KR20020052870A - 산첨가 수용액처리에 의한 소결광의 저온환원분화지수개선방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고로 내의 상부에서의 저온환원분화를 억제시킬 수 있는 산첨가 수용액처리에 의한 소결광의 저온환원분화지수 개선방법에 관한 것이다.

본 발명은 소결공정에서 생산된 소결광의 저온환원분화강도를 향상시킴에 있어서, 소결광 기공과 취약조직의 공극 및 표면에 CaO 농도 0 ∼ 3 g/ℓ, pH 7 이상인 알칼리성 수용액을 살수 및 건조하여 사용하는 것을 특징으로 하는 산첨가 수용액처리에 의한 소결광의 저온환원분화지수 개선방법을 제공한다.

본 발명의 방법에 의할 경우, 소결광 내에 존재하는 기공을 폐쇄하고 또한 그 표면에 석출상(CaCO₃)의 코팅을 유도함으로써, 고로 내의 저온환원영역에서 환원가스의 침투를 막아 저온환원분화지수를 개선시키는 효과가 있다.

Description

산첨가 수용액처리에 의한 소결광의 저온환원분화지수 개선방법{A method of improving reduction degradation index with CaO solution treatment of sinter ore}

본 발명은 드로와이드 로드식(Dwight Loyd) 소결공정에 의해 생성된 소결광을 산이 첨가된 CaO 수용액 처리를 통해 소결광 내에 존재하는 기공의 폐쇄 및 소결광 표면에 석출상을 유도하여 고로 내의 상부에서의 저온환원분화를 억제시킬 수 있는 산첨가 수용액처리에 의한 소결광의 저온환원분화지수 개선방법에 관한 것이다.

소결공정에서 생성된 소결광은 고로에서 5∼50mm 의 입도로 정립하여 사용하고 있다. 고로에 장입된 소결광은 고로 상부의 약 550℃ 부근인 저온환원 영역에서 헤마타이트가 마그네타이트로 환원되면서 체적팽창이 일어나, 소결광의 분화가 일어난다. 이러한 분화된 미분의 소결광은 고로 내 적층구조의 공극을 막아버리기 때문에 노내의 통기성을 악화시키게 되고, 또한 환원가스의 흐름을 방해하여 노황을 불안정하게 하며, 출선비를 저하시키는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 각종의 염화물(예컨대, CaCl₂, MgCl₂, NH₄Cl, NaCl 등)을 소결배합원료에 첨가하여 소결과정에서 배합원료 맥석성분의 슬래그화를 촉진시킴으로써, 소결광 내부의 공극 및 기공을 폐쇄하여 환원가스의 침투를 억제시켜 저온환원분화성을 개선시키거나(철과 광, 1980, S676), 해수 등의 할로겐화합물(예컨대, NaCl, CaCl₂, KCl, KI, KBr 등) 수용액을 소결광에 살수하여 소결광 표면의 염화물 코팅효과에 의해 저온환원분화성을 개선하는 방법이 있었다(철과 광, 1980, No.4, Vol.66).

그러나, 전자의 방법은 소결과정과 배가스 중에 "Cl" 농도가 증가되어 『Cl+ H₂O → HCl ↑』 과 같은 반응이 일어나 소결설비의 부식과 집진효율을 저하시키는 단점이 있으며, 후자의 경우는 Bischoff scrubber 및 노정압 발전기를 부식시켜 설비의 수명을 단축시키는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 고로 내의 상부에서의 저온환원분화에 의한 통기성 악화와 설비의 부식에 대한 문제점을 해결하기 위하여, 소결광의 표면을 수용액으로 처리함으로써 소결광 내에 존재하는 기공의 폐쇄 및 표면 석출상의 코팅을 유도하여 고로 내에서의 저온환원분화지수를 개선시킬 수 있는 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 소결광 수처리에 의한 석출상의 생성메카니즘을 도식화하여 나타낸 도면이고,

도 2는 산첨가량에 따른 CaO 용해도 변화곡선이며,

도 3은 본 발명에 의한 소결광처리 공정도이며,

도 4는 본 발명에 의한 저온환원분화지수를 종래의 방법에 의한 경우와 비교한 것이다.

