KR100242890B1 - 철 산화물-함유 물질을 직접 환원시키는 방법 및 이 방법을 수행하기 위한 플랜트 - Google Patents

철 산화물-함유 물질을 직접 환원시키는 방법 및 이 방법을 수행하기 위한 플랜트 Download PDF

Info

Publication number
KR100242890B1
KR100242890B1 KR1019960707372A KR19960707372A KR100242890B1 KR 100242890 B1 KR100242890 B1 KR 100242890B1 KR 1019960707372 A KR1019960707372 A KR 1019960707372A KR 19960707372 A KR19960707372 A KR 19960707372A KR 100242890 B1 KR100242890 B1 KR 100242890B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
reducing
reducing gas
direct reduction
scrubber
Prior art date
Application number
KR1019960707372A
Other languages
English (en)
Inventor
게르하르트 시아이피
콘스트탄틴 밀리오니스
모르테자 사다트 구스체흐
로이 허버트 쥬니어. 위프
Original Assignee
파투치 알렉산더, 토이플아르민
뵈스트-알핀 인두스트리안라겐바우 게엠바하
오스카 케이. 마차도
브리퍼 인터내셔널 엘티디.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 파투치 알렉산더, 토이플아르민, 뵈스트-알핀 인두스트리안라겐바우 게엠바하, 오스카 케이. 마차도, 브리퍼 인터내셔널 엘티디. filed Critical 파투치 알렉산더, 토이플아르민
Application granted granted Critical
Publication of KR100242890B1 publication Critical patent/KR100242890B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/0073—Selection or treatment of the reducing gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2100/00—Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/20—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases
    • C21B2100/22—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases by reforming
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2100/00—Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/20—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases
    • C21B2100/28—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases by separation
    • C21B2100/282—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases by separation of carbon dioxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2100/00—Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/60—Process control or energy utilisation in the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/64—Controlling the physical properties of the gas, e.g. pressure or temperature
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
    • Y02P10/122—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by capturing or storing CO2
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
    • Y02P10/134—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
    • Y02P10/143—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions of methane [CH4]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture Of Iron (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Compounds Of Iron (AREA)
  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)

Abstract

본 발명은 철 산화물-함유 물질을 위한 직접적인 환원방법을 발표하였다. 합성 기체, 바람직하게는 개질된 천연 기체를 철 산화물-함유 물질의 직접 환원에서 생성되는 상부 기체화 혼합시키고, 환원 온도에서 크랙킹되지 않는 환원 기체로서 직접 환원을 위해 사용하는, 철 산화물-함유 물질을 직접 환원시키는 방법으로서, 환원 기체로서 사용하기 전에 상부 기체의 일부를 CO2세정시켜서 환원 기체 중에서 1 내지 2 부피%, 바람직하게는 1.5부피%의 H2O 함량을 조절하며, CO2세정된 상부 기체를 합성 기체와 혼합시키고, 직접 방사선 조사에 의해 예정된 온도에 이르게 하면서 H2O로 포화시키고, 직접 방사선 조사 후에 CO2-비세정 상부 기체를 혼합시켜서 포화 온도 이상으로 가열시키고 계속해서 환원 기체로 사용함을 특징으로 한다.

