KR20240007223A - 직접 환원 철을 제조하기 위한 방법 - Google Patents
직접 환원 철을 제조하기 위한 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20240007223A KR20240007223A KR1020237042564A KR20237042564A KR20240007223A KR 20240007223 A KR20240007223 A KR 20240007223A KR 1020237042564 A KR1020237042564 A KR 1020237042564A KR 20237042564 A KR20237042564 A KR 20237042564A KR 20240007223 A KR20240007223 A KR 20240007223A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- reducing gas
- gas
- iron
- reduced iron
- directly reduced
- Prior art date
Links
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 44
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 13
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 55
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 26
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 13
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 13
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims description 6
- 239000008188 pellet Substances 0.000 claims description 6
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 3
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 21
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 15
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000000047 product Substances 0.000 description 12
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 description 9
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 7
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 5
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 5
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 4
- 229910000805 Pig iron Inorganic materials 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 3
- 229910001567 cementite Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 229940125773 compound 10 Drugs 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 2
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N ferrosoferric oxide Chemical compound O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- ZLVXBBHTMQJRSX-VMGNSXQWSA-N jdtic Chemical compound C1([C@]2(C)CCN(C[C@@H]2C)C[C@H](C(C)C)NC(=O)[C@@H]2NCC3=CC(O)=CC=C3C2)=CC=CC(O)=C1 ZLVXBBHTMQJRSX-VMGNSXQWSA-N 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 1
- 244000068988 Glycine max Species 0.000 description 1
- 235000010469 Glycine max Nutrition 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 241001520808 Panicum virgatum Species 0.000 description 1
- 240000000111 Saccharum officinarum Species 0.000 description 1
- 235000007201 Saccharum officinarum Nutrition 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 1
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 1
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 1
- 239000010828 animal waste Substances 0.000 description 1
- 238000001833 catalytic reforming Methods 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000112 cooling gas Substances 0.000 description 1
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 1
- 239000010794 food waste Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 1
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002916 wood waste Substances 0.000 description 1
- 210000002268 wool Anatomy 0.000 description 1
- 239000010925 yard waste Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/0073—Selection or treatment of the reducing gases
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C1/00—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon
- C07C1/02—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon from oxides of a carbon
- C07C1/12—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon from oxides of a carbon from carbon dioxide with hydrogen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/0066—Preliminary conditioning of the solid carbonaceous reductant
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/008—Use of special additives or fluxing agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/0086—Conditioning, transformation of reduced iron ores
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/01—Products
- C25B1/02—Hydrogen or oxygen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B2100/00—Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
- C21B2100/20—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases
- C21B2100/26—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases by adding additional fuel in recirculation pipes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B2100/00—Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
- C21B2100/20—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases
- C21B2100/28—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases by separation
- C21B2100/282—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases by separation of carbon dioxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/01—Products
- C25B1/02—Hydrogen or oxygen
- C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B15/00—Operating or servicing cells
- C25B15/08—Supplying or removing reactants or electrolytes; Regeneration of electrolytes
- C25B15/081—Supplying products to non-electrochemical reactors that are combined with the electrochemical cell, e.g. Sabatier reactor
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
- Y02P10/134—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Manufacture Of Iron (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
Abstract
직접 환원 철을 제조하기 위한 방법으로서, 산화된 철은 환원 가스에 의해 직접 환원로에서 환원되고, 상기 산화된 철은 먼저 바이오차 (biochar) 와 혼합되어 고체 화합물을 형성하고, 상기 고체 화합물은 상기 직접 환원로에 장입된다.
Description
본 발명은 직접 환원 철 (DRI) 을 제조하기 위한 방법 및 DRI 제조 장비에 관한 것이다.
강은 현재 2 개의 메인 제조 루트를 통하여 생산될 수 있다. 오늘날, 가장 일반적으로 사용되는 생산 경로는 산화철을 환원하기 위해 환원제, 주로 코크스를 사용하여 고로에서 선철을 생산하는 것으로 이루어진다. 이 방법에서, 대략 450 내지 600 kg 의 코크스가 선철 미터톤당 소비되고; 이 방법은 코킹 플랜트에서 석탄으로부터 코크스의 생산 및 선철의 생산 둘 다에서, 상당한 양의 CO2 를 방출한다.
제 2 메인 경로는 소위 "직접 환원 방법" 을 포함한다. 그 중에서, MIDREX, FINMET, ENERGIRON/HYL, COREX, FINEX 등의 브랜드에 따른 방법이 있으며, 산화철 담체를 직접 환원시켜 HDRI (Hot Direct Reduced Iron), CDRI (cold direct reduced iron), 또는 HBI (hot briquetted iron) 의 형태로 스폰지 철이 생성된다. HDRI, CDRI 및 HBI 형태의 스폰지 철은 통상적으로 전기 아크로에서 추가 프로세싱을 거친다.
