KR102533807B1

KR102533807B1 - 소결광의 제조 방법

Info

Publication number: KR102533807B1
Application number: KR1020217017918A
Authority: KR
Inventors: 겐타 다케하라; 데츠야 야마모토; 다카히데 히구치; 도시유키 히로사와; 유지 이와미
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2018-12-26
Filing date: 2019-12-09
Publication date: 2023-05-17
Also published as: CN113272463A; CN113272463B; KR20210090241A; JP6939842B2; JP2020105625A

Abstract

소결 배합 원료의 조립시에, 이 소결 배합 원료 중에 초미분 원료를 첨가하여 조립성을 개선한 경우에도, 소결 후에 있어서의 소결광의 생산성의 저하를 방지할 수 있는 소결광의 제조 방법을 제안한다. 복수 종류의 상표로 이루어지는 철광석을 포함하는 소결 배합 원료를 조립기로 조립하고, 얻어진 소결용 조립 원료를 소결기로 소성함으로써 소결광을 얻는 소결광의 제조 방법에 있어서, 상기 소결 배합 원료는, 입경 10 ㎛ 이하가 과반량인 초미분 원료를 배합하여 배합 후의 총량 중의 입경 10 ㎛ 이하를 1 ∼ 10 mass％ 증가시키고, 그 소결 배합 원료를 조립할 때에는, 분말 코크스 이외의 소결 배합 원료를 조립기로 조립하는 도중에 분말 코크스의 첨가를 실시한다.

Description

소결광의 제조 방법

본 발명은 고로용 원료인 소결광의 제조 방법, 특히 조립 (造粒) 에 제공하는 소결 배합 원료의 입자 특성에 주목하여 제조한 소결용 배합 원료를 사용하여 소결광을 제조한 점에 특징을 갖는 소결광의 제조 방법에 관한 것이다.

소결광은, 통상, 이하의 공정에 의해 제조된다. 먼저, 복수 종류의 상표로 이루어지는 분철광석 (일반적으로, -10 ㎜ 정도의 신터 피드라고 불리고 있는 것) 에, 석회석이나 규석, 사문암 등의 부원료 분말과, 더스트, 스케일, 반광 등의 잡원료 분말과, 분말 코크스 등의 고체 연료를 적당량씩 배합하여 소결 배합 원료를 얻는다. 다음으로, 얻어진 소결 배합 원료에 수분을 첨가한다. 그리고, 수분을 첨가한 소결 배합 원료를 혼합-조립하여 소결용 조립 원료를 얻는다. 다음으로, 얻어진 소결용 조립 원료를 소결기에 장입 (裝入) 하여 소성함으로써, 소결광을 얻고 있다. 그 소결 배합 원료는, 일반적으로, 수분을 포함함으로써 조립시에 서로 응집하여 의사 (擬似) 입자가 된다. 그리고, 이 의사 입자화된 소결용 조립 원료는, 소결기의 팰릿 상에 장입되었을 때, 소결 원료 장입층의 양호한 통기를 확보하는 데에 도움이 되어, 소결 반응을 원활하게 진행시킨다.

상기 서술한 소결광의 제조 방법에 있어서, 종래, 조립이 곤란한 소결 원료에 미분화 또는 초미분화된 원료를 첨가함으로써 조립성을 향상시키는 다양한 방법이 제안되어 왔다. 예를 들면, 특허문헌 1 에서는, 소결 원료 중의 다공질 철광석을 입경 45 ㎛ 이하의 미분이 15 ％ 이상 함유되는 입도가 되도록 분쇄하는 소결광의 제조 방법이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2 에서는, 일부를 10 ㎛ 이하로 분쇄하여 입도 조정한 철광석과 펠릿 피드를 포함하는 미분 원료를 사용한 소결광의 제조 방법이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 3 에서는, 소결 원료를 혼련할 때, 입경 10 ㎛ 이하의 미립자를 첨가하여 혼련하는 소결 원료의 사전 처리 방법이 개시되어 있다. 게다가 또한, 특허문헌 4 에서는, 소정 구성의 수형 (竪型) 분쇄기에 의해 펠릿 피드를 조립한, 그 일부로서 입경이 10 ㎛ 이하인 극미립자를 포함하는 소결 원료의 제조 방법이 개시되어 있다.

