KR100544465B1 - 소결광 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소결광제조시 열원으로 사용되는 분코크스의 대체로 무연탄을 사용하는 소결광의 제조방법에 관한 것으로서, 미분의 무연탄을 조립화된 원료의 표층부에 피복시킴으로써 조립화된 원료의 조립강도 악화없이 무연탄을 다량 배합할 수 있는 소결광 제조 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

본 발명은 소결원료에 무연탄 단독 또는 무연탄과 분코크스의 혼합탄을 연료로서 배합하여 소결광을 제조하는 방법에 있어서,

1mm 이상의 무연탄 단독 또는 분코크스와 1mm 이상의 무연탄의 혼합탄을 소결원료와 함께 1차 혼합기에 장입하여 물을 첨가하면서 혼합하는 단계; 및

상기와 같이 혼합된 원료를 1mm 이하의 무연탄과 함께 2차 혼합기에 장입하여 조립하는 단계를 포함하여 구성되는 소결광의 제조방법을 그 요지로 한다..

소결광, 무연탄, 분코크스, 연료, 입도

Description

소결광 제조방법{A Method for Manufacturing Sinter}

도1은 종래의 소결광 제조 공정을 나타낸 개략도

도 2는 본 발명에 따른 무연탄의 배합 공정을 나타내는 개략도

도3은 소결 연료인 분코크스와 무연탄의 정립 과정을 나타내는 개략도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

101 . . . 철광석 102 . . . 분코크스 및 무연탄

101a, 102a. . . 정량절출기 104 . . . 1차 혼합기

105 . . . 2차 혼합기

본 발명은 소결광제조시 열원으로 사용되는 분코크스의 대체로 무연탄을 사용하는 소결광의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무연탄의 배합비를 높일 수 있는 소결광의 제조방법에 관한 것이다.

소결광은 제철원료로 사용되는 것으로서, 이를 제조하기 위해서는 일반적으로 도 1에 나타난 바와 같이 소결용 연,원료빈(101,102)에서 절출한 분철광석 및 부원료(석회석, 규사, 사문암 등)그리고 연료인 분코크스(Coke)와 무연탄을 1,2차 조립기(104,105)에서 물을 뿌리면서 회동시켜 혼합 및 조립을 행한다.

상기와 같이 조립한 다음에는 소결기 대차(107)내에 장입하고, 1200℃정도의 점화로(111)를 통과하면서 표층부를 착화시킨 후 유효화상거리(대차 상층부에서만 공기를 흡입할 수 있는 거리)를 지나면서 메인 브로어(112)로 흡입하여 배합원료중에 포함된 연료에 의해 1300∼1400℃까지 온도가 상승되면서 원료가 용융되어 입자들끼리 강고한 결합력을 지닌 소결체(괴상화)가 형성됨으로서 소결광이 제조된다.

도 1에서, 부호 "103"은 벨트컨베어를, "106"은 배합원료저장호퍼를, "108"은 집진기를, "109"는 상부광 호퍼를, "113"은 굴뚝을 나타낸다.

상기한 일련의 소결 과정은 소결기 대차(107)에 장입된 배합원료와 고체 연료인 분코크스는 환원과 산화반응이 거의 순간적으로 일어나면서, 상기 베드내 공기를 하방으로 취입하는 과정에서 분코크스와 무연탄을 급격하게 연소시켜 온도를 1350~1400℃까지 도달시킨다.

소결용 연료로써 25mm 이하의 분코크스가 사용되는데, 이 분코크스로는 고로용 연료로 사용되는 괴코크스(25~75mm) 제조과정중에 발생되는 부산물이 사용되어 왔다.

그런데, 최근에는 고로 미분탄 취입비 증가에 따라 괴코크스 생산량이 저하되고 이에 따른 분코크스 발생량이 저하됨에 따라 소결광 제조시 필요한 분코크스 대체로 무연탄이 사용되게 되었다.

한편, 도 3에는 고로용 괴코크스 생산과정에서 발생된 분코크스(25mm 이하)와 대체연료인 무연탄(8mm 이하)을 소결연료로 사용하기 위해 알맞은 입도로 처리하는 공정이 나타나 있다.

