KR100710943B1 - 입상 금속철의 제조방법 - Google Patents

Abstract

철광석 등의 산화철 함유 물질과 탄재 등의 탄소질 환원제를 포함하는 원료 혼합물을 이동 노상식 가열환원로로 환원/용융하여 입상 금속철을 제조할 때에, 특히, 석탄 등 탄재에 유래하여 입상 금속철 내에 혼입되는 황의 함유량을 가급적 억제하여 저황함량이고 고품질인 입상 금속철을 얻는 것을 목적으로 하여, 상기 원료 혼합물 중에 포함되는 CaO, MgO 및 SiO₂의 함유량으로부터 구해지는 슬래그 형성 성분의 염기도 (CaO+MgO)/SiO₂가 1.3 내지 2.3의 범위가 되고, 또한 상기 슬래그 형성 성분 중에 차지하는 MgO 함량(MgO)이 5 내지 13%(질량%를 의미함, 이하 같음)의 범위로 되도록, 상기 원료 혼합물 중에 포함되는 CaO, MgO 및 SiO₂ 함유 물질의 양을 조정한다.

Description

입상 금속철의 제조방법{PROCESS FOR PRODUCING PARTICULATE IRON METAL}

본 발명은 입상 금속철의 제조방법에 관한 것이고, 보다 구체적으로는, 철광석 등의 산화철 함유 물질과 탄재 등의 탄소질 환원제를 포함하는 원료 혼합물, 또는 그 성형체를 이동 노상식 가열환원로로 가열하여 고체 환원시킴과 함께, 생성되는 금속철을 부생하는 슬래그와 분리하면서 입상으로 응집시키고, 이어서 냉각 응고시켜 입상 금속철을 제조할 때에, 특히 석탄과 같은 탄재로부터 유래하여 혼입되는 황의 함유량이 가급적 저감된 고품질의 입상 금속철을 높은 생산성으로 효율적으로 제조할 수 있도록 개선된 방법에 관한 것이다.

최근, 비교적 소규모로 다품종·소량 생산을 지향하는 제철법으로서, 철광석 등의 산화철 함유 물질(철원)과 석탄 등의 탄소질 환원제를 포함하는 혼합물, 혹은 상기 혼합물을 눌러 고화시킨 간이 성형체, 또 펠렛이나 브리켓(briquette) 등으로 성형한 탄재 내장 성형체를 이동 노상식 가열환원로로 가열함으로써 고체환원하여, 생성되는 금속철을 부생하는 슬래그와 분리하면서 응집시킨 후, 이것을 냉각 응고시켜 입상 금속철을 제조하는 방법이 개발되어, 주목받고 있다.

본 발명자들은, 상기 방법에 의해서 얻어지는 입상 금속철의 황 함량을 가급적 저감하도록 개량 연구를 진행시킨 결과, 산화철 함유 물질과 함께 탄소질 환원제로서 석탄을 포함하는 원료 혼합물 중에, 황 성분과의 친화력이 강하여 탈황 효과를 기대할 수 있는 Ca 함유 물질, 예컨대 CaCO₃를 적량 함유시키면서, 가열 온도나 분위기 가스 조성 등을 적정하게 제어하면서 가열환원 용융을 시키면, 상당한 탈황 효과가 얻어지는 것을 확인하였다. 그러나, 입상 금속철의 더한 품질 향상을 꾀하기 위해서는, 저황화를 더욱 증진할 수 있는 기술의 확립이 요망된다.

그래서 본 발명은, 회전 노상식 등의 이동 노상식 가열환원로를 사용하여, 산화철 함유 물질과 탄소질 환원제를 포함하는 원료 혼합물을 가열하고, 상기 혼합물 중의 산화철 함유 물질을 탄소질 환원제에 의해 고체환원하여 입상 금속철을 제조할 때에, 특히 탄재로서 석탄 등을 사용했을 때에 불가피하게 생기는 황 함량의 증대를 가급적 억제하여, 황 함량이 저감된 고품질의 입상 금속철을 좋은 생산성으로 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

발명의 개시

본 발명에 따른 입상 금속철의 제조방법은, 산화철 함유 물질과 탄소질 환원제를 포함하는 원료 혼합물을 이동 노상식 가열환원로의 노상 상에 장입하고 가열하여, 원료 혼합물 중의 산화철을 탄소질 환원제에 의해 환원시키고, 생성하는 금속철을 부생하는 슬래그와 분리하면서 입상으로 응집시킨 후, 냉각 응고시켜 입상 금속철을 제조하는 방법에 있어서, 상기 원료 혼합물중에 포함되는 CaO, MgO 및 SiO₂의 함유량으로부터 구해지는 슬래그 형성 성분의 염기도 (CaO+ MgO)/SiO₂가 1.3 내지 2.3의 범위가 되고, 또한 상기 슬래그 형성 성분 중에 차지하는 MgO 함량(MgO)이 5 내지 13%(질량%를 의미함, 이하 동일)의 범위가 되도록, 상기 원료 혼합물중에 포함되는 CaO, MgO 및 SiO₂ 함유 물질의 양을 조정하는 점에 특징이 있다.

상기 본 발명을 실시함에 있어서, 원료 혼합물중에 MgO 함유 물질을 배합함으로써 상기 슬래그 형성 성분의 염기도와 MgO 함량을 조정하는 것이 바람직하고, 상기 MgO 함유 물질로서 가장 일반적인 것은 돌로마이트 광석이다. 또한, 경우에 따라서 상기 원료 혼합물중에 CaF₂ 함유 물질을 적량 함유시켜, 부생 슬래그의 유동성을 조정하는 것도 유효하며, 이 경우에 이용하는 CaF₂ 함유 물질의 바람직한 배합량은, 상기 원료 혼합물중에 차지하는 CaF₂ 환산의 비율로 0.2 내지 2%의 범위이다.

본 발명을 실시함에 있어, 상기 원료 혼합물을 이동 노상식 가열환원로의 노상 상에 장입하기에 앞서, 상기 노상 상에 탄소질 분말을 바람직하게는 2 mm 이상, 바람직하게는 7.5 mm 이하의 두께로 깐다면, 상기 탄소질 분말의 작용에 의해서 노 내를 높은 환원 포텐셜로 유지할 수 있어, 금속화율이 한층 더 높아지는 동시에, 탈황 효과도 증진되어 황 함량이 더욱 낮은 입상 금속철을 얻을 수 있기 때문에 바람직하다. 상기 이동 노상식 가열환원로의 조업 온도는 1250 내지 1550℃의 범위가 바람직하다.

도 1은 본 발명이 적용되는 이동 노상식 가열환원로를 예시하는 개념 설명도이다.

