KR970010802B1 - 소결광의 제조방법 - Google Patents

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Description

소결광의 제조방법

제1도는 본 발명에 따라 제조된 조재제의 X-선회절분석결과도.

제2도는 본 발명에 따라 제조된 조재제의 첨가량에 따른 소결광의 생산성 및 회수율의 변화를 나타내는 그래프.

제3도는 본 발명에 따라 제조된 조재제의 첨가량에 따른 소결광의 상온강도 및 환원분화율의 변화를 나타내는 그래프.

본 발명은 고로의 원료로 사용되는 소결광의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소결조업시 배출되는 전기집진기의 분진과 백운석 소성전 수세시 발생되는 백운석 슬러지를 소결원료로 재사용하여 소결광을 제조하는 방법에 관한 것이다.

전세계적으로 점차 강화되고 있는 환경규제에 적극 대처하는 차원에서 제철공정에서 발생하는 각종의 폐기물 및 철강 부산물을 재활용하는 기술의 개발은 시급한 현안문제로 대두되고 있다.

철강 부산물 중에서도 특히 소결기의 전기집진기에서 발생하는 분진은 하기 표 1과 같이 알카리 성분(Na, K)의 함량이 높고, 미분이므로 그 자체로서는 소결공정에서의 재활용이 어려워 전량 폐기되고 있는 실정이다. 또한, 백운석 슬러지의 경우도 미분이면서 과다한 수분을 함유하고 있으므로 운송, 취급등이 곤란하여 재활용되기 보다는 대부분 폐기되고 있는 실정이다.

전기 집진기의 분진 및 백운석 슬러지의 화학성분

[표 1]

그러나, 상기 표 1에서 보듯이, 소결조업시 발생하는 분진은 그 구성 성분상, 회수할 경우 전량 제철원료로서 재투입할 수 있는 자원으로 볼 수 있으며, 소성 백운석 제조과정에서 발생하는 백운석 슬러지 역시 구성 성분상 재활용의 측면에서 자원화 할 수 있을 것으로 생각된다.

한편, 종래 이들을 재활용하는 방법에 관하여 문헌 등으로 알려진 바는 없지만 제선조업자들의 경험에 기초하여 각각 단독으로 조립하여 소결기에 장입하거나, 소결 전기 집진기 분진의 경우 조립후 소성하여 알카리 성분을 제거한 후 고로 또는 전로에 장입하는 방법등이 있었따. 그러나, 단독 조립하여 소결기에 장입하는 방법은 각각 따로 장입함에 따른 문제점외에, 미분부의 양이 매우 많아 소결광 제조시원료로 사용 할 경우 2차분진의 발생빈도가 높은 문제점 등으로 인하여 소결조업자들은 이들 방법을 사용하기를 꺼려 왔었다.

이에 본 발명자들은 상기 종래방법들의 결점을 해소하기 위하여 연구와 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 소결조업시 발생되는 전기집진기의 분진과 백운석을 소성하기 전 수세하는 과정에서 발생되는 백운석 슬러지를 적절히 배합한 후, 소성하여 소결공정에 필요한 조재제로 활용하므로서, 품질특성이 우수한 소결광을 제조하는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 본 발명을 설명한다.

본 발명은 제철용 고로원료인 소결광을 제조하는 방법에 있어서, 소결조업시 배출되는 전기집진기의 분진과 백운석을 소성하기 전 수세시 발생되는 백운석 슬러지를 0.5-2의 중량비로 배합한 후, 1200-1250℃의 온도에서 소성하여 소결조재제를 만들고, 상기 소결조재제를 소결부원료의 중량에 대하여 10-25%의 범위로 소결광 배합원료에 참가한 다음 통상의 방법으로 소결하는 소결광의 제조방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

초기 고로조업에서 괴광을 많이 사용할 때는 고로내의 염기도를 조정하기 위하여 괴석회석을 다량 투입하여 조업을 하였으나, 석회석이 CaO로 변화하는 과정에 막대한 열을 흡수하는 흡열반응을 수반하기 때문에 오늘날에는 소결광 제조시 과량의 석회석 분말을 첨가하여 조업하는 자용성 소결광 제조가 현대 소결조업의 주종을 이루고 있다. 또한 석회석[CaCO₃] 및 사문암[MgCO₃·SiO₂] 대용으로 백운석[CaMg(CO₃)₂]을 소결용 원료로 사용하고 있다.

