KR20200036624A - 소결광 제조용 조립물, 이를 이용한 소결광 제조방법, 용선 제조용 원료, 및 이를 이용한 용선 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 구현예에 따른 소결광 제조용 조립물은 분말 형태의 철광석을 용기에 장입한 것이다.
본 발명의 다른 일 구현예에 따른 소결광 제조방법은 분말 형태의 철광석을 포함하는 소결 원료를 용기에 장입하여 소결광 제조용 조립물을 제조하는 단계, 소결대차에 투입하는 단계, 및 소성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 일 구현예에 따른 용선 제조용 원료는 반광을 용기에 장입한 것이다.
본 발명의 다른 일 구현예에 따른 용선 제조 방법은 반광을 용기에 장입하여 용선 제조용 원료를 제조하는 단계. 상기 용선 제조용 원료를 고로에 투입하는 단계를 포함하고, 상기 반광은 소결대차에서 배출된 소결물을 분쇄하고 스크리닝하여 분리 수득된 것이고, 입도 5mm 이하이다.

Description

소결광 제조용 조립물, 이를 이용한 소결광 제조방법, 용선 제조용 원료, 및 이를 이용한 용선 제조방법 {THE ASSEMBLY FOR MANUFACTURING SINTERED ORE, SINTERED ORE MANUFACTURING METHOD OF USING THE SAME, MATERIAL FOR MANUFACTURING PIG IRON, AND PIG IRON MANUFACTURING METHOD OF USING THE SAME}

미분 철광석을 이용한 소결광 제조용 조립물, 및 이를 이용한 소결광 제조방법에 관한 것이다.

반광을 이용한 용선 제조용 원료 및 이를 이용한 용선 제조방법에 관한 것이다.

기존의 소결광 제조 공정은, 약 10mm 이하의 입도를 갖는 철광석(분광), 염기도 조절을 위한 부원료 및 결합재를 혼합하여 배합원료를 제조한 후, 소결기를 이용하여 소결광을 제조하게 된다. 소결광을 제조하는데 있어 품질이 높은 소결광을 제조함과 동시에 소결 생산성을 향상시키기 위해서는, 소성 반응 과정에서의 통기성을 확보하는 것이 중요하다. 이를 위해, 드럼 타입의 혼합기를 이용하여 분 상태의 철광석과 부원료, 결합재를 혼합 및 의사입자화 하여, 일정 크기 이상의 배합원료를 제조하여 소결기 대차에 장입하게 된다. 그러나 입도가 미세한 철광석을 다량 사용하거나, 의사입자 제조에 적합하지 않은 입도를 갖는 철광석의 함량이 높을 경우, 제조된 의사입자의 강도가 약해지기 때문에, 소결기에 장입하는 과정에서 입자의 분화가 발생하게 되어, 통기성이 낮아지는 문제가 발생하게 된다.

또한, 소결광을 제조하는 과정 및 소결광을 고로에 투입하기 이전 과정에서 고로에 투입하여 사용하기 어려운 미분의 소결광인 반광이 발생한다. 이러한 반광을 이용하기 위하여 기존의 경우 소결 배합원료로 재사용하였으며, 이 경우 다시 소성시키기 위해 추가 열량이 소모된다는 문제가 있다.

미분 철광석을 이용한 소결광 제조용 조립물, 및 이를 이용한 소결광 제조방법을 제공하고자 한다.

반광을 이용한 용선 제조용 원료 및 이를 이용한 용선 제조방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 소결광 제조용 조립물은 분말 형태의 철광석을 용기에 장입한 것이다.

상기 분말 형태의 철광석은 입도가 1mm 이하인 것일 수 있다.

상기 분말 형태의 철광석은 입도가 0.1 내지 1mm 인 것일 수 있다.

상기 용기는 기체가 출입 가능한 복수개의 구멍을 포함하는 것일 수 있다.

상기 구멍은 직경이 1mm 이하(단, 0 mm 제외)인 것일 수 있다.

상기 용기는 철, 알루미늄, 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 재질인 것일 수 있다.

상기 용기에는 부원료, 및 결합재가 더 장입되고, 상기 용기에 장입된 장입물 100 중량부를 기준으로 분말 형태의 철광석 60 내지 70 중량부, 부원료 8 내지 10 중량부, 결합재 3 내지 4 중량부를 포함하는 것일 수 있다.

본 발명의 다른 일 구현예에 따른 소결광 제조 방법은, 분말 형태의 철광석을 포함하는 소결 원료를 용기에 장입하여 소결광 제조용 조립물을 제조하는 단계, 소결대차에 투입하는 단계, 및 소성하는 단계를 포함한다.

