JPH10176209A

JPH10176209A - 高炉における高アルミナ鉄鉱石の使用方法

Info

Publication number: JPH10176209A
Application number: JP35330396A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Yamaguchi; 一良山口; Kazuya Kunitomo; 和也国友
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1996-12-17
Filing date: 1996-12-17
Publication date: 1998-06-30
Anticipated expiration: 2016-12-17
Also published as: JP3777004B2

Abstract

(57)【要約】【課題】焼結鉱中のアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）含有量が
高いときに、焼結鉱の被還元性を確保し、微粉多量吹き
込み時に炉周辺部のＯ／Ｃを上昇させ、この領域の還元
効率を向上させることにより、高炉の燃料比低減、生産
性向上を達成する。【解決手段】焼結鉱中のアルミナ含有量が１．７０ｗ
ｔ％未満となるように、高アルミナ含有鉄鉱石の焼結鉱
製造用原料への配合量を調整することにより、焼結鉱の
被還元性を良好に維持する。一方、焼結鉱製造用原料か
ら除外した高アルミナ含有鉄鉱石を還元して、還元率５
０％以上９５％未満の還元鉱石を製造し、高炉の炉頂か
ら装入し、あるいは羽口部から吹き込む。【効果】上記操業方法を実施することにより、焼結鉱
の被還元性を良好に維持でき、高炉の燃料比低減、生産
性向上がはかれる。また、還元鉱石を使用するので、さ
らに燃料比低減、生産性向上を達成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、炉頂から装入され
る鉄鉱石の大部分を占める焼結鉱中のアルミナ含有量が
高いときに、焼結鉱の被還元性を確保することにより、
燃料比を低減させ、生産性を向上させた高炉操業方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】高炉操業にあっては、コークス代替とし
て、安価で燃焼性がよく発熱量の高い燃料（微粉炭、石
油、重油、ナフサ等）を羽口部より吹き込み、溶銑製造
コスト低減、生産性向上を図ってきており、特公昭４０
−２３７６３号公報にその技術が開示されている。特に
直近では価格の点から微粉炭吹き込みが主流となってお
り、燃料比低減（コスト低減）、生産性向上に大きく寄
与している。このようにして吹き込まれた微粉炭は高炉
内で一部のコークスの代わりに燃焼し、その燃焼性の良
さと高い発熱量のために、高温で多量の還元ガスを生成
し効率的な還元反応を行う。

【０００３】従って炉頂より装入された鉄鉱石はすばや
く金属状態に還元されるとともに、溶融して高温の溶銑
となり、高炉の炉熱が高く生産性が向上する。従来の高
炉操業において、炉頂から装入される鉄鉱石のうち、焼
結鉱の占める割合は通常６０〜８０％と非常に高く、焼
結鉱の被還元性等の性状により、高炉の還元効率がほぼ
決定される。従って焼結鉱の被還元性等の性状改善は、
高炉の燃料比低減、生産性向上にとって非常に重要であ
る。

【０００４】一方、微粉炭吹き込み、特に１００ｋｇ／
トン以上の多量吹き込みにより、高炉の加熱還元効率の
指標である熱流比（ガスの熱容量に対する固体の熱容量
の比）が低下するため、加熱還元、特に炉周辺部におけ
る加熱還元に余裕が生じる。従って炉周辺部に装入する
鉄鉱石とコークスの比率（Ｏ／Ｃと称する）を高くし
て、この領域の還元効率を向上させることが行われてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、炉周辺部に
装入された鉄鉱石は、高炉羽口部のコークス旋回燃焼領
域（レースウェイと称する）で生成した高温還元ガスと
の間で反応伝熱が行われ、鉄鉱石の軟化融着によって融
着帯を生成する（炉周辺部に生成するものを根と称す
る）。この根は、通常の高炉操業においては、炉下部炉
周辺部に安定して存在し、位置と厚みに変動のないこと
が望ましい。

