KR20100028260A - 산화철이 함유된 물질로부터 환원철을 제조하는 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본원 발명에 따른 산화철이 함유된 물질로부터 환원철을 제조하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 산화철 함유 물질과 첨가제를 혼합기에서 혼합한 후 성형기를 통해 얻어진 성형물이 건조기를 거쳐 알에이치에프로를 통과하여 불순물이 제거된 환원철을 생산하는 산화철이 함유된 물질로부터 환원철을 제조하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

이를 위하여 본원 발명은 산화철 함유 물질을 저장하는 원료 저장기; 상기 원료 저장기에 저장된 산화철 함유 물질을 파쇄하기 위한 분쇄기; 상기 분쇄기에서 파쇄된 산화철 함유 물질의 입도를 분류하기 위한 선별기; 상기 선별기에서 0.5mm 미만으로 분류된 산화철 함유 물질과 첨가제를 혼합하는 혼합기; 상기 혼합기에서 혼합된 산화철 함유 물질과 첨가제를 성형시키는 성형기; 상기 성형기에서 성형된 성형물을 건조시키는 건조기; 및 상기 건조기에서 배출된 성형물을 투입하며, 이 성형물에 함유된 불순물을 추출하는 불순물 제거수단이 구비된 알에이치에프(RHF)로;를 포함하여 구성되는 것을 특징이 있다.

선별기, 알에이치에프로, 불순물 제거수단, 열교환기

Description

산화철이 함유된 물질로부터 환원철을 제조하는 장치 및 방법{APPARATUS AND PROCESS FOR PRODUCING REDUCED IRON FROM MATERALS COMPRISING IRON OXIDE}

본원 발명은 산화철이 함유된 물질로부터 환원철을 제조하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 산화철 함유 물질과 첨가제를 혼합기에서 혼합한 후 성형기를 통해 얻어진 성형물이 건조기를 거쳐 알에이치에프로를 통과하여 불순물이 제거된 환원철을 생산하는 산화철이 함유된 물질로부터 환원철을 제조하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

근래들어 철광석을 고체환원에 의해 제조하는 기술이 환영받고 있으며 그 대표적인 것으로 분상의 철광석과 분상의 고체 첨가제를 혼합하여 괴상화물 즉 펠렛, 브리켓등으로 형성하고 이것을 고온으로 가열하여 철광석중의 산화철을 환원하여 고체상의 금속철을 추출하는 기술이 다수 제안되어 사용되고 있다.

그 일예로 미국특허 제3443931호 및 일본특개평 7-238307호를 예로들 수 있는데 상기 미국특허 제3443931호에 개재된 분상철광석의 환원공정을 보면 석탄코크스등의 분상고체첨가제와 분상의 철광석을 혼합하여 생펠릿을 형성하고 이를 취급이 용이하도록 건조하여 펠릿내로부터 발생하는 가연성휘발분이 발화하지 않은 범 위내로 가열하여 수분을 제거하고 이를 고온으로 가열하여 환원하여 금속화를 진행하여 금속화된 냉각하여 펠릿을 노외로 배출하게 된다.

그러나 상기와 같이되는 환원철제조방법에는 성형한 펠릿을 취급이 용이하도록 건조의 필요성이 있으며 이는 구조가 복잡한 괴성화설비에 더하여 건조 및 가열설비가 필요로 하며 이를 운용하기 위한 에너지원으로서 고가의 코크스를 사용하기 때문에 제조비용이 고가로 되는 결점이 있으며 공정의 흐름상 연속적인 작업이 이루어 지지 못하는 결점이 있었다.

또한 일본 특개평7-238307호가 제시하는 방법은 제철소내에서 발생하는 철분함유더스트, 슬러지, 밀스케일 및 배출산화물을 분상으로 분쇄하여 이를 단독 및 분상철광석과 혼합하여 펠릿(괴성화)으로 형성하고 펠릿을 노내에 장입하여 펠릿의 표면에 산소함유가스를 공급하여 펠릿내부로부터 발생되는 가연성가스를 연소시켜 펠릿의 표면온도를 보다 빠르게 환원에 적정온도로 승온시켜 생산성을 향상시키는 방법이 제안되어 있다.

그러나 일본 특개평7-238307호 또한 환원반응온도로 펠릿의 승온속도를 높여 주는 것일뿐 원료의 혼합 및 펠리성형, 건조의 공정을 거치게 됨으로 상기 펠릿법의 문제점이 대부분 해결되지 않고 있는 실정이다.

환원철을 제조함에 있어서, 노상이 수평으로 회전이동하는 가열노상(이하, 「회전노상」 이라 한다)을 가지는 노가 주목되며, 상기 미국특허 제3,433,931호 명세서에 개시되어 있는 프로세스에서도 이 노가 사용되고 있다.

이 회전노상로는 설비비가 싼 것이 특징이지만 노상이 수평으로 회전하기 때 문에 원료 장입 및 제품의 배출의 어려움이 있다.

또한 종래의 환원철 제조방법에는 괴성화물은 회전노상로에 장입되기까지의 사이에 분화 및 분쇄되어 입도가 다른 괴성화물로 되는 동시에 가루를 발생시키며 회전노상에 장입된다. 그 때문에, 노 내에 장입된 분쇄가루는 연소가스에 의해 비산되며, 노벽에 용융 부착하거나 융용 침식하여 설비고장의 원인이 되는 결점이 있었다.

