KR20160077329A - 펠렛 및 이를 이용한 소결광 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 소결용 조립물에 포함되는 펠렛 및 이를 이용한 소결광 제조 방법에 관한 것으로서, 복수의 소결 배합 원료를 혼합하는 과정과, 극미분 철광석과, 극미분 철광석보다 큰 평균입도를 갖는 분철광석, 극미분 철광석 및 분철광석과 혼합되며 펠렛의 용융점을 감소시키기 위한 생석회 및 석회석을 포함하는 펠렛을 제조하는 과정, 소결 배합 원료와 펠렛을 혼합하여 소결용 조립물을 마련하는 과정 및 소결용 조립물을 소결하여 소결광을 제조하는 과정을 포함함으로써 소결광의 강도 및 환원율을 증가시킬 수 있다.
즉, 펠렛 제조시 석회석 및 생석회의 함량을 조절하여 소결용 조립물에서의 펠렛의 용융점을 감소시켜 소결용 조립물을 구성하는 다른 철광석보다 먼저 펠렛이 용융되도록 한다.
이에, 소결용 조립물을 소결할 때에 펠렛에 포함되지 않은 소결용 조립물 내 철광석들보다 펠렛이 먼저 용융되어 소결용 조립물 사이로 골고루 퍼짐으로써, 조립물의 본딩력(결합력)을 증가시켜 소결광의 강도를 증진시킬 수 있다.
또한, 소결용 조립물에서 펠렛이 먼저 용융됨으로써 펠렛에 포함되지 않은 철광석들의 지나친 용융을 억제할 수 있어, 소결광 내에서 철광석이 잔류 원광으로 남아있는 비율을 증가시킬 수 있으며, 소결광의 환원율을 증가시킬 수 있어 고로에서 소결광의 환원을 유도하기 위해 환원제를 투입하기 위해 소요되는 비용을 절감시킬 수 있다.

Description

펠렛 및 이를 이용한 소결광 제조 방법 {pellet and the method of manufacturing sintered ore using it}
본 발명은 펠렛 및 이를 이용한 소결광 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 소결용 조립물에 포함되는 펠렛(mini-pellet)의 반응성을 증가시켜 최종적으로 제조되는 소결광의 강도 및 환원율을 증가시킬 수 있는 소결광 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 고로의 제선 공정에서 원료로 사용되는 소결광은 철광석과 부원료 및 열원인 석탄등을 혼합한 후 석탄을 연소시키며 발생하는 열로 철광석을 소결시킴으로써 생산된다. 즉, 소결광은 철광석과 분원료 및 고체 연료 등을 혼합하여 조립한 뒤 이를 소결기로 장입하며, 소결기 하부로부터 흡인력에 의해 공기를 흡입하면 조립물 내에 포함된 코크스가 공기 중 산소와 접촉되어 화염이 발생하고, 화염이 전진함에 따라 소결기 내부에 장입된 소결 배합 원료가 소결된다. 이러한 과정을 거쳐 반 용융 상태인 소결광이 제조되고, 제조된 소결광인 후공정인 용광로(고로)로 이송된다.
이때, 소결광을 구성하는 철광석 자원 중 고품질의 철광석 자원의 지속적인 고갈로 인해 저품위 철광석의 사용량이 증가되고, 이에 저품위 철광석 자원을 활용하여 소결광의 품질 및 생산성을 향상시킴과 동시에 소결광 제조 원가를 감소시키기 위한 기술의 개발이 요구되고 있다.
극미분 철광석은 저품위 철광석의 대표적인 자원으로 입경이 200㎛ 이하의 미분 비율이 매우 높아 평균입도가 0.1㎜이하를 나타낸다. 때문에 극미분 철광석을 바로 소결 배합 원료로 사용 시, 소결기 베드 내의 통기성을 악화시켜 소결 생산성을 급격히 감소시키는 문제가 발생한다.
이에, 종래에는 도 2에 도시된 것처럼, 극미분 철광석을 소결 배합 원료로 사용하기 위해 극미분 철광석을 고속 교반 믹서(500)로 투입하고 그 후 펠렛타이저(600)에서 조립 공정을 거쳐 미니 펠렛으로 제조된 후 제2 믹서(300)에 투입되어 앞서 제1 믹서(200)에서 혼합 마련된 소결 배합 원료들과 혼합 및 조립되어 소결용 조립물 상태로 소결 장치(400)에 보내는 공정으로 소결 공정이 이루어졌다.