저온 DRI 배출을 갖는 각각의 직접 환원 샤프트에는 3 개의 구역들이 있다: 상단에서의 환원 구역, 중간에서의 전이 구역, 원뿔 형상 바닥에서의 냉각 구역. 고온 배출 DRI 에서, 이 바닥 부분은 배출 전에 주로 생성물 균질화를 위해 사용된다.
산화철의 환원은 노의 상부 섹션에서 950℃ 까지의 온도에서 일어난다. 대략 30 중량% 의 산소를 함유하는 산화철광석과 펠릿은 직접 환원 샤프트 상부에 장입되어 환원 가스를 통하여 중력에 의해 하강하게 된다. 이 환원 가스는 환원 구역의 바닥으로부터 노로 진입하고 있고, 충전된 산화된 철로부터 역류를 유동한다. 광석 및 펠릿에 함유된 산소는 가스와 산화물 사이의 역류 반응에서 산화철의 단계적 환원에 의해 제거된다. 가스가 노의 상부로 이동하는 동안 가스의 산화제 함량이 증가하고 있다.
환원 가스는 일반적으로 수소 및 일산화탄소 (합성 가스) 를 포함하며, 천연 가스의 촉매 개질에 의해 얻어진다. 예를 들어, 소위 MIDREX 방법에서, 먼저 메탄은 하기 반응에 따라 개질기로 변환되어 합성 가스 또는 환원 가스를 생성한다:
CH4 + CO2 -> 2CO + 2H2
산화철은 예를 들어 하기 반응에 따라 환원 가스와 반응한다:
3Fe203 + CO/H2 -> 2Fe3O4+CO2/H2O
Fe3O4 + CO/H2 -> 3 FeO + CO2/H2O
FeO + CO/H2 -> Fe + CO2/H20
환원 구역의 단부에서 광석은 금속화된다.
전이 섹션은 환원 섹션 아래에서 발견되며; 이 섹션은 냉각 섹션으로부터 환원 섹션을 분리하기에 충분한 길이를 가져, 섹션들 둘 다의 독립적인 제어를 허용한다. 이 섹션에서, 금속화된 생성물의 탄화가 발생한다. 탄화는 환원로 내부에서 금속화된 생성물의 탄소 함량을 다음의 반응을 통해 증가시키는 공정이다:
3Fe + CH4 → Fe3C + 2H2 (흡열)
3Fe + 2CO → Fe3C + CO2 (발열)
3Fe + CO + H2 → Fe3C + H2O (발열)
전이 구역에서 천연 가스의 주입은 탄화수소 분해 및 탄소 디포지션을 촉진하기 위해 전이 구역에서 금속화된 생성물의 현열 (sensible heat) 을 사용한다. 산화제의 비교적 낮은 농도로 인해, 전이 구역 천연 가스는 H2 및 CO 로의 개질보다 H2 및 탄소로 분해될 가능성이 더 높다. 천연 가스 분해는 DRI 탄화용 탄소를 제공하고, 동시에 가스 환원 전위를 증가시키는 환원제 (H2) 를 가스에 첨가한다.
지난 세기 초부터 대기 중의 CO2 농도의 상당한 증가 및 그에 따른 온실 효과의 관점에서, 대량으로, 따라서 특히 DRI 제조 중에 생산되는 CO2 의 배출을 감소시키는 것이 필수적이다.
현재 개발되고 있는 한 가지 방안은, 순수한 수소 환원 가스에 도달한다는 관점에서, 수소 함량을 환원 가스로 점진적으로 증가시키는 것이다. 그러면 다음과 같은 환원 반응이 일어난다:
Fe2O3 + 3 H2 = 2 Fe + 3 H2O
따라서, 온실 가스 CO2 대신 무해한 H2O 를 방출한다.
이는 그러나 환원 가스 내로의 탄소의 함량이 감소될 것이고 그리고 어떤 시점에서, 더 이상 탄소가 샤프트 내로 주입되지 않을 것임을 암시한다. 전술한 바와 같이, 이는 더 작고 더 작은 탄소 함량을 가질 DRI 생성물에 영향을 미친다.
DRI 생성물 내의 탄소의 함량은 전기 아크로에서의 슬래그 발포와 같은 후속 단계들에 중요한 역할을 하지만, DRI 생성물의 운반성을 향상시키는 데에도 도움이 된다.
