KR101696112B1 - 환원 분화를 억제할 수 있는 용철 제조 방법 - Google Patents

Abstract

환원 분화를 억제할 수 있는 용철 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 용철 제조 방법은, 원료 철광석을 환원가스로 환원시켜 환원철을 제조하는 환원로와 상기 환원철을 용융하여 용철을 제조하면서 상기 환원로에 환원가스를 공급하는 용융로를 포함하는 COREX공정을 이용하여 용철을 제조하는 방법에 있어서, 상기 원료 철광석을 가열하는 가열로를 구비하고, 상기 가열로에서 800℃ 이상으로 가열된 철광석을 상기 환원로에 장입한 후, 환원시켜 환원철을 제조하는 것을 특징으로 한다.

Description

환원 분화를 억제할 수 있는 용철 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING MOLTEN STEEL INHIBITING REDUCING DEGRADATION}

본 발명은 COREX 공정으로 용철을 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 환원로에서 철광석의 저온환원분화를 방지하여 조업을 안정적으로 할 수 있는 용철 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 COREX 공정은 철광석을 환원가스로 환원시켜 환원철을 제조하는 환원로와, 환원로에서 공급받은 환원철을 녹여 용철을 제조하고 그 배출 환원가스를 상기 환원로에 공급하는 용융로를 포함하여 구성된 용철 제조 프로세스다.

도 1은 종래의 COREX 공정의 프로세스 구성을 나타내는 프로세스 구성도이다.

도 1에 나타난 바와 같이, COREX 공정 설비는 크게 용융로(10), 환원로(30), 상기 용융가스로부터 배출된 환원가스를 상기 환원로(30)에 제공하거나 포집된 더스트를 상기 용융로(10)에 순환시키는 싸이클론(20)을 포함하여 구성된다. 즉, 상온의 철광석은 그 상부로부터 장입되어 환원로(30)에서 환원되고, 환원된 환원철은 환원로(30) 아래에 위치한 용융로(10)의 상부로 장입되어 용융로(10)에서 용융되어 용철이 되는 것이다. 또한 용융로(10)에서 생성된 환원가스는 용융로에서 배출되어 환원로(30) 하부로 취입되어 환원로(30)에 있는 철광석을 환원시킨 후, 환원로 위쪽에서 배출되어 발전소(50)로 보내지게 되어 있다. 한편 도 1에서 도면 부호 70은 산소 플랜트(Oxygen Plant)를 나타낸다.

그런데 상온의 철광석이 환원로(30)에 장입되어 환원가스에 의해 승온되고 환원되는 과정에서 철광석이 분화되는 현상이 발생한다. 철광석은 400~800℃의 비교적 낮은 온도 영역에서 환원될 때 분화되는 현상이 있는데, 이를 저온환원분화 현상이라고 한다. 즉, 환원로(30)에는 상온의 철광석이 장입되므로 승온 과정에서 반드시 저온환원분화 현상이 일어나는 400~800℃ 영역을 지나야 하는 문제점이 있는 것이다.

철광석이 저온 환원분화 현상으로 분화되면 분화된 철광석으로 인해 철광석의 강하 흐름과 환원가스 흐름이 불안정 해지고, 환원로(30) 아래쪽에서의 스크류에 의한 환원철 배출에 어려움이 있다. 이러한 문제점을 개선하기 위해 보조환원가스공급관을 구비하는 방법(출원번호 10-2000-0081079)이 알려져 있으나 이 방법으론 환원분화 영역을 피해 갈 수 없다는 한계가 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 철광석을 환원시키는 과정에서 철광석의 저온환원분화를 방지하여 철광석의 강하 흐름과 환원가스 흐름을 안정시키고 스크류에 의한 환원철 배출을 원활히 할 수 있는 용철 제조 방법을 제공함을 그 목적으로 한다.

