KR20100043103A - 유분 함유 제철소 더스트를 이용한 탄재 내장 브리켓의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 유분을 함유하는 제철소 더스트를 이용하면서, 과도하게 브리켓의 제조 능력을 감소시키는 일 없이, 충분한 강도를 갖는 탄재 내장 브리켓을 제조하는 것이 가능한 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 이 방법은, 유분을 함유하는 제철소 더스트에 적어도 탄재와 바인더를 첨가하고 혼합하여 분상 혼합물로 하는 것과, 이 분상 혼합물을 가압 롤을 이용하여 압축 성형하는 것에 의해 브리켓을 생성하는 것과, 상기 분상 혼합물에 있어서의 유분 함유량의 증감을 인식하여, 그 유분 함유량이 증가할수록 상기 가압 롤의 회전 속도를 저하시키도록 상기 회전 속도를 조정하는 것을 포함한다.

Description

유분 함유 제철소 더스트를 이용한 탄재 내장 브리켓의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING BRIQUETTE WITH CARBONACEOUS MATERIAL INCORPORATED THEREIN BY USE OF OIL-CONTAINING IRON-MAKING PLANT DUST}
본 발명은 유분을 함유하는 제철소 더스트를 이용하여 탄재 내장 브리켓(Briquette)을 제조하는 방법에 관한 것이다.
종래의 환원철 제조 프로세스에는, 환원제로서 비싼 천연가스를 필요로 하는 것, 공장의 입지가 보통 천연가스의 산지로 한정되는 것 등의 제약이 있다. 이 때문에, 최근 환원제로서, 비교적 저렴하고, 또한 공장 입지의 지리적 제약도 완화되는, 석탄을 이용한 환원철의 제조 프로세스가 주목되고 있다.
상기 석탄을 사용하여 환원철을 제조하는 방법으로서, 본 출원인은 철광석이나 제철소 더스트 등의 산화철 함유 원료와 석탄의 분상 혼합물을 괴성화(塊成化) 하는 것에 의해 탄재 내장 산화 금속을 생성하는 것과, 이 탄재 내장 산화 금속을 회전로상 노내에 장입하고 가열하여 환원하는 것에 의해 환원철을 생성하는 것을 포함하는 방법을 제안하였다(예컨대 특허 문헌 1 참조).
여기서, 상기 산화철 함유 원료와 석탄의 분상 혼합물을 괴성화하는 수단으로서는, 페렛타이저(pelletizer)를 이용한 전동 조립(造粒)에 의한 구상 펠렛화, 기계적 압출에 의한 원통상 펠렛화, 브리켓 롤로 프레스하는 것에 의한 브리켓화 등이 있다.
그러나, 전동 조립에 의한 펠렛화의 수단은, 제철소 더스트 등 미립자를 대부분 포함하는 원료를 전동 조립하는 경우에, 1) 조립 속도가 저하되어 생산성이 감소하는 것, 2) 원료의 비표면적이 커지기 때문에, 조립에 필요한 수분이 많아지고, 후단의 프로세스에서 수분의 건조에 필요한 열량이 증가하여 에너지 소비량이 증가하는 것, 3) 원료 입도(粒度)가 변동했을 때에 조립이 불안정하게 되어 생산량의 변동을 초래하기 쉬운 것 등의 문제가 있다(예컨대, 특허 문헌 2 참조).
또한, 압출에 의한 펠렛화를 위하여는, 유동화한 원료를 사용해야 하기 때문에, 보통은 전동 조립 이상으로 원료 중에 많은 수분을 함유시킬 필요가 있고, 이것이 후단의 프로세스에서 수분 건조에 필요한 에너지 소비량을 더욱 많게 하는 문제가 있다.
한편, 브리켓 롤에 의한 브리켓화의 수단으로서는, 예컨대 특허 문헌 3에 기재된 것 같은 쌍롤형 브리켓 머신(동 문헌 3에서는 믹서 및 성형기)을 이용할 수 있다. 이 쌍롤형 브리켓 머신은, 모터로 회전 구동되는 가압 롤과, 그 위쪽으로부터 상기 가압 롤에 원료를 공급하는 호퍼를 구비하며, 이 호퍼 내에 원료 압입용의 스크류 피더가 설치된다.
이러한 쌍롤형 브리켓 머신을 이용하는 경우는, 당밀(糖蜜)이나 리그닌(lignin) 등의 액체 바인더를 사용하는 것이 가능하고, 건조한 원료를 그대로, 수분을 첨가하는 일 없이 괴성화할 수 있다. 이것은, 후단의 프로세스에서 수분 건조에 필요한 에너지 소비량의 대폭적인 절감을 가능하게 한다.
그러나, 본 발명자의 검토에 의해, 유분을 다량으로 함유하는, 전기로 더스트 등의 제철소 더스트를 이용하여, 쌍롤형 브리켓 머신으로 브리켓을 제조하는 경우에는, 하기 (1) 내지 (3)에 나타내는 것 같은 문제점이 존재하는 것이 밝혀졌다.
(1) 전기로 더스트 등의 미립 원료는, 그 자신에게 작용하는 중력만으로 가압 롤의 포켓 내에 확실히 공급되는 것이 어렵기 때문에, 스크류 피더 등에 의한 이송 장치에 의해서 가압 롤로 강제적으로 보내줄 필요가 있다. 이 때, 미분 원료에 유분이 다량으로 함유되어 있으면, 상기 원료가 매우 미끄러지기 쉽고, 상기 이송 장치에 의한 압입력이 빠져나가기 때문에(예컨대 스크류 피더의 경우에는 그 압입력이 스크류 피더의 반경 방향 외측으로 빠져나간다), 원료가 가압 롤에 공급되기 어렵다. 이것은 브리켓 강도의 향상을 방해한다.
(2) 상기 (1)에 기재한 브리켓 강도가 저하되는 문제점을 극복하기 위해서는, 원료가 가압 롤의 포켓 내에 확실히 공급되도록, 가압 롤의 회전 속도를 극단적으로 저하시킬 필요가 있다. 그러나, 이것은 브리켓 제조 능력을 대폭 저하시킨다.
