KR20140129872A - Apparatus for manufacturing melting iron and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an apparatus for manufacturing molten irons and a method for manufacturing the same. According to the present invention, the apparatus for manufacturing molten irons comprises: a circulating fluidized bed reducing furnace for circulating a charged iron ore raw material through a first cyclone and a re-circulating line, and manufacturing reduced iron; a first reduced iron transferring pipe connected to the re-circulating line to directly transfer the reduced iron to a melter-gasifier by distributing and discharging the reduced iron; a second reduced iron transferring pipe connected to the re-circulating line to transfer the reduced iron to a bubbling fluidized bed reducing furnace; the bubbling fluidized bed reducing furnace connected to the second reduced iron transferring pipe to reduce the transferred reduced iron more; and the melter-gasifier for selectively receiving the reduced iron through a third reduced iron transferring pipe connected to the re-circulating line to supply reduced iron through the first reduced iron transferring pipe, or connected to the bubbling fluidized bed reducing furnace to transfer the reduced iron, and manufacturing molten irons by melting the supplied reduced iron.

Description

용철 제조장치 및 그 제조방법{APPARATUS FOR MANUFACTURING MELTING IRON AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for manufacturing molten iron,

본 발명은 용철 제조장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 순환유동층 환원로와 기포유동층 환원로를 조합하여 컴팩트한 구성을 갖는 용철 제조장치 및 이에 의한 용철 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a molten iron manufacturing apparatus and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a molten iron manufacturing apparatus having a compact structure by combining a circulating fluidized bed reduction reactor and a bubble fluidized bed reduction reactor, and a molten iron manufacturing method therefor.

일반적으로 순환유동층이란 기체유속이 입자의 종말속도(terminal velocity) 이상으로 조업되어 반응기내 모든 입자들이 싸이클론과 재순환 라인을 통해 순환되는 공정으로 일반적으로 사용되는 기포유동층에 비하여 기체-고체 접촉효율이 우수하고, 입자의 편석과 응집의 발생가능성이 낮고, 반응기 처리량이 많다는 장점 때문에 현재 여러분야에서 순환유동층 반응기가 사용되고 있다. In general, the circulating fluidized bed is a process in which the gas velocity is higher than the terminal velocity of the particles, and all the particles in the reactor are circulated through the cyclone and the recycle line. As a result, the gas- Circulating fluidized bed reactors are being used in many fields because of their excellent properties, low possibility of particle segregation and aggregation, and high reactor throughput.

철강산업에서도 순환유동층의 우수한 열 및 물질전달 특성으로 인하여 광석을 환원하기 위한 일부 공정에 순환유동층이 적용되었다. 예를 들면, Circored 공정의 경우 순환유동층과 기포유동층을 조합하여 광석을 환원하였고, Circofer, Hismelt등 여러 철강공정에서도 순환유동층을 이용하여 광석의 예비환원을 수행하였다. 초기 환원반응은 빠르고 물질전달에 의하여 영향을 받기 때문에 열 및 물질전달이 우수한 순환유동층 공정이 환원반응기로 유리하다. Due to the excellent heat and mass transfer characteristics of the circulating fluidized bed in the steel industry, a circulating fluidized bed was applied to some processes to reduce ore. For example, in the case of the circulated process, the ore is reduced by combining the circulating fluidized bed and the bubble fluidized bed, and the preliminary reduction of the ore is performed using circulating fluidized beds in various steel processes such as Circofer and Hismelt. Since the initial reduction reaction is fast and influenced by mass transfer, a circulating fluidized bed process with excellent heat and mass transfer is advantageous as a reduction reactor.

종래에는 국내 공개특허 제10-1993-0010197에서 입도분포가 넓은 분철광석 예비환원에 순환유동층을 적용하는 방법이 소개되었는데, 철광석을 예비환원하는 순환유동층로에서 넓은 입도분포를 갖는 철광석의 유동을 안정화시켜 철광석의 환원조업을 최적화시키는 철광석 예비환원로에 관한 것이다. In the past, a method of applying a circulating fluidized bed to iron ore preliminary reduction having a wide particle size distribution was disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-1993-0010197, which stabilizes the flow of iron ores having a wide particle size distribution in a circulating fluidized bed furnace for preliminary reduction of iron ores To an iron ore preliminary reduction furnace which optimizes the reduction operation of iron ores.

그리고, 환원철 제조장치에서 광석의 장입을 간단히 하기 위한 방안으로 배가스를 이용 건조된 광석을 기송장치를 이용하여 직접 환원로에 공급하는 방법이 소개되었다(국내공개 특허 제2011-0029940호). In order to simplify the loading of ore in the reduced iron manufacturing apparatus, a method of supplying the dried ore using the exhaust gas to the direct reduction furnace by using the conveying device has been introduced (Korean Patent Laid-Open No. 2011-0029940).

