KR100321051B1 - 낙광처리가가능한용선제조장치및이를이용한용선제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유동층 예비환원로에 공급되는 철광석이 환원가스와 반응하는 과정에서 발생하는 낙광 및 미분을 분산판 하부의 풍상에 포집하여 처리하므로서 분산판 노즐의 막힘 현상을 억제하고 순간적인 조업 불안정으로 인한 조업의 중단없이 연속성을 확보하여 조업 안정성을 확보하고자 하는데, 그 목적이 있다.
본 발명은 용선제조장치에 있어서, 예열로(40), 예비환원로(30), 및 최종예비환원로(20)에서 떨어지는 낙광을 저장하는 낙광빈(50)를 추가로 포함하고; 상기 최종예비환원로(20)의 저부는 제1낙광 배출관(26), 제2낙광 배출관(28), 및 제3낙광 배출관(29)을 통해 예비환원로(30) 및 낙광빈(50)과 낙광소통관계로 연통되어 있고;
상기 예비환원로(30)의 저부는 제4낙광 배출관(36), 제5낙광 배출관(38)및 제6낙광 배출관(39)을 통해 최종예비환원로(20) 및 상기 낙광빈(50)과 낙광소통관계로 연통되어 있고; 상기 예열로(40)의 저부에는 제7낙광 배출관(46), 제8낙광 배출관(48) 및 제9낙광 배출관(49)을 통해 용융가스화로(10) 및 상기 낙광빈(50)과 낙광소통관계로 연통되어 있고; 그리고 상기 제2,3,5,6,8,및9 낙광 배출관(28,29,38,39,48,49)에는 각각 제2,3,5,6,8,및9 낙광 배출밸브(281.291,381,391,481,491)가 구비되어 구성되는 낙광처리가 가능한 용선제조장치및 이를 이용한 용선제조방법을 그 요지로 한다.

Description

낙광처리가 가능한 용선제조장치 및 이를 이용한 용선제조방법{APPARATUS FOR MANUFACTURING PIG IRON AND METHOD THEREFOR}
본 발명은 입도범위가 넓은 분철광석을 이용하여 용선을 제조하는 용융환원공정에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 분철광석을 이용하여 용선을 제조함에 있어 조업중 발생하는 낙광 및 미분을 처리하여 조업 안정성을 확보할 수 있는 낙광처리가 가능한 용선제조장치 및 이를 이용한 용선제조방법에 관한 것이다.
지금까지 철광석을 환원하여 용선을 생산하는 방법으로는 고로를 이용하는 방법이 주로 이용되었다.
그러나, 고로법에서는 제조공정의 효율성을 위하여 원료를 전처리하여 사용하고 있다.
즉, 철광석은 통기성과 환원성을 향상시키기 위하여 소결공정을 거쳐 생산된 소결광의 형태로 고로에 장입되며, 열원인 동시에 환원제로서 사용되는 코크스는 강점결탄을 건류하기 위한 코킹공정이 필수적이다.
이러한 원료의 전처리 공정은 막대한 투자비용이 요구되는 부대설비를 갖추어야할 뿐만 아니라 전세계적으로 강화되고 있는 환경규제와 관련하여 많은 문제에 직면하고 있다.
아울러 세계철광석 매장량의 70%이상을 차지하는 미분 철광석의 효과적인 활용이 요구되며, 코크스 제조 원료인 강점결탄은 그 부존량이 적을 뿐만 아니라 지정학적으로 편재되어 있으므로 철강수요의 증대에 따른 수급상의 문제가 날로 심각해지고 있다.
이러한 고로법의 문제점을 극복하고 분철광석과 일반탄의 사전처리 없이 직접사용하는 새로운 용선제조방법으로 근래에 용융환원법이 대두되고 있다.
상기 용융환원법은 분철광석을 예비환원하는 공정과 환원광을 용융환원하여 용선을 제조하는 공정으로 대별될 수 있다.
상기한 예비환원공정으로는 철광석과 환원가스의 접촉상태에 따라 이동층 및 유동층식으로 구분할 수 있는데, 입도분포가 넓은 철광석은 예비환원로에 장입하고 환원가스는 하부의 분산판을 통하여 보내어 철광석을 유동시키면서 환원하는 유동층식 환원장치를 사용하여 환원하는 것이 적절한 것으로 알려져 있다.
