KR20210035525A - 고로 환원제비 및 co2 발생량 저감 방법 - Google Patents

고로 환원제비 및 co2 발생량 저감 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 석탄 및 반탄화 바이오매스 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 합 65~85 중량% 및 철광석 15~35 중량%를 포함하는 성형탄을 건류하여 구현된 반응성 코크스를 준비하는 단계; 및 고로 괴상대의 적어도 일부에 상기 반응성 코크스를 장입한 후 고로 조업을 수행하는 단계; 를 포함하는, 고로 환원제비 및 CO2 발생량 저감 방법을 제공한다.

Description

고로 환원제비 및 CO2 발생량 저감 방법{REDUCTION METHOD OF THE REDUCING AGENTS RATIO AND CO2 GAS OF THE BLAST FURNACE}
본 발명은 고로 환원제비 및 CO2 발생량 저감 방법에 관한 것이다.
코크스는 고로의 열원으로 사용되는 연료인 동시에 철광석을 환원시키는 환원제의 역할을 한다. 코크스 제조에 이용되는 석탄을 일반적인 연료용과 구분하여 원료탄이라 칭한다. 코크스는 노 내 통기성 개선을 위해 적정 강도 및 반응성이 요구된다.
최근, 제선공정시의 이산화탄소 발생량 저감을 위하여, 고강도 고반응성 코크스 제조에 대한 관심이 증가하고 있다. 상기 고강도 고반응성 코크스는 고로 내 반응성이 우수하여 저온에서 코크스의 반응을 촉진시킨다. 이 결과 고로 내 온도 분포를 약 100~200℃ 정도 저감시켜 조업 효율을 증대시킬 수 있으며, 가스 조성을 산화성으로 제어하여 환원제비 저감을 이룰 수 있다. 상기 환원제비가 저감되면 코크스 사용량이 감소하여 이산화탄소 발생량도 저감되는 효과가 있다.
한편, 고반응성 코크스는 석탄 60~80 중량% 및 철광석 20~40 중량%의 성형탄을 코크스 오븐 설비에서 가열 건류하여 만들어진다. 상기 철광석의 산화철 성분이 촉매작용을 하여 코크스의 반응성은 향상되지만 코크스 강도가 저하되어 고로 내 코크스 분화로 인한 통기성을 저하시킬 수 있다.
본 발명과 관련한 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2012-0035946호(2012.04.16. 공개, 발명의 명칭: 페로코크스의 제조방법)에 개시되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 고로 환원제비 및 CO2 발생량을 저감시킬 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 관점은 석탄 및 반탄화 바이오매스 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 합 65~85 중량% 및 철광석 15~35 중량%를 포함하는 성형탄을 건류하여 구현된 반응성 코크스를 준비하는 단계; 및 고로 괴상대의 적어도 일부에 상기 반응성 코크스를 장입한 후 고로 조업을 수행하는 단계; 를 포함하는, 고로 환원제비 및 CO2 발생량 저감 방법이다.
상기 고로 환원제비 및 CO2 발생량 저감 방법에서, 상기 고로 조업을 수행하는 단계는 고로 괴상대의 적어도 일부에 코크스 대신에 상기 반응성 코크스를 치환하여 장입하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 고로 환원제비 및 CO2 발생량 저감 방법에서, 상기 반응성 코크스가 상기 석탄 및 상기 철광석을 포함하되 상기 반탄화 바이오매스를 포함하지 않는 성형탄을 건류하여 구현되는 경우, 상기 반응성 코크스를 장입하지 않는 경우와 대비하여, 코크스 반응률이 감소하며, 800℃ 이상에서 철광석의 환원율이 증가하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 고로 환원제비 및 CO2 발생량 저감 방법에서, 상기 반응성 코크스가 상기 석탄, 상기 반탄화 바이오매스 및 상기 철광석을 포함하는 성형탄을 건류하여 구현되는 경우, 상기 반응성 코크스를 장입하지 않는 경우와 대비하여, 600℃ 이상에서 코크스 반응률이 증가하며, 600~900℃에서 철광석의 환원율이 증가하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 고로 환원제비 및 CO2 발생량 저감 방법에서, 상기 반응성 코크스를 준비하는 단계는 코크스용 조성물을 이용하여 성형탄을 제조하는 단계; 및 상기 성형탄을 건류하는 단계;를 포함하며, 상기 코크스용 조성물은 상기 석탄 및 반탄화 바이오매스 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 합 65~85 중량% 및 철광석 15~35 중량%를 포함하는 제1 혼합물 100 중량부; 및 바인더 1~20 중량부;를 포함하며, 상기 바인더는 물유리(Water glasses) 또는 아스팔텐성 피치(asphaltenic pitch)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 고로 환원제비 및 CO2 발생량 저감 방법에서, 상기 건류는 1000~1250℃에서 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 고로 환원제비 및 CO2 발생량 저감 방법에서, 상기 반탄화 바이오매스는 바이오매스 원료를 100~500℃에서 열처리하여 제조되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 고로 환원제비 및 CO2 발생량을 저감시킬 수 있는 방법을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 반응성 코크스의 제조방법을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에서 괴상대 반응성 평가에 사용된 괴상대 반응 모사 장치의 개요를 도해하는 도면이다.