또한, 본 실시형태에 있어서의 입경이란, JIS (일본 공업 규격) Z 8801-1 에 준거한 공칭 눈금 간격의 체를 사용하여 체가름된 입경이며, 예를 들어, 입경 4 ㎜ 이하란, JIS Z 8801-1 에 준거한 공칭 눈금 간격 4 ㎜ 의 체를 전체량이 통과하는 입경을 말하고, -4 ㎜ 라고도 기재한다. 또한, JIS (일본 공업 규격) Z 8801-1 에서 규정되는 공칭 눈금 간격의 최소값은 20 ㎛ 이고, 그것보다도 작은, 예를 들어 10 ㎛ 이하인 경우에는, JIS Z 8825 에 준거한 레이저 회절·산란법이나, JIS Z 8820-2 에 준거한 액상 중력 침강법으로 구한 입경 10 ㎛ 이하의 적산 분율이 대략 100 ％ 인 입경을 말한다.

일본 공개특허공보 2007-138244호 일본 공개특허공보 2013-32568호 일본 공개특허공보 2012-162796호 국제 공개 제2013-54471호

그러나, 이들 방법에서는, 모두 특정 광석의 처리만이고, 특정 광석 이외의 다른 미분화되어 있지 않은 광석과 조립성 개선을 위해 첨가한 미분화 또는 초미분화된 원료의 관계를 고려하고 있지 않았다. 그 때문에, 그러한 소결 배합 원료를 조립한 경우, 분말 코크스의 연소성이 저해되어, 소결 후의 소결광의 생산성이 저하되는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은, 소결 배합 원료의 조립시에, 이 소결 배합 원료 중에 초미분 원료를 첨가하여 조립성을 개선한 경우에도, 소결 후에 있어서의 소결광의 생산성의 저하를 방지할 수 있는 소결광의 제조 방법을 제안하는 것에 있다.

전술한 종래 기술이 안고 있는 과제에 대해 예의 검토를 거듭한 결과, 발명자들은, 소결 배합 원료에 첨가하는 초미분 원료의 첨가량을 최적화함과 함께, 분말 코크스에 의해 외장한 의사 입자를 소결용 조립 원료로서 사용함으로써, 소결 후에 있어서의 소결광의 생산성의 저하를 방지할 수 있는 것을 알아내어, 본 발명을 개발하였다.

즉, 본 발명은, 복수 종류의 상표로 이루어지는 철광석을 포함하는 소결 배합 원료를 조립기로 조립하고, 얻어진 소결용 조립 원료를 소결기로 소성함으로써 소결광을 얻는 소결광의 제조 방법에 있어서, 입경 10 ㎛ 이하가 과반량인 초미분 원료를 배합하여 배합 후의 총량 중의 입경 10 ㎛ 이하를 1 ∼ 10 mass％ 증가시키고, 그 소결 배합 원료를 조립할 때에는, 분말 코크스 이외의 소결 배합 원료를 조립기로 조립하는 도중에 분말 코크스의 첨가를 실시하는 것을 특징으로 하는 소결광의 제조 방법이다.

또한, 상기 서술한 바와 같이 구성되는 본 발명에 관련된 소결광의 제조 방법에 있어서는,

(1) 상기 분말 코크스를 첨가하고 나서 조립 종료까지의 시간이 30 ∼ 120 초인 것,

(2) 상기 소결 배합 원료의 조립에 있어서는, 분말 코크스 및 석회석 또는 반광 이외의 소결 배합 원료의 조립의 개시보다 후에, 상기 분말 코크스의 첨가보다 전에, 상기 석회석 또는 반광을 첨가하는 것,

(3) 상기 분말 코크스로서, 10 ∼ 120 ㎛ 의 기공량이 0.40 cc/g 이상인 분말 코크스를 사용하는 것,

(4) 상기 조립은 드럼 믹서만을 사용하여 실시되는 것,

이 보다 바람직한 해결 수단이 되는 것으로 생각된다.

