KR20030048319A - 철광석 소결광의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대차에서 철광석을 주체로 한 배합원료를 소결하는 DL(Dwight Lloyd)식 소결기를 이용하는 소결광의 제조방법에 관한 것으로, 그 목적은 소결기에 장입된 배합원료를 점화로에서 점화하기 직전에 배합원료층 상부에 발열성 제철폐기물 물질을 취입함으로써 소결광의 회수율을 향상시키는 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 배합원료를 소결기에 장입하고 이송하면서 점화로내에서 착화하여 소결반응에 의해 소결괴를 얻는 소결광의 제조방법에 있어서, 상기 소결배합원료 100중량부에 대해 금속철, 저급산화철, 탄소분중 1종 또는 2종이상을 함유하는 제철폐기물 0.5~5중량부를 소결기의 배합원료의 표층부에 취입하여 소결상층부의 소결반응을 강고하게 하는 것을 포함하여 이루어지는 철광석 소결광의 제조방법에 관한 것을 그 기술요지로 한다.

Description

철광석 소결광의 제조 방법{Manufacturing method of iron ore sinter}

본 발명은 대차에서 철광석을 주체로 한 배합원료를 소결하는 DL(Dwight Lloyd)식 소결기를 이용하는 소결광의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소결기에 장입된 배합원료를 점화로에서 점화하기 직전에 배합원료층 상부에 발열성 제철폐기물 물질을 함유한 슬러리를 살수함으로써 소결광의 회수율을 향상시키는 방법에 관한 것이다.

통상적인 DL식 소결공정에서는 배합원료를 구성하는 철광석이나 석회석, 규석, 잡원료, 코크스 등을 믹서에서 투입하여 물을 첨가하면서 조립한 후, 소결기에 장입하여 점화로 내에서 배합원료의 표층부를 착화시킨 후, 하향 흡인에 의해 배합원료의 소결반응을 진행시킨다. 소결기내 소결층의 높이는 약 400~750mm이고, 표층부부터 하층부까지의 소결반응에는 약 25~35분이 소요된다. 소결기로부터 소결반응이 완료되어 배출된 소결괴(sinter cake)는 최종 사용처인 고로에서 사용하기 적합하도록 여러 단계의 파쇄를 거쳐 대체적으로 5~50mm로 정립하고, 이를 고로에 장입하게 된다.

소결기에서 형성된 소결괴는 그 높이 방향에 따라 강도가 다른데, 소결괴 상층부에서 형성된 소결광의 강도가 낮은 문제점이 있다. 이는 제조된 소결괴의 소결층 높이에 따라 소결광의 강도가 다른 것에 기인한다. 이러한 현상을 이해하기 위하여 소결기에 장입된 배합원료가 가열에 의해 착화된 후 하층부로 소결반응이 진행되는 과정을 상세히 설명하면 다음과 같다. 소결기에 장입된 배합원료 표층부는 점화로내를 통과하는 약 1~2분간 약 1000~1150℃의 온도에서 착화되고 배합원료 중 탄소분 연소에 의해 배합원료층 높이의 약 1/10 정도까지 소결반응이 진행된 상태에서 점화로를 통과한다. 점화로를 지난 소결 표층부는 대기분위기에 노출되면서 급냉되고, 소결층 약 1/10 지점까지 진행된 소결반응은 계속 하층부로 진행되면서 용융을 수반하는데, 용융층 상부는 흡인되는 대기에 의해 냉각응고되어 소결괴를 형성한다. 따라서 소결층 상부는 상대적으로 하층부에 비하여 축열된 열이 부족하기도 하고 또한 급속냉각에 의해 취약해지기 때문에 회수율이 저하된다.

이러한 소결광 상층부의 회수율을 개선하기 위한 방법으로는 소결광의 결합강도를 개선하기 위하여 투입연료량을 증가시키거나 배합원료에서 생성되는 융액발생량을 증가시키기 위하여 부착입자의 조성을 조절하거나 별도의 저융점 융제를 투입하는 방법들이 있다. 그러나, 배합원료에 대한 투입연료량의 증가는 연료원단위를 상승시키는 문제점이 있으며, 또한 수십 종류의 원료를 사용하는 원료배합 여건에서 부착분의 조성을 조정하는 것도 현실적으로는 어렵다.