도 3은 반응성 코크스 적용에 따른 괴상대 내 코크스 반응률 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4는 반응성 코크스 적용에 따른 괴상대 내 철광석 환원률 변화를 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다. 이때, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
반응성 코크스용 조성물
본 발명의 하나의 관점은 반응성 코크스용 조성물에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 반응성 코크스용 조성물은 석탄 및 반탄화 바이오매스 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 합 65~85 중량% 및 철광석 15~35 중량%를 포함하는 제1 혼합물 100 중량부; 및 바인더 1~20 중량부;를 포함하며, 상기 바인더는 물유리(Water glasses) 또는 아스팔텐성 피치(asphaltenic pitch)를 포함한다.
이하, 본 발명의 반응성 코크스용 조성물의 구성 성분에 대하여 보다 상세히 설명하도록 한다.
석탄
상기 석탄은 반응성 코크스 제조시 배합되는 주요 성분이며, 통상적인 것을 사용할 수 있다. 한 구체예에서 상기 석탄은 상기 제1 혼합물 전체중량에 대하여 45~83 중량% 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함시 본 발명의 반응성 코크스의 열간강도 및 반응성이 우수할 수 있다. 예를 들면 60~74 중량% 포함될 수 있다.
반탄화 바이오매스
상기 반탄화 바이오매스는 바이오매스 원료가 반탄화 된 것으로, 상기 석탄을 대체하는 역할을 할 수 있다. 상기 바이오매스 원료는 세포벽이 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스 및 리그닌 등을 포함할 수 있다. 상기 반탄화 바이오매스는 휘발분 함량이 상대적으로 높으며, 석탄에 비해 고정 탄소 함량이 낮다.
한 구체예에서 상기 바이오매스 원료는 목질계 및 초본계 바이오매스 중 하나 이상 포함할 수 있다. 한 구체예에서 상기 목질계 바이오매스는 톱밥, 우드칩, 폐목재 및 산림 부산물 중 하나 이상 포함할 수 있다. 한 구체예에서 상기 초본계 바이오매스는 팜 커넬 껍질(palm kernel shell), 코코넛 껍질, 왕겨, 수수대, 억새(miscanthus), 대나무, 갈대(phragmites), 볏짚(rice straw), EFB(empty fruit bunch) 및 낙엽 중 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 반탄화 바이오매스는, 바이오매스 원료를 100~500℃에서 열처리하여 제조되는 것일 수 있다. 상기 범위로 열처리시, 고 에너지 밀도를 갖는 반탄화 바이오매스를 제조할 수 있다. 예를 들면, 상기 열처리는 상기 바이오매스 원료를 250~350℃에서 20분 내지 3시간, 다른 예를 들면 1시간 내지 2시간 동안 열처리하여 반탄화 바이오매스를 제조할 수 있다.
한 구체예에서 상기 반탄화 바이오매스는 5~30mm 크기를 갖는 펠릿 형태로 적용할 수 있다. 상기 크기는, 상기 펠릿형태의 반탄화 바이오매스의 최대 길이를 의미할 수 있다.
한 구체예에서 상기 반탄화 바이오매스는 상기 제1 혼합물 전체중량에 대하여 2~20 중량% 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함시 반응성 코크스의 열간강도 및 반응성이 우수하면서, 반응성 코크스를 이용한 고로 공정시 이산화탄소 발생량 저감효과가 우수할 수 있다. 예를 들면 6~20 중량% 포함될 수 있다.
