KR20150106263A - Method for producing briquettes using Fe-containing sludge and biomass - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 함철 부산물 및 바이오매스를 이용한 브리켓 제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게 본 발명은 재활용 재료 및 폐기물을 이용하고 고속 환원을 유도할 수 있어 원가절감 및 온실가스 감축에 유용한 함철 부산물 및 바이오매스를 이용한 브리켓 제조방법 및 이에 이용되는 함철 브리켓 제조용 결합제에 관한 것이다.
The present invention relates to a briquetting method using by-product of iron and iron and biomass. More particularly, the present invention relates to a method for manufacturing briquettes using byproducts and biomass, which is useful for cost reduction and greenhouse gas reduction, by using recycled materials and wastes and inducing high-speed reduction, and a binder for use in the production of briquetting briquettes used therefor.
최근 제선 조업은 에너지 효율 극대화와 온실가스 저감이라는 환경적 접근 이 다각적으로 시도되고 있다. 그러나, 근본적으로 제선조업은 다량의 부산물을 발생시키며, 이러한 부산물의 처리에는 상당한 어려움이 있다. 따라서 전로 및 전기로 공정 등에서 발생하는 함철부산물의 재활용 기술 개발이 활발하게 진행되고 있다. Recently, the environmental approach of maximizing energy efficiency and reducing greenhouse gas has been tried variously. However, fundamentally, myoblasts produce large amounts of by-products, and there is considerable difficulty in processing such by-products. Therefore, development of recycling technology of iron and steel byproducts occurring in converter and electric furnace processes is actively under way.
일반적으로, 함철부산물은 대부분 미분의 형태로 그 크기가 너무 작아서 바로 사용하기 어려우므로, 바인더를 첨가하여 펠렛으로 제조한 후 사용한다. 또는, 미분의 함철부산물에 바인더를 첨가하여 브리켓으로 제조한 후 사용한다In general, the by-product by-products are mostly in the form of fine powders and are too small to be used immediately. Therefore, the binder is added to prepare pellets. Alternatively, a binder may be added to the fine iron by-product of the fine powder to prepare it as briquettes and then used
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1320083호(2013.10.18, 전기로 환원 슬래그를 이용한 함철 브리켓 제조용 바인더 및 이의 제조방법)에 개시되어 있다.
BACKGROUND ART [0002] The background art of the present invention is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-1320083 (2013.10.18, binder for manufacturing a brittle briquetting slag using an electric furnace slag and a production method thereof).
본 발명의 실시예들은, 재활용 재료 및 폐기물을 이용하고 고속 환원을 유도할 수 있어 원가절감 및 온실가스 감축에 유용한 함철 부산물 및 바이오매스를 이용한 브리켓 제조방법 및 이에 이용되는 함철 브리켓 제조용 결합제을 제공하는 것이다.Embodiments of the present invention provide a method for manufacturing briquettes using byproducts and by-products that are useful for cost reduction and greenhouse gas reduction by using recycled materials and wastes and inducing rapid reduction, and a binder for manufacturing the briquetting briquettes used therefor .
본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 더욱 명확하게 된다.
Other objects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the invention, claims and drawings.
본 발명의 일 측면에 따르면, 함철부산물, 바이오매스, 고형화제 및 결합제를 균일하게 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계; 상기 혼합물을 상온에서 압축 성형하여 브리켓을 성형하는 단계를 포함하고, 상기 혼합물 100 중량부에 대하여, 상기 고형화제를 2.5 중량부 이상으로 혼합하는 것을 특징으로 하는 함철 부산물 및 바이오매스를 이용한 브리켓 제조방법이 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method for producing a mixture comprising: mixing a by-product by-product, a biomass, a solidifying agent and a binder uniformly to form a mixture; Forming a briquettes by compression-molding the mixture at room temperature, wherein the solidifying agent is mixed in an amount of 2.5 parts by weight or more based on 100 parts by weight of the mixture, and the briquetting method using the biomass / RTI >
상기 혼합물 100 중량부에 대하여, 상기 바이오매스를 1 ~ 20 중량부로 혼합한다.100 parts by weight of the mixture is mixed with 1 to 20 parts by weight of the biomass.
상기 고형화제는 당밀 또는 물유리이다.The solidifying agent is molasses or water glass.
상기 결합제는 시멘트 또는 플라이애시(fly ash)이다.
