KR20010099690A - 금속 및 금속 합금을 생산하기 위한 공정 및 장치 - Google Patents

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Abstract

금속함유 공급물질로부터 금속을 생산하기 위한 공정이 개시된다. 공정은 예비환원/용융 수단에서 금속함유 공급물질을 부분적으로 환원시키고 적어도 부분적으로 용융시키는 단계 및 부분적으로 환원된 공급 물질을 환원 수단에서 완전하게 환원시키는 단계를 포함하고, 이러한 예비환원/용융 수단은 환원 수단 바로 위에 위치하여 환원 수단과 상호 작용함으로서, 적어도 부분적으로 용융되고 부분적으로 환원된 공급물질이 환원 수단의 중앙 구역으로 하향으로 흐르도록 위치하고, 이러한 환원 수단은 금속층과 금속층위의 슬래그층을 갖는 용융 욕을 담는 용기를 포함하며, 이러한 공정은
(a) 고체 탄소성 물질을 캐리어 가스와 함께 용융 욕의 금속 충만 구역으로 주입하고,
(b) (i) 금속층으로부터의 물질의 슬래그층에서의 혼합 및 슬래그층으로부터의 물질의 금속층에서의 혼합을 촉진하고,
(ii) 용융 욕 위의 공간으로 확장하여 전이대를 형성하는
금속층으로부터의 물질의 튐, 방울 및 기류의 상향운동을 야기하며,
(c) 산소 함유 가스를 용기에 주입하고, 용융 욕에서 발생한 반응가스의 일부를 후연소시키며,
(d) 환원 수단으로부터의 고온 반응 가스의 적어도 일부를 환원 가스로서 예비환원/용융 수단으로 이송하며, 금속 함유 공급 물질을 부분적으로 환원시키며,
(e) 산소 함유 가스를 예비환원/용융 수단으로 주입하고, 반응 가스의 일부를 후연소시키고, 이로 인해 부분적으로 환원된 금속함유 공급물질을 적어도 부분적으로 용융시키는 열을 발생시킴으로서, 단계(c) 및 (e)은 용융 욕으로 발생한 반응 가스를 적어도 70%의 후연소 레벨까지 후연소시키는 것을특징으로 한다.

Description

금속 및 금속 합금을 생산하기 위한 공정 및 장치{A PROCESS AND AN APPARATUS FOR PRODUCING METALS AND METAL ALLOYS}
예비환원/용융 수단의 일예는 사이클론 컨버터(cyclone converter)이다.
환원 수단의 일예는 용융 욕을 담는 용기이다.
Fassbinder et al.의 미국 특허 4, 849, 015 및 Den Hartog et al. 의 미국특허 5, 800, 592는 예비환원/용융 수단 및 환원 수단의 상기 조합을 사용하여 철광물(iron ore)로부터 용선(molten iron)을 생산하기 위한 특별한 제안을 개시한다.
본 발명은 용융 욕(molten bath)을 담는 야금용 용기(metallurgical vessel)에서 광물, 부분적으로 환원된 광물 및 금속 함유 폐기류 (metal-containing waste stream)와 같은 금속함유 공급물질로부터 용융 금속(molten metal)(이러한 용어는 금속 합금을 포함함), 특히 반드시 제한되는 것은 아니지만 철을 생산하기 위한 공정에 관한 것이다.
본 발명은 특히 금속 함유 공급 물질로부터 용융 금속을 생산하기 위한 공정 및 장치에서
a) 금속 함유 공급 물질을 부분적으로 환원시키고 적어도 부분적으로 용해시키는 수단, 및
b) 용융된 부분적으로 환원된 공급 물질의 환원을 완료하는 수단의 조합에 기초하는 공정 및 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 공정 및 장치의 하나의 바람직한 실시예의 개략적인 플로우시트이다.
도 2는 본 발명의 공정 및 장치의 다른 바람직한 실시예의 개략적인 플로우시트이다.
