KR20150071388A - 소결광 제조 방법 - Google Patents

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KR20150071388A
KR20150071388A KR1020130158368A KR20130158368A KR20150071388A KR 20150071388 A KR20150071388 A KR 20150071388A KR 1020130158368 A KR1020130158368 A KR 1020130158368A KR 20130158368 A KR20130158368 A KR 20130158368A KR 20150071388 A KR20150071388 A KR 20150071388A
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서정일
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유기룡
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주식회사 포스코
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Abstract

본 발명에 따른 소결광 제조 방법은 철원인 철광석 및 미분함철 원료와 석회 슬러지를 마련하는 과정, 미분함철 원료와 석회 슬러지를 혼합하는 과정, 미분함철 원료와 석회 슬러지가 혼합된 혼합물을 조립하여 제 1 조립물을 제조하는 과정, 철광석과 제 1 조립물을 조립하여 제 2 조립물을 제조하는 과정 및 제 2 조립물을 소결시키는 과정을 포함한다.
따라서, 본 발명의 실시형태에 의하면, 소결광을 제조하는데 있어서, 철광석 대체 원료인 미분함철 원료를 사용하는데, 석회 슬러지를 첨가함으로써, 조립물의 조립성을 향상시킬 수 있다. 이에 따라 조립물의 입도 및 강도가 향상되는 효과가 있다. 또한, 본 발명에서는 철광석의 대체 원료로서 제철소에서 부생되는 미분함철 원료를 사용하고, 바인더로서 석회석 소성 공정에서 부생되는 폐자원인 석회 슬러지를 이용함으로써, 소결광 제조를 위한 비용을 절감하면서도, 조립성 및 강도를 향상시키는 효과가 있다.

Description

소결광 제조 방법{Method for manufacturing sintered iron ore}
본 발명은 소결광 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 조립성을 개선하고, 강도를 향상시킬 수 있는 소결광 제조 방법에 관한 것이다.
일반적인 소결광 제조 공정은 한국공개특허 제10-2012-0073553호에도 개시된 바와 같이 주원료인 철광석, 부원료인 반광, 석회석, 생석회 및 규석, 소결 시 연료로 작용하는 코크스를 혼합하는 과정, 주원료, 부원료 및 코크스가 혼합된 혼합물을 조립하는 과정을 포함한다. 그리고 이와 같은 과정으로 제조된 조립물은 소결기 내로 장입되어 소결된다. 즉, 소결기 하부를 흡인력에 의해 공기를 흡입하면, 조립물 내에 포함된 코크스가 공기 중 산소와 접촉되어 화염이 발생되고, 상기 화염이 전진 함에 따라 소결기 내부에 장입 된 소결 배합 원료가 소결된다.
한편, 고품질의 철광석의 지속적인 고갈로 인해 대체 철원이 사용되고 있는데, 대체 철원은 미분함량이 높은 철광석, 철 함량은 낮고 불순물 성분 함량이 높은 철광석 또는 철을 함유하는 부산물 등이 있다. 상술한 대체 원료들의 공통점은 입도가 100㎛ 이하로 미세하다는 점이다.
그런데 소결광 제조를 위해 고품질의 철광석과 상술한 미세한 대체 철원을 혼합하여 조립하고, 이를 소결시키는 경우, 미세한 대체 철원은 통기성을 악화시키는 요인으로 작용하며, 이에 소결광 생산성이 크게 떨어지는 문제가 발생된다.
한국공개특허 제10-2012-0073553호
본 발명은 조립성을 개선하고, 강도를 향상시킬 수 있는 소결광 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 폐자원을 재활용함으로써, 소결광 제조를 위한 비용을 절감시킬 수 있는 소결광 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 소결광 제조 방법은 철원인 철광석 및 미분함철 원료와 석회 슬러지를 마련하는 과정; 상기 미분함철 원료와 상기 석회 슬러지를 혼합하는 과정; 상기 미분함철 원료와 상기 석회 슬러지가 혼합된 혼합물을 조립하여 제 1 조립물을 제조하는 과정; 상기 철광석과 제 1 조립물을 조립하여 제 2 조립물을 제조하는 과정; 및 상기 제 2 조립물을 소결시키는 과정;을 포함한다.
