KR0169483B1 - 금속산화물을 예비가열 및 예비환원시키는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속산화광물을 예비가열 및 예비환원시키는 방법에 관한 것이다. 이 공정은 기체중 포함된 산화광물입자가 배출구를 통해 처리실로 공급되는 과정을 포함한다. 처리실내에서는 산화광물입자가 빠르게 가열되어 환원기체흐름 속으로 유입되는 방식으로 상기 입자들의 흐름이 고온의 환원기체 흐름과 결합되어 입자들 상호간의 접촉 및 입자와 처리실 내부벽면과의 접촉을 최소화시킨다. 상기 입자의 흐름 및 고온의 환원기체 흐름은 실질적으로 병류하고, 병류방향으로 연장된 처리실이 본 명세서에 기술되어 있다. 고온의 배기가스가 용융조 반응기로부터 유도될 수 있고, 상기 배기가스는 고농도의 일산화탄소 및 수소를 함유한다.

Description

[발명의 명칭]

금속산화물을 예비가열 및 예비환원시키는 방법

[발명의 상세한 설명]

[발명의 분야]

본 발명은 금속산화물을 예비가열 및 예비환원시키는 방법에 관한 것이다.

[발명의 배경]

용광-환원로에서 나온 고온의 배기가스는 일산화탄소 및 수소 등의 환원기체를 다량 함유할 수 있는 바, 이 기체로부터 감지할 수 있는 열을 적어도 어느 정도 회수하고 기체환원력의 일부를 이용한다는 것은 경제적인 잇점이 있음이 분명하다.

금속산화광물을 예비가열 또는 예비환원시키는 것은 이미 여러 선행 기술 공정에서 잘 알려져있다. 두 개의 공정, 즉 Kawasaki Steel company 및 Nippon Kokan company에 의한 서로 다른 두 공정의 특징들을 결합시켜볼 때, 일반적으로, 상기 공정들은 다음 단점들 중 하나 또는 그 외의 것, 및 때로는 그 이상을 수반한다.

·몇가지 처리단계가 요구될 수 있다.

·값비싼 코크스 또는 기타 환원제가 필요할 수도 있다. 또는

·낮은 정도의 예비환원, 긴 체류시간 또는 낮은 예비가열온도를 얻기 위해 온도제한이 따를 수도 있다.

만일, 산화광물이 상당히 높은 온도에 노출된다면, 입자가 부드러워져서 장치에 부착되고 및/또는 입자들 상호간에 응집이 발생하게 된다.

크롬철광의 경우, 선행기술에 공지된 예비가열 및/또는 예비환원공정이 일반적으로 약 1200℃의 온도에서 실시되어야 한다고 제한되어 있고, 이 경우에는 온도가 매우 느린 속도로 저하되게 된다.

미국특허 제4,566,904호의 명세서에는 철광을 예비환원시키기 위해 용융도가니에서 나온 배기가스를 사용하는 공정이 기술되어 있다. 이 배기가스는 천연가스 등의 환원제에 의해서 냉각되게 된다. 이어서, 냉각된 환원기체는 유동층이 순환되는 용광로로서 철광을 예비환원시키는데 사용되는데, 냉각된 환원기체의 온도는 배기가스의 온도보다 매우 낮은 온도인 900℃가 가장 적당하다. 따라서, 이 공정은 배기가스 중 환원제의 농도를 증가시키는데 사용되는 감지할 수 있는 열을 상당량 손실하게 된다.

미국특허 제4,629,506호의 명세서에는 페리포러스크롬 광물(ferriforous chrom ore)로부터 페로크롬(ferrochromium)을 생성하는 것에 대해 기술되어 있는 바, 상기 광물을 회전로에서 1480° 내지 1580℃의 온도로 20분 동안 가열시키면, 광물을 환원시키기 위해 일산화탄소를 포함하는 대기가 회전로 내부에 생성된다. 이때 얻어진 가소성 덩어리가 냉각 및 파쇄되고, 석탄성분이 풍부한 부분 및 금속성분이 풍부한 부분으로 자기적으로 분리되게 된다. 바람직하기로는, 금속성분이 풍부한 부분을 건조밀도분리에 의해서 금속성분이 부족해 슬랙부 및 금속성분이 풍부한 합금부로 분리시킨 후, 슬랙이 풍부한 부분은 파쇄시키고, 금속성분이 풍부한 슬랙부분은 자기 분리에 의해 추출한다. 이어서, 금속성분이 풍부한 부분에다 금속성분이 풍부한 슬랙부분을 첨가시킨 후, 이를 좀 더 가공하기 위해 도가니에서 용융시키게 된다.

