KR101674837B1

KR101674837B1 - 고 p 철광석 사용한 환원철 제조 방법

Info

Publication number: KR101674837B1
Application number: KR1020150183259A
Authority: KR
Inventors: 이영석
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2015-12-21
Filing date: 2015-12-21
Publication date: 2016-11-10

Abstract

고 P 철광석 사용한 환원철 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 제조방법은, 고 P 함유 철광석, 석탄 및 부원료를 혼합한 후, 이를 이용하여 10~30mm 크기의 펠렛 또는 브리켓을 제조하는 괴성체 제조단계; 상기 제조된 괴성체를 1350~1500℃에서 유지함으로써 철광석을 급속히 환원, 용융시키는 단계; 상온의 공기 또는 질소가스를 공급하여 상기 환원, 용융된 용융철의 온도가 1150℃ 이하가 되도록 급속 냉각함으로써 상기 용융철 및 슬래그를 응고시키는 단계; 및 상기 응고된 용융철 및 슬래그가 추가로 냉각되도록 물을 분사하면서, 진동이나 충격을 부여함으로써 상기 응고된 용융철의 표면에 부착된 슬래그를 제거하는 단계;를 포함한다.

Description

고 P 철광석 사용한 환원철 제조 방법{METHOD FOR REDUCING IRON ORE CONTAINING HIHG P}

본 발명은 P 성분이 철광석 내 5 ㎛ 이하의 크기로 고르게 분포한 맥석 (SiO₂, Al₂O₃)과 화합물을 형성하고 있는 특성을 이용한 환원철의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 맥석과 용융 슬래그를 쉽게 형성하고 P 성분과 결합력이 높은 부원료와, 철광석의 환원 및 용융을 위한 탄소계 환원제를 철광석과 함께 괴성화하고 급속 가열하여 고속 환원시킴으로써 용융철을 신속히 제조하고, 용융철과 용융 슬래그가 분리되는 단계에서 급속 냉각하여 용융철 및 슬래그를 고체화시켜 맥석 중 P 산화물이 용융철로 환원, 이동하는 것을 억제함으로써, 고 P 광석으로부터 P 성분을 제거하여 환원철을 제조하는 방법에 관한 것이다.

철광석 중 P는 광석 내부에 고르게 분포하는 특징이 있어 선광이 매우 곤란한 물질로 알려져 있으며, 최근 철광석의 저급화에 따라 광석 중 P 함량이 지속적으로 증가하고 있다. 특히, 중국 및 서호주, 알제리 등의 서아프리카 지역의 철광석은 매장량이 풍부하나 P 함량이 높아 제철용으로 직접 사용이 곤란하다. 이 광석들의 P 성분은 광석 내 CaO 성분과 결합되어 있거나, Al₂O₃-SiO₂계의 맥석 성분과 결합되어 있는 특징이 있다. 또한 5 ㎛ 이하의 매우 작은 크기로 광석 내 매우 고르게 분포되어 있어, 일반적인 선광 공정인 파쇄 후 비중 선별 혹은 자력 선별 등으로도 제거 효율이 높지 않기 때문에 매장량이 풍부함에도 불구하고 그 활용도가 크지 않다.

이처럼, 고 P 광석의 활용도가 낮은 이유는 원료(광석, 석탄) 중 산화물의 형태로 존재하는 P 성분이 환원제 및 용선 중 탄소에 의해 환원되어 용선 중으로 흡수되기 때문이다. 더욱이, 고체 환원철을 제조하는 경우에 있어서도, 일부 가스화되어 제거되지만 그 량은 미비하며, 결국 전로 공정에서 산소를 취입하여 산화제거 해야 하기 때문이다. 따라서 현재 고 P 광석의 사용은 제강 공정에서 탈린 시간 상승에 따른 생산량 저하 및 정련제의 투입량 증대로 인한 제조 비용의 상승을 피할 수 없게 한다.

