KR100226890B1 - 혼합 더스트를 첨가한 소결광 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고로에서 장입원료로 사용되는 소결광의 제조방법에 관한 것으로, 제강습더스트, 소결환경더스트, 고로원료더스트, 소각회 등을 적정범위로 혼합한 혼합더스트를 적정량 첨가하여 소결광의 배합원료를 제조하고, 이를 조립 및 소결하여 소결광을 제조하므로서, 열원인 분코크스를 절감하고 소결광의 환원분화강도 및 환원성을 동시에 향상시킬 수 있는 소결광의 제조방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

상기한 목적 달성을 위한 본 발명은 주원료인 분철광석과 부원료인 석회석, 사문암 등에 열원으로 분코크스를 혼합, 조립한 배합원료를 소결하는 것을 포함하여 이루어지는 소결광의 제조방법에 있어서, 상기 배합원료에 중량%로, 제강습더스트 : 33-37%, 소결환경더스트 : 29-33%, 고로 원료더스트 : 26-30% 및 소각회 : 4-8%로 조성되는 혼합더스트를 상기 배합 원료 전체 중량에 대하여 1.5-4.5% 첨가하여 이루어지는 혼합더스트를 첨가한 소결광 제조방법에 관한 것을 그 요지로 한다.

Description

혼합더스트를 첨가한 소결광 제조방법

제1도는 본 발명의 방법에 부합되는 일실시예의 혼합더스트 첨가에 다른 소결광의 생산성, 회수율 및 상온강도를 나타내는 그래프.

제2도는 본 발명의 방법에 부합되는 일실시예의 혼합더스트 첨가에 따른 소결광의 환원분화강도, 환원율 및 FeO를 나타내는 그래프.

본 발명은 고로에서 장입원료로 사용되는 소결광의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 제철소에서 발생되는 더스트중 제강습더스트(LD-WㆍDT), 소결환경더스트(DL-RmㆍDT), 고로원료더스트(BF-RMㆍDT) 및 소각회(IG-DT)의 4가 지를 섞은 혼합더스트를 적정범위로 첨가한 소결배합원료를 소결하여 소결광을 제조 하므로서, 열원인 분코크스를 절감하고 소결광의 환원분화강도 및 환원율을 향상시키도록 된 혼합더스트를 첨가한 소결광 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 고로 장입원료로 사용되는 소결광의 제조공정은 주원료인 분철광석과 부원료인 석회석 및 사문암 등에, 열원으로 분코크스 등을 혼합한 배합원료를 조립(造粒)한 후, 이동대차 위에서 점화시키고 하방에서 공기를 강제 흡입하여 화염이 소결층을 통과하도록 하여 소결층 상부 표면으로부터 하부 방향으로 소성시켜 배광부에서 괴상(塊狀)의 소결광을 배출, 파쇄, 정립(整粒)하여 고로에 사용하고 있다.

이와같은 소결광의 제조시 사용되는 배합원료들의 입도는 통사 분철광석은 8㎜이하, 석회석 및 분코크스는 3㎜이하, 반광은 5㎜이하를 사용하고 사문암 및 규사는 반응성을 좋게 하기 위하여 1㎜이하의 미분(微粉)을 사용하여 혼합기 또는 조립기(mixer) 내에서 혼합 및 조립(造粒)하여 소결기에 장입하게 된다.

상기 조립(造粒)이 원활하게 이루어지기 위해서는 배합원료들중 큰 입자와 미분이 적절히 배분되어야만 하는데, 그렇지 않고 미분이 너무 많으면 조립(造粒)이 잘 이루어지지 않아 소결층의 통기성을 저해하며 소결광의 품질에 악영향을 주게 된다.

상기와 같은 소결광의 제조시에는 통상 제철소의 각 공정에서 발생되어 포집된 더스트를 소결광의 통기성을 해치지 않는 범위내에서 적정량 배합원료중에 함께 첨가하여 소결하는데, 그 이유는 이들 더스트중에는 많은 양의 철분, 탄소분등 유용한 성분이 함유되어 있기 때문이다.

