KR20110057221A - 미세한 미립자 철광석 캐리어의 괴상체 제조 방법 - Google Patents

미세한 미립자 철광석 캐리어의 괴상체 제조 방법 Download PDF

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Abstract

금속야금학적 공정을 위한 출발 재료로서 적어도 하나의 결합제와 미세 미립자 철 캐리어로 구성된 괴상체를 제조하기 위한 공정이 설명되어 있다. 괴상체는 적어도 하나의 추가의 괴상화 단계에서, 철 캐리어 및 적어도 하나의 결합제로 구성된 층으로 코팅되며, 괴상체의 표면 영역에 있는 결합제만이 경화되는 방식으로 가열된다. 출발 재료 및 필요하다면 첨가제와 괴상체로부터 액체 선철 또는 액체 강 미가공 제품을 제조하기 위한 공정에서, 괴상체가 예열 단계에서 충분히 경화되는 방식으로 예열 단계를 가지는 환원 영역에서 괴상체가 예열된다.

Description

미세한 미립자 철광석 캐리어의 괴상체 제조 방법 {PROCESS FOR PRODUCING AGGLOMERATES OF FINELY PARTICULATE IRON CARRIERS}
본 발명은 열 공정, 특히 금속야금학적 공정용 장입 재료로서 미세한 입자의 철 캐리어, 특히 철광석 및/또는 철 함유 분진 및/또는 슬러리, 및 적어도 하나의 결합제로부터 괴상체를 제조하기 위한 공정에 관한 것이며, 철 광석 캐리어는 결합제 및 임의의 첨가제와 혼합되고 괴상화된다.
본 발명은 또한, 장입 재료, 특히 철광석, 가능하다면 첨가제 및 괴상체로부터 액체 선철 또는 액체 1차 강 제품을 제조하기 위한 제 1 항 내지 제 18 항에 따른 괴상체를 생성하는 방법에 관한 것이며, 상기 장입 재료는 환원 영역에서 상당히 환원된 후에 고정 층을 형성하기 위한 탄소 캐리어와 산소 함유 가스를 추가하면서 제련하기 위한 제련 영역 또는 제련 유닛, 특히 용융 가스화로로 공급되며, 공정 가스가 형성되어 상기 환원 영역 내측으로 유입된다.
철광석이 환원 영역에서 1차로 환원된 이후에 선철을 형성하기 위해 제련 영역에서 용융되는 것이 종래 기술로부터 공지되어 있다. 그와 같은 공정은 예를 들어 장입 재료의 입자 크기에 의해 특징 지워지는 작동 범위에서 작동한다. 실제로, 미세한 입자 크기는 상당한 양의 분진이 공정 중에 발생하는 문제점을 수반하거나, 미세한 미립자들이 공정 가스를 따라 공정 유닛으로부터 배출될 수 있다.
그러므로, 본 발명의 목적은 매우 미세한 입자 크기를 갖는 극미세 광석이 처리될 수 있는 범위로 액체 선철을 제조하기 위한 공정의 작동 범위를 확장하고자 하는 것이다.
이러한 목적은 특허청구범위 제 1항에 따른 공정에 의해 달성된다.
예를 들어, 철광석 및/또는 철 정광 및/또는 철 함유 분진 및/또는 슬러리와 같은 극미세 입자의 철 캐리어가 본 발명에 따른 공정에 의해 처리될 수 있다. 이는 미세한 미립자 형태의 부분들, 특히 분진 형태의 부분들이 환원 유닛 내에서의 처리 이전 및 처리 중에 괴상체에 작용하는 기계적 하중의 결과로써 차례로 발생하는 것을 방지 또는 어렵게 하는 것을 포함한다. 이들 하중은 보통 괴상체들 사이의 상호작용의 결과로써 가압, 마찰, 전단 및 충격에 의한 것이다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 결합제와 함께 혼합된 미세 입자의 철 캐리어가 괴상화되고 계속해서 결합제가 괴상체의 표면 영역에서 경화되도록 가열된다. 이러한 가열은 결합제의 경화를 특별하게 제어하기 위해 사용될 수 있으며, 이러한 방식으로 기계적 특성들, 특히 괴상체 표면에서의 강도가 설정될 수 있다. 이러한 경우에 가열은 금속야금학적 공정 이외에, 특히 건조 작업 또는 건조 작업 직후, 또는 금속야금학적 공정의 제 1 단계 이내에 처리 장치에서 발생한다.
후자의 경우에, 낮은 온도, 특히 주위 온도에서 괴상체가 추가의 가열 없이 기계적 하중에 의해 크게 손상되지 않은 금속야금학적 공정의 제 1 단계로 유입되기에 적합한 강도를 빨리 증가시키는 결합제를 사용하는 것도 대안적 또는 추가로 가능하며, 추가 서비스 요건에 요구되는 경화는 상기 공정의 제 1 단계에서의 가열에 의해 발생한다. 이 경우에 주위 온도는 결합제를 경화시키는데 적합하다.
