KR20000077339A - 소결광제조방법 및 소결광 - Google Patents

Abstract

철광분에 소량의 수용성화합물(소결조제)이 첨가되므로써 그 생성물 또는 제품이 바인더로서의 역할을 하는 보조재료(CaO)의 함량을 증가시키지 않고도 향상된 강도를 가지고 제선용원재료로서 역작용을 갖지 않는다.

소결광의 제조에 있어, 수용액이 철광분과 보조재료에 첨가되고, 철광분과 보조재료는 반죽되어 혼합물을 형성하며, 이 혼합물은 과립화되어 과립을 형성한다. 여기에서 수용액을 철광분과 반응하는 수용성화합물을 함유하고 용융점 1200℃ 이하의 용융점을 갖는 반응생성물을 형성한다.

Description

소결광제조방법 및 소결광 {Process for producing sintered ore and the sintered ore}

본 발명은 특히 개선된 강도를 갖는 소결광을 제조하기 위한 방법 및 이 방법으로 소결된 소결광에 관한 발명으로, 특히 강도가 개선된 소결광과, 제철공정에서 원료로 사용되는 소결광 제조에 관한 것이다.

종래의 기술

제철원료용 소결광은 그 제조에 있어, 통상 제 5 도에서와 같은 소결원료의 예비처리로 이루어진다. 이 예비처리공정은 원료탱크 1 및 드럼믹서(drum mixer) 2로 혼합 및 과립화 ; 광석장입호퍼 3 및 소결기 4로 소결한다. 이 소결원료는 약 10mm 이하의 입자크기를 가진 철광과, 석회석, 생석회, 실리카암, 사문암, 그리고 코크스와 같은 고체연료 및 소결원재료의 성분으로 원재료탱크 1에 저장된다. 소결원료의 구성성분은 미리 지정된 성분으로 드럼믹서 2 속으로 장입되고, 다음, 적당량의 물을 그 위에 가하고 다음 그 성분을 드럼믹서 2에서 혼합하여 과립화한다. 과립(granules)은 이와 같이 하여 형성되고 소결기(예컨대 드와이트-로이드 소결기) 4의 팔렛트(pallet)상에서 포장되어 광석장입호퍼 3에 의해 미리 지정된 높이로 만들어지고, 포장된 원료의 상부표면단면이 점화된다. 점화후에는, 고체연료의 연소가 지속되고 한편으로 공기는 하향흡인되어 소결원료는 연소열로 소결되어 소결케익으로 만들어진다. 이 소결케익은 분쇄되어, 입자크기조정을 거치므로써 입자크기 3mm 이상의 소결광제품을 얻을 수 있게 된다.

소결광제품(A sintered ore product)은 제선에서는 원료로서의 고강도를 요구한다. 이는 용광로(고로)에의 장입과정에서 소결광의 분화(pulverization)에 따른 제품회수율의 감소뿐 아니라 로에서 소결광의 분화로부터 용광로를 통하여 공기 관류성(air flowing-through property)의 감소에 기인하는 고로작업상의 악화를 가져오므로 이를 방지하기 위함이다.

소결광의 강도를 향상시키기 위해, 과립(granules)에서 고체연료의 연소에 의해, 소결기의 팔렛트상에서 무더기로 쌓아둔 과립에서 고온이 발생되고, 유지되는 것이 중요하다. 이렇게 해야 철광분의 소결을 위한 용탕물 또는 용융물(melt)의 량이 충분히 형성되어 소결원료의 부피가 균일하게 되기 때문이다.

이 용융물은 철광과 보조재료 사이의 슬라그반응에 의해 발생하고, 용융물은 일반적으로, 다성분시스템칼슘페라이트(multi-component system calcium-ferrite)로 구성된다. 이 용융물로, 철광분의 액상소결이 효과를 발하고, 냉각후에는 철광분의 입자들 사이에 결합물이 형성된다.

지금까지 널리 알려진 것은 소결광제품의 강도는 결합이 언제 넓게 형성되는가 또는 언제 망상조직으로 형성되는가에 관계없이 소결광제품의 강도가 증가된다는 사실이다.