상기 제 2 조립물을 제조하는 과정에 있어서, 상기 철광석과 반광, 석회석, 생석회 및 연료용 원료를 혼합하는 과정; 및 상기 철광석, 반광, 석회석, 생석회 및 연료용 원료가 혼합된 혼합물에 상기 제 1 조립물을 투입하여 조립시켜 제 2 조립물을 제조하는 과정;을 포함한다.
상기 석회 슬러지는 상기 제 1 조립물 전체에 대해 0 wt% 초과, 15 wt% 이하로 함유된다.
상기 석회 슬러지는 상기 제 1 조립물 전체 중량에 대해 5 wt% 이상, 10 wt% 이하로 함유되는 것이 효과적이다.
상기 미분함철 원료는 입경은 100㎛ 이하이다.
상기 1차 조립물을 제조하는데 있어서, 상기 석회 슬러지를 건조시키는 과정; 상기 건조된 석회 슬러지를 3mm 이하의 입도가 되도록 파쇄시키는 과정; 및 상기 3mm 이하의 입도를 가지는 석회 슬러지를 상기 미분함철 원료와 혼합하여 조립시켜 1차 조립물을 제조하는 과정;을 포함한다.
상기 미분함철 원료와 혼합되는 상기 석회 슬러지는 석회 소성 공정에서 발생되는 석회 슬러지를 사용한다.
소결광 제조를 위한 조립물로서, 철원인 철광석 및 미분함철 원료와, 연료용 원료 및 석회 소성 공정에서 발생된 석회 슬러지가 포함된다.
상기 철광석, 미분함철 원료, 연료용 원료 및 석회 슬러지에 반광, 석회석 및 생석회가 더 포함된다.
상기 조립물 전체에 대해, 상기 철광석이 53 wt% 내지 58 wt%, 상기 미분함철 원료가 5 wt% 내지 10 wt%, 상기 연료용 원료가 4 wt% 내지 4.5 wt%, 상기 석회 슬러지가 0.5 wt% 내지 1 wt%, 반광이 20 wt% 내지 25 wt%, 석회석이 8.5 wt% 내지 10.5 wt%, 생석회가 1.6 wt% 내지 2 wt% 포함된다.
본 발명의 실시형태에 의하면, 소결광을 제조하는데 있어서, 철광석 대체 원료인 미분함철 원료를 사용하는데, 석회 슬러지를 첨가함으로써, 조립물의 조립성을 향상시킬 수 있다. 이에 따라 조립물의 입도 및 강도가 향상되는 효과가 있다. 또한, 본 발명에서는 철광석의 대체 원료로서 제철소에서 부생되는 미분함철 원료를 사용하고, 바인더로서 석회석 소성 공정에서 부생되는 폐자원인 석회 슬러지를 이용함으로써, 소결광 제조를 위한 비용을 절감하면서도, 조립성 및 강도를 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 소결광 제조 방법을 나타낸 순서도
도 2는 석회 슬러지의 함량에 따른 1차 조립물의 입도 별 비율을 나타낸 그래프
도 3은 석회 슬러지의 함량에 따른 1차 조립물의 평균 입도를 나타낸 그래프
도 4는 석회 슬러지의 함량에 따른 1차 조립물의 낙하 강도를 나타낸 그래프
도 5는 석회 슬러지의 함량에 따른 1차 조립물의 상온 강도 및 열간 강도를 나타낸 그래프
도 6은 석회 슬러지의 첨가에 따른 2차 조립물의 생산성을 나타낸 그래프
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
본 발명은 소결광을 제조하는데 있어서 철광석의 대체 철원인 미분함철 원료를 사용하면서도, 조립성을 개선하고, 강도를 향상시킬 수 있는 소결광 제조 방법에 관한 것이다.
