JP4762855B2 - Blast furnace charging raw material manufacturing method - Google Patents
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Description
鉄鉱石、特に、塊状の鉄鉱石の強度及び被還元性を向上させる高炉装入原料の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a raw material charged with a blast furnace that improves the strength and reducibility of iron ore, particularly massive iron ore.
塊状の鉄鉱石は、高炉装入原料として、10〜20mass%使用されることが多く、結晶水を含む塊状の鉄鉱石も使用されている。このとき、塊状の鉄鉱石は、高炉内での通気を良好に保つために、10mm以上30mm以下の粒径に篩い分けられて使用される。 The massive iron ore is often used in an amount of 10 to 20 mass% as a blast furnace charging raw material, and the massive iron ore containing crystal water is also used. At this time, the massive iron ore is used after being sieved to a particle size of 10 mm or more and 30 mm or less in order to maintain good ventilation in the blast furnace.
粉状の鉄鉱石は、焼結鉱又はペレットとして塊成化されて、高炉装入原料として、80〜90mass%使用されることが多い。なかでも、焼結鉱は、高炉装入原料として70〜80mass%使用されることが多い。 In many cases, powdered iron ore is agglomerated as sintered ore or pellets and used as a blast furnace charging raw material in an amount of 80 to 90 mass%. Among these, sintered ore is often used in an amount of 70 to 80 mass% as a blast furnace charging raw material.
焼結鉱の品質改善方法として、ヤードに貯留した焼結鉱に、60℃に加熱したタールを散布して、焼結鉱の気孔にタールを充填して、焼結鉱の還元粉化性と被還元性を改善する方法が特許文献1に記載されている。
As a method of improving the quality of sintered ore, tar heated at 60 ° C. is sprayed on the sintered ore stored in the yard, and the pores of the sintered ore are filled with tar.
塊状の鉄鉱石に含まれる結晶水は、200℃程度から分解を始めて、鉄鉱石中から除去される。鉄鉱石に含まれる結晶水が分解して除去されるとき、鉄鉱石内部に亀裂が発生し、気孔量が多くなり、強度が低下する。したがって、結晶水を含有する塊状の鉄鉱石が高炉に装入されて昇温され、鉄鉱石に含まれる結晶水が分解して除去されると、高炉内で、鉄鉱石の強度が低下する。 Crystallized water contained in the massive iron ore begins to decompose at about 200 ° C. and is removed from the iron ore. When the crystal water contained in the iron ore is decomposed and removed, cracks occur in the iron ore, the amount of pores increases, and the strength decreases. Therefore, when the massive iron ore containing crystal water is charged into the blast furnace and heated, and the crystal water contained in the iron ore is decomposed and removed, the strength of the iron ore decreases in the blast furnace.
その結果、鉄鉱石が高炉内で粉化し、高炉内のガスの通気性が阻害され、高炉操業が阻害される。 As a result, iron ore is pulverized in the blast furnace, gas permeability in the blast furnace is inhibited, and blast furnace operation is inhibited.
特に、結晶水を4mass%以上含有する塊状の鉄鉱石、例えば、豪州産の褐鉄鉱石は、結晶水が分解して除去された後の強度が大きく低下するので、結晶水を4mass%以上含有する塊状の鉄鉱石の使用量を増やすと、高炉操業を阻害することになる。ここで、結晶水の分析は、カールフィッシャー法(JIS M8211)によるものである。 In particular, massive iron ores containing 4 mass% or more of crystal water, for example, limonite ore from Australia, contain 4 mass% or more of crystal water because the strength after crystal water is decomposed and removed is greatly reduced. Increasing the amount of massive iron ore will hinder blast furnace operation. Here, the analysis of crystal water is based on the Karl Fischer method (JIS M8211).
特許文献1に記載されている焼結鉱の還元粉化性と被還元性を改善する方法を、結晶水を含有する塊状の鉄鉱石に適用し、60℃に加熱したタールを、結晶水を含有する塊状の鉄鉱石に散布しても、200℃よりも低温なので、塊状の鉄鉱石に含まれる結晶水は、ほとんど熱分解せず、除去されない。
The method of improving the reduced powdering property and reducibility of sintered ore described in
塊状の鉄鉱石に含まれる結晶水が熱分解を始める200℃以上にタールを加熱すると、タールの一部がガス化し、残留する液状タールの粘性が大きくなる。このような液状タールは、鉄鉱石中の結晶水が熱分解して除去されて生成する亀裂には浸透し難く、鉄鉱石の強度向上には効果が小さいことが判明した。 When the tar is heated to 200 ° C. or higher at which the crystal water contained in the massive iron ore starts to thermally decompose, part of the tar is gasified and the viscosity of the remaining liquid tar increases. It has been found that such a liquid tar hardly penetrates into cracks formed by thermally decomposing and removing water of crystallization in the iron ore and has little effect on improving the strength of the iron ore.
