KR100247451B1 - 해면 철제조방법 및 그 방법을 수행하기 위한 플랜트 - Google Patents

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죄르그 디엘
제랄드 로젠펠러
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암루쉬 만프레드, 프로머 우어줄라
뵈스트-알핀 인두스트리안라겐바우 게엠바하
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Abstract

미립자 철산화물 함유물질로부터 해면철을 제조하는 방법에 있어서, 환원 영역(4)에서 철 산화물 함유물질은 환원 가스에 의해 해면철로 환원되며, 환원동안에 형성되는 가스는 상부 가스로서 퇴출된다.
광석의 환원에서 발생하는 상부 가스를 효율적으로 이용하는 방법을 제공하기 위하여, 상부 가스는 CO2정화를 받고, CO2정화에서 분리된 CO2함유 방출 가스가 산소함유 가스와 혼합되며, 연소되고, 그 열에너지가 소비자에게 공급된다.

Description

해면철 제조 방법 및 그 방법을 수행하기 위한 플랜트
예를들면, EP-B 0 010 627 호, DE-C 40 37 977 호 및 AT-B 376,241 호에 공지된 이러한 유형의 방법에서, 직접 환원에 의해 형성된 해면철은 괴상(lumpy) 탄소 운반체 및 산소함유 가스의 공급하에서, 용융 기화 영역에서 정련되며, 여기서 유체화된 베드가 괴상 탄소 운반체로부터 산소가스를 송풍시킴으로써, 용융 기화영역에서 형성되며 그 유체화된 베드에서 용융 기화영역의 상부로 주입된 해면철 입자들은 파쇄되고 용융된다. 이렇게 함에 있어, CO 및 H2를 함유하는 환원가스가 생성되며, 환원영역에 주입되어 그 곳에서 반응한다.
이러한 반응동안에, 여전히 상당한 일산화탄소 및 수소의 성분을 갖는 대량의 상부 가스가 발생된다. 만약, 이러한 상부 가스의 이용이 경제적인 방법으로 이용할 수 있으면, 해면철과 이로부터 용융된 선철 또는 그로부터 제조된 강시 시제품에 대한 제조비용을 매우 낮게 할 수 있다.
청정을 받은후, 부가적인 철 산화물 함유물질을 감소시키기 위하여, 상부가스를 환원영역으로부터 또 다른 환원영역으로 유출시키는 것이 DE-C-40 37 977 호에 개시되어 있다. 일반적으로, 상부가스의 처리는 초기 고체 입자들을 급속 냉각하는 동안, 세정기에서 청정함으로써 이루어진다. 이후, 상부가스에 함유된 CO2가 상부가스를 환원가스로서 더 이용하는 것을 방해하므로, 이는 제거된다. CO2로부터 상부가스를 청정하는 여러 가지 방법들이 알려져 있으며, 예를 들어 압력-스윙(swing) 방법 또는 화학적 CO2세정이 있다.
DE-C-40 37 977 호에 따르면, 상부가스에 화학적으로 예속된 에너지를 많이 이용할 수 있었다. 그러나 이는 상부가스의 청정에서 발생되는 CO2함유 방출가스의 문제를 수반하며, 그 방출가스는 환경적으로 안전한 방법으로 처리되어져야 한다.
이 방출가스는 CO, H2, CH4뿐만 아니라 H2S를 포함하고, 따라서 환경 보호를 이유로 그러한 상태로 대기에 배출될 수 없다. 그 이유는, 더 이상의 공정에 대해 제한된 범위까지만 적절하기 때문이다. 따라서, 통상적으로 황화합물은 방출가스로부터 제거된다. 지금까지는, 그러한 탈황은 예를들면 소위 "스트렛포드(stretford) 세광" 또는 활성탄소에 의한 촉매 산화법 등과 같은 여러 가지 방법으로 수행되어 왔다. DE-B 37 16 511 호에는, 탈황 반응기에서 해면철의 보조에 의해 CO2함유 방출가스로부터 H2S를 제거하는 것이 개시되어 있다. 이러한 모든 방법들은 고가이며, 활성 탄소 또는 흡수제와 같은, 따로 저장 및 처리되어야 하는 부가적인 물질을 필요로 한다.
