KR20000023550A - 고로용 소결광의 제조방법 - Google Patents

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KR20000023550A
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waste
fuel
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sintering
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KR1019990041975A
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야마구찌야스유끼
와따나베소이찌로
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에모또 간지
가와사끼 세이데쓰 가부시키가이샤
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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22B1/14—Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Abstract

본 발명은 고로용 소결광의 제조에 있어서, 연료의 일부를 쓰레기 생성물로 하여 제조비용을 저감함과 동시에 환경에 대한 유해한 영향이 적은 쓰레기 처리방법을 제공하는 것이다.
요컨대, 쓰레기 고형연료의 탄화물을 고로용 소결광의 제조공정에서 다량으로 사용되고 있는 분말코크스의 대체물로 유효하게 활용하는 것으로서, 도시쓰레기, 가정쓰레기, 산업폐기물, 일반폐기물 및 슈레더 더스트 (자동차부품, 가전제품, 가전제품 부품의 파쇄품) 를 연소 재의 처리문제를 발생시키지 않고 유효하게 활용할 수 있다. 또한, 쓰레기 고형연료의 탄화물을 수세정하고, Na, K, Cl 을 매우 효과적으로 저감한 상태에서 소결원료 혼합장치에 공급함으로써 보다 다량의 쓰레기 고형연료의 탄화물을 소결광 제조시의 분말코크스의 대체물로 사용할 수 있게 된다.

Description

고로용 소결광의 제조방법 {METHOD OF MANUFACTURING SINTERED ORE FOR BLAST FURNACE}
본 발명은 고로용 소결광의 제조방법에 관한 것이다. 특히 고로용 소결광의 제조에 있어서, 연료의 일부를 쓰레기 생성물로 하여 제조비용을 저감함과 동시에 환경에 대한 유해한 영향이 적은 쓰레기 처리방법을 제공하는 것이다.
고로용 소결광은 고로 장입원료의 하나로서, 분말철광석에 분말코크스 등과 같은 탄재를 섞고 석회분을 첨가하여 소결기로 소성한 것이다. 지금까지 소결광의 제조비용을 저감하기 위하여 탄재의 삭감이 추진되어 왔으나, 최근에는 거의 한계에 직면해 있다. 따라서 분말코크스를 대신하는 저렴한 탄재가 요구되고 있다.
한편, 최근에는 쓰레기 처리가 사회적인 관심을 집중시키고 있다. 요컨대, 쓰레기 소각처리시설의 건설에 당면한 입지문제로 인해, 가연쓰레기만을 선별하고, 건조, 성형하여 쓰레기를 적극적으로 연료로 이용하는 환경보전형 쓰레기의 고형연료화기술의 개발이 진행되고 있다. 쓰레기 고형연료 (RDF : Refuse Derived Fuel 또는 WDF : Waste Derived Fuel) 는 도시쓰레기, 가정쓰레기, 산업폐기물, 일반폐기물 및 슈레더 더스트 (shredder dust) (자동차부품, 가전제품, 가전제품 부품의 파쇄품) 중에서 선별한 가연물을 파쇄 혹은 분쇄, 건조, 성형하여 제조한 고체연료이다. 쓰레기 고형연료는 일반적으로 4200 내지 4500 kcal/㎏ 의 발열량을 갖는다. 종래, 쓰레기 고형연료는 스토커식 소각로나 유동상식 소각로에서 연소시키고, 발열보일러로 열회수함으로써 유효하게 이용되어 왔다. 그러나, 최근의 다이옥신류 규제의 강화에 수반하는 배연처리 및 발생되는 연소 재의 처리에 고심하고 있는 것이 현상이다.
종래부터, 쓰레기 고형연료는 고로용 소결광 탄재인 석탄 코크스의 대체재로서 주목받고 있었다. 그러나, 쓰레기 고형연료를 그대로의 형태로 분말코크스 대신 사용하면 그 연소특성으로 인해 소결원료의 소결성이 저하된다. 또한, 쓰레기 중에 유기물로서 포함되는 중질의 휘발분에 의해 소결층의 통기성이 저해된다. 또한 고로는 매연 등과 같은 환경오염에 대한 배연설비는 완비하고 있다. 한편, 고로에서는 비연소물이나 연소잔류물은 일반적으로 철 보다 비중이 작으므로 슬래그내로 도입된다. 따라서 쓰레기 처리에 있어서의 연소 재의 처리면에서는 유리하다.
본 발명은 이들 문제점을 해결하는 것으로서, 다이옥신류 및 연소 재의 처리문제를 발생시키지 않고 쓰레기 고형연료를 유효하게 활용하는 고로용 소결광의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1 은 본 발명에 관한 쓰레기 고형연료의 탄화물의 제조공정의 일례 및 그 탄화물의 사용방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2 는 본 발명에 관한 쓰레기 고형연료의 탄화물의 제조공정의 일례 및 그 탄화물의 사용방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3 은 본 발명에 관한 쓰레기 고형연료의 탄화물의 제조공정의 일례 및 그 탄화물의 사용방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4 는 소결설비의 일례를 나타내는 측면도이다.
