KR101779548B1 - 원료 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 원료 처리 방법에 관한 것으로, 분철광석, 부원료 및 연료를 포함하는 소결배합원료를 마련하는 과정; 함철 미분 원료 및 탄재를 포함하는 조립물을 제조하는 과정; 소결대차에 상기 소결배합원료와 상기 조립물을 장입하는 과정; 상기 소결배합원료를 소결하고, 상기 조립물을 소성하는 과정;을 포함하고, 상기 장입하는 과정에서 상기 소결대차에 상기 조립물을 장입하여 제1원료층을 형성하고, 상기 제1원료층 상부에 소결배합원료를 장입하여 제2원료층을 형성할 수 있고, 이를 통해 소결광 제조에서 발생하는 에너지를 이용하여 환원철을 제조할 수 있다.

Description

원료 처리 방법{Process method of raw material}
본 발명은 원료 처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소결광 제조에서 발생하는 에너지를 이용하여 환원철을 제조할 수 있는 원료 처리 방법에 관한 것이다.
미립의 분철광석을 소결하여 고로 사용에 적합한 크기로 제조하는 소결광 제조 공정은 대량 생산이 가능한 드와이트-로이드(Dwight-Lyoid, 이하, "DL"이라 함)식 소결 공정이 주로 이용된다. 이러한 DL식 소결 공정에서는 분철광석, 부원료 및 연료(분코크스, 무연탄) 등을 드럼 믹서에 넣어 혼합 및 조습을 실시하여 소결 배합 원료를 의사 입자화시켜 소결기 대차 상에 일정 높이로 장입한다. 그리고, 점화로에 의해 표면 점화 후 하방으로부터 공기를 강제 흡인하면서 소결 배합 원료의 소성이 진행되고 소결광이 제조된다. 소결이 완료된 소결광은 배광부의 파쇄기(crusher)를 거쳐 냉각기(cooler)에서 냉각되고, 고로 내 장입 및 반응에 용이한 5∼50㎜의 입도로 분급되어 고로로 이송된다.
DL식 소결 공정에서 소결 반응을 효율적으로 진행시키고, 양호한 품질의 소결광을 제조하기 위해서는 적정량의 공기가 원료층 내를 흐를 수 있도록 통기성을 확보하는 것이 중요하며, 소결 생산성은 원료층 내 통기성에 크게 영향을 받는다. 또한, 원료층 내의 통기성은 의사 입자의 입도 분포에도 영향을 받으며, 통기성을 개선하기 위해서는 평균 입경의 증가보다는 미분부의 비율을 감소시키는 것이 효과적이다. 따라서, 소결 원료 중 미분 비율의 최소화가 필요하며, 철광석의 선광 과정을 거쳐 생산되는 미분 철광석(ultra-fine iron ore)과 같이 미분 비율이 매우 높은 철광석을 사용할 경우에는 별도의 사전 처리를 통하여 소결 원료로 사용해야 한다.
한편, 소결 공정에서 소결 원료를 소결시키는 열원은 소결 원료 중 연료 물질이 연소되면서 발생하게 된다. 이렇게 발생된 열은 대차의 상부측에서 하부측으로 전달되어 대차 내 원료층을 균일하게 소결시킬 수 있다. 그러나 실제 조업에서는 대차의 하부측에 과잉의 열이 존재하게 되고, 상부측에서는 열이 부족한 현상이 발생하게 된다. 이러한 열 불균형은 소결광의 강도 및 환원성을 저하시키는 문제점이 있다.
JP 5569658B JP 2005-213593A
본 발명은 소결 시 발생하는 잉여의 열을 이용하여 환원철을 제조할 수 있는 원료 처리 방법을 제공한다.
본 발명은 에너지 사용을 절감하고, 환경 오염을 억제할 수 있는 원료 처리 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 원료 처리 방법은, 분철광석, 부원료 및 연료를 포함하는 소결배합원료를 마련하는 과정; 함철 미분 원료 및 탄재를 포함하는 조립물을 제조하는 과정; 소결대차에 상기 소결배합원료와 상기 조립물을 장입하는 과정; 상기 소결배합원료를 소결하고, 상기 조립물을 소성하는 과정;을 포함하고, 상기 장입하는 과정에서 상기 소결대차에 상기 조립물을 장입하여 제1원료층을 형성하고, 상기 제1원료층 상부에 소결배합원료를 장입하여 제2원료층을 형성할 수 있다.
