KR101466461B1 - 소결광 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 소결광 제조 방법에 관한 것으로, 미분광종의 혼합비율에 따라 생석회의 최적 혼합 비율을 확인하고, 최적의 생석회 혼합 비율에서 미분광종의 혼합 비율에 따른 층후의 변화로 발생되는 생산성과 상온강도를 생산성 예측식과 상온강도 예측식으로 예측하여 소결광 제조 시 조업 조건을 최적화하여 소결광의 생산성 및 품질을 용이하게 유지 관리할 수 있도록 한다.

Description

소결광 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING SINTERED ORE}
본 발명은 소결광 제조 방법에 관한 것으로 더 상세하게는 소결광 제조 시 포함되는 미분광비에 따라 생석회비, 소결광 대차 내의 소결 원료의 층후, 소결광의 생산성과 상온 강도를 예측하여 소결광의 생산성을 증대시키는 소결광 제조 방법에 관한 것이다.
고로는 연료인 코크스와 철광석을 반복 장입하면서 풍구를 통해 열풍을 불어넣어 장입된 철광석을 녹여 용선을 생산하는 설비이다.
철광석은 파쇄(crushing)와 체질(screening)에 의하여 적정한 크기만을 선택하여 고로에 장입한다.
고로에는 철광석뿐만 아니라 분철광석을 단광화한 소결광도 사용된다.
관련 선행기술로는 대한민국 공개특허 제10-2004-0057052호(발명의 명칭: 저온 환원분화성을 개선할 수 있는 소결광 제조 방법, 공개일자: 2004년 07월 02일)가 있다.
본 발명은 소결광 제조 시 포함되는 미분광종의 혼합비율에 따라 소결 시 조업 조건을 예측하여 미분광비를 효율적으로 관리하고, 소결광의 제조 원가를 절감하는 소결광 제조 방법을 제공하는 데 있다.
이러한 본 발명의 과제는, 복수의 광종이 혼합되고, 복수의 광종 중 미분광종을 포함한 철광석 원료 및 석회석을 포함한 부원료를 혼합하여 조립하는 과정;
상기 조립하는 과정에서 조립된 소결 조립체를 소결하는 소결 과정을 포함하며,
상기 조립하는 과정에서 수화반응을 통하여 의사입자를 촉진하는 동시에 의사입자의 견고화를 진행시키지 않는 생석회 혼합비율을 혼합하여 조립하는 소결광 제조 방법을 제공함으로써 해결된다.
본 발명은 미분광종의 사용량을 증대시켜 소결광 제조 시 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 소결광 제조 시 조업 조건을 최적화하여 소결광의 생산성 및 품질을 용이하게 유지 관리할 수 있도록 하는 효과가 있다.
본 발명은 고로의 노황 또는 야드의 상황에 따라 소결광의 생산성 및 품질을 탄력적으로 운영할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 소결광 제조 방법에서, 소결광 조업 조건 예측 단계를 도시한 블록도
도 2는 본 발명에서 상기 미분광종의 혼합 비율에 따라 상기 석회석의 혼합비율을 변경할 때 소결광의 생산성 변화를 나타낸 그래프
도 3은 본 발명에서 상기 미분광종의 혼합 비율에 따라 상기 석회석의 혼합비율을 변경할 때 소결광의 상온 강도 변화를 나타낸 그래프
도 4는 본 발명에서 소결 대차 내에 장입된 소결 원료의 층우 변화에 따른 소결광의 생산성 변화를 나타낸 그래프
도 5는 본 발명에서 소결 대차 내에 장입된 소결 원료의 층우 변화에 따른 소결광의 상온 강도 변화를 나타낸 그래프
본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서 소결광 제조 방법은, 복수의 광종 중 미분광종을 포함한 철광석 원료 및 석회석을 포함한 부원료를 혼합하여 조립하는 과정; 및 상기 조립하는 과정에서 조립된 소결 조립체를 소결하는 소결 과정을 포함한다.
상기 조립하는 과정은 복수의 광종이 혼합되고, 복수의 광종 중 미분광종을 포함한 철광석 원료 및 석회석을 포함한 부원료를 혼합하여 조립한다.
