직접환원철 및 그 열운송을 위한 배출 옵션

직접환원철 및 열간 수송을 위한 배출 옵션

직접 환원철(DRI)을 생산하는 두 가지 주요 방법은 (i) 수직 용광로에서 가스 기반 공정과 (ii) 회전로에서 석탄 기반 공정입니다. 두 공정 모두에서 환원 반응은 고체 상태에서 일어나고 최대 노 온도는 850 ~ 1050 ℃ 범위입니다.

석탄 기반 공정에서 생성된 DRI는 DRI에서 분리되는 데 필요한 숯과 혼합됩니다. 따라서 DRI-숯 혼합물은 회전식 냉각기에서 냉각된 다음 자기 분리 공정에 의해 DRI에서 숯이 분리됩니다. 수직 고로 공정의 경우 숯이 DRI와 함께 존재하지 않기 때문에 세 가지 배출 옵션을 사용할 수 있습니다. 이들은 냉간 DRI(CDRI), 고온 연탄(HBI) 및 고온 DRI(HDRI)입니다.

수직 샤프트 DRI 용광로의 대부분은 CDRI 생산을 위해 제작되었습니다. 이 용해로에서 환원 후 생성된 DRI는 용해로 하부에서 약 50℃로 냉각됩니다. CDRI는 나중에 사용하기 위해 인근 철강 용해 공장으로 운송되기 전에 부동태화를 위해 일시적으로 사일로에 저장됩니다. CDRI는 자동 점화 특성을 가지고 있으며 국제해사기구(IMO)에서 요구하는 대로 운송 및 보관 시 특별한 예방 조치가 필요합니다. CDRI는 EAF의 연속 충전에 가장 적합한 소재입니다.

HBI는 이제 30년이 넘도록 생산되고 있습니다. 저장용 DRI를 준비하고 해상 선박으로 운송하는 바람직한 방법입니다. HBI 생산을 위해 뜨거운 DRI는 약 700 ℃의 온도에서 수직 용광로에서 배출됩니다. 뜨거운 DRI는 연탄 기계로 보내져 일반적인 치수가 30mm x 50mm x 110 인 베개 모양의 연탄으로 압축됩니다. mm. HBI는 CDRI보다 50% 밀도가 높기 때문에 HBI의 재산화 경향이 크게 감소합니다. 이를 통해 IMO에서 인정한 특별한 예방 조치 없이 HBI를 저장하고 처리할 수 있습니다. HBI는 스크랩 처리 장비를 사용하여 운송 및 처리할 수 있으며 EAF에서 쉽게 일괄 장입할 수 있습니다. HBI는 또한 특별히 설계된 시스템으로 EAF에서 지속적으로 충전할 수 있습니다.

HDRI는 약 700℃의 온도에서 수직형광로에서 배출되고 고온 상태의 전기로(EAF)에서 DRI를 직접 장입하기 위해 고온 상태로 철강 용해 공장으로 이송됩니다. 수직 샤프트 DRI 킬른에서 직접 EAF의 고온 DRI를 충전하는 것을 고온 충전이라고 합니다.

고온 충전의 이점

핫 충전은 두 가지 주요 이점을 제공합니다. EAF의 에너지 소비 감소와 생산성 향상입니다. 현재 전 세계 대부분의 철강 용해 공장에는 EAF용 고온 장입 시스템이 있습니다. 사실, 오늘날 철강 용해 공장에는 차가운 재료와 뜨거운 재료 중에서 선택할 수 있는 EAF용 공급 시스템이 있습니다. DRI를 용융 온도로 가열하기 위해 EAF에서 에너지 요구량이 적기 때문에 HDRI를 충전하는 경우 에너지 절약이 발생합니다. 경험의 법칙은 DRI의 충전 온도가 100℃ 증가할 때마다 전력 소비가 약 20kWh/tCS만큼 감소한다는 것입니다. 따라서 EAF에서 600℃ 이상의 고온 DRI를 충전할 때의 최소 절약은 120kWh/tCS이다. 전기 에너지 절약의 또 다른 이점은 선형 관계가 있기 때문에 전극 소비가 감소한다는 것입니다. 액강 t당 0.5~0.6kg 정도의 전극 소모량 절감이 예상됩니다.

핫 DRI 충전으로 인한 EAF 생산성 증가는 핫 DRI를 사용하면 탭에서 탭으로 가는 시간과 열 지속 시간이 줄어들기 때문에 중요합니다. 저온 DRI 충전에 비해 고온 DRI 충전으로 최대 20%의 생산성 향상이 달성됩니다. HDRI의 사용은 또한 특정 내화물 소비를 감소시킵니다. 내화물 소비량의 절감은 액강 톤당 1.8~2kg 정도입니다.

핫 DRI 충전의 환경적 이점도 있습니다. 현열을 대기로 발산하지 않고 DRI에 유지하면 두 가지 방식으로 전체 배출량을 낮춥니다. 첫째, 낮은 전력 수요는 생산된 철강 톤당 발전소 배출량을 줄입니다. 둘째, 탄소 주입을 사용하는 EAF의 경우 EAF의 감소된 에너지 요구 사항으로 인해 방출되는 CO2가 줄어듭니다.

