KR850000802B1

KR850000802B1 - 철산화물의 연속환원 및 용융공정

Info

Publication number: KR850000802B1
Application number: KR1019800004829A
Authority: KR
Inventors: 술쯔바허 호르스트
Original assignee: 뵈스트-알핀 악팅겟셀샤후트; 보겔, 슈미츠
Priority date: 1980-12-17
Filing date: 1980-12-17
Publication date: 1985-06-14
Also published as: KR830004417A

Abstract

내용 없음.

Description

철산화물의 연속환원 및 용융공정

도면은 본 발명의 공정을 실시하기 위한 환원용융장치에 대한 개요도.

본 발명은 금속산화물 특히 광물과 고도로 예비환원 된 금속재료, 특히 해면철을, 필요하다면 슬래그형성제, 용제 및 탄소캐리어와 같은 첨가제와 함께 연속적으로 환원 및 용해시키는 공정 및 장치에 관한 것이다.

강철생산에 있어서 직접환원공정은 용광로공정에 이어지는 정련공정 못지 않게 중요하다. 상기 직접환원공정에서는 일반적으로 고로 또는 로타리킬론(rotary kiln)에서 제조된 해면철이 다시 용해 및 합금되어 강철로 된다. 용광로공정에 비해 상기 직접환원공정은 코크스와 같이 고급연료로 형성된 에너지매체에 의존하지 않는 다는 큰 장점이 있다. 그러나 직접환원공정에 의한 광석처리는 비교적 많은 에너지를 필요로하기 때문에 용광로공정과 그에 이은 정련공장의 조합에 의한 것보다는 불리하다. 종래의 환원용융공정에서는 과잉탄소에의해 야기된 부분연소중 비교적 적은 양의 에너지가 발생되기 때문에 탄소함량이 많고 수분은 적으며 휘발성분을 갖는 석탄만을 사용하거나 또는 전기에너지로서 용융 및 환원열의 손실은 보충해주어야하는 단점이 있다.

종래 공정의 또 다른 결점은 유출가스가 1000-1800℃의 온도로 용융장소로부터 흘러나오기 때문에 이를 정화하여 이용하려는 장치에 비용이 많이 든다는 점이다. 용융용기내에서 괴상의 해면철을 용융 및 최종환원시키기 위해 분탄과 산소를 일부연소시켜 용융과 환원에 필요한 에너지를 공급해 줄 수 있다. 가스화되지 않은 석탄입자들은 환원제 및 침탄제로 작용하며, 부분연소와 나머지 철산화물의 직접환원에서 각각 발생한 가스는 정화 및 냉각시킨 다음에 분리된 환원탑에서 직접 환원된 철(해면철)을 생산하는데 이용할 수 있다. 상기 가스환원용집 물로부터 금속화된 생성물은 잔류산소함량이 매우 적으며 750-785℃의 온도로 용융용기에 공급된다. 그러나 예비환원 된 미립광물은 분탄과 함께 용융용기에 공급하여 철분은 용융되며 잔류산화물은 용융용기 내에서 직접환원되게 할 수도 있다. 상기에서 형성된, CO와 H₂를 함유하는 가스는 용융용기를 떠날때 산소와 연소하여 CO₂와 H₂O로 되거나 또는 냉각 및 정화된 다음에 개별적인 유동영역설비에서 미립광물을 예비환원시키는데 이용된다. 상기 공정의 연소중에는 용융 및 환원열이 거의 발생하지 않거나 극히 미량발생된다는 관점에서 보면 필요에너지의 대부분을 전기에 의한 방법으로 공급해줄 필요가 있다. 따라서 에너지를 추가로 공급해줘야 만이 이들 공정에서 요구되는 높은 에너지가 충족된다.

모든 환원용융공정은 용광로공정보다 총에너지 소비량이 높지만, 직접환원량이 더 많거나 화확열과 가스의 현열의 이용이 통상의 선철기술처럼 이상적이지 못하기 때문에 순에너지 필요량도 매우높다. 아울러 거의 모든 경우에 있어서 석탄이 연소될 때 생성되는 회분에 의한 문제들이 발생하는데 이는 비교적 많은 양의 회분이 유출가스에존재하고 있으며, 고온에서 부드럽게 되기 때문이다.

