KR101719518B1

KR101719518B1 - 소결장치 및 소결방법

Info

Publication number: KR101719518B1
Application number: KR1020140161024A
Authority: KR
Inventors: 박종인; 정은호; 조병국; 정해권; 최만수
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2014-11-18
Filing date: 2014-11-18
Publication date: 2017-03-27
Also published as: KR20160059565A

Abstract

본 발명은, 이동경로를 따라 이동가능하게 배치되고, 내부에 원료가 장입되는 복수의 소결대차, 상기 소결대차의 상부에 배치되고, 상기 원료의 상부면으로 화염을 분사하는 점화로, 상기 소결대차의 하부에 상기 이동경로를 따라 복수개가 배치되고, 상기 소결대차 하부방향으로 공기를 흡입하여 상기 원료를 소결시키는 윈드박스, 상기 이동경로의 일측에 배치되고, 상기 소결대차에서 배출되는 소결광이 수용되는 공간을 가지며, 상기 원료에 쿨러가스를 공급하는 쿨러, 및 상기 쿨러와 연결되고, 상기 원료에 공급된 쿨러가스 중 적어도 일부를 상기 소결대차의 상부로 공급하는 제1 순환부를 포함하여, 연소효율을 향상시키고 생산성을 증대시킬 수 있다.

Description

소결장치 및 소결방법{Apparatus and Method for Manufacturing Sintered Ore}

본 발명은 소결장치 및 소결방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 순환부를 구비하여 연소효율을 향상시키고 생산성을 증대시킬 수 있는 소결장치 및 소결방법에 관한 것이다.

일반적으로 소결공정에서 분철광석과 부원료 및 연료(분코크스, 무연탄) 등을 드럼 믹서에 넣어 혼합 및 조습을 실시한 뒤, 소결대차에 일정 높이로 장입한다. 그리고, 점화로에 의해 표면 점화 후 하방으로부터 공기를 강제 흡인하면서 소결 배합 원료의 소결이 진행되고 소결광이 제조된다. 이후, 소결이 완료된 소결광은 배광되어 파쇄기(crusher)를 거쳐 쿨러(cooler)에서 냉각되고, 고로 내 장입 및 반응에 용이한 입도를 갖는 소결광은 고로로 이송되며, 크기가 작은 소결광인 분광은 반광으로 분류되어 소결원료로 다시 사용된다.

이러한, 소결공정은 소결대차 하부에 배치된 윈드박스의 부압을 형성하여 소결대차에 흡입력을 가함으로써 이루어진다. 즉, 메인 블로어가 구동되면 윈드박스에 부압이 형성되고, 형성된 부압에 의해 소결대차에 적재된 배합원료는 착화된 표면에서 하부로 공기가 흡입되면서 하향 소결이 진행된다. 그리고, 소결이 완료된 소결광은 파쇄기를 거쳐 쿨러에서 공급되는 쿨러가스에 의해 냉각된다.

종래에는 윈드박스를 통해 흡입된 공기인 소결 배가스 또는 소결광을 냉각시킨 쿨러가스를 외부로 배출하였다. 그러나, 이러한 가스들은 환경을 오염시킬 수 있는 성분들을 포함하고 있고, 고온의 소결광을 통과하면서 많은 열에너지를 가지게 될 수 있다. 따라서, 이러한 가스들을 외부로 배출하는 경우, 환경오염을 초래할 수 있고, 많은 에너지가 손실될 수 있다.

KR

2014-0016658

A

본 발명은 소결공정 중에 발생한 가스들을 순환시킬 수 있는 소결장치 및 소결방법을 제공한다.

본 발명은 환경오염 및 에너지 손실을 감소시킬 수 있는 소결장치 및 소결방법을 제공한다.

본 발명은 연소효율을 향상시키고 생산성을 증대시킬 수 있는 소결장치 및 소결방법을 제공한다.

본 발명은 이동경로를 따라 이동가능하게 배치되고, 내부에 원료가 장입되는 복수의 소결대차, 상기 소결대차의 상부에 배치되고, 상기 원료의 상부면으로 화염을 분사하는 점화로, 상기 소결대차의 하부에 상기 이동경로를 따라 복수개가 배치되고, 상기 소결대차 하부방향으로 공기를 흡입하여 상기 원료를 소결시키는 윈드박스, 상기 이동경로의 일측에 배치되고, 상기 소결대차에서 배출되는 소결광이 수용되는 공간을 가지며, 상기 소결광에 쿨러가스를 공급하는 쿨러, 및 상기 쿨러와 연결되고, 상기 원료에 공급된 쿨러가스 중 적어도 일부를 상기 소결대차의 상부로 공급하는 제1 순환부를 포함한다.

상기 윈드박스 중 일부와 연결되고, 상기 일부의 윈드박스로 흡입된 공기를 상기 소결대차의 상부로 공급하는 제2 순환부를 포함한다.

상기 이동경로는, 상기 원료가 상기 소결대차 내로 장입되는 장입구간, 상기 점화로가 상기 원료를 점화하는 점화구간, 및 상기 원료가 소결되는 소결구간을 포함하고, 상기 제1 순환부 및 상기 제2 순환부는 상기 소결구간으로 상기 흡입된 공기 또는 쿨러가스를 공급한다.

상기 제1 순환부는, 상기 소결대차 상부에 배치되고 상기 이동경로를 따라 연장형성되는 제1 후드, 일단이 상기 쿨러에 연결되고 타단이 상기 제1 후드에 연결되는 제1 연결라인, 및 상기 제1 연결라인에 구비되는 제1 블로어를 포함한다.

상기 제1 후드는 상기 점화로와 상기 제2 후드 사이에 배치되고, 상기 제1 후드는 상기 이동경로의 1/2 지점 이전에 배치되는 윈드박스의 상부에 위치한다.

상기 제1 순환부는, 상기 제1 연결라인에 구비되고 상기 쿨러가스의 온도를 측정하는 온도측정기, 및 상기 온도측정기와 연결되고 상기 제1 블로어의 작동을 제어하는 제어기를 포함한다.

