本发明涉及一种竖炉的原燃料装料方法，该方法能以高的热效率和 低的物料和燃料比连续熔化生铁，通过使用含铁粉尘和／或废铁和／或有 少量杂质的还原铁作为铁源，可不管固体燃料的性能如何。本发明还涉 及竖炉的操作方法。

各种以未还原矿石生产生铁的方法被发展起来直到今天，目前主要 应用的是高炉(鼓风炉)法。按照这种高炉法，从炉顶装入的原料在下 落时被从下往上流动的高温气体充分地预热，从而氧化铁以至少为60％ 的比率被一氧化碳(CO)间接地还原。在高炉法中为了要达到这样一个 间接还原比率，在风口前设有一圈焦炭燃烧空窝，并产生η CO(=CO2／(CO+CO2))=0的还原气体。为了提高用作上述高温气体的燃气 的温度，鼓风温度被设定为不低于1000℃。

但在采用铁源如含铁粉尘和／或废铁作为主要原料的熔炉中，在风 口部产生还原气体就不这么需要，因此认为利用焦炭在风口前燃烧作为 取得热源的手段以资加热熔化铁源的装料可认为是有效的。

又如在采用冲天炉的方法时，该方法主要用来熔化如废铁、废铸件、 生铁等那样的铁源，并不要求还原功能，原料和燃料一般混合装入，铁 源的熔化一般是在ηCO(燃气利用比)=40到50％的条件下进行的。为 了达到这种燃气组成，冲天炉采用颗粒大小为100到150mm的铸造焦炭， 并在焦炭燃烧后防止发生溶解损失反应。然而因为大块铸造焦炭价格昂 贵，因此人们确信采用较小颗粒的焦炭在减少燃料费用上是有效的。但 在这种情况下，溶解损失反应率作为吸热反应会增大，而焦炭的燃气利 用比ηCO会下降，因此熔化热量下降，稳定操作将难于进行。

在另一方面，竖炉并没有很多操作实例采用自还原的块矿和废铁作 为主要原料，并且需要还原功能一直到熔化为止。与高炉不同，这种竖 炉内并没有设置一圈焦炭燃烧空窝，操作是在把鼓风温度设定在不高于 600℃的条件下进行的。

Goksel等(美国铸造师学会学报Val．85，AFS Des Plaines，Ⅲ，(1977)， pp．327-332)曾报道过在热鼓风冲天炉上所作的实验，采用5％重量的含 碳球团，鼓风温度为450℃，但在现有技术中尚未发现有关大量采用含 碳球团操作常温鼓风的冲天炉或操作竖炉的参考资料。

日本未审专利公开1-501401号曾公开过一种生产生铁的设备，该 设备具有一个设有二次风口的高炉，其炉缸直径大于设有一次风口的高 炉的炉缸直径。按照这种熔炉，只有铁源是从炉顶装入，而燃料则直接 加在燃料床上，该燃料床位在高炉和炉缸的连结处。由于在高炉内部为 一矿石层，其中并不存在燃料，因此由于固体燃料而会发生的溶解损失 反应就不会进行，并且排气组成具有高的CO2／(CO+CO2)值，操作可望 取得高效。在这种熔炉中，作为主要原料的自还原矿石在炉缸与焦炭床 内的焦炭进行反应，并发生熔化物还原的放热反应。但由于在二次风口 部发生再次由下式(2)表示的吸热反应，这个放出的热被用来预热加热 或熔化铁源，这样便能得出生铁。

CO+1／2 O2→CO2+67590 Kcal／Kmol．CO…… (2)

由于燃料不是从高炉的炉顶装入而只是装入矿石，当连续操作在长 时间内进行时，随着操作时间的逝去，焦炭床内的焦炭就不合适地被消 耗在铁的碳化上。从Fe-C-O平衡图上显然可见，即使是在采用含碳的自 还原矿石、燃气组成具有ηCO≥30％的高氧化度、并且温度不低于1000 ℃的条件下，用燃气将FeO还原到Fe并不容易进行。结果，在熔炉下部 的熔化物还原成为不可避免，以致焦炭消耗数量增加，熔炉热量降低， 或者由于熔化液数量增加导致鼓风压力增加，这些事都会发展起来。另 外，当矿石在高温区被软化和熔化后会与炉壁接触而粘结在其上，从而 形成所谓“棚架”的毛病。

除了上述问题外，还有熔炉形状变得复杂和积垢的炉体的冷却问题。 因此积垢多的熔炉就难于使用。

在另一方面，上述日本未审专利公开1-501401号并没有具体说清 楚当将燃料从熔炉和炉缸的接合部添加进去时添加位置和一次风口之间 的相互关系。图上示出的一次风口设在相邻的燃料添加位置之间。

在炉缸平均直径D≥1．00m的熔炉内，在一次风口部烧掉的焦炭是 由直接在其上的炉料补给的，如果如上所述，一次风口处在相邻燃料添 加位置之间的中间位置上，那么从熔炉上部掉下的矿石就会接替烧掉的 焦炭，添加的燃料便很难顺利地滑下，这样就很有可能使操作停止。

按照现有技术，在铁源的熔炉操作中，不可避免地要采用昂贵的大 块焦炭。与此相反，日本未审专利公开1-501401号设计了一种具有复 杂炉体结构的熔炉，并提出一种技术，当采用小块焦炭和大量自还原的 矿石块时可达到高的燃气利用比ηCO并降低燃料的供率。但所谓“棚架” 容易在炉内发生和炉下部的焦炭床被消耗的问题仍未得到解决，这些问 题阻碍着熔炉的长期稳定操作。另外，在积垢时的装置问题也还存在着。

按照熔化自还原矿石块废铁等的现有技术，当采用大量小颗粒固体 燃料被假定作为先决条件时要进行低燃料供率的长期稳定操作被认为是 很难做到的。

本发明的技术问题是当采用比铸造焦炭较小颗粒的固体燃料时设法 有效地进行熔炉操作而不降低固体燃料的燃气利用比ηCO，同时避免发 生所谓“棚架”的毛病。

一种竖炉的操作方法，在所述竖炉的壁表面上设置一风口，包括如 下步骤：决定铁源的平均金属Fe／全Fe，其中的铁源包括：需要还原的 下列铁源中的至少一种：粉尘块矿、包括含C矿石块的自还原矿石块、 包括还原铁粉的具有低金属化比的还原铁；以及只需要一次熔化的下列 铁源中的至少一种：热团块还原铁、直接还原产生的还原铁、废铁、生 铁锭和回炉废钢；根据该平均金属化比，设定如下至少一项：焦炭床的 高度、装料高度、风口的伸入位置；根据所述设定，将所述铁源和固体 燃料装入到竖炉内；以及从所述风口吹入从常温到低于／等于600℃的含 氧气体，以还原和熔化所述铁源。

