KR19990029079A - 용선 또는 철강 예비제품을 생산하기 위한 제철법 및상기 제철법을 실시하기 위한 설비 - Google Patents

용선 또는 철강 예비제품을 생산하기 위한 제철법 및상기 제철법을 실시하기 위한 설비 Download PDF

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펠릭스 발른너
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파투찌, 슈타이너 페터
보에스트 알피네 인두스트리안라겐바우 게엠베하
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Abstract

용융 가스화로(1)의 용융 가스화 영역에서 미분 철을 포함하는 물질(5)로부터 용선(24)또는 철강 예비제품을 생산하는 제철법에 있어서, 고체 탄소 캐리어(16, 16')로 구성된 노상(27)에서 환원 가스를 형성함과 동시에 탄소를 포함하는 물질(19, 19') 및 산소를 포함하는 가스가 공급되는 중에, 철을 포함하는 물질(5)은 노상(27)을 통과할 때 용융된다.
공급된 순광석이 배출되는 것을 방지하면서, 순광석을 100% 포함하여 장입하기 위해, 휘발성 부분을 포함하는 분탄 및/또는 다른 탄소를 포함하는 물질과 같은 분탄(19)용 공급관(18), 및 산소를 포함하는 가스를 공급하는 관(21)이 용융 가스화로(1)의 환원 가스 배출관(2, 17)의 근처에 설치되며, 휘발성 부분을 포함하는 상기 분탄(19) 및/또는 다른 탄소를 포함하는 물질은 용융 가스화로(1)로 공급되는 즉시 미분 코크스(19')로 반응하며, 미분 코크스(19')는 용융 가스화로(1)를 통과한 환원 가스와 함께 배출되어 분리 수단(3)에서 분리된다.

Description

용선 또는 철강 예비제품을 생산하기 위한 제철법 및 상기 제철법을 실시하기 위한 설비
EP-B-0 010 627은 용융 가스화로에서 미분 철을 포함하는 물질로부터, 특히 환원 해면철로부터 환원 가스를 생산하고 용선 또는 철강 예비제품을 생산하기 위한 제철법에 대하여 개시하고 있다. 여기에서 유동상(fluidized bed)은 석탄을 첨가함으로써 그리고 산소를 포함하는 가스를 불어넣음으로써 코크스 입자로 형성된다. 산소를 포함하는 가스 또는 순수 산소는 상기 용융 가스화로의 노저로 공급된다. 상기 미분 철을 포함하는 물질, 특히 예비환원 해면철 및 괴상의 석탄은 상기 용융 가스화로의 후드에 제공된 장입구(charging opening)를 통해 상부 장입(top-charged)되며, 낙하하는 입자들은 유동상에서 브레이크(brake)되며 미분 철을 포함하는 물질들은 상기 코크스 유동상을 통해 낙하하는 동안 환원되고 용융된다. 슬래그에 의해 뒤덮힌 용선은 상기 용융 가스화로의 노저에서 출선된다. 상기 용선 및 슬래그는 각각의 출선구를 통해 출탕된다.
그러나 미분상의 고체 분자들이 그 곳에서 우세한 격렬한 가스 흐름에 기인하여 상기 용융 가스화로로부터 즉시 배출되기 때문에 이러한 형태의 제철법은 미분 해면철 및 분탄을 처리하기 위한 제철법으로는 적합하지 않다. 이것은 출탕 시점에서 해면철의 용융을 보장하기에는 너무 낮기 때문에 상기 용융 가스화로의 노정 영역에서 우세한 온도에서의 배출이 선호된다.
US-A-5,082,251은 자연 가스로부터 생산된 환원 가스의 도움으로 고순도의 철광석을 유동화에 의해 직접 환원하는 것에 대하여 개시하고 있다. 상기 철이 풍부한 고순도의 철광석은 연속적으로 배열된 유동상 반응장치로 구성된 시스템에 있어서 증가된 압력 하에서 환원 가스의 도움에 의해 환원된다. 그 다음, 이리하여 생산된 해면철 분말은 고온 또는 냉온 브리켓을 거치게 된다. 해면철 분말을 더 처리하기 위해서는 개별적인 용융 응집제(melting aggregate)가 제공되어야 한다. 여기에서 분탄을 처리하는 것은 가능하지 않다.
EP-B-0 111 176은 괴상의 철광석으로부터 해면철 입자 및 용선을 생산하는 것에 대해 개시하고 있다. 상기 철광석은 직접 환원 응집물에서 직접 환원되며, 상기 직접 환원 응집물로부터 배출된 해면철 입자들은 굵은 입자 파편 및 미세 입자 파편으로 분리된다. 상기 미세 입자의 파편은 용융 가스화로로 공급되며, 상기 해면철을 용융하고 상기 직접 환원 응집물로 공급된 가스를 환원하기 위해 필요한 열은 장입된 석탄 및 공급된 산소를 포함하는 가스로부터 생산된다. 이렇게 함으로써, 아직까지는 덩어리 형태만 가능하지만 석탄 장입이 가능하며; 용융 가스화로는 환원 가스와 함께 분탄을 운송하게 된다.
