KR0169783B1

KR0169783B1 - 용융선철 제조방법

Info

Publication number: KR0169783B1
Application number: KR1019950008233A
Authority: KR
Inventors: 그륀바허 헤르베르트; 레오폴드 케플링어 베르너; 로이퍼 프란쯔; 슈라이 귄터
Original assignee: 파투찌 알렉산더 퀴르비쉬 프리츠; 뵈스트-알핀 인두스트리안라겐바우 게엠베하
Priority date: 1994-04-11
Filing date: 1995-04-10
Publication date: 1999-01-15
Also published as: CA2146732C; CN1038694C; AU1634995A; RU2100446C1; KR950032649A; RU95105439A; JPH0840756A; CA2146732A1; ZA952941B; ATA73994A; UA27012C2; SK281524B6; TW306933B; EP0676478A1; US5514203A; AT400725B; JP2863458B2; CZ282462B6; CZ90595A3; BR9501519A

Abstract

본 발명은 용융선철 제조방법을 제공하려는 것이다. 본 발명에 따르면, 철광석(4)이 직접 환원영역(2)에서 해면철로 환원되고, 상기 해면철은 탄소 함유재의 공급하에서 용락 가스화 영역(15)에서 용융되며, 상기 용락 가스화 영역에서는 상기 탄소함유재가 환원성 가스로 기화되고, 슬래그(17)가 형성되며, 상기 환원성 가스는 직접 환원영역(2)내로 분출되고, 상기 직접 환원영역에서 반응한후 상부 가스로서 추출되며, 상기 환원성가스 또는 상기 상부가스는 가스수세 과정을 거치게 되고, 상기 가스수세 과정동안에 분리된 슬러지들은 바인더(30) 및 석탄분진과 함께 혼합되어서 괴상화된다. 직접 환원의 공정에 영향을 끼침이 없이, 철광석(4)의 직접적인 환원과정동안에 발생하는 슬러지들을 직접 환원공정으로 많이 공급하기 위해서, 본 발명은 추후의 단계들을 거치기전에 잔류 습윤함유물을 제거하도록 상기 슬러지들을 탈수시키는 단계와, 석탄분진 및 바인더인 생석회(30)를 상기 슬러지들에 첨가하는 단계와, 상기 슬러지들을 과립화하는 단계와, 그리고 상기 슬래그(17)의 염기도가 최대 1.25, 바람직하게는 최대 1.20으로 증가하는 동안에 과립 슬러지들을 상기 용락 가스화 영역(15)으로 공급하는 단계로 구성된다.

Description

용융선철 제조방법

제1도는 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 장치를 나타낸 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 직접 환원장치 2 : 직접 환원영역

4 : 산화철 함유 장입재 5 : 배소되지 않은 플럭스

6 : 용융 기화기 8,23 : 스크러버

16 : 용융선철 17 : 슬래그

28 : 탈수 수단(디캔터 원심분리기) 29 : 제립수단(믹서 제립기)

30 : 생석회(바인더) 32 : 석탄 건조장치

35 : 석탄

본 발명은 용융선철을 제족하기 위한 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 방법에 있어서, 철광석은 직접 환원영역에서 해면철로 환원되며, 이렇게 환원된 해면철은 탄소 함유재의 공급하에서 용락 가스화 영역에서 용융된다. 용락 가스화 영역에서는 탄소 함유재가 환원성 가스로 기화되며, 슬래그가 형성된다. 용락가스화 영역에서 형성된 환원성 가스는 직접 환원영역내로 분출되어 반응한 후, 상부 가스로서 추출된다. 환원성 가스 또는 상부가스는 가스 분리과정을 수행하며, 분리과정 동안에 분리된 슬러지들은 바인더 및 석탄분진과 함께 혼합되어서 덩어리로 응집된다.

상술한 방식의 제조방법은 오스트리아 특허 제376,241호에 개시되어 있다. 여기에서, 고형물질들을 분리한 후에, 환원성 가스 뿐만 아니라 직접 환원영역으로부터 나오는 상부 가스는 사이클론에서 가스 분리를 거치고, 이에 의해 분리된 슬러지들은 산화물 분진, 경질 피치(hard pitch) 및 역청탄으로 구성된 바인더와 함께 혼합되고, 고온에서 브리케트화 되어서 용락 가스화 영역으로 공급된다. 한편, 용광로의 가스 정화장치로 부터 산화철 분진이 나온다.