도 3에 나타난 바와 같이, 상기 공정에서는 산지에서 운송된 무연탄에 괴가 섞여있으므로 체를 사용하여 소결광 제조에 적합한 5㎜이하의 입도로 분류하기 위해 1차 저장빈(301)에서 분코크스(25mm 이하) 또는 무연탄(8mm 이하)을 절출한 후, 선별기(304)에서 체에 의한 분류 작업을 행한다. 이때 5㎜ 이상의 입자는 파쇄기(306)에서 파쇄후 선별기(307)를 거쳐 소결용 연료로 사용되는 입도(5mm 이하)로 제조된다.

도 3에서, 부호 "302"는 절출기를, 부호 "303"은 롤 크라셔를, 부호 "305"은 리레이 빈을, 부호 "102"는 분코크스 및 무연탄을, 그리고 부호"110"은 1mm이하의 무연탄을 나타낸다.

하기 표 1에는 상기한 파쇄과정 전,후의 무연탄 및 분코크스의 입도분포가 나타나 있다.

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 무연탄과 분코크스 파쇄과정 전후의 입도차이에 의해 무연탄 다량 파쇄 사용시 미세입자의 무연탄이 증가함에 따라 상기 표 1에서와 같이 연료입도중 1mm 이하의 미세입도 분포가 증가하게 된다.

상기 미세입도의 무연탄은 소결원료와 혼합 장입시 특정부위에 편중되어 소결 베드내에서 소성시 열 변동폭을 높게 하고, 미분의 분코크스와 무연탄은 점착성이 없으므로 원료 조립과정에서 조립입자화가 어렵고, 또한 조립화된 원료입자의 결합성을 저하시키므로 조립입자의 강도가 저하되어 소결기에 조립화된 원료를 장입시 조립입자의 분화에 의해 통기성이 악화되고 이로 인하여 소결 생산성이 저하되고 품질이 악화되는 등의 문제점이 있다

상기한 문제점을 해결 하기 위한 방법들로서 분코크스와 무연탄을 조립한 소결용 연료를 제조하는 방법 (철과 강, 1988, P1021) 및 무연탄 입도중 1mm 이상인 것을 정립하여 사용하는 방법(국내특허출원제1994-26124)들이 제시되어 있다.

그러나 상기 방법들은 예비조립에 필요한 부대설비의 추가설치가 필수적이고, 무연탄 입도가 1mm 이상인 것이 49중량% 이상이고 사용비가 70% 미만으로 제한 된다는 문제점이 있다.

특히, 상기 특허출원제1994-26124에 제시된 방법은 무연탄 다량 사용시 파쇄 과정중 발생되는 1mm 이하 입도가 다량 발생 함에 따라 무연탄 사용비 증대시 여분의 1mm 미만 입도를 갖는 무연탄을 사용할 수 없으므로 실조업 적용에 어려움이 따른다는 문제점이 있다.

본 발명자들은 상기한 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 연구 및 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 미분의 무연탄을 조립화된 원료의 표층부에 피복시킴으로써 조립화된 원료의 조립강도 악화없이 무연탄을 다량 배합할 수 있는 소결광 제조 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 소결원료에 무연탄 단독 또는 무연탄과 분코크스의 혼합탄을 연료로서 배합하여 소결광을 제조하는 방법에 있어서,

1mm 이상의 무연탄 단독 또는 분코크스와 1mm 이상의 무연탄의 혼합탄을 소결원료와 함께 1차 혼합기에 장입하여 물을 첨가하면서 혼합하는 단계; 및

상기와 같이 혼합된 원료를 1mm 이하의 무연탄과 함께 2차 혼합기에 장입하여 조립하는 단계를 포함하여 구성되는 소결광의 제조방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명은 소결용 원료에 연료로서 무연탄 단독 또는 무연탄과 분코크스의 혼합탄을 배합하는 소결원료를 사용하여 소결광을 제조하는 방법에 적용되는 것이다.

도 2에는 본 발명에 따라 무연탄을 배합하기 위한 배합시스템이 제시되어 있다.

도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따르는 소결광의 제조방법에서는 생산량에 따

라 결정되는 배합원료 절출량에 의해서 첨가되는 연료량이 결정되면 분코크스와 무연탄은 목표로 한 일정 비율에 따라 상기 원료 저장호퍼(102,110) 하부에 설치된 정량 절출기(102a,110a)에 의해 절출된다.

