(57)【要約】【課題】高炉の主原料にフェロコークスを混合して使用して操業する際に、滴下帯においてフェロコークス由来のコークス粉を除去することが可能であり、炉内の通気性悪化を防止することのできる高炉の操業方法を提供すること。【解決手段】鉄鉱石原料と、フェロコークスと、金属鉄原料とを、炉頂から装入することを特徴とする高炉の操業方法を用いる。鉄鉱石原料と、フェロコークスと、金属鉄原料とを混合し、炉頂から装入すること、フェロコークスと金属鉄原料の装入量を、下記式（ａ）で示す範囲とすることが好ましい。金属鉄原料原単位（ｋｇ/ｔ）≧０．２８６×フェロコークス原単位（ｋｇ/ｔ）・・・（ａ）。【選択図】図１
2008057005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄鉱石原料と、フェロコークスと、金属鉄原料とを、炉頂から装入することを特徴とする高炉の操業方法。
【請求項２】
鉄鉱石原料と、フェロコークスと、金属鉄原料とを混合し、炉頂から装入することを特徴とする高炉の操業方法。
【請求項３】
フェロコークスと金属鉄原料の装入量を、下記式（ａ）で示す範囲とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高炉の操業方法。
金属鉄原料原単位（ｋｇ/ｔ）≧０．２８６×フェロコークス原単位（ｋｇ/ｔ）・・・（ａ）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フェロコークスを高炉原料として使用する際の高炉の操業方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭と鉄鉱石とを混合して成型した成型物を乾留して製造されるフェロコークスは、鉄鉱石が一部還元されていると同時に、鉄鉱石の触媒効果でコークスの反応性を高めることができ、焼結鉱、塊鉱石、ペレット等から構成される鉄鉱石原料（以下、主原料と記載する。）と混合して高炉原料として使用することにより高炉中のガス利用率を高め、還元材比を低下させることができることが知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１によれば、コークスは単独で高炉内に装入してコークス層を形成させ、鉄鉱石とフェロコークスとを混合して高炉内に装入することで、還元材比が低減し、生産性も向上するとされている。これは、フェロコークスを用いたことによる、高炉の熱保存帯温度低下と部分還元した鉄鉱石装入の双方の効果が同時に発現する手法であり、非常に有効である。
【０００３】
一方で、フェロコークスの使用には炉内通気性悪化の問題がある。高炉内の状況を図６を用いて説明する。図６は高炉の縦断面の模式図であり、高炉１内において、コークスは下記式（ｂ）に示すガス化反応の進行により脆弱化し、強度が低下する。
Ｃ＋ＣＯ2＝２ＣＯ  ・・・（ｂ）
式（ｂ）のＣＯ2は主原料の還元反応の際に発生する。高炉内の上・中部においてコークスが反応を受けるのは主に熱保存帯２〜融着帯４の領域であるが、劣化したコークスがさらに下方に移動する際に、または上記ガス化反応を受ける過程で、装入物荷重や移動する際の摩擦等により粉が発生する。これらの領域で劣化したコークスから発生したコークス粉が滴下帯５に降下することにより、また、劣化したコークスが滴下帯５へ降下して摩擦等を受けて粉が発生することにより、滴下帯５のコークス層の空隙率を低下させる。炉下部のコークス粉率増加は通気性悪化の要因となることが知られている（例えば、非特許文献１参照。）。通気性悪化時にはスリップ等の装入物降下不順、それに伴う炉熱変動等により安定操業が阻害され、銑鉄生産量の減少やコークス比上昇につながるため、炉内におけるコークス粉の発生は望ましくない。
【０００４】
上記の現象は、高炉原料として通常の室炉コークスより反応性の高いフェロコークスを用いた場合により顕著化すると考えられる。従って、フェロコークス使用時には、コークスの高反応性化によって高炉中のガス利用率を高めることにより還元材比低下が期待できる反面、フェロコークスを高炉原料として多量に使用すると炉内通気性悪化により安定操業が阻害される恐れがある。
【０００５】
炉下部のコークス粉を除去する方法として、炉頂中心部にスクラップ等を装入することにより炉芯部に炭素未飽和鉄を滴下させ、炉芯内の粉コークスを減少させる技術が知られている（例えば、特許文献２参照。）。ただし、この技術はスクラップ等の鉄原料の装入範囲は中心から炉口径の２０％の範囲以下で十分であるとしていることからもコークス粉除去効果が炉芯部に限定されているものであり、前述ような融着帯以下の滴下帯に関して、炉中心部以外のコークス粉除去には効果を持たないものである。
