JPH0812975A

JPH0812975A - 鉄鉱石を内装した成型コークスおよび成型コークスの製造方法および高炉操業方法

Info

Publication number: JPH0812975A
Application number: JP17312894A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Yamamoto; 哲也山本; Masaaki Naito; 誠章内藤
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-07-04
Filing date: 1994-07-04
Publication date: 1996-01-16
Anticipated expiration: 2019-01-19
Also published as: JP3487912B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は鉄鉱石を内装した成型コークスとそ
の製造方法およびこれを用いた高炉操業方法に関し、高
炉内の鉄原料層とコークス層の比率を調整して高炉の安
定操業をはかるものである。【構成】竪型シャフト炉を用いて製造する治金用成型
コークスの原料配合方法において、１．５ｍｍ以下に粉
砕した配合原料炭中に、２ｍｍ以上１０ｍｍ以下に選別
した鉄鉱石を全体の５〜６０重量％となるように配合す
る。このようにして製造した成型コークスを用い、鉄原
料の一部をコークス内に内装する際の、鉄原料内装割合
を変化させることにより、鉄原料層とコークス層の層厚
比率を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は鉄鉱石を内装した成型コ
ークスとその製造方法およびこれを用いた高炉操業方法
に関し、高炉内の鉄原料層とコークス層の比率を調整し
て高炉の安定操業をはかるものである。

【０００２】

【従来の技術】高炉では焼結鉱や鉄鉱石などの鉄原料と
コークスをそれぞれ層状に装入し、羽口から高温の空気
を吹き込んでコークスを燃焼させ、発生した還元ガスで
鉄原料の還元を行っている。

【０００３】ここで、装入物の層厚は高炉操業状況によ
り若干異なるが、コークス層は約６００ｍｍ、鉄原料層
は約６５０ｍｍ程度である。コークス層の通気抵抗は鉄
原料層の約１／１０であり、鉄原料層とコークス層の層
厚の比率（以下Ｌｏ／Ｌｃと記す）が高炉内全体の通気
抵抗に大きく影響する。特に近年は、コークスの代替と
して、多量の微粉炭を羽口から吹き込む高炉操業方法が
実施されてきたため、炉頂からのコークス装入量減少に
よりＬｏ／Ｌｃが増大し、高炉内通気抵抗が上昇する傾
向にある。

【０００４】従来、高炉操業を安定化させるために高炉
内通気抵抗を低下させる手段としては、鉄原料あたりの
コークス量を増加し、Ｌｏ／Ｌｃを低下させる方法が一
般的である。一方、高炉で通常使用されるコークスは、
室炉を用いて製造された室炉コークスであるが、近年、
これに代わる治金用コークスとして、竪型のシャフト炉
を用いて製造する成型コークス（日本学術振興会、製鉄
第５４委員会第１２３回本委員会、５４委−１７３９、
昭和６０年）が注目されている。成型コークスは製造工
程の完全密閉化が可能であり、かつ、連続式の生産方法
であること、石炭を事前成型するため、室炉法では使用
できない劣質な安価石炭が多量使用できることから、高
炉での使用が望まれている。

【０００５】成型コークスを用いてＬｏ／Ｌｃを調整で
きる技術として、成型コークスの配合原料中に鉄鉱石を
添加する方法が開発されている（特開平６−６５５７９
号公報）。特開平６−６５５７９号公報の本来の目的
は、成型コークスの配合石炭の粘結性を調整することで
ある。しかし、粘結性調整手段として１ｍｍ以下に粉砕
した鉄鉱石を配合原料に添加することから、結果的にコ
ークス内に鉱石を内装したことになり、鉄原料層厚を減
少させ、コークス層厚を増大し、Ｌｏ／Ｌｃを低下させ
る技術と考えることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】高炉の安定操業を維持
するために必要なコークス品質の一つに、熱間強度があ
げられる。熱間強度とは、羽口から送風された熱風によ
り羽口近傍でコークスが旋回する際に、コークスどうし
の接触時の摩耗、および衝突時の衝撃に対する強度であ
る。熱間強度が低いコークスは羽口近傍で粉化し、高炉
炉芯部分など局所的な部分に蓄積する。このため、コー
クスの熱間強度低下は高炉の通気性、通液性を悪化さ
せ、高炉の安定操業を妨げることとなる。

