KR930004472B1 - 용광로 슬래그로부터 슬리그 샌드(입자) 제조방법 및 장치 - Google Patents

용광로 슬래그로부터 슬리그 샌드(입자) 제조방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

용광로 슬래그로부터 슬리그 샌드(입자) 제조방법 및 장치
제1도는 슬래그 입상화 장치의 흐름도.
제2도는 입상화를 위한 장치의 흐름도.
본 발명은, 최종 입자/물 혼합물을 하류 탈수 유니트에서 탈수하고, 입자를 분배 유니트로 보내고, 기화에 의한 손실과 입자에 남아있는 잔류 수분을 보상한후 처리수를 분무헤드로 재순환시키며, 입상화시 형성되는 증기와 가스를 입자/물 혼합물 수용기상의 공간으로 수집시키는, 분무헤드의 물을 슬래그 제트로 분사시킴으로써 슬래그의 입상화에 의해 용광로 슬래그로부터 슬래그 샌드(입자)를 제조하는 방법 및, 이 방법을 실행하기 위한 양호한 장치에 관한 것이다.
철광석을 용광로 속에서 가공하지 않은 철(crude iron)로 바꿀시에 용광로 슬래그가 용융된 가공하지 않은 철에 더하여 상당히 많이 형성된다는 것이 잘 알려져 있다.각 탭핑시 다량의 슬래그가 형성되고, 그 중량은 대략 가공하지 않은 철의 중량의 약 1/3정도인 반면에, 슬래그의 체적분율은 슬래그의 낮은 밀도때문에 가공하지 않은 철의 체적분율보다 크다.
용광로에서 직접 용융 슬래그를 입상화 함으로써 용광로 슬래그로부터 높은 비율의 유리질 성분과, 균일한 입자 구조 및 양호한 연삭성을 갖는 고급 인자를 제조하는 여러가지 방법이 잘 알려져 있다. 이렇게 형성된 입자는 건축 재료로 더 처리하기 위해 중간 저장체로 들어가서 수송된다.
입자의 처리시 중요한 단계는 탈수이다. 이 목적을 위해, 버킷 휘일을 구비한 현대식 탈수기는 물론 여러가지 방법과 여러 형태의 장치가 알려져 있고(독일연방공화국 특허공보 제1,583,949호와 특허공보 제2,260,924호), 여기서 슬래그 샌드/물 혼합물은 낮은 잔류 수분함량으로 탈수되고 처리수는 재사용을 위해 재순환되고 있다(독일연방공화국 공개공보 제2,749,143호, 공개공보 제2,807,441호 및 공공보 제2,911,903호). 이들 공지 방법에서, 슬래그 입상화는 35 내지 40℃의 온도에서 분무헤드로부터 개개의 많은 제트로 이루어진 추진 제트에 의해 약 1500℃의 용융 슬래그를 분무시켜서 그것을 미세 입자로 처리함으로써 행해졌다. 이러한 처리중에 생기는 수중기는 특히 유황 함유 광석이 사용될때 다량의 F2S와 H2O을 포함하게 된다. 슬래그의 당금질시에 형성된 수중기내에 포함된 오염물(H2S 및 SO2)은 지금까지 배출구인 스택을 통해 증기로 배출되었었다.
이와 대조적으로, 본 발명의 목적은 오염물(H2S 및 SO2)이 분리되거나 또는 물에 용해되도록 상기 형태의 공정을 발전시킨 것이다.
본 발명에 의하면, 본 발명의 목적은 워터 추진 제트가 수용기로 직접 도입되고, 이와같이 생기는 증기와 가스는 수용기에서 부분적으로 응축되고, 잔류 증기와 잔류 가스는 물로 분무되어 응축되며, 아직 남아있는 잔류 가스는 분무헤드로 다시 재순환 되도록 함으로써 달성된다.
본 발명에 따른 방법으로, 추가된 수증기 가스 및 입자를 가진 추진 제트는 큰 수용기로 직접 분무된다. 이때 추진 제트와 함께 수용기로 도입되는 충격은 강한 혼합과 동시에 향상된 감온을 보장한다. 수용기상의 응축기에서, 아직 남아있는 잔류 증기와 아직 씻겨지지 않은 H2S 및 SO2오염물은 분무수의 역류로 냉각되어 응축되고, 물에 의해 흡수되고 산화전위와 관련된 냉각수에 존재하는 라임으로 전달된다. 증기 및 가스로부터의 흡수 오염물과 관련하여 응축기로 분사된 물은 펌프장과 냉각탑을 통해 인젝터로 공급된다. 입상화 처리가 일어나는 중에, 형성된 석고 입자는 생성된 입자에 부착되어 입자와 함께 배출된다.
