KR0119553B1

KR0119553B1 - 제철 부산물중의 함철 극미분 더스트류의 소성방법

Info

Publication number: KR0119553B1
Application number: KR1019940036272A
Authority: KR
Inventors: 이주혁; 황병운
Original assignee: 김종진; 포항종합제철주식회사
Priority date: 1994-12-23
Filing date: 1994-12-23
Publication date: 1997-10-22
Also published as: KR960023151A

Abstract

본 발명은 제철 부산물중의 함철 극미분 더스트류의 소성방법에 관한 것으로 특히, 제철공정에서 폐기되는 부산물 중 중량%로 전로슬러지 40~45, 고로슬러지 30~35, 자철계 분광 25~30의 비율로 배합하여 펠렛을 제조하는 단계와 : 상기 펠렛이 장입된 소성로에 400℃ 이상의 공장폐열을 소성로 하부로 연결된 가스이동관을 통해 송풍기를 사용하여 유량 35~45ℓ/분으로 공급하는 단계로 구성되어지는 것을 특징으로 하는 제철부산물중의 함철 극미분 더스트류의 소성방법에 관한 것이다.

Description

제철 부산물중의 함철 극미분 더스트류의 소성방법

제1도는 샤프트로에서의 전로 슬러지 펠렛 장입층의 공기 유량별 발열온도곡선.

제2도는 원료 배합비별 펠렛 장입층의 온도곡선이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

A : 공기유량 100ℓ/min(공탑속도 : 25.98mm/min)

B : 공기유량 50ℓ/min(공탑속도 : 12.99mm/min)

C : 공기유량 40ℓ/min(공탑속도 : 10.39mm/min)

D : 공기유량 30ℓ/min(공탑속도 : 7.79mm/min)

[발명의 목적]

[발명의 상세한 설명]

[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술]

본 발명은 제철 부산물중의 함철 극미분 더스트류의 소성방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 일반 제철공정에서 부산물로 발생되는 고로 슬러지, 전로 슬러지 및 기타 함철 더스트류를 배합하여 펠렛(Pellet)화한 것을 저온의 공정폐열만을 이용하여 원료자체에 함유된 열원물질을 연소시킴에 의해 소성하는 방법으로서 제강용 전로 및 코렉스(Corex)의 장입물로 이용할 수 있는 폐자원 활용방법에 관한 것이다.

제철공정중에는 유효철분을 함유한 극미분 더스트가 여러 곳에서 고정적인 부산물로 대량 발생되고 있다. 이들 대부분은 제처리가 곤란하다는 이유로 재활용되지 않고 있음에 따라 환경측면에서 볼 때 특정폐기물로써 그 폐기물제에 있어서도 심각한 문제로 대두되고 있으므로 유효자원으로서의 재활용과 함께 폐기에 따른 문제점을 동시에 해결하는 것이 바람직하다.

고로에서의 철광석 제련과정에서 발생하는 슬러지와 제강과정에서 발생하고 있는 슬러지는 극미분으로서 제철원료로서의 재사용에는 별도의 처리과정을 거치지 아니하면 재활용이 불가하다.

여기서 종래의 처리방법을 보면 3∼5mm의 미니펠렛(Mini Pellet)으로 제조하여 소결용 원료로 사용하였는데 이 방법은 소결생산성을 양호하게 하므로 많이 활용되고 있는 반면, 미니 펠렛의 강도가 충분하지 아니하면 분화되는 경향이 있고, 아연( Zn)을 다량 함유하는 슬러지류는 사용할 수 없는 결점이 있다.

또한, 함철더스트를 이용한 콜드펠렛 등의 제조방법(소 57-6500)은 새로운 양생설비와 야적장이 필요하고 생산성이 저하하는 결점이 있으며, 탈아연율을 지니는 제철용 환원펠렛법(소 49-53114)은 연료비가 높기 때문에 채산성이 없다는 문제점이 있다.

[발명이 이루고자 하는 기술적 과제]

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 펠렛을 1000℃ 이상으로 가열하므로써 고온반응에 의한 아연의 제거가 가능하고, 열원으로서 철광석 소결공정에서의 배가스를 그대로 이용하거나 석탄 건류공정에서의 부생가스 연소열을 이용하므로써 비용절감을 가져오며, 폐기 처리되고 있는 고로슬러지 및 전로슬러지 등의 유효철분을 함유한 더스트를 생펠렛으로 제조하여 펠렛에 포함된 전로슬러지의 산화열과 고로슬러지에 함유된 탄소의 연소열을 이용, 펠렛을 소성하여 제강용 전로의 냉각재와 산제철법으로서 실용화 단계에 있는 코렉스로에 장입물로 재활용할 수 있는 제철 부산물중의 함철 극미분 더스트류의 소성 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