상기 조립물을 제조하는 과정은, 상기 함철 미분 원료를 조립하여 코어부를 제조하는 과정; 및 상기 코어부의 표면에 상기 탄재를 코팅하여 코팅부를 형성하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 조립물을 제조하는 과정은, 상기 함철 미분 원료에 바인더를 혼합하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 바인더는 생석회(CaO)와 소석회(Ca(OH)2) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 함철 미분 원료와 상기 바인더를 합한 양을 100중량%로 할 때, 상기 바인더는 1 내지 5중량% 포함될 수 있다.
상기 조립물에 포함되는 탄재의 배합비는 상기 소결배합원료에 포함되는 연료의 배합비보다 적을 수 있다.
상기 함철 미분 원료, 상기 바인더 및 상기 탄재를 합한 양을 100중량%로 할 때, 상기 탄재는 1 내지 5중량% 포함될 수 있다.
상기 조립물을 제조하는 과정에서 수분을 공급할 수 있다.
상기 조립물의 직경은 5 내지 15㎜를 포함할 수 있다.
상기 장입하는 과정 이전에 상기 소결대차에 상부광을 장입할 수 있다.
상기 장입하는 과정에서, 상기 제1원료층의 두께를 상기 제2원료층의 두께보다 두껍게 형성할 수 있다.
상기 제1원료층은 상기 소결대차의 내부 바닥으로부터 높이방향으로 10 내지 70% 위치에 형성하고, 상기 제2원료층은 상기 소결대차의 높이방향으로 70 내지 100% 위치에 형성할 수 있다.
상기 조립물은 상기 소결배합원료가 소결되면서 발생하는 열을 이용하여 소성될 수 있다.
상기 소결배합원료는 1300 내지 1400℃의 온도에서 소결되고, 상기 조립물은 1200 내지 1300℃의 온도에서 소성될 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 소결 공정 시 발생하는 잉여의 열을 이용하여 환원철을 제조할 수 있다. 즉, 함철 미분 원료를 포함하는 조립물에 탄재를 코팅하고, 소결광 제조 시 발생하는 열을 이용하여 소성시킴으로써 환원철을 제조할 수 있다. 비교적 저온에서 환원철을 제조할 수 있고, 이에 환원율을 향상시킬 수 있다. 또한, 환원철을 제조하는데 필요한 에너지 및 연료(탄재) 비용을 절감할 수 있고, 환경 오염을 저감시킬 수 있다.
또한, 고로 사용에 적절하지 않은 미분 원료를 조립화하여 사용하기 때문에 제조비용을 절감할 수 있고, 자원을 효율적으로 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따라 원료를 처리하기 위한 설비의 구성을 개략적으로 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 원료 처리 방법으로 제조된 펠릿을 개략적으로 보여주는 단면도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 원료 처리 방법을 순차적으로 보여주는 순서도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 원료 처리 방법으로 소결광 및 펠릿을 제조할 때 소결대차 내에 원료층의 적층 상태를 보여주는 도면.
이하, 본 발명의 실시 예를 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.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따라 원료를 처리하기 위한 설비의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 원료 처리 방법으로 제조된 펠릿을 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 원료 처리 설비, 예컨대 소결광을 제조하기 위한 설비는, 조립물을 제조하는 조립장치(200)와, 소결배합원료를 저장하는 제1호퍼(130)와, 조립장치(200)에서 제조된 조립물을 저장하는 제2호퍼(120), 소결배합원료와 조립물을 이용하여 소결배합원료를 소결시켜 소결광을 제조하고 조립물을 소성시켜 환원철을 제조할 수 있는 소결기(300)를 포함할 수 있다.
먼저, 제1호퍼(130)는 소결광의 주원료로 사용되는 철광석과, 석회석, 규석 등의 부원료와, 코크스, 석탄 등의 연료를 소정의 배합비로 혼합하여 제조되는 소결배합원료를 저장할 수 있다.
제2호퍼(120)는 후술하는 조립물을 저장하며, 제1호퍼(130)의 일측에 구비될 수 있다. 제1호퍼(130)와 제2호퍼(120)는 후술하는 소결기(300)를 구성하는 구성요소로 포함될 수 있으며, 이외에도 반광을 저장하는 제3호퍼(110)를 더 포함할 수 있다.
