KR20010047692A

KR20010047692A - Ｃｄｑ더스트를 이용한 비소성 펠릿의 코팅방법

Info

Publication number: KR20010047692A
Application number: KR1019990052022A
Authority: KR
Inventors: 이상호; 최재익
Original assignee: 이구택; 포항종합제철 주식회사
Priority date: 1999-11-23
Filing date: 1999-11-23
Publication date: 2001-06-15
Also published as: KR100627448B1

Abstract

본 발명은 고로 조업에서 사용되는 제철소 발생 더스트류에 의한 비소성 펠릿의 코팅방법에 관한 것으로, 비소성 펠릿의 제조방법에 있어서 마지막 단계에 코크스 건식장치에서 부수적으로 발생되는 CDQ 더스트를 사용하여 비소성 펠릿을 코팅함으로써, 비소성 펠릿간의 결합을 억제시키고 상기 비소성 펠릿으로 하여금 코팅전 대비 호퍼내 저장시 적절한 부착 억제능을 가지도록 할 수 있는, 비소성 펠릿의 코팅방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

본 발명은, 제철소내 발생 더스트류 및/또는 슬러지류를 기본 원료로 하고, 결합제 및 물을 첨가한 후 괴상화시키는 비소성펠릿의 제조방법에 있어서, 상기 괴상화후 펠릿표면에, 80~70wt의 CDQ더스트와 20~30wt의 벤토나이트를 혼합한 펠릿피드를 코팅시키는 것을 특징으로 하는 CDQ 더스트를 이용한 비소성 펠릿의 코팅방법에 관한 것으로, 상기 코팅용 펠릿피드의 평균입도분포는 0.125mm 이하이고, 상기 CDQ 더스트는 고정탄소를 85이상 함유하고, 입도가 0.125mm 이하인 것을 80이상 함유하는 것임을 특징으로 하는 CDQ 더스트를 이용한 비소성 펠릿의 코팅방법에 관한 것을, 그 기술적 요지로 한다.

Description

ＣＤＱ 더스트를 이용한 비소성 펠릿의 코팅방법{A METHOD FOR COATING COLD BONDED PELLET BY USING CDQ DUST}

본 발명은 고로 조업에서 사용되는 제철소 발생 더스트류에 의한 비소성 펠릿의 코팅방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폐기되는 CDQ 더스트 및 결합제인 벤토나이트로 조성된 코팅용 펠릿피드를 이용하여, 비소성 펠릿의 제조시 마지막 공정에서 비소성 펠릿표면에 코팅함으로써, 수분 등에 의한 호퍼 또는 펠릿간의 자연적부착 및 응결을 방지하여 안정적으로 고로 조업에서 사용할 수 있는 비소성 펠릿의 코팅방법에 관한 것이다.

비소성 펠릿(CBP : Cold Bonded Pellet)은 1970년부터 일본 주요제철소에서 실용화된 것으로, 이것은 제철소내에서 발생하는 더스트, 슬러지류를 기본 원료로 하고 결합제를 첨가시켜 물에 의해 수화물로 형성되도록 함으로써, 철광석 입자들을 괴상화하여 제조한 것을 말한다. 상기 비소성 펠릿은 주로 제선, 제강공정에서 발생되는 함철 및 함석회(CaO) 폐기물을 다시 발생공장에서 재사용할 수 있는 자원 재활용재로, 그 장점으로는 폐기물자원 재활용율 증가에 따른 매립비용 절감, 소결공정에서의 폐기물 미사용으로 인한 소결 생산성 증대, 품질개선, 및 환경공해 저감 등이 있다. 실제 사용되고 있는 CBP의 일례를 들면 하기 표1과 같은 조성을 갖는 것을 들 수 있다.

화학조성	T.Fe(wt)	SiO₂(wt)	Al₂O₃(wt)	CaO(wt)	K₂O(wt)	C(wt)	C/S	결합제
	48.26	3.23	1.92	10.11	0.61	10.85	3.13	일반시멘트

비소성 펠릿의 결합력은 하기 반응식(1),(2)와 같이, 결합제의 수화물에 의존하는데(결합제의 종류, 첨가량, 양생조건 등), 그 이유는 양생과정 중 강도발현이 칼슘 실리케이트 하이드레이트를 주체로 하는 수화물의 조직형성에 따라 다르기 때문이다. 일반적으로, 고로 장입물에 사용되는 비소성 펠릿의 압축강도는 150~170kg/㎟으로 관리한다.

2CaO·SiO₂+ 6H₂O → CaCO₃·SiO₂·H₂O + 3Ca(OH)₂

2CaO·SiO₂+ 4H₂O → CaCO₃·SiO₂·H₂O + Ca(OH)₂

한편, 대한민국 공개특허 98-03909, 87-010245 등에서는 이러한 비소성 펠릿에 있어서, 결합제의 특성을 제고시키는 방법에 관한 발명을 개시하였고, 87-006219, 87-005105 등에서는 결합제의 종류를 변화시킨 발명을 개시하였다. 또한, 일본특허 특개평9-17003에서는 비소성 펠릿의 피환원성을 제고시키기 위한 방법을 개시하였고, 특개평7-310128에서는 조기에 상온강도를 높이기 위한 방법을 개시한 바 있다.