미국특허 제4,629,506호의 공정은 여러단계의 공정을 포함하게 되는 바, 이 보다 간단한 공정과 비교해 볼 때 부가적인 비용 및 작동비용이 더 들게 된다. 또한, 도가니에서 나온 배기가스가 석탄을 취송하고 광물을 도가니 속으로 보내거나, 또는 석탄을 저온으로 코크스시키는 운반기체로서 사용되는 것이 바람직하다.

미국특허 제4,851,040호에서 미세한 철광을 직접 환원시키므로써 철을 생산해내는 방법에 대해 기술하고 있다. 이 공정을 해면철 및 석탄미세입자 또는 저온의 탄화된 석탄을 철제조에 삽입시키고, 환원기체와 철을 생산하기 위하여 여기에다 산소를 주입한다. 환원기체가 유동층에서 700°내지 1100℃의 온도로 예비가열되고, 탄소가 피복된 미세철광을 환원시키는데 사용되는데, 이러한 환원기체를 사용하게 되면 미세탄소입자로 광물을 피복시킬 뿐만 아니라, 450°내지 700℃의 온도범위에서 미세광물을 예비가열시키게 된다. 일산화탄소의 분해로 인해 미세탄소입자가 광물입자에 침착되는데, 광물입자에 침착된 탄소층은 입자들이 환원되는 동안 점착성을 띠는 것을 방지해준다.

Kawasaki Steel KK에 의해 개발된 공정에서는 미세하고 응집되지 않은 광물이 사용된다; 일본국 특허 소59080706호 참조. 이 공정에서는 예비가열 및 예비환원이 유동층에서 실시되는데, 용관-환원로의 배기가스에서 일산화탄소가 풍부한 고온의 환원기체가 공급되고, 또한, 이는 탄화수소기체를 주입시킴에 의해서도 공급된다. 1350°내지 1400℃의 용광로 기체와 이보다 차가운 탄화수소기체, 예를 들어, 메탄 또는 프로판을 예비혼합시키면 상기 온도보다 낮은 온도, 예를 들어, 층의 온도가 약 1200℃인 기체혼합물이 얻어지게 된다. 실질적으로, 남아프리카의 크롬 철광을 평균 입경 325㎛로 감소시키는 데에는 상기 온도에서 12 내지 15시간이 필요하다. 또한, 일산화탄소만을 함유하는 용광로가 단독으로 사용되는 경우에는 산화철과 산화크롬이 단지 국부적으로 환원되게 되므로, 탄화수소기체가 크롬철광을 환원시키는데 큰 역할을 함을 알 수 있다.

그러므로, 상기 공정에서는 광물을 실질적으로 환원시키기 위해 탄화수소 기체를 첨가시켜야 하고 유동층의 온도가 낮아야 하는데, 이는 반응 속도를 느리게 하지만, 반면에 크롬철광의 공급이 약해지는 것을 방지해주고, 유동층에서 입자가 계속적으로 응집되는 것을 방지해 준다. 따라서, 체류시간이 길면 모든 크롬철광 공급이 예비가열 및 예비환원을 방해하는 것처럼 보인다(어떤 크롬철광은 용광-환원로에 직접 주입된다).

본 발명의 목적은 금속산화물입자가 약간량도 응집되지 않으나, 예비환원 후 기체에 의해 이송간으한 물질인 과립형태로 존재하고, 이러한 부분적으로 환원된 입자들은 더 이상의 정교한 공정을 필요로 하지 않으면서, 최종 환원공정, 바람직하기로는 용융공정을 거치게 됨으로써, 조 금속산화물, 특히 금속광물을 부분적으로 또는 거의 완전히 환원시키는 방법을 제공하는 것이다.

