KR930001006B1 - 분광석의 유동 층환원로 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

분광석의 유동 층환원로

제1도는 일반적인 용융환원법을 개략적으로 나타내는 공정도.

제2도는 종래 방법에 따르는 유동층환원로에서의 철광석입자 거동을 나타내는 개략도.

제3도는 종래의 보조개스유입구가 마련된 유동층환원로의 개략도.

제4도는 종래의 유동층환원로를 개략적으로 나타내는 개략도.

제5도는 종래의 유동층환원로를 나타내는 일부단면도.

제6도는 본 발명에 부합되는 경사부가 하나인 유동층환원로를 개략적으로 나타내는 개략도.

제7도는 본 발명에 부합되는 유동출환원로의 일부 단면도.

제8도는 제7도의 A-A선을 따르는 단면도.

제9도는 제7도의 B-B선을 따르는 단면도.

제10도는 본 발명 및 종래의 유동층환원로의 유동층부내에서 반경방향으로의 철광석 농도분포도.

제11도는 공급공기탑 유속에 따른 부착 및 부재길이 변화를 나타내는 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 분광석 장입호퍼 2,220 : 유동층부

30 : 환원성개스도입부 40 : 개스배출 및 미립광석포집부

221 : 경사부 221a : 보조개스유입구

본 발명은 분상광석을 괴성화하지 않고 직접 환원시키는 분광석의 유동층환원로에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 광석분상입자를 괴성화하지 않고 직접 환원시 분상입자가 유동층내에 부착되는 것을 방지할 수 있도록 구성된 분광석의 유동층환원로에 관한 것이다.

철강석 자원은 일반적으로 분광석이 많고, 특히 저품위광석의 품위를 향상시키기 위하여 부유, 자선등의 선광이 행해지는 과정에서 다량의 분광석이 생산되고 있다.

현재 철광석을 환원하여 용선을 얻는 방법은 고로조업법이 대부분이며, 샤프트 (Shaft)로에서 환원하여 전기로에서 용해시키는 방법도 있다.

그러나 상기 방법들은 로내에 분상의 철광석을 직접 장입할 수 없기 때문에 소결 및 펠렛타이징(Pelletizing)과 같은 전처리 공정을 거쳐 괴성화하여야 로내 통기도가 양호하고 정상조업이 가능하다.

또한 고로조업법에서는 환원제로 쓰이는 코크스를 별도로 제조하여 사용하며, 샤프트로법에서는 천연가스와 같은 고가의 환원가스를 사용한다.

따라서, 이들 철광석 환원방법에서는 철광석의 괴성화 공정과 환원제의 제조 및 처리공정에 따른 설비투자 및 노동력에 많은 경비가 필요하게 된다.

이에 분상광석을 괴성화하지 않고 유동층환원로를 사용하여 직접 환원시키는 방법 및 장치가 개발되고 있다.

이러한 기술과 관련된 종래의 용융환원법은 예비환원시 유동층환원로를 사용하는 경우 제1도에 나타낸 바와 같이 분상광석을 유동층환원로에서 일정 환원율까지 예비환원시킨 후, 이를 용융환원로에 투입하여 용융상태에서 금속으로 최종 환원시키고 있다.

이때, 일반적으로 750℃~800℃의 환원가스를 사용하고 있으며, 분상입자의 환원속도를 빠르게 하여 생산성을 높이기 위해서는 환원가스의 온도를 높여주는 것이 효과적이다.

한편, 이때 유동층환원로내에서의 광석입자 거동은 제2도에 나타낸 바와 같이, 로의 중심부에서는 가스와 입자가 다같이 상승하여 공극율이 높은 상태를 유지할 수 있으나 로의 벽면부근에서는 입자가 밀집되어 정체 또는 하강하는 영역이 생기게 되어, 환원가스의 온도가 너무 높을 경우 이 밀집부위에서 분상입자의 소결에 의한 벽면고착현상이 나타나 정상조업에 문제를 일으키게 된다.

상기 분상입자의 소결 및 벽면고착을 방지하는 한 수단으로서 로벽을 통해 환원가스를 도입시키는 방법들이 있는데, 이러한 방법들을 제3도에 나타낸다.

제3도의 (가)는 일본특개소 62-230913호에 나타나 있는 것으로, 로벽면의 대부분에 광석 고착방지용 기체유입 구멍이 만들어져 있기 때문에 구멍과 구멍사이의 간격이 지나치게 작으면 로벽의 견고성면이 문제가 있고, 간격이 지나치게 크면 부착방지 효과가 적어질 가능성이 많다.

