(57)【要約】【課題】高炉炉頂から原料の鉄鉱石類を装入するに当たり、この鉄鉱石類に予備処理した廃木材を混合し、高炉操業を安定かつ高効率で行う高炉への原料装入方法を提供する。【解決手段】高炉炉頂から原料の鉄鉱石類およびコークスを互層となるように炉内に装入するに際し、前記鉄鉱石類に揮発分を５％以下となるように予備処理した廃木材を混合、好ましくは溶銑トン当たり８０ｋｇを上限として前記鉄鉱石類に混合して装入することを特徴とする高炉への原料装入方法。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉炉頂から原料の鉄鉱石類およびコークスを互層となるように炉内に装入するに際し、前記鉄鉱石類に揮発分を５％以下となるように予備処理した廃木材を混合して装入することを特徴とする高炉への原料装入方法。
【請求項２】
前記廃木材を溶銑トン当たり８０ｋｇを上限として前記鉄鉱石類に混合することを特徴とする請求項１記載の高炉への原料装入方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉への原料装入方法に関するもので、特に、高炉炉頂から原料の鉄鉱石類（鉄鉱石、焼結鉱の他、石灰石、珪石等の造滓材を含む）を装入するに当たり、この鉄鉱石類に予備処理した廃木材を混合し、高炉操業を安定かつ高効率で行うようにする高炉への原料装入方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高炉で使用されるコークスは、国内ではその殆どが室式コークス炉で製造されているが、この室式コークス炉は建設に莫大な設備費が必要となる。現存する室式コークス炉は稼働期間が３０年を超えるものが多く、設備寿命の点で稼働を停止せざるを得ないものが増加しつつある。また、コークスの使用量を最低限に抑えて、生産負荷を低減することによりコークス炉の寿命を延長することが指向されている。従って、今後の高炉操業の最大の課題としては、コークスの使用比率（コークス比）、特に塊コークスの使用比率を低減する技術の確立が求められている。
【０００３】
上述のコークス比を低減するための一つの方針として、羽口から吹き込む微粉炭の量を増大させる、所謂「高微紛炭比操業」の採用が考えられ、それによってコークス比の低減が可能であるも、一方では、この「高微紛炭比操業」を採用した時には、炉内に装入した鉄鉱石類とコークスとの炉内存在比（以下、Ｏ／Ｃ比という）が従来より大きくなって、鉄鉱石類の層がコークス層に比べて厚くなり、高炉上部（シャフト部）での通気性の悪化、および軟化融着帯（シャフト部の下部より下方に鉄鉱石類が軟化、或いは溶融して形成される帯状層）の肥大化による高炉下部での通気性の悪化などが引き起こされることが知られている。
【０００４】
コークス比を低減するためのもう一つの方策として、コークスを他の固体燃料に置き換えることが考えられる。この他の固体燃料を高炉で使用するには、コークスと同様に炉頂から直接装入することができれば最も簡便である。このための固体燃料としては廃プラスチックや廃木材が考えられる。本来エネルギーを保有している廃プラスチックや廃木材が高炉用原料として使用できればエネルギーや環境面からも好ましいものである。これに関しては様々な提案がなされている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、微粉砕した石炭に木材を０．２〜３０重量％配合し粘結材を添加して加圧成型した成型炭を乾留する活性コークスの製造方法が、また、特許文献２には、微粉砕した石炭に木材を５〜５０重量％配合し、加圧成型した成型炭を乾留する活性コークスの製造方法が提案されている。更に、特許文献３には、原料炭に廃木材等の有機系廃棄物を０．０５〜１質量％配合してコークス炉の炭化室に装入し、原料炭および有機系廃棄物を乾留、または有機系廃棄物を予め脱水・濾過後、有機系廃棄物のみをコークス炭化室に装入して熱分解させ、高炉用高強度コークスを製造する方法が提案されている。また、特許文献４には、竪型シャフト炉等に木材類等を投入してコークス・石炭等の固体燃料と混合させて装入する溶融炉法が提案されている。更に、特許文献５には、コークス製造に際し、石炭装入口の形状より小さい形状にした木材・パルプ等をコークス炉炭化室内容積１ｍ３  当たり５０〜１０００ｃｍ２  石炭に混合して乾留する高炉用コークスの製造方法が提案されている。また、特許文献５では、廃木材を平均粒度０．５〜１０ｍｍの粉砕粒度の大きさに粉砕し、粒状の廃プラスチックを１０／９０〜９０／１０の範囲の混合比で混合し、燃焼カロリー、比表面積によって表される燃焼性、通気を高め高炉に装入する方法が提案されている。
【０００６】
しかしながら、特許文献１〜４で提案された方法は何れも木材、廃木材を特定の割合で石炭等に混入してコークスを製造する方法に関するものである。また、特許文献５で提案されたような、高炉炉頂から上述の有機系廃棄物である廃プラスチックや廃木材を装入するにはかなりの問題がある。即ち、廃プラスチックを炉頂から装入すると、１００〜２００℃で軟化溶融するため、通気を阻害し安定した高炉操業が期待できなくなる。また、廃木材は軟化溶融しないものの、水分が１５％前後含まれているために他の原料の昇温に悪影響を及ぼし還元を阻害することになる。また、廃木材の揮発分は８０％程度含まれており、この殆どは４００℃から６００℃の間で揮発する。この揮発分のうち、常温になってもガス状であるものは１／３程度であり、残りは油分として液化するが、これが高炉排ガス処理系統で付着したり、湿式除塵機の集塵水に油として混入したりしてトラブルの原因となっている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平２−４８４０９号公報