도 1은 종래의 FINEX 공정의 개략적인 구성도인데, 도 1을 참조하면 용융가스화로(10)는 산소 공급라인(11)과 석탄 공급라인(12)에 의해 공급되는 산소 및 석탄의 반응에 의하여 발생되는 열과 환원가스에 의하여 환원철의 추가적인 환원과 용융이 일어나 용융철과 슬래그를 생산하여 배출라인(13)을 통해 배출하며 환원가스 공급라인(14)를 통해 기포유동층 환원로(20,30,40,50)에 필요한 가스를 공급하는 장치이다. 기포유동층 환원로(20)는 환원가스로 철광석을 환원시켜 환원철을 제조하여 용융가스화로(10)에 공급하며 효율적인 환원반응을 위하여 기포유동층 환원로(20,30,40,50)는 다단 기포 유동층 반응기로 구성되어 있다. 이때, 상기 환원가스 공급라인(14)을 통해 공급된 환원가스는 환원가스 공급라인(20a, 30a, 40a)을 통해 공급되며, 철광석 원료는 광석장입관(60)을 통해 기포유동층 환원로(50)에 공급된 후, 순차적으로 기포유동층 환원로(40, 30, 20)에 공급되면서 환원되어 용융가스화로(10)에 공급된다.1 is a schematic configuration diagram of a conventional FINEX process. Referring to FIG. 1, a melter-gasifier 10 is operated by the reaction of oxygen and coal supplied by an oxygen feed line 11 and a coal feed line 12 Further reduction and melting of the reduced iron are generated by the generated heat and the reducing gas to produce molten iron and slag and discharged through the discharge line 13 and through the reduced gas supply line 14 to the bubble fluidized bed reduction reactor 20, , 50). The bubbling fluidized-bed reduction reactor 20 reduces iron ore to produce reduced iron and supplies the reduced iron to the melter-gasifier 10, so that the bubbling fluidized bed reduction reactor 20, 30, 40, Lt; / RTI > At this time, the reducing gas supplied through the reducing gas supply line 14 is supplied through the reducing gas supply lines 20a, 30a and 40a, and the iron ore raw material is supplied to the bubble fluidized bed reduction reactor 50 And is supplied to the bubbling fluidized bed reduction reactors 40, 30, and 20 in turn, and is supplied to the melter-gasifier 10 while being reduced.

최근에 고급 광석이 고갈되면서 자철광 사용요구가 증가되고 있는데, 일반적으로 적철광은 자철광에 비하여 양이 많고 불순물이 적으면서 환원성이 우수한 장점이 있다. 이에 반하여 자철광은 고로 내에서 열균열을 일으키지 않으나 환원성은 적철광에 비해 저하되어, 자철광은 보통 직접 넣지 않고 소결하여 환원성과 강도를 높여 사용한다. 따라서, 자철광 사용시 산화시켜 적철광으로 변환하여 광석을 환원하는 것이 유리하다. In recent years, demand for magnetite has increased as depletion of fine ore has been increasing. In general, hematite is more advantageous than magnetite in that it has less amount of impurities and excellent reduction ability. On the other hand, magnetite does not cause thermal cracking in the blast furnace, but its reduction property is lower than hematite, and magnetite is usually sintered without direct addition to increase its reducibility and strength. Therefore, it is advantageous to convert ore to hematite to reduce ore when oxidizing magnetite.

종래의 경우 기포유동층을 사용하여 목표하는 환원율을 얻기 위해서는 3개 이상의 다단 유동층이 요구되었는데, 이는 전체 장치비를 증가시키고 공정효율을 저하시키는 원인이 된다. 그리고, 자철광을 직접 기포유동층 환원로에 장입하는 경우 목표 환원율을 얻기가 쉽지 않다는 단점이 있었다. In the prior art, three or more multi-stage fluidized beds have been required to achieve the desired reduction rate using a bubble fluidized bed, which increases the overall equipment cost and degrades process efficiency. In addition, when the magnetite is charged directly into the bubbling fluidized bed reduction reactor, it is difficult to obtain the target reduction ratio.

상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명은 순환유동층 환원로 1기와 기포유동층 환원로 1기로 구성되는 용철 제조장치 및 이에 의해 용철을 제조하는 방법을 제공하고자 한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a molten iron manufacturing apparatus comprising one circulating fluidized bed reduction reactor and one bubbling fluidized bed reduction reactor, and a method of manufacturing molten iron by the same.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 장입되는 철광석 원료를 제1 싸이클론과 재순환라인을 통해 순환시키며 환원철을 제조하는 순환유동층 환원로; 상기 재순환 라인에 연결되어 환원철을 분기 배출시켜 용융가스화로에 환원철을 직접 이송하는 제1 환원철 이송관; 상기 재순환 라인에 연결되어 환원철을 기포유동층 환원로에 이송하는 제2 환원철 이송관; 상기 제2 환원철 이송관과 연결되어 상기 이송된 환원철을 더욱 환원시키는 기포유동층 환원로; 및 상기 재순환 라인과 연결되어 제1 환원철 이송관을 통해 환원철이 공급되거나, 상기 기포유동층 환원로에 연결되어 환원철을 이송하는 제3 환원철 이송관을 통해 상기 환원철이 선택적으로 공급되며, 공급된 환원철이 용융됨으로써 용철을 제조하는 용융가스화로를 포함하는 용철 제조장치를 제공할 수 있다.In one or more embodiments of the present invention, a circulating fluidized bed reduction reactor for circulating a charged iron ore raw material through a first cyclone and a recycle line to produce reduced iron; A first reduced iron feed pipe connected to the recirculation line for directly feeding the reduced iron to the melter-gasifier by branching off the reduced iron; A second reducing iron transfer pipe connected to the recirculation line for transferring the reduced iron to the bubbling fluidized bed reduction reactor; A bubbling fluidized bed reduction furnace connected to the second reduced iron conveyance pipe to further reduce the transferred reduced iron; And the reduced iron is selectively supplied through a third reduced iron feed pipe connected to the recirculation line and supplied with reduced iron through a first reduced iron feed pipe or connected to the bubbling fluidized bed reduction furnace to feed reduced iron, And a melter-gasifier for melting molten iron to produce molten iron.

