포스코 대비 - 제선공정

출처 : http://tips.energy.or.kr/new_overConSector/overconsector_view_01.aspx?code_num=MI&ch_code_num=MI01#key_169

고로에 철광석을 넣고 코크스를 태워서 철광석중의 산소를 제거하고 용해시켜 선철로 만드는 공정으로, 철광석을 사전 처리하는 소결과 코크스를 만드는 과정도 포함하는 보다 넓은 의미의 공정이다.
고로조업에 투입하기 전에 품질을 고르게 하고 철광석 가루를 일정한 크기로 만들어 내는데, 이를 소결공정이라 한다. 또한 코크스 공정은 철과 산소의 화합물인 철광석을 고로내에서 녹이는 열원인 동시에 철분을 철광석에서 분리시키는 환원제로서 필수재인 코크스를 생산한다. 제선공정의 중심은 고로(용광로)이며 이는 제철소의 상징이다. 철광석(소결광), 코크스, 석회석은 고로 윗부분에 투입되어 서서히 아래로 떨어지는데, 이때 코크스는 고로 밑 부분에 유입되는 열풍에 의해 연소되고 이 과정에서 발생하는 일산화탄소(CO)가 철광석과 환원반응을 일으키면서 쇳물이 생산된다. 이 과정에서 코크스는 철광석을 녹이는 열원으로서의 역할과 산화철인 철광석에서 산소와 쇳물을 분리시키는 역할을 한다. 고로에 장입된 철광석이 쇳물로 나오기까지는 5~6시간 정도가 소요되고, 이때 쇳물의 온도는 1,500℃ 정도이다.

철광석과 소결공정

철광석은 보통 30~70%의 철분(Fe)을 함유한 광석을 의미한다. 좋은 철광석이란 철분이 풍부하고 황(S), 인(P), 동(Cu)과 같은 유해성분이 작으며 크기가 일정한 것을 들 수 있는데 이와 같은 이상적인 철광석은 그리 흔하지 않고 원산지에 따라 품질, 성분, 형상이 각기 다르므로 그대로 고로에 투입할 수는 없다. 따라서 소결공정은 고로에서 요구하는 5mm~50mm 정도 크기의 철광석을 가루로 만드는 과정이다. 자료 : 철강업종 에너지효율향상 가이드, 지식경제부, 2013 [그림 1] 소결공정 개요도

석회석의 조쇄(crushing)

코크스에 기반한 고로는 1735년에 처음 도입되었는데, 현재까지 고로는 용선(선철, pig iron) 생산을 위한 가장 중요한 공정의 지위를 유지하고 있으며, 이후로도 상당 기간 동안 주도적으로 용선 생산할 전망이다. 고로는 폐쇄형 시스템으로, BFG(blast furnace gas)가 빠져 나가는 것을 방지하는 특별한 장입 시스템을 통해 로 샤프트의 상부에서 철을 함유한 물질(괴광, 소결광, 펠렛 등), 첨가제(석회석 등과 같은 슬래그 형성제), 환원제(예를 들면, 코크스) 등이 고로 내부로 투입된다. 산소, 및 보조 환원제가 추가된 뜨거운 열풍은 풍구에서 투입되어 환원성 가스와 서로 반대방향으로 흐르게 된다. 열풍은 환원제와 반응하여 주로 CO를 생성하고, 이어서 이 CO가 산화철을 금속 철(iron)로 환원되며, 액체 상태의 철은 슬래그와 함께 노하부로 모이고, 하부에 고인 철과 슬래그를 각각 정기적으로 분리한다. 액체 상태의 철은 토페도 카에 실려서 제강공장으로 이송되고, 슬래그는 처리되어 괴상, 과립 또는 펠렛 형태로 만들어져서 도로 건설 및 시멘트 제조에 사용된다. 또한, 고로가스(BFG)는 로의 상부에서 포집되어 처리된 후 제철소 내에서 가열용 연료나 전력 생산에 사용된다. [그림 2] 고로 개요도