KR101610286B1 - Manufacturing method of reduced iron and apparatus for Manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 환원철 제조 방법은 철원료와 탄재가 혼합된 혼합물을 성형하여 브리켓을 제조하는 과정, 탄화용 원료를 탄화시키는 과정, 브리켓을 환원기의 환원로 내로 장입하고, 탄화로에서 발생된 배가스를 환원기로 공급하여, 환원철을 제조하는 과정 및 탄화로에서 발생된 배가스를 냉각로로 공급하고, 상기 환원기에서 제조된 환원철을 냉각로로 장입하여, 상기 환원철을 냉각시키는 과정을 포함한다.
따라서, 본 발명의 실시형태에 의하면, 종래와 같이 별도로 열원 및 환원성 가스를 마련하여 환원로로 공급하는 것에 비해, 환원철의 제조 비용을 절감할 수 있다. 또한, 본원발명에서는 환원로로 공급하는 열원 및 환원성 가스를 제공하기 위한 설비를 마련하지 않고, 일반적인 제선 설비의 탄화로로부터 발생된 배가스를 회수하여 사용함으로써, 비용 절감 효과가 크다.The method for producing reduced iron according to the present invention comprises the steps of producing a briquettes by mixing a mixture of an iron raw material and a carbonaceous material, carbonizing the raw materials for carbonization, charging the briquettes into a reduction furnace of the reduction machine, To a reducing unit to produce reduced iron, and supplying the exhaust gas generated from the carbonization furnace to the cooling furnace, charging the reduced iron produced by the reducing unit into the cooling furnace, and cooling the reduced iron.
Therefore, according to the embodiment of the present invention, as compared with the conventional case in which a heat source and a reducing gas are separately provided to a reducing furnace, manufacturing cost of the reduced iron can be reduced. In addition, in the present invention, the use of the exhaust gas generated from the carbonization furnace of a general refining facility, without providing a heat source for supplying the reducing furnace and a reducing gas, is used and the cost saving effect is great.
Description
본 발명은 환원철 제조 설비 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 저품위 원료를 이용하여 환원철을 제조하는 환원철 제조 방법 및 이의 제조 설비에 관한 것이다.The present invention relates to a reduced iron manufacturing facility and a manufacturing method thereof, and relates to a reduced iron manufacturing method for manufacturing reduced iron using a low-quality raw material and a manufacturing facility therefor.
일반적인 환원철 제조 방법에서는 철광석과 환원제로서 작용하는 탄재 예컨대, 석탄을 혼합하여 괴성화하여 탄재 내장 브리켓을 제조하고, 상기 탄재 내장 브리켓을 환원기에서 환원시킴으로써 환원철을 제조한다. 그런데, 환원기 내부에서 탄재 내장 브리켓을 환원시키는 방법의 경우, 환원기 내부에서 열전달 속도가 느려, 대량 생산에 한계가 있다.In general reduction iron production method, reduced iron is produced by mixing iron ore and coal, which acts as a reducing agent, into a compact to produce a carbonaceous material-containing briquettes, and reducing the carbonaceous material-containing briquettes in a reducing machine. However, in the case of the reduction method of the carbonaceous internal briquettes in the reducing unit, the heat transfer rate is slow in the reducing unit, and mass production is limited.
한편, 석탄의 경우 구성 성분 또는 수분과 휘발분의 함량에 따라 저품위탄, 중품위탄 및 고품위탄으로 분급될 수 있으며, 탄소 함량이 낮고, 수분 및 휘발분의 함량이 높을수록 품위가 낮은 석탄이다. 예컨대, 갈탄 및 아역청탄 계열의 석탄이 저품위탄(저품의 석탄)이며, 이들은 중품위탄 및 고품위탄에 비해, 수분 및 휘발분의 함량이 높고, 탄소 함량이 낮아, 발열량이 낮다. 이에, 저품위탄을 환원제로서 사용할 경우 환원율이 낮으며, 이에 따라 환원철의 품질이 떨어지게 된다. 따라서, 일반적으로 환원철 제조시에 환원제로서 중품위탄 또는 고품위탄을 사용하고 있는 실정이다.On the other hand, in case of coal, it can be classified into low grade coal, middle grade gypsum and high grade coal according to the constituents or moisture and volatile contents. Low carbon content and high moisture and volatile content are low grade coal. For example, coal of lignite and sub-bituminous coal is low-grade coal (low-grade coal), which has a high content of moisture and volatile matter, low carbon content and low calorific value, compared with mildew and high grade coal. Thus, when low-grade carbon is used as the reducing agent, the reduction rate is low, and the quality of the reduced iron is deteriorated. Therefore, in general, in the production of reduced iron, a medium-quality hue or high-quality carbon is used as a reducing agent.
그런데, 고품위탄 및 중품위탄들은 매장량에 한계가 있고, 저품위탄에 비해 비용이 비싸기 때문에, 고품위탄 또는 중품위탄을 환원제로 사용하는 경우 환원철 제조를 위한 비용이 상승하는 문제가 발생된다.However, since the high-grade coal and the medium grade gypsum are limited in the amount of the deposits and are expensive compared to the low grade gypsum, there arises a problem that the cost for manufacturing the reduced gypsum increases when high grade coal or medium grade gypsum is used as the reducing agent.
본 발명은 저품위 원료를 이용하여 환원철을 제조하는 환원철 제조 방법 및 이의 제조 설비를 제공한다.The present invention provides a reduced iron manufacturing method for producing reduced iron using a low-grade raw material and an equipment for manufacturing the reduced iron.
또한, 환원철 제조 비용을 절감할 수 있는 환원철 제조 방법 및 이의 제조 설비를 제공한다.The present invention also provides a reduced iron production method and a manufacturing facility thereof for reducing iron production cost.
본 발명에 따른 환원철 제조 방법은 철원료와 탄재가 혼합된 혼합물을 성형하여 브리켓을 제조하는 과정; 탄화용 원료를 탄화시키는 과정; 상기 브리켓을 환원기의 환원로 내로 장입하고, 상기 탄화로에서 발생된 배가스를 환원기로 공급하여, 환원철을 제조하는 과정; 및 상기 탄화로에서 발생된 배가스를 냉각로로 공급하고, 상기 환원기에서 제조된 환원철을 냉각로로 장입하여, 상기 환원철을 냉각시키는 과정;을 포함한다.A method for manufacturing reduced iron according to the present invention includes the steps of: preparing a briquettes by mixing a mixture of an iron raw material and a carbonaceous material; A process of carbonizing raw materials for carbonization; Charging the briquettes into a reduction furnace of a reduction unit and supplying exhaust gas generated from the carbonization furnace to a reduction unit to produce reduced iron; And supplying the exhaust gas generated from the carbonization furnace to a cooling furnace and charging the reduced iron produced by the reducing unit into a cooling furnace to cool the reduced iron.
상기 냉각로에서 환원철의 냉각시에 발생된 배가스를 상기 환원기로 공급하는 과정을 포함한다.And supplying the exhaust gas generated during cooling of the reduced iron to the reducing unit in the cooling furnace.
상기 환원기는 환원로에 연결되어, 상기 환원로를 가열하기 위한 열원을 제공하는 버너를 포함하고, 상기 탄화로 및 냉각로 각각에서 발생된 배가스를 환원기로 공급하는데 있어서, 상기 탄화로 및 냉각로 각각에서 발생된 배가스를 상기 환원로 및 상기 버너의 연료 중 어느 하나로 공급하여, 상기 환원로 내부를 상기 브리켓의 환원 온도로 가열 및 유지하고, 환원성 분위기로 조성한다.Wherein the reducing unit includes a burner connected to a reducing furnace and providing a heat source for heating the reducing furnace, wherein the exhaust gas generated in each of the carbonization furnace and the cooling furnace is supplied to the reducing unit, Is supplied to the reducing furnace and the fuel of the burner to heat and maintain the inside of the reducing furnace at the reducing temperature of the briquetting to form a reducing atmosphere.
상기 냉각로에서 상기 환원철을 냉각시키는 과정에 있어서, 상기 환원로에서 발생된 배가스를 이용하여 전력을 생산하는 발전기로부터 발생된 배가스를 상기 냉각로로 공급하여 상기 냉각로로 공급된 상기 탄화로 배가스의 온도를 낮추고, 상기 냉각로로 장입된 상기 환원철은 냉각된 냉각로 및 환원철과 상기 탄화로 배가스 간의 흡열 반응에 의해 냉각된다.In the process of cooling the reduced iron in the cooling furnace, the exhaust gas generated from the generator for generating electric power by using the exhaust gas generated in the reducing furnace is supplied to the cooling furnace, And the reduced iron charged into the cooling furnace is cooled by an endothermic reaction between the cooled cooling furnace and the reduced iron and the carbonized furnace exhaust gas.