그러나, 극미분 철광석을 미니 펠렛으로 조립하여 소결 배합 원료를 사용하는 것은 극미분 철광석을 소결 배합 원료로 사용할 수 있는 점에서만 효과를 나타낼 뿐, 최종적으로 제조되는 소결광의 품질(강도 및 환원율)의 증가에는 동등 이하의 효과를 나타내며, 더욱이 소결 생산성을 감소되는 문제가 발생한다.
KR 2001-0068604 A1 KR 2001-0085467 A1 KR 2011-0138044 A1
본 발명은 극미분 철광석의 사용에 따른 소결 생산성 저하를 해소할 수 있는 펠렛 및 이를 이용한 소결광 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 소결광의 강도 및 환원율을 증가시켜 소결광의 품질을 증가시키며, 고로에서 사용되는 환원제의 투입량을 감소시킬 수 있는 펠렛 및 이를 이용한 소결광 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 소결용 조립물에 포함되는 펠렛은 극미분 철광석과, 상기 극미분 철광석보다 큰 평균입도를 갖는 분철광석, 상기 극미분 철광석 및 상기 분철광석과 혼합되며 상기 펠렛의 용융점을 감소시키기 위한 생석회 및 석회석을 포함한다.
상기 생석회 및 상기 석회석의 함량은 상기 펠렛에서 CaO/Fe2O3 몰비가 0.5 내지 0.75일 수 있다.
상기 생석회는 상기 소결용 조립물에 혼합되는 생석회의 전량이 상기 펠렛에 포함될 수 있다.
상기 석회석은 상기 소결용 조립물에 혼합되는 석회석의 전체 함량을 기준으로 12.9 내지 30% 가 포함될 수 있다.
상기 펠렛의 입도는 1㎜ 이상 내지 6㎜ 이하일 수 있다.
상기 펠렛의 용융온도는 1180 내지 1250℃일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 소결광 제조 방법은 복수의 소결 배합 원료를 혼합하는 과정과, 극미분 철광석, 상기 극미분 철광석보다 입자 크기가 큰 분철광석, 상기 극미분 철광석과 상기 분철광석의 용융점을 감소시키기 위한 생석회 및 석회석을 이용하여 펠렛을 제조하는 과정, 상기 소결 배합 원료와 상기 펠렛을 혼합하여 소결용 조립물을 마련하는 과정 및 상기 소결용 조립물을 소결하여 소결광을 제조하는 과정을 포함한다.
상기 펠렛을 제조하는 과정은 상기 극미분 철광석, 상기 분철광석, 상기 생석회 및 상기 석회석을 포함하는 선택 조립용 원료를 마련하는 과정과, 상기 선택 조립용 원료를 혼합한 후 펠렛타이징 하는 과정을 포함하며, 상기 생석회 및 상기 석회석은 상기 선택 조립용 원료의 CaO/Fe2O3 몰비가 0.5 내지 0.75의 값을 갖도록 마련될 수 있다.
상기 생석회는 상기 소결용 조립물에 함유되는 상기 생석회 전체 함량이 상기 미니 펠렛 제조 과정에 투입되며, 상기 석회석은 상기 소결용 조립물에 함유되는 상기 석회석 전체 함량을 기준으로 12.9 ~ 30% 가 상기 펠렛 제조 과정에 투입될 수 있다.
상기 펠렛의 용융온도는 1180 내지 1250℃이며, 상기 펠렛은 상기 소결 배합 원료와 혼합되어 상기 소결 배합 원료에 포함된 철광석의 용융을 억제할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 펠렛 및 이를 이용한 소결광 제조 방법에 의하면, 반응성이 증가된 펠렛과 소결 배합 원료의 혼합 및 조립으로 소결용 조립물을 마련함으로써, 소결광 제조 시간을 단축하면서 소결 생산성을 증가시킬 수 있으며, 제조되는 소결광의 품질(강도 및 환원성)을 증가시킬 수 있다.
즉, 펠렛의 제조시 석회석 및 생석회의 함량을 조절하며 펠렛에서의 CaO/Fe2O3의 몰비를 제어하며, CaO/Fe2O3의 몰비의 제어를 통해 소결용 조립물에서의 펠렛의 용융점을 감소시킴으로써 소결용 조립물을 구성하는 다른 철광석보다 먼저 펠렛이 용융되도록 한다.
