JPH06184653A - 高炉装入用の鉄源原料 - Google Patents
高炉装入用の鉄源原料Info
- Publication number
- JPH06184653A JPH06184653A JP35477792A JP35477792A JPH06184653A JP H06184653 A JPH06184653 A JP H06184653A JP 35477792 A JP35477792 A JP 35477792A JP 35477792 A JP35477792 A JP 35477792A JP H06184653 A JPH06184653 A JP H06184653A
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- JP
- Japan
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- blast furnace
- pellets
- raw material
- iron
- coal
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 焼結鉱に代替できる高炉装入用ペレットを得
る。 【構成】 鉄鉱石粉に粉状炭材および結合剤を配合して
ペレット形状に固形化してなる高炉装入用の鉄源原料で
あって，タール分が実質的に除去され且つ揮発成分が残
留するように石炭を400℃以上1000℃以下の温度で熱分
解して得たものを前記の粉状炭材に使用した高炉装入用
の鉄源原料。
る。 【構成】 鉄鉱石粉に粉状炭材および結合剤を配合して
ペレット形状に固形化してなる高炉装入用の鉄源原料で
あって，タール分が実質的に除去され且つ揮発成分が残
留するように石炭を400℃以上1000℃以下の温度で熱分
解して得たものを前記の粉状炭材に使用した高炉装入用
の鉄源原料。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，焼結鉱の代替品として
使用可能な高炉装入用の鉄源原料（コールドボンドペレ
ット）に関する。
使用可能な高炉装入用の鉄源原料（コールドボンドペレ
ット）に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より高炉操業における鉄源原料とし
ては焼結鉱が用いられており，この焼結鉱とコークスが
高炉に装入される。場合によっては更に焼成ペレットや
塊鉱石も使用されている。
ては焼結鉱が用いられており，この焼結鉱とコークスが
高炉に装入される。場合によっては更に焼成ペレットや
塊鉱石も使用されている。
【０００３】最近では高炉での微粉炭吹込みが実施さ
れ，その使用量の増大に対応してコークスの高炉装入量
が低下するようになった。このため，コークスの生産量
が低下し，その結果，粉コークスの発生量も低下する傾
向にある。
れ，その使用量の増大に対応してコークスの高炉装入量
が低下するようになった。このため，コークスの生産量
が低下し，その結果，粉コークスの発生量も低下する傾
向にある。
【０００４】かような粉コークス発生量の低下事情によ
って，粉コークス以外の燃料を使用して焼結鉱を製造す
る技術の確立を図るか，さもなくば焼結鉱の生産量を削
減する方策を講ずる必要性が高まっている。
って，粉コークス以外の燃料を使用して焼結鉱を製造す
る技術の確立を図るか，さもなくば焼結鉱の生産量を削
減する方策を講ずる必要性が高まっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】焼結鉱製造用の粉コー
クスの代替え燃料としては無煙炭があるが，無煙炭の使
用比率を増大させると焼結鉱の品質，歩留，生産性が悪
化するのでその使用量には限界があり，現状では無煙炭
で粉コークス発生量の低下を補うことは困難である。
クスの代替え燃料としては無煙炭があるが，無煙炭の使
用比率を増大させると焼結鉱の品質，歩留，生産性が悪
化するのでその使用量には限界があり，現状では無煙炭
で粉コークス発生量の低下を補うことは困難である。
【０００６】他方，焼結鉱の生産量を削減する場合に
