KR20070020176A - 자기-환원성 냉-결합 펠렛 - Google Patents

자기-환원성 냉-결합 펠렛 Download PDF

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Abstract

고로 아이언-제조, 비-고로 아이언 제조, 및 스틸 제련로에서 모든 종류의 스틸 제조 등을 포함하는 다양한 종류의 스틸을 제련하기 위한 자기-환원, 냉결합된 펠렛 및 그의 제조방법이 제공된다. 상기 자기-환원, 냉-결합된 펠렛은 아이언 광석 농축물, 탄소계 환원제, 및 바인더로서 특정 조건을 만족하는 미세하게 분쇄된 포틀랜드 시멘트 클링커를 포함한다. 상기 성분들은 함께 결합하여 혼합물을 형성한다. 상기 혼합물이 볼링 디스크 또는 회전 드럼에 가해지고, 물이 첨가되면 펠렛이 형성된다. 일반적으로 8-16mm의 소정 크기를 갖는 펠렛이 롤러 스크린에 의해 얻어진다. 이어서 상기 펠렛은 경화 장치에 연속적으로 가해진다. 상기 경화 장치 내에서, 상기 펠렛은 약 100-300℃의 온도범위에서 이산화탄소를 함유하는 열가스를 사용하여 수화 및 탄산화 공정을 거치게 된다. 이어서, 건조 공정 후, 상기 건조된 펠렛은 경화장치로부터 배출되고 사용할 준비를 갖추게 된다.

Description

자기-환원성 냉-결합 펠렛{Self-reducing, cold-bonded pellets}
본 발명은 철강 산업에서 사용되는 자기-환원성 냉-결합 펠렛 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 상기 냉결합 펠렛이 고온까지 가열되는 경우 상기 펠렛의 자기-환원 성질로 인해 아이언 및 스틸이 상기 펠렛을 사용하여 보다 효율적으로 제조될 수 있으며, 상기 펠렛은 스틸 제조용 평로(open-hearth furnaces), 전기 아크로(eletric arc farnaces; "EAFs"), 전로(converting furnaces), 아이언 제조용 비-고로(non-blast furnaces), 고로(blast furnaces), 및 DRI(Direct Reduction Iron) 제품 제조용 직접 환원 아이언(direct reduction iron) 노와 같은 대부분의 제련로(smelting furnaces)에서 사용할 수 있다.
미국특허 3,150,958호(출원인: Collin 등)는 아이언 산화물 및 분말상 탄소계 물질의 환원 공정, 및 스틸 제조시 자기-환원 펠렛의 용도에 대한 일반적인 원리를 개시하고 있다.
미국특허 3,174,846호(출원인: Brisse 등)는 역청탄(bituminous coal)과 함께 아이언 옥사이드 미세분말을 연탄으로 제조하는 방법 및 고로 충진 물질로서의 이들의 용도를 개시하고 있다.
미국특허 3,264,092호(출원인: Ban)는 큐폴라(cupola) 타입 노 또는 고로와 같은 제련 공정에서 사용하기에 적합한 탄소화 및 금속화 아이언 광석(iron ore) 펠렛을 제조하는 시스템을 개시하고 있다.
미국특허 3,323,901호(출원인: Dahl 등)는 미세하게 분쇄된 금속 산화물 광석, 탄소계 환원제 및 아황산 가성 알칼리 용액(sulphite lye) 또는 몰라세 바인더(molasses binder)로 이루어진 펠렛을 개시하고 있다.
미국특허 3,437,474호 및 3,617,254호(출원인: Imperato)는 스틸 제조 노(furnace)에서 사용하기에 적합한 수분의 존재하에 이산화탄소와 반응하는 금속 광석/알칼리 토류 금속 산화물 및 수산화물/탄소계 물질(예를 들어, 석탄) 덩어리로부터 괴광(lump ore)을 제조하는 방법을 개시하고 있다.
미국특허 3,490,895호(출원인: Svensson)는 아이언 광석 농축물, 미세하게 분쇄된 포틀랜드 시멘트 클링커(clinkers) 및 물을 포함하는 펠렛의 냉-경화(cold-hardening) 공정을 개시하고 있다. 그린 펠렛은 별개의 아이언 광석 미립자의 덩어리 내에 내재된다. 내재된 덩어리는 이들이 허용 가능한 강도를 달성한 경우 상기 펠렛으로부터 분리된다.
미국특허 3,938,987호(출원인: Ban)는 비-응집의 흠결을 갖는 아이언 옥사이드 광석으로부터 형성된 펠렛을 개시하며, 여기서 이들 펠렛은 상기 펠렛 내에 흠결을 형성하기에 충분한 소결 베드(sinter bed)에서, 외부로부터 공급된 탄소계 물질의 존재하에 이동 격자 머신(traveling grate machine) 상에서 소결된다.
미국특허 4,049,435호(출원인: Lotosh 등)는 무기질 수경성(hydraulic) 바인더와 함께 광석을 혼합하는 단계를 개시하고 있으며, 얻어진 혼합물은 동시에 균질 화 및 활성화되고, 이어서 상기 혼합물은 펠렛화되고, 녹색 덩어리(green lump)는 2단계 열처리 후 열수 처리된다.
미국특허 4,093,448호(출원인: Eliseev 등)는 7 내지 15%의 수분 함량 및 0.83mm 이하의 입경을 갖는 광석 농축물, 및 칼슘 옥사이드와 마그네슘 옥사이드의 형태를 갖는 결합 물질의 혼합물을 제조하는 공정을 개시하고 있다. 이어서 상기 혼합물은 수화된 후, 광석 농축물에 도입되어 4 내지 15중량%의 결합 물질을 포함하는 균질한 혼합물을 형성한다. 다음으로 상기 균질 혼합물은 펠렛화되고, 포화 증기에서 이들을 경화시킴으로써 펠렛을 제조하게 된다.
미국특허 4,168,966호(출원인: Furui 등)는 시멘트성 물질을 포함하는 고로용 응집물로서, 1.2 내지 1.9 비율의 CaO 및 SiO2와 13 내지 19%의 슬랙 형성비를 갖는 응집물을 개시한다. 상기와 같이 형성된 불연속 습식 응집물은 분말 매트릭스의 필요없이 상기 노에 도입되기 전에 경화된다.
