KR20200065993A - 페로니켈 더스트를 이용한 펠렛 및 이의 제조방법 - Google Patents

페로니켈 더스트를 이용한 펠렛 및 이의 제조방법 Download PDF

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KR20200065993A
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Abstract

본 발명의 일 구현예는 페로니켈 더스트를 이용한 펠렛 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
구체적으로, 페로니켈 더스트, 니켈 광석, 및 탈황 공정 부산물을 포함하는 펠렛이되, 상기 펠렛은 수분을 2% 미만으로 포함하는 페로니켈 더스트를 이용한 펠렛을 제공할 수 있다.

Description

페로니켈 더스트를 이용한 펠렛 및 이의 제조방법{PELLET USING FERRONICKEL DUST AND METHOD FOR MANUFACTURING OF THE SAME}
본 발명의 일 구현예는 페로니켈 더스트를 이용한 펠렛 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
스테인리스 강은 내식성(耐蝕性)을 향상시킨 특수강으로서, 스테인리스 강에는 주요 성분으로 크롬(Cr)과 니켈(Ni)이 함유된다. 스테인리스 강에 함유되는 니켈은 스테인리스 강의 용강 정련시 페로니켈 타입으로 첨가되는데, 페로니켈은 철(Fe)과 니켈(Ni)을 대량으로 함유하는 니켈 광석을 이용하여 제조한다.
이러한 페로니켈 제조 공정 중 로터리 킬른 내에서 광석의 건조와 소성이 이루어질 때 필수적으로 다량의 더스트가 발생할 수 밖에 없으며, 배가스 처리 설비를 통해 더스트의 회수가 이루어지고 있다. 여기서 회수된 로터리킬른 더스트는 광석과 유사한 수준의 니켈을 포함하고 있으며, 심한 경우 장입 광석 대비 30% 이상 발생하기도 하여 재활용을 하지 않으면 경제적으로 큰 손실을 낳게 된다. 이러한 이유로 회수된 로터리킬른 더스트는 일반적으로 펠렛타이저 등을 통해 펠렛 등의 괴성체로 제조되어 로터리킬른으로 광석과 함께 다시 장입되어 소성 및 예비환원 하는 방법으로 재활용되고 있다.
다만, 로터리킬른 더스트는 부분적으로 소성 및 환원된 미분의 광석과 연료 혹은 환원제로서 사용하고 있는 석탄의 미분을 포함하고 있다. 이에, 이러한 더스트를 이용하여 펠렛 제조 시 조립 특성이 좋지 않고, 강도도 열위하여 로터리 킬른 내에서 버티지 못하는 문제가 있다.
이에 따라, 더스트를 이용하여 제조된 펠렛을 로터리킬른에 반복 사용할 경우, 펠렛의 일부는 로터리킬른 내에서 파괴되어 재분말화해 다시 더스트로서 배출된다. 이에 따라, 강도가 약한 펠렛을 로터리킬른에 재활용하는 경우, 소성-더스트 회수계를 순환하는 더스트량이 증가되어, 로터리킬른의 광석 처리 부하 및 더스트 처리 설비의 부하 및 더스트 조립에 소비되는 처리 비용이 증가하게 된다.
따라서, 로터리킬른 더스트로부터 제조된 펠렛이 로터리킬른 내에서 재분말화하는 하는 것을 저감시킬 수 있도록 펠렛의 강도를 향상시키는 방법이 요구되고 있다. 예를 들어, 폴리염화알루미늄의 응집제를 용해한 수용액을 첨가하여 펠렛의 강도를 향상 시키는 방법과 같이 별도의 바인더를 활용하는 방법이 제안되었다. 다만, 상기와 같이 제조된 펠렛은 로터리킬른에 광석과 같이 장입하여 재활용하는 경우에 첨가제 내 염소(Cl) 성분에 기인한 다이옥신의 배출 및 배가스 처리 설비의 부식 등 환경 오염 및 설비의 유지 관리에 악영향이 있다.