한 구체예에서 상기 석탄 및 반탄화 바이오매스 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 합은, 상기 제1 혼합물 전체중량에 대하여 65~85 중량% 포함된다. 상기 범위로 포함시 반응성 코크스의 열간강도, 반응성이 우수하며, 반응성 코크스를 이용한 고로 공정시 이산화탄소 발생량 저감효과가 우수할 수 있다. 상기 석탄 및 반탄화 바이오매스 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 합이 65 중량% 미만인 경우, 반응성 코크스의 반응성이 저하되며, 85 중량%를 초과하는 경우 반응성 코크스의 열간 강도가 저하될 수 있다.
철광석
상기 철광석(또는 소결광)은 반응성 코크스 제조시 배합되는 주요 성분이며, 통상적인 것을 사용할 수 있다.
한 구체예에서 상기 제1 혼합물 중, 상기 석탄과 반탄화 바이오매스의 합과, 상기 철광석은 1:3~1:5 중량비로 포함될 수 있다. 상기 중량비 범위로 포함시, 본 발명의 조성물의 혼합성과, 제조되는 반응성 코크스의 열간강도 및 발열성이 모두 우수할 수 있다. 예를 들면, 1:3.5~1:4.5 중량비로 포함될 수 있다.
상기 철광석은 상기 제1 혼합물 전체중량에 대하여 15~35 중량% 포함될 수 있다. 상기 철광석을 15 중량% 미만으로 포함시 반응성 및 발열성이 저하되며, 35 중량% 초과하여 포함시 상기 반응성 코크스의 강도가 저하될 수 있다. 예를 들면 18~25 중량% 포함될 수 있다.
바인더
상기 바인더는 물유리(Water glasses) 또는 아스팔텐성 피치(asphaltenic pitch)를 포함한다.
상기 바인더가 상기 아스팔텐성 피치를 포함시, 본 발명의 반응성 코크스의 강도 및 성형성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 아스팔텐성 피치는, 원유의 정제시 발생하는 상압 증류 잔유를 감압 증류하여, 감압 증류 잔유를 수득하는 단계; 및 상기 감압 증류 잔유를 용제를 이용하여 용제 탈력(solvent deasphalt)하는 단계;를 포함하여 수득될 수 있다.
예를 들면 원유를 정제 공정 중에서 상압 증류를 실시하여, 가스, LPG, 나프타, 등유, 경질 경유, 중질 경유 및 상압 증류 잔유로 분리한 다음, 이 중에서 상기 상압 증류 잔유를 분리하여, 통상 감압 증류 장치를 사용하여 감압 증류하여 감압 증류 잔유를 수득할 수 있다. 그 다음에, 상기 수득된 감압 증류 잔유를 용제를 이용하여 용제 탈력을 실시하여 아스팔텐성 피치를 제조할 수 있다.
한 구체예에서 상기 바인더는 상기 제1 혼합물 100 중량부에 대하여 1~20 중량부 포함된다. 상기 바인더를 1 중량부 미만으로 포함시 반응성 코크스 조성물의 혼합성, 성형성과 강도 유지 효과가 저하되며, 20 중량부를 초과하여 포함시 더 이상의 반응성 코크스 강도 증가 효과가 없으며, 오히려 열간 강도가 저하되거나, 성형성이 저하될 수 있다. 예를 들면 5~15 중량부 포함될 수 있다. 다른 예를 들면 8~13 중량부 포함될 수 있다.
상기 바인더가 상기 물유리(Water glasses)를 포함시, 본 발명의 반응성 코크스는 저온환원분화율(RDI)이 0이며, 코크스 열간강도(CSR)가 70% 이상일 수 있다. 나아가, 상기 바인더에서 상기 물유리의 농도가 75중량%인 경우 반응성 코크스의 낙하강도는 99%일 수 있다.
반응성 코크스용 조성물을 이용한 반응성 코크스 제조방법
본 발명의 다른 관점은 상기 반응성 코크스용 조성물을 이용한 코크스 제조방법에 관한 것이다. 도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 반응성 코크스 제조방법을 나타낸 것이다. 상기 도 1을 참조하면, 상기 반응성 코크스 제조방법은 (S10) 성형탄 제조단계; 및 (S20) 성형탄 건류단계;를 포함한다. 보다 구체적으로 상기 반응성 코크스 제조방법은 (S10) 반응성 코크스용 조성물을 이용하여 성형탄을 제조하는 단계; 및 (S20) 상기 성형탄을 건류하는 단계;를 포함한다.
