WO2017086534A1 - 원료 처리 설비 및 이를 이용한 원료 처리 방법 - Google Patents

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WO2017086534A1
WO2017086534A1 PCT/KR2015/014133 KR2015014133W WO2017086534A1 WO 2017086534 A1 WO2017086534 A1 WO 2017086534A1 KR 2015014133 W KR2015014133 W KR 2015014133W WO 2017086534 A1 WO2017086534 A1 WO 2017086534A1
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WO
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section
reduction
raw material
sintering
material processing
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PCT/KR2015/014133
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English (en)
French (fr)
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손상한
왕민규
김완호
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Posco Holdings Inc
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Posco Co Ltd
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B5/00—General methods of reducing to metals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B21/00—Open or uncovered sintering apparatus; Other heat-treatment apparatus of like construction
    • F27B21/06—Endless-strand sintering machines

Definitions

  • the present invention relates to a raw material processing facility and a raw material processing method using the same, and more particularly, to a raw material processing facility and a manufacturing method using the same can be produced with sintered ore and reduced iron.
  • Sintered ore used as a raw material in the blast furnace making process is produced by mixing iron ore and coal (or coke) as a heat source, and then burning the coal and sintering iron ore with the heat of combustion.
  • the general sintered ore manufacturing equipment for manufacturing such sintered ore is a top hopper that stores the top light, a surge hopper in which the assembled raw material is stored after mixing the iron ore raw material and coke as a heat source, arranged in one direction, the top light and the raw material
  • a plurality of trucks are arranged in one direction and arranged on a path conveyed in a process progressing direction, the plurality of wind boxes sucking the inside of the plurality of trucks, the ducts connected to the ends of the plurality of wind boxes And a blower (not shown) connected to the duct to generate a suction force.
  • the method of manufacturing a sintered ore by such a sintered ore manufacturing equipment is as follows.
  • the upper light stored in the upper light hopper and the blended raw material stored in the surge hopper are put on the truck and transported, and the moving truck passes through the lower part of the ignition furnace.
  • the flame (ie, flame) sprayed from the ignition furnace is ignited on the upper surface of the sintered raw material contained in the trolley, that is, the surface layer.
  • the trolley passing through the ignition furnace is transferred in the process progress direction by the conveyor, and the trolley passes through the upper side of the plurality of wind boxes arranged in the process progress direction.
  • a suction force is generated in the trolley passing through the upper side of the wind box in a downward direction, and the flame complexed by the air outside the sucked trolley is moved downward. And when the trolley arrives at the wind box located at the end of the process, the flame reaches the bottom of the trolley, at which time the sintering is completed, and the above operation is carried out continuously for a plurality of trolleys.
  • the air contains 21% of oxygen, the air is sucked into the trolley, it is possible to burn coal, maintain the flame and move within the trolley.
  • the inside of the trolley as described above is an oxidative atmosphere for sintering iron ore by the combustion of coal and the heat of combustion generated at this time.
  • reduced iron is manufactured by mixing iron ore and carbonaceous material (for example, coal) and agglomeration as a raw material for blast furnace (hereinafter, agglomerated ore), and reducing iron ore by using carbonaceous material as a reducing agent.
  • carbonaceous material for example, coal
  • agglomerated ore carbonaceous material
  • the equipment for manufacturing such reduced iron is a plurality of hoppers each receiving iron and carbon materials, a crusher for receiving and crushing each of the iron and carbon materials, a mixer for supplying and mixing iron and carbon materials, compressing the mixture mixed in the mixer It includes a molding machine for molding, a reducing furnace for reducing the heat treatment of the compacted light produced in the molding machine, a cooling furnace for cooling the reduced iron produced at one side of the reducing furnace, and a burner for providing hot air into the reducing furnace.
  • the compacted light is charged in a mobile cart to sequentially move inside the reduction furnace and the cooling furnace, and the compacted light is reduced by the hot air provided by the burner.
  • the reduction furnace as described above, the compacted light is heat-treated to reduce it.
  • the inside of the reduction furnace needs to be formed in a reducing atmosphere, in other words, a non-oxidizing atmosphere.
  • the sintered sinter for producing sintered iron and the reduced iron manufacturing equipment are similar in structure to each other in that the raw materials are moved by the moving trolley and the heat source (flame or hot air) is supplied to the bed of the moving trolley which is sequentially moved.
  • the heat source flame or hot air
  • bogie which manufactures a sintered ore is an oxidative atmosphere
  • the reduction furnace which manufactures reduced iron should be comprised in a non-oxidative atmosphere, it cannot manufacture together a sintered ore and reduced iron.
  • the present invention relates to a raw material processing equipment capable of producing sintered ore and reduced iron together and a raw material processing method thereof.
  • the present invention relates to a sintered ore and reduced iron raw material processing equipment and a raw material processing method that can improve the production rate of sintered ore and reduced iron.
  • the first granulated material for reducing iron production and the second granulated material are charged so as to be positioned above the first granulated material as a raw material for producing sintered ore, and the sintered sintered second assembly
  • An ignition furnace installed on a path through which the plurality of trucks are moved to the raw material processing section, and injecting a flame into the surface layer of the second granulated product
  • a plurality of wind boxes disposed below the plurality of trucks so as to be arranged in the plurality of truck moving directions and providing suction to each of the plurality of trucks
  • An atmosphere composition unit located in the reduction section and recovering a reduction flue gas by a reduction reaction from a bogie in reduction of the first granule and supplying the reduction flue gas to a bogie located in the reduction section;
  • One end of the circulation line is connected to a plurality of wind boxes corresponding to a reduction section of the raw material processing section, and the other end of the circulation line is 800 ° C. in the uppermost layer of the first granulated material in the bogie during the raw material processing section.
  • the reducing exhaust gas is supplied at a position corresponding to a point having a temperature of 1000 to 1000 ° C.
  • the entire raw material processing section the reducing section of the first granulated product supplies the reducing exhaust gas from the circulation line.
  • a section to a point at which reduction of the first granules is completed, and a sintering section of the second granules is a section to the ignition furnace and a point before the supply of the reducing flue gas, and the reducing section is the reducing flue gas.
  • the oxygen concentration is adjusted to 10% or less by the supply of, and the oxygen concentration is adjusted to 15% or more in the sintering section.
  • the circulation line is connected to a plurality of wind boxes disposed at one end of the plurality of wind boxes corresponding to the reduction section, and receives a reduction flue gas generated during the reduction reaction of the first granules from a plurality of trucks located in the reduction section.
  • Recovery piping to recover A first supply pipe, one end of which is connected to the recovery pipe and supplies a reduction exhaust gas moved from the recovery pipe to a bogie located in a reduction section, wherein the first supply pipe includes the first supply pipe in the raw material processing section.
  • the top layer of the granules is installed to correspond to a point having a temperature of 800 ° C to 1000 ° C.
  • the atmosphere composition unit, the blower is provided on the extension path of the recovery pipe to be connected to the recovery pipe, to provide a suction force to the recovery pipe; And a temperature control unit installed to be connected to a recovery pipe between the wind box and the blower, and supplying external air to the recovery pipe to lower the temperature before the gas recovered to the recovery pipe passes through the blower. do.
  • the atmosphere composition unit the second supply for supplying a heat source in the sintering section by supplying a reducing exhaust gas to the sintering section, one end is connected to the recovery pipe, the other end corresponding to the sintering section in the upper side of the bogie pipe; And a concentration adjusting unit connected to the second supply pipe and supplying air to the second supply pipe to adjust the oxygen concentration in the sintering section to be 15% or more.
  • a light distribution unit disposed on one side of the end of the raw material processing section and configured to distribute sintered ore from which the sintering of the second granulated material is sintered and reduced light from which the reduction of the first granulated product is finished; And a hood positioned between the ignition furnace and the light distribution unit, wherein the other end of the circulation line corresponds to a point where the uppermost layer of the first granulated material has a temperature of 800 ° C to 1000 ° C in the raw material processing section.
  • the second supply pipe is connected to a hood and is connected to a hood corresponding to the sintering section.
  • a first hopper in which the first granulated material, which is a raw material for producing reduced iron, is stored, and the first granulated material is charged into a trolley moving downward; And a second hopper positioned at the rear of the first hopper and charging the second granule, which is a raw material for producing sintered ore, to the bogie moved after the first granule is charged.
  • the separation device separates the sintered ore and reduced iron by any one of particle size and magnetic force.
  • the raw material processing method comprises the steps of charging a first granule for producing reduced iron for each of a plurality of trucks; Charging a second granule for sintered ore to be positioned above the first granule in the trolley where the first granule is charged and moved; Moving each of the plurality of bogies loaded with the first and second granules in the direction of ignition to ignite a flame on the surface layer of the charged second granules of each of the plurality of bogies; Each of the plurality of trucks to which the flame is complexed is arranged in a raw material processing section including a sintering section for sintering the second granulated material and a reduction section for reducing the first granulated material as a section after the sintering section. Sequentially moving to pass through the upper wind box of the sintering reaction to the second granules located above and the reduction reaction of the first granules located below; Including,
  • the reducing of the first granulated product may include recovering a reducing flue gas generated by a reducing reaction from a bogie in which a reducing reaction of the first granulated product first proceeds in the reducing section; And supplying the reduced exhaust gas recovered by the bogie located in the reduction section to adjust the oxygen concentration in the bogie located in the reduction section to form a reducing atmosphere.
  • the bogie located at a point corresponding to the point where the uppermost layer of the first granulated material in the bogie has a temperature of 800 ° C to 1000 ° C in the raw material processing section.
  • the entire raw material processing section the reducing section of the first granulated product supplies the reducing exhaust gas from the circulation line.
  • a section to a point at which reduction of the first granules is completed, and a sintering section of the second granules is a section to the ignition furnace and a point before the supply of the reducing flue gas, and the reducing section is the reducing flue gas.
  • the oxygen concentration is adjusted to 10% or less by the supply of, and the oxygen concentration is adjusted to 15% or more in the sintering section.
  • the reducing exhaust gas generated by the reduction reaction of the first granules is recovered from a plurality of wind boxes corresponding to the reduction section of the raw material processing section.
  • the recovered exhaust gas and air are mixed to 500 ° C. or less. The process of lowering the temperature.
  • the reducing exhaust gas is supplied to a bogie corresponding to the sintering section to provide a heat source.
  • the air inhaled from the outside is additionally supplied to a bogie corresponding to the sintering section to adjust the oxygen concentration to 15% or more.
  • bogie shall be 200 mm or more and 400 mm or less.
  • the stacking height of the second granules is determined by Equations 1, 2 and 3.
  • the first granules and the second granules are separated according to the particle size or the magnetic force.
  • the steel material is used as a material for the blast furnace making process.
  • the sintered ore and the reduced iron can be produced together using a raw material processing facility in which a plurality of mobile trucks are sequentially moved and processed.
  • the sintered ore and the reduced iron are formed by using the same equipment by forming a certain section in an atmosphere that is easy to sinter and forming another certain section by an easy section. It can be produced together.
  • productivity and operation efficiency of the sintered ore and reduced iron are improved.
  • FIG. 1 conceptually illustrates a raw material processing facility according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a view illustrating a state in which raw materials to be processed are loaded into a balance
  • FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating a supply position of a reducing exhaust gas in detail in a raw material processing facility according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 4 conceptually illustrates a raw material processing facility according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating a supply position of a reducing exhaust gas in detail in a raw material processing facility according to a second embodiment of the present invention
  • 1 is a view conceptually showing a raw material processing facility according to a first embodiment of the present invention.
  • 2 is a view illustrating a state in which raw materials to be processed are loaded into a balance.
  • 3 is a conceptual diagram illustrating a supply position of a reducing exhaust gas in detail in the raw material processing facility according to the first embodiment of the present invention.
  • 4 is a view conceptually showing a raw material processing facility according to a second embodiment of the present invention.
  • 5 is a conceptual diagram illustrating a supply position of a reducing exhaust gas in detail in a raw material processing facility according to a second embodiment of the present invention.
  • the raw material processing facility to produce a sintered ore and reduced iron together. That is, the raw material for manufacturing a sintered ore and the raw material for manufacturing reduced iron are charged in one trolley
  • the raw material for producing the sintered ore charged in the trolley 100 is a granulated material which is pre-assembled after mixing subsidiary materials such as iron ore, coke as a heat source, and limestone.
  • the iron ore may be a spectroscopic ore of less than 10mm, and the iron ore, coke, limestone is mixed with water and pre-assembled at the same time to be assembled into particles of an average of about 2 to 3mm.
  • Raw materials for the production of reduced iron are granules in which iron ore and carbon materials are mixed and then assembled into briquettes or pellets.
  • the iron ore ultrafine ore of 0.1 mm or less, which is difficult to use in conventional sintered ore manufacture, may be used.
  • the granulated material which is a raw material for producing reduced iron
  • the granulated material which is a raw material for producing sintered ore
  • a granulated product for manufacturing reduced iron charged into a trolley will be referred to as a first granulated product M1
  • a granulated product for producing a sintered ore charged into an upper portion of the first granulated product M1 will be referred to as a second granulated product M2.
  • the sintering of the second granulated material M2 located on the upper side is first advanced to produce a sintered ore, and the second granulated product M2 is manufactured. After the sintering of the sintering is completed, the reduction of the first granulated product M1 proceeds to produce reduced light.
  • the raw material processing equipment is charged to the upper side of the first hopper 21, the upper light (M0) is stored in the upper light to be charged to the bottom of the balance, for reducing iron production
  • the second hopper 22 the first granule M1 is stored as a raw material
  • the third hopper is charged to the upper side of the first granule M1
  • the second hopper (M2) is stored as a raw material for the production of sintered ore ( 23)
  • a plurality of bogies 100 in which the upper light M0 and the first and second granules M1 and M2, which are raw materials to be processed, are charged and sequentially transferred in the process progress direction, respectively, in the process progress direction.
  • the conveyor 300 for transferring the plurality of trolleys 100 in the process progress direction is installed on the upper side of the conveyor 300 from one side of the third hopper 23, to inject a flame to the trolley 100
  • the upper side of the conveyor 300 a plurality of trucks (100) is located in the path to be transferred, in one side of the ignition furnace 200
  • a plurality of wind boxes 500 which are arranged on a path through which a plurality of trucks are transported from the lower side of the hood 400 and the conveyor 300 formed to extend to a process end point, and suck or suck the inside of the plurality of trucks 100.
  • the atmosphere composition unit 600 recovers and supplies the fuel to be reused for the reduction of the first granulated product M1 positioned in the reduction section.