상기 제2 순환부는, 상기 윈드박스 중 일부와 연결되고 내부에 공기가 수용되는 공간을 형성하는 순환챔버, 상기 소결대차의 상부에 배치되고 상기 이동경로를 따라 연장형성되는 제2 후드, 일단이 상기 순환챔버에 연결되고 타단이 상기 제2 후드에 연결되는 제2 연결라인, 및 상기 제2 연결라인에 구비되는 제2 블로어를 포함한다.

상기 제2 후드는, 상기 흡입된 공기의 온도가 최대가 되는 지점 이후부터 상기 이동경로를 기준으로 최후방까지 배치되는 윈드박스들의 상부에 배치된다.

상기 순환챔버는, 상기 이동경로의 1/2 지점부터 상기 흡입된 공기의 온도가 최대가 되는 지점 사이에 배치되는 윈드박스들과 연결된다.

상기 제2 후드의 연장되는 길이는, 상기 순환챔버와 연결되는 윈드박스의 수 × 윈드박스의 길이 이상이다.

본 발명은 소결광을 제조하는 방법으로서, 이동경로를 따라 이동하는 소결대차 내부에 원료를 장입하는 과정, 상기 원료를 점화시키는 과정, 상기 원료 하부방향으로 공기를 흡입하는 과정, 상기 흡입된 공기 중 일부를 상기 소결대차 내의 원료에 공급하는 과정, 소결된 소결광을 배출시키고, 상기 배출된 원료에 쿨러가스를 공급하는 과정, 상기 소결광으로 공급된 쿨러가스 중 적어도 일부를 상기 소결대차 내의 원료에 공급하는 과정을 포함한다.

상기 흡입된 공기 중 일부를 상기 소결대차 내의 원료에 공급하는 과정은, 상기 이동경로의 1/2 지점부터 상기 흡입되는 공기의 온도가 최대가 되는 지점 사이의 영역에서 공기를 흡입한다.

상기 쿨러가스를 상기 소결대차 내의 원료에 공급하는 과정은, 상기 이동경로의 1/2 지점 이전에 배치되는 윈드박스 상부로 상기 쿨러가스를 공급한다.

상기 쿨러가스를 상기 소결대차 내의 원료에 공급하는 과정은, 상기 쿨러가스의 온도를 측정하는 과정, 및 상기 쿨러가스의 온도가 설정온도 이상이면 상기 쿨러가스를 상기 원료에 공급하는 과정을 포함한다.

상기 설정온도는 섭씨 100도이다.

본 발명의 실시 예들에 따르면, 소결공정 중에 발생한 소결 배가스 및 소결광을 냉각시키면서 발생한 쿨러 배가스를 소결대차 상부로 순환시켜 소결에 관여시킬 수 있다.

예를 들어, 소결 배가스를 순환시키면 소결장치의 풍량을 증가시킬 수 있으며, 쿨러 배가스를 순환시키면 쿨러 배가스 내 더스트의 처리가 용이해지고 쿨러 배가스가 가지고 있는 열에너지를 활용할 수 있다.

따라서, 원료를 소결시키는 과정에서 이러한 배가스들을 원료에 공급하면 연소효율이 향상되고, 소결층 상부가 외부의 공기로 인해 냉각되는 것을 억제하거나 방지할 수 있다. 이에, 투입한 원료 대비 사용가능하게 생산되는 소결광의 양이 증가하여 생산성이 향상될 수 있다.

그리고, 원료가 소결되면서 소결대차 내부의 풍량이 저하될 수 있는데, 풍량이 저하되는 부분에서 공기를 더 큰 흡입력으로 흡입하므로, 풍량이 증가하여 생산되는 소결광의 품질이 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 소결장치를 개략적으로 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 원료의 소결공정 중 소결층의 단면형상 및 배가스의 특성을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 소결방법으로 나타내는 플로우 차트.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 발명을 상세하게 설명하기 위해 도면은 과장될 수 있고, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 소결장치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 원료의 소결공정 중 소결층의 단면형상 및 배가스의 특성을 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 소결방법으로 나타내는 플로우 차트이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 소결장치(100)는, 이동경로를 따라 이동가능하게 배치되고, 내부에 원료가 장입되는 복수의 소결대차(130), 상기 소결대차(130)의 상부에 배치되고, 상기 원료의 상부면으로 화염을 분사하는 점화로(110), 상기 소결대차(130)의 하부에 상기 이동경로를 따라 복수개가 배치되고, 상기 소결대차(130) 하부방향으로 공기를 흡입하여 상기 원료를 소결시키는 윈드박스(140), 상기 이동경로의 일측에 배치되고, 상기 소결대차(130)에서 배출되는 소결광이 수용되는 공간을 가지며, 상기 소결광에 쿨러가스를 공급하는 쿨러(170), 상기 윈드박스(140) 중 일부와 연결되고, 상기 일부의 윈드박스(140)로 흡입된 공기를 상기 소결대차(130)의 상부로 공급하는 제2 순환부(150), 및 상기 쿨러(170)와 연결되고, 상기 소결광에 공급된 쿨러가스 중 적어도 일부를 상기 소결대차(130)의 상부로 공급하는 제1 순환부(180)를 포함한다. 또한, 소결장치(100)는, 장입부(120), 파쇄부(160), 가스배출부(190)를 포함할 수 있다.

여기에서 소결대차(130)는 무한궤도방식으로 회전하도록 배치되고, 폐루프를 형성하여 상부측의 이동경로와 하부측의 회차경로를 형성할 수 있다. 이동경로에서는 소결대차(140) 내부에 원료를 장입하여 원료를 소결시키고, 회차경로에서는 소결이 완료된 소결광을 배광한 빈 소결대차(130)를 이동시켜 소결공정을 위해 상측의 이동경로로 회차시킨다.

