KR20030052726A - 광석과 중괴코크스의 혼합 장입방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 광석과 중괴코크스를 혼합하여 고로에 장입시 고로의 중심으로부터 고로의 상부 반경의 15% 이내의 범위에 중괴코크스의 양이 광석에 대하여 4중량% 이내로 투입되도록 하는 광석과 중괴코크스의 혼합방법을 제공하는 데 있다.

이에 본 발명은 상기 고로 내부에 상기 혼합물이 장입되어 노심으로부터 반경 15% 내에 상기 중괴코크스가 상기 광석에 대하여 4중량% 이하로 투입되게 하기 위하여 상기 광석호퍼로부터 상기 광석의 전체 장입량 중 50중량%가 배출된 후에 상기 중괴코크스호퍼로부터 상기 중괴코크스를 전체 광석배출시간의 10%에 해당하는 시간내에 배출하는 것을 특징으로 하는 중괴코크스를 광석과 혼합하여 고로에 장입하는 방법을 제공한다.

Description

광석과 중괴코크스의 혼합 장입방법{Method for charging of mixture of nut coke and ore}

본 발명은 용선을 제조하는 고로 조업에서 노내를 흐르는 환원가스의 통기성을 개선하기 위하여 중괴코크스를 광석과 혼합하여 고로에 장입하는 방법에 관한 것이다.

일반적인 고로에 원료와 연료를 장입하는 방법은 원료인 광석과 연료인 코크스를 교대로 노상부를 통하여 장입하는 방법으로 최근에는 코크스를 대체하기 위하여 노하부를 통하여 미분탄을 취입하고 노상부로 장입되는 코크스양을 감소시키는 추세이다.

따라서 고로에 장입되는 미분탄의 비율이 증가함에 따라 노내의 통기성이 나빠져서 압력손실이 증가하므로 조업이 불안정해지는 빈도수가 늘어나고 있다.

즉, 이러한 노내의 압력손실은 광석층과 코크스층이 교대로 장입되어 있는 층상구조에서 통기저항이 적은 코크스층의 두께가 감소하여 괴상대에서의 통기저항이 증가하고, 연화융착대에서 가스통로로 사용되는 코크스층 슬릿(slit)의 두께가 감소하므로 발생된다.

따라서 통기저항의 증가 없이 미분탄의 취입비율을 증가시키면서 안정된 조업을 하기 위해서는 중괴코크스를 광석과 함께 혼합 장입하여 노내의 통기성을 개선하는 방법이 개발되었다.

여기서 통상 코크스는 평균입도가 약 50㎜이고, 반면에 중괴코크스의 입도는 15∼25㎜이다.

도 1은 일반적인 고로의 내부 상황을 개략적으로 나타내는 도면이다.

일반적인 고로 조업시 고로의 상부에서 장입되는 코크스는 노하부로 내려가면서 하부에서부터 상승하는 고온의 가스에 의해 온도가 상승하여 1000℃ 이상에 도달하면 이산화탄소와 만나 가스화반응에 의하여 일산화탄소로 산화되면서 약간 소모되어 광석이 완전 용융되어 융착하는 영역인 연화융착대 하부에서의 코크스는 약 35~40mm 정도의 평균입도 크기를 유지한 채 코크스 만으로 이루어진 고로의 적하대와 노심으로 유입된다.

여기서 고로 적하대와 노심의 통기성, 통액성은 코크스의 입도가 클수록 양호하므로 연화융착대를 통과한 코크스의 입도를 크게 하는 것이 고로 조업에서 유리하다.

한편 광석과 혼합하여 장입되는 중괴 코크스는 코크스 평균입경이 작아 이산화탄소의 발생원인 광석과 인접하여 있으므로 반응이 매우 빠르게 진행되어 코크스를 대신하여 우선적으로 반응하여 소실되므로 노하부에서 코크스의 평균입경을 크게 유지시킬 수 있어 연화융착대의 압력손실을 감소시키는 효과가 있는 것으로 알려져 있다.

그러나 중괴코크스를 필요 이상으로 너무 많이 혼합한 경우 중괴코크스가 연화융착대를 통과할 때까지 소멸되지 않고, 이 소멸되지 않은 중괴코크스가 벽부에 위치한 경우에는 연소대로 유입되므로 연소대에서 연소하여 소멸되나, 노중심부에 위치한 소멸되지 않은 중괴코크스는 노심으로 유입되어 노심의 통기성 및 통액성을 악화시키게 된다.

