KR20200011459A - 소결 플랜트를 작동시키는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소결 혼합물이 소결 기계(10)에서 소성되는 소결 플랜트를 작동시키는 방법에 관한 것으로서, 이 방법은, (a) 소성된 소결물을 입자 크기 상한값 미만으로 분쇄하는 단계; (b) 분쇄된 소결물을 스크리닝하여 미립자들을 제거하고 두 개 이상의 소결 크기 분획물, 통상적으로, 더 작은 크기의 소결물, 중간 크기의 소결물, 및 큰 크기의 소결물을 분리하는 단계; 및 (c) 두 개 이상의 소결 크기 분획물의 각각을 각각의 개별 저장 용기(40, 42, 44)에 저장하는 단계를 포함한다. 스크리닝된 소결 분획물들은, 소결 플랜트에서 다시 혼합되지 않으며, 용광로 플랜트(20')로 전달되며, 여기서 각각의 개별 저장 용기(40, 42, 44)에 저장된다. 스크리닝된 소결 분획물들은, 용광로로 전달되기 전에 중간에 소결 플랜트에서 개별 용기들에 저장될 수 있다.

Description

소결 플랜트를 작동시키는 방법

본 발명은 일반적으로 제철 산업용 소결 생산 분야에 관한 것이다. 더욱 구 체적으로, 본 발명은 소결 플랜트를 작동시키는 방법에 관한 것이다.

철 야금에 잘 알려진 바와 같이, 결이 고운 연료(예를 들어, 고운 코크스)를 사용한, 미세 광석, 용광로 먼지(연무 먼지)，제철소 폐기물, 밀 스케일(mil scale) 등과 같은 미세한 철 화합물의 응집을 소결 과정이라고 칭한다.

소결 플랜트에서, 위에서 언급된 원료는 용기에 저장되고, (소정의 양의) 이들 공급 재료의 혼합물은, 작은 쌀 크기의 단괴 또는 과립을 생산하도록 소위 혼합 및 단괴성 드럼 내에서 물을 첨가 받는다. 취득된 원시 소결 과립을 진행-화격자(grate)형 소결로에 전달한다. 화격자의 헤드 또는 공급 단부 근처에서, 가스 버너에 의해 베드가 표면에서 점화되고, 혼합물이 진행 화격자 상에서 이동함에 따라, 공기가 혼합물을 통해 당겨져 하강 기류 연소에 의해 연료를 연소시킨다. 화격자가 윈드박스 위에서 스트랜드의 배출 단부를 향해 연속적으로 이동함에 따라, 베드의 연소 프론트가 점진적으로 하향 이동한다. 이는 미세한 광석 입자들을 다공성 클링커들로 함께 소결하는 데 충분한 열과 온도인, 약 1300℃ 내지 1480℃((2370℉ 내지 2700℉))를 생성한다.

용광로에서 연소가 완료된 후, 취득된 소결 케이크는 약 600℃ 내지 700℃의 온도에 있다. 이것은, 소결 브레이커에 의해 더 작은 크기로 분해되고, 소결 냉각기에서 적절한 온도로 예를 들어 100℃로 냉각된다. 이어서, 냉각된 생성물을 조-크러셔(jaw-crusher)를 통과시키고, 여기서 소결물의 크기는 더 작은 크기, 즉, 50mm 미만으로 줄어든다.

분쇄된 소결물은, 소결 플랜트의 작동 요건에 따라 소정 크기의 분획물들을 분리하도록 스크리닝된다. 이는, 소결로(10)로부터 전달되는 소성된 소결물의 100%가 분쇄/파쇄기 장치(12)에서 50mm 미만으로 파쇄(comminute)되고, 이렇게 파쇄된 소결물은 통상적으로 각각 참조번호 14a, 14b, 14c로 표시된 20mm, 10mm, 5mm의 고성능 스크린에 의한 스크리닝을 거친다는 것을 나타내는 도 1에 도시되어 있다. 이 스크리닝 시스템을 통해, 분쇄된 소결물은 기술적으로 4가지 크기의 분획물로 분리된다.

i. 20mm 내지 50mm 분획물: 이러한 큰 분획물은 소결 생성물을 완전히 통합한다.

ii. 10mm 내지 20mm 분획물: 이러한 중간 크기 분획물의 일부는 소결 기계의 그리드 상에서 노상층(hearth layer)으로서 필요하다. 나머지는 소결 생성물을 통합한다.

