KR20210026298A

KR20210026298A - 미분광 브리켓의 제조방법 및 이에 의하여 제조되는 미분광 브리켓

Info

Publication number: KR20210026298A
Application number: KR1020190106860A
Authority: KR
Inventors: 한정환; 김강민; 배종호; 이지아
Original assignee: 인하대학교 산학협력단
Priority date: 2019-08-29
Filing date: 2019-08-29
Publication date: 2021-03-10
Also published as: KR102258892B1

Abstract

본 발명의 목적은 환경친화적이고 경제적인 미분광 브리켓의 제조방법을 제공하고, 이에 의하여 제조되는 미분광 브리켓을 제공하는데 있다. 이를 위하여 본 발명은 미분광과 물유리를 혼합하여 혼합물을 제조하되, 총 혼합물에 대하여 2 중량% 내지 10 중량%의 물유리를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 상기 혼합물을 2 내지 6 ton/cm2의 압력으로 성형하여 성형물을 제조하는 단계; 및 상기 성형물에 이산화탄소 가스를 도입하여 경화시키는 단계:를 포함하는 미분광 브리켓의 제조방법을 제공하고, 상기 방법으로 제조되고, 80 % 내지 100 %의 분화지수를 갖는 것을 특징으로 하는 미분광 브리켓을 제공한다. 본 발명에 따르면, 타 공정에서 발생하는 이산화탄소를 이용할 수 있고, 경화과정에서 열을 사용하지 않아 환경친화적이고, 에너지 친화적이며, 나아가 미분광 브리켓을 제조하는 과정에서 코크스를 사용하지 않아 경제적인 제조방법을 제공할 수 있는 효과가 있다.

Description

미분광 브리켓의 제조방법 및 이에 의하여 제조되는 미분광 브리켓{Manufacturing method of ultra fine ore briquette and ultra fine ore briquette manufactured thereby}

본 발명은 미분광 브리켓의 제조방법 및 이에 의하여 제조되는 미분광 브리켓에 관한 것이다.

제철분야에서는 최근 다음과 같은 이슈가 대두되어 활발한 연구가 진행되고 있다. 1) 원가 절감을 위하여 가격이 저렴한 미분광을 활용할 수 있는 기술. 2) 환경규제에 대응하여 열 에너지 사용 효율을 높여 연료인 코크스의 사용량을 줄여 CO2 발생량을 저감시키는 기술.

이와 같은 배경으로 최근 미분광을 가압성형하여 제조한 성형체(브리켓)를 기존의 소결광 제조공정과 접목시킨 복합소성공정에 대한 연구가 진행되고 있다. 철광석의 소결 공정은(도 1 참조) 고로 장입 원료를 제조하는 대표적인 공정으로 분광석(fine ore), 코크스, 석회석 등을 혼합한 소결 원료를 장입 슈트를 통해 소결 대차에 적층시킨 후 원료층 상부에서 버너를 이용해 점화하면 연료인 코크스가 하부 방향으로 흡인되는 공기를 따라 연소되어 그 연소열에 의해 소성시켜 괴성화하는 방법이다. 복합소성공정은 소결원료로 사용하기 어려운 미분광(ultra-fine ore)을 가압성형하여 1차적으로 괴성화 한 후, 소결원료와 함께 소결기에 장입하여 소결공정에서 발생하는 열량을 이용해 미분광 브리켓을 소성하여 일정 강도 이상이 되도록 경화시키는 방법이다. 일본 JFE 사에서 연구중인 '부분환원소결광', 중국 Baotou 사에서 사용중인 'CAP' 공정이 이와 같은 복합소성공정이다. 그러나 소결기의 경우 상부에서 하부로의 연소방향을 따라 열량이 누적되기 때문에 원료층 하부에 열량이 과잉되는 열적 불균형이 발생한다(도 2 참조). 따라서 미분광 브리켓은 장입위치에 따라 상부에서는 미소성, 하부에서는 과용융이 발생하기 때문에 브리켓의 전열특성, 크기, 형상, 장입위치 제어방법 등의 추가적인 연구가 필요한 실정이다.