조립장치(200)는 펠렛 피드, 철 성분을 함유하는 제강 부산물 등과 같은 함철 미분 원료와, 탄재를 이용하여 일정 크기의 조립물을 제조할 수 있다. 이때, 조립물의 강도를 향상시키기 위해 바인더를 포함시킬 수도 있으며, 이하에서는 함철 미분 원료, 바인더 및 탄재를 이용하여 조립물을 제조하는 예에 대해서 설명한다.
조립장치(200)는 함철 미분 원료를 저장하는 함철 미분 원료 호퍼(210)와, 바인더를 저장하는 바인더 호퍼(220) 및 탄재를 저장하는 탄재 호퍼(230)와, 각각의 함철 미분 원료 호퍼(210) 및 바인더 호퍼(220)로부터 함철 미분 원료와 바인더를 공급받아 조립물을 제조하는 제1조립기(240)와, 탄재 호퍼(230)로부터 탄재를 공급받아 제1조립기(240)에서 제조된 조립물의 표면에 탄재를 코팅하는 제2조립기(250)를 포함할 수 있다. 조립물(10)은 도 2에 도시된 바와 같이 코어부(12)와, 코어부(12)의 표면을 감싸는 코팅부(14)를 포함할 수 있다. 이때, 코어부(12)는 제1조립기(240)에서 제조될 수 있으며, 코어부(12)는 제2조립기(250)에서 제조될 수 있다. 이하에서는 코어부(12) 표면에 코팅부(14)가 형성된 결과물을 조립물이라 하며, 조립물은 펠릿을 포함할 수 있다. 조립물은 소결공정에서 소성되어 환원철로 제조될 수 있다.
그리고 조립장치(200)를 구성하는 제1조립기(240)와 제2조립기(250)는 조립물 제조 시 그 내부에 수분을 공급하는 수분공급장치(미도시)를 각각 구비할 수 있다.
소결기(300)는 이동경로를 따라 이동가능하도록 구비되는 복수의 소결대차(320)와, 이동경로의 일측에 구비되어 소결대차(320)에 원료, 예컨대 소결배합원료와 조립물을 장입하는 원료공급부(100)와, 소결대차(320)의 이동방향에 대해서 원료공급부(100)의 전방에 구비되어 소결대차(320) 내의 원료층의 표층부를 점화시키는 점화로(310)와, 소결대차(320)의 이동경로를 따라 배치되어 소결대차(320) 내부를 흡인하는 복수의 윈드박스(330)를 포함할 수 있다. 소결기(300)는 이동경로의 타측에 구비되어 소결대차(320)로부터 배광되는 소결광을 파쇄하는 파쇄기(미도시)와, 파쇄된 소결광을 냉각시키는 냉각장치(미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 소결기(300)는 소결광을 제조하는 과정 및 소결광을 냉각시키는 과정에서 발생하는 다양한 배가스 중 적어도 일부를 소결대차(320)에 순환시키기 위한 순환부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
여기에서 이동경로는 소결대차(320)가 무한궤도방식으로 회전할 수 있도록 폐루프를 형성하며, 이동경로의 상부측은 소결대차(320) 내부에 장입된 원료, 즉 소결배합원료 및 조립물이 소결되는 소결구간이고, 이동경로의 하부측은 소결이 완료된 소결광을 배광한 후 빈 소결대차(320)가 소결 공정을 위해 소결구간으로 이동하기 위한 회차구간이다. 이때, 소결구간 이전에는 원료가 장입되는 장입구간과, 점화구간이 구비될 수 있다. 이에 원료공급부(100)가 배치되는 영역은 장입구간이 되고, 점화로(310)가 구비되는 영역은 점화구간이 될 수 있다. 윈드박스(330)는 소결구간의 하부에 구비되어 소결구간을 따라 이동하는 소결대차(320)의 내부를 흡인할 수 있다. 그리고 소결대차(320) 내부에서 소결이 완료된 소결광은 소결대차(320)가 소결구간에서 회차구간으로 전환되는 부분, 즉 이동경로의 타측에서 배광되며 이 영역을 배광부라 하며, 배광부는 원료공급부(100)의 반대편에 위치할 수 있다.
