KR101008694B1 - 제철용 칼슘페라이트 소결체의 제조방법 - Google Patents

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쌍용양회공업(주)
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Abstract

본 발명은 제선 공정의 소결광 제조 및 제강 플럭스용으로 사용될 수 있는 칼슘페라이트 소결체를 로타리킬른에서 균질하게 연속적으로 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 4단 또는 5단의 예열장치 및 보조버너를 포함하는 하소로가 부착된 로타리 킬른을 이용하여 칼슘 페라이트 소결체를 제조하는 방법에 있어서, CaO·Fe2O3 및 2CaO·Fe2O3 광물이 생성되도록, 석회석과 제강슬러지, 소결공정 전기집진기 분진, 파이넥스 슬러지, 밀 스케일, 철광석 분진으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 최소한 1종의 철질 원료를 혼합하는 단계; 및 상기 혼합 원료를 상기 예열장치의 원료 투입구로 투입하는 단계를 포함하되, 상기 예열장치의 투입구에는 분산판이 구비되어 낙하하는 상기 원료를 분산하는 것을 특징으로 하는 칼슘 페라이트 소결체의 제조 방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 석회석과 철질 원료가 갖는 비중의 차이에 의해 발생 할 수 있는 분리에 따른 조성의 불균질성을 더욱 효과적으로 방지하고, 균질한 조성의 칼슘페라이트 소결체를 연속적으로 일관 제조가 가능하게 된다.

Description

제철용 칼슘페라이트 소결체의 제조방법{Methods of Sintering Calcium Ferrites for Steel Manufacturing}
본 발명은 제철용 칼슘페라이트 소결체의 제조방법에 관한 것으로, 제철 공정중 고로 내에 장입되는 소결광을 제조 할 때 사용하는 원료인 석회석과 철광석의 일부를 대체하여 생산효율을 높이거나, 혹은 제강공정의 탈인제로 사용되는 생석회를 대체하면서 용강의 용융을 빠르게 하기 위해 사용 할 수 있는 칼슘페라이트 소결체의 연속 제조 방법에 관한 것이다.
제철공정의 고로 조업에서는 괴상의 철광석을 많이 사용하게 되며 이 때 고로 내의 염기도를 조정하기 위하여 괴상의 석회석을 다량 투입하여 조업을 하게 된다. 석회석은 하소되어 CaO로 변화하는 과정에서 CO2가 분해되면서 막대한 열을 흡수하는 흡열반응을 수반하기 때문에 일시에 많은 열량이 소모된다. 따라서 현재는 철광석과 연료 및 과량의 석회석 분말을 이용하여 자용성 소결광을 미리 제조하여 고로내에 투입하는 공정이 제선 공정의 주종을 이루고 있다.
이 때 고로에 투입되는 소결광은 철광석의 분광과 코크스 및 석회석을 정해진 비율로 혼합한 원료를 원반형의 조립기에서 물을 첨가하여 조립화 하고, 용융, 결합시는 소성공정과 냉각과정 및 파쇄 과정을 거쳐 제조된다.
이렇게 제조된 소결광은 칼슘페라이트를 주 광물상으로 하며, 원료의 조성에 따라 소량의 헤마타이트, 마그네타이트, 칼슘실리케이트, 및 유리질 슬래그 등으로 구성되는데, 이중 소결광의 강도를 유지하고 고로내에서 용융반응을 일으키는 가장 중요한 결합제로서 역할을 하는 것이 칼슘페라이트이다.
칼슘페라이트 광물의 생성 반응은 석회질 원료의 CaO 성분과 철질 원료의 Fe2O3 성분의 함량 비율에 따라 아래 식과 같이 모노칼슘페라이트(CaO· Fe2O3), 디칼슘페라이트(2CaO·Fe2O3) 및 헤미칼슘페라이트(CaO· 2Fe2O3)가 생성되고, 이들 세가지 칼슘페라이트 광물은 소결체 내에 함께 공존하게 된다.
Figure 112010060958249-pat00001
칼슘 페라이트의 CaO 성분은 석회석의 주요 성분이므로 석회석을 대체하여 소결 원료로 사용함으로써 소결 과정에서 구성 광물들의 입자간 결합을 보다 용이하게 할 수 있으며, 석회석의 하소 반응에 따른 열손실도 줄일 수 있어서 종래 보다 연료 및 원료를 절감하면서도 소결광을 제조할 수 있으며, 소결광의 생산성이 향상되고 품질도 유지 내지는 향상시킬 수 있다.