상기 순환유동층 환원로의 원료장입구 상류에는 철광석 원료가 이송되면서 기송기체에 의해 산화되도록 하는 기송관; 및 상기 기송관에서 산화된 철광석 원료를 포집하여 상기 순환유동층 환원로에 공급하는 제 2싸이클론을 더 포함할 수 있다.A feeding pipe upstream of the raw material inlet of the circulating fluidized-bed reduction reactor for oxidizing the raw iron ore by the feed gas; And a second cyclone for collecting the oxidized iron ore raw material in the conduit and supplying the collected iron ore raw material to the circulating fluidized bed reduction reactor.

상기 기송관의 상류에는 기송기체를 공급하는 기송기체 공급 라인 및 철광석 원료가 장입되는 원료장입관이 형성될 수 있으며, 상기 제1 싸이클론에 연결되는 배가스 라인은 상기 기송기체 공급라인에 연결되어 상기 배가스를 상기 기송기체로 공급하는 것을 특징으로 한다.A feed gas supply line for supplying a feed gas and a feed gas inlet pipe for feeding the iron ore raw material may be formed upstream of the feed pipe and an exhaust gas line connected to the first cyclone may be connected to the feed gas supply line, And an exhaust gas is supplied to the carrier gas.

상기 용융가스화로에서 발생되는 환원가스를 상기 기포유동층 환원로에 공급하는 제1 환원가스 공급라인과, 상기 기포유동층 환원로 내의 환원가스를 상기 순환유동층 환원로에 공급하는 제2 환원가스 공급라인을 더 포함할 수 있다.A first reducing gas supply line for supplying a reducing gas generated in the melter-gasifier to the bubbling fluidized bed reduction reactor; and a second reducing gas supply line for supplying a reducing gas in the bubbling fluidized bed reduction reactor to the circulating fluidized bed reduction reactor .

또한, 본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 철광석 원료를 순환유동층 환원로에 장입하여 순환시키면서 상기 철광석 원료를 환원시켜 환원철을 제조하는 단계; 상기 철광석 원료가 환원된 환원철을 용융가스화로에 공급하는 단계; 및 상기 용융가스화로에서 산소 및 석탄을 공급하여 상기 환원철을 용융시키는 단계를 포함하되, 상기 환원철의 공급은 상기 순환유동층 환원로에서 상기 용융가스화로에 직접 공급하거나, 상기 순환유동층 환원로의 하류에 설치되는 기포유동층 환원로를 거쳐 더욱 환원된 이후에 상기 용융가스화로에 공급되는 용철 제조방법이 제공될 수 있다.In one or more embodiments of the present invention, there is provided a method of reducing iron ore, comprising the steps of charging a raw material of iron ore into a circulating fluidized bed reduction reactor and circulating the same, Supplying reduced iron having reduced iron ore raw material to a melter-gasifier; And supplying oxygen and coal to the melter-gasifier to melt the reduced iron, wherein the supply of the reduced iron is directly supplied to the melter-gasifier in the circulating fluidized-bed reduction reactor, or in the downstream of the circulating fluidized- And then supplied to the melter-gasifier after being further reduced through the bubble fluidized-bed reduction reactor to be installed.

상기 철광석 원료는 상기 순환유동층 환원로에 공급되기 전에 기송관에서 기송기체에 의해 기송되는 동안 산화되는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 기송기체는 공기 또는 순환유동층 환원로에서 배출되는 배가스인 것을 특징으로 한다.The iron ore raw material may further be oxidized while being pumped by the feed gas in the feed pipe before being supplied to the circulating fluidized bed reduction reactor, and the feed gas is exhaust gas discharged from the air or the circulating fluidized bed reduction reactor .

