KR101714931B1 - 직접환원철 제조방법 - Google Patents

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김형석
정용수
장한수
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박헌우
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Abstract

본 발명의 일 실시 형태는, 제철 부산물을 준비하는 단계, 상기 제철 부산물을 환원하여 직접환원철을 얻는 단계, 및 상기 직접환원철에 마이크로 웨이브를 조사하여 가열하는 단계를 포함하는 직접환원철 제조방법을 제공한다.

Description

직접환원철 제조방법{METHOD FOR PRODUCING DIRECT REDUCED IRON}
본 발명은 직접환원철 제조방법에 관한 것이다.
제철소에서 발생하는 제철 부산물로는 크게 슬래그, 슬러지, 더스트 등으로 구분되며, 부가가치 증대 및 자원 재활용 측면에서 다양하게 재사용되고 있다.
이 중 일부는 직접환원철(DRI, Direct Reduced Iron)로 가공되어 재사용되고 있는데, 이와 같은 직접환원철은 황(S)의 함량이 다소 높아 일반적으로 제강 원료로는 이용되지 못하고, 제선 원료로만 이용되고 있는 실정이다.
본 발명의 여러 목적 중 하나는, 제철소 전로 제강 원료로 바람직하게 이용될 수 있는 직접환원철을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시 형태는, 제철 부산물을 준비하는 단계, 상기 제철 부산물을 환원하여 직접환원철을 얻는 단계, 및 상기 직접환원철에 마이크로 웨이브를 조사하여 가열하는 단계를 포함하는 직접환원철 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 실시 형태는, 제철 부산물을 준비하는 단계, 상기 제철 부산물에 마이크로 웨이브를 조사하여 가열하는 단계, 및 상기 가열된 제철 부산물을 환원하여 직접환원철을 얻는 단계를 포함하는 직접환원철 제조방법을 제공한다.
본 발명의 여러 효과 중 하나로서, 본 발명에 의해 제조된 직접환원철은 황 함량이 낮아 제철소 전로 제강 원료로 바람직하게 이용될 수 있다.
다만, 본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
이하, 본 발명의 다양한 실시 형태에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 직접환원철 제조방법은, 제철 부산물을 준비하는 단계, 상기 제철 부산물을 환원하여 직접환원철을 얻는 단계, 및 상기 직접환원철에 마이크로 웨이브를 조사하여 가열하는 단계를 포함한다.
먼저, 제철 부산물을 준비한다.
제철 부산물은 철강 제조 과정에서 부산물로 발생하는 철 성분을 함유한 슬래그, 슬러지, 더스트 등을 의미하는데, 전술한 바와 같이, 이러한 제철 부산물 중 일부는 황(S) 등 유해성분의 함량이 높아 직접환원철(DRI)로 가공시 제강 원료로는 이용되지 못하고, 제선 원료로만 이용되고 있는 실정이다.
제한되지 않는 일 예에 따르면, 여기서, 제철 부산물은 결합재와 함께 괴상화된 펠릿 형태의 제철 부산물일 수 있다. 이 경우, 공정 중 더스트 등 미세 입자의 비산을 효과적으로 방지할 수 있어 공정의 용이성이 우수한 장점이 있다.
다음으로, 제철 부산물을 환원하여 직접환원철을 얻는다.
본 발명에서는 직접환원철을 얻기 위한 구체적인 방법 내지 조건에 대해서는 특별히 한정하지 않으며, 이미 공지된 방법에 의해 제철 부산물을 환원함으로써 용이하게 얻을 수 있다.
한편, 제한되지 않는 일 예에 따르면, 제철 부산물의 환원은 회전상식환원로(RHF, Rtary Hearth Furnace)에서 이뤄질 수 있다. 이와 같이, 회전상식환원로에서 환원을 수행할 경우, 로터리 킬른 등에서 환원하는 경우와 비교하여, 비교적 낮은 온도에서도 환원이 가능하며, 환원 효율이 높은 장점이 있다.
다음으로, 직접환원철에 마이크로 웨이브를 조사하여 가열한다.
마이크로 웨이브는 물질에 매우 깊이 침투 후, 에너지를 열로 전환시켜 열 구배를 줄여주며, 선택적 가열, 빠른 에너지 축적, 흡수 물질의 무한정한 온도 상승을 가능케 한다. 본 발명에서는 이러한 마이크로 웨이브의 특성을 이용하여, 기존의 열 탈황보다 낮은 온도에서도 탈황율이 높은 효율적인 탈황 방법을 제공코자 한다.
직접환원철에 대한 마이크로 웨이브의 조사는 반응 챔버 내부에서 진행될 수 있으며, 이 경우, 마이크로 웨이브의 조사에 의해 발생되는 황 함유 가스, 예컨대, 이산화황(H2S) 가스는 상기 반응 챔버 외부로 배출시켜 별도 포집할 수 있다.
반응 챔버의 일 측에는 마이크로 웨이브를 발생시키는 마이크로 웨이브 발생장치가 구비되며, 제한되지 않는 일 예에 따르면, 마이크로 웨이브 발생장치의 파워(power)는 250W 내지 2.5kW일 수 있다. 만약, 마이크로 웨이브 발생장치의 파워가 250W 미만일 경우 충분한 탈황 효과를 얻지 못할 우려가 있으며, 반면, 2.5kW를 초과할 경우 에너지 효율 면에서 불리할 수 있다.
제한되지 않는 일 예에 따르면, 직접환원철에 조사되는 마이크로 웨이브의 주파수는 800~8,000MHz일 수 있고, 보다 바람직하게는, 1,000~5,000MHz일 수 있다. 만약, 주파수가 800MHz 미만일 경우 충분한 탈황 효과를 얻지 못할 우려가 있으며, 반면, 8,000MHz를 초과할 경우 에너지 효율 면에서 불리할 수 있다.
제한되지 않는 일 예에 따르면, 마이크로 웨이브의 조사 시간은 30분 내지 4시간일 수 있다. 만약, 조사 시간이 30분 미만일 경우 탈황이 충분히 일어나지 못할 우려가 있으며, 반면, 4시간을 초과할 경우 그 효과가 포화되어 에너지 효율 측면에서 불리함이 있다.
제한되지 않는 일 예에 따르면, 마이크로 웨이브가 조사된 직접환원철의 온도는 800~2000℃일 수 있다. 만약, 그 온도가 800℃ 미만일 경우 탈황이 충분히 일어나지 못할 우려가 있으며, 반면, 2000℃를 초과할 경우 에너지 효율 면에서 불리할 수 있다. 이때, 직접환원철의 온도를 측정하는 방법에 대해서는 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면, 마이크로웨이브 반응기 내의 적외선 온도계에 의해 측정할 수 있다.
제한되지 않는 일 예에 따르면, 마이크로 웨이브 조사에 의한 가열 후, 가열된 직접환원철의 황 함량은 0.06중량% 이하(0중량% 포함)일 수 있다.
본 발명의 다른 실시 형태에 따른 직접환원철 제조방법은, 제철 부산물을 준비하는 단계, 상기 제철 부산물에 마이크로 웨이브를 조사하여 가열하는 단계, 및 상기 가열된 제철 부산물을 환원하여 직접환원철을 얻는 단계를 포함한다.
본 실시 형태에서는, 직접환원철이 아닌, 제철 부산물에 마이크로 웨이브를 조사함을 특징으로 한다. 이 경우, 탈황이 보다 용이한 장점이 있다. 이때, 마이크로 웨이브 조사시 마이크로 웨이브 발생장치의 파워(power) 등의 바람직한 조건은 전술한 바와 같다.
본 실시 형태를 통해 얻어진 직접환원철의 황 함량 역시 0.06중량% 이하일 수 있다.
한편, 만약 황 함량이 0.06중량%를 초과하거나 황 함량을 보다 낮게 제어하여야 하는 경우, 얻어진 직접환원철에 마이크로 웨이브를 조사하여 가열하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기의 설명을 제외하고 상술한 본 발명의 일 실시 형태에 따른 직접환원철 제조방법의 특징과 중복되는 설명은 여기서는 생략하도록 한다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 하기하는 실시예는 본 발명을 예시하여 구체화하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 제한하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의하여 결정되는 것이기 때문이다.
( 실시예 )
직접환원철 50g을 준비한 후, 이를 마이크로웨이브 반응기 안에 넣고 1835W 조건 하 2,450MHz의 마이크로 웨이브를 2시간 동안 조사하였다. 이때, 마이크로 웨이브가 조사된 직접환원철의 온도는 1,450℃였다. 이들의 T-Fe 및 S 함량을 하기 표 1에 나타내었다.
하기 표 1을 참조할 때, 본 발명에서 제안하는 방법에 의해 탈황을 실시할 경우, 직접환원철 중 황(S) 등 유해성분의 함량을 크게 저감할 수 있음을 확인할 수 있다.
조성(중량%)
T-Fe S
마이크로 웨이브 조사 전 66.5 0.1
마이크로 웨이브 조사 후 66.5 0.06