한편, 별도의 유무기 바인더를 사용하지 않고 20mm 이하의 입도를 갖는 니켈 광석을 바인더로서 사용하여, 로터리킬른 더스트 100 중량에 대해 니켈광석을 15~45% 중량으로 혼합하는 방법도 고안되었다. 다만, 이의 경우, 로터리킬른 더스트의 입도는 0.1 mm 이하의 극미분이고 제조된 펠렛의 크기가 10~30mm 인데 반해, 니켈 광석의 입도가 상대적으로 크고, 입도 및 성분이 불균일하므로 제조된 펠렛의 형상의 불균일하여 강도가 좋지 않은 문제가 있다.
따라서, 다량으로 발생되는 로터리킬른 더스트를 재활용하기 위해서는 고가의 바인더를 다량 사용하지 않고 그 조립성 및 강도를 개선하여, 로터리킬른에 재사용하여도 다시 재분말화하지 않도록 높은 강도의 펠렛을 얻을 수 있는 조립방법이 요구되고 있다.
페로니켈 제조공정에서 다량으로 발생되는 로터리 킬른 더스트의 재활용을 위해, 요구되는 강도를 갖는 고강도의 펠렛을 제조할 수 있는 방법에 관한 것이다.
페로니켈 더스트를 로터리 킬른 혹은 전기로에 펠렛 등의 괴성체로 가공하지 않고 바로 재활용하는 경우, 킬른 내 가스에 의해 더스트로 재배출 되어 공정 내에서 발생되는 더스트는 지속적으로 누적하여 증가될 수 있다.
이에, 본 발명의 일 구현예는 상기와 같은 문제를 해결하고자, 페로니켈 더스트를 이용한 고강도의 펠렛 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 구현예인 페로니켈 더스트를 이용한 펠렛은, 페로니켈 더스트, 니켈 광석, 및 탈황 공정 부산물을 포함하는 펠렛이되, 상기 펠렛의 수분 함량은 2% 미만일 수 있다.
상기 펠렛 전체 100중량%에 대해, 페로니켈 더스트는 82 내지 97중량%, 니켈 광석은 2 내지 13중량%, 및 탈황 공정 부산물은 1 내지 5중량%로 포함하는 페로니켈 더스트를 이용한 펠렛을 제공할 수 있다.
상기 니켈 광석의 평균 입도는 1mm 이하일 수 있다.
상기 탈황 공정 부산물은, Ca(OH)2, CaSO4 , 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 펠렛의 겉보기 밀도는 1.65 내지 1.75 g/cm3 일 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예인 페로니켈 더스트를 이용한 펠렛의 제조방법은, 페로니켈 더스트, 니켈 광석, 및 탈황 공정 부산물을 준비하는 단계, 상기 페로니켈 더스트에 상기 니켈 광석과, 상기 탈황 공정 부산물을 혼합하여 혼합물을 준비하는 단계, 상기 혼합물을 성형하여 펠렛으로 제조하는 단계 및 상기 제조된 펠렛을 건조하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제조된 펠렛을 건조하는 단계는, 상기 제조된 펠렛을 상온에서 12시간 이상 건조를 실시할 수 있다.
상기 페로니켈 더스트에 상기 니켈 광석과, 상기 탈황 공정 부산물을 혼합하여 혼합물을 준비하는 단계에서, 상기 혼합물 100중량%에 대해, 페로니켈 더스트 82 내지 97중량%, 니켈 광석 2 내지 13중량%, 및 탈황 공정 부산물 1 내지 5중량%를 포함할 수 있다.
상기 페로니켈 더스트에 상기 니켈 광석과, 상기 탈황 공정 부산물을 혼합하여 혼합물을 준비하는 단계는, 상기 혼합물 100중량부에 대해 10 내지 20중량부의 물을 더 혼합할 수 있다.
페로니켈 더스트, 니켈 광석, 및 탈황 공정 부산물을 준비하는 단계에서, 상기 니켈 광석은 건조 후 분쇄하여 준비하고, 상기 분쇄된 니켈 광석의 평균 입도는 1mm 이하일 수 있다.
