KR20020041066A - 베드하층부 무연료 소결광 제조방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무연료 첨가 소결원료에 의한 소결광 제조방법 및 장치에 관한 것으로서, 종래의 수직편석에 의한 배합원료 장입에 의해 하층 중앙부에 다량의 열량을 보유하여 적열층이 분포되는 과잉열소비 및 좌, 우측 조기냉각대 형성에 의한 O₂유입으로 배가스중 Sox가 증가되는 문제점을 해소하기 위해, 철광석의 입도를 정립하여 호퍼에 저장하는 수단과, 장입량에 따라 일정비율로 불출하는 수단과, 소결기 대차 베드내 세로격자로 지그재그 분포시키는 수단을 통하여 베드내 소성을 균일하게 확보하고 잉여열에 의한 철광석의 용융을 형성시켜 소결광 제조원가를 절감하고 환경오염물질 배출을 저감할 수 있는 효과가 있는 소결광 제조방법 및 장치를 제공한다.

Description

베드하층부 무연료 소결광 제조방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING SINTERED ORE}

본 발명은 고로에서 사용되는 소결광의 제조방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연료를 첨가하지 않는 배합원료를 이용하여 소결광을 제조하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

도1은 일반적인 소결광 제조공정을 설명하기 위한 개요도로서, 일반적으로 고로에서 사용하기 적당한 입자의 소결광을 제조하기 위해 8mm이하의 분철광석과 부원료인 석회석, 규사, 사문암, 생석회 등의 융제와 연료인 분코크스 및 무연탄을 일정한 비율로 절출시켜 1,2차 드럼 믹서(102)(103)에서 물을 첨가하여 혼합 및 조립을 행한 후 서지 호퍼(105)에 장입한다.

상기의 호퍼(105)에 저장된 소결원료(배합원료 : ROW MATERIAL)는 도3에서 보는 바와 같이 드럼형 불출기(106)를 이용하여 소결기 대차(120)내 일정한 높이로 장입하게 되고, 즉시 고온(1200℃)의 점화로(109)에서 표층부를 착화하게 된다.

상기한 소결기 대차(120)는 다수대를 밀착시켜 종동, 구동측에 설치된 대형 스프라켓휠(111a)(111b)에 의해 레일(120c)위에서 반전을 반복하여 연속진행하도록 구성되고, 또한 상기 대차(120)의 진행과정에서 대차하부에는 외부공기의 유입을 차단하는 밀폐박스(121)가 있어 대차내에 실린 배합원료의 상부로부터만 공기가 유입되어 코크스 연소에 의해 1300∼1400℃까지 온도가 상승하면서 소결체(122)가 형성됨으로써 소결광이 완성되는 것이다.

상기와 같은 연속 소결공정에서 소결광 생산성에 가장 크게 영향을 미치는 것이 소결장입 원료층내 통기성향상으로, 하부에서 흡입하는 압력에 의해 대기중의 공기가 상기 대차(120)내 배합원료층(통상 650∼680mm)을 얼마나 원활하게 통과하느냐에 소결생산성이 좌우되며, 소결반응층을 세분하면 도2에 나타낸 바와 같이 소결원료가 층을 이루는 습윤원료대(1)와, 상부에서 유입되는 습윤공기에 의한 수분응축대(2)와, 고온의 가스에 의해 수분이 증발되는 건조대(3)와 코크스가 연소하기 시작하는 연소대(용융대)(4) 및 저온의 외부공기의 유입에 의하여 냉각되어 소결이 완료되는 소결완료대(5)로 구분된다.

상기와 같이 소결광은 연속 진행되는 대차(120)와 하방흡입에 의해 배합원료 상층부에서 하층부로 소결반응을 완료하게 되며, 최종 상기 대차(120)의 반전시 도3의 예와 같이 소결체(122)를 분리하게 된다.

