WO2022045724A1 - 패각을 이용한 제철소결용 석회석 대체재의 제조방법 - Google Patents

패각을 이용한 제철소결용 석회석 대체재의 제조방법 Download PDF

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WO2022045724A1
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a limestone substitute for iron sintering using discarded shells such as oyster shells,
  • the process of crushing the closed shells the process of removing the primary impurities of plastic and coating sand contained in the crushed shells, the process of heavy crushing the shells, 2 of the remaining amount contained in the crushed shells Limestone substitute that can be used instead of limestone for iron sintering, including the process of removing tea impurities, the process of washing and sorting waste shells by spraying washing water from the vibrating sieve, and the process of dewatering shell particles whose particle size has been adjusted by sorting It relates to a manufacturing method of
  • sintered ore is used as a raw material in a blast furnace of an ironworks.
  • the iron ore mixing raw material used for the production of the sintered ore contains powdered iron ore of about 10 mm or less and CaO such as limestone and quicklime, which have a smaller particle size than ordinary iron ore as an auxiliary material.
  • Raw materials and silica containing SiO 2 as a main component, and solid fuels such as coke and anthracite are included.
  • these mixing raw materials is cut out from the raw material storage bin according to the mixing ratio, and they are mixed in a mixer and added with an appropriate amount of moisture to assemble to a particle size suitable for sintering.
  • Sintered ore includes calcium ferrite (CaO-Fe 2 O 3 ), magnetite (Fe 3 O 4 ), hematite (Fe 2 O 3 ), and glassy silicate-based slag, which are produced by the main reaction of iron ore and limestone. is made up of substances from Their relative composition ratio in the sintered ore greatly varies depending on the fuel ratio in the blended raw material, the chemical composition of the raw material, the raw material particle size and the operating conditions of the sintering machine.
  • the particle size of the raw material used for manufacturing sintered ore limestone, which is the source of CaO, is generally 4 to 6 mm or less. Since the sintered ore is heated in a state where ore particles containing other components are mixed, when the temperature reaches about 1,200 °C, the melt is mainly produced by the reaction of Fe 2 O 3 and CaO components from the surface where the mixed ore particles are in contact. starts to be created
  • the present invention is to provide a substitute for limestone necessary for the production of sintered ore for blast furnace operation using discarded shells such as oyster shells as raw materials. It is an object of the invention to provide a method for producing a substitute for limestone for sintering.
  • the present invention is a first process (S10) of crushing the lung shells
  • It provides a method of manufacturing a substitute for limestone for iron sintering using shells, including a sixth step (S60) of dewatering shell particles whose particle size is controlled by screening.
  • the method for producing a limestone substitute for iron sintering using a shell according to the present invention has the following effects.
  • the limestone substitute for sintering according to the present invention does not contain elements such as K and Na that are harmful to iron production, improves air permeability of the sintered layer, and promotes bonding and crystallization in the sintering process to shorten the sintering time, thereby reducing fuel costs.
  • the limestone component can be replaced by using the discarded shells, it has the effect of securing depleted resources and improving the natural environment.
  • 1 is a process flow chart according to the manufacturing method of the limestone substitute for iron sintering using the shell of the present invention.
  • Figure 2 is a photograph showing the shell crushing process during the manufacturing process of the limestone substitute for iron sintering using the shell of the present invention.
  • 3 is a view for explaining the relationship between the frequency of the vibrating body and the angle of the rotating body when washing is performed during the manufacturing process of the limestone substitute for iron sintering using the shell of the present invention.
  • a sixth step (S60) of dewatering the shell particles whose particle size is controlled by sorting is included.
  • the shell applied to the present invention refers to the shell of a clam, and is a form in which the stratum corneum of the organic component and the stratum corneum of the inorganic component are mixed with each other.
  • shell tribal (shellfish) including oysters, clams, eardrums, lilies, clams, clams, clams, and the like, and gastropod shells including conch and abalone may be used.
  • the shell As a raw material for the sinter strengthening agent, it is necessary to have a certain particle size and granularity through the processes of separation, crushing, washing, and drying of foreign substances contained in the shell.
  • the shell is mainly composed of calcium carbonate.
  • the content (unit: wt%) of the main components constituting the shell is shown in Table 1 below.
  • the shell has calcium carbonate as a main component, and contains organic matter and trace amounts of silica sand, P 2 O 5 and the like.
  • These shells inhibit the binding of Fe 2 O 3 and SiO 2 , and promote the generation of calcium ferrite during sintering by the combination of CaO and SiO 2 , which serves as a bonding role for the sintered ore, thereby making the structure of the sintered ore dense. Improve the strength of sintered ore.
