KR101673271B1

KR101673271B1 - 원료 처리 방법

Info

Publication number: KR101673271B1
Application number: KR1020150105103A
Authority: KR
Inventors: 서인국; 양영철; 지윤경
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2015-07-24
Filing date: 2015-07-24
Publication date: 2016-11-07

Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 원료 처리 방법은 소결광 제조를 위한 소결 공정에서 자철광계 정립광의 적어도 일부를 소결 배합 원료와 구분되어 소결되도록 산화시키는 과정 및 산화된 자철광계 정립광을 고로로 이송하는 과정을 포함함으로써, 소결 공정과 고로 공정의 생산성 및 효율성을 증가시킬 수 있다.
즉, 고로 공정과 연동되는 소결 공정에서 상부광으로 자철광계 정립광을 사용하고, 자철광계 정립광과 소결 배합 원료를 구분 및 분리하여 산화시킨다. 이에, 피환원성이 향상된 자철광계 정립광을 얻을 수 있어, 소결 공정 및 고로 공정의 생산성 및 효율성을 증가시킬 수 있다.
또한, 소결 배합 원료와 구분되어 소결된 자철광계 정립광은 소결 배합 원료로 제작된 소결광의 후속 공정으로 이송되지 않기 때문에 공정 설비의 효율성이 증가될 수 있다.
그리고, 종래에 사용되던 상부광은 고로에서 사용될 수 있어 원료의 활용성을 증가시키고, 고로 공정의 생산성을 증가시킬 수 있다.

Description

원료 처리 방법 {Treating method for materials of ironworks}

본 발명은 원료 처리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제철소 조업 중 소결 공정과 고로 공정의 생산성 및 효율성을 증가시킬 수 있는 원료 처리 방법에 관한 것이다.

제철산업은 대량의 원료와 에너지를 소비하여 철강을 생산하는 산업으로서, 철강을 생산할 때 요구되는 원료를 제조하기 위한 다양한 공정이 포함되며, 제철소에는 철강을 생산하기 위한 원료들을 제조하는 다양한 공정 설비들이 마련된다. 이때, 제철소에서 수행되는 다양한 공정 중 용선을 생산하는 고로에서 주로 사용되는 철원료는 소결광, 정립광과 펠렛과 부산물들을 고형화한 소량의 괴성광을 사용한다.

이 중에 정립광 원료로는 고로에서의 사용이 용이한 적철광계 광석이 주로 사용되고 있으나, 용선 제조의 원가를 저감하기 위해 상대적으로 적철광계 광석보다 저가인 갈철광 및 자철광이 사용되고 있다.

이때, 자철광계 정립광은 대체로 조직이 치밀하고 단단하여 고로에 장입시 갑자기 가열됨에 따른 열 충격에 강한 이점이 있으나, 적철광계나 갈철광계 정립광에 비해 CO나 H2의 환원가스에 의해 용이하게 환원되지 않는 문제가 있다. 이에, 고로에서 자철광계 정립광의 환원이 지체됨으로써. 고로에서 발생한 환원가스가 철원료를 환원하는데 충분하지 못하고 고로에서 빠져나감으로써 가스 이용률이 낮아 환원재비가 상승하는 문제로 이어진다.

또한, 고로 내에서 충분히 환원되지 못한 자철광계 정립광의 FeO가 고로 하부의 코크스 등의 고체 탄소(C)와 흡열반응 하여 Fe를 생성시키는데, 이는 고로의 열적 손실을 발생시키며 쇳물의 온도 저하를 야기한다.

이에 종래에는 자철광계 정립광의 피환원성을 증가시키기 위해 자철광계 정립광을 쌓아놓고 석탄이나 코크스 및 가스를 사용하여 고온으로 가열하며 자철광을 적철광으로 산화시키는 방법을 사용하였다.

그러나, 종래의 방법은 에너지가 다량 소요되며, 연료와 자철광으로부터 황산화물(SO_x)과 먼지(dust)를 대기 중에 비산시켜 환경오염과 함께 높은 연료 비용으로 경제성이 많이 떨어지는 문제점이 있다.

JP

2015-014015

A

JP

2014-214334

A

본 발명은 고로에서의 자철광계 정립광의 사용성을 증가시킬 수 있는 원료 처리 방법을 제공한다.