증기 응축후 남아있고 공기와 H2S 및 SO2의 잔류량으로 이루어진 잔류 가스는 응축기의 상부 단부로부터 빠져나와 재순환 라인을 통해 인젝터로 재순환되므로, 결국 일정한 가스 순환이 설정된다. 입상화 인젝터를 위해 새 공기가 사용되지 않기 때문에, 피할 수 없는 폐기 가스흐름은 0으로 감소된다.
또한, 본 발명은 용광로 슬래그를 인젝터(분무헤드)에 공급하고 그에 의해 물을 슬래그 제트로 분사되게 하는 슬래그런너와, 하류 탈수 장치를 갖는 입자 수집 용기 및, 입상화 처리중에 형성된 증기와 가스를 수용하기 위해 특히 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위해 입자 수집 용기상에 배치된 스택을 구비한 슬래그의 입상화에 의해 용광로 슬래그로부터 슬래그 샌드(입자)를 제조하는 장치에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 상기 장치에 있는 스택은 배출구에서 판밸브를 갖는 응축기로 되어 있고, 수용기로부터 증기와 가스를 분무하기 위한 분무 노즐이 제공되며, 인젝터에서 잔류 가스를 위한 재순환 라인이 응축기의 상부 단부에 위치되어 있다.
본 발명의 또다른 양상에 따라, 재순환 라인에 제한기 플랩이 구비되면 특히 양호하다.
또한, 내파를 방지하기 위하여 감압 밸브를 재순환 라인에 끼우는 것도 양호하다.
본 발명의 또다른 양호한 실시예에 의하면, 하나의 물수집 채널이 응축기에 구비되어 있다.
만일 응축기의 셀상에 여러 줄의 분무 노즐이 서로 끼워져 있다면 특히 양호하다.
본 발명에 따른 처리 방법과 그 이점은 물론 본 발명에 따른 장치의 특징을 도면을 참조하면서 이하에 상세히 기술한다.
제1도에 따른 슬래그 입상화 장치의 흐름도는 용광로(1)로부터 나오는 용융 슬래그가 슬래그 런너(2)를 통해 분무헤드(3)와 노즐헤드(5)를 갖는 인젝터(4)로 통하는 것을 도시하고 있다. 제1도에 도시된 실시예에는 구조가 동일하고 여러가지 반응 과정은 유사한 2개의 입상화 장치가 구비되어 있으며, 이중 단 하나의 입상화 장치만을 이하에 기술한다.
런너(2)의 단부에서, 슬래그는 개구를 통해 인젝터(4)로 떨어진다. 노즐 헤드(5)로부터 나오는 추진 제트는 슬래그를 파지하여 수용기(6)쪽으로 가속시킨다. 인젝터(4)의 노즐 헤드(5)는 비교적 작은 직경의 다수의 노즐을 갖는 노즐판으로 구성된다.
노즐헤드(5)의 추진 제트의 개방 상부 프로파일은 분무 헤드(3)로부터 워터 제트의 다른 줄에 의해 덮힌다. 이것은 런너(2)에서 가스나 증기의 역류를 방지한다. 노즐 헤드(5)의 추진수와 분무 헤드(3)의 워터 제트는 슬래그의 분무 헤드로 흐르는 가스를 수용기(6)의 물속으로 몰고 간다.
추진 제트의 영향하에서, 슬래그는 비교적 미세한 입자로 입상화된다. 수용기(6)를 지난 후에, 최종 입자/물 혼합물은 경사진 배출 라인(18)을 통해 탈수 장치(19)로 간다. 탈수 장치(19)는 입자가 침전되는 하나이상의 사일로 용기로 구성될 수 있다. 그러나 탈수 장치는 탈수기(도시되지 않음)(예를 들어 버킷 휘일에 의해)로 실행될 수 있다.
수용기(6)를 지난 후에, 응축기(9)에 제공되어 있고, 응축기의 벽에 여러 줄 형상으로 배열된 분무 노즐(10)이 있다. 응축기(9)는 차단 판형의 증기 판밸브(12)가 제공된 스택(13)을 구비한다.
분무노즐(10)아래에는, 하나이상의 물 수집 채널(11)이 배열되어 있고 거기에서 웅측된 물은 물 재순환라인(21)을 통해 물 재냉각기(도시되지 않음)로 간다.
분무노즐(10)은 분무수 라인(20)을 통한 처리수를 제공한다.
인젝터(4) 또는 노즐헤드(5) 및 분무헤드(3)로 추진수의 공급은 추진수 공급라인(8)을 통해 이루어진다.
