KR20000022301A - Method of producing liquid pig iron or liquid steel precursors - Google Patents
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- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/14—Multi-stage processes processes carried out in different vessels or furnaces
Abstract
Description
이런 종류의 방법은, 예를 들어 유럽특허 EP-A- 0 594 557에 공지되어 있다. 상기 공지의 방법에 따른 바람직한 실시예에 있어서, 환원은 직렬로 연결된 2 개의 위치상으로 분리된 환원대에서 행해지고, 제1 환원대에서 배출되는 환원가스는 분광석의 흐름방향으로 제1 환원대에 선행하여 연결된 제2 환원대에, 즉 역류로 공급된 후 상기 제2 환원대로부터 압축되어 예열대로 공급된다.This kind of method is known, for example, from EP-A-0 594 557. In a preferred embodiment according to the known method, the reduction is carried out in a reduction zone separated into two positional phases connected in series, and the reducing gas discharged from the first reduction zone is directed to the first reduction zone in the flow direction of the spectroscopy. It is supplied to the previously connected second reduction zone, ie in countercurrent, and then compressed from the second reduction zone and supplied to the preheating zone.
따라서, 싱글스테이지(single-stage) 직접환원, 즉 단지 하나의 환원대를 사용하는 직접환원과 비교하여, 상기 방법은 이른바 다음과 같은 이유, 즉 기술적 환원공정에는 최소한 750℃의 환원온도가 필요하여 환원가스의 최저온도가 - 환원대로부터 배출될 때 - 필연적으로 750°로 되기 때문에 환원가스가 적게 소모된다는 장점을 특히 포함한다.Thus, compared with single-stage direct reduction, ie direct reduction using only one reduction zone, the method requires a reduction temperature of at least 750 ° C. for the following reasons: technical reduction process. It includes in particular the advantage that less reducing gas is consumed since the minimum temperature of the reducing gas-when discharged from the reducing zone-is inevitably 750 °.
기술적인 이유로 용융가스화로에서 배출되는 환원가스의 온도가 950℃를 초과할 수 없기 때문에, 대략 200℃의 온도구배만 이용할 수 있고 이것은 환원가스의 현열(顯熱) 중 대략 1/3만이 사용될 수 있다는 의미이다. 전술한 온도레벨이 유지될 수 있도록, 싱글스테이지 환원방법에서는 환원가스를 환원에 필요한 양의 몇 배를 사용하는 것이 필요할 수 있다. 이것은 환원가스의 부적당한 사용, 즉 용융가스화로에 석탄 소모가 많게 된다.For technical reasons, the temperature of the reducing gas discharged from the melt gasifier cannot exceed 950 ° C, so only a temperature gradient of approximately 200 ° C can be used, which means that only about one third of the sensible heat of the reducing gas can be used. It means. In order to maintain the above-described temperature level, it may be necessary to use several times the amount of reducing gas required for reduction in the single stage reduction method. This leads to improper use of reducing gas, ie coal consumption in the melt gasifier.
상기 공지의 방법은 그 유용성이 증명되었지만, 입경이 상이한 광석의 처리, 즉 분광석이 약간 많은 광석(예를 들면, 채굴한 상태의 광석)을 처리할 때는 상이한 환원온도로 인하여 철광석이 미립자 분급물 및 조입자 분급물로 될 수 있다. 상기 공지의 방법으로는 반응로에서 철광석의 미립자 분급물의 체류시간을 조입자 분급물의 체류시간과 별개로 조정할 수 없기 때문에 개선이 곤란하다.Although the above known methods have proved their usefulness, iron ores are finely classified due to different reduction temperatures when treating ores with different particle diameters, i.e., ores with slightly more spectroscopy (for example, mined ores). And particle classifiers. In the above known method, the residence time of the fine particle classification of iron ore in the reaction furnace cannot be adjusted separately from the residence time of the crude particle classification.
상기 공지의 방법에서는, 완전하게 환원된 분광석 분급물은 조입자 분급물과분리되어 용융가스화대에 바로 선행하여 배열된 환원대로부터 용융가스화대, 이른바 용융가스화대의 고정층 위에 형성되는 유동층에 장입된다. 따라서, 미립자 분급물이 용융가스화대에 발생된 환원가스와 함께 이송되는 것이 방지된다. 유동층에 미립자 분급물이 너무 많이 장입되는 경우, 유동층이 파손되어 가스가 막힐 수 있다. 이로 인하여 가스가 돌발적으로 분출된다. 따라서, 탄소매체의 가스화공정 및 환원된 철광석, 즉 해면철의 용융화공정이 현저하게 방해를 받는다. 발생된 환원가스의 압력 및 양의 변동을 제어할 수 없고 환원공정에 바람직하지 않은 환원체 조성물을 가진 환원가스가 형성될 수 있다.In the known method, the completely reduced spectroscopy fraction is charged into a fluidized bed formed on the fixed bed of the molten gasifier, so-called molten gasifier, from the reduction zone arranged immediately preceding the molten gasifier, separated from the crude particle fraction. . Therefore, the particulate classification is prevented from being transported together with the reducing gas generated in the melt gasifier. If too much particulate matter is charged into the fluidized bed, the fluidized bed may break and block the gas. This causes the gas to be ejected unexpectedly. Therefore, the gasification process of the carbon medium and the melting process of the reduced iron ore, that is, the sponge iron are significantly hindered. It is not possible to control the fluctuations in the pressure and amount of the generated reducing gas and can form a reducing gas having a reducing composition which is undesirable for the reducing process.
