KR20140109973A

KR20140109973A - 고로 설비

Info

Publication number: KR20140109973A
Application number: KR1020147019698A
Authority: KR
Inventors: 세츠오 오모토; 게이이치 나카가와; 츠토무 하마다; 마사카즈 사카구치
Original assignee: 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 2012-01-18
Filing date: 2013-01-16
Publication date: 2014-09-16
Also published as: WO2013108768A1; JPWO2013108768A1; JP5848363B2; US9556497B2; KR101611115B1; IN2014DN05770A; US20150008626A1

Abstract

고로 본체 (110) 와, 고로 본체 (110) 에 원료 (1) 를 장입하는 원료 장입 수단 (111 ∼ 113) 과, 고로 본체 (110) 에 열풍을 취입하는 열풍 취입 수단 (114, 115) 과, 저품위 석탄 (2) 중의 수분을 증발시키는 건조 장치 (122) 등과, 건조 석탄 (5) 을 건류시키는 건류 장치 (123) 등과, 건류 석탄 (7) 을 냉각시키는 냉각 장치 (124) 등과, 냉각 장치 (124) 로 냉각된 건류 석탄 (7) 을 분쇄하는 분쇄 장치 (125) 등과, 미분탄 (8) 을 저류시키는 저류 탱크 (153) 와, 분쇄 장치 (125) 로 분쇄된 미분탄 (8) 을 저류 탱크 (153) 내에 질소 가스 (102) 로 기류 반송하는 질소 가스 공급원 (121), 반송 라인 (151), 사이클론 세퍼레이터 (152) 등과, 고로 본체 (110) 의 내부에 취입되는 열풍 (101) 에 저류 탱크 (153) 내의 미분탄 (8) 을 송급하는 인젝션 랜스 (154) 등을 구비하는 고로 설비 (100) 로 하였다.

Description

고로 설비{BLAST FURNACE}

본 발명은 고로 설비에 관한 것이다.

고로 설비는, 고로 본체의 내부에 정상부로부터 철광석이나 석회석이나 석탄 등의 원료를 장입함과 함께, 측부의 하방 근처의 트위어로부터 열풍 및 보조 연료로서 미분탄 (PCI 탄) 을 취입함으로써, 철광석으로부터 선철을 제조할 수 있도록 되어 있다.

일본 공개특허공보 평10-060508호 일본 공개특허공보 평11-092809호

고로 본체의 내부에 보조 연료로서 취입하는 PCI 탄은, 미연 탄소를 생성하면, 당해 미연 탄소가 연소 가스의 유통을 저해할 가능성이 있는 점에서 높은 연소 성능이 요구되기 때문에, 고품질이고 고가인 무연탄이나 역청탄 등이 사용되고 있어, 선철의 제조 비용의 상승을 초래하였다.

이러한 점에서, 본 발명은, 선철의 제조 비용의 저감을 도모할 수 있는 고로 설비를 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 과제를 해결하기 위한, 제 1 발명에 관련된 고로 설비는, 고로 본체와, 상기 고로 본체의 내부에 정상부로부터 원료를 장입하는 원료 장입 수단과, 상기 고로 본체의 내부에 트위어로부터 열풍을 취입하는 열풍 취입 수단과, 상기 고로 본체의 내부에 상기 트위어로부터 미분탄을 공급하는 미분탄 공급 수단을 구비하고 있는 고로 설비에 있어서, 상기 미분탄 공급 수단이, 저품위 석탄 중의 수분을 증발시키는 수분 제거 수단과, 상기 수분 제거 수단으로 수분이 제거된 상기 석탄을 건류시키는 건류 수단과, 상기 건류 수단으로 건류된 상기 석탄을 냉각시키는 냉각 수단과, 상기 냉각 수단으로 냉각된 상기 석탄을 분쇄하는 분쇄 수단과, 상기 분쇄 수단으로 분쇄된 상기 석탄을 저류시키는 저류 탱크와, 상기 분쇄 수단으로 분쇄된 상기 석탄을 상기 저류 탱크 내에 불활성 가스로 기류 반송하는 반송 수단과, 상기 고로 본체의 내부에 취입되는 상기 열풍에 상기 저류 탱크 내의 상기 석탄을 송급하는 송급 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

제 2 발명에 관련된 고로 설비는, 제 1 발명에 있어서, 상기 건류 수단이, 상기 석탄을 400 ∼ 600 ℃ 에서 가열하는 것인 것을 특징으로 한다.

제 3 발명에 관련된 고로 설비는, 제 1 또는 제 2 발명에 있어서, 상기 냉각 수단이, 상기 석탄을 불활성 가스 분위기 중에서 200 ℃ 이하로 냉각시키는 것인 것을 특징으로 한다.

