KR101309753B1 - 소결용 조립물의 처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조립물이 습윤대에서 과잉의 수분에 노출되었을 경우나, 건조 조립물을 습윤 조립물에 혼입시켜 건조 조립물이 재흡수하였을 경우에도, 조립물의 강도 유지가 가능하고, 또한 연속 처리 라인 내에서 연속적으로 조립 처리를 실시할 수 있는 소결용 조립물의 처리 방법을 제공하는 것으로, 가루 철광석, 탄재 및 석회를 포함하는 부원료를 함유하는 배합 원료를 바인더를 사용하여 습식 조립한 조립물의 표층에 응집제, 소수제 및 발수제의 어느 하나 또는 둘 이상으로 이루어지는 강도 저하 억제제를 부착시킨 피복 조립물을 소결기에 공급한다.

Description

소결용 조립물의 처리 방법 {METHOD FOR TREATING SINTERING GRANULES}

본 발명은 고로용 원료에 사용하는 소결용 조립물의 처리 방법에 관한 것이다.

고로용 원료인 소결 광은 철광석, 연료, 부원료 등을 조립기(造粒機)를 이용하여 물을 첨가하고 혼합하여 조립한 후, 이것을 소결기에서 소성하여 얻는다. 이 소결 광의 생산성을 유지하고, 나아가 향상시키기 위하여, 소결기에서 소성 중의 소결 원료 내의 환기성을 확보하는 것이 중요하여, 조립은 불가결한 조작이 되고 있다.

그러나, 조립에 사용한 수분은 소성 과정에서 증발하여, 하부의 소성되지 않은 조립물에 응축하는 이른바 습윤대를 형성하고, 이 과잉의 수분에 노출된 조립물이 붕괴되어 소결기에서의 환기를 간섭한다고 하는 문제를 일으킨다. 또한, 이미 설치한 조립 라인에서는 핵 입자가 되는 조립에 미분(微粉)을 부착시킨 조립물 즉, 의사 조립물을 제조하고 있다.

한편, 최근, 소결 원료의 질 저하에 따라 증가하는 소결 원료 내의 미분에 대처하기 위하여, 이 소결 원료로부터 미분 원료를 뽑아내고, 이것을 상기한 이미 설치한 조립 라인에 병설한 별도 계통의 조립 라인에서 조립하여, 이 조립물(이하, 미분 조립물이라고도 한다)을 이미 설치한 조립 라인에서 조립한 의사 조립물과 함께 소성하는 세미펠릿법도 검토되고 있다.

예를 들면, 특허 문헌 1에는 상기한 방법으로 제조한 미분 조립물을 더욱 건조시킴으로써, 그 강도를 향상시키고, 소결기에서의 환기성을 확보하는 효과를 확대하는 시도가 이루어지고 있다.

그러나, 건조시킨 미분 조립물과 습윤 상태의 의사 조립물을 혼합하였을 경우, 의사 조립물 내의 수분을 건조한 미분 조립물이 흡수하여, 이 미분 조립물의 강도가 저하되는 문제가 발생하고 있다.

이상으로부터, 의사 조립물이 소성 중에 습윤대에서 과잉의 수분에 노출되었을 경우나, 또한 건조시킨 미분 조립물을 습윤한 의사 조립물에 혼입시켜, 미분 조립물이 재흡수하였을 경우에도, 의사 조립물과 미분 조립물의 강도를 확보할 수 있는 기술이 요구되고 있다.

이와 같은 습윤 상태에서의 조립물의 강도 개선도 포함하여 조립물의 강도를 향상시키는 수단으로서는, 예를 들면 점착성 바인더, 점토계 바인더, 분산성 바인더, 탄산화 처리, 또는 수경성(水硬性) 바인더를 사용하는 방법이 있다. 이하에, 자세하게 설명한다.

점착성 바인더란, 점착성의 물질을 개재시켜 입자 사이를 결합하는 작용을 나타내는 바인더이며, 그 대표예로서 셀룰로오스나 전분 등이 있다.

예를 들면, 특허 문헌 2에는 점착성 바인더로서 점착력이 우수한 로진계 화합물 성분을 조립시에 사용함으로써, 습윤 강도나 건조 강도가 우수한 원료용 입상체를 얻을 수 있는 것이 개시되어 있다.

또한, 점토계 바인더란, 입자의 크기가 10㎛ 이하인 미립자를 많이 포함하는데, 이것이 입자 사이에 비집고 들어가 결합하는 작용을 나타내는 바인더이며, 그 대표예로서 벤토나이트 등이 있다.

특허 문헌 3에는 이 점토계 바인더인 벤토나이트를 응집제로서 기재하고 있고, 점토분이 응집 기능도 가지는 것으로 생각된다. 또한, 특허 문헌 3에서는 유기질 점결제에 추가하여 벤토나이트 등의 무기질 응집제를 사용함으로써, 건조 강도가 높은 산화철 펠릿을 얻는 것도 개시되어 있다. 또한, 특허 문헌 3에는 벤토나이트를 원료에 첨가한 후에, 물을 첨가하여 조립하고, 이것을 골재로서 활용하는 기재가 있으나, 적지 않게 미립자의 응집 작용이 있는 것도 생각할 수 있다.

분산성 바인더란, 광석에 포함되는 점토분을 수중에 분산시켜 입자 사이에 재배치시키는 것으로, 결합을 촉진하는 작용을 나타내는 바인더이며, 그 대표예로서 폴리아크릴산나트륨 등이 있다.

특허 문헌 4에는 분산성 바인더로서 분산성이 우수한 고분자 화합물을 포함하는 조립 첨가제를 사용함으로써, 습윤 강도나 건조 강도가 우수한 원료용 입상체를 얻을 수 있는 것이 개시되어 있다.

