KR100792988B1 - 직접제련 방법 및 장치 - Google Patents

직접제련 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100792988B1
KR100792988B1 KR10-2002-7017972A KR20027017972A KR100792988B1 KR 100792988 B1 KR100792988 B1 KR 100792988B1 KR 20027017972 A KR20027017972 A KR 20027017972A KR 100792988 B1 KR100792988 B1 KR 100792988B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
vessel
region
molten
direct smelting
lances
Prior art date
Application number
KR10-2002-7017972A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20030011938A (ko
Inventor
로드니 제임스 드라이
Original Assignee
테크놀라지칼 리소시스 피티와이. 리미티드.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 테크놀라지칼 리소시스 피티와이. 리미티드. filed Critical 테크놀라지칼 리소시스 피티와이. 리미티드.
Publication of KR20030011938A publication Critical patent/KR20030011938A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100792988B1 publication Critical patent/KR100792988B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B11/00—Making pig-iron other than in blast furnaces
    • C21B11/08—Making pig-iron other than in blast furnaces in hearth-type furnaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/0006—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state
    • C21B13/0026—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state introduction of iron oxide in the flame of a burner or a hot gas stream
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/0006—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state
    • C21B13/0013—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state introduction of iron oxide into a bath of molten iron containing a carbon reductant
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
    • Y02P10/134—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
  • Manufacture Of Iron (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)
  • Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
  • Furnace Details (AREA)

Abstract

본 발명은 야금 용기에서 상업적 규모로 철 및/또는 철합금들을 생산하기 위한 직접제련 방법이 개시되어 있다. 상기 방법은 복수의 고체 주입 랜스들(27)을 통해서 고체 공급 물질을 용융 욕에 주입하는 단계 및 하나 이상의 랜스(26)를 통해서 후연소 산소함유 가스를 상기 용기에 주입하는 단계를 포함한다. 상기 방법은, (i) 융기 영역(70)을 갖는 확장된 용융 욕 영역(28)이 상기 융기 영역과 상기 용기의 측벽들 사이의 상기 용기의 산소가스 주입 영역 주위에 형성되도록; (ii) 용융 물질의 비말들, 액적들 및 흐름들이 상기 융기 영역으로부터 상방향으로 사출되고 상기 영역과 용기의 측벽들과 습윤한 측벽들간의 상기 산소가스 주입 영역 주위에 커튼(72)을 형성하도록; 그리고 (iii) 자유 공간(29)이 상기 산소가스 주입 랜스 또는 각 산소가스 주입 랜스의 하부 단부 주위에서 형성되고, 상기 자유 공간이 상기 확장된 용융 욕 영역 내 용융 물질 농도보다 낮은 용융 물질의 농도를 갖도록 상기 고체 주입 랜스의 수, 상기 산소가스 주입 랜스의 수 및 상기 랜스들의 상대적인 위치들을 선택하고 공정 작동 조건들을 제어하는 것을 특징으로 한다.
직접제련, 야금, 용융 욕, 후연소