본 발명에 관련된 소결광의 제조 방법에 의하면, 입경 10 ㎛ 이하가 과반량인 초미분 원료를 배합하여 배합 후의 총량 중의 입경 10 ㎛ 이하를 1 ∼ 10 mass％ 증가시킴과 함께, 그 소결 배합 원료를 조립할 때에는, 분말 코크스 이외의 소결 배합 원료를 조립기로 조립하는 도중에 분말 코크스의 첨가를 실시함으로써, 초미분 원료에 의해 조립성을 개선할 수 있음과 함께, 분말 코크스의 연소를 촉진시킬 수 있어, 소결광의 생산성을 개선하는 것이 가능해진다.

도 1 은, 본 발명의 소결광의 제조 방법에 있어서의 각 공정의 일례를 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 2 는, 본 발명의 소결광의 제조 방법에 있어서의 각 공정의 다른 예를 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 3 은, 도 1 의 공정에 따라 제조한 소결광의 일례의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 는, 도 2 의 공정에 따라 제조한 소결광의 일례의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 는, 표 1-1 및 표 1-2 의 데이터로부터, 생산율과 외장 시간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6 은, 표 1-1 및 표 1-2 의 데이터로부터, 초미분 원료 0 ％ 와의 비교 생산율과 외장 시간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7 은, 통기성 지수 JPU 를 구하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

<본 발명을 개발한 경위에 대해>

본 발명에서는, 초미분 입자를 과반량 포함하는 초미분 원료를 소결 배합 원료에 첨가했을 때, 소결 배합 원료의 소결에서의 연소가 저해되는 원인은, 소결에서의 열원이 되는 분말 코크스에 대한 초미분 입자의 피복이라고 생각하기에 이르렀다. 여기서, 초미분 입자란, 입도가 -10 ㎛ 이하 (여기에서는 입경이 10 ㎛ 이하) 인 미립자를 나타내고 있으며, 성분 등으로 규정되는 것은 아니다. 이들 입자는 입경이 작기 때문에, 비표면적이 높아져, 입자끼리의 접촉 점수를 증가시키는 효과가 있다. 그 때문에, 초미분 입자는 부착성이 높고, 조립시에 첨가함으로써 조립성을 개선하는 효과가 있다.

한편, 초미분 입자는, 다른 입자의 개기공에 침입하는 것이 가능하다. 예를 들면, 본 발명에서 사용한 분말 코크스에는, 일례로서, -100 ㎛ 의 개기공이 0.54 cc/g 포함되어 있음과 함께, -10 ㎛ 의 개기공이 0.11 cc/g 포함되어 있다. 그 때문에, 초미분 입자는, -10 ㎛ 이하의 미립자이기 때문에, 조립 중에 이들 기공에 들어가기 쉽다. 그 때문에, 초미분 입자가 분말 코크스의 기공에 침입하는 것으로 생각된다. 분말 코크스는 기공이 많을수록 연소가 진행되기 쉽고, 이들 기공이 초미분 입자로 막힘으로써 연소가 저해되는 것을 알 수 있었다.

또한, 초미분 원료를 사용하지 않아도, 통상적인 소결 배합 원료에는 10 ％ 이하의 초미분 입자가 포함되는 경우가 있지만, 초미분 입자를 과반량 포함하는 초미분 원료를 첨가하여 소결 배합 원료의 총량에 대한 초미분 입자의 비율을 증가시킴으로써, 조립성이 보다 개선됨과 동시에 연소가 보다 저해되는 것을 알 수 있었다.

그래서, 본 발명에서는, 조립 프로세스 중에서 초미분 원료와 분말 코크스의 접촉을 가능한 한 줄임으로써, 분말 코크스의 연소를 촉진시키는 기술을 개발하였다. 구체적으로는, 하기 프로세스를 개발하여, 본 발명을 달성하였다.

(1) 초미분 원료에 의해 조립이 촉진된 소결 배합 원료의 조립 후반에, 분말 코크스를 첨가함으로써, 초미분 원료를 포함하는 소결 배합 원료를 분말 코크스로 외장한다.

(2) 조립의 후반에, 초미분 원료가 포함되어 있지 않은 원료 (석회석 또는 반광) 를 첨가 (외장) 하고, 그 후, 분말 코크스를 외장 첨가한다.