따라서 고 P 광석을 선광 등의 사전처리 없이 환원 공정 내에서 일부 제거하여 환원철을 제조한다면 광석의 사전처리 비용 저감을 꾀할 수 있다. 또한 제조 환원철로부터 제조된 용선 또는 용강으로부터 P를 제거하기 위한 생석회 사용 등의 저감을 통해 처리 비용이 절감될 수 있을 뿐만 아니라, 향후 고품위 광석 고갈에 대응한 광석 사용의 경쟁력 향상에 대한 방안이 될 수 있을 것이다.

종래 고 P 철광석에 대한 접근 방법은 광석을 건조하여 파쇄한 후, 염산 등을 이용해 침출하거나 비중 차이를 이용하는 등의 선광을 적용하거나, 고온에서 광석을 환원하고 냉각, 파쇄한 후 자력 선별을 적용하는 등이 제안되어 왔다.

상기 산성 수용액 중에서 일정 입도 이하로 파쇄된 고 P 광석을 처리하여 P를 침출, 제거하는 방법에 관한 것들로서, 중국 특허 CN10382225A는 0.15mm 이하로 파쇄된 철광석을 염산, 황산, 질산 등의 산성용액으로 구성된 pH 1.5인 산성 수용액에 1~2시간 침출 및 여과하고, 잔류한 고체 철광석류을 세척하여 제철 산업에서의 원료로 활용하는 방법을 제시하였다.

그리고 중국특허 CN103667694A는 P 성분이 0.5~1.15%인 고 P 적철광을 0.147mm 이하로 파쇄하고, 이를 염산에서 30~60분 동안 교반, 침출 및 여과하여 잔류한 0.2% 이하의 P를 함유한 고체 철광석류르 얻어 제철 원료로 활용하는 방법을 제안하고 있으며, 중국 특허 CN102168174A는 0.1 mm 이하로 파쇄된 철광석을 oxalic 혹은 benzoic acid를 사용하여 침출하고 처리하여 P 성분이 0.2% 이하인 철광석 원료를 확보하는 방법을 제안하였다.

또한 중국특허 CN200710034844.8과 CN200910088966.4 등은 고 P 광석 중 P 성분을 침출하기 위해 박테리아, 곰팡이류 등을 활용하는 방법 등을 제안하였다.

그러나 상기와 같은 방법들은 고 P 광석을 제철용 원료로 활용하기 위해 P 성분을 침출하는 습식 선광 방법에 관한 것이며, 산 처리 및 폐수 처리를 위한 광범위한 부대설비를 필요로 한다는 단점을 지니고 있다. 또한 처리 규모에 비해 P 제거 효율이 50~70% 수준으로 비교적 낮고, 염산 등의 강산 및 oxalic acid 등의 organic acid를 사용하는 등 폐수 처리에 있어 환경 처리 법규 제한을 피하기 위한 추가 비용 등이 지속적으로 요구되는 등의 실제 공정 적용에 한계를 나타낼 것으로 생각된다.

한편 상술한 광석 중 P를 침출하여 제철산업용으로 적합한 원료를 제공하는 방법과는 달리, 고 P 철광석을 활용하여 환원철을 제조하는 방법과 함께 자력선별 및 파쇄 후 선별 등을 동시에 적용하는 방법들도 다양하게 제안되어 왔다. 즉, 중국특허 CN103789477A에는 Fe 20~30%, C 25~35%인 고로 더스트와 Fe 43~53%, P 0.1~1.3%인 고 P 광석을 2mm 이하로 파쇄하여 혼합하고, 혼합시 P 제거를 위해 CaCO₃ 및 CaF₂도 혼합하여 1150~1200℃의 가열로에 장입하여 50~80분 동안 소성한다. 이어, 0.074 mm 이하로 파쇄하고 다시 0.043mm 이하로 추가 파쇄한 후 자력선별을 통해 P 함량이 0.08% 이하, Fe 성분이 91%인 환원철을 회수하는 방법을 제안하고 있다.