The binder is cement or fly ash.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 함철 브리켓 조성물 100 중량부에 대하여, 2 ~ 7 중량부의 물유리 또는 당밀; 및 2 ~ 7 중량부의 플라이애시(fly ash) 또는 시멘트를 포함하는 함철 브리켓 제조용 결합제가 제공된다.
According to another aspect of the present invention, 2 to 7 parts by weight of water glass or molasses per 100 parts by weight of the iron briquette composition; And 2 to 7 parts by weight of fly ash or cement.
본 발명의 실시예들에 따르면, 철광석을 대체하여 함철부산물의 사용으로 원가 절감에 유리하고 폐기물로 취급되는 바이오매스를 기존 화석연료를 대체하여 사용이 가능하다. 또한, 고로 슬래그로 제조되는 시멘트 또는 화력발전 부산물인 플라이애시를 기존의 결합제(바인더)를 대체하여 사용이 가능하다.According to the embodiments of the present invention, it is possible to replace biomass with wastes by replacing existing fossil fuels by replacing iron ore with biodegradable by-products. In addition, fly ash, which is cement produced by blast furnace slag or a by-product of thermal power generation, can be used as a substitute for a conventional binder (binder).
따라서 기존에 사용하지 않던 바이오매스와 플라이애시 또는 시멘트를 활용하여 100% 부산물 및 폐기물로 품질이 우수하고 가치가 높은 고로 조업용 함철 장입물, 보다 정확하게는 바이오매스 아이언 브리켓(Biomass Iron Briquette)의 제조가 가능하다. 상기 바이오매스 아이언 브리켓의 사용으로 저온에서도 고속 환원을 유도하여 고로 에너지 절감과 온실가스 저감에 유리하다. Therefore, by using biomass, fly ash or cement that has not been used before, it is possible to manufacture high-quality iron and steel products for blast furnace production, more precisely, biomass iron briquette Is possible. By using the biomass iron briquettes, it is advantageous in reducing blast furnace energy and reducing greenhouse gas by inducing high-speed reduction even at low temperatures.
또한, 인체에 유해하고 고가인 함철 브리켓 제조용 결합제를 대체할 수 있는 결합제가 제공된다.
Also provided is a binder capable of replacing the binding agent for manufacturing a deep sea briquette which is harmful to the human body and is expensive.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 브리켓 제조방법에 사용되는 고속 교반기 및 브리켓 제조 장치를 개략적으로 나타낸 도.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 브리켓 제조방법에 있어 물유리와 플라이애시(fly ash) 사용시 우분비에 따른 브리켓 성형율 및 낙하강도 변화를 나타낸 도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 브리켓 제조방법에 있어 물유리와 시멘트 사용시 우분비에 따른 브리켓 성형율 및 낙하강도 변화를 나타낸 도.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 브리켓 제조방법에 있어 당밀과 플라이애시 사용시 우분비에 따른 브리켓 성형율 및 낙하강도 변화를 나타낸 도.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 브리켓 제조방법에 있어 당밀과 시멘트 사용시 우분비에 따른 브리켓 성형율 및 낙하강도 변화를 나타낸 도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1A and FIG. 1B are schematic views of a high-speed stirrer and a briquetting apparatus used in a method of manufacturing a briquetting apparatus according to an embodiment of the present invention;
FIGS. 2A and 2B are graphs showing changes in briquetting rate and drop strength according to the amount of rain when water glass and fly ash are used in the method of manufacturing briquettes according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIGS. 3A and 3B are graphs showing changes in briquetting rate and drop strength according to the amount of rain during the use of water glass and cement in the method of manufacturing briquettes according to an embodiment of the present invention; FIGS.
FIGS. 4A and 4B are graphs showing changes in briquetting rate and drop strength depending on the amount of molasses when molasses and fly ash are used in the method of manufacturing briquettes according to an embodiment of the present invention; FIGS.
FIGS. 5A and 5B are graphs showing changes in briquetting rate and drop strength depending on the amount of molasses when molasses and cement are used in the method of manufacturing briquettes according to an embodiment of the present invention;
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
이하, 본 발명에 따른 함철 부산물 및 바이오매스를 이용한 브리켓 제조방법 및 이에 이용되는 함철 브리켓 제조용 결합제의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to like or corresponding parts throughout the several views. The corresponding components are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof will be omitted.
