KR100236197B1

KR100236197B1 - 일반탄을 이용한 용철제조공정에서의 광석 및 펠렛의 응집방지방법

Info

Publication number: KR100236197B1
Application number: KR1019970072379A
Authority: KR
Inventors: 이준혁; 조민영; 이종열
Original assignee: 이구택; 포항종합제철주식회사; 신현준; 재단법인 포항산업과학연구원; 파투치 알렉산더, 토이플아르민; 뵈스트-알핀 인두스트리안라겐바우 게엠바하
Priority date: 1997-12-23
Filing date: 1997-12-23
Publication date: 1999-12-15
Also published as: KR19990052848A

Abstract

본 발명은 일반탄을 이용한 용철제조공정에서 발생되는 샤프트형 환원로에서의 응집현상을 방지하는 방법에 관한 것으로서,상기 용철제조공정에서 폐기물로 발생하는 슬러지를 이용하여 상기 공정에서 사용되는 광석 및 펠렛에 코팅함으로써 일반탄을 이용한 용철제조공정에 사용하기 부적합한 응집특성을 지닌 광석 및 펠렛을 사용가능하도록 할 뿐만 아니라 생산당시의 조건에 따라 변화하기 쉬운 응집특성에 의한 환원로 이상 조업상황 발생을 방지하여 원할한 조업을 가능하게 하는 광석및 펠렛의 응집방지방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

본 발명은 광석및/또는 펠렛을 일반탄을 이용하여 용철로 제조하는 공정에 있어서, 상기 용철제조공정에서 폐기물로 발생하는 슬러지 0.2∼1중량%(광석및/또는 펠렛의 중량에 대해)를 상기 광석 및/또는 펠렛의 표면에 코팅하여 일반탄을 이용한 용철제조공정에 있어 광석 및 펠렛의 응집현상을 방지하는 방법을 그 요지로 한다.

Description

일반탄을 이용한 용철제조공정에서의 광석 및 펠렛의 응집방지 방법

본 발명은 일반탄을 이용한 용철제조공정에서 발생되는 샤프트형 환원로에서의 응집현상을 방지하는 방법에 관한 것으로서,보다 상세하게는 일반탄을 이용한 용철제조공정에 있어서 배기 가스의 제진을 목적으로 사용한 용수에 포함되어 있는 슬러지를 이용하여 상기 공정에서 문제가 되고 있는 샤프트형 환원로에서의 응집현상을 최소화 할 수 있는 광석 및 펠렛의 응집 방지 방법에 관한 것이다.

현재 철강생산의 주류를 담당하고 있는 고로 제선법은 고열효율, 고생산성, 고환원능력 및 긴 설비수명 등의 특성을 구비하여 기술적으로는 거의 완성된 공정이라 생각할 수 있다. 그러나 고로 제선법은 고품위 철광석의 사용, 분광석의 괴성화 처리, 원료탄의 수급문제 및 코크스로의 환경오염문제 등을 갖고 있으며, 특히 대량생산방식으로 생산량의 조절이 어려워 시장수요의 변화에 따른 탄력적인 적응이 어렵다는 단점을 가지고 있다.

이에 따라 세계 각국에서는 고로 대체 제철법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며 그 중 괴탄과 괴광을 사용하는 COREX법이 유일하게 상업화에 성공하고 있다. 그러나 COREX법도 괴광과 괴탄만을 사용하는 단점이 있으며, 이를 해결하기 위해서 유동층을 이용하여 미분광을 환원시킨 다음,용융가스화로에 장입하여 선철을 제조하는 방법이 제시되었다.

상기 COREX에서 원료로 사용되는 철광석의 경우 그 사용범위가 괴광 및 펠렛으로 한정되어 있지만 상기 괴광 및 펠렛의 환원특성 상 공정 상부의 샤프트형 환원로에서 행해지는 고체/기체 환원과정 중에 광석 및 펠렛 입자끼지 강하게 달라붙는 응집현상이 발생하게 되고,각 괴광 및 펠렛에서 응집현상이 발생하는 정도는 생산업체 및 생산당시의 조건에 따라 변화하게 된다.

만일, 응집특성이 좋지 못한 광석 및 펠렛이 상기 환원로에 투입되었을 경우에는 환원로 내에서 응집현상이 발생하여 환원가스의 편류 및 로내 온도의 불균일현상을 야기하게 되고, 이러한 응집물이 하부까지 내려왔을 경우에는 로 하부에 장치된 배출장치의 이상작동 및 고장을 초래하게 되어 조업이 중단되게 되는 문제점을 나타내게 된다.

상기와 같는 문제점으로 인해 환원로의 조업조건에 적합한 응집특성을 지닌 광석 및 펠렛을 선별해서 사용해야 하는 어려움이 따른다.

