KR100504365B1 - 고결정수 철광석 배합시의 소결광 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 결정수 함유량이 3% 이상인 고결정수 철광석을 소결원료의 일부로 사용하여 고로용 소결광을 제조함에 있어서, 상온강도와 생산성 및 성품회수율을 향상시킬 수 있도록 한 고결정수 철광석 배합시의 소결광 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 3% 이상의 고결정수 철광석을 소결 원료로 사용하는 소결광 제조방법에 있어서, 상기 소결광 제조에 사용되는 사문암과 규석의 입도를 1∼8㎜로 하고, 산화도가 낮은 저급철산화물을 첨가하여 소결하는 것을 특징으로 하는 고결정수 철광석 배합시의 소결광 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 3% 이상의 고결정수 철광석을 소결 원료로 사용하는 소결광 제조방법에 있어서, 미파쇄된 저급철산화물을 생석회 0.5~2.0%와 함께 상기 고결정수 철광석에 첨가하고, 드럼 믹서에서 수분을 첨가하면서 혼합 및 조립하여 상기 고결정수 철광석 표면에 상기 저급철산화물을 부착시키며, 상기 사전처리된 원료를 드럼 믹서에서 다른 소결원료와 혼합 및 조립한 후 소결하는 것을 특징으로 하는 고결정수 철광석 배합시의 소결광 제조방법을 제공한다.
Description
본 발명은 소결광 제조방법에 관한 것으로, 특히 결정수 함유량이 3% 이상인 고결정수 철광석을 소결원료의 일부로 사용하여 고로용 소결광을 제조함에 있어서, 상온강도와 생산성 및 성품회수율을 향상시킬 수 있도록 한 고결정수 철광석 배합시의 소결광 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 고로에서 철을 생산하는데 필요한 주원료인 소결광의 품질관리 지표로서 강도, 피환원성, 저온환원 분화성등을 들 수 있으며, 안정된 고로 조업을 위하여 이들 소결광의 품질 지표들이 엄격하게 관리되고 있다.
소결광을 생산하는 데 필요한 소결장치는 도 1에 도시된 바와 같이 구성되어 있어서 정상 조업시에는 도 2에 도시된 것과 같은 단위 소결대차(1)가 무한 궤도상에 다수개 연결되어 일정 방향으로 이동하며, 소결대차(1)의 하부에는 화격자(2)가 있고, 이 화격자(2)를 통해서 상부에서 하부로 공기가 흡입되도록 하고 있다.
소결에 사용되는 원료는 보통 10㎜ 이하의 분철광석과, 원료입자가 작은 석회석(3㎜ 또는 5㎜ 이하), 생석회(1㎜ 이하) 등의 CaO 함유 원료와 규석, 사문암등의 SiO2 함유 원료(1㎜ 이하) 및 코크스나 무연탄(3㎜ 또는 5㎜ 이하) 등의 고체연료가 포함되는 데, 이들 원료들은 제조되는 소결광의 품질 및 조성을 고려하여 배합비가 결정되고, 이 배합비에 따라 원료 저장빈(Bin)에서 일정량씩 절출되고, 이들을 드럼 믹서(Drum Mixer)에서 혼합 및 적당량의 수분을 가하여 조립한다,
이와 같이 조립된 배합원료(7)들은 호퍼(6)에 장입된 후에 드럼 피더(8)에 의하여 정량 절출되고, 장입경사판(5)을 따라서 이동되어 소결대차(1)의 화격자(2) 상부에 장입된다.
상기와 같이 배합원료(7)가 소결대차(1)에 장입된 후에는 점화로(4)에서 점화장치에 의해 장입원료 상부를 가열하여 착화시키고, 소결대차(1)의 하부에서 공기를 계속 흡인하면, 배합원료(7)중에 포함된 코크스나 무연탄 등의 원료가 연소하면서 열을 내고, 이 열에 의하여 철광석들이 부원료들과 반응하여 융액(Melt)이 생성되는 데, 이러한 융액이 분철광석을 서로 결합시켜서 커다란 덩어리를 만들게 된다.
