel in the bucket is charged into the furnace, and then a raw material having a SiO 2 content of 95 mass% or more is charged from the charging chute provided at the top of the furnace. In the raw fuel layer formed by charging the raw fuel from the top of the furnace by being charged into the inside, each layer is formed in the form of (i) or (iii) A method for producing hot metal using a melting furnace.
本発明によれば、竪型溶解炉の炉頂部から、原燃料として、鉄系スクラップを主体とする鉄源、コークス及び造滓剤を装入し、鉄源を主にコークスの燃焼熱により溶解して溶銑を製造する方法において、吸熱反応であるコークスのガス化反応が効果的に抑制されるため、ガス利用率が高められ、コークス使用量を削減することができる。また、本発明法は、コークスに特別な処理を施すことなく低コストに実施することができるため、コークス使用量を削減できることと相俟って、溶銑を低コストに製造することができる。 According to the present invention, an iron source mainly composed of iron-based scrap, coke, and a coking agent are charged as raw fuel from the top of the vertical melting furnace, and the iron source is mainly melted by the combustion heat of the coke. Thus, in the method for producing hot metal, since the gasification reaction of coke, which is an endothermic reaction, is effectively suppressed, the gas utilization rate can be increased and the amount of coke used can be reduced. Moreover, since the method of the present invention can be carried out at low cost without subjecting the coke to a special treatment, it is possible to produce hot metal at a low cost in combination with the reduction in the amount of coke used.
本発明者らは、図2に示す試験炉を用い、コークスのCO2との反応性を調査した。竪型の環状管炉内部にルツボを配し、その内部にコークスと副原料又はダスト塊成化物を混合して充填した。副原料としては石灰石又は珪石を用いた。ダスト塊成化物とは、製鉄所内で発生する鉄分含有ダストを竪型溶解炉での還元・溶解によるリサイクルが可能なように、セメントにより塊状に成形・固化させたものである。細粒ダストをそのまま竪型溶解炉に装入すると通気性を悪化させ、コークスの燃焼に必要な空気が送り込めなくなるため、通常は、粒径が10〜100mm程度の大きさに塊成化して使用される。 The present inventors investigated the reactivity of coke with CO 2 using the test furnace shown in FIG. A crucible was placed inside the vertical annular tube furnace, and coke and auxiliary materials or dust agglomerates were mixed and filled in the crucible. Limestone or silica was used as an auxiliary material. The dust agglomerated material is formed and solidified into a lump with cement so that the iron-containing dust generated in the steelworks can be recycled by reduction and melting in a vertical melting furnace. When fine dust is charged into a vertical melting furnace as it is, the air permeability is deteriorated and the air necessary for the combustion of coke cannot be sent. Usually, the particle size is agglomerated to a size of about 10 to 100 mm. used.
反応温度は上部から挿入した熱電対により測定した。材料充填層(コークスと副原料又はダスト塊成化物の混合物の充填層)へのガスの均一な分配を達成するため、材料充填層の下部にはアルミナ球を充填した。この充填部を通じて装置下部から炉内にCO2とN2の混合ガスを導入し、質量の変化を上皿天秤にて計測した。
コークスは粒径20mm程度のものを50g用い、コークス単独でのガス化試験の場合には、コークスのみをルツボに充填した。コークスと石灰石又は珪石の混合物のガス化試験、コークスとダスト塊成化物の混合物のガス化試験の場合には、コークスの粒径や充填量は上記と同一とし、石灰石、珪石、ダスト塊成化物をコークスと同一粒径に調整した。石灰石若しくは珪石又はダスト塊成化物をコークスに10g程度均一に混合した。
The reaction temperature was measured with a thermocouple inserted from above. In order to achieve a uniform distribution of the gas to the material packed bed (packed bed of mixture of coke and auxiliary materials or dust agglomerates), the lower part of the material packed bed was filled with alumina spheres. A mixed gas of CO 2 and N 2 was introduced into the furnace from the lower part of the apparatus through this filling part, and the change in mass was measured with an upper pan balance.
50 g of coke having a particle size of about 20 mm was used, and in the case of a gasification test using coke alone, only the coke was filled in the crucible. In the case of a gasification test of a mixture of coke and limestone or silica, and a gasification test of a mixture of coke and dust agglomerate, the particle size and filling amount of the coke are the same as above, and limestone, silica stone, and dust agglomerate. Was adjusted to the same particle size as coke. About 10 g of limestone, silica, or dust agglomerated material was uniformly mixed with coke.
試験条件としては、温度は竪型溶解炉内の標準的条件である1300℃とし、雰囲気はCO2が35vol%で、残りがN2の混合ガスとした。上記(2)式の反応が生じると炭素がガス化して質量が減少していくので、材料充填層の単位体積当たりの質量減少速度を算出し、これをガス化反応速度とした。
コークス単独の場合、コークスと石灰石を混合した場合、コークスと珪石を混合した場合の各試験結果を図1に示す。この図1では、コークス単独の場合のガス化反応速度を“1.0”とし、副原料(珪石、石灰石)との混合条件でのコークスのガス化反応速度を指数化して示した。この試験結果では、コークスと珪石を混合した場合はガス化速度がやや遅くなり、コークスと石灰石と混合した場合はガス化反応速度が増大した。
試験に用いた副原料(石灰石、珪石)の組成と、ダスト塊成化物を構成するダスト(A,B)及びポルトランドセメントの組成を、コークスの灰分組成ととともに表1に示す。珪石の主成分はSiO2であるが、石灰石の主成分はCaOであり、両副原料の主成分は異なっている。また、コークス灰分の主たる成分はSiO2とAl2O3である。
As test conditions, the temperature was 1300 ° C., which is a standard condition in a vertical melting furnace, and the atmosphere was a mixed gas of 35 vol% CO 2 and the remaining N 2 . When the reaction of the above formula (2) occurs, carbon is gasified and its mass decreases. Therefore, the mass reduction rate per unit volume of the material packed bed was calculated and used as the gasification reaction rate.
In the case of coke alone, when coke and limestone are mixed, each test result when coke and silica stone are mixed is shown in FIG. In FIG. 1, the gasification reaction rate in the case of coke alone is set to “1.0”, and the gasification reaction rate of coke under the mixing conditions with the auxiliary raw materials (silica stone, limestone) is shown as an index. In this test result, when coke and silica were mixed, the gasification rate was slightly slow, and when coke and limestone were mixed, the gasification reaction rate was increased.
Table 1 shows the composition of the auxiliary raw materials (limestone and silica) used in the test, and the composition of dust (A, B) and Portland cement constituting the dust agglomerate, together with the ash composition of coke. The main component of silica is SiO 2 , but the main component of limestone is CaO, and the main components of both auxiliary materials are different. The main components of coke ash are SiO 2 and Al 2 O 3 .
ガス化反応試験の結果は、充填物粒子の成分の違いにより、それぞれ以下のようなガス化反応が生じたためであると考えられる。以下、図3を用いて説明する。
まず、図3(A)に示されるコークス単独の場合、コークスのガス化により表面の炭素がガス化すると、その表面には灰分が残留する。この灰分は、上述したようにSiO2及びAl2O3からなる極めて高融点のものであり、容易には溶け落ちることはない。結果的にコークスの表面を覆い、反応ガスとの接触を妨げるので、ガス化速度はそれほど速くない。
The results of the gasification reaction test are considered to be due to the following gasification reactions caused by the difference in the components of the packing particles. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.
First, in the case of coke alone shown in FIG. 3 (A), when carbon on the surface is gasified by coke gasification, ash remains on the surface. As described above, this ash has an extremely high melting point made of SiO 2 and Al 2 O 3 and does not easily melt off. As a result, it covers the surface of the coke and prevents contact with the reaction gas, so the gasification rate is not so fast.
また、図3(B)に示されるコークスと珪石を混合した場合(コークス粒子と珪石が接触している場合)、上記と同様にコークスのガス化によりコークス灰分が生成する。このコークス灰分は接触している珪石と反応することが考えられるが、SiO2を主成分とする珪石とSiO2及びAl2O3からなるコークス灰分が反応してもその融点に大きな変化は生じない。したがって、コークスと珪石が接触している部分の面積は反応ガスとの接触が妨げられるので、コークスのガス化反応面積が減少し、ガス化速度は低下するものと考えられる。 When coke and silica shown in FIG. 3B are mixed (when coke particles and silica are in contact), coke ash is generated by coke gasification as described above. This coke ash is believed to react with silica in contact, a large change in its melting point and coke ash reaction consisting of silica and SiO 2 and Al 2 O 3 to SiO 2 as a main component occurs Absent. Therefore, since the area of the portion where the coke and the quartzite are in contact with each other is hindered from contacting with the reaction gas, it is considered that the gasification reaction area of the coke decreases and the gasification rate decreases.