* 도면중 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 수용액 저장조, 2 : 수욕조,

3 : 수용액 혼합조, 4 : 혼합기

본 발명은 소결공정에서 생산된 소결광의 저온환원분화강도를 향상시킴에 있어서, 수용액 저장조에서 조제된 산처리 CaO 수용액과 수욕조에 저장된 물의 공급량을 제어하여 수용액 혼합조에 보낸 후 혼합기를 이용하여 CaO 농도 0 ∼ 3 g/ℓ, pH 7 이상인 알칼리성 수용액으로 균일하게 혼합하여 소결기에서 제조된 소결광 표면에 수용액을 살수 및 건조하여 사용하는 것을 특징으로 하는 산첨가 수용액처리에 의한 소결광의 저온환원분화지수 개선방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기의 CaO 수용액 중에 산첨가량을 0 ∼ 7 cc/ℓ로 변화시킴으로써 CaO의 용해도를 증가시켜 소결광 기공과 취약조직의 공극 및 표면에 CaCO₃화합물의 석출상을 증가시키는 방법을 제공한다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면에 의거하여 그 이론적 배경과 함께 상세히 설명한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 기술사상을 이 기술분야의 통상전문가가 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여 제공하는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 소결광 수용액처리에 의한 석출상의 생성메카니즘을 나타낸 개략도이다. 도 1에 의하면, 소결광 생성과정 중에 미반응한 생석회가 소결광 내부에 잔존할 경우, 먼저 대기중의 수분이나 물과 만나 수산화칼슘 Ca(OH)₂를 형성하게 되며, 대기중의 CO₂가 물속에 용해되어 형성된 CO₃ ^-2이온과 Ca(OH)₂가 이온화되어 형성된 Ca⁺²이온이 결합하여 CaCO₃화합물이 석출하게 된다. 이러한 석출상은 소결광 내의 기공이나 취약한 조직을 따라 소결광 표면으로 성장하기 때문에 내부의 공극을 막아주는 역할을 하게 된다. CaCO₃화합물의 석출현상을 화학식으로 표시해보면 다음과 같다.

▶ CO₂(g) + H₂O 〓 H₂CO₃(pH ＜ 7) ------ (1)

▶ CO₂(g) + H₂O 〓 HCO₃ ^-+ H⁺(pH ≒ 7) ------- (2)

▶ CO₂(g) + H₂O 〓 CO₃ ^-2+ 2 H⁺(pH ＞ 7) ------ (3)

▶ CaO + H₂O 〓 Ca(OH)₂〓 Ca⁺²+ 2 OH^------- (4)

즉, 화합물의 석출상을 증대시키기 위해서는 수용액의 pH를 조절할 필요성이 있으며, 상기 식(3)에서와 같이 pH 7 이상의 수용액에서는 CO₂의 CO₃ ^-2이온화가 지배적이기 때문에, 『(3) + (4) → CaO + 2 H₂O + CO₂(g) 〓 CaCO₃+ 2 H⁺+ 2 OH^-』 반응이 촉진되어 CaCO₃의 석출이 용이하게 된다. 따라서, 석출상 생성 및 성장을 촉진시킬 수 있는 조건으로는 첫째, 물이 존재하여야 하며, 둘째, 수용액 중에 Ca⁺²이온이 충분히 있어야 한다.

도 2는 산첨가량에 따른 CaO 용해도 변화곡선이다. 수용액 중에 Ca⁺²이온농도를 증대시키는 방법으로는 도 2에 나타난 바와 같이 산을 첨가하여 상기 식(4)의 OH^-이온과 산에서 해리된 H⁺이온이 반응하여 H₂O 를 형성시켜 Ca(OH)₂의 분해를 촉진시키고, CaO 용해도를 증가시킴으로써 수용액 중에 Ca⁺²이온의 농도를 증대시킬 수 있다. 이렇게 기공과 취약한 조직의 공극이 CaCO₃화합물로 채워진 소결광은 고로 상부의 저온환원영역에서의 환원가스의 침투를 방해하여 저온환원분화를억제하여 고로 내의 통기성을 유지하게 된다.