도 2는 실험에서 얻은, 원료 혼합물 중의 슬래그 형성 성분의 염기도 조정용으로서 석회석만을 사용한 경우와, 석회석과 돌로마이트를 병용한 경우의, 슬래그 염기도 (C+M)/S와 슬래그 융점의 관계를 나타내는 도면이다.

도 3은 다른 실험에서 얻은, 원료 혼합물 중의 슬래그 형성 성분의 염기도 조정용으로서 석회석만을 사용한 경우와, 석회석과 돌로마이트를 병용한 경우의, 슬래그 염기도 (C+M)/S와 슬래그 융점의 관계를 나타내는 도면이다.

도 4는 2종류의 철광석을 사용하고, 염기도 조정용으로 돌로마이트를 병용한 경우의, 슬래그 중 (MgO) 함량과, 슬래그와 입상 금속철 사이의 황 분배비 (S)/[S]의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 5는 실험에서 얻은 슬래그 염기도 (C+M)/S와 황 분배비(S)/[S]의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 6은 다른 실험에서 얻은 슬래그 염기도 (C+M)/S와 황 분배비(S)/[S]의 관계를 나타내는 그래프이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

A : 회전 노상식 가열환원로, 1 : 원료 혼합물, 2 : 탄소질 물질, 3 : 원료 투입 호퍼, 4 : 회전 노상, 5 : 연소 버너, 6 : 배출장치, 7 : 배기 가스 덕트

도 1은 본 발명을 실시할 때에 이용하는 이동 노상식 가열환원로를 예시하는 개략 설명도로, 회전 노상식 가열환원로를 나타낸다.

회전 노상식 가열환원로(A)에는, 산화철 함유 물질과 탄소질 환원제, 또는 이들에 맥석 성분이나 회분 등으로서 포함되는 CaO, MgO, SiO₂ 등, 및 필요에 따라 배합되는 바인더 등을 포함하는 원료 혼합물(또는, 눌러 고화시킨 간이 성형체, 또는 펠렛, 브리켓 등의 성형체)(1)과, 바람직하게는 상부재(床敷材)로서 공급되는 분립상의 탄소질 물질(2)이, 원료 투입 호퍼(3)를 통해서 회전 노상(4) 상으로 연속적으로 장입된다.

보다 상세하게는, 원료 혼합물(1)의 장입에 앞서, 원료 투입 호퍼(3)로부터 회전 노상(4) 상에 분립상의 탄소질 물질(2)을 장입하여 채워 깔고, 그 위에 원료 혼합물(1)을 장입한다. 도시된 예에서는, 하나의 원료 투입 호퍼(3)를 원료 혼합물(1)과 탄소질 물질(2)의 장입에 공용하는 예를 게시하고 있지만, 이들을 2이상의 호퍼를 이용하여 장입하는 것도 물론 가능하다. 또한 추후에 상술하는 바와 같이, 상부(床敷)로서 장입되는 탄소질 물질(2)은, 환원 효율을 높이는 동시에 얻어지는 입상 금속철의 저황화를 증진하는 점에서 매우 유효하지만, 경우에 따라서는 생략하는 것도 가능하다.

도시한 회전 노상식 가열환원로(A)의 회전 노상(4)은 반시계 방향으로 회전하고, 조업 조건에 따라 다르지만, 통상 8분 내지 16분 정도에 1주하며, 그 동안에 원료 혼합물(1) 중에 포함되는 산화철은 고체환원되고, 침탄에 의해 융점 강하하여 입상으로 응집하는 동시에, 부생 슬래그와 분리되는 것에 의해 입상 금속철이 된다. 즉, 상기 환원로(A) 에서의 회전 노상(4)의 상방 측벽 및/또는 천장부에는 연소 버너(5)가 복수개 설치되어 있고, 상기 버너(5)의 연소열 또는 그 복사열에 의해서 노상부에 열이 공급된다.

내화재로 구성된 회전 노상(4) 상에 장입된 원료 혼합물(1)은, 상기 노상(4) 상에서 환원로(A) 내를 둘레방향으로 이동하는 중에 버너(5)로부터의 연소열이나 복사열에 의해서 가열되어, 상기 환원로(A) 내의 가열대를 통과하는 사이에, 상기 원료 혼합물(1)내의 산화철은 고체환원된 후, 부생하는 용융 슬래그와 분리되면서, 또한 잔여 탄소질 환원제에 의해 침탄되어 연화하면서 입상으로 응집하여 입상 금속철로 되고, 회전 노상(4)의 하류측 영역(zone)에서 냉각 고화된 후, 스크류 등의 배출 장치(6)에 의해 노상 상으로부터 배출된다. 도 1에서, (7)은 배기 가스 덕트를 나타내고 있다.

그런데, 실용로로서 일반적으로 사용되는 대형의 회전 노상식 가열환원로에서는, 회전 노상의 상부에 설치한 복수개의 버너로 천연 가스 등의 연료 가스를 연소시키고, 그 연소열을 노상 상의 원료 혼합물의 환원 용융에 필요한 열로서 공급하지만, 상기 연소에 의해서 발생하는 배기 가스 중에 포함되는 CO₂나 H₂O 등의 산화성 가스는 원료 혼합물 주변의 분위기 가스 조성에 영향을 미치기 때문에, 분위기 가스의 환원 포텐셜[(CO+H₂)/(CO+ CO₂+ H₂+ H₂O)로 표시되지만, 간단하게 CO/(CO+ CO₂)로 나타내는 경우도 많다]을 높게 유지하는 것이 꽤 어렵다.

회전 노상 상에서의 가열환원이 진행하여, 원료 혼합물중의 산화철의 환원이 거의 완료되면, 순철에 상당하는 높은 철분 순도의 환원철이 생성되지만, 가열환원공정에서 생성되는 환원철 입자는, 원료 혼합물 내에 포함되는 잔여 탄소질 환원제에 의해 급속히 침탄된다. 그리고, 환원철중 [C]량의 증가에 따라 융점이 대폭 저하하여, 소정의 분위기 온도(예컨대 1350 내지 1500℃)에서 용융을 개시하고, 미세 입상의 환원철끼리 서로 응집함으로써 최종적으로는 큰 알갱이의 입상 금속철로 된다. 이 용융-응집 과정에서, 원료 혼합물내에 포함되는 슬래그 형성 성분도 용융하여, 서로 응집하면서 입상 금속철과 분리되게 된다.

