JP6796354B2 - Coke pretreatment method - Google Patents
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Description
本発明は、高炉に装入するコークスの前処理方法に関するものである。 The present invention relates to a method for pretreating coke charged into a blast furnace.
高炉では炉温上昇のための燃料かつ装入原料である酸化鉄の還元材としてコークスを使用している。
溶銑コストの削減、ＣＯ2排出量削減にはコークスの使用量を低減させることが必要であるが、コークスの使用量を低減させる方法として、高炉内での還元効率を向上させることが有効である。
そして、高炉内の還元効率を向上させるには、コークスの反応性を向上させるか酸化鉄源の還元性を向上させることが考えられる。
In the blast furnace, coke is used as a reducing agent for iron oxide, which is a fuel for raising the furnace temperature and a raw material for charging.
It is necessary to reduce the amount of coke used in order to reduce the cost of hot metal and CO 2 emissions, but it is effective to improve the reduction efficiency in the blast furnace as a method of reducing the amount of coke used. ..
Then, in order to improve the reducing efficiency in the blast furnace, it is conceivable to improve the reactivity of coke or the reducing property of the iron oxide source.
ここで、コークスの反応性を向上させるには触媒の利用が知られており、触媒により反応を活性化する方法としては、触媒をコークスに内包するまたは触媒をコークスの外周に付着する方法がある（例えば、特許文献１，２参照）。 Here, the use of a catalyst is known to improve the reactivity of coke, and as a method of activating the reaction by a catalyst, there is a method of encapsulating the catalyst in coke or a method of adhering the catalyst to the outer periphery of coke. (See, for example, Patent Documents 1 and 2).
コークスの触媒としてはアルカリ金属化合物やアルカリ土類金属化合物、遷移金属化合物等が有効であることは過去からよく知られており、銑鉄を生産する設備である高炉においては遷移金属の中でも特に鉄の利用が適切と考えられる。 It has been well known from the past that alkali metal compounds, alkaline earth metal compounds, transition metal compounds, etc. are effective as catalysts for coke, and among transition metals, iron is particularly effective in blast furnaces, which are facilities for producing pig iron. Use is considered appropriate.
特許文献１の発明では、コークスに触媒として粉状鉄鉱石又は粉状回収物を付着又は添加する。
特許文献２の発明では、まず、触媒を溶解又は分散させた水溶液に接着機能を有する物質を添加する。そして、その液体をコークスに接触させることで、触媒をコークスに付着させる。
In the invention of Patent Document 1, powdered iron ore or powdered recovered product is attached or added to coke as a catalyst.
In the invention of Patent Document 2, first, a substance having an adhesive function is added to an aqueous solution in which a catalyst is dissolved or dispersed. Then, the catalyst is attached to the coke by bringing the liquid into contact with the coke.
これらの方法によると、コークスの反応性が向上するので高炉内の還元効率が向上し、これに伴い溶銑の生産コストやＣＯ2排出量が低減する。 According to these methods, the reactivity of coke is improved, so that the reduction efficiency in the blast furnace is improved, and the production cost of hot metal and CO 2 emissions are reduced accordingly.
しかしながら特許文献１の発明は、バインダーを使用していないので、粉状鉄鉱石等のコークスへの付着率が低い。すなわち、コークスの反応性について改善の余地がある。
特許文献２の発明では、触媒の付着率が向上しコークスの反応性もよい。
However, since the invention of Patent Document 1 does not use a binder, the adhesion rate of powdered iron ore or the like to coke is low. That is, there is room for improvement in the reactivity of coke.
In the invention of Patent Document 2, the adhesion rate of the catalyst is improved and the reactivity of coke is also good.
一方、本出願人は創意工夫を重ねることにより特許文献２以外の方法によってもコークスの反応性を向上させることを見出し、本発明を完成するに至った。 On the other hand, the applicant has found that the reactivity of coke can be improved by a method other than Patent Document 2 by repeating ingenuity, and has completed the present invention.
