KR20000039824A - 황산화물의 발생을 억제할수 있는 소결광 제조방법 - Google Patents

황산화물의 발생을 억제할수 있는 소결광 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의한 소결광 제조방법은 소결대차 내에 상부광을 장입한 후 상부광 상부에 석회 슬러지를 분사하여 장입된 상부광 표면에 석회 슬러지를 코팅하며, 상부광 상부에 소결원료를 장입하는 단계를 포함하며, 석회 슬러지는 상부광 상부광 1,000 Kg 당 5 Kg의 비율로 분사된다.

Description

황산화물의 발생을 억제할수 있는 소결광 제조방법
본 고안은 소결광 제조시 황산화물의 발생을 방지할수 있는 소결광 제조방법에 관한 것이다.
일반적인 DL(dwight lloyd)식 소결공정을 도 1을 통하여 설명하면 다음과 같다. 도 1은 일반적인 소결광 제조과정을 도시한 구성도로서, 먼저 고로에 적합한 크기를 갖는 괴상의 소결광을 제조하기 위하여 주원료인 미립의 철광석에 부원료인 석회, 사문암, 규사 및 연료로서의 코크스 또는 무연탄을 일정비율로 혼합한다. 각 원료는 원료 저장 호퍼(1; surge hopper)에 저장된 상태에서 적절한 양이 인출되어 혼합되며, 혼합된 원료에 물을 첨가하여 조립(組立)시킨 후 장입장치(2)를 통하여 소결대차(3; pallet) 내에 장입된다.
한편, 혼합원료(소결원료)를 소결대차(3) 내에 장입하기 전에 상부광 장입수단(4)을 통하여 소결대차(3) 내에 상부광을 장입한다. 즉, 소결대차(3) 하부에는 소결원료를 받쳐주고 가스의 흐름을 원활하게 하기 위하여 일정한 공극을 확보할수 있는 구조로 된 그레이트 바(grate bar)가 부착되어 있다. 이러한 구조의 소결대차(3)에 곧바로 소결원료를 장입할 경우 입도(평균 입도 2.0 내지 2.5mm)가 작은 소결원료는 그레이트 바 사이의 공극(약 5mm)을 통하여 외부로 배출된다. 이러한 현상을 방지하기 위하여 소결대차(3) 내에 소결원료를 장입하기 전에 그레이트 바 사이의 공극보다 큰 입도를 갖는 상부광을 장입한다. 아울러 이러한 상부광은 그레이트 바에 용융된 소결광이 융착되는 현상을 방지하는 기능도 수행한다.
이와같이 상부광 및 소결원료가 순차적으로 장입된 소결대차가 진행하는 과정에서 점화로(5)를 통하여 소결대차(3) 상부의 연료를 착화시키게 된다. 소결대차(3) 하부에는 흡인 블로어(6; blower)에 연결된 덕트(7)가 위치하게 되며, 따라서 흡인 블로어(6)는 소결대차(3) 내부를 흡인하게 된다. 표면 연료에 착화된 화염은 소결대차(3)가 진행되는 과정에서 흡인에 의하여 배합원료중의 코크스나 무연탄을 연소시키며, 발생된 열은 계속적으로 철광석과 부원료를 상호반응시켜 융액을 생성시킨다. 생성된 융액은 미분철광석을 결합시킨다.
이때 철광석 및 연료중에 포함되어 있는 황(S)성분은 흡인되는 공기와 반응하여 황산화물(SOx)을 형성하게 되며, 이 황산화물은 그 일부가 소결광에 잔류하고 대부분은 가스상태로 대기중에 방출된다. 도 2는 소결과정에 따른 배기가스와 배기가스내 황산화물 배출농도를 나타낸 그래프도로서, 소결공정이 거의 종료되는 시점에서 배기가스의 온도 및 배기가스내의 황산화물 함유량이 최고치가 됨을 알수 있다. 일반적으로, 소결공정에서 황산화물은 소결이 진행되어감에 따라 철광석, 부원료, 연료 중의 S 성분이 산소와 결합하여 생기게 되며, 이 황산화물은 물에 잘 용해되는 성질이 있어 소결기 길이방향으로 배합원료층에 응축된 수분이 존재하는 부위에서 황산화물의 농도가 낮은 상태를 유지하다가 응축된 수분이 없어지는 소결 후반부에서 그 농도가 급격히 증가된다.
