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KR900004155B1 - 해면철 또는 선철의 생산방법 및 장치 - Google Patents

해면철 또는 선철의 생산방법 및 장치 Download PDF

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KR900004155B1
KR900004155B1 KR1019850007515A KR850007515A KR900004155B1 KR 900004155 B1 KR900004155 B1 KR 900004155B1 KR 1019850007515 A KR1019850007515 A KR 1019850007515A KR 850007515 A KR850007515 A KR 850007515A KR 900004155 B1 KR900004155 B1 KR 900004155B1
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Abstract

내용 없음.

Description

해면철 또는 선철의 생산방법 및 장치
제 1 도는 용해가스화장치(melt-down gasifier)로써 철광석으로 부터 선철을 생산하기 위한 장치를 도시한 것이다.
제 2 도는 석탄-가스플렌트로써 철광석으로부터 해면철을 생산하기 위한 장치를 도시한 것이다.
본 발명은 환원샤프트로내에서 열연간(hot) 환원가스를 사용해서 해면철로 환원된 철광석으로부터 선철 또는 해면철을 생산하기 위한 방법 및 이 방법을 행하기 위한 장치에 관한 것으로, 이 열간환원가스는 바슬면(bustle plane)과 동일한 높이 및 그 이하 높이의 샤프트로내로 750℃와 900℃ 사이의 온도범위에서 도입된다. 이와같은 방법 및 장치는 독일특허 제 30 34 539호에 공지되어 있다.
이 경우, 열간 환원가스는 환원 샤프트로 아래의 용해가스화 장치내에서 생산되어 냉각된 후에 중앙가스입구와 용해가스화 장치에 접속된 노출구(爐出口)를 통해 상기 노내로 도입된다. 이 출구를 통한 도입은 슬루우스(sluice)나 체절장치를 이용하지 않고 강하관을 통해 해면철을 용해가스화 장치내로 반송하기 위하여 혼원샤프트로의 하부와 용해가스화장치를 직접 접속시킨 것의 필연적인 결과이다.
따라서 출구를 통하여 공급된 환원가스량을, 중앙입구로부터 공급된 환원가스의 양과 비교하여 흐름저항을 대응적으로 설정함으로써 가능한한 적게하고자 하는 모든 노력이 행하여 졌다. 양쪽의 가스흐름은 그것이 환원사프트내로 들어갈때 온도가 760℃∼850℃가 될 정도로 냉각이 된다.
이것에 사용된 공지의 방법과 장치에서는, 생산된 선철과 해면철의 탄소량을 증가시키기 위하여 어떠한 특별한 측정도 취해지지 않는다. 그러나 종종 높은 탄소함량의 선털을 얻는데 관심이 있으며, 이를 위해서는 예비 환원된 철광석 즉, 해면철을 대응적으로 탄화(carburization)를 시키는 것이 필수적이다. 따라서, 본 발명의 문제는 탄소가 많은 해면철을 얻을 수 있는 상술한 타입의 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 방법에 따르면, 이와같은 문제는 해면철 또는 선철의 탄소량을 증가시키기 위해, 바슬면의 아래쪽에 도입된 환원가스의 온도가 환상면과 같은 높이에 도입된 환원가스의 온도보다 낮은 값으로 설정됨으로써 해결된다. 바슬면에 도입된 환원가스의 온도는 약 650∼750℃ 범위내의 값으로 설정되는 것이 바람직하다.