  • the raw material processing equipment is a granulator (11) for mixing the iron ore and carbon materials to assemble into pellets or briquettes to produce a first granule, a mixer for pre-assembling at the same time mixing iron ore, coke, subsidiary materials (limestone) and water ( 12) a gas generated in the sintering process of the second granulated product M2 connected to the plurality of windboxes 500 installed corresponding to the sintering section of the second granulated product M2 among the plurality of windboxes 500.
  • the conveyor 300 for exhausting the light, the light distribution unit to distribute the sintered ore reduced iron from the trolley 100, the cooler 800 for cooling the sintered ore and reduced iron, the cooled sintered ore and Separation device 900 for separating the reduced iron.
  • the ignition furnace 200 injects a flame into the trolley passing through the lower side, and provides a heat source for burning the coke. And when the trolley
  • Other ignition furnace 200 in the embodiment is a gas burner, but not limited to this can be applied to a variety of means that can inject a flame.
  • the hood 400 sucks the outside air into the bogie and re-suctions the air sucked into the bogie, and is installed to extend between the ignition furnace 200 and the light distribution unit.
  • the plurality of wind boxes 500 provide suction force to the hood 400 and the trolley 100, thereby sucking outside air into the hood 400 and allowing the sucked air to move downward of the trolley 100.
  • the plurality of wind boxes 500 are arranged in a section between the ignition furnace 200 and the light distribution unit.
  • the ignition furnace 200 is located between the third hopper 23 and the hood 400 (or the first wind box) so that the top light M0, the first assembly M1 and the second assembly M2 are located.
  • the flame is sprayed toward the trolley 100 which is sequentially stacked. That is, the flame is sprayed on the upper surface of the raw material layer in the bogie 100 passing through the lower side of the ignition furnace 200.
  • the flame is injected from the ignition furnace 200, the heat caused by the flame, the air sucked into the trolley 100 and the coke among the second granules M2 meet to form the upper layer of the second granules M2, that is, the surface layer. Ignites.
  • the above-described trolley 100 sequentially passes through the upper side of the plurality of wind boxes 500 arranged on the process progress path while being transferred in the process progress direction by the conveyor 300. Accordingly, the flame or generated heat of the surface layer of the second granule M2 and the air supplied from the hood 400 move downward in the bogie to the suction force of the wind box 500 so that the second granule Causes the combustion of coke in M2). Therefore, as the flame and heat move downward from the surface layer of the second granulated product M2, the sintering reaction proceeds gradually from the surface layer of the second granulated product M2 downward.
  • the first granule M1 positioned below the second granule M2 is heated by receiving heat transferred from the upper side.
  • sintering proceeds while the flame and heat move from the surface layer of the second granule M2 to the lower side, and as the flame and heat move below, the sintering is carried out to the lower layer of the second granule M2. Nearly ending, the temperature of the first granulated product M1 increases.
  • FIG. 6 is a graph showing the metallization rate according to the oxygen concentration and the reduction temperature, and it can be seen that the metallization rate increases significantly as the oxygen concentration decreases at 21%.
  • the oxygen concentration exceeds 10%, the coal ash (that is, coal) in the first granule M1 is burned at a low temperature, and the temperature of the first granule M1 is rapidly increased. It was observed that all of the carbon ash that should be used for reduction was used for combustion.
  • . 7 shows the metallization rate according to the temperature during the temperature increase process of the first granule M1, and the metallization rate is very low at low temperatures, and the metallization rate is very low. It can be seen that.
  • the oxygen concentration in the bogie must be adjusted to 10% or less from a temperature of 800 ° C. or more at which the metallization rate is increased. That is, when the temperature of the first granulated product M1 is elevated to 800 ° C. or higher, the oxygen in the trolley should be adjusted to 10% or less to form a non-oxidizing or reducing atmosphere.
  • the carbon ash content is preferably added at 5 wt% or more and 20 wt% or less.
  • the content of the carbonaceous material exceeds 20% by weight, the effect of increasing the metallization rate is insufficient.
  • the flame and heat complexed to the second granule M2 move downward, and as the sintering proceeds to the lower layer of the second granule M2, the temperature of the first granule M1 increases. In this case, the temperature of the uppermost layer of the first granule M1 located adjacent to the second granule M2 is also raised.
  • the first granule M1 should be reduced from when the sintering is almost completed to the bottom layer of the second granule M2 or immediately after completion.
  • the temperature of the bottom layer of the first granulated product M1 is measured to have any one of 800 ° C to 1000 ° C.
  • the oxygen atmosphere is adjusted to 10% or less from the bogie position at which the temperature of the upper layer of the first granulated product M1 has any one of 800 ° C to 1000 ° C.
  • the oxygen concentration is relatively low (at least compared to air), and the temperature is also high. Therefore, in the present invention, by recovering the reducing exhaust gas generated in the reduction process of the first granule (M1), and reused for the reduction of the first granule (M1), to provide a heat source for easy reduction, to a non-oxidizing atmosphere To create.
  • the atmosphere composition unit 600 moves in the process 100 while the process is in progress, wherein the bogie has a temperature of any one of 800 ° C. to 1000 ° C. in the upper layer of the first granulated product M1.
  • the reducing exhaust gas is supplied from the position to adjust the oxygen concentration to 10% or less.
  • the reducing exhaust gas is a gas generated from the bogie in which the reduction of the first granulated product M1 is first performed, and the atmosphere composition unit 600 recovers the reducing exhaust gas and recycles it to reduce the oxygen concentration in the bogie 100 by 10%. Adjust to the following.
  • the sintering reaction is performed to the bottom layer of the second granulated product M2 by the atmosphere composition unit 600, and the first granulated product M1 does not undergo a sintering reaction and a reduction reaction occurs.
  • the flame complexed to the surface layer of the second granule M2 does not move to the first granule M1 but is extinguished before it, and the first granule M1 in a non-combustible or non-oxidizing atmosphere. ) Is reduced. That is, when sintering is complete
  • the section in which the trolley 100 moves after sintering to the bottom layer of the second granulated material M2 is impossible to maintain a flame, and is non-oxidizing or reducing. It must be created as an atmosphere.
  • the supply start position of the reducing exhaust gas is determined according to the temperature of the uppermost layer of the first granulated product M1. This is because the temperature of the uppermost layer of the second granulated product M2 increases as the flame complexed to the surface layer of the second granulated product M2 gradually moves downward to approach the end point of sintering.
  • the reducing exhaust gas is supplied at a point where the temperature of the uppermost layer of the first granulated product M1 is 800 ° C to 1000 ° C.
  • the temperature of the uppermost layer of the first assembly M1 is determined.
  • Is 800 ° C. to 1000 ° C. may be any one of 40% to 50% of the process progress section.
  • the moving bogie 100 is located at 40% to 50% of the process progression section (reduction flue gas supply position)
  • the reducing flue gas is supplied so that the inside of the bogie passing through the point has an oxygen concentration of 10. It becomes% or less, and is comprised in a reducing atmosphere by this, and reduction of the 1st granulated material M1 is performed.
  • the plurality of trucks 100 sequentially pass through the reducing exhaust gas supply position, the inside of each of the plurality of trucks 100 may be sequentially formed in a non-oxidizing or reducing atmosphere so that reduction is performed.
  • the outside air is sucked into each of the plurality of trucks 100 through the hood 400 by the suction force of the wind box 500. And air contains 21% oxygen.
  • the reduction of the first granulated material (M1) is to be carried out, the balance in the reduction section It should be made into an atmosphere, but it is not possible to form a reducing atmosphere with air having an oxygen concentration of 21%.
  • the atmosphere composition unit 600 by supplying the reducing exhaust gas to the reduction section, the inside of the bogie 100 passing through the reduction section to create a reducing atmosphere. That is, the atmosphere composition unit 600 according to the embodiment of the present invention is connected to the hood 400 in which the outside air is sucked, so that the bogie passing through at least the reducing section becomes a reducing atmosphere or a non-oxidizing atmosphere. More specifically, the atmosphere composition unit 600 supplies a reducing exhaust gas so that the oxygen concentration in the bogie 100 is 10% or less. This is possible by adjusting the flow rate of the reducing exhaust gas supplied to the hood 400.
  • the atmosphere composition unit 600 according to the first embodiment forms the bogie 100 passing through the reduction section using the reducing exhaust gas in a reducing atmosphere, and the atmosphere composition unit 600 according to the second embodiment generates the reducing exhaust gas.
  • the sintering section in which the sintering of the second granulated material proceeds is made into an easy sintering atmosphere, and the atmosphere of the reducing section is formed into an easy reducing atmosphere.
  • the atmosphere composition unit 600 has one end connected to each of the plurality of wind boxes 500, the other end connected to the hood 400, and passed through a reduction section.
  • Suction force is installed on the circulation line 610 for recovering the exhaust gas exhausted from the bogie, the circulation line 610 so that the reducing exhaust gas in the plurality of wind boxes 500 can be sucked or moved to the circulation line 610.
  • a blower (hereinafter referred to as a first blower 630), which is provided on the circulation line 610 so as to be positioned between the wind box 500 and the first blower 630 on the path of the circulation line 610, It is installed to be connected to the dust collector (first dust collector 620), the first dust collector 620 and the first blower 630, the circulation line 610 for collecting the reduced exhaust gas exhausted from the box 500, the outside air By supplying the gas to reduce the temperature of the reducing exhaust gas. And a temperature control unit 640.
  • the circulation line 610 recovers the reducing flue gas recovered from the reducing section and supplies it to the bogie 100 passing through the reducing section again, so that the bogie 100 becomes a reducing atmosphere.
  • the moving bogie 100 moves to the reducing exhaust gas supply position.
  • the oxygen concentration in the bogie 100 is adjusted to 10% or less by the reducing exhaust gas supplied from the circulation line 610.
  • the point where the temperature of the uppermost layer of the first granulated material M1 has any one of 800 ° C to 1000 ° C is any one of 40% to 50% of the entire process progression period. It becomes the reducing exhaust gas supply position, when the moving bogie 100 is located at any point of 40% to 50%, the oxygen concentration inside the bogie 100 is reduced by the reducing exhaust gas supplied from the circulation line 610. It is adjusted to 10% or less.
  • the reducing exhaust gas is sucked into the bogie 100 passing through the lower side of the circulation line 610 by the suction force of the wind box 500 corresponding to the lower side of the circulation line 610 through which the reducing exhaust gas is discharged.
  • the inside of the trolley 100 is formed in a reducing atmosphere.
  • the circulation line 610 is installed so that one end is connected to the plurality of wind boxes 500 and the other end extends to the upper side of the wind box 500, and thus, the reducing gas exhausted from the plurality of wind boxes 500 is transferred to the wind box 500.
  • the first supply pipe 612 is connected to the hood 400 such that the temperature of the uppermost layer of the first assembly corresponds to the point having a temperature of any one of 800 °C to 1000 °C.
  • the first supply pipe ( 612 is connected to hood 400 to correspond to any one of the points 40% to 50%.
  • the outside air and reducing exhaust gas are supplied to the hood 400 extending in the area between the ignition furnace 200 and the light distribution unit.
  • the partial region of the hood 400 is a region corresponding to the sintering section of the second granule M2, and the other partial region is a region corresponding to the reducing section of the first granule M1.
  • a partition 410 is installed between the sintering section and the reducing section.
  • the partition wall 410 is installed to be located behind the first supply pipe 612, it is preferable to be located adjacent to the first supply pipe.
  • the first dust collector 620 removes dust included in the recovered reduced exhaust gas and moves it to the first blower 630. To this end, the first dust collector 620 is connected on the recovery pipe 611 between the wind box 500 and the first blower 630.
  • the first blower 630 provides a suction force to the recovery pipe 611 and is installed to be connected to the recovery pipe 611 connected to the rear end of the first dust collector 620.
  • the reducing exhaust gas exhausted from the wind box 500 has a temperature of 500 ° C or more, more specifically about 700 ° C.
  • the blower is made of a material vulnerable to a temperature above 500 °C. Therefore, it is necessary to cool the temperature of the reducing exhaust gas to a temperature of less than 500 ° C before the reducing exhaust gas recovered by the recovery piping 611 passes through the first blower 630.
  • the temperature control unit 640 for supplying the reducing exhaust gas by supplying external air to the recovery pipe 611 connected to the front end of the first blower 630 is connected.
  • the temperature controller 640 according to the embodiment includes a first suction part 641 for sucking external air and one end thereof connected to the first suction part 641, and the other end of the first dust collector 620 and the first blower 630.
  • the first suction pipe 642 connected to the recovery pipe 611 between the (). According to the temperature control unit 640 according to the embodiment, by adjusting the air flow rate supplied to the recovery pipe 611, it is possible to control the temperature of the reducing exhaust gas.
  • the atmosphere composition unit 600 according to the second embodiment may be used to provide a heat source in the sintering section by supplying the reducing exhaust gas to the sintering section as well as the reducing section, and may be utilized to create an atmosphere that is easy to sinter.
  • the atmosphere composition unit 600 according to the second embodiment is connected to the plurality of wind boxes 500, respectively, and the other end is connected to the hood 400, and exhausted from the bogie 100 passing through the sintering section and the reducing section.
  • Circulation line 610 for recovering the exhaust gas, the first blower 630 is provided on the path of the circulation line 610 to provide a suction force to allow the reducing exhaust gas in the plurality of wind box 500 to be sucked or moved to the circulation line ), which is installed in the circulation line 610 so as to be located between the wind box 500 and the first blower 630 on the path of the circulation line 610, and collects the reducing gas exhausted from the wind box 500.
  • the circulation line 610 further includes a second supply pipe 613 as compared with the first embodiment. That is, the circulation line 610 is installed so that one end is connected to the plurality of wind boxes 500 and the other end extends to the upper side of the wind box 500, and thus the reducing gas exhausted from the plurality of wind boxes 500 is transferred to the wind box ( 500, the first supply pipe 612, one end is connected to the recovery pipe 611, the other end is connected to the hood 400 position corresponding to the reduction section, one end is the recovery pipe (611) for moving to the upper position; And a second supply pipe 613 connected to the 611 and connected to a hood position of the other end corresponding to the sintering section.
  • the first supply pipe 612 is connected to the hood 400 so that the temperature of the uppermost layer of the first assembly M1 corresponds to a position having any one of 800 ° C to 1000 ° C.
  • the second supply pipe 613 may be connected to the hood 400 to be positioned at the sintering start point of the second assembly M2, that is, the upper side of the first wind box 500.
  • the trolley passing through the sintering section, the sintering of the second granulated material (M2), the oxygen concentration in the trolley 100 should be maintained at 15% or more.
  • the reducing exhaust gas has an oxygen concentration of 7 to 8%, when the reducing exhaust gas and the external air sucked by the suction force of the wind box 500 are supplied, there is insufficient oxygen to be used for combustion, and thus the second granulated material M2 ) Sintering can be difficult.