상기 조립하는 과정은 도시하지는 않았지만, 철광석 원료와 부원료를 혼합한 소결광 원료에 연료를 혼합시켜 회전 기기에 의해 회전되는 회전 드럼 내부로 투입하고 수분을 공급하여 소결 조립체를 조립한다. 상기 회전 드럼은 회전하면서 내부에 투입된 소결광 원료 및 연료를 뭉쳐 조립함으로써 소결 조립체를 제조하여 배출한다.
상기 부원료는 석회석, 규사, 생석회, 백운석을 포함한다. 상기 생석회는 결합제로 사용되고, 상기 석회석 및 규사, 백운석은 응집제로 사용되는 것이다.
상기 소결 과정은 도시하지는 않았지만, 소결기의 소결 대차 내에 반광 및 상기 소결 조립체를 장입한 후 상기 소결 대차를 이송시키면서 점화로를 통과시켜 소결 대차의 상부에 노출된 소결 조립체를 점화시키는 점화 과정과, 상기 점화 과정 후 상기 소결 대차를 경로로 따라 이동시키면서 하부에 배치된 블로워로 공기를 빨아 들이면서 상기 소결 조립체를 소결하는 소결 과정을 포함하여 소결광을 제조하는 것이다.
상기 철광석 원료는 소결광 제조 시 원가를 절감하도록 품질 등급이 각각 상이한 복수의 광종을 혼합하고 있다. 상기 광종의 예로는 CARF, HIYF, PILE, PKTE, CKTF 등이 있다. 상기 철광석 원료 중 미분광종은 입도가 0.5mm 이하의 분율이 50%이상인 광종을 말한다. 상기 미분광종의 혼합비율은 복수의 광종이 혼합되는 상기 철광석 원료를 기준(100wt%)으로 하였을 때, 상기 철광석 원료(100wt%) 중 상기 미분광종의 혼합 비율을 말한다.
상기 생석회 혼합비율은 상기 소결 원료 즉, 상기 철광석 원료와 부원료로 이루어진 소결광 원료를 기준(100wt%)으로 하여 상기 소결광 원료 내 포함된 생석회의 혼합비율(wt%)을 말한다.
즉, 상기 생석회 혼합비율은 소결광 제조시 소결 대차에 장입되는 장입물에서 연료와 반광을 제외한 소결광 원료를 기준(100wt%)로 할때 기준(100wt%) 내 포함된 생석회의 혼합비율(wt%)을 말한다.
또한, 본 발명에 따른 소결광 제조 방법은, 최적의 생석회비를 적용한 각각의 미분광종의 혼합 비율에 따라 소결 대차 내의 장입물 층후를 조절하여 제조되는 소결광의 생산성 및 상온 강도를 제어할 수 있다.
상기한 소결광 제조 방법을 위해 최적의 생석회비를 확인하는 단계가 필요하다. 또한, 상기에서 최적의 생석회비를 적용한 적용한 각각의 미분광종의 혼합 비율 및 소결 대차 내 장입물의 층후 변화에 따른 생산성 예측식을 단계가 필요하다.
상기 최적의 생석회비를 확인하는 단계를 위해, 복수의 광종이 혼합되고, 복수의 광종 중 미분광종을 포함한 철광석 원료 및 석회석을 포함한 부원료를 혼합하여 조립하고 소결하는 과정을 반복하는 단계(100)를 더 포함한다.
상기 소결하는 과정을 반복하는 것은 상기 미분광종의 혼합비율을 변경하고, 상기 미분광종의 혼합 비율에 따라 상기 석회석의 혼합비율을 변경하면서 소결 과정을 반복하는 것이다.
또한, 상기 소결하는 과정을 반복하는 단계(100) 후에는 각 소결 과정에서 생산된 소결광을 비교하여 각 미분광종의 혼합비율에서 최적의 생석회 혼합비율을 확인하는 단계(200)로 각 미분광종의 혼합비율에서 최적의 생석회 혼합비율을 확인한다.
상기 최적의 생석회 혼합비율은 상기 조립하는 과정에서 수화반응을 통하여 의사입자를 촉진하는 동시에 의사입자의 견고화를 진행시키지 않는 생석회 혼합비율이다.
상기 소결하는 과정을 반복하는 단계(100)는 다른 조건을 유지하고, 상기 미분광종의 혼합비율을 변경하고, 상기 미분광종의 혼합비율에 따라 상기 소결원료 중 생석회의 혼합비율을 변경하여 반복하는 것이 바람직하다.
