KR970008744B1 - 분말 경소 백운석 제조방법 - Google Patents

Abstract

없음.

Description

분말 경소 백운석 제조방법

제1도는 백운석 슬러지를 건조한후 X-선 회절 분석한 그래프.

제2도는 괴상화 처리된 백운석 슬러지에 대한 건조시간에 따른 경시 강도변화를 나타내는 그래프.

제3도는 소성된 백운석 슬러지의 소성시간에 따른 감량 변화를 나타내는 그래프.

제4도는 소성된 백운석 슬러지에 대한 X-선 회절 분석 그래프.

본 발명은 철광석 소결기 부원료로 사용되는 분말 경소백운석의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세히는 일관 제철소등에서 발생되는 백운석 슬러지를 이용하여 분말 경소(light calcination) 백운석을 제조하는 방법에 관한 것이다.

최근 점차 심화되는 환경 규제로 인하여 제출 공정에서 발생되는 각종 폐기물의 처리 및 재활용이 시급히 해결해야 할 현안 문제로 대두되고 있다.

특히, 일관 제철소의 철강 제조공정에서 다량으로 사용되는 괴상의 백운석을 제조하기 위하여 백운석을 소성하기 전에 백운석 표면에 부착된 미분의 백운석 분말과 기타 점토계 광물들을 수세하는 과정에서 발생되는 백운석 슬러지는 미분이라는 물리적인 특성에 따른 취급의 어려움, 건조되었을 경우의 분진 발생 및 유해물질의 함유량이 낮다는점 등으로 인하여 대부분 매립되고 있는 실정이다.

그러나, 백운석 슬러지는 이러한 단점에도 불구하고, 하기 <표 1>에 나타난 바와 같이, 그 구성 성분상 이를 회수할 경우 전량 재사용이 가능하므로 폐자원의 재활용 측면에서 적극적으로 검토할 필요가 있다.

[표 1]

한편, 종래 이들을 재활용하는 방법으로는 건조, 분쇄 후 철광석 소결 과정에 투입하는 방법에 의해 재활용하는 방법이 있으나 이러한 방법들은 2차 분진의 발생등으로 인하여 전체 발생량의 5% 내외만을 활용하고 있는 실정으로 국가적으로 매우 많은 유효 자원을 낭비시키는 결과를 초래하여 왔다.

따라서, 본 발명은 이러한 종래의 방법상의 결점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 일관 제철소에서 발생되는 백운석슬러지를 괴상화 처리한 다음 건조 및 적절한 소성처리를 하여 분발생을 최대로 억제할 수 있는 분말 경소 백운석의 제조방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 본 발명을 설명한다.

본 발명은 일관 제철소에서 발생되는 백운석슬러지를 통상의 방법으로 괴상화 처리한 다음 건조시킨 후, 800~1000℃의 온도에서 40~80분 동안 소성하는 분말 경소백운석의 제조방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

제철공정의 부원료로 사용되는 경소 백운석은 일반적으로 정립된 괴상의 백운석을 수직로 혹은 로타리 킬른에서 소성하는 방법에 의하여 백운석내에 결합되어 있는 이산화탄소를 해리시켜 제조하는데 이때의 반응은 다음과 같은 반응 경로를 거치게 된다.

(Ca, Mg)CO₃→MgO+CaO+CO₂

이렇게 제조된 경소(light calcination) 백운석은 2차 분진발생을 방지하기 위하여 적정수준의 강도를 유지해야 하는 관계로 백운석 자체가 매우 치밀해야 하며, 이로 인해 백운석 표면에서의 열교환과 해리, 내부로의 반응확산과 같은 경로를 가지게 됨에 따라 반응특성은 매우 토포케미칼(Topochemical)한 반응과정을 거치게 되기 때문에 반응이 매우 느린 것이 특징이다. 따라서 일반적인 가열로에 있어서는 6~8시간 정도의 체류시간을 요하게 되며 이때 수반되는 광석끼리의 섭동에 의해 분발생량이 증가하게 된다.

이와 같이 미분의 백운석을 소성하여 경소 백운석을 제조하는 일반적인 제조 공정은 반응식 자체로는 매우 간단하고 미분인 관계로 열전달과 계면 반응이 매우 원활하여 반응시간이 짧아지는 장점이 있는 반면 소성시 다량의 분진 발생이 우려되기 때문에 현재 소결공정에서 사용되고 있는 분말 경소 백운석은 괴상의 백운석을 제조하는 공정에서 발생되는 미분을 재파쇄하여 제조하고 있을 뿐이다.

이에 반하여 본 발명에 의한 분말 경소 백운석의 제조과정은 일반적인 미반응핵 모델(core shrinkge model)에 따른 토포케미칼(Topochemical)한 반응의 반응속도와는 다른 형태를 가지고 있다.

