KR101728286B1 - 배기 가스 처리 방법 및 배기 가스 처리 설비 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 배기 가스 처리 방법에서는, 전기로에서 발생한 배기 가스를 슬래그 보유 지지로 내에 도기함과 함께, 상기 슬래그 보유 지지로 내에 산소 함유 가스를 공급함으로써 상기 배기 가스 내의 가연성 성분을 연소시키고; 상기 연소 후의 배기 가스를 상기 슬래그 보유 지지로로부터 배기관을 경유해서 흡인 장치까지 도기하고; 상기 배기관의 도중에 형성된 개구부로부터 상기 배기관 내에 외기를 도입함으로써 상기 전기로의 내압을 조절하고; 상기 개구부에 설치되는 개구 면적 변경 수단을 이용하여, 상기 전기로의 내압 변동에 따라서 상기 개구부의 면적을 변경한다.
Description
본 발명은, 배기 가스 처리 방법 및 배기 가스 처리 설비에 관한 것이다.
본원은, 2013년 7월 24일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2013-153536호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
제강 공정에서 전로 등을 사용하여 탈황, 탈인 또는 탈탄 정련에 의해 생성되는 슬래그(제강 슬래그)는, CaO를 대량으로 포함하고 있다. 이로 인해, 제강 슬래그의 팽창성은 높고, 또한 제강 슬래그의 체적 안정성은 나쁘므로, 종래에는, 시멘트 원료, 골재 등으로서 제강 슬래그를 재이용하는 것이 제한되어 왔다. 그러나, 최근 들어, 자원의 리사이클 촉진을 도모하기 위해서, 제강 슬래그로부터 Fe이나 P 등의 유가물을 분리 회수함과 함께, 제강 슬래그를 고품질의 슬래그로 개질하여 재이용하는 것이 요구되고 있다. 그로 인해, 종래에는, 각종 슬래그 처리 방법이 제안되고 있다.
예를 들어, 특허문헌 1에는, 용해로 내의 철강 용탕에 철강 슬래그를 첨가하여, 열 및 환원재를 첨가해서 철강 슬래그를 변성하면서, 철강 슬래그 내의 Fe, Mn 및 P를 철강 용탕으로 이행시켜서 변성 슬래그를 얻는 제1 공정과, 철강 용탕 내의 Mn 및 P를 산화시켜서 순차 변성 슬래그으로 이행시켜, 고Mn 슬래그, 고P 슬래그를 순차 취출하는 제2, 제3의 공정을 포함하는 슬래그 처리 방법이 개시되어 있다.
특허문헌 2에는, 탄소 함유율 1.5wt％ 미만의 강철욕에, 산화철 함유율 5wt％ 초과의 철강 슬래그를 투입하고 나서, 탄소 또는 탄소 캐리어의 도입에 의해 강철욕을 탄화해서 탄소 함유율 2.0wt％ 초과의 강철욕을 얻어, 그 후에, 철강 슬래그중의 산화물을 환원하는 방법이 개시되어 있다. 이 방법에서는, 철강 슬래그를 강철욕에 투입할 때, 철강 슬래그가 철강욕과 격렬하게 반응하여, 철강 슬래그의 발포(슬래그 포밍)가 발생하거나, 또는 로로부터 철강 슬래그가 분출(오버플로우)되는 경우가 있다. 슬래그 포밍 및 오버플로우의 발생을 억제하기 위해서, 철강 슬래그를 강철욕에 투입하기 전에, 강철욕의 탄소 함유율을 저하시킨다. 이에 의해, 철강 슬래그를 강철욕에 투입할 때, 철강 슬래그와 강철욕의 반응 속도가 저하된다. 상기한 바와 같이, 철강 슬래그와 강철욕의 반응 속도가 저하된 상태에서, 강철욕의 탄소 함유율을 상승시킨 후, 철강 슬래그의 환원 처리가 행하여진다.
또한, 비특허문헌 1에는, 전기로 내에 제강 슬래그 분말, 탄재 분말 및 슬래그 개질재 분말을 장입하여, 슬래그의 환원 시험을 행한 결과가 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 3에는, 개방형 직류 전기로 내에서, 비철정련에서 발생한 용융 슬래그를 탄소질 환원재로 환원하여, 용융 슬래그를 금속층과 슬래그층으로 분리함으로써, 용융 슬래그로부터 유가 금속을 회수하는 방법이 개시되어 있다.
또한, 특허문헌 4에 개시된 개질 방법에서는, 유동성이 낮은 저온의 제강 슬래그를 용융 개질하기 위해서, 용기 내에 수용된 저유동성의 제강 슬래그에 개질재를 첨가 또는 용사하기 전(또는 후)에, 제강 슬래그의 표층을 기계적으로 교반한다. 그리고, 가열 버너를 사용하여 제강 슬래그와 개질재의 혼합층을 가열해서 용융 슬래그를 얻은 후, 그 용융 슬래그를 용기로부터 배출해서 응고시킨다.
Scandinavian Journal of Metallurgy 2003; 32: p.7-14
그러나, 상기 특허문헌 1에 기재된 슬래그 처리 방법에서는, 전로를 사용해서 환원 처리를 행하고 있으므로, 철강 용탕과 철강 슬래그가 강하게 교반되고 있다. 이로 인해, 철강 슬래그를 철강 욕탕에 투입할 때에 철강 용탕의 탄소 농도가 높은 경우, 철강 슬래그가 철강 용탕과 접촉함으로써, 철강 슬래그와 철강 욕탕의 반응이 촉진되어 슬래그 포밍이 일어난다. 슬래그 포밍의 발생을 피하기 위해서, 탄소 농도가 낮은 철강 용탕에 철강 슬래그를 투입한 후, 환원 반응을 촉진하기 위해서, 탄소를 철강 욕탕에 투입해서 철강 용탕의 탄소 농도를 증가시킨다. 그로 인해, 뱃치 처리를 반복할 필요가 있다. 즉, 필요한 성분 조성을 갖는 슬래그를 얻기 위해서, 복수회의 뱃치 처리(다수회의 슬래그 환원 처리와, Mn, P의 산화 및 취출 처리)를 반복할 필요가 있으므로, 작업 효율 및 생산성이 저하된다.
마찬가지로, 특허문헌 2에 기재된 슬래그 환원 방법에서도, 전로를 사용해서 환원 처리를 행한다. 그로 인해, 용철 내의 탄소 농도를 증감시켜서 철강 슬래그의 환원 처리를 행하기 위해서, 탈탄 승열과 가탄 환원이라는 뱃치 처리를 반복할 필요가 있으므로, 작업 효율 및 생산성이 저하된다.
한편, 비특허문헌 1에 기재된 환원 시험에서는, 응고된 냉간의 제강 슬래그의 분쇄물이 처리 대상물이다. 특허문헌 3에 기재된 방법에 있어서도, 응고된 냉간 슬래그가 처리 대상물이다. 냉간 슬래그의 환원 처리를 행하기 위해서는, 냉간 슬래그를 가열 용융시키는 공정이 필요하므로, 그러한 공정의 추가에 기인해서 에너지원 단위가 높아진다.
이상과 같이, 열간의 제강 슬래그를 뱃치 처리에서 재활용하는 종래 방법(특허문헌 1, 2)에서는, 슬래그 처리의 작업 효율 및 생산성이 낮다는 문제가 있었다. 한편, 냉간의 제강 슬래그를 가열 용융시켜서 재활용하는 종래 방법(비특허문헌 1 및 특허문헌 3)에서는, 슬래그 처리에 필요한 에너지원 단위가 높아진다는 문제가 있었다.
따라서, 본원 발명자들은, 에너지원 단위를 저감시키기 위해서, 제강 공정에서 생성된 용융 상태의 제강 슬래그(이하, 용융 슬래그라 함)를 응고시키지 않고 처리할 수 있고, 또한, 작업 효율 및 생산성을 향상시키기 위해서, 용융 슬래그의 환원 처리를 연속적으로 실행할 수 있는 방법에 대해서 예의 검토하였다.
용융 슬래그를 전기로 내의 용철 상에 투입하면, 냉간 슬래그를 가열 용융시키는 경우보다도 에너지원 단위를 억제할 수 있다. 그러나, 용융 슬래그를 전기로 내의 용철 상에 투입할 때, 용융 슬래그가 용철과 급격하게 반응해서 돌비하는 현상(슬래그 포밍)이 발생한다. 슬래그 포밍이 격렬하게 발생하면, 용융 슬래그가 전기로로부터 흘러넘치기 시작하는 현상(오버플로우)이 발생하는 경우도 있다. 따라서, 오버플로우의 발생을 방지하기 위해서, 그 원인인 슬래그 포밍의 발생을 억제할 필요가 있다.
환원로(전로 등)에서는, 용융 슬래그와 용철간의 반응에 의해 환원 반응이 촉진되어, 용철 내의 C가 용융 슬래그 내의 FeO를 환원한다. 그로 인해, 환원력을 향상시키기 위해서는, 탈탄 및 가탄을 반복할 필요가 있으므로, 작업 효율이 저하된다. 이에 반해, 전기로에서의 환원 반응은, 용융 슬래그와 용철간의 반응보다도, 용융 슬래그 내의 철분(FeO)과 탄소분(C)의 반응이 지배적인 것을 알 수 있었다. 그로 인해, 전기로를 사용한 경우, 용철 내의 C 농도가 1.5질량% 정도로 낮은 경우에도, 가탄 없이, 용융 슬래그의 환원 처리를 행하는 것이 가능하여, 작업 효율을 향상시킬 수 있는 것이 판명되었다. 따라서, 환원로 대신에, 전기로를 사용하는 것은, 용융 슬래그의 투입 시에 있어서의 슬래그 포밍의 발생을 억제하는 대책의 하나가 된다고 생각할 수 있다.
그러나, 전기로 내의 용철 내의 C 농도가 높은 경우도 생각할 수 있다. 따라서, 본원 발명자들은, 이 경우에도, 용융 슬래그 투입 시에 있어서의 슬래그 포밍의 발생을 억제 가능하고, 또한, 탈탄 및 가탄 처리 없이, 높은 작업 효율로 용융 슬래그를 적절하게 환원 처리할 수 있는 방법에 대해서 예의 검토하여, 실험을 거듭하였다.
그 결과, 용융 슬래그 투입 시에 있어서의 슬래그 포밍의 발생을 억제함으로써, 오버플로우의 발생을 방지한다는 관점에서, 이하의 (a) 및 (b)에 기재된 방법을 채용하는 것이 적합한 것이 판명되었다.
(a) 유동성을 갖는 고온의 용융 슬래그를, 전기로에 직접 투입하는 것이 아니고, 전기로에 인접 배치된 슬래그 보유 지지로에 일단 보유 지지한다. 그리고, 상기 오버플로우가 발생하지 않도록 용융 슬래그의 주입량을 조정하면서, 슬래그 보유 지지로로부터 전기로 내에 용융 슬래그를 서서히 주입한다.
(b) 전기로 내의 용철층 상에 용융 슬래그층(바람직하게는, 불활성의 환원 슬러그층)을 완충대로서 미리 형성해 두고, 그 용융 슬래그층에 슬래그 보유 지지로로부터 용융 슬래그를 주입한다.
이와 같이 슬래그 보유 지지로를 사용하여, 용융 슬래그의 주입량을 조정하면서 전기로 내의 용융 슬래그층 상에 용융 슬래그를 주입함으로써, 용융 슬래그의 주입중에 급격한 슬래그 포밍이 발생하는 것을 억제할 수 있음과 함께, 탈탄 및 가탄을 행하지 않고, 전기로에서 연속적으로 용융 슬래그의 환원 처리를 실행하는 것이 가능해진다.
그런데, 상기의 전기로에서는, 용융 슬래그의 환원 처리에 수반하여, CO 등을 포함하는 배기 가스나 분진이 발생한다. 이러한 배기 가스나 분진의 누설을 방지하기 위해서, 전기로의 내압은 부압으로 유지할 필요가 있다. 그러나, 전기로에서의 배기 가스의 발생량은, 예를 들어 용융 슬래그의 주입량이나 슬래그 환원 처리의 진행 등에 따라 변동한다. 따라서, 배기 가스의 배기량이 일정한 경우, 배기 가스의 발생량이 증가했을 때에 전기로의 내압이 상승하여, 부압을 유지할 수 없게 될 가능성이 있다. 또한, 배기 가스의 발생량이 감소하면 전기로의 내압이 크게 저하되어, 과잉된 분진이 배기 경로까지 흡입될 가능성이 있다. 이에 반해, 예를 들어 댐퍼 등을 사용해서 배기 가스의 배기량을 조절함으로써 전기로의 내압을 조절하는 것도 생각할 수 있지만, 배기 가스의 발생량에 따라서 댐퍼의 개방도를 미세하게 제어하는 것이 반드시 용이한 것은 아니다.
본 발명은 상기 문제를 감안하여 이루어진 것이며, 용융 슬래그의 환원 처리를 실행하는 전기로에서의 배기 가스의 발생량의 변동에 따라서 전기로의 내압을 용이하게 조절하는 것이 가능한 배기 가스 처리 방법 및 배기 가스 처리 설비를 제공하는 데 있다.
본 발명은, 상기 과제를 해결해서 관계되는 목적을 달성하기 위해서, 이하의 수단을 채용한다.