또한, CO2함유 방출가스를 송풍시키는 것이 알려져 있다. 그러나, 그러한 송풍은 CO2함유 방출가스의 열량 값이 낮아, 탄화가스 및 점화가스로서 연소 보조가스를 공급하는 것이다.
EP-A 0 571 358 호에는, 정제 광석의 재형성 천연가스로 형성된 환원가스의 도움에 의해 직접 환원에서 발생되는 상부가스를 CO2청정시켜, 그 청정된 상부가스를 재형성시켜 천연가스로부터 얻은 순수 환원가스를 혼합시키고, 이 가스 혼합물을 환원영역으로 도입하는 것이 개시되어 있다. 또한, 재형성된 천연가스로부터 환원가스의 제조로 인해, 비록 이 방출가스가 괴상 탄소 운반체로부터 환원가스의 상부가스 청정에서 발생하는 방출가스보다 더 낮은 H2S 함량을 갖더라도, 이는 상부가스 청정에서 발생하는 CO2함유 방출가스의 처리문제를 수반한다.
본 발명은 환원영역에서 철 산화물 함유물질이 환원가스에 의해 해면철로 환원되며, 환원동안에 형성되는 가스는 상부 가스로서 배출되는 것을 특징으로 하는 미립 철 산화물함유 물질로부터 해면철을 제조하는 방법 및 그 방법을 수행하기 위한 플랜트에 관한 것이다.
본 발명은 이러한 단점과 난점을 피하는데 목적이 있으며, 종래 기술에서 수반된 난점을 극복함으로써, 해면철을 제조하기 위해 직접 환원과 같은, 환원 광석에서 발생하는 상부가스의 효율적인 이용을 제공하는데 그 목적이 있다. 특히, CO2함유 탈가스는 환경적으로 안전한 방법으로 공정처리 및 처분되어져야 할 뿐만 아니라 에너지적으로는 가능한 최대한으로 이용되어져야 한다. 게다가, CO2분리와 동시에 발생하는 H2S 분리와 관련된 문제점도, 이와 같이 환경적으로 안전한 방법으로 해결되어져야 한다.
본 발명에 따르면, 상기 목적은, 상부 가스를 CO2청정시키고, CO2청정에서 분리된 CO2함유 탈가스를 산소함유 가스와 혼합 및 연소시키고, 이 때 발생하는 열에너지를 소비자에게 공급하는 방법을 결합하여, 최초에 정의한 유형의 방법으로 달성된다.
본 발명에 따르면, 비록 그 에너지 양이 매우 높지 않더라도 환경에 영향을 미침이 없이, CO2함유 탈가스의 칼로리 양을 완전히 이용할 수 있다.
바람직하기로는, 상기 CO2함유 탈가스는 환원가스로 열을 간접 방출하는 동안에 적어도 부분적으로 연소되며, 미립 철 산화물 함유물질은 가열된 환원가스에 의해 환원된다.
본 발명의 주요 이점은 적어도 주요부에 대한 환원공정의 상부가스로 부터 분리된 CO2함유 탈가스가 환원공정에 대해 에너지적으로 유용하다는 것이며, 상기 환원공정은 상부가스를 형성하는 환원공정에 더한 환원공정이거나 상부가스가 형성되는 환원공정과 동일하고, 이는 CO2로부터 청정된 상부가스의 적어도 일부분이 환원가스 또는 환원가스와의 혼합물로서 재생될 수 있음을 의미한다 (예를들면 DE-B 37 16 511호에 개시되어 있음).
바람직한 실시예에 따르면, CO2청정에서 분리된 CO2함유 탈가스는 연소 가능한 가스와 부가적으로 혼합된다.
바람직하기로는, 미립 철 산화물 함유물질의 직접환원과 같은, 환원 과정에서 환원가스에 의해 형성되는 상부가스의 적어도 일부분이 연소 가능한 가스로 이용된다. 이에 의해 외부가스를 이용함이 없이 (공기와 같은 O2함유가스의 공급은 제외), 환원가스를 환원온도까지 가열하는 것이 확실하게 보장될 수 있다.