이하, 상기 반응성 코크스용 조성물을 이용한 반응성 코크스 제조방법을 단계별로 설명하도록 한다.
(S10) 성형탄 제조단계
상기 단계는 반응성 코크스용 조성물을 이용하여 성형탄을 제조하는 단계이다. 상기 반응성 코크스용 조성물은, 상기 석탄 및 반탄화 바이오매스 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 합 65~85 중량% 및 철광석 15~35 중량%를 포함하는 제1 혼합물 100 중량부; 및 바인더 1~20 중량부;를 포함하며, 상기 바인더는 물유리(Water glasses) 또는 아스팔텐성 피치(asphaltenic pitch)를 포함한다. 상기 반응성 코크스용 조성물은 전술한 바와 동일한 것을 사용할 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
상기 성형탄은, 상기 제1 혼합물 및 바인더를 포함하는 반응성 코크스용 조성물을 균질하게 혼합하여 소정의 형상으로 성형하여 예비 성형체를 제조하고; 상기 예비 성형체를 예열하여 성형탄을 제조할 수 있다.
상기 예비 성형체는, 상기 반응성 코크스용 조성물을 성형압: 1~10t/cm 조건으로 가압하여 브리켓 형태로 제조될 수 있다.
상기 가열은 상기 반응성 코크스용 조성물에 포함되는 석탄의 수분함량 조절을 통해 성형탄의 함수율 및 강도 조절을 위한 것으로, 통상적인 방법으로 수행될 수 있다.
(S20) 성형탄 건류단계
상기 단계는 상기 성형탄을 건류하는 단계이다. 한 구체예에서 상기 성형탄을 건류하는 단계 이전에, 0.5 내지 28시간 동안 건조한 다음, 수직로 설비에 투입하여 건류할 수 있다. 상기 성형탄을 상기 시간 범위로 건조시, 반응성 코크스의 열간 강도가 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 건류는 1000~1250℃에서 이루어질 수 있다. 상기 조건에서 열간 강도가 우수한 반응성 코크스를 제조할 수 있다.
본 발명의 반응성 코크스 제조방법을 적용하여 제조된 반응성 코크스는 고강도 및 고반응성을 가지며, 고로 조업시 이산화탄소 발생량을 최소화하여 친환경성이 우수하며, 생산단가를 절감하여 경제성이 우수하고, 반응성 코크스 성형성이 우수하여, 원료의 뭉침 또는 크랙 등의 표면 결함을 방지하는 효과가 우수할 수 있다.
고로 환원제비 및 CO 2 발생량 저감 방법
본 발명의 일 실시예의 따른 고로 환원제비 및 CO2 발생량 저감 방법은 석탄 및 반탄화 바이오매스 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 합 65~85 중량% 및 철광석 15~35 중량%를 포함하는 성형탄을 건류하여 구현된 반응성 코크스를 준비하는 단계; 및 고로 괴상대의 적어도 일부에 상기 반응성 코크스를 장입한 후 고로 조업을 수행하는 단계; 를 포함한다.
상기 고로 조업을 수행하는 단계는 고로 괴상대의 적어도 일부에 코크스 대신에 상기 반응성 코크스를 치환하여 장입하는 단계를 포함할 수 있다.
구체적인 일 예로, 상기 반응성 코크스가 상기 석탄 및 상기 철광석을 포함하되 상기 반탄화 바이오매스를 포함하지 않는 성형탄을 건류하여 구현되는 경우, 상기 반응성 코크스를 장입하지 않는 경우와 대비하여, 코크스 반응률이 감소하며, 800℃ 이상에서 철광석의 환원율이 증가할 수 있다.
구체적인 다른 예로, 상기 반응성 코크스가 상기 석탄, 상기 반탄화 바이오매스 및 상기 철광석을 포함하는 성형탄을 건류하여 구현되는 경우, 상기 반응성 코크스를 장입하지 않는 경우와 대비하여, 600℃ 이상에서 코크스 반응률이 증가하며, 600~900℃에서 철광석의 환원율이 증가할 수 있다.