응축기(9)는 상부 단부(15)를 가지며 이 단부에는 잔류가스를 응축기(9)로부터 인젝터(4)로 다시 재순환시키는 재순환 라인(14)이 연결되어 있다. 감압 밸브(17) 뿐만 아니라 제한기 플랩(16)은 재순환 라인(14)에 구비되어 있다.
처리수는 순환되고, 기화손실과 입자에 남아있는 잔류수분에 의한 손실이 이루어진다. 일정한 폐쇄가스순환이 이와같이 설정된다.
새로운 입상화 장치의 처리법과 작용 양상은 그 장치의 단면을 개략적으로 도시한 제2도를 참고로 하여 보다 상세히 기술한다.
슬래그 런너(2)로부터 나오는 약 1500℃의 용융 슬래그가 인젝터(4)에서 많은 개개의 제트로 형성된 추진제트와 만나서 미세한 입자로 처리되게 함으로써 슬래그 입상화가 이루어진다. 이때 추진 제트는 슬래그 입자, 물, 수증기 및 적은 공기로 이루어진다. 슬래그의 담금질시에 형성된 수증기는 소량의 H2S와 SO2을 포함한다.
수증기, 입자 및 유황 방출물로 혼합된 추진 제트는 수용기(6)로 직접 취입된다. 이렇게 해서 강한 혼합과 증대된 감온이 이루어진다. 계속 남아 있는 잔류 증기와 아직 씻겨지지 않은 소량의 H2S와 SO2는 분무노즐(10)로부터 나오는 분무수의 역류로 응축기(9)에서 냉각되어 응축된다. 가스성 유황 방출물은 물에 흡수되어 냉각수를 통해 배출되며 그 속에 존재하는 칼슘과 결합된다.
증기 응축후에 남아있으면서 공기와 H2S 및 SO2의 잔류량으로 이루어진 잔류 가스는 응축기(9)의 상부단부(15)로 빠져나와서 재순환 라인(14)을 통해 인젝터(4)로 다시 재순환된다.
슬래그 런너(2)에는 덮개 후드(7)가 구비되어 있다. 이덮개 후드(7) 아래에서 정적인 감압이 형성된다.
추진 제트와 분무헤드(3)의 워터 제트의 충격은 재순환 라인(14)으로부터 인젝터로 흐르는 가스가 슬래그를 포함하면서 수용기(6)의 물로 갈 수 있는 크기가 되도록 선택된다. 응축기(9)내부에는, 수용기(6)쪽으로 하방으로 이르면서 물 밀봉을 형성하는 벽이 구비되어 있으며, 이에 의해 가스 및 증기의 유출이 방지되고 응축기(9) 내에서의 감압이 유지된다.
수용기(6)에서, 슬래그가 추진수와 혼합하여 해당 열교환이 이루어진다. 만일 슬래그 흐름이 적다면, 수용기(6)내의 물 온도는 비등점이하로 유지된다. 만일 슬래그 유입이 크다면, 물의 일부는 수용기(6)에서 기화한다. 인젝터에 의해 수용기(6)로 운반된 이러한 증기와 가스는 상승하여 물 수집 채널(11)을 통해 응축기 공간으로 흐른다. 분무 노즐(10)을 통해 공급된 분무수의 연무가 형성되어 상승 가스/증류기와 혼합된다. 여기서 또 열교환과 질량 전달은 가스/증기류와 분무수 사이에서 일어난다. 이와 같이 증기는 응축되고 낙하하는 분무수로 씻겨져서 물 수집 채널(11) 및 물 재순환 라인(21)을 통해 물 재냉각기로 간다. 다시 상승할 수 있는 잔류 가스는 응축기 상부(15)에 있는 잔류 증기량과 함께 수집되어 재순환 라인(14)을 통해 인젝터(4)로 다시 돌아간다.
작동상 고장시의 어떤 내파를 방지하기 위하여, 감압밸브(17)가 재순환 라인(14)에 구비되어 있다.
시동 과정중에 응축기(9)내의 온도는 주위 온도와 동일하다. 추진수와 분무수가 틀어진 후에, 응축기(9)내에 존재하는 공기 온도는 물의 온도로 상승한다. 이와같이 응축기 내에 존재하는 공기는 등압적으로 팽창한다. 이 대응체적은 밸브로서 작동하는 증기 판밸브(12)를 통해 스택(13)으로 흐르고 거기서부터 대기로 개방된다. 이 유출 공기에서 어떠한 오염물도 존재하지 않는다.
