KR100340490B1 - 미분탄을 이용한 용철제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미분의 일반탄을 이용하는 용철제조방법에 관한 것으로, 그 목적은 미분의 일반탄을 용융로의 배기가스가 함유하고 있는 잠열을 이용하여 반성코크스를 제조하여 사용함으로써 코렉스 공정에서 어느 정도의 미분탄을 수용할 수 있도록 하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 고온의 환원가스를 이용하여 미분광을 최종 예비환원하는 유동층식 최종예비환원로, 상기 유동층식 예비환원로에서 환원된 철 함유 미분광을 용융하여 선철을 제조하는 용융로, 상기 용융로에서 발생하는 분체를 포집하는 사이클론, 상기 사이클론에서 포집된 분체를 용융로로 다시 장입하는 분체용융장치를 구비하여 용철을 제조하는 방법에 있어서, 상기 사이클론에서 분체가 분리된 용융로의 배가스를 이용하여 미분탄을 괴상화 및 코크스화시킨 후, 용융로에 공급하고, 그리고 상기 미분탄의 괴성화 및 코크스화시 발생되는 휘발분과 타르는 타르응축기로 보내어 타르를 응축시키고, 타르가 제거된 휘발분은 용융로로 공급하는 미분탄을 이용한 용철제조방법에 관한 것을 그 요지로 한다.

Description

미분탄을 이용한 용철제조방법

본 발명은 미분의 일반탄을 이용하는 용철 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 일반탄을 이용한 용철 제조공정에 있어서, 용융로 배가스를 이용하여 미분탄을 괴상화 및 코크스화함으로써, 미분탄을 용철제조공정에 사용가능하게 하는 미분탄을 이용한 용철제조방법에 관한 것이다.

현재 철강생산의 주류를 담당하고 있는 고로 제선법은 고열효율, 고생산성, 고환원 능력 및 긴 설비수명 등의 특성을 구비하여 기술적으로는 거의 완성된 공정이라 생각할 수 있다. 그러나 고로 제선법은 고품위 철광석의 사용, 분광석의 괴성화 처리, 원료탄의 수급문제 및 코크스로의 환경오염문제 등을 갖고 있으며, 특히 대량생산방식으로 생산량의 조절이 어려워 시장수요의 변화에 따른 탄력적인 적용이 어렵다는 단점을 가지고 있다.

이에 따라 세계 각국에서는 고로 대체 제철법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며 그 중 괴탄과 과광을 사용하는 코렉스(COREX)법이 유일하게 상업화에 성공하고 있다. 그러나 코렉스법도 괴광과 괴탄만을 사용하는 단점이 있으며, 이를 해결하기 위해서 유동층을 이용하여 미분광을 환원시킨 다음 용융 가스화로에 장입하여 선철을 제조하는 방법을 개발한 바 있다.

코렉스에서 원료로 사용하는 일반탄의 경우 그 사용범위가 괴탄으로 한정되어 있음에도 불구하고 산지에서 생산되는 과정에서 이미 상당량의 분탄이 포함되어 있는 경우가 대부분이며 산지에서 수요지까지 수송되어 오는 과정, 수요지에서 원료로 사용하기 위하여 행하는 건조, 분급 등의 전처리 과정을 통하여 많은 양의 분탄이 추가로 발생되고 있다. 이와같이 산지에서 포함되어 있거나 공정중에 발생하는 분탄은 전체 일반탄중에서 최대 60% 까지 존재하고 있다.

이렇게 대량으로 존재하는 분탄은 코렉스 공정 자체에서 수용하지 못하므로 고로의 미분탄 취입(PCI)공정을 통하여 고로 내로 취입되거나 코크스 공장에 따로 보내어 코크스로 제조하는 등의 공정을 거쳐서 이용되고 있지만 코크스 공장에서사용하는 코크스용 식탄은 그 특성이 일반탄에서 발생하는 분탄과는 다르고 그 발생량이 대량이기 때문에 상기 방법에 의해 분탄을 모두 수용하기에는 어려움이 따르고 있다. 만일 코렉스내로 이러한 분탄이 투입되었을 경우에는 용융로 내의 통기도에 악영향을 주게 되며, 용융로 내에 존재하는 분탄은 용융로 하부로 부터 발생하는 상승기류에 의해 용융로 외부로 배출되어 가스청정계에 부하를 주게 될 뿐만 아니라 용융로 내에서의 에너지 부족을 야기시키게 된다.

한편, 코렉스는 일반탄만을 사용하는 것을 기본으로 하고 있지만 장기 휴풍 이후의 조기 조업정상화 달성, 그리고 안정적인 조업을 위해서 일반적으로 일정비율의 코크스를 사용하기도 한다.

