KR100388243B1

KR100388243B1 - 제강슬러지를 이용한 소결광 제조방법

Info

Publication number: KR100388243B1
Application number: KR10-1999-0017512A
Authority: KR
Inventors: 손창일; 장동석; 황병운
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 1999-05-15
Filing date: 1999-05-15
Publication date: 2003-06-19
Also published as: KR20000073919A

Abstract

본 발명은 미분의 철광석을 소결하여 고로에서 사용하기 위한 소결광을 제조함에 있어서, 소결 배합원료에 대해 소정 중량비를 갖는 제강슬러지를 소결층 상부에 편석 혼합시켜서 제강슬러지의 산화열에 의해 소결 생산성 및 성품회수율을 향상시킬 수 있도록 한 제강슬러지를 이용한 소결광 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은 철광석과 부원료 및 열원을 혼합한 배합원료를 소결기에 연속적으로 공급하여 배합원료 상부표면을 착화시키고, 상기 소결기 하방으로부터 공기를 흡입하여 상기 용융결합상태의 배합원료를 소성하여 소결광을 제조하는 소결광 제조방법에 있어서, 상기 소결 배합원료에 대하여 2∼4 중량 % 가 되도록 제강슬러지를 첨가하되, 상기 제강슬러지는 소결층 상부로부터 5∼10 ㎝ 까지 편석 혼합되도록 배합하는 것을 특징으로 한다.

Description

제강슬러지를 이용한 소결광 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING SINTERED ORE BY USING STEELMAKING SLUDGE}

본 발명은 제강슬러지를 이용한 소결광 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미분의 철광석을 소결하여 고로에서 사용하기 위한 소결광을 제조함에 있어서, 소결 배합원료에 대해 소정 중량비를 갖는 제강슬러지를 소결층 상부에 편석 혼합시켜서 제강슬러지의 산화열에 의해 소결 생산성 및 성품회수율을 향상시킬 수 있도록 한 제강슬러지를 이용한 소결광 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 제철소에서의 소결광 제조공정은 철광석과 부원료 및 열원을 혼합한 배합원료를 소결기에 연속적으로 공급하여 배합원료 상부표면을 착화시키고, 상기 소결기 하방으로부터 공기를 강제 흡입시키면서 용융결합상태의 배합원료를소성하여 괴상화된 소결광을 제조하게 된다.

좀더 부연하여 설명하면, 주원료인 미분(약 10 ㎜ 이하)상의 철광석을 석회석, 규석, 사문암 및 생석회와 같은 각종 부원료와, 열원인 코크스 및 무연탄을 드럼 믹서(Drum Mixer)에서 수분을 첨가하면서 조립(Granulation)하고, 이렇게 조립된 배합원료는 벨트 컨베이어를 통해 이송되어 서지 호퍼(Surge Hopper)내로 장입된다.

이렇게 장입된 배합원료는 드럼 피더(Drum Feeder)에 의해 소결기 대차에 장입되고, 상기 소결기 대차 상부에 위치한 점화로에 의해 소결층 상부가 착화되며, 이때, 상기 소결기는 주로 DL(드와이트 로이드)식 소결기로서 소결층 하부에서 열을 흡인하여 배합원료를 소결하게 되며, 소결시 소결층의 통기도를 개선시킬 목적으로 소결층의 상부는 미립의 소결 배합원료를, 하부는 조립의 소결 배합원료를 편석시켜 장입한다.

이러한 이유는 하방 흡인식에 의해 소결 반응이 진행됨에 따라 하부로 갈수록 축열 현상이 심화되어 소결층 상부에 비해 하부에 열량이 과잉되어 용액의 생성량이 많아져서 소결층 하부의 통기도가 나빠지게 되므로 미립의 소결 배합원료에 비해 통기도가 좋은 조립의 소결 배합원료를 소결층 하부에 편석시키는 것이다.

반면에, 소결층의 상부는 열량 부족 현상에 의해 용액생성이 하부에 비해 상대적으로 작기 때문에 성품회수율이 떨어진다.