  • the present invention has the effect of securing depleted resources and improving the natural environment by replacing the conventional limestone components by utilizing the discarded shells.
  • iron ore mixing raw materials used in the production of sintered ore are powdered iron ore of about 10 mm or less as the main raw material, and limestone, quicklime, silica stone, and solid raw materials such as coke or anthracite are used as auxiliary raw materials.
  • the iron ore blending raw material is composed of 75.0 wt% of iron ore, 1.0 wt% of silica sand, 10.0 wt% of limestone, 1.5 wt% of quicklime, 5.0 wt% of solid fuel in which coke and anthracite are mixed in the same weight ratio, and 7.5 wt% of moisture .
  • shells of tribal (shellfish) including oysters, clams, tympanum, and lilies among molluscs and gastropods including conch, abalone, etc.
  • oysters A method for manufacturing limestone for iron sintering using shells as a raw material will be described.
  • the structural properties of the shell tissue also affect the properties of the pulverized particles.
  • the nacre appears as elongated rod-shaped and oval-shaped particles.
  • the first process of coarse grinding is a preparation process for removing waste coating sand in which the washed waste shells are crushed into particles of a certain size or less to produce a first pulverized product of 40 mm or less using a coarse grinding device.
  • the coarse crushing apparatus uses a screen-attached hammer mill or dry blade mill.
  • Other methods such as a jaw crusher, a gyratory crusher, and a crushing roll, may be used.
  • the first step of coarsely pulverizing can control the degree of crushing of shells by rotating at high speed using a hammer mill with a screen and adjusting the size and rotation speed of the screen hole at the bottom.
  • Table 2 below shows the grinding characteristics according to the grinding speed of the coarse grinder.
  • the grinding speed of the coarse grinder is suitably performed at 5,000 to 5,500 rpm.
  • the first step of removing impurities may include simple adhering foreign substances such as soil and sand and moss attached to the crushed or closed shells; plastics such as coated yarn; It is a process to remove salt, organic matter, and colored metal components remaining in the shell tissue.
  • the waste shells that have undergone the second process may be deodorized by spraying water containing sodium hypochlorite (NaOCl) or EM (Effective Microorganisms) to the waste shells for the purpose of deodorization.
  • NaOCl sodium hypochlorite
  • EM Effective Microorganisms
  • the third process is a process of obtaining a second pulverized product of 30 mm or less by heavy crushing the waste shell from which the primary impurities have been removed.
  • the fourth process is a process of completely removing the remaining amount of impurities contained in the heavy-crushed closed shells through the third process.
  • the first washing washes the shell by spraying water containing a deodorizing material of sodium hypochlorite (NaOCl) or EM (Effective Microorganisms).
  • a deodorizing material of sodium hypochlorite (NaOCl) or EM (Effective Microorganisms).
  • the washing water is sprayed up and down while vibrating the inclined motion screen.
  • the shells that have undergone the first washing process are subjected to a secondary washing process.
  • Secondary washing is a process of washing the prismatic layer of the shell and the colored layer on the surface of the shell using microbubbles. Secondary washing can further improve the whiteness and quality of limestone substitutes.
  • FIG 3 is a view for explaining the relationship between the frequency and the inclination of the vibrating screen when performing secondary cleaning according to an embodiment of the present invention.
  • the vibration frequency of the vibrating screen as the vibrating body is 10 to 40 times / min, it is preferable to maintain the inclination of 15 ° ⁇ 45 °.
  • the vibrating body is used for sintering shells with a size of 4 mm to 5 mm.
  • the particle size separation is made by the vibrating screen while going through the washing process.
  • the average particle size (mm) of the particle size-controlled shell particles is 16.0 ⁇ 17.60 mm.
  • the shell particles are dehydrated, dried, and crushed to produce fertilizer and cement; for iron sintering; Limestone substitute for quicklime production; is completed.
  • the iron ore mixing raw material used in the experiment consisted of 75.0 wt% of iron ore, 1.0 wt% of silica sand, 10.0 wt% of limestone, 1.5 wt% of quicklime, 5.0 wt% of solid fuel mixed with coke and anthracite in the same weight ratio, and 7.5 wt% of moisture. .
  • a sintering experiment was conducted by self-manufactured a pot tester machine equipped with a direct-fired LPG burner and having a capacity of 14 kg.
  • the sample was sintered by ignition, and the following items were measured.
  • the sintered ore was subjected to a drop test four times consecutively from a height of 2 m using a drop strength tester, and then screen tested to classify the particle sizes of 30 mm, 20 mm, 15 mm, 10 mm, and 5 mm into particle sizes less than 5 mm. did. And the weight percentage (weight of each particle size/total weight) was calculated for each particle size.