本发明能够使用小颗粒的固体燃料，根据铁源的种类控制作为反应 指标的ηCO=(CO2／(CO+CO2))和炉内的热效率，并以低的燃料供率有 效地还原和熔化铁源。

按照本发明的立式炉的操作方法，装入竖炉内的炉料包括从下述铁 源中选出的至少一种铁源：需要还原作用的铁源如粉尘块矿、自还原矿 石块(含碳矿石块)、具有低金属化比的还原铁(包括还原铁粉)等； 只需要熔化作用的铁源如HBI(热团块还原铁)、DRI(直接还原产生的 还原铁)、废铁、生铁锭、回炉废钢等；及固体燃料。该方法具有下列 要点：

作为控制炉内燃气利用比ηCO的方法，本发明采用下列步骤：

调节竖炉内含有铁源和固体燃料的炉料的装料高度(料位)；

根据固体燃料的颗粒大小调节下列各项中的至少一项：焦炭床的高 度、鼓风数量、风口直径和风口伸入位置。

在熔炉的高度方向上设置两级或多级风口，并根据铁源的平均金属 化比调节设置在高度方向上每一风口的鼓风比。

在装料方法上，两个或多个炉料构成一个周期，改变每一周期内每 一炉料的铁源／固体燃料重量比和／或铁源的种类和／或固体燃料的颗粒 大小，再在周期单元内重复使用相同的炉料借以将ηCO值控制在对上述 铁源的还原／熔化最为合适的值。

当铁源和固体燃料从炉的上部装入炉内时，具有高金属比的铁源与 固体燃料混合被装入到竖炉的炉中心部分内，而具有低金属化比的铁源 与固体燃料混合被装入到竖炉的炉周边部分内。在这种情况下，在竖炉 下部的焦炭床的高度根据要在具有从风口鼓风的条件下装入竖炉内的含 有焦炭的固体燃料的颗粒大小被调节到预定的高度。

另外，装入竖炉的炉周边部分内的固体燃料的颗粒大小被限制为不 超过60mm，而装入炉中心部分内的固体燃料的颗粒大小被设定为必须大 于装入到周边部分内炉料的颗粒大小，最好至少为60mm。另外，当固体 燃料与铁源混合并被装入到竖炉的炉中心部分内时，在固体燃料内所含 的C与铁源内所含的Fe的重量比被限制为0．01到0．05。

再者，包括铁源和固体燃料的炉料装入立式炉的炉周边部分内的装 料高度相对于炉中心部分(料位)来说是可以根据铁源的平均金属化比 改变的。

下面简要说明附图：

图1(a)示出反应设备和装料设备的一个例子，图1(b)示出炉 料被装入到炉中心部分内，图1(c)示出炉料被装入到炉周边部分内。

图2(a)示出大的平均金属化比的装料方法，图2(b)示出小的 平均金属化比的装料方法，而图2(c)为一说明图，示出图2(a)中中 心部和周边部的关系。

图3示出铁源的平均金属化比和ηCO水平的关系，在图中所示的η CO水平上铁源的还原和熔化可没有问题地进行。

图4(a)示出焦炭床高度与ηCO之间的关系，当焦炭的颗粒大小 为可变而炉内的燃气流率为0．35Nm／S时，图4(b)示出相同的关系， 当焦炭的颗粒大小为30mm时，图4(c)示出相同的关系，当炉内的燃 气流率为可变时。

图5示出料位与ηCO之间的关系。

图6(a)示出炉温与ηCO之间的关系，当含铁粉尘(自还原矿石 块)与焦炭混合时，图6(b)示出炉温与取决于混合焦炭存在与否的还 原程度之间的关系。

图7(a)-(d)示出装料方法的典型例子。

图8示出操作数据的一个例子。

图9示出操作数据的另一个例子。

现在首先就按照本发明的操作设备和方法进行说明。

本发明的反应设备在图1(a)到1(c)中示出。图1(b)和1(c) 示出图1(a)中装料设备的顶部。装料设备具有一个料斗1、一个钟罩 2、一个可动护罩3和一个装料导管4，排气管6设置在炉体5的顶部， 而在底部设置有风口。炉料可分开地装入到中心部9和周边部8内。另 外，在底部上可形成一个高度可调节的焦炭床。

反应设备在高度的方向上具有至少为两级的风口，在熔炉顶部(见 图1)设有一台装料机，它能沿径向分开装料。鼓风为常温鼓风或温度不 高于600℃的热鼓风。至于风口的直径可这样设定，使在富含氧时不致 产生焦炭回旋运动。二次风口的伸入位置可根据所装原料而改变。

原料主要为具有高金属化比的铁源如废铁、生铁、废铸件、热团块 铁(HBI)、还原铁DRI等，和具有低金属化比的铁源如粉尘块矿、自还 原矿石块、氧化的还原铁矿石块、矿石粉等。燃料主要为固体燃料如焦 炭、无烟煤等。

平常的装料方法是将焦炭装入以便形成焦炭床层，然后将原燃料装 入，或是全部或是成为混合物或是采用分层的形式。而新的装料方法是 沿径向分开将原燃料装入。

图2(a)示出一种装料法，其中只有各种铁源在中心部16a熔化， 焦炭和各种粉尘被装入在周边部17a，而焦炭床10的高度在中心部16 为13a，在周边部为14a。图2(b)示出一种装料法，其中焦炭、铁源 和粉尘被装在中心部16内，焦炭加各种粉尘则被装在周边部17b内，而 焦炭床10的高度在中心部为13b，在周边部为14b。在这两图中，气体 如氧气分别由一级风口11和二级风口12供入，在炉内形成燃气流，并 还原和熔化原料。

图2(c)示出炉内燃气利用比ηCO与在图2(a)中的中心部和周 边部从一级风口起算的距离之间的关系。

新的装料方法可大致划分为两种方法，一种方法瞄准具有高反应效 率的操作，而另一种方法瞄准采用大量细小颗粒的铁源。前一种方法根 据每一种装入原料的金属化比加权平均所得到的平均金属化比将要装入 的原料分成两部分，将具有高金属化比的原料装入到中心部内，而将具 有低金属化比的原料与细小颗粒的焦炭混合，装入到周边部内，以便得 到具有高反应效率的操作。这种方法在图2(a)和2(b)中画出。后一 种方法将细小颗粒(5mm以下)的铁源与细小颗粒的固体燃料混合并将 这个混合物装入到周边部内，而将大颗粒的铁源装入到中心部内以便在 燃气流动被稳定的条件下使用大量细小颗粒的铁源。

反应炉的操作可用下列手段来控制：调节焦炭床的高度和料位的位 置；采用分开装料的方法，及根据所用原料和燃料的种类改变二级风口 伸入的位置。焦炭床的最佳高度是可变的，取决于该操作主要是要熔化 铁源还是还原铁源，焦炭床的上端位置被设定在相应于目标ηCO的位置 上。其时，焦炭的燃烧反应和燃烧后的溶解损失反应均在焦炭床内进行。 这两反应的反应率可由固体燃料的颗粒大小、燃气流动的速度和鼓风的 温度来调节。