한국특허출원 제94-38980호에 전술한 종류의 방법이 공지되어 있으며, 이 방법에 의하면 예비환원된 분광석 분급물은 용융가스화대에 바로 선행하여 배열된 환원대에서 환원가스에 의하여 배출되어 별개의 분광석 환원대에 공급된다. 또한, 완전하게 환원된 분광석이 상기 별개의 분광석 환원대로부터, 유럽특허 EP-A- 0 594 557에서와 같이, 용융가스화로의 유동층대로 전달되고, 이로써 전술한 바의 장애(disturbances)가 용융가스화로 내에 일어날 수 있다.In Korean Patent Application No. 94-38980, a method of the above-mentioned type is known, and according to this method, the pre-reduced spectroscopy fraction is discharged by a reducing gas in a reduction zone arranged immediately before the melt gasification zone and separated. It is supplied to the spectroscopy reduction zone of. In addition, the completely reduced spectroscopy is transferred from the separate spectroscopy reduction zone to the fluidized bed to the melt gasification, as in EP-A-0 594 557, thereby avoiding the disturbances described above. Can occur in a melt gasifier.
한국특허출원 제94-38980호에 따르면, 광석은 제1 환원대에서 예비환원되며 미립자 분급물 및 조입자 분급물이 하나의 환원대에서 함께 환원된다. 이것은 유럽특허 EP-A- 0 594 557과 관련하여 개시된 이른바 상기 환원대에서는 미립자 분급물의 환원온도와 조입자 분급물의 환원온도가 균일하지 않다는 것이 단점이다.According to Korean Patent Application No. 94-38980, the ore is pre-reduced in the first reduction zone and the particulate classification and the crude particle classification are reduced together in one reduction zone. This is a disadvantage in that the reducing temperature of the particulate classification and the reducing temperature of the crude particle classification are not uniform in the so-called reduction zone disclosed in connection with the European patent EP-A-0 594 557.
본 발명은 최소한 미세한 부분이 일부 함유된 철광석 및 플럭스를 포함하는 장입물질로 용융선철 또는 용강 중간제품을 생산하는 방법 및 상기 방법을 실행하는 설비에 관한 것으로서, 철광석이 최소한 2 개의 환원스테이지에서 유동층법에 의하여 해면철로 직접 환원되고 해면철은 탄소매체 및 산소함유가스의 공급으로 용융가스화대에서 용융되며, CO- 및 H2-함유 환원가스가 생산되어 환원스테이지의 환원대 내에 투입, 상기 환원대에서 반응, 톱가스로서 배출 및 선택적으로 소비기에 공급된다.The present invention relates to a method for producing a molten pig iron or molten steel intermediate product with a charge material containing iron ore and flux containing at least some fine parts, and to an apparatus for performing the method, wherein the iron ore is fluidized in at least two reduction stages. The iron is directly reduced to sponge iron, and the iron is melted in the molten gasifier by supplying carbon medium and oxygen-containing gas, and CO- and H 2 -containing reducing gas are produced and introduced into the reducing stage of the reducing stage. Reaction, discharged as top gas and optionally supplied to the consumer.
도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 설비의 바람직한 실시예를 각각 나타낸 개략도이고,1 to 3 are schematic diagrams each showing a preferred embodiment of the plant according to the invention,
도 4는 변형 실시예의 용융가스화로를 포함하는 예시적인 실시예를 나타낸 도면이다.4 is a view showing an exemplary embodiment including the melt gasifier of the modified embodiment.
본 발명의 목적은 이들 단점 및 곤란함을 회피하고 전술한 종류의 방법 및 상기 방법을 실행하는 설비를 제공하는 것으로서, 상기 방법에 의하면 광석의 미립자 분급물 및 조입자 분급물이 이른바 멀티플스테이지(multiple-stage), 즉 최소한 2-스테이지의 환원공정에서 균일하게 환원되어 환원가스를 유용하게 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 특히, 용융가스화대에서의 용융공정 및 환원가스의 생산공정의 장애 또한 본 발명에서는 방지된다.The object of the present invention is to avoid these disadvantages and difficulties, and to provide a method of the above-described kind and a facility for implementing the method, in which the fines and coarse fractions of the ore are so-called multiple stages. -stage), that is, uniformly reduced in at least a two-stage reduction process, so that the reducing gas can be usefully used. do.
상기 목적은 다음 특징이 결합된 본 발명에 따른 전술한 종류의 방법으로 달성된다.This object is achieved by the above-described method according to the invention in which the following features are combined.
- 제1 환원스테이지에서, 철광석은 환원가스의 도움으로 입경분포가 각각 상이한 최소한 2 개의 분급물, 이른바 최소한 하나의 조입자 분급물 및 최소한 하나의 미립자 분급물로 분류(分溜)되며,In the first reducing stage, the iron ore is classified into at least two classifications, so-called at least one coarse particle classification and at least one fine particle classification, each having a different particle size distribution with the aid of a reducing gas,
- 각 분급물은 환원가스에 의하여 별개의 유동층에서 환원되며,-Each classification is reduced in a separate fluidized bed by reducing gas,
- 상기 환원가스는 조입자 분급물을 포함하는 제1 유동층을 형성하며 미립자 분급물을 상기 제1 유동층으로부터 분리시키고,The reducing gas forms a first fluidized bed comprising crude particle fractions and separates the particulate fractions from the first fluidized bed,
- 또한, 상기 유동층의 미립자 분급물이 소정시간 내에 소정의 금속화온도로 확실하게 환원될 수 있는 양 및/또는 화학조성물로 환원가스를 추가로 다른 유동층내에 직접 투입하고, 그리고In addition, the reducing gas is further introduced directly into the other fluidized bed in an amount and / or chemical composition which can be reliably reduced to a predetermined metallization temperature within a predetermined time period, and
- 환원된 철광석은 제1 유동층 및 다른 유동층 양자로부터 배출되며,Reduced iron ore is discharged from both the first fluidized bed and the other fluidized bed,
- 제1 환원스테이지에서 환원된 미립자 및 조입자 분급물은 제1 환원스테이지에서와 동일한 방식으로 운전되는 다른 환원스테이지에서 더 환원되고, 마지막 환원스테이지로부터 미립자 분급물은 산소의 공급으로, 바람직하게 버너에 의하여 덩어리가 되면서 용융가스화대 내로 투입되며 조입자 분급물은 용융가스화대 내에 중력으로 직접 공급된다.The particulates and coarse fractions reduced in the first reducing stage are further reduced in another reducing stage which is operated in the same manner as in the first reducing stage, and the fines fraction from the last reducing stage is supplied with oxygen, preferably burner As agglomerates are introduced into the melt gasifier, the crude particle fraction is fed directly into the melt gasifier by gravity.
