KR101215061B1 - 소결용 원료 혼합물 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미립자를 가지는 광석과, 하나 이상의 첨가제와, 후속 소결 공정으로부터 회수된 잔류 소결 아이템과, 선택적인 결합제를 포함하는 소결용 원료 혼합물을 혼합 및 입자화에 의해 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 목적은, 시스템 부분들의 마모 및 그러한 마모에 의해 발생될 수 있는 고장을 방지하여, 높은 생산량을 달성하는 것이다. 상기 방법에 따라, 잔류 소결 아이템의 첨가는 광석이 첨가제 및 선택적인 결합제와 혼합된 후에 이루어진다.

Description

소결용 원료 혼합물 제조 방법{METHOD FOR THE PRODUCTION OF A RAW SINTERING MIXTURE}

본 발명은 소결을 위한 원료 혼합물 제조 방법에 관한 것으로서, 상기 원료 혼합물은 미립자를 가지는 광석과, 하나 이상의 첨가제와, 후속 소결 공정으로부터 회수된 소결 재료(sintered material)와, 선택적인 결합제를 포함하며, 상기 제조 방법은 혼합 단계 및 입자화(granulation) 단계를 포함하며, 본 발명은 또한 상기 방법의 실행을 위한 설비에 관한 것이다.

전술한 타입의 방법이, 예를 들어, EP 0 199 818 A1, JP 62-174333 A, EP 0 415 146 A1 및 ISIJ International, Vol. 33(1993), No. 4, 454 내지 461면에 기재되어 있다. 이러한 모든 공지된 방법에서, 소결 후에 필요한 소결된 재료의 분쇄는 소결된 재료의 미립자들을 생성하며, 그러한 미립자들은 소결된 광석의 후속 프로세스중에 해로운 영향을 미친다. 이하에서 회수된 소결 재료라고도 지칭하는 이러한 미립자들은 회수되고 장입 재료, 즉 미립자 및 첨가제를 가지는 광석에 첨가되며, 이어서 혼합되고 입자화되어 다시 소결된다.

회수된 소결 재료는 연마성이 극히 높고(extremely abrasive), 소결을 위한 원료 혼합물의 제조 중에 회수된 소결 재료가 접촉하는 설비 부분들을 급격히 마모 시키게 된다. 특히 단위 시간당 생산량을 높이고자 하는 경우에, 이러한 타입의 설비 부분들에 대한 마모 속도가 상당히 높게 된다. 이는 설비의 조기 마모를 초래하고, 그에 따라 이러한 타입의 소결용 원료 혼합물 생산 설비를 충분히 이용할 수 없게 된다.

따라서, 본 발명은, 회수된 소결 재료의 순환에도 불구하고, 높은 생산량을 달성하면서도 동시에 설비의 주요 부분의 고장에 의한 작업 중단을 피할 수 있고 또 유지보수 시간간격이 짧아지지 않게 할 수 있는 방법 및 그러한 방법의 실시를 위한 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따라, 이러한 목적은 광석이 첨가제 및 선택적인 결합제와 혼합된 후에 회수된 소결 재료가 첨가된다는 사실에 의해 달성된다.

회수된 소결 재료를 순환시킬 때 혼합 프로세스를 우회시킴으로써, 이러한 타입의 설비에서, 소결용 원료 혼합물을 생산하기 위한 설비의 유용성(availability)이 크게 높아지고, 또한, 큰 용량 증가가 얻어질 수 있다. 예를 들어, 500 t/h 이상의 생산량을 가지는 설비도 가능해질 수 있다.

또한, 입자화 직전에 또는 입자화 중에 회수된 재료를 첨가하는 것이 입자화 공정 시퀀스(sequence)에 유리한데, 이는 한편으로 회수된 소결 재료의 조대한(coarser) 입자들이 생성 입자의 핵(nucleus)으로서 작용하고 다른 한편으로 회수된 재료의 미립자들이 리롤링(rerolling) 중에 입자 형성에 필요한 성분으로서 작용하기 때문이다.