따라서 중괴코크스와 광석을 혼합하여 장입하는 조업방법에 있어서는 노중심부에 중괴코크스의 광석에 대한 혼합비가 일정수준을 넘지 않게 유지하는 것이 필요하다.

이와 같은 광석과 중괴코크스를 혼합하여 장입하는 방법은 대한민국 공개번호 특2000-0009887호에 의하면 대립의 소결광과 대립의 코크스를 혼합하여 장입하는 방법이 개시되었다.

그러나 이 방법으로는 고로의 상부층인 괴상대에서의 통기성은 개선될 수 있으나 광석과 혼합된 코크스의 입도가 너무 클 경우 연화융착대를 통과하여도 소실되지 않고 남아있기 때문에 고로 하부의 통기성이 악화될 수 있다.

또 다른 방법으로 대한민국 공개번호 특2000-001630호에 의하면 중괴코크스를 대립광석의 배출 초기에 동시에 배출하여 상기 고로 내부에 장입되는 광석과 중괴코크스는 고로의 중심으로부터 고로의 상부 반경의 15% 이내의 범위에 중괴코크스의 양이 광석에 대하여 4% 이내로 투입되도록 광석의 배출선단에 중괴코크스를 장입하는 방법이 있다.

그러나 이러한 방법에 있어서 광석저장호퍼에서 광석의 서지호퍼까지 1개의 이송수단으로 연결된 경우에서 광석이 하단에 위치하고 중괴코크스가 상단에 위치하는 층상구조로 서지호퍼에 장입되는 경우에는 타당한 방법이지만, 광석저장호퍼에서 서지호퍼까지 2개 이상의 이송수단으로 연결된 경우에는 서지호퍼에 장입되기 전에 광석과 중괴코크스가 완전히 혼합되어 서지호퍼에 장입되기 때문에 서지호퍼와 노정벙커에서 배출시의 중괴코크스의 배출시점이 달라지므로 적용할 수 없는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점의 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 광석과 중괴코크스를 혼합하여 고로에 장입시 고로의 중심으로부터 고로의 상부 반경의 15% 이내의 범위에 중괴코크스의 양이 광석에 대하여 4중량% 이내로 투입되도록 하는 광석과 중괴코크스의 혼합방법을 제공하는 데 있다.

도 1은 일반적인 고로의 내부 상황을 개략적으로 나타내는 도면.

도 2는 본 발명에 따른 광석과 중괴코크스 혼합물의 장입방법을 설명하기 위한 고로 장입장치를 개략적으로 나타내는 도면.

도 3의 본 발명의 실시예에 따른 노정벙커에서의 배출거동을 보여주는 그래프.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 노내에 퇴적된 후의 노내 위치별 중괴코크스와 광석의 무게비를 보여주는 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 ...... 광석 2 ....... 중괴코크스

4 ...... 서지호퍼 5 ....... 이차벨트컨베이어

6 ...... 노정벙커 7 ...... 장입슈트

8 ...... 고로 10 ..... 광석호퍼

20 ...... 중괴코크스호퍼 31, 32 ....... 벨트콘베이어

상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 광석을 저장하는 광석호퍼와, 상기 광석호퍼와 나란히 설치되어 중괴코크스를 저장하는 중괴코크스호퍼와, 상기 광석호퍼와 상기 중괴코크스호퍼의 하부에 적어도 2단으로 설치된 벨트컨베이어와, 상기 벨트컨베이어로 이송된 광석과 중괴코크스를 혼합 저장하는 서지호퍼와, 상기 서지호퍼로부터 배출되는 광석과 중괴 코크스 혼합물을 운반하는 이차벨트콘베이어와, 고로의 상부에 위치하여 상기 이차벨트컨베이어로 이송된 상기 혼합물을 저장하는 노정벙커와, 상기 노정벙커의 하부에 설치되어 상기 혼합물을 상기 고로로 안내하는 장입슈트를 구비한 고로 장입장치로 이루어져, 상기 장입슈트를 통하여 상기 혼합물과 코크스를 교대로 장입하는 중괴코크스를 광석과 혼합하여 고로에 장입하는 방법에 있어서, 상기 고로 내부에 상기 혼합물이 장입되어 노심으로부터 반경 15% 내에 상기 중괴코크스가 상기 광석에 대하여 4중량% 이하로 투입되게 하기 위하여 상기 광석호퍼로부터 상기 광석의 전체 장입량 중 50중량%가 배출된 후에 상기 중괴코크스호퍼로부터 상기 중괴코크스를 전체 광석배출시간의 10%에 해당하는 시간내에 배출하는 것을 특징으로 하는 중괴코크스를 광석과 혼합하여 고로에 장입하는 방법을 제공한다.