상기 탄화로에서 탄화시키는 탄화용 원료는 아역청탄 또는 갈탄 계열의 석탄, 폐플라스틱 및 폐타이어 중 적어도 어느 하나인 것이 바람직하다.It is preferable that the carbonaceous raw material carbonized in the carbonization furnace is at least one of coal, waste plastics and waste tires of bituminous coal or lignite series.
상기 철원료는 철광석, 철강 공정에서 발생되는 함철 부산물 및 슬러지 중 적어도 하나를 사용하고, 상기 탄재는 설탄, 상기 탄화로에서 탄화를 거쳐 생성된 차(char), 철강 공정에서 발생되는 함철 더스트 중 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다.The iron raw material may be at least one of iron ore, iron and iron by-products generated in a steel process, and sludge, and the carbonaceous material may be selected from the group consisting of sludge, char generated through carbonization in the carbonization furnace, It is preferable to use one.
상기 철원료와 탄재를 혼합하는 데 있어서, 상기 철원료와 탄재가 혼합된 혼합물 중 상기 탄재가 5 중량% 내지 20 중량% 함유되도록 혼합하는 것이 바람직하다.In mixing the iron raw material and the carbonaceous material, it is preferable that the carbonaceous material is mixed so that the carbonaceous material is contained in an amount of 5 wt% to 20 wt% in the mixture of the iron raw material and the carbonaceous material.
본 발명에 따른 환원철 제조 장치는 철원료와 탄재를 혼합하여 탄재 내장 브리켓을 제조하는 브리켓 제조 장치; 탄화용 원료를 탄화시키는 탄화로; 상기 브리켓을 환원시켜 환원철을 제조하는 환원기; 상기 환원기로부터 상기 환원철을 제공받아 냉각시키는 냉각로; 상기 탄화로와 환원기를 연결하도록 설치되어, 상기 탄화로에서 발생된 배가스를 상기 환원기로 공급하는 제 1 가스 공급 라인; 및 상기 탄화로와 냉각로를 연결하도록 설치되어, 상기 탄화로에서 발생된 배가스를 상기 냉각로로 공급하는 제 2 가스 공급 라인;을 포함한다.The apparatus for producing reduced iron according to the present invention comprises a briquetting apparatus for producing a carbonaceous material-containing briquettes by mixing iron raw materials and carbonaceous materials; A carbonization furnace for carbonizing the raw material for carbonization; A reducing unit for producing reduced iron by reducing the briquettes; A cooling furnace for receiving the reduced iron from the reducing unit to cool the reduced iron; A first gas supply line connected to the carbonization furnace and the reducing unit to supply exhaust gas generated from the carbonization furnace to the reducing unit; And a second gas supply line connected to the carbonization furnace and the cooling furnace, for supplying exhaust gas generated from the carbonization furnace to the cooling furnace.
상기 냉각로와 환원기 사이를 연결하도록 설치되어, 상기 냉각로에서 환원철 냉각 중에 발생된 배가스를 상기 환원기로 공급하는 제 3 가스 공급 라인을 포함한다.And a third gas supply line connected between the cooling furnace and the reduction unit and supplying the exhaust gas generated during the cooling of the reduction iron to the reducing unit in the cooling furnace.
상기 환원기는 환원로에 연결되어, 상기 환원로를 가열하기 위한 열원을 제공하는 버너를 포함하고, 상기 제 1 가스 공급 라인은 상기 탄화로와 상기 환원로를 연결하도록 설치된 제 1 공급관과, 상기 탄화로와 버너를 연결하도록 설치된 제 2 공급관을 포함하며, 상기 제 2 가스 공급 라인은 상기 냉각로와 상기 환원로를 연결하도록 설치된 제 3 공급관과, 상기 냉각로와 버너를 연결하도록 설치된 제 4 공급관을 포함한다.Wherein the reducing unit includes a burner connected to a reducing furnace to provide a heat source for heating the reducing furnace, the first gas supply line includes a first supply pipe installed to connect the carbonization furnace and the reducing furnace, Wherein the second gas supply line includes a third supply line installed to connect the cooling line and the reduction line, and a fourth supply line connected to the cooling line and the burner, .
일 단이 환원로에서 발생된 배가스를 이용하여 전력을 생산하는 발전기와 연결되고 타단이 상기 냉각로와 연결되어, 상기 발전기에서 발전 중에 발생된 배가스를 냉각로로 공급하는 제 4 가스 공급 라인을 포함한다.And a fourth gas supply line connected to the generator for generating electric power using the exhaust gas generated in the reduction furnace at one end and connected to the cooling furnace at the other end to supply the exhaust gas generated during power generation to the cooling furnace do.
본 발명에서는 브리켓을 제조하기 위한 철원료 및 탄화로에서 탄화되는 원료 중 적어도 하나를 비용이 저렴한 저품위탄(저품위 석탄)을 사용함에 따라, 환원철 제조를 위한 원료 비용을 절감할 수 있다. According to the present invention, at least one of the raw material for producing briquettes and the raw material carbonized in the carbonaceous furnace is used as low-priced low-cost coal (low-grade coal), thereby reducing the cost of raw materials for producing reduced iron.
또한, 일반적인 제선 설비 중 하나인 탄화로에서 발생되는 배가스 및 냉각로에서 발생된 배가스를 환원로의 열원 및 환원성 가스로 사용함으로써, 브리켓의 환원율 및 환원 속도가 향상되며, 이로 인해 탄소 함량이 많은 환원철을 제조할 수 있다. 본 발명은 종래와 같이 별도로 열원 및 환원성 가스를 마련하여 환원로로 공급하는 것에 비해, 환원철의 제조 비용을 절감할 수 있다. 또한, 본원발명에서는 환원로로 공급하는 열원 및 환원성 가스를 제공하기 위한 설비를 마련하지 않고, 일반적인 제선 설비의 탄화로로부터 발생된 배가스를 회수하여 사용함으로써, 비용 절감 효과가 크다.In addition, by using the exhaust gas generated from the carbonaceous furnace, which is one of the general furnace facilities, and the cooling furnace as the heat source and the reducing gas of the reducing furnace, the reduction rate and the reduction rate of the briquet are improved, Can be prepared. The present invention can reduce the manufacturing cost of the reduced iron as compared with the conventional method in which the heat source and the reducing gas are separately provided to the reducing furnace. In addition, in the present invention, the use of the exhaust gas generated from the carbonization furnace of a general refining facility, without providing a heat source for supplying the reducing furnace and a reducing gas, is used and the cost saving effect is great.
그리고, 환원철을 냉각시키는 냉각로로 탄화로 배가스를 공급함으로써, 냉각 중에 환원철의 재산화를 방지할 수 있다. 또한, 냉각로로 공급된 탄화로 배가스는 환원철과 흡열 반응하여, 환원철의 냉각을 촉진시키며, 이로 인해 냉각 속도 및 냉각 효율이 향상된다.By supplying the carbonized furnace exhaust gas to the cooling furnace for cooling the reduced iron, the reductant of the reduced iron can be prevented from being reoxidized during cooling. Further, the carbonized furnace exhaust gas supplied to the cooling furnace endothermically reacts with the reduced iron to promote the cooling of the reduced iron, thereby improving the cooling rate and the cooling efficiency.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 환원철 제조 설비를 블록화하여 도시한 도면
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 환원철 제조 설비에서, 탄화로에서 발생된 배가스를 환원기 및 냉각로로 공급하고, 냉각로에서 발생된 배가스를 환원기로 공급하는 모습을 모식화하여 도시한 블록도
도 3은 브리켓 탄재의 함량과 환원로 내 분위기에 따른 브리켓의 환원율을 도시한 그래프
도 4는 브리켓 탄재의 함량과 환원로 내 분위기에 따른 환원철 내 탄소 함유량을 도시한 그래프
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 환원철 제조 설비를 이용한 환원철 제조 방법을 순서적으로 도시한 순서도1 is a block diagram of a reduction iron manufacturing facility according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a process of supplying exhaust gas generated from a carbonization furnace to a reducing unit and a cooling furnace in an apparatus for manufacturing reduced iron according to an embodiment of the present invention, and supplying the exhaust gas generated in the cooling furnace to a reducing unit. Degree
3 is a graph showing the reduction ratio of briquettes according to the content of briquette carbonaceous material and the atmosphere in the reducing furnace
4 is a graph showing the carbon content in the reduced iron according to the content of the briquette carbonaceous material and the atmosphere in the reducing furnace
5 is a flowchart showing a method of manufacturing reduced iron using a reduced iron manufacturing facility according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but is capable of other various forms of implementation, and that these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know completely.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 환원철 제조 설비를 블록화하여 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 환원철 제조 설비에서, 탄화로에서 발생된 배가스를 환원기 및 냉각로로 공급하고, 냉각로에서 발생된 배가스를 환원기로 공급하는 모습을 모식화하여 도시한 블록도이다. 도 3은 브리켓 탄재의 함량과 환원로 내 분위기에 따른 브리켓의 환원율을 도시한 그래프이다. 도 4는 브리켓 탄재의 함량과 환원로 내 분위기에 따른 환원철 내 탄소 함유량을 도시한 그래프이다.1 is a block diagram of a reduced iron manufacturing facility according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram illustrating a process of supplying exhaust gas generated from a carbonization furnace to a reducing unit and a cooling furnace in an apparatus for manufacturing reduced iron according to an embodiment of the present invention, and supplying the exhaust gas generated in the cooling furnace to a reducing unit. . FIG. 3 is a graph showing the briquetting rate of the briquettes according to the contents of the briquette carbon materials and the atmosphere in the reducing furnace. 4 is a graph showing the content of briquette carbonaceous material and the carbon content in the reduced iron according to the atmosphere in the reducing furnace.