그러나, 이때 분리되는 괴 소결체(122)는 하단부에 120℃ 이상의 고온의 적열층을 25%정도 포함하고 있어 배광시 이를 냉각시키기 위한 공정을 더 필요로 하게 되며, 상기 적열층 분포에 의한 소결기 속도의 제어로 소결광 생산성이 저하되는 문제점이 있다.

따라서, 상기 대차내 배합원료의 통기성을 향상시켜 적열층의 분포를 적게 하기 위한 여러 가지 기술수단이 제안되어 현재 사용되고 있다.

그러나, 상기와 같은 통기성제어 기술수단에는 여러 가지 조건에 따라 변동되는 소결조업에 있어 조업중 통기중이 어느 한계점이상이 될 때에는 소결광 품질에 악영향을 주고 있어 대책이 필요하며, 또한 설계된 통기성이 확보된 상태에서는 설비능력이상의 배합원료 층후를 무한정 조정할 수 없어 장입밀도를 임의로 높게 조정하는 압장입(押裝入) 조업을 수행하게 되며, 또한 편석장입에 의한 하방흡입 소결법에서 굵은 입자의 연료가 하층부에 다량 분포되어 열량이 손실됨으로써 제조원가 절감 및 생산성 향상의 측면에서 그 보완책이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 배합원료 편석장입에 의한 하방흡입식 소결법에 있어서 베드(110) 하층부 열량을 이용하여 무연료 소결체(122)를 제조할 수 있는 방법 및 장치를 제공함에 있다.

도1은 일반적인 소결광 제조공정 개요도,

도2는 도1의 대차내 배합원료의 반응층 구분도,

도3은 종래의 소결원료의 장입과정을 나타낸 개략적인 사시도,

도4는 종래의 소결원료의 반응과정을 나타낸 모식도,

도5는 본 발명의 장입장치의 일례를 나타낸 사시도,

도6은 본 발명에 따른 무연료 첨가 소결광의 제조공정 개요도,

도7은 본 발명에 따른 소결광 제조공정에 사용되는 소결기 대차 구조를 보인 사시도,

도8은 본 발명에 따른 제조공정을 설명하기 위한 플로우차트,

도9 (가)는 종래의 배광부 소결체의 적열층 분포를 나타낸 예시도,

도9 (나)는 본 발명에 의한 소결체의 적열층 분포를 나타낸 예시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 원료저장빈 101 : 벨트컨베이어 102 : 1차 믹서

103 : 2차 믹서 104 : 상부광저장 호퍼 105 : 배합원료저장 호퍼

106 : 드럼형 불출기 107 : 에어블로워 108 : 가스부스터

109 : 점화로 110 : 베드 111a,111b : 스프라켓휠

112 : 배광부 113 : 1차 파쇄기 114 : 전기집진기

115 : 스택 116 : 흡입팬 120 : 소결기 대차

120c : 레일 121 : 흡입박스 122 : 소결체

123 : 경사판 124 : 층후검출봉 130 : 드럼형 불출장치

131 : 분산장입저장 호퍼 133 : 층별 장입유도판 141 : 선별기

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적인 구성은 무연료 소결광 제조방법에 있어서 분철광석의 입도를 정립하는 과정을 포함하며, 또한 상기 정립시킨 철광석을 호퍼(131)에 저장하고 이를 제어된 양태로 불출하여 장입원료내에 첨가하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 소결광 제조방법을 마련함에 의한다.

또한 본 발명은 무연료 첨가 소결광을 제조하기 위한 장치로서, 도6에서 보는 바와 같이 철광석의 입도구분을 위한 선별기(141)와, 이송 벨트컨베이어(143)와, 운송량을 검출하는 로드셀(142)과, 분산장입저장 호퍼(131)등을 포함함을 특징으로 하는 소결광 제조장치를 제공한다.

이하, 본 발명을 첨부도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.

