KR102348980B1 - Method for predicting reduction initiating temperature in a blast furnace using a high strength and high reactivity coke - Google Patents
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Abstract
고강도 고반응성 코크스 사용을 통한 고로 내 환원 개시온도 예측방법과 관련한 발명이 개시된다. 한 구체예에서 상기 고강도 고반응성 코크스 사용을 통한 고로 내 환원 개시온도 예측방법은 고강도 고반응성 코크스를 준비하는 단계; 고로 반응성 모사장치의 내부에 연료와, 제철원료를 교대로 장입하는 단계; 상기 제철원료와 연료를 반응하되, 상기 연료 중 고강도 고반응성 코크스 함량 변화에 따른, 환원 개시온도를 각각 측정하여 데이터를 획득하는 단계; 상기 연료 중 고강도 고반응성 코크스 함량 변화에 따른, 상기 환원 개시온도 데이터를 이용하여 회귀 직선식을 작성하는 단계; 및 상기 회귀 직선식으로부터, 상기 고로 내 환원 개시온도 예측식을 도출하는 단계;를 포함한다.Disclosed is a method for predicting a reduction initiation temperature in a blast furnace through the use of high-strength and highly reactive coke. In one embodiment, the method for predicting a reduction initiation temperature in a blast furnace through the use of high-strength and highly-reactive coke includes: preparing high-strength and highly reactive coke; Alternatingly charging fuel and raw materials for manufacturing into the inside of the blast furnace reactive simulation device; obtaining data by reacting the raw material for steel and fuel, respectively, by measuring a reduction initiation temperature according to a change in the content of high-strength and highly reactive coke in the fuel; preparing a regression linear equation using the reduction initiation temperature data according to a change in the content of high-strength and highly reactive coke in the fuel; and deriving a reduction initiation temperature prediction equation in the blast furnace from the regression linear equation.
Description
본 발명은 고강도 고반응성 코크스 사용을 통한 고로 내 환원 개시온도 예측방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for predicting the reduction initiation temperature in a blast furnace through the use of high-strength and highly reactive coke.
코크스는 고로의 열원으로 사용되는 연료인 동시에 철광석을 환원시키는 환원제의 역할을 한다. 코크스 제조에 이용되는 석탄을 일반적인 연료용과 구분하여 원료탄이라 칭한다. 코크스는 노 내 통기성 개선을 위해 적정 강도 및 반응성이 요구된다.Coke is a fuel used as a heat source for a blast furnace and serves as a reducing agent for reducing iron ore. Coal used to manufacture coke is called raw coal to distinguish it from general fuel. Coke requires appropriate strength and reactivity to improve air permeability in the furnace.
최근, 제선공정시의 이산화탄소(CO2) 발생량 저감을 위하여, 고강도 고반응성 코크스 제조에 대한 관심이 증가하고 있다. 고강도 고반응성 코크스는 석탄 및 철광석을 포함하는 성형탄을 코크스 오븐 설비에서 가열 건류하여 제조된다.Recently, in order to reduce the amount of carbon dioxide (CO 2 ) generated during the ironmaking process, interest in the production of high-strength and highly reactive coke is increasing. High-strength and highly reactive coke is manufactured by heating and distilling coal briquettes including coal and iron ore in a coke oven facility.
상기 고강도 고반응성 코크스는 고로 내 반응성이 우수하여 저온에서 코크스의 반응을 촉진시킨다. 이 결과 고로 내 온도 분포를 약 100~200℃ 정도 저감시켜 조업 효율을 증대시킬 수 있으며, 가스 조성을 산화성으로 제어하여 환원제비 저감을 이룰 수 있다. 상기 환원제비가 저감되면 코크스 사용량이 감소하여 이산화탄소 발생량도 저감되는 효과가 있다.The high-strength and highly reactive coke has excellent reactivity in the blast furnace, thereby promoting the reaction of the coke at a low temperature. As a result, the operating efficiency can be increased by reducing the temperature distribution in the blast furnace by about 100 to 200°C, and the reducing agent ratio can be reduced by controlling the gas composition to be oxidative. When the reducing agent ratio is reduced, the amount of coke used is reduced, thereby reducing the amount of carbon dioxide generated.
고강도 고반응성 코크스 사용량에 따른 고로 내 분포 온도 감소를 정량적으로 예측이 가능한 경우, 정확한 환원제비를 설정 가능하여 이산화탄소 발생량 저감에 기여할 수 있다. 그러나 고강도 고반응성 코크스의 사용량에 따른 고로 내 분포 온도 감소를 정량적으로 예측하는 방법은 전무한 실정이다.When it is possible to quantitatively predict the reduction of the distribution temperature in the blast furnace according to the amount of high-strength and highly reactive coke used, it is possible to set the correct reducing agent ratio, thereby contributing to the reduction of carbon dioxide emission. However, there is no method for quantitatively predicting the decrease in the distribution temperature in the blast furnace according to the amount of high-strength and highly reactive coke used.
본 발명과 관련한 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2012-0035946호(2012.04.16. 공개, 발명의 명칭: 페로코크스의 제조방법)에 개시되어 있다.Background art related to the present invention is disclosed in Korean Patent Application Laid-Open No. 2012-0035946 (published on April 16, 2012, title of the invention: manufacturing method of ferrocoke).
본 발명의 일 실시예에 의하면, 고로의 환원 개시 온도 예측값의 정확성 및 신뢰성이 우수한 고강도 고반응성 코크스 사용을 통한 고로 내 환원 개시온도 예측방법에 관한 것이다.According to an embodiment of the present invention, it relates to a method for predicting the reduction initiation temperature in a blast furnace through the use of high-strength and highly reactive coke having excellent accuracy and reliability of the predicted reduction initiation temperature of the blast furnace.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 이산화탄소 발생량 저감을 통한 친환경성 및 경제성이 우수한 고강도 고반응성 코크스 사용을 통한 고로 내 환원 개시온도 예측방법에 관한 것이다.According to an embodiment of the present invention, it relates to a method for predicting a reduction initiation temperature in a blast furnace through the use of high-strength, highly reactive coke having excellent eco-friendliness and economical efficiency through reduction of carbon dioxide generation.
본 발명의 하나의 관점은 고강도 고반응성 코크스 사용을 통한 고로 내 환원 개시온도 예측방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 고강도 고반응성 코크스 사용을 통한 고로 내 환원 개시온도 예측방법은 고강도 고반응성 코크스를 준비하는 단계; 고로 반응성 모사장치의 내부에 연료와 제철원료를 교대로 장입하는 단계; 상기 제철원료와 연료를 반응하되, 상기 연료 중 고강도 고반응성 코크스 함량 변화에 따른, 환원 개시온도를 각각 측정하여 데이터를 획득하는 단계; 상기 연료 중 고강도 고반응성 코크스 함량 변화에 따른, 상기 환원 개시온도 데이터를 이용하여 회귀 직선식을 작성하는 단계; 및 상기 회귀 직선식으로부터, 상기 고로 내 환원 개시온도 예측식을 도출하는 단계;를 포함하며, 상기 고강도 고반응성 코크스는 석탄 및 반탄화 바이오매스 중 하나 이상 및 철광석을 포함하는 성형탄을 건류하여 제조되는 것이며, 상기 환원 개시온도는 상기 모사장치 내부의 금속철 함량(M.Fe)이 10 중량%에 도달하는 시점의 온도이다.One aspect of the present invention relates to a method for predicting the reduction initiation temperature in a blast furnace through the use of high-strength and highly reactive coke. In one embodiment, the method for predicting a reduction initiation temperature in a blast furnace through the use of high-strength and highly-reactive coke includes: preparing high-strength and highly reactive coke; Alternatingly charging fuel and steelmaking raw materials into the inside of the blast furnace reactive simulation device; obtaining data by reacting the raw material for steel and fuel, respectively, by measuring a reduction initiation temperature according to a change in the content of high-strength and highly reactive coke in the fuel; preparing a regression linear equation using the reduction initiation temperature data according to a change in the content of high-strength and highly reactive coke in the fuel; and deriving a formula for predicting the reduction initiation temperature in the blast furnace from the regression linear formula, wherein the high-strength and highly reactive coke is manufactured by carbonizing coal briquettes including at least one of coal and torrefied biomass and iron ore The reduction initiation temperature is the temperature at which the metal iron content (M.Fe) in the simulation device reaches 10% by weight.