도 5 는 본 발명에 관한 소결설비에 있어서의 쓰레기 고형연료의 탄화물의 공급설비의 일례를 나타내는 측면도이다.
도 6 은 본 발명에 관한 소결설비 및 소결설비에 부설한 쓰레기 고형연료의 탄화물의 처리설비의 일례를 나타내는 측면도이다.
※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※
1 : 원료조 2, 4: 반송 컨베이어
3 : 소결원료 혼합장치 5 : 금광호퍼
6 : 소결기 팰릿 7 : 점화로
8 : 쓰레기 고형연료의 탄화물 저장용 호퍼
9 : 쓰레기 고형연료의 탄화물의 정량절삭장치
10 : 윈도박스 11 : 소결배연 메인덕트
12 : 전기집진기 13 : 주배풍기
14 : 슈트 15 : 수세장치
16 : 슬러리 펌프 17 : 슬러리 수송배관
18 : 물첨가용 배관 19 : 수처리 설비
즉, 본 발명은 쓰레기 고형연료의 탄화물을 고로용 소결광의 제조공정에서 다량으로 사용되고 있는 분말코크스의 대체물로 유효하게 활용하는 것이다.
본 발명에 의하면 도시쓰레기, 가정쓰레기, 산업폐기물, 일반폐기물 및 슈레더 더스트 (자동차부품, 가전제품, 가전제품 부품의 파쇄품) 를 연소 재의 처리문제를 발생시키지 않고 유효하게 활용할 수 있다.
또한 본 발명에 의하면 제철소의 소결공장에 있어서, 쓰레기 고형연료의 탄화물 저장용 호퍼 및 정량절삭장치를 설치하는 것만으로, 이 탄화물을 사용할 수 있게 된다. 즉, 매우 간단한 장치로 쓰레기 고형연료의 탄화물을 유효하게 활용할 수 있게 된다.
또한 본 발명에서는 쓰레기 고형연료의 탄화물을 수세정하고, Na, K, Cl 을 매우 효과적으로 저감한 상태에서 소결원료 혼합장치에 공급함으로써 보다 다량의 쓰레기 고형연료의 탄화물을 소결광 제조시의 분말코크스의 대체물로 사용할 수 있게 된다. 그리고, 수세정 후의 슬러리상 또는 슬러지상의 쓰레기 고형연료의 탄화물을 소결공장의 믹서 (소결 믹서) 에 공급하고, 소결배합원료에 첨가, 혼합함으로써 이 탄화물중의 수분을 소결 믹서에 있어서 중요한 수분조정용 첨가수의 대체물로 활용할 수도 있다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명자들은 소결광 제조에 쓰레기 고형연료를 이용한 경우의 문제점을 해결하고자 예의 검토한 결과, 하기 지견 (1) 내지 (4) 를 얻어 본 발명에 이르렀다.
(1) 쓰레기 고형연료의 탄화물의 이용 :
쓰레기를 유효하게 활용하는 데 있어서, 연료로서의 발열량이 크고, 다이옥신류의 생성을 억제할 수 있는 쓰레기 고형연료의 탄화물을 사용한다.
또한, 성형하여 제조된 쓰레기 고형연료의 탄화물을 사용함으로써 탄화물 제조후의 공정에 있어서의 탄화물의 수송, 취급, 저장이 용이해진다.
(2) 고로용 소결광 제조시의 탄재로서의 유효활용 :
(2-1) 쓰레기 고형연료의 탄화물중의 회분의 고로 슬래그 형태에서의 유효이용 :
표 1 에 쓰레기 고형연료의 탄화물의 성상의 일례를 나타낸다.
표 1 에 나타내는 바와 같이 쓰레기 고형연료의 탄화물은 약 4000 kcal/㎏ 의 저위발열량을 갖는다. 그러나, 회분이 38 wt% 로 많기 때문에 연료로 사용한 경우, 연소 재의 처리가 문제가 되어 일반적인 공업로에서의 이용에 어려운 점이 있다.
본 발명자들은 쓰레기 고형연료의 탄화물을 고로용 소결광 제조시의 탄재로 사용할 경우, 소결과정에서 소결광중에 잔류하는 탄화물중의 회분이 최종적으로는 고로 슬래그중에 도입되어 고로 슬래그의 형태로 유효하게 이용할 수 있다고 생각했다.
(2-2) 쓰레기 고형연료의 탄화물을 고로용 소결광 제조시의 탄재로 사용함에 따른 우수한 효과 :
쓰레기 고형연료는 그대로의 형태로 고로용 소결광 제조시의 탄재로 사용할 경우, 그 연소특성으로 인해 소결원료의 소결성이 저하된다. 그러나, 쓰레기 고형연료의 탄화물을 사용함으로써 소결원료의 소결성이 향상되고, 얻어지는 소결광의 셔터 (shutter) 강도, 소결 수율이 향상된다.
