KR940007359B1 - 소결원료의 최적 조립수분량의 결정방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

소결원료의 최적 조립수분량의 결정방법

제 1 도는 광석의 수분흡수율을 측정하기 위한 원심분리기의 개략도

제 2 도는 광석 충전층의 통기성을 측정하기 위한 드럼형 믹서기의 개략도.

제 3 도는 호주산 철광석에 있어서 수분주입량에 대한 통기성변화를 나타내는 그래프.

제 4 도는 인도산 철광석에 있어서 수분주입량에 대한 통기성변화를 나타내는 그래프.

제 5 도는 남미산 철광석에 있어서 수분주입량에 대한 통기성변화를 나타내는 그래프.

제 6 도는 자철광계 철광석에 있어서 수분주입량에 대한 통기성변화를 나타내는 그래프.

제 7 도는 최적 조립수분량과 입경 1-3㎜ 입자의 수분흡수율과의 관계를 나타내는 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 원심분리기 20 : 드럼형믹서기

본 발명은 미분인 소결원료의 조립(造粒)과정을 향상시키는 소결원료의 사전처리방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 미분인 소결원료의 조립시 필요로 하는 최적 조립수분량을 결정하는 방법에 관한 것이다.

일반적인 소결공정에서는, 약 20여종의 미분의 소결원료를 원료야드에서 블랜딩하여 혼합하고 이러한 혼합광과 수종의 철광석, 석회석, 사문암등의 단광(單鑛)과 연료인 코크스를 소결공정에서 요구되는 성분으로 배합하여 소결용 원료로 만든다. 이러한 미분이 다량 포함된 소결원료는 연소성을 좋게 하기 위한 사전처리과정인 조립과정을 거치게 되는데 이때 수분에 의하여 통상적으로는 1㎜ 이상의 입자 주위에 1㎜ 이하인 미분의 입자가 부착되어 구형의 조립물이 만들어지게 되고 이것이 소결로에 장입되어 소결광으로 제조된다. 이때 조립물의 크기와 강도는 소결로에서의 연소과정에 지대한 영향을 미치며 이것을 개선하게 되면 소결생산성 및 품질을 개선할 수 있고 따라서 소결광 제조원가를 저감할 수 있게 된다.

소결원료의 사전처리에 있어서, 미분의 소결원료를 조립하는 과정에서는 통상적인 경험치인 6% 정도의 수분을 주입하고 수분의 표면장력에 의하여 큰 입자 주위에 미분의 입자를 부착시켜 조립하게 되는데 이때 주입되는 수분의 량과 조립물의 크기와 강도는 밀접한 관계를 갖는다. 주입되는 수분량의 변화에 의하여 조립화되는 과정은 다음의 3단계로 나눌 수 있는데, 주입되는 수분이 소량일 경우 입자들의 내부에만 침투하는 흡수영역, 다음 입자의 흡수량 보다 많은량의 수분이 공급되는 경우 흡수량 이상의 수분이 입자의 조립에 관여하게 되는 조립영역, 조립에 필요한 량의 수분보다 과량의 수분이 공급되는 경우 과량의 수분이 그 자체로 조립물의 공간에 연속체의 형태로 남아 있는 과잉수분 영역으로 구분된다. 이러한 연속과정에서 조립물의 크기는 수분의 증가에 따라서 연속적으로 증가하나 과잉수분 영역에 이르면 부착된 미분의 입자가 흐르는등 입자의 강도가 급격히 하락하여 소결에서와 같이 대량의 입자가 장입되어 하향식으로 유입되는 공기에 의해 연소되는 공정에서는 입자의 형태가 변하고 붕괴되는 현상이 발생하기 쉬우므로 소결로에서의 공기의 유통(이하, "통기성"이라 칭함)에 방해가 되는 문제점이 있으므로, 소결원료의 조립시 최적 조립수분량을 첨가하는 것은 소결공정관리에 있어서 매우 중요한 인자이다.

상기 최적 조립수분량은 상기한 조립영역과 과잉수분 영역이 계면을 이루는 - 점의 수분량에 해당하는데, 이러한 최적 조립수분량은 광석의 종류에 따라 다르고 또 같은 광석이라도 산지의 채광 및 선별과정에 따라 계속적으로 변화하기 때문에 일반적으로 소결공정에서는 소결원료에 주입하는 수분량을 통상적인 경험치인 6%로 고정하여 관리하고 있다.

