KR101525067B1 - 소결광용 원료분의 조정 방법 및 소결광용 원료분 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따라, 철광석 원료 중의 입경(粒徑): 3㎜ 이상의 철광석 원료 질량 (F)와, 분(粉) 코크스 중의 입경: 3㎜ 이상의 분 코크스 질량 (C)와의 혼합 비율 [(C/F)×100]을, 2∼3％의 범위로 함으로써, 철광석의 품질에 좌우되지 않고, 소결광의 제조 효율이 우수한 소결광용 원료분을 조정할 수 있다.

Description

소결광용 원료분의 조정 방법 및 소결광용 원료분 {METHOD FOR ADJUSTING PRECURSOR POWDER FOR SINTERED ORE, AND PRECURSOR POWDER FOR SINTERED ORE}

본 발명은, 고로(blast furnace)용의 소결광용 원료분(precursor powder)을 조정하는 방법 및 그에 의해 얻어지는 소결광용 원료분에 관한 것이다.

안정적이고 고효율인 고로의 조업에는, 냉간 강도나 피(被)환원성, 내환원분화성(anti-reduction-disintegration property) 등의 제(諸)특성이 우수한 고품질의 소결광을 사용하는 것이 중요하다. 그러나, 이러한 소결광은 제조시에 있어서의 제어 항목이 많아, 완성품의 수율이나 생산성의 향상을 도모하기 위해 여러 가지의 문제가 발생하고 있었다.

일반적으로, 소결광은 이하와 같은 방법으로 제조되고 있다.

우선, 10㎜ 정도 이하의 입경(粒徑; particle size)의 철광석에 대하여, 응결재인 코크스나, 석회석 등의 CaO 함유 부원료, 니켈 슬러그 등의 SiO₂ 함유 부원료 등을 더하여 혼합하고, 여기에 적당한 수분을 더하여 드럼 믹서 등으로 혼합이나 조립(造立; granulation)을 행한다. 그 후, 얻어진 입상의(granular) 소결광용 원료는, 소결기의 팔레트 상에 분(粉) 코크스(coke breeze)와 함께 장입되어, 팔레트 상에 소결광용 원료층이 형성된다. 이어서, 소결광용 원료층에 대하여 표층부의 고체 연료를 통하여 착화(ignition)가 행해진다. 그리고, 공기의 작용에 의해, 소결광용 원료층 중의 고체 연료가 순차적으로 연소하고, 소결하여, 소결 케이크(sinter cake)가 된다. 그 소결 케이크는, 파쇄되어 정립(uniformly-sized particle)된 후, 일정 입경 이상인 것이 고로용 소결광으로서 고로에 이송된다.

즉, 소결광은, 철광석이 플럭스(flux), 즉 CaO나 SiO₂ 등의 슬러그 성분과 반응 용융하여, 괴상화(agglomeration)하여 생성되는 것이다.

여기에서, 아시아 모든 국가를 비롯한 신흥국에 있어서의 철강 재료의 수요의 성장은, 최근, 특히 눈부신 것이 있다. 그 성장에 따라서, 고로용의 소결광 및 고로용의 소결광의 원료인 철광석의 수요도 또한 계속 성장하고 있다.

전술한 철광석의 수요의 성장은, 종래에 없었던 문제를 발생시키고 있다. 즉, 공급되는 철광석의 품질을 자유롭게 선택할 수 없게 되고 있는 것이다. 특히, 입도 분포의 편차가 큰 철광석 등이 공급되는 경우가 많아지고 있다.

추가로, 전술한 바와 같이, 종래로부터의 문제점인 완성품의 수율이나 생산성의 향상을 도모한다는 문제는 여전히 남아 있었다. 즉, 현재는, 철광석의 입도의 편차가 큰 가운데, 더욱 소결광의 제조 효율을 향상시키는 것이 요망되고 있는 것이다.