이에, 소결용 조립물을 소결할 때에 펠렛에 포함되지 않은 소결용 조립물 내 철광석들보다 펠렛이 먼저 용융되어 소결용 조립물 사이로 골고루 퍼짐으로써, 조립물의 본딩력(결합력)을 증가시켜 소결광의 강도를 증진시킬 수 있다.
그리고, 소결용 조립물에서 미니 펠렛이 먼저 용융됨으로써 소결용 조립물에서 펠렛에 포함되지 않은 철광석들의 지나친 용융을 억제할 수 있어, 소결광 내에서 철광석이 잔류 원광으로 남아있는 비율을 증가시킬 수 있다. 이에, 소결광의 환원율을 증가시킴으로써, 고로에서 소결광의 환원을 유도하기 위해 환원제를 투입하기 위해 소요되는 비용을 절감시킬 수 있다.
도 1은 종래의 소결광 제조 공정을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 종래의 소결광 제조 공정에서 펠렛을 추가 사용한 경우의 소결 공정을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 펠렛 및 이를 이용한 소결광 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 종래 및 본 발명의 실시 예에 따라 제작된 펠렛을 이용한 소결광 제조 공정의 소결 시간을 나타내는 그래프이다.
도 5는 종래 및 본 발명의 실시 예에 따라 제작된 펠렛을 이용한 소결광 제조 공정의 소결 생산성을 나타내는 그래프이다.
도 6은 종래 및 본 발명의 실시 예에 따라 제작된 펠렛을 이용한 소결광 제조 공정을 통해 제작된 소결광 강도 및 환원율을 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 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. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시 예에 따른 펠렛 및 이를 이용한 소결광 제조 방법은 반응성이 증가된 펠렛을 사용함으로써, 소결 생산성을 증가시키며 품질이 증가된 소결광을 제조할 수 있다.
이하에서는 도 3 내지 도 6을 참조하며, 본 발명의 실시 예에 따른 펠렛 및 이를 이용한 소결광 제조 방법에 대해 설명하기로 한다. 여기서, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 펠렛 및 이를 이용한 소결광 제조 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 4는 종래 및 본 발명의 실시 예에 따라 제작된 펠렛을 이용한 소결광 제조 공정의 소결 시간을 나타내는 그래프이다. 도 5는 종래 및 본 발명의 실시 예에 따라 제작된 펠렛을 이용한 소결광 제조 공정의 소결 생산성을 나타내는 그래프이다. 도 6은 종래 및 본 발명의 실시 예에 따라 제작된 펠렛을 이용한 소결광 제조 공정을 통해 제작된 소결광 강도 및 환원율을 나타내는 그래프이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 소결광 제조 방법은 복수의 소결 배합 원료를 혼합하는 과정과, 극미분 철광석, 극미분 철광석보다 입자 크기가 큰 분철광석, 극미분 철광석과 분 철광석의 용융점을 감소시키기 위한 생석회 및 석회석을 이용하여 펠렛을 제조하는 과정, 소결 배합 원료와 펠렛을 혼합하여 소결용 조립물을 마련하는 과정 및 소결용 조립물을 소결하여 소결광을 제조하는 과정을 포함한다. 즉, 본 발명에서는 극미분 철광석과, 극미분 철광석보다 큰 평균 입도를 갖는 분철광석 및 극미분 철광석 및 분철광석과 혼합되어 용융점을 감소시키기 위한 생석회 및 석회석을 포함하여, 소결용 조립물에서 반응성이 증가된 펠렛을 제조하고, 이를 이용해 소결 생산성 및 품질이 증가된 소결광 제조 방법을 제공한다. 이러한 본 발명의 실시 예에 따른 미니 펠렛 및 이를 이용한 소결광 제조 공정을 좀더 자세히 설명하면 다음과 같다.
한편, 일반적으로 극미분 원료를 사용하여 소결광을 제조할 때에 극미분 원료들을 조립형상으로 제조한 것을 미니 펠렛(mini- pellet)이라고 칭한다. 따라서, 이하에서는 펠렛과 미니 펠렛이 혼용되어 사용되어도 그 의미는 동일한 의미를 가진다.
