KR20110000375A - 수화율 예측 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수화율 예측 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 석회석내 결정들의 입도 크기 와 온도간의 상관관계에 따라서 석회석의 수화율을 예측하는 수화율 예측 방법에 관한 것이다. 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 석회석 수화율 예측 방법은 석회석을 소성하기 위한 소성 온도를 산정하는 소성 온도 산정 단계; 석회석의 입도 사이즈를 측정하는 입도 사이즈 측정 단계; 및 석회석 소성온도 및 입도 사이즈에 근거하여 수화율을 예측하되, 석회석 소성 온도 및 입도 사이즈 간의 상관 관계로 산출된 수화율 예측식에 산정된 소성온도 및 측정된 석회석의 입도 사이즈를 대입 연산하여 해당 석회석의 수화율을 예측하는 수화율 예측 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
석회석, 생석회, 소성
Description
본 발명은 수화율 예측 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 석회석내 결정들의 입도 크기 와 온도간의 상관관계에 따라서 석회석의 수화율을 예측하는 수화율 예측 방법에 관한 것이다.
일반적으로 고로에서 생산된 용선에는 탄소의 함유량이 많고 인(P), 황(S), 규소(Si)와 같은 불순물이 포함되어 있어 탄소의 양을 줄이고 불순물을 제거하는 제강공정이 필요하다. 이 공정에서 용선에 포함된 불순물인 황(S) 등의 성분을 제거하기 위해 생석회가 투입된다.
현재, 생석회는 제철소 제강 공정에서 탈황 등의 정련을 위한 조재제로 사용되고 있으며, 최근에 고청정강의 제조를 위해서 더욱더 고품위의 생석회 품질이 요구되고 있는 실정이다.
종래 생석회 제조 과정은 석회소성로에 원료인 석회석(또는 원석)을 장입하고, 석회소성로에서 원료인 석회석(CaCO3)을 약 900℃ 이상으로 가열함으로써 CaCO3를 CaO와 CO2로 열분해시켜 기상인 CO2는 제거하고 고상인 CaO(생석회)를 회 수하는 공정을 거치게 된다.
그러나, 종래의 석회소성로에서 제조된 생석회는 조업중 변동되는 원석의 종류 및 입도, 소성 시간, 설비 트러블 등 로황에 따라 그 소성도가 변하고 있지만 공정이 끝날 때 까지는 생석회의 제품 품질 상태를 예측 할 수 없고 석회석을 소성한 후에 별도 과정을 통해 생석회 정도를 확인하여야 했다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 석회석내 결정들의 입도 크기와 온도간의 상관관계로부터 도출된 수화율 예측식을 이용하여 수화율을 예측하는 수화율 예측 방법을 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 석회석 수화율 예측 방법은 석회석을 소성하기 위한 소성 온도를 산정하는 소성 온도 산정 단계; 석회석의 입도 사이즈를 측정하는 입도 사이즈 측정 단계; 및
석회석 소성온도 및 입도 사이즈에 근거하여 수화율을 예측하되, 석회석 소성 온도 및 입도 사이즈 간의 상관 관계로 산출된 수화율 예측식에 산정된 소성온도 및 측정된 석회석의 입도 사이즈를 대입 연산하여 해당 석회석의 수화율을 예측하는 수화율 예측 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 수화율 예측식은, 수화율(%) = a*X + b*Y + c
[X는 소성온도, Y는 입도 사이즈, a 는 소성온도 계수이고, b는 입도 사이즈 계수, c는 보정상수] 인 것이 바람직하다.
또, 소성온도 계수는, 0.021 이상인 것이 바람직하다.
또, 입도 사이즈 계수는, 1.74 이상인 것이 바람직하다.
또, 보정상수는, 58.0 이상인 것이 바람직하다.
또, 석회석을 소성로에서 소성시키되, 소성온도 및 입도 사이즈를 소성 조건으로 하여 소성시켜 생석회를 생성하는 소성 단계; 소성단계에서 생성된 생석회를 근거로 실측 수화율을 측정하는 실측 수화율 측정 단계; 및 예측된 수화율과 실측 수화율을 비교하여 수화율 예측식의 소성온도 계수, 입도 사이즈 계수, 및 보정상수 중 적어도 하나 이상을 보정하는 수화율 예측식 보정 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 석회석내 결정들의 입도 사이즈 및 온도간의 상관관계에 따라서 석회석의 수화율을 예측함으로써 석회석의 생산량 및 최적의 조건을 산정할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 관하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 여기서 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 석회석 결정 입도 및 온도에 따른 수화율 산출 예를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 수화율 예측치 및 수화율 실측치를 예시한 도면이고, 도 3은 소성온도 별 결정입도의 예를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 석회석 결정 입도에 따른 소성율 예측 방법을 도시한 흐름도이다.
