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차세대 제철용 코크스의 제조기술

전문가 제언: ○ 고로제철법에서 코크스는 장입물을 가열하는 열원인 동시에 철광석을 환원하는 역할을 담당한다. 코크스는 노내의 원료 층 압력에 견딜 수 있는 강도를 가져야 하므로 점결성이 있는 석탄(점결탄)을 코크스로에서 건류하여 제조된다. 점결탄은 호주, 브라질, 캐나다 등 특정 지역에서만 산출되어 자원적으로 제약이 크므로 우리나라나 일본의 고로조업 기술은 고온송풍, 산소부화송풍, 연료취입, 미분탄 취입 등 코크스 사용량을 절감시키는 기술을 중심으로 발전해 왔다고 해도 과언이 아니다.

○ 코크스로는 규모에 따라 50~100개의 탄화실과 연소실이 교대로 배치되고 노체의 하부에는 배열회수를 위한 축열실이 있다. 조업 시에 연소실은 1200~1350℃로 가열되고 축열실은 900~1200℃에 달한다. 탄화실과 축열실에는 고온에서 내압강도와 열전도성이 우수한 규석(SiO2) 연와가 이용되는데 저온에서는 급격히 수축하여 균열이 발생하기 때문에 한번 점화하면 몇10 년 동안 고온상태에서 운전이 계속된다.

○ 코크스는 고온상태에서 장시간 건류하여 제조되므로 에너지 소모가 크다. 따라서 에너지 절약을 위하여 1970년대에 소련에서 개발된 건식소화설비인 CDQ(Coke Dry Quenching)설비가 이용되고 있다. CDQ는 적열된 코크스를 불활성 가스로 냉각하고 고온가스의 열을 보일러에서 증기로 회수하는 장치로서 처리량 180~200t/h의 대규모 설비도 가동되고 있다. 폐플라스틱을 탄화실에서 건류하여 고온가스와 유분을 얻는 방법도 환경대책을 겸한 에너지 절약기술로 이용되고 있다.

○ 일본에서 차세대 코크스 제조법으로 개발한 SCOPE 21은 기본적인 제조방식과 설비는 기존기술과 큰 차이가 없다. 다만 유동상 건조장치와 2단계 건류공정의 채용, 미분탄의 성형배합 등 코크스화 반응의 효율을 높일 수 있는 수단을 최대로 활용하고 있는 점이 특징이다. 특히 비점결탄의 배합비를 50% 이상 높이고 있는 점은 원료비의 절약 면에서 획기적인 성과로 평가할 수 있다. 1970년대에 건설된 포항제철소 1기~3기 고로의 코크스 설비도 개체 시기에 대비한 신기술의 개발이 요망된다.

저자: Kenji Kato
자료유형: 학술정보