使用鐵焦的高爐作業(yè)方法
【專利摘要】本發(fā)明使用一種高爐作業(yè)方法，其為在高爐內(nèi)形成焦炭層(1)和礦石層并進(jìn)行作業(yè)的高爐作業(yè)方法，其中，將礦石層形成為分成兩批以上的多批的礦石層(2、3)，在其中至少一批的礦石層中混合鐵焦，并且，在至少另一批的礦石層中不混合鐵焦。在進(jìn)行在爐半徑方向上改變礦石層厚度/(礦石層厚度+焦炭層厚度)即礦石層厚度比的作業(yè)時(shí)，優(yōu)選多批的礦石層的爐半徑方向位置各自不同并且在礦石層厚度比相對(duì)較大的爐半徑方向位置的批的礦石層(2)中混合鐵焦。
【專利說明】使用鐵焦的高爐作業(yè)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及使用通過對(duì)煤炭與鐵礦石的混合物進(jìn)行成型（briquetting)、干饋 (carboniz ing)而制造的鐵焦時(shí)的高爐作業(yè)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 為了降低高爐的還原劑比，使用鐵焦（carbon iron composite)作為高爐原料并 利用由使用鐵焦而帶來的降低高爐的熱儲(chǔ)備區(qū)溫度的效果的方法是有效的（例如，參考專 利文獻(xiàn)1)。對(duì)通過將煤炭與鐵礦石混合并成型而得到的成型物（briquetted material)進(jìn) 行干餾而制造的鐵焦具有高反應(yīng)性，因此，能夠促進(jìn)燒結(jié)礦的還原，并且，含有一部分被還 原的鐵礦石，因此，能夠降低高爐的熱儲(chǔ)備區(qū)溫度，能夠降低還原劑比。
[0003] 作為使用鐵焦的高爐作業(yè)方法，可以列舉像專利文獻(xiàn)1所公開的那樣將礦石與鐵 焦混合并裝入高爐內(nèi)的方法。
[0004] 鐵焦與以往的使用煉焦?fàn)t等對(duì)煤炭進(jìn)行干餾而制造的冶金用焦炭相比，其特征在 于下式（a)所示的與CO 2氣體的反應(yīng)性高。以下，為了與鐵焦進(jìn)行區(qū)分，將冶金用焦炭記作 "焦?fàn)t焦炭"（conventional coke)。下式（a)的反應(yīng)可以說是將通過下式（b)所示的礦石 還原生成的CO2再生為具有還原力的CO氣體的反應(yīng)。
[0005] C02+C - 2C0... (a)
[0006] Fe0+C0 - Fe+C02…（b)
[0007] 因此，在通過上式（b)的反應(yīng)使CO2氣體濃度升高的區(qū)域，如果快速發(fā)生上式（a) 的反應(yīng)，則CO 2氣體再生為具有還原力的CO氣體，從而促進(jìn)礦石的還原。
[0008] 高爐內(nèi)CO2氣體濃度高的區(qū)域與半徑方向的氣體分布有著密切的關(guān)系。高爐的半 徑方向上的氣流的控制是影響透氣性（permeability)、還原性、爐體熱負(fù)荷的重要的操作 項(xiàng)目。燒結(jié)礦、塊礦、球團(tuán)礦等鐵原料與以往的以焦?fàn)t式制造的焦?fàn)t焦炭相比，粒徑小，并且 在高溫下融合，因此，在半徑方向上礦石量比焦?fàn)t焦炭量多、即礦石量/焦炭量大的部位， 透氣阻力增大，氣體不易流動(dòng)。因此，半徑方向的氣流的控制通過使礦石量/焦炭量在半徑 方向上產(chǎn)生偏差來進(jìn)行。在礦石量/焦炭量大的部位，礦石量/還原氣體量增大，因此，通 過上式（b)的反應(yīng)，爐內(nèi)氣體中的CO氣體變?yōu)镃O 2的比例增加，CO2氣體濃度增高。以下， 將燒結(jié)礦、塊礦、球團(tuán)礦等鐵原料記作"礦石"。
