KR930007309B1 - 선철의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

선철의 제조방법
도면은 용융 사이크론의 개념도.
본 발명은 미분광(fine ore)으로 부터 선철을 제도하는 방법에 관한 것으로, 미분광은 최초로 예비환원되고, 이렇게 얻어진 해면철은 용락되고, 이 상태에서 최종환원되고, 이 최종환원시에 해면철 이외에 탄소캐리어와, 산소 함유가스와, 선택적으로 플럭스가 공급되는 선철의 제조방법에 관한 것이다.
"용융환원공정" 이라는 용어는 철광석이나 예비환원된 철광석이 액체상태에서 용융철 또는 철합금으로 충분하게 환원되도록 하는 방법을 의미한다. 이 선택적으로 행하여진 예비환원은 고체상태의 철광석으로도 행하여 질수 있다.
이런 타입의 공지방법에서 즉 소위 엘레드 방법에서, 미분정광은 회전유동상(circulating fluid bed)내에서 최초로 예비환원된다. 미분탄과 미분광이 유동상로(reactor)의 안으로 취입된다. 유동상은 고온의 공기와 CO2가 제거된 재생 가스에 의해 유지된다. 예비 환원된 철광석은 70% 정도 금속화 되어 노로부터 방출되어 용락과 최종 환원을 위해 직류아아크로내로 반입된다. 아아크로는 중앙에 탄소전극을 갖고 있는 한편, 그 대극(對極)은 철욕(iron bath)에 의해 형성된다. 예비 환원된 광석이나 석회는 탄소전극내의 연직보어(bore)를 통해 장입된다. 선철의 용락, 최종환원 및 가탄이 전극 아래의 플라즈마(plasma)중에서 행해진다. 양 공정의 폐가스는 가스와 수증기를 조합시킨 발전 플랜트에서 전기에너지로 변환된다.상기 발전 플랜트는 노의 조업용 전력소비의 전부를 부담하고 경우에 따라 잉여에너지를 전원계통에 공급하는 것도 가능하다. 용융 환원공정은 비교적 많은 양의 전기 에너지가 필요하므로, 극히 다량의 에너지가 소비되는 한편 설비로서 복잡하고 고가이다.
"인레드공정(Inred Process)" 으로 공지된 방법에서는 최초에 미분광, 미분탄 및 산소가 최초로 용해로내로 취입되어 그 노내에서 약 1900℃에서 반응한다. 철광석은 용융되어 FeO로 환원된다. 석탄의 일부는 연소되고 일부가 가탄된다. 최종환원, 슬래그 형성 및 가탄이 용해로의 하방에 배치된 전기아아크로 내에서 일어난다. 따라서 예비환원과 최종환원이 동일 노내에서 일어난다. 이 방법에서도 폐열의 이용과 발전이 함께 조합되므로 석탄외의 에너지 캐리어가 필요하지 않으나, 석탄소비량이 매우 많다. 또 다른 결점은 아아크로의 전극소모이고, 전기 에너지를 생산하기 위한 플랜트의 설비비가 결국 매우 높아진다.
소위 플라즈마 용융공정은 가스플라즈마를 이용함으로써 유동상에서의 예비환원 공정과 최종 환원 및 용융공정을 조합한 것이다. 예비환원 공정에서는 미분광은 두 기의 연속적으로 연결된 유동상로내에서 50~70%의 금속화율(a degree of metallization)까지 환원된다. 최종환원 공정의 정화된 폐가스는 환원제로서 사용된다. 예비환원된 미분광은 슬래그 형성 첨가제, 미분탄 및 재생가스와 함께 플라즈마 버어너내로 취입되는데, 이 버어너는 코우크스를 충전한 샤프트로의 용융환원 영역내로 돌출되어 있다. 플라즈마 버어너는 미분광의 용융과 최종환원에 필요한 고온의 열에너지를 공급한다. 이 방법의 특징은 전기에너지의 소비가 극히 크므로 경제적인 관점에서 특히 결점이 있다.
따라서 본 발명의 과제는 에너지소비가 비교적 적고, 간소한 구조의 장치만으로 실행할 수 있는 전술한 타입의 방법을 개발하는 것이다.
본 발명에 따르면, 이러한 과제는 해면철이 축방향으로 공급되고 산소함유 가스와 탄소 캐리어가 접선방향으로 취입되는 용융사이크론내에서 용융공정과 최종환원공정을 행함으로써 해결된다. 용융공정과 최종 환원공정중에 생성된 폐가스는 미분광의 예비환원에 사용된다. 플럭스가 또한 접선방향으로 용융사이크론내로 취입될 수 있다. 더욱 개량된 방법에 의하면, 용융사이크론내의 비틀림(twist)혹은 각 운동(경사운동)(anglur momentum)은 산소 함유가스 취입구를 적절하게 조절함으로써 수정될 수 있다. 해면철은 공기 또는 기밀성 성형차(gas tight star wheel means)에 의해 용융사이크론내로 장입될 수 있다. 또한 슬래그 층위에서 야금적인 작용을 하는 코우크스층의 높이는 20 내지 100cm인 것이 바람직하다. 이 코우크스층에 의해, FeO 함유량의 불균일성이 해소된다. FeO함유량이 불균일한 경우, 슬래그가 선철의 품질을 일정하게 유지하지 못하며, 특히 황함유량을 일정하게 유지할 수 없다.