EP-A-0 576 414에 따른 제철법에서, 괴상의 철광석을 포함하는 장입 원료들은 용융 가스화 영역에서 형성된 환원 가스에 의해 환원 고로(shaft furnace)에서 직접 환원된다. 이렇게 얻어진 해면철은 상기 용융 가스화 영역으로 공급된다. 상기 공지된 제철법에서는 이를 추가로 활용하기 위해, 야금 설비를 사용하여 순광석 및/또는 산화 철 미세 분말과 같은 광석 분말을 처리해야 하며, 상기 순광석 및/또는 코크스와 함께 상기 광석 분말은 용융 가스화 영역으로 작동하는 분말 버너에 공급되며, 아화학량론 연소 반응(sub-stoichiometric combustion reaction)에서 반응한다. 이러한 제철법은 전체 장입된 양의 20% 내지 30%의 양에 이르는 미세 금속 및/또는 광석 분말을, 따라서 괴상의 광석 및 순광석을 결합하는 과정 및 코크스 분말을 처리하는 과정을 야금 설비를 사용하여 효율적으로 처리할 수 있다. 그러나 고온의 환원 광석에 의해 운송 튜브 내에서 탈기체화와 타르 형성 및 이에 따른 경화 현상이 일어나기 때문에 석탄 분말을 사용하는 것은 문제가 있다.
EP-A-0 217 331은 유동화에 의해 순광석을 직접 예비환원하며 예비환원된 순광석을 용융 가스화로로 안내하고, 탄소를 포함하는 환원제가 공급되는 중에 플라즈마 버너의 도움에 의해 동일 순광석을 완전히 환원하고 용융하는 것에 대해 개시하고 있다. 유동상 및 상기 위의 코크스 유동상이 상기 용융 가스화로 내에서 형성된다. 상기 예비환원된 순광석 또는 해면철 분말은 각각 상기 용융 가스화로의 노저 부분에 제공된 플라즈마 버너에 공급된다. 노저 용융 영역, 다시 말해 용융물이 체취되는 영역에서 직접 예비환원된 순광석이 공급되기 때문에, 완전 환원은 더 이상 보장되지 않으며 선철을 더 처리하기 위해 필요한 화학 조성물은 어떠한 경우에도 이루어질 수 없다. 또한 플라즈마 버너의 고온 영역으로부터 상기 용융 제품을 충분한 정도로 배출하는 것은 불가능하므로, 상기 용융 가스화로의 노저 영역에서 각각 석탄을 형성하는 유동상 및 고정상 때문에 다량의 순광석을 예비환원하는 것은 불가능하다. 예비환원될 순광석의 양을 증가하는 것은 즉시 상기 플라즈마 버너의 열적 및 기계적 오류를 가져올 것이다.
본 발명은 용융 가스화로(melter gasifier)의 용융 가스화 영역(meltdown gasifying gas)에서, 미분 철을 포함하는 물질, 특히 환원 해면철(reduced sponge iron)로부터 용선(molten pig iron) 또는 철강 예비제품을 생산하는 제철법 및 이러한 제철법을 실시하기 위한 설비에 관한 것으로서, 고체 탄소 캐리어로 형성된 노상(bed)에서 환원 가스(reducing gas)가 형성됨과 동시에, 탄소를 포함하는 물질 및 산소를 포함하는 가스가 공급되는 중에, 미분 철을 포함하는 물질이 상기 노상을 통과할 때 선택적으로 선행 완전 환원이 이루어지는 즉시 용융된다.
도 1은 본 발명에 따른 제철법을 실시하기 위한 설비를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명은 상기 문제점 및 어려움을 피하기 위하여 안출된 것이며, 그 목적은 초기에 정의된 종류의 제철법 및 상기 제철법을 실시하기 위한 설비를 제공하는 것이며, 상기 제철법은 분탄 및 미분 철을 포함하는 물질을 처리할 수 있도록 하는 제철법이다. 상기 용융 가스화로에서 생산된 환원 가스에 의해 공급된 미세 입자가 배출되는 것을 신뢰성 있게 방지해야 하는 한편, 가능한 요구되는 철을 포함하는 물질의 완전 환원은 보장해야 한다. 특히, 본 발명의 목적은 용융 가스화로를 사용하여 분탄을 장입할 때, 미분 철을 포함하는 물질로 구성된 장입물을 선철 및/또는 철강 예비원료로 100% 가공 처리할 수 있는 제철법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따라, 초기에 정의된 종류의 제철법을 가지는 본 목적은 석탄 분말 및/또는 휘발성 부분을 포함하는 다른 탄소를 포함하는 물질과 같은 분탄용 공급관 및 산소를 포함하는 가스를 공급하는 가스관이 상기 용융 가스화로의 환원 가스 배출관의 근처에 설치되며, 휘발성 부분을 포함하는 분탄 및/또는 다른 탄소를 포함하는 물질은 용융 가스화로에 공급되는 즉시 미분 코크스로 반응하며, 상기 미분 코크스는 용융 가스화로를 통과한 환원 가스와 함께 배출되어 분리 장치에서 분리되는 과정에 의해 구현된다. 본 발명에 의하면, 상기 분탄은 격렬한 환원 가스의 흐름에 의해 야기되는 배출 효과를 활용하여 간단한 제철법으로 코크스로 변화된다. 역가스화 및 타르 형성이 더 이상 두렵지 않기 때문에 이후의 사용을 위해 상기 미분 코크스를 실질적으로 보다 쉽게 처리할 수 있다. 휘발성 원료 부분을 포함하는 다른 탄소를 포함하는 물질은, 예를 들어, 합성 분쇄기(synthetic shredder) 또는 미세 입자 석유 코크스를 포함한다.