또한, 탄산화 처리란, 화학적인 반응에 의해 조립물의 강도를 향상시키는 방법이다.

특허 문헌 5에는 생석회를 첨가하여 조립할 때에, 배기가스 등의 CO₂를 함유하는 기체를 접촉시킴으로써, 생석회를 탄산화하여 강고한 화학 결합을 형성하는 방법이 개시되어 있다. 이 방법에 의하면, 조립물이 과잉의 수분에 노출되었을 경우나 재흡수하였을 경우에도, 어느 정도의 강도로 유지하는 것이 가능하다.

또한, 특허 문헌 6에는 수경성 바인더로서 철을 포함하는 수경성 광물 결합제를 사용하여 조립하고, 장시간의 양생을 실시함으로써, 고강도의 조립물을 얻을 수 있는 것이 기재되어 있다. 이것에 의하여, 조립물이 과잉의 수분에 노출되었을 경우나 재흡수하였을 경우에도, 조립물은 이것에 충분히 견딜 수 있는 강도를 구비할 수 있다.

인용 문헌 7에는 가루 철광석, 탄재의 일부를 혼합, 조립하여 예비 조립물을 형성하고, 이 예비 조립물의 외측에 CaO을 함유하는 부원료를 피복하여, 피복 예비 조립물을 형성하고, 또한 이 피복 예비 조립물과 나머지의 배합 원료를 혼합하여 3층 구조의 의사 입자로 조립하고, 이것을 소결기에 공급하는 소결 광의 제조 방법이 개시되어 있다. 이것에 의하여, 슬러그를 형성하는 성분인 SiO₂, CaO의 함유량이 적어도 낙하 강도가 높고, 피환원성의 열화를 방지할 수 있는 소결 광을 제조할 수 있다고 되어 있다.

인용 문헌 8에는 펠릿 피드 등의 미분 광석과 CaO원이 되는 생석회 가루, 소석회 가루와 반응성이 낮은 펠릿 피드 등의 미분 광석을 부착층으로 하여 반광, 갈철광 등의 조립 광석과 미리 혼합 조립하여 두고, 이것을 다른 소결 원료와 함께 혼합하는 소결 원료의 사전 처리법이 개시되어 있다. 이에 의하여, 환기성 및 피환원성의 향상을 도모할 수 있다고 되어 있다.

일본 공개 특허 공보 2006-336064호 일본 공개 특허 공보 2005-89861호 일본 공개 특허 공보 평11-193423호 일본 공개 특허 공보 2005-15919호 일본 공개 특허 공보 2001-279335호 일본 특표 2006-508251호 공보 일본 공개 특허 공보 2007-211289호 일본 공개 특허 공보 소60-248827호

그러나, 상기 종래의 방법에는 아직도 해결하여야 할 이하와 같은 문제가 있었다.

특허 문헌 2에서는 점착성 바인더가 수용성이기 때문에, 조립물이 과잉의 수분에 노출되었을 경우나 재흡수하였을 경우에는 점착성 바인더가 용해하여, 조립물의 강도를 충분히 유지할 수 없다는 문제가 있다.

또한, 특허 문헌 3에서는 응집 작용이 있는 벤토나이트를 조립 개시 때부터 소결 원료에 혼입시키기 때문에, 조립물의 강도 저하를 초래한다. 강고한 조립물을 제조하려면, 바인더와 미립자(점토)가 양호하게 분산할 필요가 있지만, 상기한 방법으로는 벤토나이트의 응집 작용에 의하여 분산이 간섭되어, 이것이 결함이 되기 때문이다.

또한, 벤토나이트의 응집 작용이 적어, 양호한 분산을 얻을 수 있었다고 하더라도, 점토계 바인더는 수중에 재분산하기 쉽기 때문에, 조립물이 과잉의 수분에 노출되었을 경우나 재흡수하였을 경우에는 그 강도를 충분히 확보 가능할 수 없다.

또한, 특허 문헌 4에 기재된 바인더의 분산 작용은 소결 원료를 조립함으로써 없어지는 것이 아니라, 소결 원료를 일단 조립하여 건조한 후에도, 그 기능을 발휘한다. 이 때문에, 조립물이 과잉의 수분에 노출되었을 경우나 재흡수하였을 경우에는 점토분의 재분산이 일어나 조립물의 강도를 충분히 유지할 수 없게 된다.

또한, 특허 문헌 5에서, 생석회를 탄산화시키기 위한 반응을 충분히 일으키려면 장시간을 필요로 하기 때문에, 이 방법을 현재의 연속 처리 순서, 예를 들면, 1 시간당 수백 톤의 조립 처리를 실시하는 순서에 도입하는 것은 곤란하다. 또한, 상기한 반응에 장시간을 필요로 하기 때문에, 이 반응이 충분히 진행하기 전에 조립물이 과잉의 수분에 노출되었을 경우나 재흡수하였을 경우에는 생석회의 재분산이 일어나 조립물의 강도를 충분히 유지할 수 없다.

또한, 특허 문헌 6의 방법은 조립물의 양생을 장시간 실시하는 것을 전제로 하고 있기 때문에, 이 방법을 현재의 연속 처리 순서에 적용하는 것은 곤란하다. 또한, 조립물의 양생 전에 조립물이 과잉의 수분에 노출되었을 경우에는 상기한 특허 문헌 5와 동일한 과제를 가지고 있다.

인용 문헌 7의 방법에서는 CaO층은 3층 구조의 조립물(의사 입자)의 중간층에 존재하기 때문에, 의사 입자의 표층으로부터 침입하는 수분에 대하여 응집 영역은 소수·발수(撥水)하는 효과가 작은데, 이 때문에 조립물(의사 입자)의 표층부의 강도를 충분히 유지할 수 없다.