本発明の目的とするところは、コークスの反応性を向上させるコークスの前処理方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a coke pretreatment method for improving coke reactivity.
上記の目的を達成するために、本発明の請求項１に記載のコークスの前処理方法は、高炉に装入するコークスの前処理方法であって、粒径が１０〜３５ｍｍの小中塊コークスに液体の有機系のバインダーを散布する散布工程（１００）と、前記バインダーで濡れたコークスをミルスケールと混合し、前記コークスのまわりに前記ミルスケールを付着させる第一混合工程（２００）と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the coke pretreatment method according to claim 1 of the present invention is a coke pretreatment method to be charged into a blast furnace, and is a small and medium coke with a particle size of 10 to 35 mm. A spraying step (100) of spraying a liquid organic binder to the blast furnace, and a first mixing step (200) of mixing coke wet with the binder with a mill scale and adhering the mill scale around the coke. It is characterized by having.
また、請求項２に記載のコークスの前処理方法は、前記第一混合工程（２００）の次工程として、前記ミルスケールが付着したコークスを焼結鉱と混合する第二混合工程（３００）をさらに備えることを特徴とする。 Further, the pretreatment method of coke of claim 2, the next step of the first mixing step (200), a second mixing step of mixing the coke the mill scale is attached and sinter the (300) It is characterized by further preparation.
ここで、上記括弧内の記号は、図面および後述する発明を実施するための形態に掲載された対応要素または対応事項を示す。 Here, the symbols in parentheses indicate the corresponding elements or corresponding items described in the drawings and the mode for carrying out the invention described later.
本発明のコークスの前処理方法によれば、コークスに液体の有機系のバインダーを散布するので、コークスとの濡れ性がよい有機系のバインダーがコークス全体に浸透する。
そして、バインダーで濡れたコークスをミルスケールと混合するので、コークスのまわりにミルスケールがよく付着する。
すなわち、コークス、バインダー、及びミルスケールを同時に投入して混合するとミルスケール単体で造粒してしまい、コークスの反応性が向上しないが、本発明のように先にコークスをバインダーで濡らせておくことで、コークスのまわりにミルスケールが付着しコークスの反応性が向上する。
その結果、高炉内での還元効率が向上するので、溶銑の生産コストやＣＯ2排出量が低減する。
According to the coke pretreatment method of the present invention , since the liquid organic binder is sprayed on the coke, the organic binder having good wettability with the coke permeates the entire coke.
Then, since the coke wet with the binder is mixed with the mill scale, the mill scale adheres well around the coke.
That is, if coke, binder, and mill scale are added at the same time and mixed, the mill scale alone will be granulated and the reactivity of coke will not improve, but the coke should be wetted with the binder first as in the present invention. Then, mill scale adheres around the coke and the reactivity of the coke is improved.
As a result, the reduction efficiency in the blast furnace is improved, so that the production cost of hot metal and CO 2 emissions are reduced.
また、コークスは、粒径が１０〜３５ｍｍの小中塊コークスであるので、コークスの表面積が大きくガスとの接触機会が多い。
そして、ミルスケールが付着したコークスを焼結鉱と混合するので、還元がより促進される。
Further, since the coke is a small and medium-sized coke having a particle size of 10 to 35 mm, the surface area of the coke is large and there are many opportunities for contact with gas.
Then, since the coke to which the mill scale is attached is mixed with the sinter, the reduction is further promoted.
なお、本発明のコークスの前処理方法のように、散布工程の後に第一混合工程を備える点は、上述した特許文献１には全く記載されていない。 It should be noted that the above-mentioned Patent Document 1 does not describe at all that the first mixing step is provided after the spraying step as in the coke pretreatment method of the present invention.
図１乃至図５を参照して、本発明の実施形態に係るコークスの前処理方法を説明する。
このコークスの前処理方法では、コークス、バインダー、ミルスケールを使用する。
The coke pretreatment method according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5.
This coke pretreatment method uses coke, a binder and a mill scale.