이에 본 발명은 소결기에 배합원료를 장입할 때 배합원료층 표층부에 발열성 제철폐기물을 투입함으로써, 소결층 상부의 회수율을 향상시키는 방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 소결광제조방법은, 배합원료를 소결기에 장입하고 이송하면서 점화로내에서 착화하여 소결반응에 의해 소결괴를 얻는 소결광의 제조방법에 있어서, 상기 소결배합원료 100중량부에 대해 금속철, 저급산화철, 탄소분중 1종 또는 2종이상을 함유하는 제철폐기물 0.5~5중량부를 소결기의 배합원료의 표층부에 취입하여 소결상층부의 소결반응을 강고하게 하는 것을 포함하여 구성된다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 소결기에 장입한 배합원료층이 점화로로 이동하기 전에 배합원료층 표층부에 발열성 제철폐기물을 투입함으로써, 발열성 제철폐기물이 배합원료층 중의 연료물질과 함께 발열반응을 일으켜 소결 상층부의 소결반응을 강고하게 하고, 이에 따라 소결 상층부의 소결광 회수율을 높게 하는데, 그 특징이 있다. 또한 소결 배합원료 상층부에 발열성 제철폐기물을 투입할 때 제철폐기물을 슬러리상태로 취입함으로써 소결기 주변에서 미세한 분진들이 비산되는 것을 방지할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명에서 사용하는 제철폐기물은 발열성으로 금속철, 저급산화철, 탄소분의 그룹에서 1종 또는 2종이상을 함유하고 있는 것이면 사용가능하다. 이러한 발열성 제철폐기물로는, 고로제선공정에서 발생하는 더스트 및 슬러지, 용융환원제철공정에서 발생하는 더스트 및 슬러지, 전로나 전기로 제강공정에서 발생하는 더스트 및 슬러지류, 압연공정에서 발생하는 밀스케일류 등이 있는데, 이들의 대체적인 화학조성은 표 1과 같다.

구분	T.Fe,%	M.Fe,%	FeO,%	C,%
고로공정 더스트	30~48	0.1~2	1~10	21~45
고로공정 슬러지	32~45	0.1~2	1~9	18~43
용융환원 더스트	35~61	0.1~4	1~12	6~45
용융환원 슬러지	20~47	0.1~3	1~12	20~50
제강공정 더스트	52~80	5~40	3~21	0.1~3
제강공정 슬러지	50~68	3~23	3~25	0.1~3
밀스케일	65~75	0.1~5	5~30	0.1~2

이러한 발열성 제철폐기물 중 더스트류는 수분이 약 10% 이하이지만, 이를 별도의 전처리과정을 거치지 않고 소결 배합원료 상층부에 장입한다면 별도의 저장조 및 배출시스템이 필요하게 된다. 또한, 이들을 배출하여 소결 배합원료 상층부에 투입할 때 분진이 비산되어 소결기 주변환경을 오염시킬 수 있다. 따라서, 슬러리 상태로 사용하는 것이 좋다. 더스트류나 슬러지류 및 기타의 발열성 제철폐기물을 물이나 폐유 등과 혼합한 슬러리상태로 만들어 소결 배합원료 상층부에 취입한다. 이들 제철폐기물을 슬러리로 할 때는 용액 중의 고형물비를 10~70%로 조정한 것을 사용하면 배관을 통한 슬러리의 이송과 노즐을 통한 취입이 원활하여 좋다.

본 발명에서는 이와 같이 슬러리화된 발열성 제철폐기물을 점화로 이전단계에서소결 배합원료층 상층부에 취입한다. 소결기가 점화로를 지나면서 소결 배합원료 중의 연료의 연소열 이외에 제철폐기물 중의 산화발열반응에 의하여 배합원료 입자간의 소결 및 용융이 한층 강화되어 소결괴의 강도를 향상시킴으로써 소결광 회수율이 향상된다.