상기 반응성 코크스를 준비하는 단계는 코크스용 조성물을 이용하여 성형탄을 제조하는 단계; 및 상기 성형탄을 건류하는 단계;를 포함하며, 상기 코크스용 조성물은 상기 석탄 및 반탄화 바이오매스 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 합 65~85 중량% 및 철광석 15~35 중량%를 포함하는 제1 혼합물 100 중량부; 및 바인더 1~20 중량부;를 포함하며, 상기 바인더는 물유리(Water glasses) 또는 아스팔텐성 피치(asphaltenic pitch)를 포함할 수 있다. 반응성 코크스용 조성물과 이를 이용한 반응성 코크스 제조방법은 앞에서 상세하게 설명한 내용과 중복되므로 생략한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
최근 글로벌 환경 규제에 대응하여, 고로 CO2 발생 저감을 위한 기술 개발이 주목 받고 있다. 고로를 활용한 제선 공정은 높은 열효율과 생산성에 큰 이점이 있으나, 탄소를 열원 및 철광석 환원제로 한다는 점에서 대량의 CO2 발생이 불가피하다. 고로 상부의 괴상대는 CO 가스에 의한 철광석(소결광, 정립광, 펠렛 등)의 환원이 일어나는 위치로서, CO 가스에 의한 철광석 환원을 간접환원이라 한다. 한편, 고로 하부에서 주로 일어나는 고체 탄소에 의한 철광석 환원을 직접 환원이라 하는데, 직접 환원의 반응열은 간접환원의 그것과 달리 상당히 큰 흡열반응이므로 노열 유지 측면에서 고로 환원제비의 많은 손실을 일으킨다. 일반적으로 고로 상부의 환원 효율을 증가(환원반응 가속)시킴으로써 간접환원율을 높여 환원제비 저감을 기대할 수 있으며, 그에 따른 CO2 발생량을 감소시킬 수 있다. 그러나 기존 철광석은 그 표면으로부터 반응이 진행(Topochemical reaction)된다는 점에서 환원 속도 향상에 제약이 있으므로, 고반응성 신장입원료 개발이 주목받고 있다. 이에 코크스 제조 시 철광석을 함유하도록 한 '고반응성 코크스'(Carbon iron composite, CIC)를 활용하여 괴상대 내 환원 반응을 가속화하고 열보존대 온도(TRZT)를 낮추는 동시에, 장입물을 지지하는 기존 코크스의 소모를 최소화 하는 기술적 요구가 증대되고 있다. 그러나 이러한 고반응성 코크스 활용에 따른 괴상대 반응 변화에 대한 연구 결과는 많지 않은 실정이므로, 적절한 모사실험을 통한 평가가 반드시 필요하다.
본 발명의 실시예에서는 고강도 고반응성 코크스를 제조하고 이러한 장입원료를 활용하여 괴상대 내 코크스 보호(입도, 형태 유지) 및 열보존대 온도 저하 효과를 얻는 방법을 도출하였다.
본 발명의 구체적인 실시예에서는, 고반응성 코크스는 석탄 80%, 철광석 20%의 성형탄을 건류하여 제조하였다. 추가로, 고반응성 코크스 제조 시 석탄의 일부를 반탄화 바이오매스로 치환한 '바이오매스 포함 고반응성 코크스'를 만들어 해당 장입원료의 영향성도 함께 평가하였다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에서 괴상대 반응성 평가에 사용된 괴상대 반응 모사 장치의 개요를 도해하는 도면이고, 도 3은 반응성 코크스 적용에 따른 괴상대 내 코크스 반응률 변화를 나타낸 그래프이고, 도 4는 반응성 코크스 적용에 따른 괴상대 내 철광성 환원률 변화를 나타낸 그래프이다.
제조된 고반응성 코크스및 바이오매스가 포함된 고반응성 코크스를 고로 괴상대와 같이 적층하고, 실제 조업과 동일한 온도/가스 조성에 노출시키는 모사시험을 진행하였다. 활용한 실험장비의 개요를 도 2에 도시하였다.
도 3 및 도 4에서, 'Conventional charge'항목은 상술한 고반응성 코크스를 고로 괴상대에 장입하지 않고 기존의 통상적인 코크스를 장입한 경우를 의미하고, 'CIC 20%'항목은 상기 반응성 코크스가 석탄 및 철광석을 포함하되 반탄화 바이오매스를 포함하지 않는 성형탄을 건류하여 구현되는 경우로서, 상기 반응성 코크스가 고로 괴상대에 장입된 기존의 통상적인 코크스의 20%를 치환하여 장입된 경우를 의미하며, '바이오매스 20%'항목은 상기 반응성 코크스가 석탄, 반탄화 바이오매스 및 상기 철광석을 포함하는 성형탄을 건류하여 구현되는 경우로서, 상기 반응성 코크스가 고로 괴상대에 장입된 기존의 통상적인 코크스의 20%를 치환하여 장입된 경우를 의미한다.
