WO2020004738A1 - 함철 브리켓 및 그 제조방법 - Google Patents

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WO2020004738A1
WO2020004738A1 PCT/KR2018/015067 KR2018015067W WO2020004738A1 WO 2020004738 A1 WO2020004738 A1 WO 2020004738A1 KR 2018015067 W KR2018015067 W KR 2018015067W WO 2020004738 A1 WO2020004738 A1 WO 2020004738A1
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iron
mixture
briquette
briquettes
aggregate
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PCT/KR2018/015067
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류진호
김재동
박우일
박석인
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주식회사 포스코
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/0005—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing for briquetting presses
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/14—Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
    • C22B1/24—Binding; Briquetting ; Granulating
    • C22B1/242—Binding; Briquetting ; Granulating with binders
    • C22B1/244—Binding; Briquetting ; Granulating with binders organic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/14—Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
    • C22B1/24—Binding; Briquetting ; Granulating
    • C22B1/248—Binding; Briquetting ; Granulating of metal scrap or alloys

Definitions

  • the present invention relates to an iron-containing briquette and a manufacturing method thereof. More specifically, it relates to an iron-containing briquette containing iron sludge and iron-containing dust, and a method of manufacturing the same.
  • molten iron reduction method iron ore is partially reduced by charging unrefined spectroscopy into a flow reducing reactor, and then, the reduced reduction iron discharged from the fluid reducing furnace is manufactured as hot compacted iron (HCI) and charged into a molten gasifier.
  • HCI hot compacted iron
  • molten gasifier To prepare molten iron. That is, the reduced iron powder in powder form is pressurized at high temperature to produce reduced iron in a lump form, and then supplied to a molten gasifier.
  • an additional iron source may be charged into the melting gas furnace, for example, when the discharge from the flow reduction furnace is poor, when the compaction apparatus does not operate continuously, or when the molten iron production is to be increased.
  • the by-products generated in the molten steel reduction process can be largely divided into four types: sludge, dust, slag, waste fire.
  • Sludge and dust are recycled in steel mills or cement manufacturing materials due to the high content of Fe, C and Ca and Mg compounds.
  • a large amount of dust and sludge is still being solidified or incinerated because it cannot be recycled. Therefore, the treatment and recycling of them has emerged as an important environmental problem of the molten reduction steelmaking process.
  • the molten iron and steel production process uses a fine spectrometer of less than 8 mm directly, and a large amount of ultrafine iron-containing iron by-products due to mechanical / reduction differentiation and the limitation of cyclone dust collection efficiency in the flow furnace due to the high gas flow rate in the flow furnace. Phosphorus-containing sludge and iron-containing dust are produced.
  • the main components are iron, which can be used as an iron source, carbon, which can be used as a heat source and a reducing agent, and as an auxiliary material. 2020/004738 1 »(: 1 ⁇ 1 ⁇ 2018/015067
  • the average particle diameter of iron-containing sludge and iron-containing dust which are the by-products of the molten reduction steelmaking process, is extremely fine, and the iron-containing sludge treated by the water treatment system process contains about 35% water, and the iron-containing dust treated by dry dust collection There is little moisture.
  • a method for producing briquettes by mixing at least one by-product of powdered iron and dust or sludge has been proposed, but the briquette compressive strength is secured, but briquettes are re-divided into powder when impacted during transportation, When charged, there is a problem that briquettes are further differentiated into powder due to hot shock.
  • a method of manufacturing a carbonaceous material-containing briquette in which a mixture is prepared by mixing iron ore raw material and coal raw material, press-molded to form briquettes, and then firing at 300 to 700 ° (. This is a complex and energy-consuming problem.
  • the present invention is to provide an iron briquette and a method of manufacturing the same. More specifically, to provide iron-containing briquettes containing molten iron and iron-containing dust ( ⁇ ) in iron-containing sludge and a method of manufacturing the same.
  • Iron-containing briquette production method comprises the steps of mixing the iron-containing sludge and iron-containing dust to prepare the iron-containing mixture; Preassembling the iron-containing mixture to prepare aggregates; Mixing agglomerates, coking coal, and a binder to prepare a mixture; And forming a mixture.
  • the method may further include aging the mixture.
  • the moisture content of the iron-containing mixture may be 10 to 20% by weight.
  • the average particle diameter of the aggregate may be 1 to 5 ⁇ . More specifically, the average particle diameter of the aggregate may be 2 to 4 111111.
  • the particle size of the coking coal may be 1 ⁇ or less.
  • the crucible expansion index of coking coal (011 (Number for 113 3 ⁇ ⁇ 61 1, 031 ⁇ )) may be 4-9.
  • the coking coal may be 10 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the aggregate and the coking coal.
  • the binder may be 4 to 8 parts by weight.
  • the binder may include natural starch, alpha starch, modified starch, dextrin, jade starch, tapioca powder, wheat powder, rice powder or a combination thereof.
  • the binder may contain 70 to 90% by weight of starch.
  • Aging the mixture may include heating the mixture to maintain 50 to 100 ° .
  • Aging the mixture may include stirring the mixture.
  • the molding of the mixture may include a process of press molding the pressure condition to 10 to 30/01).
  • the volume of the iron-containing briquette may be 10 to 70 0 :.
  • Iron-containing briquettes can be used in melt-reducing steelmaking processes.
  • Iron-containing briquettes according to an embodiment of the present invention includes an iron-containing mixture, coking coal and a binder, includes an aggregate in which the iron mixture is aggregated, and provides an iron-containing briquette having an average particle diameter of 1 to 5 1ä. 2020/004738 1 »(: 1 ⁇ 1 ⁇ 2018/015067
  • the average particle diameter of the aggregate can be 2 to 4 ⁇ 11.
  • the area of the aggregate having a particle diameter of 1 to 5 1 ⁇ 1 may be 30 to 80% of the total briquette area.
  • the iron-containing sludge and iron-containing dust produced in the molten iron-reducing process are mixed with iron-containing dust to prepare an iron-containing mixture to control moisture, and pre-assemble the iron-containing mixture to increase the particle size.
  • the agglomerates were mixed with coking coal having a predetermined particle diameter and a binder to prepare a mixture, and the iron-containing briquettes prepared by aging and molding them to maintain a shape of a certain size even when charged into a hot melt gasifier. do.
  • Iron-containing briquettes according to an embodiment of the present invention has a high cold strength and hot strength.
  • Iron-containing briquettes according to an embodiment of the present invention is a massive reduced iron (: 3 ⁇ 4 ⁇ 011, ⁇ 1) can be used as an alternative to iron sources. Therefore, when the discharge from the flow reduction furnace is poor or when continuous operation is not performed in the compaction apparatus of the reduced reduction iron, briquettes can be charged into the molten gas furnace to maintain molten iron production.
  • the iron-containing briquettes according to an embodiment of the present invention can be charged to the upper part by melting gasification, and the iron-containing sludge and iron-containing dust, which are by-products generated in the molten reduction steelmaking process, can be recycled, thereby improving the economic efficiency of the molten reduction steelmaking process. You can.
  • FIG. 1 is a schematic flowchart of a manufacturing method of an iron briquette according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic view of an apparatus for manufacturing molten iron using an iron briquette manufactured in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of another apparatus for manufacturing molten iron using the iron briquette manufactured in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a schematic cross section of an iron briquette of an embodiment of the present invention. 2020/004738 1 »(: 1 ⁇ 1 ⁇ 2018/015067
  • first, second, and third are used to describe various parts, components, regions, layers, and / or sections, but are not limited thereto. These terms are only used to distinguish one part, component, region, layer or section from another part, component, region, layer or section. Accordingly, the first portion, component, region, layer or section described below may be referred to as the second portion, component, region, layer or section without departing from the scope of the invention.
  • the term "combination of these" included in the expression of the makushi form refers to one or more mixtures or combinations selected from the group consisting of constituents described in the expression of the makushi form, wherein the components It means that it includes one or more selected from the group consisting of:
  • embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings in detail to be easily carried out by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains.
  • the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein, but should be defined only by the scope of the claims set forth below.
  • FIG. 1 is a flow chart sequentially showing a manufacturing method of an iron briquette according to an embodiment of the present invention.
  • the method comprises the steps of: mixing iron-containing sludge and iron-containing dust to produce an iron-containing mixture (0); pre-assembling the iron-containing mixture to prepare aggregates; 20); and mixing the aggregates, coking coal, and binder to prepare a mixture. 30), and the step of forming the mixture.
  • the iron-containing briquette manufacturing method according to an embodiment of the present invention may further include an additional process in addition to the processes proposed as needed.
  • step (0) mixes iron-containing sludge and iron-containing dust to prepare an iron-containing mixture.
  • Iron-containing sludge is a by-product of iron from the molten reduction steelmaking process. Since iron-containing sludge is treated in a water treatment system process, it has a water content of 30 to 50% and is in the form of a cake.
  • Iron dust contains less than 5% moisture because it is treated with dry dust.
  • the iron-containing sludge is 30 to 100 parts by weight of the iron-containing mixture
  • the iron-containing dust can be mixed to 70 to 40 parts by weight.
  • the iron mixture may have a water content of 10 to 20% by weight. If the amount of the iron-containing dust is too large, the moisture content of the iron-containing by-products may cause problems in that the aggregates are not properly aggregated in step 320 to be described later. In addition, if the amount of the iron-containing sludge is too large, if the moisture of the iron by-products is too much, there may be a problem that can not proceed smooth briquette manufacturing work by attachment in the iron-containing by-product storage bin. More specifically, the moisture content of the iron mixture may be 15 to 20% by weight. Iron-containing mixtures compared to iron ore It is distinguished by containing less impurities.
  • step 1 ⁇ 220 preassembles the iron-containing mixture to produce an aggregate.
  • the average particle diameter of the iron-containing mixture is in an extremely fine state of 30, with a very large specific surface area.
  • aggregates are prepared by pre-assembling the iron-containing mixture to have an average particle diameter of 1 to 5 01111.
  • the pre-assembly of iron mixtures can be done using high speed mixers or granulators. 2020/004738 1 »(: 1 ⁇ 1 ⁇ 2018/015067
  • the specific surface area can be reduced to improve the strength of the briquettes.