한편 종래 용선은 고로법에 의해서도 제조되는데 고로법은 괴상의 철 원료와 괴상의 코크스를 노 상부(上部)로부터 장입하고, 노 하부에 설치된 송풍구로부터 열풍을 흡입하여 코크스를 연소시켜 고온의 환원가스를 생성하여, 철 원료의 주성분인 산화철을 환원하여 용해하는 제조방법이고 분철광석으로부터 직접 용선을 제조하는 방법도 여러 가지 방법이 제안되어 있으며, 일예로 일본 특공평3-60883호 보면 철광석과 미분 탄소질재를 괴성화하고 이 괴성화물을 회전노상로에서 예비환원하여 1,000℃이상의 온도에서 배출시키고, 노 내에 용융 금속욕을 가지는 제련로 내 욕의 표면 아래에 상기 미분 탄소질재를 도입함과 동시에, 이 제련로 내에서 상기 예비 환원한 괴성화물을 환원·용해하는 방법이 개발되어 있다. 또, 이때 제련로로부터 배출되는 배기가스는 회수되어 예비 환원용 연료로서 회전노상로에 도입된다.

그러나, 상기 고로법에서는 괴상의 철 원료 및 많은 코크스가 필요하다는 결점이 있다.

즉 고로법에서는 석탄을 코크스로에서 건류(乾留)하여 코크스화하고, 체질로 분류한 후의 괴상 코크스가 사용되지만, 코크스용 강점결탄(强粘結炭)은 자원적으로 보아 편재되어 있고 코크스의 교환시 거액의 투자부담 및 코크스가 원인이 되어 발생하는 공해를 방지하는 방지시설에 대한 투자부담이 가중되는 결점이 있었다.

본원 발명은 산화철 함유 물질(산화철, 철광석, 밀스케일, 제강분진, 제강슬럿지)와 첨가제(분 코크스, 벤토나이트)를 혼합기에서 혼합한 후 성형기를 통해 얻어지는 성형물이 건조기를 거쳐 알에이치에프로를 통과하여 불순물이 제거된 환원철을 생산할 수 있는 산화철이 함유된 물질로부터 환원철을 제조하는 장치 및 방법를 제공하는 목적으로 한다.

본원 발명의 다른 목적은, 건조기를 통과하면서 수분이 제거된 성형물이 컨베이이어를 통해 회전로의 주위를 회전하면서, 열원 공급관에서 공급되는 열이 성형물과 화학반응을 일으켜 배출구를 통해 가스가 배출되고 난 후 회전로의 일측에 구비된 냉각실로 거쳐 성형물을 자연 냉각시켜 환원철을 생산함으로써 산업상에서 발생되는 폐기물을 재활용할 수 있는 산화철이 함유된 물질로부터 환원철을 제조하는 장치 및 방법을 제공한다.

본원 발명의 또 다른 목적은, 성형물이 알에이치에프로에 공급되어 분해된 가스를 배출구를 통과한 후 냉각기를 거치면서 냉각되고, 냉각 가스가 열교환기를 통과하면서 외부 공기와 접촉함으로 인하여 냉각 가스에 함유된 불순물을 분리하여 배기가스 처리시설을 거쳐 청정가스를 외부로 배출함으로 환경 오염을 줄일 수 있 는 산화철이 함유된 물질로부터 환원철을 제조하는 장치 및 방법을 제공한다.

본원 발명의 또 다른 목적은, 열교환기에 공급된 외부공기와 열이 접촉하여 얻어지는 예열 공기가 열공급관을 통해 건조기에 공급됨으로써, 건조기에 투입된 성형물을 건조시킬 수 있는 산화철이 함유된 물질로부터 환원철을 제조하는 장치 및 방법을 제공한다.

본원 발명의 또 다른 목적은, 분쇄기에서 파쇄된 산화철 함유 물질의 입도가 0.5mm 이상인 경우 이송관을 통해 분쇄기로 재 이송함으로써, 산화철 함유 물질을 한 번더 미세하게 파쇄하여 혼합기에 공급하여 첨가제와 혼합할 수 있게 하는 산화철이 함유된 물질로부터 환원철을 제조하는 장치 및 방법을 제공한다.

본원 발명의 또 다른 목적은, 알에에치에프로에 1200 내지 1300℃로 30 내지 60 분 동안 가열을 함으로 성형물에 함유된 가스 성분을 배출구를 통해 배출하고 난 후 환원철(DRI)를 생산할 수 있는 산화철이 함유된 물질로부터 환원철을 제조하는 장치 및 방법을 제공한다.

이하, 본원 발명을 설명하면 다음과 같다.

과제 해결 수단과 관련하여,

본원 발명은, 산화철 함유 물질을 저장하는 원료 저장기; 상기 원료 저장기에 저장된 산화철 함유 물질을 파쇄하기 위한 분쇄기; 상기 분쇄기에서 파쇄된 산화철 함유 물질의 입도를 분류하기 위한 선별기; 상기 선별기에서 0.5mm 미만으로 분류된 산화철 함유 물질과 첨가제를 혼합하는 혼합기; 상기 혼합기에서 혼합된 산 화철 함유 물질과 첨가제를 성형시키는 성형기; 상기 성형기에서 성형된 성형물을 건조시키는 건조기; 및 상기 건조기에서 배출된 성형물을 투입하며, 이 성형물에 함유된 불순물을 추출하는 불순물 제거수단이 구비된 알에이치에프(RHF)로;를 포함하여 구성된다.