바람직하기로는, CO2청정되는 상부가스는 제 1 환원영역에서 형성되며, CO2청정된 상부가스는 가열된 후 미립 철 산화물 함유물질을 더욱 환원시키기 위한 하나 이상의 또 다른 환원영역에서 환원가스로서 이용되어 반응한다. 이들 방법에 의해 환원영역에서의 반응후 최적으로 가능한 대량의 해면철을 제조하기 위해, 용융 기화 영역에서 괴상 탄소 운반체로부터 대량으로 형성된 환원가스를 이용하는 것이 가능하며, 이러한 과정 후에도 여전히 상당량의 일산화탄소와 수소는 포함된다.
그렇게 함에 있어, 제 2 환원영역에서 형성된 상부가스는 CO2청정과정에서 분리된 CO2함유 탈가스에 연소가능한 가스로서 적어도 부분적으로 혼합되며, 제 2 환원영역에 공급되는 환원가스에 간접 열방출하는 동안에 연소된다.
유익하기로는, 상기 상부가스의 CO2환원 또는 제거는 압력 스윙 흡착에 의해 수행된다. 상기 공정은 화학적 세광을 위한 증기 소모가 저압에서 크게 증가되기 때문에, 저압을 갖는 상부가스가 발생하는 경우 특히 이점이 있다. 개질된 천연가스로부터 환원가스를 제조할 때, CO2제거를 위해 화학적 세광이 바람직하다.
바람직하기로는, 상기 제 1 환원영역에서 형성된 해면철은 고체 탄소 운반체와 산소함유 가스가 제공되는 동안에 용융 기화영역에서 용융되므로써, 제 1 환원영역에 주입되어 반응하는 CO- 및 H2-함유 환원가스를 형성한다.
본 발명의 플랜트는 환원가스용 공급도관 및 상부가스 방출도관을 포함하는 미립 철 산화물 함유물질용 환원 고로를 포함하는 미립 철 산화물 함유 물질로부터 해면철의 제조방법을 수행하기 위한 플랜트로서, 상기 상부가스 방출도관은 환원가스 공급도관이 분지되는 CO2청정수단에 연결되며, CO2청정된 상부가스는 CO2청정된 상부가스용 가열수단을 통하여 환원 고로로 이송되고, 탈가스 도관은 CO2청정수단으로부터 분지하며, 분리된 CO2함유 탈가스는 가열수단으로 이동하고, 산소함유 가스를 가열수단으로 유도하는 도관은 상기 탈가스 도관에 연결됨을 특징으로 한다.
바람직한 실시예는 상기 탈가스 도관은 CO2청정수단으로부터 분지하며, 분리된 CO2함유 탈가스를 적어도 부분적으로 가열수단으로 유도하고, 연소가능한 가스를 상기 가열수단으로 유도하는 연소가스 도관은 상기 탈가스 도관에 연결됨을 특징으로 한다.
CO2함유가스에 포함된 에너지를 환원공정에 이용하기 위하여, CO2함유 탈가스를 이송하는 탈가스 도관이 연결되는 가열수단은 CO2청정된 상부가스를 가열하기 위하여 간접 가열수단으로 제작하는 것이 바람직하며, 상부가스를 이송하는 환원가스 공급도관은 가열수단에 연결된다.
어떠한 외부가스를 사용하지 않고 CO2함유 탈가스를 연소시킬 수 있도록 하기 위하여, 연소가스 도관은 환원 고로에서 적절하게 분지되며, 환원 고로에서 발생하는 상부가스를 적어도 부분적으로 수용한다.
바람직한 실시예에 따르면, 2개의 환원 고로가 제공되며, 상기 2개의 환원 고로는 제 1 환원 고로의 상부가스 방출도관, CO2청정수단 및 그로부터 분지하고 가열수단으로 이어지는 환원가스 공급도관을 통하여 유체-연결된다.
이 경우, 연소가스 도관은 제 2 환원 고로로부터 적절하게 분지한다.
바람직한 실시예에 따르면, 해면철을 상기 제 1 환원 고로로부터 운반하는 이송도관이 연결된 용융 기화기는 산소함유 가스 및 고체 탄소 운반체용 공급도관 그리고 선철 및 슬랙용 탭을 포함하고, 상기 용융 기화기로 부터 용융 기화기내에서 형성되는 환원가스용 공급도관이 분지되며, 상기 공급도관은 제 1 환원 고로에 연결된다.
바람직하기로는, 상기 가스 청정수단은 압력 스윙 흡착기기로 제작된다.
