(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベル式装入装置によりコークスと鉱石を炉内に装入し、さらに専用シュートによりコークスを炉内に装入するベル式高炉操業方法において、
ベル式装入装置によりコークスを装入する際に、大ベルホッパーに積み付けられたコークスの下部領域にコークスと鉱石の混合物を配置するとともに、該混合物配置領域中のコークス質量を大ベルホッパー中の全コークスの９質量％以下として、炉内に装入することを特徴とする高炉操業方法。
【請求項２】
前記混合物配置領域中の鉱石の比率を８０質量％以下とすることを特徴とする請求項１に記載の高炉操業方法。
【請求項３】
ベル式装入装置により鉱石を装入する際に、大ベルホッパーに積み付けられた鉱石の下部領域に鉱石とコークスの混合物を配置するとともに、該混合物配置領域中の鉱石質量を大ベルホッパー中の全鉱石の９質量％以下として、炉内に装入することを特徴とする請求項１又は２に記載の高炉操業方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低還元材比操業に適したベル式高炉の操業方法に関し、詳しくは、高炉中心軸の近傍領域にコークスと鉱石の混合領域を形成することが可能な装入方法により鉱石とコークスを炉内へ装入する高炉操業方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉には、鉄源である鉱石と還元材であるコークス（以下、これらの鉱石とコークスを総称して「原料」と言う）が、炉頂に設けられた装入装置によって交互に積み重ねられ、層状に装入される。一方、炉下部に設けられた羽口から送風される加熱空気によって羽口前のコークスが燃焼消費され、前記原料が炉頂から徐々に炉内を降下しながら上昇するガスにより加熱され、鉱石は還元されながら軟化溶融して銑鉄となり、炉下部から排出される。実際の操業では、羽口から前記加熱空気とともに微粉炭を吹込むなど種々の操業形態が採用されるが、炉頂からの原料装入と羽口からの送風により、向流方式で連続的に鉱石を還元する操業を行うことが基本になっている。
【０００３】
高炉操業において、鉱石の還元反応を効率よく行い、かつ炉内を上昇するガスの通気抵抗を低位に抑制することは重要であり、これら高炉内の反応効率や通気抵抗を制御するために、高炉炉頂部における鉱石層厚やコークス層厚の制御、及びコークスや鉱石の粒径等の半径方向における分布制御、即ち装入物分布制御が行われる。
【０００４】
高炉の装入装置は、ベル式装入装置とベルレス式（旋回シュート式）装入装置に大別されるので、装入方法についても、それぞれの装置を使用したベル式装入方法とベルレス式装入方法とがある。後者の方が歴史は新しく、装入物分布制御の自由度は大きいが、一方前者には経験の蓄積があり、現在でも両方式が併用されている。さらに、例えばベル式装入装置を具備した高炉をベル式高炉、当該高炉による操業方法をベル式高炉操業方法などとも称する。
【０００５】
高炉内における鉱石の還元効率および融着帯の通気性を改善するには、鉱石とコークスを混合することが有効であることが知られており、高炉内で適切な混合状態を作り出すためのベル式装入装置による装入方法も開示されている。
【０００６】
例えば、特許文献１には、粒径１５ｍｍ以下のコークスを高炉装入前に予め鉱石に混合した混合鉱石類と塊コークスを層状に装入することにより、反応効率の向上と良好な通気性維持を狙ったコークス装入方法が開示されている。また、特許文献２には、大ベルホッパー内に積みつけられた鉱石の下部領域に粒径３５ｍｍ以下のコークスを２０重量％以下となるように混合し、これを大ベルホッパーから炉内に装入することにより、前記コークスを炉内周辺部へ偏析装入して鉱石層内に混合コークスを配置させる高炉用原料の装入方法が開示されている。
【０００７】
本発明者らは、ベルレス高炉において、還元材比の低減を図るため、反応効率と通気性を良好に維持する検討を種々実施してきた。例えば、非特許文献１に記載されているように鉱石装入時のコークス崩れを利用することにより、中心近傍にコークスと鉱石の混合層を形成させ、実高炉において、還元材比低減と通気抵抗指数の改善を達成している。