본원 발명의 다른 발명은, 상기 알에이치에프로는, 상기 건조기에서 건조된 성형물을 컨베이어의 이송에 의해 회전되는 회전로; 상기 회전로의 타측에 구비되어 열풍로에 폐기물을 투입하여 얻어지는 열을 회전로에 공급하는 열원 공급관; 상기 열원 공급관에서 공급되는 열이 성형물과 화학반응하여 가스를 배출하는 배출구; 및 상기 회전로의 일측에 구비되어 건조된 성형물을 냉각시켜 외부로 배출시키는 냉각실;을 포함하여 구성된다.

본원 발명의 또 다른 발명은, 상기 불순물 제거수단은, 상기 알에이치에프로의 배출구에서 배출되는 가스를 냉각시키는 냉각기; 상기 냉각기를 통과한 냉각 가스가 외부 공기와 접촉함으로 인하여 냉각 가스에 함유된 불순물을 분리하여 외부로 배출하는 열교환기;를 포함하여 구성된다.

본원 발명의 또 다른 발명은, 상기 열교환기에 공급된 외부공기와 열이 접촉하여 얻어지는 예열 공기를 성형물이 투입된 건조기에 공급하는 열공급관;을 더 포함하여 구성된다.

본원 발명의 또 다른 발명은, 상기 선별기에서 파쇄된 산화철 함유 물질의 입도가 0.5㎜이상인 경우 분쇄기로 재 이송할 수 있는 이송관;을 더 포함하여 구성된다.

본원 발명의 또 다른 발명은, 상기 알에이치에프로는, 환원철(DRI)을 생산하기 위해 1200 내지 1300℃로 30 내지 60분 동안 가열하는 것이다.

본원 발명의 또 다른 발명은, 산화철 함유 물질을 원료 저장기에 저장하는 단계; 상기 원료 저장기에 저장된 산화철 함유 물질을 분쇄기에서 파쇄하는 단계; 상기 분쇄기에서 파쇄된 산화철 함유 물질의 입도에 따라 선별기에서 분류하는 단계; 상기 선별기에서 0.5mm 미만으로 분류된 산화철 함유 물질과 첨가제를 혼합기에서 혼합하는 단계; 상기 혼합기에서 혼합된 산화철 함유 물질과 첨가제를 성형기에서 성형하는 단계; 상기 성형기에서 성형된 성형물을 건조기에서 건조시키는 단계; 및 상기 건조기에서 배출된 성형물을 알에이치에프(RHF)로에 투입한 후 불순물 제거수단을 통과하여 불순물을 추출하는 단계;를 포함하여 구성된다.

본원 발명의 또 다른 발명은, 상기 건조기에서 배출된 성형물을 알에이치에프로에 투입한 후, 성형물을 컨베이어의 이송에 의해 회전로에 공급하는 공정; 상기 회전로의 타측에 구비되어 열풍로에 폐기물을 투입하여 얻어지는 열을 열원 공급관을 통해 회전로에 공급하는 공정; 상기 열원 공급관에서 공급된 열이 성형물과 화학반응을 일으켜 배출구를 통해 가스를 배출하는 공정; 및 상기 회전로의 일측에 구비되어 가스를 배출한 성형물을 냉각실에서 냉각시켜 외부로 배출시키는 공정;을 포함하여 구성된다.

본원 발명의 또 다른 발명은, 상기 불순물을 추출하는 단계는, 상기 알에이치에프로의 배출구를 통해 배출되는 가스를 냉각기에서 냉각시키는 공정; 및 상기 냉각기를 통과한 냉각 가스가 열교환기에 공급되는 외부공기와 접촉하면서 냉각 가 스에 함유된 불순물을 추출하여 외부로 배출하는 공정;을 더 포함하여 구성된다.

본원 발명의 또 다른 발명은, 상기 열교환기에 공급된 외부공기와 열이 접촉한 후 얻어지는 예열 공기를 열공급관을 통해 성형물이 투입된 건조기에 공급하는 공정;을 더 포함하여 구성된다.

본원 발명의 또 다른 발명은, 상기 선별기에서 분류하는 단계 후, 상기 분류된 산화철 함유 물질의 입도가 0.5mm이상인 경우 이송관을 통해 분쇄기로 재 이송하여 다시 파쇄하는 단계;를 더 포함하여 구성된다.

본원 발명의 또 다른 발명은, 상기 혼합하는 단계에서, 상기 산화철 함유 물질은 산화철, 철광석, 밀스케일, 제강분진 및 제강슬럿지 중 적어도 한 종류 이상을 혼합한다.

본원 발명의 또 다른 발명은, 상기 혼합하는 단계에서, 상기 첨가제는 분 코크스와 벤토나이트를 혼합하는 것이다.

본원 발명에 따른 효과는 다음과 같다.

첫째, 혼합기에 산화철 함유 물질(산화철, 철광석, 밀스케일, 제강분진, 제강슬럿지)과 첨가제(분 코크스, 벤토나이트)를 혼합한 후 성형기를 통해 얻어지는 성형물이 건조기를 통과하고, 건조된 성형물이 알에이치에프로를 통과하여 불순물이 제거된 환원철을 생산함으로써, 산업상 폐기물을 재활용하여 금속 재료 분야 등에 사용할 수 있는 효과가 있다.