【０００６】しかるに焼結鉱中のアルミナ（Ａｌ
₂Ｏ₃）含有量が１．７０ｗｔ％を超えて高くなったと
きは、焼結鉱が高炉内を降下しながら加熱還元されるに
つれて、ＳｉＯ₂とＦｅＯが結合してできる低融点化合
物にＡｌ₂Ｏ₃が溶け込み、より低温から焼結鉱中に融
液が生成する。この融液中にさらにＦｅＯが溶け込み、
かつＡｌ₂Ｏ₃が高いときは、Ａｌ₂Ｏ₃とＦｅＯの結
合力が強くＦｅＯのの活量が小さくなるので、被還元性
が悪く還元遅れが生じる。このとき炉周辺部のＯ／Ｃが
高いと、還元遅れはさらに助長される。このため、炉周
辺部のＯ／Ｃを低下させるアクッションを実施せざるを
得ない。

【０００７】このように焼結鉱中のアルミナ含有量が高
くなる理由は、高アルミナ含有鉄鉱石が安価であり、溶
銑製造コストを低減させるために、配合比率を高くせざ
るを得ないことによる。また焼結鉱中のアルミナ含有量
が高いときは、焼結鉱が完全に溶融する温度が高くな
り、融液生成開始温度が低いことと併せて、融着帯の幅
が拡がり、炉周辺部のＯ／Ｃを上昇させたのと同じ現象
が発生することも、炉周辺部の還元遅れを助長する理由
である。

【０００８】よって焼結鉱中のアルミナ含有量が高いと
きは、炉周辺部のＯ／Ｃを上昇させることができず、そ
の結果炉周辺部のガス量が増加し、炉体放散熱が増大
し、燃料比が増加するとともに、装入物降下異常が発生
し、生産性が低下するため、微粉炭多量吹き込みによっ
て生じる、炉周辺部における加熱還元の余裕を有効に利
用できず、微粉炭吹き込み量には限界があった。ここで
いう炉周辺部とは、炉壁から炉口径の１５％の距離まで
の領域を示す。そこで本発明は、高アルミナ含有鉄鉱石
を多量に使用する際に、焼結鉱の被還元性を確保するこ
とにより、微粉炭多量吹き込み時に炉周辺部のＯ／Ｃを
上昇させ、この領域の還元効率を向上させることにより
高炉の燃料比低減、生産性向上を安定的に行うことを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の高炉における高
アルミナ鉄鉱石の使用方法は、上記の課題を解決するた
めに高炉羽口部から微粉炭を吹込むとともに、高アルミ
ナ含有鉄鉱石を多量に配合した鉄原料を高炉に装入する
方法において、焼結原料中に配合する高アルミナ含有鉄
鉱石の量を調節して、アルミナ含有量が１．７０ｗｔ％
未満の焼結鉱とするとともに、残りの高アルミナ含有鉄
鉱石を還元して還元率５０％以上９５％未満の還元鉱石
として、該焼結鉱及び還元鉱石を高炉に装入することを
特徴とする。

【００１０】また、高アルミナ含有鉄鉱石を還元して還
元率５０％以上９５％未満の還元鉱石とした後、紛状の
還元鉱石は成型して塊成鉱とし、高炉に装入することを
特徴とする。

【００１１】さらに、高アルミナ含有鉄鉱石を還元して
還元率５０％以上９５％未満の還元鉱石とした後、紛状
の還元鉱石は高炉羽口部から吹き込むことを特徴とす
る。

【００１２】また、さらに高アルミナ含有鉄鉱石を還元
して還元率５０％以上９５％未満の還元鉱石とした後、
炭化処理して該還元鉱石表面を炭化鉄とすることを特徴
とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明における高アルミナ含有鉄
鉱石とは、鉄鉱石中アルミナ含有量が２．０ｗｔ％を超
える、主として豪州産の鉄鉱石を対象とする。前述した
ように、これらの高アルミナ含有鉄鉱石は価格が安いた
め、多量に使用することにより溶銑製造コストを低減さ
せることができる。

