KR20070068218A - 용철 제조 장치 및 제조 방법 - Google Patents

용철 제조 장치 및 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 용철 제조 장치는 분광 및 부원료를 환원 및 소성하여 환원체로 변환하는 하나 이상의 유동 환원로, 환원체를 장입하고, 내부에 산소를 취입하여 용철을 제조하는 용융 가스화로 및 용융 가스화로에서 배출하는 환원 가스를 유동 환원로에 공급하는 환원 가스 공급관을 포함하고, 유동 환원로는 그 내부에 배치되어 분광을 포집하는 싸이클론을 포함하며, 탄소 함유 가스를 취입하여 분광의 점착을 방지하는 가스 취입 장치가 싸이클론에 연결된다.
유동환원로, 용철제조장치, 싸이클론, 점착물, 가스취입장치, 가스취입도관, 탄소함유가스, 불활성가스

Description

용철 제조 장치{APPARATUS FOR MANUFACTURING MOLTEN IRONS}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용철 제조 장치의 개략도이다.
도 2는 도 1의 용철 제조 장치에 구비된 유동 환원로 및 가스 취입 장치의 개략도이다.
도 3은 도 2의 유동 환원로에 구비된 싸이클론과 가스 취입 도관을 도시한 개략도이다.
도 4는 도 2의 유동 환원로에 구비된 싸이클론과 다른 형태의 가스 취입 도관을 도시한 개략도이다.
도 5는 싸이클론 내에서 분광이 점착되는 온도를 나타낸 그래프이다.
본 발명은 용철 제조 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분광을 이용한 용융 환원 제철 공정에 있어서 유동 환원로 내부의 싸이클론 내에서 분광이 서로 점착되는 것을 방지하는 용철 제조 장치에 관한 것이다.
철강 산업은 자동차, 조선, 가전, 건설 등의 전체 산업에 기초 소재를 공급하는 핵심 기간 산업으로서, 인류의 발전과 함께하여 온 가장 역사가 오래된 산업 중의 하나이다. 철강 산업의 중추적인 역할을 담당하는 제철소에서는 원료로서 철광석 및 석탄을 이용하여 용융 상태의 선철인 용철을 제조한 다음, 이로부터 강을 제조하여 각 수요처에 공급하고 있다.
현재, 전세계 철 생산량의 60% 정도가 14세기부터 개발된 고로법으로부터 생산되고 있다. 고로법은 소결 과정을 거친 철광석과 유연탄을 원료로 하여 제조한 코크스 등을 고로에 함께 넣고 산소를 불어넣어 철광석을 철로 환원하여 용철을 제조하는 방법이다.
용철 생산 설비의 대종을 이루고 있는 고로법은 그 반응 특성상 일정 수준 이상의 강도를 보유하고 노내 통기성 확보를 보장할 수 있는 입도를 보유한 원료를 요구하므로, 전술한 바와 같이, 연료 및 환원제로 사용하는 탄소원으로는 특정 원료탄을 가공 처리한 코크스에 의존하며, 철원으로는 일련의 괴상화 공정을 거친 소결광에 주로 의존하고 있다.
이에 따라 현재의 고로법에서는 코크스 제조 설비 및 소결 설비 등의 원료 예비처리 설비가 반드시 수반되므로, 고로 이외의 부대 설비를 구축해야 할 필요가 있을 뿐만 아니라 부대 설비에서 발생하는 제반 환경오염물질에 대한 환경오염 방지설비의 설치 필요로 인하여 투자 비용이 다량으로 소모되어 제조원가가 급격히 상승하는 문제점이 있다.
이러한 고로법의 문제점을 해결하기 위하여, 세계 각국의 제철소에서는 연료 및 환원제로서 일반탄을 직접 사용하고, 철원으로는 전세계 광석 생산량의 80% 이상을 점유하는 분광을 직접 사용하여 용철을 제조하는 용융 환원 제철법의 개발에 많은 노력을 기울이고 있다.
용융 환원 제철법은 예비 환원과 최종 환원의 2단계 환원법이 주류를 이루고 있다. 종래의 용철 제조 장치는 기포 유동층이 형성되는 유동 환원로와 여기에 연결되어 석탄 충전층이 형성되는 용융 가스화로로 이루어져 있다. 상온의 분광 및 부원료는 유동 환원로에 장입되어 예비 환원된다.
