KR101607253B1 - 복합 용철 제조 장치 - Google Patents

Abstract

복합 용철 제조 장치를 제공한다. 본 발명에 따르면, 유동환원로 및 석탄 충진형 용융가스화로 기반의 용철 제조 장치에 있어서 용철 제조 장치의 최종 부생가스에 포함되어 있는 CO₂ 성분을 부분적으로 추출 제거하고 이를 승온시켜 고온 환원가스로 제조한 후 이를 별도로 구성되는 다단형 유동환원로에 공급하여, 다단형 유동환원로에서 분광 및 부원료 등을 각각 일정한 수준으로 환원 및 소성시켜 분환원체를 제조하여 이를 용융욕형 용융환원로 기반의 용철 제조장 치에 공급할 수 있도록 함으로써 용융욕형 용융환원로를 안정적으로 가동할 수 있도록 구성함으로써, 유동환원로 및 석탄 충진형 용융가스화로 기반의 용철 제조 장치에서는 고급 연, 원료를 사용하여 용철을 안정적으로 생산하고 이와 연결되는 상기 용융욕형 용융환원로 기반의 용철 제조 장치에서는 저급 연, 원료를 사용하여 용철을 안정적으로 생산할 수 있다.

Description

복합 용철 제조 장치{COMBINER IRONMAKING FACILITIES}

본 발명은 복합 용철 제조 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 분상 또는 괴상의 일반탄 및 분상의 철함유 광석을 직접 사용하여 용철을 제조함에 있어서 다양한 품위 및 입도의 연, 원료들을 직접 사용할 수 있도록 다양한 형태 및 기능을 가지는 복수개의 철함유 물질 환원 및 용해 등을 수행하는 반응기들을 결합하여 구성하는 복합 용철 제조 장치에 관한 것이다.

현재, 전세계 철 생산량의 60% 정도가 14세기부터 개발된 고로법으로부터 생산되고 있다. 고로법은 소결 과정을 거친 철광석과 유연탄을 원료로 하여 제조한 코우크스 등을 고로에 함께 넣고 산소를 불어넣어 철광석을 철로 환원하여 용철을 제조하는 방법이다.

이와 같이, 용철 생산 장치의 대종을 이루고 있는 고로법은 그 반응 특성상 일정 수준 이상의 강도를 보유하고 노 내 통기성 확보를 보장할 수 있는 입도를 보유한 원료를 요구하므로, 전술한 바와 같이, 연료 및 환원제로 사용하는 탄소원으로는 특정 원료탄을 가공처리한 코우크스에 의존하며, 철원으로는 일련의 괴상화 공정을 거친 소결광에 주로 의존하고 있다.

이에 따라, 현재의 고로법에서는 코우크스 제조설비 및 소결설비 등의 원료예비처리설비가 반드시 수반되므로, 고로 이외의 부대설비를 구축해야 할 필요가 있을 뿐만 아니라 부대설비에서 발생하는 제반 환경오염물질에 대한 환경오염방지설비의 설치 필요로 인하여 투자 비용이 다량으로 소모되어 제조원가가 급격히 상승하는 문제점이 있다.

이러한 고로법의 문제점을 해결하기 위하여, 세계 각국의 제철소에서는 연료 및 환원제로서 일반탄을 직접 사용하고, 철원으로는 전세계 광석 생산량의 80% 이상을 점유하는 분광을 직접 사용하여 용철을 제조하는 용융환원제철법의 개발에 많은 노력을 기울이고 있다.

용융환원제철법의 한 예로, 유럽특허 공보 제1,689,892호는 분상 또는 괴상의 일반탄 및 분상의 철함유 광석을 직접 사용하는 용철 제조 장치 및 그 용철 제조 방법을 개시하고 있다.

상기 유럽 특허에 있어서 분상 또는 괴상의 일반탄 및 분상의 철함유 광석을 직접 사용하는 용철 제조 장치는, 분상의 철함유 광석 및 부원료를 고온의 환원가스와 접촉시켜 환원 및 소성하는 다단의 유동환원로; 상기 유동환원로에서 배출되는 분 환원철을 괴성화하여 고온 환원괴성체를 제조하는 고온 괴성화 장치; 분상의 일반탄으로부터 괴상화되어 제조되는 성형탄 및 괴상의 일반탄이 연속적으로 공급되어 일정한 높이의 석탄 충진층이 내부에 형성되며, 상기 상기 석탄 충진층 외벽 하단에 형성되어 있는 복수개의 풍구를 통해 산소 및 미분탄재가 취입되며, 상기 산소에 의해 미분탄재 및 석탄 충진층 내 괴상 석탄이 연소되며, 상기 연소에 의해 형성되는 고온의 가스가 충진층을 상승하면서 그 현열로서 상기 고온 괴성화 장치에서 제조되어 상기 석탄 충진층 상부로 장입된 후 상기 석탄 충진층 내부에서 하강하고 있는 고온 환원괴성체와 상기 고온 환원괴성체와 함께 석탄 충진층 상부로 장입되는 부원료를 가열, 용융 및 슬래깅화하여 용철 및 슬래그를 제조하여 상기 석탄 충진층 아래에 집적시킨 후 상기 용철 및 슬래그를 주기적으로 외부로 배출하며, 상기 용융된 상기 석탄 충진층을 통과한 고온의 가스를 배출하여 이를 상기 다단의 유동환원로에 분상의 철함유 광석 환원에 소요되는 환원가스로서 공급하는 용융가스화로; 등으로 구성되어 있다.

또한, 상기 다단의 유동환원로에 배출되는 가스는 수집진 장치를 거쳐 냉각한 후 일부를 분기하여 압축하고 CO₂를 제거한 후 상기 용융가스화로에서 배출되는 고온의 환원가스와 혼합하여 상기 다단의 유동환원로에 환원가스를 추가로 공급할 수 있도록 배가스 개질순환 장치가 마련되어 되는데, 상기한 배가스 개질순환 장치에서 CO₂가 제거된 가스는 상기 다단의 유동환원로에서 최하단부에 해당하며 또한 환원가스가 직접 공급되는 최종 유동환원로 전단에 공급되도록 구성된다.

상기한 용철 제조 프로세스는 철광석의 환원의 60~70%가 상기한 다단의 유동환원로에서 상기 용융가스화로부터 공급되는 환원가스에 의한 간접환원에 의해 진행되며, 나머지 30~40%의 환원은 상기 철광석이 고온 환원괴성체로 제조된 후 용융가스화로에 투입된 후 상기한 용융가스화로 내 석탄충 진층 내에서 상기 석탄 충진층을 상승하고 있는 석탄연소가스에 의한 간접환원 및 상기 석탄 충진층 내 석탄중 탄소성분과 석탄연소가스에 의한 직접환원에 의해 진행된다.