상기한 바와 같이 입도분포가 넓은 철광석을 효과적으로 환원한 후 용융환원로에 장입 시키기 위해서는 다수개의 원추형 유동층 예비환원로를 거치는 것이 주로 이용되고 있는데, 그 대표적인 예로서 미국특허제 4,978,378호를 들 수 있다.
상기 미국특허제 4,978,378호에 제시된 방법은 원철광석과 일반탄을 직접사용하므로서 기존의 고로법과 비교하여 소결공정 및 코킹공정등 원료의 전처리 공정의 생략으로 공정 및 설비의 단순화를 달성할 수 있었다.
상기 공정은 장입되는 석탄의 가스화에 의한 환원가스 제조와 환원광의 용융을 담당하는 용융가스화로와 융융가스화로에서 발생한 환원가스를 이용하여 철광석을 간접환원시키는 예비환원장치 및 그 부대설비로 이루어진 용선제조장치를 사용한다.
즉, 미국특허제4,978,378호에 제시된 용선제조장치는 도 1에 나타난 바와 같이
원료분철광석이 기포유동층을 형성하면서 예열되도록 구성되는 예열로(40); 상기 예열로(40)의 배가스에 함유된 미립철광석이 집진되도록 구성되는 제3 사이클론(43); 예열로(40)에서 예열된 분철광석이 예비환원되도록 구성되는 예비환원로(30); 상기 예비환원로(30)의 배가스에 함유된 미립철광석이 가스와 분리되어재순환되도록 구성되는 제2 사이클론(33); 상기 예비환원로(30)에서 예비환원된 철광석을 기포유동층을 형성하면서 최종 예비환원되도록 구성되는 최종예비환원로(20); 상기 최종예비환원로(20)의 배가스에 함유된 미립철광석이 가스와 분리되어 재순환되도록 구성되는 제1 사이클론(23); 및 상기 최종예비환원로(20)에서 최종환원된 환원광을 용융환원하도록 구성되는 용융가스화로(10)를 포함하여 구성된다.
그러나, 상기 미국특허에 제시된 용선제조장치에서와 같이 다수개의 유동층 예비환원로를 거치면서 철광석은 환원가스의 일시적적인 유량저하나 조업 불안정으로 인하여 유동층내 광석이 분산판 하부 풍상으로 낙광이 발생하여 조업의 재개 및 정상화가 불가능하며, 또한, 각 유동층 예비환원로로 통입되는 가스내에 함유된 미분은 분산판 노즐에 부착성장하여 노즐구멍이 막힐 경우 유동이 불안정하여 극단적으로는 조업이 중단되어야만 한다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 일본공개공보평 9-157719호에서는 낙광탱크를 설치하였다.
그러나, 상기 공보에 제시된 기술은 다수개의 유동층 예비환원장치에서 일시적으로 유량이 저하하는 경우에 발생하는 낙광과 환원가스내 미분을 연속적으로 처리하지 못하여 조업의 효율성이 저하될 뿐만 아니라 조업중단 없이 원활히 정상화시키기 곤란한 문제점이 있다.
본 발명자들은 상기한 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 연구및 실험을행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 유동층 예비환원로에 공급되는 철광석이 환원가스와 반응하는 과정에서 발생하는 낙광 및 환원가스내에 함유되는 미분을 분산판 하부의 풍상에 포집하고 이를 다음단계의 유동환원로로 장입하여 처리하므로서 분산판 노즐의 막힘 현상을 억제하고 순간적인 조업 불안정으로 인한 조업의 중단없이 연속성을 확보하여 조업 안정성을 확보하고자 하는데, 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 환원가스의 공급이 중단되어 조업의 재개가 불가능하게 되는 경우 유동층 환원로내부에 잔류하는 잔류광석의 처리를 용이하게 하고자하는데, 있다.
