KR950012401B1 - 용융환원로의 공극률 제어방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

용융환원로의 공극률 제어방법

제1도는 통상의 용융환원법에 의한 선철제조공정의 개략도.

제2도는 폐타이어의 첨가량에 따른 공극률변화를 나타내는 그래프.

제3도는 석탄만을 사용한 경우의 용융환원로 충진층내의 원료 및 연료의 충진구조도.

제4도는 석탄과 폐타이어를 사용한 경우의 용융환원로 충진층내의 원로 및 녕료의 충진 구조도.

제5도는 석탄 및 폐타이어에서 발생되는 타르(Tar)의 분해율과 온도와의 관계를 나타내는 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 철광석(원료) 2 : 예비환원로

3 : 석탄(연료) 4 : 용융환원로

5 : 예비환원된 광석 6 : 환원가스

7 : 대립원료 및 연료 8 : 중립원료 및 연료

9 : 소립원료 및 연료 10 : 폐타이어

본 발명은 철광석과 석탄 또는 코크스를 사용하여 선철을 제조하는 용융환원법에 있어 용융환원로의 공극률을 제어하는 방법에 관한 것이다.

종래의 선철제조방법인 고로법에서는 주원료로 철광석을 괴상화한 소결광과 연료로 크스로에서 제조된 코크스를 사용하고 있다. 즉, 고로제선법은 원료 전처리 공정인 철광석 소결공정과, 양질의 연소성을 지닌 연료를 확보하기 위하여 석탄 코킹공정을 거친 원료 및 원료를 사용함으로서 설비비투자비가 크며 환경오염도 문제가 되고 있다.

용융환원법은 고로법의 이러한 단점을 극복하기 위한 제선공정으로, 철광석과 석탄을 전처리 공정을 거치지 않고 직접 사용하여 선철을 제조하는 방법이다. 용융환원법은 제1도에서와 같이 예비환원로(2)와 용융환원로(4)로 구성되어 있으며 예비환원로(2)에 철광석(1)이 장입되어 예열 및 환원성 가스에 의한 철광석 환원이 일어나고, 용융환원(4)로에서는 석탄(3)이 노상부로부터 직접 장입되고 산소가 풍구로 취입되며 이때 발생되는 석탄의 연소열로 예비환원된 철광석(5)의 용융 및 환원에 필요한 열을 공급하여 철광석의 용융환원이 진행된다. 또한 이 결과 생성된 환원성 가스(6)는 상부의 예비환원로(2)에 공급되어 철광석의 예열 및 예비환원에 사용된다.

이같은 용융환원법은 코킹공정을 거치지 않고 석탄을 직접 사용하는 것을 특징으로 하는 제선공정으로 하부의 용융환원로는 석탄 충진형 용융환원로와 철욕식 용융환원로로 구분되는데, 본 발명은 석탄충진형 용융환원로에 관한 것이다.

석탄 충진형 용융환원로에서는 산소노즐의 상부에 석탄의 충진층이 형성되어 있어서 통기도와 통액성의 확보를 위하여 원료 및 연료의 입도제한이 불가피하며, 또한, 장입되는 철광석의 예비환원율도 매우 높은 것이 요구되고 있다.

본 발명자는 석탄 충진형 용융환원로에 있어 기공률에 대하여 연구를 행한 결과, 석탄 충진형 용융환원로에 폐타이어를 투입하는 경우 용융환원로의 베드네 통기도를 개선함과 동시에 이들이 철 및 열원으로서 작용한다는 것을 인식하고, 이에 착안하여 본 발명을 제안하게 된 것으로써, 본 발명은 석탄 충진형 용융환원로에서 용융선철을 제조함에 있어 건류된 석탄 중량에 대한 일정량의 폐타이어를 석탄과 대체시킴으로써, 용융환원로내의 충진층의 기공률을 제어하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명은 주원료인 철광석과 연료인 석탄 또는 코크스(이하, "석탄"이라 칭함)를 사용하여 석탄 충진형 용융환원로에서 용융선철을 제조하는 방법에 있어서, 상기 연료인 석탄의 배합시 50mm이하의 입도를 갖는 폐타이어를 건류된 석탄의 중량에 대하여 15중량%이하 만큼 석탄과 대체시켜 용융환원로의 공극률을 제어하는 방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.

석탄 충진형 용융환원법에 의해 선철을 제조함에 있어서 용융환원로의 충진층 내에서의 적절한 공극률은 0.35∼0.45정도이다.

용융환원공정중 공극률이라함은 석탄 충진층에서의 공간을 말하며, 공극률이 낮으면 통기도가 낮아지게 되어 연소성이 저하하게 되고, 냉입의 문제가 있다.

한편, 공극률이 너무 높으면 충진층의 연료속도가 빨라 배가스온도가 높아지고, 가스흐름이 빨라지는데, 이는 석탄(coal)의 연료속도를 높이는 결과가 되어 노황이 나빠지며 내화물에도 충격을 주어 침식이 될 우려가 있게 된다.

본 발명은 상기한 용융환원로의 충진층내에서의 공극률을 제어하기 위하여 석탄의 일부를 폐타이어로 대체시키는 것이다.