먼저, 철광석, 부원료, 반광 그리고 연료 등으로 구성되는 소결 배합 원료를 저장호퍼(100)에 준비한다. 여기서, 철광석은 적철광, 갈철광, 자철광 및 마라맘바(Marra Mamba)광 중 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 사용할 수 있으며, 적철광, 갈철광, 자철광 및 마라맘바(Marra Mamba)광 철의 함량이 서로 일부 상이하다. 또한, 부원료는 석회석, 생석회, 규석, 사문석 등의 적어도 어느 하나를 포함하고, 연료는 코크스, 무연탄 등의 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
그리고, 미니 펠렛을 제조하기 위한 선택 조립용 원료로 극미분 철광석과, 분철광석, 생석회 및 석회석을 마련한다. 여기서, 극미분 철광석은 0.1㎜ 미만의 입자 크기를 나타내며, 분철광석은 극미분 철광석의 입자 크기에 비해서 큰 입자 크기를 가지며 평균 입도가 2.0 내지 4.0㎜를 나타낼 수 있다. 극미분 철광석과 분철광석은 미니 펠렛의 제조시에 분철광석이 극미분 철광석의 핵입자로 작용하여 극미분 철광석에 대해 상대적으로 입자 크기가 큰 분철광석의 표면에 극미분 철광석이 달라붙으며 미니 펠렛이 제작될 수 있다
이때, 분철광석의 입자 크기가 4㎜를 초과하는 경우에는 선택 조립시에 핵입자(seed)로 작용할 수 있는 분철광석의 절대량 자체가 적어 일부에서는 극미분 철광석들끼리의 조립이 이루어져 강도를 저하시키는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 분철광석과 극미분 철광석들은 분철광석을 핵입자로 지정하고 극미분 철광석들이 자기들끼리 뭉쳐 조립을 이루는 것을 억제 또는 방지할 수 있는 입도 또는 함량을 갖고 마련될 수 있다.
또한, CaO를 함유하는 생석회와 석회석은 극미분 철광석 및 분철광석과 함께 혼합되어 미니펠렛을 제조할 때에 소결 과정 중 미니 펠렛 입자의 붕괴를 억제하고 미니 펠렛의 용융점을 낮춰 미니 펠렛으로 제조되지 않은 소결 배합 원료의 철광석들이 지나치게 용융되는 것을 억제하거나 방지할 수 있다. 이와 같은 생석회와 석회석은 소결용 조립물에서 CaO/Fe2O3의 몰비를 조절함으로써, 본 발명에서 가장 중점적으로 요구하는 미니 펠렛의 용융점 감소 및 소결광 강도 및 환원율 증가 효과를 이룰 수 있다.
즉, CaO를 함유하는 생석회와 석회석은 미니 펠렛에서 CaO/Fe2O3의 몰비가 0.5 내지 0.75 범위 내 값을 갖도록 조절되어 투입될 수 있다. 이때, 상기 CaO/Fe2O3의 몰비의 제시 범위를 만족하기 위해서 투입되는 생석회는 소결용 조립물에 혼합되는 생석회의 전체 함량이 미니 펠렛 제조 시에 사용될 수 있다. 즉, 생석회는 소결용 조립물에 투입되는 생석회의 전체 함량을 100이라 할 때, 미니 펠렛이 제조될 때 100 전부가 사용되어 미니 펠렛의 CaO/Fe2O3 몰비를 조절하도록 투입될 수 있다. 이처럼, 소결용 조립물에 포함되는 생석회의 전체 함량이 모두 미니 펠렛 제조시에 사용되는 이유는 CaO/Fe2O3 몰비를 조절할 때, CaO 성분 값을 조절하는 것이 석회석으로부터 CaO의 성분 값을 조절하는 것보다 용이하기 때문이다.
한편, 소결용 조립물에 혼합되는 생석회의 전체 함량이 미니 펠렛 제조시에 모두 사용됨에 따라 미니 펠렛 제조시에 사용되는 석회석은 생석회의 투입량에 따라 상이한 값으로 미니 펠렛 제조시에 투입되어 생석회와 함께 CaO/Fe2O3 몰비를 조절할 수 있다. 이때, 소결용 조립물에 혼합되는 석회석은 소결용 조립물에 혼합되는 석회석의 전체 함량을 100% 라 할 때, 12.9 내지 30%가 미니 펠렛 제조시 선택 조립용 원료에 사용될 수 있다. 즉, 소결 배합 원료에 혼합되는 석회석의 전체 함량을 기준으로 미니 펠렛에 석회석의 전체 함량이 12.9 내지 30%가 사용되며 나머지 함량은 소결 배합 원료와 함께 의사 입자로 조립된다. 이에, 소결 배합 원료로 조립된 의사 입자와 미니 펠렛의 혼합에 의한 소결용 조립물에 석회석의 총 함량이 100%가 되도록 할 수 있다.
