KR20150010997A - 유동층 환원 유닛의 유동층으로 미립자 형상 재료를 도입하는 방법 및 장치 - Google Patents

유동층 환원 유닛의 유동층으로 미립자 형상 재료를 도입하는 방법 및 장치 Download PDF

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로베르트 밀너
얀-프리데만 플라울
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지멘스 브이에이아이 메탈스 테크놀로지스 게엠베하
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Abstract

본 발명은 유동층(24)을 갖는 환원 유닛(1)으로 철을 함유하는 입자들을 포함하는 미립자 재료(4)를 도입하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 유동층(24)에서의 온도는, 300℃ 초과, 바람직하게는 400℃ 초과, 특히 바람직하게는 500℃ 초과이며, 900℃ 미만, 바람직하게는 850℃ 미만, 특히 바람직하게는 800℃ 미만이며, 상기 미립자 재료(4)는 유동층(24)으로 및/또는 버너(2)에 의해 유동층(24) 상의 자유 공간(25)으로 직접 도입된다. 본 발명은, 또한, 용융 환원 유닛(smelting reduction unit)(22)에서 용융 환원 공정에 의해 액상 선철(17) 또는 액상 강 예비 생성물(18)들을 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법의 용도에 관한 것이다.

Description

유동층 환원 유닛의 유동층으로 미립자 형상 재료를 도입하는 방법 및 장치 {METHOD AND DEVICE FOR INTRODUCING FINE PARTICLE-SHAPED MATERIAL INTO THE FLUIDISED BED OF A FLUIDISED BED REDUCTION UNIT}
본 발명은 버너(burner)에 의해 유동층 환원 유닛으로 철을 함유하는 입자들을 포함하는 미립자(fine particulate) 재료를 도입하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 미립자 재료의 부분량이 탈진 장치들로부터 유래 가능하다. 본 발명은 또한, 용융 환원 유닛(smelting reduction unit)에서 용융 환원 공정에 의해 액상 선철 또는 액상 강 중간 생성물들을 제조하기 위한 본 발명의 용도에 관한 것이다.
선철 제조 공정에서, 유동층 환원 유닛(fluidized bed reduction unit)으로부터 또는 고정층 환원 유닛(packed bed reduction unit)으로부터의 오프가스(offgas)와 같은 상이한 공정 가스(process gas)들이 방출되며, 이 가스들은 환경으로 배출되거나 재사용되기 이전에 대부분 제거되는 동반된 고상 입자들이 대부분 제거될 필요가 있다. 이는 탈진 장치들, 특히 건식 탈진 장치들에서 발생하며, 여기서 탈진 중 분리되는 고상 입자들은 종종 철 또는 철 화합물들을 포함하는데, 이는 경제적 그리고 환경 보호의 이유들 때문에 선철(pig iron) 제조 공정으로 다시 공급된다.
예컨대, FINEX® 선철 제조 공정 과정 중, 백 필터(bag filter)들 또는 고온(hot) 가스 필터들에 의한 FINEX® 오프가스의 탈진은, 시간당 분광 장입(hourly fine ore charge) 질량의 대략 2%에 해당하는 분진 질량을 매시간마다 발생시킨다. 이러한 결과로 발생하는 분진 질량에 포함되는 철 및/또는 이러한 결과로 발생하는 분진 질량에 포함되는 철 화합물들의 양은, 대략 65%이다. 이러한 결과로 발생하는 분진 질량에 포함되는 탄소 및/또는 이러한 결과로 발생하는 분진 질량에 포함되는 탄소 화합물들의 양은, 대략 6%이다.
유동층 환원 유닛으로 이러한 부분적으로 예비환원된 고상 입자들(여기서, 고상 입자들은 응집물들로의 이전의 응집 없이 유동층 환원 유닛으로 다시 공급됨)을 즉시 복귀시키는 것은, 고상 입자들의 결정 입도(grain size)가 너무 작다(이러한 고상 입자들의 전형적인 결정 입도 분포(D50)는 6 내지 9㎛임)는 문제가 있으며, 이는 유동층 환원 유닛으로부터 도입된 고상 입자들의 즉각적인 배출을 유발할 것이다. 이러한 이유로, 종래 기술에 따르면, 유동층 환원 유닛으로의 도입 이전에, 고상 입자들은 통상적으로는 더 큰 독립체(larger entities)로 통합되며, 특히 응집된다. 이러한 응집은, 별도의 응집 장치들을 사용하여 발생한다. 고상 입자들이 응집 장치 내에 공급되며, 이 장치에서 입자들이 응집물들로 형성된다. 이후, 이러한 응집물들이 적절한 장입 장치들을 사용하여 유동층 환원 유닛으로 도입된다. 이의 문제점은, 추가의 비용들을 발생시키는 작업 및 대량의 공간을 필요로 하는 별도의 응집 장치들이 요구된다는 점이다.
DE 1154817는 버너들에 의해 반응 챔버로의 미세하게 세분된 철광석, 용제(fluxing agent), 연료, 산소 및/또는 공기의 도입을 포함하는 철광석 환원 방법을 개시하는데, 여기서 반응 챔버는 용융로(smelting furnace)로서 구현된다. 반응 챔버의 돔(dome) 영역 내에 장착되며 반응 챔버에 존재하는 용선(molten iron) 및 용융 슬래그(molten slag)의 욕(bath)의 표면에 수직한 그의 축을 갖는 미세하게 세분된 철광석에 의해, 미세하게 세분된 철광석이 이 표면에 직접 공급된다.
DE 1154817과 유사하게, US 2688478는 철광석 환원 및 용융 뿐만 아니라 가스 및 에너지 생성을 위한 환원/용융로(reducing/smelting furnace)를 개시한다. 용융로의 하부측 그리고 용융욕(molten bath)의 바로 위에 장착되고 용융욕 표면의 방향으로 그리고 용융욕으로 연장하는 유입구(inlet)들에 의해, 분광(fine ore) 및 가능하다면 첨가제들이 산소를 포함하는 가스를 사용하여 용융로로 송풍되며(blown into), 분사된 재료가 용융되는 용융욕 표면 상으로 직접 송풍된다.
US 2688478과 같이, GB 882909는 철광석 용융을 위한 용융로 및 방법을 개시하며, 여기서, 미분들(fines)은 용융로의 노정(top)에 장착된 버너 장치에 의해 산소 및 연료 추가와 함께 용융로 도입되고, 연소 생성물들이 용융로에 존재하는 용융 금속욕(molten metal bath) 또는 슬래그 욕(slag bath)의 표면 상에 직접 부딪쳐(impinge) 용융된다(smelted down).
WO 9815661는 액상 선철 제조 방법 및 장치를 나타내며, 여기서 미립자 철 산화물 담지체들이 분진 버너에 의해 용융 가스화기(smelter gasifier)의 용융 가스화 존으로 도입된다. 용융 가스화기로의 도입 이전에, 상기 미립자 철 산화물 담지체들은 철 산화물 담지체들을 환원시키기 위해서 장치에 의해 할당된 장치들에 의해 환원된다.
이의 문제점은 철 산화물 담지체들을 환원시키는 장치들에 대해 요구되는 추가 장비 비용/복잡성이다.
WO 02088401는 COREX® 공정의 맥락에서 선철을 제조하는 방법을 개시하며, 여기서 분진은 용융 가스화기로부터 인출된 배기 가스로부터 제거되며, 산소를 함유하는 가스 및 탄소질 재료와 함께 분진은 분진 버너에 의해 용융 가스화기로 복귀된다.
WO 9802586는 액상 선철을 제조하는 장치 및 방법을 개시하며, 여기서, 미세결정립이며 환원된 철광석 또는 분진은 용융 가스화기의 유동층 레벨에서 또는 돔 구역에서 장착되는 버너들에 의해 용융 가스화기로 도입된다.
WO 9748825는 용융 가스화기에 의해 용융 금속욕을 제조하는 장치를 설명하며, 여기서 미분들을 포함하는 부분적으로 환원된 금속 담지체들은 용융 가스화기로 도입되며, 여기서 상기 금속 담지체들은 먼저, 용융 가스화기의 돔 구역에서 중앙에 배열되는 버너 가열식 수집 장치에 부딪치며, 그 위에서 부분적으로 용융되고, 이후 담지체들이 용융되는 용융 가스화기의 용융 가스화 영역으로 중력에 의해 지나간다.
종래기술로부터 공지된 전술된 방법들의 경우에, 미립자 재료는 용융되는 용융 환원 유닛으로 도입되거나 응집 장치에서의 응집 이후에 유동층 환원 반응 유닛으로 도입된다. 전자의 방법의 심각한 문제점은, 용융 환원 유닛으로 미립자 재료를 도입함으로써 미립자 재료가 선철 제조 공정에 복귀된다는 것이다. 미립자 재료는 용융 환원 유닛에서 추가로 환원(즉, 환원이 완료됨)되어야 한다. 그러나, 이는, 용융 환원 유닛의 용융 가스화 존에서의 용융 및/또는 가스화 공정 상에 부작용을 갖는다. 용융 환원 유닛으로 미립자 재료를 도입함으로써 선철 제조 공정에 이러한 미립자 재료를 복귀시키는 것은, 이에 따라 양(quantity)의 관점에서 제한된다. 환언하면, 종래 기술로부터 공지된 이러한 방법에 의해서는, 이러한 미립자 재료의 임의의 양이 선철 제조 공정에서 사용되거나 복귀되는 것이 가능하지 않다. 후자의 방법의 문제점은, 별도의 응집 장치들이 요구된다는 것이다. 이는 많은 공간을 요구하며 추가의 고비용들을 발생시킨다.