특히 제철공장에서 발생하는 Fe성분이 함유된 부산물의 재활용에 대한 관심이 높아짐에 따라 이들 제철 부산물을 이용한 재활용 소재의 개발이 활발하게 이루어지고 있으며, 소결 공정의 전기집진기 분진, 제강슬러지 등을 이용하여 칼슘페라이트 소결체를 만드는 기술도 개발 되었다.
특허공고 제1996-0000054는 소결 조업시에 배출되는 전기집진기의 분진과 석회석의 소성전 수세시에 발생하는 석회석 슬러지를 소결 원료로 재사용 하는 소결광 제조방법에 관한 것으로서, 전기집진기 분진과 석회석 슬러지를 혼합, 입상으로 조립한 후 소성하여 칼슘페라이트를 합성하고, 이 합성된 칼슘페라이트를 소결용 원료로 사용하는 방법에 관한 것이다.또한 특허공개 특 2000-0039462 는 total Fe함량이 소결 전기집진기 분진보다 높고 알칼리 등 악영향을 주는 성분이 적은 제강슬러지와 석회석 슬러지를 이용하여 동일한 방법으로 칼슘페라이트 소결체를 만드는 방법에 관한 것이다.
그러나 이들 발명은 도 1에 도시한 것처럼 전기집진기 분진이나 제강 슬러지와 석회석 슬러지 등을 혼합하고 입상으로 조립하여 소성하는 것으로서, 분말상의 원료만을 사용해야 하는 점과, 입상으로 조립하기 위해서 물을 사용하므로 소성 과정에서 부착수분의 탈수에 필요한 열에너지가 더 소모되는 점, 이들 조립 원료를 뱃치(batch)식의 전기로나 터널킬른 내에 장입하여 일정시간씩 소성하는 방식이므로 연속적으로 대량 생산할 수 없다는 문제점이 있다.
또한 제조공정이 단순 혼합, 조립 및 소성 공정으로 이루어지므로 괴상의 원료를 사용할 수 없을 뿐 아니라 사용되는 분상의 원료들 중에는 0.1㎜ 이상의 큰 입자들도 상당량 존재하므로 이들을 단순히 혼합하여 입상으로 조립한 것을 소성 할 때 국부적인 조성의 차이로 인해 칼슘페라이트 광물의 생성이 적어지거나, CaO와 결합하지 못한 Fe2O3은 헤마타이트로 정출되어 조업에 악영향을 줄 우려가 있다.
한편 일본 공개특허공보 2004-315277호는 폐석고보드를 이용한 고기능성 칼슘페라이트의 제조방법에 관한 것으로서, 로타리킬른 혹은 로타리킬른의 서스펜션 프리히터에서 600~900℃로 열처리하여 석고보드의 CaO와 SO3를 분리하여 CaO성분은 칼슘페라이트의 원료로 사용하고, SO3는 시멘트 제조용 석고로 회수하는 방법을 보여주고 있다.
그러나 분쇄된 원료중의 SO3를 분리하기 위해 킬른을 통과한 원료를 다시 킬른에 단순 투입하여 소성하는 공정으로서 효과적이지 못하며, 분리된 SO3를 다시 CaO와 반응시켜 석고를 생성시키는 공정이 필요하다.
종래 칼슘페라이트 제조기술의 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 제선공정의 고로에 투입하기 위한 소결광 제조시 주원료중 하나인 석회석과 철광석의 일부를 대체 할 수 있는 칼슘페라이트 소결체를 로타리킬른을 이용하여 종래 뱃치식의 전기로나 터널킬른을 이용한 제조방법에 비해 경제적으로 생산 할 수 있는 연속 대량제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
한편, 칼슘페라이트 배합원료의 겉보기 비중은 2.3 내외로서 석회석의 겉보기 비중 1.6보다 높다. 따라서 일반적인 로타리킬른을 이용하여 제조 할 경우 비중이 낮은 석회석과 비중이 높은 철질원료가 혼합된 분말이 로타리킬른의 다단으로 구성된 예열실을 통과하면서 비중의 차이에 의해 분리되어 최초 배합된 원료의 조성과 소결체의 조성이 달라지게 되는 문제점을 개선하고, 예열실에서의 분산성과 열에너지 효율을 개선 하여 경제적으로 제조하는 방법을 제공하고자 한다.