111. 5mm 내지 10mm 분획물: 이것은 소결 생성물을 완전히 통합하는 작은 분획물이다.

iv. 5mm 미만의 분획물: 이들 미세 물질은 소결 플랜트(18)의 원료 섹션(소결 보관소(stock house; 16)로 재순환된다. 이들은 전형적으로 용광로(22)에서 바람직하지 않으며 따라서 소결 생성물에 통합되지 않는다.

스크리닝시, 용광로 플랜트(20)로 전달되는 소결 생성물을 형성하도록 3개의 크기 분획물인 i), ii) 및 iii)이 함께 혼합된다는 점에 주목해야 한다. 전술한 바와 같이, 이러한 종래의 스크리닝 공정은, 원료 섹션으로 재순환된 미세 물질을 제거하고 소결로(10) 내부에서 사용될 중간 크기의 소결물(분획물 ii)의 소정의 비율을 고르도록 전형적으로 스크리닝 플랜트의 내부 작업을 위해 수행된다.

따라서, 소결 플랜트(18)의 최종 생성물은 5mm 내지 50mm 범위의 크기를 갖는 소결물이다. 이어서, 소결물은 소결 용기(또는 사일로)(24)에 보관되도록 용광로 보관소(24)로 전달된다. 용광로 충전 시퀀스 동안, 소결 생성물은 용기(24)로부터 재료 컨베이어 상으로 인출된다(그리고 바람직하게는 스크리닝된다).

본 발명의 목적은 소결 플랜트를 작동시키는 개선된 방법을 제공하는 것이다.

이 목적은 청구항 1의 방법에 의해 달성된다.

본 발명은, 소결 플랜트의 통상적인 작동의 분석 및 용광로 충전 방식의 고려로부터 발생하였다.

알려진 바와 같이, 소결은 용광로 작업의 주요 부분이다. 전술한 바와 같이, 소결물은, 전형적으로 당업계에서 작은 입자부터 거친 입자까지, 전형적으로는 5mm 내지 50mm 범위의 입자 분포를 포함하는 단일 생성물로서 간주된다. 즉, 전형적인 용광로 충전 프로그램에서, 소결물은 하나의 단일 생성물호서 간주된다.

종래의 방식과는 대조적으로, 본 발명은, 특히, 두 개 이상의 소결 분획물을 용광로 보관소로 전달함으로써 소결 플랜트의 작동뿐만 아니라 용광로의 작동도 위해 스크리닝 플랜트에서 통상적으로 달성되는 스크리닝 작업의 이점을 갖는 것을 목표로 한다.

이에 따라, 본 발명은, 소결 플랜트를 작동시키는 방법을 제안하며, 여기서, 소결 혼합물이 소결 기계에서 소정되며, 이 방법은,

(a) 소성된 소결물을 입자 크기 상한값 미만으로 분쇄하는 단계;

(b) 분쇄된 소결물을 스크리닝하여 미립자들을 제거하고 두 개 이상의 크기 분획물을 분리하는 단계; 및

(c) 두 개 이상의 크기 분획물의 각각을 각각의 개별 저장 용기에 저장하는 단계를 포함한다.

따라서, 본 발명의 방법에서, 스크리닝 플랜트는, 소결 플랜트와 용광로 플랜트에서 사용하는 데 적합한 상이한 크기 등급의 두 개 이상의 소결 생성물을 제공한다. 전형적으로, 단계 (b)에서 분리된 각각의 크기 분획물은, 중복 없이 다른 분획물들과 구별되는 소정의 입자 크기 범위를 갖는다.

종래의 관례와는 달리, 소결 플랜트에서 분리된 소결 분획물들은, 함께 혼합되지 않고 중간에 개별 용기(용기당 하나의 분리된 크기 분획물)에 저장된다. 이해할 수 있는 바와 같이, 소결 분획물은, 용광로 플랜트로 전달되기 전에 중간에 소결 플랜트에 저장될 수 있고 또는 직접 전달되어 용광로 보관소에 저장될 수 있다. 일 실시예에서는, 하나 이상의 분획물이 저장되고, 하나의 분획물이 용광로 상부 충전 설비로 직접 전달된다.

본 방법은 용광로 충전 전략에서 유리할 것이며, 예를 들어, 큰 소결 분획물은 용광로에서의 압력 강하를 감소시키는 데 사용될 수 있고, 미세한 소결 분획물은 용광로에서의 방사상 편석을 제어하는 데 사용될 수 있다.