대한민국 공개특허 제2003-0035700호에는 무연탄과 코크스 연료를 이용한 철광석 소결방법이 개시되어 있고, 구체적으로는 미분의 철광석과 석회석 등 부원료 그리고 소결연료인 코크스와 무연탄을 배합하여 소결하는 방법에 있어서, 상기 소결배합원료를 준비하는 단계에서 코크스는 미분 철광석 및 석회석과 1차 혼합하여 드럼 믹서 내에서 수분을 첨가하여 의사 입자로 조립하고, 그 후 무연탄을 분사하여 상기 조립된 의사 입자의 표면에 무연탄[8]이 피복되도록 하는 것을 특징으로 하는 무연탄과 코크스 연료를 이용한 철광석 소결방법이 개시되어 있다. 상기 방법은 코크스를 포함시켜 열을 가하여 소결을 수행하는 방법으로, 환경친화성이 떨어지고, 에너지 소모가 심하여 공정 경제성이 떨어지는 문제점이 있다.

또한, 대한민국 공개특허 제10-2013-0050805호에는 브리켓 및 그 제조방법이 개시되어 있고, 구체적으로는 탄재 : 1~30중량% , 수분: 10중량% 이하를 포함하고 잔부는 철원료로 이루어지는 혼합물을 준비하는 단계; 상기 혼합물로 펠렛타이저에서 펠렛을 제조하는 단계; 상기 제조된 펠렛을 유동환원로에 장입하여 상기 펠렛을 부분환원시키는 단계; 및 상기 부분환원된 펠렛을 브리켓으로 제조하는 단계;를 포함하는 브리켓 제조방법이 개시되어 있다. 상기 방법 또한 탄재를 포함시키고 가열로에서 환원을 수행함에 따라, 환경친화성이 떨어지고, 에너지 소모가 심하여 공정 경제성이 떨어지는 문제점이 있다.

이에 본 발명의 발명자들은 기존의 복합소성공정에 비하여 그 방법이 단순하면서도 타 공정에서 발생하는 이산화탄소 가스를 재활용함과 동시에 열이 필요하지 않은 미분광 브리켓의 제조방법을 연구하여 본 발명을 완성하게 되었다.

대한민국 공개특허 제2003-0035700호 대한민국 공개특허 제10-2013-0050805호

본 발명의 목적은 환경친화적이고 경제적인 미분광 브리켓의 제조방법을 제공하고, 이에 의하여 제조되는 미분광 브리켓을 제공하는데 있다.

이를 위하여 본 발명은 미분광과 물유리를 혼합하여 혼합물을 제조하되, 총 혼합물에 대하여 2 중량% 내지 10 중량%의 물유리를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 상기 혼합물을 2 내지 6 ton/cm²의 압력으로 성형하여 성형물을 제조하는 단계; 및 상기 성형물에 이산화탄소 가스를 도입하여 경화시키는 단계:를 포함하는 미분광 브리켓의 제조방법을 제공하고, 상기 방법으로 제조되고, 80 % 내지 100 %의 분화지수(shatter index)를 갖는 것을 특징으로 하는 미분광 브리켓을 제공한다.

본 발명에 따르면, 타 공정에서 발생하는 이산화탄소를 이용할 수 있고, 경화과정에서 열을 사용하지 않아 환경친화적이고, 에너지 친화적이며, 나아가 미분광 브리켓을 제조하는 과정에서 코크스를 사용하지 않아 경제적인 제조방법을 제공할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명의 방법은 공정이 단순하기 때문에, 대규모 설비 투자가 필요 없고, 조업 상의 신축성 역시 기대할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 철광석을 소결하여 고로 장입 원료를 제조하는 공지의 공정을 나타내는 모식도이고,
도 2는 공지 방법으로 소결을 수행하는 경우 발생하는 열적 불균형을 보여주는 모식도이고,
도 3은 공지의 방법과 본 발명의 공정을 비교하는 모식도이고,
도 4는 성형압력에 따른 미분광 브리켓의 압축강도 변화를 보여주는 그래프이고,
도 5는 성형압력에 따른 분화지수를 보여주는 그래프이고,
도 6은 물유리 함량에 따른 미분광 브리켓의 압축강도 변화를 보여주는 그래프이고,
도 7은 물유리 함량 및 성형압력에 따른 미분광 브리켓의 압축강도 변화를 보여주는 그래프이고, 및
도 8은 성형물의 경화를 위한 반응기를 도식화한 것이다.