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 4단 또는 5단의 예열장치 및 보조버너를 포함하는 하소로가 부착된 로타리 킬른을 이용하여 칼슘 페라이트 소결체를 제조하는 방법에 있어서, CaO·Fe2O3 및 2CaO·Fe2O3 광물이 생성되도록, 석회석과 제강슬러지, 소결공정 전기집진기 분진, 파이넥스 슬러지, 밀 스케일, 철광석 분진으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 최소한 1종의 철질 원료를 혼합하는 단계; 및 상기 혼합 원료를 상기 예열장치의 원료 투입구로 투입하는 단계를 포함하되, 상기 예열장치의 투입구에는 분산판이 구비되어 낙하하는 상기 원료를 분산하는 것을 특징으로 하는 칼슘 페라이트 소결체의 제조 방법을 제공한다.
또한 본 발명에서 상기 예열장치는 상부에 입구 및 출구 덕트를 구비한 싸이클론 예열장치이며, 상기 싸이클론 예열 장치의 출구 덕트는 사이클론 내부로 돌출한 내통을 구비하고, 상기 내통은 싸이클론 입구 덕트의 절반 내지 전부를 커버하도록 돌출하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 4단 또는 5단의 예열장치 및 보조버너를 포함하는 하소로가 부착된 로타리 킬른을 이용하여 칼슘 페라이트 소결체를 제조하는 방법에 있어서, 석회석 원료를 싸이클론 예열장치 상단에 투입하는 단계; 및 상기 투입된 석회석 원료와 반응하여 CaO·Fe2O3 및 2CaO·Fe2O3 광물이 생성되도록, 제강슬러지, 소결공정 전기집진기 분진, 파이넥스 슬러지, 밀 스케일, 철광석 분진으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 최소한 1종의 철질 원료를 로터리킬른 입구로 투입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼슘페라이트 소결체의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 석회석과 분상 혹은 미립상의 제철 부산물뿐만 아니라 괴상의 철질원료를 사용 할 수 있으며, 열에너지 소비가 적으면서도 균질한 조성의 칼슘 페라이트 소결체를 연속적으로 대량 제조할 수 있게 된다.
도 1은 종래의 칼슘 페라이트 제조 과정을 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에서 칼슘페라이트 소결체를 제조하기 위한 조합원료의 분쇄 및 혼합 공정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에서 칼슘페라이트 소결체를 소성하는 공정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 싸이클론 예열장치의 내통의 규격을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 싸이클론 예열장치 분산판의 모식을 나타낸 도면이다.
도 6은 CaO-Fe2O3의 상평형도이다.
도 7은 본 발명에 사용된 소형 로타리 킬른을 촬영한 사진이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 상세한 설명과 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상술한다.
본 발명은 칼슘페라이트 소결체를 제조함에 있어 CaO원으로서 석회석과, Fe2O3원으로서 제강슬러지, 소결공정 전기집진기 분진, 파이넥스 슬러지, 밀 스케일, 철광석 분진 등의 원료를 도 2에 나타낸 것처럼 선택적으로 일정 비율로 공급 하고 분쇄하여 저장 및 혼합하는 단계와, 도 3에 나타낸 것처럼 예열실의 상부의 경로 (가)로 분쇄된 배합원료를 공급하거나, 각각 별도로 분쇄된 원료 중 석회석은 경로 (가)로 투입하고 철질원료는 경로 (나)로 투입하여 회전식 소성로(이하 로타리킬른)에서 소성하는 단계 및 소결체를 별도의 냉각장치에서 냉각하는 단계로 이루어진다.
도 2는 칼슘페라이트 소결체를 제조하기 위한 조합원료의 제조공정을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하면, (1)~(4)의 원료를 소정의 비율로 정량공급기인 (5a)~(5c)를 통하여 원료분쇄기 (5)에 공급하여 분쇄한다. 이 때 원료 분쇄기는 볼밀 또는 롤러밀과 같은 통상의 분쇄기로 구성될 수 있다. 분쇄된 원료는 분급기 (6a)와 포집기 (6b)를 거쳐 원료수송기 (10)에서 도 3의 원료혼합고 (14)로 보내어 균일 혼합을 한 후 원료 저장고(15)에서 저장된다.