본 발명은 서두에서 언급했던 바와 같이 저급연료가 사용될 수 있으며, 공급된 에너지가 효율적으로 이용되는 공정을 위한 것이다. 동시에 저급연료를 사용할 때 더욱 심각하게 되는 유출가스 문제점들이 믿을만하게 절처리된다. 상기 공정은 예비환원된 망간광선은 물론 FeMn, FeCr, 또는 FeSi 와 같은 고융점금속 및 합금을 용융시키는 데도 적절하다. 이를 위해 본 발명에서는 연료, 특히 갱내석탄분이나 갈탄분과 같은 고체연료를 완전연소시킴으로써 용융용기에서 장입물이 그 융점이상으로 가열되며, 탄소, 특히 분탄을 고온연소가스에 공급함으로서 일부를 CO와 H₂로 전환시키는 동시에 주로 CO₂와 H₂O로 구구성되어 있는 고온연소가스를 냉각시키고, 상기 전환생성물은 800℃ 이상의 온도로서 용융용기로 공급될 장입물을 거슬러 통과함으로서 100℃, 바람직하게는 150℃ 정도의 온도로 방출되어 건조 및 정화되며, 건조 및 정화된 가스는 적어도 일부분이 용융용기내의 버너로 공급되거나 또는 탄소와함께 고온유출가스에 공급된다. 금속적료를 환원용융시키고 예비환원된 금속재료를 용융시키기 위해 저급고체연료의 경제적인 사용을 가능케 하기위해서는 고온연소가스의 에너지가 필연적으로 이용되어야 한다. 가끔 선택된 연료에 따라서 용융기를 떠나는 연소가스는 1300-2000℃ 범위의 온도이며, 이들 연소가스의 현열은 예비환원된 금속재료의 예비가열에 직접 이용하면 표면만이 용융되어 가스가 침투할 수 없는 조밀층이 형성된다. 게다가 해면철은 그를 용융시켜 얻어지는 선철의 탄소함량이 3-4%에 달하기에는 그 자체의 탄소함량이 충분치 못하다. 본 발명에서는 이러한 조건을 감안하여 고온연소가스에 탄소를 첨가함으로서 다음식과 같은 강렬한 흡열반응에 의해

I C+H₂O→H₂+CO

II C+CO₂→2CO

고도로 예비환원된 재료를 이용할 때는 800-1000℃로, 금속산화물, 특히 광석 및 첨가제를 함유한 장입물을 사용할 때는 1000-1400℃로 연소가스를 냉각시키며, 다른 한편으로는 상기 가스를 환원제나 에너지원으로 이용함으로서 환원분위기를 조성한다. 따라서 가스의 현열이 화학에너지르 공급하는데 이용되며, 가스를 냉각시킴으로서 예비환원된 금속재료를 장입할 때 가스가 투과하지 못하는 층의 형성이 배제된다. 800℃를 최소온도로 함으로서 용융될 재료가 충분히 예열되고, 과잉탄소를 불어넣음으로서 요구되는 침탄이 간단한 방법으로 이루어진다. 이를 위해 본 발명에서는 수분이거의 없는 갈탄분이나 목탄분으로서 고온 연소가스에 탄소를 공급한다. 고온연소가스는 상기의 식 I과 II에 따라 반응 및 냉각되면서 용융용기에 공급될 장입물을 통과하게되어 그 가스의 현열이 공급될 재료에 전달된다. 동시에 저급금속화 철광이나 또는 해면철과 광석의 혼합물을 사용하는 경우 상기 가스의 환원성에 의해 고도의 금속화가 이루어진다. 공급되는 장입물은 여과작용을 지니고 있으며, 회분에 많은 석탄은 용융용기에서 연소되고, 유해물질의 대부분이 장입물에 의해 여과될 수 있다. 본 발명에 따르면 장입물에 의해 냉가된 유출가스는 잡입물은 통과한 뒤 100℃ 이상의 온도로 배출되며, 장입물내의 증기용축을 피하기위해 약 150℃ 정도가 바람직하다.