[0009] 另外，在每次裝入（charge)原料時(shí)形成的礦石層內(nèi)的層高方向上，從下方上升的 還原氣體中CO的一部分通過礦石的還原而變?yōu)镃O 2，因此，即使在相同的半徑位置處，越是 上層，CO2濃度也越升高（例如，參考非專利文獻(xiàn)1)。
[0010] 如果將鐵焦選擇性地配置在這些CO2濃度高的區(qū)域，則會(huì)更加促進(jìn)鐵焦的氣化反 應(yīng)，其結(jié)果，能夠期待還原率的提高、還原劑比的降低。
[0011] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0012] 專利文獻(xiàn)
[0013] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2006-28594號(hào)公報(bào)
[0014] 非專利文獻(xiàn)
[0015] 非專利文獻(xiàn)1 :"材料與工藝" 13、2000年、第893頁


【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 發(fā)明所要解決的問題
[0017] 當(dāng)在高爐作業(yè)中使用鐵焦時(shí)，為了表現(xiàn)出鐵焦所具有的高反應(yīng)性的特性、即、將 CO2氣體快速轉(zhuǎn)變?yōu)镃O氣體的特性，認(rèn)為最好將鐵焦集中配置在CO2濃度高的區(qū)域。
[0018] 高爐的半徑方向的氣體分布一般通過在半徑方向上調(diào)節(jié)礦石量/焦炭量來控制。 此處，礦石量/焦炭量大的部位相當(dāng)于CO 2濃度高的區(qū)域。在將鐵焦混合到礦石層中來使用 時(shí)，如果鐵焦均勻混合在全部礦石層中，則難以提高礦石量/焦炭量大的部位的鐵焦比率。
[0019] 另外，在每次裝入（charge)原料時(shí)形成的礦石層內(nèi)的層高方向上，從下方上升的 還原氣體中CO的一部分通過礦石的還原而變?yōu)镃O 2，因此，越是上層，CO2濃度越升高，但在 將鐵焦均勻混合在礦石層中的情況下，鐵焦不會(huì)集中地混合在CO 2濃度高的部位。
[0020] 因此，本發(fā)明的目的在于解決這樣的現(xiàn)有技術(shù)的問題，并提供在將鐵焦與礦石混 合并在高爐中使用時(shí)能夠更有效地表現(xiàn)出鐵焦所具有的、將通過礦石的還原生成的CO 2再 生為具有還原力的CO氣體的功能的使用鐵焦的高爐作業(yè)方法。
[0021] 用于解決問題的方法
[0022] 用于解決這樣的問題的本發(fā)明的特征如下所述。
[0023] (1) -種使用鐵焦的高爐作業(yè)方法，其為在高爐內(nèi)形成焦炭層和礦石層而進(jìn)行作 業(yè)的高爐作業(yè)方法，其特征在于，
[0024] 將礦石分成兩批以上的多批而裝入高爐中，形成礦石層，
[0025] 在由所述多批形成的礦石層內(nèi)至少一批的礦石層中混合鐵焦，
[0026] 在至少另一批的礦石層中不混合鐵焦。
[0027] (2)如（1)所述的使用鐵焦的高爐作業(yè)方法，其特征在于，
[0028] 以使上述多批各自的裝入位置在爐半徑方向上不同的方式裝入礦石，在爐半徑方 向上改變由礦石層厚度八礦石層厚度+焦炭層厚度）定義的礦石層厚度比，
[0029] 并且，在上述礦石層厚度比相對(duì)較大的批的礦石層中混合鐵焦。
[0030] (3)如（1)所述的使用鐵焦的高爐作業(yè)方法，其特征在于，
[0031] 將上述礦石在該礦石層的高度方向上分成兩批以上而裝入，
[0032] 至少在位于最下部的批的礦石層中不混合鐵焦。
[0033] (4)如（1)所述的使用鐵焦的高爐作業(yè)方法，其特征在于，
[0034] 將上述礦石在該礦石層的高度方向上分成兩批而裝入，形成位于上部的礦石層和 位于下部的礦石層，