도 1은 분철광석을 이용하여 용선을 제조하는 종래의 용선제조장치의 구성도
도 2는 본 발명에 부합되는 낙광처리가 가능한 용선제조장치를 나타내는 구성도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 . . . . 용융가스화로
20 . . . . 최종예비환원로
30 . . . . 예비환원로
40 . . . . 예열로
50 . . . . 낙광빈
131,231,331 . . . . 제1,2,3 가스 공급관
23,33,43 . . . . 제1,2,3사이클론
26,28,29,36,38,39,46,48,49 . . . . 제1,2,3,4,5,6,7,8,9 낙광 배출관 28,29,38,39,48,49 . . . . 제2,3,5,6,8,9낙광 배출밸브
본 발명은 원료분철광석이 기포유동층을 형성하면서 예열되도록 구성되는 예열로; 상기 예열로의 배가스에 함유된 미립철광석이 집진되도록 구성되는 제3 사이클론; 예열로에서 예열된 분철광석을 예열광 배출관을 통해 공급받아 예비환원하도록 구성되는 예비환원로; 상기 예비환원로의 배가스에 함유된 미립철광석이 가스와 분리되어 재순환되도록 구성되는 제2 사이클론; 상기 예비환원로에서 예비환원된 예비환원광을 예비환원광배출관을 통해 공급받아 기포유동층을 형성하면서 최종 예비환원하도록 구성되는 최종예비환원로; 상기 최종예비환원로의 배가스에 함유된 미립철광석이 가스와 분리되어 재순환되도록 구성되는 제1 사이클론; 및 상기 최종예비환원로에서 최종 예비환원된 최종예비환원광을 최종예비환원광 배출관을 통해 공급받아 용융환원하도록 구성되는 용융가스화로를 포함하여 구성되는 용선제조장치에있어서,
상기한 예열로, 예비환원로, 및 최종예비환원로에서 떨어지는 낙광을 저장하는 낙광빈를 추가로 포함하고;
상기 최종예비환원로의 저부에는 제1낙광 배출관이 연결되어 있고, 이 제1낙광 배출관은 상기 최종 예비환원광 배출관과 연통되어 있는 제2낙광 배출관및 상기 낙광빈과 연통되어 있는 제3낙광 배출관이 낙광소통관계로 연결되어 있고;
상기 예비환원로의 저부에는 제4낙광 배출관이 연결되어 있고, 이 제4낙광 배출관은 상기 예비환원광 배출관과 연통되어 있는 제5낙광 배출관 및 상기 낙광빈과 연통되어 있는 제6낙광 배출관이 낙광소통관계로 연결되어 있고;
상기 예열로의 저부에는 제7낙광 배출관이 연결되어 있고, 이 제7낙광 배출관은 상기 예열광 배출관과 연통되어 있는 제8낙광 배출관 및 상기 낙광빈과 연통되어 있는 제9낙광 배출관이 낙광소통관계로 연결되어 있고; 그리고
상기 제2,3,5,6,8,및9 낙광 배출관에는 각각 제2,3,5,6,8,및9 낙광 배출밸브가 구비되어 구성되는 낙광처리가 가능한 용선제조장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기한 낙광처리가 가능한 용선제조장치를 사용하여 용선을 제조하는 방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 도면을 통해 상세히 설명한다.
본 발명의 낙광처리가 가능한 용선제조장치는, 도 1에 나타난 바와 같이, 원료분철광석이 기포유동층을 형성하면서 예열되도록 구성되는 예열로(40); 상기 예열로(40)의 배가스에 함유된 미립철광석이 집진되도록 구성되는 제3사이클론(43); 예열로(40)에서 예열된 분철광석을 예열광 배출관(41)을 통해 공급받아 예비환원하도록 구성되는 예비환원로(30); 상기 예비환원로(30)의 배가스에 함유된 미립철광석이 가스와 분리되어 재순환되도록 구성되는 제2 사이클론(33); 상기 예비환원로(30)에서 예비환원된 예비환원광을 예비환원광배출관(31)을 통해 공급받아 기포유동층을 형성하면서 최종 예비환원하도록 구성되는 최종예비환원로(20); 상기 최종예비환원로(20)의 배가스에 함유된 미립철광석이 가스와 분리되어 재순환되도록 구성되는 제1 사이클론(23); 및 상기 최종예비환원로(20)에서 최종 예비환원된 최종예비환원광을 최종예비환원광 배출관(21)을 통해 공급받아 용융환원하도록 구성되는 용융가스화로(10)를 포함하여 구성되는 용선제조장치에 있어서,
상기한 예열로(40), 예비환원로(30), 및 최종예비환원로(20)에서 떨어지는 낙광을 저장하는 낙광빈(50)를 추가로 포함하여 구성된다.
상기 예열로(40)의 하단측부에는 상기 제2 사이클론(33)에서 미분이 제거된 예비환원로(30)의 배가스를 공급받기 위한 제3 배가스 공급관(331)이 연결되고, 그 하부내에는 제3 가스분산판(45)이 장착된다.
그리고, 상기 예열로(40)의 상부는 제3배가스 배출관(42)을 통해 상기 제3 사이클론(43)에 연통되어 있고, 또한, 그 측벽에는 예열광 배출관(41)및 철광석 공급관(64)이 각각 연결되어 있으며, 이 철광석 공급관(64)은 철광석 공급원(도시되어 있지 않음)에 연결되어 있다.