방안들로서는 이미 생성물의 탄소 함량을 증가시키는 것으로 알려져 있으며, 이들은 주로 샤프트에 탄화수소, 일반적으로 CH4, 또는 코크스 오븐 가스를 주입하는 것으로 이루어진다. 그러나, 이들 가스는 순수 H2 환원으로의 전환과 관련이 없는 DRI 공정의 탄소 발자국을 증가시키는데 기여할 것이다.
공정의 탄소 발자국을 감소시키면서 DRI 생성물 내의 탄소 함량을 증가시킬 수 있는 방법이 필요하다.
이 문제는 본 발명에 따른 방법에 의해 해결되는데, 산화된 철은 환원 가스에 의해 직접 환원로에서 환원되고, 상기 산화된 철은 먼저 바이오차 (biochar) 와 혼합되어 고체 화합물을 형성하고, 상기 고체 화합물은 상기 직접 환원로에 장입된다.
본 발명의 방법은 또한 개별적으로 또는 모든 가능한 기술적 조합들에 따라 고려되는 다음의 선택적인 특징들을 포함할 수 있다:
- 바이오차는 바이오매스의 열분해에 의해 생성되고,
- 고체 화합물은 브리켓 및/또는 펠릿이며,
- 환원 가스는 50 부피% 초과의 수소를 포함하고,
- 환원 가스는 99 부피% 초과의 수소를 포함하고,
- 환원 가스의 수소는 적어도 부분적으로 전기분해에 의해 생성되고,
- 전기분해는 재생가능한 에너지에 의해 통전되고,
- 상부 환원 가스는 직접 환원로의 출구에서 포획되고, CO2-풍부 가스와 H2-풍부 가스 사이에서 분할되는 적어도 하나의 분리 단계를 거치고, 상기 H2-풍부 가스는 환원 가스로서 적어도 부분적으로 사용되고,
- CO2-풍부 가스는 메탄화 단계를 거친다.
본 발명의 다른 특징들 및 이점들은 첨부 도면을 참조하여 비제한적으로 일례로서 이하에 주어지는 설명으로부터 명백하게 드러날 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 방법을 수행하도록 하는 직접 환원 플랜트의 배치를 도시한다.
도면들의 요소들은 예시적이며, 일정 비율로 도시되지 않을 수도 있다.
도면들의 요소들은 예시적이며, 일정 비율로 도시되지 않을 수도 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 방법을 수행하도록 하는 직접 환원 플랜트의 배치를 도시한다. 상기 방법에서, 직접 환원로 (또는 샤프트) (1) 에는 그 상부에서 산화된 철 및 바이오차의 혼합물로 제조된 화합물 (10) 이 장입된다. 상기 화합물은 노 내로의 적재를 가능하게 하는 임의의 적합한 형상을 가질 수 있으며, 이는 우선적으로 브리켓 및/또는 펠릿의 형태로 장입된다. 바람직한 실시형태에서, 화합물 (10) 은 0.01 내지 10 중량% 의 바이오차를 포함한다. 바이오차라는 것은 산소 없이 바이오매스의 열분해로 생성되는 숯을 의미한다 .
바이오매스는 식물 및 동물로부터 유래된 재생가능한 유기 재료이다. 에너지를 위한 바이오매스 공급원은 목재 및 목재 프로세싱 폐기물들 - 장작, 목재 펠릿, 및 목재 칩, 잡동사니 및 가구 밀 톱밥 및 폐기물, 및 펄프 및 제지 밀로부터의 흑액 (black liquor), 농작물 및 폐기 재료 - 옥수수, 콩, 사탕수수, 스위치그래스 (switchgrass), 목초 식물, 및 조류, 및 작물 및 식품 가공 잔여물, 도시 고형 폐기물 - 종이, 목화, 및 양모 제품 중의 생물 유전자 재료, 및 식품, 마당, 및 목재 폐기물 및 동물 분뇨 및 사람 오수를 포함한다.
화합물 (10) 은 환원될 산화철 및 금속화된 생성물을 탄화시키는데 필요한 탄소 공급원 둘 다를 제공할 것이다. 바람직한 실시형태에서, 직접 환원 철의 탄소 함량은 0.5 내지 3 중량%, 바람직하게는 1 내지 2 중량% 로 설정되며, 이는 용이하게 취급될 수 있고 장래의 사용을 위해 양호한 연소 잠재력을 유지하는 직접 환원 철을 얻을 수 있게 한다.
