KR100458552B1 - 광석으로용선또는철강반제품을생산하는방법 - Google Patents

Abstract

광석으로 용선(9) 또는 철강반제품을 생산하는 방법에 있어서, 상기 광석은 최소한 하나의 환원대에서 부분적으로 및/또는 완전하게 환원된 해면철(4)로 환원되고, 상기 해면철(4)은 탄소함유물질(2) 및 산소가 공급됨과 동시에 환원가스를 생성하고 용융가스화로(1)의 용융가스화대(8)에서 용융된다.

미립자 해면철(14)을 장입할 때에도 고체 탄소매체(2)의 층(13)에 특정의 갭체적이 있어서, 고체 탄소매체(2)의 층(13)에 가스의 완전 통과를 확실하게 하기 위하여, 최소한 해면철(4)은 고체 탄소매체(2)의 층(13)에 매입되고 고체 탄소매체(2)에 의하여 중첩 및 분리되는 침적된 해면철 영역(4)을 형성하면서 상기 용융가스화대에 불연속적으로 장입되고, 이 중 용융가스화대(8)의 단면대(15)를 여분으로 남기면서 침적된 해면철 영역(14) 각각은 용융가스화대의 단면에 걸쳐 연장되고, 용융가스화대(8)에 형성되는 환원가스는 침적된 해면철을 용융시키면서 침적된 해면철 영역(14)을 통과하고, 해면철이 없고 탄소매체(2)로 형성된 단면대를 통하여 위쪽으로 흘러서 상기 대를 통과한다.

Description

광석으로 용선 또는 철강반제품을 생산하는 방법{PROCESS FOR PRODUCING LIGUID PIG IRON OR SEMIFINISHED STEEL PRODUCTS FROM ORE}

본 발명은 광석으로 용선 또는 철강반제품을 생산하는 방법에 관한 것으로서, 광석은 최소한 하나의 환원대에서 부분적으로 및/또는 완전하게 환원된 해면철로 환원되고, 상기 해면철은 탄소함유물질 및 산소가 공급됨과 동시에 선택적으로는 사전에 완전 환원되기도 하는, 고체 탄소매체로 형성된 층에서 환원가스를 생성하는 용융가스화로의 용융가스화대에서 용융된다.

이러한 종류의 방법은 예를 들어 EA- 0 576 414에 공지되어 있다. 샤프트로(shaft furnace)에서 괴상광으로부터 부분적으로 또는 완전하게 환원된 해면철은, 상기 샤프트로에서부터 배출웜(discharge worms)을 거쳐 용융가스화로내의 고체 탄소매체로 형성된 층에 대체로 균일한 분포로 통과된다. 용융가스화대에 형성된 환원가스는 특정의 갭체적을 나타내는 고체 탄소매체층을 통하여 위쪽으로 흘러서 상기 층에 장입된 해면철을 용융시킨다. 효과를 얻기 위하여, 상기 방법은 특정의 최소 갭체적의 고체 탄소매체층을 필요로 한다.

전술한 종류의 방법은 EP-A-0 594 557에 또한 공지되어 있고, 예를 들어 이 방법에 따르면 분광은 유동층법에 의하여 해면철로 환원된다. 부분적으로 또는 완전하게 환원된 해면철은 인젝터에 의한 강제이송을 통하여 고체 탄소매체로 형성된 층내로 대체로 균일한 분포로 통과된다. 또한, 용융가스화대에 형성된 환원가스는 특정 갭체적을 나타내는 고체 탄소매체층을 통하여 위쪽으로 흘러서 상기 층에 장입된 해면철을 용융시킨다. 상기 방법의 효과를 얻기 위하여, 특정의 최소 갭체적의 고체 탄소매체층을 필요로 한다.

광범위의 입경 또는 미립자를 가진 고체 탄소매체를 사용할 때, 균일한 가스 분포에 필요한 갭체적의 층은 처음부터 제한된다. 이러한 고체 탄소매체층에, 해면철이 균일한 분포로 장입되고, 또한 해면철이 부분적으로 약간 미립자, 즉 미립자부가 제공되는 경우, 고체 탄소매체층의 갭체적이 줄어들어 가스가 층을 통하여 만족스럽게 흐르는 것이 확실하지 않게 된다. 상기 층내에는, 상기 층에 형성되는 환원가스가 위쪽으로 관통하여 흐르는 국부통로가 형성될 수 있으나, 이 경우 넓은 영역의 층에는 가스가 전혀 흐르지 않거나, 또는 흐르는 것이 충분하지 않다.

도 1 및 도 2는 용융가스화로의 수직단면 개략도이다.