그 결과, 예를 들어 환원 공정 또는 제련 환원 공정과 같은 금속야금학적 공정에서 괴상체를 처리하는 것이 가능하며, 미세 미립자 형태로 얻어지는 부분들이 적어도 충분히 환원되게 하는 것이 가능하거나 거의 완전히 방지된다. 이와 관련하여 괴상체는 전적으로 충분히 경화되지 않는 것이 특히 유리하며, 결과적으로 가열은 적어도 짧게 줄어들 수 있으며 에너지 소모도 상당히 감소될 수 있다. 그러나 필요하다면, 괴상체는 전적으로, 다시 말해 외각 영역만이 아니라 모든 부분이 충분히 경화될 수 있다.
본 발명에 따른 공정의 유리한 실시예에 따라서, 적어도 하나의 추가의 괴상화 단계에서 괴상체들은 철 캐리어 및 적어도 하나의 결합제를 포함하는 층으로 코팅된다. 추가의 층은 코어 이외의 영역에 상이한 결합제 부분이나 상이한 종류의 결합제를 가지거나 내측 이외의 영역에 상이한 미세 입자의 철 캐리어로 구성된 괴상체를 제조하는 것을 가능하게 한다. 이는 괴상체를 금속야금학적 공정에 채택될 수 있게 하며, 특히 다단계 금속야금학적 공정에 고려될 수 있게 한다. 예를 들어, 추가의 층은 이러한 층이 금속야금학적 공정의 제 1 단계에서 우선적으로 변환될 수 있도록 선택될 수 있다.
본 발명에 따른 공정의 유리한 실시예에 따라서, 적어도 하나의 추가의 괴상화 단계 이후에 괴상체는 최외각 층 또는 외각 층의 결합제가 경화되도록 가열된다. 이러한 가열은 괴상체의 임의의 외각 영역에서만 발생하도록 제어될 수 있다. 경화된 외각 층은 금속야금학적 공정 및 금속야금학적 공정의 제 1 단계로 공급되기 이전의 취급 동안 기계적 하중으로부터 괴상체를 적절히 보호한다. 금속야금학적 공정의 추가 과정, 특히 가열 및 환원 단계에서, 괴상체의 코어 영역에서도 강도가 증가한다. 외각 영역으로부터 코어로 진행하는 환원(금속화)에 의해 산화철의 금속 철로의 변태의 결과로써, 괴상체는 최대 강도를 갖게 되며 연화 온도에 도달할 때까지 정상적인 기계적 하중에 의해 실제로 파괴되지 않는다. 이와 관련하여 외각 층 또는 층들의 기계적 특성뿐만 아니라 조성이 금속야금학적 공정을 적합하게 할 수 있다는 점도 특히 유리하다. 예를 들어, 괴상체의 외각 층에서 미세 미립자 형태의 장입 재료의 조성은 환원을 통한 금속화가 산화 가스의 대기중에서의 가열 중에 발생하여 금속 철이나 그의 전구체인 우스타이트(wustite)를 생성하도록 선택되는 것도 가능하다. 그 결과, 괴상체의 아직까지 산화성인 코어(oxidic core) 주위에 안정한 금속 외피를 형성하는 것이 일반적인 가스에 의한 환원(간접 환원)에 비해서 속도가 빨라진다.
본 발명에 따른 공정의 적합한 실시예는 괴상체가 추가의 괴상화 단계 이전에 경화되는 실시예를 제공한다. 그 결과, 경화는 또한 괴상체의 코어 영역에서도 달성됨으로써, 추가의 강도를 얻는다. 외측으로부터 내측으로 증가하는 온도를 갖는 온도 프로파일의 형성으로 인해 괴상체의 외피 전체에 걸친 보다 높은 경화 온도 또는 경화 영역에서의 보다 긴 거주 시간이 이러한 괴상체, 특히 코어의 상당한 경도를 달성하기 위해 수용되어야 한다.
본 발명에 따른 공정의 특정 실시예에 따라, 최외각 층 또는 외측 층의 결합제는 괴상체 내측에 있는 결합제보다 낮은 경화 온도를 가진다. 이 경우에, 낮은 온도, 특히 주위 온도에서 괴상체가 사전 가열 없이 기계적 하중에 의해 크게 손상되지 않은 금속야금학적 공정의 제 1 단계로 유입되기에 적합한 최외각 층 또는 외각 층의 강도를 빨리 증가시키는 결합제를 사용하는 것도 가능하며, 추가 서비스 요건에 요구되는 경화는 상기 공정의 제 1 단계에서의 가열에 의해 발생한다. 이는 괴상화 이후의 괴상체의 가열이 최외각 층 또는 외각 층의 경화에 한정되게 함으로써, 경화에 필요한 시간이 절감되고 에너지 소모가 감소될 수 있다. 괴상체 코어에 결합제를 선택하는 것은 한편으로, 비용 측면에 기초하여 선택되거나 아니면 환원 저항, 즉 주어진 공정 조건 하에서 기계적 하중에 순간 노출시키면서 환원성 고온 가스 분위기에서의 입자 분해에 대한 괴상체의 저항 측면에 기초하여 선택된다.