또한 쓰레기 고형연료의 탄화물을 사용함으로써 쓰레기 중에 유기물로서 포함되는 중질의 휘발분으로 인한 소결층의 통기성의 저해를 방지할 수 있고, 소결광의 생산성 저하를 방지할 수 있다.
또한 소결기에서 배출되는 소결배연중에, 쓰레기에 유래하는 미연소 휘발분이 혼입되는 것도 방지할 수 있으므로, 환경상 우수한 효과가 얻어진다.
(3) 쓰레기 고형연료의 탄화물중의 Na, K, Cl 의 제거 :
표 1 에 나타내는 바와 같이 쓰레기 고형연료의 탄화물은 Na, K, Cl 을 함유한다. 그 결과, 쓰레기 고형연료의 탄화물을 고로용 소결광 제조시의 탄재로 사용하는 경우, 그 사용량이 제한된다. 왜냐하면 소결광 중에 잔류한 Na, K 는 고로내 노벽부착물 (안자츠) 의 성장을 조장하고, 또한 Na, K, Cl 은 고로내 노벽 벽돌의 손상을 초래하기 때문이다. 따라서, 쓰레기 고형연료의 탄화물을 고로용 소결광 제조시의 탄재로 사용하는 양을 증가시키기 위하여는 쓰레기 고형연료의 탄화물중의 Na, K, Cl 을 제거할 필요가 있다.
본 발명자들은 예의 검토한 결과, 쓰레기 고형연료의 탄화물중의 Na, K, Cl 은 수용성 형태로 함유되어 있으므로, 쓰레기 고형연료의 탄화물을 수세정함으로써 매우 효과적으로 제거할 수 있음을 발견하였다.
(4) 수세정 후의 쓰레기 고형연료의 탄화물의 소결원료 혼합장치로의 첨가 :
수세정 후의 쓰레기 고형연료의 탄화물을 소결원료로 사용하기 위하여는 다량의 에너지를 소비하여 건조시킬 필요가 있는 것으로 생각되고 있었다. 그러나, 본 발명자들은 수세정 후의 쓰레기 고형연료의 탄화물을 제철소의 소결공장에 설치되는 소결원료 혼합장치에 공급하여 소결배합원료중에 첨가함으로써, 오히려 수세정 후의 탄화물중의 수분을 유효하게 활용할 수 있다는 점에 착안하였다.
즉, 본 발명에서는 제철소의 소결공장에 설치되는 드럼 믹서나 퍼그 밀 (pug mill) 등과 같은 소결원료 혼합장치 (혹은 혼합조립장치, 소결 믹서라고도 함) 에 있어서 중요한 수분조정용 첨가수의 대체물로서, 수세후의 탄화물중의 수분을 이용한다. 소결원료 혼합장치에 있어서, 수세후의 슬러리상 또는 슬러지상의 쓰레기 고형연료의 탄화물중의 수분량에 상당하는 첨가수의 양을 줄임으로써 종래의 소결공정과 동일한 조업이 가능하다.
즉, 본 발명은 쓰레기 고형연료의 탄화물을 고로용 소결광의 제조공정에서 다량으로 사용되고 있는 분말코크스의 대체물로 유효하게 활용하는 것이다.
본 발명에 의하면 도시쓰레기, 가정쓰레기, 산업폐기물, 일반폐기물 및 슈레더 더스트 (자동차부품, 가전제품, 가전제품 부품의 파쇄품) 를 연소 재의 처리문제를 발생시키지 않고 유효하게 활용할 수 있다.
또한 본 발명에 의하면 제철소의 소결공장에 있어서, 쓰레기 고형연료의 탄화물 저장용 호퍼 및 정량절삭장치를 설치하는 것만으로, 이 탄화물을 사용할 수 있게 된다. 즉, 매우 간단한 장치로 쓰레기 고형연료의 탄화물을 유효하게 활용할 수 있게 된다.
또한 본 발명에서는 쓰레기 고형연료의 탄화물을 수세정하고, Na, K, Cl 을 매우 효과적으로 저감한 상태에서 소결원료 혼합장치에 공급함으로써 보다 다량의 쓰레기 고형연료의 탄화물을 소결광 제조시의 분말코크스의 대체물로 사용할 수 있게 된다. 그리고, 수세정 후의 슬러리상 또는 슬러지상의 쓰레기 고형연료의 탄화물을 소결공장의 믹서 (소결 믹서) 에 공급하고, 소결배합원료에 첨가, 혼합함으로써 그 탄화물중의 수분을 소결 믹서에 있어서 중요한 수분조정용 첨가수의 대체물로 활용할 수도 있다.
도 1 에 본 발명에 관한 쓰레기 고형연료의 탄화물의 제조공정의 일례 및 그 탄화물의 사용방법을 흐름도로 나타낸다.