적합하기로는, 분리된 CO2함유 탈가스를 운반하는 탈가스 도관은 스팀 발생기로 제작된 가열 수단에 연결된다.
바람직하게는, 분리된 CO2함유 탈가스를 운반하는 탈가스 도관은 가열 수단에 연결되고, 상기 가열 수단의 스모그 가스는 열 교환기를 포함하는 스모그 가스 방출도관을 통하여 운반되며, 석탄 및 광석을 포함하는 가열될 물질은 상기 열 교환기내에서 상기 스모그 가스와 직접적으로 접촉한다.
또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 분리된 CO2함유 탈가스를 운반하는 탈가스 도관은 환원 고로의 상부가스 방출도관내에 제공되는 열 교환기를 통하여 유도되며, 계속하여 가열 수단에 연결된다.
이하, 본 발명을 도 1 내지 3의 블록도에 각각 나타난 여러 공정을 통하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1 내지 3에 따르면, 미립 철 산화물, 바람직하기로는 괴상 철광석 및 가용 용제가 제 1 환원 고로(1)에 도관(2)을 통하여 공지된 방법으로 공급된다. 환원가스는 공급도관(3)을 통하여 환원 고로로 송풍되어, 하강하는 철광석과 반대방향으로 상승되며, 환원영역(4)에서 전하의 환원을 수행한다. 고로(1)를 통하여 흐른 후, 이 가스는 상부가스 배출도관(5)을 통하여 상부가스로서 이송된다.
해면철의 형태로 철을 함유하는 환원된 적재물(burden)은 수직홈통(6)으로 바람직하게 설계된 이송도관을 통하여 용융 기화기(7)로 유입된다. 도관(8)을 통하여 괴상 탄소 운반체, 예를 들면 갈탄 고온 코크의 형태로, 또한 원한다면 석탄의 형태로, 그리고 도관(9)을 통하여 산소함유 가스가 용융 기화기(7)에 공지된 방법으로 공급된다.
그럼으로써, 적재물 또는 해면철은 용융 기화영역(10)의 상부로부터 유동층 또는 와류층으로 각각 떨어지며, 상기 층은 각각 괴상 탄소 운반체에 의해 형성되고, 송풍되는 산호 함유가스에 의해 유지된다. 코크 뿐만 아니라 원한다면 석탄을 산소 함유가스 영향하에서 연소함으로써, 대량의 열이 유동층에서 또는 외류층에 각각 발생되어 해면철이 용융된다. 용융된 상태에서, 탄소에 의해 선철 멜트가 용융 기화기(7)의 바닥에 모이도록 완전히 환원된다. 슬랙 멜트는 선철 멜트의 상부에 형성된다. 이들 2개의 멜트는 소정시간 간격으로 적절히 배열된 탭(11 및 12)을 통하여 인출된다.
용융 기화기에서 코크, 원한다면, 석탄의 연소동안에 CO 및 H2로 필수적으로 구성된 환원가스가 발생되며 공급도관(3)을 통하여 용융 기화기(7)로부터 퇴출되어 환원 고로(1)에 공급된다. 청정 및 용융 기화기에서 형성된 환원가스의 환원에 필요한 온도까지의 냉각은 본질적으로 공지된 방법으로 실시되나, 이는 도면에서 상세히 설명되지 않는다.
먼저, 상부가스 방출도관(5)을 통하여 배출된 상부가스는 예를들면, 사이클론(13) 또는 세정기에서 먼지 입자가 없도록 청정된다. 뒤이어, 상부가스는 컨덴서(14)의 보조에 의해 CO2청정수단(15)에 도달하며, CO2청정수단에서는, CO2와 함께 H2S가 존재하지 않는다. 청정수단(15)은 압력스윙 흡착기기로 제작된 것이다. 이 경우, H2O도 역시 제거된다. 그렇게 청정된 상부가스는, 환원가스 공급도관(16)을 통하여 제 2 환원 고로(17)에 제 1 환원 고로(1)와 같이 대향흐름 원리에 따른 동작과 유사하게 공급된다. 이 고로(17)에서 미립 광석이 직접 환원된다.
