KR100286675B1 - 철광석의 소결방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철광석을 소결하는 방법에 관한 것으로써, 소결층 높이방향으로의 열량을 균일하게 한 상태에서 철광석을 소결하므로서, 고체연료를 저감할 뿐만 아니라 소결광의 품질 및 회수율을 향상시킬 수 있는 철광석의 소결방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

본 발명은 철광석을 소결하는 방법에 있어서, 소결대차상의 소결원료층을 소결원료층 높이의 1/3이내인 하부소결원료층, 소결원료층 높이의 1/3-2/3에 해당되는 중부 소결원료층 및 소결원료층 높이의 2/3이상인 상부 소결층으로 구분하는 단계; 통상적인 소결조업시 상기한 하부소결원료층, 중부 소결원료층, 및 상부소결원료층에 대한 소결대차의 길이 방향에 따른 소결원료층 높이별 온도분포를 측정하는 단계; 상기 높이별 온도분포에서 중부 소결원료층의 최고온도를 구하고, 그리고 이 최고온도가 나타나는 소결대차 길이방향의 지점을 구한 다음, 상기 최고온도를 기준최고 온도로, 그리고 상기 지점을 기준지점으로 설정하는 단계; 및 소결원료에 배합되는 고체연료의 배합비를 통상적인 배합비의 20-80%로 감소시킴과 동시에, 점화로와 상기 기준지점사이에서 소결원료에 흡인되는 공기에 기체연료가스를 혼합하여 소결원료층 높이방향으로의 열량분포를 균일하게 하는 단계를 포함하여 구성되는 철광석의 소결방법을 그 요지로 한다.

Description

철광석의 소결방법

제1도는 통상적인 철광석 소결공정을 나타내는 개략도.

제2도는 통상적인 철광석 소결공정에 있어 소결대차길이에 따른 소결층내 반응상태 및 가스온도 분포도.

제3도는 본 발명에 따라 철광석을 소결하는 공정을 나타내는 모식도.

제4도는 본 발명에 따라 철광석을 소결할 시 기체연료가스를 공급하는 수단의 일례를 나타내는 구성도.

제5도는 본 발명의 효과를 설명하기 위한 소결실험장치의 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

21 : 후드 22 : 가스공급관

본 발명은 철광석을 소결하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소결층(소결원료층) 높이방향으로 열량을 균일하게 한 상태에서 철광석을 소결하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 소결공장에서는, 제1도에서와 같이, 각종의 철광석과 부원료를 포함하는 소결원료와 연료인 분코크스를 배합하여 철광석 소결기(1)의 소결원료 호퍼(2)에 장입하고 이 원료를, 소결기 대차(7)에 바닥광 호퍼(3)를 통해 먼저 깔려 있는 바닥광의 위로 드럼형 피더(4)의 회전에 의하여 경사판(5)을 거쳐 소결기 대차(7)에 장입한다. 그리고 소결원료의 표면을 점화로(6)에서 점화하고 흡인 블로어(12)에 의해 풍상(9)에서 하부로 흡입되는 공기에 의하여 소결원료층(8)내에서 코크스가 연소되는등 소결반응을 진행시켜 소결광을 제조한다.

이때 풍상(9)을 통하여 흡인된 공기는 주배풍관(10)을 거쳐 전기 집진기(11)에서 집진되어 굴뚝(13)으로 배출된다.

제조된 소결광은 고온 파쇄기(14)에서 1차 파쇄되어 냉각기(15)에 넣어져 냉각되고 냉각된 소결광은 저온 파쇄기(16) 및 스크린 (17)에서 일정크기의 소결광으로 제조되어 용광로(18)로 보내지게 된다.

이때 풍상(9)을 통하여 흡인된 공기는 주배풍관(10)을 거쳐 전기 집진기(11)에서 집짖되어 굴뚝(13)으로 배출된다.

미분의 코크스를 연료로 분철광석을 용융 결합시켜 덩어리 상태의 고로용 소결광을 제조하는 일반적인 소결공정에서는 외부의 공기가 직접 공급되는 상층부는 필연적으로 열량 부족현상, 고온의 가스의 열량이 축적되는 하층부는 열량과잉의 현상이 나타나 상하방향으로 소결광 및 회수율의 편차를 야기하며, 또한 과잉의 연료가 소모되는 문제점이 있다.