또한, 특허 문헌 8에 있어서는 조립 광석의 표면에 부착하는 층은 미분 광석과 CaO원으로서의 석회 가루의 혼합물로서 존재하여, CaO/SiO₂ 비를 상승시키고, 또한 CaO와 SiO₂와의 반응을 늦추도록 하는 것이다. CaO는 후술하는 바와 같이, 응집 효과, 소수·발수 효과가 작고, 조립물의 강도 저하를 억제할 수 없다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 조립물이 습윤대에서 과잉의 수분에 노출된 경우나, 건조 조립물을 습윤 조립물에 혼입시켜 건조 조립물이 재흡수하였을 경우에도 조립물의 강도 유지가 가능하고, 또한 연속 처리 라인 내에서 연속적으로 조립 처리를 실시할 수 있는 소결용 조립물의 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적에 따르는 본 발명에 관한 소결용 조립물의 처리 방법은 가루 철광석을 포함하는 철원 원료, 탄재 및 석회를 포함하는 부원료를 포함하는 배합 원료를 바인더를 사용하여 습식 조립한 조립물의 표층에 응집제, 소수제 및 발수제의 어느 하나 또는 둘 이상으로 이루어지는 강도 저하 억제제를 부착시켜, 소결기에 공급하는 피복 조립물로 하는 소결용 조립물의 처리 방법이다. 또한, 본 발명에 있어서 피복 조립물이란, 습식 조립한 조립물의 적어도 표층의 일부에 강도 저하 억제제를 피복한 것을 말한다.

본 발명에 관한 소결용 조립물의 처리 방법에 있어서, 상기 조립물에 상기 강도 저하 억제제를 부착시키기 전에, 상기 조립물을 건조 처리하는 것이 좋다.

본 발명에 관한 소결용 조립물의 처리 방법에 있어서, 상기 바인더는 점착성 바인더, 점토계 바인더 및 분산성 바인더의 어느 하나 또는 둘 이상이어도 좋다.

본 발명에 관한 소결용 조립물의 처리 방법은 바인더를 사용하여 습식 조립한 조립물의 표층에 강도 저하 억제제를 부착시켜 피복 조립물로 하기 때문에, 조립물의 강도 저하를 억제할 수 있다.

이때, 강도 저하 억제제에 응집제를 사용하는 경우에는 조립물의 표층을 구성하는 입자의 응집 상태를 유지할 수 있으므로, 조립물이 과잉의 수분에 노출되었을 때나 재흡수하였을 때에도, 조립물이 재분산하는 것을 억제할 수 있다.

또한, 강도 저하 억제제에 소수제 또는 발수제를 사용하는 경우에는 수분이 조립물 내에 과잉으로 침입하는 것을 억제할 수 있으므로, 조립물이 과잉의 수분에 노출하여도 조립물이 재분산하는 것을 억제할 수 있다.

또한, 강도 저하 억제제는 조립물의 표층에 부착시키면 좋기 때문에, 부착 처리를 단시간에 실시할 수 있다.

따라서, 조립물이 습윤대에서 과잉의 수분에 노출되었을 경우나, 건조 조립물을 습윤 조립물에 혼입시켜 건조 조립물이 재흡수하였을 경우에도, 조립물의 강도 유지가 가능하고, 또는 연속 처리 라인 내에서 연속적으로 조립 처리를 실시할 수 있다.

또한, 조립물에 강도 저하 억제제를 부착시키기 전에 조립물을 건조 처리 하는 경우에는 조립물의 강도 유지의 효과가 보다 현저하게 나타난다.

조립물을 건조 처리하였을 경우, 조립물의 강도는 건조 전과 비교하여 상승하지만, 이 조립물이 과잉의 수분에 노출되었을 때나 재흡수하였을 때에는 조립물의 강도가 건조 전과 동일한 정도까지 저하된다. 즉, 건조 처리한 조립물의 표층에 강도 저하 억제제를 부착시킴으로써, 건조 처리 후의 강도를 유지할 수 있기 때문이다.

또한, 바인더가 점착성 바인더, 점토계 바인더 및 분산성 바인더의 어느 하나 또는 둘 이상인 경우에는 조립물의 강도 유지의 효과가 보다 현저하게 나타난다. 이것은 점착성 바인더, 점토계 바인더 및 분산성 바인더가 수분에 의하여 결합 강도를 잃는 바인더인 것에 의한 것이다.

또한, 생석회, 시멘트 및 수경성 바인더등과 같이 화학적 결합을 이용하는 바인더는 상기한 점착성 바인더, 점토계 바인더 및 분산성 바인더와는 달리, 수분에 의한 결합력에 대한 영향이 작다. 그러나, 화학적 결합이 발휘되기 전까지는 본 발명의 과제 즉, 수분에 의한 조립물의 강도 저하가 일어나기 때문에, 강도 저하 억제제의 부착에 의한 조립물의 강도 유지의 효과가 현저하게 나타난다. 또한, 화학적 결합이 발휘된 후에도 개선 정도는 작지만, 강도 저하 억제제에 의한 효과는 적지 않게 있다.

도 1은 조립물의 점토 비율과 압괴 강도와의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 2는 조립물의 조립에 사용하는 바인더의 종류 및 고형분 비율과 제조한 조립물의 압괴 강도와의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 3은 조립물에의 응집제의 부착량과 조립물의 압괴 강도와의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 4는 조립물에의 발수제의 부착량과 조립물의 압괴 강도와의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 5는 강도 저하 억제제의 부착의 유무에 의한 건조 후의 조립물의 압괴 강도의 변화를 나타내는 설명도이다.
도 6은 강도 저하 억제제의 부착의 유무에 의한 미건조 조립물의 압괴 강도의 변화를 나타내는 설명도이다.
도 7a는 조립물에의 응집제 용액의 부착량과 통기 지수와의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 7b는 조립물에의 응집제 분체의 부착량과 통기 지수와의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 7c는 조립물으로의 발수제의 부착량과 통기 지수와의 관계를 나타내는 설명도이다.

