KR100706477B1 - 함철부산물의 분정광 재가공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 함철부산물의 분정광 재가공 방법에 관한 것으로, 슬래그를 파쇄 및 스크린 처리하여 입도 8mm 이하의 분정광을 선별하는 단계; 상기 분정광을 건조시키는 단계; 상기 건조된 분정광을 스크린하는 단계; 상기 스크린된 분정광중 3mm 이상의 입자중 자력선별하여 자착된 입자는 소결공장으로 보내어 철광석 대용으로 사용하고, 상기 3mm 이하의 입자중 자력선별하여 자착된 입자는 미니밀 전기로에서 스크랩 대용으로 사용하는 단계; 상기 스크린된 분정광중 3mm 이상의 입자중 자력선별하여 비자착된 입자와 상기 3mm 이하의 입자중 자력선별하여 비자착된 입자를 매립하는 단계;를 포함하며, 상기 분정광을 건조시키는 단계는 수분함량을 5％ 이하로 건조시키고, 상기 3∼8mm의 입자를 자력선별시 전철분 함량은 최소 75％ 이상인 분정광을 선별함으로써 분정광을 재가공하여 전기로의 스크랩 대체 원료로 사용가능하여 원가를 절감하고, 제철소 내의 폐기물을 재사용하여 친환경 조업기술을 확립하는 효과가 있다.

함철부산물, 분정광, 건조, 스크린, 자력선별

Description

함철부산물의 분정광 재가공 방법 {Reworking method of iron powder in residual product of ferruginous}

도 1은 종래 제철소 함철부산물의 처리 공정도.

도 2는 본 발명에 의한 분정광의 재생 처리 공정도.

도 3은 본 발명에 의한 소입철 처리 공정도.

도 4는 본 발명에 의해 바스켓에 적입되는 스크랩 브랜드별 적입위치를 나타낸 모식도.

도 5는 본 발명의 실시예에서 전력원 단위에 영향을 미치는 조업인자를 나타내는 트리 챠트.

도 6은 본 발명의 실시예에서 소입철 사용에 의한 전력원단위의 영향도를 나타내는 그래프.

도 7은 본 발명의 실시예에서 소입철 사용에 의한 용강성분 영향도를 나타내는 그래프.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 ; 전기로 20 ; 건조버너

21 ; 진동스크린 22 ; 자력선별기

23 ; 컨베이어 벨트 30 ; 바스켓

본 발명은 함철부산물로 발생되는 분정광을 재가공하기 위한 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소결공장에서 전량 사용되던 분정광을 재가공하여 전기로의 스크랩 대체 원료로 사용가능하여 원가를 절감하고, 제철소 내의 폐기물을 재사용하여 친환경 조업기술을 확립하도록 한 함철부산물의 분정광 재가공 방법에 관한 것이다.

일반적으로 함철부산물은 제철,제강 공정시 발생되는 철분이 함유된 부산물이다. 이러한 부산물은 입철류(선입철, 강입철), 분정광, 밀 스케일(Mill Scale), 더스트(Dust) 등이 있으며, 스크랩(Scrap) 보다 가치가 낮은 용도로 사용되는 부산물을 스크랩 대신 사용함으로써 부가가치를 증대시키고자 기술개발이 많은 기술개발이 진행되고 있다.

종래 제철소에서 발생되는 함철부산물의 처리공정은 도 1의 흐름도에서 보는 바와 같이, 슬라그 처리장으로 보내져 파쇄 및 스크린(Screen) 과정을 거쳐 입도 300mm이상은 강지금으로 재생되어 제강공정에서 사용되고, 30~300mm는 파쇄 및 스크린 단계를 거쳐 자력선별하여 강입철로 재생되어 제강공정의 스크랩 대용으로 사용된다. 또한, 입도 30mm 이하는 파쇄 및 스크린 단계를 거쳐 8mm이상이면서 자착되는 것은 강입철로, 8mm 이하이면서 자착되는 것은 분정광으로 재생되어 제강공정 또는 소결공장에서 철광석 원료대용으로 사용되고, 나머지 각 자력선별 단계에서 비자착 슬라그는 매립지로 보내어 매립 처리하고 있다.

일반적으로 미니밀의 전기로는 용선과 스크랩을 원료로 사용하는데, 전기로에서 고철이 용해되고 정련된 후에 산소와 탄소를 각각 취입하여 정련 및 승온하여 용강을 제조하게 된다. 이때, 저렴한 스크랩과 용선이 지속적으로 공급되어야만이 생산성이 향상되고 생산원가를 절감할 수 있음은 물론이다.

그러나, 철원 발란스를 검토해보면 현재 자가고철 및 용선사용에는 한계가 있고, 중국 등과 같은 외국 업체의 조강능력이 지속적으로 증가되고 있으며, 스크랩의 가격이 상승되는 등의 여러 요인에 의하여 전기로의 주원료 비용이 상승되는 문제가 있다. 게다가 철원시황의 변화에 따른 스크랩 가격의 변동이 극심하여 미니밀 경쟁력이 약화되고 있는 실정이다.

