로멜트(Romelt) 공정은 용선(액체 철) 생산을 위한 용융 환원 공정입니다. 러시아 국립과학기술대학교 'MISiS'(구 모스크바 제강합금연구소)에서 개발되었습니다. 1978년 블라디미르 로멘츠(Vladimir Roments) 주도 과학자 그룹이 공정 설계 연구를 시작하여 1979년 러시아 최초 특허 취득.
1985년 노볼리페츠크 제철소(NLMK)에 노면적 20㎡, 연산 4만 톤 용선 용량 파일럿 플랜트 가동(모스크바 기프롬메즈 설계). 바뉴코프(Vanyukov) 신뢰성 있는 로 설계를 프로토타입으로 채택. 1985~1998년 파일럿 플랜트에서 테스트 및 숙련화 진행. 41회 캠페인 수행(각 캠페인: 시동·정지, 용선·슬래그 전량 탭핑 포함). 기간 중 4만 톤 이상 용선 생산, 전로(BOF) 제강용으로 사용.
로멜트 기술 기반 첫 산업용 플랜트가 미얀마에서 건설 중. 레닌그라드 기프롬메즈 설계, 로스텍 자회사 티아즈프롬엑스포트(Tyazpromexport) 공급. 연산 20만 톤 규모, 팡펫(Pang Pet) 광산 미선광 철광석(Fe 함량 최대 29%) 직접 처리, 카예테(Kye Thee) 탄광 비코크스 석탄 사용. 미얀마 로멜트 플랜트 전경은 그림 1 참조.
로멜트 공정은 단일 단계 액상 철 환원 공정입니다. 철함유 원료가 중력으로 슬래그 욕조에 공급되고 가스 교반으로 용해됩니다. 철산화물은 중력 공급되고 욕조에 취입되는 석탄 탄소에 의해 슬래그 내에서 환원됩니다. 산화성 가스를 슬래그 표면 하부로 주입하여 슬래그 욕조 버블링(bubbling)을 수행, 열·물질 전달 강화. 용융 슬래그에서 CO와 H₂ 함유 가스 발생, 상부에서 후연소. 이 후연소열이 슬래그 욕조 내 반응 열에너지 대부분 공급. 후연소 존과 슬래그 욕조 간 능동적 열전달이 효과적 공정의 핵심 요소.
로멜트 공정은 단일 단계 용융 환원 기술로 용선을 생산합니다. 비코크스 석탄으로 철광석 및 폐기물 산화철 환원. 공정 개요도는 그림 2 참조.
철함유 원료, 석탄, 플럭스는 계량 호퍼를 통해 관련 빈에서 공용 컨베이어로 이송되어 로 지붕 개구부를 통해 투입. 예비 혼합 불필요(투입 후 격렬한 슬래그 교반으로 직접 슬래그 욕조 진입). 압력 운전하는 타 공정과 달리 로멜트 로 작업 공간은 유도 송풍기로 1~5mm 수주(水柱) 음압 유지. 로멜트 용융로 개략도는 그림 3 참조.
액체 슬래그 욕조에 하부 튜이어를 통해 산소 또는 산소-공기 혼합물 취입. 튜이어 구조 단순하고 신뢰성 높음. 슬래그 욕조에 존재하는 비코크스 석탄이 철함유 부담의 철산화물 환원. 환원으로 생성된 액체 철은 탄소 함유하여 고밀도화, 중력으로 로 바닥(허스) 이동.
로 양단에 라이닝된 두 개 챔버(섬프)가 각각 용선과 액체 슬래그 별도 탭핑용으로 설치. 서로 다른 높이의 채널로 작업 공간과 연결되어 용선과 슬래그 별도 이송 보장. 서로 다른 높이에 탭홀 설치로 용선·슬래그 연속 자유 탭핑(로 용량에 맞춘 속도) 가능.
슬래그 욕조 내 부담 물질 용해·환원 필요 열량 > 하부 튜이어 근처에서 비코크스 석탄 탄소 연소로 생성되는 열량(CO 생성). 따라서 핵심 특징은 슬래그 욕조에서 발생하는 CO, H₂, 석탄 휘발분을 상부 튜이어 취입 산소로 후연소시켜 추가 열량 확보. 후연소로 생성된 CO₂, H₂O가 슬래그 욕조에 열 공급.
후연소 후 최대 1700°C 가스 수냉 배기관 → 폐열 보일러 통과. 자연 유입 공기로 완전 연소되며 250~300°C로 냉각. 에너지 회수 후 가스 정제 시스템에서 정제·탈황 후 굴뚝으로 배출. 로멜트 로 배기관 기준 분진 발생량은 투입 원료 중량 기준 평균 약 3%.
환원 메커니즘 불문하고 석탄은 유일한 환원제 공급원. 정상 운전 조건에서 고정탄소, 회분, 휘발분 함량이 다양한 모든 석탄 사용 가능. 단, 특정 석탄·산소 소비량은 석탄 조성에 크게 의존.