상기 제3 사이클론(43)에는 미분을 제거한 배가스를 배출시키기 위한 제4 배가스배출관(431)및 배가스로 부터 집진된 미분을 상기한 예열로(40)로 순환시키기 위한 제3미분 순환관(44)이 연결되어 있고, 이 제4 배가스 배출관(431)은 습식제진기(60)에 연결되어 있으며, 이 습식 제진기(60)에는 제5배가스 배출관(63) 및 슬러지 배출관(62)이 각각 연결되어 있다.
상기 예열로(40)의 하부에는 상기 제3 가스 분산판(45)를 통해 떨어지는 낙광을 배출하기 위한 제7낙광 배출관(46)이 연결되어 있으며, 이 제7낙광 배출관(46)에는 상기 예열광 배출관(41)에 연통되어 있는 제8낙광 배출관(48) 및 상기 낙광빈(50)에 연통되어 있는 제9낙광 배출관(49)이 연결되어 있다.
그리고 상기 제8낙광 배출관(48) 및 상기 제9낙광 배출관(49)에는 각각 제8낙광 배출밸브(481) 및 제9낙광 배출밸브(491)이 구비되어 있다.
상기 예비환원로(30)의 하단측부에는 상기 제1 사이클론(23)에서 미분이 제거된 최종예비환원로(20)의 배가스를 공급받기 위한 제2 배가스 공급관(231)이 연결되고, 그 하부내에는 제2 가스분산판(35)이 장착되어 있다.
그리고, 상기 예비환원로(30)의 상부는 제2배가스 배출관(32)을 통해 상기 제2 사이클론(33)에 연통되어 있고, 또한, 그 측벽에는 예비환원광 배출관(31)및 예열광배출관(41)이 각각 연결되어 있다.
상기 제2 사이클론(33)에는 미분을 제거한 예비환원로(30)의 배가스를 상기 예열로(40)에 공급하기 위한 제3배가스 공급관(331) 및 배가스로 부터 집진된 미분을 상기한 예비환원로(30)로 순환시키기 위한 제2미분 순환관(34)이 연결되어 있다.
상기 예비환원로(30)의 하부에는 상기 제2 가스 분산판(35)를 통해 떨어지는 낙광을 배출하기 위한 제4낙광 배출관(36)이 연결되어 있으며, 이 제4낙광 배출관(36)에는 상기 예비환원광 배출관(31)에 연통되어 있는 제5낙광 배출관(38) 및 상기 낙광빈(50)에 연통되어 있는 제6낙광 배출관(39)이 연결되어 있다.
도 2에서는 상기 제6낙광 배출관(39)은 제9낙광 배출관(49)을 통해 상기 낙광빈(50)과 연통된다.
그리고 상기 제5낙광 배출관(38) 및 상기 제6낙광 배출관(39)에는 각각 제5낙광 배출밸브(381) 및 제6낙광 배출밸브(391)가 구비되어 있다.
상기 최종예비환원로(20)의 하단측부에는 용융가스화로(10)의 배가스를 공급받기 위한 제1 배가스 공급관(131)이 연결되고, 그 하부내에는 제1 가스분산판(25)이 장착되어 있다.
그리고, 상기 최종예비환원로(20)의 상부는 제1배가스 배출관(22)을 통해 상기 제1 사이클론(23)에 연통되어 있고, 또한, 그 측벽에는 용융가스화로(10)에 연통되어 있는 최종예비환원광 배출관(21) 및 예비환원광 배출관(31)이 각각 연결되어 있다.
상기 제1 사이클론(23)에는 미분을 제거한 최종예비환원로(20)의 배가스를 상기 예비환원로(30)에 공급하기 위한 제2배가스 공급관(231) 및 배가스로 부터 집진된 미분을 상기 최종예비환원로(30)로 순환시키기 위한 제1미분 순환관(24)이 연결되어 있다.
상기 최종예비환원로(20)의 하부에는 상기 제1 가스 분산판(25)을 통해 떨어지는 낙광을 배출하기 위한 제1낙광 배출관(26)이 연결되어 있으며, 이 제1낙광배출관(26)에는 상기 최종예비환원광 배출관(21)에 연통되어 있는 제2낙광 배출관(28) 및 상기 낙광빈(50)에 연통되어 있는 제3낙광 배출관(29)이 연결되어 있다.
