KR101502336B1 - 소결용 결합제 및 상기 결합제와 자철광 극미분 철광석을 이용한 소결광 펠렛의 제조방법 - Google Patents

소결용 결합제 및 상기 결합제와 자철광 극미분 철광석을 이용한 소결광 펠렛의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 Magnetite 극미분 철광석을 활용가능하게 하는 소결용 결합제 및 상기 결합제를 이용한 Magnetite 극미분 철광석을 이용한 소결광 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 Magnetite 극미분 철광석을 활용가능하게 하는 소결용 액상 결합제, 분말 결합제 및 이들을 혼합한 혼합 결합제와 1) 자철광(Magnetite질; Fe3O4)으로 구성된 극미분 철광석에 갈철광(Hematites; Fe2O3)으로 구성된 미분광석, 공정 Dust 및 슬러지를 배합하는 단계; 및 2) 상기 배합물에 상기 액상 또는 분말 결합제(binder)를 반응시켜 펠릿을 제립시키는 단계;를 포함하는 소결광 펠렛(pellet)의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 소결광 펠렛의 제조방법은 성형 펠렛의 조기강도 발현으로 인해서 소결과정시 베드의 통기성 향상, 소결 생산성 향상, 소결 코크스 사용량 절감 및 저가의 원료사용으로 인한 소결원단위 절감시키는 효과가 있다.

Description

소결용 결합제 및 상기 결합제와 자철광 극미분 철광석을 이용한 소결광 펠렛의 제조방법{Sintering Binder and Production Method of Sintered One Pellet Using the Binder and Fine Powdered Magnetite Iron One}
본 발명은 소결용 결합제 및 상기 결합제와 자철광(Magnetite) 극미분 철광석을 이용한 소결광 펠렛의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 Magnetite질 미세분말을 이용한 소결광 제조용 결합제 및 그 결합제를 이용한 소결광 제조용 펠렛의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 제조방법은 저가의 원료를 이용하여 원가절감 및 소결 생산성을 향상시킬 수 있다.
제철공정에서 사용되는 Fe질 원료는 적철광(Hematite; Fe2O3/Fe-94%), 갈철광(2Fe2O3/Fe-59.8%), 능철광(FeCO3/Fe-48.3%), 자철광(Fe3O4/Fe-72.4%)으로서 Fe질 원료와 카본(Carbon) 계열의 열원제를 이용하는 고로공정과 전기로를 이용한 고철 용해방법으로 크게 분류할 수 있다.
특히 전 세계적으로 생산되는 Fe질 원료는 Hematite(Fe2O3)질 원료가 대부분의 양을 차지하고 있으나, 제철공정의 절대적인 원가절감의 차원에서, 일정 입도와 고품위(Fe/90%) 철광석의 생산량 감소와 원료생산국의 원가상승으로 인해서 제품생산의 원단위 상승을 주도하는 시점에서 Hematite 보다 품위는 낮고, 미분말이지만 대량 발생물이고 가격은 저렴한 Magnetite질 원료의 사용가치가 상승하고 있는 실정이다. 그러나, Magnetite는 가격적인 면에서 경제적이나 고분말과 소수성 물질, 상조직으로 인해서 사용상 제한적인 요소가 발생하고 있다.
우선 고분말로 인해서 운송과 보관의 문제점 및 성형 조립시 과량의 제립수와 함께 강도 저하요인의 문제가 있고, 물질구조상 소수성 물질 구조로서 물과의 친화력이 높지 않고, 일반원료와 혼합시에 균질 믹싱을 실패하는 경우 균열과 크랙의 요인으로 작용할 수 있는 문제점 등이 있다.
소결 배합 원료는 소결 장치로 장입되고, 점화로를 통과하면서 연료인 코크스에 불꽃이 착화되어, 배풍기의 흡입압력에 의해 대기 중 공기가 소결 표층부로 흡입되면서 소결과정을 거치게 된다.
이러한 과정을 거쳐 반용융된 소결광이 제조되고, 제조된 소결광은 후 공정인 용광로(고로)로 이송된다.
극미분 철광석과 수분만으로 제조된 펠렛(Pellet)은 강도가 낮으므로, 소결광을 제조하는 공정에서 소결 베드내부의 통기성을 저하시킨다. 따라서 소결 생상성이 저하되고, 소결품질이 낮아지며, 코크스 양을 증대시키는 문제가 유발된다.
