KR19990018895A - Hybrid Fluidized Bed Reduction Device for Iron Ore - Google Patents

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KR19990018895A
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김행구
이일옥
강흥원
정선광
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이구택
포항종합제철 주식회사
신현준
재단법인 포항산업과학연구원
파투치 알렉산더, 토이플아르민
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    • C21B13/00Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/0033In fluidised bed furnaces or apparatus containing a dispersion of the material

Abstract

본 발명은 분철광석을 환원하는 유동층 환원로에서 고체상태의 분철광석을 환원시켜 용융가스화로에서 녹여 최종산물인 선철을 만들 수 있도록 환원된 고체 환원철을 제조하기 위한 분철광석의 복합형 유동층 환원장치에 관한 것으로서, 복수의 유동층로와 사이클론을 갖추어 분철광석을 대립과 중립/미립으로 분리하여 환원하도록 된 분철광석의 유동층 환원장치에 있어서, 상기 제 1유동층로(100)는 제 2유동층로(200)의 내부 공탑영역인 철광석 유동층 상부에 설치되고, 상기 제 1유동층로(100)의 광석 및 가스배출을 위한 제 2배출구(105)는 제 1도관(106)을 통하여 제 2유동층로(200)의 내측 하부에 연결되며, 상기 사이클론(300)의 하단부는 제 2유동층로(200)의 상부를 관통하는 제 6도관(302)을 통하여 제 2유동층로(200)의 내측 하부에 연결됨을 특징으로 하여, 입도가 넓은 분철광석을 환원하는 경우 원료 철광석의 입도분포, 고온에서의 분화 및 환원성을 고려하여 고체 분철광석 입자의 반응성, 가스이용율, 가스소모량등 에너지를 최대한 효율적으로 이용함으로서 입도분포가 넓은 분철광석을 최적으로 환원할 수 있도록 한다.The present invention relates to a composite fluidized bed reduction apparatus of iron ore for producing reduced iron ore to reduce the iron in the solid state in the fluidized bed reduction furnace for reducing the iron ore to melt the molten gas in the molten gasifier to form pig iron as a final product. The present invention relates to a fluidized bed reducing apparatus for a powdered iron ore having a plurality of fluidized bed furnaces and cyclones to separate and reduce powdered iron ore into opposition and neutral / particulate, wherein the first fluidized bed furnace 100 is a second fluidized bed furnace 200. It is installed on the iron ore fluidized bed, which is an internal azeotropic zone, and the second outlet 105 for the ore and gas discharge of the first fluidized bed (100) is provided through the first conduit (106) of the second fluidized bed (200). It is connected to the inner lower, the lower end of the cyclone 300 is connected to the inner lower portion of the second fluidized bed 200 through the sixth conduit 302 penetrating the upper portion of the second fluidized bed (200) , In the case of reducing iron ore having a large particle size, iron ore having a large particle size distribution is utilized by efficiently utilizing energy such as reactivity of solid iron ore particles, gas utilization rate, and gas consumption in consideration of particle size distribution of raw iron ore, differentiation and reducing properties at high temperature. To optimize the reduction.

Description

분철광석의 복합형 유동층 환원장치Hybrid Fluidized Bed Reduction Device for Iron Ore

본 발명은 입도가 넓은 분철광석을 환원하는 유동층 환원로에서 고체상태의 분철광석을 환원시켜, 용융가스화로에서 녹여 최종산물인 선철을 만들 수 있도록 철광석이 85%이상 환원된 고체 환원철을 제조하기 위한 유동층식 환원장치에 관한 것으로서, 보다 상세히는 원료 철광석의 입도분포, 고온에서의 분화 및 환원성을 고려하여, 800-900℃의 고온과 CO + H2환원가스 조성범위가 60-100% 범위에 있는 고온환원성 가스를 이용하여 고체 분철광석 입자의 반응성, 가스이용율, 가스소모량등 에너지를 최대한 효율적으로 이용함으로써 입도분포가 넓은 분철광석을 유동층을 이용함에 있어서 경제성 측면에서 최적 조업을 달성할 수 있도록 한 분철광석의 복합형 유동층 환원장치에 관한 것이다.The present invention is to reduce the iron ore in the solid state in a fluidized bed reduction furnace to reduce the iron ore of a wide particle size, to produce a solid iron reduced in iron ore reduced by 85% or more to melt the molten gas in the molten gas furnace to form the final product pig iron The fluidized bed reduction apparatus, more specifically, in consideration of the particle size distribution of the raw iron ore, differentiation and reducing properties at a high temperature, the high temperature of 800-900 ℃ and CO + H 2 reducing gas composition range of 60-100% By using high-temperature reducing gas, it is possible to use the energy such as reactivity of solid iron ore particles, gas utilization rate, gas consumption amount as efficiently as possible to achieve optimum operation in economical aspect using fluidized bed ore with wide particle size distribution The present invention relates to a complex fluidized bed reduction device of iron ore.

일반적인 고로법은 고체입자의 크기가 커서 고정층법으로 철광석 환원이 가능하지만, 미분 광석의 환원인 경우는 고정층과 같이 유속이 낮을 경우 스티킹(sticking)등으로 인해 조업중단이 발생할 우려가 있으므로 반응기내 통기성 확보를 위해 유속을 충분히 하여 고체입자의 움직임을 원할하게 하는 유동층법이 필수적으로 채택되고 있다.In general, the blast furnace method is capable of reducing iron ore by the fixed bed method due to the large size of solid particles. However, in the case of reduction of fine ore, when the flow rate is low like sticking bed, there is a possibility of operation interruption due to sticking. In order to secure air permeability, a fluidized bed method is adopted to smoothly move solid particles with sufficient flow velocity.