상기 미분광종의 혼합비율은 0wt%, 7.5wt%, 15wt%, 22.5wt%인 것을 일 예로 하고, 상기 생석회의 혼합비율은 각 미분광종 혼합비율에서 1.0wt%, 1.5wt%, 2.0wt%, 2.5wt%, 3.0wt%인 것을 일 예로 한다.
상기 최적의 생석회 혼합비율을 확인 과정은 각 소결 과정에서 생산된 소결광의 생산성(ton/m2/d)와 상온 강도(%)를 측정하여 각 미분광종의 혼합비율에서 최적의 생석회 혼합비율을 확인한다.
도 2은 상기 미분 광종의 혼합비율이 0wt%, 7.5wt%, 15wt%, 22.5wt%이고, 각 미분광종 혼합비율에서 생석회 혼합비율이 1.0wt%, 1.5wt%, 2.0wt%, 2.5wt%, 3.0wt%일 때 각 생석회 혼합비율에서 소결광의 상온 강도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3은 상기 미분 광종의 혼합비율이 0wt%, 7.5wt%, 15wt%, 22.5wt%이고, 각 미분광종 혼합비율에서 생석회 혼합비율이 1.0wt%, 1.5wt%, 2.0wt%, 2.5wt%, 3.0wt%일 때 소결광의 상온 강도 변화를 나타낸 그래프이다.
상온강도는 생석회비 변화와 상관관계가 약하다. 따라서 최적의 생석회비는 미분광종의 혼합비율 미분광종의 혼합비율이 0wt% 내지 7.5wt%, 즉, 7.5wt% 이하인 경우 2.0wt% 내지 3.0wt%이며, 미분광종의 혼합비율이 7.5wt% 초과 22.5wt% 이하 최적생석회비는 2.5wt%인 것을 도 2에서 확인할 수 있다. 미분광종은 조립 시 부착입자로 작용하는 입도 0.5mm이하의 분율이 50% 이상인 광종으로서, 미분광종 배합비가 증가함에 따라 부착입자로 존재하는 분율이 높아서 최적 생석회비가 비례적으로 증가하게 된다. 생석회는 조립 시 수화반응을 통하여 의사입자를 촉진하는 역할을 하기 때문이다. 하지만 최적 생석회비 이상에서는 잉여 생석회가 의사입자의 견고화를 진행시킨것으로 판단되며, 이는 소결조업 시 물질전달 저항능력의 증가시킨다. 즉 소결시간 증가로 인하여 생산성 감소의 요인으로 작용한다.
상기 최적의 생석회 혼합비율로 미분광종의 혼합비율에 따른 소결광 조업 조건을 예측하는 단계(300)는, 복수의 광종이 혼합되고, 복수의 광종 중 미분광종을 포함한 철광석 원료 및 석회석을 포함한 부원료를 혼합하여 조립하고 소결하는 과정을 반복하는데, 상기 미분광종의 혼합비율을 변경하고, 미분광종의 혼합비율에 따라 최적의 생석회 혼합비율을 적용하여 조립하고, 소결 대차 내의 장입물 층후를 변경하면서 소결 과정을 반복하는 과정(310); 및
상기 장입물 층후를 변경하면서 소결된 각 소결광의 생산성을 비교하여 각 미분광종의 혼합비율에서 층후 변화에 따른 생산성 예측식을 구하는 과정(320)을 포함한다.
또한, 소결광 조업 조건을 예측하는 단계(300)는, 상기 장입물 층후를 변경하면서 소결된 각 소결광의 상온 강도를 비교하여 각 미분광종의 혼합비율에서 층후변화에 따른 상온강도 예측식을 구하는 과정(330)을 더 포함한다.
도 4는 상기 미분 광종의 혼합비율이 0wt%, 7.5wt%, 15wt%, 22.5wt%이고, 각 미분광종 혼합비율에서 소결 대차 내 장입된 장입물의 층후가 750mm, 800mm, 850mm, 900mm, 950mm일 때 각 장입물의 층후에서 소결광의 생산성(ton/m2/d) 변화를 나타낸 그래프이다. 이때, 상기 소결광 내에서 상기 소결 원료 즉, 철광석 원료와 부원료를 기준(100wt%)로 할 때 상기 미분 광종의 혼합비율이 0wt%, 7.5wt%에서 생석회가 2.0wt%이고, 상기 미분 광종의 혼합비율이 15wt%, 22.5wt%%에서 생석회가 2.5wt%인 것이다.