Description

철 산화물-함유 물질의 직접 환원 방법 및 이 방법을 수행하기 위한 플랜트
[도면의 간단한 설명]
도1 및 도2는 본 발명의 방법을 수행하기 위한 플랜트의 바람직한 실시예의 공정 다이어그램이다.
[발명의 상세한 설명]
[기술분야]
본 발명은 합성 가스, 바람직하게는 개질된 천연 가스가 철 산화물-함유 물질의 직접 환원으로 생성되는 상부 가스와 혼합되어, 환원 온도에서 크랙되지 않는 환원 가스로서 직접 환원을 위해 사용되는 철 산화물-함유 물질의 직접 환원 방법, 및 이 방법을 수행하기 위한 플랜트에 관한 것이다.
[배경기술]
이러한 유형의 방법은 예를 들어 미합중국 특허 제 2,752,234호, 제 5,082,251호 및 유럽 특허 공개 제 0 571 358호에 공지되어 있다.
유럽 특허 공개 제 0 571 358호로부터, 하기 반응식(1)에 따라 H2와의 강한 흡열 반응을 통해서 뿐만 아니라, 하기 반응식 (2)에 따라 CO와의 추가적인 발열반응을 통해 순수 광석의 환원을 수행하는 것이 공지되어 있다 :
Fe2O3+ 3H2= 2Fe + 3H2O - △H (1)
Fe2O3+ 3CO = 2Fe + 3CO2+ △H (2)
이러한 것에 의하여, 수반되는 조작 비용, 특히 에너지 비용을 상당히 감소시키는 것이 가능해진다.
그러나, CO-함유 환원 가스와 접촉되는 금속성 플랜트 부품은 부식으로 인하여 높은 응력을 받게 된다. 그 결과, 기술적 관련 서적에서 "금속 분진"으로서 인용되는 금속 분해가 발생된다. 금속 분진은 상승된 온도에서 증가된 범위로 일어나며, 따라서, 고온의 CO-함유 환원 가스와 접촉되는 플랜트 부품이 특히 손상된다. 서두에 언급한 방법을 수행하기 위한 플랜트와 함께, 주로 직접 환원을 위해 반응로가 사용되며, 가스 가열기가 환원 가스를 환원 온도로 가열한다.
종래 기술에 따르는 방법으로, 환원 가스가 너무 높거나 너무 낮은 수분 함량을 갖는 경우에 어려움이 발생할 수 있다. 수분 함량이 너무 높으면, 환원 가스의 환원 가능성이 감소한다. 그 결과, 환원 가스의 화학적 잠제성에 따라 실제로 필요한 것 보다 많은 양의 환원 가스가 직접 환원을 위해 요구된다. 너무 건조한 환원 가스가 금속 분진의 증가되기 때문에, 환원 가스의 수분 함량이 너무 낮으면 추가의 어려움이 발생한다. 이러한 결점들을 최소화하기 위해, 큰 정확도로 최적수분 함량을 조절하는 것이 필요하다.
본 발명의 목적은 상기 결점 및 어려움을 해소하고, 환원 가스 중의 증가된 CO 함량에도 불구하고, 간단한 방식으로 특히 공정적으로 그리고 구조적으로 간단하고 비용이 절감되는 방식으로 금속 분진의 발생을 최소화하거나 방지하여, 금속성 플랜트 부품의 수명을 상당히 증가시키지만, 환원 가스의 화학적 환원 가능성을 최적 정도로 이용할 수 있게 하여, 초기에 규정된 종류의 방법, 및 이 방법을 수행하기 위한 플랜트를 제공하는데 있다. 따라서, 에너지 수요, 특히 환원 가스의 수요가 최소화된다.
본 발명에 따라, 상기의 목적은 환원 가스중의 H2O 함량이 환원 가스로서 사용되기 앞서 상부 가스의 일부를 CO2세정하는 것에 의하여 1 내지 2 체적% 사이로 조절되며, CO2세정된 상부 가스는 합성 가스와 혼합되어, 직접 관개(灌漑)에 의해 예정된 온도로 되는 한편 H2O가 포화되며, 직접 관개 후에 CO2-비세정 상부 가스를 혼합하는 것에 의해 포화 온도 이상의 온도로 가열되고, 연속적으로 환원 가스로 사용되는 것에 의하여 달성된다.
관개 수단을 이용하여 CO2세정된 상부 가스 및 혼합된 합성 가스를 예정된 온도로 직접 가열하거나 직접 냉각시키는 것에 의하여, 상기 가스 혼합물을 물로 포화시키는 것이 가능해지며, 온도는 필요한 수분 함량의 함수로서 선택된다. 주어진 환원 가스의 온도를 조절하는 것에 의하여(이것은 비용의 지출 없이 높은 정확도에서 제어의 조건에서 실현하기가 매우 간단함), 환원 가스 중의 수분 함량이 매우 높은 정확도로, 즉 예를 들어 송풍구를 통한 증기를 송풍하는 것에 의한 또는 다른 측정법에 의한 것 보다 실제로 높은 정확도로 조절하는 것이 가능하다.
포화된 상태에서 직접 냉각기로부터 배출된 환원 가스에 의한 응축물 생성(이러한 응축물 생성은 가스-도관에서의 아황산의 생성을 유도하며, 아황산은 흠집을 유발함)을 방지하기 위해, 환원 가스의 온도는 포화 온도 이상의 온도로 증가한다.
사실상, 환원 가스가 약 1.5 체적%의 H2O 함량을 갖는다는 것은 도입부에서 인용한 종래 기술로부터 공지되어 있다. 상기 언급된 종래 기술의 문헌 중 어느 것도, 높은 정확도로 또는 예정된 H2O 함량이 환원 가스 중에서 수득할 수 있는 방식으로, 예정된 값으로의 H2O 함량조절을 고려한 것은 아무 것도 없었다.