料位位置与原燃料的温度上升率有关，并且特别会影响固体燃料的 溶解损失反应率。因此料位位置被用来作为不降低反应效率的控制手段。 至于在径向上分开装料的方法，反应设备的内部被划分成为两个部分， 一个部分用于高金属化比，另一个部分用于低金属化比，前者用于主要 导向熔化操作，燃气利用比ηCO的上限被瞄准作为目标。后者用于主要 导向还原操作。按照原料的平均金属化和碳含量，控制还原所必需的燃 气利用比可从整体上得到具有最高效率比的操作。二次风口被有效地用 于金属化比高和熔化为首要的部分，二次燃烧比的上限是二次鼓风瞄准 的目标。在沿径向分开装料的方法中，当熔化为首要的部分被设定在靠 近中心侧时将二级风口的伸入位置设定在熔炉的中心和周边之间的边界 位置上可得到最高的效率。

其次说明控制燃气利用比ηCO的方法。按照本发明的控制ηCO的 方法的一个例子包括下列①-⑤的步骤：

①从要装入的铁源的组分和混合量(所用的数量)确定平均金属化 比(平均M．Fe／T．Fe)。

当要得到较有效的操作而采用这种装料方法沿径向分开装料时，须 分别计算出装入中心部和周边部的铁源的平均金属化比。

②适宜操作的ηCO水平的范围是从要装入的铁源的平均金属化比 (平均M．Fe／T．Fe)和C含量按照公式(1)(图3)规定的：

在采用分开装料的方法时须分别在中心部和周边部确定合适的η CO。

1．5×C％≤ηCO-0．7×(平均M．Fe／T．Fe)≤3．0×C％……(1)

其中：C：在铁源中的C含量，0％≤C％≤20％，

ηCO：燃气利用比(％)

(平均M．Fe／T．Fe)：平均金属化比(％)

金属化比：在铁源中的金属化铁(M．Fe)／在铁源中的全铁量(T．Fe)

平均金属化比：将几种铁源加权平均所得到的金属化比。

③由于炉内的平均燃气流动速度(Nm／S)是由熔炉的操作条件(出 铁数量的判据)决定的，从一次风口起算的焦炭床的高度可按照图4所 示数据中所用固体燃料的颗粒大小来确定。

在采用分开的装料法时在中心部和周边部的合适的焦炭床高度须分 别确定。

④连系到料位，相应于目标ηCO的料位(炉料表面在一次风口以上 的高度)H(m)可按照公式(3)(图5)来规定并设定。

近似式(3)为用最小二乘法得出的近似线，估计可能在某些程度 上随铁源的种类和金属化比而变。但料位H(m)是以目标ηCO为基础而 设定的。

H=-0．02775ηC0+4．755    ……(3)

在采用分开的装料法时，在中心部和周边部的料位最好分别确定。

⑤至于燃料比，除了作为熔炉特征的热辐射(Kcal／hr)、目标出 铁重量(t／d)和包括铁源的种类、质量等在内的操作条件被确定以外， 一旦上述目标ηCO被确定，燃料比(kg／t)水平便可从热量与材料的平 衡表中确定。也有可能，操作是用这种方式来进行的，即通过二次鼓风 体积和料位的微调来达到目标ηCO水平。

在采用分开的装料法时须分别确定装入中心部和周边部的燃料比。

下面说明当铁源被还原和熔化时为什么必须按照铁源内所含铁的平 均金属化比(M．Fe／T．Fe)来调节并控制炉内的ηCO。

在熔化具有至少为90％的高金属化比的铁源如铁屑、生铁、废铸件、 HBI、还原铁DRI等时并不需要还原作用。因此最好采用具有高ηCO的 条件以便完成低燃料供率的操作，这时ηCO＞80％是操作的目标。

在另一方面，当具有低金属化比的铁源如粉尘块矿、自还原矿石块、 部分氧化的还原铁、还原铁粉等被还原和熔化时，最好使固体与气体反 应来还原，生产出大量的固体铁，然后再使它熔化，为的是使操作稳定 并可提高生铁的质量。为了完成这个目的，必需在温度范围至少为1000 ℃时采用ηCO＜约30％的燃气条件，以此作为将纯维氏体(FeO)还原到 铁的热力学条件(按平衡理论)。

需要这种条件的铁源为具有金属化比为0％的维氏体、作为高炉炉 料的烧结矿、球团、矿石块等。

在另一方面，曾经确认，在采用含C的矿石块如本发明所用的含C自还原矿石块或者例如采用含C的粉尘块矿时，由于在矿石块内有C存 在，ηCO＜约30％的条件可在矿石块内建立起来，并且即使是在矿石块 外的燃气氛围为ηCO＞约30％的条件下，还原到还原铁的反应也能进行， 而从FeO还原到铁并不按照平衡理论的原理进行。

例如在操作50％的含C12％的自还原矿石块和50％的废铁时，即 使在炉顶ηCO=约50％的燃气条件下，操作也能顺利进行，这启示着还 原能在炉内适当地进行。

如上所述，在使用大量具有低金属化比的粉尘时并不希望有高的η CO，因为在这情况下，铁源的还原过程是首要的，但在主要为熔化铁源 的废铁的熔化操作中或使用大量具有高金属化比的铁源的操作中或使用 小量具有低金属化比的粉尘的操作中可考虑采用高ηCO的操作。

换句话说，最好按照铁源的种类和M．Fe／T．Fe的比率，将ηCO水 平安排并控制在还原反应不会发生问题的范围内。

接下来说明控制ηCO的方法。

作为控制ηCO的方法，本发明建议：①控制炉料的装料高位(料位)， ②控制焦炭床的高度，③采用多级的风口，及④在径向上分开进行装料。 下面这些技术将按顺序予以说明。

首先将说明在竖炉内改变包括铁源和固体燃料的炉料的装料高度 (料位)能有效地控制ηCO。

就料位言，在采用大块铸造焦炭熔化废铁、废铸件等的冲天炉操作 中，从下面的风口到料位的高度(H)对熔炉直径(D)的比率一般被设 定为4到5。而对使用小块焦炭如高炉焦炭和需要还原作用如粉尘还原的 竖炉来说，以前尚未有过关于料位的考查结果。因此我们在使用大量废 铁的条件下进行了改变料位的试验，料位与排气ηCO的关系被分类列出 并在图5中示出。

使用炉膛直径为D=1．4m的竖炉的实验结果显示，当H／D被设定为 小比率即H／D=2．0时，能使排气ηCO保持在高值即ηCO＞70％，而提高 料位时可降低排气ηCO。

因为当料位被提高时，从燃气到原料和燃料的热交换会进行得更好， 而固体燃料的预热和温度上升是从较高的部分开始的，因此公式(4)的 溶解损失反应扩展到熔炉的上部，结果碳的消耗数量便增大，而ηCO则 下降。

C+CO2=2CO     ……(4)

如上所述，改变料位在控制炉内原料和燃料的温度上升率方面起到 重要作用并被用作控制排气ηCO的手段。

其次将说明为什么改变在竖炉下部的焦炭床高度、鼓风体积、风口 直径和风口的伸入位置对控制ηCO是有效的。

图4(a)-4(c)示出离线模拟器的实验结果，该模拟器用来考查 在改变焦炭颗粒大小和鼓风体积(气体流速度)的条件下焦炭床在风口 以上的高度和在那个部分ηCO的变化的关系。按照图4(a)-4(c)， 氧气和富含氧的空气从风口被鼓入并与焦炭一起燃烧，形成CO2，并在 O2消失的部分达到完全燃烧，过程按照下列公式(5)进行：

