KR101638769B1 - 밀 스케일 브리켓 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

밀 스케일 브리켓 및 이의 제조방법이 개시된다. 본 발명의 일 구현예는, 환원철이 장입되는 용융가스화로, 및 상기 용융가스화로에 연결되고, 상기 환원철을 제공하는 환원로를 포함하는 용철제조장치에서 상기 용융가스화로의 돔(dome)부에 장입되고, 10 내지 30 wt%의 점결탄; 및 잔부인 밀 스케일(mill scale);을 포함하는 제1 혼합물을 포함하는 밀 스케일 브리켓을 제공한다.

Description

밀 스케일 브리켓 및 이의 제조방법{MILL SCALE BRIQUETTES AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명의 일 구현예는 밀 스케일 브리켓 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근에는 용철 제조 방법으로서 고로법을 대체하는 용융환원 제철법이 개발되고 있다.
이러한 용융환원 제철법에서는 미분광을 유동환원로에 장입함에 의해 철광석을 부분 환원시킨 후, 유동환원로에서 배출된 분환원철을 괴상의 환원철(Hot Compacted Iron, HCI)로 제조하여 용융가스화로에 장입하여 용철을 제조한다. 즉, 분말 형태의 분환원철을 약 700 내지 800℃의 온도 범위에서 압력을 가하여 덩어리 형태로 환원철을 제조한 후, 용융가스화로에 공급한다.
이 때, 유동환원로에서의 배출이 불량하거나, 괴성화 장치에서 연속 조업이 되지 않을 때, 혹은 용철 생산량을 증대시키고자 할 때 등 추가적인 철원을 용융가스화로에 장입하는 경우가 있다.
제강공정 및 압연공정에서 발생하는 밀 스케일(mill scale) 중에는 유용성분인 철성분이 다량 함유되어 있기 때문에, 그대로 폐기할 경우 자원 낭비와 환경오염 등을 유발할 수 있으므로, 페기보다는 이들을 철원의 대체품으로 재활용하고자 하는 노력이 종래부터 실시되어 전기로 및 제강공정에서 스크랩 대용제로 단순 재활용되고 있다.
밀 스케일을 채취된 형태 그대로인 분말상으로 투입할 경우에는 용융가스화로 상부에 형성되는 강한 상승기류로 인하여 분말상의 원료 대부분이 유실되어 버릴 우려가 있다.
이에, 밀 스케일을 괴상으로 응집시켜 투입하여야 하는데, 이렇게 응집시켜 투입하는 경우에도 고온의 용융가스화로 상부에서 다시 분화되어 분말상으로 변화되면 원료 대부분이 유실되어 버릴 우려가 있다.
따라서, 고온의 용융가스화로에 장입하는 경우에도 일정 형상을 유지하여 괴상의 환원철을 대체하는 철원으로 사용이 가능한 브리켓(briquet)의 개발이 절실히 요구되고 있다.
본 발명의 일 구현예는, 제강공정 및 압연공정에서 발생되는 밀 스케일과 미분탄을 함유하고, 높은 열간강도를 가짐으로써, 용융환원 제철공정에서 괴상의 환원철(Hot Compacted Iron, HCI)을 대체하는 철원으로 사용 가능한 밀 스케일 브리켓 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 구현예는, 환원철이 장입되는 용융가스화로, 및 상기 용융가스화로에 연결되고, 상기 환원철을 제공하는 환원로를 포함하는 용철제조장치에서 상기 용융가스화로의 돔(dome)부에 장입되고, 10 내지 30 wt%의 점결탄; 및 잔부인 밀 스케일(mill scale);을 포함하는 제1 혼합물을 포함하는 밀 스케일 브리켓을 제공한다.
상기 점결탄은 미분 형태이고, 상기 점결탄의 입도가 0초과 및 0.2 ㎜ 이하일 수 있다.
상기 점결탄은 6 내지 9의 도가니 팽창지수(Crucible Swelling Number, CSN)를 갖을 수 있다.
상기 밀 스케일 브리켓은 바인더를 더 포함하고, 상기 제1 혼합물 100 중량부에 대하여 상기 바인더의 함량은 3 내지 6 중량부인 것일 수 있다.