본 발명에 따라 약 150℃의 온도로 배출된 연소가스는 가스정화기에서 더 냉각되고 수분이 제거된 뒤 탄소를 고온연소가스에 불어넣기위한 매체가스로 간단하게 사용할 수 있다. 상기와 같은 방법으로서 공기의 공급에 따른 산화분위기가 배제된다.

본 발명에 따라 연소가스에 탄소를 불어넣음으로서 반응식 I, II에 따르는 흡열반응에 의해 고도로 예비환원된 장입물을 용융시킬 경우에는 1100-1600℃ 특히, 1300-1500℃ 이내의 온도에서 800-1000℃로 냉각되며, 금속산화물을 함유하고 있는 장입물을 환원 및 용해할 경우에는 1700-2000℃ 이내의 온도에서 1000-1400℃로 냉각된다. 각각의 용도에 따라 냉각된 연소가스는 장입재료를 통과하게 된다.

탄소는 욕을 침탄시키기에 충분한 과량으로 고온연소가스에 공급되며, 용융용기에 공급된 장입물을 통과한 뒤 배출되어 정화된 가스는 탄소를 고온연소가스내로 불어넣는 매체가스로 사용될 수 있음을 주지한다. 장입물공급장치내의 비교적 높은 압력손실을 극복하기 위해서 일반적으로 산소와 연료가 노즐을 통해서 고압으로 용융용기에 공급되거나 또는 장입물의 공급부분 끝에는 대기압이하의 압력이 걸리게 한다.

이러한 공정을 수행하기 위한 본 발명에 따른 장치에는 용융용기가 있고, 용융용기에 개방된 적어도 하나의 버너가 있으며, 그 용융용기의 윗쪽 끝에는 수평방향으로 뻗은 적어도 하나의 공급공간과 그에 연결된 장입물공급장치가 있고, 탄소를 불어넣기 위한 노즐이 공급공간과 용융용기사이에 배치되어 있으며, 공급공간의 다른 쪽 끝에 구비된 가스배출구에 가스정화 및 건조장치 그리고 흡입송풍기가 연결되어 있고 상기 송풍기는 분탄노즐이나 또는 용융용기의 버너에 도관으로 연결되어 있다. 이 경우 수평방향으로 뻗어있는 공급공간은 튜브형 축으로 형성되며, 그 축은 용융용기의 축에 대해 수직이다. 상기 튜브형 축은 간단한 방법으로 밀개식(pushr-type)로의 원리에 따라 충전될 수 있는데, 이는 유압식으로 작동하는 피스톤이 해면철이나 금속산화물과 같은 장입물을 저속으로 전방을 향해 밀어냄으로서 일정량의 재료가 용융용기에 인접해 있는 튜브형축의 끝에서 융체로 연속낙하함을 의미한다. 일정시간이 지난후 그 피스톤은 제자리로 돌아오고, 그의 빈공간은 다시 장입재료로 채워지게 된다. 이 경우에 격자층 구실을하는 석회석이 먼저공급된 후 해면철과 같은 장입물이 공급됨으로서 그 장입물을 통하는 가스의 흐름이 개선된다.

융체표면위에서 완전히 연소되어 CO₂와 H₂O로 구성된 유출가스는 그열의 일부를 슬래그와 그 아래 위치한 선철에 복사하면서 상방으로 흐른다. 수평방향으로 뻗어있으며 장입재료가 채워진 적어도 하나의 공급공간을 경유하여 상단이 막혀있는 용융용기를 떠나기전에 노즐을 통해 용융용기에 공급된 H₂O의 함량이 낮고 휘발성을 갖고 있는 분탄과 격렬하게 혼합된다. 따라서 유출가스는 압서의 식 I과 II에 따라 흡열반응되어 그의 온도를 원하는 대로 낮출 수있다. 회분입자 및 가스화되지 않은 탄소와 혼합된 가스는 용융용기를 이탈할 때 수평공급간내의 장입물과 접촉되는데, 이때 고체 및 반죽된 입자들은 가스로부터여과되고, 가스화 이와에 도 이미 직접환원(FeO+C→FeCO)이 진행되고 있기 때문에 흡열반응이 더 진행된다. 상당량의 열에너지를 소모하는 이들 반응에 의해 가스의 온도는 장입물내에서 800℃로 급속히 강하된다고 생각된다. 만일 장입물이 로장입물과 금속산화물로 형성되어 있다면, 괴상광석과 첨가제로 구성될 수도 있는장입물의 예열외 에도 공급장치내에서 간접환원이 이루어진다.

