KR20010005347A - 철광석 소결광의 제조장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제철용 고로의 장입물인 철광석 소결광의 제조장치 및 방법에 관한 것으로, 소결광 제조용 배합원료를 대차(108)에 장입한 후, 상기 대차(108)를 순차적으로 진행시켜 1,2차 예열실(204, 205)에서 일정거리만큼 70∼ 170℃ 이하의 온도로 유지한 후, 보조 버너실(202, 203)에서 360∼550℃ 의 온도를 일정거리만큼 단계별 유지하고, 최종 연료의 착화온도(150 ∼ 1200℃) 이상으로 배합원료 표층부를 예열 착화하여 대차(108)표층부 원료의 열충격을 완화하여 의사입자의 파괴를 방지하는 것을 기술 요지로 한다.

Description

철광석 소결광의 제조장치 및 방법{Apparatus for manufacturing an iron mine sinter and method of it}

본 발명은 제철용 고로의 장입물인 철광석 소결광 제조장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 소결용 배합원료를 상온에서 대차에 장입한후 고온의 점화로에서 급직화시 발생되는 원료 표층부의 열충격을 완화하고, 이를 소결광으로 제조하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 분철광석의 괴상화에 가장널리 사용되는 소결법은 대략 다음과 같은 방식으로 이루어지는 바, 이를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1 은 일반적인 소결광 제조 과정을 나타내는 소결 공정도이고,

도 2 는 종래의 배합원료 착화 장치를 나타낸 사시도이다.

상기 도면에 도시된 바와 같이, 상기 소결법은 대량 생산에 적합한 D.L식 연속 소결 방식으로 8mm 이하의 분철광석과 부원료인 석회석, 규사, 사문암, 생석회 등의 융제와, 연료인 분코코스, 무연탄등 이들 원료들을 일정한 비율로 물을 첨가하여 드럼(101, 102)에서 혼합 하고, 의사입화(입경이 큰입자인 핵입자 주위에 미세 입자를 부착한 것) 처리한 배합원료를 대차(108)에 순차적으로 하나씩 일정한 층후에 알맞도록 장입하여 고정시킨 점화로(105)내부를 상기 대차(108)를 통과시켜 착화시키는 방식이다.

그러나 이러한 수행 과정으로 운송된 배합원료는 통상 대기 온도에 영향을 많이 받아 보통 하절기에는 섭씨 40℃정도 나타내며, 동절기에는 10℃안밖으로 장입되어 지고 있다.

상기한 온도로 원료 저장호퍼(103)에 저장된 배합원료를 드럼형 절출기(109)로써 회전시켜 대차(108)에 장입한 직 후, 공기와 코크오븐가스(Coke Oven Has)의 적정한 혼합 비율에 의해 연소시킨 1200℃이상의 고온이 단실 점화로(105)에 의해 대차(108)는 표층부 배합원료를 착화하고, 대차(108)의 하부에 설치된 풍상을 통하여 대형 배풍기(107)로 흡입 함으로써 소성이 이루어지게 된다.

그러나 10∼40℃의 상온에 있던 표층부 배합원료가 갑자기 1200℃의 고온과 접촉하면서 발생되는 표면 열충격에 의해 핵입자에 의해 부착되어 잇던 미세분광 즉, 의사입자가 파괴되어 표층부의 미세분광이 늘어나 결국 반광 발생량의 증가로 소결 회수율이 감소되어 대외 가격 경쟁력을 감소시키는 등의 문제점이 있다.

그리하여 대차(108) 표층부의 미세 분과의 발생을 줄이기 위한 여러 가지 기술 수단이 최근 시급히 제안되고 있다. 현재까지 국내에서 소결광 제조 공정중 표층부 열충격 완화에 적용된 기술 수단은 없으나, 최근 알려진 방법으로는 소결광 배광후 얻어지는 폐열을 이용하여 보일러 스팀(Steam)을 생산한 후, 방출되는 2차 폐가스열을 점화전 보열로 사용하는 방법이 최근 일본에서 제시되어지고 있다.

그러나 상기한 대차(108) 표층부의 점화전 예열 방법은 보통 150℃정도로 발생되어 사용 가스(Gas)의 원단위를 절감할 수는 있겠으나 본발명의 의사입자의 파괴를 방지하는 데에는 한계가 있음을 알 수 있다. 그 까닭은 무엇보다도 점화 온도와의 차가 커서 표층부 열충격을 완화하여 미분량의 감소 효과를 거두기 어렵게 되는 것이 주요 원인이다.