제 1 의 바람직한 실시예에 따라, 회수된 소결 재료의 입자화 전에 첨가된다. 그러나, 이는, 초기 입자들이 혼합중에서와 같이 조기에 형성되어야 하는 경우에, 회수된 소결 재료가 혼합중에서와 같이 조기에 첨가되어야 한다는 것을 의미하지 않는다. 그 대신에, 혼합된 재료가 혼합중에 형성된 작은 입자들을 이미 포함하더라도, 원하는 크기의 입자들이 혼합 재료로부터 형성되는 최종 입자화 프로세스라고 알려진 단계 이전에 회수된 소결 재료가 첨가된다. 예를 들어, 혼합된 재료가 혼합 장치로부터 입자화 장치로 이송되는 동안에, 회수된 소결 재료가 첨가될 수 있다.

또 다른 바람직한 실시예에 따라, 회수된 소결 재료는 입자화 프로세스 중에 첨가되며, 바람직하게는 최종 입자화 프로세스 중에 첨가된다.

회수된 소결 재료가 첨가되는 지점이 가변적인 것이 바람직하며, 다시 말해 첨가 위치를 혼합후의 위치로부터 입자화의 완료 직전까지 중에서 설정할 수 있는 것이 바람직하다. 이는, 여러 작업 상태를 만족시킬 수 있도록 프로세스를 조정할 수 있게 한다. 예를 들어, 회수된 소결 재료의 일부가 입자화 이전에 첨가되고 일부는 입자화 중에 첨가될 수 있다. 그러나, 입자화 드럼을 이용할 때, 회수된 소결 재료가 입자화 드럼내로 도입되는 위치가 가변적이 되게 할 수도 있으며, 그에 따라 회수된 소결 재료는 입자의 형성 시작시에 또는 후속 프로세스 단계중에 도입될 수 있다.

예를 들어, 오스트리아 특허 출원 제 A 1110/2003 호에 개시된 바와 같이, 형성되는 미소결(unsintered) 입자들의 크기가 추가 프로세스에 적합하게 되는 입자화 단계 중에 연료를 첨가하는 것이 바람직하다.

특히 바람직한 실시예에 따라, 혼합되는 재료가 컨테이너 내에서 혼합 도구에 의해 혼합되는 집중(intensive) 혼합에 의해 혼합이 이루어지고, 상기 혼합 도구와 상기 컨테이너 사이에는 서로 상대적인 운동이 일어난다. 회수된 소결 재료에 의해 유발되는 마모는 집중 혼합 방식이 이용될 때 특히 두드러진다는 것을 발견하였으며, 결과적으로 집중 혼합의 하류에서 회수된 소결 재료와 조합되는 것이 특히 바람직하다. 집중 혼합에 의해 특히 높은 생산성이 달성될 수 있다. 이는, 혼합되는 입자들이 특히 활발하고(vigorously) 신속하게 모일 수 있게 되며, 그에 따라 후속 입자화 프로세스가 보다 촉진될 수 있기 때문이다. 추가적인 이점은, 혼합 입자들이 균질하게 분포되고, 그에 따라 소결된 재료의 매우 우수한 품질을 보장할 수 있다는 것이다. 본 발명에 따른 방식은 회수된 소결 재료가 집중 혼합기에 부하(burden)를 부과하는 것을 방지한다.

또한, 집중 혼합의 이용에 의해, 소결 설비에서 높은 생산성 및 에너지 소비 감소를 달성할 수 있다. 또한, 이는 매우 양호하고 안정된 품질의 소결 재료를 생산할 수 있게 하며, 이는 소결된 광석의 후속하는 추가 프로세싱 중에, 예를 들어 고로(blast furnace)에서, 에너지 소비 및 생산성에 매우 긍정적인 영향을 미친다.