이러한 이유때문에, 소결광제품의 강도는 소결광분을 위한 용융물의 량이 결합의 폭이 늘어나도록 충분하게 형성될 때 증가될 수 있고, 더욱이, 이 용융물은 소결원료의 부피에서 균일하게 형성되므로, 균일한 망상조직이 얻어진다.

소결기의 팔레트상에 포장된 과립상(granule bed)의 공기흐름관통저항(air flowing-through resistance)은 줄어들어서, 일반적으로 고온이 발생되게 하고, 또한 전술한 바와 같이 과립에 포함된 고체연료가 연소하여 고온이 유지되도록 하여 준다. 이 감소된 공기흐름관통저항으로, 많은 공기가 과립상(床)을 통해 통과가능하게 되고 고체연료가 균일하게 효과적으로 연소되므로써 고강도소결광제품이 생산될 수 있는(소결되는) 고온이 얻어지고 유지되도록 하여주게 되는 것이다.

공기흐름관통저항을 감소시키기 위하여, 소결원료를 소결원료의 최초입자를 크게 하든가 또는 소결원료의 과립화성(granulating nature)을 촉진하도록 조대한 과립으로 준비하므로써 괴상화(agglomeration)의 정도를 향상시킨다.

소결원료의 과립화성을 촉진하기 위하여, 결합제인 바인더, 예컨대 생석회 (quick lime), 벤토나이트, 시멘트 또는 분말시멘트클링커를 원료에 가하여 왔다.

그러나, 양질의 광석의 산출을 위해 최근 감소에 비추어, 사용중인 광석의 브랜드다수가 증가되고, 이에 따라, 소결원료의 과립화성(granulating nature)은 브랜드(brands)특성에 의해 크게 영향을 받는다. 상세히 말하자면, 소결원료의 과립화성은 최근 조대한 원료(coarse raw material)의 함량증가로 감소되어 왔다. 그리고 브랜드(brand) 광석의 이용은 과립화성이 빈약하고, 다시 되돌아오는 소결광의 과립화성을 또한 빈약하게 한다. 그 결과, 문제가 발생하게 되고, 소결원료의 공기흐름관통성(air flowing-through property)은 떨어지며, 이에 따라 소결광제품의 강도는 저하된다.

이러한 환경하에서, 많은 바인더들이 과립화성을 향상시키기 위해 소결원료에 가해져 왔다.

그러나, 바인더를 소결원료에 많이 투입하면 소결광의 제조비를 증가시키게 되는 문제가 생긴다. 더욱이, 다량의 바인더를 소결원료에 투입하면 제선원료의 성분을 원료로서 허용되는 범위를 이탈하게 되므로써 용광로의 작업에 역으로 영향을 미치게 한다.

전술한 바인더 관련문제 외에도, 소결원료의 과립화성에 대한 개선효과는 바인더의 첨가량과 관련하여 최대치에 영향을 미치나 바인더가 최대치보다 더 첨가되면, 소결원료의 과립화성은 저하되는 원인을 만들게 된다.

본 발명의 목적은 따라서, 수용성화합물(소결조제)이 소량 철광분에 투입되게 하면서도, 이에 따라 그 제품이 바인더로서 역할을 부여하는 보조재료(CaO)의 함량을 증가시키지 않고도 제선원료로서 향상된 강도와 어떠한 부작용 등 역영향없이도 소결광을 제조할 수 있도록 하는 데 있다.

제 1 도는 본 발명상의 실시예에서 괴상화입자의 입자크기분포를 나타내는 그림이다.

제 2 도는 본 발명 실시예상의 소결팬(sintering pan)에서의 소결중 가스유속의 변화를 나타내는 그림이다.

제 3 도는 본 발명 실시예상의 소결팬에서의 소결중 무더기상(床)(packed bed)에 있는 위치에서 온도의 변화를 나타내는 그림이다.

제 4 도는 본 발명 실시예상의 소결광의 낙하시험후 입자크기 구성을 나타내는 히스토그램이다.

제 5 도는 원료소결용 예비공정을 개략적으로 나타낸 것이다.