【０００８】
【特許文献１】特開昭５１−１３８５０１号公報
【特許文献２】特開平１１−２２９００８号公報
【非特許文献１】ＣＡＭＰ−ＩＳＩＪ  Ｖｏｌ．１９（２００６）−７０３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１、特許文献２に記載されるいずれの技術においても、鉱石層にコークスを混合させることにより、鉱石の還元効率および通気性の改善に有効な混合層を形成している。しかし、コークス単味層（コークスのみからなる層）は、依然として存在しており、反応効率向上の視点からは、不充分である。
【００１０】
また、非特許文献１に記載されている、高炉の中心近傍にコークスと鉱石の混合層を形成させることによる還元材比低減と通気抵抗指数についての改善の効果は、ベルレス高炉において、鉱石装入時のコークス崩れを利用することによるものであり、原料の装入速度（ｔｏｎ／ｓｅｃ）がベルレス式装入と比べて１０倍程度大きいベル式装入の場合の混合層の形成機構及びその効果については明らかではない。
【００１１】
本発明はこのような状況に鑑みなされたもので、ベル式高炉内で鉱石とコークスの混合層を適切に形成させ得る装入方法により鉱石とコークスを炉内へ装入して、鉱石の還元効率を向上させ、炉内の通気性を良好に維持することができる高炉操業方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、上記の課題を解決するために、ベル式高炉を想定した平板実機大装入試験装置を用いて、原料の装入試験を実施した。ベル平板実機大装入試験装置は、炉口半径３．８ｍ、奥行き０．７ｍの矩形型で、原料装入時における斜面形成過程を観察できるように、アクリル板で構成されている。大ベル半径は２．８５ｍである。試験実施の際は、操業中の高炉内装入物分布形成挙動を再現するため、装置内の堆積コークスに底部から送風機により空気を送風した。
【００１３】
図１は、試験結果の代表例を模式的に示す図である。図１において、コークス層と鉱石層間の実線は、鉱石装入前のコークス層表面を示している。このコークス層表面に、白抜き矢印で示すように鉱石を装入することによってコークス層の上に鉱石層が形成されるが、前掲の非特許文献１に示されるベルレス式高炉での挙動と同様に、コークス層と鉱石層間の破線で囲まれた範囲には、混合層（コークス層中に鉱石が混合する領域と鉱石層中にコークスが混合する領域）が存在しており、高炉の中心近傍に、混合層の厚さの大きい領域が観察された。しかし、前述のように、ベル式装入の場合、原料装入速度がベルレス式装入と比べて著しく大きいため、高炉の中心近傍では、混合層の厚さが大きくなり、当該部位でのコークス単味層が非常に薄いことが分かった。また、鉱石単味層（鉱石のみからなる層）が存在することも観察された。
【００１４】
したがって、この中心近傍のコークス単味層に鉱石を混合すれば、中心近傍領域のコークス層を混合層とすることができ、また、中心近傍の鉱石単味層にコークスを混合すれば、中心近傍領域に残った鉱石単味層も混合層とすることができると考えられる。即ち、コークス層及び鉱石層の上から下まで、言い換えれば、装入物表面から融着帯まで混合層とすることが可能となる。
【００１５】
本発明者らは、このような着想に基づき、混合層を活用した高炉内装入物の層構造の理想形として、図２に示すような層構造を想定した。
【００１６】
即ち、炉中心部（高炉の中心軸を含む炉中心近傍領域をいう）にはガス流確保のためのコークス単味層１を、中心部近傍から中間部にかけてコークスと鉱石の混合層２を配置し、炉中間部から周辺部にかけて、コークスと鉱石の層構造３を配置することにより、反応効率の向上と通気性の確保を狙う操業方法である。なお、融着層４はコークスと鉱石が軟化した領域であり、融着層の下部ではコークス層中を溶融した銑滓が滴下し、滞留しているが、図２ではその部分もコークス単味層１として表示した。