[0035] 在位于下部的礦石層中不混合鐵焦。
[0036] (5)如（1)所述的使用鐵焦的高爐作業(yè)方法，其特征在于，
[0037] 將上述礦石在該礦石層的高度方向上分成三批而裝入，形成位于上部的礦石層、 位于中部的礦石層和位于下部的批的礦石層，
[0038] 在位于下部的批的礦石層中不混合鐵焦。
[0039] (6)如⑴至⑶中任一項(xiàng)所述的使用鐵焦的高爐作業(yè)方法，其特征在于，上述礦 石層中的上述鐵焦相對(duì)于上述礦石具有1質(zhì)量％以上的混合比率。
[0040] (7)如（6)所述的使用鐵焦的高爐作業(yè)方法，其特征在于，上述混合比率為1質(zhì) 量％以上且9質(zhì)量％以下。
[0041] (8)如（1)至（3)中任一項(xiàng)所述的使用鐵焦的高爐作業(yè)方法，其特征在于，上述鐵 焦的鐵分含量為5?40質(zhì)量％。
[0042] (9)如（8)所述的使用鐵焦的高爐作業(yè)方法，其特征在于，上述鐵焦的鐵分含量為 10?40質(zhì)量％。
[0043] 發(fā)明效果
[0044] 根據(jù)本發(fā)明，能夠使鐵焦集中到高爐內(nèi)的CO2濃度高的部位，通過鐵焦的氣化反應(yīng) 促進(jìn)礦石的還原，由此，能夠降低還原劑比（reducing agent rate)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0045] 圖IA是表示在半徑方向上將礦石批分成兩份時(shí)的半徑方向的礦石層厚度比的 圖，圖IB是中間部分的礦石層厚度比大時(shí)的高爐的縱截面概略圖。
[0046] 圖2A是表示在半徑方向上將礦石批分成兩份時(shí)的半徑方向的礦石層厚度比的 圖，圖2B是周邊部分的礦石層厚度比大時(shí)的高爐的縱截面概略圖。
[0047] 圖3A是表示在層高方向上將礦石批分成兩份時(shí)的半徑方向的礦石層厚度比的 圖，圖3B是高爐的縱截面概略圖。
[0048] 圖4是表示鐵焦使用比率與燒結(jié)礦還原率的關(guān)系的圖。
[0049] 圖5是表示鐵焦中的鐵分含量與反應(yīng)開始溫度的關(guān)系的圖。
[0050] 圖6是表示鐵焦的形狀的示意圖，圖6A是俯視圖，圖6B是主視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0051] 在通常的高爐作業(yè)中，從爐頂交替地裝入焦?fàn)t焦炭和礦石，在爐內(nèi)形成焦炭層和 礦石層交替層疊的狀態(tài)。已知在向爐內(nèi)裝入礦石而形成礦石層時(shí)分成多批裝入的方法。除 了受爐頂料倉的容量的制約而不得不分為多次的情況以外，也有作為通過在批間產(chǎn)生粒徑 的偏差而控制半徑方向的粒度分布的手段使用的情況等。在本發(fā)明中，通過在形成礦石層 時(shí)將礦石的裝入分成多批并使每批中鐵焦的混合量不同，在半徑方向和層高方向上控制鐵 焦混合比率，提高預(yù)定部位的鐵焦比率，由此，能夠提高CO 2濃度高的區(qū)域的鐵焦比率。艮p， 為如下的使用鐵焦的高爐作業(yè)方法：在高爐內(nèi)形成焦炭層和礦石層時(shí)，將礦石層形成為分 成兩批以上的多批的礦石層，在該多批的礦石層內(nèi)至少一批的礦石層中混合鐵焦，并且，在 至少另一批的礦石層中不混合鐵焦。
[0052] 提高鐵焦比率的部位優(yōu)選設(shè)定為礦石層厚度比（=礦石層厚度八礦石層厚度+ 焦炭層厚度））大的部位。通過提高在高爐的爐內(nèi)半徑方向上礦石層厚度比大的部位的鐵 焦比率，能夠提1? CO2濃度1?的區(qū)域的鐵焦比率，能夠進(jìn)一步提1?鐵焦的混合效果。因此， 在進(jìn)行在爐半徑方向上改變礦石層厚度比的作業(yè)時(shí)，以使多批的礦石層的爐半徑方向位置 各自不同的方式進(jìn)行礦石的裝入，在礦石層厚度比相對(duì)較大的爐半徑方向位置的批的礦石 層中混合鐵焦。在多批為兩批時(shí)，在礦石層厚度比更大的批中混合鐵焦。在多批為三批以 上時(shí)，至少在礦石層厚度比最大的批中混合鐵焦，在礦石層厚度比最小的批中不混合鐵焦。