따라서, 본 발명은 금속산화물 입자와 고온의 환원기체 흐름을 형성하여 이를 가열 및 적어도 일부의 금속산화물 입자를 환원시키되 여기서 상기 고온의 환원기체는 금속산화물입자, 환원기체흐름 중에 포함된 입자 또는 이들 모두가 점성특성을 나타내는 온도보다 고온임을 특징으로 하는 금속산화물을 예비가열 및 예비환원시키는 방볍을 제공한다.

금속산화물입자는, 하나 또는 그 이상의 상이 액체의 산화물 중에 나타나고 잔상이 고체상태까지 계쏙 존재하는 온도까지 가열되면 점송특성을 나타낸다. 이는 다성분계에서 우선 공융점 또는 포정점을 나타낸다. 모든 상들이 액체형태로 존재할 때 금속산화물 입자는 더 이상 점성특성을 나타내지 않게 되는데, 산화물입자가 점성특성을 나타내기 시작하는 온도 및 그 보다 높은 온도 범위에서는 어떤 금속 산화물이 다른 금속 산화물로, 어떤 광물 혼합물이 다른 광물 혼합물로 변화된다. 낮은 면에는 어떤 구성성분이 1150℃에서 액체인 Al₂O₃-FeO-SiO₂및 FeO-Fe₂O₃-SiO₃등의 계로 존재하고, 높은 면에는 철 또는 기타 환원물이 용제 및 맥석광물로 부터 추출되는 경우 CaO-MgO-SiO₂등의 계로 존재한다. 이러한 계의 융점은 약 1300°내지 1350℃이다. 일반적으로, 철의 금속화에 따른 점성은 600℃까지의 온도에서 발생되지만, 1000℃를 초과한 온도에서 가장 빠르다. 이 문턱 온도는 가열된 광물이 망간 또는 크롬을 포함할 때 100 내지 200℃ 증가된다.

상기 고온의 환원기체는 증기 존재하에 천연가스 또는 석탄을 연소시켜 직접 유도된 합성기체일 수도 있으나, 이 고온의 환원기체는 용관-환원로에서 나온 배기가스인 것이 바람직하다. 통상적으로, 상기 배기가스는 일산화탄소 및 약간의 수소를 포함한다. 부가적으로, 용광-환원로에서 나온 고온의 배기가스는 흔히 금속산화물입자, 부분적으로 환원된 광물입자 및 미세금속입자를 포함한다. 상기 배기가스의 유출온도는 점성온도 보다 높은 것이 정상이다. 따라서, 배기가스가 냉각될 때, 입자들 상호간 및 입자가 장치에 부착되는 것을 방지하기 위해 주의해야 한다. 점성입자의 응집 및 부착은 두 기술중의 하나 또는 이들을 결합시키므로써 방지될 수 있는 바, 첫 번째 기술은 금속산화물 입자를 점성온도 보다 상당히 높은 온도까지 빠르게 가열시킨 후, 점성온도 이하로 신속하게 짧은 간격으로 냉각시키는 것이다.

두 번째 기술은 금속산화물입자를 그 점성온도 이상으로 가열시키고, 고온의 점성입자들간의 충돌 및 고온의 점성입자와 장치와의 충돌을 최소화시키기 위해 입자를 흐름패턴 속에 유입시키는 것이다. 이는 금속산화물입자의 온도가 오랜시간 동안 점성온도 범위에서 유지될 수 있도록 한다. 이는 수직방향 처리실의 제1말단부로부터 제2말단부로 흐르는 속도를 우선 감소시킨 후, 제2말단부 근처에서 흐름속도를 증가시키므로써 가능해지게 된다. 이와 같이 유입되는 입자가 초기에 보유되거나 또는 좀 더 고속의 유입흐름 중에 포함된 고온의 환원기체 중에 존재한다면, 그것이 이동될 수 있는 한 느린 속도로 제2말단부를 향해 흐르고, 입자의 일부가 흐름으로부터 갈라져 나와 제1말단부로 낙하된다. 입자가 체류하던 체류하지 않던, 보유된다는 것은 그의 밀도, 크기, 표면적, 표면조도 및 흐름중 그 위치 등의 요인에 의존하게 된다. 흐름중의 포함된 입자를 제2말단부의 유출구로 보내기 전에 점성온도 이하로 냉각시키고, 또한 제1말단부로 낙하되는 입자는 좀 더 고속의 환원기체 흐름중에 포함시키기 전에 점성온도 이하로 냉각시키게 된다.