Description

직접제련 방법 및 장치{A DIRECT SMELTING PROCESS AND APPARATUS}
본 발명은 철광석들, 크로마이트(chromite) 광석과 같은 철을 함유하는 다른 광석들, 특히 부분적으로 환원된 광석들, 및 강철 복귀물(steel revert)들과 같은 철함유 폐기물류(iron-containing waste stream)를 포함하는 철함유 물질(ferruginous material)에서 철(iron) 및/또는 철합금(ferroalloy)들을 생산하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명은 특히 용선(molten iron) 및/또는 철합금들을 생산하기 위한 용융 금속 욕(molten metal bath)에 기초한 직접제련 방법 및 장치에 관한 것이다.
용융 욕에 기초한 직접제련 방법에 의해 용선(molten iron)을 생산하는 공지된 공정으로는 DIOS 공정이 있다. 상기 DIOS 공정은 예비환원(pre-reduction) 단계와 용융환원(smelt reduction) 단계를 포함한다. 상기 DIOS 공정에서, 광석(ore)(-8mm)은 예열(750℃)되고 금속과 슬래그(slag)의 용융 욕을 함유하는 용융환원 용기에서 나온 배출가스(offgas)를 사용하여 기포 유동층(bubbling fluidised bed)에서 예비환원(10 내지 30%) 되며, 상기 슬래그는 상기 철 위에 깊은 층을 형성하게 된다. 상기 광석의 미분광(-0.3mm) 및 분광(-8mm)은 상기 공정의 예비환원 단계에서 분리되고 상기 -0.3mm의 미분광은 사이클론(cyclone)에서 수집되어 질소와 함께 상 기 용융환원 용기 안으로 주입되며, 한편 상기 분광은 중력에 의해 장입(charge)된다. 예비 건조된 석탄은 상기 용기의 상부에서 상기 용융환원 용기로 직접적으로 장입된다. 상기 석탄은 슬래그 층에서 차르(char)와 휘발성 물질로 분해되며, 상기 광석은 상기 용융 슬래그에 용해되어 FeO을 형성한다. 상기 FeO는 슬래그/철 및 슬래그/차르 계면에서 환원되어 철을 생성한다. 산소는 특별히 고안된 랜스를 통해서 송풍되며, 상기 랜스는 상기 발포된 슬래그 안으로 산소를 도입하여 2차 연소를 향상시킨다. 산소 분사(oxygen jet)로 상기 용융환원 반응에서 생성된 일산화탄소가 연소되어 열이 발생하며, 상기 열은 먼저 상기 용융 슬래그로 전달되고 나서 저부 송풍 가스(bottom blowing gas)의 강한 교반(stirring)에 의해 상기 슬래그/철 계면으로 전달된다. 상기 용융환원 용기의 저부나 측면에서 상기 고온의 철 욕 안으로 도입된 교반 가스는 열전달율을 향상시키고 환원 반응을 위한 상기 슬래그/철 계면을 증가시키므로, 상기 용기의 생산율과 열효율이 개선된다. 그러나 생산율 감소를 수반하는 산소 분사와 철 액적(iron droplet)들 간의 상호작용의 증가 및 증가된 내화물 마모로 인해 강한 교반이 2차 연소를 저하시키기 때문에 주입 비율이 제한되어져만 한다. 슬래그와 철은 주기적으로 출탕(tap)된다.
용선을 생산하는 또 다른 공지된 직접제련 공정으로는 Romelt 공정이 있다. 상기 Romelt 공정은 용융환원 용기에서 철함유 공급 물질을 철로 용융하고 가스 반응 생성물들을 후연소하며 철함유 공급 물질의 용융을 지속하는데 필요한 열을 전달하는 매체로서 대량의, 매우 교반된 슬래그 욕을 사용한다. 상기 금속함유 공급 물질, 석탄, 및 용제(flux)들은 상기 용기의 지붕 내 개구(opening)를 통해서 상기 슬래그 욕 안으로 중력 공급된다. 상기 Romelt 공정은 송풍구(tuyere)들의 하부 열(lower row)을 통해서 산소가 농후한 공기(oxygen-enriched air)의 주요한 송풍을 상기 슬래그에 주입하는 단계를 포함하며, 이로 인해 필수적인 슬래그 교반(agitation) 및 송풍구들의 상부 열(upper row)을 통해서 산소가 농후한 공기 또는 산소의 상기 슬래그로의 주입이 유발되어 후연소 반응이 증진된다. 상기 슬래그에서 생성된 용선은 하방향으로 이동하여 철 층(iron layer)을 형성하며 전로(forehearth)를 통해 방출된다. 상기 Romelt 공정에서 상기 철 층이 중요한 반응 매체는 아니다.
용선을 생산하기 위한 또 다른 직접제련 공정으로는 AISI 공정이 있다. 상기 AISI 공정은 예비환원 단계와 용융환원 단계를 포함한다. 상기 AISI 공정에서 예열되고 부분적으로 예비환원된 철광석 펠릿(pellet)들, 석탄 또는 코크스 분(coke breeze) 및 용제들은 철과 슬래그의 용융 욕을 함유하고 있는 가압 용융반응기(pressurised smelt reactor) 안으로 노정 장입(top charge)된다. 상기 석탄은 상기 슬래그 층에서 탈휘발화되며, 상기 철광석 펠릿들은 상기 슬래그에 용해된 후 상기 슬래그에서 탄소(차르)에 의해 환원된다. 상기 공정에서 발생된 일산화탄소와 수소는 상기 슬래그 층 안 또는 바로 위에서 후연소되어 흡열 환원반응에 필요한 에너지를 제공한다. 산소는 중심부에 있는 수랭식 랜스(water cooled lance)를 통해서 상부 송풍되며, 질소는 상기 반응기의 저부에서 송풍구들을 통해 주입되어 상기 욕에 후연소 에너지의 열전달을 용이하게 하는 충분한 교반을 보장해준다. 상기 공정의 배출가스(offgas)는 예열 및 상기 펠릿들을 FeO 또는 우스타 이트(wustite)로 예비환원하기 위한 사프트형 노(shaft type furnace)로 공급되기 전에 고온의 사이클론에서 제진(dedust)된다.
반응 매체로서 용선 층(molten iron layer)을 기반으로 하는 또 다른 공지된 직접제련 공정으로는 일반적으로 HIsmelt 공정으로 불리는 공정이 있으며, 상기 공정은 본 발명의 출원인에 의한 국제특허출원 제PCT/AU96/00197호 (국제공개공보 제WO 96/31627호)에 개시되어 있다.
상기 국제특허출원에 개시되어 있는 HIsmelt 공정은:
(a) 용기에 용선 및 슬래그의 욕을 형성하는 단계;
(b) 상기 욕에
(i) 철함유 공급 물질, 일반적으로 철산화물들; 및
(ii) 상기 철산화물들의 환원제 및 에너지원으로 작용하는 고체 탄소질 물질(solid carbonaceous material), 일반적으로 석탄을 투입하는 단계; 및
(c) 상기 철 층에서 상기 철함유 공급 물질을 금속에 용융하는 단계를 포함한다.
상기 HIsmelt 공정은 또한 산소함유 가스를 상기 욕 위의 공간으로 주입하는 단계와 상기 욕에서 방출된 CO와 H2 같은 반응 가스들을 후연소하는 단계와 상기 철함유 공급 물질들을 용융하는데 필요한 열 에너지에 기여하도록 상기 욕에서 발생된 열을 전달하는 단계를 포함한다.