【００１７】
このような炉内状況を造り込むための手段を以下に説明する。なお、１回の装入は、専用シュートによる炉中心部への塊コークス装入（Ｃｃ）、大ベルホッパーからの鉱石装入（Ｏ）及びコークス装入（Ｃ）で構成されており、高炉操業ではこの装入が周期的に繰り返される。
【００１８】
まず、前回の装入において装入されたコークス層（Ｃ）に続いて、専用シュートを用いて中心部に塊コークスを装入する。ここで装入される塊コークスは、炉中心部にコークス単味層を形成するとともに、次に装入される鉱石が炉中心に向かって流れ込んできても、鉱石が炉中心にまで達するのを妨げるように作用する。
【００１９】
次に、同じく前回装入されたコークス層（Ｃ）の上に大ベルホッパーから鉱石を装入するのであるが、鉱石がコークス層（Ｃ）を崩して中心方向に流れ込む時に、中心近傍にコークスと鉱石の混合層が形成され、炉中間部から周辺部にかけて、鉱石単味層が形成される。
【００２０】
更に、コークスを装入するが、ここで、大ベルホッパーに積み付けられたコークスの下部領域に鉱石類を混合することにより、大ベルから最初に排出された混合層は、鉱石単味層の上を中心方向に流れ込み、比重差によって促進された斜面分級により中心近傍から中間部にかけて混合層が形成され、続いて排出されたコークスによって炉中間部から周辺部にかけて、コークス単味層が形成される。
【００２１】
本発明は、高炉内にこのような層構造が形成されるように原料装入を行うことを基本的な考え方として更に検討を重ねた結果なされたもので、その要旨は、下記の高炉操業方法にある。
【００２２】
すなわち、ベル式装入装置によりコークスと鉱石を炉内に装入し、さらに専用シュートによりコークスを炉内に装入するベル式高炉操業方法において、ベル式装入装置によりコークスを装入する際に、大ベルホッパーに積み付けられたコークスの下部領域にコークスと鉱石の混合物を配置するとともに、該混合物配置領域中のコークス質量を大ベルホッパー中の全コークスの９質量％以下として、炉内に装入することを特徴とする操業方法である。
【００２３】
なお、前記の数値限定を数式で表現すると、下記（１）式のようになる。
【００２４】
Ｗｃｍ／Ｗｃ≦０．０９    ・・・（１）
但し、Ｗｃ  ：コークスを装入する際に、大ベルホッパーに積み付けられたコー
クスの質量
Ｗｃｍ：前記積み付けられたコークスの一部であって、下部の混合物配置
領域に含まれるコークスの質量
この高炉操業方法においては、前記混合物配置領域中の鉱石の比率を８０質量％以下とすることが望ましい。
【００２５】
ここでの数値限定を数式で表すと、下記（２）式のようになる。
【００２６】
Ｗｏｍ／（Ｗｏｍ＋Ｗｃｍ）≦０．８０    ・・・（２）
但し、Ｗｏｍ：大ベルホッパーに積み付けられたコークスの下部の混合物配置領
域に含まれる鉱石の質量
また、本発明の高炉操業方法において、ベル式装入装置により鉱石を装入する際に、大ベルホッパーに積み付けられた鉱石の下部領域に鉱石とコークスの混合物を配置するとともに、該混合物配置領域中の鉱石質量を大ベルホッパー中の全鉱石の９質量％以下として、炉内に装入することとすれば、中心近傍に鉱石単味層を形成させることなく、混合層とすることができ、望ましい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の高炉操業方法によれば、ベル式高炉内で鉱石とコークスの混合層を適切に形成させ得る装入方法により鉱石とコークスを炉内へ装入して、炉中心部にはコークス単味層を配置し、中心部近傍から中間部にかけてコークスと鉱石の混合層を、更に炉中間部から周辺部にかけてコークスと鉱石の層構造を配置する炉内層構造とすることが可能であり、鉱石の還元効率を向上させ、炉内の通気性を良好に維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明の高炉操業方法は、前記のように、ベル式装入装置によりコークスを装入する際に、大ベルホッパーに積み付けられたコークスの下部領域にコークスと鉱石の混合物を配置するとともに、該混合物配置領域中のコークス質量を大ベルホッパー中の全コークスの９質量％以下として、炉内に装入することを特徴とする操業方法である。