본 발명에서는 석회소성로에 석회석을 장입하여 소성을 진행하기 전에 미리 석회석의 입도 사이즈 및 소성온도를 근거로 산출된 수화율 예측식을 도입하여 수화율을 예측하고자 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 수화율은 석회석의 입도 사이즈 및 소성온도 조건에 비례함을 알 수 있고, 통상 석회석은 지층 발생 원인이나 형상에 따라서 각기 다른 입도 사이즈를 갖게 되는데, 석회석의 입도 사이즈가 작을수록 수화율이 감소하고, 소성온도가 높을수록 수화율이 증가함을 알 수 있다. 이러한 반복적인 실험에 의해서 수화율 예측식을 도출하고, 수화율 예측식은 수식1과 같다.
[수학식 1]
수화율 예측식은,
수화율(%) = a*X + b*Y + c
[X는 소성온도, Y는 입도 사이즈, a 는 소성온도 계수이고, b는 입도 사이즈 계수, c는 보정상수]
- 여기서 수화율은 소성온도, 결정 입도에 비례함, (소성 시간은 5시간 이내로 설정), a 바람직하게는 0.021로 채용하고, b는 바람직하게는 1.74로 채용하고, c는 바람직하게는 58.0로 채용한다.
여기서, 수화율은 석회소성 후 일정 시료를 물과 반응시켜서 용해되고 남은 미소성 잔량의 무게를 측정하여 백분율로 나타낸 값으로, 하기 수학식 2에 의해 계산되어 질 수 있다. 이러한 수화율을 실측하는 방식은 공지된 사항이므로 상세한 설명은 생략한다.
[수학식 2]
(전체 소성 시료량- 미소성 잔량)
--------------------------- * 100 = 수화율
전체 소성 시료량
도 2를 참조하면, 상술한 도 1에 예시된 수화율 실측치와 상술된 수화율 예측식에서 도출된 예측치는 일치함을 알 수 있다.
도 3을 참조하면, 도 1 및 도 2의 실험에 의하면 도 3에에 예시된 조건에 의하면 소성온도별 결정 입도는 수화율 91% 이상을 예측할 수 있게 되고, 이러한 수화율 예측에 따라 석회석 종류에 따른 소성 온도를 제어할 수 있게 된다.
도 4를 참조하면, 평균 입도 사이즈별 규격을 도시한 도표로서, 석회석의 평균 입도사이즈 별로 결정 입도 크기 번호를 산정하였다. 이러한 결정 입도 크기 번호에 도 4에서 예시한 방식으로 해당 입도 사이즈에 해당하는 수화율, 소성율, 소성조건을 산정하여 DB화하여 규격 데이터를 산정하게 된다. 이러한 규격 데이터는 실제 실험에 의해서 산정된 규격에 따르게 된다.
본 발명에서는 상술한 도 1 내지 도 4에 예시된 실험 및 결과에 따라 수화율을 예측하게 되는데, 이를 보다 상세히 설명하면, 이미지 어날라이져(Image Analyzer) 등을 이용하여 석회소성로에 장입될 석회석의 입도 사이즈를 측정한다. 이러한 규격 데이터는 실제 실험에 의해서 산정된 규격에 따르게 된다.
여기서, 석회석의 샘플을 채취하여 절단하고, 그 절단된 단면을 촬영하여 생성된 이미지 내의 입도 조직들에 대한 크기의 평균으로부터 석회석의 입도 사이즈를 측정하게 된다.
다음, 석회석을 소성하기 위한 소성온도를 설정한다. 소성온도는 석회석의 입도 사이즈에 따라 적정한 소성온도를 산정한는 것이 바람직하다.
다음, 상술한 수화율 예측식에 따라 수화율을 예측하고, 요구되는 수화율에 따른 소성조건을 산정하고 그에따라 석회소성로에서 석회석을 소성하여 생석회를 제조하게 된다.
여기서, 석회석을 소성하여 생석회를 생성하는 반응식은 다음과 같다.
CaCO3 → CaO + CO2↑
이처럼 석회석에 포함된 CO2 를 최대한 방출시킬 수 있도록 소성조건으로 석회소성로를 가동하여 최상의 생석회를 생성하게 된다. 여기서, 소성조건은 석회석의 수화율에 대비되는 소성온도 및 소성시간을 포함하게 된다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 석회석 수화율 산출 및 적용 예를 설명하면 다음과 같다.