본 발명의 방법의 다른 잇점에 따르면, 바슬면과 이 바슬면 아래에 배치된 환원가스용 입구면 사이의 영역에 있어서 환원된 철광석의 체류시간을 가능한 한 길게 한다. 또한, 바슬면 아래에 공급된 환원가스의 양과 상기 바슬면과 같은 높이에 공급된 환원가스의 양 사이에 최대비가 존재하는 것이 바람직하다.
본 발명의 방법을 행하기 위한 장치에 있어서, 이 문제는 샤프트로가 바슬면과 이 바슬면 아래의 환원가스 입구사이의 영역에 있어서는 상기 바슬면보다 큰 단면적을 갖게 됨으로써 해결된다. 바슬면 아래에 공급된 환원가스의 라인로(line path)가 최소의 저항을 갖는것과, 바슬면과 이 바슬면 아래에 배치된 환원가스입구의 면사이의 거리가 가능한한 짧은 것이 바람직하다. 해면철의 내부의 면으로의 탄소첨가 또는 부착은 다음 반응이 일어난다.
2CO…C+CO2(공기-탄소와 세멘타이트의 생성)
2CO +Fe…Fe3C +CO2
그러나 해면철의 외부의 면으로의 탄소함유더스트의 부착 또는 첨가는 어떠한 잇점도 제공하지 않는다. 왜냐하면, 예컨대 이 더스트는 다음의 용해가스화 장치내에서 다시 벗겨지기 때문이다. 세멘타이트 생성은 상승된 온도에서 촉진되나, 이것은 단지 제한된 정도로 발생한다. 공기-탄소반응을 통한 C 분해는 낮은 온도에서 촉진된다.
철광석 환원은 약 850℃의 온도에서 일어난다. 그러한 온도에서는, 특히 CO2의 양이 3% 이상일때 적은양의 탄소만이 환원가스로 부터 분리될 수 있다. 본 발명에 따른 방법의 결과로서 2단계 방법제어가 있는데, 최초에는 철광석이 약 850℃의 온도에서 환원되고, 그후 생산된 해면철이 보다 낮은 온도, 즉 바람직하게는 650∼750℃의 범위내에서 탄화된다.
본 발명을 이하 본 발명을 한정하지 않는 실시예와 첨부도면을 참고로 보다 상세히 설명한다. 제 1 도에 개략적으로 도시된 장치는 환원로(1)와 용해가스화 장치(2)로서 괴상 철광석으로부터 용융선철을 직접 생산하는데 사용된다. 철광석은 입구(3)를 경유하여 샤프트로(1)의 상부내로 도입되는 한편, 샤프트로(1)내에서 생성된 노정가스가 노의 상부에 있는 출구(4)를 통해 배출된다. 공급된 철광석의 환원은 바슬면(5) 위에서본질적으로 일어나며, 그 높이에서 주지의 조성과 바람직하게 850℃의 온도를 갖고 있는 환원가스가 환원샤프트로(1)의 주위에 환상으로 배치된 입구(6)로부터 도입된다.
환원 샤프트로(1)와 그 아래 위치한 용해가스화 장치(2)는 강화관(downcomers,7)에 의해 상호 연결되어있고, 이 강화관(7)의 한쪽은 노(1)의 저부에 있는 개구에 연결되고 다른 한쪽은 용해가스화장치(2)의 상부에 있는 개구에 연결되어 있다.
이들 강화관은 철광석의 환원에 의해 생산된 해면철을 샤프트로 (1)로부터 용해가스화장치(2)내로 반송하는데 사용되고, 또한 용해가스화장치(2)내에서 생산된 환원가스를 노(1)의 하부영역으로 반송시키는데 사용된다. 용해가스화장치(2) 내에서 약 1000℃인 환원가스는 환원샤프트로 (l)내로 들어갈때는 약 700℃ 정도로 냉각된다. 냉각은 수집본관(8)으로부터 라인(9)을 통해 강화관(7)내에 도입되는 대응하는 냉각가스량을 혼합함으로써 실시된다.
더욱이, 라인(10)은 용해가스화장치(2)로부터 환원가스를 유도하고, 이 가스가 약 850℃의 온도를 갖도록 이 가스와 냉각가스는 라인(l1)에 의해 혼합된다. 더스트입자가 그것으로부터 사이크론 세퍼레이터(12)에의해 제거되어 환원샤프트로(1)로 바슬면에서 도입된다. 사이크론 세퍼레이터(12)내에서 생성된 더스트는 라인(13)을 통해 용해가스화장치(2)로 되돌려진다.