본 발명의 하나의 목적은 예비환원/용융 수단 및 환원 수단의 상기 조합에 기초하여 철광물로부터 용선을 생산하기 위한 대체적인 공정/장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 예비 환원/용융 수단에서 금속 함유 공급 물질을 부분적으로 환원시키고 적어도 부분적으로 용융시키는 단계 및 환원 수단에서 부분적으로 환원된 공급 물질을 완전히 환원시키는 단계를 포함하며, 상기 환원수단은 금속층과 금속층위의 슬래그층을 담는 용융 욕을 포함하는 용기를 포함하는 금속 함유 공급 물질로부터 금속을 생산하기 위한 공정이 제공되며, 이러한 공정은
a) 캐리어 가스와 함께 고체 탄소성 물질(solid carbonaceous material)을 용융 욕의 금속 충만 구역(metal rich region)에 주입하고,
b) i) 금속층으로부터의 물질의 슬래그층내에서의 혼합 및 슬래그층으로부터의 물질의 금속층내에서의 혼합을 촉진하고,
ii) 용융 욕 위의 공간으로 확장하여 전이대(transition zone)를 형성하는, 금속 층으로부터의 물질의 튐(splash), 방울(droplet) 및 기류(stream)의 상향운동을 야기하며,
c) 산소함유 가스(oxygen-containing gas)를 용기에 주입하고, 용융 욕에서 발생한 반응 가스의 일부를 후연소시키며,
d) 환원 수단으로부터의 고온 반응 가스의 적어도 일부를 환원가스로서 예비환원/용융 수단으로 보내고, 금속함유 공급물질을 부분적으로 환원시키고,
e) 산소 함유 가스를 예비환원/용융 수단으로 주입하고, 반응 가스의 일부를 후연소시킴으로서, 부분적으로 환원된 금속 함유 공급 물질을 적어도 부분적으로 환원시키는 열을 발생시키는 것을 특징으로 한다.
용어 "금속 충만 구역(metal rich region)"이라 함은 금속의 높은 농도를 갖는 용융 욕의 구역(구역들)을 의미한다.
용어 "금속층"이라 함은 주로 금속으로 이루어진 욕의 구역을 의미한다. 구체적으로 이 용어는 금속 연속 체적(metal continuous volume)에서 용융 슬래그의 확산을 포함하는 구역 또는 지역을 포함한다.
용어" 슬래그층"이라 함은 주로 슬래그로 이루어진 욕의 구역을 의미한다. 구체적으로는 이용하는 슬래그 연속 체적에서 용융 금속의 확산을 포함하는 구역 또는 지역을 포함한다.
용어 "전이대"는 그 안에 용융 물질(적어도 주로 슬래그)의 튐, 방울 및 기류를 갖는 가스 연속 체적을 의미한다.
단계 b)에서 금속층으로부터의 용융 물질의 튐, 방울 및 기류의 상향운동을발생시키기 위한 한가지 선택은 단계 b)에서 고체 탄소성 물질 및 캐리어 가스를 금속층으로 하향 연장하는 하나 또는 그 이상의 랜스/송풍구(lance/tuyere)를 통하여 주입하는 것이다.
보다 바람직하게는, 하나 또는 그이상의 랜스/송풍구는 용기의 측벽을 통하여 연장하고, 금속층으로 내향 및 하향의 각을 이룬다.
금속층으로의 고체 탄소성 물질 및 캐리어 가스의 주입은 분수형(fountain-like manner)으로 용융 물질의 튐, 방울 및 기류의 상향운동을 발생시키기에 충분한 것이 바람직하다.
