KR860000735B1

KR860000735B1 - 석탄가스화 제선(製銑) 방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR860000735B1
Application number: KR8201894A
Authority: KR
Inventors: 히데유끼 야마오까; 미찌하루 하다노; 도미오 미야자끼; 데루히사 시모다; 고오지 오끼
Original assignee: 구마가이 요시후미; 스미도모 긴조꾸 고오교오 가부시기가이샤
Priority date: 1981-06-10
Filing date: 1982-04-29
Publication date: 1986-06-14
Also published as: KR830010203A

Abstract

내용 없음.

Description

석탄가스화 제선(製銑) 방법 및 그 장치

제1도는 본 발명에 사용하는 용해가스화(化) 로(爐)의 1예의 종단면도.

제2도는 제1도와는 다른 용해가스화로의 1예의 종단면도.

제3도는 용해가스화로와 샤프트식 환원로를 조합한 선철 제조장치의 순서도.

제4도는 제2도의 용해가스화로를 사용한 제3도의 순서의 1 실시예.

제5도는 용해가스화로의 다른 1예.

제6도는 단위Nm³·O₂당의 석탄량과 코우크스량, 석회량, 출선량(出銑量), 가스발열량 및 연소가스량 제원과의 관련을 나타낸 그래프를 각각 표시한다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 1a : 용해가스 화로 2 : 장입구

3 : 취출구 4 : 송풍구

5 : 출선구(出銑口) 6 : 재구(滓口)

7 : 환원철 8 : 코우크스

9 : 산소 10 : 미분탄

11 : 수증기 12 : 생성가스(연소가스)

13 : 석회석 14 : 장입철광석

15 : 송풍구위장입구 a : 코우크스충전층(용해부)

b : 코우크스충전층(가열부) c : 용재(재층)

d : 탕류(湯溜) g : 장입물충전층

본 발명은 산소와 탄소 및 수소를 주성분으로 하는 연료를 사용하여 반(半)환원 철 또는 환원철을 효율적으로 용해하여 선철을 제조하는 동시에 일산화탄소 및 수소를 주성분으로 하는 환원성의 가스를 생산하는 방법 및 장치(이하 용해가스화로라고 말한다)에 관한 것이다.

본 발명은 또 이 석탄 등의 가스화와 환원철의 용해를 가능케 하는 용해가스화로와 철광석을 환원하는 환원로를 조합하여 고로법(高爐法)에 필적하는 고생산성과 고열효율을 달성하고 또한 저품질의 원료의 사용을 가능케하는 선철의 제조법 및 장치에 관한 것이다.

또 본 발명은 탄소 및 수소를 주성분으로 하는 연료로 부터 상기의 환원성가스를 효율적으로 생산하기 위한 상기 용해가스 화로를 사용한 방법 및 장치에 관한 것이다.

종래 환원성가스는 노내에서 발생시켜서 환원철을 용해하여 환원성가스를 회수하는 이와 같은 방법에 관련하는 기술로서 다음과 같은 것이 있다.

1. 용선로(Cupola)

열풍(Air)에 의해 코우크스를 연소하여 고온가스를 생성하고 이 가스를 코우크스 충전층을 통하여 상방으로 흘리고 코우크스충전층에 보지된 철을 용해한다. 여기서 부생하는 가스는 N₂·CO₂를 다량으로 포함하는 저칼로리가스이다.

2. 서독코르프슈탈(Korfstahl) 아크첸게젤샤프트의 방법(특개소 55-94408)

석탄 및 탄화수소계의 연료를 산소와 수증기로 가스화하여 그 고온가스를 석탄탄화(char) 유동층을 통하여 상방으로 흘려서 석탄탄화 유동층상의 반환원철을 용해한 후 회수한다.

3. 스웨덴, 슈티프테르젠(Stiftersen). 페에르. 메탈루기스쿠우 폴스쿠닝크스의 방법(특개소 49-110519)

코우크스 또는 탄소계 환원제 충전층내에 산소와 탄화수소계 연료와, 반환원철을 불어넣어 산소와 탄화수소계 연료의 연소로 생성하는 고온가스로서 거기에 동시에 불어넣는 반환원철을 용해한다. 또 생성하는 고온가스의 현열(顯熱)을 이용하여 수증기와 탄소에 의한 가스변성을 한다.

이들의 방법에는 다음과 같은 결점이 있다.

상기 용선로에서는 부생가스가 N₂.CO₂를 다량으로 포함하는 저칼로리가스로서 환원가스 또는 연료가스 등으로서 이용할 수 없다.

제2의 상기 코르프슈탈의 방법은 반환원철을 용해하기 위하여 석탄탄화의 유동층을 형성하여 그위에 보지한 반환원철을 상승하는 고온가스로 가열용해하는 방식을 취하고 있다. 그런데 석탄탄화의 유동층은 불안정하며 반환원철의 보지능력이 낮다. 이 때문에 반환원철이 석탄탄화의 유동층상에 장시간 보지되는 것이 기대할 수 없으므로 가급적 단시간에 반환원철을 용해할 필요상 다량의 고온가스가 반환원철의 용해에 필요케 된다. 따라서 용해의 열효율이 낮다.

제3의 슈티프테르젠의 방법에서는 반환원철을 산소와 탄화수소 연료와 동시에 송풍구(tuyere)로부터 탄소계 환원제 충전층 내로 불어넣어 산소와 탄화수소가 연소하여 생성하는 고온가스의 현열로 반환원철을 용해하는 방식을 취하고 있기 때문에 반환원철을 용해한 후의 가스는 반환원철의 융점 이상의 고온가스로서 산소와 탄화수소의 연소열을 효율적으로 반환원 철의 용해에 이용하고 있지 않다.

철광석을 환원 용해하여 선철을 제조하는 방법으로서 철광석을 덩어리 상태로 가스환원한 후, 용해하는 방식과 철광석을 가열용해한 후 고체환원제로 환원하는 방식이 있으며, 그 전자에 속하는 것으로서 고로법, 후자에 속하는 것으로서 용융환원법이 있는 것은 주지하는 바와 같다.

그런데 용융환원법에 있어서의 용융광석의 고체환원은 현저한 흡열반응으로서 반응욕(浴)에 열을 안정되게 공급하는 것이 매우 곤란하며 또한 용융광석에 의한 내화물의 침식이 심하다고 하는 난점을 가지고 있기 때문에 현재 고로법에 필적하는 생산성, 경제성을 가진 프로세스는 존재하고 있지 않다.

한편 고로법과 같이 철광석을 가스환원한 후 용해하는 방식에서는 철광석의 가스환원이 약간의 발열반응이기 때문에 환원반응이 안정되게 진행되는 동시에 용융물중의 철 산화물은 적으며 내화물 손상의 문제도 용융환원 법에 비해 적다.

또 고로법은 동일용기 내에서 광석의 가스환원, 용해를 행하므로 극히 열효율이 높아 부생하는 가스를 회수하여 다른 용도에 사용한다고 하면 소비에너지는 현저하게 낮다고 하는 이점이 있다.

그런데 고로법에서는 주지하는 바와 같이 노내 통기성의 확보, 장입물의 안정강하(降下)의 확보가 필수 조건이기 때문에 사용하는 코우크스는 고강도이거나 저반응성의 고품질의 것이 필요로 되어 그 제조에 고품질의 원료탄과 건류에너지를 요하는 동시에 사용하는 곽성광(塊成鑛)은 고강도이며 또한 고연화성상(高軟化性狀)의 우수한 것을 필요로 한다고 하는 난점이 있다.

따라서 원료사정의 악화가 예상되는 장래에 대하여 고로법과 같이 고생산성과 고열효율을 달성할 수 있는 동시에 저품질의 원료를 사용하는 것이 가능한 제선법의 개발은 큰 뜻을 가지며 지금까지에도 많은 연구개발이 되어 왔다.

석탄, 코우크스 등의 고형연료를 연소시켜서 가스를 제조하는 방법에서는 일반적으로 반응 온도가 높을 수록 가스화효율이 좋아지지만 종래의 가스화로에서는 반응 온도가 높아지면 회분이 용융하여 그 처리에 곤란하기 때문에 고온연소할 수 없다고 하는 난점이 있다. 이런 종류의 가스화방식으로서는 예컨대 Lurgi법이 알려져 있다. 이 가스화 방식은 가압고정상(床)로에 의한 방법으로서 그 특징으로는 고정상방식이기 때문에 가스화로 용적이 작으며 가스화온도도 1,100℃로 낮고 재를 끄집어내는 것도 비교적 용이하다는 것, 분진발생이 유동상(床) 보다 훨씬 적은 점 등의 이점이 있으나 메탄수율이 낮아 중칼로리이면 좋으나 고칼로리 지향으로는 메탄화에 부담이 간다는 것, 미분(微粉) 및 점결탄(粘結炭)을 사용할 수 없다는 것, 대형화가 곤란한 것 등의 결점이 있다.

덧붙여 말하면 Lurgi법에서는 연소온도는 상기와 같이 1,100℃로 낮기 때문에 가스화효율이 낮고 생성가스성분중 CO/CO₂는 약 0.9로 상당히 CO₂가 많은 가스로 되어 있다.

본 발명은 노내에서 환원성 가스를 발생시켜 환원철을 용해하는 동시에 환원성 가스를 회수하는 신규한 방법 및 장치(용해가스화로)를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 선철의 효율이 좋은 제조와 함께 이용가능한 환원성 부생가스를 회수하므로써 전체로서 에너지 소비가 적은 선철의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 또 철광석을 출발원료로 하여 환원철의 제조와 그의 생성 환원철의 용해를 용해가스화로내에서 생성한 환원성가스에 의해하고 성(省)에너지, 코우크스비(比) 저감, 저품질원료의 사용이 가능한 신규한 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또 본 발명은 석탄, 코우크스 등의 고형원료 기타의 탄소와 수소를 주성분으로 하는 연료를 사용하여 일산화탄소와 수소를 주성분으로 하는 환원성가스를 효율적으로 생산하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 다음의 기술에서 명백하게 될 것이다.