환원된 미립자 분급물을 버너에 의하여 용융가스화로에 장입하는 방법이 한국특허출원 제92-27502호 그 자체에 공지되어 있다. 그러나, 상기 특허출원에는 환원가스에 의한 환원은 싱글스테이지에서 행해지며 싱글스테이지 공정에서 예비환원된 광석만 소위 "in-bath"법에 의하여 용융된다. 상기 방법에 있어서는, 용융슬래그에 의하여 덮힌 용융금속만이 고정층 및 유동층이 없이 반응로에 존재한다. 장입된 석탄은, 장입된 예비환원 광석이 완전하게 환원되는 슬래그층에서 가스화된다. 그러나, 환원공정은 예비환원에서 CO 및/또는 H2에 의한 Fe2O3의 환원이, 기껏해야, 단지 FeO스테이지로 행해진 다음 예비환원된 광석이 탄소에 의하여, 이른바 식 FeO + C = Fe + CO에 따라 용융가스화로에서 완전하게 환원되기 때문에 전술한 종류의 공정 및 본 발명에 따른 공정과 완전하게 상이한 과정으로 일어난다. 따라서, 이들 "in-bath" 용융공정은 환원가스에 의한 환원이 약간만, 즉 대략 30% 정도 환원되기 때문에 전술한 종류의 공정과 근본적으로 상이하다. 용융반응로에서의 완전 환원을 위하여, 본 발명에 따른 공정과 비교하는 경우 고비율의 탄소가 필요한 반면, 전술한 종류 및 본 발명에 따른 공정으로는 90%이상의 환원이 전적으로 환원가스에 의해서만 행해진다. "in-bath"법에서는 고정층 및 유동층이 없기 때문에, 본 발명에 있어서의 문제, 즉 유동층의 과부하가 발생하지 않는다.A method of charging the reduced fine particle classification into a melt gasifier by means of a burner is known from Korea Patent Application No. 92-27502 itself. However, in the patent application, reduction by reducing gas is performed in a single stage, and only the ore pre-reduced in the single stage process is melted by a so-called "in-bath" method. In this method, only molten metal covered by molten slag is present in the reactor without the fixed and fluidized beds. The charged coal is gasified in the slag bed where the charged pre-reduced ore is fully reduced. However, the reduction process is carried out in the reduction of Fe 2 O 3 by CO and / or H 2 in pre-reduction, at most, only to the FeO stage and then the pre-reduced ore by means of carbon, the so-called formula FeO + C = Fe + Since it is completely reduced in a melt gasifier according to CO, it occurs in a process that is completely different from the process of the above-described kind and the process according to the invention. Therefore, these "in-bath" melting processes are fundamentally different from those of the above-described kind because the reduction by the reducing gas is only slightly reduced, ie approximately 30%. For the complete reduction in the melting reactor, a high proportion of carbon is required when compared to the process according to the invention, while in the above-described type and process according to the invention more than 90% of reduction is carried out solely by reducing gas. . In the "in-bath" method, since there is no fixed bed and a fluidized bed, the problem in the present invention, that is, the overload of the fluidized bed does not occur.
바람직한 실시예에 있어서, 본 발명에 따라서 분리된 미립자 분급물의 환원스테이지 양자 모두에서의 입경분포는 제1 유동층에 단위시간당 공급된 환원가스량을 조정함으로써 전체 입경분포의 함수로서 조정되는 동시에, 미립자 분급물의 환원정도는 이 분급물에 추가로 직접 공급된 2차 환원가스량을 조정함으로써 조정된다.In a preferred embodiment, the particle size distribution in both the reducing stages of the particulate classifier separated in accordance with the present invention is adjusted as a function of the total particle size distribution by adjusting the amount of reducing gas supplied per unit time to the first fluidized bed, while at the same time The degree of reduction is adjusted by adjusting the amount of secondary reducing gas supplied directly to this classification.
본 발명에 따른 공정의 간단한 실시예에서는 제1 환원스테이지에서 환원된 미립자 분급물 및 조입자 분급물이 다른 환원스테이지의 제1 유동층에서 함께 더 환원되며, 미립자 분급물은 다시 분리되어 다른 유동층에 공급되고 거기에서 더 환원된다.In a simple embodiment of the process according to the invention, the fines and crude fractions reduced in the first reducing stage are further reduced together in the first fluidized bed of the other reducing stage, and the fines are separated again and fed to the other fluidized bed. And more reduced there.
제1 환원스테이지에서 환원된 미립자 분급물은 다른 환원스테이지의 다른 유동층에 직접 공급되어 거기에서 더 환원되는 것이 적합하다.The particulate fraction reduced in the first reduction stage is suitably fed directly to another fluidized bed of the other reduction stage and further reduced there.
본 발명에 따른 공정의 다른 간단한 공정 변형예는 미립자 분급물이 버너를 거치는 대신에 용융가스화대 내로 연통하는 산소공급수단에 매우 근접하여 용융가스화대 내로 장입되는 것을 특징으로 한다.Another simple process variant of the process according to the invention is characterized in that the particulate fraction is charged into the molten gasifier in close proximity to the oxygen supply means communicating with the molten gasifier instead of passing through the burner.
