KR20120037447A

KR20120037447A - 용광로 공급 원료로 사용하기 위해 금속 산화물을 함유한 미세 입자로 만들어진 응집체 제조 방법

Info

Publication number: KR20120037447A
Application number: KR1020127000157A
Authority: KR
Inventors: 테오 군터; 매티아스 브뢰저; 모라이라 데니제 알페나스; 아른트 피크브레너; 크리스토퍼 푸스트; 볼프강 뤽케르트
Original assignee: 라인칼크 게엠베하
Priority date: 2009-06-04
Filing date: 2010-06-04
Publication date: 2012-04-19
Also published as: US9988695B2; AU2010255697B2; DE102009023928A1; WO2010139789A1; BRPI1010034A2; JP2012528941A; BRPI1010034B1; ES2537209T3; CA2764535A1; RS54006B1; US9175363B2; EP2438203A1; AU2010255697A1; EA023830B1; JP5762403B2; CN102459658A; CL2011003071A1; MX2011012939A; KR101798162B1; PL2438203T3

Abstract

본 발명은 금속 및/또는 금속 산화물을 함유한 미세 물질과, 무기질 원료 및 석회계 재료를 포함하는 무기질 바인더와, 그리고 필요에 따라 덩어리를 형성하기 위한 첨가제를 혼합하고 응집체를 형성하도록 덩어리를 경화시킴으로써, 용광로 공급 원료로서 사용되는 응집체를 제조하기 위한 방법에 관한 것이며, 본 발명의 방법에서는 무기질 원료로서 적어도 40 중량% 비율의 실리콘 산화물 및 적어도 20 중량% 비율의 4 ㎛ 미만의 아주 미세한 입자를 포함하는 원료가 사용되고, 1 ㎛ 미만의 입자 크기의 비율은 적어도 10 중량%이다. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 방법으로 제조될 수 있는 용광로 공급 재료, 그리고 상기 용광로 공급 재료를 제조하기 위한 예비 혼합물에 관한 것이다.

Description

용광로 공급 원료로 사용하기 위해 금속 산화물을 함유한 미세 입자로 만들어진 응집체 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING AN AGGLOMERATE MADE OF FINE MATERIAL CONTAINING METAL OXIDE FOR USE AS A BLAST FURNACE FEED MATERIAL}

본 발명은 미세 입자를 함유한 금속 및/또는 금속 산화물과 무기질 바인더를 포함하는 응집체(agglomerate)를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 본 발명에 따른 방법에 의해 제조될 수 있는 용광로 공급 원료 및 용광로 공급 원료를 제조하기 위한 예비 혼합물(premixture)에 관한 것이다.

괴광(lump ore) 이외에, 용광로 공급 원료의 제조에 분철광을 함유한 물질을 사용하는 것이 공지되어 있다. 분철광을 함유한 물질은 예를 들어 괴광을 체질하거나 또는 다른 준비 방법에서 발생한다. 이와 같은 미세 입자 광석을 사용하는 것은, 이러한 광석은 쉽게 구할 수 있고 비용면에서 효과적이라는 장점을 갖고 있다. 일반적으로 미세 입자 광석은 사용하기 전에 응집체로 만들어진다. 이 방식에서, 용광로에서 분진(dust)의 발생이 낮게 유지될 수 있다. 응집시키는 것은 또한 생성된 응집체가 용이하게 용해될 수 있으며 양호한 가스 투과성을 갖는다는 장점을 가지고 있다. 따라서, 환원 가스는 많은 노력을 들이지 않고 광석을 통해 뽑아낼 수 있다. 마지막으로, 응집체를 사용함으로써 격자를 통하여 낙하하는 재료의 양이 감소 될 수 있다.

미세 입자 광석을 응집시키는 일반적인 형태는 펠릿으로 만드는 것이다. 그러나, 용광로와 같은 노에서 펠릿을 사용하는 것이 문제가 없는 것은 아닌데, 왜냐하면 펠릿은 종종 충분한 기계적 강도를 갖지 못하기 때문이다. 충분한 기계적 강도를 갖지 못하는 것은 특히 펠릿의 운송 및 취급시에 부정적인 영향을 나타낸다. 게다가, 공지된 펠릿은 종종 용광로에서 발생하는 바와 같이 고온의 환원 가스에 대한 충분한 투과성을 갖지 못해서, 펠릿의 용해를 더욱 어렵게 한다.

즉시 사용할 수 없는 미세한 광석을 준비시키는 또 다른 일반적인 형태는 소결하는 것이다. 이 방식에서 사용될 수 있는 미세한 광석은, 입자 크기 및 특성으로 인하여 응집되기 어렵다. 즉시 사용할 수 없고 응집시키기 어려운 미세한 광석은 평균 입자 직경이 일반적으로 2 mm 이하, 더욱 일반적으로는 0.2 내지 0.7 mm, 특히 0.2 내지 0.5 mm이다(중간 크기 입자). 바인더는, 일반적으로 석회계 제품이 사용된다. 석회계 제품은 미세한 광석의 결합을 증가시킨다. 그럼에도 불구하고, 응집하기 어려운 미세한 광석의 비율은 제한되게 유지시키는데, 왜냐하면 이러한 크기의 입자 비율이 높을수록 소결된 제품의 결합을 약화시키고 또한 소결 벨트로부터 많은 분진 배출을 일으킬 수 있기 때문이다. 더욱이, 중간 크기 입자의 비율이 높을수록 소결된 제품의 가스 투과성도 또한 악화시키고 소결 처리시에 반환되는 반광의 비율이 높아지게 된다.