상기 소결대차(1)는 무한궤도상을 연속적으로 이동하고, 하부에서 계속적으로 공기를 흡인하기 때문에 연료의 연소 및 용융대는 상부에서 점차 소결대차(1)의 하부 방향으로 이동하게 되는 데, 연소 및 용융대가 소결대차(1) 하부의 화격자(2)에 도달하면 소결이 완료된 것으로서 배광부에서는 거대한 소결 덩어리를 배출한 후, 소결대차(1)가 빈상태로 되어 회전하면서 원래의 위치로 되돌아오고 이와 같은 과정이 다시 계속 반복된다.
배광된 소결 덩어리는 파쇄장치에 의하여 파쇄정립되는데, 일정한 입자 크기 이상의 소결광을 성품으로 회수하여 고로 원료로서 사용하고, 일정 크기 이하(통상은 5㎜ 이하)의 소결광은 반광(Return Ore)으로 불리워지며, 다른 원료들과 다시 혼합 및 조립한 후에 소결 원료로서 사용된다.
제조된 소결광은 철광석과 석회석이 주로 반응하여 생성된 칼슘페라이트(CaO-Fe2O3계), 자철광(Fe3O4), 적철광(Fe2O3) 및 유리질의 규산염계 슬래그 등의 물질로 구성되는 데, 소결광 중 이들의 상대적인 구성비는 배합원료(7)중의 연료비, 원료의 화학조성, 원료입도 및 소결기의 조업조건에 따라 크게 달라지며, 이 물질들의 구성비 및 조직특성에 따라서 소결광의 강도, 피환원성 및 저온환원 분화특성이 크게 달라진다.
이와 같은 소결광 제조에 있어서 종래에는 소결광을 만드는 철원료로서 주로 적철광(Fe2O3)이나 소량의 자철광(Fe3O4)이 사용되어 왔으나, 최근에는 이들 양질의 철광석들이 고갈됨에 따라서 침철광(Fe2O3·nH2O)을 다량으로 함유한 고결정수 철광석의 사용이 점차 증가하고 있다.
상기 고결정수 철광석은 산지에 따라서 화학조성등 특징이 다양하나, 보통 수분과 SiO2를 각각 3% 이상, Al2O3도 1.2~2.7% 정도 포함하고 다공성인데, 가열하여 결정수분이 제거된 후에는 특히 기공율이 아주 높아지는 데, 소결 원료로서 보통 15% 이상 사용하면 소결광의 강도 저하와 함께 회수율 및 생산성이 현저하게 저하되는 문제점이 있다.
일반적으로 소결광 제조시에 배합되는 원료의 구성비는 고로조업 특성에 따라서 달라지나 대체로 철광석이 약 75~85%, 부원료로서 석회석(CaCO3)이 약 10~16%, 사문암과 규석이 각각 1~2% 정도이기 때문에 철광석 소결에서 CaO와 철광석이 반응하여 발생하는 칼슘페라이트 생성반응이 소결반응의 주반응이라고 할 수 있다.
결정수가 높은 철광석을 소결원료로 사용하면, 소결과정의 열분해에 의하여 수분이 날아가고 이에 따른 균열대 및 기공의 증가로 철광석의 비표면적이 크게 증가하여 부원료인 석회석이나 사문암, 규석과의 동화반응(Assimilation Reaction)도 급격하게 많이 일어난다.
도 3은 칼슘페라이트계인 CaO-Fe2O3 계 상태도에서 Fe2O3 농도 변화에 따른 융액의 액상온도 변화와 함께 결정수가 약 9% 정도인 철광석 사용비 증가시 동화반응 증가로 융액중의 Fe2O3 농도가 높아져 융액의 액상온도가 상승하는 것을 나타내고 있는 데, 물질의 녹는 온도를 나타내는 융액의 액상온도 상승은 결국 소결에서 발생되는 융액의 점성을 상승시켜 융액의 유동성을 악화시키는 역할을 함으로써 소결광 품질 및 조업에 큰 영향을 미치게 된다.