도시쓰레기, 가정쓰레기, 산업폐기물, 일반폐기물, 슈레더 더스트 등을 회수하여, 파대 (破袋), 이물분별, 자선에 의해 유리, 도자기류, 금속류를 제거한다. 그 후, 얻어진 가연물을 주체로 하는 쓰레기를 파쇄 혹은 분쇄하고, 후기하는 쓰레기 고형연료의 탄화공정에 있어서의 보일러로부터의 증기를 열원으로 하여 건조시킨다. 건조후의 쓰레기를 다시 파쇄 혹은 분쇄한 후, 탈염소제, 수분제거제, 고화제로 사용되는 석회, 소석회 등을 필요에 따라 첨가하고, 성형하여 예컨대 외형이 크레용 모양인 고형연료 (RDF, WDF) 를 제조한다. 제조된 쓰레기 고형연료를 필요에 따라 체로 분류한 후, 탄화공정에 반송하고, 탄화장치에 있어서 건류시켜 쓰레기 고형연료의 탄화물을 제조한다.
한편, 탄화장치에서 발생된 건류가스는 건류가스 고온연소장치에 의해 1000 ℃ 이상의 고온연소로 다이옥신을 완전하게 분해시킨 후, 보일러에서 증기 형태로 열회수된다. 얻어진 증기의 일부는 상기한 쓰레기의 건조공정에서 열원으로 이용된다.
쓰레기 고형연료의 탄화물은 제철소의 소결공장까지 수송되고, 소결기에서 사용되는 분말코크스의 일부대체물로 사용된다. 소결기에서는 분말코크스와 쓰레기 고형연료의 탄화물이 연소되는데, 이 탄화물중의 회분 (연소되지 않은 부분) 은 소결광중에 잔류한다.
이와 같은 방법으로 제조된 소결광은 고로에 장입되어 선철 및 부생물인 슬래그가 제조된다. 이 소결광중에 잔류한 쓰레기 고형연료의 탄화물중의 회분은 일반적으로 SiO2, Al2O3및 CaO 가 주성분이므로 고로 슬래그 중으로 이행되어 슬래그로서 회수된다.
즉, 본 발명에 의하면 쓰레기 고형연료의 탄화물중의 회분을 고로 슬래그 형태로, 고로 시멘트재, 콘크리트용 골재, 노반재, 지반개량재, 가설재 등과 같은 토목건축재료, 규산질비료, 토양개량재 등으로 유효하게 이용할 수 있다.
도 2 에 본 발명에 관한 쓰레기 고형재료의 탄화물의 제조공정 및 이 탄화물의 사용방법의 다른 일례를 흐름도로 나타낸다.
도 2 에 나타내는 쓰레기 고형연료의 탄화물의 제조공정에 있어서는 예컨대 건조기와 성형기의 중간공정에서 분쇄한 석탄을 공급한다. 그리고, 석탄의 공급은 성형기까지의 공정이라면 어느 공정에서 첨가해도 된다. 또한, 파쇄기가 석탄을 소정의 입도로 분쇄할 수 있는 방식이라면 미분쇄의 석탄을 이 파쇄기까지의 공정에서 첨가해도 된다. 석탄이 첨가되어 성형된 쓰레기 고형연료는 탄화장치로 탄화되지만, 첨가한 석탄중의 휘발분에 의해 건류가스의 발열량이 증가하므로, 건류가스 고온연소장치에 있어서 더욱 고온의 연소를 달성할 수 있게 된다. 그 결과 다이옥신류의 생성을 더 용이하게 억제할 수 있다.
그리고, 석탄을 첨가하는 경우의 배합량은 특별히 제한받지 않지만, 쓰레기의 고형연료화공정에서 얻어지는 쓰레기의 고형연료중의 석탄배합비는 바람직하게는 5 wt% 이상, 더욱 바람직하게는 5 내지 30 wt% 이다.
5 wt% 미만의 경우에는 소결광 제조공정에 있어서의 상기한 효과를 얻을 수 없고, 30 wt% 를 초과하는 경우에는 쓰레기의 사용량이 저하되어 쓰레기의 유효이용을 달성하는 본 발명의 본래 목적이 저해된다.
또한, 본 발명에서는 도 1 에 나타내는 바와 같이 쓰레기 고형연료의 탄화물을 분쇄한 후, 소결원료중에 배합하는 것이 바람직하다. 그 이유는 입경이 큰 쓰레기 고형연료의 탄화물이 많으면 연소성이 저하하여 소결광 강도의 저하, 소결 수율의 저하를 발생시킬 가능성이 있기 때문이다. 그리고, 쓰레기 고형연료의 탄화물의 분쇄는 도 1 에 나타내는 바와 같이 소결설비의 전(前)공정에서 실시해도 되고, 소결설비에 있어서 실시해도 된다.