본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여 수용액이 철광분에 첨가되고 보조원료와 철광분(iron ore powder)이 혼합물을 생성하도록 반죽된다. 그리고 이 혼합물은 과립을 형성하도록 과립화되고, 다음 이 과립을 소결하게 된다. 여기에서 수용액에는 용융온도 1200℃ 이하의 반응생성물을 형성하기 위하여 철광분과 반응하는 수용성화합물이 포함된다.

철광분과 반응하는 화합물은 용융온도 1200℃ 이하의 용융점을 갖고 통상 1150℃ 이하에서 용융되어 반응물을 생성하고 물에 녹으므로, 또한 수용성화합물을 함유하는 수용액은 확실히 철광분입자의 습한 표면을 만들어주므로, 철광분의 표면을 화합물로 소결단계에서 소결하기 전에 철광분을 건조시켜주면 확실히 코팅할 수 있다. 그 결과, 수용성화합물과 철광분은 상호간에 효과적으로 반응한다.

따라서, 수용성화합물과 철광분 사이의 반응은 종래의 소결온도범위 1150℃~ 1200℃에서 수행되어 소결된 광이 용융물을 형성하는데, 그 결과, 이 용융물의 형성이, 철광분과 보조재료 사이의 슬라그반응을 통해 수용성화합물로부터 용융물의 존재로 촉진되고, 이에 따라 철광분의 소결을 위한 충분한 량의 용융물은 추가적으로 생성되며, 이는 소결광 생성물의 강도를 향상시켜 준다.

또한, 전술한 바와 같이, 수용성화합물을 함유하는 수용성화합물은 철광분입자표면을 확실하게 습한 표면으로 만들어주므로 철광분입자의 표면을 화합물로 코팅하면 충분한 범위로 확보가능하므로, 수용액이 함유되는 수용성화합물은 량이 예컨대 1질량%으로 감소될 수 있으며, 용광로에서 작업에 역작용을 미치지 않는 소결광생성물이 생산가능하다. 이는 수용성화합물을 구성하는 엘레멘트의 존재가 거기에 있기 때문이다.

더구나, 수용액은 통상 철광분(말)과의 반응을 통해 용융점범위 550~900℃의 온도범위를 갖는 반응화합물을 제조하는 수용성화합물을 함유한다.

수용액을 함유하는 수용성화합물은, 용융점 550~900℃를 갖는 반응화합물을 형성하기 위해 철광분과 반응하고, 이에 따라 용융물은 소결광의 1150~1200℃의 온도범위를 가지는 종래의 소결온도보다 낮은 온도에서 생성되며, 따라서, 또한, 생성된 용융물은 철광분과 보조재료 사이의 슬라그반응을 통해 추가적인 용융물의 제조를 촉진하여 철광분을 소결하기 위한 충분한 량의 용융물을 생성하여 주게 되고, 이는 소결광생성물의 강도를 향상되게 하여준다.

본 발명상의 수용성화합물은 철광분과 보조재료 사이의 슬라그반응을 통해 소결을 촉진하는 소결보조제로서의 역할을 한다.

이는, 곧, 철광분과 보조재료의 성분이동(확산)이 수용성화합물과 철광분 사이의 반응으로 생성되는 용융물의 도움으로 용이하게 된다는 것을 의미하며, 이는 철광분과 보조재료 사이의 슬라그반응을 통해 추가적인 용융물의 제조를 촉진하며, 이에 따라, 철광분 소결이 충분히 진행되는 것으로 추정된다.

더구나, 철광분과 수용성화합물의 반응으로 제조되는 용융물의 성분은 철광분과 보조재료 사이의 슬라그반응을 통해 추가적인 용융물의 형성온도를 감소시킨다. 그 결과, 종래의 소결광제조에서 보다 많은 용융물이 생성되어, 소결광생산의 증가된 강도가 나오도록 공헌하는 넓은 결합의 형성에 기여한다.

그 외에도, 용융물의 용융점이 철광분과 보조재료 사이의 슬라그반응결과로 감소되기 때문에, 용융물의 점도도 또한 감소된다. 이는 용융물이 철광분의 입자표면을 넘어 이동하기 쉽게 됨을 기대할 수 있다. 그 결과, 철광분의 입자표면 전체에 걸쳐 균일한 분포로 용융물을 확산시키게 된다. 이는 공간적인 균일성으로 형성되어야 할 소결광생성물의 증가된 강도에 공헌하는 망상조직결합을 가능케 한다.