함철부산물은 대부분이 미분의 형태로 고로, 전로 및 전기로의 원료로 직접 사용하기에는 상당한 문제를 지니고 있다. 따라서 미분의 함철부산물이 일정한 성형성과 강도를 지니기 위해서는 필요부가결하게 결합제를 사용하게 된다. 그러나 기존에 사용되는 결합제들은 상당량의 유해물질을 포함하여 그 사용에 제한이 있다. 한편, 에너지 효율 극대화와 온실가스 저감에 대응하기 위하여 철광석과 코크스를 각각 고로에 장입하는 대신 철광석과 탄재를 혼합하여 괴상화된 탄재 내장 펠렛 또는 브리켓을 고로에 장입하여 저온에서도 반응성이 우수하고 온실가스 발생량을 최소화하는 방법이 강구되고 있다. 그러나 근본적으로 밀도가 다른 두 종류의 원료를 괴상화할 경우 성형성과 강도가 현저히 낮아 실용화하기에는 상당한 문제점이 있다. 따라서 본 발명에서는 철광석을 대체하여 함철부산물을, 기존 화석 탄재를 대체하여 바이오매스를, 고가의 결합제를 대체하여 고로 슬래그로 제조된 시멘트 또는 화력발전 부산물인 플라이애시(fly ash)를 사용하여 고로용 탄재 내장 브리켓을 제조하는 방법을 제공한다.
Most of the byproducts of iron and steel are in the form of fine powders and have a considerable problem for direct use as raw materials for blast furnace, converter and electric furnace. Therefore, in order to have a certain degree of formability and strength of the fine iron by-product of the fine particles, the binder is used as necessary. However, existing binders contain a considerable amount of harmful substances and their use is limited. In order to maximize energy efficiency and reduce greenhouse gas emissions, instead of charging iron ore and coke into the blast furnace respectively, iron ore and carbonaceous material are mixed and bulked pellets or briquettes are charged into the blast furnace, And a method of minimizing the amount of generation is being sought. However, when two raw materials having essentially different densities are bulked, the moldability and the strength are remarkably low, so that there is a considerable problem to be put to practical use. Therefore, in the present invention, by replacing iron ore with iron ore by replacing existing fossil carbonaceous materials with biomass and replacing expensive binders with cement produced by blast furnace slag or fly ash as a by-product of thermal power generation, A method for manufacturing a carbonaceous built-in briquet is provided.
따라서 본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명의 브리켓 제조방법은 함철부산물, 바이오매스, 고형화제 및 결합제를 균일하게 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계; 상기 혼합물을 상온에서 압축 성형하여 브리켓을 성형하는 단계를 포함하고, 상기 혼합물 100 중량부에 대하여, 상기 고형화제를 2.5 중량부 이상으로 혼합한다.Therefore, according to one aspect of the present invention, there is provided a briquettes manufacturing method comprising: uniformly mixing a by-product by-product, a biomass, a solidifying agent and a binder to form a mixture; Forming the briquettes by compression molding the mixture at room temperature, wherein 2.5 parts by weight or more of the solidifying agent is mixed with 100 parts by weight of the mixture.
상기 함철부산물은 이에 한정되는 것은 아니나 탈아연 처리된 제강슬러지를 이용하여 고로 조업의 원가를 절감할 수 있다. The iron and steel by-products are not limited thereto, but the cost of the blast furnace operation can be reduced by using the zinc sludge treated with the zinc.
상기 바이오매스는 우분, 왕겨, 볏짚, 및 팜커널쉘(Palm Kernel Shell, PKS) 중에서 선택되는 1 이상이다. 나아가 석탄의 대체재로 사용되는 바이오매스 중 우분이 가장 바람직하다. 우분은 발생량이 현저하게 많고 수급이 용이하여 고로에서 연속적으로 사용될 수 있는 장점이 있다. 또한, 기존의 우분은 대부분 퇴비 등으로 활용되고 있으나, 사용량보다 발생량이 현저히 많아 많은 축산농가에서 처리에 곤란을 겪어 왔다. 따라서 본 발명에서 축산 폐기물로 취급되는 우분을 고로 조업에 적용함으로 인해 환경문제 개선뿐만 아니라 원가절감에도 상당히 기여할 수 있다.The biomass is at least one selected from the group consisting of bovine, rice hull, rice straw, and Palm Kernel Shell (PKS). Furthermore, it is most desirable that the biomass is used as a substitute for coal. It has an advantage that it can be used continuously in the blast furnace due to the remarkable increase in the amount of waste and easy supply and demand. In addition, most of the existing Udon has been used as compost, but it has been difficult to treat in many livestock farms because it is generated much more than the amount used. Therefore, the present invention can contribute to not only the improvement of environmental problems but also the cost reduction by applying Ubun treated as livestock waste to the blast furnace operation.