C+O2→CO2     ……(5)

在这部分燃气温度最高，而作为吸热反应的公式(5)的溶解损失 反应是在这个部分之上进行的，它使ηCO下降并使燃气温度下降。

当焦炭的颗粒大小变小时，公式(5)的燃烧速率会变快。因此， 具有最高燃气温度的部分(O2=0及ηCO=100％)将更接近风口。当鼓 风体积增加和燃气流动速度提高时，从风口鼓入到炉内的氧气的流动速 度增加，致使它与风口附近C的接触时间缩短。结果，公式(5)的燃烧 反应便扩展到炉的上部。因此，当流动速度增加而焦炭颗粒大小不变时， 就整体而言，炉内的ηCO要比流动速度低时的ηCO高，这从图4(a) -4(c)中可看到。当将一次风口安排得使它伸入到炉内或缩小风口的 直径时都可提高风口内的流动速度，相应地缩短鼓入的氧与碳的接触时 间，从而可提供与提高炉内流动速度相似的效果。由此，改变竖炉下部 焦炭床的高度、改变鼓风体积、风口直径和风口伸入位置都是控制炉内 的ηCO的有效手段。

接下来要说明为什么在径向上将炉料分开装入的方法是控制ηCO而在使用小块固体燃料时也不降低竖炉的燃烧效率的有效手段，还要说 明为什么沿纵长方向在竖炉的炉身壁上设置多个多级风口对控制ηCO较 为有效。

固体燃料在一次风口部按照反应式(5)燃烧，然后由反应式(4) 所示出的溶解损失反应生成CO气。在另一方面，从下面上升的CO气又 在比一次风口部高的二次风口部按反应式(2)的反应被燃烧。铁源就是 利用这个放热反应来预热以资完成高的ηCO并降低燃料供率。按照实验， 在二次鼓风数量／一次鼓风数量=1／4的条件下，ηCO可以得到超过15 ％的提高，因此采用多级风口来进行上一层鼓风可用作控制炉内ηCO的 手段。

但在二次风口部也会发生反应式(4)所表示的溶解损失反应，而 在径向采用炉料分开装入法可最大程度地减少这个溶解损失反应的比 率，并使竖炉在使用小颗粒固体燃料的条件下也能操作而不降低气体利 用比。

这种装料法可使铁源和固体燃料的装入数量在炉的中心部和周边部 各不相同。该方法在熔炉的中心部增加铁源／固体燃料的重量比，而在熔 炉的周边部减少铁源／固体燃料的重量比，并将大量小颗粒固体燃料装在 周边部内，这样燃气流便可被导向中心部，因为在熔炉周边部使用的细 颗粒焦炭对鼓风具有强大的阻力，同时由于在炉体上喷洒冷却水的影响， 熔炉周边部的温度低于中心部的温度，因此在熔炉的周边部上，焦炭的 溶解损失反应可被扼制。而在中心部的燃气数量虽大，但由于装入的焦 炭数量很少，因此反应式(4)的溶解损失反应也可比平常的混合装料法 或分层装料法得到更多的扼制。由此在径向上分开装料的方法可作为控 制ηCO而在使用小颗粒固体燃料时也不降低竖炉燃烧效率的有效手段。

接下来要说明在铁源的还原／熔化方法中采用在径向上分开装料法 可在低燃料供率的条件下有效地稳定操作，并可不管铁源的种类和颗粒 大小，都可进行有效的操作。

关于在径向上分开装料的方法，可根据铁源的种类采用合适的装料 法。一种导向有效操作的分开装料法取决于铁源的M．Fe／T．Fe，另一种 分开装料法取决于铁源的颗粒大小。

首先要说明为什么取决于铁源的平均金属化比(M．Fe／T．Fe)的分 开装料法能够提供稳定而有效的操作。

当用于还原／熔化的铁源为好几种铁源并能按比率M．Fe／T．Fe分类 时，具有高金属化比的铁源如生铁(生铁锭)、废铁、废铸件、还原铁、 HBI、DRI等被装入到炉中心部内，而具有低金属化比的铁源(粉尘块矿、 自还原矿石、部分氧化的还原铁、球团等)被装入到炉周边部内。这种 方法对炉中心部提供熔化功能而对炉周边部提供还原功能。其所以要把 具有高金属化比的铁源装到炉中心部内而把具有低金属化比的铁源装到 炉周边部内是为了容易控制在炉中心部的焦炭床高度，以便获得中心的 燃气流动并完成低燃料供率的操作。

当希望进行这样的操作时，二次风口具有这样的结构使其远端能从 炉壁更深入到炉内，将二次风口远端的位置设置在炉中心部和炉周边部 之间的边界线上是基本上合乎理想的。当燃气流动为中心的流动而装入 炉周边部内的铁源的还原作用至关重要时，在周边部内的固体燃料最好 由小颗粒的燃料构成，而在中心部内的固体燃料最好由大颗粒的燃料构 成。

二次风口之所以要设在熔炉中心部和周边部之间的边界上是为了防 止二次鼓风被用来燃烧在周边部内的固体燃料，使二次鼓风被导向进行 反应式(2)所表达的CO气的燃烧。由于炉中心部的主要目标为发挥其 熔化功能，在炉中心导引ηCO＞90％的操作是最有效的，而在炉中心的固 体燃料可按最低的燃料耗率减少到碳化用的含量。因此，焦炭床高度的 急剧改变可受到限制，另外，由于保持着颗粒直径的焦炭用作焦炭床， 这样，获得气体和液体渗透能力的低燃料供率的操作就能进行。

在这种操作中，须根据焦炭床的高度确定一个合适的二次鼓风量。 如上所述，焦炭床的高度随着焦炭颗粒大小和炉内燃气的流动速度等而 变，但当焦炭床的上端被设定到最佳位置(ηCO＞90％)上时，二次鼓风 就不再需要。当焦炭床的上端位置的ηCO不大于90％时，可用二次鼓风 设定ηCO＞90％，这样，理想的操作就能在熔炉的中心部进行。

至于在炉中心部的焦炭，从原理上言，只要把焦炭床的高度设定在 一个比使用大块焦炭时较低的水平上，或者调节鼓风量而不改变ηCO甚 至还使用细颗粒焦炭，如图4(a)-4(c)所示，也可期望得到有效的 操作。

由于铁源是在焦炭床的上端位置熔化的，在废铁等的熔化操作中， 焦炭床高度的最佳位置最好被设定在燃气温度达到最高水平，即在O2=0 ％，ηCO=100％邻近的位置上。

在竖炉的试验操作中，在二次鼓风体积／一次鼓风体积=1／4时，如 上所述，可用鼓风使ηCO得到超过15％的提高。因此如果期望得到η CO＞80％的操作，可把这个实验结果考虑进去，而把焦炭床的至少上端位 置设定到能满足ηCO＞65％的高度上。

在另一方面，具有低金属化比的铁源被装入到周边部内，它们必须 在高于焦炭床的上端部的位置上被还原，必需控制焦炭床上端部的ηCO， 可将O2=0，ηCO=100％的那个部分设定为下限位置而根据铁源的种类、 M．Fe／T．Fe等将焦炭床的高度设定在一个较高的位置上。