수평축의 길이는 발생된 가스가 그 현열의 대부분을 그와 반대방향으로 공급되는 장입물에 전달시키고, 약 150℃로 공급축을 빠져나올 수 있도록 계산되어야 한다. 상기 온도는 비교적 간단하게 얻어질 수 있는데, 이는 피스톤의 이동속도를 조절함으로서 반응식 I, II에 따른 고온 연소가스를 반응시키기 위해 공급되는 연료와 탄소의 양에 의해 그 온도가 조절될 수 있기 때문이다.

H₂, CO, H₂O 및 CO₂로 구성되어 있는 유출가스는 흡이배출된 뒤에 정화됨으로서 비교적 많은 양의 H₂O를 가스로부터 제거할 수 있으며, CO₂도 상당량 제거될 수있다. 흡입배출되어 정화된 가스는 재가열되어 용융용기내의 연소로 순환되거나 또는 다른 가스소비장치를 위한 고급가스로 사용될 수 있다.

용융용기로 낙하하는 예열된 로장입재료는 슬래그 형성을 위한 석회석과 침탄을 위한 비가스화 석탄입자와 여과로 얻은 회분 및 해면철과 같은 예비환원된 장입물로 구성된다. 용융용기로 낙하하는 재료의 예지환원도는 공급장치내의 체류시간과 가스화 이후의 가스조성에 따라 다르다. 급속화된 생성물의 산소함유량이 적을수록 규정에너지소비량은 낮아지고 용융용기에서의 용해능력은 높다. 침탄과 직접환원을 위한 탄소는 분탄노즐을 통해 공급되지만, 장입물과함께 공금할 수도 있음으로 선철의 탄소함량을 비교적 간단하게 조절할 수 있다.

낮은 칼로리값을 갖는 갈탄이 사용되는 경우, 용융영역에서의 높은 연소온도와 충분한 용융열에도 불구하고 공급된 에너지가 가스화반응을 진행시키는데 불충분하게 될 가능성이 있다. 공급되는 열의 양을 높이기 위해, 가스를 재순환 및 예열시키며, 가스화될 석탄을 예열시키고, 산소를 예열시키며, 정화된 유출가스가 훌륭한 매체로 되는 플라즈마버너를 사용하여 추가의 에너지를 공급할 수 있다. 높은 칼로리값을 갖는 역청탄을 사용하여 상기의 방법으로 조작할 경우, 요구되는 전기에너지 및 탄소함량을 줄이는 동시에 선철보다 높은 용융온도와 환원에너지를 필요로 하는 금속을 생산할 수 있다. 그 예로서 FeCr, FeMn, 그리고 특히 FeSi(SiO이 손실이 낮음)를 들 수 있다.

특히 저급석탄을 사용할 경우에는 다량의 가스를 기대할 수 있다. 이 경우에는 다수의 수평공급간이나 장입공간이 설치될 수 있으며, 용융용기와 공급장치사이의 전이지역에 다수의 분탄노즐이 필요하게 될 수 있다. 어떤 경우에는 용융 및 환원열의 일부분을 전기에너지 형태로 공급해 주는 것이 편리한데 이경우 플라즈사화염을 사용하여 폐쇄회로를 따라 지나는 가스를 가열시키는 것이 유리하다. 분탄버너와 플라즈마버너를 교대로 용융용기에 설치해야 하지만, 전극을 사용하여 필요에너지를 용융용기에 공급할 수도 있다. 왕복피스톤의 작업공간으로 개방된 적재용기의 개폐식입구에 의해 간단한 방법으로 장입튜브를 충진시킬 수도 있다.

