KR101253895B1 - 파이넥스 성형철의 표면 처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파이넥스 성형철의 표면 처리 방법에 관한 것으로, 파이넥스 성형철(HCI)의 표면에 불소아크릴계 공중합체 및 계면활성제를 함유하는 코팅용액을 균일하게 살포하여 파이넥스 성형철의 표면을 처리하는 파이넥스 성형철의 표면 처리 방법이 제공된다.
본 발명의 방법에 따라 표면 처리된 파이넥스 성형철(HCI)은 장기간 보관 후 불출 작업을 수행하더라도 더스트 발생이 억제되거나 감소되며, 파이넥스 용융로의 다운 파이프 막힘현상이 감소될 수 있다.

Description

파이넥스 성형철의 표면 처리 방법{Method of treating surface of finex hot compact iron}

본 발명은 파이넥스 성형철의 표면 처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 파이넥스 성형철의 불출 작업시 더스트 발생을 억제하기위한 파이넥스 성형철의 표면 처리 방법에 관한 것이다.

자연상태의 철광석은 결코 순수한 철 성분으로 이루어져 있지 않고 산소와 결합되어 산화된 상태로 존재한다. 따라서 자연 상태의 철광석을 순수한 철로 만들기 위해서는 철 성분과 결합된 산소를 떼어내는 공정이 반드시 필요한데 이를 환원공정이라고 한다. 이러한 환원공정은 대개 뜨거운 열풍을 철광석에 쐬어 가스가 산소와 결합되어 철광석에 붙은 산소를 떼 내는 방식으로 이루어진다. 그런데, 자연상태의 철광석 특히 가루로 된 분광은 이러한 환원공정이 제대로 이루어지지 않기 때문에 자연상태의 철광석을 뭉쳐 소결광으로 만드는 소결과정과 석탄을 고온 건조시켜 코크스로 만드는 코크스 공정이 필요하다. 기존의 용광로 방식은 이처럼 소결광과 코크스를 함께 놓고 열풍을 가해 환원을 한 후 철을 녹여 쇳물을 뽑아내는 방식이 동시에 이루어졌다.

반면, 파이넥스 용광로 공법은 가루 철광석을 '유동로’를 거쳐 작은 ‘성형철(HCI, Hot Compact Iron)’ 형태로 만들고, 유연탄 가루도 작은 성형탄으로 만들어 용융로에 넣어 쇳물을 뽑아내는 방식이다. 이러한 파이넥스 용광로 공법은 자연상태의 분광과 석탄을 그대로 사용해 소결과정과 코크스 제조과정을 거치지 않기 때문에 설비투자비가 기존의 용광로에 비해 80%에 불과하고 제철소에서 만들어 내는 대표적인 공해물질인 황산화물(SOx)과 질소산화물(NOx), 비산먼지가 각각 기존 용광로 공법의 3%, 1%, 28%에 불과한 고효율친환경 용광로 공법이다. 특히 파이넥스 공법은 전 세계 철광석 매장량의 80%를 차지하는 분광을 재료로 하기 때문에 원료의 수급이 자유롭고 제조원가가 기존 용광로 공법의 85%에 불과하다.

한편, 통상 야드에 적치한 철광석이나 석탄 등의 원료가 바람에 의해 비산되는 것을 억제하기 위해서는, 살수, 복포, 표면경화제 살포, 방진망/방풍림 설치 등의 방법을 개별적으로 또는 복합적으로 적용하고 있다. 그리고, 적치한 원료를 불출할 경우에는 이 때 발생되는 더스트의 발생을 억제하기 위해서 불출설비(예, 리클레이머) 가동시 집중살수를 행하고 있다.

하지만, 파이넥스 성형철 (HCI, Hot Compact Iron)은 파이넥스 용광로 공법의 공정특성상, 적치한 원료를 불출할 때 살수를 하게 되면 수분과 함께 파이넥스 성형철의 표면에 존재하는 미세입자(더스트)의 영향으로 인해 파이넥스 용광로의 다운파이프(downpipe)의 막힘현상이 발생되는 문제가 있다. 이에 적치된 파이넥스 성형철의 불출 작업시 표면경화제를 살포하는 방안이 고려될 수 있으나, 이는 야적 파일 전체를 뒤덮는 표면경화제 살포방식 역시 비용이 많이 들 뿐만 아니라 환경적으로도 유해한 문제가 있다.