한 구체예에서 상기 고로 내 환원 개시온도 예측식은, 하기 식 1의 관계를 만족할 수 있다:In one embodiment, the reduction initiation temperature prediction equation in the blast furnace may satisfy the relation of Equation 1:
[식 1][Equation 1]
고로 내 환원개시 온도(℃) = 2.9 * A1 + 892.2Reduction initiation temperature in blast furnace (℃) = 2.9 * A1 + 892.2
(상기 식 1에서, 상기 A1은 연료 중 고강도 고반응성 코크스의 함량(중량%)이다).(In
한 구체예에서 상기 고강도 고반응성 코크스는 석탄 및 반탄화 바이오매스 중 하나 이상의 합 65~85 중량% 및 철광석 15~35 중량%를 포함할 수 있다.In one embodiment, the high-strength, highly reactive coke may include 65-85 wt% of at least one of coal and torrefied biomass and 15-35 wt% of iron ore.
한 구체예에서 상기 고강도 고반응성 코크스를 준비하는 단계는, 코크스용 조성물을 이용하여 성형탄을 제조하고; 그리고 상기 성형탄을 건류하는 단계;를 포함하며, 상기 코크스용 조성물은 상기 석탄 및 반탄화 바이오매스 중 하나 이상의 합 65~85 중량% 및 철광석 15~35 중량%를 포함하는 제1 혼합물 100 중량부 및 바인더 1~20 중량부를 포함하며, 상기 바인더는 물유리(Water glasses) 및 아스팔텐성 피치(asphaltenic pitch) 중 하나 이상 포함할 수 있다.In one embodiment, the preparing of the high-strength and highly reactive coke includes: preparing coal briquettes using a composition for coke; And carbonizing the coal briquettes; including, wherein the composition for coke is 100 parts by weight of a first mixture comprising 65 to 85% by weight of at least one of the coal and torrefied biomass and 15 to 35% by weight of iron ore, and 1 to 20 parts by weight of the binder, and the binder may include at least one of water glasses and an asphaltenic pitch.
한 구체예에서 상기 반탄화 바이오매스는 바이오매스 원료를 100~500℃에서 열처리하여 제조할 수 있다.In one embodiment, the torrefied biomass may be prepared by heat-treating the biomass raw material at 100 to 500°C.
본 발명의 고강도 고반응성 코크스 사용을 통한 고로 내 환원 개시온도 예측방법을 적용시, 고로의 환원 개시 온도 예측값의 정확성 및 신뢰성이 우수하며, 이산화탄소 발생량 저감을 통한 친환경성 및 고강도 고반응성 코크스 사용량을 최소화할 수 있어 경제성이 우수할 수 있다.When the method of predicting the reduction initiation temperature in the blast furnace through the use of high-strength and highly reactive coke of the present invention is applied, the accuracy and reliability of the predicted reduction initiation temperature of the blast furnace are excellent, and the eco-friendliness and high-strength and high-reactivity coke consumption are minimized by reducing the amount of carbon dioxide generated. This can be done so that the economy can be excellent.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 고강도 고반응성 코크스 사용을 통한 고로 내 환원 개시온도 예측방법을 나타낸 것이다.
도 2(a)는 고로 내부를 나타낸 것이며, 도 2(b)는 고로 괴상부를 확대하여 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 한 구체예에 따른 고로 반응성 모사장치를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 한 구체예에 따른 고로 반응성 모사장치의 케이싱부재를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 한 구체예에 따른 고로 반응성 모사장치의 반응관과 발열부 및 온도측정부를 나타낸 것이다.
도 6은 연료 중 고강도 고반응성 코크스 함량 변화에 따른 철함량 변화를 나타낸 그래프이다.
도 7은 연료 중 고강도 고반응성 코크스 함량 변화와 환원 개시온도 사이의 회귀직선식을 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 고강도 고반응성 코크스 투입에 따른 효과를 도출하기위한 RIST 조업 선도이다.1 shows a method for predicting a reduction initiation temperature in a blast furnace through the use of high-strength and highly reactive coke according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 (a) shows the inside of the blast furnace, Figure 2 (b) is an enlarged view of the blast furnace lump.
3 shows a blast furnace reactive simulator according to an embodiment of the present invention.
4 shows a casing member of a blast furnace reactive simulation device according to an embodiment of the present invention.
5 shows a reaction tube, a heating part, and a temperature measuring part of the blast furnace reactive simulation apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph showing the change in the iron content according to the change in the content of high-strength and highly reactive coke in the fuel.
7 shows a regression linear equation between the change in the content of high-strength and highly reactive coke in the fuel and the reduction initiation temperature.
8 is a RIST operation diagram for deriving an effect according to the input of high-strength and highly reactive coke of the present invention.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다. 이때, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail. In this case, when it is determined that a detailed description of a related known technology or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention in describing the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.And, the terms described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary depending on the intention or custom of a user or operator, and thus definitions should be made based on the content throughout this specification describing the present invention.
고강도 고반응성 코크스 사용을 통한 고로 내 환원 개시온도 예측방법Prediction of reduction initiation temperature in blast furnace using high-strength and highly reactive coke
본 발명의 하나의 관점은 고강도 고반응성 코크스 사용을 통한 고로 내 환원 개시온도 예측방법에 관한 것이다. One aspect of the present invention relates to a method for predicting the reduction initiation temperature in a blast furnace through the use of high-strength and highly reactive coke.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 고강도 고반응성 코크스 사용을 통한 고로 내 환원 개시온도 예측방법을 나타낸 것이다. 상기 도 1을 참조하면, 상기 고강도 고반응성 코크스 사용을 통한 고로 내 환원 개시온도 예측방법은 (S10) 고강도 고반응성 코크스 준비단계; (S20) 연료 및 제철연료 장입단계; (S30) 연료 중 고강도 고반응성 코크스 장입량에 따른 환원개시온도 측정단계; (S40) 회귀직선식 작성단계; 및 (S50) 고로 내 환원 개시온도 예측식 도출단계;를 포함한다.1 shows a method for predicting a reduction initiation temperature in a blast furnace through the use of high-strength and highly reactive coke according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1 , the method for predicting the reduction initiation temperature in the blast furnace through the use of the high-strength and high-reactivity coke includes (S10) preparing high-strength and high-reactivity coke; (S20) fuel and seasonal fuel charging step; (S30) measuring the reduction initiation temperature according to the loading amount of high-strength and highly reactive coke in the fuel; (S40) preparing a regression linear equation; and (S50) derivation of the reduction initiation temperature prediction formula in the blast furnace.
보다 구체적으로, 상기 고강도 고반응성 코크스 사용을 통한 고로 내 환원 개시온도 예측방법은 (S10) 고강도 고반응성 코크스를 준비하는 단계; (S20) 고로 반응성 모사장치의 내부에 연료와, 제철원료를 교대로 장입하는 단계; (S30) 상기 제철원료와 연료를 반응하되, 상기 연료 중 고강도 고반응성 코크스 함량 변화에 따른, 환원 개시온도를 각각 측정하여 데이터를 획득하는 단계; (S40) 상기 연료 중 고강도 고반응성 코크스 함량 변화에 따른, 상기 환원 개시온도 데이터를 이용하여 회귀 직선식을 작성하는 단계; 및 (S50) 상기 회귀 직선식으로부터, 상기 고로 내 환원 개시온도 예측식을 도출하는 단계;를 포함한다.More specifically, the method for predicting the reduction initiation temperature in the blast furnace through the use of the high-strength and highly-reactive coke includes the steps of (S10) preparing high-strength and highly reactive coke; (S20) alternately charging fuel and raw materials for steel making into the inside of the blast furnace reactive simulation device; (S30) reacting the raw material for iron and fuel, and obtaining data by measuring the reduction initiation temperature according to a change in the content of high-strength and highly reactive coke in the fuel; (S40) preparing a regression linear equation using the reduction initiation temperature data according to a change in the content of high-strength and highly reactive coke in the fuel; and (S50) deriving a reduction initiation temperature prediction equation in the blast furnace from the regression linear equation.