본 발명의 목적은, 철을 함유하는 입자들을 포함하는 대량의 미립자 재료가, 선철 제조 공정에 악영향을 미치지 않으면서 선철 제조 공정 및/또는 직접 환원 공정에서 예비처리 없이 그리고 단순하게 직접 사용될 수 있는, 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 철을 함유하는 입자들을 포함하는 미립자 재료를 환원 유닛으로 도입하는 방법에 의해 본 발명에 따라 성취되는데, 여기서, 환원 유닛은 유동층을 갖는 유동층 환원 유닛이며, 유동층에서의 온도는, 300℃ 초과, 바람직하게는 400℃ 초과, 특히 바람직하게는 500℃ 초과이며, 900℃ 미만, 바람직하게는 850℃ 미만, 특히 바람직하게는 800℃ 미만이며, 상기 미립자 재료는 유동층으로 및/또는 버너에 의해 유동층 상의 자유 공간으로 직접 도입되며, 도입되는 동안, 미립자 재료는 응집물들로 형성되고, 이후에, 상기 응집물들은 응집물들이 유동층 환원 유닛으로부터 다시 제거될 때까지 유동층 환원 유닛의 유동층에 유지된다.
미립자 재료는 결정입도 분포(D50)를 가지며, 여기서 유동층 환원 유닛의 유동층으로 미립자 재료를 도입, 예컨대 송풍하는 것(blowing)은 주요한 어려움들을, 특히, 유동층 환원 유닛을 통해 환원 가스의 역류(reverse flow)로 인해 유동층 환원 유닛으로부터 도입된 재료의 방출로 인해, 포함한다. 미립자 재료는, 바람직하게는 50 ㎛ 미만의 결정입도 분포(D50)를 갖는다. 미립자 재료의 결정입도 분포(D50)는 바람직하게는, 2 ㎛ 내지 10 ㎛이다. 용어 "결정입도 분포 또는 입자 크기 분포(D50)"는 미립자 재료에 포함된 모든 입자들의 직경들의 평균값을 나타낸다. 예컨대, D50 = 5 ㎛는 미립자 재료의 입자들 중 절반이 5 ㎛ 미만의 직경을 가지며, 미립자 재료의 입자들 중 나머지 절반은 5 ㎛ 초과의 직경을 갖는 것을 의미한다. 본 발명에 따르면, 미립자 재료는 철을 함유하는 입자들을 포함한다. 용어 "포함한다"는, 미립자 재료가 각각의 경우에 철을 함유하는 입자들을 포함하지만, 추가로 다른 재료들을 포함할 수 있음을 의미하는 것으로서 이해되어야 한다. 미립자 재료 중 철을 함유하는 입자들은 원소 철로 구성될 수 있고, 또는 입자들은 철을 함유하는 화합물들, 예컨대, 철 산화물들, 철광석들 또는 미분 철광석들로 구성될 수 있다. 게다가, 용어 "철을 함유하는 입자들"은 또한 철로 구성된 입자들 및 철 함유 화합물들로 구성된 입자들의 혼합물을 포함한다.
본 발명에 따르면, 미립자 재료는 유동층 환원 유닛으로 도입된다. 유동층 환원 유닛으로 도입되는 철을 함유하는 입자들은, 이러한 입자들이 산화물 성분들을 함유하는 한, 바람직하게는 수소 및/또는 일산화탄소를 포함하는 환원 가스에 의해 철 중간 생성물들 및/또는 철 생성물들로 환원되거나 부분적으로 환원된다. 용어 "부분적으로 환원"은, 산화물 성분들을 갖는 적어도 일부 입자들이 이들의 환원 이후에 하나 이상의 산소 원자를 적게 함유하는 것을 의미한다.
미립자 재료가 유동층으로 및/또는 버너에 의해 유동층 환원 유닛의 유동층 상의 자유 공간으로 직접 도입되도록, 미립자 재료는 버너에 의해 유동층 환원 유닛으로 도입된다. 미립자 재료는 또한, 환원 유닛의 쉘(shell) 위에 분포된 복수 개의 버너들에 의해 필요하다면 유동층 환원 유닛으로 도입될 수 있으며, 여기서, 미립자 재료는 버너로부터 유래하는 화염에 의해 유동층 환원 유닛으로 이송되거나 보다 자세하게는 송풍되며(blown into), 및/또는 미립자 재료는 버너에 의해 유동층 환원 유닛으로 도입됨에 따라 버너로부터 유래하는 화염의 일부와 접촉하거나 이와 상호작용한다. 복수 개의 버너들이 존재한다면, 특별한 버너에 의해 도입된 미립자 재료의 양은, 무질서하게 분배되며, 유동층 환원 유닛에서 각각의 공정 요건들에 선택적으로 그리고 언제든지 순응하게 될 수 있다.
유동층은, 유체의 상방 유동에 의해, 바람직하게는 환원 가스의 상방 유동에 의해 유체화된 상태로 배치되는 미립자 재료의 층을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 유동층은 유체와 같은 특징들, 예컨대 물(water)의 특징들을 갖는다. 유동층 유닛에 존재하는 미립자 재료의 공간적으로 균일한 분포를 갖는 균질 유동층들과 유동층 환원 유닛에 존재하는 미립자 재료의 공간적으로 불균일한 분포를 갖는 불균질 유동층들 사이에 구분(distinction)이 도출된다. 추가로, 고정 또는 버블링 유동층들이 공지되어 있는데, 이 층은 단지 매우 적은 양의 미립자 재료가 배출되는 명확한 제한(clear limit)을 갖는다. 순환 유동층(circulating fluidized bed)들은, 층이 명확한 상한(upper limit)을 갖지 않는, 즉, 미립자 재료가 유동층으로부터 많이 배출되는 유동층들이다. 버블링 유동층들은 대략 20 체적% 내지 40 체적%의 미립자 재료이다. 이른바, 유동층의 "조밀(dense)" 존, 즉 5 체적% 초과의 미립자 재료를 갖는 유동층 환원 유닛에서의 존 상에는, 5 체적% 미만의 미립자 재료를 갖는 유동층 위의 자유 공간이 위치된다. 본 발명에 따르면, 미립자 재료는 유동층 환원 유닛의 유동층 위의 자유 공간으로 및/또는 유동층으로 직접 도입된다.
본 발명에 따르면, 미립자 재료는 도입되는 동안 응집물들로 형성되며, 이후 응집물들이 유동층 환원 유닛으로부터 다시 제거될 때까지 유동층 환원 유닛의 유동층 내에 유지된다.
미립자 재료는, 버너로부터 유래하는 화염에 의해, 또는 보다 자세하게는 화염으로부터 철을 함유하는 입자들 및/또는 화염의 구역 외부에 존재하는 가스 조성과는 상이한 화염의 구역에서 존재하는 가스 조성으로 전달되는 열 에너지에 의해 표면에서만 용융된다. 그 결과, 미립자 재료의 개별 구성성분들이 다양한 크기들의 응집물들을 형성하도록 용융한다. 이러한 응집물들은 유동층 환원 유닛을 통해 상방으로 유동하는 환원 가스에 의해 부유 상태(in suspension)로 유지된다. 형성 응집물들의 크기는 화염 온도에 따른다. 화염 온도, 또는 보다 자세하게는 촛점 온도(focal spot temperature), 즉 화염 바로 근처에서의 온도는, 따라서 응집물들이 환원 가스에 의해 유동층 환원 유닛으로부터 배출되지 않거나 유동층 환원 유닛의 저부 아래에 가라앉지도 않도록 조절된다. 응집물들이 유동층에서 또는 유동층 위 자유 공간에서 환원 가스의 유동에 의해 유발되는 무질서 운동(random motion)을 실행하기보다는, 경우에 따라(as the case may be), 이들 응집물들은 유동층 내에서 부유 상태로 있는다.
유동층에서 또는 유동층 상의 자유 공간에서의 온도는, 300℃ 초과, 바람직하게는 400℃ 초과, 특히 바람직하게는 500℃ 초과이며, 900℃ 미만, 바람직하게는 850℃ 미만, 특히 바람직하게는 800℃ 미만이다. 이 온도는 미립자 재료의 용융 온도 아래이다. 응집물들은 유동층 환원 유닛에서 용융되지 않는다. 따라서, 응집물들은 또한 유동층 환원 유닛으로부터 이와 같이 제거된다.
유동층 환원 유닛의 유동층으로의 응집물들의 형태인 미립자 재료의 도입은 도입된 미립자 재료의 결정입도 분포(예컨대, D50)의 증가를 유발하며, 이는 미립자 재료의 양 또는 보다 자세하게는 환원성 가스를 사용하여 유동층 환원 유닛으로부터 배출된 철을 함유하는 입자들(유용 물질들(valuable materials)의 양의 감소와 직접 연관된다. 그 결과, 선철 제조 공정, 예컨대, 유용 물질들, 특히 FINEX®공정의 일부로서 유동층 환원 유닛으로부터의 유용물질들의 배출에 의해 유발되는 유용 물질들의 손실들이 최소화될 수 있다. 게다가, 유동층 환원 유닛에서 제조된 철 중간 생성물들 및/또는 철 생성물들을 압분(compacting)하기 위한 유동층 환원 유닛의 하류의 임의의 압분 장치의, 단위 시간당(per time unit) 압분되는 유닛들의 중량에 대응하는, 안정성 및 출력이 증가된다. 게다가, 이는 본 발명에 따른 방법 없다면, 유동층 환원 유닛으로 철을 함유하는 입자들을 도입하기 이전에 철을 함유하는 입자들을 응집할 필요가 있을 수 있는 응집 장치에 대한 요구를 회피한다.