상기 미분 코크스는 임의적으로 예열되고/또는 환원 가스의 도움으로 환원된 미분 철을 포함하는 물질과 함께 상기 용융 가스화로로 공급되는 것이 바람직하다. 바람직한 실시예에 의하면, 상기 용융 가스화로에 공급된 미분 코크스를 연소하고/또는 가스화 함으로써 산소가 직접 공급되는 중에 노상 위에 형성된 킬링 영역(killing zone)에서 고온의 연소 및/또는 가스화 영역이 형성되며, 상기 고온 연소 및/또는 가스화 영역으로 상기 미분 철을 포함하는 물질이 직접 공급되며, 적어도 철을 포함하는 물질의 용융 표면 및 동일 원료의 응집(agglomerating)은 상기 미분 코크스가 반응하는 동안 방출된 열에 의해 영향을 받는다.
이리하여 형성된 덩어리는 그들의 증가된 질량에 기인하여 높은 비율로 수직 강하한다. 이 때문에 그리고 강화된 형태의 인자에 의해, 다시 말해 대규모의 구형 구성에 기인하는 그들의 CW값에 대한 높은 선호에 의해, 상기 용융 가스화로를 통과한 환원 가스에 의해 상기 철을 포함하는 물질이 배출되는 것을 방지한다.
가능한 일정하고 완전한 제철법으로 공급된 고체를 혼합하고 가공하기 위해, 본 발명에 따른 고온의 연소 및/또는 가스화 영역을 상기 용융 가스화로의 노정의 중심에 그리고 그 위에 형성하는 것이 유리하며, 상기 원료들의 공급은 아래 방향을 향하며, 고온의 연소 및/또는 가스화 영역에서 철을 포함하는 물질을 스월링(swirling)함으로써 응집을 적당하게 가속화하고 강화하며, 또한 이와 유사하게 스월링이 진행되는 중에 산소를 고온의 연소 및/또는 가스화 영역으로 공급하는 것이 바람직하다.
작용을 바람직하게 변형하여, 철을 포함하는 물질은 미분 코크스와 혼합된 상태에서 고온의 연소 및/또는 가스화 영역으로 공급된다.
또한 철을 포함하는 물질이 상기 고온의 연소 및/또는 가스화 영역으로 들어가는 속도는 질소 또는 처리 중의 가스와 같은 추진제(propellant)의 도움에 의해 증가된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 용융 가스화 영역에서 형성된 환원 가스는 철을 포함하는 물질을 예열하기 위한 예열 영역 및/또는 직접 환원 영역으로 공급되며, 상기 예열된 그리고/또는 환원된 철을 포함하는 물질은 고온 상태에서 고온의 연소 및/또는 가스화 영역으로 공급된다. 미분 코크스는 추가적으로 예열 및/또는 직접 환원 영역으로 공급되는 것이 바람직하다.
노상 형성을 위해 용융 가스화 영역으로 추가로 공급된 괴상의 석탄은 고체 탄소 캐리어로 구성된다.
바람직한 변형은 예열 및/또는 직접 환원 영역에서의 철을 포함하는 물질은 미세 입자 파편 및 굵은 입자 파편으로 분리되며, 후자는 0.5mm 내지 8mm 사이의 입자를 포함하는 것이 바람직하며, 단지 미세 입자 파편만이 고온의 연소 및/또는 가스화 영역으로 공급되며 상기 굵은 입자 파편은 상기 용융 가스화로로, 바람직하게는 킬링 공간으로 직접 공급된다는 특징을 가진다. 환원된 철을 포함하는 물질의 굵은 입자 부분은 중력에 의해서만 장입되며, 고온의 연소 및/또는 가스화 영역으로 혼합된다면, 그들은 단지 열을 소비할 것이다. 그 결과로서, 상기 열은 응집을 위한 미세 입자에 유용하다. 그리하여, 고온의 연소 및/또는 가스화 영역을 형성하기 위해 사용되는 버너를 보다 효율적으로 작동할 수 있으며 응집에 영향을 미치지 않으면서 임의적으로 보다 작은 크기일 수 있다.