소결공정의 조립과정에 대한 개선법으로는 조립물의 강도를 강화하는 방법과 최적 조립수분을 공급하는 방법으로 나눌 수 있는데, 전자의 경우는 고전적인 방법으로 세계 거의 모든 제철소에서 채택하고 있는 생석회등의 결합재를 첨가하는 방법, 소결로에서 연소과정중 조립물의 악영향을 미치는 결합수를 포함하는 갈철광의 사용법을 개선하여 조립물의 강도를 유지하려는 방법등이 있으며, 후자의 경우는 배합하는 원료의 광종별 함수율과 건조입도 분포를 미리 측정하고 통기도와의 관계식에 의하여 적정 주입수분량을 결정하는 방법이 있으나 광종별 입도분포가 산지의 채광 조건, 선별 및 혼합과정에 의하여 주기적으로 변하고 입자의 흡수율 또는 갈아서 미리 측정한 광석 입도나 흡수율에 의하여 적정 주입수분량을 결정하는 것은 부적절하다.

일반적인 적정 조립수분량의 측정방법으로는 소결원료에 일정량의 수분을 주입하여 조립물을 제조하고 이것을 통기성 측정장치에 충전하여 통기도를 구하고 이러한 과정을 반복하여 최상의 통기성을 나타내는 수분량을 적정 수분량으로 결정하는 방법이 알려져 있으나, 이 방법은 복잡하고 장시간이 소요되는 문제점이 있어 일반적으로는 통상적인 경험적 수분량인 6% 주위에서 관리하고 있다.

본 발명자는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 수년이 걸친 연구와 실험을 행한 결과, 소결원료의 최적 조립수분량과 조립물의 핵이 되는 입경 1㎜ 이상인 입자의 수분흡수율과의 사이에 일정한 상관관계가 있다는 것을 발견하고, 이러한 결과에 착안하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 소결원료 조립시 필요로 하는 최적 조립수분량을 간단하고 신속하게 결정할 수 있는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 본 발명을 설명한다.

본 발명은 샘플링된 소결원료중의 수분함량을 변화시켜 각각의 수분함량에 따른 통기성 지수(JPU)값을 하기식(1)에 의해 구하여 통기성 지수값이 최대인 최적 조립수분량(Y)(%)을 구하는 단계; 상기와 같이 최대 조립수분량(Y)이 구해진 소결원료중에서 1㎜ 이상의 입자를 추출하여 하기 식(2)에 의해 수분흡수율(X)을 구하는 단계 ;

(여기서, F : 흡입유량, A : 흡인단면적, H : 장입층높이, S : 흡인압력)

상기와 같이 구해진 수분흡수율(X)과 최적 조립수분량(Y)과의 상관관계를 하기식(3)과 같이 구하는 단계 ;

(여기서, Y : 최적 조립수분량(%), X : 수분흡수율(%))

소결원료를 일정한 배합비로 배합하는 단계 ; 배합된 소결원료중의 입경 1㎜ 이상인 입자의 수분흡수율(X)을 측정하는 단계 ; 및 상기와 같이 측정된 수분흡수율(X)을 상기 식(3)에 대입하여 최적 조립수분량을 구하는 단계를 포함하여 구성되는 소결원료의 최적 조립수분량을 결정하는 방법에 관한 것이다.

본 발명에 의해서 간단하고 신속하게 결정된 최적 조립수분량을 소결원료조립시 주입하므로서 최량의 조립물이 얻어진다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

[실시예]

하기 표 1와 같은 11종의 광석을 각각 채취하고, 이 광석중에서 입경 1-3㎜ 입자를 조립물의 핵이 되는 입자로, 그리고 입경 0.5㎜ 이하의 입자를 부착입자로 선정하였으며, 선정된 각각의 광석을 충분량의 물에 투입하여 1시간 방치한 후 30g의 입자를 시료로 채취하여, 제 1 도에 나타난 바와 같이, 원심분리기(10)의 시료용기(12)에 채취된 시료(13)를 장입하고 회전모터(11)에 의해 1500rpm으로 5분간 탈수시킨 다음, 완전건조된 입자무게를 측정하고, 하기 식(2)에 의해서 광석입자중의 입경 1-3㎜ 입자에 대한 수분흡수율(%)을 측정하고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

[표 1]

[표 2]

또한, 상기 표 1의 광석 7㎏을 채취하고, 채취된 광석입자를 제 1 도에 나타난 바와 같이, 길이 500㎜, 지름 200㎜의 드럼형의 믹서(20)를 사용하여 회전수 18rpm에서 10분간 조립하여 조립물(22)을 제조하고, 하기식(1)에 의해 상기 조립물(22)에 대한 통기성지수(JPU)를 측정하고, 그 측정결과를 산지별로 나누어 수분주입율에 따른 통기성을 제 3 도 - 제 6 도에 각각 나타내었다.