유동 환원로에는 용융 가스화로로부터 고온의 환원 가스가 공급되므로, 상온의 분광 및 부원료가 고온의 환원 가스와 접촉하여 승온된다. 이와 동시에, 상온의 분광 및 부원료는 90% 이상 환원되고, 30% 이상 소성되어 용융 가스화로 내로 장입된다.
한편, 유동 환원로의 내부에는 유동층으로부터 비산되는 미분의 분광을 포집하고 중력 낙하시켜 다시 유동층 내부에서 순환시키는 복수의 싸이클론이 설치된다.
싸이클론의 내부에는 고밀도의 분광 흐름이 형성되는데, 이때 유동 환원로의 조업 온도는 700℃ 이상이며, 분광은 환원성 가스와 계속 접촉한다. 이러한 조건에서 분광 표면의 점착성 즉, 분광 입자들 사이의 물리적 부착 정도가 높아진다.
따라서 싸이클론 내부에서 분광 입자들은 서로 점착되고, 싸이클론은 유동 환원로의 조업 중 환원 가스의 흐름에 의해 지속적으로 진동을 하므로 이러한 점착은 더욱 촉진된다.
이러한 분광 입자들 사이의 점착에 의해 형성된 분광 점착물이 일정 크기 이상이 되면, 싸이클론이 점착물에 의해 막히게 되어 분광의 흐름은 중단된다. 이와 같이, 싸이클론 내의 분광 흐름이 중단되면 분광의 회수가 불가능하게 되므로 막대한 분광의 손실이 발생하게 된다.
또한, 싸이클론 내에 형성된 점착물을 제거하기 위해서는 상당한 작업 시간이 소요되므로 점착물에 의한 싸이클론의 막힘 현상은 유동 환원로의 가동률을 크게 저하시킨다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은분광의 유동 환원 공정에서 싸이클론 내의 분광 입자들에 의한 점착물이 형성되는 것을 방지하는 용철 제조 장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명에 따른 용철 제조 장치는 분광 및 부원료를 환원 및 소성하여 환원체로 변환하는 하나 이상의 유동 환원로, 환원체를 장입하고, 내부에 산소를 취입하여 용철을 제조하는 용융 가스화로 및 용융 가스화로에서 배출하는 환원 가스를 유동 환원로에 공급하는 환원 가스 공급관을 포함하고, 유동 환원로는 그 내부에 배치되어 분광을 포집하는 싸이클론을 포함하며, 탄소 함유 가스를 취입하여 분광의 점착을 방지하는 가스 취입 장치가 싸이클론에 연결된다.
또한, 가스 취입 장치는 유동 환원로의 상하 방향으로 유동 환원로에 연결될 수 있다.
또한, 가스 취입 장치는 유동 환원로의 상부와 연결될 수 있다.
또한, 싸이클론의 상부에 배치되어 가스를 배출시키는 배가스 덕트, 및 싸이클론과 배가스 덕트를 연결하는 플랜지를 더 포함하고, 가스 취입 장치는 플랜지를 관통하며, 싸이클론의 내부로 연결되는 가스 취입 도관을 포함할 수 있다.
또한, 가스 취입 도관은 싸이클론을 나선형으로 감싸며 형성되는 수 있으며, 가스 취입 도관 중 일부는 스프링의 형태로 싸이클론을 감싸며 형성될 수 있다.
한편, 유동 환원로는 가스 취입 장치에 연결되어 싸이클론의 내부에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급 장치를 더 포함할 수 있다.
또한, 불활성 가스 공급 장치는 가스 취입 장치에 연결되는 불활성 가스공급관 및 불활성 가스 공급관을 주기적으로 개폐하는 자동 밸브를 포함할 수 있다.
이때, 불활성 가스는 질소일 수 있다.
한편, 싸이클론은 분광을 포집하는 콘(cone)부 및 콘부의 하단에 연결되어 포집된 분광을 하부로 배출하는 딥레그(dip leg)부를 포함하고, 가스 취입 장치는 복수로 구비되며, 딥레그부에 연결될 수 있다.