다른 바람직한 변형은 상기 환원 가스가 청정화 되지 않은 상태에서 예열 영역으로 그리고/또는 직접 환원 영역으로 공급된다는 특징이 있다. 그리하여, 예열 및/또는 직접 환원 영역에서 탄소를 포함하는 분말을 용융 가스화로와 분리할 수 있다.
탄소를 포함하는 물질, 철을 포함하는 물질을 첨가하기 위한, 생산된 환원 가스를 끌어내고 산소를 포함하는 가스를 공급하기 위한 공급 및 배출관을 포함하는 용융 가스화로를 포함하는 방법을 실시하기 위한 설비는 용융 가스화로가 분탄의 공급을 위해 환원 가스 배출관의 개구 근처에 버너를 포함하며, 환원 가스와 함께 배출된 미분 코크스를 분리하기 위한 분리 수단이 환원 가스 배출관에 제공되며, 미분 코크스용 순환관은 상기 분리 수단으로부터 상기 용융 가스화로까지 적당하게 통한다는 특징을 가진다. 여기에서 슬래그 및 용선 출선구와 함께 상기 용융 가스화로의 노저 부분은 용선 및/또는 철강 예비원료 및 용융 슬래그를 체취하기 위해 제공되며, 그 위에 위치한 노복 부분은 고체 탄소 캐리어의 노상을 조절하기 위해 제공되며, 최종적으로 노정 부분은 킬링 공간으로서 제공된다.
산소를 포함하는 가스 및 미분 철을 포함하는 물질을 공급하는 버너 및 미분 코크스를 공급하는 공급 수단을 상기 킬링 공간의 노정 말단에 제공하는 것이 바람직하다.
단일 버너가 중심에, 다시 말해 상기 용융 가스화로의 수직 세로 중심 축상에 배열되어 제공되며, 상기 버너의 입구는 상기 노상의 표면을 향하는 것이 바람직하다.
마찬가지로 미분 코크스는 상기 버너를 통해 공급되며, 상기 버너는 산소-탄소 버너로서 구성되는 것이 바람직하다.
상기 버너에 공급된 고체를 상기 고체끼리 그리고 공급된 산소를 포함하는 가스와 혼합하기 위해, 상기 버너는 상기 버너를 통해 공급된 고체를 스월링 수단을 구비하는 것이 바람직하며, 또한 상기 버너를 통해 공급된 산소를 포함하는 가스를 위한 추가 스월링 수단을 적당히 구비하는 것도 바람직하다.
상기 미분 철을 포함하는 물질 및 상기 미분 코크스를 공급하는 혼합 원료관이 상기 버너와 통한다면, 상기 버너를 간단하게 구성할 수 있다.
또 다른 바람직한 실시예에 따라, 환원 가스 배출관은 상기 용융 가스화로의 킬링 공간을 떠나 미분 철을 포함하는 물질을 예열 및/또는 직접 환원하는 수단까지 통한다.
예열 및/또는 직접 환원용 수단은 상기 철을 포함하는 물질을 굵은 입자 파편 및 미세 입자 파편으로 분리하는 분류 수단을 포함하며, 상기 미세 입자 파편은 관을 통해 상기 버너로 유도되며, 상기 굵은 입자 파편은 관을 통해 상기 용융 가스화로로 직접 공급되는 것이 바람직하다.
상기 환원 가스 배출관은 예열 및/또는 직접 환원용 수단과 직접 통하며, 다시 말해 분말 분리 수단을 중간에 배치하지 않는다.
아래에서, 바람직한 실시예로서 본 발명에 대하여 보다 상세하게 설명하며, 도면은 본 발명에 따른 제철법을 실시하기 위한 설비를 개략적인 제철법으로 도시한다.
용융 가스화로는 1로 표시되어 있으며, 상기 용융 가스화로에서 석탄 및 산소를 포함하는 가스로부터 CO 및 H2를 포함하는 환원 가스가 생성된다. 상기 환원 가스는 가스 정화 사이클론 3으로 통하는 환원 가스 배출관 2를 통해 용융 가스화로 1로 유도되며, 상기 사이클론 3으로부터 예를 들어, 철을 포함하는 분말, 특히 광석 분말, 해면철 분말 등의 미분 철을 포함하는 원료를 예열 및/또는 환원하는 반응장치 4로 공급된다. 상기 환원 가스 배출관 2를 통해 유도되는 환원 가스의 일부분은 순환관 6에 의해 가스 청정기 7 및 압축기 8을 통과하여 다시 환원 가스 배출관 2로 재순환되어, 상기 환원 가스는 상기 반응 장치 4 내부에서 사용하는데 필요한 온도까지 냉각된다.