상기 바인더는 전분, 알파전분, 당밀, 비튜멘(bitumen), 아스팔트(asphalt), 석탄타르(coal tar), 석유피치(petroleum pitch), 물유리, 플라스틱(plastic), 고분자 수지, 오일(oil), 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 밀 스케일 브리켓의 입도는 20 내지 70 ㎜ 일 수 있다.
본 발명의 다른 구현예는, 미분 형태의 점결탄을 준비하는 단계; 밀 스케일(mill scale)을 준비하는 단계; 상기 점결탄과 밀 스케일이 혼합된 제1 혼합물을 준비하는 단계; 및 상기 제1 혼합물을 성형하여 밀 스케일 브리켓을 수득하는 단계;를 포함하고, 상기 밀 스케일 브리켓은 10 내지 30 wt%의 점결탄; 및 잔부인 밀 스케일(mill scale);을 포함하는 제1 혼합물을 포함하는 것인 밀 스케일 브리켓의 제조방법을 제공한다.
상기 점결탄과 밀 스케일이 혼합된 제1 혼합물을 준비하는 단계; 및 상기 제1 혼합물을 성형하여 밀 스케일 브리켓을 수득하는 단계;는, 상기 점결탄과 밀 스케일이 혼합된 제1 혼합물을 준비하는 단계; 상기 제1 혼합물과 바인더가 혼합된 제2 혼합물을 준비하는 단계; 및 상기 제2 혼합물을 성형하여 밀 스케일 브리켓을 수득하는 단계;인 것일 수 있다.
상기 제1 혼합물 100 중량부에 대하여 상기 바인더의 함량은 3 내지 6 중량부인 것일 수 있다.
상기 바인더는 전분, 알파전분, 당밀, 비튜멘(bitumen), 아스팔트(asphalt), 석탄타르(coal tar), 석유피치(petroleum pitch), 물유리, 플라스틱(plastic), 고분자 수지, 오일(oil), 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 제1 혼합물을 성형하여 밀 스케일 브리켓을 수득하는 단계;에서, 상기 성형은 롤프레스로 압축하여 이루어지는 것일 수 있다.
상기 성형은 10 내지 30 kN/㎝의 압력 조건에서 수행되는 것일 수 있다.
상기 미분 형태의 점결탄을 준비하는 단계;에서, 상기 점결탄의 입도가 0초과 및 0.2 ㎜ 이하일 수 있다.
상기 점결탄은 6 내지 9의 도가니 팽창지수(Crucible Swelling Number, CSN)를 갖을 수 있다.
상기 제2 혼합물을 성형하여 밀 스케일 브리켓을 수득하는 단계;에서, 상기 밀 스케일 브리켓의 입도는 20 내지 70 ㎜ 일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 제강공정 및 압연공정에서 발생되는 밀 스케일과 미분탄을 함유하고, 높은 열간강도를 가짐으로써, 용융환원 제철공정에서 괴상의 환원철(Hot Compacted Iron, HCI)을 대체하는 철원으로 사용 가능한 밀 스케일 브리켓 및 이의 제조방법을 제공할 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 용철제조장치의 개략도이다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명의 일 구현예는, 환원철이 장입되는 용융가스화로, 및 상기 용융가스화로에 연결되고, 상기 환원철을 제공하는 환원로를 포함하는 용철제조장치에서 상기 용융가스화로의 돔(dome)부에 장입되고, 10 내지 30 wt%의 점결탄; 및 잔부인 밀 스케일(mill scale);을 포함하는 제1 혼합물을 포함하는 밀 스케일 브리켓을 제공한다.
본 발명은 밀 스케일 브리켓을 1000℃의 용융가스화로의 충전층(char bed) 위 돔(dome)부에 장입 시, 석탄의 연화용융 특성으로 인하여 철원으로 사용되는 밀 스케일에, 고온에서 상기 밀 스케일과 결합 가능한 미분의 점결탄을 적절히 이용할 경우, 밀 스케일이 다시 분화(分化)되지 않고, 일정 크기의 형상을 유지함으로써, 괴상의 환원철을 대체하는 철원으로 사용할 수 있다는 것에 착안하여 안출되었다.