FR-A-975 404호로부터, 주로 수소 및 탄소-함유 가스로 이루어진 환원 가스에 의하여 750℃ 내지 900℃에서 환원 영역에서 철 산화물을 처리하는 것이 공지되어 있으며, 수소 및 탄소-함유 가스는 철 산화물의 존재로 상기 온도에서 크랙될 수 있어서, 탄소가 철 산화물 상에 침적된다. 여기에서, 철 산화물 상에 침적된 탄소의 양은 가스 1㎥당 약 32 내지 160g의 수증기의 존재로 철 산화물의 탈산화를 수행하는 것에 의하여 조절된다.
바람직하게는, 개질된 천연 가스는 합성 가스로서 채택되고, 개질된 천연 가스는 환원 가스로서 사용되기 앞서 CO2세정되며, CO2세정의 피하여 개질된 천연가스의 일부는 CO2세정된 상부 가스와 함께 직접 관개된다.
적합하게는, 상부 가스의 일부는 CO2세정을 피하면서 CO2세정된 상부 가스와 함께 직접 관개된다.
최종적으로 기술된 2가지 측정법에 의해, 환원 가스 중의 에정된 CO2함량 또는 환원 가스 중의 예정된 CO/CO2비를 각각 보장하여, 금속 분진의 위험을 최소화시키는 것이 가능하다.
합성 가스, 바람직하게는 개질된 천연 가스가 철-함유 물질의 직접 환원으로 생성되는 상부 가스와 혼합되고, 환원 온도에서 크랙되지 않는 환원 가스로서 직접 환원을 위해 사용되는 철-함유 물질의 직접 환원을 위한 바람직한 실시예는 H2O의 함량이 CO2세정된 상부 가스와 합성 가스를 혼합하여 환원 가스에서 1 내지 2 체적%로 조정되고, 이를 예정된 온도에 이르게 하는 한편 H2O를 풍부하게 하고, 연속적으로 미스트(mist)가 채집되어 최종적으로 환원 가스로서 사용하는 것을 특징으로 한다.
이렇게 하여, 미스트 채집은 어떤 응축물 생성도 환원 가스에서 제거되도록 황산의 생성을 방지하기 위하여 관개 후에 제공된다.
합성 가스, 바람직하게는 개질된 천연 가스가 철-함유 물질의 직접 환원으로 생성되는 상부 가스와 혼합되고, 환원 온도에서 크랙되지 않는 환원 가스로서 직접 환원을 위해 사용되는 철-함유 물질의 직접 환원을 위한 또 다른 바람직한 실시예는 환원 가스 중의 H2O 함량이 환원 가스로 사용하기에 앞서 상부 가스를 CO2세정시키는 것에 의하여 1 내지 2 체적%로 조정되고, 환원 가스의 필요한 H2O 함량은 CO2세정기의 온도 제어에 의해 조정되는 것을 특징으로 한다. 이렇게 하여, CO2세정기의 동작 온도에서 CO2세정기로부터 배출되는 가스의 H2O 함량의 의존도로부터 장점이 취해진다.
개질된 천연 가스 대신에, 하기의 가스 중 하나 이상이 합성 가스로서 사용될 수 있다:
-LD 배출 가스
-EAF 배출 가스
- 고로 플랜트로부터의 고로 가스
-코렉스 플랜트로부터의 고로 가스
-석탄 가스
-코렉스 기화기로부터의 고로 가스
-화학적 가스
본 발명의 방법을 수행하기 위한 플랜트는 철 산화물-함유 물질을 수용하여 환원시키기 위한 하나 이상의 직접 환원 반응로, 상기 직접 환원 반응로로 인도되는 환원 가스 공급관, 및 직접 환원으로 생성된 상부 가스를 직접 환원 반응로로부터 운반하기 위한 상부 가스 방출관을 포함하며, 상부 가스 방출관은 CO2세정기에 연결되며, 합성 가스 및 상부 가스로 생성된 환원 가스는 환원 가스 공급관을 통해 직접 환원 반응로 내로 들어가고, 환원 가스 공급관은 가스 가열기를 통해 CO2세정기로부터 직접 환원 반응로로 인도되며, 환원 가스 공급관이 직접 냉각기에 연결되어 이로부터 가스 가열기로 향하고, 상부 가스 방출관은 환원 가스 공급관이 가스 가열기 내로 진입하기 전에 CO2세정기를 우회하는 바이패스관에 의해 환원 가스 공급관과 유체 연결되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 천연 가스를 개질하기 위한 개질기, 및 개질기로부터 분리되어 상부 가스 방출관에 연결되는 개질 가스관이 합성 가스의 제조를 위해 제공되며, 개질 가스관 및 상부 가스 방출관은 모두 CO2세정기에 연결된다.
환원 가스 중의 바람직한 CO2함량 및 예정된 CO/CO2비를 조절하기 위해, 상부 가스 방출관은 환원 가스 공급관이 직접 냉각기 내로의 진입 전에 CO2세정기를 우회하는 바이패스관에 의하여 환원 가스 공급관과 바람직하게 유체 연결된다.
환원 가스 중의 바람직한 CO2함량을 조절하기 위해, 상부 가스 방출관이 환원 가스 공급관이 직접 냉각기 내로의 진입 전에 CO2세정기를 우회하는 바이패스관에 의하여 환원 가스 공급관과 유체 연결되면 바람직하다.
본 발명의 방법을 수행하기 위한 플랜트의 또 다른 바람직한 실시예는 철 산화물-함유 물질을 수용하여 환원시키기 위한 적어도 하나의 직접 환원 반응로, 상기 직접 환원 반응로로 인도되는 환원 가스 공급관, 및 직접 환원으로 생성된 상부가스를 직접 환원 반응로로부터 운반하기 위한 상부 가스 방출관을 포함하며, 상부가스 방출관은 CO2세정기에 연결되고, 합성 가스 및 상부 가스로부터 생성된 환원가스는 환원 가스 공급관을 통해 직접 환원 반응로 내로 들어가고, 환원 가스 공급관은 가스 가열기를 통해 CO2세정기로부터 직접 환원 반응로에 연결되며, 환원 가스 공급관이 직접 냉각기에 연결되며, 이로부터 가스 가열기에 들어가기 전에 미스트 채집기를 통과하는 것을 특징으로 한다.