  • the concentration adjusting unit 650 includes a second suction unit 651 for sucking outside air and one end connected to the second suction unit 651, and the other end connected to the second supply pipe 613. ).
  • the exhaust unit 700 recovers the exhaust gas recovered from the sintering section and discharges it to the outside.
  • Exhaust unit 700 according to the embodiment is installed on the exhaust line 710, the exhaust path 710 connected to the plurality of wind boxes 500, one end corresponding to the sintering section, the dust of the exhaust gas
  • the second dust collector 720 to remove the, and a second blower 730 is connected to the rear end of the second dust collector 720 to provide a suction force to the exhaust line 710.
  • the cooler 800 is a device for cooling the sintered ore and reduced iron distributed from the trolley 100.
  • the cooler according to the embodiment cools using air.
  • the cooling method is not limited to air, and various media can be applied without affecting the properties of the sintered ore and reduced iron.
  • Separation apparatus 900 is a means for separating the cooled sintered ore and reduced iron, for example, may be any one of the separation screen according to the particle size and the magnetic separator to separate according to the magnetic force. Since the sintered ore is tens to hundreds of times larger than the reduced iron, it is possible to separate the sintered ore and the reduced iron by dividing by the particle size using a screen having a plurality of openings. Further, the reduced iron is metallized into metal Fe in accordance with the reduction of the first granulated product M1, and the metal Fe has a magnetic force. However, since the sintered ore is in the form of iron oxide (FeO), it does not have a magnetic force or is very insignificant. Thus, by using a magnetic separator having a magnet or the like, it is possible to separate the sintered ore and reduced iron in accordance with the magnetic force.
  • FeO iron oxide
  • the first granule M1 for producing reduced iron and the second granule M2 for producing sintered ore are charged into the trolley 100 as described above, and the second granule is placed on the first granule M1.
  • the layers are charged so that the granulated material M2 is located.
  • sintering is continuously performed from the uppermost layer of the second granulated product M2 to the lower layer, and then reduction is performed from the uppermost layer of the first granulated product M1 to the lower layer.
  • the reduction sections of the first granules M1 and the sintering sections of the second granules M2 are determined by the heights h1 and h2 of the first granules M1 and the second granules M2. .
  • the time required for raising the first granulated product M1 to the temperature required for reduction (heating time), the time required for reducing (reducing time), cooling after completion of the reduction
  • the time required for reduction was about 8 minutes, and the reduction time was not significantly changed when the stack height was changed.
  • the height of the 1st granulated material M1 was set to 200 mm, it turned out that the time required for reduction is about 8 minutes, and the whole process time requires 10 minutes.
  • the time required for reduction does not change significantly from 8 minutes, and thus, the overall process time does not vary significantly from 10 minutes. By the way, since the productivity of reduced iron becomes low, this is not preferable.
  • the height of the first granule M1 is 400 mm
  • the total process time is 20 minutes
  • the height exceeds 400 mm the process time is too long, resulting in a problem of low productivity.
  • the height of the first granulated material M1 exceeds 400 mm, there is a problem that a large variation in the reduction rate and its strength occurs in the height direction.
  • the laminated height of the 1st granulated material M1 shall be 200 mm or more and 400 mm or less.
  • the height of the first granulated product was 300 mm, and the gas was reduced by introducing a gas having an oxygen concentration of 10% and a temperature of 700 ° C.
  • a gas having an oxygen concentration of 10% and a temperature of 700 ° C was reduced by introducing a gas having an oxygen concentration of 10% and a temperature of 700 ° C.
  • 3 to 5% of the introduced gas was lowered, and the temperature of the reducing exhaust gas did not change significantly at the temperature of the inlet gas at 700 ° C.
  • the temperature of the exhaust gas should be lowered by the elevated temperature of the charge according to the incoming gas. This is because the gas temperature rises due to the heat generated at this time.
  • the height of the second granulated material is determined according to the height of the first granulated material, the sintering progress speed, and the like.
  • the height of the 2nd granulated material according to the height of a 1st granulated material can be computed by following formula (1).
  • the total raw material processing time (min) in the raw material processing facility depends on the process length (m) and the moving speed of the bogie (m / min).
  • the process length m here means the length m of the some trolley
  • Equation 1 The total raw material time is determined in Equation 1, and the time min available for sintering the second granule from min reduction time min corresponding to the stacking height of the first granule may be defined by Equation 2.
  • Equation 2 When the sintering time (min) is determined from Equation 2, the sintering speed is set in consideration of the productivity and quality required for the operation, and the height (min) of the second granule can be obtained from the sintering time and the sintering speed. (Equation 3).
  • the first and second granules are charged at a predetermined height at the time of raw material processing to proceed the process.
  • the temperature of the uppermost layer of the first granulated material M1 is any one of 800 ° C to 1000 ° C or in the entire process section, for example, any one of 40% to 50% points. Supply reducing flue gas at the point of.
  • the temperature of the uppermost layer of the 1st granulated material M1 is 900 degreeC, and reducing exhaust gas is supplied, It demonstrates, for example, that the point whose temperature of the uppermost layer is 900 degreeC is 45% point, for example.
  • a first granulated product M1 for producing reduced iron, a second granulated product M2 for producing a sintered ore, and an upper light M0 are prepared.
  • the first granulated material M1 is a raw material for producing reduced iron, and prepares 0.1 mm or less of ultra fine iron ore and coal of 0.1 mm or less as a carbon material, and mixes it in a weight ratio of 80: 20, and then twin roll type br It is an assembly assembled by briquettes having a length of 45 mm, a width of 23 mm, and a thickness of 17 mm by using a assembler 11 which is a ketter.
  • the first granulated product M1 may be manufactured into pellets using a pelletizer.
  • the second granulated material (M2) is a raw material for the production of sintered ore, and the iron ore raw material and the binder powder coke, limestone (CaCO 3 ) and water as a raw material is mixed in a mixer, and pre-assembled to have an average particle size of 2 to 3mm It is a granule pre-assembled with particles.
  • the upper light M0 is a sintered ore having a small particle size of 2 to 3 mm among the produced sintered light, and is not used for blast furnace operation, and is used as upper light at the next charge raw material processing.
  • the top light facilitates the flow of gas in the bogie in the raw material processing process, and serves to protect the bogie made of iron when the iron ore raw material is melted.
  • the first hopper 21, the second hopper 22, and the third hopper 23 are provided. Charge each. Then, the plurality of trucks are sequentially moved under the first hopper 21, the second hopper 22, and the third hopper 23, and the upper light M0 and the first granulated product M1 in each of the trucks 100 are sequentially moved. , And charged in the order of the second granulated product M2 to be laminated. At this time.
  • the laminated height of the 1st granulated material M1 shall be 200 mm or more and 400 mm or less.
  • the second granulated product is assembled according to the preset stacking height of the first granulated product M1.
  • the stack height of the water M2 is calculated.
  • the second granulated material M2 is charged and stacked on top of the first granulated material M1 at the calculated height.
  • each of the plurality of trucks 100 sequentially passes through the lower side of the ignition furnace 200 by the conveyor 300, and when the truck with the flame is injected in the first wind box, the surface layer of the second assembly M2 is located.
  • the flame is ignited.
  • the trolley 100 in which the flame is ignited moves along the extension direction between the hood 400 and the wind box 500 according to the operation of the conveyor 300.
  • the outside air is sucked into the hood 400 by the suction force of the plurality of wind boxes 500 and supplied into the trolley 100. Since the oxygen concentration in the air is 21%, the trolley 100 is burned or sintered in the coke 100. It is possible to maintain an easy oxygen concentration.
  • the moving trolley 100 when the moving trolley 100 is positioned at 45% of the entire process section, the sintering is completed to the bottom layer of the second granulated material, and the flame disappears.
  • the flame is alive because the coke can be burned because oxygen is maintained at 15% or more until the 45% point, but since the oxygen concentration is adjusted to 10% or less from the 45% point, the flame is extinguished due to lack of oxygen. Therefore, all the second granules in the trolley moved to the 45% point are sintered and become sintered ore.
  • the reduction section is formed in a reducing atmosphere by the reducing exhaust gas generated in the reduction process of the first granulated material previously reduced. That is, when the first blower 630 of the atmosphere composition unit 600 is operated during the reduction process, the reducing exhaust gas is exhausted from the wind box 500 corresponding to the reduction section. The reduced exhaust gas exhausted from the wind box 500 passes through the first dust collector 620 to remove dust, and is mixed with the air supplied from the temperature controller 640 to adjust the temperature below 500 ° C. Thereafter, the reduced exhaust gas adjusted to 500 ° C. or less is moved along the recovery pipe 611 and then supplied to the hood 400 through the first supply pipe 612.
  • the first supply pipe 612 is correspondingly installed so as to be positioned at 45% of the temperature of the uppermost layer of the first granulated material M1 at 900 ° C in the entire process section, and supplies the reducing exhaust gas.
  • the moving trolley 100 when the moving trolley 100 is located at the 45% point, the reducing exhaust gas discharged from the first supply pipe 612 is sucked into the trolley, and together with the suction force of the wind box 500, external air is discharged. It is sucked into the trolley 100 through a hood. At this time, by adjusting the flow rate of the reducing exhaust gas supplied through the first supply pipe 612, the oxygen concentration in the bogie can be adjusted to 10% or less.
  • the outside air is sucked into the trolley 100 through the hood 400 by the plurality of wind boxes 500.
  • the oxygen concentration is increased through the first supply pipe 612.
  • a reducing flue gas of from 8% to 8% is supplied.
  • the bogie 100 in the reduction section is the atmosphere is formed by the air sucked from the outside and reducing exhaust gas, the oxygen concentration can be controlled to 10% or less by adjusting the supply flow rate of the reducing exhaust gas, and thus 100)
  • the atmosphere may be formed in a reducing or non-oxidizing atmosphere.
  • the reducing exhaust gas has a high temperature of 500 ° C. or less, and by supplying it, it is possible to additionally secure heat for reducing the first granule or for supplementing heat deficiency.
  • the reduced iron and the sintered ore thus prepared are used as raw materials in the steelmaking process in the blast furnace.
  • the present invention is not limited thereto, and the atmosphere of the sintering section may be formed using the reducing exhaust gas as in the second embodiment. That is, the reduced exhaust gas recovered in the reduction section moves along the recovery pipe 611, a part is supplied to the reduction section by the first supply pipe 612, and a part is sintered through the second supply pipe 613. Supplied to.
  • the concentration control unit is connected to the second supply pipe 613 to further supply air together with the reducing exhaust gas, thereby maintaining the oxygen concentration in the sintering section at 15% or more.
  • the sintered ore and reduced iron in the trolley are charged into a cooler and cooled.
  • the cooled sintered ore and reduced iron are charged into a separation device, separated into sintered ore and reduced iron, and then moved for the subsequent process.
  • the sintered ore and the reduced iron may be manufactured together using a raw material processing facility in which a plurality of mobile trucks are sequentially moved and processed.
  • the sintered ore and the reduced iron are formed by using the same equipment by forming a certain section in an atmosphere that is easy to sinter and forming another certain section by an easy section. It can be produced together.
  • productivity and operation efficiency of the sintered ore and reduced iron are improved.
  • the sintered ore and the reduced iron can be manufactured together using the raw material processing facility in which a plurality of mobile trucks are sequentially moved and processed.
  • the sintered ore and the reduced iron are formed by using the same equipment by forming a certain section in an atmosphere that is easy to sinter and forming another certain section by an easy section. It can be produced together.
  • productivity and operation efficiency of the sintered ore and reduced iron are improved.

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Abstract

본 발명에 다른 원료 처리 설비는 각각에 환원철 제조용 원료인 제 1 조립물과, 소결광 제조용 원료로서 제 1 조립물 상측에 위치하도록 제 2 조립물이 장입되며, 제 2 조립물을 소결시키는 소결 구간과, 소결 구간 이후의 구간으로서, 제 1 조립물을 환원시키는 환원 구간을 포함하는 원료 처리 구간으로 이동 가능한 복수의 대차, 복수의 대차가 원료 처리 구간으로 이동되는 경로 상에 설치되어, 제 2 조립물의 표층으로 화염을 분사하는 점화로, 복수의 대차 하측에서, 복수의 대차 이동 방향으로 나열되도록 설치되며, 복수의 대차 각각에 흡인력을 제공하는 복수의 윈드 박스, 환원 구간에 위치하며, 제 1 조립물의 환원 중인 대차로부터 환원 반응에 의한 환원 배가스를 회수하여, 환원 구간에 위치하는 대차로 환원 배가스를 공급하는 순환 라인을 구비하는 분위기 조성 유닛을 포함한다. 따라서, 본 발명의 실시형태들에 의하면, 복수의 이동식 대차가 순차 이동하여 처리되는 원료 처리 설비를 이용하여 소결광과 환원철을 함께 제조할 수 있다. 즉, 이동식 대차가 이동하는 원료 처리 설비에 있어서, 일정 구간을 소결이 용이한 분위기로 조성하고, 다른 일정 구간을 환원이 용이한 구간으로 조성하도록 구성함에 따라, 동일 설비를 이용하여 소결광과 환원철을 함께 제조할 수 할 수 있다.

Description

원료 처리 설비 및 이를 이용한 원료 처리 방법
본 발명은 원료 처리 설비 및 이를 이용한 원료 처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소결광과 환원철을 함께 제조할 수 있는 원료 처리 설비 및 이를 이용한 제조 방법에 관한 것이다.
고로의 제선 공정에서 원료로 사용되는 소결광은 철광석과 열원인 석탄(또는 코크스)을 혼합한 후 상기 석탄을 연소시키고, 그 연소열로 철광석을 소결시킴으로써 생산된다.
이러한 소결광을 제조하는 일반적인 소결광 제조 설비는 상부광이 저장된 상부광 호퍼, 철광석 원료와 열원인 코크스가 혼합된 후에 조립된 배합원료가 저장되는 써지 호퍼, 일 방향으로 나열 배치되며, 상부광 및 배합원료를 제공받아 공정 진행 방향으로 이송되는 복수의 대차, 복수의 대차를 공정 진행 방향으로 이송시키는 컨베이어, 컨베이어에 의해 공정 진행 방향으로 이송되는 대차 상측에 설치되어, 상기 대차에 장입되어 있는 소결 원료에 화염을 분사하는 점화로, 복수의 대차가 일 방향으로 나열되어 공정 진행 방향으로 이송되는 경로 상에 나열 설치되어, 상기 복수의 대차 내부를 흡인하는 복수의 윈드 박스, 복수의 윈드 박스의 끝단에 연결된 덕트, 덕트에 연결되어 흡인력을 발생시키는 블로어(미도시)를 포함한다.