본 발명상의 소결광을 제조하기 위한 공정에 사용되는 화합물에 따라, 예컨대 Fe₂O₃-Na₂O-SiO₂를 기본으로 한 화합물과 Na₂O-SiO₂를 기본으로 한 화합물과 같이 아크마이트(acmite)를 기초로 한 화합물이 이용된다.

Fe₂O₃-Na₂O-SiO₂를 기초로 한 화합물은 Fe₂O₃, FeO 등과 같은 산화철과 쉽게 반응하거나 철광석에서 쉽게 반응하여 산화철을 복합시켜 고용체와 같이 화합물로 만든다. 이 산화철의 고용성(solid solubility)은 넓은 범위를 가진다. Fe₂O₃-Na₂O-SiO₂를 기초로 한 화합물의 용융점은 화합물조성에 따라 760℃로부터 1200℃에 걸쳐 있다. 그리고 용융점 900℃ 이하를 가진 넓은 성분범위를 가진다.

이 온도에서, Fe₂O₃-Na₂O-SiO₂를 기초로 한 화합물을 이용하므로써, 본 발명상의 소결광제조공정에서는, 화합물이 종래의 소결온도범위 1150℃~1200℃보다 낮은 온도에서 용융되어 소결광이 용융물을 형성하도록 한다. 그 결과 용융물은 철광에서 철산화물(산화철)과 반응하게 된다. 또한, 철산화물은 Fe₂O₃-Na₂O-SiO₂를 기초로 한 화합물의 용융물에서 용해되어 용융물의 추가형성을 촉진하게 되고, 여기에서 900℃ 이하의 용융점을 가진 성분범위가 넓으므로, 용융물의 형성이 촉진된다. 용융물로, 여전히 용융물의 추가적인 형성이 철광분과 보조재료 사이의 슬라그반응을 통해 촉진될 수 있고, 이는 철광분 또는 철광분말의 소결을 위한 용융물의 충분한 량의 형성을 이끌어내므로써 소결광제품의 강도가 향상되는데 이바지한다.

다시 말하면, Fe₂O₃-Na₂O-SiO₂를 기본으로 한 화합물이 900℃ 이하의 용융점에서, 본 발명상의 소결광을 제조하기 위한 공정에 사용되면, 용융물이 전술한 소결온도 또는 900℃ 이하의 온도보다 낮은 온도에서 생성가능하게 되므로써 소결광제품의 강도향상에 또한 이바지하게 된다.

여기에 덧붙여, Na₂O-SiO₂를 기본으로 한 화합물은 또한 본 발명의 소결광제조공정에 사용된다. Na₂O-SiO₂를 기본으로 한 화합물의 용융점은 1020℃~1090℃이다. Na₂O-SiO₂기본으로 한 화합물은 또한 전술한 바와 같이 철광분에서 철산화물과 쉽게 반응하고 Fe₂O₃-Na₂O-SiO₂를 기본으로 한 화합물의 용융물은 고용체를 이루도록 Na₂O-SiO₂를 기본으로 한 화합물로 산화철의 용해를 통하여 형성된다. 그런 연후에 철광분과 보조재료 사이의 슬라그반응을 통해 추가적인 용융물의 형성이 촉진된다. 이는 곧 철광분의 소결용 용융물의 충분한 량의 형성을 가져오므로써, 소결광제품의 강도가 향상되는데 기여하게 된다.

본 발명상의 소결광의 제조를 위한 공정에 사용되는 수용성화합물로서, 규산소다(Na₂O-SiO₂를 기본으로 한 화합물)가 통상 이용된다. 규산소다는 물에 잘 녹으므로, 소정의 농도로 화합물의 수용액을 준비할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 규산소다로서는, 메타규산소다(Na₂SiO₃)뿐 아니라 오소규산소다(Na₄SiO₄)와 같은 무수염(anhydrous salts)이 사용된다. 더욱이, Na₂Si₂O₅및 Na₂SiO₄O₉과 같은 무수염으로 된 가수분해를 통해 얻어질 수 있는 여러가지 다규산염 (polysilicates)이 사용가능하다.