또한, 본 발명에 있어서 쓰레기 고형연료의 탄화물을 수세정하지 않는 경우에는 이 탄화물은 소결원료중의 분말코크스 : 100 중량부 당 0.5 내지 25 중량부 배합하는 것이 바람직하다. 그 이유는 0.5 중량부 미만의 경우에는 쓰레기 고형연료의 탄화물의 정량절삭이 어려워서 정량절삭장치가 복잡해지기 때문이다. 25 중량부를 초과하게 배합하면 쓰레기 고형연료의 탄화물의 연소성면에서 소결광 강도의 저하, 소결 수율의 저하를 발생시킬 가능성이 있다. 또한, 소결광중에 일부 잔류하는 Na, K, Cl 의 고로 조업 및 고로 노내벽 내화물에 대한 영향이 발생될 가능성도 있기 때문이다. 쓰레기 고형연료의 탄화물을 수세정한 경우에는 쓰레기 고형연료의 탄화물의 바람직한 배합량의 상한은 분말코크스 : 100 중량부 당 100 중량부까지 증가시킬 수 있다. 이는 고로 조업을 저해함과 동시에 고로 노내벽의 벽돌을 손상시키는 한 요인인 쓰레기 고형연료의 탄화물중의 Na, K, Cl 을 매우 효과적으로 제거할 수 있기 때문이다. 즉, 쓰레기 고형연료의 탄화물중의 Na, K, Cl 을 제거하지 않는 경우의 최대사용가능량에 대해 2 내지 3 배 양의 쓰레기 고형연료의 탄화물을 고로용 소결광 제조시의 탄재로 사용할 수 있고, 소결설비에 있어서의 분말코크스의 사용량을 대폭 삭감할 수 있다.
또한 본 발명에 있어서는 쓰레기 고형연료의 탄화물이 입경이 0.5 내지 2 ㎜ 인 탄화물입자를 40 wt% 이상 함유하는 것이 바람직하다. 그 이유는 입경이 0.5 ㎜ 미만인 탄화물입자가 많으면 소결기에 있어서의 소결층의 통기성이 저해되기 때문이고, 2 ㎜ 를 초과하는 탄화물입자가 많으면 연소성이 저하되고, 소결광 강도의 저하, 소결 수율의 저화를 발생시킬 가능성이 있기 때문이다.
또한 본 발명에서는 원료의 일부로서 석탄, 바람직하게는 분쇄한 석탄을 첨가하여 제조한 쓰레기 고형연료의 탄화물을 사용하는 것이 바람직하다. 그 이유는 쓰레기 고형연료의 원료의 일부로서 석탄을 첨가함으로써, 얻어지는 쓰레기 고형연료의 탄화물의 발열량을 향상시킬 수 있고, 소결공정에 있어서의 코크스의 대체연료로 사용한 경우, 소결광의 소결성이 향상되어 소결광 강도의 향상, 소결 수율의 향상을 얻을 수 있기 때문이다.
또한, 본 발명에서는 도 1,2 에 나타내는 바와 같이 쓰레기 고형연료의 탄화물의 원료인 쓰레기 고형연료로서, 쓰레기를 파쇄 혹은 분쇄하여 건조시킨 후, 성형하여 얻어진 쓰레기 고형연료를 사용하는 것이 바람직하지만, 도 3 에 나타내는 바와 같이 쓰레기 고형연료의 탄화물의 원료인 쓰레기 고형연료로서, 쓰레기를 파쇄 혹은 분쇄하여 성형한 후, 건조시켜 얻어진 쓰레기 고형연료를 사용하는 것도 바람직하며, 또한 양자를 병용할 수도 있다. 그리고, 성형한 후, 건조시키는 경우에는 건조를 탄화공정의 가열단계에서 실시해도 된다.
이어서 도 4 에 소결설비의 일례를 측면도로 나타낸다. 도 4 에서 1 은 원료조, 2,4 는 반송 컨베이어, 3 은 소결원료 혼합장치 (소결 믹서), 5 는 급광 호퍼, 6 은 소결기 팰릿, 7 은 점화로, 10 은 윈도박스, 11 은 소결배연 메인덕트, 12 는 전기집진기, 13 은 주배풍기, 18 은 물첨가용 급수배관을 나타낸다. 화살표 (f1) 는 소결원료의 반송방향, 화살표 (f2) 는 소결기 팰릿의 진행방향을 나타낸다.
각종 브랜드의 분말광석, 분말코크스, 분말석회석, 반광 (返鑛) 등의 소결원료는 원료조 (1) 에서 소정의 비율로 절삭되어 반송 컨베이어 (2) 에 의해 소결 믹서 (3) 로 장입되고, 수분이 첨가되어 균일하게 혼합된다. 소결 믹서 (3) 로 균일하게 혼합된 원료는 반송 컨베이어 (4) 에 의해 급광호퍼 (5) 로 운반되고, 무한궤도인 소결기 팰릿 (6) 위로 공급된다. 원료를 공급받은 소결기 팰릿 (6) 은 점화로 (7) 를 통과할 때, 원료층 표층의 분말코크스에 점화된다. 점화된 원료는 원료층 표면에서 대기를 흡인하고, 윈도박스 (10), 소결배연 메인덕트 (11), 전기집진기 (12) 를 통해 주배풍기 (13) 에 의해 흡인되는 과정에서 하층부까지 소결반응이 진행된다. 본 발명에서는 상기한 소결공정에서 사용하는 분말코크스의 대체물로서, 쓰레기 고형연료의 탄화물을 이용한다.
