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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022083500
(43)【公開日】2022-06-06
(54)【発明の名称】高炉の原料装入方法
(51)【国際特許分類】
C21B 5/00 20060101AFI20220530BHJP
【ＦＩ】
C21B5/00 311
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020194840
(22)【出願日】2020-11-25
(71)【出願人】
【識別番号】000001258
【氏名又は名称】ＪＦＥスチール株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100083253
【弁理士】
【氏名又は名称】苫米地 正敏
(72)【発明者】
【氏名】小笠原 泰志
(72)【発明者】
【氏名】柏原 佑介
(72)【発明者】
【氏名】渡邉 正一
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 健
(72)【発明者】
【氏名】若井 造
【テーマコード（参考）】
4K012
【Ｆターム（参考）】
4K012BC07
4K012BC08
(57)【要約】
【課題】鉱石原料とコークスの混合装入を行う高炉の原料装入方法において、原料の装入形態を適切に制御することで高い還元率を得る。
【解決手段】鉱石原料と混合装入用のコークスを別々の炉頂バンカーに貯留しておき、１チャージ分の鉱石原料を装入する際に、鉱石原料とコークスを各炉頂バンカーから同時に排出して混合装入することにより、鉱石原料とコークスの混合層ｘを形成し、次いで、鉱石原料のみを炉頂バンカーから排出して装入することにより、混合層ｘの上層に、当該チャージの全鉱石原料装入量の１０～９０質量％の鉱石原料からなる鉱石原料単独層ｙを形成する。混合層ｘにおいてコークスのソルーションロス反応で発生したＣＯガスを混合層ｘの上層の鉱石原料単独層ｙの還元に利用することができるので、鉱石の還元効率が向上する。
【選択図】図１
【解決手段】鉱石原料と混合装入用のコークスを別々の炉頂バンカーに貯留しておき、１チャージ分の鉱石原料を装入する際に、鉱石原料とコークスを各炉頂バンカーから同時に排出して混合装入することにより、鉱石原料とコークスの混合層ｘを形成し、次いで、鉱石原料のみを炉頂バンカーから排出して装入することにより、混合層ｘの上層に、当該チャージの全鉱石原料装入量の１０～９０質量％の鉱石原料からなる鉱石原料単独層ｙを形成する。混合層ｘにおいてコークスのソルーションロス反応で発生したＣＯガスを混合層ｘの上層の鉱石原料単独層ｙの還元に利用することができるので、鉱石の還元効率が向上する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ベルレス型装入装置を有するベルレス高炉において鉱石原料とコークスの混合装入を行う原料装入方法であって、
鉱石原料（a）と混合装入用のコークス（b）を別々の炉頂バンカーに貯留しておき、
１チャージ分の鉱石原料を装入する際に、鉱石原料（a）とコークス（b）を各炉頂バンカーから同時に排出して混合装入することにより、鉱石原料（a）とコークス（b）の混合層（ｘ）を形成し、次いで、鉱石原料（a）のみを炉頂バンカーから排出して装入することにより、混合層（ｘ）の上層に、当該チャージの全鉱石原料装入量の１０～９０質量％の鉱石原料（a）からなる鉱石原料単独層（ｙ）を形成することを特徴とする高炉の原料装入方法。
鉱石原料（a）と混合装入用のコークス（b）を別々の炉頂バンカーに貯留しておき、
１チャージ分の鉱石原料を装入する際に、鉱石原料（a）とコークス（b）を各炉頂バンカーから同時に排出して混合装入することにより、鉱石原料（a）とコークス（b）の混合層（ｘ）を形成し、次いで、鉱石原料（a）のみを炉頂バンカーから排出して装入することにより、混合層（ｘ）の上層に、当該チャージの全鉱石原料装入量の１０～９０質量％の鉱石原料（a）からなる鉱石原料単独層（ｙ）を形成することを特徴とする高炉の原料装入方法。
【請求項2】
鉱石原料（a）とコークス（b）を各炉頂バンカーから同時に排出する混合装入と、鉱石原料（a）のみを炉頂バンカーから排出する装入を交互にそれぞれ複数回行うことにより、混合層（ｘ）と鉱石原料単独層（ｙ）が上下方向で交互にそれぞれ複数層形成され、全鉱石原料単独層（ｙ）は、当該チャージの全鉱石原料装入量の１０～９０質量％の鉱石原料（a）からなることを特徴とする請求項１に記載の高炉の原料装入方法。
【請求項3】
１チャージ当たり鉱石原料（a）とコークス（b）を各炉頂バンカーから同時に排出して混合装入する回数ｎに対し、炉頂バンカー数がｎ＋２以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の高炉の原料装入方法。
【請求項4】
鉱石原料単独層（ｙ）（但し、鉱石原料単独層（ｙ）が複数層形成される場合には全鉱石原料単独層（ｙ））は、当該チャージの全鉱石原料装入量の４０～８０質量％の鉱石原料（a）からなることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の高炉の原料装入方法。
【請求項5】
混合層（ｘ）は、炉径方向において炉中心部領域以外の領域に形成されることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の高炉の原料装入方法。
【請求項6】
混合層（ｘ）とその上層の鉱石原料単独層（ｙ）を１バッチで形成するに当たり、炉頂バンカーから鉱石原料（a）を排出する時間に対して、炉頂バンカーからコークス（b）を排出する時間を短くすることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の高炉の原料装入方法。
【請求項7】
３基の炉頂バンカーを用いて、１チャージ分の鉱石原料（a）を２バッチで装入するに際し、１チャージ分の鉱石原料（a）を鉱石原料（a-1）および鉱石原料（a-2）に２分割し、
第１バッチでは、別々の炉頂バンカーに貯留された鉱石原料（a-1）とコークス（b）を、それぞれの炉頂バンカーから同時に排出して混合装入し、鉱石原料（a-1）の装入終了とともにコークス（b）の装入を終了させることにより混合層（ｘ）を形成し、
第２バッチでは、他の炉頂バンカーに貯留された鉱石原料（a-2）を炉頂バンカーから排出して装入することにより、混合層（ｘ）の上層に鉱石原料単独層（ｙ）を形成することを特徴とする請求項１、４、５のいずれかに記載の高炉の原料装入方法。
第１バッチでは、別々の炉頂バンカーに貯留された鉱石原料（a-1）とコークス（b）を、それぞれの炉頂バンカーから同時に排出して混合装入し、鉱石原料（a-1）の装入終了とともにコークス（b）の装入を終了させることにより混合層（ｘ）を形成し、
第２バッチでは、他の炉頂バンカーに貯留された鉱石原料（a-2）を炉頂バンカーから排出して装入することにより、混合層（ｘ）の上層に鉱石原料単独層（ｙ）を形成することを特徴とする請求項１、４、５のいずれかに記載の高炉の原料装入方法。
【請求項8】
３基の炉頂バンカーを用いて、１チャージ分の鉱石原料（a）を２バッチで装入するに際し、１チャージ分の鉱石原料（a）とコークス（b）を、鉱石原料（a-1）および鉱石原料（a-2）とコークス（b-1）およびコークス（b-2）に、それぞれ２分割し、
第１バッチでは、別々の炉頂バンカーに貯留された鉱石原料（a-1）とコークス（b-1）を、それぞれの炉頂バンカーから同時に排出して混合装入し、鉱石原料（a-1）の装入終了とともにコークス（b-1）の装入を終了させることにより混合層（ｘ）の一部を形成し、
第２バッチでは、別々の炉頂バンカーに貯留された鉱石原料（a-2）とコークス（b-2）を、それぞれの炉頂バンカーから同時に排出して混合装入することにより、混合層（ｘ）の残部を形成するとともに、所定量の鉱石原料（a-2）を装入した時点でコークス（b-2）の装入を終了させ、引き続き、残りの鉱石原料（a-2）を装入することにより、混合層（ｘ）の上層に鉱石原料単独層（ｙ）を形成することを特徴とする請求項１、４、５のいずれかに記載の高炉の原料装入方法。
第１バッチでは、別々の炉頂バンカーに貯留された鉱石原料（a-1）とコークス（b-1）を、それぞれの炉頂バンカーから同時に排出して混合装入し、鉱石原料（a-1）の装入終了とともにコークス（b-1）の装入を終了させることにより混合層（ｘ）の一部を形成し、
第２バッチでは、別々の炉頂バンカーに貯留された鉱石原料（a-2）とコークス（b-2）を、それぞれの炉頂バンカーから同時に排出して混合装入することにより、混合層（ｘ）の残部を形成するとともに、所定量の鉱石原料（a-2）を装入した時点でコークス（b-2）の装入を終了させ、引き続き、残りの鉱石原料（a-2）を装入することにより、混合層（ｘ）の上層に鉱石原料単独層（ｙ）を形成することを特徴とする請求項１、４、５のいずれかに記載の高炉の原料装入方法。
【請求項9】
３基の炉頂バンカーを用いて、１チャージ分の鉱石原料（a）を２バッチで装入するに際し、１チャージ分の鉱石原料（a）を鉱石原料（a-1）および鉱石原料（a-2）に２分割し、
第１バッチでは、別々の炉頂バンカーに貯留された鉱石原料（a-1）とコークス（b）を、それぞれの炉頂バンカーから同時に排出して混合装入することにより、混合層（ｘ）を形成するとともに、所定量の鉱石原料（a-1）を装入した時点でコークス（b）の装入を終了させ、引き続き、残りの鉱石原料（a-1）を装入することにより、混合層（ｘ）の上層に鉱石原料単独層（ｙ）の一部を形成し、
第２バッチでは、他の炉頂バンカーに貯留された鉱石原料（a-2）を炉頂バンカーから排出して装入することにより、鉱石原料単独層（ｙ）の残部を形成することを特徴とする請求項１、４、５のいずれかに記載の高炉の原料装入方法。
第１バッチでは、別々の炉頂バンカーに貯留された鉱石原料（a-1）とコークス（b）を、それぞれの炉頂バンカーから同時に排出して混合装入することにより、混合層（ｘ）を形成するとともに、所定量の鉱石原料（a-1）を装入した時点でコークス（b）の装入を終了させ、引き続き、残りの鉱石原料（a-1）を装入することにより、混合層（ｘ）の上層に鉱石原料単独層（ｙ）の一部を形成し、
第２バッチでは、他の炉頂バンカーに貯留された鉱石原料（a-2）を炉頂バンカーから排出して装入することにより、鉱石原料単独層（ｙ）の残部を形成することを特徴とする請求項１、４、５のいずれかに記載の高炉の原料装入方法。
【請求項10】
３基または４基の炉頂バンカーを用いて、１チャージ分の鉱石原料（a）を２バッチで装入するに際し、１チャージ分の鉱石原料（a）とコークス（b）を、鉱石原料（a-1）および鉱石原料（a-2）とコークス（b-1）およびコークス（b-2）に、それぞれ２分割し、
第１バッチでは、別々の炉頂バンカーに貯留された鉱石原料（a-1）とコークス（b-1）を、それぞれの炉頂バンカーから同時に排出して混合装入することにより、１層目の混合層（ｘ１）を形成するとともに、所定量の鉱石原料（a-1）を装入した時点でコークス（b-1）の装入を終了させ、引き続き、残りの鉱石原料（a-1）を装入することにより、混合層（ｘ１）の上層に１層目の鉱石原料単独層（ｙ１）を形成し、
