KR101330940B1 - 소결광의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소결광의 제조방법에 관한 것으로, 반광, 분철광석, 부원료, 연료를 포함하는 소결 원료를 이용하여 소결광을 제조하는 방법이며, 상기 반광에 수분을 첨가하는 사전 처리 단계와, 상기 수분을 첨가한 반광을 상기 분철광석, 부원료, 연료와 혼합하고 수분을 첨가하여 조립하는 조립 단계와, 상기 조립한 원료를 소결기 대차에 장입한 후, 점화하여 소결공정을 수행하는 단계를 포함한다.
본 발명은 소결 원료 중 반광의 사전 처리를 통하여 소결광의 조립성을 향상시키고, 소결광의 상온강도를 저하시키지 않으면서 생산성을 증대시키는 이점이 있다.

Description

소결광의 제조방법{Method for producing sintered ore}

본 발명은 소결광의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소결광의 생산성을 향상시키기 위한 소결광의 제조방법에 관한 것이다.

고로는 연료인 코크스와 철광석을 반복 장입하면서 풍구를 통해 열풍을 불어넣어 장입된 철광석을 녹여 용선을 생산하는 설비이다.

철광석은 노내 통기성을 위해 파쇄(crushing)와 체질(screening)에 의하여 적정한 크기만을 선택하여 고로에 장입한다. 고로에는 철광석뿐만 아니라 분철광석을 단광화한 소결광도 사용한다.

이와 관련된 선행기술로는 국내특허공고 제1989-000263호가 있다.

본 발명의 목적은 반광의 사전 처리를 통하여 소결광의 품질 및 생산성을 향상시키는 소결광의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 반광, 분철광석, 부원료, 연료를 포함하는 소결 원료를 이용하여 소결광을 제조하는 방법이며, 상기 반광에 수분을 첨가하는 사전 처리 단계와, 상기 수분을 첨가한 반광을 상기 분철광석, 부원료, 연료와 혼합하고 수분을 첨가하여 조립하는 조립 단계와,상기 조립한 원료를 소결기 대차에 장입한 후, 점화하여 소결공정을 수행하는 단계를 포함한다.

상기 사전 처리 단계에서 첨가되는 수분은 상기 반광의 중량 대비 계산한 반광 최적수분량의 2~3% 범위로 첨가된다.

상기 조립 단계에서 첨가되는 수분은 상기 소결 원료의 전체 중량에 대해 계산한 소결 원료 최적수분량에서 상기 사전 처리 단계에서 첨가된 수분 함량을 제외한 나머지 함량 범위로 첨가한다.

상기 소결 원료 최적수분량은 상기 소결 원료 전체 중량에 대해 7.0~8.0% 범위이다.

상기 반광은 상기 소결 원료에 전체 중량에 대비 20~30wt% 범위로 포함된다.

본 발명에 따른 소결광의 제조방법은 소결 원료 중 반광의 사전 처리를 통하여 소결광의 조립성을 향상시키고, 소결광의 상온강도를 저하시키지 않으면서 생산성을 증대시키는 효과가 있다.

따라서, 반광이 첨가되는 소결 원료에 대해서도 소결광의 품질 및 생산성을 일정수준 이상으로 유지시키는 것이 가능하여 안정적인 고로 조업이 가능하게 하는 효과가 있다.

도 1은 원료별 수분흡수속도를 보인 사진.
도 2는 원료별 수분흡수속도와 수분흡수능을 비교한 그래프.
도 3은 반광의 사전 처리시 수분 첨가비에 따른 소결광의 상온강도와 생산성과의 관계를 나타낸 그래프.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 소결광의 제조방법은, 반광의 사전 처리를 통하여 소결 원료의 조립성을 높이고 이를 통해 소결광의 품질 및 생산성을 향상시키는 방법이다.

소결광을 제조하는 구체적인 방법은, 반광, 분철광석, 부원료, 연료를 포함하는 소결 원료를 이용하여 소결광을 제조하는 방법이며, 반광에 수분을 첨가하는 사전 처리 단계와, 수분을 첨가한 반광을 분철광석, 부원료, 연료와 혼합하고 수분을 추가로 첨가하여 조립하는 조립 단계와, 조립한 원료를 소결기 대차에 장입한 후, 점화하여 소결공정을 수행하는 단계를 포함한다.

반광에 수분을 첨가하는 사전 처리 단계는 반광의 수분흡수속도를 고려한 것이다. 반광은 소결공정 중 발생된 입도 5mm 이하의 소결광을 회수한 것으로, 높은 수분흡수속도를 가진다.

반광은 기공이 많고 표면적이 높아 다른 분철광석에 비해 안정화되려고 하는 경향이 강하므로 수분흡수속도가 높다. 이는 도 1 및 도 2의 그래프에서 확인된다.

도 1에 도시된 바에 의하면, 반광, PIL, CAR, 석회석 순으로 수분흡수속도가 높다. 반광의 높은 수분흡수속도로 인하여 반광, 분철광석, 부원료, 연료를 동시에 혼합한 소결원료에 수분을 첨가하고 조립하면 반광이 먼저 수분을 흡수하게 되어 나머지 소결원료의 조립에 악영향을 미치게 된다.

