WO2012091422A2 - 원자로를 이용한 환원철 제조장치 및 이를 이용한 환원철 제조방법 - Google Patents

원자로를 이용한 환원철 제조장치 및 이를 이용한 환원철 제조방법 Download PDF

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WO2012091422A2
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최진식
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강태욱
김희원
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    • Y02P10/134—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing reduced iron through a fluid reduction reactor, and more particularly to an apparatus for producing reduced iron using a nuclear reactor and a method for producing reduced iron using the same.
  • the steel industry is a key industry that supplies basic materials to the entire industry, such as automobiles, shipbuilding, home appliances, and construction, and is one of the oldest industries that have been with human development.
  • Steel mills which play a pivotal role in the steel industry, manufacture molten pig iron, molten iron, using iron ore and coal as raw materials, and then manufacture steel from these and supply it to each customer.
  • the blast furnace method was mainly used as a method of manufacturing molten iron.
  • the blast furnace method is a method of manufacturing molten iron by reducing iron ore to iron by putting together iron ore and coke produced through sintering process into a blast furnace and blowing oxygen together. Since the blast furnace method necessarily involves preliminary processing facilities such as coke manufacturing facilities and sintering facilities, it is necessary to establish additional facilities other than blast furnaces, and the production cost is rapidly increased due to the need for installation of anti-contamination prevention facilities by generating large amounts of environmental pollutants. There is a rising problem.
  • the Finex process which is developed as a kind of the molten reduction steelmaking method, is a flow reduction process for reducing ferrous ore in a flow reduction furnace and a melting process for manufacturing molten iron by melting the directly reduced ferrite ore in a melting furnace. It includes.
  • the molten reduction steelmaking facility includes one or more flow reduction furnaces 20, 30, and 40 for inputting and reducing ferrite ore, agglomeration means 80 and an melting furnace 10 for agglomerating the reduced ferrite ore. Include.
  • the reduced ferrite (hereinafter reduced iron) reduced through the flow reduction paths (20, 30, 40) is agglomerated via the bulking means (80).
  • This agglomerated reduced iron is called hot briquetted iron (HBI) or hot compacted iron (HCI).
  • HBI hot briquetted iron
  • HCI hot compacted iron
  • reducing gas such as CO and H 2 is required to reduce iron oxide in the form of ferrite.
  • carbon monoxide generated by the combustion of coal in the melting furnace 10 is mainly used.
  • One aspect of the present invention is to provide a reduced iron manufacturing apparatus and a reduced iron manufacturing method using the same to increase the reduction efficiency of the flow reduction furnace.
  • the present invention is one or more flow reduction reactor for reducing the ferrous ore by reducing gas to reduced iron;
  • Ferrite ore charging means connected to one or more flow reducing paths to load ferrite ore;
  • Exhaust gas discharge means for discharging the exhaust gas generated in the one or more flow reduction paths
  • Hydrogen gas supply means capable of supplying a reactor for forming hydrogen gas used as the reducing gas and a hydrogen gas formed in the reactor at a bottom of a first flow reduction reactor;
  • an apparatus for producing reduced iron using a reactor including agglomeration means for agglomerating reduced iron reduced in the first flow reduction reactor.
  • the present invention comprises the steps of producing hydrogen gas through the reactor;
  • It provides a method for producing reduced iron using the synthesis gas comprising the step of agglomerated the reduced iron reduced in the first flow reduction reactor.
  • the production efficiency of reduced iron can be increased, and by using hydrogen gas, the amount of carbon dioxide generated can be reduced, thereby providing an environment-friendly reduced iron production process.
  • 1 is a schematic view showing the production of reduced iron using a conventional general fluid reduction reactor.
  • Figure 2 is an example of the present invention, a schematic diagram showing the production of reduced iron using a nuclear reactor.
  • Figure 3 is a schematic diagram showing the production of reduced iron using a reactor as another example of the present invention.