이 때, 탄소질 환원제 등으로서 원료 혼합물 내에 배합되어 있던 석탄이나 코크스 등에 포함되어 있는 황 성분은, 원료 혼합물 내 또는 그 주변 가스의 환원 포텐셜이 충분히 높으면, 슬래그 중에 포함된 CaO분에 의해 CaS로서 고정되어, 슬래그와 함께 분리된다.

그런데 본 발명자들의 지견에 의하면, 환원 용융시에서의 분위기 가스의 환원 포텐셜이 낮게 되면, CaS는 평형론적으로 계내에 공존하는 FeO와 반응하여, 다시 FeS로서 용융 상태의 입상 금속철 내에 흡수되기 쉽게 되는 것이 확인되었다. 그래서 본 발명자들은, 이러한 원료 혼합물 주변의 분위기 가스의 환원 포텐셜을 높은 수준으로 유지하기 위해 수많은 연구를 진행시켜 왔다.

그 결과, 환원로의 노상 상에 미리 탄소질 분말의 층을 형성해 두고, 상기 탄소질 분말의 층(이하, 상부층이라 함) 상에 원료 혼합물을 장입하여 가열환원을 수행하면, 회전 노상식 가열환원로의 노상이 1순회하는 10분 내지 16분 정도의 단시간 동안에, 목표로 하는 환원 용융 반응이 효율적으로 진행하는 동시에, 원료 혼합물 주변에서 분위기 가스의 환원 포텐셜을 높은 수준으로 유지할 수 있고, 더불어 탈황능이 상대적으로 높아짐이 확인되었다.

그러나 이미 기술한 바와 같이, 실용 규모의 회전 노상식 가열환원로로, 입상 금속철 중의 [S] 함량이 0.05% 수준 이하인 입상 금속철을 확실히 얻기 위해서는, 상기 조작만으로서는 여전히 불충분하여, 저황화를 더욱 확실하게 진행시킬 수 있는 기술을 확립해야 한다. 그래서 추가적인 저황화를 기대하여 계속 연구를 거듭한 결과, 원료 혼합물 내에 포함되는 CaO, MgO, SiO₂의 함유율로부터 산출되는 염기도 (CaO+ MgO)/SiO₂를 적절히 제어하는 동시에, 슬래그 중에 적량의 MgO를 함유시키면, 상기 환원 용융 공정에서 탈황을 한층 더 높은 효율로 진행시킬 수 있어, 얻어지는 입상 금속철의 품질을 대폭 개선할 수 있음을 규명하여 상기 본 발명에 도달한 것이다.

구체적으로는, 원료 혼합물중의 산화철 함유 물질(철광석 등)에 포함되는 맥석 성분과 그 양, 및 탄소질 환원제(석탄이나 코크스 가루 등)에 포함되는 회분과 그 양, 또한 부가적으로 배합되는 CaO나 MgO 함유 물질의 조성이나 배합량, 상부재로서 장입되는 탄소질 분말에 포함되는 회분과 그 양으로부터 구해지는 슬래그 형성 성분의 염기도 (CaO+MgO)/SiO₂가 1.3 내지 2.3의 범위 내이고, 또한 MgO 함유량(MgO)이 5 내지 13%의 범위에 들어가도록 전술의 CaO나 MgO 함유 물질의 배합량을 조정하면, 높은 탈황율을 안정되게 달성할 수 있고, 황 함량이 가급적 저감된 입상 금속철이 얻어진다.

한편, 상기 슬래그 형성 성분의 염기도 (CaO+ MgO)/SiO₂를 1.3 내지 2.3의 범위로 조정하기 위해서는, 산화철 함유 물질로서 배합되는 철광석 등에 포함되는 맥석 성분이나 탄소질 환원제로서 배합되는 석탄이나 코크스 등에 포함되는 회분의 조성과 함유량, 또 상부재로서 장입될 수 있는 탄소질 분말에 포함되는 회분의 조성과 함유량을 고려한 뒤에, 별도 첨가하는 CaO 함유 물질이나 MgO 함유 물질의 배합량을 조정하면 바람직하다.

이 때에 사용되는 CaO 함유 물질이나 MgO 함유 물질의 종류는 특별히 제한되지 않지만, CaO 함유 물질로서 가장 일반적인 것은 생석회나 CaCO₃이며, 또한 바람직한 MgO 함유 물질로서는, 돌로마이트 광석 등에 더하여 천연 광석이나 해수 등으로부터 추출되는 MgO 함유 물질을 들 수 있다. 또한 첨가법에도 각별한 제한은 없고, 원료 혼합물의 조정 단계에서 배합하거나, 상부재와 함께, 또는 이것과는 독립적으로 회전 노상 상으로 미리 장입해 두거나, 또는 원료 혼합물의 장입과 동시 또는 후에 상방으로부터 별도 장입하는 방법 등을 적절히 채용할 수 있다.

그런데, 용융 슬래그 중의 황 농도(S)와 용융철(환원철) 중의 황 농도[S]와의 비(이하, 황분배비 (S)/[S]라고 기술함)가 공존하는 슬래그의 염기도에 크게 지배되는 것은, 기존의 제철법에 있어서도 확인되어 있고, 이러한 황의 거동 자체는, 본 발명에 따른 이동 노상식 가열 환원 용융을 이용한 입상 금속철의 제조 방법에 있어서도 겉보기로는 유사하지만, 원리적으로는 상당히 다르다.

즉, 통상의 제선·제강시 황의 분배 상황에 관해서는, 탕면상에 존재하는 용융 슬래그의 조성, 용선 성분, 및 분위기 조건 등에 따라 평형 관계를 유지하는 것으로 황 분배비 (S)/[S]가 결정된다.

그런데, 본 발명이 적용되는 이동 노상식 가열환원로를 이용한 입상 금속철의 제조방법에 있어서는, 원료 혼합물중의 산화철이 1250 내지 1550℃ 정도의 분위기 온도 하에서 탄소질 환원제에 의해 고체 상태로 환원되어, 산화철이 탈산되는 것에 의해 환원철로 된다. 따라서, 원료 혼합물 중에 포함되는 석탄이나 코크스의 대부분은 이 고체 환원기에 소비된다. 그리고, 상기 석탄 등에 포함되어 있는 황의 일부는 분위기 중으로 증발 발산하지만, 그 대부분은, 원료 혼합물 내에 맥석 성분이나 회분, 또 별도 배합된 첨가재 중에 포함되는 CaO 등에 포착되어, CaS로서 원료 혼합물 내에 잔류한다.