이에 한정되는 것은 아니나, 상기 바이오매스는 상기 혼합물 100 중량부에 대하여, 1 ~ 20 중량부로 혼합한다. 20 중량부를 초과하는 경우 휘발분에 의해 환원 반응이 조기에 일어나고 고로 조업 시 압력이 증가할 수 있다.
The biomass is mixed in an amount of 1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the mixture. When the amount exceeds 20 parts by weight, a reduction reaction occurs early due to volatilization, and pressure may increase during the operation of the blast furnace.
상기 브리켓을 성형하는 단계는 상온에서 이루어진다. 함철부산물을 단독으로사용할 경우 HBI(Hot Briquetted Iron) 등과 같은 방법으로 브리켓의 성형성과 강도 확보가 용이하나, 탄재를 포함할 경우 고온 가공이 불가능하다. 이런 이유는 탄재는 일정 온도에서 연소가 일어나기 때문에 탄재를 혼합하는 소기의 효과를 상실하기 때문이다. 따라서 바이오매스를 탄재로 포함하는 본 발명의 브리켓은 열을 가하지 않고 상온 상태에서 제조할 필요가 있다.
The step of molding the briquet is performed at room temperature. When the by-product is used alone, it is easy to secure the moldability and strength of the briquet by the method such as HBI (Hot Briquetted Iron). This is because the carbonaceous material loses the desired effect of mixing the carbonaceous material because combustion occurs at a certain temperature. Therefore, the briquettes of the present invention containing biomass as a carbonaceous material need to be produced at room temperature without applying heat.
한편, 상온 상태에서 제조 시 목표로 하는 성형성과 강도를 확보하기 위해 고형화제를 첨가한다. 상기 고형화제는, 상기 혼합물 100 중량부에 대하여 2.5 중량부 이상으로 혼합한다. 상기 고형화제가 2.5 중량부 미만이면 목표로 하는 성형율 및 낙하강도를 확보할 수 없다(도 2 ~ 도 5 참조). 이에 한정되는 것은 아니나 상기 고형화제는 상기 혼합물 100 중량부에 대해 2.5 ~ 7 중량부를 포함한다. 상기 고형화제가 7 중량부를 초과하면 운영비용 증가로 효율적이지 못하고 브리켓의 롤 탈착이 용이하지 않다.On the other hand, a solidifying agent is added in order to ensure the moldability and strength that are the target of production at room temperature. The solidifying agent is mixed in an amount of 2.5 parts by weight or more based on 100 parts by weight of the mixture. If the amount of the solidifying agent is less than 2.5 parts by weight, the target forming rate and dropping strength can not be secured (refer to Figs. 2 to 5). The solidifying agent includes, but is not limited to, 2.5 to 7 parts by weight based on 100 parts by weight of the mixture. If the amount of the solidifying agent exceeds 7 parts by weight, it is not efficient due to increase in operating cost, and it is not easy to remove the briquettes.
상기 고형화제는 바람직하게 당밀 또는 물유리이다. 당밀은 사탕수수로부터 설탕을 만들 때 생기는 부산물이다. 물유리(water glass, 50% 희석된 Na2OSiO2)는 이산화규소와 알칼리를 융해해서 얻은 규산나트륨(액상)을 진한 수용액으로 한 것이다. 당밀 또는 물유리는 시멘트의 함량을 낮추고 브리켓의 초기 강도 발현을 위해 추가된다. The solidifying agent is preferably molasses or water glass. Molasses is a by-product of making sugar from sugarcane. Water glass (50% diluted Na 2 OSiO 2 ) consists of a concentrated aqueous solution of sodium silicate (liquid phase) obtained by melting silicon dioxide and alkali. Molasses or water glass is added to lower the content of cement and to express the initial strength of the briquettes.