(3) 상기 (1) 및 (2)에 기재한, 브리켓 강도의 저하 및 브리켓 제조 능력의 저하라는 2개의 문제점을 동시에 극복하기 위해서, 액체 바인더의 첨가량을 늘리는 경우는, 미분 원료가 가압 롤의 포켓 내에 충전된 상태에서 붙어버려, 브리켓의 제조를 곤란하게 한다.
일본 특허 공개 2004-269978호 공보 일본 특허 공개 2001-348625호 공보 일본 특허 공개 평9-192896호 공보
본 발명은 유분을 함유하는 제철소 더스트를 이용하면서, 과도하게 브리켓의 제조 능력을 감소시키는 일 없이, 충분한 강도를 갖는 탄재 내장 브리켓을 제조하는 것이 가능한 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 탄재 내장 브리켓의 제조 방법은, 유분을 함유하는 제철소 더스트에 적어도 탄재와 바인더를 첨가하고 혼합하여 분상 혼합물로 하는 것과, 이 분상 혼합물을 가압 롤을 이용하여 압축 성형하는 것에 의해 브리켓을 생성하는 것과, 상기 분상 혼합물에 있어서의 유분 함유량의 증감을 인식하여, 그 유분 함유량이 증가할수록 상기 가압 롤의 회전 속도를 저하시키도록 상기 회전 속도를 조정하는 것을 포함한다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 탄재 내장 브리켓의 제조 방법의 개략을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른, 유분 함유 전기로 더스트를 이용한 탄재 내장 브리켓의 제조 장치의 개략적인 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 3은 분상 혼합물 중의 유분 함유량과 제품 브리켓의 낙하 강도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 분상 혼합물 중의 유분 함유량과 제품 브리켓의 압궤(壓潰) 강도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는 분상 혼합물 중의 유분 함유량과 브리켓 제조 속도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6은 체하(篩下)의 리사이클율과 브리켓의 낙하 강도의 관계를 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 따라서 구체적으로 설명한다.
〔주된 실시 형태〕
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 탄재 내장 브리켓의 제조 방법의 개략을 나타내는 흐름도이다.
도 1에는 원료 통(bin)(11a1, 11a2, 11b, 11c)과, 이들에 대응하는 피더(12a1, 12a2, 12b, 12c)와, 믹서(15)와, 브리켓 머신(17)이 도시되어 있다.
상기 원료 통(11a1, 11a2)으로부터는, 상기 피더(12a1, 12a2)를 통하여 미립자를 다량으로 함유하는 산화 금속 원료로서의 전기로 더스트(A1, A2)가 각각 잘려져 나간다. 이들 전기로 더스트(A1, A2)는 각각 서로 다른 유분 함유량(단위 질량당의 제철소 더스트에 함유되는 유분의 질량) x1, x2를 갖는다(단 x1>x2). 즉, 상기 각 원료 통(11a1, 11a2)에는 서로 유분 함유량이 다른 두 가지의 전기로 더스트가 나누어 장입되어 있다. 이들 원료 통(11a1, 11a2)으로부터 잘려나가는 전기로 더스트(A1, A2)의 배합 비율을 변화시키는 것에 의해 전기로 더스트 중의 유분 총량이 조정된다.
마찬가지로 하여, 상기 원료 통(11b)으로부터는 상기 피더(12b)를 통하여 탄재로서의 미분탄(微粉炭)(B)이 잘려나가고, 상기 원료 통(11c)으로부터는 상기 피더(12c)를 통하여 CaO 함유 원료인 소석회(C)가 잘려나간다. 또한, 탱크(13)로부터 펌프(14)로 액체 바인더로서의 당밀(D)이 소정 비율로 송출된다.
상기 전기로 더스트(A1, A2), 미분탄(B), 소석회(C) 및 당밀(D)이 믹서(15)에서 혼합되어 분상 혼합물(E)이 되어, 상기 브리켓 머신(17)에 투입된다.
상기 브리켓 머신(17)은, 도 2에 나타내는 것과 같은 쌍롤형이며, 가동 회전롤(2) 및 고정 회전롤(3)로 이루어진 가압 롤(1)과, 상기 양 회전롤(2, 3)을 회전 구동하는 모터(4)와, 상기 가압 롤(1)의 상방에 배치되는 원료 공급용의 호퍼(5)와, 이 호퍼(5) 내에 설치되는 원료 압입용의 스크류 피더(6)와, 호퍼(5) 내에서 회전하는 블레이드(8)와, 상기 가압 롤(1)의 가동 회전롤(2)을 상기 고정 회전롤(3)에 압입하기 위한 유압 실린더(7)를 구비한다. 이 브리켓 머신(17)의 구체적인 구성은 특별히 한정되지 않는다.
상기 분상 혼합물(E)는 상기 호퍼(5)에 투입되어, 상기 스크류 피더(6)의 회전에 의해 상기 가압 롤(1)에 밀어 넣어지고, 이 가압 롤(1)을 구성하는 한 쌍의 회전롤(2, 3)의 각 표면에 설치된 복수의 포켓에서, 아몬드형, 필로(pillow)형 등 소정 형상의 성형물(F)로 압축 형성된다. 이 때, 상기 블레이드(8)가 회전하면서 상기 호퍼(5)의 내벽 면에의 분상 혼합물(E)의 부착을 막는다.
이 성형물(F) 중, 소정 값(일반적으로는 3 내지 1Omm) 이하의 입경을 갖는 작은 조각인 것은, 노상(爐床) 상에서 큰 성형물(F)의 그늘이 되어 노내에서 충분한 열전달을 받을 수 없으므로 높은 금속화율이나 탈아연율을 얻을 수 없다는 등의 이유에서, 회전로상 노의 원료로서 바람직하지 못하기 때문에, 분상이나 작은 조각의 브리켓은 제거되는 것이 바람직하다. 그래서, 브리켓 머신(17)에서 성형된 성형물(F)은 컨베이어(16)를 통하여 소정의 치수(예컨대 5mm)의 눈 크기를 갖는 체(18)로 반입된다. 이 체(18)는 상기 성형물(F)을 체상(G)과 체하(H)로 분급하고, 체상(G)이 제품 브리켓으로서 회수된다. 이 체상(G)에 포함되는 브리켓은 컨베이어(22)를 통하여 브리켓 공급 호퍼(24)에 투입되고, 이 브리켓 공급 호퍼(24)로부터 회전로상 노(20) 내에 적량씩 공급된다. 한편, 체하(H)는 컨베이어(26, 28) 및 리사이클 원료 통(19)을 통하여 상기 믹서(15)로 되돌려진다.