제 4 발명에 관련된 고로 설비는, 제 1 내지 제 3 발명 중 어느 하나에 있어서, 상기 분쇄 수단이, 상기 석탄을 불활성 가스 분위기 중에서 직경 100 ㎛ 이하로 분쇄하는 것인 것을 특징으로 한다.

제 5 발명에 관련된 고로 설비는, 제 1 내지 제 4 발명 중 어느 하나에 있어서, 상기 저품위 석탄이 아역청탄 또는 갈탄인 것을 특징으로 한다.

제 6 발명에 관련된 고로 설비는, 제 1 내지 제 5 발명 중 어느 하나에 있어서, 상기 미분탄이 10 ∼ 20 중량％ 의 산소 원자 함유 비율 (드라이 베이스) 을 갖는 것임과 함께, 10 ∼ 50 ㎚ 의 평균 세공경을 갖는 것인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관련된 고로 설비에 의하면, 저품위 석탄을 건조시키고 건류시킴으로써 산소와의 반응 활성이 높은 건류 석탄으로 하여, 냉각시키고 분쇄한 후에 질소 가스 기류로 반송하여 저류 탱크 내에 저류시킴으로써, 염가인 저품위 석탄에 고연소 성능을 부여하면서 PCI 탄으로서 사용할 수 있으므로, 선철의 제조 비용을 저감시킬 수 있음과 함께, 고연소 성능을 부여한 건류 석탄 및 미분탄을 장기 보관 및 장기 수송하지 않고 단기 보관 및 단기 수송으로 사용할 수 있으므로, 높은 안전성을 확보하는 것을 용이하게 할 수 있다.

도 1 은, 본 발명에 관련된 고로 설비의 주요 실시형태의 주요부의 개략 구성도이다.
도 2 는, 본 발명에 관련된 고로 설비에 이용되는 바람직한 미분탄의 제조 순서를 나타내는 플로우도이다.
도 3 은, 본 발명에 관련된 고로 설비에 이용되는 다른 바람직한 미분탄의 제조 순서를 나타내는 플로우도이다.

본 발명에 관련된 고로 설비의 실시형태를 도면에 기초하여 설명하지만, 본 발명에 관련된 고로 설비는, 도면에 기초하여 설명하는 이하의 실시형태에만 한정되는 것은 아니다.

<주요 실시형태>

본 발명에 관련된 고로 설비의 주요 실시형태를 도 1 에 기초하여 설명한다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 철광석이나 석회석이나 석탄 등의 원료 (1) 를 정량 공급하는 원료 정량 공급 장치 (111) 는, 당해 원료 (1) 를 반송하는 장입 컨베이어 (112) 의 반송 방향 상류측에 연락되어 있다. 이 장입 컨베이어 (112) 의 반송 방향 하류측은, 고로 본체 (110) 의 정상부의 노정 호퍼 (113) 의 상방에 연락되어 있다. 열풍 (101) (1000 ∼ 1300 ℃) 을 송급하는 열풍 송급 장치 (114) 는, 상기 고로 본체 (110) 의 트위어에 형성된 블로우 파이프 (115) 에 연결되어 있다.

또한, 본 실시형태에 있어서는, 상기 원료 정량 공급 장치 (111), 상기 장입 컨베이어 (112), 노정 호퍼 (113) 등에 의해 원료 장입 수단을 구성하고, 상기 열풍 송급 장치 (114), 상기 블로우 파이프 (115) 등에 의해 열풍 취입 수단을 구성하고 있다.

한편, 상기 고로 본체 (110) 의 근방에는, 아역청탄이나 갈탄 등의 저품위 석탄 (2) 중의 수분 (3) 을 증발시키는 스팀 튜브 드라이어 방식의 건조 장치 (122) 가 배치 형성되어 있고, 당해 건조 장치 (122) 는, 불활성 가스 공급 수단인 질소 가스 공급원 (121) 으로부터 불활성 가스인 질소 가스 (102) 가 내부에 공급됨과 함께, 중심 부분에 배치 형성된 코일상의 가열관의 내부에 가열 매체인 수증기 (103) 가 공급됨으로써, 내부를 저산소 분위기 (수 ％ 정도) 로 하면서, 호퍼 (122a) 로부터 공급된 상기 저품위 석탄 (2) 을 가열하여 (100 ∼ 200 ℃), 수분 (3) 및 비교적 저온에서 휘발되는 휘발 성분 (4) 을 당해 저품위 석탄 (2) 으로부터 제거하여 건조 석탄 (5) 을 제조함과 동시에, 당해 수분 (3) 및 당해 휘발 성분 (4) 을 상기 질소 가스 (102) 와 함께 외부로 배출할 수 있도록 되어 있다.