저품위탄, 즉, 회분과 휘발분이 많은 석탄을 사용할때, 예컨데 추가연소에 의해 반응계의 온도를 올릴 필요가 있다.
이 목적을 위해, 산소를 직접 또는 가열하여 또는 재생된 공정내가스(process gas)의 형으로 플라즈마 버어너를 통해 용융 사이크론의 하부의 폭이 넓은 부분(용융사이크론의 하부확대부분)으로 도입하는 것이 가능하다. 접선 방향으로 취입된 산소함유 가스는 플라즈마 버어너 또는 레큐페레이터에 의해(recuperatively)예열 될 수 있다. 이 목적을 위해 CO2를 함유한 폐가스를 예비환원 공정으로 부터 플라즈마 버어너(1기 또는 복수)로 공급하는 것이 바람직하다. 더욱이 용융사이크론을 유도가열하는 것이 가능하다.
비철금속 혹은 그 화합물을 얻기 위한 용융사이크론의 사용이 Chem, -Ing, -Tech. 54, 1982, No 5, pp522/523에 개시되어 있다. 미립혼합 광석이 회전유동영역에서 고온으로 된다. 얻어진 비철성분은 증발되거나 승화되거나 용융슬래그화 되고, 이어서 침전 탱크내에서 분리된다.
다음의 잇점들은 용융사이크론을 사용함으로써 얻어진다. : 열교환과 재료교환이 양호한것, 회귀유동역에 의한 반응의 안정화, 및 미분광의 입상화에 대하여 경사 운동의 적용이 최적인 것등의 잇점이 얻어진다.
이하, 용융사이크론을 도식적으로 나타내고 있는 첨부도면의 실시예를 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
예비환원된 해면철은 공기 또는 성형차에 의해 상부중앙의 개구부로 부터 용융사이크론(2)으로 공급된다. 철광석의 예비환원은 여러단계에서 행하여지는 것이 바람직하며, 유동상, 환원 사이크론 또는 연진반응로내에서 행해질 수 있다. 환원가스는 용융사이크론(2)의 폐가스를 적당하게 냉각한 것이다.
상부측면의 개구부(3)에 의해 미분탄과 플럭스가 산소함유 가스(바람직하게는 순산소)와 함께, 용융사이크론(2)에 접선방향으로 취입된다. 경사운동이 일어나면, 그것에 의해 미세한 해면철 입자들은 극히 급격하게 외벽쪽으로 향하여 편향되어, 생성되는 고온의 가스화 가스에 의해 완전하게 환원 및 용융된다. 이어서 용융철은 코우크스 층(4)과 슬래그 층(5)을 통과해서 용융사이크론(2)의 저부에 철욕(6)을 형성한다.
선철과 용융슬래그는 출선구(7)를 통해 간헐적으로 취출된다. 전술한 것 처럼 코우크스 층(4)의 기능은 FeO함유량의 불균일성을 해소하는 것이다.
용융사이크론(2)의 폭이 넓은 하부영역내의 수집영역의 상부에는 추가의 산소 또는 플라즈마 버어너를 삽입하기 위해 개구부(8)가 제공되어 있다. 만약 개구부(3)를 통해 도입된 미분탄의 연소에 의해 용융사이크론(2)의 하부의 온도가 충분하게 승온되지 않을때 상기 버어너에 의해 승온하는 것이 가능하다. 예비환원공정으로 부터의 폐가스를 플라즈마 버어너를 가열하는 데 사용할 수 있다. 개구부(3)를 통해 취입된 산소도 예열할 수 있다. 또한, 용융사이크론을 추가적으로 유도가열하는 것도 가능하다.
용락가스화기(2)내에서 생성된 가스는 미분광을 예비환원하기 위한 환원가스로 적합하다. 그러나 이 목적을 위해서는 이 가스는 약 1500℃로부터 약 800℃까지 냉각되어야만 한다. 따라서, 이 가스는 가스배출구(9)를 통하여 최초로 폐열시스템(10)으로 들어가서, 거기서 약 900℃까지 냉각된다. 이어서 이것에 관(11)에 의해 냉각가스가 혼입되어, 환원에 적절한 온도로 된다.