【００２９】
本発明の高炉操業方法において、大ベルホッパーに積み付けられたコークスの下部領域にコークスと鉱石の混合物を配置するのは、高炉内の層構造を前記図２に示した理想的な状態とするためである。
【００３０】
前述したように、図２に示した高炉内の層構造は、専用シュートによる炉中心部への塊コークス装入（Ｃｃ）、大ベルホッパーからの鉱石装入（Ｏ）及びコークス装入（Ｃ）で構成される１回の装入を周期的に繰り返すことにより造り込むことができる。そのために、本発明の高炉操業方法では、ベル式装入装置によりコークスと鉱石を炉内に装入し、さらに専用シュートによりコークスを炉内に装入するに際し、ベル式装入装置によるコークス装入（Ｃ）で、大ベルホッパーに積み付けられたコークスの下部領域にコークスと鉱石の混合物を配置する装入方式を採用する。これにより、炉中心部近傍から中間部にかけてコークスと鉱石の混合層を形成させることができ、更に、炉中心部への塊コークス装入（Ｃｃ）及び大ベルホッパーからの鉱石装入（Ｏ）による層形成と相俟って、全体として図２に示した高炉内の層構造とすることができる。
【００３１】
このような装入方法を採ることにより、鉱石の反応効率（還元効率）を向上させ、炉内の通気性を良好に維持できる高炉操業方法の実施が可能となる。
【００３２】
さらに、本発明では、前記下部の混合物配置領域中のコークス質量を大ベルホッパー中の全コークスの９質量％以下と規定する。これは、以下に述べるように、図２に示した理想的な炉内層構造について、定量的な評価を行った結果に基づくものである。
【００３３】
まず、炉中心部のコークス単味層、即ち、コークスの柱の半径については、前述の平板実機大装入試験装置を用いて行った原料の装入試験結果から、鉱石が存在しないコークス単味層の無次元半径は約０．０５であった。
【００３４】
次に、高炉トータルシミュレーターを用いて、炉内圧力損失とＣＯガス利用率を算出し、それに基づき、炉中心部近傍から中間部にかけて形成されるコークスと鉱石の混合層の最適な領域について検討した。算出するに際しては、混合層の高温通気抵抗は、鉱石単味層の７５％に低減すると仮定した。
【００３５】
図３に、炉内圧力損失とＣＯガス利用率の算出結果を示す。「炉内圧力損失」とは、高炉羽口における送風圧力と炉頂におけるガス圧力との差であり、炉内の通気性の指標である。以下、「圧力損失」、又は単に「圧損」ともいう。また、「ＣＯガス利用率」とは、高炉炉頂におけるガス成分に関して、下記（３）式で算出される比率で、これにより鉱石の反応効率の良否を判断することができる。以下、「ガス利用率」ともいう。なお、図３において、横軸は、混合層の外周縁が存在する位置を無次元半径（ｒ／Ｒ；Ｒは炉内半径、ｒは混合層外周縁の存在位置）で示している。
【００３６】
ＣＯガス利用率＝｛ＣＯ2／（ＣＯ2＋ＣＯ）｝×１００    ・・・（３）
図３に示されるように、混合層領域を広げていくと、混合層の通気抵抗が低いため、混合層にガスが流れやすくなり、炉中心部近傍および中心部近傍から中間部にかけての混合層領域の融着帯位置が上昇して、逆Ｖ型が強くなる。その結果、高炉全体の通気抵抗が低下し、圧損が低減する。
【００３７】
ガス利用率については、混合層の反応効率が高いために、混合層領域が小さい段階では、混合層領域を広げていくとガス利用率が向上する。一方、混合層外周縁が無次元半径０．４の近傍に達すると、通常の装入物分布では「Ｏ（鉱石）／Ｃ（コークス）」が高く（つまり、還元材比が低く）、「ガス／固体」の比率が小さいので、ガス利用率の高い領域において「ガス／固体」比率が上昇してガスが流れやすくなりガス利用率が低下するために、逆に炉全体のガス利用率は低下する。結果として混合層外周縁が、無次元半径０．３強のところにコークスと鉱石の混合層の最適な領域が存在する。
【００３８】