  • the property recovery rate was measured as the recovery rate of sintered ore of 5 mm or more in the entire sintered ore, that is, the quality (particle size of 5 mm or more).
  • Average particle size (mm) [(30mm ⁇ percentage (30mm particle size))+(20mm ⁇ percentage (20mm particle size))+(15mm ⁇ percentage (15mm particle size))+(10mm ⁇ percentage (10mm particle size))+(5mm ⁇ Percentage (5mm particle size)]/80
  • the sintering speed was calculated by checking the point at which the flue gas temperature reached the highest point after ignition in the sintering machine.
  • the sintering productivity was calculated by measuring the amount of products produced per day per unit area of the port of the sintering machine.
  • Test Sample 1 The experimental results for Test Sample 1 are shown in Table 3 below.
  • test sample 3 was found to be the most excellent in terms of sintering speed, sintering productivity, and product recovery rate. Therefore, a sintering test was performed three times in a row using Test Sample 3, and the average value for each item is shown in Table 4 below.
  • the substitute for sintered limestone for shells of the present invention can be added to the iron ore blending raw material to maintain an appropriate particle size of the sintered ore and increase the sintering speed, strength, and air permeability. Therefore, it is expected that the crude steel production of the blast furnace can be greatly increased by improving the sintering productivity and quality required in the blast furnace operation.
  • the limestone substitute produced according to an embodiment of the present invention can be efficiently used for a user's desired purpose by mixing and using an appropriate ratio according to the need for each particle size.
  • the limestone substitute for sintering according to the present invention does not contain elements such as K and Na that are harmful to iron production, improves air permeability of the sintered layer, and promotes bonding and crystallization in the sintering process to shorten the sintering time, thereby reducing fuel costs.

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Abstract

본 발명은 굴 패각 등 폐기되는 패각을 이용하여 제철소결용 석회석 대체재를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 폐패각을 조쇄하는 공정, 조쇄한 폐패각 내 플라스틱, 콘 코팅사를 포함하는 불순물을 제거하는 공정, 폐패각을 진동체에서 세척수를 분사하면서 선별하는 공정 및 선별하여 입도 조절된 패각 입자를 탈수하는 공정을 포함하여 제철소결용 석회석을 대체하여 사용할 수 있는 석회석 대체재의 제조방법에 관한 것이다.

Description

패각을 이용한 제철소결용 석회석 대체재의 제조방법
본 발명은 굴 패각 등 폐기되는 패각을 이용하여 제철소결용 석회석 대체재를 제조하는 방법에 관한 것으로서,
더욱 상세하게는, 폐패각을 조쇄하는 공정, 조쇄한 폐패각 내에 포함되어 있는 플라스틱, 코팅사의 1차 불순물을 제거하는 공정, 폐패각을 중쇄하는 공정, 중쇄한 폐패각 내에 포함되어 있는 잔량의 2차 불순물을 제거하는 공정, 폐패각을 진동체에서 세척수를 분사하여 세척과 선별이 이루어지는 공정, 선별하여 입도 조절된 패각 입자를 탈수하는 공정을 포함하여 제철소결용 석회석을 대체하여 사용할 수 있는 석회석 대체재의 제조방법에 관한 것이다.
종래에는 패각을 분체화하여 농업용비료를 제조하는 방법이 주로 사용되었으며, 패각을 세척, 분쇄하고 이 분쇄물을 그대로 혹은 펠릿 등의 괴상화를 통해 비료를 제조하는 것이 일반적이었다.
이러한 종래의 비료용석회석 제조방법에 따를 경우에는, 패각 원료 세척 시 단순 물세척이나 고압세척 등의 방법으로 표면 부착물만을 제거하는 정도여서 생산효율이 떨어지고 제품의 균일성을 유지하기 어렵다는 문제가 있었다.
한편, 일반적으로 제철소의 고로에서는 원료용으로 소결광이 사용되고 있는데, 상기 소결광 제조에 사용되는 철광석 배합원료는 약 10 mm 이하의 분철광석과, 부원료로서 보통 철광석보다 입도가 작은 석회석, 생석회 등의 CaO 함유 원료 및 SiO2를 주성분으로 하는 규석, 그리고 코크스나 무연탄 등의 고체연료가 포함된다.
이들 배합 원료들은 소결광의 품질 및 조성을 고려하여 배합비가 결정된 후에 배합비에 따라 원료 저장빈에서 일정량씩 절출되고, 이들을 믹서에서 혼합 및 적당량의 수분을 가하여 소결에 적합한 입도로 조립한다.