본 발명의 목적은 이들 단점 및 곤란함을 회피하고, 고체 탄소매체층의 갭체적이 적은 경우에도 전체 층을 통하여 가스를 충분하게 흐르게 함으로써 환원가스의 효과적인 형성이 확실하게 되는 동시에, 장입된 해면철의 효과적인 용융이 일어나는 전술한 종류의 방법을 제공하는 것이다. 본 발명에 있어서, 상기 목적은 최소한 해면철이 종래기술에 비하여 고체 탄소매체층에 균일한 분포로 장입되지는 않으나, 탄소매체층에 매입되고 고체 탄소매체에 의하여 중첩 및 분리되는 침적된 해면철 영역의 형성 중에, 용융가스화대에 불연속적으로 장입되는 것으로 달성되고, 이 중, 용융가스화대의 단면대를 여분으로 남기면서 침적된 해면철 영역 각각은 용융가스화대에 걸쳐 연장되고, 용융가스화대에 형성되는 환원가스는 침적된 해면철을 용융시키면서 침적된 해면철 영역을 통과하여, 해면철이 없고 탄소매체로 형성된 단면대를 통하여 위쪽으로 흘러서 상기 대를 통과한다.

이와 같이, 장입되는 해면철로 인하여 갭체적의 감소는 일어나지 않고, 이로써 고체 탄소매체층은 갭체적이 작고 분진형 해면철이 장입되는 경우에도 가스가 항상 완전하게 통과할 수 있다. 따라서, 침적된 해면철 영역 사이에는, 가스가 완전하게 통과할 수 있는 고체 탄소매체층 영역이 잔류하게 되고, 이로써 탄소매체의 가스화에 의하여 충분한 양의 환원가스 형성이 어떤 경우에도 확실하게 된다.

바람직한 실시예에 있어서, 해면철은 침적된 해면철의 원형영역을 형성하면서 용융가스화대에 장입되고, 이 중 해면철은 단면레벨당 하나의 침적된 해면철 영역을 형성하면서 용융가스화대에 장입되는 것이 바람직하고, 상기 침적된 해면철 영역은 단면에 걸쳐 중앙으로 연장되고 해면철이 없는 원형링 형상의 단면대를 형성한다.

다른 바람직한 실시예에 있어서, 해면철은 평면으로 위치되고 서로 간격을 두고 배열되는 수개의 침적된 해면철 영역을 형성하면서 용융가스화대에 장입되고, 따라서 침적된 해면철 영역 사이에는 해면철이 없는 단면대가 생긴다.

또한, 해면철은 평면으로 위치되는 원형링 형상을 가지는 침적된 해면철 영역을 형성하면서 용융가스화대에 장입될 수 있고, 이 중 해면철은 해면철이 없고 원형링 형상의 침적된 해면철 영역의 외측 및 내측에 위치되는 단면대를 형성하면서 용융가스화대에 장입되는 것이 바람직하다.

또한, 고체 탄소매체는 용융가스화대에 불연속적으로, 즉 양을 줄이거나 또는 해면철의 장입 중에 이 장입을 일시 중단시키면서 장입되는 것이 바람직하다.

고체 탄소매체의 장입을 해면철이 장입되는 동안 중단시키고, 다음에 해면철의 장입을 특정기간동안, 즉 고체 탄소매체가 장입되는 특정의 기간에만 중단시키고, 그 후 차례로 해면철만 특정기간동안 장입시키는 등등이 바람직하다.

용융가스화대 하부영역의 고체 탄소매체층에 가스가 만족스럽게 통과하는 것을 확실하게 하기 위하여, 침적된 해면철 영역은 그들의 에지를 향하여 완만하게 경사지도록 형성되는 것이 바람직하다.

해면철은 분광으로부터 유동층 공정에 의하여 형성되는 것이 바람직하다.

또 다른 실시예에 있어서, 해면철은 괴상광으로부터 샤프트로에서 형성된다.

다음에, 본 발명을 도시된 2가지 예시적인 실시예를 참조하여 상세하게 설명한다.

용융가스화로(1)에서는, 석탄과 같은 고체 탄소매체(2) 및 석탄의 가스화에 의한 산소함유가스로부터 환원가스가 생성되고, 상기 환원가스는, 예를 들면 EP-A-0 576 414에 따르면, 배출관(3)을 통하여 괴상광이 해면철(4)로 환원되는 샤프트로(상세하게 도시되지 않음)에 이송된다. 또한, 환원가스는, 예를 들면 EP-A-0 217 331에 따르면, 배출관(3)을 거쳐 분광이 유동층대에서 해면철로 환원되는 유동층 반응로(상세하게 도시되지 않음)에 공급될 수 있다.