상기 소결대차에 투입하는 단계는, 소결대차 하부에 상기 소결광 제조용 조립물을 투입하는 단계, 및 상부에 소결원료 조립광을 투입하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 분말 형태의 철광석은 입도가 1mm 이하인 것일 수 있다.

상기 분말 형태의 철광석을 포함하는 소결 원료를 용기에 장입하여 소결광 제조용 조립물을 제조하는 단계에서, 상기 소결 원료는 분말 형태의 철광석, 부원료, 및 결합재를 포함할 수 있다.

상기 소성하는 단계 이후에, 상기 소성하는 단계에서 소성이 완료된 소결광 제조용 조립물 소결체를 고로에 투입하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 분말 형태의 철광석을 용기에 장입하여 소결광 제조용 조립물을 제조하는 단계 이전에, 철광석을 스크리닝하여 입도별로 분류하는 단계, 입도 1mm 초과, 및 10mm 이하인 분철광석과 입도 0.1mm 미만인 극미분 철광석을 의사입자화 하여 소결원료 조립광을 제조하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 용기는 기체가 출입 가능한 복수개의 구멍을 포함할 수 있다.

상기 구멍은 지름 1mm 이하(단, 0 mm 제외)인 것일 수 있다.

상기 용기는 철, 알루미늄, 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 재질인 것일 수 있다.

본 발명의 다른 일 구현예에 따른 용선 제조용 원료는, 반광을 용기에 장입한 것이다.

상기 용기는 기체가 출입 가능한 복수개의 구멍을 포함할 수 있다.

상기 구멍은 지름 5mm 이하(단, 0 mm 제외)일 수 있다.

상기 용기는 철, 알루미늄, 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 재질인 것일 수 있다.

본 발명의 다른 일 구현예에 따른 용선 제조 방법은, 반광을 용기에 장입하여 용선 제조용 원료를 제조하는 단계, 상기 용선 제조용 원료를 고로에 투입하는 단계를 포함하고, 상기 반광은 소결대차에서 배출된 소결물을 분쇄하고 스크리닝하여 분리 수득된 것이고, 입도 5mm 이하인 것이다.

상기 용기는 기체가 출입 가능한 복수개의 구멍을 포함할 수 있다.

상기 구멍은 지름 5mm 이하(단, 0 mm 제외)인 것일 수 있다.

상기 용기는 철, 알루미늄, 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 재질인 것일 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 분말 형태의 철광석이 용기에 장입된 소결광 제조용 조립물을 제공하고, 이를 소결대차에 장입하여 소성하는 소결광 제조방법을 제공함으로써, 소성 과정에서의 통기성을 확보하고, 소결광 제조 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 반광이 용기에 장입된 용선 제조용 원료를 제공하고, 이를 고로에 직접 투입하여 용선을 제조하는 방법을 제공함으로써, 고로 내의 통기성을 확보하고, 반광을 괴상화하기 위해 필요한 추가 열량 및 비용을 절감할 수 있다.

도 1은 분말 형태의 철광석 입도에 따른 의사입자 제조시 최적수분 함량 및 차압특성을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 소결광 제조 과정을 나타낸 공정 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 적용될 수 있는 용기의 예시적인 형태를 나타낸 것이다.
도 4은 본 발명의 일 구현예에 따른 소결 대차에 소결광 제조용 조립물 및 소결원료 조립광을 장입한 것을 나타낸 것이다.
도 5는 핵입자 대 부착입자 비율에 따른 의사입자 낙하강도 특성을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 구현예에 따른 용선 제조 과정을 나타낸 공정 모식도이다.

본 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 명세서에서, 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

본 명세서에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.

본 명세서에서, 분말 형태의 철광석은 입도가 10mm 이하인 철광석을 의미하고, 분말 형태의 철광석은 분철광석, 미분철광석, 및 극미분철광석으로 분류한다. 분철광석은 입도가 1mm 초과 및 10mm 이하이고, 미분철광석은 입도가 0.1mm 내지 1mm이고, 극미분철광석은 입도가 0.1mm 미만인 것을 의미한다.

본 명세서에서, 반광이란 소결광이 소결대차에서 배출된 시점부터 고로에 투입되기 전까지 발생되는 입도 5mm 이하의 분말 형태의 소결광을 의미하는 것으로, 소결 배드(Bed) 표층부와 측벽부에서 열량 부족으로 발생한 미소성된 소결광(자체반광)으로 입도가 5mm 이하인 것도 이에 포함된다.

