KR20190075736A - 유동 환원로용 철함유 괴성체 제조 방법 및 그 제조 장치 - Google Patents

유동 환원로용 철함유 괴성체 제조 방법 및 그 제조 장치 Download PDF

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Abstract

유동 환원로에서 배출되는 부산물로 이루어진 철함유 괴성체 제조 방법 및 그 제조 장치를 제공한다. 철함유 괴성체는 i) 환원철 괴성체가 장입되는 용융가스화로, ii) 환원철을 압축하여 용융가스화로에 환원철 괴성체를 공급하는 환원철 괴성체 제조 장치, 및 iii) 환원철을 환원철 괴성체 제조 장치에 제공하는 유동 환원로를 포함하는 용철제조장치의 유동 환원로에 장입된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 철함유 괴성체의 제조 방법은, i) 유동 환원로에서 배출되는 배가스를 건식 집진하여 더스트를 추출하는 단계, ii) 배가스를 수처리하여 슬러지를 제공하는 단계, iii) 더스트, 슬러지 및 생석회를 혼합하여 혼합물을 제공하는 단계, iv) 혼합물을 펠렛타이징하여 유동 환원로에 장입할 평균 입도 1mm의 철함유 괴성체를 제조하는 단계, 및 v) 철함유 괴성체를 100℃ 내지 110℃에서 건조하는 단계를 포함한다. 혼합물을 제공하는 단계에서, 혼합물 중 생석회의 양은 5wt% 내지 15wt%일 수 있다.

Description

유동 환원로용 철함유 괴성체 제조 방법 및 그 제조 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING COMPACTS CONTAINING IRON FOR BEING USED IN A FLUDIZED BED REACTOR}
본 발명은 유동 환원로용 철함유 괴성체 제조 방법 및 그 제조 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 유동 환원로에서 배출되는 부산물로 이루어진 철함유 괴성체 제조 방법 및 그 제조 장치에 관한 것이다.
용융환원제철법에서는 철광석을 환원하는 유동층형 환원로와 환원된 철광석을 용융하는 용융가스화로를 사용한다. 용융가스화로에서 철광석을 용융하는 경우, 철광석을 용융할 열원으로서 석탄을 괴상화한 성형탄을 용융가스화로에 장입한다. 여기서, 환원철은 용융가스화로에서 용융된 후, 용철 및 슬래그로 전환되어 외부로 배출된다.
유동층형 환원로로부터 배출되는 배가스에 함유된 더스트는 건식집진장치에서 포집되고, 습식집진장치를 통과하면서 슬러지로 회수된다. 슬러지는 약 30wt%의 수분을 함유하고 있으므로, 이를 재활용하기 위해서는 건조 설비가 필요하다. 또한, 슬러지에서 나온 배출수에는 더스트가 포함되어 있으므로 이를 처리하기 위해서는 대규모의 수처리 설비가 필요하다.
유동환원로에서 배출되는 배가스에 함유된 더스트와 슬러지를 유동환원로에서 재사용할 수 있는 철함유 괴성체의 제조 방법을 제공하고자 한다. 또한, 전술한 철함유 괴성체의 제조 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 철함유 괴성체는 i) 환원철 괴성체가 장입되는 용융가스화로, ii) 환원철을 압축하여 용융가스화로에 환원철 괴성체를 공급하는 환원철 괴성체 제조 장치, 및 iii) 환원철을 환원철 괴성체 제조 장치에 제공하는 유동 환원로를 포함하는 용철제조장치의 유동 환원로에 장입된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 철함유 괴성체의 제조 방법은, i) 유동 환원로에서 배출되는 배가스를 건식 집진하여 더스트를 추출하는 단계, ii) 배가스를 수처리하여 슬러지를 제공하는 단계, iii) 더스트, 슬러지 및 생석회를 혼합하여 혼합물을 제공하는 단계, iv) 혼합물을 펠렛타이징하여 유동 환원로에 장입할 평균 입도 1mm의 철함유 괴성체를 제조하는 단계, 및 v) 철함유 괴성체를 100℃ 내지 110℃에서 건조하는 단계를 포함한다. 혼합물을 제공하는 단계에서, 혼합물 중 생석회의 양은 5wt% 내지 15wt%일 수 있다.