본 발명상의 소결광을 제조하기 위한 공정은 고강도 소결광에 기여하는 효과를 갖고 있고, 이는 용광로에서의 작업에 미치는 역효과를 일소하여 주게 되는 것이다.

실시예

본 발명을 다음의 실시예에 의해 상세히 설명한다.

혼합 및 과립화단계에서, 철광분과 보조재료는 표 1에서 나타나 있는 블렌딩성분(blending composition)으로 혼합하고, 그런 다음, 표 2에 나타나 있는 수용액은 7질량%의 량으로 혼합물에 주가하였다. 그리고, 이 혼합물은 2가지 종류의 과립을 준비하기 위해 드럼믹서를 사용하여 과립으로 변환된다.(본 발명상의 실시예상의 견본 A 및 비교예상의 견본 B)

본 발명 실시예에서는, 표 2로 나타나 있는 바와 같이, 수용액은 분말상의 메타규산소다를 물에 100g당 1g(1질량%)의 비율로 타서 된 메타규산염소다(Na₂SiO₃: Na₂OㆍSiO₂)수용액으로 준비하였다. 그리고, 메타규산소다용액은 철광분 및 보조재료에 주가하였다. 이 때에, 메타규산소다는 이와 같이 주가하므로써 수화하여 다음 반응식에 따라 다규산소다(sodium polysilicate)를 생성한다.

Na₂SiO₃+ H₂O →Na₂Si₂O₅+ 2NaOH

이 수화와 더불어, 다규산소다(Na₂Si₂O₅: 아크마이트를 기본으로 한 화합물)가 얻어진다.

표 1

표 2

표 3에 나타나 있는 실시예에서 사용되는 철광분을 각기 블렌딩(blending)함에 있어서의 화학성분조성과 블렌딩된 철광분의 입자크기분포는 표 4와 같다.

표 3

표 4

상술한 2가지 과립(본발명상의 견본 A 및 비교예상의 견본 B)으로부터 부분적으로 샘플을 취하여 건조후 각 입자크기분포를 측정한 바, 제 1 도에서와 같은 결과를 얻었다.

제 1 도에서 잘 알 수 있는 바와 같이, 견본 A와 B는 충분히 괴상화된 입자로 모두 구성되고, 이들 사이에서의 입자크기분포상의 차이는 없음이 확인되었다. 이렇게 하여, 알게 된 것은, 수용액이 메타규산소다를 극미량이라도 함유하면, 종래 공정에서와 같이 제철원료에 필요한 동일 과립성이 얻어질 수 있었다.

다음, 2가지 종류의 과립이 소결팬을 이용하여 소결실험에 제공되었다. 이 소결실험은 과립이 직경 100mm, 높이 300mm를 가진 소결팬(sintering pan)에서, 무더기를 이루었고, 이 무더기이룸(packing)에 이어 상부표면(top surface)이 발화되므로써 흡입압력 3500Pa로 공기를 빨아들이는 가운데 소결작업이 수행되었다.

이 작업에서, 소결팬에서 소결 중에 무더기상(packed bed)에서의 위치에서 온도변화에 따라 가스유속변화를 측정한 바, 그 결과를 제 2 도 및 제 3 도에 나타내었다.

또한, 소결후, 소결광의 낙하시험강도를 측정한 결과를 제 4 도에 나타내었다.

제 2 도는 소결팬에서의 소결 중에 가스유속변화를 보인 그라프이다.

제 3 도는 소결팬에서의 과립무더기상의 표면으로부터 각각 100mm 깊이의 상부위치(1), 표면으로부터 200mm 깊이의 중부위치(1), 표면으로부터 300mm 깊이의 하부위치(3)에서의 온도변화를 나타낸 그라프이다.

세로좌표는 온도를, 가로좌표는 소결실험에서의 경과시간을 나타낸다. 시간이 경과되면, 최대온도가 상술한 바와 같이 움직이고, 중부위치를 통해 상부위치로부터 출발하여 다음 하부위치로 이동하며, 이 최대온도의 위치이동은 상층역에서의 고체연료가 발화되는 코스에서 무더기상에서의 온도변화로 일어나며, 그 이후 고체연료는 하향하여 연소된다.