유동층 공정들을 사용하여 복수 개의 유동층 환원 유닛들이 캐스케이드식(cascaded)인 플랜트 네트워크의 맥락에서, 도입된 미립자 재료의 양들은 상이한 유동층 환원 유닛들에 걸쳐 요구될 때 분배될 수 있다.
이의 이점은, 선철 제조 공정 및/또는 직접 환원 공정의 일부로서, 대량의 이러한 미립자 재료가 별도의 응집 장치에, 예컨대, 유동층 환원 유닛으로 또는(복수 개의 유동층 환원 유닛들을 포함하는 플랜트 네트워크의 경우에) 각각의 유동층 환원 유닛들로의 응집물들에 대해 응축과 같은 이전 처리없이 그리고 직접 도입될 수 있다는 것이다. 특히, 이 방법은, 종래 기술에서와 같이 선철 제조 공정의 품질에 악영향을 미치는 것을 제외하고는, 선철 제조 공정으로 환원되지 않고/않거나 완전하게 환원되지 않은 대량의 미립자 재료의 복귀에 적합하다. 종래 기술에서, 미립자 재료는 통상 용융 환원 유닛으로 도입된다. 그러나, 이는 용융(smelting) 또는 보다 자세하게는, 용융 환원 유닛의 용융 가스화 존에서의 가스화 공정에 불리한 영향을 준다.
본 발명의 일 실시예는, 미립자 재료의 적어도 부분량이, 용융 환원 유닛 및/또는 직접 환원 플랜트의 탈진 장치, 특히 건식 탈진 장치로부터 유래하는 것을 특징으로 한다.
직접 환원 플랜트는, 철 산화물을 함유하는 재료에 적합한 하나 이상의 환원 유닛을 포함하는 시스템을 의미하는 것으로서 이해되어야 한다. 용융 환원 유닛은, 철 산화물을 함유하는 재료를 환원 및 용융시키도록 설계된 유닛 또는 시스템, 예컨대, 고로(blast furnace) 또는 FINEX® 플랜트를 의미하는 것으로서 이해되어야 한다.
이러한 실시예는, 탈진 장치들에 의해 분리된 미립자 재료가 선철 제조 공정으로 다시 도입되는 것을 가능케 한다. 용어 "탈진 장치"는, 특히, 유동층 환원 유닛으로부터 추출된 오프가스 및/또는 압분 장치(예컨대, HCI(hot compacted iron)용 및/또는 케스팅 베이 탈진용)로부터의 벤트 가스를 세정하기 위한 건식 탈진 장치들을 포함한다. 습식 탈진 장치들 또는 스크러버들의 경우에, 습식 탈진 중 분리된 슬러리들 및 분진들이, 가능하다면, 분리된 슬러리들 및 분진들의 건조 후에, 미립자 재료로서 유동층 환원 유닛에 복귀될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는, 상기 철을 함유하는 입자들을 포함하는 미립자 재료의 적어도 부분량에 대해,
a. 철을 함유하는 입자들의 산화
b. 철을 함유하는 입자들의 환원
c. 철을 함유하는 입자들의 다공도 증가(increasing of the porosity)
d. 미립자 재료의 건조
를 포함하는 반응들의 그룹으로부터의 하나 이상의 반응이 버너에 의한 도입중 발생하는 것을 특징으로 한다.
철을 함유하는 입자들이 예컨대, 자철광 성분(magnetitic component)들을 갖는다면, 자철광 성분들은, 자철광 산화 가스 조성이 화염의 구역에 존재한다면 적철광 성분(hematitic component)들로 적어도 부분적으로 산화된다. 대부분의 경우에, 적철광 성분들은 유동층 환원 유닛에서 자철광 성분들보다 훨씬 용이하게 환원가능하다.
유동층 환원 유닛으로 도입되는 철을 함유하는 입자들, 즉 미립자 재료가 유동층 환원 유닛에서 환원에 바람직하지 않은 고습도를 갖는다면, 이는, 미립자 재료의 도입중 감소된다. 환언하면, 철을 함유하는 입자들, 즉 미립자 재료의 도입중, 미립자 재료는 건조된다.
다른 이점은, 철을 함유하는 입자들의 도입중, 철을 함유하는 입자들의 다공성이 증가되어, 유동층 환원 유닛에서의 반응 공정의 가속을 유발한다는 점이다.
본 발명의 다른 실시예는, 미립자 재료가 이송 가스에 의해 버너에 공압으로 수송되는 것을 특징으로 한다.
미립자 재료는, 이송 가스에 동반되며, 즉 이에 의해 추진되며, 또는 이송 가스에 의해 버너로 송풍된다. 미립자 재료의 공압으로 수송으로부터 발생하는 이점은, 미립자 재료를 운반하는 장치들, 예컨대, 컨베이어 벨트들이 불필요하며, 단지 미립자 재료를 적어도 부분적으로 에워싸는 장치, 예컨대 배관(pipework)이 요구된다는 점이다. 그 결과, 그의 수송중 발생하는 미립자 재료의 임의의 손실이 최소화되거나 방지된다.
이 방법은, 특히, 철을 함유하는 입자들이, 자철광 입자들(magnetite particles), 탈진 장치, 특히 건식 탈진 장치로부터의 분진(dust); 건식 탈진 장치로부터의 오프가스 분진(offgas dust), 콤팩팅 장치, 특히 핫 콤팩팅 장치(HCI(hot compacted iron) 플랜트), 브리켓팅 장치(briquetting device) 또는 핫 브리켓팅 장치로부터의 분진; 및 야금학적 플랜트 분진들, 특히 캐스팅 베이 디더스터(casting bay deduster)로부터의 분진들; 미세 철광석들, 바람직하게는 미분들 ＜200 ㎛을 포함하는 부재들로 구성된 그룹 중 하나 이상의 부재들을 포함한다면, 바람직하다.
이의 이점은, 건식 탈진 장치들에서 축적된 철을 함유하는 입자들의 많은 부분(large proportion)이 선철 제조 공정으로 다시 공급될 수 있다는 점이다. 미분 철광석들은 미분 철광석 입자들로 구성된다. 미분 철광석 입자들의 90% 내지 95%는 200 ㎛ 미만의 직경을 갖는다.
본 발명에 따른 방법의 변형예에서, 미립자 재료는 탄소질 물질들을 포함하고, 및/또는 150℃ 초과의 온도로 버너에 수송된다.
산소가 탄소질 물질들에 가깝게 존재한다면, 탄소질 물질들은 버너에 의해 발생되고 이로부터 유발되는 화염에 의해 부분적으로 또는 완전 산화되는 동안, 미립자 재료는 유동층 환원 유닛으로 도입된다. 미립자 재료의 산화는 일산화탄소 및 이산화탄소를 발생시킨다. 일산화탄소는 환원 포텐셜(potential)을 갖는 가스이며, 이에 따라 유동층 환원 유닛에서 존재하는 철 산화물을 함유하는 물질들의 환원을 돕는다.
이의 이점은, 유동층 환원 유닛에, 다른 공급원으로부터, 예컨대 용융 환원 유닛으로부터 약간의 환원 가스가 공급되거나 전혀 공급될 필요가 없다는 점이다.
미립자 재료의 온도가 150℃ 초과, 이른바 고온 미분(hot fine)들이라면, 재료는 바람직하게는 고온 이송 장치에 의해 수송된다. 미립자 재료가 버너에 수송되기 이전에 고온 미분들로서 이미 존재하고 있다면, 이전 냉각 없이 버너에 고온 상태로 수송될 수 있다. 이는, 예컨대, 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위한 버너 또는 유동층 환원 유닛에서, 미립자 재료에 공급되어야만 하는 열 에너지가 감소됨에 따라, 에너지 효율을 증가시키는 이점이 잇다.
본 발명에 따른 실시예는, 버너가 기상 연료 및/또는 액상 연료 및/또는 고상 연료 및/또는 산소를 함유하는 가스를 사용하여 작동되며, 연료에 의한 버너의 작동을 위해서, 기상 연료 및/또는 고상 연료는: CO2 제거 장치로부터의 생성물 가스, CO2 제거 장치로부터의 테일 가스, 냉각 가스, 배기 가스, 노정 가스, 오프가스, 코크스 오븐 가스(coke oven gas), 천연 가스, 압력 액화 가스(pressure-liquefied gas), 바이오매스 가스화(biomass gasification)로부터의 가스, 탄소질(carbonaceous) 및/또는 수소를 함유하는 가스 및 고상 탄소 담지체들(carriers) 및/또는 고상 탄화수소 담지체들을 포함하는 부재들로 구성된 그룹 중 하나 이상의 부재를 포함한다.