본 발명에 따른 공정의 추가의 유리한 실시예에 따라, 괴상체는 특히 경화 이후에 코팅되며, 상기 코팅은 탄소 함유 재료, 석회석, 특히 생석회, 또는 괴상체로부터의 분진을 포함한다. 상기 코팅은 괴상체에 직접적인 공정 보조제를 제공할 수 있음으로써, 환원 공정 중에 예를 들어, 괴상체의 케이킹(caking)(달라붙음)이 방지될 수 있다. 게다가, 미처리 괴상체는 예를 들어, 파일 내에 저장될 때 함께 달라붙는 것을 방지하기 위해 코팅될 수 있다. 이런 목적으로, 바람직하게 철 및/또는 탄소를 함유하는 분말 재료가 최종 괴상화 단계에서 결합제의 첨가나 습윤화 없이 외측 도포제로서 괴상체에 가해질 수 있다.
본 발명에 따른 공정의 적합한 실시예에 따라, 괴상화 작업 이전에 철 캐리어 및 결합제 그리고 임의의 첨가제가 결합 성능을 개선하도록 분쇄된다. 사용된 결합제에 따라서, 분쇄는 결합제의 팽창에 결정적일 수 있으며, 계속되는 괴상화 단계에 바람직한 장입 재료의 일관성을 부과하거나 그렇지 않으면 장입 재료에 발생하는 화학적 반응들에 필요한 체류 시간을 제공한다.
본 발명에 따른 공정의 유리한 실시예는 철 캐리어가 미세 입자 철광석 및/또는 분진 및/또는 슬러리뿐만 아니라 0.1 내지 3 mm, 특히 0.5 내지 1.5 mm의 입자 크기를 갖는 미립자 부분, 특히 재순환된 괴상체를 포함하며, 미립자 부분은 괴상체의 형성을 위한 뉴클리언트(nucleant)로서의 역할을 하는 실시예를 제공한다. 괴상체가 주로 과립상 형태를 취하거나 펠렛타이징되는 경우에, 뉴클리언트의 사용은 괴상체의 형성 속도를 높이며 더욱 균일한 괴상체 크기 및 형태를 달성하는 효과를 가진다. 이와 관련하여 괴상체의 사용 중 또는 괴상체의 처리 중에 발생하는 재순환된 괴상체나 그렇지 않으면 재순환된 괴상체의 파편을 사용하는 것도 유리하다. 과립상 부분의 크기는 분쇄, 스크리닝(screening) 및 다른 적합한 방법에 의해 특정적으로 설정될 수 있다. 특히 (압출, 압착, 브리퀘팅(briquetting)) 처리 방법을 사용한 괴상화의 경우에, 상이한 크기의 미립자뿐만 아니라 서로 상이한 형태의 미립자를 혼합하는데도 유리할 수 있다. 예를 들어, 벗겨지기 쉬운 형태를 갖는 철 스케일(scale)을 미세 입자의 철 광석 또는 철 함유 슬러리와 혼합함으로써, 이들로부터 생성된 괴상체의 냉간 및 열간 강도가 개선된다.
본 발명에 따라, 특히 괴상화 중에 또는 괴상화 이후에 괴상체는 특히 열적 건조 및/또는 공기중에 저장함으로써 건조된다.
그러나, 본 발명에 따른 공정의 특정 실시예에 따라, 기계적 탈수 작업도 괴상화 이전 또는 괴상화 중에 발생될 수 있으며, 특히 기계적 탈수 작업은 가압 성형 작업 중에 발생될 수 있다.
기계적 탈수는 금속야금학적 공정의 건조 시간 및 예열 기간을 감소시킨다. 이 경우에 습도를 감소시키는 방법이 필요에 따라 선택될 수 있다.
본 발명에 따른 공정의 유리한 실시예에 따라, 괴상체는 과립상화 또는 펠렛타이징에 의해 생성된다. 압착/브리퀘팅에 비해 과립상화/펠렛타이징의 장점은 낮은 설비 소모 또는 설비 마모와 낮은 결합제 요건에 있다. 다른 한편으로, 과립상화/펠렛타이징 방법은 미세한 입자의 공급원료를 필요로 함으로써, 연마에 의한 실제 괴상화 공정을 위해 장입 재료가 가능한 한 먼저 준비되어야 한다.
그러나, 이들의 미세한 입자 크기 때문에, Corex(등록 상표) 또는 Finex(등록 상표)와 같은 용융 환원 공정으로부터 철 함유 금속야금학적 분진 및 예를 들어 부유 공정에 의해 얻어진 철광석 정광은 일반적으로 과립상화/펠렛타이징에 의해 추가의 연마 노력없이 괴상화될 수 있다. 그러나, 몇몇 환경 하에서 괴상체의 증가된 강도를 설정하는데 압착 방법이 바람직하며 압착으로 인한 불리한 환원 에너지의 감소가 덜 중요하다면, 특히 압착/브리퀘팅에 의해 재료를 가압 또는 압착하면서 괴상화를 수행하는 것이 유리할 수 있다.
본 발명에 따른 공정에 의해 특히 유리하게 처리되는 것은 제강 공정으로부터의 철 및/또는 탄소 함유 잔류물 또는 미세하게 연마된 탄소 캐리어, 특히 무연탄, 코크스, 석유 코크스인 분진 및/또는 슬러리이다. 이는 처리 순서에 따른 불리한 결과를 수용함이 없이 금속야금학적 공정을 위한 분진 또는 슬러리와 같은 극미세 잔류물 내에 함유된 가치있는 재료를 사용할 수 있게 한다.