첨부한 도면을 참조하면서, 본 발명을 구체화한 실시의 형태에 대하여 설명하여, 본 발명에 대한 이해를 돕는다.

먼저, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 소결용 조립물의 처리 방법을 생각해내기에 이른 경위에 대하여 설명한 후, 소결용 조립물의 처리 방법에 대하여 설명한다.

가장 먼저 조립물이 과잉의 수분에 노출되었을 경우나 재흡수하였을 경우에 있어서 조립물의 강도가 저하하는 원인을 검토하였다.

조립물의 강도는 물의 액체 가교에 의한 부착뿐만 아니라, 도 1에 나타내는 바와 같이, 미립자(점토)가 입자 사이에 비집고 들어가 점착 작용을 발현함으로써 유지되고 있다. 또한, 이 조립물은 미분을 분산성 바인더(고분자 분산제)를 사용하여 조립한 미분 조립물이다.

여기서, 도 1의 가로 축의 점토 비율이란, 조립물을 구성하는 전체 소결 원료 중의 점토의 비율이다. 또한, 도 1의 세로 축의 압괴 강도(이하, 간단히 강도라고도한다)는 직경이 7 내지 8mm인 조립물을 채취하여, 이 조립물을 로드 셀에 올리고, 상부로부터 5mm/분으로 강하하는 금속판으로 압하하여, 로드 셀이 나타내는 압축력 값이 상승한 후, 급격하게 저하한 시점의 최고 압축력(N)을 파악하고, 이것을 조립물의 단면적(㎠)으로 나누어 구한 측정값을 5개의 조립물로 평균한 값이다(이하, 동일).

그러나, 도 2에 나타내는 바와 같이, 분산성 바인더를 사용하여 조립한 미분 조립물을 건조한 후 (○), 습윤한 조립물과 함께 혼합하였을 경우 (●), 건조 후의 조립물이 습윤한 조립물의 수분을 흡수하기 때문에, 압괴 강도가 저하하는 현상이 발생한다(○→●). 이것은 바인더의 분산 작용이 소결 원료를 조립하여 건조한 후에도 기능하기 때문에, 일단 입자 사이에 응집한 점토분이 흡수한 수분에 의하여 재분산하고, 결합력을 잃었기 때문이라고 추정된다.

또한, 점착성 바인더(셀룰로오스)도 수용성이기 때문에, 동일한 경향(△→▲)을 보이고, 과잉의 수분에 의하여 점착성 바인더도 그 결합 강도가 없어지는 것을 알 수 있다.

또한, 도 2의 가로 축은 각 바인더의 고형분(유효 성분)의 비율을 나타내고 있다.

이와 같은 현상을 근거로 하여, 연속 처리 라인 내(인라인)에서, 연속적으로 조립 처리가 가능한 대책을 검토한 결과, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 소결용 조립물의 처리 방법을 생각해내었다. 즉, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 소결용 조립물의 처리 방법은 바인더를 사용하여 습식 조립한 조립물의 표층에, 응집제, 소수제 및 발수제의 어느 하나 또는 둘 이상으로 이루어지는 강도 저하 억제제를 부착시키는 방법이다. 이하, 자세하게 설명한다.

먼저, 조립물의 표층에의 응집제의 부착 효과에 대하여 설명한다.

미분을 분산계 바인더(고분자 분산제)를 사용하여 조립하여 건조시키고, 이 건조 상태의 조립물을 습윤 원료에 일단 혼합한 후에 꺼내어, 그 압괴 강도를 비교한 결과를, 도 3에 나타낸다. 또한, 도 3의 가로 축의 응집제의 부착량이란, 조립물의 건조 중량(g)과 이 조립물의 표층에 부착시킨 응집제의 고형분 중량 (g)의 총합에 대한 응집제의 고형분 중량 비율(질량%)이다. 따라서, 도 3의 가로 축에 있어서, 응집제의 부착량이 「0」 이라는 것은 조립물의 표층에 응집제가 부착하지 않은 경우의 결과이다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 건조 후의 조립물은 약 1MPa(10 ㎏f/㎠)의 압괴 강도를 나타내었지만, 이 조립물의 표층에 응집제를 부착시키지 않고, 습윤 원료에 혼합하였을 경우, 압괴 강도는 약 0.2MPa(2 ㎏f/㎠)까지 저하하였다.

이것에 대하여, 응집제의 일례인 고분자 화합물을 이용하여 이 응집제의 수용액(●)을 조립물의 표층에 사전에 부착시켰을 경우, 부착량이 약 0.06 질량%이고 압괴 강도가 최대(0.8 MPa)로 되어, 그 이상에서는 효과가 포화하는 결과가 나타났다. 이것은 조립물의 표층이 응집제로 강도가 확보되지만, 수분이 내부까지 침투함으로써, 조립물의 내부 강도가 저하하여 효과가 상쇄되기 때문으로 추정되고, 응집제의 부착량 및 표층 두께에 적정량이 있는 것으로 생각된다.

또한, 응집제의 수용액의 물의 영향을 완화할 목적으로, 응집제를 분체인 그대로 부착시켰을 경우에는 분체의 양에 따라 압괴 강도는 점차 상승하는 경향이 되었다.

따라서, 목적으로 하는 조립물의 강도, 입도 및 그 분포를 감안하여 응집제를 부착시키는 방법을 적당히 선택하여 적정화할 필요가 있는 것으로 생각된다.

이어서, 조립물의 표층에 대한 발수제(소수제)의 부착 효과에 대하여 설명한다.