이의 이점은, 정상적으로는, 환경으로 방출되기 이전에 고가의 처리를 받는 선철 제조 공정과 연관된 공정 가스들 양자 모두는, 독창적으로, 버너를 위한 연료로서 사용될 수 있으며, 이에 의해 선철 제조 공정의 에너지 효율을 증가시킨다. 이러한 공정 가스들이 결여되거나 충분한 양이 존재하지 않는다면, 모든 종래의 기상 및 고상 연료들뿐만 아니라 산소를 함유하는 가스가 버너에 공급될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 다른 실시예는, 버너를 나간 후, 기상 연료 및/또는 고상 연료는 산소를 함유하는 가스로 적어도 부분적으로 산화되고, 산소를 함유하는 가스는 공기, 산소, 질소 및 증기를 포함하는 부재들로 구성된 그룹 중 하나 이상의 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
버너에 공급된 연료는, 열 에너지 및 화염을 발생시키기 위해서 산소를 함유하는 가스를 추가함으로써 연소된다. 연료에 대한 산소를 함유하는 가스의 이론 공연비(stoichiometric ratio)는, 과잉 산소가 존재하고, 산소를 함유하는 가스들의 산소는 연소중 완벽하게 연소되지 않도록 선택될 수 있다. 이는, 이른바 "산화 화염"을 발생시키며, 이는 철을 함유하는 입자들이 자철광 성분들을 갖는다면, 유동층 환원 유닛으로 재료의 도입 중, 상기 자철광 성분들을 적철광 성분들로 적어도 부분적으로 변환시키거나 보다 상세하게는 산화시킨다. 이는, 적철광이 자철광보다 환원이 용이함으로써, 유동층 환원 유닛에서 반응 공정이 보다 효율적이라는 이점을 갖는다.
역으로, 버너는 또한 "환원 화염"을 사용하여 작동될 수 있으며, 여기서 산소를 함유하는 가스는 연료와 서브이론공연비(substoichiometrically)로 혼합된다. 자철광은, "환원 화염"에 의해 적어도 부분적으로 환원되면서 유동층 환원 유닛으로 도입되고, 이는 마찬가지로 유동층 환원 유닛에서 후속 환원 공정에 긍정적인 영향을 줄 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 특히 바람직한 실시예는, 버너가 산소를 함유하는 가스를 단독으로 사용하여 작동된다면, 산소 함유 가스는 유동층 환원 유닛에서 수소 및/또는 일산화탄소 및/또는 메탄 및/또는 탄화수소들을 포함하는 가스 분위기와 반응되는 것을 특징으로 한다.
유동층 환원 유닛으로 연소하는 화염의 바로 근처에 존재하는, 유동층 환원 유닛의 가스 분위기의 수소 및/또는 일산화탄소 및/또는 메탄 및/또는 탄화수소 성분들의 적어도 부분량은, 산소 함유 가스들의 산소와 함께 연소/산화된다. 이의 이점은, 필요하다면 외부에서 공급되는 연료 없이 버너가 또한 작동될 수 있다는 점이다. 탄화수소는, 예컨대, 에탄(ethane) 또는 프로판(propane) 또는 에탄 및 프로판을 포함하는 가스 혼합물들이다.
유동층 환원 유닛의 가스 분위기가 산소 함유 가스를 포함한다면, 본 발명의 다른 실시예는, 버너에 공급되는 연료가 유동층 환원 유닛의 가스 분위기에 존재하는 산소에 의해 연소/산화되는 것을 특징으로 한다. 유동층 환원 유닛으로 연소하는 화염의 바로 근처에 존재하는 유동층 환원 유닛의 가스 분위기의 산소의 적어도 부분량은, 버너에 공급된 연료에 의해 연소된다. 이의 이점은, 필요하다면, 버너가 또한 외부에서 공급되는 산소 함유 가스 없이 작동될 수 있다는 것이다.
본 발명에 따른 방법의 일 실시예는, 고상 연료가 이송 가스에 의해 버너로 수송되며, 이송 가스는, CO2 제거 장치로부터의 생성물 가스; CO2 제거 장치로부터의 테일 가스; 냉각 가스; 배기 가스; 노정 가스; 오프가스; 코크스 오븐 가스(coke oven gas); 천연 가스; 바이오매스 가스화(biomass gasification)로부터의 가스; 탄소질(carbonaceous) 및/또는 수소를 함유하는 가스; 공기; 산소; 질소; 증기를 포함하는 부재들로 구성된 그룹 중 하나 이상의 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 방법의 다른 실시예는, 기상 연료의 적어도 부분량 및/또는 산소 함유 가스의 적어도 부분량은, 미립자 재료를 버너로 공압으로 수송하기 위한 이송 가스로서 사용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 방법의 다른 실시예는, 하나 이상의 고상 재료, 특히 탄소 및/또는 미분 코크스(fine coke) 및/또는 미분탄(fine coal)과 같은 탄화수소 담지체들이 버너에 공급되며, 상기 재료는 철을 함유하는 입자들을 포함하는 미립자 재료에 추가하여 환원 유닛으로 버너에 의해 도입되는 것을 특징으로 한다.
고상 재료는, 철을 함유하는 입자들로부터 별도로 버너에 공급된다. 고상 재료는, 미립자 형태로 존재한다. 고상 재료 및 미립자 재료 양자 모두 계량된 양(metered amount)으로 버너에 공급되거나 이로부터 계량된 양으로 유동층 환원 유닛으로 도입된다. 용어 "계량된 양"은 단위 시간당 유동층 환원 유닛으로 버너에 의해 도입되거나 버너에 공급되는 미립자 재료 및/또는 고상 재료의 가변량(variable amount)을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
버너 출력을 통한 제어에 추가하여, 그리고, 연료를 이용한 버너의 작동 중, 연료에 대한 산소 함유 가스들의 비율을 통한 제어에 추가하여, 계량된 양들에서 고상 재료 또는 고상 재료들을 공급하는 것은, 촛점 온도가 규정된 범위에서 조절되는 것을 가능케 한다. 촛점 온도는, 버너로부터 발생한 화염의 바로 근처의 온도를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 버너 출력은 단위 시간당 버너에 의해 유동층 환원 유닛으로 도입되는 에너지, 특히 열 에너지를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 촛점 온도가 비교적 높다면, 버너에 의해 유동층 환원 유닛으로 도입되는 철을 함유하는 입자들은, 유동층 환원 유닛의 유동층에서 유체화될 수 있는 응집물들을 형성하기 위해 입자들이 도입됨에 따라 버너로부터 나오는 화염으로 응집된다. 그러나, 촛점 온도가 너무 높다면, 과도하게 큰 응집물들이 발생되며 이는 유동층에서 더 이상 유체화될 수 없다. 일부 경우들에서, 유동층을 구성하는 입자들은, 또한 과도하게 큰 응집물들을 형성하도록 응집되며, 이는 유동층에서 더 이상 유체화될 수 없다. 이러한 과도하게 큰 응집물들의 형성은, 유동층의 비유체화(defluidizing)에 기인하여 유동층에서 실패할 것이며, 응집물들은 유동층에서 더 이상 유체화될 수 없다. 이러한 환경들에서, 유동층은 더 이상 유지될 수 없다. 한편으로, 촛점 온도가 낮다면, 버너에 의해 유동층 환원 유닛으로의 철을 함유하는 입자들의 도입 중에, 버너에 의한 유동층 환원 유닛으로의 철을 함유하는 입자들의 단지 최소로 응집되거나 또는 응집되지 않는다. 도입된 철을 함유하는 입자들, 또는 보다 자세하게는 형성된 응집물들의 결정입도가 대응하여 작다면, 이들은 내부에 도입된 직후에 유동층 환원 유닛으로부터 다시 방출된다. 응집을 위한 촛점 온도는, 한편으로는, 유동층 환원 유닛으로부터의 철을 함유하는 입자들의 방출을 최소화하고, 다른 한편으로는, 유동층 환원 유닛에서의 유동층의 유지보수가 보장되도록 설정된다.
변형예에서, 촛점 온도는, 오히려 단위 시간당 버너에 의해 유동층 환원 유닛으로 도입되는 내부에 포함된 미립자 재료 또는 철을 함유하는 입자들의 양을 통해 조절 또는 제어된다.
본 발명에 따른 방법의 다른 실시예는, 유동층으로 및/또는 유동층 위의 자유 공간으로 도입되기 이전에, 미립자 재료는 저장 장치에서 수집되며, 후속하여 저장 장치에 할당된 압력 조절 장치에 공급 가능한 것을 특징으로 한다.
압력 조절 장치는, 특히, "록 호퍼 시스템(lock hopper system)"으로써 또는 "분배 용기(dispensing vessel)"로써 구현될 수 있다. 저장 장치에서 미립자 재료를 수집하는 이점은, 미립자 재료가 저장 장치로 불연속적으로 이송될지라도, 미립자 재료가 유동층 위의 자유 공간으로 및/또는 유동층으로 연속으로 도입되는 것을 가능케 한다는 것이다. 환언하면, 이는 불연속 공정에서 연속 공정으로 된다.
게다가, 저장 장치에 할당된 압력 조절 장치는, 미립자 재료를 둘러싸는 가스 분위기의 압력이 유동층 반응기 유닛에서 가스 분위기의 압력에 일치할 수 있기 때문에, 환원 반응기에서 가스 분위기의 압력이 변동될지라도, 미립자 재료가 버너에 신뢰가능하게 이송되는 것을 보장한다.
미립자 재료를 둘러싸는 가스 분위기는, 불활성 가스, 예컨대, 특히 질소를 포함하는 가스, 또는 환원성 가스, 특히 수소 및 일산화탄소를 포함하는 가스일 수 있다.
본 발명은, 추가로, 하나 이상의 환원 유닛을 포함하며, 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위한 장치에 관한 것으로, 철을 함유하는 입자들을 포함하는 미립자 재료를 버너로 공급하는 재료 공급 파이프를 갖는 하나 이상의 버너가 제공되며, 환원 유닛은 유동층 환원 유닛이며, 버너는 유동층 환원 유닛의 내부로 안내되며, 버너는 유동층 환원 유닛의 내부로 미립자 재료를 도입하는 도입 파이프를 갖는다.