混合層がこの最適領域にあるときの混合層の面積は、炉口断面積の約９％である。この面積比率に相当するコークスの比率、即ち、大ベルホッパーに積み付けられたコークスの下部領域に配置するコークスと鉱石の混合物中のコークスの質量は、コークス層の厚みが半径方向でほぼ均一であると仮定すると、大ベルホッパーに積み付けられたコークス総質量に対して９質量％となる。したがって、本発明の高炉操業方法では、前記混合物中のコークスの質量（即ち、混合物配置領域中のコークス質量）を、大ベルホッパーに積み付けられたコークス総質量に対して、９質量％以下と規定する。「９質量％以下」としたのは、図３に示されるように、９質量％に満たなくても反応効率及び通気性の改善が期待できるからである。
【００３９】
前記混合物配置領域中のコークス質量の下限は特に定めない。コークスと鉱石の混合層が僅かであっても形成されれば、反応効率及び通気性の改善が期待できるからであるが、明確な改善効果を期待するという意味で、前記コークス質量の下限を２質量％とするのが望ましい。
【００４０】
以上説明したように、本発明の高炉操業方法では、ベル式装入装置によりコークスを装入する際に、１チャージの原料装入において、大ベルホッパーに積み付けられたコークスの下部領域にコークスと鉱石の混合物を配置するとともに、この混合物配置領域中のコークス質量を、大ベルホッパー中の全コークスの９質量以下とする原料装入を織り込むことにより、炉中心部にコークス単味層を設け、中心部近傍から中間部にかけてコークスと鉱石の混合層を形成させ、炉中間部から周辺部にかけてコークスと鉱石の層構造を形成させる。その結果、鉱石の反応効率を向上させ、炉内の通気性を良好に維持した高炉操業を行うことができる。
【００４１】
本発明の高炉操業方法においては、前述のように、混合物配置領域中のコークス質量を大ベルホッパー中の全コークスの９質量％以下とすることに加え、混合物配置領域中の鉱石の比率を８０質量％以下となるように原料装入を行う実施の形態を採ることができる。これは、以下に述べる荷重軟化試験により検討した結果に基づくものである。
【００４２】
図４は、原料の荷重軟化試験条件及び試験結果を示す図で、（ａ）は混合層のないベースの試験条件、（ｂ）は混合層を有する場合の試験条件の説明図であり、（ｃ）は試験結果で、混合層中の鉱石の混合率と圧力損失ピーク値の関係を示す図である。
【００４３】
試験方法としては、半径が７０ｍｍで、底部に送気孔が設けられたるつぼ内に、粒径が１５〜２０ｍｍの原料を装填し、底部から高温のＣＯ／ＣＯ2／Ｎ2混合ガスを送通して原料を加熱し、昇温過程における圧力損失を測定する方法を用いた。なお、高炉内条件を再現するため、昇温に伴い、ＣＯ／ＣＯ2／Ｎ2混合ガスの成分を変更し、上から９８ｋＰａの荷重をかけた。
【００４４】
混合層のないベース条件での試験（図４（ａ）参照）では、原料の層厚は、下部のコークス層を１００ｍｍ、上部の焼結鉱層（即ち、鉱石層）を１５０ｍｍとした。混合層を有する場合の試験（図４（ｂ）参照）では、コークス層の上部３０ｍｍに焼結鉱を混合しそれに見合う量の上部の焼結鉱層を減少させて、コークス層と鉱石層の間に混合層を設け、３層構造とした。焼結鉱（即ち、鉱石）の混合率は、０、４０、６０、８０又は９０質量％とした。低混合率では、鉱石層厚みの減少幅が小さく融着層厚みの変化が小さいため圧力損失ピーク値が殆ど変化しないので、低混合率側の刻みを粗くした。
【００４５】
試験結果は、図４（ｃ）に示したとおりで、鉱石混合率の増加に伴い圧力損失ピーク値（ベース条件での圧力損失ピーク値に対する比で表示）は低減するが、鉱石混合率が８０質量％を超えると、混合層が岩盤状の融着層を形成して純粋な鉱石層と同様な挙動を示すため、圧力損失ピーク値は急激に増加する。したがって、鉱石混合率は、８０質量％以下とするのが望ましい。
【００４６】
この荷重軟化試験結果に示されるように、本発明の高炉操業方法において、混合物配置領域中の鉱石の比率を８０質量％以下とすれば、炉内の良好な通気性を安定して維持することができる。なお、前記鉱石比率の下限は特に定めないが、良好な通気性を安定して確保するという観点から、鉱石比率を４０質量％とすることが望ましい。
【００４７】
