高炉用高反应性高强度焦炭及其制造方法技术

本发明专利技术涉及高炉用的焦炭及其制造方法。通过使用含有大量中炭化度低流动性粘性煤的少数几种牌号配合煤，可以廉价地制得一种焦炭强度、与ＣＯ↓［２］的反应性和气孔孔径分布均达到所需水平的高反应性高强度焦炭。该高炉用高反应性高强度焦炭的气孔孔径为：直径不足１０μｍ的气孔的含有率为１２～１５％，直径为１０～１００μｍ的气孔的含有率为１０～１５％。其制法是：把惰性成分总含量在３０体积％以上的中炭化度低流动性的中等粘性煤占６０重量％以上的配合煤，或者由平均反射率（Ｒｏ）为０．９～１．１并且最大流动度（ＭＦ）在３．０以下的中炭化度低流动性的中等粘性煤占６０～９５重量％和平均反射率（Ｒｏ）超过１．１的粘性煤作为余量部分组成的配合煤进行干馏。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。详细地说，本专利技术涉及一种焦炭的强度、CO2反应性、气孔孔径分布均达到所需水平的高反应性高强度焦炭及其制造方法。
技术介绍
近年来，鉴于炼焦炉的老化问题，人们企图通过降低炼焦炉的实际作业率来延长炼焦炉的寿命。为此，提高向高炉中的粉煤吹入量的操作被广泛采用。由于向高炉中的煤粉吹入量增加，导致了焦比的降低，另一方面，由于提高了矿/焦比，从而增大了在高炉内对焦炭的重量负荷，当该荷重超过焦炭的强度时，就促进了焦炭的粉化。由于焦炭的粉化，导致了高炉内的透气性劣化，并会引起装入物的悬料或沟流等的操作异常，甚至会严重地阻碍高炉的操作。因此，极力减少高炉的粉化是重要的。可是，高炉内的焦炭由于与二氧化碳(CO2)反应而部分地气化，因此使其变成多孔状态，从而导致其强度降低。因此，迄今为止，作为抑制焦炭强度降低的方法，人们一直在研究能够减小焦炭与CO2的反应性的技术，但是，这样就增高了高炉的能量成本。从降低成本的观点考虑，这是不希望的，因此，人们现在宁可采用低燃料比的作业方案。为了进行低燃料比作业，有效的方法是通过把作业温度降低至方铁矿-铁还原平衡附近的储热区域的温度来提高在高炉内的还原效率。鉴于上述理由，有人考虑使用高反应性的焦炭(CAMP-ISIJ，Vol.5(1992)156)。另外，作为制造这类高反应性焦炭的方法，可以采用增加在原料配合煤中的非粘性煤或微粘性煤的比例的方法，或者添加惰性煤成分的方法，例如象特开平6-313171号公报中公开的配合惰性物质的方法或象特开平2-117991号公报公开的配合由低炭化度煤制得炭的方法。然而，作为在要求上述低燃料比操作的环境中使用的高炉用焦炭，要求它是具有下述特性的高反应性焦炭，所说特性包括它在从储热区域至熔化区域附近的温度范围内，其反应性高而且在反应后不易粉化，并且，即使在从熔化区域直至含有燃烧空窝(raceway section)的高炉下部的温度范围内也不易粉化。应予说明，关于焦炭在高炉内的粉化特性，可以作如下理解。也就是说，可以使用焦炭与CO2的反应率(CRI)和焦炭在与CO2反应后的强度(CSR)作为该粉化特性的指数，其中特别重要的是CSR。因此，日本的各个钢铁公司在其高炉作业中设定了焦炭的CSR控制值，并且专门制造能够维持一定CSR值的焦炭。然而，如附图说明图1的A线所示，CRI与CSR具有良好的相关性，如要把CSR维持在一定值以上，就必须把CRI抑制到某个定值以下，这是存在的问题。应予说明，A线附近的区域表示，通过改变工艺焦炭与CO2反应的反应时间来获得反应率不同的数据，然后分别测定这些具有不同反应率的焦炭的强度并以此作为反应后的强度测定结果(CRI＝25％时的CSR＝60.9％)。在这方面，增加非粘性煤或微粘性煤的配合量的方法或添加惰性煤成分的方法等现有技术虽然能提高焦炭的反应性，但是在另一方面，在煤的粒子之间的熔粘性却降低了，从而使焦炭的强度降低，因此，作为上述问题的解决方法不能说是有效的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种与CO2的反应性高而且焦炭强度也大的高炉用焦炭。本专利技术的另一个目的是通过使用含有大量中炭化度低流动性的准粘性煤(以下简单地称为“中炭化度低流动性煤”)的少数几种牌号的配合煤来廉价地制造高反应性高强度高炉用焦炭。也就是说，本专利技术提供一种高炉用高反应性高强度焦炭，它通过下述步骤制得，即把一种非熔融惰性成分的总含量在30体积％以上的中炭化度低流动性的中等粘性煤占60重量％以上的配合煤装入炼焦炉中进行干馏，其特征在于，该焦炭所具有的气孔孔径分布为，直径不足10μm的气孔的含有率为12～15体积％，直径为10～100μm的气孔的含有率为10～15体积％。