상기 유동층을 이용하여 분철광석을 환원하는 한 일례로서는 일본 공개실용신안공보 소58-217615호의 유동층 환원로를 들 수 있다. 이 유동층식 분철광석 환원로는 구조상 크게 원통형 환원로와 사이클론으로 나누어지고, 상기 원통형 환원로에는 원료 철광석 장입구와 고온 환원가스의 도입을 위한 도입구 및 환원가스에 의해 환원된 철광석의 배출을 위한 배출구로 구성되며, 환원로의 내측 하부에는 가스 분산판이 내장되어 있다. 상기 원통형 환원로의 하부 가스 분산판만을 통해 원하는 유량으로 환원가스를 공급하면서 장입구를 통해 분철광석을 보내면 고온의 환원가스와 혼합, 교반되며 반응하고, 일정한 시간이 지난후 환원된 분철광석은 배출구를 통해 배출된다. 이때 형성된 유동층의 형태는 원통형 환원로에서 공급되는 환원가스가 기포로 되어 환원로 상부의 입자층을 통과하면서 기포가 성장하는 기포유동층이다.One example of reducing the iron-iron ore using the fluidized bed is the fluidized bed reduction furnace of JP-A-58-217615. This fluidized bed-type iron ore reduction furnace is largely divided into a cylindrical reduction furnace and a cyclone, and the cylindrical reduction furnace has an inlet for introducing raw iron ore and a high temperature reducing gas and an outlet for reducing iron ore by reducing gas. It is composed of a discharge port, the gas distribution plate is built in the inner lower portion of the reduction furnace. Sending the iron ore through the charging inlet while supplying the reducing gas at a desired flow rate through the lower gas distribution plate of the cylindrical reduction furnace, mixed with a high temperature reducing gas, stirred and reacted, and after a predetermined time the reduced iron ore is discharged Is discharged through. In this case, the formed fluidized bed is a bubble fluidized bed in which bubbles are grown while reducing gas supplied from a cylindrical reduction furnace becomes bubbles and passes through a particle layer in the upper part of the reduction furnace.

상기 종래의 유동층 환원로에서는 생산성등 경제적인 측면을 고려하여 원할한 유동상태에서 환원로 외부로 비산되는 미립 철광석의 양을 줄이고, 환원 가스 소모량을 최소화하며, 가스 이용율을 최대로 하기 위해서 환원로에 장입되는 원료 철광석의 입도가 엄격히 제한되기 때문에 넓은 입도분포를 지니는 분철광석을 처리할 수 없는 문제점이 있다. 즉, 상기 종래의 유동층 환원로에 장입되는 철광석의 입도분포는 일반적으로 넓은 범위의 입도를 갖지 못하고 0-0.5mm,0-1mm,1-2mm등으로 제한되어 있다. 그러나, 실제로 존재하는 분철광석의 입도는 대부분이 8mm 이하로서, 이러한 입도를 가지는 분철광석을 사용하기 위해서 장입하는 철광석을 미리 규정 입도로 체질하여 분급 사용하거나 규정입도 이하로 분쇄하여 사용함으로서 생산속도저하, 공정 및 추가설비부담으로 인하여 경제적인 면에서 손실을 초래하는 문제점이 있다.In the conventional fluidized-bed reduction furnace in consideration of economical aspects such as productivity, the reduction of the amount of fine iron ore scattered to the outside of the reduction furnace in a smooth flow state, to reduce the reducing gas consumption, to maximize the gas utilization rate Since the particle size of the loaded iron ore is strictly limited, there is a problem in that the iron ore having a wide particle size distribution cannot be processed. That is, the particle size distribution of iron ore charged in the conventional fluidized bed reduction furnace is generally limited to 0-0.5 mm, 0-1 mm, 1-2 mm and the like without having a wide range of particle sizes. However, the particle size of the actual iron ore is almost 8mm or less, and in order to use the iron ore having such a particle size, the iron ore loaded is sieved to a prescribed particle size in advance, or it is used to pulverize it below the specified particle size to reduce production speed. However, there is a problem that the loss in terms of economics due to the process and additional equipment burden.

한편, 상기 종래의 유동층 환원로에 대한 제반 문제점을 해결하기 위한 트윈(Twin)형 유동층 환원로의 일례로서 대한민국 특허 제 074056호가 제시되어 있다.On the other hand, Korean Patent No. 074056 has been presented as an example of a twin-type fluidized bed reduction furnace for solving the problems of the conventional fluidized bed reduction furnace.

상기에 제시된 트윈형 유동층식 분철광석 환원로는 도 1에 나타낸 바와같이, 구조상 크게 대립철광석을 환원하는 제 1유동층로(10)와 중/미립철광석을 환원시키는 제 2유동층로(20), 극미립철광석을 포집하는 사이클론(30)으로 구성된다.As shown in FIG. 1, the twin-type fluidized bed iron ore reduction furnace presented above has a first fluidized bed furnace 10 for greatly reducing allele iron ore and a second fluidized bed furnace 20 for reducing medium / fine iron ore, as shown in FIG. 1. It consists of a cyclone 30 for collecting the fine iron ore.