第２バッチでは、別々の炉頂バンカーに貯留された鉱石原料（a-2）とコークス（b-2）を、それぞれの炉頂バンカーから同時に排出して混合装入することにより、２層目の混合層（ｘ２）を形成するとともに、所定量の鉱石原料（a-2）を装入した時点でコークス（b-2）の装入を終了させ、引き続き、残りの鉱石原料（a-2）を装入することにより、混合層（ｘ２）の上層に２層目の鉱石原料単独層（ｙ２）を形成することを特徴とする請求項１、２、４、５のいずれかに記載の高炉の原料装入方法。
第１バッチでは、別々の炉頂バンカーに貯留された鉱石原料（a-1）とコークス（b-1）を、それぞれの炉頂バンカーから同時に排出して混合装入することにより、１層目の混合層（ｘ１）を形成するとともに、所定量の鉱石原料（a-1）を装入した時点でコークス（b-1）の装入を終了させ、引き続き、残りの鉱石原料（a-1）を装入することにより、混合層（ｘ１）の上層に１層目の鉱石原料単独層（ｙ１）を形成し、
第２バッチでは、別々の炉頂バンカーに貯留された鉱石原料（a-2）とコークス（b-2）を、それぞれの炉頂バンカーから同時に排出して混合装入することにより、２層目の混合層（ｘ２）を形成するとともに、所定量の鉱石原料（a-2）を装入した時点でコークス（b-2）の装入を終了させ、引き続き、残りの鉱石原料（a-2）を装入することにより、混合層（ｘ２）の上層に２層目の鉱石原料単独層（ｙ２）を形成することを特徴とする請求項１、２、４、５のいずれかに記載の高炉の原料装入方法。
【請求項11】
４基の炉頂バンカーを用い、
第１バッチで装入する鉱石原料（a-1）およびコークス（b-1）を、第１および第２の炉頂バンカーに貯留しておき、
第１バッチの装入が終了する前に、第２バッチで装入する鉱石原料（a-2）およびコークス（b-2）を、第３および第４の炉頂バンカーに貯留しておくことを特徴とする請求項１０に記載の高炉の原料装入方法。
第１バッチで装入する鉱石原料（a-1）およびコークス（b-1）を、第１および第２の炉頂バンカーに貯留しておき、
第１バッチの装入が終了する前に、第２バッチで装入する鉱石原料（a-2）およびコークス（b-2）を、第３および第４の炉頂バンカーに貯留しておくことを特徴とする請求項１０に記載の高炉の原料装入方法。
【請求項12】
コークス（b）は、高炉装入用の塊コークスを得るためにコークスを分級した際の篩下コークスであることを特徴とする請求項１～１１のいずれかに記載の高炉の原料装入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ベルレス型装入装置を備えた高炉における原料装入方法であって、詳細には、鉱石原料にコークスを混合して装入する、いわゆるコークス混合装入を行う原料装入方法に関する。
【背景技術】
【0002】
高炉では、炉頂から鉄鉱石や副原料等の鉱石原料とコークスを交互に装入し、層状構造を有する装入層（充填層）を形成する。この鉱石原料層、コークス層の一層分の量をそれぞれ１チャージの鉱石原料、コークスと呼ぶ。これら１チャージ分の鉱石原料、コークスは必ずしもそれぞれ一度の装入で炉内へ装入されるわけではなく、１チャージ分の鉱石原料、コークスをそれぞれ複数回に分割して高炉内へ装入することも行われている。この分割された鉱石原料、コークスをそれぞれ１バッチの鉱石原料、コークスと呼ぶ。
【0003】
高炉の操業では、炉下部から熱風と微粉炭等の補助還元材が炉内に吹き込まれ、補助還元材やコークスの燃焼により発生するＣＯガスで鉱石原料が還元及び溶融する。これにより鉱石原料中の鉄分が溶銑となり、出銑孔から排出される。溶銑１トン製造するために必要となるコークス、補助還元材の量が還元材比であり、ＣＯ２削減のために還元材比を削減するためには、還元効率を高める必要がある。
鉱石原料層内にコークスを一部混合することにより還元効率を高めることができることが知られている。これは、鉱石の還元によって生じるＣＯ２ガスが高濃度で存在する鉱石近傍にコークスを混在させることにより、コークスのソルーションロス反応（Ｃ＋ＣＯ２→２ＣＯ）が促進されて、還元ガスであるＣＯガスが高濃度に維持され、鉱石の還元効率を向上させるからである。
鉱石原料層内にコークスを一部混合することにより還元効率を高めることができることが知られている。これは、鉱石の還元によって生じるＣＯ２ガスが高濃度で存在する鉱石近傍にコークスを混在させることにより、コークスのソルーションロス反応（Ｃ＋ＣＯ２→２ＣＯ）が促進されて、還元ガスであるＣＯガスが高濃度に維持され、鉱石の還元効率を向上させるからである。
【0004】
従来、鉱石原料とコークスを混合装入する技術に関して、以下のような方法が知られている。
特許文献１には、炉頂バンカーに鉱石とコークスを混合して装入するに際し、ベルトコンベア上でのコークスの重ね位置を調整することで、炉頂バンカーから排出されるコークス混合率を制御する原料装入方法が示されている。
また、特許文献２には、鉱石とコークスを別々の炉頂バンカーに貯留しておき、炉頂バンカーからのコークスの排出を開始した後に鉱石の排出を開始することで、コークスと鉱石を混合装入する原料装入方法が示されている。
特許文献１には、炉頂バンカーに鉱石とコークスを混合して装入するに際し、ベルトコンベア上でのコークスの重ね位置を調整することで、炉頂バンカーから排出されるコークス混合率を制御する原料装入方法が示されている。
また、特許文献２には、鉱石とコークスを別々の炉頂バンカーに貯留しておき、炉頂バンカーからのコークスの排出を開始した後に鉱石の排出を開始することで、コークスと鉱石を混合装入する原料装入方法が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１０－１５０６４２号公報
【特許文献2】特開２００４－１０７７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかし、上述した従来技術には、以下のような問題がある。
特許文献１の方法では、鉱石とコークスとを混合して炉頂バンカーに投入するため、炉頂バンカー内でコークスの偏析を生じることが避けられない。このため、炉内での鉱石とコークスの混合状態の制御には限界があり、想定した位置で想定した鉱石とコークスの混合状態を得ることが難しいという問題がある。
また、特許文献２の方法は、鉱石とコークスとを別々の炉頂バンカーに貯留し、鉱石とコークスとを同時に排出することが可能であるため、コークス混合率の制御性は向上する。この方法では、１バッチの中でコークスを炉中心から装入し始めて、その後に鉱石を混合して鉱石・コークスの混合層を形成するため、混合層を形成するコークスとしては、中心コークスを形成するために使用される大塊のコークスが使用される。そのため、混合層中のコークスの表面積は相対的に小さくなり、鉱石・コークスの混合層において期待されるソリューションロス反応が進みにくく、還元効率の向上が不十分であるという問題がある。
特許文献１の方法では、鉱石とコークスとを混合して炉頂バンカーに投入するため、炉頂バンカー内でコークスの偏析を生じることが避けられない。このため、炉内での鉱石とコークスの混合状態の制御には限界があり、想定した位置で想定した鉱石とコークスの混合状態を得ることが難しいという問題がある。
また、特許文献２の方法は、鉱石とコークスとを別々の炉頂バンカーに貯留し、鉱石とコークスとを同時に排出することが可能であるため、コークス混合率の制御性は向上する。この方法では、１バッチの中でコークスを炉中心から装入し始めて、その後に鉱石を混合して鉱石・コークスの混合層を形成するため、混合層を形成するコークスとしては、中心コークスを形成するために使用される大塊のコークスが使用される。そのため、混合層中のコークスの表面積は相対的に小さくなり、鉱石・コークスの混合層において期待されるソリューションロス反応が進みにくく、還元効率の向上が不十分であるという問題がある。
【0007】
したがって本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決し、ベルレス型装入装置により鉱石原料とコークスの混合装入を行う高炉の原料装入方法において、原料の装入形態を適切に制御することで高い還元率が得られる原料装入方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記の課題を解決するための本発明の要旨は以下のとおりである。
［1］ベルレス型装入装置を有するベルレス高炉において鉱石原料とコークスの混合装入を行う原料装入方法であって、
鉱石原料（a）と混合装入用のコークス（b）を別々の炉頂バンカーに貯留しておき、
１チャージ分の鉱石原料を装入する際に、鉱石原料（a）とコークス（b）を各炉頂バンカーから同時に排出して混合装入することにより、鉱石原料（a）とコークス（b）の混合層（ｘ）を形成し、次いで、鉱石原料（a）のみを炉頂バンカーから排出して装入することにより、混合層（ｘ）の上層に、当該チャージの全鉱石原料装入量の１０～９０質量％の鉱石原料（a）からなる鉱石原料単独層（ｙ）を形成することを特徴とする高炉の原料装入方法。
［1］ベルレス型装入装置を有するベルレス高炉において鉱石原料とコークスの混合装入を行う原料装入方法であって、
鉱石原料（a）と混合装入用のコークス（b）を別々の炉頂バンカーに貯留しておき、
１チャージ分の鉱石原料を装入する際に、鉱石原料（a）とコークス（b）を各炉頂バンカーから同時に排出して混合装入することにより、鉱石原料（a）とコークス（b）の混合層（ｘ）を形成し、次いで、鉱石原料（a）のみを炉頂バンカーから排出して装入することにより、混合層（ｘ）の上層に、当該チャージの全鉱石原料装入量の１０～９０質量％の鉱石原料（a）からなる鉱石原料単独層（ｙ）を形成することを特徴とする高炉の原料装入方法。
【0009】
［2］上記［1］の原料装入方法において、鉱石原料（a）とコークス（b）を各炉頂バンカーから同時に排出する混合装入と、鉱石原料（a）のみを炉頂バンカーから排出する装入を交互にそれぞれ複数回行うことにより、混合層（ｘ）と鉱石原料単独層（ｙ）が交互にそれぞれ複数層形成され、全鉱石原料単独層（ｙ）は、当該チャージの全鉱石原料装入量の１０～９０質量％の鉱石原料（a）からなることを特徴とする高炉の原料装入方法。
［3］上記［1］または［2］の原料装入方法において、１チャージ当たり鉱石原料（a）とコークス（b）を各炉頂バンカーから同時に排出して混合装入する回数ｎに対し、炉頂バンカー数がｎ＋２以上であることを特徴とする高炉の原料装入方法。
［3］上記［1］または［2］の原料装入方法において、１チャージ当たり鉱石原料（a）とコークス（b）を各炉頂バンカーから同時に排出して混合装入する回数ｎに対し、炉頂バンカー数がｎ＋２以上であることを特徴とする高炉の原料装入方法。
【0010】
［4］上記［1］～［3］のいずれかの原料装入方法において、鉱石原料単独層（ｙ）（但し、鉱石原料単独層（ｙ）が複数層形成される場合には全鉱石原料単独層（ｙ））は、当該チャージの全鉱石原料装入量の４０～８０質量％の鉱石原料（a）からなることを特徴とする高炉の原料装入方法。
［5］上記［1］～［4］のいずれかの原料装入方法において、混合層（ｘ）は、炉径方向において炉中心部領域以外の領域に形成されることを特徴とする高炉の原料装入方法。
［6］上記［1］～［5］のいずれかの原料装入方法において、混合層（ｘ）とその上層の鉱石原料単独層（ｙ）を１バッチで形成するに当たり、炉頂バンカーから鉱石原料（a）を排出する時間に対して、炉頂バンカーからコークス（b）を排出する時間を短くすることを特徴とする高炉の原料装入方法。
