A 제련로 환원제 및 플럭스와 강한 열을 결합하여 광석에서 순수한 금속을 추출하거나 금속 스크랩을 정제하는 고온 산업용 용기입니다. . 열은 광석의 화학적 결합을 끊고 환원제(일반적으로 코크스 형태의 탄소)는 산소를 제거하며 플럭스(종종 석회암)는 암석 불순물과 결합하여 슬래그라고 하는 별도의 액체 층을 형성합니다. 그 결과 두 개의 서로 다른 용융 층이 형성됩니다. 바닥에는 정제된 금속이 있고 상단에는 떠다니는 슬래그가 있으며 이는 별도로 탭핑할 수 있습니다.
제련로는 단일 설계가 아닙니다. 올바른 용해로는 처리되는 금속, 공급원료(원광석 대 재활용 스크랩) 및 필요한 생산량에 따라 다릅니다. 용광로는 철과 철강 생산을 주도하고, 전기 아크 및 유도로는 재활용 금속 및 특수 합금을 처리하며, 자용 제련로는 구리의 표준입니다.
6개의 용광로 설계는 전 세계 산업 제련 용량의 압도적인 대부분을 차지합니다. 각각은 에너지원, 자본 비용 및 금속 순도를 다르게 교환합니다.
| 로 유형 | 1차 금속 | 일반적인 작동 온도 | 에너지원 |
|---|---|---|---|
| 용광로 | 철 | 1,200~1,600°C | 콜라(탄소연소) |
| 전기로(EAF) | 철강(재활용 스크랩) | 1,600~1,800°C | 전기 아크 |
| 유도로 | 강철, 구리, 알루미늄 합금 | 최대 1,800°C | 전자기 유도 |
| 반사로 | 구리, 납, 알루미늄 | 1,000~1,200°C | 가스 또는 오일 버너 |
| 큐폴라로 | 주철 | 1,300~1,500°C | 콜라 |
| 플래시 제련로 | 구리, 니켈 | 1,200~1,300°C | 산소가 풍부한 공기 농축물 |
설계 차이에도 불구하고 거의 모든 제련로는 동일한 기능적 구성 요소를 공유합니다.
용광로 유형에 관계없이 제련 순서는 동일한 6단계를 따릅니다.
용해로는 주조 및 불순물 분리에 충분한 유동성을 유지하기 위해 금속의 녹는점보다 훨씬 높은 온도에 도달해야 합니다. 작동 온도는 일반적으로 순수 융점보다 100~300°C 높습니다. 합금 원소와 열 손실을 보상합니다.
| 금속 | 녹는점 | 사용되는 일반적인 로 |
|---|---|---|
| 철 | 1,538°C | 용광로 |
| 구리 | 1,085°C | 플래시 제련 / 반향 |
| 알루미늄 | 660°C | 잔향/유도 |
| 아연 | 419°C | 수직 레토르트 / 전기로 |
| 리드 | 327°C | 용광로 또는 반사로 |
대략 전 세계 철강의 70%는 여전히 용광로-순산소로 경로를 통해 생산됩니다. 나머지 부분은 재활용 스크랩을 사용하는 전기로에서 나오는데, 이는 1차 철 생산에 비해 에너지 사용량을 최대 75%까지 줄일 수 있습니다.
자용 제련로는 산소가 풍부한 공기를 주입하여 구리 정광을 처리하고 접촉 시 황화물 광물을 점화시킵니다. 이 방법 기존 반사 제련에 비해 에너지 소비를 약 40% 절감합니다. 화학 반응 자체가 필요한 열의 대부분을 공급하기 때문입니다.
유도로는 정밀한 온도 제어와 산화로 인한 금속 손실을 최소화하고 합금에 민감한 알루미늄 및 특수강 주조에 적합하기 때문에 주조 공장에서 널리 사용됩니다.
용광로 선택은 용광로 비용만 고려하기보다는 생산 규모, 공급원료 및 환경적 제약을 기준으로 해야 합니다. 다음 요소를 고려하십시오.
제련은 금속 생산에서 가장 에너지 집약적인 단계 중 하나이며, 이로 인해 용광로 선택이 공장 탄소 배출량의 직접적인 요인이 됩니다. 전통적인 용광로를 통해 1톤의 강철을 생산하면 대략 1.8~2.0톤의 CO2가 배출됩니다. 반면, 재활용 스크랩을 사용하는 전기로는 강철 1톤당 CO2를 0.4톤만 배출할 수 있는데, 그 이유는 코크스 기반 환원 단계를 완전히 건너뛰기 때문입니다. 이것이 바로 많은 철강업체들이 수소 기반 직접 환원과 같은 신기술과 함께 탈탄소화 계획의 일환으로 생산 능력을 EAF 경로로 전환하고 있는 이유입니다.
내화물 파손으로 인해 작업자가 용융 금속에 노출될 수 있으므로 용광로 고장은 비용이 많이 들고 위험합니다. 다음 방법은 가동 중지 시간과 위험을 줄입니다.