즉, 소결반응에 있어서 석회석의 열분해와, 연료의 연소에 따라서 CO2 가스가 다량으로 발생되는 바, 이들 CO2 가스 뿐 아니라 공기가 융액중에 포획되기 쉬우며, 융액중에 포획된 기포는 융액의 유동성에 따라서 융액을 빠져 나가 잘 배출되거나 융액에 붙잡혀 있게 되는 데, 융액내에 포획된 기포의 분포정도 및 기포의 크기가 소결광의 강도, 회수율 및 생산성에 큰 영향을 미친다.
융액의 유동성이 좋은 경우에는 기포가 융액속에서 쉽게 빠져 나와 공기의 흐름에 유리한 개기공(Open Pore)을 형성하여 공기가 흐르는 통로를 확보하여 줌으로써 소결광 생산성에 유리하게 작용하며, 냉각된 소결광 조직층에는 강도에 악영향을 미치는 조대한 기공의 잔류가 적어진다.
그러나 융액의 유동성이 나쁜 경우에는 기포가 융액을 빠져 나오기 어렵기 때문에 소결 반응 후, 얻어지는 소결광중에는 조대한 폐기공이 많이 잔류하게 되고, 이러한 원인에 의하여 소결광의 강도와 회수율도 저하하게 된다.
소결원료의 대부분을 차지하는 적철광계 철광석과 석회석과의 반응은 1차적으로 미분의 적철광과 석회석이 반응하여 융액이 형성된 후에는 융액이 조대립(Coarse particle)의 적철광 표면에서부터 서서히 확산하여 점차 철광석 내부로 반응이 진행되기 때문에 소결이 완료되어 생성된 소결광 내부에는 적철광의 상당부분이 미반응인 상태로 소결광 내부에 잔류하게 되는 경우가 많다.
따라서 고온의 CaO-Fe2O3 계 융액에 있어서, Fe2O3 함량이 상대적으로 낮기 때문에 융액의 유동성도 좋다. 그 결과 융액내에 여러 반응과 경로를 통하여 포획된 기포는 유동성이 양호한 융액으로부터 외부로 쉽게 잘 빠져나가 융액내에 존재하는 기포의 양이 적기 때문에 소결광의 생산성도 양호할 뿐 아니라 소결 후 냉각된 다음에 얻어진 소결광 중에는 도 4에 도시된 바와 같이, 폐기공(14)의 크기도 작고, 기공율도 낮아서 소결광의 강도가 양호하다.
그러나 고결정수 철광석을 고배합하여 소결할 경우에는 소결중 고결정수 철광석이 가열됨에 따라서 결정수가 해리되어 날아가 도 5에 도시된 바와 같이 침철광이 적철광(12)으로 변하게 되고, 철광석 내에는 대소의 균열대(15)가 다량으로 형성된다.
따라서 고결정수 철광석과 CaO와의 반응은 적철광 계열의 철광석에서와 같은 표면확산 반응과는 달리 철광석 내의 균열대(15)를 따라서 융액이 철광석내에 침투하여 융액과 철광석이 급격하게 반응하기 때문에 일반 적철광(12) 사용시에 비하여 훨씬 많은 양의 융액이 생성되고, 결국 CaO-Fe2O3 계 융액에 있어서 Fe2O
3 의 농도가 상대적으로 급격하게 높아진다.
또한, 일반의 고결정수 철광석에는 적철광(12)에 비하여 SiO2 함량이 높기 때문에 철광석중의 Fe2O3 성분과 함께 SiO2 성분도 융액생성 반응에 급속하게 참여하게 되어 칼슘페라이트계 융액내에서 SiO2의 농도가 증가하게 된다.
칼슘페라이트계 융액에서 SiO2 농도의 증가는 도 6에서와 같이 융액의 점성을 크게 상승시켜서 융액의 유동성을 크게 악화시키는 요인이 된다.
이와 같이 칼슘페라이트(13)를 중심으로 한 소결 융액에 있어서 고결정수 철광석 사용에 따른 융액중의 Fe2O3 와 SiO2 성분의 농도 증가는 융액의 유동성을 크게 악화시킨다.