따라서, 상기한 철광석의 환원이 원활히 진행되기 의해서는 상기한 유동환원로 내 환원가스/분철광석 및 용융가스화로 내 고온 석탄연소가스와 고온 환원괴성체의 원활한 접촉이 중요하다.

상기한 유동로에 있어서의 가스/분광 접촉은 유동환원로의 높은 혼합 효율을 고려할 때 별 문제가 없을 것으로 판단되지만, 상기한 용융가스화로 석탄 충진층 내부에서의 가스/고온 환원괴성체의 접촉은 상기 석탄 충진층 내 가스류 분포에 의해 영향을 받게 되며, 이 가스류 분포를 결정하는 인자는 상기 석탄 충진층내 공극 분포이다.

또한 상기 석탄 충진층내 공극 분포는 상기한 석탄 충진층 내에서 고온 환원괴성체와 부원료가 가열, 용융 및 슬래깅화되어 생성되는 용철 및 슬래그가 상기 석탄 충진층을 통과하여 상기 석탄 충진층 하부로 배출되는 용철/스래그 흐름을 원활하게 유지하기 것에 대해서도 결정적인 인자로 작용하게 된다.

상기한 석탄 충진층내 공극 분포는 상기 석탄 충진층을 형성하고 있는 석탄의 고온 물성에 의해 크게 영향을 받게 되는 바, 이에 의해 상기한 용철 제조 장치에 있어서 사용할 수 있는 석탄의 품위(Rank)가 제한된다.

또한, 상기한 바와 같이 용철 및 슬래그가 용융가스화로 외부로 배출되기 위해서는 석탄 충진층을 통과하여야 하는 바, 상기 용철 및 슬래그 중에서 특히 슬래그의 양 및 흐름성 등이 중요하다. 상기한 슬래그 성상은 상기 용철 제조 장치에 있어서 원료로 사용되는 광석 내 맥석의 양 및 조성 등에 따라 결정되는 바, 상기 용철 제조 장치에 있어서 사용할 수 있는 광석의 품위가 제한된다.

이외에도 상기 석탄 충진층 내 고환원 분위기에 따라 인(Posphorous) 성분이 다량 함유된 광석을 사용할 경우에는 생산되는 용철 내 정련하기 어려운 인 성분이 다량 포함되는 문제가 발생하는 등 생산되는 용철의 품질을 유지하기 위해서도 사용하는 원료광석에 제한이 따르게 된다.

상기한 유럽특허 공보 제1,689,892호에 개시한 용철 제조 장치의 실제 가동결과에 대하여 발표된 자료를 보면 상기 용철 제조 장치는 상당히 안정적으로 가동되고 있으며 사용 가능한 광석 품위 및 석탄의 품위(rank) 범위 또한 기존 고로법 대비 점점 확대되고 있으나, 상기 용철 제조 장치에 사용할 수 있는 광석 품위 및 석탄의 품위(rank)는 상당히 제한적인 것으로 보고되고 있다.

한편, 용융환원제철법의 다른 예가 미국특허 공보 US 6332745B1, US 6379422B1 및 US 6602321B1 등에 개시되어 있다.

상기 미국특허에 있어서 용철 제조 장치는 용융철층, 상기 용융철층 상부에 형성되는 슬래그층 과 상기 슬래그층 상부에 형성되는 가스층 등으로 구성되는 용융욕(motlen bath)형 반응기; 상기 용융욕형 반응기 상부로부터 상기 슬래그층 상부까지 형성되어 상기 슬래그층 상부로 산소가 부화된 고온 열풍을 취입할 수 있도록 구성되는 2차 연소 랜스; 상기 용융욕형 반응기 측부를 관통하고 상기 용융욕형 반응기 내 슬래그층을 관통하여 상기 슬래그층 하부의 용융철층 상부 즉, 상기 슬래그층/용융철층 경계 지점까지 형성되어 상기 경계 지점에 분탄과 분광석 등을 외부로부터 각각 개별적으로 취입할 수 있도록 구성되는 분탄 취입랜스 및 분광석 취입랜스; 상기 용융욕형 반응기로부터 배출되는 고온의 가스 일부를 사용하여 상기 용융욕형 반응기에 취입하는 분광석을 예열/예비환원하기 위해 형성되는 예비환원로; 상기 예비환원로에서 배출되는 가스를 냉각/세정하기 위한 스크러버; 상기 예열로에 공급되는 가스를 제외한 나머지 용융욕형 반응기로 배출 가스를 냉각/세정하기 위한 스크러버; 상기 2차연소 랜스를 통해 공급되는 열풍을 형성하기 위해 마련되는 열풍로 등으로 구성된다.

상기한 용철 제조 장치는 철광석의 환원은 용융욕형 반응기 내에 형성되어 있는 용융욕 내에 용융상태에서 진행되게 되며, 이를 위해 상기 환원에 필요한 환원제인 석탄이 상기 용융욕 내에 공급되며, 상기 환원에 필요한 열은 상기 용융욕 내에서 철광석과 석탄의 환원반응에 의해 발생하는 가스를 상기한 2차연소 랜스로부터 공급되는 산소 부화 공기열풍으로 연소시켜 발생하는 연소, 즉, 2차연소에서 발생하는 열로서 공급하게 된다.

이와 같은 연소 및 산화가스로서 공기 열풍 등을 사용함에 따라 상기한 용융욕형 반응기에서 배출되어 상기한 예비환원로로 공급되는 고온가스의 환원력은 매우 낮은 바, 상기 예비환원로에서 진행되는 광석의 환원은 20% 이하로 제한된다. 상기한 광석 및 석탄은 용융욕 내에서 급속한 용융 및 반응이 진행될 수 있도록 1mm 이하로 분쇄된 후 취입된다. 상기 반응에 의해 생성되는 용철 및 슬래그는 각각 별도의 배출구를 통해 연속 또는 주기적으로 배출된다.

상기한 용철 제조 장치는 모든 반응 및 용철/슬래그 배출이 용융상태에서 이루어 지는 바, 상기한 유럽특허 공보 제1,689,892호에 개시한 용철 제조 장치에 비해 사용 가능한 석탄 및 광석의 품위에 대한 제한이 매우 적으며, 상기한 바와 같이 용융 및 환원반응을 동시에 진행하고 2차연소를 적극 활용함에 따라 열효율이 매우 높을 것으로 판단된다.