在开始操作前，焦炭床的高度被预先设定到一个预定的位置上。在 操作时，可从炉顶将相当于焦炭消耗量的焦炭量装入到炉内来维持焦炭 床的高度。

当期望在焦炭床的上端部得到ηCO＞65％的操作而采用80mm的大 块焦炭同时炉内的燃气流动速度为1Nm／S时，合适的焦炭床的高度当在 从下一层风口算起距离为60到90cm的范围内，如从图4(a)-4(c) 可以看到。当期望在焦炭床的上端部得到ηCO＜30％的操作时，焦炭床的 高度从下一层风口算起，对80mm的大焦炭，距离当大于130cmm；对30mm 的高炉焦炭，距离当大于120cm。

其次要说明为什么当将具有低金属化比的铁源装入到炉周边部内 时，该装料法将铁源与固体燃料混合的做法是有效的。

如果得到具有高ηCO的操作，那么才有可能进行低燃料供率的操 作。当在ηCO＞30％的条件下对具有低金属化比的铁源进行还原实验时， 曾经发现，当铁源没有与焦炭混合时，从铁源内的维氏体还原成铁的还 原反应没有能进行，而在高温部却发生熔化／还原各自施向不同的影响。 与此相反，离线模拟器的考查结果显示，即使铁源具有低金属化比，只 要将它与焦炭混合并将混合物装入，仍可得到至少20％的还原程度提高 的效果，这是与铁源没有与焦炭混合的情况相比得出的结论，如图6(b) 所示。

上述事实指出，在具有低金属化比的铁源的装料操作中，本装料法 将铁源与固体燃料(焦炭)混合，可比铁源没有与固体燃料(焦炭)混 合的操作法提供一个较高的还原铁源的效果，并且作为成果，在熔化时 炉渣的熔化数量亦可减少，这样，所谓“棚架”毛病亦可避免发生。

当将具有低金属化比的铁源装入到炉周边部内时，作为一种促进铁 源还原并在熔化前提高铁源还原程度的有效方法可将C加入到含铁粉内 以便增加C含量。被添加的C含量的上限约为20％，过此则会影响强度。

图3示出考查结果的一个实例，考查对象是当铁源的还原／熔化能 顺利进行时在铁源的平均金属化比与ηCO水平之间的关系。虽然ηCO水 平多少会随着加入到含铁粉内的C含量而变，但可操作的ηCO水平却可 从所装铁源的平均金属化比中判断出来。

一般使用焦炭作为固体燃料，但炭性物质如无烟煤亦可使用。

其次，图7(a)到(d)示出装料方法的典型例子，可用来装入粉 尘块矿、自还原矿石块、还原铁块(HBI、DRI)、废铁、废铸件、生铁 (生铁锭)、矿石、球团、还原铁粉等。图7(a)和7(b)中的方法可 用来装入具有高金属化比的铁源，如生铁、废铁和还原铁块，及准备用 来补充焦炭床和碳化的大颗粒焦炭，它们被装入到炉中心部内；并可装 入具有低金属化比的铁源(粉尘块矿、自还原矿石块、部分氧化的还原 铁)，这些铁源与小块焦炭混合后被装入到炉周边部内。它们的目的是 要得到一个具有高燃烧效率、低燃料供率的最有效的操作。顺便说一下， 部分氧化的还原矿石块可被装入到炉中心部内，这从图7(c)也可看到。

当要将颗粒大小在-5mm的大量还原铁粉从炉顶装入炉内时，操作 的方向是要在多少牺牲炉内反应效率的条件下提高铁的生产比。例如， 有可能使还原铁粉与细颗粒固体燃料混合而将混合物装入到炉周边部 内，并将具有低金属化比的铁源如具有大颗粒的粉尘块矿、自还原矿石 块等装入到炉中心部内。在这种情况下，还原所必需的固体燃料必须装 入到炉中心部内，虽然炉内的反应速率较差，但可以得到的好处是大量 细颗粒的铁源能被利用。

这样，在采用沿径向分开装料法时就可根据铁源的种类和性能进行 具有多种功能的操作。

其次要说明为什么在竖炉的径向上根据所要装入原料和燃料的装料 部改变装料线是有效的。

例如，当废铁、生铁、废铸件等不需要还原的铁源被装入到炉中心 部内，ηCO最好能尽可能地高。当ηCO＞至少70％为目标时，合适的装 料水平为(在一次风口以上的装料高度H)／(炉膛直径D)＜2．0。而当 粉尘块矿、自还原矿石块和还原铁需要还原的铁源被还原和熔化时，必 需降低ηCO。如果ηCO=50％为在这种情况下的目标，又例如装料水平 可被设定为H／D=约2．4。这样，根据所装入的铁源，一个装料水平的适 当的值就存在在径向上。

其次将说明保持焦炭床高度的控制方法。

控制焦炭床的高度是较难的，理由如下。第一，焦炭床位在熔炉的 下中心部。除非焦炭的供率适当，没有还原的FeO含量将在熔炉的下部 被熔化和还原，从而消耗掉焦炭床，因此会发生不正常的焦炭床消耗。 当这种不正常的焦炭床消耗发生特别是在炉下中心部时，就会发生铁源 熔化的问题，这时由于炉渣的固化等原因有可能使操作停止。

因此，具有高金属化比的铁源如生铁锭、废铁、废铸件等主要被装 入到炉中心部内，如上所述，使难于发生熔化／还原的操作在炉中心部内 进行，这样在炉中心部的焦炭床的不正常消耗就可被扼制。

为了尽可能多地减少焦炭的溶解损失反应，装到炉中心部内的固体 燃料与装到炉周边部内的固体燃料不同并且使用大块焦炭。结果，在炉 中心部的焦炭床的不正常消耗就可被扼制，而具有高燃气利用比ηCO的 操作可在炉下部进行。

上层风口的安装位置可根据各种参数如焦炭颗粒大小、鼓风体积等 适当地选定。但基本标尺是在二次风口部的ηCO应符合65％＜ηCO＜90％。

焦炭床的上端部位置随所装铁源的种类而变，对于不需要还原作用 的铁源的装料部，上端位置可控制在二次风口之下以便尽可能多地减少 焦炭的燃烧。在另一方面，对于需要还原作用的铁源的装料部，焦炭床 的上端位置最好位在二次风口之上。因为在焦炭床上端位置的ηCO必需 根据铁源的M．Fe／T．Fe的比例加以控制。

控制或监控焦炭床的一个简单方法是用眼睛检查二次风口部或根据 炉内压力损失值来判断。检查二次风口部至少能判断熔化部是在二次风 口之上还是在之下。焦炭床的上端位置可通过检测一次风口和二次风口 之间的压力损失差来断定。根据操作实例，当焦炭床上端部位在二次风 口之下时，在一次风口和二次风口之间的压力差可大大地被检测出来。 因为熔化部的存在会增加压力损失值。

焦炭床的高度可准确地被测量出来，只要用一个垂直的探头或一根 铁线从熔炉的上部插入，测量其下降行为即可。对于垂直的探头来说， 炉内温度急剧上升并可达到至少1200℃的那个部分就相当于焦炭床的上 端部。对于铁线来说，下降速度停止的那个部分相当于焦炭床的上端部。