상기 고강도 고반응성 코크스는 석탄 및 반탄화 바이오매스 중 하나 이상 및 철광석을 포함하는 성형탄을 건류하여 제조되는 것이며, 상기 환원 개시온도는 상기 모사장치 내부의 금속철(Metallic Fe, M.Fe) 함량이 10 중량%에 도달하는 시점의 온도이다.The high-strength and highly reactive coke is produced by carbonizing coal briquettes containing at least one of coal and torrefied biomass and iron ore, and the reduction initiation temperature is the metal iron (Metallic Fe, M.Fe) content inside the simulation device. The temperature at which 10% by weight is reached.
이하, 본 발명에 따른 고강도 고반응성 코크스 사용을 통한 고로 내 환원 개시온도 예측방법을 단계별로 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the method for predicting the reduction initiation temperature in the blast furnace through the use of high-strength and highly reactive coke according to the present invention will be described in detail step by step.
(S10) 고강도 고반응성 코크스 준비단계(S10) High-strength and highly reactive coke preparation step
상기 단계는 고강도 고반응성 코크스를 준비하는 단계이다. 상기 고강도 고반응성 코크스는 석탄 및 반탄화 바이오매스 중 하나 이상 및 철광석을 포함하는 성형탄을 건류하여 제조된다.The above step is a step of preparing high-strength and highly reactive coke. The high-strength and highly reactive coke is manufactured by carbonizing coal briquettes including at least one of coal and torrefied biomass and iron ore.
한 구체예에서 상기 고강도 고반응성 코크스는 석탄 및 반탄화 바이오매스 중 하나 이상의 합 65~85 중량% 및 철광석 15~35 중량%를 포함할 수 있다.In one embodiment, the high-strength, highly reactive coke may include 65-85 wt% of at least one of coal and torrefied biomass and 15-35 wt% of iron ore.
한 구체예에서 상기 고강도 고반응성 코크스를 준비하는 단계는, 코크스용 조성물을 이용하여 성형탄을 제조하고; 그리고 상기 성형탄을 건류하는 단계;를 포함하며, 상기 코크스용 조성물은 상기 석탄 및 반탄화 바이오매스 중 하나 이상의 합 65~85 중량% 및 철광석 15~35 중량%를 포함하는 제1 혼합물 100 중량부 및 바인더 1~20 중량부를 포함하며, 상기 바인더는 물유리(Water glasses) 및 아스팔텐성 피치(asphaltenic pitch) 중 하나 이상 포함할 수 있다.In one embodiment, the preparing of the high-strength and highly reactive coke includes: preparing coal briquettes using a composition for coke; And carbonizing the coal briquettes; including, wherein the composition for coke is 100 parts by weight of a first mixture comprising 65 to 85% by weight of at least one of the coal and torrefied biomass and 15 to 35% by weight of iron ore, and 1 to 20 parts by weight of the binder, and the binder may include at least one of water glasses and an asphaltenic pitch.
이하 상기 코크스용 조성물의 구성 성분을 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the components of the composition for coke will be described in detail.
(1) 석탄(1) coal
상기 석탄은 통상적인 것을 사용할 수 있다. 한 구체예에서 상기 석탄은 상기 제1 혼합물 전체중량에 대하여 45~83 중량% 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함시 본 발명의 고강도 고반응성 코크스의 열간강도 및 반응성이 우수할 수 있다.As the coal, conventional ones may be used. In one embodiment, the coal may be included in an amount of 45 to 83% by weight based on the total weight of the first mixture. When included in the above range, the hot strength and reactivity of the high-strength and highly reactive coke of the present invention may be excellent.
(2) 반탄화 바이오매스(2) torrefied biomass
상기 반탄화 바이오매스는 바이오매스 원료가 반탄화 된 것으로, 상기 석탄을 대체하는 역할을 할 수 있다. 상기 바이오매스 원료는 세포벽이 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스 및 리그닌 등을 포함할 수 있다. 상기 반탄화 바이오매스는 휘발분 함량이 상대적으로 높으며, 석탄에 비해 고정 탄소 함량이 낮다.The torrefied biomass is a torrefied biomass raw material, and may serve to replace the coal. The biomass raw material may include cell wall cellulose, hemicellulose, lignin, and the like. The torrefied biomass has a relatively high volatile matter content, and has a lower fixed carbon content than coal.
한 구체예에서 상기 바이오매스 원료는 목질계 및 초본계 바이오매스 중 하나 이상 포함할 수 있다. 한 구체예에서 상기 목질계 바이오매스는 톱밥, 우드칩, 폐목재 및 산림 부산물 중 하나 이상 포함할 수 있다. 한 구체예에서 상기 초본계 바이오매스는 팜 커넬 껍질(palm kernel shell), 코코넛 껍질, 왕겨, 수수대, 억새(miscanthus), 대나무, 갈대(phragmites), 볏짚(rice straw) 및 EFB(empty fruit bunch) 및 낙엽 중 하나 이상 포함할 수 있다.In one embodiment, the biomass raw material may include at least one of lignocellulosic and herbaceous biomass. In one embodiment, the lignocellulosic biomass may include at least one of sawdust, wood chips, waste wood, and forest by-products. In one embodiment, the herbal biomass is palm kernel shell, coconut shell, rice husk, sorghum, miscanthus, bamboo, reed (phragmites), rice straw (rice straw) and empty fruit bunch (EFB) And it may include one or more of fallen leaves.
한 구체예에서 상기 반탄화 바이오매스는, 바이오매스 원료를 100~500℃에서 열처리하여 제조되는 것일 수 있다. 상기 범위로 열처리시, 고 에너지 밀도를 갖는 반탄화 바이오매스를 제조할 수 있다. 예를 들면, 상기 열처리는 상기 바이오매스 원료를 250~350℃에서 20분 내지 3시간, 다른 예를 들면 1시간 내지 2시간 동안 열처리하여 반탄화 바이오매스를 제조할 수 있다.In one embodiment, the torrefied biomass may be produced by heat-treating a biomass raw material at 100 to 500°C. Upon heat treatment in the above range, it is possible to prepare torrefied biomass having a high energy density. For example, in the heat treatment, the biomass raw material may be heat-treated at 250 to 350° C. for 20 minutes to 3 hours, for example, 1 hour to 2 hours to produce torrefied biomass.
한 구체예에서 상기 반탄화 바이오매스는 5~30mm 크기를 갖는 펠릿 형태로 적용할 수 있다. 상기 크기는, 상기 펠릿형태의 반탄화 바이오매스의 최대 길이를 의미할 수 있다.In one embodiment, the torrefied biomass may be applied in the form of pellets having a size of 5 to 30 mm. The size may mean the maximum length of torrefied biomass in the form of pellets.
한 구체예에서 상기 반탄화 바이오매스는 상기 제1 혼합물 전체중량에 대하여 2~20 중량% 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함시 고강도 고반응성 코크스의 열간강도 및 반응성이 우수하면서, 고로 공정시 이산화탄소 발생량 저감효과가 우수할 수 있다. 예를 들면 6~20 중량% 포함될 수 있다.In one embodiment, the torrefied biomass may be included in an amount of 2 to 20% by weight based on the total weight of the first mixture. When included in the above range, the hot strength and reactivity of the high-strength and highly reactive coke may be excellent, and the effect of reducing the amount of carbon dioxide generated during the blast furnace process may be excellent. For example, 6 to 20% by weight may be included.