  • the process may further include the step of adding water in the pre-assembly process.
  • Low moisture content is required for storage and transportation by mixing iron dust and iron sludge. This is because iron storage dust and iron sludge should not be attached during storage and transportation.
  • the water content is preferably 15 to 20% by weight.
  • the process may further include adding water in the pre-assembly process.
  • the inventors of the present invention while deeply studying a briquette production method that can be used as an iron source to replace the bulk reduced iron in the molten reduction steelmaking process, when the briquette is charged into the dome by melt gasification of 1000 ° (:)
  • the specific surface area is reduced, and due to the soft melting property of coal, fine coking coal that can combine iron by-product iron sludge and iron dust at high temperature is appropriately used.
  • the iron by-products of iron-containing sludge and iron-containing dust can be used as an iron source to replace the reduced iron by maintaining the shape of a certain size without being differentiated into powder again.
  • pre-assembly of iron-containing sludge and iron-containing dust reduces the specific surface area, and in the case of manufacturing and using iron-clad briquettes by using point debonding properly, it does not differentiate into powder again and maintains the shape of a certain size, and reduces the bulk iron. It can be used as an alternative iron source, there is an advantage that can improve the economics of the molten reduction steelmaking process.
  • the aggregate produced in step 1 ⁇ 220) may have an average particle diameter of 1-5 _. If the average particle diameter of the aggregate is too small, the specific surface area may be large, thereby increasing the amount of binder used or failing to secure sufficient strength. If the aggregate size is too large, the pre-assembly time may be too long, resulting in a problem of low productivity. Therefore, aggregates having the size of the aforementioned average particle diameter can be produced.
  • it may have an average particle diameter of 1 to 4 ⁇ .
  • it may have an average particle diameter of 2 to 4 _. More specifically, it may have an average particle diameter of 1 to 3 mm.
  • particle diameter means a sphere having the same volume as the particle, the diameter of the sphere.
  • step (S30) is a mixture of agglomerates, coking coal and a binder to prepare a mixture.
  • Coalization degree refers to a process in which volatil matter decreases and the amount of f ixed carbon increases with time, pressure, and temperature changes underground.
  • Coal can be classified as follows according to the degree of coalification. That is, depending on the degree of coaling, the coal has a carbon content (dry ash free basis) of less than about 60% peat, about 60 to 70% lignite, about 70 to 75% subbituminous coal, about 75 to 85% Bituminous coal, anthracite coal, which is about 85 to 94%.
  • coal may be classified into coking coal and non-coking coal depending on the coking property.
  • Coking bituminous coal has the property that coal particles bind to each other when dry. Coking property means that when coal is heated, it exhibits thermosoftening and flow phenomena at around 350 to 400 ° C and coal particles are mutually expanded and expand by pyrolysis gas generation, and exhibits shrinkage due to solidification at 450 to 500 ° C. do. Viscosity is evaluated by the crucible swel ling number (CSN) by coal-crucible expansion index measurement (KS E ISO 501), which measures coal's expansion characteristics by heating coal to a final temperature of 820 + 5 ° C. do. Coal with a crucible expansion index of 3 or more is classified as coking coal, and coal with a crucible expansion index of less than 3 is classified as non-coking coal.
  • CSN crucible swel ling number
  • KS E ISO 501 coal-crucible expansion index measurement
  • iron by-product sludge and iron-containing dust can be combined at high temperatures. If the coking coal is properly used, iron by-products such as iron sludge and iron dust can be used as an iron source to replace the reduced iron by maintaining a certain size without re-dividing it into powder.
  • the coking coal in step S30 is in the form of fine powder, preferably having a particle diameter of 1 mm or less.
  • the coking coal in step 30 have a crucible expansion index of 4 to 9 (e.g., $ ⁇ 61 1 ing Number,.
  • the crucible expansion index as described above, the coal- crucible expansion index measurement method E 130 501
  • coal with high crucible expansion index has the property that coal particles bind to each other when dry.
  • the bonding force between the coal particles decreases at high temperatures, and thus the iron by-products cannot be sufficiently bonded, and thus the hot strength of the iron-containing briquettes is lowered.
  • Coking coal having a crucible expansion index is used.
  • the coking coal in step 1 ⁇ 230) may include 5 to 30 parts by weight, more specifically 10 to 30 parts by weight, and more specifically 10 to 20 parts by weight, based on 100 parts by weight of the aggregate and the coking coal. Can be.
  • the content of the coking coal is too small, there is a problem that the hot strength of the iron briquettes can be rather reduced because the aggregates cannot be sufficiently bonded at high temperatures, and if the content of the coking coal is too large, the coking coal is excessively necessary. There is a fear that the amount of aggregates is reduced by the addition. Thus, the content of coking coal is adjusted to the above range.
  • the aggregate is 70 to 70 parts by weight based on the total of the aggregate and the coking coal
  • the content of such aggregates is determined as the amount excluding the content of the coking coal described above, but is not limited thereto.
  • the above-described pre-assembled iron-containing mixture that is, aggregates and coking coal alone may not provide the bonding force necessary for aggregation at room temperature.
  • the aggregates and coking coal may further comprise a binder.
  • the binder may include 4 to 8 parts by weight based on 100 parts by weight of the aggregate and the coking coal. If the binder content is too small, room temperature strength cannot be secured. 2020/004738 1 »(: 1 ⁇ 1 ⁇ 2018/015067
  • the appropriate content range of the binder is limited to 4 to 8 parts by weight based on 100 parts by weight of the aggregate and the coking coal.
  • the binder in step 30) may be natural starch, alpha starch, modified starch, dextrin, jade starch, tapioca powder, wheat powder, rice powder or a combination thereof.
  • Starch is a kind of carbohydrate extracted from nature, and is a natural polymer in which several glucoses are combined by glucoside bonds. Starch is present in all green plants in the form of particles (31111163) for energy storage and is found in corn, cassava, wheat, potatoes and rice. Starch is composed of two components: amylose (p. 1036) and amylopectin (pretty good !).
  • amylose is the combination of glucose in a straight chain and in a spiral
  • amylopectin is the combination of glucose in a branch.
  • the ratio of the two is different, which usually consists of 20-30% amylose and 70-80% amylopectin.
  • the starch particle structure is shown, in which the crystal region structure in which amylopectin chains are arranged regularly and the amorphous region structure in which amylose chains are irregularly dispersed are sequentially crossed.
  • Starch does not melt in cold water, but melts in hot water as a gel. Melting doesn't just dissolve like sugar or salt, Go through a complicated process Starch is originally a semi-crystalline structure. However, when the starch is put into hot water, water penetrates through the starch particles, causing the starch particles to swell and eventually break down the semi-crystalline structure of the starch. At this time, the trapped amylose molecules are released from the starch particles, and the amylose molecules are connected to each other to increase the viscosity of the starch liquid and become sticky. This is a reaction called gelatinization or alpha. In general, the higher the amylose content, the easier the gelling becomes to grass. Starch must be gelatinized to function as a binder for iron-containing briquettes. 2020/004738 1 »(: 1 ⁇ 1 ⁇ 2018/015067
  • the binder is in powder form and has a starch content of 70 to 90% by weight. If the starch content is too small, there is a problem that the strength of the iron briquettes can be reduced because the mixture cannot be sufficiently bonded.
  • the binder may be provided in a powder state.
  • the use of a powdered binder improves the flowability of aggregates, coking coal and binder mixtures, thereby enabling uniform iron-containing briquette production.
  • the use of a powder binder in the manufacture of ferrous briquettes it is possible to secure the strength of the briquettes without additional drying process prior to use in operation.
  • the binder in the powder state is easy to store and transport by minimizing its volume, and there is no need to worry about freezing during the winter.
  • the high moisture content lowers the flowability of the binder, the aggregate and the coking coal mixture, resulting in adhesion during the manufacturing of the briquette, and the mixture is unevenly charged into the molding machine.
  • This phenomenon occurs that the strength and shape of the briquettes are uneven.
  • the iron-containing briquettes thus manufactured have a high moisture content, so in order to secure the strength of the briquettes, an additional drying process must be carried out before charging them into the molten gasifier, thereby increasing the overall process time and cost and increasing the process efficiency. It may be degraded.
  • the binder in the liquid state is difficult to maintain the binder component uniformly due to the separation of the layer, and because the freezing in winter, it is not easy to store.
  • the method may further include the step of aging a mixture of agglomerates, coking coal and a binder.
  • agglomerates, coking coal and binder mixtures are produced, the mixtures are charged into the body of the aging machine, and the mixture is aged while supplying steam to the body through the steam supply means.
  • the mixture is 50 to 100 ° 0, preferably 60 to 90
  • the internal environment of the body can be controlled to maintain accuracy. If the temperature of the mixture is too high, it takes a lot of energy to raise the temperature of the mixture, which is undesirable in terms of process efficiency, and if the temperature of the mixture is too low, the gelatinization reaction of the starch binder does not occur moderately, resulting in an iron-containing briquette having the desired strength. Difficult to manufacture 2020/004738 1 »(: 1 ⁇ 1 ⁇ 2018/015067
  • the mixture may be stirred using a stirrer.
  • the temperature of the mixture can be controlled to be uniform throughout.
  • starch may be gelatinized, causing viscosity.
  • frictional heat is generated by contacting the mixture and the stirrer. The frictional heat generated in this way can be used as a heat source to cause the gelatinization reaction of starch together with steam supplied into the body.
  • the starch binder uniformly dispersed in the coking coal is expanded when the temperature inside the body of the ripening machine is increased, resulting in a luxury reaction in which the viscosity is changed to a high state.
  • the gelatinized starch binder can express the binding force to the aggregates and the coking coal, thereby greatly improving the cold strength of the iron-containing briquettes produced in subsequent processes.
  • step 40 is a step of molding the mixture.
  • the mixture is withdrawn from the body of the aging machine and loaded into the molding machine to produce iron-containing briquettes.
  • Iron-containing briquettes can be prepared by charging the aged mixture between a pair of rollers and then pressing.
  • the pressure at the time of pressing molding is sufficient if the molding pressure of the conventional roll press molding machine, it is preferable to be carried out under pressure conditions of 10 to 30/011. If the pressure is too small, it may not be able to apply a moderate molding pressure to secure the intermetallic strength, it may occur in the process of transferring or storing the iron briquettes according to the present invention, if the pressure is more than a certain No abnormal strength increase effect.