복수 개의 유동층 환원 유닛들이 제공된다면, 철을 함유하는 입자들을 포함하는 재료를 공급하는 복수 개의 버너들이 또한 제공될 수 있다. 미립자 재료가 유동층으로 및/또는 유동층 환원 유닛의 유동층 위의 자유 공간으로 직접 도입될 수 있도록 상기 버너들이 배치된다. 예컨대, 각각의 유동층 환원 유닛을 위해서, 제 1 버너가 유동층으로 미립자 재료를 직접 도입하기 위해 제공되며, 제 2 버너는 유동층 환원 유닛의 유동층 위의 자유 공간으로 미립자 재료를 도입하기 위해 제공된다. 버너들은 유동층 환원 유닛의 쉘 상에서 임의의 지점들에 배치될 수 있다. 플랜트 네트워크의 경우에, 특히 복수 개의 캐스케이드식 유동층 환원 유닛들을 포함하는 FINEX® 플랜트 네트워크의 경우에, 각각의 유동층 환원 유닛으로 미립자 재료를 도입하는 하나 또는 그 초과의 버너들이 각각의 유동층 환원을 위해 제공될 수 있지만, 버너가 일부 유동층 환원 유닛들만을 위해 제공되는 것이 또한 가능하다.
본 발명에 따른 장치의 일 실시예는, 버너가 산소 함유 가스를 공급하기 위한 가스 공급 파이프 및/또는 기상 및/또는 액상 및/또는 고상 연료들을 버너로 공급하기 위한 연료 공급 파이프를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 장치의 다른 실시예는, 하나 이상의 유동층 환원 유닛에는 가스, 특히 하나 이상의 환원 유닛으로부터의 오프가스를 탈진시키기 위한 건식 탈진 장치가 할당되는 것을 특징으로 한다.
하나 이상의 유동층 환원 유닛으로부터 먼지를 갖는 오프가스(dust-laden offgas)가 그로부터 인출되며, 건식 탈진 장치에 의해, 예컨대, 고온 가스 필터들에 의해 탈진되거나, 오프가스가 유동층 환원 유닛으로부터 제거된 후에 열교환 장치를 통해 통과하는 경우에 정상적인 탈진 필터들에 의해 차가운 상태에서 탈진된다.
본 발명에 따른 장치의 일 실시예는, 철을 함유하는 입자들을 포함하는 미립자 재료를 공급하기 위한 재료 공급 파이프는 미립자 재료를 저장하기 위한 하나 이상의 저장 장치로부터 나오는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 버너로 및/또는 가스 공급 파이프로 및/또는 연료 공급 파이프로 안내하는 하나 이상의 고상 재료 공급 파이프가, 버너로의 고상 재료 공급을 위해 및/또는 가스 공급 파이프로의 고상 재료의 공급을 위해 및/또는 연료 공급 파이프로의 고상 재료의 공급을 위해 제공된다.
본 발명에 따른 장치의 다른 실시예는, 저장 장치에는 미립자 재료를 둘러싸는 가스 분위기의 압력을 설정하기 위한 압력 조절 장치가 할당되는 것을 특징으로 한다.
적절한 압력 조절 장치는, 예컨대, "록 호퍼 시스템(lock hopper system)" 또는 "디스펜싱 베슬(dispensing vessel)"이다. 미립자 재료를 둘러싸는 가스 분위기의 압력은, 버너로의 미립자 재료의 도입 이전에, 즉 유동층 환원 유닛으로의 미립자 재료의 도입 이전에 유동층 유닛에서의 압력보다 높은 압력이 유발되어, 유동층 환원 유닛으로 미립자 재료가 이송되는 것을 가능케 한다.
본 발명에 따른 장치의 일 실시예는, 버너로 미립자 재료를 공압 이송하기 위한 공압 이송 장치가 제공되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 장치의 다른 실시예는, 산소 함유 가스가 재료 공급 파이프에 의해 버너로 공급될 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 장치의 이 실시예에서, 미립자 재료 및 산소 함유 가스는 재료 공급 파이프에 의해 버너로 그리고 도입 파이프에 의해 유동층 환원 유닛의 내부로 도입된다.
본 발명은, 또한, 본 발명에 따른 방법들의 용융 환원 유닛(smelting reduction unit)에서 용융 환원 공정에 의해 액상 선철 또는 액상 강 중간 생성물들을 제조하기 위한 용도에 관한 것으로, 여기서, 미립자 재료는 유동층을 갖는 유동층 환원 유닛으로서 구현되는 환원 유닛으로 독창적으로 도입되며, 가능하다면, 첨가제들 및 미립자 철 산화물을 포함하는 피드스톡들의 첨가와 함께, 미립자 재료가 철 중간 생성물들을 제조하기 위해서 환원 가스에 의해 유동층 환원 유닛에서 적어도 부분적으로 환원되며, 철 중간 생성물들은 환원 가스의 형성에 의해 액상 선철 또는 액상 강 중간 생성물들을 제조하기 위해서 산소를 포함하는 가스 및 탄소질 에너지 담지체들의 첨가와 함께, 용융 환원 유닛에서 용융된다.
철 중간 생성물들은 유닛으로(a unit) 용융되는 유동층 환원 유닛에서, 예컨대, 유동층 환원 유닛과 함께 플랜트 네트워크를 형성하여 액상 선철 또는 액상 강 중간 생성물들을 제조하는 용융 환원 유닛(smelting reduction unit)에서 제조된 생성물들이다. 철 중간 생성물들은, 예컨대, 해면철(sponge iron) 및/또는 DRI(direct reduced iron)이며, 용융 환원 유닛에서 사용하기 이전에 브리켓(briquette)들, HCI(hot compacted iron) 또는 CBI (cold briquetted iron) 또는 HBI(hot briquetted iron)로 컴팩트(compacted) 가능하다. 용융 환원 유닛으로 도입되는 탄소질 에너지 담지체들은 예컨대 성형탄(coal briquette)들 및/또는 괴탄(lump coal) 및/또는 코크스(coke) 및/또는 탄화수소를 포함하는 고상, 액상 또는 기상 물질들 및/또는 미분탄(coal fines)들 및/또는 가소성 재료(plastic material) 및/또는 중유(heavy oil) 및/또는 천연 가스이다.
본 발명은, 본 발명에 따른 방법들의 직접 환원 플랜트에서 직접 환원 공정에 의해 철 생성물들을 제조하기 위한 용도에 관한 것으로, 미립자 재료는 환원 유닛 및 미립자 재료로서 구현되는 환원 유닛으로 독창적으로 도입되며, 가능하다면, 첨가제들 및 미립자 철 산화물을 포함하는 피드스톡들의 첨가와 함께, 미립자 재료가 철 중간 생성물들을 제조하기 위해서 환원 가스에 의해 환원 유닛에서 적어도 부분적으로 환원된다.
환원 유닛에서 제조된 후에, 철 생성물들은 추가로 브리켓팅된다. 예컨대, 브리켓팅은 CBI (cold briquetted iron) 또는 HBI(hot briquetted iron)으로의 철 생성물들의 냉간 또는 열간 브리켓팅 또는 HCI(hot compacted iron)로의 열간 콤팩팅의 형태를 취한다.
철 생성물들은 예컨대, 추가 처리(processing)를 위해서 판매되지만, 또한 연관된 제철소(associated steelworks)에서, 예컨대 전기 아크로를 사용하여 강으로 추가 처리된다.
이제, 본 발명은 첨부 도면들을 참조하여 예시들을 이용하여 설명될 것이다.
도 1은, 유동층 환원 유닛을 포함하는 본 발명에 따른 장치 및 본 발명에 따른 방법을 예로써 개략적으로 예시한다.
도 2는 복수 개의 유동층 환원 유닛들을 포함하는 본 발명에 따른 장치 및 본 발명에 따른 방법의 특정 실시예를 예로써 개략적으로 예시한다.
도 3은 도 1 및 도 2에 대한 보충, FINEX® 플랜트 네트워크에서 본 발명에 따른 장치 및 본 발명에 따른 방법의 섹션을 예로써 개략적으로 예시하며, 이 플랜트 네트워크는 가스 연료, 이송 가스 및 미립자(fine particulate) 재료의 오리진 상이한 소스들의 표현을 포함한다.