이러한 소결광 제조 설비에 의해 소결광을 제조하는 방법을 설명하면, 하기와 같다. 상부광 호퍼에 저장된 상부광과 써지 호퍼에 저장된 배합원료가 대차 상에 투입되어 운송되고, 이동 중인 대차는 점화로 하부를 통과한다. 이때 점화로로부터 분사되는 화염(즉, 불꽃)이 대차 내에 수용된 소결 원료의 상부 즉, 표층에 착화된다. 점화로를 통과한 대차는 컨베이어에 의해 공정 진행 방향으로 이송되며, 이때 대차가 공정 진행 방향으로 나열 배치된 복수의 윈드 박스의 상측을 통과하게 된다. 윈드 박스의 상측을 통과하는 대차에는 하측 방향으로 흡인력이 발생되며, 흡입된 대차 외부의 공기에 의하여 착화된 화염이 하측 방향으로 이동된다. 그리고 대차가 공정 진행 종료 지점에 위치한 윈드 박스에 도착할 때, 화염이 대차의 바닥에 이르게 되며, 이때 소결이 완료되며, 복수의 대차에 대해 상기한 조업이 연속적으로 이루어진다.
이때, 공기에는 산소가 21% 포함되어 있고, 이러한 공기가 대차로 흡인되어, 상기 대차 내부에서 석탄의 연소, 화염의 유지 및 이동이 가능하다. 그리고, 상술한 바와 같은 대차 내부는 석탄의 연소, 이때 발생된 연소열로 철광석을 소결시키는 산화성 분위기이다.
한편, 환원철은 고로용 원료로서, 철광석과 탄재(예컨대, 석탄)를 혼합하여 괴성화하고(이하, 괴성광), 탄재를 환원제로 하여 철광석을 환원시킴으로써 제조된다. 이러한 환원철을 제조하는 설비는 철원료와 탄재를 각기 수용하는 복수의 호퍼, 철원료 및 탄재 각각을 공급받아 파쇄하는 파쇄기, 철원료 및 탄재를 공급받아 혼합하는 혼합기, 혼합기에서 혼합된 혼합물을 압축하여 성형하는 성형기, 성형기에서 제조된 괴성광을 열처리하여 환원시키는 환원로, 환원로의 일측에 위치하여 제조된 환원철을 냉각시키는 냉각로, 환원로 내로 열풍을 제공하는 버너를 포함한다.
괴성광은 이동식 대차에 장입되어 환원로 및 냉각로 내부를 순차 이동하게 되며, 이때 버너에 의해 제공된 열풍에 의해 괴성광의 환원이 이루어진다. 여기서, 환원로에서는 상술한 바와 같이 괴성광을 열처리하여 환원시키는데, 이를 위해 환원로 내부는 환원성 분위기, 다른 말로 하면 비산화성 분위기로 조성되어야 할 필요가 있다.
이렇게, 상술한 바와 같은 소결광 제조용 소결기와 환원철 제조 설비는 이동 대차에 의해 원료를 이동시키고, 순차 이동하는 이동 대차의 베드에 열원(화염 또는 열풍)을 공급한다는 점에서 그 설비의 구성이 유사하다.
그런데, 상술한 바와 같이, 소결광을 제조하는 대차는 산화성 분위기이고, 환원철을 제조하는 환원로는 비산화성 분위기로 조성되어야 하기 때문에, 소결광과 환원철을 함께 제조할 수 없다.
본 발명은 소결광과 환원철을 함께 제조할 수 있는 원료 처리 설비 및 이를 원료 처리 방법에 관한 것이다.
본 발명은 소결광 및 환원철 생산율을 향상시킬 수 있는 소결광과 환원철 원료 처리 설비 및 이를 원료 처리 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 원료 처리 설비는 각각에 환원철 제조용 원료인 제 1 조립물과, 소결광 제조용 원료로서 상기 제 1 조립물 상측에 위치하도록 제 2 조립물이 장입되며, 상기 제 2 조립물을 소결시키는 소결 구간과, 상기 소결 구간 이후의 구간으로서, 제 1 조립물을 환원시키는 환원 구간을 포함하는 원료 처리 구간으로 이동 가능한 복수의 대차; 상기 복수의 대차가 상기 원료 처리 구간으로 이동되는 경로 상에 설치되어, 상기 제 2 조립물의 표층으로 화염을 분사하는 점화로; 상기 복수의 대차 하측에서, 상기 복수의 대차 이동 방향으로 나열되도록 설치되며, 상기 복수의 대차 각각에 흡인력을 제공하는 복수의 윈드 박스; 상기 환원 구간에 위치하며, 상기 제 1 조립물의 환원 중인 대차로부터 환원 반응에 의한 환원 배가스를 회수하여, 상기 환원 구간에 위치하는 대차로 상기 환원 배가스를 공급하는 순환 라인을 구비하는 분위기 조성 유닛;을 포함한다.
상기 순환 라인의 일단은 상기 원료 처리 구간 중, 환원 구간에 대응 위치하는 복수의 윈드 박스와 연결되고, 상기 순환 라인의 타단은 상기 원료 처리 구간 중, 상기 대차 내 제 1 조립물의 최상부층이 800℃ 내지 1000℃의 온도를 가지는 지점에 대응 위치하여, 상기 환원 배가스를 공급한다.
상기 대차가 이동하는 경로상에서, 상기 점화로로부터 상기 제 1 조립물의 환원이 완료되는 지점까지를 전체 원료 처리 구간이라 할 때, 상기 제 1 조립물의 환원 구간은 상기 순환 라인으로부터 상기 환원 배가스를 공급하는 지점과, 상기 제 1 조립물의 환원이 완료되는 지점까지의 구간이고, 상기 제 2 조립물의 소결 구간은 상기 점화로와, 상기 환원 배가스의 공급 이전 지점까지의 구간이며, 상기 환원 구간은 상기 환원 배가스의 공급에 의해 산소 농도가 10% 이하로 조절되고, 상기 소결 구간은 산소 농도가 15% 이상으로 조절된다.
상기 순환 라인은, 일단이 복수의 윈드 박스 중, 상기 환원 구간에 대응 배치된 복수의 윈드 박스와 연결되어, 상기 환원 구간에 위치한 복수의 대차로부터 상기 제 1 조립물의 환원 반응 중에 발생된 환원 배가스를 회수하는 회수 배관; 일단이 상기 회수 배관과 연결되어, 상기 회수 배관으로부터 이동된 환원 배가스를 환원 구간에 위치한 대차에 공급하는 제 1 공급 배관;을 포함하고, 상기 제 1 공급 배관은 상기 원료 처리 구간 중, 상기 제 1 조립물의 최상부층이 800℃ 내지 1000℃의 온도를 가지는 지점에 대응 위치하도록 설치된다.
상기 분위기 조성 유닛은, 상기 회수 배관과 연결되도록 상기 회수 배관의 연장 경로 상에 설치되어, 상기 회수 배관에 흡입력을 제공하는 블로어; 및 상기 윈드 박스와 상기 블로어 사이의 회수 배관과 연결되도록 설치되어, 외부 공기를 상기 회수 배관으로 공급함으로써, 상기 회수 배관으로 회수된 가스가 상기 블로어를 통과하기 전에 온도를 낮추는 온도 조절부;를 포함한다.
상기 분위기 조성 유닛은, 일단이 상기 회수 배관과 연결되고, 타단이 상기 대차 상측에서 상기 소결 구간에 대응 위치하여, 상기 소결 구간으로 환원 배가스를 공급함으로써, 상기 소결 구간에 열원을 제공하는 제 2 공급 배관; 상기 제 2 공급 배관과 연결되어, 상기 제 2 공급 배관으로 공기를 공급하여, 상기 소결 구간 내 산소 농도가 15% 이상이 되도록 조절하는 농도 조절부;를 포함한다.
상기 원료 처리 구간의 끝단의 일측에 위치하여, 상기 대차로부터 제 2 조립물의 소결이 종료된 소결광 및 상기 제 1 조립물의 환원이 종료된 환원광이 배광되는 배광부; 및 상기 점화로와 배광부 사이에 위치하는 후드;를 포함하고, 상기 순환 라인의 타단은 상기 원료 처리 구간 중, 제 1 조립물의 최상부층이 800℃ 내지 1000℃의 온도를 가지는 지점에 대응 위치하는 후드에 연결되고 상기 제 2 공급 배관은 상기 소결 구간에 대응 위치한 후드에 연결된다.
환원철 제조용 원료인 상기 제 1 조립물이 저장되고, 하측으로 이동하는 대차에 상기 제 1 조립물을 장입시키는 제 1 호퍼; 및 상기 제 1 호퍼의 후방에 위치하여, 상기 제 1 조립물이 장입된 후 이동된 상기 대차에 소결광 제조용 원료인 상기 제 2 조립물을 장입하는 제 2 호퍼;를 포함한다. 상기 배광부의 일측에 위치하여, 상기 대차로부터 배광된 소결광 및 환원철을 분리하는 분리 장치를 포함한다.
상기 분리 장치는 입도 및 자력 중 어느 하나로 소결광과 환원철을 분리한다.
본 발명에 따른 원료 처리 방법은 복수의 대차 각각에 대해 환원철 제조를 위한 제 1 조립물을 장입하는 과정; 상기 제 1 조립물이 장입되어 이동되어온 상기 대차 내에 상기 제 1 조립물 상부에 위치하도록 소결광 제조를 위한 제 2 조립물을 장입하는 과정; 상기 제 1 및 제 2 조립물이 장입된 복수의 대차 각각을 점화로 방향으로 이동시켜, 상기 복수의 대차 각각의 장입된 상기 제 2 조립물의 표층에 화염을 착화시키는 과정; 상기 화염이 착화된 복수의 대차 각각을 상기 제 2 조립물을 소결시키는 소결 구간과, 상기 소결 구간 이후의 구간으로서, 제 1 조립물을 환원시키는 환원 구간을 포함하는 원료 처리 구간에 나열 배치된 복수의 윈드 박스 상측을 통과하도록 순차 이동시켜, 상측에 위치한 상기 제 2 조립물로의 소결 반응과, 하측에 위치한 제 1 조립물의 환원 반응을 순차 처리하는 과정; 을 포함하고,
상기 제 1 조립물을 환원시키는 과정은, 상기 환원 구간에서 먼저 제 1 조립물의 환원 반응이 진행된 대차로부터 환원 반응에 의해 발생된 환원 배가스를 회수하는 과정; 상기 환원 구간에 위치하는 대차로 회수된 상기 환원 배가스를 공급하여 상기 환원 구간에 위치한 대차 내부의 산소 농도를 조절함으로써 환원성 분위기로 조성하는 과정;을 포함한다.
회수된 상기 환원 배가스를 상기 환원 구간에 위치한 대차로 공급하는데 있어서, 상기 원료 처리 구간 중, 상기 대차 내 제 1 조립물의 최상부층이 800℃ 내지 1000℃의 온도를 가지는 지점에 대응 위치하는 대차에 상기 환원 배가스를 공급한다.
상기 대차가 이동하는 경로상에서, 상기 점화로로부터 상기 제 1 조립물의 환원이 완료되는 지점까지를 전체 원료 처리 구간이라 할 때, 상기 제 1 조립물의 환원 구간은 상기 순환 라인으로부터 상기 환원 배가스를 공급하는 지점과, 상기 제 1 조립물의 환원이 완료되는 지점까지의 구간이고, 상기 제 2 조립물의 소결 구간은 상기 점화로와, 상기 환원 배가스의 공급 이전 지점까지의 구간이며, 상기 환원 구간은 상기 환원 배가스의 공급에 의해 산소 농도가 10% 이하로 조절하고, 상기 소결 구간은 산소 농도가 15% 이상으로 조절한다.
상기 환원 배가스를 회수하는 과정에 있어서, 상기 원료 처리 구간 중, 상기 환원 구간에 대응 위치하는 복수의 윈드 박스로부터 제 1 조립물의 환원 반응에 의해 발생된 환원 배가스를 회수한다.
상기 환원 배가스를 회수하는 과정에 있어서, 상기 복수의 윈드 박스로부터 회수된 환원 배가스가 상기 환원 배가스의 회수 경로 상에 설치된 블로어를 통과하기 전에, 회수된 상기 환원 배가스와 공기를 혼합하여 500℃ 이하로 온도를 낮추는 과정을 포함한다.
상기 제 2 조립물을 소결시키는 과정에 있어서, 상기 환원 배가스를 상기 소결 구간에 대응 위치한 대차로 공급하여 열원을 제공한다.
상기 소결 구간에 상기 환원 배가스를 공급하는데 있어서, 상기 소결 구간에 대응 위치한 대차로 외부에서 흡입한 공기를 추가 공급하여, 산소 농도를 15% 이상으로 조절한다.
상기 대차에 장입되는 제 1 조립물의 적층 높이는 200mm 이상, 400mm 이하로 한다.
상기 제 2 조립물의 적층 높이는 수식 1, 수식 2 및 수식 3에 의해 결정된다.
[수식 1]
전체 원료 처리 시간(min) = 복수의 소결 대차 길이(mm)/ 대차 이동 속도(mm/min)
[수식 2]
소결 시간(min) = 전체 원료 처리 시간(min) - 제 1 조립물의 환원 필요 시간(min)
[수식 3]
제 2 조립물의 높이(mm) = 소결 시간(min) * 소결 진행 속도(mm/min)
상기 제 1 조립물의 환원 및 제 2 조립물의 소결이 종료된 대차로부터 제 1 조립물의 환원에 의해 제조된 환원철 및 제 2 조립물의 소결에 의해 제조된 소결광을 배광하는 과정; 상기 배광된 환원철 및 소결광을 분리하는 과정;을 포함한다.
상기 배광된 환원철 및 소결광을 분리하는데 있어서, 상기 제 1 조립물과 제 2 조립물의 입도 또는 자력에 따라 분리한다.
상기 강재용 재료는 고로의 제선 공정의 재료로 사용된다.