이때, 이동경로는 길이방향으로 연장형성될 수 있고, 이동경로 중 최전방의 위치하고 상기 장입부(120)가 배치되는 장입구간, 장입구간의 후방에 위치되고 상기 점화로(110)가 배치되는 점화구간, 및 점화구간의 후방에 위치하고 상기 원료가 소결되는 소결구간을 포함할 수 있다. 장입구간은 이동경로 중 소결대차(130) 내로 원료가 장입 또는 급광되는 구간이고, 점화구간은 소결대차(130) 내의 원료를 점화시키는 구간이고, 소결구간은 원료 하부방향으로 공기를 흡입하여, 원료의 상부면에 점화된 화염을 하부로 이동시키고 원료를 소결시키는 구간일 수 있다. 이때, 소결대차(130)는 이동경로의 전방에서 후방으로 이동할 수 있다.

소결대차(130)는 내부에 원료가 수용되는 공간을 형성하고, 복수개가 일방향으로 무한궤도에 설치되어 이동경로 및 회차경로를 이동할 수 있다. 이에, 소결대차(130)는 이동경로 및 회차경로를 이동하면서 원료를 내부로 장입시킨 후 소결시켜 배출 또는 배광할 수 있다.

장입부(120)는 이동경로 중 장입구간에 배치된다. 즉, 장입구간은 장입부(120)의 길이방향 길이와 같은 길이의 영역을 포함할 수 있다. 장입부(120)는 소결대차(130)의 상부에 배치되고, 내부에 원료가 저장되는 공간을 형성하는 호퍼 및 원료의 이동경로를 형성하고 경사면을 가지는 장입슈트를 포함할 수 있다. 이에, 호퍼에서 하부로 원료를 배출하면, 원료가 하측의 장입슈트를 통해 소결대차(130)의 내부로 안내될 수 있다.

점화로(110)는 이동경로 중 점화구간에 배치된다. 즉, 점화구간은 점화로(110)의 길이방향 길이와 같은 길이의 영역을 포함할 수 있다. 점화로(110)는 소결대차(130)의 상부 및 장입부(120)의 후방에 배치되어, 소결대차(130) 내의 원료 상부면으로 화염을 공급하여 착화시킨다.

윈드박스(140)는 복수개가 이동경로를 따라 소결대차(130)의 하부에 배치된다. 보다 구체적으로 윈드박스(140)는 점화로(110)와 원료가 소결대차(130)로부터 배출되는 구간 사이에 걸쳐 구비될 수 있다. 윈드박스(140)는 소결대차(130) 하부방향으로 공기를 흡입한다. 이에, 소결대차(130) 상부의 공기가 소결대차(130) 내부의 원료를 통과하여 하부의 윈드박스(140)로 흡입된다. 따라서, 윈드박스(140)에 의해 흡입되는 공기에 의해 소결대차(130) 내 원료의 상부면에 착화된 화염이 원료의 하부면으로 이동하여 원료가 소결될 수 있다. 그러나, 윈드박스(140)가 구비되는 구간은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.

가스배출부(190)는 복수의 윈드박스(140)에 연결되어 윈드박스(140)에 흡입력을 제공하고, 흡입된 공기를 외부로 배출하는 역할을 한다. 가스배출부(190)는, 복수의 윈드박스(140)의 하부에 연결되고, 내부에 공기가 수용되며 이동할 수 있는 공간을 형성하는 흡입챔버(191), 흡입챔버(191)에 구비되는 집진기(192), 공기가 이동하는 경로를 기준으로 집진기(192)의 후방에 배치되는 메인블로어(193), 및 메인블로어(193) 후방에 배치되는 굴뚝(194)을 포함한다. 이에, 메인블로어(193)가 흡입력을 발생시키면, 윈드박스(140)를 통해 상측에서 하측으로 공기가 흡입되고, 흡입된 공기는 흡입챔버(191)를 따라 메인블로어(193) 측으로 이동하면서 집진기(192)를 통과하여 여과된 후 메인블로어(193)를 지나 굴뚝(194)으로 배출된다. 즉, 메인블로어(193)가 윈드박스(140) 내부에 음압을 형성함으로써 소결대차(130) 상부의 공기를 흡입할 수 있다. 이때, 공기는 흡입챔버(191) 내에서 공기가 이동하는 경로를 기준으로 전방에서 후방으로 이동할 수 있다.

파쇄부(160)는 이동경로의 일측 즉, 이동경로의 최후방과 이격되는 부분에 배치될 수 있다. 이에, 소결이 완료되어 배광된 덩어리 형태의 소결광이 파쇄부(160)로 공급되면 파쇄부(160)에 의해 파쇄된다.

쿨러(170)는 파쇄부(160)와 이격되어 배치된다. 쿨러(170)는 내부에 원료 즉, 소결광이 수용되는 공간을 가지도록 형성된다. 이에, 파쇄부(160)에서 파쇄된 소결광이 쿨러(170)로 공급되면, 노즐 등의 공급기를 통해 내부공간으로 쿨러가스를 공급할 수 있다. 이에, 쿨러가스가 소결광에 접촉하여 통과하면서 소결광의 열에너지를 흡수할 수 있다. 소결광은 이러한 과정을 거쳐 적정한 크기로 선별되어 고로(미도시)로 장입되고, 작은 크기의 소결광은 반광으로 분류되어 소결원료로 재사용될 수 있다. 이때, 소결광으로 공급되는 쿨러가스는 냉각된 공기일 수 있다.

그러나, 윈드박스(140)를 통해 흡입된 공기인 소결 배가스은 소결층을 통과하면서 열에너지를 가지고 있으며, 소결광을 통과시킨 쿨러가스는 더스트를 포함하여 환경을 오염시킬 수 있는 성분들을 포함하고 있고, 고온의 원료를 통과하면서 많은 열에너지를 가지게 될 수 있다. 따라서, 이러한 가스들을 외부로 배출하는 경우, 환경오염을 초래할 수 있고, 많은 에너지가 손실될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 제1 순환부(150) 및 제2 순환부(180)를 구비하여 소결구간으로 공기 또는 쿨러가스를 공급하고 순환시킬 수 있다.