したがって、特許文献1に記載されている焼結鉱の還元粉化性と被還元性を改善する方法は、結晶水を含有する塊状の鉄鉱石の高炉内での強度低下を抑制する手段とならない。
Therefore, the method for improving the reduced powdering property and reducibility of the sintered ore described in
さらに、タールは、工業用原料として使用する高価な製品であり、タールに換えて、より安価なものを使用することが、経済的に望ましい。 Furthermore, tar is an expensive product used as an industrial raw material, and it is economically desirable to use a cheaper product instead of tar.
本発明は、上記課題に鑑み、結晶水を含有する鉄鉱石の高炉装入時の強度を向上させ得る高炉装入原料の製造方法を提供することを目的とする。また、タールのような高価な材料を使用せずに、比較的安価な材料を使用して、結晶水を含有する鉄鉱石の高炉装入時の強度を向上させ得る高炉装入原料の製造方法を提供することを目的とする。また、さらに、高炉装入時の被還元性を向上させ得る高炉装入原料の製造方法を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the manufacturing method of the blast furnace charging raw material which can improve the intensity | strength at the time of blast furnace charging of the iron ore containing crystal water in view of the said subject. Moreover, the manufacturing method of the raw material of a blast furnace charge which can improve the intensity | strength at the time of blast furnace charge of the iron ore containing crystal water using a comparatively cheap material, without using expensive materials like tar The purpose is to provide. Furthermore, it aims at providing the manufacturing method of the blast furnace charging raw material which can improve the reducibility at the time of blast furnace charging.
前記目的を達成する本発明の要旨は、次のとおりである。 The gist of the present invention for achieving the above object is as follows.
(1)羽口から加熱ガスを供給したシャフト炉に、結晶水を含む鉄鉱石とプラスチックを炉頂から装入し、前記加熱ガスの顕熱により、前記鉄鉱石中の結晶水を熱分解して除去し、気孔を生じさせるとともに、前記プラスチックを溶融及び熱分解ガス化させて、前記鉄鉱石の気孔中に、前記溶融プラスチック及び熱分解ガスが凝縮して生成した液状の熱分解生成物を浸透させ、さらに、前記鉄鉱石の気孔中に浸透したプラスチック及び熱分解生成物を炭化させ、その後、前記シャフト炉内で冷却することを特徴とする高炉装入原料の製造方法。 (1) An iron ore containing crystal water and plastic are charged from the top of the shaft furnace supplied with heated gas from the tuyere, and the crystal water in the iron ore is pyrolyzed by sensible heat of the heated gas. In addition to generating pores, the plastic is melted and pyrolyzed and gasified, and the liquid pyrolyzed product generated by condensation of the molten plastic and pyrolyzed gas is formed in the pores of the iron ore. A method for producing a blast furnace charging raw material, which comprises infiltrating and carbonizing a plastic and a thermal decomposition product which have penetrated into the pores of the iron ore, and then cooling in the shaft furnace.
(2)前記鉄鉱石が、10mm以上30mm以下の粒径の塊状の鉄鉱石であることを特徴とする(1)記載の高炉装入原料の製造方法。 (2) The method for producing a blast furnace charging raw material according to (1), wherein the iron ore is a massive iron ore having a particle diameter of 10 mm to 30 mm.
(3)前記結晶水を含む鉄鉱石中の結晶水の割合が、4mass%以上であることを特徴とする(1)又は(2)記載の高炉装入原料の製造方法。 (3) The method for producing a blast furnace charging raw material according to (1) or (2), wherein a ratio of crystallization water in the iron ore containing the crystallization water is 4 mass% or more.
(4)前記プラスチックとして、ポリエチレン、ポリプロピレン、若しくは、ポリスチレン、又は、これらを含む混合物を用いることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載の高炉装入原料の製造方法。 (4) The method for producing a blast furnace charging raw material according to any one of (1) to (3), wherein polyethylene, polypropylene, polystyrene, or a mixture containing these is used as the plastic.
(5)前記シャフト炉の炉頂から排ガスを排出し、該排ガス温度を200〜500℃にすることを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載の高炉装入原料の製造方法。 (5) Exhaust gas is discharged from the top of the shaft furnace, and the exhaust gas temperature is set to 200 to 500 ° C. The method for producing a blast furnace charging raw material according to any one of (1) to (4) .