용융용기내에서의 상소와 연료의 완전연소는 높은 유출가스 온도를 얻는데 상당히 중요하며, 부분연소가 일어나면, 즉 탄소의 경우

연소반응은 1kg의 탄소당 단지 9600KJ 만이 발생되는 반면에 완전연소(C+O₂→CO₂)가 일어나면 33200KJ이 발생되기 때문이다. 저급연료가 사용될 때 장입재료의 침탄과 동시에 차후반응에 필요한 높은 유출가스온도가 얻어질 수 있는 것은 단지 완전연소인 경우에 한한다. 용융용기의 공급공간으로부터 제거된 가스를 정화시킨 뒤에 이 가스를 세척플랜트에서 세척시켜 수분을 제거한 후 순수한 가스를 얻을 수 있으며, 이 순수한 가스는 고급연료가스로서 용융용기의 버너에서 연소될 고체연료에 첨가될 수 있다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 도면에서 적재용기(1)는 그 상부끝과 아래쪽 끝에서 슬라이 더(2, 3)에 의해 개폐된다. 적재용기(1)의 하단부는 피스톤(5)의 작업공간으로 개방되어 있으며, 그 피스톤이 화살표(6) 방향으로 움직일 경우 장입재료, 예를들어 적재용기에서 나온 해면철 또는 철산화물 및 석회석이 용융용기(8)의 공급공간(7)으로 유입된다. 공급공간(7)에는 석회석 격자층(9)이 있고 이 층위에 장입재료(10)가 위치 한다. 방출도관(11)은 피스톤(5)에 의해 인접된 공급공간(7)의 끝에 연결되어 있다.

역청탄이나 갈탄은 분말형태이며 버너(12)를 통해 공급되는 화염은(13)으로 표시되어 있다. 약 1900℃정도의 높은 연소온도에서 분해되어 생성된 CO₂와 H₂O 및 CO와 H₂를 함유하는 유출가스는 회분과 함께 화살표(14)방향으로 상방을 향해 흐르나. 분탄을 분탄노즐(15)을 통해 공급공간(7)의 전이영역으로 불어 넣음으로서 연소유출가스를 800-1400℃의 온도로 냉각시키고, 부분적으로 이들 가스와 반응하여 CO 및 H₂를 생성한다. 또한 분탄의 일북 장임재료의 표면(16)에 이르면, 이 장입재료와 함께 융체(17)로 공급한다. 슬래그층(18)은 상기 융체(17)위에 떠 있다. 냉각 및 반응된 연소폐기가스는 장입재료(10)를 통과하여 방출도관(11)을 통해 약 150℃의 온도로 추출한 뒤, 가스정화 및 건조단계(19)를 통과한다. 정화 및 건조된 유출가스는 흡임송풍기(20)에 의해 도관(21)을 통하여 매체가스로서 분탄노즐(15)로 공급되며 도관(20)을 통하여 연료가스로서 버너(12)에 공급된다. 도관(23)을 통하여 이 가스는 다른 가스소비장치로 공급될 수도 있다. 수분이 많은 갈탄도 버너(12)에서 이용될 수 있는 반면에 분탄노즐(15)에 분말이나 목탄분 형태의 고도로 건조된 양질의 탄소매체, 특히 고도로 건조된 분말형태의 갈탄이나 또는 목탄분을 분탄노즐(15)에 공급하여 급속히 유출가스로 전환시키는 방법이 권유된다.

[실시예 1]

예비환원 된 재료의 용융

<가정> 용융에는 칼로리 값이 8400 KJ/cg(kilo-joule/kilogram)인 석탄을 사용하며 높은 가스화온도를 위해 목탄을 사용한다.

<갈탄의 분석치> 탄소 : 34W/O, 휘발성분 : 15W/O(H₂: 4W/O, 회분 : 3W/O, 수분 48W/O

<석탄분석치> 탄소 : 72W/O, 휘발성분 : 15W/O(H₂: 4W/O), 회분 : 1W/O, 수분 : 8W/O

선철과 슬래그를 용융시키는데 소요되는 에너지와 적재물(직접환원될 철(DRI)+석회석)로 부터 환원되는데 소요되는 에너지는 1톤의 선철당 대략 2.1GJ(gigajoule)인 반면선철의 온도는 1500℃이고, 열손실은 대략 1톤의 선철당 대략 0.4GJ이다. 산소로서 갈탄을 완전연소시킬 때 이론적인 연소온도는 약 2100℃이지만 실제로는 약 1900℃이다. H₂O와 CO₂의 분해는 언제나 고온의 화염에서 일어나지만 너무 복잡하기 때문에 그 계산은 무시한다. 산소로서 상기의 분석치를 갖는 갈탄 1kg이 완전 연소될 때 발생되는 가스량은 1.69Nm³(CO₂: 37V/O, H₂O : 63V/O)이다. 소요산소량은 석탄 1kg당 0.8Nm³이다.