도5와 도6에서와 같이 종래의 8mm이하의 분철광석이 저장된 원료저장빈 하부에는 정량제어절출기(140)가 있고, 상기 정량제어절출기(140)의 배출부에 ±5mm의 체가 장착된 선별기(141)가 설치된다. 또한, 상기 선별기(141)에서 사상된 원료는 공지의 혼합장치에 공급되며, 또 사하된 원료는 별도의 벨트컨베이어(143)에 의해 호퍼(131)로 이송된다. 상기 벨트컨베이어(143)에는 운송량을 검출할 수 있는 로드셀(142)이 장착되고, 벨트컨베이어(143)로 이송된 원료는 분산장입저장 호퍼(131)에 저장되며, 상기 저장 호퍼(131)는 종래의 배합원료저장 호퍼(105)와 상부광저장 호퍼(104) 사이에 위치하고, 베드(110)내 분산장입이 가능한 드럼형 불출장치(130)가 베어링에 의해 지지되어 구동모터에 의해 회전수제어가 가능하도록 계량제어기를 포함하는 상태로 설치구비되고, 또한 층별 장입유도판(133)에 의해 베드(110)내 격별장입이 용이하도록 구성된다. 도7은 본 발명에 따른 소결광 제조방법에 사용할 수 있는 소결기 대차(120)의 구조를 보여 준다.

본 발명에 의한 무연료 소결광 제조장치는 베드(110)내 장입분포를 조정할 수 있도록 장입유도판(133) 좌,우측부에 베어링이 고정되고, 상기 좌,우측 베어링은 고정축으로 연결되며, 또한 상기 베어링에서 돌출시킨 단부에 공압실린더(132)가 연결되어 상기 장입유도판(133)의 각도를 조절할 수 있게 되어 있다. 또한, 상기 장입유도판(133)은 V형 홈을 다수개 형성하여 부착광형성을 방지하고, 내마모성을 갖춘 고분자 재료의 라이너로 이음없이 성형한 것을 사용한다. 상기 드럼형 다공 불출장치(130)는 다수개의 원료를 담을 수 있는 홈들을 지그재그로 형성하되 좌,우측을 중앙보다 1/3가량 깊게 형성하고, 드럼이 회전하면서 상기 홈을 이용하여 원료를 균일하게 불출할 수 있게 되어 있다.

도6과 도8에서와 같이 공지의 제어컴퓨터로 사용비 제어를 위해 정량절출기(140)가 동작하면 5mm이하 체를 보유한 선별기(141)에 의해 필요로 하는 원료가 선별된 후 벨트컨베이어(143)로 이송되면서 하부 로드셀(142)에 의해 무게가 검출되고, 그 데이터가 상기 제어컴퓨터에 인가되어 배합원료의 수분첨가제어에 이용되게 된다. 또한, 상기 벨트컨베이어(143)에 의해 운송된 원료는 저장 호퍼(131)에 장입되어 상기 저장 호퍼(131) 하부에 설치된 드럼형 다공 불출장치(130)의 지그재그로 형성된 다수개의 홈에 의해 일정한 양으로 원료가 불출되면 이를 V형 층별 장입유도판(133)에 의해 베드(110)에서 25% 층후내 세로격자로 고르게 분포시켜 무연료 소결원료를 장입하게 된다.

상기한 무연료 소결원료는 최초의 소결조업시 지장이 전혀 없는 적은 양(절출량의 1%)으로 시작하며, 소결광 제조시 기준이 되는 부압을 이용하여 기준 부압보다 낮게 형성될 수 있도록 그 양을 증가하도록 한다.

이하, 본 발명을 실시예에 따라서 보다 상세히 설명한다.

본 실시예에서는 도9 (가)의 종래예에 나타낸 바와 같이 배광부에서 파단된 소결체(122)의 적열층(122′)을 비교한 결과 대체로 중앙부위가 양측부에 비해 적열층(122′)을 많이 분포하고 있으므로, 베드(110) 좌,우측부에 상기 무연료 소결원료가 많이 분포되도록 구성된 드럼형 불출장치(130)에 의해 최초 배합원료 절출량의 1%로 설정하여 드럼형 불출장치(130)를 가동하며 1분마다 측정되는 부압에 의해 목표값과 비교하여 -2mb 편차 발생시마다 +1%씩 증량하도록 하되 회전수를 조정할 수 있는 시간을 운전자가 임의로 설정할 수 있으며 상기 시간에 따라 결정된 드럼형 불출장치(130)의 회전수는 제어컴퓨터에 전기적으로 연결되어 제어되도록 한다.