도 2에서는 상기 제3낙광 배출관(29)은 제9낙광 배출관(49)을 통해 상기 낙광빈(50)과 연통된다.
그리고 상기 제2낙광 배출관(28) 및 상기 제3낙광 배출관(29)에는 각각 제2낙광 배출밸브(281) 및 제3낙광 배출밸브(291)가 구비되어 있다.
상기 낙광빈(50)에는 제10낙광 배출관(51)이 연결되어 있으며, 이 제10낙광 배출관(51)에는 제10낙광 배출밸브(511)가 구비되어 있다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 용선제조장치를 사용하여 용선을 제조하는 방법에 대하여 설명한다.
분철광석은 예열로(40)에 장입되어 예열된 후 예열광 배출관(41)을 통해 예비환원로(30)에 장입된 다음, 여기서 예비환원되어 예비환원광 배출관(31)을 통해 최종예비환원로(20)에 장입된 후 여기서 최종예비환원되어 최종예비환원광 배출관(21)을 통해 용융가스화로(10)에 장입되고, 여기서 용융환원되어 용선으로 제조된다.
환원가스는 용융환원가스로(10)에서 제1 배가스 공급관(131)을 통해 상기 최종예비환원로(20)의 측벽으로 통입된다.
이 때, 환원가스에 의해 최종예비환원로(20)가 목표 온도에 도달하지 못하면, 산소를 취입하여 환원가스를 승온시켜 최종예비환원로(20)내의 온도를 조절한다.
최종예환원로(20)에서는 환원가스가 제1가스분산판(25)통하여 예비환원광을 유동시키면서 예비환원시킨다.
그러나, 용융가스화로(10)의 조업 불안정으로 통입되는 가스유량이 급격히 저하하여 제1가스분산판(25)에서의 가스유속이 예비환원광을 유동시킬수 없을 경우에는 최종예비환원로(20)내의 제1가스 분산판(25)위로 가라앉으며 이 제1가스 분산판(25)을 통하여 하부로 떨어지는 이른바 낙광이 발생한다.
이러한 낙광을 효과적으로 처리하지 못하여 축적되면 공급되는 고온의 가스에 의해 낙광입자끼리 엉겨 붙는 스티킹 및 응집현상이 일어나게 되어 환원가스의 통입을 방해하거나 분산판 하부의 낙광중 미분은 통입되는 가스에 의해 분산판 노즐에 부착하고 성장하여 결국에는 노즐을 막아 분산판 상부에서 철광석이 원활하게 유동되지 못하고 축적되어 결국에는 분산판위에서 입자끼리 서로 엉겨붙는 스티킹및 응집현상이 발생하여 조업을 중단해야만 하는 지경에 도달될 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 이를 방지하기 위하여 최종예비환원로(20)하부에 제1낙광배출관(26)을 설치하여 제1가스 분산판(25)하부로 떨어지는 낙광을 배출한다.
상기 제1낙광 배출관(26)을 통해 배출된 낙광은 제2낙광 배출관(28) 및 제3낙광배출관(29)를 통해 각각 용융가스화로(10)와 낙광빈(50)으로 배출될 수 있다.
일시적인 유량저하에 따른 낙광은 상기 제2낙광 배출관(28)에 구비되어 있는 제2낙광배출밸브(281)를 열어서 용융가스화로(10)로 장입되게 하여 일시적인 유량저하에 따른 조업의 중단없이 낙광을 처리하여 유동층 예비환원장치의 조업을 지속적으로 유지할 수 있게 한다.
그러나, 용융가스화로(10)가 상당시간 동안 가스유량을 정상적으로 공급할 수 없는경우나 유동충 예비환원장치를 중단하고 유동층내부의 광석을 비우고자할 때에는 제2 낙광배출밸브(281)를 닫고 제3낙광배출밸브(291)를 열어서 낙광을 낙광빈(50)으로 배출되게 한다.
또한, 예비환원로(30)에서도 최종예비환원로(20)의 배가스를 제1사이클론(23)에서 미분을 포집제거한 후 제2 배가스공급관(231)을 통하여 예비환원로(30)의 측벽으로 통입된다.
이때, 환원가스에 의해 예비환원로(30)가 목표온도에 도달하지 못하면 산소를 취입하여 환원가스를 승온시켜 예비환원로(30)내의 온도를 조절한다.
예비환원로(30)에서는 환원가스가 제2 가스분산판(35)을 통하여 예열광을 유동시키면서 예비환원시킨다.