본 발명의 실시형태들에 의하면, 복수의 이동식 대차가 순차 이동하여 처리되는 원료 처리 설비를 이용하여 소결광과 환원철을 함께 제조할 수 있다. 즉, 이동식 대차가 이동하는 원료 처리 설비에 있어서, 일정 구간을 소결이 용이한 분위기로 조성하고, 다른 일정 구간을 환원이 용이한 구간으로 조성하도록 구성함에 따라, 동일 설비를 이용하여 소결광과 환원철을 함께 제조할 수 할 수 있다. 또한, 대차 내에 환원철 제조를 위한 제 1 조립물과 소결과 제조를 위한 제 2 조립물을 층을 나누어 장입함에 따라, 소결광 및 환원철의 생산성 및 조업 효율이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 원료 처리 설비를 개념적으로 도시한 도면
도 2는 대차에 처리하고자 하는 원료들이 장입된 상태를 도시한 도면
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 원료 처리 설비에 있어서, 환원 배가스의 공급 위치를 보다 상세히 설명하는 개념도
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 원료 처리 설비를 개념적으로 도시한 도면
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 원료 처리 설비에 있어서, 환원 배가스의 공급 위치를 보다 상세히 설명하는 개념도
도 6은 산소 농도 및 환원 온도에 따른 금속화율을 측정한 결과 그래프
도 7은 제 1 조립물의 승온 과정에서 오도에 따른 제 1 조립물의 금속화율을 나타낸 그래프
도 8은 산소 농도 및 탄재(석탄) 함유량에 따른 금속화율을 측정한 결과 그래프
이하, 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 원료 처리 설비를 개념적으로 도시한 도면이다. 도 2는 대차에 처리하고자 하는 원료들이 장입된 상태를 도시한 도면이다. 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 원료 처리 설비에 있어서, 환원 배가스의 공급 위치를 보다 상세히 설명하는 개념도이다. 도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 원료 처리 설비를 개념적으로 도시한 도면이다. 도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 원료 처리 설비에 있어서, 환원 배가스의 공급 위치를 보다 상세히 설명하는 개념도이다.
본 발명의 실시예들에 따른 원료 처리 설비에서는 소결광 및 환원철을 함께 제조한다. 즉, 하나의 대차(100) 내에 소결광 제조용 원료와 환원철 제조용 원료를 장입하고, 일정 구간까지 소결광 제조용 원료의 소결을 진행하고, 소결 종료 후에 환원철 제조용 원료의 환원을 진행한다.
대차(100)에 장입되는 소결광 제조용 원료는 철광석, 열원인 코크스, 석회석과 같은 부원료를 혼합한 후, 이를 사전 조립한 조립물이다. 여기서 철광석은 10mm 이하의 분광석일 수 있으며, 철광석, 코크스, 석회석을 물과 함께 혼합함과 동시에 사전 조립하여 평균 약 2 내지 3mm의 입자로 조립된다. 환원철 제조용 원료는 철광석과 탄재를 혼합한 후, 이를 브리켓 또는 펠렛 형태로 조립한 조립물이다. 여기서 철광석으로 기존의 소결광 제조에서 사용하기 어려운 0.1mm 이하의 극미분광석을 사용할 수 있다.
본 발명의 실시예들에서는 대차(100) 내에 환원철 제조용 원료인 조립물을 장입하고, 그 상부에 소결광 제조용 원료인 조립물을 장입하여 상하 적층한다. 따라서, 이하에서는 대차 내에 장입되는 환원철 제조용 조립물을 제 1 조립물(M1)이라 명명하고, 제 1 조립물(M1) 상부에 장입되는 소결광 제조용 조립물을 제 2 조립물(M2)이라 명명한다.
본 발명의 실시예들에 따른 원료 처리 설비에 의하면, 일 대차(100)에 있어서, 상측에 위치한 제 2 조립물(M2)의 소결이 먼저 전행되어 소결광이 제조되고, 제 2 조립물(M2)의 소결이 종료된 후, 제 1 조립물(M1)의 환원이 진행되어 환원광이 제조된다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 원료 처리 설비는 대차 바닥에 장입될 상부광이 저장된 제 1 호퍼(21), 상부광(M0)의 상측으로 장입되며, 환원철 제조를 위한 원료인 제 1 조립물(M1)이 저장된 제 2 호퍼(22), 제 1 조립물(M1)의 상측으로 장입되며, 소결광 제조를 위한 원료인 제 2 조립물(M2)이 저장된 제 3 호퍼(23), 각각에 상부광(M0)과, 처리하고자 하는 원료인 제 1 및 제 2 조립물(M1, M2)이 장입되어 공정 진행 방향으로 순차 이송되는 복수의 대차(100), 공정 진행 방향으로 연장 형성되어, 복수의 대차(100)를 공정 진행 방향으로 이송시키는 컨베이어(300), 제 3 호퍼(23)의 일측에서 컨베이어(300)의 상측에 설치되어, 대차(100)에 화염을 분사하는 점화로(200), 컨베이어(300)의 상측에서 복수의 대차(100)가 이송되는 경로에 위치하며, 점화로(200)의 일측에서부터 공정 종료 지점까지 연장 형성된 후드(400), 컨베이어(300)의 하측에서 복수의 대차가 이송되는 경로 상에 나열 설치되어, 복수의 대차(100) 내부를 흡인 또는 흡입하는 복수의 윈드 박스(500), 복수의 윈드 박스(500) 중, 제 1 조립물(M1)이 환원되는 구간에 설치된 복수의 윈드 박스(500)에 연결되어, 제 1 조립물(M1)의 환원 과정에서 발생된 가스(이하, 환원 배가스)를 회수하여 다시 환원 구간에 위치된 제 1 조립물(M1)의 환원에 재사용되도록 공급하는 분위기 조성 유닛(600)을 포함한다.
또한, 원료 처리 설비는 철광석과 탄재를 혼합하여 펠렛 또는 브리켓으로 조립하여 제 1 조립물을 제조하는 조립기(11), 철광석, 코크스, 부원료(석회석) 및 물을 혼합함과 동시에 사전 조립하는 혼합기(12), 복수의 윈드 박스(500) 중, 제 2 조립물(M2)의 소결 구간에 대응 설치된 복수의 윈드 박스(500)에 연결 되어, 제 2 조립물(M2)의 소결 과정에서 발생된 가스를 배기하는 배기 유닛(700), 컨베이어(300)의 일측에 위치하여, 대차(100)로부터 소결광 및 환원철이 배광되는 배광부, 배광된 소결광과 환원철을 냉각하는 냉각기(800), 냉각된 소결광과 환원철을 분리하는 분리 장치(900)를 포함한다.
점화로(200)는 그 하측을 통과하는 대차에 화염을 분사하여, 코크스를 연소시키기 위한 열원을 제공한다. 그리고 일 대차(100)가 점화로(200)의 하측을 통과하면, 상기 대차의 제 2 조립물 표층으로 화염이 분사된다. 실시예에 다른 점화로(200)는 가스 버너이나, 이에 한정되지 않고 화염을 분사할 수 있는 다양한 수단의 적용이 가능하다.
후드(400)는 외부 공기를 대차로 흡입시키고, 대차 내로 흡입된 공기를 다시 흡입하는 장치로서, 점화로(200)와 배광부 사이에 연장되도록 설치된다.
복수의 윈드 박스(500)는 후드(400) 및 대차(100)에 대해 흡인력을 제공함으로써, 외부 공기를 후드(400)로 흡입하고, 흡입된 공기가 대차(100)의 하측 방향으로 이동하도록 한다. 이러한 복수의 윈드 박스(500)는 점화로(200)와 배광부 사이의 구간에 나열 배치된다.
점화로(200)는 제 3 호퍼(23)와 후드(400)(또는 첫번째 윈드 박스) 사이에 위치하여, 상부광(M0), 제 1 조립물(M1) 및 제 2 조립물(M2)이 순차 적층된 대차(100)를 향해 화염을 분사한다. 즉, 점화로(200)의 하측을 통과하는 대차(100) 내 원료층 상부면에 화염을 분사한다. 이렇게 점화로(200)로부터 화염이 분사되면, 화염에 의한 열, 대차(100)로 흡입된 공기 및 제 2 조립물(M2) 중 코크스가 만나 제 2 조립물(M2)의 상부층 즉, 표층에 착화된다. 그리고 화염 주위는 1300℃ 내지 1400℃로 승온되며, 부원료인 석회석과 철광석이 저융점 화합물을 형성하여, 부분 용융됨에 따라 철광석의 소결 반응이 진행된다. 또한, 상기한 일 대차(100)가 컨베이어(300)에 의해 공정 진행 방향으로 이송되면서 공정 진행 경로 상에 나열 배치된 복수의 윈드 박스(500)의 상측을 순차적으로 통과한다. 이에, 제 2 조립물(M2)의 표층의 화염 또는 발생된 열과, 후드(400)로부터 공급된 공기는 윈드 박스(500)의 흡인력에 대차 내 하측 방향으로 이동하여 하부에 있는 제 2 조립물(M2)의 코크스의 연소를 유발시킨다. 따라서, 화염 및 열이 제 2 조립물(M2)의 표층으로부터 하측으로 이동함에 따라, 제 2 조립물(M2)의 표층으로부터 하측 방향으로 점진적으로 소결 반응이 진행된다.
이렇게 제 2 조립물(M2)의 소결이 이루어지는 동안, 상기 제 2 조립물(M2)의 하측에 위치한 제 1 조립물(M1)은 상측에서 전달되는 열을 공급받아 승온된다. 그리고 상술한 바와 같이, 화염 및 열이 제 2 조립물(M2)의 표층으로부터 하측까지 이동하면서 소결이 진행되는데, 화염 및 열이 하측을 이동할 수록 또는 제 2 조립물(M2)의 하부층까지 소결이 거의 끝나갈수록 제 1 조립물(M1)이 온도가 상승한다.
이때, 제 1 조립물에 포함된 탄재(석탄) 중 카본과 철광석이 반응하여 환원 반응(반응식 1, 2)이 일어난다. 그리고 이때 발생하는 CO 가스는 산화철의 환원되거나(반응식 3), 외부로 발산하여 주위의 산소와 반응하여 연소되어 열을 발생하게 된다(반응식 4).
반응식 1) Fe2O3 + 3C = 2Fe + 3/2CO2
반응식 2) Fe2O3 + C = 2FeO + CO
반응식 3) FeO + CO = Fe + CO2
반응식 4) CO + 1/2O2 = CO2
한편, 대차 내부의 제 1 조립물(M1)의 환원반응 효율(환원율 또는 금속화율)을 증가시키기 위해서는, 대차(100) 내의 산소 농도 관리가 중요하다. 도 6은 산소 농도 및 환원 온도에 따른 금속화율을 측정한 결과 그래프로서, 산소 농도가 21%에서 감소할수록 금속화율이 현저히 증가하는 것을 알 수 있다. 그리고, 산소 농도가 10%를 초과하게 되면, 저온에서 제 1 조립물(M1) 내 탄재(즉, 석탄)이 연소되어 제 1 조립물(M1)의 온도가 급격히 상승하며, 이때 일차적으로 철광석의 환원에 사용되어야 할 탄재가 연소에 모두 사용되는 것이 관찰되었다. 그리고 환원온도 1300℃에서는 제 1 조립물(M1)의 용융이 관찰되는 문제가 발생되었고, 이로부터 제 1 조립물(M1)의 환원을 위해서는 1300℃ 이하로 온도를 조절할 필요가 있음을 알 수 있었다. 도 7은 제 1 조립물(M1)의 승온 과정에서 온도에 따른 금속화율을 나타낸 것으로, 저온에서는 철광석의 환원 반응 속도가 느려 금속화율이 매우 낮고, 약 800℃ 이상에서는 금속화율의 증가 속도가 빠른 것을 알 수 있다.
따라서, 제 1 조립물(M1)의 환원율을 높이기 위해서는 금속화율이 증가되는 800℃ 이상의 온도부터 대차 내 산소 농도를 10% 이하로 조절되어야 함을 알 수 있다. 즉, 제 1 조립물(M1)의 온도가 800℃ 이상으로 승온되면, 대차 내 산소를 10% 이하로 조절하여, 비산화성 또는 환원성 분위기로 조성해야 한다.
도 8은 산소 농도 및 탄재(석탄) 함유량에 따른 금속화율을 측정한 결과 그래프로서, 제 1 조립물의 환원율을 높이기 위해서는 탄재의 함유량이 5 중량% 이상, 20 중량% 이하로 첨가되는 것이 바람직하다. 탄재의 함유량이 20 중량%를 초과하면, 금속화율 증가 효과가 미비하다.
한편, 상술한 바와 같이 제 2 조립물(M2)에 착화된 화염 및 열이 하측으로 이동하여 상기 제 2 조립물(M2)의 하부층까지 소결이 진행될 수록 제 1 조립물(M1)의 온도가 승온 되는데, 이때, 제 2 조립물(M2)과 인접하여 위치하는 제 1 조립물(M1)의 최상부층의 온도 역시 상승한다.
상술한 바와 같이, 제 2 조립물(M2)의 최하부층까지 소결이 거의 완료되었을때부터, 또는 완료된 후 바로 제 1 조립물(M1)의 환원을 실시해야 한다. 제 2 조립물(M2)의 최하부층까지 소결이 거의 완료되었을 때, 제 1 조립물(M1)의 최하부층의 온도를 측정하면 800℃ 내지 1000℃ 중 어느 하나의 온도를 가진다.
따라서, 본 발명에서는 제 1 조립물(M1)의 상부층의 온도가 800℃ 내지 1000℃ 중 어느 하나의 온도를 가지는 대차 위치에서부터 산소 분위기를 10% 이하로 조절한다.
한편, 제 1 조립물(M1)의 환원을 위해 산소를 사용하기 때문에, 산소 농도가 비교적 낮으며(적어도 공기에 비해 낮음), 온도 또한 높다. 따라서 본 발명에서는 제 1 조립물(M1)의 환원 과정에서 발생된 환원 배가스를 회수하고, 이를 제 1 조립물(M1)의 환원에 재사용함으로써, 환원이 용이하도록 열원을 제공하고, 비산화성 분위기로 조성한다.
이를 위해 본 발명에서는 분위기 조성 유닛(600)은 이동하면서 공정 진행중인 대차(100)에 있어서, 상기 대차가 제 1 조립물(M1)의 상부층의 온도가 800℃ 내지 1000℃ 중 어느 하나의 온도를 가지는 위치에서부터 환원 배가스를 공급하여 산소 농도를 10% 이하로 조절한다. 여기서 환원 배가스는 먼저 제 1 조립물(M1)의 환원이 진행된 대차로부터 발생된 가스로서, 분위기 조성 유닛(600)은 환원 배가스를 회수하고 이를 재활용하여 환원시킬 대차(100) 내 산소 농도를 10% 이하로 조절한다.
보다 구체적으로, 본 발명에서는 분위기 조성 유닛(600)에 의해 제 2 조립물(M2)의 최하부층까지 소결 반응을 실시하고, 제 1 조립물(M1)은 소결 반응이 일어나지 않고, 환원 반응이 일어나도록 한다. 이를 다른 말로 하면, 제 2 조립물(M2)의 표층에 착화된 화염이 제 1 조립물(M1)로 이동하지 않고, 그 전에 소멸되도록 하며, 비연소성 또는 비산화성 분위기에서 제 1 조립물(M1)을 환원시킨다. 즉, 제 2 조립물(M2)의 최하부층까지 소결이 종료되면, 소결 반응을 중지시키고, 환원 반응을 유도시킨다.