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여, 브리켓 탄재의 함량과 환원로 내 분위기에 따른 브리켓의 환원율과 환원철 내 탄소 함량 변화를 설명한다.3 and 4, the change in the briquetting rate and the carbon content in the reduced iron according to the content of the briquette carbonaceous material and the atmosphere in the reducing furnace will be described.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 환원철 제조 설비는 철원료와 탄재를 혼합하여 탄재 내장 브리켓(briquette)을 제조하는 브리켓 제조 장치(100), 브리켓 제조 장치(100)에서 제조된 브리켓을 환원시켜 환원철을 제조하는 환원기(200), 환원기(200)에서 제조된 환원철을 냉각시키는 냉각로(700), 내부에서 탄화용 원료를 탄화시키는 탄화로(400), 일단이 탄화로(400)에 연결되고 타단이 환원기(200)에 연결되어, 탄화로(400)에서 발생된 배가스를 환원기(200)로 공급하는 제 1 가스 공급 라인(510), 일단이 탄화로(400)에 연결되고, 타단이 냉각로(700)에 연결되어 탄화로(400)에서 발생된 배가스를 냉각로(700)로 공급하는 제 2 가스 공급 라인(520), 일단이 냉각로(700)에 연결되고, 타단이 환원기(200)에 연결되어, 냉각로(700)에서 발생된 배가스를 환원기(200)로 공급하는 제 3 가스 공급 라인(530)을 포함한다. 또한, 일단이 전력을 생산하는 발전기(800)와 연결되고, 타단이 냉각로(700)에 연결되어, 발전기(800)에서 발생된 배가스를 냉각로(700)로 공급하는 제 4 가스 공급 라인(540), 제 1 내지 제 3 가스 공급 라인(510, 520, 530) 각각에 설치되어, 탄화로(400)의 배가스를 환원기(200), 냉각로(700) 각각으로 공급되도록 펌핑 또는 순환력을 발생시키는 싸이클론(미도시)을 포함한다.1 and 2, a reduced iron manufacturing facility according to an embodiment of the present invention includes a
브리켓 제조 장치(100)는 철원료와 탄재가 혼합된 혼합물을 괴성화여 탄재 내장 브리켓을 제조한다. 이러한 브리켓 제조 장치(100)는 탄재를 파쇄하는 파쇄기(120), 철원료가 수용되는 제 1 호퍼(110a), 파쇄된 탄재가 수용되는 제 2 호퍼(110b), 바인더가 수용되는 제 3 호퍼(110b), 제 1 내지 제 3 호퍼(110a, 110b, 110c)로부터 철원료, 탄재 및 바인더 각각을 공급받아 혼합하는 혼합기(130), 혼합기(130)와 연결되어 철원료, 탄재 및 바인더가 혼합된 혼합물을 성형하여 탄재 내장 브리켓을 제조하는 성형기(140)를 포함한다.The
제 1 호퍼(110a)에 저장되는 철원료는 철광석 또는 철강 공정에서 발생된 함철 부산물(또는 함철 더스트), 슬러지 중 적어도 하나일 수 있으며, 혼합기(130)로 투입되는 철원료는 0.1mm 이하의 극미분 입도를 가지는 것이 바람직하다. 본원발명의 실시예에서는 철원료로 사용되는 철광석으로 수분 및 휘발분의 함량이 높으며, 비용이 저렴한 저품위탄(저품위 석탄)을 사용하며, 보다 구체적으로 갈탄 및 아역청탄 계열의 석탄을 사용한다.The iron material to be stored in the
제 2 호퍼(110b)에 저장되는 탄재는 브리켓의 환원을 유도하는 환원제로서, 탄소(C)를 함유하는 재료가 저장되어 있다. 여기서 탄재는 고품위탄, 중품위탄 및 저품위탄 중 어느 하나의 석탄, 함탄 부산물 또는 탄화로(400)에서 탄화 공정에 의해 생성된 탄소질 물질인 차(Char) 중 적어도 하나이다. 이러한 탄재는 파쇄기(120)에 의해 파쇄되는데, 그 입도가 1mm 이하가 되도록 파쇄되는 것이 바람직하다.The carbonaceous material stored in the
제 3 호퍼(110c)에는 타르(tar) 또는 물유리(water glass)와 같은 유기물 바인더가 저장되어 있다.An organic binder such as tar or water glass is stored in the
혼합기(130)에서는 제 1 내지 제 3 호퍼(110a, 110b, 110c) 각각으로부터 제공된 철원료, 탄재 및 바인더를 혼합한다. 이때, 각 호퍼(110a, 110b, 110c)에서는 혼합기(130)로 일정량의 철원료, 탄재 및 바인더를 공급하여, 제조하고자 하는 환원철에 따라 혼합비를 조절한다. 바람직하게는 철원료와 탄재가 혼합된 혼합물을 100 중량%라 할 때, 탄재가 5 중량% 내지 20 중량%로 혼합되도록 한다.
In the
성형기(140)는 도시되지는 않았지만, 상호 마주보도록 설치된 한 쌍의 롤을 구비하는 성형기 즉, 쌍롤식 성형기이다. 이에, 한 쌍의 롤 사이에 혼합물이 장입되면, 상기 한 쌍의 롤의 회전으로 인한 압출에 의해 브리켓이 제조된다. 물론 성형기는 상술한 쌍롤식 성형기에 한정되지 않고, 브리켓으로 성형할 수 있는 다양한 수단이 사용될 수 있다.
The
한편, 일반적으로 용선을 제조하는데 있어서, 환원철을 철원(Fe 소스)으로하며, 환원철과 석회석(CaO), 산화마그네슘(MgO) 및 돌로마이트와 같은 기타 부원료들을 용융로(미도시)에서 용융시킴으로서 용선을 제조한다. 이때, 용융로에는 환원철의 용융을 위한 연료가 장입되는데, 연료로서 석탄을 이용한다. 그런데 석탄에는 소정의 수분 및 휘발분이 포함되어 있기 때문에, 상기 수분 및 휘발분을 제거하지 않고 석탄 그대로를 용융로로 장입할 경우, 수분 및 휘발분에 의해 용융 속도 및 환원 속도가 느려지는 문제가 있다. 따라서, 일반적으로 석탄을 투입하기 전에, 상기 석탄의 수분 및 휘발분을 제거하기 위한 탄화로(400)가 별도로 마련되며, 탄화로(400)에서는 석탄을 예컨대, 600℃ 내지 800℃로 가열하여 탄화시킴으로서, 상기 석탄에 함유된 수분 및 휘발분을 제거한다. 탄화로(400)에서 석탄을 탄화시켜 수분 및 휘발분이 제거되면, 탄소질 물질인 차(Char)가 생성되며, 일반적으로 차(Char)는 용융로로 장입되어 환원철의 용융을 위한 연료로 사용된다.
On the other hand, generally, in manufacturing molten iron, molten iron is used as a source of iron (Fe source), and other additives such as reduced iron and limestone (CaO), magnesium oxide (MgO) and dolomite are melted in a melting furnace do. At this time, fuel for melting the reduced iron is charged in the melting furnace, and coal is used as the fuel. However, since the coal contains predetermined moisture and volatile components, there is a problem in that when the coal as it is charged into the melting furnace without removing the moisture and volatile components, the melting speed and the reduction speed are slowed down due to moisture and volatile matter. Therefore, in general, a
탄화로(400)는 상술한 바와 같이, 탄소(C)를 포함하는 원료 즉, 탄화 원료를 탄화시켜, 상기 탄화 원료로부터 수분 및 휘발 성분을 제거하여, 탄소질 물질인 차(Char)를 제조한다. 이러한 탄화로(400)는 탄화 원료를 수용하여 탄화 처리하는 내부 공간을 가지는 통 형상이며, 탄화로(400)에는 도시되지는 않았지만, 탄화로(400) 내부로 고온의 배가스를 공급하는 열풍 발생로, 일단이 열풍 발생로에 연결되고 타단이 탄화로에 연결되어, 열풍 발생로의 고온의 배가스를 탄화로(400)로 공급하는 배가스 공급관이 연결된다. 여기서, 열풍 발생로에는 버너(미도시)가 구비되며, 별도의 연료 공급 라인(미도시) 등이 연결된다.