一方、図3(C)に示されるコークスと石灰石を混合した場合(コークス粒子と石灰石が接触している場合)、ガス化により生成したコークス灰分が石灰石と反応することが考えられる。石灰石の主成分であるCaOは単体での融点は2567℃と極めて高いが、コークス灰分に含まれるSiO2、Al2O3と容易に化合物を生成し、融点が低下する。この場合の最低の融点は1170℃程度である。したがって、コークス灰分と石灰石の反応により生成する低融点の化合物が溶融し溶け落ちると、コークスの表面が清浄化され、コークス粒子表面の炭素とCO2の接触が促進されるため見かけのコークスのガス化反応面積が増加し、CO2と炭素の反応が促進されるものと考えられる。
以上のことから、CaOの含有率が高い物質については、コークスとなるべく接触しないように装入することにより、コークスの反応性を抑制することが可能であると考えられる。一方、珪石のようなSiO2の含有率が高い物質については、コークスとなるべく接触するように装入すれば、コークスの反応性の抑制に有効であると考えられる。
On the other hand, when coke and limestone shown in FIG. 3C are mixed (when coke particles and limestone are in contact), coke ash produced by gasification may react with limestone. CaO, which is the main component of limestone, has an extremely high melting point of 2567 ° C., but it easily forms a compound with SiO 2 and Al 2 O 3 contained in coke ash and lowers the melting point. In this case, the lowest melting point is about 1170 ° C. Therefore, when the low melting point compound produced by the reaction between coke ash and limestone melts and melts, the surface of the coke is cleaned, and the contact between carbon and CO 2 on the surface of the coke particles is promoted, so the apparent coke gas It is considered that the chemical reaction area increases and the reaction between CO 2 and carbon is promoted.
From the above, it is considered that the coke reactivity can be suppressed by charging a substance having a high CaO content so as not to contact the coke as much as possible. On the other hand, it is considered that a substance having a high SiO 2 content such as silica stone is effective in suppressing coke reactivity if it is charged so as to come into contact with coke as much as possible.
次に、コークスのガス化が促進される物質のCaO含有率の限界値とコークスのガス化を抑制する物質のSiO2含有率の限界値について検討した。表1に示すダストA、ダストBとポルトランドセメント(バインダー)を用い、さらに必要に応じて珪石、石灰石を用いてダスト塊成化物を作成した。その際、ダストA、ダストB及びポルトランドセメントの配合を調整するとともに、必要に応じて珪石、石灰石を添加することで、CaO含有量が異なるダスト塊成化物とSiO2含有量が異なるダスト塊成化物を得た。ダスト塊成化物をコークスと混合してルツボ内に装入し、上述したと同様のガス化試験を行った。その結果を図4に示す。この図4は、ダスト塊成化物のCaO含有量とコークスのガス化反応速度との関係(図4(a),(b))、ダスト塊成化物のSiO2含有量とコークスのガス化反応速度との関係(図4(c),(d))をそれぞれ示したもので、コークス単独の場合のガス化反応速度を“1.0”とし、各場合におけるガス化反応速度を指数化して示した。なお、図4(b)は、図4(a)のCaO含有量2〜8mass%の部分を拡大したものであり、図4(d)は、図4(c)のSiO2含有量92〜98mass%の部分を拡大したものである。
このガス化試験の結果、図4(a),(b)に示すように、コークスに接する物質のCaO含有量が5mass%以上となると、ガス化促進に切り替わることが判った。また、図4(c),(d)に示すように、コークスに接する物質のSiO2含有量が95mass%以上となると、ガス化抑制に切り替わることが判った。
Next, the limit value of the CaO content of a substance that promotes coke gasification and the limit value of the SiO 2 content of a substance that suppresses coke gasification were examined. Dust agglomerates were prepared using dust A, dust B and Portland cement (binder) shown in Table 1, and further using silica stone and limestone as necessary. At that time, the dust agglomerates having different CaO contents and the dust agglomerates having different SiO 2 contents can be prepared by adjusting the composition of dust A, dust B and Portland cement and adding silica stone and limestone as necessary. The compound was obtained. The dust agglomerate was mixed with coke and charged into a crucible, and the same gasification test as described above was performed. The result is shown in FIG. FIG. 4 shows the relationship between the CaO content of the dust agglomerate and the gasification reaction rate of the coke (FIGS. 4A and 4B), the SiO 2 content of the dust agglomerate and the gasification reaction of the coke. 4 shows the relationship with the velocity (FIGS. 4 (c) and (d)). The gasification reaction rate in the case of coke alone is set to “1.0”, and the gasification reaction rate in each case is indexed. Indicated. Incidentally, FIG. 4 (b) is an enlarged view of the
As a result of this gasification test, as shown in FIGS. 4A and 4B, it was found that when the CaO content of the substance in contact with the coke is 5 mass% or more, the gasification is switched to promotion. Further, as shown in FIG. 4 (c), (d) , the SiO 2 content of substances in contact with the coke becomes more 95 mass%, it was found that the switch to the gasification suppressed.
以上の試験結果から、炉内での原燃料の装入状態については、以下のようなことが言える。CaO含有量が5mass%以上の副原料やダスト塊成化物はガス化反応を促進することから、竪型溶解炉に装入しないことが望ましいが、石灰石などの副原料はコークス灰分を滓化して炉内から排出を容易にするために装入する必要があり、また、ダスト塊成化物は鉄源として装入する場合がある。したがって、このような物質は、なるべくコークスと接触しないように装入することが好ましい。このため、例えば、CaO含有量が5mass%以上の副原料やダスト塊成化物は、竪型溶解炉内でコークスと同心円状になるように装入することが好ましい。具体的には、炉中央部に同物質を装入し、その外側の炉壁周辺部にコークスを装入することが好ましい。一方、SiO2含有量が95mass%以上の原料(通常、副原料)は、コークス粒子と接触することによりガス化反応を抑制することから、コークスとなるべく接触するような状態に装入することが好ましい。 From the above test results, the following can be said about the raw fuel charging state in the furnace. Since secondary materials and dust agglomerates with a CaO content of 5 mass% or more promote the gasification reaction, it is desirable not to charge them in a vertical melting furnace. However, secondary materials such as limestone hatch coke ash. It is necessary to charge in order to facilitate discharge from the furnace, and the dust agglomerate may be charged as an iron source. Therefore, it is preferable to insert such a substance so as not to come into contact with coke as much as possible. For this reason, for example, it is preferable to charge the auxiliary raw material and the dust agglomerate having a CaO content of 5 mass% or more so as to be concentric with the coke in the vertical melting furnace. Specifically, it is preferable that the same material is charged in the center of the furnace, and coke is charged in the outer periphery of the furnace wall. On the other hand, since the raw material (usually auxiliary material) having a SiO 2 content of 95 mass% or more suppresses the gasification reaction by contacting with the coke particles, it can be charged in a state where it contacts with the coke as much as possible. preferable.
本発明において、炉内に装入される主たる原燃料は、鉄系スクラップを主体とする鉄源、コークス及び造滓剤である。
鉄系スクラップには、鉄スクラップや鋳物スクラップなどがあるが、これらの1種以上を用いることができ、鉄源はこのような鉄系スクラップを主体とする(すなわち、鉄系スクラップの割合が50mass%以上)ものである。鉄系スクラップ以外の鉄源としては、鉄含有ダスト及び/又は鉄含有スラッジの塊成化物(以下、説明の便宜上、「鉄含有ダスト/スラッジ塊成化物」という)、塊状の鉄鉱石、焼結鉱(粉状鉄鉱石を焼結したもの)、粉状鉄鉱石の造粒ペレットなどが挙げられ、これらの1種以上を用いることができる。なお、鉄含有ダスト/スラッジ塊成化物の詳細については、後述する。
造滓剤としては、石灰石、珪石などが挙げられ、これらの1種以上を用いることができる。
また、以上の原燃料以外に、微粉炭、木炭、廃プラスチックなどの炭材を炉内に装入又は吹き込むようにしてもよい。
In the present invention, the main raw fuel charged in the furnace is an iron source mainly composed of iron-based scrap, coke, and a slagging agent.
Iron scrap includes iron scrap and casting scrap, but one or more of these can be used, and the iron source is mainly composed of such iron scrap (that is, the ratio of iron scrap is 50 mass). % Or more). As iron sources other than iron-based scrap, agglomerates of iron-containing dust and / or iron-containing sludge (hereinafter referred to as “iron-containing dust / sludge agglomerate”), massive iron ore, sintered Examples include ore (sintered powdered iron ore), granulated pellets of powdered iron ore, and the like, and one or more of these can be used. The details of the iron-containing dust / sludge agglomerate will be described later.
Examples of the faux-forming agent include limestone and quartzite, and one or more of these can be used.