본 발명에 따른 공정을 실행하는 설비는, 직렬로 배열된 최소한 2 개의 환원유닛, 상기 환원유닛으로부터 제1 반응로 내로 연통하는 철광석 및 플럭스를 포함하는 장입물질용 이송관, 환원가스용 가스공급관 및 상기 반응로에 형성된 환원제품을 반응로를 가진 다른 환원유닛으로 연통시키는 이송관, 및 톱가스용 가스배출관을 포함하고, 환원가스용 상기 가스공급관은 다른 환원유닛으로부터의 환원가스용 가스배출관을 형성하며, 다른 환원유닛에 형성된 환원제품용 다른 이송관은 산소함유가스 및 탄소매체용 공급관 및 선철 또는 용강 중간제품 및 슬래그용 출탕구가 제공된 용융가스화로 내로 연통하고, 다른 환원유닛 내로 연통하는 용융가스화로에 형성된 환원가스용 환원가스공급관이 용융가스화로에서부터 분기되는 설비로서, 상기 각각의 환원유닛에는 광석 흐름방향으로 직렬로 배열된 최소한 2 개의 반응로가 제공되며, 상기 각각의 반응로와 연통하는 환원가스용 하나의 가스공급관이 평행으로 배열되고, 환원가스 배출수단이 철광석의 흐름방향으로 보아 맨 앞쪽에 있는 반응로에서부터 환원될 철광석의 미립자 분급물용의 동일 환원유닛 중 제2 반응로 내로 연통하며, 환원제품용 이송관이 각각의 반응로에서 분기되고, 또한 제1 환원유닛으로부터 유도된 2 개의 이송관은 다른 환원유닛 내로 연통하며 다른 환원유닛으로부터 분기되는 이송관은 - 이것이 최종 환원유닛을 형성하는 경우 - 용융가스화로에 별개로 통하고, 즉 최종 환원유닛의 제1 반응로에서 분기되는 이송관은 용융가스화로 내로 직접 연통하며 최종 환원유닛의 제2 반응로에서 분기되는 이송관은 산소농축 사이트, 바람직하게는 버너를 거쳐 용융가스화로 내로 연통하는 것을 특징으로 한다.The equipment for carrying out the process according to the invention comprises at least two reduction units arranged in series, a transfer pipe for charged material comprising iron ore and flux communicating from the reduction unit into the first reactor, a gas supply pipe for reducing gas and And a transfer pipe for communicating the reducing product formed in the reactor to another reduction unit having a reactor, and a gas discharge pipe for top gas, wherein the gas supply pipe for reducing gas forms a gas discharge pipe for reducing gas from another reduction unit. The other conveying pipes for the reduced products formed in the other reducing unit communicate with the molten gasifier provided with the supply pipe for the oxygen-containing gas and carbon medium and the hot iron or molten steel intermediate product and the hot water outlet for the slag, and the molten gasification that communicates with the other reducing unit. A reducing gas supply pipe for reducing gas formed in the furnace is branched from the molten gasifier, wherein each ring The one unit is provided with at least two reactors arranged in series in the ore flow direction, and one gas supply pipe for reducing gas communicating with each reactor is arranged in parallel, and the reducing gas discharge means is a flow direction of iron ore. From the reactor at the forefront, the reactor is in communication with the second reactor of the same reduction unit for the fines fraction of the iron ore to be reduced, and the feed pipe for the reduced product is branched at each reactor and also derived from the first reduction unit. The two conveying pipes communicate with each other in the other reducing unit and the branching pipes branching out of the other reducing unit-when this forms the final reducing unit-are passed separately to the melt gasifier, ie in the first reactor of the final reducing unit. The branching conveying pipe communicates directly into the melt gasifier and the branching conveying pipe from the second reactor of the final reduction unit is the oxygen concentration site and the wind. It is characterized in that through the burner into the melter-gasifier in communication.
바람직한 실시예에 있어서, 제1 환원유닛에서부터 유도된 2 개의 이송관은 다른 환원유닛에 함께 연통된다.In a preferred embodiment, two transfer tubes derived from the first reduction unit are in communication with the other reduction unit together.
환원유닛의 다른 환원반응로에서부터 유도된 이송관은 연속하여 배열된 환원유닛의 다른 반응로 내로 직접 연통되는 것이 적합하다.The transfer pipe derived from the other reduction reactor of the reduction unit is suitably communicated directly into another reactor of the reduction unit arranged in series.
다른 바람직한 실시예는 제1 환원유닛에 선행하여 철광석용 예열로가 제공되며 톱가스를 상기 제1 환원유닛으로부터 전달하는 가스관이 상기 예열로 내로 연통하는 것을 특징으로 한다.Another preferred embodiment is characterized in that a preheating furnace for iron ore is provided prior to the first reducing unit and a gas pipe for delivering top gas from the first reducing unit communicates into the preheating furnace.
다음에, 본 발명을 몇 가지 예시적인 실시예를 참조하여 상세히 설명한다.Next, the present invention will be described in detail with reference to some exemplary embodiments.
도 1에 따른 본 발명의 설비에는 직렬로 연속하여 연결된 2 개의 환원스테이지 즉 환원유닛(1, 2)이 제공되어 있고, 최소한 미세한 부분(이하 미립자 분급물이라고 함) 및 굵은 부분(이하 조입자 분급물이라고 함)을 가지며 선택적으로 사전 예열된 철광석이 - 선택적으로 플럭스와 혼합되어 - 광석공급관(3)을 거쳐 제1 환원유닛(1)에 공급된다. 상기 제1 환원유닛에서는, 예비환원 및 - 철광석이 사전 예열되지 않은 경우 - 예열 또한 일어난다. 상기 제1 환원유닛(1)은 다음과 같이 구성된다.The equipment of the present invention according to FIG. 1 is provided with two reducing stages connected in series, i. Iron ore, optionally called pre-preheated water, optionally mixed with flux, is supplied to the first reduction unit 1 via the ore supply pipe 3. In the first reduction unit, pre-reduction and-if the iron ore is not preheated-also preheat. The first reduction unit 1 is configured as follows.
환원유닛(1)에는 제1 반응로(4)가 제공되어 철광석(5)으로 형성된 제1 유동층(6)을 수용한다. 유동층(6)은 반응로(4)를 둘러싸는 원형관(8)으로부터 분기되는 가스공급관(7)을 거쳐 반경방향 대칭으로 공급된 환원가스에 의하여 유지된다. 광석공급관(3)은 반응로와 횡방향으로 연통한다.The reduction unit 1 is provided with a first reactor 4 to accommodate the first fluidized bed 6 formed of iron ore 5. The fluidized bed 6 is maintained by a reducing gas supplied radially symmetrically via a gas supply pipe 7 branching from a circular tube 8 surrounding the reactor 4. The ore supply pipe 3 communicates with the reactor in the transverse direction.
