KR20120097733A - 소결광의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소결광의 제조방법에 관한 것으로, 소결광 제조용 배합원료에 밀스케일을 포함하여 혼합 조립하는 단계, 상기 밀스케일이 혼합 조립된 배합원료를 소결기에 장입한 후, 점화하여 소결공정을 수행하는 단계를 포함한다.
본 발명은 밀스케일의 재활용을 통한 제철산업의 시너지 효과를 증대시킬 수 있고 저가 배합원료의 사용으로 소결광 제조원가를 낮출 수 있는 이점이 있다.

Description

소결광의 제조방법{Method for producing sintered ore}

본 발명은 소결광의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제철소내 발생한 밀스케일을 이용한 소결광의 제조방법에 관한 것이다.

철광석은 입도가 작을수록 피환원성은 좋으나 너무 작으면 노내 통기성을 해치므로 파쇄(crushing)와 체질(screening)에 의하여 적정한 크기만을 선택하여 고로에 장입한다.

철광석의 적정입도는 광석의 종류에 따라 다르나, 전세계적으로 괴철광석의 산출량이 10~20%에 불과하고 나머지는 분철광석으로 산출되므로 이러한 분철광석을 소결하여 단광화한 소결광을 사용한다.

본 발명의 목적은 제철공정의 압연과정에서 발생되는 밀스케일을 소결광 제조에 사용하여 분철광석을 대체하면서도 원가절감을 달성할 수 있는 소결광의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 소결광 제조용 배합원료에 밀스케일을 포함하여 혼합 조립하는 단계; 상기 밀스케일이 혼합 조립된 배합원료를 소결기에 장입한 후, 점화하여 소결공정을 수행하는 단계를 포함한다.

상기 밀스케일은 상기 배합원료 전체 중량에 대하여 0 초과 15wt% 이하 범위로 포함된다.

상기 밀스케일은 입도가 0 초과 8mm 이하이다.

상기 소결광 제조용 배합원료는 분철광석, 부원료, 연료를 포함하며, 상기 밀스케일은 상기 분철광석의 일부를 대체한다.

본 발명은 소결광 제조용 배합원료에 저가인 밀스케일을 사용하여, 소결광의 낙하강도를 상승시키고, 평균입경을 상승시키며, 저온 환원분화율을 낮추는 등 시너지 효과를 가지므로, 폐기되는 철을 재활용할 수 있는 것은 물론 분철광석의 사용량도 감소시킬 수 있어 원가절감의 효과와 품질의 향상의 효과를 기대할 수 있다.

특히, 본 발명은 밀스케일 사용에 의해 염화칼슘 도포 없이도 저온 환원분화율을 23% 수준까지 저감한다.

따라서 본 발명의 소결광을 고로에 적용시 염화칼슘의 도포 없이도 고로 내의 통기성이 유지되고 고로 조업 불안정 요인도 해소할 수 있는 유용한 효과가 있다.

도 1은 배합원료에 포함된 밀스케일의 함량에 따른 소결광 생산성을 나타낸 그래프.
도 2는 배합원료에 포함된 밀스케일의 함량에 따른 회수율을 나타낸 그래프.
도 3은 배합원료에 포함된 밀스케일의 함량에 따른 소결광의 낙하강도, 평균입경을 나타낸 그래프.
도 4는 배합원료에 포함된 밀스케일의 함량에 따른 소결광의 환원분화율, 반광비를 나타낸 그래프.

이하, 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.

본 발명의 소결광의 제조방법은, 소결광 제조용 배합원료에 밀스케일(mill scale)을 포함시켜 혼합 조립한 후, 밀스케일이 혼합 조립된 배합원료를 소결기에 장입하고 점화하여 소결공정을 수행하는 과정이 포함된다.

소결광 제조용 배합원료는 주원료, 부원료, 연료를 포함하며, 잡원료로 밀스케일이 포함된다.

주원료는 용선을 생산하는 철원으로 분철광석이 사용될 수 있다. 부원료는 소결광의 염기도 조정과 원료의 결합제 역할을 하는 것으로, 석회석, 규사, 생석회, 백운석, 사문암 등이 사용될 수 있다. 연료는 소결시 분광을 가열하여 소성시키는 열원으로 분코크스, 무연탄 등이 사용될 수 있다.

밀스케일은 제철공정의 압연과정에서 철강 표면에 발생되는 두꺼운 산화물층으로 철 성분을 재활용하기 위해 사용된다.