  • the nuclear reactor recovers energy of nuclear power and generates a large amount of hydrogen (H 2 ) through decomposition of H 2 O.
  • H 2 hydrogen
  • the nuclear fission material such as uranium, collapses in the reactor to generate high radioactive material and thermal energy, and the thermal energy generated in the reactor is cooled by a high temperature and high pressure coolant, and the high temperature and high pressure coolant passes through a heat exchanger to cool water of a secondary cooling system.
  • a high temperature and high pressure coolant to generate high-temperature, high-pressure steam, and to generate electrical energy by turning a steam turbine installed outside the containment vessel with high-temperature, high-pressure steam.
  • hydrogen may accumulate while combining with oxygen in the atmosphere as hydrogen is accumulated in the atmosphere or the metal structure is subjected to high temperature heat and oxidized by water due to a loss of cooling water. For this reason, conventionally, the hydrogen is oxidized at low temperatures to exhaust or the hydrogen concentration is lowered.
  • the present invention utilizes the hydrogen generated in the reactor, and by utilizing the reduced iron production process, not only can reduce the explosion risk of the reactor, but also provides a technology that can increase the reduction efficiency of the flow reduction reactor.
  • FIG. 2 is for understanding the present invention, and the present invention is not limited by FIG. 2.
  • the apparatus of the present invention includes a flow reduction path (20, 30, 40) equipped with a gas distribution plate (23, 33, 43) inside the charged iron ore. At this time, at least one fluid reduction path is installed, preferably, three flow reduction paths are installed.
  • the flow reduction paths 20, 30, and 40 form a fluidized bed with a reducing gas supplied from the bottom to reduce the ferrite ore to be supplied to the next process, and exhaust gas discharge pipes 21, 31, and 41 to discharge the exhaust gas to the top. Include.
  • Agglomeration means 80 to agglomerate the reduced iron reduced in the first flow reduction reactor (20).
  • Reduced iron (HBI or HCI) that has been agglomerated through the agglomeration means 80 is charged to the melting furnace (10).
  • the present invention includes a reactor 100 in which hydrogen gas (H 2 O) is generated.
  • hydrogen gas (H 2 ) generated through the decomposition of water (H 2 O) is the first flow reduction through the hydrogen gas supply means 101 associated with the bottom of the first flow reduction reactor (20) It is supplied to the furnace 20.
  • the reactor 100 is an ultra high temperature gas reactor, the reactor including a high temperature reactor (Very High Temperature reactor) for fusing the core with a high temperature of 950 °C or more, and a heat exchanger for cooling the heat generated in the reactor It is preferable.
  • a high temperature reactor Very High Temperature reactor
  • a heat exchanger for cooling the heat generated in the reactor It is preferable.
  • a heating means 110 is provided to increase the temperature of the hydrogen gas.
  • the hydrogen gas is heated to a temperature above the reduction temperature of the flow reduction furnace through heating.
  • a hydrogen storage means 210 capable of storing hydrogen gas generated in the reactor 100 is added. It is preferable to include as.
  • the hydrogen gas and the exhaust gas generated in the melting furnace may also be used.
  • the exhaust gas it is preferable to include dust removal means for removing the dust before the exhaust gas flows into the flow reduction path.
  • FIG. 2 illustrates three flow reduction reactors.
  • the exhaust gas discharged after reduction in the first flow reduction path 20 is again flowed through the first flow reduction path exhaust gas discharge means 21 connected to the bottom of the second flow reduction path 30 in a gas communication relationship. It is transferred to the reduction furnace 30 and is used for the reduction in the second fluid reduction reactor 20.
  • the exhaust gas discharged after reduction in the second flow reduction path 30 again flows through the second flow reduction path exhaust gas discharge means 31 connected to the bottom of the third flow reduction path 40 in a gas communication relationship. It is transferred to the reduction furnace 30 and used for reduction in the third flow reduction reactor 40.
  • Synthetic gas sequentially passed through the first to third flow reduction path is discharged to the exhaust gas purifying device 70 through the third exhaust gas discharge means 41 in the form of exhaust gas in the third flow reduction path (30).
