KR20010036862A - 소결 배합원료의 의사입화 강화장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소결광 제조용 배합원료의 의사입화성 강화를 통하여 소결 생산성을 높일 수 있도록 한 소결 배합원료의 의사입화 강화장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명은 1차 혼합믹서(106)에 설치된 살수노즐(207)을 통해 워터라인(204)의 수분을 상기 1차 혼합믹서(106)에 공급하는 수분공급부와, 2차 조립믹서(107)에 설치된 분사노즐(213)을 통해 스팀라인(215)의 스팀을 상기 2차 조립믹서(107)에 공급하는 스팀공급부와, 상기 수분공급부와 스팀공급부의 작동을 제어하는 제어부(201)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 원료 저장빈(105)의 각 원료를 절출하고, 적외선 수분계(202)에 의하여 1차 수분값을 결정하는 단계와; 상기 1차 수분값을 목표 수분값과 비교하여 1차 혼합믹서(106)에서 물을 첨가한 후, 2차 조립믹서(107)에 장입하는 단계와; 괴소결광을 통해 발생된 스팀을 상기 2차 조립믹서(107)의 내부에 분사하여 배합원료의 의사입화성을 강화하는 단계와; 상기 2차 조립믹서(107)에서 배출,운송되는 배합원료 수분값을 적외선 수분계(211)에서 2차 측정하여 목표한 수분값과 비교하고, 내부 온도를 측정하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

소결 배합원료의 의사입화 강화장치 및 방법{REINFORCEMENT APPARATUS AND METHOD FOR PSEUDO-GRAINATION OF SINTER MIXTURE MATERIALS}

본 발명은 소결 배합원료의 의사입화 강화장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 소결광 제조용 배합원료의 의사입화성 강화를 통하여 소결 생산성을 높일 수 있도록 한 소결 배합원료의 의사입화 강화장치 및 방법에 관한 것이다.

도 1은 소결광 제조 공정을 설명하기 위한 개략도로서, 일반적으로 분철광석의 괴상화에 가장 널리 사용되는 소결법은 대량생산에 적합한 방식으로 주원료인 8㎜이하의 분철광석과, 부원료인 석회석, 규사, 사문암 등의 융제와, 연료인 분코크스, 무연탄 등을 일정한 비율로 배합하여 1차 혼합믹서(106)에서 충분히 혼합하고, 약 6∼7%의 수분을 맞추기 위해 물을 첨가하여 입경이 큰 입자의 주위에 미분의 입자가 부착,조립(造立:0.2㎜이하의 미립자가 1∼3㎜의 핵입자에 부착하는 것)된 의사입자가 된다.

또한 이들 의사입자는 미세입자를 핵입자에 강고하게 처리하여 강도를 향상하기 위한 2차 조립믹서(107)에서 용수를 첨가하면서 회전 운동시키고 있으나, 이는 의사입자의 강도를 향상하기 보다는 붕괴작용을 초래하여 이에 대한 여러 가지 기술 수단이 제안되고 있다.

예를 들면 국내 특허공개 제 86-504, 제 87-5107, 제 87-5108에는 “소결 배합원료의 조립방법”이 제시되어 있는 바, 이중 첫번째로 제안된 기술수단은 2차 조립믹서(107) 내에서 배합원료를 20∼30초간 혼합한 후에 의사입화에 필요한 조립수를 생석회의 수화에 필요한 수분량 범위내에서 첨가하는 것을 특징으로 하는 것으로써, 생석회의 수화율 변동에 대한 대처가 미비하고 6∼7％를 요구하는 배합원료 수분에 대해 용수를 사용함으로써 배합원료의 수분 한계시 의사입화를 저해하는 단점이 있다.

또한, 두번째로 제안된 기술수단은 다종의 배합원료 중에서 반광(Return Fine Sinter)만 100∼200℃ 예열하여 첨가하는 수단으로 이는 배합원료중 20％ 내로 사용하는 반광으로는 배합원료의 전체 온도를 상승시키지 못하며 또한 예열효과를 얻지 못하게 되는 단점이 있다.

또한, 세번째로 제안된 기술수단은 소결원료 배합시 열원인 코크스를 입도별로 구분하여 1㎜ 이하의 코크스는 1차 혼합믹서(106)에 첨가하고 1㎜이상 5㎜이하의 코크스는 2차 조립믹서(107)에 선택첨가하는 것으로 연료인 코크스의 혼합성만을 향상하는 수단인 것이다.

한편, 국내 특허공개 제 98-1992에는 2차 조립믹서(107) 내부에 조립용 교반믹서를 추가로 설치하는 방법이 제시되어 있으나, 이는 장치가 대형화되고 추가적인 재원 소요가 많게 되며, 제 98-3923에는 1차 혼합믹서(106)에 살수를 시행하고, 2차 조립믹서(107)에 살수와 생석회를 선택적으로 투입하는 방법이 제시되어 있으나, 이는 생석회 수화에 필요한 용수가 대량 필요하고 수화에 필요한 조립시간이 현재보다 많이 필요로 하게 되는 단점이 있다.

