KR900000277B1 - 단광법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

단광법 및 그 장치

제1도와 제2도는 일산화탄소 회수장치를 갖추고 있는 송풍식 산소전로에 대한 블럭다이어그램.

제3도는 해면철을 제조하기 위한 직접 환원장치에 대한 블럭다이어그램.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 산소전로 2 : 일산화탄소 회수장지

3, 4 : 필터 5 : 회전드럼

6 : 입구 7 : 방출구

8 : 가스라인 9 : 석회입구

10 : 단광프레스 11 : 송풍장치

12 : 연속벨트 13, 15 : 팬

14 : 적재함 16 : 직접환원장치

17 : 체 18 : 석회사일로우

본 발명은 건식제강시의 필터 먼지나 직접환원시 얻어지는 미립의 해면철과 같이 발화성을 갖는 미세한 철함유 입자들을 접착제를 쓰지 않고 고온의 각탄으로 만들기 위한 단광법 및 그 장치에 관한 것이다.

예를 들어 산소랜스(lance)공정에 의한 제강법에 있어 일산화탄소 회수단계에서는 금속철 함유량에 따라 달라지지만 발화성이 대단히 높은 경화된 분진이 필터에 포집된다. 또한, 직접환원장치에서 얻어지는 미립의 해면철도 높은 발화성을 갖고 있다.

이러한 성질 때문에 상기의 미립고체들은 처리하지 않은 형태로 저장하거나 또는 공정에 투입하기가 불가능하게 된다.

그러므로 접착제를 첨가하여 여과분진이나 또는 미립의 해면철을 각탄으로 만드는 단광법이 이미 알려져 있다.

접착제로 사용된 물질로는 비튜멘(bitumen) 및 다른 타르제품과 당밀폐수 아황산염용액등이 있다.

이러한 접착제의 단점은, 그들의 존재로 인해 제품에서의 유용물질의 농도가 떨어지고, 예를 들어 황과 같은 불순물이 자주 개입되어 불필요한 뒷처리 공정이 요구되며 환경보호에 대한, 문제점도 야기된다.

접착제는 대량이 요구되기 때문에 접착제 자체의 비용뿐만 아니라 수송 및 저장 비용과 다른 비용이 첨가되어 경제적으로 바람직하지 못하다.

독일 연방공화국 특허원 제1,142,442호에 수산화마그네슘과 수산화칼슘과 석회석이나 백운석 그리고 그 혼합물과 같은 기본 응집체를 미립의 광석과 함께 혼합하여 점토없이 특별한 접착제를 첨가하지 않고 고압하에서 단광시키는 미립광석의 단광법이 발표되어 있다.

상기 특허권에 발표된 것을 보면, 여과분진에도 사용할 수 있는 것으로 되어 있으나, (표1,란3/4참조), 이러한 여과분진이 발화성을 가지고 있는지의 여부는 지적하지 않았다.

이러한 냉단광법(cold-briquetting process)의 단점은 열단광법(hot-briquetting process)에 비해 단광 압력이 높고 단광프레스를 필요로하며 불균일한 압축이 일어나 단광의 부피밀도가 충분하지 못하게 된다.

왜냐하면, 전로(轉爐) 또는 전기로에서 각탄 형태로 필터입자의 재사용은 충분히 높은 밀도를 필요로하기 때문이며, 야금학적 금속슬래그의 부피밀도보다 상당히 높아야만 한다.

독일 연방공화국 특허원 제1,123,351호에 철화합물을 포함하여 용광로의 연진(煙眞) 및 다른 철폐기물이 산소가 제거될 때 부분적으로 환원되는 단광법이 발표되어 있다.

생성물은 철산화물과 금속계철로 구성되어 있으며, 섭씨 850도 이하의 온도와 700Kg/Cm²이상의 압력하에서 단광시킨다.