본 발명의 방법에서, 단계 (b)에서의 종래의 스크리닝 작업에 의해 분리되는 소결 분획물들은, 따라서 바람직하게 용광로에서 크기 분류 소결물의 충전을 가능하게 하도록 저장 용기로 직접 전달된다.

일 실시예에서, 단계 (b)는, 분쇄된 소결물을 상부 크기 분획물과 하부 크기 분획물로 분리하는 단계를 포함한다.

그러나, 바람직하게는, 분쇄된 소결물은 작은 크기 분획물, 중간 크기 분획물, 및 상부 크기 분획물인 세 개의 크기 분획물로 분리된다. 실제로, 중간 크기 분획물은 노상층으로서 소결 기계에 적어도 부분적으로 복귀되고, 중간 크기 분획물의 초과량은 개별 저장 용기에 각각 저장된다.

따라서, 하부 크기 분획물은 작은 크기 분획물과 중간 크기 분획물을 포함할 수 있다.

본 발명의 이러한 특징 및 다른 특징은 첨부된 종속항들에 기재되어 있다.

다른 일 양태에 따르면, 본 발명은 용광로 보관소를 포함하는 용광로 플랜트에서 용광로를 작동시키는 방법에 관한 것으로서, 보관소는 소결용 저장 용기를 포함한다. 주목할 점은, 소결용 저장 용기에 소결 플랜트로부터 전달되는 소결물이 공급되며, 여기서 소결물은 본원에 개시된 방법에 따라 크기 분류되며, 적어도 두 개의 소결 크기 분획물이 개별 저장 용기에 각각 저장된다. 각각의 크기 분획물은, 중복 없이 다른 소결 분획물과 구별되는 소정의 입자 크기 범위를 갖는다. 용광로는, 소결 크기 분류를 구현하는 소정의 용광로 충전 시퀀스에 따라 충전된다.

실제로, 원하는 크기 등급으로부터의 소결물은, 대응하는 저장 용기로부터 인출되고, 용광로에서 개별적으로 충전되어(즉, 한번에 하나의 소결 등급 - 그러나, 다른 비-소결 물질과 혼합될 수 있음), 원하는 위치에 소결 층을 형성한다.

이제, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 예로서 설명한다.
도 1은 종래의 소결 플랜트에서 분쇄된 소결물의 전달을 도시하는 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 방법의 일 실시예를 도시하는 흐름도이다.

배경 기술에서 설명하고 도 1에 요약된 바와 같이, 넓은 입자 크기 분포를 갖는 최종 소결 생성물을 형성하기 위해 다시 혼합하기 전에 종래의 소결 플랜트 작업에서 상이한 소결 크기 분획물들을 생성한다.

본 발명은, 종래의 소결 플랜트 작업에서 생성되는 이러한 상이한 소결 크기 분획물들의 이점을 취하고 이것들을 단일 생성물 혼합에서 사용하는 대신 용광로에서와 같이 사용한다. 결과적으로, 더욱 유연한 용광로 작업 및 특히 용광로 샤프트의 감소된 압력 손실을 달성할 수 있다.

이제, 본 방법의 일 실시예를, 동일하거나 유사한 요소들이 동일한 참조 부호로 표시되어 있는 도 2를 참조하여 설명한다. 소결 플랜트(18')는, 당업계에 공지되어 있고 배경 기술에서 간략하게 설명한 바와 같이, 소결 기계(10)에서 소성될 원시 소결 단괴 또는 과립을 제조하도록 소결물 보관소(16), 소결물 혼합 준비 섹션(도시되지 않음)을 포함한다.

단괴 또는 과립은 소결 기계(10)에서 소성(열 처리/경화)되고, 취득된 소결 케이크는, 바람직하게 전형적으로 소결 분해기에 의해 작은 크기로 분해되고, 소결 냉각기(도시하지 않음)에서 예를 들어 100℃의 적당한 온도로 냉각된다.