其次要说明为什么在装入具有低金属化比的铁源时要与固体燃料混 合而将混合物装入到炉周边部内；为什么要用小颗粒的焦炭作为焦炭而 被装入到炉周边部内；以及为什么在径向上改变铁源／固体燃料的比率可 有效地防止所谓“棚架”现象。

一般地说，在采用大量含铁粉时粘结物容易在炉壁上形成。例如， 由于还原反应变慢，结果会形成含有大量FeO的炉渣。炉渣然后在熔化／ 还原时被吸热反应冷却并粘附在炉壁上。在另一种情况下，大量含有FeO的炉渣进入到熔炉下部成为泛滥状态被吹起并粘附在炉壁上。在还有另 一种情况下，没有还原的FeO在熔炉上部被上升的高温燃气熔化，与邻 近的铁源连结或熔结并粘附在炉壁上。在所有这些情况下，大量炉渣熔 化液产生在炉壁附近，粘附在炉壁上并成为粘结物，从而造成所谓“棚 架”现象。

为了防止这种棚架发生，因此必需减少在炉周边部形成的熔化物数 量，并尽可能地防止它与邻近的铁源互相接触。

为了减少在炉周边部形成的熔化物数量，必须提高铁源的还原程度， 为此可有效地将要装到炉周边部内的铁源与固体燃料混合并将混合物装 入炉内。这时固体燃料的颗粒大小最好用小的。因为，如果装入相同重 量的焦炭，那么具有小颗粒的固体燃料所装颗粒数就较多，铁源的互相 接触就可充分避免。顺便说一下，这里所用“小颗粒固体燃料”的术语 意为，例如高炉用的焦炭(颗粒大小不超过60mm)、和高炉用的小块焦 炭(颗粒大小约30mm)。

将比装入到炉中心部内的固体燃料重量多的固体燃料重量装入到炉 周边部内也是有效的方法。为了达到这个目的，铁源／固体燃料的重量比 被分成炉中心部用的和炉周边部用的两种，具有高金属化比的铁源被装 入到炉中心部内以便减少装入到中心部内的焦炭数量，而装入到炉周边 部内的焦炭数量则尽可能地被增加。

装入到炉周边部内的固体燃料的比率多少须随着所装铁源，如粉尘 块矿、自还原矿石块、还原铁等的金属化比而变。在采用75％的含有 12％碳的自还原矿石块、15％的还原铁和10％的废铁时通过试验操作， 曾经肯定，可以避免发生“棚架”的条件是，除了不需还原的废铁以外 的其他铁源对固体燃料的比率，即(自还原矿石块+还原铁)／固体燃料 应不大于5。

这个条件相当于(所装铁源内金属M．Fe重)／固体燃料＜1．24的情 况。

当使用具有低金属化比的铁源时，装入炉周边部内的固体燃料的数 量必须进一步增加。与此相反，当使用具有高金属化比的铁源时，装入 炉周边部内的固体燃料则可减少。

其次，在将具有低金属化比的铁源如小颗粒固体燃料、还原铁、自 还原矿石块、粉尘块矿等及固体燃料装入到炉周边部内，而将具有高金 属化比的铁源如废铁、废铸件、生铁等及固体燃料装入到炉中心部内的 情况下，为什么说将装入炉中心部内的固体燃料所含的C与铁源内所含 的Fe的重量比设定为0．01≤C／Fe≤0．05是有效的原因在下面将要说 明。

当装入到炉中心部内的铁源为废铁、废铸件或生铁时，除了废铁以 外，其他铁源都含有C。因此，碳化所需的C含量只须补充给废铁，另外 固体燃料也要补充，其量相当于焦炭床燃烧部分消耗的量。在炉内废铁 的碳化量约为废铁重量的2到4％。实验结果显示，在炉中心部的焦炭床 的消耗量约为10kg／t(就比例言相当于大约0．01)。

当使用废铁作为铁源装入到炉中心部内时，所需装入的焦炭量最大。 这时，由于C／Fe=O．02到0．04必需用于碳化，并要考虑焦炭床的消耗， 因此0．03≤C／Fe≤O．05。当使用废铸件或生铁但不使用废铁作为铁源装 入到炉中心部内时，所需装入的焦炭量最小。这时不再需要有碳化用的 焦炭，固体燃料可以按相当于在炉中心部的焦炭床的消耗量即 C／Fe=O．01的比例装入。因此，固体燃料和铁源的装料比可通过装入到 炉中心部内的固体燃料所含C与F的重量比的设定来确定。0．01≤C／Fe≤O．05。    

关于装料方法，曾经确认，预定的装料可在钟罩式装料设备上用一 保护板来进行。炉料可分为两部分，每一部分的铁源／固体燃料的重量比 各不相同，可将第一种炉料装入到炉中心部内而将第二种炉料装入到炉 周边部内。与熔炉如冲天炉所用的、常可见到的炉顶敞开式装料设备相 比，本发明所用的、如图1(a)-(c)所示的装料设备可有效地将炉 料分开地装入到炉中心部内和炉周边部内。

不管铁源的金属化比如何，作为防止所谓“棚架”发生的方法，有 一种方法是在将炉料装入到炉周边部内时，在靠近炉壁处只装入固体燃 料，而在内侧装入铁源和固体燃料的混合物如图7(d)所示，这样装料 方法便多少有些复杂。具体地说，一个装料周期要包括装入三种炉料， 在第一种炉料内只将固体燃料装入到炉周边部的炉壁附近，在第二种炉 料内将废铁和固体燃料的混合物装入到炉中心部内，而在第三种炉料内 则将铁源和固定燃料的混合物装入。这样，预定的装料便可做到。

在本发明中炉中心部和炉周边部之间的边界位置多少要根据铁源的 金属化比、焦炭的颗粒大小和采用含铁粉尘的比例而在熔炉的径向上移 动。

一旦要装入到每一部分内的铁源和固体燃料的数量都已确定，在炉 中心部和炉周边部之间的边界位置ri便可由下式(6)来确定： $r{i}^2=\frac{(W{m}^{\left(C\right)}/p{m}^{\left(C\right)}W{c}^{\left(C\right)}/p{c}^{\left(C\right)})}{\{(W{m}^{\left(C\right)}/p{m}^{\left(C\right)}+W{c}^{\left(C\right)}/p{c}^{\left(C\right)})+(W{c}^{\left(P\right)}/p{m}^{\left(P\right)}+W{c}^{\left(P\right)}/p{c}^{\left(P\right)})\}}----\left(6\right)$

其中：

ri：中心部和周边部的无量纲边界的半径(-)

Wm(c)：装入到中心部内的铁源的重量(kg／炉料)

Wc(c)：装入到中心部内的固体燃料的重量(kg／炉料)

Wm(p)：装入到周边部内的铁源的重量(kg／炉料)