또한, 상기 용융가스화로 내의 환원가스를 상기 기포유동층 환원로에 공급하여 상기 기포유동층 내에서의 환원공정에 공급할 수 있으며, 상기 기포유동층 환원로 내의 환원가스를 상기 순환유동층 환원로에 공급하여 상기 순환유동층 환원로 내에서의 환원공정에 공급할 수 있다.Also, a reducing gas in the melter-gasifier may be supplied to the bubbling fluidized bed reduction reactor and supplied to the reduction process in the bubbling fluidized bed, and a reducing gas in the bubbling fluidized bed reduction reactor may be supplied to the circulating fluidized- Can be supplied to the reduction process in the fluidized bed reduction furnace.

나아가, 상기 철광석 원료는 자철광일 수 있으며, 상기 환원철의 용융가스화로내 직접 공급은 상기 순환유동층 환원로에서의 환원율이 55%이상인 경우에 실시하는 것을 특징으로 한다.Further, the iron ore raw material may be magnetite, and the direct supply of the reduced iron to the melter-gasifier is performed when the reduction ratio in the circulating fluidized bed reduction furnace is 55% or more.

본 발명의 실시예에 따르면 기송하면서 자철광을 적철광으로 변환시키고, 열 및 물질전달이 우수한 순환유동층 환원로를 적용하여 전체 공정 효율을 증대시킬 수 있다. According to the embodiment of the present invention, the entire process efficiency can be increased by converting the magnetite to hematite while transporting and applying a circulating fluidized bed reduction reactor having excellent heat and mass transfer.

또한, 순환유동층 환원로를 적용하여 환원반응기를 컴팩트하게 제작할 수 있어 전체 장치제작과 조업에 필요한 경비를 절감할 수 있으며, 자철광을 사용할 수 있어 전체 공정효율을 증대시킬 수 있다. In addition, it is possible to manufacture the reduction reactor compact by applying the circulating fluidized bed reduction reactor, thereby reducing the expenses required for manufacturing and operating the entire apparatus, and the magnetite can be used, thereby increasing the overall process efficiency.

도 1은 종래의 FINEX 공정의 개략적인 구성도이다.
도 2 및 3은 본 발명의 실시예에 따른 FINEX 공정의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic diagram of a conventional FINEX process.
2 and 3 are schematic block diagrams of a FINEX process according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below. However, it is to be understood that the present invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. It is intended that the disclosure of the present invention be limited only by the terms of the appended claims.

본 발명의 일실시예에서는 광석을 기포유동층 환원로에 장입하기 위하여 기송하면서 자철광의 산화를 통해 적철광으로 변화시켜 광석의 환원력을 높여 자철광의 환원력을 증대시키고, 초기 환원반응시에 열 및 물질전달이 우수하고, 높은 유속에서 조업이 되어 입자의 응집이 상대적으로 적고, 반응기내 정체층 형성을 억제할 수 있는 순환유동층 순환로를 이용한 공정을 적용하여 초기 환원율을 증대시켜 기포유동층 환원로를 컴팩트하게 하여 전체 공정의 효율을 증대시키고자 하였다. In one embodiment of the present invention, in order to charge the ore into the bubbling fluidized bed reduction furnace, the magnetite is converted into hematite through oxidation of the magnetite, thereby increasing the reducing power of the ore to increase the reducing power of the magnetite. By applying a process using a circulating fluidized-bed circulation path which is excellent, is operated at a high flow rate and has a relatively small amount of aggregation of particles and can suppress the formation of a stagnation layer in the reactor, the initial reduction ratio is increased to make the bubble fluidized bed reduction reactor compact And to increase the efficiency of the process.

이를 위하여 본 발명의 일실시예에서는 순환유동층 공정 적용시 목표하는 환원율에 따라 환원공정시에 순환유동층 반응기 1기만 필요로 하거나, 더 높은 환원율을 얻기 위하여 순환유동층 환원로 1기와 기포유동층 환원로 1기로 구성되어 전체적으로 기포유동층 환원로를 기존 기포유동층 환원로만 사용하여 다단으로 환원하는 경우보다 컴팩트하게 구성할 수 있는 효율적 시스템을 제공한다.
In order to achieve this, in an embodiment of the present invention, only one circulating fluidized bed reactor is required during the reduction process depending on the target reduction ratio in the application of the circulating fluidized bed process, or one circulating fluidized bed reactor and one bubble fluidized bed reactor The present invention provides an efficient system that can be configured more compact than the case where the bubble fluidized bed reduction reactor as a whole is reduced to multistage using only the conventional bubbling fluidized bed reduction furnace.

본 발명의 실시예에 따르면 자철광의 환원력을 높여 전체 공정효율을 증대시키기 위한 방안으로 광석을 기송하면서 자철광을 산화시켜 적철광으로 변환시키는 기송관(200)과, 광석의 환원을 담당하는 순환유동층 환원로(100), 기포유동층 환원로(20) 및 용융가스화로(10)를 포함하여 구성된다. According to an embodiment of the present invention, there is provided a method for increasing the total process efficiency by increasing the reducing power of magnetite, comprising a feed pipe 200 for oxidizing and converting magnetite into hematite while feeding ores, and a circulating fluidized bed reduction reactor (100), a bubbling fluidized bed reduction reactor (20) and a melter-gasifier (10).