HDRI 전송

HDRI의 전송은 여러 면에서 중요합니다. HDRI 수송의 어려움은 재료가 뜨겁다는 것뿐만 아니라 비산화성 분위기에서 보관해야 한다는 것입니다. DRI 고로에서 EAF로 HDRI를 운반하는 방법은 DRI 품질에 부정적인 영향을 미치지 않으면서 HDRI를 전달할 수 있기 때문에 이는 중요한 요구 사항입니다. 또한 최대한의 운영 유연성을 제공해야 합니다. 또한 시스템은 안정적이고 유지 관리가 간편하고 작동이 간편해야 합니다.

HDRI의 운송을 위해 상업적으로 이용 가능한 4가지 대안이 있습니다. 이러한 각 대안은 운송 거리, 구성 요소 배열 및 운반 능력과 같은 요인에 따라 가장 잘 적용됩니다. 이 4가지 대안이 아래에 설명되어 있습니다.

HYTEMP 프로세스 – 이 공정은 Tenova HYL에서 개발되어 1998년 Ternium Monterrey 공장에 설치되었으며 HDRI 운송을 위한 공압 운송 프로세스입니다. 이 시스템은 HDRI를 공압 파이프를 통해 EAF 위의 보관통으로 운반하기 위해 수송 가스(비활성 가스 또는 공정 가스 자체)를 사용하여 작동합니다. 수송 가스는 회로에서 제거되어 DR 플랜트로 다시 재활용되고 HDRI는 EAF에 지속적으로 공급하기 위해 보관통에 충전됩니다. 이 시스템에는 기계적 부품이 없습니다. DR 샤프트 가마에서 나오는 미세 입자는 울퉁불퉁한 재료와 함께 운반되고 운송 라인을 완충합니다. 이러한 벌금은 또한 EAF의 DRI 덩어리와 함께 EAF에 부과되어 수율을 증가시킵니다. 시스템은 그림 1에 개략적으로 나와 있습니다.

Hytemp 프로세스의 그림 1 개략도

HOTLINK 프로세스 – 이 프로세스는 주로 중력 수송을 사용하며 Midrex가 개척했습니다. 이 공정은 HBI 생산을 위한 HDRI의 중력 공급에 사용된 것과 동일한 기술을 사용합니다. DRI 샤프트 가마의 HDRI는 철강 용해 작업장 외부 및 위의 서지 빈으로 배출됩니다. 이 서지 빈에서 HDRI는 EAF에 중력으로 직접 공급됩니다. HOTLINK 모듈은 서지 빈을 통해 모든 혼란 상태를 처리할 수 있도록 장착되어 있습니다. 이 시스템은 EAF의 수요에 따라 EAF에 HDRI를 공급합니다. HOTLINK 공정은 DRI 샤프트 가마와 EAF 사이의 거리가 40m 미만일 때 사용됩니다. 프로세스는 그림 2에 개략적으로 표시됩니다.

그림 2 HOTLINK 프로세스의 개략도

열간 운송 컨베이어 시스템

철강 용해 작업장이 DRI 샤프트 가마에 인접하지 않은 경우(40m 초과 100m 미만) HDRI를 철강 용해 작업장으로 운송하기 위해 절연 기계 컨베이어가 사용됩니다. 이 경우 DRI는 DRI 샤프트 가마에서 온도 손실을 최소화하고 탈산을 방지하도록 설계된 완전히 밀폐되고 절연된 컨베이어로 배출됩니다. 컨베이어에는 버킷과 유사한 형태의 특별히 형성된 팬이 있습니다(그림 3). 컨베이어의 닫힌 후드에는 인터팅 시스템이 포함되어 있습니다. 컨베이어는 합리적인 비용으로 안정적인 작동을 제공합니다. HDRI는 EAF 위에 있는 두 개의 HDRI 빈 중 하나에 공급됩니다. 이 빈 중 하나가 HDRI를 EAF로 배출할 때 두 번째 빈은 컨베이어에 의해 HDRI로 채워집니다. 뜨거운 수송 컨베이어 시스템의 개략도는 그림 4에 나와 있습니다.

그림 3 핫 DRI 컨베이어          

  그림 4 열간 이송 컨베이어 시스템의 개략도

뜨거운 운송 선박으로 운송

DRI 샤프트 가마와 EAF 사이의 거리가 100미터 이상이거나 하나의 DRI 샤프트 가마가 2개의 철강 용해 공장 또는 그 이상을 공급하는 경우 HDRI의 운송은 일반적으로 용량이 60인 단열 용기를 사용하여 수행할 수 있습니다. 톤에서 90톤. DRI 수직 가마에서 용기는 기밀 밀봉이 있는 파이프를 통해 채워집니다. 한 용기가 채워진 후 파이프가 닫히고 다른 용기가 채우기 시작하면 채워진 용기는 레일이나 트럭을 통해 철강 용해 공장으로 운송됩니다. Essar 강철은 1990년대에 열간 수송선의 사용을 개척했습니다. 뜨거운 수송 용기에 의한 HDRI 수송의 개략도는 그림 5에 나와 있습니다.

그림 5 고온 수송선에 의한 고온 DRI 수송 개략도