상부가스가 청정과정에서 급속 냉각되므로, 제 2 환원 고로(17)로 도입되어지기 전에 재가열된다. 가열은 2단계로 수행된다. 먼저, 청정된 상부가스는 제 1 단계에서 직접가열을 받으며, 이 목적을 위해 가열수단(18)은 열교환기로 제작된다. 열교환기(레쿠퍼레이트: 18)는 CO2청정수단(15)에서 분리된 CO2함유 탈가스의 혼합물 및 제 2 환원 고로(17)에서 배출되어진 청정된 상부가스에 의해 동작된다. 또한, 공기와 같은 산소함유가스(산소는 분자상태로 존재함)가 도관(19)을 통하여 열교환기(18)의 버너에 공급된다.
뒤이어, 가열 청정된 상부가스는 제 2 가열수단(20)에서 재연소되며, 청정된 상부가스 부분이 산소공급하에서 연소된다. 그렇게 함으로써, 청정된 상부가스는 제 2 환원 고로에서 환원에 필요한 온도까지 도달하며, 그 온도범위는 700 내지 900℃ 사이이다.
이와같이 환원 고로(17)에서 배출된 상부가스는 먼저 입자를 청정하고, 그 증기 함량을 감소시키기 위하여, 청정 및 냉각 처리된다 (상부가스 세정기(21)). 이후, 청정된 상부가스의 일부분은 CO2함유 탈가스를 방출하는 탈가스 도관(23)과 함께 연장하는 연소가스 도관(22)을 통하여 열교환기(18)에 공급된다. 제 2 환원 고로(17)에서 발생하는 상부가스의 다른 부분은 컨덴서(24)를 통하여 상부가스 방출도관(5)으로 연장하는 이송도관(25)을 통과하고, CO2청정수단(15)에 공급되며, 이와 유사하게 CO2제거수단(15)에 이용할 수 있으며, 이후 환원가스로서 재생된다. 본 발명에 따른 공정에 필요한 환원 고로(17)의 상부가스 부분은 배출가스 도관(26)을 통하여 배출가스로서 사용할 다른 목적으로 제공된다. 또한, 탈가스 도관(23)으로 부터 분지하는 분지도관은 이 배출가스 도관으로 들어갈 수 있으며, 열교환기(18)에서 필요하지 않으면, CO2함유 탈가스를 배출가스에 혼합한다.
본 발명의 본질적인 이점은 제 2 환원 고로(17)에서 방출가스와 상부가스를 혼합시켜 제조된 연소가스가 낮은 단열연소온도를 갖는 것이다. 열교환기(18)의 열교환기 다발의 전면에서 스모그 가스 온도는 CO2함유가스 및 산소 함유가스, 또는 CO2함유가스 또는 산소 함유가스의 부피비에 의해 조절된다. 만약, 상부가스만이 열교환기(18)용 연료로서 사용되면, 온도조절에 필요로하는, 스모그 가스 재생이 제거될 수 있다. 열교환기(18)에서 형성된 스모그 가스는 스모그 가스 방출도관(28)을 통하여 통상의 방법으로 청정된 상태로 배기된다. 만약 CO2함유 탈가스의 총에너지 또는 이 방출가스의 상부가스와의 혼합물의 총에너지가 각각 환원가스를 가열하기 위하여 필요로 하면, 방출가스의 비요구된 부분, 또는 방출가스와 상부가스의 혼합물을 각각 배출가스에 혼합하는 것이 적절하다.
또한, 가열수단(18)에 공급된 연소가스는 CO2함유 탈가스와 천연가스 등과 같은 가열가스에 의하거나 또는 CO2함유 탈가스와 제 1 환원 영역(4)으로부터 유도된 상부가스에 의해 형성되어 도 1에 점선으로 나타낸 도관(22')을 통하여 공급될 수도 있다.
CO2함유 탈가스가 열교환기(18)에서 사용되므로, 이 방출가스의 에너지도 여전히 이용된다. 따라서, CO2함유 탈가스는 상부가스의 일부분을 대체하여 또한 다른 목적으로 사용될 수 있다. 또 다른 이점은 비연소 CO2함유 탈가스에 존재하는 H2S에 대해 허용되는 것보다, 더 높은 한계값이 CO2함유 탈가스의 연소에 의해 형성된 SO2에 대해 허용되는 것이다. 따라서, 그러한 CO2함유 탈가스는 환경에 무해하게 이용될 수 있다. 만약, SO2함량이 여전히 높으면 종래 기술에 따른 스모그 가스 탈황이 바람직하다. 그러나, 성분 CO, H2및 CH4는 어떠한 가능한 여분의 함량도 허용 한계값보다 훨씬 아래에 존재할 정도로 완전히 변환되었다.