또한, 가스 취입 장치는 콘부와 딥레그부 사이의 연결 지점에 연결되는 제1 가스 취입 장치, 딥레그부의 하단에 연결되는 제2 가스 취입 장치 및 제1 가스 취입 장치와 제2 가스 취입 장치 사이에 기설정된 거리로 이격되어 연결되는 2개 이하의 제3 가스 취입 장치를 포함할 수 있다.
한편, 탄소 함유 가스는 메탄을 포함할 수 있다.
또한, 가스 취입 장치와 싸이클론이 연결되는 부위에서 가스의 유속은 4m/s 내지 8m/s일 수 있다.
한편, 가스 취입 장치는 유동 환원로 중 용융 가스 환원로에 직접 연결된 유동 환원로에 설치될 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시예와 첨부된 도면을 이용하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 용철 제조 장치(100)의 개략도이다. 도 1에 도시한 용철 제조 장치(100)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 다른 구조로 이를 변형할 수도 있으며 기타 다른 장치를 포함할 수 있다.
도시한 바와 같이, 용철 제조 장치(100)는 크게 유동 환원로(10), 용융 가스화로(30) 및 환원 가스 공급관(40)을 포함한다.
또한, 용철 제조 장치(100)는 유동 환원로(10)와 용융 가스화로(30) 사이에 연결된 괴성체 제조 장치(50)와 고온 균배압 장치(60)를 더 포함할 수 있다. 이외에 용철 제조 장치(100)는 용철 제조에 필요한 기타 여러 가지 장치를 더 포함할 수 있다.
유동 환원로(10)는 그 내부에 유동층이 형성되며, 유동층의 분광 등을 환원하여 환원체로 변환하도록 순차적으로 연결되어 있다. 각 유동 환원로(10)는 용융 가스화로(30)의 석탄 충전층으로부터 배출된 환원 가스를 환원 가스 공급관(40)을 통하여 공급받는다.
유동 환원로(10)는 환원 가스가 유입되어 흐르도록 하면서 분광 및 부원료를 통과시켜 환원체로 변환한다.
한편, 유동 환원로는 복수 개로 구비될 수 있으며, 도 1에는 일례로, 예열 환원로(10a), 제1 예비 환원로(10b), 제2 예비 환원로(10c) 및 최종 환원로(10d)로 이루어지는 구성을 도시한다.
괴성체 제조 장치(50)는 통기성 확보 및 비산 방지를 위하여 환원체를 괴성화한다. 괴성체 제조 장치(50)는, 장입 호퍼(hopper)(52), 한 쌍의 롤(54), 파쇄기(56), 그리고 환원체 저장조(58)를 포함한다. 이외에, 괴성체 제조 장치(50)는 필요에 따라 기타 다른 장치를 포함할 수 있다.
장입 호퍼(52)는 철 함유 혼합체를 환원한 환원체를 저장한다. 한 쌍의 롤(54)은 환원체를 압착하여 괴성화된 환원체로 제조한다. 파쇄기(56)는 괴성화된 환원체를 적당한 크기로 파쇄한다. 환원체 저장조(58)는 파쇄한 환원체를 임시 저장한다.
고온 균배압 장치(60)는 괴성체 제조 장치(50) 및 용융 가스화로(30) 사이에 위치한다. 고온 균배압 장치(60)는 압력 조절을 위하여 용융 가스화로(30) 상부에 설치된다. 용융 가스화로(30)의 내부는 고압이므로, 고온 균배압 장치(60)가 압력을 균일하게 조절하여 파쇄한 환원체를 용융 가스화로(30)에 쉽게 장입하도록 한다.
용융 가스화로(30)에는 괴탄 또는 미분탄을 성형한 성형탄을 공급하여 석탄 충전층을 형성한다. 용융 가스화로(30)에 투입한 괴탄 또는 성형탄은 석탄 충전층 상부에서의 열분해 반응과 하부에서의 산소에 의한 연소 반응에 의하여 가스화된다. 가스화 반응에 의하여 용융 가스화로(30)에서 발생하는 고온 환원 가스는 최종 환원로(10d)의 후단에 연결되어 있는 환원 가스 공급관(40)을 통하여 유동 환원로(10)로 차례로 공급되어 환원제 및 유동화 가스로 이용된다.