이어서, 냉각된 생성물은 파쇄/분쇄기 장치(12)를 통과하며, 여기서 소결물의 크기는 더 작은 크기, 여기서는 50mm 미만으로 감소된다. 분쇄기 장치(12)는, 임의의 적절한 파쇄 또는 분쇄기, 특히 조-크러셔, 치형 크러셔, 또는 콘 크러셔일 수 있다. 분쇄된 소결물은, 예를 들어, 참조번호 14a, 14b, 14c로 각각 나타낸 20mm, 10mm, 5mm의 고성능 스크린에 의해 스크리닝된다. 이러한 스크리닝 시스템을 통해, 분쇄된 소결물은 기술적으로 4개의 크기로 분리된다.

i. 20mm 내지 50mm 분획물: 큰 등급/분획물을 형성한다.

ii. 10mm 내지 20mm 분획물: 이러한 중간 크기 분획물의 일부는 소결 기계에서 노상층으로서 재순환된다.

iii. 5mm 내지 10mm 분획물: 여기서는 작은 소결 생성물을 형성한다.

iv. 5mm 미만의 분획물: 이들 미세 물질은 소결 플랜트(18')의 원료 섹션(소결 보관소(16))으로 재순환된다.

본 공정에서, 상이한 크기 분획물들인 i), ii) 및 iii)은 단일 혼합 생성물을 형성하기 위해 소결 플랜트에서 스크리닝시 재혼합되지 않지만, 각각의 크기 분획물은 개별적으로 용기(호퍼 또는 사일로)에, 예컨대, 용광로 플랜트(20')에서 저장된다는 점을 이해할 것이다. 즉, 하나의 분리된 크기 분획물이 전용 용기에 저장된다. 다시 말하면, 하나의 용기는 분리된 크기 분획물들 중 하나의 분획물만을 포함하지만, 동일한 크기의 분획물을 포함하는 두 개 이상의 용기가 있을 수 있다.

참조 부호(40, 42, 및 44)는, 소결 플랜트(18')의 스크린(14a, 14b, 및 14c)으로부터 취득되는 바와 같은 소결물의 소정 크기 분획물을 포함하도록 제공된 이러한 개별 소결 호퍼를 나타낸다.

스크리닝은 상이한 소결 분획물들(또는 크기 등급)이 서로 구별되고 중복되지 않는 방식으로 수행됨을 주목해야 한다. 따라서, 용광로 플랜트는, 상이한 크기의 소결 분획물을 포함하는 용기(40, 42 및 44)를 포함하며, 이는 소결 크기 분류를 구현하는 용광로 충전 전략을 가능하게 한다.

본 실시예에서, 3개의 용기(40, 42 및 44)는 전형적으로 용광로 보관소에 배치될 수 있으며, 여기서

- 빈(40)은 5mm 내지 10mm의 소결 분획물을 포함하고,

- 빈(42)은 10mm 내지 20mm의 소결 분획물을 포함하고,

- 빈(44)은 20mm 내지 50mm의 소결 분획물을 포함한다.

예를 들어, 스크리닝된 소결 분획물은 각각의 전용 컨베이어 장치(46a, 46b, 46c)를 통해 스크린(14a, 14b 및 14c)으로부터 각각의 용기(40, 42 및 44)로 직접 전달된다. 종래에는, 각각의 빈(40, 42, 44)으로부터 크기 분류된 소결물을 인출할 때, 미세 입자, 예컨대, 5mm 미만의 입자를 제거하기 위해 미세 스크린을 배치할 수 있다.

용광로 보관소에서 개별 용기 내의 다양한 크기의 소결물을 이용할 수 있으므로, 크기 분류된 소결물을 용광로 내로 충전할 수 있다. 즉, 원하는 크기 등급의 소결 층들은 용광로에서 용광로의 원하는 위치에서 개별적으로 충전될 수 있다.

결국, 용광로에서의 크기-분류된 소결물의 충전은, (용기(40, 42 또는 43)로부터 방출될 때) 상이한 입자 크기 등급의 소결물을 용광로의 상이한 방사상 위치로 충전할 수 있게 하며 이에 따라 가스 흐름 분포를 조절할 수 있다.

본 발명의 이점 중 일부는 아래에 요약되어 있다.

- 용광로(BF)에서 소결 분획물의 공극을 증가시켜 예를 들어 사용자 상황에 따라 유연한 활용이 가능하다.

- BF 생산성이 증가한다.

- 더 미세한 소결 분획물을 사용하여 미세 복귀 비율을 감소시킨다.

- 저렴한 소결 원료를 사용할 수 있으며 BF에서의 소결물 품질이 감소된다.

- 더 저렴한 코크스를 사용한다.

- 각 소결 분획물/등급에서의 입자 크기 변동이 감소함으로 인해 방사상 분리를 더욱 효과적으로 제어하여, BF의 공정 제어를 개선하여 이하의 장점을 제공한다.

