KR20000069179A - 회전 노상로 및 그 조업방법 - Google Patents

Abstract

일방향으로 이동하는 노상을 구비한 이동 노상로에 철광석과 고체 환원재로 이루어진 원료를 공급, 적재하여 이것을 순차적으로 예열, 환원, 배출하는 일련의 조작을 반복함으로써 상기 광석의 환원을 행하는 데에 있어서, 환원 처리를 마친 환원 광석이 갖는 열을 이용하여 이동 노상로 내에 공급되는 원료를 예열하고, 이 예열에 이어서 원료 광석을 이동 노상 위에 적재하도록 한다.

Description

회전 노상로 및 그 조업방법 {ROTARY HEARTH FURNACE AND ITS OPERATING METHOD}

조강의 생산법은 크게 나눠 고로-전로법과 전기로법이 있는데, 그 중에서 전기로법은 스크랩이나 환원철을 철 원료로 하여 이들을 전기에너지로 가열 용해시키고 경우에 따라서는 정련하여 강으로 만든다. 상기 전기로법은 현 상황에서는 스크랩을 주원료로 하고 있는데, 최근 스크랩의 수급 곤란이나 고급제품을 제조하고자 하는 요구에서 환원철의 사용이 증가하고 있다.

환원철을 제조하는 공정의 하나로서, 예컨대 일본 공개특허공보 소63-108188 호에는, 수평방향으로 회전하는 회전 노상로에 철광석과 고체 환원재를 장입하여 이들 층을 적층하고, 그 층의 상부에서 복사전열에 의해 가열, 철광석을 환원하여 환원철을 제조하는 방법이 개시되어 있다.

일반적으로 광석을 환원하기 위한 회전 노상로에서는 노상이 1 회전하는 사이에 원료의 노상에 대한 적재, 예열, 환원, 배출이라는 일련된 조작을 실시하는 것이 보통이며, 이것에 맞춰 생산성을 가급적 향상시키기 위해 원료의 장입구와 처리를 마친 환원 광석의 배출구를 도 1 에 도시된 바와 같이 인접시키는 구조로 되어 있다. 도 1 에서, 장입구 (6) 로부터 배출구 (7) 에 이르기까지의 회전 노상 (3) 위에는 그 A-A 단면을 도 2 에 도시한 바와 같이 철광석과 고체 환원재로 이루어진 층 (t) 이 적재되어 있는데, 상면 및 측면을 내화물이 입혀진 노체 (4) 가 덮혀 있고, 노의 상부에는 연료가스 또는 중유 등의 연소용 버너 (5) 가 설치되어 있으며 이것을 열원으로 하여 회전 노상 (3) 위의 원료를 승온시켜 원료 중의 탄재로 광석이 환원된다.

여기에서, 노내 온도는 1300 ℃ 전후로 유지되는 것이 보통이다. 광석은 환원 처리 종료에 따라 환원 광석이 되는데, 환원 광석은 온도가 높아 그대로 노의 밖으로 배출되면 재산화에 의한 제품 품질 저하의 위험성이 있다. 또, 환원 광석은 그 온도가 높아 배출구 (7) 를 포함한 그 주변기기의 손상, 수명을 저하시킬수도 있다고 염려된다. 그 해결책으로, 환원철을 배출전에 이동 노상 위에서 공냉, 수냉 등의 냉각기로 냉각하고, 그 이후에 배출시켜 회수하는 것도 고려되고 있다. 그러나, 기체, 물 등의 유틸리티 (utility) 가 필요해지며, 장치가 복잡해져 설비비가 비싸진다는 문제가 있다. 또한, 기체, 물 등으로 열 교환된 에너지를 낭비해 버린다는 불리함이 있었다.

본 발명은 원료 광석을 환원 처리하여 환원 금속을 제조하는 데에 적합한 이동 (회전) 노상로 및 그 조업방법에 관한 것이다.

도 1 은 종래 형식의 회전 노상로의 전체 구성을 도시한 도면.

도 2 는 도 1 의 A-A 단면을 도시한 도면.

도 3 은 본 발명에 따른 회전 노상로의 요부의 구성을 도시한 도면.

도 4 는 비교예에서 사용한 회전 노상로의 요부의 구성을 도시한 도면.

부호의 설명

1 : 장입장치 2 : 배출장치

3 : 회전 노상 4 : 노체

5 : 버너 6 : 장입구

7 : 배출구 8 : 격벽

9 : 온도계 10 : 수직 격벽

t : 원료 t₁: 환원 광석

발명의 개시

본 발명은 이들 문제점을 해결하는 것으로, 회전 노상로의 에너지 낭비를 감소시킴과 동시에 환원 광석의 노의 밖으로 배출후의 재산화에 의한 품질 저하를 방지할 수 있는 회전 노상로 및 그 조업방법을 제안한 것이다.