(6)前記シャフト炉に供給する加熱ガスの温度を700〜1100℃にすることを特徴とする(1)〜(5)のいずれかに記載の高炉装入原料の製造方法。 (6) The method for producing a blast furnace charging raw material according to any one of (1) to (5), wherein the temperature of the heated gas supplied to the shaft furnace is set to 700 to 1100 ° C.
本発明の塊状の鉄鉱石の強度及び被還元性を向上させる高炉装入原料の製造方法によれば、結晶水を含む塊状の鉄鉱石の強度と被還元性を向上させることが、経済的に可能となり、高炉操業の安定化に資することができる。 According to the method for producing a blast furnace charging raw material for improving the strength and reducibility of the massive iron ore of the present invention, it is economically possible to improve the strength and reducibility of the massive iron ore containing crystal water. It becomes possible and contributes to stabilization of blast furnace operation.
本発明の鉄鉱石の強度及び被還元性を向上させる高炉装入原料の製造方法は、鉄鉱石中の気孔に、プラスチックを浸透させることによって、鉄鉱石の強度を向上させることを特徴とする。さらに、鉄鉱石中の気孔に浸透したプラスチックを、気孔内で炭化させることにより、高炉内で該鉄鉱石が還元されるときの還元速度を大きくすることを特徴とする。 The manufacturing method of the raw material charged with a blast furnace for improving the strength and reducibility of the iron ore according to the present invention is characterized in that the strength of the iron ore is improved by infiltrating plastic into pores in the iron ore. Furthermore, the reduction rate when the iron ore is reduced in the blast furnace is increased by carbonizing the plastic that has penetrated into the pores in the iron ore in the pores.
ここで、本発明で言うところの鉄鉱石とは、ペレットや焼結鉱とせずに使用する鉄鉱石のことである。また、塊状の鉄鉱石とは、篩い分けにより10〜30mmの粒径に揃えられて、高炉に装入される鉄鉱石のことである。 Here, the iron ore as referred to in the present invention is an iron ore used without using pellets or sintered ore. In addition, the massive iron ore is iron ore that is adjusted to a particle size of 10 to 30 mm by sieving and charged into a blast furnace.
鉄鉱石中の結晶水の加熱分解は、200℃程度から始まり、300℃付近で活発になる。一方、プラスチックの溶融温度は、その種類に依存するが、150℃程度である。さらにプラスチックを加熱すると、プラスチックのガス化は、400℃程度から始まり、600℃付近で活発になる。 Thermal decomposition of crystal water in iron ore starts at around 200 ° C and becomes active around 300 ° C. On the other hand, the melting temperature of plastic is about 150 ° C., although it depends on the type. When the plastic is further heated, the gasification of the plastic starts from about 400 ° C. and becomes active around 600 ° C.
したがって、結晶水を含む鉄鉱石とプラスチックを、鉄鉱石中の結晶水が熱分解を始める200℃からプラスチックのガス化がまだ活発化しない500℃までの範囲で保持すると、鉄鉱石中の結晶水が、熱分解して除去されるとともに、プラスチックが溶融状態で共存する。 Therefore, if the iron ore and plastic containing crystal water are held in the range from 200 ° C. at which the crystal water in the iron ore starts thermal decomposition to 500 ° C. at which plastic gasification is not yet activated, the crystal water in the iron ore is retained. Are removed by thermal decomposition, and the plastic coexists in a molten state.
その結果、結晶水が熱分解して除去されることによって、鉄鉱石中に形成される亀裂や気孔に、溶融プラスチックを浸透させることが可能となる。 As a result, the crystallized water is thermally decomposed and removed, so that the molten plastic can penetrate into cracks and pores formed in the iron ore.
ここで、結晶水の割合の増加により、鉄鉱石の粉化が起こり易くなることを、図3に示す。図3は、結晶水含有率と、焼結鉱の還元粉化試験法によりRDI(Reduction Degradation Index)として指数化する方法に準拠して求めた粉率との関係を示す図である。焼結鉱の還元粉化試験法の昇温と還元の温度条件は、次のようである。 Here, it is shown in FIG. 3 that the iron ore is more likely to be pulverized by increasing the proportion of crystal water. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the water content of crystallization and the powder rate determined based on a method of indexing as an RDI (Reduction Degradation Index) by a reduction powdering test method for sintered ore. The temperature rise and reduction temperature conditions in the reduced pulverization test method for sintered ore are as follows.