원료분쇄기 (5)에서 조합된 원료를 완전히 건조 상태로 분쇄하기 위해서는 도 3의 예열실에서 배기되는 고온의 가스를 사용한다. 그리고 원료분쇄기 (5)에서 사용된 배기가스는 살수탑 (9)의 하부를 거쳐 전기집진기 (11)에서 더스트를 처리하여 깨끗한 가스가 대기 중으로 배출된다.
도 3은 칼슘페라이트 소결체를 제조하기 위한 로타리킬른 소성공정을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 3에서 저장고 (14)에서 균일하게 혼합된 조합원료를 원료 공급기 (19)를 통하여 (가)로 도시된 경로를 따라 4단 혹은 5단으로 구성된 최상단의 예열실 (20)상부로 보내지며, 분쇄된 조합원료가 예열실 최상단에서 하단으로 공급되면서 열교환 되어 열교환된 만큼의 연료를 절감시킬 수 있는 방법이다.
칼슘페라이트를 제조할 때 (가) 방법으로 원료를 예열실에서 열교환과 탈탄산 반응을 시켜 로타리 킬른(21)으로 공급하여야 소모되는 에너지를 줄이고 온실가스 배출량도 낮게 된다. 예열실(20)에 공급되는 원료와 가스의 열교환과 효율을 더욱 높이기 위해서는 예열실(20)을 구성하고 있는 싸이클론(30)의 포집효율이 더욱 좋아야 한다. 우선, 싸이클론(30)의 포집효율을 향상시키기 위해서는 싸이클론(30) 상부에 위치한 입구에서의 가스 유속이 15~25m/s로 유지되어야 하며, 싸이클론(30) 안의 내통도 도 4처럼 설치되어 있어야 효과적이다.
싸이클론의 포집원리는 원료가 포함된 가스가 싸이클른 내부에서 회전하면서 원심력이 작용되어 가스와 원료가 분리되는 것이다. 한편 싸이클론의 포집 효율은 입자의 크기와 비중, 기류의 유속에 따라 영향을 받는다. 본 발명의 칼슘페라이트를 제조하기 위한 조합 원료중의 석회석과 철질원료는 비중이 서로 다르므로 싸이클론 내에서 비중이 가벼운 석회석은 쉽게 배출될 우려가 있다. 따라서 싸이클론 안에 설치한 내통은 싸이클론 내벽과 내통 사이를 원료가 회전하도록 하여 상부로 쉽게 배출되지 않도록 하는 역할을 한다.
이 때 내통의 길이가 너무 길면 싸이클론 안에서 가스의 회전수가 너무 많아져서 원심분리로 포집된 원료가 다시 가스와 함께 재비산되어 배출되어 포집에 방해를 주게 되며, 반대로 내통의 길이가 짧으면 회전이 적게되어 원심력이 부족하므로 포집되지 못하고 곧바로 배출 되는 양이 늘어나므로 원료의 회수율이 떨어져 생산효율이 낮아진다. 본 발명의 바람직한 내통의 길이는 싸이클론 입구높이의 절반에서부터 입구 높이와 동일한 길이 범위 이내이다. 또한 내통의 직경이 너무 작거나 크면 포집 효율이 떨어지며, 본 발명의 바람직한 내통의 직경은 싸이클론(30) 직경의 3/10~6/10정도이다.
또한, 칼슘페라이트 조합원료의 겉보기비중은 약 2.3 내외로써 일반적인 석회석의 겉보기비중인 약 1.5에 비해 무겁고, 조합원료 중 겉보기 비중이 2.8 내외인 철질원료는 바로 하단 싸이클론으로 떨어지기 쉬우며, 반대로 석회석은 싸이클론 내 체류시간이 길어져 두 원료가 균질하게 혼합되어 통과하기 어렵게 된다. 일반적인 로타리킬른을 이용하여 제조할 경우 비중이 낮은 석회석과 비중이 높은 철질원료가 혼합된 분말이 로타리킬른의 다단으로 구성된 예열실을 통과하면서 비중의 차이에 의해 분리되어 최초 배합된 원료의 조성과 소결체의 조성이 달라지게 되거나 균질한 조성의 소결체를 얻기 어렵게 된다.