본 발명의 실시예에서는 초기 예비환원에 기-고 반응효율이 우수한 순환유동층 환원로(100)를 사용하였고, 최종환원은 기포유동층 환원로(20)에서 수행하여 장치를 컴팩트하게 구성하였다. 상기 순환유동층 환원로(100)에서 환원율은 조업조건에 따라 30~65%수준에서 유지하며, 기포유동층 환원로(20)에서 최종환원율은 55~75% 수준에서 조업이 수행되도록 하였다. 상기 순환유동층 환원로(100)에서 환원율이 약 55% 이상인 경우에는 환원철을 기포유동층 환원로(20)를 거치지 않고 제1 환원철 이송관(122)을 통해 바로 용융가스화로(10)에 장입될 수 있도록 하였다. In the embodiment of the present invention, the circulating fluidized bed reactor 100 having excellent initial and high reaction efficiency was used for the initial preliminary reduction, and the final reduction was performed in the bubble fluidized bed reactor 20 to constitute the apparatus compact. In the circulating fluidized bed reactor 100, the reduction rate was maintained at a level of 30 to 65% depending on the operating conditions, and the final reduction ratio in the bubbling fluidized bed reactor 20 was operated at a level of 55 to 75%. When the reduction rate is about 55% or more in the circulating fluidized bed reduction reactor 100, the reduced iron can be directly charged into the melter-gasifier 10 through the first reduced iron feed pipe 122 without passing through the bubble fluidized bed reduction reactor 20 Respectively.

따라서, 필요시 기존 다단유동로 설치 없이 순환유동층 환원로(100) 1기만 설치하여도 환원반응을 수행할 수 있다. 순환유동층 환원로(100)는 높은 유속에서 조업이 수행되기 때문에 반응기내 모든 입자들이 외부 싸이클론(110)과 재순환 라인(120)를 통해 순환하게 된다. 따라서, 입자의 체류시간은 장입량과 순환량에 따라 결정되며, 환원율은 순환유동층 환원로(100)내 조업온도, 반응기체의 양과 질(quality), 입자의 체류시간 등에 의하여 결정된다. Therefore, if necessary, only one circulating fluidized-bed reduction reactor (100) can be installed without existing multi-stage flow installation. Since the circulating fluidized bed reduction reactor 100 is operated at a high flow rate, all the particles in the reactor are circulated through the external cyclone 110 and the recycle line 120. Therefore, the residence time of the particles is determined by the amount of charge and the amount of circulation, and the reduction rate is determined by the operating temperature in the circulating fluidized-bed reduction reactor 100, the quantity and quality of the reactive gas, and the residence time of the particles.

건조된 광석은 기존의 경우 수직 컨베어 밸트를 통해 반응기 상단 락 호퍼(lock hopper)까지 이송한 후 반응기내로 장입이 되었으나, 본 발명의 실시예에서는 기송관(200)을 통하여 철광석을 이송하면서 자철광의 산화반응을 통해 적철광으로 변환시켜 환원율을 증대시키고자 하였다. 원료장입관(220)을 통해 장입된 철광석은 기송관(200)에서 기송기체 공급라인(201)에 의해 공급되는 기송기체에 의하여 산화반응이 일어나 적철광으로 변환하게 된다. 상기 기송관(200) 후단에는 제2 싸이클론(210)이 설치되어 있어 입자들이 포집되어 순환유동층 환원로(100)에 장입되어 환원반응이 일어나게 되고 기송기체는 배출라인(211)을 통해 외부로 배출된다.The dried ore is transferred to a reactor hopper through a vertical conveyor belt and then charged into the reactor. In the embodiment of the present invention, iron ore is transported through the transfer pipe 200, And then converted to hematite through oxidation to increase the reduction ratio. The iron ore charged through the feedstock inlet pipe 220 is oxidized by the feed gas supplied by the feed gas feed line 201 in the feed pipe 200 and converted into hematite. The second cyclone 210 is installed at the downstream end of the conveyance pipe 200 to collect the particles and charge the particles to the circulating fluidized bed reduction reactor 100 to perform a reduction reaction. .

이때, 상기 제2 싸이클론(210)에 의해 포집된 입자들은 원료장입관(212)에 의해 순환유동층 환원로(100)에 공급된다. At this time, the particles collected by the second cyclone 210 are supplied to the circulating fluidized bed reduction reactor 100 by the raw material inlet pipe 212.

본 발명의 일실시예에 따르면 자철광을 이송하면서 산화반응을 통해 적철광으로 변환시키고 순환유동층 환원로(100)와 기포유동층 환원로(20) 사용을 통하여 반응기는 컴팩트하게 하면서 목표하는 환원율을 달성하여 전체 공정 효율을 증대시킬 수 있도록 하였다.
According to one embodiment of the present invention, the magnetite is transferred and converted into hematite through the oxidation reaction, and the use of the circulating fluidized bed reactor 100 and the bubbling fluidized bed reactor 20 makes the reactor compact, So that the process efficiency can be increased.