N2ガス雰囲気下で45分間で550℃に昇温し、550℃に達した後、30分間保持し、その後、直ちに、還元ガス(CO=30vol%、N2=70vol%)に切り替えて30分間保持し、その後、直ちに、N2ガスに切り替えて冷却する。 The temperature was raised to 550 ° C. in 45 minutes in an N 2 gas atmosphere, reached 550 ° C., held for 30 minutes, and then immediately switched to reducing gas (CO = 30 vol%, N 2 = 70 vol%) to 30 Hold for a minute, then immediately switch to N 2 gas and cool.
今回の強度試験方法では、温度を、550℃から300℃に変更した。試料は、15〜20mmの大きさのもの500gとし、他の条件はすべて等しくして行い、3mm以下の粉率で評価した。 In this strength test method, the temperature was changed from 550 ° C. to 300 ° C. The sample was 500 g having a size of 15 to 20 mm, all other conditions were made equal, and evaluation was made with a powder rate of 3 mm or less.
図3からわかるように、特に、結晶水を4mass%以上含む鉄鉱石は、高炉内での結晶水の熱分解で生じる強度低下による粉化が特に大きいので、結晶水を4mass%以上含む鉄鉱石に、前記の加熱処理を施すことによって、高炉内での鉄鉱石の粉化を抑制し、粉化によって生じる高炉操業の異常を回避する効果が特に大きい。 As can be seen from FIG. 3, iron ore containing 4 mass% or more of crystal water is particularly pulverized due to the decrease in strength caused by thermal decomposition of crystal water in the blast furnace. Moreover, the effect of suppressing the pulverization of iron ore in the blast furnace and avoiding abnormalities in the blast furnace operation caused by the pulverization is particularly great by performing the heat treatment.
非特許文献1によれば、褐鉄鉱Limoniteの化学式はFe2O3・nH2O(n=0.5〜4.0)であり、このとき、結晶水の割合は5〜31mass%となるので、鉄鉱石中の結晶水の上限は、理論上31mass%と考えられる。
According to
プラスチックとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、又は、これらを含む混合物を用いることが可能で、使用済みの廃プラスチックも、これに含まれる。使用済みの廃プラスチックを使用することは経済的であり、かつ、資源リサイクルを効率的に行うことが可能となる。 As the plastic, polyethylene, polypropylene, polystyrene, or a mixture containing these can be used, and used waste plastic is also included. It is economical to use the used waste plastic, and resource recycling can be performed efficiently.
また、プラスチックとして、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、又は、これらを含む混合物を加熱して、熱分解により発生したガスが冷却されて凝縮した液体状の生成物は、200℃での溶融状態の粘性がきわめて低く、鉄鉱石内の微細な気孔にもよく浸透する。 Further, as a plastic, a liquid product obtained by heating polyethylene, polypropylene, polystyrene, or a mixture containing these and cooling and condensing the gas generated by thermal decomposition has a viscosity in a molten state at 200 ° C. It is extremely low and penetrates fine pores in iron ore.
鉄鉱石内に生成する気孔が微細であるときには、このような熱分解により発生したガスが冷却されて凝縮した液体状の生成物の存在が有効である。この熱分解によりガスを発生するときの温度は、ガス化が活発に起こる600℃を中心にして、500℃から、プラスチックの炭化があまり活発に生じない700℃までの間にある。 When the pores generated in the iron ore are fine, the presence of a liquid product in which the gas generated by such thermal decomposition is cooled and condensed is effective. The temperature at which gas is generated by this thermal decomposition is between 500 ° C. and 700 ° C. at which plastic carbonization does not occur so actively, centering on 600 ° C. at which gasification occurs actively.
鉄鉱石の気孔に浸透したプラスチックは、700℃程度から炭化し始める。気孔内に炭化物が存在すると、高炉内で1000℃以上に加熱されたとき、気孔内の炭化物が還元剤として機能し、鉄鉱石中の酸化鉄の還元速度が大きくなる。したがって、700℃から1000℃までの加熱は、気孔内に炭化物を生成させることによる鉄鉱石の被還元性改善効果が大きい。 Plastic that has penetrated the pores of iron ore begins to carbonize at around 700 ° C. When carbides exist in the pores, when heated to 1000 ° C. or higher in the blast furnace, the carbides in the pores function as a reducing agent, and the reduction rate of iron oxide in the iron ore increases. Therefore, heating from 700 ° C. to 1000 ° C. has a great effect of improving the reducibility of iron ore by generating carbide in the pores.