즉, 제2도에서와 같이, 소결기 원료층 내에서는 점화후 코크스 연소가 시작되는면(이하, FFP라함 : Frame Front Plane)과 연소가 끝나 냉각이 시작되는 면(이하, FBP 라함 : Frame Behind Plane)사이에서 코크스의 연소에 따라 광석이 용융되어 응결되는 소결반응이 일어나며, 제3도에서와 같이 소결초기에는 연소층의 폭이 좁고 상온의 외기가 직접 유입됨으로 소결반응과 동시에 냉각이 진행됨으로써 소결광의 형성에 필요한 열량이 부족하며, 시간이 경과됨에 따라 소결이 완료된 고온층을 통과한 고온의 공기가 연소층에 공급되고 다시 이 코크스 연소가 일어나는 소결반응층을 통과함으로써 다시 온도가 높아진 배출공기가 하부층에 현열을 전달함으로서 하층부 열량 과잉의 현상이 유발되다. 따라서 이러한 소결층 높이방향으로의 열량불균형 현상은 소결광 품질 저하 및 회수율 저하의 근본적인 원인이 된다.

이러한, 소결층 상, 하방향으로의 열량 불균형을 해결하기 위한 방법으로 소결원료중 미분의 입자측에 코크스가 편재되어 있는 현상을 이용하여 소결기 하부에는 코크스 부존비가 적은 큰 입자, 상부에는 적은 입자를 편석시켜 장입하는 방법이 주류를 이루는데, 기존의 경사판을 슬릿형으로 만든 것, 제2의 드럼형 슈트를 설치하고 이 회전수를 이용한 것, 경사판 대신에 회전하는 다수의 봉으로 대체한 것, 낙하하는 소결원료에 강한 압축공기를 불어 넣는 방법등 다수의 편석장입 방법이 있으며, 한편으로 애초에 소결원료 사전처리 공정을 2개 설치하여 한쪽에는 일반적인 연료비의 소결원료를 다른쪽에는 연료비가 적은 소결원료를 만들어 소결기 하부에 낮은 연료비 소결원료, 상부에 높은 연료비 원료를 2단으로 장입하는 2단 장입법등이 있다. 그러나, 상기한 종래 방법들에 있어서는 소결층 상하방향의 열량 불균형을 해소하는데 한계가 있거나 또는 설비가 극히 복잡한 문제점이 있다.

이에, 본 발명자는 상기한 종래방법들의 제반문제점을 해결하기 위하여 연구 및 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로써, 본 발명은 소결 원료에 배합되는 고체연료의 량을 저감시킴과 동시에 기체연료가스를 소결원료에 공급하여 소결층 높이 방향으로의 열량을 균일하게 한 상태에서 철광석으 소결함으로써, 고체연료를 저감할 뿐만 아니라 소결광의 품질 및 회수율을 향상시킬 수 있는 철광석의 소결방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 소결원료를 이송시키는 소결대차, 및 소결대차 하부에 위치되어 소결반응에 필요한 공기를 흡인하는 다수개의 풍상을 포함하여 구성되는 철광석 소결장치를 이용하여 소결원료를 소결하는 방법에 있어서, 소결대차상의 소결원료층을 소결원료층 높이의 1/3이내인 하부소결원료층, 소결원료층 높이의 1/3-2/3에 해당되는 중부 소결원료층 및 소결원료층 높이의 2/3이상인 상부 소결층으로 구분하는 단계; 통상적인 소결조업시 상기한 하부소결원료층, 중부소결원료층, 및 상부소결원료층에 대한 소결대차의 길이방향에 따른 소결원료층 높이별 온도분포를 측정하는 단계; 상기 높이별 온도분포에서 중부 소결원료층의 최고온도를 구하고, 그리고 이 최고 온도가 나타나는 소결대차 길이방향의 지점을 구한 다음, 상기 최고온도를 기준최고온도로, 그리고 상기 지점을 기준지점으로 설정하는 단계; 및 소결원료에 배합되는 고체연료의 배합비를 통상적인 배합비의 20-80%로 감소시킴과 동시에, 점화로와 상기 기준지점사이에서 소결원료에 흡인되는 공기에 기체연료가스를 혼합하는 단계를 포함하여 구성되는 철광석의 소결방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