  • Figure 2 12 is a reduced iron transfer means connected to the melting furnace 10, 22, 32 and 42 shows the ferrite ore charging means to the molten reduction furnace (20, 30, 40), 60 is a dust blowing device of the melting furnace Means.
  • hydrogen gas is produced in a reactor.
  • the hydrogen gas is generated by decomposing water (H 2 O) by heat generated by nuclear fission of uranium in a nuclear reactor.
  • the hydrogen gas is charged to the first flow reduction reactor to reduce the ferrite ore. Before the hydrogen gas is charged into the first flow reduction reactor, it is preferable to heat the hydrogen gas above the reaction temperature of the first flow reduction reactor. This is to optimize the reduction reaction in the first flow reduction reactor. For example, when the reduction temperature of the first flow reduction reactor is 780 ° C, the hydrogen gas is preferably heated to 820 ° C.
  • the hydrogen gas charged in the first flow reduction path sequentially passes through one or more flow reduction paths, thereby reducing the ferrite ore in each flow reduction path.
  • the reduction reaction is performed by exhaust gas including hydrogen gas in the previous stage flow reduction reactor.
  • the reduction reaction in the first flow reduction reactor and the discharged exhaust gas contains hydrogen gas, which is charged back to the second flow reduction reactor, and the reduction reaction with the ferrite ore in the second flow reduction reactor. This is done.
  • the reduced iron reduced in the first flow reduction reactor is agglomerated. It is formed to the appropriate size that can be charged into the melting furnace through the agglomeration.
  • the agglomeration is by a conventional process, and is not particularly limited in the present invention.
  • Such agglomerated reduced iron is called hot briquetted iron (HBI) or hot compacted iron (HCI).

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Abstract

본 발명은 원자로에서 생성되는 수소가스를 이용하여 높은 효율의 환원철을 친환경적으로 제조할 수 있는 장치 및 제조방법에 관한 것으로서, 분철광을 환원가스와 반응시켜 환원철로 환원시키는 1개 이상의 유동환원로; 상기 1개 이상의 유동환원로에 분철광을 장입될 수 있도록 연결된 분철광 장입수단; 상기 1개 이상의 유동환원로에서 발생된 배가스를 배출하는 배가스 배출수단; 상기 환원가스로 사용되는 수소가스를 형성하는 원자로 및 상기 원자로 에서 형성된 수소가스를 제1 유동환원로의 저부에 공급할 수 있는 수소가스 공급수단; 및 상기 제1 유동환원로에서 환원된 환원철을 괴상화시키는 괴상화 수단을 포함하는 원자로를 이용한 환원철 제조장치 및 이를 이용한 환원철 제조방법을 제공한다.

Description

원자로를 이용한 환원철 제조장치 및 이를 이용한 환원철 제조방법
본 발명은 유동환원로를 통해 환원철을 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원자로를 이용한 환원철 제조장치 및 이를 이용한 환원철 제조방법에 관한 것이다.
철강산업은 자동차, 조선, 가전, 건설 등의 전체 산업에 기초 소재를 공급하는 핵심기간산업으로서, 인류의 발전과 함께해온 가장 역사가 오래된 산업중의 하나이다. 철강산업의 중추적인 역할을 담당하는 제철소에서는 먼저 원료로 철광석 및 석탄을 이용하여 용융 상태의 선철인 용철을 제조한 다음, 이로부터 강을 제조하여 각 수요처에 공급하고 있다.
지금까지 용철을 제조하는 방법으로는 주로 고로법을 이용하여 왔다. 고로법은 소결 과정을 거친 철광석과 유연탄을 원로로 하여 제조한 코크스 등을 고로에 함께 넣고 산소를 불어넣어 철광석을 철로 환원하여 용철을 제조하는 방법이다. 이러한 고로법은 코크스 제조설비 및 소결설비 등의 원료예비처리설비가 반드시 수반되므로, 고로 이외의 부대설비를 구축해야 하고, 환경 오염물질을 다량 발생시켜 방견오염 방지설비의 설치 필요 등으로 제조원가가 급격히 상승하는 문제점이 있다.