[발명의 구성및 작용]

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 제철공정에서 폐기되는 부산물중 전로슬러지 40-45중량%, 고로슬러지 30-35중량%, 자철계 분량 20-30중량%의 비율로 배합하여 제조한 펠렛을 소결공정중의 배가스 또는 석탄 건류공정중의 부생가스(COG) 등의 공정폐열을 송풍기를 이용하여 샤프트형 소성로의 하부로 연결되는 가스이동관을 통해 유량 35-45ℓ/분의 속도로 공정폐열을 공급하며 공정폐열의 온도는 400℃ 이상을 유지시켜 펠렛의 구성원료 자체에 함유된 열원물질이 연소되게 함으로써 펠렛을 견고하게 소성하는 것을 특징으로 하는 제철 부산물로 제조된 펠렛의 소성방법을 제공한다. 즉, 본 발명은 펠렛을 1000℃ 이상으로 고온을 장시간 유지하면서 가열함으로써 펠렛의 생산성을 향상시키며, 아연을 제거할 수 있어 아연을 다량 함유한 슬러지의 경우에도 적용할 수 있고, 공정폐열을 열원으로서 사용함으로써 비용절감을 이룰 수 있다.

이하, 실시예를 들어 본 발명을 상세하게 설명한다.

[실시예]

제철소 내에서 발생되는 전로슬러지 및 고로슬러지의 화학조성은 다음 표 1과 같다.

상기 표1과 같이 전로슬러지는 금속철(M.Fe)과 일산화철(FeO)을 다량함유하고 있고, 소성로내의 온도가 400℃에 도달하면 산화반응(2FeO＋1/2O→FeO)이 일어나기 때문에 그 산화열을 이용하여 고로슬러지중에 함유되어 있는 탄소를 발화시켜 소성로의 온도를 1150-1200℃로 상승시켜 펠렛을 소성시키고, 이때 고온 유지시간을 연장하는 효과를 얻기 위하여 적당량의 FeO계 광석을 배합한다.

제1도는 원료자체의 함유열원에 의한 발열효과를 분석하여 확인한 결과로서 전로슬러지를 원료로 하여 제조한 직경 15mm의 펠렛을 샤프트로에 장입한 후 400℃ 이상의 공기를 취입하였을 때의 유량별 시료층 온도 곡선이며, A는 공기유량 100ℓ/분(공탑속도 : 25.98m/분), B는 공기유량 50ℓ/분(공탑속도 : 12.99m/분), C는 공기유량 40ℓ/분(공탑속도 : 10.39m/분), D는 공기유량 30ℓ/분(공탑속도 : 7.79m/분)으로 공기유량을 각각 변화시켜 실시한 경우의 결과이다.

상기 유량조건중에서 C의 경우가 시료층 온도 1114℃로 가장 높게 나타났으므로 전로스러지의 산화반응에 따른 최대의 발열효과를 얻을 수 있고, 고온 유지시간도 길게 할 수 있는 조건으로 나타났다.

상기에서 확인된 바에 따라 전로슬러지의 최대 발열효과를 얻을 수 있는 가스유량 40ℓ/분(공탑속도 : 10.39m/분)을 적용하여 다음 표 2에서와 같이 원료배합형식을 a, b, c, d, e, f로 구분하여 배합한 후, 배합된 원료를 디스크형 펠렛타이저를 사용하여 15-20mm 크기의 펠렛으로 제조하였다.

표 2에 나타난 펠렛의 크기에 있어서 15-20mm 보다 작을 경우에는 소성로내의 장입펠렛층에 대하여 기초 열원으로서 열풍을 불어 넣었을 때 펠렛 입자간의 접촉 표면적이 크게 됨에 따라 원활한 통기를 이루지 못하므로 펠렛층 전체의 균일소성이 어렵게 되고, 또한 이보다 펠렛의 크기가 크게 될 경우에는 펠렛 입자간의 접촉 표면적이너무 작아지므로 인해 펠렛층 전체에 대한 열적 포화상태를 이루기 전에 열풍이 배출되기 때문에 열량부족으로 소성이 어렵게 된다. 제2도는 배합비에 따라 제조된 펠렛을 소성할 때 온도곡선이며 로내 펠렛층에 대하여 기초열원으로서 400℃ 이상의 열풍을 유량 40ℓ/분으로 송풍하였을 때의 펠렛 소성온도이다.

저온의 공정폐열을 기초열원으로 하여 원료자체에 함유된 열원물질을 연소시켜 펠렛을 소성하는데 있어 소성할 때의 펠렛층 최고온도 및 고온유지시간이 가장 중요하므로 이 조건에 부합되는 원료배합비를 채택하기 위하여 원료배합비를 달리하여 펠렛을 제조한 후 각각 소성하였다.