원뿔대형(frustoconically)으로 좁아지는 반응로(4)의 하측말단에는 예비환원된 철광석용 배출수단(10)이 제공된다. 단면(11)이 원형을 나타내는 것이 적합한 제1 반응로(4)의 상측말단에는, 반응로 단면(11)과 비교하여 단면(13)이 수축된, 바람직하게는 단면(13)이 또한 원형인 대략 수직으로 위치된 환원가스 배출수단(12)이 유동층(6)의 위에 거리를 두고 제공된다. 따라서, 배출수단(12)이 노즐형 수축부를 형성한다. 배출수단(12)이 수직으로 배치됨으로써, 상향으로 흐르는 환원가스에 때때로 동반되는 보다 큰 광석입자 또는 유동층(6) 내로 환원 중에 형성되는 덩어리의 재순환이 가능하다.At the lower end of the reactor 4 narrowing to a frustoconically, a pre-reduced discharge means 10 for iron ore is provided. At the upper end of the first reactor 4, in which it is suitable for the cross section 11 to have a circular shape, the cross section 13 is contracted in comparison with the reactor cross section 11, preferably the cross section 13 is also circular. Reducing gas discharge means 12 located approximately vertically are provided at a distance above the fluidized bed 6. Thus, the discharging means 12 forms a nozzle-type shrinking portion. By disposing the discharge means 12 vertically, it is possible to recycle the agglomerates formed during reduction into larger ore particles or fluidized bed 6 which are sometimes accompanied by upwardly flowing reducing gas.
제1 반응로(4)의 바로 위에는 다른 반응로(14)가 제공되어 다른 유동층(15)을 수용한다. 제1 반응로(4)의 단면(11)보다 큰 원형의 단면(16)을 가진 상기 다른 반응로(14) 내로, 제1 반응로(4)의 배출수단(12)이 반경방향 대칭으로 배열된, 즉 여기서는 중앙으로 배치된 가스공급구(17)를 거쳐 연통되며, 제1 환원반응로(4)에서 배출되는 철광석(5)의 일부, 이른바 입경분포 중 낮은범위의 입경(미립자 분급물)을 가진 부분을 동반하는 환원가스가 상기 가스공급구를 통하여 유동층(15)으로 투입되어 이 유동층을 형성한다. 제2 반응로(14)의 하측말단도 마찬가지로 원뿔대형으로 구성되며, 제1 반응로(4)에 대하여 반경방향 외측으로 캔틸레버하는(cantilevering) 다른 반응로(14)에는 원형링 형상, 즉 외측으로 연장되는 원형링 형상의 확장부(18)가 제공된다.Directly above the first reactor 4, another reactor 14 is provided to receive another fluidized bed 15. Into the other reactor 14 with a circular cross section 16 larger than the cross section 11 of the first reactor 4, the discharge means 12 of the first reactor 4 are arranged radially symmetrically. That is, in this case, communicated via a gas supply port 17 disposed in the center, and a part of the iron ore 5 discharged from the first reduction reactor 4, the so-called particle size distribution of the lower range of the particle size (particulate classification) Reducing gas accompanied by a portion having a is introduced into the fluidized bed 15 through the gas supply port to form this fluidized bed. The lower end of the second reactor 14 is likewise conical in shape, and the other reactor 14 cantilevering radially outward with respect to the first reactor 4 has a circular ring shape, ie outward. An extended circular ring shaped extension 18 is provided.
다른 반응로(14)의 상기 확장부(18)에는 반경방향 대칭으로 배열된 가스분포바닥(19)이 제공되어, 가스공급관(20)을 거쳐 흘러드는 2차 환원가스를 직접 공급하며, 추가로 제1 반응로(4)에서부터 반응로(14) 내로 흘러드는 환원가스와 함께 다른 반응로(14)에 유동층(15)을 형성할 뿐만 아니라 상기 유동층(15)에 존재하는 분광석(5)을 충분하게 환원한다. 이 경우에, 제1 반응로(4)에서부터 흘러나오는 환원가스의 환원전위 또한 사용된다. 천공된 바닥(perforated bottom), 시브 바닥(sieve bottom), 밸브 트레이(valve tray) 또는 버블 플레이트(bubble plate)등으로 구성될 수 있는 가스분포바닥(19)은 중앙으로 배치된 가스공급구(17)를 향하여 뾰족하게(대략 원뿔대형으로) 설계되어 보다 큰 광석입자 또는 광석입자로 형성된 덩어리가 제1 환원반응로(4)의 유동층(6) 내로 낙하되어 상기 유동층에서 더 환원된다. 가스공급관(7, 20)은 가스흐름을 위하여 평행으로 배열되어 제공된다.The expansion 18 of the other reactor 14 is provided with a gas distribution bottom 19 arranged radially symmetrically to directly supply the secondary reducing gas flowing through the gas supply pipe 20, further Along with the reducing gas flowing from the first reactor 4 into the reactor 14, not only the fluidized bed 15 is formed in the other reactor 14 but also the spectroscopy 5 present in the fluidized bed 15 Reduce sufficiently. In this case, the reduction potential of the reducing gas flowing out of the first reactor 4 is also used. The gas distribution bottom 19, which may consist of a perforated bottom, a sieve bottom, a valve tray or a bubble plate, has a centrally arranged gas supply port 17. ) Pointed sharply (approximately truncated) to larger ore particles or agglomerates formed of ore particles are dropped into the fluidized bed 6 of the first reduction reactor 4 for further reduction in the fluidized bed. Gas supply pipes 7 and 20 are provided arranged in parallel for gas flow.