도 1은 본 발명에 따른 장치 및 본 발명에 따른 방법의 일례를 개략적으로 예시하며, 여기서 철을 함유하는 입자(ferruginous particle)들을 포함하는 미립자 재료(4)가 버너(2)에 의해 유동층 환원 유닛(1)의 유동층(24)으로 도입된다. 유동층(24)에서의 온도는, 300℃ 초과, 바람직하게는 400℃ 초과, 특히 바람직하게는 500℃ 초과이며, 900℃ 미만, 바람직하게는 850℃ 미만, 특히 바람직하게는 800℃ 미만이다. 미립자 재료(4)는 재료 공급 파이프(3)를 통해 버너(2)로 이송되며, 여기서 재료는 버너(2)에 배치된 도입 파이프(6)에 의해 유동층 환원 유닛(1)의 내부(5)로 도입된다. 도입되는 동안, 미립자 재료(4)는 응집물들로 형성된다. 이후, 응집물들은, 응집물들이 유동층 환원 유닛(1)으로부터 다시 제거될 때까지 유동층 환원 유닛(1)의 유동층(24)에 보유된다. 첨가제(19)들 뿐만 아니라 미립자 철 산화물 함유 피드스톡(41)들이 수송 파이프(40)들을 통해 유동층 환원 유닛(1)의 내부(5)로 추가로 장입된다. 유동층 환원 유닛(1)의 내부(5)로, 또는 보다 상세하게는 유동층 환원 유닛(1)의 유동층(24)으로, 환원 가스 파이프(37)를 통해 도입되는 환원 가스(20)에 의해, 미립자 재료(4) 및 미립자 철 산화물 함유 피드스톡(41)들에 포함되는 철을 함유하는 입자들은 철 중간 생성물(21)들 및/또는 철 생성물(60)들로 환원되며 이들은 배출 파이프(36)를 통해 유동층 환원 유닛(1)으로부터 제거된다. 응집물들은 유동층 환원 유닛(1)을 통해 상방으로 유동하는 환원 가스(20)에 의해 부유 상태로 유지된다. 형성 응집물들의 크기는 화염 온도(flame temperature)에 따른다. 화염 온도, 또는 보다 자세하게는 촛점 온도(focal spot temperature), 즉 화염 바로 근처에서의 온도는, 따라서 응집물들이 환원 가스(20)에 의해 유동층 환원 유닛(1)으로부터 배출되지 않고 유동층 환원 유닛(1)의 저부 아래에 가라앉지도 않도록 조절된다. 응집물들이 유동층(24)에서 또는 유동층(24) 위 자유 공간(25)에서 환원 가스 스트림에 의해 유발되는 무질서 운동(random motion)을 실행하기보다는, 이들 응집물들은 유동층(24) 내에서 부유 상태로 유지된다. 철을 함유하는 입자들은, 예컨대, 자철광 입자들, 탈진 장치, 특히 건식 탈진 장치(11)로부터의 분진(dust), 도 3에 도시된 컴팩팅 장치(compacting device)(29)에 할당된 도 3에 도시된 건식 탈진 장치(48)로부터, 특히 핫 컴팩팅 장치(핫 컴팩티드 아이언(hot compacted iron) 플랜트)로부터의 분진, 브리켓팅 장치로부터의 분진 또는 핫 브리켓팅 장치로부터의 분진 또는 야금학적 플랜트 분진들, 특히 캐스팅 베이 디더스터(casting bay deduster)로부터의 분진들 또는 도 3에 도시된 용융 환원 유닛(smelting reduction unit)(22)로부터 인출되는 환원 가스(20)를 탈진하기 위해 도 3에 도시된 건식 탈진 장치(49)로부터의 분진을 포함한다. 미립자 재료(4)에 함유된 철을 포함하는 입자들 및 철 산화물을 함유하는 피드스톡(41)들의 환원시 소모되는 환원 가스(20)는 분진을 포함하는 오프가스(dust-laden offgas)(12)로서 유동층 환원 유닛(1)으로부터 밖으로 꺼내지며, 열교환 장치(26)에서 열교환을 받으며, 오프가스(12)는 냉각된다. 분진을 포함하며 냉각된 오프가스(12)는 이후 건식 탈진 장치(11)에서 탈진되며, 여기서 오프가스(12)가 동반된 미립자 재료(4)가 분리된다. 분리된 미립자 재료(4)는 일시적으로 저장 장치(13)에 저장된다. 미립자 재료(4)를 공급하기 위한 분진 공급 파이프(38)가 저장 장치(13)로 도입되며, 미립자 재료는, 예컨대, 도 3에 도시된 스크러버(45, 46, 47)들로부터 분리되거나 전술한 소스들 중 하나 또는 그 초과의 소스로부터 유래하며, 분진 공급 파이프(38)를 통해 미립자 재료(4)로서 저장 장치(13)에, 필요하다면 건조 후에, 공급된다. 탄소질 물질(28)들은 공급 파이프(39)에 의해 미립자 재료(4)와 혼합가능하다. 탄소질 물질(28)들의 혼합은 저장 장치(13)의 상류, 저장 장치에서 또는 저장 장치의 하류에서 발생할 수 있다. 저장 장치(13)는 미립자 재료(4)를 둘러싸는 가스 분위기(15)의 압력을 조절하는 압력 조절 장치(14)에 할당된다. 예컨대, 유동층 환원 유닛(1)에서의 압력이 미립자 재료(4)를 둘러싸는 가스 분위기(15)에서 보다 높다면, 압력 조절 장치(14)에서의 가스 분위기(15)의 압력은, 미립자 재료(4)가 재료 공급 파이프(3)를 통해 압력 조절 장치(14)로부터 버너(2)로 공압 이송 장치(16)에 의해 공압으로 이송되기 이전에, 유동층 환원 유닛(1) 내의 압력을 초과하는 값으로 압력 조절 장치(14)에 의해 증가된다. 미립자 재료는 공압 이송 장치(16)로부터 유래하는 이송 가스(27)와 함께 이송되거나 보다 자세하게는 송풍되거나(blown) 흡입된다(sucked). 버너(2)가 유동층 환원 유닛(1)의 내부(5)로 미립자 재료(4)를 도입하는 도입 파이프(6)로 안내하는 재료 공급 파이프(3)에 연결된다. 버너(2)는 산소를 함유하는 가스(8), 바람직하게는 공기, 테크니컬(technical) 산소, 질소 또는 증기를 공급하는 가스 공급 파이프(7) 및 버너(2)로 기상 및/또는 액상 및/또는 고상 연료(10)들을 피딩하는 연료 공급 파이프(9)를 추가로 갖는다. 버너(2)는 또한 고상 재료(51)를 공급하는, 특히 버너(2)로 고상 철 담지체(solid iron carrier)들을 피딩하는 고상 재료 공급 파이프(52)를 갖는다. 고상 재료 공급 파이프(52)는 가스 공급 파이프(7)로 그리고 연료 공급 파이프(9)로 추가로 안내된다. 산소를 함유하는 가스(8), 연료(10), 도입 파이프(6)를 통해 버너(2)로 도입되는 미립자 재료(4) 및 고상 재료(51)가 유동층 환원 유닛(1)의 내부(5)로 안내되는 버너(2)의 선단(tip) 내에서 또는 선단에서 혼합될 수 있도록, 버너(2)가 설계된다. 이러한 혼합물의 착화(ignition) 이후에, 버너 입구부(burner mouth) 밖으로 연장하는 화염이 형성되며, 이에 의해 미립자 재료(4)가 유동층 환원 유닛의 내부(5)로 도입된다.
연료(10)가 고상 연료(10), 예컨대 미립자 탄소질 재료이면, 고상 연료(10)는 이송 가스(59)에 의해 버너(2)로 수송된다. 기상 연료(10)가 사용된다면, 연료(10)는 버너(2)로 미립자 재료(4)를 공압 이송하기 위한 이송 가스(27)로서 직접 사용될 수 있다. 상기 기상 연료(10)가 공압 이송 장치(16)에 직접 피딩된다. 본 발명의 특정 실시예에서, 산소를 함유하는 가스(8)의 적어도 부분적인 양이 이송 가스(27)로서 사용되며, 여기서 산소를 함유하는 가스(8)의 부분적인 양은, 공압 이송 장치(16)에 피딩된다. 가능한 연료(10) 또는 이송 가스(27)는, 예컨대, 오프 가스(12), 생성물 가스(30), 테일 가스(tail gas)(31), 냉각 가스(32), 배기 가스(33), 노정 가스(34) 또는 벤트 가스(50)이다. 이러한 가스들은 연료 공급 파이프(9)에 의해 버너에 피딩된다. 이러한 가스들은 또한 공압 이송 장치(16)에 피딩된다.
도 2는 복수 개의 유동층 환원 유닛들을 포함하는 본 발명에 따른 장치 및 본 발명에 따른 방법의 특정 실시예를 예로써 개략적으로 예시한다.
이 실시예는 각각 유동층(25)을 갖는 4 개의 유동층 환원 유닛(1, 53, 54, 55)들을 포함하며, 여기서 환원 가스(20)가 먼저, 환원 가스 파이프(37)를 통해 유동층 환원 유닛(53)으로 도입된다. 수송 파이프(40)를 통해 유동층 환원 유닛(53)으로 도입되는 미립자 철 산화물을 함유하는 피드스톡(41)들 및 철 중간 생성물(21)들 및/또는 철 생성물(60)들을 제조하기 위해서 유동층 환원 유닛(53)에 존재하는 철을 함유하는 입자들을 포함하는 미립자 재료(4)의 환원 이후에, 철 중간 생성물(21)들 및/또는 철 생성물(60)들은 배출 파이프(36)에 의해 유동층 환원 유닛(53)으로부터 제거되며 추가의 처리 단계들에 공급 가능하다. 유동층 환원 유닛(53)에서의 환원 중 부분적으로 소비된 환원 가스(20)는 그 유닛으로부터 인출되어 유동층 환원 유닛(1)으로 도입된다. 상기 유동층 환원 유닛(1)에서, 버너(2, 58)들을 통해 유동층(24)으로 또는 유동층(24) 위의 자유 공간(25)으로 도입되는 미립자 재료(4) 및 미립자 철 산화물을 함유하는 피드스톡(41)들은 유동층 환원 유닛(53)으로부터 인출되는 부분적으로 소비되는 환원 가스(20)에 의해 환원되며, 여기서 환원 가스(20)의 일부는 유동층 환원 유닛(1)으로부터 다시 소비되고 인출된다. 거기에 할당된 버너(56, 57)들에 의해 도입되는 미립자 재료(4) 및 수송 파이프(40)를 통해 도입되는 미립자 철 산화물을 함유하는 피드스톡(41)들이 환원되는 유동층 환원 유닛(54, 55)들로의 환원 가스(20)의 도입 이후에, 환원 가스(20)는 오프가스(12)로서 유동층 환원 유닛(55)으로부터 인출된다. 미립자 철 산화물을 함유하는 피드스톡(41)들 및 환원 가스(20)의 재료 유동 방향은 도 3에 도시된 방법-FINEX® 공정-에 반대로 된다. 유동층 환원 유닛(53)을 나가는 것에 반하여, 환원 가스(20)는 번갈아(one after the other) 유동층 환원 유닛(1, 54, 55)들을 통해 유동하며, 환원된 미립자 철 산화물을 함유하는 피드스톡(41)들 및 미립자 재료에 포함되는 환원된 철을 함유하는 입자들은 배출 파이프(36)를 통해 철 중간 생성물(21)들 및/또는 철 중간 생성물(60)들로서 유동층 환원 유닛(53)으로부터 궁극적으로 배출되도록, 수송 파이프(40)에 의해 반대 방향으로 수송된다. 여기서 설명하지 않았으며 도 2에서 도시되지 않은 특징들은 도 1과 관련하여 설명된 특징들에 해당한다. 도 1 및 도 2에 보충하여, 도 3은 이송 가스(27) 및 미립자 재료(4)의 기상 연료(10)의 기원의 상이한 소스들을 예로써 개략적으로 예시한다.
