KR-20260061161-A - 원료의 사전 처리 방법

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Abstract

원료의 사전 처리 방법은, 고로 코크스 제조 범위 외의 석탄 또는 석탄 대체 고형 연료를 건류 온도가 최대 900℃ 이상이 되는 조건으로 건류 처리하고, 상기 건류 처리에 의해 생기는 가연물을, 고체 연료, 액체 연료, 기체 연료로 분리하고, 상기 고체 연료, 액체 연료, 또는 기체 연료의 일부 또는 전부를, 야금로에 취입한다.

Inventors

세키구치 다케시

Assignees

가부시키가이샤 심플켄

Dates

Publication Date: 20260506
Application Date: 20240827
Priority Date: 20230828

Claims (9)

고로 코크스 제조 범위 외의 석탄 또는 석탄 대체 고형 연료를, 건류 온도가 최대 900℃ 이상이 되는 조건에서 건류 처리하고, 상기 건류 처리에 의해 생기는 가연물을, 고체 연료, 액체 연료, 기체 연료로 분리한 후에, 상기 고체 연료, 상기 액체 연료, 또는 상기 기체 연료의 일부 또는 전부를, 야금로에 취입하는, 원료의 사전 처리 방법.
제1항에 있어서, 상기 고체 연료의 일부 또는 전부를 조분쇄 처리 또는 미분쇄 처리하고, 상기 조분쇄 처리에서 발생하는 체하분 또는 상기 미분쇄 처리를 실시한 상기 고체 연료를, 상기 야금로에 취입하는, 원료의 사전 처리 방법.
제1항에 있어서, 상기 기체 연료의 일부 또는 전부로부터 CO나 H 2 주체의 합성 가스를 제조하고, 800℃ 이상의 온도로 상기 야금로에 취입하는, 원료의 사전 처리 방법.
제1항에 있어서, 상기 액체 연료의 일부 또는 전부를 상기 노 하부의 상기 야금로에 취입하는, 원료의 사전 처리 방법.
제4항에 있어서, 미분쇄 처리한 상기 고체 연료와 상기 액체 연료를 사전에 혼합시켜, 상기 노 하부의 상기 야금로에 취입하는, 원료의 사전 처리 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고체 연료의 일부 또는 전부를 분쇄하여, 입도가 1mm 이상이고 10mm 이하인 고체 연료를 소결광의 응결재 또는 노정 장입재, 혹은 상기 응결재와 상기 노정 장입재의 양쪽에 사용하고, 입도가 0.1mm 이하인 입자의 비율이 70% 이상이 되도록 미분쇄한 상기 고체 연료의 일부 또는 전부를, 고로 우구로부터 취입하는, 원료의 사전 처리 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 석탄 대체 연료로서 폐기물을 사용하고, 고온 건류로에 장입하는 폐기물 중의 염소 농도 Cl 1 (wt%_dry)과 폐기물 장입 비율 X vo (wt%_dry)가, 적어도 Cl 1 ≥3% 또는 Cl 1 ·X vo ≥0.5% 중 어느 하나에 해당하는, 원료의 사전 처리 방법.
제7항에 있어서, 미분쇄 후의 상기 고체 연료를 탈회 처리하는데, 일부라도 상기 액체 연료를 이용하는, 원료의 사전 처리 방법.
제7항에 있어서, 고온 건류로에 장입하는 폐기물의 일부 또는 전부를 미리 성형 처리하고 나서 노내 장입하는, 원료의 사전 처리 방법.