【０００７】成型コークスの配合原料中に鉄鉱石を添加
する従来の方法では、高炉操業にとって重要な熱間強度
が大きく低下する問題があった。これは特開平６−６５
５７９号公報では、鉄鉱石を１ｍｍ以下に粉砕し配合す
るために発生する問題である。また、鉄鉱石の配合割合
は重量割合で４０％が上限であり、高炉内Ｌｏ／Ｌｃの
調整手段としては調整範囲が限られる問題もある。配合
割合の上限４０％は冷間強度の低下を防ぐために設けら
れている。

【０００８】すなわち、特開平６−６５５７９号公報の
１ｍｍ以下の鉄鉱石を配合原料に添加し成型コークスを
製造する方法では、コークスの熱間強度が低下し、ま
た、鉄鉱石配合割合も４０％以下に制限される問題があ
り、Ｌｏ／Ｌｃ調整手段として高炉で使用することは困
難であった。また、鉄原料あたりのコークス量を増加
し、Ｌｏ／Ｌｃを低下させる従来の調整方法では、高価
なコークスを多量に使用するため、工業的には鉄製造コ
ストが増大する問題があった。本発明は、冷間強度およ
び熱間強度を大きく低下させることなく鉄鉱石を多量に
内装した成型コークスとその製造方法、および、この成
型コークスを用いてＬｏ／Ｌｃを調整し、高炉の安定操
業を図る手段を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解
決するために、鉄鉱石を多量に内装した成型コークスを
熱間強度を大きく低下させることなく製造し、これを用
いて高炉のＬｏ／Ｌｃを調整し高炉の安定操業を達成す
ることを特徴とする。即ち、本発明の要旨は、（１）治
金用成型コークスにおいて、２ｍｍ以上１０ｍｍ以下の
粒径の鉄鉱石を全体の６〜６５重量％含有することを特
徴とする鉄鉱石を内装した成型コークス、（２）竪型シ
ャフト炉を用いて製造する治金用成型コークスの製造方
法において、１．５ｍｍ以下に粉砕した配合原料炭中
に、２ｍｍ以上１０ｍｍ以下に選別した鉄鉱石を全体の
５〜６０重量％となるように配合して成型し、乾留する
ことを特徴とする成型コークスの製造方法、（３）２ｍ
ｍ以上１０ｍｍ以下の粒径の鉄鉱石を含有する成型コー
クスを高炉に装入する際に、成型コークス内に内装する
鉄鉱石の割合を６〜６５％の範囲で変化させることによ
り、高炉内の鉄原料層とコークス層の層厚比率を１．０
５〜０．４９の範囲に調整することを特徴とする高炉操
業方法にある。

【００１０】

【作用】図１は、本発明による配合原料を成型した後に
竪型シャフト炉で乾留する成型コークス製造プロセスの
模式図である。１はブリケット成型炭装入装置、２はシ
ャフト上部乾留室、３はシャフト下部冷却室、４は成型
コークス排出口、５は低温加熱ガス吹き込み羽口、６は
高温加熱ガス吹き込み羽口、７は冷却ガス吹き込み羽
口、８は昇温ガス吹き込み羽口、９は炉頂部循環ガス抜
き出しダクト、１０、１１は循環ガス冷却器、１２は低
温吹き込みガス加熱器、１３は高温吹き込みガス加熱器
を各々示す。表１は、竪型シャフト炉による成型コーク
ス製造で用いられる典型的な原料炭割合の例、および、
それによって得られる成型コークスの品質を示した。