상기 결합제는 시멘트 또는 플라이애시(fly ash)이다. 시멘트는 고로 슬래그로 제조된 무수 수재 시멘트이다. 플라이애시는 화력발전 부산물로 석탄이나 중유 등을 연소했을 때에 생성되는 미세한 입자의 재를 말한다. 상기 결합제는 장기 강도 발현을 위한 것이다. 결합제는 2 중량부 미만으로 혼합되면 브리켓의 장기 강도 발현에 문제가 발생하고, 7 중량부를 초과하면 상대적으로 철 성분 함량의 저하로 제강공정 부산물의 재활용 효율을 저하시킨다.
The binder is cement or fly ash. Cement is a waterless cement made of blast furnace slag. Fly ash is a by-product of thermal power generation and refers to ash of fine particles generated when coal or heavy oil is burned. The binder is for long-term strength development. When the binder is mixed in an amount of less than 2 parts by weight, there arises a problem in the development of long-term strength of the briquet. When the binder is added in an amount of more than 7 parts by weight, the iron component content is lowered and the recycling efficiency of the steelmaking process by-
나아가 본 발명의 다른 측면에 따르면, 함철 브리켓 조성물 100 중량부에 대하여, 2 ~ 7 중량부의 물유리 또는 당밀; 및 2 ~ 7 중량부의 플라이애시(fly ash) 또는 시멘트를 포함하는 함철 브리켓 제조용 결합제가 제공된다. 본 발명의 함철 브리켓 제조용 결합제는 다양한 성분의 함철 브리켓 제조에 결합제로 사용될 수 있다. 상기 기재된 범위보다 적으면 성형율 및 낙하강도가 저감되고 많으면 철 성분 함량의 저하로 제강공정 부산물 재활용 효율을 저하시킬 수 있다.
Further, according to another aspect of the present invention, 2 to 7 parts by weight of water glass or molasses relative to 100 parts by weight of the iron briquetting composition; And 2 to 7 parts by weight of fly ash or cement. The binder for the manufacture of the iron-based briquettes of the present invention can be used as a binder in the manufacture of various components of iron and steel briquettes. If the amount is smaller than the above-described range, the forming rate and the dropping strength are reduced, and if the amount is lower than the above range, the iron component content may be lowered, thereby lowering the efficiency of recycling by-products.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 함철부산물, 바이오매스, 고형화제 및 결합제를 균일하게 혼합하기 위해 초퍼(12) 및 드럼(14)을 구비한 고속교반기(10)를 이용하여 혼합물을 형성할 수 있다.1, a mixture is formed using a high-
이때 상기 혼합물 형성 단계에서 혼합된 원료의 함수율은 당밀 또는 물유리의 수분함량 조절, 함철부산물 또는 바이오매스의 건조상태 조절 등에 따라 조절되며 바람직하게 함수율은 5 ~ 15%로 한다. In this case, the water content of the raw materials mixed in the mixture forming step is controlled by adjusting the moisture content of the molasses or water glass, by controlling the drying condition of the by-product or the biomass, and the water content is preferably 5 to 15%.
다음 상기 혼합물은 브리켓 제조 장치(20)로 이송되어 원료피더(22)를 통해 한 쌍의 브리켓 롤(24) 사이에 공급되어 압출 성형되어 일정한 형상의 브리켓(28)으로 제조되어 받침대(26)로 낙하된다. Next, the mixture is transferred to a
본 발명에 의한 브리켓 제조시의 브리켓 원료 혼합 및 브리켓 제조 조건은 표 4에 예시되어 있다.
The briquette raw material mixing and briquetting conditions at the time of manufacturing the briquettes according to the present invention are illustrated in Table 4.
이하, 본 발명에 의한 구체적인 실시예를 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in more detail.
본 발명에 의한 According to the present invention 함철Ham Cheol 부산물 및 By-products and 바이오매스를Biomass 이용한 Used 브리켓Briquettes 제조 Produce
표 1은 탄재, 즉 무연탄을 대체할 바이오매스의 특성을 무연탄과 비교하여 정리한 것이다. 기본적으로 바이오매스는 무연탄에 비하여 상당량의 휘발분을 포함하고 있다. 무연탄은 탄소의 함량이 높아 주로 탄소의 연소 시 발생하는 가스에 의해 철광석의 환원이 일어나나, 바이오매스의 경우 아래와 같이 휘발분에 의한 반응이 조기에 일어날 수 있다(표 2 참조).Table 1 summarizes the characteristics of biomass to replace coal, anthracite, with anthracite. Basically, biomass contains a considerable amount of volatile matter compared to anthracite. Anthracite has a high carbon content, which causes reduction of iron ore mainly due to the combustion of carbon, but in the case of biomass, the following volatilization can occur early (see Table 2).