［5］上記［1］～［4］のいずれかの原料装入方法において、混合層（ｘ）は、炉径方向において炉中心部領域以外の領域に形成されることを特徴とする高炉の原料装入方法。
［6］上記［1］～［5］のいずれかの原料装入方法において、混合層（ｘ）とその上層の鉱石原料単独層（ｙ）を１バッチで形成するに当たり、炉頂バンカーから鉱石原料（a）を排出する時間に対して、炉頂バンカーからコークス（b）を排出する時間を短くすることを特徴とする高炉の原料装入方法。
【0011】
［7］上記［1］、［4］、［5］のいずれかの原料装入方法において、３基の炉頂バンカーを用いて、１チャージ分の鉱石原料（a）を２バッチで装入するに際し、１チャージ分の鉱石原料（a）を鉱石原料（a-1）および鉱石原料（a-2）に２分割し、
第１バッチでは、別々の炉頂バンカーに貯留された鉱石原料（a-1）とコークス（b）を、それぞれの炉頂バンカーから同時に排出して混合装入し、鉱石原料（a-1）の装入終了とともにコークス（b）の装入を終了させることにより混合層（ｘ）を形成し、
第２バッチでは、他の炉頂バンカーに貯留された鉱石原料（a-2）を炉頂バンカーから排出して装入することにより、混合層（ｘ）の上層に鉱石原料単独層（ｙ）を形成することを特徴とする高炉の原料装入方法。
第１バッチでは、別々の炉頂バンカーに貯留された鉱石原料（a-1）とコークス（b）を、それぞれの炉頂バンカーから同時に排出して混合装入し、鉱石原料（a-1）の装入終了とともにコークス（b）の装入を終了させることにより混合層（ｘ）を形成し、
第２バッチでは、他の炉頂バンカーに貯留された鉱石原料（a-2）を炉頂バンカーから排出して装入することにより、混合層（ｘ）の上層に鉱石原料単独層（ｙ）を形成することを特徴とする高炉の原料装入方法。
【0012】
［8］上記［1］、［4］、［5］のいずれかの原料装入方法において、３基の炉頂バンカーを用いて、１チャージ分の鉱石原料（a）を２バッチで装入するに際し、１チャージ分の鉱石原料（a）とコークス（b）を、鉱石原料（a-1）および鉱石原料（a-2）とコークス（b-1）およびコークス（b-2）に、それぞれ２分割し、
第１バッチでは、別々の炉頂バンカーに貯留された鉱石原料（a-1）とコークス（b-1）を、それぞれの炉頂バンカーから同時に排出して混合装入し、鉱石原料（a-1）の装入終了とともにコークス（b-1）の装入を終了させることにより混合層（ｘ）の一部を形成し、
第２バッチでは、別々の炉頂バンカーに貯留された鉱石原料（a-2）とコークス（b-2）を、それぞれの炉頂バンカーから同時に排出して混合装入することにより、混合層（ｘ）の残部を形成するとともに、所定量の鉱石原料（a-2）を装入した時点でコークス（b-2）の装入を終了させ、引き続き、残りの鉱石原料（a-2）を装入することにより、混合層（ｘ）の上層に鉱石原料単独層（ｙ）を形成することを特徴とする高炉の原料装入方法。
第１バッチでは、別々の炉頂バンカーに貯留された鉱石原料（a-1）とコークス（b-1）を、それぞれの炉頂バンカーから同時に排出して混合装入し、鉱石原料（a-1）の装入終了とともにコークス（b-1）の装入を終了させることにより混合層（ｘ）の一部を形成し、
第２バッチでは、別々の炉頂バンカーに貯留された鉱石原料（a-2）とコークス（b-2）を、それぞれの炉頂バンカーから同時に排出して混合装入することにより、混合層（ｘ）の残部を形成するとともに、所定量の鉱石原料（a-2）を装入した時点でコークス（b-2）の装入を終了させ、引き続き、残りの鉱石原料（a-2）を装入することにより、混合層（ｘ）の上層に鉱石原料単独層（ｙ）を形成することを特徴とする高炉の原料装入方法。
【0013】
［9］上記［1］、［4］、［5］のいずれかの原料装入方法において、３基の炉頂バンカーを用いて、１チャージ分の鉱石原料（a）を２バッチで装入するに際し、１チャージ分の鉱石原料（a）を鉱石原料（a-1）および鉱石原料（a-2）に２分割し、
第１バッチでは、別々の炉頂バンカーに貯留された鉱石原料（a-1）とコークス（b）を、それぞれの炉頂バンカーから同時に排出して混合装入することにより、混合層（ｘ）を形成するとともに、所定量の鉱石原料（a-1）を装入した時点でコークス（b）の装入を終了させ、引き続き、残りの鉱石原料（a-1）を装入することにより、混合層（ｘ）の上層に鉱石原料単独層（ｙ）の一部を形成し、
第２バッチでは、他の炉頂バンカーに貯留された鉱石原料（a-2）を炉頂バンカーから排出して装入することにより、鉱石原料単独層（ｙ）の残部を形成することを特徴とする高炉の原料装入方法。
第１バッチでは、別々の炉頂バンカーに貯留された鉱石原料（a-1）とコークス（b）を、それぞれの炉頂バンカーから同時に排出して混合装入することにより、混合層（ｘ）を形成するとともに、所定量の鉱石原料（a-1）を装入した時点でコークス（b）の装入を終了させ、引き続き、残りの鉱石原料（a-1）を装入することにより、混合層（ｘ）の上層に鉱石原料単独層（ｙ）の一部を形成し、
第２バッチでは、他の炉頂バンカーに貯留された鉱石原料（a-2）を炉頂バンカーから排出して装入することにより、鉱石原料単独層（ｙ）の残部を形成することを特徴とする高炉の原料装入方法。
【0014】
［10］上記［1］、［2］、［4］、［5］のいずれかの原料装入方法において、３基または４基の炉頂バンカーを用いて、１チャージ分の鉱石原料（a）を２バッチで装入するに際し、１チャージ分の鉱石原料（a）とコークス（b）を、鉱石原料（a-1）および鉱石原料（a-2）とコークス（b-1）およびコークス（b-2）に、それぞれ２分割し、
第１バッチでは、別々の炉頂バンカーに貯留された鉱石原料（a-1）とコークス（b-1）を、それぞれの炉頂バンカーから同時に排出して混合装入することにより、１層目の混合層（ｘ１）を形成するとともに、所定量の鉱石原料（a-1）を装入した時点でコークス（b-1）の装入を終了させ、引き続き、残りの鉱石原料（a-1）を装入することにより、混合層（ｘ１）の上層に１層目の鉱石原料単独層（ｙ１）を形成し、
第２バッチでは、別々の炉頂バンカーに貯留された鉱石原料（a-2）とコークス（b-2）を、それぞれの炉頂バンカーから同時に排出して混合装入することにより、２層目の混合層（ｘ２）を形成するとともに、所定量の鉱石原料（a-2）を装入した時点でコークス（b-2）の装入を終了させ、引き続き、残りの鉱石原料（a-2）を装入することにより、混合層（ｘ２）の上層に２層目の鉱石原料単独層（ｙ２）を形成することを特徴とする高炉の原料装入方法。
第１バッチでは、別々の炉頂バンカーに貯留された鉱石原料（a-1）とコークス（b-1）を、それぞれの炉頂バンカーから同時に排出して混合装入することにより、１層目の混合層（ｘ１）を形成するとともに、所定量の鉱石原料（a-1）を装入した時点でコークス（b-1）の装入を終了させ、引き続き、残りの鉱石原料（a-1）を装入することにより、混合層（ｘ１）の上層に１層目の鉱石原料単独層（ｙ１）を形成し、
第２バッチでは、別々の炉頂バンカーに貯留された鉱石原料（a-2）とコークス（b-2）を、それぞれの炉頂バンカーから同時に排出して混合装入することにより、２層目の混合層（ｘ２）を形成するとともに、所定量の鉱石原料（a-2）を装入した時点でコークス（b-2）の装入を終了させ、引き続き、残りの鉱石原料（a-2）を装入することにより、混合層（ｘ２）の上層に２層目の鉱石原料単独層（ｙ２）を形成することを特徴とする高炉の原料装入方法。
【0015】
［11］上記［10］の原料装入方法において、４基の炉頂バンカーを用い、
第１バッチで装入する鉱石原料（a-1）およびコークス（b-1）を、第１および第２の炉頂バンカーに貯留しておき、
第１バッチの装入が終了する前に、第２バッチで装入する鉱石原料（a-2）およびコークス（b-2）を、第３および第４の炉頂バンカーに貯留しておくことを特徴とする高炉の原料装入方法。
［12］上記［1］～［11］のいずれかの原料装入方法において、コークス（b）は、高炉装入用の塊コークスを得るためにコークスを分級した際の篩下コークスであることを特徴とする高炉の原料装入方法。
第１バッチで装入する鉱石原料（a-1）およびコークス（b-1）を、第１および第２の炉頂バンカーに貯留しておき、
第１バッチの装入が終了する前に、第２バッチで装入する鉱石原料（a-2）およびコークス（b-2）を、第３および第４の炉頂バンカーに貯留しておくことを特徴とする高炉の原料装入方法。
［12］上記［1］～［11］のいずれかの原料装入方法において、コークス（b）は、高炉装入用の塊コークスを得るためにコークスを分級した際の篩下コークスであることを特徴とする高炉の原料装入方法。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、ベルレス型装入装置により鉱石原料とコークスの混合装入を行う高炉の原料装入方法において、原料の装入形態を適切に制御することで高い還元率を得ることができる。具体的には、鉱石原料とコークスの混合層ｘでのコークスのソルーションロス反応で発生したＣＯガスを、混合層ｘの上層の鉱石原料単独層ｙの還元に利用することができるため、鉱石の還元効率を向上させることができ、高い還元率を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明の原料装入方法で形成された炉内原料装入層の最上部の堆積状態（炉半径方向での炉内装入物の縦断面）の一例を模式的に示す説明図
【図2】本発明の原料装入方法で形成された炉内原料装入層の最上部の堆積状態（炉半径方向での炉内装入物の縦断面）の他の例を模式的に示す説明図
【図3】焼結鉱とコークスの混合層の上に焼結鉱単独層を設けて実施した還元試験において、焼結鉱単独層の質量（焼結鉱単独層の全焼結鉱に対する質量比率）と焼結鉱の還元率との関係を調べた結果を示すグラフ
【図5】本発明の原料装入方法の実施形態において、鉱石原料層Ａを形成する際の各炉頂バンカーからの原料装入のタイミングと装入期間を示す説明図
【図6】本発明の原料装入方法において、混合層ｘとその上層の鉱石原料単独層ｙを２バッチで形成する場合の一実施形態を示す説明図
【図7】本発明の原料装入方法において、混合層ｘとその上層の鉱石原料単独層ｙを２バッチで形成する場合の他の実施形態を示す説明図
【図8】各実施例（発明例、比較例）において、鉱石原料層Ａを形成する際の各炉頂バンカーからの原料装入のタイミングと装入期間を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【0018】
本発明は、ベルレス型装入装置（旋回シュートなど）を有するベルレス高炉において鉱石原料とコークスの混合装入を行う原料装入方法であって、複数の炉頂バンカーを用い、鉱石原料（a）と混合装入用のコークス（b）を別々の炉頂バンカーに貯留しておき、鉱石原料（a）とコークス（b）を混合装入する場合、鉱石原料（a）とコークス（b）を各炉頂バンカーから同時に排出することで、両者を混合しながら炉内に装入する。この装入方法によれば、コークス（b）の装入のタイミングや装入時間を調整することで、任意の混合範囲、混合濃度でコークス（b）の混合装入を行うことが可能となる。例えば、１バッチの装入において、鉱石原料（a）の装入時間に対してコークス（b）の装入時間を短く設定することで、事前に鉱石原料（a）とコークス（b）を混合した状態で炉頂バンカーに投入して高炉に装入する均一混合装入の場合よりも、コークス（b）が混合している鉱石原料層部分（混合層）のコークス混合率を容易に高めることができる。