하기에서, 본 발명은 각각 바람직한 실시예에 따르는 공정 다이어그램을 도시한 도1 및 도2에 의해 더 상세히 설명될 것이다.
도1에 따라, 본 발명에 따르는 플랜트는 일렬로 연속적으로 연결된 4개의 와류 반응로(1 내지 4)를 포함하며, 순수 광석과 같은 철 산화물-함유 물질은 광석공급관(5)을 통해 제1 와류 반응로(1)에 공급되어, 환원 (예비 환원)온도로 가열되며, 계속해서 운반관(6)을 통해 하나의 와류 반응로로부터 다른 와류 반응로로 운반된다. 완전히 환원된 물질(해면철)은 탄화(briquetting) 장치(7)에서 고온 탄화된다. 필요한 경우, 환원된 철은 도시되지 않은 비활성 가스 시스템에 의해 탄화되는 동안 재산화가 방지된다.
순수 광석은 제1와류 반응로(1) 내로 도입되기 전에 상세히 도시되지 않은 건조 및 체질 과정과 같이 준비 과정을 거친다.
환원 가스는 하나의 와류 반응로(4)로부터 다른 하나의 와류 반응로(3 내지 1)로 순수 광석에 대해 역으로 흐르며, 가스 흐름 방향으로 보았을 때 마지막 와류 반응로(1)로부터 상부 가스 방출관(8)을 통한 상부 가스로서 운반되어, 습식 세정기(9)에서 냉각 세정된다.
환원 가스의 제조는 도관(11)을 통해 공급되고 탈황 플랜트(12)에서 탈황된 천연 가스를 개질기(10)에서 개질시키는 것에 의하여 수행된다. 개질기(10)로부터 배출되고 천연 가스 및 증기로 형성된 가스는 본질적으로 H2, CO, CH4, H2O 및 CO2로 이루어진다. 이렇게 개질된 천연 가스는 개질 가스관(3)을 통해 수 개의 열교환기(14)로 공급되어, 80 내지 150℃로 냉각되며, 물이 가스로부터 응축된다.
개질 가스관(13)은 상부 가스가 압축기(15)에 의해 압축된 후에 상부 가스 방출관(8)과 통합된다. 그러므로, 형성된 혼합 가스 CO2세정기(16)를 통과하여, CO2및 H2S가 제거된다. 그런 다음, 환원 가스로서 이용된다. 환원 가스는 환원 가스 공급관(17)을 통하여 CO2세정기(16)를 따르도록 배열된 가스 가열기(18)로 공급되어, 가스 가열기(18)에서 약 800℃의 환원 온도로 가열되고, 제1와류 반응로(4, 가스 흐름 방향으로 보았을 때)로 공급되어, 직접 환원된 철을 만들도록 순수 광석과 반응한다. 와류 반응로(4 내지 1)는 일렬로 배열되며; 환원 가스는 연결 도관(19)을 통하여 하나의 와류 반응로로부터 다른 하나의 와류 반응로로 들어간다.
상부 가스의 일부는 N2와 같은 불활성 가스가 풍부하게 되는 것을 방지하기 위하여 가스 순환 시스템(8,17,19)으로부터 배출된다. 배출된 상부 가스는 분기관(20)을 통해 환원 가스를 가열하기 위한 가스 가열기(18)로 공급되어 연소된다. 에너지의 가능한 부족분은 공급관(21)을 통해 공급되는 천연 가스에 의해 보충된다.
개질기(10)로부터 방출되는 개질된 천연 가스 및 개질기 스모크 가스의 민감성 열은 복열 장치(22, recuperator)에서 탈황 플랜트(12)를 통과한 후에 천연 가스를 예열하여, 개질을 위해 필요한 증기를 만들고, 도관(23)을 통해 가스 가열기(18)에 공급된 연소 공기 뿐만 아니라, 필요한 경우, 또한 환원 가스를 예열하도록 이용된다. 도관(24)을 통해 개질기(10)에 공급된 연소 공기가 또한 예열된다.
환원 가스 중의 예정된 H2O 함량을 조절하기 위해, 환원 가스는 직접 냉각기(25)에서 직접 냉각 또는 가열되며, 즉 관개에 의해 냉각 또는 가열되고, 그러므로 환원 가스보다 더 차갑거나 뜨거운 물과 직접 접촉된다. 이렇게 하여, 환원 가스중의 H2O 함량은 감소하거나 포화점까지 증가한다. H2O-포화 환원 가스가 가스 가열기(18)로 더 운반됨에 따라서 응축이 일어나는 것을 방지하기 위해, 보다 더 뜨겁고 세정되지 않은 상부 가스는 바이패스관(26)을 통하여 환원 가스로 공급되고, 바이패스관(26)은 상부 가스 방출관(8)으로부터 분리되어, 상부 가스가 가스 가열기(18) 내로 들어가기 전에 환원 가스 공급관(17)에 통합된다. 따라서, 예를 들어 직접 냉각기(25)에서 70℃로 조절된 환원 가스의 온도는 예를 들어 75℃로 증가한다. 가스 가열기(18)로부터 방출된 환원 가스는 포화 온도(즉, 직접 냉각기(25)에서 도달된 환원 가스의 온도)에 일치하는 수분 함량을 가질 것이며, 이에 따라, 환원 가스의 환원 가능성은 최적 정도로 이용될 수 있으며, 그럼에도 불구하고,금속 분진의 발생의 위험이 최소화된다.
