(57)【要約】【課題】高炉操業時の熱損失が少なく、還元材比の低減にも寄与でき、クリーニング操業の必要がない上に、炉況にあまり影響されることなく炉心コークス層の形成に障害となることのないような含亜鉛原料の装入方法を提案。【解決手段】炉頂から鉄鉱石や焼結鉱などの原料およびコークスを装入して高炉の操業を行う際に、その原料として、含亜鉛原料を用いる場合に、亜鉛含有量の少ない原料を炉壁に近い炉周辺部に限定して装入する高炉内への含亜鉛原料の装入方法。【選択図】図１
2008088538.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉頂から鉄鉱石や焼結鉱などの原料およびコークスを装入して高炉の操業を行う際に、その原料として、含亜鉛原料を用いる場合に、亜鉛含有量の少ない原料を炉壁に近い炉周辺部に限定して装入することを特徴とする高炉内への含亜鉛原料の装入方法。
【請求項２】
亜鉛含有量の少ない原料を装入する前記炉周辺部とは、炉軸芯からの無次元半径（ｒ／Ｒ）で０．８超１．０の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の高炉内への含亜鉛原料の装入方法。
【請求項３】
亜鉛含有量の少ない原料は、Ｚｎ含有量が０．１ｍａｓｓ％未満の亜鉛濃度であることを特徴とする請求項１または２項に記載の高炉内への含亜鉛原料の装入方法。
【請求項４】
亜鉛含有量の高い原料を、炉周辺部および炉軸芯部を除く炉中間部に装入して分布させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の高炉内への含亜鉛原料の装入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉内への含亜鉛原料の装入方法に関し、とくに原料の亜鉛含有量に応じてその原料の装入位置を代えること、とりわけ亜鉛含有量の少ない原料の効果的な使い方に特徴のある含亜鉛原料の装入方法を提案する。
【背景技術】
【０００２】
高炉の操業は、炉頂から炉内に塊鉱石、焼結鉱、ペレット等の原料と、主としてコークス等の還元材を装入し、その装入された原料が炉内を降下する間に上昇する高温ガスによって還元し、溶融することにより、約１５００℃の溶融物（溶銑、溶滓）を生成させ、これを出銑口より排出して、製鋼用原料を得る方法である。
【０００３】
このような高炉の操業において、解決しなければならない課題がある。それは、原料中に含まれる揮発性元素、とくに装入された原料中に含まれる亜鉛の問題である。この亜鉛は、通常、沸点が９００℃、融点が４２０℃で、高炉内における高さ方向の温度分布から考えると、炉下部で蒸発し、炉上部では冷却されて固体になる成分である。そのため、高炉内に装入された亜鉛は、その一部はダストに付着した状態で炉頂部から炉外に排出されるものの、大半のものは高炉内炉壁部等の低温部に付着するなどして残留し、または炉内を循環することになる。この場合において、炉壁部への亜鉛付着物の厚みが増大して肥厚化すると高炉装入物の降下が妨げられるようになり、このことが原因となってスリップや棚吊りという好ましくない現象を招く。その結果、原料（鉱石等）の還元反応、溶融が順調に進行せず、そのまま高炉下部にまで降下し、高炉の温度低下を引き起こすようなこともある。
【０００４】
通常、このような操業不調を回避するために、高炉炉壁部の温度測定を実施し、低温になった場合には、亜鉛等の付着物が成長したものと判断して、炉壁寄りの周辺部に高温の炉内ガスが流れるような操業を行って、その付着物を脱落させるために３ケ月に一回程度のクリーニング操業を実施するのが普通である。
【０００５】
結局、従来の高炉の操業では、この揮発性成分である亜鉛の問題が解決されていないため、製鉄所で発生するダスト、スラッジの如き亜鉛含有原料については、焼結鉱中に薄く広く配合して用いることが求められ、しかも高炉炉壁への付着状況を常に監視しなければならないこと、亜鉛の壁付きを防止するために、高温ガスを炉壁近傍に流すクリーニング操業を強いられて熱損失の増大による還元材比の上昇を招くこと、およびクリーニング操業を行うことに伴う熱原単の低下という問題があった。
【０００６】