우선, 석회석 소성 온도를 설정한다(S10). 예컨대, 850, 900, 1000℃
다음 해당 석회석에 대한 입도 사이즈를 측정한다(S20). 석회석에 대한 입도 사이즈는 이미지 어날라이져(Image Analyzer)를 이용하여 측정한다. 즉, 석회석의 샘플을 채취하여 절단하고, 그 절단된 단면을 촬영하여 생성된 이미지 내의 입도 조직들에 대한 크기의 평균으로부터 석회석의 입도 사이즈를 측정하게 된다. 이러 한 이미지 어날라이저에 대한 구성은 당업계에 종사하는 자라면 공지된 기술로부터 용이하게 이해될 것이다.
이어, 측정된 석회석의 입도 사이즈 및 석회서 소성 온도를 상술한 수화율 예측식에 대입하여 수화율을 산출한다(S30).
예) 수화율(%) = 0.021*(850) + 1.74*(8.51) + 58.0 = 91%
- 전제조건 : 수화율은 소성온도, 결정 입도에 비례함, (소성 시간은 5시간 이내로 설정)
다음, 상술한 소성조건에 따라 석회소성로에 해당 석회석을 장입하여 소성과정을 거치게 된다(S40). 즉, 석회소성로에 원료인 석회석(또는 원석)을 장입하고, 석회소성로에서 원료인 석회석(CaCO3)을 소성조건, 즉 가열 온도에 따라 가열함으로써 CaCO3를 CaO와 CO2로 열분해시켜 기상인 CO2는 제거하고 고상인 CaO(생석회)를 회수하는 공정을 거치게 된다.
이어, 소성된 생석회에 대한 실측 수화율을 측정한다. 수화율은 상술한 방식으로 산출되는데 상세한 설명은 생략한다.
다음, 상술한 실측 수화율 및 예상 수화율을 비교하여(S60), 오차 범위가 클 경우 수화율 예측식의 a, b, c 계수를 보정하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 석회석내 결정들의 입도 사이즈 및 온도간의 상관관계에 따라서 석회석의 수화율을 예측함으로써 석회석의 생산량 및 최적의 조건을 산정할 수 있는 효과가 있다.
이상, 본 발명의 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
도 1은 석회석 결정 입도 및 온도에 따른 수화율 산출 예를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 수화율 예측치 및 수화율 실측치를 예시한 도면.
도 3은 소성온도 별 결정입도의 예를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 석회석 결정 입도에 따른 소성율 예측 방법을 도시한 흐름도.
Claims (6)
- 석회석을 소성하기 위한 소성 온도를 산정하는 소성 온도 산정 단계;상기 석회석의 입도 사이즈를 측정하는 입도 사이즈 측정 단계; 및상기 석회석 소성온도 및 입도 사이즈에 근거하여 수화율을 예측하되, 상기 석회석 소성 온도 및 입도 사이즈 간의 상관 관계로 산출된 수화율 예측식에 상기 산정된 소성온도 및 상기 측정된 석회석의 입도 사이즈를 대입 연산하여 해당 석회석의 수화율을 예측하는 수화율 예측 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 석회석 수화율 예측 방법.
- 청구항 1에 있어서,수화율(%) = a*X + b*Y + c[X는 소성온도, Y는 입도 사이즈, a 는 소성온도 계수이고, b는 입도 사이즈 계수, c는 보정상수] 인 것을 특징으로 하는 석회석 수화율 예측 방법.
- 청구항 2에 있어서,상기 소성온도 계수는, 0.021 이상인 것을 특징으로 하는 석회석 수화율 예측 방법.
- 청구항 2에 있어서,상기 입도 사이즈 계수는, 1.74 이상인 것을 특징으로 하는 석회석 수화율 예측 방법.
- 청구항 2에 있어서,상기 보정상수는, 58.0 이상인 것을 특징으로 하는 석회석 수화율 예측 방법.
- 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한항에 있어서,상기 석회석을 소성로에서 소성시키되, 상기 소성온도 및 입도 사이즈를 소성 조건으로 하여 소성시켜 생석회를 생성하는 소성 단계;상기 소성단계에서 생성된 생석회를 근거로 실측 수화율을 측정하는 실측 수화율 측정 단계; 및상기 예측된 수화율과 실측 수화율을 비교하여 상기 수화율 예측식의 소성온도 계수, 입도 사이즈 계수, 및 보정상수 중 적어도 하나 이상을 보정하는 수화율 예측식 보정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 석회석 수화율 예측 방법.
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