KR890002650B1 - 고로용 장입물로 사용되는 철광석 및 철광석덩어리의 환원분해를 최소화하는 방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

고로용 장입물로 사용되는 철광석 및 철광석덩어리의 환원분해를 최소화하는 방법

본 발명은 고로(blast Furnace) 및 높이가 낮은 직립로(low-shaft furnace) 내에서 철광석 및 철광석덩어리의 분해(disintegration)를 최소화시키는 방법에 관한것이다.

약한 환원합하에 약 400∼600℃의 범위의 저온에서 환원초기에 철광석 및 철광석덩어리의 분해는 (환원분해)이 분야의 기술자에 의해 고로장입물의 특성상 대단히 어려운 것으로 간주되었다.

공지된 바와같이 환원분해가 커지면 고로내에서 연진생성물(Flue dust production)이 많아지고 고로의 스카프포울링(Scaffolding)이 높아지게 되며 가스의 확산을 방해하고 연료 및 환원가스의 소비가 상승되어 생성물의 용량이 저하되고 선철(pig iron)의 품질을 악화시킨다. 따라서, 앞서 열거한 기술적인 결점은 동시에 경제적인 결점으로도된다.

예로서, 환원분해가 높아짐으로써 선철 400∼500kg/ton의 정상적인 소비량의 10%까지 연료소비(쿡크또는 오일)을 상승시킨다.

고로용 장입물의 분해를 가급적 낮게 유지시키기 위하여 필요로 하는 일정한 최저요건은 그 한정치가 특정치 이하일경우 조절 및 보정하여야 하는 주요한 장입물(소결 및 펠릿)에 의해 충족시켜야한다.

예로서, 염기도, 염기성성분의 타입, 산화정도를 변화시켜 이와같은 보정을 할 수 있다. 또, 5-10%의 정상적인 량을 초과할 수 있는 비교적 높은 연료소비를 하는 조작 고정에 따라 위와같은 보정을 행할 수있다.

그러나, 이와같은 모든 처리방법에도 불구하고 그 환원분해에 대한 필요로하는 요건은 만족할 수가 없다.

그뿐만 아니라, 일정한 펠릿등급을 갖고 있어 고로내에서 그 펠릿제품이 환원초기에 분해하는 경향은 저장기간2-3주 후에만 극히 현저하였다.

그 저장에 의해 발생되는 분해는, 저장기간을 더 단축시키거나 또는 일정한 량의 염기성 첨가제를 첨가시킴으로써 만족시킬 수있으나, 그 분해는 제한범위에서만 실현시킬 수 있고 펠릿의 생산비를 비교적 높게하며 또 부분적으로는 금속의 결점이 있다는 것을 알수 있다.

따라서, 실제적으로 필요에 따라 직접 그 생성물을 사용할 기회가 자주있다. 결국, 조업공장이 폐쇄되는 경우가 많다. 이와같은 관점에서, 본 발명에 의해 하나의 해결책을 제공한다.

본 발명의 목적은 고로내에 장입물로 장입되고, 저온에서 환원초기에 시작되는 철광석 및 철광석덩어리의 분해를 최소화시키는 방법을 제공하는데 있다.

이들의 용액 또는 할로겐 및 그들의 화합물의 현탁액은 각각 NaCl, CaCl₂, KCl, KJ, KBr, Na₂SiF₆등으로 구성시킬수 있다.

가장 간단한 형태로는 예로서 할로겐은 해수(SeaWater)(NaCl)에서 얻을 수 있다.

본 발명은 극히 간단한 방법으로, 그 장입물을 극히 묽은 용액에서 유효한 그 대응하는 용액에 담그거나(immersion), 또는 분말로하거나, 또는 분무시켜 처리할 수 있는 잇점이 있다. 그 처리결과, 장입물의 타입, 시약 및 그 농도에 따라 분해를 최소화할 수 있다.