본 발명의 일 구현예는 페로니켈 더스트와 수분 함유 시 점결 특성을 가지는 니켈 광석, 및 수분 함유 시 석고화 반응을 유발하는 탈황 공정 부산물을 바인더로 혼합하여 펠렛을 성형하고 이를 건조 및 양생함으로써, 로터리 킬른 공정 내에서 재활용하여도 재분말화하지 않는 고강도의 펠렛 및 이를 제조하는 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 비교예 1 내지 3에 따라 제조된 펠렛의 겉보기 밀도를 그래프로 나타낸 것이다.
도 2는 비교예 1 내지 3에 따라 제조된 펠렛의 낙하강도를 그래프로 나타낸 것이다.
도 3은 비교예 1 내지 3에 따라 제조된 펠렛의 회전강도를 그래프로 나타낸 것이다.
도 4는 비교예 3 내지 4와 실시예 1 내지 2에 따라 제조된 펠렛의 회전강도를 그래프로 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 구현예인 페로니켈 더스트를 이용한 펠렛의 제조방법을 도식화하여 나타낸 것이다.
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.
페로니켈 더스트를 이용한 펠렛
본 발명의 일 구현예인 페로니켈 더스트를 이용한 펠렛은, 페로니켈 더스트, 니켈 광석, 및 탈황 공정 부산물을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 펠렛 전체 100중량%에 대해, 페로니켈 더스트는 82 내지 97중량%, 니켈광석은 2 내지 13중량%, 탈황공정 부산물은 1 내지 5중량%로 포함하고, 상기 펠렛의 수분 함량은 2% 미만으로 포함할 수 있다.
먼저, 펠렛의 성분 및 조성을 한정한 이유는 하기와 같다.
먼저, 페로니텔 더스트는 82 내지 97중량%만큼 포함할 수 있다.
이하, 본 명세서에서 "페로니켈 더스트"란, 페로니켈 제조공정 중 로터리 킬른으로부터 발생되는 더스트를 의미한다. 이에 따라, 상기 더스트를 포집하여 준비한 것을 페로니켈 더스트라 할 수 있다. 또한, 상기 페로니켈 더스트는 로터리 킬른 더스트로 표현할 수도 있다.
구체적으로, 페로니켈 제조 공정 중 발생되는 상기 페로니켈 더스트에는 다량의 니켈이 포함되기 때문에, 회수하여 펠렛을 제조할 수 있다.
상기 페로니켈 더스트의 평균 입도는 0.1mm 이하로, 극미분일 수 있다.
니켈 광석은 2 내지 13중량%만큼 포함할 수 있다.
본 명세서에서 "니켈 광석"이란, 페로니켈 생산을 위해 사용되는 원료로서 철(Fe)과 니켈(Ni)이 산화물의 형태로 다량 함유된 광석을 의미한다.
상기 니켈 광석은 수분 함유 시 점결 특성을 가져, 더스트를 이용하여 펠렛으로 성형하는 과정에서 더스트 간 결합력을 증대시킬 수 있다. 이로써, 바인더 역할을 수행할 수 있다.
구체적으로, 상기 니켈 광석을 2중량% 미만으로 혼합 시 니켈 광석의 점결 특성이 발현되지 않아 펠렛 성형성이 좋지 않을 수 있다. 한편, 13중량%를 초과하여 혼합 시에는 경제적이지 못할 수 있다.
또한, 상기 니켈 광석의 평균 입도는 1.0mm 이하일 수 있다.
구체적으로, 상기 니켈 광석의 평균 입도는 1.0mm 이하로 하여 펠렛 제조 시 활용하는 것이 펠렛 성형성 및 펠렛의 강도 확보에 유리하다.
후술하겠지만, 본 발명의 일 구현예는 니켈 광석을 건조 후 상기 입도 범위로 파쇄하여 사용할 수 있다. 구체적으로, 페로니켈 더스트의 평균 입도가 0.1mm로 극미분인 바, 니켈 광석의 입도를 상기와 같이 파쇄함으로써 이로 인해 제조되는 펠렛의 입도 편차도 저감할 수 있다. 이에 따라, 펠렛의 강도를 향상시킬 수 있다.