본 발명에서 '분화지수'란 제조된 미분광 브리켓을 2 m 높이에서 4 회 낙하시킨 후, 입도별 시료의 무게 분포를 총 시료에 대한 %로 표시한 것으로, 'SI(+5.0mm)'는 시료 중 직경이 5.0 mm 이상인 시료를 의미하고, 'SI(+9.5 mm)'는 직경이 9.5 mm 이상인 시료를 의미하며, 본 발명에서 한정되고 있는 분화지수의 범위는 'SI(+5.0mm)'를 기준으로 한다.

본 발명은 미분광 브리켓의 제조방법을 제공한다.

구체적으로 본 발명은 미분광과 물유리를 혼합하여 혼합물을 제조하되, 총 혼합물에 대하여 2 중량% 내지 10 중량%의 물유리를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계;

상기 혼합물을 2 내지 6 ton/cm²의 압력으로 성형하여 성형물을 제조하는 단계; 및

상기 성형물에 이산화탄소 가스를 도입하여 경화시키는 단계:를 포함하는 미분광 브리켓의 제조방법을 제공한다.

이하 본 발명의 제조방법을 각 단계별로 구체적으로 설명한다.

본 발명의 제조방법은 미분광과 물유리를 혼합하여 혼합물을 제조하되, 총 혼합물에 대하여 2 중량% 내지 10 중량%의 물유리를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계를 포함한다. 기존의 브리켓 제조공정에서는 코크스가 혼합된 후 열을 가하는 방법으로 소결을 수행하여, 공정 중 이산화탄소 가스가 발생하는 문제점, 에너지 소모가 심한 문제점이 있었다. 본 발명의 제조방법에서는 코크스를 원료물질에 혼합하지 않고, 물유리를 점결제로 사용한다. 물유리는 규산나트륨 수용액으로, 가격이 저렴하고, 환경에 유해하지 않은 장점이 있다. 점결제로 사용되는 물유리의 규산나트륨 성분이 이후 공정에서 이산화탄소와 반응하여 SiO₂ 겔을 형성하며 빠르게 경화된다. 그러나, 본 발명의 제조 대상인 미분광 브리켓의 경우 일정 정도 이상의 강도가 요구되고, 단순히 물유리를 점결제로 사용하고 이산화탄소로 경화시키는 경우 충분한 강도를 얻을 수 없는 문제점이 있다. 이에 본 발명의 제조방법에서는 이하에서 혼합물을 특정 압력으로 성형하는 단계를 포함한다.

한편, 상기 혼합물 중 물유리의 함량은 총 혼합물에 대하여 2 중량% 내지 10 중량%의 함량으로 포함되는 것이 바람직하고, 2.5 중량% 내지 7.5 중량%로 포함되는 것이 더욱 바람직하다. 물유리의 함량이 2 중량% 미만인 경우에는 제조된 미분광 브리켓의 강도가 원하는 수준 이상으로 나오지 않는 문제점이 있고, 물유리의 함량이 10 중량%를 초과하는 경우에는 불필요하게 원료비가 상승하는 문제점, 후속 공정인 고로에 장입되었을 때 물유리 내에 함유된 소듐(Na)이 기화되면서 집진 설비의 효율이 감소될 수 있는 문제점이 있다. 특히, 물유리의 함량이 2.5 중량% 내지 7.5 중량%의 범위일 때, 제조된 미분광 브리켓의 강도가 가장 높게 향상된다는 점에서 더욱 바람직하다.

이때 사용되는 물유리는 규산나트륨 수용액으로, 예를 들어 총 물유리 중량 대비 SiO2를 28 내지 30 중량%, Na2O를 9 내지 10 중량%, 물을 60 내지 63 중량%, Fe2O3를 0 내지 0.03 중량%로 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 제조방법은 열을 가하여 소결하는 공정이 없기 때문에, 미분광을 포함하는 혼합물을 제조할 때, 코크스 등을 포함하지 않는다.