(1) 본 발명의 일형태에 관한 배기 가스 처리 방법은, 제강 공정에서 생성된 용융 슬래그를 슬래그 보유 지지로에 투입하고, 상기 슬래그 보유 지지로로부터, 용철층과 상기 용철층 상에 형성된 용융 슬래그층을 수용하는 전기로 내에, 상기 용융 슬래그를 주입하고, 상기 전기로에서 상기 용융 슬래그를 연속적으로 환원하여, 상기 용융 슬래그 내의 유가물을 상기 용철층 내에 회수하는 슬래그 처리 프로세스에서의 배기 가스 처리 방법이며, 상기 전기로에서 발생한 배기 가스를 상기 슬래그 보유 지지로 내에 도기함과 함께, 상기 슬래그 보유 지지로 내에 산소 함유 가스를 공급함으로써 상기 배기 가스중의 가연성 성분을 연소시키고, 상기 연소 후의 배기 가스를 상기 슬래그 보유 지지로부터 배기관을 경유해서 흡인 장치까지 도기하고, 상기 배기관의 도중에 형성된 개구부로부터 상기 배기관 내에 외기를 도입함으로써 상기 전기로의 내압을 조절하고, 상기 개구부에 설치되는 개구 면적 변경 수단을 이용하여, 상기 전기로의 내압 변동에 따라서 상기 개구부의 면적을 변경한다.
(2) 상기 (1)에 기재된 배기 가스 처리 방법에 있어서, 또한, 상기 개구부와 상기 흡인 장치의 사이에 설치된 외기 도입구로부터 상기 배기관 내에 외기를 도입함으로써 상기 배기관 내의 배기 가스를 냉각해도 된다.
(3) 상기 (2)에 기재된 배기 가스 처리 방법에 있어서, 상기 개구부와 상기 흡인 장치의 사이에서의 상기 배기관 내의 배기 가스의 온도 변동에 따라서 상기 외기 도입구로부터 도입되는 외기의 유량을 변경해도 된다.
(4) 본 발명의 일형태에 관한 배기 가스 처리 설비는, 제강 공정에서 생성된 용융 슬래그를 슬래그 보유 지지로에 투입하고, 상기 슬래그 보유 지지로로부터, 용철층과 상기 용철층 상에 형성된 용융 슬래그층을 수용하는 전기로 내에, 상기 용융 슬래그를 주입하고, 상기 전기로에서 상기 용융 슬래그를 연속적으로 환원하여, 상기 용융 슬래그 내의 유가물을 상기 용철층 내에 회수하는 슬래그 처리 프로세스에 사용되는 배기 가스 처리 설비이며, 상기 슬래그 보유 지지로 내에 산소 함유 가스를 공급하는 산소 공급 수단과, 상기 슬래그 보유 지지로에 접속된 배기관과, 상기 배기관을 통해서 상기 슬래그 보유 지지로 내의 배기 가스를 흡인하는 흡인 장치와, 상기 배기관의 도중에 형성된 개구부와, 상기 전기로의 내압을 검출하는 압력 검출 수단과, 상기 전기로의 내압 변동에 따라서 상기 개구부의 면적을 변경하는 개구 면적 변경 수단을 구비하고, 상기 전기로에서 발생한 배기 가스를 상기 슬래그 보유 지지로 내에 도기함과 함께, 상기 슬래그 보유 지지로 내에서 상기 산소 함유 가스를 사용해서 상기 배기 가스중의 가연성 성분을 연소시켜, 상기 연소 후의 배기 가스를 상기 배기관을 경유해서 배기함과 동시에, 상기 개구부로부터 상기 배기관 내에 외기를 도입함으로써 상기 전기로의 내압을 조절한다.
(5) 상기 (4)에 기재된 배기 가스 처리 설비에 있어서, 상기 개구 면적 변경 수단이, 상기 배기관에 주설(周設)되어 상기 배기관의 축방향을 따라서 미끄럼 이동함으로써 상기 개구부의 적어도 일부를 덮는 것이 가능한 슬리브를 포함하고 있어도 된다.
(6) 상기 (4) 또는 (5)에 기재된 배기 가스 처리 설비가, 상기 개구부와 상기 흡인 장치의 사이의 상기 배기관에 설치되는 외기 도입구를 또한 구비하고 있어도 된다.
(7) 상기 (6)에 기재된 배기 가스 처리 설비가, 상기 개구부와 상기 흡인 장치의 사이에서의 상기 배기관 내의 배기 가스의 온도를 검출하는 온도 검출 수단과, 상기 검출된 온도에 따라서 상기 외기 도입구로부터 도입되는 외기의 유량을 제어하는 외기 유량 제어 수단을 또한 구비하고 있어도 된다.
상기 형태에 의하면, 용융 슬래그의 환원 처리를 실행하는 전기로에서의 배기 가스의 발생량의 변동에 따라서 전기로의 내압을 용이하게 조절할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 슬래그 처리 프로세스를 나타내는 공정도이다.
도 2는, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 슬래그 처리 설비의 전체 구성을 도시하는 모식도이다.
도 3은, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 슬래그 보유 지지로(보유 지지 자세)를 도시하는 종단면도이다.
도 4는, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 슬래그 보유 지지로(주입 자세)를 도시하는 종단면도이다.
도 5는, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 배기 가스 처리 설비의 구성을 도시하는 모식도이다.
도 6은, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 배기 가스 처리 설비의 구성을 도시하는 모식도이다.
도 7은, 본 발명의 제2 실시 형태에서의 압력 지시 제어기의 제어 방법의 예를 나타내는 흐름도이다.
도 8은, 본 발명의 제2 실시 형태에서의 온도 지시 제어기의 제어 방법의 예를 나타내는 흐름도이다.
도 9a는, 본 실시예의 슬래그 주입 공정에서의 배기 가스 발생량(전기로(1)에서의 배기 가스 g1의 발생량)과 경과 시간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 9b는, 본 실시예의 슬래그 주입 공정에서의 슬릿 폭(슬릿(58)의 폭)과 경과 시간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 9c는, 본 실시예의 슬래그 주입 공정에서의 전기로(1)의 내압과 경과 시간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 10a는, 본 실시예의 슬래그 주입 공정에서의 배기 가스 온도(배기 가스 g3의 온도)와 경과 시간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 10b는, 본 실시예의 슬래그 주입 공정에서의 댐퍼 개방도(댐퍼(65)의 개방도)와 경과 시간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 11a는, 본 실시예의 간격 공정에서의 배기 가스 발생량(전기로(1)에서의 배기 가스 g1의 발생량)과 경과 시간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 11b는, 본 실시예의 간격 공정에서의 슬릿 폭(슬릿(58)의 폭)과 경과 시간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 11c는, 본 실시예의 간격 공정에서의 전기로(1)의 내압과 경과 시간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 2는, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 슬래그 처리 설비의 전체 구성을 도시하는 모식도이다.
도 3은, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 슬래그 보유 지지로(보유 지지 자세)를 도시하는 종단면도이다.
도 4는, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 슬래그 보유 지지로(주입 자세)를 도시하는 종단면도이다.
도 5는, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 배기 가스 처리 설비의 구성을 도시하는 모식도이다.
도 6은, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 배기 가스 처리 설비의 구성을 도시하는 모식도이다.
도 7은, 본 발명의 제2 실시 형태에서의 압력 지시 제어기의 제어 방법의 예를 나타내는 흐름도이다.
도 8은, 본 발명의 제2 실시 형태에서의 온도 지시 제어기의 제어 방법의 예를 나타내는 흐름도이다.
도 9a는, 본 실시예의 슬래그 주입 공정에서의 배기 가스 발생량(전기로(1)에서의 배기 가스 g1의 발생량)과 경과 시간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 9b는, 본 실시예의 슬래그 주입 공정에서의 슬릿 폭(슬릿(58)의 폭)과 경과 시간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 9c는, 본 실시예의 슬래그 주입 공정에서의 전기로(1)의 내압과 경과 시간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 10a는, 본 실시예의 슬래그 주입 공정에서의 배기 가스 온도(배기 가스 g3의 온도)와 경과 시간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 10b는, 본 실시예의 슬래그 주입 공정에서의 댐퍼 개방도(댐퍼(65)의 개방도)와 경과 시간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 11a는, 본 실시예의 간격 공정에서의 배기 가스 발생량(전기로(1)에서의 배기 가스 g1의 발생량)과 경과 시간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 11b는, 본 실시예의 간격 공정에서의 슬릿 폭(슬릿(58)의 폭)과 경과 시간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 11c는, 본 실시예의 간격 공정에서의 전기로(1)의 내압과 경과 시간의 관계를 나타내는 그래프이다.
이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 번호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.
[1. 제1 실시 형태]
[1.1. 슬래그 처리 프로세스의 개요]
먼저, 도 1을 참조하여, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 슬래그 처리 프로세스의 개요를 설명한다. 도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 슬래그 처리 프로세스를 나타내는 공정도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 제철 공정(S1)에서 고로를 사용하여 용선이 제조되고, 제강 공정(S2)에서 전로 등을 사용하여 선철이 강으로 정련된다. 이 제강 공정(S2)은, 용선 내의 황, 인, 탄소 등을 제거하는 탈황 공정(S3), 탈인 공정(S4) 및 탈탄 공정(S5)을 포함한다. 또한, 제강 공정(S2)은, 용강 내에 남은 수소 등의 기체나 황 등을 제거해서 성분 조정을 행하는 2차 정련 공정(S6)과, 연속 주조기로 용강을 주조하는 주조 공정(S7)을 포함한다.
상기 제강 공정(S2)에서는, 전로 내에서, 산화칼슘을 주성분으로 하는 플럭스를 사용해서 용선이 정련된다. 이 때, 전로 내에 불어 넣어진 산소에 의해 용선 내의 C, Si, P, Mn 등이 산화되어 산화물이 생성된다. 그것들의 산화물이 산화칼슘과 결부됨으로써, 슬래그가 생성된다. 또한, 탈황 공정(S3), 탈인 공정(S4) 및 탈탄 공정(S5)에서는, 각각 성분이 다른 슬래그(탈황 슬래그, 탈인 슬래그, 탈탄 슬래그)가 생성된다.
이하에서는, 상기 제강 공정(S2)에서 생성되는 슬래그를 제강 슬래그라 총칭한다. 제강 슬래그에는, 탈황 슬래그, 탈인 슬래그 및 탈탄 슬래그도 포함된다. 또한, 이하에서는, 고온의 용융 상태에 있는 제강 슬래그를 용융 슬래그라 칭하고, 마찬가지로, 용융 상태에 있는 탈황 슬래그, 탈탄 슬래그 및 탈인 슬래그를, 각각, 용융 탈황 슬래그, 용융 탈인 슬래그 및 용융 탈탄 슬래그라 칭한다.
슬래그 처리 공정(S10)에서는, 상기 제강 공정(S2)에서 생성된 용융 슬래그를, 전로로부터 전기로에 반송하여, 전기로 내에서 연속적으로 환원 용융 개질을 행한다. 이에 의해, 용융 슬래그 내의 유가물(Fe, P 등의 유가 원소)을 용융 슬래그층의 하층인 용철층에 회수한다. 이 때, 전기로 내에서는, 용융 슬래그 내의 Fe, P 등의 산화물의 환원 처리나, 용융 슬래그로부터 입자철(철분)을 분리하는 처리, 용융 슬래그의 염기도 조정 처리 등이 행하여진다.
이 결과, 용융 슬래그로부터 분리된 인분 등을 포함하는 고인용철이 회수됨과 함께, 제강 슬래그인 용융 슬래그가 환원 및 개질되어, 고로 슬래그 상당의 고품질의 환원 슬러그가 회수된다. 이 환원 슬러그는, 제강 슬래그에 비해 저팽창성을 갖고 있으므로, 시멘트 원료, 잔골재, 세라믹 제품 등에 유효하게 재활용할 수 있다.
또한, 용융 슬래그로부터 회수된 고인용철에 대하여 탈인 처리(S11)를 실시하여, 고인용철 내의 P를 산화시켜서 용융 슬래그 내으로 이행시킴으로써, 고인용철이 고인산 슬래그와 용철로 분리된다. 고인산 슬래그는, 인산 비료나 인산 원료 등으로서 재활용할 수 있다. 또한, 용철은, 제강 공정(S2)에 재활용되어, 전로 등에 투입된다.
또한, 상기 전기로에 수용하는 용철로서, 고로로부터 출선된 용선을 탈 Si 처리한 용선을 사용하면, 고인용선에 대하여 탈인 처리(S11)를 실시함으로써, 저규소 용선이 얻어지므로, 그대로 전로에 리사이클 가능하다.
이상, 본 실시 형태에 관한 슬래그 처리 프로세스의 개요에 대해서 설명하였다. 본 프로세스는, 상기 제강 공정(S2)에서 생성되는 다양한 용융 슬래그 중, 용융 탈인 슬래그를 처리 대상물로서 사용하는 것이 바람직하다. 용융 탈인 슬래그는, 용융 탈탄 슬래그보다도 저온인데, 입자철이나 인산을 많이 함유하고 있다. 이로 인해, 용융 탈인 슬래그를, 산화 처리가 아니고, 환원 처리에 의해 용융 개질함으로써, 본 프로세스에 의한 유가 원소(Fe, P 등)의 회수 효율이 높아진다. 따라서, 이하의 설명에서는, 주로 용융 탈인 슬래그를 처리 대상물로서 사용하는 예에 대해서 설명한다. 그러나, 본 발명의 용융 슬래그로서는, 용융 탈인 슬래그에 한정되지 않고, 용융 탈황 슬래그, 용융 탈탄 슬래그 등, 제강 공정(S2)에서 발생하는 임의의 제강 슬래그를 사용하는 것이 가능하다.