【００１１】

【表１】

【００１２】本発明者等は図１のような成型コークス製
造プロセスを前提とし、また、表１のような原料炭の配
合に対して鉄鉱石を添加する際の鉄鉱石粒径および配合
割合について検討した。表２に鉄鉱石の配合条件を示
す。鉄鉱石としては豪州産マウントニューマン鉱石（Ｔ
・Ｆｅ＝６１．２％）の１ｍｍ未満、１ｍｍ以上〜２ｍ
ｍ未満、２ｍｍ以上〜５ｍｍ未満、５ｍｍ以上〜１０ｍ
ｍ以下を用いた。これらは、あらかじめ篩を使って分級
選別したものである。

【００１３】

【表２】

【００１４】各原料を混合した後、バインダーとして軟
ピッチを７％添加し、成型圧力１０００ｋｇ／ｃｍ² で
容積９２ｃｃ（幅５０ｍｍ、長さ７２ｍｍ、高さ３５ｍ
ｍ）の枕型形状ブリケットを作成し、実験試料とした。
作成したブリケットは、成型コークス製造法の標準的加
熱パターンに合わせて、雰囲気温度６００℃以下は３５
℃／ｍｉｎ、雰囲気温度６００℃以上は３℃／ｍｉｎの
昇温速度で、電気炉にて乾留しコークス化した。コーク
ス化した試料の品質試験として、冷間強度および熱間強
度を測定した。冷間強度はＩ型ドラム試験機にて６００
回転した後の１０ｍｍ以上残存率で評価し、熱間強度は
ＣＯ₂ 雰囲気中、１１００℃で２時間ガス化反応させた
後、Ｉ型ドラム試験機にて１５０回転した後の１５ｍｍ
以上残存率で評価した。

【００１５】図２に冷間強度測定結果を示す。また、図
３には熱間強度測定結果を示す。冷間強度、熱間強度共
に１ｍｍ以下の鉄鉱石を添加した従来法の場合には、配
合割合が４０％以上になると著しく低下する。しかし、
２ｍｍ以上５ｍｍ未満の鉄鉱石を添加した本発明法の場
合には冷間強度、熱間強度共に鉄鉱石の配合割合が５〜
６０％までは殆ど低下しない。特に５ｍｍ以上１０ｍｍ
以下の場合には、鉄鉱石を添加する悪影響が殆どなく、
鉄鉱石無添加の場合とほぼ同等の強度が得られることが
明らかとなった。

【００１６】しかし、配合割合が６０％以上の場合に
は、冷間強度、熱間強度が低下する傾向が認められ、２
ｍｍ未満の鉄鉱石を使用した場合に、特に顕著な強度低
下があった。本実験結果から鉄鉱石の配合上限は６０％
であった。また、配合の下限は、Ｌｏ／Ｌｃ低減効果が
得られるよう少なくとも５％以上の配合が望ましい。図
４に１ｍｍ未満の鉄鉱石および２ｍｍ以下の鉄鉱石を添
加した成型コークスの断面の模式図を示した。また、表
３に鉄鉱石配合割合６０％の場合の、乾留後の鉄鉱石還
元率を鉄鉱石粒径水準別に示した。

【００１７】

【表３】

【００１８】表３に示したように、１ｍｍ未満の鉄鉱石
の場合は乾留の際に大部分が還元するため、還元後の成
型コークス中に気孔が多く生成する。また、図４に示し
たように鉄鉱石が成型コークス内の広い範囲に分散する
ため、気孔も広い範囲に生成することになる。このた
め、冷間強度および熱間強度が低下する。一方、２ｍｍ
以上の鉄鉱石を添加した場合には乾留中の鉄鉱石の還元
がそれほど進まず、気孔生成量が減少する。また、図４
に示したように鉄鉱石の粒径が大きいことから、成型コ
ークス内で骨材的な役割を果たし冷間強度、熱間強度共
に大きく改善される。