본 발명은 소결 공정에서 상부광으로 사용되는 원료를 고로에서 사용할 수 있도록 하는 원료 처리 방법을 제공한다.

본 발명은 자철광계 정립광의 피환원성을 증가시킬 수 있는 원료 처리 방법을 제공한다.

본 발명은 제철소 내 공정의 효율성 또는 생산성을 향상시켜, 공정에 소모되는 비용을 감소시킬 수 있는 원료 처리 방법을 제공한다.

본 발명의 실시 예에 따른 원료 처리 방법은 소결광 제조를 위한 소결 공정에서 자철광계 정립광의 적어도 일부를 산화시키는 과정 및 산화된 자철광계 정립광을 고로로 이송하는 과정을 포함하고, 상기 산화시키는 과정에서, 상기 자철광계 정립광은 소결 배합 원료와 구분되어 소결된다.

상기 소결 공정의 상부광으로 상기 자철광계 정립광을 사용할 수 있다.

상기 자철광계 정립광의 평균 입도는 5 내지 30㎜일 수 있다.

상기 자철광계 정립광의 평균 입도는 10 내지 16㎜일 수 있다.

상기 산화시키는 과정 이전에 상기 소결 공정에 사용되는 소결대차 내부 바닥에 상기 자철광계 정립광을 적재하는 과정 및 상기 자철광계 정립광 상에 상기 소결 배합 원료를 적재하는 과정을 포함할 수 있다.

상기 산화시키는 과정 이후에 상기 소결 배합 원료로 이루어진 소결광 브릭을 파쇄 및 냉각하는 과정, 상기 파쇄 및 냉각된 소결광을 상기 고로에서 요구하는 평균입도를 갖도록 선별하는 과정 및 선별된 소결광을 상기 고로로 이송시키는 과정을 포함할 수 있다.

상기 고로에서 요구하는 상기 파쇄 및 냉각된 소결광의 평균입도는 5 내지 50㎜일 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 원료 처리 방법에 의하면, 소결 공정에서 자철광계 정립광과 소결 배합 원료가 구분 및 분리되어 소결되며, 소결 공정에 의해 피환원성이 향상된 자철광계 정립광을 얻을 수 있어, 소결 공정 및 고로 공정의 생산성 및 효율성을 증가시킬 수 있다.

즉, 고로 공정과 연동되는 소결 공정에 상부광으로 자철광계 정립광을 사용하고, 소결 공정에 의해 자철광계 정립광을 적철광계 정립광으로 산화시킨다. 이에, 자철광계 정립광의 피환원성을 증가시킬 수 있다. 이에, 고로 공정에 사용되는 자철광계 정립광의 요구조건을 만족시킬 수 있어, 요구조건 불만족에 의한 환원재비 추가 투입이 요구되지 않아 제철소 공정에 소모되는 비용을 감소시킬 수 있다.

그리고, 자철광계 정립광은 소결광으로 제작되는 소결 배합 원료와 분리되어 소결됨으로써, 고로로 이송되기 전 소결광이 거치는 후속 공정에 이송될 필요가 없어, 설비의 효율성을 증가시킬 수 있다.

또한, 상부광으로 자철광계 정립광이 사용됨으로써 기존에 상부광으로 사용되던 품질이 양호한 소결광은 고로에서 사용할 수 있어 원료의 활용성을 증가시키고 제철 조업의 생산성을 증가시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 소결 장치 및 소결구간에 따른 장입원료 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 소결 대차의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 원료 처리 방법에 따른 소결광 제조 공정 및 고로 공정을 나타내는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 원료 처리 방법에 따른 소결광 제조 공정 및 고로 공정을 나타내는 연결도이다.
도 5는 본 발명의 소결광 제조 공정에서의 자철광계 정립광의 피환원성 향상 결과를 보여주기 위해 사용된 실험 소결대차를 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 원료 처리 방법에 대해 설명하기로 한다. 여기서, 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 소결 장치 및 소결구간에 따른 장입원료 상태를 설명하기 위한 도면이며, 도 2는 도 1의 소결 대차의 단면도이다. 또한, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 원료 처리 방법에 따른 소결광 제조 공정 및 고로 공정을 나타내는 순서도이며, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 원료 처리 방법에 따른 소결광 제조 공정 및 고로 공정을 나타내는 연결도이다. 그리고, 도 5는 본 발명의 소결광 제조 공정에서의 자철광계 정립광의 피환원성 향상 결과를 보여주기 위해 사용된 실험 소결대차를 나타내는 도면이다.