は，その分，塊鉱石や焼成ペレットの使用量を増大しな
ければならない。だが，塊鉱石の生産量には限界がある
から実質的には焼成ペレットの多量使用が不可欠とな
る。しかし，高炉で焼成ペレットを多量使用すると，装
入されたペレットが炉の中心部に偏在し，通気性の悪化
や炉芯コークスの粉率を増大させという問題がある。こ
の対策として，コークスの中心装入法が知られている
が，これを実施するには専用の装入設備を設ける必要が
あり，またこれを実施してもコークスの粉率を完全に低
下させることには限界がある。
は，その分，塊鉱石や焼成ペレットの使用量を増大しな
ければならない。だが，塊鉱石の生産量には限界がある
から実質的には焼成ペレットの多量使用が不可欠とな
る。しかし，高炉で焼成ペレットを多量使用すると，装
入されたペレットが炉の中心部に偏在し，通気性の悪化
や炉芯コークスの粉率を増大させという問題がある。こ
の対策として，コークスの中心装入法が知られている
が，これを実施するには専用の装入設備を設ける必要が
あり，またこれを実施してもコークスの粉率を完全に低
下させることには限界がある。
【０００７】本発明の目的は，上述の問題点を解決し，
コークスの中心装入を実施せずとも高炉で多量使用でき
るペレットを提供することである。
コークスの中心装入を実施せずとも高炉で多量使用でき
るペレットを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば，鉄鉱石
粉に粉状炭材および結合剤を配合してペレット形状に固
形化してなる高炉装入用の鉄源原料であって，タール分
が実質的に除去され且つ揮発成分が残留するように石炭
を400℃以上1000℃以下の温度で熱分解して得たものを
前記の粉状炭材に使用したことを特徴とする高炉装入用
の鉄源原料（コールドボンドペレット）を提供する。こ
こで，該粉状炭材はペレット中に0.1％以上９％以下の
重量割合で配合される。結合剤としては水硬性セメント
が使用される。
粉に粉状炭材および結合剤を配合してペレット形状に固
形化してなる高炉装入用の鉄源原料であって，タール分
が実質的に除去され且つ揮発成分が残留するように石炭
を400℃以上1000℃以下の温度で熱分解して得たものを
前記の粉状炭材に使用したことを特徴とする高炉装入用
の鉄源原料（コールドボンドペレット）を提供する。こ
こで，該粉状炭材はペレット中に0.1％以上９％以下の
重量割合で配合される。結合剤としては水硬性セメント
が使用される。
【０００９】
【作用】図１は本発明の炭材内装コールドボンドペレッ
トの断面を図解的に示したものであり，図２は同ペレッ
トを高炉に装入した場合の高温状態の様相を図解的に示
したものである。これらの図を用いて本発明ペレットの
作用を以下に説明する。
トの断面を図解的に示したものであり，図２は同ペレッ
トを高炉に装入した場合の高温状態の様相を図解的に示
したものである。これらの図を用いて本発明ペレットの
作用を以下に説明する。
【００１０】図１の室温状態では，粉状の鉄鉱石をセメ
ントなどのバインダーで固着した基質１の中に，炭材２
が分散している。このようなペレットは，所要量の粉状
の鉄鉱石，セメント系バインダーおよび炭材に水を加え
て混練し，この混練物が未だ固まらないうちにペレタイ
ザーで造粒し，この造粒物を養生して硬化させることに
より製造することができる。得られるコールドボンドペ
レットの粒子径は３〜20mm程度であればよい。炭材２は
石炭を400℃以上1000℃以下の温度で熱分解して得た粉
状物である。この熱分解温度ではタール分は除去される
が，炭化水素類や水素等の揮発分はなお残留しており，
この点でコークス粉や通常のチヤーとは異なる。
ントなどのバインダーで固着した基質１の中に，炭材２
が分散している。このようなペレットは，所要量の粉状
の鉄鉱石，セメント系バインダーおよび炭材に水を加え
て混練し，この混練物が未だ固まらないうちにペレタイ
ザーで造粒し，この造粒物を養生して硬化させることに
より製造することができる。得られるコールドボンドペ
レットの粒子径は３〜20mm程度であればよい。炭材２は
石炭を400℃以上1000℃以下の温度で熱分解して得た粉