탈황 공정 부산물은 1 내지 5중량%만큼 포함할 수 있다.
본 명세서에서 "탈황 공정 부산물"이란, 페로니켈 제조 공정 중 발생되는 배가스에서 황 성분을 포집하여 제거한 후 배출되는 부산물을 의미한다. 이때, 황 성분을 포집하기 위해 사용되는 탈황제는, CaO, Ca(OH)2 또는 이들의 조합일 수 있다. 이에 따라, 탈황 공정에서 배출되는 부산물의 주성분은 Ca(OH)2, CaSO4 , 또는 이들의 조합일 수 있다. 상기 탈황 공정 부산물의 성분은 석고로 제조되는 성분들이며, 혼합된 물이 건조된 후에는 매우 단단한 결합력을 가질 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 구현예인 페로니켈 더스트를 이용한 펠렛에 상기 탈황 공정 부산물을 혼합하여, 추가적인 강도를 부여할 수 있다.
즉, 수분 함유 시 석고화 반응을 유발하는 특성으로 인해, 더스트를 이용하여 펠렛으로 성형하는 과정에서 성형체의 강도를 향상시킬 수 있다. 이로써, 바인더 역할을 수행할 수 있다.
구체적으로, 탈황 공정 부산물을 1중량% 미만으로 혼합 시에는 충분한 석고화 반응이 유발되지 않아 강도가 향상되지 못할 수 있다. 한편, 5중량%를 초과하여 혼합 시에는 부산물 중 다량 함유된 황 성분에 의해, 로터리 킬른에 투입 후 용융환원 후의 페로니켈 내 황 성분의 유입이 증가되어 황을 정련하기 위한 정련제의 사용이 증가되어 정련제 사용 비용 및 정련시간의 증가가 요구되므로 경제적이지 못할 수 있다.
상기 탈황 공정 부산물의 평균 입도는 0.1mm 이하로, 극미분일 수 있다.
구체적으로, 탈황 공정 부산물의 입도는 상기 범위와 같이 주원료인 페로니켈 더스트의 입도 범위와 유사하여, 펠렛 제조 시 별도의 파쇄 공정이 필요하지 않을 수 있다.
또한, 상기 펠렛의 수분 함량은 2% 미만으로 포함할 수 있다.
구체적으로, 로터리 킬른으로 투입되기 전 펠렛의 수분 함량이 2% 이상일 경우, 로터리 킬른에 재활용 시 킬른 내에서 건조 중 펠렛 내 수분이 증발하면서 부피가 팽창되어 펠렛 내부에 균열을 야기할 수 있다. 이에, 펠렛 내 수분 함량이 많으면 펠렛을 취약하게 만들 수 있으므로, 펠렛의 강도 발현을 위해 수분양을 2중량% 미만으로 제어할 수 있다.
이에 따라, 후술하겠지만, 페로니켈 더스트를 이용한 펠렛 제조방법에서 펠렛 내 수분이 2% 미만이 될 때까지 수분 유입이 억제되고 통풍이 잘 이루어지는 곳에서 12시간 이상 자연 건조 및 양생하는 것을 특징으로 한다.
상기 펠렛의 겉보기 밀도는 1.65 내지 1.75 g/cm3 일 수 있다.
이에, 치밀한 펠렛을 제공할 수 있다.
페로니켈 더스트를 이용한 펠렛의 제조방법
본 발명의 다른 일 구현예에 의한 페로니켈 더스트를 이용한 펠렛의 제조방법은, 페로니켈 더스트, 니켈 광석, 및 탈황 공정 부산물을 준비하는 단계, 상기 페로니켈 더스트에 상기 니켈 광석과, 상기 탈황 공정 부산물을 혼합하여 혼합물을 준비하는 단계, 상기 혼합물을 성형하여 펠렛으로 제조하는 단계 및 상기 제조된 펠렛을 건조하는 단계를 포함할 수 있다.