또한 상기 HIsmelt 공정은 상기 욕의 공칭 정지 표면(nominal quiescent surface) 위의 공간에 전이 영역(transition zone)을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 욕 안에서는 상기 욕 위에서 반응 가스들이 후연소됨으로써 발생되는 열 에너지를 상기 욕에 효과적으로 전달하는 용융 물질의 상승하고 그 후 하강하는 액적(droplet)들 또는 비말(splash)들 또는 흐름(stream)들이 상당히 많이 존재한다.
상기 국제특허출원에 기재된 HIsmelt 공정은 운반 가스(carrier gas), 철함유 공급 물질, 및 고체 탄소질 물질을 상기 욕과 접촉하고 있는 상기 용기의 측면 부분을 통해서 그리고/또는 상기 욕 위에서부터 상기 욕에 주입하여 상기 전이 영역을 형성하며, 그 결과 상기 운반 가스 및 고체 물질이 상기 욕에 침투하여 용융 물질이 상기 욕의 표면 위의 공간으로 사출되게 하는 것을 특징으로 한다.
상기 국제특허출원에 기재된 상기 HIsmelt 공정은 초기 HIsmelt 공정의 개선된 형태이며, 상기 초기 HIsmelt 공정은 가스 및/또는 탄소질 물질을 상기 욕에 저부 주입함으로써 상기 전이 영역을 형성하며, 상기 저부 주입으로 인해 상기 욕으로부터 용융 물질의 액적들과 비말들과 흐름들의 사출(project)이 유발된다.
본 발명의 출원인은 상업적 작동 공정들의 요구에 대한 연구와 개발을 포함하여 직접제련 공정들에 대한 광범위한 연구와 개발을 수행해 왔으며, 그러한 공정들과 관련된 일련의 중요한 발견들을 하였다.
따라서 본 발명의 목적은 노저(hearth), 측벽(side wall) 및 지붕(roof)을 가지며, 상기 노저 내부의 최소 폭 치수가 적어도 4m인, 더욱 바람직하게는 적어도 6m인 야금 용기(metallurgical vessel)에서 상업적 규모로 작동하는 철 및/또는 철합금을 생산하기 위한 직접제련 방법 및 장치를 제공함에 있다.
특히, 상기 방법은,
(a) 고체 물질 및 운반 가스로 이루어진 공급 물질들을 하방향으로 연장된 3개 이상의 고체 주입 랜스들을 통해서 용융 금속 및 용융 슬래그의 용융 욕으로 주입하는 단계를 포함하며, 상기 주입으로 인해 가스 유동이 발생되어 (i) 확장된 용융 욕 영역(expanded molten bath zone)이 형성되고; (ii) 용융 물질의 비말(splash)들, 액적(droplet)들 및 흐름(stream)들이 상기 확장된 용융 욕 영역으로부터 상방향으로 사출되며,
(b) 산소함유 가스를 적어도 하나의 산소가스 주입 랜스를 통해서 상기 용기 영역으로 주입하는 단계 및 상기 용융 욕으로부터 방출된 가연성 가스(combustible gas)들을 후연소하는 단계를 포함한다.
특히 본 발명은,
(i) 상기 확장된 용융 욕 영역이, 산소가스 주입 영역과 측벽 사이에 있는 산소가스 주입 영역 주위의 융기영역(raised region)을 포함하도록;
(ii) 용융 물질의 비말, 액적 및 흐름이 상기 융기영역으로부터 상방향으로 사출되어 상기 융기영역과 상기 측벽 사이의 상기 산소가스 주입 영역 주위에 커튼(curtain)을 형성하도록; 그리고
(iii) "자유(free)" 공간이 상기 산소가스 주입 랜스 또는 각 산소가스 주입 랜스의 저부 단부 주위에서 형성되며, 상기 자유 공간이 상기 확장된 용융 욕 영역 내에서의 상기 용융 물질 농도보다 낮은 용융 물질 농도를 갖도록,
상기 단계 (a)와 (b)에서 고체 주입 랜스와 산소가스 주입 랜스의 수 및 상기 랜스들의 상대적 위치를 선택하며, 상기 랜스들을 통한 공급 물질들과 산소함유 가스의 주입 비율을 포함하여 공정 작동 조건들을 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기된 방법에 따르면 고체 물질과 운반 가스로 이루어진 공급 물질들이 상기 용기의 산소가스 주입 영역 주위에 위치한 상기 용융 욕 내 많은 영역들 안으로 주입된다. 본 발명은 주입된 고체 물질과 운반 가스의 농도가 고 농도인 이러한 영역으로부터의 상향 가스 유동(upward gas flow)을 특징으로 하는데, 이러한 가스 유동은 상기 영역의 상부로 용융 욕을 상승시키기에 충분하며 용융 물질 일부를 상기 용기의 상부 공간으로 배출시키기에 충분하다.
용융 물질의 융기(uplift)로 인해 상기 확장된 용융 욕 영역의 상기 융기 영역이 형성되며, 상기 융기 영역으로부터 사출된 용융 물질의 비말, 액적 및 흐름으로 이루어진 커튼이 형성된다.
용융 물질의 비말, 액적 및 흐름은 또한 "핑거(fingers)"로 기재될 수 있다.
또한, 용융 물질의 융기는 고농도의 고체/운반 가스 주입영역으로부터 용융 욕 안으로 상방향으로 연장되는 일련의 분수(fountain) 형태의 용융물질로 이루어지는 것으로 기재될 수 있다.
본 발명은 또한 상기 확장된 용융 욕 영역의 상기 융기 영역과 상기 분수 형태를 이루는 사출된 용융 물질의 비말, 액적 또는 흐름이 상기 용기의 산소가스 주입 영역 주위에 형성되도록 고체와 산소가스 주입 랜스들의 위치가 선택되는 것을 특징으로 한다.
상기 확장된 용융 욕 영역의 상기 융기 영역 및 상기 산소가스 주입 랜스 주위의 상기 융기 영역으로부터 사출된 용융 물질로 이루어진 상기 커튼의 목적은 다음과 같다:
(a) 욕 가스와 주입된 산소함유 가스의 혼합 및 비말동반(entrainment)을 위해 상기 산소가스 주입 랜스나 각각의 산소가스 주입 랜스와 상기 융기 영역/커튼 사이에 공간을 제공함으로써 후연소 반응을 최적화하며;
(b) 발생된 연소 반응 에너지를 상기 용융 욕에 고 비율로 열전달하기 위한 매체를 제공하는 것이며;
(c) 용기의 열손실을 낮추기 위한 매체, 즉 상기 융기 영역/커튼을 제공하는 것이며; 그리고
(d) 후연소 반응을 저하시키는 철과 슬래그의 액적 및 산소함유 가스간의 반응을 최소화하는데 있다.
바람직하게는 상기 하방향으로 연장되는 고체 주입 랜스들은 상기 랜스들의 출구 단부(outlet end)들로부터 수직 아래쪽에 위치한 선(line)들이 상기 노저 안의 원주(circle) 상에 있는 많은 위치(location)들에서 상기 노저의 기부(base)와 교차하도록 배치된다.
바람직하게는 상기 단계(a)는 주입된 고체 물질들의 고 농도 영역들이 상기 원주 안에 위치하도록 충분한 운동량을 갖는 공급 물질들을 주입하는 것을 포함한다.
더욱 바람직하게는 상기 원주는 상기 노저의 기부 직경의 2/3 직경과 동일한 직경 또는 그 보다 큰 직경을 갖는다.
상기 융기 영역은 연속적이거나 불연속적으로 구성될 수 있다.
상기 커튼은 연속적이거나 불연속적으로 구성될 수 있다.
바람직하게는 상기 산소가스 주입 영역은 상기 용기의 중심 영역에 위치할 수 있다.
바람직하게는 상기 고체 주입 랜스들은 적어도 4개로 구성될 수 있다.