그러나, 소결 단계에서 중간 크기 입자의 사용 비율이 높은 것이 바람직한데, 왜냐하면 중간 크기 입자를 포함하는 광석은 특히 쉽게 구할 수 있고 비용면에서 효과적이기 때문이다. 미세한 광석에서 중간 크기 입자의 양을 증가시키기 위하여, 종래 기술에서는 바인더로서 점토 무기질을 함유한 제품과 함께 석회계 제품을 사용하는 것이 제안되고 있다. 출원공개공보 1029568호에는 소결하기 전에 벤토나이트 또는 다른 점토를 바인더로 사용하여 응집시킴으로써 격자에서 소결될 광석을 예비 처리하기 위한 방법이 기재되어 있다. 응집시킨 다음에 석회 함유 분말이 제품에 첨가된다. 그러나, 이 방법에서도 또한, 출발 재료에서 중간 크기 입자의 비율은 최대 30 중량%로 제한된다.

유럽특허 공개공보 1359129 A2호에는 오토클레이브 경화되는 구조 재료를 제조하기 위한 응집체가 공지되어 있으며, 이 응집체는 적어도 60 중량%, 바람직하게는 75 중량% 비율의 실리콘 산화물을 갖는 무기질 필러와 응집체의 적어도 40 중량% 비율의 2 ㎛ 미만의 아주 미세한 입자를 포함하고 있다.

본 발명의 목적은 용광로 공급 원료로 사용될 수 있으며 전술한 종래 기술의 문제가 해결될 수 있는 응집체를 제조하기 위한 방법을 제공하는 것이다.

특히, 중간 크기 입자의 비율이 높은 미세한 광석이 사용될 수 있으며 그럼에도 불구하고 높은 결합력 및 양호한 가스 투과성을 갖는 소결 제품이 만들어질 수 있는 방법을 제공하는 것이다. 게다가, 소결 제품은 분진 배출이 적다. 마지막으로, 소결 처리시에 낮은 반환 비율이 달성된다.

추가적으로, 중간 크기 입자의 비율이 높은 미세한 광석이 사용될 수 있으며 그럼에도 불구하고 높은 기계적 강도를 갖는 펠릿이 만들어질 수 있는 방법을 제공하는 것이다.

이러한 목적은 미세 입자를 함유한 금속 및/또는 금속 산화물과, 무기질 원료 및 석회계 재료를 포함한 무기질 바인더와, 그리고 선택사항으로 덩어리(mass)를 형성하는 통상적인 첨가제를 혼합하고 응집체를 형성하도록 덩어리를 경화시킴으로써, 용광로 공급 원료로서 사용되는 응집체를 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법에 의해 달성되는데, 여기에서 무기질 원료로서 적어도 40 중량% 비율의 실리콘 산화물과 적어도 20 중량% 비율의 4 ㎛ 미만의 아주 미세한 입자를 포함하는 원료가 사용되며, 여기에서 1 ㎛ 미만의 입자 크기의 비율은 적어도 10 중량% 이다.

미세 입자를 함유한 금속 및/또는 금속 산화물의 응집체를 제조할 때, 바인더로서 석회계 재료와 함께 적어도 40 중량% 비율의 실리콘 산화물과 적어도 20 중량% 비율의 4 ㎛ 미만의 아주 미세한 입자 그리고 적어도 10 중량% 비율의 1 ㎛ 미만의 입자를 포함하는 무기질 원료가 사용된다면, 중간 크기 입자가 매우 높은 비율로 사용될 수 있는 것으로 밝혀졌다.

본 발명에 따르면, 중간 크기 입자의 비율이 높은 미세한 광석이 사용될 수 있고 그럼에도 불구하고 높은 결합력 및 양호한 가스 투과성을 갖는 소결 제품이 만들어질 수 있다. 게다가, 분진 배출이 적으며 반환 비율도 낮은 소결 제품이 얻어질 수 있다. 본 발명에 따른 방법의 또 다른 장점은 소결 과정이 동력학적으로 매우 양호하게 실행될 수 있다는 것이다.

본 발명에 따르면, "중간 크기 입자를 함유한 광석"의 용어는 평균 입자 직경이 1 mm 이하, 바람직하게는 0.05 mm 내지 1 mm, 더욱 바람직하게는 0.2 내지 0.7 mm, 특히 0.1 내지 0.5 mm인 미세 입자를 함유한 금속 및/또는 금속 산화물을 의미하는 것이다.

만약 본 발명에 따른 방법으로 소결 제품 형태의 응집체가 제조된다면, 본 발명에 따라 중간 크기 입자를 함유한 광석의 비율이 30 중량%를 초과하는 미세 입자를 사용할 수 있으며 그럼에도 불구하고 우수한 결합을 이루는 소결 제품을 얻을 수 있다.