그러나, 상기 미국특허 공보 US 6332745B1 등에 개시한 용철 제조 장치의 실제 가동결과에 대하여 발표된 자료를 보면 여러 가지 설비 문제 및 조업 문제점들이 보고되고 있다.

상기 문제점들에 있어서 가동율 및 생산성에 있어서 가장 영향을 미치는 문제는 상기 용융욕형 반응기와 이와 연결되는 예비환원로의 연계조업이 원활하게 이루어 지지 못한다는 것으로서 이는 상기 용융욕형 반응기에서 2차 연소 후 발생하는 가스의 온도 및 성상이 불안정하며, 이에 따라 이 가스를 이용하는 상기 예비환원로에서의 광석 승온 및 환원 반응의 변동이 심하게 되어 상기 예비환원로에서 상기 용융욕형 반응기에 공급하는 예비환원광의 성상이 변동하게 되며, 이에 따라 다시 용융욕형 반응기에서의 광석 용융 환원반응 및 2차연소 반응이 불안정해지는 악순환이 일어나는 것으로 보고되고 있다.

또한, 상기 연계 조업이 일시적으로 원활할 경우에도 상기 예비환원로에서 상기 용융욕형 반응기에 공급하는 예비환원광의 환원율이 너무 낮아 상기 예비환원광의 용융환원에 소요되는 석탄의 소모량이 목표 대비 너무 높으며, 또한 상기 용융욕형 반응기 내 슬래그 산화철 농도가 너무 높아 상기 용융욕형 반응기 내화재를 과도하게 침식시키는 문제점들이 일어나고 있는 것으로 보고되고 있다.

상기한 문제점들을 해결하기 위한 여러 가지 방법들을 적용하고 있으나, 개선 효과가 미미하며 또한 상기 방법들로 인해 열효율 및 반응효율들이 점점 떨어짐으로써 경제성이 저하되고 있는 것으로 보고되고 있다.

상기한 바와 같이 고로를 대체하기 위하여 제반 용융환원제철법들이 개발이 독립적으로 진행되어 각 용융환원제철법들에 따른 용철 제조 장치들의 가동 결과가 속속 보고되고 있으며 각 용융환원제철법들의 장, 단점 및 기술적 성과 등을 파악할 수 있는 수준에 도달하였다.

따라서, 현시점에서 각 용철 제조 장치들이 가지고 있는 장점들을 극대화 할 수 있도록 복수개의 용철 제조 공정(장치)을 새로운 매개 공정(장치)을 적용하여 결합하여 구성하는 복합 용철 제조 공정(장치)가 요구되고 있다.

본 발명은 상기한 유동환원로 및 석탄 충진형 용융가스화로 기반의 용철 제조 장치와 용융욕형 용융환원로 기반의 용철 제조 장치에 있어서 상기 2개의 용철 제조 장치를 추가적으로 구성되는 유동환원로를 매개로 결합하여 구성되는 새로운 용철 제조 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상기 유동환원로 및 석탄 충진형 용융가스화로 기반의 용철 제조 장치에 있어서 상기 용철 제조 장치의 최종 부생가스에 포함되어 있는 CO₂ 성분을 부분적으로 추출 제거하고 이를 승온시켜 고온 환원가스로 제조한 후 이를 별도로 구성되는 다단형 유동환원로에 공급하여, 상기 다단형 유동환원로에서 분광 및 부원료 등을 각각 일정한 수준으로 환원 및 소성시켜 분환원체를 제조하여 이를 상기 용융욕형 용융환원로 기반의 용철 제조장 치에 공급할 수 있도록 함으로써 상기 용융욕형 용융환원로를 안정적으로 가동할 수 있도록 구성함으로써, 상기 유동환원로 및 석탄 충진형 용융가스화로 기반의 용철 제조 장치에서는 고급 연, 원료를 사용하여 용철을 안정적으로 생산하고 이와 연결되는 상기 용융욕형 용융환원로 기반의 용철 제조 장치에서는 저급 연, 원료를 사용하여 용철을 안정적으로 생산할 수 있는 복합 용철 제조 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 분광을 환원하여 분환원철로 전환시키는 다단으로 구성된 제1 유동환원로, 상기 제1 유동환원로에서 배출되는 분환원철을 고온 환원괴성체로 제조하는 복수개의 고온 괴성화 장치, 상기 고온 환원괴성체를 이송하는 이송장치, 상기 이송장치에 의하여 이송되는 상기 고온 환원괴성체를 용융가스화로에 연속 공급하기 위한 괴성체 장입장치 및 괴상의 일반탄을 상기 용융가스화로에 연속 공급하기 위한 괴상의 일반탄 장입장치, 상기 괴상의 일반탄 장입장치에서 공급되는 괴상의 일반탄과 하부에서 취입되는 미분탄재를 산소로 연소시켜 발생하는 고온의 연소가스를 이용하여 상기 괴성체 장입장치에서 공급되는 고온 환원괴성체를 용융하며 또한 상기 제1 유동환원로에서 분광 환원에 소요되는 환원가스를 공급하는 용융가스화로, 상기 제1 유동환원로의 배가스 일부를 분기하여 CO₂ 를 제거한 후 상기 용융가스화로에서 공급되는 환원가스에 추가하여 상기 제1 유동환원로에 환원가스를 공급하는 CO₂ 제거장치, 상기 용융가스화로에서 발생하는 환원가스 내에 포함된 더스트를 분리하여 상기 용융가스화로로 재취입하는 더스트 순환장치, 상기 용융가스화로의 압력 변동에 따라 상기 용융가스화로에서 발생하는 가스를 일부 분기하여 냉각한 후 부생가스 라인으로 배출함으로써 상기 용융가스화로 내 압력을 일정하게 유지하는 압력 제어장치, 상기 제1 유동환원로에서 배출되는 배가스의 현열을 회수하기 위한 제1 현열 회수장치, 상기 제1 유동환원로에서 배출되는 배가스 내에 포함되어 있는 비산 더스트를 분리하기 위한 제1 건식 집진장치, 및 상기 제1 유동환원로에서 배출되는 배가스를 냉각하는 제1 가스 냉각장치를 포함하는 제1 용철 제조 장치;

내부로 취입되는 분상 철함유 물질과 미분탄을 내부에서 용해, 연소 및 용융환원 등의 반응을 통해 용철 및 슬래그로 제조하여 외부로 배출하는 철욕형 용융환원로, 상기 용융환원로에 2차연소용 산화제로서 취입되는 열풍을 제조하는 열풍로, 상기 용융환원로에서 배출되는 배가스의 현열을 회수하기 위한 제2 현열 회수장치, 및 상기 용융환원로에서 배출되는 가스를 냉각 및 세정하는 세정장치를 포함하는 제2 용철 제조 장치; 및

상기 제1 용철 제조 장치와 상기 제2 용철 제조 장치 사이에 제공되어 상기 제1 용철 제조 장치와 상기 제2 용철 제조 장치를 연결하고, 상기 제1 용철 제조 장치의 최종 부생가스에 포함되어 있는 CO₂ 성분을 부분적으로 추출 제거하고 이를 승온시켜 고온 환원가스로 제조한 후 이 환원가스를 이용하여 분광 및 부원료 등을 각각 일정한 수준으로 환원 및 소성시켜 분환원체를 제조하여 이를 상기 제2 용철 제조 장치의 철원으로 공급하는 제3 용철 제조 장치를 포함하는 복합 용철 제조 장치가 제공될 수 있다.