상기한 응집제 대신에, 발수제의 일례인 유동 파라핀(액체)을 사용한 결과를 도 4에 나타낸다. 또한, 도 4의 가로 축의 발수제의 부착량이란, 조립물의 건조 중량(g)과 이 조립물의 표층에 부착시킨 발수제의 중량(g)의 총합에 대한 발수제의 중량 비율(질량%)이다. 따라서, 도 4의 가로 축에 있어서, 발수제의 부착량이 「0」 이라는 것은 조립물의 표층에 발수제가 부착하지 않은 경우의 결과이다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 발수제의 부착량의 증가와 함께 압괴 강도는 향상되지만, 점차 효과가 포화하는 경향을 나타내고 있다.

따라서, 발수제의 적정한 부착량이나 부착 두께가 있는 것으로 추정되고, 목표로 하는 조립물의 강도나 입도에 따라 부착 방법을 적정화할 필요가 있는 것으로 생각된다.

이 응집제, 발수제 및 소수제의 어느 하나 또는 둘 이상으로 이루어지는 강도 저하 억제제를 연속 처리 라인 내(인라인)에서 조립물에 부착시켜 피복 조립물로 하는 방법으로는, 예를 들면 분체, 액체, 수용액 및 슬러리의 어느 하나의 상태로 실시하는 방법 또는 둘 이상 상태를 조합하여 실시하는 방법이 있다. 또한, 강도 저하 억제제는 조립물의 표층 전체를 덮은 상태로 부착하는 것이 바람직하지만, 표층의 일부(예를 들면, 표면적의 50% 이상)를 부분적으로 덮은 상태로 부착하여도 그 효과가 얻어진다. 구체적으로는, 이하의 방법을 사용한다.

강도 저하 억제제의 분체 상태에서의 분사에는, 예를 들면 분체를 건조 상태인 채 공기 반송하여 조립물에 분사하는 방법이나, 벨트 컨베이어로 반송하여 조립 물 위에 첨가하는 방법이 있다.

또한, 액체 상태에서의 분사에는 강도 저하 억제제 그 자체가 액체이면, 예를 들면, 노즐을 이용하여 조립물에 살포하는 방법이나, 발포제를 혼합하여 버블 형태로 만들어 조립물에 혼합하는 방법이 있다. 또한, 강도 저하 억제제 그 자체가 액체가 아니면, 수용액이나 슬러리 상태로 하여 상기한 방법으로 분사한다.

이 강도 저하 억제제를 부착시키는 위치로는, 이하의 위치가 있다.

예를 들면, 이미 설치된 조립 라인을 사용하여, 조립기로 조립 핵 입자가 되는 조립에 미분을 부착시킨 의사 조립물을 제조하는 경우, 조립기의 후반으로부터, 소결기에 장입할 때까지의 반송 장치에서 강도 저하 억제제를 첨가하고 부착시켜 피복 조립물로 한다. 또한, 조립기의 후반이란, 조립기의 조립 도중 , 예를 들면, 조립 처리가 70 내지 90% 종료한 단계를 의미한다. 이때, 조립 처리가, 예를 들면, 90% 종료한 단계란 조립물의 조립 완료 시간(전체 조립 시간) T분에 대하여, 0.9×T(분)의 시간을 의미한다. 따라서, 강도 저하 억제제는 조립 완료 시간의 90%가 종료된 조립물에 대하여 부착시키게 된다.

또한, 상기한 이미 설치한 조립 라인에 병설한 별도 계통의 조립 라인을 사용하여 소결 원료로부터 꺼낸 미분 원료를 조립기로 조립하여 미분 조립물을 제조하는 경우, 이 미분 조립물을 건조 처리하는 건조기로부터 배출한 후, 상기한 의사 조립물(습윤 원료)과 혼합하기까지의 반송 경로 중에서, 강도 저하 억제제를 첨가하여 부착시키고, 피복 조립물로 한다.

이와 같은 조립물을, 상기한 이미 설치한 조립 라인 또는 별도 계통의 조립 라인에서 조립할 때에는 조립기(예를 들면, 드럼 믹서나 아이리히 믹서 등)에 소결 원료, 바인더 및 물 등을 공급하여 습식 조립한다.

이 바인더로는, 예를 들면 점착성 바인더, 점토계 바인더, 분산성 바인더 및 수경성 바인더 중 어느 하나 또는 둘 이상을 사용할 수 있다.

이때, 점착성 바인더로는, 예를 들면, 셀룰로오스나 전분 등이 있고, 점토계 바인더로는 예를 들면, 벤토나이트나 생석회 등이 있으며, 분산성 바인더로는 예를 들면, 폴리아크릴산 나트륨이 있고, 수경성 바인더로는 예를 들면, 철을 포함하는 수경성 광물 결합제가 있으나, 이들에 한정되는 것은 아니다.

또한, 전술한 분산성 바인더는 소결 원료의 조립시에 물과 함께 첨가함으로써 소결 원료 중에 함유되는 10㎛ 이하의 초미립의 수분 중에서의 분산성을 촉진시키는 작용을 가진 것이면 좋고, 무기 화합물, 유기 화합물, 저분자 화합물 또는 고분자 화합물에 한정하지 않고, 특히 한정되는 것은 아니지만, 산기 및/또는 그 염을 가진 고분자 화합물이 매우 적합하다. 이 중에서, 중량 평균 분자량이 1000 이상, 10만 이하인 폴리아크릴산 나트륨 또는 폴리아크릴산 암모늄이, 미립자를 분산 시키는 능력이 높고 가격면에서도 염가이기 때문에, 가장 적합하게 사용할 수 있다.

또한, 상기한 바인더 중에서, 조립 후에 수분의 영향을 받기 쉬운 점착성 바인더, 점토계 바인더 및 분산성 바인더를 사용하였을 경우에는 본 발명의 강도 저하 억제제의 효과를 현저하게 얻을 수 있다.