  • FIG. 2 schematically shows an apparatus for manufacturing molten iron 100 using the iron-containing briquette manufactured in FIG. 1.
  • the structure of the apparatus for manufacturing molten iron 100 of FIG. 2 is merely for illustrating the present invention, and the present invention is not limited thereto. Therefore, the apparatus for manufacturing molten iron 100 of FIG. 2 may be modified in various forms.
  • the molten iron manufacturing apparatus 100 of FIG. 2 includes a melt gasification furnace 10 and a packed-bed reduction furnace 20. In addition, other devices may be included as needed. In the packed-bed reduction furnace 20, iron ore is charged and reduced. Filled layer type 2020/004738 1 »(: 1 ⁇ 1 ⁇ 2018/015067
  • the iron ore charged into the reduction furnace 20 is made of reduced iron while being pre-dried and then passed through the packed-bed reduction furnace 20.
  • the packed-bed reduction furnace 20 is a packed-bed reduction reactor, receives a reducing gas from the molten gasifier 10 to form a packed bed therein.
  • the iron-containing briquettes and the coal briquettes produced by the manufacturing method of FIG. 1 are charged into a melt gasifier 10.
  • the dome part 101 is formed in the upper part of the melting gas furnace 10. That is, a wider space is formed than the other parts of the melt gasification furnace 10, and there exists a high temperature reducing gas.
  • the paint provides air permeability, a large amount of gas generated in the lower portion of the melt gasifier 10 and the reduced iron supplied from the packed-bed reduction reactor 20 pass through the coal-filled layer in the melt gasifier 10 more easily and uniformly. can do.
  • a bulk coal material or coke may be charged into the melt gasifier 10 as necessary.
  • An air vent 30 is provided on the outer wall of the melt gasifier 10 to blow in oxygen. Oxygen is blown into the coal packed bed to form a combustion zone.
  • the coal briquettes may be burned in a combustion zone to generate reducing gas.
  • the iron ore charged into the packed-bed reduction furnace 20 and the iron-containing briquettes charged into the melt gasification furnace 10 need to be distinguished.
  • FIG. 3 schematically shows an apparatus for manufacturing molten iron 200 using the iron-containing briquette manufactured in FIG. 1.
  • the structure of the apparatus for manufacturing molten iron 200 of FIG. 3 is merely for illustrating the present invention, and the present invention is not limited thereto. Therefore, the apparatus for manufacturing molten iron 200 of FIG. 3 may be modified in various forms. Since the structure of the apparatus for manufacturing molten iron 200 of FIG. 3 is similar to that of the apparatus for manufacturing molten iron 100 of FIG. 2, the same reference numerals are used for the same parts, and detailed description thereof is omitted.
  • the apparatus for manufacturing molten iron 200 includes a melt gasifier 10, a fluidized bed reduction furnace 22, a reduced iron compression device 40, and a compressed reduced iron storage tank 50.
  • the reduced reduced iron storage tank 50 can be omitted.
  • the manufactured iron-containing briquettes and coal briquettes are charged to a melt gasifier 10.
  • the coal briquettes charged in the melt gasifier is reduced gas in the melt gasifier (10).
  • the generated and generated reducing gas is supplied to the fluidized-bed reduction reactor 22.
  • the iron ore is supplied to a plurality of reducing furnaces 22 having a fluidized bed, and is made of reduced iron while flowing by the reducing gas supplied from the melt gasifier 10 to the fluidized-bed reduction furnace 22.
  • the reduced iron is compressed by the reduced iron compression device 40 and then stored in the reduced reduced iron storage tank 50.
  • the compressed reduced iron is charged together with the iron-containing briquettes and the coal briquettes manufactured in the molten gasifier 10 from the compressed reduced iron storage tank 50 and melted in the molten gasifier 10.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a cross section of an iron briquette of an embodiment of the present invention.
  • Iron-containing briquettes include iron-containing mixtures, coking coal and binders. Since the iron-containing mixture, the coking coal and the binder have been described in the above-described method for producing the iron-containing briquettes, redundant descriptions are omitted.
  • the iron-containing briquette 300 includes an aggregate in which the iron-containing mixture is aggregated (310).
  • the portion 320 excluding the aggregate is a matrix portion in which the non-agglomerated iron-containing mixture, the coking coal and the binder are uniformly dispersed.
  • the aggregate refers to particles aggregated only with the iron-containing mixture without a binder and coking coal, and means that the particle diameter is 0.1 ⁇ or more.
  • the agglomerates remain in the agglomerates produced by pre-assembly in the step ratio 20) of the iron-containing briquettes, without being broken in the steps 30 and 340.
  • the average particle diameter of the aggregate 310 may be 1 to 5 _, which is the same as the reason for limiting the aggregate particle diameter in the above-described method for producing an iron-containing briquette.
  • the area of the aggregate having a particle diameter of 1 to 5 _ may be 30 to 80% of the total briquette area. If the occupied area of the aggregate is too small, it may be difficult to secure adequate briquette strength. If the occupied area of the aggregate is too large, the content of the coking coal and the binder becomes low, and likewise, it may be difficult to secure an appropriate briquette strength.
  • the aggregate may be in the form of spheres or various forms, and the area of the aggregate having a particle diameter of 1 to 5 ⁇ may be 30 to 80% of the total briquette area.
  • Iron-containing sludge and iron-containing dust were mixed to prepare a water-containing 15% by weight iron-containing mixture.
  • the prepared iron-containing mixture was pre-assembled in a high speed rotary mixer (Samsa) so as to have an average particle diameter of 1. 1ä to prepare aggregates.
  • 6 parts by weight of corn starch binder was uniformly mixed for 2 minutes with respect to 100 parts by weight of the main component of the iron-containing briquette composed of 85% by weight of the prepared agglomerate and 15% by weight of coking coal having a crucible expansion index of 6.8.
  • the mixture was put back into the aging machine and steam was fed into the aging machine to raise the temperature inside the aging machine and mixed for 15 minutes.
  • the aged mixture was pressurized in a roll press to a pressure of 20: III to prepare a 64.5 ä 25.4 X 19. 1 ⁇ pillow (1 103 ⁇ 40 shaped briquettes).
  • Example 1-1 18% by weight of moisture in the iron-containing mixture.
  • the granules were preassembled to have an average particle diameter of 2.7 ä, and briquettes were prepared in the same manner as in Example 1-1.
  • the moisture content of the iron-containing mixture was pre-assembled to have a water content of 20 wt% and an average particle diameter of 3.5 ä, and briquettes were prepared in the same manner as in Example 1-1.
  • the moisture content of the iron-containing mixture was 14% by weight, and pre-assembled to have an average particle diameter of 0.7 ä, and briquettes were prepared in the same manner as in Example 1-1.
  • An iron-containing sludge and an iron-containing dust were mixed to prepare an 18 wt% iron-containing mixture.
  • the prepared iron-containing mixture was pre-assembled in a high speed rotary mixer (Sample Co., Ltd.) to have an average particle diameter of 1.7ä to prepare aggregates.
  • 6 parts by weight of corn starch binder was uniformly mixed for 2 minutes with respect to 100 parts by weight of the main component of the iron-containing briquette composed of 85 wt% of the prepared aggregate and 15 wt% of coking coal having a crucible expansion index of 7.5.
  • the mixture was put back into the aging machine and steam was fed into the aging machine to raise the temperature inside the aging machine and mixed for 15 minutes.
  • the aged mixture was pressurized in a roll press to a pressure of 20 8: 111 to give 64.5_ X 25.4.
  • Iron-containing sludge and iron-containing dust were mixed to prepare a 16 wt% iron-containing mixture.
  • the prepared iron-containing mixture was pre-assembled in a high speed rotary mixer (SEC) to have an average particle diameter of 1.9ä to prepare aggregates.
  • 6 parts by weight of the alpha starch binder was uniformly mixed for 2 minutes with respect to 100 parts by weight of the main component of the iron-containing briquette composed of 85 wt% of the prepared aggregate and 15 wt% of coking coal having a crucible expansion index of 6.8 or less.
  • the mixture was put back into the aging machine and steam was fed into the aging machine to raise the temperature inside the aging machine and mixed for 10 minutes.
  • To the fermentation mixture at the pressure roll press at a pressure of 20 ⁇ L was prepared briquettes of 64.5ä 25.4ä X X 19. Pillow 1ä size of (1 1 0 room) shape.
  • Iron-containing sludge and iron-containing dust were mixed to prepare an iron-containing mixture having a moisture content of 11% by weight.
  • 6 parts by weight of the wheat starch binder was uniformly mixed for 3 minutes with respect to 100 parts by weight of the main component of the iron-containing briquette composed of 85 wt% of the prepared iron mixture and 15 wt% of coking coal having a crucible expansion index of 7.5.
  • the mixture was put into the aging machine again and steam was fed into the aging machine to raise the temperature inside the aging machine and mixed for 15 minutes.
  • the aged mixture was pressurized in a roll press to a pressure of 20: 64.5 ä 25.4 ä 19. 1 ⁇ pillow (1 1 0 shape briquettes). 2020/004738 1 »(: 1 ⁇ 1 ⁇ 2018/015067
  • Iron-containing sludge and iron-containing dust were mixed to prepare a 16 wt% iron-containing mixture.
  • the prepared iron-containing mixture was pre-assembled in a high speed rotary mixer (SEC) to have an average particle diameter of 1.8ä to prepare aggregates. 98% by weight of the prepared aggregates and particle size 6 parts by weight of corn starch binder was uniformly mixed for 2 minutes with respect to 100 parts by weight of the main component of the iron-containing briquette composed of 2 wt% of coking coal having a crucible expansion index of 6.5.
  • the mixture was put back into the aging machine and steam was fed into the aging machine to raise the temperature inside the aging machine and mixed for 15 minutes.
  • the aged mixture was pressurized at a pressure of 20 ⁇ / (ä in a roll press to produce a 64.5ä X 25.4 X 19. 1 size pillow (1 1 bi).
  • Iron-containing sludge and iron-containing dust were mixed to prepare a moisture-containing 17 wt% iron-containing mixture.
