KR920007177Y1

KR920007177Y1 - 순환 유동층식 철광석 예비 환원로

Info

Publication number: KR920007177Y1
Application number: KR2019900021300U
Authority: KR
Inventors: 김용하; 박문덕
Original assignee: 포항종합제철주식회사; 정명식; 재단법인 산업과학기술연구소; 백덕현
Priority date: 1990-12-28
Filing date: 1990-12-28
Publication date: 1992-10-08
Also published as: KR920012099U

Abstract

내용 없음.

Description

순환 유동층식 철광석 예비 환원로

제1도는 종래의 유동층식 예비환원로 단면도.

제2도는 본 고안의 순환유동층식 예비환원로 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

4 : 예비환원로 8 : 하부순환관

13 : 제1사이클론 14 : 제2사이클론

15 : 제1순환관 16 : 제2순환관

17 : 가스공급구

본 고안은 순환 유동층식 철광석 예비환원로에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 용융환원제철에 사용하기 위해 철광석을 예비환원하는 순환유동층로에서 입도분포가 넓은 철광석의 유동을 안정화시켜 철광석의 환원효율을 향상시키는 철광석 예비환원로에 관한 것이다.

통상적으로, 철광석을 환원하여 용선을 제조하기 위해서는 고로를 사용하는 수단과, 샤프트로(shaft furnace)로 환원한 철광석을 전기로에서 용해하는 수단등이 종래부터 채용되고 있다.

또한, 고로를 사용하는 방법에 있어서는 열원 및 환원제로써 다량의 코크스(coke)를 사용하고, 철광석은 통기성, 환원성을 향상시키기 위해 소결광으로 고로에 장입되고 있다. 이 때문에 현재의 고로법은 강점결탄을 건류하기 위한 코크스로 설비 및 소결광 제조 설비를 필요로 한다. 따라서, 고로법에는 막대한 설비비는 물론, 다량의 에너지 및 노동력이 소요되며 또한 강점결탄을 세계적으로 부존량이 적고 지역적으로 편재되어 공급이 불안정하다. 한편, 샤프트로에 의한 철광석의 환원법은 철광석을 페렛트(pellet)화하는 전처리가 필요하며 또한 환원제, 열원으로써 값비싼 천연가스등을 대량 소비하는 결점등이 있어 코크스를 사용하지 않고 분상의 철광석을 미분의 석탄등을 이용하여 용융환원하는 제철법이 주목받고 있다.

이와같은 용융 환원법에 있어서는, 보통 예비환원된 분상의 철광석을 용융 환원로에 장입하여 용선으로 환원하는 방식이 채용되고 있다. 예비환원로에서는 철광석의 용융 환원전에 분립상의 철광석을 고체상태로 예비환원하는 것으로, 장입한 철광석을 용융 환원로에서 발생한 고온의 환원성가스와 접촉시켜 환원한다. 철광석과 환원성 가스의 접촉상태에 따라 이동층 또는 유동층식으로 분류되는데, 입경 5mm정도 이하의 분립상 철광석을 예비환원로에 장입하고 하부의 분사판을 통해 환원가스를 보내 철광석을 유동시키면서 환원하는 유동층식이 일반적이다.

제1도는 종래의 유동층 예비환원로로이는 일본실용신안공개번호 평성 1-114653호에 나타나 있으며, 원통형의 예비환원로(4)에는 철광석의 투입구(1), 고온 환원가스의 도입관(3), 예비환원된 철광석의 배출구(2)(11)(12)및 배가스의 배출구(7)가 접속되어 있다. 상기 예비환원로(4)에 분립상의 철광석을 장입하고 가스 분사판(5)을 거쳐 적당한 유속으로 환원가스를 공급하면 분사판위의 철광석은 유동층을 형성하면서 혼합각반되며 이 상태에서 환원가스와 접촉, 반응하여 예비환원된다. 이때 중, 미립 철광석은 사이클론(13)(l4)에서 배가스와 분리된 후 순환관(15)(16)을 경유하여 상기 배출구(11, 12)로 배출되거나 로체 하부로 재공급된다. 이와같이 예비환원된 철광석은 다음 공정인 용융 환원로로 보내진다.

상기 제1도와 같이 종래의 예비환원로에 있어서는 상기 순환관(15, 16)을 통과한 중 미립 철광석이 하나의 하부 순환관(8)으로 모여 상기 하부 순환관(8)이 막혀서 순환이 어렵게 된다든지, 정상순환이 되어도 로체하부로 재공급된 철광석은 로체 하부에 과잉 부하를 주어 유동조업이 불안정해지는 단점이 있다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 본 고안의 목적은, 용융 환원 수단에 사용하기 위해 철광석을 예비환원하는 순환유동층로에서 입도분포가 넓은 철광석의 유동을 안정화시켜 철광석의 환원효율을 향상시키는 순간 유동층식 철광식 예비환원로를 제공함에 있다.

상기한 본 고안의 목적을 달성하기 위한 기술적 구성은, 중간크기 철광석의 제1사이클론으로 부터의 제1순환관이 예비환원로의 중간부에 45°경사지게 연결되고, 미립 철광석의 제2사이클론으로 부터의 제2순환관이 하부순환관을 경유하여 상기 예비환원로의 하부에 45°경사지게 연결되며, 상기 하부 순환관에 다수개의 가스 공급구를 형성하여 입도분포가 넓은 철광석의 유동을 안정화시켜 철광석의 환원효율을 향상시키도록 한 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면에 의하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명한면 다음과 같다.