따라서, 파이넥스 성형철을 야적하였을 경우, 이후 불출 작업시 살수가 곤란하여 더스트 발생과 같은 심각한 환경문제가 되어 있어 이를 해결할 수 있는 방안이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

이에 본 발명의 목적은 파이넥스 성형철의 불출 작업시 더스트 발생을 억제하기위한 파이넥스 성형철의 표면 처리 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일견지에 의하면, 파이넥스 성형철(HCI)의 표면에 불소아크릴계 공중합체 및 계면활성제를 함유하는 코팅용액을 균일하게 살포하여 파이넥스 성형철의 표면을 처리하는 파이넥스 성형철의 표면 처리 방법이 제공된다.

상기 파이넥스 성형철의 표면 처리 방법은 파이넥스 성형철 제조 설비의 후단에서 고온의 파이넥스 성형철을 냉각시키면서 파이넥스 성형철 표면 전체에 상기 코팅용액을 살포하여 표면 처리하는 것이 바람직하다.

상기 코팅용액은 불소아크릴계 공중합체 1-10중량%, 계면활성제 5-20중량% 및 나머지 량의 물로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 불소아크릴계 공중합체는 불소에틸아크릴레이트, 과불소에틸아크릴레이트, 폴리(헥사플루오로이소프로필메타크릴레이트) 및 폴리(헥사플루오로-n-프로필메타크릴레이트)로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것이 바람직하다.

상기 계면활성제는 폴리옥시프로필렌 글리콜 또는 폴리프로필렌 글리콜인 것이 바람직하다.

상기 코팅용액은 첨가제로서 당밀을 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 방법에 따라 표면 처리된 파이넥스 성형철(HCI)은 장기간 보관 후 불출 작업을 수행하더라도 더스트 발생이 억제되거나 감소되며, 파이넥스 용융로의 다운 파이프 막힘현상이 감소될 수 있다.

도 1은 본 발명의 방법에 따라 표면 처리되는 파이넥스 성형철(HCI) 및 그 표면위에 형성된 코팅층을 도식적으로 형상화하여 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 실시예의 시험에서 파이넥스 성형철을 표면처리하기 위해 코팅액을 살포하는데 사용된 스프레이 장치 구성 및 시험 수행 모습을 나타내었다.
도 3은 본 발명에 따라 표면처리된 경우와 아무것도 처리하지 않은 경우의 파이넥스 성형철 야적 파일의 불출작업시 더스트 발생 상황을 관찰한 사진을 나타낸 것이다.

이하 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

본 발명은 파이넥스 성형철(HCI, Hot Compact Iron)의 표면을 불소아크릴계 공중합체 및 계면활성제를 함유하는 코팅용액으로 처리하여 파이넥스 성형철이 생산된 이후 야적과정부터 불출시까지 코팅재에 의해 파이넥스 성형철의 표면에 존재하는 더스트가 이탈되지 않도록 하여 더스트 발생을 억제 또는 감소시키는 파이넥스 성형철의 표면 처리 방법을 제공하고자 한다.

본 발명에 따라 파이넥스 성형철(HCI)의 표면에 살포되는 불소아크릴계 공중합체 및 계면활성제를 함유하는 코팅재는 도 1에 나타낸 바와 같이 파이넥스 성형철의 표면에 코팅되어 표면에 존재하는 더스트가 이탈되지 않도록 하는 바인더 역할을 하는 것으로 생각된다.

본 발명에 따르면, 파이넥스 성형철(HCI)의 표면처리는 파이넥스 성형철 제조 설비의 후단에서 고온의 파이넥스 성형철을 냉각시키면서 파이넥스 성형철 표면 전체에 상기 코팅용액을 살포함으로써 수행될 수 있다.