예로서, 기계적강도, 환원성, 1050℃의 환원온도에서의 강도등의 다른 특성은 그 처리에 의해 변화되지 않는다. 그러나, 연료량을 감소시킴으로써 기계적 강도의 요건을 충족시키는 철광석 덩어리를 서서히 생산할 수 있다는 사실에 특별한 주위를 하여야 하나, 그 분해값은 만족스럽지 않다.

본 발명에 의해 이들의 철광석덩어리를 처리시킴으로써 그 환원강도는 필요로하는 값으로 상승된다. 이와같은 방법으로하여 그 철광석덩어리에서 에너지를 절약시킬 수 있다.

이와같은 처리결과 발생되고, 고로에 그 장입물과 동시에 넣을 수 있는 유해한 원소가스가 슬래그와 같이, 또는 상부가스(top gas)와 함께 방출된다.

본 발명은 다음의 실시예에 의해 구체적으로 설명한다.

특별히 구체적으로 설명하지 않을경우, 검사한 장입물을 단기간동안 할로겐 함유용액에 담그고, 그 용액을 제거한다음 건조로에서 105±5℃로 건조시켰다.

건조전후에 그 장입물을 평량하여 흡수된 용액량을 측정하고 이 측정값에서 시약의 흡수량을 산출하였다. 그 분석치는 계산치와 일치되었다.

그 다음 금속시험을 그 처리한 장입물에 직접실시하였다.

모든 분해시험을 VDEh의 스탈-아이센프뤼프브라트(stahl-Eisen-Prufblatt) No. 177(1979.10.24)방법에 따라 실시하였다.

[실시예 1]

본 실시예에서는 다음 표1의 화학분석치를 가진 철광석펠릿(iron are pellets) 의 환원분해에 대한 NaCl 함유용액의 농도의 영향을 시험하였다.

[표 1]

다음표 2에서 환원강도와 환원마모는 NaCl 함유용액을 첨가시킴으로서 향상될 수 있고, 그 값은 NaCl 농도를 증가시킴에 따라 미처리 철광석펠릿의 값이상으로 증가되고 있음을 알 수 있다.

표2의 성적에서는 그 펠릿을 NaCl 함유용액 2.5g/ℓ=0.25%로 처리할 경우, 분해강도는 71wt% 내지 85wt%>6.3mm로 향상되나, 반면에 분해마모는 20wt% 내지 9wt%<0.5mm로 감소되었음을 나타낸다.

표2의 성적치는 현재 시행되는 특성치를 완전히 만족시키는 값이다.

농도 10g/ℓ이상으로 상승할때에는 강도가 더 향상되지 않음을 확인하였다.

[표 2]

(시험성적)

표1은 시험펠릿의 화학분석치를 나타낸 것이다. 표2에서와 같이 NaCl의 농도를 증가시킬경우 그 펠릿에 의한 Na₂O와 Cl-의 흡수는 증가되고 농도의 증가에 따라 비례한다. 그러나 전체적으로 볼때 이와같은 증가는 미량이며 중요하지 않다.

표2에서와 같이 0.25%NaCl용액과의 처리에 의해 그 펠릿의 Na₂O함량은 0.004% 또는 40g/t의 펠릿이 증가되고, 또 동일량의 Cl-에 의해서도 증가한다.

이것은 설철 약 60g/ton이 증가된 것에 해당된다. 고로의 임계하중은 이와같은 소량에 의해 영향을 받지 않는다.

[실시예 2]

다음에, 철광석펠릿의 환원분해에 대한 여러가지 용액의 타입의 영향을 조사하였다.

철광석펠릿의 화학분석치는 실시예 1의 표1의 펠릿에서와 같은 분석데이터를 가진다. 표3에서는 그 펠릿을 NaCl, KCl 및 Cacl₂의 할라이드 함유용액과 처리시켜 그 환원강도를 향상시키나 Na₂CO₃와 Na₄P₂O₇의 용액에서는 영향을 받지 않는다는것을 나타낸다. 예로서, 요오드, 브롬 및 플루오린등의 다른 할로겐이 이와 같은 처리에 유효한 성분이 되고, 할라이드함유용액이 환원강도(공급물질, 즉 철광석 및 펠릿등급 각각)에 양성효과(Positive effect)를 갖고 있음을 입증하기 위하여 표5 및 6에서는 각각 그 해당하는 시험결과를 나타내었다.