상기 폐타이어의 입도는 50mm이하로 제한하는 것이 바람직한데, 그 이유는 폐타이어의 입도가 50mm이상인 경우에는 폐타이어의 완전연소 시간이 길어져 공극률 조절제로서의 역할을 할 수 없기 때문이다.

또한, 상기 폐타이어의 첨가량이 너무 많은 경우에도 공극률이 너무 커지게 되므로, 상기 폐타이어의 첨가량은 건류된 석탄의 중량에 대하여 15중량%이하로 제한하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따라 폐타이어를 사용하여 용융환원철을 제조하는 방법을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.

[실시예]

통상의 폐타이어의 화학조성은 하기표 1과 같다.

[표 1]

먼저, 상기표 1과 같은 화학조성을 갖는 입도 50mm이하로 파쇄된 폐타이어를 석탄 저장조에서 8-35mm정도의 입도를 갖는 일반석탄 또는 코크스와 함께 건류된 석탄 중량에 대하여 20중량%까지 변화시키면서 혼합하여 용융환원로에 장입하였다.

이때, 용융환원로의 하단부로는 산소가 취입되어 석탄 및 첨가제를 연소시켜 환원성 가스(CO, H2)를 생성한다.

또한, 용융환원로에서 생성된 환원가스는 상부의 철광석 환원로로 공급되어 철광석의 환원에 사용된다. 환원 철광석은 하부의 용융환원로에 투입되어 용융 및 잔류 산화철의 환원이 일어난다.

상기와 같은 조건에서 용융환원로의 충진층내에서의 공극률을 측정한 결과, 제2도와 같았다. 또한, 용융환원로의 온도 변화에 따른 폐타이어의 분해율을 측정하고 그 결과를 제5도에 나타내었다.

제2도에 나타난 바와 같이, 충진층내에 일부 석탄 또는 코크스를 폐타이어로 대체함에 따라 용융환원로의 충진층내에서의 공극률을 바람직한 범위(0.35-0.45)로 제어가 가능함을 알 수 있다. 그러나 그 양이 15중량%이상이 되면 충진층내의 공극률이 0.45보다 커서 바람직하지 못함을 알 수 있다. 이와 같이 상기의 폐타이어는 연소속도가 석탄에 비해 매우 빠르므로 이들의 연소가 완료된 후에는 베드내 공극률이 증가되고 이로부터 상층부에서 내려오는 용융철 및 하부에서 상승하는 가스류의 통로가 확보되므로서 제3도에서와 같이 석탄만을 사용하는 경우에 비하여 제4도와 같이 작은 입자도 사용할 수 있어서 입도제약을 완화할 수 있다.

제3도 및 제4도에서, 부호 "7"는 대립원료 및 연료, "8"은 중립원료 및 연료, "9"는 소립원료 및 연료, "10"는 폐타이어를 나타낸다.

이때, 용융환원로의 내부온도는 가스상의 온도를 1050℃이상으로 유지시키므로서 제5도에서 나타낸 바와 같이 탄수화물의 완전분해가 가능하여 폐타이어의 열분해시 야기되는 취기성분(악취) 및 매연의 완전분해로 환경오염의 문제점을 해결할 수 있다.

지금까지 상기의 폐타이어는 발전, 시멘트공장에서 열원으로 사용되는 예도 있으나 상기 표 1에서 나타낸 바와 같이 폐타이어에는 다량의 휘발분 및 철선, 섬유질등이 포함되어 있어서 일반적인 고로법에서는 열원으로 사용하기가 불가능하며 기타 공장에서는 이들 나머지 성분의 처리가 곤란하다. 그러나 본 발명에서와 같이 용융환원법에서는 하부의 용융로에서 생성되는 환원가스의 온도가 1050℃이상의 고온이므로 휘발성분 및 타르성분의 완전분해가 가능하며 열원으로 사용할 수 있을 뿐 아니라 폐타이어에 있는 철성분도 회수할 수 있어 자원 재활용측면과 환경공해 방지의 효과를 높이게 된다.

상술한 바와 같이 종래의 석탄충진형 용융환원로는 연료로 코크스 또는 일반 석탄만을 사용하며 장입원료의 통기도 확보 및 제어방법이 단순 입도제한에 의존하고 있어서 원, 연료 사용에 제약이 따른다. 그러나 본 발명에서는 일정량의 폐타이어를 석탄과 함께 혼합하여 사용하므로서 석탄의 사용량을 줄이며, 이들은 일반 석탄보다 빠르게 연소되면서 연소후에 이들이 존재하던 공간은 공극으로 잔존함으로서 석탄충진층내의 통기성 및 통액성을 개선할 수 있어 석탄 및 철광석의 사용 가능한 입도 범위를 대폭 넓힐 수 있을 뿐만 아니라 특히 연료로 사용하는 폐타이어의 입도조절이 용이하므로 원료조건에 따라 충진층의 공극률을 조업조건에 따라 임의로 조절할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 주원료인 철광석과 연료인 석탄을 사용하여 석탄충진형 용융환원로에서 용융선철을 제조하는 방법에 있어서, 상기 연료인 석탄의 배합시 50mm이하의 입도를 갖는 폐타이어를 건류된 석탄중량에 대하여 15중량% 이하만큼 석탄과 대체시킴을 특징으로 하는 용융환원로의 공극율 제어방법.