샤프트로(1)의 상이한 면에 도입된 환원가스의 상이한 온도의 결과로, 바슬면(5) 상방에서는 본질적으로 환원이 일어나고 이 바슬면 아래에서는 해면철이 본질적으로 탄화된다. 그러나 탄소분리는 반응온도뿐만 아니라 강하관(7)을 통해 노(1)내로 흐르는 환원가스의 양과 이 가스흐름내에서의 해면철의 체류시간에 의존하므로, 탄소분리는 바슬면밑에 위치한 환원샤프트로(1)의 부분의 크기에 의해 부수적으로 영향을 받을 수있다. 샤프프로(1)의 하부영역에서의 탄화를 제어하는 것은 두개의 부분적인 환원가스 흐름에 대한 흐름저항을 상응하도록 설정함으로써 또한 가능하다. 강화관(7)을 통한 가스흐름을 가능한한 크게 하기 위해서, 사이크론 세퍼레이터(12)내의 압력손실과 샤프트로(1)내의 바슬면과 강화관(7)의 입구사이의 거리에 대한 바슬면(5) 아래의 샤프트로(l)의 횡단면의 비가 증대될 수 있다.
열간 더스트를 함유한 가스의 경우, 조정플랩을 이용하여 부분적인 유량을 조정하기가 불가능하다는 것에 유의하여야 한다. 강하관(7)을 통해 공급된 환원가스량대 바슬면(5)내에 공급된 환원가스량의 비는 0.1∼0.5사이이고 바람직하게는 0.3이다.
바슬면(5)으로 공급될 환원가스에 대한 흐름저항은 10과 100mbar 사이의 압력강하에 대응하도록 결정된다. 바슬면(5)과 환원 샤프트로 저부에 있는 강화관(7)의 입구사이의 공간내에서 환원 철의 체류시간은1∼4시간, 바람직하게는 약 3시간이다. 강화관(7)으로부터 상승하는 환원가스 흐름내에서의 해면철의 긴 체류시간은 바슬면(5)과 강화관(7)이 샤프트로내로 연결되는 면사이에서 환원 샤프트로의 최대체적에 의해 얻어진다.
만약 상기 두면 사이의 거리가 증가하면, 상기 영역내의 샤프트로 체적이 대응적으로 증가하지만, 상승하는 환원가스에 대한 흐름저항과 가스량은 그것에 대응하여 감소된다.
이러한 문제는 바슬면(5) 아래의 샤프트형의 단면이 증가되어 이것에 의해 일정한 흐름저항에 대하여 샤프토로(1)의 상기 영역의 체적이 증가됨으로써 해결될 수 있다. 따라서, 이 샤프트로의 부분의 최대체적을 구하는 것이 필요하며, 한편 동시에 바슬면과 이 면보다 낮은 환원가스입구 사이에서 최소공간을 가져야 한다. 바슬면(5)과 사프트로의 하부에 있는 강하관(7)의 입구사이의 거리대 이 영역의 상기 노의 직경의 비(H/F)는 0.5 내지 1.0인 것이 바람직하다. 흐름저항의 또다른 제어는 라인단면의 크기와 부가적인 바슬의 압력손실에 의해 일어날 수 있다.
제 2 도에 도시된 장치에 있어서, 제 1 도의 장치에 대응하는 부분은 같은 참고번호를 사용했다. 이 두 장치의 본질적인 차이점은 제 2 도의 장치가 용해가스화 장치 대신에 석탄-가스플랜트(coal-to-gas plant)(14)를 가지고 있다는 점이다. 주지방법에서는, 상기 플랜트는 석탄과 산소로부터 환원샤프트로 (1)에 필요한 환원가스를 생산한다.
이 가스는 플랜트(14)를 떠날때 약 1500℃의 온도를 갖고 있기 때문에, 이 가스는 폐열시스템(15)내에서 최초로 100O℃로 냉각된다.
그런 후 판원가스의 흐름은 두 가지의 부분흐름으로 갈라진다. 즉 한 부분흐름은 라인(11)에 의해 공급된 냉각가스와 혼합되어 850℃로 냉각되고 바슬면(5)과 같은 높이의 더스트 제거장치(l6)내에서 더스트가 제거된 후 라인(10)을 통해 환원 샤프트로(1)내로 도입되고, 또다른 부분흐름은 라인(9)을 통해 공급된 냉각가스와 혼합되어 700℃로 냉각된 후 상기 노(1)의 베이스영역으로 도입된다. 해면철의 배출 개구부는 샤프트로의 저부영역에서의 환원가스 입구로부터 분리되어 있다. 여기서, 또한, 바슬면(5) 아래에 위치하는 영역에서는 샤프트로 (1)는 상부보다 넓은 단면을 가지고 있다. 따라서 해면철의 탄화는 제 1 도의 장치와 같은 방법으로 달성된다.