이를 위해서는, 이동 중인 일 대차(100)에 있어서, 제 2 조립물(M2)의 최하부층까지 소결이 종료된 후에 상기 대차(100)가 이동하는 구간이 화염의 유지가 불가능하고, 비산화성 또는 환원성 분위기로 조성되어야 함을 의미한다.
본 발명에서는 상술한 바와 같이 제 1 조립물(M1)의 최상부층의 온도에 따라 환원 배가스의 공급 시작 위치를 결정한다. 이는, 제 2 조립물(M2)의 표층에 착화된 화염이 점차 하측으로 이동하여 소결 종료 지점에 가까워질수록 제 2 조립물(M2)의 최상부층의 온도가 상승되기 때문이다. 본 발명에서는 제 1 조립물(M1)의 최상부층의 온도가 800℃ 내지 1000℃ 인 지점에서 환원 배가스를 공급한다. 예컨대, 점화로(200)가 위치한 지점을 0%, 대차의 공정 진행 방향의 최 종단의 윈드 박스(500)의 지점을 100% 지점이라 할 때, 제 1 조립물(M1)의 최상부층의 온도가 800℃ 내지 1000℃ 인 지점이 공정 진행 구간 중 40% 내지 50% 지점 중 어느 하나일 수 있다. 이러한 경우, 이동중인 대차(100)가, 공정 진행 구간의 40% 내지 50% 지점(환원 배가스 공급 위치)에 위치될 때, 환원 배가스를 공급하여, 상기 지점을 통과하는 대차 내부는 산소 농도가 10% 이하가 되며, 이에 따라 환원 분위기로 조성되어 제 1 조립물(M1)의 환원이 실시된다. 그리고 복수의 대차(100)가 순차적으로 환원 배가스 공급 위치를 통과하므로, 복수의 대차(100) 각각의 내부가 순차적으로 비산화성 또는 환원성 분위기로 조성되어 환원이 실시된다.
이하, 본 발명의 제 1 실시예에 다른 분위기 조성 유닛에 대해 상세하게 설명한다.
상술한 바와 같이 윈드 박스(500)의 흡입력에 의해 외부 공기가 후드(400)를 통해 복수의 대차(100) 각각으로 흡입된다. 그리고 공기에는 21%의 산소가 포함되어 있다. 한편, 제 2 조립물(M2)의 소결이 종료된 이후 지점부터 원료 처리 종료 지점(100% 지점) 까지는 제 1 조립물(M1)의 환원이 실시되어야 할 환원 구간으로서, 환원 구간에서 대차는 환원성 분위기로 조성되어야 하는데, 21%의 산소 농도를 가지는 공기로는 환원성 분위기를 조성할 수 없다.
따라서, 본 발명의 실시예에서는 환원 배가스를 환원 구간으로 공급하여, 환원 구간을 통과하는 대차(100) 내부를 환원성 분위기로 조성한다. 즉, 외부 공기가 흡입되는 후드(400)에 본 발명의 실시예에 따른 분위기 조성 유닛(600)을 연결하여, 적어도 환원 구간을 통과하는 대차가 환원성 분위기 또는 비산화성 분위기가 되도록 한다. 보다 구체적으로, 분위기 조성 유닛(600)은 환원 배가스를 공급하여, 대차(100) 내 산소농도가 10% 이하가 되도록 한다. 이는 후드(400)로 공급하는 환원 배가스의 유량을 조절함으로써 가능하다.
제 1 실시예에 따른 분위기 조성 유닛(600)은 환원 배가스를 이용하여 환원 구간을 통과하는 대차(100)를 환원성 분위기로 조성하고, 제 2 실시예에 따른 분위기 조성 유닛(600)은 환원 배가스를 이용하여 제 2 조립물의 소결이 진행되는 소결 구간을 소결이 용이한 분위기로 조성하고, 환원 구간의 분위기를 환원이 용이한 분위기로 조성한다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 제 1 실시예에 따른 분위기 조성 유닛(600)은 일단이 복수의 윈드 박스(500)와 각기 연결되고, 타단이 후드(400)와 연결되어, 환원 구간을 통과하는 대차로부터 배기된 배가스를 회수하는 순환 라인(610), 순환 라인(610)의 경로 상에 설치되어 복수의 윈드 박스(500) 내 환원 배가스가 순환 라인(610)으로 흡입 또는 이동할 수 있도록 하는 흡입력을 제공하는 블로어(이하, 제 1 블로어(630)), 순환 라인(610)의 경로 상에서 윈드 박스(500)와 제 1 블로어(630) 사이의 위치하도록 상기 순환 라인(610)에 설치되어, 윈드 박스(500)로부터 배기된 환원 배가스를 집진하는 집진기(제 1 집진기(620)), 제 1 집진기(620)와 제 1 블로어(630) 사이의 순환 라인(610)에 연결되도록 설치되어, 외부 공기를 흡입하여 공급함으로써, 환원 배가스의 온도를 낮추는 역할을 하는 온도 조절부(640)를 포함한다.
순환 라인(610)은 환원 구간으로부터 회수된 환원 배가스를 회수하여, 다시 환원 구간을 통과하는 대차(100)에 공급함으로써, 상기 대차(100)가 환원성 분위기가 되도록 한다. 이때, 제 1 조립물(M1)의 최상부층의 온도가 800℃ 내지 1000℃ 중 어느 하나의 온도를 가지는 지점을 환원 배가스 공급 위치라고 할 때, 이동 중인 대차(100)가 상기 환원 배가스 공급 위치에 위치할 때, 순환 라인(610)으로부터 공급되는 환원 배가스에 의해 대차(100) 내부의 산소 농도가 10% 이하로 조절된다. 예컨대, 제 1 조립물(M1)의 최상부층의 온도가 800℃ 내지 1000℃ 중 어느 하나의 온도를 가지는 지점이 전체 공정 진행 구간 중, 40% 내지 50% 중 어느 하나의 지점이고, 상기 지점을 환원 배가스 공급 위치가 되며, 이동 중인 대차(100)가 40% 내지 50% 중 어느 하나의 지점에 위치할 때, 순환 라인(610)으로부터 공급되는 환원 배가스에 의해 대차(100) 내부의 산소 농도가 10% 이하로 조절된다.
이때, 환원 배가스가 토출되는 순환 라인(610)의 하측에 대응 위치하는 윈드 박스(500)의 흡입력에 의해, 순환 라인(610)의 하측을 통과하는 대차(100)로 환원 배가스가 흡입되며, 상기 대차(100) 내부가 환원 분위기로 조성된다.
이러한 순환 라인(610)은 일단이 복수의 윈드 박스(500)와 연결되고 타단이 윈드 박스(500) 상측까지 연장되도록 설치되어, 복수의 윈드 박스(500)로부터 배기된 환원 가스를 윈드 박스(500) 상측 위치까지 이동시키는 회수 배관(611), 일단이 회수 배관(611)과 연결되고 타단이 후드(400)와 연결되어, 회수 배관(611)으로부 회수된 환원 배가스를 공급하는 공급 배관(이하, 제 1 공급 배관(612))을 포함한다. 여기서 제 1 공급 배관(612)은 제 1 조립물의 최상부층의 온도가 800℃ 내지 1000℃ 중 어느 하나의 온도를 가지는 지점과 대응 위치하도록 후드(400)에 연결된다. 예를 들어, 제 1 조립물(M1)의 최상부층의 온도가 800℃ 내지 1000℃인 지점이 전체 공정 진행 구간 중, 40% 내지 50% 중 어느 하나의 지점이라고 할 때, 제 1 공급 배관(612)은 상기 40% 내지 50% 중 어느 하나의 지점과 대응하도록 후드(400)에 연결된다.
한편, 점화로(200)와 배광부 사이의 영역에 연장 설치된 후드(400)로 외부의 공기 및 환원 배가스가 공급된다. 그리고 후드(400)의 일부 영역은 제 2 조립물(M2)의 소결 구간과 대응 위치하는 영역이고, 나머지 일부 영역은 제 1 조립물(M1)의 환원 구간과 대응 위치하는 영역이다.
그런데, 환원 배가스 공급 위치로 환원 배가스를 공급하게 되면, 이것이 소결 구간으로 확산될 수 있다. 또한, 반대로 소결 구간은 산소 농도가 15% 이상인 산화성 분위기로 조성되는데, 이 분위기 가스가 환원 구간으로 확산될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예에 다른 후드(400) 내부에는 소결 구간과 환원 구간 사이에 격벽(410)을 설치한다. 이때, 격벽(410)은 제 1 공급 배관(612)의 후방에 위치하도록 설치하는데, 상기 제 1 공급 배관과 인접하도록 위치하는 것이 바람직하다.
제 1 집진기(620)는 회수된 환원 배가스에 포함되어 있는 분진을 제거하여 제 1 블로어(630)로 이동시킨다. 이를 위해 제 1 집진기(620)는 윈드 박스(500)와 제 1 블로어(630) 사이의 회수 배관(611) 상에 연결된다.
제 1 블로어(630)는 회수 배관(611)에 흡인력을 제공하는 것으로, 제 1 집진기(620)의 후단 연결된 회수 배관(611)과 연결되도록 설치된다.
한편, 윈드 박스(500)로부터 배기된 환원 배가스는 500℃ 이상, 보다 구체적으로는 약 700℃의 온도를 가진다. 그리고 통상 블로어는 500℃ 이상의 온도에 취약한 재료로 제조된다. 따라서, 회수 배관(611)으로 회수된 환원 배가스가 제 1 블로어(630)를 통과하기 전에 환원 배가스의 온도를 500℃ 미만의 온도로 냉각시킬 필요가 있다.
따라서, 본 발명에서는 제 1 블로어(630)의 전단에 연결된 회수 배관(611)에 외부 공기를 공급하여 환원 배가스를 공급하는 온도 조절부(640)를 연결한다. 실시예에 따른 온도 조절부(640)는 외부 공기를 흡입하는 제 1 흡입부(641) 및 일단이 제 1 흡입부(641)에 연결되고 타단이 제 1 집진기(620)와 제 1 블로어(630) 사이의 회수 배관(611)에 연결된 제 1 흡입 배관(642)을 포함한다. 실시예에 따른 온도 조절부(640)에 의하면, 회수 배관(611)으로 공급되는 공기 유량을 조절함으로써, 환원 배가스의 온도를 조절할 수 있다.
제 2 실시예에 따른 분위기 조성 유닛(600)은 환원 구간뿐만 아니라, 소결 구간에 환원 배가스를 공급하여, 소결 구간에 열원을 제공하고, 소결이 용이한 분위기를 조성하는데 활용될 수 있다.
제 2 실시예에 따른 분위기 조성 유닛(600)은 복수의 윈드 박스(500)와 각기 연결되고, 타단이 후드(400)와 연결되어, 소결 구간 및 환원 구간을 통과하는 대차(100)로부터 배기된 배가스를 회수하는 순환 라인(610), 순환 라인(610)의 경로 상에 설치되어 복수의 윈드 박스(500) 내 환원 배가스가 순환 라인으로 흡입 또는 이동할 수 있도록 하는 흡입력을 제공하는 제 1 블로어(630), 순환 라인(610)의 경로 상에서 윈드 박스(500)와 제 1 블로어(630) 사이의 위치하도록 상기 순환 라인(610)에 설치되어, 윈드 박스(500)로부터 배기된 환원 가스를 집진하는 제 1 집진기, 제 1 집진기(620)와 제 1 블로어(630) 사이의 순환 라인(610)에 연결되도록 설치되어, 외부 공기를 흡입하여 공급함으로써, 환원 배가스의 온도를 낮추는 역할을 하는 온도 조절부(640), 소결 구간으로 공급되는 가스의 산소 농도 제어를 위한 농도 조절부(650)를 포함한다.
이와 같이, 제 2 실시예에 따른 순환 라인(610)은 제 1 실시예에 비해 제 2 공급 배관(613)을 더 포함한다. 즉, 순환 라인(610)은 일단이 복수의 윈드 박스(500)와 연결되고 타단이 윈드 박스(500) 상측까지 연장되도록 설치되어, 복수의 윈드 박스(500)로부터 배기된 환원 가스를 윈드 박스(500) 상측 위치까지 이동시키는 회수 배관(611), 일단이 회수 배관(611)과 연결되고 타단이 환원 구간과 대응하는 후드(400) 위치에 연결된 제 1 공급 배관(612), 일단이 회수 배관(611)과 연결되고 타단이 소결 구간과 대응하는 후드 위치에 연결된 제 2 공급 배관(613)을 포함한다. 여기서 제 1 공급 배관(612)은 제 1 조립물(M1)의 최상부층의 온도가 800℃ 내지 1000℃ 중 어느 하나의 온도를 가지는 위치에 대응하도록 후드(400)에 연결된다. 그리고 제 2 공급 배관(613)은 제 2 조립물(M2)의 소결 시작 지점 즉, 첫번째 윈드 박스(500)의 상측에 위치하도록 후드(400)에 연결되는 것이 바람직하다.
한편, 소결 구간을 통과하는 대차는 제 2 조립물(M2)의 소결을 위해, 대차(100) 내 산소 농도가 15% 이상으로 유지되어야 한다. 그러나, 환원 배가스는 산소 농도가 7 내지 8%이기 때문에, 상기 환원 배가스와 윈드 박스(500)의 흡입력에 의해 흡입되는 외부 공기가 공급될 경우, 연소에 쓰일 산소가 부족하여 제 2 조립물(M2)의 소결이 어려워 질 수 있다. 이에, 열원 제공을 위해 환원 배가스를 공급할 때, 윈드 박스(500)에 의해 흡입되는 외부 공기 만으로 15% 이상의 산소 농도를 확보하기 어려울 때, 농도 조절부(650)를 통해 제 2 공급 배관(613)으로 산소를 공급하여, 산소 농도가 15% 이상이 되도록 조절한다. 농도 조절부(650)는 외부 공기를 흡입하는 제 2 흡입부(651) 및 일단이 제 2 흡입부(651)에 연결되고, 타단이 제 2 공급 배관(613)에 연결된 제 2 흡입 배관(652)을 포함한다.
배기 유닛(700)은 소결 구간으로부터 회수된 배가스를 회수하여 외부로 배출한다. 실시예에 따른 배기 유닛(700)은 일단이 소결 구간에 대응 설치된 복수의 윈드 박스(500)에 연결된 배기 라인(710), 배기 라인(710)의 연장 경로 상에 설치되어, 배기된 가스의 분진을 제거하는 제 2 집진기(720), 제 2 집진기(720)의 후단에 연결되어 배기 라인(710)에 흡입력을 제공하는 제 2 블로어(730)를 포함한다.