또한 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들에 한정되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

원료 철광석을 환원가스로 환원시켜 환원철을 제조하는 환원로와 상기 환원철을 용융하여 용철을 제조하면서 상기 환원로에 환원가스를 공급하는 용융로를 포함하는 COREX공정을 이용하여 용철을 제조하는 방법에 있어서, 상기 원료 철광석을 가열하는 가열로를 구비하고, 상기 가열로에서 800℃ 이상으로 가열된 철광석을 상기 환원로에 장입한 후, 환원시켜 환원철을 제조하는 것을 특징으로 하는 용철 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명에서는 상기 용융로로부터 배출되는 환원가스가 환원로로 공급되고, 상기 환원로에서 배출되는 가스의 일부가 상기 가열로로 공급되도록 구성할 수 있다.

또한 상기 환원로에서 배출되는 가스의 일부 또는 전부를 산화시켜 가열로에 취입할 수 있다.

또한 상기 가열로에서 배출되는 가스의 현열을 회수할 수 있도록 배가스 라인에 배열 회수장치를 형성함이 바람직하다.

상술한 바와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 기존의 상온의 철광석을 환원가스로 환원시켜 환원철을 제조하는 공정을 상온의 철광석을 가열하는 공정과 승온된 철광석을 환원하는 공정으로 대체함으로써 철광석의 저온환원분화를 방지할 수 있다. 그리고 이에 의해, 철광석의 강하 흐름과 환원가스 흐름을 안정시키고, 스크류에 의한 환원철 배출을 원활히 하여 환원로 조업을 안정시킴으로써 생산성을 증대할 수 있을 뿐만 아니라 연료 사용량을 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 COREX 공정의 프로세스 구성을 나타내는 프로세스 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제조방법에 따른 COREX 공정의 프로세스 구성을 나타내는 프로세스 구성도이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.

본 발명의 용철 제조방법은, 원료 철광석을 환원가스로 환원시켜 환원철을 제조하는 환원로와 상기 환원철을 용융하여 용철을 제조하면서 상기 환원로에 환원가스를 공급하는 용융로를 포함하는 COREX공정을 이용하여 용철을 제조하는 방법에 있어서, 상기 원료 철광석을 가열하는 가열로를 구비하고, 상기 가열로에서 800℃ 이상으로 가열된 철광석을 상기 환원로에 장입한 후, 환원시켜 환원철을 제조하는 것을 특징으로 한다.

도 2는 본 발명의 제조방법에 따른 COREX 공정의 프로세스 구성을 나타내는 프로세스 구성도이다.

도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 COREX 설비는 크게 용융로(110), 환원로(130), 가열로(150), 싸이클론(120), 발전 플랜트(170) 및 산소 플랜트(190)를 포함하여 구성된다.

상기 용융로(110)는 그 상부의 환원로(130)로부터 공급된 환원철을 환원하여 용철을 제조하는 역할을 하며, 상기 싸이클론(120)은 상기 용융로(110)으로부터 배출된 환원가스를 상기 환원로(130)에 제공하거나 포집된 더스트를 상기 용융로(110)에 순환시키는 역할을 한다. 그리고 상기 용융로(110)에서 생성된 배가스인 환원가스는 용융로에서 배출되어 상기 환원로(130) 하부로 취입되어 환원로(130)에 있는 철광석을 환원시킨 후, 발전 설비(170)로 보내지게 되어 있다. 한편 도 2에서 도면 부호 190은 산소 설비를 나타낸다.

즉, 상기 환원로(130)는 그 상부에서 공급되는 철광석을 하부의 환원가스를 이용하여 환원철을 제조하는 역할을 한다.

이때, 본 발명에서는 상기 환원로(130)의 상측에 가열로(150)를 형성함을 특징으로 한다.

이에 따라, 먼저 상온의 철광석은 상기 가열로(150)에서 가열된다. 그리고 상기 가열된 철광석은 상기 환원로(130)에 공급되어 환원되어 지며, 환원된 환원철은 환원로(130) 아래에 위치한 용융로(110)의 상부로 장입되어 용융로(110)에서 용융되어 용철이 되는 것이다.