다른 반응로(14)의 그 상측말단에는 반경방향 외측으로 향하는, 즉 외측으로 캔틸레버하는 확장부(21)가 제공되고, 그 결과 가스속도가 유동층(15) 위에서 현저하게 저하, 예를 들면 유동층(15) 내 속도의 대략 절반으로 저하되어 상단에서 배출관(22)을 거쳐 배출되는 사용된 환원가스와 함께 배출된 분진이 강렬하게 환원된다. 사용된 환원가스는 사이클론(23)에서 청정되며, 상기 사이클론에서 이렇게 분리된 미립자는 선택적으로 재순환관(24)을 거쳐 다른 반응로(14)의 유동층(15) 내를 다시 통과한다. 다른 반응로(14)에는 상기 반응로에서 환원된 분광석(5)용의 이송관으로 구성된 별개의 배출수단(25)이 제공된다.The upper end of the other reactor 14 is provided with an extension 21 which radially outwards, ie cantilevers outwards, with the result that the gas velocity is significantly lowered above the fluidized bed 15, for example a fluidized bed ( 15) The dust discharged together with the used reducing gas discharged through the discharge pipe 22 at the top lowering to about half of the inner speed is intensely reduced. The reducing gas used is purified in the cyclone 23, and the fine particles thus separated in the cyclone are optionally passed back through the recirculation tube 24 and into the fluidized bed 15 of the other reactor 14. The other reactor 14 is provided with a separate discharge means 25 consisting of a delivery tube for the reduced spectrograph 5 in the reactor.
환원유닛(1) 내부에서는, 광범위한 입경(예를 들어 0.01 ∼ 8 mm 범위의 크기)을 가진 장입된 철광석(5)이 환원가스에 의한 윈드시프팅(windsifting)으로 조입자 분급물 및 미립자 분급물, 즉 상이한 입경 분포를 가진 분급물로 분리된다. 따라서, 유동화를 위한 흐름조건 및 철광석의 입자 베이킹(baking)까지의 유지시간을 최적으로 조정할 수 있다.Inside the reduction unit 1, charged iron ore 5 having a wide range of particle diameters (e.g., in the range of 0.01 to 8 mm) is subjected to coarse particle classification and particulate classification by windsifting with reducing gas. That is, they are separated into classifications with different particle size distributions. Therefore, the flow conditions for fluidization and the holding time until the particle baking of iron ore can be optimally adjusted.
제1 하측 반응로(4)에서 배출된 미립자는, 미립자가 수축부(12)를 통하여 빠른 속도로 상향하여 흐르는 환원가스에 의하여 다시 상측으로 동반되기 때문에, 노즐형 수축부(12)로 인하여 상기 반응로(4) 내로 다시 흘러 들어가는 것이 방지된다. 환원가스 공급관(8, 20)에 제공된 체적제어장치(volume controlling devices)(26)로 인하여 최적의 가스흐름 및 각각의 분급물, 즉 각각의 유동층(6, 15)에 대한 광석입자의 환원가스 내 최적의 유지시간을 확보할 수 있다. 따라서, 미립자 분급물 및 조입자 분급물 양자 모두를 가진 분광석의 금속화를 위한 소정의 온도를 환원가스는 가능한 적게 소모하면서 소정의 시간 이내에 정확하게 조정할 수 있다.Since the fine particles discharged from the first lower reaction furnace 4 are entrained again by the reducing gas flowing upwardly through the shrinking portion 12 at a high speed, the fine particles discharged from the first lower reaction furnace 4 cause the above fine particles. It is prevented from flowing back into the reactor 4. Due to the volume controlling devices 26 provided in the reducing gas supply pipes 8 and 20, the optimum gas flow and the respective classifications, i.e., in the reducing gas of the ore particles for each fluidized bed 6, 15 Optimum holding time can be obtained. Thus, the predetermined temperature for the metallization of the spectroscopy having both the particulate classifier and the crude particle classifier can be accurately adjusted within a predetermined time while the reducing gas consumes as little as possible.
배출수단(10)에 의하여 제1 반응로(4)에서부터 배출된 철광석(5) 중 환원된 조입자 분급물은 이송관으로 구성된 고체 배출수단(27)을 거쳐 전방으로 이송된다. 사이클론(23)에 연결된 관(28)을 거쳐, 정화된 가스가 상기 배출된 가스에 포함된 잉여 분진과 함께 배출된다.The reduced coarse fraction of the iron ore 5 discharged from the first reactor 4 by the discharge means 10 is forwarded through the solid discharge means 27 composed of a transfer pipe. Through the pipe 28 connected to the cyclone 23, the purified gas is discharged together with the surplus dust contained in the discharged gas.
예비환원된 철광석이 해면철로 대부분 완전하게 환원되는 제2 환원유닛(2)에는 2 개의 반응로(29, 30)가 별개로, 즉 서로 분리되어 제공된다. 조입자 분급물용 이송관(27) 및 미립자 분급물용 이송관(25)은 함께, 직렬로 배열되어 환원될 물질을 수용하는 2 개의 반응로 중 제1 반응로(29)와 연통하고, 환원가스가 가스공급관(31)을 거쳐 상기 제1 반응로의 바닥을 통하여 공급된다. 제1 반응로에서도 윈드시프팅이 또한 일어나고, 여기에서 분리된 예비환원된 분광석, 즉 미립자 분급물은 제2 환원유닛(2)의 제1 반응로(29)의 상측말단에 배열된 가스배출수단(32)을 거쳐 상기 환원유닛(2)의 제2 환원반응로(30)에 환원가스와 함께 공급된다.In the second reduction unit 2 in which pre-reduced iron ore is mostly reduced to sponge iron, two reactors 29 and 30 are provided separately, that is, separated from each other. The coarse particle feed pipe 27 and the fine particle feed pipe 25 communicate with the first reactor 29 of the two reactors arranged in series to contain the material to be reduced, and the reducing gas is Via the gas supply pipe 31 is supplied through the bottom of the first reactor. Wind shifting also takes place in the first reactor, wherein the separated pre-reduced spectroscopy, ie particulate fraction, is discharged from the gas arranged at the upper end of the first reactor 29 of the second reduction unit 2. Via the means 32 is supplied with a reducing gas to the second reduction reactor 30 of the reduction unit (2).
