과학자들은 현대 철강 생산에서 DRI에 대한 이해를 향상시킵니다.

고철을 넘어 철강 생산에 무엇이 들어가는지 궁금하신가요? 철강 산업의 숨겨진 비밀 중 하나는 DRI(Direct Reduced Iron)로 알려진 놀라운 반제품입니다. 이 재료는 현대 제강에서 중요한 역할을 하며 전통적인 방법에 대한 보다 깨끗하고 효율적인 대안을 제공합니다.

직접환원철(DRI)은 철광석을 녹이지 않고 고체 상태에서 산소를 제거해 얻은 고순도 철 제품입니다. 이 공정은 일산화탄소 및 수소와 같은 환원제를 사용하여 철광석 분자에서 산소 원자를 제거하여 거의 순수한 금속 철을 남깁니다. 산소를 조심스럽게 추출하고 철만 남기는 섬세한 화학적 작업이라고 생각하십시오.

DRI를 생성하는 두 가지 기본 방법이 있습니다.

• 가스 기반 DRI:가장 널리 사용되는 방법인 가스 기반 DRI 생산은 종종 전기 아크로(EAF) 제강 공장과 통합되어 소형 "미니 밀"을 형성합니다. 천연가스는 일산화탄소와 수소로 변환된 후 환원로에서 철광석과 반응합니다. 생성된 DRI는 아직 뜨거운 상태에서 EAF에 직접 공급되어 에너지를 절약할 수 있습니다. 일부 생산업체는 DRI를 다른 철강 공장으로 운송하거나 제3자에게 판매하기도 합니다.
• 석탄 기반 DRI:인도와 같은 국가에서 주로 사용되는 이 방법은 석탄이 연료와 환원제로 사용되는 회전식 가마를 사용합니다. 현지에서 "스펀지 철"로 알려진 이 제품은 일반적으로 소량으로 생산되지만 지역 철강 생산을 위한 경제적인 솔루션으로 남아 있습니다. 특히 인도는 조강의 약 57%를 EAF에서 조달했으며(2016년 데이터), 해면철이 중요한 역할을 했습니다.

DRI는 순수한 철이 아니며 잔류 불순물을 포함하고 있습니다. 철 함량이 65.5%~68%인 철광석으로 생산할 경우 일반적인 구성은 다음과 같습니다.

• 금속화 속도:92.0%~96.0%
• 총 철분 함량:86.1%~93.5%
• 금속 철 함량:81.0%~87.9%
• 탄소 함량:1.0%~4.5%
• 유황 함량:0.001%~0.03%
• 오산화인(P2O₅):0.005%~0.09%
• 맥석(SiO2, Al2O₃, CaO, MgO, MnO 등):3.9%~8.4%
• 입자 크기:4~20mm
• 벌크 밀도:1.6~1.9t/m³

DRI는 반응성이 높고 공기에 노출되면 재산화되기 쉬우며, 이로 인해 열이 발생하고 자연 발화될 수 있습니다. 위험을 완화하기 위해 엄격한 처리 및 보관 프로토콜이 시행됩니다. 국제해사기구(IMO)는 DRI를 그룹 B 화물(화학적으로 유해한 물질)과 MHB(대량으로만 위험한 물질)로 분류하며, 산화를 방지하기 위해 불활성 가스(보통 질소) 하에서 운송해야 합니다.

DRI의 주요 용도는 전기로(EAF) 제강의 공급원료입니다. 고철과 비교하여 DRI는 다음과 같은 몇 가지 장점을 제공합니다.

• 일관된 구성:DRI에는 불순물이 적어 철강 품질을 더 효과적으로 제어할 수 있습니다.
• 낮은 잔류 원소:유해 원소(예: 구리, 니켈, 크롬)가 최소화되어 고급 철강 생산에 이상적입니다.
• 향상된 효율성:EAF에 DRI를 추가하면 용해 속도가 빨라지고 생산 시간과 에너지 소비가 줄어듭니다.

EAF 외에도 DRI는 용광로 및 주조 공장에서도 사용됩니다.

환경 규제가 강화되면서 철강업계는 탄소 배출을 줄여야 한다는 압력을 받고 있습니다. DRI는 특히 수소를 환원제로 사용하여 생산할 때 기존 제철에 대한 보다 깨끗한 대안을 제시합니다. 수소 기반 DRI로 알려진 이 방법은 지속 가능한 철강 생산의 초석으로 간주됩니다.

중요성이 커짐에 따라 DRI는 철강 산업이 보다 친환경적인 관행으로 전환하는 데 중추적인 역할을 할 준비가 되어 있습니다.

DRI 외에도 다른 철광석 유래 금속이 철강 생산에 기여합니다.

• 뜨거운 연탄 철(HBI):더 조밀하고 더 안정적인 형태의 DRI인 HBI는 운송 및 보관이 더 쉽습니다.
• 선철:용광로에서 생산되는 선철은 탄소 함량이 높으며 철강 제조의 핵심 성분으로 사용됩니다.
• 과립형 선철(GPI):용광로의 냉각수 또는 EAF 및 주조소의 공급원료로 사용됩니다.