사용되는 환원제는 CO 및 H₂와 같은 환원성가스, 전분 또는 설탕과 같은 유기물질 및 Fe와 Fe와 FeO가 부분적으로 환원된 금속계철을 포함하고 있는 철화합물을 사용하였다.

이러한 방법은 미세한 광물 또는 다른 미세한 철계 광물을 원하는 것처럼 뭉치기전에 종래의 직접환원 공정과 같은 단계를 거쳐야하는 단점을 안고 있다.

또한, 이러한 환원공정중의 어떤 시점에 미립재료의 온도를 그 다음의 열단광단계의 온도까지 상승시킬 필요가 있다.

그러나, 이러한 방법은 발화성이 미세한 여과분진 또는, 미립의 해면철에는 사용할 수 없다.

왜냐하면, 너무 낮은 온도로 냉각되어 경화된 상태가 되었음으로 열단광이 불가능하기 때문이다.

독일 연방공화국 특허원 제1,533,852호에 발표된, 해면철 단광법은 회전식로(rotary tube furnace)에서 방출된 다공성 해면철은 섭씨 400도 내지 800도와 1500내지 3000Kg/Cm²의 압력상태하에서 즉시 단광되며 단광압력과 온도는 규정된 범위에서 선택하여 5g/Cm³이상의 밀도를 얻을 수 있게 하는 것을 단서로 한다.

또한 1978년판 독일 연방공화국 잡지(Sprechsaol Fachbericht)의 102권 제2호 58-64페이지에도 해면철의 열단광법에 대한 보고가 기록되어 있다.

전술한 방법에서와 같이 초기재료는 해면철이며 그 높은 방출온도로 인하여 부차적으로 가열시킬 필요가 없이 열단광되게 한다.

따라서 상기 두가지 방법 모두가 그 방출온도가 열단광온도 보다 낮은 여과분진 또는 해면철에는 적합하지 않다.

본 발명의 목적은 접착제를 사용하지 않고 미세한 발화성 철함유입자를 에너지 절약은 물론 효율적인 방법으로 단광시킴으로서 그 발화성을 참작하여 제강에 사용할 수 있도록 하기 위함이다.

본 발명의 단광법에서는 단광이 이루어지기 이전에 금속철이 산화되어 미립고체의 온도를 섭씨 450 내지 650도까지 상승시킬 수 있는 양만큼 4Wt%이상의 금속철을 함유한 건조된 미분 고체에 섭씨 200도 이상의 산화가스를 불어줄 때 즉시 열단광이 일어난다.

산화성가스는 공기 또는 산소함량이 높은 공기 또는 순수한 산소가 바람직하며, 산화성가스는 예열시켜 사용한다.

예열된 미세입자는 단광 프레스에서 단광되는데, 이때 단광프레스는 로울러형이 적절하며 로울러의 폭 1Cm당 압력은 6KN이상이다.

단광프레스의 상부에 고온 미세한 입자를 임시적으로 저장하는 중간저장소가 있어 단광 프레스를 연속적으로 작동하게함으로서 단광 작업의 능률을 향상시킬 수 있다.

단광법에 의해 각탄으로될 미분 고체에 석회석이 없거나 또는 미량의 석회만을 함유하고 있다면 단광단계전에 3%~6%중량에 달하는 미분석회를 첨가한다.

이것이 칼슘 페라이트(ferrite)를 형성시키게 됨으로서, 성형된 각탄의 내마소성이 향상된다.

냉각시킬 목적으로 물을 사용하는 종래의 해면철 단광법과는 대조적으로 성형된 각탄을 공기로서 섭씨 100도 이하로 냉각시켜 재산화되는 것을 방지한다.

성형된 각탄은 적재함에 적재하는데 이때 열의 축적을 방지하기 위하여 공기 송풍을 시키며, 각탄을 적재함에서 꺼내어 제강작업에 사용할 수 있다.

본 발명은 분말 또는 미립의 발화성 물질을 처리하는데, 수반된 문제점을 해결하고 이러한 물질을 에너지를 절감하면서 고온의 단광온도까지 상승시킬 수가 있다.