Description

원료의 사전 처리 방법 본 발명은, 소결기나 건류로도 포함한 고로 제철법에 있어서의 원료의 사전 처리 방법에 관한 것이다. 특히, 당해 고로 제철법에 있어서의 원료의 사전 처리 및 핸들링에 관한 것이며, 원료 선택지의 확대와 CO2 삭감에 관한 것이다. 고로법에 있어서는, 노정으로부터 코크스와 철광석을 투입하고, 노 하부에 있는 우구로부터, 열풍(1000℃ 이상의 고온 공기) 및 환원재인 미분탄 등을 취입한다. 그에 수반하여, 미분탄이나 코크스가 연소되어, 다대한 열량과 함께 고온의 환원 가스(CO나 H2)가 발생하고, 노내를 상승하면서 하강해 오는 철광석을 승온·환원한다. 고로용 코크스에는, 회분이나 황분이 적은 것에 더하여, 적당한 기공률을 갖고, 고온에서도 분화되지 않는 강도가 요구된다. 이러한 조건을 만족하는 코크스의 제조에는, 역청탄 중에서도 한정된 석탄만이 사용되어 원료탄이라고 불리고(용도 분류명), 주로 발전용 연료로서 사용되는 일반탄과 구별되어 있다. 코크스로에서는, 분쇄, 혼합한 원료탄을 탄화실에 장입하고, 1,000 내지 1,300℃에서 14 내지 20시간, 간접 가열하고, 열을 가해 찜(건류)으로써 코크스를 만든다. 이때, 부성물로서 연료용 가스(COG), 타르 등이 얻어진다. 도 1은 본 실시 형태이며, 고로로의 차 공급을 노 하부 우구로부터 행하는 전체 흐름도를 나타낸다. 도 2는 본 실시 형태를 적용하기 전의 환원재와 응결재에 대한 전체 흐름도를 나타낸다. 도 3은 도 2의 고로 우구 취입 라인에만 본 실시 형태를 적용한 흐름도를 나타낸다. 도 4는 도 3에 더하여, 소결기용 응결재에도 본 실시 형태를 적용한 흐름도를 나타낸다. 도 5는 종래의 PCI법과 본 실시 형태의 탄재 처리 흐름도를 비교하여 나타낸다. 도 6은 석탄과 염소 함유 연료의 혼합비에 따른 질소/염소의 밸런스도를 나타낸다. 도 7은 본 실시 형태이며, 고로로의 차 공급을 노정과 노 하부 우구로부터 행하는 전체 흐름도를 나타낸다. 도 8은 염소를 함유하는 폐기물을 구상 브리켓으로 성형한 경우의 미반응핵 모델을 나타낸다. 도 9는 비특허문헌 1의 RDF의 성분을 나타내는 표 1이다. 도 10은 원료탄, LV탄, 및 HV탄의 각각에 있어서의, 공업 분석값, 원소 분석값, 및 LCV를 나타내는 표 2이다. 도 11은 도 2에 있어서 LV탄을 사용한 케이스와, 본 실시 형태를 고로 우구 취입 라인에 적용한 도 3에 있어서 LV탄 또는 HV탄을 사용한 케이스의 탄소 소비량의 시산 결과의 비교를 나타내는 표 3이다. 도 12는 본 실시 형태를 소결기의 응결재에도 적용한 도 4에 있어서, LV탄 또는 HV탄을 사용하는 케이스를 나타내는 표 4이다. 도 13은 본 실시 형태의 모델 케이스가 되는 도 1에 있어서, LV탄 또는 HV탄을 사용한 케이스를 나타내는 표 5이다. 도 14는 표 2(도 10)의 HV탄을 사용한 경우의, 도 1 케이스와 도 7 케이스의 탄소 소비량의 비교를 나타내는 표 6이다. 첨부의 도면을 참조하여 이하에 몇 가지 예시적인 실시 형태를 설명한다. 도면은 본 실시 형태에 관련된 대표적인 설비를 도시하고 있지만, 부대 설비나 연소용 연료를 포함하여 상세한 정보를 나타내고 있는 것은 아닌 점에 주의를 요한다. 이하의 설명 및 첨부의 청구범위를 통해, 각 용어는 당업자에게 주지인 정의와 정합적인 의미로 사용되고 있지만, 몇 가지 용어는 각각 다음의 의미인 것을 주의적으로 기술해 둔다. 