본 발명의 효과를 확인하기 위하여 아래 표1에서 보는 바와 같이 원료의 배합조건과 소결조업조건을 동일하게 유지한 후, 30분마다 1%씩 증량시켜 부압의 변화를 조사하여 아래 표2에 나타내었다.

[표1]

본 실시예에 따른 배합원료 기준표 및 소결조업조건〈배합원료 기준표〉
구 분	B0	석회석	규사	사문암	생석회	코크스	비 고
사용비	82.11	11.32%	0.31%	0.78%	1.75%	3.73%
〈소결조업조건〉
층후	소결기속도(m/min)	SETTING	비고
배합원료(mm)		상부광(mm)	부압(mb)	온도(℃ )
670	65	2.5	185	190

[표2]

무연료 소결원료 첨가량에 따른 부압의 변화
무연료 소결원료 첨가량(%)	부압(mb)	비 고
1	154
2	155
3	161
4	164
5	171

상기 표2에서 보는 바와 같이 상기한 조업방법에 의해 소결생산성에 영향이 깊은 부압과의 관계에서 장입량의 3% 범위에서는 생산성에 크게 영향이 없음을 알 수 있으며, 이때 배광부에서 형성되는 소결체(122)의 파단면은 전체적으로 균일하게 적열층이 형성된 것으로 보아 균일소성이 이루어짐을 알 수 있는 것이다. 또한 베드(110)내 좌,우측부의 조기 냉각을 방지함으로 고온(1300℃)에서의 유지시간을 상대적으로 길게 하여 원료입자간 용융액(BONDING SLAG)증가로 강한 결합력을 유지시킴을 알 수 있었다.

따라서, 도9의 (나)에서 보는 바와 같이 본 발명에서 사용된 무연료 소결원료의 베드(110)내 장입량은 3% 범위에서 부압의 상승없이 조기 냉각을 방지함으로써 베드(110) 폭방향으로 균일한 소결체(122)를 얻을 수 있었다.

상기와 같은 본 발명에 의하면 수직편석에 의한 하층부 과잉열량을 이용하여 무연료 소결원료의 소결체(122)를 제조할 수 있으며, 소결완료대에서의 적열층의 분포를 균일하게 유도함으로써 균일소성이 가능하고, 사용연료의 저감 및 냉각대 영역을 단축시켜 배가스 중 Sox를 저감할 수 있는 유용한 효과가 있다.

Claims (4)

1. 무연료 소결원료를 베드(110)내에 장입하여 소결광을 제조하기 위한 방법으로서, 분철광석의 입도를 정립하는 과정과, 상기 정립시킨 원료를 저장하고 이를 불출하여 장입원료내에 첨가하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 베드하층부 무연료 소결광 제조방법.
2. 무연료 소결원료를 베드(110)내에 장입하여 소결광을 제조하기 위한 장치으로서, 분철광석의 입도를 정립하는 수단들과, 상기 정립시킨 원료를 저장하고 이를 불출하여 장입원료내에 첨가하는 수단들을 포함하는 것을 특징으로 하는 베드하층부 무연료 소결광 제조장치.
3. 제2항에 있어서, 정립시킨 원료의 첨가수단이 드럼형 다공 불출장치(130)와 층별조정장입이 가능한 장입유도판(133)을 포함하는 것을 특징으로 하는 베드하층부 무연료 소결광 제조장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 장치가 베드(110)내에 세로격자(142)를 다수개 분포시켜 소결체(122)를 형성하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 베드하층부 무연료 소결광 제조장치.