이어서, 도 5 에 본 발명에 관한 소결설비에 있어서의 쓰레기 고형연료의 탄화물의 공급설비를 측면도로 나타낸다.
그리고, 도 5 의 공급설비는 도 4 에 나타내는 소결설비에 있어서의 A 부를 나타낸다. 본 발명에 관한 소결설비의 다른 설비는 도 4 와 동일한 설비여도 된다.
도 5 에 있어서, 8 은 쓰레기 고형연료의 탄화물 저장용 호퍼, 9 는 쓰레기 고형연료의 탄화물의 정량절삭장치 (정량절삭 피더) 를 나타낸다. 기타 부호는 도 2 와 동일한 내용이다.
도 5 에 나타내는 쓰레기 고형연료의 탄화물의 공급설비에 있어서는 종래의 원료조 (1) 로부터 절삭되고 있던 분말코크스의 양을 감소시키고, 호퍼 (8) 로부터 쓰레기 고형연료의 탄화물을 절삭하여, 소결기에 공급되는 전체 탄소분이 등량으로 되는 조업을 실시함으로써 종래의 공정과 동일하게 소결광을 제조할 수 있다. 즉, 제철소의 소결공장에 있어서, 쓰레기 고형연료의 탄화물 저장용 호퍼 (8) 및 정량절삭장치 (9) 를 설치하는 것만으로 이 탄화물을 사용할 수 있다. 매우 간단한 설비로 쓰레기 고형연료의 탄화물을 유효하게 활용할 수 있다.
또한 쓰레기 고형연료의 탄화물은 고로 조업을 저해함과 동시에 고로 노내벽의 벽돌을 손상시키는 한 요인인 Na, K, Cl 을 함유한다. 그 결과, 쓰레기 고형연료의 탄화물을 고로용 소결광 제조시의 탄재로 사용하는 경우, 그 최대사용가능량이 소결광 1 t 당 10 ㎏ 으로 제한된다. 따라서, 쓰레기 고형연료의 탄화물을 수세정하고, 수세정 후의 탄화물을 소결원료 혼합장치에 공급하고, 얻어진 혼합소결원료를 소결하는 것이 더욱 바람직하다.
도 6 에 소결설비 및 이 소결설비에 부설된 쓰레기 고형연료의 탄화물의 수세정을 포함하는 처리설비의 일례를 측면도로 나타낸다.
도 6 에 있어서, 8 은 쓰레기 고형연료의 탄화물 저장용 호퍼, 9 는 분쇄기, 14 는 슈트, 15 는 수세장치, 15a 는 교반장치, 16 은 슬러리 펌프, 17 은 슬러리 수송배관, 19 는 수처리설비를 나타낸다. 화살표 (f3) 는 쓰레기 고형연료의 탄화물의 슬러리의 이동방향을 나타낸다. 기타 부호는 도 4 와 동일한 내용이다.
도 6 에 나타내는 소결설비 및 쓰레기 고형연료의 탄화물의 처리설비에 있어서는 쓰레기 고형연료의 탄화물 저장용 호퍼 (8) 에서 정량 절삭된 쓰레기 고형연료의 탄화물은 분쇄기 (9) 에 의해 분쇄된 후, 수세장치 (15) 에 의해 교반수세정되고, 수세장치 (15) 의 바닥부로부터 슬러리펌프 (16) 에 의해 농축슬러리상 탄화물로서 발출된다. 발출된 농축슬러리상 탄화물은 슬러리 수송배관 (17) 을 경유하여 소결 믹서 (3) 로 공급된다. 소결 믹서 (3) 로는 물첨가용 배관 (18) 을 통해 소결배합원료의 수분조정용 물이 첨가된다. 여기에서 배관 (18) 을 통해 첨가되는 물을 농축슬러리상 탄화물중의 수분량에 상당하는 양 만큼을 줄임으로써, 및 종래의 원료조 (1) 에서 절삭되고 있던 분말코크스의 양을 감소시키고, 소결기에 공급되는 전체 탄소분이 등량으로 되는 조업을 실시함으로써, 종래의 소결공정과 동일한 조건으로 조업을 실시할 수 있다. 또한, 수세장치 (15) 에서 넘치는 물은 수처리설비 (19) 에서 처리한다. 이 경우, 제철소에는 각종 배수처리설비가 다수 설치되어 있으므로, 기존의 수처리설비를 사용할 수도 있다. 그리고, 쓰레기 고형연료의 탄화물의 수세정방법은 도 6 에 나타내는 방법에 한정되지 않으며, 메시 컨베이어 등 컨베이어 위를 반송중인 탄화물에 물을 뿌리는 방식 등 쓰레기 고형연료의 탄화물을 수세정할 수 있는 방식이라면 모두 사용할 수 있다.
실시예
이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 구체적으로 설명한다.
(실시예 1)
도 1 에 나타내는 쓰레기의 고형연료화공정 및 쓰레기 고형연료의 탄화공정에서 제조된 표 1, 표 2 에 나타내는 쓰레기 고형연료의 탄화물을 탄재의 일부로 사용하여 소결광의 제조시험을 실시한다.