또한, 본 발명은 본 발명에 따르는 제조공정에 의해서 금속산화광물을 예비가열 및 예비환원시키는 처리실을 제공한다. 처리실의 내부배열 및 환원기체 유입관은 입자상호간의 응집 및 입자가 처리실 벽면에 부착되는 것을 최소화시키면서, 동시에 예비가열과 예비환원을 촉진시키기 위한 것으로 선택된다.

상기 처리실은 몸체부, 제1말단부, 제2말단부, 제1말단부의 유입구 및 제2말단부의 유출구를 포함하는데, 몸체부 및 각 말단부는 각각 유입구와 유출구를 향해 몸체부분의 끝이 점점 가늘어지고, 몸체부의 단면적은 유입구 및 유출구의 그것에 비해 몇 배 크다. 더욱이, 처리실은 그 자체가 수직방향으로 배열될 셩우 흐름이 상술한 바와 같이 될 수 있도록 충분히 연장되게 된다.

또한, 본 발명은 금속산화광물의 용융장치를 제공하되, 여기에는 상기 처리실이 설치되어 있다.

본 발명의 놀라운 잇점은 배기가스를 급냉시켜서, 응집 및 부착이 상당히 감소되거나 또는 모두 방지되는 온도까지 점성 고체 또는 다른 것이 함유된 물질을 냉각시킨다. 그러나 만일, 배기가스가 점성고체를 다량 함유한다면, 새로 공급되는 고체입자 주입속도 등의 공정을 변화시키는 것이 필요할 수 있다.

[도면의 간단한 설명]

첨부도면 제1도는 본 발명을 좀 더 상세히 설명한 것으로서, 용융조 반응기에서 나온 배기가스를 예비가열 및 예비환원실에 통과시키면서 새로 공급되는 광물을 이 처리실에 통과시키고, 이를 다시 고정 처리실로 이송시킨 후, 최종적으로 용융반응기에 통과시킨다.

제2도는 평향하게 배열된 구대의 예비가열 및 예비환원 처리실의 작동을 나타낸 본 발명의 또 다른 구현예이다.

제3(a)도 및 제3(b)도는 본 발명에 따른 처리실의 또 다른 구현예이다.

[발명의 상세한 설명]

본 발명은 특히 크롬철광과 관련하여 설명하겠으나, 기타 다른 산화광물에도 적용시킬 수 있다. 그러나, 환원이 매우 빠르게 진행되는 온도 범위 또는 그 부근의 온도에서 '점성점'을 갖는 산화광물에 대해 작용하게 된다. 어떤 산화광물은 하나 이상의 금속을 포함하는 바, 예를 들어, 크롬철광은 크롬 뿐만 아니라 철도 함유한다. 이들 금속중 하나 또는 두 개 모두를 예비환원시키는 것이 유리한데, 모든 산화물 또는 산화물 구성성분을 예비환원시킬 수 없다는 것을 주지해야 한다.

본 발명은 환원가능한 고온에서 배기가스를 생산하는 어떤 반응기와 관련하여 사용될 수 있는데, 특히, 용융조반응기, 예를 들면, 크롬철광을 환원시키는데 사용되는 용융합금철로 된 반응기가 사용된다. 배기가스가 사용되는 경우, 본 발명에 따르는 공정은 특정 물질을 반응 및/또는 가열시키고, 배기가스는 그 자체가 급냉된다. 배기가스에 함유된 어떠한 점성물질 또는 용융물질이 미세입자에 부착될 수 있는데, 많은 경우에 이러한 물질의 일정량이 부착되는 것은 사실상 허용될 수 있다.