【００１４】本発明において高アルミナ含有鉄鉱石の配
合割合を調整して、焼結鉱中のアルミナ含有量を、１．
７０ｗｔ％未満と数値限定した理由は、１．７０ｗｔ％
未満のアルミナ含有量だと、ＳｉＯ₂とＦｅＯが結合し
てできる低融点化合物にＡｌ₂Ｏ₃の溶け込む量が少な
く、融液生成温度の低下が起こらないし、またこの融液
中にさらにＦｅＯが溶け込むことがなく、生成した融液
中のＡｌ₂Ｏ₃が低いため、Ａｌ₂Ｏ₃とＦｅＯの結合
力が弱く、ＦｅＯの活量が高く維持され被還元性が高い
ため、還元遅れを生じないことによる。

【００１５】また１．７０ｗｔ％未満のアルミナ含有量
だと、焼結鉱が完全に溶融する温度（通常１５５０℃程
度）が高くなることもなく、融液生成開始温度の維持と
併せて、融着帯の幅は狭く、炉周辺部の還元遅れを助長
することがない。従って、アルミナ含有量を１．７０ｗ
ｔ％未満の焼結鉱とすることにより、焼結鉱の被還元性
を良好に維持でき、この焼結鉱を炉周辺部に装入すれ
ば、炉周辺部のＯ／Ｃを上昇させ、この領域の還元効率
を向上させることができ、高炉の燃料比低減、生産性向
上を達成できる。

【００１６】一方、焼結鉱製造用原料に配合せずに残っ
た高アルミナ含有鉄鉱石は還元して還元鉱石とすること
により、すでに金属鉄を生成させているため、アルミナ
含有量が高いことにより融液生成量が増大しても、金属
鉄が収縮を抑制するため、還元鉄中の残留ＦｅＯの還元
は円滑に進行し還元遅れを生じない。高アルミナ含有鉄
鉱石を還元することにより、さらに高炉の燃料比を低減
でき、生産量は被還元性が良好な焼結鉱を使用する効果
に加えてさらに向上させることができる。還元鉱石の還
元率を５０％以上で９５％未満と数値限定した理由は、
５０％未満だと高炉に使用したときに、燃料比低減、生
産量向上がほとんど望めないことによる。また９５％以
上だと、高炉に使用したときの燃料比低減、生産性向上
は大きいが、還元鉱石製造コストが高くなりすぎて、経
済的でないことによる。

【００１７】還元鉱石の製造方法としては、高アルミナ
含有塊鉱石、ペレットを原料としてシャフト炉を用いて
塊状の還元鉱石を製造する方法、または高アルミナ含有
粉鉱石を原料として流動層を用いて５ｍｍ未満の平均粒
径の紛状の還元鉱石を製造し、ブリケット製造機により
塊状に成型する方法がある。そして、これら塊状の還元
鉱石を高炉の炉頂から装入する。前記還元鉱石を炉頂か
ら装入する場合、焼結鉱を主体とした鉄鉱石とあらかじ
め混合するか、あるいは鉄鉱石とは別々に装入してよ
く、いずれの装入方法を採用しても、本発明における効
果を享受できる。また還元鉱石の製造方法として、高ア
ルミナ含有粉鉱石を原料として流動層を用いて紛状の還
元鉱石を製造し、紛状の還元鉱石とする方法もある。こ
の紛状の還元鉱石は高炉の羽口部から吹き込む。この場
合、塊状の還元鉱石を高炉の炉頂から装入する場合と、
燃料比低減、生産性向上効果はほぼ同じである。紛状の
還元鉱石を羽口部から吹き込む場合、微粉炭とあらかじ
め混合するか、あるいは微粉炭とは別々に吹き込んでよ
く、いずれの吹き込み方法を採用しても、本発明におけ
る効果を享受できる。