도 3은 본 발명에 의한 소결광처리의 공정도이다. 본 발명은 도 3에 도시된 것과 같이, 수용액 저장조(1)에서 조제된 산처리 CaO 수용액과 수욕조(2)에 저장된 물의 공급량을 제어하여 수용액 혼합조(3)에 보낸 후, 혼합기(4)를 이용하여 균일하게 혼합하여 소결기에서 제조된 소결광 표면에 수용액을 살수 및 건조시킨 후, 고로에 장입시킨다.

이하, 본 발명을 보다 구체적인 실시예에 의거하여 상세히 설명한다. 다만, 본 발명에 의한 실시예는 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 하기의 실시예의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상전문가라면 용이하게 알 수 있을 것이다.

《실시예 1》

소결광 기공 및 표면으로의 환원가스의 침투를 방지하기 위하여 CaO 수용액의 농도를 0.5 g/ℓ로 희석하여 수용액 상태로 제조한 후, 소결광 표면에 살수하여 환원분화지수를 측정하였다. 그 결과, 저온환원분화지수는 약 34% 이었다.

《실시예 2》

상기 실시예 1에 있어서, 상기 CaO 수용액의 농도를 1.0 g/ℓ로 희석하여 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하였다. 그 결과, 측정된 저온환원분화지수는 약 32% 이었다.

《실시예 3》

상기 실시예 1에 있어서, 상기 CaO 수용액의 농도를 2.0 g/ℓ로 희석하여 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하였다. 그 결과, 측정된 저온환원분화지수는 약 30% 이었다.

《실시예 4》

상기 실시예 1에 있어서, 상기 CaO 수용액의 농도를 3.0 g/ℓ로 희석하여 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하였다. 그 결과, 측정된 저온환원분화지수는 약 29% 이었다.

도 4는 본 발명에 의한 경우와, 종래의 방법에 의한 경우를 상호 대비한 것으로서, 상기 실시예 1 내지 실시예 4의 결과를 나타낸 것이다. 본 발명은 상기 도 4에 의해 확인되는 바와 같이, 종래의 방법에 비해 저온환원분화지수가 CaO 수용액의 농도에 따라 크게 개선되었음을 알 수 있다. 특히, CaO 수용액 중에 산 첨가량을 0∼7 cc/ℓ변화시킴에 따라 CaO 농도를 1.2 g/ℓ에서 3 g/ℓ 이상으로 증가시킬 수 있었다.

상술한 바와 같이 본 발명은 CaO 농도를 0 ∼ 3 g/ℓ로 희석한 수용액을 소결광 표면에 살수처리함으로써 소결광 내에 존재하는 기공의 폐쇄 및 표면에 석출상(CaCO₃)의 코팅을 유도하여 고로 내의 저온환원영역에서 환원가스의 침투를 막아 저온환원분화지수를 개선시키는 효과가 있다.

이상에서 본 발명에 의한 소결광의 저온환원분화지수의 개선방법을 구체적으로 설명하였으나, 이는 본 발명의 가장 바람직한 실시양태를 기재한 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 명세서의 기재내용에 의하여 다양한 변형 및 모방을 행할 수 있을 것이나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어난 것이 아님은 명백하다고 할 것이다.

Claims (2)

1. 소결공정에서 생산된 소결광의 저온환원분화강도를 향상시킴에 있어서, 수용액 저장조에서 조제된 산처리 CaO 수용액과 수욕조에 저장된 물의 공급량을 제어하여 수용액 혼합조에 보낸 후, 혼합기를 이용하여 CaO 농도 0 ∼ 3 g/ℓ, pH 7 이상인 알칼리성 수용액으로 균일하게 혼합한 다음, 이 수용액을 소결기에서 제조된 소결광 표면에 살수 및 건조하여 사용하는 것을 특징으로 하는 산첨가 수용액처리에 의한 소결광의 저온환원분화지수 개선방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   CaO 수용액 중에 산첨가량을 0 ∼ 7 cc/ℓ로 변화시킴으로써 CaO 의 용해도를 증가시켜 소결광 기공과 취약조직의 공극 및 표면에 CaCO₃화합물의 석출상을 증가시키는 것을 특징으로 하는 방법.