KR20040056705A - 백운석을 이용한 소결광 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제철소 고로의 원료로 사용되는 소결광 제조시, 소결광을 구성하는 주요 성분인 MgO의 공급원으로 사용되는 사문암을 대체하여 백운석(dolomite)을 사용시에 소결광의 강도 저하를 억제할 수 있도록 한 백운석을 이용한 소결광 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은 부원료인 사문암을 대체하는 백운석(dolomite)을 이용하여 고로용 소결광을 제조하는 방법에 있어서, 상기 백운석의 1% 증가에 대해 연료인 코크스비를 0.020~0.030%, 보다 바람직하게는 0.025% 증가시켜서 백운석의 사용에 따른 소결광의 강도 저하를 억제하는 것을 특징으로 한다.

Description

백운석을 이용한 소결광 제조방법{A method for manufacturing sintered ore by using dolomite}

본 발명은 소결광 제조방법에 관한 것으로, 특히 제철소 고로의 원료로 사용되는 소결광 제조시, 소결광을 구성하는 주요 성분인 MgO의 공급원으로 사용되는 사문암을 대체하여 백운석(dolomite)을 사용시에 소결광의 강도 저하를 억제할 수 있도록 한 백운석을 이용한 소결광 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 제철소의 고로에서는 원료용으로 소결광을 70-80% 사용하고 있으며, 이 소결광은 도 1에 도시된 단위 소결대차(1)를 도 2에 도시된 무한궤도상에 다수 연결하여 일정방향으로 이동하도록 한 소결장치를 이용하여 제조되고 있다. 상기 소결대차(1)의 하부에는 화격자(2)가 있고, 이 화격자(2)를 통해서 상부에서 하부로 공기가 흡인되도록 되어 있다.

상기 소결광 제조에 사용되는 원료는 약 10mm이하의 분철광석과, 부원료로서 보통 철광석 보다 입도가 작은 석회석, 생석회 등의 CaO함유 원료 및 SiO₂를 주성분으로 하는 규석, SiO₂와 MgO를 주성분으로 하는 사문암, 그리고 코크스나 무연탄등의 고체연료가 포함된다. 이들 원,연료들은 소결광의 품질 및 조성을 고려하여 배합비가 결정된 후에 배합비에 따라 원료 저장빈(미도시)에서 일정량씩 절출되고, 이들을 믹서(미도시)에서 혼합 및 적당량의 수분을 가하여 소결에 적합한 입도로 조립한다.

이와 같이 조립된 배합원료(7)는 호퍼(6)에 장입된 후에 드럼피더(8)에 의하여 정량 절출되고, 장입경사판(5)을 따라 이송되어 소결대차(1)의 상부에 장입된다. 배합원료(7)가 소결대차(1)에 장입된 후에는 점화로(4)에서 원료 상부를 착화시키고, 대차의 하부에서 계속 공기를 흡인하면 배합원료(7)중에 포함된 코크스나 무연탄 등의 연료가 연소하면서 열을 내고 이 열에 의하여 철광석들이 부원료들과 반응하여 융액이 생성되는데, 이러한 융액이 분철광석을 서로 결합시켜 커다란 덩어리(Cake)를 만들게 된다.

상기 소결대차(1)는 무한궤도상을 연속적으로 이동하고, 하부에서 계속적으로 공기를 흡인하기 때문에 소결원료에서 연소 및 용융대는 상부에서 대차의 하부방향으로 이동하게 된다. 연소 및 용용대가 대차하부와 화격자(2)에 도달하면 소결이 완료되어 배광부(미도시)에서 거대한 소결 덩어리를 배출하게 되며, 소결 대차(1)는 빈 상태로 되어 회전하여 원래의 위치로 되돌아 온다. 배광된 소결덩어리는 파쇄장치에 의하여 파쇄 정립되고, 5mm이상의 소결광은 성품으로서 회수하여 고로 원료로서 사용되며, 일정크기 이하(약 -5mm)의 소결광은 반광(Return Ore)으로 불리워지며, 다른 원료들과 혼합되어 소결원료로서 사용된다.