기존의 소결광 제조 공정은 다음과 같다. 소결광을 제조하기 위해 사용되는 주원료는 철광석이며, 철광석은 일반적으로 8~10mm 입도를 기준으로 괴광(8~10mm 이상)과 분광(8~10mm 이하)으로 분류된다. 괴광의 경우, 입도가 큰 광석 표면에 미립의 철광석 입자들이 부착되어 있으며, 이를 제거하기 위해 스크린 과정을 거치게 되고, 이 때 발생되는 광석을 채밑광(8~10mm 이하)이라 한다. 괴광은 고로에 직사용하게 되며, 분광과 채밑광은 소결광 제조용으로 사용된다. 소결광 제조에 사용되는 광석의 입도는 극미립에서 조립까지 다양한 입도로 구성되며, 이를 소결기 대차에 별도의 전처리 과정 없이 사용할 경우, 소결 배드(Bed) 내에서의 통기성이 악화되는 문제가 있다. 이를 위해, 소결 원료의 입도를 일정 기준 이상으로 괴성화 하기 위해 혼합 및 조립과정을 거쳐 의사입자를 제조하게 되며, 이때 소결광 염기도 조절을 위한 부원료(CaO, 또는 SiO₂ 등) 및 열원인 결합재(무연탄, 또는 분코크스 등)를 동시에 혼합 및 조립하게 된다. 그러나 종래의 기술은 철광석의 미분 함량이 높을 경우, 혼합 및 조립 설비의 성능 한계로 인하여 조립이 불완전하게 되어, 소결 Bed 내 통기성이 악화될 수 있다. 또한 광석의 의사입자화는 회전 타입의 혼합 및 조립기 내에서 핵입자(통상 1mm 이상) 주변에 부착입자(0.25~0.1mm 이하)가 부착 및 성장하여 이루어지게 된다. 도 1은, 입도에 따른 의사입자 제조시 최적 수분 함량과 소결 Bed 내에서의 차압(통기성)을 나타낸 그림이다(참고자료: ISIJ. Vol.47, No.7, pp.965-972). 도 1에서 나타난 바와 같이, 특정 입도(즉, 0.1~1mm 사이 입도)를 갖는 광석의 경우, 조립에 필요한 수분함량을 증대시키게 되며, 소결 Bed의 차압이 크게 증가(통기성 악화)하게 되는 것을 알 수 있다.

이는, 0.1~1mm 사이의 입자는 핵입자 또는 부착입자로써 조립에 영향을 주는 것이 아니라, 중간적 성질을 가지고 있기 때문이다. 중간 입도를 갖는 철광석의 함량이 높을 경우, 소결 Bed의 통기성이 악화될 수 있다는 것을 의미하게 된다. 기존 소결 공정에서의 극미분광 사용은, 일반적으로 의사입자화 하여 사용하기도 하며, 별도의 설비를 통해 괴성화 한 후 배합원료와 혼합하여 사용하기도 한다. 이를 선택 조립이라 하며, 디스크 형태의 조립설비를 이용하여 극미분 광석을 구형화(펠렛)하는 것이다. 펠렛의 소성 전 상태를 Green ball이라 하며, 이 Green ball은 단순히 구형화 하여 괴의 형태로 제조한 것이기 때문에, 강도가 매우 취약한 문제가 있으며, 이송, 장입 및 혼합과정에서 분화가 발생하여, 소결 Bed내 통기성을 저하시키는 원인이 된다. 이를 극복하기 위한 방법으로, 다양한 종류의 바인더를 활용하여 Green ball의 강도를 향상시키고자 하지만, 바인더 사용에 따른 소결광 제조원가 상승 및 바인더 성분에 의한 부착 문제 등이 발생하는 문제가 있다.

다음으로, 제조된 배합원료는 소결 대차에 장입이 되며, 점화로 또는 점화버너에 의해 발생되는 열을 소결기 내에 공급하게 되며, 점화와 동시에 소결기 대차 하부에 위치한 블러워를 통해 외부 공기를 소결기 내(하부)로 강제로 공기를 흡인하게 되고, 이에 따라 배합원료에 혼합되어 있는 결합재의 연소(착화)가 발생된다. 소결 표층부의 연소 이후, 외부 공기의 지속적인 유입으로 인해 소결층 상부에서 발생되는 열이 하부로 이동되면서 소결기 하부에 장입된 결합재의 연소반응이 발생하게 되어, 소결 대차의 진행방향을 따라 소결 Bed 상부에서 하부 방향으로 점진적으로 소결 반응이 발생되어 소결광이 제조된다. 그러나 소결 Bed 표층부와 측벽부의 경우, 열량 부족 현상이 발생되며, 이에 따라 미소성된 소결광(자체반광)이 형성된다. 또한, 이러한 미소성 소결광(자체반광)은 입도가 5mm 이하이며, 이를 고로에 장입할 경우, 고로 내 통기성을 악화시키는 원인이 된다. 이를 방지하기 위해, 기존 공정의 경우, 자체반광을 소결 배합원료로써 재활용 하고 있으나, 자체반광을 다시 괴성화 하기 위해 추가적인 열원(결합재)이 소모되기 때문에, 소결 반응의 효율이 저하되는 문제를 야기시킨다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 일 구현예에서는 원료의 전처리 과정에서 분말 형태의 철광석을 소결기 내에 장입하기 위한 방법을 제시한다.