【００１８】さらに製造した塊状あるいは紛状の還元鉱
石を炭化処理して、表面の金属鉄の部分を炭化鉄とする
ことは、船で輸送中に表面の金属鉄の部分が酸化発熱す
ることを防止するためである。酸化鉄とする方法として
は、シャフト炉あるいは流動層で生成した還元鉱石の表
面に炭素を含有するガス（メタン、一酸化炭素等）を吹
き付ける方法を採用できる。ただし、製造した還元鉱石
を現地で使用する場合や、窒素等の不活性ガス雰囲気を
装備した船で輸送する場合は、炭化鉄とする必要はな
い。表面を炭化鉄とした場合の高炉使用効果は、炭化鉄
としない還元鉱石を使用する効果とほぼ同じである。

【００１９】実施例以下実施例により本発明の特徴を具体的に説明する。表
１に本発明による高炉操業結果を従来法と比較して示
す。

【００２０】

【表１】

【００２１】対象高炉は内容積３０００ｍ³の中型高炉
であり、鉄鉱石中の焼結鉱使用割合が７５ｗｔ％、焼結
鉱中（Ａｌ₂Ｏ₃）＝１．６５ｗｔ％で操業していた。
微粉炭吹き込み量１５０ｋｇ／トン、燃料比５００ｋｇ
／トンに維持しながら溶銑を６０００トン／日製造して
いた。このときＡｌ₂Ｏ₃含有量が２．０ｗｔ％を超え
る高アルミナ含有鉄鉱石を焼結原料中に２５ｗｔ％配合
していた。

【００２２】実施例１焼結鉱製造用原料が変化し、焼結鉱中（Ａｌ₂Ｏ₃）＝
２．０ｗｔ％と上昇したときに、焼結鉱中（Ａｌ
₂Ｏ₃）＝１．６５ｗｔ％となるように、焼結鉱製造用
原料のうちアルミナ含有量が２．０ｗｔ％を超えて高い
鉱石を１５ｗｔ％除外し、鉄鉱石中の焼結鉱使用割合を
６４ｗｔ％に低下させ、アルミナ含有量が高い鉱石でペ
レットを製造し、シャフト炉で還元率９０％の塊状の還
元鉱石を製造した。そして、この塊状の還元鉱石１４０
ｋｇ／トンを、高炉に装入する鉄鉱石とあらかじめ混合
して、炉頂から装入した本発明による操業例である。比
較例１に対比すると、燃料比が低く、出銑量が多い。

【００２３】実施例２焼結鉱製造用原料が変化し、焼結鉱中（Ａｌ₂Ｏ₃）＝
２．０ｗｔ％と上昇したときに、焼結鉱中（Ａｌ
₂Ｏ₃）＝１．６５ｗｔ％となるように、焼結鉱製造用
原料のうちアルミナ含有量が２．０ｗｔ％を超えて高い
鉱石を１５ｗｔ％除外し、鉄鉱石中の焼結鉱使用割合を
６４ｗｔ％に低下させ、アルミナ含有量が高い鉱石を用
いて、流動層で還元率８０％の紛状の還元鉱石を製造し
た。そして、この紛状の還元鉱石をブリケット製造機に
より塊状に成型し、塊状の還元鉱石１４５ｋｇ／トン
を、高炉の炉頂からその他の鉄鉱石とは別々に装入した
本発明による操業例である。比較例１に対比すると、燃
料比が低く、出銑量が多い。

【００２４】実施例３焼結鉱製造用原料が変化し、焼結鉱中（Ａｌ₂Ｏ₃）＝
１．９ｗｔ％と上昇したときに、焼結鉱中（Ａｌ
₂Ｏ₃）＝１．６０ｗｔ％となるように、焼結鉱製造用
原料のうちアルミナ含有量が２．０ｗｔ％を超えて高い
鉱石を１０ｗｔ％除外し、鉄鉱石中の焼結鉱使用割合を
６８ｗｔ％に低下させ、アルミナ含有量が高い鉱石を用
いて、流動層で還元率６０％の紛状の還元鉱石を製造し
た。そして、この紛状の還元鉱石１０５ｋｇ／トンを、
高炉より吹き込む微粉炭とあらかじめ混合して、羽口部
から吹き込んだ本発明による操業例である。比較例２に
対比すると、燃料比が低く、出銑量が多い。