これに対し、従来、亜鉛のような揮発性元素を高濃度に含む原料（ダスト塊成鉱など）については、高炉の軸芯部の位置に限定して装入するという方法が、特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開平１１−２１７６０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示の従来技術は、亜鉛を高濃度に含有する原料を炉軸芯部に限定装入するという点で、上述したそれ以前の技術に比べ、焼結鉱の製造に当たっての制約が少なく、何よりも高温ガスを炉内の周辺部分に流さなくても済む分だけ熱損失が少なく、還元材比の上昇も抑えられるという点で有効な方法の１つである。
【０００８】
しかしながら、この方法は、高炉の操業が円滑で順調に推移しているときには有効であり、この方法の実施のためには、とくに高炉ガスが常に炉中心部に流れるように原料装入を行うことが必要になる。そのためには、炉軸芯部には炉心コークス層の形成が不可避となり、一方でこのことは、その炉軸芯部に高濃度Ｚｎ含有塊成鉱を限定装入しようという考え方であるから、作用効果が減殺されるという課題を残すものであった。
【０００９】
そこで、本発明は、高炉操業時の熱損失が少なく、還元材比の低減にも寄与でき、クリーニング操業の必要がない上に、炉況にあまり影響されることなく炉心コークス層形成の障害になることのないような含亜鉛原料の装入方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
従来技術が抱えている上述した問題がなく、上記目的を実現する上で有効な方法につき鋭意検討した結果、発明者らは、次のような手段を採用することが、上記課題の解決に対し有効であることの知見を得て、本発明を開発した。
【００１１】
即ち、本発明は、炉頂から鉄鉱石や焼結鉱などの原料およびコークスを装入して高炉の操業を行う際に、その原料として、含亜鉛原料を用いる場合に、亜鉛含有量の少ない原料を炉壁に近い炉周辺部に限定して装入することを特徴とする高炉内への含亜鉛原料の装入方法である。
【００１２】
なお、本発明は、亜鉛含有量の少ない原料を装入する前記炉周辺部とは、炉軸芯からの無次元半径（ｒ／Ｒ）で０．８超１．０の範囲内であること、亜鉛含有量の少ない原料は、Ｚｎ含有量が０．１ｍａｓｓ％未満の亜鉛濃度であることがより効果的な解決手段となり得る。また、本発明では、亜鉛含有量の高い原料を、炉周辺部および炉軸芯部を除く炉中間部に装入して分布させてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
高炉の操業に当たって、本発明に係る装入方法を採用すると、高炉炉壁への揮発成分である亜鉛の付着を、炉況に影響されることなく、確実に減らすことができる。従って、本発明によれば、高温ガスを炉壁近傍の炉内周辺部に無理に誘導する高炉の操業が不必要になり、熱損失と還元材比の上昇を防ぐことができる他、炉壁への付着物除去のためのクリーニング操業が極端に減少するので、高出銑比操業を長く継続することができる。また、本発明によれば、意図的な高炉の操業変更を伴うことなく付着物減少操業を行うことができるから、高炉の安定操業に資することができ、ＣＯ２量の削減にも寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
上述したように、高炉の操業において、例えば、高亜鉛（Ｚｎ）濃度のダストを塊成化したもの、あるいは亜鉛めっき鋼板のスクラップなどと鉄鉱石や焼結鉱などとを併用した亜鉛含有原料を高炉内に装入すると、その炉内でＺｎが酸素と反応してＺｎＯとなり、これが炉壁煉瓦等に付着して装入物の荷下がりに悪影響を及ぼすという問題がある。
【００１５】
この問題に対処するため、本発明者らは、そのＺｎ発生源である原料に着目し、この原料の高炉内への装入方法について検討した。その結果、含亜鉛原料のうち、少なくとも、Ｚｎを高濃度に含む原料については、炉壁に近い炉周辺部に装入すべきではないことがわかった。逆に、その炉周辺部には、亜鉛を含有しないか、少なくとも亜鉛含有量の少ない原料が分布するように原料の装入を行うことが有利である。
【００１６】
従って、高炉炉内に、亜鉛含有原料を装入する場合、炉周辺部には亜鉛含有量の少ない原料、例えば製鉄所で発生するダストやスラッジのうち、亜鉛含有量の少ないものを塊成したブリケット、ペレット、鉄鉱石あるいは焼結鉱を装入して、炉周辺部に含有させることが有効である。
【００１７】