그러나, 최종예비환원로(20)에서 통입되는 환원가스유량이 급격히 저하하여 제2가스 분산판(35)에서의 가스유속이 예열광을 유동시킬 수 없을 경우에는 예비환원로(30)의 제2가스 분산판(35)위로 가라앉아 낙광이 발생한다.
본 발명에서는 이를 처리하기 위하여 예비환원로(30)하부에 제4낙광 배출관(36)을 설치하여 제2가스 분산판(35)하부로 떨어지는 낙광을 배출한다.
상기 제4낙광 배출관(36)을 통해 배출된 낙광은 제5낙광 배출관(38) 및 제6낙광배출관(39)을 통해 각각 최종예비환원로(20)와 낙광빈(50)으로 배출될 수 있다.
일시적인 유량저하에 따른 낙광은 상기 제5낙광 배출관(38)에 구비되어 있는 제5낙광배출밸브(381)를 열어서 최종예비환원로(20)로 장입되게 하여 일시적인 유량저하에 따른 조업의 중단없이 낙광을 처리하여 유동층 예비환원장치의 조업을 지속적으로 유지할 수 있게 한다.
그러나, 용융가스화로(10)가 상당시간 동안 가스유량을 정상적으로 공급할 수 없는 경우나 유동층 예비환원장치를 중단하고 유동층내부의 광석을 비우고자할 때에는 제5낙광배출밸브(381)를 닫고 제6낙광배출밸브(391)를 열어서 낙광빈(50)으로 배출되게 한다.
또한, 예열로(40)에서도 예비환원로(30)의 배가스를 제2 사이클론(33)에서 미분을 포집제거한 후 제3 배가스 공급관(331)을 통하여 예비환원로(30)의 측벽으로 통입된다.
이때, 예비환원로의 배가스에 의해 예열로(40)가 목표온도에 도달하지 못하면 산소혹은 공기를 취입하여 가스를 승온시켜 예열로(40)내의 온도를 조절한다.
예열로(40)에서는 환원가스가 제3 가스분산판(45)을 통하여 철광석을 유동시키면서 예열시킨다.
그러나, 예비환원로(30)에서 통입되는 가스유량이 급격히 저하하여 제3가스 분산판(45)에서의 가스유속이 철광석을 유동시킬 수 없을 경우에는 예열로(40)의 제3가스 분산판(45)위로 가라앉아 낙광이 발생한다.
이를 처리하기 위하여 예열로(40)하부에 제7낙광 배출관(46)을 설치하여 제3가스 분산판(45)하부로 떨어지는 낙광을 배출한다.
상기 제7낙광 배출관(46)을 통해 배출된 낙광은 제8낙광 배출관(48) 및 제6낙광배출관(49)을 통해 각각 예비환원로(30)와 낙광빈(50)으로 배출될 수 있다.
일시적인 유량저하에 따른 낙광은 상기 제8낙광 배출관(48)에 구비되어 있는 제8낙광배출밸브(481)를 열어서 예비환원로(30)로 장입되게 하여 일시적인 유량저하에 따른 조업의 중단없이 낙광을 처리하여 유동층 예비환원장치의 조업을 지속적으로 유지할 수 있게 한다.
그러나, 용융가스화로(10)가 상당시간 동안 가스유량을 정상적으로 공급할 수 없는 경우나 유동충 예비환원장치를 중단하고 유동층내부의 광석을 비우고자할 때에는 제8낙광배출밸브(481)를 닫고 제9낙광베출밸브(491)를 열어서 낙광빈(50)으로 배출되게 한다.
철광석은 철광석 공급관(64)을 통하여 예열로(40)에 장입되고, 예열로(40)에서 배출된 배가스는 제3배가스배출관(42)을 통하여 제3사이클론(43)에서 미분을 포집제거한 후, 미분은 예열로(40)로 리사이클링하고 가스는 습진제진기(60)에서 스크러빙하여 배출한다.
또한, 각 유동예비환원로(20,30,40)로 통입되는 가스내 함유된 미분은 가스 분산판(25,35,45)노즐에 부착성장하여 극단적인 경우에는 노즐 막힘현상으로 가스 분산판 위에서 광석의 유동이 원활하지 못하여 분산판위에 축적되어 조업중단사태까지 이르는 것이 가능하지만 분산판 하부에서 낙광과 함께 처리하여 이를 방지한다.