본 발명에 있어서 별단의 명기가 없는한「환원철」의 말은 반환원철로 포함한다.

또 본 발명에 있어서「용해가스화로」란 본질상 노내에 있어서 연료를 산소에 의해 고온환원성가스로 가스화하여 코우크스충전층을 통하여 환원철을 용해하고 이 환원성가스를 회수하는 노를 일반적으로 지칭한다(단 본 명세서중 특히 정의한 경우는 그러하지 아니하다).

상술한 종래법에 대하여 본 발명에서는 용해가스화로 내에서 산소에 의해서 탄소와 수소를 주성분으로 하는 연료를 연소가스화하여 CO와 H₂를 주성분으로 하는 고온가스로 하고 그 현열을 이용하여 코우크스의 충전층을 통하여 이 환원성고온가스에 의해 환원철의 용융 용선화를 하는 것이다.

즉 본 발명에 의한 용선의 제조방법(제1의 방법)은 용해가스화로내에 있어서 내부에 가스와 용선 및 용재(溶滓)가 향류로 통과할 수 있는 공극을 구비하여 그 상부에 미용융의 환원철을 보지하는 코우크스충전층의 하부에 있어서 산소와 필요에 따라 수증기에 의해 탄소 및 수소를 주성분으로 하는 연료를 연소가스화하여 일산화탄소 및 수소를 주성분으로 하는 고온 가스를 생성시켜, 이 고온가스를 상기 코우크충 전층내를 상승시켜서 환원철을 용해시킨 후 회수하는 동시에 환원철이 용해하여 생성하는 용철과 철 산화물을 포함하는 찌꺼기를 상승고온가스와 향류로 상기 코우크스충전층 내를 적하(滴下)시켜서 용선으로 하는 방법이다.

상기 적하의 과정에서 용재중의 철산화물 기타의 금속산화물을 코우크스에 의해 환원하여 코우크스중의 탄소를 용철중에 용해시켜서 용선으로 하여 생성한 용선 및 찌꺼기를 코우크스충전층 하부에 수집하여 추출한다.

본 발명의 용선제조 및 연료가스화를 위하여 상기 제1의 방법 실시를 위한 용해 가스화로(제1의 노)는 노체(爐體) 상부에 환원철, 부원료 및 코우크스를 장입(裝入)하기 위한 장입구 및 가스취출구를 갖추고 노체하부에 출탕재구(出湯滓口)를 구비하여 노체 중앙부에 가스와 용융금속 및 용재가 향류로 통과할 수 있는 공극을 가지며 그 상부에 미용융의 노정(頂) 장입물을 보지하는 코우크스충전층을 구비하여 이 코우크스충전층의 하부로체 측벽에 산소 및 필요에 따라 탄소와 수소를 주성분으로하는 연료, 조재제(造滓劑)및/또는 수증기를 불어넣는 송풍구를 갖추고 이 송풍구 전방에 연소실을 형성하여 노를 구성하고 이 노내에 있어서 이 코우크스충전층의 상방으로 이 장입구로 부터 장입된 환원철, 부원료 및 코우크스의 충전층으로 이루어진 용해부와 노체하부에 탕류(湯溜)를 형성하여 이루어졌다.

본 발명의 제2의 방법은 상기 제1의 방법에 대하여 더우기 연료의 가스화를 코우크스 충전층의 실질상하부 외주부에 있어서 행하는 것이다. 이 제2의 방법의 실시를 위한 노는 송풍구의 상방 노벽에 고형연료 및 필요에 따라 조재제 등을 장입하기 위한 송풍구 위의 장입구를 설치하여 이 장입고형연료로 된 연료실을 코우크스 충전층하부에 형성시킨 것이다.

본 발명의 제3, 제4의 방법(연료가스화방법)은 기본적으로 상기 제1, 제2의 방법에 있어서의 가스화 방법과 동일하며 연료로부터 유래하는 회분을 용융찌꺼기화 하여 철과 함께 유하(流下)시켜서 생성한 용철 및 용재를 코우크스 충전층하부에 수집하여 추출하는 것으로, 특히 석탄, 코우크스등의 고형연료의 가스화에 적합한 것이다. 이 환가스는 일산화탄소와 수소를 주체로 한 고온의 가스이며, 연료, 환원가스 연료가스로서 유용하며 제1 또는 제2의 용융가스화로를 사용하여 실시된다.

본 발명의 제5, 제6의 방법은 상기 제1, 제2의 용해가스화로와 샤프트식 환원로를 조합한 장치(제1, 제2의 장치)를 사용하여 용해가스화로의 회수환원 가스를 샤프트식 환원로에 도입하여 철광석을 환원시켜 환원철로 하고 생성환원철을 용해가스화로에 장입하여 용선으로 하는 방법이다.

이 샤프트식환원로는 이동층식과 고정층식을 선택할 수 있다. 이 제5, 제6의 방법에 의하면 고로법에 비견할 수 있던가, 또는 보다 경감된 에너지 소비하에 고로법에 요구되는 것 보다도 저품질 또는 저품위의 원료를 사용하여 선철을 제조할 수 있으며 더우기 코우크스비의 저감을 가져오게 된다.

다음에 본 발명에 대하여 실시예, 도면에 따라 상술하겠으나 이것들은 본 발명의 설명에 제공하는 것이며 한정할 목적의 것은 아니다.

용해가스화로 I(제1의 노, 제1의 방법)

코우크스 충전층은 환원철을 그 상부에 보지하여 상승 고온가스에 의하여 용해하나 이 고온가스의 현열을 효과적으로 이용함에 유용하다. 이 코우크스 충전층은 또 환원철이 용해하여 생성하는 용융철과 철산화물을 포함하는 용융슬랙을 고온가스와 향류로 코오크스 충전층 내를 적하시킴으로써 철산화물을 환원함과 동시에 용철의 침탄을 행하게 하여 철의 산출비율을 높게 보지하며 또한 양호한 용선을 제조함에 있어 유용하다.

본 발명에서는 산소와 필요에 따라 수증기에 의하여 탄소와 수소를 주성분으로 하는 연료를 CO와 H₂를 주성분으로 하는 바람직하게는 실질상 CO와 H₂로 이루어지는 연소가스로 가스화 한다.

그 주된 이유는 다음과 같다.

1. 생성하는 가스로서 CO와 H₂를 주성분으로 하는 고칼로리의 고온환원성가스를 얻을 수가 있으며 공기를 사용하면 생성가스중의 N₂%가 높아지므로 바람직하지 못하다.

이 고온생성환원성 가스의 회수이용에 의하여 전체로서의 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.

2. 산소를 사용하면 상온 취입(吹入)에 의해 생성하는 가스로서 환원철을 용해할 수 있는 고온이 얻어지나 공기를 이용하는 경우 약 500℃ 이상의 예열이 필요하다.

3. 수증기는 필요에 따라 생성가스의 온도제어를 하며 또 석탄, 코우크스등의 탄소분이 많은 연료를 사용할 때 생성가스중의 수소의 부화(富化)에 이바지한다.

연료로서 사용하는 탄소 및 수소를 주성분으로 하는 연료란 석탄, 코우크스 등의 고체연료, 중유, 타르등의 액체연료, 천연가스, 코우크스로 가스 등의 기체연료를 가리키는 것이다. 연료로서 석탄, 코우크스(특히 비분탄, 코우크스분) 등을 유리하게 사용할 수가 있다.

연소실에서 생성하는 일산화탄소 및 수소를 주성분으로 하는 고온가스는 석탄을 연료로한 경우 대략 다음의 조성으로 된다.

CO : 60-75%, H₂: 25-35%, CO₂+N₂: 약 5%

단 연료 및 수증기 취입량등에 의하여 고온가스조성은 다소 변동한다. 연소실의 최고온도는 대략 2,000-2,500℃로 통례 약 2,300℃이다. 이 경우에 있어서 환원철을 통해시킨 후 회수되는 가스는 상기 고온가스(연소실에서 발생)보다도 CO가 약간 증대한 조성으로 되며 예컨대 CO 60-80%, CO₂+N₂=5%, R₂20-30%이며 온도는 장입물(裝入物) 장입온도, 조업조건 등에 의존하나 통례 900-1,000℃ 바람직하게는 약 950℃로 한다. 이 고칼로리 고온회수가스는 후속의 프로세스에 환원가스, 연료가스로서 혹은 화학연료가스 등으로서 유리하게 이용할 수 있다.

생성하는 용철은 통례로 코우크스 충전층(가열부로서 기능)을 1,500-1,600℃로 적하하고 성분은 대략 C 4.5%, Si 0.2%, Mn 0.2%, P 0.12%, S 0.03%(연료로서 미분탄, 장입원료로서 반환원철을 사용한 경우)로 되며, 적하도중에 있어서 적도(염기도 1.0-1.5 정도)로 염기도조절된 용재에 의하여 탈황되어서 하부의 탕류에 수집된다.

장입원료는 환원철을 사용하며 코우크스충전층의 소모의 보급으로서 코우크스, 그리고 찌꺼기의 유동성, 염기도 조절을 위한 석회석 등의 조재제를 부원료로서 장입한다.

부원료는 기타 제선에 사용하는 공지의 여러가지의 첨가제를 포함한다.

본 발명의 용해가스화로에 유리하게 사용할 수 있는 환원철은 금속화율(M.Fe/T.Fe) 약 75%이상의 것이며 광석과 환원철의 혼합물까지도 사용할 수가 있다. 산소는 순산소(99% 이상)가 바람직하나 96-97%의 공업용산소, 기타 코스트 등을 고려하여 O₂약 90% 이상의 것도 사용된다.