먼저, 페로니켈 더스트, 니켈 광석, 및 탈황 공정 부산물을 준비하는 단계를 실시할 수 있다.
구체적으로, 상기 단계에서 상기 니켈 광석은 건조 후 분쇄하여 준비할 수 있다. 이때, 상기 분쇄된 니켈 광석의 평균 입도는 1mm 이하일 수 있다.
구체적으로, 니켈 광석의 입도가 상기 범위일 경우, 이를 이용하여 제조된 펠렛의 성형성이 증대될 수 있다. 구체적으로, 상기 페로니켈 더스트의 평균 입도는 0.1mm 이하로 극미분이므로, 니켈 광석의 평균 입도가 상기 범위일 경우 균일한 입도 분포로 펠렛의 제조 효율을 증진시킬 수 있다.
그 외 상기 페로니켈 더스트, 니켈 광석, 및 탈황 공정 부산물에 관한 구체적인 사항은 페로니켈 더스트를 이용한 펠렛에서 전술한 바와 동일하다.
이후, 상기 페로니켈 더스트에 상기 니켈 광석과, 상기 탈황 공정 부산물을 혼합하여 혼합물을 준비하는 단계를 실시할 수 있다.
이때, 상기 혼합물 100중량%에 대해, 페로니켈 더스트 82 내지 97중량%, 니켈 광석 2 내지 13중량%, 및 탈황 공정 부산물 1 내지 5중량%를 포함하도록 혼합할 수 있다.
구체적으로는, 상기 혼합물 100중량부에 대해 10 내지 20중량부의 물을 더 혼합할 수 있다.
구체적으로, 상기 혼합되는 물은 더스트와 니켈 광석, 탈황 부산물의 입자간 결합을 유지시켜 구형의 펠렛을 제조할 수 있는 역할을 할 수 있다. 뿐만 아니라, 탈황 부산물의 석고화 반응을 유발하여 더욱 높은 강도를 부여하는 역할을 수행하게 된다.
더 구체적으로, 물의 혼합량이 10 중량부 미만인 경우에는 니켈 광석과 탈황 부산물의 바인더의 효과를 충분히 얻을 수 없으며, 20 중량부를 초과하는 경우에는 혼합물로 제조된 펠렛 간 엉켜 붙는 현상이 발생하게 되어 일정한 크기의 펠렛으로 형성하는데 어려움이 있다.
마지막으로, 상기 혼합물을 성형하여 펠렛으로 제조하는 단계를 실시할 수 있다.
구체적으로, 상기 혼합물을 성형기(Pelletizer)에서 성형하여 펠렛 형상으로 제조할 수 있다. 이때, 상기에서 제조된 펠렛의 평균 입도는 10 내지 20mm일 수 있다. 보다 구체적으로, 15 내지 20mm 일 수 있다.
펠렛의 크기가 상기 범위일 경우, 로터리 킬른 공정에 투입되어 원활하게 사용될 수 있다.
마지막으로, 상기 제조된 펠렛을 건조하는 단계를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제조된 펠렛을 상온에서 12시간 이상 건조할 수 있다. 보다 구체적으로는, 24시간 이상 건조하여 양생할 수 있다.
구체적으로, 제조된 펠렛을 상온에서 24시간 이상 자연 건조함으로써, 탈황 부산물의 석고화 반응이 충분히 진행될 수 있다. 이에 따라, 강도가 더 우수한 펠렛을 제조할 수 있다.
이에 따라, 상기와 같이 충분히 건조되어 강도가 향상된 펠렛은 니켈 광석과 함께 로터리 킬른에 투입되어 소성 및 용융환원, 정련, 및 주조 공정을 거친 후 최종적으로 페로니켈로 생산될 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예
하기 표 1에 개시된 조성을 만족하는 페로니켈 더스트, 니켈 광석, 및 탈황 공정 부산물을 준비하였다. 이때, 니켈 광석의 입도도 하기 표 1에 개시된 바와 같다.