표 3은 함철부산물인 탈아연 처리된 제강슬러지, 바이오매스 및 결합제의 주요 무기물을 비교한 것이다. 당밀 또는 물유리(50% 희석된 Na2OSiO2)는 고형화제(기본 결합제)로 최소한의 강도 발현을 위하여 사용되었다. 표 4는 상기한 원료의 균일한 혼합을 위한 고속 교반기 조건과 브리켓 제조를 위한 조건을 정리한 것이다. 표 5는 브리켓을 제조하기 위한 원료의 배합조건을 정리한 것이다. 모든 배합조건에서 원료들은 기본적으로 고속 교반기(도 1a 참조)에서 혼합 시 수분 10%를 첨가하였다.
Table 3 compares the major minerals of dezincified steelmaking sludge, biomass and binder, which are byproducts of iron and steel. Molasses or water glass (50% diluted Na 2 OSiO 2 ) was used as a solidifying agent (basic binder) for minimal strength development. Table 4 summarizes the conditions of the high-speed stirrer for uniform mixing of the raw materials and the conditions for producing the briquettes. Table 5 summarizes the mixing conditions of raw materials for producing briquettes. Under all mixing conditions, the raw materials were basically added with 10% moisture at the time of mixing in a high speed stirrer (see FIG. 1A).
본 발명에 의한 According to the present invention 함철Ham Cheol 부산물 및 By-products and 바이오매스를Biomass 이용한 Used 브리켓의Briquette 성형율과Molding rate and 강도 burglar
실시예 1에 의해 제조된 브리켓의 성형율과 강도를 비교 조사하였다. 성형율은 최초 장입원료 대비 배출된 브리켓의 입경이 10mm 이상의 비율로 계산한 것이다. 입도 10mm 기준은 고로에 장입하기 위한 철광석류의 최소 입경에 해당한다. 낙하강도는 고로에서 요구되는 장입물의 낙하시 미분발생 정도를 나타낸 것으로 낙하강도가 높을수록 미분발생이 적음을 의미한다. 고로조업에서 낙하강도는 괴철광석 또는 소결광을 2m 높이에서 4회 낙하 후 10mm 이상의 분율로 나타내나 브리켓의 경우 기존 철광석의 물류흐름과 다른 방법을 택하기 때문에 본 발명에서는 5m 높이에서 1회 낙하 후 10mm 이상의 분율로서 낙하강도를 정의하였다.The molding rate and strength of the briquettes prepared in Example 1 were compared. The molding rate is calculated as a ratio of the briquette size of discharged briquettes to the initial entrance fee of 10 mm or more. The standard of 10mm particle size corresponds to the minimum particle size of iron ore for charging into blast furnace. The drop strength indicates the degree of generation of the differential during dropping of the charge required in the blast furnace, which means that the higher the drop strength, the less the generation of the differential. In the blast furnace operation, the drop strength is represented by a fraction of 10 mm or more after the iron iron ore or sinter is dropped four times at a height of 2 m. In the case of briquetting, however, the method is different from the conventional iron ore flow. The falling strength was defined as the above fraction.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 브리켓 제조방법에 있어 물유리와 플라이애시(fly ash) 사용시 우분비에 따른 브리켓 성형율 및 낙하강도 변화를 나타낸 도이고, 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 브리켓 제조방법에 있어 물유리와 수재 시멘트 사용시 우분비에 따른 브리켓 성형율 및 낙하강도 변화를 나타낸 도이고, 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 브리켓 제조방법에 있어 당밀과 플라이애시 사용시 우분비에 따른 브리켓 성형율 및 낙하강도 변화를 나타낸 도이고, 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 브리켓 제조방법에 있어 당밀과 수재 시멘트 사용시 우분비에 따른 브리켓 성형율 및 낙하강도 변화를 나타낸 도이다.FIGS. 2A and 2B are diagrams showing changes in briquetting rate and drop strength depending on the amount of rain when water glass and fly ash are used in the method of manufacturing briquettes according to an embodiment of the present invention. FIGS. 3A and 3B FIGS. 4A and 4B are views showing changes in briquetting rate and drop strength according to the amount of rain during the use of water glass and weather cement in the method of manufacturing briquettes according to an embodiment of the present invention. 5a and 5b are graphs showing changes in briquetting rate and drop strength according to the amount of molasses when using molasses and fly ash in the method of the present invention. Fig. 6 is a graph showing changes in briquetting rate and drop strength according to the present invention.