제2 순환부(150)는 복수의 윈드박스(140) 중 일부와 연결되어 흡입된 공기를 소결대차(130) 상부로 공급하는 역할을 한다. 제2 순환부(150)는, 상기 윈드박스(140)에 연결되고 내부에 공기가 수용되는 공간을 형성하는 순환챔버(151), 상기 소결대차(130)의 상부에 배치되고 상기 이동경로를 따라 연장형성되는 제2 후드(154), 일단이 상기 순환챔버(151)에 연결되고 타단이 상기 제2 후드(154)에 연결되는 제2 연결라인(153), 및 상기 제2 연결라인(153)에 구비되는 제2 블로어(152)를 포함한다. 이때, 흡입된 공기는 소결대차(130) 내 소결층을 통과한 공기(이하, 흡입된 공기)일 수 있다.

순환챔버(151)는 내부에 공기가 수용되는 공간을 형성하고, 복수의 윈드박스(140) 중 일부와 연결된다. 예를 들어, 순환챔버(151)는 이동경로의 1/2 지점부터 상기 흡입된 공기의 온도가 최대가 되는 지점(이하 BTP) 사이에 배치되는 윈드박스(140)들과 연결될 수 있다. 즉, 상기 영역에서 흡입된 공기를 순환시킬 수 있다. 각각의 윈드박스(140)에는 흡입되는 공기의 온도를 측정하는 센서가 구비되기 때문에, 복수의 윈드박스(140)로 흡입되는 공기의 온도를 모니터링하여 BTP의 위치를 확인할 수 있다. 이러한, BTP는 소결조건에 따라 위치가 가변할 수 있지만, 작업자가 소결조건을 조절하면서 BTP의 위치를 일정한 윈드박스(140)에 맞추어 조절할 수 있다.

도 2를 참조하면, 풍량은 소결층의 통기저항에 영향을 받으며, 통기저항은 소결완료층, 연소대, 및 미소결층의 두께에 따라 다르게 나타난다. 통기저항이 큰 연소대의 두께가 증가함에 따라 풍량은 점차 감소하여 이동경로의 1/2 지점과 BTP의 중간영역에서 최소로 감소하였다가 다시 증가하는 경향을 나타낸다.

통기저항이 큰 부분에서 윈드박스(140)에 의해 원료를 통과하는 공기의 양이 감소하여 소결이 진행이 원활하지 못할 수 있다. 따라서, 이동경로의 1/2 지점(이하 1/2 지점)과 BTP 사이에 배치되는 윈드박스(140)들을 순환챔버(151)와 연결하면, 후술될 제2 블로어(152)가 전체 윈드박스(140) 중 일부의 윈드박스에만 흡입력을 제공하기 때문에, 메인블로어(193) 하나로 전체의 윈드박스(140)에 흡입력을 제공할 때보다 더 큰 흡입력이 제공될 수 있다. 즉, 제2 블로어(152)와 연결되는 윈드박스(140) 수가 적어 흡입력이 덜 분할되어 제2 블로어(152)와 연결된 각 윈드박스의 흡입력은 증가할 수 있다.

이에, 1/2 지점과 BTP 사이의 연소대에서 통기저항이 크더라도, 제2 블로어(152)로부터 제공되는 흡입력이 크기 때문에, 1/2 지점과 BTP 사이에서 소결대차(130) 내의 풍량이 감소하는 것을 최소화할 수 있다. 즉, 소결대차(130) 내의 원료의 통기저항 때문에 공기의 이동이 방해를 받을 수 있지만, 하부에서 공기를 흡입하는 흡입력이 증가하여 통기저항으로 인해 감소한 풍량을 증가시킬 수 있다. 따라서, 원료의 소결이 원활하게 진행되어 소결된 원료 즉, 소결광의 생산성 및 품질이 향상될 수 있다.

한편, 1/2 지점과 BTP 사이에 배치되는 윈드박스들이 순환챔버(151)에 연결되는 경우, 1/2 지점과 BTP 사이의 윈드박스들을 제외한 나머지 윈드박스들은 흡입챔버(191)에 연결된다. 그러나, 순환챔버(151)에 연결되는 윈드박스(140)들의 영역은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.

제2 후드(154)는 소결대차(130)의 상부에 배치되어 순환챔버(151)로 흡입된 공기를 원료로 공급하는 역할을 한다. 제2 후드(154)는 이동경로를 기준으로 순환챔버(151)와 연결된 윈드박스보다 후방에 배치될 수 있다. 즉, 제2 후드(154)의 일단은 BTP 이후부터 최후방까지 배치되는 윈드박스들의 상부 사이에 배치될 수 있다. 제2 후드(154)는 길이방향으로 연장형성되고, 상부에서 하부로 갈수록 폭이 넓어지게 형성될 수 있다.

예를 들어, 제2 후드(154)의 연장되는 길이는, 순환챔버(151)와 연결되는 윈드박스(140)의 수 × 1개 윈드박스(140)의 길이방향의 길이 이상일 수 있다. 순환챔버(151)를 통해 흡입되는 공기는 소결층의 열에너지를 흡수하여 고온이기 때문에, 일반외부 온도의 공기보다 부피가 클 수 있다. 이에, 윈드박스(140)가 흡입할 수 있는 공기의 부피가 한정되어 있기 때문에, 제2 후드(154)가 공기를 공급하는 영역 또는 제2 후드(154)가 커버하는 윈드박스(140)의 수가 작아지면 제2 후드(154)에서 배출되는 공기가 하측의 윈드박스들로 모두 흡입되지 못하고 일부가 외부로 유출되어 환경오염을 유발할 수 있다.