여기에, 소결광을 제조할 때는, 원료 중의 분 코크스를, 소결광용 원료층 내를 통과하는 공기에 의해 연소시키고 있다. 즉, 그 생산성은, 소결광용 원료층의 통과 풍량(통기성)에 의해 결정된다고 말할 수 있다. 또한, 통기성은, 철광석 등의 입경에 의해 결정되는 소결 전의 냉간 통기성과, 융액의 유동을 통하여 생성되는 공기의 유로인 소결 케이크의 기공 지름에 의해 결정되는 소결 중이나 소결 후의 열간 통기성으로 크게 나누어져 있지만, 철광석 등의 입경에 의해 결정되는 소결 전의 냉간 통기성은, 전술한 광석 원료의 품질의 편차에 영향을 받기 쉬워, 최근 특히 생산성 향상에 대한 큰 과제가 되고 있었다.

그러나, 현행에서는, 상기한 과제에 대하여, 반드시 유효한 방책이 제안되고 있지는 않았다.

본 발명은, 상기한 현상을 감안하여 개발된 것으로, 고로에 이용되는 소결광용 원료분으로서, 철광석 원료의 입경에 편차가 있어도, 소결광의 제조 효율이 우수한 소결광용 원료분의 조정 방법 및 소결광용 원료분을 제공하는 것을 목적으로 한다.

발명자들은, 상기한 과제를 해결하기 위해 예의 검토를 행했다. 그 결과, 소결광용 원료분에 있어서의 소정 형상의 철광석 원료의 질량과 소정 형상의 분 코크스의 질량과의 혼합비를 일정한 범위로 조정하는 것이, 소결광의 제조 효율의 향상에 유리하게 작용하는 것을 인식했다. 즉, 본 발명에서는, 특히 소결 전의 냉간 통기성을, 철광석 원료의 품질(입경에 편차)에 따라서 분 코크스의 성상(property)을 바꿈으로써, 우수한 소결 팔레트 내의 소결광용 원료분(조립하여 의사 입자화(pseudo-granulation)한 소결광용 원료)의 통기성(JPU 지수)이 달성되고, 그로써 소결광의 제조 효율의 향상이 도모되는 것이다.

본 발명은, 상기한 인식에 기초하는 것으로서, 본 발명의 요지 구성은 다음과 같다.

1. 철광석 원료와 분 코크스와 부원료를 드럼 믹서로 혼합·조립한 후, 소결기에 장입하여 소성함으로써 고로용의 소결광을 제조함에 있어서,

상기 철광석 원료 중의 입경: 3㎜ 이상의 철광석 원료 질량 (F)와, 상기 분 코크스 중의 입경: 3㎜ 이상의 분 코크스 질량 (C)와의 혼합 비율 [(C/F)×100]을, 2∼3％의 범위로 조정하여 혼합·조립하는 소결광용 원료분의 조정 방법.

2. 상기 혼합 비율 [(C/F)×100]을, 2.2∼2.8％의 범위로 하는 상기 1에 기재된 소결광용 원료분의 조정 방법.

3. 철광석 원료와 분 코크스와 부원료로 이루어지는 고로용의 소결광용 원료분으로서,

상기 철광석 원료 중의 입경: 3㎜ 이상의 철광석 원료 질량 (F)와, 상기 분 코크스 중의 입경: 3㎜ 이상의 분 코크스 질량 (C)와의 혼합 비율 [(C/F)×100]이, 2∼3％의 범위인 소결광용 원료분.

4. 상기 혼합 비율 [(C/F)×100]이, 2.2∼2.8％의 범위인 상기 3에 기재된 소결광용 원료분.

본 발명에 따름으로써, 철광석 원료의 품질(입도 분포)에 편차가 있어도, 안정적으로 우수한 소결 팔레트 내의 소결광용 원료분의 통기성(JPU 지수)이 달성되기 때문에, 소결광의 제조 효율의 향상이 효과적으로 도모된다.

도 1은 철광석 원료와 분 코크스의 혼합 비율 [(C/F)×100]과 JPU의 관계를 나타내는 그래프이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

이하, 본 발명에 대해서 구체적으로 설명한다.