コークスは、通気性確保、熱源とするため、また鉄鉱石や焼結鉱を還元するために使用される。本実施形態においては粒径が１０〜３５ｍｍの小中塊コークスであり、総表面積が大きくガスとの接触機会が多い。
コークスの反応は還元ガスの発生源となる（Ｃ＋ＣＯ2＝２ＣＯ）。
Coke is used to ensure air permeability, as a heat source, and to reduce iron ore and sinter. In the present embodiment, it is a small and medium coke having a particle size of 10 to 35 mm, has a large total surface area, and has many opportunities for contact with gas.
The coke reaction is a source of reducing gas (C + CO 2 = 2CO).
なお、小中塊コークスとともに高炉に装入される大塊コークス（平均粒径約４５ｍｍ）は通気を確保するために粒径を大きく保つ必要がある。
仮に、大塊コークスの反応性を向上させると反応に伴って塊の強度が低下してしまう。大塊コークスの強度の低下は高炉内での大塊コークスの粉化を促進し、通気悪化の要因となる。
よって、本実施形態で用いるコークスとしては小中塊コークスを採用しており、大塊コークスと混合しないようにしている。
The large coke (average particle size of about 45 mm) charged into the blast furnace together with the small and medium coke needs to have a large particle size in order to secure ventilation.
If the reactivity of the large coke is improved, the strength of the coke will decrease with the reaction. The decrease in the strength of the coke coke promotes the pulverization of the coke coke in the blast furnace, which causes deterioration of ventilation.
Therefore, as the coke used in this embodiment, small and medium coke is adopted so as not to be mixed with the large coke.
バインダーは、液体の有機系バインダーである。
このバインダーの主成分はリグニンスルホン酸塩（商品名：サンエキスＭ１００（登録商標）、販売元：日本製紙株式会社）である。
The binder is a liquid organic binder.
The main component of this binder is lignin sulfonate (trade name: Sun Extract M100 (registered trademark), distributor: Nippon Paper Industries, Ltd.).
ここで、通常の水をバインダーとして用いた場合、コークスは水との濡れ性が悪いため、全体に浸透しないが、一方、有機系バインダーはコークスとの濡れ性がよく、全体に浸透する。
また、通常の水をバインダーとして用いた場合、比重の重いミルスケールは乾燥によって剥離してしまうが、本実施形態で採用した有機系バインダーは乾燥後でもミルスケールがコークスに付着した状態を保持することができる。
また、バインダーの濃度を２０％以上とした。
Here, when ordinary water is used as the binder, coke does not permeate the whole because it has poor wettability with water, while the organic binder has good wettability with coke and permeates the whole.
Further, when ordinary water is used as a binder, the mill scale having a heavy specific gravity is peeled off by drying, but the organic binder used in the present embodiment retains the state in which the mill scale adheres to coke even after drying. be able to.
Moreover, the concentration of the binder was set to 20% or more.
ミルスケールは、還元反応における触媒であって、製鉄所の圧延工程で生じる黒皮である。つまり、ミルスケールは鉄分を多く含むリサイクル品である。
触媒効果はアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属等が期待できるが、鉄以外の金属は高炉内の耐火煉瓦損傷の要因になることやスラグ比が上昇するといったデメリットが考えられる。
一方、触媒が本実施形態のように鉄の場合は、溶融して溶銑となるため、有効である。
Mill scale is a catalyst in the reduction reaction and is a black skin produced in the rolling process of a steel mill. In other words, the mill scale is a recycled product containing a large amount of iron.
Alkaline metals, alkaline earth metals, transition metals, etc. can be expected to have a catalytic effect, but metals other than iron are considered to have disadvantages such as causing damage to fire-resistant bricks in the blast furnace and increasing the slag ratio.
On the other hand, when the catalyst is iron as in the present embodiment, it is effective because it melts into hot metal.
次に、これらのコークスを使用する、コークスの前処理方法について説明する。
このコークスの前処理方法は、散布工程１００と、第一混合工程２００と、第二混合工程３００と、を備える。
Next, a coke pretreatment method using these cokes will be described.