미국특허 4,528,029호(출원인: Goksel)는 광석 농축물, 미세하게 분쇄된 천연 열분해 탄소계 물질, 약 1 내지 약 30중량%의 결합제(예를 들어 생석회 또는 수화석회), 및 0 내지 약 3중량%의 실리카 함유 물질의 습식 혼합물을 제조하는 공정, 상기 혼합물로부터 그린(green) 응집물을 형성하는 공정 및 이들을 가압하에 열처리하여 상기 그린 응집물을 열수 경화시키는 공정에 의해 제조되는 아이언 옥사이드-함유 물질의 자기-환원 응집물을 개시하고 있다.
미국특허 4,636,342호(출원인: Miyashita 등)는 탄산화(carbonating) 바인더 를 함유하는 그린 펠렛을 수직형 반응기에 연속 공급하여, 상기 수직형 반응기 내의 예비-건조 영역, 탄산화 영역 및 건조 영역을 통해 상기 그린 펠렛을 순차적으로 연속 통과시키는 단계; 예비-건조 기체를 예비-건조 영역으로 불어 넣어 그 안의 그린 펠렛을 예비-건조하는 단계; 5 내지 95부피%의 이산화탄소 및 5 내지 95부피%의 포화증기를 포함하는 탄산화 가스를 탄산화 영역에 불어 넣어 상기 그린 펠렛에 포함된 탄산화 바인더를 탄산화시키는 단계; 및 건조 가스를 건조 영역에 불어 넣어 상기 그린 펠렛을 경화시키는 단계를 개시하고 있다.
미국특허 4,846,884호(출원인: Shigematsu 등)는 바인더를 아이언 광석 미세분말과 혼합함으로써 포틀랜드 시멘트, 고로 시멘트 또는 고로 슬랙을 혼합하여 거대 블록을 형성한다. 이어서 상기 블록은 양생 또는 경화된 후, 분쇄된다. 이와 같은 공정의 단점은 요구되는 것보다 고온 압축 강도가 더 낮고, 또한 상기 펠렛에 필요한 자기-환원 품질을 얻기가 곤란하다는 점이다.
미국특허 5,066,327호(출원인: Yanaka 등)는 바인더로서 시멘트를 사용하고, 물을 첨가하여 시멘트를 아이언 광석 분쇄물 및/또는 탄소계 물질과 혼합하여 그린 펠렛을 형성한다. 상기 그린 펠렛을 이동식 격자에 위치시킨 후, 상기 펠렛을 55부피% 이상의 이산화탄소를 갖는 가스로 처리한다. 이와 같은 방법의 단점은 필요한 이산화탄소의 농도가 너무 높고, 공업적 규모에서는 이와 같은 큰 함량을 발견하거나 얻는 것이 곤란하다는 점이다.
미국특허 6,334,883호(출원인: Takenaka 등)는 탄소계 물질, 및 아이언 옥사이드를 주성분으로 하는 아이언 광석을 포함하는 펠렛을 개시한다. 연화 및 용융 과정에서 상기 탄소계 물질의 최대 유동성, 및 상기 아이언 광석에서 10 mu.m 이하의 아이언 옥사이드 입자의 비율이 특정 범위 내에 있다.
미국특허 6,409,964호(출원인: Aota 등)는 적어도 1000℃까지의 온도에 버티는 충분한 강도를 갖는 입자성 아이언 물질, 예를 들어 캐스트 펠렛, 브리켓 등을 포함하는 형상체(shaped bodies)가 완전 수화된 고-알루미나 시멘트를 바인더로서 사용하여 얻어질 수 있음을 개시하고 있다. 보다 큰 크기를 갖는 입자의 아이언 광석이 이와 같은 펠렛에서 사용되고, 그 결과 상기 펠렛의 환원 속도는 상당히 느려진다. 사용된 물질 및 제조방법으로 인해, 이와 같은 공정에 의해 얻어진 펠렛은 자기-환원 영역에서 어려움을 갖게 된다. 또한 상기 바인더의 고 알루미나 함량은 상기 슬랙의 알루미나 함량을 증가시키기 때문에 일부 용융 공정에서 바람직하지 않다.
미국특허 6,565,623호(출원인: Contrucci 등)는 약 70 내지 약 110℃의 온도 및 대기압에서 포화 증기의 존재하에 바인더로서 시멘트를 포함하는 자기-환원 응집물을 경화 및 건조하는 공정을 개시하고 있다. 상기 자기-환원 응집물은 아이언 광석 및/또는, 아이언 옥사이드 및/또는 금속계 아이언을 포함하는 산업계 잔류물의 분쇄물, 탄소계 물질의 분쇄물(예를 들어 천연석탄(mineral coal), 챠콜, 그린 석유 코크의 분쇄물 및 유사 분쇄물), 플럭싱 물질(예를 들어 스틸 플랜트 슬랙 및 고로 슬랙), 석회석, 석회 및 유사 물질, 바인더로서 시멘트 및 융제(fluxing agent)의 혼합물, 및 7 내지 12%의 습도를 포함한다. 이와 같은 공정은 증기를 채용하여 시멘트 블록을 경화시키지만, 상기 그린 블록이 낮은 압축 강도를 가지고 있어, 상기 그린 블록은 예비-건조되어 수분 함량을 감소시켜야 하며, 그에 따라 상기 그린 블록의 압축 강도를 증가시키게 된다. 그러나 상기 그린 블록을 예비-건조하는 이와 같은 방법은 상기 그린 블록의 수화를 불충분하게 하며, 최종 생성물의 압축 강도 품질을 저하시킨다. 냉 압축 강도는 목적하는 평균보다 더 낮아질 것으로 여겨지며, 단지 약 17-50kgf/펠렛 범위를 갖게 된다.
현재 개발되고 있는 아이언 및 스틸 제련 기술, 예를 들어 직접 스틸 제조 기술, 제련-환원 아이언-제조 기술, DRI 기술, 고로에서 코크 대 금속 비율을 감소시키는 기술, 및 고로 충진물로서 소결물 대신에 냉-결합 펠렛을 사용하는 아이언-제조 기술에 있어서, 직면한 가장 큰 문제는 공업적 규모에서 모든 종류의 제련 조건하에 매우 낮은 비용으로 안정하고, 고효율이며 빠르게 환원되는 아이언 광석을 어떻게 생성하는가이다. 이와 같은 이유로 인해, 자기-환원 능력을 갖는 냉-결합 응집물의 개발이 이와 같은 문제를 해결하는데 중용한 접근방법이 될 것으로 여겨진다.