따라서, 이 설비에서는, 상기 분상 혼합물(E)을 생성하기 위한 혼합 공정과, 이 분상 혼합물(E)을 브리켓 머신(17)의 가압 롤(1)에 의해 압축 성형하는 것에 의해 성형물(F)를 제조하는 성형 공정과, 이 성형물(F)를 분급하는 분급 공정과, 이 분급에서 분리된 체하(H)를 상기 혼합 공정으로 되돌리는 리사이클 공정이 실시된다. 이하, 각 공정의 상세를 설명한다.
1. 혼합 공정
이 혼합 공정에서는, 상기와 같이 서로 다른 유분 함유량 x1, x2를 각각 갖는 2종류의 전기로 더스트(A1, A2)가 소정의 비율로 잘려나오고, 이것에 탄재인 미분탄(B)과, CaO 함유 원료인 소석회(C)가 각각 소정량만큼 배합되고, 추가로 당밀 등의 액체 바인더(D)가 적량 첨가되어, 이들이 믹서(15)로 혼합되는 것에 의해, 분상 혼합물(E)이 생성된다.
상기 전기로 더스트(A1, A2)는 서로 다른 유분 함유량 x1, x2를 각각 가지므로, 그 배합 비율(분상 혼합물(E)의 질량에 대한 각 전기로 더스트( A1, A2)의 질량 비율) α1, α2를 변화시키는 것에 의해, 최종적으로 생성되는 분상 혼합물(E) 중의 유분 함유량 X를 조정하는 것이 가능하다.
이 실시 형태에서는, 후술하는 성형 공정에서의 가압 롤(1)의 회전 속도의 초기 값을 기초로 하여 유분 함유량 X가 결정될 수 있고, 이 유분 함유량에 대응하는 각 배합 비율이 설정되어, 이 배합 비율이 얻어지도록 각 원료 통(11a1, 11a2)으로부터의 전기로 더스트(A1, A2)의 송출량이 설정된다. 또한, 상기 분상 혼합물(E) 중의 유분 함유량의 증감이 인식되고, 상기 유분 함유량이 미리 설정된 허용 범위를 일탈하는 경우에, 그 허용 범위에 상기 유분 함유량이 다시 들어가도록 상기 배합 비율이 조정된다.
구체적으로, 상기 분상 혼합물(E)의 유분 함유량 X와 각 전기로 더스트(A1, A2)의 배합 비율 α1, α2의 사이에는,
X=(α1·x1+α2·x2)×100(%)
이라는 관계가 있으므로, 이 식에 근거하여, 분상 혼합물(E)의 유분 함유량을 허용 범위 내의 소정 값으로 조정하기 위한 각 배합 비율 α1, α2가 역산된다.
여기에, 분상 혼합물 중의 유분 함유량이란, 분상 혼합물 중에 있어서의 제철소 더스트와 탄재와 산화철 함유 원료와 CaO 함유 원료의 합계 질량에 대한 유분의 질량 비율로 정의된다. 이 분상 혼합물 중의 유분 함유량의 정의에서는, 분상 혼합물 중의 바인더(예컨대 액체 바인더)의 질량이 고려되지 않는다. 이것은, 원료의 미끄러지기 쉬움은 고체 입자 사이에 존재하는 유분의 양에 좌우되며, 바인더의 존재는 무시할 수 있다고 생각되기 때문이다.
(배합 비율의 조정에 대하여)
상기 유분 함유량의 허용 범위의 상한 값은, 필요로 하는 브리켓의 강도와, 상기 가압 롤(1)의 회전 속도의 허용 범위를 기초로 하여 설정된다. 이 실시 형태에서는, 아래와 같이 0.5질량% 이상 2.0질량% 이하의 범위로 설정된다.
상기 브리켓의 강도로서 예컨대 낙하 강도(후술과 같이 45cm의 높이에서 브리켓을 철판 상에 낙하시키는 것에 의해 브리켓이 깨질 때까지 필요로 하는 낙하 회수)가 채택되고, 이 낙하 강도로서 5회 이상의 회수가 필요한 경우, 이후에 실시예의 란에서 설명하는 도 3에 나타낸 데이타로부터, 브리켓 머신(17)의 가압 롤(1)의 회전 속도에 대응하는 분상 혼합물(E) 중의 유분 함유량의 상한 값이, 하기 표 1과 같이 구해진다.
Figure pct00001
이 관계는, 브리켓 머신(17)의 수단(예컨대 스크류 피더(6)에 있어서의 스크류의 피치 및 스크류 직경, 가압 롤(1)의 직경) 등에 따라서도 변화되지만, 기본적으로 가압 롤(1)의 회전 속도와 브리켓 제조 속도와는 항상 비례 관계에 있다. 즉, 브리켓 제조 속도는, 가압 롤(1)의 회전 속도를 변화시키는 것에 따라 조정될 수 있다. 그래서, 상기 표 1에 있어서, 가압 롤(1)의 회전 속도가 6.3rpm일 때의 브리켓 제조 속도를 1.0이라고 하면, 도 5로 나타내는 관계가 얻어진다. 이 그림은, 예컨대 브리켓 제조 속도가 1.0일 때는 분상 혼합물(E) 중의 유분 함유량이 1.1질량% 이하로 억제될 필요가 있고, 브리켓 제조 속도가 0.8로 좋을 때는, 분상 혼합물(E) 중의 유분 함유량은 1.7질량%까지, 브리켓 제조 속도가 0.6로 좋을 때는, 분상 혼합물(E) 중의 유분 함유량은 1.9질량%까지, 브리켓 제조 속도가 0.5로 좋을 때는, 분상 혼합물(E) 중의 유분 함유량은 2.0질량%까지 각각 허용되는 것을 나타내고 있다.