철함유 괴성체를 건조하는 단계에서, 상기 철함유 괴성체를 10시간 내지 40시간 동안 건조할 수 있다. 혼합물을 제공하는 단계에서, 생석회의 양은 7wt% 내지 10wt%이고, 철함유 괴성체를 건조하는 단계에서 철함유 괴성체를 5시간 내지 40시간 동안 건조할 수 있다.
혼합물을 제공하는 단계에서, 혼합물 중 더스트의 양은 40wt% 내지 60wt%일 수 있다. 혼합물을 제공하는 단계에서, 혼합물 중 슬러지의 양은 40wt% 내지 60wt%이고, 더스트의 양과 슬러지의 양의 합은 혼합물의 100wt% 미만일 수 있다. 더스트의 양과 슬러지의 양은 실질적으로 동일할 수 있다.
철함유 괴성체를 건조하는 단계 후의 철함유 괴성체의 철함량은 53wt% 내지 59wt%일 수 있다. 철함유 괴성체의 철함량은 53wt% 내지 57wt%일 수 있다. 철함유 괴성체는 환원철 괴성체보다 작을 수 있다. 더스트를 추출하는 단계에서, 더스트의 평균 입도는 20㎛일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 철함유 괴성체 제조 장치는 i) 환원철이 장입되는 용융가스화로, 및 ii) 용융가스화로에 연결되고, 환원철을 제공하는 유동 환원로를 포함하는 용철제조장치에서 유동 환원로와 연결되어 유동 환원로에 철함유 괴성체를 제공한다. 철함유 괴성체 제조 장치는 i) 유동 환원로에서 배출되는 배가스를 포집해 더스트를 제공하는 건식 집진기, ii) 건식 집진기에서 배출된 또다른 배가스를 수집진해서 제공되는 슬러지를 저장하는 슬러지 빈, iii) 생석회를 정량 절출하는 생석회 정량 절출기, iv) 트랜스퍼 스크류(transfer screw)를 포함하고, 건식 집진기로부터 더스트를 제공받고, 슬러지 빈으로부터 슬러지를 제공받으며, 생석회 정량 절출기로부터 생석회를 제공받아 더스트, 슬러지, 및 생석회를 혼합한 혼합물을 제공하는 믹서, 및 v) 혼합물을 제공받아서 혼합물을 펠렛타이징해 제조한 철함유 괴성체를 유동 환원로에 제공하는 펠렛타이저(pelletizer)를 포함한다.
배가스에 함유되어 외부로 배출되는 더스트와 슬러지를 재활용할 수 있다. 더스트와 슬러지를 함유한 괴성체를 제조하여 유동 환원로에 장입해 용철 제조 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 철함유 괴성체 제조 방법의 개략적인 순서도이다.
도 2는 유동 환원층에서 사용할 수 있는 분철광석의 입도 범위를 나타낸 그래프이다.
도 3은 각각 건식 집진한 철함유 부산물, 분광석 및 철함유 괴성체의 입도를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 철함유 괴성체 제조 장치의 개략적인 도면이다.
도 5는 도 4의 철함유 괴성체 제조 장치를 포함하는 용철 제조 장치의 개략적인 도면이다.
도 6은 본 발명의 실험예에 따른 철함유 괴성체 시료의 건조 오븐에서의 유지 시간에 따른 철함유 괴성체 시료의 재분화율을 나타낸 그래프이다.
여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 철함유 괴성체 제조 방법의 개략적인 순서도이다. 이러한 순서도는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명에 여기에 한정되는 것은 아니다.
도 1에 도시한 바와 같이, 철함유 괴성체 제조 방법은 i) 유동 환원로에서 배출되는 배가스를 건식 집진하여 더스트를 추출하는 단계(S10), ii) 배가스를 수처리하여 슬러지를 제공하는 단계(S20), iii) 더스트, 슬러지 및 생석회를 혼합하여 혼합물을 제공하는 단계(S30), iv) 혼합물을 펠렛타이징하여 철함유 괴성체를 제조하는 단계(S40), 및 v) 철함유 괴성체를 적정 온도에서 적정 시간 동안 건조하는 단계(S50)를 포함한다. 이외에 필요에 따라 철함유 괴성체 제조 방법은 다른 단계들을 더 포함할 수 있다.