이때, 소결시 첨가된 철광석과 백운석은 소결중 반응하여 하기 식에서와 같이 칼슘 마그네시오페라이트를 생성한다.

CaMg(CO₃)₂+Fe₂O₃=(Ca, Mg)Fe₂O₄+2CO₂

이렇게 생성된 칼슘마그네시오페라이트는 소결광의 강도(TI)와 관련한 CaO와 소결광의 열간성상(RDI)과 괄련한 MgO를 모두 포함함과 동시에 미시적으로 칼슘페라이트와 마그네시오페라이트를 공유하는 관계로 강도와 열간성상의 개선효과를 볼 수 있다. 따라서, 외부에서 칼슘마그네시오페라이트를 인위적으로 합성하여 소결을 행할 경우, 이미 열이력을 갖춘 조재제로써의 특성을 살려 품질이 개선된 소결광 제조가 가능하다.

본 발명은 이러한 점에 착안한 것으로서, 현재 전량 폐기되고 있는 전기집진기 분진과 백운석 슬러지를 혼합, 조립 후 소성하여 칼슘마그네시오페라이트를 합성하고, 이 합성된 칼슘마그네시오페라이트를 소결용 원료러 사용하는 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 소결조재제는 전기집진기 분진과 백운석 슬러지로 구성되는데, 이때 이들의 혼합비는 중량비로 0.5-2의 범위로 하여 배합함이 바람직하다. 만일 소결조재제의 혼합비가 상기 범위를 벗어나면 주 구성상인 칼슘마그네시오페라이트가 생성이 미흡하여 CaO, MgO 및 Fe₂O₃형태로 존재하게 된다. 따라서 소결광 제조에 조재제로서의 역활이 어려워 바람직하지 않다.

또한, 상기와 같이 혼합된 소결조재제는 소성시 1200-1250℃의 온도에서 소성함이 바람직한데, 그 이유는 1200℃ 이하에서 소성되면 분진과 슬러지가 고체-고체 상호확산반응이 불충분하게 되어 칼슘마그네시오페라이트 생성이 미흡하고, 1250℃ 이상으로 소성하면 칼슘마그네시오 페라이트는 생성되나 조재제의 용융으로 인하여 조재제의 절출, 파쇄등의 후처리가 곤란하게 되고, 불필요한 에너지가 소비되어 바람직하지 않기 때문이다.

한편, 소결조업시 소결부원료는 주원료인 철광석의 중량에 대하여 통상 20-25%정도로 첨가되는데, 본 발명에 따라 제조된 조재제는 상기 소결부원료에 대체하여 10-25%중량%의 범위로 첨가하면 균일한 소결광이 제조될 수 있다. 이는 소결광의 성분을 고려하는 것으로, 조재제의 대체비율이 25% 이상이 되면 고로에서 필요로 하는 소결광의 성분범위로 조정하기 불가능하게 되어 소결조업의 생산성 및 소결광의 품질이 급격히 악화되며, 대체비율이 10% 이하로 되면 대체전과 비교하여 큰 차이가 나타나지 않는다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.

실시예

상기표 1과 같은 조성을 갖는 소결전기집진기 분진과 백운석 슬러지를 0.5-2의 중량비로 혼합하여 1200-1250℃의 온도에서 소성을 하고 소성된 조재제에 대하여 X-선 회절분석을 실시한 후, 그 결과를 제1도에 나타내었다.

제1도에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 조재제는 주 구성상이 칼슘마그네시오페라이트임이 확인되었다.

