KR100550756B1 - 제철 부산물에 대한 조립 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제철공정에서 발생하는 여러 가지 부산물을 소결광 제조에 재활용함에 있어서 소결시 발생하는 통기도 악화에 따른 소결 생산성 저하를 방지하기 위해 미분의 부산물을 혼합 및 조립방법에 관한 것이다.
입도가 1mm 이하인 제철 부산물을 고속 교반믹서 및 펠릿타이저를 이용하여 입도가 4mm 내지 6mm의 펠릿으로 제조하고, 철광석, 부원료 및 연료는 1차 및 2차 드럼믹서에서 혼합 조립하는 제철 부산물 조립방법에 있어서,
상기 펠릿을 2차 드럼믹서 배광부로부터 배출되기 30∼60초전 위치에 장입하여 철광석, 부원료 및 연료와 혼합, 조립하여 소결광으로 제조하는 제철 부산물에 대한 조립 방법을 제공한다.
미분원료, 부산물, 더스트, 미니펠릿, 조립
Description
도 1은 미분의 부산물에 대한 혼합 및 조립 공정의 비교를 개략적으로 나타낸 블럭도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 조립 공정별 조립물의 의사입도를 나타낸 그래프.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 조립 공정별 소결층의 통기도를 나타낸 그래프.
도 4는 본 발명에 따른 철광석, 부원료 및 연료와 제조된 미니펠릿의 혼합시간별 원료의 수분 표준편차를 나타낸 그래프.
본 발명은 제철공정에서 발생하는 여러 가지 부산물을 소결광 제조에 재활용함에 있어서 소결시 발생하는 통기도 악화에 따른 소결 생산성 저하를 방지하기 위 해 미분의 부산물을 혼합 및 조립방법에 관한 것이다.
제철공정에 있어서는 각 단위 공정에서 여러 가지 종류의 건 더스트 및 습 더스트(슬러지)가 발생한다. 최근 들어 환경오염물질에 대한 규제가 강화되어 각종 더스트류를 집진하기 위한 설비의 확충 및 집진 효율의 증가에 따라 발생되는 더스트류의 양은 증가하는 추세에 있다. 발생된 더스트류는 대체로 입도가 1mm 이하의 극미분이 주종을 이루고 있다.
일반적으로 소결 생산성은 소결층의 통기도에 좌우되는데, 이러한 통기도는 소결층의 공극율이 클수록 좋아진다. 소결층의 공극율은 소결되는 입자의 크기 및 입도분포에 좌우되는데 입자의 크기가 클수록, 입도분포는 좁을수록 커진다.
상기한 바와 같이 제철 부산물은 주로 미분의 건 더스트 및 슬러지로 존재하는데 이들 미분의 부산물에 대한 조립을 강화하여 소결층의 통기도를 향상시키는데 그 목적이 있다.
현재 미분의 원료(부산물 포함)를 소결에 사용함에 있어서 도 1에 나타낸 바와 같이 수분이 적은 건 더스트와 수분이 많은 습 더스트를 균일하게 혼합하기 위하여 고속 교반믹서를 이용하고, 혼합된 원료의 조립성을 강화하기 위해 펠릿타이저를 조합하여 사용하고 있다. 즉 고속 교반 믹서 및 펠릿타이저를 조합하여 소결 의사입자를 조립하는데, 우선 미분의 원료를 스크린(Screen)한 후 고속 교반믹서를 이용하여 혼합하고 혼합된 원료는 펠릿타이저를 이용하여 조립한다.
조립된 원료는 저광조(Ore bin)에 장입한 다음 기타 철광석, 부원료 및 연료와 혼합하여 소결원료로 활용된다. 그러나 이 경우 만들어진 조립물을 소결공정 에 장입할수 있는 저광조의 신설이 필요하며, 또한 저광조에 장입한 조립원료는 절출시 서로 부착되어 덩어리로 존재하여 절출이 어려울 수 있다.
한편, 조립된 원료를 저광조에 장입하지 않고 야드에서 양생하여 기타 철광석과 브랜딩(Blending)하여 사용하는 방법이 있는데 이는 일정 공간의 야드를 필요로 한다. 브랜딩시 결합제로 주로 생석회 및 벤토나이트(Bentonite)를 사용하는데 우기시 조립물의 붕괴가 일어날 수 있어서 복포를 한다거나 텐트 하우스를 설치해야 하는 단점이 있다.