소결광은 철광석과 석회석이 주로 반응하여 생성된 칼슘페라이트(CaO-Fe2O3), 자철광(Fe3O4), 적철광(Fe2O3) 및 강도가 취약한 유리질(Glassy)의 규산염계 슬래그 등의 물질로 구성된다. 소결광 중 이들의 상대적인 구성비는 배합 원료 중의 연료비, 원료의 화학조성, 원료입도 및 소결기의 조업조건에 따라 크게 달라지며, 이에 따라서 소결광의 생산성 및 강도 등의 품질 특성이 크게 달라진다.
소결광을 제조할 때 사용하는 배합 원료의 입도는 대체적으로 CaO원인 석회석이 4~6 mm 이하인 것을 사용한다. 소결광은 다른 성분들을 함유한 광석입자들이 혼합된 상태에서 가열되기 때문에 약 1,200 ℃ 부근의 온도에 도달하면 혼합된 광석입자가 접촉하고 있는 표면에서부터 주로 Fe2O3와 CaO성분의 반응에 의하여 용융물이 생성되기 시작한다.
소결광 중의 슬래그 양을 저감하면서도 소결광의 강도를 약화시키지 않기 위하여 종래에는 소결원료로 첨가하는 석회석 등의 부원료 입도를 미세화시키는 방법이 있다.
그러나, 이들 석회석 부원료 입도를 미세화시키면 상대적으로 굵은 입자를 주체로 할 때보다 동일한 조건에서 용융물 생성량을 많게 하여 소결광의 강도는 유지할 수 있으나, 전체적인 배합원료 입도의 미세화에 의한 소결층 내 통기성 저하를 초래하여 소결 생산성을 저하시키는 문제점이 있다. 또한 소결광 중의 슬래그 양을 저감하면서 투입 연료비를 증가시킬 경우에도 용융물을 증가에 의한 강도 유지 효과는 나타나나, 상대적으로 연료비의 상승및 소결과정에서 고온통기성 저하로 인한 소결 생산성 저하 문제를 야기하게 된다.
소결성품 품질이 저하되면 다음과 같이 불리한 조업효과 초래, 소결반광 재처리 과정, 소결광 통기성 및 강도 저하로 고로조업 악화초래, 소결 및 고로조업의 제조원가 상승의 원인이 된다. 그리고 소결광제조에는 절대적으로 석회석(CaCO3)의 까다로운 구격이 요구된다.
지금까지 국내 제철소 소결공정에는 석회석 대신에 패각을 석회석 대체재로 소결조업에 사용하는 사례가 없었다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
대한민국 등록특허 10-1008694(등록일자 2011년01월10일)
대한민국 공개특허 10-1999-0000001(공개일자 1999년01월01일)
본 발명은 굴 패각 등 폐기되는 패각을 원료로 하여 고로 조업을 위한 소결광제조시 필요한 석회석 대체재를 제공하고자 하는 것으로서, 폐패각을 분쇄, 선별, 세척 및 입도조절 등의 공정을 포함하는 패각을 이용한 제철소결용 석회석 대체재의 제조방법을 제공하고자 하는 것을 발명의 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명은 폐패각을 조쇄하는 제1공정(S10)과,
조쇄한 폐패각 내에 포함되어 있는 플라스틱, 코팅사의 1차 불순물을 제거하는 제2공정(S20)과,
상기 제2공정을 거친 폐패각을 중쇄하는 제3공정(S30)과,
중쇄한 폐패각 내에 포함되어 있는 잔량의 2차 불순물을 제거하는 제4공정(S40)과,
상기 제4공정을 거친 폐패각을 진동체에서 세척수를 분사하여 세척과 선별이 이루어지는 제5공정(S50)과,
선별하여 입도 조절된 패각 입자를 탈수하는 제6공정(S60)을 포함하는 패각을 이용한 제철소결용 석회석 대체재의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 패각을 이용한 제철소결용 석회석 대체재의 제조방법은 다음의 효과를 갖는다.
첫째. 패각의 품질 균일성 및 소결용 석회석 대체용 패각 분말의 생산 효율을 높일 수 있고, 패각의 세분화 및 특성화를 이룰 수 있는 폐패각의 세척방법을 제시한다.
둘째. 천연자원재인 패각을 근간으로 하는 석회석 대체재를 철광석 배합원료에 첨가하여 소결광의 적당한 입도를 유지하고 소결속도 및 강도, 통기성을 증대시킬 수 있다. 이로써 고로조업에서 요구되는 소결 생산성과 품질을 향상시켜 고로의 조강생산량을 증가시킬 수 있다.