In addition to the above raw fuel, carbon materials such as pulverized coal, charcoal, and waste plastic may be charged or blown into the furnace.
少なくとも、鉄系スクラップを主体とする鉄源、コークス及び造滓剤からなる原燃料は、竪型溶解炉の炉頂部から一定時間毎に装入され、各1回分の原燃料装入により炉内に原燃料層が形成される。原燃料の装入方法は、(I)底部に開放可能なゲートを備えたバケットに原燃料を装入し、炉頂部においてバケット底部のゲートを開放することにより、バケット内の原燃料を炉内に装入する方法、(II)炉頂部に設けられた装入シュートから原燃料を炉内に装入する方法、(III)上記(I)と(II)を併用する方法、などがある。これらのなかでは、(I)の方法が最も一般的である。
原燃料が装入された竪型溶解炉内では、鉄源を主にコークスの燃焼熱により溶解して溶銑が製造される。
At least the raw fuel consisting of iron source mainly composed of iron-based scrap, coke and slagging agent is charged at regular intervals from the top of the vertical melting furnace, and each time the raw fuel is charged into the furnace A raw fuel layer is formed on the surface. The raw fuel charging method is as follows: (I) The raw fuel is loaded into a bucket having a gate that can be opened at the bottom, and the gate at the bottom of the bucket is opened at the top of the furnace. And (II) a method of charging raw fuel into the furnace from a charging chute provided at the top of the furnace, and (III) a method of using (I) and (II) in combination. Among these, the method (I) is the most common.
In a vertical melting furnace charged with raw fuel, molten iron is produced by melting an iron source mainly by the combustion heat of coke.
図5は、本発明の実施に供される竪型溶解炉と、この竪型溶解炉に対する原燃料の装入方法の一例を示している。炉本体1は通常円筒型をしており、炉頂部から原燃料を重力により装入する。この実施形態では、上記(I)の方法で原燃料の炉内装入を行う。すなわち、原燃料(図5では鉄系スクラップ3、コークス4及び造滓剤5)を入れたバケット2を炉頂部へ移動させ、バケット底部のゲート20を開いて原燃料を落下させ、原燃料を炉内に装入する。バケット2は形状、大きさなど様々であるが、基本的に原燃料を炉本体1に装入する機能があれば、どのような形式のものでもよい。なお、図5はバケット2を縦断面した状態で示しているが、その断面のハッチングは省略してある。
FIG. 5 shows an example of a vertical melting furnace provided for carrying out the present invention and a method of charging raw fuel into the vertical melting furnace. The
炉本体1の下部には周方向に複数の羽口7(送風口)が設置されている。送風機(図示しない)により送風される空気又は酸素富化空気は、環状管6(ヘッダー管)を経て各羽口7に導入され、この羽口7から炉本体1内に吹き込まれる。送風される空気又は酸素富化空気は常温でもよいし、昇温(例えば、数百℃)したものでもよい。昇温にはそのための設備が必要で、燃料も必要となるが、その分コークス使用量を低減できるため、適宜、経済性を考慮して選択すればよい。炉本体1内では、空気又は酸素富化空気がコークスを燃焼させ、これにより生じた燃焼熱により鉄源が溶解し、溶銑が生成する。一方、コークス4の灰分は造滓剤5と反応し、溶融してスラグとなる。溶銑及びスラグは出銑口8から溶融状態のまま炉外に排出される。
A plurality of tuyere 7 (air blowing ports) are installed in the lower part of the
本発明法では、炉頂部からの1回分の原燃料装入で形成される原燃料層において、CaO含有量が5mass%以上の原料からなる原料層xが、炉中央部に偏在した状態でコークス層cと接するように形成される。
また、炉頂部からの1回分の原燃料装入で形成される原燃料層において、SiO2含有量が95mass%以上の原料からなる原料層yは、コークス層cと接した状態で形成されることが好ましい。
ここで、炉壁周辺部とは、炉体水平断面において炉壁寄りの環状領域、炉中央部とは、その内側の領域である。
In the method of the present invention, in the raw fuel layer formed by charging the raw fuel for one time from the top of the furnace, the raw material layer x made of the raw material having a CaO content of 5 mass% or more is unevenly distributed in the central part of the furnace. Formed in contact with layer c.
In addition, in the raw fuel layer formed by charging the raw fuel for one time from the top of the furnace, the raw material layer y made of the raw material having a SiO 2 content of 95 mass% or more is formed in contact with the coke layer c. It is preferable.
Here, the furnace wall peripheral part is an annular area near the furnace wall in the horizontal cross section of the furnace body, and the furnace central part is an area inside thereof.
CaO含有量が5mass%以上の原料としては、石灰石などのCaO系造滓剤が代表例であるが、例えば、鉄源である鉄含有ダスト/スラッジ塊成化物も、ポルトランドセメントなどのようなバインダーに含まれるCaOにより、CaO含有量が5mass%以上となる場合があり、このような塊成化物はCaO含有量が5mass%以上の原料となる。また、焼結鉱や粉状鉄鉱石の造粒ペレットなどについても同様である。したがって、CaO含有量が5mass%以上の原料は、少なくとも、これらの中から選ばれる1種以上である。
SiO2含有量が95mass%以上の原料としては、珪石などの非CaO系造滓剤が代表例であるが、これに限定されない。
A typical example of a raw material having a CaO content of 5 mass% or more is a CaO-based fossilizing agent such as limestone. For example, an iron-containing iron-containing dust / sludge agglomerate is also a binder such as Portland cement. Depending on the CaO contained, the CaO content may be 5 mass% or more, and such an agglomerated material is a raw material having a CaO content of 5 mass% or more. The same applies to granulated pellets of sintered ore and powdered iron ore. Therefore, the raw material having a CaO content of 5 mass% or more is at least one selected from these.
A typical example of the raw material having a SiO 2 content of 95 mass% or more is a non-CaO-based fossilizing agent such as silica stone, but is not limited thereto.
以下、本発明のより具体的な実施形態を説明する。
なお、以下に説明する図6は炉本体1を縦断面した状態で示しており、また、図7〜図11及び図14〜図16はバケット2を縦断面した状態で示しているが、それらの断面のハッチングは省略してある。
本発明のより具体的な実施形態では、炉頂部からの1回分の原燃料装入で形成される原燃料層Aは、少なくとも、鉄系スクラップ層s、コークス層c、CaO含有量が5mass%以上の原料からなる原料層x、及びSiO2含有量が95mass%以上の原料からなる原料層yで構成されるとともに、各層が下記(i)〜(iv)のいずれかの形態で形成される。
Hereinafter, more specific embodiments of the present invention will be described.
FIG. 6 described below shows the
In a more specific embodiment of the present invention, the raw fuel layer A formed by one charge of raw fuel from the top of the furnace has at least an iron-based scrap layer s, a coke layer c, and a CaO content of 5 mass%. In addition to the material layer x composed of the above materials and the material layer y composed of a material having a SiO 2 content of 95 mass% or more, each layer is formed in any of the following forms (i) to (iv): .
(i) 図6(A)に示されるように、最下層に鉄系スクラップ層s(鉄系スクラップ3)が形成され、その上層の炉壁周辺部にコークス層c(コークス4)、炉中央部に原料層x(例えば、石灰石5b)がそれぞれ形成され、前記コークス層cの上層に原料層y(例えば、珪石5a)が形成される。
(ii) 図6(B)に示されるように、最下層に鉄系スクラップ層s(鉄系スクラップ3)が形成され、その上層の炉壁周辺部にコークス層c(コークス4)、炉中央部の下部側に原料層x(例えば、石灰石5b)、炉中央部の上部側に原料層y(例えば、珪石5a)がそれぞれ形成される。
(iii) 図6(C)に示されるように、最下層に鉄系スクラップ層s(鉄系スクラップ3)が形成され、その上層にコークス層c(コークス4)が形成され、その上層の炉壁周辺部に原料層y(例えば、珪石5a)、炉中央部に原料層x(例えば、石灰石5b)がそれぞれ形成される。
(iv) 図6(D)に示されるように、最下層に鉄系スクラップ層s(鉄系スクラップ3)が形成され、その上層の炉壁周辺部にコークス層c(コークス4)、炉中央部の下部側に原料層y(例えば、珪石5a)、炉中央部の上部側に原料層x(例えば、石灰石5b)がそれぞれ形成される。
(I) As shown in FIG. 6 (A), an iron-based scrap layer s (iron-based scrap 3) is formed in the lowermost layer, and a coke layer c (coke 4) is formed in the upper peripheral portion of the furnace wall. A raw material layer x (for example,
(Ii) As shown in FIG. 6 (B), an iron-based scrap layer s (iron-based scrap 3) is formed in the lowermost layer, and a coke layer c (coke 4) is formed around the furnace wall in the upper layer, and the center of the furnace A raw material layer x (for example,
(Iii) As shown in FIG. 6C, an iron-based scrap layer s (iron-based scrap 3) is formed in the lowermost layer, a coke layer c (coke 4) is formed in the upper layer, and the furnace in the upper layer A raw material layer y (for example,
(Iv) As shown in FIG. 6 (D), an iron-based scrap layer s (iron-based scrap 3) is formed in the lowermost layer, a coke layer c (coke 4) is formed around the furnace wall in the upper layer, and the center of the furnace A raw material layer y (for example,
以上の(i)〜(iv)の形態(図6(A)〜(D)の形態)のうち、コークスとCaO含有量が5mass%以上の原料との接触をなるべく少なくできることによる効果の度合いは、(i),(ii),(iv)>(iii)である。一方、コークスとSiO2含有量が95mass%以上の原料との接触をなるべく多くできることによる効果の度合いは、(i)>(iii)>(ii),(iv)である。したがって、上記の両効果による総合的な効果としては、(i)>(ii),(iii),(iv)ということになる。
なお、本発明の実施形態は、図6(A)〜(D)のものに限定されるものではない。
Of the above forms (i) to (iv) (the forms shown in FIGS. 6 (A) to (D)), the degree of effect by reducing the contact between the coke and the raw material having a CaO content of 5 mass% or more is as small as possible. , (I), (ii), (iv)> (iii). On the other hand, the degree of the effect by being able to increase the contact between the coke and the raw material having a SiO 2 content of 95 mass% or more is as follows: (i)>(iii)> (ii), (iv). Therefore, the overall effect of the above two effects is (i)> (ii), (iii), (iv).