상기 반응 장치 4는 고로로서 고안되는 것이 바람직하다. 또한 상기 고로는 드럼 형태의 용광로 또는 회전 용광로로 대치될 수 있다. 또한 상기 단일 반응장치 4 대신에 일련의 연속하여 배치된 다수의 유동상 반응장치들을 제공할 수 있으며, 순광석은 US-A-5,082,251에 기술되어 있는 제철법과 유사한 제철법으로 운송관을 통해 하나의 유동상 반응장치로부터 다른 유동상 반응장치로 유도된다.
상기 사이클론 3에서 분리된, 실질적으로 코크스 입자들 또는 코크스 분말로 구성된-여기에 대해서는 나중에 설명한다-미세 입자들은 수집용 컨테이너 9를 통과하여 순환관 9'에 의해 상기 용융 가스화로 1의 노정 말단 다시 말해 노정 10 또는 후드상에 중심적으로 배치된 버너 11로 공급되며, 이로 인해 상기 반응장치 4로부터 관 12를 통과하여 공급된 미분 철을 포함하는 원료 5가 상기 용융 가스화로 1로 공급된다. 상기 용융 가스화로 1로 공급되기 이전에, 상기 코크스 분말은 미분 철을 포함하는 물질 5와 혼합되어 혼합 원료관 13을 통과하여 버너 11로 공급되며, 추진제 관 14는 인젝터 15를 통해 상기 혼합 원료관 13과 통하여 상기 버너 11에 공급되는 고체의 장입 속도를 증가시킨다. 예를 들어 추진제로서 질소를 사용한다. 또한 산소를 포함하는 가스를 공급하는 관 16은 상기 버너 11과 통한다.
예를 들어 버너 입구 11'는 예를 들어 EP-A-0 481 955에 묘사된 것처럼 고안될 수 있는데, 상기 혼합 원료관 13은 상기 버너 11의 중심 내부 튜브로 통하며, 상기 산소를 포함하는 가스를 공급하는 환상 갭(annular gap)에 의해 둘러싸인다. 원칙적으로, 또한 상기 코크스는 개별 랜스(lance)를 통해 상기 버너 입구 11'로 운송될 것이다. 상기 버너 11로 공급된 고체는 상기 버너 11을 떠날 때 비틀림 수단(예를 들어, 나선형으로 고안된 배출 채널)을 사용하여 상기 버너 11에 의해 비틀리는 것이 바람직하다. 또한 환상 공간을 통해 공급된 산소 사출물을 비틈으로써 특히 양호한 혼합을 보장한다.
환원 가스와 함께 상기 용융 가스화로 1로부터 배출되는 미분 코크스 또는 코크스 분말은 아래의 제철법으로 구성된다.
휘발성 부분을 가지는 분탄19 및/또는 다른 탄소를 포함하는 원료를 공급하는 버너 18은 상기 용융 가스화로 1의 개구 17, 또는 다수의 개구 17, 환원 가스 배출관 2의 근처에서 개방된다. 이는 예를 들어 합성 분쇄기 폐기물 또는 미세 입자 석유 코크스를 포함할 수 있다. 이들은 인젝터 20을 통해 공급되는 질소와 같은 추진제의 도움에 의해 상기 버너 18로 공급된다. 또한 산소를 포함하는 가스를 공급하는 관 21은 상기 버너 18과 통한다.
공급된 미세 석탄 19는 미분 코크스 또는 코크스 분말 19'로 반응-부분 연소-하며, 상기 후자는 상기 환원 가스 배출관 2의 개구 17 근처에 배열된 버너 18 덕분에 환원 가스와 함께 거의 완전히 배출되어 상기 사이클론 3에서 분리된다.
상기 용융 가스화로 1은 그 노정 10상에 위치한 석탄과 같은 괴상의 탄소 캐리어용 공급관 22와 더 아래에 배치된 산소를 포함하는 가스용 공급관들 23과 실내 온도에서 탄화수소와 같은 탄소 캐리어 액체 또는 기체상태용 및 소손된(burn) 융제용 공급관을 포함한다.
용선 24 및/또는 용융 철강 예비원료 및 용재 25는 노저 부분 I에서 상기 용융 가스화로에서 체취되어 출선구 26을 통해 출선(tapping)된다.
상기 용융 가스화로 1의 상기 노저 부분 I상에 배치된 부분 II에서, 고정상 및/또는 유동상 27은 장입된 고체 탄소 운반체를 구성한다. 산소를 포함하는 가스용 공급관들 23은 상기 노복 부분 II을 향하여 개방된다. 상기 노복 부분 II 상부에 형성된 노정 부분 III는 가스 흐름과 비말동반하는 고체 입자들과 함께 상기 용융 가스화로 1에서 형성되는 상기 환원 가스를 위한 킬링 공간으로 작용한다. 노정 부분 III에 상기 환원 가스 배출관 2의 개구 17이 존재하며 상기 분탄 19를 공급하는 버너 18이 설치되어 있다.