상기 건조 장치 (122) 의 상기 건조 석탄 (5) 의 배출구는, 주위를 덮는 실드 후드가 형성된 컨베이어 (141) 의 반송 방향 상류측에 로터리 밸브 (131) 를 개재하여 접속되어 있다. 상기 컨베이어 (141) 의 상기 실드 후드의 내측에는, 상기 질소 가스 공급원 (121) 으로부터의 질소 가스 (102) 가 공급되도록 되어 있고, 당해 컨베이어 (141) 의 당해 실드 후드 내는 질소 가스 분위기가 되도록 되어 있다.

상기 컨베이어 (141) 의 반송 방향 하류측은, 상기 건조 석탄 (5) 을 건류시키는 로터리 킬른 방식의 건류 장치 (123) 의 당해 건조 석탄 (5) 의 수입구 (受入口) 에 로터리 밸브 (132) 를 개재하여 접속되어 있고, 당해 건류 장치 (123) 는, 상기 질소 가스 공급원 (121) 으로부터 상기 질소 가스 (102) 가 내부에 공급됨과 함께, 고정 지지되어 있는 외측의 재킷에 가열 매체인 연소 가스 (104) 가 공급됨으로써, 내부를 질소 가스 분위기로 하면서 상기 건조 석탄 (5) 을 가열하여 (400 ∼ 600 ℃), 고온에서 휘발되는 휘발 성분 (6) 을 당해 건조 석탄 (5) 으로부터 제거하여 건류 석탄 (7) 을 제조함과 동시에, 당해 휘발 성분 (6) 을 상기 질소 가스 (102) 와 함께 외부로 배출할 수 있도록 되어 있다.

상기 건류 장치 (123) 의 상기 건류 석탄 (7) 의 배출구는, 주위를 덮는 실드 후드가 형성된 컨베이어 (142) 의 반송 방향 상류측에 로터리 밸브 (133) 를 개재하여 접속되어 있다. 상기 컨베이어 (142) 의 상기 실드 후드의 내측에는, 상기 질소 가스 공급원 (121) 으로부터의 질소 가스 (102) 가 공급되도록 되어 있고, 당해 컨베이어 (142) 의 당해 실드 후드 내는 질소 가스 분위기가 되도록 되어 있다.

상기 컨베이어 (142) 의 반송 방향 하류측은, 상기 건류 석탄 (7) 을 냉각시키는 스팀 튜브 드라이어 방식의 냉각 장치 (124) 의 당해 건류 석탄 (7) 의 수입구에 로터리 밸브 (134) 를 개재하여 접속되어 있고, 당해 냉각 장치 (124) 는, 상기 질소 가스 공급원 (121) 으로부터 상기 질소 가스 (102) 가 내부에 공급됨과 함께, 중심 부분에 배치 형성된 코일상의 냉각관의 내부에 냉각 매체인 냉각수 (105) 가 공급됨으로써, 내부를 질소 가스 분위기로 하면서 상기 건류 석탄 (7) 을 냉각 (200 ℃ 이하) 시킬 수 있도록 되어 있다.

상기 냉각 장치 (124) 의 상기 건류 석탄 (7) 의 배출구는, 주위를 덮는 실드 후드가 형성된 컨베이어 (143) 의 반송 방향 상류측에 로터리 밸브 (135) 를 개재하여 접속되어 있다. 상기 컨베이어 (143) 의 상기 실드 후드의 내측에는, 상기 질소 가스 공급원 (121) 으로부터의 질소 가스 (102) 가 공급되도록 되어 있고, 당해 컨베이어 (143) 의 당해 실드 후드 내는 질소 가스 분위기가 되도록 되어 있다.

상기 컨베이어 (143) 의 반송 방향 하류측은, 상기 건류 석탄 (7) 을 분쇄하는 밀 형식의 분쇄 장치 (125) 의 당해 건류 석탄 (7) 의 수입구에 로터리 밸브 (136) 를 개재하여 접속되어 있고, 당해 분쇄 장치 (125) 는, 당해 건류 석탄 (7) 과 함께 송급되는 질소 가스에 의해 내부를 질소 가스 분위기로 유지하면서 당해 건류 석탄 (7) 을 분쇄하여 미분탄 (8) (직경 100 ㎛ 이하) 으로 할 수 있도록 되어 있다.