<본 발명의 소결광의 제조 방법에 대해>

먼저, 본 발명의 소결광의 제조 방법의 개략은 이하와 같다. 즉, 본 발명의 특징은, 입경 10 ㎛ 이하가 과반량인 초미분 원료를 배합하여 배합 후의 총량 중의 입경 10 ㎛ 이하를 1 ∼ 10 mass％ 증가시킨 소결 배합 원료의 조립시, 조립 도중에 분말 코크스를 첨가하여, 분말 코크스를 외장하는 점에 있다.

상기에 있어서, 분말 코크스를 첨가하고 나서 소결 배합 원료의 조립이 종료할 때까지의 시간을 30 ∼ 120 초로 하는 것이 바람직하다. 또, 분말 코크스의 첨가 전에 석회석 또는 반광을 외장하면, 소결에서의 생산성을 개선하는 것이 가능해지기 때문에 바람직하다. 여기서, 분말 코크스의 외장 시간이란, 분말 코크스를 첨가하고 나서 조립이 종료할 때까지의 시간이다. 드럼 믹서와 같이 소결 배합 원료가 조립기에 연속적으로 장입되어, 조립이 연속적으로 이루어지는 경우에는, 트레이서 입자를 사용하여 조립기 내에서의 체류 시간을 구해도 되고, 조립기의 내부에서의 소결 배합 원료의 이동 상태를 관찰하여 조립기 출구로부터의 거리를 시간으로 환산해도 된다.

도 1 은, 본 발명의 소결광의 제조 방법에 있어서의 각 공정의 일례를 설명하기 위한 플로우 차트이다. 도 1 에 따라 본 발명의 소결광의 제조 방법의 각 공정을 설명하면, 먼저, 복수 종류의 상표로 이루어지는 분철광석, 초미분 원료, 석회석이나 규석, 사문암 등의 부원료 분말, 및 스케일, 반광 등의 잡원료 분말을 준비한다. 이때, 초미분 원료 중의 초미분 입자가 배합 후의 총량 중의 1 ∼ 10 mass％ 가 되도록 배합한다 (스텝 S1). 동시에, 고체 연료로서의 분말 코크스도 준비한다 (스텝 S2). 다음으로, 스텝 S1 에서 준비한 미분철광석, 초미분 원료, 부원료 분말 및 잡원료 분말을, 적당량씩 배합하여 소결 배합 원료를 얻는다 (스텝 S3). 여기서, 스텝 S3 에서 배합된 원료는, 다음의 스텝 S4 보다 전에 교반기를 사용하여 혼합 교반하여 균일화시키면 보다 바람직하다. 다음으로, 얻어진 소결 배합 원료에, 필요에 따라 수분을 첨가하여 이루어지는 소결 배합 원료를 혼합하여, 조립한다 (스텝 S4).

본 발명에서는, 스텝 S4 에서의 분말 코크스 이외의 소결 배합 원료를 조립기로 조립하는 도중에, 스텝 S2 에서 준비한 분말 코크스를 첨가한다. 이 때, 분말 코크스를 첨가하고 나서 소결 배합 원료의 조립이 종료할 때까지의 시간을 30 ∼ 120 초로 하는 것이 바람직하다. 그 후, 소결용 조립 원료를 얻고 (스텝 S5), 다음으로, 얻어진 소결용 조립 원료를 소결기에 장입하여 소성함으로써 (스텝 S6), 소결광을 얻고 있다 (스텝 S7). 얻어진 소결광의 입자는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 분말 코크스를 외장한 소결광 입자로 되어 있다.

도 2 는, 본 발명의 소결광의 제조 방법에 있어서의 각 공정의 다른 예를 설명하기 위한 플로우 차트이다. 도 2 에 따라 본 발명의 소결광의 제조 방법의 각 공정을 설명하면, 먼저, 복수 종류의 상표로 이루어지는 분철광석, 초미분 원료, 석회석이나 규석, 사문암 등의 부원료 분말, 및 스케일, 반광 등의 잡원료 분말을 준비한다. 이 때, 초미분 원료 중의 초미분 입자가 배합 후의 총량 중의 1 ∼ 10 mass％ 가 되도록 배합한다 (스텝 S1). 이 때, 외장에 사용하는 석회석 또는 반광은 별도로 준비한다 (스텝 S2). 동시에, 고체 연료로서의 분말 코크스도 준비한다 (스텝 S3). 다음으로, 스텝 S1 에서 준비한 미분철광석, 초미분 원료, 부원료 분말 및 잡원료 분말을, 적당량씩 배합하여 소결 배합 원료를 얻는다 (스텝 S4). 여기서, 스텝 S4 에서 배합된 원료는, 다음의 스텝 S5 보다 전에 교반기를 사용하여 혼합 교반하여 균일화시키면 보다 바람직하다. 다음으로, 얻어진 소결 배합 원료에, 필요에 따라 수분을 첨가하여 이루어지는 소결 배합 원료를 혼합하여, 조립한다 (스텝 S5).