따라서 본 발명에서는 원료의 균질한 분산이 이루어지도록 하기 위해 싸이클론(30)의 가스 배출관에 분산판(31)을 설치한 것을 특징으로 하며, 이 때 분산판의 형태는 도 5와 같이 바닥부분이 평평한 육면체형(31-a), 혹은 원료가 부딪히는 면이 볼록한 반원형(31-b)이 바람직하다.
도 5와 같은 분산판의 역할은 싸이클론에서 포집된 원료의 낙하 하중을 이용하여 분산판에 부딪혀서 고온의 가스 중에서 고르게 분산시켜 열교환과 혼합을 향상시키는 것이다. 그러므로 이 분산판이 없을 때에는 원료의 낙하 하중으로 인하여 열교환과 혼합이 잘 되지 않고 바로 하단의 싸이클론으로 낙하하고 결국에는 바로 로타리 킬른(30)으로 유입되어 도 3의 (나) 방법과 유사하게 되어 결국 열 소모량이 많아지고, 생산된 제품의 품질도 균일하지 못하게 된다.
이렇게 예열실을 통과하며 균질하게 분산된 원료는 하소로(32)에 공급되며, 보조버너장치(33)에 의해 석회석의 CO2를 탈기시킨다. 이 보조연소장치는 로타리킬른의 출구에 이어진 냉각기에서 열교환된 700~900℃의 공기가 연료 연소공기로 사용되며, 연료가 연소되면서 칼슘페라이트 원료를 부유상태로 반응시키기 때문에 CO2 탈기 효율이 상승되면서 에너지가 적게 사용된다.
이어서 도 3의 로타리킬른(21)의 입구로 CO2가 탈기된 조합원료가 유입되어 유연탄 또는 오일 또는 가스 등을 연료로 버너(27)를 이용하여 1100 ~ 1400℃의 온도로 소성 함으로써 칼슘페라이트를 주요 구성광물로 하는 소결체를 연속적으로 제조 할 수 있게 된다.
이러한 방법으로 소결된 칼슘페라이트 소결체는 냉각기 (22)로 공급되어 냉각팬 (23)에서 대기중의 공기를 불어 넣어 강제로 냉각하게 되며, 냉각된 소결체를 수송하는 컨베이어 (29)로 치장으로 이송하게 된다. 이 때 냉각기 내에서 소결체와 외부에서 공급되는 공기의 접촉에 의해 발생하는 고온의 공기는 로타리 킬른으로 유입되어 외부에서 공급되는 연소공기에 더해지게 된다.
또한 소결 과정에서 발생된 고온의 가스는 미세한 원료를 일부분 포함하고 있기 때문에 배기팬 (28)로 강제로 빼낸 가스는 도 2의 집진기 (11)로 보내져서 원료의 일부분을 완전히 제거하고 깨끗한 공기를 대기 중으로 보낸다. 집진기 (11)에서 집진된 미세한 원료는 다시 도 2의 원료 수송기 (10)로 보내져 다시 사용하게 된다.
한편, 칼슘페라이트를 제조하기 위해서는 배합된 원료를 도 3의 (가)의 경로로 투입하는 경우 예열장치에 설치된 내통과 분산판을 통해 분산효율을 높여 원료의 균질성을 확보 할 수 있지만 원료중에 포함된 철질원료는 CO2를 가지고 있지 않으므로 예열장치를 거치지 않고, 하소로에서 탈기하지 않아도 소성 열에너지 효율에 크게 영향을 미치지 않을 뿐 아니라 예열장치에 투입하지 않고 별도로 로타리킬른에 투입 한다면 예열실의 부하를 저감시킬 수 있는 장점이 있다.
따라서 본 발명에서는 혼합 분쇄된 조합원료를 도 3 (가)의 경로로 투입하여 예열실 및 하소장치를 거쳐 로타리킬른에서 소성하는 방법과 함께, 각각 별도로 분쇄된 원료 중 석회석은 (가)의 경로를 통해 투입하고, 철질 원료는 (나)의 경로를 통해 투입하여 로타리킬른으로 투입되는 원료의 조성을 더욱 용이하게 균질한 조성으로 조정할 수 있도록 하면서도 예열실의 열효율을 향상 시킬 수 있는 방법을 포함하고 있다.