【特許文献１】特開２００６−２８５9４号公報
【特許文献２】特許第２６０８５０５号公報
【非特許文献１】材料とプロセス３  １９９０年、ｐ．６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、フェロコークスを高炉原料として用いる場合、高炉内の通気性を悪化させないためには、上述した従来の方法では不十分であり、還元材比が低減しない怖れがある。
【０００７】
したがって本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、高炉の主原料にフェロコークスを混合して使用して操業する際に、滴下帯においてフェロコークス由来のコークス粉を除去することが可能であり、炉内の通気性悪化を防止することのできる高炉の操業方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
（１）鉄鉱石原料と、フェロコークスと、金属鉄原料とを、炉頂から装入することを特徴とする高炉の操業方法。
（２）鉄鉱石原料と、フェロコークスと、金属鉄原料とを混合し、炉頂から装入することを特徴とする高炉の操業方法。
（３）フェロコークスと金属鉄原料の装入量を、下記式（ａ）で示す範囲とすることを特徴とする（１）または（２）に記載の高炉の操業方法。
金属鉄原料原単位（ｋｇ/ｔ）≧０．２８６×フェロコークス原単位（ｋｇ/ｔ）・・・（ａ）
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高炉原料としてフェロコークスを多量に使用しても炉内の通気性を良好に維持可能であり、還元材比を低下させた操業を安定して行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
高炉の滴下帯においてフェロコークス由来の粉を除去するためには、この粉の存在個所に炭素未飽和鉄を滴下させれば良いと考えられる。炭素未飽和鉄を滴下させる手段としては、スクラップ等の金属鉄原料が溶解して生成した液滴を利用すればよい。従って、フェロコークス使用時に併せてスクラップ等の金属鉄原料を使用することによって、フェロコークスの反応劣化によって発生したコークス粉を浸炭現象により除去することができる。ここで、炉半径位置において、フェロコークスと離れた場所に金属鉄原料が存在したのでは、フェロコークス由来の粉と金属鉄原料由来の液滴が接触する機会が無く、粉は除去されない。従って、スクラップはフェロコークスと同等の半径位置に存在させる必要がある。
【００１１】
本発明は上記の知見を得ることにより完成されたものであり、鉄鉱石原料と、フェロコークスと、金属鉄原料とを、炉頂から装入して高炉の操業を行なうものである。鉄鉱石原料と、フェロコークスと、金属鉄原料とを混合して、炉頂から装入することが好ましい。鉄鉱石原料と、フェロコークスと、金属鉄原料を混合し、炉頂から装入することで、フェロコークス由来の粉と金属鉄原料由来の液滴を十分に接触させることができ、高炉の通気性悪化が防止される。
【００１２】
なお、鉄鉱石原料とは、高炉の主原料であり、焼結鉱、塊鉱石、ペレット等から構成される主として鉄鉱石を含有する原料である。
【００１３】
また、フェロコークスとは、石炭と鉄鉱石とを主成分とする原料を成型して製造した成型物を加熱して、成型物中の石炭を乾留して製造されたものである。上記において、石炭と鉄鉱石とを主成分とするとは、フェロコークスの原料が主として石炭と鉄鉱石であることを意味するものであり、石炭と鉄鉱石とを７０ｍａｓｓ％以上含有する原料を用いてフェロコークスを製造するものであるが、通常は石炭と鉄鉱石とを８０ｍａｓｓ％以上含有する原料を使用する。石炭と鉄鉱石の他に成型のためのバインダー等を使用することができる。
【００１４】
また、金属鉄原料とは、スクラップや還元鉄等の、金属鉄を主として含有する原料であり、金属鉄の含有率が８０ｍａｓｓ％以上の原料を指すものとする。炭素をほとんど含まない金属鉄であることが好ましい。以下、金属鉄原料を、メタリック原料とも記載する。
【００１５】
フェロコークスと金属鉄原料の装入量を、下記式（ａ）で示す範囲とすると、高炉の通気性が十分に改善されるため好ましい。
金属鉄原料原単位（ｋｇ/ｔ）≧０．２８６×フェロコークス原単位（ｋｇ/ｔ）・・・（ａ）
以下に本発明の一実施形態を説明する。