본 발명의 실시 예에 따른 원료 처리 방법은 제철소 조업에 사용되는 원료를 제철소 조업에 포함되는 공정에 용이하게 사용하기 위한 처리 방법으로서, 보다 구체적으로 제철소 조업 중 상호 연동 된 소결 공정 및 고로 공정을 통해 자철광계 정립광의 피환원성을 증가시키며 고로에서 용이하게 사용될 수 있는 처리 방법을 제공한다.

즉, 본 발명의 실시 예에 따른 원료 처리 방법은 소결광 제조를 위한 소결 공정에서 자철광계 정립광의 적어도 일부를 산화시키는 과정 및 산화된 자철광계 정립광을 고로로 이송하는 과정을 포함하며, 상기 산화시키는 과정에서, 자철광계 정립광은 소결 배합 원료와 구분되어 소결된다.

이때, 원료 처리 방법에 대해 설명하기 이전에 소결 공정 및 고로 공정에 사용되는 소결 장치(100) 및 고로(200)에 대해 간략하게 설명하기로 한다.

소결 공정은 고로(200)의 원료로 사용되는 소결광(O2)을 제조하기 위한 소결 배합 원료(O₁)를 소결 장치(100)를 이용하여 소결하는 공정이다. 이때, 본 발명의 실시 예에 따른 소결 장치(100)는 이동경로를 따라 이동 가능하고, 내부에 원료가 장입되는 복수의 소결 대차(50)와, 소결 대차(50)의 상부에 설치되어 소결 대차(50) 내의 원료층에 화염을 분사하는 점화로(30), 소결 대차(50)의 저면에 장입되는 상부광이 저장된 제1 호퍼(10), 상부광의 상부에 장입되며 철광석 원료와 고체 연료가 사요오디는 코크스가 혼합된 후에 조립된 배합 원료가 저장되는 제2 호퍼(20)를 포함한다. 또한, 소결 장치(100)는 복수의 소결 대차(50)를 공정 진행 방향으로 이동시키는 동력기(40), 소결 대차(50)의 이동 경로 상에 설치되어 소결 대차(50)의 내부를 흡인하는 복수의 윈드박스(70)를 포함할 수 있다. 이하에서는, 제1 호퍼(10) 및 제2 호퍼(20)에서 소결 대차(50)로 장입된 것을 원료층이라고 지칭한다.

소결 대차(50)의 이동 경로는 소결 대차(50)가 무한궤도 방식으로 회전하도록 폐루프를 형성하며, 상부측 이동 경로에서는 소결 대차(50) 내부의 소결 원료가 소결되는 소결 구간(A)이고, 하부측 이동 경로는 소결이 완료된 소결광을 배광한 소결 대차(50)가 소결 공정을 위해 상측 이동경로로 이동하기 위한 회차 구간이다. 이때, 제1 호퍼(10), 제2 호퍼(20) 및 점화로(30)는 이동경로 상측에 구비되고, 윈드박스(70)는 상측 이동 경로의 하부에 구비되어 상측 이동경로를 따라 이동하는 소결 대차(50)의 내부 공기를 흡인한다. 그리고, 소결 대차(50) 내부에서 소결이 완료된 소결광(O₂)은 소결 대차(50)가 상측 이동경로에서 하측 이동경로로 이동하는 과정에서 배광되어 소정 범위의 입도를 가지도록 파쇄되기 위해 파쇄기(120)를 거치며, 파쇄기(120)를 거친 소결광(O₂)은 냉각기(150)에서 냉각 후, 스크린 설비(미도시)에서 입도 별로 선별되어 고로(200)로 이송된다.