변형예에 있어서, 배출수단(25)을 거쳐 배출된 미립자 분급물은, 도 1에 쇄선으로 도시된 바와 같이, 이송관(25')을 거쳐 제2 환원유닛(2)의 제2 환원반응로(30)에 직접 공급될 수도 있다.In the modification, the fine particle fraction discharged through the discharge means 25 is, as shown by the chain line in FIG. 1, through the transfer pipe 25 ′ of the second reduction reaction furnace of the second reduction unit 2. It may be supplied directly to 30.
상기 제2 반응로(30)에는, 환원가스가 공급관(33)을 거쳐 상기 반응로의 바닥을 거쳐 공급되며, 이 환원가스는 상기 제2 환원유닛(2)의 제1 반응로(29)에서부터 가스배출관(32)을 통과해 온 환원가스와 함께 상기 제2 환원반응로(30)의 상향으로 넓어지는 돔에서 제1 환원유닛(1)으로 공급된다.Reduction gas is supplied to the second reactor 30 through a supply pipe 33 and the bottom of the reactor, and the reducing gas is supplied from the first reactor 29 of the second reduction unit 2. Along with the reducing gas passing through the gas discharge pipe 32 is supplied to the first reduction unit 1 in the dome widening upward of the second reduction reactor (30).
제2 환원유닛(2)의 제1 환원반응로(29)에서 이송관(34)을 거쳐 배출되는 조입자 분급물은 중력의 영향으로 용융가스화로(35)에 전달되고, 제2 환원유닛(2)의 제2 환원반응로(30)에서 배출관(36)을 거쳐 배출된 미립자 분급물은 용융가스화로(35)의 돔(37)에 배열된 버너(38)를 거쳐 용융가스화로(35)에 전달된다. 버너(38)로 인하여 미립자 분급물 입자가 덩어리로 되어 이들 입자가 중력의 영향으로 용융가스화대(39) 내를 통과한다.The crude particle fraction discharged from the first reduction reactor 29 of the second reduction unit 2 via the transfer pipe 34 is transferred to the melt gasifier 35 under the influence of gravity, and the second reduction unit ( In the second reduction reaction furnace 30 of 2), the fine particle classification discharged through the discharge pipe 36 is passed through the burner 38 arranged in the dome 37 of the melt gasifier 35 and the melt gasifier 35. Is passed on. The burner 38 agglomerates the particulate classification particles so that these particles pass through the molten gasifier 39 under the influence of gravity.
용융가스화로(35) 내부의 용융가스화대(39)에는, 석탄 및 산소함유가스로부터 CO- 및 H2-함유 환원가스가 생산되어 환원가스 공급관(40)을 거쳐 제2 환원유닛(2)의 2 개의 환원반응로(29, 30)에 전달된다.CO- and H 2 -containing reducing gases are produced from coal and oxygen-containing gases in the melt-gasifier 39 in the melt-gasifier 35 and then through the reducing gas supply pipe 40 to the second reduction unit 2. It is delivered to two reduction reactors (29, 30).
용융가스화로(35)에는 고체 탄소매체용 공급관(41), 산소함유가스용 공급관(42) 및 선택적으로 실온에서 액체 또는 기체인 탄화수소와 같은 탄소매체 및 칼신화된 플럭스용 공급관들이 제공되어 있다. 용융가스화로(35) 내부의 용융가스화대(39) 하측에는, 용융선철(43) 또는 용강 중간제품 및 용융슬래그(44)가 포집되어 출탕구(45)를 통하여 배출된다.The melt gasifier 35 is provided with a supply pipe 41 for solid carbon medium, a supply pipe 42 for an oxygen-containing gas, and a supply pipe for carbon medium and calcined flux, such as hydrocarbon, which is liquid or gas at room temperature. Under the molten gasifier 39 in the molten gasifier 35, the molten pig iron 43 or the molten steel intermediate product and the molten slag 44 are collected and discharged through the hot water outlet 45.
슬래그(44) 위에는 탄소매체(코크스)로 형성된 고정층 I가 형성되고, 상기 고정층 위에는 탄소매체(코크스 입자) 조입자 및 그 위에 미립자로 형성된 유동층 II가 형성된다.A fixed layer I formed of carbon medium (coke) is formed on the slag 44, and a fluidized bed II formed of coarse carbon medium (coke particles) particles and fine particles thereon is formed on the fixed layer.
용융가스화로(35)에서 분기되어 2 개의 환원반응로(29, 30) 내로 연통하는 환원가스 공급관(40)에는 고온가스 사이클론과 같은 탈분진수단(46)이 제공되며, 상기 고온가스 사이클론(46)에서 분리된 분진입자는 질소를 이송수단으로 하여 복귀관(47)을 거치고 산소를 송풍하면서 버너(48)를 통과하여 용융가스화로(35)에 공급된다. 버너(48)는 유동층 II의 높이레벨 또는 유동층 II의 높이 위에 배열될 수 있다.The degassing means 46, such as a hot gas cyclone, is provided in the reducing gas supply pipe 40 branched from the melt gasifier 35 to communicate with the two reduction reactors 29 and 30, and the hot gas cyclone 46 The dust particles separated from the N 2 are supplied to the molten gasifier 35 through the burner 48 while passing nitrogen through the return pipe 47 and blowing oxygen. Burner 48 may be arranged above the level of fluidized bed II or the height of fluidized bed II.
환원가스의 온도를 조정하기 위하여, 환원가스 공급관(40)에서 분기되며 스크러버(50) 및 컴프레서(51)를 거쳐 환원가스 중 일부를 환원가스 공급관(40) 내로 다시 공급하는 가스재순환관(49)을 이른바 고온가스 사이클론(46)의 선행 위치에 제공하는 것이 바람직하다.In order to adjust the temperature of the reducing gas, the gas recirculation pipe (49) branched from the reducing gas supply pipe (40) and supplies some of the reducing gas back to the reducing gas supply pipe (40) via the scrubber (50) and the compressor (51). Is preferably provided at the preceding position of the so-called hot gas cyclone 46.