본 발명에서는, 스텝 S5 에서의 석회석 또는 반광 및 분말 코크스 이외의 소결 배합 원료를 조립기로 조립하는 도중에, 스텝 S2 에서 준비한 석회석 또는 반광을 첨가하고, 이어서, 스텝 S3 에서 준비한 분말 코크스를 첨가한다 (스텝 S5). 이 때, 분말 코크스를 첨가하고 나서 소결 배합 원료의 조립이 종료할 때까지의 시간을 30 ∼ 120 초로 하는 것이 바람직하다. 또한, 분말 코크스 및 석회석 또는 반광 이외의 소결 배합 원료의 조립의 개시보다 후이고, 분말 코크스의 첨가보다 전에, 상기 석회석 또는 반광을 첨가한다. 그 후, 소결용 조립 원료를 얻고 (스텝 S6), 다음으로, 얻어진 소결용 조립 원료를 소결기에 장입하여 소성함으로써 (스텝 S7), 소결광을 얻고 있다 (스텝 S8). 얻어진 소결광의 입자는, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 석회석 또는 반광을 외장하고, 그 위에 분말 코크스를 외장한 소결광 입자로 되어 있다.

실시예

실제로 이하의 시험 1 및 시험 2 를 실시하여, 본 발명의 소결광의 제조 방법에 필수인 구성, 및 바람직한 구성을 검토하였다.

<시험 1> (분말 코크스 외장의 효과에 대해)

본 시험 1 에서는, 초미분 원료를 첨가했을 때의 분말 코크스의 외장 효과를 평가하였다. 본 예에서는, 초미분 원료는 그 99.9 ％ 이상이 입경 10 ㎛ 이하이고, 초미분 원료 이외의 원료는 그 4 ％ 가 입경 10 ㎛ 이하이다. 또한, 이하의 표 1-1 및 표 1-2 에 나타내는 비교예 및 실시예의 샘플 (염기도, SiO₂ : 5 ％ 일정) 을, 표 1-1 및 표 1-2 에 나타내는 배합 조성을 갖는 소결 배합 원료와 물 (조립물이 7.5 ％ 가 되는 수분) 을 드럼 믹서에 넣고, 합계 5 분 조립을 실시하여, 소결용 조립 원료를 제조하였다. 그 후, 소결용 조립 원료를, 냄비 시험기를 사용하여 소성하였다.

분말 코크스를 외장하는 예에서는, 먼저, 분말 코크스 이외의 소결 배합 원료를 드럼 믹서에 넣고, 분말 코크스의 외장 시간을 뺀 시간, 조립을 실시하였다. 다음으로, 조립 후의 원료에 분말 코크스를 첨가하고, 드럼 믹서로 각 외장 시간 혼합하여, 소결용 조립 원료를 제조하였다. 그 후, 소결용 조립 원료를, 냄비 시험기를 사용하여 소성하였다. 또한, 본 발명의 실시예에서는, 초미분 원료로서, -10 ㎛ 인 제철소에서 발생하는 더스트·슬러지를 사용하였다.

소결 생산성의 점에서는, 소결 후의 신터 케이크를 2 m 의 높이에서 1 회 떨어뜨렸을 때, 입경이 +10 ㎜ 인 것을 성품 (成品) 으로 하고, 그 중량을 (신터 케이크 중량 - 상부광 (床敷鑛) 중량) 으로 나눈 값을 수율로 하였다. 소결 생산율 (t/h/m²) 은, 성품 중량을 소성 시간 및 시험 냄비의 단면적으로 나눈 값으로 하였다.