만약 본 발명에 따른 방법으로 펠릿 형태의 응집체가 제조된다면, 본 발명에 따라 중간 크기 입자를 함유한 광석의 비율이 30 중량%를 초과하는 미세 입자를 사용할 수 있으며 그럼에도 불구하고 높은 기계적 강도를 갖는 펠릿을 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 방법에서 중요한 절차적인 단계는 석회계 재료와 함께 무기질 원료를 바인더로 사용하는 것이다.

기본적으로 무기질 원료로서, 적어도 40 중량% 비율의 실리콘 산화물 및 적어도 20 중량% 비율의 4 ㎛ 미만의 아주 미세한 입자뿐만 아니라 적어도 10 중량% 비율의 1 ㎛ 미만의 입자를 포함하고 있는 다양한 물질이 사용될 수 있다.

실시예에서 점토 무기질을 함유한 원료가 사용되는 경우, 본 발명에 따른 방법에서 중간 크기 입자의 비율은 특히 높은 것이 될 수 있으며 그럼에도 불구하고 우수한 결합을 이루는 소결 제품 및/또는 양호한 기계적 강도를 갖는 펠릿이 얻어질 수 있는 것으로 확인되었다.

적어도 60 중량%, 바람직하게는 적어도 75 중량% 비율의 실리콘 산화물과 적어도 40 중량% 비율의 2 ㎛ 미만의 아주 미세한 입자를 포함하는 무기질 원료에서 매우 우수한 결과가 얻어졌으며, 여기에서 0.5 ㎛ 미만의 입자의 비율은 적어도 25 중량%이다.

점토 무기질을 함유한 원료, 바람직하게는 이층 및/또는 삼층의 점토 무기질을 함유한 굽지 않은 원료를 사용하는 것이 특히 바람직한 것으로 밝혀졌다.

적어도 60 중량%의 미세한 석영 및 20 내지 40 중량%의 카올리나이트(kaolinite)로 이루어진 쇼트 점토와 선택사항으로 부수적인 운모를 포함하는 점토 무기질을 함유한 원료를 사용하는 것이 특히 유리한 것으로 밝혀졌다.

특히 적합한 것은 70 내지 90 중량%, 바람직하게는 대략 83 중량%의 실리콘 산화물; 5 내지 20 중량%, 바람직하게는 대략 13 중량%의 알루미늄 산화물; 0.2 내지 1.5 중량%, 바람직하게는 대략 0.7 중량%의 Fe₂O₃ _; 그리고 0.1 내지 1 중량%, 바람직하게는 대략 0.4 중량%의 산화 칼륨을 포함하는 무기질 원료이다. 무기질 바인더로서 Calexor^？Q HP를 사용하는 것이 특히 적합하다.

몇몇 경우에는, 실질적으로 연속적인 크기의 입자 분포를 갖는 무기질 원료를 사용하는 것이 편리하다.

본 발명에 따른 방법의 제1 단계에서 미세 입자를 함유한 금속 및/또는 금속 산화물과 무기질 바인더는 함께 혼합된다. 미세 입자와 바인더의 혼합은 당업자에게 공지된 다양한 방식으로 실행될 수 있다. 혼합 장치에서 미세 입자와 바인더를 혼합하는 것은 특히 용이하다.

미세 입자를 함유한 금속 및/또는 금속 산화물과 무기질 바인더의 비율은 광범위하게 변할 수 있으며 미세 입자 및 사용되는 바인더의 특성 및 입자 크기 구조에 따라 간편하게 조화될 수 있다. 실시예에 따르면 통상적으로 미세 입자를 함유한 금속 및/또는 금속 산화물과 무기질 바인더의 비율이 5 : 1 내지 1000 : 1, 바람직하게는 10 : 1 내지 100 : 1인 것에 있어서는, 특히 양호한 강도 특성을 갖는 응집체가 얻어질 수 있는 것으로 확인되었다.

일부 실시예에서, 만약 미세 입자와 바인더를 포함하는 덩어리가 소정의 습도를 갖는다면 응집체 형성이 더욱 용이하게 이루어질 수 있다는 것은 분명하다. 미세 입자와 바인더의 내재적인 습도 여하에 따라, 덩어리의 습도는 물의 첨가하거나 추출함으로써 조절될 수 있다. 덩어리의 습도 수준은 사용된 바인더와 미세 입자의 입자 크기 분포 및 조성과 같은 다양한 인자의 함수로서 간편하게 조절될 수 있다. 또 다른 중요한 인자는 응집이 실행되는 방식이다. 통상적으로 2 내지 20 중량%, 바람직하게는 4 내지 10 중량% 범위의 덩어리의 습도에서 양호한 결과가 얻어진다.

미세 입자를 함유한 금속 및/또는 금속 산화물로서 광범위한 미세 입자가 사용될 수 있다. 본 발명에 따르면, "미세 입자를 함유한 금속 및/또는 금속 산화물"의 용어는 미세 물질의 분말을 의미하는 것이다. 미세 물질의 분말은 바람직하게는 0.01 내지 10 mm의 평균 입자 크기를 가지고 있다. 0.05 내지 3 mm, 특히 0.1 내지 2 mm의 평균 입자 크기를 갖는 재료를 사용하는 것이 매우 적합한 것으로 확인되었다. 바람직하게 미세 입자의 50 중량%는 0.1 내지 2 mm의 입자 크기 범위에 들어간다.