【0019】
鉱石原料（a）と混合装入用のコークス（b）を別々の炉頂バンカーに貯留しておき、鉱石原料（a）とコークス（b）を各炉頂バンカーから同時に排出して混合装入する場合、例えば、１バッチの装入において、鉱石原料（a）の装入時間に対してコークス（b）の装入時間を短く設定することで、鉱石原料（a）とコークス（b）の混合層と鉱石原料のみからなる鉱石原料単独層が形成される。これらの装入層の適切な配置形態に関して本発明者らは鋭意検討を重ね、その結果、鉱石原料（a）とコークス（b）の混合層ｘの上層に、コークス（b）を混合しない鉱石原料単独層ｙを配置させることで、混合層ｘ中のコークス（b）のソルーションロス反応で発生したＣＯガスを上層の鉱石原料単独層ｙの還元に利用することができ、鉱石の還元効率を向上させることができるとの着想を得た。
【0020】
このような着想に基づきさらに検討を進めた結果、鉱石原料（a）とコークス（b）の混合層ｘの上層に、所定量の鉱石原料（a）からなる鉱石原料単独層ｙを形成することにより、鉱石の還元効率が効果的に向上することが判った。このような知見に基づき、本発明は、１チャージ分の鉱石原料を装入する際に、鉱石原料（a）とコークス（b）を各炉頂バンカーから同時に排出して混合装入することにより、下層側に鉱石原料（a）とコークス（b）の混合層ｘを形成し、次いで、鉱石原料（a）のみを炉頂バンカーから排出して装入することにより、混合層ｘの上層に、当該チャージの全鉱石原料装入量の１０～９０質量％、好ましくは４０～８０質量％の鉱石原料（a）からなる鉱石原料単独層ｙ（鉱石原料（a）のみからなる層）を形成するものである。
【0021】
ここで、鉱石原料（a）は、焼結鉱、塊鉱石、ペレットなどの１種以上からなり、さらに、スラグの成分調整などを目的とした副原料（例えば、石灰石、珪石、蛇紋岩など）を含むことがある。
また、混合装入用のコークス（b）としては、室炉コークス、成形コークス、フェロコークスなどの１種以上を用いることができる。また、室炉コークスのなかでも粒径が小さいコークス、いわゆる小塊コークスを使用した場合には、低粒径による比表面積の増加によりソリューションロス反応によるガス化が促進され、還元効率をより高めることができる。通常、この小塊コークスとしては、高炉装入用の塊コークスを得るために室炉コークスを分級した際の篩下コークスが用いられる。
また、混合装入用のコークス（b）としては、室炉コークス、成形コークス、フェロコークスなどの１種以上を用いることができる。また、室炉コークスのなかでも粒径が小さいコークス、いわゆる小塊コークスを使用した場合には、低粒径による比表面積の増加によりソリューションロス反応によるガス化が促進され、還元効率をより高めることができる。通常、この小塊コークスとしては、高炉装入用の塊コークスを得るために室炉コークスを分級した際の篩下コークスが用いられる。
【0022】
図１は、本発明の原料装入方法により形成された炉内原料装入層の最上部の堆積状態（炉半径方向での炉内装入物の縦断面）の一例を模式的に示す説明図である。図において、Ａは１チャージ分の鉱石原料層、Ｂは同じく塊コークスからなるコークス層であり、これら鉱石原料層Ａとコークス層Ｂが上下方向で交互に積層した状態に装入（充填）される。
鉱石原料層Ａは、下層側に鉱石原料（a）とコークス（b）の混合層ｘが形成され、この混合層ｘの上層に鉱石原料単独層ｙが形成される。上述したように、混合層ｘは、鉱石原料（a）とコークス（b）を各炉頂バンカーから同時に排出して混合装入することにより形成され、鉱石原料単独層ｙは、鉱石原料（a）のみを炉頂バンカーから排出して装入することにより形成される。この実施形態では、通気性を確保するため、炉中心部領域ｅには混合層ｘを設けず、炉中心部領域ｅは鉱石原料（a）のみで構成されている。そして、鉱石原料単独層ｙ（炉中心部領域ｅの鉱石原料のように、混合層ｘの上に存在しない鉱石原料は鉱石原料単独層ｙには含まれない）は、当該チャージの全鉱石原料装入量の１０～９０質量％、好ましくは４０～８０質量％の鉱石原料（a）で構成される。したがって、残りの９０～１０質量％（好ましくは６０～２０質量％）のコークスは、混合層ｘに含まれるか、混合層ｘの上部以外の領域（炉中心部側領域ｅなど）に存在することになる。
混合層ｘにおけるコークス（b）の混合割合は特に限定しないが、一般には、鉱石原料（a）に対して７質量％以下程度の割合で混合するのが好ましい。これは、コークス（b）の混合割合が多すぎると、鉱石が昇温して溶融するまでにコークス（b）がガス化（ソリューションロス反応によるガス化）しきれずに小粒のコークスとして炉下部に残留してしまい、炉下部の通気性を阻害する恐れがあるためである。コークス（b）の混合割合が少なくても、鉱石原料（a）中に混合されるコークス（b）があれば、上記したガス化反応により鉱石の還元の促進に寄与するため、コークス混合装入の効果を得ることができる。コークス（b）の混合割合は、鉱石原料（a）に対して好ましくは２質量％以上あればよい。
鉱石原料層Ａは、下層側に鉱石原料（a）とコークス（b）の混合層ｘが形成され、この混合層ｘの上層に鉱石原料単独層ｙが形成される。上述したように、混合層ｘは、鉱石原料（a）とコークス（b）を各炉頂バンカーから同時に排出して混合装入することにより形成され、鉱石原料単独層ｙは、鉱石原料（a）のみを炉頂バンカーから排出して装入することにより形成される。この実施形態では、通気性を確保するため、炉中心部領域ｅには混合層ｘを設けず、炉中心部領域ｅは鉱石原料（a）のみで構成されている。そして、鉱石原料単独層ｙ（炉中心部領域ｅの鉱石原料のように、混合層ｘの上に存在しない鉱石原料は鉱石原料単独層ｙには含まれない）は、当該チャージの全鉱石原料装入量の１０～９０質量％、好ましくは４０～８０質量％の鉱石原料（a）で構成される。したがって、残りの９０～１０質量％（好ましくは６０～２０質量％）のコークスは、混合層ｘに含まれるか、混合層ｘの上部以外の領域（炉中心部側領域ｅなど）に存在することになる。
混合層ｘにおけるコークス（b）の混合割合は特に限定しないが、一般には、鉱石原料（a）に対して７質量％以下程度の割合で混合するのが好ましい。これは、コークス（b）の混合割合が多すぎると、鉱石が昇温して溶融するまでにコークス（b）がガス化（ソリューションロス反応によるガス化）しきれずに小粒のコークスとして炉下部に残留してしまい、炉下部の通気性を阻害する恐れがあるためである。コークス（b）の混合割合が少なくても、鉱石原料（a）中に混合されるコークス（b）があれば、上記したガス化反応により鉱石の還元の促進に寄与するため、コークス混合装入の効果を得ることができる。コークス（b）の混合割合は、鉱石原料（a）に対して好ましくは２質量％以上あればよい。
【0023】
本発明では、鉱石原料（a）とコークス（b）を別々の炉頂バンカーに貯留しておき、鉱石原料（a）とコークス（b）を各炉頂バンカーから同時に排出することで鉱石原料（a）とコークス（b）を混合装入するため、混合層ｘのコークス混合率を任意に制御することができ、上述したように、事前に鉱石原料とコークスを混合した状態で炉頂バンカーに投入して高炉に装入する均一混合装入に較べて、混合層ｘのコークス混合率を容易に高めることができる。また、ベルレス型装入装置（旋回シュートなど）を用いて混合装入するため、混合層ｘの形成位置や範囲についても任意に選択することができる。
そして、混合層ｘの上層に所定量（当該チャージの全鉱石原料装入量の１０～９０質量％、好ましくは４０～８０質量％）の鉱石原料（a）からなる鉱石原料単独層ｙを形成することにより、混合層ｘ内でコークス（b）のソルーションロス反応で発生したＣＯガスを、上層の鉱石原料単独層ｙの還元に利用することができるため、鉱石の還元効率を向上させることができる。これに対して、コークス（b）の全部を鉱石原料（a）に均一混合装入した場合には、混合層ｘから上層のコークス層へ流れるガス中に、鉱石の還元に使われなかったＣＯガスが含まれた状態となり、鉱石の還元効率を十分向上できない。
そして、混合層ｘの上層に所定量（当該チャージの全鉱石原料装入量の１０～９０質量％、好ましくは４０～８０質量％）の鉱石原料（a）からなる鉱石原料単独層ｙを形成することにより、混合層ｘ内でコークス（b）のソルーションロス反応で発生したＣＯガスを、上層の鉱石原料単独層ｙの還元に利用することができるため、鉱石の還元効率を向上させることができる。これに対して、コークス（b）の全部を鉱石原料（a）に均一混合装入した場合には、混合層ｘから上層のコークス層へ流れるガス中に、鉱石の還元に使われなかったＣＯガスが含まれた状態となり、鉱石の還元効率を十分向上できない。
【0024】
また、本発明の原料装入方法では、混合層ｘと鉱石原料単独層ｙを上下方向で複数層設けることができる。すなわち、鉱石原料（a）とコークス（b）を各炉頂バンカーから同時に排出する混合装入と、鉱石原料（a）のみを炉頂バンカーから排出する装入を交互にそれぞれ複数回行うことにより、混合層ｘと鉱石原料単独層ｙを上下方向で交互にそれぞれ複数層形成する。そして、この場合には、形成された複数の鉱石原料単独層ｙ（全鉱石原料単独層ｙ）は、当該チャージの全鉱石原料装入量の１０～９０質量％、好ましくは４０～８０質量％の鉱石原料（a）で構成される。したがって、残りの９０～１０質量％（好ましくは６０～２０質量％）の鉱石原料（a）は、混合層ｘに含まれるか、混合層ｘの上部以外の領域（炉中心部側領域ｅなど）に存在することになる。
【0025】
図２は、その場合の炉内原料装入層の最上部の堆積状態（炉半径方向での炉内原料装入層の縦断面）の一例を模式的に示す説明図であり、鉱石原料層Ａは、混合層ｘとその上層の鉱石原料単独層ｙが上下方向で交互に積層し、それぞれ複数層形成されている。この実施形態では、上下方向で各２層の混合層ｘ１，ｘ２と鉱石原料単独層ｙ１，ｙ２が交互に積層し、鉱石原料層Ａを構成している。
この場合も、混合層ｘは、鉱石原料（a）とコークス（b）を各炉頂バンカーから同時に排出して混合装入することにより形成され、鉱石原料単独層ｙは、鉱石原料（a）のみを炉頂バンカーから排出して装入することにより形成される。
また、この実施形態でも、通気性を確保するため、炉中心部領域ｅには混合層ｘを設けず、炉中心部領域ｅは鉱石原料のみで構成されている。そして、複数の鉱石原料単独層ｙ（炉中心部領域ｅの鉱石原料のように、混合層ｘの上に存在しない鉱石原料は鉱石原料単独層ｙには含まれない）を合わせた鉱石原料は、当該チャージの全鉱石原料装入量の１０～９０質量％、好ましくは４０～８０質量％の鉱石原料（a）で構成される。
この場合も、混合層ｘは、鉱石原料（a）とコークス（b）を各炉頂バンカーから同時に排出して混合装入することにより形成され、鉱石原料単独層ｙは、鉱石原料（a）のみを炉頂バンカーから排出して装入することにより形成される。
また、この実施形態でも、通気性を確保するため、炉中心部領域ｅには混合層ｘを設けず、炉中心部領域ｅは鉱石原料のみで構成されている。そして、複数の鉱石原料単独層ｙ（炉中心部領域ｅの鉱石原料のように、混合層ｘの上に存在しない鉱石原料は鉱石原料単独層ｙには含まれない）を合わせた鉱石原料は、当該チャージの全鉱石原料装入量の１０～９０質量％、好ましくは４０～８０質量％の鉱石原料（a）で構成される。
【0026】