본 발명에 따라, 철 캐리어는 소결 광, 정광, 작은 크기의 철광석 재료, 괴상화로부터의 반송물 또는 분진이다. 예를 들어 금속야금학적 공정의 공정 가스 내의 대량의 분진 또는 분진 부분과 같은 이제까지 단점있는 재료로 사용되었거나 그렇지 않으면 높은 에너지 소모에 의해 유용한 형태로 변환되었던 가치있는 이들 재료는 높은 철 함량에 의해 구별되었다. 괴상화 반송물은 작은 크기의 괴상체 재료, 괴상체의 파편 또는 불충분한 강도 또는 형태의 괴상체의 파편을 의미하는 것으로 이해된다. 분진은 괴상화 과정 및 그와 관련된 준비 과정, 특히 과립상화 및 건조/경화 단계에서 발생한다.
본 발명에 따른 공정의 특정 실시예는 첨가제가 적어도 부분적으로 자체 환원 괴상체를 설정하기 위한 금속야금학적 첨가제, 특히 석회석 및/또는 백운석 및/또는 탄소 함유 첨가제인 실시예를 제공한다. 괴상체에 직접적으로 합체된 첨가제는 금속야금학적 공정에 첨가제의 개별적인 첨가를 적어도 부분적으로 필요 없게 할 수 있다.
본 발명에 따른 공정의 추가의 특정 실시예에서, 탄소 함유 분진, 슬러리 또는 미세하게 연마된 탄소 캐리어가 괴상체에 첨가제로서 합체됨으로써, 괴상체는 금속야금학적 공정의 조건 하에서 적어도 부분적으로 자체 환원될 수 있다. COREX(등록상표) 및 FINEX(등록상표) 공정으로부터의 탄소 함유 분진 및 슬러리는 이러한 목적에 특히 적합하다.
첨가제는 또한, 결합제의 경도 증가 속도를 높이는 역할도 한다. 특히, 생석회는 당밀계 결합제의 경화 속도를 높이기 위한 첨가제로서 적합하다.
특히 유리하게, 괴상체는 본 발명에 따라 0.5 내지 8 mm, 특히 3 내지 6 mm의 직경을 가진다. 이와 관련하여, 금속야금학적 공정의 조건에 괴상체의 직경을 적응시키는 것도 가능하다. 예를 들어, 괴상체의 직경은 금속야금학적 공정의 유동층의 조건에 따라 선택될 수 있다.
본 발명에 따른 공정의 특정 실시예에 따라, 무기 재료 또는 그 혼합물들, 특히 생석회 또는 소석회 또는 벤토나이트가 결합제로서 사용된다. 이들 결합제는 특히 적합한 괴상체가 형성될 수 있도록 고온 및 고온 산화 또는 환원 가스에 견딜 수 있다.
본 발명에 따른 공정의 추가의 특정 실시예에 따라, 유기 재료 또는 그 혼합물들, 특히 당밀, 펄프 제조 폐액으로부터의 생성물, 전분 또는 그 밖에 셀룰로오스계 장쇄(long chain) 고분자 전해질이 결합제로서 사용된다. 이는 금속야금학적 공정 중 및 이전에 특히 고강도의 괴상체가 달성될 수 있게 한다.
본 발명에 따른 공정의 추가의 유리한 실시예에서 철광석 캐리어는 분류에 의해 미세한 미립자 형태의 부분과 하나 또는 그보다 많은 조대한 부분으로 분리되며, 미세한 미립자 형태의 부분은 가능하다면 건조 이후에 괴상화 작업을 통과하며, 상기 분류는 체질(sifting) 형태 또는 체질과 스크리닝(screening)의 조합으로 실행된다. 필요하다면, 상기 분류는 건조 작업이 앞서 진행될 수 있다.
본 발명에 따른 공정의 특정 실시예에 따라, 하나 또는 그보다 많은 조대한 부분들이 가능하다면 건조 이후에 분쇄, 특히 미세하게 연마되어 괴상화 작업을 통과하게 된다. 이는 또한 조대한 부분들이 괴상체로 처리될 수 있게 한다.
본 발명에 따른 목적은 또한, 특허청구범위 제 19항에 청구된 본 발명에 따른 공정에 의해 달성된다.
장입 재료, 특히 철광석, 가능하다면 첨가제 및 본 발명에 따른 괴상체로부터 액체 1차 강 제품 또는 액체 선철을 제조하는 공정에 있어서, 장입 재료는 환원 영역에서 상당히 환원된 후에 고정 층을 형성하기 위한 탄소 캐리어와 산소 함유 가스를 추가하면서 제련하기 위한 제련 영역 또는 제련 유닛, 특히 용융 가스화로로 공급된다. 이 경우에, 공정 가스가 형성되어 상기 환원 영역 내측으로 유입된다. 또한, 상기 환원 영역에는 예열 영역이 추가로 제공되며, 상기 예열 영역 내측으로 장입 재료 및/또는 괴상체가 유입되며, 상기 예열 영역 및/또는 환원 영역의 온도는 괴상체가 예열 영역 또는 환원 영역 내에서 완전히 경화되도록 선택된다. 이와는 달리, 괴상체는 또한 제련 영역으로 유입될 수도 있다.