  • the prepared iron-containing mixture was pre-assembled in a high speed rotary mixer (£: 11 companies) to have an average particle diameter of 1.7 ä to prepare aggregates.
  • 80 wt% of the prepared aggregates and the particle size of 1ä or less, and 7 parts by weight of corn starch binder for 2 minutes was uniformly mixed with 100 parts by weight of the main component of the iron-containing briquette consisting of 20% by weight of unburnt coal having a crucible expansion index 2.
  • the mixture was put back into the aging machine and steam was fed into the aging machine to raise the temperature inside the aging machine and mixed for 15 minutes.
  • the aged mixture was pressurized at a pressure of 20 ⁇ / 011 in a roll press to produce a 64.5ä X 25.4ä X 19. 1ä pillow-shaped briquette.
  • the drop fraction of the briquettes was measured to determine the degree of briquette differentiation that occurs during charging into the melt gasification. To this end, 1 hour after the production of iron-clad briquettes, the urine briquettes were freely dropped 8 times at 3 ⁇ 4 height, and the drop fraction was measured as the ratio of briquettes having a particle diameter of 6.3 ⁇ or less.
  • the hot fraction of iron briquettes was measured at the ratio of ⁇ ⁇ with a particle size of less than 3ä as the fine fraction.
  • the drop fraction of the iron-containing briquettes prepared according to Examples 1-1 to 3 was 15% or less, and the hot fraction was 20% or less, indicating that both the drop fraction and the hot fraction had good strength. have.
  • Example 1-5 it was confirmed that the particle size of the aggregate during pre-assembly is too small, the drop fraction and the hot fraction are partially degraded.
  • the drop fraction of the iron briquettes prepared according to Comparative Example 1 and Comparative Example 2 is 20% or more, the hot fraction is higher than 20%, the iron briquettes prepared according to Comparative Example 3 satisfies the drop fraction, but the hot fraction Exceeded 20%. In this way, when the falling fraction or the hot fraction becomes high, reduced iron (Hot Compacted)
  • Iron Not suitable for use as an iron source to replace HCI.
  • melt gasification furnace 20 packed bed type reduction furnace

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 함철 브리켓 제조 방법은 함철 슬러지와 함철 더스트를 혼합하여 함철 혼합물을 제조하는 단계, 함철 혼합물을 사전 조립하여 응집체를 제조하는 단계, 응집체, 점결탄, 및 바인더를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계 및 혼합물을 성형하는 단계를 포함한다.

Description

【명세세
【발명의 명칭】
함철 브리켓 및 그 제조방법
【기술분야】
본 발명은 함철 브리켓 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 함철 슬러지 (Sludge)와 함철 더스트 (dust )를 함유한 함철 브리켓 및 그 제조방법에 관한 것이다.
【발명의 배경이 되는 기술】
최근에는 용철 제조 방법으로서 고로법을 대체하는 용융환원제철법이 개발되고 있다.
이러한 용융환원제철법에서는 미분광을 유동환원로에 장입함에 의해 철광석을 부분 환원시킨 후, 유동환원로에서 배출된 분환원철을 괴상의 환원철 (Hot Compacted Iron, HCI )로 제조하여 용융가스화로에 장입하여 용철을 제조한다. 즉， 분말 형태의 분환원철을 고온에서 압력을 가하여 덩어리 형태로 환원철을 제조한후, 용융가스화로에 공급한다.
이 때， 유동환원로에서의 배출이 불량하거나， 괴성화 장치에서 연속 조업이 되지 않을 때, 혹은 용철 생산량을 증대시키고자 할 때 등 추가적인 철원을용융가스화로에 장입하는 경우가 있다.
한편,용융환원제철공정에서 발생하는 부산물은 크게，슬러지,더스트， 슬래그， 폐내화재 등 4가지로 나눌 수 있다. 이중 슬러지와 더스트는 Fe 성분과 C성분,그리고 Ca화합물 및 Mg화합물 성분들이 많은 관계로，제철소 내 또는 시멘트제조 원료로 재활용되고 있다. 그러나, 아직도 많은 양의 더스트와 슬러지는 재활용되지 못하기 때문에 고형화 처리되거나 소각되고 있는 실정에 있다. 따라서 이들에 대한 처리 및 재활용이 용융환원제철공정의 중요한환경 문제로 떠오르고 있다.
용융환원제철공정인 파이넥스 (FINEX)공정에서는 8 mm이하의 미분광을 직접 사용하고， 유동로 내의 높은 가스 유속으로 기계적/환원 분화와유동로 내의 사이클론 집진 효율 한계 등으로 인하여 다량의 극미분 함철 부산물인 함철 슬러지와 함철 더스트가 발생한다. 주요 구성성분은 철원으로 사용할 수 있는 철분， 열원과 환원제로 사용할 수 있는 탄소, 그리고 부원료로 2020/004738 1»（：1^1{2018/015067
사용할 수 있는 （： 화합물， 화합물 등의 기타 성분들을 포함하고 있다. 용융환원제철공정에서 발생되는 함철 부산물인 함철 슬러지와 함철 더스트의 평균 입경은 극미분 상태이며, 수처리 시스템 공정으로 처리되는 함철 슬러지는 약 35 %의 수분을 함유하고 있으며， 건식 집진으로 처리되는 함철 더스트는수분이 거의 없게 된다.
상기 함철 부산물인 함철 슬러지와 함철 더스트를 분말상으로 투입할 경우에는 용융가스화로 상부에 형성되는 강한 상승기류로 인하여 분말상의 원료 대부분이 유실되어버릴 우려가 있다. 이에， 함철 부산물인 함철 슬러지와 함철 더스트를 괴상으로 응집시켜 용융가스화로에 투입하여야 한다. 다만， 이렇게 응집시켜 투입하는 경우에도 브리켓 이송 저장과정에서 분화되거나， 브리켓을 고온의 용융가스화로 상부에 장입하게 되면， 다시 분화되어 분말상으로 변화되면서 원료 대부분이 유실되어 버릴 우려가 있다. 따라서， 고온의 용융가스화로에 장입하는 경우에도 일정 형상을 유지하여 괴상을 환원철을 대체하는 철원으로 사용이 가능한 브리켓의 개발이 절실히 요구되고 있다.
분철과 더스트 또는 슬러지 중 하나 이상의 부산물을 혼합하여 브리켓을 제조하는 방법이 제안 되었으나， 이는 브리켓의 압축강도는 확보되지만 이송과정에서 충격을 받았을 때 브리켓이 다시 분으로 분화되거나， 고온의 용융가스화로에 장입하게 되면 열간충격으로 인하여 브리켓이 다시 분으로 분화되는 문제점이 있다.
또한， 철광석 원료와 석탄 원료를 혼합하여 혼합물을 제조하고, 가압 성형하여 브리켓을 성형한 다음에 300 내지 700 °（：에서 소성하는 탄재 내장 브리켓 제조 방법이 제안 되었으나， 고온의 소성공정을 거쳐야 되므로 공정이 복잡해지고 에너지 비용이 많이 소요되는문제점이 있다.
【발명의 내용】
【해결하고자하는 과제】
본 발명은 함철 브리켓 및 그 제조방법을 제공하고자 한다. 보다 구체적으로 함철 슬러지에 용 와 함철 더스트（加 ）를 함유한 함철 브리켓 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
【과제의 해결 수단】 2020/004738 1»（：1^1{2018/015067
본 발명의 일 실시예에 의한 함철 브리켓 제조 방법은 함철 슬러지와 함철 더스트를 혼합하여 함철 혼합물을 제조하는 단계; 함철 혼합물을 사전 조립하여 응집체를 제조하는 단계; 응집체， 점결탄， 및 바인더를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 및 혼합물을성형하는 단계;를 포함한다.
혼합물을 제조하는 단계 이후에, 혼합물을 숙성시키는 단계를 더 포함할수 있다.
함철 혼합물의 수분 함량은 10 내지 20 중량%일 수 있다.
응집체의 평균 입경은 1 내지 5 ■일 수 있다. 더욱 구체적으로 응집체의 평균 입경은 2 내지 4 111111일 수 있다.
점결탄의 입경은 1■ 이하일 수 있다.
점결탄의 도가니 팽창지수（011（^1316 3\¥61 1 용 Number , 031^）는 4 내지 9일 수 있다.
응집체 및 점결탄의 합 100 중량부에 대하여， 점결탄은 10 내지 30 중량부일 수 있다.
응집체 및 점결탄의 합 100 중량부에 대하여， 바인더는 4 내지 8 중량부일 수 있다.
바인더는 천연전분， 알파전분， 변성전분， 덱스트린, 옥분, 타피오카 파우더， 밀 파우더 , 쌀파우더 또는 이들의 조합을포함할수 있다.
바인더는 전분을 70 내지 90 중량%포함할수 있다.
혼합물을 숙성시키는 단계는， 혼합물이 50 내지 100 °（：를 유지하도록 가열하는 과정을 포함할수 있다.
혼합물을 숙성시키는 단계는, 혼합물을 교반하는 과정을 포함할 수 있다.
혼합물을 성형하는 단계는, 압력조건이 10 내지 30 /01）으로 가압 성형하는 과정을포함할수 있다.
함철 브리켓의 체적은 10 내지 70 0：일 수 있다.
함철 브리켓은 용융환원제철공정에 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 함철 브리켓은 함철 혼합물, 점결탄 및 바인더를 포함하고， 함철 혼합물이 응집된 응집체를 포함하고， 응집체의 평균 입경은 1 내지 5 1ä인 함철 브리켓을 제공한다. 2020/004738 1»（：1^1{2018/015067
응집체의 평균 입경은 2 내지 4 ^11일 수 있다.
브리켓의 단면에 대하여， 입경이 1 내지 5 1^1인 응집체의 면적이 브리켓 전체 면적에 대하여 30 내지 80 %일 수 있다.
【발명의 효과】
본 발명의 일 실시예에 의하여, 용융환원제철공정에서 발생되는 극미분의 함철 부산물인 함철 슬러지와 함철 더스트를 혼합하여 함철 혼합물을 제조하여 수분을 제어하고, 함철 혼합물을 사전 조립하여 입경을 키운 응집체를 제조한 후， 응집체를 일정 입경 이하의 점결탄과 바인더와 혼합하여 혼합물을 제조하고, 이를 숙성 및 성형함으로써 제조된 함철 브리켓은， 이를 고온의 용융가스화로에 장입하였을 때에도 일정 크기의 형상을 유지하게 된다.