이와같은 응집현상을 방지하는 방법으로는 광석이나 펠렛의 표면에 부원료로 코팅하는 방법이 있다.

그러나,이 방법은 부원료를 파쇄하는 공정등이 추가로 요구되고,또한,부원료와 물이 반응하여 수화물을 형성하므로 혼합후 단시간내에 코팅을 해야하는 문제점등이 있다.

본 발명은 일반탄을 이용한 용철제조공정에서 폐기물로 발생하는 슬러지를 이용하여 상기 공정에서 사용되는 광석 및 펠렛에 코팅함으로써 일반탄을 이용한 용철제조공정에 사용하기 부적합한 응집특성을 지닌 광석 및 펠렛을 사용가능하도록 할 뿐만 아니라 생산당시의 조건에 따라 변화하기 쉬운 응집특성에 의한 환원로 이상 조업상황 발생을 방지하여 원할한 조업을 가능하게 하고,또한,코팅제 준비및 코팅공정이 단순한 광석및 펠렛의 응집방지방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

본 발명은 광석및/또는 펠렛을 일반탄을 이용하여 용철로 제조하는 공정에 있어서, 상기 용철제조공정에서 폐기물로 발생하는 슬러지 0.2∼1중량%(광석및/또는 펠렛의 중량에 대해)를 상기 광석 및/또는 펠렛의 표면에 코팅하여 일반탄을 이용한 용철제조공정에 있어 광석 및 펠렛의 응집현상을 방지하는 방법에 관한 것이다.

이하,본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에 적용될 수 있는 슬러지는 예비환원로내에서 철광석을 예비환원하는공정과 용융가스화로에서 예비환원된 광석을 일반탄을 이용하여 용선을 제조하는 공정으로 이루어지는 용철제조공정에 있어서 예비환원로에서 배출되는 최종 배가스에 물을 분사하여 생성된 것이다.

본 발명에 바람직하게 적용될 수 있는 슬러지는 T.Fe:20∼50%미만, SiO₂:5∼10%, CaO: 1.2∼11.2%, Al₂O₃:2.0∼6.0%, MgO: 1.0∼2.5%, C:25∼50%, TiO₂:1%이하, P₂O₅:1.0%이하, K₂O: 2.0%이하 ,Na₂O: 0.8%이하,및 S:0.5 ∼1.0%로 조성되는 것이다.

한편,일반탄을 이용한 용철제조공정의 샤프트형 예비환원로내에서 문제가되고 있는 스티킹(sticking)은 그 대부분이 섬유상 금속철의 성장으로 인한 광석및 펠렛의 입자간의 표면결합으로 인해 나타나므로 이러한 섬유상 금속철의 성장을 억제하므로서 스티킹을 줄일 수 있다.

상기 슬러지의 성분중 스티킹을 방지하는데 효과가 있는 성분은 CaO, Al₂O₃, MgO, C이며,스티킹을 촉진하는 성분은 S, Fe이며,그 중에서 특히, S는 스티킹을 유발하는 원소로 알려져 있다.

상기 슬러지 성분중에서 T.Fe성분은 슬러지중에 과량 포함되어 있으면 샤프트형 예비환원로에서의 환원과정중 환원된 Fe농도가 높아짐에 따라 섬유상 금속철의 성장을 촉진하는 효과가 발생할 수 있지만, 코팅제로서 50%정도까지의 조성에서는 이러한 효과가 미비하다.

한편, 환원중 섬유상 금속철의 성장을 억제하는 CaO ,Al₂O₃, MgO성분은 광석중 필요이상으로 과량포함되어 있을 경우에는 광석의품위를 떨어뜨려 상기 공정에서의 생산성에 악영향을 미칠 수 있지만, 본 발명에서와 같이 광석및 펠렛의 표면에 코팅되어 있을 경우에는 섬유상 금속철의 성장을 억제하는 강력한 억제제의 역할을 하므로 본발명에서 제시하는 코팅제로서의 슬러지의 성분중에는 많을 수록 스티킹을 억제하는 효과가 크다.

C의 경우에는 광석중에는 포함되어 있지 않지만, 환원공정중의 탄소분해(carbon deposition)반응으로 인해 상기 공정의 슬러지에 포함되게 되며,이 또한,강력한 스티킹 억제제의 역할을 하므로 코팅제로서의 슬러지에는 많이 포함될 수 록 바람직하다.

반면에,스티킹을 유발하는 성분인 S는 코팅제의 슬러지에는 그 양이 적을 수록 유리하지만,공정에서 발생하는 슬러지를 사용하는 이상 미량이라도 포함되어 있을 수 밖에 없지만,그 조성은 1.0%미만으로 관리하는 것이 바람직하다.