이때, 전술한 제1호퍼(130)와 제2호퍼(120)는 소결기(300)의 원료공급부(100)를 구성하는 요소일 수 있으며, 원료공급부(100)는 상부광을 저장하는 제3호퍼(110)를 더 포함할 수 있다. 그리고 원료공급부(100)는 제1호퍼(130), 제2호퍼(120) 및 제3호퍼(110)로부터 공급되는 소결배합원료와 조립물 및 상부광을 소결대차(320)에 장입하는 장입기를 더 포함할 수 있다. 장입기는 제1호퍼(130)에서 공급되는 소결배합원료를 소결대차(320)에 장입하는 제1장입기(132)와, 제2호퍼(120)에서 공급되는 조립물을 소결대차(320)에 장입하는 제2장입기(122)를 포함할 수 있다. 제1장입기(132)는 제1호퍼(130)의 직하부에, 제2장입기(122)는 제2호퍼(120)의 직하부에 배치될 수 있다.
제3호퍼(110)는 소결기(300)의 이동 경로에서 소결대차(320)의 이동방향에 대해서 가장 후방에 배치될 수 있으며, 제2호퍼(120)가 제3호퍼(110)의 일측에 구비될 수 있다. 이에 제3호퍼(110), 제2호퍼(120) 및 제1호퍼(130)의 순으로 배치될 수 있다.
이와 같은 소결광 제조 설비를 이용하여 소결광과 조립물을 제조하는 방법에 대해서 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 원료 처리 방법을 순차적으로 보여주는 순서도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 원료 처리 방법으로 소결배합원료를 소결하고 조립물을 소성시킬 때 소결대차 내에 원료층의 적층 상태를 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 원료 처리 방법은, 소결 배합 원료 및 상부광을 마련하는 과정(S110)과, 함철 미분 원료, 바인더 및 탄재를 이용하여 조립물을 제조하는 과정(S120)과, 소결대차에 상부광을 장입하는 과정(S130)과, 상부광의 상부에 소결 배합 원료와 조립물을 장입하는 과정(S140) 및소결배합원료를 소결시키고 조립물을 소성시키는 과정(S150)을 포함할 수 있다.
이러한 본 발명의 일 실시 예에 따른 원료 처리 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 철광석, 부원료, 반광, 그리고 연료 등으로 구성되는 소결 배합 원료를 마련한다. 여기서, 철광석은 10㎜ 이하의 크기를 갖는 분철광석을 포함할 수 있고, 부원료는 석회석, 규석 등을 포함할 수 있으며, 연료는 코크스, 석탄 등을 포함할 수 있다. 이때, 소결 배합 원료 중 연료는 분철광석, 부원료 및 연료를 합한 양을 100중량%로 할 때, 5 내지 10중량% 정도 포함될 수 있다. 소결배합원료는 분철광석, 부원료, 반광 및 연료를 혼합기에 장입하고 수분을 공급하면서 조립하여 2 내지 3㎜ 정도의 크기로 형성될 수 있다. 소결 배합 원료의 마련은 통상적인 소결 배합 원료 마련 과정과 거의 동일하게 수행할 수 있으므로, 그 구체적은 설명은 생략한다. 이렇게 마련된 소결 배합 원료는 제1호퍼(130)에 저장될 수 있다.
조립물을 제조하는 과정은 0.045 ㎜ 이하의 중량비가 60중량% 이상, 예컨대 60 내지 95중량% 정도인 함철 미분 원료와, 바인더를 이용하여 코어부를 제조하는 과정과, 탄재를 코팅하여 코팅부를 코어부의 표면에 코팅부를 형성하는 과정을 포함할 수 있다.
코어부를 제조하는 과정은 함철 미분 원료 호퍼(210)에 저장된 함철 미분 원료와, 바인더 호퍼(220)에 바인더를 제1조립기(240)에 공급하고, 제1조립기(240)를 회전시켜 함철 미분 원료와 바인더를 균일하게 혼합하면서, 제1조립기(240)에 수분을 공급하여 수행될 수 있다. 이때, 함철 미분 원료는 미분 철광석인 펠렛 피드, 철성분을 포함하는 제강 부산물 등을 포함할 수 있다. 그리고 바인더는 생석회(CaO)와 소석회(Ca(OH)2) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 바인더는 함철 미분 원료를 조립하여 코어부를 제조할 때 조립강도를 확보할 수 있으며, 조립물의 염기도를 조절하기 위해 사용될 수 있다. 바인더는 코어부 전체 중량, 즉 함철 미분 원료와 바인더를 합한 양을 100중량%로 할 때 1 내지 5중량% 정도 포함될 수 있으며, 바인더가 제시된 범위보다 적게 사용되는 경우에는 조립물의 강도가 저하될 수 있으며, 제시된 범위보다 많이 사용되는 경우에는 후속 소결 과정에서 CaO2Fe2O3와 같은 칼슘페라이트 화합물이 생성될 수 있다. 조립물 내 함철 미분 원료는 고체 간 확산 결합되는 것이 바람직하나, 칼슘페라이트 화합물은 약 1200℃ 정도에서 생성되며, 조립물 내에서 용융되어 조립물 내 함철 미분 원료를 용융 결합시킴으로써 조립물의 피환원성을 저하시키는 문제점이 있다.