둘째, 건조기를 통과하면서 수분이 제거된 성형물을 컨베이이어를 통해 회전 로의 주위를 회전하면서, 열원 공급관에서 공급되는 열이 성형물과 화학반응을 일으켜 배출구를 통해 가스가 배출되고 난 후 회전로의 일측에 구비된 냉각실로 거쳐 성형물을 자연 냉각시켜 환원철을 생산함으로써 산업상에서 발생되는 폐기물을 재활용함으로 원가 절감을 할 수 있는 효과도 있다.

셋째, 성형물이 알에이치에프로에 공급되고, 열에 의해 성형물에서 분해된 가스를 배출구를 통과한 후 냉각기를 거치면서 냉각되고, 냉각 가스가 열교환기를 통과하면서 외부 공기와 접촉함으로 인하여 냉각 가스에 함유된 불순물을 분리하여 배기가스 처리시설을 거쳐 청정가스를 외부로 배출함으로 환경 오염을 줄일 수 있는 효과도 있다.

넷째, 열교환기에 공급된 외부공기와 열이 접촉하여 얻어지는 예열 공기가 열공급관을 통해 건조기에 공급됨으로써, 건조기에 투입된 성형물을 견고히 굳힐 수 있는 효과도 있다.

다섯째, 분쇄기에서 파쇄된 산화철 함유 물질의 입도가 0.5mm 이상인 경우 이송관을 통해 분쇄기로 재 이송함으로써, 산화철 함유 물질을 한 번더 미세하게 파쇄하여 혼합기에 공급하여 첨가제와 혼합할 수 있게 하는 효과도 있다.

여섯째, 알에이치에프로에 1200 내지 1300℃로 30 내지 60 분 동안 가열을 함으로 성형물에 함축된 가스 성분을 배출구를 통해 배출하고 난 후 환원철(DRI)를 생산할 수 있는 효과도 있다.

이하에서는 첨부된 도 1 내지 도 5를 참조하여 본원 발명에 따른 산화철이 함유된 물질로부터 환원철을 제조하는 장치 및 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본원 발명에 따른 산화철이 함유된 물질로부터 환원철을 제조하는 장치의 설치 실시도이고, 도 2는 본원 발명에 따른 산화철이 함유된 물질로부터 환원철을 제조하는 장치의 알에이치에프로를 도시한 도면이며, 도 3은 본원 발명에 따른 산화철이 함유된 물질로부터 환원철을 제조하는 방법을 도시한 단계도이고, 도 4는 본원 발명에 따른 산화철이 함유된 물질로부터 환원철을 제조하는 방법 중 성형물을 알에이치에프로에 투입하는 과정을 도시한 공정도이며, 도 5는 본원 발명에 따른 산화철이 함유된 물질로부터 환원철을 제조하는 방법 중 불순물을 추출하는 단계를 도시한 공정도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본원 발명에 따른 산화철이 함유된 물질로부터 환원철을 제조하는 장치는 산화철 함유 물질을 저장하는 원료 저장기(100)와, 상기 원료 저장기(100)에 저장된 산화철 함유 물질을 파쇄하기 위한 분쇄기(200)와, 상기 분쇄기(200)에서 파쇄된 산화철 함유 물질의 입도를 분류하기 위한 선별기(250)와, 상기 선별기(250)에서 0.5mm 미만으로 분류된 산화철 함유 물질과 첨가제를 혼합하는 혼합기(300)와, 상기 혼합기(300)에서 혼합된 산화철 함유 물질과 첨가제를 성형시키는 성형기(400)와, 상기 성형기(400)에서 성형된 성형물을 건조시키는 건조기(500)와, 상기 건조기(500)에서 배출된 성형물을 투입하며, 이 성형물에 함유된 불순물을 추출하는 불순물 제거수단(700)이 구비된 알에이치에프(RHF)로(600)를 포함하여 구성된다.

상기 원료 저장기(100)는 산화철, 철광석, 밀스케일, 제강분진 및 제강슬럿지를 포함하는 산화철 함유 물질을 저장하는 역할을 한다.

상기 분쇄기(200)는 원료 저장기(100)에 이송된 산화철 함유 물질에 가해지는 외력에 의해 압축, 전단, 충격 중의 하나 또는 이것들의 조합한 기계적인 힘에 의해 산화철 함유 물질의 입도를 0.5mm 미만으로 파쇄하는 역할을 한다.

상기 선별기(250)는 분쇄기(200)를 통과하면서 파쇄된 산화철 함유 물질의 입도가 0.5mm 미만인 것과, 산화철 함유 물질의 입도가 0.5mm 이상인 것을 선별한 후, 0.5mm 미만의 산화철 함유 물질은 혼합기(300)로 보내진다. 또한, 0.5mm 이상의 산화철 함유 물질은 다시 이송관(900)을 통해 분쇄기(200)로 재 이송할 수 있는 역할을 한다.

상기 혼합기(300)는 선별기(250)에서 선별된 입도가 0.5mm 미만의 산화철 함유 물질(산화철, 철광석, 밀스케일, 제강분진 및 제강슬럿지)과 첨가제(분 코크스, 벤토나이트)를 혼합하는 공간이고, 또한, 상기 첨가제의 혼합비는 산화철 함유 물질 대비 분 코크스는 20% , 벤토나이트는 5%가 적합하다.

상기 성형기(400)는 혼합된 산화철 함유 물질과 첨가제가 구조물을 통과하면서 성형물의 두께를 25mm로 제작하는 것이 바람직하다.

상기 건조기(500)는 성형기(400)에서 만들어진 성형물을 투입하여 그 내부에 함유된 수분 등을 제거하여 견고하게 굳히는 역할을 한다.