본 발명의 칼슘페라이트 광물의 생성 반응은 석회질 원료의 CaO 성분과 철질 원료의 Fe2O3 성분의 함량 비율에 따라 모노칼슘페라이트(CaO· Fe2O3), 디칼슘페라이트(2CaO·Fe2O3) 등이 생성되며, 이들 칼슘페라이트 광물은 소결광 제조시 소결 반응을 촉진하는 결합재로서의 역할을 하거나, 제강공정에서 용강의 탈인작용을 돕고 용융을 더욱 촉진시키는 작용을 하게 된다.
이하 실시예에 의거하여 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 칼슘페라이트 소결체를 제조하기 위하여 사용한 석회석 및 철질원료의 화학조성은 표 1과 같다.
Figure 112010060958249-pat00002
이들 원료들을 이용하여 적정한 칼슘페라이트 소결체를 얻기 위한 조합원료의 조성을 표 2와 같이 CaO/Fe2O3 당량비가 1.97 수준이 되도록 혼합하여 분쇄한 원료를 준비 하였다.
Figure 112010060958249-pat00003
이들 조합원료를 각각 본발명의 예열장치와 보조연소장치를 포함하는 하소로가 부착된 로타리킬른 소성방식, 전기로 소성방식 및 일반 로타리킬른 소성방식을 적용하여 1250℃에서 동일하게 20분씩 소성로 내에 체류시켜 소성한 소결체의 반응성을 비교하였다.
로타리킬른 소성의 경우 예열실 및 하소로에서의 체류시간이 약 20분 내외이고 소성로 내의 체류시간이 약 20분이었으므로, 전기로 소성법에서는 20분간 900℃로 CO2를 탈기한 후 1250℃로 20분간 소성하였다.
표 3에 나타낸 바와 같이 반응성은 미반응 CaO의 함량으로 평가 하였으며, 분말 X-선 정량방법에 의해 생성된 광물의 함량을 측정하였다.
Figure 112010060958249-pat00004
미반응 CaO 함량의 측정결과 본 발명의 로타리킬른 소성방식의 경우가 0.23%로 가장 낮아 소결반응이 잘 일어난 것으로 판단되며, 전기로 및 일반 로타리킬른 소성방식에 의한 소결체는 상대적으로 높은 미반응 CaO가 잔존하고 있음을 알 수 있다.
또한 본 발명의 로타리킬른 소성방식에 의해 제조된 칼슘페라이트 소결체는 모노칼슘페라이트와 디칼슘페라이트 광물의 생성량 합계가 약 94%로 높은 반면, 각각 전기로 소성방식에 의해 제조된 소결체는 약 83%, 일반 로타리킬른 소성방식에 의한 소결체는 약 88%로 낮아, 본 발명의 로타리킬른 소성방식에 의한 칼슘페라이트 소결체가 양호한 광물생성이 이루어졌음을 알 수 있다.
즉, 본 발명의 특수하게 고안된 분산판 및 내통이 설치된 싸이클론 예열장치와 보조연소장치가 설치된 하소로가 부착된 로타리킬른 소성방식의 경우가 기존의 일반적인 소성방식에 비해 소결반응 및 광물의 생성에 효과적이라 할 수 있다.
본 발명의 분산판 및 내통이 설치된 예열실과 보조연소장치가 부착된 로타리킬른 소성방법과, 예열실이 없는 단순한 로타리킬른, 일반적인 사이클론 예열실이 부착된 로타리킬른 소성방법의 열에너지 소비 및 소결체 조성의 균질성을 평가하기 위해 도 7과 같이 로타리 킬른을 1/100로 축소하여 모사한 소규모의 로타리 킬른에서 모사실험을 실시하였다.
이 때 칼슘페라이트 소결체 제조를 위한 조합원료의 조성은 표 4와 같이 CaO/Fe2O3 당량비 1.7 수준이었다.
Figure 112010060958249-pat00005
아래와 같은 방법으로 소성방법에 따른 모사실험을 실시하였다.