이렇게 제조된 코어부는 약 4 내지 14㎜ 정도의 직경을 갖는 원형 또는 타원형으로 형성될 수 있다.
코어부의 표면에 코팅부를 형성하는 과정은 제1조립기(240)에서 제조된 코어부를 제2조립기(250)에 장입하고, 탄재와 수분을 공급하면서 코어부의 표면에 탄재를 포함하는 코팅부를 형성하여 수행될 수 있다. 이때 함철 미분 원료와 바인더 및 탄재를 합한 양을 100중량%로 할 때, 탄재는 1 내지 5중량% 정도 포함되는 것이 좋다. 이와 같은 탄재의 배합비는 소결배합원료에 포함되는 연료의 배합비보다 적을 수 있다. 이는 소결 시 소결배합원료 중 연료가 연소되면서 발생하는 열이 소결대차(320)의 상부측에서 하부측으로 이동하여 하부측, 즉 소결대차(320) 내 원료층의 하층부에 열량이 집중되기 때문에 이렇게 하층부에 집중되는 열량을 이용하여 조립물을 소성시키기 위함이다.
이렇게 코어부의 표면에 형성되는 코팅부는 약 1㎜ 이하의 두께로 형성될 수 있으며, 이에 조립물은 5 내지 15㎜ 정도의 직경을 갖는 원형 또는 타원형으로 록 형성될 수 있다. 이는 통상적인 고로 장입 원료의 고려하여 제조된 것으로 조립물의 크기는 제시된 범위에서 다양하게 변경될 수 있다.
탄재의 함량이 제시된 범위보다 적은 경우에는 소결 공정 시 조립물의 소성에 필요한 열원 확보가 어렵다. 또한, 탄재의 함량이 제시된 범위보다 많은 경우에는 열량 과잉으로 조립물이 용융되어 환원성이 저하되고, 조립물이 상호 용융 결합되어 소성 후 파쇄, 선별 등의 추가 공정이 요구되는 문제점이 있다.
또한, 조립물 제조시 추가되는 수분의 양은 함탄 미분 원료, 바인더 및 탄재를 합한 양을 100중량%로 할 때 8 내지 14중량% 정도일 수 있으며, 제1조립기(240)와 제2조립기(250)에 적절하게 배분하여 공급될 수 있다. 수분은 분말 상태의 원료들을 결합하는데 사용될 수 있으며, 특히 바인더 중 생석회를 수화시키는데 사용될 수 있다. 즉, 생석회는 첨가되는 수분에 의해 수화되어 소석회(Ca(OH)2)로 되는데, 소석회는 배합 원료의 바운딩(Bounding) 역할을 할 수 있다. 수분의 첨가량이 제시된 범위보다 적은 경우 상기한 반응이 미미하게 발생하여 함철 미분 원료를 원활하게 결합시킬 수 없고, 제시된 범위보다 많은 경우에는 조립물의 형상을 일정하게 유지하기 어려운 문제점이 있다.
이렇게 제조된 조립물은 제2호퍼(120)에 저장될 수 있다. 조립물을 제2호퍼(120)에 저장하기 전 조립물 내 수분을 제거하는 과정을 수행할 수도 있다.
이후, 마련된 소결배합원료와 조립물을 소결대차(320)에 장입할 수 있다. 소결배합원료와 조립물을 소결대차(320)에 장입하기 전, 소결대차(320)의 내부 바닥에는 상부광을 장입할 수 있다. 상부광은 소결대차(320)의 높이 방향으로, 소결대차(320)의 바닥면으로부터 약 10% 정도의 위치에 상부광층(A)을 형성하도록 차지하도록 장입될 수 있다.