제2 후드(154)의 연장되는 길이를 증가시키면 하측에 배치되는 윈드박스(140)의 수가 증가하기 때문에, 제2 후드(154)에서 배출되는 공기를 하측의 윈드박스(140)들이 충분히 흡입하여 제2 후드(154)에서 배출되는 공기가 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 제2 후드(154)의 연장되는 길이는 순환챔버(151)와 연결되는 윈드박스(140)의 수 이상의 윈드박스(140)의 상부를 덮을 수 있는 크기로 형성되어야 한다. 즉, 상부의 제2 후드(154)의 길이는 제2 후드(154)에서 배출되는 공기를 충분히 흡입할 수 있는 개수의 윈드박스(140)를 덮을 수 있는 크기로 형성되야 한다. 그러나, 제2 후드(154)의 배치되는 위치 및 연장되는 길이는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다. 예를 들어, 제2 후드(154)의 타단이 배치되는 영역과 순환챔버(151)와 연결되는 윈드박스가 배치되는 영역이 일부 중복될 수 있다. 즉, 순환챔버(151)와 연결되는 윈드박스와 제2 후드(154)의 하측에 배치되는 윈드박스의 일부가 중복될 수도 있다.

한편, 제2 후드(154)는 이동경로를 기준으로 BTP 이후부터 최후방까지 배치되는 윈드박스들에 공기를 공급할 수 있다. 즉, 도 2를 참조하면, 1/2 지점과 BTP 사이의 윈드박스(140)에서 흡입된 공기는 수분을 함유하고 있고 외부의 공기보다 산소의 농도가 낮기 때문에, 이러한 공기를 연소가 일어나는 구간의 원료로 공급하면 연소를 방해할 수 있다. 따라서, 연소가 거의 또는 완전히 종료되는 이동경로 후방의 원료 예를 들어, BTP 이후부터 최후방까지 배치되는 윈드박스(140)들 상부의 원료로 1/2 지점과 BTP 사이에서 흡입된 공기를 공급할 수 있다. 그러나, 제2 후드(154)의 위치나 공기를 공급하는 영역 및 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.

제2 연결라인(153)은 일단이 순환챔버(151)에 연결되고 타단이 제2 후드(154)에 연결된다. 또한, 제2 연결라인(153)은 내부에 순환챔버(151)로 유입된 공기가 이동하는 경로를 형성한다. 이에, 순환챔버(151)로 유입된 공기가 제2 연결라인(153)을 통해 제2 후드(154)로 공급되어 하부의 원료를 향하여 배출될 수 있다.

제2 블로어(152)는 제2 연결라인(153)에 구비되어 순환챔버(151)에 연결된 윈드박스(140)에 공기를 흡입할 수 있는 흡입력을 제공한다. 제2 블로어(152)는 메인블로어(193)보다 흡입력을 제공하는 윈드박스(140)의 개수가 적다. 따라서, 제2 블로어(152)와 메인블로어(193)가 제공하는 흡입력의 크기가 같더라도, 제2 블로어(152)로부터 흡입력을 제공받는 윈드박스의 흡입력이 더 많이 분할되는 메인블로어(193)의 흡입력을 제공받는 윈드박스보다 더 클 수 있다. 이에, 제2 블로어(152)와 연결된 윈드박스(140) 상부의 소결대차(130) 내부의 통기성이 낮아도, 제2 블로어(152)와 연결된 윈드박스가 메인블로어(193)와 연결된 윈드박스보다 더 큰 흡입력을 제공하여 제2 블로어(152)와 연결되는 소결대차(130) 내부의 풍량을 증가시킬 수 있다.

즉, 통기성이 낮은 부분에서 공기를 더 큰 흡입력으로 흡입하므로, 풍량이 증가하여 생산되는 소결광의 품질이 향상될 수 있다. 그러나, 제2 블로어(152)의 흡입력의 크기 및 흡입력을 향상시키는 방법은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.

제1 순환부(180)는 쿨러(170)와 연결되어 소결광으로 공급된 쿨러가스 중 적어도 일부를 흡입하여 소결대차(130) 상부로 공급하는 역할을 한다. 제1 순환부(180)는, 상기 소결대차(130) 상부에 배치되고 상기 이동경로를 따라 연장형성되는 제1 후드(183), 일단이 상기 쿨러(170)에 연결되고 타단이 상기 제1 후드(183)에 연결되는 제1 연결라인(181), 및 상기 제1 연결라인(181)에 구비되는 제1 블로어(182)를 포함하고, 온도측정기(미도시) 및 제어기(미도시)를 포함할 수 있다.

제1 후드(183)는 소결대차(130)의 상부에 배치된다. 제1 후드(183)는 이동경로를 기준으로 1/2 지점 이전에 배치될 수 있다. 즉, 제1 후드(183)는 점화로(110)와 제2 후드(154) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 제1 후드(183)는 길이방향으로 연장형성되고, 상부에서 하부로 갈수록 폭이 넓어지게 형성될 수 있다.

쿨러(170)에서 소결광으로 공급된 쿨러가스는 고온의 소결광이 가지고 있는 열에너지를 흡수하므로 온도가 상승하고, 원료에서 발생한 더스트를 포함하고 있다. 도 2를 참조하면, 점화로(110)와 1/2 지점 사이 구간에서 연소대가 원료의 소결층 상부에 위치하고 있다. 따라서, 소결광을 냉각시켜 열에너지를 흡수한 고온의 쿨러가스를 제1 후드(183)를 통해 점화로(110)와 1/2 지점 사이 구간의 원료의 상부로 공급하면, 쿨러가스가 원료를 통과하면서 원료에 열에너지를 공급하여 원료의 연소가 더욱 용이해질 수 있다.

이에, 연소효율이 향상되어 생산성이 향상되고 투입한 원료 대비 사용가능하게 생산되는 소결광의 양이 증가할 수 있다. 또한, 열에너지를 흡수한 쿨러가스를 재사용하여 에너지 사용을 절감할 수 있다. 그리고, 원료의 상층부로 고온의 쿨러가스가 공급되므로, 원료의 상층부가 외부 공기에 의해 냉각되는 것을 방지하여 소결광의 회수율이 증가할 수 있다. 즉, 보열로 효과와 유사할 수 있다.