일반적으로 소결 생산성은 성품회수율과 소결시간과의 함수로 정의되는 데, 소결시간이 짧을수록, 성품회수율이 높을수록 소결 생산성이 증가한다. 소결시간은소결층의 통기도와 밀접한 관계가 있는 데, 통기도가 좋을수록 소결시간은 짧아진다.

또한, 성품회수율은 소결 배합원료중 연료의 함량 및 소결 특성에 따라 달라진다.

소결광 제조시 성품회수율을 향상시키기 위해서는 소결층 상부의 성품회수율을 향상시켜 주거나, 소결기 측벽부의 누풍으로 인한 성품회수율 저하를 막는 것이 중요하다.

이러한 소결층 상부의 성품회수율을 높이기 위해 일본국 신일본제철의 경우에는 소결층 상부에 위치한 점화로 직단부에서 저융점의 용제를 뿌려줌으로써 낮은 온도에서도 용액의 생성량을 증가시켜 회수율을 향상시키는 기술이 학회지에 게시된 바 있다.

그러나 이 경우에는 용제의 균일한 비산이 중요한 관건으로서 비산을 위한 별도의 블로워(Blower)나 후드(Hood) 및 용제 저장용 호퍼(Hopper)의 설치가 필요하므로 이의 설치에 따른 유지비등 비용 증가의 문제점이 있다.

또한, 국내의 경우 소결층 상부에는 무연탄을 고배합하고, 하부에는 코크스를 배합함으로써 소결 회수율이 향상되도록 한 것이 제시된 바 있으나, 이 역시 코크스와 무연탄을 각각 장입하여 사용하기 위한 장치가 필요하게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 소결층 상부에제강슬러지를 편재시켜 상기 슬러지의 산화에 따른 산화열에 의해 소결시킴에 의해 서, 별도의 소결 성품회수율 향상을 위한 장치의 필요 없이 소결 생산성 및 성품회수율을 향상시킬 수 있는 제강슬러지를 이용한 소결광 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 소결광 제조방법에 있어서의 제강슬러지 함유량에 따른 소결시간, 성품회수율 및 생산성의 관계를 나타내는 그래프,

도 2는 본 발명에 따른 소결광 제조방법에 있어서의 제강슬러지 사용 층후에 따른 소결시간, 성품회수율 및 생산성의 관계를 나타내는 그래프이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 철광석과 부원료 및 열원을 혼합한 배합원료를 소결기에 연속적으로 공급하여 배합원료 상부표면을 착화시키고, 상기 소결기 하방으로부터 공기를 흡입하여 상기 용융결합상태의 배합원료를 소성하여 소결광을 제조하는 소결광 제조방법에 있어서, 상기 소결 배합원료에 대하여 2∼4 중량 % 가 되도록 제강슬러지를 첨가하되, 상기 제강슬러지는 소결층 상부로부터 5∼10 ㎝ 까지 편석 혼합되도록 배합하는 것을 특징으로 하는 제강슬러지를 이용한 소결광 제조방법이 제공된다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 폐기물인 미분상의 제강슬러지를 이용하여 상기 제강슬러지가 산화되면서 제강슬러지내의 Metal Fe, FeO 및 Fe₃O₄와 같이 산화시에 열을 발생시키는 철산화물에 의해 발생하는 열량으로 종래 부족하였던 소결층 상부의 열량이 상승하면서 용액 생성이 많아져서 소결성이 향상되도록 하였다.

이때, 상기 제강슬러지는 소결 배합원료에 대하여 2∼4 중량 % 비로서 상기 소결기내의 소결층 상부로부터 5∼10 ㎝ 까지 편석 혼합시키도록 하였다.