이러한 고로법의 문제점을 해결하기 위해서, 소결 등의 원료예비설비를 필요치 않고, 전세계 광석 생산량의 80%이상을 점유하는 분광석을 직접 사용하여 용철을 제조하는 용융환원제철법의 개발에 많은 노력을 기울이고 있다.
상기 용융환원제철법의 일종으로 개발된 파이넥스(Finex)공정은 분철광을 유동환원로내에서 환원시키는 유동 환원 공정과, 이와 같이 직접 환원된 분철광을 용융로 내에서 용융시켜 용철을 제조하는 용융 공정을 포함한다.
도 1은 일반적인 용융환원제철 설비를 도시한 공정 개략도이다. 도 1을 참조하면, 용융환원제철 설비는 분철광을 투입하여 환원시키는 하나 이상의 유동환원로(20, 30, 40), 환원된 분철광을 괴상화시키는 괴상화 수단(80) 및 용융로(10)를 포함한다.
유동환원로(20, 30, 40)을 거쳐 환원된 분철광(이하 환원철)은 괴상화 수단(80)를 거쳐 괴상화 된다. 이렇게 괴상화된 환원철을 HBI(Hot Briquetted Iron) 또는 HCI(Hot Compacted Iron)이라 칭한다. 상기 HBI 또는 HCI를 용융로(10)에 장입하여 용선을 제조하는데 쓰이게 된다.
상기 유동환원로(20, 30, 40)를 이용한 유동 환원 공정에서는 철산화물 형태의 분철광을 환원시키기 위해서, CO 및 H2 등의 환원가스가 필요하다. 지금까지는 용융로(10)에서 석탄의 연소에 의해 발생한 일산화탄소 등을 주로 사용하고 있다.
그러나, 상기 용융로(10)의 배가스 중 일산화탄소를 유동환원로(20, 30, 40)의 환원가스로 이용하는 경우에는, 충분한 환원가스가 포함되어 있지 않기 때문에 유동환원로의 환원효율이 낮고, 상기 용융로(10)에서 발생된 분진 등 다량의 불순물이 포함되어 있어, 환원철의 품질을 저하시키는 문제가 있다.
본 발명의 일측면은 유동환원로의 환원효율을 높일 수 있는 환원철 제조장치 및 이를 이용한 환원철 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명은 분철광을 환원가스와 반응시켜 환원철로 환원시키는 1개 이상의 유동환원로;
상기 1개 이상의 유동환원로에 분철광을 장입될 수 있도록 연결된 분철광 장입수단;
상기 1개 이상의 유동환원로에서 발생된 배가스를 배출하는 배가스 배출수단;
상기 환원가스로 사용되는 수소가스를 형성하는 원자로 및 상기 원자로 에서 형성된 수소가스를 제1 유동환원로의 저부에 공급할 수 있는 수소가스 공급수단; 및
상기 제1 유동환원로에서 환원된 환원철을 괴상화시키는 괴상화 수단을 포함하는 원자로를 이용한 환원철 제조장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 원자로를 통해 수소가스를 제조하는 단계;
상기 수소가스를 하나 이상의 유동환원로 중 제1 유동환원로에 장입하여 분철광을 환원시키는 단계;
상기 제1 유동환원로에 장입된 수소가스가 유동환원로를 순차적으로 통과하면서, 각 유동환원로 내의 분철광을 환원시키는 단계; 및
상기 제1 유동환원로에서 환원된 환원철을 괴상화시키는 단계를 포함하는 합성가스를 이용한 환원철 제조방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 유동환원로를 이용하여 환원철을 제조함에 있어서, 환원철의 생성 효율을 높일 수 있고, 수소가스를 이용함으로서, 이산화탄소의 발생량을 줄여, 친환경적인 환원철 제조 프로세스를 제공할 수 있다.