냉각가스로서는 에비환원 공정으로 부터 나온 공정내가스가 바람직하며, 이것은 미리 CO2세정을 실시하는 것이 바람직하다.
개구부(3)를 통해 접선방향으로 도입된 물질의 경사운동은 공정의 최적조건을 설정하기 위한 단순한 방법, 예컨대 개구부(3)의 대응하는 조정에 의해 수정할 수 있다.

Claims (19)

  1. 미분광으로 부터 선철을 제조하는 방법에 있어서, 미분광을 해면철로 예비환원하고, 수직벽을 가지고 있는 원통형부, 해면철을 축방향과 수직방향으로 용융사이크론의 원통형부내로 공급할 수 있도록 배향된 해면철장입구, 기부, 용융사이크론으로 부터 용융금속을 출탕하기 위한 출선구 및 해면철을 용융사이크론내에서 액상으로 용융하기 위한 가열장치를 포함하고 있는 용융사이크론을 설치하고, 용융사이크론내에서의 용융공정과 최종 환원공정을, 용융사이크론의 원통형부의 축방향인 수직방향으로 해면철을 용융사이크론내로 공급하고, 탄소캐리어 입자와 산소함유가스의 공급원을 설치하고, 탄소캐리어 입자와 산소함유가스의 공급원을 용융사이크론의 원통형부에 연결하고, 산소함유가스와 탄소캐리어 입자의 혼합물을 용융사이크론의 원통형부에 대해 접선방향으로 그리고 수평면방향으로 용융사이크론의 원통형부로 공급하고, 수직방향으로 이동하고 있는 해면철을 접선방향 및 수평방향으로 이동하고 있는 산소함유가스와 탄소캐리어 입자와의 혼합물과 접촉시키고 해면철을 용융사이크론의 원통형부의 수직벽쪽으로 편향시키고, 선철을 용융사이크론으로 부터 회수함으로써 실행하는 것으로 이루어진 것을 특징으로 하는 미분광으로 부터 선철을 제조하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 용융공정과 최종환원 공정에서 발생하는 폐가스를 미분광의 예비환원에 사용하는 것을 특징으로 하는 선철의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 플럭스도 용융사이크론내로 접선방향으로 취입되는 것을 특징으로 하는 선철의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 용융사이크론내의 비틀림 또는 경사운동이 산소함유가스 도입구의 대응하는 조정에 의해 수정될 수 있는 것을 특징으로 하는 선철의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 순산소가 산소함유가스로서 사용되는 것을 특징으로 하는 선철의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 미분광이 복수의 공정을 거쳐서 50~85%의 금속화율까지 예비 환원 되는 것을 특징으로 하는 선철의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서, 해면철이 기밀성 성형차에 의하여 용융사이크론내로 도일되는 것을 특징으로 하는 선철의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서, 해면철이 공기에 의해 용융사이크론내로 장입되는 것을 특징으로 하는 선철의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서, 괴상코우크스가 슬래그 층위에서 야금적 작용을 하는 코우크스층을 형성하기 위해 용융사이크론에 공급되는 것을 특징으로 하는 선철의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서, 코우크스층의 높이가 20~100cm인 것을 특징으로 하는 선철의 제조방법.
  11. 제1항에 있어서, 온도를 높이기 위해 산소가 용융사이크론의 하부확대부분의 안으로 취입되는 것을 특징으로 하는 선철의 제조방법.
  12. 제1항에 있어서, 용융사이크론의 하부에서 가열된 산소 또는 회수된 공정내 가스가 플라즈마 버어너에 의해 취입되는 것을 특징으로 하는 선철의 제조방법.
  13. 제1항에 있어서, 접선방향으로 취입된 산소함유가스가 플라즈마 버어너 또는 레큐페레이터에 의해 예열되는 것을 특징으로 하는 선철의 제조방법.
  14. 제1항에 있어서, 상기 예비환원공정으로부터의 상기 공정내 가스를, 바람직하게는 미리 CO2세정을 행하여 상기 융용사이크론으로 부터의 폐가스의 냉각을 위해 사용하는 것을 특징으로 하는 선철의 제조방법.
  15. 제1항에 있어서, 예비환원이 하나 혹은 그 이상의 유동상에서 행해지는 것을 특징으로 하는 선철의 제조방법.
  16. 제1항에 있어서, 예비환원이 환원사이크론내에서 행해지는 것을 특징으로 하는 선철의 제조방법.
  17. 제1항에 있어서, 예비환원이 유동상로에서 행하여지는 것을 특징으로 하는 선철의 제조방법.
  18. 제12항 또는 제13항에 있어서, 예비환원공정으로 부터의 CO2함유 폐가스가 플라즈마 버어너에 공급되는 것을 특징으로 하는 선철의 제조방법.
  19. 제1항에 있어서, 융용사이크론이 유도가열되는 것을 특징으로 하는 선철의 제조방법.
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