This coke pretreatment method includes a spraying step 100, a first mixing step 200, and a second mixing step 300.
散布工程１００では、コークスに有機系のバインダーを散布し、コークスをバインダーで湿らせる。 In the spraying step 100, an organic binder is sprayed on the coke, and the coke is moistened with the binder.
第一混合工程２００は、散布工程１００の次工程であって、バインダーで濡れたコークスをミルスケールと混合し、コークスのまわりにミルスケールを付着させる。
ここで、製鉄所内には焼結鉱製造工程、リサイクル品の処理工程、スラグの処理工程等の様々な工程で混合設備を所有していることが多く、特に連続式で大量生産が可能なドラム型ミキサーが多い。
第一混合工程２００での混合はこの連続式ドラム型ミキサーを使用する。
The first mixing step 200 is a next step of the spraying step 100, in which the coke wet with the binder is mixed with the mill scale and the mill scale is adhered around the coke.
Here, steelworks often own mixing equipment in various processes such as sinter manufacturing process, recycled product processing process, slag processing process, etc., especially drums that can be continuously mass-produced. There are many type mixers.
This continuous drum type mixer is used for mixing in the first mixing step 200.
第二混合工程３００は、第一混合工程２００の次工程であって、ミルスケールが付着したコークスを焼結鉱と混合する。
これにより、還元作用を向上させつつ大塊コークスの強度を保つことができ、高炉内の通気悪化を防止できる。
The second mixing step 300 is a next step of the first mixing step 200, and mixes coke to which mill scale is attached with sinter.
As a result, the strength of the large coke can be maintained while improving the reducing action, and the deterioration of ventilation in the blast furnace can be prevented.
ここで、上記コークスの前処理方法における効果の検証を複数行った。
（１）触媒の違いによる反応性
コークスをバインダーに浸漬し、触媒としてダストまたはスケールを混合した。ダストはミルスケールよりも含有鉄分が少ない。また、触媒無しでも同じ測定を行う。
Here, a plurality of verifications of the effects of the above coke pretreatment method were performed.
(1) Reactivity due to different catalysts Coke was immersed in a binder, and dust or scale was mixed as a catalyst. Dust contains less iron than mill scale. Also, the same measurement is performed without a catalyst.
次に、触媒が付着したコークスを電子天秤に載せた。電子天秤は竪型の電気炉に備えられており、この電気炉でコークスを加熱しつつＣＯ2を流した。
そして、還元作用によるコークスの重量減少を測定し、重量減少の起こりはじめる温度を測定する。ここで、重量と成分から炭素当量を換算する。
その結果が図２であり、ダストよりもミルスケールのほうが低温で反応し始める、すなわちダストを付着させた場合よりもミルスケールを付着させた場合のほうが還元作用が大きいことがわかる。
Next, the coke with the catalyst attached was placed on an electronic balance. The electronic balance is installed in a vertical electric furnace, in which CO 2 is flowed while heating coke.
Then, the weight loss of coke due to the reducing action is measured, and the temperature at which the weight loss begins to occur is measured. Here, the carbon equivalent is converted from the weight and the component.
The result is shown in FIG. 2, and it can be seen that the mill scale starts to react at a lower temperature than the dust, that is, the reducing action is larger when the mill scale is attached than when the dust is attached.
（２）バインダーの濃度によるミルスケールの付着率
高炉操業時には高炉上部からコークスを装入し落下させるため、落下の衝撃でコークスに付着させたミルスケールが剥がれ落ちてしまうことが考えられる。上記（１）の検証における触媒無しの場合とミルスケールを付着させた場合の違いからわかるように、ミルスケールが剥がれ落ちると、還元作用が小さくなってしまう。
(2) Adhesion rate of mill scale due to binder concentration Since coke is charged and dropped from the upper part of the blast furnace during blast furnace operation, it is possible that the mill scale attached to the coke will come off due to the impact of the drop. As can be seen from the difference between the case without the catalyst and the case with the mill scale attached in the verification of the above (1), when the mill scale is peeled off, the reducing action becomes small.