상기 제 1유동층로(10)는 하단부에 환원가스 공급구(11)가 형성되고, 내부에는 가스분산판(12)이 장착되어 있으며, 반응기 일측 하부에는 제 1배출구(13)가 형성되며, 상부에는 제 2배출구(15)가 형성되고, 이러한 제 2배출구(15)는 제 1도관(16)을 통해 상기 제 2유동층로(20)의 하부 일측과 연결되어 있다. 또한, 상기 제 1유동층로(10)의 타측 하부에는 광석공급구(14)가 형성되어 있다.The first fluidized bed passage 10 has a reducing gas supply port 11 formed at a lower end thereof, and a gas distribution plate 12 is mounted therein, and a first outlet 13 is formed at one lower side of the reactor. A second outlet 15 is formed in the second outlet 15 is connected to the lower side of the second fluidized bed passage 20 through the first conduit 16. In addition, an ore supply port 14 is formed at the lower side of the other side of the first fluidized bed 10.

상기 제 2유동층로(20)는 하단부에 환원가스 공급구(21)가 형성되고, 내측 하부에는 가스분산판(22)이 장착되어 있으며, 반응기 일측 하부에는 제 3배출구(23)가 형성되는 한편, 상단부는 사이클론(30)의 일측과 연결되어 있다. 상기 사이클론(30)의 하단부는 제 6도관(35)과 연결되어 상기 제 2유동층로(20)의 일측 하부로 연결된다. 상기 사이클론(30)의 상단부에는 가스 배출구(33)가 형성되어 분철광석과 반응한 배기가스를 대기중으로 방출한다.The second fluidized bed furnace 20 has a reducing gas supply port 21 formed at a lower end thereof, a gas distribution plate 22 is mounted at an inner lower side thereof, and a third outlet 23 is formed at one lower side of the reactor. , The upper end is connected to one side of the cyclone (30). The lower end of the cyclone 30 is connected to the sixth conduit 35 and connected to one lower side of the second fluidized bed passage 20. A gas outlet 33 is formed at the upper end of the cyclone 30 to discharge the exhaust gas reacted with the iron ore into the atmosphere.

상기와 같이 구성된 트윈형 유동층식 분철광석 환원로를 이용하여 환원하는 과정은 다음과 같다.The process of reducing using the twin-type fluidized bed iron ore reduction furnace configured as described above is as follows.

즉, 제 1유동층로(10)의 광석공급구(14)로 분철광석을 공급하고, 이때 제 1환원가스 공급구(11)를 통해 공급되는 환원가스의 유속을 조절하여 대립 철광석은 제 1유동층로(10)내에 남아 있도록 해서 기포 또는 난류 유동층을 형성하면서 환원하며, 중/미립 철광석은 제 1도관(16)을 경유하여 제 2유동층로(20) 하부로 기송시켜 제 2유동층로(20)내에서 제 2가스공급구(21)를 통해 공급되는 낮은 유속의 환원가스에 의해 기포 또는 난류 유동층을 형성하면서 환원하며, 환원된 철광석은 각각 제 1배출구(13)와 제 3배출구(23)를 경유하여 배출한다.That is, the iron ore is supplied to the ore supply port 14 of the first fluidized bed furnace 10, and at this time, by adjusting the flow rate of the reducing gas supplied through the first reduced gas supply port 11, the opposing iron ore is the first fluidized bed. Remaining in the furnace 10 to reduce and form a bubble or turbulent fluidized bed, the medium / fine iron ore is transported to the lower portion of the second fluidized bed furnace 20 via the first conduit 16 to the second fluidized bed furnace 20 Reducing while forming a bubble or turbulent fluidized bed by the low flow rate of the reducing gas supplied through the second gas supply port 21 in the inside, the reduced iron ore is respectively the first outlet 13 and the third outlet (23) Discharge via diesel.

상기 대한민국 특허 제 074056호에 제시된 트윈형 유동층 환원로는 적정유속으로 대립과 중/미립철광석을 효과적으로 분급하여 환원함으로서, 넓은 입도분포를 갖는 철광석의 유동을 안정시키고 철광석의 농도를 균일하게 유지하면서 환원율이 양호한 환원철을 얻을 수 있어, 비산을 줄이고 가스원단위를 줄일 수 있는 장점이 있다.The twin fluidized bed reduction furnace presented in Korean Patent No. 074056 effectively classifies and reduces alleles and medium / fine iron ores at a proper flow rate, thereby stabilizing the flow of iron ores having a wide particle size distribution and maintaining a uniform iron ore concentration. This good reduced iron can be obtained, there is an advantage that can reduce the scattering and reduce the gas source unit.

그러나, 상기한 종래의 트윈형 유동층로는 제 1유동층로(10)와 제 2유동층로(20)인 2개의 반응기를 사용하기 때문에 종래의 싱글(single)형에 비해 열손실이 크고 많은 공간이 필요하다. 또한 열원이기도 한 환원가스도 2개로 나누어 각 반응기로 공급해야 하기 때문에 공급관에서의 열손실이 커 각 반응기에 충분한 열량을 공급하기가 어려워 추가로 열량을 보충해주어야 하는 문제점이 있다.However, since the conventional twin fluidized bed uses two reactors, the first fluidized bed furnace 10 and the second fluidized bed furnace 20, the heat loss is larger and a lot more space than the conventional single type. need. In addition, since the reducing gas, which is also a heat source, must be divided into two and be supplied to each reactor, the heat loss in the supply pipe is large, so that it is difficult to supply a sufficient amount of heat to each reactor.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 입도가 넓은 분철광석을 환원하는 경우 원료 철광석의 입도분포, 고온에서의 분화 및 환원성을 고려하여 고체 분철광석 입자의 반응성, 가스이용율, 가스소모량등 에너지를 최대한 효율적으로 이용함으로서 입도분포가 넓은 분철광석을 최적으로 환원할 수 있도록 한 분철광석의 복합형 유동층 환원장치를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention is to solve such a conventional problem, in the case of reducing iron ore having a large particle size in consideration of the particle size distribution of the raw iron ore, differentiation and reducing properties at high temperatures, the reactivity of the solid iron ore particles, gas utilization, gas consumption, etc. It is an object of the present invention to provide a complex fluidized bed reduction apparatus of iron ore that can efficiently reduce iron ore having a wide particle size distribution by using energy as efficiently as possible.