철함유 괴성체는 용융가스화로와 이와 연결된 유동 환원로를 포함하는 용철제조장치에서 나오는 배가스를 이용해 제조된다. 즉, 환원철이 장입 및 용융되는 용융가스화로에서 배출되는 환원가스를 유동 환원로에 공급하여 유동 환원로로 장입되는 분철광석을 환원시킨 후 배출되는 배가스를 이용한다.
먼저, 단계(S10)에서는 유동 환원로에서 배출되는 배가스를 건식 집진한다. 유동 환원로는 다단의 기포 유동층으로 구성되는데, 최종의 기포 유동층에서 배가스가 배출된다. 이 배가스 내에는 다량의 극미분 철들이 함유되어 있다. 따라서 배가스를 건식 집진하여 더스트를 추출한다. 더스트에는 다량의 철이 함유되어 있다. 극미분 함철 부산물인 더스트는 약 20㎛ 정도의 평균 입도를 가진다. 더스트가 발생하는 유동 환원 공정에 다시 더스트를 사용하므로, 용철 제조 비용을 절감할 수 있고, 더스트를 외부로 배출하지 않아 그 처리 비용도 절감할 수 있다.
단계(S20)에서는 배가스를 수처리하여 슬러지를 제공한다. 즉, 배가스에 물을 분사한 후 수처리하는 방법으로 슬러지를 회수한다. 슬러지는 다량의 철과 약 30%의 수분을 포함하다.
단계(S30)에서는 더스트, 슬러지 및 생석회를 혼합하여 혼합물을 제공한다. 이를 위해 스크류 믹서를 사용하여 더스트, 슬러지 및 생석회를 균일하게 섞는다. 이 경우, 혼합물 중 생석회의 양은 5wt% 내지 15wt%일 수 있다. 생석회의 양이 너무 적은 경우, 혼합물을 단계(S50)에서 건조시 혼합물이 부서질 수 있다. 또한, 생석회의 양이 너무 많은 경우, 단계(S40)에서 바람직한 입도의 철함유 괴성체를 제조할 수 없다. 따라서 전술한 범위로 생석회의 양을 유지하여 그 강도를 확보한다. 더욱 바람직하게는, 생석회의 양은 7wt% 내지 10wt%일 수 있다. 생석회의 함량에 따른 강도 발현 시간, 즉 건조 시간을 고려시 전술한 함량의 생석회를 사용하는 것이 바람직하다. 생석회(CaO)는 슬러지에 함유된 수분에 의해 아래의 화학식 1과 같은 수화 반응을 일으킨다. 이에 따라 수산화칼슘이 생성된다.
[화학식 1]
CaO + H2O → Ca(OH)2 + 125(g/cal)
한편, 스크류 믹서 대신에 Eirich 믹서를 사용할 수도 있다. 한편, 혼합물을 제조하기 위해서는 적절한 양의 더스트와 슬러지를 혼합해야 한다. 더스트는 건식 상태이고 슬러지는 습식 상태이므로, 양자의 양을 적절하게 조절하여 원하는 강도의 철함유 괴성체를 얻을 수 있다. 더스트의 양와 슬러지의 양은 혼합물의 바람직한 수분 함량을 고려하여 실질적으로 동일하게 하는 것이 바람직하다. 다만, 더스트의 양과 슬러지의 양은 각각 40wt% 내지 60wt%일 수 있다. 이 경우 더스트의 양과 슬러지의 양의 합은 혼합물의 100wt% 미만일 수 있다.
단계(S40)에서는 혼합물을 펠렛타이징하여 유동 환원로에 장입할 철함유 괴성체를 제조한다. 경사진 원형판을 구비한 펠렛타이저를 이용하여 철함유 괴성체를 제조할 수 있다. 철함유 괴성체의 평균 입도는 1mm일 수 있다. 전술한 본 발명의 실시예에서는 유동 환원로에서 배출된 환원철을 압축하는 괴성체 제조 장치에서 더스트 및 슬러지를 함께 성형하지 않고 별도의 장치에서 압축한다. 이는 더스트 및 슬러지의 물리적 및 화학적 상태가 환원철의 물리적 및 화학적 상태와는 다르기 때문에 동일한 설비에서 압축할 경우, 설비에 무리가 가서 고장이 빈번할 수 있기 때문이다. 따라서 본 발명의 일 실시예처럼 별도의 설비에서 더스트와 슬러지를 압축한 괴성체를 제조한다.