본 발명의 실시예에 따른 용철 제조 장치(100)의 유동 환원로(10)를 이하에서 좀더 상세하게 설명한다. 도 2는 유동 환원로(10)와 가스 취입 장치(20)를 도시한 개략도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 유동 환원로(10)의 내측 하부에는 분산판(12)이 배치되어 하부로부터 유입되는 환원 가스를 상부로 분산시킴으로써 유동 환원로(10) 내부에서 가스 및 분광이 균일한 흐름을 형성하도록 한다.
또한, 유동 환원로(10)는 그 내부에서 미분의 분광을 포집하는 싸이클론(14)을 구비한다.
도 2에는 2개의 싸이클론(14)을 도시하였으나 이는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 싸이클론(14)은 개수를 달리하여 설치될 수 있다.
싸이클론(14)의 상부는 대략 깔때기의 형상을 갖는 콘부(14a)로 형성되고, 싸이클론(14)의 하부는 콘부(14a)에 연결 설치되며, 일정한 직경을 갖는 관의 형상으로 이루어진 딥레그(dip leg)부(14b)로 형성된다. 유동 환원로(10)의 조업 중 상기한 딥레그부(14b)에는 고밀도의 분광 흐름이 형성된다.
또한, 유동 환원로(10)의 상부에는 싸이클론(14)의 가스를 외부로 배출시키 는 배가스 덕트(16)와 싸이클론(14)과 배가스 덕트(16)를 연결하는 플랜지(18)가 구비된다.
또한, 하나 이상의 유동 환원로(10) 중에서, 특히 용융 가스화로(30)와 직접 연결된 최종 환원로(10d, 도 1 참고)는 용융 가스화로(30)에서 배출된 고온의 환원 가스가 공급되므로 내부 온도가 700℃ 이상이 되어 분광의 점착 현상이 현저할 가능성이 높다. 따라서 가스 취입 장치(20)를 설치하여 탄소 함유 가스를 싸이클론(14)에 공급함으로써 분광이 서로 점착되는 것을 방지할 필요가 있다.
가스 취입 장치(20)는 가스 공급관(202) 및 가스 취입 도관(204)을 포함한다. 가스 공급관(202)에는 유량계(206) 및 유량 조절 밸브(208)를 설치한다. 유량계(206)로 탄소 함유 가스의 양을 측정하여 유량 조절 밸브(208)로 싸이클론(14)의 내부로 공급되는 탄소 함유 가스의 양을 조절할 수 있다.
이때, 탄소 함유 가스는 최종 환원로의 조업 온도인 700℃에서 열분해에 의해 고상 탄소분이 생성될 수 있고, 분해 반응이 흡열 반응인 가스가 바람직하므로, 메탄(CH4)이 일정량 이상, 대략 50% 이상 포함된 가스를 사용할 수 있다. 예를 들면, 탄소 함유 가스로는 LNG(Liquid Natural Gas, 액화 천연 가스)를 사용할 수 있다.
메탄은 싸이클론(14)에 취입되어 분광 흐름에서 다음과 같은 반응에 의해 분해 된다.
CH4 → C + 2H2
상기의 분해 반응에 의해 생성되는 탄소분은 싸이클론(14)의 딥레그부(14b) 내의 분광 입자 표면으로 석출하게 되며, 이에 의해 분광 입자간의 점착을 방지하게 된다.
또한, 화학식 1의 분해 반응은 메탄 1몰(mol) 당 90403 Kcal의 열이 흡수되는 흡열 반응이므로, 분해 반응에 의해 탄소 함유 가스가 취입되는 부근의 온도가 낮아져 분광 입자간의 점착이 더욱 방지된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 가스 취입 도관(204)은 유동 환원로(10)의 상하 방향으로 유동 환원로(10)에 연결되는 것이 바람직하다. 유동 환원로(10)가 고온이고 상하 방향으로 뻗은 형태를 가진다는 점을 고려할 때, 열팽창 및 열수축은 주로 상하 방향으로 발생하게 된다. 따라서 측면 방향으로 가스 취입 도관(204)을 연결하면, 유동 환원로(10)의 열팽창 및 열수축에 의해 가스 취입도관(204)이 파손된다. 이를 방지하기 위해 가스 취입 도관(204)을 상하 방향으로 연결한다. 특히, 유동 환원로(10)의 상부에 가스 취입 도관(204)을 연결하는 것이 설계상 간편하다.