도 1은 종래의 분철광석의 트윈(Twin)형 유동층식 환원로를 나타낸 구성도1 is a configuration diagram showing a twin type fluidized bed reduction furnace of a conventional iron ore

도 2는 본 발명에 의한 분철광석의 복합형 유동층 환원로를 나타낸 구성도이다.Figure 2 is a block diagram showing a hybrid fluidized bed reduction furnace of the iron ore according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

100 : 제 1유동층로 101 : 가스공급구100: first fluidized bed 101: gas supply port

102 : 제 1가스분산판 103 : 제 1배출구102: first gas distribution plate 103: first outlet

104 : 철광석공급구 105 : 제 2배출구104: iron ore supply port 105: second outlet

200 : 제 2유동층로 200a : 축소부200: second fluidized bed furnace 200a: reduced portion

200c : 확대부 201 : 가스공급구200c: enlarged portion 201: gas supply port

202 : 제 2가스분산판 203 : 제3배출구202: second gas distribution plate 203: third outlet

300 : 사이클론300: cyclone

상기한 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서 본 발명은, 내측 하부에 가스분산판을 갖추고 하단부에 환원가스공급구를 각각 형성한 제 1 및 제 2유동층로를 갖추어 상기 제 1유동층로에서 분철광석을 대립과 중립/미립으로 분리하고 중립/미립분철광석은 제 2배출구를 통하여 제 2유동층로로 공급함으로서 분철광석을 유동층을 형성하면서 환원시켜 각각 광석배출구를 통해 배출하고, 상기 제 2유동층로로부터의 배가스에 함유된 미립철광석을 가스와 분리하여 유동층로로 재 순환될 수 있도록 된 사이클론을 갖춘 분철광석의 유동층 환원장치에 있어서, 상기 제 1유동층로는 제 2유동층로의 내부 공탑영역인 철광석 유동층 상부에 설치되고, 상기 제 1유동층로의 광석 및 가스배출을 위한 제 2배출구는 제 1도관을 통하여 제 2유동층로의 내측 하부에 연결되며, 상기 사이클론의 하단부는 제 2유동층로의 상부를 관통하는 제 6도관을 통하여 제 2유동층로의 내측 하부에 연결됨을 특징으로 하는 분철광석의 복합형 유동층 환원장치를 마련함에 의한다.As a technical configuration for achieving the above object, the present invention has a first and second fluidized bed furnace having a gas distribution plate in the lower inner side and a reducing gas supply port at the lower end thereof, respectively, in the first fluidized bed furnace, Is divided into opposition and neutral / particulate, and the neutral / particulate iron ore is supplied to the second fluidized bed through the second outlet to reduce the iron ore while forming a fluidized bed and discharged through the ore outlet, respectively, from the second fluidized bed furnace In a fluidized bed reduction apparatus of a ferrous ore having a cyclone to separate the fine iron ore contained in the flue gas of the exhaust gas to be recycled to the fluidized bed furnace, the first fluidized bed is an iron ore fluidized bed which is an internal azeotropic region of the second fluidized bed furnace It is installed in the upper portion, the second outlet for the ore and gas discharge to the first fluidized bed is the inner lower portion of the second fluidized bed through the first conduit Is connected, the lower end of the cyclone is the first of the fine iron ores hybrid fluidized bed type reducing apparatus, characterized in that connected to the inner bottom of the second fluidized bed via a sixth conduit passing through an upper portion of a second fluid bed to maryeonham.

이하, 본 발명을 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 제 1유동층로 및 제 2유동층로로 이루어져 분철광석을 대립과 중립/미립으로 분리하여 각각 기포유동층을 형성하면서 환원하는 복합형 유동층로와, 제 2유동층로의 배가스에 함유된 미립철광석이 가스와 분리되어 제 2유동층로 하부로 재순환되도록 한 사이클론을 포함하여 구성하며, 제 1유동층로를 제 2유동층로내에 위치하게 구성하여 종래 트윈형에 비하여 열손실 및 설치공간을 대폭 줄일 수 있게 하는 구성을 가진다.The present invention is composed of a first fluidized bed furnace and a second fluidized bed furnace is divided into the opposing and neutral / fine granules of the combined fluidized bed to reduce and form a bubble fluidized bed, respectively, and the fine iron ore contained in the exhaust gas of the second fluidized bed It is composed of a cyclone separated from this gas to be recycled to the lower side of the second fluidized bed, and the first fluidized bed is located in the second fluidized bed furnace, so that the heat loss and installation space can be significantly reduced compared to the conventional twin type. Has a configuration.