이하, 표 1 내지 4에 의해 보다 상세하게 설명된 예시적인 실시예에 따르면, CO2청정에서 발생하는 CO2함유 탈가스는 제 2 환원영역(27)으로부터 유도된 상부가스와 혼합된다.
하기 표 1은, 제 1 환원영역(4)에서 발생하는 상부가스의 CO2청정에서 형성된 CO2함유 탈가스의 화학적 조성을 나타낸 것이다.
Figure kpo00001
표 2는 CO2함유 탈가스와 혼합되기 전에 제 2 환원 고로(17)의 제 2 환원영역(27)으로부터 유도되는 청정 및 냉각된 상부가스의 화학적 조성을 나타낸 것이다.
Figure kpo00002
표 3은 열교환기(18)에서 연소된 CO2함유 탈가스와 상부가스의 혼합물의 화학적 조성을 나타낸 것이다.
Figure kpo00003
상기 가스 혼합물의 연소동안에 열교환기(18) 내에서 형성된 스모그 가스의 화학적 조성은 하기 표 4에 나타낸다.
Figure kpo00004
단열연소온도는 984℃이다.
하기 표 5 및 6은 예시적인 실시예를 나타낸 것으로, 이에 따르면, 제 1 환원영역(4)에서 발생하는 상부가스의 CO2청정에서 형성되어진 CO2함유 탈가스가 산소와 단순히 혼합되어 연소된다. 이 경우, 열교환기(18)에 공급된 가스는 CO2함유 탈가스와 산소(또는 산소함유가스)로 단순히 구성되므로, 열교환기(18)의 점화 버너(소위 파일럿 버너)에 상부가스, 천연가스 또는 어떠한 다른 연소가스를 따로 제공하는 것이 필요할 수도 있으나, 이는 이를 위해 소량이 필요하므로, 중요하지는 않다. 이러한 것과 열교환기(18)의 가스혼합물의 열량값은 CO2청정 플랜트의 동작특성에 의존하는 경우, 즉 만약 CO2의 분리가 CO2청정 플랜트에서 현저하게 수행되지 않는 경우, 높은 정도까지 발생하는 잉여물의 양에 의존한다.
Figure kpo00005
표 6은 스모그 가스의 화학적 조성을 나타낸 것이다.
Figure kpo00006
단열 연소온도는 867℃이다.
도 2에 다르게 나타낸 공정에 따르면, CO2함유 탈가스의 부분은 탈가스 도관(23)을 통하여, CO2함유 탈가스가 제 2 환원 고로(17)에 남아있는 상부가스에 의해 가열되는 열교환기(30)을 경유하고, 산소함유 가스 또는 산소 운반체 가스로서의 공기의 공급하에서 연소되는 가열수단(31)에 공급된다. 이 가열수단(31)에서, 스팀은 예를 들어 복열시키는 방법으로 제조될 수 있으며 물공급은 32로 표시되며, 스팀 배출은 33으로 표시된다. CO2함유 탈가스 부분 또는 이 방출가스의 총량은 열교환기(30)로 유도됨이 없이 도 2에서 점선으로 도시된 탈가스 도관(29')을 통하여 직접 가열수단(31)에 공급될 수도 있다.
도 3에 따르면, CO2함유 탈가스는 가열수단(31')에서 연소되며, 이송 수단(36)을 통하여 내, 외로 이송된 석탄 또는 광석은 형성된 방출가스에 의해 예열 챔버(34)에서 직접 가열된다. 냉각된 스모그 가스는 스모그 가스 방출덕트(35)를 통하여 처리된다.
도 2 및 3으로부터 명백한 바와 같이, CO2함유 탈가스의 고유 에너지는 에너지 이용이 환원 고로(1 및 17)의 동작모드와 도관(26)을 통해 소비자에게 공급된 배출가스의 이용에 따라서 최적으로 실현될 수 있도록 다른 방법이 이용될 수 있으며, 또한 여러 사용 유형을 결합하여 사용될 수 있다. 또한, 예를 들면 요구된 환원가스 온도가 후속 연소에 의해 간단히 도달되는 경우에는 환원 가스 공급 도관(16)을 통하여 환원 고로(17)에 공급된 환원가스를 가열하지 않을 수도 있다.