[0053] 另外，提高鐵焦比率的部位優(yōu)選為礦石層的上部。通過提高礦石層的上部的鐵焦 比率，能夠提1? CO2濃度1?的區(qū)域的鐵焦比率，能夠進(jìn)一步提1?鐵焦的混合效果。在這種情 況下，進(jìn)行將礦石層在該礦石層的高度方向上分成兩批以上的作業(yè)，至少在位于最下部的 批的礦石層中不混合鐵焦。另外，優(yōu)選至少在位于最上部的批的礦石層中混合鐵焦。
[0054] 以下，使用一并記載有半徑方向的礦石層厚度比（=礦石層厚度八礦石層厚度+ 焦炭層厚度））和層結(jié)構(gòu)的圖1?3,通過具體例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明。
[0055] 圖1是中間部的礦石層厚度比大的實(shí)例。在以一批形成焦炭層1后，分成兩批裝 入礦石層2、礦石層3。通過在與高層厚度比部相當(dāng)?shù)牡谝慌牡V石層2的批中混合鐵焦， 能夠?qū)㈣F焦選擇性地混合到半徑方向上礦石層厚度大的部位。
[0056] 圖2是周邊部的礦石層厚度比大的實(shí)例，通過在與高層厚度比部相當(dāng)?shù)牡诙?礦石層5的批中混合鐵焦，能夠?qū)㈣F焦選擇性地混合到半徑方向上礦石層厚度比大的部 位。
[0057] 在圖3中，通過在與礦石層整體的上部相當(dāng)?shù)牡V石層7的批中混合鐵焦，能夠?qū)㈣F 焦選擇性地混合到礦石上層部。
[0058] 以上的實(shí)例是將礦石層以兩批裝入的情況，但是，為了將礦石層分成三批以上并 將鐵焦選擇性地混合到預(yù)定的區(qū)域，也可以將鐵焦僅混合到預(yù)定的批（1以上、比總批數(shù)至 少小1的批數(shù)以下的批）中。
[0059] 此處，對(duì)應(yīng)當(dāng)混合到礦石中的鐵焦的量進(jìn)行研究。在作為礦石的燒結(jié)礦500g中混 合焦?fàn)t焦炭及鐵焦，使其在900°C、CO = N2 = 0. 3:0. 7 (質(zhì)量比）的氣氛中反應(yīng)3小時(shí)，將所 得結(jié)果示于圖4。焦?fàn)t焦炭的混合量為6質(zhì)量％。根據(jù)圖4,混合到礦石中的鐵焦混合量為 I. 0質(zhì)量％以上時(shí)，具有提高燒結(jié)礦的還原率的效果，在為約9質(zhì)量％時(shí)飽和，因此，混合到 礦石中的鐵焦混合量?jī)?yōu)選為I. 〇質(zhì)量％以上且9質(zhì)量％以下。
[0060] 另外，關(guān)于鐵焦的性狀，如果鐵焦中的鐵分過少，則與CO2氣體的反應(yīng)性不會(huì)提高， 另外，如果鐵分過多，則鐵焦的強(qiáng)度降低，因此，不適合作為高爐裝入物。圖5中示出了鐵焦 的鐵分含量與利用CO 2-CO混合氣體使鐵焦反應(yīng)時(shí)的反應(yīng)開始溫度的關(guān)系。根據(jù)圖5,隨著 鐵焦中的鐵分含量增加，表現(xiàn)出反應(yīng)性提高、反應(yīng)開始溫度降低的效果，但從鐵分含量為5 質(zhì)量％起，表現(xiàn)出顯著的效果，在40質(zhì)量％以上時(shí)，效果飽和，因此可以說5?40質(zhì)量％為 優(yōu)選的鐵分含量。因此，鐵焦中的鐵分含量?jī)?yōu)選為5?40質(zhì)量％，進(jìn)一步優(yōu)選為10?40 質(zhì)量％。
[0061][實(shí)施例]