상기 분쇄 장치 (125) 의 하부는, 상기 질소 가스 공급원 (121) 으로부터의 반송 라인 (151) 의 도중에 접속되어 있다. 상기 반송 라인 (151) 은, 상기 질소 가스 (102) 의 기류로부터 상기 미분탄 (8) 을 분리하는 분리 수단인 사이클론 세퍼레이터 (152) 의 수입구에 접속되어 있다. 상기 사이클론 세퍼레이터 (152) 의 하부는, 상기 미분탄 (8) 을 저류시키는 저류 탱크 (153) 의 상방에 접속되어 있고, 당해 저류 탱크 (153) 는, 내부를 질소 가스 분위기로 유지할 수 있도록 되어 있다.

상기 저류 탱크 (153) 의 하부는, 상기 블로우 파이프 (115) 에 접속된 인젝션 랜스 (154) 에 접속되어 있고, 당해 저류 탱크 (153) 의 내부의 상기 미분탄 (8) 을 당해 인젝션 랜스 (154) 로부터 상기 블로우 파이프 (115) 내에 공급할 수 있도록 되어 있다.

또한, 도 1 중, 110a 는 용융된 선철 (용선) (9) 를 취출하는 출선구이다.

이와 같은 본 실시형태에 있어서는, 상기 질소 가스 공급원 (121), 상기 건조 장치 (122), 상기 로터리 밸브 (131) 등에 의해 수분 제거 수단을 구성하고, 상기 질소 가스 공급원 (121), 상기 건류 장치 (123), 상기 로터리 밸브 (132, 133), 상기 컨베이어 (141) 등에 의해 건류 수단을 구성하고, 상기 질소 가스 공급원 (121), 상기 냉각 장치 (124), 상기 로터리 밸브 (134, 135), 상기 컨베이어 (142) 등에 의해 냉각 수단을 구성하고, 상기 질소 가스 공급원 (121), 상기 분쇄 장치 (125), 상기 로터리 밸브 (136), 상기 컨베이어 (143) 등에 의해 분쇄 수단을 구성하고, 상기 질소 가스 공급원 (121), 상기 반송 라인 (151), 상기 사이클론 세퍼레이터 (152) 등에 의해 반송 수단을 구성하고, 상기 인젝션 랜스 (154) 등에 의해 송급 수단을 구성하고 있다.

다음으로, 본 실시형태에 관련된 고로 설비 (100) 의 작동을 설명한다.

상기 원료 정량 공급 장치 (111) 로부터 상기 원료 (1) 를 정량 공급하면, 당해 원료 (1) 가 상기 장입 컨베이어 (112) 로 상기 노정 호퍼 (113) 내에 공급되어 상기 고로 본체 (110) 내에 장입된다.

한편, 상기 질소 가스 공급원 (121) 으로부터 질소 가스 (102) 를 송급함과 함께, 상기 저품위 석탄 (2) 을 상기 건조 장치 (122) 의 상기 호퍼 (122a) 로부터 당해 건조 장치 (122) 의 내부에 송급하면, 당해 저품위 석탄 (2) 은, 저산소 분위기 (수 ％ 정도) 중에서 상기 수증기 (103) 에 의해 상기 가열관을 개재하여 가열 (100 ∼ 200 ℃) 되고, 상기 수분 (3) 및 상기 휘발 성분 (4) 이 증발되어 상기 질소 가스 (102) 와 함께 계 외로 배출됨으로써, 건조되어 건조 석탄 (5) 이 된다.

또한, 상기 휘발 성분 (4) 을 함유하는 상기 질소 가스 (102) 는, 도시되지 않은 연소로에서 연소 처리됨으로써 상기 연소 가스 (104) 로서 이용된 후에 정화 처리된다.

상기 건조 석탄 (5) 은, 상기 로터리 밸브 (131) 를 개재하여 상기 컨베이어 (141) 에 송급되어 질소 가스 분위기 중에서 반송되고, 상기 로터리 밸브 (132) 를 개재하여 상기 건류 장치 (123) 의 내부에 공급되고, 질소 가스 분위기 중에서 상기 연소 가스 (104) 에 의해 상기 가열관을 개재하여 가열 (400 ∼ 600 ℃) 되고, 상기 휘발 성분 (6) 이 증발되어 상기 질소 가스 (102) 와 함께 계 외로 배출됨으로써, 건류되어 산소와의 반응 활성이 높은 건류 석탄 (7) 이 된다.

또한, 상기 휘발 성분 (6) 을 함유하는 상기 질소 가스 (102) 는, 도시되지 않은 연소로에서 연소 처리됨으로써 상기 연소 가스 (104) 로서 이용된 후에 정화 처리된다.

