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公開番号2025104439
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-10
出願番号2023222248
出願日2023-12-28
発明の名称鉄鉱石原料の装入領域の決定方法及び高炉の操業方法
出願人日本製鉄株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類C21B 5/00 20060101AFI20250703BHJP(鉄冶金)
要約【課題】操業に用いる鉄鉱石原料の被還元性を向上させ、高炉の還元材比をより低減させること。
【解決手段】本発明は、鉄鉱石原料とコークスを炉内に装入する際の鉄鉱石原料の装入領域の決定方法に関するものであり、鉄鉱石原料がマグネタイトまで還元されるときのマグネタイトまでの還元温度としての2つの異なる温度T_low及びT_high(ここで、T_high>T_lowとする。)と、鉄鉱石原料中のマグネタイトが金属鉄まで還元される際の還元速度に起因する、前記マグネタイトが所定の還元率となるまでに要する時間と、の関係を予め求めておき、かかる関係を用いて鉄鉱石原料の炉内での装入領域を決定する。
【選択図】図2

特許請求の範囲【請求項１】
鉄鉱石原料とコークスを炉内に装入する際の前記鉄鉱石原料の装入領域の決定方法であって、
前記鉄鉱石原料がマグネタイトまで還元されるときの前記マグネタイトまでの還元温度としての２つの異なる温度Ｔ
ｌｏｗ
及びＴ
ｈｉｇｈ
（ここで、Ｔ
ｈｉｇｈ
＞Ｔ
ｌｏｗ
とする。）と、前記鉄鉱石原料中の前記マグネタイトが金属鉄まで還元される際の還元速度に起因する、前記マグネタイトが所定の還元率となるまでに要する時間と、の関係を予め求めておき、
前記関係を用いて前記鉄鉱石原料の炉内での装入領域を決定する、鉄鉱石原料の装入領域の決定方法。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記温度Ｔ
ｌｏｗ
及びＴ
ｈｉｇｈ
は、下記式（１）～（３）を満たす、請求項１に記載の鉄鉱石原料の装入領域の決定方法。
４００≦Ｔ
ｌｏｗ
＜７００・・・（１）
７００≦Ｔ
ｈｉｇｈ
≦９００・・・（２）
Ｔ
ｈｉｇｈ
－Ｔ
ｌｏｗ
≧１００・・・（３）
ここで、前記Ｔ
ｌｏｗ
及びＴ
ｈｉｇｈ
の単位は、それぞれ℃である。
【請求項３】
前記関係に基づいて下記式（４）により還元温度影響指数ＲＴＩを算出し、当該還元温度影響指数ＲＴＩを用いて前記鉄鉱石原料の炉内での装入領域を決定する、請求項２に記載の鉄鉱石原料の装入領域の決定方法。
ＲＴＩ＝（Ｔ
ｌｏｗ
におけるマグネタイト基準還元率５０％到達時間）／（Ｔ
ｈｉｇｈ
におけるマグネタイト基準還元率５０％到達時間）・・・（４）
【請求項４】
前記鉄鉱石原料を、前記還元温度影響指数の大きいものから順に、炉中心部から炉壁部に向けて配置する、請求項３に記載の鉄鉱石原料の装入領域の決定方法。
【請求項５】
前記鉄鉱石原料は、性質の異なる複数種の鉄鉱石原料から構成された混合原料であり、
当該混合原料を炉内に装入する場合、前記混合原料のうち最も質量割合が大きい鉄鉱石原料の前記還元温度影響指数を用いて前記混合原料の炉内での装入領域を決定する、請求項３に記載の鉄鉱石原料の装入領域の決定方法。
【請求項６】
前記鉄鉱石原料は、性質の異なる複数種の鉄鉱石原料から構成された混合原料であり、
当該混合原料を炉内に装入する場合、前記混合原料のうち最も質量割合が大きい鉄鉱石原料の前記還元温度影響指数を用いて前記混合原料の炉内での装入領域を決定する、請求項４に記載の鉄鉱石原料の装入領域の決定方法。
【請求項７】
前記鉄鉱石原料は、ペレット、焼結鉱、又は、塊鉱石である、請求項１に記載の鉄鉱石原料の装入領域の決定方法。
【請求項８】
鉄鉱石原料とコークスを炉内に装入する高炉の操業方法において、