混合層ｘの上層に鉱石原料単独層ｙを形成する場合において、鉱石原料層の還元率について評価するために、内径７０ｍｍの坩堝にＣＯおよびＣＯ２ガスを導入できる電気炉を用いて実験を行った。高炉内の雰囲気を想定して、温度は９００℃とし、ＣＯ＝３０％、ＣＯ２＝１５％、Ｎ２＝５５％の混合ガス１５ＮＬ／ｍｉｎの雰囲気下で３時間保持して還元試験を行った。
粒径１５－２０ｍｍの焼結鉱を１０００ｇ、粒径１５－２０ｍｍのコークスを２５ｇ準備し、試験材に供した。試験材の層厚は約１４０ｍｍであり、電気炉の均熱帯よりも長くなったため、試験材を層厚方向に２分割して各７０ｍｍとし、下層試験材の排ガスデータから上層試験材のガス条件を算出した上で試験を行い、上層試験材と下層試験材の平均還元率を求めた。試験材の層構造は、焼結鉱とコークスが均一に混合した層（以下、混合層という）の上層に焼結鉱のみの層（以下、焼結鉱単独層という）を形成させ、焼結鉱単独層の質量を変化させて試験を行った。その結果を図３に示す。ここで、焼結鉱の還元率とは、２分割した試験材それぞれの還元率の平均値である。還元率は、試験材の実験前後の質量を測定し、質量減少分が還元により除去された酸素量であるとして算出した。
粒径１５－２０ｍｍの焼結鉱を１０００ｇ、粒径１５－２０ｍｍのコークスを２５ｇ準備し、試験材に供した。試験材の層厚は約１４０ｍｍであり、電気炉の均熱帯よりも長くなったため、試験材を層厚方向に２分割して各７０ｍｍとし、下層試験材の排ガスデータから上層試験材のガス条件を算出した上で試験を行い、上層試験材と下層試験材の平均還元率を求めた。試験材の層構造は、焼結鉱とコークスが均一に混合した層（以下、混合層という）の上層に焼結鉱のみの層（以下、焼結鉱単独層という）を形成させ、焼結鉱単独層の質量を変化させて試験を行った。その結果を図３に示す。ここで、焼結鉱の還元率とは、２分割した試験材それぞれの還元率の平均値である。還元率は、試験材の実験前後の質量を測定し、質量減少分が還元により除去された酸素量であるとして算出した。
【0027】
図３によれば、焼結鉱単独層の全焼結鉱に対する質量比率が１０質量％以上では、焼結鉱とコークスとを均一に混合した条件（焼結鉱単独層の全焼結鉱に対する質量比率が０質量％の条件）よりも還元率が増加している。これは、焼結鉱単独層の全焼結鉱に対する質量比率が１０質量％以上では、焼結鉱単独層の層厚が確保され、混合層のコークスのソリューションロス反応により発生したＣＯガスが上層の焼結鉱単独層の還元に寄与したためと考えられる。一方、焼結鉱単独層の全焼結鉱に対する質量比率が９０質量％を超えると、焼結鉱とコークスとを均一に混合した条件よりも還元率が低下している。これは、焼結鉱単独層の全焼結鉱に対する質量比率が９０質量％を超えると、混合層中のコークスの濃度が過剰となり、コークスのソリューションロス反応の反応量が低下し、ソリューションロス反応により発生するＣＯガス量が低下するためであると考えられる。また、焼結鉱単独層の全焼結鉱に対する質量比率が４０～８０質量％、そのなかでも特に４０～６０質量％の範囲において、特に高い還元率が得られている。
以上の結果から、本発明では、混合層ｘの上層に形成される鉱石原料単独層ｙは、当該チャージの全鉱石原料装入量の１０～９０質量％、好ましくは４０～８０質量％、より好ましくは４０～６０質量％の鉱石原料（a）で構成する。
以上の結果から、本発明では、混合層ｘの上層に形成される鉱石原料単独層ｙは、当該チャージの全鉱石原料装入量の１０～９０質量％、好ましくは４０～８０質量％、より好ましくは４０～６０質量％の鉱石原料（a）で構成する。
【0028】
また、図３と同様の還元試験として、混合層ｘを１層とした試験と２層とした試験を実施し、両者の還元率を比較した。混合層ｘを１層とした試験では、焼結鉱５００ｇにコークス２５ｇを均一に混合した混合層を設け、その上に焼結鉱５００ｇからなる焼結鉱単独層を配置した。また、混合層ｘを２層とした試験では、焼結鉱２５０ｇにコークス１２．５ｇを均一に混合した混合層を設け、その上に焼結鉱２５０ｇからなる焼結鉱単独層を配置し、さらにその上に焼結鉱２５０ｇにコークス１２．５ｇを均一に混合した混合層を設け、その上に焼結鉱２５０ｇからなる焼結鉱単独層を配置した。その結果を図４に示す。ここで、焼結鉱の還元率は、図３と同様の方法にて算出した。図４によれば、混合層が２層の方が還元率は高位となることが判る。これは混合層を２層にすることで、混合層と焼結単独層の接触界面積が増加し、ＣＯガスによる還元効率が増加したためであると考えられる。
【0029】
本発明において、１チャージ当たり鉱石原料（a）とコークス（b）を各炉頂バンカーから同時に排出して混合装入する回数ｎに対し、炉頂バンカー数がｎ＋２以上であることが好ましい。したがって、炉頂バンカー数は、ｎ＝１（混合層ｘが１層）の場合には３基以上、ｎ＝２（混合層ｘが２層）の場合には４基以上とすることが好ましい。これにより、炉頂バンカーに原料を補充するための待ち時間（炉内装入の待ち時間）を無くすことができるため、原料を連続的に装入することが可能となり、出銑量を落とすことなく本発明法を実施することができる。
炉頂バンカーの大きさは、装入する鉱石原料（a）やコークス（b）の量に応じて決められる。炉頂バンカーは、鉱石原料（a）の貯留とコークス（b）の貯留を兼用できるものでもよいし、鉱石原料（a）の貯留専用とコークス（b）の貯留専用のものでもよいが、前者の方が炉頂バンカー数を少なくできるので好ましい。
なお、コークス（b）を炉頂バンカーに投入して貯留するには、炉頂バンカーに原料を搬送するためのベルトコンベア上に切出しホッパーを設置し、この切出しホッパーからベルトコンベア上にコークス（b）が切り出されるようにすることが望ましい。
炉頂バンカーの大きさは、装入する鉱石原料（a）やコークス（b）の量に応じて決められる。炉頂バンカーは、鉱石原料（a）の貯留とコークス（b）の貯留を兼用できるものでもよいし、鉱石原料（a）の貯留専用とコークス（b）の貯留専用のものでもよいが、前者の方が炉頂バンカー数を少なくできるので好ましい。
なお、コークス（b）を炉頂バンカーに投入して貯留するには、炉頂バンカーに原料を搬送するためのベルトコンベア上に切出しホッパーを設置し、この切出しホッパーからベルトコンベア上にコークス（b）が切り出されるようにすることが望ましい。
【0030】
以下、本発明において、鉱石原料層Ａ（混合層ｘとその上層の鉱石原料単独層ｙ）を形成するための原料装入方法の具体例について説明する。
鉱石原料層Ａを構成する１チャージ分の原料は、１バッチ、複数バッチ（例えば２バッチ）のいずれで装入してもよい。
鉱石原料（a）とコークス（b）は、ベルレス型装入装置を構成する旋回シュートを通じて装入され、旋回シュートの傾動角を調整（変更）することにより、炉半径方向で炉中心部側から炉壁側に向けて、若しくは炉壁側から炉中心部側に向けて原料が順次装入される。ここで、１バッチ内で混合層ｘを形成し、さらにその上層に鉱石単独層ｙを形成する場合、例えば、鉱石原料（a）とコークス（b）を同時排出する期間に旋回シュートの傾動角を変更していた方向に対して、コークス（b）の同時排出を終了した時点以降は逆の方向に旋回シュートの傾動角を変更するようにすることで、鉱石原料（a）とコークス（b）の混合層ｘの上層に鉱石原料単独層ｙを形成することができる。
鉱石原料層Ａを構成する１チャージ分の原料は、１バッチ、複数バッチ（例えば２バッチ）のいずれで装入してもよい。
鉱石原料（a）とコークス（b）は、ベルレス型装入装置を構成する旋回シュートを通じて装入され、旋回シュートの傾動角を調整（変更）することにより、炉半径方向で炉中心部側から炉壁側に向けて、若しくは炉壁側から炉中心部側に向けて原料が順次装入される。ここで、１バッチ内で混合層ｘを形成し、さらにその上層に鉱石単独層ｙを形成する場合、例えば、鉱石原料（a）とコークス（b）を同時排出する期間に旋回シュートの傾動角を変更していた方向に対して、コークス（b）の同時排出を終了した時点以降は逆の方向に旋回シュートの傾動角を変更するようにすることで、鉱石原料（a）とコークス（b）の混合層ｘの上層に鉱石原料単独層ｙを形成することができる。
【0031】
図５（Ａ）～（Ｅ）は、鉱石原料層Ａ（混合層ｘとその上層の鉱石原料単独層ｙ）を２バッチで形成する実施形態について、各炉頂バンカーからの原料装入のタイミングと装入期間を示している。これらのうち、図５（Ａ）～（Ｃ）は混合層ｘを１層設ける実施形態、図５（Ｄ），（Ｅ）は混合層ｘを２層設ける実施形態を示している。なお、図５（およびこれに関する以下の説明）は、炉半径方向における炉中心部領域ｅ以外の領域に対する原料装入に関するものであり、通常、図１、図２に示すように炉中心部領域ｅに対しては鉱石原料（a）のみを装入するものである。すなわち、鉱石原料（a）（鉱石原料（a-1）および／または鉱石原料（a-2））の一部は、図示しないタイミングで炉中心部領域ｅに装入されることになる。
【0032】
図５（Ａ）の実施形態では、３基の炉頂バンカーを用いて、１チャージ分の鉱石原料（a）を２バッチで装入するに際し、１チャージ分の鉱石原料（a）を鉱石原料（a-1）および鉱石原料（a-2）に２分割し、第１バッチでは、別々の炉頂バンカー（炉頂バンカー１、３）に貯留された鉱石原料（a-1）とコークス（b）を、それぞれの炉頂バンカーから同時に排出して混合装入し、鉱石原料（a-1）の装入終了とともにコークス（b）の装入を終了させることにより混合層ｘを形成する。続く第２バッチでは、他の炉頂バンカー（炉頂バンカー２）に貯留された鉱石原料（a-2）を炉頂バンカーから排出して装入することにより、混合層ｘの上層に鉱石原料単独層ｙを形成する。この鉱石原料（a-2）で構成される鉱石原料単独層ｙの鉱石原料量は、全鉱石原料装入量の１０～９０質量％である。
【0033】
図５（Ｂ）の実施形態では、３基の炉頂バンカーを用いて、１チャージ分の鉱石原料（a）を２バッチで装入するに際し、１チャージ分の鉱石原料（a）とコークス（b）を、鉱石原料（a-1）および鉱石原料（a-2）とコークス（b-1）およびコークス（b-2）に、それぞれ２分割し、第１バッチでは、別々の炉頂バンカー（炉頂バンカー１、２）に貯留された鉱石原料（a-1）とコークス（b-1）を、それぞれの炉頂バンカーから同時に排出して混合装入し、鉱石原料（a-1）の装入終了とともにコークス（b-1）の装入を終了させることにより混合層ｘの一部を形成する。続く第２バッチでは、別々の炉頂バンカー（炉頂バンカー２、３）に貯留された鉱石原料（a-2）とコークス（b-2）を、それぞれの炉頂バンカーから同時に排出して混合装入することにより、混合層ｘの残部を形成するとともに、所定量の鉱石原料（a-2）を装入した時点でコークス（b-2）の装入を終了させ、引き続き、残りの鉱石原料（a-2）を装入することにより、混合層ｘの上層に鉱石原料単独層ｙを形成する。この鉱石原料（a-2）の一部で構成される鉱石原料単独層ｙの鉱石原料量は、全鉱石原料装入量の１０～９０質量％である。
なお、本実施形態のように、１つバッチ（第２バッチ）において、混合層ｘの残部を形成し、さらにその上層に鉱石原料（a）を装入して鉱石単独層ｙを形成するには、上述したように、混合層ｘの残部を形成した後、旋回シュートをそれまでとは逆向きに傾動させて鉱石原料（a）を装入すればよい。
なお、本実施形態のように、１つバッチ（第２バッチ）において、混合層ｘの残部を形成し、さらにその上層に鉱石原料（a）を装入して鉱石単独層ｙを形成するには、上述したように、混合層ｘの残部を形成した後、旋回シュートをそれまでとは逆向きに傾動させて鉱石原料（a）を装入すればよい。
【0034】