단계(S50)에서는 철함유 괴성체를 적절한 온도에서 적절한 시간동안 건조한다. 예를 들면, 철함유 괴성체를 100℃ 내지 110℃에서 10시간 내지 40시간 동안 건조할 수 있다. 건조 온도가 너무 낮거나 건조 시간이 짧으면, 수분이 잘 증발되지 않아 철함유 괴성체의 강도가 원하는 수준까지 발현되지 못한다. 또한, 건조 온도가 너무 높거나 건조 시간이 길면, 에너지 비용이 많이 소모된다. 만약, 단계(S30)에서 혼입되는 생석회의 양이 7wt% 내지 10wt%인 경우, 건조 시간이 5 시간 내지 40시간으로 증가한다. 생석회의 양에 따라 건조 시간을 조절하므로, 재분화율을 일정하게 유지할 수 있다. 한편, 단계(S30)에서 생성된 수산화칼슘은 건조 상태로 오래 유지될수록 철함유 괴성체의 강도를 증가시킨다. 즉, 수화 반응에 동반되는 발열로 인해 철함유 괴성체의 경화를 가속시킨다. 이는 건축용 시멘트의 경과와 같은 경화 기구를 가진다.
한편, 단계(S50) 이후의 철함유 괴성체의 철함량은 53wt% 내지 59wt%일 수 있다. 좀더 바람직하게는, 철함유 괴성체의 철함량은 53wt% 내지 57wt%일 수 있다. 철함유 괴성체의 철함량을 전술한 범위로 유지하여 더스트 및 슬러지의 재활용율을 최대화하면서 조업을 안정적으로 운영할 수 있다.
도 2의 그래프는 유동 환원층에서 사용할 수 있는 분철광석의 입도 범위를 나타낸다. 도 2에서 색칠한 영역은 유동 환원로 장입에 바람직한 분철광석의 입도 범위를 나타내고, 빗금친 영역은 장입 가능한 분철광석의 입도 범위를 나타낸다.
도 2에 도시한 바와 같이, 색칠한 영역은 현재 사용중인 분철광석의 입도 범위인 8mm 이하를 포함한다. 만약, 여기에 극미분광을 혼합하면 장입 가능한 분철광석의 입도 범위가 빗금친 영역까지 확대된다. 극미분광이라도 이 영역에 속하는 입도 범위를 가지면 유동 환원로에서 사용할 수 있다. 예를 들면, 펠렛 피드(pellet feed)에 해당하는 극미분광이 100%인 경우, 사용 가능 영역에서 벗어난다. 본원 발명의 일 실시예에서는 이 범위에 속하도록 더스트와 슬러지를 혼합해 철함유 괴성체를 제조해 유동 환원로에 사용한다. 이를 좀더 구체화하여 도 3에서 설명한다.
도 3의 그래프는 각각 더스트, 분철광 및 철함유 괴성체의 입도를 나타낸다. 도 3에서 점선으로 나타낸 더스트는 유동 환원로의 배가스를 건식 집진하여 포집한 것이고, 얇은 실선으로 나타낸 분철광은 유동 환원로의 원료로 사용되는 것이며, 굵은 실선으로 나타낸 철함유 괴성체는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조한 것이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 더스트의 평균 입도는 20㎛에 불과하나 도 1의 괴성체 제조 방법을 통해서 철함유 괴성체의 평균 입도를 분철광의 평균 입도와 동일한 1mm까지 괴성화해서 증가시킬 수 있다. 한편, 철함유 괴성체는 인위적으로 제조되었으므로, 그 입도 분포의 폭이 분철광의 입도 분포의 폭보다는 작다. 본 발명의 일 실시예에 따라 제조한 철함유 괴성체는 유동 환원로의 기송 및 유동에 견딜 수 있을 정도의 강도를 가진다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 철함유 괴성체 제조 장치(100)를 개략적으로 나타낸다. 도 4의 철함유 괴성체 제조 장치(100)는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
도 4에 도시한 바와 같이, 철함유 괴성체 제조 장치(100)는 건식 집진기(10), 슬러지 빈(12), 생석회 정량 절출기(14), 믹서(16) 및 펠렛타이저(18)를 포함한다. 이외에, 철함유 괴성체 제조 장치(100)는 수처리장치(19) 등 다른 장치들을 더 포함할 수 있다.
