KR20050063490A

KR20050063490A - 탄소함유 환원철 제조방법

Info

Publication number: KR20050063490A
Application number: KR1020030094899A
Authority: KR
Inventors: 박양덕
Original assignee: 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 2003-12-22
Filing date: 2003-12-22
Publication date: 2005-06-28

Abstract

본 발명은 본 발명은 탄소함유 환원철 제조방법에 관한 것으로서, 더욱상세하게는 미분이므로 소결과정을 거쳐야 사용이 가능한 미분 철광석을 괴상의 환원철로 제조함에 있어 탄소성분을 함유하고 있을 뿐만 아니라, 금속Fe성분을 80%이상 함유한 환원철을 제조하는 것을 특징으로 하는 탄소함유 환원철 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은 탄소함유 환원철 제조방법에 있어서, 탄소함유 환원철 제조방법에 있어서, 미분 철광석을 분리하는 단계와, 탄소질 점결제와 고로슬러지가 제공되는 단계와, 상기 미분철광석과 탄소질점결제와와 고로슬러지를 혼합하는 단계와, 상기 혼합된 혼합물을 성형체로 제조하는 단계와, 상기 성형체를 열처리 하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 탄소함유 환원철 제조방법을 요지로 한다.

Description

탄소함유 환원철 제조방법{A Method for Preparing Carbon Contained Reduced Iron Ore}

본 발명은 탄소함유 환원철 제조방법에 관한 것으로서, 더욱상세하게는 미분이므로 소결과정을 거쳐야 사용이 가능한 미분 철광석을 괴상의 환원철로 제조함에 있어 탄소성분을 함유하고 있을 뿐만 아니라, 금속Fe성분을 80%이상 함유한 환원철을 제조하는 것을 특징으로 하는 탄소함유 환원철 제조방법에 관한 것이다.

현재의 제철기술은 200여 년간 고로방식을 사용하여 왔으나, 대단위 장치산업으로서 초기투자의 부담과 설비확충의 어려움은 물론, 지구규모에서의 환경규제에 따른 환경오염부담가중 등이 문제점으로 대두되어지고 있다. 한편, 고로방식의 제철법에서는 고로 내에서의 통기성 및 고온강도 확보를 위하여 미분상태의 철광석을 그대로 사용할 수 없으며, 고로 내에 투입하기 위 하여는 괴상화 시키기 위한 전 처리로서 소결공정을 거치게 된다.

소결공정은 분말상태의 철광석과 석회 및 석탄을 혼합하여 가열함으로서 부분환원 및 괴상화를 유도하게 되며, 이들은 코크스와 함께 고로 내에 장입되어 용선을 제조하게 된다. 최근에는 이러한 고로방식의 문제점을 해결하기 위하여 8mm이상의 입경을 갖는 철광석과 석탄을 이용하여 용선을 제조할 수 있는 용융환원 제철법인 COREX법의 개발이 활발히 이루어지고 있으나, 이러한 용융환원제철법의 경우도 앞에서 언급한 바와 같이 사용할 수 있는 철광석 및 원료탄의 입경이 8mm이상의 괴재원료만을 사용할 수 있으므로 미분상태의 철광석 및 원료탄을 사용하지 못하는 문제점이 있으며, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 분광석을 그대로 사용할 수 있는 FINEX공정의 개발을 서두르고 있는 실정이다.

그러나, 미분 철광석을 직접 투입하는 FINEX법의 경우, 투입된 미분 철광석의 30%이상이 다시 반응계 외로 배출됨으로서 이들을 재순환시키기 위한 집진 및 순환설비 등의 막대한 투자가 소요될 뿐만 아니라, 제조원가의 상승요인으로 작용하고 있는 실정이다. 또한 Midrex법 및 SN/RL법과 같은 직접환원철(DRI)제조기술의 경우도 원료 철광석의 30～70%이상의 괴재원료를 사용하여야 함은 물론, 환원제로서는 천연가스 또는 석탄을 기체상태로 전환시켜 사용하여야 하는 문제점이 있다. 한편, 유동층 환원 로를 이용한 탄화철(FeC4; Iron carbide)제조의 경우는 미분말의 철광석을 사용하는 반면, 철광석을 유동시키기 위한 유동기체로서의 용도와 더불어 환원제로서의 역할을 수행할 수 있도록 천연가스를 환원제로 사용하여야 하므로, 이러한 원료를 보유하고 있는 지역이나 국가에서 제조하지 않을 경우에는 경제성을 확보하기가 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 미분이므로 소결과정을 거쳐야 사용이 가능한 미분 철광석을 괴상의 환원철로 제조함에 있어 탄소성분을 함유하고 있을 뿐만 아니라, 금속Fe성분을 80%이상 함유한 환원철을 제조하는 것을 특징으로 하는 탄소함유 환원철 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적은 탄소함유 환원철 제조방법에 있어서, 탄소함유 환원철 제조방법에 있어서, 미분 철광석을 분리하는 단계와, 탄소질 점결제와 고로슬러지가 제공되는 단계와, 상기 미분철광석과 탄소질점결제와와 고로슬러지를 혼합하는 단계와, 상기 혼합된 혼합물을 성형체로 제조하는 단계와, 상기 성형체를 열처리 하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 탄소함유 환원철 제조방법에 의하여 달성된다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명은 탄소함유 환원철 제조방법에 있어서, 미분 철광석을 분리하는 단계와, 고정탄소함량이 50~70% 인 탄소질 점결제를 제공하는 단계와,

고정탄소 함량이 70% 인 고로슬러지를 제공하는 단계와, 상기 미분철광석과 탄소질점결제와와 고로슬러지를 혼합하는 단계와, 상기 혼합된 혼합물을 성형체로 제조하는 단계와, 상기 성형체를 열처리 하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 탄소함유 환원철 제조방법을 특징으로 한다.