状物である。この熱分解温度ではタール分は除去される
が，炭化水素類や水素等の揮発分はなお残留しており，
この点でコークス粉や通常のチヤーとは異なる。
【００１１】該ペレットが高炉の炉内に装入されると，
図２のように該ペレット周辺に高温の還元性ガス３が流
れるため，ペレットの外周部から内部に向かって還元が
進行し，ペレットの外周部に還元生成物層４が形成さ
れ，これと同時にペレット内の温度が上昇する。この温
度上昇に伴って，炭材２から炭化水素や水素等のガス５
がペレットの外に向けて放出される。
図２のように該ペレット周辺に高温の還元性ガス３が流
れるため，ペレットの外周部から内部に向かって還元が
進行し，ペレットの外周部に還元生成物層４が形成さ
れ，これと同時にペレット内の温度が上昇する。この温
度上昇に伴って，炭材２から炭化水素や水素等のガス５
がペレットの外に向けて放出される。
【００１２】炭材２から発生する炭化水素や水素等のガ
ス５がペレット内を通過するさいにペレット内の酸化鉄
を還元する作用を供する。すなわち，高炉内に装入され
た本発明のペレットは，外部の還元性ガスのみならず内
部発生ガスによっても還元反応が進行するといった特徴
を有する。ペレットの温度が高くなるほど，発生ガス５
中の水素濃度が高くなり，また高温ほど水素による酸化
鉄の還元反応は進行しやすくなるから，高温状態になっ
た段階では本発明のペレットは一層内部発生ガスによる
還元作用が良好となり，還元率はほぼ100％に達するこ
とができる。
ス５がペレット内を通過するさいにペレット内の酸化鉄
を還元する作用を供する。すなわち，高炉内に装入され
た本発明のペレットは，外部の還元性ガスのみならず内
部発生ガスによっても還元反応が進行するといった特徴
を有する。ペレットの温度が高くなるほど，発生ガス５
中の水素濃度が高くなり，また高温ほど水素による酸化
鉄の還元反応は進行しやすくなるから，高温状態になっ
た段階では本発明のペレットは一層内部発生ガスによる
還元作用が良好となり，還元率はほぼ100％に達するこ
とができる。
【００１３】これに対して，焼結鉱や焼成ペレットの場
合には，高炉に装入されたさいには炉内ガスによって還
元されるだけである。このような還元形態では, 還元率
が高いほど還元速度は遅くなる。換言すれば高温状態に
なった段階でも内部に未還元酸化鉄が残留することにな
る。なぜなら，高炉内では高温になると焼結鉱や焼成ペ
レットは軟化融着し始めるが，その融着開始温度は還元
率が低いほど低いので融着開始温度が低いほど融着帯は
厚くなり，還元速度は遅くなって，高温になっても還元
が良好に進行しないし，また炉内の通気性悪化の原因と
もなる。
合には，高炉に装入されたさいには炉内ガスによって還
元されるだけである。このような還元形態では, 還元率
が高いほど還元速度は遅くなる。換言すれば高温状態に
なった段階でも内部に未還元酸化鉄が残留することにな
る。なぜなら，高炉内では高温になると焼結鉱や焼成ペ
レットは軟化融着し始めるが，その融着開始温度は還元
率が低いほど低いので融着開始温度が低いほど融着帯は
厚くなり，還元速度は遅くなって，高温になっても還元
が良好に進行しないし，また炉内の通気性悪化の原因と
もなる。
【００１４】このようなことから，従来の焼成ペレット
を用いた場合よりも，本発明のペレットでは炉の中心部
に偏在しても高炉の通気性悪化を回避でき，また本発明
のペレットは高還元率となるので，塊コークスのソリュ
ーションロス反応量が減少して炉芯コークスの粉率を低
下できることになる。
を用いた場合よりも，本発明のペレットでは炉の中心部
に偏在しても高炉の通気性悪化を回避でき，また本発明
のペレットは高還元率となるので，塊コークスのソリュ
ーションロス反応量が減少して炉芯コークスの粉率を低
下できることになる。
【００１５】以上説明したように，本発明のペレットは
高炉内で還元されやすい特徴を有するので，それを多量
に使用しても高炉の操業に支障をきたすことはない。
高炉内で還元されやすい特徴を有するので，それを多量
に使用しても高炉の操業に支障をきたすことはない。
【００１６】なお，従来において炭材を内装したペレッ
トが実用に供された例もある。しかし，用いられた炭材
