철광석 제련 공정 설명: 원리, 과정, 생산

제철(iron smelting)은 금속, 특히 철을 생산하는 일반적인 방법입니다. 보통 고로(blast furnace)에서 수행됩니다. 이 글에서는 철광석 제련 공정의 정의와 작동 원리를 알아봅니다.

제련이란?

제련(Smelting)은 광석에서 금속, 특히 철을 녹이고 금속 화합물을 화학적 환원으로 정제 금속으로 만드는 공정입니다. 또한 그러한 생산 과정에서 생성되고 사용되는 다양한 액체나 반용융 고체로 볼 수도 있습니다.

철광석 제련 공정

철광석 제련은 수행 전 준비가 필요합니다. 이로 인해 고로가 완벽하게, 때로는 경제적으로 작동할 수 있습니다. 가능한 한 많은 불순물이 제거된 규칙적이고 균일한 '식단(diet)'이 필요합니다.

광석의 풍부함이나 크기, 밀도를 개선해야 하는데, 여러 방법으로 수행:

• 저품위 광석의 농축(업그레이드): 세척 및/또는 중력 분리로 불순물 제거, 자성 광석의 경우 자기 분리
• 파쇄 및 체질(screening/sieving)로 적정 크기 만들기. 체질 잔여 분말('파인즈/fines')을 석탄 분진이나 코크스 브리즈(coke breeze)와 혼합, 소결(sintering, 통제된 연소) 공정으로 파인즈를 고로 투입 가능한 단단한 덩어리로 융합. 요즘 소결광(sinter) 사용 증가, 일부 플랜트에서는 100% 차지 차지
• 서로 다른 광석 혼합으로 품질 일관성 확보
• 분말 광석을 펠렛(pellets)으로 성형

앞서 언급했듯 철광석 제련 공정은 불순물 제거와 덩어리 밀도, 크기, 풍부함 개선으로 고로 효율과 경제성을 높입니다.

고로에서의 제철

고로에서 제철은 두 주요 공정 포함:

• 화합물에서 철 환원
• 맥석(gangue) 물질과의 물리적 혼합물에서 분리

로 내에서 차지는 매우 뜨거운 가스의 강제 흐름에 대항해 천천히 아래로 이동. 상단에서 차지의 수분 증발. 조금 더 내려가면 석회석이 석회와 이산화탄소로 분해. 주 반응은 철 산화물 환원으로 이산화탄소 생성하고 철 유리. 환원은 스택 상단에서 시작해 차지가 내려감에 따라 점진적. 용융 지대에서 철과 슬래그 모두 헤스(hearth)로 흘러내림. 슬래그가 가벼워 철 위에 뜸.

아래 비디오로 제련 공정 더 알아보기:

정기적으로 헤스가 차면 슬래그 탭(tap) 후 철 탭. 철은 '믹서(mixer)'라 불리는 거대한 저장 용기로 가는데, 제강 플랜트에서 필요할 때까지 용융 상태 유지. 보통 고로 근처에 위치. 뜨거운 금속 비축 외에도 믹서가 연속적인 뜨거운 금속 첨가 간 조성 변동 보상해 더 균일한 제품 생산에 유용.

금속의 다양한 유형과 분류 더 읽기

비활성 믹서는 금속 비축만 하지만 활성 믹서에서는 슬래그 생성과 함께 일부 정련 발생.

이상으로 철 제련 공정의 정의와 고로에서의 수행 방법을 다뤘습니다. 이 글이 도움이 됐다면 다른 학생들과 공유해 주세요. 읽어주셔서 감사합니다!