[1.2. 슬래그 처리 설비의 구성]
계속해서, 도 2를 참조하여, 상기 슬래그 처리 프로세스를 실현하기 위한 슬래그 처리 설비에 대해서 설명한다. 도 2는, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 슬래그 처리 설비의 전체 구성을 도시하는 모식도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 슬래그 처리 설비는, 전기로(1)와, 전기로(1)의 경사 상방에 배치되는 슬래그 보유 지지로(2)를 구비한다. 또한, 슬래그 보유 지지로(2)에 용융 슬래그(4)를 투입하기 위해서, 래들 슬래그(3)를 사용하고 있고,이 래들 슬래그(3)는 제강 공정(S2)에서 사용되는 전로(도시하지 않음)와 슬래그 보유 지지로(2)의 사이를 왕복 이동할 수 있다. 전로로부터 배출된 용융 슬래그(4)는 래들 슬래그(3)에 투입된다. 래들 슬래그(3)는, 전로부터 슬래그 보유 지지로(2)까지 용융 슬래그(4)를 반송한 후, 슬래그 보유 지지로(2) 내에 용융 슬래그(4)를 투입한다. 슬래그 보유 지지로(2)는, 용융 슬래그(4)를 저류해서 보유 지지할 수도 있고, 그 보유 지지한 용융 슬래그(4)를 전기로(1)에 연속적 또는 간헐적으로 주입한다.
또한, 슬래그 보유 지지로(2) 내에 보유 지지되는 용융 슬래그(4)는, 완전히 용융 상태에 있을 필요는 없고, 슬래그 보유 지지로(2)로부터 전기로(1)에 주입 가능한 유동성을 갖고 있으면 된다. 즉, 용융 슬래그(4)의 일부가 용융되어, 잔량부가 응고되어 있는 경우에도, 전체적으로 유동성을 갖고 있으면 된다.
전기로(1)는, 탄재 등의 환원재 및 개질재 등의 부원료를 사용하여, 용융 슬래그(4)를 환원 및 개질한다. 전기로(1)는, 이와 같이 용융 슬래그(4)를 용융 및 환원하기 위한 환원형의 전기로이며, 예를 들어 고정식의 직류 전기로로 구성된다. 전기로(1)의 외각은, 노저(11), 노벽(12) 및 노덮개(13)로 구성되어 있다. 노덮개(13)에는, 슬래그 보유 지지로(2)로부터 용융 슬래그(4)를 수용하기 위한 슬래그 주입구(14)가 형성되어 있다. 이와 같이, 전기로(1)는, 슬래그 주입구(14)를 제외하고는 밀폐된 구조로 되어 있어, 로내 공간을 보온할 수 있도록 되어 있다.
전기로(1)의 중앙에는, 상부 전극(15)과 노저 전극(16)이 상하에 대향 배치되어 있다. 이 상부 전극(15)과 노저 전극(16)의 사이에 전압을 인가하여, 상부 전극(15)과 노저 전극(16) 사이에서 아크 방전을 발생시킴으로써, 용융 슬래그(4)를 환원한다. 또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 상부 전극(15)으로서 중공 전극을 사용함으로써, 원료 투입 장치를 별개로 설치하지 않고, 중공 전극의 내부를 통해서 부원료를 아크스 포트에 투입 가능해진다.
전기로(1)의 노벽(12)에는, 환원 슬러그를 배출하기 위한 찌꺼기 배출구(17)와, 용철을 배출하기 위한 출선구(18)가 설치되어 있다. 찌꺼기 배출구(17)는, 용철층(6) 상의 용융 슬래그층(5)에 대응하는 높이 위치에 배치되고, 출선구(18)는, 노저측의 용철층(6)에 대응하는 높이 위치에 배치된다.
또한, 도 2에서는, 전기로(1)에 원료 공급 장치(31, 32, 33)가 모두 설치되는 경우를 예시하고 있다. 원료 공급 장치(31)는, 철 스크랩, 직접 환원철(DRI) 등의 함철 재료를 전기로(1) 내에 공급하는 경우에 설치된다. 또한, 원료 공급 장치(33)는, 철분을 함유하는 더스트분 등의 미분상의 함철 재료(예를 들어 FeO분)을, 상부 전극(15)(중공 전극)을 통해서 전기로(1) 내에 공급하는 경우에 설치된다. 이에 의해, 전기로(1) 내에서 이들 함철 재료를 용융시켜서 리사이클할 수 있다. 또한, 원료 공급 장치(32)는, 용융 슬래그(4)의 환원 처리에 필요한 환원재 및 개질재 등의 부원료를 공급하기 위해서 필요하고, 여기에서는 상부 전극(15)을 통해서 전기로(1) 내에 공급하는 경우에 대해서 예시하고 있다. 환원재로서는, 예를 들어 코크스분, 무연탄분, 그래파이트분 등의 미분상의 탄재가 사용된다. 또한, 개질재는, 주로 용융 슬래그(4)에 포함되는 SiO2, Al2O3 또는 MgO의 농도를 조정하기 위한 부원료이다. 이러한 개질재로서, 예를 들어 규사, 플라이애시, MgO분, 폐내화물분 등을 사용할 수 있다.
계속해서 도 2를 참조하여, 상기 구성의 전기로(1)를 사용한 용융 슬래그(4)의 환원 처리에 대해서 설명한다.
먼저, 전기로(1) 내에, 종탕(種湯)으로서, 상당량의 용철(예를 들어, 고로로부터 반송된 용선)을 용철층(6)으로서 미리 수용해 둔다. 용철의 C 농도는 통상 1.5질량% 내지 4.5질량%이다. 전기로(1)에 있어서, 용철의 C 농도(질량%)와, 환원 처리 후의 용융 슬래그(4)(환원 슬러그)의 총 Fe 농도(T.Fe)(질량%)는 상관하는 것이 본 발명자들의 실험에 의해 확인되고 있다. 예를 들어, 용철의 C 농도가 3질량％를 초과하면, 용융 슬래그(4) 내의 산화물의 환원이 촉진되어, 환원 슬러그의 총 Fe 농도를 1질량% 이하로 저감시킬 수 있다. 따라서, 환원 슬러그에 요구되는 총 Fe 농도에 따라, 용철층(6)의 용철 C 농도를 조정해 두는 것이 바람직하다.
계속해서, 전기로(1)에 전력을 공급해서 연속 가동시킨 뒤에, 전기로(1)의 환원 처리 능력(예를 들어, 전기로(1)에 대한 단위 시간당 전력 공급량)에 따른 양의 용융 슬래그(4)를, 슬래그 보유 지지로(2)로부터 전기로(1) 내에 주입한다. 전기로(1) 내에 주입된 용융 슬래그(4)는, 용철층(6) 상에 용융 슬래그층(5)을 형성한다. 또한, 상기 환원재(탄재)나 개질재 등의 부원료도, 예를 들어 상부 전극(15)을 통해서 전기로(1) 내의 용융 슬래그층(5)에 연속적으로 투입한다. 또한, 전기로(1) 내에서는, 용철층(6)의 온도가 예를 들어 1400℃ 내지 1550℃, 용융 슬래그층(5)의 온도가 예를 들어 1500℃ 내지 1650℃가 되도록 제어된다. 이 온도 제어는, 용융 슬래그(4)의 공급량을 조정하는 것이나, 단위 시간당의 전력 공급량이 일정해지는 범위 내에서 전력 공급량을 조정함으로써 실시할 수 있다.
이 결과, 전기로(1) 내에서, 상부 전극(15)과 노저 전극(16)의 사이에 발생하는 아크 열에 의해, 용융 슬래그층(5) 내의 용융 슬래그(4)의 환원 반응이 진행된다. 이 환원 처리에서는, 용융 슬래그(4)에 포함되는 산화물(FeO, P2O5 등)이, 용융 슬래그층(5) 내의 탄재의 C에 의해 환원되어, Fe 및 P가 생성된다. 이들 Fe 및 P는, 용융 슬래그층(5)으로부터 노저측의 용철층(6)(용철)으로 이행한다. 한편, 잉여 탄재의 C는 용철층(6)으로 이행하지 않고, 용융 슬래그층(5) 내에 현탁된다. 또한, 상기 환원 처리에서는, 용융 슬래그(4) 내의 슬래그 성분이 개질재에 의해 개질된다.
상기의 환원 처리에 있어서는, 전기로(1)에 주입된 용융 슬래그(4)에 포함되는 FeO는, 용철층(6) 내의 용철에 포함되는 C보다도, 용융 슬래그층(5) 내의 탄재의 C와 우선적으로 반응한다(하기 반응식(1)을 참조).
FeO+C→Fe+CO↑ …(1)
즉, 투입된 탄재의 C는, 용철층(6)으로 이행하지 않고 용융 슬래그층(5)에 현탁되므로, 용철층(6)과 용융 슬래그층(5)의 계면에서, 상기 반응식(1)에 기초하는 환원 반응은 일어나기 어렵다. 이로 인해, 용융 슬래그층(5)의 내부에서, 상기 반응식(1)에 기초하는 환원 반응이 우선적으로 진행하고, 이 환원 반응에 의해 생성된 환원철(Fe)은 용철층(6)으로 이행한다.
이와 같이, 전기로(1)에 의한 환원 처리에서는, 용융 슬래그층(5) 내의 FeO와 용철층(6) 내의 C의 반응보다도, 용융 슬래그층(5) 내의 FeO와 C의 반응쪽이 지배적이다. 따라서, 전기로(1) 내에 용융 슬래그(4)를 주입했을 때, 용철층(6) 상의 용융 슬래그층(5)이, 주입된 용융 슬래그(4)와 용철층(6)의 용철의 반응에 대한 완충대가 되므로, 용융 슬래그(4)가 용철과 급격하게 반응하는 것을 억제할 수 있다.
즉, 용융 슬래그(4)를, FeO 농도가 낮은 용융 슬래그층(5)에 주입함으로써, 주입되는 용융 슬래그(4)의 FeO 농도를 희석해서 저감시킬 수 있음과 함께, 주입되는 용융 슬래그(4)와 용철층(6)의 용철의 직접적인 접촉을 억제할 수 있다. 따라서, 슬래그 보유 지지로(2)로부터 전기로(1)에의 용융 슬래그(4)의 주입 시에, 용융 슬래그(4)가 용철과 급격하게 반응하는 것에 기인하는 돌비 현상(슬래그 포밍)을 억제할 수 있고, 그 결과, 용융 슬래그(4)가 전기로(1)의 외부에 넘치기 시작하는 현상(오버플로우)을 방지할 수 있다.
상기와 같이 하여, 전기로(1) 내의 용융 슬래그층(5)에 주입된 용융 슬래그(4)에 포함되는 산화물이 환원 처리되어, 용융 슬래그(4)로부터 Fe 및 P가 용철층(6)에 회수됨과 함께, 용융 슬래그(4)의 슬래그 성분이 개질된다. 따라서, 용융 슬래그(4)의 주입 후, 환원 처리가 진행되면, 용융 슬래그층(5)의 성분은, 용융 슬래그(4)(제강 슬래그)로부터 환원 슬러그(고로 슬래그 상당의 고품질 슬래그)로 서서히 개질되어 간다. 환원 슬러그로 개질된 용융 슬래그층(5)은, 보다 FeO 농도가 낮은 완충대가 되므로, 새롭게 용융 슬래그(4)를 슬래그 보유 지지로(2)로부터 용융 슬래그층(5)에 주입할 때, 슬래그 포밍의 발생을 보다 확실하게 억제할 수 있다.
또한, 상기 환원 처리가 진행되면, Fe이 용철 내으로 이행하므로, 용철층(6)의 층 두께도 서서히 증가해 간다.
또한, 용융 슬래그층(5)의 층 두께는, 완충대로서의 기능을 발현시킨다는 관점에서, 100mm 내지 600mm가 바람직하고, 100mm 내지 800mm가 보다 바람직하다. 이로 인해, 용융 슬래그(4)를 주입해서 용융 슬래그층(5)의 층 두께가 소정의 층 두께에 도달한 경우에는, 찌꺼기 배출구(17)를 개방하여, 용융 슬래그층(5)의 환원 슬러그를 전기로(1)의 외부로 배출한다. 또한, 용철층(6)의 계면이 찌꺼기 배출구(17)에 근접했을 경우에는, 출선구(18)를 개방하여, 용철층(6)의 용철(예를 들어 고P 용선)을 배출한다. 이와 같이, 전기로(1)의 찌꺼기 배출구(17)로부터 환원 슬러그가, 간헐적으로 배출 및 회수된다. 또한, 전기로(1)의 출선구(18)로부터 용철이, 간헐적으로 배출 및 회수된다. 이에 의해, 전기로(1) 내에서는, 용융 슬래그(4)의 환원 처리를, 중단하지 않고 계속할 수 있다.