상기 제3 용철 제조 장치는, 상기 제1 용철 제조 장치에서 발생하는 부생가스가 흐르는 부생가스 도관과 연결되어 상기 부생가스를 압축하는 압축기,

상기 압축기와 연결되어 상기 압축기로부터 압축된 가스 중 CO₂ 성분을 제거하는 제2 CO₂ 제거장치,

상기 제2 CO₂ 제거장치와 연결되어 상기 제2 CO₂ 제거장치로부터 배출되는 CO₂ 제거가스를 승온하여 고온 환원가스를 제조하기 위해 마련되는 열교환기 및 가스 가열기,

상기 가스 가열기에 연결되고 상기 고온 환원가스 내부로 산소를 취입하는 산소혼합로, 및

상기 산소혼합로와 연결되고 상기 고온 환원가스가 공급되어 분광 및 부원료를 환원 및 소성하는 제2 유동환원로를 포함할 수 있다.

상기 제2 유동환원로는 2단 또는 3단 이상의 다단으로 구성될 수 있다.

상기 열교환기의 후단에 연결되고 상기 제2 유동환원로에서 배출되어 상기 열교환기를 통과한 후 배가스 내 비산 더스트를 분리하기 위한 제2 건식 집진장치를 포함할 수 있다.

상기 제2 건식 집진장치의 후단에 연결되어 상기 배가스를 냉각하는 제2 가스 냉각장치를 포함할 수 있다.

상기 제2 가스 냉각장치의 후단에 연결되어 상기 배가스의 일부를 상기 제2 CO₂ 제거장치로 순환시키는 가스도관을 포함할 수 있다.

상기 제2 가스 냉각장치의 후단에 연결되어 상기 배가스 중 나머지 가스를 외부로 배출시키는 최종 배가스도관을 포함할 수 있다.

상기 제2 CO₂ 제거장치와 상기 최종 배가스도관을 연결하여 상기 제2 CO₂ 제거장치에서 분리된 CO₂를 외부로 배출시키는 가스도관을 포함할 수 있다.

상기 제2 유동환원로에 있어서 최하단 유동환원로로부터 도관을 통해 배출되는 분환원체를 저장하기 위한 분환원체 저장조를 포함할 수 있다.

상기 분환원체 저장조로부터 분환원체를 상기 분환원체 저장조와 상기 철욕형 용융환원로를 연결하는 분환원체 기송관을 통해 상기 철욕형 용융환원로 내부로 취입하는 분환원체 기송장치를 포함할 수 있다.

상기 제1 건식 집진장치의 하단에 상기 제1 건식 집진장치에서 분리된 더스트들이 상기 제2 유동환원로로부터 배출된 분환원체와 함께 상기 철욕형 용융환원로 내부로 취입될 수 있도록 제1 기송장치, 및 상기 제1 기송장치와 상기 분환원체 기송관을 연결하는 제1 기송관을 포함할 수 있다.

상기 제2 건식 집진 장치의 하단에 상기 제2 건식 집진장치에서 분리된 더스트들이 상기 제 2 유동환원로로부터 배출된 분환원체와 함께 상기 철욕형 용융환원로 내부로 취입될 수 있도록 제2 기송장치, 및 상기 제2 기송장치와 상기 분환원체 기송관을 연결하는 제2 기송관을 포함할 수 있다.

상기 가스가열로 및 상기 제2 용철 제조 장치의 열풍로에 소요되는 연료를 공급하기 위해 상기 도관에 있어서 상기 제2 CO₂ 제거장치에서 제거되는 CO₂가 포함된 가스 및 상기 제 2 용철 제조 장치에서 배출되는 가스가 합쳐지는 지점 전단에서 분기되어 상기 열풍로 및 상기 가스가열로에 연결되는 연료가스 공급도관을 포함할 수 있다.

본 발명의 구현예에 따르면, 분상 또는 괴상의 일반탄 및 분상의 철함유 광석을 직접 사용하는 복수개의 반응로들로 구성되는 복합 용철 제조 장치에서는 종래의 야금용 광석 및 석탄을 사용하여 유동환원로 및 석탄 충진형 용융가스화로 기반의 용철 제조 장치에서 용철을 제조하고 최종 부생가스에 포함되어 있는 CO₂ 성분을 부분적으로 추출 제거하고 이를 승온시켜 고온 환원가스로 제조한 후 이 환원가스를 사용하여 저품위 광석을 안정적으로 환원하고 이를 철원으로 사용함으로써 용융욕형 용융환원로 기반의 용철 제조 장치에서 저급 석탄을 사용하여서도 안정적이며 고효율적으로 용철 제조를 가능케 한다.

따라서, 본 발명의 일 구현예에 따른 복합 용철 제조 장치에 의해 종래의 야금용 광석 및 석탄뿐만 아니라 종래에는 야금용으로 부적합 것으로 알려진 광석 및 석탄을 사용하여 동시에 용철을 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 복합 용철 제조 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 복합 용철 제조 장치의 실시예로서 복합 용철 제조 장치 내 물질 흐름을 도시한 개략적인 공정 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 복합 용철 제조 장치의 실시예로서 복합 용철 제조 장치 내 물질 흐름에 따른 가스 물성비를 나타낸 표이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 구현예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 구현예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.