미세 입자를 함유한 금속 및/또는 금속 산화물로서, 분광(fine ore) 특히 분철광, 부싯돌 재료 특히 밀 스케일, 상부 가스 분진, 소결 과정에서 반환되는 반광, 금속 다듬질 부스러기 및/또는 금속 마모 분진을 사용하는 것이 특히 간편하다.

본 발명에 따르면 바인더는 석회계 재료를 함유한다. 본 발명에 따르면, 특히 적합한 석회계 재료는 석회, 석회석, 생석회, 소석회, 수화 석회, 백운석(dolomite), 백운 석회, 백운 생석회, 백운 수화 석회, 및 열거한 것들의 혼합물이다.

몇몇 경우에는, 바인더 이외에 추가적인 결합제 바람직하게는 무기질 결합제, 특히 물유리, 당액(sugar solution), 알루미늄 크롬산염 및/또는 인산염을 첨가하는 것이 유리한 것으로 확인되었다. 이 방식에서 응집체의 강도는 더욱 증가될 수 있다.

추가적인 결합제의 양은 달성하고자 하는 결합의 정도에 의존한다. 통상적으로 미세 입자와 바인더의 혼합물에 대하여 단지 0.3 내지 1.5 중량%의 추가적인 결합제를 첨가함으로써, 양호한 결과가 얻어진다.

또한 경화 온도를 낮추기 위하여, 예를 들어 낮은 융점의 규산질 재료 특히 유리 분말 및/또는 포놀라이트(phonolite)와 같은 패킹 첨가제가 혼합물에 첨가될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 중간 크기 입자를 함유한 미세한 광석이 소결 원료와 함께 혼합물에 사용된다. 특히 바람직하기로는, 미세 입자에서 중간 크기 입자를 함유한 광석의 비율은 미세 입자의 전체 양에 대하여 30 중량% 이상, 바람직하게는 50 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 70 중량% 이상, 가장 바람직하게는 90 중량% 이상이다.

소결 공정에 의해서 제조된 응집체는 용광로에 사용하기에 특히 적합한 것으로 밝혀졌다. 그러므로, 소결 제품을 제조하는 것이 본 발명의 특히 바람직한 실시예를 구성한다. 소결의 유리한 점은 무엇보다도 응집체가 미리 환원될 수 있으며 용광로에서 점화시에 손실이 회피될 수 있다는 것이다.

소결 공정의 과정은 당업자에게 공지된 것일 수 있으며 예를 들어 이하에 설명하는 형태를 취할 수 있다. 초기에 혼합물은 미세한 광석, 순환 물질, 연료, 특히 코크스 가루, 무기질 바인더 및 소결 스크린을 함유하여 생성된다. 이 혼합물은 물과 혼합되고 소결 벨트 상에 놓여 진다. 혼합물에 함유된 연료는 예를 들어 천연 가스 및/또는 상부 가스 화염에 의해서 점화된다. 소결 벨트 아래에 배치된 유도 흡입 팬이 이제 혼합물을 통하여 연소 물질의 전방을 끌어당기므로, 소결 벨트의 배출 단부에 도달할 때에 소결광(sinter cake)은 완전히 연소된다. 이 과정에서 발생되는 열이 표면상의 미세한 광석을 용해시키므로 입자가 견고하게 결합된다. 소결광은 냉각되고 파쇄된 후에 분류된다. 소위 격자 코팅 및 소결 과정에서 반환되는 반광이 소결 설비에 남겨질 수 있다. 완성된 소결 제품은 용광로에 공급된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 응집체를 형성하기 위하여 덩어리를 경화시키는 것은 소결 과정에 의해서 실행된다. 바람직하게는 이러한 목적을 위하여, 미세 입자와 무기질 바인더를 함유한 혼합물이 물, 일반적인 용광로 순환 물질 바람직하게 래들 잔류물 및/또는 슬래그, 연료 바람직하게 코크스 가루와 혼합되고 필요에 따라 응축된다. 따라서, 이렇게 만들어진 혼합물은 그 다음에 혼합물의 융점보다 낮은 온도에서 열처리 되어, 소결광을 형성하게 된다. 소결광을 파쇄함으로써, 본 발명에 따른 응집체를 얻을 수 있다.

실시예에서, 소결할 때 개별적인 입자의 적어도 최소한의 결합이 제공되도록 하는 방식으로 출발 재료가 선택되는 것이 유리한 것으로 확인되었다. 이러한 이유로, 본 발명에 따르면 사용되는 미세 입자는 2 mm 미만, 바람직하게 0.05 mm 내지 1 mm의 입자 크기를 갖는 적어도 30 중량% 비율의 양을 함유하는 것이 바람직하다.

소결에서 중요한 처리 단계는 출발 재료의 열처리이다. 열처리에 의해 미세 입자와 바인더의 덩어리를 경화된다. 바람직하게 경화는 유리상(glass phase)과 선택적으로 결정상, 특히 멀라이트상(mullitic phase)을 포함하고 있는 규산질 소결 매트릭스(matrix)를 형성하는 소결 과정에 근거한 것이다. 바람직하게는, 규산질 소결 매트릭스는 결정질 입자를 내포하고 있는 유리질 매트릭스이다. 이와 함께 바람직하게는, 초정 멀라이트로 이루어진 것이다.