본 발명의 일 구현예에 따르는 경우 입도가 매우 작은 철광석과 의사입자 제조에 적합하지 않은 입자 크기를 갖는 철광석을 소결기 내에 장입하여 사용하는 방법을 제공할 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 분말 형태의 철광석을 용기에 장입된 소결광 제조용 조립물을 제공하고, 이를 소결대차에 장입하여 소성하는 소결광 제조방법을 제공함으로써, 소성 과정에서의 통기성을 확보하고, 소결광 제조 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명이 다른 일 구현예에서는 반광을 다시 소결하는 과정을 거치지 않고 고로에 직접 사용하기 위한 방법을 제시한다.

구체적으로, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 반광이 용기에 장입된 용선 제조용 원료를 제공하고, 이를 고로에 직접 투입하여 용선을 제조하는 방법을 제공함으로써, 고로 내의 통기성을 확보하고, 반광을 괴상화하기 위해 필요한 추가 열량 및 비용을 절감할 수 있다.

소결광 제조용 조립물

본 발명의 일 구현예에 따른 소결광 제조용 조립물은 분말 형태의 철광석을 용기에 장입한 것이다. 분말 형태의 철광석의 경우 소결기에 직접 투입하여 사용하는 경우 소결 bed의 통기성을 악화시켜 충분한 소성이 이루어지지 못하고, 충분한 강도를 확보할 수 없는 바, 종래 분말 형태의 철광석을 바인더 및 결합재 등과 혼합하여 드럼 믹서 등을 이용하여 의사입자화된 소결원료 조립광을 형성하고 소결하는 방식에 의하였다. 그러나, 소결원료 조립광의 강도 확보하기 위해서는 특정 범위 입도를 가지는 분말을 사용하는 것이 일반적이다. 본 발명의 일 구현예에 따른 소결광 제조용 조립물의 경우 다양한 입도의 분말 형태의 철광석을 이용할 수 있는 이점이 있다.

상기 분말 형태의 철광석은 입도가 1mm 이하일 수 있고, 더욱 구체적으로, 0.1 내지 1mm, 0.25 내지 1mm, 0.25 내지 0.5mm, 또는 0.1 내지 0.25mm 일 수 있다. 도 1을 보면, 상기 범위를 가지는 미분 철광석 또는 극미분 철광석의 경우 조립에 필요한 수분함량을 증대시키고, 소결 bed의 통기성을 악화시키기 때문에 조립광 제조에 사용하기 어려웠다. 그러나, 본 발명의 일 구현예에 따른 소결광 제조용 조립물은 상기 입도를 가지는 미분 철광석 또는 극미분 철광석을 이용하는 경우에도 충분한 강도를 갖는 소결광 제조용 조립물을 제공할 수 있고, 소결광 생산성을 향상시킬 수 있다.

상기 용기는 기체가 출입 가능한 복수개의 구멍을 포함할 수 있다. 이는 철광석의 소성 과정에서 발생되는 가스 성분의 배출을 가능하게 하여 이로 인한 용기의 변형, 및 파손을 방지할 수 있다. 용기 내에 장입된 물질 중 결합재가 포함된 경우 원활한 연소반응 유도를 위해서는 일정량의 공기가 유입되어야 하기 때문에, 공기 또는 가스 성분의 입/출입을 확보하기 위함이다.

상기 구멍은 직경이 1mm 이하일 수 있다. 구체적으로, 1 내지 0.01mm, 1 내지 0.05mm, 1 내지 0.1mm, 1 내지 0.25mm, 1 내지 0.3mm, 1 내지 0.5mm, 또는 1 내지 0.8mm일 수 있다. 이는 장입물의 입자크기를 고려한 것으로, 상기 범위를 만족하는 경우, 내부 장입 물질의 유실을 방지하면서, 동시에 충분한 기체 입/출입을 확보하여, 소성단계에서 원활한 소성반응을 유도하고, 용기의 변형 및 파손을 방지할 수 있다.