図５（Ｃ）の実施形態では、３基の炉頂バンカーを用いて、１チャージ分の鉱石原料（a）を２バッチで装入するに際し、１チャージ分の鉱石原料（a）を鉱石原料（a-1）および鉱石原料（a-2）に２分割し、第１バッチでは、別々の炉頂バンカー（炉頂バンカー１、３）に貯留された鉱石原料（a-1）とコークス（b）を、それぞれの炉頂バンカーから同時に排出して混合装入することにより、混合層ｘを形成するとともに、所定量の鉱石原料（a-1）を装入した時点でコークス（b）の装入を終了させ、引き続き、残りの鉱石原料（a-1）を装入することにより、混合層ｘの上層に鉱石原料単独層ｙ一部を形成する。続く第２バッチでは、他の炉頂バンカー（炉頂バンカー２）に貯留された鉱石原料（a-2）を炉頂バンカーから排出して装入することにより、鉱石原料単独層ｙの残部を形成する。この鉱石原料（a-1）の一部と鉱石原料（a-2）で構成される鉱石原料単独層ｙの鉱石原料量（図中のa１+a２）は、全鉱石原料装入量の１０～９０質量％である。
なお、本実施形態のように、１つのバッチ（第１バッチ）において、混合層ｘの残部を形成し、さらにその上層に鉱石原料（a）を装入して鉱石原料単独層ｙの一部を形成する場合も、上述したと同様に、混合層ｘの残部を形成した後、旋回シュートをそれまでとは逆向きに傾動させて鉱石原料（a）を装入すればよい。
なお、本実施形態のように、１つのバッチ（第１バッチ）において、混合層ｘの残部を形成し、さらにその上層に鉱石原料（a）を装入して鉱石原料単独層ｙの一部を形成する場合も、上述したと同様に、混合層ｘの残部を形成した後、旋回シュートをそれまでとは逆向きに傾動させて鉱石原料（a）を装入すればよい。
【0035】
図５（Ｄ）の実施形態では、３基の炉頂バンカーを用いて、１チャージ分の鉱石原料（a）を２バッチで装入するに際し、１チャージ分の鉱石原料（a）とコークス（b）を、鉱石原料（a-1）および鉱石原料（a-2）とコークス（b-1）およびコークス（b-2）に、それぞれ２分割し、第１バッチでは、別々の炉頂バンカー（炉頂バンカー１、３）に貯留された鉱石原料（a-1）とコークス（b-1）を、それぞれの炉頂バンカーから同時に排出して混合装入することにより、１層目の混合層ｘ１を形成するとともに、所定量の鉱石原料（a-1）を装入した時点でコークス（b-1）の装入を終了させ、引き続き、残りの鉱石原料（a-1）を装入することにより、混合層ｘ１の上層に１層目の鉱石原料単独層ｙ１を形成する。続く第２バッチでは、別々の炉頂バンカー（炉頂バンカー１、２）に貯留された鉱石原料（a-2）とコークス（b-2）を、それぞれの炉頂バンカーから同時に排出して混合装入することにより、２層目の混合層ｘ２を形成するとともに、所定量の鉱石原料（a-2）を装入した時点でコークス（b-2）の装入を終了させ、引き続き、残りの鉱石原料（a-2）を装入することにより、混合層ｘ２の上層に２層目の鉱石原料単独層ｙ２を形成する。この鉱石原料（a-1）の一部と鉱石原料（a-2）の一部で構成される鉱石原料単独層ｙ１，ｙ２、の合計鉱石原料量（図中のa１+a２）は、全鉱石原料装入量の１０～９０質量％である。
【0036】
図５（Ｅ）の実施形態では、４基の炉頂バンカーを用いて、１チャージ分の鉱石原料（a）を２バッチで装入するに際し、１チャージ分の鉱石原料（a）とコークス（b）を、鉱石原料（a-1）および鉱石原料（a-2）とコークス（b-1）およびコークス（b-2）に、それぞれ２分割し、第１バッチでは、別々の炉頂バンカー（炉頂バンカー１、２）に貯留された鉱石原料（a-1）とコークス（b-1）を、それぞれの炉頂バンカーから同時に排出して混合装入することにより、１層目の混合層ｘ１を形成するとともに、所定量の鉱石原料（a-1）を装入した時点でコークス（b-1）の装入を終了させ、引き続き、残りの鉱石原料（a-1）を装入することにより、混合層ｘ１の上層に１層目の鉱石原料単独層ｙ１を形成する。続く第２バッチでは、別々の炉頂バンカー（炉頂バンカー３、４）に貯留された鉱石原料（a-2）とコークス（b-2）を、それぞれの炉頂バンカーから同時に排出して混合装入することにより、２層目の混合層ｘ２を形成するとともに、所定量の鉱石原料（a-2）を装入した時点でコークス（b-2）の装入を終了させ、引き続き、残りの鉱石原料（a-2）を装入することにより、混合層ｘ２の上層に２層目の鉱石原料単独層ｙ２を形成する。この鉱石原料（a-1）の一部と鉱石原料（a-2）の一部で構成される鉱石原料単独層ｙ１，ｙ２、の合計鉱石原料量（図中のa１+a２）は、全鉱石原料装入量の１０～９０質量％である。
【0037】
ここで、図５（Ｄ）と図５（Ｅ）の実施形態を較べると、３基の炉頂バンカーを用いる図５（Ｄ）の実施形態では、１層目の混合層ｘ１を形成するための原料装入で空になった炉頂バンカー（炉頂バンカー１）に原料を再投入（貯留）してから、２層目の混合層ｘ２を形成するための原料装入を行うため、１チャージ分の鉱石原料の装入時間が長くなり、その分出銑量が低下する。これに対して４基の炉頂バンカーを用いる図５（Ｅ）の実施形態では、１層目の混合層ｘ１を形成するための原料装入中に別の炉頂バンカーに原料を投入して貯留し、２層目の混合層ｘ２を形成するために使用できるため、炉頂バンカーに原料を補充する際の装入待ち時間がなくなり、出銑量を低下させることなく実施することができる。
なお、図５（Ｄ）と図５（Ｅ）の実施形態のように１つのバッチ（第１バッチ、第２バッチ）において、混合層ｘ１、ｘ２を形成し、さらにそれらの上層に鉱石原料（a）を装入して鉱石原料単独層ｙ１、ｙ２を形成する場合も、上述したと同様に、混合層ｘ１、ｘ２を形成した後、旋回シュートをそれまでとは逆向きに傾動させて鉱石原料（a）を装入すればよい。
なお、図５（Ｄ）と図５（Ｅ）の実施形態のように１つのバッチ（第１バッチ、第２バッチ）において、混合層ｘ１、ｘ２を形成し、さらにそれらの上層に鉱石原料（a）を装入して鉱石原料単独層ｙ１、ｙ２を形成する場合も、上述したと同様に、混合層ｘ１、ｘ２を形成した後、旋回シュートをそれまでとは逆向きに傾動させて鉱石原料（a）を装入すればよい。
【0038】
次に、炉半径方向における炉中心部領域ｅへの原料装入を含めた原料装入方法の具体例について説明する。
なお、以下の具体例において、例えば、１つバッチ内で混合層ｘ（またはその一部）とその上層の鉱石原料単独層ｙ（またはその一部）を形成するには、旋回シュートによる原料装入中に、旋回シュートの傾動の向きや、炉半径方向での旋回シュートの装入方向を適宜変えればよい。
まず、図１に示すように混合層ｘを１層設ける場合であって、混合層ｘとその上層の鉱石原料単独層ｙを２バッチで形成する場合について説明すると、図６はその一実施形態を示すものであり、第１バッチでは、図６（ア）に示すように、炉半径方向における炉中心部領域ｅに対して鉱石原料（a）のみを装入し、それ以外の領域に対して鉱石原料（a）とコークス（b）を混合装入することで混合層ｘを形成する。続く第２バッチでは、図６（イ）に示すように、炉半径方向における全部の領域に対して鉱石原料（a）のみを装入することで、混合層ｘの上層に鉱石原料単独層ｙを形成するとともに、炉中心部領域ｅの残部を形成する。
なお、以下の具体例において、例えば、１つバッチ内で混合層ｘ（またはその一部）とその上層の鉱石原料単独層ｙ（またはその一部）を形成するには、旋回シュートによる原料装入中に、旋回シュートの傾動の向きや、炉半径方向での旋回シュートの装入方向を適宜変えればよい。
まず、図１に示すように混合層ｘを１層設ける場合であって、混合層ｘとその上層の鉱石原料単独層ｙを２バッチで形成する場合について説明すると、図６はその一実施形態を示すものであり、第１バッチでは、図６（ア）に示すように、炉半径方向における炉中心部領域ｅに対して鉱石原料（a）のみを装入し、それ以外の領域に対して鉱石原料（a）とコークス（b）を混合装入することで混合層ｘを形成する。続く第２バッチでは、図６（イ）に示すように、炉半径方向における全部の領域に対して鉱石原料（a）のみを装入することで、混合層ｘの上層に鉱石原料単独層ｙを形成するとともに、炉中心部領域ｅの残部を形成する。
【0039】
また、図６の実施形態以外の他の実施形態としては、第１バッチでは、炉半径方向における炉中心部領域ｅに対して鉱石原料（a）のみを装入し、それ以外の領域に対して鉱石原料（a）とコークス（b）を混合装入することで混合層ｘを形成するとともに、引き続き、この混合層ｘの上層に鉱石原料（a）のみを装入して、鉱石原料単独層ｙの一部を形成する。続く第２バッチでは、炉半径方向における全部または一部の領域に対して鉱石原料（a）のみを装入することで、鉱石原料単独層ｙの残部と炉中心部領域ｅの鉱石原料層の残部を形成する。
同じく他の実施形態としては、第１バッチでは、炉半径方向における炉中心部領域ｅに対して鉱石原料（a）のみを装入し、それ以外の領域に対して鉱石原料（a）とコークス（b）を混合装入することで混合層ｘの一部を形成する。続く第２バッチでは、炉半径方向における炉中心部領域e以外の領域の一部または全部に対して、鉱石原料（a）とコークス（b）を混合装入することで混合層ｘの残部を形成した後、引き続き、炉半径方向における全部または一部の領域に対して鉱石原料（a）のみを装入することで、混合層ｘの上層に鉱石原料単独層ｙを形成するとともに、炉中心部領域ｅの鉱石原料層の残部を形成する。
同じく他の実施形態としては、第１バッチでは、炉半径方向における炉中心部領域ｅに対して鉱石原料（a）のみを装入し、それ以外の領域に対して鉱石原料（a）とコークス（b）を混合装入することで混合層ｘの一部を形成する。続く第２バッチでは、炉半径方向における炉中心部領域e以外の領域の一部または全部に対して、鉱石原料（a）とコークス（b）を混合装入することで混合層ｘの残部を形成した後、引き続き、炉半径方向における全部または一部の領域に対して鉱石原料（a）のみを装入することで、混合層ｘの上層に鉱石原料単独層ｙを形成するとともに、炉中心部領域ｅの鉱石原料層の残部を形成する。
【0040】
また、図７は、混合層を１層設ける場合であって、混合層ｘとその上層の鉱石原料単独層ｙを２バッチで形成する場合の他の実施形態を示すものであり、第１バッチでは、炉半径方向における炉中心部領域ｅ以外の領域に対して鉱石原料（a）とコークス（b）を各炉頂バンカーから同時に排出して混合装入することで混合層ｘを形成する。続く第２バッチでは、炉半径方向における全部の領域に対して鉱石原料（a）のみを炉頂バンカーから排出して装入することで、鉱石原料単独層ｙと炉中心部領域ｅの鉱石原料層を形成する。
【0041】
また、図２に示すように混合層ｘを２層設ける場合であって、混合層ｘ１，ｘ２とそれらの上層の鉱石原料単独層ｙ１，ｙ２を２バッチで形成する場合の一実施形態としては、例えば、第１バッチでは、炉半径方向における炉中心部領域ｅに対して鉱石原料（a）のみを装入し、それ以外の領域に対して鉱石原料（a）とコークス（b）を混合装入することで混合層ｘ１を形成するとともに、引き続き、この混合層ｘ１の上層に鉱石原料（a）のみを装入することで、混合層ｘ１の上層に鉱石原料単独層ｙ１を形成する。第２バッチでは、以上のような原料装入を再度行うことで、混合層ｘ２とその上層の鉱石原料単独層ｙ２を形成するとともに、炉中心部領域の鉱石原料層の残部を形成する。
なお、図２に示すように混合層ｘを２層設ける場合、混合層ｘ１，ｘ２とそれらの上層の鉱石原料単独層ｙ１，ｙ２を、それぞれ別々のバッチ（計４バッチ）で形成するようにしてもよい。