그 결과 소결 반응후, 얻어지는 소결광 조직중에는 도 7과 같이 1~5㎜ 정도의 조대한 폐기공(14)이 많이 잔류하게 되고, 이러한 원인에 의하여 소결광의 강도와 회수율도 저하하게 되기 때문에 고결정수 철광석을 증배합하여 소결시 소결광의 품질 및 생산성을 유지 및 개선하기 위한 여러 기술이 제안되어 왔다.
일예를 들어 보호층 형성법은 조립의 고결정수 철광석의 표면에 고융점 물질인 사문암, 전로 슬래그등을 선택적으로 부착시켜 보호층을 만들어 줌으로써 철광석과 부원료인 석회석과의 급격한 반응을 억제함으로써, 융액중에 Fe2O3 의 농도가
급격히 상승하는 것을 억제하여 융액의 유동성 악화에 따른 조대 폐기공의 다량 형성을 방지하는 방법이다.
그러나 이 방법은 고결정수 철광석의 배합비 증가에 따라서 많은 양의 사문암이나 전로 슬래그등의 부원료를 첨가해 주어야 하고, 이는 결국 소결광중의 슬래그 성분(MgO,SiO2)을 증가시켜서 소결광을 다량으로 사용하는 고로에 있어서, 슬래그 비를 상승시키는 문제점이 있다,
또한, 사전가열법은 고결정수 철광석을 사전에 1300℃ 이상으로 가열하여 결정수를 증발시키고 생성된 균열을 소멸시킨 후에 소결원료로서 활용하는 방법이나, 고온에서 처리하는 데 따른 에너지 비용이 높아지는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 고결정수 철광석을 소결 원료로서 다량 사용함에 있어서 소결광 생산성의 저하나 부원료의 대폭적인 증대사용을 하지 않고도, 상온강도, 생산성 및 회수율의 유지 및 개선을 도모할 수 있는 고결정수 철광석 배합시의 소결광 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 3% 이상의 고결정수 철광석을 소결 원료로 사용하는 소결광 제조방법에 있어서, 상기 소결광 제조에 사용되는 사문암과 규석의 입도를 1∼8㎜로 하고, 산화도가 낮은 저급철산화물을 첨가하여 소결하는 것을 특징으로 하는 고결정수 철광석 배합시의 소결광 제조방법이 제공된다.
이와 같은 본 발명에서 상기 저급철산화물의 배합비는 상기 고결정수 철광석이 소결 원료중에서 차지하는 무게 구성비에 비례하여 배합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르면 3% 이상의 고결정수 철광석을 소결 원료로 사용하는 소결광 제조방법에 있어서, 미파쇄된 저급철산화물을 생석회 0.5~2.0%와 함께 상기 고결정수 철광석에 첨가하고, 드럼 믹서에서 수분을 첨가하면서 혼합 및 조립하여 상기 고결정수 철광석 표면에 상기 저급철산화물을 부착시키며, 상기 사전처리된 원료를 드럼 믹서에서 다른 소결원료와 혼합 및 조립한 후 소결하는 것을 특징으로 하는 고결정수 철광석 배합시의 소결광 제조방법이 제공된다.
이와 같은 본 발명에서 상기 저급철산화물은 우스타이트와 금속철을 포함하는 밀스케일 또는 제강 슬러지로 하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 골자는 결정수 함유량이 3% 이상인 고결정수 철광석을 원료의 일부로 하여 소결광을 제조하는 데 있어서 발생되는 전술한 문제점을 해결하기 위해 소결광 제조를 위해 첨가되는 사문암과 규석의 입도를 소결반응중에 완전히 동화되기 어려운 입도 범위 즉, 1 ~ 8㎜로 조대화하여 첨가하는 데 있다.
철광석 소결에 첨가하는 규석이나 사문암의 입도를 상기와 같이 1 ∼ 8㎜로 조대화하는 이유는 규석이나 사문암은 일반 철광석중의 Fe2O3에 비하여 저급철산화물의 FeO와 반응하기 쉽고, 또한 일반 철광석에 비하여 입도가 작은 석회석과도 쉽게 반응하여 소결 융액의 유동성을 크게 악화시키는 역할을 하는 SiO2성분이 융액에 많이 녹아 들어가는 현상을 최소화하기 위함이다.