본 발명자들은 상기 미분탄이 야기시키는 문제점을 해결하기 위하여 연구와 실험을 거듭하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로, 본 발명은 미분의 일반탄을 용융로의 배기가스가 함유하고 있는 잠열을 이용하여 코크스를 제조하여 사용함으로써 코렉스 공정에서 어느 정도의 미분탄을 수용할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

제1도는 종래의 방법에 따라 용철을 제조하는 공정을 나타내는 공정도

제2도는 본 발명에 따라 용철을 제조하는 공정을 나타내는 공정도

제3도는 본 발명에 바람직하게 적용될 수 있는 코크스 제조장치의 개략도

제4도는 본 발명의 방법에 의해 제조된 코크스의 강도를 나타낸 그래프

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 ..... 유동층식 1차 예비환원로 2 ..... 유동층식 2차 예비환원로

3 ..... 용융가스화로 4 ..... 사이클론

5 ..... 분체 용융장치 6 ..... 코크스 제조장치

7 ..... 타르 응축기

본 발명은 고온의 환원가스를 이용하여 미분광을 최종 예비환원하는 유동층식 최종 예비환원로, 상기 유동층식 예비환원로에서 환원된 철 함유 미분광을 용융하여 선철을 제조하는 용융로, 상기 용융로에서 발생하는 분체를 포집하는 사이클론, 상기 사이클론에서 포집된 분체를 용융로로 다시 장입하는 분체용융장치를 구비하여 용철을 제조하는 방법에 있어서, 상기 사이클론에서 분체가 분리된 용융로의 배가스를 이용하여 미분탄을 괴상화 및 코크스화시킨 후, 용융로에 공급하고, 그리고 상기 미분탄의 괴성화 및 코크스화시 발생되는 휘발분과 타르는 타르응축기로 보내어 타르를 응축시키고, 타르가 제거된 휘발분은 용융로로 공급하는 미분탄을 이용한 용철제조방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

본 발명이 바람직하게 적용될 수 있는 용철제조방법은 제 1 도에 나타낸 바와같이 유동층식 1차 예비환원로(1)에서 고온의 환원가스를 이용하여 미분광을 30%이상 환원시킨후, 유동층식 2차 예비환원로(2)에서 90%이상 환원시킨 다음, 용융로(3)에서 용융하여 선철을 제조하고, 상기 용융로에서 발생되는 분체를 사이클론(4)에시 포집하고, 사이클론에서 포집된 분체를 용융로(3)로 다시 장입하는 공정으로 이루어진다.

제 2 도에서는 제 1 도에 나타낸 공정에 본 발명에 따라 용융로의 배가스를 이용한 코크스 제조공정이 추가된 용철제조공정이 제시되어 있는데, 이를 통해 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따라 용철을 제조하기 위해서는 제 2 도에 나타난 바와같이 미분탄을 코크스 제조장치(6)에 장입하고, 사이클론(4)에서 분체가 분리된 용융로(3)의 배가스를 이용하여 미분탄을 괴성화 및 코크스화시킨 후, 얻어진 반성코크스는 용융로(3)에 공급해야 한다.

이때, 상기 미분탄의 괴성화 및 코크스화 공정은 제 3 도에 나타낸 코크스제조장치를 이용하여 행하는 것이 바람직하다.

본 발명에 바람직하게 적용될 수 있는 코크스제조장치는 제 3 도에 나타낸 바와같이, 미분탄을 저장하여 아래쪽의 코크스 제조용 셀에 정량적으로 미분탄을 공급해 주기 위한 미분탄 저장조(10), 상기 저장조로 부터 공급된 미분탄을 일정한 모양으로 괴성화시켜 주기 위한 벨트 컨베이어 형식의 코크스 제조용 셀(11), 용융로 배가스에 함유되어 있는 잠열을 코크스의 괴성화에 필요한 열에너지로 활용할 수 있게 해주는 고온 챔버(12)등으로 구성되어 있다. 상기 코크스 제조장치(6)는 미분탄을 괴성화용 롤이나 프레스 없이 용융로의 배가스가 가지고 있는 잠열로 코크스를 제조하도록 구성된 것이다. 이와같은 코크스 제조장치(6)에서 상기 챔버를 통과하는 용융로 배가스를 이용하여 미분탄를 코크스화 및 괴성화시킨다. 이때 코크스화 및 괴성화에 이용된 용융로 배가스는 상기 챔버(12)를 거쳐 유동층식 2차 환원로로 주입된다.