밀스케일은 고Fe, 저Al₂O₃를 가지는 고품위 분철광석과 비교하여도 철 함량이 70% 이상으로 높고, SiO₂(0.2% 이하)와 Al₂O₃(0.1% 이하)가 극히 낮아 우수한 원료로 사용 가능하다. SiO₂와 Al₂O₃ 는 소결광의 노내 반응시 슬래그량의 증가를 수반하고, SiO₂의 경우 환원이 어려우므로 적을수록 좋다.

밀스케일은 배합원료 전체 중량에 대하여 0 초과 15wt% 이하 범위로 포함된다. 또한 상기 배합원료에 포함되는 밀스케일은 입도가 최대 8mm이다.

배합원료에 포함되는 밀스케일의 범위는 소결광의 생산성에 큰 영향을 미치지 않으면서 소결광의 품질에는 긍정적으로 작용하는 범위를 도출한 것이다.

밀스케일은 밀도가 높고 흡습성이 낮은 난조립성 원료이므로 배합원료 전체 중량에 대하여 15wt%를 초과하여 첨가되면 배합원료의 조립성이 떨어진다.

소결광 제조시 소결 생산성은 소결 대차에 장입된 배합원료가 착화되기 전 배합원료의 통기성에 큰 영향을 받으며, 이 통기성은 배합원료의 조립에 영향을 받는다. 배합원료의 조립성이 떨어지면 통기성이 저하되고 소결시 공기흡입이 되지 않아 소결기에 부하가 발생되고 소결광의 품질도 저하된다.

소결광은 크게 배합원료 혼합 - 조립 - 소결 - 파쇄 - 체질 등의 과정을 통해 제조된다. 배합원료는 적량배출장치를 통하여 배출된 후 혼합기에서 수분을 첨가하고 혼합하여 균일화시키는 작업을 수행한 후, 혼합기에서 혼합된 배합원료를 조립기에서 의사입자화한다. 의사입자화란 핵입자에 부착입자가 부착되는 형상을 의미한다.

소결시 핵 입자는 용융되지 않고 부착입자가 용융되어 핵 입자에 부착됨으로서 소결이 이루어지는데, 이 과정에서 부착 입자의 수분 흡수율이 중요하다. 부착 입자는 입자가 0.25mm 이하인 미분 입자로 부착 입자의 수분 흡수율이 낮으면 조립이 어렵고, 수분 흡수율이 과도하게 높으면 소결시 열량 손실이 높고 소결 생산성이 낮다.

이에 밀스케일의 낮은 흡습성을 이용하여 열량 손실을 최소화하되 그 함량을 조립성을 저하시키지 않는 범위로 한정하여 소결광을 제조하는 것이다.

또한, 조립시 입도가 높을수록 조립성이 저하되는데, 본 실시예에서는 소결광의 입도를 최대 8mm까지 사용하여도 의사입자화가 저하되지 않는 범위인 0 초과 15wt% 이하로 밀스케일을 포함하여 조립성이 저하되지 않도록 한다.

소결공정을 수행한 후 파쇄, 체질 단계를 수행하여 소결광을 제조하고, 소결광의 환원분화지수를 낮추기 위한 환원분화억제제의 도포는 생략된다. 밀스케일을 15wt% 함유하는 경우 환원분화억제제의 도포 없이도 소결광의 환원분화율은 23% 수준을 만족한다.

이하에서는 본 발명을 실험예를 통해 설명하기로 한다.

<실험예>

분철광석(주원료), 분석회석(부원료), 밀스케일(잡원료), 분코크스(연료)를 혼합하고 수분을 첨가하여 조립한 후 소결하여 소결광을 제조한다. 소결은 약 1300℃의 반 용융상태에서 수행한다.

이 과정에서 분철광석의 일부를 밀스케일로 대체하여 소결광을 생산한 후, 소결광의 생산성, 회수율, 낙하강도, 평균입경, 환원분화율, 반광비를 측정하였다.

환원분화율 측정시 환원분화지수(RDI,Reduction degradation index)를 임의로 낮추기 위한 분화억제제(염화칼슘) 도포는 수행하지 않았다. 밀스케일은 입도를 최대 8mm까지 사용하였다.

표 1은 소결광 제조용 배합원료에 포함되는 밀스케일의 함량을 나타내었다.