또한 단순 접착제를 이용한 성형보조제 사용 역시 성형은 괜찮을지 모르나 열간에 이르기 전 접착제의 탄화로 인해서 조직이 붕괴, 분화될 수 있는 소지가 많다.
종래에는 공정 Dust, 철광석 미분, 소결 집진 Dust를 이용한, 일반 부산물을 이용한 성형한 후 철광석 소결시 혼합 소결하는 미소성 펠렛 작업시는 특정의 결합제(Binder)를 사용하지 않으므로 해서 소결대차로 이동, 소결시 강도미흡으로 분화가 발생하고, 눈 막힘 현상 등을 유발하며 소결로의 온도본포가 불균질하지 못함으로 인해서 소결 생산성 저하의 요인으로 작용하였다.
이에, 본 발명자들은 대량으로 발생하지만 미분말, 소수성, 상조직인 많은 Magnetite질 철광석을 활용하고자 노력하던 중, 새로운 소결용 결합제를 개발하고, 상기 결합제를 이용한 결과 자철광 철광석에 대해서도 소결광 펠렛을 유효하게 제조할 수 있음을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 Magnetite 극미분 철광석을 활용가능하게 하는 소결용 결합제 및 상기 결합제를 이용한 Magnetite 극미분 철광석을 이용한 소결광 제조방법으로서 소결강도를 개선하고 소결생산성을 향상시키고, 원가절감에 기여할 수 있는 소결원료의 배합 조건과 그 제조 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 ESP(Ethyl Silicate Polymer), IC(Isostearic Acid) 및 TEA(Triethanol amine)으로 구성되는 액상 급결유도 결합제인 소결용 액상 결합제를 제공한다.
또한, 본 발명은 SiO2가 50중량% 이상인 플라이애쉬에 나트륨계열 물질을 포함하는 더스트(Kss; 탈황더스트), 래들슬래그(RSF), 석회석 슬러지 건조분말, 석회석 분말, 경소분말, 생석회, 소석회, 제지회 및 시멘트 계열의 물질로 구성된 군중에서 선택된 한 종 이상이 함유되는 소결용 분말 결합제를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 액상 결합제와 상기 분말 결합제가 혼합된 소결용 혼합 결합제를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 분말 결합제 및 액상 결합제는 소수성 물질을 친수성 물질로 괴질화(안정화)시킬 수 있는 표면괴질제(Surfactant)를 0.03-0.2%를 함유하는 것을 특징으로 하는 소결용 결합제를 제공한다.
또한, 본 발명은 1) 자철광(Magnetite질; Fe3O4)으로 구성된 극미분 철광석에 갈철광(Hematites; Fe2O3)으로 구성된 미분광석, 공정 Dust 및 슬러지를 배합하는 단계; 및 2) 상기 배합물에 상기 액상 또는 분말 결합제(binder)를 반응시켜 펠릿을 제립시키는 단계;를 포함하는 소결광 펠렛(pellet)의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 제조방법으로 제조된 소결광 펠렛을 제공한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 통상적인 제철 Fe질 원료인 Hematites(Fe2O3)가 아닌 Magnetite질(Fe3O4) 원료를 이용한 Fe질 원료의 소결 Pellet 제조방법 및 그 제조용 결합제를 제공한다.
본 발명은 ESP(Ethyl Silicate Polymer), IC(Isostearic Acid) 및 TEA(Triethanol amine)으로 구성되는 액상 급결유도 결합제인 소결용 액상 결합제를 제공한다.
본 발명에 사용되는 ESP(Ethyl Silicate Polymer)는 에틸 실리케이트(Ethyl Silicate; tetraethyl silicate)의 중합체로서 규산에틸 중합체라고도 하며 모래나 내화물에 대해서 강한 점결성을 부여한다. 단량체인 Ethyl Silicate의 분자식은 Si(OC2H5)4로서 분자량 208.30이다. 따라서, 상기 ESP는 모래나 내화물의 점결유도제로서 Si-OR 결합의 반응성을 이용해 거친 입자간 점결성을 유도해 줌으로서 성형체를 만들기 용이하게 해준다.
