KR101368407B1 - 펠렛 조성물 및 제강 분진 펠렛 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제강 분진을 포함하는 펠렛 조성물 및 이를 이용한 펠렛에 관한 것으로, 보다 구체적으로 제강 분진, 무기질 분체 바인더 및 액체 바인더를 포함하는 펠렛 조성물 및 이를 이용한 펠렛에 관한 것이다.

Description

펠렛 조성물 및 제강 분진 펠렛{COMPOSITION OF PELLET AND PELLET USING STEEL DUST}
본 발명은 제강 분진을 포함하는 펠렛 조성물 및 이를 이용한 펠렛에 관한 것이다.
일반적으로 제철공정에서 발생되는 압연, 열연, 냉연슬러지 등의 슬러지류는 다량의 산화철 성분(약 77%)이 함유되어 있으므로 이의 재이용을 위한 방법이 모색되고 있다.
종래에는 발생된 분진을 분진용 피트에 저장, 운반하여 기존 철광석에 혼합하여 소결로를 통해 소결광을 만든 후 철광석의 제조원료로 재이용하는 방법을 사용해 왔다.
그러나 이와 같은 종래의 방법은 분진용 피트로부터 소결로까지 분진을 운반하는 과정에서 도로변에 분진의 비산으로 인한 대기오염을 가중시키는 문제점이 있고, 또한, 철광석의 제조 원료로서 투입하기 위해서는 저장, 운반 및 소결광을 만드는 복잡한 단계를 거쳐야 하는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허 제1999-0055017호에서는 제철공정에서 발생되는 슬러지류 및 액상폐기물을 소각한 후 발생되는 다량의 제강폐기물 소각재를 운송 및 고로 원료로 재이용이 용이하게 하기 위하여 소각재를 이용한 펠릿 제조방법에 관하여 기재하고 있으나, 펠릿의 압축강도가 0.99 내지 1.67kg/cm2로 펠릿이 쉽게 파손되는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허 제1999-0055017호
본 발명의 목적은, 제강 공정에서 발생된 다량의 철분을 함유한 제강 분진을 고형화 또는 펠렛화하여 상기 제강 분진의 운반 시 비산에 의한 대기오염을 최소화하고, 펠렛을 제강 공정에 직접 투입하여 소결광 제조 공정을 거치지 않으므로 제강 폐기물의 처리단계를 축소하여 간편하게 재이용할 수 있도록 한 제강 분진을 이용한 펠렛 조성물 및 이를 이용한 펠렛을 제공하기 위한 것이다.
또한, 펠렛 제조 시 압축강도가 우수하여 쉽게 파손되지 않는 펠렛을 성형할 수 있는 펠렛 조성물 및 이를 이용한 펠렛을 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 조성물 총 중량에 대하여, 제강 분진 90 내지 97중량%, 무기질 분체 바인더 2 내지 7중량% 및 액체 바인더 1 내지 3중량%를 포함하고, 상기 무기질 분체 바인더는 시멘트, 생석회 및 폴리아크릴산 나트륨을 포함하는 펠렛 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 제강 분진을 포함하는 펠렛 조성물을 이용한 제강 분진 펠렛을 제공한다.
본 발명은 제강공정에서 발생된 다량의 철분을 함유한 제강 분진을 2.0 MPa 이상의 압축강도를 갖는 펠렛으로 제조하여 운반함으로서 제강 분진의 비산에 의한 대기오염을 방지할 수 있고, 소결광으로 만드는 공정을 거치지 않고 고로에 직접 투입할 수 있어 제강 폐기물의 처리 공정을 축소할 수 있다.
도 1은 실시예 1 내지 3 및 비교예 1에서 제조된 펠렛의 압축강도에 관한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 제강을 포함하는 펠렛의 제조공정에 관한 모식도이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명은 조성물 총 중량에 대하여, 제강 분진 90 내지 97중량%, 무기질 분체 바인더 2 내지 7중량% 및 액체 바인더 1 내지 3중량%를 포함하고, 상기 무기질 분체 바인더는 시멘트, 생석회 및 폴리아크릴산 나트륨을 포함하는 펠렛 조성물을 제공한다.
상기 제강 분진은 제철 공정에서 발생되는 제강 폐기물 분진으로, 산화철(Fe2O3), 산화칼슘(CaO), 산화아연(ZnO), 산화마그네슘(MgO), 실리카(SiO2), 산화망간(MnO), 산화나트륨(Na2O), 산화칼륨(K2O), 산화알루미늄(Al2O3), 무수황산(SO3), 산화바륨(BaO), 크롬산(Cr2O3), 산화니켈(NiO), 산화티타늄(TiO2), 산화구리(CuO), 산화스트론튬(SrO), 염소(Cl) 등을 포함할 수 있다.
상기 제강 분진은 상기 펠렛 조성물 총 중량에 대하여, 90 내지 97중량% 포함되는 것이 바람직하며, 상기 제강 분진의 함량이 90중량% 미만이면 분진의 함량이 적어 펠렛으로 제조하는데 어려움이 있고, 97중량%를 초과하면 압축강도가 저하되는 문제점이 있다.
상기 무기질 분체 바인더는 펠렛의 강도를 향상시키는 역할을 하며, 상기 펠렛 조성물 총 중량에 대하여 2중량% 미만이면 펠렛 건조 후 성형 압축강도가 낮아 성형된 펠렛이 파괴되는 문제점이 있으며, 7중량%를 초과하면 건조 후 펠렛으로서의 기능이 저하되는 문제점이 있다.
이때, 상기 무기질 분체 바인더는 시멘트, 생석회 및 폴리아크릴산 나트륨을 포함하며, 무기질 분체 바인더 총 중량에 대하여, 시멘트 70 내지 89.9중량%, 생석회 10 내지 29중량% 및 폴리아크릴산 나트륨 0.1 내지 1.0중량%로 포함하는 것이 바람직하다. 상기 시멘트, 생석회 및 폴리아크릴산 나트륨의 함량이 상술한 범위를 만족할 경우, 펠렛의 성형 강도가 향상되어 제강로에 재 투입하기까지 성형된 펠렛이 파괴되지 않는 장기 성형 유지 특성이 우수하다.