상기 버너 11의 버너 입구 11'에 고온의 연소 및/또는 가스화 영역 28이 형성되며, 상기 철을 포함하는 물질의 미세 입자 5는 작은 액적이 형성되는 중에 완전히 용융되거나 적어도 표면이 용융되어, 따라서 철을 포함하는 미세 입자들이 응집되도록 한다. 이리하여, 상기 용융 가스화로 1로부터 유도된 환원 가스와 함께 상기 미분 철을 포함하는 물질 5가 배출되는 것을 효율적으로 방지한다.
액적 응집 구성은 미세 입자보다 더 큰 수압 직경 및/또는 더 높은 밀도 및 따라서 더 높은 하강 속도를 가진다. 상기 하강 속도는 강화된 구성 요소, 다시 말해 액적 응집 구성의 CW값에 의해 더 개선되기도 한다.
상기 용융 가스화로 1의 노정 10상의 중심 영역에 상기 버너 11을 배치함으로써 공급된 고체 입자들을 균등하게 혼합하여 따라서 완전하게 응집할 수 있다. 그 결과로서, 상기 철 캐리어는 고체 탄소 캐리어의 용융 가스화로에 형성된 고정 및/또는 유동상 27에서 균등하게 응집된다. 따라서, 순광석을 100% 용융 환원하는 제철법을 구현하는 것이 가능하며, 고체 상태로 상기 용융 가스화로 1로부터 상기 철 캐리어가 배출되는 것을 피할 수 있다.
본 발명에 따른 제철법에서 사용할 분탄의 입자 크기는 1 내지 0cm 사이이며, 미분 철을 포함하는 물질의 입자 크기는 8 내지 0cm 사이이다.
점선으로 표시된 관 2'(이 경우에 사이클론 3과 반응장치 4 사이의 관 2는 생략될 수 있다)를 통해 상기 반응장치 4로 공급된 분말은 상기 반응장치 4로부터 다시 배출되어 예열되고 임의적으로 예비환원된 고체와 함께 상기 버너 11로 공급되어 상기 고온 영역 28에서 열적으로 활용될 수 있기 때문에, 도시된 사이클론 3을 통해 순환하는 분말은 완전하게 환원되고 임의적으로 제거된다. 이러한 경우에, 상기 사이클론 3은 생략되거나 환원 가스의 재순환량을 고려하여 고안될 수 있다.
상기 반응장치 4는 분류 장치를 구비할 수 있으며, 굵은 입자 파편(0.5 내지 8mm 사이의 입자)은 직접, 예를 들어 관 12'를 통과하는 중력 장입에 의해 상기 용융 가스화로 1로 공급되며, 상기 미세 입자는 관 12를 통해 고온의 연소 및/또는 가스화 영역 28로 공급되는 것이 바람직하다.
이는 상기 버너 11을 경감시킴으로써, 그것이 배출되는 것을 방치하기 위해 어떠한 경우에도 응집되어야 하는 아주 미세한 입자들을 위해 그 열을 배타적으로 사용할 수 있도록 한다. 상기 굵은 입자 파편 입자의 낟알 크기는 상기 입자들의 강하 속도가 상기 용융 가스화로 1의 영역 III에서의 면적 속도보다 빠르도록 하는 크기이다. 그리하여 상기 입자들이 배출되는 것을 방지한다.
예:
1,020kg 석탄/톤 PI(선철), 따라서 340kg 미세 석탄/톤 PI 19 및 석탄 괴상의 밸런스 (22에서) 및 1,460kg 미분 철 포함 원료/톤 5 PI이 장입되어 도면에 따른 설비에 의해 시간당 40톤의 선철을 생산한다.
● 석탄:
석탄의 화학적 분석 (분탄 19 및 석탄 덩어리, 중량 부분, 건조 베이스)
C 77.2%
H 4.6%
N 1.8%
O 6.8%
S 0.5%
재 9.0%
C-fix 63.0%
분탄 19의 입자 크기 분포
- 500μm 100%
- 250μm 85%
- 100μm 51%
- 63μm 66%
- 25μm 21%
● 미분 철을 포함하는 물질:
화학적 분석 (질량 부분):
Fetot66.3%
FeO0.4%
Fe20394.5%
연소 손실 1.0%
수분 1.0%
입자 크기 분포
- 4000μm 100%
- 1000μm 97%
- 500μm 89%
- 250μm 66%
- 125μm 25%
● 융제
화학적 분석 (질량 부분):