이때, 강도 저하 억제제를 부착시키는 대상이 되는 조립물에는 상기한 의사 조립물과 미분 조립물이 있으나, 그 중에서도, 체의 눈이 2mm를 초과하는 것이 50 질량% 이상(100 질량%이어도 좋다) 포함되는 조립물이 좋다.

조립물의 크기가 체의 눈 2mm 미만인 경우, 조립물의 표면적이 너무 커져서 강도 저하 억제제의 사용량이 증가하여 경제적이지 않다. 또한, 이와 같이 작은 조립물에 강도 저하 억제제를 부착시켜도 이 효과가 나타나지 않는다.

또한, 조립물이 커지면 강도 저하 억제제의 효과가 나타나기 때문에, 특히 한정하지 않지만, 조립기로 조립하여 제조되는 조립물의 크기의 상한은 상식적으로는 20mm 정도이다.

다음으로, 강도 저하 억제제에 사용하는 응집제, 발수제 및 소수제의 종류에 대하여 설명한다. 응집제란 일단 응집 상태에 있는 점토분이 과잉의 수분 중에서도 재분산하지 않는 응집 효과가 있는(분산 기능을 억제한다) 물질이다.

이러한 물질로서는, 황산알루미늄, 폴리염화알루미늄, 염화제2철, 황산제1철, 마그네슘 이온 및 칼슘 이온을 함유하는 수용액이 있다. 또한, 아닐린-포름알데히드 중복합물 염산염, 폴리헥사메틸렌 티오요소 초산염, 폴리비닐벤질트리메틸암모늄클로라이드 등의 유기 응결제나, 음이온성, 비이온성 또는 양이온성의 고분자 응집제 등이 있다.

또한, 응집제는 상기한 것에 한정하지 않고, 점토분을 응집시키는 효과가 있는 물질이면 좋다. 또한, 사용에 있어서는 상기한 물질이나 형태를 조합하여 사용할 수도 있다.

발수제나 소수제는 수분이 조립물 내에 침입하는 것을 억제하여 조립물 내에 과잉으로 침입하지 않도록 하는 발수 효과 또는 소수 효과가 있는 물질이다.

이러한 물질로서는, 유동 파라핀이나 염화 파라핀, 천연 밀랍이나 합성 밀랍 등의 파라핀계 발수제, 트리메틸실리콘이나 변성 알킬실리콘 등의 실리콘계 발수제, 트리크롤메틸실란 등의 실란계 폴리머, 불소계 발수제, 우레탄계 폴리머 등이 있다.

또한, 발수제나 소수제는 상기한 것에 한정하지 않고, 발수 작용이나 소수 작용이 있는 물질이면 좋다. 또한, 사용에 있어서는 상기한 물질이나 형태를 조합하여 사용할 수도 있다. 이때, 발수제나 소수제로서 예시한 이러한 물질은 선행 사례를 조사한바, 엄밀한 구별은 되어 있지 않지만, 물과 철광석과의 젖음성을 악화시키는 물질을 의미한다.

또한, 상기한 강도 저하 억제제로는 산화칼슘(생석회) 가루는 포함하지 않는다. 이것은 응집 효과, 소수·발수 효과가 작고, 조립물의 강도 저하를 억제할 수 없기 때문이다. 또한, 산화칼슘(생석회)은 소결 후의 소결 광의 강도를 향상시키기 위하여 중요하고, 소결 광에 포함되는 산화칼슘 양의 변화는 조업에 영향을 미치기 때문에, 강도 저하 억제제로서 사용하는 것은 좋지 않다.

이상에서 나타낸 조립물의 표층에 강도 저하 억제제를 부착시키는 처리의 효과는 사전에 건조 처리한 조립물에 대하여 실시함으로써, 더 현저하게 된다. 이 결과를 도 5, 도 6에 나타낸다.

이때, 도 5는 건조 처리한 조립물의 결과이고, 도 6은 건조 처리하지 않은 조립물의 결과이다. 또한, 도 5, 도 6에서 사용한 조립물은 모두 미분을 분산성 바인더(고분자 분산제)를 사용하여 조립한 미분 조립물이며, 도 5, 도 6 중의 「○」표는 조립물의 표층에 응집제의 일례인 황산알루미늄 수용액(고형분 중량: 0.06 질량%)를 부착시켰을 때의 결과(처리 실시), 「▲」표는 황산알루미늄 수용액을 부착시키지 않았을 때의 결과(무 처리)이다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 조립물에 건조 처리를 실시하였을 경우에는 건조에 의하여 조립물의 강도가 일단 높아지지만, 그대로 재습윤하면 강도는 건조 전과 동일한 정도까지 저하된다(도 5 중의 ▲). 이에 반하여, 조립물의 표층에 황산알루미늄 수용액을 부착시켰을 경우에는 재습윤에 의한 조립물의 강도 저하를 억제할 수 있고, 높은 강도를 유지할 수 있다(도 5 중의 ○).

또한, 도 6에 나타내는 바와 같이, 조립물을 건조하지 않는 경우에는 조립물의 표층에 황산알루미늄 수용액을 부착시킴으로써, 재습윤하여도 그 강도를 유지할 수 있으나, 강도 레벨이 저위가 된다(도 6 중의 ○).

이상으로부터, 조립물에 건조 처리를 실시한 후, 조립물의 표층에 강도 저하 억제제를 부착시킴으로써, 조립물의 강도를 더 높게 유지할 수 있는 것을 확인하였다.

실시예

다음으로, 본 발명의 작용 효과를 확인하기 위하여 실시한 실시예에 대하여 설명한다.

먼저, 상기한 이미 설치한 조립 라인을 사용하여 제조한 의사 조립물의 표층에 강도 저하 억제제를 부착시킨 결과에 대하여 설명한다.