한편, 종래에는 원료로 공급된 쿨러가스가 소결광으로 인해 발생한 더스트를 포함하기 때문에, 추가적인 더스트 제거장치를 구비하여 쿨러가스를 처리해야 했다. 그러나, 더스트를 포함한 쿨러가스를 소결되는 원료에 다시 공급함으로, 쿨러가스가 포함하는 더스트를 제거하기 위한 별도의 작업을 수행하지 않을 수 있다. 즉, 소결된 원료에서 발생한 더스트는 소결된 원료와 유사한 성분을 포함하고 있기 때문에, 이러한 더스트를 소결되는 원료에 공급하여 재활용할 수 있다. 따라서, 설비가 간소화되고 작업량이 감소하여, 설비의 유지보수가 용이해지고 작업의 효율성이 향상될 수 있다.

제1 연결라인(181)은 일단이 쿨러(170)에 연결되고 타단이 제1 후드(183)에 연결된다. 또한, 제1 연결라인(181)은 내부에 쿨러가스가 이동하는 경로를 형성한다. 이에, 쿨러(170)에서 소결광으로 공급된 쿨러가스 중 적어도 일부를 제1 연결라인(181)의 일단으로 흡입하고 이러한 쿨러가스를 제1 후드(183)로 공급하여 하부의 원료를 향하여 배출할 수 있다.

제1 블로어(182)는 제1 연결라인(181) 즉, 쿨러가스의 이동경로에 배치된다. 제1 블로어(182)는 제1 연결라인의 일단에 흡입력을 제공하는 역할을 한다. 이에, 쿨러(170)에서 쿨러가스를 공급하고 제1 블로어(182)가 제1 연결라인(181)에 흡입력을 제공하면, 쿨러(170)에서 공급된 쿨러가스가 원료를 통과하면서 열에너지를 흡수한 후 제1 연결라인(181)의 일단으로 흡입되어 쿨러(170) 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다.

온도측정기는 제1 연결라인(181)에 구비되고 제1 연결라인(181)을 이동하는 쿨러가스의 온도를 측정하는 역할을 한다. 온도측정기로는 온도를 측정할 수 있는 다양한 센서가 사용될 수 있다.

제어기는 온도측정기 및 제1 블로어(182)와 연결되어, 제1 블로어(182)의 작동을 제어하는 역할을 한다. 쿨러(170)에서 공급된 쿨러가스를 점화로(110)와 1/2 지점 사이의 원료로 공급하는 이유는 원료 내 연소를 돕기 위해서이다. 원료 내 연소를 돕기 위해서는 쿨러가스가 고온이어야 한다. 쿨러가스의 온도가 너무 낮으면, 오히려 원료의 열에너지를 빼앗아 연소를 방해할 수 있다.

이에, 제1 연결라인(181)을 통과하는 쿨러가스의 온도를 온도측정기로 측정하여 제1 블로어(182)의 작동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어기는 온도측정기에서 측정된 쿨러가스의 온도가 섭씨 100도 미만인 경우, 제1 블로어(182)의 작동을 중단시켜 쿨러가스가 제1 후드(183)로 공급되는 것을 중단할 수 있다. 한편, 제어기는 온도측정기에서 측정된 쿨러가스의 온도가 섭씨 100도 이상인 경우, 제1 블로어(182)를 작동시켜 쿨러가스를 제1 후드(183)로 공급되게 할 수 있다. 따라서, 연소대가 소결층 상부에 위치하는 원료에 고온의 쿨러가스만을 공급하여 고온의 쿨러가스를 통해 원료 내 연소를 도와줄 수 있다.

이처럼, 소결공정 중에 발생한 공기 즉, 소결 배가스나 소결광을 냉각시키면서 발생한 쿨러가스 즉, 쿨러 배가스를 소결대차(130) 상부로 순환시켜 소결에 관여시킴으로, 배가스들을 그대로 외부로 배출하지 않아 환경오염을 방지할 수 있다. 또한, 이러한 배가스들은 원료를 통과하면서 많은 열에너지를 가지게 되기 때문에, 원료를 소결시키는 과정에서 배가스들을 원료에 공급하면 연소효율이 향상될 수 있다. 이에, 투입한 원료 대비 사용가능하게 생산되는 소결광의 양이 증가하여 생산성이 향상될 수 있다.

하기에서는 본 발명의 실시 예에 따른 소결방법에 대해 설명하기로 한다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 소결방법은, 소결광을 제조하는 방법으로서, 이동경로를 따라 이동하는 소결대차 내부에 원료를 장입하는 과정(S100), 상기 원료를 점화시키는 과정(S200), 상기 원료 하부로 공기를 흡입하는 과정(S300), 상기 흡입된 공기 중 일부를 상기 소결대차 내의 원료에 공급하는 과정(S400), 소결된 소결광을 배출시키고, 상기 배출된 원료에 쿨러가스를 공급하는 과정(S500), 상기 소결광으로 공급된 쿨러가스 중 적어도 일부를 상기 소결대차 내의 원료에 공급하는 과정(S600)을 포함한다. 이때, 상기 이동경로는 상기 소결장치(100)에서 설명한 이동경로와 동일하다.

우선, 복수의 소결대차(130)를 장입부(120)의 하측으로 순차적으로 통과시켜 장입부(120)를 통해 복수의 소결대차(130) 각각에 원료를 장입하여 원료층을 형성한다. 복수의 소결대차(130)가 점화로(110)의 하측을 순차적으로 통과하면 점화로(110)에 의해 원료층의 상부에 화염이 착화되고, 각 소결대차(130)는 소결구간을 거쳐 원료를 소결시킨다. 즉, 소결대차(130)가 소결구간을 이동하는 과정에서, 소결구간 내 윈드박스(140)의 흡입력에 의해 원료층 상부의 화염이 하부로 이동하여 원료를 연소시키면서 소결광이 제조된다. 소결이 완료된 원료 즉, 소결광은 소결대차(130)에서 배출된 후 쿨러(170)로 이송되고, 쿨러(170)에서 공급되는 쿨러가스에 의해 냉각된다.