이후, 상기 페로니켈 더스트에 상기 니켈 광석과, 상기 탈황 공정 부산물을 혼합하여 혼합물을 준비하였다. 구체적으로, 상기 혼합물 100중량부 대비 10 내지 20 중량부의 물을 더 혼합하였다.
이후, 상기 혼합물을 성형하여 평균 입도 15 내지 20mm의 구형의 펠렛을 제조하였다.
마지막으로, 상기 펠렛을 하기 표 1에 개시된 시간 동안 상온에서 건조하였다.
이와 같이 펠렛을 제조하는 방법은 도 5에 도시된 바와 같다.
도 5는 본 발명의 일 구현예인 페로니켈 더스트를 이용한 펠렛의 제조방법을 도식화하여 나타낸 것이다.
상기에서 제조된 펠렛은 하기 개시한 방법으로 겉보기 밀도, 회전강도, 및 낙하강도를 측정하였다.
겉보기 밀도 측정방법
제조된 펠렛의 밀도를 통해 펠렛의 치밀성 및 간접적인 펠렛의 강도를 평가할 수 있다. 또한 펠렛의 밀도가 높을수록 펠렛 제조시의 생산성이 높으므로 펠렛 제조 생산성을 간접적으로 평가할 수 있다.
본 실시예에서는 제조 펠렛의 수분에 의한 영향을 배제하기 위해 105℃로 유지된 오븐에서 24시간 유지하여 펠렛 내 수분을 완전히 건조한 후, 무게를 측정하고 부피를 측정하여 무게/부피의 비를 계산하여 겉보기 밀도로 환산하였다. 이때 무게 측정은 임의의 펠렛 15개의 무게를 측정하였다.
또한, 펠렛의 부피는 일정 크기의 용기에 0.1mm 이하의 극미분으로 구성된 파우더를 충진하고, 최대한 공극이 없도록 회전시키면서 간헐적으로 기계적인 충격을 가해 더 이상 충진되지 않을 때까지의 부피를 자동적으로 측정하는 부피측정장치를 활용하여 극미분 파우더만의 부피와 극미분 파우더에 펠렛 15개를 혼합하였을 때의 부피를 각 5회씩 측정하고 산술 평균하여, 각 평균값의 차이를 펠렛 15개의 부피로 산정하였다.
회전강도 측정방법
고온 회전강도는 로터리 킬른 내에서의 회전, 마찰 등의 영향을 측정하기 위해, 실제 로터리 킬른 내의 온도 변화(100 내지1000℃) 및 회전 속도(0.5 내지 1.5 RPM)를 반영한 실험장치에서 평가하여 초기 투입 펠렛 대비 절반 이상 부서지지 않는 조건인 10mm 이상인 입자의 분율을 측정한 결과이다.
낙하강도 측정방법
펠렛타이저에서 제조된 펠렛이 배출된 후 이송 벨트 및 로터리 킬른까지의 장입 시 이동을 위해 낙하되는 높이를 모사하기 위해, 2.5m 높이에서 연속 5회 낙하시켜도 부서지지 않고 그 형상을 유지하는 펠렛의 비율을 측정하여 나타내었다.
구분 페로니켈
더스트
(중량%)		 니켈
광석
(중량%)		 탈황
부산물
(중량%)		 니켈광석
입도
(mm)		 건조 시간
(시간)		 펠렛의
수분 함량
(%)
비교예 1 100 - - - 0 19.0
비교예 2 95 5 - 20mm 0 18.5
비교예 3 95 5 - 1mm 0 17.4
비교예 4 93 5 2 1mm 0 19.2
실시예 1 93 5 2 1mm 12 2.0
실시예 2 93 5 2 1mm 24 1.5
구분 겉보기 밀도
(g/cm3)		 회전강도
(%)		 낙하강도
(%)
비교예 1 1.4 5 52
비교예 2 1.65 45 82
비교예 3 1.75 65 96
비교예 4 1.72 55 90
실시예 1 1.72 74 96
실시예 2 1.72 94 98
펠렛 성분의 조성과, 니켈 광석의 입도, 및 펠렛 제조 후 건조 시간에 따른 펠렛의 강도와 밀도를 측정하여 상기 표 2에 개시하였다.