As described above, the
본 발명에서는 탄화로(400)에서 탄화 공정 중에 발생된 탄화 원료를 환원로(210)로 공급하여 브리켓을 환원시키고, 냉각로(700)로 공급하여 제조된 환원철을 냉각시키는데 된다. 실시예에 따른 탄화로(400)는 일반적인 제선 설비에서 용융로에 연료를 공급하기 위해 설치되는 일반적인 탄화로이며, 이러한 탄화로(400)에 본 발명에 따른 제 1 및 제 2 가스 공급 라인(510, 520)을 연결하여, 환원로(210) 및 냉각로(700)로 공급한다.In the present invention, the carbonized raw material generated in the carbonization process in the
또한, 본 발명의 실시예에서는 탄화 원료로 석탄, 폐플라스틱 또는 폐타이어 중 적어도 하나를 이용한다. 이를 위해 탄화 원료를 저장하며, 이를 탄화로로 공급하는 호퍼(이하, 제 4 호퍼(410))가 마련된다. 또한, 바람직하게는 수분 및 휘발분의 함량이 많고, 탄소 함량이 적어 비용이 저렴한 저품위 석탄 예컨대, 아역청탄 또는 갈탄 계열의 석탄을 탄화 원료로 사용한다.Further, in the embodiment of the present invention, at least one of coal, waste plastic, or waste tire is used as a carbonization raw material. To this end, a hopper (hereinafter referred to as a fourth hopper 410) for storing the carbonized raw material and supplying it as a carbonization furnace is provided. In addition, low-grade coal such as bituminous coal or lignite coal, which has a high content of moisture and volatile matter and has a low carbon content and low cost, is used as a raw material for carbonization.
탄화로(400)에서 탄화 과정을 간략히 설명하면 하기와 같다.The carbonization process in the
제 4 원료 호퍼(410)로부터 탄화 원료 예컨대, 아역청탄 또는 갈탄 계열 석탄과 같은 저품위 석탄을 탄화로(400)로 장입시킨다. 또한, 탄화로(400) 내부를 예컨대 600℃ 내지 800℃, 보다 바람직하게는 700℃ 온도로 가열하여 탄화 분위기로 조성한다. 이를 위해 열풍 발생로에서는 버너를 이용하여 고온의 가스를 생성하고, 생성된 고온의 가스는 가스 공급관을 통해 탄화로(400)로 공급하고, 탄화 반응을 유도하기 위해 황화수소(H2S)를 포함하는 환원 가스를 탄화로(400)로 공급한다. 이에 탄화로(400) 내부에서 석탄이 반응하여 탄화됨에 따라, 석탄으로부터 수분 및 휘발분이 제거된 차(Char) 생성된다. 본원발명에서는 탄화로(400)에서 발생된 차(Char)를 소결 공정에서의 결합재, 고로에서의 미분탄 원료, 코크스 제조 공정에서의 제선용 원료로 사용되거나, 탄재 내장 브리켓 제조 시에 탄재로 사용된다. 탄화로에서 탄소를 함유하는 탄화 원료의 탄화가 진행되면, 산소, 수소 및 탄소 중 어느 하나를 포함하는 가스, 보다 구체적으로는 H2O, CO 가스와, CH4와 같은 CHn 계열의 가스, 타르 가스 및 H2 가스 즉, 배가스가 부생된다. 다시 말하면 탄화 원료의 탄화 공정 시에 건조 및 휘발된 휘발 성분의 가스인 H2O, CO 가스와, CH4와 같은 CHn 계열의 가스, 타르 가스 및 H2 가스가 생성된다.And low-grade coal such as carbon black (for example, sub-bituminous coal or lignite-type coal) is charged into the
본원발명에서는 탄화로에서 발생된 배가스를 회수하여, 환원기(200)로 공급하여 환원기(200)에서의 열원 및 분위기 조성용 가스 또는 환원 가스로 이용하고, 냉각로(700)로 공급하여 냉각로(700)의 분위기 조성 가스 및 냉각을 위한 반응 원료로 이용한다. 이를 위해, 탄화로(400)와 환원기(200)를 연결하도록 제 1 가스 공급 라인(510)이 마련되며, 탄화로(400)와 냉각로(700)를 연결하도록 제 2 가스 공급 라인(530)이 마련된다.
In the present invention, the exhaust gas generated in the carbonization furnace is recovered and supplied to the reduction unit 200 to be used as a heat source and a reducing gas for the heat source and the atmosphere in the reduction unit 200. The exhaust gas is supplied to the
환원기(200)는 성형기(140)에서 제조된 브리켓을 환원시켜, 환원철을 제조한다. 이러한 환원기(200)는 브리켓을 수용하여 상기 브리켓을 환원시킬 수 있는 내부 공간을 가지는 환원로(210)와, 환원로(210)에 설치되며, 환원로(210)를 가열하는 버너(220)와, 버너(220)로 연료를 공급하는 연료 공급관(미도시)을 포함한다. The reducer 200 reduces the briquettes produced in the
브리켓의 환원을 위해 환원로(210)는 브리켓의 환원 온도를 유지해야 하며, 그 내부가 환원 분위기로 조성되어야 한다. 이에, 버너(220)를 이용하여 연료를 연소시킴으로써, 환원로(210)를 브리켓의 환원 온도로 가열하고, 또한 환원로(210) 내부로 환원 분위기 조성을 위한 가스를 주입한다.For the reduction of the briquettes, the reducing
종래에는 버너(220)에 공급되는 연료로서, LPG 및 공기(air)와 같이 별도로 마련한 연료만을 사용하였으나, 본 발명에서는 탄화로(400)에서 탄화 원료의 탄화시에 발생된 배가스를 이용할 수도 있다. 즉, 버너(220)의 연료로서 탄화로(400)에서 발생된 배가스만을 연료 공급관으로 공급하거나, LPG 및 공기(air)와 탄화로(400)에서 발생된 배가스를 함께 공급할 수도 있다. 또한, 환원로(210) 내부를 환원 분위기로 조성하기 위하여 환원 가스가 공급되는데, 종래에는 순수 CO 가스 또는 H2 가스를 외부에서 별도로 마련하여, 이를 환원로(210)로 공급하였다. 하지만, 본 발명에서는 탄화로(400)에서 탄화 원료의 탄화시에 발생된 배가스 즉, H2O, CO 가스와, CH4와 같은 CHn 계열의 가스, 타르 가스 및 H2 가스를 환원로(210)로 공급함으로써, 환원 분위기로 조성한다. 그리고 환원로(210)로 공급되는 배가스는 600℃ 내지 800℃로 가열된 탄화로에서 발생된 배가스이기 때문에, 600℃ 내지 800℃ 또는 그 이하의 온도의 고온의 온도로 가열되어 있는 상태이다. 따라서, 이러한 탄화로(400) 배가스를 환원로(210)로 공급하면, 상기 배가스는 환원로(210)를 가열하는 또는 환원 온도로 유지시키는 열원으로서 기여한다.
Conventionally, only fuel separately provided such as LPG and air is used as the fuel to be supplied to the
제 1 가스 공급 라인(510)은 탄화로(400)에서 발생된 배가스가 통과할 수 있는 내부 공간을 가지는 배관으로서, 일단이 탄화로(400)와 연결되고 타단이 환원기(200)와 연결된다. 여기서 제 1 가스 공급 라인(510)은 환원로(210)와 연결되어 환원 분위기 조성을 위해 환원로(210) 내부로 배가스를 공급하는 공급 배관(이하, 제 1 공급 배관(510a))과, 연료 공급관 또는 버너(220)와 연결되어 버너(220)의 연료로서 배가스를 공급하는 공급 배관(이하, 제 2 공급 배관(510b))을 포함하고, 제 1 및 제 2 공급 배관(510a, 510b) 각각에는 밸브(미도시) 및 싸이클론이 설치된다.