상기 확장된 용융 욕 영역은 상기 영역에서 용융 물질 전체에 걸쳐 가스 공극(voidage)의 높은 체적 분율을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 가스의 체적 분율은 적어도 상기 확장된 용융 욕 영역의 체적의 30%이다.
상기 단계 (a)에서 발생된 가스 유동은 상기 용융 욕 안에서 물질의 실질적인 이동(movement) 및 상기 용융 욕의 강한 혼합을 유발한다.
공급 물질들의 주입, 및 상기 공급 물질들의 주입과 상기 용융 욕 내 상기 공급 물질들의 반응에 의해 발생되는 가스 유동은 상기 확장된 용융 욕 영역 안으로 그리고 상기 확장된 용융 욕 영역으로부터 물질의 실질적인 이동을 유발한다.
바람직하게는 금속이 풍부한 영역(metal-rich zone)은 상기 노저의 하부 영역(lower region)에 형성되며, 상기 확장된 용융 욕 영역은 상기 금속이 풍부한 영 역 상에 형성된다.
바람직하게는 상기 방법은 상기 용기로부터 용선 및/또는 철합금들을 주기적으로 또는 연속적으로 출탕하는 단계를 포함한다.
상기 단계 (a)에서 주입된 공급 물질들은 철광석들, 크로마이트 광석들과 같은 다른 철함유 광석들, 및 강철 복귀물들과 같은 철함유 폐기물류를 포함하는 어떤 적당한 철함유 물질(ferruginous material)들을 포함할 수 있다. 한편 철 물질(ferrous material), 즉 철이 주성분인 물질은 바람직한 철함유 물질이지만, 본 발명이 철 물질의 이용에 한정되는 것은 아니다.
바람직하게는 상기 고체 물질은 철 물질 및/또는 고체 탄소질 물질을 포함한다.
바람직하게는 상기 단계 (a)는 상기 고체 주입 랜스들을 통해서 상기 공정에서 사용된 고체 물질의 총 중량의 적어도 80 중량%을 주입하는 것을 포함한다.
바람직하게는 상기 단계 (a)는 상기 고체 주입 랜스들을 통해서 적어도 40 m/s의 속도로 공급 물질들을 상기 용융 욕 안으로 주입하는 것을 포함한다.
바람직하게는 상기 속도는 80-100 m/s 범위 내이다.
바람직하게는 상기 단계 (a)는 상기 고체 주입 랜스들을 통해서 최대 2.0 t/m2/s의 질량 유속으로 공급 물질들을 상기 용융 욕에 주입하는 것을 포함하며, 상기 m2은 상기 랜스의 방출관(delivery tube)의 단면적과 관계된다.
바람직하게는 상기 단계 (a)는 상기 고체 주입 랜스들을 통해서 10-18 kg/Nm3의 고체/가스 비율로 공급 물질들을 상기 용융 욕에 주입하는 것을 포함한다.
바람직하게는 상기 산소함유 가스는 공기 또는 산소가 농후한 공기(oxygen-enriched air)이다.
바람직하게는 상기 방법은 상기 산소가스 주입 랜스 또는 랜스들을 통해서 200-600 m/s의 속도와 800-1400℃의 온도에서 산소함유 가스로서 공기 또는 산소가 농후한 공기를 상기 용기에 주입하는 것을 포함한다.
바람직하게는 상기 산소가스 주입 랜스의 상기 하부 단부 주위에서 상기 자유 공간 내 용융 물질의 농도는 상기 공간의 5 체적% 또는 그 보다 작다.
바람직하게는 상기 랜스의 상기 하부 단부 주위에서 상기 자유 공간은 반구형 체적(semi-spherical volume)으로 구성되며, 상기 반구형 체적은 상기 랜스의 하부 단부의 외경보다 적어도 2배 큰 외경을 갖는다.
바람직하게는 상기 랜스의 하부 단부 주위에서 상기 자유 공간은 상기 랜스의 하부 단부의 외경의 단지 4배로 구성된다.
바람직하게는 상기 공기 또는 산소가 농후한 공기 중 산소의 적어도 50 체적%, 더욱 바람직하게는 적어도 60 체적%은 상기 랜스의 하부 단부 주위의 상기 자유 공간에서 연소된다.
바람직하게는 상기 방법은 소용돌이 운동(swirling motion)으로 공기 또는 산소가 농후한 공기를 상기 용기에 주입하는 것을 포함한다.
본 발명에서 상기한 용어 "제련(smelting)"은 여기서 상기 공급 물질들을 환 원하는 화학 반응들이 발생되어 액체 철 및/또는 철합금들을 생성하는 열적 공정을 의미하는 것으로 이해된다.
바람직하게는 상기 단계 (a)의 상기 용융 욕에서 발생된 가스 유속은 적어도 0.35 Nm3/s/m2이다 (여기서 m2는 상기 노저의 최소 폭에서 상기 노저의 수평 단면적을 나타낸다).
바람직하게는 상기 단계 (a)의 상기 용융 욕에서 발생된 가스 유속은 적어도 0.5 Nm3/s/m2이다.
바람직하게는 상기 단계 (a)의 상기 용융 욕에서 발생된 가스 유속은 2 Nm3/s/m2보다 작다.
상기 용융 욕에서 발생된 가스 유동은 상기 용융 욕으로 가스의 저부 및/또는 측벽 주입의 결과로서 부분적으로 발생될 수 있다.
상기 용융 물질은 상기 측벽들 상에 "습윤(wet)" 층 또는 "건조(dry)" 층을 형성할 수 있다. "습윤" 층은 상기 측벽들에 부착하는 동결 층(frozen layer), 반고체(semi-solid)(mush) 층, 및 외부 액체막(outer liquid film)을 포함한다. "건조" 층은 실질적으로 모든 슬래그가 동결되어 있는 하나의 층이다.
용기 내 슬래그의 생성은 용기에 대한 철함유 공급 물질, 탄소질 물질, 및 용제들의 공급율을 변화시킴으로써 그리고 산소함유 가스의 주입율과 같은 작동 파라미터(parameter)에 의해 제어될 수 있다.
상기 방법이 철 생산과 관련되는 경우에, 바람직하게는 상기 방법은 용선에 용해된 탄소 레벨(level)이 적어도 3 중량%가 되도록 제어하는 단계 및 6 중량%보다 작은, 더욱 바람직하게는 5 중량%보다 작은 철산화물 레벨을 초래하는 강한 환원 조건에서 상기 슬래그를 유지하는 단계를 포함한다 (상기 철산화물 레벨은 상기 용기로부터 출탕된 슬래그의 철산화물 중 철의 함량을 측정한 것이다).
철 물질 및 탄소질 물질의 주입은 동일 랜스들 또는 별개의 랜스들을 통해서 이루어질 수 있다.
바람직하게는 후연소 레벨은 적어도 40%이며, 여기서 후연소는 다음과 같이 정의된다:
Figure 112007068446087-pct00003
여기서:
[CO2} = 배출가스(off-gas) 중 CO2 체적%
[H2O] = 배출가스 중 H2O 체적%
[CO] = 배출가스 중 CO 체적%
[H2] = 배출가스 중 H2 체적%
본 발명의 또 다른 목적은 직접제련 방법에 의해 철 및/또는 철합금들을 생산하기 위한 장치를 제공함에 있다. 상기 장치는 고정된 비경사성 용기(fixed non-tiltable vessel)를 포함하는데, 상기 용기는 노저(hearth), 측벽들, 및 지붕(roof)을 구비하며, 금속이 풍부한 영역(metal-rich zone)과 상기 금속이 풍부한 영역 위에서 확장된 용융 욕 영역(expanded molten bath zone)을 포함하는 철과 슬래그의 용융 욕을 함유하기 위해서 상기 노저 내부에서 최소 폭 치수가 적어도 4m, 바람직하게는 적어도 6m로 구성된다.
더욱 상세하게는, 상기 장치는:
(a) 상기 노저가 내화 물질로 형성되어 있으며, 상기 노저는 기부(base)와 측면(side)들을 구비하며;