본 발명의 제조방법은 상기 단계에서 제조된 혼합물에 대하여 2 내지 6 ton/cm²의 압력으로 성형하여 성형물을 제조하는 단계를 포함한다. 상기한 바와 같이, 단순히 미분광을 물유리와 혼합한 후 이산화탄소 가스로 경화를 시키는 경우 제조되는 미분광 브리켓의 강도가 현저히 낮은 문제점이 있다. 이 본 발명의 제조방법에서는 혼합물을 경화시키기 전에, 이를 2 내지 6 ton/cm²의 압력으로 성형하여 성형물을 제조하는 단계를 포함한다.

이때 성형을 위한 압력은 2 내지 6 ton/cm²의 범위인 것이 바람직하다. 만약 상기 압력이 2 ton/cm² 미만인 경우에는 제조되는 미분광 브리켓의 강도가 충분하지 못한 문제점이 있고, 압력을 6 ton/cm² 초과로 가한다고 하여도 이에 따른 강도 증가 효과가 크지 않고, 공정 비용 및 공정 위험성은 크게 증가하는 문제점이 있다. 한편, 상기 성형을 위한 압력은 4 내지 6 ton/cm²인 것이 더욱 바람직하다. 실험 결과 성형 압력을 4 ton/cm²으로 한 경우, 이미 공지 기술로 제조되는 미분광 브리켓보다 우수한 강도의 미분광 브리켓을 얻을 수 있기 때문에, 공지 기술로 제조되는 미분광 브리켓 정도의 강도를 갖는 미분광 브리켓을 제조하고자 한다면, 성형 압력의 하한을 4 ton/cm²으로 정할 수 있다.

본 발명의 제조방법은 상기 성형물에 대하여 이산화탄소 가스를 도입하여 성형물을 경화시키는 단계를 포함한다. 기존의 미분광 브리켓 제조방법에서는 원료물질에 코크스 등을 포함시키고, 가열로에서 가열하는 방법으로 소결을 수행하여 특정 강도 이상의 미분광 브리켓을 제조하였다. 그러나 이와 같은 방법은 공정 중 이산화탄소 가스가 발생하여 환경 문제를 유발할 수 있고, 또한 에너지 소모가 큰 문제점이 있었다. 본 발명의 제조방법은 물유리를 사용하여 경화를 수행하기 때문에 기존 기술에 비하여 에너지 소모가 크지 않고, 또한, 외부 공정에서 발생하는 이산화탄소 가스를 경화에 사용함에 따라 본 발명의 제조방법이 이산화탄소를 발생시키지 않을 뿐만 아니라, 외부 공정에서 발생하는 이산화탄소를 공정에 사용할 수 있어, 매우 환경 친화적인 방법이다. 본 단계에서 도입되는 이산화탄소 가스는 상기 성형물에 포함되어 있는 물유리 중 규산나트륨 성분과 반응하여 SiO₂ 겔을 형성하면서 경화가 수행되어, 후속 공정에서 요구되는 강도를 확보할 수 있다.

이때 사용되는 이산화탄소 가스는 고로 배가스(Blast Furnace Gas, BFG) 또는 코크스오븐가스(coke oven gas, COG)로부터 얻어지는 가스일 수 있고, 상기 가스를 사용함으로써, 외부 공정에서 발생하는 이산화 탄소 가스를 공정에 다시 사용함으로써, 매우 환경 친화적이고, 예를 들어 파리협정에 따른 이산화탄소 저감 관련 경제적 이익(예를 들어 탄소배출원 거래 등)을 기대할 수도 있다.

특히, 본 발명의 제조방법에서는 상기한 바와 같이 성형물을 경화시킴에 있어서 열을 사용하지 않기 때문에 공정의 에너지 소모량이 기존의 기술들과 비교하여 매우 낮은 장점이 있다.