The first gas supply line 510 is connected to the
냉각로(700)는 환원로(210)로부터 제공된 고온의 환원철을 제공받아, 냉각시키는 수단으로, 내부 공간을 가지는 통형상이며, 그 내부로 환원철을 냉각시키기 위해 냉각로(700) 및 환원철을 냉각시키는 냉각 매체가 공급된다. 본 발명에서는 환원로(210)로부터 발생된 배가스를 이용하여 전기를 생산하는 발전기(800)에서 발생된 상온 또는 그 이하의 온도를 가지는 CO2, H2O 등의 배가스를 회수하고, 이를 냉각로(700)로 공급하여, 냉각로(700)를 냉각시킨다. 한편, 환원철이 냉각로(700)로 장입되어 냉각될 때, 냉각로(700) 내부에 산소의 함량이 많으면, 환원철이 재산화될 수 있다. 이를 방지하기 위해 냉각로(700) 내부는 산소의 농도를 낮추기 위해 또는 산화성 분위기 조성을 방지하기 위해 냉각로(700) 내부로 가스를 공급하는데, 본 발명에서는 탄화로(400)에서 발생된 배가스 즉, H2O, CO 가스와, CH4와 같은 CHn 계열의 배가스, 타르 배가스 및 H2 배가스를 공급한다.The cooling
이와 같이 본 발명에서는 발전기에서 발생된 CO2, H2O 등의 저온의 배가스가 냉각로로 공급됨에 따라, 상기 냉각로(700)가 가열되고, 이로 인해 환원철이 냉각된다. 또한, 본원발명에서는 냉각로(700) 내부로 탄화로(400)에서 발생된 배가스를 공급하여 환원철이 재산화되지 않도록 냉각로(700) 내부가 산화성 분위기가 되는 것을 방지한다. 또한, 탄화로(400)에서 발생된 배가스 중 H2O, CO, CHn 계열의 배가스 및 타르 배가스 각각은 환원철과 흡열 반응인 분해(Cracking) 반응이 일어나며, 이때 흡열 반응은 환원철을 냉각시키는데 크게 기여한다. 즉, 본원발명에서는 냉각로(700)에서 환원철을 냉각시키는데 있어서, 추가적으로 탄화로(400)에서 발생된 배가스를 공급함으로써, 환원철의 재산화를 방지함과 동시에, 흡열 반응을 일으켜 환원철의 냉각 효과를 향상시킨다.As described above, according to the present invention, since the low-temperature exhaust gas such as CO 2 and H 2 O generated in the generator is supplied to the cooling path, the
제 2 가스 공급 라인(530)은 탄화로(400)에서 발생된 배가스가 통과할 수 있는 내부 공간을 가지는 배관으로서, 일단이 탄화로(400)와 연결되고 타단이 냉각로(700)와 연결된다. 이러한 제 2 가스 공급 라인(530)에는 밸브와 탄화로(400)의 배가스를 냉각로(700)로 공급할 수 있도록 구동력을 제공하는 싸이클론이 설치될 수 있다.The second gas supply line 530 is a pipe having an internal space through which the exhaust gas generated from the
한편, 상술한 바와 같이 탄화로(400)에서 발생된 배가스가 냉각로(700)로 공급되면, 배가스 중 H2O, CO, CHn 계열의 배가스 및 타르 배가스 각각은 환원철과 흡열 반응인 분해(Cracking) 반응이 일어나, CO 및 H2 배가스가 생성되는데, CO 및 H2 배가스는 환원성의 가스이다. 이에 본 발명에서는 냉각로(700)에서 발생된 환원성의 배가스를 환원기(200)로 공급하여, 열원 및 환원 가스로 사용한다. 즉, 냉각로(700)에서 발생된 배가스를 환원로(210) 및 버너(220) 중 적어도 하나로 공급하여, 환원로(210) 내부를 환원 분위기로 조성하는 분위기 가스, 환원로(210)를 환원 온도로 가열 또는 유지시키기 위한 열원으로 사용한다.On the other hand, when the exhaust gas generated in the
제 3 가스 공급 라인(530)은 냉각로(700)에서 발생된 배가스가 통과할 수 있는 내부 공간을 가지는 배관으로서, 일단이 냉각로(700)와 연결되고 타단이 환원기(200)와 연결된다. 여기서 제 3 가스 공급 라인(530)은 환원로(210)와 연결되어 상기 환원로(210) 내부로 배가스를 직접 공급하는 공급 배관(이하, 제 3 공급 배관(530a))과, 연료 공급관 또는 버너(220)와 연결되어 상기 버너(220)의 연료로서 배가스를 공급하는 공급 배관(이하, 제 4 공급 배관(530b))을 포함하고, 제 3 및 제 4 공급 배관(530a, 530b) 각각에는 밸브(미도시) 및 싸이클론이 설치된다.
The third gas supply line 530 is a pipe having an internal space through which the exhaust gas generated in the
상술한 바와 같이 본 발명에서는 탄재 내장 브리켓을 제조하는데 있어서, 탄재가 5 중량% 내지 20 중량%로 함유되도록 한다. 이는 환원율을 향상시키고, 환원철의 카본 함량을 향상시키기 위함이다. 또한, 브리켓을 환원시키는 환원로(210) 분위기에 따라 브리켓의 환원율 및 환원철의 카본 함량이 달라진다.As described above, in the present invention, in producing the carbonaceous material-containing briquettes, the carbonaceous material is contained in an amount of 5 wt% to 20 wt%. This is to improve the reduction ratio and improve the carbon content of the reduced iron. Further, the reduction ratio of the briquettes and the carbon content of the reduced iron vary depending on the atmosphere of the reducing
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여, 브리켓 탄재의 함량과 환원로 내 분위기에 따른 브리켓의 환원율과 환원철 내 탄소 함량 변화를 설명한다.3 and 4, the change in the briquetting rate and the carbon content in the reduced iron according to the content of the briquette carbonaceous material and the atmosphere in the reducing furnace will be described.
실험을 위하여, 브리켓을 제조하는데 있어서, 탄재의 함량이 0 중량% 초과, 35 중량%로 다른 브리켓을 제조한다. 그리고 탄재의 함량이 각기 다른 브리켓을 환원로에서 환원시키는데 있어서, 환원로 분위기를 불활성 가스 분위기와 환원성 가스 분위기로 각기 다르게 조절한다. 예컨대, 환원로에 불활성 가스인 질소(N2) 가스를 공급하여 불활성 분위기로 조성된 환원로에서 탄재의 함량이 0 중량% 초과, 35 중량%로 각기 다른 브리켓을 환원시킨다. 그리고, 환원로에 불활성 가스인 질소(N2) 가스와, 환원성 가스인 CO 가스를 혼합하여 공급하는데, 이때 혼합 가스 전체에 대해 CO 가스가 30%가 되도록 하고, 이렇게 조성된 환원로에서 탄재의 함량이 0 중량% 초과, 35 중량%로 각기 다른 브리켓을 환원시킨다.For the experiment, in producing the briquettes, other briquettes with a carbonaceous content of more than 0% by weight and 35% by weight are produced. In reducing the briquettes containing different amounts of carbonaceous materials in the reduction furnace, the atmosphere of the reducing furnace is controlled to be different between the inert gas atmosphere and the reducing gas atmosphere. For example, nitrogen (N 2 ) gas, which is an inert gas, is supplied to a reduction furnace to reduce briquettes of which the content of carbonaceous material is greater than 0 wt% and 35 wt% in a reducing furnace formed in an inert atmosphere. Nitrogen (N 2) gas, which is an inert gas, and
도 3을 참조하면, 환원로에 불활성 가스만을 공급할 때에 비해, 불활성 가스와 환원성 가스인 CO 가스를 함께 공급할 때, 환원율 및 환원철 내 탄소 함량이 높다. 이는, 브리켓의 환원 반응이 브리켓 내 포함되어 있는 탄재 즉, 탄소에 의한 반응과, 외부 요소인 환원 가스(즉, CO 가스)에 의한 환원 반응이 병행되어 진행되면서, 브리켓의 환원 반응이 촉진되며, 이에 따라 환원철 내 탄소 함량이 높아지는 것이다. 환원철 내 잔존 탄소 함량을 고로 내에서 환원철의 환원 반응 및 Fe의 침탄 반응에 크게 기여하여, 환원철의 고로 내 반응성 향상과 더불어 고로 조업 효율 향상에도 크게 기여한다.
Referring to FIG. 3, when the inert gas and the CO gas as the reducing gas are supplied together, the reduction ratio and the carbon content in the reduced iron are higher than when only the inert gas is supplied to the reducing furnace. This is because the reduction reaction of the briquet proceeds in parallel with the reaction by the carbon material contained in the briquet, that is, the carbon, and the reduction reaction by the reduction gas (that is, the CO gas) which is the external element, As a result, the carbon content in the reduced iron is increased. The residual carbon content in the reduced iron greatly contributes to the reduction reaction of reduced iron and the carburization of Fe in the blast furnace, thereby contributing to the improvement of the reactivity of the reduced iron in the blast furnace and the blast furnace operation efficiency.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 환원철 제조 설비를 이용한 환원철 제조 방법을 순서적으로 도시한 순서도이다.5 is a flowchart showing a method of manufacturing reduced iron using a reduced iron manufacturing facility according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 환원철 제조 방법은 철원료와 탄재를 마련하고 이들을 혼합하는 과정(S100), 철원료와 탄재가 혼합된 혼합물을 성형하여 탄재 내장 브리켓을 제조하는 과정(S200), 탄소를 포함하는 탄화 원료를 탄화시키는 과정(S400), 브리켓을 환원시켜 환원철을 제조하는 과정(S300), 제조된 환원철을 냉각시키는 과정(S500)을 포함한다.Referring to FIG. 5, a method of manufacturing reduced iron according to an embodiment of the present invention includes the steps of preparing iron material and carbon materials, mixing them (S100), forming a mixture of iron material and carbonaceous material, (S200), carbonizing the carbonized raw material containing carbon (S400), reducing the briquettes to produce reduced iron (S300), and cooling the reduced iron (S500).