고형물 분리과정 동안에 발생하는 고형물들(주로, 석탄분진)은 용락가스화 영역의 하부지역에서 거의 전부 재순환된다. 석탄분진중 소량은 바인더와 섞어있는 슬러지들과 혼합되어서 이들과 함께 브리케트화 된다.

상술한 방식의 제조방법에서는, 산화철의 도입양이 증가되는 결점이 있고, 또한, 이러한 산화철을 환원시키기 위하여 용융 기화기에서 환원작업을 수행하기 때문에 다량의 에너지가 소비된다는 문제가 있다. 그러므로, 용락 가스화 영역내에서 진행되는 공정이 지장을 받게된다. 또한, 고온 브리케트화는 높은 투자비용 및 작동 비용을 초래한다.

독일연방공화국 특허출원 제41 23 626호에는 결합제, 슬래그 형성제 및 환원제를 사용하여 금속 찌꺼기들을 괴상화(덩어리화)하고, 상기 덩어리를 용융 애그리게이트(melting aggregate)의 상부 장입영역으로 도입하여서 예열 및 건조시키는 공정이 개시되어 있다. 괴상의 금속 찌꺼기들은 역류원리에 따라서 용융 애그리게이트를 통과하고, 처음에는 용융 애그리게이트내에 제공된 환원영역에 도달하며, 용융 애그리게이트의 하부영역에서 용융된다. 그런데, 이러한 공정에서는 폐기물 또는 찌꺼기들을 건조시켜야 하고 용융 애그리게이트에서 소결시켜야 하기 때문에, 용융 애그리게이트내에서 이루어지는 공정에 악영향을 끼치게된다.

또한, 환원작업은 산화철들을 도입하는 문제 때문에 용융 기화기내에서 수행되어야 하는데, 이를 위해서는 다량의 에너지가 필요하다. 게다가, 바인더로서 아황산염 용액을 사용하는데, 이것은 공정내로 황이 도입되는 문제를 초래한다.

본 발명은 이와 같은 결점을 해소하기 위한 것이며, 본 발명의 목적은 직접환원 공정에 영향을 끼침이 없이, 철광석의 직접환원 과정에서 발생하는 슬러지들중 약 90%에 달하는 양을 직접환원 공정으로 재공급하는데 있다. 특히, 원 재료들의 양 및 플럭스의 양을 변화시키지 않으면서 상기의 절차를 수행하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따르면, 이러한 목적은 다음과 같은 단계들을 통해서 달성된다. 즉, 분리과정동안에 분리된 슬러지들을 탈수시키는 단계와, 석탄분진 및 바인더인 생석회를 슬러지들에 혼합하는 단계와, 슬러지들을 과립화하는 단계와, 그리고 슬래그의 염기도를 최대 1.25, 바람직하게는 최대 1.20까지 증가하도록 과립화된 슬러지들을 용락 가스화 영역으로 공급하는 단계를 통해서 달성된다.

바람직하게도, 슬러지들은 25 내지 50%, 더욱 바람직하게는 35 내지 40%의 습윤함량을 갖도록 탈수된다. 이와 같은 습윤함유량을 갖는 슬러지는 믹서 제립기내로 직접 장입될 수 있다. 바람직한 양의 습윤함유량을 갖는 슬러지들은 양호하게 보다 적은 양의 생석회를 필요로 한다. 만일, 이와 같은 탈수가 이루어지지 않으면, 충분한 강도를 갖는 과립들을 얻기 위하여 많은 양의 생석회가 필요하게 된다.

석탄분진은 탈수된 슬러지양의 30%, 바람직하게는 25%에 달하는 양으로 슬러지들에 추가된다. 위에서 언급한 양의 석탄분진은 과립상의 슬러지 강도에 바람직한 영향을 끼친다. 석탄 건조장치의 탈분진 장치로부터 나오는 석탄을 이용하는 것은 용융선철 및/또는 강 예비생성물을 제조하기 위한 본 발명의 실시형태에 해당되며, 이것은 특히 환경보호의 측면 및 석탄분진의 수송비용 절감이라는 측면에서 볼 때 매우 바람직하다. 또한, 탈수된 슬러지에 석탄분진을 추가하면은 양호하게 믹서 제립기내에서 형성된 과립자들이 상당한 탄소함량을 가지며, 용락 가스화 영역내로 과립자들을 장입한 후에 석탄분진은 에너지 캐리어로서 에너지 공급에 기여한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 과립자들은 용락 가스화 영역으로 공급되기 전에 이산화탄소 함유 매연가스에 노출시킴으로써 카보네이트 층을 갖게된다. 그와 같은 카보네이트 층은 용락 가스화 영역내에서 분리강도 및 수송강도를 증가시킨다.