상기 용기는 소결기에 장입하기 적합하고, 소결대차 내에서 충분한 통기성을 확보할 수 있는 형태 및 크기를 가지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 내부에 원료를 장입할 수 있는 공간을 가지고 상부가 개방된 형태의 용기가 사용될 수 있고, 상기 용기는 원통형일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 용기는 재활용 목적으로 수거된 일반적인 캔을 사용할 수 있으며, 일반적으로 상용되는 크기의 캔으로서 수평방향의 직경이 50mm 이하인 것을 사용할 수 있다. 이 경우 별도의 용기의 제작을 필요로 하지 않고, 폐자원을 재활용할 수 있다는 측면에서 이점이 있다. 동일한 크기의 용기를 사용하여 제작된 소결광 제조용 조립물을 소결대차에 장입하는 경우, 통기성 확보에 유리하고, 소결성을 향상시킬 수 있다. 상기 용기는 철, 알루미늄 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 재질로 이루어진 것일 수 있다. 상기 용기는 장입물과 함께 고로에 직접 투입될 수 있고, 용선의 성분을 고려할 때, 철 재질로 구성된 용기를 사용하는 경우, 제조되는 용선의 불순물을 저감할 수 있고, 용기의 내구성을 확보할 수 있다.상기 용기에는 부원료, 및 결합재가 더 장입될 수 있다. 상기 용기에는 반광이 더 장입될 수 있다. 상기 부원료, 및 결합재는 분말형태의 철광석과 균일하게 혼합된 것일 수 있고, 수분이 첨가될 수 있다. 이 경우 이후 소결공정에서 소결광 제조용 조립물의 소결성을 향상시킬 수 있으며, 품질이 향상된 소결광을 제조할 수 있다. 상기 용기에 장입된 장입물은 수분을 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 장입물의 수분 함량은 7.5 내지 8 질량% 일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우 장입물에 결합력을 부여하여, 용기에서 장입물이 유실되는 것을 방지할 수 있으며, 부원료 중에 CaO의 수화반응을 유도할 수 있다.

상기 용기에 장입된 장입물 100 중량부를 기준으로 분말 형태의 철광석 60 내지 70 중량부, 부원료 8 내지 10 중량부, 결합재 3 내지 4 중량부를 포함할 수 있다. 이 경우 이후 소결공정에서 소결성을 향상시킬 수 있으며, 품질이 향상된 소결광을 제조할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 각 물질의 함량은 원료의 품위 및 목적에 따라 조절될 수 있다.

상기 용기에 장입된 장입물 100 중량부를 기준으로 반광이 15 내지 25 중량부 포함될 수 있다.

상기 용기에 장입된 장입물은 수분을 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 장입물의 수분 함량은 7.5 내지 8 질량% 일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우 장입물에 결합력을 부여하여, 용기에서 장입물이 유실되는 것을 방지할 수 있으며, 부원료 중에 CaO의 수화반응을 유도할 수 있다.

이하, 앞서 설명한 본 발명의 일 구현예에 따른 소결광 제조용 조립물을 이용한 소결광 제조 방법에 대하여 설명한다. 소결광 제조용 조립물에서 설명한 것과 중복되는 내용에 대해서는 설명을 생략한다.

소결광 제조 방법

본 발명의 다른 일 구현예에 따른 소결광 제조 방법은, 분말 형태의 철광석을 포함하는 소결 원료를 용기에 장입하여 소결광 제조용 조립물을 제조하는 단계, 소결대차에 투입하는 단계, 및 소성하는 단계를 포함한다. 이 경우 분말 형태의 철광석을 이용하더라도, 소성 과정에서의 통기성을 확보하고, 소결광 제조 효율을 향상시킬 수 있다.

상기 소결대차에 투입하는 단계는, 소결대차 하부에 상기 소결광 제조용 조립물을 투입하는 단계, 및 상부에 소결원료 조립광을 투입하는 단계를 포함할 수 있다. 도 4은 소결광 제조용 조립물 및 소결 원료 조립광을 투입한 소결 대차의 단면을 나타낸 것이다. 소결광 제조용 조립물을 소결대차 하부에 배치하는 경우, 통기성을 극대화하고, 소결 Bed 하부의 과잉 열량을 이용함으로써, 용기에 장입된 시료의 소성반응을 충분히 발생시킬 수 있다. 상기 소결원료 조립광은 일반적인 방법에 의해 철광석과 결합재, 부원료 등을 혼합하여 조립된 것일 수 있다.

동일한 크기의 용기를 사용하여 제작된 소결광 제조용 조립물을 소결대차에 장입하는 경우, 통기성 확보에 유리하고, 소결성을 향상시킬 수 있다.