도 2에 나타낸 실시예에 있어서, 제1 환원유닛(1)은 선행하여 위치된 예열스테이지(52)에 연결되어 있으며, 상기 예열스테이지 내에는 제1 환원유닛(1)으로부터 예열가스로서 배출되는 톱가스 중 일부 및 공기공급관(53)을 거쳐 공기가 공급되고, 2 개의 환원유닛(1, 2)은 서로 동일한 설계, 이른바 도 1에 나타낸 실시예의 제1 환원유닛(1)과 동일한 방식으로 구성된다.In the embodiment shown in FIG. 2, the first reduction unit 1 is connected to a preheating stage 52 located previously, and the saw discharged from the first reduction unit 1 as a preheating gas in the preheating stage. Air is supplied through some of the gas and the air supply pipe 53, and the two reduction units 1 and 2 are configured in the same manner as the first reduction unit 1 of the embodiment of the same design, so-called shown in FIG. .
도 3에 있어서, 제1 환원유닛(1)은 도 1에 나타낸 실시예의 제2 환원유닛(2)과 대응하며 제2 환원유닛(2)은 도 1에 나타낸 실시예의 제1 환원유닛(1)과 대응한다.In FIG. 3, the first reduction unit 1 corresponds to the second reduction unit 2 of the embodiment shown in FIG. 1 and the second reduction unit 2 is the first reduction unit 1 of the embodiment shown in FIG. 1. Corresponds to
도 4는 완전하게 환원된 미립자 분급물이 버너(38)를 거치지 않고 용융가스화로(35) 내로 직접 장입되는 변형예에 따른 설비의 상세를 나타낸다. 배출관(36)이 용융가스화로(35) 내부와 연통하는 입구사이트 근처에 산소공급관(42')이 통해 있어서, 상기 변형예에 있어서도 미립자 분급물 입자가 즉시 덩어리로 될 수 있으며 이 덩어리가 용융가스화로(35)에서부터 전달된 환원가스에 의하여 배출되는 것이 방지된다. 배출관(36)의 입구사이트는, 도 4에 쇄선으로 나타낸 관(36') 및 쇄선으로 나타낸 산소공급관(42")과 같이, 용융가스화로(35)의 하측 부분에 또한 제공될 수 있다.4 shows the details of a plant according to a variant in which the fully reduced particulate fraction is charged directly into the melt gasifier 35 without passing through the burner 38. An oxygen supply pipe 42 'is provided near the inlet site where the discharge pipe 36 communicates with the inside of the melt gasifier 35, so that even in the above modification, the fine particle fraction particles can immediately become agglomerates and the agglomerate melt gasification. Emission from the reducing gas delivered from the furnace 35 is prevented. The inlet site of the discharge pipe 36 may also be provided in the lower portion of the melt gasifier 35, such as the pipe 36 ′ shown by the broken line in FIG. 4 and the oxygen supply pipe 42 ″ shown by the broken line.
본 발명에 따르면, 공정기술 면에서 달성되는 장점은, 특히, 무엇보다도 조입자 분급물 및 미립자 분급물로의 분리가 비교적 예민하고 정확하게 조정될 수 있어서 가능한 많은 부분이 중력으로 직접 장입될 수 있고, 꼭 필요한 부분만이 버너(38) 또는 산소농축사이트를 거쳐 용융가스화로(35) 내에 장입된다는 것이 중요한 예이다. 그 결과, 버너가 많이 운전되지 않고, 즉 용융가스화로(35)의 돔(37)의 온도가 낮아져서 총 에너지 소모가 줄어들며 환원가스의 냉각이 상대적으로 거의 필요없게 된다. 또한, 이것은 점착위험을 감소시킨다. 미립자 분급물은 장입 중에 용융되므로 용융가스화로가 분진으로 채워지지 않는다. 미립자 분급물을 용융시키는 에너지는 다음의 화학반응, 즉 2Fe + O2= 2FeO를 거쳐 릴리스되므로 버너는 추가의 탄소가 필요없이 운전가능하다.According to the present invention, the advantages achieved in terms of process technology are, among other things, that separation into coarse and fine particle fractions can be relatively sensitive and precisely adjusted so that as much as possible can be directly loaded into gravity, An important example is that only the necessary parts are charged into the melt gasifier 35 via the burner 38 or the oxygen concentration site. As a result, the burner is not operated much, that is, the temperature of the dome 37 of the melt gasifier 35 is lowered, so that the total energy consumption is reduced and the cooling of the reducing gas is relatively unnecessary. In addition, this reduces the risk of adhesion. The fines fraction melts during charging so that the melt gasifier is not filled with dust. The energy to melt the particulate classification is released through the following chemical reaction, ie 2Fe + O 2 = 2FeO, so the burner can be operated without the need for additional carbon.
본 발명은 도시된 예시적인 실시예에만 한정되는 것이 아니고 여러 가지 양태로 변형될 수 있다. 당해기술 분야의 숙련자는 환원스테이지 즉 환원유닛의 개수를 자유롭게 선택할 수 있다. 이들 개수는 원하는 공정 흐름에 따라서 장입물질의 함수로서 선택될 수 있다.The present invention is not limited to the exemplary embodiment shown, but may be modified in various aspects. Those skilled in the art can freely select the number of reduction stages, ie, reduction units. These numbers can be selected as a function of the charge, depending on the desired process flow.
Claims (9)
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| KR10-1998-0710723A KR100466634B1 (en) | 1996-06-28 | 1997-06-26 | Method of producing liquid iron or liquid steel precursors |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR20190021552A (en) * | 2017-08-23 | 2019-03-06 | 주식회사 포스코 | Apparatus for manufacturing pig iron and method therefor |
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1997
- 1997-06-26 KR KR10-1998-0710723A patent/KR100466634B1/en not_active IP Right Cessation
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