이 경우에, 예열 영역, 환원 영역 및 제련 영역이 용광로에 의해 형성될 수 있다. 게다가, 이들은 또한 개별 환원 유닛 또는 제련 유닛에 할당된 공통의 예열 영역 또는 다수의 예열 영역을 특징으로 하는, 환원 유닛 및 예를 들어 용융 가스화로와 같은 하나 또는 그보다 많은 제련 유닛을 포함하는 개별 유닛에 의해 형성될 수도 있다. 본 발명에 따른 괴상체를 사용하기 위한 적합한 공정은 직접 환원공정, COREX(등록상표) 및 FINEX(등록상표)와 같은 용융 환원 공정, 또는 그 밖에 용광로에 사용될 수 있다.
이는 예열 영역에서 수행될 수 있도록 경화된 괴상체를 적어도 부분적으로 상기 공정으로 이송시킨다. 괴상체에 대한 사전에 필요한 열 처리가 현저히 줄어들거나 낮은 온도에서 수행될 수 있다. 게다가, 그 결과로써 경화 중의 괴상체로부터의 탈가스와 같은 문제점들이 상당히 감소되어, 괴상체로부터 이탈하는 가스 재료 또는 증기에 대한 복잡한 처리를 현저히 줄일 수도 있다.
본 발명에 따라 장입 재료 내의 괴상체의 비율은 적어도 30%이다. 그러나, 대량의 극미세 장입 재료에 대한 처리도 가능하도록 상기 비율을 최대 100%까지 상당히 증가시키는 것도 고려할 수 있다. 단지 작은 비율의 미세 장입 재료를 처리할 수 있는 종래 기술과 대조적으로, 작동 범위 또는 처리 가능한 입자 크기의 범위는 본 발명에 따른 공정에 의해 상당히 증가된다. 이는 공정을 훨씬 더 적용성 있게 하는데, 이는 장입 재료가 요구 조건에 따라 그리고 이용가능한 천연 재료 또는 천연 재료의 가격에 따라 선택될 수 있기 때문이다.
본 발명에 따른 공정의 특정 실시예에서, 환원 영역은 적어도 하나, 특히 2 내지 4 개의 환원 단계를 가진다. 또한, 예열 영역도 제공될 수 있다. 다수 환원 영역의 사용으로 장점이 발견되었다. 환원 영역은 환원될 재료가 환원 가스에 대해 역류로 안내되는 환원 유닛에 의해 형성될 수 있다. 환원 가스는 제련 영역 또는 제련 유닛에서 형성되어 환원 유닛을 통해 안내된다.
본 발명에 따른 공정의 추가의 특정 실시예에서, 공통의 예열 영역에 병렬로 배열된 적어도 두 개의 환원 영역 또는 자체 예열 영역에 각각 배열된 환원 영역이 제공된다. 병렬로 배열된 두 개의 환원 영역의 사용으로 환원 능력이 증가되거나 필요에 따라 적용될 수 있게 한다. 본 발명에 따라, 장입 재료는 예열 영역으로 장입되기 이전에 건조된다.
건조는 가능하다면, 괴상체의 경화가 이어질 수 있으며, 경화 온도는 건조 온도 위에 놓인다. 특히, 당밀이 결합제로서 사용된다면, 바람직하게 250 ℃ 위의 온도에서 캐러멜화(caramelization)가 수행될 수 있다. 괴상체의 건조 및 잠재적 경화 중에 취해진 현열(sensible heat)은 바람직하게 괴상체를 갖는 예열 영역으로 공급되어 냉각 손실을 방지한다.
본 발명에 따른 공정의 특정 실시예에 따라, 예열 영역 내의 온도를 설정하기 위해 공정 가스의 부분 연소가 예열 영역에서 발생한다.
본 발명에 따른 공정의 추가의 특정 실시예에 따라, 예열 영역 내의 온도를 설정하기 위해 예열 영역으로 유입되는 연소 가스의 적어도 부분적인 연소가 발생하거나 고온 가스가 예열 영역으로 유입된다.
전술한 방법은 예열 영역의 온도가 특별하게 설정될 수 있게 한다.
본 발명에 따른 공정의 특정 실시예에서, 장입 재료는 미세 미립자 형태의 부분과 조대한(coarse) 부분 또는 다수의 조대한 부분으로 분류되며, 조대한 부분 또는 조대한 부분들은 가능하다면 건조 및/또는 분쇄 이후에 환원 영역으로 직접적으로 유입되며, 미세 미립자 형태의 부분은 특허청구범위 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 괴상화 공정을 통과한 이후에 환원 영역으로 유입된다. 이와는 달리 또는 추가로, 조대한 부분 또는 조대한 부분들의 일부가 제련 영역으로도 직접 유입될 수 있다. 이는 괴상화 노력을 감소시킬 수 있는데, 이는 미세 미립자 형태의 부분들만이 괴상화 단계를 통과하기 때문이다. 분쇄는 미립자가 처리될 수 없는 크기인 경우에 수행된다.
본 발명에 따라, 하나 또는 그보다 많은 조대한 부분들은 가능하다면 건조 이후에 특히 미세하게 연마되며 특허청구범위 제 1항 내지 제 18항 중 어느 한 항에 따른 괴상화 단계를 통과한 이후에 환원 영역으로 유입된다. 이는 또한 조대한 부분들이 괴상체로서 처리될 수 있게 하며 환원 영역으로 유입될 수 있게 한다.