상기 알에이치에프로(600)는 건조기(500)에서 건조된 성형물을 회전로(610)에 투입한 후, 이 성형물에 불순물 제거수단(700)에서 온도가 높은 열을 공급하여 성형물에 함유된 불순물을 제거하여 얻어지는 성형물을 자연 냉각시켜 환원철이 얻어질 수 있는 역할을 한다.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 본원 발명에 따른 산화철이 함유된 물질로부터 환원철을 제조하는 장치의 상기 알에이치에프로(600)는, 상기 건조기(500)에서 건조된 성형물을 컨베이어(620)의 이송에 의해 회전되는 회전로(610)와, 상기 회전로(610)의 타측에 구비되어 열풍로(631)에 폐기물을 투입하여 얻어지는 열을 회전로(610)에 공급하는 열원 공급관(630)과, 상기 열원 공급관(630)에서 공급되는 열이 성형물과 화학반응하여 가스를 배출하는 배출구(640)와, 상기 회전로(610)의 일측에 구비되어 건조된 성형물을 냉각시켜 외부로 배출시키는 냉각실(650)을 포함하여 구성된다.

즉, 상기 알에이치에프로(600)는 회전로(610), 열풍로(631), 열원 공급관(630), 배출구(640), 냉각실(650)을 포함하는 구성으로써, 상기 건조기(500)를 거쳐 얻어지는 성형물이 회전로(610)의 둘레에 구비된 컨베이어(620)에 공급되고, 회전로(610)의 회전과 함께 컨베이어(620)도 회전된다. 그리고, 상기 회전로(610)의 타측에 구비되어 있는 열풍로(631)에 폐기물(폐 플라스틱 칩, 폐기물재생원료, 폐타이어 건류 오일)을 투입하여 얻어지는 열이 열원 공급관(630)을 통해 회전로(610)에 공급되면서, 컨베이어(620)에 놓인 성형물과 열이 화학반응을 일으켜 배출구(640)를 따라 불순물이 함유된 가스가 외부로 배출된 후, 상기 성형물이 냉각실(650)에서 자연 냉각된 후 외부로 배출하여 환원철(DRI)을 생산함으로써, 산업상 폐기물을 재활용하여 금속 재료 분야 등에서 재 사용할 수 있는 이점이 있다.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 본원 발명에 따른 산화철이 함유된 물질로부터 환원철을 제조하는 장치의 불순물 제거수단(700)은, 상기 알에이치에프로(600)의 배출구(640)에서 배출되는 가스를 냉각시키는 냉각기(710)와, 상기 냉각기(710)를 통과한 냉각 가스가 외부 공기와 접촉함으로 인하여 냉각 가스에 함유된 불순물을 분리하여 외부로 배출하는 열교환기(720)를 포함하여 구성된다.

즉, 상기 불순물 제거수단(700)은 냉각기(710)와 열교환기(720)를 포함하는 구성으로써, 알에이치에프로(600)에 공급된 열과 성형물이 화학반응을 일으켜 얻어지는 가스가 배출구(640)를 통해 냉각기(710)로 공급된다. 그리고, 상기 냉각기(710)에서 냉각된 가스(기체 혹은 고체 냉매)가 열교환기(720)를 통과하면서, 냉각 가스가 외부 공기와 접촉한 후, 냉각 가스에 함축된 불순물을 분리하여 청정가스 처리장치에 공급하는 역할을 함으로써, 환원철(DRI)을 얻는 과정에서 사람이나 동,식물에 유해한 불순물(아연이나 납)을 청정가스 처리장치에서 회수하여 환경 오염을 줄일 수 있는 이점이 있다.

도 1을 참조하면, 본원 발명에 따른 산화철이 함유된 물질로부터 환원철을 제조하는 장치는 상기 열교환기(720)에 공급된 외부공기와 열이 접촉하여 얻어지는 예열 공기를 성형물이 투입된 건조기(500)에 공급하는 열공급관(800)을 더 포함하여 구성된다.

즉, 상기 열교환기(720)에서 얻어지는 예열 공기를 건조기(500)에 지속적으로 공급함으로써, 건조기(500) 내부에 투입된 성형물을 견고히 굳힐 수 있는 이점이 있다.

도 1을 참조하면, 본원 발명에 따른 산화철이 함유된 물질로부터 환원철을 제조하는 장치는 상기 선별기(250)에서 파쇄된 산화철 함유 물질의 입도가 0.5㎜이상인 경우 분쇄기(200)로 재 이송할 수 있는 이송관(900)을 더 포함하여 구성된다.

즉, 상기 분쇄기(200)에서 파쇄된 산화철 함유 물질의 입도가 0.5mm 이상인 경우 이송관(900)을 통해 분쇄기(200)로 재 이송함으로써, 산화철 함유 물질을 한 번더 미세하게 파쇄하여 혼합기(300)에 공급할 수 있어 첨가제와 혼합할 수 있게 하는 역할을 한다.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 본원 발명에 따른 산화철이 함유된 물질로부터 환원철을 제조하는 장치의 상기 알에이치에프로(600)는, 환원철(DRI)을 생산하기 위해 1200 내지 1300℃로 30 내지 60분 동안 가열하는 것이다.