【特許文献２】
特開平２−９７４１２号公報
【特許文献３】
特開２００１−２００２５９号公報
【特許文献４】
特開２００１−１５２２１５号公報
【特許文献５】
特開２００２−２０７７１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した事情に鑑み、高炉の通気性や排ガス処理系統に問題を起こすことなく、コークス比を減少させるための高炉原料として廃木材を使用する場合の高炉への原料装入方法を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、高炉炉頂から原料の鉄鉱石類およびコークスを互層となるように炉内に装入するに際し、前記鉄鉱石類に揮発分を５％以下となるように予備処理した廃木材を混合、好ましくは溶銑トン当たり８０ｋｇを上限として前記鉄鉱石類に混合して装入することを特徴とする高炉への原料装入方法、である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、高炉用装入原料としての廃木材の使用について鋭意検討し、廃木材の揮発分を５％以下となるように予備処理し、これを溶銑トン当たり８０ｋｇを上限として前記鉄鉱石類に混合して装入することで、高炉用装入原料として使用可能であることを知見した。
【００１１】
本発明においては、廃木材の揮発分を５％以下に予備処理することを特徴の一つとするものであるが、廃木材の揮発分を５％以下とするには、通常使用されている乾留炉で乾留することが好ましい。通常、乾留炉では残渣（揮発分が少なくなった炭素を主成分とする固体）を少なくして如何に目的とするガスもしくは液の収率を上げるかが大きな課題となる。本発明では、乾留炉の残渣を利用する技術であるため、乾留炉の効率を下げてまで残渣を減少させる必要はなくなる。揮発分を５％以下に処理した木材の水分は低く保たれ、高炉装入物として使用しても温度分布や他の原料の昇温に悪影響を与えることはない。また、揮発分を５％以下に処理した木材からは排ガス処理に悪影響を与える油分は殆ど発生することはない。
【００１２】
本発明では、上述のように処理された廃木材を高炉炉頂から装入する際に、鉄鉱石類に混合して装入することが好ましい。コークス層に廃木材を混合することも可能であるが、一般に廃木材は強度が低く、粉化し易いために通気障害を引き起こす可能性がある。また、鉄鉱石類に混合する際の廃木材のサイズは良好な装入分布および通気性を得るために１０〜２０ｍｍ程度が好ましい。そこで、鉱石層に混合して装入すると、予備処理で揮発分を低減された廃木材は優先的に鉄鉱石類と反応し消費される。即ち、鉄鉱石類の還元により生じた二酸化炭素や水蒸気が炭素と反応する下記反応は、コークスより乾留した廃木材の方が速いために廃木材粉は蓄積することなく消費される。
【００１３】
Ｃ＋ＣＯ２  →２ＣＯ
Ｃ＋Ｈ２  Ｏ→ＣＯ＋Ｈ２
この廃木材は、反応性が高いために鉄鉱石類層内で優先的にソリューションロス反応を起こし、鉄鉱石類層とは別の層を形成している本来のコークス層の劣化を抑制すると共に、所定量以下であれば高炉内の滴下帯に移動するまでには消滅し、高炉内反応に何ら悪影響を及ぼすことはない。上述した所定量とは高炉操業条件により若干異なるも、上限を溶銑トン当たり８０ｋｇ（８０ｋｇ／ｔ−ｐｉｇ  ）程度を考えてよく、この値は高炉内で生じるソリューションロス反応量の８０％程度に相当する。
【００１４】
【実施例】
先ず、表１に、従来の未処理廃木材と本発明による予備処理した廃木材の水分、灰分、揮発分、Ｃ含有量、発熱量を比較した例を示す。表１から分かるように、未処理廃木材は予備処理した廃木材に比較し、多量の水分および揮発分を含む反面、少量の灰分およびＣ含有量を含み、結果として発熱量も少ないことが分かる。
【００１５】
【表１】
2004263256.tif 000002
【００１６】
表１に記載した未処理の廃木材および予備処理した廃木材Ａ〜Ｃを用い実機高炉での使用試験を行った。試験に用いた高炉の内容積は３２７３ｍ３  、炉床径は１２ｍである。本試験では、予備処理した廃木材と原料鉱石とを別個の炉頂バンカーからそれぞれ切り出して高炉に装入した。その結果を表２に示す。
【００１７】
なお、表１に示された揮発分が４．８％の予備処理廃木材Ｂ（表２の本発明例１、比較例３，４で使用）、１．７％の予備処理廃木材Ｃ（表２の本発明例２および３で使用）および揮発分が６．２％の予備処理廃木材Ａ（表２の比較例２で使用）の３種類の予備処理廃木材はそれぞれ別個にシャフト炉式乾留炉で製造した。また、表２に示された廃木材の混合量（使用量）は、発明例１〜３、比較例２，３では予備処理廃木材５０〜１００ｋｇ／ｔ−ｐｉｇ  を鉱石と同じタイミングで切り出して鉱石層に混合した。また、比較例４ではコークス層に廃木材を混合した。表２から分かるように、比較例に比べて、本発明例では、いずれもコークス比は約２０〜３０％低下しつつ、出銑量を約１０％増加し、更に下記式で表される通気抵抗指数（Ｋ）を２．８以下に低下させることができる。
【００１８】
Ｋ＝（Ｐｂ２  −Ｐｔ２  ）／Ｖｂｏｓｈ１．７
ただし、Ｐｂ：送風絶対圧力（ｇ／ｃｍ２  ）、Ｐｔ：炉頂絶対圧力（ｇ／ｃｍ２  ）で、Ｖｂｏｓｈ：高炉ボッシュ部におけるガス量（Ｎｍ３  ／分）、である。また、発明例では、排ガス処理等の湿式集塵機の集塵水に油分混入は全く見られないことが分かる。
【００１９】
【表２】
2004263256.tif 000003
【００２０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により高炉操業を改善しつつ廃木材の使用が可能となりコークス比の低下を図ることが可能となる。