(b) 상기 측벽들이 상기 노저의 측면들로부터 상방향으로 연장되며, 상기 측벽들은 수랭식 패널(water cooled panel)들을 포함하며;
(c) 산소함유 가스를 상기 용융 욕 위의 용기 영역으로 주입하기 위해서 용기 안으로 하방향으로 연장되는 하나 이상의 랜스를 포함하며;
(d) 철함유 물질 및/또는 탄소질 물질 및 운반가스를 상기 용융 욕으로, 바람직하게는 상기 용융 욕의 금속이 풍부한 영역으로 주입하기 위해서 적어도 3개의 고체 주입 랜스들을 포함하며; 그리고
(e) 상기 용기로부터 용융 금속과 슬래그를 출탕하기 위한 수단을 포함하여 구성된다.
바람직하게는 상기 고체 주입 랜스들은 상기 용기의 상기 측벽들 내 수랭식 패널을 통해서 길게 연장되고, 상기 용기의 노저 영역에 대해 아래쪽 및 안쪽으로 연장된다.
바람직하게는 상기 노저는 용기 안에서 원통형 영역(cylindrical region)을 한정하며, 상기 하방향으로 연장되는 고체 주입 랜스들은 상기 랜스들의 출구 단부들로부터 수직 아래쪽에 위치한 선들이 상기 노저 안의 원주 상에 있는 많은 위치들에서 상기 노저의 기부와 교차하도록 배치된다.
더욱 바람직하게는 상기 원주는 상기 노저의 기부 직경의 2/3 직경과 동일하거나 그보다 큰 직경을 갖는다.
바람직하게는 산소가스 주입 랜스는 상기 용기의 중심 영역에 위치한다.
더욱 바람직하게는 상기 측벽들은:
(a) 상기 용기 안에서 상기 노저에 의해 한정된 원통형 영역의 직경보다 큰 직경으로 이루어진 원통형 영역을 한정하는 상부 배럴 부분(upper barrel section); 및
(b) 하부 배럴 부분(lower barrel section)을 포함하며, 상기 하부 배럴 부분은 내화 물질로 이루어진 내부 라이닝(inner lining)을 포함하며, 상기 용기 안에서 원추형 영역(frusto-conical region)을 한정한다.
상기 원추형 영역은 상기 노저와 상기 상부 배럴 영역들간에 전이부(transition)를 제공한다.
바람직하게는 상기 고체 주입 랜스들은 상기 용기 안으로 적어도 1m, 더욱 바람직하게는 적어도 1.5m 연장되며, 상기 길이를 따라서 자기지지(self-supporting) 형태로 구성된다.
고체 주입 랜스들의 수를 상기 노저의 치수에 따라 변화시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 노저가 직경이 4m인 일반적인 원통형인 경우, 고체 주입 랜스들이 최소 4개로 구성되는 것이 바람직하다. 상기 노저의 직경이 6m인 경우, 고체 주입 랜스들이 최소 6개로 구성되는 것이 바람직하다. 상기 노저의 직경이 8m인 경우, 고체 주입 랜스들이 최소 8개로 구성되는 것이 바람직하다. 고체 주입 랜스들의 수는 실제 제한범위 내에서 물질의 각 처리량(throughput)을 증가시키기 위해 랜스들의 크기를 변화시키는 것에 의해서도 바뀔 수 있다.
바람직하게는 상기 고체 주입 랜스들은 상기 용기의 주변에서 동일 간격으로 떨어져 있다.
도 1은 본 발명에 따른 방법 및 장치의 바람직한 일 실시예를 개략적으로 나타낸 수직도이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 단지 예시적인 방법으로서 더 상세히 설명하고자 한다.
다음 기술될 내용은 철광석을 제련하여 용선(molten iron)을 생산하는 것에 관한 것으로, 본 발명은 이러한 응용에 한정되는 것이 아니며 어떠한 적당한 공급 물질들을 제련하는 것에도 적용 가능하다는 것이 이해되어야 한다.
도면에 나타낸 직접제련 장치는 일반적으로 참조번호 11로 표시한 야금 용기(metallurgical vessel)를 포함한다. 상기 용기 11에는 노저, 측벽들 14, 지붕 17, 배출가스용 출구 18, 용선을 연속적으로 방출하기 위한 전로(forehearth) 19, 용융 슬래그를 방출하기 위한 출탕구(tap-hole) 21이 구비된다. 상기 노저는 기부 12와 내화 벽돌들로 형성된 측면들 13을 포함한다. 상기 측벽들 14는 상기 노저의 측면들 13으로부터 상방향으로 연장되는 일반적인 원통형 배럴을 형성하며, 수랭식 패널들로 형성된 상부 배럴 부분 51 및 내화 벽돌들로 이루어진 내부 라이닝을 갖는 수랭식 패널들로 형성된 하부 배럴 부분 53을 포함한다.
상기 노저 및 상기 상부 배럴 부분 51은 용기 내의 원통형 영역을 한정한다. 상기 하부 배럴 부분 53은 상기 용기 내의 원추형의 원통 영역을 한정하며, 상기 영역은 전이부를 제공하는데 전이부는 노저의 직경보다 좁고 상부 배럴 부분 51의 직경보다 넓게 구성된다. 상업적 규모의 플랜트(plant), 즉 적어도 연간 500,000 톤의 용선을 생산하는 플랜트에서, 상기 노저의 직경은 적어도 4m, 더욱 바람직하게는 적어도 6m이다.
본 발명은 이러한 용기 구조에 한정되는 것이 아니며, 상업적 규모로 용융 금속을 생산하는 어떤 다른 적당한 형태와 크기를 갖춘 용기에도 적용 가능하다.
사용 시에, 상기 용기는 철과 슬래그의 용융 욕을 함유한다.
상기 용기에는 고온의 열풍(hot air blast)을 상기 용기의 중심, 상부 영역(central, upper region) 91에 전달하고 상기 용융 욕에서 방출된 반응 가스들을 후연소하기 위해서 하방향으로 연장되는 고온의 공기 주입 랜스(hot air injection lance) 26이 갖추어져 있다. 상기 랜스 26은 상기 랜스의 하부 단부에서 외경 D를 갖는다. 상기 랜스 26은:
(i) 상기 랜스 26의 중심 축이 수평축에 대해 20 내지 90°의 각도에 있도록(도 1에 나타낸 상기 랜스 26은 90°각도에 있다);
(ii) 상기 랜스 26이 적어도 상기 랜스의 하부 단부의 외경 D만큼의 거리로 상기 용기 안으로 연장되도록; 그리고
(iii) 상기 랜스 26의 하부 단부가 상기 용융 욕의 정지 표면(미도시) 위에서 상기 랜스의 하부 단부의 외경 D보다 적어도 3배만큼 떨어져 있도록 위치한다.
상기 용어 "정지 표면(quiescent surface)"은 상기 용기에 가스와 고체들의 주입이 없을 때 상기 용융 욕의 표면을 의미하는 것으로 이해된다.
상기 용기의 크기 및 구조를 포함하여 상호 관련된 구성요소들의 범위에 따라, 상기 랜스 26은 두 개 이상일 수 있다.
상기 용기는 또한 6개의 고체 주입 랜스들 27 (도면에는 두 개만이 도시되어 있음)을 갖추고 있으며, 상기 랜스들 27은 철광석, 고체 탄소질 물질, 및 산소 결핍 운반 가스(oxygen-deficient carrier gas)에 동반된 용제(flux)들을 상기 용융 욕에 주입하기 위해서 상기 측벽들 14를 통해서 아래쪽 및 안쪽으로 연장되고 수평축에 대해 20-70°의 각도로 상기 용융 욕으로 연장된다.
상기 랜스들 27은 상기 랜스들 27의 출구 단부들 39가 상기 용기의 중심 축 주위에서 동일 간격으로 떨어져 있도록 배치된다. 추가적으로, 상기 랜스들 27은 상기 출구 단부들 39로부터 수직하게 아래쪽에 나타낸 선들이 상기 노저 직경의 약 2/3 직경을 갖는 원주 상의 많은 위치점(location)들 71에서 상기 노저의 기부 12와 교차하도록 배치된다.