한편, 딥레그부(14b)와 가스 취입 도관(204)의 연결 부위(210)에서 탄소 함유 가스의 유속이 4 m/s 보다 작은 경우에는 가스 취입도관(204) 내로 분광이 역류하여 가스 취입 도관(204)의 연결 부위를 막을 위험이 있으며, 유속이 8m/s 이상인 경우에는 가스 취입 도관(204) 연결 부위(210)에서 취입되는 가스의 추진력에 의해 분광의 흐름이 방해될 위험이 있다.
따라서 싸이클론(14)의 딥레그부(14b)에 취입되는 탄소 함유 가스는 딥레그부(14b)와 가스 취입 도관(204)의 연결 부위(210)에서의 유속이 4m/s 내지 8 m/s가 되도록 한다.
한편, 가스 취입 장치(20)의 가스 공급관(202)에는 싸이클론(14)의 내부로 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급 장치(22)가 연결 설치된다.
불활성 가스 공급 장치(22)는 가스 공급관(202)과 연결되는 불활성 가스 공급관(220) 및 불활성 가스 공급관(220)에 설치되어 불활성 가스 공급관(220)을 주기적으로 개폐하는 자동 밸브(222)를 포함한다. 불활성 가스로는 일례로 질소(N2)를 사용할 수 있다.
상기와 같은 구성에 의해 불활성 가스도 불활성 가스 공급관(202) 및 가스 취입 도관(204)을 통해 싸이클론(14)의 내부로 주기적으로 공급될 수 있다. 이와 같이 불활성 가스를 공급함으로써, 가스 취입 도관(204)이 막히는 것을 방지할 수 있다. 즉, 탄소 함유 가스가 가스 취입 도관(204)을 통과하는 도중 분해되어 가스 취입 도관(204)의 내부에 잔류하는 탄소를 불활성 가스로 밀어내 싸이클론(14)으로 배출하여 가스 취입 도관(204)의 막힘을 방지한다.
이상과 같이 구성되는 가스 취입 장치(20)는 각각의 싸이클론(14) 마다 복수로 구비될 수 있는데, 가스 취입 장치(20)는 분광의 흐름이 정체될 수 있는 부분 즉, 분광의 흐름이 시작되는 싸이클론(14)의 콘부(14a)와 딥레그부(14b)가 연결되 는 위치 및 분광의 흐름이 끝나는 딥레그부(14b)의 단부에 설치하는 것이 바람직하다.
따라서 가스 취입 장치(20)는, 그 연결 부위(210a)가 싸이클론(14)의 콘부(14a)와 딥레그부(14b)가 연결되는 위치에 형성되는 제1 가스 취입 장치(20a)와 그 연결 부위(210b)가 딥레그부(14b)의 단부에 형성되는 제2 가스 취입 장치(20b)를 포함할 수 있다.
또한, 딥레그부(14b)에는 기 설정된 간격으로 가스 취입 장치(20)의 연결 부위(210)가 더 형성될 수 있다. 그러나 지나치게 많은 부위에서 가스가 싸이클론(14)에 취입되는 경우, 오히려 분광의 흐름이 방해될 수 있으므로 연결 부위(210c)가 제1 가스 취입 장치(20a) 및 제2 가스 취입 장치(20b)의 연결 부위(210a, 210b) 사이에 배치되는 2개 이하의 제3 가스 취입 장치(20c)를 추가로 설치할 수 있다.
도 2에는 일례로, 4개의 가스 취입 장치(20)가 구비된 용철 제조 장치의 구성을 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
이하에서는 가스 취입 도관(204)의 구성을 좀더 상세하게 설명하도록 한다. 도 3은 싸이클론(14)과 싸이클론(14)에 나선형으로 설치된 가스 취입 도관(204)을 도시한 개략도이고, 도 4는 가스 취입 도관(204)의 또 다른 예로서 가스 취입 도관(204)의 일부가 스프링의 형태로 이루어진 구성을 도시한 개략도이다.