제 4 도는 소결팬에서 소결후 소결광제품의 낙하시험강도를 나타낸 것이다. 이 낙하시험강도는 소결광제품의 샘플이 2m 높이에서 철테이블 위로 모두 떨어지게 하는 방법으로 하여 얻어진다. 이러한 시험은 동일샘플로 4번 반복시험하고, 그 후 모든 소결광제품샘플은 각기 5mm 틈과 10mm 틈을 가진 2가지 종류의 체(screen)로 쳐서 2가지 부위로 나누도록 한다 ; 그 중 하나는 10mm 체를 통과하게 하고 5mm에는 걸리도록 하며, 다른 것은 10mm에 걸리도록 하여, 이들 사이에서 질량%로 비율을 얻는다.

소결팬에서의 소결시험결과를 실시예로 소개하기로 한다.

(1) 소결팬에서 소결 중에 가스흐름속도를 변환시킨다.(제 2 도 참조).

본 발명상의 실시예상의 견본 A가(여기에 메타규산소다를 함유하는수용액이 사용된다) 비교예상의 견본 B보다 공기흐름관통성(또는 공기관류성 : flowing-through property)이 보다 우수하였고 보다 가스흐름속도가 빨랐다.

다시 말해, 견본 A의 과립이 견본 B보다 거의 같은 입자크기분포를 나타내긴 하지만, 견본 A는 견본 B에 비해 소결작업에서 가스관류성에 있어 보다 우수하다.

그 결과, 종래의 실시예에서 기재되어 있는 바와 같이, 소결기의 팔렛트 (pallet) 깔판위에 하적된 과립의 무더기의 가스관류저항(a gas flowing-through resistance)은 감소되고, 보다 높은 온도가 발생하여 과립에서의 고체연료연소로 보다 높은 고온이 유지 가능하고, 이에 따라 소결광제품의 보다 높은 강도가 얻어질 수 있도록 하여 준다.

본 발명상의 실시예로서의 견본 A가 어찌하여 향상된 가스관류성을 가지는가에 대하여 아직도 조사가 이루어지고 있으나, 다음 이유가 그러한 현상에 따른 발생요소로 여겨지고 있다.

일반적으로, 입자의 표면이 보다 매끄러워지고, 동일크기를 가진 입자가 모일 때, 공기관류성은 좋아진다. 만일 이것이 이 경우에 적용되면, 견본 A를 이루는 과립의 표면이 견본 B보다도 보다 매끄럽고, 견본 A는 견본 B보다도 가스관류성에서 보다 좋다.

또한, 견본 A의 과립표면이 생석회와 석회석과 같은 보조재료와 철광분의 핵심입자의 표면을 넘어 거의 균일한 방법으로, 미세광립과 같은 보조재료에 의하여 보다 매끄러워짐을 과립의 표면의 매끄럼성과 관련하여 생각할 수 있다. 보조재료와 미세광립을 왜 거의 균일한 방법으로, 철광분의 핵심입자 위로 부착하는가 하는 이유는, 수용액이 메타규산소다, 즉 Na(알칼리금속)을 함유하고 있기 때문으로 추정되고 있다. 수용액에 Na가 함유되면, 철광분과 보조재료에 가해진 수용액의 점도가 감소되고 그 결과, 생석회와 석회석과 같은 보조재료와 미세광립을 거의 균일한 방법으로, 철광분의 모든 핵심입자 주위로 부착가능하다는 사실을 생각할 수 있다.

(2) 소결팬에서의 소결 중 무더기상에서의 위치에서의 온도변화(제 3 도 참조)

소결팬의 무더기상의 하부위치(도면에서 (3))에서, 견본 A의 최고온도는 견본 B의 그것보다 높았고, 1100℃ 이상에서의 유지시간은 견본 B에서의 그것보다 견본 A에서 길었다. 소결팬의 무더기상의 중간부(도면에서 (2))에서, 견본 B의 최대온도는 견본 A의 그것보다 높았으며, 한편으로는 견본 A와 견본 B 사이에서 1100℃ 이상에서 유지되는 시간상으로는 차이가 없음이 확인되었다. 그 반면, 소결팬의 무더기상의 상부(도면에서 (1))에서, 견본 A는 견본 B보다 1100℃ 이상에서 유지되는 최고온도 또는 시간에서 더 낮거나 더 짧았다.