금속 분진을 최소화시키기 위해, 환원 가스 중의 CO/CO2비는 바람직하게 예정된 값으로 조절될 수 있으며, 이는 예를 들어 개질된 가스가 직접 냉각기(25) 내로 들어가기 전에, CO2세정기를 우회하는 바이패스관을 통해 환원 가스 공급관(17)내로 개지된 가스를 직접 공급하는 것에 의하여 적절하게 수행된다. 이렇게 하여, 바이패스관(28)에 의해, 즉 또한 비세정 상태에서 CO2세정기로부터 배출되는 환원가스로 직접 상부 가스의 일부를 분사하는 것이 적절할 수 있다.
모든 바이패스관(26,27,28)들은 측정 스테이션(29)에 의해 취해진 환원 가스의 CO/CO2비의 측정을 기준으로 조절 또는 제어되도록 조절 또는 제어 밸브가 설치된다.
환원 가스 중의 필요한 CO/CO2비는 또한 모든 상부 가스 및 모든 개질된 가스가 CO2세정기(16)를 통과하고, CO2의 일부(및 또한 가열되는 동안 상부 가스에 의해 광석으로부터 흡수된 H2S의 일부)가 CO2가스 세정기(16)로부터 방출된 가스중에 남아 있는 정도의 세정 레벨로 모든 개질된 가스를 조절하는 것에 의하여 조절될 수 있다. 이것은 밸브를 포함하는 바이패스관과 같은 어떠한 보조 수단도 제공될 필요가 없다는 이점을 가지며, 전체량, 즉 모든 상부 가스 및 모든 개질된 가스가 CO2세정기를 통과하는 것을 요구하며, 그러므로, 모든 개질된 가스는 이러한 일정량을 위한 크기로 되어야만 된다.
와류 반응로(1)로부터 배출된 상부 가스는 광석의 황 함량에 따라서 40 내지 140 ppmV의 H2S 함량을 가진다. 상기에서 지적된 바와 같이, H2S 가스는 순수 광석을 환원 온도로 가열하는 동안 또는 순수 광석의 예비 환원 동안 각각 형성된다.
환원 가스 중의 증가된 H2S 함량은 금속 분진의 진전을 또한 감소시키기 때문에, 더 이상 H2S가 CO2세정기에 의해 상부 가스로부터 완전히 세정되지 않으면, 환원 가스를 위해 필요한 비율의 H2S가 상부 가스로부터 환원 가스에 공급되는 것을 고려하는 것이 특히 바람직하다. 이러한 경우에, 이것은 CO2세정기(16)를 우회하는 바이패스관(26,28)에 의해 실현될 수 있으며, 상기 바이패스관은 상부 가스 방출관(8)으로부터 분리되어, 환원 가스 공급관(17)과 통합된다. 바이패스관(26,28)에 제공되는 제어 밸브들은 20 내지 40 ppmV, 바람직하게는 약 25 ppmV의 H2S 함량이 환원 가스 중에 존재하는 방식으로 조절될 수 있다. 이 경우에, 제어 밸브들은 바람직하게 H2S 측정 수단(30)을 통해 작동된다.
직접 환원 플랜트의 도2에 도시된 실시예 따라서, 포화 상태로 직접 냉각기(25)로부터 방출된 환원 가스의 응축에 의한 황산의 생성은 환원 가스가 가스 가열기(18) 내로 도입되기 전에 미스트 채집기(31)를 통과하는 것에 의하여 방지된다.
환원 가스 중에서 필요한 H2O 함량, CO/CO2비, 및 H2S 함량을 조절하기 위한 상기의 측정값들은 대부분의 바람직한 공정 변수가 각각의 조작 조건에 대해 그리고 광석 등의 조성의 함수로서 이용되는 방식으로 개별적으로 또는 이 값들 중 몇개 또는 모두가 공통적으로 취해질 수도 있다.
[실시예]
환원 가스 중의 1.5체적%의 H2O의 함량의 조절은 하기의 예에서 설명될 것이다:
100톤/시간의 건조된 순수 광석을 도1에 따라서 구성되고 70 톤/시간의 해면철의 생성을 위해 설계된 순수 광석의 직접 환원을 위한 플랜트 내에 채워진다. 순수 광석은 하기의 분석치를 갖는다 :
적철광 94.2%
맥석 2.2%
황 0.02%
78,000 N㎥/h의 직접 환원으로 생성된 상부 가스가 48,000 N㎥/h의 개질된 냉각 천연 가스와 혼합되고, CO2세정기(16)를 통과하며, 혼합 가스는 CO2및 대부분의 황이 제거된다.
개질된 천연 가스 및 상부 가스는 하기의 표에 기재된 화학적 조성을 가진다.
개질된 천연 가스의 온도는 120℃이고, 상부 가스의 온도는 100℃이다. CO2세정기(16)로부터 방출된 가스 혼합물은 직접 냉각기(25)에 공급되어, 68℃의 온도로 냉각된다. 냉각된 가스 혼합물은 하기의 조성을 가진다:
이 가스 혼합물은 78,000 N㎥/h의 상부 가스와 혼합되며, 78,000 N㎥/h의 상부 가스는 CO2세정기(16)를 통과하지는 않았지만 바이패스관(26)을 통해 환원 가스공급관(17) 내로 분사되었다. 이러한 혼합 공정은 가스 가열기(18)로 공급되고 계속해서 와류 반응로(1 내지 4)에 공급된 환원 가스를 만들며, 이러한 환원 가스는 75℃의 온도 및 하기의 화학적 조성을 가진다:
해면철의 금속화 정도(Femet/Fetot)는 92%이다.
[산업상 이용 가능성]
본 발명은 상기된 예에 한정되지 않고,예를 들어 와류 반응로(1 내지 4)를 덩어리 광석용 샤프트 노로 대체되는 다른 직접 환원 방법에 또한 응용될 수 있다. 개질된 천연 가스는 또한 하기 성분과 같은 주로 CO 및 H2를 함유하는 다른 환원 가스로 대체할 수 있다:
-LD 배출 가스
-EAF 배출 가스
- 고로 플랜트로부터의 고로 가스
-코렉스 플랜트로부터의 고로 가스
-석탄 가스
-코렉스 기화기로부터의 코렉스 가스
-화학적 가스