소결설비로는 도 5 에 나타내는 쓰레기 고형연료의 탄화물의 공급설비를 부설한 도 4 에 나타내는 소결설비를 사용한다.
그리고, 소결기의 유효 화격자 면적은 410 ㎡ 이고, 소결원료로는 표 3 에 나타내는 배합원료를 사용하고, 소결원료층두께 : 450 ㎜ 로 한다.
본 시험결과, 생산율 : 1.3 t/h·㎡, 소결 수율 : 75 %, 소결광의 셔터 강도 : 88.5 % 가 얻어졌으며, 코크스만을 사용하는 통상 조업시의 결과와 동등한 시험결과가 얻어진다.
(실시예 2)
도 1 에 나타내는 쓰레기의 고형연료화공정 및 쓰레기 고형연료의 탄화공정에서 제조된 표 1 에 나타내는 성상의 쓰레기 고형연료의 탄화물을 사용하여 소결광의 제조시험을 실시한다. 소결설비로는 도 6 에 나타내는 쓰레기 고형연료의 탄화물의 처리설비를 부설한 소결설비를 나타낸다.
즉, 표 1 에 나타내는 성상의 쓰레기 고형연료의 탄화물을 도 6 에 나타내는 쓰레기 고형연료의 탄화물의 처리설비의 분쇄기 (9) 에 있어서 입경이 0.5 내지 2 ㎜ 인 탄화물입자의 함유량이 40 wt% 이상이 되도록 분쇄한 후, 수세장치 (15) 로 수세정하고, 농축슬러리상 탄화물로서 소결 믹서 (3) 에 공급한다. 수세장치 (15) 로 수세정한 후의 쓰레기 고형연료의 탄화물의 성상을 표 4 에 나타낸다.
표 4 를 통해, 본 발명에 의하면 쓰레기 고형연료의 탄화물중의 Na, K, Cl 을 매우 효과적으로 제거할 수 있음을 알 수 있다.
소결기의 유효 화격자 면적은 410 ㎡ 이고, 소결원료로는 표 5 에 나타내는 배합원료를 사용하고, 소결원료층두께 : 450 ㎜ 로 한다.
본 시험결과, 생산율 : 1.3 t/h·㎡, 소결 수율 : 75 %, 소결광의 셔터 강도 : 88.5 % 가 얻어졌으며, 코크스만을 사용하는 통상 조업시의 결과와 동등한 시험결과가 얻어진다.
(실시예 3)
도 2 에 나타내는 쓰레기의 고형연료화공정 및 쓰레기 고형연료의 탄화공정에서 제조된 쓰레기 고형연료의 탄화물을 탄재의 일부로 사용하여 실시예 1 과 동일한 조건으로 소결광의 제조시험을 실시한다.
그리고, 쓰레기의 고형연료화공정에서는 얻어진 쓰레기의 고형연료중의 석탄배합비가 14 wt% 가 되도록 건조기와 성형기의 중간공정에서 －0.5 ㎜ 로 분쇄한 석탄을 첨가한다.
또한 본 시험에서는 얻어진 쓰레기 고형연료의 탄화물의 입경이 대(大)였기 때문에 쓰레기 고형연료의 탄화물로서 분쇄후의 표 6 에 나타내는 입도분포 및 표 7 에 나타내는 성상의 쓰레기 고형연료의 탄화물을 사용한다.
본 시험결과, 생산율 : 1.4 t/h·㎡, 소결 수율 : 76 %, 소결광의 셔터 강도 : 89 % 가 얻어졌으며, 쓰레기의 고형연료중의 석탄배합의 효과가 나타났다.
(실시예 4)
도 4 에 나타내는 쓰레기의 고형연료화공정 및 쓰레기 고형연료의 탄화공정에서 제조된 표 8 에 나타내는 성상의 쓰레기 고형연료의 탄화물을 사용하여 실시예 2 와 동일한 조건으로 소결광의 제조시험을 실시한다.
그리고, 쓰레기의 고형연료화공정에서는 얻어진 쓰레기의 고형연료중의 석탄배합비가 14 wt% 가 되도록 건조기와 성형기의 중간공정에서 －0.5 ㎜ 로 분쇄한 석탄을 첨가한다.
수세장치 (15) 로 수세정한 후의 쓰레기 고형연료의 탄화물의 성상을 표 9 에 나타낸다.
본 시험결과, 생산율 : 1.4 t/h·㎡, 소결 수율 : 76 %, 소결광의 셔터 강도 : 89 % 가 얻어졌으며, 쓰레기의 고형연료중의 석탄배합의 효과가 나타난다.
(실시예 5)
도 3 에 나타내는 쓰레기의 고형연료화공정 및 쓰레기 고형연료의 탄화공정에서 제조된 쓰레기 고형연료의 탄화물을 탄재의 일부로 사용하여 실시예 1 과 동일한 조건으로 소결광의 제조시험을 실시한다.
그 결과, 실시예와 거의 동일한 생산율, 소결 수율, 소결광의 셔터 강도가 얻어졌으며, 코크스만을 사용하는 통상 조업시의 결과와 동등한 시험결과가 얻어진다.