본 발명은, 철광석 원료와 분 코크스와 부원료를 드럼 믹서로 혼합하여, 소결광용 원료분으로 한 후, 이 소결광용 원료분을 소결기에 장입하여 소결함으로써 고로용의 소결광을 제조하는 것이다. 그때, 특히, 이하 서술하는 바와 같이, 철광석 원료와 분 코크스를 그 입경에 착안하여, 적절하게 조합함으로써, 소결시의 생산성, 즉, 이하의 (1) 식으로 구해지는 소결 팔레트 내의 소결광용 원료분의 통기성(JPU 지수: 이하 단순히, JPU라고 함)을 높게 유지할 수 있다. 또한, JPU는 수치가 클수록 통기성이 좋은 것을 의미하며, 22 이상 정도가 소결광 제조시의 생산성의 관점에서 특히 양호하게 여겨지는 값이다.

(JPU)＝[풍량(㎥/min)/소성 면적(㎡)]·[층 두께(㎜)/부압(㎜Aq)]^0.6

···(1)

여기에서, 식 중,

풍량: 어떤 소성 면적에 있어서의 소결광용 원료분을 빠져 나가는 풍량,

소성 면적: 상기의 풍량을 측정한 소결광용 원료분의 적재 면적,

층 두께: 풍량을 측정한 장소의 소결광용 원료분의 층 두께,

부압: 소결광용 원료분 하부의 풍상(wind box)의 기압

을 각각 나타낸다. 또한, 1㎜Aq＝9806.38㎩이다.

본 발명에서, 입경이란, 체분급법(sieve classification method)(JIS R6001 (1998))에 의해 측정된 것이다.

또한, 본 발명에 이용하는 철광석 원료는, 남미산 헤마타이트 광석(hematite ore), 북미산 마그네타이트광(magnetite ore), 남미산 마그네타이트광, 호주산 피솔라이트(pisolite ore) 광석 및 마라맘바 광석(Marra Mamba ore) 등을 들 수 있다.

본 발명에서는, 철광석 원료 중의 입경: 3㎜ 이상의 철광석 원료 질량 (F)와, 분 코크스 중의 입경: 3㎜ 이상의 분 코크스 질량 (C)와의 혼합 비율 [(C/F)×100]을, 2∼3％의 범위로 조정하는 것이 특징이지만, 상기 F를 구할 때의 철광석 원료의 질량에는, 반광(return ore)의 질량분을 포함하지 않고 계산하는 것으로 한다.

상기한 혼합 비율 [(C/F)×100]을 제어함으로써, 양호한 JPU를 달성하는 메커니즘에 대해서는, 이하와 같이 생각할 수 있다.

상기 혼합 비율이 작을 때, 즉 2 미만일 때는, 분 코크스 입도에 대하여 광석의 입도가 큰 것을 의미한다. 그렇기 때문에, 분 코크스의 입도가 지나치게 작아지면, 소결 속도는 증가하기는 하지만, 소결 용융대의 폭도 증가하여 열간에 있어서의 통기성을 악화시킨다. 한편, 혼합 비율이 클 때, 즉 3보다도 클 때는, 분 코크스의 입도가 조립화되어 있어, 조립 과정에 있어서, 분 코크스를 핵입자로 하는 의사 입자(pseudoparticle)의 생성이 현저해진다. 분 코크스를 핵입자로 하는 의사 입자는, 분 코크스의 습윤성(wettability)이 낮기 때문에, 의사 입자의 강도가 발현되지 않아, 소결 팔레트에 장입될 때까지의 핸들링 과정에서 붕괴되기 쉽고, 그 결과, 소결 팔레트로 장입되는 의사 입자가 세립화되어 통기성을 악화시킨다.

따라서, 광석 입경에 대한 분 코크스 입경의 적정 범위가 존재하는 것은 분명하지만, 그 범위는, C/F×100의 값으로 나타낼 수 있고, 전술한 바와 같이 2∼3％가 된다. 또한, 상기 C/F×100의 값의 적합 범위는, 2.2∼2.8％이다.

