KR20000034187A - 고로조업에 있어서의 용선 보온재 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고로공정 습식제진기의 수처리과정에서 부수적으로 발생하는 함탄 습 슬러지와, 코크스 제조공정 중 파쇄과정에서 발생되는 침탄 코크스를 일정 비율로 혼합하여 고로의 용선 특성에 맞는 탕도에서의 보온재로 사용할 수 있도록 한 고로조업에 있어서의 용선 보온재 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은 고로공정(100)에서 발생된 습 슬러지를 교반조(110)에서 자체 함유수분 4% 이하로 조정한 함탄 습 슬러지와 코크스 공정(120)에서 발생된 침탄 코크스를 용선 보온재 제조장(140)으로 이송하는 단계(130)와, 상기 함탄 습 슬러지와 침탄 코크스를 30 : 70의 용적비율로 혼합하는 단계(150)와, 상기 혼합 단계(150)에서의 혼합물을 1∼3㎜ 입경으로 파쇄하는 단계(160)와, 상기 파쇄 단계(160)에서 얻은 보온재를 자체 함유수분 2∼3%로 건조하는 단계(170)와, 상기 건조 단계(170)에서 얻은 분말 형태의 보온재를 고로에서 사용하기 위해 정량 규격화하여 포장하는 단계(180)로 이루어진다.

상기와 같은 본 발명에 의하여 보온력이 뛰어난 보온재를 대량으로 안정적 공급하여 외주 수급이 없이 사용함에 따라 용선의 제조원가가 감소되고, 보온재가 자체 수분을 함유하므로 대기오염과 같은 환경문제가 줄게 되며, 보온재가 용융물과 접촉 연소하면서 그 발열 반응에 의하여 보온 작용을 배가시키는 효과가 제공된다.

Description

고로조업에 있어서의 용선 보온재 제조방법

본 발명은 고로조업에 있어서의 용선 보온재 제조방법에 관한 것으로, 특히 고로공정 습식제진기의 수처리과정에서 부수적으로 발생하는 함탄 습 슬러지와, 코크스 제조공정중 파쇄과정에서 발생되는 침탄 코크스를 일정 비율로 혼합하여 고로의 용선 특성에 맞는 탕도에서의 보온재로 사용할 수 있도록 한 고로조업에 있어서의 용선 보온재 제조방법에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 고로의 대탕도내 용융물의 상태를 나타내는 측단면도, 도 2는 종래 대탕도내의 잔류 용융물의 보온을 위한 왕겨 투입 상태를 나타내는 정단면도로서, 일반적으로 고로조업은 고로(10)내에서 용융 환원된 용선(12)과 슬라그(14)가 대탕도(용융뮬 통로)(16)에서 그 비중비에 의하여 상하로 분리되고, 상부의 슬라그(14)는 배재구(18)를 통하여 슬라그 탕도를 경유하여 드라이 피트(dry pit) 또는 수재 설비에서 괴재 또는 수재로 냉각된다.

또한, 하부의 용선(12)은 스키머(skimmer)(20)를 통하여 탕도(22)를 경유하여 혼선차에 수선되어 후공정인 제강공정으로 이동하게 된다.

상기한 일련의 출선작업과 수선작업은 4개의 출선구(10a)를 조업상황에 따라 일정 주기로 순환(대개 2∼3개의 출선구 사용)하게 되므로 비출선중인 출선구의 대탕도(16)는 약 3∼4 시간 후 재출선시까지 자연 냉각하여 표면의 슬라그(14)층부터 응고가 시작되며 이 응고 방지를 위하여 왕겨(24)와 같은 보온재를 표면에 덮어 일정한 두께로 유지시켜서 용융물(26)과 외기와의 접촉을 방지하고 온도 저하를 기하면서 보온 기능을 유지한다.

만일 보온재를 사용하지 않으면 응고층이 두껍게 형성되었을 시는 재출선 작업시 초기 용융물(26)이 응고 표면위로 통과하면서 탕도(22)에서의 용선이 외부로 넘침(over flow)에 의하여 하부에서의 설비 구조물의 용손 및 화재발생등 대형 사고를 유발시키게 된다.