상기 분말 형태의 철광석은 입도가 1mm 이하일 수 있다. 구체적으로, 0.1 내지 1mm, 0.25 내지 1mm, 0.25 내지 0.5mm, 또는 0.1 내지 0.25mm 일 수 있다. 소결원료 조립광을 제조하는데 적용하기 어려운 입도의 철광석을 활용할 수 있는 이점이 있다.

상기 분말 형태의 철광석을 포함하는 소결 원료를 용기에 장입하여 소결광 제조용 조립물을 제조하는 단계에서, 상기 소결 원료는 분말 형태의 철광석, 부원료, 및 결합재를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 분말 형태의 철광석을 포함하는 소결 원료를 용기에 장입하여 소결광 제조용 조립물을 제조하는 단계에서, 상기 용기에 장입된 장입물 100 중량부를 기준으로 분말 형태의 철광석 60 내지 70 중량부, 부원료 8 내지 10 중량부, 결합재 3 내지 4 중량부를 첨가하여 균일하게 혼합한 소결 원료가 장입될 수 있다.

상기 부원료는 소결광 염기도 조절을 위한 것으로, CaO, 또는 SiO₂ 등을 사용할 수 있고, 상기 결합재는 소결광 제조시 열원으로, 무연탄, 또는 분코크스 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 분말 형태의 철광석을 용기에 장입하여 소결광 제조용 조립물을 제조하는 단계 이전에, 철광석을 스크리닝하여 입도별로 분류하는 단계, 입도 1mm 초과, 및 10mm 이하인 분철광석과 입도 0.1mm 미만인 극미분 철광석을 의사 입자화하여 소결원료 조립광을 제조하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 경우 10mm 이하의 모든 입도범위의 철광석을 소결광 제조에 활용할 수 있고, 소결광 생산성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

상기 용기는 기체가 출입 가능한 복수개의 구멍을 포함할 수 있다.

상기 구멍은 지름 5mm 이하인 것일 수 있다.

상기 용기는 알루미늄, 철, 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 재질로 이루어진 것일 수 있다.

이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며, 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

도 2은 본 발명의 일 구현예에 따른 소결광 제조 공정 모식도이다. 철광석(1)은 입도에 따라 분류하기 위해 스크린1(2)과 스크린2(3) 공정을 거치게 된다. 스크린1(2)은 1mm 입도 기준으로 구분할 수 있으며, 경우에 따라 2개 이상으로 구성될 수 있다. 1mm 보다 큰 입도를 갖는 철광석은 원료 저장 호퍼1(4)로 저장이 된다. 스크린1(2)을 통과한 철광석(1mm 이하)은 스크린2(3)를 통해 2차 입도 분리가 되며, 스크린2(3)는 0.1~0.25mm 입도를 기준으로 구분할 수 있으며, 해당 입도 분리기준은 필요에 따라 변경이 가능하다. 스크린2(3)에서 분리된 입도 중, 분리기준보다 큰 입도는 원료 저장 호퍼3(6)으로 저장이 되며, 분리기준보다 작은 입도는 원료 저장 호퍼2(5)로 이송 및 저장된다. 그러나 경우에 따라 스크린1(2)을 통과한 시료는 일부 또는 전량 원료 저장 호퍼3(6)으로 저장될 수 있으며, 그 이유는 다음과 같다.

도 5을 보면, 의사입자 제조시 핵입자 및 부착입자의 비율에 따른 낙하강도 특성의 경우, 그 비율에 따라 낙하강도가 달라지는 것을 알 수 있다. 즉, 부착입자의 비율이 너무 많거나 또는 너무 적을 경우, 강도는 오히려 감소되는 경향을 보이고 있으며, 최대 강도 확보를 위해 적정 비율이 존재함을 알 수 있다. 따라서, 스크린2(3)를 통과한 극미분철광석은 원료 저장 호퍼2(5)로 이송되지만, 그 함량이 많을 경우 원료 저장 호퍼3(6)으로 이송될 수 있다. 원료 저장 호퍼1(4)과 2(5)에 저장된 철광석은, 부원료(CaO 등) 및 결합재(분코크스, 무연탄 등)와 함께 원료 혼합기(7)내에서 혼합 및 의사 입자화되어 소결원료 조립광이 형성된다. 원료 저장 호퍼3(6)에 저장된 시료는 용기에 장입될 수 있도록, 원료 장입 설비1(8)로 이송되며, 용기에 장입되는 시료는 분말 형태의 철광석 외에, 부원료 및 결합재 등으로 구성될 수 있으며, 균질하게 혼합된 시료가 장입될 수 있다. 이 때, 용기 재질은 철 또는 알루미늄을 포함하는 재질이 사용될 수 있으며, 내구성 및 고로에 장입시 불순성분을 고려할 경우, 철 재질의 용기를 이용하는 것이 적합하다. 또한, 원료 혼합기(7)에서 제조된 소결원료 조립광은 소결광 제조용 조립물과 함께 소결기(9)에 장입되고 소성되어 소결광을 제조한다. 이 때, 소결광 제조용 조립물은 소결층 전체에 걸쳐 균일하게 장입될 수 있지만, 도 4와 같이 소결 대차 하부에 장입할 수 있다. 소결이 완료된 소결광 제조용 조립물 소결체는 용기에 장입된 상태로 소결기에서 배출되고, 용기와 함께 고로에 직접 투입될 수 있다. 상기 소결이 완료된 소결광 제조용 조립물 소결체는 용기에 장입되어 있으므로, 조립성이 떨어지는 입도범위를 가지는 분말 형태의 철광석을 이용하더라도, 충분한 강도를 가지는 소결체를 제조 가능하고, 소결 완료 후 이송, 및 고로 투입과정에서 반광의 발생량을 감소시킬 수 있는 이점이 있다.