또한, 사문암과 규석이 석회석, 철광석 및 저급철산화물과 반응하여 생성되는 규산염계 융액이 소결 후 냉각되어 얻어지는 조직은 대부분 비정질로서 강도가 취약하고 환원에 악영향을 미치기 때문에 가능한 사문암과 규석의 입도를 상기 입도 범위로 크게 하여 줌으로써 이들 규산염 물질 즉, 소결광중의 비정질 조직의 생성을 억제하고 대신에 소결광 조직중에서 강도가 아주 양호하고 환원되기 쉬운 물질인 칼슘페라이트(13)를 많이 만들어 주기 위함이다.
또한, 본 발명은 산화도가 낮은 저급철산화물(Oxide materials of low oxidation degree)을 소결광 조업에 첨가하되, 상기 저급철산화물은 우스타이트(FeO)와 금속철(Metal Fe)을 포함하는 밀스케일 또는 제강 슬러지로서 다른 소결 원료와 함께 배합한 후, 조립(Granulation)하는 것에 특색이 있다.
이때, 보다 나은 효과를 위해서 상기 저급철산화물을 미파쇄(약 1㎜ 입도)하고, 바인더(Binder)인 생석회 약 0.5~2.0%와 함께 고결정수 철광석에 첨가한 후, 드럼 믹서에서 수분을 첨가하면서 조립하여 상기 고결정수 철광석 표면에 저급철산화물을 부착시킨다.
이후, 상기와 같이 사전처리된 원료를 별도의 드럼 믹서에서 다른 나머지 소결 원료들과 다시 혼합 및 조립하여 원료를 처리하고 이러한 처리과정을 거쳐서 얻어진 배합원료를 통상적인 소결장치에 의해 소결하는 것이다.
이때, 상기 생석회를 0.5~2.0% 범위로 첨가하는 이유는 생석회는 배합원료 사전처리에 있어서 조립을 강화시켜 주는 목적으로 사용되는 바, 가격이 고가로서 0.5~2.0% 배합범위내에서 조립에 효과적이고, 그 이상에서는 큰 효과를 기대하기 어렵기 때문이다.
한편, 본 발명에서는 전체 철광석 및 부원료를 포함하는 소결원료중에서 결정수 함유량이 3% 이상인 고결정수 철광석이 차지하는 무게 구성비에 비례하여 저급철산화물의 배합비를 증가시켜 주어야 하는 바, 예를 들어 고결정수 철광석 배합비가 반광(Return Ore)과 연료를 제외한 소결원료(철광석 전체 원료+규석,사문암, 석회암)에 대하여 전체 15~50% 정도 배합되는 범위에서는 밀스케일의 경우 약 2~8% 정도가 적합하고, 좀더 산화도가 낮은 금속철을 포함하고 있는 제강 슬래지등을 첨가하는 경우에는 배합비가 이보다 낮아도 된다.
상기 고결정수 철광석의 배합비를 15~50%로 한정한 것은 15% 이하에서는 배합효과가 거의 나타나지 않기 때문이고, 50% 이상 사용하면 소결반응에서의 과용융과 생산성 및 회수율 저하와 함께 기술상으로도 어려우며, 약 15~50% 범위내에서 소결성 향상 효과가 기대되기 때문이다.
또한, 상기 밀스케일의 배합비를 2~8%로 한정한 것은 이와 같은 배합범위내에서 증배합함에 의하여 소결성이 크게 개선되는 결과를 얻었기 때문이다.
상기와 같이 저급철산화물인 FeO와 금속철을 첨가하면 소결반응 초기의 환원성 분위기에서는 FeO와 소결원료중의 CaO가 반응하여 CaO-FeO계 융액을 쉽게 생성하게 된다.