본 발명에 사용되는 파이넥스 성형철 표면처리용 코팅용액은 불소아크릴계 공중합체 및 계면활성제를 함유하는 것을 특징으로 하며, 각 성분의 함량은 특별히 한정하는 것은 아니나, 불소아크릴계 공중합체 1-10중량%, 계면활성제 5-20중량% 및 나머지 량의 물로 구성되는 것이 바람직하다. 만일 상기 불소아크릴계 공중합체의 함량이 1중량%미만으로 낮은 경우에는 바인더 기능이 저하되어 파이넥스 성형철 표면에 존재하는 더스트가 쉽게 이탈될 수 있으며, 10중량%를 초과하는 경우에는 비용이 증가할 뿐만 아니라 더 이상 먼지발생 억제 효과가 나타나지 않아 바람직하지 않다. 또한, 계면활성제의 함량이 5중량%미만으로 낮은 경우에는 바인더 기능이 저하될 수 있어 먼지 발생 억제 효과가 저하될 수 있으며, 20중량%를 초과하는 경우에는 비용이 증가할 뿐만 아니라 바인더 기능이 저하되어 먼지 발생 억제 효과가 저하될 수 있다.

본 발명에 유용하게 사용될 수 있는 불소아크릴계 공중합체는 바인더 기능을 나타내는 한 특별히 한정하는 것은 아니나, 불소에틸아크릴레이트, 과불소에틸아크릴레이트, 폴리(헥사플루오로이소프로필메타크릴레이트) 및 폴리(헥사플루오로-n-프로필메타크릴레이트)로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 유용하게 사용될 수 있는 계면활성제는 특별히 한정하는 것은 아니나, 폴리옥시프로필렌 글리콜 또는 폴리프로필렌 글리콜인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따라 사용되는 상기 파이넥스 성형철 표면처리용 코팅용액은 첨가제로서 당밀을 더 포함할 수 있다. 당밀은 상기 코팅용액의 바인더 기능을 향상시킬 수 있는 것으로 생각된다. 당밀이 첨가될 경우 1-10중량%로 함유될 수 있다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

<실시예>

1. 시험 목적

파이넥스 성형철(HCl)의 표면을 시험 코팅액을 사용하여 코팅하여 성형철 표면에 존재하는 더스트를 표면에 부착된 상태로 유지시켜 성형철의 불출작업 등 외부 충격요인에 의한 비산을 방지하는 효과에 대해 조사하였다.

2. 시험 방법 및 결과

도 2에 나타낸 바와 같이, 파이넥스 성형철 제조 설비의 후단부인 퀀치 아프론 컨베이어(Quench apron conveyor) 부위 및 저장 빈(Strorage Bin)으로 연결되는 BC 지점(BC의 전체명을 표기바람) 등 총 5개 지점에 스프레이 라인을 설치하여 파이넥스 성형철의 표면에 코팅액을 살포하여 표면처리를 수행하였다.

본 시험에서 코팅제 성분으로서 실시예 1은 CDCoat-100(켐닥터사, 주성분; 불소아크릴계 공중합체 5중량% 및 계면활성제(폴리옥시프로필렌 글리콜) 10중량% 함유)를 사용하였으며, 비교예 1은 방청제인 BW-YUSYNROL 100P(범우, 주성분: 폴리에틸렌 아미드 10중량% 함유)를 사용하였으며, 그리고 비교예 2는 표면경화제인 DS-AV/Dust Keeper(하이릭, 주성분: 비닐아세테이트 아크릴 10%중량% 함유)이 사용되었다. 또한, 시험 효과를 비교하기 위해 어떠한 코팅제로도 표면처리하지 않은 경우(비코팅)를 대조군으로 하였다. 각 성분들은 물에 약 10중량%의 농도로 용해하여 사용되었다.

코팅액의 살포는 약 300톤의 파이넥스 성형철을 대상으로 하였으며, 비코팅의 경우도 약 300톤의 파이넥스 성형철이 시험되었다. 시험을 위한 스프레이 장치는 약품탱크(6㎥, FRP), 펌프(스프레이 압력 2.5~3kg/㎡, 최대 2.5㎥/hr), 약품 분무 라인(강화 PVC재질 총 5개소, 노즐 갯수 총 30개)으로 구성되었다. 본 시험에 사용된 스프레이 장치 구성 및 시험 수행 모습을 도 2에 나타내었다.