본 발명은 피로야금 반응기로부터 유도된 화학적 에너지 및 감지할 수 있는 열을 이용하여 금속산화광물을 예비가열 및 예비환원시키는 것이다. 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면, 이러한 금속산화공물 입자를 매우 높은 온도로 가열시키면 금속산화물의 환원속도를 향상시킬 수 있다. 특히 바람직하게는, 비록 이 온도가 입자의 점성이 심각해지는 온도보다는 낮다고 할지라도, 본 발명의 제조공정에 따르면, 기체의 흐름중 입자들 상호간의 접촉 및 입자와 내부벽면과의 접촉을 감소시키므로써 종래의 단점을 개선시키게 된다. 이어서, 상기 입자들을 그들의 점성온도 이하로 빠르게 냉각시킨다.

일반적으로, 적당한 출처에서 얻어진 고온의 배기가스는 긴 예비가열 및 예비환원실의 한쪽 말단부 근처에 위치한 유입관 또는 다수개의 유입관을 통해 유입되는데, 이때 상기 유입관 또는 다수개의 유입관은 처리실측에 대해 축방향 또는 이에 근접하여 위치하는 것이 바람직하다.

예비가열 및 예비환원실의 단면적은 배기가스와 직접 접하는 처리실 벽면을 최소화하기 위해 실질적으로 상응되는 도관의 단면적 보다 커야 한다.

산화물입자는 배기가스 유입점에 근접한 점 또는 그 부근에서 처리실로 유입되는 것이 바람직한 바, 광물 유입구 또는 다수개의 유입구는 배기가스의 본체흐름 방향과 평향하게 배열되고, 처리실의 축을 향해 어느 정도 확장되는 것이 바람직하다. 또한, 산화물 입자를 수송하는 기체에 선회도가 발생될 수 있다.

상기 산화물입자는 거대한 저장소 또는 상기 제1처리실과 함께 작동되는 또 다른 처리실에서 얻어질 수 있는데, 상기 산화물입자는 완전히 산화된 배기가스를 포함하는 적당한 기체에 의해서 처리실로 이송된다.

상기 산화물 입자는 입자들 상호간 및 입자와 내부벽면과의 접촉을 최소로 하기 위해서 산화물 입자를 기체의 본체 흐름속에 포함시키는 방식으로 처리실의 배기가스 흐름속에 유입시킨다. 미세한 산화금속 입자가 고온의 배기가스와 접촉하게 되면 상당히 높은 온도로 빠르게 가열된다. 어떤 흐름은 부착 및 응집의 주원인이 되는 처리실의 벽면 부근에 있다고 추정되고, 처리실 벽을 통해 열이 손실된다. 처리실에서 입자를 회수하는 단계에서, 상기 흐름중 입자의 온도는 점성온도 이하로 저하된다.

또한, 고온의 기체와 금속산화물의 상대적인 비율을 변화시키므로써 고온의 산화물 입자들간의 상호 접촉을 최소화시킬 수 있다. 일반적으로, 유효기체량은 주어지는데, 이는 용광로의 작동에 따라 달라지게 된다. 그러므로, 새로운 금속산화물입자의 공급속도는 기체 흐름과 조화를 이루도록 해야 한다. 또한, 이점은 불필요한 폐색점을 피하고 처리실로 유입된 실질적으로 처리실의 축방향인 기체흐름을 촉진시키기 위해 처리실 설계시 고려되어야 한다.

상기 처리실에 라이저가 설치될 수도 있는 바, 이 경우 상기 입자들은 다음 처리단계로 유도되는 수단에 유입되기 전에 더욱 냉각시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 처리실과 배출구의 내부배열은 예비가열 및 예비환원을 촉진시키고, 입자들의 응집 및 내부벽면에 부착되는 것을 최소화시키기 위한 것으로 선택된다. 각 배출구 또는 다수개의 배출관의 형태는 사각(dead space)을 최소화시키는 부드럽고 둥근 내부표면을 제공할 수 있는 것을 선택하고, 용융조 반응기로부터 나온 배출구 또는 도관주 위에 입자들이 응집되는 것을 감소시키거나 제거하기 위한 것으로 선택된다.