상기 화합물 (10) 은, 노 내로 주입되고 화합물 (10) 로부터 역류를 유동시키는 환원 가스 (11) 에 의해, 노 (1) 내로 환원된다. 환원된 철 (12) 은, 후속 제강 단계들에 사용되기 전에, 브리켓팅과 같은 추가 처리를 위해 노 (1) 의 바닥을 빠져나간다. 환원 가스는, 환원된 철을 가진 후, 노의 상부에서 상부 환원가스 (20) (TRG) 로 빠져나간다.
냉각 가스 (13) 는 노의 냉각 구역 외부에서 포획되고, 스크러버와 같은 세정 디바이스 (30) 내로 세정 단계를 거치고, 압축기 (31) 에서 압축된 다음, 샤프트 (1) 의 냉각 구역으로 다시 보내질 수 있다.
바람직한 실시형태에서, 환원 가스 (11) 는 적어도 50 부피% 의 수소, 보다 바람직하게는 99 부피% 초과의 H2 를 포함한다. H2 스트림 (40) 은 전기분해 플랜트와 같은 전용 H2 생성 플랜트 (9) 에 의해 상기 환원 가스 (11) 를 생성하기 위해 공급될 수 있다. 이는 물 또는 스팀 전기분해 플랜트일 수 있다. 바람직하게는, 태양광, 바람, 비, 조수, 파도, 및 지열과 같은 공급원들을 포함하여, 인간 시간 척도에서 자연적으로 보충되는, 재생가능한 자원으로부터 수집된 에너지로서 규정되는 재생가능한 공급원으로부터의 전기를 포함하는 CO2 중성 전기를 사용하여 작동된다. 일부 실시형태들에서, 원자력 공급원들로부터 나오는 전기의 사용은 그것이 생성될 CO2 를 방출하지 않기 때문에 사용될 수 있다.
다른 실시형태에서, H2 스트림 (40) 은 환원 가스 (11) 를 형성하기 위해 상부 환원 가스 (20) 의 일부와 혼합될 수 있다. 천연 가스로 작동될 때, 상부 환원 가스 (20) 는 통상적으로 15 내지 25 부피% 의 CO, 12 내지 20 부피% 의 CO2, 35 내지 55 부피% 의 H2, 15 내지 25 부피% 의 H2O, 1 내지 4% 의 N2 를 포함한다. 이는 250 내지 500℃ 의 온도를 가진다. 순수 수소가 환원 가스로서 사용될 때, 상기 상부 환원 가스의 조성은 오히려 40 내지 80 부피% 의 H2, 20 ~ 50 부피% 의 H20 및 샤프트의 시일 시스템으로부터 유래하거나 수소 스트림 (40) 에 존재하는 일부 가능한 가스 불순물로 구성될 것이다. 환원 가스 내의 H2 양이 변화하고 화합물 (10) 이 충전될 때, 상부 가스 (20) 는 앞서 설명된 두 경우 사이의 중간 조성을 가질 것이다.
본 발명에 따른 방법의 실시형태에서, 스크러버 및 디미스터와 같은 세정 디바이스 (5) 에서의 분진 및 미스트 제거 단계 후의 상부 환원 가스 (20) 는 분리 유닛 (6) 으로 보내지고, 여기서 이는 2 개의 스트림들 (22, 23) 로 분할된다. 제 1 스트림 (22) 은 상이한 화학 공정에서 포획되어 사용될 수 있는 CO2-풍부 가스이다. 바람직한 실시형태에서, 이 CO2-풍부 가스 (22) 는 메탄화 단계를 거친다. 제 2 스트림 (23) 은 H2-풍부 가스이며, 이는 다른 가스와 혼합되고, 선택적으로 개질되고 가열되어 환원 가스 (11) 를 생성할 준비 디바이스 (7) 로 보내진다. 바람직한 실시형태에서, 준비 디바이스 (7) 는 히터이다.
본 발명에 따른 방법은 공정의 CO2 발자국을 손상시키지 않으면서 충분한 탄소 함량을 갖는 DRI 생성물을 얻을 수 있게 한다.