하지만, 상기 발명들에 따르면, 수화반응에 의한 강도발현으로, 저장 호퍼내에 분으로 존재하는 CBP 더스트들이 호퍼내에 고착되는 문제가 생긴다. 즉, CBP는 제조후 일정기간의 양생기간만을 가지고 소성되지 않기 때문에, 표면의 기계적 마찰 등에 의해 분화되고 이송 중에 분발생이 생기게 된다. 이러한 분은 야드, 저장조내의 분진방지용 스프레이 물과 결합하여 일정한 강도를 갖는 고착층으로 변성되는데, 이러한 층은 기계적 충격에 의해 제거해야 하므로, 그에 따른 막대한 인력과 공간제한상의 위험이 따르게 된다.

이를 방지하기 위해 대한민국특허 제107983에서는 호퍼내의 절출구에 기계적인 충격장치를 이용하여 고착층을 파괴하기도 하였다. 그러나, 이것은 부착층이 생성된 후 이를 제거하는 방법으로, 작업기간 동안 조업을 중단해야 하고 별도의 작업비용 및 설비가 요구되는 단점이 있다. 소극적인 대책으로서는, 호퍼내 장입시 30~50정도의 소량장입, 호퍼하부스팀 투입금지, 분 함유량 최소화 및 우기시 장입중지와 주기적인 부착광 제거, CBP 품질향상 등이 있으나, 모두 부수적인 작업을 요하고 생산성을 저하시키는 단점을 가진다.

한편, CDQ 더스트(Cold Dry Quenching dust)는 코크스(coke)의 강도를 향상을 위한 건식냉각중 발생되는 것으로, 실제 제철소에서 발생되는 CDQ 더스트 중 일부를 취하여 분석한 결과, 하기 표2와 같은 화학성분 및 하기 표3과 같은 입도 분포특성을 가지고 있었다. 하기 표에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 CDQ 더스트는 입도가 0.125mm이하인 극세 미분을 54.7함유하고, 평균 입경이 0.27mm인 특성을 지닌 탄소계 폐기물중 가장 미세한 분상이다. 이것은 더스트 첨가장치를 이용하여 코크스제조용 원료(원료2배합)로 재사용할 수 있으나 크러셔(crusher)나 벨트컨베이어 수송 중 분진이 과다 발생하여 별도의 분진발생 방지기술이 필요한 문제가 있고, 또한 분 코크스와 혼합하여 소결연료로 사용하기도 하나 입도가 미세하여 소결조업 중에는 사용이 기피된다.

구분	공업분석()	원소분석()	발열량(cal/g)
구분	F.C.	V.M.	발열량(cal/g)	재(ASH)	S	C	N
CDQ더스트	86.5	0.94	12.6	0.52	86.2	1.19	6,927
침전지 코크스	87.8	0.8	11.4	0.51	87.9	1.36	7,060
무연탄	79.2	6.9	13.9	0.40	88.0	1.08	7,058
분 코크스(리턴코크스)	86.7	0.7	12.6	0.51	87.8	1.33	6,974
F.C.(Fixed Carbon):고정탄소, V.M:휘발성분

구분	+10	+8	+5	+3	+1	+0.5	+0.25	+0.125	-0.125	M.S	-3~+0.25
CDQ더스트	－	－	0.4	0.7	3.3	6.2	5.8	26.2	57.4	0.27	15.3
침전지	0	3.1	11.4	11.4	29.3	14.8	8.1	6.0	4.9	3.59	52.2
무연탄	1.3	4.5	3.9	5.5	21.3	22.0	17.8	12.0	10.7	1.74	61.1
분코크스	55.6	39.5	3.2	1.7	4.91	39.5

이에, 본 발명자는 상기한 종래 기술들의 제반 문제점을 해결하기 위하여, 연구 및 실험을 행하고 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은, 코크스 건식장치에서 부수적으로 발생되는 CDQ 더스트를 사용하여 비소성 펠릿을 코팅함으로써, 비소성 펠릿간의 결합을 억제시키고, 상기 비소성 펠릿으로 하여금 코팅전 대비 호퍼내 저장시 적절한 부착 억제능을 가지도록 할 수 있는, 비소성 펠릿의 코팅방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

도1은 코팅에 의한 펠릿간 결합상태를 나타내는 그래프

본 발명은, 제철소내 발생 더스트류 및/또는 슬러지류를 기본 원료로 하고, 결합제 및 물을 첨가한 후 괴상화시키는 비소성펠릿의 제조방법에 있어서, 상기 괴상화후 펠릿표면에, 80~70wt의 CDQ더스트와 20~30wt의 벤토나이트를 혼합한 펠릿피드를 코팅시키는 것을 특징으로 하는 CDQ 더스트를 이용한 비소성 펠릿의 코팅방법에 관한 것으로, 상기 코팅용 펠릿피드의 평균입도분포는 0.125mm 이하이고, 상기 CDQ 더스트는 고정탄소를 85이상 함유하고, 입도가 0.125mm 이하인 것을 80이상 함유하는 것임을 특징으로 하는 CDQ 더스트를 이용한 비소성 펠릿의 코팅방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 비소성 펠릿은, 기존의 제조과정을 마친후 CDQ더스트와 결합제로 구성된 코팅용 펠릿피드(pellet feed)를 이용해 최종적으로 최외각층에 코팅하는 단계를 거쳐 제조된다. 이렇게 하면, 종래의 상온강도 뿐 아니라 펠릿간의 부착이 억제되는 성상도 동시에 얻을 수 있다. 이 때, 상기 코팅용 펠릿피드는 입도분포가 평균적으로 0.125mm인 것이 바람직하다.