즉, 도 2는 본 발명에 따른 분철광석의 복합형 유동층 환원장치를 개략적으로 도시한 구성도로서, 제 2유동층로(200) 내부에 형성되는 중/미립철광석 유동층보다 높은 위치 즉, 공탑영역(freeboard zone)에 설치되며, 제 2도관(107)으로부터 장입된 원료분철광석이 조절된 가스유속에 의해 대립과 중/미립으로 분급됨으로서, 대립 철광석은 제 1유동층로(100)내에 남아 제 1가스공급구(101)를 통해 공급되는 높은 가스유속의 환원가스에 의하여 기포 또는 난류 유동층을 형성하면서 환원되도록 하고, 중/미립철광석은 제 1도관(106)을 통하여 제 2유동층로(200) 하부로 기송되도록 구성된 제 1유동층로(100),와, 상기 제 1유동층로(100)로부터의 폐가스에 비말동반되어 이송된 중/미립 분철광석이 제 2가스공급구(201)를 통해 공급되는 낮은 유속의 환원가스에 의해 기포 또는 난류 유동층을 형성하면서 환원되는 제 2유동층로(200), 및, 상기 제 2유동층로(200)의 배가스에 함유된 미립 철광석이 가스와 분리되어 제 2유동층로(200) 하부로 재순환되도록 구성된 사이클론(300),을 포함하여 구성된다.That is, Figure 2 is a schematic view showing a composite fluidized bed reduction device of the iron ore according to the present invention, the position higher than the heavy / fine iron ore fluidized bed formed in the second fluidized bed 200, that is, the tower column ( installed in the freeboard zone, and the raw iron ore charged from the second conduit 107 is classified into opposing and medium / fine by the controlled gas flow rate, so that the opposing iron ore remains in the first fluidized bed 100 and the first gas. It is reduced by forming a bubble or turbulent fluidized bed by reducing gas of high gas flow rate supplied through the supply port 101, and the medium / fine iron ore is lowered to the second fluidized bed furnace 200 through the first conduit 106 A low flow rate at which the first fluidized bed furnace 100 configured to be conveyed, and the heavy / fine powdered iron ore conveyed by entraining the waste gas from the first fluidized bed furnace 100 are transported through the second gas supply port 201. Bubble by reducing gas of The second fluidized bed furnace 200 is reduced while forming a turbulent fluidized bed, and the cyclone ore contained in the exhaust gas of the second fluidized bed furnace 200 is separated from the gas cyclone configured to recycle to the lower portion of the second fluidized bed furnace 200 300, including.

상기 제 1유동층로(100)는 대략의 원통형으로 이루어져, 하단부에는 환원가스를 공급받기 위한 제 1가스공급구(101)가 형성되고, 하부 내측에는 제 1가스분산판(102)이 장착된다. 그리고, 일측 하부에는 광석의 배출을 위한 제 3도관(108)에 연결된 제 1배출구(103)가 형성되고, 타측 하부에는 분철광석 공급을 위한 제 2도관(107)에 연결된 철광석 공급구(104)가 형성되며, 상부에는 광석 및 가스의 배출을 위한 제 2배출구(105)가 형성되어 제 1도관(106)을 거쳐 제 2유동층로(200)의 하부로 연결되도록 한다.The first fluidized bed 100 has a substantially cylindrical shape, a first gas supply port 101 for receiving a reducing gas is formed at a lower end thereof, and a first gas distribution plate 102 is mounted inside the lower part. In addition, a first discharge port 103 connected to the third conduit 108 for discharging the ore is formed at one lower side, and an iron ore supply port 104 connected to the second conduit 107 for supplying ferrous iron ore is provided at the lower side of the other side. Is formed, a second discharge port 105 for the discharge of ore and gas is formed at the top to be connected to the lower portion of the second fluidized bed 200 through the first conduit 106.

상기 제 2유동층로(200)는 상부측 내경크기가 하부측 내경크기보다 크게 형성되는 대략의 상광하협의 중공원통형으로 이루어지는바, 내경크기가 큰 상부측 확대부(200c), 내경크기가 작은 하부측 축소부(200a) 및, 상기 확대부(200c)와 축소부(200a)를 연결할 수 있도록 그 내경크기가 점차로 변화하는 경사부(200b)로 구성되어, 하부측 축소부(200a)에서는 철광석의 기포유동을 활발하게 하여 가스 이용율을 높임과 동시에 가스 원단위를 향상시키며, 로상부의 내경을 하부보다 크게하여 로상부 유속을 저하시킴으로서 극미립 철광석의 비산을 억제하는 것이다.The second fluidized bed 200 is formed of a heavy-duty cylinder shape of a rough upper and lower strait that the inner diameter of the upper side is larger than the inner diameter of the lower side. The upper side enlarged portion 200c having a large inner diameter and the lower portion having a small inner diameter are formed. It is composed of a side reduction portion (200a), and the inclined portion (200b) of the inner diameter is gradually changed so as to connect the expansion portion (200c) and the reduction portion (200a), the lower side reduction portion (200a) of iron ore It is to suppress the scattering of the ultrafine iron ore by increasing the gas utilization rate by improving the flow rate of the bubble to improve the gas unit, and by reducing the flow rate of the upper part of the furnace by lowering the flow rate of the furnace.

상기 축소부(200a)의 하단부에는 환원가스를 공급받기 위한 제 2가스 공급구(201)가 형성되고, 하부 내측에는 제 2가스분산판(202)이 장착되며, 일측 하부에는 광석의 배출을 위한 제 5도관(205)에 연결된 제 3배출구(203)가 형성된다. 그리고, 상기 확대부(200c) 상단부에는 가스의 배출을 위한 제 4배출구(204)가 형성되고, 제 7도관(305)을 통해 사이클론(300)의 일측과 연결된다.A second gas supply port 201 is formed at a lower end of the reduction part 200a to receive a reducing gas, and a second gas distribution plate 202 is mounted at a lower inner side thereof, and a lower side thereof is configured to discharge ore. A third outlet 203 is formed which is connected to the fifth conduit 205. In addition, a fourth discharge port 204 for discharging gas is formed at an upper end of the enlarged part 200c and is connected to one side of the cyclone 300 through the seventh conduit 305.