Wc(p)：装入到周边部内的固体燃料的重量(kg／炉料)

pm(c)：装入到中心部内的铁源的散装密度(kg／m3)

pc(c)：装入到中心部内的固体燃料的散装密度(kg／m3)

pm(p)：装入到周边部内的铁源的散装密度(kg／m3)

pc(p)：装入到周边部内的固体燃料的散装密度(kg／m3)

这样，这个ri便可用无量纲的半径表示，它代表炉料在下降 到炉中心部和炉周边部的速率恒定时的边界位置。

本装料方法可以有各种方法来调节由这个Ri值所表示的边界 位置。当采用钟罩式装料设备时可用可动保护板来设定预定的边界 并交替而反复地将每一种炉料分别装到炉中心部和炉周边部内，尽 管会部分形成混合物层。

下面将结合实例更具体地说明本发明的特点。

下面这些实例采用一台炉顶敞开式竖炉，该炉有一可动层式两 级风口的结构，其中炉膛直径为1．4m，一次风口有6个，二次风 口也有6个，料位的上限位置位在一次风口以上5．0m。装料设备 的型式使它能沿熔炉径向区分装料位置。

这样，炉顶排气组成便由下式限定

ηCO(TOP)=(CO2(TOP)／(CO(TOP)+CO2(TOP)))

在操作尺度方面，鼓风湿度被设定为15g／Nm3如同大气湿度， 从炉顶装入的石灰石的原始单位被设定以炉渣碱度=1．0作为目 标。

被装入的铁源为含C(4-20％)的自还原矿石块(系将高炉 的二次炉灰和焦炭粉混合到粒度不大于3mm的还原铁粉内制成，颗 粒大小为40mm×20mm×30mm)，粉尘块矿(系将高炉的二次炉灰作 为主要组分和炼铁厂内的铁粉尘混合，并将该混合物与商业上可供 的废铁和颗粒大小为3到5mm及5mm或更大的还原铁粉一起压制 成决制得)。

具有颗粒大小约为30mm的小块高炉用焦炭被用作炉周边部的 固体燃料，而具有颗粒大小约为80mm的大块焦炭被用在炉中心部 供补充碳化之用。

表1示出考查结果的详细情况。

例1(a)和1(b)和对比例1所代表的操作采用的铁源 为自还原矿石块(T．Fe=59．5％，M．Fe／T．Fe=0．19，C4％)：粉尘 块矿(T．Fe=50．81％，M．Fe／T．Fe=0．057)：车辆破碎机废铁 (T．Fe=90％，M．Fe／t．Fe=0．99)：还原铁矿石块 (T．Fe=87％，M．Fe／T．Fe=0．80)=50∶10∶30∶10按重量比装入 铁源的平均金属化比为56％。在例1(a)和1(b)中，自还原矿 石块、粉尘块矿、还原铁矿石块和小颗粒焦炭混合被装入到周边部 内，而车辆破碎机废铁和碳化用大块焦炭被装入到炉中心。在对比 例1中，上述铁源和固体燃料完全混合并被装入炉内，但在炉内的 燃气利用比处在ηCO=20％的低水平并且热金属温度低，炉渣排放 困难。与此相反，在例1(a)和1(b)中采用分开装料法，炉内 的燃气利用比ηCO高，热金属温度上升到约1500℃，能够进行稳 定的操作。与例1(a)相比，例1(b)代表装到中心部内的大块 焦炭部分被小颗粒焦炭取代的情况，操作可以达到更高的效率，只 要把焦炭床高度改变到燃气燃烧温度达到最高的那个位置附近，即 在下层风口以上的40cm的位置上。

例2和对比例2代表的还原／熔化试验实例采用20重量％的 粉尘块矿和80重量％的车辆破碎机废铁。在对比例2内原燃料完 全混合在一起并被装入炉内。在例2中料位曾被调节。例2(b) 到2(d)代表20重量％的粉尘块矿和小颗粒焦炭混合并被装入到 周边部内，而80重量％的车辆破碎机废铁和碳化用大颗粒焦炭被 装入到中心部内。在例2(b)的操作中，大块焦炭部分被小颗粒 焦炭取代。例2(c)代表的情况是，下层风口被伸入到炉内约20cm 并且风口直径从50mm被改为40mm，而例2(d)代表的情况是鼓 风量被增加，从而使炉内的燃气流动速度提高到0．8m／sec。与对 比例相比，本发明的这些实例能使用大量的小颗粒焦炭，并且操作 能够进行得更有效率。这些实例还表明改变料位和风口结构及使炉 内的燃气流动速度优化都是有效的。

例3和对比例3代表的操作所采用的铁源为自还原矿石块 (C12％)∶粉尘块矿(C4％)∶车辆破碎机废铁∶还原铁粉 (T．Fe=87％，M．Fe／T．Fe=0．80)=50∶10∶30∶10。自还原矿石 块、粉尘块矿、还原铁粉和小颗粒焦炭在混合后被装入到周边部内， 而车辆破碎机废铁和碳化用大块焦炭被装入到中心部内，装入的铁 源的平均金属化比为56％，而装入到周边部分的铁源平均金属化 比相当于29．6％。

对比例3代表的情况是，料位处在正常操作状态，即料位被设 定在一次风口以上4．2m的位置上。例3(a)代表的情况是，料位 被设定为3．2m，为的是参考公式(1)和图3要得到ηCO=55％。 例3(b)代表的情况是，参考公式(1)和图3，料位按照在中心 部和周边部的金属化比被改变。例3(c)代表的情况是，一次鼓 风温度为200℃的热鼓风，富氧含量为0％。例3(d)代表的情况 是，鼓风为只有一级的550℃的热鼓风，例3(e)代表的情况是， 采用含C=20％的铁源作为自还原矿石块并且改变了鼓风条件，而 例3(f)代表的情况是，当所装铁源的种类改变时，参考公式(1) 和图3，ηCO也被改变。所有这些实例与对比例比较，都能操作得 更为令人满意，并且已经弄清，根据铁源在径向上控制料位及改变 鼓风温度能达到更高的操作效率。

例4和对比例4代表的情况是，80重量％的车辆破碎机废铁 和20重量％的生铁锭与大块焦炭一起被装入到中心部内，而小颗 粒的焦炭被装入到周边部内。对比例代表的情况是，料位被设定为 4．2m，而本发明的例4代表的情况是改变料位可以达到更高的效 率。

例5和对比例5代表的情况是，80重量％的车辆破碎机废铁 和大块焦炭被装入到中心部内，而20重量比的粉尘块矿和小颗粒 焦炭被装入到周边部内。在对比例5中料位被设定为4．2m而在例 5中通过料位的改变可完成高效率的操作。

例6(b)代表的情况是，100重量％的车辆破碎机废铁和大 块焦炭被装入到中心部内，而小颗粒焦炭被装入到周边部内。在例 6(b)进行之前，铁源和焦炭先用一类似正常冲天炉操作的操作完 全混合，然后将混合物装入炉内，如同正常操作那样(对比例6)， 将焦炭床高度设定在一次风口以上约1m并将料位设定在4．2m，再 进行操作。与此不同，虽然也是将完全混合物装入炉内，但操作的 进行是将焦炭床高度设定在一次风口以上60cm而将料位设定为 3．0m，以便在炉内平均燃气流动速度为0．7m／s的条件下在焦炭床 的上端位置得到ηCO=80到90％(例6(a))。在对比例6中，操 作只能在约为20％的低水平ηCO下进行，焦比不可避免地要提高。 另一方面，在例6(a)中，即使大量使用小颗粒的焦炭，操作也 能在ηCO=50％的情况下进行。因此可以肯定控制焦炭床的高度和 料位是有效的。在例6(b)A中，由于在径向上分开装料，可以达 到较高的ηCO(＞90％)，曾经肯定，这样可用最高的效率进行操 作(见图8)。