[0062] 進(jìn)行應(yīng)用本發(fā)明方法的高爐作業(yè)試驗(yàn)。所使用的鐵焦通過將煤炭與鐵礦石的混合 物利用壓塊機(jī)成型后裝入堅(jiān)爐中并進(jìn)行干餾而制成。將上述鐵焦的形狀示于圖6。圖6的 上圖是俯視圖，下圖是主視圖。圖6中所示的尺寸為六=30臟、13 = 251111]1工=181111]1。另外， 鐵焦中的鐵分為30質(zhì)量％。使用燒結(jié)礦作為礦石。
[0063] 向高爐中裝入原料時(shí)，首先形成僅焦?fàn)t焦炭的焦炭層，接著，如圖1所示，將礦石 分成兩批裝入。將平均的鐵焦混合量設(shè)定為l〇〇kg/t，實(shí)施在兩個(gè)礦石批各批中以相同比率 混合有鐵焦的實(shí)例的作業(yè)、僅在一個(gè)礦石批（礦石層2)中混合有鐵焦的實(shí)例的作業(yè)。為了 進(jìn)行比較，也進(jìn)行不混合鐵焦的作業(yè)。
[0064] 將結(jié)果示于表i中。
[0065] 表 I
[0066]

【權(quán)利要求】
1. 一種使用鐵焦的高爐作業(yè)方法，其為在高爐內(nèi)形成焦炭層和礦石層而進(jìn)行作業(yè)的高 爐作業(yè)方法，其特征在于， 將礦石分成兩批以上的多批而裝入高爐中，形成礦石層， 在由所述多批形成的礦石層內(nèi)至少一批的礦石層中混合鐵焦， 在至少另一批的礦石層中不混合鐵焦。
2. 如權(quán)利要求1所述的使用鐵焦的高爐作業(yè)方法，其特征在于， 以使所述多批各自的裝入位置在爐半徑方向上不同的方式裝入礦石，在爐半徑方向上 改變由礦石層厚度八礦石層厚度+焦炭層厚度）定義的礦石層厚度比， 并且，在所述礦石層厚度比相對(duì)較大的批的礦石層中混合鐵焦。
3. 如權(quán)利要求1所述的使用鐵焦的高爐作業(yè)方法，其特征在于， 將所述礦石在該礦石層的高度方向上分成兩批以上而裝入， 至少在位于最下部的批的礦石層中不混合鐵焦。
4. 如權(quán)利要求1所述的使用鐵焦的高爐作業(yè)方法，其特征在于， 將所述礦石在該礦石層的高度方向上分成兩批而裝入，形成位于上部的礦石層和位于 下部的礦石層， 在位于下部的礦石層中不混合鐵焦。
5. 如權(quán)利要求1所述的使用鐵焦的高爐作業(yè)方法，其特征在于， 將所述礦石在該礦石層的高度方向上分成三批而裝入，形成位于上部的礦石層、位于 中部的礦石層和位于下部的批的礦石層， 在位于下部的批的礦石層中不混合鐵焦。
6. 如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的使用鐵焦的高爐作業(yè)方法，其特征在于，所述礦石 層中的所述鐵焦相對(duì)于所述礦石具有1質(zhì)量％以上的混合比率。
7. 如權(quán)利要求6所述的使用鐵焦的高爐作業(yè)方法，其特征在于，所述混合比率為1質(zhì) 量％以上且9質(zhì)量％以下。
8. 如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的使用鐵焦的高爐作業(yè)方法，其特征在于，所述鐵焦 的鐵分含量為5?40質(zhì)量％。
9. 如權(quán)利要求8所述的使用鐵焦的高爐作業(yè)方法，其特征在于，所述鐵焦的鐵分含量 為10?40質(zhì)量％。
【文檔編號(hào)】C22B1/245GK104334748SQ201280073677
【公開日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2012年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月6日
【發(fā)明者】佐藤健, 角廣行, 藤本英和, 庵屋敷孝思, 佐藤秀明 申請(qǐng)人:杰富意鋼鐵株式會(huì)社