이하 본 발명에 대해서 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 고로 장입장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.

통상의 고로조업시 광석과 중괴코크스의 장입은 먼저 호퍼(10, 20)에 장입되어 있는 광석(1)과 중괴코크스(2)를 벨트컨베이어(31, 32)를 통하여 이송시킨다.

이 때 광석호퍼로부터 광석의 전체 장입량 중 50중량%를 배출한 시점에서 중괴코크스를 전체 광석배출시간의 10%에 해당하는 시간내에 배출되도록 한다.

이와 같이 광석(1)과 중괴코크스(2)가 배출되면 광석층 위에 중괴코크스가 배출되어 광석과 중괴코크스는 층상구조를 가지면서 이동하다가 벨트컨베이어(31, 32)의 연결부분에서 자유낙하 하면서 광석과 중괴코크스가 완전히 혼합된 후 서지호퍼(surge hopper; 4)로 장입된다.

서지호퍼(4)로 장입된 광석(1)과 중괴코크스(2)는 다시 이차컨베이어벨트(5)에 의해 이송되어 노정벙커(6)에 장입되고, 노정벙커(6)에 장입된 광석(1)과 중괴코크스(2)의 혼합물을 장입슈트(7)을 통하여 고로(8)의 내부에 장입된다.

이 때 광석(1)과 중괴코크스(2)의 혼합물이 고로(8)에 장입되면 고로의 중심으로부터 고로 반경의 15% 이내에 중괴코크스는 광석에 비하여 4중량% 이내로 장입된다.

또한 광석호퍼(10)에서 배출된 광석(1)은 벨트컨베이어(31, 32)에 의해서 서지호퍼(4)와 이차컨베이어벨트(5), 노정벙커(6)를 거치면서 광석(1)과중괴코크스(2) 혼합과 재배열이 발생한다.

특히 광석호퍼(10)에서 서지호퍼(4)까지 이송도중 벨트컨베이어(31, 32)가 2단 이상으로 연결되므로 연결부분에서 자유낙하하여 광석(1)과 중괴코크스(2)는 완전하게 혼합된다.

또한 노정벙커(6)에서 광석(1)과 혼합물이 배출될 때 펀넬플로우(funnel flow)를 보이며 배출되므로 노정벙커(6)에 먼저 장입된 것이 먼저 배출되는 것이 아니라, 중심부가 제일먼저 배출되고, 그다음은 상부가 배출되며, 다음으로 벽부에 퇴적된 장입물이 최후에 배출된다.

따라서 본 발명은 이러한 배출특성을 이용하여 광석(1)과 중괴코크스(2)를 고로(8)에 장입시킬 때 고로(8)의 벽부와 중간부에 중괴코크스(2)를 집중되게 배출시키고, 고로(8)의 중심부에는 중괴코크스(2)의 유입이 억제된다.

이하, 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

(실시예)

고로 장입장치를 포함한 실제 고로에서 장입방식에 따른 노반경방향으로의 중괴코크스 장입분포를 살펴보기 위해 실제 고로의 1/15로 축소한 내용적 3800㎥ 인 축소모형 고로에 광석과 중괴 코크스를 장입하였다.

이때 노정벙커에서의 배출시에 배출시간대 별로 코크스와 광석의 비를 도3에 나타내었으며, 노내 장입후 반경방향을 따라 일정간격으로 전량회수하여 각 위치에서의 코크스와 광석의 비를 측정하였고 그 결과를 도4에 나타내었다.