상기 건류 석탄 (7) 은, 상기 로터리 밸브 (133) 를 개재하여 상기 컨베이어 (142) 에 송급되어 질소 가스 분위기 중에서 반송되고, 상기 로터리 밸브 (134) 를 개재하여 상기 냉각 장치 (124) 의 내부에 공급되고, 질소 가스 분위기 중에서 상기 냉각수 (105) 에 의해 상기 냉각관을 개재하여 냉각 (200 ℃ 이하) 된 후, 상기 로터리 밸브 (135) 를 개재하여 상기 컨베이어 (143) 에 송급되어 질소 가스 분위기 중에서 반송되고, 상기 로터리 밸브 (136) 를 개재하여 상기 분쇄 장치 (125) 의 내부에 공급되고, 질소 가스 분위기 중에서 분쇄 (직경 100 ㎛ 이하) 됨으로써, 미분탄 (PCI 탄) (8) 이 된다.

상기 미분탄 (PCI 탄) (8) 은, 상기 질소 가스 공급원 (121) 으로부터의 질소 가스 (102) 에 의해, 상기 분쇄 장치 (125) 로부터 상기 반송 라인 (151) 중을 기류 반송되고, 상기 사이클론 세퍼레이터 (152) 에 송급되어 질소 가스 (102) 의 기류로부터 분리됨으로써, 상기 저류 탱크 (153) 내에 질소 가스 분위기 중에서 저류된다.

상기 저류 탱크 (153) 내에 저류된 상기 미분탄 (PCI 탄) (8) 은, 상기 인젝션 랜스 (154) 로부터 상기 블로우 파이프 (115) 의 내부에 송급되고, 상기 열풍 송급 장치 (114) 로부터 당해 블로우 파이프 (115) 에 송급된 열풍 (101) 중에 공급됨으로써 연소되고, 당해 블로우 파이프 (115) 의 선단에서 화염이 되어 레이스웨이를 형성하고, 상기 고로 본체 (110) 내의 상기 원료 (1) 중의 석탄 등을 연소시킨다. 이로써, 상기 원료 (1) 중의 철광석이 환원되고 선철 (용선) (9) 이 되어 상기 출선구 (110a) 로부터 취출된다.

요컨대, 종래의 고로 설비는, 고품질이고 고가인 무연탄이나 역청탄 등을 PCI 탄으로서 사용하는 것이었지만, 본 실시형태에 관련된 고로 설비 (100) 는, 아역청탄이나 갈탄 등의 저품위 석탄 (2) 을 건조시키고 건류시킴으로써 산소와의 반응 활성이 높은 건류 석탄 (7) (산소와의 반응성이 저품위 석탄 (2) 의 약 20 배) 으로 하여, 질소 가스 분위기에 있어서, 냉각시키고 미분쇄한 후에 질소 가스 기류로 반송하여 질소 가스 분위기 중의 상기 저류 탱크 (153) 내에 저류시킴으로써, 염가인 저품위 석탄 (2) 에 고연소 성능을 부여하면서 PCI 탄으로서 안전하게 사용할 수 있도록 한 것이다.

따라서, 본 실시형태에 관련된 고로 설비 (100) 에 의하면, 염가인 저품위 석탄 (2) 을 PCI 탄 (8) 으로서 사용할 수 있으므로, 선철 (9) 의 제조 비용을 저감시킬 수 있다.

또, 고연소 성능을 부여한 상기 건류 석탄 (7) 및 상기 미분탄 (8) 을 장기 보관 및 장기 수송하지 않고 단기 보관 및 단기 수송으로 사용할 수 있으므로, 높은 안전성을 확보하는 것을 용이하게 할 수 있다.

여기서, 산소 원자 함유 비율 (드라이 베이스) 이 10 ∼ 18 중량％, 평균 세공경이 10 ∼ 50 ㎚ (나노미터) (바람직하게는 20 ∼ 50 ㎚ (나노미터)) 가 되는 미분탄 (PCI 탄) (8A) 이면 바람직하다.

이와 같은 상기 미분탄 (PCI 탄) (8A) 은, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 아역청탄이나 갈탄 등의 저품위 석탄 (산소 원자 함유 비율 (드라이 베이스) : 18 중량％ 초과, 평균 세공경 : 3 ∼ 4 ㎚) (2) 을 저산소 분위기 중 (산소 농도 : 5 체적％ 이하) 에서 가열 (110 ∼ 200 ℃ × 0.5 ∼ 1 시간) 하고 건조시킴 (건조 공정 (S11)) 으로써 수분을 제거한 후, 저산소 분위기 중 (산소 농도 : 2 체적％ 이하) 에서 가열 (460 ∼ 590 ℃ (바람직하게는 500 ∼ 550 ℃) × 0.5 ∼ 1 시간) 하고 건류시킴 (건류 공정 (S12)) 으로써, 생성수나 이산화탄소나 타르분 등을 건류 가스나 건류유로서 제거하고 나서, 저산소 분위기 중 (산소 농도 : 2 체적％ 이하) 에서 냉각 (50 ℃ 이하) 시키고 (냉각 공정 (S13)), 미분쇄 (입경 : 77 ㎛ 이하 (80 ％ 패스)) 함 (미분쇄 공정 (S14)) 으로써, 용이하게 제조할 수 있다.