선철과 슬래그의 용융, 환원 및 로손실에서의 소요에너지 환원, 슬래그 용융 및 침탄을 위해 해면철을 800-1500℃로 가열시키는데 소요되는 에너지는 대략 1.3GJ/tpI이며, 약 0.4GJ/tpL로 예측되는 로손을 감안하면 용융용기에서의 총소 요에너지는 1.7GJ/tpI에 이른다. 유입된 에너지의 50%가 용융용기에서 소모되고 그 나머지가 현열로서 유출가스에 존재한다면 갈탄으로서 공급되어야 할 에너지는 3.4GJ/tpI이며, 이는 칼로리값 Hn이 8400KJ(2000Kcal/kg)인 갈탕 400kg에 해당한다.

<연소에서 생성된 유출가스의 양> 680Nm³(252Nm³CO₂, 428Nm³H₂O) 고온가스화 이전의 예측된 가스온도는 약 1250°이다.

<고온가스화> 간단히 하기위해서 1250℃에서의 CO₂6Nm³의 헌열이 부두아르(Boudouard) 반응(C+CO₂→2CO)에 대한 열을 공급하고, 그로부터 800℃에서 5Nm³CO₂와 2Nm³CO가 함유된 가스가 형성된다고 가정한다. 증기는(H₂O+C→H_6.5CO)가스화중에 6.5Nm³H₂O로 부터 5.5Nm³H₂O와 1Nm³CO 및 1Nm³H₂가 나온다. 얻어진 가스량은 790Nm³(H₂O 45V/O, CO₂28V/O, CO19V/O, H₂8V/O)이다. 이 가스의 현열은 800℃에서 1.4GJ/Nm³이다.

따라서, 1.2GJ(800℃에서의 현열-150℃에서의 현열)의 열이 선철 1톤당 요구되는 적재량에 축적되는 이는 로적재물을 800℃로 가열시키기에 충분한 양이다. 생성된 가스의 증기가 가스세척기에서 세척된다고 하면 세척 된 가스의 조성은 CO₂49V/O, CO 35V/O 및 H₂16V/O이다(총량 : 426Nm³).

Hn=6200KJ/Nm³

<선철의 침탄과 가스화에 소요되는 탄소량>

탄화 : 30kg/tpI(약 1W/O의 잔여분은 해면철내에 존재)

가스화 : (C+CO₂→2CO) 42Nm³CO₂, 0.53kg C/Nm³CO₂=22kgC(H₂O+C→H₂CO) 66Nm³H₂O, 0.53kg C/Nm³H₂O=35kg C

가스화와 침탄에 소요되는 탄소 87kg/tpI

노즐을통해 불어넣는 소요석탄량(예 : 목탄) 120kg/tpI

효율 : 형성된 가스가 이용될 경우 74%

가스를 다시 이용할 때는 소요에너지의 이론치는 1.9KJ/tpI. 즉약 530kwh/tpI정도이다. 형성된 가스가 타오르면 에너지 소비는 4.57GJ=1260kwh/tpI에 이른다.

전기아크로에서 해면철로부터 강철 1톤을 생산하기 위해서는 전기에너지로 거의 600kwh의 에너지가 소요된다. 이 양을 일차에너지를 바탕으로 계산하면, 즉 전류를 일으키기 위한 갈탄으로 계산하면 에너지소요는약 1500kwh/tRSt(raw steel)이다. 1000kwh/tRSt를 초과하지 않는 상소정련공정의 에너지소비면에서 볼때, 앞서 언급된 공정에 따라 원강철을 제조하는 것은 생성된 가스를 이용하지 않을 경우일지라도 전기 아크로에서 해면철로부터 강철을 제조하는 것과 맞먹는다.