더구나, 고체 환원이 거의 종료한 시점에서, 원료 혼합물 중의 환원철 미립자는 잔여 탄소질 물질, 즉 카본(C)에 의해서 급속히 침탄되어, Fe-C계 상태도로부터도 알 수 있는 바와 같이 환원철의 융점은 저하된다. 그리고, 침탄을 받은 환원철은, 예컨대 1500℃ 정도 이하, 그 위에 1350℃ 정도 이하의 저온에서도 용융을 시작하여, 미립자상의 환원철이 서로 응집함으로써 큰 알갱이의 입상 금속철로 성장해 나가는 것이 확인되고 있다.

또한, 이러한 환원철의 침탄 용융·응집 과정에서는, 원료 혼합물 내에 포함되어 있는 슬래그 형성 성분(산소와의 친화력이 높고 환원되지 않는 CaO, SiO₂, Al₂O₃, MgO 등의 금속 산화물)도 부분적으로 또는 완전히 용융하고, 생성하는 용융 슬래그도 서로 응집함으로써, 침탄 용융하여 응집한 입상 금속철과 거의 완전히 분리된다.

어떻든 간에, 상기 환원철이나 부생 슬래그가 용융·응집해 나가는 과정에서, 슬래그 중의 주로 CaO에 CaS로서 고정되어 있던 황(S)은, 가령 슬래그 성분이 동일하더라도, 원료 혼합물 주변의 분위기 가스의 환원 포텐셜에 의해서 크게 영향을 받고, 가스의 환원 포텐셜 [C0/(C0+C0₂]이 예컨대 0.7 정도 이하가 되면, CaS로서 고정되어 있던 황의 일부 또는 상당량이 환원철 측으로 이행하여, FeS로서 환원철로 혼입해 나가는 것이 확인되고 있다.

따라서, 본 발명의 방법에 따라 제조되는 입상 금속철중의 황 성분(S)을 저감하기 위해서는, 즉 겉보기상의 탈황율을 높이기 위해서는, CaS로서 고정되어 있는 황 성분(S)을 슬래그 중에 고정시킨 채로의 상태에서 어떻게 안정되게 유지하여, 환원철 방향으로의 이행을 저지할까가 매우 중요하고, 그것을 위해서는, 분위기 가스의 환원도를 높게 유지하는 동시에, 최종 슬래그의 염기도를 가능한 한 높게 하는 것이 중요하게 된다.

그러나, 본 발명의 대상이 되는 환원 용융 공정에서는, 용철을 취급하는 종래의 용선·제강로와는 달리, 이동 노상식 가열환원로의 설비면 및 조업면에서, 분위기 온도를 1550℃ 이상으로 높이는 것은 바람직하지 않고, 분위기 온도는 1550℃ 정도 이하, 바람직하게는 150O℃ 이하로 유지하면서 조업하는 것이 요망된다. 그런데 이러한 온도 조건 하에서는, 상기 환원 용융 공정에서 부생하는 슬래그의 염기도를 2.3 이상으로 높이면 슬래그의 융점이 상승하여 상호의 응집이 저해될 뿐만 아니라, 환원철의 응집도 저해되기 때문에, 큰 알갱이의 입상 금속철을 고수율로 제조하기 어렵게 되어, 본 발명의 방법의 목적에는 반하게 된다.

그런데, 전술한 바와 같은 원료 혼합물 중에 포함되는 슬래그 형성 성분의 염기도 (CaO+ MgO)/(SiO₂)[이하, (C+M)/S로 대략적으로 나타내는 경우가 있음]를 1.3 내지 2.3의 범위 내로 제어하는 동시에, 상기 슬래그 형성 성분 중에 차지하는 MgO 함량(MgO)이 5 내지 13%의 범위가 되도록 원료의 성분 조정을 하면, 최종적으로 생성되는 슬래그-입상 금속철 사이의 황 분배비(S)/[S]가 현저히 향상하고, 입상 금속철 중에 보유되는 황 함량[S]을 대폭 저감할 수 있는 것이다. 이들 슬래그염기도 (C+M)/S나 슬래그중 MgO 함량(MgO)의 적합 범위를 정한 근거에 관해서는, 이후에 상세히 설명한다.

한편, 이미 기술한 바와 같이 통상의 제철·제강시에 슬래그-메탈간 반응에서, 황 분배비(S)/[S]가 슬래그 염기도와 밀접한 관계를 갖고 있는 것은 알려져 있다. 또한, 본 발명에서 그 사용을 필수로 하는 MgO의 탈황능은, CaO에 비하여 제법 낮은 것도 확인되어 있다. 그런데 본 발명에서는, CaO와 함께 상당량의 MgO를 적극적으로 병용함으로써, CaO 단독의 경우를 능가하는 탈황 효과를 발휘시키는 점에서 특이성을 갖고 있다.

MgO를 사용함으로써 탁월한 탈황 효과가 얻어지는 원인에 관해서는, 현재 시점에서 이론적으로 해명되어 있지 않지만, 후술하는 실험 결과도 근거로 하여 생각하면, 다음과 같다고 추정된다. 즉, 부생하는 슬래그중에 적량의 MgO를 함유시킨 뒤에, 상기 MgO 함량을 가미한 슬래그 염기도 (C+M)/S를 적절히 제어하는 것으로, 부생 슬래그의 융점이나 유동성 등의 물성이 최적화되어, 부생 슬래그에 대한 황 분배비(S)/[S]가 최대한으로 높하졌기 때문이라고 생각된다.

그런데, 본 발명이 적용되는 이동 노상형 환원 용융 공정에서, 최종적으로 생성되는 슬래그의 염기도 (C+M)/S와 융점과의 관계는, 원료로서 이용하는 산화철 함유 물질(철광석 등)이나 탄소질 환원제(석탄이나 코크스)의 종류나 상표(brand) 등에 의해 상당히 달라진다.

예컨대 도 2는 산화철 함유 물질로서 대표적인 헤마타이트 광석(A)(후기 실시예의「표 1」 참조), 탄소질 환원제로서 석탄(마찬가지로 후기 실시예의 「표 2」 참조)을 주원료로서 사용하고, 또한 CaO 함유 물질로서 석회석, MgO 함유 물질로서 돌로마이트를 최종 슬래그의 염기도 조정용으로 배합한 원료 혼합물을 이용하고, 회전 노상식 가열환원로에 의해 환원 용융을 수행하여, 생성된 슬래그의 염기도(C+M)/S와 융점의 관계를 조사한 결과를 나타낸 것이다.