재료의 발화성 때문에 아무런 위험없이 산화성 가스를 재료에 불어주는 것은 가능하지 않은 것으로 나타났다.

본 발명에 따른 단광장치는 단광재료의 입구를 갖춘, 단광프레스와 냉각기 및 적재함으로 구성되어 있으며, 단광프레스의 상측에는 회전드럼이 설치되어 있고 드럼의 한쪽에는 미세한 자연 발화성 입자와 입구가 배치되어 있으며 다른 쪽 끝에는 열단광온도의 고온 입자의 방출구와 산화성 가스의 가스 공급라인 및 미분석회의 입구를 갖추고 있으며 입자가 드럼에 체류하는 동안 필터 입자의 열단광온도는 섭씨 450도에서 650도까지 상승되어 이러한 온도 상승은 단위 시간당 공급된 양과 드럼에서의 체류시간에 의해 조절된다.

드럼의 한쪽에 설치되어 있는 입구(6)와 가스라인(8)과 석회입구(9) 및 방출구(7)는 조절소자(도시안했음)를 갖추고 있어 드럼내에서의 고체 체류기간과 산화성가스(공기)의 유속 및 미세한 석회석의 양을 조절할 수 있다.

제2도에서 회전드럼(5)은 공기 주입라인(8a)을 갖추고 있는 가동침상(5a)으로 대치 시킬 수 있다.

단광온도 상태에서의 고온 필터입자는 방출구(7)를 경유하여 단광 프레스(10)로 공급되며 프레스내에서의 각탄으로 압축된다.

완료된 각탄은 냉각기를 거쳐 냉각되며 본 예에서 냉각기는 연속벨트(12)형이다.

벨트 아래에는 각탄을 섭씨100도 이하로 냉각시켜 재산화를 방지해주는 두 개의 팬(13)이 설치되어 있다.

냉각된 각탄은 제강작업에 사용될 수 있도록 적재함(14)에 수용되며 적재함에서 열이 발생하는 것을 방지하기 위하여 적재함에도 팬(15)이 설치되어 있다.

제3도는 해면철 제조를 위한 직접 환원장치(16)을 도시한 것이다. 생산된 해면철은 체(17)를 거쳐 직접 제강작업에 사용될 수 없는 입자를 걸러낼 수 있다.

이러한 입자들은 상기한 예의 입구(6)를 경유하여, 회전드럼(5)으로 들어가서 산화성가스(공기)의 공급에 의해 열단광온도로의 온도상승이 일어난다.

만약 해면철에 석회가 없거나 미량의 석회만을 포함하고 있다면 석회 사일로우(18)에서 미분석회를 회전 드럼(5)에 공급하여 준다.

이것이 칼슘페라이트를 형성하여 각탄의 내마모성을 향상시켜 주게 된다.

이런 공정은 산화성가스의 공급속도와 첨가되는 미분석회의 양의 조절소자에 의해 각각 조절된다.

본 발명의 또다른 한가지 특징은 회전드럼이 비스듬히, 설치되어 있고 벽에는 다수의 팬이 설치되어 있어 미세한 입자에 공기를 불어 넣을 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 예에서는 회전드럼을 아랫쪽에 가스주입라인이 설치되어 있는 가동침상으로 대치할 수 있다.

각탄의 냉각기는 한 개 또는 그 이상의 팬을 갖춘 연속벨트인 것이 바람직하다.

각탄의 적재함에도 한 두개의 팬이 갖추어져 있어 열이 발생하는 것을 방지하여 준다.

냉각매체로서 적재함에 불어주는 공기는 공기와 질소의 혼합물 또는 순수한 질소를 사용할 수도 있다.

제1도와 제2도는 일산화탄소 회수장치(2)와 송풍식 산소전로(1)를 도시한 것이다

일산화 탄소회수장치(2)는 굵은 필터(3)와 전기필터(4)를 갖추고 있다.