이와같이 대기로 방출되는 황산화물을 저감시키기 위하여 다음과 같은 방법이 이용된다 .
1. 황성분이 낮은 철광석과 연료를 사용하여 장입되는 황성분을 줄이는 방법.
2. 장입된 소결원료의 높이를 높여 가스상태로 빠져나가는 열 및 황성분을 최대로 이용함으로서 배출되는 황산화물을 최대로 억제하는 방법.
3. 철광석과 부원료의 용융을 위한 열원으로 코크스나 무연탄 대신 저급의 철산화물을 배합하여 사용하는 방법.
4. 소결과정에서 발생되는 황산화물을 배기가스를 처리하는 별도의 탈황시설을 통과시킴으로서 배기가스와 탈황제의 반응을 통하여 황산화물을 저감시키는 방법 등이 제안되어 있다.
그러나 상술한 방법들은 배기가스중의 황산화물을 줄이는 효과를 얻을 수 있는데 반하여 소결광 제조시 생산성과 품질을 저하시키는 문제점을 갖고 있다. 또한 가격이 비교적 비싼 철광석 및 연료의 사용, 별도의 탈황처리 시설 가동으로 인하여 운영비의 추가부담으로 소결광 제조 원가의 상승을 초래하게 된다.
본 발명은 소결광 제조공정시 발생하는 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 간단한 공정을 통하여 발생되는 황산화물을 효과적으로 저감시킬수 있는 황산화물 발생 억제 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 실현하기 위한 본 발명은 소결대차 내에 상부광을 장입한 후 상부광 상부에 석회 슬러지를 분사하여 장입된 상부광 표면에 석회 슬러지를 코팅하며, 상부광 상부에 소결원료를 장입하는 단계를 포함하며, 석회 슬러지는 상부광 상부광 1,000 Kg 당 5 Kg의 비율로 분사된다.
도 1은 일반적인 소결광 제조과정을 도시한 구성도.
도 2는 소결과정에 따른 배기가스와 배기가스내 황산화물 배출농도를 나타낸 그래프도.
도 3은 본 발명에 적용하기 위한 석회슬러지 코팅방법을 나타낸 개략도.
도 4는 기존 및 본 발명이 적용된 소결대차 내의 소결원료 및 상부광의 상태를 비교한 도면.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 본 발명의 가장 큰 특징은 작은 소결원료의 외부 배출방지 및 그레이트 바에 용융된 소결광이 융착되는 현상을 유도하기 위하여 장입된 상부광에 석회 슬러지를 분사하는 것이다.
도 1에 도시된 바와같이, 소결대차(3)내에 상부광을 장입하는 상부광 장입수단(4)과 상부광 상부에 소결원료를 장입하는 소결원료 장입수단(2) 사이에 석회 슬러지 분사수단을 설치한다. 소결대차(3) 내에 상부광이 장입된 후 석회 슬러지를 분사함으로서 장입된 상부광 표면에 석회 슬러지가 코팅되며, 그 후 소결원료가 상부광 상부에 장입된다.
도 2는 상부광에 석회 슬러지를 분사하는 과정을 개략적으로 도시한 도면, 도 3은 기존 및 본 발명이 적용된 소결대차 내의 소결원료 및 상부광의 적층상태를 비교한 도면으로서, 도 3의 좌측부는 기존방법을 이용하여 소결대차(3)내에 상부광(11) 및 소결원료(12)를 장입한 상태를, 우측부는 본 발명을 이용하여 소결대차(3)내에 상부광(11A) 및 소결원료(12A)를 장입한 상태를 각각 도시하고 있다. 도 3의 우측부에서는 상부광(11A) 상부 표면에 석회 슬러지(13)가 코팅된 상태를 도시하고 있다(미설명 부호 10은 상술한 그레이트 바를 나타냄).