소결 구간(A)은 소결 대차(50) 내 원료층이 소결이 진행되는 구간으로서, 점화로(30)에서 원료층의 표층에 화염을 분사하고, 화염에 의해 형성된 연소대가 원료층의 하부로 가면서 원료층의 전체 영역을 소결하기까지 진행되는 구간이다. 즉, 도 1에 도시된 것처럼, 소결 구간(A)은 점화로(30)의 전단으로부터 소정구간을 나타내며, 소결 구간(A)에는 복수개의 소결 대차(50)가 배치되며, 소결의 진행은 소결 구간(A)의 총 구간을 기준으로 점화로(30)에 근접한 위치에서 멀어질수록 진행 정도가 증가된다. 즉, 소결 구간(A)의 총 구간을 기준으로 점화로(30)에 근접한 위치는 점화로(30)로부터 화염이 분사되고, 분사된 화염에 의해 형성된 연소대가 원료층의 표층에 근접한 상태이다. 그러나, 소결 구간(A)의 총 구간을 기준으로 점화로(30)로부터 반대되는 방향으로의 이격된 위치는 점화로(30)로부터 화염이 분사되고 소정시간 소결이 진행된 상태이므로, 연소가 원료층의 두께를 기준으로 원료층의 하부로 진행이 된 상태이며 원료층 상부는 소결이 완료된 상태이다.

제1 호퍼(10)는 소결 대차(50)의 상측 이동 경로의 일측 상부에 구비되며, 소결 대차(50)의 바닥에 형성되는 그레이트 바로 소결 원료가 유출되는 것을 방지하기 위하여 상부광을 장입한다. 이때, 본 발명에서는 상부광으로 자철광계 정립광(M₁)을 사용하는 것을 특징으로 하며, 제1 호퍼(10)는 자철광계 정립광(M₁)을 수용한 호퍼이다. 즉, 종래에는 상부광으로 성품 소결광 중 8 내지 15㎜의 입도를 갖는 소결광을 선별하여 사용하였으나, 본 발명에서는 고로(200) 공정에 사용되는 자철광계 정립광을 소결 공정에서도 사용하는 것이다. 이에 대한 설명은 이하에서 자세하게 하기로 한다.

제2 호퍼(20)는 제1 호퍼(10)의 전방, 즉 소결 대차의 이동 경로에 대해서 전방에 구비되어, 소결광을 제조하기 위한 소결 원료를 소결 대차에 장입한다. 제2 호퍼(20)는 소결 대차의 폭방향으로는 소결 원료를 입도 편석 없이 고르게 장입하고, 소결 대차(50)의 깊이 방향으로는 소결 원료를 하부에서 상부로 갈수록 입도가 작아지도록 입도 편석시켜 장입한다.

점화로(30)는 제2 호퍼(20)의 전방에 구비되어 소결 원료가 소결 대차(50)에 장입되어 형성된 원료층의 표층에 화염을 공급하여 착화시킨다.

윈드 박스(70)는 소결 대차의 이동 경로, 보다 구체적으로는 상측 이동 경로의 하부에 구비되어 상측 이동 경로를 따라 이동하는 소결 대차(50) 내부를 흡인한다. 윈드 박스(70)는 점화로(30)와 배광부 사이에 걸쳐 구비될 수 있다. 윈드 박스(70)의 끝단에는 덕트(80), 덕트(80)에 연결되고, 덕트(80)의 끝단에는 블로워(84)가 설치되어 윈드 박스(70) 내부에 음압을 형성함으로써 소결 대차(50) 내부를 흡인할 수 있도록 한다. 또한, 덕트(80)에는 블로워(84)의 전방에 집진기(82)가 설치되어 있어 윈드 박스(70)를 통해 흡인된 배기가스 중 불순물을 여과시켜 굴뚝(86)을 통해 배출시킬 수 있다. 윈드 박스(70)는 외기를 흡인하여 소결 원료 표층의 점화 및 소결 원료의 연소를 가능하게 하여 소결광을 생산할 수 있도록 한다.

고로 공정은 소결 공정에서 소결과정을 거쳐 산화된 자철광계 정립광(M₂) 및 소결광(O₂)을 고로(200)에 수용하고, 추가로, 철광석 원료를 사용하여 쇳물을 생산하기 위한 공정이다. 즉, 고로 공정은 고로(200) 내에 철원료를 수용하고, 철원료들이 고로 하부로 내려감에 따라서 가열 및 환원이 진행되면서 철원료가 연화와 용융되어 쇳물을 생산한다.

전술한 바와 같은 소결 장치(100) 및 고로(200)에 사용되는 원료의 처리 방법을 자세하게 설명하기로 한다.