Claims (22)

  1. 바슬면과 같은 높이와 이 바슬면이하의 높이의 환원샤프트로내에 750과 900℃사이의 온도로 도입된 열간 환원가스에 의하여 환원샤프트로내에서 해면철로 환원되는 철광석으로부터 해면철 또는 선철을 생산하는 방법에 있어서, 해면철 또는 선철의 탄소량을 증가시키기 위하여 바슬면(5) 아래로 도입되는 환원가스의 온도를 상기 바슬면(5)과 동일한 높이로 도입되는 환원가스의 온도이하의 값으로 설정하는 것을 특징으로하는 해면철 또는 선철의 생산방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 바슬면(5) 아래에 도입되는 환원가스의 온도를 약 650 내지 850℃의 범위내의 값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 해면철 또는 선철의 생산방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 바슬면(5)과 이 바슬면아래에 배치된 환원가스입구면간의 영역에서 환원철광석의 체류시간을 가능한 한 길게하는 것을 특징으로 하는 해면철 또는 선철의 생산방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 바슬면(5)과 이 바슬면아래에 배치된 환원가스입구면간의 영역에서 환원철광석의 체류시간이 1 내지 4시간, 바람직하게는 약 3시간인 것을 특징으로 하는 해면철 또는 선철의 생산방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 바슬면(5) 아래로 공급된 환원 가스량대 이 바슬면(5)과 같은 높이로 공급된 환원가스량의 비를 가능한한 크게 하는 것을 특징으로 하는 해면철 또는 선철의 생산방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 바슬면(5) 아래뵤 공급된 환원 가스량대 이 바슬면(5)과 같은 높이로 공급된환원가스량의 비가 0.1 내지 0.5, 바람직하게는 0.3인 것을 특징으로 하는 해면철 또는 선철의 생산방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 바슬면(5) 아래로 도입되는 환원가스를 샤프트로(1)의 베이스영역으로 공급되는 것을 특징으로 하는 해면철 또는 선철의 생산방법.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 바슬면(5)의 입구(6)에 대한 이 환원가스의 흐름저항을 가능한 한 크게 하고, 이 바슬면(5) 아래의 입구에 대한 환원가스의 흐름저항을 가능한 한 작게하는 것을 특징으로 하는 해면철 또는 선철의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 10과 100mbar 사이의 압력강하 대응하는 바슬면(5)의 입구(6)로의 환원가스의 흐름저항값을 선택하는 것을 특징으로 하는 해면철 또는 선철의 생산방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 냉각가스의 혼합에 이어서 환원가스를 바슬면(5) 아래의 용해가스화장치(2,14)로부터 샤프트로(1)로 직접 도입하는 것을 특징으로 하는 해면철 또는 선철의 생산방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 냉각가스의 혼합에 이어서 용해가스화 장치(2)로부터의 환원가스를, 사이크론 세퍼레이터(12)를 통하여 상기 바슬면(5)과 동일한 높이의 샤프트로(1)로 도입하는 것을 특징으로 하는 해면철 또는 선철의 생산방법.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 바슬면(5)과 이 바슬면 아래의 환원가스입구면사이의 샤프트로(1)의 용적을, 상기 두면 사이의 스페이스를 최소한으로 하면서 가능한한 크게 하는 것을 특징으로 하는 해면철 또는 선철의 생산방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 바슬면(5)과 이 바슬면 아래의 환원 가스 입구면간의 거리대 상기 두 면 사이의 영역에서의 샤프트로(1)의 직경의 비로서 0.5와 1.0사이의 값을 선택하는 것을 특징으로 하는 해면철 또는 선철의 제조방법.
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 바슬면의 온도를 850과 1000℃사이의 값으로 설정하고, 석회석 및/또는 돌로 마이트를 바슬면위의 환원샤프트로에서의 탈산성화를 위하여 철광석과 혼합하는 것을 특징으로 하는 해면철 또는 선철의 생산방법.
  15. 바슬면(5)과 이 바슬면(5) 아래의 환원가스 입구와의 영역에 있어서 샤프트로(1)는 이 바슬면(5)의 상방보다 더 큰 단면을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 특허청구의 범위 제 1 항 내지 제 14 항에 따른 해면철 또는 선철의 생산방법을 실시하기 위한 장치.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 샤프트로(1)에의 환원가스 공급라인(7,10)은 이 라인들의 각각의 경우에 요구되는 환원가스 온도를 설정하기 위하여 냉각가스라인(8)에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제 15 항에 또는 제 16 항에 있어서, 상기 바슬면(5)에 공급되는 환원가스의 라인로(10,12)는 최대저항을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 바슬면(5)에 공급되는 환원가스용 라인로(10,12)는 10 내지 100mbar의 범위의 압력강하에 대응하는 압력저항을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제 15 항에 있어서, 상기 바슬면(5) 아래에 공급되는 환원가스용 라인로(7)는 최소저항을 가지고 있고, 바슬면(5)과 바슬면(5) 아래의 환원가스입구면과의 거리가 가능한한 작게되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 바슬면(5)과 이 바슬면 아래의 환원가스입구면 사이의 거리대 이 두 면사이의 영역에서의 샤프트로(1)의 직경의 비가 0.5와 1.0사이의 값인 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 제 15 항에 있어서, 상기 환원가스를 생산하기 위하여 사용된 가스화장치는 용해가스화장치(2)이고, 샤프트로(1)와 용해가스화장치(2) 사이에서의 해면철용 강화관(7)이 바슬면(5) 아래에 도입되는 환원가스를 공급하기 위하여 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 제 15 항에 있어서, 상기 환원가스를 생산하기 위하여 사용된 가스화장치가 석탄-가스플랜트(14)인 것을 특징으로 하는 장치.
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