또한, 상기 전기로(1)의 가동중(즉, 환원 처리중)에는, 탄재의 C를 사용해서 용융 슬래그(4)의 산화물을 환원함으로써, CO 및 H2 등을 포함하는 고온의 배기 가스가 발생한다. 예를 들어, 산화철을 환원할 경우, 상기 반응식(1)에 기초하는 환원 반응에 의해, CO 가스가 생성된다. 이 배기 가스는, 전기로(1)의 슬래그 주입구(14)를 통해서 슬래그 보유 지지로(2) 내에 유입되고, 슬래그 보유 지지로(2) 내를 배기 경로로서 외부로 배출된다. 이와 같이, 밀폐형의 전기로(1)를 사용함과 함께, 슬래그 보유 지지로(2)를 배기 가스의 배기 경로로서 이용함으로써, 전기로(1) 내의 분위기는, 환원 반응에 의해 발생하는 CO 가스와, 탄재(환원재)로부터 발생하는 H2를 주성분으로 하는 환원 분위기로 유지된다. 따라서, 용융 슬래그층(5)의 표면에서 산화 반응이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
[1.3. 슬래그 보유 지지로의 구성]
이어서, 도 3 및 도 4를 참조하여, 본 실시 형태에 관한 슬래그 보유 지지로(2)의 구성에 대해서 상세하게 설명한다. 도 3은, 본 실시 형태에 관한 슬래그 보유 지지로(2)(보유 지지 자세)를 도시한 종단면도이다. 도 4는, 본 실시 형태에 관한 슬래그 보유 지지로(2)(주입 자세)를 도시한 종단면도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 슬래그 보유 지지로(2)는, 내열성의 용기이며, 고온의 용융 슬래그(4)를 보유 지지하여, 전기로(1)에 주입하는 기능을 갖는다. 이 슬래그 보유 지지로(2)는, 용융 슬래그(4)를 보유 지지함과 함께, 전기로(1)에의 용융 슬래그(4)의 주입량을 조정 가능한 구조이고, 또한, 전기로(1)에서 발생한 배기 가스의 배기 경로로도 기능한다. 슬래그 보유 지지로(2)는, 용융 슬래그(4)를 저류 및 보유 지지하기 위한 슬래그 보유 지지로 본체(20)(이하, 로 본체(20)라 함)와, 로 본체(20) 내의 용융 슬래그(4)를 전기로(1)에 주입하기 위한 스파우트부(21)를 구비하고 있다.
로 본체(20)는, 하부 벽(22), 측벽(23) 및 상부 벽(24)으로 구성된 밀폐형의 용기이며, 용융 슬래그(4)를 저류하기 위한 내부 공간을 갖는다. 하부 벽(22)은, 철피(22a) 및 그 외측의 단열재(22b)와, 철피(22a)의 내측의 내장 내화물(22c)로 구성되어 있다. 그로 인해, 하부 벽(22)은, 우수한 강도 및 내열성을 갖는다. 또한, 측벽(23) 및 상부 벽(24)의 내면에도 내장 내화물이 입혀져 있다.
로 본체(20)의 노덮개(27)측의 상부에는, 가스 배출구(25) 및 슬래그 투입구(26)가 설치되어 있다. 가스 배출구(25)는, 상기 전기로(1)의 배기 가스를 배출하기 위한 배기구이며, 후술하는 배기관(55)에 접속된다. 배기관(55)에 접속된 블로워(56) 등의 흡인 장치에 의해, 슬래그 보유 지지로(2)의 내압이 부압으로 유지된다. 슬래그 투입구(26)는, 슬래그 보유 지지로(2)의 상방에 설치된 래들 슬래그(3)로부터 로 본체(20) 내에 용융 슬래그(4)를 투입하기 위한 개구이다. 이 슬래그 투입구(26)에는 개폐식의 노덮개(27)가 설치되어 있다. 래들 슬래그(3)로부터 로 본체(20)에 용융 슬래그(4)가 투입될 때에는, 노덮개(27)가 개방된다. 한편, 래들 슬래그(3)로부터 로 본체(20)에 용융 슬래그(4)가 투입되지 않는 동안에는, 노덮개(27)가 닫혀져서 슬래그 투입구(26)가 폐색된다. 그 결과, 로 본체(20) 내에 외기가 진입하는 것을 방지할 수 있음과 함께, 로 본체(20)의 내부 온도를 일정 온도로 유지할 수 있다.
스파우트부(21)는, 로 본체(20)의 전기로(1)측에 설치된 통 형상 부분이다. 스파우트부(21)의 내부 공간은, 로 본체(20)로부터 전기로(1)에 용융 슬래그(4)를 주입하기 위한 슬래그 주입로(28)로서 사용된다. 스파우트부(21)의 선단부에는, 슬래그 주입로(28)와 연통하는 스파우트(29)가 설치되어 있다. 슬래그 보유 지지로(2)의 상하 방향에서의 슬래그 주입로(28)의 길이와, 슬래그 보유 지지로(2)의 폭 방향(도 3의 지면 수직 방향)에서의 슬래그 주입로(28)의 길이는, 로 본체(20)의 내부 공간에 비해, 짧게 되어 있다. 슬래그 주입로(28)는, 주입 방향 전방을 향함에 따라서 하방으로 만곡되어 있다. 또한, 로 본체(20)의 내부 공간도 스파우트부(21)측을 향함에 따라서 서서히 좁아지고 있다. 로 본체(20) 및 스파우트부(21)의 형상을 상기와 같은 형상으로 설정함으로써, 로 본체(20) 내의 용융 슬래그(4)를 전기로(1)에 주입할 때, 용융 슬래그(4)의 주입량을 정확하게 조정할 수 있다.
슬래그 보유 지지로(2)의 스파우트부(21)는, 전기로(1)의 슬래그 주입구(14)에 연결되어 있다. 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 전기로(1)의 슬래그 주입구(14)는, 슬래그 보유 지지로(2)의 스파우트부(21)보다도 크다. 즉, 본 실시 형태에서는, 스파우트부(21)의 외벽면과 슬래그 주입구(14)의 내벽면의 사이에 간극이 존재하는 상태에서, 스파우트부(21)의 선단이 슬래그 주입구(14) 내에 삽입된 연결 구조를 채용하고 있다. 또한, 스파우트부(21)와 슬래그 주입구(14)의 사이의 연결 구조는, 본 실시 형태에 한정되지 않고, 스파우트부(21)와 슬래그 주입구(14)가 벨로즈 등에 의해 기밀하게 연결된 연결 구조, 또는, 스파우트부(21)와 슬래그 주입구(14)의 간극에 충전재가 채워진 연결 구조 등을 채용할 수 있다.
상기의 슬래그 보유 지지로(2)의 구조에 의하면, 노덮개(27)를 닫은 상태에서, 블로워(56) 등의 흡인 장치(도 5 참조)를 가동시키면, 슬래그 보유 지지로(2)의 내압이 부압이 된다. 슬래그 보유 지지로(2)의 내압이 부압일 때, 슬래그 보유 지지로(2)는, 전기로(1)에서 발생한 배기 가스의 배기 경로로서 기능한다. 즉, 전기로(1) 내의 환원 처리에 의해 발생한 CO 및 H2 등을 포함하는 배기 가스는, 도 3의 화살표로 나타낸 바와 같이, 전기로(1)의 슬래그 주입구(14) 및 슬래그 보유 지지로(2)의 스파우트부(21)를 통해서, 내압이 부압으로 유지된 슬래그 보유 지지로(2)의 로 본체(20) 내에 유입된다. 슬래그 보유 지지로(2)의 내압이 부압으로 유지되어 있으므로, 전기로(1)와 슬래그 보유 지지로(2)의 연결부의 간극으로부터 외기가 진입되는 경우는 있어도, 전기로(1) 내의 배기 가스가 상기의 간극으로부터 외부에 누설되는 경우는 없다. 또한, 슬래그 보유 지지로(2) 내에 유입된 배기 가스는, 로 본체(20) 내를 통해서 가스 배출구(25)로부터 배출된다. 이와 같이 슬래그 보유 지지로(2)로부터 배출된 배기 가스는, 후술하는 배기 가스 처리 설비(도시하지 않음)에 의해 처리된다.
또한, 슬래그 보유 지지로(2)의 로 본체(20)의 하부측에는, 틸팅 장치(40)가 설치되어 있다. 틸팅 장치(40)는, 슬래그 보유 지지로(2)를 스파우트부(21)측에 틸팅시켜서, 로 본체(20) 내의 용융 슬래그(4)를 스파우트부(21)로부터 전기로(1) 내에 주입하는 기능을 갖는다. 이 틸팅 장치(40)는, 실린더(41)와, 지지 부재(42, 43)와, 틸팅축(44)과, 롤러(45)를 구비한다.
실린더(41)는, 예를 들어 유압 실린더로 구성되고, 슬래그 보유 지지로(2)를 틸팅시키기 위한 동력을 발생시킨다. 실린더(41)의 상단부는, 로 본체(20)의 하부 벽(22)에서 슬래그 보유 지지로(2)를 전기로(1)측에 틸팅 가능하게 이격한 위치에 연결되어 있다. 실린더(41)의 하단부는, 롤러(45)의 상면에 연결되어 있다. 틸팅축(44)은, 슬래그 보유 지지로(2)의 스파우트부(21)의 하방에 설치되고, 슬래그 보유 지지로(2)의 틸팅 동작의 중심축으로서 기능한다. 지지 부재(42, 43)는, 틸팅축(44) 둘레에 서로 회동 가능하게 연결되어 있다. 지지 부재(42)의 상단부는, 스파우트부(21)의 하부측에 연결되어 있다. 지지 부재(43)의 하단부는, 롤러(45)의 상면에 연결되어 있다. 이들 실린더(41)와, 지지 부재(42 및 43)와, 틸팅축(44)에 의해, 슬래그 보유 지지로(2)가 틸팅 가능하게 지지되어 있다.
상기와 같은 구조를 갖는 틸팅 장치(40)에 의해, 틸팅축(44)을 중심으로 슬래그 보유 지지로(2)를 틸팅시킴으로써, 슬래그 보유 지지로(2)의 자세를, 보유 지지 자세(도 3)와 주입 자세(도 4) 중 어느 한쪽으로 변화시키는 것이 가능하다. 슬래그 보유 지지로(2)의 자세가 보유 지지 자세로 유지되어 있는 경우, 도 3에 도시한 바와 같이, 용융 슬래그(4)가 슬래그 보유 지지로(2)로부터 전기로(1)에 주입되지 않고, 로 본체(20) 내에 보유 지지된다. 한편, 슬래그 보유 지지로(2)의 자세가 주입 자세로 유지되어 있는 경우, 도 4에 도시한 바와 같이, 용융 슬래그(4)가 슬래그 보유 지지로(2)로부터 전기로(1)에 주입된다.
슬래그 보유 지지로(2)의 자세를 보유 지지 자세에서 주입 자세로 바꿀 때에는, 실린더(41)를 신장시켜서, 로 본체(20)의 후방부를 들어 올리고, 틸팅축(44)을 중심으로 슬래그 보유 지지로(2)를 전기로(1)측에 틸팅시킨다. 이에 의해, 도 4에 도시한 바와 같이, 로 본체(20)에 대하여 스파우트부(21)의 위치가 상대적으로 낮아지므로, 로 본체(20) 내에 보유 지지되어 있는 용융 슬래그(4)가, 스파우트부(21)측을 향해서 유동하고, 슬래그 주입로(28)를 통해서 스파우트(29)로부터 유하하여, 전기로(1) 내에 주입된다. 이 때, 실린더(41)의 신장 길이를 제어하여, 슬래그 보유 지지로(2)의 틸팅 각도를 조정함으로써, 용융 슬래그(4)의 주입량을 조정할 수 있다.
한편, 슬래그 보유 지지로(2)의 자세를 주입 자세에서 보유 지지 자세로 바꿀 때에는, 실린더(41)를 수축시켜서, 로 본체(20)의 실린더측의 높이를 보유 지지 자세의 높이로 되돌린다. 이에 의해, 도 3에 도시한 바와 같이, 로 본체(20)에 대하여 스파우트부(21)의 위치가 상대적으로 높아지고, 로 본체(20) 내의 용융 슬래그(4)의 액면이 슬래그 주입로(28)보다도 낮아지므로, 용융 슬래그(4)가 전기로(1)에 주입되지 않고 로 본체(20) 내에 보유 지지된다.
또한, 롤러(45)는, 틸팅 장치(40)를 이동 가능하게 지지한다. 롤러(45)를 사용해서 슬래그 보유 지지로(2)를 후퇴 또는 전진시킴으로써, 슬래그 보유 지지로(2)의 검사, 교환 또는 보수 등을 용이하게 행하는 것이 가능해진다.