건식 집진기(10)는 유동 환원로에서 배출되는 배가스를 포집해 배가스에 함유된 더스트를 분리시킨다. 건식 집진기(10)는 더스트를 믹서(16)에 제공한다. 건식 집진기(10)로서 싸이클론 또는 백필터 등을 사용할 수 있으며, 전기 집진 등의 방법을 사용해 더스트를 집진할 수 있다. 도 4에는 도시하지 않았지만, 더스트를 저장하는 더스트 빈이 건식 집진기(10)로부터 공급되는 더스트를 모은 후 믹서(16)에 제공할 수도 있다.
슬러지 빈(12)은 배가스를 수집진해서 제공되는 슬러지를 저장한다. 슬러지는 건식 집진기(10)로부터 공급되는 배가스에 수처리장치(19)에서 물을 스프레이하여 생성된다. 배가스는 수처리된 후 배출되어 용철 제조 공정에서 이산화탄소 제거 공정을 거친 후에 승온된 뒤 다시 유동 환원로에 환원 가스로서 공급된다.
생석회 정량 절출기(14)는 생석회를 저장한다. 저장된 생석회는 철함유 괴성체를 제조하기 위해 믹서(16)에 정량으로 절출된다. 생석회는 기설정된 양의 더스트 및 슬러지와 함께 믹서(16)에서 균일하게 혼합된다.
믹서(16)는 수평 방향으로 놓인 트랜스퍼 스크류(161)를 포함한다. 믹서(16)의 상부를 통해 유입된 생석회, 더스트 및 슬러지는 트랜스퍼 스크류(161)에 의해 균일하게 혼합되어 펠렛타이저(18)에 공급된다.
펠렛타이저(18)는 생석회, 더스트 및 슬러지가 혼합된 혼합물을 제공받는다. 펠렛타이저(18)는 혼합물을 경사진 원통에서 회전시키면서 펠렛타이징하여 평균 입도 1mm의 철함유 괴성체를 제조한다. 이러한 방법으로 제조한 철함유 괴성체는 유동 환원로에 제공된다. 철함유 괴성체는 건조시킨 후 기송 장입으로 유동 환원로에 공급할 수 있다.
도 5는 도 4의 철함유 괴성체 제조 장치(100)를 포함하는 용철 제조 장치(1000)를 개략적으로 나타낸다. 도 5의 용철 제조 장치는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 도 5의 용철 제조 장치를 다른 형태로도 변형할 수 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 용철 제조 장치(1000)는 유동 환원로(20), 용융가스화로(50), 환원가스 공급관(40), 개질기(80), 및 철함유 괴성체 제조 장치(100)를 포함한다. 유동 환원로(20)는 4개의 기포 유동층들(24, 25, 26, 27)을 포함한다. 이외에, 용철 제조 장치(1000)는 환원철 괴성체 제조 장치(30), 고온 균배압 장치(42) 및 환원철 괴성체 저장조(46)를 더 포함한다. 철함유 괴성체 제조 장치(100)에서 배출되는 배가스는 개질기(80)에서 이산화탄소를 제거한 후 배가스 공급관(57)을 통해 용융가스화로(50)에 공급된다. 한편, 철함유 괴성체 제조 장치(100)에서 배출되는 철함유 괴성체는 기송되어 분철광과 함께 유동 환원로(20)에 공급된다.
분철광과 철함유 괴성체는 유동 환원로(20)에 공급되어 다단의 기포 유동층들(24, 25, 26, 27)에서 유동되면서 환원된다. 본 발명의 일 실시예에서는 철함유 괴성체를 사용하므로, 분철광 일부를 철함유 괴성체로 대체할 수 있어서 원료비를 절감할 수 있다. 한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 철함유 괴성체의 제조 방법을 극미분 광석에도 적용하여 극미분 광석이 다량으로 매장된 국가에서도 철함유 괴성체를 제조해 유동 환원로의 사용 범위를 확장할 수 있다.