본 발명의 일 구현예에 따른 밀 스케일 브리켓은 제1 혼합물을 포함한다.
보다 구체적으로, 본 발명의 일 구현예에 따른 밀 스케일 브리켓의 제1 혼합물은 점결탄을 포함한다.
석탄은 다양한 방식으로 분류될 수 있다. 석탄의 분류를 위해 석탄화도라는 기준이 사용될 수 있다. 석탄화도란, 지하에서의 시간, 압력, 및 온도 변화에 따라 식물의 휘발분(volatile matter)이 감소하고, 고정 탄소(fixed carbon)의 양이 증가하는 과정을 의미한다. 석탄은 석탄화도에 따라 다음과 같이 분류할 수 있다. 즉, 석탄은 그 석탄화도에 따라 탄소분(무수 무회 기준, dry ash free basis)이 약 60% 이하인 이탄, 약 60 내지 70%인 갈탄, 약 70 내지 75%인 아역청탄, 약 75 내지 85%인 역청탄, 약 85 내지 94%인 무연탄으로 구분된다.
한편, 석탄은 점결성 여부에 따라 점결탄과 비점결탄으로 분류될 수도 있다. 점결성을 가진 역청탄은 건류 시 석탄입자가 서로 결합하는 특성을 가진다. 점결성은 석탄을 가열하면 350 내지 400℃ 부근에서 열연화성 및 유동 현상을 보이면서 석탄 입자들이 상호 결합하여 열분해 가스 발생에 의해 팽창하며, 450 내지 500℃ 부근에서 고화에 의한 수축 현상을 나타내는 것을 의미한다. 점결성은 석탄을 820±5℃의 최종온도까지 가열하여 석탄의 팽창 특성을 측정하는 석탄-도가니 팽창지수 측정법(KS E ISO 501)에 의해 도가니 팽창지수(crucible swelling number, CSN)로 평가한다. 도가니 팽창지수가 3 이상인 석탄은 점결탄으로 분류하고, 도가니 팽창지수가 3 미만인 석탄은 비점결탄으로 분류한다.
본 발명의 일 구현예에서 상기 점결탄은 10 내지 30 wt% 포함될 수 있으며, 보다 구체적으로는 20 내지 30 wt% 포함될 수 있다. 이 때, 상기 점결탄의 함량이 10 wt% 미만인 경우에는 고온에서 밀 스케일을 충분하게 결합시킬 수 없어서 밀 스케일 브리켓의 열간강도가 오히려 저하될 수 있는 문제점이 있으며, 상기 점결탄의 함량이 30 wt%를 초과하는 경우에는 점결탄이 필요 이상으로 과다하게 투입됨으로써 밀 스케일의 양이 감소될 우려가 있다. 이에, 상기 점결탄의 함량을 전술한 범위로 조절한다.
본 발명의 일 구현예에서 상기 점결탄은 미분 형태로서, 입도가 0초과 및 0.2 ㎜ 이하인 것이 바람직하다. 상기 점결탄의 입도가 작을수록, 점결탄의 비표면적이 증가하게 되며, 고온에서 결합력이 거의 없는 밀 스케일을 결합시킬 수 있는 충분한 석탄을 제공할 수 있게 된다.
이 때, 본 명세서에서, “입도”는 입자가 구 모양인 경우에는 상기 입자의 지름을 말하고, 입자가 복잡한 형상으로 이루어진 경우에는 일정 방향으로의 지름을 다수 측정한 평균값을 의미한다.