용융가스화로(1)에는 고체 탄소매체(2)용의 공급관(5), 산소함유가스용의 공급관(6), 해면철용의 공급관(7) 및 탄화수소와 같이 실온에서 액체 또는 가스인 탄소매체 및 연소된 플럭스용의 선택적인 공급관이 배설되어 있다. 용융가스화로(1)에는, 용선(9) 및 용융슬래그(10)가 용융가스화대(8) 아래에 포집되어 출탕구(11)를 통하여 배출된다.

샤프트로 또는 유동층 반응로에서 해면철로 환원된 철광석은, 이송수단, 예를 들면 배출웜이나 또는 인젝터에 의한 강제이송을 통하여, 선택적으로 연소된 플럭스와 함께 용융가스화로에 장입된다. 고체 탄소매체(2)용의 공급관(6), 해면철(4)용의 공급관(7) 및 환원가스용의 배출관(3), 즉 복수개의 관이 용융가스화로(1)의 돔영역(12)에 대체로 반경방향 대칭배열로 배설되어 있다.

본 발명에 있어서, 해면철(4)은 불연속적으로 장입되고, 이 중 고체 탄소매체(2)로 형성된 층(13)에 매입되는 침적된 해면철 영역(14)이 형성되고, 이로써 해면철은 고체 탄소매체(2)의 층(13)에 균일하게 분포되지 않고 중간층을 형성한다. 고체 탄소매체(2)의 가스화 공정이 진행될 때, 층(13)의 내측으로 계속해서 하향 이동하는 이들 침적된 해면철 영역(14)은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 원형링 형상의 고체 탄소매체(2)의 층(13)에 위치될 수 있다. 각 단면레벨상의 침적된 해면철 영역(14)은 이들 원형링 형상의 영역 내측 및 외측 모두에 해면철이 없는 단면대(15)를 형성한다. 따라서, 석탄의 가스화 중에 형성되는 환원가스가 고체 탄소매체(2)로 형성된 다공층(13)을 관통하여 적절하게 흐르게 되고, 화살표(16)로 도시된 바와 같이, 고체 탄소매체를 용융시키면서 침적된 해면철 영역(14)을 통과하여 흐를 수 있다. 따라서, 해면철(4)이 없는 단면대(15)는 가스가 적절하게 통과할 수 있는 윈도우를 형성하게 되고, 이로써 효과적인 석탄가스화가 확실하게 될 수 있어서 환원가스가 충분하게 형성된다. 또한, 환원가스가 상당하게 형성됨으로써 해면철(4)은 신속하게 가열 및 용융된다.

침적된 해면철 영역(14)은 그들의 에지(17)를 향하여 완만하게 경사지도록 침적되는 것이 바람직하고, 이로써 침적영역(14)의 하향이동 중에 침적영역(14)의 직경이 용융작용에 의하여 감소하게 되고, 용융가스화로(1)의 보다 하측의 좁은 영역에서도 고체 탄소매체(2)의 층(13)을 통한 적절한 가스흐름이 확실하게 되거나 또는 해면철이 없는 단면대(15)의 크기를 선택적으로 원하는 대로 증가시켜 가스의 통과를 보다 원활하게 한다.

도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 침적된 해면철영역(14)는 그들을 위에서 보아 환형형상을 가지도록 형성될 수 있고, 이것이 용융가스화대(8)의 상단부 층(13)의 보다 뚜렷한 에지가스화를 확실하게 한다. 따라서, 고체 탄소매체(2)의 층(13)이 보다 신속하게 가열 및 탈가스화 된다.

필요에 따라서, 원형 및 원형링 형상으로 장입된 침적 해면철영역(14)이 형성될 수 있고, 따라서 바람직한 가스화 및 용융작용이 확실하게 된다. 도 2에 있어서, 용융가스화대(8)의 하부영역에는 원형링과 같은 형상의 침적영역(14)이 배설되어 있다.

해면철(4) 및 고체 탄소매체(2)의 장입을 중단하기 위하여, 각종의 장치, 예를 들면 용융가스화로(1)의 돔영역(12)에 배열된 외측으로 작동되는 피봇가능한 밸브를 가진 디스트리뷰션스크린(distribution screen) 또는 조정 가능한 스로우트아머(throat armor)를 가진 벨실(bell seal) 또는 리볼빙슈트(revolving chute)를 고려할 수 있다.

이러한 종류의 장치는, 예를 들면 용광로기술(cf. Ullmanns Enzyklopaedie der technischen Chemie, Volume 10/Eisen, Figs. 62A, 62D and 63)에 공지되어 있으나, 상기 용광로에는, 층으로 된 구조를 얻을 수 있는 장입수단, 상이한 물질, 즉 플럭스 및 철광석의 연속층이 일정하게 형성되어 단면 전체에 걸쳐 연장되는 반면, 본 발명에 있어서는 침적 해면철 영역(14)은 전체 단면에 걸쳐 연장될 수 없음을 주목하여야 한다.

