현대 제 metallurgy에서 스펀지 철 생산 과정은 어떻게 작동하나요?

시간:2025년 10월 7일

스폰지 철 생산 과정은 제철 산업에서 널리 사용되는 현대적인 방법으로, 주로 제강에 사용하기 위해 철을 물리적 및 화학적으로 환원된 상태로 생산합니다. 스폰지 철, 즉 직접 환원 철(DRI)은 다양한 환원제를 사용하여 철광석을 환원시켜 얻는 다공성의 고체 철 제품입니다. 과정은 다음과 같이 진행됩니다:

1.원자재 사용

철광석:일반적으로 헤마타이트 (Fe₂O₃) 또는 자철석 (Fe₃O₄)이 철의 주 원료로 사용됩니다.
환원제:보통 비코크스 석탄이나 천연가스가 환원제로 사용되어 철광석에서 산소를 제거합니다.
기타 첨가물:석회석 또는 백운석이 불순물을 제거하기 위해 추가될 수 있습니다.

2.감소 과정:

스폰지 철은 다음을 통해 생산됩니다.직접 환원, 이는 철광석이 융점(800-1200°C) 이하의 온도에서 금속 철로 환원된다는 의미입니다. 두 가지 널리 사용되는 방법이 있습니다:

A. 석탄 기반 공정:

철광석은 파쇄되어 비코킹 석탄과 혼합되어 환원제로 사용된다.
혼합물은 그 후 약 900-1000°C에서 회전 노 또는 수직 샤프트 용광로에서 가열됩니다.
철광석의 산소 분자가 석탄에서 나온 탄소와 반응하여 일산화탄소와 이산화탄소를 형성하고, 고체 금속 철(스펀지 철)을 남깁니다.
주요 반응:
Fe₂O₃ + CO → Fe + CO₂
Fe₂O₃ + C → Fe + CO + CO₂

B. 가스 기반 공정:
철광석은 환원제로 천연가스(주로 메탄, CH₄)를 사용하여 환원됩니다.
천연 가스는 먼저 수소(H₂)와 일산화탄소(CO)의 혼합물로 개질됩니다.
환원은 800–1000°C의 온도에서 샤프트 용광로와 같은 반응로에서 발생합니다.
주요 반응:
Fe₂O₃ + H₂ → Fe + H₂O
Fe₂O₃ + CO → Fe + CO₂

3.냉각 및 분리:

환원 과정 후 철강 슬래그는 산화를 방지하기 위해 냉각됩니다.
잉여 환원제 또는 불순물은 기계적으로 제거됩니다.

4.스펀지 철 생산의 장점:

에너지 효율성:용광로 공정보다 에너지를 덜 요구합니다.
유연성:석탄이나 가스를 환원제로 사용할 수 있어 지역 자원에 맞추어 조정할 수 있습니다.
환경 친화적전통적인 방법에 비해 배출량이 적습니다.
고수익:철강 제조에 적합한 고순도 철을 생산합니다.

5.스폰지 철의 응용:

스폰지 철은 주로 고품질 강철을 생산하기 위해 전기 아크로(전기 아크)와 유도로에서 원료로 사용됩니다.
철강 제조에서 스크랩 강철의 대체품으로 직접 사용할 수도 있습니다.

요약:

스폰지 철 생산 과정은 철을 용융하지 않고 금속 철을 생산하는 매우 효율적이고 환경 친화적인 방법입니다. 석탄이나 천연 가스와 같은 환원제를 사용하여 철광석에서 산소를 제거하여 추가적인 제강 공정에 적합한 다공성 철을 생산합니다. 이 과정은 특히 코크스 탄광이 부족한 국가에 지속 가능한 해결책을 제공합니다.