바람직하게, 경화 과정은 800 내지 1200℃의 온도에서 열처리함으로써 일어난다. 바람직하게, 열처리 시간은 90분 미만의 범위에서 변화한다. 이 방식에서 무기질 원료는 용융된 액상을 형성할 수 있으며, 용융된 액상은 미세 입자를 함유한 금속 또는 금속 산화물이 들어가는 결정질 부분, 특히 입상의 멀라이트 또는 초정 멀라이트를 갖는 경화된 유리질 소결 매트릭스가 된다. 만약 소결된 제품에서 높은 다공성(porosity)을 원한다면, 높은 수분 함량을 갖는 덩어리를 소결 처리하는 단순한 방법으로 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 방법으로 제조된 소결 제품은 용광로의 공급 원료로서 사용하는데 매우 적합하다.

또한 본 발명에 따른 방법에 의해 펠릿, 단광(briquette) 및/또는 과립(granulate)의 형태로 제조된 응집체에 대해서도 양호한 결과가 달성된다.

펠릿을 제조하기 위해서, 미세 입자와 바인더의 혼합물은 물 그리고 통상적인 펠릿 골재와 혼합될 수 있으며, 이렇게 만들어진 혼합물은 생 펠릿(green pellet)으로 성형되고 생 펠릿은 연소 과정에서 경화된다.

펠릿의 경화는 또한 수경성으로 실행될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서 미세 입자, 바인더 및 물의 혼합물은 첨가된 수경성 결합제(hydraulic consolidator)를 가지고 있으며, 이렇게 만들어진 혼합물은 생 펠릿으로 성형되고 생 펠릿은 경화된다. 물론, 수경성 결합제는 또한 소결 제품을 제조하는데에도 사용될 수 있다.

바람직하게는, 수경성 바인더로서 시멘트 특히 포틀랜드 시멘트(Portland cement), 포틀랜드 시멘트 클링커(clinker), 알루미늄 산화물 시멘트, 알루미늄 산화물 시멘트 클링커, 용광로 슬래그와 혼합된 시멘트, 비산회(fly ash)와 혼합된 시멘트, 보라존 및/또는 벤토나이트와 혼합된 시멘트가 사용된다. 또한 다양한 첨가제가 수경성 바인더와 함께 혼합될 수 있다.

수경성 바인더의 사용에서 유리한 것은 생 펠릿의 점화가 생략될 수 있다는 것이다. 이 방식에서 용광로 공급 원료의 제조 비용은 감소될 수 있으며 연소 과정에서 예를 들어 황산화물(SOx) 및 질소산화물(NOx)과 같은 유해 가스의 배출이 회피될 수 있다는 것이다.

펠릿의 제조는 당업자에게 공지된 방식으로 용광로, 격자 이동로, 격자 이동/회전로(travelling grate/rotary furnace)에서 실행될 수 있다.

펠릿이 서로 달라붙는 것을 방지하기 위하여, 특히 촉촉한 상태에서 서로 달라붙는 것을 방지하기 위하여, 경화시키기 전에 펠릿에는 코팅이 제공될 수 있다. 적합한 코팅 재료는 바람직하게는 무기질 물질이며, 예를 들어 철광석 분말이다. 코팅의 두께는 바람직하게는 0.5 mm 이하이다.

덩어리에 물이 존재하는 것은 펠릿 형성을 더욱 용이하게 한다. 그러나, 덩어리의 습도가 지나치게 높지 않아야 하는데, 그렇지 않은 경우에는 펠릿의 표면이 촉촉하게 되어 달라붙기 때문이다. 특히 촉촉하고 달라붙는 펠릿은 종종 충분하지 않은 강도를 갖게 되고 자중하에서 붕괴하는 경향을 나타내며, 결과적으로 펠릿의 가스 투과성이 감소된다.

펠릿의 크기는 광범위하게 달라질 수 있다. 1 내지 20 mm, 바람직하게는 3 내지 10 mm의 직경을 갖는 펠릿이 용광로에 사용하기에 특히 적합한 것으로 확인되었다.

본 발명은 또한 본 발명에 따라 제조될 수 있는 용광로 공급 원료에 관한 것이다.

용광로 공급 원료는 미세 물질을 함유한 금속 및/또는 금속 산화물만으로 용광로에 도입될 수 있다. 본 발명에 따르면, 용광로 공급 원료는 미세 물질을 함유한 추가적인 금속 및/또는 금속 산화물과 함께 용광로에 공급하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 용광로 공급 원료가 용광로 작업을 위한 전체 철 담체(iron carrier)의 30 내지 80 중량%, 바람직하게는 40 내지 70 중량%, 특히 55 내지 65 중량% 비율을 갖는 것이 특히 편리하다.