본 발명의 일 실시예에 의한 함철 브리켓은 높은 냉간강도와 열간강도를 가진다.
본 발명의 일 실시예에 의한 함철 브리켓은 용융환원제철공정에서 괴상의 환원철（: ¾
Figure imgf000006_0001
^011, 狀1）을 대체하는 철원으로써 사용 가능하다. 따라서, 유동환원로에서의 배출이 불량하거나， 분환원철의 괴성화 장치에서 연속조업이 되지 않을 때 , 용융가스화로에 브리켓을 장입함으로서 용철 생산량을유지시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 함철 브리켓을 용융가스화로 상부로 장입할 수 있어， 용융환원제철공정에서 발생되는 함철 부산물인 함철 슬러지나 함철 더스트를 재활용 할 수 있어, 용융환원제철공정의 경제성도 향상시킬 수 있다.
【도면의 간단한설명】
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 함철 브리켓의 제조 방법의 개략적인 순서도이다.
도 2는 도 1에서 제조한 함철 브리켓을 사용한 용철제조장치의 개략적인 도면이다.
도 3은 도 1에서 제조한 함철 브리켓을 사용한 또 다른 용철제조장치의 개략적인 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예의 함철 브리켓의 단면의 개략적인 2020/004738 1»（：1^1{2018/015067
도면이다.
【발명을실시하기 위한구체적인 내용】
본 명세서에서， 제 1， 제 2 및 제 3 등의 용어들은 다양한 부분， 성분， 영역， 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느부분，성분，영역，층또는 섹션을 다른 부분，성분,영역， 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서 , 이하에서 서술하는 제 1부분， 성분, 영역, 층또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제 2부분， 성분, 영역， 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.
본 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때， 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라다른구성요소를 더 포함할수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서， 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는”의 의미는 특정 특성， 영역, 정수, 단계， 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며， 다른 특성， 영역， 정수， 단계， 동작， 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
본 명세서에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합”의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서， 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을포함하는 것을 의미한다. 이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않으며 , 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 함철 브리켓의 제조 방법을 순차적으로 보여주는 순서도이다.
도 1에서 나타나듯이, 본 발명의 실시예에 따른 함철 브리켓 제조 2020/004738 1»（：1^1{2018/015067
방법은， 함철 슬러지와 함철 더스트를 혼합하여 함철 혼합물을 제조하는 단계（ 0）， 함철 혼합물을 사전 조립하여 응집체를 제조하는 단계比20）， 응집체, 점결탄 및 바인더를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계比30）， 및 혼합물을 성형하는 단계 ½40）를 포함한다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 함철 브리켓 제조 방법은 필요에 따라 제시된 과정들 외에 추가적인 과정을 더 포함할수도 있다.
먼저， 단계（ 0）은 함철 슬러지와 함철 더스트를 혼합하여 함철 혼합물을 제조한다. 함철 슬러지는 용융환원제철공정에서 발생되는 함철 부산물이다. 함철 슬러지는 수처리 시스템 공정으로 처리되기 때문에, 30 내지 50%의 수분 함량을 가지며， 케이크 형태이다.
함철 더스트는 건식 집진으로 처리되기 때문에 수분을 5% 이하로 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서는 함철 슬러지와 함철 더스트의 혼합 비율을 적절히 조절함으로써， 전체 함철 혼합물의 수분을 제어할수 있다. 구체적으로, 함철 혼합물 100중량부에 대하여 함철 슬러지를 30내지
60중량부 및 함철 더스트를 70 내지 40중량부로 혼합할수 있다.
이 때， 함철 혼합물은 10내지 20중량%의 수분 함량을 가질 수 있다. 함철 더스트의 배합량이 너무 많아, 함철 부산물의 수분이 너무 적어질 경우 후술할 단계（320）에서 응집체가 적절히 응집되지 못하는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 함철 슬러지의 배합량이 너무 많아， 함철 부산물의 수분이 너무 많아질 경우, 함철 부산물 저장빈 내 부착으로 원활한 브리켓 제조 작업이 진행되지 못하는 문제가 발생할 수 있다. 더욱 구체적으로 함철 혼합물의 수분 함량은 15 내지 20 중량%가 될 수 있다. 함철 혼합물은 철광석에 비해
Figure imgf000008_0001
불순물을 적게 포함하는 점에서 구분된다.
다음으로， 단계 ½20）은 함철 혼합물을 사전 조립하여 응집체를 제조한다. 함철 혼합물의 평균 입경은 30 의 극미분 상태로 비표면적이 매우 넓은 상태이다. 함철 혼합물의 비표면적을 줄이기 위하여， 1 내지 5 01111의 평균 입경을 가지도록 함철 혼합물을 사전 조립하여 응집체를 제조하게 된다. 함철 혼합물 사전 조립은 고속믹서기 또는 조립기 이16 261·）룰사용할수 있으며， 함철 슬러지와 함철 더스트를사전 2020/004738 1»（：1^1{2018/015067
조립함으로써， 비표면적을 감소시켜 브리켓의 강도를 향상시킬 수 있다.
이 때， 사전 조립 과정에서 수분을 첨가하는 과정을 더 포함할 수도 있다 . 함철 더스트와함철 슬러지를 혼합하여 저장 및 운송을 위하여는 수분 함량이 적어야 한다. 이는 저장 및 운송 과정에서 함철 더스트와 함철 슬러지가 부착되지 않아야 저장 및 운송이 원활하기 때문이다. 사전 조립 과정에서는 수분의 함량이 15내지 20중량%가 바람직한데， 이를 위하여 사전 조립 과정에서 수분을 첨가하는 과정을 더 포함할수 있다.
본 발명의 발명자들은 용융환원제철공정에서 괴상의 환원철을 대체하는 철원으로 사용 가능한 브리켓 제조 방법에 대하여 깊이 연구하던 중, 상기 브리켓을 1000 °（：의 용융가스화로 돔 부에 장입할 경우에 극미분의 함철 부산물인 함철 슬러지와 함철 더스트를 사전 조립하여 비표면적을 감소시키고， 석탄의 연화용융 특성으로 인하여 함철 부산물인 함철 슬러지와 함철 더스트를 고온에서도 결합시킬 수 있는 미분의 점결탄을 적절히 이용할 경우에는， 함철 부산물인 함철 슬러지와 함철 더스트를 다시 분으로 분화되지 않고 일정 크기의 형상을 유지하여 괴상의 환원철을 대체하는 철원으로 사용할 수 있다는 것을 확인하고 본 발명에 이르게 되었다.
즉, 함철 슬러지와 함철 더스트를사전 조립하면 비표면적이 감소되고, 점결탈을 적절히 이용하여 함철 브리켓을 제조하여 사용하는 경우， 다시 분으로 분화하지 않고 일정 크기의 형상을 유지하여， 괴상의 환원철을 대체하는 철원으로 사용할 수 있어， 용융환원제철공정의 경제성을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
단계 ½20）에서 제조되는 응집체는 1 내지 5 _의 평균 입경을 가질 수 있다. 응집체의 평균 입경이 너무 작으면 비표면적이 넓어 바인더 사용량이 증가하거나 충분한 강도가 확보되지 못하는 문제가 발생되기도 하고, 너무 크면 사전 조립 시간이 너무 길어지게 되어 생산성이 저하되는 문제가 발생될 수 있다. 따라서 전술한 평균 입경의 크기를 갖는 응집체를 제조할 수 있다.
더욱 구체적으로는 1 내지 4 ■의 평균 입경을 가질 수 있다.
더욱 구체적으로는 2 내지 4 _의 평균 입경을 가질 수 있다. 더욱 구체적으로는 1 내지 3 mm의 평균 입경을 가질 수 있다.
이 때， 본 명세서에서， “입경” 은 입자와 동일한 부피를 갖는 구를 가정하여， 그 구의 지름을 의미한다.
다음으로， 단계 (S30)은 응집체， 점결탄 및 바인더를 혼합하여 혼합물을 제조한다.
점결탄과 관련하여， 석탄은 다양한 방식으로 분류될 수 있다. 석탄의 분류를 위해 석탄화도라는 기준이 사용될 수 있다. 석탄화도란, 지하에서의 시간, 압력, 및 온도 변화에 따라 식물의 휘발분 (volat i le matter)이 감소하고, 고정 탄소 ( f ixed carbon)의 양이 증가하는 과정을 의미한다. 석탄은 석탄화도에 따라 다음과 같이 분류할 수 있다. 즉， 석탄은 그 석탄화도에 따라 탄소분 (무수 무회 기준， dry ash free basis)이 약 60 % 이하인 이탄, 약 60 내지 70 %인 갈탄， 약 70 내지 75 %인 아역청탄, 약 75 내지 85 %인 역청탄， 약 85 내지 94 %인 무연탄으로 구분된다.
한편， 석탄은 점결성 여부에 따라 점결탄과 비점결탄으로 분류될 수도 있다. 점결성을 가진 역청탄은 건류 시 석탄입자가 서로 결합하는 특성을 가진다. 점결성은 석탄을 가열하면 350 내지 400 °C 부근에서 열연화성 및 유동 현상을 보이면서 석탄 입자들이 상호 결합하여 열분해 가스 발생에 의해 팽창하며， 450내지 500 °C 부근에서 고화에 의한수축 현상을 나타내는 것을 의미한다. 점결성은석탄을 820 + 5 °C의 최종온도까지 가열하여 석탄의 팽창 특성을 측정하는 석탄-도가니 팽창지수 측정법 (KS E ISO 501)에 의해 도가니 팽창지수 (crucible swel l ing number , CSN)로 평가한다. 도가니 팽창지수가 3 이상인 석탄은 점결탄으로 분류하고， 도가니 팽창지수가 3 미만인 석탄은 비점결탄으로 분류한다.