상기 랜스들 27의 위치는 상기 산소 랜스 26의 위치 및 용융 물질의 커튼 72가 적어도 실질적으로 상기 랜스 26 주위에 그리고 상기 용기의 상기 측벽들 14와 상기 랜스 26 사이에 형성되도록 선택되며, 랜스들 27의 다른 배치는 용기/랜스 26의 다른 구성에서 상기한 목적을 성취하는데 있어 더욱 적합할 수 있다. 특히, 본 발명은 상기 랜스 26이 중심에 위치하는 배치들에 한정되는 것은 아나다.
사용 시에, 철광석, 고체 탄소질 물질(일반적으로 석탄), 및 운반 가스(일반적으로 N2)에 동반된 용제들(일반적으로 석회 및 마그네시아)은 상기 랜스들 27을 통해서 적어도 40 m/s의 속도로, 바람직하게는 80-100 m/s의 속도로 상기 용융 욕 안으로 주입된다. 상기 고체 물질/운반 가스의 운동량(momentum)은 상기 고체 물질과 가스를 상기 노저의 기부 12를 향해서 영역들(참조번호 24로 표시된 원형 영역들) 안으로 운반하며, 상기 영역들은 용기의 중심 축 주위에서 이격되어 있다. 상기 영역들은 이하에서 고 농도의 고체/가스 주입 영역들 24로 언급된다. 석탄은 탈휘발화되어 가스를 생성한다. 탄소는 상기 금속에 부분적으로 용해되고 부분적으로는 고체 탄소로 남아 있게 된다. 철광석은 금속으로 제련되며, 상기 용융 반응에서 일산화탄소가스가 발생된다. 탈휘발화 (devolatilisation) 및 용융을 통해 생성되고 상기 용융 욕으로 전달된 가스들은 상기 용융 욕으로부터 (금속과 슬래그를 포함하는) 용융 물질 및 고체 탄소의 상당한 부양성 융기(buoyancy uplift)를 일으킨다.
용융 물질과 고체 탄소의 상기 부양성 융기는 상기 용융 욕에서, 특히 상기 고 농도의 고체/가스 주입 영역들 24의 바로 위 및 상기 영역들 24로부터 이격된 바깥쪽에서 실질적인 교반을 야기하며, 그 결과 화살표 30으로 표시된 표면을 갖는 확장된 용융 욕 영역 28이 생성된다. 특히, 상기 확장된 용융 욕 영역 28의 표면은 상기 중심 영역 91과 상기 용기의 측벽들 14 사이에 환상의 융기 영역(annular raised region) 70을 형성한다. 교반의 정도는 상기 확장된 용융 욕 영역 28 안에서 용융 물질의 실질적인 이동이 있고, 상기 영역 전체에 걸쳐서 상당히 균일한 온도로, 일반적으로, 1450-1550℃로, 각 영역에서 약 30°의 온도 편차를 갖는 정도로 강한 혼합이 있는 정도이다.
상기 확장된 용융 욕 영역 28에서 용융 물질의 강한 혼합에도 불구하고, 용선은 점진적으로 상기 노저의 하부 부분을 향해서 경화되고 금속이 풍부한 영역 23을 형성하며, 상기 전노 19를 통해서 연속적으로 제거된다.
상기 확장된 용융 욕 영역 28과 금속이 풍부한 영역 23간의 계면은 대개 고 농도의 고체/가스 주입 영역들 24에 의해서 결정된다. 상기 영역들로부터 용융 물질의 실질적인 상향 이동은 상기 랜스들 27을 통한 다른 공급 물질들의 연속적인 공급 및 이미 용융된 물질의 하향 이동에 의해서 보상된다.
추가적으로, 상기 고 농도의 고체/가스 주입 영역들 24에서 상향 가스 유동은 상기 확장된 용융 욕 영역 28의 융기 영역 70 너머로 약간의 용융 물질(주로 슬래그)을 비말, 액적 및 흐름의 형태로 사출시키며, 상기된 커튼 72를 형성한다. 상기 커튼 72 내 용융 물질은 상기 확장된 용융 욕 영역 28 위에 있는 상기 측벽들 14의 상부 배럴 부분 51 및 지붕 17과 접촉한다.
일반적으로, 상기 확장된 용융 욕 영역 28은 내부에 가스 공극들을 갖는 액체의 연속적인 체적이다.
용융 물질의 상기된 이동은 상기 고 농도의 고체/가스 주입 영역들로부터 시작되는 일련의 분수 형태로 나타날 수 있으며, 상기 고 농도의 고체/가스 주입은 상기 확장된 용융 욕 영역 28의 융기 영역 70 및 용융 물질의 커튼 72를 형성한다.
추가적으로, 사용 시에, 800-1400℃의 온도 및 200-600 m/s의 속도로 고온의 공기가 상기 랜스 26을 통해 상기 용기의 상기 중심 영역 91 안으로 주입되며, 상기 고온의 공기는 상기 영역에서 상방향으로 사출된 용융 물질을 편향시키며, 상기 고온의 공기로 인해 본질적으로 금속/슬래그 자유 공간 29가 상기 랜스 26의 단부 주위에 형성된다. 이러한 고온 공기의 하향 송풍은 상기된 커튼 72 안에서 사출된 용융 물질의 성형에 기여한다.
상기 랜스들 27의 위치는 상기 랜스들의 출구 단부들 39가 공정 작동 중에 상기 금속이 풍부한 영역 23의 표면 위에 있도록 선택된다. 상기 랜스들 27의 이러한 위치는 용융 금속과의 접촉으로 인한 손상위험을 감소시키며, 또한 상기 용기에서 상기 용융 금속과의 접촉으로 인해 일어나는 물에 대한 상당한 위험 없이도 강제적인 내부 수랭(forced internal water cooling)에 의해서 상기 랜스들이 냉각될 수 있게 한다. 특히, 상기 랜스들 27의 위치는 상기 출구 단부들 39이 정지 조건 하에서 상기 금속이 풍부한 영역 23의 표면 위에서 150-1500 mm 범위 내에 있도록 선택된다. 이와 관련하여, 상기 랜스들 27이 도면에는 상기 용기 안으로 연장되어 있는 것으로 나타나 있는 반면에, 상기 랜스들 27의 출구 단부들은 상기 측벽 14와 동일 평면에 있도록 구성될 수 있다.
상기 랜스 26을 통과하는 고온의 열풍(hot air blast)은 상기 랜스 26의 단부 주위의 상기 자유 공간 29 및 용융 물질 주변에서 반응 가스들인 CO와 H2를 후연소하며, 약 2000℃ 이상의 고열을 발생시킨다. 상기 열은 가스 주입 영역 안의 용융 물질로 전달되고 나서 상기 용융 물질을 통해 상기 금속이 풍부한 영역 23에 부분적으로 전달된다.
높은 레벨의 후연소 반응을 달성하는데 있어서 상기 자유 공간 29가 중요한데, 이는 상기 확장된 용융 욕 영역 28 위의 상기 공간 내 가스들이 상기 랜스 26의 단부 영역으로 동반되는 것이 가능하며 그로 인해 후연소 반응에 유용한 반응 가스들의 노출이 증가하기 때문이다.
상기 커튼 72도 또한 상기 측벽들 14에 상기 후연소 분사로 발생된 방사 에너지에 대한 부분적인 장벽을 제공한다는 점에서 중요하다.
더욱이, 상기 커튼 72 안에서 용융 물질의 상승하고 하강하는 액적, 비말 및 흐름은 후연소 반응에 의해 발생된 열을 상기 용융 욕에 전달하는 효과적인 수단이 된다.
본 발명은 전술한 구조에 한정되지 않으며 많은 변형 및 변경들은 본 발명의 정신 및 범위 내에 있는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 상업적 규모로 야금 용기에서 철 및/또는 철합금들을 생산하는 직접제련 방법 및 장치에 관한 것으로, 제련 분야에 이용 가능하다.