이 도면에 있어서 슬래그의 융점은, 슬래그의 주요 구성 성분인 CaO, SiO₂, Al₂O₃ 및 MgO의 4원계를 기본으로 상태도로부터 읽어내어 산출했다. 또한, 도면 중의 곡선(1)은, 염기도 조정재로서 CaO 함유 물질인 석회석만을 배합한 경우이다. 이 곡선으로부터 분명하듯이, 슬래그 염기도(C+M)/S가 약 1.4를 초과하면 슬래그의 융점은 급격히 상승하기 시작하고, 염기도 (C+M)/S가 1.75 부근에서 슬래그의 융점은 현상에서 실 조업의 상한이라고 생각되는 약 1550℃에 달하며, 그 이상으로 염기도 (C+M)/S가 높아지면 슬래그 융점은 1550℃를 넘는다. 따라서, 분위기 온도를 또한 높이지 않는 한 부생 슬래그의 용융 응집이 저해되어, 결과적으로 환원철의 응집도 진행하기 어렵게 되기 때문에 본 발명의 목적에 반하게 된다. 물론, 분위기 온도(조업 온도)를 1550℃ 초과의 더욱 고온으로 높이면, 고염기도 슬래그의 용융도 가능하지만, 상술한 바와 같은 본 발명이 적용되는 이동 노상식 가열환원로에서는, 설비상의 제약으로 인해 1550℃ 이상으로 조업 온도를 높이면 노체 수명이 대폭 단축되기 때문에, 실조업에 조화되지 않는다.

이것에 대하여, 도 2의 곡선(2)은, 염기도 조정제로서 석회석과 돌로마이트를 병용한 경우의 슬래그 염기도 (C+M)/S와 융점의 관계를 나타낸 것으로, 이 곡선으로부터 분명하듯이, 최종 슬래그의 MgO 함량을 증대시키면, 최종 슬래그의 융점은 곡선(1)에 비하여 전체적으로 저하되게 된다. 그리고, 원료 혼합물내에 적량의 MgO 함유 물질을 배합함으로써 최종 슬래그에 적량의 MgO을 함유시켜 염기도 조정을 하면, 염기도 (C+M)/S를 개략 2.3 정도까지 높인 경우에도 상기 최종 슬래그의 융점을 1550℃ 수준으로 억제할 수 있어, 분위기 온도가 같은 1550℃ 이더라도 지장 없이 조업 가능하게 됨을 알 수 있다.

이렇게 본 발명에서는, 실용 규모의 이동 노상식 가열환원로를 이용하여 조업을 할 때에, MgO 함유 물질을 염기도 조정재로서 사용하고 최종 슬래그의 염기도 (C+M)/S를 최대 2.3 정도까지 높이면, 실조업을 근거로 한 1550℃까지의 온도 영역에서 슬래그를 충분히 용융시킬 수 있어, 입상 금속철의 제조를 안정한 조업 상황하에서 수행할 수 있고, 더구나, 슬래그-메탈간의 황 분배비(S)/[S]로 25 정도 이상, 보다 바람직하게는 35 이상을 확보하는 것이 가능해진다. 그 결과, 탄소질 환원제나 상부재 등으로서 배합하는 석탄 등의 상표에 따라 다소의 차이는 있지만, 최종적으로 얻어지는 입상 금속철의 황 함유량을 0.05% 이하, 바람직하게는 0.04% 이하로까지 안정되게 억제하는 것이 가능해진다.

특히 본 발명에서는, 실용로의 가열 방식으로서 가장 범용성이 높은 가스 버너에 의한 연소 가열 방식을 채용한 경우에 피할 수 없는, 분위기 가스 환원 포텐셜의 저하에 따른 황 분배비(S)/[S]의 저하를, 슬래그 염기도 (C+M)/S와 MgO 함량의 조정에 의해 방지 가능하게 한 의의는 매우 크다.

한편, 염기도 조정재로서의 석회석과 돌로마이트의 배합 비율을 더욱 높이고, 최종 슬래그의 MgO 함량을 더욱 높여 주면, 최종 슬래그의 융점은 더욱 저하되기 때문에, 슬래그 염기도 (C+M)/S를 2.3 초과로 높이는 것도 가능하지만, 부생 슬래그 중의 슬래그 염기도 (C+M)/S를 과도하게 높이면 슬래그의 점성(유동성)이 증대하여 환원철의 응집이 저해되어, 구형에 가까운 적합 형상의 입상 금속철이 얻어지기 어렵게 될 뿐만 아니라, 입상 금속철로서의 수율도 저하되는 경향이 나타나기 때문에, 염기도 (C+M)/S의 상한은 2.3이라고 정했다.

한편, 염기도 (C+M)/S의 하한을 1.3이라고 정한 것은, 그 이하의 값이 되면, 슬래그 그 자체에 의한 탈황능이 저하되어, 가령 분위기의 환원 포텐셜이 충분히 낮게 유지될 수 있다 해도 원래의 목적이 달성할 수 없게 되기 때문이다. 본 발명을 실시하는 데에 있어서 보다 바람직한 염기도 (C+M)/S는, 1.4 이상, 2.0 이하이다.

또한 도 3은, 산화철 함유 물질로서 마그네타이트 광석을 사용하고, 탄소질 환원제로서는 상기 도 2와 같이 후기 「표 2」에 나타내는 석탄을 이용한 원료 혼합물을 베이스로 하여, 이것에 배합하는 CaO 및 MgO 함유 물질의 첨가량을 바꾸는 것에 의해 생성 슬래그의 염기도 (C+M)/S를 조정하여, 상기 슬래그의 융점과의 관계를 나타낸 것이다.

이 도면으로부터도 분명하듯이, 사용하는 광석의 상표에 따라 양자의 관계는 꽤 다른 거동을 나타내지만, 염기도 조정재로서 석회석만을 사용한 경우는, 곡선(1)부터도 분명하듯이, 대략 1.5 이하의 염기도 (C+M)/S에서 슬래그의 융점은 1550℃로 된다. 이것에 대하여, 석회석의 32%를 돌로마이트로 치환하여 슬래그의 염기도 조정을 한 경우는, 곡선(2)부터도 분명하듯이, 슬래그 중의 MgO 함량의 증대와 함께 염기도 상승에 의한 슬래그 융점의 상승 경향은 완만해지고, 슬래그 염기도 (C+M)/S가 대략 1.8 이하까지 상승한 경우에도, 슬래그 융점은 1550℃ 이하로 억제된다.

다음으로 도 4는, 본 발명의 방법을 실시한 경우의 슬래그 중 (MgO) 함량과 황 분배비 (S)/[S]의 관계를 조사한 결과를 나타낸 것으로, 이 도면으로부터도 분명하듯이, 슬래그 중 (MgO) 함량과 황 분배비 (S)/[S] 사이에는 밀접한 관계를 볼 수 있다. 그리고, 황 분배비 (S)/[S]는 슬래그 중 (MgO) 함량의 증대와 함께 비례적으로 변화되는 것은 아니고, 특정한 슬래그 중 (MgO) 함량 범위에서 최대치를 나타냄을 알 수 있다.