그러나, 상기 브리켓 제조 속도를 과도하게 저하시키는 것은 바람직하지 못하기 때문에, 분상 혼합물(E) 중의 유분 함유량은 2.0질량% 이하의 범위로 조정되는 것이 바람직하다.
한편, 분상 혼합물(E) 중의 유분 함유량이 지나치게 낮으면, 처리의 요청이 특히 높아, 유분 함유량이 높은 전기로 더스트를 소량 밖에 처리할 수 없기 때문에, 분상 혼합물(E) 중의 유분 함유량은 0.5질량% 이상의 범위로 조정되는 것이 바람직하다. 단, 상기 유분 함유량이 높은 전기로 더스트의 필요 처리량이 적은 경우에 분상 혼합물(E) 중의 유분 함유량을 0.5질량% 미만으로 하는 것은 특별히 금지되지 않는다. 이러한 낮은 유분 함유량의 설정은, 제조 속도를 실질적으로 저하시키지 않고 브리켓을 제조하는 것을 가능하게 한다.
이상으로부터, 분상 혼합물(E) 중의 유분 함유량은, 특히 유분 함유량이 높은 전기로 더스트를 다량으로 처리해야 하는 경우, 0.5 내지 2.0질량%의 범위에 있는 것이 요망된다. 이러한 이유에 의해, 이 실시 형태에서는, 상기 유분 함유량의 허용 범위가 0.5 내지 2.0질량%로 설정되고, 이 범위로부터 실제의 유분 함유량이 일탈하는 경우에, 이것이 상기 허용 범위에 들어가는 방향으로 배합 비율을 변경하는 조작이 행하여진다.
한편, 상기 미분탄(B)으로 예시되는 탄재의 배합량은, 전기로 더스트(A1+A2) 중의 철분, 아연분 등의 금속 원소가 환원되는 데 필요한 탄소량을 기초로 하여 결정될 수 있다.
상기 분상 혼합물(E) 중에의 CaO 함유 원료(C)의 첨가는, 액체 바인더(D)와의 병용으로 브리켓 강도를 향상시키는 효과와, CaO에 의한 탈황 작용에 의해서 회전로상형 노로부터의 배기가스 중의 SOx 함유량을 저감시키는 효과를 갖지만, 또한 브리켓 머신(17)의 가압 롤(1)의 표면에 설치된 포켓 내에의 분상 혼합물의 부착을 방지하는 효과도 갖는다. 상기 부착 방지 효과를 효과적으로 발휘시키기 위해서는, CaO 함유 원료(C)의 배합량은 분상 혼합물(E)에 대하여 2질량% 이상인 것이 바람직하다. 또한, (SOx 함유량을 저감시키는 효과는 없지만)상기 부착 방지 효과를 발휘시킬 뿐이라면 미립의 실리카 샌드의 첨가도 유효하다.
(유분 함유량의 증감의 인식에 대하여)
상기 분상 혼합물(E)의 유분 함유량의 증감을 온라인으로써 측정하는 것은 용이하지 않지만, 예컨대 상기 유분 함유량의 증가는 하기의 정보 (1) 내지 (4)로부터 인식되는 것이 가능하다. 이것은, 유분 함유량이 많을수록 브리켓 머신(17)에서의 스크류 피더(6)와 분상 혼합물(E)의 미끄러짐이 현저하게 되어 브리켓의 제조 효율 및 브리켓 강도가 저하된다는 견해를 기초로 한다.
(1) 성형물(F) 중 체상(G)으로서 선별되는 것의 비율의 감소
(2) 성형물 (F) 중 체하(H)로서 선별되는 것의 비율의 증가
(3) 브리켓 공급 호퍼(24) 내의 브리켓 량의 저감
(4) 체상(G)에 포함되는 각 브리켓의 강도의 저하
이들 중, (1)은 도 1에 나타낸 컨베이어(22)에서의 반송량, (2)는 같은 도면에 나타낸 컨베이어(26)에서의 반송량, (3)은 브리켓 공급 호퍼(24) 내의 브리켓의 중량 또는 상면 레벨로부터 각각 측정하는 것이 가능하다. (4)에 대해서는 체상(G)에서 적당한 수의 브리켓을 채취하여 그 강도를 1개씩 측정할 필요가 있다. 또한, 마찬가지로 하여 유분 함유량의 감소도 인식 가능한 것은 말할 필요도 없다.
상기 유분 함유량의 구체적인 값은, 예컨대 일본 수도 협회 발행의 「하수 시험 방법 중의 일반 오니 시험」(건설성·후생성 감수, 1997년도 판)의 「제23절 헥세인 추출 물질」에 기재된 방법에 의해 구하는 것이 가능하다. 이 방법은, 대상물에 염산을 가하여 산성(pH2 이하)으로 하는 것과, 이 산성 물질을 황산마그네슘의 첨가에 의해 탈수 처리하는 것과, 그 탈수 처리 후의 물질을 속슬렛(soxhlet) 추출기로 거두어 헥세인에 의한 추출을 하여, 그 헥세인 추출 물질의 정량을 하는 것을 포함한다.
2. 성형 공정
상기 분상 혼합물(E)은, 성형물의 원료로서 브리켓 머신(17)의 호퍼(5)에 투입되고, 블레이드(8)의 회전에 의해 호퍼(5) 내벽면에의 부착을 방지하면서, 스크류 피더(6)의 회전에 의해 가압 롤(1)에 압입된다. 이 때, 브리켓용 원료(분상 혼합물)(E) 중의 유분 함유량이 브리켓 제조 속도(가압 롤(1)의 회전 속도)에 따라 소정 값 이하로 제한되어 있기 때문에, 원료(E)의 미끄러짐이 억제된다. 이것은, 스크류 피더(6)에 의한 압입력이 스크류 피더(6)의 반경 방향 외측으로 빠져나가는 것을 효과적으로 방지하여, 가압 롤(1)에의 원활하고, 또한 확실한 원료(E)의 공급을 가능하게 하여, 충분한 브리켓 강도를 확보한다.
상기 가압 롤(1)을 구성하는 한 쌍의 회전롤(2, 3)은 그 표면에 복수의 포켓을 가지고, 상기 가압 롤(1)에 압입된 원료(E)를 상기 포켓에서 아몬드형, 필로형 등의 소정 형상으로 압축 성형함으로써 브리켓(F)을 제조한다.