또한 중국특허 CN102978318A에서는 P 함량이 0.8~1.2%인 고 P 광석을 1mm 이하로 파쇄하고, 수분 건조를 위해 microwave oven에서 1~3분 유지하여 800℃ 정도로 가열하고 상온으로 냉각하였다. 이후, CaCO₃와 Na₂CO₃를 광석 대비 5% 이내로 혼합하여 유동환원로에서 CO, H₂ 등의 환원가스를 0.20 m/s의 속도로 공급하여 유동환원하고, 이를 1550~1600℃의 온도에서 용융환원하여 슬래그와 용선을 분리하는 방법을 제안하고 있다.

또한 중국특허 CN102828021A에서는 파쇄된 고 P 광석을 석탄계 환원제와 혼합하여 펠렛으로 제조하고, 여기에 2400 ~ 2500 MHz의 주파수를 가지는 microwave를 20~60분 동안 주사하여 승온 및 환원시키고 제조된 환원철을 파쇄 및 자력 선별하여 슬래그 성분과 철 성분을 분리하는 방법을 제안하였다. 이와 유사한 방법으로 CN102094115A에서는 P성분이 0.8% 이하인 고 P 광석과 목재 등을 파쇄 혼합하고 400 ~ 600℃에서 환원한 후, 200℃로 냉각 및 자력선별하여 P 함량이 0.2% 이하인 정광을 얻는 방법을 제안하였다. 그리고 중국특허 CN10187081A는 파쇄된 고 P 광석을 400 ~ 800℃에서 소성하고 이를 자력선별하고, 다시 황산, 질산 혹은 염산에서 침출하여 P 성분을 침출 제거하는 방법을 제안하였다. 아울러, 중국특허 CN8502680U는 고속 순환 유동층로에서 고 P 광석을 산화, 소성 및 환원하고 이를 배출하고 플라즈마 용융로에서 용융하면서 P를 제거하고 슬래그와 메탈을 고속 분리 배출하는 방법을 제안하고 있다. 또한 Hino 등의 학술논문(ISIJ International, Vol. 51, 2011, No.2, pp.220-227)에서는 P 함량이 0.12%인 철광석을 석탄계 환원제와 함께 1000 ~ 1200℃의 온도에서 3시간 이상 환원시켜 금속철의 확산 이동으로 인해 금속철과 맥석이 서로 분리됨을 확인하였으며, 이를 다시 냉각 및 파쇄하고 입도별 선별 결과, 25㎛ 이상의 환원철만 회수시 P 제거율은 약 40%, 75㎛이상의 환원철만 회수시 P 제거율은 51% 수준임을 확인하였고, 이로부터 환원후 파쇄 및 screening을 통해 고 P 광석의 P를 어느 정도 제거할 수 있음을 제안하였다.

상기와 같이, 고 P 광석으로부터 환원철 및 용선을 확보하기 위해 여러 가지 방법들이 제안되었으나, 주로 광석의 건조→파쇄→승온→환원→냉각→파쇄→선별(자력선별 혹은 입도 분리)의 과정을 위해 각각의 공정이 필요하거나, 건조→승온→환원→용융→탈린→슬래그분리 등의 다단계의 공정을 요구하고 있으며, 효율적인 P 제거를 위해 장시간의 환원이 요구하고 있어 투입된 에너지에 비해 그 제거효율이 크지 않음을 알 수 있다.

따라서 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, P 성분이 산화물의 형태로 맥석 내 존재하는 특성을 활용하여 맥석과 용융 슬래그를 쉽게 형성하고 P 성분과 결합력이 높은 부원료와, 환원 및 용융을 위한 탄소계 환원제를 철광석에 혼합하여 괴성화하고, 이를 급속 가열하여 용융철을 급속히 제조한 후, 이를 급속 냉각하여 용융철 및 슬래그를 고체화시켜 맥석 중 P 산화물이 용융철로 환원, 이동하는 것을 억제시킴으로써 고 P 광석으로부터 P 성분을 제거할 수 있는 환원철을 제조하는 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

또한 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들에 한정되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

고 P 함유 철광석, 석탄 및 부원료를 혼합한 후, 이를 이용하여 10~30mm 크기의 펠렛 또는 브리켓을 제조하는 괴성체 제조단계;