CaO 34.2%
MgO 9.9%
SiO214.1%
Al2O30.3%
Fe2O31.1%
MnO 0.5%
연소 손실 39.1%
321 Nm3O2/톤 PI는 석탄을 가스화하기 위한 송풍구로서 고안된 공급관 23을 통해 노상 27로 공급되며, 버너 11의 소비는 255 Nm3O2/톤 PI이며 버너 18의 소비는 75 Nm3O2/톤 PI이다.
● 선철 24:
화학적 분석 (질량 부분):
C 4.3%
Si 0.4%
Mn 0.09%
P 0.1%
S 0.05%
Fe 95.0%
● 유출 가스:
양: 1,720 Nm3/톤 PI
분석 (부피 부분)
CO 38.7%
CO237.2%
H216.4%
H2O 2 %
N2+Ar 4.6%
CH41.1%
가열치: 7,060kJ/Nm3

Claims (25)

  1. 용융 가스화로(1)의 용융 가스화 영역에서 미분 철을 포함하는 물질(5), 특히 환원된 해면철로부터 용선(24) 또는 철광 예비제품을 생산하는 제철법으로서, 고체 탄소 캐리어로 구성된 노상(27)에서 환원 가스가 형성됨과 동시에, 탄소를 포함하는 물질(19, 19') 및 산소를 포함하는 가스가 공급되는 중에, 상기 철을 포함하는 물질(5)은 상기 노상(27)을 통과할 때 선택적으로 선행하는 완전 환원이 이루어지는 즉시 용융되는 제철법이며, 휘발성 부분을 포함하는 분탄 및/또는 다른 탄소를 포함하는 물질과 같은 분탄(19)용 공급관(18) 및 산소를 포함하는 가스를 공급하는 관(21)은 상기 용융 가스화로(1)의 환원 가스 배출관(2, 17)의 근처에 설치되며, 휘발성 원료를 포함하는 분탄(19) 및/또는 다른 탄소를 포함하는 물질은 상기 용융 가스화로(1)에 공급되는 즉시 미분 코크스(19')로 반응되며, 상기 미분 코크스(19')는 상기 가스화자(1)를 통과한 환원 가스와 함께 배출되어 분리되는 것을 특징으로 하는 제철법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 미분 코크스(19')는 선택적으로 예열되고/또는 환원 가스의 도움으로 환원된 미분 철을 포함하는 물질(5)과 함께 상기 용융 가스화로(1)로 공급되는 것을 특징으로 하는 제철법.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 용융 가스화로(1)로 공급된 상기 미분 코크스(19')에 산소를 직접 공급하는 중에 연소 및/또는 가스화에 의해 상기 노상(27)상에 형성된 킬링 영역(III)에 고온의 연소 및/또는 가스화 영역(28)이 형성되며, 상기 고온의 연소 및/또는 가스화 영역으로 상기 미분 철을 포함하는 물질(5)이 직접 공급되며, 적어도 상기 철을 포함하는 물질(5)의 표면 용융 및 상기 원료의 응집은 상기 미분 코크스(19')로 반응하는 중에 방출된 열에 의해 영향을 받는 것을 특징으로 하는 제철법.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 고온의 연소 및/또는 가스화 영역(28)은 상기 용융 가스화로(1)의 노정(10)의 중심 및 그 위에 형성되며 상기 원료는 아래를 향하는 제철법으로 공급되는 것을 특징으로 하는 제철법.
  5. 청구항 3 또는 4에 있어서, 상기 응집은 상기 고온의 연소 및/또는 가스화 영역(28)에서 상기 철을 포함하는 물질(5)을 스월링 함으로써 가속화되고 강화되는 것을 특징으로 하는 제철법.
  6. 청구항 5에 있어서, 유사하게 산소는 스월링 중에 상기 고온의 연소 및/또는 가스화 영역(28)으로 공급되는 것을 특징으로 하는 제철법.
  7. 청구항 3 내지 6중 하나의 항에 있어서, 상기 철을 포함하는 물질(5)은 상기 미분 코크스(19')와 혼합된 상태에서 상기 고온의 연소 및/또는 가스화 영역(28)으로 공급되는 것을 특징으로 하는 제철법.
  8. 청구항 3 내지 7중 하나의 항에 있어서, 상기 철을 포함하는 물질(5)의 장입 속도 및 상기 미분 코크스(19')가 상기 고온의 연소 및/또는 가스화 영역(28)으로 장입하는 속도는 질소 또는 처리 중의 가스와 같은 추진제에 의해 증가되는 것을 특징으로 하는 제철법.
  9. 청구항 3 내지 8중 하나의 항에 있어서, 상기 용융 가스화 영역에서 형성된 환원 가스는 상기 철을 포함하는 물질(5)을 예비처리하는 예열 영역 및/또는 직접 환원 영역으로 공급되며, 상기 예열되고/또는 예비환원된 철을 포함하는 물질은 고온의 상태에서 상기 고온의 연소 및/또는 가스화 영역으로 공급되는 것을 특징으로 하는 제철법.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 미분 코크스는 상기 예열 및 직접 환원 영역으로 추가로 공급되는 것을 특징으로 하는 제철법.
  11. 청구항 1 내지 10중 하나의 항에 있어서, 상기 괴상의 석탄은 상기 용융 가스화 영역으로 추가로 공급되는 것을 특징으로 하는 제철법.