미립자를 포함하는 광석, 하나 이상의 첨가제, 후속 소결 프로세스로부터 회수된 소결 재료, 및 선택적인 결합제를 포함하는 소결용 원료 혼합물을 생산하는 설비는 광석, 첨가제 및 선택적으로 첨가되는 결합제의 혼합을 위한 혼합기를 구비하며, 상기 혼합기의 하류에는 펠릿화(pelletizing) 장치가 구비되는 설비에 있어서, 상기 펠릿화 장치는 입자화 드럼으로서 디자인되고, 회수된 소결 재료를 혼합물로 공급하는 공급장치가 제공되는 것을 특징으로 한다.

혼합기로부터 입자화 드럼까지 회수된 소결 재료를 안내하는 공급 장치가 바람직하다.

그러나, 회수된 소결 재료를 입자화 드럼내로 투입(project)하는 공급 장치도 바람직하며, 이 경우에 공급 장치가 회수된 소결 재료를 배출하는 배출 위치가 입자화 드럼의 길이 범위내에서 가변적인 것이 바람직하며, 그 경우에, 또한, 공급 장치가 회수된 소결 재료를 공급하는 속도가 가변적인 것이 바람직하다.

혼합기는 드럼 혼합기일 수 있으나, 특히 바람직한 변형예에서, 혼합기는 집중 혼합기로 디자인되며, 상기 혼합기는 혼합 도구가 투입된 컨테이너를 포함하며, 상기 컨테이너와 혼합기 도구 사이에는 서로 상대적인 운동이 가능하다.

이 경우에, 바람직하게, 혼합기는 하나 이상의 샤프트상에 정렬된 블레이드 또는 패들(blades or paddles)을 구비한 수평 또는 수직 샤프트 믹서로서 디자인된다.

코크스(coke)와 같은 연료를 첨가하기 위한 첨가 장치가 입자화 드럼내에 제공되는 것이 바람직하며, 그 경우에 첨가 장치의 배출 위치는, 소결을 위한 원료 혼합물이 이송되는 방향에서 볼때, 회수된 소결 재료를 배출하기 위한 배출 위치의 하류이다.

혼합기를 입자화 드럼과 일체로 형성할 수도 있으며, 그러한 경우에, 혼합되는 재료의 처리방향을 따라 볼 때와 같이, 장치의 제 1 부분이 혼합기로서, 특히 집중 혼합기로서 디자인되며, 다른 부분은 입자화 드럼으로서 디자인된다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 높은 생산성을 가능하게 한다. 그에 따라, 본 발명에 따른 설비는 500t/h 이상의 소결용 원료 혼합물 용량에 맞춰 디자인될 수 있다.

이하에서는, 예시적인 실시예들을 도시한 첨부 도면을 참조하여 본원 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

도 1 내지 도 3 은 본 발명의 예시적인 실시예들을 도시한 도면이다.

도 1 에 도시된 실시예에 따라, 이하에서 보다 상세히 설명하는 바와 같이, 코크스와 같은 연료를 포함할 수 있는 첨가제 및 광석이 서로 나란히 배치된 호퍼(1)들로부터 중량측정 장치에 의해 미리 정해진 비율로 배출되고, 이어서 컨베이어 벨트(2)와 같은 수집 장치로 이동되며, 상기 컨베이어 벨트는 이러한 재료를 혼합기(3)로 이송하며, 상기 혼합기는 바람직하게 고성능 혼합기로서 디자인된다.

이러한 재료들이 혼합기(3)에 첨가되기 직전에, 예를 들어 하소된 라임(calcined lime)과 같은 결합제가 공급부(4)를 통해 상기 재료에 첨가된다. 혼합 작업 및 후속하는 괴상화(agglomeration) 작업의 최적화를 위해, 공급 라인(5)을 통해 규정된 양의 물이 혼합기(3)로 첨가되어 최적의 수분 레벨을 만든다.