상기 사이클론(300)은 제 7도관(305)을 통해 유입구(301)로 유입되는 제 2유동층로(200)의 배가스에 함유된 미립 철광석이 가스와 분리되어 제 2유동층로(200)의 내측 하부로 깊숙이 재 순환되도록 하단부(302)에 제 6도관(305)이 연결되어 있다. 또한, 상기 사이클론(300)의 상단부에는 가스 배출구(303)가 형성되어 가스 배출관(304)을 통하여 분철광석과 반응한 배기가스를 대기중으로 방출한다.The cyclone 300 is a fine iron ore contained in the exhaust gas of the second fluidized bed 200 flowing into the inlet 301 through the seventh conduit 305 is separated from the gas inside the lower portion of the second fluidized bed 200 The sixth conduit 305 is connected to the lower end 302 to be recirculated deep into the furnace. In addition, a gas discharge port 303 is formed at the upper end of the cyclone 300 to discharge the exhaust gas reacted with the iron ore through the gas discharge pipe 304 to the atmosphere.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 분철광석의 복합형 유동층 환원장치를 사용하여 분철광석을 환원하는 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method of reducing the iron ore using the composite fluidized bed reduction device of the iron ore of the present invention configured as described above will be described.

제 1유동층로(100)로 공급된 환원가스 유속을 중립광석의 종말 속도 이상으로 유지하여 제 1유동층로(100)에 공급된 원료 분철광석을 대립과 중/미립으로 분급시킴으로서, 대립 철광석은 제 1유동층로(100)내에 남겨 기포 또는 난류 유동층을 형성하면서 환원시키고, 중/미립 철광석은 제 1도관(106)을 경유하여 제 2유동층로(200)의 하부로 기송시켜 제 2가스 공급구(201)를 통해 공급된 환원가스를 이용하여 별도로 기포 유동층을 형성하면서 환원시킨 다음, 각각 제 1배출구(103)와 제 3배출구(203)를 통해 배출시킨다. 제 2유동층로(200)의 배가스에 함유된 극미립 철광석은 제 7도관(305)을 통하여 사이클론(300)으로 공급되어 그 사이클론(300)에서 가스와 분리되어 제 2유동층로(200)의 하부에 형성되는 중립/미립 유동층의 하부 깊은 곳으로 재 순환되도록 한다.By maintaining the reducing gas flow rate supplied to the first fluidized bed (100) above the end speed of the neutral ore to classify the raw iron ore supplied to the first fluidized bed (100) into opposition and medium / fine, the opposing iron ore Remaining in the fluidized bed furnace 100 to form a bubble or turbulent fluidized bed to reduce, and the medium / fine iron ore is sent to the lower portion of the second fluidized bed furnace 200 via the first conduit 106 to the second gas supply port ( The reducing gas supplied through 201 is used to reduce and form a bubble fluidized bed separately, and then discharged through the first outlet 103 and the third outlet 203, respectively. The ultrafine iron ore contained in the exhaust gas of the second fluidized bed 200 is supplied to the cyclone 300 through the seventh conduit 305, separated from the gas in the cyclone 300, and lowered from the second fluidized bed 200. Recirculate to the bottom of the neutral / fine fluidized bed formed at

본 발명에서와 같이 복합형 유동층식 환원로를 사용하여 분철광석을 환원하는 경우에는, 제 1유동층로(100)내 가스유속은 원할한 유동 및 비산량을 고려해볼 때, 로내에 체류하는 분철광석의 최소 유동화속도의 1.2-2.5배의 범위에 있도록 설정하는 것이 바람직하며, 제 2유동층로내 가스유속은 최소 유동화속도의 1.2-1.8배의 범위에 있도록 설정하는 것이 바람직하다.In the case of reducing the iron ore using the hybrid fluidized bed reduction furnace as in the present invention, the gas flow rate in the first fluidized bed reactor (100), considering the smooth flow and scattering amount of the iron ore staying in the furnace It is preferable to set it in the range of 1.2-2.5 times the minimum fluidization rate, and it is preferable to set the gas flow rate in a 2nd fluidized bed furnace in the range of 1.2-1.8 times the minimum fluidization rate.

또한, 제 1유동층로(100)의 분산판(102)으로부터의 높이는 그 내경의 10-15배로 설정하는 것이 바람직하고, 제 2유동층로(200)의 축소부(200a)와 경사부(200b)의 분산판(202)으로부터의 높이는 축소부(100a) 내경의 5-10배로 설정하고 제 2유동층로(200)의 확대부(200c)의 높이는 그 내경의 2-4배로 함이 바람직하다. 제 1유동층로(100)는 제 2유동층로(200)내의 공탑영역(Freeboard zone)에 설치하여야 하며, 즉 그 하단부가 제 3광석배출구(203)보다 높게 유지하도록 함이 바람직하다.In addition, the height from the dispersion plate 102 of the first fluidized bed furnace 100 is preferably set to 10-15 times its inner diameter, and the reduced portion 200a and the inclined part 200b of the second fluidized bed furnace 200 are provided. The height from the dispersion plate 202 is preferably set to 5-10 times the inner diameter of the reduction portion 100a, and the height of the enlarged portion 200c of the second fluidized bed 200 is preferably 2-4 times the inner diameter thereof. The first fluidized bed 100 should be installed in the freeboard zone in the second fluidized bed 200, that is, the lower end portion of the first fluidized bed furnace 100 is preferably kept higher than the third ore outlet 203.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

[실시예]EXAMPLE

하기 표 1과 같은 크기를 갖는 도 3의 환원장치를 이용하여 표 2내지 표 4에 나타낸 환원조건으로 환원을 행하였다.The reduction was performed using the reduction apparatus of FIG. 3 having the same size as in Table 1 under the reduction conditions shown in Tables 2 to 4.