하향으로 연장하는 랜스(들)/송풍구(들)을 통하여 금속층으로 고체 탄소성 물질 및 캐리어 가스를 주입하는 것은 다음의 결과를 갖는다.
i) 고체 탄소성 물질/캐리어 가스의 모멘텀(momentum)은 고체 탄소성 물질 및 가스가 금속층에 침투하도록(penetrate) 한다.
ii) 고체 탄소성 물질, 일반적으로 석탄이 비휘발성화되고, 그럼으로서, 금속 층에서 가스를 발생시킨다.
iii) 탄소가 주로 금속으로 용해되고 부분적으로는 고체로 남는다.
iv) 금속 층으로 이송되고, 비휘발성화를 통하여 발생한 가스가 금속층으로부터의 물질의 상당한 부양상승(buoyance)을 일으키고 이는 물질의 튐, 방울 및 기류의 상술한 상향운동을 결과하고, 이러한 튐, 방울 및 기류는 또한 슬래그층을 통하여 이동하면서 슬래그를 동반한다.
단락 d)에서 언급한 물질은 고체/가스 주입의 결과로서 금속층 위로부터 금속층으로 끌어 모여진 용융 금속(용해된 탄소를 포함함) 및 용융 슬래그를 포함한다.
다른 선택으로, 반드시 유일한 다른 선택은 아니지만, 물질의 튐, 방울 및 기류의 상술한 상향 이동을 발생시키는 것은, 하나 또는 그 이상의 송풍구를 통하여 고체 탄소성 물질 및 캐리어 가스를 용기의 바닥 또는 금속층과 접하는 용기의 측벽에 주입하는 것이다.
바람직하게, 예비환원/용융 수단은 환원 수단 위에 위치하고, 환원 수단과 상호 작용함으로서, 적어도 부분적으로 용해는, 부분적으로 환원된 금속 함유 공급 물질은 환원용기로 하향으로 배출되고(drain), 특히, 용융 욕 내의 슬래그의 강력하게 혼합된 중앙 구역으로 배출된다. 출원인은 이것이 예비환원된 물질의 보다 효과적인 용련에 기여한다고 믿는다.
바람직하게 이러한 용기로, 환원 수단에서 발생한 고온 반응 가스는 상향으로 에비환원/용융 수단으로 흐른다.
상술한 바와 같이, 금속층으로부터의 물질의 튐, 방울 및 기류의 상향이동은 금속층으로부터의 물질의 슬래그층내에서의 혼합과, 슬래그층내의 물질의 금속층내에서의 혼합을 촉진한다. 바람직하게 혼합의 정도는 충분하여, 슬래그 층이 구성성분이나 온도에 있어서 다소간 균일할 수 있도록 충분해야 한다.
층들 간의 물질의 혼합은 금속내의 용해된 탄소에 의하여 용융 욕내에 존재하는 금속 산화물의 환원을 촉진시킨다. 이에 관하여, 금속 탄소성 물질의 금속층으로의 주입은 금속층에 높은 레벨의 용해된 탄소(가능하면 고체탄소)가 존재하고,그 결과로서 금속층이 강력하게 환원되도록 한다.
금속내 용해된 탄소의 레벨은 3.5 wt%보다 큰 것이 바람직하다.
바람직하게, 공정은 금속 함유 공급 물질을 예비환원/용융 수단으로 공급하기 전에 금속함유 공급 물질을 예열하는 단계를 포함한다.
바람직하게 공정은 예비환원/용융 수단으로부터의 반응 가스를 오프가스로서 방출하고, 금속 함유 공금 물질을 고온 또는 저온인 오프가스와 함께 예열하는 것을 포함한다.
바람직하게 용기 및 예비환원/용융 수단으로 산소함유 가스를 주입하는 단계들 (c) 및 (d)는 용융 욕에서 발생한 반응가스를 적어도 70%의 후연소 레벨로 후연소시킨다.
용어 "후연소"라 함은
를 의미하고, 여기서
[CO2] = 반응 가스 내 CO2의 체적 %
[H2O] = 반응 가스 내 H2O의 체적 %
[CO] = 반응 가스 내 CO의 체적 %
[H2] = 반등 가스내 H2의 체적 % 이다.