또한, 철함유 괴성체 제조 장치(100)에서 제조된 철함유 괴성체도 유동 환원로(20)에 분철광과 함께 공급되어 유동 환원된다. 분철광과 철함유 괴성체는 유동층이 형성된 기포 유동층들(24, 25, 26, 27)에 고착되지 않도록 부원료를 섞어서 사용할 수 있다.
제1 기포유동층(24)은 제2 기포유동층(25)에서 배출되는 환원 가스로 분철광과 철함유 괴성체를 예열한다. 제2 기포유동층(25)과 제3 기포유동층(26)은 예열한 분철광과 철함유 괴성체를 예비 환원한다. 그리고 제4 기포유동층(27)은 예비 환원된 분철광과 철함유 괴성체를 최종 환원하여 환원철로 변환한다.
분철광과 철함유 괴성체는 유동 환원로(20)를 통과하면서 환원 및 가열된다. 용융가스화로(50)에서 생성되어 배출되는 환원가스는 환원가스 공급관(40)을 통하여 유동 환원로(20)에 공급된다. 싸이클론(44)은 용융가스화로(50)에서 배출되는 환원가스에 포함된 미분의 비산을 방지한다. 미분은 싸이클론(44)에 의해 포집되어 용융가스화로(50)에 다시 유입된다. 유동 환원로(20)에서 제조된 환원철은 환원철 괴성체 제조 장치(30)에 의해 환원철 괴성체로 제조된다.
환원철 괴성체 제조 장치(30)는, 장입 호퍼(31), 한 쌍의 롤(33), 파쇄기(35) 및 저장조(37)를 포함한다. 이외에, 필요에 따라 환원철 괴성체 제조 장치(30)는 다른 장치를 더 포함할 수 있다. 장입 호퍼(31)는 환원철을 저장한다. 환원철은 장입 호퍼(31)로부터 한 쌍의 롤(33)로 장입되면서 스트립 형태로 압착 성형된다. 압착 성형된 환원철 괴성체는 파쇄기(35)에서 파쇄되어 저장조(37)에 저장된다. 전술한 철함유 괴성체는 환원철 괴성체보다 작으므로 유동 환원로(20)에서 유동되면서 환원되기에 적합하다.
저장조(37)에 저장된 환원철은 고온 균배압 장치(42)로 이송된다. 고온 균배압 장치(12)는 환원철 괴성체 제조 장치(30) 및 용융가스화로(50) 사이의 압력을 조절하여 환원철 괴성체를 용융가스화로(50)로 압송한다. 환원철 괴성체 저장조(46)는 환원철 괴성체를 임시 저장하고, 용융가스화로(50)에 환원철 괴성체를 장입시킨다. 그리고 괴상 탄재가 용융가스화로(50)에 공급되어 산소 공급에 의해 연소되면서 환원철을 용융시켜 용철을 제조한다.
실험예
이하에서는 본 발명을 실험예를 통하여 좀더 상세하게 설명한다. 이러한 실험예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
도 1의 순서도와 동일한 방법을 사용하여 철함유 괴성체를 제조하였다. 자세한 실험 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있으므로, 그 상세한 설명을 생략한다.
실험예 1
생석회의 함량이 5wt%인 철함유 괴성체 시료를 제조하였다. 105℃의 건조 오븐에서 시료를 건조 유지하면서 20시간 후, 40시간 후, 60시간 후, 80시간 후 및 100시간 후 각각 시간별로 채취하여 100㎛ 이하의 분 발생량을 평량해 시료의 재분화율을 측정하였다.
실험예 2
생석회의 함량이 10wt%인 철함유 괴성체 시료를 제조하였다. 나머지 실험 과정은 전술한 실험예 1과 동일하였다.
실험 결과
도 6의 그래프는 본 발명의 실험예에 따른 철함유 괴성체 시료의 건조 오븐에서의 유지 시간에 따른 철함유 괴성체 시료의 재분화율을 나타낸다. 도 6에서 정사각형은 본 발명의 실험예 1을 나타내고, 원은 본 발명의 실험예 2를 나타낸다.