이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 구현예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 “포함하는” 의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 복합 용철 제조 장치의 개략적인 구성도이다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 분상 또는 괴상의 일반탄 및 분상의 철함유 광석을 직접 사용하는 복수개의 반응로들로 구성되는 복합 용철 제조 장치의 제1 용철 제조 장치는,

분광을 환원하여 분환원철로 전환시키는 다단으로 구성된 제1 유동환원로(A), 상기 제1 유동환원로(A)에서 배출되는 분환원철을 고온 환원괴성체로 제조하는 복수개의 고온 괴성화 장치(B), 일정한 크기로 파쇄된 고온 환원괴성체를 이송하는 이송장치(D), 상기 이송장치(D)에 의하여 이송되는 상기 고온 환원괴성체를 용융가스화로(G)에 연속 공급하기 위한 괴성체 장입장치(E) 및 괴상의 일반탄을 상기 용융가스화로(G)에 연속 공급하기 위한 괴상의 일반탄 장입장치(F), 상기 괴상의 일반탄 장입장치(F)에서 공급되는 괴상의 일반탄과 하부에서 취입되는 미분탄재를 산소로 연소시켜 발생하는 고온의 연소가스를 이용하여 상기 괴성체 장입장치(E)에서 공급되는 고온 환원괴성체를 용융하며 또한 상기 제1 유동환원로(A)에서 분광 환원에 소요되는 환원가스를 공급하는 용융가스화로(G), 상기 제1 유동환원로(A)의 배가스 일부를 분기하여 CO₂ 를 제거한 후 상기 용융가스화로(G)에서 공급되는 환원가스에 추가하여 상기 제1 유동환원로(A)에 환원가스를 공급하는 CO₂ 제거장치(M), 상기 용융가스화로(G)에서 발생하는 환원가스 내에 포함된 더스트를 분리하여 상기 용융가스화로(G)로 재취입하는 더스트 순환장치(H), 상기 용융가스화로(G)의 압력 변동에 따라 상기 용융가스화로(G)에서 발생하는 가스를 일부 분기하여 냉각한 후 부생가스 라인으로 배출함으로써 상기 용융가스화로(G) 내 압력을 일정하게 유지하는 압력 제어장치(I), 상기 제1 유동환원로(A)에서 배출되는 배가스의 현열을 회수하기 위한 제1 현열 회수장치(J), 상기 제1 유동환원로(A)에서 배출되는 배가스 내에 포함되어 있는 비산 더스트를 분리하기 위한 제1 건식 집진장치(K), 및 상기 제1 유동환원로(A)에서 배출되는 배가스를 냉각하는 제1 가스 냉각장치(L)를 포함할 수 있다.

또한, 상기 복합 용철 제조 장치의 제2 용철 제조 장치는,

내부로 취입되는 분상 철함유 물질과 미분탄을 내부에서 용해, 연소 및 용융환원 등의 반응을 통해 용철 및 슬래그로 제조하여 외부로 배출하는 철욕형 용융환원로(a),

상기 용융환원로(a)에 2차 연소용 산화제로서 취입되는 열풍을 제조하는 열풍로(b),

상기 용융환원로(a)에서 배출되는 배가스의 현열을 회수하기 위한 제2 현열 회수장치(c), 및

상기 용융환원로(a)에서 배출되는 가스를 냉각 및 세정하는 세정장치(d)를 포함할 수 있다.

상기 복합 용철 제조 장치는 상기 제1 용철 제조 장치와 상기 제2 용철 제조 장치 사이에 제공되어 상기 제1 용철 제조 장치와 상기 제2 용철 제조 장치를 연결하고, 상기 제1 용철 제조 장치의 최종 부생가스에 포함되어 있는 CO₂ 성분을 부분적으로 추출 제거하고 이를 승온시켜 고온 환원가스로 제조한 후 이 환원가스를 이용하여 분광 및 부원료 등을 각각 일정한 수준으로 환원 및 소성시켜 분환원체를 제조하여 이를 상기 제2 용철 제조 장치의 철원으로 공급하는 제3 용철 제조 장치를 포함할 수 있다.

상기 제3 용철 제조 장치는, 상기 제1 용철 제조 장치에서 발생하는 부생가스가 흐르는 부생가스 도관(20)과 연결되어 상기 부생가스를 압축하는 압축기(1),

상기 압축기(1)와 연결되어 상기 압축기(1)로부터 압축된 가스 중 CO₂ 성분을 제거하는 제2 CO₂ 제거장치(2),

상기 제2 CO₂ 제거장치(2)와 연결되어 상기 제2 CO₂ 제거장치(2)로부터 배출되는 CO₂ 제거가스를 승온하여 고온 환원가스를 제조하기 위해 마련되는 열교환기(4) 및 가스 가열기(5),

상기 가스 가열기(5)에 연결되고 상기 고온 환원가스 내부로 산소를 취입하는 산소혼합로(6), 및

상기 산소혼합로(6)와 연결되고 상기 고온 환원가스가 공급되어 분광 및 부원료를 환원 및 소성하는 제2 유동환원로(7)를 포함할 수 있다.

상기 제2 유동환원로(7)는 2단 또는 3단 이상의 다단으로 구성될 수 있다.

상기 열교환기(4)의 후단에 연결되고, 상기 제2 유동환원로(7)에서 배출되어 상기 열교환기(4)를 통과한 후 배가스 내 비산 더스트를 분리하기 위한 제2 건식 집진장치(15), 및

상기 제2 건식 집진장치(15)의 후단에 연결되어 상기 배가스를 냉각하는 제2 가스 냉각장치(16) 등이 순차적으로 구비될 수 있다.

또한, 상기 제2 가스 냉각장치(16)의 후단에 연결되어 상기 배가스의 일부를 상기 제2 CO₂ 제거장치(2)로 순환시키는 가스도관(21),

상기 제2 가스 냉각장치(16)의 후단에 연결되어 상기 배가스 중 나머지 가스를 외부로 배출시키는 최종 배가스도관(24), 및

상기 제2 CO₂ 제거장치(2)와 상기 최종 배가스도관(24)을 연결하여 상기 제2 CO₂ 제거장치(2)에서 분리된 CO₂를 외부로 배출시키는 가스도관(26)을 구비할 수 있다.

또한, 상기 제2 유동환원로(7)에 있어서 최하단 유동환원로로부터 도관(8)을 통해 배출되는 분환원체를 저장하기 위한 분환원체 저장조(9), 및

상기 분환원체 저장조(9)로부터 분환원체를 상기 분환원체 저장조(9)와 상기 철욕형 용융환원로(a)를 연결하는 분환원체 기송관(11)을 통해 상기 제2 용철 제조 장치의 철욕형 용융환원로(a) 내부로 취입하는 분환원체 기송장치(10)를 구비할 수 있다.

또한, 상기 제1 건식 집진장치(K)의 하단에는 상기 제1 건식 집진장치(K)에서 분리된 더스트들이 상기 제2 유동환원로(7)로부터 배출된 분환원체와 함께 상기 제2 용철 제조 장치의 철욕형 용융환원로(a) 내부로 취입될 수 있도록 제1 기송장치(13), 및 상기 제1 기송장치(13)와 상기 분환원체 기송관(11)을 연결하는 제1 기송관(14)이 구비될 수 있다.