이하, 본 발명의 또 다른 일 구현예에 따른 용선 제조용 원료 및 이를 이용한 용선 제조방법을 설명한다. 앞서 소결광 제조용 조립물 및 이를 이용한 소결광 제조방법에서 설명한 것과 중복되는 내용에 대한 설명은 생략한다.

용선 제조용 원료

본 발명의 또 다른 일 구현예에 따른 용선 제조용 원료는, 반광을 용기에 장입한 것이다.

종래 공정의 경우, 반광을 소결 배합원료로써 재활용하고 있으나, 반광을 다시 괴성화 하기 위해 추가적인 결합재가 소모된다. 따라서, 소결 반응의 효율이 저하되는 문제를 야기시킨다. 그러나 본 발명의 일 구현예에 따르는 경우 반광을 다시 소성하는 과정을 거치지 않고 고로에 직접 투입하여 용선을 제조하는 방법을 제공함으로써, 고로 내의 통기성을 확보하고, 반광을 괴상화하기 위해 필요한 추가 열량 및 비용을 절감할 수 있다.

상기 용기는 기체가 출입 가능한 복수개의 구멍을 포함할 수 있다. 도 3은 용기의 형태를 예시적으로 나타낸 것이다. 상기 구멍이 형성된 용기를 사용함으로써, 반응로 내에서 용기 내로 외부 공기를 유입하고, 용기 내부에서 발생한 가스를 배출 시킴으로써 원활한 반응을 유도할 수 있다.

상기 구멍은 지름 5mm 이하일 수 있다. 구체적으로, 0.5 내지 5mm, 1 내지 5mm, 3 내지 5mm, 또는 0.5 내지 3mm 일 수 있다. 이는 반광의 입자크기를 고려한 것으로, 상기 범위를 만족하는 경우 내부 장입 물질의 유실을 방지하고, 동시에 용기로의 충분한 기체 입/출입을 확보하여 원활한 반응을 유도할 수 있다.

상기 용기는 알루미늄, 철, 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 재질일 수 있으며, 상기 용기는 장입된 반광과 함께 고로에 직접 투입되는 것이므로, 용선의 성분을 고려할 때, 철 재질로 구성된 용기를 사용하는 경우, 제조되는 용선의 불순물을 저감할 수 있고, 용기의 내구성을 확보할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 구현예에 따라, 반광을 이용하여 용선을 제조하는 과정을 나타낸 공정 모식도이다. 소결기(9)에서 제조된 소결광은 덩어리 형태로 배출되며, 후공정에서의 효율 및 설비 보완을 위해 스크린3(10)과 파쇄 공정(11)을 거치게 되며, 이는 다시 스크린4(12) 공정을 통해 고로 장입에 적합한 크기로 분리가 된다. 스크린 공정을 통해, 입도 5mm 초과의 소결광은 원료 저장 호퍼4(13)로 이송된 후, 고로(14)에 장입이 되며, 입도 5mm 이하의 소결광(반광)은 원료 장입 설비2(15)로 이송되고, 용기에 장입되어 용선 제조용 원료로 제조된다. 이후, 상기 입도 5mm 초과인 소결광과 함께 고로에 장입이 된다.