광석의 광석호퍼에서부터 서지호퍼까지의 벨트콘베이어가 2단 이상으로 연결되었을 때, 대한민국 공개번호 특2000-001630호에서 게시한 방법인 중괴코크스를 광석의 선단부에 위치하게 장입하는 방법의 결과를 종래예에 나타내었다.

또한 발명의 방법과 비교하기 위하여 중괴코크스를 광석이 배출되기 전에 단독으로 배출하는 경우를 비교예1로 하고, 광석의 배출 후단에 중괴코크스를 배출하는 경우를 비교예2로 하였다.

도 3의 노정벙커에서의 배출거동을 보여주는 그래프에서 알 수 있듯이 비교예1은 초기에 중괴코크스가 다량으로 배출되고 종래예와 비교예2는 배출후기에 중괴코크스가 다량으로 배출된다.

도4는 노내에 퇴적된 후의 노내 위치별 중괴코크스와 광석의 무게비를 보여주는 그래프이다.

비교예1은 벽부의 중괴코크스 퇴적량이 너무높고 중간부의 퇴적량은 낮다.

종래예와 비교예2는 중심부의 중괴코크스의 퇴적량이 너무 많아 이러한 방법으로 중괴코크스를 장입할 경우 연화융착대를 통과하여도 중괴코크스가 전량 소비되지 않고 잔류할 가능성이 있어 연화융착대와 노하부의 통기성을 오히려 악화 시킨다.

본 발명의 방법으로 광석 저장호퍼로부터 광석이 배출될 때 전 장입량의 50%가 배출된 후 중괴코크스호퍼로부터 중괴코크스를 전체 광석배출시간의 10%에 해당하는 시간내에 배출한 경우에는 노 중심부의 중괴코크스의 퇴적량이 광석의 무게의 4%이내로 적당하고 중간부에도 다량의 중괴코크스가 장입되는 가장 적절한 장입 방법임을 보여준다

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면 노상부로부터 광석에 중괴코크스를 혼합하여 고로내에 장입함에 있어서 중괴코크스의 장입시점을 1회 광석장입량의 50%가 배출된 시점에 전체 장입시간의 10%이내에 배출하여 2개 이상의 이송수단에 의해 이송되면서 광석과 중괴코크스를 완전히 혼합하여 고로 내부에 장입되는 광석과 중괴 코크스의 혼합물을 고로의 중심부에 중괴 코크스의 양이 광석에 대하여 4% 이내로 제한하고 중간부에 집중적으로 투입되게하여 통상적으로 장입되는 코크스를 대신하여 중괴코크스가 우선적으로 소비되어 노내의 통기성을 확보할 수 있어 안정된 고로조업을 유지하는데 효과가 있다.

Claims (1)

1. 광석을 저장하는 광석호퍼와, 상기 광석호퍼와 나란히 설치되어 중괴코크스를 저장하는 중괴코크스호퍼와, 상기 광석호퍼와 상기 중괴코크스호퍼의 하부에 적어도 2단으로 설치된 벨트컨베이어와, 상기 벨트컨베이어로 이송된 광석과 중괴코크스를 혼합 저장하는 서지호퍼와, 상기 서지호퍼로부터 배출되는 광석과 중괴 코크스 혼합물을 운반하는 이차벨트콘베이어와, 고로의 상부에 위치하여 상기 이차벨트컨베이어로 이송된 상기 혼합물을 저장하는 노정벙커와, 상기 노정벙커의 하부에 설치되어 상기 혼합물을 상기 고로로 안내하는 장입슈트를 구비한 고로 장입장치로 이루어져, 상기 장입슈트를 통하여 상기 혼합물과 코크스를 교대로 장입하는 중괴코크스를 광석과 혼합하여 고로에 장입하는 방법에 있어서,

   상기 고로 내부에 상기 혼합물이 장입되어 노심으로부터 반경 15% 내에 상기 중괴코크스가 상기 광석에 대하여 4중량% 이하로 투입되게 하기 위하여 상기 광석호퍼로부터 상기 광석의 전체 장입량 중 50중량%가 배출된 후에 상기 중괴코크스호퍼로부터 상기 중괴코크스를 전체 광석 배출시간의 10%에 해당하는 시간내에 배출하는 것을 특징으로 하는 중괴코크스를 광석과 혼합하여 고로에 장입하는 방법.