AISI 공정으로 알려진 방법이 있다. AISI 공정은 예비-환원 단계 및 제련 환원 단계를 포함한다. 상기 AISI 공정에서, 예비-가열 및 부분 예비-환원된 아이언 광석 펠렛, 석탄 또는 코크 브리즈 및 플럭스는 아이언 및 슬랙의 용융조를 포함하는 가압 제련 반응기의 상부에서 충진된다. 상기 석탄은 상기 슬랙층 내에서 휘발성 물질이 제거되며, 상기 아이언 광석 펠렛은 상기 슬랙에서 용해된 후, 상기 슬랙 내의 탄소(char)에 의해 환원된다. 상기 공정 조건은 슬랙 발포를 유발한다. 상기 공정에서 발생한 일산화탄소 및 수소는 상기 슬랙층 내에서 혹은 상부에서 사후 연소되어 흡열 환원 반응에 필요한 에너지를 생성한다. 산소는 중앙부를 통해 상부로 불어 넣어지고, 수냉 랜스(lance) 및 질소는 상기 반응기의 바닥에서 바람구멍을 통해 도입되어 충분한 교반을 일으키므로 상기 용융조에 대한 사후 연소의 열 전도를 용이하게 한다. 공정 배기 가스(process off gas)는 핫 사이클론에서 분진을 제거한 후, 상기 펠렛의 FeO 또는 위스타이트(wustite)로의 예비-가열 및 예비-환원을 위해 샤프트 타입 노에 공급된다.
또한 COREX.RTM 공정(COREX.RTM은 Deutsche Voest-Alpine Industrieanlagenbau GMBH 및 Voest-Alpine Industrieanlagenbau의 상표명이다)으로 알려진 공정이 있다. 상기 COREX.RTM 공정에서, 야금 작업은 두 개의 공정 반응기(환원로 및 용융로(melter gasifier))에서 수행된다. 점결탄(non-coking coal) 및 아이언 함유 물질(예를 들어 괴강(lump ore), 펠렛 또는 소결물)을 사용하면, 고로 품질을 갖는 용선(hot metal)이 생성된다. 압력 잠금 시스템(pressure lock system)을 사용하면, 석탄은 1,100-1,150℃의 온도 범위에서 상기 석탄의 분해 증류가 발생하는 용융로의 돔으로 도입된다. 상기 용융로에 불어 넣어진 산소는 도입된 석탄으로부터 코크 베드를 형성하여 95% CO+H2 및 대략 2% CO2로 이루어진 환원 가스를 유발한다. 이와 같은 가스는 상기 용융로를 빠져 나와 분진이 제거된 후, 800℃ 내지 850℃ 사이의 목적하는 환원 온도로 냉각된다. 이어서, 상기 가스를 사용하여 괴광, 펠렛 또는 소결물을 환원로에서 환원시켜 90% 이상의 평균 금속화도(degree of metallization)를 갖는 해면철(sponge iron)을 얻는다. 상기 해면철은 특별하게 설계된 스크류 컨베이어를 사용하여 환원로에서 추출되어, 용선으로 용융되는 용융로에 적하된다. 상기 고로에서처럼, 석회석은 상기 슬랙의 염기도를 조절하여 상기 용선으로부터 황을 제거하게 된다. 사용된 아이언 광석에 따라서, SiO2도 상기 시스템에 충진되어 상기 슬랙의 화학적 조성 및 점도를 조절하게 된다. 열선 조성 뿐만 아니라 태핑(tapping) 공정 및 온도는 고로에서와 정확히 동일하다. 상기 환원로의 상부 가스는 약 7,000KJ/Nm3의 순 칼로리값을 가지며, 다양한 목적으로 사용될 수 있다.
상기 냉 결합 공정은 충분한 강도와 사용 내구성을 갖는 소정 크기의 응집물을 생성하는 물리적 및 화학적 공정으로서 정의된다. 이것은 아이언-옥사이드 함유 물질, 바인더, 및/또는 첨가물을 혼합하고, 펠렛화 장치를 사용하여 그린 펠렛을 형성함으로써 달성된다. 상기 펠렛이 펠렛화된 이후, 상기 그린 펠렛은 통상적으로 경화된다.
상기 냉결합 공정은 일반적으로 상기 펠렛에서 사용된 바인더의 종류 및 상기 펠렛을 경화시키는 방법에 의해 분류된다. 예를 들어, 수중 결합(hydraulic bond), 카보네이트 결합, 열-수중 결합, 소렐(Sorel) 시멘트 결합, 습식 글래스 결합 및 다른 유기 바인더 결합은 모두 분석되고 과거에 사용된 공정이지만, 만족할만한 결과 이하를 갖는다. 상기 수중 및 카보네이트 냉결합 방법의 두가지 예를 하기에 기재한다.
상기 수중 결합 공정은 바인더로서 수중 경화성(hydraulic) 물질을 사용한 다. 예를 들어, 이 공정에서 사용된 시멘트는 포틀랜드 시멘트, 고알루미나 시멘트, 고로 시멘트 또는 고로 슬랙을 포함한다. 또한 석회, 하이드로-석회 등이 사용된다. 상기 바인더 및 아이언-옥사이드 함유 물질을 혼합하고 물을 첨가한 후, 펠렛이 형성된다. 이어서, 상기 펠렛을 건조하고 경화시킨다. 일반적인 수중 결합 공정은 바인더로서 포틀랜드 시멘트를 사용한다.
상기 카보네이트 결합 공정은 석회, 수화 석회, 또는 다른 석회-함유 물질을 바인더로서 사용한다. 상기 바인더 및 상기 아이언 광석 분쇄물을 함께 혼합하여 펠렛을 형성한 후, 상기 펠렛을 이산화탄소를 함유하는 열가스로 경화시킨다. 상기 펠렛에 함유된 수산화칼슘은 이산화탄소와 반응하여 탄산칼슘을 형성하고, 이 반응이 발생한 이후, 상기 펠렛은 적절한 강도 및 내구성을 갖게 된다.
최근까지 모든 냉결합 공정은 실질적인 활용에는 효과적이지 못한 것으로 밝혀졌다. 그 이유는 이와 같은 모든 공정이 하기 흠결을 유발하는 적어도 하나의 문제점을 갖고 있기 때문이다: 낮은 냉 압축 강도, 부족한 환원 감소 인덱스, 낮은 고온 강도, 부적절한 재생성, 높은 생산 비용, 또는 공업적으로 활용하기 위한 지속적인 다량의 아이언 또는 스틸의 제조실패.
