KR20040057432A - 소결조업용 고로반광을 분급할 수 있는 반광호퍼 - Google Patents

Abstract

본 발명은 벨트 컨베이어를 따라 이송되는 고로반광이 유입되는 유입부와, 유입된 고로반광을 배출하는 배출부와, 상기 유입부와 배출부 사이에서 고로반광을 입도별로 분급하는 분급기를 갖는 소결조업용 반광호퍼에 관한 것으로서, 상기 분급기는 상기 벨트 컨베이어로부터 낙하하는 고로반광이 충돌한 후에 반발할 수 있는 판상의 반발판을 갖고, 상기 배출부는 상기 반발판에 충돌한 후에 분산되는 고로반광의 분산폭에 따라서 구분되는 소립의 고로반광을 배합원료용 광석빈으로 배출시키는 제1배출부와 대립의 고로반광을 상부광 호퍼로 배출시키는 제2배출부로 분기되어 있는 것을 특징으로 하므로, 상부광으로 사용되는 소결광의 사용비율을 저하시키고 또한 배합원료의 반응성을 향상시켜 소결광의 회수율을 향상시킬 수 있다.

Description

소결조업용 고로반광을 분급할 수 있는 반광호퍼{A hopper dispersible the blast furnace return fine for the sintering process}

본 발명은 소결광의 회수율을 향상시키기 위하여 고로반광을 입도크기에 따라서 소결조업용 배합원료와 상부광으로 분급할 수 있는 반광호퍼에 관한 것이고, 보다 상세하게는 고로에서 사용되지 못하고 리턴되는 고로반광의 리턴라인에 분급 장치를 설치하여 통상 5mm의 입도를 기준으로 하여 대립의 고로반광은 소결조업용 상부광에 공급되고 소립의 고로반광은 배합원료에 공급될 수 있도록 소결조업용 고로반광을 분급할 수 있는 분급호퍼에 관한 것이다.

일반적으로, 소결공정은 각종의 철광석과 부원료를 포함하는 소결원료와 연료인 분코크스가 배합된 배합원료를 소결하여 고로장입용 소결광을 제조하는 공정이다.

즉, 도 1을 참조하면, 호퍼(1)에 장입되어 있는 배합원료는 드럼피더(4)의 회전에 의하여 경사판(5)을 경유하여 소결대차(2) 상에 장입된다. 소결대차(2)가 화살표 방향(A)으로 진행하면서 점화로(6)를 통과할 때 배합원료는 점화로(6)의 화염에 의해서 착화되고 이때 흡인 블로어(7)에 의해 풍상(8)에서 하부로 흡입되는 공기에 의하여 소결대차(2) 상의 배합원료가 하부로 연소되면서 소결반응이 진행되어 소결광을 제조한다. 그리고, 풍상(8)을 통하여 흡인되는 공기는 주배풍관(9)을 거쳐 전기 집진기(10)에서 집진된 후 굴뚝(11)으로 배출된다.

한편, 배합원료가 소결대차(2)에 장입되기 전에 대립의 상부광이 상부광 호퍼(3)로부터 소결대차(2) 상에 장입된다. 상부광은 소결이 완료된 소결광을 스크린하여 대략적으로 10~15mm 정도의 입도를 갖는 광석을 사용하게 되며 통상적으로상부광의 입도 중 약 5mm 이하의 입도를 갖는 광석은 약 15% 정도 포함하게 된다.

도 2는 소결조업용 원료의 사전처리과정을 개략적으로 나타낸 도면으로서, 각종 철광석 및 부원료로 사용되는 석회석, 규석, 생석회 그리고 연료로 사용되는 코크스와 반광이 드럼믹서(12)에서 1차적으로 혼합되고 조립기(13)에서 2차적으로 조립된 후에 배합원료용 호퍼(1)에 장입된다. 그리고, 소결광을 2차 스크린 한 결과 수집되는 약 10~15mm 정도의 입도를 갖는 광석은 상부광 호퍼(3)에 장입된다.