[표 3]

(시험결과)

[실시예 3]

본 실시예에서는 철광석펠릿(표4)의 환원분해에 대한 여러가지 용액 타입의 효과를 설명한것이다.

[표 4]

(철광석펠릿의 화학분석치(%))

[표 5]

(시험결과)

표4의 펠릿을 KBr, KJ, Na₂SiF₆용액과 처리하여 얻어진 표5의 성적치에서는 이와같은 용액이 환원분해와 NaCl, KCl 및 Cacl₂함유용액을 최소화하는데 적당함을 입증한것이다. 따라서, 염화물, 부롬화물, 요오드화물 및 불소화물은 분해를 억제 또는 최소화하는 적당한 수단이라고 볼수 있으며, 그 각각의 카티온은 화합물에 존재한다.

[실시예 4]

본 실시예는 다른 펠릿등급의 환원분해에 대한 NaCl 용액과의 처리효과를 조사한것이다.

[표 6]

(시험성적)

표6에서와 같이, 서로 다른 공급원료에서 만든 7종의 서로 다른 철광석햄릿을 시험하였다.

농도 2.5g/l 내지 10g/l의 NaCl 용액을 할라이드함유시약으로 선택하여 0.5% NaCl 용액만으로 그 펠릿과 처리시켜도 그 분해강도가 증가됨을 본표 6에서 알수 있다.

여기서 펠릿등급 A를 하나의 예로 들어 설명하면 그 환완강도가 처리전에 58wt%+6.3mm에서 처리후 87wt%+6.3mm로 향상되었다.

한원분해는 처리전 6wt%-0.5mm에서 처리후 4wt%-0.5mm로 감소되었다. 그 펠릿을 처리할때 H₂O의 흡수는 피할 수 없다.

표6의 예에서는 그 흡수량은 2.9%와 4.2% H₂O의 범위이다. 그러나, 이 정도의 수분함량은 시판용펠릿의 허용범위내에 있다.

이와같은 H₂O함량은 NaCl로서 약 30g/l의 비교적 높은 농도로 해수 또는 이와 유사한 용액을 사용할경우 특히 그 용액의 할로겐 농도를 증가시킴으로써 감소시킬 수 있다.

실제량은 간단한 시험에의해 용이하게 측정할 수 있다.

[실시예5]

펠릿과 달리, 서로다른 등급의 철광석소결(iron ore sinter)을 실험하였다. 따라서, 서로다른 소결등급의 환원강도를 농도가 다른 NaCl 용액과 처리하여 실험하였다.

그 결과 성적은 표7에서와 같다.

[표 7]

(시험성적)

표7에서와 같은, NaCl과의 용액과의 처리로 1050℃의 환원온도에서 기계적강도, 환원성 및 강도등의 다른 특성을 변화시킴이 없이 높은 농도에서도 실험한 소결등급에 대하여 현저한 효과를 나타낸다. 이 효과에 의해 이와같이 처리를 하지않은 소결에 대하여 결코 얻을 수 없는 분석테이터에 도달된다.

강도향상과 환원분해의 최소화는 괴철광석(lump ores)에 대하여 할라이드를 함유한 용액과 처리할때 성공적으로 달성할 수 있다.

그러나, 이 경우에서는 할라이드의 농도를 비교적 더 높게 하는것이 중요하다. 본발명은 괴철광석에도 적용할 수있다. 본 발명의 주요한 잇점은 철광석 또는 철광석덩어리를 생산자와 소비자에 의해, 또는 생산자로부터 소비자에게 운반할때에도 할라이드 함유용액 또는 시약과 처리를 할 수 있다는 사실에서 알수있다.