さらに、1000℃から1100℃まで加熱すると、気孔内の炭化物の一部により、鉄鉱石内の酸化鉄の一部が還元されて金属鉄が生成するので、高炉の生産効率の向上効果が期待できる。また、残存する炭化物による鉄鉱石中の酸化鉄の還元速度が大きくなる効果も、同様に期待できる。しかし、1100℃以上になると、鉄鉱石の酸化鉄ないし脈石の一部が溶融して、気孔を閉塞し被還元性が低下する。 Further, when heated from 1000 ° C. to 1100 ° C., part of the iron oxide in the iron ore is reduced by a part of the carbides in the pores to produce metallic iron, so that an effect of improving the production efficiency of the blast furnace can be expected. . In addition, the effect of increasing the reduction rate of iron oxide in iron ore due to the remaining carbide can be similarly expected. However, if it becomes 1100 degreeC or more, iron oxide or a part of gangue of an iron ore will melt | dissolve, a pore will be obstruct | occluded and reducibility will fall.
したがって、プラスチックが浸透した鉄鉱石を加熱する温度は、700℃から1100℃であることが望ましい。また、炭化処理後の鉱石は、大気中で再酸化発熱しない温度、300℃を超えない温度まで常温の高炉ガス等の還元性ガスで冷却してから、シャフト炉などの炭化処理炉から排出することが望ましい。 Therefore, the temperature for heating the iron ore infiltrated with the plastic is desirably 700 ° C. to 1100 ° C. The ore after carbonization is cooled with a reducing gas such as blast furnace gas at room temperature to a temperature that does not generate reoxidation heat in the atmosphere and does not exceed 300 ° C, and then discharged from a carbonization furnace such as a shaft furnace. It is desirable.
上記の、(A)結晶水を含む鉄鉱石とプラスチックを200〜500℃に加熱して、鉄鉱石中の結晶水を熱分解して除去するとともに、プラスチックを溶融させて、鉄鉱石中の気孔に溶融状態のプラスチックを浸透させるプロセスと、(B)プラスチックを、500〜700℃で熱分解してガス化するプロセスと、(C)プラスチックの熱分解生成物を、鉄鉱石中の気孔に、溶融状態で浸透させるプロセスと、(D)さらに、気孔中にプラスチックが浸透した鉄鉱石を、700〜1100℃に加熱して、気孔中プラスチックを炭化させるプロセスとを実行するための方法として、シャフト炉を使用し、炉内の高さ方向の温度分布を制御する方法を用いることによって、一つのシャフト炉内に上記(A)〜(D)の全てのプロセスを組み入れて実現することが可能である。 (A) The iron ore containing plastic water and the plastic are heated to 200 to 500 ° C. to thermally decompose and remove the crystal water in the iron ore, and the plastic is melted to form pores in the iron ore. And (B) a process of pyrolyzing and gasifying the plastic at 500 to 700 ° C., and (C) a pyrolysis product of the plastic into pores in the iron ore. As a method for performing the process of infiltrating in a molten state, and (D) further heating the iron ore in which the plastic has penetrated into the pores to 700 to 1100 ° C. to carbonize the plastic in the pores, By using a furnace and controlling the temperature distribution in the height direction in the furnace, all the processes (A) to (D) described above are incorporated in one shaft furnace. It is possible to present.