본 발명에 따른 공정의 유리한 실시예에 따라, 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 괴상화 단계 이전에, 상기 장입 재료는 분류 단계를 통과하며, 가치있는 재료로 부화 및/또는 유해 재료가 고갈된 부분이 형성되어 괴상체로서 환원 영역으로 공급된다. 분류는 단지 유해 재료를 제거하고 가치있는 재료로의 부화(enrich)를 허용하여, 환원 공정이 더욱 효율적으로 작동되며 유해 재료가 미리 분리될 수 있다.
본 발명에 따른 공정의 특정 실시예에 따라, 분류는 상이한 밀도, 미립자 크기와 미립자 형태, 표면 특성, 자기 특성 및 장입 재료의 개개의 성분들의 전기 전도도를 이용함으로써, 특히 하이드로사이클론, 지그 머신(jigging machine), 진동 테이블, 중액제(dense medium), 부유법, 자기 분리 또는 정전기 분리에 의해 실행된다. 그와 같은 공정에서 정광이 생성될 수 있다.
본 발명에 따른 공정의 유리한 실시예에 따라, 분류는 건조 장입 재료의 경우에는 단일 또는 다중 단계 체질 작업에 기초하여, 그리고 습윤 장입 재료의 경우에는 습식 체질 작업에 기초하여 실행된다. 따라서, 습윤 장입 재료도 어떤 문제없이 처리될 수 있다.
본 발명에 따른 공정의 유리한 실시예에 따라, 습윤 장입 재료는 괴상화 공정 이전에 기계적 및/또는 열적으로 건조된다.
본 발명은 비한정적인 실시예 또는 도 1을 참조한 예에 의해 더 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 공정을 실행하기 위한 설비를 도시하는 도면이다.
도 1은 제련 영역을 형성하는 제련 유닛(1)을 도시한다. 제련 유닛은 용융 가스화로(melt gasifier)로 형성될 수도 있으나, 용광로(shaft furnace) 또는 액체욕로(liquid bath furnace)로서 구성될 수도 있다. 제련 유닛(1) 내에서 형성된 환원 가스는 환원 유닛(R1-R4) 내측으로 유입되며 환원될 장입 재료로 역류로 안내된다. 도면에 도시된 환원 가스를 처리하기 위한 장치는 이 시점에서 더 상세히 논의되지 않는다.
예를 들어, 철광석 및/또는 철 함유 분진 및/또는 슬러리와 같은 미세 입자의 철 캐리어(2)들은 첨가제(3) 및 결합제(4)와 함께 혼합되며, 잠재적으론 혼합 및 괴상화 장치(5) 내에서 반죽 및 괴상화, 특히 과립상화 된다. 그 후에, 이러한 혼합물은 경화 장치(6)로 공급되며, 상기 경화 장치 내에서 가열에 의해 결합제의 경화가 발생하여, 괴상체(agglomerate)의 강도가 증가된다. 이 경우에, 상기 장치(6) 내에서의 괴상체의 가열 및 잔류 시간은 단지, 괴상체의 외층 영역에 있는 결합제가 경화되도록 제어된다. 혼합 및 괴상화 장치(5)도 다단(multi-stage) 형태일 수 있어서, 생성된 괴상체는 하나 또는 그보다 많은 층으로 코팅될 수 있다. 이는 층상 조직을 갖는 괴상체가 생성될 수 있게 하며, 이는 각각의 층들이 조성 및 결합제에 대해 상이할 수 있게 한다. 이는 최외각 층에 대한 낮은 경화 온도 또는 경화 시간을 갖는 결합제를 선택함으로써, 장치(6) 내에서의 경화가 낮은 온도와 낮은 경화 시간에서 발생할 수 있는 장점이 있다.
장치(6) 내에서의 처리 후에, 괴상체는 필요하다면 건조 장치(7) 내에서도 건조될 수 있으며 습도 함량이 특별하게 설정될 수 있다. 그 후에, 괴상체는 환원 유닛(R4)으로 공급되며, 상기 환원 유닛(R4)은 예열 유닛으로서 작동될 수 있다. 건조의 결과로써 괴상체 내에 함유된 현열(sensible heat)이 바람직하게 환원 유닛 내측으로 유입된다.
예열 유닛에서, 또한 괴상체의 경화는 400 내지 900 ℃의 고온 때문에 괴상체의 내측에서도 발생하며, 이로 인해 추가의 공정에 유리한 고 강도가 설정될 수 있다. 괴상체의 최종 경화는 환원 영역 내에서도 발생할 수 있다.
그와 같은 괴상체는 환원 공정, 제련 환원 공정 및 고로 공정뿐만 아니라, 괴상체를 처리하는 어떤 바람직한 금속학적 공정을 통과할 수 있다. 환원 유닛(R1-R4)에서 환원된 괴상체는 유리하게, 추가의 괴상화 장치(8)로 공급됨으로써, 괴상체는 차례로 제련 유닛(1)으로 유입될 수 있다. 이러한 방식으로, 제련 유닛용 장입 재료의 취급, 즉 이송, 운반 또는 저장이 개선될 수 있다.