각 미분광종의 혼합비율에서 층후 변화에 따른 소결 과정을 다수 실시하고, 각 소결과정에서 측정된 소결광의 생산성 데이터를 회귀분석하여 각 미분광종의 혼합비율에서 층후 변화에 따른 생산성 예측식을 구할 수 있다.
미분광종의 각 혼합비율에서 생산성 예측식은 하기의 표 1에서 확인할 수 있다.
미분광종의 혼합비율
(wt%)		 생산성 예측식
(D: 층후(mm), W : 생산성(ton/m2/d))		 R2(정확도: %)
0 W = -0.0128D + 46.517 99.77
7.5 W = -0.0083D + 41.733 96.94
15 W = -0.0084D + 41.10 99.96
22.5 W = -0.0141D + 44.80 98.48
도 5는 상기 미분 광종의 혼합비율이 0wt%, 7.5wt%, 15wt%, 22.5wt%이고, 각 미분광종 혼합비율에서 소결 대차 내 장입된 장입물의 층후가 750mm, 800mm, 850mm, 900mm, 950mm일 때 각 장입물의 층후에서 소결광의 상온 강도 변화를 나타낸 그래프이다. 이때, 상기 소결광 내에서 상기 소결 원료 즉, 철광석 원료와 부원료를 기준(100wt%)로 할 때 상기 미분 광종의 혼합비율이 0wt%, 7.5wt%에서 생석회가 2.0wt%이고, 상기 미분 광종의 혼합비율이 15wt%, 22.5wt%%에서 생석회가 2.5wt%인 것이다.
각 미분광종의 혼합비율에서 층후 변화에 따른 소결 과정을 다수 실시하고, 각 소결과정에서 측정된 소결광의 상온강도 데이터를 회귀분석하여 각 미분광종의 혼합비율에서 층후 변화에 따른 상온강도 예측식을 구할 수 있다.
미분광종의 각 혼합비율에서 상온강도 예측식은 하기의 표 2에서 확인할 수 있다.
미분광종의 혼합비율
(wt%)		 상온 강도 예측식
(D: 층후(mm), Y : 상온강도(%))		 R2(정확도: %)
0 Y = -0.0088D + 85.95 99.77
7.5 Y = -0.0058D + 88.09 96.94
15 Y = -0.007D + 86.65 99.96
22.5 Y = -0.0077D + 85.53 98.48
본 발명에서 상기 소결 과정에서 소결 대차 내의 장입물 층후를 조절하는 것은 상기 생산성 예측식과 상기 상온 강도 예측식을 통해 가능한 것이다.
즉, 본 발명은 상기 생산성 예측식과 상온 강도 예측식을 통해 최적의 생석회비를 적용한 각각의 미분광종의 혼합 비율에 따라 소결 대차 내의 장입물 층후를 조절하여 목표로하는 소결광의 생산성와 상온 강도를 확보할 수 있는 것이다.
미분광비가 높아지면 목표로 하는 생산성 또는 상온강도에 변경이 있을 수 있으며 목표 생산성 및 목표 상온 강도에 따라 장입물의 층후를 조절할 수 있는 것이다.
본 발명은 소결광 내에 사용되는 미분광 사용량에 따른 최적의 생석회비를 제시한다.
또한, 본 발명은 최적 생석회비를 적용한 각각의 미분광 사용량에 대하여 층후에 따른 생산성과 상온강도를 상기 생산성 예측식 및 상온 강도 예측식을 통해 예측할 수 있다.
본 발명은 미분광종의 사용량을 증대시켜 소결광 제조 시 원가를 절감할 수 있다.
본 발명은 소결광 제조 시 조업 조건을 최적화하여 소결광의 생산성 및 품질을 용이하게 유지 관리할 수 있도록 한다.
본 발명은 고로의 노황 또는 야드의 상황에 따라 소결광의 생산성 및 품질을 탄력적으로 운영할 수 있도록 한다.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지에 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있으며 이는 본 발명의 구성에 포함됨을 밝혀둔다.