さらに、本発明の高炉操業方法において、ベル式装入装置により鉱石を装入する際に、大ベルホッパーに積み付けられた鉱石の下部領域に鉱石とコークスの混合物を配置するとともに、この混合物配置領域中の鉱石質量を、大ベルホッパー中の全鉱石の９質量％以下として、炉内に装入する実施形態を採用すれば、後述する実施例に示すように、混合層の形成を促進することができるので、反応効率の向上効果を更に高めるとともに、良好な通気性を維持することができる。
【実施例】
【００４８】
本発明の効果を確認するため、前述の高炉トータルシミュレーターを用い、ベル式装入装置によりコークスを装入する際に鉱石を混合した混合物により形成される混合層領域の比率（炉口断面積に対する混合層の存在領域の面積比率）を変化させ、更に鉱石混合率を変化させて、ＣＯガス利用率と炉内圧力損失を算出した。混合層領域の比率は４、９又は１６％とし、コークスへの鉱石混合比率は２０、４０、６０、８０又は９０質量％とした。
【００４９】
図５にＣＯガス利用率の算出結果を、図６に炉内圧力損失の算出結果を示す。ＣＯガス利用率は、高ければ高いほどよいが、５１．３０％以上であれば、ベース値（混合層領域なしとした場合の算出結果）５１．２４％（図５中に太破線で表示）に対して明確な改善効果があるとみて、良好と評価した。また、炉内圧力損失は低いほどよく、８４．０ｋＰａ以下であれば、良好と評価した。
【００５０】
図５から明らかなように、混合層領域比率が９％以下であれば、ＣＯガス利用率について明確な改善効果が認められる。混合層領域比率が９％以下ということは、前述のように、大ベルホッパーに積み付けられたコークスの下部の混合物配置領域中のコークス質量を大ベルホッパー中の全コークスの９質量％以下とする本発明の規定（但し、コークス層の厚みが半径方向でほぼ均一であると仮定）に対応するので、この規定を満たすことにより、鉱石の反応効率が向上することが確認できた。
【００５１】
また、図６に示されるように、大ベルホッパーに積み付けられたコークスの下部領域（混合物配置領域）中の鉱石混合率が８０質量％以下であれば、圧力損失を前記８４．０ｋＰａ以下の良好な範囲内に維持することができる。したがって、前記混合物配置領域中の鉱石混合率が８０質量％以下という望ましい範囲内にあれば、良好な通気性を安定して維持することができる。
【００５２】
更に、ベル式装入装置によりコークスを装入するに際し、大ベルホッパーに積み付けられたコークスの下部領域（混合物配置領域）に鉱石を６０質量％混合して装入する条件に加えて、大ベルホッパーに積み付けられた鉱石の下部領域に鉱石とコークスの混合物を配置して装入する本発明の実施形態について、高炉トータルシミュレーターを用いて、ＣＯガス利用率と炉内圧力損失を算出した。ここでは、大ベルホッパーに積み付けられたコークスの下部領域に鉱石を混合して装入する場合、及び大ベルホッパーに積み付けられた鉱石の下部領域にコークスを混合して装入する場合のいずれについても、混合層領域比率を、４、９又は１６％とし、鉱石の下部領域に混合するコークスの混合率は５０質量％とした。
【００５３】
図７にＣＯガス利用率の算出結果を、図８に炉内圧力損失の算出結果を示す。
【００５４】
図７に示されるように、混合層領域比率が９％以下であれば、大ベルホッパーに積み付けられたコークスの下部領域（混合物配置領域）に鉱石を６０質量％混合して装入する場合（図７の破線）、及び、更に、大ベルホッパーに積み付けられた鉱石の下部領域にコークスを５０質量％混合して装入する場合（図７の実線）のいずれにおいてもＣＯガス利用率について明確な改善効果が認められる。しかも、前者に比べて、後者（更に、鉱石の下部領域にコークスを混合して装入する場合）の方が、鉱石と炉内上昇ガスとの接触効率が改善されて、ＣＯガス利用率が向上する。
【００５５】
しかしながら、混合層領域比率が９％を超えると、コークスの下部領域（混合物配置領域）に鉱石を混合する場合と同様に、ＣＯガス利用率は低下する。なお、混合層領域比率が９％ということは、コークスの下部領域（混合物配置領域）に鉱石を混合する場合について図３を参照して説明したように、大ベルホッパーに積み付けられた鉱石の下部の混合物配置領域中の鉱石質量を大ベルホッパー中の全鉱石の９質量％にすること（但し、鉱石層の厚みが半径方向でほぼ均一であると仮定）に対応する。
