KR101220653B1 - 고로조업법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철광석과 일반 코크스를 층상으로 장입하고, 상기 철광석 장입시 중괴 코크스를 함께 장입하여 철광석을 노내에서 환원한 후, 용융상태인 용선을 제조하는 고로조업법에 관한 것으로서, 철광석(소결광)과 함께 촉매를 도포한 중괴 코크스를 장입함으로써 코크스의 반응성 및 통기성이 모두 우수한 고로조업법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명은 철광석과 일반 코크스를 층상으로 장입하고, 상기 철광석 장입시 중괴 코크스를 함께 장입하여 철광석을 노내에서 환원한 후, 용융상태인 용선을 제조하는 고로조업법으로서, 상기 중괴 코크스로서, 그 표면에 알칼리 금속류, 알칼리토 금속류 및 천이금속류로 이루어진 촉매그룹으로부터 선택된 1종 또는 2종이상이 도포된 촉매도포 중괴 코크스를 사용하는 고로조업법이 제공된다.
본 발명에 의하면, 우수한 코크스의 반응성 및 우수한 통기성을 동시에 갖는 고로 조업법을 제공함으로써, 철광석과 소결광의 환원이 빨라져 생산성이 향상될 뿐만 아니라 광석층에 섞여 있는 중괴 코크스의 활용이 늘어나 환원 가스의 효율적 이용에 의한 환원제비용(생산원가 저감 및 CO₂ 발생량 저감)을 저감할 수 있다.

Description

고로조업법{Method for Manufacturing Molten Iron in Blast Furnace}

본 발명은 철광석과 일반 코크스를 층상으로 장입하고, 상기 철광석 장입시 중괴 코크스를 함께 장입하여 철광석을 노내에서 환원한 후, 용융상태인 용선을 제조하는 고로조업법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 철광석(소결광)과 함께 촉매를 도포한 중괴 코크스를 장입함으로써 우수한 코크스의 반응성 및 통기성을 모두 갖는 고로조업법에 관한 것이다.

통상, 고로에서는 노정으로부터 철광석(소결광) 및 일반 코크스를 층상으로 장입하여 그 철광석을 노내에서 환원한 후, 용융상태인 용선을 제조하고 있다.

상기 일반 코크스는 피환원제인 철광석(소결광)을 환원시키는 환원제와 열원의 역할하고, 또한, 철광석이 녹아서 액상으로 변하는 하부에서도 녹지 않고 고로 내부 장입물 전체를 지탱하고 액체 상태의 용선과 슬래그를 잘 흐르게 하고 환원가스를 이동시키는 통로를 제공하는 구조물의 역할을 하게 된다.

따라서, 상기 일반 코크스는 적절한 반응성은 물론 적절한 강도를 가져야 한다.

그러나, 코크스의 반응성이 높아지면, 강도가 저하되므로, 상기 두가지 물성모두를 충분히 만족시키는 코크스를 제조하는 것은 곤란하다고 할 수 있다.

따라서, 이러한 상기 두 가지 물성 모두를 충족시킬 수 있는 기술이 요구되었으며, 이러한 요구에 부응하기 위하여 많은 기술들이 제안되었으며, 그 기술중의 하나가 철광석층에 중괴 코크스(Nut Coke)를 장입하는 방법이다.

상기 중괴 코크스 장입방법은 환원 효율의 향상과 코크스 수율 향상을 위하여 일반 코크스 보다 작은 입도의 중괴 코크스를 철광석과 함께 장입하는 방법이다.

상기와 같이, 중괴 코크스를 철광석과 함께 장입하는 경우에는 중괴 코크스는 환원반응에 기여하고 일반 코크스는 강도를 증가시킬 수 있어 장입물을 충분히 지탱하는 역할을 하게 된다.

고로의 효율을 증진시키기 위해서는 환원가스를 생성하는 코크스의 반응성을 증진시킬 필요가 있다.

코크스의 반응성을 증진시키는 기술로는 일반 코크스에 알칼리 금속류나 알칼리토 금속류, 천이금속류 등의 촉매를 혼합시키는 기술이 알려져 있다.

상기와 같이 촉매를 일반 코크스에 혼합하는 경우에는 코크스의 반응성(CRI)이 증가된다.