1 : 제련 유닛
2 : 미세한 과립상 철 캐리어
3 : 첨가제
4 : 결합제
5 : 혼합 및 괴상화 장치
6 : 경화 장치
7 : 건조 장치
8 : 괴상화 장치
R1-R4 : 환원 유닛
RE : 선철

Claims (32)

  1. 결합제 및 임의의 첨가제와 혼합되어 괴상화되는 미세한 입자의 철 캐리어, 특히 철광석 및/또는 철광석 정광 및/또는 철 함유 분진 및/또는 슬러리; 및 열 공정, 특히 금속야금학적 공정용 장입 재료로서의 하나 이상의 결합제로부터 괴상체를 생성하는 방법에 있어서,
    하나 이상의 추가 괴상화 단계에서, 상기 괴상체가 철 캐리어 및 하나 이상의 결합제를 포함하는 층으로 코팅되며, 상기 결합제가 괴상체의 표면 영역에서 경화되는 방식으로 상기 괴상체가 가열되는 것을 특징으로 하는,
    괴상체를 생성하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    하나 이상의 추가 괴상화 단계 이후에, 상기 괴상체는 최외각 층 또는 외곽 층의 결합제가 경화되도록 가열되는 것을 특징으로 하는,
    괴상체를 생성하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 괴상체는 추가 괴상화 단계 이전에 경화되는 것을 특징으로 하는,
    괴상체를 생성하는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    최외각 층 또는 외각 층의 결합제는 상기 괴상체의 내측에 있는 결합제보다 낮은 경화 온도를 가지는 것을 특징으로 하는,
    괴상체를 생성하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 괴상체는 탄소 함유 재료, 석회석, 특히 생석회, 또는 상기 괴상체로부터의 분진으로 특히 상기 경화 이후에 코팅되는 것을 특징으로 하는,
    괴상체를 생성하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    괴상화 단계 이전에, 상기 철광석 캐리어, 결합제 및 임의의 첨가제가 결합 성능을 개선하도록 반죽되는 것을 특징으로 하는,
    괴상체를 생성하는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 철광석 캐리어는 미세한 과립형 철광석 및/또는 분진 및/또는 슬러리뿐만 아니라, 0.1 내지 3 mm, 특히 0.5 내지 1.5 mm의 입자 크기를 갖는 과립형 부분, 특히 재순환된 괴상체도 포함하며, 상기 과립형 부분은 상기 괴상체를 형성하기 위한 뉴클리언트(nucleant)로서의 역할을 하는 것을 특징으로 하는,
    괴상체를 생성하는 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    특히, 괴상화 단계 중 또는 이후에, 상기 괴상체는 특히 열 건조 및/또는 공기 중의 저장에 의해 건조되는 것을 특징으로 하는,
    괴상체를 생성하는 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 괴상화 단계 이전 또는 중에, 특히 가압 성형 작동 중에 기계적 탈수 작동이 발생하는 것을 특징으로 하는,
    괴상체를 생성하는 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 괴상체는 과립화(granulating) 또는 펠렛타이징에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는,
    괴상체를 생성하는 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분진 및/또는 슬러리는 제강 과정으로부터의 철 및/또는 탄소 함유 잔류물 또는 미세하게 연마된 탄소 캐리어, 특히 무연탄, 코크스 또는 석유 코크스인 것을 특징으로 하는,
    괴상체를 생성하는 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 철광석 캐리어는 소결 광, 정광, 미세 철광석 재료, 괴상화 단계로부터의 반송물 또는 분진인 것을 특징으로 하는,
    괴상체를 생성하는 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 첨가제는 적어도 부분적으로 자체 환원하는 괴상체를 세팅하기 위한 금속야금학적 첨가제, 특히 석회석 및/또는 백운석 및/또는 탄소 함유 첨가제인 것을 특징으로 하는,
    괴상체를 생성하는 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 괴상체는 0.5 내지 8 mm, 특히 3 내지 6 mm의 직경을 가지는 것을 특징으로 하는,
    괴상체를 생성하는 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    무기 물질들 또는 그 혼합물들, 특히 생석회 또는 소석회 또는 벤토나이트가 결합제로서 사용되는 것을 특징으로 하는,
    괴상체를 생성하는 방법.
  16. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    유기 물질들 또는 그 혼합물들, 특히 당밀, 펄프 제조 폐액으로부터의 생성물, 전분 또는 그 밖에 셀룰로오스계 장쇄(long chain) 고분자 전해질이 결합제로서 사용되는 것을 특징으로 하는,
    괴상체를 생성하는 방법.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 철광석 캐리어는 분류에 의해 미세한 미립자 형태의 부분과 하나 또는 그보다 많은 조대한 부분으로 분리되며, 미세한 미립자 형태의 부분은 가능하다면 건조 이후에 괴상화 단계를 통과하며, 상기 분류는 체질 형태 또는 체질과 스크리닝의 조합으로 실행되는 것을 특징으로 하는,
    괴상체를 생성하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 하나 또는 그보다 많은 조대한 부분은 가능하다면 건조 이후에 분쇄, 특히 미세하게 연마되며 괴상화 단계를 통과하는 것을 특징으로 하는,
    괴상체를 생성하는 방법.