먼저, 니켈 광석을 건조, 파쇄하는 사전 처리 없이 로터리 킬른 더스트에 혼합하여 펠렛을 제조한 경우(비교예 2)와, 건조하여 1mm 이하로 파쇄된 니켈 광석을 로터리킬른 더스트와 혼합하여 펠렛을 제조한 경우(비교예 3)를 비교하였을 때, 비교예 3의 밀도와 강도가 모두 우수한 것을 알 수 있다.
이는, 도 1 내지 도 3에도 도시되어 있다.
도 1은 비교예 1 내지 3에 따라 제조된 펠렛의 겉보기 밀도를 그래프로 나타낸 것이다.
도 2는 비교예 1 내지 3에 따라 제조된 펠렛의 낙하강도를 그래프로 나타낸 것이다.
도 3은 비교예 1 내지 3에 따라 제조된 펠렛의 회전강도를 그래프로 나타낸 것이다.
보다 구체적으로, 표 2 및 도 1에 개시된 바와 같이, 로터리 킬른에서 배출된 페로니켈 더스트만 사용한 비교예 1에 비해, 니켈 광석을 혼합한 비교예 2 및 3에 따른 펠렛의 밀도가 더 높은 것을 알 수 있다. 이에 따라, 펠렛이 더욱 치밀해진 것을 도출할 수 있다.
그 결과로, 표 2 및 도 2 내지 도 3에 개시된 바와 같이, 비교예 2 및 3의 낙하강도 및 고온 회전강도가 상승함을 알 수 있다. 그 중에서도, 니켈 광석을 건조 후 1mm 이하로 파쇄하여 혼합한 비교예 3의 경우, 펠렛의 낙하강도 및 고온회전강도가 가장 우수함을 알 수 있다.
더 구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 비교예 2와 같이 평균 입도 20mm 수준의 니켈 광석을 바인더로하여 제조하는 경우, 니켈 광석 자체의 입도 편차 및 불균일로 인해 제조된 펠렛의 형상 및 강도가 일정하지 않아 로터리 킬른 내에서의 회전, 마찰에 의해 재분말화하게 되어 더스트의 발생량이 증가할 것임을 알 수 있다.
또한, 1mm 이하로 파쇄된 니켈 광석을 혼합하여 제조된 펠렛(비교예 3)의 경우 성형성이 가장 우수하여 낙하강도는 충분히 상승될 수 있지만, 로터리 킬른 내 건조-소성 조건(고온 회전강도)는 목적하는 범위에 미치지 못하는 것을 알 수 있다. 구체적으로, 표 1 및 도 3에 개시된 바와 같이, 비교예 3에 따른 펠렛을 이용하여 고온 회전강도 실험 결과, 35% 정도 재분말화 한 것을 알 수 있다.
이에, 1mm이하로 파쇄된 니켈 광석만 로터리 킬른 더스트에 바인더로서 혼합 사용하여서는 공정 내 재활용에 효과적이지 않다는 것을 알 수 있다.
이에 따라, 펠렛에 추가 강도를 부여하기 위해 비교예 3에 탈황 공정 부산물을 혼합하였다. 이에 따른 결과는 상기 표 1과 도 4에 도시된 바와 같다.
도 4는 비교예 3 내지 4와 실시예 1 내지 2에 따라 제조된 펠렛의 회전강도를 그래프로 나타낸 것이다.
구체적으로, 비교예 3과, 비교예 3에 탈황 공정 부산물을 동일하게 첨가하고 건조 시간은 다르게 제어한 후, 로터리 킬른 조건을 모사한 회전 실험로에서 승온 및 회전시키면서 고온회전 강도를 실시한 결과를 나타내었다.
그 결과, 도 4에 도시한 바와 같이, 탈황 부산물을 첨가한 후 건조(양생) 하지 않은 비교예 4의 경우, 비교예 3보다 고온 회전 강도가 감소한 것을 확인할 수 있다. 표 1에도 개시되어 있듯이, 비교예 4는 건조 단계를 실시하지 않은 결과, 펠렛 내 수분 함량이 19%인 것을 알 수 있다.