소결광과 같은 제조를 위해서는 철광석이 사용되는데, 최근에는 철광석의 지속적인 고갈로 인해 상기 철광석을 대체할 수 있는 철원이 사용되고 있다. 대체 철원으로는 미분함량이 높은 철광석, 철 함량은 낮고 불순물 성분 함량이 높은 철광석 또는 철을 함유하는 부산물 등이 있다. 상술한 대체 철원들은 제철소에서 발생되는 각종 더스트 또는 슬러지로부터 얻어지며, 입도가 100㎛ 이하로 미세하다는 공통점 있다. 이하에서는 철원을 함유하며 입도가 100㎛ 이하로 미세한 철원을 '미분함철 원료'라 명명한다.
그런데 미분함철 원료는 100㎛ 이하로 그 입도가 아주 작아, 소결 시에 통기성을 악화시켜 조립성, 강도를 악화시키는 요인이 될 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 철광석의 대체 철원으로써 미분함철 원료를 사용하여 소결광 제조를 위한 비용을 절감하면서도, 조립성 및 강도를 향상시킬 수 있는 소결광 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 소결광 제조를 위한 소결용 배합 원료는 주원료, 부원료, 연료용 원료와, 바인더로서의 역할을 하는 석회 슬러지를 포함한다. 주원료는 철광석과 미분함철 원료를 포함하고, 부원료는 반광, 석회석, 생석회를 포함한다. 여기서, 연료용 원료는 코크스 및 무연탄 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 소결광은 후술되는 제 2 조립물을 소결시켜 제조되며, 제 2 조립물 또는 소결광은 전체 wt%(중량%)에 대해, 53 wt% 내지 58 wt%의 철광석, 5 wt% 내지 10 wt%의 미분함철 원료, 20 wt% 내지 25 wt%의 반광, 0.5 wt% 내지 1 wt%의 석회 슬러지, 8.5 wt% 내지 10.5 wt%의 석회석, 1.6 wt% 내지 2 wt%의 생석회 및 4 wt% 내지 4.5%의 연료용 원료를 포함한다.
여기서 석회 슬러지는 바인더의 역할을 하는 것으로서, 제 2 조립물 전체에 대해 0.5 wt% 미만인 경우, 제 2 조립물의 제조 시에 배합원료 간을 결합력이 부족하여 조립성 및 강도가 기준치 미만이 될 수 있다. 반대로, 석회 슬러지는 조립 시에 바인더의 역할을 수행하기 위한 것이기 때문에, 필요 이상으로 많은 양으로 첨가될 필요가 없어, 1 wt%를 초과하지 않도록 조절한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 소결광 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 소결광 제조 방법은 철광석, 반광, 석회석, 생석회 및 연료용 원료를 마련하고S110), 이들을 혼합하는 과정(S120), 미분함철 원료를 마련하는 과정(S210), 석회 슬러지를 마련하는 과정(S300), 미분함철 원료와 석회 슬러지를 혼합하는 과정(S220), 미분함철 원료와 석회 슬러지가 혼합된 혼합물을 조립하여 1차 조립물을 제조하는 과정(S230), 상기 철광석, 반광, 석회석, 생석회 및 연료용 원료와 1차 조립물을 조립하여 2차 조립물을 제조하는 과정(S140), 2차 조립물을 소결시켜 소결광을 제조하는 과정(S140)을 포함한다.
이하에서는 상술한 소결광 제조 방법의 각 과정에 대해 보다 상세히 설명한다.
먼저, 철원인 주원료와 부원료, 연료용 원료 및 석회 슬러지를 마련한다(S110, S210, S300). 주원료는 53 wt% 내지 58 wt%의 철광석, 5 wt% 내지 10 wt%의 미분함철 원료를 포함한다.
일반적으로 철광석은 철 함유량에 따라 저품위의 철광석과 철광석과 고품위의 철광석으로 나누어지며, 저품위의 철광석은 철 함유량이 예컨대 60% 이하인 철광석이고, 고품위의 철광석은 철 함유량이 예컨대 60%를 초과하는 철광석일 수 있다. 저품위의 철광석은 갈철광 등이 있고, 고품위의 철광석은 적철광 등이 있다. 본 발명에서는 고품위의 철광석을 사용하나, 이에 한정되지 않고 저품위의 철광석 사용하거나, 고품위의 철광석과 저품위의 철광석 모두를 사용할 수 있다.