각 코팅액을 살포한 후(약 1개월 후), 시험 대상 파이넥스 성형철 적치 파일에 대하여 파이넥스 성형철의 불출작업시 리클레이머 버켓 부근과 리클레이머 슈트 부근에서 더스트 발생농도를 측정하였다. 이때 더스트 발생농도는 E-Sampler 먼지측정기를 사용하여 측정하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 또한, 도 3에 본 발명에 따라 표면처리된 경우와 아무것도 처리하지 않은 경우의 파이넥스 성형철 야적 파일의 불출작업시 더스트 발생 상황을 관찰한 사진을 나타내었다.

구분		실시예 1	비교예 1	비교예 2	대조군(무처리)
더스트 농도 (㎍/㎥)	리클레이머 버켓 부근	109	587	453	5,769
	리클레이머 슈트 부근	191	1853	1618	1,009

상기 표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따라 표면처리된 실시예 1의 경우 리클레이머 버켓 부근에서 파이넥스 성형철의 불출작업시 더스트 발생 농도는 109㎍/㎥로서 비교예 1(587㎍/㎥) 및 비교예 2(453㎍/㎥)에 비해 약 1/4 내지 1/6 수준으로 현저히 낮았으며, 아무것도 처리하지 않은 대조군(5,769㎍/㎥)에 비해서는 약 1/50 수준(약 98% 감소)으로 현저히 낮은 것으로 나타났다. 또한, 도 3을 보면 알 수 있는 바와 같이, 이러한 더스트 발생 차이는 육안으로도 확연히 확인할 수 있었다.

또한, 본 발명에 따라 표면처리된 실시예 1의 파이넥스 성형철과 아무것도 표면처리되지 않은 대조군의 파이넥스 성형철에 대해 시료를 채취하여 표면에 존재하는 더스트 정도를 측정하여 비교하였다. 시험에 사용된 파이넥스 성형철의 입도 크기는 10-15mm 범위내이었으며, 표면의 더스트를 부드러운 브러쉬로 스크러빙하여 무게를 측정하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

구분	더스트 함유 비율(중량%)					평균	최소	최대
실시예 1	0.136	0.050	0.099	0.161	0.141	0.117	0.050	0.161
대조군	0.376	0.541	0.566	0.672	1.079	0.647	0.376	1.079
차이	0.240	0.491	0.467	0.573	0.938	0.530	0.326	0.918

상기 표 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따라 표면처리된 실시예 1의 경우 더스트 함유 비율이 평균 0.117중량%인데 비하여, 아무것도 처리하지 않은 대조군의 경우 더스트 함유 비율이 평균 0.647중량%로서 불출작업시가 아니더라도 그 자체로도 더스트 함유량이 현저히 감소한 것을 확인할 수 있었다.

Claims (6)

1. 파이넥스 성형철(HCI)의 표면에 불소아크릴계 공중합체 및 계면활성제를 함유하는 코팅용액을 균일하게 살포하여 파이넥스 성형철의 표면을 처리하는 파이넥스 성형철의 표면 처리 방법.
   
2. 제 1항에 있어서, 파이넥스 성형철 제조 설비의 후단에서 고온의 파이넥스 성형철을 냉각시키면서 파이넥스 성형철 표면 전체에 상기 코팅용액을 살포하여 표면 처리하는 것을 특징으로 하는 파이넥스 성형철의 표면 처리 방법.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 코팅용액은 불소아크릴계 공중합체 1-10중량%, 계면활성제 5-20중량% 및 나머지 량의 물로 구성되는 것을 특징으로 하는 파이넥스 성형철의 표면 처리 방법.
   
4. 제 1항에 있어서, 상기 불소아크릴계 공중합체는 불소에틸아크릴레이트, 과불소에틸아크릴레이트, 폴리(헥사플루오로이소프로필메타크릴레이트) 및 폴리(헥사플루오로-n-프로필메타크릴레이트)로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 파이넥스 성형철의 표면 처리 방법.
   
5. 제 1항에 있어서, 상기 계면활성제는 폴리옥시프로필렌 글리콜 또는 폴리프로필렌 글리콜인 것을 특징으로 하는 파이넥스 성형철의 표면 처리 방법.
   
6. 제 1항에 있어서, 첨가제로서 당밀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파이넥스 성형철의 표면 처리 방법.

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