は1000℃を超える温度で乾留されたコークスの粉体か，
あるいは石炭を完全に熱分解して得たチャーのいずれか
であった。したがって，これらの炭材は高温での加熱履
歴を経たものであり揮発分はほとんどないものであっ
た。このため揮発成分による内部からの還元は進行しな
いので，本発明のペレットのような作用を供することは
できなかった。
トが実用に供された例もある。しかし，用いられた炭材
は1000℃を超える温度で乾留されたコークスの粉体か，
あるいは石炭を完全に熱分解して得たチャーのいずれか
であった。したがって，これらの炭材は高温での加熱履
歴を経たものであり揮発分はほとんどないものであっ
た。このため揮発成分による内部からの還元は進行しな
いので，本発明のペレットのような作用を供することは
できなかった。
【００１７】揮発成分による還元を進行させるために
は，1000℃以下の温度で石炭を熱分解(乾留) して得ら
れたものをペレット内装炭とする必要がある。しかし，
400℃未満の低い温度で石炭を熱分解した場合には，得
られた炭材中にはタール分が残留しているので，このよ
うな炭材或いは石炭を内装炭にすると，高炉内でペレッ
トが加熱される過程で残留タール分が放出されるので通
気性悪化の原因となる。また，ペレット内の気孔をター
ル分が移動する際にタールが分解して残留炭素分が気孔
に付着し，気孔を閉塞するようになる。その結果，揮発
成分がペレット内から放出できず，ペレットの爆裂の原
因となる。
は，1000℃以下の温度で石炭を熱分解(乾留) して得ら
れたものをペレット内装炭とする必要がある。しかし，
400℃未満の低い温度で石炭を熱分解した場合には，得
られた炭材中にはタール分が残留しているので，このよ
うな炭材或いは石炭を内装炭にすると，高炉内でペレッ
トが加熱される過程で残留タール分が放出されるので通
気性悪化の原因となる。また，ペレット内の気孔をター
ル分が移動する際にタールが分解して残留炭素分が気孔
に付着し，気孔を閉塞するようになる。その結果，揮発
成分がペレット内から放出できず，ペレットの爆裂の原
因となる。
【００１８】本発明においては，石炭を400℃以上1000
℃以下の温度で熱分解することによって，揮発成分は残
留するがタール分は実質上除去された炭材をコールドボ
ンドペレット中に内装させるものであり，タール分によ
る前記の問題点を除去しながら揮発成分による還元効率
の向上を図った点に特徴がある。
℃以下の温度で熱分解することによって，揮発成分は残
留するがタール分は実質上除去された炭材をコールドボ
ンドペレット中に内装させるものであり，タール分によ
る前記の問題点を除去しながら揮発成分による還元効率
の向上を図った点に特徴がある。
【００１９】しかし，かような炭材であっても，これを
コールドペレット中に多量に添加しすぎると新たな問題
を引き起こす。過剰に装入すると，高炉内で該ペレット
が溶融・滴下する際に未反応の炭材が残留するようにな
り，それが炉内に蓄積して通気性悪化の原因となるから
である。本発明者らの実験的検討の結果, ペレットの溶
融滴下時に未反応の炭材が残留しないようなペレット中
への炭材添加量の上限値はほぼ９mass％であることが判
った。一方, 炭材添加量の下限量は0.1mass％である。
コールドペレット中に多量に添加しすぎると新たな問題
を引き起こす。過剰に装入すると，高炉内で該ペレット
が溶融・滴下する際に未反応の炭材が残留するようにな
り，それが炉内に蓄積して通気性悪化の原因となるから
である。本発明者らの実験的検討の結果, ペレットの溶
融滴下時に未反応の炭材が残留しないようなペレット中
への炭材添加量の上限値はほぼ９mass％であることが判
った。一方, 炭材添加量の下限量は0.1mass％である。
【００２０】本発明者は，後記実施例と同様にして製造
した炭材の添加量を変えたコールドボンドペレットを表
１に示す条件で還元試験に供し，ペレットの還元率を化
学分析値に基づき試験前後でのペレット中酸化鉄の脱酸
素率で評価したところ，本発明に従う炭材を0.1mass％
以上添加したところからペレットの還元率が高まり，４
〜９％の範囲でほぼ１００％の還元率が得られることを