제2도는 본 고안의 순환 유동층식 예비환원로 단면도로서, 중간 크기 철광석의 제1사이클론(13)과 미립 철광석의 제2사이클론(14)으로 부터의 중간크기 철광석의 제1순환관(15)과 미립 철광석의 제2순환관(16)이 하부순환관(8)에 직접 연결되지 않고, 상기 제1사이클론(13)으로부터의 순환관(15)이 예비환원로(4)의 중간부에 45°정도 경사지게 연결되고, 상기 제2사이클론(14)으로부터의 순환관(16)이 직접 상기 예비환원로(4)의 하부에 하부 순환관(8)을 통하여 45°정도 경사지게 연결되고 있다.

여기서 순환관이 45°정도 경사지게 하는 이유는 중력에 의한 광석의 흐름이 원활히 유지되게 하기 위해서이다.

그 결과 상기 제1사이클론(13)으로부터 중립의 예비환원철광석은 상기 예비환원로(4)의 중간부에 들어가 예비 환원이 되며, 상기 제2사이클론(14)으로부터 나온 미립의 예비환원 철광석은 상기 하부 순환관(8)을 경유하여 상기 예비 환원로(4)의 하부로 들어가 예비환원된다.

여기서, 상기 하부 순환관(8)에는 미립의 철광석으로 인하여 관이 막히는 것을 방지하기 위해 다수개의 가스공급구(17)를 뚫어, 미량의 환원가스를 취입해 줌으로써, 순환관이 막히는 것을 더욱 효과적으로 해결해줄수 있다.

이하 실시예를 통하여 본 고안을 더욱 상세히 설명한다.

[실시예]

상기 본 고안의 실시예를 나타내는 제2도의 예비환원로 시스템에서 상기 예비환원로(4)는 원통형의 로체이며, 철광석의 공급부인 호퍼(9)가 로체의 상부에, 환원가스의 공급부(3)와 예비환원된 큰 철광석의 배출구(10)가 로체의 하부에, 중립과 미립 철광석은 각각 상기 제1및 제2사이클론(13)(14)에 의해 환원배가스와 분리되며, 환원 배가스의 배출구(7)는 상기 제2사이클론(14)의 상부에, 중립과 미립 철광석의 순환관(15)(16)은 각각 로체의 중부와 하부에, 그리고 예비환원된 중립과 미립 철광석의 일부를 배출하기 위한 두방향 배출구(11)(12)가 각 순환관(15)(16)에 접속되어 있다.

이상과 같이 구성된 예비환원로에, 입도분포가 넓은 분립상의 철광석을 장입하고, 로체 하부의 환원가스 공급구로부터 가스 분산판(5)을 거쳐 고온의 환원성 가스를 공급하면 큰 철광석은 로체 하부에서 기포/난류유동층을, 중간크기와 미립 철광석은 로체와 순환관 사이를 고속의 환원가스에 의해 순환유동하는 안정된 순환유동층을 형성하면서 환원되어 각각의 배출관을 통해 배출된다.

다음은 본 실시예와 관련된 실험결과이다.

1) 원료 철광석 : MT. F.

입도분포 : 0.25mm이하=30%, 0.25∼1mm=40%, 1-5mm=30%

장입량 ; 1.5kg

2) 환원가스 : LPG 부분연소 배가스

조성 : CO 40%, CO₂20%, H₂13%, H₂O 11%, N₂16%

온도 : 900℃

공탑 가스속도 : 40m/s

3)예비환원로 : 내경 62.3mm, 높이 3570mm

이상의 조건에서 실험한 경과, 로체의 축방향 철광석의 농도분율은 로하부가 25-30%, 로 중부가 17∼23%, 로 상부가 3-5%로, 종래단일 순환관의 예비환원로의 로 하부 40-50%, 로 상부 1-3%의 경우보다 균일하게 유지되어 순환유동이 안정되면서 환원율 약 50%의 예비환원철을 각각의 배출관을 통해 배출, 회수했다. 이때 제1사이클론(13)을 경유하여 순환되는 철광석의 입경은 0.27-1mm, 제2사이클론(14)을 경유하여 순환되는 철광석의 입경은 0.25mm이하로 각각 분급되어 순환이 가능했다.

또한 환원가스의 공급속도에 따라 각각의 배출관을 통해 배출되는 철광석 입경의 조절이 가능했으며 철광석의 로내 체류시간을 제어함으로써 철광석의 환원율을 쉽게변경할 수 있었다.

이상에서 본바와같이 본 고안의 장치에 의해, 예비환원로 내에서 축 방향의 철광석 농도 분포를 균일하게 유지 가능했으며 장시간 조업에서도 미립 철광석에 의한 순환관이 막히는 현상을 방지할 수 있었다.

Claims

철광석을 예비환원하는 예비환원로에 있어서, 중간크기 철광석의 제1사이클론(13)으로 부터의 제1슨환관(15)이 예비환원로(4)의 중간부에 45°경사지게 연결되고, 미립 철광석의 제2사이클론(14)으로부터의 제2순환관(16)이 하부 순환관(8)을 경유하여 상기 예비환원로(4)의 하부에 45°경사지게 연결되며, 상기 하부 순환관(8)에 다수개의 가스공급구(17)를 형성하여 입도분포가 넓은 철광석의 유동을 안정화시켜 철광석의 환원 효율을 향상시키도록 한 것을 특징으로 하는 순환 유동층식 철광석 예비환원로.