배합원료용으로 사용되는 반광은 소결조업에서 발생되는 자체반광(retrun fine)과 고로에서 발생되는 고로반광(blast furnace retrun fine)으로 나뉘어진다. 자체반광은 소결조업에서 생산된 소결광 중에서 5mm 이하의 입도를 갖는 광석 또는 미소결광을 의미하고 있다. 따라서, 배합원료용 자체반광의 사용량이 많다는 것은 소결광의 회수율이 낮다는 것을 의미한다.

한편, 스크린 관리를 철저히 하여 실제 발생되는 반광의 입도를 철저히 관리하는 것이 바람직하지만 결과적으로 자체반광 중에서 5mm 이상의 입도를 갖는 광석은 대략적으로 3% 정도의 비율로 발생된다.

그리고, 고로조업에서는 고로 내부에서의 통기도 확보라는 측면에서 입도관리를 상대적으로 소홀히 하므로 배합원료용 고로반광 중에는 5mm 이상의 입도를 갖는 광석은 대략 15~40% 정도로 높은 비율을 차지한다.

즉, 도 3a를 참조하면, 벙커(bunker)에 저장되어 있는 고로반광은 바이브레이팅 피더(14; Vibrating Feeder)를 경유한 후 벨트 컨베이어(15)를 통해서 고로반광용 반광호퍼(17)로 유입된다. 고로반광은 반광호퍼(17)에 일시적으로 저장된 후에 벨트 컨베이어를 통해서 광석빈(16)에 적치된다. 광석빈(16)에 적치된 고로반광은 드럼믹서(12; 도 2 참조)에 공급되어 배합원료로 배합된다. 도 3b를 참조하면, 상부광은 상술된 바와 같이 소결조업에서 발생된 광석을 스크린하여 10~15mm 정도의 입도를 갖는 광석만이 상부광 호퍼(3)에 저장된다.

그러나, 상술된 바와 같이, 5mm 이상의 입도를 갖는 자체반광 또는 고로반광이 배합원료로 사용되는 경우에, 소결공정에서는 입도가 큰 배합원료의 반응성이 입도가 작은 배합원료의 반응성에 비해 불량하므로 열적으로 상당히 불리하다는 문제점이 있다.

본 발명은 상술된 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 배합원료용으로 사용되는 반광 특히 고로반광을 소정크기 예를 들어 5mm의 입도를 기준으로 하여 소립의 고로반광은 배합원료용으로 공급하고 대립의 고로반광은 상부광용으로 공급하여 배합원료의 반응성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 상부광으로 사용되는 소결광의 사용량을 감소시켜 소결광의 회수율을 향상시킬 수 있는 소결조업용 고로반광을 분급할 수 있는 반광호퍼를 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 통상적인 철광석 소결 공정을 나타내는 개략도;

도 2는 통상적인 원료 사전처리 시스템을 나타내는 개략도;

도 3은 통상적인 고로반광의 처리 시스템을 나타내는 개략도;

도 4는 본 발명에 따른 반광호퍼의 개략도;

도 5는 본 발명에 따른 반광호퍼 내에서 배합원료의 흐름상태를 나타낸 도면.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

18 : 고로반광

18a, 18b : 배출부

19 : 반발판

20 : 분급댐퍼

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 벨트 컨베이어를 따라 이송되는 고로반광이 유입되는 유입부와, 유입된 고로반광을 배출하는 배출부와, 상기 유입부와 배출부 사이에서 고로반광을 입도별로 분급하는 분급기를 갖는 소결조업용 반광호퍼에 있어서, 상기 분급기는 상기 벨트 컨베이어로부터 낙하하는 고로반광이 충돌한 후에 반발할 수 있는 판상의 반발판을 갖고, 상기 배출부는 상기 반발판에 충돌한 후에 분산되는 고로반광의 분산폭에 따라서 구분되는 소립의 고로반광을 배합원료용 광석빈으로 배출시키는 제1배출부와 대립의 고로반광을 상부광 호퍼로 배출시키는 제2배출부로 분기되어 있는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하고, 동일 구성은 동일 도면번호를 채택한다.