確認した。
した炭材の添加量を変えたコールドボンドペレットを表
１に示す条件で還元試験に供し，ペレットの還元率を化
学分析値に基づき試験前後でのペレット中酸化鉄の脱酸
素率で評価したところ，本発明に従う炭材を0.1mass％
以上添加したところからペレットの還元率が高まり，４
〜９％の範囲でほぼ１００％の還元率が得られることを
確認した。
【００２１】
【表１】 以下に本発明のコールドボンドペレットを用いた高炉操
業例を挙げ，その効果を具体的に示す。
業例を挙げ，その効果を具体的に示す。
【００２２】
【実施例】固定炭素：58.5％, 揮発分：33.8％, 灰分：
7.2 ％の石炭を６００℃で熱分解し, 得られた固形物を
１mm以下に粉砕して炭材とした。原料鉄鉱石としては，
T.Ｆe：63.2％, ＣaＯ：0.1％, ＭgＯ：0.1％, Ａl
2Ｏ3：2.4％, ＳiＯ2：5.7％, Ig.Loss ：2.3％の粉鉱
石を用いた。
7.2 ％の石炭を６００℃で熱分解し, 得られた固形物を
１mm以下に粉砕して炭材とした。原料鉄鉱石としては，
T.Ｆe：63.2％, ＣaＯ：0.1％, ＭgＯ：0.1％, Ａl
2Ｏ3：2.4％, ＳiＯ2：5.7％, Ig.Loss ：2.3％の粉鉱
石を用いた。
【００２３】該鉄鉱石に，前記の炭材６％およびポルト
ランドセメント１１％を配合し，水を加えて混練し，未
だ固まらないうちにペレタイザーで造粒した。この造粒
品を45日養生して硬化させ，高炉装入用のコールドボン
ドペレットを得た。
ランドセメント１１％を配合し，水を加えて混練し，未
だ固まらないうちにペレタイザーで造粒した。この造粒
品を45日養生して硬化させ，高炉装入用のコールドボン
ドペレットを得た。
【００２４】塊鉱石, 焼成ペレットおよび焼結鉱の配合
割合がそれぞれ５％，15％, 80％として操業中の内容積
2150ｍ3の高炉において，或る時点で焼成ペレットの配
合割合を55％まで増大させ，その増加分だけ焼結鉱の配
合割合を削減した。その後,焼成ペレットの全量を前述
のコールドボンドペレットに置き換えた。この間の操業
推移を図４に示した。
割合がそれぞれ５％，15％, 80％として操業中の内容積
2150ｍ3の高炉において，或る時点で焼成ペレットの配
合割合を55％まで増大させ，その増加分だけ焼結鉱の配
合割合を削減した。その後,焼成ペレットの全量を前述
のコールドボンドペレットに置き換えた。この間の操業
推移を図４に示した。
【００２５】図４に見られるように，焼成ペレットの増
配後，高炉の通気性（Ｋ値）が悪化した。このため送風
量を削減した。これに伴って出銑量が減少した。焼成ペ
レットの全量をコールドボンドペレットに置換したあと
は通気性は次第に回復し，出銑量も元のレベルまで戻す
ことができた。なお，Ｋ値は下式(1)に従って算出され
たものである。
配後，高炉の通気性（Ｋ値）が悪化した。このため送風
量を削減した。これに伴って出銑量が減少した。焼成ペ
レットの全量をコールドボンドペレットに置換したあと
は通気性は次第に回復し，出銑量も元のレベルまで戻す
ことができた。なお，Ｋ値は下式(1)に従って算出され
たものである。
【００２６】 Ｋ値＝〔(送風圧)2−(炉頂圧)2〕／（送風量）1.7 ・・・(1)
【００２７】この操業実績に見られるとおり，本発明の
コールドボンドペレットは焼結鉱と多量置換しても高炉
の操業に悪影響を与えないので，高炉装入用焼結鉱の代
替品として十分に使用できる。
コールドボンドペレットは焼結鉱と多量置換しても高炉
の操業に悪影響を与えないので，高炉装入用焼結鉱の代
替品として十分に使用できる。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように，本発明のコールド
ボンドペレットは高炉内で還元されやすいため，同コー
ルドボンドペレットの融着開始温度は向上し，かつ塊コ
ークスのソリューションロス反応量も低減できる。その
結果, 焼成ペレットに比べて炉内での通気性の改善が図
れ, 多量の装入が可能となる。このため，高炉操業に支
障を来すことなく焼結鉱の一部を本発明のコールドボン
ドペレットに置き換えることができるようになり，焼結