보다 바람직하게 용기내에서의 후연소의 개념에서 용어 "후연소"는 또한 다른 목적을 위한 보충적인 탄소성 물질의 추가가 없는 상태에서의 후연소를 또한 의미한다.
바람직하게, 산소 함유 가스를 단계 (c)에서 용기에 주입하는 것은 용기내로 하향 및 내향으로 연장하고 물질이 예비환원용기/용융 수단으로부터 용기내로 하향으로 흐를 수 있도록 충분하게 셋백(set back)된 하나 또는 그 이상의 랜스/송풍구를 통하여 이루어진다.
전이대는 세 가지의 이유에서 중요하다.
첫째, 상승후 하강하는 물질의 튐, 방울 및 기류는 용기에서 반응가스의 후연소에 의하여 발생한 열을 용융 욕으로 전달하기 위한 효과적인 수단이다.
둘째, 전이대내의 물질, 특히 용융 슬래그는 용기의 측벽을 통한 방사에 의한 열 손실을 최소화하는 효과적인 수단이다.
셋째, 전이대내의 더스트 함유 탄소(dust containing carbon)는 용기의 측벽으로의 방사에 의한 열 손실을 줄인다.
바람직하게, 용기는
(a) 용기로부터 용융 금속 및 슬래그를 방출하기 위한 출탕구(tap hole)와
(b) 반응 가스를 예비 환원/용융 수단으로 전달하기 위한 하나 또는 그 이상의 배출구(outlet)를 포함한다.
산소 함유 가스는 산소인 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 또한 상술한 공정을 실시하기 위한 장치가 제공된다.
보다 구체적으로 본 발명은 금속함유 공급 물질로부터 금속을 생산하기 위한 장치를 제공하는 데, 이러한 장치는 금속 함유 공급 물질을 부분적으로 환원시키고, 적어도 부분적으로 용융시키기 위한 예비환원/용융수단 및 적어도 부분적으로용융되고 적어도 부분적으로 환원된 공급물질을 완전하게 용융시키고 환원시키기 위한 환원수단을 포함하는 데, 이러한 환원수단은 금속층 및 금속층위의 슬래그층을 갖는 용융 욕을 담는 용기를 포함하고, 이러한 예비환원/용융 수단은 용기의 바로 위에 위치하고 용기와 상호작용함으로서 적어도 부분적으로 용융되고 부분적으로 환원된 공급물질이 용기의 중심 구역으로 하향으로 흐르도록 하며, 또한 이러한 환원수단은
(a) 고체 탄소성 물질을 캐리어 가스와 함께 용융 욕의 금속 충만 구역에 주입하는 하나 또는 그 이상의 랜스/송풍구와,
(b) 용기에서 발생한 반응 가스를 후연소시키는 산소 함유 가스를 용기내로 주입시키는 하나 또는 그 이상의 랜스/송풍구(이러한 하나 또는 그 이상의 랜스/송풍구는 용기내로 하향 및 내향으로 연장하고, 예비환원/용융 수단으로부터 하향으로 흐르는 적어도 부분적으로 용융되고 부분적으로 환원된 공급 물질과의 접촉을 최소화하도록 위치한다)와,
(c) 용기로부터의 반응 가스의 적어도 일부를 후연소시키는 예비환원/용융 수단으로 산소함유 가스를 주입시키는 하나 또는 그 이상의 랜스/송풍구를 포함한다.
본 발명은 이하 첨부되는 도면을 참조하여 보다 상세히 설명된다.
후술하는 설명은 철 광물로부터 용선을 생산하는 것을 그 내용으로 하며, 본 발명은 이러한 적용에만 한정되는 것이 아니며, 임의의 적절한 금속 함유 물질에도 적용될 수 있다.