이하에서는 본 발명의 일실시예를 도면과 함께 설명한다. Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 2 및 3은 본 발명의 일실시예에 따른 FINEX 공정의 개략적인 구성도인데, 도 2 및 3을 참조하면 용융가스화로(10), 기포유동층 환원로(20), 순환유동층 환원로(100), 기송관(200)을 포함하여 구성되며 자철광의 산화반응을 통한 적철광으로의 변환과 순환유동층 환원로(100)의 적용을 통하여 효율적인 공정 시스템이 제공된다.2 and 3 are schematic diagrams of a FINEX process according to an embodiment of the present invention. Referring to FIGS. 2 and 3, the melt gasification furnace 10, the bubbling fluidized bed reduction furnace 20, the circulating fluidized bed reduction furnace 100 ) And a conduit (200), and an efficient process system is provided through the conversion of hematite into hematite through the oxidation reaction of magnetite and the application of the circulating fluidized-bed reduction reactor (100).

상기 기포유동층 환원로(20)에서 환원되어 제3 환원철 공급관(21)을 통해 용융가스화로(10)에 장입되는 환원철은 자연상태에서 얻어진 철광석을 환원시켜 얻어진다. 본 발명의 실시예에 따르면 환원철의 환원율이 높을수록 용융가스화로(10)에서 효율은 높아지기 때문에 환원로(20,100)에서 환원철(21)의 환원율을 높여 용융가스화로(10)에 장입하는 것이 유리하다. The reduced iron which is reduced in the bubbling fluidized bed reduction reactor 20 and charged into the melter-gasifier 10 through the third reduced iron feed pipe 21 is obtained by reducing the iron ore obtained in the natural state. According to the embodiment of the present invention, the higher the reduction ratio of reduced iron, the higher the efficiency in the melter-gasifier 10, so it is advantageous to increase the reduction ratio of the reduced iron 21 in the reduction furnace 20, 100 and to charge the melter- .

또한, 자철광은 바로 환원로(20,100)에 장입하는 것보다 적철광으로 변환시켜 장입하는 것이 환원에 유리하고, 환원로(20,100)에서 환원율은 초기 환원속도가 빨라 물질전달이 율속단계인 초기 환원반응에서는 높은 유속에서 조업되어 열 및 물질전달이 우수한 순환유동층 환원로(100)를 적용하는 것이 유리하다. In addition, the magnetite is converted into hematite and charged to the hematite instead of charging it into the reduction furnace 20, 100 is advantageous for reduction. In the reduction reactor 20, 100, the initial reduction rate is fast, It is advantageous to apply the circulating fluidized bed reduction reactor 100 which is operated at a high flow rate and is excellent in heat and mass transfer.

기송관(200)에 장입된 자철광은 기송기체(201)에 의하여 적철광으로 변환하게 된다. 이 때의 반응식은 하기와 같다.
The magnetite light charged in the conveyance pipe 200 is converted into hematite by the carrier 201. The reaction formula at this time is as follows.

2Fe3O4 + 1/2 O2 --> 3Fe2O3
2Fe 3 O 4 + 1/2 O 2 -> 3Fe 2 O 3

만약, 자철광이 아닌 적철광을 사용하는 경우에는 기송기체 공급라인(201)에 의해 공급되는 기송기체는 공기(산소) 또는 순환유동층 환원로(100)의 배가스 라인(111)을 통해 배출되는 배가스를 사용하여 이송할 수 있다.In the case of using hematite other than magnetite, the feed gas supplied by the feed gas feed line 201 uses the exhaust gas discharged through the exhaust gas line 111 of the air (oxygen) or the circulating fluidized bed reduction reactor 100 .

또한, 상기 기송관(200) 상단에서 산화된 적철광은 제2 싸이클론(210)에서 포집되어 순환유동층 환원로(100)에 장입된다. 자철광의 산화반응은 발열반응이기 때문에 광석은 기송관(200)에서 이동하면서 적철광으로 변환되면서 온도가 상승하게 된다. 따라서, 이는 환원로에서 철광석의 환원율을 증대시키는데 도움이 된다. 상기 순환유동층 환원로(100)는 철광석의 예비환원이 수행되는 곳으로 반응온도 및 체류시간에 따라 환원율은 30~65% 수준에서 유지된다. 예비환원된 환원철은 기포유동층 환원로(20)에서 최종환원이 되어 제2 환원철 이송관(121)을 통해 용융가스화로(10)에 장입되며, 환원율이 약55% 이상이 되면 기포유동층 환원로(20)를 거치지 않고 제1 환원철 이송관(122)을 통해 용융가스화로(10)에 장입된다. 이때, 순환유동층 환원로(100)의 경우 환원율 조건에 의존하면서 400~700℃의 범위에서 조업이 되며, 기포유동층 환원로(20)의 경우 700~850℃의 범위에서 조업이 수행된다. 온도 범위는 환원율 조건에 따라 변경될 수 있다. The hematite oxidized at the upper end of the transfer pipe 200 is collected in the second cyclone 210 and charged into the circulating fluidized bed reduction reactor 100. Since the oxidation reaction of magnetite is an exothermic reaction, the ore is converted into hematite while moving in the conduit 200, and the temperature rises. Thus, it helps to increase the reduction rate of iron ores in the reduction furnace. The circulating fluidized-bed reduction reactor 100 is where the preliminary reduction of iron ore is performed, and the reduction ratio is maintained at a level of 30 to 65% depending on the reaction temperature and the residence time. The preliminarily reduced reduced iron is finally reduced in the bubbling fluidized bed reduction reactor 20 and charged into the melter-gasifier 10 through the second reduced iron transfer pipe 121. When the reduction ratio reaches about 55% or more, Gas is supplied to the melter-gasifier 10 through the first reduced-iron-conveying pipe 122 without passing through the first reducing-gas transfer pipe 122. At this time, in the case of the circulating fluidized-bed reduction reactor 100, the operation is performed in the range of 400 to 700 ° C depending on the reduction rate condition, and the operation is performed in the range of 700 to 850 ° C in the case of the bubble fluidized bed reduction reactor 20. The temperature range can be changed according to the reduction rate condition.