다른 알려진 냉-결합 응집물이 복잡한 야금 성능의 엄격한 요구조건을 충족할 수 없으며, 낮은 비용으로 다량의 공업적 생산을 지속할 수 없으므로, 이들 기존의 방법은 여전히 아이언 및 스틸 산업에 폭넓게 적용될 수 없다. 상기 MTU 탄소계 펠렛은 아이언 제조를 위해 일부 고로에 투입될 수 있으며, 또한 아이언 제조용 용선로(cupola) 뿐만 아니라 스틸 제조용 전기로에 투입될 수 있으나, 상기 펠렛은 낮은 비용으로 대량 생산을 지속할 수 없으므로 상업적으로 적용될 수 없다.
따라서 본 발명의 목적은 실질적으로 활용할 수 있도록 상기 언급한 펠렛 및 제조방법의 문제점을 해결하는 것이다.
본 발명의 목적은 고로 아이언-제조, 비-고로 아이언-제조, 및 스틸 제련로에서, 모든 종류의 스틸 제조 등을 포함하는 다양한 종류의 스틸을 제조하기 위한 자기-환원, 냉-결합된 펠렛 및 그의 제조방법을 제공하기 위한 것이다. 상기 냉-결합된 펠렛의 제조 과정에서, 물 또는 폐기 가스 또는 기타 다른 폐기물은 존재하지 않는다. 상기 펠렛에서 광범위한 종류의 원료를 사용할 수 있으며, 아이언 및 스틸 플랜트로부터 발생한 스틸제조 슬러지 또는 철가루를 완전히 활용할 수 있다. 상기 펠렛 품질은 대단히 안정적이다. 상기 펠렛의 제조 비용은 알려진 다른 제품보다 낮고, 투자 비용은 소결 제품의 절반보다 더 적다. 따라서 본 발명은 제조 비용을 상당히 감소시킬 수 있으며, 아이언 및 스틸 플랜트의 부득이한 오염을 감소시킬 수 있다.
상기 자기-환원, 냉-결합 펠렛은 아이언 광석 농축물, 탄소계 환원제, 및 바인더로서 특별한 요구조건을 갖는 미세하게 분쇄된 포틀랜드 시멘트 클링커를 포함한다. 상기 성분들은 함께 결합되어 혼합물을 형성한다. 상기 혼합물이 볼링 디스크 또는 회전 드럼에 놓여지고 물이 첨가되면 펠렛이 생성된다. 일반적으로 8-16mm 범위의 소정 크기를 갖는 펠렛이 롤러 스크린을 사용하여 얻어진다. 이어서 상기 펠렛은 경화 장치에 연속적으로 놓여진다. 상기 경화 장치 내에서, 상기 펠렛은 수화되고, 약 100-300℃의 온도범위를 갖는 이산화탄소를 함유하는 핫 가스를 사용하여 탄산화된다. 다음으로 건조 후, 건조된 펠렛은 상기 경화 장치로부터 방출되고, 사용할 준비를 갖추게 된다.
본 발명은 종래기술과 비교하여 다음과 같은 장점을 갖게 된다.
(1) 존재하는 모든 종류의 스틸 제조 노 및 관련 기술 설비를 사용할 수 있으며, 높은 투자 비용이 요구되는 재건설이 불필요하다;
(2) 본 발명이 사용하는 새로운 펠렛은 예비-환원된 펠렛 및 소성 펠렛보다 훨씬 더 적은 제조비용을 갖는다; 지속적인 산업상 제조가 가능하며, 오염물이 방출되지 않는다.
(3) 모든 종류의 농축 분말 및 낮은 비용의 적철광(hematite)을 사용할 수 있고, Linz-Donawitz("LD") 스틸제조 슬러리와 같은 스틸 산업으로부터 얻어진 아이언-함유 가루도 부분적으로 첨가될 수 있어, 다른 아이언 광석에 대하여 높은 유동성이 얻어질 수 있다.
(4) 낮은 에너지 소모율; 및
(5) LD 또는 EAF에 대하여 새로운 펠렛을 사용할 수 있으며, 이것은 20% 정도의 스틸제조 비용을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 일구현예를 나타내는 개략도이다.
자기-환원, 냉-결합된 펠렛은 아이언 광석 농축물(iron ore concentrates), 탄소계 환원제 및 바인더로서 특별한 요구조건을 갖는 미세하게 분쇄된 포틀랜드 시멘트 클링커를 포함한다. 상기 아이언 광석 농축물은 스틸제조(steelmaking) 슬러지, 롤링 스케일(rolling scales), 고로(blast furnace) 분진 등과 같은 아이언-함유 물질로 이루어질 수 있다. 상기 아이언 광석 농축물의 대부분(major portion)은 약 200메쉬 또는 그보다 작은 크기, 바람직하게는 약 200메쉬 내지 325메쉬이어야 하며, 그렇지 않으면 펠렛 강도를 감소시키게 된다. 상기 아이언 광석 농축물의 아이언 함량은 일반적으로 약 60% 또는 그 이상이어야 한다; 또한 아이언 광석 분말과 혼합된 혼합물일 수 있다. 상기 펠렛 내에 포함된 아이언 광석 농축물의 함량은 그 아이언 함량 및 환원제 및 바인더의 함량에 따라 달라지며, 일반적으로는 약 60-79중량% 범위를 갖는다.
상기 탄소계 환원제는 일반적으로 석탄 분말이다. 이것은 코크 브리즈, 무연탄, 또는 그의 혼합물로 이루어질 수 있다. 이들 탄소계 물질 내에 포함된 고정 탄소의 함량은 일반적으로 약 70% 이상이며, 많을수록 더 좋다. 상기 석탄 분말은 약 0.3mm 이하의 크기를 갖는 약 95% 이상의 입자를 포함해야 하며, 또는 다르게 말하면 상기 석탄 분말 입자는 약 48메쉬 또는 그보다 작을 필요가 있으며, 일반적으로 아이언-제조를 위해서는 약 60메쉬, 스틸제조용으로는 약 200메쉬가 될 필요가 있다. 상기 펠렛에 포함된 석탄 함량은 상기 펠렛에 포함된 산화물계 아이언의 함량 및 상기 석탄의 고정 탄소 함량에 따라 달라지며, 상기 아이언 함량의 90중량%가 상기 펠렛에 포함된 전체 산화물계 아이언으로부터 환원될 정도의 값을 적어도 가져야 한다; 그렇지 않으면, 상기 펠렛의 열 강도(hot strength)를 감소시키게 된 다. 또한 상기 펠렛에 포함된 석탄의 값을 계산할 때 상기 열평형을 고려해야 한다. 일반적으로, 상기 석탄 함량은 약 10-26중량% 범위이다.