소결기에 의하여 제조되는 소결광은 철광석과 석회석이 주로 반응하여 생성된 칼슘페라이트(CaO-Fe₂O₃), 자철광(Fe₃O₄), 적철광(Fe₂O₃) 및 강도가 취약한 유리질(Glassy)의 규산염계 슬래그 등의 물질로 구성된다. 소결광중 이들의 상대적인 구성비는 배합원료중의 연료비, 원료의 화학조성, 원료입도 및 소결기의 조업조건에 따라 크게 달라지며, 이에 따라서 소결광의 생산성 및 강도 등의 품질 특성이 크게 달라진다.

이와 같은 소결광 제조 방법에 있어서, 소결광중의 MgO성분 공급용으로 사용되는 부원료로서 일반적으로 사문암(3MgO.2SiO₂.2H₂O)이 가장 널리 쓰이고 있다. 소결광의 중요한 성분인 MgO, CaO, SiO₂함량을 일정하게 유지한 상태에서 사문암을 대체하여 백운석(CaMg(CO₃)₂)을 첨가하는 경우에는 이들 두 암석의 화학조성 차이로부터 석회석(CaCO₃)은 일부 빼주어야 하고, 규석은 일부 첨가해 주어야 한다.

이와 같이 사문암을 대체하여 백운석을 사용하는 경우에도 석회석과 규석 사용량을 조절하여 소결광의 조성을 일정하게 유지하더라도 제조되는 소결광의 강도는 일반적으로 낮아지는 특징이 있다. 이에 대한 원인으로서는 MgO공급원으로서 백운석을 사용하는 경우에는 소결과정 중에 백운석(CaMg(CO₃)₂)이 CaO + MgO + 2CO₂로 분해 되면서 상당한 열량이 열분해에 사용되어 소결반응시 철광석 입자들을 상호 결합시켜주는 융액의 생성에 필요한 열량이 상대적으로 부족하게 되어 소결광의 강도가 저하되는 것으로 판단된다.

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 고로용 소결광을 제조하는데 있어서 부원료인 사문암을 대체하여 백운석을 사용하는 경우에도 소결광의 강도 저하를 억제할 수 있는 백운석을 이용한 소결광 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 고로 소결광 제조에 따른 소결대차를 도시한 사시도.

도 2는 고로 소결광 제조에 따른 소결기를 도시한 측면 개략도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 소결대차 2 : 화격자

3 : 측벽 4 : 점화로

5 : 장입경사판 6 : 호퍼

7 : 배합원료 8 : 드럼피더

9 : 호퍼 10 : 상부광

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 부원료인 사문암을 대체하는 백운석을 이용하여 고로용 소결광을 제조하는 방법에 있어서, 상기 백운석의 1% 증가에 대해 연료인 코크스(Coke)비(比)를 일정 범위로 증가시켜서 백운석의 사용에 따른 소결광의 강도 저하를 억제하는 것을 특징으로 하는 백운석을 이용한 소결광 제조방법에 관한 것이다.

즉, 본 발명에서는 고로용 소결광을 제조하는데 있어서 부원료인 사문암을 대체하여 백운석을 사용하는 경우에도 소결광의 강도가 저하되지 않도록 하기 위해서 백운석 첨가에 따라 연료인 코크스를 적당량 추가하여 첨가하는 것이다.

이때, 상기 백운석의 1% 증가에 대해 코크스비를 0.020~0.030% 증가시키되, 상기 연료인 코크스비를 0.020~0.030%로 한정한 것은 백운석 사용시 연료를 0.030% 이상으로 다량 첨가하는 경우에는 연료비 증가에 따른 비용의 증가와 함께 철광석 소결과정 중에 열량 과잉으로 융액(melt)이 다량 생성되어 강도가 양호한 소결광이 생성되나, 부분적으로는 통기성 저하로 인한 불균일 소성으로 부분적으로 미소성될 가능성이 높으며, 연료를 0.020% 이하로 소량 첨가하는 경우에는 소결광의 강도가 낮아지기 쉽다.

본 발명의 실시예에서 확인할 수 있듯이 사문암을 대체하여 백운석을 사용할 경우에 백운석 사용비가 1% 증가하는 것을 기준으로 코크스비는 0.020~0.030%, 보다 바람직하게는 약 0.025%정도 증가시켜주는 것이 바람직한 것으로 나타났으며, 고로용 소결광을 제조시에 부원료인 사문암을 대체하여 백운석을 사용하는 경우에도 백운석 사용비에 따라서 연료비를 조정하여 주면 백운석 사용에도 불구하고 소결광의 강도를 유지할 수 있다.