이때, 흡입된 공기 중 일부를 소결대차(130) 내의 원료에 공급할 수 있다. 특히, 소결대차(130)의 이동경로의 1/2 지점부터 윈드박스(140)에 흡입되는 공기의 온도가 최대가 되는 지점(BTP) 사이의 영역에서 공기를 흡입할 수 있다.

이동경로의 1/2 지점과 BTP의 중간영역에서는 원료 내 통기저항이 크기 때문에, 풍량이 최소로 감소하였다가 다시 증가하는 경향을 나타낸다. 통기저항이 큰 부분에서 윈드박스(140)에 의해 원료를 통과하는 공기의 양이 감소하여 소결이 진행이 원활하지 못할 수 있다. 이에, 이동경로의 1/2 지점과 BTP 사이에 배치되는 윈드박스들을 제2 순환부(150)의 순환챔버(151)와 연결하고 제2 블로어(152)를 통해 순환챔버(151)와 연결된 윈드박스 상의 공기를 흡입하면, 메인블로어(193)로 전체의 윈드박스에 흡입력을 제공할 때보다 더 큰 흡입력이 제공될 수 있다.

따라서, 1/2 지점과 BTP 사이의 연소대에서 통기저항이 크더라도, 제2 블로어(152)로부터 제공되는 흡입력이 크기 때문에, 1/2 지점과 BTP 사이에서 소결대차(130) 내의 풍량이 감소하는 것을 최소화할 수 있다. 이에, 원료의 소결이 원활하게 진행되어 소결된 소결광의 품질이 향상될 수 있다.

윈드박스(140)를 통해 순환챔버(151)로 유입된 공기는 소결대차(130)의 상부에 배치되는 제2 후드(154)를 통해 하측의 원료를 향하여 배출된다. 제2 후드(154)는 이동경로를 기준으로 BTP 이후부터 최후방까지 배치되는 윈드박스들에 공기를 공급할 수 있다. 1/2 지점과 BTP 사이의 윈드박스(140)에서 흡입된 공기는 수분을 함유하고 있고 외부의 공기보다 산소의 농도가 낮기 때문에, 이러한 공기를 연소가 일어나는 구간의 원료로 공급하면 연소를 방해할 수 있다. 따라서, 연소가 거의 또는 완전히 종료되는 이동경로 후방으로 공기를 공급할 수 있다.

이때, 제2 후드(154)의 하측에는 제2 후드(154)에서 배출되는 공기를 충분히 흡입할 수 있을 정도의 개수 이상으로 윈드박스(140)가 배치되어야 한다. 예를 들어, 제2 후드(154)에서 배출하는 공기를 하측의 윈드박스들이 충분히 흡입하지 못하면, 흡입되지 못한 공기가 외부로 유출되어 환경을 오염시킬 수 있다. 따라서, 순환챔버(151)와 연결되어 흡입되는 공기의 양을 고려하여 제2 후드(154)의 길이방향 길이 또는, 제2 후드(154)가 커버하는 윈드박스(140)의 개수를 조절할 필요가 있다.

한편, 소결이 완료된 원료 즉, 소결광을 냉각시키기 위해 사용한 쿨러가스를 제1 순환부(180)를 통해 순환시켜 재사용할 수 있다. 즉, 쿨러가스를 소결대차(130) 내의 원료에 공급할 수 있다. 특히, 이동경로의 1/2 지점 이전에 배치되는 윈드박스(140) 상부로 쿨러(170)에서 공급된 쿨러가스를 공급할 수 있다. 이때, 쿨러(170)에서 소결광으로 공급된 쿨러가스는 고온의 소결광이 가지고 있는 열에너지를 흡수하여 고온일 수 있다.

점화로(110)와 1/2 지점 사이 구간에서 연소대가 원료의 소결층 상부에 위치하고 있다. 따라서, 소결광을 냉각시켜 열에너지를 흡수한 고온의 쿨러가스를 제1 순환부(180)의 제1 후드(183)를 통해 점화로(110)와 1/2 지점 사이 구간의 원료의 상부로 공급하면, 쿨러가스가 원료를 통과하면서 원료에 열에너지를 공급하여 원료의 연소가 더욱 용이해질 수 있다. 이에, 연소효율이 향상되어 생산성이 향상되고 투입한 원료 대비 사용가능하게 생산되는 소결광의 양이 증가할 수 있다. 또한, 열에너지를 흡수한 쿨러가스를 재사용하여 에너지 사용을 절감할 수 있다.

이때, 쿨러가스의 온도를 측정하고, 쿨러가스의 온도가 설정온도 이상이면 제1 순환부(180)가 쿨러가스를 원료에 공급하게 할 수 있다. 예를 들어, 설정온도는 섭씨 100도일 수 있다. 즉, 쿨러가스의 온도가 너무 낮으면 쿨러가스가 원료를 통과하면서 오히려 원료의 열을 빼앗아 원료의 연소를 방해할 수 있다. 이에, 원료의 연소를 용이하게 하기 위해서는 열에너지를 충분히 가기고 있는 쿨러가스 예를 들어, 섭씨 100도 이상의 쿨러가스만을 원료에 공급할 수 있다.

따라서, 제1 순환부(180)로 흡입되는 쿨러가스의 온도를 측정하고, 쿨러가스의 온도를 설정온도와 비교하여 설정온도 이상이면 제1 블로어(182)의 작동을 제어하여 쿨러가스를 제1 후드(183)를 통해 원료 상으로 공급하고, 설정온도 미만이면 제1 블로어(182)의 작동을 제어하여 제1 후드(183)에 쿨러가스 공급을 중단하고 쿨러가스가 원료 상으로 공급되는 것을 중단할 수 있다. 그러나, 설정온도 값은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.