이러한 필터에 잔류된 발화성 필터입자는 제1도의 입구(6)을 경유하여 회전드럼(5)으로 들어간다.

벽에 송풍장치(11)를 갖추고 있는 회전드럼(5)은 산화성 가스공급라인과 미분속회석의 입구를 갖추고 있다.

섭씨 200도 이상의 발화성 필터입자는 가스라인(8)에 의해, 공급된 공기로 드럼에서 처리된다.

필터입자에 함유된 약간의 금속철은 산화되기 시작하여 위에서 설명한 물질의 온도를 높인다.

그리고 같은 부품은 같은 부호로 표시되어 있다.

다음 표에 요약되어 있는 실시예는 본 발명에 더욱 상세히 설명한 것으로서 실시예 1은 종래의 방법에 관한 것이며 실시예 2와 실시예 3은 본 발명에 따른 것이다.

지금까지 기술한 내용은 본 발명의 이해를 돕기위한 일예를 설명한 것에 불과하며, 본 발명에 어떠한 한계를 규정짓는 것은 아니다.

따라서 본 발명의 요지와 그 범위를 벗어나지 않고서도 다른 개조 및 변형이 가능하다.

Claims (10)

1. 직접 환원장치로부터 얻은 건식 제강용 필터입자 또는 미립의 해면철과 같이 발화성을 갖는 미분의 철함유 입자를 접착제를 쓰지 않고 고온의 각탄으로 제조하는 단광법으로서 단광단계 이전에 4Wt%이상의 금속철을 함유하고 있는 건조된 미분입자에 200℃이상의 산화성가스를 불어넣어 금속철 일부가 산화되게 하고 이로 인해 미세입자의 온도가 섭씨 450도 내지 650도까지 상승되게 하고 로울러형 단광프레스로서 압축하여 고온의 각탄을 제조하는 것을 특징으로 하는 단광법.
2. 제1항에 있어서, 산화성 가스는 공기 또는 산소가 풍부한 공기 또는 순수한 산소인 것을 특징으로 하는 단광법.
3. 제1항에 있어서, 로울러형 단광프레스에 로울러 단위길이(cm)당 6KN이상의 압력을 가하는 것을 특징으로 하는 단광법.
4. 제1항에 있어서, 미분입자에는 단광되기전에 3 내지 6퍼센트 중량의 미분석회를 첨가하는 것을 특징으로 하는 단광법.
5. 제1항에 있어서, 단광이 끝난후 공기송풍기로 제조된 각탄을 섭씨100 이하로 냉각시키는 것을 특징으로 하는 단광법.
6. 각탄 냉각기 및 건조입자 적재함을 포함하는 장치로서 회전드럼의 한쪽에는 미분된 자연발화성 건조입자를 넣기 위한 입구가 배치되어 있고, 다른 쪽 끝에는 열단광온도에 있는 고온입자의 방출구와 산화성가스의 공급라인 및 미분석회의 공급라인을 갖추고 있으며 입자가 드럼에 체류하는 시간과 산화성가스의 공급속도 및 미분석회의 첨가량을 조절소자에 의해 각각 조절될 수 있는 것을 특징으로 한 단광장치.
7. 제6항에 있어서, 회전드럼은 비스듬히 설치되어 있으며, 미분입자에 공기를 송풍하기 위한 다수개의 송풍기가 내벽에 설치된 것을 특징으로 하는 단광장치.
8. 제6항 기재의 단광장치에 있어서, 회전드럼을 밑바닥에 다수의 가스공급라인이 설치된 가동침상으로 구성한 것을 특징으로 한 단광장치.
9. 제6항에 있어서, 냉각기는 한 개 또는 그 이상의 팬을 갖춘 연속벨트로 구성된 것을 특징으로 하는 단광장치.
10. 제6항에 있어서, 적재함에는 한 개 또는 그 이상의 팬이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 단광장치.

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