In addition, embodiment of this invention is not limited to the thing of FIG. 6 (A)-(D).
図6のような原燃料層Aを、図5に示すようなバケット2を用いた原燃料の装入方法(上述した(I)の方法)で形成するには、以下のような方法を採ることができる。
一般に、従来法におけるバケット2内での原燃料の分布状態(装入状態)は、図14に示すように、最下層に鉄系スクラップ3、その上にコークス4、さらにその上に副原料である石灰石5b(CaO系造滓剤=CaO含有量が5mass%以上の原料)と珪石5a(SiO2含有量が95mass%以上の原料)を、それぞれ層状に分布させており、バケット2から炉内に装入された場合にも、この分布状態が維持される。
In order to form the raw fuel layer A as shown in FIG. 6 by the raw fuel charging method using the
In general, as shown in FIG. 14, the distribution state (charged state) of raw fuel in the
これに対して、炉内に図6のような原燃料層Aを形成するには、バケット2内に原燃料を装入する際に、バケット2内の原燃料層A0が、少なくとも、鉄系スクラップ層s0、コークス層c0、CaO含有量が5mass%以上の原料からなる原料層x0、及びSiO2含有量が95mass%以上の原料からなる原料層y0で構成されるとともに、各層が下記(ア)〜(エ)のいずれかの形態で形成されるようにする。
なお、下記(ア)〜(エ)におけるバケット内壁周辺部とは、バケット水平断面においてバケット壁面寄りの環状領域、バケット中央部とは、その内側の領域である。
On the other hand, in order to form the raw fuel layer A as shown in FIG. 6 in the furnace, when the raw fuel is charged into the
In the following (A) to (D), the bucket inner wall peripheral portion is an annular region near the bucket wall surface in the bucket horizontal section, and the bucket central portion is an inner region thereof.
(ア) 図7(A)に示すように、最下層に鉄系スクラップ層s0(鉄系スクラップ3)が形成され、その上層のバケット内壁周辺部にコークス層c0(コークス4)、バケット中央部に原料層x0(例えば、石灰石5b)がそれぞれ形成され、前記コークス層c0の上層に原料層y0(例えば、珪石5a)が形成されるようにする。
(イ) 図7(B)に示すように、最下層に鉄系スクラップ層s0(鉄系スクラップ3)が形成され、その上層のバケット内壁周辺部にコークス層c0(コークス4)、バケット中央部の下部側に原料層x0(例えば、石灰石5b)、バケット中央部の上部側に原料層y0(例えば、珪石5a)がそれぞれ形成されるようにする。
(ウ) 図7(C)に示すように、最下層に鉄系スクラップ層s0(鉄系スクラップ3)が形成され、その上層にコークス層c0(コークス4)が形成され、その上層のバケット内壁周辺部に原料層y0(例えば、珪石5a)、バケット中央部に原料層x0(例えば、石灰石5b)がそれぞれ形成されるようにする。
(エ) 図7(D)に示すように、最下層に鉄系スクラップ層s0(鉄系スクラップ3)が形成され、その上層のバケット内壁周辺部にコークス層c0(コークス4)、バケット中央部の下部側に原料層y0(例えば、珪石5a)、バケット中央部の上部側に原料層x0(例えば、石灰石5b)がそれぞれ形成されるようにする。
(A) As shown in FIG. 7A, an iron-based scrap layer s 0 (iron-based scrap 3) is formed in the lowermost layer, and a coke layer c 0 (coke 4) and a bucket are formed around the inner wall of the upper bucket bucket. material layer x 0 in the central portion (e.g., limestone 5b) are formed respectively, the raw material layer y 0 on the upper layer of the coke layer c 0 (e.g., silica 5a) so that is formed.
(B) As shown in FIG. 7B, an iron-based scrap layer s 0 (iron-based scrap 3) is formed in the lowermost layer, and a coke layer c 0 (coke 4) and bucket are formed around the inner wall of the upper bucket bucket. A raw material layer x 0 (for example,
(C) As shown in FIG. 7C, an iron-based scrap layer s 0 (iron-based scrap 3) is formed in the lowermost layer, a coke layer c 0 (coke 4) is formed in the upper layer, and the upper layer A raw material layer y 0 (for example,
(D) As shown in FIG. 7D, an iron-based scrap layer s 0 (iron-based scrap 3) is formed in the lowermost layer, and a coke layer c 0 (coke 4) and a bucket are formed around the inner wall of the upper bucket bucket. A raw material layer y 0 (for example,
そして、図5に示すように炉頂部においてバケット底部のゲート20を開放することにより、バケット2内の原燃料を炉内に装入する。この際、バケット2内の原燃料層A0の分布状態はそのまま維持され、炉内に図6に示される原燃料層Aが形成される。つまり、図7(A)により図6(A)の原燃料層Aが、図7(B)により図6(B)の原燃料層Aが、図7(C)により図6(C)の原燃料層Aが、図7(D)により図6(D)の原燃料層Aが、それぞれ形成される。
Then, as shown in FIG. 5, the raw fuel in the
上記のようにバケット2内での分布状態(装入状態)が制御された原燃料が、竪型溶解炉内に装入される際に混合してしまい、分布が乱れることが懸念されたため、炉外においてバケット底部からの原燃料の排出挙動を観察した。その結果、最下層に鉄系スクラップを配置した場合は、バケット底部のゲート20が全開となってはじめてバケット2内の原燃料が排出され、原燃料はほぼ垂直に落下することが判った。さらに、炉本体1の装入面はほぼ水平であることから、落下した原燃料はバケット2内の堆積形状がほぼ維持された状態で炉本体1内に堆積し、図6に示される原燃料層Aが形成されることが判った。
Since the raw fuel whose distribution state (charging state) in the
試みに、バケット2内に堆積させる原燃料の順番を、下層側から副原料(原料層x0及び原料層y0)、コークス(コークス層c0)、鉄系スクラップ(鉄系スクラップ層s0)とし、下層側から上層側にかけて細粒〜粗粒になるようにした場合には、バケット底部のゲート20が開きはじめると同時に下層側の副原料の流出が開始し、バケット2内の下層の中央部にある原料が先に排出されるため、炉本体1内での原燃料の堆積形状は、バケット2内の堆積形状を維持できないことが判った。したがって、バケット2内に原燃料を装入する際には、鉄系スクラップから先に装入し、最下層に鉄系スクラップ層s0が形成されることが望ましい。
Attempts, the order of the raw fuel to be deposited in the
次に、バケット2内に図7(A)〜(D)のような原燃料層A0を形成する方法について説明する。ここでは、CaO含有量が5mass%以上の原料が石灰石5b、CaO含有量が5mass%未満の原料が珪石5aである場合について説明する。
図15は、図14に対応した従来のバケット2内への原燃料の装入方法を示している。4つのホッパー9a〜9dは、それぞれスクラップ装入用ホッパー9a、コークス装入用ホッパー9b、石灰石装入用ホッパー9c、珪石装入用ホッパー9dである。バケット2は、まず最初にスクラップ装入用ホッパー9aの下で所定量の鉄スクラップ3が装入され、次いで、コークス装入用ホッパー9bの下に移動して、ここで所定量のコークス4が装入される。次に、バケット2は石灰石装入用ホッパー9cの下に移動して所定量の石灰石5bが装入され、最後に珪石装入用ホッパー9dの下に移動して所定量の珪石5aが装入される。この結果、バケット2内の原燃料は、図14のように層状に積み重ねられた状態となる。
Next, a method for forming a raw fuel layer A 0 as shown in FIG. 7 (A) ~ (D) in the
FIG. 15 shows a conventional method for charging raw fuel into the
一方、図8〜図11は、バケット2内に図7(A)〜(D)に示す原燃料層A0を形成するための装入方法を示している。