또한, 기존의 기술들은 환경규제에 대응하여 열 에너지 사용 효율을 높이는 방법으로 연료인 코크스의 사용량을 줄이고, 이에 따라 이산화탄소 발생량을 저감시키는 방법을 개발하고 있었으나, 본 발명의 제조방법은 코크스를 연료로 전혀 사용하지 않기 때문에, 기존 기술들과 비교하여 현저히 우수한 기술이라고 할 수 있다.

본 발명은 상기의 방법으로 제조되고 80 % 내지 100 %의 분화지수(shatter index)를 갖는 미분광 브리켓을 제공한다.

또는 본 발명은 상기 방법으로 제조되고 압축강도가 350 내지 730 kgf/cm²인 미분광 브리켓을 제공한다.

본 발명의 미분광 브리켓은 연료인 코크스를 사용하거나 열을 통한 소결의 공정을 통하여 제조되지 않고, 물유리를 사용하고, 가압 성형한 후 이산화탄소로 경화시키는 방법으로 제조되지만, 이를 통하여 제조된 본 발명의 미분광 브리켓은 80 % 내지 100 %의 분화지수를 갖고, 이는 통상의 방법으로 제조되는 미분광 브리켓과 비교하여 충분히 우수한 압축강도이므로, 추후 공정에 바로 적용될 수 있다.

한편, 본 발명의 미분광 브리켓의 입자 직경은 10 내지 20 mm인 것이 바람직하다. 만약 미분광 브리켓의 입자 직경이 10 mm 미만인 경우에는 후속공정인 고로에 장입되었을 때 통기성을 악화시킬 수 있는 문제점이 있고, 직경이 20 mm를 초과하는 경우에는 브리켓 내부까지 CO₂ 가스가 침투하지 못하여 미반응 영역이 발생하는 문제점이 있다.

본 발명의 미분광 브리켓은 제조되는 과정에서 코크스가 포함되지 않는다. 기존의 철광석 괴성화 공정은 연료로써 코크스를 사용하기 때문에 코크스의 연소과정에서 CO₂가 발생하지만, 본 발명의 미분광 브리켓은 열에너지를 사용하지 않아 연료인 코크스가 필요 없기 때문에 CO₂를 발생시키지 않는다. 또한 일반적인 제철공정에서 코크스는 국내에서 나지 않는 유연탄을 수입해서 이를 별도의 제조과정을 거쳐서 만들어 내는데 코크스를 사용하지 않는다는 것은 이러한 코크스의 원료비 뿐만 아니라 제조비용까지 감축시킬 수 있기 때문에 경제적으로나 환경적으로 굉장히 유리하다는 장점이 있다.

이하 본 발명을 실시예, 비교예 및 실험예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 이하의 실시예, 비교예 및 실험예는 본 발명을 예시적으로 설명하고자 하는 것일 뿐, 본 발명의 권리범위가 이하의 내용에 의하여 한정 해석되어서는 안된다.

<실시예 1>

미분광 브리켓의 제조 1

표 1과 같은 미분광과 표 2의 함량을 갖는 물유리를 혼합하되, 총 혼합물의 중량에 대하여 5 중량%가 되도록 물유리를 혼합하여 혼합물을 제조하였다.

입도분포	~ 45 μm	38.54 wt%
	45 ~ 150 μm	52.31 wt%
	150 ~ 500 μm	8.41 wt%
	500 ~ 1000 μm	0.47 wt%
	1.0 ~ 2.8 mm	0.21 wt%
	2.8 ~ 5.0 mm	0.07 wt%
성분	Fe₂O₃	89.61 wt%
	SiO₂	7.77 wt%
	Al₂O₃	1.88 wt%
	CaO	0.09 wt%
	MnO	0.45 wt%
	MgO	0.2 wt%

점결제	물유리
성분	SiO₂	28 ~ 30 wt%
	Na₂O	9 ~ 10 wt%
	물	60 ~ 63 wt%
	Fe₂O₃	~ 0.03 wt%

상기 혼합물을 일방향 압축성형기(수직 프레스)를 이용하여 2 ton/cm²의 압력으로 성형하여 성형물을 제조하였다.