입자의 온도가 바람직한 정도로 감소된 후, 이들은 처리실로부터 인출되어 원심분리기 등의 공정을 더 거칠 수도 있다.

온도 변화를 적당하게 하기 위해서는 외부에서 냉각시킬 수도 있다. 용광로의 배기가스 및 운반기체 중 하나 또는 둘 모두의 유동속도를 조절하므로써 승온대역에서 입자의 체류시간을 조절할 수 있다. 산화물입자는 한 번 또는 필요한 만큼 그 이상으로 처리실에 통과시킬 수 있다.

본 발명을 상세히 설명하면, 새로 공급되는 산화물 또는 재순환된 산화물에 흡힙기체중 포함된 용제 또는 다수개의 용제를 첨가시킬 수 있다. 이는 환원속도를 증가시키기 위해 연소시 처리실내의 온도를 상승시킬 수 있는 산소함유기페 및 탄소질 물질을 주입시킨다고 하는 잇점이 있다.

용융조 반응기로부터 일산화탄소 및 수소를 다량 함유한 배기가스를 사용하는 경우, 이 기체의 배출온도는 1400°내지 1800℃ 범위가 적당하다.

제1도에서 보는 바와 같이, 배기가스가 처리실(1)을 통과하게 되는데 이는 유입과(2)으로부터 공급된 것이다. 도관(2)은 운반기체 중 새로 공급되는 광물이 통과하는 배출구(3, 4)의 하부에 위치한다(하부 위치가 일반적이다). 배출구(3, 4)에 대한 도관(2)의 공간관계 및 처리실(1) 내부용적은 입자가 처리실로 침투될 때 배출구(3, 4) 부근의 일반적인 대역에서 광물입자가 빠르게 환원되는 것을 촉진시킨 후, 냉각시키기 위한 것으로 선택된다. 이와 같이 함으로써 입자의 용융이 최소화되고 점성이 감소된다. 도관(2)과 배출구(3, 4)의 기하구조 및 그들의 공간관계는 입자와 처리실 벽면과의 접촉을 감소시키고 입자가 벽면에 부착되는 것을 감소 또는 방지하기 위한 것으로 선택된다.

배기가스 흐름이 처리실을 통과할 때, 처리실의 단면적이 유입관(2)의 그것보다 몇 배 크기 때문에 흐름속도가 감소된다. 그러나, 배기가스가 유출구에 접근하게 되면, 처리실 유출구 부근의 단면적을 상당히 감소시키므로써 흐름속도를 매우 증가시킬 수 있다. 이와 같이 속도를 변화시킨 결과, 흐름은 입자들 상호간의 응집 및 입자가 장치에 부착되는 것을 감소시킬 수 있다.

기체 및 함유된 고체가 분리기(5)를 통과하게 되는데, 여기서 폐기기체는 세척되기 위해 보내지는 한편, 기체중에 포함된 고체는 분리기(5)로부터 흐름분할기(6)로 이송된 후, 모든 고체가 용융조반응기(7)에 통과하거나, 또는 그중 일부분이 처리실(1)로 환원되게 된다.

제2도에 따르면, 두 개의 처리실(8, 9)이 평행하게 설치되고, 용융조 반응기(10로부터 나온 배기가스가 처리실(8)을 통과하게 되는데, 여기서 기체는 분리기, 처리실(9) 및 궁극적으로는 새로운 공급원(도면에는 나타나 있지 않음)으로부터 나온 고체와 결합하게 된다. 처리실(8)에서 나온 기체 및 고체는 분리기(12)를 통과하게 되는데, 이때 분리된 기체는 처리실(9)로, 고체는 분산기(13)로 공급되게 된다. 분산기(13)에서 나온 고체는 나누어져서 일부는 반응기(10)로, 다른 일부는 처리실(9)로 공급된다. 처리실(8, 9)의 도관 및 배출구는 상기 제1도에 나타낸 처리실(1)에서의 그것과 동일하다.

