직접 환원철

Direct reduced iron
공정별 직접감소철 및 파손의 생산

스펀지철이라고도 불리는 직접감소철(DRI)은 천연가스나 석탄에서 발생하는 환원가스나 원소탄소에 의해 철광석(덩어리, 펠릿 또는 미세한 형태의)을 직접 철로 환원시켜 생산된다.[1] 많은 광석이 직접적인 감축에 적합하다.

직접감소란 철의 용해점 이하의 온도에서 철산화물을 금속철로 감소시키는 고체 상태의 공정을 말한다. 환원 철은 이러한 공정에서 그 이름을 따온 것인데, 한 예로 수소와 일산화탄소가 혼합된 환원 가스 승아가 있는 곳에서 800~1,200°C(1,470~2,190°F)의 고온에서 철광석을 가열하는 것이다.[2]

과정

직접감소 프로세스는 대략 가스기반과 석탄기반 두 가지로 나눌 수 있다. 두 경우 모두 다양한 형태의 철광석(크기 광석, 농축액, 펠릿, 제분기, 고로 분진 등)에 함유된 산소를 녹이지 않고 금속철로 변환하는 것이 이 공정의 목적이다(1,200 °C(2,190 °F 이하).

직접적인 감소 과정은 비교적 에너지 효율적이다. DRI를 사용하여 만든 강철은 전통적인 용광로가 필요하지 않다는 점에서 훨씬 적은 연료를 필요로 한다. DRI는 DRI 제품에서 발생하는 열을 이용하기 위해 전기 아크로를 사용하여 강철로 만드는 것이 가장 일반적이다.[3]

혜택들

기존 용광로의 어려움을 극복하기 위해 직접 저감 공정이 개발되었다. DRI 공장은 용광로의 특성처럼 통합형 강철 공장의 일부가 될 필요가 없다. 직접감축공장의 초기 자본투자와 운영비는 통합 철강공장보다 낮고 고등급 코킹 석탄의 공급이 제한적이지만 일반적으로 재활용에 철강고철을 이용할 수 있는 개도국에 더 적합하다. 인도는 세계 최대 직감 철 생산국이다.[4] 많은 다른 나라들은 이 과정의 변형들을 사용한다.

DRI를 경제적으로 만드는 요인:

  • 직감철 철은 돼지철과 거의 같은 철분 함량을 가지며, 일반적으로 총 철분 함량이 90~94%(원광석의 품질에 따라)이므로 미니 제분소에서 사용하는 전기로에는 우수한 공급원료가 되어 나머지 충전에 대해서는 저등급 고철을 사용하거나 더 높은 등급의 철강을 생산할 수 있다.
  • HBI(Hot-Briquet Iron)는 선적, 취급, 보관이 용이하도록 설계된 DRI의 컴팩트한 형태다.
  • 고온 직접 환원철(HDRI)은 고온으로 환원로에서 직접 전기 아크로로 운반해 에너지를 절약하는 DRI이다.
  • 직접감소 공정은 펠릿화 철광석이나 천연 "덤프" 광석을 사용한다. 한 가지 예외는 철광석 입자가 필요한 유동화된 침대 공정이다.
  • 직접 저감 공정은 불활성 가스에 오염된 천연 가스를 사용할 수 있으므로 다른 용도로 이러한 가스를 제거할 필요가 없다. 그러나 감소가스의 불활성 가스 오염은 해당 가스 흐름의 효과(품질)와 프로세스의 열 효율을 낮춘다.
  • 분말광석과 천연가스 원료는 호주 북부와 같은 지역에서 모두 공급할 수 있어 가스 운송비를 피할 수 있다. 대부분의 경우 DRI 공장은 가스보다 광석을 운송하는 것이 더 비용 효율적이기 때문에 천연 가스 공급원 근처에 위치해 있다.
  • DRI 방법은 97% 순수 철을 생산한다.
  • 철과 강철 제조에 화석 연료 사용을 없애기 위해 재생 가능한 수소 가스를 승라 대신 사용하여 DRI를 생산할 수 있다.[5]

문제

직접 환원 철은 보호받지 않고 방치할 경우 산화 및 녹슬기 쉬우며, 일반적으로 강철까지 빠르게 처리된다.[citation needed] 이 벌크 철은 또한 화로포닉적이기 때문에 불이 붙을 수 있다.[6] DRI는 거의 순금속에 가까운 용광로 돼지철과 달리 약간의 규소성 갠지스(고철로 만든 경우, 천연가스로 직접 환원된 철로 새 철로 만든 것이 아니라 고철로 만든 경우)를 함유하고 있어 제강 과정에서 제거가 필요하다.

역사

주요 기사: 꽃무늬

스펀지 철을 생산한 다음 그것을 작동시키는 것은 적어도 16세기까지 사용되었던 중동, 이집트, 유럽에서 철을 얻기 위해 사용된 가장 초기 방법이었다. 중국에서도 꽃을 피우는 방법이 사용되었다는 증거가 있지만, 중국은 기원전 500년까지 돼지 철을 얻기 위해 용광로를 개발했다.

꽃무늬 기법의 장점은 철을 약 1,100 °C 정도밖에 얻을 수 없는 낮은 용해로 온도에서 얻을 수 있다는 점이다. 용광로에 비해 단점은 한 번에 소량만 만들 수 있다는 점이다.

화학

다음과 같은 반응은 일산화탄소나 수소로 환원하여 헤마이트(철광석에서)를 자석, 자석(자석)을 산화철로, 산화철([7]철)을 철로 연속적으로 변환시킨다.

탄압을 가하면 시멘타이트(FeC3):

사용하다

스펀지 철은 그 자체로는 유용하지 않지만 연철이나 강철을 만들기 위해 가공할 수 있다. 해면은 꽃망울이라고 불리는 용광로에서 제거되고, 무거운 망치로 반복적으로 두들겨서 슬래그를 제거하고, 탄소나 탄화물을 모두 산화시키고, 철을 함께 용접한다. 이 치료법은 보통 약 3퍼센트의 슬래그와 1%의 다른 불순물을 가진 연철을 만든다. 추가 치료는 제어된 양의 탄소를 추가하여 다양한 종류의 열 처리를 허용할 수 있다(예: "강철").

오늘날, 스펀지 철은 철광석을 녹이지 않고 줄임으로써 만들어진다. 이것은 고철에 의존하던 전문 철강 제조업체들에게 에너지 효율이 높은 원료를 만들어준다.

참고 항목

참조

메모들
  1. ^ "What is direct reduced iron (DRI)? definition and meaning". Businessdictionary.com. Retrieved 2011-07-11.
  2. ^ "Direct reduced iron (DRI)". International Iron Metallics Association.
  3. ^ R. J. 프루한 외 (2000). 강철을 생성하기 위한 이론적 최소 에너지(선택 조건용)
  4. ^ "2020 World Direct Reduction Statistics" (PDF). Midrex Technologies. 2020. Retrieved 25 January 2020.
  5. ^ "Steel making today and tomorrow". Retrieved 31 May 2019.
  6. ^ Hattwig, Martin; Steen, Henrikus (2004), Handbook of explosion prevention and protection, Wiley-VCH, pp. 269–270, ISBN 978-3-527-30718-0. (데드링크 2019년 10월 24일)
  7. ^ "MIDREX" (PDF).
참고 문헌 목록

외부 링크