이하에서는 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

(실시예)

소결 모사시험을 위하여, 하기 표 1로 이루어지는 기본 배합비에 대하여 사문암을 대체하여 백운석을 1, 2, 3, 4%로 차례로 증가시키면서 소결 시험을 실시하였다. 원료의 배합비에 따라 시료를 칭량한 후에 이들 원료를 사전처리하기 위하여 드럼믹서에 넣어 2분간 혼합, 2분간 물을 뿌려주면서 조립 및 수분분사 완료 후 2분간 계속하여 드럼을 회전하여 조립을 실시하였다. 조립된 원료는 장입밀도 2.0으로 포트(Pot)에 장입한 후에 하기 표 2의 조건으로 소결을 실시하였다. 사문암을 백운석으로 대체한 경우에도 전체 조성은 일정하게 하였고 연료비도 일정하게 유지하였을 경우의 시험결과를 하기 표 3에 나타내었다.

원료종류	배합비(%)
철광석	65.74
석회석	11.85
생석회	1.01
사문암	3.0
규석	0.35
소결반광	14.35
코크스	3.70
총계	100

포트(POT)직경	240(㎜)
소결층후	600(㎜)
점화온도	1,100(℃)
점화시간	2분
소결층내 초기부압	1,500(㎜H2O)

백운석비(%)	소결광 강도(TI,%)
0	73.0
1	72.6
2	72.0
3	71.7
4	71.2

상기 표 3에서와 같이 고로용 소결광을 제조하는데 있어서, 부원료인 사문암을 대체하여 백운석을 0~4% 사용한 경우에는 소결광의 조성을 일정하게 맞춘 경우에도 연료비를 증가시켜 주지 않은 경우에는 백운석 사용비가 증가함에 따라서 소결광의 강도가 점차적으로 저하되는 것으로 나타났다.

이와 같이 백운석 사용비 증가에 따른 소결광의 강도저하를 억제하기 위하여 본 발명에서 제시한 바와 같이 백운석 사용비가 1% 증가하는 것을 기준으로 연료비를 약 0.025%정도 증가시켜서 시험한 결과를 하기 표 4에 나타내었다.

백운석비(%)	소결광 강도(TI,%)
0	73.0
1	73.1
2	72.9
3	73.0
4	73.1

위의 표 4에서와 같이 백운석 사용비가 1%증가시 연료비를 약 0.025%정도 증가시켜 시험한 결과 소결광의 강도가 거의 저하되지 않는 것으로 나타났다. 백운석 사용비가 1%증가시, 연료비를 0.015%정도로 증가시켜 본 발명이 제시한 연료비보다 적게 배합한 경우에는 연료를 추가 배합하지 않은 경우에 비하여 강도저하를 다소 억제할 수 있으나 충분하지 않은 것으로 나타났으며, 백운석 1%증가시 연료비를 0.035%정도로 과잉으로 배합한 경우에는 부분적으로 소결광의 강도가 74정도까지 이르나 열량과잉에 의한 융액생성 과잉으로 소결층의 통기도가 악화되어 불균일 소성이 일어나 소결광의 회수율이 크게 저하되는 것으로 나타났다.

따라서, 본 발명이 제시한 바와 같이 고로용 소결광을 제조하는데에 있어서 부원료인 사문암을 대체하여 백운석을 사용시에 백운석 1%증가에 대하여 코크스비를 0.020~0.030%, 보다 바람직하게는 약 0.025% 증가시킨다.

이상에서와 같이 본 발명의 백운석을 이용한 소결광 제조방법에 따르면, 고로용 소결광 제조시 사문암을 대체하여 백운석을 사용하는 과정에서 백운석 1%증가에 대하여 코크스비를 일정 범위로 증가시킬 경우, 소결광의 강도저하가 일어나지 않고, 이러한 소결광을 제조하여 고로에서 사용시 소결광의 분화가 억제되어 고로의 통기성 개선 및 용선의 생산성을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 부원료인 사문암을 대체하는 백운석(dolomite)을 이용하여 고로용 소결광을 제조하는 방법에 있어서,

   상기 백운석의 1% 증가에 대해 연료인 코크스비를 0.020~0.030% 증가시켜서 백운석의 사용에 따른 소결광의 강도 저하를 억제하는 것을 특징으로 하는 백운석을 이용한 소결광 제조방법.