CAR은 카라자스(Carajas)로 브라질에서 생산되는 분광이고, PIL은 호주에서 생산되는 분광, HIY는 (Hamersley-Yandi)로 호주에서 생산되는 분광, FMG는 호주에서 생산되는 분광이다. 각 분광은 고유 특성에 의해 수분흡수속도에서 차이가 발생한다.

반면, 도 2에 도시된 바에 의하면, 각 원료별 수분흡수능 및 수분흡수속도가 상이하고 반광의 경우 수분흡수속도가 26.6mm/min로 가장 높은 수분흡수속도를 갖는데 반해 수분흡수능은 가장 낮은 것이 확인된다. 여기서, 수분 흡수능은 10을 기준으로 하여 각 원료를 상대적으로 비교한 것이다.

따라서, 수분흡수속도가 높은 반광의 사전 수분 첨가 처리를 실시하여 소결 원료의 조립성을 높인다.

사전 처리 단계에서 첨가되는 수분은 반광의 중량 대비 계산한 반광 최적수분량의 2~3% 범위로 첨가된다.

사전 처리 단계에서 첨가되는 수분은 반광에 흡수되어 반광을 안정화시키므로 이후 분철광석, 부원료, 연료와 혼합하고 수분을 첨가하여 조립하는 경우 나머지 원료의 조립성에 악영향을 미치지 않는다. 이는 반광의 낮은 수분흡수능과 관련된다.

사전 처리 단계에서 첨가되는 수분은 반광의 중량 대비 계산한 반광 최적수분량의 2% 미만이면 조립 단계에서 소결 원료의 조립시 조립성이 떨어져 상온강도가 낮아지고 소결광의 생산성이 낮아진다. 그리고 3w%를 초과하면 상온강도에는 영향이 없으나 조립 단계에서 조립성이 떨어져 소결광의 생산성이 낮아진다.

조립 단계에서 첨가되는 수분은 소결 원료의 전체 중량에 대해 계산한 소결 원료 최적수분량에서 사전 처리 단계에서 첨가된 수분 함량을 제외한 나머지 함량 범위로 첨가한다.

소결 원료의 전체 중량에 대해 계산한 소결 원료 최적수분량을 사전 처리 단계와 조립 단계로 나누어 첨가함으로써 소결 원료의 조립성을 향상시키는 것이다.

소결 원료 최적수분량은 7.0~8.0% 범위이다. 상기 소결 원료 최적수분량은 조립시 수분에 의한 표면 장력, 입자의 수분 흡수율 등을 고려하여 계산한 것이다.

조립시 수분이 소결 원료 전체 중량에 대해 7.0% 미만으로 첨가되면 수분이 소결 원료를 결합할 능력이 미비하여 조립성이 떨어지고, 8.0%를 초과하면 수분이 과다하여 소결공정시 연료를 더 투입해야하므로 소결광의 생산성이 악화된다.

소결공정은 배풍기의 강력한 흡인작용에 의해 바람이 발생하여 소결을 수행하는데 이 과정에서 소결 원료에 수분이 과하게 함유되면 소결을 위해 연료를 더 투입해야 하므로 소결광의 생산성이 악화된다.

반광은 소결 원료에 전체 중량에 대비 20~30wt% 범위로 포함된다. 반광은 전체적인 소결광 제조 특성상 재활용이 필수이며, 20wt% 이상의 첨가는 반광의 사전 처리 단계를 통해 소결광 생산성에 영향을 미치지 않으나 30wt% 초과의 첨가는 소결 원료의 조립성을 악화시키고 소결공정에서 통기성을 악화시켜 생산성이 낮아지게 된다.

한편, 소결 원료에 포함되는 분철광석은 소결 원료의 주성분이다.

고로의 주반응은 CO가스에 의한 환원반응이므로 원활한 노내 반응을 위해 장입물층의 통기성 확보가 무엇보다 중요하다. 통기성 확보를 위해 고로 장입물은 적절한 입도를 가져야하며, 특히 철광석의 경우에는 생산량의 80% 이상이 분철광석으로 산출되므로 분철광석을 소결하여 단광화한 소결광을 사용한다. 분철광석은 평균입도 100mm 이하를 의미한다.

부원료는 소결광의 염기도 조정과 결합제 역할을 하는 것으로 석회석, 규사, 사문암, 생석회, 백운석 등이 사용될 수 있다.

연료는 소결시 분광을 가열하여 소성시키는 열원으로 분코크스, 무연탄 등이 사용될 수 있다.

조립 단계에서는 수분을 첨가한 반광, 분철광석, 부원료, 연료를 혼합한 소결 원료를 회전 기기에 의해 회전하는 회전 드럼 내부로 투입하고 수분을 첨가하여 조립한다. 회전 드럼은 회전하면서 내부에 투입된 소결 원료를 뭉쳐 조립한다.