셋째. 본 발명에 따른 소결용 석회석 대체재는 제철에 유해한 K, Na 등의 원소들이 포함되어 있지 않고 소결층의 공기투과성 개선, 소결 과정에서 결합과 결정을 촉진하여 소결시간을 단축시킬 수 있어 연료비 절감효과를 갖는다.
넷째. 폐기되는 패각을 활용하여 석회석 성분을 대체할 수 있으므로 고갈되는 자원확보 및 자연환경 개선의 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 패각을 이용한 제철소결용 석회석 대체재의 제조방법에 따른 공정순서도.
도 2는 본 발명의 패각을 이용한 제철소결용 석회석 대체재의 제조과정 중 패각 분쇄과정을 보여주는 사진.
도 3은 본 발명의 패각을 이용한 제철소결용 석회석 대체재의 제조과정 중 세척을 수행할 시에 진동체의 진동수와 회전체 각도의 관계를 설명하는 도면.
이하, 본 발명의 패각을 이용한 제철소결용 석회석 대체재의 제조방법에 대한 구체적인 기술 구성을 도면과 함께 살펴보도록 한다.
도 1에 도시된 바와 같이,
본 발명에 따른 패각을 이용한 제철소결용 석회석 대체재의 제조방법은
폐패각을 조쇄하는 제1공정(S10)과,
조쇄한 폐패각 내에 포함되어 있는 플라스틱, 코팅사의 1차 불순물을 제거하는 제2공정(S20)과,
상기 제2공정을 거친 폐패각을 중쇄하는 제3공정(S30)과,
중쇄한 폐패각 내에 포함되어 있는 잔량의 2차 불순물을 제거하는 제4공정(S40)과,
상기 제4공정을 거친 폐패각을 진동체에서 세척수를 분사하여 세척과 선별이 이루어지는 제5공정(S50)과,
선별하여 입도 조절된 패각 입자를 탈수하는 제6공정(S60)을 포함한다.
본 발명에 적용된 패각은 조개의 껍질을 의미하는 것으로서, 유기질 성분의 각피층과 무기질 성분의 각질층이 서로 혼재된 형태이다. 상기 패각으로는 굴, 조개, 고막, 백합, 바지락, 제첩, 대합 등을 포함하는 부족류(조개류)와 소라, 전복 등을 포함하는 복족류의 껍질을 이용할 수 있다.
패각을 소결 강화제의 원료로 이용하기 위해서는 패각에 포함되어 있는 이물질 분리, 파쇄, 세척, 건조의 과정을 거쳐 일정입도와 입형을 갖도록 해야 한다.
패각은 탄산칼슘을 주성분으로 한다. 일 예로 패각을 구성하는 주요성분의 함량(단위: wt%)은 하기 표 1과 같다.
CaCO3 SiO2 P2O5 Na2O MgO B2O3 Mn Zn Cu 유기물
95.0 0.1 0.14 0.05 0.17 0.003 0.013 0.016 0.001 4.0
상기 표 1에 나타난 것처럼 패각은 탄산칼슘을 주성분으로 하고, 유기물 및 미량의 규사, P2O5 등을 함유한다.
이러한 패각은 Fe2O3와 SiO2의 결합을 억제시키며, 소결광의 본딩역할을 하는 CaO와 SiO2의 화합작용으로 소결시 칼슘페라이트(Calcium ferrite)의 생성을 촉진시켜 소결광의 조직을 치밀하게 하여 소결광의 강도를 향상시킨다.
이와 같이 본 발명은 폐기되는 패각을 활용하여 종래의 석회석 성분을 대체함으로써 고갈되는 자원확보 및 자연환경 개선의 효과를 갖는다.
통상적으로 소결광 제조에 사용되는 철광석 배합원료는 약 10 mm 이하의 분철광석을 주원료로 하고, 부원료로서 석회석이나 생석회, 규석, 그리고 고형원료인 코크스나 무연탄 등이 이용된다.
일 예로, 상기 철광석 배합원료는 철광석 75.0 wt%, 규사 1.0 wt%, 석회석 10.0 wt%, 생석회 1.5 wt%, 코크스와 무연탄이 동일 중량비율로 혼합된 고형연료 5.0 wt%, 수분 7.5 wt%로 이루어진다.
상기한 바와 같이, 패각은 연체동물 중에서 굴, 조개, 고막, 백합 등을 포함하는 부족류(조개류)와 소라, 전복 등을 포함하는 복족류의 다양한 패각을 사용할 수 있으나, 본 발명에서는 실시 예로서 굴 패각을 원료로 폐패각을 이용한 제철소결용 석회석을 제조하는 방법에 대해 설명하도록 한다.