즉, 상기 알에이치에프로(600)에 1200 내지 1300℃로 30 내지 60 분 동안 성형물에 가열함으로써, 이 성형물에 함유된 가스(이물질) 성분을 배출구(640)를 통해 외부로 배출하고 난 후 냉각실(650)을 거쳐 환원철(DRI)을 생산할 수 있다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본원 발명에 따른 산화철이 함유된 물질로부터 환원철을 제조하는 방법은 산화철 함유 물질을 원료 저장기(100)에 저장하는 단계(S100)와, 상기 원료 저장기(100)에 저장된 산화철 함유 물질을 분쇄기(200)에서 파쇄하는 단계(S200)와, 상기 분쇄기(200)에서 파쇄된 산화철 함유 물질의 입도에 따라 선별기(250)에서 분류하는 단계(S300)와, 상기 선별기(250)에서 0.5mm 미만으로 분류된 산화철 함유 물질과 첨가제를 혼합기(300)에서 혼합하는 단계(S400)와, 상기 혼합기(300)에서 혼합된 산화철 함유 물질과 첨가제를 성형기(400)에서 성형 하는 단계(S500)와, 상기 성형기(400)에서 성형된 성형물을 건조기(500)에서 건조시키는 단계(S600)와, 상기 건조기(500)에서 배출된 성형물을 알에이치에프(RHF)로에 투입한 후 불순물 제거수단(700)을 통과하여 불순물을 추출하는 단계(S700)를 포함하여 구성된다.

상기 원료 저장기(100)에 저장하는 단계(S100)는 산화철, 철광석, 밀스케일, 제강분진 및 제강슬럿지를 포함하는 산화철 함유 물질을 투입하는 과정이다.

상기 분쇄기(200)에서 파쇄하는 단계(S200)는 원료 저장기(100)에서 이송된 산화철 함유 물질에 가해지는 외력에 의해 압축, 전단, 충격 중의 하나 또는 이것들의 조합한 기계적인 힘에 의해 산화철 함유 물질의 입도를 0.5mm 미만으로 파쇄하는 과정이다.

상기 선별기(250)에서 분류하는 단계(S300)는 분쇄기(200)를 통과하면서 파쇄된 산화철 함유 물질의 입도가 0.5mm 미만인 것과, 산화철 함유 물질의 입도가 0.5mm 이상인 것을 선별한 후, 0.5mm 미만의 산화철 함유 물질을 혼합기(300)로 보내며, 또한, 0.5mm 이상의 산화철 함유 물질은 다시 이송관(900)을 통해 분쇄기(200)로 재 이송하는 과정이다.

상기 혼합기(300)에서 혼합하는 단계(S400)는, 상기 선별기(250)에서 0.5mm 미만으로 분류된 산화철 함유 물질을 혼합기(300)에 공급하여 첨가제의 비율(분 코크스 20% 와 벤토나이트 5%)을 혼합하는 과정이다.

상기 성형기(400)에서 성형하는 단계(S500)는 혼합기(300)에서 혼합된 산화철 함유 물질과 첨가제가 구조물을 통과하면서 성형물의 두께를 25mm로 제작하는 것이 바람직하다.

상기 건조기(500)에서 건조시키는 단계(S600)는 성형기(400)에서 만들어진 성형물을 투입하여 그 내부에 함유된 수분 등을 제거하여 견고하게 굳히는 과정이다.

상기 불순물을 추출하는 단계(S700)는 건조기(500)에서 건조된 성형물을 회전로(610)에 투입한 후, 이 성형물에 온도가 높은 열을 공급하는 과정에서 화학반응을 일으켜 가스(불순물이 함유된 것)를 불순물 제거수단(700)을 통해 외부로 배출하는 과정이다.

도 4를 참조하면, 본원 발명에 따른 산화철이 함유된 물질로부터 환원철을 제조하는 방법 중 상기 건조기(500)에서 배출된 성형물을 알에이치에프로(600)에 투입한 후(S710), 성형물을 컨베이어(620)의 이송에 의해 회전로(610)에 공급하는 공정(S711)과, 상기 회전로(610)의 타측에 구비되어 열풍로(631)에 폐기물을 투입하여 얻어지는 열을 열원 공급관(630)을 통해 회전로(610)에 공급하는 공정(S712)과, 상기 열원 공급관(630)에서 공급된 열이 성형물과 화학반응을 일으켜 배출구(640)를 통해 가스를 배출하는 공정(S713)과, 상기 회전로(610)의 일측에 구비되어 가스를 배출한 성형물을 냉각실(650)에서 냉각시켜 외부로 배출시키는 공정(S714)을 포함하여 구성된다.

즉, 상기 건조기(500)에서 배출된 성형물을 알에이치에프로(600)에 투입한 후(S710)에는, 건조기(500)를 거쳐 얻어지는 성형물이 회전로(610)의 둘레에 구비된 컨베이어(620)에 공급되고, 회전로(610)의 회전과 함께 컨베이어(620)도 회전된 다. 그리고, 상기 회전로(610)의 타측에 구비되어 있는 열풍로(631)에 폐기물(폐 플라스틱 칩, 폐기물재생원료, 폐타이어 건류 오일)을 투입하여 얻어지는 열이 열원 공급관(630)을 통해 회전로(610)에 공급되면서, 컨베이어(620)에 놓인 성형물과 열이 화학반응을 일으켜 배출구(640)를 따라 불순물이 함유된 가스가 외부로 배출된 후, 상기 성형물이 냉각실(650)에서 자연 냉각된 후 외부로 배출하여 환원철(DRI)을 생산하는 과정이다.