한 구체예에서 상기 석탄 및 반탄화 바이오매스 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 합은, 상기 제1 혼합물 전체중량에 대하여 65~85 중량% 포함된다. 상기 범위로 포함시 상기 고강도 고반응성 코크스의 열간강도, 반응성이 우수하며, 고로 공정시 이산화탄소 발생량 저감효과가 우수할 수 있다. 상기 석탄 및 반탄화 바이오매스 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 합이 65 중량% 미만인 경우, 상기 고강도 고반응성 코크스의 반응성이 저하되며, 85 중량%를 초과하는 경우 고강도 고반응성 코크스의 열간 강도가 저하될 수 있다.In one embodiment, the sum of at least one selected from the group consisting of coal and torrefied biomass is included in an amount of 65 to 85% by weight based on the total weight of the first mixture. When included in the above range, the hot strength and reactivity of the high-strength and highly reactive coke may be excellent, and the effect of reducing the amount of carbon dioxide generated during the blast furnace process may be excellent. When the sum of at least one or more selected from the group of coal and torrefied biomass is less than 65% by weight, the reactivity of the high-strength, highly-reactive coke is lowered, and when it exceeds 85% by weight, the hot strength of the high-strength and highly reactive coke can be reduced. have.
(3) 철광석(3) iron ore
상기 철광석(또는 소결광)은 상기 고강도 고반응성 코크스 제조시 배합되는 주요 성분이며, 통상적인 것을 사용할 수 있다. The iron ore (or sintered ore) is a major component to be blended when preparing the high-strength and highly reactive coke, and a conventional one may be used.
한 구체예에서 상기 제1 혼합물 중, 상기 석탄과 반탄화 바이오매스의 합과, 상기 철광석은 1:3~1:5 중량비로 포함될 수 있다. 상기 중량비 범위로 포함시, 본 발명의 조성물의 혼합성과, 제조되는 고강도 고반응성 코크스의 열간강도 및 발열성이 모두 우수할 수 있다. 예를 들면, 1:3.5~1:4.5 중량비로 포함될 수 있다.In one embodiment, in the first mixture, the sum of the coal and torrefied biomass and the iron ore may be included in a weight ratio of 1:3 to 1:5. When included in the above weight ratio range, the mixability of the composition of the present invention and the hot strength and exothermic properties of the high-strength and highly reactive coke produced may be excellent. For example, it may be included in a weight ratio of 1:3.5 to 1:4.5.
상기 철광석은 상기 제1 혼합물 전체중량에 대하여 15~35 중량% 포함될 수 있다. 상기 철광석을 15 중량% 미만으로 포함시 반응성 및 발열성이 저하되며, 35 중량% 초과하여 포함시 상기 고강도 고반응성 코크스의 강도가 저하될 수 있다. 예를 들면 18~25 중량% 포함될 수 있다.The iron ore may be included in an amount of 15 to 35% by weight based on the total weight of the first mixture. When the iron ore is included in an amount of less than 15 wt%, reactivity and exothermic properties are reduced, and when the iron ore is included in an amount of more than 35 wt%, the strength of the high-strength and highly reactive coke may be reduced. For example, 18 to 25% by weight may be included.
(4) 바인더(4) binder
상기 바인더는 물유리(Water glasses) 및 아스팔텐성 피치(asphaltenic pitch) 중 하나 이상을 포함한다. 상기 아스팔텐성 피치를 포함시, 본 발명의 고강도 고반응성 코크스의 강도 및 성형성이 우수할 수 있다.The binder includes at least one of water glasses and an asphaltenic pitch. When the asphaltene pitch is included, the strength and formability of the high-strength and highly reactive coke of the present invention may be excellent.
한 구체예에서 상기 아스팔텐성 피치는, 원유의 정제시 발생하는 상압 증류 잔유를 감압 증류하여, 감압 증류 잔유를 수득하는 단계; 및 상기 감압 증류 잔유를 용제를 이용하여 용제 탈력(solvent deasphalt)하는 단계;를 포함하여 수득될 수 있다.In one embodiment, the asphaltene pitch, distilling the atmospheric distillation resid generated during refining of crude oil under reduced pressure to obtain a reduced pressure distillation resid; and performing solvent deasphalt on the vacuum distillation resid using a solvent.
예를 들면 원유를 정제 공정 중에서 상압 증류를 실시하여, 가스, LPG, 나프타, 등유, 경질 경유, 중질 경유 및 상압 증류 잔유로 분리한 다음, 이 중에서 상기 상압 증류 잔유를 분리하여, 통상 감압 증류 장치를 사용하여 감압 증류하여 감압 증류 잔유를 수득할 수 있다. 그 다음에, 상기 수득된 감압 증류 잔유를 용제를 이용하여 용제 탈력을 실시하여 아스팔텐성 피치를 제조할 수 있다.For example, crude oil is subjected to atmospheric distillation in the refining process, separated into gas, LPG, naphtha, kerosene, light gas oil, heavy gas oil, and atmospheric distillation resid, and then the atmospheric distillation resid is separated from among these, and is usually a vacuum distillation apparatus can be used for distillation under reduced pressure to obtain a reduced pressure distillation residual oil. Then, the obtained vacuum distillation resid may be subjected to solvent destripping using a solvent to prepare asphaltene pitch.
한 구체예에서 상기 바인더는 상기 제1 혼합물 100 중량부에 대하여 1~20 중량부 포함된다. 상기 바인더를 1 중량부 미만으로 포함시 상기 코크스 조성물의 혼합성, 성형성과 강도 유지 효과가 저하되며, 20 중량부를 초과하여 포함시 더 이상의 코크스 강도 증가 효과가 없으며, 오히려 열간 강도가 저하되거나, 성형성이 저하될 수 있다. 예를 들면 5~15 중량부 포함될 수 있다. 다른 예를 들면 8~13 중량부 포함될 수 있다.In one embodiment, the binder is included in an amount of 1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the first mixture. When the binder is included in an amount of less than 1 part by weight, the mixability, moldability and strength maintenance effect of the coke composition are reduced, and when the binder is included in an amount exceeding 20 parts by weight, there is no further effect of increasing the coke strength, but rather the hot strength is lowered, or molding sex may be reduced. For example, 5 to 15 parts by weight may be included. For another example, 8 to 13 parts by weight may be included.
상기 바인더가 상기 물유리(Water glasses)를 포함시, 본 발명의 고강도 고반응성 코크스는 저온환원분화율(RDI)이 0이며, 코크스 열간강도(CSR)가 70% 이상일 수 있다. 나아가, 상기 바인더에서 상기 물유리의 농도가 75 중량% 포함되는 경우 상기 고강도 고반응성 코크스의 낙하강도는 99%일 수 있다.When the binder includes the water glasses, the high-strength and highly reactive coke of the present invention may have a low-temperature reduction differentiation ratio (RDI) of 0 and a hot coke strength (CSR) of 70% or more. Furthermore, when the concentration of the water glass in the binder is 75% by weight, the drop strength of the high-strength and highly reactive coke may be 99%.
한 구체예에서 상기 성형탄은, 상기 제1 혼합물 및 바인더를 포함하는 코크스용 조성물을 균질하게 혼합하여 소정의 형상으로 성형하여 예비 성형체를 제조하고; 상기 예비 성형체를 예열하여 성형탄을 제조할 수 있다. In one embodiment, the coal briquettes are prepared by homogeneously mixing a composition for coke including the first mixture and a binder and molding it into a predetermined shape; Coal briquettes may be manufactured by preheating the preform.