図1に基づき説明する。先ずは、鉄鉱石及びプラスチック3をシャフト炉11の炉頂に装入する。
This will be described with reference to FIG. First, iron ore and
シャフト炉11の高さ方向の中間部分に設置した羽口12から、高炉ガス(BFG)、コークス炉ガス(COG)、又は、当該シャフト炉の炉頂から回収されるプラスチックのガス化ガスを予熱かつ部分燃焼させた温度1000℃の還元性の加熱ガス1を吹込み、このガスで、シャフト炉内の鉄鉱石4及びプラスチック5を加熱する。
Preheated blast furnace gas (BFG), coke oven gas (COG), or plastic gasified gas recovered from the top of the
加熱ガス1は、シャフト炉11の内部を上昇しながら、鉄鉱石及びプラスチックと熱交換し、温度が低下して、シャフト炉11の上部から、排ガス2として系外に排出される。
The
シャフト炉11に装入された鉄鉱石4及びプラスチック5は、シャフト炉11の内部を降下するとともに、シャフト炉11の内部を上昇する加熱ガスにより加熱されて、結晶水が熱分解し除去された鉄鉱石6及び溶融状態のプラスチック7になる。ここで、結晶水が熱分解し除去された鉄鉱石6中の気孔に、溶融したプラスチック7が浸透する。
The
また、ここでは、シャフト炉11のさらに下方の高温部では、溶融状態のプラスチックが熱分解して生成したガス中の高沸点成分が凝縮して、液体となって共存している。この凝縮した液体状の熱分解生成物も、結晶水が熱分解し除去された鉄鉱石6中の気孔に浸透する。
Here, in the high temperature part below the
プラスチックが浸透した鉄鉱石と、鉄鉱石の気孔に浸透しきれずに残留した過剰の溶融プラスチックは、シャフト炉11の内部を降下して、さらに加熱される。鉄鉱石粒子と、粒子の間に存在する過剰の溶融プラスチックは、鉄鉱石の気孔中に浸透したプラスチックよりも、シャフト炉11の内部を上昇する加熱ガスとの接触効率がよいので、まず、初めに、熱分解してガス化する。
The iron ore in which the plastic has permeated and the excess molten plastic remaining without completely penetrating into the pores of the iron ore descends inside the
さらに、シャフト炉11の内部を、プラスチックが浸透した鉄鉱石と、なお過剰の溶融プラスチックが降下すると、温度1000℃の加熱ガス1が吹込まれている高温領域で、鉄鉱石中のプラスチックと、なお残存する溶融プラスチックが炭化して、鉄鉱石粒子内部又は鉄鉱石粒子表面に、炭化物として付着する。
Furthermore, when the iron ore infiltrated with the plastic and the excessive molten plastic fall down inside the
炭化物が付着した高温の鉄鉱石は、シャフト炉11の内部をさらに降下する途中で、冷却入りガス9として用いる常温の高炉ガスにより冷却されて、シャフト炉11の下部から、炭化処理後鉄鉱石8として排出される。冷却入りガス9は、炭化処理後の鉄鉱石と熱交換し、温度が上昇して、冷却出ガス10として、系外に排出される。
The high-temperature iron ore to which the carbide has adhered is cooled by the normal temperature blast furnace gas used as the cooling
加熱ガス1と冷却入りガス9の圧力を調整することにより、冷却入りガス9の一部は、加熱ガス1とともにシャフト炉11内を上昇するが、大部分は冷却出ガス10として系外に排出される。
By adjusting the pressures of the
このときのシャフト炉11内部のガス温度分布測定結果の1例を、図2に示す。シャフト炉11内部で、加熱ガス1が吹込まれる羽口から羽口の1m上までの領域では、1000℃から700℃で、鉄鉱石中のプラスチックと残存する溶融プラスチックを炭化するのに適した温度となっている。
An example of the gas temperature distribution measurement result inside the
羽口の1m上から羽口の2m上までの領域では、700℃から500℃で、溶融プラスチックが熱分解ガス化するのに適した温度となっている。 In the region from 1 m above the tuyere to 2 m above the tuyere, the temperature is 700 ° C. to 500 ° C., which is suitable for the pyrolysis and gasification of the molten plastic.
羽口の2m上から装入物表面までの領域では、500℃から300℃で、鉄鉱石中の結晶水が熱分解して除去され、プラスチックが溶融するとともに、プラスチックが熱分解して生成したガス中の高沸点成分が凝縮して液体となり、これらの溶融状態のプラスチックが鉄鉱石中の気孔に浸透するのに適した温度となっている。 In the region from 2 m above the tuyere to the charge surface, the water of crystallization in the iron ore is removed by thermal decomposition at 500 ° C to 300 ° C, and the plastic melts and is generated by thermal decomposition. The high-boiling components in the gas are condensed into a liquid, and the temperature is suitable for these molten plastics to penetrate into the pores in the iron ore.
本発明の鉄鉱石の強度又は被還元性を向上させる高炉装入原料の製造方法の実施例を、以下に示す。鉄鉱石は、結晶水を8mass%含有した10〜30mm粒径の塊状の鉄鉱石を使用した。結晶水の分析はカールフィッシャー法(JIS M8211)による。 Examples of the method for producing a blast furnace charging raw material for improving the strength or reducibility of the iron ore of the present invention are shown below. As the iron ore, a massive iron ore having a particle diameter of 10 to 30 mm containing 8 mass% of crystal water was used. The analysis of crystal water is based on the Karl Fischer method (JIS M8211).
プラスチックは、ポリエチレン29mass%、ポリプロピレン24mass%、及び、ポリスチレン28%を含む廃プラスチックを使用した。残りの成分は、ポリ塩化ビニル等のその他のプラスチック類と夾雑物である。 The plastic used was a waste plastic containing 29 mass% polyethylene, 24 mass% polypropylene, and 28% polystyrene. The remaining components are other plastics such as polyvinyl chloride and impurities.