図8は、バケット2内に図7(A)に示す原燃料層A0を形成するための装入方法であり、まず最初にバケット2は、スクラップ装入用ホッパー9aの下で所定量のスクラップ3を装入され、次いで、コークス装入用ホッパー9bの下に移動して、ここで所定量のコークス4が装入される。その際に、予め筒状の装入用ガイド12をバケット2の中心部に配置するとともに、笠形状をした装入用ガイド10をホッパーとバケット2間(装入用ガイド12の上端位置)に配置しておくと、コークス4は装入用ガイド12の外側(バケット内壁周辺部)にのみ装入される。次に、バケット2は石灰石装入用ホッパー9cの下に移動して所定量の石灰石5bが装入されるが、その際には、石灰石5bを筒状の装入用ガイド12の内部にのみ装入するようにする。なお、この装入時に、リング状で上面110が求心方向に下向きに傾斜した装入用ガイド11をホッパーとバケット2間に配置してもよい。その後、装入用ガイド12を抜き出し、最後に珪石装入用ホッパー9dの下に移動して珪石5aが装入されるが、その際、笠形状をした装入用ガイド10をホッパーとバケット2間に配置しておくことで、珪石5aをコークス4の上部のバケット内壁周辺部にのみ装入することができる。なお、珪石5aの装入は、装入用ガイド12を抜き出す前に行ってもよい。以上により、バケット2内への原燃料の装入が完了する。
図12はバケット内壁周辺部にのみ原燃料を装入するための装入用ガイド10を示すもので、図(A)は平面図、図(B)は側面図である。また、図13はバケット中央部にのみ原燃料を装入するための装入用ガイド11を示すもので、図(A)は平面図、図(B)は側面図である。
8 to 11 show a charging method for forming the raw fuel layer A 0 shown in FIGS. 7A to 7D in the
Figure 8 is a charging method for forming a raw fuel layer A 0 shown in FIG. 7 (A) in the
FIG. 12 shows a charging
また、図9は、バケット2内に図7(B)に示す原燃料層A0を形成するための装入方法であり、まず最初にバケット2は、スクラップ装入用ホッパー9aの下で所定量のスクラップ3を装入され、次いで、コークス装入用ホッパー9bの下に移動して、ここで所定量のコークス4が装入される。その際に、図8と同様に、予め筒状の装入用ガイド12をバケット2の中心部に配置するとともに、笠形状をした装入用ガイド10をホッパーとバケット2間(装入用ガイド12の上端位置)に配置しておくと、コークス4は装入用ガイド12の外側(バケット内壁周辺部)にのみ装入される。次に、バケット2は石灰石装入用ホッパー9cの下と、珪石装入用ホッパー9dの下に順次移動して所定量の石灰石5bと珪石5aが順次装入されるが、その際には、石灰石5bと珪石5aをそれぞれ筒状の装入用ガイド12の内部にのみ装入するようにする。これにより、装入用ガイド12内の下部側に石灰石5bの層が、上部側に珪石5aの層がそれぞれ形成される。なお、この装入時に、リング状で上面110が求心方向に下向きに傾斜した装入用ガイド11をホッパーとバケット2間に配置してもよい。その後、装入用ガイド12を抜き出し、バケット2内への原料の装入が完了する。
Further, FIG. 9 is a charging method for forming a raw fuel layer A 0 shown in FIG. 7 (B) in the
また、図10は、バケット2内に図7(C)に示す原燃料層A0を形成するための装入方法であり、バケット2は、まず最初にスクラップ装入用ホッパー9aの下で所定量の鉄系スクラップ3が装入され、次いで、コークス装入用ホッパー9bの下に移動して、ここで所定量のコークス4が装入される。次に、バケット2は珪石装入用ホッパー9dの下に移動して所定量の珪石5aが装入されるが、その際に、笠形状をした装入用ガイド10をホッパーとバケット2間に配置しておくことで、珪石5aをバケット内壁周辺部にのみ装入することができる。バケット2は、最後に石灰石装入用ホッパー9cの下に移動して所定量の石灰石5bが装入される。その際に、リング状で上面110が求心方向に下向きに傾斜した装入用ガイド11をホッパーとバケット2間に配置しておくことで、石灰石5bをバケット中央部にのみ装入することができる。以上により、バケット2内への原燃料の装入が完了する。
Further, FIG. 10 is a charging method for forming a raw fuel layer A 0 shown in FIG. 7 (C) in the
また、図11は、バケット2内に図7(D)に示す原燃料層A0を形成するための装入方法であり、まず最初にバケット2は、スクラップ装入用ホッパー9aの下で所定量のスクラップ3を装入され、次いで、コークス装入用ホッパー9bの下に移動して、ここで所定量のコークス4が装入される。その際に、図8と同様に、予め筒状の装入用ガイド12をバケット2の中心部に配置するとともに、笠形状をした装入用ガイド10をホッパーとバケット2間(装入用ガイド12の上端位置)に配置しておくと、コークス4は装入用ガイド12の外側(バケット内壁周辺部)にのみ装入される。次に、バケット2は珪石装入用ホッパー9dの下と、石灰石装入用ホッパー9cの下に順次移動して所定量の珪石5aと石灰石5bが順次装入されるが、その際には、珪石5aと石灰石5bをそれぞれ筒状の装入用ガイド12の内部にのみ装入するようにする。これにより、装入用ガイド12内の下部側に珪石5aの層が、上部側に石灰石5bの層がそれぞれ形成される。なお、この装入時に、リング状で上面110が求心方向に下向きに傾斜した装入用ガイド11をホッパーとバケット2間に配置してもよい。その後、装入用ガイド12を抜き出し、バケット2内への原料の装入が完了する。
Further, 11 is a charging method for forming a raw fuel layer A 0 shown in FIG. 7 (D) in the
以上説明したのは、バケット2を利用して炉内に原燃料を装入するに際して、バケット内の原燃料の装入状態(原燃料層A0の形態)を調整することで、炉内での原燃料の装入状態(原燃料層Aの形態)を制御する手法であるが、竪型溶解炉の炉本体1の装入機構(例えば、炉頂に設置された装入シュートなど)を利用して、炉内での原燃料の装入状態(原燃料層Aの形態)を制御するようにしてもよい(上述した(II),(III)の方法)。
As described above, when the raw fuel is charged into the furnace using the
図16の実施形態は、鉄系スクラップ、コークス及び造滓剤の一部をバケット2を用いて炉内に装入するとともに、炉本体1の炉頂部に特定の装入装置(装入シュート13)を設置し、この装入装置を利用して造滓剤などの一部を装入するようにしたものである。
この実施形態では、底部に開放可能なゲート20を備えたバケット2に、SiO2含有量が95mass%以上の原料以外の原燃料を装入し、このバケット2から炉内への原燃料装入を行う。バケット2内の原燃料層A0は、少なくとも、鉄系スクラップ層s0、コークス層c0及びCaO含有量が5mass%以上の原料からなる原料層x0で構成されるとともに、最下層に鉄系スクラップ層s0(鉄系スクラップ3)が形成され、その上層にコークス層c0(コークス4)が形成され、その上層のバケット中央部に原料層x0(例えば、石灰石5b)が形成されるようにする。
In the embodiment shown in FIG. 16, iron scrap, coke, and a part of the slagging agent are charged into the furnace using the
In this embodiment, raw fuel other than raw material having a SiO 2 content of 95 mass% or more is charged into a
そして、炉頂部において前記バケット底部のゲート20を開放することにより、バケット2内の原燃料を炉内に装入した後、炉頂部に設けられた装入シュート13からSiO2含有量が95mass%以上の原料(例えば、珪石5a)を炉内に装入することにより、炉頂部からの1回分の原燃料装入で形成される原燃料層Aにおいて、各層が前記(iii)の形態で形成されるようにするものである。図17は、そのようにして炉内に形成された前記(iii)の形態の原燃料層Aを示しており、最下層に鉄系スクラップ層s(鉄系スクラップ3)が形成され、その上層にコークス層c(コークス4)が形成され、その上層の炉中心部に原料層x(例えば、石灰石5b)、炉壁周辺部に原料層y(例えば、珪石5a)がそれぞれ形成される。
Then, by opening the
また、他の実施形態として、前記バケット2には、最下層に鉄系スクラップ層s0(鉄系スクラップ3)が形成され、その上層のバケット内壁周辺部にコークス層c0(コークス4)、バケット中央部に原料層x0(例えば、石灰石5b)がそれぞれ形成されるようにしてもよい。この場合、炉頂部において前記バケット底部のゲート20を開放することにより、バケット2内の原燃料を炉内に装入した後、炉頂部に設けられた装入シュート13からSiO2含有量が95mass%以上の原料(例えば、珪石5a)を炉内に装入することにより、炉頂部からの1回分の原燃料装入で形成される原燃料層Aにおいて、各層が前記(i)の形態で形成される。すなわち、最下層に鉄系スクラップ層s(鉄系スクラップ3)が形成され、その上層の炉壁周辺部にコークス層c(コークス4)、炉中央部に原料層x(例えば、石灰石5b)がそれぞれ形成され、前記コークス層cの上層に原料層y(例えば、珪石5a)が形成される。
As another embodiment, the
前記装入シュート13は、炉本体1の炉頂部の複数箇所に設けられるが、炉体周方向で4箇所以上に設けることが好ましく、特に、羽口7と同数程度とすることがより好ましい。装入シュート13の下部には流量調整弁14を設け、任意のタイミングで所定の量の原料(SiO2含有量が95mass%以上の原料)を装入できるようにする。
The charging
次に、鉄含有ダスト/スラッジ塊成化物について説明する。
鉄含有ダスト/スラッジ塊成化物は、鉄含有ダスト、鉄含有スラッジの1種以上又はこれを主体とする原料を塊状に固めたものであればよく、したがって塊成化物の種類や製法を問わないが、一般には、鉄含有ダスト、鉄含有スラッジの1種以上に水硬性バインダーを配合し、さらに必要に応じて還元用の炭材粉などを配合した原料に水を加えて混合した後、成形し、この成形物を水和硬化させて塊成化物としたものが用いられる。
Next, the iron-containing dust / sludge agglomerate will be described.