【００１９】以上の結果より、成型コークスの配合原料
炭中に、粒径２ｍｍ以上１０ｍｍ以下、好ましくは５ｍ
ｍ以上１０ｍｍ以下の鉄鉱石を、配合割合５〜６０％に
なるように添加すれば、冷間強度および熱間強度を大き
く低下させることなく、鉄鉱石を多量に内装した成型コ
ークスを製造できる。また、鉄鉱石を原料炭中に配合割
合５〜６０％で添加した場合、石炭乾留過程における脱
ガス等の重量損失を考慮すれば、成品コークス中の鉄鉱
石重量割合は６〜６５％となる。

【００２０】次に、高炉の操業面を考えれば、鉄鉱石を
コークス内に多量に内装することはＬｏ／Ｌｃ調整の有
力な調整手段となる。高炉内のシャフト上部では装入物
の通気抵抗の大小が、炉内全体の通気抵抗を支配する。
装入物のうち、コークス層の通気抵抗は鉄原料層の約１
／１０であり、鉄原料層層厚とコークス層層厚の比率で
あるＬｏ／Ｌｃが小さいほど、高炉内全体の通気抵抗は
低下し、高炉操業は安定化する。

【００２１】鉄鉱石をコークス内に多量に内装すれば、
内装した量に応じて鉄原料層の層厚は減少し、かつ、コ
ークス層の層厚は増大することからＬｏ／Ｌｃは小さく
なり、装入物全体の通気抵抗を大きく低下でき、高炉操
業を安定化することができる。典型的な高炉の操業条件
である鉱石層厚６５０ｍｍ、コークス層厚６００ｍｍ、
Ｌｏ／Ｌｃ＝１．０８を考えた場合、配合炭中に鉄鉱石
を５〜６０重量％添加すれば、コークス中に鉄鉱石を６
〜６５重量％内装することになり、Ｌｏ／Ｌｃは１．０
５〜０．４９まで低下することができる。

【００２２】

【実施例】非微粘結炭８０％と強粘結炭２０％を混合し
た配合原料炭中に、粒径が１ｍｍ以下、１ｍｍ以上２ｍ
ｍ未満、２ｍｍ以上５ｍｍ未満、５ｍｍ以上１０ｍｍ以
下の鉄鉱石を、配合割合５〜６０％になるように添加し
て成型コークスを製造した。ここで原料炭は、いずれも
粒径が１．５ｍｍ以下になるように粉砕している。この
ように製造した成型コークスの冷間強度を図２に示し
た。鉄鉱石粒径が２ｍｍ以上で、かつ、配合炭中の配合
割合が６０％以下であれば、冷間強度は鉄鉱石無添加に
比べて数ポイントしか低下しない。一方、鉄鉱石粒径が
２ｍｍ未満の場合は冷間強度低下が大きく、その低下幅
は配合割合の増加につれて大きくなった。

【００２３】また、図３に示したように、熱間強度も冷
間強度と同じ傾向となり、鉄鉱石粒径が２ｍｍ以上で、
かつ、配合炭中の配合割合が６０％以下であれば、熱間
強度低下はほとんどなかった。以上より、鉄鉱石粒径が
２ｍｍ以上で、かつ、配合炭中の配合割合が５〜６０％
の範囲、すなわち、コークス中の鉄鉱石含有割合が６〜
６５％の範囲であれば、鉄鉱石を内装した成型コークス
は、治金用コークスとして十分使用可能な品質を維持で
きており、高炉で多量使用しても、何等問題が無いこと
が明らかである。一方、Ｌｏ／Ｌｃ調整手段としての効
果は６００ｍｍ径、高さ８ｍの円筒形容器を用いた充填
層圧力損失測定から確認した。