이상과 같이, 틸팅 장치(40)를 사용해서 슬래그 보유 지지로(2)를 틸팅시킴으로써, 용융 슬래그(4)를 전기로(1)에 간헐적으로 주입하거나, 그 주입량을 조정하거나 하는 것이 가능해진다. 전기로(1)에의 용융 슬래그(4)의 주입 시에는, 주입된 용융 슬래그(4)가 전기로(1) 내의 용철과 급격하게 반응해서 오버플로우가 발생하지 않도록, 틸팅 장치(40)를 사용해서 용융 슬래그(4)의 주입량을 적절하게 조정(즉, 슬래그 보유 지지로(2)의 틸팅 각도를 조정)하면서, 용융 슬래그(4)를 간헐적으로 주입하는 것이 바람직하다. 용융 슬래그(4)의 주입 시에, 용융 슬래그(4)의 주입 속도가 너무 빠르면, 전기로(1) 내에서 슬래그 포밍이 발생하고, 그 결과, 오버플로우가 발생하는 경우가 있다. 이 경우에는, 틸팅 장치(40)에 의해 슬래그 보유 지지로(2)의 틸팅 각도를 작게 함으로써, 용융 슬래그(4)의 주입을 일시 정지하거나, 또는, 용융 슬래그(4)의 주입량을 저하시킴으로써, 전기로(1) 내에서의 용융 슬래그(4)와 용철의 반응을 억제하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 슬래그 보유 지지로(2)에 의한 단위 시간당의 용융 슬래그(4)의 주입량은, 전기로(1)의 환원 처리 능력에 따라서 결정된다. 전기로(1)의 환원 처리 능력은, 전기로(1)에 대한 단위 시간당의 전력 공급량, 예를 들어 전기로(1)의 상부 전극(15)과 노저 전극(16)의 사이에 전압이 인가되어 전류가 흐름으로써 소비되는 전력량에 의존한다. 따라서, 용융 슬래그(4)의 환원 처리에 필요한 전력원 단위와, 상부 전극(15)과 노저 전극(16)의 사이에 인가되는 전압과, 그들 전극간에 흘러드는 전류에 의해 계산되는 전력량에 기초하여, 단위 시간당의 용융 슬래그(4)의 주입량을 결정하면 된다.
또한, 도 3 및 도 4에 도시된 산소 가스 공급 노즐(51)에 대해서는, 배기 가스 처리 설비의 구성으로서 이후에 상세하게 설명한다.
[1.4. 배기 가스 처리 설비의 구성]
계속해서, 도 5를 참조하여, 상기 슬래그 처리 설비에 포함되는 배기 가스 처리 설비에 대해서 설명한다. 도 5는, 본 실시 형태에 관한 배기 가스 처리 설비의 구성을 도시한 모식도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 배기 가스 처리 설비(50)는, 슬래그 보유 지지로(2)에 설치된 산소 가스 공급 노즐(51)과, 슬래그 보유 지지로(2)의 가스 배출구(25)에 접속된 배기관(55)과, 배기관(55)을 통해서 슬래그 보유 지지로(2) 내의 배기 가스를 흡인하는 블로워(56)와, 블로워(56)를 거친 배기관(55)의 종점에 설치되는 집진기(57)를 구비하고 있다. 또한, 블로워(56)는, 본 발명의 실시 형태에서의 흡인 장치의 일례이며, 다른 실시 형태에서는 블로워(56) 이외의 흡인 장치가 사용되어도 된다.
상술한 바와 같이, 전기로(1) 내에서 산화철의 환원 반응에 의해 생성된 CO 등을 포함하는 배기 가스 g1은, 전기로(1)의 슬래그 주입구(14)를 통해서 슬래그 보유 지지로(2) 내에 도기된다. 산소 가스 공급 노즐(51)은, 슬래그 보유 지지로(2) 내에 산소 가스를 공급하는 산소 공급 수단이다. 이에 의해, 슬래그 보유 지지로(2) 내에서, 하기 반응식(2)에 기초하는 연소(산화 반응)가 발생하여, CO가 CO2로 변화한다. 여기서, 산소 가스 공급 노즐(51)에 의한 산소 가스의 공급량을, 전기로(1)에서의 CO 가스의 발생량에 따라서 적절하게 제어함으로써, 배기 가스 g1 내의 가연성 성분인 CO 가스를 완전 연소시킬 수 있다. 배기 가스 g1에 포함되는 CO 가스의 완전 연소에 의해 발생하는 CO2 가스는, 배기 가스 g2로서 가스 배출구(25)로부터 배기관(55) 내에 배출된다.
2CO+O2→2CO2 … (2)
본 실시 형태에서는, 배기 가스 g1 내의 CO 가스를 완전 연소 키기 위해서, 슬래그 보유 지지로(2)의 가스 배출구(25)에 가까운 배기관(55)에 분석계(52)가 설치되어 있다. 이 분석계(52)는, 농도 지시 제어기(53)에 접속되어 있다. 분석계(52)는, 배기관(55) 내의 배기 가스 g2의 성분을 분석하여, CO 농도와 O2 농도를 산출한다. 농도 지시 제어기(53)는, 분석계(52)에 의해 측정된 CO 농도 및 O2 농도에 따라, 산소 가스 공급 노즐(51)에의 산소 가스의 공급량을 제어한다. 보다 구체적으로는, 농도 지시 제어기(53)는, 배기관(55) 내에서의 CO 농도가 거의 0%가 되고, 또한 O2 농도가 0%보다도 크고 가능한 한 0%에 가까운 값이 되도록, 산소 가스 공급 노즐(51)에의 산소 가스의 공급량을 밸브(54) 등을 이용해서 제어한다.
예를 들어, 분석계(52)에 의해 측정된 CO 농도가 0%보다도 큰 경우, 농도 지시 제어기(53)는 산소 가스 공급 노즐(51)에의 산소 가스의 공급량을 증가시킴으로써, CO 가스를 슬래그 보유 지지로(2) 내에서 완전 연소시켜, CO 가스가 배기관(55) 내에 유입되는 것을 방지한다. 또한, 분석계(52)에 의해 측정된 O2 농도가 0％를 크게 초과하여 소정의 허용 범위를 상회하고 있는 경우, 농도 지시 제어기(53)는 산소 가스 공급 노즐(51)에의 산소 가스의 공급량을 감소시킴으로써, 과잉된 산소 가스의 공급에 의해 슬래그 보유 지지로(2)가 불필요하게 냉각되는 것을 방지한다. 예를 들어, O2 농도의 허용 범위는 5% 이하로 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 슬래그 보유 지지로(2)로부터 전기로(1)에의 용융 슬래그(4)의 주입이 개시될 경우, 또는, 주입되는 용융 슬래그(4)의 양이 증가할 경우에는, 농도 지시 제어기(53)는, 선행해서 산소 가스 공급 노즐(51)에의 산소 가스의 공급량을 증가시켜, 전기로(1)에서 발생하는 CO 가스의 증가에 대비해도 된다. 용융 슬래그(4)의 주입량에 관한 정보는, 예를 들어 슬래그 보유 지지로(2)의 틸팅각의 제어에 의해 용융 슬래그(4)의 주입량을 제어하는 제어 수단(도시하지 않음)으로부터 농도 지시 제어기(53)에 제공되어도 된다. 또한, 농도 지시 제어기(53) 대신에, 분석계(52)의 출력값 및 용융 슬래그(4)의 주입 상황을 감시하고 있는 오퍼레이터가, 산소 가스 공급 노즐(51)을 수동 조작함으로써, 상기와 같은 산소 가스의 공급량의 제어를 실행해도 된다.
또한, 산소 가스 공급 노즐(51)로부터 공급되는 산소 가스는, 본 발명의 실시 형태에서의 산소 함유 가스의 일례이다. 산소 함유 가스는, 산소를 함유하고 있는 가스이면 되고, 예를 들어 본 실시 형태와 같이 산소만을 함유하는 산소 가스이어도 되고, 산소 가스와 다른 가스(예를 들어 질소 가스)의 혼합 가스이어도 된다.
상술한 바와 같이, 전기로(1)에서 발생한 배기 가스 g1은 슬래그 보유 지지로(2) 내에 배출되고, 슬래그 보유 지지로(2) 내의 배기 가스 g2는 배기관(55)을 통해서 블로워(56)에 의해 흡인된다. 배기관(55)의 출구측에서 블로워(56)가 충분한 양의 배기 가스 g3을 흡인함으로써, 전기로(1)의 내압은 부압이 된다. 이미 설명한 바와 같이, CO를 포함하는 배기 가스 g1 및 분진의 누설을 방지하면서, 과잉된 분진이 슬래그 보유 지지로(2)나 배기관(55) 등의 배기 경로까지 흡입되는 것을 방지하기 위해서, 전기로(1)의 내압은 적절한 범위의 부압으로 유지되는 것이 바람직하다. 그런데, 전기로(1)에서의 배기 가스 g1의 발생량은, 용융 슬래그(4)의 주입량이나 환원 처리의 진행 등에 따라 변화되므로, 배기 가스 g1의 발생량에 따라서 전기로(1)의 내압을 조절할 필요가 있다.
본 실시 형태에서는, 상기와 같은 조건 하에서 전기로(1)의 내압을 적절한 범위의 부압으로 조절하기 위한 수단으로서, 배기관(55)의 도중에 슬릿(58)이 설치된다.
슬릿(58)은, 배기관(55)의 전체 둘레, 또는, 전체 둘레 중 일부분이 슬릿 형상으로 절결됨으로써 형성되는 개구부이다. 슬릿(58)에서 배기관(55) 내의 배기 가스 g2는 외기와 접하고 있다. 블로워(56)에 의해 배기관(55) 내는 부압으로 유지되어 있으므로, 슬릿(58)을 거쳐서 외기(도 5에서의 부호 air1)가 배기관(55) 내에 유입된다. 따라서, 슬릿(58)의 후단의 배기관(55b)에서 블로워(56)에 의해 흡인되는 배기 가스 g3에는, 슬래그 보유 지지로(2)로부터 배출되어 슬릿(58)의 전단의 배기관(55a)을 흘러 온 배기 가스 g2와, 슬릿(58)으로부터 유입된 외기 air1이 포함된다. 또한, 슬릿(58)은, 배기관(55) 내를 부압으로 유지하는 것이 가능할 정도의 충분히 작은 폭(개구 면적)으로 형성된다.
여기서, 슬릿(58)으로부터 배기관(55) 내에 유입되는 외기 air1의 유량은, 배기관(55a) 내를 흘러서 슬릿(58)에 도달하는 배기 가스 g2의 유량에 대하여 상보적으로 변동하는 것이, 본 발명자들의 실험에 의해 확인되고 있다. 예를 들어, 블로워(56)에 의한 배기 가스 g3의 흡기량이 100Nm3/h인 경우, 배기 가스 g2의 유량이 80Nm3/h라면, 외기 air1의 유량은 20Nm3/h가 된다. 또한, 동일한 경우, 배기 가스 g2의 유량이 70Nm3/h이면, 외기 air1의 유량은 30Nm3/h가 된다.
이러한 슬릿(58)의 작용에 의해, 전기로(1)에서의 배기 가스 g1의 발생량이 증가한 경우에는, 배기관(55a)을 흐르는 배기 가스 g2의 유량도 증가하므로, 슬릿(58)으로부터 유입되는 외기 air1의 유량은 감소한다. 따라서, 블로워(56)에 의한 배기 가스 g3의 대부분의 흡인력이 배기 가스 g2의 흡인력으로서도 작용한다. 그 결과, 전기로(1)로부터의 배기 가스 g1의 배기 능력을 높게 유지할 수 있으므로, 블로워(56)의 흡인력이 일정한 조건임에도 불구하고, 배기 가스 g1의 양이 증가한 경우에, 전기로(1)의 내압이 상승하는 것을 방지할 수 있다. 한편, 전기로(1)에서의 배기 가스 g1의 발생량이 감소했을 경우에는, 배기관(55a)을 흐르는 배기 가스 g2의 유량도 감소하므로, 슬릿(58)으로부터 유입되는 외기 air1의 유량은 증가한다. 따라서, 블로워(56)에 의한 배기 가스 g3의 흡인력이 배기 가스 g2와 외기 air1에 분산된다. 그 결과, 전기로(1)로부터의 배기 가스 g1의 배기 능력을 억제할 수 있으므로, 블로워(56)의 흡인력이 일정한 조건임에도 불구하고, 배기 가스 g1의 양이 감소했을 경우에, 전기로(1)의 내압이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 상기한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 배기 가스 처리 설비(50)에 의하면, 전기로(1)의 내압을 거의 일정한 부압으로 유지할 수 있다.
이에 반해, 슬릿(58) 대신에, 예를 들어 배기관(55) 내에 댐퍼를 설치함으로써, 블로워(56)에 의한 배기 가스의 흡기량을 조절하는 것도 가능하다. 그러나, 그 경우, 배기 가스 g1의 발생량에 따라서 댐퍼의 개방도를 섬세하고 치밀하게 조정한다는 번잡한 제어가 필요해진다. 본 실시 형태에서는, 배기관(55)의 도중에 슬릿(58)과 같은 개구부를 설치해서 외기 air1을 도입함으로써, 블로워(56)에 의한 배기 가스 g2의 흡기량을 일정하게 조절하고 있다. 상술한 바와 같이, 슬릿(58)으로부터 유입되는 외기 air1의 유량은 배기 가스 g2의 유량에 따라서 자동으로 조절되므로, 슬릿(58)의 개방도를 섬세하고 치밀하게 변경한다는 제어는 불필요하다.
또한, 상기한 설명에서는, 본 발명의 실시 형태에서 배기관(55) 내에 외기 air1을 도입하는 개구부의 일례로서, 배기관(55)의 전체 둘레에 걸쳐서 설치되는 슬릿(58)을 예시했지만, 개구부의 예는 슬릿(58)에는 한정되지 않는다. 예를 들어, 다른 실시 형태에서는, 개구부로서, 배기관(55)의 둘레면의 일부, 예를 들어 전체 둘레의 1/3이나 1/4 등의 범위에서, 원형이나 직사각형 등 임의의 형상의 구멍이 설치되어도 된다.