도 6에 도시한 바와 같이, 생석회의 함량이 더 많은 실험예 2가 실험예 1에 비해 시료의 재분화율이 낮았다. 유지 시간이 길수록 재분화율이 점차적으로 낮아지며, 시료가 어느 정도의 재분화율을 가져야 유동 환원로에서 사용할 수 있는지 살펴볼 필요가 있다.
아래의 표 1은 유동 환원로에서 사용 가능한 철함유 괴성체의 강도 기준을 나타낸다. 표 1의 측정 방법은 유동 환원을 형성하는 건조, 장입 및 유동 환원을 모사하여 나타낸다. 유동 환원로에서 사용 가능한 100㎛ 이하의 극미분의 함량은 약 30wt%이므로, 아래의 표 1에서 철함유 괴성체의 건조 강도, 기계적 마모 강도 및 환원 분화 강도에서 재분화율이 30% 이하이면, 유동 환원로에서 사용할 수 있다.
Figure pat00001
따라서 재분화율 30% 이하를 기준으로 하면, 실험예 1에서는 시료를 40 시간 이상 건조한 후에 유동 환원로에 장입하는 것이 바람직하다. 또한, 실험예 2에서는 시료를 10 시간 이상 건조한 후에 유동 환원로에 장입하는 것이 바람직하다.
본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 설명하였지만, 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.
10. 건식 집진기
12. 슬러지 빈
14. 생석회 정량 절출기
16. 믹서
18. 펠렛타이저
19. 수처리장치
20. 유동 환원로
24, 25, 26, 27. 기포 유동층
30. 환원철 괴성체 제조 장치
31. 장입 호퍼
33. 한 쌍의 롤
35. 파쇄기
37. 저장조
40. 환원가스 공급관
42. 고온 균배압 장치
44. 싸이클론
46. 환원철 괴성체 저장조
50. 용융가스화로
57. 배가스 공급관
80. 개질기
100. 철함유 괴성체 제조 장치
161. 트랜스퍼 스크류
1000. 용철 제조 장치

Claims (11)

  1. 환원철 괴성체가 장입되는 용융가스화로,
    환원철을 압축하여 상기 용융가스화로에 상기 환원철 괴성체를 공급하는 환원철 괴성체 제조 장치, 및
    상기 환원철을 상기 환원철 괴성체 제조 장치에 제공하는 유동 환원로
    를 포함하는 용철제조장치에서 상기 유동 환원로에 장입되는 철함유 괴성체의 제조 방법으로서,
    상기 유동 환원로에서 배출되는 배가스를 건식 집진하여 더스트를 추출하는 단계,
    상기 배가스를 수처리하여 슬러지를 제공하는 단계,
    상기 더스트, 상기 슬러지 및 생석회를 혼합하여 혼합물을 제공하는 단계,
    상기 혼합물을 펠렛타이징하여 상기 유동 환원로에 장입할 평균 입도 1mm의 철함유 괴성체를 제조하는 단계, 및
    상기 철함유 괴성체를 100℃ 내지 110℃에서 건조하는 단계
    를 포함하고,
    상기 혼합물을 제공하는 단계에서, 상기 혼합물 중 상기 생석회의 양은 5wt% 내지 15wt%인 철함유 괴성체의 제조 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 철함유 괴성체를 건조하는 단계에서, 상기 철함유 괴성체를 10시간 내지 40시간 동안 건조하는 철함유 괴성체의 제조 방법.
  3. 제1항에서,
    상기 혼합물을 제공하는 단계에서, 상기 생석회의 양은 7wt% 내지 10wt%이고, 상기 철함유 괴성체를 건조하는 단계에서 상기 철함유 괴성체를 5시간 내지 40시간 동안 건조하는 철함유 괴성체의 제조 방법.
  4. 제1항에서,
    상기 혼합물을 제공하는 단계에서, 상기 혼합물 중 상기 더스트의 양은 40wt% 내지 60wt%인 철함유 괴성체의 제조 방법.
  5. 제4항에서,
    상기 혼합물을 제공하는 단계에서, 상기 혼합물 중 상기 슬러지의 양은 40wt% 내지 60wt%이고, 상기 더스트의 양과 상기 슬러지의 양의 합은 상기 혼합물의 100wt% 미만인 철함유 괴성체의 제조 방법.