도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 가스 취입 도관(204)은 플랜지(18)를 관통하여 유동 환원로의 내부로 형성되고, 싸이클론(14)의 딥레그부(14b)에 연결된다.
가스 취입 도관(204)은 나선 또는 코일의 형상으로 싸이클론(14)의 표면을 감싸도록 형성될 수 있다. 특히, 도 4에 도시한 바와 같이, 가스 취입 도관(204)의 길이가 긴 경우, 그 일부를 스프링의 형태로 형성할 수 있다. 따라서 가스 취입 도관(204)이 길어도 탄력적으로 설치가 가능하며, 열팽창에도 잘 견딜 수 있게 된다.
유동 환원로 내부의 승온 및 냉각에 의해 싸이클론(14)은 팽창 또는 수축하고, 가스 취입 도관(204)과 싸이클론(14)의 딥레그부(14b) 사이의 연결 부위(210)는 그에 따른 전단력을 받게 된다. 그런데 도 3에 도시한 바와 같이, 가스 취입 도관(204)이 나선 또는 코일의 형상으로 이루어짐에 따라 연결 부위(10)에 가해지는 전단력이 흡수되어 연결 부위(210)의 파손이 방지된다.
또한, 상기한 형태의 가스 취입 도관(204)은 유동 환원로 내에 형성되는 환원 가스 흐름에 의한 싸이클론(14)의 진동을 흡수할 수도 있다.
한편, 가스 취입 도관(204)과 싸이클론(14)의 딥레그부(14b) 사이의 연결 부위(210)는 용접되어 가스 취입 도관(204)을 통해 취입되는 탄소 함유 가스가 싸이클론(14)의 외부로 누출되지 않도록 할 수 있다.
이하에서는 실험예를 통하여 본 발명을 설명한다. 이러한 실험예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
실험예
환원 가스를 포함하는 가스에 일정 시간 동안 접촉시킨 분광을 판위에 놓고, 분광이 놓여진 판을 0°를 기준으로 하여 시계 방향으로 서서히 회전 시켰다. 이 때, 분광의 붕괴 각도를 측정하였다. 또한, 가스의 온도를 변화시켜 여러 차례 실험을 실시하였다. 여기서 붕괴 각도는 중력에 의해 분광이 판에서 이탈되기 시작하는 각도를 의미하며, 점착 현상이 발생하여 더 이상 분광이 판에서 이탈되지 않을 때를 180°로 표시한다.
실험예 1
환원 가스와 메탄이 50% 함유된 가스를 혼합시켜 일정 시간 동안 접촉시킨 분광의 붕괴 각도를 측정하였다.
실험예 2
환원 가스와 메탄이 100% 함유된 가스를 혼합시켜 일정 시간 동안 접촉시킨 분광의 붕괴 각도를 측정하였다.
비교예
본 실험예들에 대한 비교예로서 환원 가스만을 일정 시간 동안 접촉시킨 분광의 붕괴 각도를 측정하였다.
도 5는 실험예들과 비교예들의 실험 결과를 나타내는 그래프이다. 도 5에 나타난 바와 같이, 환원 가스와 메탄을 50% 함유하는 가스를 혼합하여 접촉시킨 실험예 1에서 분광의 점착 온도는 약 760℃로 나타났다. 또한, 환원 가스와 메탄을 100% 함유하는 가스를 혼합하여 접촉시킨 실험예 2에서 분광의 점착 온도는 약 800℃로 나타났다. 또한, 환원 가스만을 접촉시킨 비교예에서의 분광의 점착 온도는 약 725℃로 나타났다.
이와 같이, 실험예 1 및 실험예 2의 점착 온도는 비교예의 점착 온도보다 각 각 약 35℃ 및 75℃만큼 높게 나타났다. 즉, 본 실험의 결과에 따르면 가스의 온도를 점점 높이는 경우, 비교에에서 먼저 점착 현상이 발생하게 되고, 실험예들의 경우에는 더 높은 온도에서 점착이 일어난다. 즉, 실험예 1 및 실험예 2는 비교예에 비해 점착 현상이 덜 일어났다.