상기 바인더는, 상기 펠렛이 높은 초기 강도, 우수한 품질의 수화 및 탄산화(carbonation)를 유발시킬 정도의 특별한 요구 조건을 갖춘 미세하게 분쇄된 포틀랜드 시멘트 클링커이며, 그 결과 반응장치에서 경화 후 상기 펠렛은 높은 강도 및 자기-환원 성질을 갖게 된다. 시멘트 클링커 내에 포함된 디칼슘 실리케이트는 상기 포틀랜드 시멘트 클링커에 포함된 갈색 밀레라이트(millerite), 트리칼슘 알루미네이트 및 트리칼슘 실리케이트와 비교하여 매우 낮은 수화 속도를 갖는다. 상기 디칼슘 실리케이트는 상기 펠렛 강도에 상당한 영향을 미치게 되고, 그 결과 그 함량은 약 20중량% 이하, 바람직하게는 약 8중량% 이하의 함량으로 감소되어야 한다. 상기 시멘트 클링커의 다른 조건은 다음과 같다:
(1) 상기 시멘트 클링커에 포함된 트리칼슘 실리케이트는 약 50중량% 이상의 함량, 최적 함량은 약 56중량% 이상이며, 높을수록 더 좋다;
(2) 트리칼슘 실리케이트 및 트리칼슘 알루미네이트의 부피는 약 5:1 내지 10:1의 범위를 갖는다;
(3) 상기 시멘트 클링커는 미쇄하게 분쇄되어, 약 0.08mm 이하의 입자 크기를 갖는 부분이 약 90부피% 이상이어야 한다; 그리고
(4) 유리-칼슘 산화물(f-CaO) 함량은 약 3중량% 이하이어야 한다.
상기 펠렛은, 상기 바인더가 약 10% 이하이면 낮은 압축 강도를 갖지만, 상기 바인더가 약 20% 이상이면 상기 펠렛을 사용하기에 상당히 비싸지게 된다. 일반 적으로 상기 펠렛의 바인더 함량은 약 10-20중량%이다.
일부의 경우, 약 0-3중량% 범위의 첨가제가 상기 펠렛에 첨가될 수 있다. 상기 첨가제는 돌로마이트, 석회석, 석회, 수화된 석회, 벤토나이트, 칼슘 클로라이드, 및 염기도, 슬랙의 특성, 상기 펠렛의 강도를 조절할 수 있는 기타 다른 물질을 첨가할 수 있다. 입자 크기는 약 48메쉬 또는 그보다 작아야 한다.
상기 펠렛 성분은 아이언 광석 농축물 약 60-79중량%, 탄소계 환원제 약 10-26중량%, 및 바인더로서 특정 요구조건을 갖춘 미세하게 분쇄된 포틀랜드 시멘트 클링커 약 10-20중량%이며, 전체 중량은 100중량%이다.
상술한 바와 같은 물질을 소정 중량비에 따라 혼합한 등방성 혼합물이 펠렛을 제조하기 위하여 만들어진다. 상기 혼합물은 볼링 디스크 또는 회전 드럼과 같은 펠렛화 장치에 놓여지고, 충분한 물을 첨가하여 펠렛을 형성하게 된다. 이어서, 상기 펠렛은 공기중에서 자연적으로 경화되거나, 후술하게 될 공업적 경화 공정에 의해 경화될 수 있다.
펠렛화 단계 이후, 상기 펠렛을 롤러 스크린으로 여과하여 분급하며, 이는 목적하지 않는 크기의 적거나 큰 펠렛을 분리하고, 루스 파우더(loose powder)가 상기 펠렛에 흡착하는 것을 방지하거나, 이를 상기 펠렛에 더 단단하게 접합시키기 위한 것이다. 상기 루스 파우더를 상기 펠렛으로부터 제거하거나 융합시키는 목적은 상기 반응 장치를 통과할 때 상기 루스 파우더로 인해 함께 흡착되는 것을 방지하기 위한 것이다.
여분의 루스 파우더 및 더 작거나 큰 펠렛은 이후에 재순환되어 다시 펠렛화 단계를 거치게 될 수 있다. 상기 그린 펠렛에 포함된 물은 일반적으로 약 8 내지 12중량%의 범위를 갖게 된다.
도 1을 참고하면, 상기 펠렛은 펠렛의 수화, 탄산화 및 건조 공정을 위해 상기 반응 장치의 상단 주입부(12)로부터 상기 반응장치(10)로 연속적으로 놓여지게 된다. 상기 반응장치(10)는 그 상단에 주입부(12) 및 그 하단에 배출부(14)를 갖는 단일 수직 탱크이며, 상기 탱크 내부는 체계적으로 각각 상부 및 하부(16 및 18)로 나뉘며, 경화 가스는 상기 반응장치(10)의 하부(18)에 도입되어 상기 탱크의 각각 하부 및 상부(18 및 16) 내에서 상기 펠렛과 접촉한 후 상기 탱크의 주입부(12)로부터 배출된다. 물론 상기 반응장치(10)는 필요시 다중 주입부 및 배출부를 구비할 수 있다. 상기 경화 가스는 대부분 약 100-300℃ 범위의 온도에서 약 10% 이상의 이산화탄소를 포함하는 폐가스이며, 핫-고로 스토브와 같은 공업용 스토브로부터 유래한다.
상기 펠렛은 순차적 및 연속적으로 상기 반응장치(10)의 상부 및 하부(각각 16 및 18)를 통과한다. 상기 상부(16) 내에서 아래로 진행하면서, 상기 펠렛은 서서히 가열되고, 하부(18)로부터 들어온 이산화탄소 함유 경화 가스 및 하단의 펠렛으로부터 기화된 증기에 의해 경화된다. 상기 펠렛이 하부(18) 내에서 아래로 진행함에 따라, 상기 펠렛은 가열되고, 약 100-300℃ 온도 범위를 갖는 이산화탄소 함유 경화 가스 및 하단의 펠렛으로부터 기화된 증기에 의해 경화된다. 상기 반응장치(10)의 주입부(12)로부터 배출부(14)로 진행하는 과정에서, 상기 펠렛은 순차적 및 연속적으로 주로 수화, 수화 및 탄산화, 주로 탄산화, 및 건조 공정에 의해 경 화된다. 그 결과, 상기 펠렛은 충분히 수화, 탄산화 및 건조된다.