상기 문제를 해결하기 위해, 환원 처리한 환원 광석을 이동 (회전) 노상로에서 배출하기 전에 그것이 갖는 현열 (sensible heat) 을 원료에 열교환시킴으로써 환원 광석의 노의 밖으로 배출시의 온도를 내려 재산화의 방지를 도모함과 동시에 원료를 이동 (회전) 노상 위에 적재하기 전에 승온시켜둠으로써 원료의 승온에 필요한 버너 연료의 삭감을 가능하게 하는 것이다.

즉, 본 발명은 일방향으로 이동 (회전) 하는 노상을 구비한 회전로에 원료 광석을 공급, 적재하여 이것을 순차적으로 예열, 환원, 배출하는 일련된 조작을 반복함으로써 상기 광석의 환원을 실시하는 데에 있어서 환원 처리를 마친 환원 광석이 갖는 열을 이용하여 이동 노상로 내에 공급되는 원료를 예열하고, 이 예열에 이어서 원료를 이동 노상 위에 적재하는 것을 특징으로 하는 이동 노상로의 조업방법이다.

또한, 본 발명은 원료를 적재하여 이동 (회전) 하는 노상과, 이 노상을 둘러싼 노체를 구비한 이동 노상로로서, 이 이동 노상로는 원료를 공급하는 장입구에서 부터 처리를 마친 환원 광석을 배출하는 배출구에 이르기까지의 적어도 일부 영역에, 장입구로부터 공급된 원료를 환원 광석이 갖는 열의 복사전열에 의해 예열하며, 노상 위로 유도되는 격벽을 갖는 것을 특징으로 하는 이동 노상로이다.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.

도 3 은 본 발명에 따른 회전 노상로의 요부를 도시한 것으로, 도면에서 부호 6 은 원료 광석을 장입하는 장입구, 7 은 환원 광석을 배출하는 배출구, 8 은 장입구 (6) 와 배출구 (7) 사이에 배치되며 원료의 피이더(feeder) 기능을 갖는 격벽, 9 는 노상 (4) 위의 원료 온도를 계측하는 온도계이고, 그밖의 기본적인 구조는 상기한 도 1 에 도시한 것과 다를 바 없다. 장입구 (6) 에서 노내로 공급된 철광석과 고체 환원재로 이루어진 원료 (t) 는 격벽 (8) 위를 지나 노상 (4) 으로 유도되며, 노상 (4) 의 화살표시방향에 대한 이동에 의해 노내를 한번 회전하는 사이에 환원되어 배출구 (7) 에 이르게 된다. 여기에서 격벽 (8) 의 하측에는 환원 처리를 마친 고온의 환원 광석이 존재하기 때문에, 그 위의 원료 (t) 는 환원 광석으로부터의 복사전열로 예열되는 한편, 환원 광석은 이때 온도가 하강하며 배출구 (7) 에 이른 지점에서 노의 밖으로 배출된다.

본 발명에서는, 원료와의 열교환에 필요한 랩(lap) 거리 (L) 를 설정하도록 하였기 때문에, 장입구 (6) 에서 장입된 원료 온도를 노상 (3) 에 이르기까지의 사이인 정도 상승시킬 수 있어, 원료의 승온, 환원에서 사용되는 버너의 연료소비량을 저감 (투입 에너지의 저감) 시킬 수 있고 배출구 (7) 에서 배출되는 환원 광석의 온도를 저하시킬 수 있어 배출후의 재산화에 의한 품질 저하를 초래하는 일은 없다. 또한, 환원 광석의 온도 저하로 배출구 (7) 를 포함한 관련기기에서의 열부하가 경감되기 때문에 열변형 등의 손상을 방지할 수 있는 이점이 있다. 본 발명에서 적용되는 원료 (철광석 + 고체 환원제) 는 체의 크기가 10 ㎜ 이하의 것, 바람직하게는 8 ㎜ 이하의 것, 더욱 바람직하게는 3 ㎜ 이하의 것으로 하는 것이 좋다.