상기 브리켓 머신(17)의 성형 선압은 15 내지 60kN/cm인 것이 바람직하다. 그 이유는, 충분한 브리켓(F)의 강도(압궤 강도 및 낙하 강도)를 확보하는 한편, 과도한 성형압이 브리켓(F)을 반으로 나뉜 상태로 하는 것을 막기 위해서이다.
이렇게 하여 제조된 브리켓(F)은 수분을 첨가하는 일 없이 성형되기 때문에, 건조 처리를 받는 일 없이 그대로 회전로상 노(20)에 장입될 수 있다. 그리고, 회전로상 노내에서 브리켓(F)이 가열 환원될 때, 브리켓(F) 중의 유분은, 브리켓(F) 중에서 탈휘(脫揮)하여 노내에서 연소되는 것에 의해 연료로서 유효하게 이용된다.
(브리켓 제조 속도의 조정에 대하여)
상기 전기로 더스트(A1, A2)의 블렌드 방법에도 의존하지만, 전기로 더스트(A1+A2) 중의 유분 함유량은 변동하기 쉽고, 그 배합 비율을 고정했다고 해도 상기 유분 함유량의 변동을 완전히 없애는 것은 곤란하다. 이들 전기로 더스트(A1+A2) 중의 유분 함유량의 변동은, 분상 혼합물(E) 중의 유분 함유량을 변동시키므로, 최종적으로 브리켓 강도의 변동이 생기기 쉽다.
이러한 분상 혼합물(E) 중의 유분 함유량의 변동에 의한 브리켓 강도의 변동을 억제하기 위해서, 브리켓 머신(17)의 가압 롤(1)의 회전 속도를 변화시켜 브리켓의 제조 속도를 조정하는 것이 행해진다. 구체적으로, 상기 유분 함유량이 증가하는 경우, 이것에 의한 브리켓 강도의 저하를 막도록 가압 롤(1)의 회전 속도가 낮아지면 좋고, 이것이 브리켓 강도의 저하에 의한 제조 손실을 적게 한다. 한편, 상기 유분 함유량이 감소하는 경우에는, 브리켓 강도를 낮추는 일 없이 그 유분 함유량의 감소분만큼 가압 롤(1)의 회전 속도를 높이는 것이 가능하고, 이것이 브리켓의 제조 속도의 평균 값을 높여 브리켓의 제조량을 증가시킨다.
이 때, 상기 유분 함유량이 적당한 허용 범위(이 실시 형태에서는 0.5 내지 2.0중량%) 중에 들어가도록 조정되어 있으면, 상기 유분 함유량의 증감에 따라 가압 롤(1)의 회전 속도를 과도하게 저하시킬 필요가 없어져, 이것이 충분한 브리켓 강도와 높은 제조 효율을 유지하는 것을 보다 확실하게 한다.
3. 리사이클 공정
이 실시 형태에서는, 또한 상기 체(18)에서 분급된 체하(H)가 리사이클 원료(J)로서 리사이클 원료 통(19)에 일단 보관되고, 이 리사이클 원료 통(19)으로부터 적량씩 믹서(15)로 되돌려져 새로운 원료(A+B+C)에 첨가된다. 이 것은 높은 원료 보유의 확보를 가능하게 한다.
이와 같이, 리사이클 원료(J)의 전부 또는 일부(J1)가 분상 혼합물(E)에 첨가되면, 그의 리사이클 원료(J) 중에 존재하는 제품 브리켓(G)보다는 작지만 고밀도화된 괴상화물이, 브리켓 머신(17)에서의 성형시에 다음과 같은 작용 (a) 내지 (c)를 생기게 하여, 그 결과 제품 브리켓(G)의 강도를 상승시킨다.
(a) 고밀도화한 성형물의 첨가는, 원료 전체의 평균 밀도를 높게 하고 그 자중(自重)에 의한 공급을 쉽게 하며, 또한, 스크류 피더에 의한 압입 속도를 상승시킨다.
(b) 분류성이 높게 유분을 함유하는 전기로 더스트 등, 미끄러지기 쉬운 원료를 이용한 경우여도, 스크류 피더의 압입력이 성형물을 통해서 원료 전체에 전해지기 쉽게 된다.
(c) 가압 롤에 의한 성형압이 성형물을 통해서 브리켓의 중심부까지 전해 지기 쉽게 된다.
또한, 도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 체하(H)의 배합율인 리사이클율(브리켓 머신의 가압 롤(1)에 공급되는 원료에 대하여 이것에 포함된 상기 체하(H)의 중량 비율)을 늘리는 것에 의해 제품 브리켓의 낙하 강도가 향상하는 것으로부터, 상기 유분 함유량이 증가한 경우에 상기 리사이클율을 높게 하는 제어를 함으로써 브리켓 강도를 확보하기 위해서 가압 롤(1)의 회전수를 저하시키는 정도를 감소시킬 수 있어, 그 만큼 제조 효율을 높일 수 있게 된다. 또한, 가압 롤(1)의 회전수를 변화시키지 않고 상기 리사이클율을 변경하는 것뿐으로도, 종래와 비교하여 높은 브리켓 강도를 확보하는 것이 가능하다.
[변형예]
상기 실시 형태에서는, 유분을 함유하는 제철소 더스트로서, 유분 함유량이 다른 2종류의 전기로 더스트(A1, A2)가 배합되어 사용되지만, 1종류 이상의 전기로 더스트의 유분 함유량이 다른 전기로 더스트의 유분 함유량과 다른 3종류 이상의 전기로 더스트가 배합되어 사용될 수 있다. 또한, 복수 종류의 전기로 더스트의 전부 또는 일부가, 예컨대 밀 스케일, 밀 슬러지 등과 같이 유분을 함유하는 다른 제철소 더스트로 치환될 수 있다. 반대로, 단일종의 제철소 더스트만이 사용되어, 가압 롤(1)의 회전 속도의 조정(이 회전 속도의 조정에 부수하여 실시되는 조정, 예컨대 스크류 피더(6)의 회전수의 조정도 포함한다.)만으로 브리켓 강도의 안정화가 도모될 수 있다.