미분함철 원료는 철을 함유하며, 입도가 100㎛ 이하의 미분 철원료로써, 제철소에서 얻어질 수 있다. 일반적인 소결광 제조 공정은 각종 소결 배합 원료를 혼합, 조립시킨 후 소결기에서 소결을 거쳐 괴상화된 소결광으로 제조되는 일련의 과정을 거치는데, 상기의 과정에서 원료 저장조에서부터 고로 소결광 저장조까지 전체 공정 중에서 발생되는 비산 더스트 및 슬러지를 포집하여 처리하기 위해 집진기가 설치된다. 이러한 집진기에서 포집된 더스트 및 슬러지에는 철이 함유되어 있고, 100㎛ 이하의 입도를 가진다. 본 발명에서는 이러한 더스트 및 슬러지와 같은 철원을 철광석의 대체 철원 즉, 미분함철 원료로 사용한다.
반광은 2차 조립물 중 입도가 5mm 미만인 조립물로서, 입도가 작아 해당 차지의 조업에서 소결광 제조에 사용되지 않고, 다음회차에서 철광석, 석회석, 생석회 및 연료와 함께 혼합되어 재사용된다.
이렇게 마련된 철광석, 반광, 석회석, 생석회 및 연료용 원료는 혼합기(mixer) 내로 장입되어 혼합된다.
그리고 한편에서는 바인더로 사용될 석회 슬러지를 마련한다.
석회석을 소성시키는 조업에서는 소성로 내 통기성을 확보하고, 이송 시에 배관 막힘을 방지하기 위해 석회석을 미리 세척하여 미분을 제거한 후 소성을 진행한다. 그런데 이 과정에서 미세한 석회석 분말과 수분이 혼합된 석회 슬러지가 배출된다. 석회 슬러지는 아래의 표 1과 같이 예컨대, 0.68 wt% T.Fe, CaO 49.29 wt%, SiO2 2.97 wt%, Al2O3 0.76 wt%, 알카리 (K2O+Na2O) 0.23 wt%를 포함하며, 평균 입도가 15㎛ 이다.
T.Fe SiO2 CaO MgO Al2O3 K2O Na2O 평균 입도
wt% 0.68 1.80 49.29 1.35 0.78 0.22 0.017 15㎛
이러한 석회 슬러지는 처리 과정이 복잡하며, 일반적으로 폐기물로 처리되고 있다. 하지만, 상술한 석회 슬러지는 제철 원료로 사용이 양호할 뿐만 아니라, 평균 입도가 15㎛ 이하로 극미분이기 때문에, 소결광 배합 원료들 사이에 고르게 분포할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 석회석을 소성시키는 조업 중 즉, 석회석 소성 공장에서 발생되는 석회 슬러지를 획득하여 소결광 제조에 사용한다. 이를 보다 구체적으로 설명하면, 석회석 소성 공정에서 석회 슬러지가 획득되면(S310), 석회 슬러지 내 수분 함량이 0.5 wt% 이하가 되도록 건조한다(S320). 그리고 건조된 석회 슬러지를 롤밀(Roll moll)과 같은 파쇄기를 이용하여 파쇄하여 3mm 이하의 입도를 가지도록 한다(S330). 이는 석회석 소성 공정에서 획득된 석회 슬러지 자체에 함유된 수분에 의해 건조기 또는 소결광 제조 공장까지 이송시키는 과정에서 석회 슬러지가 응집되기 때문이며, 입도가 3mm를 초과하는 경우 그 입도가 너무 커, 바인더의 기능이 떨어질 수 있다.