Claims (19)

  1. 합성 가스가 철 산화물-함유 물질의 직접 환원으로 생성되는 상부 가스와 혼합되어, 직접 환원을 위해 환원 온도에서 크랙되지 않는 환원 가스로서 사용된 철 산화물-함유 물질의 직접 환원 방법에 있어서, 환원 가스중의 H2O 함량은 환원 가스로서 사용되기 앞서 상부 가스의 일부를 CO2세정하는 것에 의하여 1 내지 2 체적% 사이로 조절되며, CO2세정된 상부 가스는 합성 가스와 혼합되어, 직접 관개에 의해 예정된 온도로 되는 한편 H2O가 포화되며, 직접 관개 후에 CO2-비세정 상부 가스를 혼합하는 것에 의해 포화 온도 이상의 온도로 가열되고, 연속적으로 환원 가스로 사용되는 것을 특징으로 하는 철 산화물-함유 물질의 직접 환원 방법.
  2. 제1항에 있어서, 개질된 천연 가스가 합성 가스로서 채택되며, 상기 개질된 천연 가스는 환원 가스로서 사용되기 앞서 CO2세정되며, CO2세정의 피하여 개질된 천연 가스의 일부는 CO2세정된 상부 가스와 함께 직접 관개되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상부 가스의 일부는 CO2세정을 피하면서 CO2세정된 상부 가스와 함께 직접 관개되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 합성 가스가 철 산화물-함유 물질의 직접 환원으로 생성되는 상부 가스와 혼합되어, 직접 환원을 위해 환원 온도에서 크랙되지 않는 환원 가스로서 사용된 철 산화물-함유 물질의 직접 환원 방법에 있어서, 환원 가스 중의 H2O의 함량은 CO2세정된 상부 가스와 합성 가스를 혼합하여 1 내지 2 체적%로 조정되고, 이를 예정된 온도에 이르게 하는 한편 H2O를 풍부하게 하고, 연속적으로 미스트가 채집되어 최종적으로 환원 가스로서 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 개질된 천연 가스가 합성 가스로서 채택되며, 상기 개질된 천연 가스는 환원 가스로서 사용되기 앞서 CO2세정되며, CO2세정의 피하여 개질된 천연 가스의 일부는 CO2세정된 상부 가스와 함께 직접 관개되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상부 가스의 일부는 CO2세정을 피하면서 CO2세정된 상부 가스와 함께 직접 관개되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 합성 가스가 철 산화물-함유 물질의 직접 환원으로 생성되는 상부 가스와 혼합되어, 직접 환원을 위해 환원 온도에서 크랙되지 않는 환원 가스로서 사용된 철 산화물-함유 물질의 직접 환원 방법에 있어서, 환원 가스 중의 H2O 함량은 환원 가스로 사용하기에 앞서 상부 가스를 CO2세정시키는 것에 의하여 1 내지 2 체적%로 조정되고, 환원 가스의 필요한 H2O 함량은 CO2세정기의 온도 제어에 의해 조정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 개질된 천연 가스가 합성 가스로서 채택되며, 개질된 천연 가스는 환원 가스로서 사용하기에 앞서 CO2세정되며, 개질된 천연 가스의 일부는 CO2세정을 피하면서, CO2세정된 상부 가스와 혼합되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상부 가스의 일부는 CO2세정을 피하면서, CO2세정된 상부 가스와 혼합되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제1항 내지 9항 중 어느 한 항에 있어서, CO2세정된 상부 가스는 합성 가스로서 하기 가스 중 하나 이상의 가스와 혼합되는 것을 특징으로 하는 방법:
    -LD 배출 가스
    -EAF 배출 가스
    - 고로 플랜트로부터의 고로 가스
    -코렉스 플랜트로부터의 고로 가스
    -석탄 가스
    -코렉스 기화기로부터의 코렉스 가스
    -화학적 가스
  11. 철 산화물-함유 물질을 수용하여 환원시키기 위한 하나 이상의 직접 환원 반응로(1 내지 4), 상기 직접 환원 반응로(1 내지 4)로 인도되는 환원 가스 공급관(17), 및 직접 환원으로 생성된 상부 가스를 직접 환원 반응로(1)로부터 운반하기 위한 상부 가스 방출관(8)을 포함하며, 상부 가스 방출관(8)은 CO2세정기(16)에 연결되며, 합성 가스 및 상부 가스로 생성된 환원 가스는 환원 가스 공급관(17)을 통해 직접 환원 반응로(1 내지 4)내로 들어가고, 환원 가스 공급관(17)은 가스 가열기(18)를 통해 CO2세정기(16)로부터 직접 환원 반응로(1 내지 4)로 인도되는 철 산화물-함유 물질의 직접 환원 방법을 수행하기 위한 플랜트에 있어서, 환원 가스 공급관이 직접 냉각기(25)에 연결되어 이로부터 가스 가열기(18)로 향하고, 상부 가스 방출관(8)은 환원 가스 공급관(17)이 가스 가열기 내로 진입하기 전에 CO2세정기(16)를 우회하는 바이패스관(26)에 의해 환원 가스 공급관(17)과 유체 연결되는 것을 특징으로 하는 플랜트.
  12. 제11항에 있어서, 천연 가스를 개질하기 위한 개질기(10), 및 개질기(10)로부터 분리되어 상부 가스 방출관(8)에 연결되는 개질 가스관(13)이 합성가스의 제조를 위해 제공되며, 개질 가스관(13) 및 상부 가스 방출관(8)은 모두 CO2세정기(16)에 연결되는 것을 특징으로 하는 플랜트.
  13. (정정) 제11항 또는 제12항에 있어서, 상부 가스 방출관(8)은 환원 가스 공급관(17)이 직접 냉각기(25) 내로의 진입 전에 CO2세정기(16)를 우회하는 바이패스관(27)에 의하여 환원 가스 공급관(17)과 유체 연결되는 것을 특징으로 하는 플랜트.
  14. 제11항에 있어서, 상부 가스 방출관(8)은 환원 가스 공급관(17)이 직접 냉각기(25) 내로의 진입 전에 CO2세정기(16)를 우회하는 바이패스관(28)에 의하여 환원 가스 공급관(17)과 유체 연결되는 것을 특징으로 하는 플랜트.
  15. 철 산화물-함유 물질을 수용하여 환원시키기 위한 하나 이상의 직접 환원 반응로(1 내지 4), 상기 직접 환원 반응로(1 내지 4)로 인도되는 환원 가스 공급관(17), 및 직접 환원으로 생성된 상부 가스를 직접 환원 반응로(1)로부터 운반하기 위한 상부 가스 방출관(8)을 포함하며, 상부 가스 방출관(8)은 CO2세정기(16)에 연결되며, 합성 가스 및 상부 가스로 생성된 환원 가스는 환원 가스 공급관(17)을 통해 직접 환원 반응로(1 내지 4)내로 들어가고, 환원 가스 공급관(17)은 가스 가열기(18)를 통해 CO2세정기(16)로부터 직접 환원 반응로(1 내지 4)로 인도되는 철 산화물-함유 물질의 직접 환원 방법을 수행하기 위한 플랜트에 있어서, 환원 가스 공급관(17)은 직접 냉각기(25)에 연결되어, 이로부터 가스 가열기(18)로 들어가기 전에 미스트 채집기(31)를 통과하는 것을 특징으로 하는 플랜트.
  16. (정정) 제15항에 있어서, 천연 가스를 개질하기 위한 개질기(10), 및 개질기(10)로부터 분리되어 상부 가스 방출관(8)에 연결되는 개질 가스관(13)이 합성가스의 제조를 위해 제공되며, 개질 가스관(13) 및 상부 가스 방출관(8)은 모두 CO2세정기(16)에 연결되는 것을 특징으로 하는 플랜트.
  17. 제15항에 있어서, 상부 가스 방출관(8)은 환원 가스 공급관(17)이 직접 냉각기(25) 내로의 진입 전에 CO2세정기(16)를 우회하는 바이패스관(27)에 의하여 환원 가스 공급관(17)과 유체 연결되는 것을 특징으로 하는 플랜트.
  18. 제15항 내지 제17항중 어느 한 항에 있어서, 상부 가스 방출관(8)은 환원 가스 공급관(17)이 직접 냉각기(25) 내로의 진입 전에 CO2세정기(16)를 우회하는 바이패스관(28)에 의하여 환원 가스 공급관(17)과 유체 연결되는 것을 특징으로 하는 플랜트.
  19. 제1항, 제4항 또는 제7항에 있어서, 환원 가스중의 H2O 함량은 환원 가스로서 사용되기 앞서 상부 가스의 일부를 CO2세정하는 것에 의하여 1.5 체적%로 조절되는 것을 특징으로 하는 철 산화물-함유 물질의 직접 환원 방법.
KR1019960707372A 1994-06-23 1995-06-20 철 산화물-함유 물질을 직접 환원시키는 방법 및 이 방법을 수행하기 위한 플랜트 KR100242890B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA1249/94 1994-06-23
AT0124994A AT402733B (de) 1994-06-23 1994-06-23 Verfahren zur direktreduktion von eisenoxidhältigem material
PCT/AT1995/000122 WO1996000303A1 (de) 1994-06-23 1995-06-20 Verfahren zur direktreduktion von eisenoxidhältigem material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100242890B1 true KR100242890B1 (ko) 2000-03-02