본 발명의 일 구현예에서 상기 점결탄은 6 내지 9 의 도가니 팽창지수(Crucible Swelling Number, CSN)를 갖는 것이 바람직하다. 이 때, 도가니 팽창지수는, 전술된 바와 같이, 석탄-도가니 팽창지수 측정법(KS E ISO 501)에 의해 평가될 수 있으며, 도가니 팽창지수가 높은 석탄은 건류 시 석탄입자가 서로 결합하는 특성을 가진다. 도가니 팽창지수가 6 미만인 미분의 점결탄의 경우, 고온에서 석탄 입자 사이의 결합력이 저하되어 밀 스케일을 충분하게 결합시킬 수 없고, 따라서 밀 스케일 브리켓의 열간강도가 저하되는 경우가 있으므로, 본 발명에서는 6 내지 9 의 도가니 팽창지수를 갖는 점결탄을 사용한다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 밀 스케일 브리켓의 제1 혼합물은 밀 스케일(mill scale)을 포함한다.
본 발명의 일 구현예에서 밀 스케일(mill scale)은 70 내지 90 wt% 포함될 수 있으며, 보다 구체적으로는 70 내지 80 wt% 포함될 수 있다. 다만, 이러한 상기 밀 스케일의 함량은 후술되는 점결탄의 함량을 제외한 양으로 결정되는 것으로서, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 전술한 밀 스케일 브리켓의 제1 혼합물, 즉, 점결탄과, 밀 스케일만으로는 실온에서 응집체를 형성하기에 필요한 결합력을 제공할 수 없는 경우가 있다.
이 경우, 본 발명의 일 구현예에 따른 밀 스케일 브리켓은 제1 혼합물 외에 바인더를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 바인더는 상기 제1 혼합물 100 중량부에 대하여, 3 내지 6 중량부가 포함될 수 있다. 상기 바인더의 함량이 3 중량부 미만인 경우에는 상온강도를 확보할 수 없어 밀 스케일 브리켓을 이송 또는 저장하는 과정에서 밀 스케일 브리켓이 파손될 수 있고, 그 결과 용융가스화로의 돔(dome)부에 존재하는 강한 상승기류에 의하여 유실되는 문제가 발생될 수 있으며, 상기 바인더의 함량이 6 중량부를 초과하는 경우에는 더 이상 강도 증진 효과가 없다. 이에, 상기 바인더의 적절한 함량 범위는 상기 점결탄과, 밀 스케일로 이루어진 밀 스케일 브리켓 100 중량부에 대하여 3 내지 6 중량부로 한정한다.
상기 바인더로는 전분, 알파전분, 당밀, 비튜멘(bitumen), 아스팔트(asphalt), 석탄타르(coal tar), 석유피치(petroleum pitch), 물유리, 플라스틱(plastic), 고분자 수지, 오일(oil), 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다.
이 때, 상기 제1 혼합물과, 바인더로 이루어진 밀 스케일 브리켓은 입도가 20 내지 70 ㎜ 인 밀 스케일 브리켓으로 성형되는 것이 바람직하다. 상기 밀 스케일 브리켓의 입도가 상기 범위인 경우, 용융가스화로에의 투입과 보관이 용이한 이점이 있다.
이하에서는, 상기와 같이 제조된 밀 스케일 브리켓을 이용하여 용철을 제조하는 과정에 대하여 간략히 설명하도록 한다.
도 1은 일 구현예에 따른 용철제조장치의 개략도이다. 도 1의 용철제조장치(1)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 도 1의 용철제조장치(1)를 다양한 형태로 변형할 수 있다.
도 1을 참조하면, 용철제조장치(1)는 용융가스화로(10), 환원로(20), 환원철 압축장치(30), 및 압축 환원철 저장조(40)를 포함한다. 여기에서, 상기 압축 환원철 저장조(40)는 생략될 수 있다.
상기와 같이 제조된 밀 스케일 브리켓은 용융가스화로(10)에 장입된다. 여기에서, 밀 스케일 브리켓은 용융가스화로(10)에서 환원가스를 발생시키고 발생된 환원가스는 유동층형 환원로(20)에 공급된다. 한편, 유동층을 가진 복수의 환원로(20)들에 분철광석이 공급되고, 상기 발생된 환원가스에 의해 유동되면서 환원철로 제조된다. 환원철은 환원철 압축장치(30)에 의해 압축된 후, 압축 환원철 저장조(40)에 저장된다. 압축된 환원철은 압축 환원철 저장조(40)로부터 용융가스화로(10)에 공급되어 용융가스화로(10)에서 용융된다.