상기 배합원료에 대한 제강슬러지의 중량 % 비를 2∼4 % 로 한정한 것은 2 % 미만에서는 제강슬러지의 편석 혼합 효과가 나타나지 않고, 4 % 이상에서는 소결 생산성 및 소결 성품회수율이 저하되기 때문이며, 보다 바람직하게는 제강슬러지의 중량 % 비가 배합원료의 3 % 가 되도록 하는 것이 양호하다.

또한, 상기 제강슬러지를 소결층 상부로부터 상방향으로 5∼10 ㎝ 까지 편석 혼합시키도록 한정한 이유는 5 ㎝ 미만에서는 혼합 효과가 나타나지 않고, 10 ㎝ 이상에서는 성품회수율 및 소결 생산성이 오히려 저하되기 때문이다.

이하에 실시예에 의거하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

< 실시예 >

아래의 표 1과 같은 배합비를 갖는 배합원료를 드럼 믹서내에서 2분간 혼합하고, 수분을 2분간 첨가한 후 조립을 2분간 행하였다. 이렇게 조립된 배합원료를 직경 240 ㎜, 높이 500 ㎜ 의 포트(Pot)에 장입하고 1,100 ℃ 의 온도로 점화하였다. 이때의 흡인 부압은 1,500 ㎜H₂O 로 하였다.

제강슬러지 배합비별 소결원료 배합안 (단위 : 중량 %)

	표준예	배합안 1	배합안 2	배합안 3
HAM.F	20.76	19.79	19.14	18.49
ROM.F	3.69	3.52	3.40	3.29
MBR.F	19.64	18.72	18.11	17.49
HAM.U	4.99	4.76	4.60	4.44
YAN.F	13.34	12.72	12.30	11.88
CRL.F	1.65	1.57	1.52	1.47
석회석	12.07	12.07	12.07	12.07
사문암	2.24	2.24	2.24	2.24
규석	0.69	0.69	0.69	0.69
생석회	0.93	0.93	0.93	0.93
제강슬러지	0.00	3.00	5.00	7.00
소결반광	16.35	16.35	16.35	16.35
코크스	3.65	3.65	3.65	3.65
計	100.00	100.00	100.00	100.00

단, HAM.F:Hamersley Fine, ROM.F:Romeral Fine

MBR.F:Mineracoss Brazilelras Reunidas Fine

HAM.U:Hamersley Under, Yan.F:Yandicooging Fine

CRL.F:Carol Lake Fine

위의 표 1에서와 같이, 제강슬러지의 배합비에 따른 소결광의 소결 특성 및 소결광의 품질을 평가하고자 제강슬러지의 양을 0 %, 3 %, 5 % 및 7 % 로 각각 변화시키면서 실험을 하였다.

도 1은 본 발명에 따른 소결광 제조방법에 있어서의 제강슬러지 함유량에 따른 소결시간, 성품회수율 및 생산성의 관계를 나타내는 그래프로서, 이에 도시된 바와 같이, 소결시간은 제강슬러지 배합비 0 % 가 가장 빨랐으며, 제강슬러지의 배합비가 증가할수록 소결시간은 길어졌다. 이러한 원인은 우선 제강슬러지의 경우, 다른 연원료에 비해 상당히 미분이며, 제강슬러지 산화시 발생하는 열량으로 인해 열량 과잉 현상이 나타나 용액의 과다 생성으로 소결층의 통기도를 악화시키는 것으로 나타났다.

반면 아래의 표 2와 도 1에 도시된 바와 같이, 성품회수율은 제강슬러지 3 % 선에서 가장 높게 나타났으며, 소결 시간의 연장에도 불구하고 소결 생산성은 제강슬러지 3 % 배합에서 가장 높게 나타났다.

제강슬러지 배합비에 따른 성품 회수율 및 소결생산성

제강슬러지배합비	소결시간(분)	성품회수율(%)	소결생산성(Ton/m².Day)
0 %	25.00	75.0	33.8
3 %	25.48	77.8	34.4
5 %	26.62	76.4	32.3
7 %	26.98	75.8	31.6

이로 미루어볼 때, 제강슬러지의 적정 배합비는 3 % 인 것으로 판단된다.