용융 환원 유닛(22)에서 사용하기 이전에, 도 2에 도시된 배출 파이프(36)를 통해 유동층 환원 유닛(53)으로부터 DRI로서 배출된 철 중간 생성물(21)들은, 컴팩팅 장치(29)에 의해 HCI(hot compacted iron)(43)로 또는 브리켓(44)들로 재형성되며, 이 브리켓들은 장입 장치(42)를 통해 용융 환원 유닛(22)으로 장입된다. 여기서, 산소를 함유하는 가스(8) 및 탄소질 에너지 담지체(23)들, 예컨대, 괴탄(lump coal)의 추가에 의해, HCI(43) 또는 브리켓(44)들이 환원 가스(20)의 형성과 함께 액상 선철(17) 또는 액상 강 중간 생성물(18)들로 용융되며 용융 환원 유닛(22)으로부터 배출된다. 용융 환원 유닛(22)으로부터 인출된 분진을 포함하는 환원 가스(20)는, 건식 탈진 장치(49)에서 탈진되며, 탈진된 환원 가스(20)의 제 1 부분량(partial quantity)이 장입 장치(42)로 도입되는 철 중간 생성물(21)들의 재산화를 방지하기 위해서 장입 장치(42)로 도입된다. 장입 장치(42)로 도입된 탈진된 환원 가스(20)의 제 1 부분량은 이로부터 노정 가스(34)로서 인출되고, 스크러버(47)에서 습식 세정 후에 CO2 제거 장치(35)로 공급 가능하다. 탈진된 환원 가스(20)의 제 2 부분은 스크러버(46)에서 습식 세정되는 한편, 건식 탈진 장치(49)에서 그의 탈진 이전에 용융 환원 유닛(22)으로부터 인출된 환원 가스(20)와 혼합되기 이전에 냉각 가스(32)를 보호한다. 탈진된 환원 가스(20)의 제 3 부분량은 도 2에 도시된 유동층 환원 유닛(53, 1, 54, 55) 중 하나 이상으로 역으로 피드되는 한편, 탈진된 환원 가스(20)의 제 4 부분량은 스크러버(45)에서 습식 세정된다.
건식 탈진 장치(11)에서의 세정 이후에, 도 2에 도시된 유동층 환원 유닛(55)으로부터 인출된 오프가스(12)의 제 1 부분량은 낮은 CO2 생성물 가스(30) 및 높은 CO2 테일 가스(31)의 형성에 의해 CO2 제거 장치(35)에서 CO2 제거를 수행한다. 유동층 환원 유닛(55)으로부터 인출된 오프가스(12)의 제 2 부분량은, 배기 가스(33)로서 종래의 CO2 제거 없이 FINEX® 플랜트 네트워크를 나간다. 생성물 가스(30)는 건식 탈진 장치(49)에서 그의 탈진 이전에 용융 환원 유닛(22)으로부터 인출된 분진을 포함하는 환원 가스(20)와 혼합된다. 예컨대, 생성물 가스(30), 테일 가스(31), 냉각 가스(32), 배기 가스(33), 노정 가스(34), 및 오프 가스(12)는 기상 연료(10) 그리고 이송 가스(27) 양자 모두로써 적어도 부분적으로 사용된다. 건식 탈진 장치(48)에서의 벤트 가스(50)의 탈진 중, 또는 건식 탈진 장치(49)에서의 용융 환원 유닛(22)으로부터 인출된 환원 가스(20)의 탈진 중 분리된 미립자 재료(4)는, 예컨대, 분진 공급 파이프(38)에 의해 저장 장치(13)로 피딩된다. 스크러버(45, 46, 47)들에서 분리된 슬러지들은, 그의 건식 이후에 필요하다면, 분진 공급 파이프(38)를 통해 미립자 재료(4)로서 저장 장치(13)에 유사하게 공급 가능하다.
본 발명이 바람직한 예시적 실시예들에 기초하여 상세히 예시 및 설명되고 있지만, 본 발명은 부여된 예들에 의해 제한되지 않으며, 다른 변형들이 본 발명의 보호 범주를 벋어나지 않고 당업자에 의해 본 발명으로부터 유도될 수 있다.
1 : 유동층 환원 유닛
2 : 버너
3 : 재료 공급 파이프
4 : 미립자 재료
5 : 내부
6 : 도입 파이프(introduction pipe)
7 : 가스 공급 파이프
8 : 산소 함유 가스
9 : 연료 공급 파이프
10 : 연료
11 : 건식 탈진 장치(dry dedusting device)
12 : 오프가스(offgas)
13 : 저장 장치(storage device)
14 : 압력 조절 장치
15 : 가스 분위기(gas atmosphere)
16 : 공압 이송 장치(pneumatic conveying device)
17 : 액상 선철(liquid pig iron)
18 : 액상 강 중간 생성물들(liquid steel intermediate products)
19 : 첨가제들(additives)
20 : 환원 가스
21 : 철 중간 생성물들
22 : 용융 환원 유닛(smelting reduction unit)
23 : 탄소질 에너지 담지체(carbonaceous energy carrier)
24 : 유동층
25 : 자유 공간
26 : 열교환 장치
27 : 이송 가스
28 : 탄소질 물질들(carbonaceous substances)
29 : 컴팩팅 장치(compacting device)
30 : 생성물 가스(product gas)
31 : 테일 가스(tail gas)
32 : 냉각 가스
33 : 배기 가스(export gas)
34 : 노정 가스(top gas)
35 : CO2 제거 장치
36 : 배출 파이프(discharge pipe)
37 : 환원 가스 파이프
38 : 분진 공급 파이프(dust supply pipe)
39 : 공급 파이프
40 : 수송 파이프(transporting pipe)
41 : 미립자 철 산화물을 함유하는 피드스톡들(feedstocks)
42 : 장입 장치(charging device)
43 : HCI (hot compacted iron)
44 : 브리켓들(briquettes)
45 : 스크러버(scrubber)
46 : 스크러버
47 : 스크러버
48 : 건식 탈진 장치
49 : 건식 탈진 장치
50 : 벤트 가스(vent gas)
51 : 고상 재료
52 : 고상 재료 공급 파이프
53 : 유동층 환원 유닛
54 : 유동층 환원 유닛
55 : 유동층 환원 유닛
56 : 버너
57 : 버너
58 : 버너
59 : 이송 가스
60 : 철 생성물들

Claims (22)

  1. 철을 함유하는 입자들을 포함하는 미립자 재료(4)를 환원 유닛으로 도입하는 방법에 있어서,
    상기 환원 유닛은 유동층(24)을 갖는 유동층 환원 유닛(1)이며,
    상기 유동층(24)에서의 온도는 유동층(24)에서의 온도는, 300℃ 초과, 바람직하게는 400℃ 초과, 특히 바람직하게는 500℃ 초과이며, 900℃ 미만, 바람직하게는 850℃ 미만, 특히 바람직하게는 800℃ 미만이며,
    상기 미립자 재료(4)는 유동층(24)으로 및/또는 버너(2)에 의해 유동층(24) 상의 자유 공간(25)으로 직접 도입되며,
    도입되는 동안, 미립자 재료(4)는 응집물들로 형성되고,
    상기 응집물들은 응집물들이 유동층 환원 유닛(1)으로부터 다시 제거될 때까지 유동층 환원 유닛(1)의 유동층(24)에 유지되는 것을 특징으로 하는,
    철을 함유하는 입자들을 포함하는 미립자 재료를 환원 유닛으로 도입하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 미립자 재료(4)의 적어도 부분량은, 용융 환원 유닛 및/또는 직접 환원 플랜트의 탈진 장치, 특히 건식 탈진 장치(11)로부터 유래하는 것을 특징으로 하는,
    철을 함유하는 입자들을 포함하는 미립자 재료를 환원 유닛으로 도입하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 철을 함유하는 입자들을 포함하는 미립자 재료(4)의 적어도 부분량에 대해,
    a. 철을 함유하는 입자들의 산화,
    b. 철을 함유하는 입자들의 환원,
    c. 철을 함유하는 입자들의 다공도 증가(increasing of the porosity),
    d. 미립자 재료(4)의 건조,
    를 포함하는 반응들의 그룹으로부터의 하나 이상의 반응이 버너(2)에 의한 도입중 발생하는 것을 특징으로 하는,
    철을 함유하는 입자들을 포함하는 미립자 재료를 환원 유닛으로 도입하는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미립자 재료(4)는 이송 가스(27)에 의해 버너(2)에 공압으로 수송되는 것을 특징으로 하는,
    철을 함유하는 입자들을 포함하는 미립자 재료를 환원 유닛으로 도입하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 철을 함유하는 입자들은
    a. 자철광 입자들( magnetite particles),
    b. 탈진 장치, 특히 건식 탈진 장치(11)로부터의 분진(dust),
    c. 건식 탈진 장치(11)로부터의 오프가스 분진(offgas dust),
    d. 콤팩팅 장치(29), 특히 핫 콤팩팅 장치(HCI(hot compacted iron) 플랜트), 브리켓팅 장치(briquetting device) 또는 핫 브리켓팅 장치로부터의 분진,
    e. 야금학적 플랜트 분진들, 특히 캐스팅 베이 디더스터(casting bay deduster)로부터의 분진들,
    f. 미세 철광석(fine iron ore)들, 바람직하게는 미분들 ＜200 ㎛,
    를 포함하는 부재들로 구성된 그룹 중 하나 이상의 부재들을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    철을 함유하는 입자들을 포함하는 미립자 재료를 환원 유닛으로 도입하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미립자 재료(4)는 탄소질 물질(28)들을 포함하고/포함하거나 바람직하게는 150℃ 초과의 온도로 버너(2)에 수송되는 것을 특징으로 하는,