따라서 본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 소결용 배합원료의 표층부 착화에 있어서, 대차 표층부의 열충격을 완화하여 의사입자 파괴를 방지함으로써, 미세 분광의 발생과 반광량을 감소할 수 있도록 하여 회수율 상승으로 대외 경쟁력을 향상시킬 수 있는 철광석 소결광의 제조장치 및 방법을 제공함에 있다.

도 1 은 일반적인 소결광 제조 과정을 나타내는 소결 공정도

도 2 는 종래의 배합원료 착화 장치를 나타낸 사시도

도 3 은 본 발명에 따른 배합원료 열충격 완화 장치를 나타낸 사시도

도 4 는 본 발명에 따른 소결 원료의 열충격 완화 장치의 점화로내에서 측정된 온도를 제어하는 제어부의 구성을 도시한 개략도

도 5 는 종래의 기술 및 본 발명의 기술에 있어서, 배합원료의 소성시간대 통기도의 효과비효를 도시한 그래프

도 6 은 본 발명에 따른 철광석 소결광 제조장치에서의 배합원료의 열충격 완화를 위한 제조공정을 도시한 플로우 차트

도 7 은 본 발명에 따른 배합원료의 착화 과정별 온도변화를 도시한 그래프

도 8 은 본 발명의 실시예에서의 실험결과를 도시한 그래프

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

100 : 원료저장빈 101 : 1차 믹서(mixer)

102 : 2차 믹서 103 : 배합원료 저장호퍼

105 : 점화로 108 : 소결기 대차

109 : 드럼형 절출기 110 : 편향판

101 : 주버너실 202, 203 : 보조버너실

204, 205 : 예열실 206 : 온도검출센서

211 : 가스버너 214 : 보열실

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 철광석 소결광 제조장치는,

배합원료가 장입되는 대차(108)의 상부에 위치하며, 상기 대차의 이송방향을 따라 다단계로 승온처리하되, 점화로의 착화전 70∼170℃ 의 온도로 1 단계 예열하는 예열 버너실(204, 205)과, 360∼550℃의 온도로 2차 예열하는 보조 버너실실 (202, 203)과; 1150∼12000℃의 온도로 최종 연료를 착화시키는 주버너실(201)의 챔버; 및 상기 주버너실(201)의 인접부에 위치하여 점화로내의 온도를 서서히 낮추는 보열실(214, 215)로 이루어지는 점화로와;

상기 각 점화로 챔버내의 적정 온도를 유지하기 위해 상기 가 챔버에 설치된 버너와;

상기 각 점화로 챔버내의 온도를 검출하기 위해 상기 각 점화로 챔버상에 설치된 온도 감지 센서부와;

상기 측정된 점화로내의 온도를 조정하는 제어부를 포함한 구성으로 되어, 표층부 배합원료의 미세분광의 발생을 방지하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해, 제철용 고로의 장입물인 철광석 소결광의 제조방법에 있어서,

주버너실의 점화로(105)에서 착화되기전, 전 1 단계로 1차 예열실(204, 205)에서 70∼170℃의 온도로 예열하는 단계와,

2단계로 상기 1차 예열실과 인접해 있는 2차 예열실 (202, 203)에서 360∼550℃의 온도로 예열하는 단계와;

주버너실(201)에서 1150∼12000℃의 온도로 연료를 최종 착화시키는 단계를 포함하여, 배합원료의 표층부 의사입자 파괴를 방지하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 철광석 소결광의 제조방법을 상세히 설명하기로 한다.

도 3 은 본 발명에 따른 배합원료의 열충격을 완화하는 소결광의 제조장치를 나타낸 사시도이고,

도 4 는 본 발명에 따른 소결 원료의 열충격 완화 장치에 있어서의 작용을 도시한 플로우 차트이다.

상기 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 소결원료의 열충격을 완화시킬 수 있는 소결광의 제조장치는 배합원료가 장입되는 대차(10)의 상부에 위치하며, 상기 배합원료를 다단계 승온 처리하기 위해 상기 대차의 이동방향을 따라 일정길이 형성되어 있는 다단계 격벽에 의해 분리되어 있는 점화로와; 상기 각 점화로내의 온도를 검출하기 위해 상기 각 점화로상에 설치된 온도 감지 센서부; 그리고 상가 점화로내의 온도를 조정하는 제어부로 크게 구성된다.

도 6 은 본 발명에 따른 배합원료 표층부의 열충격을 완화시키기 위한 작업 플로우를 도시한 도면이다.

상기 도 3 과 도 6 및 도 4을 함께 참조하여 본 발명의 배합원료 열충격 완화 방법을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 드럼형 절출기(109)의 회전에 의해 배합원료를 대차(108)에 장입한 후 상기 대차(108)를 순차적으로 진행시켜 1,2차 예열실(204., 205)에서 70∼170℃ 이하의 온도로 유지하여 대차(108)를 일정거리를 진행시킨다.