상기 배합원료에 대한 제강슬러지의 중량 % 비가 4 % 이상에서는 소결 생산성 및 소결 성품회수율이 저하되는 것으로 나타나 있다.

한편, 일반적으로 소결층의 상부에는 소결열량이 부족하여 성품회수율이 떨어지므로 이를 해결하기 위하여 제강슬러지를 소결층 상부에 편석 시켜서 실험을 하였다.

도 2는 본 발명에 따른 소결광 제조방법에 있어서의 제강슬러지 사용 층후에 따른 소결시간, 성품회수율 및 생산성의 관계를 나타내는 그래프로서, 비교예로는 제강슬러지를 전체 배합원료에 균일하게 혼합한 것을 택하였다. 이때, 제강슬러지의 배합비는 3 % 중량비로 하였으며, 아래의 표 3에 나타난 바와 같이, 소결층 상부로부터 10 ㎝, 15 ㎝, 20 ㎝ 로 제강슬러지의 배합 층후를 달리 하였다.

제강슬러지 배합층후에 따른 성품 회수율 및 소결생산성

제강슬러지배합층후(㎝)	소결시간(분)	성품회수율(%)	소결생산성(Ton/m².Day)
10	25.32	78.7	35.0
15	26.08	77.5	33.5
20	25.72	77.3	33.8
비교예	25.48	77.8	34.4

그 결과 표 3 및 도 2에 도시된 바와 같이, 소결층 상부로부터 상방향으로 제강슬러지 배합비 3 % 의 층후가 10 ㎝ 인 경우가 성품회수율 및 소결 생산성이 가장 높게 나타났으며, 소결 시간은 큰 차이를 보이지 않았다.

또한, 상기 제강슬러지가 소결층 상부로부터 상방향으로 10 ㎝ 이상 편석 혼합될 경우에는 성품회수율 및 소결 생산성이 오히려 저하되는 것으로 나타나 있다.

상기와 같이, 성품회수율 및 소결 생산성이 높게 나타난 것은 상기 제강슬러지가 산화되면서 제강슬러지내의 Metal Fe, FeO 및 Fe₃O₄와 같이 산화시에 열을 발생시키는 철산화물에 의해 발생하는 열량으로 종래 부족하였던 소결층 상부의 열량이 상승하면서 용액 생성이 많아져서 소결성이 좋아지기 때문이다.

소결시간이 큰 차이를 보이지 않는 것은 소결층 상부에 과다하게 생성된 용액으로 인한 소결시간 지체와 제강슬러지를 전반적으로 서로 비슷하기 때문인 것으로 판단된다.

따라서, 본 발명에 의한 제강슬러지의 배합원료에 대한 배합비는 2∼4 중량 %, 보다 바람직하게는 3 중량 %이고, 제강슬러지 배합 소결층후는 소결층 상부로부터 상방향으로 5∼10 ㎝ 가 소결광 성품회수율 및 소결 생산성을 향상시키는 데 가장 적합한 것으로 나타났다.

이상에서와 같이, 본 발명에 의하면 소결층 상부의 성품회수율 향상을 위한 별도 장치의 소요 없이 폐기물인 제강슬러지를 재활용하여 상기 제강슬러지의 산화에 따른 산화열을 활용하여 소결광 성품 회수율 및 소결 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

철광석과 부원료 및 열원을 혼합한 배합원료를 소결기에 연속적으로 공급하여 배합원료 상부표면을 착화시키고, 상기 소결기 하방으로부터 공기를 흡입하여 상기 용융결합상태의 배합원료를 소성하여 소결광을 제조하는 소결광 제조방법에 있어서,

상기 소결 배합원료에 대하여 2∼4 중량 % 가 되도록 제강슬러지를 첨가하되, 상기 제강슬러지는 소결층 상부로부터 5∼10 ㎝ 까지 편석 혼합되도록 배합하는 것을 특징으로 하는 제강슬러지를 이용한 소결광 제조방법.