단계 (S30)에서 점결탄을 혼합함으로써, 연화용융 특성으로 인하여 함철 부산물인 함철 슬러지와 함철 더스트를 고온에서도 결합시킬 수 있다. 점결탄을 적절히 이용할 경우에는， 함철 부산물인 함철 슬러지와 함철 더스트를 다시 분으로 분화되지 않고 일정 크기의 형상을 유지하여 괴상의 환원철을 대체하는 철원으로사용할수 있다.
단계 (S30)에서의 점결탄은 미분 형태로서, 입경이 1 mm 이하인 것이 바람직하다. 점결탄의 입경이 작을수록， 점결탄의 비표면적이 증가하게 되며， 2020/004738 1»（：1^1{2018/015067
고온에서 결합력이 거의 없는 함철 부산물을 결합시킬 수 있는 충분한 석탄을 제공할수 있게 된다.
단계比30）에서의 점결탄은 4 내지 9 의 도가니 팽창지수（ 比 $¥61 1 ing Number , 。 를 갖는 것이 바람직하다. 이 때 , 도가니 팽창지수는, 전술된 바와 같이， 석탄-도가니 팽창지수 측정법
Figure imgf000011_0001
E 130 501）에 의해 평가될 수 있으며， 도가니 팽창지수가높은 석탄은 건류 시 석탄입자가서로 결합하는 특성을 가진다. 도가니 팽창지수가 너무 낮은 점결탄의 경우, 고온에서 석탄 입자 사이의 결합력이 저하되어 함철 부산물을 충분하게 결합시킬 수 없고, 따라서 함철 브리켓의 열간강도가 저하되는 경우가 있으므로， 본 발명에서는 4 내지 9 의 도가니 팽창지수를 갖는 점결탄을 사용한다.
단계 ½30）에서의 점결탄은 응집체 및 점결탄의 합 100 중량부에 대하여， 5내지 30중량부가포함될 수 있으며，보다구체적으로는 10내지 30 중량부가포함될 수 있고，더욱 구체적으로는 10내지 20중량부가포함될 수 있다. 이 때， 점결탄의 함량이 너무 적은 경우에는 고온에서 응집체를 충분하게 결합시킬 수 없어서 함철 브리켓의 열간강도가 오히려 저하될 수 있는 문제점이 있으며, 점결탄의 함량이 너무 많은 경우에는 점결탄이 필요 이상으로 과다하게 투입됨으로써 응집체의 양이 감소될 우려가 있다. 이에， 점결탄의 함량을 전술한 범위로 조절한다.
한편， 응집체는응집체 및 점결탄의 합 100중량부에 대하여, 70 내지
95 중량부일 수 있으며， 보다 구체적으로는 70 내지 90 중량부일 수 있고， 더욱 구체적으로는 80 내지 90 중량부일 수 있다. 다만, 이러한 응집체의 함량은 전술한 점결탄의 함량을 제외한 양으로 결정되는 것으로서， 이에 한정되는 것은 아니다.
한편， 전술한사전 조립된 함철 혼합물, 즉, 응집체와 점결탄만으로는 실온에서 응집되기 위해 필요한 결합력을 제공할 수 없는 경우가 있다. 이 경우， 응집체와 점결탄 외에 바인더를 더 포함할수 있다.
이 때， 바인더는응집체와 점결탄의 합 100중량부에 대하여 , 4내지 8 중량부가 포함될 수 있다. 바인더의 함량이 너무 적을 경우에는 상온강도를 확보할 수 없어 함철 브리켓을 이송 또는 저장하는 과정에서 함철 브리켓이 2020/004738 1»（：1^1{2018/015067
파손될 수 있고, 그 결과 용융가스화로의 돔（（100½）부에 존재하는 강한 상승기류에 의하여 유실되는 문제가 발생할 수 있으며， 바인더의 함량이 너무 많은 경우에는 더 이상 강도 증진 효과가 없다. 이에， 바인더의 적절한 함량 범위는 응집체와 점결탄의 합 100 중량부에 대하여 4 내지 8 중량부로 한정한다.
단계 30）에서의 바인더는 천연전분， 알파전분， 변성전분， 덱스트린， 옥분， 타피오카 파우더， 밀 파우더， 쌀 파우더 또는 이들의 조합일 수 있다. 전분은 자연에서 추출되는 탄수화물의 일종으로서, 여러 개의 포도당이 글루코시드 결합으로 결합된 천연고분자이다. 전분은 모든 녹색 식물이 에너지 저장용으로 입자（ 31111163）형태로 존재하며，옥수수，카사바, 밀， 감자, 쌀 등에 많이 함유되어 있다. 전분은 아밀로스（삐 1036）와 아밀로펙틴（꽤기애 !!）이란 2 가지의 성분으로 구성된다. 둘 다 다당류인데， 포도당이 곧은 사슬 모양 및 나선형으로 결합된 것이 아밀로스이고， 포도당이 나뭇가지 모양으로 결합된 것이 아밀로펙틴이다. 식물의 종류에 따라 둘의 비율이 다르긴 한데, 대개 20 내지 30 %의 아밀로스와 70 내지 80 %의 아밀로펙틴으로 전분이 구성된다. 전분 입자 구조를 나타내었는데， 아밀로펙틴 사슬이 규칙적으로 배열되어 있는 결정영역 구조와 아밀로스 사슬이 불규칙적으로 분산되어 있는 비결정 영역 구조가순차적으로 교차되어 있다.
전분은 찬물에는녹지 않지만， 뜨거운 물에는 겔 형태로 녹아풀처럼 된다. 녹는다고 해서 설탕이나 소금처럼 단순히 용해되는 것은 아니고,
Figure imgf000012_0001
복잡한 과정을 거친다. 전분은 원래 반 결정 구조를 이루고 있다. 그런데 전분을 뜨거운 물에 넣으면 전분 입자 사이로 물이 침투해서 전분입자가 부풀어 오르고， 결국에는 전분의 반 결정 구조가붕괴된다. 이 때 갇혀있던 아밀로스 분자가 전분입자로부터 빠져 나오고， 이 아밀로스 분자들이 서로 연결되면서 전분 액의 점성이 높아져서 풀처럼 끈적하게 된다. 이것이 호화 또는 알파화라고 하는 반응이다. 일반적으로 아밀로스 함량이 높을수록 풀처럼 되는 겔화가 용이하게 된다. 전분이 호화 되어야 함철 브리켓의 바인더로서 기능을 하게 된다. 2020/004738 1»（：1^1{2018/015067
상기 바인더는 분말 형태이며， 전분 함량이 70 내지 90 중량%이다. 전분 함량이 너무 적은 경우에는 혼합물을 충분하게 결합 시킬 수 없어서 함철 브리켓의 넁간강도가 저하될 수 있는 문제점이 있다.
바인더는 분말 상태로 마련될 수 있다. 분말 상태의 바인더를 사용하면， 응집체, 점결탄과 바인더 혼합물의 흐름성이 개선되어 균일한 함철 브리켓 제조가 가능하다. 또한， 함철 브리켓 제조 시 분말 상태의 바인더를사용하면, 조업에 사용하기 전 추가적인 건조과정을 거치지 않아도 브리켓의 강도를 충분히 확보할 수 있다. 또한, 분말 상태의 바인더는 그 부피를 최소화하여 보관 및 운송이 용이하며， 동절기에 결빙 등을 걱정할 필요가 없다.
이와는 대조적으로, 액체 상태의 바인더를 사용하는 경우， 높은 수분 함량으로 인해 바인더와 응집체 및 점결탄 혼합물의 흐름성을 저하시켜, 브리켓을 제조하는 과정에서 부착현상이 발생하고， 성형기에 혼합물이 불균일하게 장입되는 현상이 발생하여 브리켓의 강도 및 형상이 불균일하게 되는 현상이 발생되기도 한다. 또한， 이렇게 제조된 함철 브리켓은 높은 수분 함량을 갖기 때문에 브리켓의 강도를 확보하기 위하여 용융가스화로에 장입하기 전 건조 공정을 추가적으로 실시해야 하고， 이로 인해 전체적인 공정 시간 및 비용이 상승하고, 공정 효율이 저하되기도 한다. 또한, 액체상태의 바인더는 층분리로 인하여 바인더 성분을 균일하게 유지하기가 어려우며, 동절기에는 결빙되므로， 저장이 용이하지 않다.
단계 ½30）이후， 응집체， 점결탄 및 바인더의 혼합물을 숙성시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 응집체， 점결탄 및 바인더 혼합물이 제조되면， 혼합물을 숙성기의 몸체 내부에 장입하고, 스팀 공급수단을 통해 몸체 내부에 스팀을 공급하면서 혼합물을 숙성시킨다.
혼합물을 숙성하는 동안 혼합물이 50 내지 100 °0 , 바람직하게는 60 내지 90
Figure imgf000013_0001
정도를 유지하도록 몸체 내부 환경을 제어할 수 있다. 혼합물의 온도가 너무 높은 경우 혼합물의 온도를 높이는데 많은 에너지가 소요되어 공정 효율면에서 바람직하지 않고, 혼합물의 온도가 너무 낮은 경우 전분 바인더의 호화 반응이 중분하게 일어나지 않아 원하는 강도를 갖는 함철 브리켓을 제조하기 어렵다. 2020/004738 1»（：1^1{2018/015067
숙성 과정에서, 교반기를 이용하여 혼합물을 교반할 수 있다. 교반기를 이용하여 혼합물을 교반하면, 혼합물의 온도를 전체적으로 균일하게 조절할 수 있다. 또한, 혼합물을 숙성하는 과정에서 전분이 호화반응을 일으켜 점성이 생기는데, 교반기를 이용하여 혼합물을 교반하면 혼합물과 교반기가 접촉하여 마찰열이 발생하게 된다. 이렇게 발생하는 마찰열은 몸체 내부로 공급되는 스팀과 함께 전분의 호화반응을 일으키는데 열원으로사용될 수 있다.
이와 같은 방법으로 혼합물을 숙성하면， 점결탄 내에 균일하게 분산되어 있는 전분 바인더가 숙성기의 몸체 내부 온도가 상승되면 팽창되어 점도가높은상태로 변화되는호화반응이 일어나게 된다. 그 결과， 호화된 전분 바인더는 응집체 및 점결탄에 대한 결합력을 발현하여 후속 공정에서 제조되는 함철 브리켓의 냉간강도를 크게 향상시킬 수 있다.