철광석과 펠릿의 운송과 저장을 개방상태에서 하기 때문에 그 처리를 사전에 미리 할경우 세척효과를 기대할수있다.

이 효과는 다음 실시예에서 입증되었다.

[실시예 6]

본 실시예는 환원분해 및 수분의 흡수에 의한 Na₂O, K₂O와 Cl^-함량에 대한 NaCl용액과 처리한 펠릿의 세척효과의 영향을 설명한것이다. 펠릿의 화학분석치는 실시예3의 표4에서와 같다.

[표 8]

(시험성적)

표8의 성적은 그 처리된 펠릿을 1%NaCl용액과 처리한 다음 분해 경향이 저의 완전히 상실되었음을 나타낸것이다.

그 펠릿은 Na₂O 0.01%와 Cl^-0.012%만이 흡수되고, 크기 100mm의 침전물로 세척시켜 Na₂O 0.01%이하로 또 Cl^-0.007%로 감소되었다. 한편, 그 분해경향은 미처리 및 처리펠릿의 분석치사이에서 중간치에 있는 값으로상승되었다.

[실시예 7]

본 실시예는 일정한 저장기간으로 인하여 분해작용이 악화된 펠릿등급을 NaCl용액과 처리시킴으로써 충분히 만족할만한 강도수준으로 향상시킬수 있음을 나타낸 것이다.

[표 9]

펠릿의 화학분석치(wt%)

Fe : 65.5, S : 0.01, FeO : 0.5, P : 0.02, SiO₂: 4.00 Na₂O : 0.06, Al₂O₂: 0.26, K₂O : 0.02

CaO : 0.28, Cl : 0.005, MgO : 0.32, 염기도 Ca : SiO₂=0.07

[표 10]

(시험성적)

표10은 실시예 7의 실험성적을 나타낸것으로 표9에서 특정시킨 펠릿을저장기간을달리하여 처리한 것이다. 또 표10의 데이터는 본 발명의 의해 미처리펠릿과 비교할때 높은 환원강도를 얻을 수 있고 개방상태에서 저장기간에 따르는 펠릿에 대하여 본발명을 이용할 경우 높은 환원강도를 회복시킬 수 있다는 것을 설명한 것이다. 외부저장(outside storage)으로 인하여 그 물성의 특성이 악화된것을 소결하는데 동일한 프로세스를 적용할 수있다.

Claims (6)

1. 고로(blast furnace)내에서 철광석덩어리(pieces of iron ore agglomerates)를 환원할때 그 철광석 덩어리의 분해를 최소화하는 방법에 있어서, 상기 고로에 철광석덩어리를 공급하기전에 할로겐화물시약(halongenide reagents)과 직접 그 철광석덩어리를 표면처리시켜 그 철광석덩어리가 약 0.01-0.1wt%의 분석함량을 가질때까지 그 표면처리를 실시하고 고로내에서 약400∼600℃의 온도범위로 환원상태하에서 그 철광석덩어리를 노출(exposing)시킬때 할로겐화물과의 표면처리로 그 철광석덩어리의 환원분해를 최소화시켜, 그 표면처리된 철광석덩어리를 고로내로 공급시키고, 환원상태하에서 온도 약400∼600℃의 범위로 고로내에서 그 표면처리된 철광석덩어리를 노출시켜 처리함을 특징으로 하는 상기방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 할로겐화물시약은 물 또는 해수 또는 해수와 유사한 액체의 용액으로, 할로겐, 0.1g/l-50g/l로 포함한 용액임을 특징으로 하는 상기방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 할로겐함유용액을 철광석덩어리에 분무시킴을 특징으로하는 상기방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 할로겐을 흡수한 철광석덩어리를 할로겐함유용액이 있는 욕조(bath)내에 침지시킴을 특징으로하는 상기방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 할로겐을 포함시켜 처리하는 시야는 고상형태로 구성시킴을 특징으로 하는 상기방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 할로겐 화합물과 처리한 철광석덩어리는 물로 세척하여 보호시킴을 특징으로하는 상기방법.