[2. 제2 실시 형태]
이어서, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 배기 가스 처리 설비에 대해서 설명한다. 또한, 본 실시 형태의 구성은, 이하에서 설명하는 점을 제외하고는 상술한 제1 실시 형태와 실질적으로 동일하므로, 제1 실시 형태와 동일한 구성 요소에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
[2.1. 배기 가스 처리 설비의 구성]
먼저, 도 6을 참조하여, 본 실시 형태에 관한 배기 가스 처리 설비에 대해서 설명한다. 도 6은, 본 실시 형태에 관한 배기 가스 처리 설비의 구성을 도시한 모식도이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 배기 가스 처리 설비(60)에서는, 배기관(55)의 도중에, 슬릿(58)과 함께 슬리브(61)가 설치된다. 슬리브(61)는, 배기관(55)에 주설되고, 배기관(55)의 축방향을 따라서 미끄럼 이동함으로써 슬릿(58)의 적어도 일부를 덮는 것이 가능하다. 슬리브(61)가 미끄럼 이동해서 슬릿(58)을 덮음에 따라서 슬릿(58)의 폭은 좁아지고, 슬릿(58)에 의해 형성되는 개구부의 면적은 작아진다. 반대로, 슬릿(58)을 덮고 있었던 슬리브(61)가 미끄럼 이동해서 슬릿(58)을 개방함에 따라서 슬릿(58)의 폭은 넓어지고, 슬릿(58)에 의해 형성되는 개구부의 면적은 커진다. 이와 같이, 본 실시 형태에서는, 슬리브(61)가, 슬릿(58)에 의해 형성되는 개구부의 면적을 변경하는 개구 면적 변경 수단으로서 기능한다.
일례로서, 배기관(55)의 내경이 700mm인 경우, 슬리브(61)가 슬릿(58)을 덮고 있는 면적이 최소이며, 슬릿(58)이 완전 개방되어 있는 경우(개방도 100%)의 슬릿(58)의 폭은 300mm 정도를 예시할 수 있다. 이 상태로부터, 슬리브(61)가 미끄럼 이동해서 슬릿(58)을 서서히 덮음으로써, 슬릿(58)의 폭은, 예를 들어 50mm 내지 300mm의 범위에서 조절된다. 또한, 이 예에 있어서, 슬리브(61)와 배기관(55a)의 단부의 사이의 클리어런스를 확보하기 위해서, 슬릿(58)의 최소폭이 0mm가 아니고 50mm로 설정되어 있다. 그러나, 다른 실시 형태에서는, 슬리브(61)가 슬릿(58)을 완전히 덮어, 슬릿(58)의 폭을 0mm로 조절하는 것이 가능해도 된다. 또한, 도 6에서는, 슬리브(61)가 배기관(55b)측에 설치되어 있지만, 슬리브(61)는 배기관(55a)측에 설치되어도 된다.
상기한 제1 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 슬릿(58)을 설치함으로써, 전기로(1)에서의 배기 가스 g1의 발생량의 변동에 대응해서 전기로(1)의 내압이 조절된다. 단, 제1 실시 형태와 같이 슬릿(58)의 폭이 고정되어 있는 경우, 대응 가능한 배기 가스 g1의 발생량의 변동폭에는 한계가 있다. 예를 들어, 블로워(56)에 의한 배기 가스 g3의 흡기량이 100Nm3/h인 경우, 제1 실시 형태에서 설명한 바와 같이 배기관(55a)을 흐르는 배기 가스 g2의 유량이 70Nm3/h 내지 80Nm3/h 정도이면, 슬릿(58)의 폭을 변경하지 않고 자동으로 전기로(1)의 내압을 거의 일정하게 유지할 수 있다고 가정한다. 이 가정에 있어서, 배기 가스 g1의 발생량이 보다 크게 변동할 경우(예를 들어, 상기한 가정에 있어서, 배기 가스 g1의 발생량이 크게 감소하는 것에 기인하여, 배기 가스 g2의 유량이 50Nm3/h 정도로 감소할 경우), 슬릿(58)으로부터 유입되는 외기 air1의 유량은 50Nm3/h까지는 증가하지 않는다. 따라서, 배기 가스 g1의 발생량이 크게 변동할 경우, 블로워(56)에 의한 배기 가스 g3의 흡인력이 배기 가스 g2에 집중하는 것에 기인하여, 전기로(1)로부터의 배기 가스 g1의 배기 능력이 과잉이 되어, 전기로(1)의 내압이 필요 이상으로 저하되는 문제가 있다.
따라서, 본 실시 형태에서는, 슬리브(61)를 미끄럼 이동시킴으로써, 상기와 같은 경우에는 슬릿(58)의 폭을 넓혀, 일시적으로 보다 많은 외기 air1(상기한 예에서 말하면 50Nm3/h 정도)을 유입시킴으로써, 전기로(1)의 내압이 필요 이상으로 저하되는 것을 방지한다. 그 후, 배기 가스 g2의 유량이 예를 들어 70Nm3/h 내지 80Nm3/h 정도까지 회복되었을 경우에는, 다시 슬리브(61)를 미끄럼 이동시켜서 슬릿(58)의 폭을 좁혀, 슬릿(58)으로부터의 외기 air1의 유입을 억제한다. 그 결과, 전기로(1)로부터의 배기 가스 g1의 배기 능력이 높게 유지되므로, 전기로(1)의 내압이 상승하는 것을 방지할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 이러한 슬릿(58)의 폭 조절을 실현하기 위해서, 전기로(1)에 압력계(62)(압력 검출 수단)가 설치되어 있다. 압력계(62)는 압력 지시 제어기(63)에 접속되어 있다. 압력계(62)는, 전기로(1)의 내압을 측정한다. 압력 지시 제어기(63)는, 압력계(62)에 의해 측정된 전기로(1)의 내압에 따라서 슬리브(61)를 미끄럼 이동시킴으로써 슬릿(58)의 폭을 제어한다. 보다 구체적으로는, 압력 지시 제어기(63)는, 전기로(1)의 내압이 높은 경우에는, 구동 수단(도시하지 않음)을 제어함으로써, 슬리브(61)를 미끄럼 이동시켜서 슬릿(58)의 폭을 좁힌다. 그 결과, 전기로(1)의 내압 상승이 억제된다. 또한, 압력 지시 제어기(63)는, 전기로(1)의 내압이 낮은 경우에는, 상기 구동 수단을 제어함으로써, 슬리브(61)를 미끄럼 이동시켜서 슬릿(58)의 폭을 넓힌다. 그 결과, 전기로(1)의 내압 저하가 억제된다. 또한, 압력 지시 제어기(63)에 의한 슬리브 제어의 상세한 예에 대해서는 후술한다.
또한, 슬래그 보유 지지로(2)로부터 전기로(1)에의 용융 슬래그(4)의 주입이 개시될 경우, 또는, 전기로(1)에 주입되는 용융 슬래그(4)의 양이 증가할 경우, 압력 지시 제어기(63)는, 선행해서 슬리브(61)를 미끄럼 이동시켜서 슬릿(58)의 폭을 좁힘으로써, 전기로(1)에서 발생하는 배기 가스 g1의 증가에 대비해도 된다. 용융 슬래그(4)의 주입량에 관한 정보는, 예를 들어 슬래그 보유 지지로(2)의 틸팅각의 제어에 의해 용융 슬래그(4)의 주입량을 제어하는 제어 수단(도시하지 않음)으로부터 압력 지시 제어기(63)에 제공된다. 또는, 압력 지시 제어기(63) 대신에, 압력계(62)의 측정값 및 용융 슬래그(4)의 주입 상황을 감시하는 오퍼레이터가, 슬리브(61)를 수동 조작함으로써, 슬릿(58)의 폭 조절이 실행되어도 된다.
또한, 배기 가스 처리 설비(60)에서는, 슬릿(58)과 블로워(56)의 사이의 배기관(55b)에 외기 도입구(64)가 설치되어도 된다. 블로워(56)의 흡인력에 의해 배기관(55b) 내는 부압으로 유지되어 있으므로, 외기 도입구(64)로부터도 외기(air2)가 배기관(55b) 내에 유입된다. 이 외기 air2가 배기관(55b)을 흐르는 배기 가스 g3과 혼합됨으로써, 배기 가스 g3이 냉각된다. 이러한 외기 도입구(64)의 작용에 의해, 블로워(56)를 거쳐서 집진기(57)에 도달하는 배기 가스 g3의 온도를 적절한 범위까지 저하시킬 수 있다. 그러나, 배기관(55b) 내를 흐르는 배기 가스 g3의 온도는, 전기로(1)에서의 배기 가스 g1의 발생량 및 슬릿(58)으로부터 유입되는 외기 air1의 유량 등에 따라 변동된다. 배기 가스 g3을 적절한 온도까지 냉각하기 위해서 필요한 외기 air2의 양도, 배기 가스 g1의 발생량 및 외기 air1의 유량 등에 기인하여 변동된다.
따라서, 외기 도입구(64)에는, 외기 air2의 유량을 조절하기 위한 댐퍼(65)가 설치되어 있다. 배기관(55b)의 블로워(56)측의 출구에는, 배기관(55b) 내의 배기 가스 g3의 온도를 검출하는 온도계(66)(온도 검출 수단)가 설치되어 있다. 댐퍼(65)의 개방도는, 온도계(66)에 접속된 온도 지시 제어기(67)에 의해 제어된다. 댐퍼(65) 및 온도 지시 제어기(67)는, 배기 가스 g3의 온도에 따라서 외기 도입구(64)로부터 도입되는 외기 air2의 유량을 제어하는 외기 유량 제어 수단으로서 기능한다. 보다 구체적으로는, 온도 지시 제어기(67)는, 배기관(55b) 내의 배기 가스 g3의 온도가 높은 경우에는, 댐퍼(65)의 개방도가 커지도록, 댐퍼(65)를 제어한다. 그 결과, 외기 air2의 유량이 증가하므로, 배기 가스 g3의 냉각이 촉진된다. 또한, 온도 지시 제어기(67)는, 배기 가스 g3의 온도가 낮은 경우에는, 댐퍼(65)의 개방도가 작아지도록, 댐퍼(65)를 제어한다. 그 결과, 외기 air2의 유량이 감소하므로, 배기 가스 g3의 냉각이 억제된다. 또는, 댐퍼(65)를 완전히 폐쇄함으로써, 배기관(55b)에의 외기 air2의 유입을 정지시켜도 된다. 이와 같이, 외기 air2를 도입하지 않아도 배기 가스 g3이 충분히 냉각되어 있는 경우에는, 외기 air2의 유량을 감소시켜서, 배기 가스 g3의 온도가 다시 높아졌을 때에 외기 air2를 유입시켜서 배기 가스 g3을 냉각할 수 있도록 구비해 두는 것이 바람직하다. 또한, 온도 지시 제어기(67)에 의한 댐퍼 제어의 상세한 예에 대해서는 후술한다.
또한, 다른 제어기와 마찬가지로, 슬래그 보유 지지로(2)로부터 전기로(1)에의 용융 슬래그(4)의 주입이 개시될 경우, 또는, 전기로(1)에 주입되는 용융 슬래그(4)의 양이 증가할 경우, 온도 지시 제어기(67)는, 선행해서 댐퍼(65)의 개방도를 크게 함으로써, 전기로(1)에서 발생하는 배기 가스 g1의 증가에 대비해도 된다. 용융 슬래그(4)의 주입량에 관한 정보는, 예를 들어 슬래그 보유 지지로(2)의 틸팅각의 제어에 의해 용융 슬래그(4)의 주입량을 제어하는 제어 수단(도시하지 않음)으로부터 온도 지시 제어기(67)에 제공된다. 또는, 온도 지시 제어기(67) 대신에, 온도계(66)의 측정값 및 용융 슬래그(4)의 주입 상황을 감시하고 있는 오퍼레이터가, 댐퍼(65)를 수동 조작함으로써, 댐퍼(65)의 개방도 조절이 실행되어도 된다.
또한, 배기 가스 처리 설비(60)에서는, 외기 도입구(64)가 설치되어 있는 경우, 블로워(56)에 의한 흡인 유량을 조절하기 위한 댐퍼(68)가 블로워(56)의 전단(상류측)에 설치되어 있는 것이 바람직하다. 댐퍼(68)의 개방도는, 온도계(66)에 접속된 온도 지시 제어기(69)에 의해 제어된다. 보다 구체적으로는, 온도 지시 제어기(69)는, 배기관(55b) 내의 배기 가스 g3의 온도가 상승한 경우에는 댐퍼(68)의 개방도가 커지도록, 댐퍼(68)를 제어한다. 그 결과, 블로워(56)에 의한 흡인 유량이 증가한다. 또한, 온도 지시 제어기(69)는, 배기 가스 g3의 온도가 저하된 경우에는, 댐퍼(68)의 개방도가 작아지도록, 댐퍼(68)를 제어한다. 그 결과, 블로워(56)에 의한 흡인 유량이 감소한다. 또한, 도 6에서는, 온도 지시 제어기(67)와 온도 지시 제어기(69)가, 개별로 설치되어 있는 경우를 예시했지만, 하나의 제어기로서 일체적으로 통합되어 있어도 된다.
즉, 배기 가스 g3의 온도가 상승한 경우에는, 배기 가스 g3이 팽창하므로, 단위 용적당의 가스 질량이 감소한다. 그 결과, 블로워(56)에의 부하가 작아지므로, 블로워(56)에 의한 흡인 유량을 증가시킬 수 있다. 따라서, 댐퍼(68)의 개방도를 크게 해서 블로워(56)에 의한 흡인 유량을 증가시키는 것이 가능해진다.