한 구체예에서 상기 예비 성형체는, 상기 코크스용 조성물을 성형압: 1~10t/cm 조건으로 가압하여 브리켓 형태로 제조될 수 있다.In one embodiment, the green body may be prepared in the form of a briquette by pressing the composition for coke under a molding pressure of 1 to 10 t/cm.
상기 가열은 상기 고강도 고반응성 코크스용 조성물에 포함되는 석탄의 수분함량 조절을 통해 성형탄의 함수율 및 강도 조절을 위한 것으로, 통상적인 방법으로 수행될 수 있다.The heating is for controlling the moisture content and strength of the coal briquettes by controlling the moisture content of the coal included in the high-strength and highly reactive coke composition, and may be performed by a conventional method.
한 구체예에서 상기 건류는 1000~1250℃에서 이루어질 수 있다. 상기 조건에서 열간 강도가 우수한 고강도 고반응성 코크스를 제조할 수 있다.In one embodiment, the drying may be carried out at 1000 ~ 1250 °C. Under the above conditions, high-strength, highly reactive coke having excellent hot strength can be manufactured.
(S20) 연료 및 제철연료 장입단계(S20) fuel and seasonal fuel charging step
상기 단계는 고로 반응성 모사장치의 내부에 연료와, 제철원료를 교대로 장입하는 단계이다.The above step is a step of alternately charging fuel and raw materials for manufacturing into the inside of the blast furnace reactive simulation device.
도 2(a)는 고로 내부를 나타낸 것이며, 도 2(b)는 고로 괴상부를 확대하여 나타낸 것이다. 상기 도 2를 참조하면, 고로 조업시 고로(100) 내부에 제철원료 및 연료를 교대로 장입하고, 고로 하부의 풍구(40)를 통해 고온의 열풍을 취입하여, 고로 내부에서 환원반응을 유도하여 용선 및 슬래그를 생산할 수 있다. Figure 2 (a) shows the inside of the blast furnace, Figure 2 (b) is an enlarged view of the blast furnace lump. Referring to FIG. 2, during operation of the blast furnace, raw materials and fuel are alternately charged into the
한편, 고로 내부는 상부에서부터, 스로트부, 샤프트부, 벨리부, 보쉬부 및 노상부 영역으로 구분할 수 있다. 이중 도 2(a)와 같이 고로 샤프트부(30)는, 고로 상부에서부터 층을 이루며 장입된 제철원료 및 연료가, 입자 사이를 상승하는 기체에 의해 가열되면서 고로 하부방향으로 이동하게 된다. Meanwhile, the inside of the blast furnace may be divided into a throat part, a shaft part, a belly part, a boss part, and a hearth part from the upper part. Among them, as shown in FIG. 2( a ), the blast
한 구체예에서 상기 제철원료는 소결광 또는 철광석을 사용할 수 있으며, 연료는 통상의 코크스와, 본 발명의 고강도 고반응성 코크스를 사용할 수 있다. In one embodiment, sintered ore or iron ore may be used as the raw material for steelmaking, and conventional coke and high-strength and highly reactive coke of the present invention may be used as the fuel.
본 발명은, 고로 샤프트부(30)(또는 고로 괴상부)에서의 연료 반응성을 예측하기 위한 것이며, 참고로, 실제 고로의 스로트부의 온도는 약 300~400℃ 이며, 고로 샤프트부(30)의 온도는 약 900~1200℃ 이다.The present invention is for predicting the fuel reactivity in the blast furnace shaft part 30 (or the blast furnace lump part), and for reference, the actual temperature of the throat part of the blast furnace is about 300 to 400 ° C. The temperature is about 900~1200℃.
한 구체예에서 도 2(b)와 같이 고로 괴상부에 교대로 적층되어 형성되는 제철원료층(10, 12) 및 연료층(20)에, 고온의 일산화탄소 가스가 순차적으로 통과하여 고로 내부에서 환원반응을 유도하여 용선 및 슬래그를 생산할 수 있다.In one embodiment, high-temperature carbon monoxide gas is sequentially passed through the raw material layers 10 and 12 and the
도 3은 고로 반응성 모사장치를 나타낸 것이다. 상기 도 3을 참조하면, 고로 반응성 모사장치는, 구체적으로 고로 괴상대의 반응성을 측정하기 위하여 만들어진 것이다. 상기 도 3을 참조하면 고로 반응성 모사장치는, 내부에 복수의 발열부가 상하로 배치되는 케이싱부재(100);와 케이싱부재(100)를 상하로 관통하며, 내부에는 제철원료와 연료가 교대로 적층되는 반응관(200);과 반응관(200)의 상부로 열풍을 주입하여 하부로 배출되도록 상기 반응관의 상부에 연결되는 열풍공급기;와 상기 발열부의 온도를 설정하는 온도설정부(300);를 포함한다.3 shows a blast furnace reactive simulator. Referring to FIG. 3, the blast furnace reactivity simulation device is specifically designed to measure the reactivity of the blast furnace mass. Referring to FIG. 3, the blast furnace reactive simulation device includes a
도 4는 본 발명의 한 구체예에 따른 고로 반응성 모사장치의 케이싱부재를 나타낸 것이다. 케이싱부재(100)는 실제 고로의 외관을 모사한 부재로서, 본 발명의 케이싱부재(100)는 실제 고로를 상하로 반전시킨 것이며, 이러한 케이싱부재(100)는 별도의 승강수단(110)에 의해 승하강 된다. 실제 고로에서는 상부에서 제철원료와 연료가 하부로 낙하되므로 이러한 실제 고로의 환경을 반전되게 재연되려면 본 발명의 구동시 승강수단(110)은 케이싱부재(100)를 하향 이동시켜야 할 것이다.4 shows a casing member of a blast furnace reactive simulation device according to an embodiment of the present invention. The
도 4는 본 발명의 한 구체예에 따른 고로 반응성 모사장치의 케이싱부재를 나타낸 것이다. 상기 도 4와 같이, 케이싱부재(100)의 상면 및 하면에는 관통공(101)이 형성되는데, 이러한 관통공(101)에는 반응관(200)이 끼워진다.4 shows a casing member of a blast furnace reactive simulation device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4 , through-
한 구체예에서 케이싱부재(100)에는 고로 내부의 온도와 동일한 조업 환경과 동일한 환경을 재연하기 위해 복수의 발열부(120)가 상하로 배치된다. 예를 들면, 도 4와 같이 9개의 발열부(120)가 구비되어 서로 다른 온도를 갖는 10 개의 구역으로 구획될 수 있다. 여기서, 서로 다른 온도를 갖는 10개의 구역은 발열부들 사이의 공간 8개, 가장 높은 곳에 배치되는 발열부 상부의 공간 1개 및 가장 낮은 곳에 배치되는 발열부 하부의 공간 1개이다. In one embodiment, the
도 5는 고로 반응성 모사장치의 반응관, 발열부 및 온도측정부를 나타낸 것이다. 상기 도 5를 참조하면, 반응관(200)은 내부에 제철원료 및 연료가 상하로 차례차례 적층되는 관 형상의 부재로서, 반응관(200)은 상술한 케이싱부재(100)의 관통공(101)에 끼워져 케이싱부재(100)를 상하로 관통한다. 한 구체예에서 상기 제철원료는 소결광이고 연료는 코크스(통상의 코크스 및 본 발명의 고강도 고반응성 코크스)를 포함할 수 있다. 반응관(200)은 케이싱부재(100)의 하강에 의해 하부에 적층된 소결광 또는 철광석과 코크스부터 순차적으로 반응을 일으키게 되는 것이다.5 shows a reaction tube, a heating part, and a temperature measuring part of the blast furnace reactive simulation device. Referring to FIG. 5 , the
상기 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 반응관(200)의 내부로는 열풍이 유입되는데, 이러한 열풍은 열풍공급기에서 생성되며, 생성된 열풍은 반응관(200)의 상부로 유입되어 하부로 배출된다. 상기 열풍은 실제 고로의 내부로 제공되는 열풍과 동일한 역할을 한다.As shown in FIG. 5 , hot air is introduced into the