냉각기(800)는 대차(100)로부터 배광된 소결광 및 환원철을 냉각시키는 장치로서, 실시예에 따른 냉각기는 공기를 이용하여 냉각한다. 물론 냉각 방법은 공기에 한정되지 않고, 소결광 및 환원철의 특성에 영향을 주지 않는 다양한 매체의 적용이 가능하다.
분리 장치(900)는 냉각된 소결광과 환원철을 분리하는 수단으로서, 예컨대, 입도에 따른 분리하는 스크린 및 자력에 따라 분리하는 자력 선별기 중 어느 하나일 수 있다. 소결광은 환원철에 비해 수십 내지 수백배로 크기 때문에, 다수의 개구를 가지는 스크린을 이용하여 입도별로 나눔으로써, 소결광과 환원철의 분리가 가능하다. 또한, 환원철은 제 1 조립물(M1)의 환원에 따라 금속 Fe로 금속화되고, 금속 Fe는 자력을 가지고 있다. 하지만, 소결광은 산화철(FeO) 형태이기 때문에, 자력을 가지고 있지 않거나, 아주 미비하다. 이에 자석 등을 가지는 자력 선별기를 이용함으로써, 자력에 따라 소결광과 환원철의 분리가 가능하다.
이하 제 1 조립물(M1) 및 제 2 조립물(M2)의 적층 높이(h1, h2)에 대해 설명한다.
본 발명에서는 상술한 바와 같이 대차(100)에 환원철 제조를 위한 제 1 조립물(M1)과 소결광 제조를 위한 제 2 조립물(M2)을 장입하는데, 제 1 조립물(M1) 상에 제 2 조립물(M2)이 위치하도록 층을 나누어 장입한다. 그리고 대차가 이동함에 따라 제 2 조립물(M2)의 최상부층으로부터 하부층까지 연속으로 소결이 이루어지고, 이후 제 1 조립물(M1)의 최상부층으로부터 하부층까지 환원이 이루어진다. 이에, 제 1 조립물(M1) 및 제 2 조립물(M2)의 높이(h1, h2)에 의해 제 1 조립물(M1)의 환원 구간 및 제 2 조립물(M2)의 소결 구간이 결정된다.
제 1 조립물의 높이에 따른 필요 공정 시간을 알아보기 위하여, 아래와 같은 실험을 하였다.
제 1 조립물(M1)의 적층 높이를 300mm로 하였을 때, 제 1 조립물(M1)을 환원에 필요한 온도로 올리는데 필요한 시간(승온 시간), 환원에 필요한 시간(환원 시간), 환원 종료 후 냉각에 필요한 시간(냉각 시간)을 합하면, 약 15 분의 시간이 필요하다. 이 중 환원을 위해 필요한 기간은 약 8분임을 확인할 수 있었고, 환원 시간은 적층 높이가 달라졌을 경우, 크게 달라지지 않음을 확인하였다. 또한, 제 1 조립물(M1)의 높이를 200mm로 했을 경우, 환원에 필요한 시간은 약 8분, 전체 공정 시간은 10분을 필요로 하는 것을 알 수 있었다. 다른 예로, 제 1 조립물(M1)의 높이를 200mm 미만으로 했을 때에 환원에 필요한 시간은 8분에서 크게 변하지 않으며, 이에 전체 공정 시간도 10분에서 크게 달라지지 않는다. 그런데, 환원철의 생산성이 낮아지므로, 이는 바람직하지 않다.
또 다른 예로, 제 1 조립물(M1)의 높이가 400mm로 할 경우, 전체 공정 시간이 20분임을 확인하였고, 높이가 400mm를 초과할 경우, 공정 시간이 너무 길어져, 생산성이 떨어지는 문제가 있다. 또한, 제 1 조립물(M1)의 높이가 400mm를 초과하는 경우 높이 방향으로 환원율 및 그 강도의 편차가 크게 발생하는 문제가 있다.
따라서, 본 발명에서는 제 1 조립물(M1)의 적층 높이를 200mm 이상, 400mm 이하로 한다.
그리고, 제 1 조립물의 높이를 300mm로 하고, 대차로 산소 농도가 10%, 온도가 700℃인 가스를 유입시켜 환원을 실시하였다. 환원 반응 후, 환원 배가스 내 사소 농도를 측정한 결과 유입된 가스 대비 3 내지 5%가 저하되었고, 환원 배가스의 온도는 유입 가스의 온도 700℃에서 크게 변하지 않았다. 통상적으로 유입되는 가스에 따른 장입물의 승온에 의해 배가스의 온도가 낮어져야 하나, 제 1 조립물(M1)에서 발생하는 CO 가스의 연소 시, 산소가 사용됨에 따라 배가스 내 산소 농도가 저하됨과 동시에, 이때 발생하는 열에 의해 가스 온도가 상승하기 때문이다.
제 2 조립물의 높이는 제 1 조립물의 높이, 소결 진행 속도 등에 따라 결정된다.
전체 원료 처리 공정 시간 중, 제 1 조립물의 높이에 따른 제 2 조립물의 높이는 아래의 수식 (1)에 의해 산출할 수 있다. 원료 처리 설비에서의 전체 원료 처리 시간(min)은 공정 길이(m) 및 대차의 이동 속도(m/min)에 따라 달라진다. 여기서 공정 길이(m)는 공정 진행 방향으로 나열된 복수의 대차의 길이(m)를 의미한다. 따라서, 전체 원료 처리 시간(min)을 복수의 대차의 길이(m) 및 대차의 이동 속도(m/min)로 나타내면 수식 (1)과 같다.
[수식 1] 전체 원료 처리 시간(min) = 복수의 소결 대차 길이(mm)/ 대차 이동 속도(min/min)
상기 수식 1에서 전체 원료 시간이 정해지고, 제 1 조립물의 적층 높이에 따른 환원 필요 시간(min)으로부터 제 2 조립물의 소결에 사용 가능한 시간(min)은 수식 2에 의해 정의 되어질 수 있다.
[수식 2] 소결 시간(min) = 전체 원료 처리 시간(min) - 제 1 조립물의 환원 필요 시간(min)
그리고 수식 2로부터 소결 시간(min)이 정해지면, 조업에서 필요로 하는 생산성과 품질을 고려하여 소결 진행 속도를 설정하게 되며, 소결 시간과 소결 진행 속도로부터 제 2 조립물의 높이(min)를 구할 수 있다(수식 3).
[수식 3] 제 2 조립물의 높이(mm) = 소결 시간(min) * 소결 진행 속도( mm/min)
이렇게 제 1 및 제 2 조립물의 적층 높이가 결정되면, 원료 처리 시에 대차로 기 결정된 높이로 제 1 및 제 2 조립물을 장입하여 공정을 진행한다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시예들에 따른 원료 처리 설비의 동작 및 이를 이용한 소결광 및 환원철 제조 방법을 설명한다.
상술한 바와 같이 본 발명에서는 제 1 조립물(M1)의 최상부층의 온도가 800℃ 내지 1000℃ 중 어느 하나의 온도일 때, 또는 전체 공정 구간에 있어서, 예컨대 40% 내지 50% 지점 중 어느 하나의 지점일 때 환원 배가스를 공급한다.
이하에서는 제 1 조립물(M1)의 최상부층의 온도가 900℃이며, 환원 배가스를 공급하는데, 최상부층의 온도가 900℃인 지점이 예컨대 45% 지점인 것을 예를 들어 설명한다.
먼저, 환원철 제조를 위한 제 1 조립물(M1)과, 소결광 제조를 위한 제 2 조립물(M2), 그리고 상부광(M0)을 준비한다.
여기서 제 1 조립물(M1)은 환원철 제조를 위한 원료로서, 0.1mm 이하의 극미분 철광석과, 탄재로서 0.1mm 이하의 석탄을 준비하고, 이를 무게비 80: 20으로 혼합한 후, 이를 쌍롤식 브르켓터인 조립기(11)를 이용하여 길이 45mm, 폭 23mm, 두께 17mm의 크기의 브리켓으로 조립한 조립물이다. 물론 제 1 조립물(M1)은 펠렛 타이저를 이용하여 펠렛으로 제조할 수도 있다.
제 2 조립물(M2)은 소결광 제조를 위한 원료로서, 철광석 원료와 결합제인 분코크스, 부원료인 석회석(CaCO3) 및 물을 혼합기에서 혼합하고, 이를 사전 조립하여 2 내지 3mm의 평균 입도를 가지는 입자로 사전 조립한 조립물이다.
상부광(M0)은 제조된 소결 광 중 입도가 2 내지 3mm로 작은 소결광으로서, 고로 조업에 사용되지 않고, 다음 차지의 원료 처리 시에 상부광으로서 사용된다. 상부광은 원료 처리 공정에서 대차 내 가스의 흐름을 원활하게 해주며, 철광석 원료가 용융되었을 때, 철 재료로 되어 있는 대차를 보호하는 역할을 한다.
상술한 바와 같은 상부광(M0), 제 1 조립물(M1) 및 제 2 조립물(M2)이 마련되면, 이를 제 1 호퍼(21), 제 2 호퍼(22) 및 제 3 호퍼(23) 각각에 장입한다. 그리고 복수의 대차를 제 1 호퍼(21), 제 2 호퍼(22), 제 3 호퍼(23) 하측으로 순차 이동시켜, 각 대차(100) 내에 상부광(M0), 제 1 조립물(M1), 제 2 조립물(M2) 순으로 장입하여 적층한다. 이때. 제 1 조립물(M1)의 적층 높이를 200mm 이상, 400mm 이하로 한다. 그리고, 제 1 조립물(M1)의 적층 높이, 조업에서 필요로 하는 소결광의 생산성 및 품질을 고려하여 소결 진행 속도를 설정하면, 기 설정된 제 1 조립물(M1)의 적층 높이에 따라 제 2 조립물(M2)의 적층 높이가 산출된다. 산출된 높이로 제 1 조립물(M1) 상부에 제 2 조립물(M2)을 장입하여 적층한다.
이후, 복수의 대차(100) 각각은 컨베이어(300)에 의해 점화로(200) 하측을 순차적으로 통과하며, 화염이 분사된 대차가 첫번째 윈드 박스에 위치하면, 제 2 조립물(M2)의 표층에 화염이 착화된다. 화염이 착화된 대차(100)는 컨베이어(300)의 동작에 따라 후드(400)와 윈드 박스(500) 사이에서 그 연장 방향을 따라 이동한다. 이때 복수의 윈드 박스(500)의 흡입력에 의해 외부 공기가 후드(400)로 흡입되어 대차(100) 내로 공급되는데, 공기 중 산소 농도가 21%이므로, 대차(100) 내부가 코크스의 연소 또는 소결에 용이한 산소 농도를 유지할 수 있다.
대차(100)에 화염에 착화되고, 상기 대차(100)가 후드(400)와 윈드 박스(500) 사이를 통과하도록 이동하면, 화염은 점차 하측으로 이동한다. 이때, 하측 방향으로 이동하는 화염 주위의 위치에서 제 2 조립물(M2) 중 코크스가 연소되며, 그 연소열에 의해 철광석 원료가 소결된다. 그리고, 일 대차(100)가 공정 진행 방향으로 이동함에 따라 제 2 조립물(M2)의 표층으로부터 하측 방향으로 소결이 진행된다. 그리고 복수의 대차 각각이 상술한 바와 같이 이동하면서 연속적으로 소결 공정이 진행된다.
한편, 이동 중인 대차(100)가 전체 공정 구간 중 45% 지점에 위치할 때, 제 2 조립물의 최하부층까지 소결이 완료되며, 화염이 소멸된다. 이는 45% 지점 이전까지는 산소가 15% 이상으로 유지되어 코크스의 연소가 가능하여 화염이 살아있지만, 45% 지점부터 산소 농도가 10% 이하로 조절되기 때문에, 산소가 부족하여 화염이 소멸된다. 따라서 45% 지점까지 이동한 대차 내 제 2 조립물은 모두 소결 완료되어 소결광이 된다.
그리고 대차가 45% 내지 100% 지점 사이의 환원 구간을 통과하도록 이동하면, 제 1 조립물이 환원된다. 이때, 환원 구간은 앞서 환원 처리된 제 1 조립물의 환원 과정에서 발생된 환원 배가스에 의해 환원 분위기로 조성된다. 즉, 환원 공정 중에 분위기 조성 유닛(600)의 제 1 블로어(630)를 동작시키면, 환원 구간에 대응 배치된 윈드 박스(500)로부터 환원 배가스가 배기된다. 윈드 박스(500)로부터 배기된 환원 배가스는 제 1 집진기(620)를 통과하여 분진이 제거되고, 온도 조절부(640)로부터 공급된 공기와 혼합되어 온도 500℃ 이하로 조절된다. 이후, 500℃ 이하로 조절된 환원 배가스는 회수 배관(611)을 따라 이동한 후, 제 1 공급 배관(612)을 통해 후드(400)로 공급된다. 여기서, 제 1 공급 배관(612)은 전체 공정 구간 중, 제 1 조립물(M1)의 최상부층의 온도가 900℃인 45% 지점에 위치하도록 대응 설치되어 환원 배가스를 공급한다.
따라서, 이동 중인 대차(100)가 45% 지점에 위치되면, 제 1 공급 배관(612)으로부터 토출된 환원 배가스가 상기 대차로 흡입되고, 이와 함께 윈드 박스(500)의 흡입력에 의해 외부의 공기가 후드를 통해 상기 대차(100)로 흡입된다. 이때, 제 1 공급 배관(612)을 통해 공급되는 환원 배가스의 유량을 조절함으로써 대차 내 산소 농도를 10% 이하로 조절할 수 있다.
기본적으로 복수의 윈드 박스(500)에 의해 외부 공기가 후드(400)를 통해 대차(100)로 흡입되는데, 대차가 45% 지점을 통과하면, 제 1 공급 배관(612)을 통해 산소 농도가 7 내지 8%인 환원 배가스가 공급된다. 이에, 환원 구간에서의 대차(100)는 외부에서 흡입된 공기와 환원 배가스에 의해 분위기가 조성되는데, 이때 환원 배가스의 공급 유량을 조절함에 따라 산소 농도를 10% 이하로 제어 가능하며, 이에 대차(100) 내 분위기를 환원성 또는 비산화성 분위기로 조성할 수 있다.
또한, 환원 배가스는 500℃ 이하의 고온의 온도를 가지고 있어, 이를 공급함으로써, 제 1 조립물의 환원을 위한 또는 열부족을 보충하기 위한 열을 추가적으로 확보할 수 있다.