다만, 펠렛 제조 후 건조를 실시한 실시예 1 및 2의 경우, 로터리 킬른 내에서의 회전, 마찰을 겪음에도 불구하고 제조된 펠렛이 거의 부서지지 않을 정도의 강도가 확보됨을 확인할 수 있다.
보다 구체적으로는, 24시간 건조(양생)한 실시예 2의 회전강도가 가장 우수함을 알 수 있다.
따라서, 페로니켈 제조 공정에서 다량으로 발생되는 로터리 킬른 더스트를 재활용하기 위해 1mm이하로 파쇄된 니켈광석과 탈황 부산물을 적절히 혼합하여 펠렛을 제조하고 양생한다면 효과적으로 공정 내 재활용이 가능할 정도의 펠렛 강도를 확보할 수 있음을 알 수 있다.
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.

Claims (10)

  1. 페로니켈 더스트, 니켈 광석, 및 탈황 공정 부산물을 포함하는 펠렛이되,
    상기 펠렛의 수분 함량은 2% 미만으로 포함하는 페로니켈 더스트를 이용한 펠렛.
  2. 제1항에서,
    상기 펠렛 전체 100중량%에 대해, 페로니켈 더스트는 82 내지 97중량%, 니켈 광석은 2 내지 13중량%, 및 탈황 공정 부산물은 1 내지 5중량%로 포함하는 페로니켈 더스트를 이용한 펠렛.
  3. 제2항에서,
    상기 니켈 광석의 평균 입도는 1mm 이하인 페로니켈 더스트를 이용한 펠렛.
  4. 제3항에서,
    상기 탈황 공정 부산물은, Ca(OH)2, CaSO4 , 또는 이들의 조합을 포함하는 페로니켈 더스트를 이용한 펠렛.
  5. 제4항에서,
    상기 펠렛의 겉보기 밀도는 1.65 내지 1.75 g/cm3 인 페로니켈 더스트를 이용한 펠렛.
  6. 페로니켈 더스트, 니켈 광석, 및 탈황 공정 부산물을 준비하는 단계;
    상기 페로니켈 더스트에 상기 니켈 광석과, 상기 탈황 공정 부산물을 혼합하여 혼합물을 준비하는 단계;
    상기 혼합물을 성형하여 펠렛으로 제조하는 단계 및
    상기 제조된 펠렛을 건조하는 단계를 포함하는 페로니켈 더스트를 이용한 펠렛의 제조방법.
  7. 제6항에서,
    상기 제조된 펠렛을 건조하는 단계는,
    상기 제조된 펠렛을 상온에서 12시간 이상 건조하는 것인 페로니켈 더스트를 이용한 펠렛의 제조방법.
  8. 제6항에서,
    상기 페로니켈 더스트에 상기 니켈 광석과, 상기 탈황 공정 부산물을 혼합하여 혼합물을 준비하는 단계에서,
    상기 혼합물 100중량%에 대해, 페로니켈 더스트 82 내지 97중량%, 니켈 광석 2 내지 13중량%, 및 탈황 공정 부산물 1 내지 5중량%를 포함하는 페로니켈 더스트를 이용한 펠렛의 제조방법.
  9. 제8항에서,
    상기 페로니켈 더스트에 상기 니켈 광석과, 상기 탈황 공정 부산물을 혼합하여 혼합물을 준비하는 단계는,
    상기 혼합물 100중량부에 대해 10 내지 20중량부의 물을 더 혼합하는 페로니켈 더스트를 이용한 펠렛의 제조방법.
  10. 제6항에서,
    페로니켈 더스트, 니켈 광석, 및 탈황 공정 부산물을 준비하는 단계에서,
    상기 니켈 광석은 건조 후 분쇄하여 준비하고,
    상기 분쇄된 니켈 광석의 평균 입도는 1mm 이하인 페로니켈 더스트를 이용한 펠렛의 제조방법.
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