3mm 이하의 입도로 조절된 석회 슬러지는 혼합기(mixer)에서 미분함철 원료와 혼합된 후(S220), 조립기(pelletizer)를 이용하여 조립(이하, 1차 조립)하여 1차 조립물 또는 미분광 조립물로 제조한다(S230). 보다 구체적으로, 혼합기에서 650rpm의 교반 속도로 3 분 이상의 시간 동안 미분함철 원료와 석회 슬러지 간의 혼합이 실시되고, 이후 조립기(pelletizer)에서 25rpm, 8분 내지 10 분 동안 조립이 실시된다.
이때 첨가되는 석회 슬러지의 함량에 따라 1차 조립물의 입도, 강도 등이 달라질 수 있는데, 본 발명에서는 0 wt% 초과, 15 wt% 이하, 보다 바람직하게는 5 wt% 이상, 10 wt% 이하로 석회 슬러지를 첨가한다.
예를 들어 제 1 조립물을 제조하는데 있어서, 석회 슬러지가 첨가되지 않으면(즉,0 wt%), 제조된 제 1 조립물 중 3mm 이상의 입도를 가지는 제 1 조립물의 양이 적다. 즉, 제조된 제 1 조립물 중 3mm 미만, 또는 2mm 이하의 입도를 가지는 미분의 제 1 조립물의 양이 많고, 이는 이후 제 2 조립물의 입도를 5mm 미만으로 떨어뜨리는 요인이 될 수 있다. 반대로, 석회 슬러지는 조립 시에 바인더의 역할을 수행하기 위한 것이기 때문에, 필요 이상으로 많은 양으로 첨가될 필요가 없어, 제 1 조립물에 대해 1 wt%를 초과하지 않도록 조절한다.
미분함철 원료와 석회 슬러지로 이루어진 1차 조립물은 이후 철광석, 반광, 석회석, 생석회 및 연료용 원료가 혼합된 혼합물과 함께 조립기(pelletizer)로 투입되어 조립되며, 이에 따라 2차 조립물이 제조된다(S130). 그리고 제조된 2차 조립물을 소결기에 장입하여 소결시키면 소결광이 제조된다. 본 발명에서는 제조된 2차 조립물 중 입도가 5mm 이상인 2차 조립물을 소결기에 장입하여 소결시키고, 5mm 이만의 입도를 가지는 2차 조립물은 반광으로써, 소결기로 장입시키지 않고, 다음 차지의 공정에서 부원료로서 재사용한다.
이하에서는 도 2 내지 도 5를 참조하여, 석회 슬러지 함량에 따른 1차 조립물의 입도 및 강도의 변화를 설명한다.
도 2는 석회 슬러지의 함량에 따른 1차 조립물의 입도 별 비율을 나타낸 그래프이다. 도 3은 석회 슬러지의 함량에 따른 1차 조립물의 평균 입도를 나타낸 그래프이다.
1차 조립물은 미분함철 원료와 석회 슬러지를 혼합하여 조립한 조립물이다.도 2를 참조하면, 석회 슬러지를 첨가하지 않았을 때(0 wt)에 비해, 석회 슬러지를 첨가하는 경우, 생성된 전체 1차 조립물 중 3mm 이상의 입도를 가지는 1차 조립물이 많고, 2 mm 미만의 입도를 가지는 1차 조립물이 적다. 보다 구체적으로, 석회 슬러지를 첨가하지 않았을 경우(0 wt%), 전체 1차 조립물 중, 3mm 이상의 입도를 가지는 1차 조립물이 93.4% 였다. 하지만, 석회 슬러지를 5 wt% 첨가한 경우, 전체 1차 조립물 중 3mm 이상의 입도를 가지는 1차 조립물이 약 97.4%, 10 wt% 함유한 경우 94.7%, 15 wt% 함유한 경우 96.0%로, 석회 슬러지를 첨가지하 않을 때에 비해 3mm 이상의 1차 조립물이 많다.
또한, 도 3을 참조하면, 석회 슬러지를 첨가하지 않았을 경우(0 wt%) 1차 조립물의 평균 입도는 4.8mm이나, 석회 슬러지를 첨가한 경우 첨가하지 않았을 때에 비해 평균 입도가 크며, 석회 슬러지의 함량이 5 wt%, 15 wt% 일 때 평균 입도는 5.0mm 이상이다.