「노 하부」란, 융착대 그리고 그 하부, 또는 광석의 연화에 의해 통기성이 악화되는 온도(1200 내지 1300℃ 이상; 광석의 환원율에 의한)의 영역을 의미한다. 「부분 연소」란, 완전 연소에 이르지 않는 연소를 의미한다. 「1차 연소」란, C+0.5·O2=CO의 반응, 그리고, 코크스나 우구 취입 연료로부터 CO, H2, H2S를 생성하는 부분 연소를 의미하고 있으며, 1차 연소에 의해 발생하는 열을 「1차 연소열」이라고 부른다. 「연료비」와 「환원재비」는 모두, 선철 1t을 제조하는데 필요한 코크스 및 우구 취입 연료(우구 취입 환원재라고도 함)의 합계 중량(kg/tp)이다. 양자는 원칙적으로 동의이지만, 연소용 연료와 구별할 의도로 환원재를 사용하는 경우가 많으므로, 문맥에 따라 양자를 사용하고 있다. 또한, 연료비에는, 특별한 정함이 없는 한, 노정 가스 순환 등으로 우구로부터 취입되는 환원 가스(CO, H2)를 포함하지 않는 것으로 하고 있다. 「저온 건류」, 「중온 건류」, 「고온 건류」는, 비교적 완만한 가열 분해법(Slow pyrolysis)을 건류 온도로 구분한 표기이며, 당업자 간에도 상세하게 정해져 있지 않지만, 여기서는, 저온 건류는 반탄화(토레팩션)의 온도역, 중온 건류를 일반적인 바이오 차(VM=5 내지 25% 정도) 제조의 온도역, 고온 건류를 코크스나 바이오 코크스(잔VM=수% 정도) 제조의 온도역으로서, 각각 「200 내지 300℃」, 「400 내지 700℃」, 「900 내지 1300℃」로 하고 있다. 고로로 미분탄을 취입하는 미분탄 취입법(PCI법)은, 미분으로 한 석탄을 고로 우구로부터 취입하는 방법이며, 고가이고 귀중한 코크스(고로 노정으로부터 장입하는 괴코크스를 가리킴)를 염가인 점결성이 없는 석탄으로 대체하는 것을 목적으로 하고 있고, 연소 효율을 높이기 위해 미분쇄된 석탄(VM=10 내지 40%)을 이용한다. 따라서, 특수 사정으로 무연탄이나 분코크스(괴코크스의 수율 저하)를 미분쇄하여 이용하는 경우가 있었다고 해도, 괴코크스(코크스로의 주성품)를 미분쇄하여 우구로부터 취입하는 것에 합리성이 없는 것은 명백하다. 이하에 개시하는 조업 방법은, 이러한 당업자의 상식에 반하여 상도된 것이며, 개괄적으로 말하면, 석탄을 고로 우구로부터 직접 취입하지 않고, 일부러, 고온 건류 처리한 탄화물을, 가스 정제 설비(고온 건류로 등의 부대 설비)에서 부생되는 가스나 액체 연료도 포함하여 노내 투입하는 것이다. 구체적으로는, 처음에, 고로 코크스 제조 범위 외의 석탄 또는 석탄 대체 고형 연료를, 최대 900℃ 또는 그 이상이 되는 온도에서 건류 처리하여, 차(C와 Ash)로서의 고체 연료와 그 이외의 조가스로 분리한다. 다음에, 조가스를 가스 정제 설비에서, COG로서의 기체 연료, 타르 등으로서의 액체 연료, 수분이 주체인 잔액(석탄 건류에서는 안수(安水), 바이오매스 건류에서는 목초액에 해당)으로 분리한다. 즉, 장입 원료로부터, 상기 건류 처리 및 가연물을 분리하는 처리에 의해 고체 연료(차), 액체 연료(타르 등), 기체 연료(COG)를 빼낸다. 그 후에, 고체 연료에 대해서는, 그 일부 또는 전부를 조분쇄기로 조분쇄하여 얻은 조분 차를 소결광의 응결재로 이용하고, 입도가 0.1mm 이하인 입자의 비율이 70% 이상이 되도록 미분쇄 처리를 실시한 상기 고체 연료의 일부 또는 전부를 노 하부의 고로 우구로부터 취입한다. 