본 발명에서는 유동층 예비환원장치의 조업시작시에는 제2,5,8 낙광배출관(28,38,48)에 설치된 제2,5,8 낙광배출밸브(281,381,481)를 개방하여 일시적인 유량저하나 조업불안정에서도 낙광과 환원가스내 미분을 효과적으로 처리하여 낙광과 각 유동 예비환원로로 통입되는 가스내에 함유된 미분이 분산판 노즐에부착성장하여 분산판 노즐 막힘 현상에 따른 조업중단을 방지하여 유동층 예비환원장치의 조업 안정성을 제고시킬 수 있다.
그러나, 용융가스화로(10)로 부터 공급되는 환원가스의 유량이 상당시간 저하되거나 환원가스의 공급이 중단되는 경우에는 제2,5,8 낙광배출관(28,38,48)에 설치된 제2,5,8 낙광배출밸브(281,381,481)를 닫고, 제3,6,9 낙광배출관(29,39,49)에 설치된 제3,6,9낙광배출밸브(291,391,491)를 개방하고 각 유동층로로 질소를 퍼징(purging)하여 낙광과 미분을 낙광빈(50)으로 배출시키는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서 각 유동층로에 질소를 퍼징하는 수단은 통상적으로 행해지고 있는 수단이면 어느 것이나 가능하며, 그 예로는 질소공급원에 연결되어 있는 질소공급관을 각각의 유동층로의 분산판 하부 측부에 연결시키거나, 제1 배가스 공급관(131)에 연결시키거나 또는 제3 배가스 공급관(331), 제2 배가스 공급관(231) 및 제1 배가스 공급관(131)에 각각 연결시키기는 것을 들수 있다.
상기와 같이 질소를 퍼징하므로서 유동층 예비환원장치의 조업을 중단한 후 각 유동층로의 내부의 잔광이 효과적으로 배출 제거되어 조업재개시간을 크게 단축시킬 수 있게 된다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
실시예
하기 표 1과 같은 크기를 갖는 제2도의 환원장치를 이용하여 하기 표 2에서 표 4에 나타난 조건으로 실험을 행했다.
환원장치 사양
유동층 예열로, 예비환원로,최종 예비환원로 축소부(분산판내경)내경 : 0.3m확대부내경 : 0.7m원추형 하부 각도 : 4도경사부 높이(분산판표면에서) : 4.0m원통형 상부 높이 : 2.5m분산판 하부 깊이 : 3.0m
원료분철광석의 화학적 조성및 입도 분포
1. 화학적 조성(%) T.Fe : 62.17, Fe : 0.51, SiO2: 5.5, TiO2: 0.11,Mn : 0.05, S : 0.012, P : 0.65, 결정수 : 2.32
2. 입도분포 -0.05mm : 4.6%, 0.05-0.15mm : 5.4%,0.15-0.5mm : 16.8%, 0.5-4.75mm : 59.4%,4.75-8mm : 13.8%
환원가스 조성, 온도 및 유속
1. 가스조성 CO : 65%, H2: 25%, CO2: 5%, N2:5%
2. 온도 최종예비환원로:850℃, 예비환원로: 800℃예열로: 750℃
3. 유속 정상상태: 1.9m/s(분산판)
실험조건 평균조업시간(hr) 조업재개시간(hr)
실험 1 낙광미처리시 120 72
실험 2 낙광처리시 180 24
상기 실험장치 및 실험조건으로 조사한 결과 낙광처리시 일시적인 조업불안정에 따른 유량감소로 조업중단 없이 현저하게 저하되어 조업지속시간이 크게 증가되었으며, 유동환원장치의 조업재개까지의 소요시간과 노력이 크게 경감되어 신속한 대응을 가능하게 하였다.