이로부터, 1차 조립물의 제조에 있어서 석회 슬러지의 첨가로 인해 3mm 이상의 입도를 가지는 1차 조립물의 비율이 향상되고, 미분인 2mm 이하의 1차 조립물 비율이 감소하며, 평균 입도가 향상됨을 알 수 있다. 이는 1차 조립물의 제조 시에 미분함철 원료에 첨가되는 석회 슬러지가 바인더로서 작용하여 미분함철 원료 간의 결합 또는 결속력을 높였기 때문이다.
한편, 2차 조립물은 소결기로 장입되어 소결되는데, 이때 2차 조립물의 입도가 너무 작으면 통기성이 너무 낮아 소결광 품질 및 소결광 생산성이 낮아진다. 이에 본 발명에서는 통기성의 확보를 위해 제조된 2차 조립물 중 입도가 5mm 이상의 2차 조립물을 소결하여 소결광으로 제조하고, 5mm 미만의 2차 조립물은 소결시키지 않고 반광으로써 다음 차지의 혼합하여 사용된다.
2차 조립 과정에서 제조된 전체 2차 조립물 중, 5mm 이상의 입도를 가지는 2차 조립물의 비율은 1차 조립물의 입도 발생율에 따라 달라질 수 있다. 즉, 제조된 1차 조립물 중 3mm 이하의 입도를 가지는 1차 조립물의 양이 많을수록 또는 2mm 미만의 1차 조립물의 양이 적을수록, 이후 2차 조립 시에 5mm 이상의 입도를 가지는 2차 조립물의 생산량이 많아진다. 따라서, 본 발명에서는 미분함철 원료를 이용하여 1차 조립물을 제조하는데 있어서, 석회 슬러지를 첨가함으로써, 3mm 이상의 입도를 가지는 1차 조립물의 비율 및 평균 입도를 향상시킨다. 이를 위해 본 발명에서는 1차 조립물 전체에 대해 석회 슬러지가 0 wt 초과, 15 wt% 이하, 보다 바람직하게는 5 wt% 이상, 10 wt% 이하 함유되도록 한다.
도 4는 석회 슬러지의 함량에 따른 1차 조립물의 낙하 강도를 나타낸 그래프이다. 여기서 낙하 강도는 미분함철 원료와 석회 슬러지를 혼합하여 제조된 1차 조립물 중, 3mm 내지 8mm의 입도를 가지는 조립물 300g 채취하고, 이를 2m의 높이에서 5회 낙하시킨 후에 남아있는 3mm 이상의 입자(즉, 조립물)의 비율을 계산함으로써 얻어질 수 있다.
도 4를 참조하면, 석회 슬러지를 첨가하지 않았을 때(O wt%)에 비해, 석회 슬러지가 함유되었을 때 낙하 강도가 향상됨을 확인할 수 있다. 보다 구체적으로, 석회 슬러지를 첨가하지 않았을 때(O wt%) 5회 낙하 후 3mm 이상의 입자(즉, 조립물)의 비율은 97% 였으나, 석회 슬러지가 10 wt% 함유되었을 때, 5회 낙하 후 3mm 이상의 입자(즉, 조립물)의 비율은 98.2%로 향상되었다.
도 5는 석회 슬러지의 함량에 따른 1차 조립물의 상온 강도 및 열간 강도를 나타낸 그래프이다. 상온 강도는 미분함철 원료와 석회 슬러지를 혼합하여 제조된 그린 펠렛(1차 조립물) 중 3mm 내지 8mm의 입도를 가지는 조립물 300g 채취하고, 이를 2m의 높이에서 5회 낙하시킨 후, 5회 낙하 후에 남아있는 3mm 이상의 입자(즉, 조립물)의 비율을 계산함으로써 그린 필렛의 상온 강도를 얻을 수 있다. 그리고, 열간 강도는 그린 펠렛(1차 조립물) 중 3mm 내지 8mm의 입도를 가지는 조립물 300g 채취하고, 이를 900℃로 예열된 건조로에서 30분간 건조 후에 무게를 측정하여, 3mm 이상의 입자의 무게를 산출함으써, 식 1을 통해 열간 강도를 측정하였다.