기체 연료에 대해서는, 그 일부 또는 전부로부터 CO나 H2 주체의 합성 가스(환원 가스)를 제조(개질)하고, 800℃ 이상의 온도로 고로 노체에 취입한다. 액체 연료에 대해서는, 그 일부 또는 전부를 노 하부의 고로 우구로부터 노내에 취입하는 것을 특징으로 한다. 이하에 본 실시 형태를 더욱 상세히 설명한다. 고로에 장입하는 코크스(괴코크스)는, 노 하부의 통기성이나 통액성을 유지하는 것이 가장 중요한 역할이며, 고온 강도, 입경, 그리고 낮은 반응성이 요구된다. 따라서, 점결성이나 VM 등을 조합한 원료탄을, 코크스로에서, 1000 내지 1300℃에서 건류하고, 최종적으로 소요 입경의 괴코크스만을 고로에 장입한다. 괴코크스에는, 환원재(직접 환원이나 가스 환원)나 열원(연소에 의한 열에너지 공급원)으로서의 역할도 있어, 노 하부의 통기/통액성 확보에 필요한 양보다 훨씬 많은 코크스를 장입해 왔다. 그에 비해, PCI법은, 코크스의 환원재나 열원으로서의 역할을, 점결성이 없는 염가인 석탄에 분담시키는 기술이다. 연소율을 높이기 위해, 200메쉬(74㎛) 이하의 입자 비율이 70 내지 80% 이상이 되도록 미분쇄하여 비표면적을 높인다. 석탄 품위도, HV탄(고VM탄) 내지 LV탄(저VM탄)까지 연구되어, 연소율 중시의 HV탄으로부터, PC비 증가와 함께 발열량이 높은 LV탄으로 시프트해 왔다. 근년, CO2 삭감책으로서, 바이오매스 유래의 탄화물을 PC에 혼합하는 연구가 세계적으로 행해지고 있지만, 종래의 PCI 기술의 연장선상에 있다. 본원 발명자는, 고로법의 CO2 삭감 방법을 고안(특허문헌 1)하였다. 특허문헌 1에 기재된 고로법의 CO2 삭감 방법에 의하면, 고로 우구 취입 연료는, 1차 연소열이 높고, 열분해열(CiHjOk=i×C+0.5j×H2+0.5k×O2로 분해하는 열량)이 작은 것이 바람직하다. 석탄의 열분해열은 VM(휘발분)의 열분해열이기도 하며, 고로 우구 취입 연료에는 LV탄이 바람직하다. 이는 종래의 PCI법에서도 공통의 과제이다. HV탄을 사용하기 어려운 과제를 해결하기 위해, VM≥6%의 석탄 등을 고로 노 하부에 직접 공급하지 않고, 최온도가 900℃ 이상이 되는 고온 건류로에서 VM<5%(바람직하게는 ≤1%)의 고체 연료(차)로 탄화하고, 고온 건류로에 부설되는 가스 정제 설비에서 부생되는 기체 연료(COG)나 액체 연료(타르 등)와 합쳐, 각각의 연료에 최적인 수단으로 고로에 공급하는 방법을 고안하는 것이다. 여기서, 고온 건류로는, 외기가 침입하지 않는 구조로 최대 900℃ 이상의 건류 온도를 확보할 수 있고, 가스 정제 설비를 부대한 설비이며, 물류상, 고로의 가까이에 설치되는 것이 바람직하다. 그 형식에 한정은 없고, 수직형 코크스로와 같은 설비여도 되고, 종래 코크스로의 많은 것은 CDQ(코크스 건식 냉각 설비) 등도 포함하여 전용할 수 있다. 코크스나 차를 생산하는데 있어서, 건류로나 냉각 설비의 분리는 필요하지만, 가스 정제 설비는 공용화해도 좋다. 건류 온도를 900℃ 이상으로 규정한 것은, 석탄의 건류 온도와 가스화(열분해)에는 상관이 있고, 900℃ 정도에서 H2도 포함한 가스화가 종료되기 때문이다. 도 5에 종래의 PCI법과 본 실시 형태를 비교한다. 종래의