이와같이 상부광(11A) 상부 표면에 석회 슬러지(13)가 코팅한 후 소결원료(12A)를 장입하고 소결공정을 진행함으로서 소결원료의 소결시 황산화물의 생성을 억제할수 있다. 즉, 석회 슬러지(CaCO3)는 소결과정에서 발생된 고열에 의하여 CaO와 CO2로 변화하며, 이 CO2가 소결과정에서 생성된 SO2, ½O2와 반응하여 입자상태의 황산칼슘(CaSO4)을 생성하게 된다. 이 황산화물(CaSO4)은 흡인 블로어(blower)에 의한 흡인작용에도 불구하고 대기중으로 방출되지 않고 석회슬러지가 코팅된 상부광층에 잔류하게 된다.
이상과 같은 본 발명의 실시예를 하기 표를 통하여 설명한다.
[실시예]
본 실시예에서 이용된 철광석, 소결원료 및 연료는 일반적인 소결공정에서 이용되는 하기 표 1과 동일한 조건을 갖는다.
주부원료 (wt.%) 연료(Kg/T-Sinter)
철광석 석회석 규사 사문암 생석회 Scale 자선분광 코크스 무연탄
`82.0 12.7 1.0 0.5 1.5 1.5 0.8 30 20
하기 표 2에는 상기 표 1의 소결원료 및 원료를 이용하여 기존의 소결공정 및 본 발명의 소결공정을 각각 실시한 후 배출되는 황산화물의 농도를 측정한 결과를 나타낸다.
SOx(PPM) 상부광(wt. %) 생산성 (Ton/Day. m2)
일반적인 소결공정 석회슬러지 첨가량(Kg/소결광) A (0) 146 0.010 32.1
B (0) 150 0.009 31.9
C (0) 139 0.009 32.5
D (0) 145 0.011 32.1
평균 (0) 145 0.0098 32.2
본 발명에 의한 소결공정 석회슬러지 첨가량 (Kg/소결광1,000Kg) E (1.27) 130 0.010 32.1
F (2.54) 121 0.013 32.0
G (3.81) 113 0.016 32.0
H (5.08) 105 0.020 31.9
I (6.35) 92 0.023 30.4
J (7.62) 84 0.029 28.5
K (8.89) 75 0.031 26.4
상기 표 2에서, 석회 슬러지 첨가량(Kg/소결광)은 상부광 1톤당 분사되는 석회 슬러지의 중량(Kg)을 나타낸다.
상기 표 2에서 알수 있듯이, 분사되는 석회슬러지의 양이 증가할수록 배출되는 황산화물의 농도가 점차적으로 감소함을 알수 있다. 그러나, 입도가 미세한 석회 슬러지의 첨가량 증대시 소결광의 생산량은 점차적으로 저하되며, 분사되는 석회 슬러지가 0.508 중량 % 이상일 경우에는 생산성이 급격히 감소되어짐을 나타낸다. 이는 상부광 표면에 코팅되어 있는 석회슬러지가 공기의 흐름을 방해함으로서 소결원료에 대한 원활한 소결공정이 이루어지지 않음을 의미한다.
따라서 발생된 황산화물의 농도 및 생산율을 고려하여 볼 때 상부광에 대한 석회 슬러지의 분사량은 0.50 중량%가 가장 바람직함을 알수 있다.
이상과 같은 본 발명은 상부광의 표면에 석회 슬러지를 분사함으로서 발생되는 황산화물의 양을 현저하게 감소시킬수 있어 환경오염 방지에 효과적이며, 별도의 탈황시설이 필요하지 않게 된다. 특히 제철과정에서 발생되는 폐기물인 석회 슬러지를 이용함으로서 보다 효과적이다.

Claims (2)

  1. 소결광 제조방법에 있어서,
    소결대차 내에 상부광을 장입한 후 상부광 상부에 석회 슬러지를 분사하여 장입된 상부광 표면에 석회 슬러지를 코팅하고, 표면에 석회 슬러지가 코팅된 상기 상부광 상에 소결원료를 장입하는 단계를 포함하는 소결광 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 석회 슬러지는 상부광 1,000 Kg 당 5 Kg의 비율로 분사되는 것을 특징으로 하는 소결광 제조방법.
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