반성코크스 제조를 위한 미분탄은 약 700℃ 에서 10분 이상 유지시켰을 때 휘발분이 빠져 나오면서 괴성화되는 것으로 알려져 있는데, 이는 일반적으로 코렉스에서 사용하는 일반탄의 미분이 자체적으로 점결성을 가지고 있기 때문이다.

또한, 본 발명에 있어서는 상기 미분탄의 괴성화 및 코크스화시 발생하는 휘발분과 타르를 타르응축기로 보내어 타르는 응축시키고 타르가 제거된 휘발분은 용융로로 공급한다.

일반탄과 코크스의 일반적인 차이점은 휘발분과 타르의 함유여부에 달려 있으며, 휘발분과 타르를 함유하고 있는 일반탄은 코크스화 되면서 휘발분과 타르를방출한다. 그중 타르는 배관의 내부에 응축하여 설비의 수명을 단축시키거나 심한 경우 배관을 막아버리는 악영향을 미치므로 상기 코크스 제조장치(6)에 타르 응축장치(7)를 부착함으로써 미분탄이 코크스화되면서 방출되는 타르를 공정 내로 유입되지 않도록 제거하고 휘발분이 포함된 가스는 용융로 쪽으로 다시 취입된다.

상기 코크스 제조장치(6)를 이용하여 제조된 코크스는 일반탄에 함유되어 있는 휘발분이 없는 상태이므로 용융로 내에서 높은 비율로 사용하면 일반탄을 사용할 때 보다 열량이 줄어드는 경향을 보이므로 이 부족한 열량을 보충해주기 위하여, 상기 코크스 제조장치(6)에서 코크스화로 인해 발생하는 휘발분을 용융로 쪽으로 공급해 주게 된다. 따라서, 코크스 사용으로 부족해지는 용융로 내의 휘발분의 양을 코크스 제조장치에서 발생하는 휘발분으로 보충해줄 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

실시예

본 발명의 방법에 의해 조업을 행하면서, 괴성화온도에 따라 얻어진 코크스의 강도를 측정하여 그 결과를 제4도에 나타내었다.

일반적으로 용융로 내로 장입되는 일반탄과 코크스는 용융로 상부로 장입되어 중력 낙하하는 방식을 취하게 되므로 이를 견뎌낼 수 있는 정도의 강도를 가지고 있어야 하며, 통상 이러한 중력낙하에 필요한 강도는 100kg/㎠ 정도 이므로 제4도에 나타난 바와같이 본 발명의 방법에 의거 제조한 코크스는 이에 합당한 강도를 가지고 있음을 알 수 있다.

상술한 바와같이, 본 발명은 일반탄을 이용한 용철 제조방법에 있어서 공정상 발생하게 되는 불필요한 미분탄을 용융로의 배가스를 이용하여 괴성화 및 코스화하여 용융로에 장입, 사용할 수 있도록 함으로써 원료탄의 사용가능한 입도범위를 넓힐 수 있다.

Claims (3)

1. 고온의 환원가스를 이용하여 미분광을 최종 예비환원하는 유등층식 최종예비환원로, 상기 유동층식 예비환원로에서 환원된 철 함유 미분광을 용융하여 선철을 제조하는 용융로, 상기 용융로(3)에서 발생하는 분체를 포집하는 사이클론(4), 상기 사이클론에서 포집된 분체를 용융로로 다시 장입하는 분체용융장치(5)를 구비하여 용철을 제조하는 방법에 있어서,

   상기 사이클론(4)에서 분체가 분리된 용융로의 배가스를 이용하여 미분탄을 괴상화 및 코크스화시킨 후, 용융로에 공급하고, 그리고 상기 미분탄의 괴성화 및 코크스화시 발생되는 휘발분과 타르는 타르응축기(7)로 보내어 타르를 응축시키고, 타르가 제거된 휘발분은 용융로로 공급하는 것을 특징으로 하는 미분탄을 이용한 용철 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 미분탄의 괴상화 및 코크스화 공정이, 미분탄을 저장 및 공급해주기 위한 미분탄 저장조(10), 상기 저장조로 부터 공급된 미분탄을 일정한 모양으로 괴성화시켜주기 위한 벨트 컨베이어 형식의 코크스 제조용 셀(11), 및 용융로 배가스에 함유되어 있는 잠열을 괴성화 및 코크스화에 필요한 열에너지로 활용할 수 있도록 구성되는 고온 챔버(12)를 포함하여 구성되는 코크스 제조장치(6)를 사용하여 행해지는 것을 특징으로 하는 미분탄을 이용한 용철제조방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 용융로(3)의 배가스 온도가 700℃ 이상이고, 괴성화 및 코크스화 시간이 10분 이상인 것을 특징으로 하는 미분탄을 이용한 용철제조방법.