본 발명에 있어서, 부원료란, 석회석 등의 CaO 함유 부원료, 니켈 슬러그 등의 SiO₂ 함유 부원료 등을 들 수 있지만, 특별히 제한은 없고, 통상 공지의 소결광용 원료분에 이용되는 부원료나 불가피적으로 혼합되어 버리는 불순물도 포함하는 것으로 한다.

또한, 그 혼합 비율로서는, 소결광 중의 CaO/SiO₂(＝염기도)가 2.0 부근이 되도록 정해진다.

본 발명에 이용하는 드럼 믹서는, 원통형 콘을 갖는 드럼 믹서 등을 생각할 수 있지만, 소결광용 원료분의 제조에 이용되는 통상의 드럼 믹서로 좋다.

또한, 본 발명에 이용하는 소결기는, 하방 흡인의 드와이트 로이드식 소결기(Dwight Lloyd type sintering machine)가 바람직하다. 그 외, 공지의 소결광용 원료분 제조용의 소결기를 이용할 수 있다.

이상 서술한 바와 같이, 본 발명에 따름으로써, 철광석 원료와 분 코크스와 부원료로 이루어지는 제조 효율이 우수한 고로용의 소결광용 원료분을 얻을 수 있다.

즉, 반광을 제외한 철광석 원료 중의 입경: 3㎜ 이상의 철광석 원료 질량 (F)와, 분 코크스 중의 입경: 3㎜ 이상의 분 코크스 질량 (C)와의 혼합 비율 [(C/F)×100]이 2∼3％, 바람직하게는 2.2∼2.8％의 범위가 되는 소결광용 원료분을 얻을 수 있는 것이다.

또한, 상기에 있어서 특별히 정한 것 이외에, 원료분 등의 재료나 사용 설비, 그 운전 조건 등의 제조 방법은, 상법에 따르면 좋다.

(실시예)

[실시예 1]

이하에 나타내는 조건으로, 소결광용 원료분을 조정했다. 이어서, 얻어진 소결광용 원료분을 이용하여, 하방 흡인의 드와이트 로이드식 소결기에 장입 충전(充塡)하여 소결광을 제작했다. 이 소결광용 원료분을 소결할 때의 JPU를 조사하여 본 발명의 효과를 확인했다. 　

철광석 원료

철광석 원료의 원(原)단위: 1100∼1200(㎏/t-sr)

3㎜ 이상의 철광석 원료의 비율: 30∼40(％대(對) 장입 원료)

분 코크스

분 코크스의 원단위: 45∼50(㎏/t-sr)

3㎜ 이상의 분 코크스의 비율: 5∼20(％대 분 코크스)

혼합 비율 [(C/F)×100]: 1.2∼3.5％

부원료는, 석회석: 6∼10(％대 장입 원료)

도 1에, 3㎜ 이상의 철광석 원료와 3㎜ 이상의 분 코크스의 혼합 비율 [(C/F)×100]과 JPU의 관계를 나타낸다. 동(同) 도면으로부터, 본 발명의 조건을 충족하는 범위의 혼합 비율 [(C/F)×100]으로 만들어진 소결광용 원료분의 JPU는, 22 이상 정도의 양호한 수치를 나타내고 있다.

이에 대하여, 혼합 비율 [(C/F)×100]이 본 발명의 조건을 만족하지 않는 것은 도 1에 나타낸 바와 같이, JPU가 19∼21 정도, 즉 21 이하로서, JPU에서 뒤떨어지고 있었다.

[실시예 2]

본 발명을 실기(實機)에 이용한 경우의 실시예에 대해서 설명한다.

통상 소결 공정에서 사용하는 철광석 원료는, 원료 야드(raw material yard)에 있어서 자동 샘플링한 후, 일본공업규격 JIS8706에 따라 입도 분포를 측정했다.

분 코크스에 관해서는, 통상 코크스 공장에서 제조된 덩어리 코크스를 체로 거르거나, 구입 무연탄을 소결 공장에서 수용하여, 조업에 적절한 입도 분포가 될 때까지 분쇄하여 소결 공정에서 사용했다.