제철소 각 공정에서의 여과자루(bag filter) 또는 전기집진기 등으로 포집되는 더스트는 그 이도가 1㎜이하의 미분으로, 그 종류에는 발생원이 일정하고 수량 및 변동폭이 적어 소결광의 제조시에 별도의 전처리 없이 바로 사용되는 고로 더스트 및 전로 더스트등과, 발생원이 일정하지 못하고 수량 및 변동폭 또한 클 뿐만 아니라 수분을 다량 함유하고 있어, 소결광의 제조에 사용하기 위해서는 수분을 줄이기 위한 별도의 전처리가 필요한 제강습더스트, 소결환경더스트, 고로원료더스트, 소각회동이 있다. 이러한 더스트들에는 많은 양의 철분이 함유되어 있으므로 이를 건조, 혼합하여 소결공장에 재활용하고 있다.

상기한 바와 같은 더스트들 중에서 고로더스트 및 전로더스트는 발생원이 일정하고 수량과 성분의 변동폭이 적어 다른 배합원료들과 함께 주요 성분을 고려하여 소결광의 배합원료 계산에 반영되고 있다.

그러나 제강습더스트, 소결환경더스트, 고로원료더스트, 소각회 등을 혼합한 혼합더스트의 경우는 여러 가지 더스트를 혼합한 것이기 때문에 성분과 수량에 변화가 많아 소결광의 배합원료 계산에 반영되고 있지 않다. 또한 이러한 혼합더스트들은 철원으로서 소결공장에서 사용하지 않을 경우에는 공해유발의 문제점이 있어 현재까지 소결공장에서 철원으로서 불가피하게 사용되고 있는데, 그 사용량이 아주 적은 양(평균 1.8중량%)이라는 점 때문에 이에 관한 별도의 연구없이 등한시되어 왔으며 그 효과에 관해서는 더욱 고려 대상이 되지 못했다.

이에, 본 발명자는 상기한 바와 같이 유용한 성분을 다량 함유하고 있는 방안에 대하여 연구와 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것이다.

본 발명은 제강습더스트, 소결환경더스트, 고로원료더스트, 소각회 등을 적정범위로 혼합한 혼합더스트를 적정량 첨가하여 소결광의 배합원료를 제조하고, 이를 조립 및 소결하여 소결광을 제조하므로서, 열원인 분코크스를 절감하고 소결광의 환원분화강도 및 환원성을 동시에 향상시킬 수 있는 소결광의 제조방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 주원료인 분철광석과 부원료인 석회석, 사문암 등에 열원으로 분코크스를 혼합한 배합원료를 조립 및 소결하는 것을 포함하여 이루어지는 소결광의 제조방법에 있어서, 상기 배합원료에, 중량%로, 제강습더스트 : 33-37%, 소결환경더스트 : 29-33%, 고로원료더스트 : 26-30% 및 소각회 : 4-8%로 조성되는 혼합더스트를 상기 배합 원료 전체 중량에 대하여 1.5-4.5% 첨가하여 소결광을 제조하는 방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 먼저 혼합더스트를 상기한 바와 같이, 즉, 중량%로, 제강습더스트 : 33-37%, 소결환경더스트 : 29-33%, 고로 원료더스트 : 26-30% 및 소각회 : 4-8%로 조성되도록 함이 바람직한데, 그 이유는 다음과 같다.

제강습더스트는 주요 철원(鐵源)이 되는 역할을 하는 성분으로, 그 함량이 33중량%(이하, '%'라 한다)이하일 경우에는 철성분이 낮게 되는 문제점이 있으며, 37% 이상일 경우에는 해로운 성분인 Zn이 많은 문제점이 있으므로, 그 함량은 33-37%범위로 제한함이 바람직하다.

소결환경더스트는 혼합더스트의 염기도를 좌우하는 역할을 하는 성분으로, 그 함량이 29% 이하일 경우에는 혼합더스트의 염기도가 너무 낮은 문제점이 있으며, 33% 이상일 경우에는 혼합더스트의 염기도가 너무 높은 문제점이 있으므로, 그 함량은 26-30% 범위로 제한함이 바람직하다.