여러 종류의 철광석 가루와 탄재, 석회 및 사문암 등의 소결 원료를 배합한 배합 원료(광석가루: 70.5%, 석회: 10.0%, 사문암: 1.0%, 탄재: 3.5%, 반광: 15.0%: 합계 100%)를 사용하여 드럼 믹서(조립기)를 사용하여, 가수하면서 4분간 혼합하여 조립하고, 조립물의 수분량을 7 질량%로 조정하였다. 이 습식 조립에 있어서는 점토계 바인더로서의 작용이 있는 생석회를 첨가하였다. 또한, 조립물의 수분량은 조립물의 건조 중량과 수분의 총합에 대한 수분의 비율이다.

이와 같이 하여 조립한 조립물을 후술하는 시험 조건으로 강도 저하 억제제를 부착시켜 피복 조립물로 한 후, 도가니 소성 장치에 적층하고 도가니 하부로부터 10OOmm 물기둥의 부압으로 공기를 흡인하면서, 적층한 조립물의 위 표층부에 착화 하여 조립물을 소성하였다. 그리고, 소성 중의 흡인 풍량(Nm³/시간)을 계측하고, 비교예 1의 흡인 풍량을 1로 하여 각 실시예의 통기 지수를 산출하였다. 따라서, 통기 지수가 커질수록 환기성이 양호하게 되게 된다.

이 시험 조건과 결과를 표 1에 나타내는 동시에, 시험 결과를 도 7a 내지 도 7c에 나타낸다.

표 1 중의 비교예 1은 조립물에 강도 저하 억제제를 부착시키지 않고, 그대로 소성한 경우의 결과이다.

한편, 실시예 1 내지 11은 드럼 믹서에서의 조립 시간을 4분간으로 하고, 조립 도중에 있는 3분을 경과한 시점(조립 처리가 75% 종료한 시점)에서 각종의 강도 저하 억제제(응집제, 발수제)를 산포하고, 조립물의 표층에 부착한 경우의 결과이다. 또한, 강도 저하 억제제의 부착량을 바꾸는 시험은 0.01 내지 0.1 질량%의 범위에 대하여 실시하였지만, 상기한 도 3, 도 4에 도시하는 바와 같이, 강도 저하 억제제의 부착량의 증가에 따라, 그 효과가 서서히 포화하기 때문에, 여기에서는 0.01 내지 0.03 질량%의 범위에 대하여만 기재하였다. 이때, 실시예 1 내지 3에서 사용한 응집제(황산알루미늄)의 용액은 일단 수용액을 만들고, 이것을 압송하여 조립물에 노즐로 분무하였다. 도 7a에 응집제 용액의 부착량과 통기 지수와의 관계를 나타낸다(이하의 실시예도 동일). 또한, 응집제 용액의 부착량이란 응집제의 분체 중량(유효 성분량)이다.

또한, 실시예 4 내지 6에서 사용한 응집제(황산알루미늄)의 분체는 체를 사용하여 해쇄하면서, 조립물 위에 균일하게 뿌렸다. 도 7b에 응집제 분체의 부착량과 통기 지수와의 관계를 나타낸다(이하의 실시예도 동일).

그리고, 실시예 7 내지 9에서 사용한 발수제(유동 파라핀)는 액체 그 자체를 압송하여 조립물에 노즐로 분무하였다. 도 7c에, 발수제의 부착량과 통기 지수와의 관계를 나타낸다(이하의 실시예도 동일). 또한, 실시예 10, 11은 상기한 응집제의 용액과 발수제를 동일한 양으로 분무한 결과이다.

표 1 및 도 7a 내지 도 7c로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1 내지 11의 모두, 비교예 1에 대하여 환기성을 개선하는 경향이 확인되고, 그 밖에도 강도 저하 억제제의 부착량의 증가에 따라, 그 효과가 커지는 결과를 얻었다(도 7a 내지 도 7c 중의 생석회: ●). 특히, 실시예 11에 나타내는 바와 같이, 응집제의 용액과 발수제를 0.02 질량%씩, 동일한 양으로 분무함으로써, 5%의 환기 개선이 가능하였다.

이상의 결과로부터, 강도 저하 억제제를 조립물의 표층에 부착시킴으로써, 수분 응축에 따른 조립물의 붕괴가 억제되어 환기를 개선하는 효과가 발현하였다고 생각할 수 있다.

또한, 상기한 결과는 드럼 믹서의 조립 후반에 조립물의 표층에 강도 저하 억제제를 부착시켰을 경우의 결과이지만, 드럼 믹서로 조립 처리한 후, 도가니 소성 장치에 장입할 때까지의 사이에 조립물의 표층에 강도 저하 억제제를 부착시켰을 경우에도, 상기한 결과와 동일한 경향을 보였다.

다음으로, 상기한 이미 설치한 조립 라인에 별도 계통의 조립 라인을 사용하여 제조한 미분 조립물의 표층에, 강도 저하 억제제를 부착시킨 결과에 대하여 설명한다.

여러 종류의 광석들 중에서, 미분 함유량이 많은 광석 20 질량%를 골라내어 이것을 볼밀로 분쇄하고, 후술하는 각종의 바인더 0.1 질량%를 첨가하고, 조립물의 수분을 9 질량%로 하여, 드럼 믹서로 조립한 후, 종래 공지의 열풍 밴드식 건조기로 조립물의 수분이 2 질량%가 될 때까지 건조하였다. 또한, 조립 과정에서 강도 저하 억제제를 첨가하였다.