우선, 소결 대차(50) 내 상부광으로 자철광계 정립광(M₁)을 장입한다(S100). 이때, 자철광계 정립광(M₁)은 소결 대차(50)의 총 높이(H_S)를 기준으로 소결 대차(50)의 내부 바닥면으로부터 상부로 소정 높이(H₁)로 층을 형성하도록 장입된다. 즉, 자철광계 정립광(M₁)은 상부에 장입되는 소결 배합 원료(O₁) 중 입도가 작은 배합 원료가 흡인을 위한 화격자 틈 사이로 빠져나가는 것을 억제 및 방지하기 위해 장입된다. 이에, 소결 대차(50)에서 자철광계 정립광(M₁)이 형성하는 높이(H₁)는 소결 배합 원료(O₁)가 화격자(51) 틈으로 나오지 못하고, 배합원료의 소결시 생성되는 고온의 용융물이 화격자(5151)에 도달하기 용이하지 않도록 높이를 형성할 수 있다.

여기서, 자철광계 정립광(M₁)은 평균입도가 5 내지 30㎜인 것이 사용될 수 있다. 그러나, 자철광계 정립광(M₁)의 평균입도가 너무 작으면 화격자(51)의 틈새를 통해 자철광계 정립광(M₁)이 빠져나가는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 자철광계 정립광(M₁)의 평균입도가 너무 크면 소결 과정에서 자철광계 정립광(M₁) 내부로의 산소의 확산이 감소하기 때문에 자철광계 정립광(M₁)이 적철광으로 산화되는 비율이 감소할 수 있다. 따라서, 자철광계 정립광(M₁)은 평균입도가 10 내지 16㎜인 것이 사용될 수도 있다.

자철광계 정립광(M₁)을 소결 대차(50)에 장입한 뒤, 자철광계 정립광(M₁) 상에 소결 배합 원료(O₁)를 장입한다(S200). 일반적으로, 소결 배합 원료(O₁)는 철광석, 고체원료 및 코크스나 무연탄과 같은 연료를 포함하며, 제작하고자 하는 소결광의 특성에 따라서 원료 및 연료들의 배합비가 조절되어 소결 대차(50)에 장입될 수 있다.

자철광계 정립광(M₁)과 소결 배합 원료(O₁)가 장입되어 원료층이 형성된 복수의 소결 대차(50)는 점화로(30)의 하측을 순차적으로 통과하면서 원료층의 표층에 화염이 착화된다. 그리고, 소결 대차(50)는 소결 구간(A)을 경유하며 배광방향으로 이동하며, 이때 각 소결 대차(50)는 소결 구간(A)에 나열된 복수의 윈드박스(70)의 상측을 순차적으로 통과한다. 이에, 윈드박스(70)의 흡인력에 의해 원료 표층의 화염이 형성한 연소대가 소결 대차(50)의 바닥쪽으로 이동하면서 원료층 내의 연료를 연소시킨다. 연소된 연료는 열을 발생시키고, 이 열에 의해서 철광석들이 부원료들과 반응하여 융액이 생성되는데, 이러한 융액이 분철광석을 서로 결합시켜 커다란 소결광 브릭(O₂)를 만들어 소결광 제조가 완료된다(S300). 즉, 원료층은 소결 구간(A)을 경유함으로써 원료 표층부터 연소대 및 용융대가 하부로 이동함에 따라 열이 점차 소결 대차(50)의 하부에 축적되어 소결층의 깊이가 깊어짐에 따라서 하층부의 온도가 급격히 증가한다.

이처럼, 소결 공정이 진행될 때, 소결 배합 원료(O₁) 중 코크스나 무연탄의 원료층의 높이 및 조립물들의 입도에 따라서 온도가 상이하기는 하나, 소결 대차(50)의 하층부에서 배합 원료 중의 연료 연소가 끝나는 지점, 즉, 소결 완료점에서의 온도는 보통 1350 내지 1400℃에 도달하게 된다. 이에, 소결 배합 원료(O₁) 중의 연료가 전부 연소 완료되어 연소대 및 용융대가 소결 대차(50) 하부의 자철광계 정립광(M₁)에 도달하면 소결이 완료되어 원료층의 통기성에 악영향을 미치는 융액 생성이 더 이상 일어나지 않는다. 따라서, 원료층의 통기성이 크게 개선되어 원료 표층으로부터 흡인되어 자철광계 정립광(M₁)에 도달하는 산소의 농도도 대기중의 산소 농도와 거의 유사하게 증가하게 된다.