    철을 함유하는 입자들을 포함하는 미립자 재료를 환원 유닛으로 도입하는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 버너(2)는 기상 연료(10) 및/또는 액상 연료(10) 및/또는 고상 연료(10) 및/또는 산소를 함유하는 가스(8)를 사용하여 작동되며,
    연료(10)에 의한 버너(2)의 작동을 위해서, 기상 연료(10) 및/또는 고상 연료(10)는
    a. CO2 제거 장치(35)로부터의 생성물 가스(30),
    b. CO2 제거 장치(35)로부터의 테일 가스(31),
    c. 냉각 가스(32),
    d. 배기 가스(33),
    e. 노정 가스(34),
    f. 오프가스(12),
    g. 코크스 오븐 가스(coke oven gas),
    h. 천연 가스,
    i. 압력 액화 가스(pressure-liquefied gas),
    j. 바이오매스 가스화(biomass gasification)로부터의 가스,
    k. 탄소질(carbonaceous) 및/또는 수소를 함유하는 가스,
    l. 고상 탄소 담지체들(carriers) 및/또는 고상 탄화수소 담지체들,
    을 포함하는 부재들로 구성된 그룹 중 하나 이상의 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    철을 함유하는 입자들을 포함하는 미립자 재료를 환원 유닛으로 도입하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 버너(2)를 나간 후, 기상 연료(10) 및/또는 고상 연료(10)는 산소를 함유하는 가스(8)로 적어도 부분적으로 산화되고,
    상기 산소를 함유하는 가스(8)는
    a. 공기,
    b. 산소,
    c. 질소,
    d. 증기,
    를 포함하는 부재들로 구성된 그룹 중 하나 이상의 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    철을 함유하는 입자들을 포함하는 미립자 재료를 환원 유닛으로 도입하는 방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 고상 연료(10)는 이송 가스(59)에 의해 버너(2)로 수송되며,
    상기 이송 가스(59)는,
    a. CO2 제거 장치(35)로부터의 생성물 가스(30),
    b. CO2 제거 장치(35)로부터의 테일 가스(31),
    c. 냉각 가스(32),
    d. 배기 가스(33),
    e. 노정 가스(34),
    f. 오프가스(12),
    g. 코크스 오븐 가스(coke oven gas),
    h. 천연 가스,
    i. 바이오매스 가스화(biomass gasification)로부터의 가스,
    j. 탄소질(carbonaceous) 및/또는 수소를 함유하는 가스,
    k. 공기,
    l. 산소,
    m. 질소,
    m. 증기,
    를 포함하는 부재들로 구성된 그룹 중 하나 이상의 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    철을 함유하는 입자들을 포함하는 미립자 재료를 환원 유닛으로 도입하는 방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 기상 연료(10)의 적어도 부분량 및/또는 산소 함유 가스(8)의 적어도 부분량은, 미립자 재료(4)를 버너(2)로 공압으로 수송하기 위한 이송 가스(27)로서 사용되는 것을 특징으로 하는,
    철을 함유하는 입자들을 포함하는 미립자 재료를 환원 유닛으로 도입하는 방법.
  11. 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 산소 함유 가스(8)를 단독으로 사용하는 상기 버너(2)의 작동 중, 산소 함유 가스(8)는 환원 유닛(1)에서 수소 및/또는 일산화탄소 및/또는 메탄 및/또는 탄화수소들을 포함하는 가스 분위기와 반응되는 것을 특징으로 하는,
    철을 함유하는 입자들을 포함하는 미립자 재료를 환원 유닛으로 도입하는 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 고상 재료(51), 특히 탄소 및/또는 미분 코크스(fine coke) 및/또는 미분탄(fine coal)과 같은 탄화수소 담지체들이 버너(2)에 공급되며, 상기 재료는 철을 함유하는 입자들을 포함하는 미립자 재료(4)에 추가하여 환원 유닛(1)으로 버너(2)에 의해 도입되는 것을 특징으로 하는,
    철을 함유하는 입자들을 포함하는 미립자 재료를 환원 유닛으로 도입하는 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    유동층(24)으로 및/또는 유동층(24) 위의 자유 공간(25)으로 도입되기 이전에, 미립자 재료(4)는 저장 장치(13)에서 수집되며, 후속하여 저장 장치(13)에 할당된 압력 조절 장치(14)에 공급 가능한 것을 특징으로 하는,
    철을 함유하는 입자들을 포함하는 미립자 재료를 환원 유닛으로 도입하는 방법.
  14. 하나 이상의 환원 유닛을 포함하는, 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하기 위한 장치로서,
    철을 함유하는 입자들을 포함하는 미립자 재료(4)를 버너(2)로 공급하는 재료 공급 파이프(3)를 갖는 하나 이상의 버너(2)가 제공되는, 장치에 있어서,
    상기 환원 유닛은 유동층 환원 유닛(1)이며,
    상기 버너(2)는 유동층 환원 유닛(1)의 내부(5)로 안내되며,
    상기 버너(2)는 유동층 환원 유닛(1)의 내부(5)로 미립자 재료(4)를 도입하는 도입 파이프(6)를 갖는 것을 특징으로 하는,
    장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 버너(2)는 산소 함유 가스(8)를 공급하기 위한 가스 공급 파이프(7) 및/또는 기상 및/또는 액상 및/또는 고상 연료(10)들을 버너(2)로 공급하기 위한 연료 공급 파이프(9)를 갖는 것을 특징으로 하는,
    장치.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    하나 이상의 환원 유닛에는 가스, 특히 하나 이상의 환원 유닛으로부터의 오프가스(12)를 탈진시키기 위한 건식 탈진 장치(11)가 할당되는 것을 특징으로 하는,
    장치.
  17. 제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 철을 함유하는 입자들을 포함하는 미립자 재료(4)를 공급하기 위한 재료 공급 파이프(3)는 미립자 재료(4)를 저장하기 위한 하나 이상의 저장 장치(13)로부터 나오는 것을 특징으로 하는,
    장치.
  18. 제 14 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 버너(2)로 및/또는 가스 공급 파이프(7)로 및/또는 연료 공급 파이프(9)로 안내하는 하나 이상의 고상 재료 공급 파이프(52)가, 버너(2)로의 고상 재료(51) 공급을 위해 및/또는 가스 공급 파이프(7)로의 고상 재료(51)의 공급을 위해 및/또는 연료 공급 파이프(9)로의 고상 재료(51)의 공급을 위해 제공되는 것을 특징으로 하는,
    장치.
  19. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    상기 저장 장치(13)에는 미립자 재료(4)를 둘러싸는 가스 분위기(15)의 압력을 조절하기 위한 압력 조절 장치(14)가 할당되는 것을 특징으로 하는,
    장치.
  20. 제 14 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 버너(2)로 미립자 재료(4)를 공압 이송하기 위한 공압 이송 장치(16)가 제공되는 것을 특징으로 하는,
    장치.
  21. 제 14 항에 있어서,
    상기 산소 함유 가스(8)는 재료 공급 파이프(3)에 의해 버너(2)로 공급될 수 있는 것을 특징으로 하는,
    장치.
  22. 용융 환원 유닛(smelting reduction unit)(22)에서 용융 환원 공정에 의해 액상 선철(17) 또는 액상 강 중간 생성물(18)들을 제조하기 위한, 제 1 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 기재된 방법들의 용도에 있어서,
    미립자 재료(4)는 유동층(24)을 갖는 유동층 환원 유닛(1)으로서 구현되는 환원 유닛으로 독창적으로 도입되며,
    가능하다면, 첨가제(19)들 및 미립자 철 산화물을 포함하는 피드스톡(41)들의 첨가와 함께, 미립자 재료(4)가 철 중간 생성물(21)들을 제조하기 위해서 환원 가스(20)에 의해 유동층 환원 유닛(1)에서 적어도 부분적으로 환원되며,
    상기 철 중간 생성물(21)들은 환원 가스(20)의 형성에 의해 액상 선철(17) 또는 액상 강 중간 생성물(18)들을 제조하기 위해서 산소를 포함하는 가스(8) 및 탄소질 에너지 담지체(23)들의 첨가와 함께, 용융 환원 유닛(22)에서 용융되는 것을 특징으로 하는,
    용도.
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