KR100320654B1 - 괴철광으로부터액상선철의제조방법 - Google Patents

Abstract

괴철광으로부터 해면철 입자와 액상 선철의 직접적인 제조방법이 기술되는데, 이 방법은 철광석을 뜨거운 환원가스에 의하여 직접환원 장치내에서 유동상으로서 환원시켜 해면철을 생성하고 계속해서 환원가스의 생성을 수반하는 도입된 탄소와 송풍된 산소함유 가스에 의하여 용융가스화 장치내에서 용융된다. 환원가스의 적어도 일부분은 환원에 필요한 온도로 냉각후에 직접 환원장치의 환원지대로 도입된다. 탄소와 환원가스의 상당한 부분이 플라스틱과 석유 코크스 및/또는 코크스(미분)의 혼합물에 의해 제공된다. 환원가스가 우선 플라스틱으로부터 열분해에 의하여 및 코크스로부터 열가스화에 의하여 적어도 부분적으로 얻어진다.

Description

괴철광으로부터 액상 선철의 제조방법

많은 양의 석유 코크스가 원유의 공업적 처리공정중에 생성되며 고 황함량의 결과로서 상기 코크스를 다른 곳에 사용하기가 어려우며 보통 상당한 비용을 들여 처리해야 한다.

폐기물 처리공정중에 발생하는 것과 같은 혼합형의 플라스틱 생성물도 또한 비싼 비용으로 처리해야 한다. 법규정에 따라서 그것들은 물질활용에 공급되어야 한다. 그러나 현 처리능력은 그러한 폐플라스틱의 처리공정에 불충분하므로 대량의 과다한 물량을 중간단계로 저장해야 한다. 폐플라스틱은 언제나 증가하는 비용으로 처리 될 수 밖에 없다.

DE 3,034,539 는 선철의 생산을 위한 직접 환원 공정을 개시하며, 여기서 직접 환원고로에서 연속적으로 방출되는 뜨거운 해면철은 상기로부터 용융가스화 장치로 투입되며, 그곳으로 석탄이 개구를 통하여 도입되며 산소함유 가스는 방사상으로 위치한 노즐을 경유하여 송풍된다. 따라서, 석탄 유동상(床)이 형성되며, 보다 큰 해면철 입자들을 상당히 감속시켜서 석탄 유동상 하부의 고온지대로 들어가기 전에 그 온도를 상당히 상승시켜서 최종적으로 그것을 용융시킬 수 있다. 공지된 공정은 에너지 담체로서 사용하기 위한 석탄의 질에 대하여는 상세한 설명이 주어지지 않는다.

그러나 그것의 개량과 더욱 개발된 것으로서 석탄이 에너지 담체로서 사용된다면, 상기 공정이 플라스틱과 같은 한정된 양의 공업적 폐기물에의 사용에, 또는 그러한 폐기물로써 석탄의 일부를 대체하기 위한 사용에 적합하다고 추측할 수 있다. 그러나 이는 어려움이 있다. 예를들면, 혼합할 수 있는 석유 코크스 분류물은 그의 높은 황함량과 과다한 비율의 휘발 성분에 의한 플라스틱 혼합에 의해 제한된다. 용융가스화 장치의 1000 ℃이상의 온도에서 유기 플라스틱의 가연성 성분은 열분해적으로 거의 100% CO 및 H₂로 분해된다. 즉, 거의 독점적으로 환원가스가 형성되며 코크스 또는 탈가스 탄소함유 생성물(차르콜)은 형성되지 않는다. 해면철의 용융에 대하여는 여기서 코크스라 칭한 탈가스 석탄(차르콜)의 고정상(床)을 갖는 것이 절대적으로 필요하며, 상기 상은 이러한 탄소 함유 첨가제, 즉 석유 코크스, 코크스 또는 탈가스 석탄으로부터 형성되어야 한다. 석유 코크스의 높은 황함량은 대량의 석회석 및/또는 돌로마이트의 첨가를 요구하므로 결과로서 그 첨가량이 극단적으로 제한되는데, 상기 플럭스는 또 다시 환원 장치의 온도문제와 대량의 슬래그를 이끌어내기 때문이다.

상기 언급된 선행기술에 의거하여, 본 발명의 문제는 한편으로는 플라스틱을, 또 다른편으로는 석유 코크스를 사용할때 공지된 문제를 극복하는 과정을 제공하는 것이며 지시된 성분과 연관되어 현 폐기물 처리문제를 보다 값싼 작동조건을수반하여 선철생산과 관련한 최적의 방법으로 해결할 수 있도록 한다.