또한, 본 발명의 일실시예에서는 제1 환원가스 공급라인(14)에 의해 상기 용융가스화로(10) 내의 환원가스를 기포유동층 환원로(20)에 공급하여 상기 기포유동층 환원로(20) 내에서의 환원 반응에 공급하고, 나아가 상기 기포유동층 환원로(20) 내의 환원가스를 제2 환원가스 공급라인(22)에 의해 상기 순환유동층 환원로(100)에 공급하도록 하여 상기 순환유동층 환원로(100)에서의 환원 반응이 일어나도록 한다.In one embodiment of the present invention, the reducing gas in the melter-gasifier 10 is supplied to the bubbling fluidized bed reduction reactor 20 by the first reducing gas supply line 14, And the reducing gas in the bubbling fluidized bed reduction reactor 20 is supplied to the circulating fluidized bed reduction reactor 100 by the second reducing gas supply line 22 so as to be supplied to the circulating fluidized bed reduction reactor 100) is caused to occur.

본 발명의 실시예에서는 자철광을 기송하면서 산화반응을 통하여 적철광으로 변환시키고, 기-고 반응효율이 좋은 순환유동층 환원로를 적용하여 전체 환원율을 증대시키고 환원로를 기존에 비하여 컴팩트하게 구성하여 전체 공정시스템 효율을 증가시키도록 하였다. In the embodiment of the present invention, the total reduction ratio is increased by applying a circulating fluidized bed reduction reactor that converts magnetite to hematite through oxidation reaction and has a high gas-to-high reaction efficiency, and compactly constitutes a reduction furnace, To increase system efficiency.

이상 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been described in connection with certain exemplary embodiments, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be interpreted as being included in the scope of the present invention .

Claims (12)