The iron-containing dust / sludge agglomerate may be any one of iron-containing dust and iron-containing sludge, or any material obtained by solidifying a raw material mainly composed of iron-containing dust and sludge. However, in general, one or more types of iron-containing dust and iron-containing sludge are mixed with a hydraulic binder, and if necessary, water is added to the raw material containing carbonaceous powder for reduction, and then molded. The molded product is then hydrated and cured to form an agglomerated product.
前記鉄含有ダストは、酸化鉄及び/又は金属鉄を含むダストであり、その種類に特に制限はないが、代表的なものとしては、鉄鋼製造プロセスで生じる製鋼ダストを挙げることができる。この製鋼ダストには、溶銑予備処理工程で生じる溶銑予備処理ダスト、転炉脱炭工程で生じる転炉ダスト、電気炉で生じる電気炉ダストなどが含まれる。これらの製鋼ダストは、製鋼工程で発生した排ガスから集塵することにより回収されたものである。また、製鋼ダスト以外の鉄含有ダストとしては、例えば、高炉ダスト、圧延ダストなどがある。 The iron-containing dust is dust containing iron oxide and / or metallic iron, and the type thereof is not particularly limited, but typical examples include steel-making dust generated in a steel manufacturing process. The steelmaking dust includes hot metal pretreatment dust generated in the hot metal pretreatment process, converter dust generated in the converter decarburization process, electric furnace dust generated in the electric furnace, and the like. These steelmaking dusts are collected by collecting dust from the exhaust gas generated in the steelmaking process. Examples of iron-containing dust other than steelmaking dust include blast furnace dust and rolling dust.
また、前記鉄含有スラッジは、酸化鉄及び/又は金属鉄を含むスラッジであり、その種類に特に制限はないが、上述したような各種ダストが湿式集塵機で捕集されることでスラッジ化したものが、代表例として挙げられる。
前記水硬性バインダーとしては、例えば、ポルトランドセメント、高炉セメント、アルミナセメント、フライアッシュセメントなどの各種セメント、高炉水砕スラグ微粉末、生石灰などの1種以上を用いることができる。原料中の水硬性バインダーの配合量は、強度の発現及びスラグ生成量の抑制の観点から、一般に2〜25mass%程度とすることが好ましい。
The iron-containing sludge is a sludge containing iron oxide and / or metallic iron, and there is no particular limitation on the type thereof, but it is sludge formed by collecting various types of dust as described above with a wet dust collector. Is a typical example.
As said hydraulic binder, 1 or more types, such as various cements, such as a Portland cement, a blast furnace cement, an alumina cement, a fly ash cement, blast furnace granulated slag fine powder, quick lime, can be used, for example. In general, the blending amount of the hydraulic binder in the raw material is preferably about 2 to 25 mass% from the viewpoints of strength development and suppression of slag generation.
成形工程は、型枠を用いた成形、押し出し成形、ロールプレス成形など任意の方式で行うことができるが、成形物を高密度にすると鉄含有ダスト/スラッジ塊成化物は高強度化する傾向があるため、できるだけ高密度化に成形することが好ましい。このため原料と水の混合物を圧縮成形し、または加振しつつ圧縮成形することが好ましい。具体的には、ブリケット成形機、プレス成形機、押出成形機などのような圧縮成形機や、これに加振機能を持たせたものなどを用いて成形することが好ましい。
成形物の形状は任意であるが、炉に装入した際の粉化をなるべく抑えるために角部が少ない方が好ましい。また、成形物の大きさも任意であるが、あまり小さいと竪型溶解炉に装入した際に炉の圧力損失を増大させ、一方、あまり大きいと竪型溶解炉に装入した際に塊成化物の中心部の昇温遅れによる還元・溶解遅れを生じるので、一般には容積で20〜2000cc程度のサイズが好ましい。
The molding process can be performed by any method such as molding using a mold, extrusion molding, roll press molding, etc. However, if the molding is made dense, the iron-containing dust / sludge agglomerate tends to increase in strength. For this reason, it is preferable to mold as high a density as possible. For this reason, it is preferable to compression-mold the mixture of raw material and water or to perform compression molding while vibrating. Specifically, it is preferable to perform molding using a compression molding machine such as a briquette molding machine, a press molding machine, an extrusion molding machine, or the like having a vibration function.
Although the shape of a molded product is arbitrary, in order to suppress powdering at the time of charging to a furnace as much as possible, it is preferable that there are few corners. Also, the size of the molded product is arbitrary, but if it is too small, the pressure loss of the furnace will increase when it is charged into the vertical melting furnace, while if it is too large, it will agglomerate when charged in the vertical melting furnace. In general, a size of about 20 to 2000 cc in volume is preferable because a reduction and dissolution delay due to a temperature rise delay in the center of the compound occurs.
原料と水の混合物を成形して得られた成形物は、水硬性バインダーにより水和硬化させるため、一定期間養生させる。この養生の方法や期間は任意であり、例えば、蒸気による一次養生を行った後、大気下での二次養生を行ってもよい。養生期間は、養生スペースや生産性などの面からはなるべく短い方が好ましいが、養生後の必要強度に応じて適宜選択すればよい。一般には1〜7日間程度が好ましい。
また、鉄含有ダスト/スラッジ塊成化物としては、上述したような水硬性バインダーを用いて成形体を水和硬化させる製法以外の方法で製造されたものでもよい。例えば、水硬性バインダー以外のバインダー(例えば、糖蜜や有機バインダー)を用いて成形体を固化させることにより得られたものでもよい。
A molded product obtained by molding a mixture of a raw material and water is cured for a certain period of time in order to be hydrated and cured by a hydraulic binder. The curing method and period may be arbitrary. For example, after performing primary curing with steam, secondary curing in the atmosphere may be performed. The curing period is preferably as short as possible from the aspects of curing space and productivity, but may be appropriately selected according to the required strength after curing. Generally, about 1 to 7 days is preferable.
Further, the iron-containing dust / sludge agglomerate may be produced by a method other than the production method in which the molded body is hydrated and cured using a hydraulic binder as described above. For example, what was obtained by solidifying a molded object using binders (for example, molasses and an organic binder) other than a hydraulic binder may be used.
炉内径が3.4mの竪型溶解炉を用いて鉄系スクラップをコークスの燃焼熱を用いて溶解し、溶銑(銑鉄)を製造した。
使用した原燃料の組成を表2に示す。鉄源は需給および経済性を考慮して複数の種類のものを混合して用いるのが一般的である。本実施例では、広く一般に用いられている(社)日本鉄源協会が制定する鉄スクラップ規格のうち、H2に相当するものを主として用いた(スクラップA)。この規格はスクラップのサイズに係わるものであり、成分の規格はないが、微量ではあるが付着する土砂などにより鉄以外の不純物を含んでいる。スラグ成分設計のためにはこれら不純物濃度が必要であるため、表2には鉄以外の組成に関して推定値を記載したが、ロットにより成分は変動するため、必ずしも成分が同一である必要はない。また、スクラップBは製鉄所内で発生した銑鉄の屑である。
Iron scrap was melted using the combustion heat of coke using a vertical melting furnace with a furnace inner diameter of 3.4 m to produce hot metal (pig iron).