상기한 무연탄과 분코크스의 분리 첨가 공정은 분코크스와 1mm 이상의 무연탄을 먼저 소결 원료와 1차 혼합기(104)내 장입하여 소결 공정에서 필요한 물을 뿌리면서 혼합하고, 상기 과정에서 배출된 원료를 벨트컨베어를 이용하여 2차 혼합기(105)내에 장입하여 조립하게 되는데, 배출원료의 장입시 상기 배합 원료량에 필요한 1mm 이하 무연탄을 동시에 고루 투입한다.

상기와 같이, 무연탄과 분코크스를 분리 첨가하므로써 상기 2차 혼합기(105)내에서 조립 강화시 1차 조립된 원료 표면에 고루 미세한 무연탄이 분포되면서 조립화 되어 조립원료의 강도 및 평균입도 저하 없이 무연탄을 고배합한 소결용 원료를 얻을 수 있게 된다.

도 2에서 부호 "101a" 정량절출기를, 부호 "101"은 철광석을, 부호 "103"은 벨트컨베어를, 부호 "106"은 배합원료저장호퍼를, "201"은 1 mm이상의 무연탄 운송용 벨트 컨베어를, 부호 "202"는 1 mm이하의 무연탄 운송용 벨트 컨베어를 나타낸다.

본 발명에 있어서 연료중 무연탄의 사용비가 50%이상인 경우에는 무연탄중 1mm 이하의 입도를 갖는 무연탄 분포비가 55중량%이하가 되도록 하는 것이 바람직한데, 그 이유는 소결 생산성 및 품질저하가 일어나기 때문이다.

본 발명에 바람직하게 적용될 수 있는 소결원료배합비가 하기 표 2에 나타나 있다.

하기 표 2에 나타난 바와 같이, 소결원료에 2.5-4.0%의 연료가 배합된다.

본 발명에서는 연료로서 무연탄 단독 또는 무연탄과 분코크스의 혼합탄이 사용될 수 있다.

소결원료구성			배합비(wt%)
소결용원료	철광석		50.0 ∼ 70.0
	석회석		5.0 ∼ 15.0
	사문암		0.5 ∼3.0
	규사		0 ∼ 3.0
	생석회		0.5 ∼0.3
	반광		10.0 ∼30.0
	연료	분코크스	2.5 ∼4.0
		무연탄
	합계		100

본 발명에 바람직하게 사용될 수 있는 분코크스와 무연탄의 대표적인 물성치가 하 기 표 3에 나타나 있다.

구분	공업분석(%)			원소분석(%)		발열량 (kcal/kg)
	회분	휘발분	고정탄소	S	N
무연탄	14.05	4.63	81.32	0.21	0.37	6745
분코크스	11.90	1.00	87.10	0.56	1.17	6932

상기 표 3에서 알 수 있는 바와 같이, 무연탄과 분코크스는 그 발열량에 있어서 차이를 나타내고 있는데, 무연탄의 휘발분은 소결 열원으로 작용을 못하므로 일반적으로 적용하고 있는 고정탄소를 기준으로 분코크스 대체 무연탄 사용비 증대시 하기 수학식 1의 치환율을 적용하여 전체 장입되는 고정탄소량을 일정하게 유지시키는 것이 바람직하다.

(무연탄 고정 탄소량)/(분코크스 고정 탄소량) = 치환율

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

(실시예)

소결배합원료를 하기 표 2의 배합원료 및 배합비 조건으로 준비하고 소결 열원으로 사용되는 분코크스와 무연탄의 구성비를 하기 표 4와 같이 변화시켰다.

이때 비교예의 경우에는 분코크스와 무연탄을 소결 배합원료와 함께 1차 조립기에 첨가하여 소결광을 제조하였으며, 발명예의 경우에는 무연탄중 1mm 이하 입도를 도 2에 도시된 2차 혼합기에 첨가하여 소결광을 제조한 것이다.

그리고, 하기 표 4에서 발명예 7~9의 경우 무연탄 100% 사용 조건하에서 1mm 이하 입도를 갖는 무연탄 사용비를 증대시켜 소결광을 제조한 것이다.

상기와 같이 제조된 소결광에 대하여 생산성, 회수율, 회전강도 및 저온환원분화지수를 측정하고 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.