[ 폐패각을 조쇄하는 제1공정(S10) ]
패각 조직의 구조적 특성은 분쇄된 입자의 특성에도 영향을 미친다. 진주층은 길쭉한 막대형과 타원형의 입자들로 나타난다.
조분쇄하는 제1공정은 조분쇄장치를 이용해 세척된 폐패각을 일정 크기 이하의 입자로 파쇄하여 40mm 이하의 제1 분쇄물을 생성하는 폐 코팅사 제거 준비과정이다.
상기 조분쇄장치의 구체적인 예로는 스크린 부착 햄머밀 또는 건식 블레이드 밀을 사용한다. 이외에 다른 방식인 조 크러셔(jaw crusher), 선동 파쇄기(gyratory crusher), 롤 파쇄기(crushing roll) 등을 이용할 수도 있다.
상기 조분쇄하는 제1공정은 스크린 부착 햄머밀을 사용하여 고속회전하며 바닥의 스크린 홀 크기와 회전속도를 조절하여 패각의 파쇄 정도를 조절할 수 있다.
아래의 표 2는 조분쇄기의 분쇄 속도에 따른 분쇄 특성을 나타낸다.
분쇄강도 3,500 rpm 5,250 rpm 7,000 rpm

결과
분쇄 속도가 너무 느려 패각이 날에 끼고 기기가 멈추는 현상 발생.
분쇄 속도가 적당하며, 패각이 날(blade)에 끼거나 멈추지 않음.
분쇄 속도가 다소 빠르며, 패각이 날(blade)에 끼거나 멈추지 않고, 5,250 rpm의 경우와 차이가 크지 않음.
상기 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 조분쇄기의 분쇄 속도는 5,000 ~ 5,500 rpm으로 수행하는 것이 적절하다.
[ 1차 불순물을 제거하는 제2공정(S20) ]
상기 제2공정인 1차 불순물 제거단계는 상기 조쇄한 패각 또는 폐패각에 부착된 흙과 모래 같은 단순 부착 이물질 및 이끼; 코팅사 등의 플라스틱; 패각 조직 내에 잔류하는 염분, 유기질, 착색 금속 성분등을 제거하는 공정이다.
상기 제2공정을 거친 폐패각은 탈취 목적으로, 차아염소산나트륨(NaOCl) 또는 EM(Effective Microorganisms)을 포함하는 물(water)을 상기 폐패각에 분사하여 탈취할 수 있다.
[ 폐패각을 중쇄하는 제3공정(S30) ]
상기 제3공정은 1차 불순물을 제거한 폐각을 중쇄하여 30mm 이하의 제2 분쇄물을 수득하는 공정이다.
이와 같이 본 발명에서는 조쇄, 중쇄 과정을 포함하는 폐패각의 분쇄과정을 거침으로써 용도별 세분화가 가능한 석회석 대체재를 제조할 수 있다.
[ 2차 불순물을 제거하는 제4공정(S40) ]
상기 제4공정은 상기 제3공정을 거쳐 중쇄한 폐패각 내에 포함되어 있는 잔량의 불순물을 완전히 제거하는 공정이다.
[ 폐패각을 세척 및 선별하는 제5공정(S50) ]
폐각의 세척은 1차 및 2차 세척과정을 거친다.
상기 1차 세척은 차아염소산나트륨(NaOCl) 또는 EM(Effective Microorganisms)의 탈취물질을 포함하는 물(water)을 분사하여 패각을 세척한다.
이때, 경사진동 스크린을 진동시키면서 위아래로 세척수를 분사하며, 이때 마이크로 버블수를 이용하면 패각의 구석진 부분까지 세척이 가능하다.
1차 세척을 통과한 패각은 기존의 분사 세척방식과 비교하여 볼 때 95 % 이상의 높은 세척효과를 갖는 것으로 확인되었다.
상기 1차 세척과정을 거친 패각은 2차 세척과정을 거친다.
2차 세척에서는 경사진동 스크린에 투입된 패각을 마이크로 버블기를 이용하여 세척하게된다. 2차 세척은 패각의 각주층, 패각 표면의 착색층 등을 마이크로 버블을 이용하여 세척하는 과정이다. 2차 세척에 의해 석회석 대체재의 백색도와 품질을 더 향상시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 2차 세척을 수행할 시에 진동스크린의 진동수와 경사도의 관계를 설명하는 도면이다.