상기 성형물을 도 8과 같은 반응기에 두고, 이산화탄소 가스를 20 L/min의 유량으로 공급하면서 10 초 동안 경화 반응을 수행하여, 미분광 브리켓을 제조하였다.

<실시예 2>

미분광 브리켓의 제조 2

4 ton/cm²의 압력으로 성형을 수행한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 미분광 브리켓을 제조하였다.

<실시예 3>

미분광 브리켓의 제조 3

6 ton/cm²의 압력으로 성형을 수행한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 미분광 브리켓을 제조하였다.

<실시예 4>

미분광 브리켓의 제조 4

물유리 함량을 2.5 중량%로 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 미분광 브리켓을 제조하였다.

<실시예 5>

미분광 브리켓의 제조 5

물유리 함량을 7.5 중량%로 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 미분광 브리켓을 제조하였다.

<비교예 1>

미분광 브리켓의 제조 6

표 1의 미분광과 표 2의 함량을 갖는 물유리를 혼합하되, 총 혼합물의 중량에 대하여 5 중량%가 되도록 물유리를 혼합하여 혼합물을 제조하였다.

상기 혼합물을 일방향 압축성형기(수직 프레스)을 이용하여 2 ton/cm²의 압력으로 성형하여 성형된 미분광 브리켓을 제조하였다.

<비교예 2>

미분광 브리켓의 제조 7

4 ton/cm²의 압력으로 성형을 수행한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 미분광 브리켓을 제조하였다.

<비교예 3>

미분광 브리켓의 제조 8

6 ton/cm²의 압력으로 성형을 수행한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 미분광 브리켓을 제조하였다.

<비교예 4>

미분광 브리켓의 제조 9

물유리 함량을 2.5 중량%로 조절한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 미분광 브리켓을 제조하였다.

<비교예 5>

미분광 브리켓의 제조 10

물유리 함량을 7.5 중량%로 조절한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 미분광 브리켓을 제조하였다.

<실험예 1>

성형압력에 따른 미분광 브리켓의 압축강도 확인

제조과정 중 성형물을 제조하는 단계에서 가하여지는 성형 압력에 따른 최종 제조된 미분광 브리켓의 압축강도 변화를 확인하기 위하여 다음과 같은 실험을 수행하였다.

상기 실시예 1 내지 실시예 3, 및 비교예 1 내지 비교예 3에서 제조된 미분광 브리켓에 대하여 제조된 브리켓을 처음에 제조된 방향과 동일한 수직방향으로 압축시험을 하여 브리켓이 파괴되는 순간의 하중을 측정하여 이때의 하중을 단위면적당으로 나타낸 것을(kgf/cm2) 압축강도로 나타내는 실험을 수행하였고, 그 결과를 도 4에 나타내었다. 도 4에 따르면, 성형 과정에서 가하여지는 성형 압력이 증가할 수록 제조된 미분광 브리켓의 강도가 증가하는 것을 확인할 수 있다. 다만, 이산화탄소 가스의 도입에 따라 경화를 수행한 경우와, 경화를 수행하지 않은 경우를 비교하면, 성형시의 압력이 증가함에 따라, 경화에 의하여 증가하는 압축강도의 증가분은 점차 감소하고 있다는 것을 알 수 있다.

<실험예 2>

성형압력에 따른 미분광 브리켓의 분화지수(Shatter index) 측정

성형 압력에 따른 미분광 브리켓의 강도를 확인하기 위하여, 종래의 철광석 괴성화 방법인 소결공정으로 제조되는 소결광의 냉간강도를 평가하는 방법인 분화지수(shatter index)를 본 발명의 실시예 1 내지 3에 대하여 측정하였다.

구체적으로 실시예 1 내지 3에서 제조된 미분광 브리켓을 2 m 높이에서 4회 낙하시킨 후, 입도별 시료의 무게를 측정하였고, 그 결과를 도 5에 나타내었다. 도 5에서 'SI(+5.0mm)'는 시료 중 직경이 5.0 mm 이상인 시료를 의미하고, 'SI(+9.5 mm)'는 직경이 9.5 mm 이상인 시료를 의미한다. 또한 도 5에서 'Sintered ore'로 표시된 것은 기존의 소결공정으로 제조되는 소결광의 분화지수를 의미하는 것으로, 도 5에 따르면, 본 발명의 제조방법으로 제조되는 미분광 브리켓의 경우, 성형 압력을 4 ton/cm²으로 하는 경우 종래의 방법으로 제조되는 소결광과 분화지수가 동일하거나 또는 그 이상일 수 있다는 것을 알 수 있다.