즉 이 도면은, 산화철 함유 물질로서 철광석(A) 또는 철광석(B)를 이용한 두 가지의 원료 혼합물에 대한 실험 결과를 나타내고 있고, 원료의 특성에 따라 양자의 관계는 약간 다르지만, 전체적인 경향은 유사하다. 어떻든 간에, 슬래그 중 (MgO) 함량 5 내지 13% 범위에서 황 분배비 (S)/[S]는 25 이상의 높은 값을 나타내어, 저황화에 효과적임을 나타내고 있다. 이것은, 배합 원료 중에 포함되는 슬래그 형성 성분이 복잡한 방식으로 황 분배비(S)/[S]에 영향을 미치는 것이라고 생각되지만, 상세한 것은 아직 분명하지 않다. 어떻든 간에, 대표적인 이들 두 가지의 철광석 (A), (B)의 사용예로부터 판단하면, 슬래그 형성 성분 중의 적정한 (MgO) 함량은, 25 이상의 황 분배비 (S)/[S]를 확보할 수 있는 5 내지 13%의 범위라고 판단된다.

이렇게 본 발명의 방법에서는, 사용되는 산화철 함유 물질이나 탄소질 환원제 등에 따라, 전체 사용 원료 중에 포함되는 슬래그 형성 성분으로부터 산출되는 슬래그 염기도 [(C+M)/S]와, 슬래그 형성 성분 중에 차지하는 (MgO) 함량을 적절히 조정하여, 생성 슬래그의 융점과 황 분배비 (S)/[S]를 잘 제어함으로써, 저황함량의 입상 금속철을 효율적으로 제조할 수 있게 된다.

그런데, 슬래그 염기도 (C+M)/S가 예컨대 2.3 이하이더라도, 1.8 이상의 비교적 높은 염기도 영역에서는, 기본적으로는 염기도 (C+M)/S의 상승에 따라 원료 혼합물 속에서 산화철 함유 물질이 환원됨에 따라 생성되는 환원철 미립자끼리의 응집능은 서서히 저하되는 경향이 인지된다.

그리고 슬래그 염기도 (C+M)/S가 2.3을 초과하면 슬래그의 응집능이 크게 저하되고, 나아가서는 생성하는 환원철 입자의 응집능도 저하되어, 본 발명에서 의도하는 큰 알갱이의 입상 금속철을 고수율로 얻기 어렵게 된다. 가령 최종 슬래그의 염기도 (C+M)/S가 2.3 이하이더라도, 본 발명의 방법의 경제적 조업성을 확보하기 위해서는, 목표로 하는 큰 알갱이의 입상 금속철을 가능한 한 고수율로 제조하는 것이 요망된다.

그래서, 슬래그 염기도 (C+M)/S의 상승에 의한 적정 입경의 입상 금속철 수율의 저하를 억제하기 위해 또한 연구를 거듭한 결과, 원료 혼합물 중에 적량의 CaF₂ 함유 물질, 예컨대 형석(螢石)을 함유시키면, 생성 슬래그의 융점이 저하되는 동시에 유동성이 향상하고, 슬래그 자체의 응집성이 높아지는 동시에 환원철 입자의 응집도 촉진되어, 큰 알갱이의 입상 금속철의 수율을 유의하게 높일 수 있음을 알았다. 그리고 이러한 CaF₂ 함유 물질의 배합에 의한 효과를 실용 규모로 유효하게 발휘하기 위해서는, 상기 CaF₂ 함유 물질의 CaF₂ 환산의 배합량을 전 슬래그 형성 성분 중에 차지하는 비율로 0.2% 이상, 바람직하게는 0.4% 이상으로 해야 함이 확인되었다.

보다 구체적으로는 최종 슬래그의 염기도 (C+M)/S가 1.7 이상, 특히 1.8을 넘는 경우에는, 슬래그 중에 차지하는 비율로 0.2% 이상의 CaF₂를 함유시켜, 슬래그 염기도 (C+M)/S의 상승에 따른 유동성의 저하를 상기 CaF₂ 함량의 증대에 의해 서서히 보충하여 주면, 입경이 큰 입상 금속철을 안정되게 고수율로 제조하는 것이 가능해진다.

단, CaF₂의 배합량을 지나치게 많게 하면 생성 슬래그의 유동성이 과도하게 높아져, 노상 내화물의 용융 손실이 가속되기 쉽게 된다는 별도의 문제가 생기기 때문에, CaF₂ 함유 물질의 함유량은 전 슬래그 형성 성분 중에 차지하는 CaF₂ 환산의 양으로 2.0% 이하, 보다 바람직하게는 1.5% 이하로 억제하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명에서는, 상기과 같이 생성 슬래그의 염기도 [(C+M)/S]와 MgO 함량을 정하는 점에 최대의 특징을 갖고 있고, 상부재로서 노상 상에 장입되는 탄소질 물질의 사용은 반드시 필수적이지 않지만, 노상 상에 탄소질 물질을 상부재로서 장입하면, 노 내의 환원 포텐셜이 보다 효율적으로 높여지고, 금속화율의 향상과 황함량의 저감이라는 양 작용을 한층 더 효과적으로 발휘시킬 수 있기 때문에 바람직하다. 그리고, 이러한 상부재로서의 작용을 더욱 확실하게 발휘하기 위해서는, 노상 상에 2 mm 정도 이상의 두께로 분립상의 탄소질 물질을 깔아 놓는 것이 바람직하다. 더구나, 탄소질 물질을 상부재로서 어느 정도의 두께를 가진 층상으로 채워 깔아 놓으면, 상기 상부층이 원료 혼합물과 노상 내화물의 완충재로 되거나, 또는 부생 슬래그 등에 대한 노상 내화물의 보호재로 되어, 노상 내화물의 수명 연장에도 도움이 된다.

단, 상부층이 지나치게 두껍게 되면, 원료 혼합물이 노상 상의 상부층 내로 잠입하여 환원의 진행이 저해되는 등의 문제를 발생시키는 경우가 있기 때문에, 7.5 mm 정도 이하로 억제하는 것이 바람직하다.

한편, 상부재로서 이용하는 탄소질 물질의 종류는 특별히 한정되지 않고, 통상의 석탄이나 코크스 등을 분쇄하고, 바람직하게는 적절히 입도 조정한 것을 사용하면 바람직하고, 또한 석탄을 사용하는 경우는, 유동성이 낮고 또한 노상 상에서 부풀음이나 점착성을 띠지 않는 무연탄이 적합하다.