Table 2 shows the composition of the raw fuel used. In general, iron sources are mixed and used in consideration of supply and demand and economic efficiency. In this example, among steel scrap standards established by the Japan Iron Source Association, which are widely used, those corresponding to H2 were mainly used (scrap A). This standard is related to the size of the scrap, and there is no standard for the component, but it contains impurities other than iron due to adhering earth and sand although it is a trace amount. Since these impurity concentrations are necessary for designing the slag component, Table 2 shows the estimated values for the composition other than iron. However, since the components vary depending on the lot, the components are not necessarily the same. Scrap B is pig iron scrap generated in the steelworks.
ダストA,Bは製鉄所内で発生するさまざまな粉状物のうち代表的なもの2種であり、これらに水硬性のポルトランドセメント(バインダー)と適量の水分を加えて混合した後、50mmの塊状に成型し、所定時間養生して固化させ、ダスト塊成化物とした。このダスト塊成化物のCaO含有量は9mass%である。ダスト中の鉄分は、多くの場合酸化鉄の形で含有されるが、鉄源として竪型溶解炉において還元・溶融して溶銑とすることが可能である。鉄源以外としては、熱源であるコークス、造滓剤(スラグ成分調整用の副原料)である石灰石及び珪石を用いた。石灰石、ダスト塊成化物はCaO含有量が5mass%以上の原料、珪石はSiO2含有量が95mass%以上の原料に該当する。
なお、スラグの流動性を保つために、スラグ塩基度(スラグ中のCaO濃度(mass%)をSiO2濃度(mass%)で除した値)が一定値(0.92)となるように、造滓剤の配合量を適宜調整した。
表3に、本発明例と比較例の操業条件と排ガス組成などを示す。
Dust A and B are two typical types of various powders generated in steelworks, and after adding a suitable amount of water and hydraulic Portland cement (binder), they are mixed into a 50 mm lump. And then hardened by curing for a predetermined time to obtain a dust agglomerated product. The dust agglomerate has a CaO content of 9 mass%. The iron content in the dust is often contained in the form of iron oxide, but can be reduced and melted in a vertical melting furnace as an iron source to form molten iron. As a source other than the iron source, coke as a heat source, limestone and quartzite as an additive (auxiliary raw material for adjusting slag components) were used. Limestone, dust agglomerate the raw material CaO content is more than 5 mass%, silica is SiO 2 content falls under 95 mass% or more ingredients.
In order to maintain the fluidity of the slag, as slag basicity (value obtained by dividing CaO concentration in slag (mass%) of SiO 2 concentration (mass%)) becomes a constant value (0.92), The blending amount of the faux-making agent was appropriately adjusted.
Table 3 shows the operating conditions and exhaust gas composition of the present invention and the comparative examples.
本発明例1は、出銑量が70t/hrであり、鉄源としてスラップAを900kg/t、スクラップBを120kg/t装入した。図5に示すようにバケット2を用いて炉頂部から原燃料装入を行い、炉内の原燃料層Aが図6(A)の形態、すなわち、最下層に鉄系スクラップ層sが形成され、その上層の炉壁周辺部にコークス層c、炉中央部に原料層x(石灰石層)がそれぞれ形成され、前記コークス層cの上層に原料層y(珪石層)が形成されるようにした。
この本発明例1では、低融点のスラグが生成してコークスの表面が清浄化され、ガス化反応が促進されるようなことがなかったため、ガス利用率は比較的高めであり、コークス比も180kg/tと低位であった。
Invention Example 1 had an output amount of 70 t / hr, and was charged with 900 kg / t of slap A and 120 kg / t of scrap B as iron sources. As shown in FIG. 5, the raw fuel is charged from the top of the furnace using the
In the present invention example 1, since the low melting point slag was generated and the surface of the coke was cleaned and the gasification reaction was not promoted, the gas utilization rate was relatively high, and the coke ratio was also high. It was as low as 180 kg / t.
本発明例2は、出銑量が70t/hrであり、鉄源としてスラップAを900kg/t、スクラップBを120kg/t装入した。図5に示すようにバケット2を用いて炉頂部から原燃料装入を行い、炉内の原燃料層Aが図6(B)の形態、すなわち、最下層に鉄系スクラップ層sが形成され、その上層の炉壁周辺部にコークス層c、炉中央部の下部側に原料層x(石灰石層)、炉中央部の上部側に原料層y(珪石層)がそれぞれ形成されるようにした。
この本発明例2では、低融点のスラグが生成してコークスの表面が清浄化され、ガス化反応が促進されるようなことがなかったため、ガス利用率は比較的高めであり、コークス比も182kg/tと低位であった。
In Invention Example 2, the amount of slag was 70 t / hr, and 900 kg / t of slap A and 120 kg / t of scrap B were charged as iron sources. As shown in FIG. 5, the raw fuel is charged from the top of the furnace using the
In the present invention example 2, since the low melting point slag was generated to clean the surface of the coke and the gasification reaction was not promoted, the gas utilization rate was relatively high, and the coke ratio was also high. It was as low as 182 kg / t.
本発明例3は、出銑量が70t/hrであり、鉄源としてスクラップAを900kg/t、スクラップBを120kg/t装入した。図5に示すようにバケット2を用いて炉頂部から原燃料装入を行い、炉内の原燃料層Aが図6(C)の形態、すなわち、最下層に鉄系スクラップ層sが形成され、その上層にコークス層cが形成され、その上層の炉壁周辺部に原料層y(珪石層)、炉中央部に原料層x(石灰石層)がそれぞれ形成されるようにした。
この本発明例3では、低融点のスラグが生成してコークスの表面が清浄化され、ガス化反応が促進されるようなことがなかったため、ガス利用率は比較的高めであり、コークス比も185kg/tと低位であった。
Invention Example 3 had an output amount of 70 t / hr, and was charged with 900 kg / t of scrap A and 120 kg / t of scrap B as iron sources. As shown in FIG. 5, the raw fuel is charged from the top of the furnace using the
In this invention example 3, since the low melting point slag was generated and the surface of the coke was cleaned and the gasification reaction was not promoted, the gas utilization rate was relatively high, and the coke ratio was also high. It was as low as 185 kg / t.
本発明例4は、出銑量が70t/hrであり、鉄源としてスラップAを900kg/t、スクラップBを120kg/t装入した。図5に示すようにバケット2を用いて炉頂部から原燃料装入を行い、炉内の原燃料層Aが図6(D)の形態、すなわち、最下層に鉄系スクラップ層sが形成され、その上層の炉壁周辺部にコークス層c、炉中央部の下部側に原料層y(珪石層)、炉中央部の上部側に原料層x(石灰石層)がそれぞれ形成されるようにした。
この本発明例4では、低融点のスラグが生成してコークスの表面が清浄化され、ガス化反応が促進されるようなことがなかったため、ガス利用率は比較的高めであり、コークス比も183kg/tと低位であった。
Invention Example 4 had an output amount of 70 t / hr, and was charged with 900 kg / t of slap A and 120 kg / t of scrap B as iron sources. As shown in FIG. 5, the raw fuel is charged from the top of the furnace using the
In this invention example 4, since the low melting point slag was generated and the surface of the coke was cleaned and the gasification reaction was not promoted, the gas utilization rate was relatively high and the coke ratio was also high. It was as low as 183 kg / t.
比較例1は、出銑量が70t/hrであり、鉄源としてスラップAを900kg/t、スクラップBを120kg/t装入した。バケット2内に図14に示すような状態で原燃料を入れ、図5に示すようにバケット2を用いて炉頂部から原燃料装入を行った。炉内の原燃料層では、下層側から鉄系スクラップ層、コークス層、石灰石層、珪石層がそれぞれ均一に形成された。
この比較例1では、低融点のスラグが生成してコークスの表面を清浄化し、ガス化反応を促進するためにガス利用率は低下し、コークス比も201kg/tと高位となった。
In Comparative Example 1, the output amount was 70 t / hr, and slap A as an iron source was charged at 900 kg / t and scrap B was charged at 120 kg / t. The raw fuel was put into the
In Comparative Example 1, a low melting point slag was generated to clean the surface of the coke, and the gas utilization rate was lowered to promote the gasification reaction, and the coke ratio was as high as 201 kg / t.