따라서 용융물(26)이 일정 온도 이하로 저하되는 응고 현상을 방지하기 위하여 종래에는 출선이 종료된 후, 도 1에서 A부로 나타난 응고부의 배재구(18) 앞에 적정량의 왕겨(24)를 투입하여 용융물(26)의 온도 저하를 일시적으로 방지하여 왔다.

그러나 종래 보온재로 쓰이는 왕겨(24)는 ① 대량수집, 포장이 난이함에 따라 장기적 안정수급을 위한 대체 보온재가 없는 현실에 직면해 있고, ② 보온시 용선 탕면의 방산열을 차단하는 효과는 있으나 연소시의 발열효과가 미미하여 그 보온효과가 시간이 지남에 따라 저하되며, ③ 그 연소시에 매연발생과 함께 재가 날려서 대기오염을 유발시키는 한편, ④ 구매에 의하여 수급되므로 용선 제조원가를 상승시키는 문제점이 있었으며, 도면 중 미설명 부호 17은 부정형 내화물이다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 기존 보온재인 왕겨의 대체 보온재의 제공에 의하여 지속적인 보온외에 고로 및 코크스 공정에서 발생하는 폐기물을 자원화하여 용선 생산원가를 감소시키고, 환경오염을 줄일 수 있도록 한 고로조업에 있어서의 용선 보온재 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 고로의 대탕도내 용융물의 상태를 나타내는 측단면도,

도 2는 종래 대탕도내의 잔류 용융물의 보온을 위한 왕겨 투입 상태를 나타내는 정단면도,

도 3은 본 발명에 따른 고로조업에 있어서의 용선 보온재 제조방법을 설명하기 위한 제조공정도,

도 4는 본 발명에 있어서의 건 슬러지 생성작업도,

도 5는 본 발명에 따른 용선 보온재 제조순서도,

도 6은 본 발명의 효과를 설명하기 위한 그래프이다.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

100 : 고로공정, 110 : 교반조, 120 : 코크스 공정, 130 : 이송 단계, 140 : 보온재 제조장, 150 : 혼합 단계, 160 : 파쇄 단계, 170 : 건조 단계, 180 : 포장 단계

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 고로공정에서 발생된 습 슬러지를 교반조에서 자체 함유수분 4% 이하로 조정한 함탄 습 슬러지와 코크스 공정에서 발생된 침탄 코크스를 용선 보온재 제조장으로 이송하는 단계와, 상기 함탄 습 슬러지와 침탄 코크스를 30 : 70의 용적비율로 혼합하는 단계와, 상기 혼합 단계에서의 혼합물을 1∼3㎜ 입경으로 파쇄하는 단계와, 상기 파쇄 단계에서 얻은 보온재를 자체 함유수분 2∼3%로 건조하는 단계와, 상기 건조 단계에서 얻은 분말 형태의 보온재를 고로에서 사용하기 위해 정량 규격화하여 포장하는 단계로 이루어지는 고로조업에 있어서의 용선 보온재 및 그 제조방법이 제공된다.

이하에서는 실시예와 관련하여 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

[실시예]

도 3 내지 도 6은 본 발명에 따른 고로조업에 있어서의 용선 보온재 제조방법의 일실시예를 나타낸 것으로써, 본 발명에 따른 용선 보온재 제조방법은 고로공정(100)에서 발생된 습 슬러지를 교반조(110)에서 자체 함유수분 4% 이하로 조정한 함탄 습 슬러지와 코크스 공정(120)에서 발생된 침탄 코크스를 용선 보온재 제조장(140)으로 이송하는 단계(130)와, 상기 함탄 습 슬러지와 침탄 코크스를 30 : 70의 용적비율로 혼합하는 단계(150)와, 상기 혼합 단계(150)에서의 혼합물을 1∼3㎜ 입경으로 파쇄하는 단계(160)와, 상기 파쇄 단계(160)에서 얻은 보온재를 자체 함유수분 2∼3%로 건조하는 단계(170)와, 상기 건조 단계(170)에서 얻은 분말 형태의 보온재를 고로에서 사용하기 위해 정량 규격화하여 포장하는 단계(180)로 이루어진다.