이하, 실시예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 물론 하기 실시예에 의해 제한을 받지 않으며, 전·후기의 취지에 적합할 수 있는 범위로 적당히 변경을 가하여 실시하는 것도 가능하고, 그들은 어느 것이나 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

실시예 1

산화철 함유 물질로서 표 1에 나타내는 두 가지의 광석(A)과 광석(B)을, 또한 탄소질 환원제로서 표 2에 나타내는 성분 조성의 석탄을 사용하고, 이것에 석회석(CaCO₃)이나 돌로마이트(CaCO₃·MgCO₃) 등의 슬래그 염기도 조정용 부원료, 및 필요에 따라 적량의 형석(CaF₂)을 첨가하고, 또한 소량의 바인더로서 밀가루를 배합함으로써 펠렛상의 원료 성형체를 제조했다.

이 원료 성형체를, 소형의 실험용 회전 노상식 가열환원로 내로 연속적으로 장입하여 가열 환원을 수행했다. 가열 환원 영역 및 침탄 용융 영역의 분위기 온도는, 버너 가열에 의해 1400 내지 1470℃의 범위로 조정했다. 회전 노상식 가열환원로의 노상 상에 장입된 원료 성형체 내의 산화철분은, 대략 10 내지 16분으로 노 내의 가열 영역을 1순회하는 동안에 고체 상태를 유지하면서 환원되며, 생성되는 환원철은 상기 환원로의 후반에서 잔여 탄소질 물질에 의해 침탄되면서 융점 강하하여 서로 응집한다. 또한 부생하는 슬래그도 부분적으로 또는 거의 완전히 용융하여 서로 응집하여, 용융 상태의 입상 금속철과 용융 슬래그로 분리된다. 그리고 회전 노상식 가열환원로의 최후부에서, 이들을 냉각하여 융점 이하로까지 강온(구체적으로는, 1100℃ 정도까지 냉각)하여 응고시키고, 고체 상태의 입상 금속철 및 슬래그로서 노 밖으로 배출한다.

이 실험에서 사용한 철광석(A)는 대표적인 헤마타이트 광석이고, 철광석(B)는 대표적인 마그네타이트 광석이다. 본 실험에서는, 이들 원료를 이용하고, 최종 슬래그의 염기도 (C+M)/S를 최대 1.85의 범위 내에서 변화시킨 각종의 원료 성형체를 이용하여 가열 환원을 했다. 결과를 도 5 및 6에 나타낸다.

도 5는 헤마타이트 광석인 철광석(A)를 사용한 경우의 예로, 횡축은 생성 슬래그의 염기도 (C+M)/S, 종축은 수득된 입상 금속철과 부생 슬래그 중의 황의 분석치로부터 요청되는 황 분배비 (S)/[S]를 나타내고 있다.

산화철 함유 물질로서 헤마타이트 광석(A)을 이용한 상기 도 5의 결과로부터도 분명하듯이, 슬래그 염기도 (C+M)/S가 높아짐에 따라, 특히 염기도 (C+M)/S가 1.4를 초과하면, 황 분배비 (S)/[S]는 급속히 증대한다. 한편, 도 5 중의 흰 원은 슬래그 염기도 조정제로서 석회석만을 배합한 예, 검은 원은 석회석과 함께 MgO 함유 물질로서 돌로마이트를 병용하여 염기도 (C+M)/S를 조정한 예이다.

이 실험 결과로부터도 분명하듯이, 얻어지는 입상 금속철의 황 함량을 0.05% 이하, 바람직하게는 0.04% 이하로 억제하기 위해서는, 배합하는 석탄의 상표에 따라 다르지만, 일반적으로, 황 분배비 (S)/[S]는 25 이상, 바람직하게는 30 이상을 확보하는 것이 바람직하다.

슬래그 염기도 (C+M)/S를 1.4 이상으로 한 경우, 염기도 (C+M)/S가 높아짐에 따라서 황 분배비 (S)/[S]도 높아지지만, 슬래그 형성 성분으로서 MgO 함유 물질을 적극 첨가함으로써 첨가하지 않은 경우에 비하여 황 분배비 (S)/[S]가 확실히 높아지는 것은, 이 도면으로부터 명백하다. 한편, MgO 함유 물질을 배합하지 않는 경우는, 최종 슬래그의 염기도 (C+M)/S가 1.7 정도까지 높아지면 슬래그 융점이 높아져, 용융 슬래그의 응집이 진행하기 어렵게 되어 환원철의 응집도 저해되는 경향을 볼 수 있고, 자잘한 입상 금속철이 다수 생성되어, 큰 알갱이의 입상 금속철을 고수율로 얻기 어렵게 된다.

그러나, MgO 함유 물질을 배합하지 않는 슬래그의 염기도 (C+M)/S를 1.7 이상으로 하는 경우에는, CaF₂ 함유 물질을 슬래그 형성 성분 중에 차지하는 CaF₂ 환산의 비율로 0.2% 이상, 바람직하게는 0.4% 이상 배합하면, 슬래그의 융점은 다시 저하되는 동시에 슬래그의 유동성도 개선되어, 큰 알갱이의 입상 금속철을 고수율로 얻는 것이 가능해진다.

한편 도 6은, 산화철 함유 물질로서 마그네타이트 광석을 배합한 원료 성형체를 사용하여 동일한 실험을 한 예이며, 기본적인 경향은 도 5와 유사하다. 그러나 본 예에서는, 슬래그 염기도 (C+M)/S가 1.2 이상으로 되면 황 분배비 (S)/[S]가 급속히 높아지는 경향을 볼 수 있다. 상기 도 5와의 차이는 반드시 명확하지 않지만, MgO 함유 물질로서 돌로마이트를 배합한 검은 원의 데이터는, 돌로마이트를 배합하지 않은 흰 원의 데이터와 비교하면, 분명히 높은 황 분배비 (S)/[S]를 나타내고 있고, MgO 함유 물질의 첨가 효과는 헤마타이트 광석(A)을 이용한 경우와 거의 변함 없는 것을 확인할 수 있다.

이렇게, 환원 용융 공정에 있어서, MgO 함유 물질을 사전에 원료 혼합물에 배합하여, 최종적으로 생성하는 슬래그의 염기도 (C+M)/S가 1.3 이상, 보다 바람직하게는 1.4 이상이 되도록 배합량을 조정하면, 결과적으로 높은 탈황율을 달성할 수 있어, 얻어지는 입상 금속철 중의 황 함량을 0.05% 이하, 바람직하게는 0.04% 이하로 저감할 수 있다. 이 이유에 관해서는, 아마도 도 5에 있어서 형석을 첨가한 경우의 효과와 같이, 가령 CaF₂ 함유 물질을 첨가하지 않아도, 적량의 MgO 함유 물질을 배합함으로써 슬래그의 융점이 저하되어, 슬래그와 환원철의 분리와 각각의 응집이 촉진되기 때문이라고 추정되고 있다.