도 5를 참조하면, 본원 발명에 따른 산화철이 함유된 물질로부터 환원철을 제조하는 방법 중 상기 불순물을 추출하는 단계(S700)는, 상기 알에이치에프로(600)의 배출구(640)를 통해 배출되는 가스를 냉각기(710)에서 냉각시키는 공정(S720)과, 상기 냉각기(710)를 통과한 냉각 가스가 열교환기(720)에 공급되는 외부공기와 접촉하면서 냉각 가스에 함유된 불순물을 추출하여 외부로 배출하는 공정(S730)을 더 포함하여 구성된다.

즉, 상기 불순물을 추출하는 단계(S700)는, 알에이치에프로(600)에 공급된 열과 성형물이 화학반응을 일으켜 얻어지는 가스가 배출구(640)를 통해 냉각기(710)로 공급된다. 그리고, 상기 냉각기(710)에서 냉각된 가스(기체 혹은 고체 냉매)가 열교환기(720)를 통과하면서, 냉각 가스와 외부 공기가 접촉하여 얻어지는 냉각 가스에 함축된 불순물을 분리하여 청정가스 처리장치에서 불순물(아연이나 납)을 포집하여 환경 오염을 줄일 수 있는 과정이다.

도 3을 참조하면, 본원 발명에 따른 산화철이 함유된 물질로부터 환원철을 제조하는 방법 중 상기 열교환기(720)에 공급된 외부공기와 열이 접촉한 후 얻어지 는 예열 공기를 열공급관(800)을 통해 성형물이 투입된 건조기(500)에 공급하는 공정(S800)을 더 포함하여 구성된다.

즉, 상기 열교환기(720)에서 얻어지는 예열 공기를 건조기(500)에 지속적으로 공급함으로 그 내부에 투입된 성형물을 견고히 굳힐 수 있는 역할을 한다.

도 3을 참조하면, 본원 발명에 따른 산화철이 함유된 물질로부터 환원철을 제조하는 방법 중 상기 선별기(250)에서 분류하는 단계(S300) 후, 상기 분류된 산화철 함유 물질의 입도가 0.5mm이상인 경우 이송관(900)을 통해 분쇄기(200)로 재 이송하여 다시 파쇄하는 단계(S220)를 더 포함하여 구성된다.

즉, 상기 분쇄기(200)에서 파쇄된 산화철 함유 물질의 입도가 0.5mm 이상인 경우 이송관(900)을 통해 분쇄기(200)로 재 이송함으로써, 산화철 함유 물질을 한 번더 미세하게 파쇄하여 혼합기(300)에 공급할 수 있어 첨가제와 혼합할 수 있는 역할을 한다.

도 3을 참조하면, 본원 발명에 따른 산화철이 함유된 물질로부터 환원철을 제조하는 방법 중 상기 혼합하는 단계(S410)에서, 상기 산화철 함유 물질은 산화철, 철광석, 밀스케일, 제강분진 및 제강슬럿지 중 적어도 한 종류 이상을 혼합하는 것이 바람직하다.

도 3을 참조하면, 본원 발명에 따른 산화철이 함유된 물질로부터 환원철을 제조하는 방법 중 상기 혼합하는 단계(S410)에서, 상기 첨가제는 분 코크스와 벤토나이트를 혼합하는 것이 바람직하다.

상술한 실시예와 도면은 발명의 내용을 상세히 설명하기 위한 목적일 뿐, 발 명의 기술적 사상의 범위를 한정하고자 하는 목적이 아니며, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 상기 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아님은 물론이며, 후술하는 청구범위 뿐만이 아니라 청구범위와 함께 균등범위를 포함하여 판단되어야 한다.

도 1은 본원 발명에 따른 산화철이 함유된 물질로부터 환원철을 제조하는 장치의 설치 실시도.

도 2는 본원 발명에 따른 산화철이 함유된 물질로부터 환원철을 제조하는 장치의 알에이치에프로를 도시한 도면.

도 3은 본원 발명에 따른 산화철이 함유된 물질로부터 환원철을 제조하는 방법을 도시한 단계도.

도 4는 본원 발명에 따른 산화철이 함유된 물질로부터 환원철을 제조하는 방법 중 성형물을 알에이치에프로에 투입하는 과정을 도시한 공정도.

도 5는 본원 발명에 따른 산화철이 함유된 물질로부터 환원철을 제조하는 방법 중 불순물을 추출하는 단계를 도시한 공정도.

<도면의 주요 부호에 대한 설명>

100 : 원료 저장기 200 : 분쇄기

250 : 선별기 300 : 혼합기

400 : 성형기 500 : 건조기

600 : 알에이치에프로

610 : 회전로 620 : 컨베이어

630 : 열원 공급관 631 : 열풍로

640 : 배출구 650 : 냉각실

700 : 불순물 제거수단

710 : 냉각기 720 : 열교환기

800 : 열공급관 900 : 이송관

Claims (13)

1. 산화철 함유 물질을 저장하는 원료 저장기;

   상기 원료 저장기에 저장된 산화철 함유 물질을 파쇄하기 위한 분쇄기;

   상기 분쇄기에서 파쇄된 산화철 함유 물질의 입도를 분류하기 위한 선별기;

   상기 선별기에서 0.5mm 미만으로 분류된 산화철 함유 물질과 첨가제를 혼합하는 혼합기;

   상기 혼합기에서 혼합된 산화철 함유 물질과 첨가제를 성형시키는 성형기;