또한, 원자로에서 부수적으로 발생한 수소가스를 이용함으로서, 자원 재활용의 관점에서 경제적 이익을 가질 수 있다.
도 1은 종래의 일반적인 유동환원로를 이용한 환원철 제조를 나타낸 개략도임.
도 2는 본 발명의 일예로, 원자로를 이용한 환원철 제조를 나타낸 개략도임.
도 3은 본 발명의 또다른 일예로, 원자로를 이용한 환원철 제조를 나타낸 개략도임.
원자로는 우라늄 등의 원료가 핵분열을 일으키는 곳으로 핵분열 연쇄반응이 적절하게 일어나도록 중성자의 속도를 늦춰주는 역할을 한다. 이때 감속재로 물(H2O)를 주로 사용하고, 이때 사용되는 종류에 따라, 중수로, 경수로로 나뉜다.
상기 원자로에서는 원자력의 에너지를 회수함과 동시에 H2O의 분해를 통해서 다량의 수소(H2)를 발생시키게 된다. 지금까지는 이러한 수소에 대하여 올바른 활용이 미흡한 실정이어서, 자원이 낭비되는 문제가 있다.
상기 원자로에서 우라늄과 같은 핵분열성 물질이 붕괴되면서 고방사능 물질과 열에너지가 생성되고, 원자로에서 생성된 열에너지를 고온 고압의 냉각수로 냉각시키고, 고온 고압의 냉각수는 열교환기를 거치면서 2차 냉각 계통의 냉각수를 고온 고압의 증기로 생성시키고, 고온 고압의 증기로 격납용기 외부에 설치된 증기 터빈을 돌려서 전기에너지를 생성시킨다. 이러한 원자력 발전소에는 대기 중에 수소가 누적되거나 냉각수 상실 사고로 인하여 금속 구조재가 고온의 열기를 받아 물과 반응하여 산화되면서 수소가 대기 중에 있는 산소와 결합하면서 폭발할 수 있는 문제가 있다. 이러한 문제 때문에, 종래에는 상기 수소를 저온에서 산화시켜 소진시키거나, 수소 농도를 낮추고 있다.
본 발명은 상기 원자로에서 발생하는 수소를 이용하여, 환원철 제조공정에 활용함으로서, 원자로 폭발위험을 저감할 수 있을 뿐만 아니라, 유동환원로의 환원효율을 높일 수 있는 기술을 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
먼저, 본 발명의 제조장치에 대하여 도 2를 참조하여 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명의 이해를 위한 것으로, 도 2에 의해 본 발명이 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 장치는 장입된 분철광을 내부에 가스 분산판(23, 33, 43)이 구비된 유동환원로(20, 30, 40)를 포함한다. 이때 유동환원로는 적어도 1개 이상 설피되는데, 바람직하게는 3개의 유동환원로가 설치된다.
상기 유동환원로(20, 30, 40)들은 저부로부터 공급되는 환원가스로 유동층을 형성하여 분철광을 환원하여 다음 공정으로 공급하고, 배가스는 상부로 배출되도록 배가스 배출관(21, 31, 41)을 포함한다.
제1 유동환원로(20)에서 환원된 환원철을 괴상화시키는 괴상화 수단(80)을 포함한다. 상기 괴상화 수단(80)을 통해 괴상화된 환원철(HBI 또는 HCI)은 용융로(10)에 장입된다.
본 발명은 수소가스(H2O)가 생성되는 원자로(100)를 포함한다. 상기 원자로는에서, 물(H2O)의 분해를 통해 생성된 수소가스(H2)는 제1 유동환원로(20)의 저부와 연계된 수소가스 공급수단(101)을 통해 제1 유동환원로(20)에 공급된다.