이하의 표 1-1 및 표 1-2 에 시험 1 의 결과를 나타낸다. 또한, 도 5 에, 표 1-1 및 표 1-2 의 데이터로부터, 생산율과 외장 시간의 관계를 나타내는 그래프를 나타냄과 함께, 도 6 에, 표 1-1 및 표 1-2 의 데이터로부터, 초미분 원료 0 mass％ 와의 비교 생산율과 외장 시간의 관계를 나타내는 그래프를 나타낸다.

[표 1-1]

[표 1-2]

표 1-1 및 표 1-2 에 나타내는 결과, 초미분 원료를 1 ∼ 10 mass％ 포함하는 소결 배합 원료의 조립 중에, 분말 코크스를 외장 시간 30 ∼ 120 초로 첨가하여 얻은 소결 조립 원료를 소결하여 소결광을 얻은 경우, 소결광의 생산성이 향상되는 것을 알 수 있었다. 여기서, 외장 시간 15 초의 경우에는, 분말 코크스를 분산시키는 시간이 충분하지 않아 소성이 불균일해져, 내장의 경우보다는 높지만 소결 생산율이 저하되었다. 또한, 1 ∼ 10 mass％ 의 초미분 원료를 첨가했을 때의 생산율로부터 동 외장 시간에서의 초미분 원료 0 mass％ 의 생산율을 뺀 값을, 비교 생산율로서 평가하였다. 이 결과, 외장 시간 30 초 이상에서 생산율이 개선되는 것을 알 수 있었다. 또한, 초미분 원료의 상한을 10 mass％ 로 한 것은, 초미분 원료를 10 mass％ 를 초과하는 양 배합하면, 초미분 원료의 국소 편재가 관찰되어, 불량품이 증가 경향이 되기 때문이다.

이 결과는 이하와 같이 해석된다. 소결 시험의 통기성은 도 7 에 나타내는 통기성 지수 : JPU 를 사용하여 평가 가능하고, 지수가 높을수록 통기성이 높다. 본 시험의 결과로부터, 초미분 원료를 첨가함으로써 통기성이 개선되는 것을 알 수 있었다. 또한, 소결 시간에 주목하면, 분말 코크스를 조립 개시에서 넣었을 때 (내장) 의 경우에는 통기가 개선되어도, 소성 시간이 짧아지지 않지만, 분말 코크스를 30 ∼ 120 초 외장함으로써, 통기성의 개선에 수반하여, 소결 시간이 짧아진다. 이것은, 초미분 원료의 첨가에 의해, 분말 코크스의 연소가 저해되지만, 분말 코크스를 외장함으로써 연소성이 개선되었기 때문이다.

<시험 2> (석회석 또는 반광의 외장 효과에 대해)

본 시험 2 에서는, 초미분 원료를 첨가하여 분말 코크스를 외장했을 때의, 석회석 또는 반광의 외장 효과를 평가하였다. 본 예에서는, 초미분 원료는 그 99.9 ％ 이상이 입경 10 ㎛ 이하이고, 초미분 원료 이외의 원료는 그 4 ％ 가 입경 10 ㎛ 이하이다. 또한, 이하의 표 2 에 나타내는 실시예의 샘플 (염기도, SiO₂ : 5 ％ 일정) 을, 표 2 에 나타내는 배합 조성을 갖는 소결 배합 원료와 물 (조립물이 7.5 ％ 가 되는 수분) 을 드럼 믹서에 넣고, 합계 5 분 조립을 실시하여, 소결용 조립 원료를 제조하였다. 그 후, 소결용 조립 원료를, 냄비 시험기를 사용하여 소성하였다. 또한, 실시예 23 은, 표 1-2 에 나타내는 데이터와 동일하다.

분말 코크스 및 석회석 또는 반광을 외장할 때에는, 분말 코크스 및 석회석 또는 반광 이외의 소결 배합 원료를 드럼 믹서에 넣고, 먼저, 석회석 또는 반광의 외장 시간을 뺀 시간, 조립을 실시하고, 다음으로, 분말 코크스의 외장 시간 조립을 실시하여, 소결 조립 원료를 제조하였다. 구체적으로는, 실시예 41 에서는, 석회석과 분말 코크스 이외의 소결 배합 원료를 4.25 분 조립하고, 그 후, 석회석을 첨가하였다. 다음으로, 0.25 분 조립하고, 분말 코크스를 첨가하였다. 그 후 1 분의 조립을 실시하였다. 실시예 42 에서는, 실시예 41 의 석회석을 반광으로 대체한 시험을 실시하였다. 드럼 믹서로 혼합하였다. 소결 생산성의 점에서는, 소결 후의 신터 케이크를 2 m 의 높이로부터 1 회 떨어뜨렸을 때, 입경이 +10 ㎜ 인 것을 성품으로 하고, 그 중량을 (신터 케이크 중량 - 상부광 중량) 으로 나눈 값을 수율로 하였다. 소결 생산율 (t/h/m²) 은, 성품 중량을 소성 시간 및 시험 냄비의 단면적으로 나눈 값으로 하였다. 결과를 이하의 표 2 에 나타낸다.