본 발명은 수mm이하의 미분 철광석, 특히 1mm이하의 미분 철광석과 탄소 원을 함유한 슬러지 및 탄소질 점결제를 혼합하여 일정한 크기의 도너츠 형태를 갖도록 성형한 후, 성형체를 불활성분위기하에서 열처리함으로서 고품위의 환원철을 고 수율로 제조하는 것을 그 특징으로 하며, 이를 위하여 탄소원 함유 슬러지로서는 고로 슬러지, FINEX 슬러지 등을 사용할 수 있으며, 탄소질 점결제는 고정탄소 함량이 50～70중량%인 것을 사용하는 것이 좋으며, 고정탄소 함량이 50중량%보다 낮을 경우에는 유기물의 사용량이 증가함으로서 제조원가 상승을 초래하게 되며, 70중량%이상일 경우에는 점결력을 갖지 못하는 문제점이 있다.

또한, 열처리는 800℃～ 1,200℃범위에서 실시하여야 하며, 1,200℃이상에서 실시할 경우에는 에너지 소요량이 증가함으로서 제조원가 상승요인으로 작용하게 되며, 800℃이하에서 실시할 경우 환원반응이 원활히 이루어지지 못함으로서 장시간을 요하는 문제점이 있다.

이하, 본 발명을 실시 예를 통하여 구체적으로 설명한다.

실시예

철광석을 18Mesh의 Sieve를 이용하여 입도가 1mm이하의 미분 철광석만(0.5mm이하 50%이상 포함)을 분리하여 고정탄소 함량이 60%인 핏치를 점결제로서 사용하고, 고정탄소 함량이 70%인 고로 슬러지를 첨가하여 분광석과 점결제 및 슬러지의 혼합비가 중량비로 5:4:1～8:1:1이 되도록 각각 건식 혼합한 후, 혼련기를 이용하여 가열혼련을 실시하여 혼합물을 얻었다. 제조된 혼합물은 외경 50mm, 내경 20mm의 도너츠형 금속제 몰드를 이용하여 성형체를 제조한 후, 불활성분위기에서 매분 3～5℃의 승온 속도로 500℃까지 승온 시킨 후, 매분 1～3℃로 800～1,200℃까지 열처리를 실시하여 괴상의 환원철을 제조하였다. 제조된 환원철의 특성을 표 1에 나타내었다.

구분/항목	분광석/점결제/슬러지혼합비(wt%)	열처리 조건(℃-hr)	환원율(wt%)
발명 예 1	80/10/10	1,200-1	87
발명 예 2	70/20/10	1,200-1	90
발명 예 3	60/30/10	1,100-1	90
발명 예 4	50/40/10	1,000-1	91
발명 예 5	60/30/10	800-2	82
발명 예 5	70/20/100	900-2	83
발명 예 7	80/10/10	800-2	80
비교 예 1	90/10	1,200-1	72
비교 예 2	80/10/10	1,100-1	68
비교 예 3	70/20/10	800-2	70
비교 예 4	60/30/10	600-5	66
비교 예 5	50/40/10	700-3	66

표 1에 나타낸 바와 같이 발명 예 1～7의 경우는 열처리온도가 800～1,200℃에서 1～2시간 열처리함으로서 금속Fe의 함량이 80%를 상회하는 결과를 나타냄으로서 환원법에 의한 환원철의 제조범위에 속하고 있으나, 비교 예 1～5의 경우는 환원율이 80%미만으로 충분한 환원반응이 진행되지 못하고 있음을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 제조방법에 의하여 제조된 환원철은 80%이상의 속Fe를 함유하고 있을 뿐만 아니라, 괴상으로 얻어짐으로서 전기로용 스크랩 대체재로서의 활용 및 연속적인 제조가 가능함으로서 제조시간을 획기적으로 단축할 수 있을 것으로 기대된다.

Claims

탄소함유 환원철 제조방법에 있어서,

미분 철광석을 분리하는 단계와,

탄소질 점결제와 고로슬러지가 제공되는 단계와,

상기 미분철광석과 탄소질점결제와와 고로슬러지를 혼합하는 단계와,

상기 혼합된 혼합물을 성형체로 제조하는 단계와,

상기 성형체를 열처리 하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는

탄소함유 환원철 제조방법.
제 1항에 있어서,

상기 탄소질 점결제의 고정탄소함량은 50~70%이고, 고로슬러지의 고정탄소 함량은 70% 것을 특징으로하는
제 1항에 있어서,

상기 열처리 하는 단계는 성형체를 불활성분위기하에서 800～1,200℃의 온도영역에서 열처리하는 것을 특징으로 하는 탄소함유 환원철 제조방법.
제 1항에 있어서,

상기 미분철광석과, 탄소질점결제와, 고로슬러지는 중량비로 80:10:10~50:40:10의 비율로 혼합하는 것을 특징으로 하는 탄소함유 환원철 제조방법.