H2S와 SO2와 같은 가스성 유황 방출물은 슬래그/추진수 혼합물을 그 표면 아래에 있는 수용기(6)의 물로 가게해서 분무 노즐(10)의 분무수로 인해 응축기(9)에서의 응축에 의해 실제로 완전히 분리되거나 침전된다.나머지 잔류량은 폐쇄 회로내의 재순환 라인(14)을 통해 그 처리가 재순환되므로, 오염물의 어떠한 방출물도 대기로 빠져나갈 수 없다. 예를 들어 온수 탱크, 냉각탑, 냉각수 탱크, 부하 장치등의 입상화 장치 하류에 있는 입상화 유니트의 부품들은 본 발명의 요지가 아니기 때문에 그 상세한 설명은 생략한다.
필요한 펌프, 밸브등과 같은 것도 도면에 도시되지 않았다.
그러나, 본 발명은 상기에 도시되고 상술된 실시예나 처리 단계에 한정되는 것은 아니다. 본 기술 분야에 숙련된 숙련공들이라면 상술된 수단과 특징의 부분적인 조합은 물론, 모든 변경할 수 있으며, 더 발전시키고 또 간소화시킬 수도 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 최종 입자/물 혼합물을 하류 탈수 유니트에서 탈수하고, 입자를 분배 유니트로 보내고, 기화에 의한 손실과 입자에 남아 있는 잔류 수분을 보상한 후 처리수를 분무 헤드로 재순환시키며, 입상화시 형성되는 증기와 가스를 입자/물 혼합물 수용기상의 공간으로 수집시키는, 분무 헤드의 물을 슬래그제트로 분사시킴으로써 슬래그의 입상화에 의해 용광로 슬래그로부터 슬래그 샌드(입자)를 제조하기 위한 방법에 있어서, 워터 추진 제트는 수용기로 직접 도입되고, 도입에 의해 발생된 증기와 가스는 수용기에서 부분적으로 응축되고, 잔류증기와 잔류 가스는 물로 분무되어 응축되며, 아직 남아있는 잔류가스는 분무헤드로 다시 재순환되는 것을 특징으로 하는 슬래그 샌드(입자)제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 분무수의 영향하에서 형성되는 H2S와 SO2의 응축물은 수용기상의 물 수집기에 수집되어 물 순환계로 공급되는 것을 특징으로 하는 슬래그 샌드(입자)제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 분사면 아래쪽의 응축 공간에서 정압이 유지되고, 분사면 위쪽에서 감압이 유지되는 것을 특징으로 하는 슬래그 샌드(입자)제조 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 입상화 처리시에 형성된 입자/물 혼합물은 하나의 탈수기로 공급되는 것을 특징으로 하는 슬래그 샌드(입자)제조 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 형성된 입자/물 혼합물은 하나의 시일로 용기로 공급되는 것을 특징으로 하는 슬래그 샌드(입자)제조 방법.
  6. 용광로 슬래그를 인젝터(분무헤드)(4)에 공급하고 그에 의해 물을 슬래그 제트로 분사되게 하는 슬래그 런너(2)와, 하류 탈수 장치(19)를 갖는 입자 수집 용기 및, 입상화 처리중에 형성된 증기와 연무를 수용하기 위해 특히 청구범위 제1항 내지 제5항에 따른 방법을 실행하기 위해 입자 수집 용기상에 배치된 스택(13)을 구비한 슬래그의 입상화에 의해 용광로 슬래그로부터 슬래그 샌드(입자)를 제조하기 위한 장치에 있어서, 상기 스택(13)은 차단판형의 판밸브(12)를 가지는 응축기(9)로 되어 있고, 수용기(16)로부터 증기와 연무를 분무하기 위한 분무 노즐(10)이 구비되어 있으며, 인젝터(4)로 잔류 가스를 위한 재순환 라인(14)이 응축기(9)의 상부단부에 위치된 것을 특징으로 하는 슬래그 샌드(입자)제조 장치.
  7. 제6항에 있어서, 재순환 라인(14)에 제한기 플랩(16)이 구비된 것을 특징으로 하는 슬래그 샌드(입자)제조 장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 재순환 라인(14)에 감압 밸브(17)가 끼워져 있는 것을 특징으로 하는 슬래그 샌드(입자)제조 장치.
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서, 응축기(19)내에 있는 하나 이상의 물 수집 채널(11)을 특징으로 하는 슬래그 샌드(입자)제조 장치.
  10. 제6항 또는 제7항에 있어서, 분무 노즐(10)은 응축기(19)의 셀상에 여러 줄로 서로 끼워져 있는 것을 특징으로 하는 슬래그 샌드(입자)제조 장치.
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