그리고 상부광이 장입되면, 장입기를 이용하여 소결배합원료와 조립물을 소결대차(320)에 장입할 수 있다. 이때, 소결배합원료와 조립물은 소결대차(320) 내에서 서로 다른 층을 형성하도록 장입할 수 있다. 즉, 상부광 상부에 제2장입기(122)를 이용하여 조립물을 장입하여 제1원료층(B)을 형성하고, 제1장입기(132)를 이용하여 제1원료층(B) 상부에 소결배합원료를 장입함으로써 제2원료층(C)을 형성할 수 있다. 제1장입기(132)와 제2장입기(122)는 소결배합원료와 조립물을 입도편석되도록 장입할 수 있다. 즉, 제1장입기(132)와 제2장입기(122)는 소결배합원료와 조립물을 소결대차(320)의 높이방향으로 하부측에서 상부측으로 갈수록 크기가 작아도록 장입할 수 있다. 이에 따라 도 4에 도시된 것처럼, 소결대차(320)의 내부에 높이방향으로 가장 하부에는 상부광층(A)이, 상부광층(A) 상부에는 조립물로 이루어지는 제1원료층(B)이, 제1원료층(B) 상부에는 소결배합원료로 이루어지는 제2원료층(C)이 형성될 수 있다.
제1원료층(B)은 소결대차(320)의 내부 바닥으로부터 높이방향으로 약 10 내지 70% 정도의 범위에 형성될 수 있고, 제2원료층(C)은 소결대차(320)의 내부 바닥으로부터 높이방향으로 70 내지 100% 정도의 범위에 형성될 수 있다. 이는 조립물로 이루어지는 제1원료층(B)이 소결배합원료로 이루어지는 제2원료층(C)이 소결되면서 발생하는 열을 이용하여 소결되기 때문이다. 다시 말해서 제2원료층(C)을 이루는 소결배합원료 중 연료가 연소하면서 발생하는 열이 소결대차(320)의 하부측으로 전달되고, 이와 함께 제1원료층(B)을 이루는 조립물 중 탄재가 연소하면서 발생하는 열을 이용하여 조립물을 소성시키기 위함이다. 여기에서 제1원료층(B)이 제시된 범위보다 낮게 장입되는 경우, 상대적으로 제2원료층(C)이 더 많이 장입되는 것이므로, 제1원료층(B)이 형성되는 소결대차(320)의 하부측에 열량이 지나치게 많이 축적되는 문제점을 발생시킨다.
전술한 바와 같이 소결대차(320)에 상부광, 조립물 및 소결배합원료가 장입되면, 소결대차(320)는 소결기(300)의 이동경로를 따라 이동하게 되고, 이동경로에 구비되는 점화로(310)에서 제2원료층(C)의 표면이 점화된다. 이후, 소결대차(320)가 소결기(300)의 이동경로, 즉 소결경로를 따라 이동하면 윈드박스(330)의 흡인력에 의해 제2원료층(C)의 연료가 연소하면서 소결광이 제조되고, 이때 발생하는 열은 제2원료층(C)이 형성되는 소결대차(320)의 하부측으로 이동하게 된다. 이후 제2원료층(C)에서는 제1원료층(B)으로부터 전달되는 열에 의해 제2원료층(C)을 구성하는 조립물의 코팅부(14), 즉 탄재가 연소하게 되고, 이때 발생하는 열에 의해 조립물, 즉 코어부(12)가 소성될 수 있다. 보다 상세하게는 코어부(12)는 코팅부(14)를 형성하는 탄재가 연소하면서 발생하는 열과 제1원료층(B)에서 전달되는 열에 의해 소성될 수 있다.
제2원료층(C)은 약 1300 내지 1400℃ 정도의 온도에서 소결이 진행되며, 제1원료층(B)은 제2원료층(C)에 비해 연료 물질, 즉 탄재가 상대적으로 적게 포함되어 있으므로 제1원료층(B)으로부터 열이 전달된다 하더라도 제1원료층(B)보다 낮은 온도, 예컨대 1200 내지 1300℃ 정도의 온도에서 소성이 이루어질 수 있다. 또한, 조립물은 소결배합원료를 구성하는 분철광석보다 작은 크기를 갖는 함철 미분 원료로 제조되기 때문에 소성시 필요한 에너지가 소결배합원료보다 적고, 소성 후에도 입자간 고체 결합, 다량의 미세기공에 의해 소결배합원료에 비해 환원성이 높다. 이때, 제1원료층(B)의 소성온도가 제시된 범위보다 높은 경우에는 소성 과정에서 2FeOSiO2, CaO2Fe2O3와 같은 용융물이 생성되고, 이러한 용융물은 냉각과정에서 환원속도가 느린 광물상을 형성하고 기공 구조를 변화시켜 조립물의 전체 환원성을 악화시키는 원인이 될 수 있다.