본 발명의 또 다른 주제는 본 발명에 따라 미세 입자를 함유한 금속 및/또는 금속 산화물, 그리고 무기질 원료와 석회계 재료를 포함하는 무기질 바인더를 함유하고 있는 용광로 공급 원료를 제조하기 위한 예비 혼합물이며, 여기에서 미세 입자를 함유한 금속 및/또는 금속 산화물은 1 mm 미만, 바람직하게는 0.05 내지 0.9 mm, 특히 0.1 내지 0.5 mm의 평균 입자 직경을 갖는 미세 입자를 미세 입자의 전체 양에 대하여 30 중량% 이상의 비율로 가지고 있다.

무기질 원료를 위해, 바람직하게는 본 발명에 따른 방법과 관련하여 설명한 바와 같이 원료가 사용된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 예비 혼합물에 1 mm 미만, 바람직하게는 0.05 내지 0.9 mm, 특히 0.1 내지 0.5 mm의 평균 입자 직경을 갖는 미세 입자의 비율은 미세 입자의 전체 양에 대하여 30 중량% 이상, 바람직하게는 70 중량% 내지 100 중량%, 더욱 바람직하게는 80 중량% 내지 100 중량%, 특히 90 중량% 내지 100 중량%이다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 예비 혼합물에 1 mm 이상, 바람직하게는 1 mm 내지 3 mm, 특히 1 mm 내지 2 mm의 평균 입자 직경을 갖는 미세 입자의 비율은 미세 입자의 전체 양에 대하여 50 중량% 미만, 바람직하게는 0 내지 30 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 20 중량%, 특히 0 내지 10 중량%이다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 예비 혼합물은 미세 입자를 함유한 금속 및/또는 금속 산화물을 50 내지 99 중량%, 바람직하게는 60 내지 90 중량%, 특히 70 내지 85 중량% 함유하며, 통상적인 첨가제와 무기질 바인더를 1 내지 20 중량%, 바람직하게는 1 내지 15 중량% 함유한다.

바람직하게 예비 혼합물에서 무기질 바인더의 비율은 15 중량%을 초과하지 않아야 한다. 이러한 방식에서, 용광로에서 발생하는 슬래그의 양은 낮게 유지될 수 있다.

본 발명에 따른 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 무기질 바인더는 30 내지 98 중량%의 석회계 재료와 2 내지 70 중량%, 바람하게는 10 내지 60 중량%의 무기질 원료를 갖고 있다.

본 발명에 따른 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 예비 혼합물은 0 내지 30 중량%의 첨가제 바람직하게는 코크스 가루, 래들 잔류물 및/또는 슬래그를 함유한다.

본 발명의 또 다른 주제는 본 발명에 따라 미세 입자를 함유한 금속 및/또는 금속 산화물, 그리고 무기질 원료와 석회계 재료를 포함하는 무기질 바인더를 함유하고 있는 용광로 공급 원료를 제조하기 위한 예비 혼합물이며, 여기에서 무기질 원료로서 적어도 40 중량% 비율의 실리콘 산화물 그리고 적어도 20 중량% 비율의 4 ㎛ 미만의 아주 미세한 입자를 포함하는 원료가 사용되며, 1 ㎛ 미만 크기의 입자 비율은 적어도 10 중량% 이다.

본 발명에 따른 예비 혼합물의 또 다른 바람직한 실시예에 대해서는, 본 발명에 따른 방법의 실시예를 참조하여 이루어진다.

또한 본 발명은 용광로 공급 원료로 사용되는 응집체를 제조하기 위해 무기질 원료와 석회계 재료를 포함하는 무기질 바인더 그리고 선택사항으로 통상적인 첨가제의 혼합물의 용도에 관한 것이며, 여기에서 무기질 원료로서 적어도 40 중량% 비율의 실리콘 산화물 그리고 적어도 20 중량% 비율의 4 ㎛ 미만의 아주 미세한 입자를 포함하는 원료가 사용되며, 1 ㎛ 미만 크기의 입자 비율은 적어도 10 중량% 이다.

본 발명에 따른 용도는 무기질 원료와 석회계 재료의 개별적인 첨가뿐만 아니라 양자의 조합된 첨가를 포함한다.

본 발명에 따른 용도의 또 다른 바람직한 실시예에 대해서는, 본 발명에 따른 방법의 실시예를 참조하여 이루어진다.

이하에서 본 발명은 예시적인 방식으로 더욱 구체적으로 설명된다.

5개의 상이한 소결 벨트 혼합물(1, 2, 3, 3a, 3b)들이 제조되었다. 혼합물(3a 및 3b)들을 제조하기 위하여, 중간 크기 입자를 소정 비율 포함하는 미세 입자 광석이 각각의 바인더 및 통상적인 소결 첨가제와 혼합되고 덩어리의 습도가 조절되었다. 본 발명에 따른 혼합물(3b)에 대해, 적어도 40 중량% 비율의 실리콘 산화물 그리고 적어도 20 중량% 비율의 4 ㎛ 미만의 아주 미세한 입자를 포함하며 1 ㎛ 미만 크기의 입자 비율이 적어도 10 중량%인 무기질 원료가 바인더로서 사용되었다. 혼합물(1, 2, 3)들은 바인더를 첨가하지 않고 제조되었다. 그 다음에 혼합물은 물과 혼합되고 소결 벨트 상에 놓여졌다. 혼합물은 소정의 가스 투과성을 가지고 있는데, 가스 투과성은 혼합물을 통한 강제 공기 유동에서의 압력 손실을 이용하여 측정될 수 있다. 낮은 압력 손실은 양호한 가스 투과성을 나타낸다. 양호한 가스 투과성은 소결 과정에서 바람직한데, 왜냐하면 소결광의 전체적으로 양호한 연소로 이어지기 때문이다.