상기 펠렛은 상기 반응장치(10)로부터 일단 배출되면 사용할 준비를 갖추게 된다. 상기 반응장치(10)의 주입부(12)에서 펠렛의 도입으로부터 결과물까지 걸리는 시간 및 상기 반응장치(10)의 배출부(14)로부터 상기 펠렛이 빠져 나오는 시간은 약 24-96시간이다. 본 발명에서 상기 바인더의 급속한 경화 성질로 인하여, 다른 발명에서 사용되는 경화 공정의 예비-건조 공정은 요구되지 않는다. 따라서 이것은 펠렛화 공정에서 발생하는 펠렛의 수분 불균일성을 감소시키며, 그 결과 상기 수화 및 탄산화 공정이 균질하다는 것을 보증하게 된다.
또한 상기 펠렛은 직접적인 일광하에 노출됨이 없이 약 20℃ 이상의 온도를 갖는 공기 중에서 약 14-28일 정도 자연적으로 경화될 수 있다. 이들 펠렛은 일반적으로 약 25-50 kgf/펠렛 범위의 냉압축강도를 갖는다. 이들 펠렛은 회전 상로(rotary hearth furnaces)에서의 DRI 제조와 같은 낮은 펠렛 강도를 갖는 제품의 제조시 사용될 수 있다.
종래 기술과 비교하여, 이들 냉-결합된 펠렛 및 그 제조방법은 다음과 같은 특징을 갖는다:
1) 상기 펠렛은 충분한 냉 압축 강도를 갖는다; 이산화탄소를 포함하는 열 가스를 사용하는 공정에 의해 96시간 동안 경화된 펠렛은 운송 및 보관에 적합한, 일반적으로 약 78-200 kgf/펠렛 범위의 냉압축강도를 가지게 된다;
2) 상기 펠렛은 높은 열 강도를 가지며, 가열 및 환원 과정에서 균열이 생기거나 부숴지지 않고, 상기 펠렛이 용융될 때까지 자신의 고형(solid shape)을 유지 한다; 유연화(softening) 개시 온도는 1000℃ 이상이며, 이것은 조절될 수 있다;
3) 상기 펠렛은 다음과 같은 빠른 환원 속도를 가지게 된다.
a) 3시간 동안 900℃의 주변 온도에서, 상기 환원 정도는 90% 이상에 도달할 수 있다; 그리고
b) 30분 동안 1200℃의 주변 온도에서, 거의 모든 아이언 광석이 환원될 수 있다;
4) 석탄 또는 코크 브리즈를 포함하는 펠렛은 소결물을 고로 충진물로서 완전히 대체할 수 있으며, 최대 약 280 kgf/t까지 코크 대 금속 비율을 크게 감소시킨다. 상기 펠렛은 또한 비-고로에서 아이언 제조용 및 DRI 제조용 충진물로서 사용될 수 있다;
5) 상기 펠렛은 직접 스틸 제조용으로 사용될 수 있으며, 제조 비용을 크게 감소킨다;
6) 상기 펠렛은 부숴지지 않고 장시간(10년 이상) 보관할 수 있다;
7) 동일 규모에서 비교적 적은 투자 비용이 필요하며, 이는 소결물의 단지 1/2 또는 그 이하이다;
8) 모든 종류의 산화물계 아이언 광석, 스틸제조 슬러지, 산화물계 아이언 물질을 포함하는 롤링 스케일(rolling scales)이 상기 펠렛에서 사용될 수 있으며, 이는 원료 물질 비용을 감소시킨다; 및
9) 상기 펠렛의 강도 및 제련 특성은 상이한 제련 조건에 따라서 조절될 수 있다.
상기 펠렛은 예비가열 환경 및 스틸 제조 로의 고온에서 균열 및 부숴지는 것을 방지하여 원래의 구조를 유지하게 된다. 고품질 바인더, 적절한 디자인 및 특별한 독창적인 제조 공정을 사용하여, 자기-환원 냉-결합된 펠렛은 실온 및 고온에서 높은 강도를 갖도록 제조될 수 있다. 상기 슬랙과 액상 아이언 사이의 분리 이전에, 상기 펠렛이 고온으로 가열될 경우 자신의 최초 형태를 유지하게 된다.
스틸 제조용으로 특별히 고안된 펠렛은 합리적인 내부 탄소 함량을 갖는다. 상기 환원 반응에 참여하는 모든 물질(아이언 광석, 석탄 분말 및 바인더)은 꼼꼼히 분쇄되며 균일하게 혼합된다. 비표면적은 2500cm2/g에 도달할 수 있다. 이와 같은 모든 특징은 상기 환원 반응을 위한 매우 뛰어난 동적 반응 조건을 제공하게 된다.
상기 펠렛이 용강(molten steel)에 넣어지는 경우, 고온으로 인해 상기 펠렛 내부의 탄소는 완전히 기화된다; 분자는 매우 활동적으로 움직이고, 환원비율은 매우 높다. 따라서 이와 같은 종류의 펠렛에서 아이언 광석의 환원은 고온에서 예비가열 후 3분 이내에 종료되며, 그 이후에 상기 펠렛은 용융된다.
요약하면, 상기 자기-환원, 냉-결합된 펠렛은 사용된 호환 원료 및 상기 펠렛의 전체적인 제조공정으로 인해 대부분의 다양한 형태의 제련 공정에서 요구되는 조건을 충족하게 된다.
하기 실시예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
67중량% 아이언 광석 농축물, 20% 무연탄 및 13% 바인더를 포함하는 혼합물을 제조한 후, 상기 혼합물을 볼링 디스크에 위치시키고, 물을 상기 혼합물에 첨가하여 약 9 내지 11%의 수분 함량을 갖는 볼 펠렛을 제조한다. 이어서 상기 펠렛을 롤러 스크린으로 분급하여 8-16mm의 크기를 갖는 펠렛을 제조하고, 다음으로 상기 펠렛을 150℃의 온도에서, 약 25부피%의 이산화탄소를 포함하는 열풍로(hot blast stove)로 약 96시간 동안 본 발명에 따른 공정으로 경화시킨다. 상기 건조 펠렛의 주요 화학적 조성(중량)은 다음과 같다:
TFe* CaO SiO2 Al2O3 MgO C**
45.4 8.3 7.0 2.5 3.3 14.2
냉 압축 강도는 80 kgf/펠렛이다. 유연화 개시 온도는 970℃이다. 상기 펠렛은 보다 작은 고로 및 DRI로 또는 다른 분야에서 아이언 제조용 충진물로서 사용될 수 있다.