이와 같은 소결 공정에 의해 소결 대차(50) 내의 자철광계 정립광(M₁)은 고온과 고산소 조건하에 잔류한다. 이에, 자철광계 정립광(M₁)의 표면으로부터 내부로 산화반응이 진행되며, 자철광계 정립광(M₁)의 거의 일부는 적철광으로 산화된다.

즉, 자철광(Magnetite, Fe₃O₄)은 자성을 띤 검은색 산화철 광물로서, 주성분은 Fe₃O₄로 구성되며, 자철광의 Fe 함량은 적철광보다 상대적으로 높은 70% 이상의 Fe를 함유하고 있다. 이와 같은 적철광과 자철광의 정광은 선광작업에 의해 필요 없는 불순 성분이 제거되어 순도가 높아진 철광석 원료이다. 그러나, 이는 고로(200)에 장입시 고로 상부에서 CO나 H2의 환원가스에 의해 용이하게 환원되지 않기 때문에 소결 공정에서의 산화반응에 의해 거의 일부가 피환원성이 적철광과 유사하도록 산화될 수 있다.

상기의 소결광 제조 공정이 완료되면, 소결 배합 원료(O₁)로 이루어진 소결광 브릭(Brick)은 소결 대차(50)로부터 분리되어, 파쇄기(120) 및 냉각기(150)로 이송된다. 즉, 소결광 브릭을 고로(200)에 사용하기 위해 파쇄기(120)로 보내어 파쇄한다. 그리고, 파쇄된 소결광은 냉각기(150)로 이송되어 소정 온도로 냉각된다(S350A).

이때, 파쇄 및 냉각된 소결광(O₂)은 고로(200)에 사용하기 위해 입도 선별 과정이 더 수행될 수 있다. 즉, 파쇄 및 냉각된 소결광(O₂)은 고로(200)에서 요구되는 평균입도(㎜)를 갖도록 선별하는 과정을 거쳐 고로(200)로 이송될 수 있다. 이때, 소결광(O₂)을 선별하는 것은 이미 공지된 스크린 설비(미도시)를 이용하여, 고로(200)에서 요구하는 평균입도(약 5~60㎜)를 갖는 소결광을 선별하여 고로(200)로 이송한다. 그리고, 5㎜ 미만의 크기는 고로(200)에서의 사용이 적합하지 않음으로, 반광으로 분류되어 소결원료로 재사용된다. 이처럼, 소결 공정에서 상부광으로 자철광계 정립광이 사용됨으로써 소결 공정의 생산성을 증가시킬 수 있다. 즉, 종래에는 소결 공정에서 소결광을 제작한 뒤 파쇄된 소결광 중에서 8 내지 13㎜의 소결광은 상부광으로 사용되기 때문에 고로(200)로 이송되지 않았다. 그러나, 본 발명에서는 상부광으로 자철광계 정립광(M₁) 및 소결 배합 원료로 제작된 소결광 거의 모두가 고로(200)에 사용될 수 있기 때문에, 소결 공정의 생산량을 기존에 비해 증가시킬 수 있다.

한편, 상부광으로 사용되어 산화된 자철광계 정립광(M₂)은 고로(200)로 이송된다(S350B).

이후, 고로(200)로 이송된 소결광(O₂)과 산화된 자철광계 정립광(M₂)은 용선 제조 공정(이하, 고로 공정)에 사용한다(S400).