본 발명에 사용되는 IC(Isostearic Acid)는 고급포화측쇄 지방산의 혼합물로 주로 분자식 및 분자량은 (C18H36O2 ： 284.48)로 되어 있다. 상기 IC는 TEA와 연계해 잠도 증진 및 급결촉진 상온강도 발현을 유도해주는 고분자 기능성 폴리머이다.
본 발명에 사용되는 TEA(Triethanol amine)은 계면활성제(유화제), 착향제, pH 조정제로 사용되는 물질로, 분자식과 분자량은 (C6H15NO3 ： 149.19)이며, 시멘트 계열의 원료에 유동화제나 표면괴질, 강도촉진용에 사용되는 물질로 급결촉진제로 작용한다.
본 발명의 소결용 액상 결합제는 1) ESP, IC 및 H2O를 일정비율에서 혼합하고 중탕기에서 60-90℃에서 3~7 시간 동안 반응시키는 단계; 및 2) 상기 반응물에 TEA, IC 및 H2O를 일정량 투입하고 냉각시키는 단계;를 포함하는 방법에 의해 제조되는 것이 바람직하고, 이때 상기 액상 결합제는 펠렛 제조를 위한 원료중에서 자철광으로 구성된 극미분 철광석의 함유량이 적거나 일반광 조립작업시 투입되는 수분 첨가량 4-8%과 동일 함량이거나 일부 사용 작업수 중 일부를 교체사용이 가능한 경우인 것이 보다 바람직하다.
또한, 본 발명은 SiO2가 50중량% 이상인 플라이애쉬에 나트륨계열 물질을 포함하는 더스트(Kss; 탈황더스트), 래들슬래그(RSF), 석회석 슬러지 건조분말, 석회석 분말, 경소분말, 생석회, 소석회, 제지회 및 시멘트 계열의 물질로 구성된 군중에서 선택된 한 종 이상이 함유되는 소결용 분말 결합제를 제공한다.
또한, 본 발명의 소결용 분말 결합제는 펠렛 제조를 위한 원료의 함수율이 높거나 적은 양의 조립수를 사용하는 경우이고, 상기 결합제중에서 Al2O3가 5 중량% 이내인 것이 바람직하다.
본 발명의 상기 분말 결합제에 사용되는 플라이애쉬를 기본으로 사용하는데 정제, 미정제 모두 사용가능하고, 소결시 가장 취약적인 Al2O3 함량이 극소수인 0.94% 이하인 매우 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기 액상 결합제와 상기 분말 결합제가 혼합된 소결용 혼합 결합제를 제공한다.
본 발명의 소결용 혼합 결합제에 있어서, 상기 액상 결합제와 분말 결합제의 혼합 사용은 펠렛 제조를 위한 원료 중 자철광으로 구성된 극미분 철광석의 함량이 높거나 공정 dust의 투입량이 적은 경우인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기 분말 결합제 및 액상 결합제는 소수성 물질을 친수성 물질로 괴질화(안정화)시킬 수 있는 표면괴질제(Surfactant)를 0.03-0.2%를 함유하는 것을 특징으로 하는 소결용 결합제를 제공한다.
본 발명에서 사용되는 자철광 극미세 분말 철분은 소수성 물질로서 물과의 친화력이 나쁘고 파상조직으로서 펠렛 성형시 과량의 조립수 사용이나, 물과의 친화성 저하로 인해서 원료로서 불균질이거나 펠렛의 강도 불균질을 유도할 수 있는 단점을 갖고 있는 물질이다. 그러나, 본 발명의 분말 결합제 및 액상 결합제는 소수성 물질을 친수성 물질로 괴질화(안정화) 시킬 수 있는 표면괴질제(Surfactant) 를 일부 함유함으로써 이러한 단점을 극복할 수 있다.
또한, 본 발명은 1) 자철광(Magnetite질; Fe3O4)으로 구성된 극미분 철광석에 갈철광(Hematites; Fe2O3)으로 구성된 미분광석, 공정 Dust 및 슬러지를 배합하는 단계; 및 2) 상기 배합물에 상기 액상 또는 분말 결합제(binder)를 반응시켜 펠릿을 제립시키는 단계;를 포함하는 소결광 펠렛(pellet)의 제조방법을 제공한다.