실시예 2
실시예 1과 동일한 공정을 사용하지만, 75중량% 아이언 광석 농축물, 13중량% 코크 브리즈 및 12중량% 바인더로 상기 혼합물의 성분을 변경하며, 펠렛의 강도는 실시예 1과 비교하여 증가하게 된다. 경화된 펠렛의 주요 화학적 조성(중량)은 다음과 같다:
TFe* CaO SiO2 Al2O3 MgO C**
50.68 8.37 6.36 1.87 1.68 10.66
냉 압축 강도는 약 100 kgf/펠렛이며, 유연화 개시 온도는 1000℃ 이상이다. 상기 펠렛은 대규모 고로에서 아이언 제조용 충진물로서 소결물 대신에 사용될 수 있으며, 코크 소모량을 선철(pig iron)의 톤당 238kg까지 감소시키게 된다.
상기 펠렛의 주요 화학적 성분의 다른 예는 다음과 같다:
TFe* CaO SiO2 Al2O3 MgO C**
49.5 7.6 6.1 2.0 0.6 8.6
49.1 8.3 6.8 2.2 0.9 10.66
* 전체 Fe
** 고정된 C
본 발명의 원리, 바람직한 구현예 및 구동 모드를 상기 상세한 설명에 기술하였다. 그러나, 보호되고자 하는 발명은 상기 개시된 특정 구현예에 한정되는 것은 아니다. 상기 구현예는 본 발명을 설명하기 위한 것으로 한정하기 위한 것은 아니다. 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않고 다양한 변화 및 변경이 타인에 의해 행해질 수 있다. 따라서, 후술하는 청구범위에 한정된 바와 같은 본 발명의 사상 및 범주 내에 속하는 이와 같은 모든 변화 및 변경은 그에 따라 포함된다.

Claims (32)

  1. 아이언-옥사이드 함유 물질, 탄소계 환원제 및 시멘트 클링커의 전체 중량 100중량%에 대하여, 대부분 약 200메쉬 또는 그보다 작은 크기를 갖는 약 60-79중량% 아이언 옥사이드-함유 물질; 약 48메쉬 또는 그 이하의 입자 크기를 갖는 약 10-26중량% 탄소계 환원제; 및 바인더로서 약 10-20중량%의 미세하게 분쇄된 포틀랜드 시멘트 클링커;를 포함하며, 상기 시멘트 클링커 입자의 전체 부피의 약 90% 또는 그 이상이 0.08mm 이하이고, 상기 시멘트 클링커에 포함된 디칼슘 실리케이트의 함량이 약 20중량% 이하인 자기-환원, 냉-결합된 펠렛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 아이언-옥사이드 함유 물질이 적어도 약 60중량%의 아이언 함량을 갖는 아이언 광석 농축물인 것을 특징으로 하는 펠렛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 펠렛이 상기 아이언 광석 농축물과 결합된 아이언 광석 분말, 스틸제조 분진, 고로 분진, 롤링 스케일 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 펠렛.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 탄소계 환원제가 코크 브리즈, 점결탄, 목탄, 그래파이트 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 펠렛.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 시멘트 클링커가 약 50중량% 또는 그 이상의 트리칼슘 실리케이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 펠렛.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 시멘트 클링커가 트리칼슘 실리케이트 및 트리칼슘 알루미네이트를 약 5:1 내지 10:1의 비율로 포함하는 것을 특징으로 하는 펠렛.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 시멘트 클링커가 약 3중량% 이하의 유리-칼슘 옥사이드 함량을 갖는 것을 특징으로 하는 펠렛.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 펠렛이 직접 일광에 노출됨이 없이 약 20℃의 온도에서 약 14-28일 동안 공기 중에서 경화되는 것을 특징으로 하는 펠렛.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 펠렛이 약 8-16mm의 크기 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 펠렛.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 펠렛이 약 100-300℃ 범위의 온도에서 약 10부피% 또는 그 이상의 이산화탄소 함량을 갖는 경화 가스로 경화되는 것을 특징으로 하는 펠렛.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 펠렛이 약 24-96시간 동안 경화되는 것을 특징으로 하는 펠렛.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 펠렛이 상기 펠렛의 염기도를 조절하기 위한 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펠렛.