そこで、バインダー濃度を０〜３０％として、それぞれミルスケールが付着したコークスを１ｍの高さから落下させてそれを繰り返し、落下毎に重量測定を行って、付着率の変化を計算した。
ここでは、落下によって減少した重量は全てミルスケールが剥がれ落ちたものと仮定し、付着率＝付着したミルスケールの重量／付着後のコークスの重量とした。
また、コークスにミルスケールを付着させた直後の初期状態を１００％とした。
Therefore, the binder concentration was set to 0 to 30%, and the coke to which the mill scale was attached was dropped from a height of 1 m and repeated, and the weight was measured for each drop to calculate the change in the adhesion rate.
Here, it is assumed that all the weights reduced by dropping are that the mill scale has peeled off, and the adhesion rate = the weight of the attached mill scale / the weight of the coke after adhesion.
Further, the initial state immediately after the mill scale was attached to the coke was set to 100%.
図３によると、バインダー濃度２０％以上では大きな差が見られなかったので、バインダー濃度は２０％以上であればミルスケールが剥がれ落ち難く多くコークスのまわりに残存することがわかった。 According to FIG. 3, since no large difference was observed when the binder concentration was 20% or more, it was found that when the binder concentration was 20% or more, the mill scale was hard to peel off and remained around the coke.
（３）付着率の調整
ミルスケールの付着率をコントロールするために、第一混合工程２００においてコークスに対して、スケールの割合＝α（ｗt％）、バインダーの割合＝β（％）、水の量＝γ（％）（バインダー希釈用）、そして横軸を計算付着率、縦軸を実測値として回帰直線を求めると、
付着率（％）＝１８．４α＋２６５．９β−４２．２γ＋１．３
であらわせる（図４参照）。
上式より、付着率をコントロール可能である。
(3) Adjustment of adhesion rate In order to control the adhesion rate of mill scale, the ratio of scale = α (wt%), the ratio of binder = β (%), and water to coke in the first mixing step 200. Amount = γ (%) (for binder dilution), and the regression line is calculated with the horizontal axis as the calculated adhesion rate and the vertical axis as the measured value.
Adhesion rate (%) = 18.4α + 265.9β-42.2γ + 1.3
(See Fig. 4).
From the above formula, the adhesion rate can be controlled.
（４）還元効率
前処理を行っていない従来の小塊コークスを、本実施形態に係る前処理方法を施したコークスに振り替えて、還元効率が向上するか否かの確認を行った。
それを図５に示す。
図５の縦軸は本実施形態に係る前処理方法を施したコークスを使用していないときを１としたときの各比率である。
また、ＲＡＲ：還元材比、ηＣＯ：ガス利用率＝ＣＯ2（％）／（ＣＯ＋ＣＯ2（％））である。
なお、ηＣＯは高炉炉頂において測定される値を使用した。このときのミルスケールの付着率は約６．０ｗｔ％（σ＝２．２）である（９サンプルの平均）。
(4) Reduction efficiency The conventional small coke that had not been pretreated was transferred to coke that had undergone the pretreatment method according to the present embodiment, and it was confirmed whether or not the reduction efficiency was improved.
It is shown in FIG.
The vertical axis of FIG. 5 is each ratio when 1 is used when the coke subjected to the pretreatment method according to the present embodiment is not used.
Further, RAR: reducing agent ratio, ηCO: gas utilization rate = CO 2 (%) / (CO + CO 2 (%)).
For ηCO, the value measured at the top of the blast furnace was used. The adhesion rate of the mill scale at this time is about 6.0 wt% (σ = 2.2) (average of 9 samples).