코우크스 충전층의 공극은 하방으로 부터 고온가스가 상승함과 동시에 이것과 향류로 환원철이 용해하여 생성하는 용철과 철산화물을 포함하는 찌꺼기가 적하하기에 충분한 것으로 한다. 코우크스는 대략 지름 30mm이상의 것을 사용하나 노의 사이즈, 조업조건 등에 따라 변할 수 있다. 이 코우크스충전층의 높이는 용선의 침탄찌꺼기 속의 산화물의 환원등을 고려하여 정해지나 2,000t/일(日)의 노에서 대략 송풍구 레벨로부터의 높이 4-5m로 된다.

코우크스충전층은 그 상부에 환원철, 코우크스, 석회 등의 장입물을 보지함에 충분한 강도를 갖춘 것으로 하고 노속에 있어서 주체부를 이룬다.

단 반전류(乾溜) 코우크스도 사용할 수가 있다.

코우크스 충전층의 하부에는 연료를 연소가스화 시키기 위한 적당수의 연소실이 적의 송풍구의 전방에 형성된다. 송풍구는 바람직하게는 코우크스 충전층 하부에 대응하는 노벽에 방사상으로 형성된다. 송풍구로 부터의 수증기를 불어넣으므로써 연소실(연소가스) 온도는 소정치로 콘트롤 된다.

코우크스 충전층의 단면현상은 노의 단면에 의하여 정해지나 대개 원형 내지 다각형으로 되며 각 연소실의 외방에 송풍구가 개구하고 있으며 송풍구로 부터 연료, 산소, 필요에 따라 수증기, 또 소망에 따라 석회석분 등의 조재제를 불어 넣는다. 코우크스 충전층의 하부중심부는 상층부로 부터의 하중을 지탱하여 가스 및 적하류의 통과를 확보하도록 적당한 지름으로서 보지되며 그 하부에는 용선 및 슬랙이 그 공극에 저류(貯留) 된다.

코우크스 충전층은 그 하부의 연소실의 벽부를 구성하여 연료의 연소 가가스화에 따라 소모되므로 일반적으로 노정(頂) 장입구로부터 환원철과 같이 장입 보급된다.

또한 필요에 따라 노정장 입구로 부터 석회석 등의 조재제를 장입하여 찌꺼기의 염기도, 유동성, 탈황효과 등을 조절한다. 또 코우크스 충전층의 온도는 통례적으로 하부에서 대략 1,800-2,000℃, 상부에서 대략 1,600-1,650℃로 된다. 환원철은 코우크스와 혼합 또는 교효로 노정으로 부터 장입되어 코우크스충전층의 상부에 환원철(또는 코우크스와의 혼합) 충전층을 형성하여 하방으로 부터의 상승고온가스에 의하여 가열되어 점차 용해된다. 통기성 보지와 비산(飛散) 방지의 관점에서 환원철을 선정하나 바람직하게는 5mm 이상의 것을 사용한다.

이상의 기본구성에 있어서 본 발명의 제1의 방법에 있어서의 기본 제원은 1예로서 실시예 1, 2에 표시하는 바와 같다(순산소, 연료미분탄, 장입물 반환원철 및 코우크스).

또한 조업시의 노내 압력은 회수가스의 이용을 위한 압력을 무시한 경우는 낮아도 좋고 1kg/cm²이상이라도 가능하나 회수가스의 이용목적에 따라 3-5kg/cm²로 한다.

이리하여 본 발명에 의하면 석탄, 중유 등의 탄소 및 수소를 주체로 하는 연료를 산소 및 필요에 따라 수증기에 의하여 연소가스화하고 코우크스 충전층을 통하여 그 상부의 환원털을 용해적하시켜서 용선으로 함과 동시에 일산화탄소 및 수소를 주성분으로 하는 고온가스를 회수할 수가 있다.

본 발명에 의하면 단순히 환원철등의 용해가 효율적일 뿐만아니라 석탄 등의 연료를 직접 연소가스화하여 사용할 수가 있으며 더우기 회수가스를 타의 관련하는 공정에 유리하게 사용할 수가 있다.

본 발명에 의하면 다량의 미분탄 또는 르중유등의 연료를 순산소에 의하여 가스화하며 환원철을 용해하는 점에서 고로와는 다른 특징을 지닌다.

본 발명의 기타 이점은 다음과 같다.

1. 전연료의 약 60%이상을 코우크스 이외의 연료로 할 수가 있다.

2. 송풍구로 부터 미분탄 : 기타의 연료의 다량취입이 가능하다.

3. 환원철 또는 반환원철을 용해하기 위하여 코우크스의 반응열화(劣化)가 없다. 따라서 저(低)강도 코우크스를 사용할 수 있다.

4. 반건류 코우크스도 사용할 수 있으며 그 경우 환원철과 혼합 상태의 환원철 제조공정으로 부터의 직접 산출물을 그대로 사용할 수도 있다.

5. 노의 구조는 간단하며 또한 소형화할 수 있다.

6. 용선중의 S는 석회석 등의 조재제에 의한 찌꺼기의 성분 콘트롤에 의하여 0.03% 이하로 보지할 수가 있다.

7. 코우크스충전층을 통하여 향류로 용철 및 용재와 고온연소카스가 열교환을 할 수 있어 열효율이 좋다.

8. 실험결과 회수가스 속의 CO₂는 1-2%로 되어 있음이 확인되었다(미분탄 송풍구 불어넣기 O₂: 미분탄비=1Nm³: 1kg).

다음 본 발명의 실시예를 표시한다.

다음의 실시예는 실험데이터에 의거하여 스케일업하므로써 디자인된 노시스템과 또한 계산된 제원에 의한 것이다.

[실시예 1]

제1도는 노의 상부에 반환원철과 코우크스의 장입구(2) 및 가스취출구(3)를 지녔으며 노의 측벽부에 산소와 수증기 및 미분탄과 필요에 따라서 가루석회석 불어넣기용 송풍구(4)를 지니고 있으며 노의 하부에 출선재구(5, 6)를 지니고 이루어진 노(1)를 표시한 것이다.

이 노(1)는 하부가 약간 지름이 크게 된 거의 원통(圓筒)상의 노이며 노정에 장입구(2)와 가스취출구(3), 경대부(經大部)내 상부의 주벽에 송풍구(4), 그 하방의 경대부 주벽에 순차적으로 위로부터 출재구(出滓口)(6), 출선구(出銑口)(5)를 갖추고 있다.

이 노(1)의 장입구(2)로부터 코우크스를 장입하여 노내에 미리 코우크스 충전층(b)을 그 내부에 소정의 공극을 갖추어서 형성하고 코우크스충전층(b)의 상부에 미용해의 환원철 충전층(a)을 형성하며 코우크스충전층(b)의 아래에 찌꺼기층(c), 용선탕류(d)를 형성하여 송풍구(4)의 전방(코우크스충전층, 하부주연부)에 연소실(e)을 형성한다.

이 형식의 노를 다음의 제원으로서 사용한다. 즉 내경 190mm의 송풍구와 그 전방에 위치하는 연소실을 4조설치하고 코우크스충전층 소경부 내경 4m, 하부의 대경부내경 6m 환원철 충전층과 송풍구 레벨간의 높이 5m의 샤프트로 한다.

이 노(1)를 사용하여 제1 표에 표시한 제원에 의하여 조업할 수 있다. 즉 산소(9), 미분탄(10)을 송풍구(4)로부터 불어넣고 장입구(2)로부터 환원철(7), 코우크스(8)(입경 40mm 이상)를 석회석(13)과 같이 장입하면서 노내압력(연소실)5kg/cm²로 조업하여 생성가스(12)를 가스취출구(3)로부터 회수하며 1500℃의 용선을 노하부의 출선구(5)로부터 추출한다.

용재는 출재구(6)로부터 적당히 배출한다.

환원철(7)은 입경 5-15mm의 금속화율(M.Fe/T.Fe90%)의 것이며 산소는 순산소(O₂99%), 코우크스는 고정탄소 88.9%, 회분 10.6%의 것, 미분탄은 탄소 52.1%, 휘발분 30%회분 15.0%, 수분 2.2%의 것을 사용한다.

환원철조성을 제2표에 표시한다.

[제1표]

[제2표]

[실시예 2]

실시예 1과 같은 노(1)를 사용하여 환원철(M.Fe/T.Fe=85%) 및 반건류코우크스(고정 C 81.5%, 휘발분 8%, 회분 10.5%)를 주체로서 사용하여 송풍구로부터 수증기를 부가적으로 불어넣는 조업을 한예를 제 3표에 표시하였다.

[제3표]

용해가스화로 II (제2의 노, 제2의 방법)

본본명의 제2의 방법은 상기 제1의 방법에 대하여 다시 연료의 가스화를 코우크스 충전층의 하부외 주부에 있어서 행하는 것이다. 이 제2의 방법의 실시를 위한 노는 송풍구의 상방노벽에 고형연료 및 필요에 따라 조재제등을 장입하기 위한 송풍구 위장입구를 설치하여 이 장입고형연료로 이루어진 연소실을 코우크스 충전층하부에 형성한것이다.

제2도는 이 제2의 용해가스화로(1a)을 표시한 것이며 제1도에 표시한 노(1)에 대비하여 송풍구 상방에 코우크스, 석탄등의 고형연료, 석회석등의 조재제등의 장입구(15)(송풍구 위의장입구)를 구비하여 송풍구(4)의 전방에 송풍구 위장입구(15)로 부터의 장입물 충전층(g)에 의하여 형성되는 연소실(e)을 형성한다.

송풍구 위장입구로부터의 장입코우크스는 연료용의 일반 코우크스로 된다.