진동 스크린의 진동수와 경사도가 너무 높으면 패각의 낙하되는 시간이 빨라짐에 따라 패각의 세척 효과가 떨어진다.
진동스크린의 진동수와 경사도가 너무 낮으면 연마시간이 길어지게 되고, 이에 따라 마모되어 손실되는 패각의 양이 많아진다.
따라서 상기 진동체로서 진동 스크린의 진동수는 10~40회/분 이고, 경사도는 15° ~ 45°를 유지하는 것이 바람직하다. 그리고 진동체는 소결용 패각용으로 사용하기 위해 4 mm ~ 5 mm의 크기를 갖는 것을 사용한다.
또한, 단순세척수만 사용할 경우 패각의 굴곡진 부분내의 이물질을 제거하는데 어려움이 있고, 이물질이 남아있게 된다. 따라서 마이크로 버블수를 혼합하여 사용함으로써 효과적인 패각 세척이 가능하다.
그리고 이와 같은 세척과정을 거치면서 진동스크린에 의한 입도분리가 이루어진다. 이때 입도 조절된 패각 입자의 평균입도(mm)는 16.0 ~ 17.60 mm이다.
[ 패각 입자를 탈수, 건조, 파쇄하는 제6공정(S60) ]
마지막 공정으로서 패각 입자를 탈수하여 건조, 파쇄함으로써, 비료·시멘트 제조용; 제철 소결용; 생석회 제조용;의 석회석 대체재가 완성된다.
이하, 본 발명에 따라 제조된 석회석 대체재의 품질 평가에 대한 실험결과에 대해 살펴보도록 한다.
1. 실험재료
본 발명에 따른 패각 석회석 대체재를 소결광 배합원료에 첨가한 후 혼합하여 5종류의 시험시료를 제작하였다.
그리고 시험시료들과 비교하기 위한 비교시료로 천연석회석이 포함된 철광석 배합원료만을 이용하였다.
실험에 사용된 철광석 배합원료는 철광석 75.0 wt%, 규사 1.0 wt%, 석회석 10.0 wt%, 생석회 1.5 wt%, 코크스와 무연탄이 동일 중량비율로 혼합된 고형연료 5.0 wt%, 수분 7.5 wt%로 이루어진다.
2. 실험방법
직화식 LPG 버너가 장착되고 용량 14 kg인 소결기(pot tester machine)를 자체제작하여 소결실험을 하였다.
상기 시료들을 소결기의 포트에 장입한 후 착화하여 시료를 소결시킨 후 다음과 같은 항목을 측정하였다.
(1) 성품회수율 및 평균입도
소결된 소결광을 낙하강도 테스트기를 이용하여 높이 2 m에서 4회 연속적으로 낙하시험을 실시한 후 스크린 테스트하여 30 mm, 20 mm, 15 mm, 10 mm, 5 mm의 입도와, 5 mm 미만 입도로 구분하였다. 그리고 각 입도별로 중량백분율(각 입도의 중량/전체중량)을 산출하였다.
성품회수율은 소결광 전체에서 5 mm 이상의 소결광, 즉 성품(입도 5 mm이상)의 회수율로 측정하였다.
성품 회수율(%)=(성품의 중량/전체 중량)×100
한편, 평균입도는 다음과 같이 계산하였다.
평균입도(mm)=[(30mm×백분율(30mm입도))+(20mm×백분율(20mm입도))+(15mm×백분율(15mm입도))+(10mm×백분율(10mm입도))+(5mm×백분율(5mm입도))]/80
(2) 소결 속도
소결기에서 착화 후 배가스 온도가 최고점에 도달하는 시점을 확인하여 소결 속도를 산출하였다.
소결속도(mm/min)= D/T, (T=배가스 온도의 최고점에 도달 소요시간, D=포트의 길이)
(3) 소결 생산성
소결기의 포트 단위 면적당 하루에 생산되는 성품량을 측정하여 소결 생산성을 산출하였다.
소결생산성(ton/day·m2)=T/D·A, (T=성품량, D=일수, A=포트의 화상단면적)
(4) 수축율
소결기의 포트에서 소결 완료 후 소결층의 수축된 거리를 측정하여 산출하였다.
수축율(%)=[(H0-H1)/H0]×100 (H0=소결 전 포트에 장입된 시료의 높이, H1=소결 후 포트에 장입된 소결물의 높이)
3. 결과
(1) 시험시료 1
시험시료 1에 대한 실험결과를 하기 표 3에 나타내었다.