혼합기(3)로부터 배출되는 혼합물은 컨베이어 벨트(6)와 같은 컨베이어 장치를 통해 입자화 장치(7)로 전달되고, 상기 입자화 장치(7)내에서 혼합물이 입자화 되고, 상기 입자화 장치내에서 요구되는 최종 수분 함량 역시 물 공급부(8)에 의해 맞춰진다. 재료는 입자화 장치 또는 드럼(7)의 첨가 단부로부터 반대쪽 배출 단부까지 이동하며, 이때 미소결 입자들이 점점 더 형성되고, 바람직하게 상기 입자들은 최종적으로 2 내지 8mm 크기가 되고 이어서 추가적인 프로세싱을 위해 배출 단부로부터 외부로 이송된다. 이하에서 설명하는 바와 같이, 이러한 타입의 추가적인 프로세싱은 소결에 의해 이루어진다.

설명된 예에서, 입자화 드럼(7)은 수평 위치로 정렬되나; 공급 능력의 증대를 위해 입자화 드럼이 약간 경사져 배치될 수도 있다. 혼합기(3)도 마찬가질 일 것이다.

미소결 펠릿으로 알려진 미소결 입자들이 8mm 이하의 최적 입자 크기에 도달하였을 때 그 입자들을 미세-입자 연료(바람직하게, 미세 코크스이다)로 피복(sheath)하는 것이 바람직하다. 이러한 작업은 입자화 드럼(7)내에서 이루어지며, 상기 입자화 드럼내에서 연료 첨가를 위한 첨가 장치(9)가 입자화 드럼(7)의 수직 범위내의 규정된 위치에 제공된다. 바람직하게, 이러한 첨가 장치(9)는 컨베이어 벨트로서 디자인되며, 상기 컨베이어 벨트의 배출 또는 사출 위치(10)는 미소결 입자에 연료를 첨가하는 영역(11)을 형성한다. 연료는 호퍼(12), 중량측정 벨트(13) 및 배출 슈트(14; chute)를 통해 컨베이어 벨트(9)상으로 위치된다. 연료는 예를 들어 하소된 라임, 수화된(hydrated) 라임 또는 슬래그와 같은 미세-입자형 결합제를 포함할 수 있다.

바람직하게, 컨베이어 벨트(9)의 일 단부가 입자화 드럼(7)내로 돌출하고 입 자화 드럼(7)의 길이방향을 따라 연장한다.

컨베이어 벨트(9)에 대한 대안으로서, 예를 들어 스크류 컨베이어 또는 체인 트로프(chain trough) 컨베이어 등과 같은 다른 첨가 장치를 이용할 수도 있다.

연료가 사출되는 영역(11), 즉 연료와 미소결 입자들이 최초로 접촉하는 영역이 가변적인 것이 바람직하며, 이는 연료의 사출 포물선이 변경되도록 컨베이어 벨트의 속도를 변화시킴으로써 구현될 수 있을 것이다. 또한, 이는, 도면에서 이중 화살표(15)로 도시한 바와 같이, 입자화 드럼(7)의 길이방향을 따라 컨베이어 벨트(9)를 변위시킴으로써 달성될 수 있다.

미소결 입자 및 연료 사이의 초기 접촉 영역을 지나면, 입자들이 연료로 피복되고 그에 따라 안정화되며; 이는 소결 입자의 추가 성장을 방지한다. 존재할 수 있는 연료의 조대한 입자들, 즉 바람직하게는 코크스의 입자들이 피복된 미소결 입자들 사이에 분포된다.

혼합기(3)는 고성능 혼합기로서 디자인되고 수평의 피동(driven) 사프트(16)를 구비하며, 상기 샤프트에는 방사상 외측으로 연장하는 패들 또는 블레이드(17)가 배치된다. 이러한 타입의 고성능 믹서를 이용할 때, 미소결 입자의 수분 함량을 최소화할 수 있으며, 그에 따라 소결 장치의 생산성을 높일 수 있다. 또한, 재료들이 특히 균일하게 혼합기내에 분포되며, 그에 따라 최종 제품의 균일한 품질이 보장된다. 고성능 혼합기의 드럼(18)과 블레이드(17) 사이의 상대적인 운동이 상당히 중요하다.