상기 제2 건식 집진 장치(15)의 하단에는 상기 제2 건식 집진장치(15)에서 분리된 더스트들이 상기 제 2 유동환원로(7)로부터 배출된 분환원체와 함께 상기 제2 용철 제조 장치의 철욕형 용융환원로(a) 내부로 취입될 수 있도록 제2 기송장치(17), 및 상기 제2 기송장치(17)와 상기 분환원체 기송관(11)을 연결하는 제2 기송관(18)이 구비될 수 있다.

또한, 상기 가스가열로(5) 및 상기 제2 용철 제조 장치의 열풍로(b)에 소요되는 연료를 공급하기 위해 상기 도관(20)에 있어서 상기 제2 CO₂ 제거장치(2)에서 제거되는 CO₂가 포함된 가스 및 상기 제 2 용철 제조 장치에서 배출되는 가스가 합쳐지는 지점 전단에서 분기되어 상기 열풍로(b) 및 상기 가스가열로(5) 등에 연결되는 연료가스 공급도관(19)을 구비할 수 있다.

이하에서, 도 1을 참조하여, 본 발명의 일 구현예에 따른 복합 용철제조 장치의 작용에 대해서 설명한다.

상기 제1 용철 제조 장치에서 발생하는 부생가스는 도관(20)을 통해 흐르게 되고 상기 도관(21)을 통해 흐르고 있는 상기 제2 유동환원로(7) 배가스의 일부와 합쳐진 후 상기 압축기(1)에 공급되어 승압된 후 상기 압축기(1)와 연결되는 제2 CO₂ 제거 장치(2)에 공급되어 가스 내의 CO₂를 제거한다.

상기 제2 CO₂ 제거장치(2)에서 배출되는 CO₂ 제거가스 내의 CO₂ 농도는 대략 3~15% 정도가 바람직한데, 이는 CO₂ 농도가 3% 이하가 되기 위해서는 상기 제2 CO₂ 제거장치(2)의 설치 및 운전에 소요되는 비용이 너무 높아지기 때문이며, 또한 CO₂ 농도가 15% 이상이 되면 상기한 CO₂ 제거가스의 환원력이 지나치게 저하되어 상기 제2 유동환원로(7)에서의 광석 환원이 원활하게 이루어지지 않기 때문이다.

또한, 상기 CO₂ 제거장치(2)에서 상기 제1 용철 제조 장치의 부생가스 및 제 2 유동환원로(7) 배가스로부터 제거된 CO₂는 별도의 가스도관(26)을 통해 외부로 배출된다.

상기 제2 CO₂ 제거장치(2)에서 배출되는 CO₂ 제거가스는 열교환기(4)를 통과하면서 제2 유동환원로(7)에서 배출되는 고온의 가스와 상기 열교환기(4) 내부에 마련되는 열교환 튜브(Tube)를 매개로 접촉하여 가열된 후 상기 가스가열기(5)에서 상기 가스도관(19)을 통해 공급되는 배가스를 연소하여 생성되는 고온의 연소가스와 상기 가스가열기(5) 내부에 마련되는 열교환 튜브(Tube)를 매개로 접촉하여 가열된다.

상기 가스가열기(5)에서 가스 가열온도는 대략 400~450℃로 하는 것이 바람직한데, 이는 상기 CO₂ 제거가스 내에는 다량의 CO가스 포함되어 있는 바, 상기 온도 이상에서는 CO 가스에 의한 메탈 더스팅(Metal Dusting) 발생으로 상기 가스가열기(5) 내부에 마련되는 열교환 튜브(Tube)의 손상이 야기되기 때문이다.

상기 가스가열기(5)에서 대략 400~450℃로 승온된 가스는 상기 산소혼합로(6)에서 상기 산소혼합로(6) 외부에서 취입되는 산소에 의해 부분 연소되고, 이 연소열로서 승온되는데, 이 때 상기 산소혼합로(6)에서 배출되는 가스의 온도는 상기 가스가 공급되는 제2 유동환원로(7)에서의 분광 점착을 방지하기 위하여 대략 700~780℃ 수준으로 하는 것이 바람직하다. 상기 산소혼합로(6) 후단에서 상기 온도로 승온된 고온가스는 제2 유동환원로(7)에 공급된다.

상기 제2 유동환원로(7)는 다단(도 1에서는 예컨대, 3단으로 구성됨)으로 구성되는데, 다단의 제2 유동환원로(7) 최상단 제2 유동환원로에는 분광 및 부원료가 공급되어 다단의 제2 유동환원로(7) 최하단 제2 유동환원로로 공급되는 고온가스와 대향류(Counter Flow) 방식 즉, 분광 및 부원료는 최상단에서 최하단으로 공급되고 고온가스는 최하단에서 최상단으로 공급되어 서로 교차하여 접촉하게 되며, 이 과정에서 상기 분광 및 부원료가 환원 및 소성되어 분환원체로 전환된다.

상기 분환원체는 상기 제2 유동환원로(7) 최하단 제2 유동환원로에서 배출되어 도관(8)을 통해 분환원체 저장조(9)에 이송되고 저장된 후, 상기 분환원체 저장조(9) 하단에 마련된 기송장치(10)에 의해 분환원체 기송관(11)을 통해 상기 제2 용철 제조 장치 내 철욕형 용융환원로(a) 내부로 취입된 후 상기 철욕형 용융환원로(a) 내부에서 용해된 후 용융 환원 및 슬래깅 반응 등에 의해 용선 및 슬래그로 전환된다.

또한, 상기 제2 유동환원로(7) 최하단에서 배출되는 분환원체 내에 포함되어 있는 분환원광의 환원율은 대략 60~70% 정도가 적합한데, 이는 그 이상의 환원율에서는 광석의 점착 현상이 발생되며, 그 이하의 환원율에서는 제2 용철 제조 장치 내 철욕형 용융환원로(a)에서의 상기 분환원체의 용융 환원 및 슬래깅에 소요되는 에너지가 과도하게 증가되기 때문이다. 이러한 환원율을 유지하기 위하여 상기 제2 유동환원로(7)는 예컨대, 2~3단의 다단으로 구성하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 제2 유동환원로(7)에서 배출되는 배가스는 상기한 바와 같이 열교환기(4)를 거치면서 상기 CO₂ 제거가스와의 열교환에 의해 냉각된 후, 상기 제2 건식 집진장치(15)를 거쳐 상기 배가스 내에 포함된 더스트가 분리된 후, 상기 제2 가스 냉각장치(16)에서 상온까지 냉각된 후 일부는 분기되어 상기한 바와 같이 도관(21)을 통해 상기한 제1 용철 제조 장치의 부생가스와 합쳐져서 상기 제2 CO₂ 제거장치(2)로 재공급되며, 나머지는 도관(24)을 거쳐 외부로 배출되고, 상기 도관(24)를 흐르는 가스의 일부는 도관(19)을 거쳐 상기 가스가열기(5) 및 제2 용철 제조 장치의 열풍로(b)의 연료로서 공급된다.