전술한 바와 같이, 저온환원분화는 주로 400~800℃ 영역에서 승온과 환원 반응이 함께 일어나기 때문에 발생하므로 철광석을 먼저 800℃ 이상으로 가열하고 800℃ 이상에서 환원 반응이 일어나도록 함으로써 분화되는 현상을 효과적으로 억제할 수 있다. 즉, 가열하는 단계에서는 승온만 되고 환원 반응은 일어나지 않고, 환원 단계에서 환원 반응이 일어나도록 함으로써 효과적으로 저온분화현상을 억제할 수 있는 것이다.

이를 고려하여, 본 발명에서는 도 2와 같이, 원료인 철광석을 가열하는 가열로(150)를 철광석을 환원하는 환원로(130)와 분리하여 별도로 형성함을 특징으로 하는 것이다.

이에 의해, 그 상부에서 공급된 상온의 철광석은 상기 가열로(150)에 장입되어 800℃ 이상으로 가열되며, 상기 온도로 승온된 철광석을 상기 환원로(130)로 공급하여 환원처리함으로써 종래기술에서 문제되던 저온분화현상을 억제할 수 있는 것이다.

한편, 본 발명에서는 상기 용융로(110)에서 생성된 배가스인 환원가스는 상기 환원로(130) 하부로 취입되어 환원로에 있는 철광석을 환원시킨다. 그리고 상기 환원로(130)에서 배출된 배가스인 환원가스 일부를 산소와 혼합하고, 그 혼합가스를 상기 가열로(150)에 공급하도록 함이 바람직하며, 이에 의해 보다 효과적으로 상기가열로(150)에 장입된 철광석을 가열시킬 수 있다.

즉, 본 발명에서는 상기 환원로(130)에서 배출된 환원가스의 일부를 산화시켜 상기 가열로(150)로 취입함으로써 상기 가열로(150)에서는 환원 반응은 일어나지 않고 가열만 진행하게 된다. 이때, 상기 가열 온도는 저온환원분화가 일어나지 않는 800℃ 이상으로 할 수 있다.

한편, 본 발명에서는 상기 환원로(130)의 배가스인 환원가스의 일부를 산화시켜 상기 가열로(150)로 취입하는 대신에, 환원가스의 전부를 산화시켜 취입할 수도 있다.

본 발명에서 상기 가열로(150)로부터 배출된 배가스는 발전 설비로 보내지도록 구성되어 있다. 이때, 도 2와 같이, 가열로(150)에서 열교환을 하고 배출되는 가스의 현열을 회수하기 위하여, 배가스 라인에 배열 회수장치(180)를 형성함이 바람직하다.

상술한 바와 같은 공정을 이용하여 철광석의 저온환원분화를 방지하면, 철광석 강하 흐름과 환원가스 흐름을 안정화시킬 수 있다. 또한 스크류에 의한 환원철 배출을 원활히 하여 환원로 조업을 안정시킴으로써 생산성을 증대하고 연료 사용량을 대폭 줄일 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라, 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

110.................용융로 120................싸이클론
130.................환원로 150................가열로
170.................발전 설비 190.................산소 설비

Claims (4)

1. 원료 철광석을 환원가스로 환원시켜 환원철을 제조하는 환원로와 상기 환원철을 용융하여 용철을 제조하면서 상기 환원로에 환원가스를 공급하는 용융로를 포함하는 COREX공정을 이용하여 용철을 제조하는 방법에 있어서,
   상기 원료 철광석을 가열하는 가열로를 구비하고, 상기 가열로에서 800℃ 이상으로 가열된 철광석을 상기 환원로에 장입한 후, 환원시켜 환원철을 제조하며; 그리고 상기 가열로에서는 철광석에 대한 환원 반응은 일어나지 않고 가열만 진행되도록, 상기 환원로에서 배출되는 배가스의 일부 또는 전부를 산화시켜 상기 가열로에 취입하는 것을 특징으로 하는 용철 제조 방법.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 용융로로부터 배출되는 환원가스가 환원로로 공급되고, 상기 환원로에서 배출되는 가스의 일부가 상기 가열로로 공급되도록 구성된 것을 특징으로 하는 용철 제조 방법.
   
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서, 상기 가열로에서 배출되는 가스의 현열을 회수할 수 있도록 배가스 라인에 배열 회수장치가 형성되어 있음을 특징으로 하는 용철 제조 방법.
   

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