<실험예 3>

물유리 함량에 따른 압축강도의 확인

미분광 브리켓 제조과정에서 물유리를 추가하는 양의 변화에 따른 제조된 미분광 브리켓의 압축강도 변화를 확인하기 위하여 다음과 같은 실험을 수행하였다.

본 발명의 실시예 1, 실시예 4, 실시예 5, 및 비교예 1, 비교예4, 비교예 5에서 제조된 미분광 브리켓에 대하여 실험예 1과 동일한 방법으로 압축강도를 측정하였고, 그 결과를 도 6에 나타내었다.

도 6에 따르면, 물유리의 함량이 2.5 중량%인 경우까지는 경화 전 및 후의 압축 강도 변화가 거의 없는 것을 알 수 있고, 그 이상에서는 경화 후 미분광 브리켓의 압축강도가 경화 전과 비교하여 크게 증가하는 것을 확인할 수 있다.

<실험예 4>

물유리 함량과 성형 압력에 따른 압축강도의 확인

미분광 브리켓의 제조과정에서 물유리의 함량과 성형압력의 변화에 따른 미분광 브리켓의 압축강도를 확인하기 위하여 다음과 같은 실험을 수행하였다.

상기 비교예 1과 동일한 방법으로 미분광 브리켓을 제조하되, 물유리의 함량을 각각 0, 1, 2, 3, 4, 5 중량%로 변화시키고, 각각에 대하여 성형 압력을 2 ton/cm², 4 ton/cm²으로 변화시키면서 미분광 브리켓을 제조하였고, 이에 대하여 상기 실험예 1과 동일한 방법으로 압축강도를 측정하였고, 그 결과를 도 7에 나타내었다.

도 7에 따르면, 물유리의 함량이 증가할 수록, 성형 압력이 증가할 수록, 제조된 미분광 브리켓의 강도가 증가한다는 것을 확인할 수 있다.

Claims

미분광과 물유리를 혼합하여 혼합물을 제조하되, 총 혼합물에 대하여 2 중량% 내지 10 중량%의 물유리를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계;
상기 혼합물을 2 내지 6 ton/cm2의 압력으로 성형하여 성형물을 제조하는 단계; 및
상기 성형물에 이산화탄소 가스를 도입하여 경화시키는 단계:를 포함하는 미분광 브리켓의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 물유리의 함량은 2.5 중량% 내지 7.5 중량%인 것을 특징으로 하는 미분광 브리켓의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 성형을 위한 압력은 4 내지 6 ton/cm2인 것을 특징으로 하는 미분광 브리켓의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 이산화탄소 가스는 고로 배가스(BFG) 또는 코크스오븐가스(COG)로부터 얻어지는 것을 특징으로 하는 미분광 브리켓의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 제조방법은 경화과정에서 열을 사용하지 않는 것을 특징으로 하는 미분광 브리켓의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 물유리는 총 물유리 중량 대비 SiO2를 28 내지 30 중량%, Na2O를 9 내지 10 중량%, 물을 60 내지 63 중량%, Fe2O3를 0 내지 0.03 중량%로 포함하는 것을 특징으로 하는 미분광 브리켓의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 제조방법은 코크스를 원료로 사용하지 않는 것을 특징으로 하는 미분광 브리켓의 제조방법.
제1항의 방법으로 제조되고, 80 % 내지 100 %의 분화지수를 갖는 것을 특징으로 하는 미분광 브리켓.
제7항에 있어서, 상기 미분광 브리켓의 입자 직경은 10 내지 20 mm인 것을 특징으로 하는 미분광 브리켓.
제7항에 있어서, 상기 미분광 브리켓은 코크스를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 미분광 브리켓.