이와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 제철공정 중에 발생되는 함철부산물을 전기로에서 사용할 수 있는 적정입도로 재가공하고자 하는 것으로, 특히 분정광을 전기로에서 사용할 수 있도록 스크랩 대체 원료로 가공하고자 하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 함철부산물의 분정광 재가공 방법은 슬래그를 파쇄 및 스크린 처리하여 입도 8mm 이하의 분정광을 선별하는 단계; 상기 분정광을 건조시키는 단계; 상기 건조된 분정광을 스크린하는 단계; 상기 스크린된 분정광중 3mm 이상의 입자중 자력선별하여 자착된 입자는 소결공장으로 보내어 철광석 대용으로 사용하고, 상기 3mm 이하의 입자중 자력선별하여 자착된 입자는 미니밀 전기로에서 스크랩 대용으로 사용하는 단계; 상기 스크린된 분정광중 3mm 이상의 입자중 자력선별하여 비자착된 입자와 상기 3mm 이하의 입자중 자력선별하여 비자착된 입자를 매립하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 분정광을 건조시키는 단계는 수분함량을 5％ 이하로 건조시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 3∼8mm의 입자를 자력선별시 전철분 함량은 최소 75％ 이상인 분정광을 선별하는 것이 바람직하다.

이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.

본 발명에서는 입도 3∼8mm의 직경크기를 갖고, 전철분(T.Fe) 함량이 최소 75％ 이상이고, 수분 함량이 최대 5％ 인 분정광을 제조하여 스크랩으로 재가공하고자 한다.

이를 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하면, 스크린과 파쇄 및 자력선별 공정에 의해 입도가 3∼8mm인 분정광을 이송하여 다음과 같은 공정을 거치게 된다.

1. 건조 단계

슬라그 처리공정에서 발생되는 전로 슬라그중에서 분정광을 소정의 처리능력을 갖는 건조 버너(20)에 의해 건조시킨다.

실제 33 Ton/Hr, COG 발열량, 4,400 kcal/kg 용량의 건조 버너(20)에 의해 건조된 분정광은 건조 전에 6％에서 건조 후에 2％의 수분 t량으로 감소됨을 나타내었다.

이처럼 분정광을 스크린 단계 이전에 건조시키는 공정에 의해 분정광의 수분을 최대 5％ 이하로 조절하면, 분정광의 선별이 정확하고 원활하게 실시되는 효과가 있고, 아울러 분정광에 포함된 수분이 과다시에 전기로 장입중에 폭발되는 위험을 방지하게 된다.

2. 바이브레이션 스크린 단계

건조된 분정광은 진동 스크린(Vibration Screen) 설비(21)에 의하여 입도 3∼8mm의 분정광과 3mm 이하의 분정광을 선별하게 된다.

3. 자력선별 단계

선별된 분정광은 콘베이어(23)에 의해 이송되면서 자력선별기(22)에 의해 철분을 선별하게 된다. 이때, 자력선별기(22)에 인가되는 전류량과 자착 거리를 조절하면 철분의 함량 제어가능하여 원하는 입도선별이 가능하다.

실제 선별된 분정광의 성분을 분석한 실시예가 아래의 표 1과 같다.

표 1을 참조하면, 자착된 분정광중 입도가 3∼8mm에 해당되는 것은 전철분 함량이 최소 75％ 이상이고, 인(P)의 농도가 0.3％이하, 황(S)의 농도가 0.2이하 로서, 전기로의 사용조건을 충족하도록 한다.

표 1.

항목	화학성분(wt％)						수분	입도
	T.Fe	M.Fe	P	S	CaO	MgO
실적	77.02	57.01	0.145	0.105	7.56	1.36	1∼2％	3∼8mm

자착된 분정광 중에서 입도가 3mm 이하에 해당되는 것은 전철광 함량이 60％ 이하로 작아서 전기로의 집진설비를 통해 빨려나가 효율성이 떨어진다. 따라서 제선 소결공장으로 보내어 철광석의 대체 원료로 사용된다. 또한, 나머지 비자착 분정광은 매립지로 보낸다.

이후, 전기로에 의한 조업 방법을 설명하면 다음과 같다.

일반적으로 전기로의 조업방법은 올 스크랩(All Scrap) 조업방법과, 용선조업방법으로 대별되는데, 올 스트랩 조업방법은 고철원료를 1,2차로 나누어 100의 고철만을 장입하는 방식이고, 용선조업방법은 1차장입시 고철 70％, 2차장입시 용선 30％를 전기로에 장입하는 방식이다.

본 발명의 실시예에서는 올 스크랩 조업방법에 의해 실시된다.