  19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 따라, 장입 재료, 특히 철광석, 가능하다면 첨가제 및 괴상체로부터 액체 선철 또는 액체 1차 강 제품을 제조하기 위한 방법으로서,
    상기 장입 재료는 환원 영역에서 상당히 환원된 후에 고정 층을 형성하기 위한 탄소 캐리어와 산소 함유 가스를 추가하면서 제련하기 위한 제련 영역 또는 제련 유닛, 특히 용융 가스화로로 공급되며, 공정 가스가 형성되어 상기 환원 영역 내측으로 유입되는, 액체 선철 또는 액체 1차 강 제품을 제조하기 위한 방법에 있어서,
    상기 환원 영역에 추가하여 예열 영역이 제공되며, 상기 예열 영역 내측으로 장입 재료 및/또는 괴상체가 유입되며, 상기 예열 영역 및/또는 환원 영역의 온도는 괴상체가 예열 영역 또는 환원 영역 내에서 완전히 경화되도록 선택되는 것을 특징으로 하는,
    액체 선철 또는 액체 1차 강 제품을 제조하기 위한 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 장입 재료 내의 괴상체의 비율은 30% 이상인 것을 특징으로 하는,
    액체 선철 또는 액체 1차 강 제품을 제조하기 위한 방법.
  21. 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,
    상기 환원 영역은 하나 이상, 특히 2 내지 4 개의 환원 단계를 가지는 것을 특징으로 하는,
    액체 선철 또는 액체 1차 강 제품을 제조하기 위한 방법.
  22. 제 19 항 내지 제 21 항에 있어서,
    공통의 예열 영역에 병렬로 배열되는 두 개 이상의 환원 영역 또는 자체 예열 영역에 각각 배열되는 환원 영역이 제공되는 것을 특징으로 하는,
    액체 선철 또는 액체 1차 강 제품을 제조하기 위한 방법.
  23. 제 19 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장입 재료는 상기 예열 영역 내측으로 장입되기 이전에 건조되는 것을 특징으로 하는,
    액체 선철 또는 액체 1차 강 제품을 제조하기 위한 방법.
  24. 제 19 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 예열 영역의 온도를 설정하기 위해 공정 가스의 부분 연소가 예열 영역에서 실행되는 것을 특징으로 하는,
    액체 선철 또는 액체 1차 강 제품을 제조하기 위한 방법.
  25. 제 19 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 예열 영역의 온도를 설정하기 위해 예열 영역 내측으로 유입된 연소 가스의 적어도 부분적인 연소가 실행되거나 고온 가스가 예열 영역 내측으로 유입되는 것을 특징으로 하는,
    액체 선철 또는 액체 1차 강 제품을 제조하기 위한 방법.
  26. 제 19 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장입 재료는 미세한 미립자 형태의 부분 및 하나 또는 그보다 많은 조대한 부분으로 먼저 분류되며, 상기 조대한 부분 또는 조대한 부분들은 가능하다면 건조 및/또는 분쇄 이후에 환원 영역으로 직접 유입되며, 상기 미세한 미립자 형태의 부분은 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 괴상체를 형성하는 방법을 통과한 이후에 환원 영역으로 유입되는 것을 특징으로 하는,
    액체 선철 또는 액체 1차 강 제품을 제조하기 위한 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 하나 또는 그보다 많은 조대한 부분들은 가능하다면 건조 이후에 분쇄, 특히 미세하게 연마되며 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 괴상체를 형성하는 방법을 통과한 이후에 환원 영역으로 유입되는 것을 특징으로 하는,
    액체 선철 또는 액체 1차 강 제품을 제조하기 위한 방법.
  28. 제 19 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 괴상체를 형성하는 방법 이전에, 상기 장입 재료는 선별(sorting) 단계를 통과하며, 가치있는 재료로 부화 및/또는 유해 재료가 고갈된 부분이 형성되어 괴상체로서 환원 영역으로 공급되는 것을 특징으로 하는,
    액체 선철 또는 액체 1차 강 제품을 제조하기 위한 방법.
  29. 제 23 항 또는 제 24 항에 있어서,
    상기 예열 영역과 환원 영역 사이의 가스 유동이 최대 범위로 방지되는 방식으로 상기 예열 영역이 환원 영역 또는 환원 영역들로부터 분리되는 것을 특징으로 하는,
    액체 선철 또는 액체 1차 강 제품을 제조하기 위한 방법.
  30. 제 28 항에 있어서,
    상기 선별은 상이한 밀도, 미립자 크기와 미립자 형태, 표면 특성, 자기 특성 및 장입 재료의 개개의 성분들의 전기 전도도를 이용함으로써, 특히 하이드로사이클론, 지그 머신(jigging machine), 진동 테이블, 중액제(dense medium), 부유법, 자기 분리 또는 정전기 분리에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는,
    액체 선철 또는 액체 1차 강 제품을 제조하기 위한 방법.
  31. 제 26 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분류는 건조 장입 재료의 경우에는 단일 또는 다중 단계 체질 작업에 기초하여, 그리고 습윤 장입 재료의 경우에는 습식 체질 작업에 기초하여 실행되는 것을 특징으로 하는,
    액체 선철 또는 액체 1차 강 제품을 제조하기 위한 방법.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 습윤 장입 재료는 괴상화 이전에 기계식 및/또는 열적으로 건조되는 것을 특징으로 하는,
    액체 선철 또는 액체 1차 강 제품을 제조하기 위한 방법.
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