밀 스케일 브리켓은 용융가스화로(10)에 공급되어 통기성을 가진 촤(char)로 변하므로, 용융가스화로(10)의 하부에서 발생한 다량의 가스와 압축된 환원철이 용융가스화로(10) 내의 석탄 충전층(char bed)을 좀 더 쉽고 균일하게 통과하여 양질의 용철을 제조할 수 있게 된다.
본 발명의 다른 구현예는, 미분 형태의 점결탄을 준비하는 단계; 밀 스케일(mill scale)을 준비하는 단계; 상기 점결탄과 밀 스케일이 혼합된 제1 혼합물을 준비하는 단계; 및 상기 제1 혼합물을 성형하여 밀 스케일 브리켓을 수득하는 단계;를 포함하고, 상기 밀 스케일 브리켓은 10 내지 30 wt%의 점결탄; 및 잔부인 밀 스케일(mill scale);을 포함하는 제1 혼합물을 포함하는 것인 밀 스케일 브리켓의 제조방법을 제공한다.
보다 구체적으로, 본 발명의 다른 구현예에서 상기 점결탄과 밀 스케일이 혼합된 제1 혼합물을 준비하는 단계; 및 상기 제1 혼합물을 성형하여 밀 스케일 브리켓을 수득하는 단계;는, 상기 점결탄과 밀 스케일이 혼합된 제1 혼합물을 준비하는 단계; 상기 제1 혼합물과 바인더가 혼합된 제2 혼합물을 준비하는 단계; 및 상기 제2 혼합물을 성형하여 밀 스케일 브리켓을 수득하는 단계;인 것일 수 있다.
이 때, 상기 바인더는 상기 제1 혼합물 100 중량부에 대하여, 3 내지 6 중량부가 포함될 수 있다. 상기 바인더의 함량이 3 중량부 미만인 경우에는 상온강도를 확보할 수 없어 밀 스케일 브리켓을 이송 또는 저장하는 과정에서 밀 스케일 브리켓이 파손될 수 있고, 그 결과 용융가스화로의 돔(dome)부에 존재하는 강한 상승기류에 의하여 유실되는 문제가 발생될 수 있으며, 상기 바인더의 함량이 6 중량부를 초과하는 경우에는 더 이상 강도 증진 효과가 없다. 이에, 상기 바인더의 적절한 함량 범위는 상기 점결탄과, 밀 스케일로 이루어진 제1 혼합물 100 중량부에 대하여 3 내지 6 중량부로 한정한다.
상기 바인더로는 전분, 알파전분, 당밀, 비튜멘(bitumen), 아스팔트(asphalt), 석탄타르(coal tar), 석유피치(petroleum pitch), 물유리, 플라스틱(plastic), 고분자 수지, 오일(oil), 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다.
이 때, 본 발명의 다른 구현예의, 상기 제2 혼합물을 성형하여 밀 스케일 브리켓을 수득하는 단계;에서, 상기 밀 스케일 브리켓의 입도는 20 내지 70 ㎜ 일 수 있다.
본 발명의 다른 구현예서의, 상기 제1 혼합물을 성형하여 밀 스케일 브리켓을 수득하는 단계;에서, 상기 성형은 롤프레스로 압축하여 이루어지는 것일 수 있다.
이 때, 상기 가압성형시의 압력은 통상적인 롤 프레스 성형압력이면 충분하며, 10~30 kN/㎝의 압력 조건에서 수행되는 것이 바람직하다. 상기압력이 10 kN/cm 미만인 경우에는 충분한 성형압력을 가하지 못하여 상온강도를 확보할 수 없어, 본 발명에 따른 밀 스케일 브리켓을 이송 또는 저장하는 과정에서 파손되는 경우가 발생될 수 있으며, 상기 압력이 30 kN/㎝를 초과하는 경우에는 더 이상 강도 증진 효과가 없다.
본 발명의 다른 구현예의, 미분 형태의 점결탄을 준비하는 단계;에서, 상기 점결탄의 입도는 0초과 및 0.2 ㎜ 이하일 수 있다.