또한 일본 공개정보 94-306495에는 1차 혼합믹서(106)의 최적 회전수를 연산하고 제어하는 것을 특징으로 하는 방법이 제시되어 있으나, 이는 오랜 연구시간의 필요와 투자비가 소요되는 단점이 있다.

이밖에도 SMI의 고속교반 믹서 증설에 의한 소결원료 조립개선과, NSC의 소결용 분코크스 조립기술, KSC의 진동조립 설비의 건설과 조업 등에서 볼 수 있듯이 철광석의 원단위 감소를 위해 미세입자를 다량 사용하는 현 소결 조업의 특징과 제조 원가를 절감해야 하는 시급성에 있어서 배합원료의 “의사입자 강화 대책”이 절실히 요구되고 있는 실정에 있었다.

도면 중 미설명 부호 101은 정량절출기, 102는 윈드 박스, 105는 원료 저장빈, 108은 원료 저장 호퍼, 109는 점화로, 111은 대차, 112는 쿨러이다.

본 고안은 상기와 바와 같은 종래 기술의 문제점과 필요성을 감안하여 안출된 것으로써, 본 고안의 목적은 소결 배합원료의 의사입화성 강화를 통해 소결 생산성을 높이고, 베드내 통기성 향상으로 생산성 및 품질을 높일 수 있는 소결 배합원료의 의사입화 강화장치 및 방법을 제공함에 있다.

도 1은 소결광 제조 공정을 설명하기 위한 개략도,

도 2는 본 발명에 따른 소결 배합원료의 의사입화 강화장치의 구성도,

도 3은 본 발명에 있어서의 조립믹서에 의한 의사입화 과정을 나타내는 개략도,

도 4는 본 발명에 따른 분할 입자의 의사입화 과정을 나타내는 모식도,

도 5는 본 발명에 따른 의사입화 강화방법을 설명하기 위한 플로우 차트,

도 6은 본 발명 전,후의 조업 효과를 나타낸 시험 결과 그래프이다.

〈 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 〉

106 : 1차 혼합믹서 107 : 2차 조립믹서

201 : 제어부 202,211 : 적외선 수분계

203,214 : 콘트롤 밸브 204 : 워터라인

207 : 살수노즐 213 : 분사노즐

215 : 스팀라인

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 1차 혼합믹서에 설치된 살수노즐을 통해 워터라인의 수분을 상기 1차 혼합믹서에 공급하는 수분공급부와, 2차 조립믹서에 설치된 분사노즐을 통해 스팀라인의 스팀을 상기 2차 조립믹서에 공급하는 스팀공급부와, 상기 수분공급부와 스팀공급부의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 소결 배합원료의 의사입화 강화장치가 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면 정량 절출기를 통해 원료 저장빈의 각 원료를 절출하고, 적외선 수분계에 의하여 1차 수분값을 결정하는 단계와; 상기 1차 수분값을 목표 수분값과 비교하여 1차 혼합믹서에서 물을 첨가한 후, 2차 조립믹서에 장입하는 단계와; 괴소결광을 통해 발생된 스팀을 상기 2차 조립믹서의 내부에 분사하여 배합원료의 의사입화성을 강화하는 단계와; 상기 2차 조립믹서에서 배출,운송되는 배합원료 수분값을 적외선 수분계에서 2차 측정하여 목표한 수분값과 비교하고, 내부 온도를 측정하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 소결 배합원료의 의사입화 강화방법이 제공된다.

이와 같은 본 발명에서 상기 2차 조립믹서의 내부 온도는 100∼140℃의 온도 범위로 유지되도록 한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에서는 2차 조립믹서(107) 내의 소결 배합원료에 투입되는 스팀 분사 및 보존 상태를 최적화하고, 그 스팀의 첨가효과를 극대화하기 위하여 고온고습 변화에 대하여 배합원료의 의사입화 강도를 조사하였다.

상기 과정에서 2차 조립믹서(107) 내에 다단계 온도 변화를 준 결과 소결 제조 과정에서 생산성이 향상되는 것을 알 수 있었으며, 의사입자 강화 공정인 2차 조립믹서(107)에서 단계적으로 스팀을 투입하여 소결 공정에 적용하는 방안을 검토할 수 있었다.