또한 송풍구 의장입구(15)로부터 장입하는 고형연료로서는 석탄만을 사용할 수도 있으며 이 경우 필요에 따라 수증기(11)를 장입구(15)로부터 또는 그 근방에 불어넣고 장입물(석탄) 충전층(g)의 과열에 의한 브리징(bidging)을 방지한다.

송풍구(4)로 부터는 필요에 따라(바람직하나) 제1의 노의 경우와 마찬가지로 미분탄, 가루코우크스등의 분상연료, 기타 액체 또는 기체연료를 불어넣는다.

특히 미분탄을 불어 넣는 것이 바람직하다.

미분탄, 코우크스분 등을 송풍구로부터 불어 넣을 경우에는 석회석분 등의 조재제분말(13a)을 동시에 불어넣어서 찌꺼기의 급격한 생성, 유동화, 연소실(e)로 부터의 유하배출을 촉진한다.

제2의 방법(노)에 의하면 제1의 방법에 비하여 석탄, 코우크스등 고형연료를 다량으로 사용하여 가스화시킬 수가 있다는 것과 연소실이 송풍구 위의 장입고형연료 충전층(g)으로 둘러싸여 형성되므로코 우크스 충전층(b) 하부의 코우크스의 소모가 경감되는 것등의 부가적인 이점이 얻어진다.

이하 이 경우의 연소실은 다음과 같이 형성된다.

점결탄을 원료로 하는 코우크스의 소비를 억제하기 위하여 송풍구로부터 미분탄을 산소 및 수증기와 함께 불어 넣어서 연소시키는 경우 연소실속에 코우크스나 석탄이 충전되어 있지 않은 상태에서는연소가스 속에 CO₂가스, H₂O 가스가 차지하는 비율이 극히 많아져서 코우크스 충전층의 코우크스를 반응시켜 소비하는 결과로 된다. 반대로 연소실속에 코우크스나 석탄을 조밀하게 충전하면 연소가스속에 차지하는 CO₂가스, H₂O 가스가 연소실속의 코우크스나 석탄과 반응하여 Co, H₂가스로 전화되므로 고칼로리의 연소가스가 얻어지나, 연소실속에서의 가스의 흐름이 나빠지며 송풍구 선단의 레이스웨이(raceway)가 흐트러져서 안정된 연소상태를 유지할 수 없게 된다. 그때문에 제2의 방법에서는 연소실을 코우크스나 석탄을 적의 충전시켜 형성하여 고칼로리 가스를 얻음과 동시에 연소실의 전방으로부터 하방에 걸쳐서 연소실내의 코우크스 보다도 큰 입도의 코우크스충전층의 하부 레이스웨이를 형성하여 연소상태의 안정화와 연소실에서 생성하는 가스중 CO₂와 코우크스에 의한 CO 생성반응을 진행시켜서 CO₂의 극히 적은 가스를 생성시키도록 한다.

또한 코우크스충전층(b)의 코우크스는 그 소모분을 노정장입구(2)로 부터 보충공급되어 항상 일정량으로 유지되어 있다.

또 연소실의 상방으로 부터 코우크스나 석탄과 함께 석회석 또는 생석회 등의 조재제(13)를 장입하므로써, 코우크스, 석탄등으로 부터 생성하는 회분은 안정되게 재화(滓化) 처리되어 연소실을 통하여 노하부로 흐르도록 되어 있다.

또한 석회석의 장입비율은 코우크스나 석탄 속의 회분의 주성분인 SiO₂에 대하여 석회석이 열분해해서 되는 CaO의 량의 비(CaO/SiO₂)를 적의 조절하여 =1.5 정도로 할 수가 있다.

연소가스는 입도 50mm 이하의 코우크스충전층을 통하여 노상방으로 흐를 때에 이 코우크스충전층 상부의 환원철을 용해하나 거기서 생성한 용선재도 동시에 이 코우크스충전층을 통해 강하하여 노하부로 흐른다. 따라서 노하부에는 탕류(d)가 형성되며 용선은 하방으로 고이고, 환원철 슬랙 및 연소실로 부터 흘러드는 회분의 용재(c)는 용선의 상방에 고인다.

제2도는 이 제2의 방법을 실시하기 위한 장치(1a)(제2의 노)의 개요를 표시한 것으로서 노체측벽부에 산소, 수증기, 미분탄 취입용 송풍구(4)를 가지며 송풍구상방에 코우크스, 석탄, 석회석등 장입구(15)를 노체상부에 환원철(7), 코우크스(8)등의 노정장입구(2)와 가스취출구(3)를 노체 하부에 출선재구(5, 6)를 각각 설치해서 이루어진 수형(竪形)노로서 송풍구(4)의 전방에는 장입구로 부터 장입하는 코우크스, 석탄, 석회석의 송풀구위 장입물충전층(g)으로 이루어지며 송풍구로 부터 불어넣는 미분탄과 충전하는 코우크스 및 석탄을 송풍구로부터 동시에 불어넣는 산소와 수증기로 연소하는 연소실(e)을 형성하고 이 연소실의 전방에는 노체상부의 장입구(2)로부터 장입하는 코우크스의 충전층(b)으로 이루어지는 가열부를 형성하며 이 가열부의 상방에는 장입구로 부터 장입하는 환원철의 충전층으로 이루어지는 용해부(a)를 형성하여 상기 가열부(b)로 부터 적하하는 용선과 슬랙 및 연소실(e)에서 생성하는 용융회분을 고이도록 한 탕류(d)를 형성하여 이루어지는 장치이다.

또한 이 장치내의 가스압력은 가스취출구(3)로 부터 회수하는 가스의 라인상에 설치하는 조압밸브에 의하여 조정할 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 제2의 방법에서는 코우크스, 석탄, 석회석 및 미분탄을 연소시키는 연소실과 그 전방에 위치하는 코우크스의 충전층으로 이루어지는 가열부, 즉 기액향류(氣液向流)부를 형성시키므로써 CO₂의 극히 적은 환원성고온가스를 생성시키고 또한 회수할 수가 있음과 동시에 용융철을 저 S농도의 선철로 할 수가 있으며 더우기 이 석탄의 가스화와 환원철의 용해는 장치 내용물이 모두 시시각각으로 갱신되어가는 이동층에 의하기 때문에 장기에 걸쳐 연속조업할 수 있다.

또 이 제2의 노에서는 다음과 같은 조업도 가능하다.

(I) 노체상부의 장입구로 부터 장입하는 환원철을 분상환원철로 하는 방법

이것은 용해부를 통과하는 가스의 유속에 의하나 가스유속이 1m/S의 경우에는 입경이 10mm이하의 환원철이라도 가스에 휩쓸려 들어가서 가스취출구로 부터 나오는 일은 없고 오히려 소입경이기 때문에 환원 펠릿보다도 빨리 용해되므로 충분히 사용 가능하다.

더우기 소입경의 환원철을 사용할 경우는 송풍구로 부터 불어넣는 산소의 양을 줄이므로써 발생 가스량을 줄이던가 또는 노내 압력을 5kg/cm²이상의 고압으로 보지하므로써 용해부를 통과하는 가스의 유속을 감소시키면 된다.

(II) 송풍구 상방의 장입구로부터 코우크스와 석탄의 장입을 하지않고 연소실을 공동상태로하여 조업하는 방법

이 방법에서는 연소실 전방의 가열부코우크스로부터의 열복사에 의하여 송풍구로부터 불어넣는 미분탄을 안정하게 연소시키는 것이 가능하게 된다.

그러나 이경우, 가열부 코우크스가 연소실에서 생성하는 CO₂가스에 의하여 소모되므로 이를 억제하기 위하여 미분탄을 가급적 많이 사용할 필요가 있다. 미분탄을 많이 사용하면 코우크스 사용량은 가열부에 대한 공급만으로도 되고 결과적으로 코우크스 소비량을 반감할 수 있다.

(III) 석회석을 송풍구로부터 불어넣는 조업방법

이 방법은 석회석 또는 생석회를 분상으로하여 송풍구(4)로부터 불어넣어 송풍구 상방의 장입구로부터의 석회석장입에 대체하던가 또는 보충하는 방법이다.

이경우 분석회는 신속하게 용융하여 미분탄등의 용융회분과 혼합되어 용융회분의 유동성을 향상시킬 수가 있으므로 석회를 장입구로 부터 장입하는 경우에 비해 약 10%-20%, 석회사 용량을 경감할 수 있게 된다.

(IV) 미분탄에 대신하여 중유등의 액체연료, 천연가스등의 기체연료, 아스팔트 피치분의 분체연료를 사용하는 조업방법 이들은 미분탄에 대신하여 또는 혼합하여 사용한다.

연료에 중유를 사용하는 경우 미분탄보다도 분해흡열이 크게되므로 송풍구로부터 불어넣는 증기량을 감소할 필요가 있으나 미분탄에 비하여 탄소 및 수소가 많으므로 사용량은 미분탄보다도 적어도 된다. 또 천연가스나 아스팔트피치의 경우도 연소실에서 생성하는 가스온도를 1800℃ 이상의 적정치로 보지되도록 송풍구로부터의 증기사용량을 조정하여 사용하면 된다.

다음의 이 제2의 방법의 실시예에 대하여 설명한다.

[실시예 3]

제2도에 표시한 장치에 의하여 다음에 표시한 조업제원으로 석탄을 가스화하며 또 환원철을 용해하여 선철을 얻었다.

그때의 미분탄, 코우크스, 환원철의 성분은 제4표에 얻어진 용선, 회수가스의 성분량, 온도등은 제5표에 각각 표시하였다.