상기 실시 형태에서는, 어느 것이나 유분을 함유하는 전기로 더스트(A1, A2)의 배합에 의해 유분 함유량이 조정되지만, 본 발명에서는, 전기로 더스트(1종류만이든 복수 종류를 배합한 것이든 묻지 않는다)에, a) 유분을 함유하지 않는 전기로 더스트, 또는 b) 용광로 더스트나 전노(轉爐) 더스트라고 하는 다른 제철소 더스트, c) 철광석 등과 같이 유분을 함유하지 않는 산화철 함유 원료를 첨가함으로써, 분상 혼합물 중의 유분 함유량의 조정이 행해질 수 있다.
또한, 사전에 복수종의 전기로 더스트를 혼합하여 유분 함유량을 조정한 것이 전기로 더스트 통에 장입되어 사용되더라도 좋다.
상기 실시 형태에서는, 탄재로서 미분탄(B)(석탄)이 예시되지만, 이 탄재로서 코크스 분말, 목탄, 목재 칩, 폐 플라스틱, 폐 타이어 등이 사용될 수 있고, 또한 2종 이상이 병용될 수 있다.
상기 실시 형태에서는, 액체 바인더로서 당밀(D)이 예시되지만, 리그닌, 덱스트린, 전분 등이 사용될 수 있고, 그 중 2종 이상이 병용될 수도 있다. 또한, 본 발명에 사용되는 바인더는 액체 바인더에 한정되지 않고, 예컨대 페이퍼 프랩, 맥교(麥蕎), 실리콘 화이버라고 하는 섬유질 바인더가 사용될 수 있다. 이 섬유질 바인더에 포함되는 섬유질이 생 브리켓 중에 분산함으로써 상기 섬유질에 따라 수증기가 빠지기 쉬워진다. 이것은, 브리켓 내부의 수증기압을 완화하여, 내 바스팅 특성을 더욱 향상시킨다.
상기 실시 형태에서는, CaO 함유 원료로서 소석회(C)가 예시되지만, 석회석, 생석회, 미세 분말의 실리카 샌드, 전로 슬래그 등이 사용될 수 있고, 그 중 2종 이상이 병용될 수도 있다.
실시예 1
본 발명의 효과를 확증하기 위해, 유분의 함유량이 다른 여러 가지의 전기로 더스트가 각 1종류씩 사용되어, 각각 탄재로서의 미분탄과, CaO 함유원료로서의 소석회와, 액체 바인더로서의 당밀이 첨가되고, 이 첨가에 의해 생성된 혼합물이 브리켓 머신에서 여러 가지의 가압 롤 회전 속도로 성형되는 것에 의해, 여러 가지의 브리켓 제조 속도에서 탄재 내장 브리켓이 제작되었다. 그리고, 이 시험에 의해 브리켓의 강도에 미치는 영향이 조사되었다.
본 시험에 사용된 전기로 더스트와 미분탄의 평균 입경 및 화학 성분이 표 2에, 배합 조건이 표 3에, 각각 나타나 있다.
Figure pct00002
Figure pct00003
상기 표 3에 나타낸 각 배합 조건으로써 분상 혼합물이 작성되고, 도 2에 나타낸 브리켓 버신(17)을 이용하여 부피 약 1Ocm3의 브리켓이 제조되었다. 상기 브리켓 머신(17)의 회전롤(2, 3)의 사양은, 롤 직경: 520mm, 롤폭: 200mm, 포켓 치수: 길이 30mm×폭 25mm×깊이 7mm이며, 선압은 23kN/cm이다.
여기에, 전기로 더스트 및 CDQ 분말은, 모두 건조 분말 상태였기 때문에, 건조는 행해지지 않았다. 그러나, 당밀에는 다량의 수분이 포함되어 있고, 그 수분 함유량은 대폭 변동하기 때문에, 제조된 브리켓의 수분 함유량은 상기 표 3에 나타내는 대로, 건조량 기준으로 1.6 내지 3.0질량% 정도의 범위에서 변동했다.
브리켓의 압궤 강도는 ISO 4700에 준거하여 측정되었다. 구체적으로는, 횡으로 누인 브리켓에 대하여 그 두께 방향으로 작용하는 것에 의해, 브리켓을 파괴에 이르게 하는 압축 하중의 최소 값이 측정되고, 10개의 브리켓에 대한 그 측정 값의 평균 값이 상기 압궤 강도로서 산정되었다. 이 압궤 강도의 단위 「kgf」는 9.80665N에 상당한다.
상기 브리켓의 낙하 강도는, 45cm의 높이로부터 브리켓을 철판 상에 낙하시키는 조작을 반복하는 것에 의해 측정된다. 구체적으로는, 브리켓이 깨어지기까지의 상기 낙하 조작의 회수가 10개의 브리켓에 대하여 각각 측정되고, 그 평균 값이 상기 낙하 강도로서 산정된다.
상기 압궤 강도 및 상기 낙하 강도를 포함하는 브리켓 품질의 측정 결과를 상기 분상 혼합물의 배합 조건과 동시에 상기 표 3에 나타낸다. 또한, 도 3 및 도 4에, 분상 혼합물 중의 유분 함유량과 브리켓의 낙하 강도 및 압궤 강도의 관계를 나타낸다. 이들 그림은, 가압 롤 회전 속도가 일정(즉, 브리켓 제조 속도가 일정)의 조건 하에서는, 분상 혼합물 중의 유분 함유량이 증가함에 따라서 브리켓의 강도(낙하 강도, 압궤 강도 또한)가 거의 직선적으로 저하되는 경향을 나타냄과 동시에, 분상 혼합물 중의 유분 함유량이 일정한 조건하에서는, 가압 롤 회전 속도(브리켓 제조 속도)를 상승시킬수록, 브리켓의 강도(낙하 강도, 압궤 강도 또한)가 저하되는 경향을 나타내고 있다.
따라서, 가급적으로 높은 제조 효율을 유지하면서 소정의 브리켓 강도를 확보하기 위해서는, 분상 혼합물 중의 유분 함유량에 따라 가압 롤(1)의 회전 속도를 조정하면 바람직하고, 더 바람직하게는 상기 유분 함유량을 소정의 허용 범위 내에 들어가도록 조정하면 바람직한 것을 알 수 있다.