도 1에 있어서, 철광물은 일련의 스토리지 빈(storage bin) 3으로부터 사이클론 컨버터 5의 형태인 예비환원/용융 수단으로 이동되고, 사이클론 컨버터 5에서 부분적으로 환원되고(예를 들어, FeO까지) 적어도 부분적으로 용융된다.
사이클론 컨버터 5는 환원수단의 바로 위에 위치하고, 이러한 환원 수단은
(a) 금속층 및 슬래그층을 갖는 용융 욕 15를 담고, 용융 금속 및 슬래그를 출탕하기 위한 적절한 수단(미도시) 및 사이클론 컨버터 5로 직접 개방된 반응 가스를 위한 배출구(outlet)를 갖는 야금용 용기 7,
(b) 고체 탄소성 물질 및 선택적으로 융제(flux)를 용기 7에 주입하기 위한 랜스/송풍구 11, 산소를 용기 7에 주입하기 위한 랜스/송풍구 13(이러한 랜스/송풍구들 11, 13은 용기의 측벽을 통하여 용기로 하향 및 내향으로 연장한다)의 형태이다.
용기 7 및 랜스/송풍구 11, 13의 적절한 형태 및 용기에서 금속 함유 공급 물질을 환원시키기 위한 적절한 공정은 본원 출원인에 의하여 출원된 국제출원 PCT/AU99/00537 및 PCT/AU99/00538에 상술되어 있다. 이러한 특허 출원의 명세서의개시내용은 크로스 레퍼런스(cross reference)로서 반영되었다.
도1의 공정 플로우시트는 고체 물질 및 캐리어 가스의 랜스/송풍구 11을 통한 금속층 15로의 주입을 포함한다. 바람직한 공정 플로우시트의 구체적인 특징은 주입된 고체 물질이 고체 탄소성 물질(일반적으로 석탄) 및 선택적으로 하나 또는 그 이상의 슬래그 형성 에이전트(slag forming agent)(일반적으로 석회)에 한정된다. 고체 탄소성 물질 및 캐리어 가스의 금속층으로의 주입의 결과로서 금속층에 의하여 발생하고, 금속층으로 이송된 가스는 용융 물질 및 고체 탄소의 튐, 방울 및 기류의 상향 운동을 발생시키는 금속층으로부터의 용융 금속, 고체 탄소 및 용융 슬래그(고체/가스 주입의 결과로서 금속층에 끌려 모여진)의 상당한 부력 상승을 발생시키고, 이러한 튐, 방울 및 기류는 그들이 슬래그층을 통하여 이동하면서 슬래그를 수반하게 된다.
용융 물질 및 고체 탄소의 부양 상승은 금속층 및 슬래그층에서의 상당한 교반을 야기하며 그 결과로 슬래그층은 체적이 증가하게 된다. 교반의 정도는 슬래그층내의 금속 층으로부터의 물질의 강력한 혼합 및 금속층에서 슬래그 층으로부터의 물질의 강력한 혼합이 수행될 정도이어야 한다.
추가적으로 용융 금속, 고체 탄소 및 용융 슬래그의 부양 상승에 의한 물질의 튐, 방울 및 기류의 상향이동은 용기내의 용융 물질 위의 가스 공간으로 확장하여 전이대를 형성한다.
사이클론 컨버터 5의 직경은 용기 7의 직경과 비교할 때 상대적으로 작으며, 사이클론 컨버터 5는 용기 7 위에서 중앙에 위치한다. 따라서 사이클론 컨버터 5에서 생산된 적어도 부분적으로 용융되고 부분적으로 환원된 철광물은 용융 욕 15의 중앙 구역으로 하향으로 흐르고 용융 욕 15에서 완전하게 환원된다. 금속층과 슬래그층 사이의 물질의 혼합은 완전한 환원이 효과적이고 효율적으로 수행될 수 있도록 한다.