본 발의 소결광 펠렛의 제조방법에 있어서, 상기 극미분 철광석은 입도가 30-80 ㎛로서 고분말이고 판상 조직으로 구성되는 것이 바람직하고, 상기 극미분 철광석은 1) 단계 원료 성분 중 30-80 중량%인 것이 바람직하며, 상기 결합제는 액상 결합제와 분말 결합제가 혼용 사용되는 것이 바람직하다.
또한, 극미분 철광석은 나미사 또는 펠렛피트인 것이 바람직하다.
나미사, 펠렛피트는 자철광(Fe3O4/Fe-72.4%)으로서, 발생지역의 명칭으로 불리우는 것으로, 입도가 30-80 ㎛로서 고분말이고 판상 조직으로 구성되어 있으나 가격이 저렴한 반면, 극미분말의 형상으로 인하여 운송, 사용시 문제점이 있다. Fe 함량은 갈철광(Fe2O3) 보다는 낮으나 대량발생 및 아직도 많은 양이 매장되어 있는 실정으로서 경제적인 광물이다.
또한, 본 발명은 상기 제조방법으로 제조된 소결광 펠렛을 제공한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 소결광 펠렛의 제조방법은, Magnetite질의 저가원료를 사용해 소결원단위를 절감하고, 자체개발한 결합제를 이용해, 성형 펠렛의 조기강도 발현시킴으로서, 소결과정시 베드의 통기성 향상, 소결 생산성 향상, 소결 코크스 사용량 절감 및 저가의 원료사용으로 인한 소결원단위 절감시키는 효과가 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
< 실시예 1> 소결용 액상 결합제의 제조 1
ESP 8-16 g, IC 12-15 g 및 H2O 1000 ㎖를 혼합하고 중탕기에서 60-90℃에서 3-7시간 동안 반응시키고, 상기 반응물에 TEA 15-19 g, IC 3-9 g 및 H2O 250 ㎖를 추가 투입하고 2시간 동안 냉각시켜 소결용 액상 결합제를 제조하였다.
상기 결합제에는 소수성 물질을 친수성 물질로 괴질화(안정화)시킬 수 있는 표면괴질제(Surfactant)를 0.03-0.2%를 함유킨 액상결합제로서 "아민"과 "N6S15"로 명칭하고 분류하여 사용하였다.
< 실시예 2> 소결용 분말 결합제의 제조
SiO2가 50중량% 이상인 플라이애쉬 60-80중량%와 경화촉진제로서 나트륨계열의 탈황더스트 3-8중량%, 래들슬래그 10-19중량% 첨가하고, 석회석분말(경소분말 백고토, 생석회, 제지슬러지 분말) 3-7중량%를 첨가하고 알카리 촉진제를 2-5중량% 균질믹싱한 소결용 분말 결합제를 제조하였다. 상기 결합제에는 소수성 물질을 친수성 물질로 괴질화(안정화)시킬 수 있는 표면괴질제(Surfactant)를 0.03-0.2중량%를 함유한다.
< 실시예 3> 소결용 혼합 결합제의 제조
상기 액상 결합제와 분말 결합제는 단독사용이 가능하고 혼합사용 역시 가능하다. 원료의 수분이 높을 경우 분말 결합제를 사용하고, 수분율이 낮을 경우 액상 결합제를 사용하는 것이 효과적이다. 또한 극미분말의 함량이 높을 경우는 액상 결합제와 분말 결합제의 혼용사용이 경제적일 수 있다.
< 실시예 4> 소결광 펠렛의 제조 1
일반적 소결광 제조 원료인 갈철광 분철(8 ㎜ 미만) 분과 ,공정 Dust를 이용한 소결광을 기존의 결합제와 본 발명의 분말 결합제, 액상 결합제를 이용해 생산 분화율과 열간 강도를 비교하였다.
본 발명의 분말 결합제는 SiO2가 50중량% 이상인 플라이애쉬 50-80중량%와 경화촉진제로서 나트륨계열의 탈황더스트 3-8중량%, 래들슬래그 10-19중량%를 첨가하고, 석회석분말(경소분말 백고토, 생석회, 제지슬러지분말) 3-7중량%를 첨가하고 알카리 촉진제를 2-5중량%를 포함시키고, 표면괴질제를 0.03-0.2중량% 혼합한 결합제로서, 플라이애쉬 함량에 따라 달리 명칭하였다.