CaO-FeO계의 상태도는 도 8과 같은 데, 그림에서와 같이 CaO-FeO계 융액은 도 3의 CaO-Fe2O3계에 비하여 융액의 생성온도가 낮다. 이와 같이 소결시 상대적으로 낮은 온도에서 융액이 생성되면, 융액의 유동성은 상대적으로 아주 양호하게 된다.
이와 같이 저급철산화물 첨가에 의한 유동성이 양호한 융액이 1차적으로 생성된 후, 고결정수 철광석이 열분해되어 생성된 균열대(15)내에 침투하여 들어가게 되면 철광석내의 Fe2O3와 SiO2등의 성분과 반응하여 융액내에는 이들 철성분과 SiO2의 농도가 증가하게 된다.
한편, 널리 알려져 있는 바와 같이 융액중의 FeO 성분은 융액내에 존재하는 SiO2의 망상구조(Network structure)를 절단하여 융액의 유동성을 개선시키는 효과가 있으므로 고결정수 철광석의 다량 생산에 따라 융액중의 SiO2의 농도가 높아졌다 할지라도 FeO에 의한 SiO2의 망상구조 절단효과에 의하여 융액의 유동성은 크게 나빠지지 않는 것이다.
상기 저급철산화물을 다른 원료와 함께 단순 배합하여 혼합 및 조립한 경우보다는 저급철산화물을 미파쇄한 후에 고결정수 철광석에 부착시켜 주었을 경우에 초기의 환원 분위기에서 저급철산화물과 CaO와의 반응이 더욱 용이하고, 저급철산화물의 대부분이 저융점 융액생성 반응에 참여하기 때문에 고결정수 철광석의 소결에 있어서 좀더 효과적이다.
이와 같이 유동성이 양호한 융액에서는 여러 석회석등의 열분해와 코크스등의 연소에 의하여 발생되는 CO2 가스뿐만 아니라 균열대(15)내의 공기가 융액내에 포획되었다 하더라도 융액 외부로 쉽게 빠져나갈 수 있기 때문에 소결에 미치는 악영향이 최소화될 수 있다.
소결반응 후기의 산화분위기에서는 CaO-FeO계에 포함된 저급철산화물이 산소와 반응하여 CaO-Fe2O3가 되면서 산화되어 발열반응이 일어나기 때문에 융액의 온도를 상승시켜서 융액의 유동성을 개선시키는 효과도 있으나 너무 많이 첨가하면 산화발열에 의한 열량 과다로 오히려 소결성을 나쁘게 할 수 있기 때문에 적절한 배합비를 선정하여 줄 필요가 있다.
이하, 실시예에 의거하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
[실시예 1]
본 발명의 실시예 1에서는 고결정수 철광석 사용시 본 발명에서 제시한 사문암과 규석의 입도 조대화, 저급철산화물의 단순첨가 또는 미파쇄하여 고결정수 철광석에 부착시켰을 경우의 소결광의 품질 및 조업개선 효과를 시험하기 위하여 소결시험을 실시하였다.
시험에 사용된 소결시험용 포트(POT)의 규격은 표 1과 같다. 한편, 표 2는 결정수 함량이 약 9%인 고결정수 철광석을 35% 포함하였을 경우에 저급철산화물인 밀스케일을 전혀 첨가하지 않은 경우와, 밀스케일을 5% 첨가한 경우에 대한 배합비를 나타내고 있다.
표 1 소결 모사 시험장치의 소결시험조건
| 포트(POT)직경 | 240(㎜) |
| 소결 층후 | 500(㎜) |
| 점화온도 | 1100℃ |
| 점화시간 | 2분 |
| 소결층내 초기부압 | 1500(㎜H2O) |
표 2 소결시험용 원료배합비(단위:%)
| 배합비 1 | 배합비 2 | |
| 적철광 | 42 | 37 |
| 자철광 | 3 | 3 |
| 고결정수 철광석 | 35 | 35 |
| 밀스케일 | 0 | 5 |
| 석회석 | 15.1 | 15.1 |
| 생석회 | 1.4 | 1.4 |
| 사문암 | 2.5 | 2.5 |
| 규석 | 1 | 1 |
| 총계 | 100 | 100 |
이러한 각 배합비에 대하여 사문암과 규석의 입도를 1㎜와 8㎜로 변화시켰을 경우 밀스케일을 단순 배합한 경우와, 미분쇄한 밀스케일을 고결정수 철광석과 함께 사전처리하여 고결정수 철광석 표면에 밀스케일을 부착시켰을 경우 등에 대한 표 3의 실시예 1,2,3,4,5 조건에 따라서 원료배합, 사문암과 규석의 입도조정 및 원료를 처리한 후에 드럼 믹서에서 통상적인 방법으로 조립된 원료를 장입입도 1.95로 시험 포트에 장입하고 소결시험을 실시하였다.