Claims (24)

  1. 노저, 측벽 및 지붕을 가지며, 상기 노저 내부의 최소 폭 치수가 적어도 4m인 야금 용기에서 상업적 규모로 작동하는 철 또는 철합금을 생산하기 위한 직접제련 방법에 있어서,
    (a) 고체 물질 및 운반 가스로 이루어진 공급 물질들을 하방향으로 연장된 3개 이상의 고체 주입 랜스들을 통해서 용융 금속 및 용융 슬래그의 용융 욕으로 주입하는 단계를 포함하며, 상기 주입으로 인해 가스 유동이 발생되어 (i) 확장된 용융 욕 영역이 형성되고; (ii) 용융 물질의 비말, 액적 및 흐름이 상기 확장된 용융 욕 영역으로부터 상방향으로 사출되며,
    (b) 산소함유 가스를 적어도 하나의 산소가스 주입 랜스를 통해서 상기 용기 영역으로 주입하고, 상기 용융 욕으로부터 방출된 가연성 가스들을 후연소하는 단계를 포함하며,
    (i) 상기 확장된 용융 욕 영역이 상기 용기 내의 산소가스 주입 영역과 상기 측벽 사이에 있는 산소가스 주입영역 주위에서 융기 영역을 포함하도록;
    (ii) 용융 물질의 비말, 액적 및 흐름이 상기 융기 영역으로부터 상방향으로 사출되고, 상기 영역과 상기 측벽들 사이에 있는 상기 산소가스 주입 영역 주위에서 원형의 커튼을 형성하고, 상기 용기 측벽을 습윤하게 하고; 그리고
    (iii) "자유" 공간이 산소가스 주입 랜스 또는 각 산소가스 주입 랜스의 저부 단부 주위에서 형성되고, 상기 자유 공간이 상기 확장된 용융 욕 영역 내의 상기 용융 물질 농도보다 낮은 용융 물질 농도를 갖도록,
    상기 단계 (a)와 단계 (b)에서, 상기 고체 주입 랜스의 수, 산소가스 주입 랜스의 수 및 상기 랜스들의 상대적 위치를 선택하며 상기 고체 주입 랜스의 출구 단부로부터 수직 하방으로 연장한 선이 상기 노저 내 원주 상의 다수의 위치에서 상기 노저의 기부와 교차하도록 상기 고체 주입 랜스들을 배치하며, 상기 랜스들을 통한 공급 물질들과 산소함유 가스의 주입 비율을 포함하여 공정 작동 조건들을 제어하는 것을 특징으로 하는 직접제련 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 단계 (a)에서 발생된 가스의 유동이 상기 용융 욕 안에서 물질의 이동과 상기 용융 욕의 강한 혼합을 유발하는 것을 특징으로 하는 직접제련 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 단계 (a)에서 공급 물질들의 주입 및 상기 공급 물질들의 주입과 상기 용융 욕에서 상기 공급 물질들의 반응에 의해 발생된 상기 가스 유동이 상기 확장된 용융 욕 영역 안으로 그리고 상기 확장된 용융 욕 영역으로부터 물질의 이동을 야기하는 것을 특징으로 하는 직접제련 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 용기로부터 용융 슬래그를 주기적으로 출탕하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 직접제련 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 용기로부터 용융 슬래그를 연속적으로 출탕하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 직접제련 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 용기로부터 용선 또는 철합금을 주기적으로 출탕하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 직접제련 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 용기로부터 용선 또는 철합금을 연속적으로 출탕하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 직접제련 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 단계 (a)는 상기 고체 주입 랜스들을 통해서 상기 공정에서 사용된 고체 물질의 총 중량의 적어도 80 중량%을 주입하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 직접제련 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 단계 (a)는 상기 고체 주입 랜스들을 통해서 적어도 40 m/s의 속도로 공급 물질들을 상기 용융 욕 안으로 주입하는 것을 포함함을 특징으로 하는 직접제련 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 속도는 80-100 m/s 범위 내임을 특징으로 하는 직접제련 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 단계 (a)는 질량 유속을 2.0 t/m2/s 이하로 하여 공급 물질들을 주입하는 것을 포함하며, 상기 m2이 상기 랜스의 방출관의 단면적과 관련 있는 것을 특징으로 하는 직접제련 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 단계 (a)는 상기 고체 주입 랜스들을 통해서 10-18 kg/Nm3의 고체/가스 비율로 고체 물질들을 상기 용융 욕에 주입하는 것을 포함함을 특징으로 하는 직접제련 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 단계 (b)는 상기 산소가스 주입 랜스 또는 랜스들을 통해서 200-600 m/s의 속도와 800-1400℃의 온도에서 산소 함유 가스로서 공기 또는 산소가 농후한 공기를 상기 용기에 주입하는 것을 포함함을 특징으로 하는 직접제련 방법.
  14. 제1항에 있어서, 상기 단계 (b)는 소용돌이 운동으로 산소함유 가스로서 공기 또는 산소가 농후한 공기를 상기 용기에 주입하는 것을 포함함을 특징으로 하는 직접제련 방법.
  15. 제1항에 있어서, 상기 단계 (a)에서 적어도 0.35 Nm3/s/m2 (여기서 m2은 최소 폭에서 상기 노저의 수평 단면적을 가리키는 것임)의 가스 유동이 발생되는 것을 특징으로 하는 직접제련 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 단계 (a)에서 적어도 0.5 Nm3/s/m2의 가스 유동이 발생되는 것을 특징으로 하는 직접제련 방법.
  17. 제15항에 있어서, 상기 단계 (a)에서 2 Nm3/s/m2 보다 작은 가스 유동이 발생되는 것을 특징으로 하는 직접제련 방법.
  18. 직접제련 방법에 의해 철 또는 철합금을 생산하기 위한 직접제련 장치에 있어서,
    (a) 금속이 풍부한 영역과 상기 금속이 풍부한 영역 위의 확장된 용융 욕을 포함하는 금속 및 슬래그의 용융 욕을 함유하기 위해서 고정된 비경사성 용기를 포함하며, 상기 용기는 내부의 최소 폭 치수가 적어도 4m인 노저 및 상기 노저로부터 상방향으로 연장되는 측벽들을 포함하며, 상기 노저는 내화 물질로 형성되어 있으며, 상기 측벽들은 수랭식 패널을 포함하며;
    (b) 산소함유 가스를 상기 용융 욕 위의 용기 영역에 주입하기 위해서 상기 용기 안으로 하방향으로 연장되는 하나 이상의 랜스를 포함하며;
    (c) 공급 물질들과 운반 가스를 상기 용융 욕에 주입하기 위한 것으로, 그 출구 단부로부터 수직 하방으로 연장한 선이 상기 노저 내 원주 상의 다수의 위치에서 상기 노저의 기부와 교차하도록 배치된 세 개 이상의 고체 주입 랜스들을 포함하며; 그리고
    (d) 상기 용기로부터 용융 금속과 슬래그를 출탕하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 직접제련 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 고체 주입 랜스들은 상기 용기의 상기 측벽들 내 수랭식 패널들을 통해서 길게 연장되고, 상기 용기의 상기 노저 영역에 대해 아래쪽 및 안쪽으로 연장되는 것을 특징으로 하는 직접제련 장치.
  20. 삭제
  21. 제18항에 있어서, 상기 원주가 상기 노저 폭 직경의 2/3 직경과 동일하거나 그보다 큰 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 직접제련 장치.
  22. 제18항에 있어서, 상기 산소가스 주입 영역이 상기 용기의 중심 영역에 위치하는 것을 특징으로 하는 직접제련 장치.
  23. 제18항에 있어서, 상기 측벽들은:
    (a) 상기 용기 안에서 상기 노저에 의해 한정된 원통형 영역보다 큰 직경을 갖는 원통형 영역을 한정하는 상부 배럴 부분; 및
    (b) 하부 배럴 부분을 포함하며, 상기 하부 배럴 부분은 내화 물질로 이루어진 내부 라이닝을 포함하고 상기 용기 안에서 원추형 영역을 한정하며, 상기 원추형 영역은 상기 상부 배럴 부분과 상기 노저 사이에 전이부를 형성하는 것을 특징으로 하는 직접제련 장치.
  24. 제18항에 있어서, 상기 고체 주입 랜스들은 상기 용기 안으로 적어도 1m 연장되며, 상기 길이를 따라서 자기지지형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 직접제련 장치.
KR10-2002-7017972A 2000-07-20 2001-07-19 직접제련 방법 및 장치 KR100792988B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AUPQ8907 2000-07-20
AUPQ8907A AUPQ890700A0 (en) 2000-07-20 2000-07-20 A direct smelting process and apparatus
PCT/AU2001/000881 WO2002008471A1 (en) 2000-07-20 2001-07-19 A direct smelting process and apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20030011938A KR20030011938A (ko) 2003-02-11
KR100792988B1 true KR100792988B1 (ko) 2008-01-08