【００２４】表４に充填方法および結果を示す。ベース
条件である水準１は、典型的な高炉の操業条件に合わせ
て、鉱石層厚６５０ｍｍ、コークス層厚６００ｍｍとし
た。１層あたりの重量は鉱石３４０ｋｇ、コークス８５
ｋｇである。この鉱石層とコークス層を各々５層を交互
に充填した充填層に、空気を空塔速度１．１Ｎｍ／ｓ送
風し、充填層の圧力損失を測定した。測定結果は充填層
１ｍあたりの圧力損失に換算して表記している。

【００２５】本発明法による成型コークスを使用した場
合は、トータルの鉱石重量およびコークス重量はベース
条件から変えずに、すなわち成型コークス内に内装した
鉱石の重量分を差し引いた鉱石層を充填した。充填方法
および圧力損失測定方法はベース条件と同一である。成
型コークス中の鉄鉱石含有割合は６〜６５％、すなわ
ち、配合炭中では５〜６０％の添加割合とした。

【００２６】

【表４】

【００２７】測定の結果、鉱石を内装した成型コークス
を用いて、Ｌｏ／Ｌｃをベースの１．０８から１．０５
〜０．４９の範囲で低下させた場合の圧力損失は、予測
通り、ベースに比べて大きく低下した。特に、成型コー
クス内に鉄鉱石を６０％添加したＬｏ／Ｌｃ＝０．４９
の水準の圧力損失は、ベースの約７割程度に低下し、そ
の効果の大きさが立証できた。実際の高炉においてもＬ
ｏ／Ｌｃの調整手段としての効果が十分に発現される。

【００２８】

【発明の効果】本発明は、成型コークス配合原料炭中に
２ｍｍ以上１０ｍｍ以下の鉄鉱石を添加することで、冷
間強度や熱間強度を大きく低下させることなく鉄鉱石を
内装した成型コークスを製造し、治金用コークスとして
高炉で使用することにより、高炉装入物中の鉄原料層層
厚とコークス層層厚の層厚比率を１．０５〜０．４９の
範囲に調整して高炉操業を安定化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】竪型シャフト炉で乾留する成型コークス製造プ
ロセスの模式図

【図２】鉄鉱石配合割合および鉄鉱石粒径と冷間強度の
関係を示す図

【図３】鉄鉱石配合割合および鉄鉱石粒径と熱間強度の
関係を示す図

【図４】１ｍｍ未満の鉄鉱石および２ｍｍ以上の鉄鉱石
を添加した成型コークスの断面の模式図

【符号の説明】

１ブリケット成型炭装入装置２シャフト上部乾留室３シャフト下部冷却室４成型コークス排出口５低温加熱ガス吹き込み羽口６高温加熱ガス吹き込み羽口７冷却ガス吹き込み羽口８昇温ガス吹き込み羽口９炉頂部循環ガス抜き出しダクト１０，１１循環ガス冷却器１２低温吹き込みガス加熱器１３高温吹き込みガス加熱器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】治金用成型コークスにおいて、２ｍｍ以
上１０ｍｍ以下の粒径の鉄鉱石を全体の６〜６５重量％
含有することを特徴とする鉄鉱石を内装した成型コーク
ス。
【請求項２】竪型シャフト炉を用いて製造する治金用
成型コークスの製造方法において、１．５ｍｍ以下に粉
砕した配合原料炭中に、２ｍｍ以上１０ｍｍ以下に選別
した鉄鉱石を全体の５〜６０重量％となるように配合し
て成型し、乾留することを特徴とする成型コークスの製
造方法。
【請求項３】２ｍｍ以上１０ｍｍ以下の粒径の鉄鉱石
を含有する成型コークスを高炉に装入する際に、成型コ
ークス内に内装する鉄鉱石の割合を６〜６５％の範囲で
変化させることにより、高炉内の鉄原料層とコークス層
の層厚比率を１．０５〜０．４９の範囲に調整すること
を特徴とする高炉操業方法。