분쇄는, 로드 밀(rod mill), 케이지 밀(cage mill), 볼 밀(ball mill) 등의 장치를 이용했다. 이어서, 분쇄 후의 분 코크스를 벨트 컨베이어 승계부(transfer point)에 설치된 샘플러로 채취하고, 그 후, 건조기로 건조하여, 로우 탭식 체기(Ro-tap type sieve shaker)로 입도 분포를 측정했다.

본 발명에 따라, 입하한 철광석의 입도 구성, 즉 3㎜ 이상의 존재 비율에 따라서, 분 코크스의 분쇄 조건을 조정하고, 분 코크스 중의 3㎜ 이상의 존재 비율을 변경했다.

표 1에, 3㎜ 이상의 철광석 원료(광석)와 3㎜ 이상의 분 코크스의 혼합 비율 [(C/F)×100]과 JPU의 측정 결과를 병기한다. 또한, 코크스 성분을 X(㎏/t), 광석 Ⅰ 성분을 Y(㎏/t), 광석 Ⅱ 성분을 Z(㎏/t)로 하고, 코크스의 3㎜ 이상의 비율을 x(％), 광석 Ⅰ의 3㎜ 이상의 비율을 y(％), 광석 Ⅱ의 3㎜ 이상의 비율을 z(％)로 하면, C＝X×x, F＝Y×y＋Z×z이다.

표 1로부터, 본 발명의 조건을 충족하는 범위의 혼합 비율 [(C/F)×100]으로 만들어진 소결광용 원료분의 JPU는, 22 이상 정도의 양호한 수치를 나타내고 있다.

이에 대하여, 혼합 비율 [(C/F)×100]이 본 발명의 조건을 만족하지 않는 것은, 표 1에 나타낸 바와 같이, JPU가 19∼21 정도, 즉 21 이하로 JPU에서 뒤떨어지고 있었다.

또한, 철광석을 분급(classification)하여, 분쇄할 수 있는 라인을 갖는 경우에는, 분 코크스의 분쇄 조건뿐만 아니라, 철광석의 조립 분쇄 조건을 조정함으로써, 발명법에서 나타내는, C/F의 혼합 비율을 실현하는 것이 가능하다.

본 발명에 의하면, 소결광의 제조 효율이 우수한 소결광용 원료분을 얻을 수 있다. 또한, 생산성 향상 외에, 통기성이 유지되기 때문에 소결광의 덩어리 수율, 강도가 향상되고, 그 때문에, 안정적이고 고효율인 고로의 조업을 도모할 수 있다.

Claims (4)

1. 철광석 원료와 분(粉) 코크스와 부원료를 드럼 믹서로 혼합·조립(造立)한 후, 소결기에 장입하여 소성함으로써 고로용의 소결광을 제조함에 있어서,
   상기 철광석 원료 중의 입경(粒徑): 3㎜ 이상의 철광석 원료 질량 (F)와, 상기 분 코크스 중의 입경: 3㎜ 이상의 분 코크스 질량 (C)와의 혼합 비율 [(C/F)×100]을, 2∼3％의 범위로 조정하여 혼합·조립하는 소결광용 원료분의 조정 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 혼합 비율 [(C/F)×100]을, 2.2∼2.8％의 범위로 하는 소결광용 원료분의 조정 방법.　
3. 철광석 원료와 분 코크스와 부원료로 이루어지는 고로용의 소결광용 원료분으로서,
   상기 철광석 원료 중의 입경: 3㎜ 이상의 철광석 원료 질량 (F)와, 상기 분 코크스 중의 입경: 3㎜ 이상의 분 코크스 질량 (C)와의 혼합 비율 [(C/F)×100]이, 2∼3％의 범위인 소결광용 원료분.
4. 제3항에 있어서,
   상기 혼합 비율 [(C/F)×100]이, 2.2∼2.8％의 범위인 소결광용 원료분.

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