기존 코크스의 20wt%를 고반응성 코크스로 치환한 경우, 코크스 반응률이 일반적인 경우(Conventional charge) 대비 감소함을 확인할 수 있다. 또한 800℃ 이상에서 철광석의 환원율이 크게 증가함을 확인할 수 있다.
기존 코크스의 20wt%를 바이오매스가 포함된 고반응성 코크스로 치환한 경우, 600 ℃ 이상에서 급격한 분화가 발생하여 코크스 반응률은 일반적인 경우 대비 증가하였으나, 600~900 ℃ 구간에서의 철광석 환원율을 크게 증가시킬 수 있음을 확인할 수 있다.
괴상대 내에서 고반응성 코크스의 우선적 반응에 의한 기존 코크스층 보호 효과, 소결광 환원률 및 환원속도 상승에 따른 열보존대 온도 감소는 고로 환원제비 및 CO2 발생량을 효과적으로 감소시킬 수 있을 것으로 판단된다.
고로 조업에서 기존 장입 코크스의 일부를 고반응성 코크스로 치환할 경우, 고반응성 코크스의 우선적 반응에 의하여 고로 상부에서의 코크스 보호(형태, 입도 유지)에 도움이 된다. 또한 철광석의 환원율 및 환원속도 역시 증가한다. 기존 장입 코크스의 일부를 바이오매스가 포함된 고반응성 코크스로 치환할 경우, 더 낮은 온도에서 철광석 환원을 촉진시킬 수 있으나, 고반응성 코크스의 급격한 분화에 따른 영향을 고려하여야 한다. 고반응성 코크스를 활용할 경우 철광석 환원 가속화 및 열보존대 온도 저감효과에 따른 고로 환원제비 및 CO2 발생을 저감시킬 수 있다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (7)

  1. 석탄 및 반탄화 바이오매스 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 합 65~85 중량% 및 철광석 15~35 중량%를 포함하는 성형탄을 건류하여 구현된 반응성 코크스를 준비하는 단계; 및
    고로 괴상대의 적어도 일부에 상기 반응성 코크스를 장입한 후 고로 조업을 수행하는 단계; 를 포함하는,
    고로 환원제비 및 CO2 발생량 저감 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고로 조업을 수행하는 단계는 고로 괴상대의 적어도 일부에 코크스 대신에 상기 반응성 코크스를 치환하여 장입하는 단계를 포함하는,
    고로 환원제비 및 CO2 발생량 저감 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응성 코크스가 상기 석탄 및 상기 철광석을 포함하되 상기 반탄화 바이오매스를 포함하지 않는 성형탄을 건류하여 구현되는 경우, 상기 반응성 코크스를 장입하지 않는 경우와 대비하여, 코크스 반응률이 감소하며, 800℃ 이상에서 철광석의 환원율이 증가하는 것을 특징으로 하는,
    고로 환원제비 및 CO2 발생량 저감 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응성 코크스가 상기 석탄, 상기 반탄화 바이오매스 및 상기 철광석을 포함하는 성형탄을 건류하여 구현되는 경우, 상기 반응성 코크스를 장입하지 않는 경우와 대비하여, 600℃ 이상에서 코크스 반응률이 증가하며, 600~900℃에서 철광석의 환원율이 증가하는 것을 특징으로 하는,
    고로 환원제비 및 CO2 발생량 저감 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응성 코크스를 준비하는 단계는 코크스용 조성물을 이용하여 성형탄을 제조하는 단계; 및 상기 성형탄을 건류하는 단계;를 포함하며,
    상기 코크스용 조성물은 상기 석탄 및 반탄화 바이오매스 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 합 65~85 중량% 및 철광석 15~35 중량%를 포함하는 제1 혼합물 100 중량부; 및 바인더 1~20 중량부;를 포함하며, 상기 바인더는 물유리(Water glasses) 또는 아스팔텐성 피치(asphaltenic pitch)를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    고로 환원제비 및 CO2 발생량 저감 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 건류는 1000~1250℃에서 이루어지는 것을 특징으로 하는,
    고로 환원제비 및 CO2 발생량 저감 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 반탄화 바이오매스는 바이오매스 원료를 100~500℃에서 열처리하여 제조되는 것을 특징으로 하는,
    고로 환원제비 및 CO2 발생량 저감 방법.
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