	소결연료구성비(%) (분코크스:무연탄)	연료입도분포(%)
		8-5mm	5-1mm	1mm이하
비교예 1	100 : 0	2.9	65.3	31.8
비교예 2	70 : 30	2.9	59.2	37.9
비교예 3	50 : 50	2.9	55.6	41.6
비교예4	20 : 80	2.8	49.8	47.4
비교예 5	0 : 100	2.8	45.9	51.3
발명예 1	70 : 30	2.9	59.5	37.7
발명예 2	50 : 50	2.9	55.6	41.6
발명예 3	30 : 70	2.8	51.7	45.5
발명예 4	20 : 80	2.8	49.8	47.4
발명예 5	10 : 90	2.8	47.8	49.4
발명예 6	0 : 100	2.8	45.9	51.3
발명예 7	0 : 100	2.8	42.2	55.0
발명예 8	0 : 100	2.8	39.2	58.0
발명예 9	0 : 100	2.8	37.2	60.0

	생산성 (T/D/m2)	회수율(%)	회전강도(%)	저온환원분화지수(%)
비교예 1	35.1	72.5	75.0	35.5
비교예 2	34.7	71.1	74.6	36.5
비교예 3	33.8	70.8	74.2	37.2
비교예 4	32.1	69.5	71.2	38.4
비교예 5	30.3	65.8	69.4	40.1
발명예 1	35.3	72.4	74.8	35.8
발명예 2	35.0	72.2	75.1	34.9
발명예 3	34.7	72.8	74.6	35.6
발명예 4	34.8	72.6	74.7	36.2
발명예 5	34.5	71.9	73.9	35.1
발명예 6	34.7	71.2	74.0	35.7
발명예 7	34.3	71.7	73.5	36.7
발명예 8	33.3	68.8	70.2	39.2
발명예 9	33.0	67.9	69.8	40.0

상기 표 5에 나타난 바와 같이, 1mm 이하 입도를 갖는 무연탄을 2차 혼합기에 첨가시킨 발명예(1~7)의 경우 분코크스와 무연탄을 1차 혼합기에 첨가한 비교예(1~2)의 경우와 소결 생산성 및 품질면에서 유사하나 분코크스의 사용비가 동일한 경우에 대하여 비교하여 보면, 발명예들이 비교예들에 비하여 소결 생산성 , 회수율 및 품질특성이 우수함을 알 수 있다.

즉, 분코크스와 무연탄을 1차 혼합기에 첨가할시 1mm 이하 입도분포가 38% 수준 이상시 소결 생산성이 급격히 악화되는 경향을 보이는데 이 같은 요인은 무연탄 사용비가 증가할시 미분부가 증가하게 되고 1차 조립기에서 원료입자가 조립시 분코크스와 무연탄이 점착성이 없으므로 조립입자내의 강도를 악화시켜 소결기에 원료 장입시 조립입자의 분화에 의한 통기성 악화 영향으로 생산 및 품질에 악영향을 미치기 때문이다.

한편, 1mm 이하 입도를 갖는 무연탄 사용비를 증가시킨 발명예(8~9)의 경우는 비교예(3~5)에 비해 소결 생산성, 회수율 및 품질이 우수하나 발명예(1~7)의 경우에 비하여 급격한 소결 생산성 및 품질저하가 일어난다. 즉, 소결용 연료인 분코크스 대체로 무연탄 100% 사용시 무연탄 전체 중량에 대하여 1mm 이하 입도 분포비가 55중량% 이상 배합시 급격한 소결 생산성 및 품질저하가 일어남을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 분코크스 대체연료로 무연탄을 고배합 사용하여 소결광 제조시 1mm 입도 이하의 무연탄 사용조건을 제어함으로써 소결 생산성, 회수율 및 품질을 향상시키는데 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 소결원료에 무연탄 단독 또는 무연탄과 분코크스의 혼합탄을 연료로서 배합하여 소결광을 제조하는 방법에 있어서,

   1mm 이상의 무연탄 단독 또는 분코크스와 1mm 이상의 무연탄의 혼합탄을 소결원료와 함께 1차 혼합기에 장입하여 물을 첨가하면서 혼합하는 단계; 및

   상기와 같이 혼합된 원료를 1mm 이하의 무연탄과 함께 2차 혼합기에 장입하여 조립하는 단계를 포함하여 구성되는 소결광의 제조방법
2. 제1항에 있어서, 연료중 무연탄의 사용비가 50%이상인 경우, 무연탄중 1mm 이하의 입도를 갖는 무연탄 분포비가 55중량%이하인 것을 특징으로 하는 소결광의 제조방법

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