請求項１～７の何れか１項に記載の鉄鉱石原料の装入領域の決定方法により、前記鉄鉱石原料の炉内での装入領域を決定する、高炉の操業方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄鉱石原料とコークスを炉内に装入する際の鉄鉱石原料の装入領域の決定方法と、高炉の操業方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、製銑工程において、低還元材比操業によるＣＯ
２
排出量の削減と溶銑コストの低減が求められている。特に高炉法では、還元反応や熱供給といった重要な要素を炭材が担っていることから、炭材の使用量削減や利用効率改善によるＣＯ
２
排出量削減への寄与は非常に大きく、様々な取り組みが指向されている。例えばペレット等のような鉄鉱石原料の被還元性を向上させることは、高炉の還元材比の低減に有効である。
【０００３】
例えば鉄鉱石原料の一種であるペレットは、自溶性ペレットと酸性ペレットとに分類される。前者はペレット中のＣａＯ（質量％）とＳｉＯ
２
（質量％）の比（ＣａＯ／ＳｉＯ
２
）が０．５超として定義され、後者はＣａＯ／ＳｉＯ
２
が０．５以下として定義される。
【０００４】
特許文献１には、これらペレットのうち、製造がより容易である酸性ペレットを有効活用するため、酸性ペレットの被還元性を改善することを目的とした高炉への原料装入方法が開示されている。具体的には、１チャージ分の高炉装入原料の１０質量％以上を酸性ペレットとし、１チャージ分のコークスの６０～７５質量％を混合層として、残り２５～４０質量％を単独で装入する、高炉への原料装入方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第６０４１０７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、酸性ペレットを有効活用する方法が開示されているが、一方で自溶性ペレットは、強度が高いために還元粉化が生じにくいという特徴を有している。そこで、自溶性ペレットと酸性ペレットのそれぞれの特徴を活かした有効活用が検討されている。
【０００７】
しかしながら、現状、ペレットの性状による装入方法の検討は酸性や自溶性の分類に関するものが多く、これら酸性や自溶性の分類以外の原料性状に基づくペレットの装入方法は提案されていない。特に低還元材比操業下においてペレットの被還元性向上を指向する場合、高炉内の温度分布が変化することを考慮する必要があるが、このような温度分布を考慮してペレットを装入することは提案されていない。
【０００８】
加えて、近年、資源劣質化により、高炉で使用する装入物の多種多様化が求められている。かかる環境下でＣＯ
２
排出量の削減を達成するためには、ペレットや焼結鉱等といった各種の鉄鉱石原料について、その有効活用による反応性向上が求められている。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、操業に用いる鉄鉱石原料の被還元性を向上させ、高炉の還元材比をより低減させることが可能な鉄鉱石原料の装入領域の決定方法と、かかる装入領域の決定方法を用いた高炉の操業方法と、を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、上記課題を解決するため、複数種のペレット、焼結鉱、塊鉱石等を鉄鉱石原料として用いて還元試験を実施し、鉄鉱石原料の還元挙動に及ぼす還元温度の影響を調べた。そして、マグネタイトまでの予備還元温度を低下させると、マグネタイト以降の本還元の還元速度が向上するという結果が得られた。より詳細には、以下で詳述するような予備還元温度Ｔ
ｈｉｇｈ
では、どの鉄鉱石原料においても、本還元の還元速度が向上した。一方で、予備還元温度をＴ
ｈｉｇｈ
よりも低いＴ
ｌｏｗ
まで低下させた場合には、一部の鉄鉱石原料では上述と同様に本還元の還元速度が向上したが、これとは逆に、本還元の還元速度が低下する鉄鉱石原料も存在した。なお、本還元実験の詳細については、還元温度Ｔ
ｌｏｗ
とＴ
ｈｉｇｈ
の好適な範囲も含め、後述の実施形態において説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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