【００５６】
したがって、大ベルホッパーに積み付けられた鉱石の下部の混合物配置領域にコークスを混合して装入する場合、鉱石の下部領域（混合物配置領域）中の鉱石質量を大ベルホッパー中の全鉱石の９質量％以下にすることが望ましい。
【００５７】
また、図８に示されるように、大ベルホッパーに積み付けられたコークスの下部領域に鉱石を６０質量％混合して装入する場合（図８の破線）、及び、更に、大ベルホッパーに積み付けられた鉱石の下部領域にコークスを５０質量％混合して装入する場合（図８の実線）のいずれにおいても、圧力損失を低下させることができる。
【００５８】
以上述べたように、大ベルホッパーに積み付けられたコークスの下部領域（混合物配置領域）中のコークス質量を本発明で規定するように、大ベルホッパー中の全コークスの９質量％以下とすれば、ＣＯガス利用率の向上と良好な通気性の確保を両立させ得ることがわかる。更に、前記混合物配置領域中の鉱石混合比率を望ましい範囲内（８０質量％以下）とすれば、良好な通気性を安定して維持することができる。
【００５９】
また、上記の装入方法を採った上で、更に、大ベルホッパーに積み付けられた鉱石の下部領域にコークスを混合して装入することにより、炉内反応効率を一層向上させ得ると共に、良好な通気性を確保することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の高炉操業方法は、ベル式装入装置によりコークスを装入する際に、大ベルホッパーに積み付けられたコークスの下部領域にコークスと鉱石の混合物を配置するとともに、該混合物配置領域中のコークス質量を大ベルホッパー中の全コークスの９質量％以下として、炉内に装入する操業方法であり、鉱石とコークスの適切な混合層を形成させて、鉱石の還元効率を向上させ、炉内の通気性を良好に維持することができる。
【００６１】
したがって、本発明の高炉操業方法は、ベル式高炉の操業方法として有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】ベル平板実機大装入試験装置を用いて行った原料の装入試験結果の代表例を模式的に示す図である。
【図２】高炉内装入原料の理想的な層構造を模式的に示す図である。
【図３】高炉内の混合層領域が圧損とＣＯガス利用率に及ぼす影響を高炉シミュレーターにより求めた結果を示す図である。
【図４】原料の荷重軟化試験条件及び試験結果を示す図で、（ａ）は混合層のないベースの試験条件、（ｂ）は混合層を有する場合の試験条件の説明図であり、（ｃ）は混合層中の鉱石の混合率と圧力損失ピーク値の関係を示す図である。
【図５】ベル式装入装置によりコークスを装入する際に形成される混合層領域比率と鉱石混合率がＣＯガス利用率に及ぼす影響を高炉シミュレーターにより求めた結果を示す図である。
【図６】ベル式装入装置によりコークスを装入する際に形成される混合層領域比率と鉱石混合率が炉内圧力損失に及ぼす影響を高炉シミュレーターにより求めた結果を示す図である。
【図７】ベル式装入装置により鉱石を装入する際に形成される混合層領域比率とコークス混合率がＣＯガス利用率に及ぼす影響を高炉シミュレーターにより求めた結果を示す図である。
【図８】ベル式装入装置により鉱石を装入する際に形成される混合層領域比率とコークス混合率が炉内圧力損失に及ぼす影響を高炉シミュレーターにより求めた結果を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
１：コークス単味層
２：コークスと鉱石の混合層
３：コークスと鉱石の層構造
４：融着層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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