KR20020091214A - 직접제련 방법 및 장치 - Google Patents
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- 철함유 물질로부터 금속(금속 합금을 포함함)을 생산하기 위한 직접제련 방법에 있어서,(a) 야금 용기에 용용 금속 및 용융 슬래그의 욕을 형성하는 단계;(b) 랜스 출구 단부의 중심 축이 수평축에 대하여 20 내지 90°의 각도에 있도록 위치하며 내경 40 - 200mm 의 방출관을 구비한 아래쪽으로 신장된 고체 주입 랜스를 통해서 적어도 40m/s의 속도로 상기 용융 욕에 공급 물질로서 고체 물질 및 운반 가스를 주입하며, 상기 욕에 주입된 물질의 반응에 의해서 적어도 부분적으로 상기 용융 욕 안에서 적어도 0.04 Nm3/s/m2(m2는 상기 용융 욕의 수평 단면적에 관한 것임)의 겉보기 가스 유동이 발생하며, 상기 가스 유동으로 인하여 튐, 액적 및 흐름 형태로 용융 물질이 위쪽으로 사출되어 확장된 용융 욕 영역을 형성하며, 전체적으로 상기 용융 욕에서 상기 공급 물질의 반응이 흡열 반응이 되도록 상기 공급 물질을 선택하는 단계; 및(c) 적어도 하나의 산소 가스 주입 랜스를 통해서 상기 야금 용기의 상부 영역에 산소 함유 가스를 주입하고 상기 용융 욕으로부터 방출된 가연성 가스들을 후연소함으로써, 상기 확장된 용융 욕 영역에서 상승하고 그후 하강하는 용융 물질이 상기 용융 욕에 대해 열전달을 촉진하는 단계를 포함하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 단계(b)는 상기 공급 물질이 상기 용융 욕의 하부 영역을 침투하도록 상기 용융 욕에 공급 물질을 주입하는 것을 포함하는 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 단계(b)는 상기 랜스를 통해서 80 내지 100m/s 범위내 속도로 상기 용융 욕에 공급 물질을 주입하는 것을 포함하는 방법.
- 제3항에 있어서, 상기 단계(b)는 상기 랜스 방출관의 단면적에 대한 질량 유동율이 2.0 t/m2/s 이하인 질량 유동율로 상기 랜스를 통해서 상기 용융 욕에 공급 물질을 주입하는 것을 포함하는 방법.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단계(b)는 상기 랜스를 통해서 10-25kg solids/Nm3gas의 고체/가스 비율로 상기 용융 욕에 공급 물질을 주입하는 것을 포함하는 방법.
- 제5항에 있어서, 상기 고체/가스 비율이 10-18kg solids/Nm3gas임을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단계(b)는 다수의 고체 주입 랜스를 통해서 공급 물질을 주입하며 상기 용융 욕 안에서 적어도 0.04 Nm3/s/m2의 상기 가스 유동을 발생시키는 것을 포함하는 방법.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단계(b)에서 발생된 상기 용융 욕안의 상기 가스 유동은 상기 용융 욕의 공칭 정지표면에서 적어도 0.04Nm3/s/m2임을 특징으로 하는 방법.
- 제8항에 있어서, 상기 용융 욕안의 상기 가스 유동율은 적어도 0.2Nm3/s/m2임을 특징으로 하는 방법.
- 제9항에 있어서, 상기 가스 유동율은 적어도 0.3Nm3/s/m2임을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단계(b)에서 발생된 상기 용융 욕안의 상기 가스 유동율이 2Nm3/s/m2이하임을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단계(b)에서 상기 용융 욕에 주입된 상기 산소 함유 가스는 공기 또는 산소가 농후한 공기임을 특징으로 하는 방법.