이러한 방식으로 형성된 미소결 펠릿 또는 미소결 입자들이 컨베이어 장 치(19)를 통해 소결 장치(20)로 공급되고, 이동하는 그레이트(21; grate)상에 위치되며, 점화 후드(22; ignition hood)에 의해 점화된 후에 소결된다. 소결 장치(20)의 배출구 측 단부에서, 완전히 소결된 재료들이 분쇄 장치(23)에 의해서 대략적으로(roughly) 분쇄되고, 이어서 냉각 장치(24)에 의해서 냉각되며, 추가적인 분쇄 및 스크린 설비(25)로 이송된다. 대략적으로 분쇄된 소결 재료는 이러한 분쇄 및 스크린 설비(25)내에서, 일반적으로 롤 분쇄기(crusher)에 의해, 추가로 분쇄된다. 0 내지 50mm 크기의 입자들이 형성된다. 약 5mm 미만의 입자들은 회수된 소결 재료로서 호퍼(26)내로 수집되며, 규정된 단위 시간당 양으로 중량측정된 후에, 혼합기(3)로부터 배출되고 광석, 첨가제 및 결합제로 형성된 혼합 재료에 첨가되며, 특히 혼합기(3)와 입자화 드럼(7)을 연결하는 컨베이어 벨트(6)로 첨가되며, 이는 개략적으로 도시된 컨베이어 장치(27)에 도시된 바와 같다.

바람직하게 크기가 10 내지 20mm인 입자들이, 라인(28)으로 도시된 바와 같이, 그레이트 피복제로서 미리 규정된 양으로 소결 장치(20)로 공급된다. 이러한 크기의 입자들의 양이 그레이트 피복에 필요한 양을 초과한다면, 그 초과된 입자들은 다른 입자들과 함께 추가 프로세싱으로 공급된다.

소결 공정중에 형성되는 배출-가스는 수집 라인(29)을 통해 가스 정화 장치(30)로 공급되고 굴뚝(31)을 통해 배출된다.

도 2 와 관련하여, 회수된 소결 재료는 입자화 드럼(7)내로 돌출된 컨베이어 벨트(32)상에 위치되고 입자화 드럼의 길이방향 범위내의 소정 위치에서 컨베이어 벨트로부터 사출된다. 컨베이어 벨트(32)를 길이방향으로 변위시킴으로써 이러한 위치를 변경할 수 있다.

도 2 에 따라, 유사하게, 혼합기(3)가 하나 이상의 수직 정렬 샤프트(16)를 구비하는 집중 혼합기로 디자인되며, 상기 샤프트는 모터(M)에 의해 구동되고 컨테이너(33)내로 돌출하는 패들(17)을 구비한다.

회수된 소결 재료를 첨가하는 것과 관련한 추가적인 선택사항이 도 3 에 도시되며; 도 3 에 따라, 회수된 소결 재료가 슈트(34)를 통해 입자화 드럼(7)내로 도입된다.

혼합 공정 후에 회수된 소결 재료를 첨가함으로써, 전술한 바와 같은 집중 혼합기(3)를 이용할 수 있게 되며, 그에 따라 높은 생산성이 가능해지고 에너지 소비를 줄일 수 있게 된다. 또한, 매우 우수하고 안정된 품질의 소결된 재료를 생산할 수 있게 되며, 이는 후속하는 추가 프로세싱, 예를 들어 고로(高爐)에서의 생산성 및 에너지 소모에 긍정적인 영향을 미치게 된다.

Claims (16)

1. 미립자를 포함하는 광석, 하나 이상의 첨가제, 후속 소결 프로세스로부터 회수된 소결 재료, 및 선택적인 결합제를 포함하는 소결용 원료 혼합물을 혼합 및 입자화함으로써 생산하기 위한 방법에 있어서:

   상기 광석이 상기 첨가제 및 선택적인 결합제와 혼합된 후에, 상기 회수된 소결 재료가 첨가되고,

   상기 회수된 소결 재료는 상기 소결용 원료 혼합물을 입자화하는 프로세스 중에 첨가되는 것을 특징으로 하는 소결용 원료 혼합물 생산 방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서, 상기 입자화 단계 중에 연료가 첨가되며, 이때 형성되는 미소결 입자의 크기가 추가적인 프로세스에 바람직한 크기인 것을 특징으로 하는 소결용 원료 혼합물 생산 방법.
6. 제 1 항 또는 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 혼합이 집중 혼합으로서 실행되며, 이때 혼합되는 재료는 컨테이너 내에서 혼합 도구에 의해서 혼합되며, 상기 컨테이너와 상기 혼합 도구 사이에는 상대적인 운동이 이루어지는 것을 특징으로 하는 소결용 원료 혼합물 생산 방법.
7. 미립자를 포함하는 광석, 하나 이상의 첨가제, 후속 소결 프로세스로부터 회수된 소결 재료, 및 선택적인 결합제를 포함하는 소결용 원료 혼합물을 생산하는 설비로서, 광석, 첨가제 및 선택적으로 첨가되는 결합제의 혼합을 위한 혼합기(3)를 구비하며, 상기 혼합기의 하류에는 펠릿화 장치(7)가 구비되는 설비에 있어서, 상기 펠릿화 장치는 입자화 드럼(7)으로서 디자인되고, 상기 회수된 소결 재료를 혼합물로 공급하고 상기 혼합기(3)의 하류를 개방하는 공급 장치(27, 32, 34)가 제공되고,

   상기 회수된 소결 재료를 순환시키는 공급 장치(32, 34)가 상기 입자화 드럼(7) 내로 돌출하는 것을 특징으로 하는 소결용 원료 혼합물 생산 설비.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 회수된 소결 재료용 공급 장치(27)가, 상기 혼합기(3)로부터 상기 입자화 드럼(7)까지 연장되는 공급 장치(6)까지 연장 것을 특징으로 하는 소결용 원료 혼합물 생산 설비.
9. 삭제
10. 제 7 항 또는 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회수된 소결 재료를 배출하기 위한 상기 공급 장치(32, 34)의 배출 위치가 상기 입자화 드럼(7)의 길이방향 범위내에서 가변적인 것을 특징으로 하는 소결용 원료 혼합물 생산 설비.
11. 제 7 항 또는 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회수된 소결 재료를 위한 공급 장치(32)의 공급 속도가 가변적인 것을 특징으로 하는 소결용 원료 혼합물 생산 설비.
12. 제 7 항 또는 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 혼합기(3)가 집중 혼합기로 디자인되고, 상기 혼합기(3)는 컨테이너(18, 33)를 구비하며, 상기 컨테이너내로 혼합기 도구(16, 17)가 돌출하며, 상기 컨테이너(18, 33)와 상기 혼합기 도구(16, 17) 사이의 상대적인 운동을 조정할 수 있는 것을 특징으로 하는 소결용 원료 혼합물 생산 설비.
13. 제 7 항 또는 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 혼합기(3)가 수평 또는 수직 샤프트 믹서로서 디자인되며, 상기 하나 이상의 샤프트(16)상에는 블레이드 또는 패들(17)이 배치되는 것을 특징으로 하는 소결용 원료 혼합물 생산 설비.
14. 제 7 항 또는 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 코크스와 같은 연료를 첨가하기 위한 첨가 장치(9)가 상기 입자화 드럼(7)내에 제공되며, 상기 소결용 원료 혼합물이 이송되는 방향에서 볼 때, 상기 첨가 장치(9)의 배출 위치(10)는 상기 회수된 소결 재료의 배출을 위한 배출 위치의 하류에 제공되는 것을 특징으로 하는 소결용 원료 혼합물 생산 설비.
15. 제 7 항 또는 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 혼합기가 상기 입자화 드럼과 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 소결용 원료 혼합물 생산 설비.
16. 제 7 항 또는 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소결용 원료 혼합물 생산 설비는 소결용 원료 혼합물의 450t/h 이상의 용량으로 디자인되는 것을 특징으로 하는 소결용 원료 혼합물 생산 설비.

Images