상기 액체 바인더는 펠렛의 성형성을 향상시키는 역할을 하며, 상기 펠렛 조성물 총 중량에 대하여 1중량% 미만이면 펠렛의 성형성이 저하되고, 3중량%를 초과하면 펠렛 성형 시 제강 분진의 증착이 발생되는 문제점이 있다. 상기 액체 바인더는 폴리비닐알코올, 폴리비닐 아세테이트 및 에틸렌 비닐 아세테이트로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 폴리비닐알코올을 포함하는 것이 좋다.
이때, 시멘트는 규산이칼슘(2CaO·SiO2), 규산삼칼슘(3CaO·SiO2), 알루민산삼칼슘(3CaO·Al2O3) 및 알루미노아철산사칼슘(4CaO·Al2O3Fe2O3) 등을 포함하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 포틀랜드 시멘트인 것이 바람직하다.
또한, 상기 생석회는 산화칼슘(CaO) 50중량% 이상인 것이 바람직하며, 상기 산화칼슘의 함량이 상술한 범위를 만족할 경우, 제강 분진의 함수율이 높은 초기 상태에서 수분의 흡수력이 우수하여 펠렛의 성형율이 높아지는 장점이 있다.
본 발명은 상기 펠렛 조성물을 이용한 제강 분진 펠렛을 제공한다.
이때, 상기 제강 분진 펠렛은 압축강도가 2.0MPa 이상인 것이 바람직하다. 상기 압축강도가 2.0MPa 미만이면 펠렛이 쉽게 파손된다. 상기 제강 분진 펠렛의 압축강도가 2.0MPa 미만이면 성형기에서 성형된 펠렛이 저장조로 이송 중에 충격에 의해 펠렛이 쉽게 파손되어 펠렛의 기능을 수행하기 곤란한 문제점이 발생한다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 1>
일반 포틀랜드 시멘트 87.5중량%, 생석회 12.0중량% 및 폴리아크릴산 나트륨 염 0.5중량%를 혼합하여 무기질 분체 바인더를 제조하고, 제강 분진 저장탱크, 무기질 분체 바인더 저장탱크 및 액체 바인더 저장탱크를 각각 설치하여, 상기 저장탱크에 해당 성분을 저장하였다. 이후, 조성물 총 중량에 대하여 제강 분진 96중량%, 무기질 분체 바인더 2중량% 및 액체 바인더로 폴리비닐알코올 2중량%가 혼합된 혼합액을 성형기를 거쳐 펠렛 형태로 성형시킨 후, 성형된 원료를 대기 중에서 24시간 동안 건조시켰다. 이후, 대기 중에서 방냉하여 펠렛을 제조하였다.
< 실시예 2>
상기 실시예 1에 있어서, 제강 분진 94중량%, 무기질 분체 바인더 4중량% 및 폴리비닐알코올 2중량%를 혼합하는 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 펠렛을 제조하였다.
< 실시예 3>
상기 실시예 1에 있어서, 제강 분진 94중량%, 무기질 분체 바인더 3중량% 및 폴리비닐알코올 3중량%를 혼합하는 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 펠렛을 제조하였다.
< 비교예 1>
상기 실시예 1에 있어서, 제강 분진 97중량%, 무기질 분체 바인더 1중량% 및 폴리비닐알코올 2중량%를 혼합하는 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 펠렛을 제조하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
제강 분진 96중량% 94중량% 94중량% 97중량%
무기질 분체 바인더 2중량% 4중량% 3중량% 1중량%
폴리비닐알코올 2중량% 2중량% 3중량% 2중량%
< 실험예 >
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1에서 제조된 펠렛의 압축강도를 측정하고, 그 결과를 하기 표 2 및 도 1의 그래프로 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
압축강도(MPa) 3.4 5.2 5.6 1.7
상기 표 2에서 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 3에서 제조된 펠렛의 압축강도는 2.0MPa 이상의 압축강도를 나타낸 반면, 비교예 1에서 제조된 펠렛의 압축강도는 2.0MPa 미만의 압축강도를 나타내었다.

Claims (6)

  1. 조성물 총 중량에 대하여, 제강 분진 90 내지 97중량%, 무기질 분체 바인더 2 내지 7중량% 및 액체 바인더 1 내지 3중량%를 포함하고, 상기 무기질 분체 바인더는 무기질 분체 바인더 총 중량에 대하여, 시멘트 70 내지 89.9중량%, 생석회 10 내지 29중량% 및 폴리아크릴산 나트륨 0.1 내지 1.0중량%로 포함하는 것을 특징으로 하는 펠렛 조성물.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 생석회는 산화칼슘 50중량% 이상인 것을 특징으로 하는 펠렛 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 액체 바인더는 폴리비닐알코올, 폴리비닐 아세테이트 및 에틸렌 비닐 아세테이트로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 펠렛 조성물.
  5. 청구항 1의 펠렛 조성물을 이용한 제강 분진 펠렛.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 제강 분진 펠렛은 압축강도가 2.0MPa 이상인 것을 특징으로 하는 제강 분진 펠렛.
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