본 발명의 석유 코크스와 유기 플라스틱의 혼합첨가의 경우에서, 이들 단점은 부분적으로 제거되며, 따라서 플라스틱과 코크스를 각각 첨가하는 경우 보다도 휠씬 더 큰 비율의 석탄이 저렴한 폐기물 에너지 담체로 대체될 수 있다. 플라스틱은 황을 함유하지 않으며 단지 적은 회(灰)를 포함하며 반면에 석유 코크스는 대량의 황을 함유하며 단지 소량의 휘발성분을 함유한다. 석유 코크스의 황 함량과는 무관하게, 본 발명에 따르면, 상기 두 성분의 비율을 조화시켜서 휘발성분에 관하여 플라스틱/석유 코크스 혼합물의 특성을 고휘발 석탄과 유사하게 한다.

동시적으로 혼합물은 플라스틱이 CO 및 H₂발생체로서 작용하고 탈가스 석탄이 CO 발생체로서 작용하도록 하는 방식으로, 주로 플라스틱으로부터 열분해에 의하여 및 코크스로부터 부분 산화에 의해 결과된 환원가스가 적어도 부분적으로 얻어지도록 하는 방식으로 조절된다.

그것의 높은 고체함량과 휘발성분의 낮은 함량의 결과로서, 석유 코크스는 과다 비율로 용융가스화 장치내의 코크스상을 유지하는데 기여한다. 코크스상 성분으로서 석유 코크스와 CO 및 H₂공급원으로서 플라스틱은 결국 서로 잘 보충하며 석탄 혼합물에서 그들의 가능한, 즉 기술적으로 허용되는 비율을 상대적으로 증가시킨다.

석유 코크스의 다소 낮은 황함량의 경우에서, 석탄의 50 내지 60%는 상기 혼합물, 즉 특정 폐기물 2-성분 시스템으로 대체될 수 있으므로 본 직접환원 공정에서 선철의 생산비용을 상당히 감소시킬 것이다.

상승된 온도에서 낮은 휘발성 성분함량, 낮은 황함량과 좋은 입자 분포를 갖는 석탄의 사용은 혼합물내의 플라스틱/석유 코크스 분율의 더욱 증가를 이끌어 낸다. 석탄 혼합물에서 플라스틱 비율에 대한 제한 인자는 환원 장치 또는 용융가스화 장치에서 생성된 가스혼합물이다.

본 기술된 공정에서, 해면철, 소성 돌로마이트 및 생석회를 동시에 포함하는 뜨거운 중간 생성물을 갖는 환원장치는 탈황화 장치로서 기능한다. 환원 장치는 단지 주어진 한계까지 과주입 될 수 있기 때문에, 매우 큰 플라스틱 비율의 경우에 뜨겁고, 먼지 과잉의 가스에 대한 부가 탈황화장치를 제공하는 것이 필요할 것이다. 높은 황함량을 갖는 과다비율로 높은 석유 코크스 분율의 경우에, 매우 높은 플럭스 양이 필요한데, 이것은 높은 슬래그양과 플럭스를 하소시키기 위한 고열조건 또는 환원장치에서의 저온을 이끌어 낸다.

Claims (7)

1. 산화철을 뜨거운 환원가스에 의하여 직접 환원장치내에서 유동부피로서 환원시켜 해면철로 환원되고, 계속해서 환원 가스를 생산하는 동안 도입된 탄소와 송풍된 산소함유 가스에 의하여 용융가스화 장치내에서 용융되며, 환원가스의 적어도 일부분은 환원 온도로 냉각된 후 직접 환원장치의 환원지대로 도입되는, 산화철 펠릿으로부터 용융선철을 제조하는 방법에 있어서, 탄소는 석탄의 형태로 용융가스화 장치로 그리고 플라스틱과 석유 코크스의 형태로 60%까지의 실질적인 정도로 운반되며, 플라스틱과 석유코크스의 비율은 휘발성분에 대한 플라스틱과 석유 코크스의 혼합물의 성질이 고휘발 석탄과 유사하도록 맞춰지고, 환원가스는 주로 플라스틱 재료를 열분해하고 석유 코크스를 열 가스화하여 얻는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1항에 있어서, CO와 H₂발생체로서 플라스틱과 CO 발생체로서 석유 코크스 또는 코크스가 환원가스 성분의 생성을 위한 조절된 조건을 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1항에 있어서, 플라스틱과 석유 코크스의 비율이 석탄 품질과 석탄뿐만 아니라 석유 코크스의 황함량에 의존하여 사전 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1항에 있어서, 플라스틱/석유 코크스 비율이 석유 코크스의 황함량과 석탄의 휘발성분 함량에 맞춰지도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 1항에 있어서, 혼합물에서 플라스틱 비율이 용융가스화 장치에서 얻어진 적어도 상당량의 가스를 환원장치를 경유하여 관류시키도록 하는 식으로 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 1항에 있어서, 석탄혼합물에서 석유 코크스 함량이 석유 코크스의 황 함량 또는 그 황을 결합하는데 필요한 플럭스 양에 의존하여 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 1항에 있어서, 플라스틱 재료의 분해중에 매연 형성을 방지하기 위하여 가스화 장치의 상부로 충분한 양의 산소, 이산화탄소 및 수증기 함유가스를 운반하는 것을 특징으로 하는 방법.