(여기서, F : 믹서(20)의 유입구(21)를 통과하는 흡인유량, A : 유입구(21)의 단면적, H : 충전층높이, S : 흡인펌프(23)에 의해서 흡인되는 흡인압력)

제 3 도에는 입경 1㎜ 이상 입자 50%, 1㎜ 이하 입자 50%인 호주산 철광석, 제 4 도에는 인도산, 제 5 도에는 남미산, 제 6 도에는 자철광에 대하여 나타낸 것으로서, 호주산의 경우에는 6.5-7.0%, 인도산의 경우에는 7.5-8.0%, 남미산의 경우에는 6-6.5%, 자철광의 경우에는 5.5-6.0%의 주입수분량에서 조립물의 통기성이 최적의 상태를 나타내었다.

상기 표 2에 나타난 광종 각각의 수분흡수율(%)과 제3-6도에서 구한 광종 각각의 최적 조립수분량(%)을 좌표화한 결과, 제 7 도와 같은 그래프가 얻어졌으며, 이를 수식으로 표시하면, 최적 조립수분량(%)=0.783×(1-3㎜ 입자의 수분흡수율)+4.2586으로 표시되며, 그 상관율은 0.98의 강한 상관관계에 있음을 알 수 있다.

상기 수식에 의해 구한 조립수분량이 최적량에 해당되는지를 평가하기 위하여 하기 표 3과 같은 배합비를 갖는 소결원료에 대하여 입경 1-3㎜ 입자의 수분흡수율(%)을 측정하여 하기 표 3에 나타내었으며, 측정된 수분흡수율을 상기 수식에 대입하여 최적 조립수분량을 구하고, 그 값을 하기 표 3에 나타내었다.

또한, 하기 표 3의 소결원료에 대한 최적 조립수분량을 실험을 통해 측정하고, 그 측정값을 하기 표 3 및 제 7 도에 나타내었다.

[표 3]

상기 표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에 부합되는 수식에 의해서 구한 최적 조립수분량(%)은 실제 실험에 의해서 구한 값과 거의 동일하게 나타나며, 또한 제 7 도에 나타난 바와 같이, 실제실험에 의해서 구한 최적 조립수분량(%)이 본 발명에 부합되는 수식(그래프)을 만족하고 있음을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 적치된 블랜딩 혼합광과 단광등의 소결원료중의 입경 1㎜ 이상의 입자를 추출하여 간단하게 수분흡수율을 측정하고, 환산식에 의해 최적 조립수분량을 결정하여 주입하게 되면 최량의 조립물을 얻을 수 있으며, 따라서 소결생산성 및 품질의 향상이 기대되는 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 샘플링된 소결원료중의 수분함량을 변화시켜 각각의 수분함량에 따른 통기성 지수(JPU)값을 하기 식(1)에 의해 구하여 통기성 지수값이 최대인 최적 조립수분량(Y)(%)을 구하는 단계 ; 상기와 같이 최대의 조립수분량(Y)이 구해진 소결원료중에서 1㎜ 이상의 입자를 추출하여 하기식(2)에 의해 수분흡수율(X)을 구하는 단계 ;

   (여기서, F : 흡인유량, A : 흡인단면적, H : 장입층높이, S : 흡인압력)

   상기와 같이 구해진 수분흡수율(X)과 최적 조립수분량(Y)과의 상관관계를 하기 식(3)과 같이 구하는 단계 ;

   Y=(0.78~0.80)×[X]+4.0~4.5…………………………………(3)

   (여기서, Y : 최적 조립수분량(%), X : 수분흡수율(%))

   소결원료를 일정한 배합비로 배합하는 단계 ; 배합된 소결원료중의 입경 1㎜ 이상인 입자의 수분흡수율(X)을 측정하는 단계 ; 및 상기와 같이 측정된 수분흡수율(X)을 상기 식(3)에 대입하여 최적 조립수분량을 구하는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 소결원료의 최적 조립수분량의 결정방법.