한편,본 발명에 있어 광석및/또는 펠렛의 표면에 코팅되는 슬러지(코팅제)의 양은 광석및/또는 펠렛의 중량에 대해 0.2∼1.0%중량%로 선정하는 것이 바람직하다.

상기 슬러지의 양이 0.2중량%미만인 경우에는 코팅효과가 미비하고, 1.0%이상인 경우에는 다음과 같은 문제점이 있다.

샤프트형 환원로의 통기도 저하에는 스티킹외에 미분에의한 영향도 상당히 크다.

떠라서,환원로에서 미분으로 작용할 수 있는 코팅제(슬러지)가 너무 많으면,환원로하부에서의 환원가스의 상승기류에 의해 표면에서 이탈되어 가스편류의 원인이 되는 미분으로 작용할 수 있다.

그러므로,광석및 펠렛의 스티킹을 억제하기 위한 코팅제로서의 슬러지의 사용량은 억제효과를 나타내면서 환원로의 상승기류에 의해 이탈되지 않을 정도의 범위로 선정하는 것이 바람직하다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.

(실시예)

하기 표1에 나타낸 성분을 가진 슬러지를 샤프트형 환원로 공정에서 사용 불가능한 응집특성을 가진 펠렛을 코팅 전, 후로 나누어 환원, 응집 및 마모특성을 조사하고 그 결과를 하기 표2에 나타내었다.

하기 표2에 나타난 결과는 국제규격으로 인증된 방법(ISO 4695)을 사용하여 다음과 같은 조건하에서 측정된 것이다.

①시료건조(105℃에서 24시간, 시료입도:10~12.5mm)

②시료 장입후 60분 동안 800℃까지 승온 후 30분 유지(환원로 상부 가스조성)

③환원로 하부 가스조정으로 270분간 환원

④환원된 시료의 입도분포 조사

⑤Drum Test

⑥Drum Test를 거친 시료의 입도분포 조사

상기 과정에서 시료층에 가하는 하중은 14N/cm²이며 테스트가 끝난 시편은 노 내에서 질소 분위기 하에서 상온까지 냉각되었다.

배출된 시편은 마모시험을 위한 드럼 테스트를 거친 후 입도분포를 조사하고, 조사된 입도에서 16mm이상의 입도를 갖는 부분을 응집된 부분으로 간주했다.

T,Fe	SiO₂	CaO	Al₂O₃	MgO	TiO₂	P₂O₅	K₂O	Na₂O	C	S	Cl
27.4	8.3	6.2	3.3	1.8	0.3	0.3	1.3	0.4	36.7	0.9	0.088

	환원율(%)	분화도(%)	마모도(%)	응집률(%)
코팅 전	92.55	1.3	1.02	15.93
코팅 후	89.88	1.2	0.8	0

상기 표2에 나타난 바와 같이, 슬러지 코팅 전, 후 펠렛의 환원율에 있어서는 코팅 후 펠렛이 약간 낮게 나타났으나, 이것 역시 사용가능한 범위에 속하는 수치이며 기타 분화도와 마모도는 코팅 후 펠렛이 더 좋은 특성을 나타내는 것으로 나타났다. 특히 응집률에 있어서는 코팅 전 펠렛이 15.93%의 응집률을 갖는 것에 비해 코팅 후 펠렛에서는 응집이 일어나지 않는 것으로 나타나서 슬러지에 의한 응집방지 효과가 큰 것임을 알 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명은 일반탄을 이용한 용철제조공정에 있어서 공정상 문제점을 야기할수 있는 광석 및 펠렛의 응집현상을 기존의 부원료 대신 상기 공정에서 폐기물로 배출되는 슬러지를 이용하여 코팅하는 방법에 의해 최소화 함으로써 광석 및 펠렛의 사용범위을 넓힐 수 있고 안정된 조업을 달성 할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims

광석및/또는 펠렛을 일반탄을 이용하여 용철로 제조하는 공정에 있어서, 상기 제조공정에서 폐기물로 발생하는 슬러지 0.2∼1중량%(광석및/또는펠렛의 중량에 대해)를 상기 광석 및/또는 펠렛의 표면에 코팅하여 광석 및/또는 펠렛의 응집현상을 방지하는 것을 특징으로 하는 일반탄을 이용한 용철제조공정에서의 광석 및 펠렛의 응집방지방법
제1항에 있어서,슬러지는 T.Fe:20∼50%미만, SiO₂:5∼10%, CaO: 1.2∼11.2%, Al₂O₃:2.0∼6.0%, MgO: 1.0∼2.5%, C:25∼50%, TiO₂:1%이하, P₂O₅:1.0%이하, K₂O: 2.0%이하 ,Na₂O: 0.8%이하,및 S:0.5 ∼1.0%로 조성됨을 특징으로하는 일반탄을 이용한 용철제조공정에서의 광석 및 펠렛의 응집방지방법