상기 점결탄은 6 내지 9 의 도가니 팽창지수(Crucible Swelling Number, CSN)를 갖는 것일 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 구현예의, 상기 제1 혼합물을 성형하여 밀 스케일 브리켓을 수득하는 단계; 또는/및 상기 제2 혼합물을 성형하여 밀 스케일 브리켓을 수득하는 단계;는, 도면에는 도시하지 아니하였으나, 상호 반대 방향으로 회전하는 쌍롤들 사이에 혼합물을 장입하여 포켓 또는 스트립 형태의 밀 스케일 브리켓으로 제조할 수 있다. 그 결과, 우수한 열간강도 및 냉간강도를 가지는 밀 스케일 브리켓을 제조할 수 있다.
이하 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명의 일 실시예 일 뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예
실시예 1
밀 스케일 90 중량%와, 입도가 0.2 mm 이하이며, 도가니 팽창지수가 8.3 인 미분의 점결탄 10 중량%로 구성된 밀 스케일 브리켓 주성분 100 중량부에 대하여, 알파전분 바인더 4 중량부를 균일하게 혼합하였다. 이후, 상기 혼합물을 롤프레스로 압축하여 64.5mm × 25.4mm × 19.1mm 크기의 베게 형상의 밀 스케일 브리켓을 제조하였다.
실시예 2
실시예 1에서 밀 스케일을 80 중량%, 점결탄을 20 중량% 포함한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 밀 스케일 브리켓을 제조하였다.
실시예 3
실시예 1에서 밀 스케일을 70 중량%, 점결탄을 30 중량% 포함한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 밀 스케일 브리켓을 제조하였다.
실시예 4
실시예 2에서 도가니 팽창지수가 6.0 인 점결탄을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일하게 밀 스케일 브리켓을 제조하였다.
비교예 1
밀 스케일 100 중량%로 구성된 밀 스케일 브리켓 주성분을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 밀 스케일 브리켓을 제조하였다.
비교예 2
밀 스케일 80 중량%와, 입도분포가 0~0.1mm(23 wt%), 0.1~1.0mm(77 wt%)이며, 도가니 팽창지수가 6.0 인 미분의 점결탄 20 중량%로 구성된 밀 스케일 브리켓 주성분 100 중량부에 대하여, 알파전분 바인더 3 중량부를 균일하게 혼합하였다. 이후, 상기 혼합물을 롤프레스로 압축하여 64.5mm × 25.4mm × 19.1mm 크기의 베게 형상의 밀 스케일 브리켓을 제조하였다.
비교예 3
밀 스케일 80 중량%와, 입도가 0.1 mm 이하이며, 도가니 팽창지수가 4.4 인 미분의 점결탄 20 중량%로 구성된 밀 스케일 브리켓 주성분 100 중량부에 대하여, 알파전분 바인더 5 중량부를 균일하게 혼합하였다. 이후, 상기 혼합물을 롤프레스로 압축하여 64.5mm × 25.4mm × 19.1mm 크기의 베게 형상의 밀 스케일 브리켓을 제조하였다.
평가
평가 1: 낙하강도 측정
용융가스화로에 장입되는 과정에서 발생하는 밀 스케일 브리켓의 분화 정도를 파악하기 위하여, 밀 스케일 브리켓의 낙하강도를 측정하였다. 이를 위해, 3 kg의 브리켓을 5 m의 높이에서 자유 낙하시켜 두께가 13 ㎜ 인 강판에 떨어뜨렸다. 이를 4회 반복 낙하 시킨 후 20 ㎜ 이상인 입도를 가진 밀 스케일 브리켓의 비율을 산정하여 낙하강도를 측정하였다.
평가 2: 열간강도 측정
용융가스화로 내부에서 발생하는 밀 스케일 브리켓의 분화 정도를 파악하기 위하여 열간강도를 측정하였다. 이를 위해, 1000℃ 및 질소 불활성 분위기로 설정된 가열 조건 하에서, 지름이 280 ㎜인 원통형 반응로에, 실온의 밀 스케일 브리켓 약 1kg를 투입한 후, 2 rpm의 회전 속도로 상기 원통형 반응로를 60분 간 회전시켰다. 밀 스케일 브리켓의 열간 분화 정도가 적을수록 열간강도가 우수하다고 판단되므로, 대립비율로서 10 ㎜ 이상의 입도를 가진 촤(char)의 비율로 밀 스케일 브리켓의 열간강도를 측정하였다.