(3) 소결팬에서의 소결후 소결광제품의 낙하시험강도(제 4 도 참조)

본 발명상의 실시예 견본 A가 견본 B보다 소결광제품 B의 낙하시험강도보다 우수한 것임이 인정되었다.

견본 A의 낙하시험강도가 향상된 이유는 견본 A에서 소결에서 가스관류성 (gas flowing-through property)이 향상되므로, 무더기상의 하부위치에서의 최대온도가 보다 높고, 1100℃ 이상의 온도에서 유지되는 시간이 보다 길므로, 이에 따라 과립의 충분한 소결이 수행된다.

더욱이, 본 발명상의 견본 A가 철광과의 반응을 통해 저용융점(약 600℃)을 갖는 반응제품을 제조하는 메타규산소다의 첨가로 소결광에 대한 종래의 소결온도 (1150℃~1200℃)보다 낮은 온도에서 용융물을 제조할 수 있다. 전술한 바와 같이, 이렇게 하여 제조된 용융물로 철광분과 보조재료 사이의 슬라그반응을 통해 추가적인 용융물의 형성이 촉진되고, 이에 따라 철광분의 충분한 소결을 이해할 수 있다.

이는 다음의 가정을 가능하게 한다. 즉, 1100℃ 이상의 최대온도 또는 유지시간이, 견본 B의 위치에서보다 견본 A의 무더기상의 상부위치에서, 보다 낮거나 짧더라도, 소결광제품의 낙하시험강도가 견본 B에서보다 견본 A에서 보다 높으므로, 따라서 견본 A의 무더기상의 상부역에서 충분한 소결작업이 수행된다.

더욱이, 전술한 바와 같이, 생석회, 석회석, 그리고 미세철광분과 같은 보조재료를 수용액에 함유되는 규산소다의 Na(알칼리금속)의 도움으로 거의 균일한 방법으로 철광분의 모든 핵심입자의 표면상에 적용하는 것이 기대가능하므로 추가적으로 용융물이 철광분과 보조재료 사이의 슬라그반응을 통해 철광분의 모든 핵심입자로부터 제조가능하다는 점과, 철광분의 소결을 위한 추가적인 용융물이 무더기상에서 균일하게 효율적으로 될 수 있다. 이에 따라 견본 A에서의 소결광제품의 낙하시험강도를 향상시킬 수 있다.

이러한 방법으로, 본 발명상의 소결광을 제조하기 위한 공정에서, 철광분에 소량의 화합물이 가해질 때, 소결광제품의 강도가 바인더로서 보조재료(CaO)의 추가적인 량을 증가시키지 않고도 향상될 수 있다.

소결광제품의 강도의 향상으로, 제품회수율이 증가될 뿐 아니라, 용광로에 사용되는 소결광으로서의 충분한 내파괴강도도 얻을 수 있다.

실시예에서는, 2질량% CaO이 바인더로서 사용되는데, 여기에는 제한이 없지만, 단, 그 량을 변경할 수 있을 뿐 아니라, 다른 바인더, 예컨대 벤토나이트, 시멘트와 시멘트클링커와 같은 다른 바인더로, 대치할 수도 있다.

또한, 실시예에서 알게된 것은, 높은 결정수를 가진 20질량% 철광을 소결원료에 혼합시키고도 고강도 소결광제품이 본 발명상의 소결광을 제조하기 위한 방법에 따라 제조가능하였다는 사실이다.

특히, 본 발명상의 소결광의 제조방법은 종래 소결광제품의 강도가 용광로의 작업에 역효과를 내던 제철원료에 알칼리금속을 함유하는 규산소다를 가하므로써 향상된다는 것이다.

또한, 본 발명상의 소결광을 제조하는 방법에 있어, 규산소다를 화합물로, 추가로 첨가하는 것은 적은 량으로 가능하며, 이는 규산소다에 함유되는 알칼리금속을 감소되도록 하므로써, 알칼리부착과 같이, 용광로의 작업상 알칼리순환과 같은 역작용이 극소로 적게 억제된다.