올 스크랩 조업시 스크랩 바스켓(30)은 스크랩의 종류 및 위치별로 적입된다. 즉, 용해성이 우수한 스크랩이 바스켓의 하부에 위치하게 되는데, 도 4에 도시한 바와 같이, 바닥과 최상부에 경량고철이 배치되고, 지금류와 냉선은 전기로의 출강측에 장입되며, 용해가 어려운 고철인 자가, 냉선, CBP 등은 바닥 또는 열발생량이 많은 부위에 장입된다.

전기로(10)에 장입되어 용해 및 승열된 분정광은 전기로(10)에서 출강되어 용강을 제조하기 위한 제반공정을 실시하게 된다.

한편, 소입철 사용에 따른 전력사용량과 성분을 분석하면 다음과 같다.

먼저 도 6에 도시한 바와 같이, 소입철 사용량이 5톤까지는 전력원단위가 감소하였으나, 소입철 장입비 3.4％(생산 Ch당 5톤)이상 장기간 사용시에는 전력원단 위가 5.8kWh/t 증가하였다.

그러나 도 5에 도시한 바와 같이, 정상조업 데이터를 활용하여 소입철 사용시 전력원 단위 영향을 미치는 조업인자를 트리(Tree) 분석을 통해 도출한 결과 냉선비(제강조업에 필요한 탄소 공급원으로서 용해성이 난이함)를 일정수준으로 유지할 경우에 보너스와 국내 고철이 전기로 조업의 전력원 단위에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타나므로 소입철을 일정량 이하 사용하면 전력원 단위에 큰 영향이 없게 된다.

그러나 소입철 사용량을 증대시키면 주원료비가 낮아져 유리하지만, 소입철을 일정량 이상 사용하면 급한 전기로 생산성이 저하되고, 전력원 단위가 증가하여 전력사용량이 증가하면 전력투입시간이 증가하므로 용해시간 및 제강시간이 지연되기 때문에 Ch'당 10톤 이하로 사용량을 제한하는 것이 바람직하다.

이와 같은 소입철 사용에 의한 불순물 성분인 인(P), 황(S)과 질소(N)의 성분 분석결과를 도 7을 참조하여 설명한다.

먼저 인(P)은 소입철 사용시 평균적 차이가 발생되지 않고 감소하는 경향이 있어서 사용시 용강성분에 문제가 되지 않으며, 황(S)은 평균간의 차이는 없으나 소입철 사용량의 증가시 황이 증가하는 경향이 있으므로 소입철의 사용을 ch'당 10톤 이하로 사용하는 것이 바람직하다. 또한 질소(N)는 소입철의 사용시 오히려 감소하는 경향이 있으므로 소입철 사용에 문제가 발생되지 않는다.

또한, 용해시간은 소입철의 사용 전 50.1분에서 사용 후 50.6분으로 뚜렷한 차이가 없는 것으로 나타나 소입철을 생산 ch'당 10톤 이하로 규제하여 지속적으로 사용하면 제철소 내에서 발생되는 함철부산물 사용기술의 최적화에 의한 친환경 조업기술을 확립할 수 있는 효과가 있다.

그리고 소결공장에서 사용되는 철광석의 단가는 톤당 25.5천원인데 비하여 미니밀 전기로에서 사용되는 스크랩의 단가는 톤당 292천원으로서 소결공장에서 철광석 대용으로 전량 사용되던 분정광을 미니밀 전기로에서 사용하는 경우에 주원료비 절감으로 인한 원가의 절감효과를 거두게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 함철부산물의 분정광 재가공 방법은 소결공장에서 전량 사용되던 분정광을 재가공하여 전기로의 스크랩 대체 원료로 사용가능하여 원가를 절감하고, 제철소 내의 폐기물을 재사용하여 친환경 조업기술을 확립하는 효과가 있다.

본 발명의 실시예에서는 입도 3∼8mm의 직경크기를 갖고, 전철분(T.Fe) 함량이 최소 75％ 이상이고, 수분 함량이 최대 5％인 분정광에 의하여 스크랩 대체물로 이용할 수 있게 되었다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (3)

1. 슬래그를 파쇄 및 스크린 처리하여 입도 8mm 이하의 분정광을 선별하는 단계;

   상기 분정광을 수분함량을 5％ 이하로 건조시키는 단계;

   상기 건조된 분정광을 스크린하는 단계;

   상기 스크린된 분정광 중 3mm 이상의 입자중 자력선별하여 자착된 입자는 소결공장으로 보내어 철광석 대용으로 사용하고, 상기 3mm 이하의 입자중 자력선별하여 자착된 입자는 미니밀 전기로에서 스크랩 대용으로 사용하는 단계;

   상기 스크린된 분정광중 3mm 이상의 입자중 자력선별하여 비자착된 입자와 상기 3mm 이하의 입자중 자력선별하여 비자착된 입자를 매립하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 함철부산물의 분정광 재가공 방법.
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