製造方法を、図1に基づいて説明する。前記鉄鉱石を500t/d、前記廃プラスチックを500t/dで、シャフト炉11の炉頂から装入した。シャフト炉11の炉頂から排出される排ガス2には、プラスチック由来のタールが含まれているので、この排ガス2を酸素で部分燃焼させて、1100℃で改質した。
A manufacturing method is demonstrated based on FIG. The iron ore was charged at 500 t / d and the waste plastic was charged at 500 t / d from the top of the
改質したガスを精製して、常温のプロセスガスを得た。このプロセスガスは、発熱量が2,190kcal/Nm3で、このプロセスガスの一部を、加熱ガス1の原料ガスとした。
The reformed gas was purified to obtain a normal temperature process gas. This process gas has a calorific value of 2,190 kcal / Nm 3 , and a part of this process gas is used as a raw material gas for the
この原料ガス33,100Nm3/hを酸素で部分燃焼させ、1050℃で、H2が30vol%、H2Oが15vol%、COが38vol%、CO2が10vol%、N2が7vol%で、33,600Nm3/hの加熱ガス1を製造し、この加熱ガス1を、シャフト炉11の中間部に設置した羽口12から吹込んだ。
This raw material gas 33,100 Nm 3 / h is partially burned with oxygen, and at 1050 ° C., H 2 is 30 vol%, H 2 O is 15 vol%, CO is 38 vol%, CO 2 is 10 vol%, and N 2 is 7 vol%. , 33,600 Nm 3 / h of
加熱ガスの原料に使用しなかった常温のプロセスガスの一部を、冷却入りガス9としてシャフト炉11の下部から炉内に装入して、シャフト炉内で炭化処理された鉱石を冷却し、シャフト炉11の底部から、炭化処理後鉄鉱石8を排出した。
A part of room temperature process gas that was not used as a raw material for the heating gas was charged into the furnace as a cooling
本方法により製造した炭化処理後鉄鉱石の強度を調査した。鉄鉱石の強度を評価する試験方法は、焼結鉱の還元粉化試験法によりRDI(Reduction Degradation Index)として指数化する方法に準拠した。焼結鉱の還元粉化試験法と異なる条件を、以下に述べる。 The strength of iron ore after carbonization produced by this method was investigated. The test method for evaluating the strength of the iron ore was based on the method of indexing as RDI (Reduction Degradation Index) by the reduced powdering test method of sintered ore. The conditions that are different from those of the reduced pulverization test method for sintered ore are described below.
焼結鉱の還元粉化試験法の昇温と還元の温度条件は次のようである。N2ガス雰囲気下で45分間で550℃に昇温し、550℃に達した後、30分間保持し、その後、直ちに、還元ガス(CO=30vol%、N2=70vol%)に切り替えて、30分間保持し、その後、直ちに、N2ガスに切り替えて常温まで冷却する。 The temperature rise and reduction temperature conditions of the reduced pulverization test method for sintered ore are as follows. The temperature was raised to 550 ° C. in 45 minutes in an N 2 gas atmosphere, reached 550 ° C., held for 30 minutes, and then immediately switched to reducing gas (CO = 30 vol%, N 2 = 70 vol%) Hold for 30 minutes, then immediately switch to N 2 gas and cool to room temperature.
今回の強度試験方法では、温度を550℃から300℃に変更した。試料は、15〜20mmの大きさのもの500gとし、他の条件はすべて等しくして行い、3mm以下の粉率で評価した。その結果、実施例では、粉率は30mass%であった。 In this strength test method, the temperature was changed from 550 ° C. to 300 ° C. The sample was 500 g having a size of 15 to 20 mm, all other conditions were made equal, and evaluation was made with a powder rate of 3 mm or less. As a result, in the Example, the powder rate was 30 mass%.
対して、参考例として焼結鉱、及び、比較例として、結晶水を8mass%含有した塊状の鉄鉱石、及び、結晶水を8mass%含有した塊状の鉄鉱石から本実施例によって製造した炭化処理後鉄鉱石を、前記強度試験方法で評価した。その結果、粉率は、焼結鉱では15mass%、結晶水を8mass%含有した塊状の鉄鉱石では70mass%であった。 On the other hand, as a reference example, as a reference example, as a comparative example, a carbonization treatment produced in this example from a massive iron ore containing 8 mass% of crystal water and a massive iron ore containing 8 mass% of crystal water. The post iron ore was evaluated by the strength test method. As a result, the powder rate was 15 mass% for the sintered ore and 70 mass% for the massive iron ore containing 8 mass% of crystal water.