따라서 미분의 제철 부산물의 소결에서의 사용을 위하여 조립을 강화함에 있어서 고속 교반믹서 및 펠릿타이저를 이용하되 그 혼합 조립공정의 조합을 잘 해줌으로써 기타 부대 설비 및 조립물의 붕괴를 억제할 필요가 있다.
본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 제철 부산물을 소결광 제조에 재활용을 위한 미분의 제철 부산물을 조립함에 있어서 혼합 및 조립 설비를 적정하게 조합 제어하여 미분 제철 부산물에 대한 조립 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 입도가 1mm 이하인 제철 부산물을 고속 교반믹서 및 펠릿타이저를 이용하여 입도가 4mm 내지 6mm의 펠릿으로 제조하고, 철광석, 부원료 및 연료는 1차 및 2차 드럼믹서에서 혼합 조립하는 제철 부산물 조립방법에 있어서,
상기 펠릿을 2차 드럼믹서 배광부로부터 배출되기 30∼60초전 위치에 장입하여 철광석, 부원료 및 연료와 혼합, 조립하여 소결광으로 제조하는 제철 부산물에 대한 조립 방법을 제공한다.
상기 펠릿을 2차 드럼믹서 배광부로부터 배출되기 30∼60초전 위치에 장입하여 철광석, 부원료 및 연료와 혼합, 조립하여 소결광으로 제조하는 제철 부산물에 대한 조립 방법을 제공한다.
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이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.
제철공정에서 발생하는 각종 부산물 중 고로 저 Zn 슬러지, 소결 환경(R-EP) 더스트 및 제강 슬러지를 혼합하고 조립함에 있어서 그 공정을 종래예를 포함하여 4 가지로 설계하여 실험하였다. 도 1은 미분의 부산물에 대한 혼합 및 조립 공정을 종례예, 비교예 및 발명예로 구분하여 개략적으로 나타낸 블럭도이다.
종래예는 우선 상기 부산물을 고속 교반믹서내에서 혼합한 후 입도가 4∼6mm 크기의 미니펠릿(Mini-Pellet)으로 제조하여 상기한 기타 철광석, 부원료 및 연료와 함께 1차 드럼믹서에서 혼합 및 조립을 2분간 한 다음 2차 드럼믹서에서 다시 4분간 조립한 경우이고,
비교예 1은 우선 상기 부산물은 고속 교반믹서에서 혼합한 다음 입도가 4∼6mm 크기의 미니펠릿으로 제조하고 기타 철광석, 부원료 및 연료를 1차 드럼믹서에서 2분간 혼합 및 조립하여 2차 드럼믹서에서 기제조된 미니펠릿을 4분간 혼합, 조립한 경우이다.
비교예 2는 상기 부산물을 고속 교반믹서에서 혼합한 다음 입도가 4∼6mm 크 기의 미니펠릿으로 제조하고, 기타 철광석, 부원료 및 연료를 1차 드럼믹서에서 2분간 혼합 및 조립하고 다시 2차 드럼믹서에서 4분간 조립한 다음 단순히 미니펠릿과 합치는 경우이다.
본 발명예는 상기 부산물을 고속 교반믹서에서 혼합한 다음 입도가 4∼6mm 크기의 미니펠릿으로 제조하고, 기타 철광석, 부원료 및 연료를 1차 드럼믹서에서 2분간 혼합 및 조립하고 다시 2차 드럼믹서에서 4분간 조립함에 있어서 상기에서 제조한 미니펠릿를 2차 드럼믹서 내부에 장입하여 1분간 기타 철광석, 부원료 및 연료와의 혼합을 균일하게 배합 경우이다. 첨가제로는 생석회를 사용하여 실험을 하였다.
(한편 실험예 1에서 제조된 미니펠릿이 철광석, 부원료 및 연료와 2차 드럼믹서내에서의 균일한 혼합이 이루어지는 위치를 알아보았다. 실험예 1에서는 제조된 미니펠릿의 강도가 크지 않아도 되므로 미니펠릿의 생산속도나 바인더인 생석회의 양을 줄여, 1차 드럼믹서에 공급되는 철광석, 부원료 및 연료의 혼합에 더 많은 생석회를 첨가할 수 있어 전체적으로 조립물의 입도 및 통기도를 향상시킬 수 있다.