그 후 상기 1,2차 예열실(204.205)의 인접한 2실의 보조 버너실(202, 203)에서는 360∼550℃의 온도를 유지하여 배합원료를 예열하고, 그 후 최종 주버너실(201)에서는 1150∼1200℃를 유지하여 대차(108)에 실린 배합원료 표층부를 비로서 착화하게 된다.

한편, 상기 각 점화로에서의 단계별 온도를 유지하기 위해 각 실마다 가스 버너(212a, 212b, 213a, 213b)가 각각 설치되고, 또한 상기 주버너실(201)과 보조버너실(202, 203)의 온도측정은 상기 각 실에 삽입하여 설치된 온도 검출 센서(206∼ 208)에 의해 이루어진다.

상기 각 실에서 측정된 온도값이 제어시스템(도 4)에 인가되고, 이때 운전자가 화면(305)에 미리 설정 한 값에 적정치 못하면 즉시, 가스 제어변(301, 302)을 조정시켜 설정한 온도값에 이르도록 연속 제어시키게 된다.

한편, 상기에서 착화 후 일정거리 만큼은 보열실(214, 215)에서 400∼500℃보열을 유지하는 작업이 병행되는 것이 보다 바람직하다.

따라서 상기한 본 발명은 대차(108) 표층부 배합원료의 열충격 완화에 따른 의사입자의 파괴를 방지하여 원료의 공극율을 높혀 유효풍량을 증가시키게 되며, 표층부 분광의 감소에 따른 소결 풀질(낙하강도, 분율지수)의 향상과 회수율이 증대되는 실용상의 효과를 얻게 된다.

이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 본발명에서는 점화전 착화에 잇어 예열실(204, 205)-보조버너실(202, 203)-보열실(214, 215)의 온도를 최적화하여 상기 배합원료 표층부의 열충격 변화에 대하여 평균입자를 조사하였다.

상기 예열실(204, 205)-보조버너실(202, 203)-보열실(214, 215)내 예열 온도 변화를 준 결과 소결 제조 과정에서 회수율이 향상되는 것을 알 수 있었으며, 열충격 완화 공정인 예열실(204, 205)-보조버너실(202, 203)에서 단게적 표층부를 예열하여 의사입자가 파괴되지 않는 온도 범위를 다수의 실험을 통하여 조사하여 소결공정에 적용하는 방안을 검토하였다.

(실시예 1)

소결 조업에서 사용되는 배합원료의 수분에 따라 예열온도를 적절히 조절할 필요가 있으나, 소결 조업에서 사용되는 배합원료의 수분은 우기철 외에는 거의 일정하게 6.5∼7.0% 범위에서 사용되고 있어 수분 변화에 대해서는 무시할 수 있음을 확인하였다.

(실시예 2)

본 발명을 위한 소결광 제조에 사용되는 분철광석에 석회석, 규사, 사문암, 생석회의 부원료 등을 하기 (표1)에 나타내었다. 즉, 하기의 (표 1)은 종래법과 본 발명의 착화 방법에 따른 배합원료 표층부 의사입자 평균입도를 나타낸 도표이다.

(표 1) 소결 원료의 배합비 (%)

B.O	S,.L	S.E	L.S	B.L.M
84.80	0.72	1.37	11.62	1.49

또한, 상기 배합원료를 이용하여 실 소결조업에 시험한 조업조건을 하기(표2)에 나타내었다. 즉, 하기 (표 2)는 종래법과 본 발명의 실시 전, 후 조업 효과를 나타낸 도표이다.

(표 2) 소결조업 조건표

배합원료수분 (%)	소결충후 (mm)	점화온도 (℃)	소결기속도 (m/mn)	부압 (mmAq)
6.5 ∼ 7.0	650	1200	3.0	1900

본 발명의 효과를 확인하기 위하여 상기 하기 (표3)에 나타낸 바와같이, 종래의 배합 원료 표층부에 예열없이 실험한 것을 기준예로하고 점화전 표층부를 1,2단계로 예열하여 평균입도 및 통기도를 조사한 결과를 실시예로 표기하였다.

상기 실시예에서 대차 층후와 배합원료 함수분율은 기준예와 동일한 650mm와 6.8±0.2%이며, 예열 1단계에서는 단계별 온도를 가해 점화로에서 착화 직전에 표층부를 샘플링 한 평균 입도의 결과를 하기 (표3)에 나타내었다.

