高炉增大焦炭混合比例装料技术的实际应用

在全球暖化及原料价格高涨的情况下，在今后高炉操作中进一步推进低还原剂比、低焦比操作，增加低品位原料的使用比例来提高原料选择自由度是一项重要的技术课题。

众所周知，在烧结矿或铁矿石原料中混合焦炭进行高炉装料的焦炭混合装料是实现这些课题的技术之一。它虽然是提高软融带的透气性、提高还原性的技术，但是在实际高炉中它的混合量只有5%左右。这是由于作为原料的焦炭相互间有粒径差，使得块状带的透气性恶化，还由于混合层的分离造成半径方向上的O/C控制变得困难，从而不能得到所期待的装入物目标分布，且产生分离的混合焦炭流入堆积物中心部，由气化反应劣化后蓄积于炉芯，使炉下部的透气性、通液性变差。增大焦炭混合量时，需混合通常的块焦，因此焦炭和原料的粒径比变大，混合层的分离非常显著。

JFE钢铁公司在对焦炭混合层的特性进行调查的同时，开发出了均匀的装入方法，并在东日本厂（千叶厂）6号高炉建立了在矿石原料中增大混合焦炭比例的方法，实现了在低处理矿比条件下的高利用系数。

试验采用的装料模型是JFE公司东日本厂（千叶地区）6号高炉的1/178装料模型。6号高炉是在炉顶装有三平行料斗的无料钟式高炉。装料模型为再现实际原料布料时的行为，安装了由贮料槽、给料调节仓、无料钟装料装置组成的装料装置，且在装料试验中从炉体下部的气体吹入口送入了200Nm3/h的空气。调查了装料速度、混合焦炭与原料的粒径比对倾斜角达30°的炉顶堆积面混合层分离行为的影响。

焦炭与原料的混合方法，采取了经模型试验使从垂直溜槽布料时的焦炭混合比例随时间的变化一定的方式，即从炉顶料斗同时布料（从各自的炉顶料斗分别排出原料、焦炭，在旋转溜槽上进行混合）。旋转溜槽的倾动角分别采用30°、40°、48°、54.5°，单环布料。

采用激光料位计测定了布料后的炉顶堆积形状。且在炉顶堆积面上向半径方向插入圆管进行试样取样，求出各半径位置上焦炭混合比例的分布。对所采取的试样中的原料、焦炭则用碘化钠饱和水溶液进行比重分离，进行粒度分析。

当进行旋转溜槽倾动角54.5°单环布料时，炉顶堆积面上焦炭混合比例的半径方向上的分布，显示出从主流落下位置向炉中心，或向炉壁方向上距离越远焦炭的混合比例越高。

采用前项装入物分布模型，分析了可实现均匀焦炭混合比例的增大焦炭混合比例装料方法。将焦炭和矿石各自分为两批，第一组矿石中混合块焦，第二组矿石中混入小块焦。块焦采用炉顶料斗同时排出方式，小块焦采用贮矿槽同时排出方式与矿石混合。焦炭混合量两批分别为3.75%，总计为7.5%。

根据装入物分布模型设定了半径方向上可以得到均匀混合分布的装料方式，并进行装料试验验证了其效果。装料试验后让低黏性树脂流过堆积表面并使其渗透，固化后进行切割观察了堆积截面的情况。焦炭台基上第二组矿石中小块焦都均匀分布，而第一组中混合的块焦炭在以往的方式下分离后流向中心，但在新方式下均匀存在于矿石中。