이하에서는 도 1 및 도 2와, 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 환원철 제조 설비를 이용한 환원철 제조 방법을 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, with reference to FIG. 1, FIG. 2, and FIG. 5, a reduced iron manufacturing method using reduced iron manufacturing equipment according to an embodiment of the present invention will be described in more detail.
먼저, 피환원물질인 철원료와 환원제인 탄재를 마련한다. 여기서, 철원료는 저급 철광석 및 철강 공정에서 발생된 함철 부산물 중 적어도 어느 하나일 수 있으며, 철광석은 0.1mm 이하의 입도를 가지는 것이 바람직하다. 또한, 탄재는 석탄 및 철강 제조 공정에서 발생된 함탄 부산물 중 적어도 어느 하나를 사용한다. 보다 바람직하게는 탄재로서, 비용이 저렴한 저품위의 석탄 예컨대, 아역청탄 또는 갈탄 계열의 석탄을 사용한다. 준비된 탄재는 파쇄기(120)를 이용하여 탄재를 파쇄하는데, 입도가 1mm 이하가 되도록 한다. 그리고 제 1 및 제 2 호퍼(110a, 110b)에 저장된 철원료 및 탄재와, 제 3 호퍼(110c)에 저장된 바인더를 혼합기(130)로 장입하여 철원료와 탄재를 혼합한다(S100). 이때, 철원료와 탄재가 혼합된 혼합물 전체에 대해 탄재가 5 중량% 내지 20 중량%가 되도록 혼합한다. 이후, 혼합물은 성형기(140)로 장입되어 탄재 내장 브리켓으로 제조된다(S200). 실시예에서는 상호 마주보도록 설치된 한 쌍의 롤을 구비하는 성형기 즉, 쌍롤식 성형기를 이용하여 성형을 진행하며, 한 쌍의 롤 사이에 혼합물이 장입되면, 상기 한 쌍의 롤의 회전으로 인한 압출에 의해 탄재가 내장된 브리켓이 제조된다. 이때, 실시예에서는 강도 높은 브리켓 또는 환원철의 제조를 위해 성형기에서의 성형 시의 압력을 3t/cm2 이상으로 조절한다. 또한, 추가적으로 브리켓의 강도 확보를 위해 상기 브리켓을 압하하는 조업이 필요하며, 브리켓 제조시 브리켓의 압축 강도는 40 내지 80 kgf/p 이다.First, prepare the iron raw material as the reducing material and the carbonaceous material as the reducing agent. Here, the iron raw material may be at least one of low iron ore and iron and iron by-products generated in a steel process, and the iron ore preferably has a particle size of 0.1 mm or less. In addition, the carbonaceous material uses at least one of coal and by-products produced in the steel manufacturing process. More preferably, low-cost coal such as bituminous coal or lignite coal is used as the carbonaceous material. The prepared carbonaceous materials are crushed by using the
상기한 바와 같이 브리켓 제조 장치에서 탄재 내장 브리켓을 제조하는 동안, 탄화로에서는 탄화 조업이 진행중이다.As described above, during the production of the carbonaceous material-containing briquettes in the briquetting apparatus, carbonization is underway in the carbonization furnace.
즉, 제 4 호퍼(410)에 저장된 탄화 원료 예컨대, 아역청탄 또는 갈탄 계열 석탄과 같은 저품위 석탄을 탄화로(400)로 장입시키고, 탄화로(400)를 탄화 온도 예컨대, 600℃ 내지 800℃, 보다 구체적으로는 약 700℃로 가열하여 석탄을 탄화시킨다. 이를 위해, 열풍 발생로에서는 버너를 이용하여 고온의 배가스를 생성하고, 생성된 고온의 배가스를 탄화로(400)로 공급하며, 이때 탄화 반응을 유도하기 위해 황화수소(H2S)를 포함하는 가스를 탄화로(400)로 공급한다. 이에 탄화로(400) 내부에서 석탄이 반응하여 탄화됨에 따라, 석탄으로부터 수분 및 휘발분이 제거된 차(Char) 생성된다. 탄화로(400)에서 생성된 생성물인 차(Char)는 고로에서의 미분탄 원료, 코크스 제조 공정에서의 연료 등의 제선 원료로 사용되거나, 탄재 내장 브리켓 제조 시에 탄재로 사용된다.That is, the carbonized material stored in the
탄화로(400)에서 석탄의 탄화가 진행되면, H2O, CO 가스와, CH4와 같은 CHn 계열의 가스, 타르 가스 및 H2 가스가 생성되며, 이들 가스는 이후 환원기(200)로 공급되어 환원을 위한 열원 및 환원 가스로 사용된다.When carbonization of the coal proceeds in the
브리켓 제조 장치(100)에서 제조된 브리켓은 환원로(210) 내부로 장입되고, 환원로(210)에서는 탄재 내장 브리켓의 환원 반응을 통해 환원철을 제조한다(S300). 환원로(210)에서 탄재 내장 브리켓을 환원시키기 위해서는 환원로(210) 내부를 탄재 내장 브리켓의 환원 온도 예컨대, 1000℃ 내지 1200℃의 환원 온도로 가열하고, 환원성 분위기를 조성해야 한다. 이를 위해, 본 발명에서는 탄화로(400) 및 냉각로(700) 각각에서 발생된 배가스 중 적어도 하나를 환원기(200)로 공급한다.The briquettes produced in the
먼저, 탄화로(400)에서 발생된 배가스를 환원기(200)로 공급하는 것에 대해 설명한다First, the exhaust gas generated in the
본 발명에서는 탄화로(400)에서 발생된 배가스를 환원기(200)의 환원로(210) 및 버너(220) 중 적어도 하나로 공급한다. 여기서 환원로(210)로 직접 공급된 탄화로(400) 배가스는 환원로(210) 내부를 환원 분위기로 조성하며, 버너(220)의 동작에 의해 연소됨에 따라 환원로(210) 내부를 환원 온도로 가열 또는 유지시킨다. 그리고 연료 공급관 또는 버너(220)로 공급된 탄화로(400) 배가스는 버너(220)의 연료로 사용된다.In the present invention, the exhaust gas generated in the
보다 구체적으로 설명하면, 환원로(210)를 브리켓의 환원 온도 즉, 1000℃ 내지 1200℃가 되도록 가열 및 유지하기 위해, 버너(220)를 동작시킨다. 즉, 버너(220)로 연료 예컨대, LPG 및 공기(air)를 공급하여 이를 연소시키면, 연소되는 열에 의해 환원로(210)가 가열된다. 이때, 본 발명에서는 연소용 원료로서 탄화로(400) 배가스를 이용할 수 있다. 이를 위해, 제 2 공급 배관(510b)에 설치된 밸브를 오픈하고, 싸이클론을 동작시켜, 탄화로(400)에서 발생된 배가스를 버너(220)로 공급하면, 가스가 연소되며, 이에 따라 환원로가 가열된다. 버너(220) 용 원료로 탄화로(400) 배가스를 이용하는데 있어서, LPG 및 공기(air)와 탄화로(400) 배가스를 버너(220)로 함께 공급하여 사용하거나, 탄화로 배가스만을 이용할 수 있다.More specifically, the
또한, 제 1 공급 배관(510a)에 설치된 밸브를 오픈하고, 싸이클론을 동작시켜, 탄화로(400)에서 발생된 배가스를 환원기(200)의 환원로(210)로 공급한다. 이때, 탄화로(400)에서는 600℃ 내지 800℃로 석탄을 가열하여 탄화시키기 때문에, 탄화로(400)에서는 600℃ 내지 800℃ 또는 그 이하의 온도를 가지는 고온의 온도의 배가스가 발생되며, 이러한 배가스는 제 1 공급 배관(510a)을 통해 이동하여 환원로(210)로 공급된다. 환원로(210)로 공급된 고온의 탄화로(400) 배가스는 열원으로 작용하며, 탄화로 배가스에 의해 환원로(210) 내부가 환원 온도로 가열 또는 환원 온도로 유지된다. 그리고 환원로(210)로 공급된 탄화로(400) 배가스는 버너(220)의 동작에 의해 연소되어, 환원로(210)를 브리켓의 환원 온도로 가열 및 유지하는데 기여한다. 그리고, 탄화로(400)의 배가스는 H2O, CO 가스와, CH4와 같은 CHn 계열의 가스, 타르 가스 및 H2 가스를 포함하는데, 이 가스들 중 적어도 CO 가스, CHn 계열의 가스 H2 가스는 환원성 가스이기 때문에, 제 1 공급 배관(510a)을 통해 공급된 탄화로(400) 배가스에 의해 환원로(210) 내부가 환원성 분위로 조성이 된다.The valve provided in the
상기에서는 탄화로(400) 배가스를 환원기(200)의 환원로(210)와 버너(220) 모두에 공급하는 것을 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 환원로(210)에는 탄화로(400)의 배가스를 공급하고, 버너(220)로는 탄화로(400)의 배가스를 공급하지 않고, LPG 및 공기(air)를 공급하여 연료로 사용할 수 있다. 또한, 반대로, 환원로(210)에는 탄화로(400)의 배가스를 공급하지 않고, 버너(220)로는 탄화로(400)의 배가스를 연료 가스로서 공급할 수 있다.The exhaust gas of the
이렇게 환원로(210)가 1000℃ 내지 1200℃로 가열되고, 환원 분위기로 조성되면, 상기 환원로(210) 내부에 장입된 브리켓이 환원된다. 즉, 환원로(210) 내부로 장입된 성형탄 즉, 탄재 내장 브리켓 내부에서 철원료와 탄재 내의 자체 반응이 일어나며, 이에 환원철이 제조된다.When the reducing
한편, 예를 들어 환원로(210)에서의 열처리 온도가 1000℃ 미만인 경우, 철원료와 탄재 간의 환원 반응이 활발히 일어나지 않아, 환원철 제조가 용이하지 않거나, 환원철 생산율이 낮아질 수 있다.