즉, 상기 열풍은 실제 고로의 하부에서 공급되어 고로의 상부로 배출되는 것임에 반해, 본 발명에서는 케이싱부재(100)가 반전됨으로 인하여 열풍의 진행방향도 상부에서 하부로 진행된다.That is, while the hot air is actually supplied from the lower part of the blast furnace and discharged to the upper part of the blast furnace, in the present invention, because the
온도설정부(300)는, 상술한 케이싱부재(100)의 내부에 설치되는 발열부(120)의 온도를 설정하는 역할을 하는 부재로서, 이러한 온도설정부(300)는 케이싱부재(100) 내부의 환경이 실제 고로의 샤프트부의 환경이 반전된 상태와 일치하도록 발열부(120)의 온도를 설정한다.The
이에 따라, 상기 온도설정부(300)는 발열부(120)의 온도가 상부에서 가장 높게 설정하고, 하부에서 가장 낮게 설정한다.Accordingly, the
만약, 상기와 같이 발열부(120)의 온도를 하부에서 가장 높게, 상부에서 가장 낮게 설정한다면, 하측의 발열부(120)에서 상측으로 복사되는 복사열에 의해 영향을 주게되므로 정확한 온도의 설정이 불가능하기 때문이다.If the temperature of the
상기와 같이 온도가 서로 다르게 설정되는 발열부(120)에 의해 케이싱부재(100)의 내부는 온도에 의해 복수의 구역으로 구획될 수 있다.As described above, the inside of the
예컨대, 가장 높은 곳에 배치되는 발열부(120)를 1200℃로 설정하고, 가장 낮은 곳에 배치되는 발열부(120)를 400℃로 설정하되, 높은 곳에 위치한 발열부(120)를 기준으로 바로 아래의 발열부(120)는 50~100℃ 낮게 설정할 수 있다.For example, the
한 구체예에서 상기 고로 반응성 모사장치는 케이싱부재(100)의 내부 또는 반응관(200)의 외부에 상하로 배치되어 온도를 측정하는 온도측정부(400);를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the blast furnace reactive simulation device may further include a
한 구체예에서 케이싱부재(100)의 내부 또는 반응관(200)의 외부에는 도 5에 도시된 바와 같이, 온도계(410)가 상하로 복수 개가 배치될 수 있다. 온도계(410)를 매개로 발열부(120)에 의해 온도별로 구역이 설정된 지점의 온도를 측정하여, 케이싱부재(100)의 내부가 실제 고로의 샤프트부와 동일하게 설정이 되고 있는지를 알 수 있게 한다.In one embodiment, a plurality of
상기와 같은 온도계(410)는 정확한 온도의 값이 측정되도록 반응관(200)의 외주에 밀착되게 배치되되, 상하로 복수개가 설치되는 것이 바람직할 것이며, 온도계(410)로 측정된 값은 도 3에 도시된 온도측정부(400)로 전송되어 측정된 값을 실시간으로 확인할 수 있다.The
(S30) 연료 중 고강도 고반응성 코크스 장입량에 따른 환원개시온도 측정단계(S30) Reduction initiation temperature measurement step according to the loading amount of high-strength and highly reactive coke in fuel
상기 단계는 상기 제철원료와 연료를 반응하되, 상기 연료 중 고강도 고반응성 코크스의 함량 변화에 따른, 환원 개시온도를 각각 측정하여 데이터를 획득하는 단계이다. The step is a step of obtaining data by respectively measuring the reduction initiation temperature according to a change in the content of high-strength and highly reactive coke in the fuel, but reacting the raw material for steel and the fuel.
상기 환원 개시온도는 통상의 기술자가 용이하게 도출할 수 있다. 한 구체예에서 상기 환원 개시온도는 상기 모사장치 내부의 금속철(Metallic Fe, M.Fe) 함량을 측정하여, 상기 금속철 함량이 10 중량%에 도달하는 시점의 온도를 측정할 수 있다. 본 발명에서 상기 모사장치 내부의 금속철(Metallic Fe, M.Fe)을 통해 상기 연료와 제철원료 중 철광석의 환원정도를 판단할 수 있다. 상기 금속철 함량이 10 중량%에 도달하는 시점의 온도에서 연료의 환원이 개시되는 것으로 설정시, 본 발명의 고로 내 환원 개시온도 예측식의 정확성 및 신뢰성이 우수할 수 있다.The reduction initiation temperature can be easily derived by a person skilled in the art. In one embodiment, the reduction initiation temperature may be measured by measuring the content of metallic iron (Metallic Fe, M.Fe) inside the simulation device, and measuring the temperature at which the metallic iron content reaches 10% by weight. In the present invention, it is possible to determine the degree of reduction of iron ore among the fuel and iron-making raw materials through metallic iron (Metallic Fe, M.Fe) inside the simulation device. When the reduction of the fuel is set to start at the temperature at which the metallic iron content reaches 10 wt%, the accuracy and reliability of the reduction initiation temperature prediction formula in the blast furnace of the present invention may be excellent.
예를 들면, 상기 연료는 고강도 고반응성 코크스의 함량을 증가시키면서 상기 환원개시온도를 측정할 수 있다.For example, the fuel may measure the reduction initiation temperature while increasing the content of high-strength and highly reactive coke.
한 구체예에서 상기 제철원료 및 연료는, 온도: 400℃~1200℃, 일산화탄소 가스 분압(pCO): 0 초과 0.1 기압 이하 및 수소 가스 분압(pH2): 0 초과 0.1 기압 이하의 조건에서 반응시킬 수 있다. 상기 조건으로 반응시, 실제 고로 내부와 유사한 조건으로 반응시킬 수 있어, 보다 정확성 및 신뢰성이 우수한 일산화탄소 및 수소 가스 이용률 예측식의 도출이 가능하다. 예를 들면, 상기 제철원료 및 연료는, 온도: 400℃~1200℃, 일산화탄소 가스 분압(pCO): 0 초과 0.1 기압 이하 및 수소 가스 분압(pH2): 0 초과 0.1 기압 이하의 조건에서 6 시간 동안 반응시킬 수 있다.In one embodiment, the steel raw material and fuel are reacted under conditions of temperature: 400 ° C to 1200 ° C, carbon monoxide gas partial pressure (pCO): greater than 0 and less than 0.1 atm, and partial pressure of hydrogen gas (pH 2 ): greater than 0 and less than or equal to 0.1 atm can When the reaction is carried out under the above conditions, the reaction can be performed under conditions similar to the actual inside of the blast furnace, so that it is possible to derive the carbon monoxide and hydrogen gas utilization rate prediction equations with better accuracy and reliability. For example, the steel raw material and fuel are heated at a temperature of 400° C. to 1200° C., carbon monoxide gas partial pressure (pCO): greater than 0 and less than or equal to 0.1 atm, and partial pressure of hydrogen gas (pH 2 ): greater than 0 and less than or equal to 0.1 atm for 6 hours. can be reacted during
또한 반응이 종료된 가스는, 가스 배출구(gas outlet)을 통해 배출되어 질량분석기를 통해 조성 변동을 측정할 수 있다.In addition, the gas after the reaction has been completed may be discharged through a gas outlet to measure the compositional change through a mass spectrometer.
(S40) 회귀직선식 작성단계(S40) Regression straight line formula preparation step
상기 단계는 상기 연료 중 고강도 고반응성 코크스 함량 변화에 따른, 상기 환원 개시온도 데이터를 이용하여 회귀 직선식을 작성하는 단계이다.The step is a step of preparing a linear regression equation using the reduction initiation temperature data according to a change in the content of high-strength and highly reactive coke in the fuel.