용기 7내의 용융 욕 15내에서 일어나는 반응은 반응 가스(CO 및 H2와 같은)를 발생시키고, 가스는 용기 7을 통하여 상향으로 이동한다. 산소 플랜트 19에서 생산된 산소는 용융 욕 15위의 용기 7내의 가스공간으로 랜스/송풍구 13을 통하여 주입되고 전이대 및 가스 공간의 다른 부분에서 반응 가스의 일부를 후연소시킨다. 열은 물질의 상승 후 하강하는 튐. 방울, 및 기류로 전달되고, 열은 금속/슬래그가 금속층으로 복귀될 때 금속층으로 전달된다. 사이클론 컨버터 5로부터 하향으로 흐르는 물질과 접촉하는 위험을 피하기 위하여 랜스/송풍구 5는 이러한 물질이 하향으로 흐르도록 셋백된다.
용기 7에서 생산된 후연소된 반응 가스는 사이클론 컨버터 5로 상향으로 흐르고, 사이클론 컨버터 5로 공급된 철 광물을 부분적으로 환원시키는 환원 가스로서 기능한다.
추가적으로 산소 플랜트 19에서 생산된 산소는 사이클론 컨버터 5에 주입되고, 사이클론 컨버터 5내의 반응 가스의 적어도 일부를 후연소시키고, 부분적으로 환원된 철광물을 용융시키는 열을 발생시킨다.
용기 7 및 사이클론 컨버터 5내의 후연소의 결합된 레벨은 적어도 70%이다.
오프가스는 덕트 17을 통하여 사이클론 컨버터 5로부터 방출된다. 덕트 17은수냉 패널(water panel)에 의하여 우선 오프가스를 냉각시킨 뒤, 오프가스를 급냉시킴으로서, 오프가스로부터 동반된 고체를 제거하고, 오프가스의 물 증기 함량을 감소시키는 수냉각 어셈블리(water cooling assembly) 9를 포함한다.
급냉된 오프가스는 라인 27을 통하여 이송되고, 연료가스 또는 건조 가스(flue gas)로서 사용된다.
도 2에 도시된 공정 플로우시트는 도면에 도시된 플로우 시트의 모든 구성성분들을 포함한다.
추가적으로 도2에 도시된 공정 플로우시트에서, 철광물은 사이크론 컨버터 5에 철광물을 공급하기 전에 예열기 어셈블리(preheater assembly) 29에서 예열된다. 예열기 어셈블리 29는 라인 31을 통하여 공급되는 수냉각 어셈블리(water cooling assembly) 9로부터의 연료가스의 일부를 가지고 동작한다.
예열기 어셈블리 29의 사용은 생산성과 동작 비용 면에서, 특히 철광물의 높은 레벨의 점화 손실(loss of ignition)(예를 들어 결정수(crystalline water)에서 이점을 갖는다. 더욱이, 철 광물이 높은 점화손실을 갖는 상황에서, 예열기 어셈블리 29는 입자가 사이크론 컨버터 5에서 높은 온도에 노출될 때 철광물 입자의 열 디크리피테이션(thermal decrepitation)을 최소화하는 이점을 갖는다.
아래의 테이블은 언급한 동작 조건하에서 도 1 및 2에 대한 공정 플로우 시트에 대한 열 및 질량 밸런스 계산을 제공한다.