On the other hand, for example, when the heat treatment temperature in the reducing
환원로(210)에서 브리켓의 환원이 이루어지는 동안 냉각로(700)는 제조된 환원철을 냉각시키기 위해 소정 온도 이하의 온도로 냉각 및 유지한다. 보다 구체적으로, 냉각로(700)는 적어도 환원로(210)의 온도인 1000℃ 이하의 온도를 유지하며, 예컨대 400℃ 내지 600℃ 이하, 또는 그 이하의 온도를 유지하도록 한다. 이를 위해, 제 4 가스 공급 라인(540)을 통해 발전기(800)에서 발생된 CO2, H2O 등의 저온 또는 상온의 배가스를 냉각로(700)로 공급하면, 환원철의 냉각 온도 유지된다. 그리고, 제 2 공급 배관(510b)에 설치된 밸브를 오픈하고, 싸이클론을 동작시켜 탄화로(400)에서 발생된 배가스를 냉각로로 공급한다.During the reduction of briquettes in the
환원로(210)에서 환원 공정이 종료되어 환원철이 제조되면, 이를 냉각로(700)로 장입한다. 이때, 환원철은 1000℃ 내지 1200℃의 온도에서 환원 공정을 거쳐 제조되었기 때문에, 적어도 환원 온도 이하의 온도를 유지하는 냉각로(700)에 의해 환원철이 냉각된다. 또한, 냉각로(700) 내부는 공급된 탄화 배가스에 의해 산소를 일정 농도 이하로 유지되어, 냉각 중인 환원철의 재산화가 방지된다. 그리고, 냉각로(700)로 공급된 탄화 배가스 중, H2O, CO, CHn 계열의 가스 및 타르 가스 각각은 환원철과 반응하는데, 이때 흡열 반응인 분해(Cracking) 반응을 일으켜, 상기 흡열 반응에 의해 환원철이 냉각된다. 즉, 냉각로(700)로 공급된 탄화로(400) 배가스는 냉각로(700) 내부를 환원철의 재산화를 방지하기 위해 분위기를 조성하는 역할과, 환원철의 냉각시키는 역할을 한다. 이를 다른 말로 설명하면, 환원철은 일정 온도 이하로 유지되는 냉각로(700) 자체의 온도 및 발전기(800)의 배가스의 온도 공급된 탄화 배가스 즉, H2O, CO, CHn 계열의 가스 및 타르 가스로 인한 흡열 반응에 의해 냉각된다. After the reduction process is completed in the
따라서, 환원철은 공급된 탄화로(400) 배가스에 의해 냉각로(700)에서 재산화 없이 냉각될 수 있으며, 냉각 효율을 향상시키고, 또는 냉각 공정 시간을 단축할 수 있다.Therefore, the reduced iron can be cooled without re-oxidation in the
냉각로(700)에서 냉각이 종료된 환원철은 고로, 전기로 또는 전로 조업에서 철원(Fe 소스)로 사용되거나, 용선을 제조하는 용융로의 철원(Fe 소스)으로 사용될 수 있다.
Reduced iron having been cooled down in the
상술한 바와 같이, 냉각로(700)에서 환원철이 냉각되는 동안, 공급되는 탄화로(400) 배가스 중 H2O, CO, CHn 계열의 가스 및 타르 가스 각각은 환원철과 흡열 반응인 분해(Cracking) 반응이 일어나, CO 및 H2 가스가 생성된다. 여기서, 냉각로(700)에서 발생된 배가스 즉, CO 및 H2 가스는 환원성 가스로서, 본 발명에서는 냉각로에서 발생된 배가스를 환원기(200)로 공급한다.As described above, during the cooling of the reduced iron in the
이때, 탄화로(400) 배가스를 환원기(200)의 환원로(210) 및 버너(220) 중 적어도 하나로 공급한다. 여기서 환원로(210)로 직접 공급된 냉각로(700) 배가스는 환원로(210) 내부를 환원성 분위기로 조성하며, 버너(220)의 동작에 의해 연소되어 환원로(210)를 환원 온도로 가열 및 유지하는 열원으로 사용된다. 그리고 버너(220)로 공급된 냉각로(700) 배가스는 환원로(210)를 가열하기 위한 버너(220)의 연료로 사용된다. 즉, 환원로(210)를 환원 온도로 가열하기 위해, 제 4 공급 배관(530b)에 설치된 밸브를 오픈하고, 싸이클론을 동작시켜, 냉각로(700)에서 발생된 배가스를 버너로 공급하면, 버너에서는 공급되는 탄화로(400) 배가스를 이용하여 연소 반응이 일어나며, 이에 따라 환원로(210)가 가열된다. 이때, 탄화로(400) 배가스와 함께 LPG 및 공기(air)가 버너의 연료로 사용될 수 있다. 또한, 제 3 공급 배관(530a)에 설치된 밸브를 오픈하고, 싸이클론을 동작시켜, 탄화로(400)에서 발생된 배가스를 환원기(200)의 환원로(210)로 공급한다. 환원로(210)로 공급된 냉각로(700) 배가스는 CO 및 H2 가스로서 환원성 가스이기 때문에, 공급된 냉각로(700) 배가스에 의해 환원로(210) 내부가 환원성 분위로 조성이 된다.At this time, the exhaust gas of the
상기에서는 냉각로(700) 배가스를 환원기(200)의 환원로(210)와 버너(220) 모두에 공급하는 것을 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 환원로(210)에는 냉각로(700)의 배가스를 공급하고, 버너(220)로는 냉각로(700) 배가스를 공급하지 않고, LPG 및 공기(air)를 공급하여 연료로 사용할 수 있다. 또한, 반대로, 환원로(210)에는 냉각로(700)의 배가스를 공급하지 않고, 버너(220)로는 냉각로(700)의 배가스를 연료 가스로서 공급할 수 있다.The exhaust gas of the cooling
이와 같이 본 발명에서는 브리켓을 제조하기 위한 철원료 및 탄화로에서 탄화되는 원료 중 적어도 하나를 비용이 저렴한 저품위탄(저품위 석탄)을 사용함에 따라, 환원철 제조를 위한 원료 비용을 절감할 수 있다.As described above, according to the present invention, at least one of the raw materials for producing briquettes and the raw materials to be carbonized in the carbonaceous furnace is used as the low-cost low-cost carbon (low-grade coal), thereby reducing the raw material cost for producing reduced iron.