제2도를 좀 더 상세하게 설명하면, 새로 공급되는 고체는 분리기(11)를 통해 고온의 처리실(8)에 유입되기 전에, 이 보다 저온의 처리실(9)로 먼저 주입된다.

제1도와 제2도를 좀 더 상세히 설명하면, 각각 용융조반응기에 통과되는 고체는 반응기의 상부에 유입되는 것이 편리하나, 반응기의 다른 부분에 유입될 수도 있다. 반응기 상부에서 유입배출구는 분리되거나 또는 산소함유기체의 유입배출구, 예를 들어, 산소함유기체의 둥근 유입부와 결합된다.

제3(a)도와 제3(b)도를 상세하게 설명하면, 처리실(14) 내부벽면 가까이에 냉각된 입자의 흐름막을 제공하기 위해, 냉각된 미립자 물질이 처리실벽 근처가 아닌 처리실(14)의 유출구 근처로 유입된다. 처리실의 배기가스 유입구를 향해 낙하되던 상기 입자들이 배기가스 흐름중에 포함된 후, 기체 및 고체 배출관을 통해 처리실로부터 유출되게 되는데, 이때 상기 입자들은 처리실 내부의 환형 분산기(15)를 통해 처리실(14)로 유입된 것이다. 제3(b)도에는 흐름막(16)이 나타나 있는 바, 이는 제3(a)도의 A-A선을 따라 절단한 단면도를 나타낸 것으로서, 도관(17) 및 배출구(18, 19)는 제1도의 그것과 유사하다.

일반적으로, 종래의 공정에서는 응집경향이 있는 고온의 고체가 송풍구나 주입기를 통해 용융조로 빠르게 유입되도록 할 수는 없었다. 그러니, 고체의 입자크기가 미세하기 때문에 본 발명에 따른 예비가열된 고체를 용융조 공정으로 이송 및 주입시키기에는 매우 적당하다.

제1도와 제2도를 좀 더 상세하게 설명하면, 도면에서 왼쪽의 점선으로 표시된 화살표는 탄소질 물질 및 산소함유기체의 공급을 나타낸다. 그러나, 공급대역은 공급 후 입자가 빠르게 가열되는 메카니즘이 그 다음 단계인 냉각에 의해 방해받지 않도록 하기 위해 조심스럽게 선택되어야만 한다. 또한, 도관(2)을 통해 일산화탄소를 주입시키므로써 환원속도를 증가시킬 수도 있다.

명세서중 '산소함유기체'란 공기 및 산소가 풍부한 공기를 포함하여 순수한 산소 및 산소를 함유하는 기체에 대해 언급한 것이다.

명세서중 '탄소질 물질'이란 고온에서 적당히 탈 수 있는 것으로서, 무연탄, 역청탄이나, 아역청탄, 점결탄이나 증기탄, 코크스, 갈탄(lignite 또는 brown coal), 탄화물로부터 유도된 갈탄, 중유 잔류물 및 천연가스가 포함된다. 상기 갈탄은 오스트레일리아 특허 제561,584호 및 동 제588,565호 및 특허출원 제52422/86호에 기술된 방법을 사용하여 치밀화시킬 수 있다. 이와 같이 치밀화된 생성물로부터 탄화물을 제조하는 방법에 대해서는 오스트레일리아 특허 제52234/86호에 기술되어 있다.

명세서중 고온의 배기가스가 공급되는 용융조반응기는 다음의 어느 것이어도 좋다 : 용융철 반응기, 깊은 슬랙공정 반응기, 철합금 반응기, 비철 반응기 또는 고온의 배기가스를 방출하는 기타 피로야금공정 반응기.

상기 방법은 예비환원된 광물을 완전히 환원시키는 환원 또는 용락(溶落)법과 결합될 수 있는 바, 이는 용융환원 단위 또는, 예를 들어, 용광로, 회전로, 유동화 또는 순화유동화로 알려질 수 있다.

그러나 특히, 상기 방법에 따르면, 용융환원용기와 함께 작동시킬 수 있다는 잇점이 있다. 용융환원반응기로부터 방출된 폐기가스는 과립의 산화광물을 환원시키고, 이때 얻어진 예비환원된 물질을 용융환원용기에서 완전하게 환원시키기 위해 환원실에서 직접 사용될 수 있다.