Family

ID=3509828

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019960707372A KR100242890B1 (ko) 1994-06-23 1995-06-20 철 산화물-함유 물질을 직접 환원시키는 방법 및 이 방법을 수행하기 위한 플랜트

Country Status (16)

Country Link
US (1) US5855643A (ko)
EP (1) EP0804621B1 (ko)
JP (1) JP3359639B2 (ko)
KR (1) KR100242890B1 (ko)
AT (1) AT402733B (ko)
AU (1) AU699428B2 (ko)
BR (1) BR9508111A (ko)
CA (1) CA2193853C (ko)
DE (1) DE59503391D1 (ko)
DZ (1) DZ1900A1 (ko)
MX (1) MX9606734A (ko)
PE (1) PE47395A1 (ko)
RU (1) RU2122035C1 (ko)
UA (1) UA27017C2 (ko)
WO (1) WO1996000303A1 (ko)
ZA (1) ZA955179B (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITMI20060158A1 (it) * 2006-01-31 2007-08-01 Danieli Off Mecc Processo ed impianto di riduzione
JP2010163316A (ja) * 2009-01-15 2010-07-29 Toho Gas Co Ltd 水素貯蔵装置および水素貯蔵方法
US10260117B2 (en) 2013-07-22 2019-04-16 Saudi Basic Industries Corporation Use of top gas in direct reduction processes
EP3255158A1 (de) * 2016-06-09 2017-12-13 Primetals Technologies Austria GmbH Verfahren und vorrichtung zur direktreduktion unter ventgasnutzung
CN107083478B (zh) * 2017-05-25 2018-08-28 江苏省冶金设计院有限公司 一种利用赤泥制备金属化球团的方法及系统
SE543341C2 (en) 2019-04-01 2020-12-08 Greeniron H2 Ab Method and device for producing direct reduced metal