なお、図２に示すように混合層ｘを２層設ける場合、混合層ｘ１，ｘ２とそれらの上層の鉱石原料単独層ｙ１，ｙ２を、それぞれ別々のバッチ（計４バッチ）で形成するようにしてもよい。
【0042】
また、本発明では、以下のように混合層ｘとその上層の鉱石原料単独層ｙを１バッチで形成することができる。
その一実施形態としては、旋回シュートにより、炉半径方向で炉壁側から炉中心部側に向けて原料装入を行った後、折り返して炉中心部側から炉壁側に向けて原料装入を行うことにより、混合層ｘとその上層の鉱石原料単独層ｙを１バッチで形成するに当たり、炉壁側から炉中心部側に向けて行う原料装入では、鉱石原料（a）とコークス（b）を各炉頂バンカーから同時に排出して混合装入を開始し、この混合装入を継続して混合層ｘを形成した後、炉半径方向における炉中心部領域eに対しては、鉱石原料（a）のみを炉頂バンカーから排出して装入し、続く炉中心部側から炉壁側に向けて行う原料装入では、鉱石原料（a）のみを炉頂バンカーから排出して装入することにより、混合層ｘの上層に鉱石原料単独層ｙを形成するとともに、炉中心部領域ｅに鉱石原料層を形成する。
その一実施形態としては、旋回シュートにより、炉半径方向で炉壁側から炉中心部側に向けて原料装入を行った後、折り返して炉中心部側から炉壁側に向けて原料装入を行うことにより、混合層ｘとその上層の鉱石原料単独層ｙを１バッチで形成するに当たり、炉壁側から炉中心部側に向けて行う原料装入では、鉱石原料（a）とコークス（b）を各炉頂バンカーから同時に排出して混合装入を開始し、この混合装入を継続して混合層ｘを形成した後、炉半径方向における炉中心部領域eに対しては、鉱石原料（a）のみを炉頂バンカーから排出して装入し、続く炉中心部側から炉壁側に向けて行う原料装入では、鉱石原料（a）のみを炉頂バンカーから排出して装入することにより、混合層ｘの上層に鉱石原料単独層ｙを形成するとともに、炉中心部領域ｅに鉱石原料層を形成する。
【0043】
また、他の実施形態としては、旋回シュートにより、炉半径方向で炉中心部側から炉壁側に向けて原料装入を行った後、折り返して炉壁側から炉中心部側に向けて原料装入を行うことにより、混合層ｘとその上層の鉱石原料単独層ｙを１バッチで形成するに当たり、炉中心部側から炉壁側に向けて行う原料装入では、鉱石原料（a）のみを炉頂バンカーから排出して装入を開始し、炉半径方向における炉中心部領域eに対して鉱石原料（a）のみを装入した後、それ以降は、鉱石原料（a）とコークス（b）を各炉頂バンカーから同時に排出して混合装入することで混合層ｘを形成し、続く炉壁側から炉中心部側に向けて行う原料装入では、鉱石原料（a）のみを炉頂バンカーから排出して装入することにより、混合層ｘの上層に鉱石原料単独層ｙを形成するとともに、炉中心部領域ｅに鉱石原料層を形成する。
また、以上のような各実施形態（混合層ｘとその上層の鉱石原料単独層ｙを１バッチで形成する実施形態）の原料装入を２回繰り返すこと（２バッチ）により、図２に示すような混合層ｘと鉱石原料単独層ｙをそれぞれ２層設けた層構造とすることもできる。
また、以上のような各実施形態（混合層ｘとその上層の鉱石原料単独層ｙを１バッチで形成する実施形態）の原料装入を２回繰り返すこと（２バッチ）により、図２に示すような混合層ｘと鉱石原料単独層ｙをそれぞれ２層設けた層構造とすることもできる。
【実施例0044】
並列した複数基の炉頂バンカーとベルレス型装入装置（旋回シュートなど）を備えたベルレス高炉（炉口径１１．４ｍ）において、塊コークスからなるコークス層Ｂと、一部または全部が鉱石原料とコークスの混合層からなる鉱石原料層Ａが交互に形成されるように原料装入を行った。なお、以下の説明において、コークス（b）,（b-1）,（b-2）は混合装入用の小塊コークスを指す。
図８（ア）～（キ）は、各実施例（発明例、比較例）において鉱石原料層Ａを形成する際の各炉頂バンカーからの原料装入のタイミングと装入期間を示している。なお、図８（ア）～（キ）（およびこれに関する以下の説明）は、炉径方向における炉中心部領域以外の領域に対する原料装入に関するものであり、炉中心部領域に対しては鉱石原料（a）のみを装入した（図１、図２参照）。すなわち、鉱石原料（a）（鉱石原料（a-1）および／または鉱石原料（a-2））の一部を、図示しないタイミングで炉中心部領域ｅに装入した。
図８（ア）～（キ）は、各実施例（発明例、比較例）において鉱石原料層Ａを形成する際の各炉頂バンカーからの原料装入のタイミングと装入期間を示している。なお、図８（ア）～（キ）（およびこれに関する以下の説明）は、炉径方向における炉中心部領域以外の領域に対する原料装入に関するものであり、炉中心部領域に対しては鉱石原料（a）のみを装入した（図１、図２参照）。すなわち、鉱石原料（a）（鉱石原料（a-1）および／または鉱石原料（a-2））の一部を、図示しないタイミングで炉中心部領域ｅに装入した。
【0045】
比較例１では、３基の並列した炉頂バンカー１～３を用い、塊コークスを炉内装入してコークス層Ｂを形成した後、その上層に、以下のようにして鉱石原料層Ａを形成した。この鉱石原料層Ａを形成する際の各炉頂バンカーからの原料装入のタイミングと装入期間を図８（ア）に示す。貯鉱槽から供給される全鉱石原料（a）の半量の鉱石原料（a-1）を炉頂バンカー１に貯留するとともに、貯骸槽から供給される全コークス（b）の半量のコークス（b-1）を炉頂バンカー２に貯留し、第１バッチとして、炉頂バンカー１および炉頂バンカー２から鉱石原料（a-1）とコークス（b-1）を同時に排出して混合装入し、鉱石原料（a-1）の装入終了とともにコークス（b-1）の装入を終了させた。炉頂バンカー１および炉頂バンカー２からの鉱石原料（a-1）およびコークス（b-1）の装入が終了するまでに、残りの半量のコークス（b-2）を炉頂バンカー３に貯留するとともに、炉頂バンカー２からのコークス（b-1）の装入が終了した後、残りの半量の鉱石原料（a-2）を炉頂バンカー２に貯留し、第２バッチとして、炉頂バンカー２および炉頂バンカー３から鉱石原料（a-2）とコークス（b-2）を同時に排出して混合装入し、鉱石原料（a-2）の装入終了とともにコークス（b-2）の装入を終了させた。すなわち、この比較例１では、１チャージ分の鉱石原料を２バッチで装入し、鉱石原料（a-1）,（a-2）とコークス（b-1）,（b-2）をともに混合装入し、鉱石原料層Ａとした。したがって、鉱石原料（a）とコークス（b）の混合層の上層には鉱石原料単独層を形成しなかった。
【0046】
発明例１では、３基の並列した炉頂バンカー１～３を用い、塊コークスを炉内装入してコークス層Ｂを形成した後、その上層に、以下のようにして鉱石原料層Ａを形成し、図１に示すような原料装入層最上部の堆積状態とした。この鉱石原料層Ａを形成する際の各炉頂バンカーからの原料装入のタイミングと装入期間を図８（イ）に示す。貯鉱槽から供給される全鉱石原料（a）の半量の鉱石原料（a-1）を炉頂バンカー１に貯留するとともに、貯骸槽から供給される全コークス（b）の半量のコークス（b-1）を炉頂バンカー２に貯留し、第１バッチとして、炉頂バンカー１および炉頂バンカー２から鉱石原料（a-1）とコークス（b-1）を同時に排出して混合装入し、鉱石原料（a-1）の装入終了とともにコークス（b-1）の装入を終了させた。炉頂バンカー１および炉頂バンカー２からの鉱石原料（a-1）およびコークス（b-1）の装入が終了するまでに、残りの半量のコークス（b-2）を炉頂バンカー３に貯留するとともに、炉頂バンカー２からのコークス（b-1）の装入が終了した後、残りの半量の鉱石原料（a-2）を炉頂バンカー２に貯留し、第２バッチとして、炉頂バンカー２および炉頂バンカー３から鉱石原料（a-2）とコークス（b-2）を同時に排出して混合装入し、鉱石原料（a-2）の８０質量%を装入した時点でコークス（b-2）の装入を終了させ（以上により混合層ｘが形成）、引き続き、残りの鉱石原料（a-2）（残り２０質量%の鉱石原料（a-2））が混合層ｘの上層となるように、旋回シュートの傾動角を調整しつつ残りの鉱石原料（a-2）の装入を行った（以上により鉱石原料単独層ｙが形成）。すなわち、この発明例１では、１チャージ分の鉱石原料を２バッチで装入し、下層側に混合層ｘを形成し、その上層に当該チャージの全鉱石原料装入量の１０質量％の鉱石原料（a）からなる鉱石原料単独層ｙを形成して、鉱石原料層Ａとした。鉱石装入後のプロフィールは比較例１と同じであった。
【0047】
発明例２では、３基の並列した炉頂バンカー１～３を用い、塊コークスを炉内装入してコークス層Ｂを形成した後、その上層に、以下のようにして鉱石原料層Ａを形成し、図１に示すような原料装入層最上部の堆積状態とした。この鉱石原料層Ａを形成する際の各炉頂バンカーからの原料装入のタイミングと装入期間を図８（ウ）に示す。貯鉱槽から供給される全鉱石原料（a）の半量の鉱石原料（a-1）を炉頂バンカー１に貯留するとともに、貯骸槽から供給されるコークス（b）を炉頂バンカー３に貯留し、第１バッチとして、炉頂バンカー１および炉頂バンカー３から鉱石原料（a-1）とコークス（b）を同時に排出して混合装入し、鉱石原料（a-1）の装入終了とともにコークス（b）の装入を終了させた（以上により混合層ｘが形成）。炉頂バンカー１および炉頂バンカー３からの鉱石原料（a-1）およびコークス（b）の装入が終了するまでに、残りの半量の鉱石原料（a-2）を炉頂バンカー２に貯留し、第２バッチとして、炉頂バンカー２から鉱石原料（a-2）を排出し、この鉱石原料（a-2）が混合層ｘの上層となるように、旋回シュートの傾動角を調整しつつ装入を行った（以上により鉱石原料単独層ｙが形成）。すなわち、この発明例２では、１チャージ分の鉱石原料を２バッチで装入し、下層側に混合層ｘを形成し、その上層に当該チャージの全鉱石原料装入量の５０質量％の鉱石原料（a）からなる鉱石原料単独層ｙを形成して、鉱石原料層Ａとした。鉱石装入後のプロフィールは比較例１と同じであった。
【0048】
発明例３では、３基の並列した炉頂バンカー１～３を用い、塊コークスを炉内装入してコークス層Ｂを形成した後、その上層に、以下のようにして鉱石原料層Ａを形成し、図１に示すような原料装入層最上部の堆積状態とした。この鉱石原料層Ａを形成する際の各炉頂バンカーからの原料装入のタイミングと装入期間を図８（エ）に示す。貯鉱槽から供給される全鉱石原料（a）の半量の鉱石原料（a-1）を炉頂バンカー１に貯留するとともに、貯骸槽から供給されるコークス（b）を炉頂バンカー３に貯留し、第１バッチとして、炉頂バンカー１および炉頂バンカー３から鉱石原料（a-1）とコークス（b）を同時に排出して混合装入し、鉱石原料（a-1）の２０質量%を装入した時点でコークス（b）の装入を終了させ（以上により混合層ｘが形成）、引き続き、残りの鉱石原料（a-1）（残り８０質量%の鉱石原料（a-1））が混合層ｘの上層となるように、旋回シュートの傾動角を調整しつつ残りの鉱石原料（a-1）の装入を行った。炉頂バンカー１からの鉱石原料（a-1）の装入が終了するまでに、残りの半量の鉱石原料（a-2）を炉頂バンカー２に貯留し、第２バッチとして、炉頂バンカー２から鉱石原料（a-2）を排出し、この鉱石原料（a-2）が混合層ｘの上層となるように、旋回シュートの傾動角を調整しつつ鉱石原料（a-2）の装入を行った（以上により鉱石原料単独層ｙが形成）。すなわち、この発明例３では、１チャージ分の鉱石原料を２バッチで装入し、下層側に混合層ｘを形成し、その上層に当該チャージの全鉱石原料装入量の９０質量％の鉱石原料（a）からなる鉱石原料単独層ｙを形成して、鉱石原料層Ａとした。鉱石装入後のプロフィールは比較例１と同じであった。