고로공정중 폐기물인 슬러지(sludge)가 생성되는 과정은 도 3에 도시된 바와 같이, 고로공정(100)에서 발생되는 가스중에 포함되는 미립 더스트(dust)중 입자가 굵은 것은 1차로 건식제진기(102)에서 중력에 의한 침강을 행하고 이곳을 통과한 가스는 습식제진기(104)에서 다량의 물을 주수함에 따라 제진수가 발생되는 데, 여기에서 발생된 함진수는 대용량의 집진수 저장조(106)에 유입된다.

상기 집진수 저장조(106)에 침강제를 투입하여 미립 슬러지를 침강처리하고 이것을 다시 습 슬러지(wet sludge)에서 건 슬러지(dry sludge)화하기 위해 도 4에 도시된 교반조(110)에 일시적으로 유입시켜 드럼 필터(drum filter)(111)의 중간부에서 진공펌프(112)의 석션 배관(suction pipe)(113)을 통해 부압을 발생시키면 액상형 습 슬러지가 드럼 필터(111)의 외주면에서 건 슬러지(114)화되며 이의 성분이 표 1에 나타나 있다.

표 1. (단위 : wt %)

T.Fe	FeO	CaO	SiO2	MgO	Al2O3	TiO2	Zn	Mn	C	S	P
34.6	4.2	4.4	4.5	0.98	2.34	0.25	1.29	0.132	28.48	0.64	0.053

함탄 습 슬러지를 건 슬러지화하는 시점에서 드럼 필터(111)에서 탈수시 진공펌프(112)를 통해 발생되는 석션 배관(suction pipe)(113) 진공압력을 40∼50㎝Hg를 유지하여 드럼 필터(111) 표면에서 박리되는 건 슬러지(114)를 자체 함유수준 4%이하로 조정하는 단계에서는 석션 배관(113)에 설치된 진공압력 검출부(115)를 통하여 확입된 압력을 보고 전단부에 설치되어 있는 수동 조절밸브(116)를 통하여 개도를 증감함으로써 적정 진공압력 40∼50 ㎝Hg로 유지하여 드럼 필터(111)에서 탈수시 건 슬러지(114)에 포함되는 자체수분을 4% 이하로 성상을 만드는 단계이다.

이때, 상기 건 슬러지에 포함되는 자체 수분이 4% 이상이되면 별도의 건조 공정이 필요하고, 보온재 제조 공정이 길어지게 되므로 그 자체 수분량을 약 4%로 하는 것이 양호하다.

한편, 코크스 공정(120)중 일정한 온도로 성상된 코크스에 물을 주수하여 코크스 파쇄로(122)에서 일정 입경으로 파쇄하면서 발생되는 침탄 코크스가 각기 다른 입경 형태로 생성되어 존재하게 된다.

이러한 코크스 공정(120)에서 발생된 침탄 코크스의 물기를 침전조(124)에서 일정량 제거한 다음 이송 단계(130)를 거쳐 용선 보온재 제조장(140)으로 일정량을 주기적으로 운송차량을 통해 이송하게 된다.

혼합 단계(150)에서는 상기 고로공정(100)에서 생성된 함탄 습 슬러지와 코크스 공정(120)에서 생성된 침탄 코크스를 30:70의 비율로 혼합하는데 그 이유는 침탄 코크스는 아래의 표 2에서와 같이 고정 탄소량이 전체의 80 %이상을 차지하고 있으므로 침탄 코크스의 양을 많이(예를 들어 80%) 혼합할 경우, 고로의 용융물 표면에 투입시 연소성이 빠르게 되어 타버려서 보온재로서의 기능을 못하게 되고, 반대로 침탄 코크스의 양을 적게(약 60%) 혼합할 경우, 고로의 용융물 표면에 투입시 연소성이 느리게 되기 때문이며, 함탄 습 슬러지 약 30%가 코크스 공정의 침탄 코크스 약 70%에 혼합하도록 하는 것이 양호하다.