鉱の生産量を削減でき，高炉での微粉炭吹込比増大にと
もなう焼結用の燃料の発生量低下に対応できる。
ボンドペレットは高炉内で還元されやすいため，同コー
ルドボンドペレットの融着開始温度は向上し，かつ塊コ
ークスのソリューションロス反応量も低減できる。その
結果, 焼成ペレットに比べて炉内での通気性の改善が図
れ, 多量の装入が可能となる。このため，高炉操業に支
障を来すことなく焼結鉱の一部を本発明のコールドボン
ドペレットに置き換えることができるようになり，焼結
鉱の生産量を削減でき，高炉での微粉炭吹込比増大にと
もなう焼結用の燃料の発生量低下に対応できる。
【図１】本発明のコールドボンドペレットの室温状態で
の略断面図である。
の略断面図である。
【図２】本発明のコールドボンドペレットを高炉装入し
たさいの挙動を図解的に示した略断面図である。
たさいの挙動を図解的に示した略断面図である。
【図３】本発明のコールドボンドペレットを高炉に装入
したさいの通気性指数（Ｋ値）, 送風量ならびに出銑比
の推移を示した図である。
したさいの通気性指数（Ｋ値）, 送風量ならびに出銑比
の推移を示した図である。
１ コールドボンドペレットの基質 ２ 炭材 ３ 炉内の還元性ガス ４ 還元生成物層 ５ ペレット内部から発生するガス
Claims (3)
- 【請求項１】 鉄鉱石粉に粉状炭材および結合剤を配合
してペレット形状に固形化してなる高炉装入用の鉄源原
料であって，タール分が実質的に除去され且つ揮発成分
が残留するように石炭を400℃以上1000℃以下の温度で
熱分解して得たものを前記の粉状炭材に使用したことを
特徴とする高炉装入用の鉄源原料。 - 【請求項２】 炭材は0.1％以上９％以下の重量割合で
配合されている請求項１に記載の高炉装入用の鉄源原
料。 - 【請求項３】 結合剤は水硬性セメントである請求項１
または２に記載の高炉装入用の鉄源原料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35477792A JPH06184653A (ja) | 1992-12-17 | 1992-12-17 | 高炉装入用の鉄源原料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35477792A JPH06184653A (ja) | 1992-12-17 | 1992-12-17 | 高炉装入用の鉄源原料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06184653A true JPH06184653A (ja) | 1994-07-05 |
Family
ID=18439838
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35477792A Withdrawn JPH06184653A (ja) | 1992-12-17 | 1992-12-17 | 高炉装入用の鉄源原料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06184653A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007523256A (ja) * | 2003-09-23 | 2007-08-16 | コールド−ボール・メタラジー・カンパニー・リミテッド | 自己還元する低温結合ペレット |
| WO2010087468A1 (ja) * | 2009-02-02 | 2010-08-05 | 新日本製鐵株式会社 | 鉄鉱石焼結用炭材 |
-
1992
- 1992-12-17 JP JP35477792A patent/JPH06184653A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2010087468A1 (ja) * | 2009-02-02 | 2010-08-05 | 新日本製鐵株式会社 | 鉄鉱石焼結用炭材 |
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