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR975404A (fr) * 1947-11-25 1951-03-05 Minerals & Metals Corp S A Procédé de désoxydation d'oxyde de fer
US2752534A (en) * 1951-04-21 1956-06-26 Westinghouse Electric Corp Automatic reclosing circuit breakers
US2752234A (en) * 1955-07-07 1956-06-26 United States Steel Corp Process for continuous gaseous reduction of iron ore in a fluidized bed system
GB799551A (en) * 1956-02-06 1958-08-13 Texaco Development Corp Reduction of a metal oxide with carbon monoxide and hydrogen
US3844766A (en) * 1973-12-26 1974-10-29 Midland Ross Corp Process for reducing iron oxide to metallic sponge iron with liquid or solid fuels
US4150972A (en) * 1977-11-17 1979-04-24 Fierro Esponja, S.A. Controlling carburization in the reduction of iron ore to sponge iron
US4428772A (en) * 1981-12-02 1984-01-31 Hylsa, S.A. Method for reducing metal ore
US5110350A (en) * 1983-05-16 1992-05-05 Hylsa S.A. De C.V. Method of reducing iron ore
US4880459A (en) * 1988-06-27 1989-11-14 T.C., Inc. Method of and apparatus for reducing iron oxide to metallic iron
US5082251A (en) * 1990-03-30 1992-01-21 Fior De Venezuela Plant and process for fluidized bed reduction of ore
US5072066A (en) * 1991-01-29 1991-12-10 Exxon Chemical Patents Inc. Inhibiting popcorn polymer formation with esters of inorganic acids
AT402937B (de) * 1992-05-22 1997-09-25 Voest Alpine Ind Anlagen Verfahren und anlage zur direktreduktion von teilchenförmigem eisenoxidhältigem material
US5370727A (en) * 1993-04-19 1994-12-06 Fior De Venezuela Fluidized process for direct reduction
AT402938B (de) * 1994-06-23 1997-09-25 Voest Alpine Ind Anlagen Verfahren und anlage zur direktreduktion von verfahren und anlage zur direktreduktion von eisenoxidhältigem material eisenoxidhältigem material

Also Published As

Publication number Publication date
BR9508111A (pt) 1997-08-12
PE47395A1 (es) 1996-01-04
AU2664495A (en) 1996-01-19
JP3359639B2 (ja) 2002-12-24
ATA124994A (de) 1996-12-15
CA2193853A1 (en) 1996-01-04
DE59503391D1 (de) 1998-10-01
EP0804621B1 (de) 1998-08-26
RU2122035C1 (ru) 1998-11-20
DZ1900A1 (fr) 2002-02-17
CA2193853C (en) 2001-10-02
JPH10505635A (ja) 1998-06-02
EP0804621A1 (de) 1997-11-05
UA27017C2 (uk) 2000-02-28
US5855643A (en) 1999-01-05
ZA955179B (en) 1996-01-31
AU699428B2 (en) 1998-12-03
WO1996000303A1 (de) 1996-01-04
AT402733B (de) 1997-08-25
MX9606734A (es) 1997-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU691293B2 (en) Direct reduction process for iron oxide-containing materials
RU2078143C1 (ru) Способ восстановления мелкодисперсного железоокисного материала в псевдоожиженном слое и установка для его осуществления
CS218587B2 (en) Method of reduction of the iron oxides
KR100246631B1 (ko) 용융선철 또는 용융강전제품의 제조방법 및 그 방법을 수행하기 위한 플랜트
US5618032A (en) Shaft furnace for production of iron carbide
KR100242890B1 (ko) 철 산화물-함유 물질을 직접 환원시키는 방법 및 이 방법을 수행하기 위한 플랜트
KR100240812B1 (ko) 철산화물-함유 물질의 직접 환원에서 금속 더스팅을 방지하는 방법 및 그 방법을 수행하기 위한 플랜트
US4439233A (en) Direct reduction of iron
JP4327253B2 (ja) 酸化鉄含有材料の直接還元により海綿鉄を製造する方法
CA1075913A (en) Method and apparatus for producing metallic iron particles
KR100246630B1 (ko) 미립자 철산화물 물질을 직접환원하기 위한 방법 및 상기방법을 수행하기 위한 플랜트
RU97101115A (ru) Способ исключения коррозии металла ("metal dusting") при прямом восстановлении содержащего оксиды железа материала
RU2176672C2 (ru) Способ получения губчатого железа
US4470581A (en) Apparatus for selective reduction of metallic oxides
US4381939A (en) Method for selective reduction of metallic oxides
KR19990087542A (ko) 해면금속 생산용 설비 및 방법
RU2190022C2 (ru) Способ получения железа прямым восстановлением и устройство для его осуществления
KR100458551B1 (ko) 해면철의생산방법
US4042226A (en) Method and apparatus for producing metallic iron pellets
JPS6360217A (ja) 溶融還元精錬設備
CN107557514A (zh) 制备直接还原铁的系统和方法
MXPA97004230A (es) Procedimiento para la reduccion directa de material granular que contiene oxido de hierro mediante un proceso de lecho fluidizado, y disposicion parallevar a cabo el procedimiento

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid
LAPS Lapse due to unpaid annual fee