例7代表的情况是，没有使用废铁，而是大量使用细颗粒的还 原铁粉。

当将50％的含C7％的粉尘块矿和50％的颗粒大小为3到5mm 的还原铁粉装入炉内作为铁源时，为了得到燃气在炉内的透气性， 可将含C粉尘块与细颗粒焦炭混合，然后装到炉中心部内，并将还 原铁粉与颗粒大小为30mm的焦炭混合，而将混合物装入到周边部 内。含C粉尘块矿和还原铁粉都有一个60％的金属化比 (M．Fe／T．Fe)。为了使操作能够在目标ηCO=50％的情况下进行， 焦炭床高度被设定在一次风口以上1．0m的位置并且料位被设定在 一次风口以上3．0m的位置。

在例7开始之前，先将含C粉尘块矿和还原铁粉完全混合， 然后进行操作而没有调节焦炭床高度和料位就象对比例7那样。在 这个对比例7中，熔炉的内部压力超过2500mm水柱，操作难于继 续。另一方面，在例7中，熔炉的内部压力被转移到约为1800mm 水柱的水平，操作在初始目标值ηCO=约50％的情况下能够稳定 地进行(图9)。

在使用含铁粉尘及／或废铁作为主要原料的生铁制造中可利用 新的原燃料装料方法来进行操作。本发明所提出的操作方法具有较 高的效率，并且由于该方法的发展，使连续操作能够进行，燃烧效 率可以进一步提高，并且能够使用小颗粒的经济的固体燃料。因此， 操作能以较高的生产率和较低的燃料费用进行。

             表1

A：在径向上分开装料                  B：混合装料     例 1(a) 1(b) 2(a) 2(b) 2(c) 2(d) 3(a) 3(b) 3(c) 3(d) 3(e) 3(f) 4 5 6(a) 6(b) 7 装料方法 A A B A A A A A A A A A A A B A A (铁源使用比) 自还原矿石块(重量％) 50 50 0 0 0 0 50 50 50 50 50 0 0 0 0 0 50 (含C)(％) 4 4 12 12 12 12 20 7 粉尘块矿(C4％)(重量％) 10 10 20 20 20 20 10 10 10 10 10 50 0 20 0 0 0 车辆破碎机废铁(重量％) 30 30 80 80 80 80 30 30 30 30 30 40 80 80 100 100 0 生铁锭(重量％) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 20 0 0 0 0 还原铁块(重量％) 10 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 还原铁粉(重量％) 0 0 0 0 0 0 10 10 10 10 10 10 10 0 0 0 50 平均金属化比(％) 56 56 87 87 87 87 56 56 56 56 50 70 99 87 99 99 60 小颗粒焦炭(kg／t) 大颗粒焦炭(kg／t) 170 80 170 50 80 150 120 50 120 45 120 40 185 15 170 15 170 15 172 15 140 15 175 25 80 40 96 40 150 40 110 40 238 97 鼓风体积(Nm3／min) 一次鼓风 45 45 40 45 45 54 48 48 48 60 48 48 48 48 30-40 30-40 40 二次鼓风 11 11 10 11 11 13 12 12 12 0 12 12 12 12 8-15 8-15 10 富氧率(％) 3 3 3 3 3 3 3 3 0 0 3 0 5 3 3 3 3 鼓风温度(℃) 一次风口 二次风口 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 200 30 550 550 30 550 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 炉顶温度(℃) 250 200 280 280 250 260 180 180 180 185 150 160 180 20 330 300 300 0 生铁温度(℃) 1500 1500 1500 1500 1510 1510 1500 1500 1490 1500 1460 1480 1510 15 1430 1430 1460 05 炉顶η CO(％) 35 48 50 60 70-85 80 50-60 60 60 55-6 64-6 60 92 75 50 95 40-60 0 7

                     表1(续)

A．在径向上分开装料                           B．混合装料     对比例 1 2 3 4 5 6 7 装料方法 B B A A A B B (铁源使用比) 自还原矿石块(重量％) (含C)(％) 粉尘块矿(C4％)(重量％) 车辆破碎机废铁(重量％) 生铁锭(重量％) 还原铁块(重量％) 还原铁粉(重量％) 50 4 10 30 0 10 0 0 20 80 0 0 0 50 12 10 30 0 0 10 0 0 80 20 0 0 0 20 80 0 0 0 0 0 100 0 0 0 50 0 0 0 0 50 平均金属化比(％) 56 56 99 87 99 60 小颗粒焦炭(kg／t) 大颗粒焦炭(kg／t) 30 280 40 200 205 15 105 50 125 40 110 40 250 97 鼓风体积(Nm3／min) 一次鼓风 二次鼓风 40 10 40 10 48 12 48 12 48 12 30-40 8-15 40 10 富氧率(％) 3 3 3 5 3 3 3 鼓风温度(℃) 一次风口 二次风口 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 炉顶温度(℃) 生铁温度(℃) 炉顶ηCO(％) 300 1380 20 300 1460 30 200 1500 20 220 1500 50 250 1502 50 300 1430 20 320 1420 30-40

                        表1(续)

A．在径向上分开装料                            B：混合装料     例 1(a) 1(b) 2(a) 2(b) 2(c) 2(d) 3(a) 3(b) 3(c) 3(d) 3(e) 3(f) 4 5 6(a) 6(b) 7 料位(m) 中心 周边 4．2 4．2 4．2 4．2 3．4 3．4 4．2 4．2 4．2 4．2 4．2 4．2 3．2 3．2 2．5 3．5 2．5 3．5 2．5 3．5 2．5 3．5 2．5 3．5 2．5 2．5 3 3 3 3 3 3 3 3 焦炭床高度(m) 0．5 0．5-0．4 0．5 0．5 0．5 0．5 0．6 0．6 1 焦炭床中心高度(m) 0．8 0．8 0．8 0．7 0．8 0．7 0．8 0．8 操作的稳定性 稳定 稳定 稳定 稳定 稳定 稳定 稳定 稳定 稳定 稳定 稳定 稳定 稳定 炉压 稳定 操作的改进 改变焦炭 床高度 改变 料位 风口的伸入 位置直径 较高的 流率

                     表1(续)

A．在径向上分开装料             B．混合装料     对比例 1 2 3 4 5 6 7 料位(m) 中心 周边 4．2 4．2 4．2 4．2 4．2 4．2 4．2 4．2 4．2 4．2 4．2 4．2 3 3 焦炭床高度(m) 焦炭床中心高度(m) 0．5 0．8 0．8 0．8 0．8 1 1 操作的稳定性 炉渣排放难 高焦比 炉压高 操作的改进 难操作 难操作