상기 원자로(100)는 초고온 가스 원자로인 것이 바람직하며, 상기 원자로는 950℃ 이상의 고열로 핵을 융합시키는 초고온 가스로(Very High Temperature reactor)를 포함하고, 원자로에서 발생한 열을 냉각시키는 열교환기를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 원자로(100)에서 발생된 수소가스가 제1 유동로(20)에 공급되기 전, 수소가스의 온도를 상승시킬 수 있는 가열수단(110)이 설치되는 것이 바람직하다. 상기 수소가스는 가열을 통해 유동 환원로의 환원온도 이상의 온도로 가열된다.
도 3에 나타난 바와 같이, 상기 원자로(100)에서 제1 유동환원로(20)로 수소가스를 공급하기 전에 상기 원자로(100)에서 생성된 수소가스를 저장할 수 있는 수소저장수단(210)을 추가로 포함하는 것이 바람직하다.
상기 수소가스를 사용하면, 유동환원로(20, 30, 40)에서의 환원 효율을 높을 수 있으며, 용융로(10)에서 생성된 배가스만을 단독으로 사용하는 경우보다 높은 환원효율을 얻을 수 있다.
한편, 본 발명에서 상기 수소가스와 용융로에서 생성된 배가스도 함께 이용할 수 있다. 상기 배가스를 함께 이용하는 경우에는 상기 배가스가 유동환원로로 유입되기 전에 분진을 제거하는 분진제거수단을 포함하는 것이 바람직하다.
도 2에서는 3개의 유동환원로를 예시하고 있다. 이때 상기 제1 유동환원로(20)에서 환원 후 배출되는 배가스는 다시 제2 유동환원로(30)의 저부와 가스 소통관계로 연결된 제1 유동환원로 배가스 배출수단(21)을 통해 제2 유동환원로(30)로 이송되어, 제2 유동환원로(20)에서의 환원에 이용된다.
또한, 제2 유동환원로(30)에서 환원 후 배출되는 배가스는 다시 제3 유동환원로(40)의 저부와 가스 소통관계로 연결된 제2 유동환원로 배가스 배출수단(31)을 통해 제3 유동환원로(30)로 이송되어 제3 유동환원로(40)에서의 환원에 이용된다.
순차적으로 제1 내지 제3 유동환원로를 통과한 합성가스는 제3 유동환원로(30)에서 배가스의 형태로 제3 배가스 배출수단(41)을 통해 배가스 청정장치(70)로 배출된다.
한편, 도 2에선 12는 용융로(10)에 연결된 환원철 이송수단, 22, 32 및 42는 상기 용융환원로(20, 30, 40)로의 분철광 장입수단을 나타낸 것이며, 60은 용융로의 분진취입장치를 의미한다.
이하, 본 발명의 환원철 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.
먼저, 원자로에서 수소가스를 제조한다. 상기 수소가스는 원자로에서 우라늄의 핵분열 등에 의해서 발생된 열에 의해, 물(H2O)가 분해되면서 발생된 것이다.
상기 수소가스를 제1 유동환원로에 장입하여 분철광을 환원시킨다. 상기 수소가스가 제1 유동환원로에 장입되기 전에, 제1 유동환원로의 반응온도 이상으로 상기 수소가스를 가열하는 것이 바람직하다. 이는 제1 유동환원로에서의 환원 반응 최적화하기 위한 것이다. 일예로, 제1 유동환원로의 환원온도가 780℃인 경우, 상기 수소가스는 820℃로 가열하는 것이 바람직하다.
상기 제1 유동환원로는 장입된 수소가스는 1개 이상의 유동환원로를 순차적으로 통과하면서, 각 유동환원로 내의 분철광을 환원시킨다. 이러한 순차적인 유동환원로에서의 환원반응은 전단계의 유동환원로에서 수소가스를 포함하는 배가스에 의해 환원이 이루어진다. 예를 들면, 제1 유동환원로에서 환원반응이 이루어지고 배출된 배가스는 수소가스를 포함하고 있으며, 이 배가스는 다시 제2 유동환원로로 장입되어, 제2 유동환원로내의 분철광과 환원반응이 이루어지게 된다.