그리고, 이 미분 조립물을 나머지의 80 질량%의 광석으로부터 제조한 의사 조립물에 혼합한 후, 도가니 소성 장치에 적층하고 도가니 하부로부터 1000mm 물기둥의 부압으로 공기를 흡인하면서, 적층한 조립물의 위 표층부에 착화하여 조립물을 소성하고, 상기한 방법으로, 각 실시예의 통기 지수를 산출하였다. 또한, 미분 조립물을 혼합하는 의사 조립물은 상기한 비교예 1의 조립물, 즉, 표층에 강도 저하 억제제의 부착이 없는 수분 7 질량%의 습윤 상태의 조립물이다.

이 시험 조건과 결과를 표 2에 나타내는 동시에, 시험 결과를 도 7a 내지 도 7c에 나타낸다.

여기에서는 미분 광석의 습식 조립시에, 바인더로서 점착성이 있는 셀룰로오스(점착성 바인더의 일례), 점토계의 벤토나이트(점토성 바인더의 일례) 또는 분산성의 고분자 분산제(분산성 바인더의 일례)를 사용하였다.

또한, 표 2 중의 비교예 2는 미분 조립물에 강도 저하 억제제를 부착시키지 않고, 혼합한 미분 조립물과 의사 조립물을 그대로 소성한 경우의 결과이다.

한편, 실시예 12 내지 22는 미분 조립물을 건조 처리한 후, 80 질량%의 습윤 한 의사 조립물에 혼합하기 전에, 각종 강도 저하 억제제(응집제, 발수제)를 미분 조립물의 표층에 부착시킨 결과이다. 또한, 강도 저하 억제제의 부착량을 바꾸는 시험은 0.01 내지 0.1 질량%의 범위에 대하여 실시하였지만, 상기한 시험과 동일한 이유에서, 여기에서는 0.02 내지 0.06 질량%의 범위에 대하여만 기재하였다.

이때, 강도 저하 억제제의 부착은 건조 처리 후의 미분 조립물을 드럼 믹서에 넣어 강도 저하 억제제를 살포한 후, 드럼을 3 회전시켜 혼합함으로써 실시하였다.

또한, 강도 저하 억제제인 응집제의 분체의 살포 그리고 응집제의 용액이나 발수제의 분무는 상기한 시험과 동일한 방법으로 실시하였다. 이와 같이 하여, 각종 강도 저하 억제제의 부착 처리를 한 미분 조립물을, 80 질량%의 습윤한 의사 조립물과 합해 드럼 믹서를 사용하여 5회전 혼합하였다. 그 후, 일부의 미분 조립물을 채취하고, 그 압괴 강도를 측정하였다.

표 2 및 도 7a 내지 도 7c으로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 12 내지 22는 모두 비교예 2에 비해, 조립물의 강도 확보와 환기의 개선 효과가 인정되고, 또한 강도 저하 억제제의 부착량의 증가에 수반하여, 그 효과가 커지는 결과가 얻어졌다(도 7a 내지 도 7c 중의 셀룰로오스: ●, 벤토나이트: ▲, 고분자 분산제: □).

또한, 분체의 응집제를 사용한 경우에는 용액의 응집제나 발수제와 비교하여 약간 효과가 낮았지만, 이것은 분체가 조립물의 표층에 균일하게 분산되기 어렵기 때문인 것으로 추정된다. 또한, 응집제는 용액으로서 사용하더라도 점착성 바인더(셀룰로오스)에 대한 효과가 약간 작은 결과가 얻어졌다.

이상의 결과로부터, 본 발명의 소결용 조립물의 처리 방법을 사용함으로써, 조립물이 습윤대에서 과잉의 수분에 노출되었을 경우나, 건조 조립물을 습윤 조립물에 혼입시켜 건조 조립물이 재흡수하였을 경우에도, 조립물의 강도 유지가 가능하고, 또한, 연속처리 라인 내에서 연속적으로 조립 처리를 실시할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.

이상, 본 발명을 실시 형태를 참조하여 설명하였지만, 본 발명은 상기한 실시의 형태에 기재된 구성에 한정되는 것이 아니고, 특허 청구의 범위에 기재되어 있는 사항의 범위 내에서 생각할 수 있는 그 밖의 실시의 형태나 변형예도 포함하는 것이다. 예를 들면, 상기한 각각의 실시의 형태나 변형예의 일부 또는 전부를 조합하여 본 발명의 소결용 조립물의 처리 방법을 구성하는 경우도 본 발명의 권리 범위에 포함된다.

Claims (3)

1. 가루 철광석을 포함하는 철원 원료, 탄재 및 석회를 포함하는 부원료를 함유하는 소결광용 배합 원료를 바인더를 사용하여 습식 조립한 조립물의 표층에, 황산알루미늄, 폴리염화알루미늄, 염화제2철, 황산제1철, 마그네슘 이온을 함유하는 수용액, 칼슘 이온을 함유하는 수용액, 아닐린-포름알데히드 중복합물 염산염, 폴리헥사메틸렌 티오요소 초산염, 폴리비닐벤질트리메틸암모늄클로라이드, 음이온성 고분자 응집제, 비이온성 고분자 응집제, 양이온성 고분자 응집제, 파라핀계 발수제, 실리콘계 발수제, 실란계 폴리머, 불소계 발수제, 우레탄계 폴리머의 어느 하나 또는 둘 이상으로 이루어지는 강도 저하 억제제를 부착시켜, 소결기에 공급하는 피복 조립물로 하는 것을 특징으로 하는 소결용 조립물의 처리 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 조립물에 상기 강도 저하 억제제를 부착시키기 전에, 상기 조립물을 건조 처리하는 것을 특징으로 하는 소결용 조립물의 처리 방법.
3. 제1항 및 제2항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 바인더는 점착성 바인더, 점토계 바인더 및 분산성 바인더의 어느 하나 또는 둘 이상인 것을 특징으로 하는 소결용 조립물의 처리 방법.

Images