  13. 상기 아이언 옥사이드-함유 물질, 상기 탄소계 환원제, 상기 미세하게 분쇄된 포틀랜드 시멘트 클링커를 혼합하는 단계;
    상기 혼합물 및 물을 펠렛화 장치에 가하는 단계;
    상기 펠렛을 분급하여 약 8-16mm의 범위의 소정 크기를 가지며 약 8-12중량%의 물을 포함하는 펠렛을 얻는 단계; 및
    상기 분급된 펠렛을 반응장치에 가하여 약 100-300℃의 온도 범위에서 이산화탄소를 함유하는 경화가스로 상기 분급된 펠렛을 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제1항에 따른 펠렛의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 반응 장치가 그 상단에 주입부를 가지며, 그 하단에 배출부를 갖는 수직 탱크이며, 상기 탱크의 내부는 상부 및 하부로 나누어지고, 상기 경화가스는 하부로 도입되어 상기 하부 및 상부 내의 펠렛과 접촉한 후에 상기 탱크의 주입부로부터 배출되며, 상기 분급된 펠렛은 상기 주입부로터 반응장치로 들어간 후 상기 반응장치의 상부 및 하부를 통해 순차적 및 연속적으로 아래로 진행하고, 상기 분급된 펠렛은 수화, 탄산화 및 건조 공정에 의해 상기 반응장치에서 경화된 후 상기 펠렛이 상기 반응장치의 배출부로부터 배출되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 반응장치가 단일 수직 탱크인 것을 특징으로 하는 제조방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 수화, 탄산화 및 건조 공정을 위한 펠렛의 경화시간이 약 24-96시간인 것을 특징으로 하는 제조방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 경화가스에서 이산화탄소의 함량이 약 10부피% 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 제조방법.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 경화가스가 열풍로, 발전소, 또는 압연기 또는 산업용 스토브의 가열로에서 얻어진 폐가스인 것을 특징으로 하는 제조방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 펠렛화 장치가 볼 디스크 또는 회전 드럼이며, 상기 펠렛이 롤러 스크린에 의해 분급되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 혼합물이 상기 펠렛의 염기도를 조절하기 위한 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  21. 아이언 광석 농축물, 탄소계 환원제 및 시멘트 클링커의 전체 중량 100중량%에 대하여, 대부분 약 200메쉬 내지 325메쉬이며, 적어도 약 60중량% 이상의 아이언 함량을 갖는 아이온 광석 농축물 약 60-79중량%; 약 48메쉬 또는 그 이하의 입자 크기를 갖는 탄소계 환원제 약 10-26중량%; 및 바인더로서 미세하게 분쇄된 포틀랜드 시멘트 클링커 약 10-20중량%;를 포함하며,
    상기 시멘트 클링커 입자의 전체 부피의 약 90% 이상이 0.08mm 이하이고, 상기 시멘트 클링커에 포함된 디칼슘 실리케이트의 함량이 약 20중량% 이하이며, 상 기 시멘트 클링커가 약 50중량% 또는 그 이상의 트리칼슘 실리케이트를 포함하고, 상기 시멘트 클링커가 트리칼슘 실리케이트 및 트리칼슘 알루미네이트를 약 5:1 또는 10:1의 비율로 포함하며, 그리고 상기 시멘트 클링커가 약 3중량% 이하의 유리-칼슘 옥사이드 함량을 가지고, 약 8-16mm의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 자기-환원, 냉-결합된 펠렛.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 펠렛이 상기 아이온 광석 농축물과 결합되는, 아이언 광석 분말, 스틸제조 분진, 고로 분진, 롤링 스케일 또는 이들의 혼합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펠렛.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 탄소계 환원제가 코크 브리즈, 점결탄, 목탄, 그래파이트 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 펠렛.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 펠렛이 직접 일광에 노출됨이 없이 약 20℃의 온도에서 약 14-28일 동안 공기 중에서 경화되는 것을 특징으로 하는 펠렛.
  25. 제21항에 있어서,
    상기 펠렛이 약 100-300℃의 온도 범위에서 약 10부피% 또는 그 이상의 이산화탄소 함량을 갖는 경화가스로 경화된 것을 특징으로 하는 펠렛.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 펠렛이 약 24-96시간 동안 경화된 것을 특징으로 하는 펠렛.
  27. 제21항에 있어서,
    상기 펠렛이 펠렛의 염기도를 조절하기 위한 첨가제를 더 포함한 것을 특징으로 하는 펠렛.
  28. 제21항에 있어서,
    상기 펠렛이 경화되어, 약 78-200 kgf/펠렛의 냉 압축 강도를 갖는 것을 특징으로 하는 펠렛.
  29. 제21항에 있어서,
    상기 펠렛이 경화되어 약 1,000℃ 이상의 열 강도를 갖는 것을 특징으로 하는 펠렛.
  30. 아이언 광석 농축물, 탄소계 환원제 및 시멘트 클링커의 전체 중량 100중량%에 대하여, 대부분 약 200메쉬 내지 325메쉬이며, 적어도 약 60중량% 이상의 아이 언 함량을 갖는 아이온 광석 농축물 약 60-79중량%; 약 48메쉬 또는 그 이하의 입자 크기를 갖는 탄소계 환원제 약 10-26중량%; 및 바인더로서 미세하게 분쇄된 포틀랜드 시멘트 클링커 약 10-20중량%;를 포함하며,
    상기 시멘트 클링커 입자의 전체 부피의 약 90% 이상이 0.08mm 이하이고, 상기 시멘트 클링커에 포함된 디칼슘 실리케이트의 함량이 약 20중량% 이하이며, 상기 시멘트 클링커가 약 50중량% 또는 그 이상의 트리칼슘 실리케이트를 포함하고, 상기 시멘트 클링커가 트리칼슘 실리케이트 및 트리칼슘 알루미네이트를 약 5:1 또는 10:1의 비율로 포함하며, 그리고 상기 시멘트 클링커가 약 3중량% 이하의 유리-칼슘 옥사이드 함량을 가지고, 상기 펠렛이 약 8-16mm의 크기를 가지며, 상기 펠렛이 약 100-300℃의 온도 범위에서 약 10부피% 또는 그 이상의 이산화탄소 함량을 갖는 경화가스로 경화되어 약 78-200 kgf/펠렛의 냉 압축 강도를 갖는 자기-환원, 냉-결합된 펠렛.
  31. 제30항에 있어서, 상기 펠렛이 약 1,000℃ 이상의 열강도를 갖는 것을 특징으로 하는 펠렛.
  32. 상기 아이언 광석 농축물, 상기 탄소계 환원제, 상기 미세하게 분쇄된 포틀랜드 시멘트 클링커를 혼합하는 단계;
    상기 혼합물 및 물을 볼링 디스크 또는 회전 드럼에 가하여 볼 펠렛을 형성하는 단계;
    상기 볼 펠렛을 롤러 스크린으로 분급하여 약 8-16mm의 범위의 소정 크기를 가지며 약 8-12중량%의 물을 포함하는 펠렛을 얻는 단계; 및
    상기 분급된 펠렛을 반응장치에 가하여 약 100-300℃의 온도 범위에서 이산화탄소를 함유하는 경화가스로 상기 분급된 펠렛을 경화시키는 단계를 포함하며,
    상기 반응 장치가 그 상단에 주입부를 가지며, 그 하단에 배출부를 갖는 수직 탱크이며, 상기 탱크의 내부는 상부 및 하부로 나누어지고, 상기 경화가스는 상기 하부로 도입되어 상기 하부 및 상부 내의 펠렛과 접촉한 후에 상기 탱크의 주입부로부터 배출되며, 상기 분급된 펠렛은 상기 주입부로터 상기 반응장치로 들어간 후 상기 반응장치의 상부 및 하부를 통해 순차적 및 연속적으로 아래로 진행하고, 상기 분급된 펠렛은 수화, 탄산화 및 건조 공정에 의해 상기 반응장치에서 경화된 후 상기 펠렛이 상기 반응장치의 배출부로부터 배출되는 것을 특징으로 하는 상기 제31항에 따른 펠렛의 제조방법.
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