(단위:wt%)

구분	분철광석	분석회석	분코크스	밀스케일	비고
1	85.6	9.86	4.50	0	생산성↑, 환원분화율↑
2	82.6	9.86	4.50	3	-
2	79.6	9.86	4.50	6	-
4	76.6	9.86	4.50	9	-
5	73.6	9.86	4.50	12	-
6	70.6	9.86	4.50	15	-
7	67.6	9.86	4.50	18	조립성↓, 생산성(28t/m2/d↓)
8	64.6	9.86	4.50	21	조립성↓, 생산성(20t/m2/d↓)

도 1에는 배합원료에 포함된 밀스케일의 함량에 따른 소결광 생산성을 그래프로 나타내었고, 도 2에는 배합원료에 포함된 밀스케일의 함량에 따른 회수율을 그래프로 나타내었으며, 도 3에는 배합원료에 포함된 밀스케일의 함량에 따른 소결광의 낙하강도, 평균입경을 그래프로 나타내었고, 도 4에는 배합원료에 포함된 밀스케일의 함량에 따른 소결광의 환원분화율, 반광비를 그래프로 나타내었다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바에 의하면, 배합원료 중 밀스케일의 함량이 증가할수록 소결 생산성은 30.8t/m²/d에서 29.4t/m²/d로 소폭 감소하나, 오히려 소성 회수율(Yield)은 70.6%에서 75%로 4.4% 증가하고 있다.

반광비가 29%에서 23.9%로 5.1% 감소하여 생산성 감소분을 상쇄하였으며, 낙하강도가 87%에서 90%로 3% 상승하였고, 평균입경도 16.6mm에서 18.6mm로 2mm 상승하였다. 또한, 환원분화지수를 임의로 낮추기 위한 염화칼슘의 도포 없이도 환원분화율이 최대 7.8% 감소한 23%를 나타내었다.

반광은 소결조업 중 발생된 -5m/m 이하의 입자로 소결원로로 재사용하는 원료이고, 낙하강도는 고결에서부터 고로 장입시까지 수송과정중 분화정도를 나타내는 냉간강도의 지수이고, 환원분화지수는 고로 내 샤프트부의 저온 영역(550℃부근)에서 환원시 분화정도를 나타내는 열간강도의 지수이다.

고로에서 고체층의 공극율은 철광석 및 코크스의 입도와, 소결광이 고로의 샤프트부의 저온 영역에서 환원시 발생하는 분화에 의해 저하되는 현상이 일어나는데, 공극율 저하는 상승하는 환원가스의 통기성을 저하시켜 고로조업 불안정 요인이 된다. 고로조업 불안정 요인을 해소하기 위해 고로에서 환원시 저온환원분화가 억제되도록 소결광의 저온환원분화지수의 개선이 요구된다. 그리고, 소결광의 저온환원분화가 억제된다고 판단되는 환원분화지수는 23% 이하이다.

반면, 밀스케일이 배합원료 전체 중량에 대하여 15wt%를 초과하는 경우 조립성이 저하되고, 소결 생산성도 낮았다.

이를 통해, 밀스케일은 배합원료 전체 중량에 대하여 0 초과 15wt% 이하 범위로 포함하여 소결광을 제조할 경우, 밀스케일의 입경이 최대 8mm까지 사용 가능하면서도 소성 회수율이 증대되고, 낙하강도 평균입경을 포함하는 소결 품질이 향상되며, 염화칼슘의 도포 없이도 소결광의 환원분화율을 23% 수준까지 저감할 수 있음을 알 수 있다.

또한, 고가의 저 알루미나 분철광석을 대체하여 원가절감의 효과도 기대할 수 있다.

본 발명은 상기한 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지에 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있으며 이는 본 발명의 구성에 포함됨을 밝혀둔다.

Claims (4)

1. 소결광 제조용 배합원료에 밀스케일을 포함하여 혼합 조립하는 단계; 및
   상기 밀스케일이 혼합 조립된 배합원료를 소결기에 장입한 후, 점화하여 소결공정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 소결광의 제조방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 밀스케일은 상기 배합원료 전체 중량에 대하여 0 초과 15wt% 이하 범위로 포함되는 것을 특징으로 하는 소결광의 제조방법.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 밀스케일은 입도가 0 초과 8mm 이하인 것을 특징으로 하는 소결광의 제조방법.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 소결광 제조용 배합원료는 분철광석, 부원료, 연료를 포함하며,
   상기 밀스케일은 상기 분철광석의 일부를 대체하는 것을 특징으로 하는 소결광의 제조방법.

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