상기 제1 유동환원로에서 환원된 환원철을 괴상화시킨다. 상기 괴상화를 통해 용융로에 장입될 수 있는 적정의 크기로 형성한다. 상기 괴상화는 통상의 공정에 의하며, 본 발명에서 특별히 한정되는 것은 아니다. 이처럼 괴상화된 환원철을 HBI(Hot Briquetted Iron) 또는 HCI(Hot Compacted Iron)이라 한다.
전술한 바와 같이, 원자로에서 생성된 수소가스를 이용하여, 유동환원로에서 분철광을 환원시키면, 종래에 일산화탄소를 이용하여 환원을 행하는 경우에 비해서, 이산화탄소(CO2)의 발생량이 저감되므로, 환경오염을 방지할 수 있는 친환경 환원철 제조 프로세스를 구축할 수 있다.
이하, 도면에 나타난 부호에 대해 설명한다.
10.....용융로
11.....용융로 배가스 배출수단
20, 30, 40.....용융환원로
21, 31, 41....용용환원로 배가스 배출수단
12, 22, 32, 42.....분철광 장입수단
23, 33, 43.....가스 분산판
50.....용융로 배가스 포집수단
51.....용융로 배가스 배출수단
70.....배가스 처리수단
80.....괴상화 수단
100.....원자로
101.....수소가스 공급수단
110.....가열수단
210.....수소가스 저장수단

Claims (8)

  1. 분철광을 환원가스와 반응시켜 환원철로 환원시키는 1개 이상의 유동환원로;
    상기 1개 이상의 유동환원로에 분철광을 장입될 수 있도록 연결된 분철광 장입수단;
    상기 1개 이상의 유동환원로에서 발생된 배가스를 배출하는 배가스 배출수단;
    상기 환원가스로 사용되는 수소가스를 형성하는 원자로 및 상기 원자로 에서 형성된 수소가스를 제1 유동환원로의 저부에 공급할 수 있는 수소가스 공급수단; 및
    상기 제1 유동환원로에서 환원된 환원철을 괴상화시키는 괴상화 수단
    을 포함하는 원자로를 이용한 환원철 제조장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 수소가스 공급수단은 합성가스가 제1 유동환원로에 공급되기 전 가열될 수 있도록 1개 이상의 가열수단을 포함하는 원자로를 이용한 환원철 제조장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 원자로는 950℃ 이상의 고열로 핵을 융합시키는 초고온 가스로(Very High Temperature reactor)를 포함하고, 원자로에서 발생한 열을 냉각시키는 열교환기를 포함하는 초고온 원자로인 원자로를 이용한 환원철 제조장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 환원철 제조장치의 유동환원로는 3개로 이루어지는 합성가스를 이용한 환원철 제조장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 유동환원로에서 배출된 배가스는 제2 유동환원로의 저부와 가스 소통관계로 연결되어 있고, 상기 제2 유동환원로에서 배출된 배가스는 제3 유동환원로의 저부와 가스 소통관계로 연결되어 있는 합성가스를 이용한 환원철 제조장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제조장치는 원자로에서 형성된 수소가스를 저장할 수 있는 저장수단을 추가로 포함하는 원자로를 이용한 환원철 제조장치.
  7. 원자로를 통해 수소가스를 제조하는 단계;
    상기 수소가스를 하나 이상의 유동환원로 중 제1 유동환원로에 장입하여 분철광을 환원시키는 단계;
    상기 제1 유동환원로에 장입된 수소가스가 유동환원로를 순차적으로 통과하면서, 각 유동환원로 내의 분철광을 환원시키는 단계; 및
    상기 제1 유동환원로에서 환원된 환원철을 괴상화시키는 단계
    를 포함하는 합성가스를 이용한 환원철 제조방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 유동환원로에 장입되기 전, 상기 수소가스를 제1 유도환원로의 환원온도 이상으로 가열하는 단계를 더 포함하는 합성가스를 이용한 환원철 제조방법.
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