다음으로, 단계比40)은 혼합물을 성형하는 단계이다. 숙성 과정이 완료되면, 숙성기 몸체에서 혼합물을 인출하여 성형기에 장입하여 함철 브리켓을 제조한다. 함철 브리켓은 한 쌍의 롤러 사이로 숙성된 혼합물을 장입한후 압착하여 제조될 수 있다.
이때 , 상기 가압성형시의 압력은 통상적인 롤 프레스 성형기의 성형압력이면 충분하며， 10 내지 30 /011 의 압력조건에서 수행되는 것이 바람직하다. 압력이 너무 작은 경우에는 중분한 성형압력을 가하지 못하여 넁간강도를 확보할 수 없어， 본 발명에 따른 함철 브리켓을 이송 또는 저장하는 과정에서 파손되는 경우가 발생될 수 있으며, 압력이 일정 이상이 되면 더 이상강도증진 효과가 없다.
도 2는 도 1에서 제조한 함철 브리켓을 사용하는 용철제조장치 ( 100)를 개략적으로 나타낸다. 도 2의 용철제조장치 ( 100)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며， 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 도 2의 용철제조장치 ( 100)를 다양한 형태로 변형할 수 있다.
도 2의 용철제조장치 ( 100)는 용융가스화로 ( 10) 및 충전층형 환원로 (20)를 포함한다. 이외에 필요에 따라 기타 다른 장치를 포함할 수 있다. 충전층형 환원로 (20)에는 철광석이 장입되어 환원된다. 충전층형 2020/004738 1»（：1^1{2018/015067
환원로 (20)에 장입되는 철광석은 사전 건조된 후에 충전층형 환원로 (20)를 통과하면서 환원철로 제조된다. 충전층형 환원로 (20)는 충전층형 환원루로서, 용융가스화로 ( 10)로부터 환원가스를 공급받아 그 내부에 충전층을 형성한다.
도 1의 제조 방법으로 제조한 함철 브리켓과 성형탄은 용융가스화로 ( 10)에 장입된다. 융가스화로 ( 10)의 상부에는 돔부 (101)가 형성된다. 즉, 용융가스화로 ( 10)의 다른 부분에 비해 넓은 공간이 형성되고， 여기에는 고온의 환원가스가 존재한다. 한편, 화가 통기성을 제공하므로, 용융가스화로 ( 10)의 하부에서 발생한 다량의 가스와 충전층형 환원로 (20)에서 공급된 환원철이 용융가스화로 ( 10)내의 석탄충전층을 좀더 쉽고 균일하게 통과할수 있다.
전술한 함철 브리켓 및 성형탄 이외에 괴상 탄재 또는 코크스를 필요에 따라 용융가스화로 ( 10)에 장입할 수도 있다. 용융가스화로 ( 10)의 외벽에는 풍구 (30)를 설치하여 산소를 취입한다. 산소는 석탄충전층에 취입되어 연소대를 형성한다. 성형탄은 연소대에서 연소되어 환원가스를 발생시킬 수 있다.
즉， 충전층형 환원로 (20)로 장입되는 철광석과 용융가스화로 ( 10)에 장입되는 함철 브리켓은 구별될 필요가 있다.
도 3은 도 1에서 제조한 함철 브리켓을 사용한 용철제조장치 (200)를 개략적으로 나타낸다. 도 3의 용철제조장치 (200)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 도 3의 용철제조장치 (200)를 다양한 형태로 변형할 수 있다. 도 3의 용철제조장치 (200)의 구조는 도 2의 용철제조장치 ( 100)의 구조와 유사하므로， 동일한부분에는 동일한도면부호를사용하며 그상세한설명을 생략한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 용철제조장치 (200)는 용융가스화로 ( 10)， 유동층형 환원로 (22) , 환원철 압축장치 (40) 및 압축 환원철 저장조 (50)를 포함한다. 여기서, 압축 환원철 저장조 (50)는 생략할수 있다.
제조된 함철 브리켓과성형탄은 용융가스화로 ( 10)에 장입된다. 여기서， 용융가스화로에 장입되는 성형탄은 용융가스화로 ( 10)에서 환원가스를 2020/004738 1»（：1^1{2018/015067
발생시키고 발생된 환원가스는 유동층형 환원로 (22)에 공급된다. 분철광석은 유동층을 가진 복수의 환원로들 (22)에 공급되고， 용융가스화로 ( 10)로부터 유동층형 환원로 (22)에 공급된 환원가스에 의해 유동되면서 환원철로 제조된다. 환원철은 환원철 압축장치 (40)에 의해 압축된 후 압축 환원철 저장조 (50)에 저장된다. 압축된 환원철은 압축 환원철 저장조 (50)로부터 용융가스화로 ( 10)에 제조된 함철 브리켓 및 성형탄과 함께 장입되어 용융가스화로 ( 10)에서 용융된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예의 함철 브리켓의 단면의 개략적인 도면이다.
함철 브리켓은 함철 혼합물， 점결탄 및 바인더를 포함한다. 함철 혼합물, 점결탄 및 바인더에 대해서는 전술한 함철 브리켓의 제조 방법에서 설명하였으므로， 중복되는 설명은 생략한다.
도 4에서 나타나듯이， 본 발명의 일 실시예에 의한 함철 브리켓 (300)은 함철 혼합물이 응집된 응집체를 포함한다 (310) . 응집체를 제외한 부분 (320)은 응집되지 않은 함철 혼합물， 점결탄 및 바인더가 균일하게 분산된 메트릭스부분이다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서 응집체란 바인더 및 점결탄 없이， 함철 혼합물만으로 응집된 입자를 의미하며， 그 입경이 0. 1 ^ 이상인 것을 의미한다.
응집체는 함철 브리켓 제조 방법의 단계比20)에서 사전 조립하여 제조된 응집체가 단계 30) 및 단계 (340)에서 파괴되지 않고, 잔존하게 된다.
응집체 (310)의 평균 입경은 1 내지 5 _일 수 있으며, 이는 전술한 함철 브리켓의 제조 방법에서의 응집체 입경 한정 이유와동일하다.
브리켓의 단면에 대하여, 입경이 1 내지 5 _인 응집체의 면적이 브리켓 전체 면적에 대하여 30 내지 80 %일 수 있다. 응집체의 점유 면적이 너무 적으면, 적절한 브리켓 강도를 확보하기 어려울 수 있다. 응집체의 점유 면적이 너무 많으면， 점결탄 및 바인더의 함량이 적어지고， 마찬가지로 적절한브리켓 강도를 확보하기 어려울 수 있다.
도 4에서 볼 수 있는 바와 같이， 함철 브리켓 내에는 응집체가 2020/004738 1»（：1^1{2018/015067
존재한다. 응집체는 구 또는 여러 가지 형태일 수 있으며， 입경이 1 내지 5 ■인 응집체의 면적이 브리켓 전체 면적에 대하여 30 내지 80 %일 수 있다.
이하본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 다만 하기의 실시예는 본 발명의 일 실시예 일 뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예
실시예 1-1
함철 슬러지와 함철 더스트를 혼합하여 수분 함량 15중량% 함철 혼합물을 제조하였다. 제조된 함철 혼합물을 고속회전믹서（ 此사）에서 평균 입경이 1. 1ä가 되도록사전 조립을 하여 응집체를 제조하였다. 제조된 응집체 85중량%와 입경이 1111111이하이며, 도가니 팽창지수 6.8인 점결탄 15중량%로 구성된 함철 브리켓의 주성분 100중량부에 대하여 옥수수 전분 바인더 6중량부를 2분간균일하게 혼합하였다. 혼합물을 다시 이를 숙성기에 투입하고 스팀을 숙성기 내부에 공급하여 숙성기 내부의 온도를 높여서 15분간숙성 혼합하였다. 숙성된 혼합물을 롤프레스에서 20 八: III의 압력으로 가압하여 64.5ä X 25.4ä X 19. 1ä크기의 필로우（ 1 10¾0 형상의 브리켓을 제조하였다.
실시예 1-2
함철 혼합물의 수분 함량 16중량%， 평균 입경이 1.8ä가 되도록 사전 조립하고， 나머지 조건은실시예 1-1과 동일하게 브리켓을 제조하였다.
실시예 1-3
함철 혼합물의 수분 함량 18중량%. 평균 입경이 2.7ä가 되도록 사전 조립하고, 나머지 조건은실시예 1-1과 동일하게 브리켓을 제조하였다.
실시예 1-4
함철 혼합물의 수분 함량 20중량%, 평균 입경이 3.5ä가 되도록 사전 조립하고， 나머지 조건은 실시예 1-1과 동일하게 브리켓을 제조하였다.
실시예 1-5
함철 혼합물의 수분 함량 14중량%， 평균 입경이 0.7ä가 되도록 사전 조립하고, 나머지 조건은실시예 1-1과동일하게 브리켓을 제조하였다.
실시예 2 2020/004738 1»（：1^1{2018/015067
함철 슬러지와 함철 더스트를 혼합하여 수분 함량 18중량% 함철 혼합물을 제조하였다. 제조된 함철 혼합물을 고속회전믹서（ 此사·）에서 평균 입경이 1.7ä가 되도록사전 조립을 하여 응집체를 제조하였다. 제조된 응집체 85중량%와 입경이 1ä이하이며， 도가니 팽창지수 7.5인 점결탄 15 중량%로 구성된 함철 브리켓의 주성분 100중량부에 대하여 옥수수 전분 바인더 6중량부를 2분간균일하게 혼합하였다. 혼합물을 다시 이를 숙성기에 투입하고 스팀을 숙성기 내부에 공급하여 숙성기 내부의 온도를 높여서 15분간숙성 혼합하였다. 숙성된 혼합물을 롤프레스에서 20 八: 111의 압력으로 가압하여 64.5_ X 25.4· X 19.
Figure imgf000018_0001
크기의 필로우（ 1 1이0 형상의 브리켓을 제조하였다.