여기서, 생석회와 석회석의 함량에 따른 미니 펠렛에서의 CaO/Fe2O3 몰비의 범위가 0.5 내지 0.75로 한정되는 이유로는 상기 몰비의 변화에 따른 미니 펠렛으로 제조된 소결광의 강도 및 환원율과 연관지어 설명될 수 있다. 즉, 미니 펠렛에서의 CaO/Fe2O3 몰비가 0.5 미만의 값을 갖는 경우에는 소결광의 환원율이 낮아지게 되며 CaO/Fe2O3 몰비가 0.75를 초과하는 값을 갖는 경우에는 소결광의 강도가 상기 범위를 만족하는 소결광에 대해 급격하게 낮아지기 때문에 미니 펠렛에서의 CaO/Fe2O3 몰비는 0.5 내지 0.75의 값을 나타낼 수 있다.
이때, CaO/Fe2O3 몰비가 0.5 미만의 값을 갖는 경우에 소결광의 환원율이 낮아지는 이유로는, 미니 펠렛의 제조 시 투입되는 CaO의 함량이 낮아지는 것을 의미한다. 즉, 생석회는 전체 함량이 미니 펠렛에 사용되지만 상기 몰비를 만족할 수 있도록 석회석이 투입되지 않는 것을 의미한다. 이에 미니 펠렛의 반응성, 즉, 열에 대한 용융점이 낮아지는 효과를 이룰 수가 없어서, 소결 배합 원료와 혼합되어 소결될 때에 소결 배합 원료에 포함된 나머지 철광석들의 용융 반응이 먼저 나타남으로써, 소결광 내에 잔류 원광으로 존재하는 철광석의 비율이 낮아지기 때문에 소결광의 환원율이 감소하기 때문이다.
한편, CaO/Fe2O3 몰비가 0.75를 초과하는 값을 갖는 경우에 소결광의 강도가 급격하게 낮아지는 이유로는, CaO/Fe2O3 몰비의 증가로 인해 미니 펠렛을 제조하기 위한 선택 조립용 원료에 투입되는 생석회 및 석회석의 양이 많아진다는 의미이다. 더욱 구체적으로는 미니 펠렛을 제조할 때 석회석의 투입량이 19.9 내지 30%의 범위를 벗어나며 30%를 초과한다는 의미인데, 이와 같이 소결광을 제조함에 있어 사용되는 생석회 및 석회석의 거의 일부가 미니 펠렛 제조시에 사용됨으로써 소결 배합 원료와 미니 펠렛의 혼합시 미니 펠렛의 용융 반응성은 증가하나 소결 배합원료에 포함된 철광석의 용융 반응성이 극도로 낮아지게 되며, 미니 펠렛과 소결 배합 원료들간의 혼합 조립시에 미니 펠렛과 소결 배합 원료 사이의 충진밀도를 증가시키는 것이 용이하지 않아 강도가 저하되며, 철광석들의 용융성이 낮아짐으로써, 소결 배합 원료에 사용되는 철광석 중 갈철광이 용융성 저하로 인해 유동성이 감소하게 되어 갈철광의 용융액이 고르게 퍼져나가지 못해 일부는 과잉으로 결합된 영역이 존재하고 나머지는 상대적으로 적은 결합 영역이 나타냄으로써 강도가 저하되는 문제가 발생하기 때문이다.
이처럼, CaO/Fe2O3 몰비가 조절되고 고속 교반 믹서(500)에서 고속으로 혼합되어 펠렛타이저(600)로 펠렛타이징에 의해 제작된 미니 펠렛의 입도는 1㎜ 내지 6㎜의 입도를 가지도록 제작될 수 있으며, 미니 펠렛의 소결 시 용융점은 1180 내지 1250℃을 나타낼 수 있다. 이때, 미니 펠렛의 입도가 1㎜ 미만의 값을 나타내는 경우에는 소결장치(400)의 소결 베드 내부에서의 통기성 개선 효과를 기대할 수 없으며, 입도가 6㎜를 초과하는 경우에는 미니 펠렛 자체의 입도가 커지기 때문에 본 발명에서 이루고자하는 효과인 저온에서의 미니 펠렛 용융물 생성 및 이를 이용한 소결 배합 원료들과의 결합 효과가 실현되는 것이 용이하지 않기 때문에 미니 펠렛은 상기의 범위 입도를 가지도록 제작될 수 있다.