이는 탄소 함유 가스인 메탄이 분해되어 형성된 탄소가 분광 표면에 석출됨에 따라 분광 입자들 간의 점착이 어려워졌음을 의미한다. 따라서 본 발명에 따르면 유동 환원로 특히, 최종 환원로의 조업 온도인 700℃ 이상에서 분광의 점착 현상이 현저하게 감소하게 된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 용철 제조 장치에 의하면, 분광을 이용한 유동 환원 공정에서 유동 환원로의 싸이클론 내에서 분광이 점착되는 것을 억제함으로써 분광의 손실을 방지할 수 있다.
또한, 점착물의 형성이 억제됨에 따라 이의 제거를 위한 시간이 소요되지 않으므로 유동 환원로의 가동률이 향상될 수 있다.

Claims (16)

  1. 분광 및 부원료를 환원 및 소성하여 환원체로 변환하는 하나 이상의 유동 환원로,
    상기 환원체를 장입하고, 내부에 산소를 취입하여 용철을 제조하는 용융 가스화로, 및
    상기 용융 가스화로에서 배출하는 환원 가스를 상기 유동 환원로에 공급하는 환원 가스 공급관
    을 포함하고,
    상기 유동 환원로는 그 내부에 배치되어 상기 분광을 포집하는 싸이클론을 포함하며,
    탄소 함유 가스를 취입하여 상기 분광의 점착을 방지하는 가스 취입 장치가 상기 싸이클론에 연결된 용철 제조 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 가스 취입 장치는 상기 유동 환원로의 상하 방향으로 상기 유동 환원로에 연결된 용철 제조 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 가스 취입 장치는 상기 유동 환원로의 상부와 연결되는 용철 제조 장 치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 싸이클론의 상부에 배치되어 가스를 배출시키는 배가스 덕트, 및
    상기 싸이클론과 상기 배가스 덕트를 연결하는 플랜지
    를 더 포함하고,
    상기 가스 취입 장치는 상기 플랜지를 관통하며, 상기 싸이클론의 내부로 연결되는 가스 취입 도관을 포함하는 용철 제조 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 가스 취입 도관은 상기 싸이클론을 나선형으로 감싸며 형성되는 용철 제조 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 가스 취입 도관 중 일부는 스프링의 형태로 상기 싸이클론을 감싸며 형성되는 용철 제조 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 유동 환원로는 상기 가스 취입 장치에 연결되어 상기 싸이클론의 내부에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급 장치를 더 포함하는 용철 제조 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 불활성 가스 공급 장치는 상기 가스 취입 장치에 연결되는 불활성 가스공급관, 및
    상기 불활성 가스 공급관을 주기적으로 개폐하는 자동 밸브
    를 포함하는 용철 제조 장치.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 불활성 가스는 질소(N2)인 용철 제조 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 싸이클론은,
    상기 분광을 포집하는 콘(cone)부, 및
    상기 콘부의 하단에 연결되어 포집된 상기 분광을 하부로 배출하는 딥레그(dip leg)부
    를 포함하고,
    상기 가스 취입 장치는 복수로 구비되며, 상기 딥레그부에 연결되는 용철 제조 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 가스 취입 장치는,
    상기 콘부와 상기 딥레그부 사이의 연결 지점에 연결되는 제1 가스 취입 장치를 포함하는 용철 제조 장치.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 딥레그부의 하단에 연결되는 제2 가스 취입 장치를 포함하는 용철 제조 장치.
  13. 제10 항에 있어서,
    상기 콘부와 상기 딥레그부 사이의 연결 지점과 상기 딥레그부의 하단 사이에 기설정된 거리로 이격되어 연결되는 2개 이하의 제3 가스 취입 장치를 포함하는 용철 제조 장치.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 탄소 함유 가스는 메탄을 포함하는 용철 제조 장치.
  15. 제1 항에 있어서,
    상기 가스 취입 장치와 상기 싸이클론이 연결되는 부위에서 상기 가스의 유속은 4m/s 내지 8m/s인 용철 제조 장치.
  16. 제1 항에 있어서,
    상기 가스 취입 장치는 상기 유동 환원로 중 상기 용융 가스 환원로에 직접 연결된 유동 환원로에 설치된 용철 제조 장치.
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