한편, 배기 가스 g3의 온도가 저하된 경우에는, 배기 가스 g3이 수축되므로, 단위 용적당의 가스 질량이 증가한다. 그 결과, 블로워(56)에의 부하가 커지므로, 블로워(56)에 의한 흡인 유량을 감소시키기 위해서, 댐퍼(68)의 개방도를 작게 해서 블로워(56)에 의한 흡인 유량을 감소시키는 것이 중요하다.
[2.2. 제어 방법의 예]
(전기로의 내압 제어)
도 7은, 본 발명의 제2 실시 형태에서의 압력 지시 제어기(63)의 제어 방법의 예를 나타낸 흐름도이다. 상술한 바와 같이, 압력 지시 제어기(63)는, 압력계(62)에 의해 측정된 전기로(1)의 내압에 따라서 슬리브(61)를 미끄럼 이동시켜, 슬릿(58)의 폭을 조절한다.
도 7에 도시한 바와 같이, 먼저, 압력 지시 제어기(63)는, 전기로(1)의 내압이 소정의 상한값을 상회하는지 여부를 판정한다(스텝 S101). 여기서, 전기로(1)의 내압이 상한값을 상회할 경우, 압력 지시 제어기(63)는, 슬리브(61)를 미끄럼 이동시켜서, 슬릿(58)의 폭을 좁힌다(스텝 S103). 이에 의해, 슬릿(58)으로부터 유입되는 외기 air1의 유량이 감소한다. 그 결과, 배기 가스 g1의 배기 능력이 증강되므로, 전기로(1)의 내압이 상한값을 초과하지 않도록 전기로(1)의 내압을 조정할 수 있다.
스텝 S101에서 전기로(1)의 내압이 상한값을 상회하고 있지 않을 경우, 압력 지시 제어기(63)는, 또한, 전기로(1)의 내압이 소정의 하한값을 하회하는지 여부를 판정한다(스텝 S105). 여기서, 전기로(1)의 내압이 하한값을 하회할 경우, 압력 지시 제어기(63)는, 슬리브(61)를 미끄럼 이동시켜서, 슬릿(58)의 폭을 넓힌다(스텝 S107). 이에 의해, 슬릿(58)으로부터 유입되는 외기 air1의 유량이 증가한다. 그 결과, 배기 가스 g1의 배기 능력이 억제되므로, 전기로(1)의 내압이 하한값을 하회하지 않도록 전기로(1)의 내압을 조정할 수 있다.
스텝 S105에서 전기로(1)의 내압이 하한값을 하회하고 있지 않을 경우, 즉 전기로(1)의 내압이 상한값과 하한값의 사이의 적절한 범위로 유지되어 있는 경우, 압력 지시 제어기(63)는 슬리브(61)를 고정하여, 슬릿(58)의 폭을 유지한다.
(배기 가스를 냉각하기 위한 외기량의 제어)
도 8은, 본 발명의 제2 실시 형태에서의 온도 지시 제어기(67)의 제어 방법의 예를 나타낸 흐름도이다. 상술한 바와 같이, 온도 지시 제어기(67)는, 온도계(66)에 의해 측정된 배기관(55b) 내의 배기 가스 g3의 온도에 따라서 외기 도입구(64)에 설치된 댐퍼(65)의 개방도를 조절한다.
도 8에 도시한 바와 같이, 먼저, 온도 지시 제어기(67)는, 배기 가스 g3의 온도가 소정의 상한값을 상회하는지 여부를 판정한다(스텝 S201). 여기서, 배기 가스 온도가 상한값을 상회할 경우, 온도 지시 제어기(67)는, 댐퍼(65)를 개방한다(스텝 S203). 이에 의해, 외기 도입구(64)로부터 유입되는 외기 air2의 유량이 증가한다. 그 결과, 배기 가스 g3이 보다 많은 외기 air2에 의해 냉각되므로, 배기 가스 g3의 온도가 상한값을 초과하지 않도록 배기 가스 g3의 온도를 조정할 수 있다.
상술한 바와 같이, 배기 가스 g3의 온도가 상승하고 있는 것을, 온도계(66)로 검지했을 경우, 온도 지시 제어기(69)에 의한 댐퍼(68)의 제어에 의해, 블로워(56)의 전단에 설치된 댐퍼(68)의 개방도가 커진다. 즉, 스텝 S201에서 배기 가스 g3의 온도가 상한값을 상회한다고 판정된 시점에서, 댐퍼(68)의 개방도가 커진다.
또한, 스텝 S203에서 댐퍼(65)도 개방됨으로써, 배기 가스 g3은 냉각된다. 즉, 배기 가스 g3의 온도가 상승하고 있는 것을, 온도계(66)로 검지했을 경우, 온도 지시 제어기(67)에 의한 댐퍼(65)의 제어에 의해, 댐퍼(65)의 개방도도 커진다. 또한, 오퍼레이터가 온도계(66)로부터 얻어진 배기 가스 g3의 온도 측정 결과에 기초하여, 댐퍼(65)의 개방도가 적절한 값이 되도록, 댐퍼(65)를 수동 조작해도 된다.
스텝 S201에서 배기 가스 g3의 온도가 상한값을 상회하고 있지 않을 경우, 온도 지시 제어기(67)는, 또한, 배기 가스 g3의 온도가 소정의 하한값을 하회하는지 여부를 판정한다(스텝 S205). 여기서, 배기 가스 g3의 온도가 하한값을 하회할 경우, 온도 지시 제어기(67)는, 댐퍼(65)를 폐쇄한다(스텝 S207). 이에 의해, 외기 도입구(64)로부터 유입되는 외기 air2의 유량이 감소한다. 그 결과, 배기 가스 g3을 냉각하는 효과가 작아지므로, 배기 가스 g3의 온도가 하한값을 하회하지 않도록 배기 가스 g3의 온도를 조정할 수 있다.
스텝 S205에서 배기 가스 g3의 온도가 하한값을 하회하고 있지 않을 경우, 즉 배기 가스 g3의 온도가 상한값과 하한값의 사이의 적절한 범위로 유지되어 있는 경우, 온도 지시 제어기(67)는 댐퍼(65)의 개방도를 유지한다.
상기한 바와 같이 제2 실시 형태에서는, 슬릿(58)의 폭 변경을 가능하게 하는 슬리브(61)를 설치함으로써, 배기 가스 g1의 발생량의 변동이 큰 경우에도, 전기로(1)의 내압을 적절한 값으로 조절하는 것이 가능해진다. 또한, 제2 실시 형태에서도, 배기 가스 g1의 발생량의 변동이 작은 경우에는, 제1 실시 형태와 마찬가지로 슬릿(58)의 폭을 고정한 상태에서 자동으로 전기로(1)의 내압을 조정하는 것이 가능하다. 그로 인해, 배기 가스 g1의 발생량이 크게 변동하고, 전기로(1)의 내압이 실제로 상승하기 시작했을 경우에만, 슬리브(61)를 미끄럼 이동시켜서 슬릿(58)의 폭을 변경해도 된다. 따라서, 예를 들어 댐퍼 등을 사용해서 배기 가스의 흡기량을 조절하는 경우에 비하면, 전기로(1)의 내압 제어는 현저히 용이하다. 또한, 배기 가스 g1의 발생량 및 슬릿(58)으로부터의 외기 air1의 유량이 더욱 크게 변동해도, 외기 도입구(64)에 설치된 댐퍼(65)의 개방도를 변경함으로써 적절한 온도로 냉각된 배기 가스 g3을, 블로워(56)로부터 집진기(57)에 배기할 수 있다.
또한, 상기한 제2 실시 형태에서는 개구 면적 변경 수단으로서, 배기관(55)의 전체 둘레에 걸쳐서 설치된 슬릿(58)의 폭을 조절하는 슬리브(61)가 예시되었지만, 개구 면적 변경 수단의 예는 슬리브(61)에는 한정되지 않는다. 예를 들어, 다른 실시 형태에서는, 배기관(55)의 둘레면의 일부, 예를 들어 전체 둘레의 1/3이나 1/4의 범위에서 설치된 임의의 형상의 구멍(개구부)의 적어도 일부를 덮는 슬라이드식의 덮개가 설치되어도 된다. 이 덮개는, 예를 들어 배기관(55)의 둘레 방향, 또는 배기관(55)의 축 방향으로 슬라이드 함으로써, 상기의 구멍을 덮는 비율을 조절 가능하다.
또한, 도 6에서는 농도 지시 제어기(53), 압력 지시 제어기(63), 온도 지시 제어기(67) 및 온도 지시 제어기(69)가 각각 따로따로 도시되어 있지만, 이들 제어기가, 예를 들어 컴퓨터를 사용함으로써, 하나의 제어기로서 일체적으로 통합되어 있어도 된다.
또한, 슬릿(58) 및 슬리브(61)는, 가능한 한, 배기관(55)에서의 슬래그 보유 지지로(2)에 가까운 위치에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 전기로(1)의 내압의 제어 응답성을 향상시킬 수 있다. 또한, 슬릿(58)이 배기관(55)에서의 슬래그 보유 지지로(2)에 가까운 위치에 배치되어 있으면, 슬래그 보유 지지로(2)로부터 배기관(55)에 도입되는 배기 가스 g1이, 고온인채로, 슬릿(58)으로부터 배기관(55)에 도입되는 외기 air1과 혼합된다. 그 결과, 배기 가스 g1에 포함되는 미연소 가스를, 배기관(55)의 내부에서 연소시킬 수 있다.
또한, 복수의 슬릿(58)을 배기관(55)을 따라 설치해도 된다. 이 경우, 슬리브(61)의 가동 범위를 넓혀서, 슬리브(61)의 위치 제어에 의해, 복수의 슬릿(58)의 총 개구 면적을 제어해도 된다. 또는, 복수의 슬릿(58) 각각에 대하여 슬리브(61)를 설치하여, 각 슬리브(61)의 위치 제어에 의해, 복수의 슬릿(58)의 총 개구 면적을 제어해도 된다.
(실시예)
이어서, 본 발명의 실시예에 대해서 설명한다. 또한, 이하의 실시예는, 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위해서 채용한 조건예에 지나지 않고, 본 발명은 이하의 실시예의 조건에 한정되지 않는다.
본 실시예에서는, 전기로(1)로서, 밀폐형의 직류 전기로를 사용하였다. 용융 슬래그(4)로서는, 전로로부터 배출된 용융 상태의 용융 슬래그를 사용하였다. 용융 슬래그(4)를, 유동성을 갖는 용융 상태 그대로 슬래그 보유 지지로(2)에 투입하였다. 또한, 전기로(1) 내에, 약 130톤의 선철로 형성된 용철층(6)과, 그 용철층(6) 상에, 환원 처리된 용융 슬래그(4)(즉, 환원 슬러그)로 형성된 약 200mm 두께의 용융 슬래그층(5)이 존재하고 있는 조건 하에서, 슬래그 보유 지지로(2)로부터 전기로(1) 내의 용융 슬래그층(5)에 용융 슬래그(4)를 간헐적으로 주입하였다. 보다 구체적으로는, 슬래그 보유 지지로(2)의 자세를 보유 지지 자세에서 주입 자세로 변화시켜서, 8.2톤 내지 8.5톤의 용융 슬래그(4)를 전기로(1) 내에 주입하는 공정(슬래그 주입 공정)을 실시한다. 그리고, 슬래그 보유 지지로(2)의 자세를 보유 지지 자세로 되돌린 후, 10분 정도, 보유 지지 자세를 유지하는 공정(간격 공정)을 실시한다. 상기의 슬래그 주입 공정과 간격 공정을 반복 실시함으로써, 전기로(1) 내에서 용융 슬래그(4)의 환원 처리를 행하였다. 이 결과, 슬래그 주입중에 급격한 슬래그 포밍을 발생시키지 않고, 전기로(1)에서 연속적 또한 안정적으로 용융 슬래그(4)를 환원 처리할 수 있었다.
(슬래그 주입 공정)
도 9a는, 본 실시예의 슬래그 주입 공정에서의 배기 가스 발생량(전기로(1)에서의 배기 가스 g1의 발생량)과, 경과 시간의 관계를 나타낸 그래프이다. 도 9b는, 본 실시예의 슬래그 주입 공정에서의 슬릿 폭(슬릿(58)의 폭)과 경과 시간의 관계를 나타낸 그래프이다. 도 9c는, 본 실시예의 슬래그 주입 공정에서의 전기로(1)의 내압과 경과 시간의 관계를 나타낸 그래프이다. 슬래그 주입 공정의 초기 단계에서는, 환원 반응이 급속하게 진행하므로, 도 9a에 도시한 바와 같이, 전기로(1)에서의 배기 가스 g1의 발생량이 처리의 개시 시점부터 시각 t1까지 계속해서 증가하였다. 이 결과, 도 9c에 도시한 바와 같이, 시각 t1의 시점에서 전기로(1)의 내압이 소정의 상한값(-10Pa)에 달했기 때문에, 압력 지시 제어기(63)가 슬리브(61)를 미끄럼 이동시켜, 도 9b에 도시한 바와 같이 슬릿(58)의 폭(개방도)을 40%에서 30%로 좁혔다. 이에 의해 슬릿(58)에서의 외기 air1의 유입이 억제되므로, 블로워(56)에 의한 배기 가스 g1의 배기 능력이 증강된다. 그 결과, 도 9c에 도시한 바와 같이, 시각 t1 이후, 전기로(1)의 내압은 상한값으로부터 저하된 후, 거의 일정한 값(-20Pa)으로 유지되었다. 이와 같이, 전기로(1)의 내압이 상한값에 달할 정도로 배기 가스 g1의 발생량이 증가한 경우, 슬릿(58)의 폭을 40%에서 30%로 변화시킴으로써, 전기로(1)의 내압을 자동으로 거의 일정한 값으로 조절할 수 있었다.