일반적으로 고체연료를 포함하는 소결원료가 소결기에 장입되어 점화로에 의하여 표면이 착화되고 이후 풍상에서 흡입하는 공기에 의하여 코크스 연소반응이 점진적으로 하부로 진행(FFP의 형성)됨으로써 광석의 용융등 소결반응이 진행된다. 본 발명에서는 제4도에서와 같이 소결반응에 필요한 고체연료의 배합량을 소결층 하부 축적열량을 정상적으로 유지할 정도 또는 FFP의 형상만을 위한 연료배합량으로 크게 줄이고 그외의 소결에 필요한 열량을 기체상의 연료로 대체하여 공급하는 것을 특징으로 하고 있다. 즉 소량의 고체연료가 포함된 소결원료 표면을 점화로에서 착화시키고 그후 소결층에 흡인되는 공기에 기체상 연료를 혼합하여 공급함으로써 FFP에서 고체연료의 연소와 동시에 유입공기와 함께 혼합된 기체상 연료의 연소를 동시에 진행시킴으로서 소결에 필요한 열량을 충당한다. 이때 소결층 상부 즉, 열량이 부족한 지역에는 기체연료의 혼합비를 높이고 이후 소결이 진행됨에 따라 그 혼합량을 점진적으로 줄여 소결층 하단 즉 상부에서 전달되는 고온의 공기에 의하여 열량이 축적되는 지역에서는 순수 공기만을 공급함으로써 열량과잉현상을 방지하여 소결층 상하간 열량의 불균형 현상을 근본적을 제어할 수 있다. 여기서 소결원료에 배합되는 고체연료는 단순히 FFP의 형성에 의하여 소결반응이 하부로 진행되도록 유도하고 한편으로 기체연료의 연소위치를 유지하는 역할을 하며 광석의 용융등 소결반응은 공급되는 기체연료의 연소열에 의하여 진행된다.

본 발명에 따라 철광석을 소결하기 위해서는 우선, 소결대차상의 소결원료층을 소결원료층 높이의 1/3이내인 하부소결원료층, 소결원료층 높이의 1/3-2/3에 해당되는 중부소결원료층 및 소결원료층 높이의 2/3이상인 상부 소결층으로 구분한다.

여기서, 소결원료층의 높이를 "1"이라고 가정한 것이며, 상기에서의 높이는 소결원료층의 최하부를 기준으로 하여 정해진 것이다.

다음에, 통상적인 소결시 상기한 하부소결원료층, 중부소결원료층, 및 상부 소결원료층에 대한 소결대차의 길이방향에 따른 소결원료층 높이별 온도분포를 측정해야한다.

상기한 통상적인 소결조업에서는 소결원료에 3-4%의 코크스 및/또는 무연탄등이 고체연료로서 배합된다.

다음에 상기 높이별 온도분포에서 중부 소결원료층의 최고온도를 구하고 이 최고 온도가 나타나는 소결대차 길이방향의 지점을 구한 다음, 상기 최고온도를 기준최고온도로, 그리고 상기 지점을 기준점으로 설정한다.

다음에, 소결원료에 배합되는 고체원료의 배합비를 통상적인 배합비의 20-80%로 감소시킴과 동시에 점화로와 상기 기준지점사이에서 소결원료에 흡입되는 공기에 기체연료가스를 혼합하므로서, 소결원료층 높이 방향으로의 열량분포가 균일한 상태에서 철광석을 소결할 수 있게 된다.

바람직하게는, 상기 높이별 온도분포중 하부 소결층에 대한 최고온도가 상기 기준 최고온도에 대하여 ±10℃이하의 범위를 만족하도록 고체연료의 량을 저감시킴과 동시에 점화로와 상기 기준지점사이에 소결층 높이별 최고온도가 상기 기준최고온도에 대하여 ±10℃이하의 만족하도록 소결원료에 흡인되는 공기에 기체 연료가스를 혼합하므로서, 소결원료층 높이 방향으로의 열량분포가 보다 균일한 상태에서 철광석을 소결할 수 있게 된다.

상기에서 공기와 기체연료가스의 혼합가스를 소결원료에 공급하는 방법의 일례가 제5도에 나타나 있다.

제5도에 나타난 바와같이, 이 방법은 점화로(6)와 상기 기준지점사이에 소결기를 감싸는 후드(21)를 구비시키고, 이 후드(21)에, 기체연료가스를, 가스주입관(22a)이 구비되어 있는 가스공급관(22)을 통해 공급하는 방법이며, 상기 가스주입관(22a)에는 제어용 밸브가 구비되어 있어 기체연료가스의 혼합비 조절이 가능하게 되어 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예]

하기 표 1 및 2와 같이 배합된 소결원료를 준비하였다.

이때, 종래법의 경우에는 코크스를 3.5wt% 배합하고, 본 발명법의 경우에는 코크스를 2.0wt% 배합하였다.