(표 3) 본 발명의 예열 1단계에 의한 배합원료 평균입도 실험표

기준예	온도 30±10℃, 평균입도 2.71mm
구분	TENS1	TENS2	TENS3	TENS4	TENS5
예열1단계온도(℃)	10	20	30	40	50
평균입도(mm)	2.69	2.72	2.73	2.74	2.74

구분	TENS6	TENS7	TENS8	TENS9	TENS10
예열1단계온도(℃)	60	70	80	90	100
평균입도(mm)	2.75	3.24	3.37	3.52	3.54

구분	TENS11	TENS12	TENS13	TENS14	TENS15
예열1단계온도(℃)	110	120	130	140	150
평균입도(mm)	3.65	3.78	3.79	4.02	4.04

구분	TENS16	TENS17	TENS18	TENS19	TENS20
예열1단계온도(℃)	160	170	180	190	200
평균입도(mm)	4.07	3.95	2.84	2.75	2.71

또한, 상기 예열 1단계에서 얻은 최적의온도를 기준으로 단계별 승온을 가해 점화로에서 착화하고 조업을 실시한 후 미세 분광의 발생량을 가늠할 수 있는 통기도 결과를 다음 (표 4)에 나타내었다.

(표 4) 본 발명의 예열 2단계에 의한 통기도 실험표

기준예	통기도 48.24(N㎥/min), 입도 2.71(mm)
구분	TENS1	TENS2	TENS3	TENS4	TENS5
예열1단계온도(℃)	150	180	210	240	270
통기도(N㎥/min)	48.31	48.53	48.66	49.12	49.24

구분	TENS6	TENS7	TENS8	TENS9	TENS10
예열1단계온도(℃)	300	330	360	390	420
통기도(N㎥/min)	49.39	49.79	53.24	55.27	56.51

구분	TENS11	TENS12	TENS13	TENS14	TENS15
예열1단계온도(℃)	450	480	510	540	570
통기도(N㎥/min)	59.24	60.11	61.27	61.25	59.25

구분	TENS16	TENS17	TENS18	TENS19	TENS20
예열1단계온도(℃)	160	170	180	190	200
통기도(N㎥/min)	58.11	56.55	50.27	49.24	49.13

또한 상기한 결과로 예열 1단계에서 평균입도의 향상은 70∼170℃의 범위에서 향상되었고, 예열 2단계에서는 360∼550℃의 범위에서 통기도가 향상됨을 아래 (표 5)에서 보는 바와같이 알 수 있다.

(표 5) 종래법과 본 발명의 실시 전, 후 조업효과 비교표

구 분	종래법	발명법	비 고
의사입자 평균입도(mm)	2.71	3.72
통기도(N㎥/min)	48.27	58.13
생산성(T/D㎡)	31.4	32.8
낙하강도(%)	91.2	92.1
분율(%)	29.3	28.5

한편, 도 7 은 본 발명에 따른 배합원료의 착화 과정별 온도변화를 도시한 그래프이고,

도 8 은 본 발명의 실시예에서의 실험결과를 도시한 그래프이다.

이상 상술한 바와 같이 본 발명에 제철용 고로의 장입물인 철광석 소결광의 제조기술은 소결광 제조용 배합원료를 대차에 장입한 후, 상기 대차를 순차적으로 진행시켜 1,2차 예열실에서 일정온도 이하의 온도로 유지한 후, 보조 버너실에서 상기 예열된 온도보다 높은 온도를 단계별로 유지하고, 최종 연료의 착화온도(150∼1200℃)로 배합원료 표층부를 예열 착화하여 대차 표층부 배합원료의 열충격을 완화하여 의사입자의 파괴를 방지하고, 표층부 분광의 감소에 따른 소결품질 향상과 회수율이 증대되는 효과를 얻는다.

Claims (1)

1. 철광석 소결광 제조장치에 있어서,

   배합원료가 장입되는 대차(108)의 상부에 위치하며, 상기 대차의 이송방향을 따라 다단계로 승온처리하되, 점화로의 착화전 70∼170℃ 의 온도로 1 단계 예열하는 예열 버너실(204, 205)과, 360∼550℃의 온도로 2차 예열하는 보조 버너실실 (202, 203)과; 1150∼12000℃의 온도로 최종 연료를 착화시키는 주버너실(201)의 챔버; 및 상기 주버너실(201)의 인접부에 위치하여 점화로내의 온도를 서서히 낮추는 보열실(214, 215)로 이루어지는 점화로와;

   상기 각 점화로 챔버내의 적정 온도를 유지하기 위해 상기 가 챔버에 설치된 버너와;

   상기 각 점화로 챔버내의 온도를 검출하기 위해 상기 각 점화로 챔버상에 설치된 온도 감지 센서부와;

   상기 측정된 점화로내의 온도를 조정하는 제어부를 포함한 구성으로 되어, 표층부 배합원료의 미세분광의 발생을 방지하는 철광석 소결광 제조장치.