이러한 결합된 공정은 여러 잇점을 제공하게 된다. 이 용융환원용기로부터 폐기기체 중 포함된 불순물, 즉, 먼저, 점성물질 또는 미세광물 입자는 반응용기 중에 존재하도록 허용가능하고, 대부분이 광물입자에 부착된다. 용융반을기로부터 나온 폐기기체의 높은 온도는 과립의 금속광물을 가열시키는데 필요한 열에너지를 공급하고, 상기 광물은 폐기기체 중에 존재하는 고온의 CO 및 H₂에 의해 예비환원된다. 이는 냉각효과를 주고, 부가적으로, 폐기기체는 과립의 금속광물을 바람직하게 통제할 수 있을 정도로 냉각시킨다. 상기 공정의 특징은 모두 광물의 환원도, 온도 및 반응용기에서의 유동조건을 선택적으로 조절할 수 있도록 해준다.

Claims (11)

1. 금속 산화물 입자를 가열하고 적어도 부분적으로 환원시키기 위하여 고온의 환원기체의 흐름 속으로 도입하는 단계로 이루어지고, 여기서 상기 고온의 환원기체는 금속산화물입자, 또는 환원기체의 흐름 중에 포함된 금속산화물 입자가 점성을 나타내는 온도 이상의 고온인 금속 산화물을 예비가열 및 예비환원시키는 방법.
2. 제1항에 있어서, 산화물 입자를 그들이 점성을 나타내는 온도 이상으로 가열한 후, 상기 금속 산화물 입자를 그들이 점성을 나타내는 온도 이하로 급냉하는 단계를 추가로 포함하여 이루어진 방법.
3. 제1항에 있어서, 처리실 중에 흐름을 형성하고, 상기 흐름 중에 인가된 금속 산화물 입자를 요구된 패턴흐름에 들어가도록 하고, 여기서 입자 상호간의 접촉을 최소화하고 처리실의 내부 벽면과 접촉하기 전에 점성입자를 그들의 점성 온도 이하로 냉각시키는 단계를 추가로 포함하여 이루어진 방법.
4. 제3항에 있어서, 유입된 금속 산화물 입자의 흐름을 형성하기 위해 기체 중에 금속 산화물 입자를 유입시키고, 상기 고온 환원 기체의 흐름과 혼합하여 금속 산화물 입자와 고온 환원 기체와의 흐름을 형성하는 단계를 추가로 포함하여 이루어진 방법.
5. 제3항에 있어서, 흐름이 처리실의 제1말단으로부터 제2발단 쪽으로 처리실을 통해 이동함에 따라 상기 금속산화물 입자와 고온 환원 기체와의 흐름의 속도를 점진적으로 감소시키고, 이어서 제2말단에 근접함에 따라 상기 속도가 증가하도록 하고, 이것에 의해 상기 금속 산화물 입자가 요구된 패턴흐름에 들어가도록 하는 단계로 이루어진 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 고온의 환원 기체는 제련 환원 용광로에서 나온 배출가스인 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 배출가스의 온도가 1400°내지 1800℃의 범위인 방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 금속 산화물 입자는 크롬 철광석으로 이루어진 것인 방법.
9. 제4항에 잇어서, 선회도가 유입된 금속 산화물 입자의 흐름에 의해 금속 산화물 입자 및 고온 환원 기체와의 흐름에 부여되는 것인 방법.
10. 제1항에 있어서, 상기 금속산화물 입자의 일부는 재순환된 금속산화물로 이루어진 것인 방법.
11. 제4항에 있어서, 추가로 상기 흐름이 처리실의 제1말단으로부터 제2말단 쪽으로 처리실을 통해 이동함에 따라 상기 금속산화물 입자와 고온 환원 기체와의 흐름의 속도를 점짐적으로 감소시키고, 이어서 제2말단에 근접함에 따라 상기 속도가 증가하도록 하고, 이것에 의해 상기 입자가 요구된 패턴흐름에 들어가도록 하는 단계로 이루어진 방법.