이와 같은 상기 미분탄 (PCI 탄) (8A) 에 있어서는, 평균 세공경이 10 ∼ 50 ㎚ 인, 즉 함산소 관능기 (카르복실기, 알데히드기, 에스테르기, 수산기 등) 등의 타르 생성기가 탈리되어 크게 감소되어 있지만, 산소 원자 함유 비율 (드라이 베이스) 이 10 ∼ 18 중량％ 인, 즉 주골격 (C, H, O 를 중심으로 하는 연소 성분) 의 분해 (감소) 가 크게 억제되어 있는 점에서, 고로 본체의 내부에 트위어로부터 열풍과 함께 취입되면, 주골격 중에 산소 원자를 많이 함유함과 함께, 직경이 큰 세공에 의해 열풍의 산소가 내부로까지 확산되기 쉬울 뿐만 아니라, 타르분이 매우 생성되기 어렵게 되어 있으므로, 미연 탄소 (그을음) 를 거의 발생시키지 않고 완전 연소시킬 수 있어, 저비용으로 연소 효율을 향상시킬 수 있다.

또, 상기 미분탄 (PCI 탄) (8A) 은, 평균 세공경이 10 ㎚ 이상인 점에서, 열풍 중의 산소의 내부로의 확산 용이성이 저하되어, 연소성의 저하를 일으키는 것을 억제할 수 있음과 함께, 평균 세공경이 50 ㎚ 이하인 점에서, 히트 쇼크 등에 의해 균열되어 미세해지는 것을 억제할 수 있으므로, 고로 본체의 내부에 취입되었을 때, 균열되어 미세해지는 것을 억제할 수 있고, 고로 본체의 내부를 가스 기류를 탄 채 통과하여 연소되지 않고 배출되는 것을 억제할 수 있다.

또, 상기 미분탄 (PCI 탄) (8A) 은, 산소 원자 함유 비율 (드라이 베이스) 이 10 중량％ 이상인 점에서, 산화제의 함유나 열풍의 산소 부화를 하지 않고, 완전 연소시킬 수 있다.

또한, 상기 미분탄 (PCI 탄) (8A) 은, 세공 용적이 0.05 ∼ 0.5 ㎤/g 이면 바람직하고, 특히 0.1 ∼ 0.2 ㎤/g 이면 매우 바람직하다. 왜냐하면, 0.05 ㎤/g 미만이면, 열풍 중의 산소와의 접촉 면적 (반응 면적) 이 작아 연소성의 저하를 일으킬 우려가 있는 한편, 0.5 ㎤/g 을 초과하면, 많은 성분의 휘발에 의해 지나치게 포러스하여 연소 성분이 지나치게 적어지기 때문이다.

추가하여, 상기 미분탄 (PCI 탄) (8A) 은, 비표면적이 1 ∼ 100 ㎡/g 이면 바람직하고, 특히 5 ∼ 20 ㎡/g 이면 매우 바람직하다. 왜냐하면, 1 ㎡/g 미만이면, 열풍 중의 산소와의 접촉 면적 (반응 면적) 이 작아 연소성의 저하를 일으킬 우려가 있는 한편, 100 ㎡/g 을 초과하면, 많은 성분의 휘발에 의해 지나치게 포러스하여 연소 성분이 지나치게 적어지기 때문이다.

또, 상기 건류 공정 (S12) 의 건류 온도가 460 ∼ 590 ℃ 인 점에서, 상기 저품위 석탄 (11) 으로부터 함산소 관능기 등의 타르 생성기를 충분히 탈리시킬 수 있는, 평균 세공경을 10 ∼ 50 ㎚ 로 하는 것을 용이하게 할 수 있음과 함께, 상기 저품위 석탄 (2) 의 주골격 (C, H, O 를 중심으로 하는 연소 성분) 의 분해를 억제할 수 있고, 많은 성분의 휘발에 의해 연소 성분이 감소되는 것을 억제할 수 있다.

나아가서는, 산소 원자 함유 비율 (드라이 베이스) 이 12 ∼ 20 중량％, 평균 세공경이 10 ∼ 50 ㎚ (바람직하게는 20 ∼ 50 ㎚) 가 되는 미분탄 (PCI 탄) (8B) 이면 보다 바람직하다.