또한, 일반적인 제선 설비 중 하나인 탄화로(400)에서 발생되는 배가스 및 냉각로(700)에서 발생된 배가스를 이용하여 환원로(210)의 열원 및 환원성 가스로 사용하여, 브리켓의 환원율 및 환원 속도가 향상되며, 이로 인해 탄소 함량이 많은 환원철을 제조할 수 있다. The exhaust gas generated in the
그리고, 환원철을 냉각시키는 냉각로(700)로 탄화로(400) 배가스를 공급함으로써, 냉각 중에 환원철의 재산화를 방지할 수 있다. 또한, 환원철을 냉각시키는 냉각로(700)로 탄화로(400) 배가스를 공급하면, 탄화로(400) 배가스와 환원철 간의 흡열 반응에 의해 냉각이 촉진되어, 냉각 속도 및 냉각 효율이 향상된다. Then, by supplying the exhaust gas of the
그리고, 일반적인 제선 설비 중 하나인 탄화로(400)에서 발생되는 배가스를 이용하여 환원로(210)의 열원 및 환원성 가스로 사용한다. 이에, 본 발명은 종래와 같이 별도로 열원 및 환원성 가스를 마련하여 환원로(210)로 공급하는 것에 비해, 환원철의 제조 비용을 절감할 수 있다. 또한, 본원발명에서는 환원로(210)로 공급하는 열원 및 환원성 가스를 제공하기 위한 설비를 마련하지 않고, 일반적인 제선 설비의 탄화로로부터 발생된 배가스를 회수하여 사용함으로써, 비용 절감 효과가 크다.The exhaust gas generated from the
210: 환원로 220: 버너
400: 탄화로 700: 냉각로210: Reduction furnace 220: Burner
400: Carbon furnace 700: Cooling furnace
Claims (11)
탄화용 원료를 탄화로에 장입하여, 상기 탄화용 원료에 함유된 수분 및 휘발분을 제거하고, 탄소질 물질을 생성시키는 탄화 과정;
상기 브리켓을 환원기의 환원로 내로 장입하고, 상기 탄화로의 탄화 과정에서 발생된 배가스를 환원기로 공급하여, 환원철을 제조하는 과정; 및
상기 탄화로의 탄화 과정에서 발생된 배가스를 냉각로로 공급하고, 상기 환원기에서 제조된 환원철을 냉각로로 장입하여, 상기 환원철을 냉각시키는 과정;
을 포함하는 환원철 제조 방법.A process for producing a briquettes by molding a mixture of an iron raw material and a carbonaceous material;
A carbonization step of charging a raw material for carbonization into a carbonization furnace to remove water and volatile components contained in the carbonization raw material to produce a carbonaceous material;
Charging the briquettes into a reduction furnace of a reduction unit and supplying exhaust gas generated in the carbonization process of the carbonization furnace to a reduction unit to produce reduced iron; And
Supplying the exhaust gas generated in the carbonization process of the carbonization furnace to the cooling furnace, charging the reduced iron produced in the reducing unit into the cooling furnace, and cooling the reduced iron;
≪ / RTI >
상기 냉각로에서 환원철의 냉각시에 발생된 배가스를 상기 환원기로 공급하는 과정을 포함하는 환원철 제조 방법.The method according to claim 1,
And supplying the exhaust gas generated during cooling of the reduced iron to the reducing unit in the cooling furnace.
상기 환원기는 환원로에 연결되어, 상기 환원로를 가열하기 위한 열원을 제공하는 버너를 포함하고,
상기 탄화로 및 냉각로 각각에서 발생된 배가스를 환원기로 공급하는데 있어서,
상기 탄화로 및 냉각로 각각에서 발생된 배가스를 상기 환원로 및 상기 버너의 연료 중 어느 하나로 공급하여, 상기 환원로 내부를 상기 브리켓의 환원 온도로 가열 및 유지하고, 환원성 분위기로 조성하는 환원철 제조 방법.The method of claim 2,
Wherein the reducing unit is connected to a reducing furnace and includes a burner for providing a heat source for heating the reducing furnace,
In supplying the exhaust gas generated in each of the carbonization furnace and the cooling furnace to the reducing unit,
A reducing iron manufacturing method in which exhaust gas generated in each of the carbonization furnace and the cooling furnace is supplied to one of the reducing furnace and the fuel of the burner to heat and maintain the inside of the reducing furnace at the reduction temperature of the briquetting, .
상기 냉각로에서 상기 환원철을 냉각시키는 과정에 있어서,
상기 환원로에서 발생된 배가스를 이용하여 전력을 생산하는 발전기로부터 발생된 배가스를 상기 냉각로로 공급하여 상기 냉각로로 공급된 상기 탄화로 배가스의 온도를 낮추고,
상기 냉각로로 장입된 상기 환원철은 냉각된 냉각로 및 환원철과 상기 탄화로 배가스 간의 흡열 반응에 의해 냉각되는 환원철 제조 방법.The method of claim 2,
In the process of cooling the reduced iron in the cooling furnace,
The exhaust gas generated from the power generator using the exhaust gas generated in the reducing furnace is supplied to the cooling furnace to lower the temperature of the carbonization furnace exhaust gas supplied to the cooling furnace,
Wherein the reduced iron charged into the cooling furnace is cooled by an endothermic reaction between the cooled cooling furnace and the reduced iron and the carbonized furnace exhaust gas.
상기 탄화로에서 탄화시키는 탄화용 원료는 아역청탄 또는 갈탄 계열의 석탄, 폐플라스틱 및 폐타이어 중 적어도 어느 하나인 환원철 제조 방법.The method according to any one of claims 1 to 4,
Wherein the raw material for carbonization which is carbonized by the carbonization furnace is at least one of coal, waste plastics and waste tires of bituminous coal or lignite series.
상기 철원료는 철광석, 철강 공정에서 발생되는 함철 부산물 및 슬러지 중 적어도 하나를 사용하고,
상기 탄재는 석탄, 상기 탄화로에서 탄화를 거쳐 생성된 차(char), 철강 공정에서 발생되는 함철 더스트 중 어느 하나를 사용하는 환원철 제조 방법.
The method according to any one of claims 1 to 4,
The iron raw material may be at least one selected from the group consisting of iron ore, iron and iron by-products generated in a steel process, and sludge,
Wherein the carbonaceous material is selected from the group consisting of coal, char produced through carbonization in the carbonization furnace, and iron oxide dust generated in a steel manufacturing process.
상기 철원료와 탄재를 혼합하는 데 있어서, 상기 철원료와 탄재가 혼합된 혼합물 중 상기 탄재가 5 중량% 내지 20 중량% 함유되도록 혼합하는 환원철 제조 방법.The method according to any one of claims 1 to 4,
Wherein the mixture of the iron source and the carbonaceous material is mixed such that the carbonaceous material is contained in the mixture of the iron source and the carbonaceous material so that the carbonaceous material is contained in an amount of 5 to 20 wt%.
탄화용 원료에 함유된 수분 및 휘발분을 제거하고, 탄소질 물질을 생성시키는 탄화로;
상기 브리켓을 환원시켜 환원철을 제조하는 환원기;
상기 환원기로부터 상기 환원철을 제공받아 냉각시키는 냉각로;
상기 탄화로와 환원기를 연결하도록 설치되어, 상기 탄화로의 탄화 과정에서 발생된 배가스를 상기 환원기로 공급하는 제 1 가스 공급 라인; 및
상기 탄화로와 냉각로를 연결하도록 설치되어, 상기 탄화로의 탄화 과정에서 발생된 배가스를 상기 냉각로로 공급하는 제 2 가스 공급 라인;
을 포함하고,
상기 제 1 가스 공급 라인은 상기 탄화로와 환원로를 연결하도록 설치된 제 1 공급관과, 상기 탄화로와 버너를 연결하도록 설치된 제 2 공급관을 포함하는 환원철 제조 장치.A briquetting device for producing a carbonaceous material-containing briquettes by mixing iron raw materials and carbonaceous materials;
A carbonization furnace for removing water and volatile components contained in the raw material for carbonization and producing a carbonaceous material;
A reducing unit for producing reduced iron by reducing the briquettes;
A cooling furnace for receiving the reduced iron from the reducing unit to cool the reduced iron;
A first gas supply line connected to the carbonization furnace and a reducing unit, for supplying exhaust gas generated in the carbonization process of the carbonization furnace to the reducing unit; And
A second gas supply line connected to the carbonization furnace and the cooling furnace, for supplying exhaust gas generated in the carbonization process of the carbonization furnace to the cooling furnace;
/ RTI >
Wherein the first gas supply line includes a first supply pipe installed to connect the carbonization furnace and the reduction furnace, and a second supply pipe connected to the carbonization furnace and the burner.
상기 냉각로와 환원기 사이를 연결하도록 설치되어, 상기 냉각로에서 환원철 냉각 중에 발생된 배가스를 상기 환원기로 공급하는 제 3 가스 공급 라인을 포함하는 환원철 제조 장치.The method of claim 8,
And a third gas supply line provided so as to connect between the cooling furnace and the reducing unit and supplying the exhaust gas generated during the cooling of the reduced iron in the cooling furnace to the reducing unit.
상기 환원기는 환원로에 연결되어, 상기 환원로를 가열하기 위한 열원을 제공하는 버너를 포함하고,
상기 제 2 가스 공급 라인은 상기 냉각로와 상기 환원로를 연결하도록 설치된 제 3 공급관과, 상기 냉각로와 버너를 연결하도록 설치된 제 4 공급관을 포함하는 환원철 제조 장치.The method of claim 9,
Wherein the reducing unit is connected to a reducing furnace and includes a burner for providing a heat source for heating the reducing furnace,
The second gas supply line includes a third supply pipe installed to connect the cooling furnace and the reduction furnace, and a fourth supply pipe installed to connect the cooling furnace and the burner.
일 단이 환원로에서 발생된 배가스를 이용하여 전력을 생산하는 발전기와 연결되고 타단이 상기 냉각로와 연결되어, 상기 발전기에서 발전 중에 발생된 배가스를 냉각로로 공급하는 제 4 가스 공급 라인을 포함하는 환원철 제조 장치.The method according to any one of claims 8 to 10,
And a fourth gas supply line connected to the generator for generating electric power using the exhaust gas generated in the reduction furnace at one end and connected to the cooling furnace at the other end to supply the exhaust gas generated during power generation to the cooling furnace .
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