장입구에서 배출구까지 평균거리 (노상 외주측) (L) 가 1.3 m 이고, 환원 광석의 표면에서 격벽에 이르기까지의 수직거리 (평균) (L₁) 가 0.30 m, 격벽의 두께를 0.12 m (알루미나제조의 내화재), 배출구에 스크류 피이더를 배치한 직경 2.2 m 의 노상 (노상의 상면에 알루미나계 내화물을 입히고, 노상의 상부에 버너를 배치) 을 구비한 상기한 도 3 과 같은 형식의 회전 노상로를 사용하여 원료의 환원 처리를 한다. 노내에 공급되는 원료는 분철광석과 분코우크스를 체의 크기가 3 ㎜ 이하로 조정하며 중량비로 8 대 2 로 혼합한 혼합물로 하고, 노의 온도는 상온의 공기와 프로판가스의 혼합가스를 사용한 버너의 연소제어로 1300 ℃ 로 제어한다.

노내에 공급된 분철광석과 분코우크스의 혼합물로부터는 환원중에 CO 가스가 발생하는데, 이 가스도 버너로부터의 잉여 공기에 의해 연소된다. 노내에서의 체류시간은 노상의 회전속도에 의해 27 분으로 제어한다. 회전 노상에 적층된 원료의 온도를 측정하면서 연속적으로 20 일간의 조업을 실시한다.

비교하기 위해, 도 4 에 도시된 바와 같은 수직격벽 (10) 을 구비한 구조가 되는 노를 사용한 동일 조건에서의 조업도 함께 실시한다. 그 결과를 표 1 에 나타낸다.

본 발명에서는 제품 (환원 광석) 과 원료 사이에서 열교환이 이뤄졌기 때문에 제품 온도가 비교예에 대해 낮고, 노의 밖에서의 재산화가 거의 없었다. 또, 제품 배출구에 설치된 로터리 피이더는 조업중 문제없이 사용할 수 있었다. 회전 노상에 적층된 원료의 온도는 제품과의 열교환으로 430 ℃ 까지 가열되었다. 버너의 가열은 원료가 예열되는 정도로 감소되어 비교예에 비해 프로판의 소비량을 10 ％ 정도 절약할 수 있었던 것에 반해, 비교예에서는 제품의 배출 온도는 1200 ℃ 로 고온이며, 노의 밖에서는 재산화되어 환원율이 크게 저하되었다. 또 제품 배출장치인 피이더는 조업 6 일째에 베이킹 (baking) 이 일어나 운전할 수 없게 되었다.

	본 발명의 실시예	비교예
제품 배출 온도 (℃)	750	1280
제품 배출 직후의 환원율 (％)	93.1	93.2
제품 냉각후의 환원율 (％)	92.2	85.3
회전 노상에 적층된 원료의 온도 (℃)	430	-
스크류 피이더 수명 (일)	＞20	5.3
사용 프로판량 (N㎥/t)	100	112

본 발명에 의하면 광석의 환원을 이동 노상로에서 실시할 때에, 재산화에 의한 환원 광석의 품질저하의 예방과 환원 광석 배출장치의 손상방지를 달성함과 동시에, 계 (系) 전체의 에너지 낭비를 최소한으로 그치게 할 수 있었다.

Claims (4)

1. 일방향으로 이동하는 노상을 구비한 이동 노상로에 철광석과 고체 환원재로 이루어진 원료를 공급, 적재하여 이것을 순차적으로 예열, 환원, 배출하는 일련의 조작을 반복함으로써 상기 광석의 환원을 행하는 데에 있어서,

   환원 처리를 마친 환원 광석이 갖는 열을 이용하여 이동 노상로 내에 공급되는 철광석과 고체 환원재로 이루어진 원료를 예열하고, 이 예열에 이어서 상기 철광석과 고체 환원재로 이루어진 원료를 이동 노상 위에 적재하는 것을 특징으로 하는 이동 노상로의 조업방법.
2. 제 1 항에 있어서, 이동 노상이 회전 노상인 것을 특징으로 하는 이동 노상로의 조업방법.
3. 철광석과 고체 환원재로 이루어진 원료를 적재하여 이동하는 노상과, 이 노상을 둘러싼 노체를 구비한 이동 노상로로, 이 이동 노상로는 원료를 공급하는 장입구에서 처리를 마친 환원 광석을 배출하는 배출구에 이르기까지의 사이의 적어도 일부 영역에, 장입구에서 공급된 철광석과 고체 환원재로 이루어진 원료를 환원 광석이 갖는 열의 복사전열에 의해 예열하며 노상 위로 유도되는 격벽을 갖는 것을 특징으로 하는 이동 노상로.
4. 제 3 항에 있어서, 이동 노상이 회전 노상인 것을 특징으로 하는 이동 노상로.