유동층 환원로 높이 및 내경Fluidized bed reduction furnace height and inner diameter 제 1유동층로First fluidized bed 내경 : 0.2m높이(분산판 표면으로부터) : 3.0mInner diameter: 0.2m Height (from the surface of the dispersion plate): 3.0m 제 2유동층로Second fluidized bed 축소부 내경 : 0.5m확대부 내경 : 0.75m경사부+축소부 높이(분산판 표면으로부터) : 4.0m확대부 높이 :2.5mReduced part inner diameter: 0.5m Enlarged part inner diameter: 0.75m Inclined part + reduced part height (from the surface of the dispersion plate): 4.0m Enlarged part height: 2.5m

원료 분철광석의 화학적 성분 및 입도분포Chemical Composition and Particle Size Distribution of Raw Iron Powders 화학적 조성Chemical composition T.Fe : 62.17FeO : 0.51SiO2: 5.5TiO2: 0.11Mn : 0.05S : 0.12P : 0.65결정수 : 2.32 T.Fe: 62.17FeO: 0.51SiO 2: 5.5TiO 2: 0.11Mn: 0.05S: 0.12P: 0.65 can be determined: 2.32 입도분포Particle size distribution 0-0.05mm : 4.6%0.05-0.15mm : 5.4%0.15-0.5mm : 16.8%0.5-4.75mm : 59.4%4.75-8mm : 13.8%0-0.05mm: 4.6% 0.05-0.15mm: 5.4% 0.15-0.5mm: 16.8% 0.5-4.75mm: 59.4% 4.75-8mm: 13.8%

환원가스 성분, 온도 및 압력Reducing gas component, temperature and pressure 가스조성Gas composition CO : 65%H2: 25%CO2: 5%N2: 5%CO: 65% H 2 : 25% CO 2 : 5% N 2 : 5% 온도Temperature 약 850℃About 850 ℃ 압력pressure 2.0kgf/㎠2.0kgf / ㎠

유동층 환원로내 가스유속Gas Flow Rate in Fluidized Bed Reduction Furnace 제 1유동층로First fluidized bed 유속 : 3.0m/sFlow rate: 3.0m / s 제 2유동층로Second fluidized bed 확대부 상부유속 : 0.14m/s분산판 유속 : 0.32m/sUpper flow rate of enlarged part: 0.14m / s Dispersion plate flow rate: 0.32m / s

상기와 같이 분철광석을 환원한 후, 평균 가스이용율 및 가스 원단위를 조사한 결과, 가스이용율은 약 30-35%, 가스원단위는 1200-1300N㎥/ton-ore 이었다. 또한 제 1배출구(103), 제 3배출구(203)에서 배출된 환원철은 그 환원율이 88-95% 범위였으며, 미립 철광석의 환원율이 다소 높았음을 알 수 있었다. 광석호퍼로부터 광석투입후 60분 이내에 광석배출이 가능하였으며, 이는 환원철의 생산속도가 우수함을 알 수 있었다. 그리고 특히 외부에서 열보충없이 반응기내 온도 850℃로 유지하면서 조업할 수 있었다.After the reduction of the iron ore as described above, the average gas utilization rate and the gas unit was investigated, the gas utilization was about 30-35%, the gas source unit was 1200-1300 Nm 3 / ton-ore. In addition, the reduced iron discharged from the first outlet 103, the third outlet 203 was in the range of 88-95% reduction, it was found that the reduction rate of the fine iron ore was rather high. Ore discharge was possible within 60 minutes after the ore input from the ore hopper, which indicates that the production rate of reduced iron is excellent. In particular, it was possible to operate while maintaining the temperature in the reactor at 850 ℃ without heat supplement from the outside.

상술한 바와같이, 본 발명은 입도분포가 넓은 분철광석을 입자크기별로 나누어 환원시킴으로서 가스원단위를 향상시킬 수 있는 종래의 트윈형의 장점을 살리고, 제 1유동층로를 제 2유동층로내에 설치함으로서 열손실을 줄이고 충분한 로열을 확보할 수 있게 하여 종래의 트윈형의 문제점을 개선할 수 있고 또한 트윈형에 비해 설치공간이 훨씬 작게 요구되는 우수한 효과를 가진다.As described above, the present invention takes advantage of the conventional twin type which can improve the gas source unit by dividing and reducing the fine iron ore having a wide particle size distribution by particle size, and by installing the first fluidized bed furnace in the second fluidized bed furnace, By reducing the loss and ensuring a sufficient royal can improve the problem of the conventional twin type and has an excellent effect that the installation space is required much smaller than the twin type.

또한, 본 발명은 분철광석의 입경과는 관계없이 환원율이 비교적 균일한 환원철을 얻는 동시에 입경별로 분급된 환원철을 얻을 수 있어 용해로로 투입시 투입설비와 투입위치별로 적정크기의 환원철 공급이 가능해지고, 환원가스의 공급유속에 따라 각각의 배출구를 통해 배출되는 환원철의 양과 입경조절이 가능하고, 철광석 로내 체류시간을 제어함으로서 환원율 제어가 가능한 효과를 가진다.In addition, the present invention can obtain reduced iron having a relatively uniform reduction rate regardless of the particle size of the iron ore, and at the same time obtain reduced iron classified by particle diameter, so that it is possible to supply reduced iron at an appropriate size for each of the input equipment and the input position when the furnace is introduced into According to the supply flow rate of the reducing gas it is possible to control the amount and size of reduced iron discharged through each outlet, and to control the reduction rate by controlling the residence time in the iron ore furnace.