100 : 소결하는 과정을 반복하는 단계
200 : 최적의 생석회 혼합비율을 확인하는 단계
300 : 소결광 조업 조건을 예측하는 단계

Claims (6)

  1. 복수의 광종이 혼합되고, 복수의 광종 중 미분광종을 포함한 철광석 원료 및 석회석을 포함한 부원료를 혼합하여 조립하는 과정;
    상기 조립하는 과정에서 조립된 소결 조립체를 소결하는 소결 과정을 포함하며,
    상기 조립하는 과정에서 수화반응을 통하여 의사입자를 촉진하는 동시에 의사입자의 견고화를 진행시키지 않는 생석회 혼합비율을 혼합하여 조립하며,
    상기 소결하는 과정에서,
    상기 생석회 혼합비율을 적용한 각각의 미분광종의 혼합 비율에 따라 소결 대차 내의 장입물 층후를 조절하고,
    상기 소결하는 과정에서 생산성 예측식에 의해 목표 생산성에 따른 소결 대차 내의 장입물 층후를 조절하며,
    상기 생산성 예측식은,
    미분광종의 혼합비율 7.5wt%에서 W = -0.0083D + 41.733, 미분광종의 혼합비율 15wt%에서 W = -0.0084D + 41.10, 미분광종의 혼합비율 22.5wt%에서 W = -0.0141D + 44.80인 것을 특징으로 하는 소결광 제조 방법. (D: 층후(mm), W : 생산성(ton/m2/d))
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 미분광종의 혼합비율은 복수의 광종이 혼합되는 상기 철광석 원료를 기준(100wt%)으로 하였을 때, 상기 철광석 원료(100wt%) 중 상기 미분광종의 혼합 비율이고,
    상기 생석회 혼합비율은 철광석 원료와 부원료로 이루어진 소결광 원료를 기준(100wt%)으로 하여 상기 소결광 원료 내 포함된 생석회의 혼합비율(wt%)이고,
    상기 조립하는 과정에서, 상기 생석회 혼합비율은 미분광종의 혼합비율이 7.5wt% 이하인 경우 2.0wt% 내지 3.0wt%인 것을 특징으로 하는 소결광 제조 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 미분광종의 혼합비율은 복수의 광종이 혼합되는 상기 철광석 원료를 기준(100wt%)으로 하였을 때, 상기 철광석 원료(100wt%) 중 상기 미분광종의 혼합 비율이고,
    상기 생석회 혼합비율은 철광석 원료와 부원료로 이루어진 소결광 원료를 기준(100wt%)으로 하여 상기 소결광 원료 내 포함된 생석회의 혼합비율(wt%)이고,
    상기 조립하는 과정에서, 상기 생석회 혼합비율은 미분광종의 혼합비율이 7.5wt% 초과 22.5wt% 이하인 경우 2.5wt%인 것을 특징으로 하는 소결광 제조 방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 복수의 광종이 혼합되고, 복수의 광종 중 미분광종을 포함한 철광석 원료 및 석회석을 포함한 부원료를 혼합하여 조립하는 과정;
    상기 조립하는 과정에서 조립된 소결 조립체를 소결하는 소결 과정을 포함하며,
    상기 조립하는 과정에서 수화반응을 통하여 의사입자를 촉진하는 동시에 의사입자의 견고화를 진행시키지 않는 생석회 혼합비율을 혼합하여 조립하며,
    상기 소결하는 과정에서,
    상기 생석회 혼합비율을 적용한 각각의 미분광종의 혼합 비율에 따라 소결 대차 내의 장입물 층후를 조절하고,
    상기 소결하는 과정에서 상온 강도 예측식에 의해 상온 강도에 따른 소결 대차 내의 장입물 층후를 조절하며,
    상기 상온강도 예측식은,
    미분광종의 혼합비율 7.5wt%에서 Y = -0.0058D + 88.09, 미분광종의 혼합비율 15wt%에서 Y = -0.007D + 86.65, 미분광종의 혼합비율 22.5wt%에서 Y = -0.0077D + 85.53인 것을 특징으로 하는 소결광 제조 방법. (D: 층후(mm), Y : 상온강도(%))
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