실시예 3
함철 슬러지와 함철 더스트를 혼합하여 수분 함량 16중량% 함철 혼합물을 제조하였다. 제조된 함철 혼합물을 고속회전믹서（ 此사）에서 평균 입경이 1.9ä가되도록사전 조립을 하여 응집체를 제조하였다. 제조된 응집체 85중량%와 입경이 1ä이하이며， 도가니 팽창지수 6.8인 점결탄 15중량%로 구성된 함철 브리켓의 주성분 100중량부에 대하여 알파전분 바인더 6중량부를 2분간균일하게 혼합하였다. 혼합물을 다시 이를 숙성기에 투입하고 스팀을 숙성기 내부에 공급하여 숙성기 내부의 온도를 높여서 10분간숙성 혼합하였다. 숙성된 혼합물을 롤프레스에서 20 八패의 압력으로 가압하여 64.5ä X 25.4ä X 19. 1ä크기의 필로우（ 1 10방） 형상의 브리켓을 제조하였다.
비교예 1
함철 슬러지와 함철 더스트를 혼합하여 수분 함량 11중량%인 함철 혼합물을 제조하였다. 제조된 함철 혼합물 85중량%와 입경이 1ä이하이며， 도가니 팽창지수 7.5인 점결탄 15중량%로 구성된 함철 브리켓의 주성분 100중량부에 대하여 밀 전분 바인더 6중량부를 3분간 균일하게 혼합하였다. 혼합물을 다시 이를 숙성기에 투입하고 스팀을 숙성기 내부에 공급하여 숙성기 내부의 온도를 높여서 15분간 숙성 혼합하였다. 숙성된 혼합물을 롤프레스에서 20 八:이의 압력으로 가압하여 64.5ä X 25.4ä X 19. 1ä크기의 필로우（ 1 1이0 형상의 브리켓을 제조하였다. 2020/004738 1»（：1^1{2018/015067
비교예 2
함철 슬러지와 함철 더스트를 혼합하여 수분 함량 16중량% 함철 혼합물을 제조하였다. 제조된 함철 혼합물을 고속회전믹서（ 此사）에서 평균 입경이 1.8ä가 되도록사전 조립을 하여 응집체를 제조하였다. 제조된 응집체 98중량%와 입경이
Figure imgf000019_0001
이하이며， 도가니 팽창지수 6.5인 점결탄 2중량%로 구성된 함철 브리켓의 주성분 100중량부에 대하여 옥수수 전분 바인더 6중량부를 2분간균일하게 혼합하였다. 혼합물을 다시 이를 숙성기에 투입하고 스팀을 숙성기 내부에 공급하여 숙성기 내부의 온도를 높여서 15분간숙성 혼합하였다. 숙성된 혼합물을롤프레스에서 20^/（ä의 압력으로 가압하여 64.5ä X 25.4· X 19. 1·크기의 필로우（ 1 1이¥） 형상의 브리켓을 제조하였다.
비교예 3
함철 슬러지와 함철 더스트를 혼합하여 수분 함량 17중량% 함철 혼합물을 제조하였다. 제조된 함철 혼합물을 고속회전믹서（£： 比11사）에서 평균 입경이 1.7ä가 되도록사전 조립을 하여 응집체를 제조하였다. 제조된 응집체 80중량%와 입경이 1ä이하이며， 도가니 팽창지수 2인 미점탄을 20중량%로 구성된 함철 브리켓의 주성분 100중량부에 대하여 옥수수 전분 바인더 7중량부를 2분간균일하게 혼합하였다. 혼합물을 다시 이를 숙성기에 투입하고 스팀을 숙성기 내부에 공급하여 숙성기 내부의 온도를 높여서 15분간숙성 혼합하였다. 숙성된 혼합물을 롤프레스에서 20^/011의 압력으로 가압하여 64.5ä X 25.4ä X 19. 1ä크기의 필로우（ 1 1 ） 형상의 브리켓을 제조하였다.
평가
평가 1 : 낙하분율측정
용융가스화로 장입되는 과정에서 발생하는 브리켓의 분화 정도를 파악하기 위하여 브리켓의 낙하분율을 측정하였다. 이를 위해 함철 브리켓 제조 후 1시간후에 2뇨요의 브리켓을 ¾높이에서 8회 자유낙하 시킨 후 6.3·이하의 입경을가진 브리켓의 비율로 낙하분율을측정하였다.
평가 2: 열간분율측정
용융가스화로 내부에서 발생하는 브리켓의 분화 정도를 파악하기 2020/004738 1»（：1^1{2018/015067
위하여 열간분율을 측정하였다. 이를 위해 800
Figure imgf000020_0001
및 질소 불활성 분위기로 설정된 가열조건하에서 직경 280ä의 원통형 반응로에 실온의 브리켓 약 1^ 정도를 투입한 후 外 의 회전속도로 원통형 반응로를 2◦분간 회전시켰다. 함철 브리켓의 열간 분화정도가 적을수록 열간강도가 우수하다고 판단되므로 미립비율로 3ä이하의 입경을 가진 촤 ·의 비율로 함철 브리켓 열간분율을 측정하였다.
결과
실시예 1-1 내지 3와 비교예 1-1 내지 5에 따라 제조한 함철 브리켓의 낙하분율과 열간분율의 측정 결과를 아래의 ［표 1］에 나타내었다.
【표 11
Figure imgf000020_0002
Figure imgf000021_0001
［표 1］을 참조하면， 실시예 1-1 내지 3에 따라 제조된 함철 브리켓의 낙하분율은 15%이하이고, 열간분율은 20%이하로 낙하분율과 열간분율 모두 양호한 강도를 나타냄을 알 수 있다.
다만, 실시예 1-5 의 경우， 사전 조립시 응집체의 입경이 너무 작아， 낙하분율 및 열간 분율이 일부 열화됨을 확인할 수 있었다.
비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 함철 브리켓의 낙하분율은 20% 이상이고， 열간분율은 20%초과로 높고， 비교예 3에 따라 제조된 함철 브리켓은 낙하분율은 만족하였으나， 열간분율이 20%초과하였다. 이와 같이 낙하분율 또는 열간분율이 높게 되면 용융가스화로에 환원철 (Hot Compacted
Iron： HCI )을 대체하는 철원으로 사용하기에 적합하지 않다.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며， 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
【부호의 설명】
10： 용융가스화로 20： 충전층형 환원로
22： 유동층형 환원로 30 : 풍구
40： 환원철 압축장치 50： 압축 환원철 저장조
100 , 200： 용철제조장치 101： 돔부
300： 함철 브리켓 310： 응집체
320： 메트릭스

Claims

【청구범위】
【청구항 1]
함철 슬러지와 함철 더스트를 혼합하여 함철 혼합물을 제조하는 단계;
상기 함철 혼합물을사전 조립하여 응집체를 제조하는 단계;
상기 응집체, 점결탄， 및 바인더를혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 및
상기 혼합물을성형하는 단계 ;
를 포함하는 함철 브리켓 제조 방법 .
【청구항 2]
제 1항에 있어서,
상기 혼합물을 제조하는 단계 이후에，
상기 혼합물을 숙성시키는 단계를 더 포함하는 함철 브리켓 제조 방법.
【청구항 3]
제 1항에 있어서,
상기 함철 혼합물의 수분 함량은 10 내지 20 중량%인 함철 브리켓 제조 방법.
【청구항 4]
제 1항에 있어서，
상기 응집체의 평균 입경은 1내지 5 mm인 함철 브리켓 제조 방법 . 【청구항 5】
제4항에 있어서，
상기 응집체의 평균 입경은 2내지 4 mm인 함철 브리켓 제조 방법 . 【청구항 6】
제 1항에 있어서，
상기 점결탄의 입경은 1 ä 이하인 함철 브리켓 제조 방법.
【청구항 7]
제 1항에 있어서，
상기 점결탄의 도가니 팽창지수(Crucible Swelling Number , CSN)는 4 2020/004738 1»（：1^1{2018/015067
내지 9인 함철 브리켓 제조 방법 .
【청구항 8]
제 1항에 있어서,
상기 응집체 및 점결탄의 합 100 중량부에 대하여， 상기 점결탄은 10 내지 30 중량부인 함철 브리켓 제조 방법.
【청구항 9】
제 1항에 있어서，
상기 응집체 및 점결탄의 합 100 중량부에 대하여, 상기 바인더는 4 내지 8 중량부인 함철 브리켓 제조 방법.
【청구항 10】
제 1항에 있어서，
상기 바인더는 천연전분, 알파전분, 변성전분, 덱스트린， 옥분, 타피오카 파우더， 밀 파우더 , 쌀 파우더 또는 이들의 조합을 포함하는 함철 브리켓 제조 방법 .
【청구항 11】
제 1항에 있어서，
상기 바인더는 전분을 70 내지 90 중량% 포함하는 함철 브리켓 제조 방법 .
【청구항 12】
제 2항에 있어서,
상기 혼합물을숙성시키는 단계는,
상기 혼합물이 50 내지 100 °（：를 유지하도록 가열하는 과정을 포함하는 함철 브리켓 제조 방법 .
【청구항 13】
제 2항에 있어서，
상기 혼합물을 숙성시키는 단계는，
상기 혼합물을 교반하는 과정을포함하는 함철 브리켓 제조 방법 . 【청구항 ½】
제 1항에 있어서，
상기 혼합물을성형하는 단계는， 2020/004738 1»（：1^1{2018/015067
압력조건이 10 내지 30 / (패으로 가압 성형하는 과정을 포함하는 함철 브리켓 제조 방법.
【청구항 15】
제 1항에 있어서，
상기 함철 브리켓의 체적은 10 내지 70 (X：인 함철 브리켓 제조 방법.
【청구항 16】
제 1항에 있어서,
상기 함철 브리켓은 용융환원제철공정에 사용되는 함철 브리켓 제조 방법 .
【청구항 17】
함철 혼합물， 점결탄 및 바인더를 포함하고，
상기 함철 혼합물이 응집된 응집체를 포함하고，
상기 응집체의 평균 입경은 1 내지 5■인 함철 브리켓.
【청구항 18】
제 17항에 있어서，
상기 응집체의 평균 입경은 2 내지
Figure imgf000024_0001
【청구항 19]
제 17항에 있어서，
상기 브리켓의 단면에 대하여， 입경이 1내지 5 _인 응집체의 면적이 브리켓 전체 면적에 대하여 30 내지 80 %인 함철 브리켓.
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