(1260kwh/tpI×0.9tpI/tRSt100kwh/tRSt=1,234kwh/tRSt)

[실시예 2]

역청탄 300kg의 연소에서 생성된 70V/CO₂와 30V/OH₂O로 구성된 유출가스의 80%는 노즐을 통해 공급되는 갈탄코우크스에 의해 CO와 H₂로 반응된다고 가정한다.

역청탄 300kg의 연소에서 얻은 유출가스량 : 534Nm³(유출가스)

가스의 80%를 재형성하는데 소모되는 에너지 : 6900KJ/Nm³=2.9GJ/tpI(유출가스)

<용융, 환원, 재형성, 그리고 열손실에 소요되는 총에너지> 4.6GJ+2.9GJ= 7.5GJ/tpI

<역청탄 300kg의 연소에 의해 공급된 에너지> 2500KJ/kg×300kg 갱내탄=7.5GJ/tpI

가스세척이후의 가스의 Hn 8100KJ/Nm³유출가스 1120Nm³의 총칼로리값 9.1GJ/tpI

광석에서 선철 1톤을 얻기위한 에너지 소모 :

최신식용광로의 순에너지소모는 코우크스의 생성과 응집에 소비되는 에너지를 고려하지 않을 경우 대략 13.2GJ/tpI이다.

본 발명에 따른 공정에서는 금속제조공정이 양호하게 관찰 및 조절될 수 있는 것이 특징이다. 유해물질의 방출이 해면철의 여과작용으로 상당히 감소되는 동시에 갈탄과 같은 저급연료가 고급에너지원(가스)으로 전환된다. 수분함량이 많은 갈탄도 사용될 수 있으며, 본발명에 따른 공정은 고체물질의 직접환원공정에 간단히 결합시킬 수도 있다 또한 회분이 많은 석탄도 별문제없이 사용할 수 있는데 이는 회분입자들이 해면철에 의해 유출가스로부터 걸러지고 슬래그내에서 용융되기 때문이다. 타르(tar)나 다른 액체탄화수소에 의한 가스정화공정에서는 어떠한 문제점도 발생하지 않는다.

본 발명에 따른 공정은 연속적으로 수행될 수 있으며 이 공저의 원리는 용융된 철합금 및 비철금속의 생산에도 간단히 적용될 수 있다. 용융융기의 공급공간내에서 가스에 의한 환원이 이루어짐으로서 낮은 금속화도를 가진 해면철, 또는 광석과 해면철의 혼합물을 사용할수도 있다.

Claims

금속산화물을 함유하고 있는 고사의 재료를 연속적으로 환원 및 용융시키기 위한 것으로서, 공급공간(7)을 따라 장입재료(10)를 용융용기(8)에 연속적을 공급하며, 버너(12)를 사용하여 역청탄분이나 또는 갈탄분과 같은 고체연료를 용융용기(8) 내에서 완전연소시킴으로서 장입된 재료가 그 융점이상으로 가열되는 동시에 상기 연소에 의해 주로 CO₂와 H₂O(_g)로 구성된 고온유출가스가 미립탄소와 반응하기에 충분한 온도(약 1900℃)로 생성되고, 분탄노즐(15)을 통해 유출가스에 공급된 미립탄소의 일부가 상기 CO₂및 H₂O(_g)와 반응하여 CO와 H₂를 형성하며, 상기 반응에 의해 생성된 800℃ 이상의 생성가스가 공급공간(7)을 따라 용융용기(8)에 공급되고 있는 장입재료(10)을 거슬러 통과 함으로서 장입재료(10)를 예열시키는 동시에 생성가스는 약 150℃ 정도로 냉각되고, 냉각된 상기 생성가스를 건조 및 정화시켜 적어도 일부를 버너(12)의 연료가스를 공급하거나 및/또는 분탄노즐(15)의 매체가스로서 미립탄소와 함께 고온유출가스에 공급할 수도 있는 것을 특징으로 하는 철산화물의 연속환원 및 용융공정.