또한, 상기 제1 건식 집진장치(K) 및 상기 제2 건식 집진장치(15) 하단에는 각각 제1 기송장치(13)와 제2 기송장치(17)가 구비되며, 상기 제1 기송장치(13)와 제2 기송장치(17)는 상기 제1 건식 집진장치(K) 및 상기 제2 건식 집진장치(15)로부터 상기 제1 유동환원로(A)와 제2 유동환원로(7) 배가스에서 분리된 더스트를 받아 각각 상기 제1, 제2 기송관(14,18)을 통해 분환원체 기송관(11)과 연결함으로써 상기 분환원체 기송관(11)내 분환원체와 혼합한 후 상기 철욕형 용융환원로(a) 내부로 취입한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 분상 또는 괴상의 일반탄 및 분상의 철함유 광석을 직접 사용하는 복수개의 반응로들로 구성되는 복합 용철 제조 장치를 사용하여 용철을 제조하는 실시예를 기술한다. 본 발명의 목적에 부합하도록 제1 용철 제조 장치는 안정적이며 고효율적으로 용철을 생산하기 위하여, 사용하는 분광석 및 석탄은 일반적으로 하기의 [표 1] 내지 [표 3]과 같은 철함유량이 비교적 큰 고품위 광석과 또한 점결성이 높은 야금용 석탄을 사용하였다.

[표 1] 제1 용철 제조 장치의 사용 광석의 조성

[표 2] 제1 용철 제조 장치의 사용 석탄의 조성

[표 3] 제1 용철 제조 장치의 사용 부원료의 조성

또한, 제2 용철 제조 장치는 제1 용철 제조 장치와는 다르게 하기의 [표 4] 내지 [표 5]와 같은 맥석 함유량이 높은 저품위 광석과 점결성이 전혀 없는 저가 무연탄을 사용하였다.

[표 4] 제2 용철 제조 장치의 사용 광석의 조성

[표 5] 제2 용철 제조 장치의 사용 석탄의 조성

또한, 제3 용철 제조 장치는 제1 용철 제조 장치와 동일한 조성의 부원료를 사용하였다.

도 2는 시간당 180ton의 용선을 제조하는 제1 용철 제조 장치의 배가스를 사용하여 본 발명의 일 구현예에 따른 제3 용철 제조 장치를 이용하여 제2 용철 제조 장치에서 시간당 100 ton의 용선을 제조하는 공정의 실시예로서 물질 흐름에 따른 공정 흐름도와 가스 물성비를 나타낸 표이다.

또한, 하기의 [표 6] 내지 [표 9]는 본 발명의 일 구현예에 따른 상기 제1 용철 제조 장치 및 제2 용철 제조 장치에서 각각 생산되는 용철 및 슬래그의 주요성분 함량을 나타낸 조성표이다.

[표 6] 제1 용철 제조 장치의 생산 용철의 조성

[표 7] 제1 용철 제조 장치의 생산 슬래그의 조성

[표 8] 제2 용철 제조 장치의 생산 용철의 조성

[표 9] 제2 용철 제조 장치의 생산 슬래그의 조성

상기 제2 용철 제조 장치의 경우 제1 용철 제조 장치에 비해 저가의 연, 원료를 사용하는 바 용철 내 S 및 P 등의 불순물 함량이 증가하나 일반적으로 정련공정에서 제거할 수 있는 수준이다.

상기한 바와 같이 제1 용철 제조 장치에서는 비교적 고가의 연, 원료를 사용하여 안정적이며 고효율적으로 용철을 생산하고 있으며, 그 결과로서 제1 용철 제조 장치 내에서 안정적으로 발생하고 있는 고온 환원가스를 사용함으로써 제2 유동환원로(7)로부터 저급 분광 및 부원료를 사용하여 대략 60~70% 수준의 안정적인 분환원체를 제조하고 있음을 보여주고 있다.

또한, 이 분환원체를 제2 용철 제조 장치 내 철욕형 용융환원로(a)의 철원으로 공급함으로써, 상기 제2 용철 제조 장치에서 상기한 바와 같이 저가의 무연탄을 사용하여서도 안정적으로 용철을 생산하고 있음을 보여주고 있다.

A: 제1 유동환원로 B: 고온 괴성화 장치
D: 이송장치 E: 괴성체 장입장치
F: 괴상의 일반탄 장입장치 G: 용융가스화로
H: 더스트 순환장치 I: 압력 제어장치
J: 제1 현열 회수장치 K: 제1 건식 집진장치
L: 제1 가스 냉각장치
a: 철욕형 용융환원로 b: 열풍로
c: 제2 현열 회수장치 d: 세정장치
1: 압축기 2: 제2 CO₂ 제거장치
4: 열교환기 5: 가스가열기
6: 산소혼합로 7: 제2 유동환원로
8: 도관 9: 분환원체 저장조
10: 분환원체 기송장치 11: 분환원체 기송관
13, 17: 제1, 제2 기송장치 14, 18: 제1, 제2 기송관
15, 16: 제1, 제2 냉각장치 19: 연료가스 공급도관
20: 부생가스 도관 21, 26: 가스도관
24: 최종 배가스도관

Claims (13)