액상 결합제는, ESP 8-16 g, IC 12-15 g 및 H2O 1000 ㎖를 혼합하고 중탕기에서 60-90℃에서 3-7시간 동안 반응시키고, 상기 반응물에 TEA 15-19 g, IC3-9 g 및 H2O 250 ㎖를 투입하고 2시간 동안 냉각시켜 소결용 액상 결합제를 제조하였다.
상기 결합제에는 소수성 물질을 친수성 물질로 괴질화(안정화)시킬 수 있는 표면괴질제(Surfactant)를 0.03-0.2%를 함유시킨 액상결합제로서 "아민"과 "N6S15" 로 명칭하고 분류 사용하였다.
소결광 Pellet 작업은 결합제 투입을 5%로 제한하고, 하기 "표 1"은 철광석미분 50% + 공정 Dust 50% 범위에서 상온강도와 열간 강도를 비교하였다.
또한 "표 3"은 갈철광(Hematite) 0.8 ㎜ 미만 분철과 공정 Dust의 비율을 30:70에서 40:60으로 변화시키면서 분말 결합제 단독, 액상 결합제 단독, 분말 액상 결합제 혼합시의 상온강도와 열간강도를 비교하였다. 또한, 액상 결합제 "아민"의 농도를 달리해 강도변화를 확인하였다.
"표 4", "표 5", "표 6" 역시 갈철광(Hematite) 0.8 ㎜ 미만분과 공정 Dust 분말을 70:30로 배합하고 액상 단독 혹은 액상 결합제 농도조절 및 분말 결합제와의 혼용사용의 결과치를 도출하였다.
< 실시예 5> 소결광 펠렛의 제조 2
입도가 30-80 ㎛로서 고분말이고 판상 조직으로 구성된 자철광(Magnetite질; Fe3O4)으로 구성된 극미분철광석(나미사) 20-100%에 갈철광(Hematites; Fe2O3)으로 구성된 0.8 ㎜ 미만 분말 70-10%, 공정 Dust 30-20%로 원료 베이스를 잡고, 상기 원료 혼합분에 대하여 분말 결합제 단독, 액상 결합제(아민) 단독 혹은 분말 결합제와 액상 결합제 혼용작업을 실시, 그 결과치를 "표 7" "표 8"에 도출하였다. 혼합 원료를 배합하고 분말 결합제 2차 투입, 균질 믹싱후 Pelletizer를 이용하여 H2O을 살수하며 Pellet을 제조(2 ㎜-15 ㎜), 일정시간 경과 후 상온강도와 열간강도(400℃ 투입-1000℃에서 30분 유지)를 측정 비교분석했다. 액상 결합제 사용은 전자의 작업과 같고, 분말 결합제 사용시 사용하는 조립수 형태로 사용하였다,
< 실험예 1> 분말 결합제, 액상 결합제 및 혼합 결합제의 특성 분석
상1기 실시예 1 내지 실시예 3에서 제조한 분말, 액상, 혼합 결합제와, 상기 실시예 4 내지 실시예 5에서 제조한 소결광 펠렛의 특성을 분석하였다. 그 결과를 하기 표 1 내지 표 8에 기재하였다.
소결용 펠렛의 강도측정 과장을 설명하면 다음과 같다.
우선 극비분철분과 철광석 그리고 Dust를 혼합, 철광석과 Dust를 혼합한 후 실험용 Disk Pelletizer를 이용하여 2 ㎏의 펠렛을 제조하였다. 이때, 그 크기는 2-15 ㎜였다. 펠렛을 2 m 높이에서 5회 자유낙하시키고. 낙하충격에 의해서 깨지지 않는 2 ㎜ 이상의 시료를 수거하여 수거 시료의 무게를 최초 시료의 무게로 나누고 100을 곱하여 낙하강도를 측정하였다. 또한, 소성강도 측정은 성형 펠렛을 소성로에 투입(400℃에 투입-상승-1000℃에서 30분 유지)한 후 냉각-강도측정을 실시하였다. 소성분율은 소성된 시료(400℃투입-1000℃에서 30분 유지) 시료를 냉각 한 후 2 m 높이에서 5회 자유낙하시킨 후 낙하강도 측정과 동일하게 측정하였다.