먼저, 본 발명에 따른 반광호퍼(18)는 고로에서 사용되지 못하고 리턴되는 고로반광이 유입되는 유입부와 유입된 고로반광이 저장되는 저장부와 저장부에 저장된 고로반광이 배출되는 배출부를 갖는다.

상기 배출부는 고로반광을 배합원료용 광석으로 제공하는 광석빈(16)에 배출시키는 제1배출부(18a)와 고로반광을 상부광 호퍼(3)로 배출시키는 제2배출부(18b)로 이루어진다.

한편, 반광호퍼(18)의 유입부에는 벨트 컨베이어(15)의 배출단이 위치한다. 따라서, 벙커로부터 배출된 후 일련의 벨트 컨베이어(15)를 따라서 이송되는 고로반광은 벨트 컨베이어의 배출단에서 낙하하여 반광호퍼(18)의 저장부로 유입된다.

저장부에는 벨트 컨베이어(15)의 배출단을 통해서 낙하하는 고로반광이 충돌하여 반발하는 반발판(19)이 제공되고, 반발판(19)에 충돌하는 고로반광의 충돌력은 고로반광의 입도에 따라 상이하며 또한 이러한 충돌력의 상이함에 의해서 반발판(19)으로부터 반발하는 고로반광의 반발폭도 상이하게 된다.

그리고, 반발판(19)으로부터 반발하는 고로반광의 반발폭은 그의 입도에 따라서 결정된다는 것을 알 수 있다. 즉, 도 5를 참조하면, 바이브레이팅 피더(14)를 경유한 후 고속으로 이동되는 벨트 컨베이어(15)에 의해서 이송되는 고로반광은 반광호퍼(18)의 유입부에 도달하기 전까지 벨트 컨베이어(15) 자체의 진동에 의해서 입도가 작은 소립의 고로반광은 벨트 컨베이어(15)의 직상부에 위치하고 입도가 큰 대립의 고로반광은 소립의 고로반광층 상에 분포한다. 그리고, 벨트 컨베이어(15)의 배출단을 경유해서 반광호퍼(18)의 유입부로 유입된 고로반광은 중력에 의해 하부로 낙하한다. 이와 같이 낙하하는 고로반광은 반발판(19)에 충돌한 후에 반발하여 분산되며, 이때 고로반광의 분산폭은 고로반광의 입도크기에 따라서 상이하게 된다. 즉, 소립의 고로반광은 작은 분산폭을 갖고 대립의 고로반광은 큰 분산폭을 갖는다. 따라서, 소립의 고로반광은 반발판(19)에 인접하고 있는 제1배출부(18a)로 유입되고 대립의 고로반광은 반발판(19)으로부터 상대적으로 멀리 이격되어 있는 제2배출부(18b)로 유입된다.

상술된 바와 같이, 고로반광을 입도별로 분급하기 위하여 배출부가 분기되는 반광호퍼(18)의 분기부에는 분급댐퍼(20)가 제공된다. 분급댐퍼(20)는 상기 분기부 상에 고정된 기저부와 기저부로부터 상방으로 소정높이까지 연장하는 연장부를 갖는다. 따라서, 반발판(19)에 충돌한 후 작은 분산폭으로 분산되는 소립의 고로반광은 분급댐퍼(20)의 연장부에 충돌하여 제1배출부(18a)로 유입되고 큰 분산폭으로 분산되는 대립의 고로반광은 분급댐퍼(20)의 연장부를 넘어서 제2배출부(18b)로 유입된다.