すなわち、本発明によれば、結晶水を有する鉄鉱石であっても、強度を大きく向上することが可能で、焼結鉱の強度レベルに近づけることができることがわかった。 That is, according to the present invention, it was found that even an iron ore having crystal water can greatly improve the strength and can approach the strength level of the sintered ore.
また、本方法により製造した炭化処理後鉄鉱石の被還元性を調査した。鉄鉱石の被還元性を評価する試験方法は、鉄鉱石類の還元試験法(JIS M 8713)に準拠した。鉄鉱石類の還元試験法と異なる条件を、以下に述べる。 Moreover, the reducibility of the iron ore after carbonization produced by this method was investigated. The test method for evaluating the reducibility of iron ore was based on the iron ore reduction test method (JIS M 8713). The conditions different from the iron ore reduction test method are described below.
鉄鉱石類の還元試験法の昇温と還元の温度条件は次のようである。N2ガス雰囲気下で900℃に昇温し、900℃に達した後、30分間保持し、その後、直ちに、還元ガス(CO=30vol%、N2=70vol%)に切り替えて180分間保持し、その後、直ちに、N2ガスに切り替えて冷却する。今回の被還元性を評価する試験方法では、温度を900℃から1050℃に変更した。他の条件はすべて等しくして行った。 The temperature rise and reduction temperature conditions of the iron ore reduction test method are as follows. The temperature was raised to 900 ° C. in an N 2 gas atmosphere, and after reaching 900 ° C., held for 30 minutes, and then immediately switched to reducing gas (CO = 30 vol%, N 2 = 70 vol%) and held for 180 minutes. Then, immediately switch to N 2 gas and cool. In this test method for evaluating reducibility, the temperature was changed from 900 ° C. to 1050 ° C. All other conditions were made equal.
温度が1050℃の条件では、参考例の焼結鉱の還元率は75%、比較例の結晶水を8mass%含有した塊状の鉄鉱石の還元率は55%であったのに対し、結晶水を8mass%含有した塊状の鉄鉱石から本実施例によって製造した炭化処理後鉄鉱石の還元率は75%で、焼結鉱と同等であり、比較例の結晶水を8mass%含有した塊状の鉄鉱石よりも被還元性が優れていた。 Under the condition of a temperature of 1050 ° C., the reduction rate of the sintered ore of the reference example was 75%, and the reduction rate of the massive iron ore containing 8 mass% of the crystallization water of the comparative example was 55%, whereas the crystallization water The reduction rate of the carbonized iron ore produced from the massive iron ore containing 8 mass% of this example is 75%, which is equivalent to the sintered ore, and the massive iron ore containing 8 mass% of crystal water of the comparative example It was more reducible than stone.
また、結晶水を8mass%含有した塊状の鉄鉱石を鉄鉱石原料の10%装入し、焼結鉱とペレットを鉄鉱石原料の90%装入して操業している高炉の出銑比は、2.10であったのに対し、実施例で製造した高炉装入原料を用いた場合、すなわち、結晶水を8mass%含有した塊状の鉄鉱石を鉄鉱石原料の5%装入し、実施例のプラスチック浸透鉄鉱石を鉄鉱石原料の5%装入し、焼結鉱とペレットを鉄鉱石原料の90%装入して操業した高炉の出銑比は、2.21に上昇し、高炉の生産性を向上させることが可能であった。 In addition, the ratio of the blast furnace that operates with 10% of iron ore raw material charged with massive iron ore containing 8% by mass of crystal water, and 90% of iron ore raw material charged with sintered ore and pellets is 2.10, when using the blast furnace charging raw material manufactured in the example, that is, the bulk iron ore containing 8 mass% of crystal water was charged 5% of the iron ore raw material The blast furnace output ratio increased to 2.21 when the plastic infiltrated iron ore was charged with 5% of the iron ore raw material and the sintered ore and pellets were charged with 90% of the iron ore raw material. It was possible to improve productivity.
1 加熱ガス
2 排ガス
3 鉄鉱石及びプラスチック
4 鉄鉱石
5 プラスチック
6 鉄鉱石(結晶水熱分解後)
7 プラスチック(溶融状態)
8 炭化処理後鉄鉱石
9 冷却入りガス
10 冷却出ガス
11 シャフト炉
12 羽口
1
7 Plastic (molten state)
8 Iron ore after
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