【００２５】実施例４焼結鉱製造用原料が変化し、焼結鉱中（Ａｌ₂Ｏ₃）＝
１．９ｗｔ％と上昇したときに、焼結鉱中（Ａｌ
₂Ｏ₃）＝１．６０ｗｔ％となるように、焼結鉱製造用
原料のうちアルミナ含有量が２．０ｗｔ％を超えて高い
鉱石を１０ｗｔ％除外し、鉄鉱石中の焼結鉱使用割合を
６８ｗｔ％に低下させ、アルミナ含有量が高い鉱石を用
いて、流動層で還元率７０％の紛状の還元鉱石を製造
し、その後表面の金属鉄の部分にメタンを吹き付けて炭
化鉄を生成させた。そして、この表面炭化鉄の紛状の還
元鉱石１００ｋｇ／トンを、高炉の羽口部より微粉炭と
は別々に、吹き込んだ本発明による操業例である。比較
例２に対比すると、燃料比が低く、出銑量が多い。

【００２６】比較例１焼結鉱製造用原料が変化し、焼結鉱中（Ａｌ₂Ｏ₃）＝
２．０ｗｔ％と上昇したときに、そのままの原料で焼結
鉱を製造して、操業を継続した従来法による操業例であ
る。実施例１、２に比べて、燃料比を上昇せざるを得
ず、生産量が低下している。

【００２７】比較例２焼結鉱製造用原料が変化し、焼結鉱中（Ａｌ₂Ｏ₃）＝
１．９ｗｔ％と上昇したときに、そのままの原料で焼結
鉱を製造して、操業を継続した従来法による操業例であ
る。実施例３、４に比べて、燃料比を上昇せざるを得
ず、生産性が低下している。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、焼結鉱中のアルミナ含有量が１．７０ｗｔ％未満と
なるように、高アルミナ含有鉄鉱石の焼結鉱製造用原料
への配合量を調整することにより、焼結鉱の被還元性を
良好に維持でき、微粉炭吹き込み時の炉周辺部のＯ／Ｃ
を増加し、この領域の還元効率を向上させることによ
り、高炉の燃料比低減、生産性向上を安定的に行うこと
ができる。一方、焼結鉱製造用原料に配合しなかった高
アルミナ含有鉄鉱石を還元して製造した還元鉱石を、高
炉の炉頂から装入、あるいは羽口部から吹き込むことに
より、さらに燃料比低減、生産性向上がはかれる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高炉羽口部から微粉炭を吹込むとともに、
高アルミナ含有鉄鉱石を多量に配合した鉄原料を高炉に
装入する方法において、焼結原料中に配合する高アルミ
ナ含有鉄鉱石の量を調節して、アルミナ含有量が１．７
０ｗｔ％未満の焼結鋼とするとともに、残りの高アルミ
ナ含有鉄鉱石を還元して還元率５０％以上９５％未満の
還元鉱石として、該焼結鉱及び還元鉱石を高炉に装入す
ることを特徴とする、高炉における高アルミナ鉄鉱石の
使用方法。
【請求項２】高アルミナ含有鉄鉱石を還元して還元率５
０％以上９５％未満の還元鉱石とした後、紛状の還元鉱
石は成型して塊成鉱とし、高炉に装入することを特徴と
する、請求項１記載の高炉における高アルミナ鉄鉱石の
使用方法。
【請求項３】高アルミナ含有鉄鉱石を還元して還元率５
０％以上９５％未満の還元鉱石とした後、紛状の還元鉱
石は高炉羽口部から吹き込むことを特徴とする、高炉に
おける高アルミナ鉄鉱石の使用方法。
【請求項４】高アルミナ含有鉄鉱石を還元して還元率５
０％以上９５％未満の還元鉱石とした後、炭化処理して
該還元鉱石表面を炭化鉄とすることを特徴とする、請求
項１〜３のいずれかに記載の高炉における高アルミナ鉄
鉱石の使用方法。