关于上述的气孔孔径分布，优选是将直径在1μm以下的气孔的含有率控制在6体积％以上，并将直径在100μm以上的气孔的含有率控制在20体积％以下。另外，本专利技术是一种高炉用高反应性高强度焦炭，它通过下述步骤制得，即把一种由平均反射率(Ro)为0.9～1.1，最大流动度(MF)为3.0以下的中炭化度低流动性的中等粘性煤占60～95重量％以及平均反射率(Ro)超过1.1的粘性煤为余量成分组成的配合煤装入炼焦炉中进行干馏，其特征在于，该焦炭所具有的气孔孔径分布为，直径不足10μm的气孔的含有率为12～15体积％，直径为10～100μm的气孔的含有率为10～15体积％。在本专利技术中，作为上述配合煤的余量部分，优选使用平均反射率Ro在1.3以上的粘性煤和/或最大流动度(MF)在3.0以上的中等粘性煤。另外，所说焦炭的滚筒强度(tumbler strength)(转动400次后+6mm的重量％，以下称为“TI6”)优选在83％以上。另外，本专利技术提供一种高炉用高反应性高强度焦炭的制造方法，其特征在于，该方法包括下述步骤把一种非熔融惰性成分的总含量在30体积％以上的中炭化度低流动性的中等粘性煤占60重量％以上的配合煤装入炼焦炉中进行干馏，制成一种其气孔孔径分布为，直径不足10μm的气孔的含有率为12～15体积％，直径为10～100μm的气孔的含有率为10～15体积％的焦炭。进而，本专利技术提供一种高炉用高反应性高强度焦炭的制造方法，其特征在于，该方法包括下述步骤把一种由平均反射率(Ro)为0.9～1.1，并且最大流动度(MF)为3.0以下的中炭化度低流动性的中等粘性煤占60～95重量％以及平均反射率(Ro)超过1.1的粘性煤为余量成分组成的配合煤装入炼焦炉中进行干馏，制成一种其气孔孔径分布为，直径不足10μm的气孔的含有率为12～15体积％，直径为10～100μm的气孔的含有率为10～15体积％的焦炭。另外，在本专利技术中，作为上述配合煤的余量部分，优选使用平均反射率(Ro)在1.3以上的粘性煤和/或最大流动度(MF)在3.0以上的中等粘性煤。另外，在本专利技术中，所说焦炭的滚筒强度TI6优选在83％以上。进而，优选把气孔分布控制为直径不足1μm的气孔的体积含有率在6体积％以上，直径在100μm以上的气孔的体积含有率在20体积％以下。本专利技术与传统的把10多种牌号的煤进行配合的所谓多牌号配合的方法不同，按照本专利技术，可以实现把那些能够廉价而且大量地购得的煤进行少数几种(≤5种左右的牌号)牌号煤的配合，稳定地制得具有比传统焦炭更高的CO2反应性和同等以上焦炭强度的焦炭。对附图的简单说明图1是示出了传统工艺焦炭的CO2反应率(CRI)和与CO2反应后强度(CSR)关系的曲线图。图2是示出了各种煤的最大流动度(MF)与平均反射率(Ro)关系的曲线图。图3是分别将中炭化度低流动性煤的单一种类焦炭和常规焦炭放大了50倍的照片。图4是示出了中炭化度低流动性煤与通常的煤的配合比对滚筒强度的变化量(ΔTIX)影响的曲线图。图5是示出了中炭化度低流动性煤与粘性煤的配合比和粘性煤的平均反射率(Ro)对滚筒强度变化量(ΔTI6)影响的曲线图。图6是示出了在焦炭中，直径不足1μm的气孔量与直径在100μm以上的气孔量的关系对IRI＝25％影响的曲线图。曲线中的数字就是在对应的实施例中的焦炭的IRI＝25％的值。图7是示出本专利技术的焦炭与CO2的反应性(CRI)及与CO2反应后强度(CSR)之间的关系的曲线图。用于实施专利技术的最佳方案本专利技术者们本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高炉用高反应性高强度焦炭，它通过下述步骤制得，即： 把一种非熔融惰性成分的总含量在３０体积％以上的中炭化度低流动性的中等粘性煤占６０重量％以上的配合煤装入炼焦炉中进行干馏，其特征在于， 该焦炭所具有的气孔孔径分布为，直径不足１０μｍ的气孔的含有率为１２～１５体积％，直径为１０～１００μｍ的气孔的含有率为１０～１５体积％。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：花冈浩二，坂本诚司，井川胜利，山内丰，笠冈玄树，泽田寿郎，莜原幸一，月原裕二，马场真二郎，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]