소결배합원료의 소결과, 조립물의 소성이 완료되면, 소결기(300)의 배광부에서 소결광과 소성된 조립물이 동시에 배광될 수 있다. 배광된 소결광과 소성된 조립물은 냉각장치에서 냉각된 후 소결광은 고로에 장입할 수 있도록 적절한 크기로 파쇄될 수 있고, 소성된 조립물은 그대로 고로에 장입하거나 간단한 선별 과정을 거친 후 고로에 장입할 수 있다.
이와 같은 방법으로 함철 미분 원료를 조립물로 형성하고 소결광 제조 시 소성시킴으로써 소결광이 제조되면서 발생하는 과잉열을 이용하여 조립물을 소성시킬 수 있어 비교적 저온에서 소성이 가능하다. 따라서 조립물의 환원율을 향상시킬 수 있고, 조립물을 소성시키는데 필요한 에너지도 절감할 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 안 되며, 아래에 기재될 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 원료공급부 200: 조립장치
210: 함철 미분 원료 호퍼 220: 바인더 호퍼
230: 탄재 호퍼 240: 제1조립기
250: 제2조립기 300: 소결기

Claims (14)

  1. 분철광석, 부원료 및 연료를 포함하는 소결배합원료를 마련하는 과정;
    함철 미분 원료 및 탄재를 포함하는 조립물을 제조하는 과정;
    소결대차에 상기 소결배합원료와 상기 조립물을 장입하는 과정;
    상기 소결배합원료를 소결하고, 상기 조립물을 소성하는 과정;을 포함하고,
    상기 장입하는 과정에서 상기 소결대차에 상기 조립물을 장입하여 제1원료층을 형성하고, 상기 제1원료층 상부에 소결배합원료를 장입하여 제2원료층을 형성하되,
    상기 제1원료층의 두께를 상기 제2원료층의 두께보다 두껍게 형성하고,
    상기 조립물을 제조하는 과정에서 상기 조립물에 포함되는 탄재의 배합비를 상기 소결배합원료에 포함되는 연료의 배합비보다 적게 하는 원료 처리 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 조립물을 제조하는 과정은,
    상기 함철 미분 원료를 조립하여 코어부를 제조하는 과정; 및
    상기 코어부의 표면에 상기 탄재를 코팅하여 코팅부를 형성하는 과정;을 포함하는 원료 처리 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 조립물을 제조하는 과정은,
    상기 함철 미분 원료에 바인더를 혼합하는 과정을 포함하는 원료 처리 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 바인더는 생석회(CaO)와 소석회(Ca(OH)2) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 원료 처리 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 함철 미분 원료와 상기 바인더를 합한 양을 100중량%로 할 때,
    상기 바인더는 1 내지 5중량% 포함되는 원료 처리 방법.
  6. 삭제
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 함철 미분 원료, 상기 바인더 및 상기 탄재를 합한 양을 100중량%로 할 때,
    상기 탄재는 1 내지 5중량% 포함되는 원료 처리 방법.
  8. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 조립물을 제조하는 과정에서 수분을 공급하는 원료 처리 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 조립물의 직경은 5 내지 15㎜를 포함하는 원료 처리 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 장입하는 과정 이전에 상기 소결대차에 상부광을 장입하는 원료 처리 방법.
  11. 삭제
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1원료층은 상기 소결대차의 내부 바닥으로부터 높이방향으로 10 내지 70% 위치에 형성하고, 상기 제2원료층은 상기 소결대차의 높이방향으로 70 내지 100% 위치에 형성하는 원료 처리 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 조립물은 상기 소결배합원료가 소결되면서 발생하는 열을 이용하여 소성되는 원료 처리 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 소결배합원료는 1300 내지 1400℃의 온도에서 소결되고,
    상기 조립물은 1200 내지 1300℃의 온도에서 소성되는 원료 처리 방법.
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