조업제원

(1) 장치

연소실수(송풍구수) : 4개

유효높이(노저로부터 가스취출구까지) : 10m

용해부경 : 5m

노유효용적 : 350m³

(2) 원연료

산소사용량 : 28KN³m/hr

증기사용량 : 1ton/hr

미분탄사용량 : 28ton/hr

코우크스사용량(송풍구상방으로부터 장입) : 10ton/hr

코우크스사용량(노정부로부터 장입) : 8ton/hr

석탄사용량(송풍구 상방으로부터 장입) : 3ton/hr

석회석사용량 : 7ton/hr

환원철사용량 : 110ton/hr

노내압력 : 5kg/cm²

[제4표]

[제5표]

제5표의 결과에 명백한 바와같이 본 발명에서는 C : 4.5% Si : 0.5%, S : 0.02% 이하의 양질의 재강용 선철이 얻어지며 또 회수가스는 칼로리가 약 2950Kcal/Nm³, 함유더스트량 10gr/Nm³이하, 함유 S는 200ppm이하의 양질가스가 얻어졌다.

용해가스화로에 의한 연료의 가스화방법 (제3, 4의 방법)

상기 제1, 제2의 방법 및 노는 연료의 가스화, 회수와 환원철의 용해, 용선제조를 동시에 행하는 것이지만, 본 발명의 상기 노를 사용하므로써 연료의 가스화를 주목적으로 한 방법을 실시할 수도 있다.

제5도는 이를 위하여 사용하는 노의 1예를 나타낸 것이다.

송풍구위 장입구(15)를 가지며 송풍구(4)의 전방에 송풍구위 장입물 충전층(g)으로 된 연소실(e)을 코우크스충전층(b)의 하부외주에 가지는 것은 상술한 제2의 노와 기본적 구성을 동일하게 한다. 생성되는 가스는 마찬가지로 일산화탄소 및 수소를 주성분으로 하는 고온환원성 가스이다.

석탄등의 효율적 가스화를 위하여 종래에 곤란했던 용융회분의 제거를 환원철의 용해유하물의 흐름에 따라 촉진되고 용선과 함께 용재로서 동시 배출한다.

즉 송풍구(4)로부터 O₂또는 수증기등을 불어넣어서 연소실(e)을 형성시키고 이 연소실의 상방에 설치한 투입구(15)로부터 코우크스, 석탄, 석회석을 장입하여 이 연소실내에서 연소시켜 거기에서 생성한 고온도의 연소가스를 그 전방에 형성한(반응성이 낮은)코우크스의 충전층(b)을 통하여 상방으로 흘러서 그 가스의 현열로환원철을 용해시킨 후에 가스취출구(3)로부터 일산화탄소와 수소를 주성분으로 하는 환원성의 고온연소가스(12)를 회수하도록하고, 다시 연소실(e)에서 생성한 용융회분과 석회석성분의 CaO로 된 용융물 및 코우크스충전층(b)의 위에서 용해한 환원철을 노하부에 설치한 탕류(d)에 유입하고 이 탕류의 측벽에 설치한 출선구(5) 및 출재구(6)로부터 빼낸다.

종래법에 있어서 석탄, 코우크스의 O₂또는 공기에 의한 가스화시 생긴 문제는 본 발명에 의하여 경감되었다.

여기에서는 연소실(e)을 코우크스나 석탄의 충전층(g)으로 형성해서 고칼로리가스를 얻는 동시에 연소 상태를 안정화시키기 위하여 연소실(e)의 전방에 매우 통기성이 좋은 반응성이 낮은 코우크스 충전층(b)을 형성하여 연소가스가 연소실내를 직선적으로 통하도록 한다.

가스화를 주체로 하는경우, 코우크스 충전층(b)은 코우크스 대신에 혹연구(球)를 사용할 수 도 있다.

따라서 본 발명의 고정상(床)가스화 방식에 따르면 비점결탄을 점결제로 굳혀서 반건류한것 같은 저강도의 코우크스나 비점결탄 자체를 안정적으로 연소시켜서 2000℃라는 고온도의 고칼리가스를 제조할 수 있는 외에, 그 생성가스의 현열을 이용하여 환원철을 용해하고 그 용해철을 통하여 코우크스 비점결탄등의 회분을 용재로서 안정적으로 배출시킬 수가 있다. 다만 고정상이란 말은 기술한 바와같이 코우크스충전층에 대한 코우크(coke)의 보충을 배제하는 것은 아니다.

또 본발명에서는 연소실(e)의 측벽에 설치한 송풍구(4)로부터 불어넣는 수증기의 유량을 조정하므로써, 혹은 별설한 수증기 취입노즐(16)로부터 수증기(11)를 불어넣으므로서 코우크스, 석탄등의 충전층으로된 연소실내의 연소가스 온도를 적정한 범위로 관리할 수가 있다. 또한 회수되는 연소가스중의 CO₂농도가 상승해올 경우에는 송풍구(4)로부터 산소나 상온공기와 함께 미분쇄한 석탄을 취입량을 가감해서 취입할 수도 있다.

다음에 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.

[실시예 4]

제5도에 표시한 본 발명의 용해가스 화로에 의하여 하기에 표시한 조업제원으로 석탄을 가스화하고, 다시 환원철을 용해하여 선철을 얻는다.

이때의 석탄량에 대한 연소가스량, 가스발열량, 출선량, 석회석투입량 및 수증기 취입량, 코우크스 사용량을 제6도에 표시하였다.

제6도에서 석탄량을 많이하는 편이 석탄이 코우크스보다 생성가스량이 많은 고분량 칼로리의 가스가 얻어지는 동시에 용해능력이 높아지는 것이 판명되었다.

용해가스화로와샤프트식 환원로에 의한 제선법 (제5, 6의 방법)

다음에 기술한 용해가스화를 샤프트식 환원로와 조합시켜서 이루어지는 제선법에 대하여 설명한다.

이하, 특히 명기한 바가없는 경우에는 철광석이란 말은 과광 및 괴성광(agglomerated ores)등의 입상(粒狀) 또는 괴상(塊狀)철산화물, 예컨대 펠릿, 브리켓등을 포함하는 말로서 사용한다.

기술한 바와같이 상기한 고로이외의 철용해방법은 용해방법자체로서 불비한 것이며, 또한 용해로로부터 회수되는 가스는 철광석의 환원을 효율적으로 행한다는 관점에서는 적당한것이 아니라는 결점이 있다.

한편, 종래의 철광석의 가스환원로에는 대표적인 것으로서 샤프트로를 사용한 것이 있으나 샤프트로에 있어서는 일반적으로 그를 위한 특별한 환원가스의 제조장치를 필요로 하고 있으며, 즉 천연가스의 수증기에 의한 개질(예컨대 Foster Wheeler법의 경우)등 특별한 연료를 소비하는 것이다.

이 제5, 제6의 방법은 고로법에 비하여 소비에너지의 경감, 코우크스비(比)의 저감 및 저품질 또는 저품위 원료의사용을 도모함을 목적으로 하여 이루어진 것이며, 철광석의 가스환원로와 환원철의 용해와 환원가스 제조용의 용해가스 화로를 조합시키므로서 상기 목적을 달성할수 있는 선철의 제조법을 제안하는 것이다.

샤프트식 환원로는 이동층식 또는 고정층식, 바람직하기로는 이동층식을 사용한다. 고정층식이라도 복수의 환원로를 교호로 조업하므로서 연속운전 가능하다. 다음에 이동층식 샤프트식 환원로를 사용한 경우에 대하여 상술한다.

이동층식 환원로는 노체상부에 광석장입구과 가스취출구를, 노체측벽에 가스취입구를, 노체하부에 환원철을 절단구를 각각 가지고, 노내에 광석장입구로부터 장입하는 입상철산화물의 충전층을 형성시켜서 환원가스 취입구로부터 불어넣는 환원가스를 상기 입상 철산화물층을 통하여 상승시키면서 입상철산화물을 환원하여 입상 환원철을 생성시킨 후에 가스취출구로부터 가스를 회수하도록 하고, 생성된 입상환원철을 환원철 절단구로부터 꺼내도록 한 것이다.

이 이동층식 샤프트식 환원로와 용해가스화로를 조합시켜, 용해가스화로를 생성한 가스를 이동층식 환원로의 환원가스로서 사용한후 회수하는 동시에 이 환원로에서 생성하는 환원철을 용해가스화로에서 용해한다.

본 발명은 이와같은 종래법의 곤란함을 타개하기 위하여 용해가스 화로에 있어서 환원성 가스를 생성시키서 환원철을 용해하는 동시에 이 용해가스 화로에서 회수되는 환원성 가스에 의하여 분철광석을 환원하므로써 전체로서 에너지 소비가 적고, 또한 저품질의 원료의 사용을 가능케하는 선철의 제조방법을 및 장치를 제공한다.

즉, 본 발명의 선철제조방법은 철광석을 샤프트식 환원로에 있어서 용해가스화로에서 회수되는 환원가스를 사용해서 환원하고, 생성하는환원철을 이 용해가스 화로에서 용해하여 선철로 하는 것이며, 이 용해가스화로에 있어서 탄소와 수소를 주성분으로 하는 연료를 산소에 의하여 연소가스화하여 일산화탄소 및 수소를 주성분으로 하는 고온가스를 생성시키고 코우크스충전층을 상승시켜서 그 상부의 환원철을 용해적하시켜서 선철로하는 동시에 상부에서 환원성가스를 회수하여 상기 환원로에 공급하는 것이다. 다만, 잉여회수가스는 계외로 도입시켜 다른용도에 제공한다. 이 샤프트로에서 생성하는 환원철은 용해가스화로의 장입원료로서 유용한(M.Fe/T.Te)금속화율, 약 78% 이상의 것이며, 샤프트식 환원로의 능력과의 균형등을 고려해서 필요에 따라 광석과 이 생성환원철의 혼합물을 용해가스화로에 장입할 수가 있다.