Claims (9)
- 직접 환원 철을 제조하기 위한 방법으로서,
산화된 철은 환원 가스에 의해 직접 환원로에서 환원되고, 상기 산화된 철은 먼저 바이오차 (biochar) 와 혼합되어 고체 화합물을 형성하고, 상기 고체 화합물은 상기 직접 환원로에 장입되는, 직접 환원 철을 제조하기 위한 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 바이오차는 바이오매스의 열분해에 의해 생성되는, 직접 환원 철을 제조하기 위한 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 고체 화합물은 브리켓 및/또는 펠릿인, 직접 환원 철을 제조하기 위한 방법. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 환원 가스는 50 부피% 초과의 수소를 포함하는, 직접 환원 철을 제조하기 위한 방법. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 환원 가스는 99 부피% 초과의 수소를 포함하는, 직접 환원 철을 제조하기 위한 방법. - 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 환원 가스의 수소는 전기분해에 의해 적어도 부분적으로 생성되는, 직접 환원 철을 제조하기 위한 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 전기분해는 재생가능한 에너지에 의해 통전되는, 직접 환원 철을 제조하기 위한 방법. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상부 환원 가스는 상기 직접 환원로의 출구에서 포획되고, CO2-풍부 가스와 H2-풍부 가스 사이에서 분할되도록 적어도 하나의 분리 단계를 거치고, 상기 H2-풍부 가스는 환원 가스로서 적어도 부분적으로 사용되는, 직접 환원 철을 제조하기 위한 방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 CO2-풍부 가스는 메탄화 단계를 거치는, 직접 환원 철을 제조하기 위한 방법.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/IB2021/054259 WO2022243726A1 (en) | 2021-05-18 | 2021-05-18 | A method for manufacturing direct reduced iron |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240007223A true KR20240007223A (ko) | 2024-01-16 |
Family
ID=76098985
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020237042564A KR20240007223A (ko) | 2021-05-18 | 2021-05-18 | 직접 환원 철을 제조하기 위한 방법 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP4341449A1 (ko) |
| JP (1) | JP2024519059A (ko) |
| KR (1) | KR20240007223A (ko) |
| CN (1) | CN117337337A (ko) |
| AU (1) | AU2021446056A1 (ko) |
| BR (1) | BR112023023873A2 (ko) |
| CA (1) | CA3219995A1 (ko) |
| WO (1) | WO2022243726A1 (ko) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2807469A1 (en) * | 2010-08-03 | 2012-02-09 | Xiaodi Huang | Method and apparatus for coproduction of pig iron and high quality syngas |
| CN102392093A (zh) * | 2011-12-09 | 2012-03-28 | 青岛理工大学 | 一种基于生物质的直接还原炼铁装置及方法 |
| JP2015529751A (ja) * | 2012-09-14 | 2015-10-08 | フェストアルピネ シュタール ゲーエムベーハーＶｏｅｓｔａｌｐｉｎｅ Ｓｔａｈｌ Ｇｍｂｈ | スチール製造方法 |
| CN108474048B (zh) * | 2015-12-28 | 2021-02-23 | 伊尔技术有限公司 | 通过使用合成气来生产高碳dri的方法和*** |
-
2021
- 2021-05-18 JP JP2023571579A patent/JP2024519059A/ja active Pending
- 2021-05-18 BR BR112023023873A patent/BR112023023873A2/pt unknown
- 2021-05-18 WO PCT/IB2021/054259 patent/WO2022243726A1/en active Application Filing
- 2021-05-18 KR KR1020237042564A patent/KR20240007223A/ko unknown
- 2021-05-18 AU AU2021446056A patent/AU2021446056A1/en active Pending
- 2021-05-18 EP EP21727941.3A patent/EP4341449A1/en active Pending
- 2021-05-18 CN CN202180098331.1A patent/CN117337337A/zh active Pending
- 2021-05-18 CA CA3219995A patent/CA3219995A1/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2024519059A (ja) | 2024-05-08 |
| CA3219995A1 (en) | 2022-11-24 |
| EP4341449A1 (en) | 2024-03-27 |
| WO2022243726A1 (en) | 2022-11-24 |
| CN117337337A (zh) | 2024-01-02 |
| BR112023023873A2 (pt) | 2024-01-30 |
| AU2021446056A1 (en) | 2023-11-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102037145B (zh) | 通过加入碳氢化合物再循环高炉煤气而熔炼生铁的工艺 | |
| TW202219278A (zh) | 用於生產鐵製品的冶煉設備及其操作方法 | |
| KR20240007223A (ko) | 직접 환원 철을 제조하기 위한 방법 | |
| KR20240007225A (ko) | 직접환원철 제조 방법 및 dri 제조 설비 | |
| KR20240006634A (ko) | 플랜트의 네트워크의 작동 방법 | |
| KR20240007224A (ko) | 직접 환원 철을 제조하기 위한 방법 | |
| KR20240013201A (ko) | 직접환원철의 제조 방법 | |
| WO2022243725A1 (en) | Method for manufacturing direct reduced iron and dri manufacturing equipment | |
| WO2022243723A1 (en) | Operating method of a network of plants | |
| WO2022254235A1 (en) | A method for manufacturing direct reduced iron | |
| WO2023111652A1 (en) | Steelmaking method and associated network of plants |