상기와 같이 준비된 소결원료에 대하여 제5도와 같은 시험소결기(30)를 사용하여 소결원료층 높이별 최고온도를 측정하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 제5도에서 TC는 열전대를 나타내고, "31"은 연료가스 공급원을, "32"는 가스혼합기를, "33"은 가스공급관을, "34"는 소결포트를, 그리고 "35"는 소결원료를 나타낸다. 한편, 본 발명에서는 점화후 8분까지 기체연료인 LPG를 흡인되는 공이에 5% 혼합시켰으며, 또한 8분에서 14분까지 2%를 혼합시켰으며, 그 이후에는 LPG를 혼합시키지 않았다.

[표 1]

[표 2]

[표 3]

상기 표 3에 나타난 바와 같이, 종래방법의 경우에는 소결층 상,하간 최고온도에 대한 편차가 80℃정도였으나, 본 발명법의 경우 약 10℃범위내에서 극히 균일하게 소결층 상, 하간 열량제어가 가능함을 알 수 있다.

특히, 공급열량의 제어가 용이한 기체상 연료로 소결용 고체연료로 대체함으로써 소결층 상, 하방향의 온도분포를 제어할 수 있으며, 따라서, 소결반응에 의한 광물의 생성 등을 조절함으로써 소결광 품질 및 회수율을 용이하게 제어할 수 있음을 알 수 있다.

상술한 바와같이, 본 발명은 공급열량의 제어가 용이한 기체연료가스를 소결용 고체연료의 일부 대체하여 소결원료층 높이방향의 온도분포를 제어함으로써, 소결반응에 의한 광물의 생성 등의 조절 가능하게 되어 소결광 품질 및 회수율을 향상 시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 소결원료를 이송시키는 소결대차, 및 소결대차 하부에 위치되어 소결반응에 필요한 공기를 흡인하는 다수개의 풍상을 포함하여 구성되는 철광석 소결장치를 이용하여 소결원료를 소결하는 방법에 있어서, 소결대차상의 소결원료층을 소결원료층 높이의 1/3이내인 하부소결원료층, 소결원료층 높이의 1/3-2/3에 해당되는 중부 소결원료층 및 소결원료층 높이의 2/3이상인 상부소결층으로 구분하는 단계; 통상적인 소결조업시 상기한 하부소결원료층, 중부소결원료층, 및 상부소결원료층에 대한 소결대차의 길이방향에 따른 소결원료층 높이별 온도분포를 측정하는 단계; 상기 높이별 온도분포에서 중부 소결원료층의 최고온도를 구하고, 그리고 이 최고온도가 나타나는 소결대차 길이방향의 지점을 구한 다음, 상기 최고온도를 기준최고온도로, 그리고 상기 지점을 기준지점으로 설정하는 단계; 및 소결원료에 배합되는 고체연료의 배합비를 통상적인 배합비의 20-80%로 감소시킴과 동시에, 점화로와 상기 기준지점사이에서 소결원료에 흡인되는 공기에 기체연료가스를 혼합하여 소결원료층 높이방향으로의 열량분포를 균일하게 하는 단계를 포함하여 구성되는 철광석의 소결방법.
2. 소결원료를 이송시키는 소결대차, 및 소결대차 하부에 위치되어 소결반응에 필요한 공기를 흡인하는 다수개의 풍상을 포함하여 구성되는 철광석 소결장치를 이용하여 소결원료를 소결하는 방법에 있어서, 소결대차상의 소결원료층을 소결원료층 높이의 1/3이내인 하부소결원료층, 소결원료층 높이의 1/3-2/3에 해당되는 중부 소결원료층 및 소결원료층 높이의 2/3이상인 상부 소결층으로 구분하는 단계; 통상적인 소결조업시 상기한 하부소결원료층, 중부소결원료층, 및 상부소결원료층에 대한 소결대차의 길이방향에 따른 소결원료층 높이별 온도분포를 측정하는 단계; 상기 높이별 온도분포에서 중부 소결원료층의 최고온도를 구하고, 그리고 이 최고 온도가 나타나는 소결대차 길이방향의 지점을 구한 다음, 상기 최고온도를 기준최고온도로, 그리고 상기 지점을 기준지점으로 설정하는 단계; 및 상기 높이별 온도분포중 하부소결층에 대한 최고온도가 상기 기준온도에 대하여 ±10℃이하의 범위를 만족하도록 고체연료의 량을 저감시킴과 동시에 점화로와 상기 기준지점사이에서 소결층 높이별 최고온도가 상기 기준최고온도에 대하여 ±10℃이하의 범위를 만족하도록 소결원료에 흡인되는 공기에 기체연료가스를 혼합하여 소결원료층 높이방향으로의 열량분포를 균일하게 하는 단계를 포함하여 구성되는 철광석의 소결방법.