또, 제3도의 (나)는 일본특개소 62-230916호에 나타나 있는 것으로, 로하부의 벽면 근처의 슬릿(Slit)을 통하여 높은 유속의 가스를 도입할 경우에는 로의 하부에서는 부착방지효과가 있으나 로의 상부에서는 벽면가스의 유속이 하부에서의 도입유속보다 현저하게 감소하여 분상입자의 부착방지효과가 현저히 감소된다.

특히 로의 높이가 높을수록 이러한 부착방지 효과의 감소현상이 증가된다.

이에, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 유동층환원로의 로벽을 경사지게 하며 내부구조를 변형시키고, 로벽하부에 형성된 보조개스유입구를 형성하므로서, 유동충환원에 의한 분상입자의 환원시 노내벽면에 분상입자가 부착되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 향상된 분광석의 유동충환원로를 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 유동층부를 포함하여 분광석을 직접 환원시키는 분광석의 유동층환원로에 있어서, 상기 유동층부가 하광상협 형태로 경사져 형성되는 하나 또는 다수개의 경사부로 이루어지고, 그리고 상기 경사부의 각각의 저부에는 경사부의 내벽과 평행하게 보조개스가 유입되도록 다수개의 보조개스유입구가 형성되어 구성되는 분광석의 유동층환원로에 관한 것이다.

이하, 도면을 통해 본 발명을 상세히 설명한다.

종래의 유동충환원로(100)는, 제4도 및 제5도에 나타난 바와 같이, 분광석 장입호퍼(10), 유동층부(20), 환원성개스도입부(30) 및 개스배출 및 미립광석포집부(40)를 포함하여 구성된다.

상기 분광석 장입호퍼(10)는 상기 유동층부(20)에 장입될 분광석을 저장 및 공급하기 위한 것으로서 분광석 공급관(11)에 의해 분광석 장입관계로 유동층부(20)의 상부와 연결되어 있다.

상기 유동층부(20)는 분광석 장입호퍼(10)로부터 장입된 분광석을 상기 환원성개스도입부(30)로부터 도입된 환원성개스에 의해 직접 환원시키도록 구성되는데 그 형태는 원통형상을 갖는다.

한편, 상기 환원성개스도입부(30)는 상기 유동층부(20)의 저부에 형성되어 환원성개스를 도입시키도록 구성되는 것으로서, 그 하부에는 개스도입관(31)이 연결되어 있으며, 이 개스도입관(31)은 환원성개스원(source)(도시되어 있지 않음)과 연결되어 있다.

즉, 환원성개스도입부(30)는 개스도입관(31)에 의해 개스소통관계로 환원성개스원과 연결되어 있다.

그리고, 상기 환원성개스도입부(30)의 상부에는 환원성개스를 균일하게 분사시키기 위한 개스분산판(32)이 형성되어 있다.

상기 개스배출 및 미립광석포집부(40)는 사이클론(41)을 포함하여 구성되는데, 상기 사이클론(41)은 배기관(42)에 의해 유동층부(20)의 정부에 개스 및 미리보강석 관통관계로 연결된다.

또한, 상기 사이클론(41)은 미립광수집관(43)을 통해 상기 유동층부(20)의 하부와 연결되며, 상기 미립광수집관(43)에는 미립환원광 배출관(43a)이 형성되어 있다.

또한, 상기 유동층부(20)와 상기 미립광수집관(43)의 연결부분보다 낮은 유동층부(20)는 대립 환원광 배출관(21)이 연결되어 있는데, 이 대립환원광 배출관(21)은 대립광석이 축적되는 대립광축적부(22) 바로 위의 유동층부(20)에 연결된다.

본 발명은 종래의 유동층환원로에 있어서 유동층부를 개량한 것으로서, 이를 제6-9도로 통해 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 유동층환원로(200)는, 제6-9도에 나타난 바와 같이, 하광상협 형태로 경사져 형성되는 하나 또는 다수개의 경사부(221)로 이루어지는 유동층부(220)를 포함하여 구성되며, 상기 경사부(221) 각각의 저부에는 다수개의 보조개스유입구 (221a)가 형성되어 있다.

상기 경사부의 경사각(α)는 85°정도가 보다 바람직하다.

상기 보조개스유입구(221a)는 보조개스가 각 경사부(221)의 내벽과 평행하게 유입되도록 경사부 내벽과 동일한 각도로 경사지게 형성하는 것이 바람직하다.

상기 보조개스유입구(221a)는 그 일단이 보조개스공급원(도시되어 있지 않음)과 연결되어 있는 보조개스공급관(222)의 타단과 가스소통관계로 연결된다.

미립광수집관(43)은 최하부에 위치되는 경사부(221) 하부와 관통연결된다.

상기 경사부(221)의 갯수 및 보조개스유입구(221a)의 갯수는 유동층환원로의 용량등에 따라 다양하게 변화될 수 있다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 유동층환원로(200)를 사용하여 분광석을 직접 환원하는 방법에 대하여 설명한다.