Claims (19)

  1. 환원영역(4)에서 철산화물 함유물질이 환원가스에 의해 해면철로 환원되며, 상기 환원과정동안 형성되는 가스는 상부가스로서 방출되는 미립철 산화물 함유물질로부터 해면철을 제조하는 방법에 있어서, 상기 상부가스는 CO2청정되고, 상기 CO2청정에서 분리된 CO2함유 탈가스는 산소함유 가스와 혼합 및 연소되며, 이 때 발생하는 열에너지는 소비자에게 제공되는 것을 특징으로 하는 미립 철 산화물 함유물질로부터 해면철을 제조하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 CO2함유 탈가스는 환원가스에 열을 간접 방출하는 동안에 적어도 부분적으로 연소되며, 미립 철 산화물 함유물질은 가열된 환원가스에 의해 환원되는 것을 특징으로 하는 미립 철 산화물 함유물질로부터 해면철을 제조하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, CO2청정과정에서 분리된 상기 CO2함유 탈가스는 연소성 가스와 부가적으로 혼합되는 것을 특징으로 하는 미립 철 산화물 함유물질로부터 해면철을 제조하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 미립 철 산화물 함유물질의 직접 환원과정을 포함하는 환원에서 환원가스에 의해 형성되는 상부가스의 적어도 일부분이 연소성 가스로 이용됨을 특징으로 하는 미립 철 산화물 함유물질로부터 해면철을 제조하는 방법.
  5. 제2항에 있어서, CO2청정되는 상부가스는 제 1 환원영역(40에서 형성되며, CO2청정된 상부가스는 가열된후 미립 철 산화물 함유물질을 더욱 환원시키기 위한 하나 이상의 추가 환원영역(27)에서 환원가스로서 사용되어 반응하는 것을 특징으로 하는 미립 철 산화물 함유물질로부터 해면철을 제조하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제 2 환원영역(27)에서 형성된 상부가스는 CO2청정공정에서 분리된 CO2함유 탈가스에 연소성 가스로서 적어도 부분적으로 혼합되며, 제 2 환원영역(27)에 공급되는 환원가스에 간접 열방출하는 동안에 연소되는 것을 특징으로 하는 미립 철 산화물 함유물질로부터 해면철을 제조하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 상부가스의 CO2청정은 압력 스윙 흡착에 의해 실시되는 것을 특징으로 하는 미립 철 산화물 함유물질로부터 해면철을 제조하는 방법.
  8. 제5항에 있어서, 상기 제 1 환원영역(4)에서 형성된 해면철은 고체 탄소 운반체와 산소함유 가스가 제공되는 동안에 용융 기화영역(10)에서 용융되므로써, 제 1 환원영역(4)에 주입되어 반응하는 CO- 및 H2-함유 환원가스를 형성하는 것을 특징으로 하는 미립 철 산화물 함유물질로부터 해면철을 제조하는 방법.
  9. 환원가스용 공급도관(3) 및 상부가스 방출도관(5)을 포함하는 미립철 산화물 함유물질용 환원 고로(1)를 포함하는 미립 철 산화물 함유 물질로부터 해면철의 제조방법을 수행하기 위한 플랜트에 있어서, 상기 상부가스 방출도관(5)은 환원가스 공급도관(16)이 분지되는 CO2청정수단(15)에 연결되며, CO2청정된 상부가스는 CO2청정된 상부가스용 가열수단(18, 20)을 통하여 환원 고로(17)로 이송되고, 탈가스 도관(23, 29, 29')은 CO2청정수단(15)으로부터 분지하며, 분리된 CO2함유 탈가스는 가열수단(18, 31)으로 이송되고, 산소함유 가스를 가열수단(18, 31)으로 유도하는 도관(19, 19')은 상기 탈가스 도관에 연결됨을 특징으로 하는 플랜트.