Claims (12)

  1. 제철 부산물을 준비하는 단계;
    상기 제철 부산물을 환원하여 직접환원철을 얻는 단계; 및
    상기 직접환원철에 마이크로 웨이브를 조사하여 가열하고, 이산화황(SO2) 가스를 발생시키는 단계;
    를 포함하고,
    상기 가열된 직접환원철의 황 함량은 0.06중량% 이하인 직접환원철 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제철 부산물을 준비하는 단계;
    상기 제철 부산물에 마이크로 웨이브를 조사하여 가열하고, 이산화황(SO2) 가스를 발생시키는 단계; 및
    상기 가열된 제철 부산물을 환원하여 직접환원철을 얻는 단계;
    를 포함하고,
    상기 직접환원철의 황 함량은 0.06중량% 이하인 직접환원철 제조방법.
  4. 삭제
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제철 부산물은 슬래그, 슬러지 및 더스트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 직접환원철 제조방법.
  6. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제철 부산물은 괴상화된 펠릿 형태를 갖는 직접환원철 제조방법.
  7. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 마이크로 웨이브를 발생시키는 마이크로 웨이브 발생장치의 파워(power)는 250W 내지 2.5kW인 직접환원철 제조방법.
  8. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 마이크로 웨이브의 주파수는 800~8,000MHz인 직접환원철 제조방법.
  9. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 마이크로 웨이브의 조사 시간은 30분 내지 4시간인 직접환원철 제조방법.
  10. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 마이크로 웨이브가 조사된 제철 부산물 또는 직접환원철의 온도는 800~2000℃인 직접환원철 제조방법.
  11. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 환원은 회전상식환원로(RHF, Rotary Hearth Furnace)에서 이루어지는 직접환원철 제조방법.
  12. 제3항에 있어서,
    상기 직접환원철에 마이크로 웨이브를 조사하여 가열하는 단계를 더 포함하는 직접환원철 제조방법.
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KR20200048021A (ko) 2018-10-29 2020-05-08 (주)케이텍 직접환원철의 고효율 건조를 위한 열풍 타입 고속 건조장치

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JP2013113536A (ja) * 2011-11-30 2013-06-10 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp 固体還元炉

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