- BF 공정 안정성 증가

- 코크스 소비 감소

- 더욱 양호한 냉각 요소 보호

Claims (15)

1. 소결 혼합물이 소결 기계(10)에서 소성되는 소결 플랜트를 작동시키는 방법으로서,
   (a) 소성된 소결물을 입자 크기 상한값 미만으로 분쇄하는 단계;
   (b) 상기 분쇄된 소결물을 스크리닝하여 미립자들을 제거하고 두 개 이상의 소결 크기 분획물을 분리하는 단계; 및
   (c) 상기 두 개 이상의 소결 크기 분획물의 각각을 각각의 개별 저장 용기(40, 42, 44)에 저장하는 단계를 포함하는, 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 단계 (b)에서 분리된 상기 두 개 이상의 소결 크기 분획물은 상기 단계 (b) 또는 (c)에서 함께 혼합되지 않는, 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 단계 (b)는 큰 크기의 분획물과 작은 크기의 분획물을 분리하는 단계를 포함하는, 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 단계 (b)는, 상기 소결 기계로 노상층으로서 적어도 부분적으로 회수되는 중간 크기의 분획물을 분리하는 단계를 더 포함하고, 상기 중간 크기의 분획물의 과다량은 각각의 개별 저장 용기(42)에 저장되는, 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 작은 크기의 분획물은 상기 중간 크기의 분획물과 더 작은 크기의 분획물을 포함하는, 방법.
6. 제2항, 제3항, 또는 제4항에 있어서, 상기 큰 크기의 분획물은 약 20mm 내지 50mm 범위의 크기를 갖는 소결 입자들에 해당하고, 상기 중간 크기의 분획물은 약 10mm 내지 20mm 범위의 크기를 갖는 소결 입자들에 해당하고, 상기 더 작은 크기의 분획물은 약 5mm 내지 10mm 범위의 크기를 갖는 소결 입자들에 해당하는, 방법.
7. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 큰 크기의 분획물과 상기 작은 크기의 분획물은 스크리닝하는 상기 단계 (b) 직후에 저장되는, 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단계 (b)에서, 분쇄된 소결물은 스크리닝 유닛들(14a, 14b, 14c)을 통과하고, 상기 단계 (c)는 상기 스크리닝된 소결 분획물들을 수집하여 상기 저장 용기들(40, 42, 44)에 즉시 전달하는 단계를 포함하는, 방법.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 저장 용기들(40, 42, 44)은 용광로 보관소(blast furnace stock house)의 일부이며, 상기 스크리닝된 소결 분획물들은 상기 저장 용기들(40, 42, 44)들에 즉시 전달되는, 방법.
10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 저장 용기들은 상기 소결 플랜트의 일부이고, 스크리닝된 소결 분획물들은, 용광로 충전 시설 또는 용광로 보관소 저장 용기들(40, 42, 44)에 전달되기 전에 중간에 상기 저장 용기들 내에 저장되는, 방법.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단계 (b)에서 분리된 각각의 크기의 분획물은 중복 없이 나머지 소결 분획물들과 구별되는 미리 정해진 입자 크기 범위를 갖는, 방법.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입자 크기 상한값은 40mm 내지 100mm의 범위에 있고, 바람직하게는 약 50mm인, 방법.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 제거된 미립자들은 2mm 내지 8mm 범위, 바람직하게는 5mm 미만의 입자 크기를 갖는, 방법.
14. 용광로 보관소를 포함하는 용광로 플랜트의 용광로를 작동시키는 방법으로서,
    상기 보관소는 소결용 저장 용기들을 포함하고,
    상기 소결용 저장 용기들에는 소결 플랜트로부터 전달된 소결물이 공급되고, 상기 소결물은 제1항 내지 제13항의 방법에 따라 크기 분류되며, 두 개 이상의 소결 크기 분획물이 각각의 개별 저장 용기에 저장되고,
    각각의 크기 분획물은 중복 없이 나머지 소결 분획물들과 구별되는 미리 정해진 입자 크기 범위를 갖고,
    상기 용광로는 소결 크기 분류를 구현하는 미리 정해진 용광로 충전 시퀀스 에 따라 충전되는, 방법.
15. 제14항에 있어서, 원하는 크기 등급으로부터의 소결물은, 해당하는 저장 용기로부터 인출될 때, 상기 용광로에서 개별적으로 충전되어 원하는 위치에서 소결 층을 형성하는, 방법.

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