이와 같이, 고로(200)로 이송된 자철광계 정립광(M₂)은 적어도 거의 일부가 적철광으로 산화된 것이며, 산화되기 전 자철광계 정립광보다 피환원성이 향상된 상태이다. 이처럼, 피환원성이 향상된 자철광계 정립광(M₂)은 고로(200)에서 CO나 H₂ 환원가스에 의해 용이하게 환원될 수 있다. 이에, 고로(200)에서 철원료들이 고로 하부로 내려감에 따라서 철원료가 연화 및 용융 현상이 발생하여 형성하는 연화 융착대의 폭이 증가하여 통기성을 감소시켰던 문제를 해결할 수 있다. 즉, 피환원성이 향상된 자철광계 정립광(M₂)은 고로(200)에서 연화 융착대의 폭이 증가하는 것을 억제 및 방지할 수 있어, 고로(200) 상부에서 철원료를 환원하는 환원가스가 충분히 활용되고 고로(200)에서 빠져나갈 수 있도록 할 수 있다. 이에, 고로(200)에서 사용하는 환원가스에 의해 충분히 고로(200) 내 철 원료들의 환원이 이루어질 수 있어, 환원가스에 의한 환원이 용이하지 않아 가스 이용률 저하로 인해 고로(200)에서 사용되는 환원재 비용이 상승하는 문제를 해결할 수 있다.

이하에서는, 표 1 및 도 5을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 원료 처리 방법에 의해 실험한 시험 결과를 통해 본 발명의 효과에 대해 설명하기로 한다.

즉, 본 발명의 효과를 실험적으로 확인하기 위하여 실험용 소결 대차(이하, 소결 포트)를 이용하여 자철광계 정립광을 상부광으로 사용하는 실험을 실시하고, 이후 자철광계 정립광의 피환원성 변화를 살펴보았다.

도 5를 참조하면, 본 실험에 사용된 소결 포트는 직경 및 높이가 각각 220㎜ 및 700㎜을 갖는다. 그리고, 소굘 포트 하부 화격자 상에 자철광계 정립광을 두께 약 50㎜를 유지하도록 장입하고, 자철광계 정립광 상에 수분을 넣어 조립한 배합 원료를 장입하였다. 이때, 자철광계 정립광의 입도는 10 내지 16㎜를 사용하였으며, 소결 배합 원료로는 일반적으로 제철소에서 사용하는 소결용 배합 원료를 사용하여 약 2gr/㎤의 장입밀도를 나타낸다.

그리고, 형성된 원료층에 착화는 흡인압력 1100㎜Aq를 유지하면서, 소결 포트의 상부에서 가스 버너를 이용하여 2분간 가열하여 착화하였다. 이후, 점화 완료 후에는 흡인 공기압을 1700㎜Aq로 유지하면서, 배합원료 중의 연료가 다 연소가 끝난 후 2분이 경과할 때까지 연속적으로 흡인한 후에 공기 흡인용 브로워를 정지하여 소결 실험을 완료하였다.

이하, [표 1]은 상부광으로 사용된 자철광계 정립광의 실험 전 및 실험 후의 피환원성과 적철광계 정립광의 피환원성을 비교한 것이다. 이때, 피환원성을 측정하는 방법은 기존에 공지된 방법을 사용하였으므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.

철원료		피환원성(RI, %)
실험전	자철광계 정립광	45
실험후	자철광계 정립광	56
참조	적철광계 정립광	58

[표 1]의 결과를 보면, 실험전 자철광계 정립광의 피환원성(%)은 45로 적철광계 정립광의 피환원성(%)인 58에 비해 아주 낮은 피환원성을 나타낸다. 그러나, 본 발명의 원료 처리 방법에 따라, 소결 공정에서 상부광으로 자철광계 정립광을 사용한 경우에는 소결 공정의 높은 고온과 공기 중의 산소에 의해 자철광계 정립광의 거의 일부가 적철광으로 산화되면서 피환원성(%)이 56으로 증가한 것을 확인할 수 있다.

이렇게 자철광계 정립광이 산화되어 피환원성이 개선된 광석의 조직을 현미경으로 관찰한 결과, 광석 중심부는 표면보다 온도가 낮고 산소의 확산이 어려워 적철광으로 완전히 산화되지 않은 부분이 남아 있었다. 그러나, 거의 일부는 적철광으로 산화되었기 때문에 피환원성이 실험전에 비해 큰 값으로 증가한 것을 확인할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 원료 처리 방법에 의하면, 본 발명은 소결 공정에서 소결 대차 내의 자철광계 정립광과 소결 배합 원료를 구분 및 분리하여 소결함으로써, 소결 공정의 생산성을 증가시킬 수 있으며, 고로 공정에서의 환원재의 투입량 증가를 억제 및 방지하여 고로의 통기성을 증가시킬 수 있다.