Family

ID=3822970

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2002-7017972A KR100792988B1 (ko) 2000-07-20 2001-07-19 직접제련 방법 및 장치

Country Status (18)

Country Link
US (1) US6626977B1 (ko)
EP (1) EP1320633B1 (ko)
JP (1) JP2004503681A (ko)
KR (1) KR100792988B1 (ko)
CN (1) CN100342036C (ko)
AT (1) ATE378430T1 (ko)
AU (1) AUPQ890700A0 (ko)
BR (1) BR0112657A (ko)
CA (1) CA2411789A1 (ko)
CZ (1) CZ2003168A3 (ko)
DE (1) DE60131426T2 (ko)
ES (1) ES2295181T3 (ko)
MX (1) MXPA03000230A (ko)
MY (1) MY127238A (ko)
RU (1) RU2265062C2 (ko)
TW (1) TW568952B (ko)
WO (1) WO2002008471A1 (ko)
ZA (1) ZA200209781B (ko)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AUPQ599400A0 (en) * 2000-03-03 2000-03-23 Technological Resources Pty Limited Direct smelting process and apparatus
AUPQ695000A0 (en) * 2000-04-17 2000-05-11 Technological Resources Pty Limited A direct smelting process and apparatus
AUPQ890700A0 (en) * 2000-07-20 2000-08-10 Technological Resources Pty Limited A direct smelting process and apparatus
CN1320128C (zh) * 2002-02-24 2007-06-06 技术资源有限公司 直接熔炼容器
AU2003901692A0 (en) * 2003-04-10 2003-05-01 Technological Resources Pty Ltd Direct smelting plant
US20060108721A1 (en) * 2004-11-19 2006-05-25 Lew Holdings, Llc Single vessel blast furnace and steel making/gasifying apparatus and process
US20060157899A1 (en) * 2005-01-15 2006-07-20 Lew Holdings, Llc Single vessel blast furnace and steel making/gasifying apparatus and process
ATE525487T1 (de) 2005-04-26 2011-10-15 Tech Resources Pty Ltd Vorherd
AU2006239733B2 (en) * 2005-04-26 2011-09-22 Technological Resources Pty. Limited Forehearth
AU2007229270B2 (en) * 2006-03-22 2011-09-22 Technological Resources Pty. Limited A forehearth
JP5411466B2 (ja) * 2008-08-08 2014-02-12 株式会社神戸製鋼所 鉄浴式溶解炉およびそれを用いた溶鉄製造方法
CN102365373B (zh) * 2009-02-09 2014-12-17 技术资源有限公司 直接熔炼方法和装置
RU2591929C2 (ru) 2011-02-09 2016-07-20 Текнолоджикал Ресорсиз Пти. Лимитед Способ прямой плавки
CN102127609B (zh) * 2011-02-21 2012-07-18 唐山市嘉恒实业有限公司 一种短流程铁合金熔炼装置
CN111504046B (zh) * 2019-01-30 2023-04-07 新疆八一钢铁股份有限公司 料仓热烟气烘料装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000001854A1 (en) * 1998-07-01 2000-01-13 Technological Resources Pty. Ltd. Direct smelting vessel and direct smelting process
EP1067201A2 (en) * 1999-07-09 2001-01-10 Technological Resources Pty. Ltd. Start-up procedure for direct smelting process
EP1087022A1 (en) * 1999-09-27 2001-03-28 Technological Resources Pty. Ltd. A direct smelting process
WO2002008471A1 (en) * 2000-07-20 2002-01-31 Technological Resources Pty Ltd A direct smelting process and apparatus

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5060913A (en) * 1989-08-30 1991-10-29 Regents Of The University Of Minnesota Integrated metallurgical reactor
CA2066455C (en) 1989-09-29 1995-12-19 John Millace Floyd Top submerged injection with a shrouded lance
US5498277A (en) 1991-09-20 1996-03-12 Ausmelt Limited Process for production of iron
AUPN226095A0 (en) 1995-04-07 1995-05-04 Technological Resources Pty Limited A method of producing metals and metal alloys
AU708381B2 (en) 1995-12-22 1999-08-05 Ausmelt Limited Continuous smelting and refining of iron
DE69717030T2 (de) 1996-03-22 2003-07-24 Steel Technology Corp., Washington Stabiles arbeitsverfahren eines schmelzreaktors
AUPO944697A0 (en) * 1997-09-26 1997-10-16 Technological Resources Pty Limited A method of producing metals and metal alloys
AUPP442698A0 (en) 1998-07-01 1998-07-23 Technological Resources Pty Limited A direct smelting process
AUPP570098A0 (en) * 1998-09-04 1998-10-01 Technological Resources Pty Limited A direct smelting process
AUPQ365799A0 (en) * 1999-10-26 1999-11-18 Technological Resources Pty Limited A direct smelting apparatus and process
AUPQ525500A0 (en) * 2000-01-25 2000-02-17 Technological Resources Pty Limited A method of relining a vessel
AUPQ532800A0 (en) * 2000-01-28 2000-02-17 Technological Resources Pty Limited Apparatus for injecting solid particulate material into a vessel
AUPQ630600A0 (en) * 2000-03-16 2000-04-15 Technological Resources Pty Limited Direct smelting plant
AUPR023100A0 (en) * 2000-09-19 2000-10-12 Technological Resources Pty Limited A direct smelting process and apparatus

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000001854A1 (en) * 1998-07-01 2000-01-13 Technological Resources Pty. Ltd. Direct smelting vessel and direct smelting process
EP1067201A2 (en) * 1999-07-09 2001-01-10 Technological Resources Pty. Ltd. Start-up procedure for direct smelting process
EP1087022A1 (en) * 1999-09-27 2001-03-28 Technological Resources Pty. Ltd. A direct smelting process
WO2002008471A1 (en) * 2000-07-20 2002-01-31 Technological Resources Pty Ltd A direct smelting process and apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
US6626977B1 (en) 2003-09-30
EP1320633A4 (en) 2005-06-08
DE60131426T2 (de) 2008-02-21
KR20030011938A (ko) 2003-02-11
CN1443246A (zh) 2003-09-17
DE60131426D1 (de) 2007-12-27
CZ2003168A3 (cs) 2003-10-15
BR0112657A (pt) 2003-06-24
RU2265062C2 (ru) 2005-11-27
WO2002008471A1 (en) 2002-01-31
TW568952B (en) 2004-01-01
ZA200209781B (en) 2003-08-19
EP1320633A1 (en) 2003-06-25
JP2004503681A (ja) 2004-02-05
ATE378430T1 (de) 2007-11-15
AUPQ890700A0 (en) 2000-08-10
CN100342036C (zh) 2007-10-10
ES2295181T3 (es) 2008-04-16
CA2411789A1 (en) 2002-01-31
EP1320633B1 (en) 2007-11-14
MXPA03000230A (es) 2003-09-10
MY127238A (en) 2006-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4790109B2 (ja) 直接製錬法
US6379424B1 (en) Direct smelting apparatus and process
KR100248900B1 (ko) 야금반응용기내의 반응증가방법
JP2008255494A (ja) 金属酸化物から金属を製造する直接製錬法
KR100792988B1 (ko) 직접제련 방법 및 장치
US6423115B1 (en) Direct smelting process
KR20010007250A (ko) 직접적인 제련 방법 및 장치
KR100806266B1 (ko) 직접제련 방법 및 장치
CA2335753C (en) A direct smelting process
AU2001272223B2 (en) A direct smelting process and apparatus
AU2001287371B2 (en) A direct smelting process and apparatus
AU2001272223A1 (en) A direct smelting process and apparatus
AU780707B2 (en) A direct smelting process and apparatus
AU2001287371A1 (en) A direct smelting process and apparatus
AU778743B2 (en) A direct smelting process
AU4592899A (en) A direct smelting process
MXPA00009410A (en) A direct smelting process
MXPA00012893A (en) A direct smelting process

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
G170 Re-publication after modification of scope of protection [patent]
LAPS Lapse due to unpaid annual fee