미준비 습식 석탄이 위에서 슬래그 욕조로 낙하. 휘발분은 슬래그 욕조에서 발생하며 공정 촉진에 자극적 영향. 물질수지·열수지는 휘발분 발생 형태와 역할에 의존 → 휘발분 거동은 석탄 등급 불문하고 로멜트 공정에서 가장 중요한 포인트 중 하나.
석탄 부족 시 슬래그 욕조 산화 전위 상승 → 비제어 끓음(uncontrolled boiling) 유발. 과다 석탄 투입 시 용선 생산비 증가 및 로 내부 열적 조건 악화.
고정탄소 함량만으로 필요 석탄량 결정되는 듯하나, 휘발분도 슬래그 욕조 내 반응에 부분 참여.
메탄 분해, CO₂ 환원, 수분 분해 3개 반응이 슬래그 욕조에서 동시 발생.
하부 튜이어로 산소 또는 산소-공기 혼합물 취입 → 고교반 욕조 형성. 원료 투입 → 교반 슬래그에서 용해·환원. 슬래그 욕조 온도 1400~1500°C 유지. 비코크스 석탄이 환원제 겸 연료 역할. 주요 반응:
환원된 철은 미세 방울 형성 → 응집·슬래그 분리 → 고밀도로 허스 하부 평온 슬래그 존 아래로 이동. 교반·평온 슬래그 존에서 금속-슬래그 상호작용으로 미량 원소 분배를 통한 정련 발생.
욕조 발생 가스(주로 CO, H₂) 연소 존 진입. 상부 튜이어 취입 산소와 반응하여 에너지 방출 → 제련 반응 열원으로 활용. 연소 존 반응:
연소 반응 열은 고교반 슬래그 욕조에 의해 열전달 강화되어 욕조로 복귀. 배가스는 로내에서 부분만 연소 → 잔여 에너지 폐열 보일러 시스템에서 추가 회수 가능.
로멜트 공정은 주로 액상 철 환원 기반 → 고상·액상 두 환원 단계의 화학적·에너지적 균형 우수. 로멜트 공정에서는 가열 및 환원 상당 부분이 액상 단계로 이전.
슬래그 내 철산화물 환원은 석탄 입자와 슬래그 내 금속 개재물 내 용해 탄소에 의해 수행. 석탄의 철산화물 환원 관여 두 가지 경로:
로멜트 로 환원 분포: (1) 석탄 입자-슬래그 직접 접촉 60~80%, (2) 탄소-금속 방울 직접 접촉 10~15%, (3) 기체-슬래그 계면 10~25%. 통상 85~90% 철이 석탄 입자 직접 참여로 환원. 이는 탄소 용해 금속이 주요 역할(DIOS) 또는 주 역할(HIsmelt) 하는 타 용융 환원 공정과 차별화.
슬래그 욕조 내 석탄 입자 함량에 최적값 존재(광범위 변동 가능). 과소·과다 투입 모두 불가.
추가 산소 투입도 2차 연소 촉진 못 함(표면 떠다니는 밀집 석탄층이 산소와 완전 반응 못 함). 이 밀집층은 석탄 과다 투입 또는 산화물 원료 과소 투입 시 형성. 슬래그 비산·부착 억제 → 2차 연소 존 열전달(주로 슬래그 방울·필름 하강 경로) 악화.
슬래그 표면층 석탄 함량 20~30% 시 바람직하지 않은 레짐 진입: 석탄이 2차 연소 존→욕조 열전달 차단. 이 레짐 발생은 슬래그 내 축적 석탄 양·조성뿐만 아니라 슬래그 난류 순환 속도(석탄-타 성분 혼합 효율 결정)에도 의존.
제조공정
PERED 직접환원철 생산 기술 PERED 기술은 페르시안 리덕션(Persian Reduction) 기술로도 알려져 있습니다. 2007년 마인즈 앤 메탈스 엔지니어링 GmbH가 발명 및 특허를 취득한 직접환원 기술입니다. PERED 직접환원 공정은 펠릿이나 덩어리광 형태의 철산화물을 고체상태에서 환원가스 도움을 받아 용융 없이 고금속화 제품으로 전환해 제강용으로 적합하게 만듭니다. 이 기술은 직접환원철(DRI) 생산을 위한 직접환원 공정을 개선합니다. 이 공정은 가스 기반 직접환원 공정으로, 직접환원 공정의 다양한 영역에서 경험을
맷모어 공정(Matmor Process for Ironmaking) 맷모어 공정은 현재 Environmental Clean Technologies Ltd(ECT)에서 개발 중인 제철 공정입니다. 맷모어 공정 기술은 특허 기술입니다. 이 기술은 갈탄(lignite coal, 갈탄/갈색탄)을 기반으로 하며, 독특한 화학과 로 설계 덕분에 고품위 럼프 철광석을 저비용 대체 원료로 대체할 수 있습니다. 일반적으로 갈탄(갈색탄으로도 알려짐)은 높은 휘발분과 수분 함량 때문에 야금용으로 사용되지 않습니다. Environmental Clean