상기한 방법들에 의하여 통기성이 가장 좋은 조립 설비의 조합 및 방법, 그리고 철광석, 부원료, 연료 및 미니펠릿의 균일한 혼합방법을 제공하는데 목적이 있다.
[실시예]
본 실험을 위하여 사용된 각종 부산물의 입도 및 원료 배합비는 표 1 및 2와 같다. 그리고 첨가제로는 1mm이하의 입도를 가지는 생석회를 사용하였다.
| 구 분 | 입도 분포(w%) | |||||
| 입도크기(㎜) | +1 | +0.5 | +0.25 | +0.125 | -0.125 | M.S |
| 소결 환경더스트 | - | 1.80 | 17.50 | 15.50 | 65.20 | 0.15 |
| 제강 슬러지 | - | - | 1.32 | 4.01 | 94.67 | 0.07 |
| 고로 저 Zn슬러지 | - | - | 2.32 | 18.38 | 79.30 | 0.09 |
| 조립원료 | 배합비(w%) |
| 소결 환경더스트 | 55 |
| 제강 슬러지 | 20 |
| 고로 저 Zn슬러지 | 23 |
| 생석회 | 2 |
상기 표 1,2의 입도분포와 배합비를 가진 부산물의 실험 조건은 수분이 적은 더스트와 수분이 많은 슬러지로 이루어져 있기 때문에 고속 교반믹서를 이용하여 1분간 혼합하고, 펠릿타이저를 이용하여 입도가 4∼6mm 크기의 미니펠릿으로 제조하여 2개의 드럼믹서에 투입하는 위치를 변동하면서 실험을 하였다. 1차 드럼믹서내에서의 체류시간은 2분이며, 2차 드럼믹서내에서의 체류시간은 4분으로 동일하게 하였다. 또한 1차 드럼믹서에는 기타 소결배합원료인 철광석, 부원료 및 연료를 장입하였다.
이에 대한 혼합 및 조립공정별 조립물의 입도 및 소결층의 통기도를 측정하여 표 3에 나타내었다.
| 조립 공정 | 입도(㎜) | 통기도(m/sec) |
| 종례예 | 3.28 | 2.42 |
| 비교예1 | 3.42 | 2.52 |
| 비교예2 | 3.49 | 2.63 |
| 발명예 | 3.48 | 2.61 |
상기 표 3에 의하면 조립물의 입도는 종래예가 가장 작은데 이는 만들어진 미니펠릿이 1차 및 2차 드럼믹서내에서 기타 철광석, 부원료 및 연료와 혼합 및 조립되는 과정에서 상당부분 깨어지는 것으로 판단된다. 이렇게 미분의 부산물을 펠릿타이저를 이용하여 비교적 입도가 굵은 미니펠릿으로 제조하여도 기타 연원료와 혼합 및 조립과정에서 깨어지게 되면 펠릿타이저의 효과는 없는 것을 의미하며 미분을 사전처리 없이 그냥 넣는 것과 같은 결과를 가져온다. 이러한 깨어짐 현상은 미니펠릿의 투입위치가 뒤로 갈수록 줄어든다. 따라서 조립물의 입도 및 통기도는 비교예 2에서 가장 높은 값을 나타내었다. 그러나 단순히 기타 철광석, 부원료 및 연료에 미니펠릿이 첨가되게 되면 원료의 불균일성을 초래하여 소결대차에 장입된 다음 소결이 될 때 불균일 소성을 초래하게 된다.
그러나 상기 본 발명예는 1차 드럼믹서에서 혼합, 조립된 철광석, 부원료 및 연료가 2차 드럼믹서에서 배광되기 1분전에 미니펠릿을 넣어 줌으로서 상호간 혼합을 잘 시켜 철광석, 부원료, 연료 및 미니펠릿간의 불균일 혼합을 방지할 수 있으며, 혼합 및 조립 과정에서 생기는 미니펠릿의 붕괴를 최소화할 수 있다는 장점이 있으며, 실제로 조립물의 입도나 통기도 면에서 비교예 2와 큰 차이가 없었다.