상기 코팅용 펠릿피드중 결합제로는 벤토나이트를 사용하는데, 그 함량은 20~30wt인 것이 바람직하다. 상기 함량이 20wt보다 적으면, 결합제 첨가에 의한 펠릿간의 결합방해 역할을 충분히 수행하지 못하고, 그 함량이 30wt이상이면 역으로 펠릿간의 계면에서 결합을 재현시킨다. 또한, 상기 코팅용 펠릿피드 중 CDQ더스트는 고정탄소를 85이상 함유하고, 입도가 0.125mm 이하인 것을 80이상 함유하는 것이 바람직하다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

(실시예)

종래 비소성 펠릿의 원료를 사용하여 12mm크기의 펠릿을 제조한 후, CDQ더스트 및 결합제인 벤토나이트를 각각 90:10(비교예1), 80:20(발명예1), 70:30(발명예2), 60:40(비교예2)로 혼합한 코팅용 펠릿피드를 펠릿타이저 (pelletizer)를 이용해 일정하게 회전시키면서 상기 비소성 펠릿에 코팅하였다. 상기 코팅용 펠릿피드는 평균입도분포가 0.125mm이하로 되도록 조정하였다. 그 다음, 상기 시편들을 7일간 양생하여 10~12mm 크기의 비소성 펠릿을 제조하고, 100g을 100㎖비커에 적층하고 물을 분무하여 10일간 경과시킨 후 입자간의 결합상태를 측정하고 그 결과를 도1에 나타내었다. 이와 동시에 코팅을 실시하지 않은 기존 비소성 펠릿을 종래예로 하고 결합상태를 동일한 방법으로 측정하였다.

상기 입자간 결합상태의 측정방법은 다음과 같다. 즉, 비커(beaker)내의 시편을 1m높이에서 낙하시킨 후 3개 이상의 펠릿이 결합되어 있는 시편에 대해서 무게비율을 측정하였는데, 재현성을 위해 2회에 걸쳐 실험을 실시하였다.

도1에 나타난 바와 같이, 코팅을 실시한 비소성 펠릿의 경우 낙하후 결합된 비율이 결합제의 양에 따라 점차 감소하는 경향을 보임을 알 수 있다. 그러나, 비교예2는 다시 상승하는 것을 알 수 있는데, 그 이유는 결합제인 벤토나이트가 본 발명의 범위를 벗어났기 때문이다. 즉, 결합제는 CDQ에 의한 펠릿간의 결합을 방해하는 역할을 하지만, 과량 첨가되면 오히려 펠릿간의 계면에서 결합을 재현시키는 것이다.

한편, 낙하시 채취된 분말상의 주요성분은 코팅된 비소성 펠릿의 경우 외각에 있는 CDQ 더스트가 대부분이지만, 이들은 종래 비소성 펠릿의 분화시 나타나는 광물상이 아니므로 수분을 만나도 결합면에서 현저히 저하된 반응성을 나타낸다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 CDQ더스트와 결합제를 적절히 혼합한 코팅용 펠릿피드를 비소성 펠릿에 코팅하면, 사용중 발생되는 펠릿간의 결합, 발생분의 부착, 및 고화를 사전에 방지시켜 안정적인 비소성 펠릿의 조업을 가능케 할 뿐 아니라, 부착광 발생에 따른 제거작업에 필요한 시간 및 인력 등의 경제적 손실도 줄일 수 있는 효과가 있다. 나아가, 제철소내 부산물인 CDQ 더스트를 효과적으로 재활용하는 효과도 기대된다.

Claims

제철소내 발생 더스트류 및/또는 슬러지류를 기본 원료로 하고, 결합제 및 물을 첨가한 후 괴상화시키는 비소성펠릿의 제조방법에 있어서, 상기 괴상화후 펠릿표면에, 80~70wt의 CDQ더스트와 20~30wt의 벤토나이트를 혼합한 펠릿피드를 코팅시키는 것을 특징으로 하는 CDQ 더스트를 이용한 비소성 펠릿의 코팅방법.
제1항에 있어서, 상기 코팅용 펠릿피드의 평균입도분포가 0.125mm 이하인 것을 특징으로 하는 CDQ 더스트를 이용한 비소성 펠릿의 코팅방법.
제1항에 있어서, 상기 CDQ 더스트는 고정탄소를 85이상 함유하고, 입도가 0.125mm 이하인 것을 80이상 함유하는 것임을 특징으로 하는 CDQ 더스트를 이용한 비소성 펠릿의 코팅방법