[표 2]

이 결과, 분말 코크스의 외장의 내부에 석회석 또는 반광을 추가로 외장함으로써, 초미분 원료와 분말 코크스의 접촉을 억제할 수 있어, 소결에서의 생산성이 개선되는 것을 알 수 있었다.

다음으로, 본 발명의 바람직한 예로서, 분말 코크스의 기공 및 조립 방법에 대해 검토하였다.

종래, -10 ㎛ 의 초미분을 사용했을 때에 드럼 믹서에서의 후반의 시간에 분말 코크스를 첨가하는 기술이 이하와 같이 제안되어 있다.

WO2018/194014 에서는, 세립 (細粒) 의 분말 코크스를 사용할 때에 조립성이 저하되는 대책으로서 초미분의 첨가가 검토되고 있다. 그 때, 초미분을 분산시키기 위해 고속 교반기에 의한 사전 처리를 사용하고 있다. 그러나, 본 발명에서는 분말 코크스의 외장에 의한 조립성 개선 효과를 목적으로 한 것이며, 미분 첨가시의 분말 코크스의 연소성의 개선을 목적으로 한 개발은 아니었다.

WO2011/004907 에서는, 평균 입경이 10 ㎛ 인 초미분을 첨가하여 드럼 믹서로 혼합 후, 펠릿타이저로 조립하고, 마지막으로 분말 코크스로 코팅할 때, 조립 입자 강도에 맞추어 외장 시간을 조정한다는 발명으로 되어 있다. 본 발명에서는, 외장 시간이 길면 조립 입자가 붕괴되어, 조립 입자 표층에서 분말 코크스와 소결 원료가 혼재되어, 연소성을 악화 또는 조립성을 악화시키는 것이 제안되어 있다.

본 발명의 효과에서는, 이들 발명과는 달리, 분말 코크스 외장을 분말 코크스의 기공에 초미분이 들어가, 연소성을 저해하는 것을 억제하는 효과를 고려하고 있다.

여기서 연소에 크게 기여하는 기공경으로서, 가스의 들어가기 쉬움과 기공의 비표면적의 밸런스가 중요해진다. 이 관계는 물질에 의존하지 않는 것으로 생각된다. 일본 공개특허공보 평10-265857호에서는, 소결광과 환원 가스의 관계가 10 ∼ 100 ㎛ 로 정리되는 것이 개시되어 있고, 분말 코크스의 연소에도 그 기공경이 유효하다고 고찰하였다. 분말 코크스의 기공경 10 ∼ 100 ㎛ 의 양은, 어느 일정 이상인 경우에는, 그 기공을 통한 연소를 활용하는 것이 중요해진다. 본 발명에서는 기공경 10 ∼ 100 ㎛ 의 입경이 0.40 cc/g 에서 효과가 발현하고 있고, 이 기공량 이상에서 분말 코크스 외장 효과의 효과가 커지는 것으로 추정된다.

또한, 본 기술에서는, 드럼 믹서만에 의한 조립의 경우보다 효과를 얻기 쉽다. 드럼 믹서는 펠릿타이저와는 달리, 조립기 내에서 낙하 충격이 가해지기 때문에, 조립 입자의 파괴 효과가 커, 조립이 진행되기 어렵다. 그 때문에, 조립 입자에 부착되는 초미분이 펠릿타이저 등 강력한 조립을 하는 경우에 비해, 박리되기 쉬운 것으로 생각된다. 그 때문에, 드럼 믹서만에 의한 조립에서는, 코크스와 초미분을 접촉시키지 않는 시간이 짧은 효과를 얻기 쉬운 것으로 생각된다.