미니 펠렛의 제작이 완료되면, 미니 펠렛과 앞서 마련했던 나머지 소결 배합 원료들이 제1 믹서(200)에서 1차 조립된 소결 배합 원료의 의사입자에 혼합한 후 제2 믹서(300)에서 2차 조립을 통해 균일 혼합하여 소결용 조립물을 제조한다. 여기서, 소결용 조립물은 미니 펠렛의 입자보다 큰 입자 크기를 가지며, 소결 배합 원료들이 제1 믹서(200)에서 1차 조립된 의사입자보다 큰 입자 크기를 가지는 조립물을 뜻한다. 즉, 소결용 조립물은 소결장치(400)로 보내지기 전에 소결 배합 원료들에 의해 1차 조립된 의사입자와 미니 펠렛의 혼합 및 조립에 의해 소결광이 제조되기 전 최종적인 조립물이다.
이렇게 제조된 소결용 조립물은 소결장치(400)로 보내져 소결 과정을 거치는데, 본 발명의 미니 펠렛의 특성상 소결용 조립물 내에서 미니 펠렛 제조시 사용되지 않은 철광석들보다 미니 펠렛이 먼저 용융되어 상기 철광석들은 소결광 내에 잔류 원광이 되어 소결광의 환원율이 증가하게 되고 미니 펠렛의 용융되어 소결 조립광 내를 확산함으로써 견고한 결합 상태의 소결광이 얻어질 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
전체적인 실험은 현장의 조건을 모사하는 소결 모사 실험 장치(소결 POT)를 이용하여 실시하였으며, 극미분 철광석을 사용하지 않은 소결광 제조를 기준으로 한 경우와, 극미분 철광석만을 선택 조립하여 얻어진 미니 펠렛을 이용하여 소결광을 제조한 비교예의 경우 및 본 발명에서와 같이 CaO/Fe2O3 몰비가 제어되어 얻어진 미니 펠렛을 이용한 소결광을 제조한 실시예의 경우를 대상으로 소결 시간(min), 소결 생산성(t/d/㎡), 소결광 강도(%) 및 소결광 환원율(%)을 확인하였다.
즉, [표 1]에 나타낸 배합비에 따라서, 극미분 철광석을 사용하지 않고 도1의 공정 흐름도를 거치는 소결 배합 원료(기준, STD)와, 극미분 철광석이 함유되며, 도 2의 공정 흐름도를 거쳐 극미분 철광석은 미니 펠렛으로 조립되어 포함되는 소결 배합 원료(비교예) 및 도 3의 공정 흐름도를 거쳐 극미분 철광석과 분철광석, 생석회 및 석회석의 배합으로 CaO/Fe2O3 몰비가 제어된 미니 펠렛을 포함하는 소결광 배합 원료(실시예)를 각각 사용하여 제작된 소결광의 특성(소결 시간, 생산성, 강도 및 환원율)을 확인한다.

기준
(STD)		 비교예 실시예
A 배합 B 배합 A 배합 B 배합
적철광 23.51 19.98 - 19.98 -
갈철광 34.03 28.92 - 28.92 -
마라맘바광 6.31 5.37 - 1.26 4.11
극미분광 - - 9.58 - 9.58
석회석 10.2 10.20 - 8.88 1.32
생석회 1.81 1.81 - - 1.81
규석 0.20 0.20 - 0.20 -
반광 19.64 19.64 - 19.64 -
무연탄 2.15 2.15 - 2.15 -
코크스 2.15 2.15 - 2.15 -
총계 100 100 100
[표 1]에서, A 배합은 제1 믹서(200)에서 1차 조립되어 제2 믹서(300)로 전달되는 소결 배합 원료를 나타내며, B 배합은 미니 펠렛으로 제조되기 위해 마련되는 선택 조립용 원료를 나타내며, 즉, 고속 교반 믹서(500)와 펠렛타이저(600)를 통해 제2 믹서(300)로 전달되는 배합 원료를 나타낸다.
즉, 기준은 극미분광을 사용하지 않고 소결광을 제조하였으며, 비교예는 극미분광만을 선택조립하여 미니 펠렛으로 제조하였고, 실시예는 극미분광과, 극미분광의 조립 결합력을 증가시키기 위한 분철광 및 용융 반응성을 증가시키기 위해 CaO/Fe2O3의 몰비가 0.5로 조절된 미니 펠렛을 제조하기 위한 배합비이다.