구분 비교시료 시험시료1 시험시료2 시험시료3 시험시료4
A=수축율(%) 10.2 11.5 13.7 14.4 14.8
B=평균입도(mm) 12.5 16.8 16.7 16.4 17.2
C=소결속도(mm/min) 23.2 25.5 25.2 25.5 25.0
실험결과들 중 소결속도, 소결생산성, 성품회수율 면에서 시험시료 3이 가장 우수한 것으로 나타났다. 따라서 시험시료 3을 이용하여 연속 3회 소결시험을 하여 각 항목별 평균값을 하기 표 4에 나타내었다.
구분 비교사료 시험시료1 시험시료2 시험시료3 시험시료4
A=수축율(%) 10.2 14.43 13.7 14.4 14.8
B=평균입도(mm) 12.5 17.53 16.7 16.4 17.2
C=소결속도(mm/min) 23.2 25.43 25.2 25.5 25.0
D=소결생산성(T/D·㎡) 36.66 41.87 41.52 41.87 40.5
E=성품회수율(%) 68.8 75.56 75.1 75.7 75.0
상기 표 4를 참조하면, 시험시료 3의 3회 평균값은 모든 항목에서 비교시료 값보다 더 우수한 것으로 나타났다.
이와 같이 본 발명의 패각의 소결 석회석 대체재는 철광석 배합원료에 첨가되어 소결광의 적당한 입도를 유지하고 소결속도 및 강도, 통기성을 증대시킬 수 있음을 확인할 수 있다. 따라서 고로조업에서 요구되는 소결 생산성과 품질을 향상시켜 고로의 조강생산량을 크게 증가시킬 수 있을 것으로 기대된다.
본 발명의 실시 예에 따라 생산된 석회석 대체재 중, 소결성이 우수하고, 순도 및 입도분포가 우수한 것으로 나타났다.
본 발명의 실시 예에 따라 생산된 석회석 대체재는 입도별로 필요에 따라 적절한 비율로 혼합하여 사용함으로써 사용자가 원하는 용도로 효율적으로 사용할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 보호범위는 위에서 설명한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변형이 가능하다는 것을 통상의 기술자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 소결용 석회석 대체재는 제철에 유해한 K, Na 등의 원소들이 포함되어 있지 않고 소결층의 공기투과성 개선, 소결 과정에서 결합과 결정을 촉진하여 소결시간을 단축시킬 수 있어 연료비 절감효과를 가지며,
천연자원재인 패각을 근간으로 하는 석회석 대체재를 철광석 배합원료에 첨가하여 소결광의 적당한 입도를 유지하고 소결속도 및 강도, 통기성을 증대시킬 수 있어 고로조업에서 요구되는 소결 생산성과 품질을 향상시켜 고로의 조강생산량을 증가시킬 수 있으므로 산업상 이용가능성이 크다.

Claims (7)

  1. 폐패각을 조쇄하는 제1공정(S10)과,
    조쇄한 폐패각 내에 포함되어 있는 플라스틱, 코팅사의 1차 불순물을 제거하는 제2공정(S20)과,
    상기 제2공정을 거친 폐패각을 중쇄하는 제3공정(S30)과,
    중쇄한 폐패각 내에 포함되어 있는 잔량의 2차 불순물을 제거하는 제4공정(S40)과,
    상기 제4공정을 거친 폐패각을 진동체에서 세척수를 분사하여 세척과 선별이 이루어지는 제5공정(S50)과,
    선별하여 입도 조절된 패각 입자를 탈수하는 제6공정(S60)을 포함하는 것을 특징으로 하는 패각을 이용한 제철소결용 석회석 대체재의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    제2공정을 거친 폐패각에 차아염소산나트륨(NaOCl) 또는 EM(Effective Microorganisms)을 포함하는 물을 분사하여 탈취하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 패각을 이용한 제철소결용 석회석 대체재의 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    세척수는 차아염소산나트륨(NaOCl) 또는 EM(Effective Microorganisms)을 포함하는 것을 특징으로 하는 패각을 이용한 제철소결용 석회석 대체재의 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    세척수는 마이크로버블을 이용하는 것을 특징으로 하는 패각을 이용한 제철소결용 석회석 대체재의 제조방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    진동체는 4 mm ~ 5 mm의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 패각을 이용한 제철소결용 석회석 대체재의 제조방법.
  6. 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
    진동체는 15° ~ 45°의 경사도를 갖는 것을 특징으로 하는 패각을 이용한 제철소결용 석회석 대체재의 제조방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    입도 조절된 패각 입자의 평균입도(mm)는 16.0 ~ 17.6 mm인 것을 특징으로 하는 패각을 이용한 제철소결용 석회석 대체재의 제조방법.
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