(S50) 고로 내 환원 개시온도 예측식 도출단계(S50) Reduction initiation temperature prediction formula derivation step in the blast furnace
상기 단계는 상기 연료 중 고강도 고반응성 코크스 함량 변화에 따른, 상기 환원 개시온도 데이터를 이용하여 회귀 직선식을 작성하는 단계이다. The step is a step of preparing a linear regression equation using the reduction initiation temperature data according to a change in the content of high-strength and highly reactive coke in the fuel.
상기 고로 내 환원 개시온도 예측식은, 하기 식 1의 관계를 만족할 수 있다:The reduction initiation temperature prediction equation in the blast furnace may satisfy the relation of
[식 1][Equation 1]
고로 내 환원개시 온도(℃) = 2.9 * A1 + 892.2Reduction initiation temperature in blast furnace (℃) = 2.9 * A1 + 892.2
(상기 식 1에서, 상기 A1은 연료 중 고강도 고반응성 코크스의 함량(중량%)이다).(In
본 발명의 고강도 고반응성 코크스 사용을 통한 고로 내 환원 개시온도 예측방법을 적용시, 고로의 환원 개시 온도 예측값의 정확성 및 신뢰성이 우수하며, 이산화탄소 발생량 저감을 통한 친환경성 및 고강도 고반응성 코크스 사용량을 최소화할 수 있어 경제성이 우수할 수 있다.When the method of predicting the reduction initiation temperature in the blast furnace through the use of high-strength and highly reactive coke of the present invention is applied, the accuracy and reliability of the predicted reduction initiation temperature of the blast furnace are excellent, and the eco-friendliness and high-strength and high-reactivity coke consumption are minimized by reducing the amount of carbon dioxide generated. This can be done so that the economy can be excellent.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described in more detail through preferred embodiments of the present invention. However, this is presented as a preferred example of the present invention and cannot be construed as limiting the present invention in any sense.
실시예Example
(1) 고강도 고반응성 코크스 제조: 초본계 바이오매스를 100~500℃에서 열처리하여 반탄화 바이오매스를 준비하였다. 그 다음에 석탄 45~83 중량%, 상기 반탄화 바이오매스 2~20 중량% 및 철광석 15~35 중량%를 포함하는 제1 혼합물 100 중량부 및 바인더(아스팔텐성 피치 포함) 1~20 중량부를 포함하는 코크스용 조성물을 성형하여 성형탄 제조 후, 상기 성형탄을 건류하여 고강도 고반응성 코크스를 제조하였다.(1) Preparation of high-strength and highly reactive coke: Herbal biomass was heat-treated at 100-500° C. to prepare torrefied biomass. Then, 45 to 83% by weight of coal, 2 to 20% by weight of the torrefied biomass, and 15 to 35% by weight of
(2) 고로 내 환원 개시온도 예측식 도출: 도 3과 같은 고로의 반응성 모사장치의 케이싱부재 내부에 제철원료(소결광) 및 연료를 도 5와 같이 교대로 장입하였다. 이때, 상기 연료는 통상의 코크스와, 상기 고강도 고반응성 코크스를 0 중량%, 10 중량%, 20 중량% 및 30 중량%로 증가하면서, 상기 제철원료와 연료를 반응하여 상기 모사장치 내부의 금속철(Metallic Fe, M.Fe)을 측정하고, 상기 금속철 함량이 10 중량%에 도달하는 시점의 환원 개시온도를 각각 측정하여 데이터를 획득하였다.(2) Derivation of the reduction initiation temperature prediction formula in the blast furnace: Raw materials for making iron (sintered ore) and fuel were alternately charged into the casing member of the reactive simulation device of the blast furnace as shown in FIG. At this time, the fuel reacts with the raw material for steel and the fuel while increasing the amount of normal coke and the high-strength and highly reactive coke to 0 wt%, 10 wt%, 20 wt% and 30 wt%, to form metallic iron inside the simulation device (Metallic Fe, M.Fe) was measured, and the reduction initiation temperature at the time when the metallic iron content reached 10 wt% was measured to obtain data.
그 다음에 상기 연료 중 고강도 고반응성 코크스 함량 변화에 따른, 상기 환원 개시온도 데이터를 이용하여 회귀 직선식을 작성하고, 상기 회귀 직선식으로부터, 상기 고로 내 환원 개시온도 예측식을 도출하였다.Then, a regression linear equation was prepared using the reduction initiation temperature data according to the change in the content of high-strength and highly reactive coke in the fuel, and a reduction initiation temperature prediction equation in the blast furnace was derived from the regression linear equation.
도 6은 본 발명의 고로 반응성 모사장치를 이용한, 연료 중 고강도 고반응성 코크스 함량 변화에 따른 철함량 변화를 나타낸 그래프이다. 상기 도 6에서, 금속철 함량이 10 중량%에 도달하는 시점의 환원개시온도와, 연료 중 본 발명의 고강도 고반응성 코크스를 미포함하는 환원개시온도를 기준으로 한, 환원개시온도 변화량을 도출하여 하기 표 1에 나타내었다.6 is a graph showing the change in the iron content according to the change in the content of high-strength and highly reactive coke in fuel using the blast furnace reactivity simulation device of the present invention. In FIG. 6, the reduction initiation temperature change amount was derived based on the reduction initiation temperature when the metallic iron content reached 10% by weight and the reduction initiation temperature not including the high-strength, highly reactive coke of the present invention in the fuel. Table 1 shows.
(Δ℃)Reduction start temperature
(Δ℃)
상기 도 6 및 표 1의 결과를 참조하면, 본 발명의 고강도 고반응성 코크스 함량의 증가시 환원개시온도가 감소하는 것을 알 수 있다.Referring to the results of FIG. 6 and Table 1, it can be seen that the reduction initiation temperature decreases when the content of the high-strength and highly reactive coke of the present invention is increased.
도 7은 연료 중 고강도 고반응성 코크스 함량 변화와 환원 개시온도 사이의 회귀직선식을 나타낸 것이다. 상기 도 7을 참조하면, 상기 연료 중 고강도 고반응성 코크스의 함량 변화와, 환원 개시온도 사이에는 하기 식 1과 같은 관계를 만족하는 것을 알 수 있었다:7 shows a regression linear equation between the change in the content of high-strength and highly reactive coke in the fuel and the reduction initiation temperature. Referring to FIG. 7, it can be seen that the relationship shown in
[식 1][Equation 1]
고로 내 환원개시 온도(℃) = 2.9 * A1 + 892.2Reduction initiation temperature in blast furnace (℃) = 2.9 * A1 + 892.2
(상기 식 1에서, 상기 A1은 연료 중 고강도 고반응성 코크스의 함량(중량%)이다). (In
상기 도 7을 참조하면, 회귀직선식을 통한 식 1은 R2=0.9958로 상기 연료 중 고강도 고반응성 코크스의 함량 변화와, 환원 개시온도 사이에 높은 상관성을 얻을 수 있음을 알 수 있다.Referring to FIG. 7 , in
본 발명에 따라 도출된, 고강도 고반응성 코크스 사용을 통한 고로 내 환원 개시온도 예측방법의 효과를 산출하였다. RIST 조업선도는, 고로 조업 조건에 따른 고로 내 산소, 탄소 및 철(Fe) 사이의 평형관계를 시각적으로 표현한 것으로, 이론적 한계치를 검증하고, 공정 변수에 의한 영향도 확인이 가능하다.The effect of the method for predicting the reduction initiation temperature in the blast furnace through the use of high-strength and highly reactive coke, derived according to the present invention, was calculated. The RIST operation diagram is a visual representation of the equilibrium relationship between oxygen, carbon and iron (Fe) in the blast furnace according to the operation conditions of the blast furnace.