그리고, 앞서 설명한 바와 같이 미니 펠렛에서의 CaO/Fe2O3 몰비 변화에 소결광의 강도 및 환원율의 변화는 [표 2]를 통해 확인할 수 있다.

미니 펠렛에서의 CaO/Fe2O3 몰비
0.00 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50
강도(%) 73.0 73.5 74.1 73.4 72.5 70.0 67.8
환원율(%) 62.4 66.4 68.5 70.9 70.1 67.8 65.9
즉, [표 1]에 나타난 바와 같이 미니 펠렛에서의 CaO/Fe2O3 몰비가 0일 때는 미니 펠렛 제조 시에 생석회와 석회석이 투입되지 않음으로써, 미니 펠렛의 열 반응성이 증가되지 않아 소결 배합 원료에 함유된 철광석들의 용융이 지나치게 많아 환원율이 낮은 것을 확인할 수 있다. 그리고 미니 펠렛 에서의 CaO/Fe2O3 몰비가 증가할수록 강도 및 환원율이 증가하는 추세이다가 몰비가 0.75를 넘어가게 되면 강도 및 환원율이 저하됨으로써 앞서 몰비의 범위가 본 발명에서 한정하는 범위를 만족하지 못하는 경우에 발생하는 문제가 발생하는 것을 상기의 데이터로 확인할 수 있다.
이와 같이 각각 배합된 원료를 이용하여 제작된 소결광의 특성(소결시간, 생산성, 강도 및 환원율)을 보면 하기의 [표 3]와 같다.
소결 시간
(min)		 소결 생산성
(t/d/㎡)		 소결광 강도
(%)		 소결광 환원율
(%)
기준 (STD) 32.5 34.6 72.5 65.8
비교예 35.2 30.2 73.0 62.4
실시예 31.3 35.1 73.4 70.9
여기서, 미니 펠렛의 소결 생산성, 회전강도 및 환원율은 기존에 공지되어 있는 수학식들에 의해 구하였으며, 소결 시간은 배가스가 최고 온도에 도달하는 시간을 기준으로 정하였다.
[표 3]에 나타난 바와 같이, 기준 조건(극미분 철광석 사용 無) 대비 극미분 철광석을 미니 펠렛으로 조립하여 사용시 소결 시간이 2.7 분(min)이 증가하고, 소결 시간이 증가함에 따라 소결 생산성이 4.3 t/d/㎡ 저하됨을 알 수 있다. 반면, 소결광 강도는 73%로 기준 조건 대비 동등 이상의 수준을 나타내나, 환원율은 3% 정도 감소하는 경향을 나타낸다. 이는 비교예의 경우 극미분 철광석을 사용하여 미니 펠렛을 제작할 때에 미니 펠렛보다 소결 배합 원료에 포함된 철광석들의 용융이 먼저 일어나게 되어 소결광에 잔류 원광으로 존재하는 철광석이 적어짐에 따라 환원율이 낮아지기 때문이다.
상기의 결과를 토대로 본 발명에서의 배합원료 및 배합비가 제어되어 선택 조립된 미니 펠렛을 이용한 실시예의 경우에는, 앞서 미니 펠렛의 용융온도 범위인 1180 내지 1250℃에서 용융됨으로써, 일반적인 철광석의 1400℃ 이상의 온도에서 용융되는 것에 비해 낮은 온도에서 용융될 수 있다. 이에, 소결용 조립물의 열 반응성을 보다 증진시키는 영향으로 작용하여 기준 조건(극미분 철광석 사용 無) 대비 소결 시간이 소정 시간(1분 내지 2분)이 감소되고, 소결 시간이 감소함에 따라 소결 생산성이 증가함으로써, 비교예의 소결 생산성보다 5t/d/㎡ 증가되어 큰 폭으로 생산성이 향상됨을 알 수 있다. 또한, 소결광 강도도 73.4%로 기준 조건과 비교예보다 높은 강도를 나타내며, 환원율도 기준 조건보다 5%, 비교예보다 8% 이상으로 증가하는 경향을 나타낸다. 이는, 기준 조건의 배합원료 및 비교예의 B 배합의 원료에 비해 낮은 용융점을 가져 소결시간이 잔축될 수 있으며, 저 융점인 미니 펠렛이 소결광 강도 확보에 필요한 본딩(Bonding) 역할을 함과 동시에 철광석의 지나친 용융을 억제하여 광석 본연의 환원성을 발현하게 하기 때문으로 판단된다.