샤프트식 환원로로서는 고압으로 환원가능한 것을 사용할수가 있다. 즉 용해가스화로의 노내압의 조정에 의하여 소망하는 고압환원가스를 회수할 수 있기 때문이다. 샤프트식 환원로는 이동층식(연속식)이 바람직하나 필요에 따라 고정층식을 사용할 수도 있다. 이동층식 환원로로서 본 발명에 알맞는 것은 예컨대 Midrex법, Armco법, Purofer법, Nippon Steel법 등이다.

제3도의 순서도에 기본구성으로서 표시한 바와같이 샤프트식환원로(20)에 의하여 환원된 환원철(7)은 용해가스화로(1)에 필요에 따라 냉각후에 공급된다.

샤프트식 환원로(20)에 있어서 일반적으로 노내온도는 800-950℃ 바람직하기로는 900℃, 바람직하기로는 고압환원방식으로 노내압 2.0-2.5 기압에서 환원이 행하여진다. 필요에 따라 장입철광석(14)은 예열된다.

용해가스화로는 제1, 제2의노의 어느것인가를 사용한다. (제5, 제6의 방법).

제4도에 용해가스화로(1a)와 이동층식 환원로(20a)를 조합한 본 발명의 일관공정(제6의 방법)을 약시한다.

즉 이동층식환원로(20a)의 환원철절단구(24)로부터 절단된 환원철(7)은 필요에 따라 냉각(도시생략)한 후에 환원철 공급라인(29)을 거쳐서 환원철호퍼(25)에 저류되고 장입슈우트(26)을 통하여 용해가스화로(1)의 노정장입구(2)로부터 코우크스(8)가 슈우트(27)를 통하여 장입되는 석회석등의 조재제기타의 부원료(13)와 함께 장입된다.

용해가스화로(1)의 노내압은 주로 샤프트식 환원로에 환원가스로서 사용하는 목적에 따라 또는 다시 그 부생가스를 다른 목적에 사용하는 등의 목적에 따라 고압으로 보지되고 2-5kg/cm²이상, 바람직하기로는 약 5kg/cm²의 압력으로 한다.

제4도의 용해가스화로(1a)는 제2도의 노와 같으며, 설명을 생략한다.

이동층식환원로(20a)의 내부에는 이동층(f)이 형성되고, 상승하는 환원가스(12)에 의하여 장입철광석 또는 입상철산화물(14)이 점차 가열환원되면서 하강하여 환원철(7)로 되어서 노하부의 환원철 절단구(24)에서 절단되고, 환원가스(12)는 부생가스(30)로서 가스회수구(22), 청정화(淸淨化)장치(28)를 거쳐서 회수된다.

한편 고정층식 환원로에서는 환원은 회분식(回分式)으로 행하여지고, 환원은 이동층 대신에 고정층에서 행하여진다. 이동층식, 고정층식 모두 샤프트식 환원로의 하부에 냉각대를 설치하거나 또는 노밖에 냉각장치를 설치할 수가있고, 절단한 환원철의 현열은 바람직스럽게도 회수한다.

또한 용해가스화로는 연속조업을 할수 있으며, 대응하여 이동층식 환원로를 사용하는 것이 바람직하지만 경우에 따라 복수의 고정층식의 샤프트식 환원로에 순차로 환원가스를 통하고 사실상 연속화 하는것이 가능하다.

이와같은 구성에 따라 본 발명에 있어서는 먼저 종래에 별도 제조되고 있었던 샤프트식 환원로를 위한 환원가스를 계내에서 용해가스화로로부터의 회수가스로서 고온, 고압으로 꺼낼 수 있으므로, 종래의 샤프트식 환원로에 비하여 대폭적인 성에너지가 달성되고 대규모의 고로법과 비교하더라도 본 발명은 보다 소형의 노를 사용해서 성에너지화 할 수 있다.

용해가스화로의 생성환원 가스는 일산화탄소와 수소를 주성분으로 하고 N₂를 거의 함유하지 않은 환원성이 강한 고온가스이며 샤프트식 환원로에서의 환원효율이 높고 또 샤프트식 환원로의 소요압력에 따라 공급환원 가스의 압력을 용해가스 화로를 사용하므로써 단순히 환원철의 용해가 효율적으로 될뿐 아니라, 석탄, 코우크스(특히 저품질의 것)등의 연료를 직접 연소가스화하여 사용할수가 있다고 하는 이점이 있다.

본 발명에 의하면 용해가스화로에 있어서 다량의 미분탄, 코우크스분, 또는 타르, 중유 등의 연료를 순산소에 의하여 가스화하고, 환원철을 용해하는 점에서, 또 한편으로 용해가스화로의 회수가스를 환원가스로서 샤프트식 환원로에 있어서 철광석을 환원하는 점에서 고로법과는 기본적으로 다르다.

본 발명에서 상기한 바와같이 용해가스화로와 샤프트식 환원로를 분리시켜서 구성한 이유는 다음과 같다.

본 발명은 고로법과 마찬가지로 철광석을 가스환원한후 용해하는 방식에 의하여 안정하고 또한 고능률항게 선철을 제조하려고 하는 것이다.

그러나 고로와 같이 하나의 반응기로 광석의 가스환원, 용해 및 코우크스의 연소가스화를 행하려고 하는 경우, 노정부와 송풍구레벨의 간격(높이)이 약 25m가 되고 코우크스 및 광석은 노정부로부터 장입되어 강하하는 동안에 하중과 충격을 받는다.

그리고 광석은 노정부에서 가스환원된후 용해되나 용해하는 위치는 노정에서 약 20m 아래이기 때문에 약 25Ton/m²의 하중을 받게되어 용해하려고 하는 고온의 광석은 그 하중으로 수축하고 융착대(帶)라고 하는 매우 통기성이 나쁜층을 형성하여 통기 짐이 아래로 쳐지는 등의 트러블의 원인이 되므로 고온연화성상으로 뛰어나고 큰 융착대를 형성하지 않은 괴성광이 필요케 된다.

한편 코우크스도 송풍구 전방에서 연소소멸하기 까지의 사이에 하중과 충격을 받아서 열화(劣化)하면 통기의 저해를 일으키므로 고강도의 코우크스가 필요하게 된다.

이때문에 본 발명에서는 먼저 광석을 샤프트식 환원로(20)에서 환원하고 연후에 용해가스화로(1)에서 용해하는 방법을 취한 것이다. 용해가스화로(1)에서는 코우크스 충전층으로 된 가열부(b)의 상방의 용해부(a)에서 환원철이 무하중으로 용해되기 때문에 고온연화성상이 뒤떨어진 광석의 사용도 가능하게 되는 동시에 이 용해가스화로(1)의 송풍구상방의 장입구(16)로부터 장입하는 코우크스는 송풍구앞의 연소실(e)에서 신속히 연소소멸하므로 저강도 코우크스의 사용도 가능하게 되고, 또 노정장입구(2)로부터 장입하여 가열부를 형성하는(b) 코우크스는 이 코우크스 충전층부를 적하하는 용융철과 슬랙에 의한 침탄반응, SiO₂등의 환원반응에 의하여 소모할 뿐이며 고로와 같은 하중과 짐이 아래로 쳐짐에 따라 충격을 받는일이 없으므로 이점에서도 저강도의 코우크스 사용이 가능하게 된다. 이 제5, 제6의 방법의 그밖의 이점은 다음과 같다.

(1) 용해가스화로 송풍구로부터 산소취입을 하기 때문에 미분탄(O₂1Nm³당 미분탄 1-1.5kg까지 가능), 기타의 연료를 다량 취입할수가 있고 전연료의 약 60% 이상을 코우크스이외의 연료로 할 수가 있다.

(2) 환원철을 용해하기 위하여 코우크스 반응열화가 없다. 따라서 장입코우크스로서 저강도 코우크스를 사용할 수 있고 잔건류코우크스도 사용할 수 있다.

(3) 용해가스화로의 구조는 간단하고 또한 소형화할 수 있고 또 환원가스는 고칼로리이기 때문에 샤프트식환원로도 소형화할 수 있어 장치코스트가 낮다.

(4) 용해가스화로내에서 코우크스충전층 위에서 환원성고온가스에서 입상환원철에 대한 열교환이 행하여져서 입상환원철을 용해하고 또 샤프트식 환원로에서 가스와 광석이 향류로 환원가스가 열교환할 수 있어 열효율이 좋다.

(5) 샤프트식 환원로에서는 융착이 일어나기 어렵고 또 용해가스화로에서도 급격히 용해되므로 융착이 일어나기 어렵기 때문에 저품질의 철광석 또는 괴성량을 사용할 수 있다.

(6) 샤프트식 환원로에 의하여 저품질 철광석을 사용하여도 금속화율이 높고(85-96% 이상)또한 그대로 용해가스화로에 장입 가능한 입상의 환원철이 얻어진다.

(7) 샤프트식 환원로를 포함하며 계전체의 조업은 안정되어 있고 제어가 용이하다.

(8) 용해가스화로의 회수환원 가스를 그대로 샤프트식 환원로에 취입되므로 환원가스의 제조, 처리(개질, 승압, 승온)가 불필요하고, 에너지, 장치코스트가 모두가 저감된다.

즉 용해가스화로와 이동층식 환원로로 분리하므로써 고온연화성상에 뒤떨어지는 저품질의 광석 및 저강도의 코우크스의 사용을 가능케 할 수 있는 것이다.

또 본 발명의 용해가스화로에 있어서 산소 및 미분탄을 사용하는 이유는 다음과 같다. 미분탄을 연소가스화하는 경우, 그 연소성은 연소온도와 더불어 연소용가스중의 산소농도에 현저히 의존하고 산소농도가 1% 증가하면 약 6%의 연소성의 향상이 예상되는 결과가 된다.

따라서 고로법에서 송풍중 산소가 21% 전후의 공기인 경우에 산소 1N㎥에 대하여 약 0.3-0.4kg의 미분탄사용이 한도인데 비하여 본 발명에서는 공기가 아니고 산소를 사용하므로써 산소 1N㎥에 대하여 약 1-1.5kg의 미분탄사용이 가능케되고 코우크스의 연소소비량을 대폭적으로 저감이 가능케 된다.