상기 제조된 괴성체를 1350~1500℃에서 유지함으로써 철광석을 급속히 환원, 용융시키는 단계;

상온의 공기 또는 질소가스를 공급하여 상기 환원, 용융된 용융철의 온도가 1150℃ 이하가 되도록 급속 냉각함으로써 상기 용융철 및 슬래그를 응고시키는 단계; 및

상기 응고된 용융철 및 슬래그가 추가로 냉각되도록 물을 분사하면서, 진동이나 충격을 부여함으로써 상기 응고된 용융철의 표면에 부착된 슬래그를 제거하는 단계;를 포함하는 고 P 함유 철광석을 이용하여 환원철 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에서 상기 철광석, 석탄 및 부원료의 입도를 0.1 mm이하로 하는 것이 바람직하다.

또한 상기 괴성체를 1350~1500℃에서 7~15분 정도 유지함이 바람직하다.

또한 상기 부원료는 CaO를 포함하며, CaO의 함량은 철광석 중의 SiO₂ 함량의 1.0~2.0 배 수준인 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면 제철 공정에서 직접 활용되지 못하는 고 P 철광석을 환원 공정 내에서 P 성분을 제거시킬 수 있어서 종래 기술들에 비해 단순화된 공정으로 저 P 환원철을 빠른 시간 내에 제조할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 고 P 철광석으로부터 환원철을 제조하는 장치들의 개략 구성도이다.
도 2는 도 1의 장치들 중 환원철 제조장치와 슬래그 분리장치의 구성을 나타내는 개략도이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 환원철 제조 설비는 크게 혼합건조기(10), 파쇄기(20), 혼합기(30), 괴성체 제조장치(40), 환원철 제조장치(50) 및 슬래그/환원철 분리장치(60)을 포함하여 구성된다.

먼저, 고 P 철광석을 이용하여 저 P 환원철을 제조하는 장치는 혼합건조기(10)를 포함하는데, 여기에서는 고 P 철광석과 석탄을 파쇄하기 이전에 파쇄 효율을 증가시키기 위하여 혼합 건조하는 역할을 한다.

상기 파쇄기(20)는 고 P 철광석과 석탄으로 펠렛 혹은 브리켓 등의 괴성체로 제조하기 이전에 반응효율을 향상시키기 위해 0.1 mm 이하로 파쇄하는 역할을 한다.

상기 혼합기(30)은 가열 시 광석 중의 맥석과 반응하여 급속히 용융 슬래그를 만들 수 있는 부원료를 0.1 mm 이하로 파쇄된 고 P 철광석과 석탄에 골고루 혼합하여 접촉 효율을 향상시키는 역할을 하며, 상기 괴성화 제조장치(40)는 혼합된 고 P 철광석과 석탄 그리고 부원료를 이용하여 10~30 mm의 크기를 갖도록 펠렛 혹은 브리켓을 제조한다.

상기 환원철 제조장치(50)는 상기 제조된 괴성체를 1350 ~ 1500℃에서 7~15분 정도 유지하여 철광석을 급속히 환원, 용융시켜 슬래그와 용융철을 분리시키고, 연속하여 상온의 공기 혹은 질소가스를 공급하여 용융 슬래그와 용융철의 온도가 1150℃ 이하가 되도록 급속히 응고시키는 역할을 한다.

그리고 상기 슬래그/환원철 분리장치(60)는 응고된 슬래그와 환원철을 추가 냉각하면서 분리시키기 위해 물을 분사하고 좌우로 진동 충격을 주어 슬래그와 환원철을 물리적으로 분리하는 역할을 한다.