실시예 2

상기 표 1과 표 2에 나타낸 헤마타이트 철광석(A)과 석탄을 베이스로 하고, 이것에 석회석이나 돌로마이트를 배합하여 펠렛상으로 성형한 두 가지의 원료 성형체를 제조하여, 회전 노상식 가열환원로로 환원 용융을 행한 구체예를 나타낸다. 우선, 표 3에 나타내는 원료 배합 조성의 펠렛(a)과 펠렛(b)을 사용했다. 이들 펠렛(a)와 펠렛(b)는 어느 쪽도 헤마타이트 철광석(A)을 배합한 것으로, 전자의 펠렛(a)은 MgO 함유 물질을 첨가하지 않은 예, 후자의 펠렛(b)은 MgO 함유 물질로서 천연의 돌로마이트 광석을 배합한 예이다. 본 실험에서는, 어느 것이나 노 내 분위기 온도를 1450℃로 일정하게 하여 조업을 했다.

이 실험에서 제조된 입상 금속철과 생성 슬래그의 분석치, 및 슬래그 염기도 [(C+M)/S]와 황 분배비 (S)/[S]를 표 4에 나타내었다.

표 4로부터도 분명하듯이, 펠렛(a)의 슬래그 염기도 (C+M)/S는 본 발명의 규정 범위에 들어가 있지만, 원료 혼합물의 성형체인 펠렛에 CaCO₃만을 배합하고, 돌로마이트를 배합하지 않기 때문에, 슬래그 중의 (MgO) 함량은 2.5%로 낮아 본 발명의 규정 범위를 벗어나고 있다. 이 경우, 황 분배비 (S)/[S]는 22.75로 목표로 하는 25.0에 달하지 못하고, 입상 금속철 중의 [S]도 0.059%로 높아져 있다.

이에 대하여, 본 발명의 규정 요건을 만족시키는 펠렛(b)은 원료로서 돌로마이트를 1.81% 미리 배합한 것으로, 슬래그 염기도 (C+M)/S는 1.71이고, 슬래그 중의 (MgO) 함량은 8.81%로 높아, 황 분배비 (S)/[S]는 45.03으로 매우 높은 값이 얻어지고, 얻어지는 입상 금속철의 황 함량 [S]도 0.035%로 매우 낮은 값이 얻어지고 있다.

이렇게 본 발명의 방법에서는, 원료 혼합물 중에 MgO 함유 물질을 적정량 배합하고, 더구나 원료 혼합물에 포함되는 CaO, MgO, SiO₂의 함유량에 의해 결정되는 최종 슬래그의 염기도 (C+M)/S를 1.3 내지 2.3의 범위 내에, 또한 슬래그 중의 (MgO) 함량을 5 내지 13%의 범위에 들어가도록 조정함으로써 얻어지는 입상 금속철의 황 함량 [S]을 0.05% 이하, 바람직하게는 0.04% 이하로 저감할 수 있는 것이 실증되었다.

본 발명은 이상과 같이 구성되어 있고, 회전 노상식 가열환원로와 같은 이동 노상식 가열환원로를 사용하여, 산화철원과 탄소질 환원제를 포함하는 원료 혼합물을 가열 환원하여 입상 금속철을 제조할 때에, 특히 원료 혼합물 중의 슬래그 형성 성분으로서 적량의 MgO 함유 물질을 함유시켜, 부생 슬래그의 염기도(Ca+ Mg)/S, 및 상기 슬래그 형성 성분 중에 차지하는 MgO 함량(MgO)을 적정 범위로 조정함으로써, 탄재로서 석탄이나 코크스 등을 사용했을 때에 불가피하게 생기는 제품 입상 금속철의 황 함량의 증대를 가급적 억제하여, 황 함량이 적은 고품질의 입상 금속철을 양호한 생산성으로 제조할 수 있게 되었다.

Claims (9)

1. 산화철 함유 물질과 탄소질 환원제를 포함하는 원료 혼합물을 이동 노상식 가열환원로의 노상 상에 장입하고 가열하여, 원료 혼합물 중의 산화철을 탄소질 환원제에 의해 환원시키고, 생성되는 금속철을 부생하는 슬래그와 분리하면서 입상으로 응집시킨 후, 냉각 응고시켜 입상 금속철을 제조하는 방법에 있어서, 상기 원료 혼합물 중에 포함되는 CaO, MgO 및 SiO₂의 함유량으로부터 구해지는 슬래그 형성 성분의 염기도 (CaO+MgO)/SiO₂가 1.3 내지 2.3의 범위가 되고, 또한 상기 슬래그 형성 성분 중에 차지하는 MgO 함량(MgO)이 5 내지 13질량%의 범위가 되도록, 상기 원료 혼합물 중에 포함되는 CaO, MgO 및 SiO₂ 함유 물질의 양을 조정하는 것을 특징으로 하는 저황함량 입상 금속철의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   원료 혼합물 중에 MgO 함유 물질을 배합함으로써 상기 슬래그 형성 성분의 염기도와 MgO 함량을 조정하는 것을 특징으로 하는 저황함량 입상 금속철의 제조방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 MgO 함유 물질로서 돌로마이트 광석을 사용하는 것을 특징으로 하는 저황함량 입상 금속철의 제조방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 원료 혼합물 중에 CaF₂ 함유 물질을 함유시키는 것을 특징으로 하는 저황함량 입상 금속철의 제조방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 CaF₂ 함유 물질로서 형석(螢石)을 사용하는 것을 특징으로 하는 저황함량 입상 금속철의 제조방법.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 CaF₂ 함유 물질의 함유량을, 상기 원료 혼합물 중에 차지하는 CaF₂ 환산의 비율로 0.2 내지 2질량%로 하는 것을 특징으로 하는 저황함량 입상 금속철의 제조방법.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 원료 혼합물을 이동 노상식 가열환원로의 노상 상에 장입하기에 앞서, 상기 노상 상에 탄소질 분말을 깔아 놓는 것을 특징으로 하는 저황함량 입상 금속철의 제조방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 탄소질 분말을 노상 상에 2 mm 이상의 두께로 깔아 놓는 것을 특징으로 하는 저황함량 입상 금속철의 제조방법.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 이동 노상식 가열환원로의 조업 온도를 1250 내지 1550℃의 범위로 하는 것을 특징으로 하는 저황함량 입상 금속철의 제조방법.

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