이렇게 분위기 조성 유닛에 의해 환원 분위기로 제어된 환원 구간을 복수의 대차 각각이 환원 구간을 통과하여 100% 지점에 도달하면, 제 1 조립물의 환원이 종료되어 환원철이 제조된다.
이렇게 제조된 환원철 및 소결광은 고로에서의 제선 공정 시의 원료로 사용된다.
상기에서는 제 1 실시예에 따른 원료 처리 설비에 따라, 환원 배가스를 이용하여 환원 구간의 분위기를 조성하는 것을 설명하였다. 하지만, 이에 한정되지 않고 제 2 실시예에서와 같이 환원 배가스를 이용하여 소결 구간의 분위기를 조성할 수 있다. 즉, 환원 구간에서 회수된 환원 배가스는 회수 배관(611)을 따라 이동하며, 일부는 제 1 공급 배관(612)에 의해 환원 구간에 공급되고, 일부는 제 2 공급 배관(613)을 통해 소결 구간에 공급된다.
제 2 공급 배관(613)으로부터 소결 구간으로 환원 배가스가 공급됨에 따라 소결 구간에서의 열원을 추가적으로 확보할 수 있어, 열 부족 문제를 해결할 수 있다. 그런데 환원 배가스 및 윈드 박스(500)의 흡입력에 의해 흡입되는 공기만을 이용하는 경우, 산소 농도가 낮아 소결 진행이 어려울 수 있다. 따라서, 제 2 공급 배관(613)에 농도 조절부를 연결하여, 환원 배가스와 함께 공기를 추가적으로 공급함으로써, 소결 구간 내 산소 농도를 15% 이상으로 유지시킨다.
상술한 바와 같은 과정을 거쳐 소결광 및 환원철 제조가 완료되면, 대차 내의 소결광과 환원철은 냉각기로 장입되어 냉각된다. 그리고 냉각된 소결광과 환원철은 분리 장치로 장입되어, 소결광과 환원철로 분리된 후, 이후 공정을 위해 이동한다.
이와 같이 본 발명에서는 복수의 이동식 대차가 순차 이동하여 처리되는 원료 처리 설비를 이용하여 소결광과 환원철을 함께 제조할 수 있다. 즉, 이동식 대차가 이동하는 원료 처리 설비에 있어서, 일정 구간을 소결이 용이한 분위기로 조성하고, 다른 일정 구간을 환원이 용이한 구간으로 조성하도록 구성함에 따라, 동일 설비를 이용하여 소결광과 환원철을 함께 제조할 수 할 수 있다. 또한, 대차 내에 환원철 제조를 위한 제 1 조립물과 소결과 제조를 위한 제 2 조립물을 층을 나누어 장입함에 따라, 소결광 및 환원철의 생산성 및 조업 효율이 향상되는 효과가 있다.
원료 처리 설비 및 이를 이용한 원료 처리 방법에 의하면, 복수의 이동식 대차가 순차 이동하여 처리되는 원료 처리 설비를 이용하여 소결광과 환원철을 함께 제조할 수 있다. 즉, 이동식 대차가 이동하는 원료 처리 설비에 있어서, 일정 구간을 소결이 용이한 분위기로 조성하고, 다른 일정 구간을 환원이 용이한 구간으로 조성하도록 구성함에 따라, 동일 설비를 이용하여 소결광과 환원철을 함께 제조할 수 할 수 있다. 또한, 대차 내에 환원철 제조를 위한 제 1 조립물과 소결과 제조를 위한 제 2 조립물을 층을 나누어 장입함에 따라, 소결광 및 환원철의 생산성 및 조업 효율이 향상되는 효과가 있다.

Claims (23)

  1. 각각에 환원철 제조용 원료인 제 1 조립물과, 소결광 제조용 원료로서 상기 제 1 조립물 상측에 위치하도록 제 2 조립물이 장입되며, 상기 제 2 조립물을 소결시키는 소결 구간과, 상기 소결 구간 이후의 구간으로서, 제 1 조립물을 환원시키는 환원 구간을 포함하는 원료 처리 구간으로 이동 가능한 복수의 대차;
    상기 복수의 대차가 상기 원료 처리 구간으로 이동되는 경로 상에 설치되어, 상기 제 2 조립물의 표층으로 화염을 분사하는 점화로;
    상기 복수의 대차 하측에서, 상기 복수의 대차 이동 방향으로 나열되도록 설치되며, 상기 복수의 대차 각각에 흡인력을 제공하는 복수의 윈드 박스;
    상기 환원 구간에 위치하며, 상기 제 1 조립물의 환원 중인 대차로부터 환원 반응에 의한 환원 배가스를 회수하여, 상기 환원 구간에 위치하는 대차로 상기 환원 배가스를 공급하는 순환 라인을 구비하는 분위기 조성 유닛;
    을 포함하는 원료 처리 설비.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 순환 라인의 일단은 상기 원료 처리 구간 중, 환원 구간에 대응 위치하는 복수의 윈드 박스와 연결되고,
    상기 순환 라인의 타단은 상기 원료 처리 구간 중, 상기 대차 내 제 1 조립물의 최상부층이 800℃ 내지 1000℃의 온도를 가지는 지점에 대응 위치하여, 상기 환원 배가스를 공급하는 원료 처리 설비.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 대차가 이동하는 경로상에서, 상기 점화로로부터 상기 제 1 조립물의 환원이 완료되는 지점까지를 전체 원료 처리 구간이라 할 때,
    상기 제 1 조립물의 환원 구간은 상기 순환 라인으로부터 상기 환원 배가스를 공급하는 지점과, 상기 제 1 조립물의 환원이 완료되는 지점까지의 구간이고,
    상기 제 2 조립물의 소결 구간은 상기 점화로와, 상기 환원 배가스의 공급 이전 지점까지의 구간이며,
    상기 환원 구간은 상기 환원 배가스의 공급에 의해 산소 농도가 10% 이하로 조절되고,
    상기 소결 구간은 산소 농도가 15% 이상으로 조절되는 원료 처리 설비.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 순환 라인은,
    일단이 복수의 윈드 박스 중, 상기 환원 구간에 대응 배치된 복수의 윈드 박스와 연결되어, 상기 환원 구간에 위치한 복수의 대차로부터 상기 제 1 조립물의 환원 반응 중에 발생된 환원 배가스를 회수하는 회수 배관;
    일단이 상기 회수 배관과 연결되어, 상기 회수 배관으로부터 이동된 환원 배가스를 환원 구간에 위치한 대차에 공급하는 제 1 공급 배관;
    을 포함하고,
    상기 제 1 공급 배관은 상기 원료 처리 구간 중, 상기 제 1 조립물의 최상부층이 800℃ 내지 1000℃의 온도를 가지는 지점에 대응 위치하도록 설치된 원료 처리 설비.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 분위기 조성 유닛은,
    상기 회수 배관과 연결되도록 상기 회수 배관의 연장 경로 상에 설치되어, 상기 회수 배관에 흡입력을 제공하는 블로어; 및
    상기 윈드 박스와 상기 블로어 사이의 회수 배관과 연결되도록 설치되어, 외부 공기를 상기 회수 배관으로 공급함으로써, 상기 회수 배관으로 회수된 가스가 상기 블로어를 통과하기 전에 온도를 낮추는 온도 조절부;
    를 포함하는 원료 처리 설비.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 분위기 조성 유닛은,
    일단이 상기 회수 배관과 연결되고, 타단이 상기 대차 상측에서 상기 소결 구간에 대응 위치하여, 상기 소결 구간으로 환원 배가스를 공급함으로써, 상기 소결 구간에 열원을 제공하는 제 2 공급 배관;
    상기 제 2 공급 배관과 연결되어, 상기 제 2 공급 배관으로 공기를 공급하여, 상기 소결 구간 내 산소 농도가 15% 이상이 되도록 조절하는 농도 조절부;
    를 포함하는 원료 처리 설비.
  7. 청구항 6 어느 하나에 있어서,
    상기 원료 처리 구간의 끝단의 일측에 위치하여, 상기 대차로부터 제 2 조립물의 소결이 종료된 소결광 및 상기 제 1 조립물의 환원이 종료된 환원광이 배광되는 배광부; 및
    상기 점화로와 배광부 사이에 위치하는 후드;
    를 포함하고,
    상기 순환 라인의 타단은 상기 원료 처리 구간 중, 제 1 조립물의 최상부층이 800℃ 내지 1000℃의 온도를 가지는 지점에 대응 위치하는 후드에 연결되고
    상기 제 2 공급 배관은 상기 소결 구간에 대응 위치한 후드에 연결된 원료 처리 설비.
  8. 청구항 7에 있어서,
    환원철 제조용 원료인 상기 제 1 조립물이 저장되고, 하측으로 이동하는 대차에 상기 제 1 조립물을 장입시키는 제 1 호퍼; 및
    상기 제 1 호퍼의 후방에 위치하여, 상기 제 1 조립물이 장입된 후 이동된 상기 대차에 소결광 제조용 원료인 상기 제 2 조립물을 장입하는 제 2 호퍼;
    를 포함하는 원료 처리 설비.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 배광부의 일측에 위치하여, 상기 대차로부터 배광된 소결광 및 환원철을 분리하는 분리 장치를 포함하는 원료 처리 설비.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 분리 장치는 입도 및 자력 중 어느 하나로 소결광과 환원철을 분리하는 원료 처리 설비.
  11. 복수의 대차 각각에 대해 환원철 제조를 위한 제 1 조립물을 장입하는 과정;
    상기 제 1 조립물이 장입되어 이동되어온 상기 대차 내에 상기 제 1 조립물 상부에 위치하도록 소결광 제조를 위한 제 2 조립물을 장입하는 과정;
    상기 제 1 및 제 2 조립물이 장입된 복수의 대차 각각을 점화로 방향으로 이동시켜, 상기 복수의 대차 각각의 장입된 상기 제 2 조립물의 표층에 화염을 착화시키는 과정;
    상기 화염이 착화된 복수의 대차 각각을 상기 제 2 조립물을 소결시키는 소결 구간과, 상기 소결 구간 이후의 구간으로서, 제 1 조립물을 환원시키는 환원 구간을 포함하는 원료 처리 구간에 나열 배치된 복수의 윈드 박스 상측을 통과하도록 순차 이동시켜, 상측에 위치한 상기 제 2 조립물로의 소결 반응과, 하측에 위치한 제 1 조립물의 환원 반응을 순차 처리하는 과정;
    을 포함하고,
    상기 제 1 조립물을 환원시키는 과정은,
    상기 환원 구간에서 먼저 제 1 조립물의 환원 반응이 진행된 대차로부터 환원 반응에 의해 발생된 환원 배가스를 회수하는 과정;
    상기 환원 구간에 위치하는 대차로 회수된 상기 환원 배가스를 공급하여 상기 환원 구간에 위치한 대차 내부의 산소 농도를 조절함으로써 환원성 분위기로 조성하는 과정;
    을 포함하는 원료 처리 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    회수된 상기 환원 배가스를 상기 환원 구간에 위치한 대차로 공급하는데 있어서,
    상기 원료 처리 구간 중, 상기 대차 내 제 1 조립물의 최상부층이 800℃ 내지 1000℃의 온도를 가지는 지점에 대응 위치하는 대차에 상기 환원 배가스를 공급하는 원료 처리 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 대차가 이동하는 경로상에서, 상기 점화로로부터 상기 제 1 조립물의 환원이 완료되는 지점까지를 전체 원료 처리 구간이라 할 때,
    상기 제 1 조립물의 환원 구간은 상기 순환 라인으로부터 상기 환원 배가스를 공급하는 지점과, 상기 제 1 조립물의 환원이 완료되는 지점까지의 구간이고,
    상기 제 2 조립물의 소결 구간은 상기 점화로와, 상기 환원 배가스의 공급 이전 지점까지의 구간이며,
    상기 환원 구간은 상기 환원 배가스의 공급에 의해 산소 농도가 10% 이하로 조절하고,
    상기 소결 구간은 산소 농도가 15% 이상으로 조절하는 원료 처리 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 환원 배가스를 회수하는 과정에 있어서,
    상기 원료 처리 구간 중, 상기 환원 구간에 대응 위치하는 복수의 윈드 박스로부터 제 1 조립물의 환원 반응에 의해 발생된 환원 배가스를 회수하는 원료 처리 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 환원 배가스를 회수하는 과정에 있어서,
    상기 복수의 윈드 박스로부터 회수된 환원 배가스가 상기 환원 배가스의 회수 경로 상에 설치된 블로어를 통과하기 전에, 회수된 상기 환원 배가스와 공기를 혼합하여 500℃ 이하로 온도를 낮추는 과정을 포함하는 원료 처리 방법.
  16. 청구항 13에 있어서,
    상기 제 2 조립물을 소결시키는 과정에 있어서,
    상기 환원 배가스를 상기 소결 구간에 대응 위치한 대차로 공급하여 열원을 제공하는 원료 처리 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 소결 구간에 상기 환원 배가스를 공급하는데 있어서, 상기 소결 구간에 대응 위치한 대차로 외부에서 흡입한 공기를 추가 공급하여, 산소 농도를 15% 이상으로 조절하는 원료 처리 방법.
  18. 청구항 11에 있어서,
    상기 대차에 장입되는 제 1 조립물의 적층 높이는 200mm 이상, 400mm 이하로 하는 원료 처리 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 제 2 조립물의 적층 높이는 수식 1, 수식 2 및 수식 3에 의해 결정되는 원료 처리 방법.
    [수식 1]
    전체 원료 처리 시간(min) = 복수의 소결 대차 길이(mm)/ 대차 이동 속도(mm/min)
    [수식 2]
    소결 시간(min) = 전체 원료 처리 시간(min) - 제 1 조립물의 환원 필요 시간(min)
    [수식 3]
    제 2 조립물의 높이(mm) = 소결 시간(min) * 소결 진행 속도(mm/min)
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 제 1 조립물의 환원 및 제 2 조립물의 소결이 종료된 대차로부터 제 1 조립물의 환원에 의해 제조된 환원철 및 제 2 조립물의 소결에 의해 제조된 소결광을 배광하는 과정;
    상기 배광된 환원철 및 소결광을 분리하는 과정;
    을 포함하는 원료 처리 방법.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 배광된 환원철 및 소결광을 분리하는데 있어서,
    상기 제 1 조립물과 제 2 조립물의 입도 또는 자력에 따라 분리하는 원료 처리 방법.
  22. 청구항 11 내지 청구항 21 중 어느 한 항의 원료 처리 방법에 의해 제조된 강재용 재료.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 강재용 재료는 고로의 제선 공정의 재료로 사용되는 강재용 재료.
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