제2배출부(18b)로 유입되는 대립의 고로반광이 상부광 호퍼(3)로 유입되므로 상부광으로 사용되는 소결광의 사용량을 줄일 수 있다. 그리고 제1배출부(18a)로 유입된 후 배합원료용 광석빈(16)으로 배출되는 고로반광은 상대적으로 작은 입도를 가지므로 소결조업에 있어서 배합원료의 반응성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 제2배출부(18b)는 서로 인접하는 반광호퍼(18)에 공통의 배출부로 사용될 수 있다. 그 결과, 상부광으로 사용되는 고로반광의 비율을 향상시켜 소결광 회수율을 증가시킬 수 있다.

[실시예]

먼저, 본 발명에 따른 반광호퍼를 현장에 적용하기에 앞서 예비 실험의 성격으로 고로반광 입도 분급 장치를 축소 모델로 제작하여 반발판 및 분급댐퍼에 따른 고로반광의 분급 효율을 측정하였다. 그리고, 분급된 고로반광중 큰 입도를 갖는 대립의 고로반광이 소결 상부광으로 사용되고, 작은 입도를 갖는 소립의 고로반광이 소결 배합원료로 사용되는 경우에 소결포트 실험을 행하여 소결 회수율의 변동에 대해서 실험을 행하였다.

하기 표 1에는 반발판을 사용하지 않은 경우 및 반발판 사용시 각도 변동에 따른 고로반광 입도의 분산폭을 나타내었다.

[표 1] 반발판 각도 변동에 따른 고로반광의 입도에 따른 분산폭

	반발판없음	15°	30°	45°	60°	75°
분산폭(cm)	7.50	10.83	12.33	13.17	14.28	13.02

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 반발판이 없는 경우에 비해 반발판을 사용하는 경우에 고로반광의 분산폭이 커짐을 알 수 있다. 또한, 반발판을 사용하여도 반발판의 경사각도를 60°로 유지하는 것이 고로반광의 입도에 따른 분산폭을 증가시키는 효과가 뛰어났다.

각각의 경우에 있어서의 분급 효과도 상당한 차이를 보이고 있는데 이를 하기 표 2에 나타내었다.

표 2. 반발판 각도 변동에 따른 고로반광의 분급 효율

	반발판없음	15°	30°	45°	60°	75°
분급효율(%)	42	56	64	71	82	75

각각의 경우에 대한 분급 효율의 측정 결과 반발판의 경사각도를 60°로 유지하는 경우에 있어서 분급효율이 82%로 가장 좋았다.

실질적으로 특정 입도를 분리하는 가장 좋은 수단이면서 동시에 95% 이상의 분급 효율을 나타내는 것은 스크린이다. 그러나, 스크린 형태의 경우에 5mm 이하의 입도를 분리할 경우 초기에는 분급 효율이 뛰어나지만 일정 기간 경과 후 스크린이 막히는 현상이 발생하여 그 효율은 급격히 저하되어 심지어는 50% 이하까지 떨어지기도 한다.

그런 면에서 볼 때 반발판 및 분급댐퍼를 활용하는 방식의 경우에 최대 효율이라는 측면에서 보면 스크린 형태에 비해 떨어지지만 분급효율의 지속성 측면에서는 효과적인 입도 분급의 수단이라고 말할 수 있다.

따라서, 상술된 바와 같이 상부광은 대체로 10~15mm 사이의 크기를 갖는 소결광을 사용하지만 그 사용측면에서 5mm 이하의 입도를 갖는 것이 다수 포함되어 있으며, 본 발명에 의한 고로반광 입도 분급에 의해 분급된 5mm 이상의 입도를 갖는 고로반광을 상부광으로 대체하여 사용할 경우 특별한 문제가 발생하지 않을 것으로 생각된다.

하지만 상부광에 비해 작은 입도를 갖는 고로반광의 사용 한계는 있을 것으로 판단되며, 그 한계는 소결대차 내에서의 통기도가 급격히 악화되는 시점이 될 수 있을 것이다.