한편 미니펠릿의 강도를 결정하는 요인은 여러 가지가 있지만 그 중 중요한 것으로 바인더의 함량 및 미니펠릿의 밀도를 들 수 있다. 미니펠릿의 밀도는 펠릿 타이저에서 미니펠릿을 제조할 때 부산물의 투입속도를 천천히 하면 성장속도가 느려 상승한다. 일반적으로 미니펠릿의 밀도가 높으면 강도는 증가한다. 대신 생산속도가 느리다는 단점이 있다. 본 발명에서 바인더로 생석회를 사용하였는데 그 배합비가 증가하면 미니펠릿의 강도는 증가한다. 이는 소결배합원료들, 즉 철광석, 부원료 및 연료를 혼합, 조립함에 있어서도 생석회의 첨가량이 증가하면 조립물의 강도를 향상시킬 뿐 만 아니라 조립물의 평균 입도도 증가시켜 통기도를 향상시킨다.
본 발명예에서는 제조된 미니펠릿을 2차 드럼 믹서 배광부에 투입하기 때문에 기타 철광석, 부원료 및 연료와의 혼합도중 미니펠릿의 깨어짐을 최소화 할 수 있다. 소결에서 사용되는 생석회의 사용량은 일정하므로 본 발명에 따르면 미니펠릿 제조시 바인더인 생석회의 배합비를 줄일 수 있으며, 따라서 1차 드럼믹서에서 혼합, 조립되는 철광석, 부원료 및 연료에 상대적으로 생석회 배합비가 높아져 조립물의 입도 및 강도 향상에 도움이 된다.
다음은 발명예에서 2차 드럼믹서내로의 미니펠릿의 투입위치를 결정하기 위하여 철광석, 부원료 및 연료와 제조된 미니펠릿을 혼합하는 실험을 하였다.
철광석, 부원료 및 연료의 조립물중에 존재하는 수분은 7%이고 미니펠릿 중의 수분은 15%로 서로 다르기 때문에 혼합시간별로 시료를 채취하여 9등분으로 분할한 다음 이들간의 수분 표준편차를 이용하여 혼합의 균일성을 조사하여 표4와 도 4에 나타내었다.
| 혼합시간(초) | 원료중 수분 표준편차 |
| 10 | 1.24 |
| 20 | 0.42 |
| 30 | 0.21 |
| 60 | 0.15 |
| 90 | 0.14 |
| 120 | 0.14 |
상기 표 4에서 보듯이 혼합시간이 길수록 원료들간의 혼합은 잘 이루어지겠지만 미니펠릿이 붕괴될 가능성은 높아진다. 그리고 수분의 표준 편차가 작다는 것은 원료간의 혼합이 균일하다는 것을 의미한다.
본 발명에 따르면 의사입도 및 혼합시간에 따른 혼합 원료의 표준 편차는 30초를 기점으로 감소 정도가 작아지며 60초 이후에는 거의 변하지 않았다. 이로부터 원료의 적정 혼합시간 즉, 2차 드럼믹서 배광부로부터의 미니펠릿의 투입시점은 30∼60초가 가장 바람직한 것으로 나타났다.
본 발명은 제철공정에서 발생하는 부산물을 재활용함에 있어서 미분의 부산물에 대한 조립방법을 개선함으로써 미분의 부산물을 다량 사용하여도 소결공정에서 소결층의 통기도를 개선시킬 수 있고 나아가 소결 시간의 단축으로 인한 소결 생산성을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한 미니펠릿의 강도가 낮아도 깨어짐이 없이 기타 철광석, 부원료 및 연료와 잘 혼합되므로 펠릿타이져내에서의 제철 부산물(슬러지 및 더스트)에 대한 펠릿타이징 시간이 단축되어 펠릿타이져의 크기를 작게하여도 미니펠릿의 생산성은 유 지된다는 장점이 있다.
Claims (1)
- 입도가 1mm 이하인 제철 부산물을 고속 교반믹서 및 펠릿타이저를 이용하여 입도가 4mm 내지 6mm의 펠릿으로 제조하고, 철광석, 부원료 및 연료는 1차 및 2차 드럼믹서에서 혼합 조립하는 제철 부산물 조립방법에 있어서,상기 펠릿을 2차 드럼믹서 배광부로부터 배출되기 30∼60초전 위치에 장입하여 철광석, 부원료 및 연료와 혼합, 조립하여 소결광으로 제조하는 제철 부산물에 대한 조립 방법.
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