상기 분광석 장입호퍼(10)에 저장된 분광석을 분광석 공급관(11)을 통해 유동층부(20)에 장입한다.

다음에, 환원성개스도입부(30)의 개스분산판(32) 및 보조개스유입구(221)를 통해 환원개스를 일정 유속으로 유동층부(220)에 공급하여 분광석을 직접 환원시킨다.

이때, 보조개스유입구(221)를 통해 유입되는 환원성개스(경사부개스) 유속을 개스분산판(32)을 통해 유입되는 환원성개스(중심부개스)의 유속보다 높은 상태로 경사부(221)의 내벽과 평행하게 유입하는 것이 바람직하다.

유동층부(20)내에서의 환원시, 미분광석 및 배가스는 배기관(42)을 통해 사이클론(41)으로 이동된 다음, 배가스는 외부로 배출되고, 미환원된 미분광석은 미분광수집관(43)을 통해 다시 유동층부(220)의 하부로 유입되며, 환원된 미립광석은 미립환원광 배출관(43a)을 통해 외부로 배출된다.

또한, 환원이 완료된 대립환원 광석은 대립환원 광석배출관(21)을 통해 외부로 배출된다.

본 발명은 유동층환원로를 사용하는 경우에는 분상입자의 유동층노벽 부착이 방지된다.

본 발명은 제6-9도에 제시된 분광석의 유동층환원로에 한정하는 것은 아니며, 석회석 소성로등과 같이 유동층부를 갖는 모든 분광석의 유동층로에 적용될 수 있는 것이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.

[실시예 1]

제4도 및 제6도에 각각 제시되어 있는 종래 및 본 발명의 유동층환원로의 유동층부에 입도 0.125-0.25mm의 MT.F 철광석 400g을 장입하고 개스분산판(31) 및 보조개스유입구(221a)를 통해 환원가스를 일정유속으로 유동층부에 공급하여 상온모사 실험을 실시하였으며, 그 결과를 제10도 및 제11도에 나타내었다.

제1도에서의, 공급유속은 유동층부의 상부와 대립광축적부의 상부 사이에서 평균유속을 나타낸 것이다.

또한 부착길이는 광석입자가 로벽면에 부착하는 길이를 나타낸 것이고 부재길이는 광석입자가 로벽면에 존재하지 않는 높이를 나타낸 것이다.

제10도에 나타난 바와 같이, 종래의 유동층환원로를 사용하는 경우[제10도(가)]의 유동층부에서는 벽면부근의 광석입자농도 분포가 크고 중심부분은 희박한 반면, 본 발명의 유동층환원로를 사용하는 경우[제10도(b)]의 유동층부의 경사부에서는 철광석 입자가 벽면보다 중심부에 다량 존재함을 알 수 있다.

또한, 제11도의 부착길이 및 부재길이는 대립광축적부(22) 상단을 기준으로 측정하였는데, 여기서 부착길이는 유동층 원주방향의 한 지점에 있어서 유동조건에 따른 변동이 생기므로 이 변동의 평균값으로 결정하였으며, 벽면 부재길이는 최소값으로 정하였다.

제11도에 나타난 바와 같이, 본 발명의 유동층환원로를 사용하는 경우(발명예)에는 대립광축적부(22) 상단부터는 벽면에서의 광석분상입자가 부착하지 않으므로 부착길이가 제로(0)이며, 종래의 유동층환원로를 사용하는 경우(종래예)에는 대립광축적부(22) 상단부터 광석분상입자가 벽면에 부착하므로 부재길이가 제로(0)임을 알 수 있다.

또한, 본 발명예가 종래예에 비해 부착방지효과 우수함을 알 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 유동층로벽에 분상입자의 부착을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 상부가 좁은 형태의 벽면을 가지면서 로내전체의 중간중간에서 별도의 가스가 도입됨으로 상부로 올라갈수록 가스유속이 떨어지지 않고 이에 따라 철광석 입자의 배출이 용이하게 된다.

따라서 본 발명의 순환유동층의 경우 로내벽면 분상입자의 부착방지효과 이외에도 순환용이 효과가 있다.

Claims (1)

1. 유동층부를 포함하여 분광석을 직접 환원시키는 분광석의 유동층환원로에 있어서, 상기 유동층부가 하광상협 형태로 경사져 형성되는 하나 또는 다수개의 경사부 (221)로 이루어지고 ; 그리고 상기 경사부(221)의 각각의 저부에는 경사부 (221)의 내벽과 평행하게 보조개스가 유입되도록 다수개의 보조개스유입구 (221a)가 형성되어 구성됨을 특징으로 하는 분광석의 유동층환원로.