바람직하게도, 과립자들에 대한 카보네이트 층의 형성은 석탄 건조장치에서 이루어진다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

광석과 같은 괴상 산화철 함유 장입재(4)는 배소되지 않은 플럭스(5)와 함께 공급도관(3)을 거쳐서 샤프트 노(shaft furnace)와 같은 직접 환원장치(1), 즉 직접 환원영역(2)으로 장입된다. 직접 환원장치(1)는 용융 기화기(6)와 연결되어 있는데, 용융 기화기(6)내에서 탄소 함유재 및 산소 함유가스로 부터 생성된 환원성 가스가 공급도관(7)을 통해서 직접 환원장치(1)로 공급된다. 스크러버인 가스 정화 및 냉각 수단(8)이 공급 도관(7)에 구비되어 있다.

용융 기화기(6)는 고체의 괴상 탄소 함유재 공급용 공급 도관(9), 산소 함유가스들을 공급하기 위한 공급 도관(10,11), 실온에서 액상 또는 기상인 탄소 함유재(예를 들어 탄화수소) 뿐만 아니라 배소된 플럭스들을 공급하기 위한 공급 도관(12,13)을 포함한다. 용융 기화기(6)에서 형성되는 용융선철(16) 및 용융 슬래그(17)는 용락 가스화 영역(15) 아래에 수집되고 탭(18)을 통해서 배출된다.

직접 환원장치(1)의 직접 환원영역에서 해면철로 환원되는 괴상의 장입재료들은 예를 들어 운반용 워엄에 의해서 하나 또는 다수의 공급 도관(20)을 통하여 용융기화기(6)로 공급된다. 직접 환원영역(2)에서 형성되는 상부 가스를 외부로 공급하기 위한 공급 도관(21)이 직접 환원장치(1)의 상부에 연결되어 있다. 상부가스는 가스 스크러버인 가스 정화수단(23)으로 공급되고, 도관(24)을 거쳐서 외부로 제공된다.

본 발명에 따르면, 기화, 용융 및 환원공정에서 발생한 폐기물질들은 철 도입과정으로 재순환된다.

스커러버(8,23 ; 가스 정화수단)에서 발생하는 슬러지 폐수들은 슬러지 폐수도관(25,26)을 거쳐서 침전장치(27 ; thickener)로 공급된다. 그 다음에는, 디캔터 원심분리기(decanter centrifuge)인 탈수 수단(28)으로 제공된다. 탈수 수단에서 슬러지들은 25 내지 50%, 바람직하게는 35 내지 40%의 습윤 함유량을 갖도록 탈수된다. 탈수된 슬러지들의 90%, 바람직하게는 95% 가량은 믹서 제립기(mixer granulator)와 같은 제립수단(29)으로 공급된다. 그 나머지의 탈수된 슬러지, 즉 5 내지 10%는 배출되어 쌓인다. 이러한 방식에 있어서, 중금속 함유물과 같은 원하지 않은 슬러지 성분들의 축적이 방지될 수 있다.

생석회(30)를 공급하기 위한 공급 도관(31) 및 석탄 필터분진을 공급하기 위한 공급 도관(33)(석탄 건조장치(32)로 부터 연장됨)이 제립수단(29)으로 연결된다. 제립수단(29)에서 형성된 과립상 입자들은 운반수단(34)을 거쳐서 석탄 건조장치(32)로 공급되고, 석탄 건조장치(32)에서 건조된 석탄(35)과 함께 공급 도관(9)을 거쳐서 용융 기화기(6)로 공급된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 슬러지 폐수는 가스 정화수단(23), 가스정화 및 냉각수단(8)으로 부터 나오며, 약 100 내지 200g/l의 고체함량을 갖는다. 상기 고체들은 약 30%의 탄소, 약 30%의 산화철 및 그 나머지는 재 성분들로 이루어진다. 재 성분들은 주로 산화 알루미늄 및 산화규소 뿐만 아니라, 미약한 양으로 발생하는 산화 금속들 이외에 수산화 칼슘 및 수산화 마그네슘이다. 이들은 디캔터 원심분리기(28)에 의해서 탈수된다. 38%의 잔류 수분함량을 갖는 약 850kg의 슬러지는 믹서 제립기(29)내로 바로 장입된다. 또한, 약 200kg의 석탄 및 약 200kg의 생석회가 믹서 제립기(29)내로 장입된다. 이들은 여기서 혼합하고 과립화한 이후에, 약 20%의 수분함량을 갖는 약 1,250kg의 과립들이 믹서 제립기(29)로 배출되어 석탄 건조장치(32)로 공급된다. 석탄 건조장치에서 과립들을 5%의 잔류 수분 함량을 갖도록 이산화탄소 함유 매연가스의 작용 하에서 건조시킨다. 이에 의햐, 과립자들은 카보네이트 표면층에 수용된다.