- 제12항에 있어서, 상기 단계(c)는 적어도 하나의 산소 가스 주입 랜스를 통해서 800-1400℃ 온도 및 200-600 m/s 의 속도로 상기 야금 용기에 상기 공기 또는 산소가 풍부한 공기를 주입하고, 상기 랜스로부터 떨어져 있는 상기 랜스의 하단부 영역으로 상기 확장된 용융 욕 영역을 밀어내고, 상기 확장된 용융 욕 영역의 상기 용융 물질의 농도 보다 낮은 용융 물질의 농도를 갖는 상기 랜스의 상기 하단부 주위에 "자유" 공간을 형성하는 것을 포함하며; (i) 상기 랜스의 중심 축이 수평축에 대해서 20 내지 90°의 각도가 되도록; (ii) 상기 랜스가 적어도 상기 랜스의 상기 하단부의 외경만큼의 거리로 상기 야금 용기 속으로 신장되도록; (iii) 상기 랜스의 상기 하단부가 상기 용융 욕의 상기 정지표면 위에서 상기 랜스의 상기 하단부의 외경의 3배 이상 떨어져 있도록 상기 랜스가 위치하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단계(c)는 소용돌이 운동으로 상기 야금 용기에 산소 함유 가스를 주입하는 것을 포함하는 방법.
- 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 용선에 용해된 탄소의 레벨이 적어도 3중량%가 되도록 제어하며, 상기 슬래그의 FeO 레벨이 6중량% 이하, 더욱 바람직하게는 5 중량% 이하가 되도록 하는 강한 환원 조건에서 상기 슬래그를 유지하는 것을 포함하는 방법.
- 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 확장된 용융 욕 영역 위의 표면 공간으로 용융 물질의 사출을 유발하는 것을 포함하는 방법.
- 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단계(c)는 후연소의 레벨이 적어도 40%가 되도록 가연성 가스들을 후연소하는 것을 포함하며, 후연소 레벨은로 정의되며, 여기서[CO2] = 배출가스 중 CO2체적%[H2O] = 배출가스 중 H2O 체적%[CO] = 배출가스 중 CO 체적%[H2] = 배출가스 중 H2체적%임을 특징으로 하는 방법.
- 직접제련 방법에 의해서 철함유 물질로부터 금속을 생산하기 위한 장치에 있어서, 상기 장치는 금속 및 슬래그의 용융 욕을 함유하고 하부 영역 및 상기 하부 영역 위로 확장된 용융 욕 영역을 포함하는 고정된 비경사성 용기를 포함하며, 상기 확장된 용융 욕 영역은 용융 물질을 상기 하부 영역에서 위쪽으로 운반하는 상기 하부 영역에서의 가스 유동에 의해서 형성되며, 상기 용기는:(a) 상기 용융 욕의 상기 하부 영역과 접촉하는 기부 및 측면들을 구비한 내화성 물질로 형성된 노저를 포함하며;(b) 상기 노저의 상기 측면에서 위쪽으로 신장하며 상기 용융 욕의 상부 영역 및 상기 가스의 연속적인 공간과 접촉하는 측벽을 포함하며, 상기 가스의 연속적인 공간과 접촉하는 상기 측벽들은 수랭식 패널 및 상기 패널 상의 슬래그 층을 포함하며;(c) 상기 용기의 아래쪽으로 신장되며 상기 용융 욕 위에서 상기 용기에 산소 함유 가스를 주입하는 적어도 하나의 랜스를 포함하며;(d) 적어도 40 m/s의 속도로 상기 용융 욕에 공급 물질로 철함유 물질 및/또는 탄소질 물질 및 운반 가스를 주입하는 적어도 하나의 랜스를 포함하며, 상기 랜스의 출구 단부의 중심 축이 수평축에 대해서 20 내지 90°의 각도로 아래쪽으로 기울어지도록 상기 랜스가 위치하며, 상기 랜스에는 내경이 40-200 mm인 공급 물질 주입용 방출관이 구비되며; 그리고(e) 상기 용기로부터 용융 금속 및 슬래그를 출탕하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제18항에 있어서, 상기 랜스의 상기 출구 단부가 상기 용융 욕의 금속 층의 공칭 정지표면 위에서 150-1500 mm 떨어져 있도록 상기 공급 물질 주입 랜스가 위치하는 것을 특징으로 하는 장치.
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