광석50
Dust50		 결합제 낙하분율(2 m * 5 회) 상온강도(/P) 소성강도(/P)
(400-1000*30분)		 비 고
분말 액 상 2 초과 2 미만


B/5%
사용

펠렛
입도
(1-15 )		 H2O 90.2% 9.8 0.9 2.7 5 EA 평균값
FA 3
LD 2		 93.6% 6.4 3.4 8.3
아민(1/10) 98.2% 1.8 5.9 11.1
FA4
KSS1		 94.4% 5.6 6.8 9.3
N6S15 (1/3) 97.0% 3.0 6.1 8.9
FA5
KSS1		 N6S15 (1/3) 94.4% 5.4 3.5 7.4
F3
LD1
K1		 95.8% 4.2 6.2 9.7
상기 표 1은 Hematite질 원료를 이용한 소결 펠렛의 강도를 정리한 것이다.
상기의 표에서 제시한 분말 결합제(FA3 + LD2)는 플라이애쉬 60% + 분말 촉진제 40%이고, FA4 + KSS1은 플라이애쉬 80% + 분말 촉진제 20%이며, FA5 + KSS1, FA3 + LD1 + K1 등은 플라이애쉬와 분말 결합제의 다른 배합비를 나타낸다. 또한 액상 결합제 "아민"과 "N6S15"는 아민제조 공정에서 생성된 물질로서 아민원액의 농도를 달리하였다. 상기의 표 1에서 광석 + Dust 분말 이용하는 경우에는 H2O 제립시에는 낙하분율 90%, 상온강도 0.9 ㎏/P, 소성강도 2.7 ㎏/P로서 기타의 분말 혹은 액상 고화제를 이용한 시료보다 낙하강도, 상온강도, 열간 강도가 떨어지는 상황 발생하였다. 또한 분말, 액상 단독 혹은 혼합 사용시 역시 강도값이 양호함을 나타내었다.
결합제 원료 성분분석표
원료 SiO2 Al2O3 CaO MgO Fe2O3 SO3 Na2O/K2O
F / A 53.6 5.87 3.87 1.11 8.95 0.36 0.50/1.28
KSS 1.13 0.59 0.06 0.03 21.43 21.58 19.17/1.54
LD(RSF) 10.89 26.91 45.61 5.82 2.00 S/0.26 Mno-0.87
(F/A- 플라이애쉬, KSS-나트륨계열의 페촉매, LD-래들슬래그)
철광석과 Dust 분말의 혼합비에 따른 물성점검
구분 원 료 결합제 낙하분율 측정(%)
2 M*5 회		 소성강도(/P)
400-1000*30분
DUST 철광석 분말 액상 2 m 초과 2 m 미만
S1 30 70 F3+K2 아민1/5 97.5% 10.3 5EA 평균치

F-Fly ash
K-KSS
R-Rsf(Ld)
S2 40 60 F3+K2 " 97.4% 14.76
S3 40 60 F4+K1 " 98.1% 18.9
S4 40 60 아민원액 90.6% 12.03
S5 30 70 F3+R2 H2O 98.9% 20.92
S6 40 60 F3+R2 " 97.5% 12.8
S7 30 70 F4+R1 " 97.3% 18.91
S8 30 70 F3+K2 " 98.5% 8.7
S9 40 60 F4+K1 " 95.6% 18.77
S10 40 60 F3+K2 " 94.4% 17.2
상기의 표는 철광석(0.8 ㎜ 미만)과 공정 더스트의 혼합비를 달리했을 경우, 최적의 배합비를 산정하기 위한 원료조건으로서. 철광성 미분을 70%-60% 변환하고, 공정 더스트를 30%-40%로 전환시키면서 분말 결합제(F/플라이애쉬, K/탈황더스트, L/래들슬래그, 아민/액상 결합제)와 액상 결합제 단독 혹은 분말 + 액상 결합제를 이용한 소결광의 상온 열간 강도를 비교했다.
상기 표 3의 기재로부터 철광석 70+ Dust30을 사용했을 때 그 결과는 다음과 같다.
F3+K2+H2O의 경우에는 낙하분율이 98.5%이고 소성강도는 8.7 ㎏/P이며, F4+K1+H2O의 경우에는 낙하분율이 95.6%이고 소성강도는 18.77 ㎏/P였다. 또한, F3+R2+H2O의 경우에는 낙하분율이 97.5%이고, 소성강도는 12.8 ㎏/P이며, F4+R1+H2O의 경우에는 낙하분율이 97.3%이고 소성강도는 18.91 ㎏/P였다.