또한 연소하여 생성하는 가스는 환원철을 용해하기 위하여 적어도 1500℃ 이상의 온도이어야 하지만 고로와 같이 공기를 사용하는 경우는 연소가스온도를 올리도록 열풍로에서 가열한 고온공기를 사용해야 하는데에 대하여 본 발명과 같이 산소를 사용하면 공기를 사용하는 경우에 비하여 연소반응량에 대한 생성가스량이 적으므로 생성가스 온도를 충분히 높일 수 있는 결과 고로법과 같은 열풍로를 필요로 하지 않는 이점이 있다.

또 액체산노를 기화해서 산소원으로 하므로써 고로법과 같은 송풍기를 필요로 하지않고 가스의 게이지 압력이 2-5kg/㎠의 용해가스화로내에 산소를 취입하는 것도 가능케 된다.

이상과 같이 본 발명법에 의하면 고로법에 비하여 소비에너지를 저감할 수 있는데 다가 미분탄 사용에 의하여 코우크스의 대폭적인 저감을 도모할 수가 있고, 또 환원철의 제조와 용해가 다른 노에서 행하여지기 때문에 융착층이 없고 저품질원료의 사용이 가능케 된다.

[실시예 5]

제4도에 표시한 구조로서 다음에 표시한 장치제원의 용해가스화로기 1기(基)와 이동층식환원로 2기를 사용하여 다음에 표시한 조업을 실시하여 선철을 얻었다.

장치제원

(가) 용해가스화로

노유효용적 : 350㎥ 송풍구수 : 4개

코우크스, 환원철장입구 : 1개 코우크스, 석탄, 석회석 장입구 : 1개

연소실수 : 4개 연소실부내경 : 5m

용해부경 : 5m 용해부높이 : 10m

가스취출구 : 1개

(나) 이동층식 환원로

노유효용적 : 150㎥ 내 경5m

광석장입구 : 1개

가스취입구(광속장입구의 하방 약 10m의 높이) : 1개

환원철취출구 : 1개 가스취출구 : 1개

노내압력 : 3-5kg/㎤

즉, 용해가스화로의 송풍구로부터 산소 28N㎥/hr, 증기 1ton/hr미분탄 28 ton/hr을 취입하도록 하고 연소실내에는 코우크스(C : 88%, 입경 40mm이하, 드럼지수 t1 =85%) 10 ton/hr석탄(C : 75%, 입경 : 40mm이하) 3tom/hr, 석회석 5ton/hr을 송풍구상방의 장입구로부터 장입하도록 하고, 또 용해가스화로의 가스취출구로 부터 나오는 연소생성가스의 온도가 950℃ 전후로 유지되도록 2개의 이동층식 환원로의 환원철 절단구로부 터등량씩 환원철을 절단하고 환원철공급라인을 통하여 용해가스화로의 환원철장입구로 부터 장입하도록 하고, 또 각 이동층식환 원로에서는 환원철을 절단한 분만을 광석장입구로 부터 염기성괴성량(T.Fe : 56%, 평균입도 12mm)을 장입하도록 하고, 다시 용해가스화로의 가열부를 형성하는 코오크스충전층의 상면높이가 노바닥에서 부터 약 10m로 유지되도록 코우크스(C : 88%, 입경 40mm이상, 드럼지수 t2 =85%)8ton/hr을 환원철 장입구로부터 충전하도록 하고 또한 용해가스화로의 가스취출구로 부터 나오는 약 950℃의 온도의 연소생성가스를 등분배하여 2기의 이동층식 샤프트 환원로에 불어넣고 환원후의 가스를 가스취출구로 부터 회수하여 냉각제진한 후 가스압력이 2kg/㎠가 되도록 조합조작을 행하는 방법으로 실시 하였다.

용해가스화로의 송풍구로부터 취입하는 산소의 압력은 4.5kg/㎠로 되고 이노의 가스취입구에서 나오는 가스의 양은 87.5KN㎥/hr이며, CO : 75%, H₂: 22%, 압력 : 3.2kg/㎠가 되고, 2기의 이동 층식샤프트 환원로의 가스취출구로 부터 회수하는 가스의 온도는 냉각제진전에 약 200℃, CO : 39%, CO₂: 36%, H₂: 12%로 되는 동시에 각 이동층식샤프트 환원로에 공급하는 광석의 양은합계 140.8tom/hr, 용해가스화로에 장입하는 환원철의 양은 110.8ton/hr, T.Fe는 71.1%, T.Fe에 대한 금속철의 비율은 85%이며 용해가스화로에 장입하는 시점에서의 온도는 약500℃이고, 다시 용해가스화로의 송풍구상방의 장입구로 부터 공급하는 코우크스와 석회석의 양은 각각 합계 13ton/hr 4.3ton/hr이 되고 또 용해 가스화로의 환원철장입구로 부터 보충하는 코우스크의 양은 8ton/hr이 되어 결과로서 용해가스화로의 출선재구로부터 추출하는 용융선철의 양 은 83.3 ton/hr, 성분은 C : 4.5%, Si : 0.5%, S : 0.02%이하 기타 불순원소는 합계 0.5%이며 온도는 1500℃이고 동시에 추출하는 슬랙량은 35ton/hr로 되었다.

상기 조업을 정리하면 선철 1톤을 제조하는데 소요된 재료, 부생가스, 실질소비에너지, 산소제조에너지 및 총에너지는 다음과 같다.

소요재료

저품질코우크스 : 216kg 석 탄 : 36kg

미 분 탄 : 336kg 산 소 : 33N㎥

증 기 : 12kg 석회석 : 52kg

광 석 : (T.Fe : 56%) : 1690kg

부생가스 1664Kcal/N㎥ : 9400N㎥

실질소비에너지 : 2568Mcal 산소제조에너지 : 572Mcal

총에너지 : 3140Mcal/t

이에 관련하여 고로법에서는 선철 1톤당 약 2890Mcal의 에너지소비를 필요로 할 뿐이고 본 발명법에 비교해서 약 340Mcal 적으나 전처리에 다량의 에너지를 요하는 코우크스사용량이 약 500kg/t로서, 본 발명의 코우크스 사용량의 배에 가깝고 코우크스 제조에 소비되는 에너지(본 방법에 의한 경우 260Mcal), 고로법에 의한 경우, 540Mcal)를 산입(算入)하면 고로법과 실질적으로 동등하게 된다. 고로법에서는 다시 고품질의 코우크스와 괴성광을 필요로 한다는 것을 고려한다면 본 발명이 고로법에 비하여 월등히 뛰어남을 알 수 있다.

또 장치적으로는 본 발명의 용해가스화로는 고로에 비하여 작은 것으로도 좋으며 높이도 낮고, 또한 작은것이라도 효율적으로 조업할 수 있으므로 실용상의 이점은 더욱 크다.