원소분석치 (wt%)
C H O Na K Cl
45 1 9 1.2 0.4 1.3
저위발열량 (kcal/㎏) 공업분석치 (wt%)
휘발분 고정탄소 회분
4018 14 48 38
＋3 ㎜ 3 내지 2 ㎜ 2 내지 1 ㎜ 1 내지 0.5 ㎜ －0.5 ㎜
5 14 28 24 29
비고) 표중의 수치 : wt%
철광석 66.0
밀스케일 4.2
석회석 13.5
규석 0.9
반광 15.4
소계 100.0
코크스 4.0
쓰레기 고형연료의 탄화물 0.4
수분 6.8
비고) 표중의 수치 : wt%
원소분석치 (wt%)
C H O Na K Cl
45 1 9 0.4 0.2 0.35
저위발열량 (kcal/㎏) 공업분석치 (wt%)
휘발분 고정탄소 회분
4018 14 48 38
철광석 66.0
밀스케일 4.2
석회석 13.5
규석 0.9
반광 15.4
소계 100.0
코크스 3.0
쓰레기 고형연료의 탄화물 2.4
배합원료수분 6.8＊
비고) 표중의 수치 : wt%원연료 : 건량＊: 소결 믹서후의 수분
＋3 ㎜ 3 내지 2 ㎜ 2 내지 1 ㎜ 1 내지 0.5 ㎜ －0.5 ㎜
7 16 30 22 25
비고) 표중의 수치 : wt%
원소분석치 (wt%) 저위발열량(kcal/㎏) 공업분석치 (wt%)
C H O 휘발분 고정탄소 회분
49 1 8 3606 13 52 35
원소분석치 (wt%)
C H O Na K Cl
49 1 8 1.3 0.5 1.3
저위발열량 (kcal/㎏) 공업분석치 (wt%)
휘발분 고정탄소 회분
4368 13 52 35
원소분석치 (wt%)
C H O Na K Cl
49 1 8 0.4 0.2 0.35
저위발열량 (kcal/㎏) 공업분석치 (wt%)
휘발분 고정탄소 회분
4368 13 52 35
본 발명에 의하면 다음과 같은 우수한 효과를 얻을 수 있다.
(1) 쓰레기를 다이옥신류 및 연소 재의 처리문제를 발생시키지 않고 유효하게 활용할 수 있다.
(2) 쓰레기 고형연료의 탄화물중의 회분 (연소되지 않은 부분) 을 고로 슬래그 형태로 유효하게 이용할 수 있다.
(3) 쓰레기 고형연료의 탄화물중의 Na, K, Cl 의 고로 조업 및 고로 노내벽 내화물에 대한 영향을 저감할 수 있게 되고, 소결광 제조시의 탄재인 분말코크스에 대한 쓰레기 고형연료의 탄화물의 대체율을 대폭 향상시킬 수 있게 된다.
(4) 수세정 후의 슬러리상 또는 슬러지상의 쓰레기 고형연료의 탄화물을 소결공장의 믹서 (소결 믹서) 에 공급하여 소결배합원료에 첨가, 혼합함으로써, 수세정 후의 탄화물을 건조시키지 않고, 오히려 이 탄화물중의 수분을 소결 믹서에 있어서 중요한 수분조정용 첨가수의 대체물로서 활용할 수 있게 된다.

Claims (8)

  1. 소결원료 중에 쓰레기 고형연료의 탄화물을 배합하는 것을 특징으로 하는 고로용 소결광의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 쓰레기 고형연료의 탄화물을 수세정하여 배합하는 것을 특징으로 하는 고로용 소결광의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 쓰레기 고형연료의 탄화물을 분쇄하여 배합하는 것을 특징으로 하는 고로용 소결광의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 쓰레기 고형연료의 탄화물을 소결원료중에 분말코크스 100 중량부 당 0.5 내지 25 중량부의 비율로 배합하는 것을 특징으로 하는 고로용 소결광의 제조방법.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 쓰레기 고형연료의 탄화물을 소결원료중에 분말코크스 100 중량부 당 0.5 내지 100 중량부의 비율로 배합하는 것을 특징으로 하는 고로용 소결광의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 쓰레기 고형연료의 탄화물이 입경이 0.5 내지 2 ㎜ 인 탄화물입자를 40 wt% 이상 함유하는 것을 특징으로 하는 고로용 소결광의 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 쓰레기 고형연료의 탄화물이 석탄을 첨가하여 제조한 것임을 특징으로 하는 고로용 소결광의 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 쓰레기 고형연료의 탄화물이, 쓰레기를 파쇄 혹은 분쇄하여 건조시킨 후, 성형하여 얻어진 쓰레기 고형연료의 탄화물 및/또는 쓰레기를 파쇄 혹은 분쇄하여 성형한 후, 건조시켜 얻어진 쓰레기 고형연료의 탄화물인 것을 특징으로 하는 고로용 소결광의 제조방법.
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