제2도에서 원료배합비(e)의 경우가 가장 높은 온도로 나타나 있으나, 탄소를 다량 함유한 고로스러지가 50% 배합된 경우로서 과다한 열량으로 인해 펠렛이 완전 용해되므로 본 목적에 적합하지 아니하므로 적용할 수 없다. 그 다음으로 배합비(d) 즉, 전로슬러지 40%, 고로슬러지 30%, 자철계 분광 30%의 비율로 배합한 경우가 시료층 최고온도 1236℃로 가장 높고, 고온유지시간이 길기 때문에 소성조건으로서 가장 유리함을 알 수 있다. 이 배합조건(d)을 기준으로 온도곡선을 다른 조건과 비교할 때(c)의 경우는 탄소함량이 많은 고로슬러지를 (e)다음으로 많이 배합되었으나, 초기 발열에 의해 승온속도를 좌우하는 전로슬러지의 배합량이 (d)에 비하여, 부족한 관계로 최고온도에 이르기까지 소요시간이 길어짐과 함께 고온으로 유지하는 시간은 짧아졌다. (f)의 경우는 전로슬러지를 가장 많이 배합한 것으로 초기 승온에 있어서 그 속도가 빠르고 이와 함께 고로슬러지의 연소반응도 동시에 진행되어 고온유지시간을 길게 하지 못하는 경우이다.

상기에서의 실시결과를 토대로 하여 펠렛을 소성시 온도를 높게 하고, 고온 유지시간을 길게 하기 위해서는 외부로부터 공급되는 기초열원에 의해 펠렛을 구성하고 있는 원료자체의 열원물질들이 단계적으로 발열, 연소반응이 진행되도록 유도할 필요가 있고, 이를 제어하기 위해서는 원료의 배합비를 조정함으로써 가능하게 됨을 알 수 있다.

상기의 결과들을 종합하였을 때 펠렛소성에 적합한 원료의 배합조건은 전로슬러지 40-45중량%, 고로슬러지 30-35중량%, 자철계 분광 20-30중량%의 범위가 가장 양호하였으며, 소성후의 강도는 30kg/㎠ 이상으로 제강전로, 고로 등에 장입할 수 있는 충분한 강도를 보였다.

극미분인 고로슬러지, 전로슬러지 및 기타 자철광분을 배합하여 제조된 펠렛의 소성방법은 샤프트형 소성로를 이용하여 로하부로부터 약 400℃ 이상의 공정폐열을 발화, 연소시키는데 필요한 기초 열원으로 작용케 하며, 공정폐열은 제선공정중 소결광을 제조하는 철광석 소성공정에서 폐기되는 소결배가스 또는 석탄건류 공정중의 부생가스 등을 이용할 수 있다.

이와 같이 펠렛층에 대하여 기초열원을 송풍하였을 때 노내 분위기 온도가 약 400℃에 이르게 되면 초기에는 상온에서 발화성이 있는 전로슬러지가 먼저 산화되면서 700-800℃로 온도가 상승하게 되고, 700℃ 이상의 온도가 되면 고로슬러지중의 탄소가 연소하여 다시 1150-1200℃로 온도가 상승하며, 1100℃ 이상에서는 자철광의 산화에 의하여 1150-1200℃의 온도영역이 10분 이상으로 유지되는 효과로 인하여 펠렛을 견고하게 소성되며 상기와 같은 1000℃ 이상의 온도에서 아연은 고온반응을 통하여 제거된다.

대표적인 소성펠렛의 성분조성은 하기 표 3과 같다.

[발명의 효과]

본 발명은 철광석 소결공정에서 폐기되는 공정폐열을 이용하여 원료중에 함유된 자체 열원으로 소성시킬 수 있으므로 유효자원으로서의 재활용과 함께 폐기에 따른 문제점을 동시에 해결하고 펠렛을 1000℃ 이상으로 가열하므로써 고온반응에 의한 아연의 제거가 가능하며 열원으로서 철광석 소결공정에서의 배가스를 그대로 이용하거나 석탄 건류공정에서의 부생가스 연소열을 이용하므로써 비용절감을 가져오는 효과를 제공한다.

Claims

제철공정에서 폐기되는 부산물 중 중량%로 전로슬러지 40~45, 고로슬러지 30~35, 자철계 분광 25~30의 비율로 배합하여 펠렛을 제조하는 단계와 : 상기 펠렛이 장입된 소성로에 400℃ 이상의 공정폐열을 소성로 하부로 연결된 가스이동관을 통해 송풍기를 사용하여 유량 35-45ℓ/분으로 공급하는 단계로 구성되어지는 것을 특징으로 하는 제철 부산물중의 함철 극미분 더스트류의 소성방법.