디스크 펠릿타이저와 드럼 믹서의 능력의 비교에 대해서는 과거 스즈키들에 의해 실시되고 있다 (스즈키들, 철과 강 15(1987) 1932). 스즈키들은 조립에 영향을 미치는 전동 거리에서 각 조립기의 능력을 비교하고 있고, 동일 전동 거리에서도 펠릿타이저의 조립 능력 (입자경을 크게 하는 능력) 이 높은 것을 분명히 하고 있다.

본 발명에서는, 상기 조립 능력은 전동 거리에 의한 조립 입자를 크게 하는 효과와 조립기 내에서의 의사 입자를 파괴하는 능력의 조합의 능력이며, 드럼 믹서의 능력이 펠릿타이저보다 낮은 원인은 그 파괴 현상을 반영하고 있는 것이라고 생각하기에 이르렀다.

또한, 원료의 입도 분포로부터 기하학적으로 충전하기 어려운 미분은 보다 조립 입자에 도입되기 어려워, 코크스의 기공을 메우는 것에 기여하는 것으로 생각된다. 입도 분포의 지수로는 Andreasen (Gaudin-Schuhmann) 분포가 알려져 있다 (스즈키들, 화학 공학 논문집, 11(1985)4, 438).

D : 적산 중량 비율, Dp : 대표경, Dp_max : 대표경의 최대값, q : Fuller 지수

이 지수 q 가 0.7 에 가까울수록 공극은 기하학적으로 충전하기 쉬운 것으로 알려져 있다. 표 1-1 에 나타내는 비교예 1 에서 사용한 원료의 배합의 경우, q = 0.2 가 되는 것을 알 수 있었다. 세립을 첨가함으로써 q 는 저하된다. 그 때문에 초미분을 첨가함으로써, 충전하기 어려운 초미분이 더해지게 된다. 입자 사이에 들어가지 않는 초미분은, 초미분만으로 응집되거나 다른 입자의 기공에 들어간다. 그 때문에, 분말 코크스의 기공을 메워버리는 초미분은 존재하기 쉬워지는 것으로 생각된다. 그 때문에, 본 발명과 같이 통상 배합보다 초미분을 증가시킬 때에는 분말 코크스 외장도 효과가 커진다.

본 발명에 관련된 소결광의 제조 방법에 의하면, 소결 배합 원료의 조립시에, 소결 배합 원료에 초미분 원료를 첨가하여 조립성을 개선한 경우에도, 소결 후에 있어서의 소결광의 생산성의 저하를 방지할 수 있고, 이 제조 방법은 예시한 것 외에, 다양한 소결 배합 원료에 대해서도 적용하는 것이 가능하다.

Claims

복수 종류의 상표로 이루어지는 철광석을 포함하는 소결 배합 원료를 조립기로 조립하고, 얻어진 소결용 조립 원료를 소결기로 소성함으로써 소결광을 얻는 소결광의 제조 방법에 있어서,
상기 소결 배합 원료는, 입경 10 ㎛ 이하가 과반량인 초미분 원료를 배합하여 배합 후의 총량 중의 입경 10 ㎛ 이하를 1 ∼ 10 mass％ 증가시키고, 그 소결 배합 원료를 조립할 때에는, 분말 코크스 이외의 소결 배합 원료를 조립기로 조립하는 도중에 분말 코크스의 첨가를 실시하고,
상기 분말 코크스로서, 10 ∼ 120 ㎛ 의 기공량이 0.40 cc/g 이상인 분말 코크스를 사용하는 것을 특징으로 하는 소결광의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 분말 코크스를 첨가하고 나서 조립 종료까지의 시간이 30 ∼ 120 초인 것을 특징으로 하는 소결광의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 소결 배합 원료의 조립에 있어서는, 분말 코크스 및 석회석 또는 반광 이외의 소결 배합 원료의 조립의 개시보다 후이고, 상기 분말 코크스의 첨가보다 전에, 상기 석회석 또는 반광을 첨가하는 것을 특징으로 하는 소결광의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 조립은, 드럼 믹서만을 사용하여 실시되는 것을 특징으로 하는 소결광의 제조 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 조립은, 드럼 믹서만을 사용하여 실시되는 것을 특징으로 하는 소결광의 제조 방법.