도 2 내지 도 5는 본 발명에 따른 소결 배합원료의 의사입화 강화장치 및 방법의 일실시예를 나타낸 것으로서, 이에 따른 의사입자 강화장치는 1차 혼합믹서(106)에 수분을 공급하는 수분공급부와, 공장 폐열을 통해 발생하는 스팀(Steam)을 2차 조립믹서(107)에 공급하는 스팀공급부와, 상기 수분공급부와 스팀공급부의 작동을 제어하는 제어부(201)로 이루어져 있다.

상기 수분공급부는 1차 혼합믹서(106)의 일측부에 살수노즐(207)이 믹서 내부를 향해 고정설치되어 있고, 제어부(201)의 제어를 받는 콘트롤 밸브(203)가 워터라인(204)과 상기 살수노즐(207) 사이에 설치되어 있다.

상기 스팀공급부는 2차 조립믹서(107)의 일측부에 분사노즐(213)이 믹서 내부를 향해 고정설치되어 있고, 제어부(201)의 제어를 받는 콘트롤 밸브(214)가 스팀라인(215)과 상기 분사노즐(213) 사이에 설치되어 있다.

한편, 본 발명에 의한 의사입화 강화방법은 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명에 의한 장치를 통해 행해지며, 이를 설명하면 다음과 같다.

도 1과 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 배합원료의 절출량이 결정되면 원료 저장빈(105) 하부에 설치된 정량절출기(101)에서 벨트콘베이어(205)로 각 원료를 절출하고, 각 원료 저장빈(105)에 설치된 적외선 수분계(202)에 의하여 1차 수분값이 결정된다.

이렇게 정해진 1차 수분값을 운전자가 설정한 목표 수분값과 비교하여 1차 혼합믹서(106)에서 적정량(수분 5∼6％)의 물을 첨가하여 약 70∼80％ 혼합,조립시킨 후, 배출시킨 배합원료는 2차 조립믹서(107)에 장입되고, 소결기에서 배출된 고온의 괴소결광에서 폐열회수 설비를 통하여 발생된 190∼200℃의 스팀을 스팀라인(215)과, 제어부(201)의 제어를 통한 콘트롤 밸브(214), 분사노즐(213)을 통해 2차 조립믹서(107)의 내부에 분사하되, 후술하는 실시예에서 효과를 얻은 120±20℃(100∼140℃) 범위에 있도록 온도계(210)를 이용하여 4분마다 측정하고 그 편차를 콘트롤 밸브(201)로 제어한다.

이때, 상기 2차 조립믹서(107)의 내부 온도를 100∼140℃로 한정하는 이유는 100℃ 이하에서는 온도가 너무 낮아서 배합원료의 의사입화 강화 효과를 기대하기 어렵고, 140℃ 이상에서는 응축수량이 급격히 늘어나 온도제어가 불량해지고, 수분제어에 어려움이 발생되므로 제한한다.

한편, 2차 조립믹서(107)에서 배출,운송되는 배합원료 수분값을 적외선 수분계(211)에서 2차 측정하여 목표한 수분값과 비교하여 적을 경우에는 1차 혼합믹서(106)로 피드백되어 물량 비율을 8분마다 0.1%씩 증가시키며, 많을 경우에는 0.1%씩 감소시키는 작업을 반복한다.

따라서 2차 조립믹서(107) 내에서 배합원료는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 드럼(209) 내부에서 일정높이로 끌려 올라 갔다(216)가 낙하하고 구르는(217) 반복하면서 반전낙하시, 고온고습에 의한 의사입자 강화로 입자 간의 결합력을 개선함으로써 조직의 치밀화 및 균일화가 이루어져 소결층을 통과하는 고온 가스에 의해 파괴를 방지하고, 생석회의 수화성을 향상하는 효과 이외에도 장입물의 온도 상승효과를 가져와 베드내 통기성향상으로 생산성 및 품질을 향상시키게 된다.

도면 중 206,212는 벨트 콘베이어, 208은 댐퍼이다.

이하, 실시예에 의거하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

(실시예 1)

종래의 조립물 즉, 1차 혼합믹서(106)와 2차 조립믹서(107)에 각각 물을 70:30으로 첨가하여 배합원료를 수분 6∼7％로 맞춰 배출시킨 최종 입자와, 본 발명의 1차 혼합믹서(106)에는 물을 첨가하고, 2차 조립믹서(107)에는 스팀을 분사하여 수분 6∼7％로 맞춰 배출시킨 최종입자를 조사하였다.

그 결과 아래의 표 1에서 보는 바와 같이 물만 첨가시킨 조립물의 압축강도는 0.515 kgf인 것에 비하여 2차 조립믹서(107)에 스팀을 분사시킨 조립물의 압축강도는 0.578 kgf로 개선된 것으로 나타났다.