하기 표 3에는 상부광을 고로반광으로 대체할 때 고로반광의 사용비율에 따른 소결대차 내부의 통기도 변동 결과에 대해서 실험을 행한 결과를 나타내었다.

[표 3]

	5%	10%	15%	20%	25%	30%	35%	40%
통과유량(㎥/min)	1.25	1.25	1.24	1.24	1.24	1.23	1.10	1.03

표 3에 잘 나타나 있듯이 상부광의 30% 이상을 고로반광으로 대체한 경우에 소결대차 내부에 급격한 통기도 저하 현상을 나타내고 있는 것으로 미루어 볼 때 고로반광의 상부광 대체 비율은 30% 미만이 적당하다고 판단된다.

포트 실험에 있어서 사용되는 원료의 표준배합안은 하기 표 4와 같으며 특성에 맞게 필요한 부분을 변동시켜 가면서 실험을 행하였다.

[표 4]

주원료	철광석A	9.04	부원료	SL.F	0.14	Coke	3.7
	철광석B	4.54		SP.F	1.65
	철광석C	5.98		PH.LM	9.68
	철광석D	3.95		BLM	1.12	반광	25.0
	철광석E	25.81
	철광석F	10.40

실험에 사용된 코크스(Coke) 사용량은 3.7%, 사용된 반광비율은 25%로 동일하게 유지하되 반광의 입도 변동이 소결성에 미치는 영향에 대해 알아보기 위하여 반광의 입도를 각각 +5mm(0%), +5mm(8%), +5mm(15%)가 되도록 임의로 조절을 행하였다.

우선 동일 코크스(3.7%)와 동일 반광비율(25.0%)의 조건 하에서 반광의 입도 변동에 따른 실험을 행하여 그 실험 결과를 표 5에 나타내었다.

[표 5]

	반광 +5mm(0%)(이상적인 반광입도 조절의 경우)	반광 +5mm(5.0%)(반광입도 조절을 위한 경우 -2)	반광 +5mm(8.0%)(반광입도 조절을 위한 경우 -1)	반광 +5mm(15.0%)(통상적인 소결조업의 경우)
생산성	39.2	39.5	38.8	38.1
와 회수율	62.5	62.3	61.2	58.2
성품 회수율	72.2	72.0	71.5	67.4
강도	72.0	71.9	71.4	70.3
코크스 원단위	56.9	57.2	57.9	61.4

표 5에서 알 수 있듯이 동일한 반광비율을 사용하더라도 반광의 입도가 큰 쪽이 입도가 작은 쪽에 비해 생산성이 떨어지고, 와 회수율 및 성품 회수율이 저하될 뿐만 아니라 강도 또한 저하되는 경향을 나타내어 주고 있다. 반면, Coke 원단위의 경우는 반광의 입도가 큰 쪽이 높은 경향을 나타내고 있으며 이는 결국 동일한 연료비를 사용했을 경우 반광의 입도가 큰 쪽이 상대적으로 효율이 떨어진다는 것을 의미하고 있다.

통상적으로, 소결 원료로 사용되는 반광에 있어 자체반광과 고로반광의 사용 비율은 소결 공장의 특성에 따라 다르긴 하지만 전체 반광 사용비를 기준으로 하면 대략 자체반광의 경우가 약 60~65%, 고로반광의 경우가 약 35~40% 정도를 차지하고 있다. 자체반광의 경우 +5mm 비율이 대략 3% 전후인 반면 고로반광의 경우 +5mm 비율이 대략 15~40% 정도로 크기 때문에 통상적인 소결 조업의 경우 +5mm은 표 3에서 알 수 있듯이 15% 내외가 된다.

하지만 본 발명에서와 같이 반광 입도 조절 장치를 사용하여 고로반광의 입도 조절을 행할 경우에 예상되는 반광 입도 저하를 고려하여 +5mm 비율을 각각 8%, 5%로 조절을 한 후 실험을 행하였다.