   상기 성형기에서 성형된 성형물을 건조시키는 건조기; 및

   상기 건조기에서 배출된 성형물을 투입하며, 이 성형물에 함유된 불순물을 추출하는 불순물 제거수단이 구비된 알에이치에프(RHF)로;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 산화철이 함유된 물질로부터 환원철을 제조하는 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 알에이치에프로는,

   상기 건조기에서 건조된 성형물을 컨베이어의 이송에 의해 회전되는 회전로;

   상기 회전로의 타측에 구비되어 열풍로에 폐기물을 투입하여 얻어지는 열을 회전로에 공급하는 열원 공급관;

   상기 열원 공급관에서 공급되는 열이 성형물과 화학반응하여 가스를 배출하는 배출구; 및

   상기 회전로의 일측에 구비되어 건조된 성형물을 냉각시켜 외부로 배출시키는 냉각실;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 산화철이 함유된 물질로부터 환원철을 제조하는 장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 불순물 제거수단은,

   상기 알에이치에프로의 배출구에서 배출되는 가스를 냉각시키는 냉각기; 및

   상기 냉각기를 통과한 냉각 가스가 외부 공기와 접촉함으로 인하여 냉각 가스에 함유된 불순물을 분리하여 외부로 배출하는 열교환기;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 산화철이 함유된 물질로부터 환원철을 제조하는 장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 열교환기에 공급된 외부공기와 열이 접촉하여 얻어지는 예열 공기를 성형물이 투입된 건조기에 공급하는 열공급관;을 더 포함하여 구성되는 특징으로 하는 산화철이 함유된 물질로부터 환원철을 제조하는 장치.
5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 선별기에서 파쇄된 산화철 함유 물질의 입도가 0.5㎜이상인 경우 분쇄기로 재 이송할 수 있는 이송관;을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 산화철이 함유된 물질로부터 환원철을 제조하는 장치.
6. 제 1항 또는 2항에 있어서,

   상기 알에이치에프로는,

   환원철(DRI)을 생산하기 위해 1200 내지 1300℃로 30 내지 60분 동안 가열하는 것을 특징으로 하는 산화철이 함유된 물질로부터 환원철을 제조하는 장치.
7. 산화철 함유 물질을 원료 저장기에 저장하는 단계;

   상기 원료 저장기에 저장된 산화철 함유 물질을 분쇄기에서 파쇄하는 단계;

   상기 분쇄기에서 파쇄된 산화철 함유 물질의 입도에 따라 선별기에서 분류하는 단계;

   상기 선별기에서 0.5mm 미만으로 분류된 산화철 함유 물질과 첨가제를 혼합기에서 혼합하는 단계;

   상기 혼합기에서 혼합된 산화철 함유 물질과 첨가제를 성형기에서 성형하는 단계;

   상기 성형기에서 성형된 성형물을 건조기에서 건조시키는 단계; 및

   상기 건조기에서 배출된 성형물을 알에이치에프(RHF)로에 투입한 후 불순물 제거수단을 통과하여 불순물을 추출하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 산화철이 함유된 물질로부터 환원철을 제조하는 방법.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 건조기에서 배출된 성형물을 알에이치에프로에 투입한 후,

   성형물을 컨베이어의 이송에 의해 회전로에 공급하는 공정;

   상기 회전로의 타측에 구비되어 열풍로에 폐기물을 투입하여 얻어지는 열을 열원 공급관을 통해 회전로에 공급하는 공정;

   상기 열원 공급관에서 공급된 열이 성형물과 화학반응을 일으켜 배출구를 통해 가스를 배출하는 공정; 및

   상기 회전로의 일측에 구비되어 가스를 배출한 성형물을 냉각실에서 냉각시켜 외부로 배출시키는 공정;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 산화철이 함유된 물질로부터 환원철을 제조하는 방법.
9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,

   상기 불순물을 추출하는 단계는,

   상기 알에이치에프로의 배출구를 통해 배출되는 가스를 냉각기에서 냉각시키는 공정; 및

   상기 냉각기를 통과한 냉각 가스가 열교환기에 공급되는 외부공기와 접촉하면서 냉각 가스에 함유된 불순물을 추출하여 외부로 배출하는 공정;을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 산화철이 함유된 물질로부터 환원철을 제조하는 방법.
10. 제 8항에 있어서,

    상기 열교환기에 공급된 외부공기와 열이 접촉한 후 얻어지는 예열 공기를 열공급관을 통해 성형물이 투입된 건조기에 공급하는 공정;을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 산화철이 함유된 물질로부터 환원철을 제조하는 방법.
11. 제 7항에 있어서,

    상기 선별기에서 분류하는 단계 후,

    상기 분류된 산화철 함유 물질의 입도가 0.5mm이상인 경우 이송관을 통해 분쇄기로 재 이송하여 다시 파쇄하는 단계;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 산화철이 함유된 물질로부터 환원철을 제조하는 방법.
12. 제 7항에 있어서,

    상기 혼합하는 단계에서,

    상기 산화철 함유 물질은 산화철, 철광석, 밀스케일, 제강분진 및 제강슬럿지 중 적어도 한 종류 이상을 혼합하는 것을 특징으로 하는 산화철이 함유된 물질로부터 환원철을 제조하는 방법.
13. 제 7항에 있어서,

    상기 혼합하는 단계에서,

    상기 첨가제는 분 코크스와 벤토나이트를 혼합하는 것을 특징으로 하는 산화철이 함유된 물질로부터 환원철을 제조하는 방법.

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