실시예 2
또한, 분상 혼합물 중에의 CaO 함유 원료의 첨가에 의한, 가압 롤의 포켓 내에의 분상 혼합물의 부착 방지 효과를 확인하기 위해, 분상 혼합 원료 중의 유분 함유량을 19질량%, 가압 롤의 회전 속도를 5.4rpm으로 고정하고, 상기 분상 혼합 원료에 대한, CaO 함유 원료로서의 소석회의 첨가량 및 당밀의 첨가량을 여러 가지로 변경하여 상기 실시예 1과 같은 브리켓 제조 시험을 실시한 바, 이하의 결과가 얻어졌다.
소석회의 첨가를 하지 않는 경우, 당밀의 첨가량을 4.0질량%이라고 하면 낙하 강도는 2.2회이며 부족하다(상기 표 3의 No.5 참조). 그러나, 낙하 강도의 향상을 위해 당밀의 첨가량을 4.0질량%보다 더 증량하면, 가압 롤의 포켓 내에의 분상 혼합물의 부착이 발생하여, 정상인 브리켓의 성형을 할 수 없게 된다.
이에 대하여, 소석회를 4.0질량% 첨가한 경우는, 당밀의 첨가량을 5.5질량%으로 증량하더라도, 가압 롤의 포켓 내에의 분상 혼합물의 부착은 발생하지 않고, 정상인 브리켓의 성형이 가능하게 된다. 그 성형된 브리켓의 낙하 강도는 충분히 높고, 13회이다.
이상의 결과는, 분상 혼합물 중에의 적량의 CaO 함유 원료의 첨가가, 가압 롤의 포켓 내에의 분상 혼합물의 부착을 방지하는 효과를 생기게하는 것을 나타내고 있다.
이상과 같이, 본 발명은 유분을 함유하는 제철소 더스트를 이용하면서, 과도하게 브리켓의 제조 능력을 감소시키는 일 없이, 충분한 강도를 갖는 탄재 내장 브리켓을 제조하는 것이 가능한 제조 방법을 제공한다. 이 방법은, 유분을 함유하는 제철소 더스트에 적어도 탄재와 바인더를 첨가하고 혼합하여 분상 혼합물로 하는 것과, 이 분상 혼합물을 가압 롤을 이용하여 압축 성형하는 것에 의해 브리켓을 생성하는 것과, 상기 분상 혼합물에 있어서의 유분 함유량의 증감을 인식하여, 그 유분 함유량이 증가할수록 상기 가압 롤의 회전 속도를 저하시키도록 상기 회전 속도를 조정하는 것을 포함하며, 이 회전 속도의 조정이, 브리켓의 제조 능력의 유지와, 브리켓의 충분한 강도의 확보의 양립을 실현한다.
본 발명에서는, 또한 상기 분상 혼합물의 유분 함유량이 미리 설정된 허용범위 내에 들어가도록 상기 유분 함유량을 조정하는 것을 포함하는 것이 보다 바람직하다. 이 유분 함유량의 조정은, 상기 가압 롤의 회전 속도의 과도한 상승이나 과도한 저하를 불필요로 하게 하여, 상기 가압 롤을 항상 효율이 좋은 속도로 운전하는 것을 가능하게 한다.
상기 분상 혼합물의 유분 함유량의 허용 범위는, 예컨대 0.5질량% 이상 2.0질량% 이하의 범위가 적합하다.
상기 분상 혼합물의 유분 함유량의 조정은, 예컨대 서로 다른 유분 함유량을 가지는 복수종의 제철소 더스트를 배합하는 것과, 그 배합 비율을 바꾸는 것에 의해 실시하는 것이 가능하다. 이 방법은, 상기 유분 함유량을 위한 특별한 조정 물질의 첨가를 불필요하게 하거나, 또는 그 필요 첨가량의 삭감을 가능하게 한다.
상기 제철소 더스트에는 필요에 따라 유분을 함유하지 않는 산화철 함유 원료 및 CaO 함유 원료 중의 적어도 한 쪽이 첨가될 수 있다. 특히, 상기 제철소 더스트에, 상기 분상 혼합물 중의 CaO 함유 원료의 함유량을 2.0질량% 이상으로 하는 양의 CaO 함유 원료를 첨가하는 것은, 가압 롤의 표면에의 분상 혼합물의 부착을 유효하게 억제한다.
본 발명은, 보다 바람직하게는 상기 가압 롤을 이용하여 생성된 성형물을 체상과 체하로 분급하여, 그 체상을 환원로로 반송하는 것을 포함한다. 이 분급은, 상기 환원로에 의해 제조되는 환원철의 품질의 향상에 기여한다.
이 경우에, 상기 분상 혼합물의 유분 함유량의 인식은, 적어도 상기 성형물 중 상기 체상 또는 상기 체하의 비율을 기초로 하여 실시되는 것이 가능하다. 이것은, 상기 유분 함유량의 인식을 쉽게 한다.
또한, 상기 체상에 포함되는 브리켓이, 상기 환원로 내에 상기 브리켓을 공급하기 위한 브리켓 공급 호퍼 내에 투입되는 경우에는, 그 브리켓 공급 호퍼 내의 브리켓 량을 기초로하여 상기 분상 혼합물의 유분 함유량의 인식이 행하여지는 것도 가능하다.
한편, 상기 체하는, 상기 탄재 및 상기 바인더와 동시에 상기 제철소 더스트에 혼합되는 것이 보다 바람직하고, 이것은 높은 원료 보유의 확보를 가능하게 한다.
본 발명은 상기 분상 혼합물을 스크류 피더의 회전에 의해서 상기 가압 롤에 강제적으로 보내는 경우에, 특히 적합하다. 상기 분상 혼합물의 유분 함유량은 이 분상 혼합물의 상기 스크류 피더에 대한 미끄러지기 쉬움에 현저한 영향을 주기 때문에, 상기 유분 함유량의 증감에 따르는 가압 롤의 회전 속도의 조정은 대단히 유효하게 된다.