  6. 제5항에서,
    상기 더스트의 양과 상기 슬러지의 양은 실질적으로 동일한 괴성체의 제조 방법.
  7. 제1항에서,
    상기 철함유 괴성체를 건조하는 단계 후의 상기 철함유 괴성체의 철함량은 53wt% 내지 59wt%인 철함유 괴성체의 제조 방법.
  8. 제7항에서,
    상기 철함유 괴성체의 철함량은 53wt% 내지 57wt%인 철함유 괴성체의 제조 방법.
  9. 제1항에서,
    상기 철함유 괴성체는 상기 환원철 괴성체보다 작은 철함유 괴성체의 제조 방법.
  10. 제1항에서,
    상기 더스트를 추출하는 단계에서, 상기 더스트의 평균 입도는 20㎛인 철함유 괴성체의 제조 방법.
  11. 환원철이 장입되는 용융가스화로, 및
    상기 용융가스화로에 연결되고, 상기 환원철을 제공하는 유동 환원로
    를 포함하는 용철제조장치에서 상기 유동 환원로와 연결되어 상기 유동 환원로에 철함유 괴성체를 제공하는 철함유 괴성체 제조 장치로서,
    상기 유동 환원로에서 배출되는 배가스를 포집해 더스트를 제공하는 건식 집진기,
    상기 건식 집진기에서 배출된 또다른 배가스를 수집진해서 제공되는 슬러지를 저장하는 슬러지 빈,
    생석회를 정량 절출하는 생석회 정량 절출기,
    트랜스퍼 스크류(transfer screw)를 포함하고, 상기 건식 집진기로부터 상기 더스트를 제공받고, 상기 슬러지 빈으로부터 상기 슬러지를 제공받으며, 상기 생석회 정량 절출기로부터 상기 생석회를 제공받아 상기 더스트, 상기 슬러지, 및 상기 생석회를 혼합한 혼합물을 제공하는 믹서, 및
    상기 혼합물을 제공받아서 상기 혼합물을 펠렛타이징해 제조한 철함유 괴성체를 상기 유동 환원로에 제공하는 펠렛타이저(pelletizer)
    를 포함하는 철함유 괴성체 제조 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220129729A (ko) * 2021-03-17 2022-09-26 에스케이이노베이션 주식회사 리튬 전구체 재생 방법

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11293316A (ja) * 1998-04-10 1999-10-26 Nippon Steel Corp ダストリサイクル方法及び装置
KR20030048809A (ko) * 2001-12-13 2003-06-25 주식회사 포스코 코렉스 공정을 이용한 제철소 발생 함철분진의 처리방법
KR20040088775A (ko) * 2003-04-11 2004-10-20 주식회사 포스코 벤츄리 스크러버 내의 전방위 물 분사장치
KR20090066683A (ko) * 2007-12-20 2009-06-24 주식회사 포스코 바인더리스 브리켓의 제조 방법 및 제조 장치
KR101405483B1 (ko) * 2012-12-21 2014-06-11 주식회사 포스코 용철 제조용 성형탄 제조 방법 및 그 제조 장치
KR20150118564A (ko) * 2015-09-25 2015-10-22 주식회사 포스코 석탄계 용철 제조 공정에서 배출되는 부산물을 재활용하여 용철을 제조하는 방법

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11293316A (ja) * 1998-04-10 1999-10-26 Nippon Steel Corp ダストリサイクル方法及び装置
KR20030048809A (ko) * 2001-12-13 2003-06-25 주식회사 포스코 코렉스 공정을 이용한 제철소 발생 함철분진의 처리방법
KR20040088775A (ko) * 2003-04-11 2004-10-20 주식회사 포스코 벤츄리 스크러버 내의 전방위 물 분사장치
KR20090066683A (ko) * 2007-12-20 2009-06-24 주식회사 포스코 바인더리스 브리켓의 제조 방법 및 제조 장치
KR101405483B1 (ko) * 2012-12-21 2014-06-11 주식회사 포스코 용철 제조용 성형탄 제조 방법 및 그 제조 장치
KR20150118564A (ko) * 2015-09-25 2015-10-22 주식회사 포스코 석탄계 용철 제조 공정에서 배출되는 부산물을 재활용하여 용철을 제조하는 방법

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