도 1 플로우시트 도 2 플로우시트
예열기 어셈블리(29)
미세입자 공급(Fines Feed) 적용 불가 278 tph@ 25C
예비환원/용융 수단(5)
미세입자 공급 261 tph@ 25C 266 tph@ 700C
산소 37.1 kNm3/h 28.5 kNm3/h
오프가스 252 kNm3/h@ 1800C& 77% 후연소 222 kNm3/h@1800C& 76% 후연소
환원수단(7, 11, 13, 15)
공급율 221 tph@ 1600C& 22% 예비환원 213 tph@ 1600C& 22% 예비환원
산소 71.1 kNm3/h 63.0 kNm3/h
석탄 113.0 tph 105.0 tph
융제(Flux) 7.1 tph 7.8 tph
오프가스 226 kNm3/h@ 3.5% 후연소 208 kNm3/h@ 34.9% 후연소
금속 181 tph@ 1500C& 4.0% 탄소 188 tph@ 1500C& 4.0% 탄소
슬래그 21 tph 21 tph
예비환원/용융 수단(5)으로부터의 오프가스
후드 냉각(Hood Cooling) 132 MW 118 MW
가스 엑스 스크러버(Gas ex Scrubber) 211 kNm3/h@ 72% 후연소 88 kNm3/h@ 71% 후연소
철광물은 북미산으로서 건조상태에서 68.2% 철, 0.6% SiO2 및 0.95% Al2O3를 포함했다.
석탄은 33.9MJ/kg의 가열치, 5.4% 재함량(ash contents) 및 14% 휘발성 레벨을 갖는다. 다른 특성은 90.0% 전체탄소, 2.0% H2O, 1.3% N2, 3.2% O2 및 4.0% H2를 포함한다.
본 발명의 정신 및 범위에서 벗어나지 않고 상술한 본 발명의 공정 및 장치의 바람직한 실시예에는 다양한 변경이 수행될 수 있다.
예를 들어 본 발명은 사이클론 컨버터의 사용에만 제한되지 않고, 임의의 적절한 예비 환원/용융 수단까지 확장될 수 있다.
또한, 상술한 실시예는 고체 탄소성 물질 모두를 용기 7내의 금속층으로 주입하는 것을 포함하지만, 본 발명은 탄소성 물질의 일부가 상부 충전되거나 용기 7에 공급되는 실시예까지 확장될 수 있음을 알 수 있다.
또한, 상술한 실시예가 캐리어 가스 및 고체 탄소성 물질 및 선택적으로 슬래그 형성 에이전트를 랜스/송풍구 11을 통하여 금속층에 주입하는 데 한정되는 것이 아니라 본 발명은 금속 함유 공급 물질과 같은 다른 고체 물질이 금속층으로 주입되는 실시예까지 확장될 수 있음을 알 수 있다.

Claims (9)

  1. 예비환원/용융 수단에서 금속 함유 공급 물질을 부분적으로 환원시키고 적어도 부분적으로 용융시키는 단계 및 환원 수단에서 부분적으로 환원된 공급 물질을 완전히 환원시키는 단계를 포함하고, 상기 예비환원/용융 수단은 환원 수단 바로 위에 위치하며 환원 수단과 상호 작용함으로서 적어도 부분적으로 용융되고 부분적으로 환원된 공급물질이 환원 수단의 중심 구역으로 하향으로 흐를 수 있으며, 상기 환원 수단은 금속층 및 금속층위의 슬래그층을 갖는 용융 욕을 담는 용기를 포함하는, 금속함유 공급물질로부터 금속을 생산하기 위한 공정에 있어서,
    (a) 고체 탄소성 물질을 캐리어 가스와 함께 용융 욕의 금속 충만 구역으로 주입하고,
    (b) (i) 금속 층으로부터의 물질의 슬래그층내에서의 혼합 및 슬래그층으로부터의 물질의 금속층내에서의 혼합을 촉진하고,
    (ii) 용융 욕 위의 공간까지 확장하여 전이대를 형성하는,
    금속층으로부터의 물질의 튐, 방울 및 기류의 상향운동을 야기하며,
    (c) 산소 함유 가스를 용기에 주입하고, 용융 욕에서 발생한 반응가스의 일부를 후연소시키며,
    (d) 환원 수단으로부터의 고온 반응 가스의 적어도 일부를 환원 가스로서 예비 환원/용융 수단으로 이송시키고 금속 함유 공급 물질을 부분적으로 환원시키며,
    (e) 산소 함유 가스를 예비환원/용융 수단으로 주입하고, 반응 가스의 일부를 후연소시키고, 그에 의해 부분적으로 환원된 금속 함유 공급 물질을 적어도 부분적으로 용융시키는 열을 발생시킴으로써, 단계(c) 및 (e)은 용융 욕으로 발생한 반응 가스를 적어도 70%의 후연소 레벨까지 후연소시키는 것을 특징으로 하는 공정.