그런데, 도 9a에 도시한 바와 같이, 시각 t1 이후, 전기로(1)에서의 배기 가스 g1의 발생량은 서서히 감소하기 시작하여, 시각 t2까지 계속적으로 감소하였다. 이 결과, 도 9c에 도시한 바와 같이, 전기로(1)의 내압은 거의 일정하게 유지되어 있었던 값(-20Pa)으로부터 저하되기 시작하여, 시각 t2의 시점에서 소정의 하한값(-30Pa)에 달하였다. 따라서, 압력 지시 제어기(63)는 다시 슬리브(61)를 미끄럼 이동시켜, 도 9b에 도시한 바와 같이, 슬릿(58)의 폭(개방도)을 30%에서 40%로 다시 넓혔다. 이에 의해 슬릿(58)에서의 외기 air1의 유입이 촉진되므로, 블로워(56)에 의한 배기 가스 g1의 배기 능력이 억제된다. 그 결과, 도 9c에 도시한 바와 같이, 시각 t2 이후, 전기로(1)의 내압은 하한값으로부터 상승하여, 다시 거의 일정한 값(-20Pa)으로 유지되었다. 이와 같이, 전기로(1)의 내압이 하한값에 달할 정도로 배기 가스 g1의 발생량이 감소했을 경우, 슬릿(58)의 폭을 30%에서 40%로 변화시킴으로써, 전기로(1)의 내압을 자동으로 거의 일정한 값으로 조절할 수 있었다.
도 10a는, 본 실시예의 슬래그 주입 공정에서의 배기 가스 온도(배기 가스 g3의 온도)와, 경과 시간의 관계를 나타낸 그래프이다. 도 10b는, 본 실시예의 슬래그 주입 공정에서의 댐퍼 개방도(댐퍼(65)의 개방도)와 경과 시간의 관계를 나타낸 그래프이다. 도 9b에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 슬래그 주입 공정에서는, 시각 t1의 시점에서 슬릿(58)의 폭(개방도)이 40%에서 30%로 좁혀졌다. 이 결과, 배기관(55b)를 흐르는 배기 가스 g3에 포함되는 외기 air1의 비율이 저하되었기 때문에, 도 10a에 도시한 바와 같이, 배기 가스 g3의 온도는 시각 t1 이후 크게 상승하여, 시각 t3에서 소정의 상한값(90℃)에 달하였다. 따라서, 도 10b에 도시한 바와 같이, 온도 지시 제어기(67)가, 시각 t3의 시점에서 댐퍼(65)의 개방도를 50%에서 70%로 변경하였다. 이에 의해, 외기 도입구(64)로부터 유입되는 외기 air2의 유량이 증가하는 것에 기인하여, 배기 가스 g3이 보다 많은 외기 air2에 의해 냉각된다. 그 결과, 도 10a에 도시한 바와 같이, 시각 t3 이후, 배기 가스 g3의 온도는 상한값으로부터 저하되어, 약간 변동하면서도 90℃ 미만의 적절한 범위로 유지되었다.
그런데, 상기와 같이, 시각 t2의 시점에서 슬릿(58)의 폭이 30%에서 40%로 다시 넓혀졌다. 이 결과, 배기 가스 g3에 포함되는 외기 air1의 비율이 증가하였다. 즉, 배기 가스 g3은, 슬릿(58)으로부터 유입된 외기 air1에 의해 어느 정도 냉각된 후, 외기 도입구(64)로부터 유입된 외기 air2에 의해 더욱 냉각되게 되었다. 따라서, 도 10a에 도시한 바와 같이, 배기 가스 g3의 온도는 시각 t2 이후 크게 저하되어, 시각 t4에서 소정의 하한값(70℃)에 달하였다. 따라서, 도 10b에 도시한 바와 같이, 온도 지시 제어기(67)가, 시각 t4의 시점에서 댐퍼(65)의 개방도를 70%에서 50%로 되돌렸다. 이에 의해 외기 air2의 유량이 감소하는 것에 기인하여, 배기 가스 g3이 과잉으로 냉각되지 않게 된다. 그 결과, 도 10a에 도시한 바와 같이, 시각 t4 이후, 배기 가스 g3의 온도는 하한값으로부터 상승하여, 다시 70℃ 내지 90℃의 사이의 적절한 범위로 유지되었다.
(슬래그 주입의 간격 공정)
도 11a는, 본 실시예의 간격 공정에서의 배기 가스 발생량(전기로(1)에서의 배기 가스 g1의 발생량)과, 경과 시간의 관계를 나타낸 그래프이다. 도 11b는, 본 실시예의 간격 공정에서의 슬릿 폭(슬릿(58)의 폭)과 경과 시간의 관계를 나타낸 그래프이다. 도 11c는, 본 실시예의 간격 공정에서의 전기로(1)의 내압과 경과 시간의 관계를 나타낸 그래프이다. 상기의 슬래그 주입 공정 후, 슬래그 주입이 휴지되는 간격 공정에서는, 전기로(1) 내에서의 환원 반응이 안정화되었다. 단, 이 간격 공정에서도 환원 반응이 완전히 균일화되는 것은 아니므로, 도 11a에 도시한 바와 같이, 전기로(1)에서의 배기 가스 g1의 발생량에는 약간의 변동이 발생하였다. 이에 반해, 도 11b에 도시한 바와 같이, 슬릿(58)의 폭(개방도)은 40%로 고정되어 있었다. 그래도, 도 11c에 도시한 바와 같이, 압력계(62)에 의해 측정되는 전기로(1)의 내압은, -20Pa로 거의 일정하였다. 또한, 이 간격 공정에서는, 댐퍼(65)의 개방도는 50%로 유지되어 있고, 배기 가스 g3의 온도도 크게 변화하지 않았기 때문에, 배기 가스 g3의 온도와 댐퍼(65)의 개방도의 관계의 도시는 생략한다.
이상의 결과로부터, 전기로(1)에서의 배기 가스 g1의 발생량의 변동이 비교적 큰 경우에도, 전기로(1)의 내압에 따라서 슬릿(58)의 폭을 변경함으로써, 전기로(1)의 내압을 거의 일정하게 조정할 수 있는 것이 실증되었다. 또한, 슬릿(58)의 폭 변경 등이 원인으로, 배기관(55b) 내의 배기 가스 g3의 온도가 변동된 경우에도, 댐퍼(65)의 개방도를 배기 가스 g3의 온도에 따라서 변경함으로써, 온도를 거의 일정하게 조정할 수 있는 것이 실증되었다. 또한, 전기로(1)에서의 환원 반응이 안정되어 있어, 배기 가스 발생량의 변동이 비교적 작은 경우에는, 슬릿(58)의 폭을 고정한 상태에서 전기로(1)의 내압을 거의 일정하게 조정할 수 있는 것이 실증되었다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해서 상세하게 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술의 분야에서의 통상의 지식을 가진 사람이라면, 특허 청구 범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명확하고, 이들에 대해서도, 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것이라고 이해된다.
1 : 전기로
2 : 슬래그 보유 지지로
3 : 래들 슬래그
4 : 용융 슬래그
5 : 용융 슬래그층
6 : 용철층
14 : 슬래그 주입구
15 : 상부 전극
16 : 노저 전극
17 : 찌꺼기 배출구
18 : 출선구
50, 60 : 배기 가스 처리 설비
51 : 산소 가스 공급 노즐
52 : 분석계
53 : 농도 지시 제어기
55 : 배기관
56 : 블로워
57 : 집진기
58 : 슬릿
61 : 슬리브
62 : 압력계
63 : 압력 지시 제어기
64 : 외기 도입구
65 : 댐퍼
66 : 온도계
67 : 온도 지시 제어기
g1 내지 g3 : 배기 가스
2 : 슬래그 보유 지지로
3 : 래들 슬래그
4 : 용융 슬래그
5 : 용융 슬래그층
6 : 용철층
14 : 슬래그 주입구
15 : 상부 전극
16 : 노저 전극
17 : 찌꺼기 배출구
18 : 출선구
50, 60 : 배기 가스 처리 설비
51 : 산소 가스 공급 노즐
52 : 분석계
53 : 농도 지시 제어기
55 : 배기관
56 : 블로워
57 : 집진기
58 : 슬릿
61 : 슬리브
62 : 압력계
63 : 압력 지시 제어기
64 : 외기 도입구
65 : 댐퍼
66 : 온도계
67 : 온도 지시 제어기
g1 내지 g3 : 배기 가스
Claims (7)
- 제강 공정에서 생성된 용융 슬래그를 슬래그 보유 지지로에 투입하고, 상기 슬래그 보유 지지로로부터, 용철층과 상기 용철층 상에 형성된 용융 슬래그층을 수용하는 전기로 내에, 상기 용융 슬래그를 주입하고, 상기 전기로에서 상기 용융 슬래그를 연속적으로 환원하여, 상기 용융 슬래그 내의 유가물을 상기 용철층 내에 회수하는 슬래그 처리 프로세스에서의 배기 가스 처리 방법이며,
상기 전기로에서 발생한 배기 가스를 상기 슬래그 보유 지지로 내에 도기함과 함께, 상기 슬래그 보유 지지로 내에 산소 함유 가스를 공급함으로써 상기 배기 가스 내의 가연성 성분을 연소시키고;
상기 연소 후의 배기 가스를 상기 슬래그 보유 지지로로부터 배기관을 경유해서 흡인 장치까지 도기하고;
상기 배기관의 도중에 형성된 개구부로부터 상기 배기관 내에 외기를 도입함으로써 상기 전기로의 내압을 조절하고;
상기 개구부에 설치되는 개구 면적 변경 수단을 이용하여, 상기 전기로의 내압 변동에 따라서 상기 개구부의 면적을 변경하는 것을 특징으로 하는, 배기 가스 처리 방법. - 제1항에 있어서,
또한, 상기 개구부와 상기 흡인 장치의 사이에 설치된 외기 도입구로부터 상기 배기관 내에 외기를 도입함으로써 상기 배기관 내의 배기 가스를 냉각하는 것을 특징으로 하는, 배기 가스 처리 방법. - 제2항에 있어서,
상기 개구부와 상기 흡인 장치의 사이에서의 상기 배기관 내의 배기 가스의 온도 변동에 따라서 상기 외기 도입구로부터 도입되는 외기의 유량을 변경하는 것을 특징으로 하는, 배기 가스 처리 방법. - 제강 공정에서 생성된 용융 슬래그를 슬래그 보유 지지로에 투입하고, 상기 슬래그 보유 지지로로부터, 용철층과 상기 용철층 상에 형성된 용융 슬래그층을 수용하는 전기로 내에, 상기 용융 슬래그를 주입하고, 상기 전기로에서 상기 용융 슬래그를 연속적으로 환원하여, 상기 용융 슬래그 내의 유가물을 상기 용철층 내에 회수하는 슬래그 처리 프로세스에 사용되는 배기 가스 처리 설비이며,
상기 슬래그 보유 지지로 내에 산소 함유 가스를 공급하는 산소 공급 수단과;
상기 슬래그 보유 지지로에 접속된 배기관과;
상기 배기관을 통해서 상기 슬래그 보유 지지로 내의 배기 가스를 흡인하는 흡인 장치와;
상기 배기관의 도중에 형성된 개구부와;
상기 전기로의 내압을 검출하는 압력 검출 수단과;
상기 전기로의 내압 변동에 따라서 상기 개구부의 면적을 변경하는 개구 면적 변경 수단을 구비하고,
상기 전기로에서 발생한 배기 가스를 상기 슬래그 보유 지지로 내에 도기함과 함께, 상기 슬래그 보유 지지로 내에서 상기 산소 함유 가스를 사용해서 상기 배기 가스 내의 가연성 성분을 연소시키고, 상기 연소 후의 배기 가스를 상기 배기관을 경유해서 배기하는 동시에, 상기 개구부로부터 상기 배기관 내에 외기를 도입함으로써 상기 전기로의 내압을 조절하는 것을 특징으로 하는, 배기 가스 처리 설비. - 제4항에 있어서,
상기 개구 면적 변경 수단은, 상기 배기관에 주설되어 상기 배기관의 축방향을 따라서 미끄럼 이동함으로써 상기 개구부의 적어도 일부를 덮는 것이 가능한 슬리브를 포함하는 것을 특징으로 하는, 배기 가스 처리 설비. - 제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 개구부와 상기 흡인 장치의 사이의 상기 배기관에 설치되는 외기 도입구를 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 배기 가스 처리 설비. - 제6항에 있어서,
상기 개구부와 상기 흡인 장치의 사이에서의 상기 배기관 내의 배기 가스의 온도를 검출하는 온도 검출 수단과;
상기 검출된 온도에 따라서 상기 외기 도입구로부터 도입되는 외기의 유량을 제어하는 외기 유량 제어 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 배기 가스 처리 설비.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JPJP-P-2013-153536 | 2013-07-24 | ||
| JP2013153536 | 2013-07-24 | ||
| PCT/JP2014/069567 WO2015012354A1 (ja) | 2013-07-24 | 2014-07-24 | 排ガス処理方法および排ガス処理設備 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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