식 1: 열간강도 (%) = {3mm 이상 입자 무게(g) / 900℃에서 30분간 건조 후 무게(g)}*100
도 5를 참조하면, 석회 슬러지를 첨가하지 않을 때(0 wt%)에 비해, 석회 슬러지를 첨가하는 경우 1차 조립물의 상온 강도 및 열간 강도가 향상되며, 석회 슬러지의 함유량이 증가할수록 상온 강도 및 열간 강도가 향상된다. 보다 구체적으로, 석회 슬러지를 첨가하지 않을 때(0 wt%), 1차 조립물들 중, 낙하 후 3mm 이상의 입도를 가지는 조립물은 92.7%, 900℃의 열처리 후 3mm 이상의 입도를 가지는 조립물은 85.7% 였다. 하지만, 석회 슬러지의 함유량이 8 wt% 일 때, 낙하 후 3mm 이상의 입도를 가지는 조립물은 95.6%, 900℃의 열처리 후 3mm 이상의 입도를 가지는 조립물은 93.3%이다.
한편, 제조된 1차 조립물은 컨베이어와 같은 이송 수단을 통해 2차 조립을 위해 이송되는데, 이때 1차 조립물의 강도(낙하 강도, 냉간 강도 및 열간 강도)가 낮을 경우, 이송 수단으로 낙하시에 또는 이송 수단에 의해 이송 중에 미립자 형태의 파티클 또는 파우더 등으로 파쇄될 수 있으며, 이는 2차 조립물의 입도를 5mm 미만으로 형성하는 요인이 될 수 있다. 따라서, 1차 조립물의 강도를 향상시킬 필요가 있다. 따라서, 본 발명에서는 미분함철 원료를 이용하여 1차 조립물을 제조하는데 있어서, 석회 슬러지를 첨가함으로써, 1차 조립물의 강도를 향상시켰다.
구분
 입도
10mm 이상
비율(%)		 8 ~ 10 mm
비율(%)		 5 ~ 8 mm
비율(%)		 3 ~ 5
mm
비율(%)		 1 ~ 3
mm
비율(%)		 1mm 이하
비율(%)		 평균 입도(mm) 3mm
이상
비율(%)
석회 슬러지 미첨가 2.95 5.25 37.11 24.05 13.20 17.45 4.52 69.18
석회 슬러지
첨가		 2.40 4.78 43.69 19.85 13.85 15.44 4.73 70.71
차이(%) -0.55 -0.48 6.58 -4.20 0.65 -2.01 0.20 1.53
표 2를 참조하면, 석회 슬러지를 첨가하지 않을 때 1차 조립물의 평균 입도는 4.52mm 이나, 석회 슬러지를 바인더로서 사용하는 경우, 4.73mm로 증가하였다. 그리고 1mm 이하의 미분의 조립물은 석회 슬러지를 첨가하지 않을 때 17.45% 에서 15.44%로 감소함을 알 수 있다. 또한, 석회 슬러지 미첨가 시 3mm 이상의 입도를 가지는 1차 조립물은 69.18% 였으나, 석회 슬러지 첨가 후 3mm 이상의 입도를 가지는 1차 조립물은 1.53% 증가한 70.71%이다.
도 6은 석회 슬러지의 첨가에 따른 2차 조립물의 생산성을 나타낸 그래프이다. 여기서 제 1 실험예는 제 2 조립물을 제조하는데 있어서 석회 슬러지가 첨가되지 않은 경우(0 wt%), 제 2 실험예는 제 2 조립물을 제조하는데 있어서, 제 2 조립물 전체에 대해 석회 슬러지가 0.64 wt% 함유된 경우이다. 이때 2차 조립에 의해 생성된 전체 2차 조립물 중 입도가 5mm 이상의 입도를 가지는 2차 조립물의 비율을 생산율로서 나타내었다.