본 발명이 물에 잘 용해되는 특성을 이용하여 규산소다의 수용액을 채용하는 이유는 철광분의 입자를 규산소다로 코팅되게 할 수 있을 뿐 아니라, 건조시 규산소다와 철광분사이의 반응도 효과적으로 수행되므로써 규산소다의 첨가량이 보다 적어질 수 있기 때문이다.

본 발명에 따라, 규산소다의 첨가량을 0.01질량% 이상으로 하게될 경우, 철광분의 액상소결을 수행하기 위해 필요한 용융물의 량은 비교적 낮은 소결온도(약 600℃)에서 생성가능하다. 또한, 규산소다의 첨가량은 증가되므로, 철광분의 액상소결에 필요한 용융물의 량은 증가되고, 이에 따라 소결광의 강도가 향상되므로, 규산소다의 첨가량이 통상 증가된다.

그 반면, 알칼리의 증가가 커지고, 반응중의 분해가 규산소다의 첨가량증가로 약화되므로, 규산소다의 첨가의 한계량은 1.0질량%, 가급적 0.5질량%, 특히 0.3질량%으로 한다.

여기 이 점에서, 본 발명에 채용되는 규산소다는 메타규산소다에 한하지 않고, 오소규산소다(Na₄SiO₄등)의 무수염(anhydrous salt) 대신으로 사용가능하며, 또한 Na₂Si₂O₅, Na₂Si₄O₃와 같은 여러가지 다규산소다(sodium polysilicate) 대신으로도 사용가능하다. 이들은 메타규산소다 또는 오소규산소다의 무수염으로 된 수용액의 가수분해를 통해서 얻어진다.

더욱이, 본 발명상의 소결광의 제조를 위한 제조방법은, 본 발명의 실시예에만 한정되는 것은 아니고, 이 본 발명상의 소결광의 제조방법에 사용되는 화합물은 철광과 반응하고 용융점 1200℃ 이하의 온도를 가지는 화합물만으로 될 필요가 있다. 또한, Fe₂O₃-Na₂O-SiO₂를 기본으로 한 화합물과 Na₂O-SiO₂를 기본으로 한 화합물과 같이 규산소다 외에도 아크마이트를 기본으로 한 화합물(acmite based compounds)을 사용할 수도 있다. 더욱이, 아크마이트를 기본으로 한 화합물 외에도, 인산염소다와 칼슘 디하이드로겐포스페이트(calcium dihydrogenphosphate)와 같은 인산염을 기본으로 한 화합물이 사용가능하다.

Claims (8)

1. 소결광의 제조방법은,

   철광분과 보조재료와 수용액을 반죽하여 혼합물을 형성하고, 상기 수용액은 상기 철광분과 반응하는 수용성화합물을 함유하여 용융점 1200℃ 이하인 반응생성물을 생성하는 단계와 ;

   상기 반죽단계에 의해 얻어진 혼합물을 과립화하여 과립(granules)을 생성하는 단계와 ;

   상기 과립화단계에서 생성된 과립을 소결하여 소결광을 얻는 단계

   와로 구성되는 소결광의 제조방법(A process for producing sintered iron ore).
2. 제 1 항에 있어서, 상기 수용액은 철광분과 반응하는 수용성화합물을 함유하여 용융점 550~900℃의 온도범위를 가진 반응생성물을 형성하는 소결광의 제조방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 수용성화합물은 아크마이트(acmite)를 기본으로 한 화합물로 되는 소결광의 제조방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 수용성화합물은 규산소다(sodium silicate)로 되는 소결광의 제조방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 수용액에서의 규산소다의 함량은 0.01~1.0질량%의 범위에 있는 소결광의 제조방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 수용액에서의 규산소다의 함량은 그 중에서도 0.01~0.3질량%의 범위에 있도록 한 소결광의 제조방법.
7. 제 2 항에 있어서, 상기 수용성화합물은 인산을 기본으로 한 화합물인 소결광의 제조방법.
8. 특허청구범위 제 1 항의 소결광제조방법으로 제조되는 소결광(Sintered ore).