【0049】
比較例２では、３基の並列した炉頂バンカー１～３を用い、塊コークスを炉内装入してコークス層Ｂを形成した後、その上層に、以下のようにして鉱石原料層Ａを形成した（図１に準じた原料装入層最上部の堆積状態）。この鉱石原料層Ａを形成する際の各炉頂バンカーからの原料装入のタイミングと装入期間を図８（オ）に示す。貯鉱槽から供給される全鉱石原料（a）の半量の鉱石原料（a-1）を炉頂バンカー１に貯留するとともに、貯骸槽から供給されるコークス（b）を炉頂バンカー３に貯留し、第１バッチとして、炉頂バンカー１および炉頂バンカー３から鉱石原料（a-1）とコークス（b）を同時に排出して混合装入し、鉱石原料（a-1）の１０質量%を装入した時点でコークス（b）の装入を終了させ（以上により混合層ｘが形成）、引き続き、残りの鉱石原料（a-1）（残り９０質量%の鉱石原料（a-1））が混合層ｘの上層となるように、旋回シュートの傾動角を調整しつつ残りの鉱石原料（a-1）の装入を行った。炉頂バンカー１からの鉱石原料（a-1）の装入が終了するまでに、残りの半量の鉱石原料（a-2）を炉頂バンカー２に貯留し、第２バッチとして、炉頂バンカー２から鉱石原料（a-2）を排出し、この鉱石原料（a-2）が混合層ｘの上層となるように、旋回シュートの傾動角を調整しつつ鉱石原料（a-2）の装入を行った（以上により鉱石原料単独層ｙが形成）。すなわち、この比較例２では、１チャージ分の鉱石原料を２バッチで装入し、下層側に混合層ｘを形成し、その上層に当該チャージの全鉱石原料装入量の９５質量％の鉱石原料（a）からなる鉱石原料単独層ｙを形成して、鉱石原料層Ａとした。鉱石装入後のプロフィールは比較例１と同じであった。
【0050】
発明例４では、３基の並列した炉頂バンカー１～３を用い、塊コークスを炉内装入してコークス層Ｂを形成した後、その上層に、以下のようにして鉱石原料層Ａを形成し、図２に示すような原料装入層最上部の堆積状態とした。この鉱石原料層Ａを形成する際の各炉頂バンカーからの原料装入のタイミングと装入期間を図８（カ）に示す。貯鉱槽から供給される全鉱石原料（a）の半量の鉱石原料（a-1）を炉頂バンカー１に貯留するとともに、全コークス（b）の半量のコークス（b-1）を炉頂バンカー３に貯留し、第１バッチとして、炉頂バンカー１および炉頂バンカー３から鉱石原料（a-1）とコークス（b-1）を同時に排出して混合装入し、鉱石原料（a-1）の５０質量%を装入した時点でコークス（b-1）の装入を終了させ（以上により１層目の混合層ｘ１が形成）、引き続き、残りの鉱石原料（a-1）（残り５０質量%の鉱石原料（a-1））が１層目の混合層ｘ１の上層となるように、旋回シュートの傾動角を調整しつつ残りの鉱石原料（a-1）の装入を行った（以上により１層目の鉱石原料単独層ｙ１が形成）。炉頂バンカー１からの鉱石原料（a-1）の装入が終了するまでに、残りの半量の鉱石原料（a-2）を炉頂バンカー２に貯留するとともに、炉頂バンカー１からの鉱石原料（a-1）の装入が終了した後、残りの半量のコークス（b-2）を炉頂バンカー１に貯留し、第２バッチとして、炉頂バンカー２および炉頂バンカー１から鉱石原料（a-2）とコークス（b-2）を同時に排出して混合装入し、鉱石原料（a-2）の５０質量%を装入した時点でコークス（b-2）の装入を終了させ（以上により２層目の混合層ｘ２が形成）、引き続き、残りの鉱石原料（a-2）（残り５０質量%の鉱石原料（a-2））が２層目の混合層ｘ２の上層となるように、旋回シュートの傾動角を調整しつつ残りの鉱石原料（a-2）の装入を行った（以上により２層目の鉱石原料単独層ｙ２が形成）。すなわち、この発明例４では、１チャージ分の鉱石原料を２バッチで装入し、下層側から順に１層目の混合層ｘ１、１層目の鉱石原料単独層ｙ１、２層目の混合層ｘ２、２層目の鉱石原料単独層ｙ２を形成し、鉱石原料層Ａとした。そして、１層目の鉱石原料単独層ｙ１と２層目の鉱石原料単独層ｙ２の鉱石原料（a）の合計量を、当該チャージの全鉱石原料装入量の５０質量％とした。鉱石装入後のプロフィールは比較例１と同じであった。
【0051】
発明例５では、４基の並列した炉頂バンカー１～４を用いて、塊コークスを炉内装入してコークス層Ｂを形成した後、その上層に、以下のようにして鉱石原料層Ａを形成し、図２に示すような原料装入層最上部の堆積状態とした。この鉱石原料層Ａを形成する際の各炉頂バンカーからの原料装入のタイミングと装入期間を図８（キ）に示す。貯鉱槽から供給される全鉱石原料（a）の半量の鉱石原料（a-1）を炉頂バンカー１に貯留するとともに、全コークス（b）の半量のコークス（b-1）を炉頂バンカー２に貯留し、第１バッチとして、炉頂バンカー１および炉頂バンカー２から鉱石原料（a-1）とコークス（b-1）を同時に排出して混合装入し、鉱石原料（a-1）の５０質量%を装入した時点でコークス（b-1）の装入を終了させ（以上により１層目の混合層ｘ１が形成）、引き続き、残りの鉱石原料（a-1）（残り５０質量%の鉱石原料（a-1））が１層目の混合層ｘ１の上層となるように、旋回シュートの傾動角を調整しつつ残りの鉱石原料（a-1）の装入を行った（以上により１層目の鉱石原料単独層ｙ１が形成）。炉頂バンカー１からの鉱石原料（a-1）の装入が終了するまでに、残りの半量の鉱石原料（a-2）を炉頂バンカー３に貯留するとともに、残りの半量のコークス（b-2）を炉頂バンカー４に貯留し、第２バッチとして、炉頂バンカー３および炉頂バンカー４から鉱石原料（a-2）とコークス（b-2）を同時に排出して混合装入し、鉱石原料（a-2）の５０質量%を装入した時点でコークス（b-2）の装入を終了させ（以上により２層目の混合層ｘ２が形成）、引き続き、残りの鉱石原料（a-2）（残り５０質量%の鉱石原料（a-2））が２層目の混合層ｘ２の上層となるように、旋回シュートの傾動角を調整しつつ残りの鉱石原料（a-2）の装入を行った（以上により２層目の鉱石原料単独層ｙ２が形成）。すなわち、発明例４と同様に、この発明例５でも、１チャージ分の鉱石原料を２バッチで装入し、下層側から順に１層目の混合層ｘ１、１層目の鉱石原料単独層ｙ１、２層目の混合層ｘ２、２層目の鉱石原料単独層ｙ２を形成し、鉱石原料層Ａとした。そして、１層目の鉱石原料単独層ｙ１と２層目の鉱石原料単独層ｙ２の鉱石原料（a）の合計量を、当該チャージの全鉱石原料装入量の５０質量％とした。鉱石装入後のプロフィールは比較例１と同じであった。
【0052】
ここで、発明例１～５および比較例１、２では、コークス（b）は鉱石原料（a）の合計量に対して２．５質量％の割合で混合した。また、鉱石原料（a）の装入量は出銑比とコークス比に応じて決められ、１チャージ当たり９５～１００ｔの範囲となった。
表１に各実施例の操業結果を示す。
３基の炉頂バンカーを用い、混合層ｘの上層に当該チャージの全鉱石原料装入量の１０質量％、５０質量％、９０質量％の鉱石原料（a）からなる鉱石原料単独層ｙをそれぞれ形成した発明例１、２、３は、混合層ｘの上層に鉱石原料単独層ｙを形成しなかった比較例１に較べて還元材比が低下した。一方、３基の炉頂バンカーを用い、混合層ｘの上層に当該チャージの全鉱石原料装入量の９５質量%の鉱石原料（a）からなる鉱石原料単独層ｙを形成した比較例２は、混合層ｘにおけるコークス（b）の量が過剰となり、ソリューションロス反応によるＣＯガスの発生量が減少したため、還元材比は比較例１と同等であった。また、比較例１および発明例１では、１バッチ目の原料装入で空になった炉頂バンカーに原料を再装入（貯留）してから、２バッチ目の原料装入を行うため、１チャージ分の鉱石原料の装入時間が長くなり、出銑量が発明例２、３および比較例２よりも低位となった。
表１に各実施例の操業結果を示す。
３基の炉頂バンカーを用い、混合層ｘの上層に当該チャージの全鉱石原料装入量の１０質量％、５０質量％、９０質量％の鉱石原料（a）からなる鉱石原料単独層ｙをそれぞれ形成した発明例１、２、３は、混合層ｘの上層に鉱石原料単独層ｙを形成しなかった比較例１に較べて還元材比が低下した。一方、３基の炉頂バンカーを用い、混合層ｘの上層に当該チャージの全鉱石原料装入量の９５質量%の鉱石原料（a）からなる鉱石原料単独層ｙを形成した比較例２は、混合層ｘにおけるコークス（b）の量が過剰となり、ソリューションロス反応によるＣＯガスの発生量が減少したため、還元材比は比較例１と同等であった。また、比較例１および発明例１では、１バッチ目の原料装入で空になった炉頂バンカーに原料を再装入（貯留）してから、２バッチ目の原料装入を行うため、１チャージ分の鉱石原料の装入時間が長くなり、出銑量が発明例２、３および比較例２よりも低位となった。
【0053】
３基の炉頂バンカーを用い、混合層ｘと鉱石原料単独層ｙを各２層形成した発明例４は、混合層ｘで発生したＣＯガスが還元に有効に使用されるため、還元材比が発明例１～３よりも低位となった。ただし、１層目の混合層ｘ１を形成するための原料装入で空になった炉頂バンカーに原料を再投入（貯留）してから、２層目の混合層ｘ２を形成するための原料装入を行うため、１チャージ分の鉱石原料の装入時間が長くなり、出銑量が発明例２、３および比較例２よりも低位となった。
これに対して、４基の炉頂バンカーを用い、混合層ｘと鉱石原料単独層ｙを各２層形成した発明例５は、発明例４と同様、混合層ｘで発生したＣＯガスが還元に有効に使用されるため、還元材比が発明例１～３よりも低位となったが、さらに、１層目の混合層ｘ１を形成するための原料装入中に別の炉頂バンカーに原料を投入して貯留し、２層目の混合層ｘ２を形成するために使用できるため、炉頂バンカーに原料を補充する際の待ち時間を無くすことができ、出銑量が発明例２、３および比較例２と同等となった。このように、１チャージ当たり鉱石原料（a）とコークス（b）を各炉頂バンカーから同時に排出して混合装入する回数ｎ（混合層ｘの層数）に対し、炉頂バンカー数をｎ＋２以上とすることにより、炉頂バンカーに原料を補充するための待ち時間（炉内装入の待ち時間）を無くすことができ、原料を連続的に炉内装入することが可能となり、生産量の低下を防ぐことが可能となる。
これに対して、４基の炉頂バンカーを用い、混合層ｘと鉱石原料単独層ｙを各２層形成した発明例５は、発明例４と同様、混合層ｘで発生したＣＯガスが還元に有効に使用されるため、還元材比が発明例１～３よりも低位となったが、さらに、１層目の混合層ｘ１を形成するための原料装入中に別の炉頂バンカーに原料を投入して貯留し、２層目の混合層ｘ２を形成するために使用できるため、炉頂バンカーに原料を補充する際の待ち時間を無くすことができ、出銑量が発明例２、３および比較例２と同等となった。このように、１チャージ当たり鉱石原料（a）とコークス（b）を各炉頂バンカーから同時に排出して混合装入する回数ｎ（混合層ｘの層数）に対し、炉頂バンカー数をｎ＋２以上とすることにより、炉頂バンカーに原料を補充するための待ち時間（炉内装入の待ち時間）を無くすことができ、原料を連続的に炉内装入することが可能となり、生産量の低下を防ぐことが可能となる。
【0054】
【表1】
【符号の説明】
【0055】
Ａ 鉱石原料層
Ｂ コークス層
ｘ，ｘ１，ｘ２ 混合層
ｙ，ｙ１，ｙ２ 鉱石原料単独層
ｅ 炉中心部領域
１，２，３，４ 炉頂バンカー
Ｂ コークス層
ｘ，ｘ１，ｘ２ 混合層
ｙ，ｙ１，ｙ２ 鉱石原料単独層
ｅ 炉中心部領域
１，２，３，４ 炉頂バンカー
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5-1】
【図5-2】
【図5-3】
【図6】
【図7】
【図8-1】
【図8-2】