고로원료더스트는 카본성분이 많아 연료 역할을 하는 성분으로, 그 함량이 26% 이하일 경우에는 혼합더스트의 카본이 너무 낮은 문제점이 있으며, 30% 이상일 경우에는 혼합더스트의 카본이 너무 높은 문제점이 있으므로, 그 함량은 26-30% 범위로 제한함이 바람직하다.

소각회는 염소성분이 많아 통기성을 좋게 하는 역할을 하는 성분으로, 그 함량이 4% 이하일 경우에는 배합원료의 통기성이 낮은 문제점이 있으며, 8% 이상일 경우에는 인(P) 성분이 많은 문제점이 있으므로, 그 함량은 4-8% 범위로 제한함이 바람직하다.

본 발명에서는 상기와 같은 혼합더스트를 조성한 후, 이를 소결광의 배합원료, 즉, 주원료인 분철광석과 석회석 및 사문암 등에 열원으로 분코크스 등을 혼합한 원료에, 상기 배합원료 전체중량에 대하여 1.5-4.5% 범위로 첨가하여 혼합하고, 이와같은 혼합된 원료를 통상의 방법으로 조립 및 소결하여 소결광을 제조함이 바람직한데, 그 이유는 다음과 같다.

혼합더스트의 첨가량이 배합원료 전체중량에 대하여 1.5% 이하일 경우에는 회수율 및 환원율이 기준치 이하로 떨어지는 문제점이 있으며, 4.5% 이상일 경우에는 생산성, 상온강도 및 환원율이 기준치 이하로 떨어지는 문제점이 있으므로, 상기 혼합더스트의 첨가량은 1.5%∼4.5% 범위로 제한함이 바람직하다.

이상과 같은 방법으로 소결광을 제조하게 되면 혼합더스트중의 탄소분에 의해 소결광의 열원인 분코크스를 절감할 수 있고, 또한 제조된 소결광의 환원분화강도 및 환원성 또한 동시에 향상시킬 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예]

본 발명의 혼합더스트를 소결광의 철원 또는 열원으로 유용하게 활용할 수 있는지의 여부를 확인하기 위하여, 제강습더스트 : 35중량%, 소결환경더스트 : 31중량%, 고로원료더스트 : 28중량% 및 소각회 : 6중량%로 본 발명의 혼합더스트를 제조하였다. 이와 같이 제조된 혼합더스트의 화학성분은 하기 표 1에서 보는바와 같이, T.Fe성분이 42.55중량%, 카본이 18.30중량%로 매우 많은 양이 함유되어 있다. 그리고 상기한 본 발명의 혼합더스트는 일정기간(40일간) 동안 발생된 더스트들을 건조하여 혼합한 것이다.

상기와 같은 화학성분을 갖는 본 발명의 혼합더스트를, 하기 표 2와 같이 현장소결공장에서의 원료조건과 유사하게 원료를 배합하고 혼합더스트의 첨가량을 2중량%씩 증가시켜 10중량%까지 변화시켜 가면서 소결 포트 실험을 실시하였다

하기 표 2에서 HAM(F), MT(F) 등은 철광석의 종류 (브랜드)를 말한다.

상기 표 2와 같이, 분철광석과 석회석등 주, 부원료의 배합비는 일정하게 하고 본 발명의 혼합더스트의 첨가량을 0, 2, 4, 6, 8, 10중량%의 6가지 패턴으로 변화시켜 통상의 소결광 제조공정에 의해 소결광을 제조한 후, 이들 각각에 대한 생산성, 회수율, 상온강도, 환원분화강도, 환원율 및 FeO를 조사하고 그 결과를 하기 표 3 및 제1도, 제2도에 나타내었다. 이때, 생산성은 화상(火床) 면적 1m당 1일 순생산량으로 측정한 값이고, 회수율은 장입량에 대한 5㎜ 이상의 순생산량(성품소결광)으로 측정한 값이고, 상온강도는 회전강도를 나타내는 것으로 10∼40㎜의 소결광 15㎏을 25 r.p.m(1분에 25회전)으로 200회전후 6.3㎜ 이상의 중량으로 측정한 값이다. 그리고 환원분화강도는 20±1㎜의 소결광 500g을 550℃에서 환원가스를 30분간 통과후 2.83㎜ 이상의 중량으로 측정한 값이고, 환원율은 20±1㎜의 소결광 500g을 900℃에서 환원가스를 180분간 통과시킨후 환원된 철분의 양으로 측정한 값이고, FeO는 습식분석으로 측정한 값이다.