図５から、本実施形態に係る前処理方法を施したコークスの使用割合が５０％以上において、高炉内の還元効率（ガス利用率）をあらわすηＣＯが上昇するとともにＲＡＲが低下したことを確認できた。 From FIG. 5, it can be confirmed that when the usage ratio of coke subjected to the pretreatment method according to the present embodiment is 50% or more, ηCO, which represents the reduction efficiency (gas utilization rate) in the blast furnace, increases and RAR decreases. It was.
以上のように構成されたコークスの前処理方法によれば、上記検証からも以下のことがわかった。
コークスに有機系のバインダーを散布するので、コークスとの濡れ性がよい有機系のバインダーがコークス全体に浸透する。
そして、バインダーで濡れたコークスをミルスケールと混合するので、コークスのまわりにミルスケールがよく付着する。
According to the coke pretreatment method configured as described above, the following was found from the above verification.
Since the organic binder is sprayed on the coke, the organic binder having good wettability with the coke permeates the entire coke.
Then, since the coke wet with the binder is mixed with the mill scale, the mill scale adheres well around the coke.
すなわち、コークス、バインダー、及びミルスケールを同時に投入して混合するとミルスケール単体で造粒してしまい、コークスの反応性が向上しないが、本発明のように先にコークスをバインダーで濡らせておくことで、コークスのまわりにミルスケールが付着しコークスの反応性が向上する。
その結果、高炉内での還元効率が向上するので、溶銑の生産コストやＣＯ2排出量が低減する。
That is, if coke, binder, and mill scale are added at the same time and mixed, the mill scale alone will be granulated and the reactivity of coke will not improve, but the coke should be wetted with the binder first as in the present invention. Then, mill scale adheres around the coke and the reactivity of the coke is improved.
As a result, the reduction efficiency in the blast furnace is improved, so that the production cost of hot metal and CO 2 emissions are reduced.
特に、コークスは、粒径が１０〜３５ｍｍの小中塊コークスであるので、コークスの表面積が大きくガスとの接触機会が多い。
そして、ミルスケールが付着したコークスを焼結鉱と混合するので、還元がより促進される。
In particular, since coke is a small-medium coke having a particle size of 10 to 35 mm, the surface area of the coke is large and there are many opportunities for contact with gas.
Then, since the coke to which the mill scale is attached is mixed with the sinter, the reduction is further promoted.
また、バインダーの濃度を２０％以上としたので、高炉への装入時にコークスを落下させてもミルスケールの付着率が高い。
つまり、実験室レベルだけでなく、高炉の操業時においても確実にコークスの反応性を高く維持することが可能である。
Further, since the concentration of the binder is 20% or more, the adhesion rate of the mill scale is high even if the coke is dropped at the time of charging into the blast furnace.
In other words, it is possible to reliably maintain high coke reactivity not only at the laboratory level but also during blast furnace operation.
なお、本実施形態において、第一混合工程２００の後に第二混合工程３００を備えたが、第二混合工程３００は必須ではない。
また、バインダーの濃度を２０％としたが、これに限られるものではない。
さらに、バインダーは有機系のものであれば例示したものに限られない。
In the present embodiment, the second mixing step 300 is provided after the first mixing step 200, but the second mixing step 300 is not essential.
Further, the concentration of the binder is set to 20%, but the present invention is not limited to this.
Further, the binder is not limited to the illustrated one as long as it is an organic binder.
１００ 散布工程
２００ 第一混合工程
３００ 第二混合工程
100 Spraying process 200 First mixing process 300 Second mixing process
Claims (2)
粒径が１０〜３５ｍｍの小中塊コークスに液体の有機系のバインダーを散布する散布工程と、
前記バインダーで濡れたコークスをミルスケールと混合し、前記コークスのまわりに前記ミルスケールを付着させる第一混合工程と、を備えることを特徴とするコークスの前処理方法。 It is a pretreatment method for coke to be charged into the blast furnace.
A spraying step of spraying a liquid organic binder on small and medium-sized coke with a particle size of 10 to 35 mm ,
A method for pretreating coke, which comprises a first mixing step of mixing coke wet with the binder with a mill scale and adhering the mill scale around the coke.
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