Claims (11)

1. 광석으로 용선(9) 또는 철강반제품을 생산하는 방법에 있어서, 상기 광석은 환원대에서 부분적으로 또는 완전하게 환원된 해면철(4)로 환원되고, 상기 해면철은 탄소함유물질 및 산소 공급 하에 선택적으로는 사전에 완전 환원되기도 하는 고체 탄소매체(2)로 형성된 층(13)에서 환원가스를 생성하는 용융가스화로(1)의 용융가스화대(8)에서 용융되는 용선 또는 철강반제품의 생산 방법으로서,

   상기 해면철(4)은, 고체 탄소매체(2)의 층(13)에 매립되고 고체 탄소매체(2)에 의하여 중첩 및 분리된 침적된 해면철 영역(14)을 형성하면서 용융가스화대(8)에 불연속적으로 충진되고, 이 중 용융가스화대(8)의 단면대(15)에 불연속적으로 침적된 해면철 영역(14) 각각은 용융가스화대의 단면에 걸쳐 연장되고, 용융가스화대(8)에 형성되는 환원가스는 침적된 해면철을 용융시키면서 침적된 해면철 영역(14)을 통과하고, 해면철을 갖지 않고 탄소매체(2)로 형성된 단면대(15)를 통하여 위쪽으로 흘러서 상기 단면대를 통과하는 것을 특징으로 하는 용선 또는 철강반제품의 생산 방법.
2. 제1항에서, 상기 해면철(4)은 침적된 해면철의 원형영역(14)를 형성하면서 상기 용융가스화대(8)에 충진되는 것을 특징으로 하는 용선 또는 철강반제품의 생산 방법.
3. 제1항 또는 제2항에서, 상기 해면철은 침적된 해면철의 단면 레벨당 하나의 영역(14)을 형성하면서 상기 용융가스화대(8)에 충진되고, 침적된 해면철 영역(14)은 단면에 걸쳐 중앙으로 연장되어 해면철(4)을 갖지 않는 원형링 형상의 단면대(15)를 형성하는 것을 특징으로 하는 용선 또는 철강반제품의 생산 방법.
4. 제1항 또는 제2항에서, 상기 해면철(4)은 평면으로 위치되고 서로 간격을 두고 배열되는 침적된 해면철의 여러 개의 영역(14)을 형성하면서 용융가스화대(8)에 충진되고, 상기 침적된 해면철 영역(14) 사이에는 해면철(4)을 갖지 않는 단면대(15)가 형성되는 것을 특징으로 하는 용선 또는 철강반제품의 생산 방법.
5. 제1항 또는 제2항에서, 상기 해면철(4)은 평면으로 위치되는 원형링 형상을 가지는 침적된 해면철 영역(14)을 형성하면서 상기 용융가스화대(8)에 충진되는 것을 특징으로 하는 용선 또는 철강반제품의 생산 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 해면철(4)은 원형링과 같은 형상의 침적된 해면철 영역(14)의 외측 및 내측에 위치하면서 해면철(4)을 갖지 않은 단면대(15)를 형성하면서 상기 용융가스화대(8)에 충진되는 것을 특징으로 하는 용선 또는 철강반제품의 생산 방법.
7. 제1항 또는 제2항에서, 상기 해면철의 충진 공정 중에 충진 양을 감소시키거나 충진을 중단시킴으로써 상기 고체 탄소매체(2)는 상기 용융가스화대(8)에 불연속적으로 충진되는 것을 특징으로 하는 용선 또는 철강반제품의 생산 방법.
8. 제1항 또는 제2항에서, 상기 해면철을 충진하는 동안 고체 탄소매체의 충진을 중단시키고, 특정 기간동안 해면철의 충진을 중단시키며, 특정 기간 동안 고형 탄소 매체와 해면철만을 교대로 충진시키는 것을 특징으로 하는 용선 또는 철강반제품의 생산 방법.
9. 제1항 또는 제2항에서, 상기 침적된 해면철 영역(14)은 상기 해면철 영역의 에지(17)를 향하여 완만하게 경사지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 용선 또는 철강반제품의 생산 방법.
10. 제1항 또는 제2항에서, 상기 해면철은 유동층 공정에 의하여 분광(fine ore)으로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 용선 또는 철강반제품의 생산 방법.
11. 제1항 또는 제2항에서, 상기 해면철은 샤프트 로에서 괴상광(lump ore)으로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 용선 또는 철강반제품의 생산 방법.