모든 경우에는 바이오매스의 비율이 증가할 경우, 성형성과 낙하강도는 급격한 저하를 나타내었다. 그러나 물유리 또는 당밀의 함량을 1.5%에서 3%로 상승시킬 경우 고로조업에서 요구하는 수준의 낙하강도를 확보하는 것으로 나타났다.
In all cases, when the ratio of biomass increased, the moldability and drop strength showed a sharp drop. However, when the content of water glass or molasses increased from 1.5% to 3%, it was found that the drop strength required by blast furnace operation was secured.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 따르면, 철광석을 대체하여 함철부산물의 사용으로 원가 절감에 유리하고 폐기물로 취급되는 바이오매스를 기존 화석연료를 대체하여 사용이 가능하다. 또한, 고로 슬래그로 제조되는 시멘트 또는 화력발전 부산물인 플라이애시를 기존의 결합제(바인더)를 대체하여 사용이 가능하다.As described above, according to the embodiments of the present invention, biomass, which is advantageous in cost reduction by replacing iron ore and used as a by-product of iron ore and treated as waste, can be used instead of existing fossil fuel. In addition, fly ash, which is cement produced by blast furnace slag or a by-product of thermal power generation, can be used as a substitute for a conventional binder (binder).
따라서 기존에 사용하지 않던 바이오매스와 플라이애시 또는 시멘트를 활용하여 100% 부산물 및 폐기물로 품질이 우수하고 가치가 높은 고로 조업용 함철 장입물, 보다 정확하게는 바이오매스 아이언 브리켓(Biomass Iron Briquette)의 제조가 가능하다. 상기 바이오매스 아이언 브리켓의 사용으로 저온에서도 고속 환원을 유도하여 고로 에너지 절감과 온실가스 저감에 유리하다. 또한, 인체에 유해하고 고가인 함철 브리켓 제조용 결합제를 대체할 수 있는 결합제가 제공된다.
Therefore, by using biomass, fly ash or cement that has not been used before, it is possible to manufacture high-quality iron and steel products for blast furnace production, more precisely, biomass iron briquette Is possible. By using the biomass iron briquettes, it is advantageous in reducing blast furnace energy and reducing greenhouse gas by inducing high-speed reduction even at low temperatures. Also provided is a binder capable of replacing the binding agent for manufacturing a deep sea briquette which is harmful to the human body and is expensive.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit of the invention as set forth in the appended claims. The present invention can be variously modified and changed by those skilled in the art, and it is also within the scope of the present invention.
10: 고속교반기
12: 초퍼
14: 드럼
20: 브리켓 제조장치
22: 원료피더
24: 브리켓 롤
26: 받침대
28: 브리켓10: high speed stirrer 12: chopper
14: drum 20: briquetting device
22: feed feeder 24: briquet roll
26: Base 28: Briquettes
Claims (7)
상기 혼합물을 상온에서 압축 성형하여 브리켓을 성형하는 단계를 포함하고,
상기 혼합물 100 중량부에 대하여, 상기 고형화제를 2.5 중량부 이상으로 혼합하는 것을 특징으로 하는 함철 부산물 및 바이오매스를 이용한 브리켓 제조방법.Uniformly mixing the iron by-product, the biomass, the solidifying agent and the binder to form a mixture;
And molding the mixture by compression molding at room temperature to form a briquette,
Wherein the solidifying agent is mixed in an amount of 2.5 parts by weight or more based on 100 parts by weight of the mixture, and the briquetting method using the by-product and the biomass.
2 ~ 7 중량부의 물유리 또는 당밀; 및
2 ~ 7 중량부의 플라이애시(fly ash) 또는 시멘트를 포함하는 함철 브리켓 제조용 결합제. With respect to 100 parts by weight of the briquetting briquetting composition,
2 to 7 parts by weight of water glass or molasses; And
2 to 7 parts by weight of fly ash or cement.
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|---|---|---|---|---|
| KR20210035524A (en) * | 2019-09-24 | 2021-04-01 | 현대제철 주식회사 | A composition for pellet having carbon and methods of fabricating pellet having carbon using the same |
| KR20210078866A (en) * | 2019-12-19 | 2021-06-29 | 현대제철 주식회사 | Manufacturing method for iron oxide briquette |
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