이때, 가스이용율은 약 30-35%, 가스원단위는 1300-1500N㎥/ton-ore이고, 예열로에서 예비환원로로 장입되는 철광석의 환원율은 10-15%이고, 예비환원로에서 배출되어 최종예비환원로로 장입되는 철광석의 환원율은 30-40%이고, 최종예비환원로에서 용융가스화로로 장입되는 환원철의 환원율은 85-90%이며, 최종예비환원로에서 낙광의 환원율은 80-85%로 환원철과 거의 유사하여 일시적인 유량감소 및 조업 불안정으로도 유동층 예비환원장치는 안정적으로 조업이 가능하였다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 유동층 예비환원로에 공급되는 철광석이 환원가스와 반응하는 과정에서 발생하는 낙광 및 환원가스내에 함유되는 미분을 적절히 처리하므로서 분산판 노즐의 막힘 현상을 억제하고 순간적인 조업 불안정으로 인한 조업의 중단 없이 연속성을 확보하여 조업 안정성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 환원가스의 공급이 중단되어 조업의 재개가 불가능하게 되는 경우 유동층 환원로내부에 잔류하는 잔류광석의 처리를 용이하게 할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (3)

  1. 원료분철광석이 기포유동층을 형성하면서 예열되도록 구성되는 예열로(40); 상기 예열로(40)의 배가스에 함유된 미립철광석이 집진되도록 구성되는 제3 사이클론(43); 예열로(40)에서 예열된 분철광석을 예열광 배출관(41)을 통해 공급받아 예비환원하도록 구성되는 예비환원로(30); 상기 예비환원로(30)의 배가스에 함유된 미립철광석이 가스와 분리되어 재순환되도록 구성되는 제2 사이클론(33); 상기 예비환원로(30)에서 예비환원된 예비환원광을 예비환원광배출관(31)을 통해 공급받아 기포유동층을 형성하면서 최종 예비환원하도록 구성되는 최종예비환원로(20); 상기 최종예비환원로(20)의 배가스에 함유된 미립철광석이 가스와 분리되어 재순환되도록 구성되는 제1 사이클론(23); 및 상기 최종예비환원로(20)에서 최종 예비환원된 최종예비환원광을 최종예비환원광 배출관(21)을 통해 공급받아 용융환원하도록 구성되는 용융가스화로(10)를 포함하여 구성되는 용선제조장치에 있어서,
    상기한 예열로(40), 예비환원로(30), 및 최종예비환원로(20)에서 떨어지는 낙광을 저장하는 낙광빈(50)를 추가로 포함하고;
    상기 최종예비환원로(20)의 저부에는 제1낙광 배출관(26)이 연결되어 있고, 이 제1낙광 배출관(26)에는 상기 최종 예비환원광 배출관(21)과 연통되어 있는 제2낙광 배출관(28)및 상기 낙광빈(50)과 연통되어 있는 제3낙광 배출관(29)이 낙광소통관계로 연결되어 있고;
    상기 예비환원로(30)의 저부에는 제4낙광 배출관(36)이 연결되어 있고, 이 제4낙광 배출관(36)에는 상기 예비환원광 배출관(31)과 연통되어 있는 제5낙광 배출관(38)및 상기 낙광빈(50)과 연통되어 있는 제6낙광 배출관(39)이 낙광소통관계로 연결되어 있고;
    상기 예열로(40)의 저부에는 제7낙광 배출관(46)이 연결되어 있고, 이 제7낙광 배출관(46)에는 상기 예열광 배출관(41)과 연통되어 있는 제8낙광 배출관(48)및 상기 낙광빈(50)과 연통되어 있는 제9낙광 배출관(49)이 낙광소통관계로 연결되어 있고; 그리고
    상기 제2,3,5,6,8,및9 낙광 배출관(28,29,38,39,48,49)에는 각각 제2,3,5,6,8,및9 낙광 배출밸브(281.291,381,391,481,491)가 구비되어 구성되는 것을 특징으로하는 낙광처리가 가능한 용선제조장치
  2. 청구항 1의 낙광처리가 가능한 용선제조장치를 사용하여 용선을 제조하는 방법에 있어서,
    조업시작시에는 제3,6및9낙광배출밸브(291,391,491)를 닫고, 제2,5및8낙광 배출밸브(281,383,481)를 열어 조업중 발생되는 낙광을 용융가스화로(10), 최종예비환원로(30)및 예비환원로(20)에 공급하고; 그리고 용융가스화로(10)로 부터 공급되는 환원가스의 유량이 상당시간동안 저하되거나 환원가스의 공급이 중단되는 경우에는제2,5및8낙광배출밸브(281,383,481)를닫고,제3,6및9낙광배출밸브(291,391,491)를 열어 낙광을 낙광빈(50)에 공급하도록 구성되는 낙광처리가 가능한 용선제조방법
  3. 제2항에 있어서, 환원가스의 공급이 중단되어 제2,5및8낙광배출밸브(281,383,481)를 닫고, 제3,6및9낙광배출밸브(291,391,491)를 열어 낙광을 낙광빈(50)에 공급하도록하는 경우 질소를 제3 배가스 공급관(331), 제2 배가스 공급관(231) 및 제1 배가스 공급관(131)를 통해 각각 예열로(40), 예비환원로(30) 및 최종예비환원로(20)에 퍼징하여 잔광을 낙광빈으로 배출하도록 하는 것을 특징으로 하는 낙광처리가 가능한 용선제조방법
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