【００１６】
本発明においては、フェロコークスを焼結鉱、塊鉱石、ペレット等から構成される鉄鉱石原料（主原料）と混合した「主原料＋フェロコークス」層に、さらにメタリック原料を混合した層を高炉内に形成するために、鉄鉱石原料と、フェロコークスと、メタリック原料を混合し、炉頂から装入する。装入原料の混合は、原料ヤード、炉頂への搬送コンベア上、炉頂の装入ホッパ内等で行なうことができる。この場合に、装入された原料が炉内に形成する層内状態の概略図を図１に示す。フェロコークス由来の粉とメタリック原料由来の液滴を十分に接触させるためにはフェロコークス１１と、メタリック原料１２とが図１に示すように均一に混合されていることが好ましい。１３は主原料である。ｒは高炉半径方向、ｈは層の高さ方向を示す矢印である。
【００１７】
一方で、フェロコークスとメタリック原料が同等の半径方向位置に存在すれば効果があるため、メタリック原料は図１に示した均一混合以外に、図２に示すように一部に配置された場合であっても、同様の効果が期待できる。この場合は、メタリック原料１２を装入し、別途主原料１３とフェロコークス１１とを混合して高炉に装入する方法で、図２に示すような層内状態として高炉操業を行なうことが可能である。
【実施例１】
【００１８】
内容積５０００ｍ3の高炉において、コークス比３７０ｋｇ／ｔ、微粉炭比１３０ｋｇ／ｔの操業条件をベースとし（操業Ｎｏ．１）、質量比で粉鉄鉱石：コークス＝０．４：０．６で製造したフェロコークスを使用した操業（操業Ｎｏ．２、３）、フェロコークスとメタリック原料とを使用した操業（操業Ｎｏ．４、５）を行なった。操業Ｎｏ．１は、塊鉱石および焼結鉱からなる主原料と、コークスとを交互に炉内に装入する通常の操業形態であり、フェロコークスを使用した操業（操業Ｎｏ．２、３）では、フェロコークスは図３に示すように主原料と混合して使用した。フェロコークスとメタリック原料とを使用した操業（操業Ｎｏ．４、５）では、メタリック原料としてスクラップを、図１に示すように混合した。
【００１９】
表１に各操業における操業条件、および下部通気抵抗指数、出銑比の変化を示す。下部通気抵抗指数は、図４に示す下部通気抵抗測定範囲７で測定した。
【００２０】
【表１】
2008057005.tif 000003
表１によれば、フェロコークスを使用した操業Ｎｏ．２、３では、操業Ｎｏ．１と比較してコークス比が減少したため還元材比は低減したが、図４に示す範囲の下部通気抵抗が増大し、送風量を減じた結果、出銑量が減少した（比較例１、比較例２）。これに対し、図１に示すように主原料＋フェロコークス混合層にさらにスクラップを混合した操業を行なったところ、下部通気抵抗指数は減少し、通気変動が抑制されて、操業が安定し、出銑比をベース条件に戻すことができた（本発明例１、本発明例２）。
【００２１】
さらに、フェロコークスとスクラップの使用量を変化させて操業試験を重ね、通気性の改善効果を確認した。結果を図５に示す。フェロコークス使用時に、メタリック原料を使用することによる通気性改善効果は、図５の左上の領域で発現することが分かった。図５よりメタリック原料の使用量はフェロコークスの使用量に対して下記式（ａ）の範囲とすることが好ましいと分かった。
金属鉄（メタリック）原料原単位（ｋｇ/ｔ）≧０．２８６×フェロコークス原単位（ｋｇ/ｔ）・・・（ａ）
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】層内状態の概略図(フェロコークス＋主原料)。
【図２】層内状態の概略図(フェロコークス＋主原料+メタリック原料)。
【図３】層内状態の概略図(フェロコークス＋主原料+メタリック原料)。
【図４】下部通気抵抗測定範囲の説明図。
【図５】フェロコークス使用量とメタリック原料使用量の関係を示すグラフ。
【図６】炉内状況模式図。
【符号の説明】
【００２３】
１    高炉
２    熱保存帯
３    塊状帯
４    融着帯
５    滴下帯
６    レースウェイ
７    下部通気抵抗測定範囲
１１    フェロコークス
１２    メタリック原料
１３    主原料
ｒ    高炉半径方向
ｈ    層の高さ方向
【図１】
2008057005.tif 000004
【図２】
2008057005.tif 000005
【図３】
2008057005.tif 000006
【図４】
2008057005.tif 000007
【図５】
2008057005.tif 000008
【図６】
2008057005.tif 000009