즉, 본 발명에서는 소결 공정에서 상부광으로 사용되는 자철광계 정립광과, 소결광을 제조하기 위한 소결 배합 원료가 구분 및 분리되어 소결된다. 이때, 소결 을 통해 산화된 자철광계 정립광은 피환원성이 향상되어 고로에 사용하게 됨으로써, 일반 자철광계 정립광을 고로에 사용하였을 때 환원 지체로 인한 연화융착대의 폭 증가를 억제 및 방지할 수 있다. 이에, 연화융착대 폭의 증가에 따른 고로 통기성 악화, 환원가스 이용률 저하 및 환원재비 상승 등의 발생을 감소시킬 수 있다. 그리고, 소결된 자철광계 정립광은 소결 배합 원료가 구성한 소결 브릭이 거치는 후공정으로의 이송이 요구되지 않는다. 따라서, 공정 설비의 부하를 감소시키며 생산성을 증가시킬 수 있다.

또한, 본 발명에서는 소결 공정의 상부광으로 자철광계 정립광을 사용하기 때문에, 기존에 사용되던 원료를 대체할 수 있다. 즉, 기존에 상부광으로 사용되던 8 ~ 13mm의 입도를 갖는 소결광의 사용이 요구되지 않음으로써, 종래에 고로에 투입 전 체질을 통해 상기 입도 범위를 만족하는 소결광을 분리하여 소결 공정에 사용하는 것을 방지한다. 따라서, 본 발명에서는 소결광의 체질을 통해 고로에서 요구하는 평균입도(5 ~ 60mm)를 만족하는 소결광을 모두 사용할 수 있어, 고로 공정의 생산성을 증가시킬 수 있다.

그리고, 자철광계 정립광이 소결 공정에서 산화되면서 발생하는 비산먼지와 황산화물 등은 기존에 소결 장치에 설치된 집진설비를 이용하여 별도의 비용 추가 없이 용이하게 제거 가능하다. 즉, 자철광계 정립광을 산화시키는 데 필요한 높은 온도와 산소를 확보하기 위해 종래에 석탄이나 코크스 등의 에너지를 직접 공급하고 열을 가하는 것을 소결 배합 원료를 용융시키기 위한 공정으로 대체 가능하다. 따라서, 공정에 소요되는 비용이 증가되는 것을 억제 및 방지할 수 있다.

본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술 되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술 되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.

M₁ : 자철광계 정립광 O₁ : 소결 배합 원료
M₂ : 산화된 자철광계 정립광 O₂ : 소결광
100 : 소결 장치 50 : 소결 대차
10 : 제1 호퍼 20 : 제2 호퍼
30 : 점화로 120 : 파쇄기
150 : 냉각기 200 : 고로

Claims

소결광 제조를 위한 소결 공정에서 소결대차 내부 바닥에 상부광으로 자철광계 정립광을 적재하는 과정;
상기 자철광계 정립광 상에 소결 배합 원료를 적재하는 과정;
상기 자철광계 정립광 및 소결 배합 원료를 구분 및 분리 소결하여, 상기 자철광계 정립광의 적어도 일부를 산화시키는 과정; 및
산화된 자철광계 정립광과 상기 소결 배합 원료로 이루어진 소결광을 고로로 이송하는 과정;을 포함하고
상기 고로로 이송하는 과정에서, 상기 산화된 자철광계 정립광은 상기 소결 배합 원료로 이루어진 소결광 브릭의 후속 공정으로 이송되지 않는 원료 처리 방법.
삭제
청구항 1 에 있어서,
상기 자철광계 정립광의 평균 입도는 5 내지 30㎜인 원료 처리 방법.
청구항 1 에 있어서,
상기 자철광계 정립광의 평균 입도는 10 내지 16㎜인 원료 처리 방법.
삭제
청구항 1 에 있어서,
상기 소결광을 고로로 이송하는 과정 이전에,
상기 소결광 브릭을 파쇄 및 냉각하는 과정;
상기 파쇄 및 냉각된 소결광을 상기 고로에서 요구하는 평균입도를 갖도록 선별하는 과정;을 포함하는 원료 처리 방법.
청구항 6 에 있어서,
상기 고로에서 요구하는 상기 파쇄 및 냉각된 소결광의 평균입도는 5 내지 50㎜인 원료 처리 방법.