  12. 청구항 9 내지 11중 하나의 항에 있어서, 상기 예열 및/또는 직접 환원 영역에서 상기 철을 포함하는 물질은 미세 입자 파편 및 굵은 입자 파편으로 분리되며, 상기 후자는 0.5mm 내지 8mm 사이의 입자를 포함하는 것이 바람직하며, 단지 상기 미세 입자 파편만이 상기 고온의 연소 및/또는 가스화 영역(28)으로 공급되며 상기 굵은 입자 파편은 상기 용융 가스화로로 바람직하게는 그 킬링 공간(III)으로 직접 공급되는 것을 특징으로 하는 제철법.
  13. 청구항 9 내지 12중 하나의 항에 있어서, 상기 환원 가스는 청정화하지 않은 상태에서 상기 예열 영역 및/또는 직접 환원 영역으로 공급되는 것을 특징으로 하는 제철법.
  14. 청구항 1 내지 13중 하나의 항에 있어서, 탄소를 포함하는 물질(19, 19'), 미분 철을 포함하는 물질(5)을 첨가하기 위한, 생산된 환원 가스를 끌어내고 산소를 포함하는 가스를 공급하기 위한 공급 및 배출관(2, 13, 18, 23)을 포함하는 용융 가스화로(1)를 포함하는 제철법을 실시하기 위한 설비로서, 나아가 슬래그 및 용융 출선구(26), 상기 용융 가스화로(1)의 노저 부분(I)은 용선(24) 및/또는 철강 예비원료 및 액체 슬래그(25)를 체취하기 위해 제공되며, 그 위에 위치한 노복 부분(II)은 고체 탄소 캐리어의 노상(27)을 조절하기 위해 제공되며, 최종적으로 노정 부분(III)은 킬링 공간으로서 제공되는 설비이며, 상기 용융 가스화로(1)는 환원 가스 배출관(2)의 개구 근처(17)에 휘발성 부분을 가지는 분탄(19) 및 또는 다른 탄소를 포함하는 물질을 공급하는 버너(18)를 포함하며, 환원 가스와 함께 배출된 미분 코크스(19')를 분리하는 분리 수단(3, 4)은 환원 가스 배출관(2)에 제공되는 것을 특징으로 하는 설비.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 미분 코크스(19')용 순환관은 상기 분리 수단(3)으로부터 상기 용융 가스화로(1)로 통하는 것을 특징으로 하는 설비.
  16. 청구항 15에 있어서, 산소를 포함하는 가스 및 미분 철을 포함하는 물질(5)을 공급하는 적어도 하나의 버너(11) 및 상기 미분 코크스(19')를 공급하는 공급 수단은 상기 킬링 공간(III)의 노정 위에 제공되는 것을 특징으로 하는 설비.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 용융 가스화로(1)의 중심에 다시 말해, 그 수직 세로 중심축상에 상기 단일 버너(11)가 배치되며, 버너 입구(11')는 상기 노상(27)의 표면을 향하는 것을 특징으로 하는 설비.
  18. 청구항 16 또는 17에 있어서, 상기 버너(11)는 산소-탄소 버너로서 구성되며, 다시 말해 상기 미분 코크스(19')를 공급하기 위해 작동되는 것을 특징으로 하는 설비.
  19. 청구항 16 내지 18중 하나의 항에 있어서, 상기 버너(11)는 상기 버너(11)를 통해 공급된 고체(5, 19')를 스월링하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 설비.
  20. 청구항 16 내지 19중 하나의 항에 있어서, 상기 버너(11)는 상기 버너(11)를 통해 공급된 산소를 포함하는 가스를 스월링하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 설비.
  21. 청구항 16 내지 20중 하나의 항에 있어서, 상기 미분 철을 포함하는 물질(5) 및 상기 미분 코크스(19')를 공급하는 혼합 원료관(13)은 상기 버너를 향하여 개방되는 것을 특징으로 하는 설비.
  22. 청구항 14 내지 20중 하나의 항에 있어서, 상기 환원 가스 배출관(2)은 상기 용융 가스화로(1)의 킬링 공간(III)을 떠나, 상기 미분 철을 포함하는 물질(5)을 예열 및/직접 환원하는 수단(4)과 통하는 것을 특징으로 하는 설비.
  23. 청구항 22에 있어서, 상기 예열 및/또는 직접 환원 수단(4)은 상기 철을 포함하는 물질을 굵은 입자 파편 및 미세 입자 파편으로 분리하는 분류 수단을 포함하며, 상기 미세 입자 파편은 관(12)을 통해 상기 버너(11)로 유도되며, 상기 굵은 입자 파편은 관(12')를 통해 상기 용융 가스화로(1)로 직접 공급되는 것을 특징으로 하는 설비.
  24. 청구항 22 또는 23에 있어서, 상기 환원 가스 배출관(2)은 상기 예열 및/또는 직접 환원 수단(4)과 직접 통하며, 다시 말해 분말 분리 수단(3)을 중간에 배치하지 않는 것을 특징으로 하는 설비.
  25. 청구항 1 내지 13 중 하나의 항에 따른 제철법에 의해 생산된 선철 또는 철강 예비제품으로 구성된 롤링된 저장품과 같은 상업적 제품.
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