1 炉本体
2 バケット
3 鉄系スクラップ
4 コークス
5 造滓剤
5a 珪石
5b 石灰石
6 環状管
7 羽口
8 出銑口
9a,9b,9c,9d ホッパー
10,11,12 装入用ガイド
13 装入シュート
14 流量調整弁
20 ゲート
110 上面
A,A0 原燃料層
s,s0 鉄系スクラップ層
c,c0 コークス層
x,x0 CaO含有量が5mass%以上の原料からなる原料層
y,y0 SiO2含有量が95mass%以上の原料からなる原料層
DESCRIPTION OF
Raw material layer made of raw material with x, x 0 CaO content of 5 mass% or more
Raw material layer made of raw material with y, y 0 SiO 2 content of 95 mass% or more
Claims (5)
炉頂部からの1回分の原燃料装入で形成される原燃料層は、少なくとも、鉄系スクラップ層(s)、コークス層(c)、CaO含有量が5mass%以上の原料からなる原料層(x)、及びSiO 2 含有量が95mass%以上の原料からなる原料層(y)で構成されるとともに、各層が下記(i)〜(iv)のいずれかの形態で形成され、該形態においてCaO含有量が5mass%以上の原料からなる原料層(x)がコークス層(c)と接するように形成されることを特徴とする竪型溶解炉を用いた溶銑の製造方法。
(i)最下層に鉄系スクラップ層(s)が形成され、その上層の炉壁周辺部にコークス層(c)、炉中央部に原料層(x)がそれぞれ形成され、前記コークス層(c)の上層に原料層(y)が形成される。
(ii)最下層に鉄系スクラップ層(s)が形成され、その上層の炉壁周辺部にコークス層(c)、炉中央部の下部側に原料層(x)、炉中央部の上部側に原料層(y)がそれぞれ形成される。
(iii)最下層に鉄系スクラップ層(s)が形成され、その上層にコークス層(c)が形成され、その上層の炉壁周辺部に原料層(y)、炉中央部に原料層(x)がそれぞれ形成される。
(iv)最下層に鉄系スクラップ層(s)が形成され、その上層の炉壁周辺部にコークス層(c)、炉中央部の下部側に原料層(y)、炉中央部の上部側に原料層(x)がそれぞれ形成される。 From the top of the vertical melting furnace, an iron source mainly composed of iron-based scrap, coke and iron making agent are charged as raw fuel, and the iron source is mainly melted by the combustion heat of the coke to produce hot metal. A method,
The raw fuel layer formed by charging the raw fuel for one time from the top of the furnace is at least an iron-based scrap layer (s), a coke layer (c), and a raw material layer made of a raw material having a CaO content of 5 mass% or more ( x), and a raw material layer (y) made of a raw material having a SiO 2 content of 95 mass% or more, and each layer is formed in any of the following forms (i) to (iv), and in this form, CaO A method for producing hot metal using a vertical melting furnace, wherein a raw material layer (x) made of a raw material having a content of 5 mass% or more is formed in contact with a coke layer (c).
(I) An iron-based scrap layer (s) is formed in the lowermost layer, a coke layer (c) is formed in the periphery of the furnace wall of the upper layer, and a raw material layer (x) is formed in the center of the furnace, and the coke layer (c The raw material layer (y) is formed on the upper layer.
(Ii) An iron-based scrap layer (s) is formed in the lowest layer, a coke layer (c) around the upper wall of the furnace wall, a raw material layer (x) on the lower side of the furnace center, and the upper side of the furnace center The raw material layer (y) is formed respectively.
(Iii) An iron-based scrap layer (s) is formed in the lowermost layer, a coke layer (c) is formed in the upper layer, a raw material layer (y) is formed around the upper furnace wall, and a raw material layer ( x) is formed respectively.
(Iv) An iron-based scrap layer (s) is formed in the lowest layer, a coke layer (c) around the upper furnace wall, a raw material layer (y) on the lower side of the furnace center, and an upper side of the furnace center The raw material layer (x) is formed respectively.
(ア)最下層に鉄系スクラップ層(s0)が形成され、その上層のバケット内壁周辺部にコークス層(c0)、バケット中央部に原料層(x0)がそれぞれ形成され、前記コークス層(c0)の上層に原料層(y0)が形成される。
(イ)最下層に鉄系スクラップ層(s0)が形成され、その上層のバケット内壁周辺部にコークス層(c0)、バケット中央部の下部側に原料層(x0)、バケット中央部の上部側に原料層(y0)がそれぞれ形成される。
(ウ)最下層に鉄系スクラップ層(s0)が形成され、その上層にコークス層(c0)が形成され、その上層のバケット内壁周辺部に原料層(y0)、バケット中央部に原料層(x0)がそれぞれ形成される。
(エ)最下層に鉄系スクラップ層(s0)が形成され、その上層のバケット内壁周辺部にコークス層(c0)、バケット中央部の下部側に原料層(y0)、バケット中央部の上部側に原料層(x0)がそれぞれ形成される。
炉頂部において前記バケット底部のゲートを開放することにより、バケット内の原燃料を炉内に装入することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の竪型溶解炉を用いた溶銑の製造方法。 Raw fuel is charged into a bucket having an openable gate at the bottom, and the raw fuel layer in the bucket has at least an iron-based scrap layer (s 0 ), a coke layer (c 0 ), and a CaO content of 5 mass. % Of a raw material layer (x 0 ) made of a raw material of at least% and a raw material layer (y 0 ) made of a raw material having a SiO 2 content of 95 mass% or more, and each layer is any of the following (a) to (e) To be formed in some form,
(A) An iron-based scrap layer (s 0 ) is formed in the lowermost layer, a coke layer (c 0 ) is formed around the inner wall of the upper bucket bucket, and a raw material layer (x 0 ) is formed in the middle of the bucket. A raw material layer (y 0 ) is formed on the layer (c 0 ).
(A) An iron-based scrap layer (s 0 ) is formed in the lowest layer, a coke layer (c 0 ) around the inner wall of the bucket upper layer, a raw material layer (x 0 ) at the lower side of the bucket center, and the bucket center A raw material layer (y 0 ) is formed on the upper side of each.
(C) An iron-based scrap layer (s 0 ) is formed in the lowermost layer, a coke layer (c 0 ) is formed in the upper layer, a raw material layer (y 0 ) around the inner wall of the upper bucket, and a central portion of the bucket A raw material layer (x 0 ) is formed.
(D) An iron-based scrap layer (s 0 ) is formed in the lowermost layer, a coke layer (c 0 ) around the inner wall of the upper bucket bucket, a raw material layer (y 0 ) at the lower side of the bucket center, and the bucket center A raw material layer (x 0 ) is formed on the upper side of each.
The hot metal using the vertical melting furnace according to any one of claims 1 to 3 , wherein the raw fuel in the bucket is charged into the furnace by opening the gate at the bottom of the bucket at the top of the furnace. Manufacturing method.
(1)最下層に鉄系スクラップ層(s0)が形成され、その上層のバケット内壁周辺部にコークス層(c0)、バケット中央部に原料層(x0)がそれぞれ形成される。
(2)最下層に鉄系スクラップ層(s0)が形成され、その上層にコークス層(c0)が形成され、その上層のバケット中央部に原料層(x0)が形成される。
炉頂部において前記バケット底部のゲートを開放することにより、バケット内の原燃料を炉内に装入した後、炉頂部に設けられた装入シュートからSiO2含有量が95mass%以上の原料を炉内に装入することにより、炉頂部からの1回分の原燃料装入で形成される原燃料層において、各層が(i)又は(iii)の形態で形成されることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の竪型溶解炉を用いた溶銑の製造方法。 Raw fuel is charged into a bucket having a gate that can be opened at the bottom, and the raw fuel layer in the bucket has at least an iron-based scrap layer (s 0 ), a coke layer (c 0 ), and a CaO content of 5 mass. % Of the raw material layer (x 0 ) composed of the raw material, and each layer is formed in the following form (1) or (2),
(1) An iron-based scrap layer (s 0 ) is formed at the lowermost layer, a coke layer (c 0 ) is formed around the inner wall of the upper bucket bucket, and a raw material layer (x 0 ) is formed at the center of the bucket.
(2) An iron-based scrap layer (s 0 ) is formed in the lowermost layer, a coke layer (c 0 ) is formed in the upper layer, and a raw material layer (x 0 ) is formed in the central portion of the upper bucket.
By opening the gate at the bottom of the bucket at the top of the furnace, the raw fuel in the bucket is charged into the furnace, and then a raw material having a SiO 2 content of 95 mass% or more is charged from the charging chute provided at the top of the furnace. In the raw fuel layer formed by charging the raw fuel from the top of the furnace by being charged into the reactor, each layer is formed in the form of (i) or (iii). The manufacturing method of the hot metal using the vertical melting furnace in any one of 1-3 .
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