도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 고 P 함유 철광석을 이용하여 환원철 제조방법은, 고 P 함유 철광석, 석탄 및 부원료를 혼합한 후, 이를 이용하여 10~30mm 크기의 펠렛 또는 브리켓을 제조하는 괴성체 제조단계; 상기 제조된 괴성체를 1350~1500℃에서 7~15분 정도 유지함으로써 철광석을 급속히 환원, 용융시키는 단계; 상온의 공기 또는 질소가스를 공급하여 상기 환원, 용융된 용융철의 온도가 1150℃ 이하가 되도록 급속 냉각함으로써 상기 용융철 및 슬래그를 응고시키는 단계; 및 상기 응고된 용융철 및 슬래그가 추가로 냉각되도록 물을 분사하면서, 진동이나 충격을 부여함으로써 상기 응고된 용융철의 표면에 부착된 슬래그를 제거하는 단계;를 포함한다.

먼저, 본 발명에서는 고 P 함유 철광석, 석탄 및 부원료를 혼합한 후, 이를 이용하여 10~30mm 크기의 펠렛 또는 브리켓을 제조하는 괴성체를 제조한다.

일반적으로 P 성분은 광석 중 맥석 성분과 주로 결합되어 있는 형태를 나타내며, 5 ㎛ 이하의 매우 작은 크기로 광석 내 매우 고르게 분포되어 있는 특징을 지니고 있다. 따라서 P 성분이 포함된 맥석을 용융 슬래그로 급속히 제조하고 철 성분을 급속히 환원, 침탄, 용융시키기 위해서는, 철광석, 석탄, 부원료는 미세할 수록 유리하며 또한 골고루 혼합될 필요가 있다.

본 발명에서는 상기 철광석, 석탄 및 부원료의 입도를 0.1 mm이하로 함이 바람직하다. 만일 0.1mm를 초과하는 경우, 슬래그와 환원철의 분리가 빨리 이루어지지 않아 P 성분 제거 효율이 떨어질 수 있기 때문이다.

도 1을 참고하면, 고 P 철광석과 석탄을 혼합 건조기(10)에서 건조 후, 파쇄기(20)로 투입한다. 이때, 철광석과 석탄의 혼합비율은 적어도 석탄이 20%이상 함유되어야 한다. 석탄이 20% 미만인 경우, 가열시 환원은 진행되나 용융철의 생성 속도가 늦어 용융 슬래그와 용융철의 분리 속도가 늦어질 수 있다. 적어도 용융철 중 탄소 함량이 3% 이상이 될 수 있도록 석탄 배합량을 조절해야 한다.

또한, 철광석 및 석탄을 0.1 mm 이하로 파쇄시, 수분이 함유되는 경우 파쇄기에 부착되는 경향이 증가하여 파쇄 효율이 떨어지므로, 혼합 건조기(10)에서 배출되는 철광석과 석탄의 수분 함량은 0.5% 이하로 유지하는 것이 유리하다.

그리고 혼합기(30)에서 파쇄된 철광석과 석탄의 혼합물에 0.1 mm 이하의 부원료를 골고루 혼합한다. 용융 슬래그를 급속히 생성하기 위한 부원료의 종류 및 함량은 매우 중요하다. CaO, MgO 등의 여러 성분이 부원료로 가능하나 이중 CaO가 슬래그의 융점을 낮추고 P 성분을 슬래그 중으로 결합시키는 경향이 가장 높았다. CaO의 함량은 철광석 중의 SiO₂ 함량에 1.0~2.0배 수준이 되게끔 유지하는 것이 용융 슬래그의 형성 및 분리에 유리하였다.

본 발명에서는 상기와 같은 철광석, 석탄 및 부원료 혼합물을 괴성체 제조장치(40)에 공급하여 10~30mm의 크기를 갖는 펠렛 혹은 브리켓으로 괴성체를 제조한다.

상기 괴성체의 크기가 30mm를 초과하는 경우, 환원철 제조장치(50) 내에서 용융 슬래그와 용융철의 생성이 용이하지 않다. 반면에 괴성체의 크기가 10 mm 미만인 경우, 생성되는 환원철과 슬래그의 크기가 작아 후속하는 슬래그/환원철 분리기(60)에서의 분리 효율이 높지 않다는 문제가 있다.