  10. 제9항에 있어서, 상기 탈가스 도관(23)은 CO2청정수단(15)으로부터 분지하며, 분리된 CO2함유 탈가스를 적어도 부분적으로 가열수단(18)으로 도입하고, 연소가능한 가스를 상기 가열수단(18)으로 도입하는 연소가스 도관(22)은 상기 탈가스 도관에 연결됨을 특징으로 하는 미립 철 산화물 함유 물질로부터 해면철의 제조방법을 수행하기 위한 플랜트.
  11. 제9항에 있어서, CO2함유 탈가스를 유도하는 탈가스 도관(23)에 연결되는 상기 가열수단(18)은 CO2청정된 상부가스를 가열하기 위한 간접 가열수단(18)이고, 상부가스를 유도하는 상기 환원가스 공급도관(16)은 가열수단(18)에 연결됨을 특징으로 하는 미립 철 산화물 함유 물질로부터 해면철의 제조방법을 수행하기 위한 플랜트.
  12. 제10항에 있어서, 상기 연소가스 도관(22)은 환원 고로(17)로부터 분지하며, 환원 고로(17)에서 발생하는 상부가스를 적어도 부분적으로 수용하는 것을 특징으로 하는 미립 철 산화물 함유 물질로부터 해면철의 제조방법을 수행하기 위한 플랜트.
  13. 제9항에 있어서, 2개의 환원 고로(1, 17)가 제공되며, 상기 2개의 환원 고로는 제 1 환원 고로(1)의 상부가스 방출도관(5), CO2청정수단(15) 및 그로부터 분지하고 가열수단(18)으로 이어지는 환원가스 공급도관(16)을 통하여 유체-연결되는 것을 특징으로 하는 미립 철 산화물 함유 물질로부터 해면철의 제조방법을 수행하기 위한 플랜트.
  14. 제13항에 있어서, 상기 연소가스 도관(22)은 제 2 환원 고로(17)로부터 분지하는 것을 특징으로 하는 미립 철 산화물 함유 물질로부터 해면철의 제조방법을 수행하기 위한 플랜트.
  15. 제14항에 있어서, 해면철을 상기 제 1 환원 고로로부터 운반하는 이송도관(6)이 연결된 용융 기화기(7)는 산소함유 가스 및 고체 탄소 운반체용 공급도관(8, 9) 그리고 선철 및 슬랙용 탭(11, 12)를 포함하고, 상기 용융 기화기(7)로부터 용융 기화기(7)내에서 형성되는 환원가스용 공급도관(3)이 분지되며, 상기 공급도관(3)은 제 1 환원 고로에 연결됨을 특징으로 하는 미립 철 산화물 함유 물질로부터 해면철의 제조방법을 수행하기 위한 플랜트.
  16. 제9항 내지 제15항중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 청정수단(15)은 압력 스윙 흡착기기인 것임을 특징으로 하는 미립 철 산화물 함유물질로부터 해면철의 제조방법을 수행하기 위한 플랜트.
  17. 제9항 내지 제15항중 어느 한항에 있어서, 분리된 CO2함유 탈가스를 운반하는 탈가스 도관(29, 29')은 스팀 발생기로 설계된 가열 수단(31)에 연결되는 것을 특징으로 하는 미립 철 산화물 함유 물질로부터 해면철의 제조방법을 수행하기 위한 플랜트.
  18. 제9항 내지 제15항중 어느 한항에 있어서, 분리된 CO2함유 탈가스를 운반하는 탈가스 도관(29, 29')은 가열 수단(31')에 연결되고, 상기 가열 수단의 스모그 가스는 열 교환기(34)를 포함하는 스모그 가스 방출도관(35)을 통하여 운반되며, 석탄 및 광석을 포함하는 가열될 물질은 상기 열 교환기(34)내에서 상기 스모그 가스와 직접적으로 접촉하는 것을 특징으로 하는 미립 철 산화물 함유 물질로부터 해면철의 제조방법을 수행하기 위한 플랜트.
  19. 제9항 내지 제15항중 어느 한항에 있어서, 분리된 CO2함유 탈가스를 운반하는 탈가스 도관(29)은 환원 고로(17)의 상부가스 방출도관내에 제공되는 열 교환기(30)를 거쳐서 안내되며, 계속하여 가열 수단(31)에 연결됨을 특징으로 하는 미립 철 산화물 함유 물질로부터 해면철의 제조방법을 수행하기 위한 플랜트.
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