이처럼, 소결공정 중에 발생한 공기 즉, 소결 배가스나 소결광을 냉각시키면서 발생한 쿨러가스 즉, 냉각 배가스를 소결대차(130) 상부로 순환시켜 소결에 관여시킴으로, 배가스들을 그대로 외부로 배출하지 않아 환경오염을 방지할 수 있다. 또한, 이러한 배가스들은 원료를 통과하면서 많은 열에너지를 가지게 되기 때문에, 원료를 소결시키는 과정에서 배가스들을 원료에 공급하면 연소효율이 향상될 수 있고, 생산성이 향상될 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 아래에 기재될 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100: 소결장치 110: 점화로
120: 장입부 130: 소결대차
140: 윈드박스 150: 제2 순환부
160: 파쇄부 170: 쿨러
180: 제1 순환부 190: 가스배출부

Claims

이동경로를 따라 이동가능하게 배치되고, 내부에 원료가 장입되는 복수의 소결대차;
상기 소결대차의 상부에 배치되고, 상기 원료의 상부면으로 화염을 분사하는 점화로;
상기 소결대차의 하부에 상기 이동경로를 따라 복수개가 배치되고, 상기 소결대차 하부방향으로 공기를 흡입하여 상기 원료를 소결시키는 윈드박스;
상기 이동경로의 일측에 배치되고, 상기 소결대차에서 배출되는 소결광이 수용되는 공간을 가지며, 상기 소결광에 쿨러가스를 공급하는 쿨러; 및
상기 쿨러와 연결되고, 상기 원료에 공급된 쿨러가스 중 적어도 일부를 상기 소결대차의 상부로 공급하는 제1 순환부를 포함하고,
상기 제1 순환부는, 상기 소결대차 상부에서 상기 이동경로를 따라 연장형성되며 상기 이동경로의 1/2 지점 이전에 배치되는 윈드박스의 상부에 위치하는 제1 후드, 및 일단이 상기 쿨러에 연결되고 타단이 상기 제1 후드에 연결되는 제1 연결라인을 포함하는 소결장치.
청구항 1에 있어서,
상기 윈드박스 중 일부와 연결되고, 상기 일부의 윈드박스로 흡입된 공기를 상기 소결대차의 상부로 공급하는 제2 순환부를 포함하는 소결장치.
청구항 2에 있어서,
상기 이동경로는, 상기 원료가 상기 소결대차 내로 장입되는 장입구간, 상기 점화로가 상기 원료를 점화하는 점화구간, 및 상기 원료가 소결되는 소결구간을 포함하고,
상기 제1 순환부 및 상기 제2 순환부는 상기 소결구간으로 상기 흡입된 공기 또는 쿨러가스를 공급하는 소결장치.
청구항 3에 있어서,
상기 제1 순환부는, 상기 제1 연결라인에 구비되는 제1 블로어를 포함하는 소결장치.
청구항 4에 있어서,
상기 제1 후드는 상기 점화로와 상기 제2 순환부의 제2 후드 사이에 배치되는 소결장치.
청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
상기 제1 순환부는, 상기 제1 연결라인에 구비되고 상기 쿨러가스의 온도를 측정하는 온도측정기; 및 상기 온도측정기와 연결되고 상기 제1 블로어의 작동을 제어하는 제어기를 포함하는 소결장치.
청구항 4에 있어서,
상기 제2 순환부는, 상기 윈드박스 중 일부와 연결되고 내부에 공기가 수용되는 공간을 형성하는 순환챔버; 상기 소결대차의 상부에 배치되고 상기 이동경로를 따라 연장형성되는 제2 후드; 일단이 상기 순환챔버에 연결되고 타단이 상기 제2 후드에 연결되는 제2 연결라인; 및 상기 제2 연결라인에 구비되는 제2 블로어를 포함하는 소결장치.
청구항 7에 있어서,
상기 제2 후드의 일단이, 상기 흡입된 공기의 온도가 최대가 되는 지점 이후부터 상기 이동경로를 기준으로 최후방까지 배치되는 윈드박스들의 상부 사이에 배치되는 소결장치.
청구항 8에 있어서,
상기 순환챔버는, 상기 이동경로의 1/2 지점부터 상기 흡입된 공기의 온도가 최대가 되는 지점 사이에 배치되는 윈드박스들과 연결되는 소결장치.
청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
상기 제2 후드의 연장되는 길이는, 상기 순환챔버와 연결되는 윈드박스의 수 × 윈드박스의 길이 이상인 소결장치.
소결광을 제조하는 방법으로서,
이동경로를 따라 이동하는 소결대차 내부에 원료를 장입하는 과정;
상기 원료를 점화시키는 과정;
상기 원료 하부방향으로 공기를 흡입하는 과정;
상기 흡입된 공기 중 일부를 상기 소결대차 내의 원료에 공급하는 과정;
소결된 소결광을 쿨러로 배출시키고, 상기 배출된 원료에 쿨러가스를 공급하는 과정;
제1 순환부를 이용하여 상기 소결광으로 공급된 쿨러가스 중 적어도 일부를 상기 소결대차 내의 원료에 공급하는 과정을 포함하고,
상기 제1 순환부는, 상기 소결대차 상부에서 상기 이동경로를 따라 연장형성되며 상기 이동경로의 1/2 지점 이전에 배치되는 윈드박스의 상부에 위치하는 제1 후드, 및 일단이 상기 쿨러에 연결되고 타단이 상기 제1 후드에 연결되는 제1 연결라인을 포함하는 소결방법.
청구항 11에 있어서,
상기 흡입된 공기 중 일부를 상기 소결대차 내의 원료에 공급하는 과정은,
상기 이동경로의 1/2 지점부터 상기 흡입되는 공기의 온도가 최대가 되는 지점 사이의 영역에서 공기를 흡입하는 소결방법.
삭제
청구항 11에 있어서,
상기 쿨러가스를 상기 소결대차 내의 원료에 공급하는 과정은,
상기 쿨러가스의 온도를 측정하는 과정; 및 상기 쿨러가스의 온도가 설정온도 이상이면 상기 쿨러가스를 상기 원료에 공급하는 과정을 포함하는 소결방법.
청구항 14에 있어서,
상기 설정온도는 섭씨 100도인 소결방법.