1) 본 발명의 싸이클론 예열장치 모델(도 4, 도 5) 및 하소로를 설치하여 그 최상단에 조합원료를 투입하여 소성 (도 7의 경로 a)
2) 예열실이 없는 단순한 로타리킬른 소성방법은 로타리킬른의 입구에 조합원료를
투입하여 소성 (도 7의 경로 b)
3) 일반적인 싸이클론 예열장치가 부착된 로타리킬른 소성방법은 분산판과 내통이 없는 싸이클론 예열장치 및 하소로를 설치하여 그 최상단에 조합원료를 투입하여 소성 (도 7의 경로 a)
표 5에 소성방법에 따른 24시간 가동결과에 따른 단위 에너지 소비량과 칼슘페라이트 소결체 1톤의 제조에 따른 CO2 발생량 및 소결체의 화학조성 균질성의 척도로서 CaO/Fe2O3 당량비의 표준편차(SD)를 나타내었다.
Figure 112010060958249-pat00006
모사실험 결과 본 발명의 소성방법의 에너지 소비량이 가장 적고, 따라서 CO2의 발생량도 적음을 알 수 있으며, 소결체 화학조성의 균질성도 가장 양호하였다.
단순 로타리킬른 소결방법은 소결체 화학조성의 균질성이 양호하나 에너지 소비 및 CO2 발생량이 가장 많게 나타났으며, 단순 싸이클론 예열장치가 부착된 로타리킬른 소성방법은 소결체의 화학조성 균질성이 가장 나쁘고, 에너지 소비는 본 발명의 소성방법에 비해 약 130kcal/kg 높게 나타났다.
1, 2, 3, 4 : 괴상 원료 저장 호퍼 5 : 원료 분쇄기
5a, 5b, 5c : 괴상 원료 정량 공급기 6a : 원료 분급기
6b : 원료 포집기 7 : 배기팬
8 : 원료밀 배기팬 9 : 살수탑
10 : 원료 공기수송 장치 11 : 집진기
12 : 원료 수송공기팬 13 : 집진기 배기팬
14 : 원료 혼합고 15 : 원료 저장고
16 : 원료 공기 수송장치 17 : 원료 배출팬
18 : 예열실 배기조절 장치 19 : 원료 수송공기팬
20 : 예열실 21 : 로터리 킬른
22 : 냉각기 23 : 냉각팬
24 : 연료 분쇄기 25 : 집진기
26 : 냉각 집진 배기팬 27 : 버너
28 : 예열실 배기 가스 배기팬 29 : 컨베이어
30 : 싸이클론 31 : 분산판
31-a : 분산형 분산판 31-b : 반달형 분산판
32 : 하소로 33 : 보조 버너
34 : 보조 버너 연료 연소용 공기 흡입구 35 : 보조 버너 연료 연소용 공기 추기구

Claims (3)

  1. 4단 또는 5단의 예열장치 및 보조버너를 포함하는 하소로가 부착된 로타리 킬른을 이용하여 칼슘 페라이트 소결체를 제조하는 방법에 있어서,
    CaO·Fe2O3 및 2CaO·Fe2O3 광물이 생성되도록, 석회석과 제강슬러지, 소결공정 전기집진기 분진, 파이넥스 슬러지, 밀 스케일, 철광석 분진으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 최소한 1종의 철질 원료를 혼합하는 단계; 및
    상기 혼합 원료를 상기 예열장치의 원료 투입구로 투입하는 단계를 포함하되, 상기 예열장치의 투입구에는 분산판이 구비되어 낙하하는 상기 원료를 분산하는 것을 특징으로 하는 칼슘 페라이트 소결체의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 예열장치는 상부에 입구 및 출구 덕트를 구비한 싸이클론 예열장치이며, 상기 싸이클론 예열 장치의 출구 덕트는 사이클론 내부로 돌출한 내통을 구비하고, 상기 내통은 싸이클론 입구 덕트의 절반 내지 전부를 커버하도록 돌출하는 것을 특징으로 하는 칼슘페라이트 소결체의 제조방법.
  3. 4단 또는 5단의 예열장치 및 보조버너를 포함하는 하소로가 부착된 로타리 킬른을 이용하여 칼슘 페라이트 소결체를 제조하는 방법에 있어서,
    석회석 원료를 싸이클론 예열장치 상단에 투입하는 단계; 및
    상기 투입된 석회석 원료와 반응하여 CaO·Fe2O3 및 2CaO·Fe2O3 광물이 생성되도록, 제강슬러지, 소결공정 전기집진기 분진, 파이넥스 슬러지, 밀 스케일, 철광석 분진으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 최소한 1종의 철질 원료를 로터리킬른 입구로 투입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼슘페라이트 소결체의 제조방법.

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