Claims (7)

내측 하부에 가스분산판을 갖추고 하단부에 환원가스공급구를 각각 형성한 제 1 및 제 2유동층로를 갖추어 상기 제 1유동층로에서 분철광석을 대립과 중립/미립으로 분리하고 중립/미립분철광석은 제 2배출구를 통하여 제 2유동층로로 공급함으로서 분철광석을 입도별로 각각 유동층을 형성하면서 환원시켜 각각 광석배출구를 통해 배출하고, 상기 제 2유동층로로부터의 배가스에 함유된 미립철광석을 가스와 분리하여 유동층로로 재 순환될 수 있도록 된 사이클론을 갖춘 분철광석의 유동층 환원장치에 있어서, 상기 제 1유동층로(100)는 제 2유동층로(200)의 내부 공탑영역인 철광석 유동층 상부에 설치되고, 상기 제 1유동층로(100)의 광석 및 가스배출을 위한 제 2배출구(105)는 제 1도관(106)을 통하여 제 2유동층로(200)의 내측 하부에 연결되며, 상기 사이클론(300)의 하단부는 제 2유동층로(200)의 상부를 관통하는 제 6도관(302)을 통하여 제 2유동층로(200)의 내측 하부에 연결됨을 특징으로 하는 분철광석의 복합형 유동층 환원장치.The first and second fluidized bed furnaces, each having a gas distribution plate at the inner lower part and a reducing gas supply hole at the lower end thereof, are provided to separate the iron ore into opposition and neutral / fine particles in the first fluidized bed furnace. By supplying to the second fluidized bed through the second outlet to the second fluidized bed, reduced ore powdered iron by forming the fluidized bed by particle size, respectively, is discharged through the ore outlet, and the fine iron ore contained in the exhaust gas from the second fluidized bed to separate from the gas In the fluidized bed reduction apparatus of the iron ore with a cyclone to be recirculated to the fluidized bed furnace, the first fluidized bed (100) is installed on the iron ore fluidized bed which is an internal azeostat area of the second fluidized bed (200), The second outlet 105 for the ore and gas discharge of the first fluidized bed 100 is connected to the inner lower part of the second fluidized bed 200 through the first conduit 106, and the cycle The lower end portion of the 300 is connected to the inner bottom of the second fluidized bed 200 through the sixth conduit 302 penetrating the upper portion of the second fluidized bed 200, the fluidized bed ore complex fluidized bed reduction apparatus . 제 1항에 있어서, 상기 제 2유동층로(200)는 내경이 점차적으로 변화하는 중앙측 경사부(200b)와, 상기 경사부(200b)의 하단부 내경을 유지하도록 된 하측 축소부(200a) 및, 상기 경사부(200b)의 상단부 내경을 유지하도록 된 상측 확대부(200c)로 이루어진 상광하협형임을 특징으로 하는 분철광석의 복합형 유동층 환원장치.According to claim 1, wherein the second fluidized bed 200 is a central inclined portion 200b, the inner diameter is gradually changed, the lower reduction portion 200a to maintain the inner diameter of the lower end of the inclined portion (200b) and , Composite fluidized bed reduction device of iron ore characterized in that the upper and lower narrow type consisting of the upper expansion portion (200c) to maintain the inner diameter of the upper end of the inclined portion (200b). 제 1항에 있어서, 상기 제 1유동층로(100)내의 가스유속은 로내에 체류하는 분철광석의 최소 유동화속도의 1.2-2.5배의 범위에 있음을 특징으로 하는 분철광석의 복합형 유동층 환원장치.The method of claim 1, wherein the flow rate of the gas in the first fluidized bed furnace (100) is in the range of 1.2-2.5 times the minimum fluidization rate of the iron ore staying in the furnace. 제 1항에 있어서, 상기 제 2유동층로(200)내의 가스유속은 로내에 체류하는 분철광석의 최소 유동화속도의 1.2-1.8배의 범위에 있음을 특징으로 하는 분철광석의 복합형 유동층 환원장치.The method of claim 1, wherein the flow rate of the gas in the second fluidized bed furnace (200) is in the range of 1.2-1.8 times the minimum fluidization rate of the iron ore staying in the furnace. 제 1항 내지 제 3항의 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1유동층로(100)의 분산판(102)으로부터의 높이는 내경의 10-15배의 범위에 있음을 특징으로 하는 분철광석의 복합형 유동층 환원장치.The composite fluidized bed according to any one of claims 1 to 3, wherein the height from the dispersion plate 102 of the first fluidized bed furnace 100 is in the range of 10-15 times the inner diameter. Reduction device. 제 1항, 제 2항 또는 제 4항의 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2유동층(200)의 축소부(200a)와 경사부(200b)의 분산판(202)으로부터의 높이는 축소부 내경의 5-10배로 설정하고, 확대부(200c)의 높이는 그 내경의 2-4배에 있음을 특징으로 하는 분철광석의 복합형 유동층 환원장치.The height of the reduction part 200a and the inclination part 200b of the second fluidized layer 200 is equal to 5 of the reduction part inner diameter. Set to -10 times, the height of the expanded portion (200c) is a complex fluidized bed reduction device of iron ore characterized in that the inner diameter is 2-4 times. 제 1항에 있어서, 상기 제 1유동층로(100)는 그 하단부가 제 2유동층로(200)의 광석배출을 위한 제 3배출구(203)보다 높게 유지하도록 함을 특징으로 하는 분철광석의 복합형 유동층 환원장치.The method of claim 1, wherein the first fluidized bed (100) is a complex type of iron ore characterized in that the lower end is maintained higher than the third outlet 203 for the ore discharge of the second fluidized bed (200). Fluidized bed reducing device.
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