조립한 원료는 소결기 대차에 장입한 후, 점화하여 소결공정을 수행한다.

소결공정은 소결기 대차를 점화로를 통과시켜 소결기 대차의 상부면에 노출된 조립한 원료를 점화시킨 후 소결기 대차를 경로를 따라 이동시키고 하부에 배치된 배풍기로 공기를 발아 들이면서 소결하게 된다.

이하에서는 본 발명을 비교예와 실험예를 통해 설명하기로 한다.

<비교예>

분철광석, 반광, 부원료, 원료를 동시에 혼합한 소결 원료를 회전 기기에 의해 회전하는 회전 드럼 내부로 투입하고 수분을 첨가하여 조립한 후 소결하여 소결광을 제조하였다. 소결은 약 1300℃의 반 용융상태에서 수행하였다.

이때, 소결 원료는 분철광석 60wt%, 반광 25wt%, 부원료와 원료의 합 15wt%를 포함하여 전체 중량 100wt%가 되도록 배합한 것이며, 조립시 수분은 소결 원료 전체 중량에 대해 7.5wt% 첨가하였다.

<실험예>

반광에 수분을 첨가하는 사전 처리 단계의 수행 후, 수분을 첨가한 반광, 분철광석, 부원료, 연료를 혼합한 소결 원료를 회전 기기에 의해 회전하는 회전 드럼 내부로 투입하고 추가로 수분을 첨가하여 조립한 후 소결하여 소결광을 제조하였다. 소결은 약 1300℃의 반 용융상태에서 수행하였다.

이때, 소결 원료는 분철광석 60wt%, 반광 25wt%, 부원료와 원료의 합 15wt%를 포함하여 전체 중량 100wt%가 되도록 배합한 것이며, 수분은 사전 처리 단계에서 반광의 전체 중량 대비 계산한 반광 최적수분량의 1~4% 범위로 첨가하고, 조립시 소결 원료 전체 중량 대비 계산한 소결 원료 최적수분량 7.5%에서 사전 처리 단계에서 첨가한 수분량을 뺀 나머지 함량을 첨가하였다.

예를 들어, 반광의 중량 대비 계산한 반광 최적수분량이 10%이면, 반광(250g)×0.1로 25g이 반광의 최적수분량이 되며, 수분량 25g의 2~3%를 사전 처리 단계에서 먼저 첨가하는 것이다. 계산하면 사전 첨가하는 수분량은 0.5~0.75g이 된다.

그리고, 소결 원료의 중량 대비 계산한 소결 원료 최적수분량이 7.5%이면, 소결 원료(1000g)×0.075로 75g이 소결 원료의 최적수분량이 되며, 조립 단계에서 75-(0.5~0.75g)=74.5~74.25g 범위의 수분량을 첨가하면 되는 것이다.

이후, 비교예와 실험예의 소결성 테스트를 진행하였고 그 결과를 도 3에 나타내었다.

실험 결과, 도 3에 도시된 바와 같이, 비교예의 경우 반광이 첨가 수분을 먼저 흡수하여 조립성이 낮았고 소결광의 생산성이 낮았으며, 실험예의 경우 수분 첨가량 2~3w%에서 가장 높은 생산성을 나타내었다. 이 구간에서의 소결광의 상온강도도 설정치인 56 이상을 유지했다.

수분 첨가가 3wt% 초과에서는 상온강도는 설정치 이상을 만족했으나 생산성이 급격히 저하되었다.

이를 통해, 수분흡수속도가 빠른 반광에 수분을 사전 첨가하여 나머지 소결 원료와 혼합하여 조립하는 것이 소결광의 상온강도를 저하시키지 않으면서 생산성을 향상시키는 방법임을 알 수 있다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

Claims (5)

1. 반광, 분철광석, 부원료, 연료를 포함하는 소결 원료를 이용하여 소결광을 제조하는 소결광의 제조방법이며,
   상기 반광에 수분을 첨가하는 사전 처리 단계와;
   상기 수분을 첨가한 반광을 상기 분철광석, 부원료, 연료와 혼합하고 수분을 첨가하여 조립하는 조립 단계와;
   상기 조립한 원료를 소결기 대차에 장입한 후, 점화하여 소결공정을 수행하는 단계를 포함하고,
   상기 사전 처리 단계에서 첨가되는 수분은
   상기 반광의 중량 대비 계산한 반광 최적수분량의 2~3% 범위로 첨가되며,
   상기 소결 원료 최적수분량은 상기 소결 원료 전체 중량에 대해 7.0~8.0% 범위이며,
   상기 조립 단계에서 첨가되는 수분은
   상기 소결 원료의 전체 중량에 대해 계산한 소결 원료 최적수분량에서 상기 사전 처리 단계에서 첨가된 수분 함량을 제외한 나머지 함량 범위로 첨가하고,
   상기 반광은 상기 소결 원료에 전체 중량 대비 20~30wt% 범위로 포함되는 것을 특징으로 하는 소결광의 제조방법.
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