그러나, 코크스의 반응성(CRI)이 증가되면 될수록 가스화 반응이 급격히 일어나므로 반응 후 코크스는 부스러지기 쉬워서 반응후 강도(CSR)가 감소하여 고로 내부에 분율이 증가하게 되어 통기성이 떨어져 노황 불안정에 의해 고로 효율 저하되는 문제점이 있다.

따라서, 우수한 코크스의 반응성 및 우수한 통기성을 동시에 갖는 고로조업이 요구되고 있는 실정이다.

이에, 본 발명은 철광석(소결광)과 함께 촉매를 도포한 중괴 코크스를 장입함으로써 코크스의 반응성 및 통기성이 모두 우수한 고로조업법을 제공하고자 하는 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 철광석과 일반 코크스를 층상으로 장입하고, 상기 철광석 장입시 중괴 코크스를 함께 장입하여 철광석을 노내에서 환원한 후, 용융상태인 용선을 제조하는 고로조업법으로서, 상기 중괴 코크스로서, 그 표면에 알칼리 금속류, 알칼리토 금속류 및 천이금속류로 이루어진 촉매그룹으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상이 도포된 촉매도포 중괴 코크스를 사용하는 고로조업법이 제공된다.

본 발명에 의하면, 우수한 코크스의 반응성 및 우수한 통기성을 동시에 갖는 고로조업법을 제공함으로써, 철광석과 소결광의 환원이 빨라져 생산성이 향상될 뿐만 아니라 광석층에 섞여 있는 중괴 코크스의 활용이 늘어나 환원 가스의 효율적 이용에 의한 환원제비용(생산원가 저감 및 CO₂ 발생량 저감)을 저감할 수 있다.

도 1은 일반적인 고로조업, 비교예 및 실시예(1,2)에서의 반응성(CRI)과 반응후 강도(CSR)의 관계를 나타내는 그래프

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명은 철광석과 일반 코크스를 층상으로 장입하고, 상기 철광석 장입시 중괴 코크스를 함께 장입하여 철광석을 노내에서 환원한 후, 용융상태인 용선을 제조하는 고로조업법에 적용된다.

상기 철광석은 통상적으로 소결광 형태로 장입되고 있다.

상기 일반 코크스는 철광석(소결광)을 환원시키는 환원제와 열원의 역할을 하고, 또한, 철광석이 녹아서 액상으로 변하는 하부에서도 녹지 않고 고로 내부 장입물 전체를 지탱하고 액체 상태의 용선과 슬래그를 잘 흐르게 하고 환원가스를 이동시키는 통로를 제공하는 구조물의 역할을 하게 된다.

상기 일반 코크스의 입도는 통상적으로 50 mm 정도이다.

상기 중괴 코크스는 환원 효율의 향상과 코크스 수율 향상을 향상시키기 위하여 철광석과 함께 장입된다.

상기 중괴 코크스는 통상적으로 사용되는 것이면, 어느 것이나 사용이 가능하다. 상기 중괴 코크스의 입도는 상기 일반 코크스의 것 보다 작으며, 예를 들면, 30mm 정도이다.

본 발명에서는 상기 중괴 코크스로서, 그 표면에 알칼리 금속류, 알칼리토 금속류 및 천이금속류로 이루어진 촉매그룹으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상이 도포된 촉매도포 중괴 코크스를 사용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는 일반 코크스에는 촉매를 도포하지 않는다.

상기 촉매로는 수용성인 것이 바람직하다.

상기 중괴 코크스에 촉매를 도포하는 공정은 고로에 장입되기 전에 이루어져 한다.

예를 들면, 중괴 코크스 저장조(Bin)에서 중괴 코크스를 절출 시 또는 중괴 코크스 저장조(Bin)에 저장되기 전에 촉매 도포 공정을 행할 수 있다.

상기 촉매는 예를 들면, 촉매를 수용액 상태 또는 슬러리 상태로 하여 도포된다.

상기 촉매도포방법은 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 스프레이 법 또는 침지법 등을 들 수 있다.

본 발명에서는 중괴 코크스에 도포되는 촉매의 도포량은 중괴 코크스 중량에 대하여 0.5~ 1중량%가 바람직하다.