본 실시 조건들로부터 얻어진 소결 결과는 표 4와 같다. 표 4의 실시예 1에서는 고결정수 철광석을 35% 포함하고 있으나 이무런 조치를 취하지 않은 경우인데 다른 모든 실시예에 비하여 소결광의 강도, 회수율 및 생산성이 가장 낮음을 알 수 있다.
표 3 소결시험 실시조건
| 배합조건 | 고결정수 철광석사전처리 | 사문암 입도 | 규석입도 | |
| 실시예 1 | 배합비 1 | 미실시 | 1㎜ | 1㎜ |
| 실시예 2 | 배합비 1 | 미실시 | 8㎜ | 8㎜ |
| 실시예 3 | 배합비 2 | 미실시 | 1㎜ | 1㎜ |
| 실시예 4 | 배합비 2 | 미실시 | 8㎜ | 8㎜ |
| 실시예 5 | 배합비 2 | 고결정수 철강석 표면에 미분 밀스케일 부착 | 8㎜ | 8㎜ |
표 4 소결시험 결과
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 실시예 5 | |
| 상온강도(%) | 69 | 71.5 | 71.8 | 73.7 | 74.5 |
| 성품회수율(%) | 65 | 68.7 | 69.2 | 72.0 | 73.0 |
| 생산성(T/D/㎡) | 29 | 30 | 31 | 31.5 | 32.5 |
실시예 2에서는 고결정수 철광석을 35% 포함하고 있으나 밀스케일을 첨가하지 않고 사문암과 규석의 입도만을 8㎜로 조대화한 경우이다. 표에서와 같이 사문암과 규석의 입도 조대화만으로도 소결광의 강도, 회수율 및 생산성이 모두 개선된 것으로 나타났다, 이는 사문암과 규석의 입도를 조대화함으로써 이들이 소결과정에서 발생하는 융액과의 반응을 억제한 결과, 융액중의 SiO2함량이 크게 높아지지 않아 융액의 유동성이 크게 악화되지 않았고, 그 결과 소결광내에 조대한 폐기공(14)과 강도가 약한 비정질 규산염 생성이 억제되는 대신에 강도가 양호한 칼슘페라이트(13)가 많이 생성되었기 때문에 강도 및 회수율이 크게 향상되었으며, 이에 따라 생산성도 개선된 것이다.
실시예 3과 4는 고결정수 철광석을 35% 함유하고, 밀스케일을 5% 배합하였으나 사문암과 규석의 입도는 1㎜로 한 경우와, 8㎜로 조대화한 경우의 시험결과이다. 실시예 3에서와 같이 고결정수 철광석을 다량 배합한 경우에도 밀스케일을 적량 첨가하면 실시예 1과 2에서와 같이 아무런 조치를 취하지 않거나 사문암과 규석의 입도를 조대화시킨 경우에 비하여 소결성이 개선되어 소결광의 강도, 회수율 및 생산성이 증가한 것을 알 수 있으나 실시예 4에서와 같이 밀스케일 첨가와 함께 사문암과 규석의 입도를 8㎜로 조대화한 경우에는 더욱 개선되는 것으로 나타났다.
실시예 5는 1㎜로 파쇄한 밀스케일을 고결정수 철광석과 함께 별도의 드럼 믹서에서 혼합 및 조립한 후에 다른 소결 원료들과 함께 다시 혼합 및 조립한 후에 소결하여 얻어진 시험결과인데, 표 4에서와 같이 강도, 회수율 및 생산성이 모두 다른 실시예들에 비하여 가장 양호한 결과를 얻었다.