도 6을 참조하면, 석회 슬러지를 첨가하지 않은 제 1 실험예에 비해, 석회 슬러지를 0.64 wt% 첨가된 경우, 5mm 이상의 입도를 가지는 제 2 조립물의 비율 즉, 생산율이 높다.
이와 같이 본 발명에서는 소결광을 제조하는데 있어서, 철광석 대체 원료인 미분함철 원료를 사용하는데, 석회 슬러지를 첨가함으로써, 조립물의 조립성을 향상시킬 수 있다. 이에 따라 조립물의 입도 및 강도가 향상되는 효과가 있다. 또한, 본 발명에서는 철광석의 대체 원료로서 제철소에서 부생되는 미분함철 원료를 사용하고, 바인더로서 석회석 소성 공정에서 부생되는 폐자원인 석회 슬러지를 이용함으로써, 소결광 제조를 위한 비용을 절감하면서도, 조립성 및 강도를 향상시키는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 철원인 철광석 및 미분함철 원료와 석회 슬러지를 마련하는 과정;
    상기 미분함철 원료와 상기 석회 슬러지를 혼합하는 과정;
    상기 미분함철 원료와 상기 석회 슬러지가 혼합된 혼합물을 조립하여 제 1 조립물을 제조하는 과정;
    상기 철광석과 제 1 조립물을 조립하여 제 2 조립물을 제조하는 과정; 및
    상기 제 2 조립물을 소결시키는 과정;
    을 포함하는 소결광 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 2 조립물을 제조하는 과정에 있어서,
    상기 철광석과 반광, 석회석, 생석회 및 연료용 원료를 혼합하는 과정; 및
    상기 철광석, 반광, 석회석, 생석회 및 연료용 원료가 혼합된 혼합물에 상기 제 1 조립물을 투입하여 조립시켜 제 2 조립물을 제조하는 과정;
    을 포함하는 소결광 제조 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 석회 슬러지는 상기 제 1 조립물 전체에 대해 0 wt% 초과, 15 wt% 이하로 함유되는 소결광 제조 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 석회 슬러지는 상기 제 1 조립물 전체 중량에 대해 5 wt% 이상, 10 wt% 이하로 함유되는 소결광 제조 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 미분함철 원료는 입경은 100㎛ 이하인 소결광 제조 방법.
  6. 청구항 6에 있어서,
    상기 1차 조립물을 제조하는데 있어서,
    상기 석회 슬러지를 건조시키는 과정;
    상기 건조된 석회 슬러지를 3mm 이하의 입도가 되도록 파쇄시키는 과정; 및
    상기 3mm 이하의 입도를 가지는 석회 슬러지를 상기 미분함철 원료와 혼합하여 조립시켜 1차 조립물을 제조하는 과정;
    을 포함하는 소결광 제조 방법.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 하나에 있어서,
    상기 미분함철 원료와 혼합되는 상기 석회 슬러지는 석회 소성 공정에서 발생되는 석회 슬러지를 사용하는 소결광 제조 방법.
  8. 소결광 제조를 위한 조립물로서,
    철원인 철광석 및 미분함철 원료와, 연료용 원료 및 석회 소성 공정에서 발생된 석회 슬러지가 포함된 조립물.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 철광석, 미분함철 원료, 연료용 원료 및 석회 슬러지에 반광, 석회석 및 생석회가 더 포함된 조립물.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 조립물 전체에 대해, 상기 철광석이 53 wt% 내지 58 wt%, 상기 미분함철 원료가 5 wt% 내지 10 wt%, 상기 연료용 원료가 4 wt% 내지 4.5 wt%, 상기 석회 슬러지가 0.5 wt% 내지 1 wt%, 반광이 20 wt% 내지 25 wt%, 석회석이 8.5 wt% 내지 10.5 wt%, 생석회가 1.6 wt% 내지 2 wt% 포함된 조립물.

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