칼슘마그네시오페라이트의 조재에 있어서 소결전기집진기 분진/백운석슬러지의 혼합비에 따른 조재제의 주구성상을 표 2에, 그리고 소성온도에 따른 조재제의 반응상태를 표 3에 나타내었다.

[표 2]

[표 3]

이렇게 제조한 칼슘마그네시오페라이트가 주 구성상인 조재제를 하기표 4와 같이 소결광 원료 중 석회석, 사문암 및 규사를 합한 부원료 총량 대비 10%, 20%, 25%, 30% 중량비로 대체하여 소결광 부원료에 첨가한 부, 통상의 방법으로 소결광을 제조한 다음, 소결광의 생산성 및 회수율을 제2도에, 그리고 상온강도 및 환원분화율을 제3도에 나타내었다.

소결부원료에 대체비율이 30% 이상으로 되면 통상의 소결배합비를 기준으로 할 경우 소결광의 성분조정(염기도, SiO₂, CaO, MgO 등)이 곤란하게 되므로 그 대체효과를 상실하게 된다.

소결 Pot 배합비

[표 4]

제2도에 나타난 바와 같이, 소결부원료에 조재제를 10-25% 첨가한 발명예(1-3)의 경우에는 조재제를 첨가하지 않은 통상의 소결방법으로 실시된 종래예의 경우에 비하여 생산성 및 회수율이 증가되었으며, 특히, 조재제 20%로 대체된 발명예(2)의 경우 소결광의 생산성은 약 2%, 회수율은 약 3% 가량 상승하였음을 알 수 있다. 반면에 대체비가 30%인 비교예의 경우에는 통상의 방법인 종래예의 경우와 거의 동일한 수준임을 알 수 있었다.

이와같이 생산성 및 회수율이 개선된 이유는 소결시 첨가되는 부원료의 용용에까지 소요되는 시간이 단축됨과 동시에 적은 열량을 투입하여도 용융되어 입자간 결합을 용이하게 하는 효과에 따른 균일소성 때문이다.

한편, 제3도에 나타난 바와같이, 소결광의 상온강도와 환원분화율은 대체비가 증가함에 따라 점차 개선되어 본 발명예(3)의 경우에는 종래에의 경우에 비하여 상온강도는 약 3%, 환원분화율은 약 5% 개선됨을 알 수 있는데, 대체비가 30%인 비교예의 경우 상온강도 및 환원분화율의 증가효과가 커지지만 생산성 및 회수율이 저하되기 시작하므로 바람직하지 못함을 알 수 있었다.

이와같이, 소결광의 품질이 향상되는 이유는 기생성되어 그 조직이 잘 조절된 칼슘 마그네시오페라이트를 첨가함으로써 매우 효율성이 높은 조재제를 첨가하는 것과 같은 효과를 나타내기 때문이지만, 특히 환원분화성이 개선되는 것은 마그네타이트의 안정생성을 조장하는 MgO성분이 기존의 MgO첨가 소결방법에서는 재화되기가 매우 어려우나 본 발명의 경우에 있어서는 이러한 재화성이 대폭 개선되기 때문이다.

상술한 바와같이, 본 발명은 소결조업시 발생되는 전기집진기 분진과 백운석을 소성전 수세하는 과정에서 발생되는 백운석 슬러지를 재활용할 수 있으며, 이러한 조재제를 이용하여 소결원료로 사용하므로 상온강도 및 환원분화율면에서도 우수한 특성을 갖는 소결광이 제공되는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 제철용 고로원료인 소결광을 제조하는 방법에 있어서, 소결조업시 배출되는 전기집진기의 분진과 백운석을 소성하기 전 수세시 발생되는 백운석 슬러지를 0.5-2의 중량비로 배합한 후, 1200-1250℃의 온도에서 소성하여 소결조재제를 만들고, 상기 소결조재제를 소결부원료의 중량에 대하여 10-25%의 범위로 소결광 베합원료에 첨가한 다음 통상의 방법으로 소결함을 특징으로 하는 소결광의 제조방법.