다음으로, 본 발명에서는 상기 제조된 괴성체를 1350~1500℃에서 유지함으로써 철광석을 급속히 환원, 용융시킨다. 즉, 상기 제조된 괴성체는 환원철 제조장치(50)에 공급되어 1350 ~ 1500℃에서 유지하여 철광석을 급속히 환원, 용융시켜 슬래그와 용융철을 분리시키며, 바람직한 유지시간은 7~15분 정도이다. 이때, 용융 슬래그와 용융철의 생성 및 분리 시간은 가열 온도에 따라 다르며, 용융 슬래그와 용융철의 분리 시작 및 종료시간에 대해 명확히 인지되어야 한다. 즉, 용융 슬래그와 용융철의 분리가 완료되자마자 급속히 응고시켜야 용융 슬래그 중의 P 성분이 용융철 중으로 이동되지 않기 때문이다. 온도가 높을수록 용융 슬래그와 용융철의 분리 종료시간이 짧아지는데, 온도에 따른 용융 슬래그와 용융철의 분리 완료 시간은 후속하는 본원의 실시예 1에 상세히 나타나 있다.

연속하여, 본 발명에서는 상기 환원철 제조장치(50)에서 상온의 공기 또는 질소가스를 공급하여 상기 환원, 용융된 용융철의 온도가 1150℃ 이하가 되도록 급속 냉각함으로써 상기 용융철 및 슬래그를 응고시킨다. 즉, 전술한 용융 슬래그와 용융철의 분리가 완료되자마자 상온의 공기 또는 질소 가스를 공급하여 냉각하며, 이때 환원철의 온도는 1150℃ 이하가 되도록 하여야 한다. 1150℃ 이상의 온도에서는 용융 환원철은 응고가 되지 않기 때문이다.

한편 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 환원철 제조장치(50)의 개략 구성도이다. 상기 환원철 제조장치(50)는 크게 용융 슬래그와 용융철을 급속히 생성 및 분리하는 영역(51)과 용융 슬래그와 용융철을 급속히 냉각시키는 영역(53), 그리고 철광석, 석탄 및 부원료로 제조된 괴성체를 장치내에서 이동시켜 결국 응고된 슬래그와 환원철의 배출을 유도하는 구동영역(55)을 포함하여 구성된다.

상기 환원철 제조 장치(50)에서 환원 및 용융을 위한 온도의 제어는 천연가스 등을 연소시키는 버너(511)에 의해 이루어지며, 차단막(512)에 의해 연소 가스가 냉각 영역(53)로 유입되지 않게끔 하여 준다.

상기 냉각영역(53)에서는 냉각가스 공급장치(531)로부터 상온의 공기 혹은 질소를 용융철과 용융슬래그에 강하게 분사하여 환원철과 슬래그의 온도가 1150℃ 이하로 냉각하여 응고된다.

그리고 원료 이동벨트(551)위의 용융 슬래그와 용융철이 서로 분리가 종료되는 시점이 차단막(512)에 위치될 수 있도록 구동체(552)의 회전 속도를 후속하는 실시예 1의 각 온도별 용융 슬래그와 용융철의 분리 종료시간을 참조하여 조절한다.

마지막으로, 본 발명에서는 상기 응고된 용융철 및 슬래그가 추가로 냉각되도록 물을 분사하면서, 진동이나 충격을 부여함으로써 상기 응고된 용융철의 표면에 부착된 슬래그를 제거한다.

1150℃이하로 냉각된 슬래그와 환원철은 소량의 슬래그가 환원철의 표면에 물리적으로 부착되어 있는 형태를 나타내며, 이를 분리시키기 위해 환원철 제조장치(50)로부터 배출된 응고된 슬래그와 환원철은 슬래그 분리장치(60)로 공급된다. 이때 추가 냉각하면서 분리시키기 위해 물을 분사하고 좌우로 진동 충격을 주면서 슬래그와 환원철을 분리하게 된다.

본 발명에서 상기 슬래그 분리장치(60)는 냉각수 분사장치(61)와 진동여과장치(62) 및 슬래그 호퍼(63)를 포함하여 구성된다. 진동 여과장치(62)는 좌우로 진동하여 환원철 표면의 슬래그를 분리시켜 슬래그 저장 장치(63)로 이동시켜 제거하게 된다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.