표 2. (단위 : wt %)

F.C(고정탄소)	Ash슬라그성분	VM휘발분	T.Fe철함량	수분	+3㎜	1∼3㎜	1㎜
80∼82	9∼10	1.1∼1.3	7∼8	2.0∼3.0	0.20∼0.23	27∼28	70∼71

상기 혼합 비율과 혼합된 보온재에서 탄소 성분에 따라서 용융물과의 접촉면에서 연소성을 증감시킬 수 있다.

또한, 상기 혼합 단계(150)에서의 혼합물을 파쇄단계(160)에서 1∼3㎜ 입경으로 파쇄하는 이유는 함탄 습 슬러지와 침탄 코크스 각각의 입자가 여러 크기를 갖게 되므로 일정 크기로 파쇄하지 않고 사용할 경우, 각 입자간에 공극이 생겨서 공기 침투로 보온 효과가 저감되므로 그 크기가 1∼3㎜를 갖도록 한 것이다.

또한, 상기 건조 단계(170)에서 보온재에 자체 포함된 수분량이 많을 경우(3% 이상) 용융물 표면에 곧바로 투입시 폭발의 우려가 있고, 수분량이 2% 이하로 너무 적을 경우, 건조한 보온재 가루가 날려서 환경 오염이나 작업자의 건강을 해치게 되므로 보온재의 자체 함유 수분이 2∼3%가 되도록 하였다.

또한, 상기 건조 단계(170)에서 얻은 분말 형태의 보온재를 저장조로 이송한 후, 운반과정에서의 편의성과 고로 공정에서 사용하기 위해 포장단계(180)에서 정량(예를 들어 10㎏)으로 규격화하여 포장되도록 하였다.

한편, 고로공정(100)에서 생성된 함탄 습 슬러지와 코크스 공정에서 생성된 침탄 코크스를 혼합하여 각 단계별로 거쳐 제조된 보온재를 고로에서 출선 종료 후, 대탕도(16)내에 고인 용융물(26)에 덮어서 보온재로 사용했을 경우의 비교 그래프가 도 6에 나타나 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 2시간 범위내에서 본 발명에 따른 보온재가 기존의 왕겨보다 그 보온 효과가 우수한 것으로 나타나 있다.

즉, 전술한 바와 같이 출선작업과 수선작업이 2∼3개의 출선구(10a)를 통해 이루어지므로 비출선중인 출선구(10a)의 대탕도(16)에 보온재를 적정량 투입하여 유지시켜서 재출선시까지 용융물(26)과 외기와의 접촉을 방지하고 온도 저하를 기하면서 보온 기능을 유지시킨다.

이상에서와 같이, 본 발명에 따르면 고로 및 코크스 공정에서 발생되었던 폐기물을 자원화하여 기존의 왕겨에 비해 보온력이 뛰어난 보온재를 대량으로 안정적 공급하여 외주 수급이 없이 사용함에 따라 용선의 제조원가가 감소되고, 보온재가 자체 수분을 함유하므로 대기오염과 같은 환경문제가 줄게 되며, 보온재가 용융물과 접촉 연소하면서 그 발열 반응에 의하여 보온 작용을 배가시키는 효과가 있다.

이상에서 본 발명에 따른 고로조업에 있어서의 용선 보온재 제조방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범위를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (1)

1. 고로공정에서 발생된 습 슬러지를 교반조에서 자체 함유수분 4% 이하로 조정한 함탄 습 슬러지와 코크스 공정에서 발생된 침탄 코크스를 용선 보온재 제조장으로 이송하는 단계와,

   상기 함탄 습 슬러지와 침탄 코크스를 30 : 70의 용적비율로 혼합하는 단계와,

   상기 혼합 단계에서의 혼합물을 1∼3㎜ 입경으로 파쇄하는 단계와,

   상기 파쇄 단계에서 얻은 보온재를 자체 함유수분 2∼3%로 건조하는 단계와,

   상기 건조 단계에서 얻은 분말 형태의 보온재를 고로에서 사용하기 위해 정량 규격화하여 포장하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고로조업에 있어서의 용선 보온재 제조방법.