なお、亜鉛含有量の少ない原料としては、上述したように、亜鉛含有量の少ないものを原料とする他、他の原料との併用で平均的に亜鉛含有量の少ない、亜鉛含有量：０．１ｍａｓｓ％以下に調整した原料も含むものである。一方、亜鉛含有量の高い原料とは、高炉ダスト（高炉の集塵機から回収されるダスト：亜鉛含有率が高い）を原料の一部に使用した焼結鉱あるいはブリケットまたはペレット、亜鉛メッキ鋼板スクラップなどを原料として他の原料と併用して（混合してあるいは他の原料表面に装入して）使用するなどの、結果として亜鉛含有量が高くなる原料を指す。
【００１８】
このような含亜鉛原料の装入を行うと、炉壁へのＺｎＯ等高揮発成分付着物の監視作業が軽減されるし、Ｚｎの析出、壁付きを防止するために炉壁部近傍に高温ガスを流すための非定常操業を強いられることも少なく、熱損失を招かない分、還元材比の上昇を抑えることにつながる。即ち、本発明によれば低ヒートロス型ガス流分布の長期維持が可能で、銑鉄製造コストの低減が図れる。
【００１９】
亜鉛含有量の少ない原料としては、上述したように、亜鉛粉ダストや亜鉛屑を含まないその他の製鉄・製鋼ダストや圧延スラッジを５〜２０ｍｍ程度の大きさに塊成化したブリケット、ペレット、焼結鉱等の他、塊鉄鉱石を用いることができる。これらの原料の亜鉛含有量は、０．１ｍａｓｓ％未満、好ましくは０．０５ｍａｓｓ％未満程度とし、より好ましくはできるだけ亜鉛を含有しないものが選ばれる。
【００２０】
一方で、もし亜鉛含有量の高い原料、例えば亜鉛を高濃度（０．３ｍａｓｓ％以上０．５ｍａｓｓ％以下）に含有する原料を装入する場合、これらは炉周辺部および炉軸芯部を除く炉の中間部の領域に分布するように装入することが好ましい。
【００２１】
本発明において、炉半径方向の位置の特定は、炉軸中心から炉壁に向う距離を無次元半径（ｒ／Ｒ）で表わしたとき、炉周辺部とは無次元半径で０．８超１．０、炉中間部とは無次元半径で０．２以上０．８以下、そして、炉軸芯部とは無次元半径で０．２未満として示す。
【００２２】
このような含亜鉛原料の装入を行うと、そもそもＣＯガスによって酸化されるべきＺｎが炉周辺部にほとんど存在しないことから、まず、炉壁への付着が抑えられる。また、たとえ、炉中間部に亜鉛濃度の高い原料が装入され、ＣＯガスによって酸化されてＺｎＯが発生したとして、これらは上昇する高温ガス（≧１１００℃）に吸収されてＺｎガスとなり、そのまま炉外に排出されるか、装入物に付着して濃縮循環するようになる。なお、酸化されずに残ったＺｎは、加熱されてＺｎ蒸気となって炉外に排出される。
【００２３】
特に、上述したように無次元半径（ｒ／Ｒ）で０．８を超える炉周辺部に含亜鉛原料を装入せず、亜鉛含有量の少ない原料を装入した場合、高炉では横断面方向での圧力分布がほとんどないことから、炉半径方向でのガスの流れはなく、そのためシャフト下部の軟化溶融帯下で生成したＣＯガスは、そのままの位置で強い上昇流となる。従って、Ｚｎ蒸気が炉壁に向うようなことはなく、本発明の場合、炉中間部に高Ｚｎ含有原料を装入したとしても、炉周辺部にＺｎ含有量の少ない原料を装入堆積させる限り炉壁表面へのＺｎＯの付着は確実に抑えることができる。
【００２４】
図１は、高炉炉頂部における装入物分布を示すものであり、コークス層の上に、炉軸芯から炉壁に向って、無次元半径（ｒ／Ｒ）＝０〜０．１５の位置に炉芯コークス、無次元半径（ｒ／Ｒ）＝０．１５〜０．８の位置に亜鉛含有量が０．３〜０．５ｍａｓｓ％程度以下の焼結鉱、そして、無次元半径（ｒ／Ｒ）＝０．８５〜１．０の位置に亜鉛含有量が０．１ｍａｓｓ％以下の原料が堆積している例である。
【実施例】
【００２５】
５０００ｍ３級高炉に、図１に示す態様で、炉周辺部の５００ｍｍ以内の範囲に、Ｚｎ含有量が０．１ｍａｓｓ％未満であるＺｎ焼結鉱を装入した本発明方法に対し、炉半径方向に均一にＺｎ含有量の高い（Ｚｎ：０．４ｍａｓｓ％）の焼結鉱を装入した従来方法とを、それぞれ６ケ月間の操業実験を行った。その結果、本発明に従う装入方法を適用した例では、３ケ月間の間、全くクリーニング操業を必要としなかったのに対し、従来方法では、最大４回ものクリーニング操業を必要とし、還元材比も前者は４８０ｋｇ／ｔ・ｐの低ヒートロス操業ができたのに対し、後者では４９５ｋｇ／ｔ・ｐの高ヒートロス操業を余儀なくされ、本発明装入方法の効果が確かめられた。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明に係る含亜鉛原料の装入方法に関する技術は、他のＳｎ等の高揮発成分含有鉱石の高炉操業にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】高炉炉頂部での装入物分布の略線図である。
【図１】
2008088538.tif 000003