용융 기화기(6)에서, 슬래그의 염기도(B4)는 다음과 같이 정의 된다.

이렇게 정의된 슬래그의 염기도는 1.15이다. 이에 의해, 슬래그의 충분한 점성 및 탈황능력이 보장된다. 슬래그의 염기도(B4)가 증가하면, 탈황 능력 및 슬랙의 끈기가 증가한다. 슬래그의 끈기가 증가하면, 슬래그 배출에 있어서는 불리하다.

본 발명에 따르면, 슬러지들을 석탄 장입물의 약 10%에 달하는 양으로 과립상으로서 용융 기화기(6)내로 재순환시키는 경우에, 슬래그의 염기도(B4)는 최대 1.20까지 증가한다.

이러한 수치에 달하는 경우, 원재료 및 플럭스의 양적인 변화를 시킬 필요가 없다. 또한, 공정들에 영향을 끼칠 필요가 없다. 이것은 석탄 장입물의 10%에 달하는 과립자들이 공정, 원재료 및 플럭스의 양을 변화시키지 않고 용융기화기내로 장입될 수 있다는 것을 의미한다.

이러한 방식을 사용하므로서, 슬러지의 중금속 하중에 좌우되는 슬러지의 총량중 90 내지 95%를 용융선철 제조공정으로 복귀할 수 있다.

Claims

철광석(4)이 직접 환원영역(2)에서 해면철로 환원되고, 상기 해면철이 탄소 함유재의 공급시에 상기 탄소 함유재를 환원성 가스로 기화하고, 슬래그(17)를 형성하는 상태의 용락 가스화 영역(15)에서 용융되며, 상기 환원성 가스가 상기 직접 환원영역(2)내로 분출되고, 상기 직접 환원영역(2)에서 반응한 후 상부 가스로서 추출되며, 상기 환원성 가스 또는 상기 상부가스는 가스분리 과정을 수행하게 되고, 상기 가스분리 과정동안에 분리된 슬러지들이 바인더(30) 및 석탄분진과 함께 혼합되어서 괴상화되는, 용융선철의 제조방법에 있어서, 상기 분리과정동안에 분리된 슬러지를 추후의 단계들을 수행하기 전에 잔류 습윤함유물로 탈수시키는 단계와, 이후에 상기 슬러지에 석탄분진 및 바인더인 생석회(30)를 혼하하는 단계와, 계속해서 상기 슬러지들을 과립화하는 단계와, 그리고 상기 과립화 단계에서 형성된 과립상의 슬러지를 상기 슬래그(17)의 염기도가 최대 1.25까지 증가하도록 상기 용락 가스화 영역(15)으로 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 용융선철 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 슬러지들을 추후의 처리단계들을 수행하기 전에 25 내지 50%의 잔류 습윤함유량을 갖도록 탈수하는 것을 특징으로 하는 용융선철 제조방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 석탄분진을, 탈수된 슬러지양의 30%에 달하는 양으로 상기 탈수된 슬러지에 추가하는 것을 특징으로 하는 용융선철 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 과립상의 슬러지를, 상기 용락 가스화 영역(15)으로 공급되기 전에 이산화탄소 함유 매연가스에 노출시킴으로써 카보네이트층을 제공하는 것을 특징으로 하는 용융선철 제조방법.
제4항에 있어서, 상기 과립상의 슬러지들에 대한 상기 카보네이트층의 형성이 석탄건조장치(32)에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 용융선철 제조방법.