  2. 제1항에 있어서, 단계 (a)에서 고체 탄소성 물질 및 캐리어 가스의 용융 욕의 금속 충만 구역으로의 주입은 단계 (b)에서 금속층으로부터의 물질의 튐, 방울 및 기류의 상향운동을 야기하는 것을 특징으로 하는 공정.
  3. 제2항에 있어서, 고체 탄소성 물질 및 캐리어 가스의 주입은 금속층으로 하향으로 연장하는 하나 또는 그 이상의 랜스/송풍구를 통하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공정.
  4. 제2항 또는 제3항 중의 어느 하나에 있어서, 고체 탄소성 물질 및 가스의 주입은 용기의 바닥 및 금속층과 접촉하는 용기의 측벽에서 하나 또는 그 이상의 송풍구를 통하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공정.
  5. 선행하는 항들 중의 어느 하나에 있어서, 환원 수단에서 발생한 고온 반응가스는 예비환원/용융 수단으로 상향으로 흐르는 것을 특징으로 하는 공정.
  6. 선행하는 항들 중의 어느 하나에 있어서, 금속 함유 공급 물질을 예비환원/용융 수단으로 주입하기 전에 금속함유 공급물질을 예열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
  7. 제6항에 있어서, 예비환원/용융 수단으로부터의 반응가스를 오프가스로서 방출하고, 금속함유 공급 물질을 오프가스와 함께 예열하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
  8. 선행하는 항들 중의 어느 하나에 있어서, 산소 함유 가스의 용기로의 주입은 용기내로 하향 및 내향으로 연장하고, 물질이 예비환원/용융 수단으로부터 용기로 하향으로 흐를 수 있도록 충분하게 셋백된 하나 또는 그 이상의 랜스/송풍구를 통하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공정.
  9. 금속함유 공급물질을 부분적으로 환원시키고 적어도 부분적으로 용융시키는 예비환원/용융 수단 및 적어도 부분적으로 용융되고 적어도 부분적으로 환원된 공급물질을 완전하게 용융시키고 환원시키는 환원수단을 포함하며, 상기 환원수단은 금속층 및 금속층위의 슬래그층을 갖는 용융 욕을 담는 용기를 포함하고, 상기 예비환원/용융 수단은 용기 바로 위에 위치하고, 용기와 상호 작용함으로써 적어도 부분적으로 용융되고 부분적으로 환원된 공급물질이 용기의 중심 구역으로 하향으로 흐르도록 하는, 금속함유 공급물질로부터 금속을 생산하기 위한 장치에 있어서,
    상기 환원수단은 추가적으로
    (a) 고체 탄소성 물질을 캐리어 가스와 함께 용융 욕의 금속 충만 구역에 주입하는 하나 또는 그 이상의 랜스/송풍구,
    (b) 용기에서 발생한 반응 가스를 후연소시키는 산소 함유 가스를 용기 내로 주입시키는 하나 또는 그 이상의 랜스/송풍구(상기 하나 또는 그 이상의 랜스/송풍구는 용기내로 하향 및 내향으로 연장하고, 예비환원/용융 수단으로부터 하향으로 흐르는 적어도 부분적으로 용융되고 부분적으로 환원된 공급 물질과의 접촉을 최소화하도록 위치한다)와,
    (c) 용기로부터의 반응 가스의 적어도 일부를 후연소시키는 산소함유 가스를 예비환원/용융 수단으로 주입시키는 하나 또는 그 이상의 랜스/송풍구를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
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