이와 같은 상기 미분탄 (PCI 탄) (8B) 은, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 상기 저품위 석탄 (산소 원자 함유 비율 (드라이 베이스) : 18 중량％ 초과) (2) 을 상기 서술한 바와 동일하게 하여 건조시키고 (건조 공정 (S11)), 상기 서술한 바와 동일하에 하여 건류시키고 (건류 공정 (S12)), 저산소 분위기 중 (산소 농도 : 2 체적％ 이하) 에서 냉각 (50 ∼ 150 ℃) 시키고 나서 (냉각 공정 (S23)), 산소 함유 분위기 중 (산소 농도 : 5 ∼ 21 체적％) 에 노출시킴 (50 ∼ 150 ℃ × 0.5 ∼ 10 시간) 으로써, 산소를 화학 흡착시켜 부분 산화시킨 후 (부분 산화 공정 (S25)), 상기 서술한 바와 동일하게 하여 미분쇄함 (미분쇄 공정 (S14)) 으로써, 용이하게 제조할 수 있다.

이와 같은 상기 미분탄 (PCI 탄) (8B) 에 있어서는, 상기 미분탄 (8A) 과 동일하게, 평균 세공경이 10 ∼ 50 ㎚ 인, 즉 함산소 관능기 (카르복실기, 알데히드기, 에스테르기, 수산기 등) 등의 타르 생성기가 탈리되어 크게 감소되어 있지만, 산소 원자 함유 비율 (드라이 베이스) 이 12 ∼ 20 중량％ 인, 즉 주골격 (C, H, O 를 중심으로 하는 연소 성분) 의 분해 (감소) 가 크게 억제됨과 함께, 산소 원자가 더욱 화학 흡착되어 있는 점에서, 고로 본체의 내부에 트위어로부터 열풍과 함께 취입되면, 상기 미분탄 (8A) 의 경우보다 주골격이 산소 원자를 더욱 많이 함유함과 함께, 상기 미분탄 (8A) 의 경우와 동일하게, 직경이 큰 세공에 의해 열풍의 산소가 내부로까지 확산되기 쉬울 뿐만 아니라, 타르분이 매우 생성되기 어렵게 되어 있으므로, 상기 미분탄 (8A) 의 경우보다 미연 탄소 (그을음) 를 더욱 발생시키지 않고 완전 연소시킬 수 있어, 상기 미분탄 (8A) 의 경우보다 저비용으로 연소 효율을 향상시키는 것을 더욱 확실하게 할 수 있다.

또, 상기 미분탄 (PCI 탄) (8B) 은, 상기 미분탄 (8A) 과 동일하게, 평균 세공경이 10 ㎚ 이상인 점에서, 열풍 중의 산소의 내부로의 확산 용이성이 저하되어, 연소성의 저하를 일으키는 것을 억제할 수 있음과 함께, 상기 미분탄 (8A) 과 동일하게, 평균 세공경이 50 ㎚ 이하인 점에서, 히트 쇼크 등에 의해 균열되어 미세해지는 것을 억제할 수 있으므로, 고로 본체의 내부에 취입되었을 때, 균열되어 미세해지는 것을 억제할 수 있고, 고로 본체의 내부를 가스 기류를 탄 채 통과하여 연소되지 않고 배출되는 것을 억제할 수 있다.

또, 상기 미분탄 (PCI 탄) (8B) 에 있어서는, 산소 원자 함유 비율 (드라이 베이스) 이 20 중량％ 이하이기 때문에, 산소의 함유량이 지나치게 많아 발열량이 지나치게 낮아지는 것을 억제할 수 있다.

또한, 상기 미분탄 (PCI 탄) (8B) 은, 상기 미분탄 (8A) 과 동일하게, 세공 용적이 0.05 ∼ 0.5 ㎤/g 이면 바람직하고, 특히 0.1 ∼ 0.2 ㎤/g 이면 매우 바람직하다. 왜냐하면, 0.05 ㎤/g 미만이면, 열풍 중의 산소와의 접촉 면적 (반응 면적) 이 작아 연소성의 저하를 일으킬 우려가 있는 한편, 0.5 ㎤/g 을 초과하면, 많은 성분의 휘발에 의해 지나치게 포러스하여 연소 성분이 지나치게 적어지기 때문이다.