(실시예 1)로부터 1,2차 혼합 및 조립믹서(106,107)에 물만 첨가한 경우와, 물과 스팀을 구분하여 첨가한 경우의 강도를 비교한 결과 스팀을 첨가시킨 조립자(造粒子)의 강도가 개선되는 경향임을 확인하였기 때문에 본 실시예에서는 일반적으로 소결광 제조에 사용되는 분철광석에 석회석, 규사, 사문암, 생석회의 부원료와 반광, 분코크스를 아래의 표 2에 나타낸 바와 같이 배합하였다.

(실시예 2)

위의 표 2에 전술한 모든 배합원료를 1차 혼합믹서(106)에 장입한 후, 워터라인(204)과 제어부(201)의 제어로 콘트롤 밸브(203)를 제어하면서 워터라인을 통해 적정량의 물을 살수노즐(207)로서 1차 혼합믹서(106) 내부에 살수하면서 혼합 및 조립을 약 70∼80% 진행시킨 배합원료를 다시 2차 조립믹서(107)의 장입측을 통해 장입시켰다.

이후, 스팀라인(215)과 제어부(201)의 제어에 따른 콘트롤 밸브(214)를 통해 적정량의 스팀을 분사노즐(213)로서 2차 조립믹서(107) 내부에 분사하여 고온고습을 유지하면서 조립믹서(107)를 회전시켜서 그 회전에 따라 배합원료들이 우측으로 전동(轉動)되면서 의사입화를 완료하였다.

그리고 1,2차 혼합 및 조립믹서(106,107)에 물만 첨가한 것을 기준예로 하고 2차 조립믹서(107)의 스팀을 단계별로 투입하였을 때의 의사입도의 분포를 측정하기 위해 소결기에 장입된 직후 배합원료를 샘플링하여 100℃ 온도로 약 2시간정도 건조기에서 건조시킨 후 입도체질기에서 일정시간 전동시켜 입도 분포를 측정한 결과를 아래의 표 3에 나타내었다.

상기 결과로서 2차 조립믹서(107)의 내부 온도가 100∼140℃ 범위내에서 배합원료의 의사입화 강도의 개선이 이루어짐을 알 수 있었으며, 소결광 제조시의 통기성 즉, 생산성을 향상시킬 수 있는지를 확인하기 위하여 실조업에서 소결광을 제조하여 조업 실적을 비교하여 그 결과를 아래의 표 4에 나타내었다.

그 결과 도 6a와 도 6b에 도시된 바와 같이, 1,2차 혼합 및 조립믹서(106,107)에 물만 첨가한 경우에 비하여 2차 조립믹서(107)에 스팀을 투입하여 의사입화시킨 경우가 베드내 통기성이 확보되어 생산성이 증가되었으며, 소결광 품질지수인 낙하강도(S.I)와 분율이 향상되었다.

다만 2차 조립믹서(107) 내부온도가 150℃를 넘을 경우에는 응축수량이 급격히 늘어나 온도제어가 불량하고, 수분제어에 어려움이 있으며, 의사입화도 물을 첨가시킬 경우와 마찬가지로 분화되는 것으로 추정되었다.

이상에서와 같이, 본 발명에 따르면 고온고습에 의한 의사입자 강화로 입자 간의 결합력이 개선되어 조직의 치밀화 및 균일화가 이루어지고, 베드내 통기성향상으로 생산성 및 품질이 향상되는 효과가 있다.

Claims (3)

1차 혼합믹서(106)에 설치된 살수노즐(207)을 통해 워터라인(204)의 수분을 상기 1차 혼합믹서(106)에 공급하는 수분공급부와,

2차 조립믹서(107)에 설치된 분사노즐(213)을 통해 스팀라인(215)의 스팀을 상기 2차 조립믹서(107)에 공급하는 스팀공급부와,

상기 수분공급부와 스팀공급부의 작동을 제어하는 제어부(201)를 포함하는 것을 특징으로 하는 소결 배합원료의 의사입화 강화장치.

정량 절출기(101)를 통해 원료 저장빈(105)의 각 원료를 절출하고, 적외선 수분계(202)에 의하여 1차 수분값을 결정하는 단계와;

상기 1차 수분값을 목표 수분값과 비교하여 1차 혼합믹서(106)에서 물을 첨가한 후, 2차 조립믹서(107)에 장입하는 단계와;

괴소결광을 통해 발생된 스팀을 상기 2차 조립믹서(107)의 내부에 분사하여 배합원료의 의사입화성을 강화하는 단계와;

상기 2차 조립믹서(107)에서 배출,운송되는 배합원료 수분값을 적외선 수분계(211)에서 2차 측정하여 목표한 수분값과 비교하고, 내부 온도를 측정하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 소결 배합원료의 의사입화 강화방법.

제 2항에 있어서, 상기 2차 조립믹서의 내부 온도는 100∼140℃의 온도 범위로 유지되도록 한 것을 특징으로 하는 소결 배합원료의 의사입화 강화방법.