[실시예 2]
상기와 같이 소형의 소결시험 모사장치를 통하여 본 발명의 효과를 확인한 후에는 소결광을 대량으로 생산하는 산업용 드와이트 로이드(dwight-loyid)식 소결설비를 이용하여 시험조업을 실시하였는 데 시험조건은 결정수를 약 9% 정도 함유하는 고결정수 철광석을 30% 포함하는 원료 배합 상태하에서 밀스케일을 첨가하지 않고 사문암과 규석의 입도를 1㎜로 한 경우, 밀스케일을 3% 배합하고 사문암과 규석의 입도를 8㎜로 조대화한 두가지 경우에 대하여 시험조업을 실시하였다.
그 결과 고결정수 철광석을 30% 배합한 상태에서 밀스케일을 첨가하고, 사문암과 규석의 입도가 8㎜인 경우가 밀스케일을 첨가하지 않고 사문암과 규석의 입도가 1㎜인 경우에 비하여 소결광의 강도가 1, 성품 회수율은 1.6, 생산성은 1정도 향상되는 것으로 나타나 본 발명이 고결정수 철광석 배합시의 소결광 제조법으로서 소결광의 강도, 회수율 및 생산성 유지에 큰 효과가 있음이 확인되었다.
이상에서와 같이 본 발명에 따르면 에너지 비용이나 소결광중의 슬래그 성분, 부원료의 증대 사용을 하지 않고도 소결광의 강도, 성품 회수율 및 생산성이 향상되는 유용한 효과가 있다.
도 1은 소결기의 구성을 나타내는 정면개략도
도 2는 도 1에 도시된 소결기에 있어서의 소결대차를 나타낸 사시도
도 3은 CaO-Fe2O3 계 상태도에서 고결정수 철광석 증배합에 따른 액상온도 변화를 나타낸 그래프
도 4는 적철광 소결결과 얻어지는 소결광의 조직도
도 5는 고결정수 철광석 가열결과 철광석내에 생성된 균열대를 나타낸 조직도
도 6은 CaO-Fe2O3-SiO2 계 상태도에서 SiO2농도 변화에 따른 융액의 점성 변화를 나타낸 그래프
도 7은 고결정수 철광석을 고배합하여 얻어진 소결광을 나타낸 조직도
도 8은 CaO-FeO계 상태도
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 소결대차 4 : 점화로
7 : 배합원료 9 : 상부광 호퍼
10 : 상부광 12 : 적철광
13 : 칼슘페라이트 14 : 기공
15 : 균열대
Claims (4)
- 3% 이상의 고결정수 철광석을 소결 원료로 사용하는 소결광 제조방법에 있어서,상기 소결광 제조에 사용되는 사문암과 규석의 입도를 1 ~ 8㎜로 하고, 산화도가 낮은 저급철산화물을 첨가하여 소결하는 것을 특징으로 하는 고결정수 철광석 배합시의 소결광 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 저급철산화물의 배합비는 상기 고결정수 철광석이 소결 원료중에서 차지하는 무게 구성비에 비례하여 배합되는 것을 특징으로 하는 고결정수 철광석 배합시의 소결광 제조방법.
- 3% 이상의 고결정수 철광석을 소결 원료로 사용하는 소결광 제조방법에 있어서,미파쇄된 저급철산화물을 생석회 0.5~2.0%와 함께 상기 고결정수 철광석에 첨가하고, 드럼 믹서에서 수분을 첨가하면서 혼합 및 조립하여 상기 고결정수 철광석 표면에 상기 저급철산화물을 부착시키며, 상기 사전처리된 원료를 드럼 믹서에서 다른 소결원료와 혼합 및 조립한 후 소결하는 것을 특징으로 하는 고결정수 철광석 배합시의 소결광 제조방법.
- 제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 저급철산화물은 우스타이트와 금속철을 포함하는 밀스케일 또는 제강 슬러지로 하는 것을 특징으로 하는 고결정수 철광석 배합시의 소결광 제조방법.
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