한편, 철광석60 + Dust40을 사용했을 때 그 결과는 다음과 같다.
F3+K2+H2O의 경우에는 낙하분율이 94.4%이고 소성강도는 17.2 ㎏/P이며, F4+K1+H2O의 경우에는 낙하분율이 95.6%이고 소성강도는 18.77㎏/P였다. 또한, 아민원액을 사용한 경우에는 낙하분율이 90.6%이고 소성강도는 12.03 ㎏/P였다.
아울러, 철광석50 + Dust50을 사용했을 때 그 결과는 다음과 같다.
아민원액을 사용했을 경우에는 낙하분율이 92.4%이고 소성강도는 11.1 ㎏/P이고, H2O를 사용했을 경우에는 낙하분율이 85.4%이고 소성강도는 2.7 ㎏/P였다.
상기의 결과를 종합해보면 철광석과 Dust만으로 이루어지는 소결용 펠렛보다는 분말 결합제 또는 액상 결합제 혹은 분말+액상 결합제의 분율이나 소성강도가 양호함을 확인하였다.
철광석과 Dust 함량별 강도변화(분말+ 액상 혼합시 강도변화)
구분 원료 결합제 낙하분율 측정(%)
2 M*5 회		 소성강도(/P)
400-1000*30분
DUST 철광석 분말 액상 2 m 초과 2 m 미만
S1 30 70 F3
K2		 아민(1/10) 98.2% n1 n2 n3 n4 n5 AV
12 15 18 16 17 15,6
S2 30 70 아민(1/10) 98.6% n1 n2 n3 n4 n5 AV
5,9 4,7 17 11 18 11.3
S3 30 70 H2O 91.8% n1 n2 n3 n4 n5 AV
6,5 15 7,2 16 11 11.1
철광석과 Dust 함량별 강도변화(분말+ 액상 혼합시 강도변화)
구분 원료 결합제 낙하분율 측정(%)
2 M*5 회		 소성강도(/P)
400-1000*30분
DUST 철광석 분말 액상 2 m 초과 2 m 미만
S1 40 70 F3
K2		 아민(1/10) 99.1 n1 n2 n3 n4 n5 AV
14 10 11 9,8 13 11,6
S2 40 70 아민(1/10) 98.2 n1 n2 n3 n4 n5 AV
8.5 16 5,8 13 11 10.9
S3 40 70 H2O 92.6% n1 n2 n3 n4 n5 AV
10 12 5,4 8,5 7,1 8.6
철광석과 Dust 함량별 강도변화(분말+ 액상 혼합시 강도변화)
구분 원료 결합제 낙하분율 측정(%)
2 M*5 회		 소성강도(/P)
400-1000*30분
DUST 철광석 분말 액상 2 m 초과 2 m 미만
S1 50 50 F3
K2		 아민(1/10) 98.2% n1 n2 n3 n4 n5 AV
7,9 14 13 9,2 13 11,4
S2 50 50 아민(1/10) 98.6% n1 n2 n3 n4 n5 AV
10 8,6 7,4 15 13 10,8
S3 50 50 H2O 95.8% n1 n2 n3 n4 n5 AV
8,6 12 9,3 11 11 10,4
상기 표 4 내지 표 6의 기재로부터 그 결과를 정리해 보면 다음과 같다.
철광석 + Dust(70:30-50:50)를 사용한 경우에는 분말 결합제 + H2O 강도보다는 분말 결합제 + 액상 결합제 혼용 강도가 더 양호함을 확인하고, 분말 결합제는 F+K, F+L, F+K+L/단독 혹은 혼용이 가능함을 확인하였다.