또한, 본 발명에 따른 별도의 탄재 내장 브리켓을 제조하기 위한 방법은, 유분을 함유하는 제철소 더스트에, 적어도 탄재와 바인더를 첨가하여 혼합하여 분상 혼합물로 하는 것과, 이 분상 혼합물을 가압 롤을 이용하여 압축 성형하여 브리켓을 생성하는 것과, 상기 가압 롤을 이용하여 생성된 성형물을 체상과 체하로 분급하고, 그 체상을 환원로로 반송하는 것과 동시에 체하를 상기 가압 롤에 공급되는 원료에 혼합하는 것과, 상기 분상 혼합물의 유분 함유량의 증감을 인식하고, 그 유분 함유량이 증가할수록 브리켓 머신의 가압 롤에 공급되는 원료에 대하여 이것에 포함되는 상기 체하의 중량 비율(즉 리사이클 율)을 증가시키는 것을 포함한다. 이 방법에서는, 상기 체하의 리사이클에 의해서 그 유효한 이용이 가능함과 동시에, 브리켓의 제품량을 감소시키는 일 없이, 그 리사이클율의 조정에 의해서 적정한 제품 브리켓의 강도를 확보하는 것이 가능하다.

Claims (12)

  1. 유분을 함유하는 제철소 더스트를 이용하여 탄재 내장 브리켓을 제조하기 위한 방법으로서,
    유분을 함유하는 제철소 더스트에 적어도 탄재와 바인더를 첨가하고 혼합하여 분상 혼합물로 하는 것과,
    이 분상 혼합물을 가압 롤을 이용하여 압축 성형하여 브리켓을 생성하는 것과,
    상기 분상 혼합물의 유분 함유량의 증감을 인식하여, 그 유분 함유량이 증가할수록 상기 가압 롤의 회전 속도를 저하시키도록, 상기 유분 함유량의 증감에 따라 상기 가압 롤의 회전 속도를 조정하는 것을 포함하고,
    싱기에서, 분상 혼합물 중의 유분 함유량이란, 분상 혼합물 중에 있어서의 제철소 더스트와 탄재와 산화철 함유 원료와 CaO 함유 원료의 합계 질량(산화철 함유 원료 및 CaO 함유 원료의 적어도 하나의 질량이 0인 경우도 포함한다)에 대한 유분의 질량 비율로 정의되는 값인 것을 특징으로 하는 탄재 내장 브리켓의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    추가로, 상기 분상 혼합물의 유분 함유량이 미리 설정된 허용 범위 내에 들어가도록 상기 유분 함유량을 조정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄재 내장 브리켓의 제조 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 분상 혼합물의 유분 함유량의 허용 범위가 0.5질량% 이상 2.0질량% 이하의 범위인 것을 특징으로 하는 탄재 내장 브리켓의 제조 방법.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 분상 혼합물의 유분 함유량의 조정이, 서로 다른 유분 함유량을 갖는 복수종의 제철소 더스트를 배합하는 것과, 그 배합 비율을 변화시키는 것에 의해 실시되는 것을 특징으로 하는 탄재 내장 브리켓의 제조 방법.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제철소 더스트에, 추가로 유분을 함유하지 않는 산화철 함유 원료 및 CaO 함유 원료 중의 적어도 하나가 첨가되는 것을 특징으로 하는 탄재 내장 브리켓의 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제철소 더스트에, 상기 분상 혼합물 중의 CaO 함유 원료의 함유량을 2.0질량% 이상으로 하는 양의 CaO 함유 원료가 첨가되는 것을 특징으로 하는 탄재 내장 브리켓의 제조 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    추가로, 상기 가압 롤을 이용하여 생성된 성형물을 체상(篩上)과 체하(篩下)로 분급하고, 그 체상을 환원로에 반송하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄재 내장 브리켓의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 분상 혼합물의 유분 함유량의 인식이, 적어도 상기 성형물 중의 상기 체상 또는 상기 체하의 비율에 기초하여 실시되는 것을 특징으로 하는 탄재 내장 브리켓의 제조 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 체상에 포함되는 브리켓이, 상기 환원로 내에 상기 브리켓을 공급하기 위한 브리켓 공급 호퍼 내에 투입되고, 상기 분상 혼합물의 유분 함유량의 인식이, 적어도 상기 브리켓 공급 호퍼 내의 브리켓 양에 기초하여 실시되는 것을 특징으로 하는 탄재 내장 브리켓의 제조 방법.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    추가로, 상기 체하를 상기 탄재 및 상기 바인더와 함께 상기 제철소 더스트에 혼합하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄재 내장 브리켓의 제조 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    추가로, 상기 분상 혼합물을 스크류 피더의 회전에 의해서 상기 가압 롤에 강제적으로 보내주는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄재 내장 브리켓의 제조 방법.
  12. 유분을 함유하는 제철소 더스트를 이용하여 탄재 내장 브리켓을 제조하기 위한 방법으로서,
    유분을 함유하는 제철소 더스트에, 적어도 탄재와 바인더를 첨가하고 혼합하여 분상 혼합물로 하는 것과,
    이 분상 혼합물을 가압 롤을 이용하여 압축 성형하여 브리켓을 생성하는 것과,
    상기 가압 롤을 이용하여 생성된 성형물을 체상과 체하로 분급하고, 그 체상을 환원로에 반송함과 함께 체하를 상기 가압 롤에 공급되는 원료에 혼합하는 것과,
    상기 분상 혼합물의 유분 함유량의 증감을 인식하여, 그 유분 함유량이 증가할수록 브리켓 머신의 가압 롤에 공급되는 원료에 대하여 이것에 포함되는 상기 체하의 중량 비율을 증가시키는 것을 포함하고,
    상기에서, 분상 혼합물 중의 유분 함유량이란, 분상 혼합물 중에 있어서의 제철소 더스트와 탄재와 산화철 함유 원료와 CaO 함유 원료의 합계 질량(산화철 함유 원료 및 CaO 함유 원료의 적어도 하나의 질량이 0인 경우도 포함한다)에 대한 유분의 질량 비율로 정의되는 값인 것을 특징으로 하는 탄재 내장 브리켓의 제조 방법.
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