Claims

코우크스 충전층이 설치되어 있는 노 상부로부터 유도된 철함유 시발제가 노하부에서 산소함유가스로 연료를 연소가스화 함으로써 용선으로 변환되어, 그 결과 생긴용선과 용재들이 노의 최하부로부터 추출되고, 그 결과 생긴 가스가환원되는 경우에 있어서, (a) 덩어리형태의 코우크스로 충분히 채워져 있는 정지상태의 공극을 갖는 코우크스 충전층이 노내에 설치되고, (b) 코우크스 충전층 상부에 미용융 환원철을 장입하여 그 위를 받치고 있는 스토우크의 용해부를 형성하고, (c) 고형덩어리 탄소를 함유하는 물질로 충분히 둘러싸여 있는 노의 하부내로 주로 탄소와 수소로 구성된 연료를 장입하고, (d) 송풍구들을 통해 상기 로의 하부로 주로 산소로 된 가스를 공급하고, (e) 상기로 하부에서 공급산소를 이용하여 연료를 연소 가스화하여 주로 일산화탄소와 수소로 구성된 환원 고온가스를 발생시키고, (f) 코우크스 충전충의 공극을 통해 상기 환원 고온가스를 상승시켜 이 환원 고온가스의 강한 열로 용해부에서 환원철을 용융하여, 그 결과 코우크스 충전층의 공극을 통해 용융철과 산소함유 용재가 상기 상승고온가스와 향류로 흘러 내리게 하며, 반면 코우크스내의 탄소를 상기 용융철내에 용해 시키면서 산화철을 코우크스로 환원하여 상기 용융철을 용선으로 바꾸는 단계들로 이루어진 것을 특징으로 하는 연료가스화 및 제선방법.
제1항에 있어서, 상기 용해, 가스화도로 부터 회수된 환원가스로 철광석을 샤프트식환원노에 의해 환원하는 것을 특징으로 하는 연료의 가스화 및 제선방법.
제2항에 있어서, 샤프트식 환원로에 도입되고 용해가스화로 부터 회수된 가스가 주로 일산화탄소 및 수소로 구성된 환원성 가스인 것을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서, 용해가스화로로 부터 회수된 가스가 고압으로 샤프트식 환원로내로 도입되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 고형덩어리 탄소재가 코우크스 충전층의 하부와 이 코우크스 충전층 하부 외측에 공급된 주로 탄소와 수소로 구성된 고형덩어리 연료의 장입으로 구성되며, 산소가 상기 송풍구를 통해 코우크스 충전충에 송풍되어 실제상 코우크스 충전층 하부내와 상기 장입역내에 연소역들을 형성하며, 공급된 연료가 연소역내에서 주로 산소로 구성된 가스를 송풍함으로써 실제상 불완전하게 연소되고 가스화되어 상기 환원고온가스를 발생시키는 것을 특징으로 하는 방법.
제5항에 있어서, 송풍구 위의 중간 장입구나 장입구들을 통해 장입 고형연료가 연소실에 장입되는 것을 특징으로 하는 방법.
제6항에 있어서, 부가적으로 수증기가 송풍구위 중간 장입구 또는 그 근방 노내에 불어넣어지는 것을 특징으로 하는 방법.
제6항에 있어서, 고형덩어리 연료가 석탄, 저질 혹은 저강도의 코우크스, 반전류 코우크스 등 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 방법.
제5항에 있어서, 조재제가 고형연료와 함께 중간 장입구를 통해 부가적으로 장입되는 것을 특징으로 하는 방법.
제9항에 있어서, 용해가스화로 내에 있는 용재에 의해 충전층, 장입물 그리고 연료내에 함유되어 있는 유항이 제거되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 2항중 어는 하나에 있어서, 연소역이 그 내에서 연료가 충분히 가스화될 수 있는 온도로 유지되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 2항중 어는 하나에 있어서, 용해부가 상기 충전층을 다시 보충함으로써 유지되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항, 2항 또는 5항중 어느 하나에 있어서, 코우크스 충전층은 코우크스 장입에 의해 보충하는 것을 특징으로 하는 방법.
제13항에 있어서, 장입 코우크스가 반건류 코우크스 또는 덩어리형 코우크스인 것을 특징으로 하는 방법.
제13항에 있어서, 부료로서의 조재제가 환원철과 코우크스와 함께 상부입구를 통해 부가적으로 장입되는 것을 특징으로 하는 방법.
제15항에 있어서, 환원철과 함께 장입된 조재제가 용해부에서 용재가 되는 것을 특징으로 하는 방법.
제13항에 있어서, 용해부가 그곳에 미용융 환원철을 장입함으로써 유지되고 새로 보충되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항, 2항 또는 5항중 어느 하나에 있어서, 주로 산소로 된 상기 가스가 90% 이상의 산소농도를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항, 제2항 또는 5항중 어느 하나에 있어서, 송풍구를 통해 송풍기는 연료로서 분상 고형연료, 액체연료, 기체연료 또는 이들 연료들의 둘이상의 혼합물이 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
제19항에 있어서, 분상 고형연료는 미분탄, 코우크스분, 피치분 등 또는 그의 혼합물인 것을 특징으로 하는 방법.
제19항에 있어서, 송풍구를 통해 분말 조재제가 임의로 불어 넣어지는 것을 특징으로 하는 방법.
제19항에 있어서, 코우크스비(코우크스/총공급된 코우크스와 연료)가 40%이하인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항, 2항 또는 5항중 어느 하나에 있어서,송풍구를 통해 수증기가 부가적으로 불어 넣어져 생성연소가스의 온도를 제어하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항, 2항 또는 5항중 어느 하나에 있어서, 용해가스화로가 높은 노내압에서 조업되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항, 2항 또는 5항중 어느 하나에 있어서, 코우크스비(코우크스와 연료)가 40%이하인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항, 2항 또는 5항중 어느 하나에 있어서, 장입된 환원철이 약 75% 이상의 금속화(금속화철/철의 총량)를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항, 2항 또는 5항중 어느 하나에 있어서, 연소역이 약 1800-2500℃로 유지되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항, 2항 또는 5항중 어느 하나에 있어서, 용해가스화로가 연소역내에서 발생한 환원가스가 5%이하의 N₂와 CO₂로 구성되는 조건하에서 작동되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항, 2항 또는 5항중 어느 하나에 있어서, 용해가스화로가 용해가스화로로 부터 회수된 환원가스가 5%이하의 N₂, CO₂로 구성되는 조건하에서 작동되는 것을 특징으로 하는 방법.
(a) 샤프트형의 노체, (b) 철함유 시발재, 코우크스와 부원료의 장입을 위한 상부입구아 상기 노체상부에 설치되어 있는 가스취출구, (c) 상기 노체하부에 설치되어 있는 용선과 용재추출용 출구, (d) 덩어리형의 코우크스로 충분히 채워져 있으며, 노체 하부에서 상부까지 뻗쳐있는 상기 노체의 주요부에 설치되어 있으며, 그 안에 공극을 갖고 있는 코우크스 충전층,. (e) 산소함유 가스나 연료를 송풍키 위해, 상기 코우크스 충전층의 하부에 일치되어 있는 측벽부에 설치되어 있는 송풍구, (f) 상기 노체의 최하부에 있는 노상들로 구성되어져 있으며, (g) 환원가스가 송풍된 산소함유 가스에 의해 발생하고 그 결과 생긴 가스가 코우크스 충전층을 통해 상승하며 이때 시발재가 용선으로 되어 노상에서 수직되어 추출되며, (h) 고형덩어리 탄소재로 충분히 둘러싸여 있으며, 상기 송풍구안에 설치되어 있으며, 노체에 축방향을 향하고 있으며, 환원가스를 발생시키기 위해 공기의 고갈을 충분히 유지되는 연소역, (i) 코우크스 충전층의 상부에 있는 상부입구를 통해 장입된 황원철, 코우크스, 부원료들의 충전 층으로 구성되어 있으며, 환원가스가 그곳을 통해 상승하여 그 안에서 환원가스의 강한 열에 의해 환원철을 용해하기 위한 용해부, (j) 산소함유 가스와 같은 주로 산소로 구성된 가스를 상기 송풍구를 통해 보내기 위한 장치 (k) 주로 탄소와 수소로 구성된 연료를 연소역으로 보내기 위한 장치들로 구성되며, (ㅣ) 이곳에서 보내진 연료가 상기 연소역에서 송풍 산소에 의해 가스화되어 주로 일산화탄소와 수소로 구성된 환원가스를 발생시키고, 이 발생 환원가스가 코우크스 충전층과 용해부를 통해 상승하고 그 결과 용융철과 용재가 코우크스 층전층을 통해 아래로 흘러내려 선철이 되는 것을 특징으로 하는 연료의 가스와와 선철의 생산을 위한 용해가스화 노.
제30항에 있어서, 상기 노가 철광석 환원용 샤프트 환원노와 용해, 가스환노의 가스출구를 상기 샤프트 환원노의 환원가스 송풍입구를 연결하기 위한 라인, 상기 용해, 가스화노의 가스출구를 상기 샤프트 혼원노의 환원가스 송풍입구를 연결하기 위한 라인, 상기 용해, 가스화 노에서 회수된 환원가스와 함께 상기 샤프트 환원 노내에서 상기 철광석을 환원함으로써 형성된 환원철을 상기 용해, 가스화 노내로 송급하기 위한 장치들과 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 연료의 가스화와 선철생산을 위한 용해가스화로.
제31항에 있어서, 샤프트식 환원로가 이동층식 또는 고정층식 또는 그의 조합인 것을 특징으로 하는 노.
제32항에 있어서, 샤프트식 환원로는 이동층식인 것을 특징으로 하는 노.
제31항에 있어서, 용해가스화로내의 연소실이 장입된 고형덩어리 원료로 형성되는 것을 특징으로 하는 노.
제34항에 있어서, 연소실이 장입된 고형덩어리 연료로 충분히 둘러싸이는 것을 특징으로 하는 노.
제34항에 있어서, 연소실이 실질상 노체 내에서 코우크스 충전층의 하부 바깥쪽에 형성되는 것을 특징으로 하는 노.
제30항에 있어서, 상기 고형덩어리 탄소재가 코우크스 충전층 하부와 이 코우크스 충전층 하부 외측에 공급된 주로 탄소와 수소로 구성된 고형덩어리 연료의 장입으로 구성되는 것을 특징으로 하느 용해가스화 노.
제37항에 있어서, 용해가스화로가 조재제를 중간 장입구를 통해 공급하기 위한 부가장치를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 노.
제37항에 있어서, 용해가스화로가 수증기를 상기 중간 장입구역 혹은 그에 인접구역으로 공급키 위한 장치를 더 갖고 있는 것을 특징으로 하는 노.
제30항 또는 31항중 어느 하나에 있어서, 상기 연료 공급장치가 송풍구를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 용해가스화 노.
제30항 또는 31항중 어느 하나에 있어서, 용해가스화노가 상기 송풍구를 통해 수증기를 송풍하기 위한 부가장치를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 노.
제30항 또는 31항중 어느 하나에 있어서, 용해가스화노가 주로 탄소와 수소로 구성된 연료를 상기 송풍구를 통해 송풍하기 위한 부가장치를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 노.
제30항 또는 31항중 어느 하나에 있어서, 상기 연소실이 보다 큰 지름의 하부내에 형성되는 것을 특징으로 하는 노.
제30항 또는 31항중 어느 하나에 있어서, 용해가스화로가 분말 조재제를 상기 연소역내로 공급하기 위한 부가장치를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 노.
제30항 또는 31항중 어느 하나에 있어서, 발생환원 고온가스가 코우크스 충전층과 아래로 흘러내리는 용융철과 용재들과 열교환을 할수 있으며, 용융철이 코우크스 충전층을 통해 아래로 흘러내리는 동안 용융철이 탄소화될 수 있을만한 충분한 높이를 코우크스 충전층이 갖는 것을 특징으로 하는 노.
제30항 또는 제37항중 어느 하나에 있어서, (a) 노체가 보다 작은 지름의 상부와 보다 큰 지름의 하부를 갖는 샤프트형이며, (b) 상기 연료를 공급하기 위한 장치가 중간장입구들로 구성되며, 이 장입구를 통해 고형 덩어리 연료를 상기 송풍구의 전부로 공급하고, 이 장입구들이 상기 송풍구위에 위치한 노측벽내에 설치되어 있고, 노체의 상하부 사이의 천이부에 설치되어 있으며, (c) 상기 연소역이 상기 중간 장입구를 통해 공급된 상기 고형 덩어리 연료의 장입으로 형성되는 것을 특징으로 하는 용해 가스화 노.