본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1:철광석 2:스크린1 3:스크린2 4:원료 저장 호퍼1
5:원료 저장 호퍼2 6:원료 저장 호퍼3 7:원료 혼합기
8:원료 장입 설비1 9:소결기 10:스크린3 11:파쇄기
12:스크린4 13:원료 저장 호퍼4 14:고로
15:원료 장입 설비2 16:용기 17:구멍

Claims (24)

1. 분말 형태의 철광석을 용기에 장입한 것인,
   소결광 제조용 조립물.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 분말 형태의 철광석은 입도가 1mm 이하인,
   소결광 제조용 조립물.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 분말 형태의 철광석은 입도가 0.1 내지 1mm 인,
   소결광 제조용 조립물.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 용기는 기체가 출입 가능한 복수개의 구멍을 포함하는,
   소결광 제조용 조립물.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 구멍은 직경이 1mm 이하(단, 0 mm 제외)인,
   소결광 제조용 조립물.
   
6. 제4항에 있어서,
   상기 용기는 철, 알루미늄, 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 재질인,
   소결광 제조용 조립물.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 용기에는 부원료, 및 결합재가 더 장입되고,
   상기 용기에 장입된 장입물 100 중량부를 기준으로 분말 형태의 철광석 60 내지 70 중량부, 부원료 8 내지 10 중량부, 결합재 3 내지 4 중량부를 포함하는 것인,
   소결광 제조용 조립물.
   
8. 분말 형태의 철광석을 포함하는 소결 원료를 용기에 장입하여 소결광 제조용 조립물을 제조하는 단계;
   소결대차에 투입하는 단계; 및
   소성하는 단계;를 포함하는,
   소결광 제조 방법.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 소결대차에 투입하는 단계는,
   소결대차 하부에 상기 소결광 제조용 조립물을 투입하는 단계; 및
   상부에 소결원료 조립광을 투입하는 단계;를 포함하는,
   소결광 제조 방법.
   
10. 제8항에 있어서,
    상기 분말 형태의 철광석은 입도가 1mm 이하인,
    소결광 제조 방법.
    
11. 제8항에 있어서,
    상기 분말 형태의 철광석을 포함하는 소결 원료를 용기에 장입하여 소결광 제조용 조립물을 제조하는 단계에서,
    상기 소결 원료는 분말 형태의 철광석, 부원료, 및 결합재를 포함하는,
    소결광 제조 방법.
    
12. 제8항에 있어서,
    상기 소성하는 단계 이후에,
    상기 소성하는 단계에서 소성이 완료된 소결광 제조용 조립물 소결체를 고로에 투입하는 단계;를 더 포함하는,
    소결광 제조 방법.
    
13. 제8항에 있어서,
    상기 분말 형태의 철광석을 용기에 장입하여 소결광 제조용 조립물을 제조하는 단계 이전에,
    철광석을 스크리닝하여 입도별로 분류하는 단계;
    입도 1mm 초과, 및 10mm 이하인 분철광석과 입도 0.1mm 미만인 극미분 철광석을 의사입자화 하여 소결원료 조립광을 제조하는 단계;를 더 포함하는,
    소결광 제조 방법.
    
14. 제8항에 있어서,
    상기 용기는 기체가 출입 가능한 복수개의 구멍을 포함하는,
    소결광 제조 방법.
    
15. 제14항에 있어서,
    상기 구멍은 지름 1mm이하(단, 0 mm 제외)인,
    소결광 제조 방법.
    
16. 제14항에 있어서,
    상기 용기는 철, 알루미늄, 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 재질인,
    소결광 제조 방법.
    
17. 반광을 용기에 장입한 것인,
    용선 제조용 원료.
    
18. 제17항에 있어서,
    상기 용기는 기체가 출입 가능한 복수개의 구멍을 포함하는,
    용선 제조용 원료.
    
19. 제18항에 있어서,
    상기 구멍은 지름 5mm이하(단, 0 mm 제외)인,
    용선 제조용 원료.
    
20. 제17항에 있어서,
    상기 용기는 철, 알루미늄, 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 재질인,
    용선 제조용 원료.
    
21. 반광을 용기에 장입하여 용선 제조용 원료를 제조하는 단계;
    상기 용선 제조용 원료를 고로에 투입하는 단계;를 포함하고,
    상기 반광은 소결대차에서 배출된 소결물을 분쇄하고 스크리닝하여 분리 수득된 것이고, 입도 5mm 이하인 것인,
    용선 제조 방법.
    
22. 제21항에 있어서,
    상기 용기는 기체가 출입 가능한 복수개의 구멍을 포함하는,
    용선 제조 방법.
    
23. 제22항에 있어서,
    상기 구멍은 지름 5mm 이하(단, 0 mm 제외)인,
    용선 제조 방법.
    
24. 제21항에 있어서,
    상기 용기는 철, 알루미늄, 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 재질인,
    용선 제조 방법.

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