장입되는 철광석 원료를 제1 싸이클론과 재순환라인을 통해 순환시키며 환원철을 제조하는 순환유동층 환원로;
상기 재순환 라인에 연결되어 환원철을 분기 배출시켜 용융가스화로에 환원철을 직접 이송하는 제1 환원철 이송관;
상기 재순환 라인에 연결되어 환원철을 기포유동층 환원로에 이송하는 제2 환원철 이송관;
상기 제2 환원철 이송관과 연결되어 상기 이송된 환원철을 더욱 환원시키는 기포유동층 환원로; 및
상기 재순환 라인과 연결되어 제1 환원철 이송관을 통해 환원철이 공급되거나, 상기 기포유동층 환원로에 연결되어 환원철을 이송하는 제3 환원철 이송관을 통해 상기 환원철이 선택적으로 공급되며, 공급된 환원철이 용융됨으로써 용철을 제조하는 용융가스화로를 포함하는 용철 제조장치.A circulating fluidized bed reduction reactor for circulating a charged iron ore raw material through a first cyclone and a recycle line to produce reduced iron;
A first reduced iron feed pipe connected to the recirculation line for directly feeding the reduced iron to the melter-gasifier by branching off the reduced iron;
A second reducing iron transfer pipe connected to the recirculation line for transferring the reduced iron to the bubbling fluidized bed reduction reactor;
A bubbling fluidized bed reduction furnace connected to the second reduced iron conveyance pipe to further reduce the transferred reduced iron; And
The reduced iron is selectively supplied through a third reduced iron feed pipe connected to the recirculation line and supplied with reduced iron through the first reduced iron feed pipe or connected to the bubbling fluidized bed reduction reactor to transfer the reduced iron, Wherein the molten steel producing apparatus includes a melter-gasifier for producing molten iron. 제1항에 있어서,
상기 순환유동층 환원로의 원료장입구 상류에는 철광석 원료가 이송되면서 기송기체에 의해 산화되도록 하는 기송관; 및
상기 기송관에서 산화된 철광석 원료를 포집하여 상기 순환유동층 환원로에공급하는 제2 싸이클론을 더 포함하는 용철 제조장치.The method according to claim 1,
A feeding pipe upstream of the raw material inlet of the circulating fluidized-bed reduction reactor for oxidizing the raw iron ore by the feed gas; And
And a second cyclone for collecting the oxidized iron ore raw material in the conveyance pipe and supplying the collected iron ore raw material to the circulating fluidized bed reduction reactor. 제2항에 있어서,
상기 기송관의 상류에는 기송기체를 공급하는 기송기체 공급 라인 및 철광석 원료가 장입되는 원료장입관이 형성되는 용철 제조장치.3. The method of claim 2,
A feed gas supply line for supplying a feed gas and a raw material feed pipe for feeding the iron ore raw material are formed upstream of the feed pipe. 제3항에 있어서,
상기 제1 싸이클론에 연결되는 배가스 라인은 상기 기송기체 공급라인에 연결되어 상기 배가스를 상기 기송기체로 공급하는 용철 제조장치.The method of claim 3,
And an exhaust gas line connected to the first cyclone is connected to the feed gas supply line to supply the exhaust gas to the feed gas. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 용융가스화로에서 발생되는 환원가스를 상기 기포유동층 환원로에 공급하는 제1 환원가스 공급라인과, 상기 기포유동층 환원로 내의 환원가스를 상기 순환유동층 환원로에 공급하는 제2 환원가스 공급라인을 더 포함하는 용철 제조장치.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
A first reducing gas supply line for supplying a reducing gas generated in the melter-gasifier to the bubbling fluidized bed reduction reactor; and a second reducing gas supply line for supplying a reducing gas in the bubbling fluidized bed reduction reactor to the circulating fluidized bed reduction reactor Further comprising: 철광석 원료를 순환유동층 환원로에 장입하여 순환시키면서 상기 철광석 원료를 환원시켜 환원철을 제조하는 단계;
상기 철광석 원료가 환원된 환원철을 용융가스화로에 공급하는 단계; 및
상기 용융가스화로에서 산소 및 석탄을 공급하여 상기 환원철을 용융시키는 단계를 포함하되,
상기 환원철의 공급은 상기 순환유동층 환원로에서 상기 용융가스화로에 직접 공급하거나, 상기 순환유동층 환원로의 하류에 설치되는 기포유동층 환원로를 거쳐 더욱 환원된 이후에 상기 용융가스화로에 공급되는 용철 제조방법. Charging the iron ore raw material into a circulating fluidized bed reduction reactor and circulating the iron ore raw material to reduce iron ore raw material to produce reduced iron;
Supplying reduced iron having reduced iron ore raw material to a melter-gasifier; And
And supplying oxygen and coal in the melter-gasifier to melt the reduced iron,
The supply of the reduced iron may be directly supplied to the melter-gasifier in the circulating fluidized-bed reduction reactor, or may be further reduced through a bubbling fluidized-bed reduction reactor installed downstream of the circulating fluidized- Way. 제6항에 있어서,
상기 철광석 원료는 상기 순환유동층 환원로에 공급되기 전에 기송관에서 기송기체에 의해 기송되는 동안 산화되는 단계를 더 포함하는 용철 제조방법.The method according to claim 6,
Further comprising the step of oxidizing the iron ore raw material while being pumped by the feed gas in the feed pipe before being fed to the circulating fluidized bed reduction furnace. 제7항에 있어서,
상기 기송기체는 공기 또는 상기 순환유동층 환원로에서 배출되는 배가스인 용철 제조방법.8. The method of claim 7,
Wherein the feed gas is air or an exhaust gas discharged from the circulating fluidized bed reduction reactor. 제6항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 용융가스화로 내의 환원가스를 상기 기포유동층 환원로에 공급하여 상기 기포유동층 내에서의 환원공정에 공급하는 용철 제조방법.9. The method according to any one of claims 6 to 8,
Wherein the reducing gas in the melting and gasifying furnace is supplied to the bubbling fluidized bed reduction reactor and supplied to the reduction step in the bubbling fluidized bed. 제9항에 있어서,
상기 기포유동층 환원로 내의 환원가스를 상기 순환유동층 환원로에 공급하여 상기 순환유동층 환원로 내에서의 환원공정에 공급하는 용철 제조방법.10. The method of claim 9,
Wherein the reducing gas in the bubbling fluidized bed reduction furnace is supplied to the circulating fluidized bed reduction reactor and supplied to the reduction process in the circulating fluidized bed reduction reactor. 제7항에 있어서,
상기 철광석 원료는 자철광인 용철 제조방법.8. The method of claim 7,
Wherein the iron ore raw material is magnetite. 제6항에 있어서,
상기 환원철의 직접 공급은 상기 순환유동층 환원로에서의 환원율이 55%이상인 경우에 실시하는 용철 제조방법.

The method according to claim 6,
Wherein the direct feeding of the reduced iron is performed when the reduction ratio in the circulating fluidized bed reduction furnace is 55% or more.

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