도 8은 본 발명의 고강도 고반응성 코크스 투입에 따른 효과를 도출하기 위한 RIST 조업 선도이다. 상기 도 8에서 W는 Fe-Fe0 평형점이며, P는 노내 불순물 환원반응에 따른 조업선도 회전 중심점이다. 또한 A 포인트는 풍량: 7000Nm3/min, 산소부화량: 30000Nm3/hr, 코크스비: 320kg/THM 및 미분탄비 180kg/THM으로 가정한 것이다. 8 is a RIST operation diagram for deriving an effect according to the input of high-strength and highly reactive coke of the present invention. In FIG. 8, W is the Fe-Fe0 equilibrium point, and P is the rotation center point of the operation line according to the impurity reduction reaction in the furnace. Also, point A is assumed to be air volume: 7000 Nm 3 /min, oxygen enrichment amount: 30000 Nm 3 /hr, coke ratio: 320 kg/THM, and pulverized coal ratio 180 kg/THM.
상기 도 8을 참조하면, A 포인트에서 B 포인트(연료 중 고강도 고반응성 코크스 20 중량% 포함)로 이동시, 열보존대 온도가 1100℃에서, 1043℃로 56.7℃가 감소하였고, 환원제비 감소량: 11.12kg/THM 및 이산화탄소 저감량: 113,659ton/년의 효과를 갖는 것을 알 수 있었다. Referring to FIG. 8, when moving from point A to point B (including 20 wt% of high-strength and highly reactive coke in fuel), the heat storage zone temperature decreased from 1100° C. to 1043° C. kg/THM and carbon dioxide reduction: It was found to have an effect of 113,659 tons/year.
이와 같이, 본 발명에 따라 도출된 고강도 고반응성 코크스 사용을 통한 환원개시온도 예측값을 적용시, 고로의 환원 개시 온도 예측값의 정확성 및 신뢰성이 우수하며, 이산화탄소 발생량 저감을 통한 친환경성이 우수하고, 고로 환원제비 감소 효과가 우수하며, 이를 통해 고로 송풍 조건 등을 용이하게 설계할 수 있음을 알 수 있다. As such, when the predicted value of the reduction start temperature through the use of high-strength and highly reactive coke derived according to the present invention is applied, the accuracy and reliability of the predicted reduction start temperature of the blast furnace are excellent, and the eco-friendliness by reducing the amount of carbon dioxide generated is excellent, and the blast furnace It can be seen that the reducing agent ratio reduction effect is excellent, and through this, the blast furnace blowing conditions can be easily designed.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.Simple modifications or changes of the present invention can be easily carried out by those of ordinary skill in the art, and all such modifications or changes can be considered to be included in the scope of the present invention.
10: 제철원료층 12: 제철원료층
20: 연료층 30: 샤프트부
40: 풍구 100: 케이싱부재
101: 관통공 110: 승강수단
120: 발열부 200: 반응관
300: 온도설정부 400: 온도측정부
410: 온도계 1000: 고로10: steel raw material layer 12: iron raw material layer
20: fuel layer 30: shaft part
40: tuyere 100: casing member
101: through hole 110: elevating means
120: heating part 200: reaction tube
300: temperature setting unit 400: temperature measuring unit
410: thermometer 1000: blast furnace
Claims (5)
고로 반응성 모사장치의 내부에 연료와, 제철원료를 교대로 장입하는 단계;
상기 제철원료와 연료를 반응하되, 상기 연료 중 고강도 고반응성 코크스 함량 변화에 따른, 환원 개시온도를 각각 측정하여 데이터를 획득하는 단계;
상기 연료 중 고강도 고반응성 코크스 함량 변화에 따른, 상기 환원 개시온도 데이터를 이용하여 회귀 직선식을 작성하는 단계; 및
상기 회귀 직선식으로부터, 상기 고로 내 환원 개시온도 예측식을 도출하는 단계;를 포함하며,
상기 고강도 고반응성 코크스는 석탄 및 반탄화 바이오매스 중 하나 이상 및 철광석을 포함하는 성형탄을 건류하여 제조되는 것이며,
상기 환원 개시온도는 상기 모사장치 내부의 금속철(Metallic Fe, M.Fe) 함량이 10 중량%에 도달하는 시점의 온도인 것을 특징으로 하는 고강도 고반응성 코크스 사용을 통한 고로 내 환원 개시온도 예측방법.
preparing high-strength and highly reactive coke;
Alternatingly charging fuel and raw materials for manufacturing into the inside of the blast furnace reactive simulation device;
obtaining data by reacting the raw material for steel and fuel, respectively, by measuring a reduction initiation temperature according to a change in the content of high-strength and highly reactive coke in the fuel;
preparing a regression linear equation using the reduction initiation temperature data according to a change in the content of high-strength and highly reactive coke in the fuel; and
Including;
The high-strength and highly reactive coke is produced by carbonizing coal briquettes including at least one of coal and torrefied biomass and iron ore,
The reduction initiation temperature is the temperature at which the content of metallic iron (Metallic Fe, M.Fe) in the simulation device reaches 10 wt% .
상기 고로 내 환원 개시온도 예측식은, 하기 식 1의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 고강도 고반응성 코크스 사용을 통한 고로 내 환원 개시온도 예측방법:
[식 1]
고로 내 환원개시 온도(℃) = 2.9 * A1 + 892.2
(상기 식 1에서, 상기 A1은 연료 중 고강도 고반응성 코크스의 함량(중량%)이다).
According to claim 1,
The reduction initiation temperature prediction formula in the blast furnace is a method for predicting the reduction initiation temperature in the blast furnace through the use of high-strength and highly reactive coke, characterized in that it satisfies the relation of Equation 1 below:
[Equation 1]
Reduction initiation temperature in blast furnace (℃) = 2.9 * A1 + 892.2
(In Equation 1, A1 is the content (% by weight) of high-strength and highly reactive coke in the fuel).
상기 고강도 고반응성 코크스는 석탄 및 반탄화 바이오매스 중 하나 이상의 합 65~85 중량% 및 철광석 15~35 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 고반응성 코크스 사용을 통한 고로 내 환원 개시온도 예측방법.
According to claim 1,
The high-strength and high-reactivity coke comprises 65 to 85% by weight of at least one of coal and torrefied biomass and 15 to 35% by weight of iron ore.
상기 고강도 고반응성 코크스를 준비하는 단계는,
코크스용 조성물을 이용하여 성형탄을 제조하고; 그리고 상기 성형탄을 건류하는 단계;를 포함하며,
상기 코크스용 조성물은 상기 석탄 및 반탄화 바이오매스 중 하나 이상의 합 65~85 중량% 및 철광석 15~35 중량%를 포함하는 제1 혼합물 100 중량부 및 바인더 1~20 중량부를 포함하며,
상기 바인더는 물유리(Water glasses) 및 아스팔텐성 피치(asphaltenic pitch) 중 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 고반응성 코크스 사용을 통한 고로 내 환원 개시온도 예측방법.
According to claim 1,
The step of preparing the high-strength and highly reactive coke comprises:
preparing coal briquettes using the composition for coke; and carbonizing the coal briquettes;
The composition for coke comprises 100 parts by weight of a first mixture comprising 65 to 85% by weight of at least one of coal and torrefied biomass and 15 to 35% by weight of iron ore and 1 to 20 parts by weight of a binder,
The binder is a method for predicting reduction initiation temperature in a blast furnace through the use of high-strength and highly reactive coke, characterized in that it comprises at least one of water glasses and an asphaltenic pitch.
상기 반탄화 바이오매스는 바이오매스 원료를 100~500℃에서 열처리하여 제조되는 것을 특징으로 하는 고강도 고반응성 코크스 사용을 통한 고로 내 환원 개시온도 예측방법.
According to claim 1,
The torrefaction biomass is a method for predicting reduction initiation temperature in a blast furnace through the use of high-strength and highly reactive coke, characterized in that it is produced by heat-treating a biomass raw material at 100 to 500°C.
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