아래의 표에는 혼합물(1, 2, 3, 3a, 3b)들에 대한 압력 손실이 기재되어 있다. 혼합물(1, 2, 3)들의 비교에서 중간 크기 입자의 비율의 증가는 압력 손실의 증가 및 가스 투과성의 감소로 이어진다는 것을 알 수 있다. 혼합물(3, 3a)들의 비교에서 바인더로서 산화칼슘(CaO)의 첨가를 통해서 향상된 가스 투과성이 달성될 수 있다는 것을 알 수 있다.

본 발명에 따른 혼합물(3b)의 예를 사용하여, 특정한 무기질 바인더의 사용을 통하여 특히 양호한 가스 투과성을 갖는 혼합물이 얻어질 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.

Claims

미세 입자를 함유한 금속 및/또는 금속 산화물과, 무기질 원료 및 석회계 재료를 포함하고 있는 무기질 바인더와, 그리고 필요에 따라 덩어리를 형성하는 통상적인 첨가제를 혼합하고, 응집체가 형성되도록 덩어리를 경화시킴으로써, 용광로 공급 원료로 사용되는 응집체 제조 방법에 있어서,
무기질 원료로서 적어도 40 중량% 비율의 실리콘 산화물 및 적어도 20 중량% 비율의 4 ㎛ 미만의 아주 미세한 입자를 포함하는 원료가 사용되고, 1 ㎛ 미만의 입자 크기의 비율은 적어도 10 중량%인 것을 특징으로 하는 용광로 공급 원료로 사용되는 응집체 제조 방법.
제1항에 있어서,
무기질 원료로서 점토 무기질을 함유한 원료가 사용되는 것을 특징으로 하는 용광로 공급 원료로 사용되는 응집체 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
적어도 60 중량%의 미세한 석영과 20 내지 40 중량%의 카올리나이트로 이루어진 쇼트 점토 그리고 필요에 따라 부수적인 운모를 포함하는 무기질 원료가 사용되는 것을 특징으로 하는 용광로 공급 원료로 사용되는 응집체 제조 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
70 내지 90 중량%, 바람직하게는 대략 83 중량%의 실리콘 산화물; 5 내지 20 중량%, 바람직하게는 대략 13 중량%의 알루미늄 산화물; 0.2 내지 1.5 중량%, 바람직하게는 대략 0.7 중량%의 Fe₂O₃; 그리고 0.1 내지 1 중량%, 바람직하게는 대략 0.4 중량%의 산화 칼륨을 포함하는 무기질 원료가 사용되는 것을 특징으로 하는 용광로 공급 원료로 사용되는 응집체 제조 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
미세 입자와 바인더의 혼합은 혼합 장치에서 실행되는 것을 특징으로 하는 용광로 공급 원료로 사용되는 응집체 제조 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
미세 입자를 함유한 금속 및/또는 금속 산화물과 무기질 바인더의 비율이 5 : 1 내지 1000 : 1의 비율로 혼합된 것을 특징으로 하는 용광로 공급 원료로 사용되는 응집체 제조 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
미세 입자와 바인더를 혼합할 때 덩어리의 습도는 2 내지 20 중량%로 설정되는 것을 특징으로 하는 용광로 공급 원료로 사용되는 응집체 제조 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
석회계 재료로서 석회, 석회석, 생석회, 소석회, 수화 석회, 백운석, 백운 석회, 백운 생석회 및/또는 백운 수화 석회가 사용되는 것을 특징으로 하는 용광로 공급 원료로 사용되는 응집체 제조 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
미세 입자를 함유한 금속 및/또는 금속 산화물로서, 분광 특히 분철광, 부싯돌 재료 특히 밀 스케일, 상부 가스 분진, 소결 과정에서 반환되는 반광, 금속 다듬질 부스러기 및/또는 금속 마모 분진이 사용되는 것을 특징으로 하는 용광로 공급 원료로 사용되는 응집체 제조 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
미세 입자를 함유한 금속 및/또는 금속 산화물이 사용되고, 중간 크기 입자의 비율은 30 중량%를 초과하는 것을 특징으로 하는 용광로 공급 원료로 사용되는 응집체 제조 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
응집체를 형성하기 위한 덩어리의 결합은 소결 과정에 의해서 실행되는 것을 특징으로 하는 용광로 공급 원료로 사용되는 응집체 제조 방법.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
통상적인 소결 첨가제, 특히 코크스 가루, 래들 잔류물 및/또는 슬래그가 미세 입자 및 바인더의 혼합물에 첨가되는 것을 특징으로 하는 용광로 공급 원료로 사용되는 응집체 제조 방법.
제11항 또는 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
소결 과정은,
혼합물을 형성하기 위하여 미세 입자, 무기질 바인더, 물, 용광로 순환 물질 및 연료를 혼합하는 단계,
혼합물의 융점 이하의 온도에서 혼합물을 열처리하는 단계를 포함하고,