이처럼, 본 발명의 실시 예에 따른 펠렛 및 이를 이용한 소결광 제조 방법은 종래(기준 조건, 비교예)와 동일한 원료 사용량을 가지더라도, 미니 펠렛을 제조하기 위한 배합원료 및 비를 조절하는 것으로부터 소결 시간을 단축하여 소결 생산성을 향상시킬 수 있다.
그리고, 소결 시에 소결 배합 원료에 포함된 철광석들보다 용융점이 낮고 용융시 유동도가 높은 미니 펠렛의 특성상, 소결 배합 원료에 포함되는 철광석들이 먼저 용융되는 현상을 억제함으로써, 철광석들 본래의 환원율을 나타낼 수 있도록 한다. 이에, 소결광 품질에 큰 영향을 주는 강도 및 환원율을 개선시킬 수 있게 된다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
100 : 제1 믹서 200 : 제2 믹서
300 : 소결기 400 : 고속 교반 믹서
500 : 펠렛타이저

Claims (10)

  1. 소결용 조립물에 포함되는 펠렛으로서,
    극미분 철광석과;
    상기 극미분 철광석보다 큰 평균입도를 갖는 분철광석;
    상기 극미분 철광석 및 상기 분철광석과 혼합되며 상기 펠렛의 용융점을 감소시키기 위한 생석회 및 석회석;을 포함하는 펠렛.
  2. 청구항 1 에 있어서,
    상기 생석회 및 상기 석회석의 함량은 상기 펠렛에서 CaO/Fe2O3 몰비가 0.5 내지 0.75인 펠렛.
  3. 청구항 2 에 있어서,
    상기 생석회는 상기 소결용 조립물에 혼합되는 생석회의 전량이 상기 펠렛에 포함되는 펠렛.
  4. 청구항 3 에 있어서,
    상기 석회석은 상기 소결용 조립물에 혼합되는 석회석의 전체 함량을 기준으로 12.9 내지 30% 가 포함되는 펠렛.
  5. 청구항 1 에 있어서,
    상기 펠렛의 입도는 1㎜ 이상 내지 6㎜ 이하인 펠렛.
  6. 청구항 1 에 있어서,
    상기 펠렛의 용융온도는 1180 내지 1250℃인 펠렛.
  7. 복수의 소결 배합 원료를 혼합하는 과정과;
    극미분 철광석과, 극미분 철광석보다 입자 크기가 큰 분철광석, 상기 극미분 철광석과 분 철광석의 용융점을 감소시키기 위한 생석회 및 석회석을 이용하여 펠렛을 제조하는 과정;
    상기 소결 배합 원료와 상기 펠렛을 혼합하여 소결용 조립물을 마련하는 과정; 및
    상기 소결용 조립물을 소결하여 소결광을 제조하는 과정;을 포함하는 소결광 제조 방법.
  8. 청구항 7 에 있어서,
    상기 펠렛을 제조하는 과정은,
    상기 극미분 철광석, 상기 분철광석, 상기 생석회 및 상기 석회석을 포함하는 선택 조립용 원료를 마련하는 과정과;
    상기 선택 조립용 원료를 혼합한 후 펠렛타이징 하는 과정;을 포함하며,
    상기 생석회 및 상기 석회석은 상기 선택 조립용 원료의 CaO/Fe2O3 몰비가 0.5 내지 0.75의 값을 갖도록 마련되는 소결광 제조 방법.
  9. 청구항 8 에 있어서,
    상기 생석회는 상기 소결용 조립물에 함유되는 상기 생석회 전체 함량이 상기 미니 펠렛 제조 과정에 투입되며,
    상기 석회석은 상기 소결용 조립물에 함유되는 상기 석회석 전체 함량을 기준으로 12.9 ~ 30% 가 상기 펠렛 제조 과정에 투입되는 소결광 제조 방법.
  10. 청구항 8 또는 청구항 9 에 있어서,
    상기 펠렛의 용융온도는 1180 내지 1250℃이며, 상기 펠렛은 상기 소결 배합 원료와 혼합되어 상기 소결 배합 원료에 포함된 철광석의 용융을 억제하는 소결광 제조 방법.
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