극미세 철광석분(나미사 분말) 함량에 따른 성형변화
구
분		 원료 구성 결합제(5%) 상온강도
(/P)		 낙하분율(2 m*5 회) 소성강도 (Kg/P)
400-1000*30분
나미사 철광
미분		 Dust 분말 액상 2 m 초과 2 m 미만
S1 70 30 F3
K2		 H2O 4.3 98,8% N1 N2 N3 N4 N5 AV
6.5 15 7.2 16 11 11.1
S2 20 50 30 F3
K2		 H2O 5.2 89.2% N1 N2 N3 N4 N5 AV
5.8 4.9 18 12 10 10.1
S3 20 50 30 아민
(1/10)		 6.3 90.3% N1 N2 N3 N4 N5 AV
16 14 11 18 4.2 12.6
S4 30 40 30 F3
K2		 H2O 6.1 85.4% N1 N2 N3 N4 N5 AV
9,8 7.9 10.4 9.7 11.2 9.8
S5 30 40 30 아민
(1/10)		 6.9 84.7% N1 N2 N3 N4 N5 AV
10 13 11.3 8.6 7.5 10.1
S6 50 20 30 F3
K2		 H2O 4.8 80.8% N1 N2 N3 N4 N5 AV
4.5 7.8 6.5 5.8 9.2 6.8
S7 50 20 30 아민
(1/10)		 5.4 81.5% N1 N2 N3 N4 N5 AV
6.8 5.5 9.3 8.4 8.6 7.7
S8 70 10 20 F3
K2		 H2O 5.6 76.4% N1 N2 N3 N4 N5 AV
5.2 6.8 4.3 5.8 7.6 5.9
S9 70 10 20 아민
(1/10)		 6.2 75,3% N1 N2 N3 N4 N5 AV
3.6 4.8 9.4 8.8 6.4 6.6
S10 100 H2O 제립자체 불가
S11 100 F3
K2		 2,3 42.3%
측불
S12 100 아민
(1/10)		 2,8 24.5%
측불
상기 7의 기재로부터 그 결과를 정리해 보면. 극미세철분(나미사 분말)의 사용량이 증가할수록 기존의 H2O 제립 보다는 양호하나 점차적으로 극미세철분의 사용량이 증가할수록 강도값의 저하가 나타남을 확인하였다. 또한 극미세분 100% + H2O는 제립 자체가 되지 않았다. 분말과 액상 결합제 역시 상온강도값이 형편없이 떨어짐을 확인할 수 있었다.
소성분화율 측정
구
분		 원 료 BINDER 상온강도
(/P)		 낙하분율
(%)/2 m*5회		 소성강도
(/P)		 소성 분율
(%)/2 m*5회
나미사 철광석 Dust 분말 액상
S1 50 20 30 H2O 1,4 36% 분화/측불 분화/측불
S2 F3
L2		 4,2 94,6% 8.2 86.4%
S3 F3
K2		 3,8 97,2% 7,4 91.1%
S4 F3
K1
L1		 4,6 96,9% 7,9 84,7%
S5 F3
K2		 아민
(1/10)		 5,1 98,2% 8,6 90.9%
상기 8의 기재로부터 극미분 철광석을 이용한 소결용 펠렛의 조립제인 H2O는 불가하고 약간의 분말 결합제나 액상 결합제, 혹은 분말 + 액상 결합제 사용시 펠렛의 강도는 향상되고 건조, 소성 소성분율 역시 향상됨으로 인해서 소결과정중 발생되는 분율 저감과 소결대차의 통기성 확보로 이어져, 결론적으로 소결생산성을 향상시키고, 소결공정의 원가절감에 기여가 가능함을 확인하였다.
상기에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였지만. 본 발명은 이에 한정되지 않고 특허청구 범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부자료 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims (3)

1) SiO2가 50중량% 이상인 플라이애쉬, 나트륨계열 물질을 포함하는 더스트(Kss; 탈황더스트), 래들슬래그(RSF); 및
2) 석회석 슬러지 건조분말, 석회석 분말, 경소분말, 생석회, 소석회, 제지회 및 시멘트 계열의 물질로 구성된 군중에서 선택된 한 종 이상;을 포함하는 소결용 분말 결합제.
제 1항에 있어서, 상기 분말 결합제는
SiO2가 50중량% 이상인 플라이애쉬 50-80중량%와 경화촉진제인 나트륨계열의 탈황더스트 3-8중량%, 래들슬래그 10-19중량%를 첨가하고, 석회석분말(경소분말 백고토, 생석회, 제지슬러지 분말) 3-7중량%를 첨가하고 알카리 촉진제를 2-5중량% 균질 믹싱하여 제조되며, 상기 결합제에는 소수성 물질을 친수성 물질로 괴질화(안정화)시킬 수 있는 표면괴질제(Surfactant)를 0.03-0.2중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 소결용 분말 결합제.
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