추가하여, 상기 미분탄 (PCI 탄) (8B) 은, 상기 미분탄 (8A) 과 동일하게, 비표면적이 1 ∼ 100 ㎡/g 이면 바람직하고, 특히 5 ∼ 20 ㎡/g 이면 매우 바람직하다. 왜냐하면, 1 ㎡/g 미만이면, 열풍 중의 산소와의 접촉 면적 (반응 면적) 이 작아 연소성의 저하를 일으킬 우려가 있는 한편, 100 ㎡/g 을 초과하면, 많은 성분의 휘발에 의해 지나치게 포러스하여 연소 성분이 지나치게 적어지기 때문이다.

또, 상기 부분 산화 공정 (S25) 의 처리 온도가 50 ∼ 150 ℃ 인 점에서, 공기 (산소 농도 : 21 체적％) 분위기여도, 연소 반응에 의해 일산화탄소나 이산화탄소가 발생하는 것을 억제할 수 있음과 함께, 산소 농도가 5 체적％ 정도의 분위기여도, 부분 산화 처리를 확실하게 진행시킬 수 있다.

또한, 상기 서술한 실시형태에 있어서는, 건조 장치 (122) 및 냉각 장치 (124) 에 스팀 튜브 드라이어 방식을 적용한 경우에 대해 설명하였지만, 상기 건류 장치 (123) 와 같은 로터리 킬른 방식을 건조 장치나 냉각 장치에 적용할 수도 있다.

산업상 이용가능성

본 발명에 관련된 고로 설비는, 선철의 제조 비용을 저감시킬 수 있으므로, 제철 산업에 있어서 매우 유익하게 이용할 수 있다.

1 : 원료
2 : 저품위 석탄
3 : 수분
4, 6 : 휘발 성분
5 : 건조 석탄
7 : 건류 석탄
8, 8A, 8B : 미분탄 (PCI 탄)
9 : 선철 (용선)
100 : 고로 설비
101 : 열풍
102 : 질소 가스
103 : 수증기
104 : 연소 가스
105 : 냉각수
110 : 고로 본체
110a : 출선구
111 : 원료 정량 공급 장치
112 : 장입 컨베이어
113 : 노정 호퍼
114 : 열풍 송급 장치
115 : 블로우 파이프
121 : 질소 가스 공급원
122 : 건조 장치
122a : 호퍼
123 : 건류 장치
124 : 냉각 장치
125 : 분쇄 장치
131 ∼ 136 : 로터리 밸브
141 ∼ 143 : 컨베이어
151 : 반송 라인
152 : 사이클론 세퍼레이터
153 : 저류 탱크
154 : 인젝션 랜스

Claims

고로 본체와,
상기 고로 본체의 내부에 정상부로부터 원료를 장입하는 원료 장입 수단과,
상기 고로 본체의 내부에 트위어로부터 열풍을 취입하는 열풍 취입 수단과,
상기 고로 본체의 내부에 상기 트위어로부터 미분탄을 공급하는 미분탄 공급 수단을 구비하고 있는 고로 설비에 있어서,
상기 미분탄 공급 수단이,
저품위 석탄 중의 수분을 증발시키는 수분 제거 수단과,
상기 수분 제거 수단으로 수분이 제거된 상기 석탄을 건류시키는 건류 수단과,
상기 건류 수단으로 건류된 상기 석탄을 냉각시키는 냉각 수단과,
상기 냉각 수단으로 냉각된 상기 석탄을 분쇄하는 분쇄 수단과,
상기 분쇄 수단으로 분쇄된 상기 석탄을 저류시키는 저류 탱크와,
상기 분쇄 수단으로 분쇄된 상기 석탄을 상기 저류 탱크 내에 불활성 가스로 기류 반송하는 반송 수단과,
상기 고로 본체의 내부에 취입되는 상기 열풍에 상기 저류 탱크 내의 상기 석탄을 송급하는 송급 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 고로 설비.
제 1 항에 있어서,
상기 건류 수단이, 상기 석탄을 400 ∼ 600 ℃ 에서 가열하는 것인 것을 특징으로 하는 고로 설비.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 냉각 수단이, 상기 석탄을 불활성 가스 분위기 중에서 200 ℃ 이하로 냉각시키는 것인 것을 특징으로 하는 고로 설비.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 분쇄 수단이, 상기 석탄을 불활성 가스 분위기 중에서 직경 100 ㎛ 이하로 분쇄하는 것인 것을 특징으로 하는 고로 설비.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 저품위 석탄이 아역청탄 또는 갈탄인 것을 특징으로 하는 고로 설비.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 미분탄이 10 ∼ 20 중량％ 의 산소 원자 함유 비율 (드라이 베이스) 을 갖는 것임과 함께, 10 ∼ 50 ㎚ 의 평균 세공경을 갖는 것인 것을 특징으로 하는 고로 설비.