(실시예 1)

본 발명에 따라 환원철 제조장치(50) 중 구동영역 (55)의 속도를 제어하기 위한 기본 조건의 도출을 위하여, 용융 슬래그와 용융철의 분리 시작 및 종료 시점을 온도별로 평가하였다. 시험에 사용된 고 P 철광석의 대표 조성(wt%)은 하기 표 1과 같다.

T-Fe	SiO₂	Al₂O₃	P
60.89	3.70	2.23	0.12

건조 혼합기(10)에 투입된 철광석과 석탄의 비율은 무게비로 77 : 23이 되도록 하였으며, 파쇄기(20)에서 광석과 석탄은 모두 0.1mm 이하가 되도록 파쇄되었다. 그리고 사용된 부원료는 CaO 0.1mm 이하였으며, 그 혼합비는 광석 중 SiO₂ 함량 대비 무게비로 1.5배가 되도록 혼합하였다. 상기 광석, 석탄 및 부원료의 혼합물로부터 10mm의 펠렛을 제조하였으며, 이를 온도별로 시험하며 용융 슬래그와 용융철의 분리 시작 및 종료 시점을 관찰하여 하기 표 2에 나타내었다.

온도(℃)	분리 시작 시간(분)	분리 종료시간(분)
1300	13	18
1350	10	14
1400	7.0	10
1450	6.5	8
1500	6	7

(실시예 2)

실시예 1에서 사용된 펠렛을 용융 슬래그 및 용융철 분리 온도를 1450℃로 설정하여, 용융 슬래그와 용융철을 급속히 생성 및 분리하는 영역(51)에서의 체류시간이 8분이 되게 끔하고, 이후 냉각영역(53)에서 냉각가스로 질소 가스를 강하게 공급하여 5분 체류시켜 응고시킨 후, 슬래그 분리기(60)로 이동시켜 슬래그와 환원철을 분리시켰다. 슬래그 제거 효율은 90% 수준이었으며, 환원철 중 P 성분은 다음과 같이 급속 응고를 하지 않아 슬래그 중의 P 성분이 용선 중으로 이동한 경우에 비해 P 성분이 제거된 환원철을 얻을 수 있었으며, 이는 일반적인 용선 중 P 함량과 유사한 수준이었다.

	급속 냉각하지 않은 경우	급속 냉각한 경우
환원철 중 P 함량(wt%)	0.20	0.10

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라, 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

10...........혼합건조기 20............파쇄기
30...........혼합기 40............괴성체 제조장치
50...........환원철 제조장치 60............슬래그/환원철 분리장치

Claims

고 P 함유 철광석, 석탄 및 부원료를 혼합한 후, 이를 이용하여 10~30mm 크기의 펠렛 또는 브리켓을 제조하는 괴성체 제조단계;
상기 제조된 괴성체를 1350~1500℃에서 유지함으로써 철광석을 급속히 환원, 용융시키는 단계;
상온의 공기 또는 질소가스를 공급하여 상기 환원, 용융된 용융철의 온도가 1150℃ 이하가 되도록 급속 냉각함으로써 상기 용융철 및 슬래그를 응고시키는 단계; 및
상기 응고된 용융철 및 슬래그가 추가로 냉각되도록 물을 분사하면서, 진동이나 충격을 부여함으로써 상기 응고된 용융철의 표면에 부착된 슬래그를 제거하는 단계;를 포함하는 고 P 함유 철광석을 이용하여 환원철 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 철광석, 석탄 및 부원료의 입도를 0.1 mm이하로 하는것을 특징으로 하는 고 P 함유 철광석을 이용하여 환원철 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 괴성체를 1350~1500℃에서 7~15분 정도 유지함을 특징으로 하는 고 P 함유 철광석을 이용하여 환원철 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 부원료는 CaO를 포함하며, CaO의 함량은 철광석 중의 SiO₂ 함량의 1.0~2.0 배 수준인 것을 특징으로 하는 고 P 함유 철광석을 이용하여 환원철 제조방법.