결과
실시예 1 내지 4와, 비교예 1 내지 3에 따라 제조된 밀 스케일 브리켓의 낙하강도 및 열간강도의 측정 결과를 아래의 [표 1]에 나타내었다.
낙하강도 (%) 열간강도 (%)
실시예 1 92.4 68.9
실시예 2 94.6 78.3
실시예 3 93.7 79.3
실시예 4 95.3 67.5
비교예 1 83.0 0
비교예 2 89.6 23.9
비교예 3 98.9 20.8
[표 1]을 참조하면, 실시예 1 내지 4에 따라 제조된 밀 스케일 브리켓의 낙하강도는 90% 이상이고, 열간강도는 76% 이상으로 양호한 강도를 나타냄을 알 수 있다.
그러나, 비교예 1 내지 3에 따라 제조된 밀 스케일 브리켓의 열간강도는 25% 이하로 매우 낮고, 이와 같이 열간강도가 낮게 되면 용융가스화로에 장입되는 환원철(Hot Compacted Iron, HCI)을 대체하는 철원으로 사용하기에 적합하지 않다.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1: 용철제조장치 10: 용융가스화로
20: 유동층형 환원로 30: 환원철 압축장치
40: 압축 환원철 저장조

Claims (15)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 미분 형태의 점결탄을 준비하는 단계;
    밀 스케일(mill scale)을 준비하는 단계;
    상기 점결탄과 밀 스케일이 혼합된 제1 혼합물을 준비하는 단계; 및
    상기 제1 혼합물을 성형하여 밀 스케일 브리켓을 수득하는 단계;를 포함하고,
    상기 밀 스케일 브리켓은 10 내지 30 wt%의 점결탄; 및 잔부인 밀 스케일(mill scale);을 포함하는 제1 혼합물을 포함하고,
    상기 점결탄은 미분 형태이고, 상기 점결탄의 입도가 0초과 및 0.2 ㎜ 이하이고, 상기 점결탄은 6 내지 9의 도가니 팽창지수(Crucible Swelling Number, CSN)를 갖는 것인 밀 스케일 브리켓의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 점결탄과 밀 스케일이 혼합된 제1 혼합물을 준비하는 단계; 및 상기 제1 혼합물을 성형하여 밀 스케일 브리켓을 수득하는 단계;는,
    상기 점결탄과 밀 스케일이 혼합된 제1 혼합물을 준비하는 단계; 상기 제1 혼합물과 바인더가 혼합된 제2 혼합물을 준비하는 단계; 및 상기 제2 혼합물을 성형하여 밀 스케일 브리켓을 수득하는 단계;인 것인 밀 스케일 브리켓의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 혼합물 100 중량부에 대하여 상기 바인더의 함량은 3 내지 6 중량부인 것인 밀 스케일 브리켓의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 바인더는 전분, 알파전분, 당밀, 비튜멘(bitumen), 아스팔트(asphalt), 석탄타르(coal tar), 석유피치(petroleum pitch), 물유리, 플라스틱(plastic), 고분자 수지, 오일(oil), 또는 이들의 조합인 밀 스케일 브리켓의 제조방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 혼합물을 성형하여 밀 스케일 브리켓을 수득하는 단계;에서,
    상기 성형은 롤프레스로 압축하여 이루어지는 것인 밀 스케일 브리켓의 제조방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 성형은 10 내지 30 kN/㎝의 압력 조건에서 수행되는 것인 밀 스케일 브리켓의 제조방법.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제 8 항에 있어서,
    상기 제2 혼합물을 성형하여 밀 스케일 브리켓을 수득하는 단계;에서,
    상기 밀 스케일 브리켓의 입도는 20 내지 70 ㎜ 인 밀 스케일 브리켓의 제조방법.
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