이는 발열성 제철폐기물 중 금속철 성분이나 FeO성분은 고온의 대기 중에서 Fe2O3로 산화되면서 발열반응을 일으키고, 턴소 성분은 연소에 의해 연소열을 방출하는 것에 의하여 소결 상층부의 소결 및 용융반응을 강화시키는 작용을 하는 것에 기인하는 것이다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예]

일반적인 소결광을 제조할 때 적용되는 배합원료의 구성비를 표 2에, 발열성 제철폐기물 슬러리의 구성비를표 3에 나타내었다.

분철광석	부원료	소결반광	연료
종류	A			B	C	D	E	석회석	사문암	규사	생석회
중량%	13.0	12.0	19.8	14.0	3.0	11.3	1.7	0.7	1.5	19.2	3.8

패턴	고로공정 더스트	고로공정 슬러지	용융환원공정 슬러지	제강공정 슬러지	물/폐유
A	5	15	20	10	50 (물)
B	5	10	15	5	65(폐유)

이러한 소결배합원료가 충전된 상층부에 발열성 제철폐기물 슬러리를 배합원료 중량의 0~10%를 취입하고, 통상적인 소결점화온도인 1000℃로 점화하여 소결반응을 진행시킨 후 제조된 소결광의 소결특성을 표 4에 나타내었다.

패턴/취입비	소결광 회전강도,%	소결 회수율,%	소결생산성, ton/dav.m2
A 0%0.5%3%5%10%	75.275.275.475.074.1	79.380.182.581.479.8	32.532.633.132.730.9
B 0%0.5%3%5%10%	75.275.375.875.675.5	79.380.382.982.180.2	32.532.633.533.232.7

표 4로부터 발열성 제철폐기물 슬러리를 소결 배합원료 중량의 약 0.5~5% 첨가하는 경우 소결광의 강도는 큰 변화가 없지만 소결광 회수율은 현저하게 향상되는 것으로 나타났다. 이와 같이 소결광 강도는 크게 증가하지 않고도 회수율이 증가하게 된 것은 소결 배합원료층 상층부에만 발열성 제철폐기물 슬러리가 투입되었기 때문에 소결 상층부에 해당하는 소결광의 강도는 개선되지만, 전체 소결광의 강도에는 큰 영향을 끼치지 못한 것에 기인하는 것으로 생각된다.

제철폐기물에 폐유를 혼합한 경우에는 폐유의 발열에 의해 물을 사용한 경우보다 더 높은 회수율 개선효과가 나타났다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 소결 배합원료 상층부에 발열성 제철폐기물 슬러리를 소결배합원료 중량의 약 0.5~5% 취입하는 경우 물슬러리의 경우 소결회수율이 약 1~4%, 폐유슬러리의 경우 소결회수율이 약 1.3~4.5% 개선되었다.

Claims (4)

1. 배합원료를 소결기에 장입하고 이송하면서 점화로내에서 착화하여 소결반응에 의해 소결괴를 얻는 소결광의 제조방법에 있어서,

   상기 소결배합원료 100중량부에 대해 금속철, 저급산화철, 탄소분중 1종 또는 2종이상을 함유하는 제철폐기물 0.5~5중량부를 소결기의 배합원료의 표층부에 취입하여 소결상층부의 소결반응을 강고하게 하는 것을 포함하여 이루어지는 철광석 소결광의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 제철폐기물은 고로공정더스트, 고로공정슬러지, 용융환원더스트, 용융환원슬러지, 제강공정더스트, 제강공정슬러지, 밀스케일의 그룹에서 선택된 1종 또는 2종이상임을 특징으로 하는 철광석 소결광의 제조방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 제철폐기물을 물 또는 폐유중에서 선택된 1종 또는 2종이상과 혼합하여 슬러리로 취입하는 것을 특징으로 하는 철광석 소결광의 제조방법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 제철폐기물 슬러리는 고형분이 10~70%임을 특징으로 하는 철광석 소결광의 제조방법.