1. 분광을 환원하여 분환원철로 전환시키는 다단으로 구성된 제1 유동환원로, 상기 제1 유동환원로에서 배출되는 분환원철을 고온 환원괴성체로 제조하는 복수개의 고온 괴성화 장치, 상기 고온 환원괴성체를 이송하는 이송장치, 상기 이송장치에 의하여 이송되는 상기 고온 환원괴성체를 용융가스화로에 연속 공급하기 위한 괴성체 장입장치 및 괴상의 일반탄을 상기 용융가스화로에 연속 공급하기 위한 괴상의 일반탄 장입장치, 상기 괴상의 일반탄 장입장치에서 공급되는 괴상의 일반탄과 하부에서 취입되는 미분탄재를 산소로 연소시켜 발생하는 고온의 연소가스를 이용하여 상기 괴성체 장입장치에서 공급되는 고온 환원괴성체를 용융하며 또한 상기 제1 유동환원로에서 분광 환원에 소요되는 환원가스를 공급하는 용융가스화로, 상기 제1 유동환원로의 배가스 일부를 분기하여 CO₂ 를 제거한 후 상기 용융가스화로에서 공급되는 환원가스에 추가하여 상기 제1 유동환원로에 환원가스를 공급하는 CO₂ 제거장치, 상기 용융가스화로에서 발생하는 환원가스 내에 포함된 더스트를 분리하여 상기 용융가스화로로 재취입하는 더스트 순환장치, 상기 용융가스화로의 압력 변동에 따라 상기 용융가스화로에서 발생하는 가스를 일부 분기하여 냉각한 후 부생가스 라인으로 배출함으로써 상기 용융가스화로 내 압력을 일정하게 유지하는 압력 제어장치, 상기 제1 유동환원로에서 배출되는 배가스의 현열을 회수하기 위한 제1 현열 회수장치, 상기 제1 유동환원로에서 배출되는 배가스 내에 포함되어 있는 비산 더스트를 분리하기 위한 제1 건식 집진장치, 및 상기 제1 유동환원로에서 배출되는 배가스를 냉각하는 제1 가스 냉각장치를 포함하는 제1 용철 제조 장치;
   내부로 취입되는 분상 철함유 물질과 미분탄을 내부에서 용해, 연소 및 용융환원 등의 반응을 통해 용철 및 슬래그로 제조하여 외부로 배출하는 철욕형 용융환원로, 상기 용융환원로에 2차 연소용 산화제로서 취입되는 열풍을 제조하는 열풍로, 상기 용융환원로에서 배출되는 배가스의 현열을 회수하기 위한 제2 현열 회수장치, 및 상기 용융환원로에서 배출되는 가스를 냉각 및 세정하는 세정장치를 포함하는 제2 용철 제조 장치; 및
   상기 제1 용철 제조 장치와 상기 제2 용철 제조 장치 사이에 제공되어 상기 제1 용철 제조 장치와 상기 제2 용철 제조 장치를 연결하고, 상기 제1 용철 제조 장치의 최종 부생가스에 포함되어 있는 CO₂ 성분을 부분적으로 추출 제거하고 이를 승온시켜 고온 환원가스로 제조한 후 이 환원가스를 이용하여 분광 및 부원료 등을 각각 일정한 수준으로 환원 및 소성시켜 분환원체를 제조하여 이를 상기 제2 용철 제조 장치의 철원으로 공급하는 제3 용철 제조 장치
   를 포함하는 복합 용철 제조 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제3 용철 제조 장치는, 상기 제1 용철 제조 장치에서 발생하는 부생가스가 흐르는 부생가스 도관과 연결되어 상기 부생가스를 압축하는 압축기,
   상기 압축기와 연결되어 상기 압축기로부터 압축된 가스 중 CO₂ 성분을 제거하는 제2 CO₂ 제거장치,
   상기 제2 CO₂ 제거장치와 연결되어 상기 제2 CO₂ 제거장치로부터 배출되는 CO₂ 제거가스를 승온하여 고온 환원가스를 제조하기 위해 마련되는 열교환기 및 가스 가열기,
   상기 가스 가열기에 연결되고 상기 고온 환원가스 내부로 산소를 취입하는 산소혼합로, 및
   상기 산소혼합로와 연결되고 상기 고온 환원가스가 공급되어 분광 및 부원료를 환원 및 소성하는 제2 유동환원로를 포함하는 복합 용철 제조 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제2 유동환원로는 2단 또는 3단 이상의 다단으로 구성되는 복합 용철 제조 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 열교환기의 후단에 연결되고 상기 제2 유동환원로에서 배출되어 상기 열교환기를 통과한 후 배가스 내 비산 더스트를 분리하기 위한 제2 건식 집진장치를 포함하는 복합 용철 제조 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제2 건식 집진장치의 후단에 연결되어 상기 배가스를 냉각하는 제2 가스 냉각장치를 포함하는 복합 용철 제조 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제2 가스 냉각장치의 후단에 연결되어 상기 배가스의 일부를 상기 제2 CO₂ 제거장치로 순환시키는 가스도관을 포함하는 복합 용철 제조 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제2 가스 냉각장치의 후단에 연결되어 상기 배가스 중 나머지 가스를 외부로 배출시키는 최종 배가스도관을 포함하는 복합 용철 제조 장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제2 CO₂ 제거장치와 상기 최종 배가스도관을 연결하여 상기 제2 CO₂ 제거장치에서 분리된 CO₂를 외부로 배출시키는 가스도관을 포함하는 복합 용철 제조 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제2 유동환원로에 있어서 최하단 유동환원로로부터 도관을 통해 배출되는 분환원체를 저장하기 위한 분환원체 저장조를 포함하는 복합 용철 제조 장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 분환원체 저장조로부터 분환원체를 상기 분환원체 저장조와 상기 철욕형 용융환원로를 연결하는 분환원체 기송관을 통해 상기 철욕형 용융환원로 내부로 취입하는 분환원체 기송장치를 포함하는 복합 용철 제조 장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 건식 집진장치의 하단에 상기 제1 건식 집진장치에서 분리된 더스트들이 상기 제2 유동환원로로부터 배출된 분환원체와 함께 상기 철욕형 용융환원로 내부로 취입될 수 있도록 제1 기송장치, 및 상기 제1 기송장치와 상기 분환원체 기송관을 연결하는 제1 기송관을 포함하는 복합 용철 제조 장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 제2 건식 집진 장치의 하단에 상기 제2 건식 집진장치에서 분리된 더스트들이 상기 제 2 유동환원로로부터 배출된 분환원체와 함께 상기 철욕형 용융환원로 내부로 취입될 수 있도록 제2 기송장치, 및 상기 제2 기송장치와 상기 분환원체 기송관을 연결하는 제2 기송관을 포함하는 복합 용철 제조 장치.
13. 제12항에 있어서,
    상기 가스가열로 및 상기 제2 용철 제조 장치의 열풍로에 소요되는 연료를 공급하기 위해 상기 도관에 있어서 상기 제2 CO₂ 제거장치에서 제거되는 CO₂가 포함된 가스 및 상기 제 2 용철 제조 장치에서 배출되는 가스가 합쳐지는 지점 전단에서 분기되어 상기 열풍로 및 상기 가스가열로에 연결되는 연료가스 공급도관을 포함하는 복합 용철 제조 장치.
    

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