상기 촉매 도포량이 너무 적은 경우에는 반응성의 향상 정도가 상대적으로 적고, 너무 많은 경우에는 표면에 도포된 촉매 성분들이 코크스가 표면에서 가스와 반응할 수 있는 계면적을 축소하여 반응성이 오히려 둔화되므로, 상기 촉매의 도포량은 0.5~ 1%로 제한하는 것이 바람직하다.

상기와 같이, 촉매를 중괴 코크스에 도포한 후, 필요에 따라 건조시킨다.

이 때, 건조는 고로에서 배출되는 배가스의 열을 이용하여 행하는 것이 바람직하다.

상기와 같이, 촉매가 도포된 중괴 코크스를 철광석과 함께 장입하는 경우에는 고로의 효율을 향상시키고 작은 입도로 인해 분율 상승에 의한 통기, 통액성에 유해한 중괴 코크스의 단점을 보완할 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

(실시예)

철광석과 함께 장입되는 중괴 코크스를 하기 표 1의 조건으로 장입하여 촉매를 코팅한 후 고로 조업을 행한 후, 코크스의 반응성 및 통기성을 조사하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

하기 표 1에서 촉매로는 Ca을 함유하고 수용성이며 고로의 설비 부식 문제에 무해한 촉매 성분을 사용하고, 24% 농도의 용액을 사용하였으며, 촉매도포는 스프레이법에 의해 행하였다.

하기 표 1에서 용액%는 중괴 코크스 중량에 대한 용액의 중량%를 나타내고, 용질%는 용액중의 Ca 중량%를 나타낸다.

상기 비교예 및 실시예(1,2,3)에 대한 반응성(CRI)과 반응후 강도(CSR)를 조사하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

또한, 비교예 및 실시예(1,2)에 대한 반응성(CRI)과 반응후 강도(CSR)를, 일반적인 고로조업에서의 반응성(CRI)과 반응후 강도(CSR)의 관계와 함께 도 1에 나타내었다.

도 1에서, 직선은 일반적인 고로조업의 반응성(CRI)과 반응후 강도(CSR)의 관계를 나타내고, 사각형(□)은 비교예의 값을 나타내고, 엑스(X)는 실시예 1의 값을 나타내고, 삼각형(△)은 실시예 2의 값을 나타낸다.

실시예 No.	촉매 조성		반응성(CRI) [%]	반응후 강도(CSR) [%]
	용액%	용질%
비교예	0	0	23.62	67.38
실시예1	2.08	0.33	25.81	66.49
실시예2	5.03	0.83	28.82	64.81
실시예3	10.12	1.67	27.34	66.73

도 1에 나타난 바와 같이, 일반적인 고로조업에서는 반응성(CRI)이 향상되면 반응후 강도(CSR)가 감소됨을 알 수 있다.

즉, 일반적인 고로조업에서는 반응성(CRI)과 반응후 강도(CSR)가 반비례 관계를 갖는다.

상기 표 1 및 도 1에도 나타난 바와 같이, 촉매를 코팅하지 않은 비교예의 경우에는 일반적인 고로조업에서의 반응성(CRI)과 반응후 강도(CSR)와의 반비례 관계를 따르는 반면에, 본 발명에 부합되는 실시예(1-3)의 경우에는 일반적인 고로조업에서의 반응성(CRI)과 반응후 강도(CSR)의 반비례 관계를 따르지 않음을 알 수 있다.

따라서, 본 발명에 의하면, 우수한 반응성(CRI)과 함께 우수한 반응후 강도(CSR)를 동시에 얻을 수 있어 우수한 반응성과 통기성이 모두 우수한 고로조업을 가능하게 해 준다.

Claims (3)

1. 철광석과 일반 코크스를 층상으로 장입하고, 상기 철광석 장입시 중괴 코크스를 함께 장입하여 철광석을 노내에서 환원한 후, 용융상태인 용선을 제조하는 고로조업법으로서, 상기 중괴 코크스로서, 그 표면에 알칼리 금속류, 알칼리토 금속류 및 천이금속류로 이루어진 촉매그룹으로부터 선택된 1종 또는 2종이상이 도포된 촉매도포 중괴 코크스를 사용하는 고로조업법.
2. 제1항에 있어서, 상기 촉매가 수용성인 것을 특징으로 하는 고로조업법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 촉매의 도포량은 중괴 코크스 중량에 대하여 0.5 ~ 1중량%인 것을 특징으로 하는 고로조업법.

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