그 결과 전체 반광 입도가 통상의 15%에서 8% 정도로 줄어들 경우 생산성 및 회수율이 증가되는 경향을 나타내었고, 더구나 이의 비율을 5%로 줄여 주었을 경우 그 효과는 더욱 크게 됨을 알 수 있다.

반면 스크린 효율이 100%라고 하는 이상적인 조건을 가정하여 +5mm 비율을 0%로 하였을 경우에는 +5mm 5% 경우에 비해 회수율 및 강도는 약간 증가 되는 경향을 나타내었으나 상대적으로 입도가 가늘어지는 효과에 기인하여 소결 베드내의 통기도가 저하하여 소결시간이 증가되므로 이로 인한 약간의 생산성 저하를 나타내게 된다.

결국 적절한 반광 입도 사용 조건은 대략 +5mm 비율이 대략 전체 반광중 3~5%임을 알 수 있다.

실질적으로 본 발명에 사용된 고로반광 입도 분급 장치의 사용시 소결에 사용되는 고로반광중의 5mm 이상의 비율을 대략 8% 내외로 하는 것이 가능해지며, 전체적으로 사용되는 반광의 +5mm 비율은 대략 5% 남짓되어 소결 생산성 및 회수율 측면에 효과적인 수단이 될 것으로 판단된다.

본 발명에서는 고로반광의 입도를 적절히 조절하여 줌으로써 소결 배합원료로써 사용되는 전체 반광의 입도를 -5mm(이때, +5mm 비율 5% 내외)로 조절함으로써 동일 코크스 사용시 소결대차 내의 반응성을 증진시켜 소결광의 회수율을 향상시킬 수 있다.

또한 통상적으로 사용되는 상부광의 일부를 고로반광으로 대체하는 것이 가능하므로 대체되는 비율 만큼의 상부광을 고로에서 사용할 수 있으며 이는 소결광의 회수율이 증가된 것과 같은 역할을 가능케 하는 효과가 있다.

고로반광의 입도조절을 통한 소결대차 내 반응성을 개선하여 소결에 사용되는 연료인 코크스의 사용량을 감소시켜도 소결광 품질 및 성상에 악영향을 미치지 않으면서 소결 조업을 행할 수 있음로 코크스 저감 효과를 얻을 수 있다.

상기 내용은 본 발명의 바람직한 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명이 속하는 분야의 당업자는 첨부된 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 요지로부터 벗어나지 않고 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있다는 것을 인식하여야 한다.

Claims (3)

1. 벨트 컨베이어를 따라 이송되는 고로반광이 유입되는 유입부와, 유입된 고로반광을 배출하는 배출부와, 상기 유입부와 배출부 사이에서 고로반광을 입도별로 분급하는 분급기를 갖는 소결조업용 반광호퍼에 있어서,

   상기 분급기는 상기 벨트 컨베이어로부터 낙하하는 고로반광이 충돌한 후에 반발할 수 있는 판상의 반발판을 갖고,

   상기 배출부는 상기 반발판에 충돌한 후에 분산되는 고로반광의 분산폭에 따라서 구분되는 소립의 고로반광을 배합원료용 광석빈으로 배출시키는 제1배출부와 대립의 고로반광을 상부광 호퍼로 배출시키는 제2배출부로 분기되어 있는 것을 특징으로 하는 소결조업용 고로반광을 분급할 수 있는 반광호퍼.
2. 제1항에 있어서,

   상기 배출부의 분기부에 제공된 분급댐퍼를 더 포함하여 분산폭이 작은 소립의 고로반광이 제1배출부로 유입되고 분산폭이 큰 대립의 고로반광이 제2배출부로 유입되도록 안내하는 것을 특징으로 하는 소결조업용 고로반광을 분급할 수 있는 반광호퍼.
3. 제1항에 있어서,

   상기 반발판은 60°의 경사각도를 유지하는 것을 특징으로 하는 소결조업용고로반광을 분급할 수 있는 반광호퍼.