즉, 본 발명에서 사용되는 건조된 반응전의 백운석 슬러지는 제1도에 도시된 바와 같이, 주 구성상이 백운석[광물명 : dolomite, (Mg, Ca) CO₃]로 구성되며 일부 석회석(광물명 : Calcite, CaCO₃)이 혼재하고 있으며 기타 광물상들이 미량으로 존재하게 되는데, 이러한 백운석 슬러지는 괴상화 처리후 소성을 하게 되면 반응곡선이 반응시간에 정비례하는 계면 화학반응에 의한 반응곡선에 가깝게 되어 제조된 백운석슬러지 펠릿의 경우 내외부에서 거의 동시에 해리 반응이 진행된다.

이때, 생성된 가스(이산화탄소)의 확산속도가 매우 빨라 반응속도에 영향을 미치지 않아 통상의 백운석의 제조 과정보다 1/5-1/8 이내에 소성이 완료되는 장점이 있는 것이다.

이러한 반응기구를 이용하는 본 발명은 우선 백운석 슬러지를 펠리타이징과 같은 통상의 방법으로 괴상화처리하여 취급과정에섭 분발생을 최대한 억제한다.

또한 괴상화 처리된 백운석 펠릿은 통상의 방법으로 건조하는데 건조시 온도가 높을수록 건조시간은 단축될 수 있다.

이와 같이 건조된 백운석 펠릿은 800-1000℃의 온도에서 40-80분 동안 소성처리하면 품질이 양호한 분말 경소백운석이 제조된다. 만일 소성처리시 800℃ 이하의 온도에서 40분 이하로 처리되면 소성 반응이 충분히 이루어지지 않아 CO₂분해가 원활히 일어나지 않으며, 1000℃ 이상의 온도에서 80분 이상 처리되면, 과소성이 진행되기 때문에 바람직하지 않다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.

실시예

상기 <표 1>과 같은 조성을 갖는 백운석 슬러지를 펠리타이징 방법으로 괴상화하여 규상의 입자형태로 만든 후 대기 및 105℃의 온도에서 항온처리되는 건조로에서 한 다음 시간의 경과에 따른 압축강도를 측정하고, 그 결과를 제2도에 나타내었다.

제2도에 나타난 바와 같이, 105℃에서 항온 처리되어 건조된 경우 상온에서 건조된 펠릿의 경우보다도 짧은 시간동안 건조되어도 우수한 펠릿이 제조됨을 알 수 있는데 105℃에서 처리된 경우 0.5시간이 경과했을때 최대 강도를 나타낸 반면에 대기중에서는 20시간 경과했을때 최대강도를 나타내었다. 이때의 강도는 통상의 펠릿을 취급하는데 있어 허용하한 강도인 2.5Kg/pellet보다 매우 높은 값을 나타내므로 취급과정에서 분발생을 방지할 수 있는 것이다.

또한, 상기 건조된 펠릿을 1000℃의 온도에서 소성한 후 시간에 따른 무게 감량을 측정하고, 그 결과를 제3도에 나타내었으며, 1시간 소성했을때의 펠릿을 X-선 회절 분석하고, 그 결과를 제4도에 나타내었다.

소성된 펠릿은 제4도에 나타난 X-선 회절 분석 결과에서도 알 수 있듯이 MgO과 CaO를 주 구성상으로 하는 매우 취약한 구조와 강도를 갖는 경소 백운석 펠릿을 형성함을 알 수 있는데, 이때, 이 펠릿은 그 강도가 약하기는 하지만 펠릿의 형상을 잃지 않고 있어 소성시 분발생이 일어나지 않음 알 수 있었다.

또한, 제3도에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 생석회 펠릿은 무게감량(반응곡선)이 반응시간에 정비례 하는 계면화학반응곡선에 가깝게 나타났는데, 이런 사실로 미루어 본 발명에 따른 백운석 슬러지 펠릿은 미분의 집합체로써 내부에 공극을 다량 함유하고 있으므로 펠릿의 내외부에서 거의 동시에 해리 반응이 진행되고 있고 이때 생성된 CO₂의 확산속도가 매우 빨라 반응속도에 영향을 미치지 않음을 의미한다. 즉, 본 발명은 통상의 생석회 제조시간의 1/5-1/8 이내에 소성을 완료시킬 수 있음을 알 수 있는데, 제3도에 나타난 바와 같이, 40-80분이면 소성이 충분함을 알 수 있다.

따라서, 본 발명은 짧은 소성처리시간에 우수한 품질의 분말 경소 백운석의 제조가 가능함을 알 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 수분이 함유된 상태에서 백운석 슬러지로부터 펠릿 또는 그와 유사한 형태의 괴상화 과정을 거친후 건조 및 소성할 경우 매우 짧은 시간, 즉 통상 생석회 제조시간의 1/5-1/8 이내에 소성을 완료시킬 수 있음과 동시에 이와 같은 방법으로 제조된 분말 경소 백운석은 품질이 매우 양호하여 관련 산업분야에로의 활용이 가능하다.

Claims (1)

1. 일관 제철소에서 발생되는 백운석 슬러지를 통상의 방법으로 괴상화 처리한 다음 건조시킨후, 800~1000℃의 온도에서 40~80분 동안 소성하는 것을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 분말 경소 백운석의 제조방법.