소결 공정에서 소결광 형태의 응집체가 만들어지는 것을 특징으로 하는 용광로 공급 원료로 사용되는 응집체 제조 방법.
제13항에 있어서,
소결광이 파쇄되어, 최종 처리된 소결 제품 형태의 응집체가 만들어지는 것을 특징으로 하는 용광로 공급 원료로 사용되는 응집체 제조 방법.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
입자 크기가 2 mm 미만, 바람직하게는 0.05 mm 내지 1 mm인 입자 비율이 적어도 30 중량%의 양으로 함유한 미세 입자가 사용되는 것을 특징으로 하는 용광로 공급 원료로 사용되는 응집체 제조 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
응집체를 형성하기 위한 덩어리의 결합은 펠릿화(pelletisation)에 의해서 실행되는 것을 특징으로 하는 용광로 공급 원료로 사용되는 응집체 제조 방법.
제16항에 있어서,
상기 펠릿화는,
미세 입자와 바인더의 혼합물을 물 그리고 필요에 따라 통상적인 골재와 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계,
얻어진 혼합물을 생 펠릿으로 성형하는 단계,
생 펠릿을 연소 과정에서 경화하는 단계를 포함하고,
펠릿화 공정에서 펠릿 형태의 응집체가 만들어지는 것을 특징으로 하는 용광로 공급 원료로 사용되는 응집체 제조 방법.
제17항에 있어서,
펠릿의 제조는 용광로, 격자 이동로, 격자 이동 및 회전로에서 실행되는 것을 특징으로 하는 용광로 공급 원료로 사용되는 응집체 제조 방법.
제16항에 있어서,
상기 펠릿화는,
미세 입자와 바인더의 혼합물을 물 그리고 필요에 따라 통상적인 골재와 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계,
얻어진 혼합물을 생 펠릿으로 성형하는 단계,
응집체를 형성하도록 생 펠릿을 수경성으로 경화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 용광로 공급 원료로 사용되는 응집체 제조 방법.
제1항 내지 제19항 중 어느 한 항 또는 복수의 항에 따른 방법으로 제조된 용광로 공급 원료.
제20항에 따른 용광로 공급 원료를 제조하기 위해 미세 입자를 함유한 금속 및/또는 금속 산화물과, 무기질 원료 및 석회계 재료를 포함하는 무기질 바인더를 함유한 예비 혼합물에 있어서,
미세 입자를 함유한 금속 및/또는 금속 산화물은 1 mm 미만의 평균 입자 직경을 갖는 미세 입자를 30 중량% 초과하는 비율로 포함하는 것을 특징으로 하는 예비 혼합물.
제21항에 있어서,
예비 혼합물은 미세 입자를 함유한 금속 및/또는 금속 산화물을 50 내지 99 중량% 함유하고 통상적인 첨가제 및 무기질 바인더를 1 내지 20 중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 예비 혼합물.
제21항 또는 제22항에 있어서,
무기질 바인더는 30 내지 98 중량%의 석회계 재료와 2 내지 70 중량%의 무기질 원료를 포함하는 것을 특징으로 하는 예비 혼합물.
제21항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
예비 혼합물은, 코크스 가루, 래들 잔류물 및/또는 슬래그인 것이 바람직한 첨가제를 0 내지 30 중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 예비 혼합물.
제21항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
무기질 원료는 실리콘 산화물을 적어도 60 중량%, 바람직하게는 적어도 75 중량% 비율과, 2 ㎛ 미만의 아주 미세한 입자를 적어도 40 중량% 비율로 포함하고, 0.5 ㎛ 미만 크기 입자의 비율은 적어도 25 중량%인 것을 특징으로 하는 예비 혼합물.
제21항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
무기질 원료는 적어도 60 중량%의 미세한 석영과 20 내지 40 중량%의 카올리나이트로 이루어진 쇼트 점토 그리고 필요에 따라 부수적인 운모를 포함하는 것을 특징으로 하는 예비 혼합물.
제21항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
무기질 원료는 70 내지 90 중량%, 바람직하게는 대략 83 중량%의 실리콘 산화물; 5 내지 20 중량%, 바람직하게는 대략 13 중량%의 알루미늄 산화물; 0.2 내지 1.5 중량%, 바람직하게는 대략 0.7 중량%의 Fe₂O₃; 그리고 0.1 내지 1 중량%, 바람직하게는 대략 0.4 중량%의 산화 칼륨을 포함하는 것을 특징으로 하는 예비 혼합물.
무기질 원료와 석회계 재료를 포함하는 무기질 바인더와, 필요에 따라 통상적인 첨가제를 함유한 용광로 공급 원료로 사용되는 응집체를 제조하기 위한 혼합물의 용도에 있어서,
적어도 40 중량% 비율의 실리콘 산화물과 4 ㎛ 미만의 아주 미세한 입자를 적어도 20 중량% 포함하며 1 ㎛ 미만 크기의 입자를 적어도 10 중량% 포함한 원료가 무기질 원료로서 사용되는 것을 특징으로 하는 혼합물의 용도.