상기 표 3에서 종래예(1)은 본 발명의 혼합더스트를 첨가하지 않은 경우이고, 비교예(4, 5, 6)은 본 발명의 혼합더스트를 각각 6, 8, 10중량% 첨가한 경우의 방법이며, 발명예(2, 3)은 본 발명의 방법에 따라 혼합더스트를 각각 2, 4중량% 첨가한 발명방법이다.

혼합더스트의 첨가량을 0-10중량%까지 변화시켜 제조한 소결광의 특성을 도시한 상기 표 3, 제1도 및 제2도에서 알 수 있는 바와 같이, 생산성은 종래 방법인 종례예(1)과 본 발명 방법인 발명예(2, 3)(혼합더스트 2-4중량%) 모두 비슷한 수준이며 비교예(4, 5, 6)의 경우인 혼합더스트 첨가량 6중량% 이상에서는 저하 경향이 현저함을 알 수 있다.

회수율 종래예(1)에 비하여 발명예(2, 3) 및 비교예(4, 5, 6)에서 현저하게 향상되었음을 알 수 있다.

한편, 상온강도는 종래예(1)보다 감소추세이나 발명예(2, 3)에서는 72중량% 이상이며 비교예(4, 5, 6)의 경우 현저하게 감소되었음을 알 수 있다.

혼합더스트 첨가량의 증가에 따라 FeO가 증가하지만 상온강도가 감소된 이유는 더스트 중에 함유된 염소성분이 기화된 자리가 공극으로 되고 슬래그 중 철 함유량의 증가로 결합물질이 취약해졌기 때문이라고 생각된다. 그러나 본 발명의 경우(더스트 2-4중량%)에는 슬래그중 철의 함유량이 비교예의 30-60%보다 훨씬 적은 20% 내외인 것으로 점분석 결과 확인되었다.

제2도에서 환원분화강도는 종래방법보다 본 발명 및 비교예에서 현저히 증가되었으며 환원율은 종래 방법에 비하여 현저한 증가를 보이다가 비교예에서 급락 현상을 보였다.

이와같이 종래의 방법(혼합더스트 무첨가)보다 본 발명(혼합더스트 2-4중량%)에서 소결광의 품질이 개선되는 이유는 다음과 같다. 즉, 혼합더스트의 첨가량이 증가하면 카본량이 증가하므로 분코크스비를 증가시킨 효과가 있고 또한 더스트 내에 있는CaCl로 추정되는 염화물로 인하여 소결층내 통기성이 오히려 양호해지므로 소결층내 온도가 상승하여 마그네타이트 조직의 발달로 환원분화 강도가 증가되었으며 환원율의 경우는 본 발명에서는 더스트중 염소가 기화된 자리가 기공으로 작용하여 비표면적의 증가로 환원율이 개선된 것으로 생각되며 비교예에서와 같이 혼합더스트량이 6중량%로 너무 많으며 철분이 난환원성인 마그네타이트조직이 다량 생산되기 때문에 환원성이 급격히 저하되었다고 생각한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 소결광 제조에 있어서 혼합더스트를 적정량인 1.5-4.5중량%를 첨가하면서 열원으로 첨가하는 분코크스를 절감하면서 일정 생산성을 유지하고 소결광의 환원분화강도 및 환원성을 개선시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 주원료인 분철광석과 부원료인 석회석, 사문암 등에 열원으로 분코크스를 혼합, 조립한 배합원료를 소결하는 것을 포함하여 이루어지는 소결광의 제조방법에 있어서, 상기 배합원료에, 중량%로, 제강습더스트 : 33-37%, 소결환경더스트 : 29-33%, 고로 원료더스트 : 26-30% 및 소각회 : 4-8%로 조성되는 혼합더스트를 상기 배합 원료 전체 중량에 대하여 1.5-4.5% 첨가하여 이루어짐을 특징으로 하는 혼합더스트를 첨가한 소결광 제조방법.