KR20200066044A - 소결광 제조용 철광석의 품질 평가방법 - Google Patents

소결광 제조용 철광석의 품질 평가방법 Download PDF

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Abstract

소결광의 제조를 위해 이송라인을 지나는 철광석의 명암이 나타나는 이미지를 촬영하는 단계; 상기 이미지로부터 상기 철광석에 포함된 구성 성분의 함량 및 공극율에 대한 정보를 수득하는 단계; 및 상기 구성 성분의 함량과 상기 공극율을 통해 상기 철광석의 품질을 도출하는 단계;를 포함하는 소결광 제조용 철광석의 품질 평가방법이 소개된다.

Description

소결광 제조용 철광석의 품질 평가방법{ESTIMATING METHOD OF QUALITY OF IRON ORE FOR MANUFACTURING SINTERED ORE}
본 발명은 소결광 제조용 철광석의 품질 평가방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 소결광의 제조를 위한 철광석의 구성 성분의 함량과 공극율을 측정하여 철광석의 품질에 대한 예측 정합성을 향상시킬 수 있는 소결광 제조용 철광석의 품질 평가방법에 관한 것이다.
최근 소결공정에서 사용되는 소결용 분철광석에 있어서 철 함량이 높고, 입도가 양호한 양질의 고품위 철광석이 감소함에 따라 저급화 및 미분화가 진행되고 있으며, 이러한 고품질 광석의 고갈로 인한 새로운 저품위 철광석 사용의 필요성이 대두되고 있다.
신규 소결광 사용시, 품질 영향과 저급광 사용 조건에 대한 예측이 필요하며, 이를 위해 철광석의 물리화학적 특성을 활용한 소결광 품질 예측식이 기 연구된 바 있다.
예측 품질은 소결광 강도, 성품회수율, 생산성 세가지 측면이며, 사용된 각각의 인자는 핵입자 동화반응 실험에서 측정된 기공율, 부착입자 융액 유동성 실험에서 측정된 유동성, 통기성, 평균입도, 결정수 등이다. 이를 통해 신규 광석이 들어올 경우, 소결 원료로 어느 정도 사용할 때, 기존 소결광 품질 대비 유사 수준 유지가 가능한지 등의 정량적인 예측이 가능하다.
기존에 연구된 소결광 품질 예측 모델의 정합성 향상을 통한 현장 적용이 필요하다. 즉, 정합성 향상을 위해 철광석의 조직정량화 데이터를 하나의 인자로 접목시키는 기술이 필요하다.
그러나 기존 소결광 조직정량화 기술을 접목할 경우, 이미 소결광으로 배출된 결과물을 토대로 소결광의 품질을 예측하는 것이어서 현장 적용성이 떨어지는 문제가 있다. 하나의 조직정량화를 위해 들어가는 조직시편 제작 및 분석에 걸리는 시일을 생각할 때 한계점이 분명하다.
따라서 도 1과 같이, 이미 소결광으로 배출된 결과물을 토대로 소결광의 품질을 예측(A)하는 것이 아니라 소결광의 제조를 위한 철광석의 품질을 예측(B)하여 예측 정합성을 향상시킬 수 있는 기술이 필요한 상황이다.
소결광의 제조를 위한 철광석의 구성 성분의 함량과 공극율을 측정하여 철광석의 동화율, 밀도 및 유해원소 함량을 측정함으로써 철광석의 품질에 대한 예측 정합성을 향상시킬 수 있는 소결광 제조용 철광석의 품질 평가방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 소결광 제조용 철광석의 품질 평가방법 은 소결광의 제조를 위한 철광석의 명암이 나타나는 이미지를 촬영하는 단계; 상기 이미지로부터 상기 철광석에 포함된 구성 성분의 함량 및 공극율에 대한 정보를 수득하는 단계; 및 상기 구성 성분의 함량과 상기 공극율을 통해 상기 철광석의 품질을 도출하는 단계;를 포함한다.
상기 이미지를 촬영하는 단계에서, 광학 카메라를 이용하여 상기 철광석에 광을 조사하고, 상기 철광석으로부터 반사되는 광의 휘도 값에 따라 상기 철광석의 명암이 나타나는 이미지를 생성할 수 있다.
상기 정보를 수득하는 단계는, 상기 이미지에서 명암별로 상기 철광석에 포함된 구성 성분 및 공극을 구분하는 단계; 및 상기 명암별로 구분된 이미지의 면적을 산출하여 상기 철광석에 포함된 구성 성분의 함량 및 공극율에 대한 정보를 수득하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 구성 성분 및 공극을 구분하는 단계에서, 상기 철광석에 포함된 마그네타이트(Magnetite), 헤마타이트(Hematite), 괴타이트(Goethite), 카올리나이트(Kaolinite), 깁스타이트(Gibbstite), 석영(Quartz) 및 공극을 구분할 수 있다.
상기 정보를 수득하는 단계에서, 상기 이미지로부터 상기 철광석의 구성 성분 중, 마그네타이트(Magnetite), 헤마타이트(Hematite), 괴타이트(Goethite), 카올리나이트(Kaolinite), 깁스타이트(Gibbstite) 및 석영(Quartz)의 함량 및 공극율에 대한 정보를 수득할 수 있다.
상기 도출하는 단계에서, 상기 카올리나이트(Kaolinite), 깁스타이트(Gibbstite), 및 석영(Quartz)의 함량 및 상기 공극율을 통해, 상기 철광석의 동화율을 측정할 수 있다.
상기 도출하는 단계에서, 상기 마그네타이트(Magnetite), 헤마타이트(Hematite), 괴타이트(Goethite), 카올리나이트(Kaolinite), 깁스타이트(Gibbstite) 및 석영(Quartz)의 함량 및 상기 공극율을 통해, 상기 철광석의 밀도를 측정할 수 있다.
상기 도출하는 단계에서, 상기 마그네타이트(Magnetite), 헤마타이트(Hematite), 괴타이트(Goethite), 카올리나이트(Kaolinite), 깁스타이트(Gibbstite) 및 석영(Quartz)의 함량 및 상기 공극율을 통해, 상기 철광석의 유해원소 함량을 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 소결광 제조용 철광석의 품질 평가방법에 따르면 소결광의 제조를 위해 이송되는 철광석의 구성 성분의 함량과 공극율을 측정하여 철광석의 동화율, 밀도 및 유해원소 함량을 측정함으로써 철광석의 품질에 대한 예측 정합성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 소결 공정에 있어서 기존과 같이 소결광으로 배출된 결과물을 토대로 소결광의 품질을 예측(A)하는 위치와, 본 발명의 일 실시예에서와 같이, 소결광의 제조를 위한 철광석의 품질을 예측(B)하는 위치를 나타낸 도면이다.
도 2는 철광석의 각 성분 함량에 따라 철광석의 동화율이 변화하는 모습을 나타낸 그래프이다.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 “포함하는”의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
어느 부분이 다른 부분의 "위에" 또는 "상에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 또는 상에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 개재되지 않는다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다.
보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
소결광 제조용 철광석의 품질 평가방법
본 발명의 일 실시예에 의한 소결광 제조용 철광석의 품질 평가방법은 소결광의 제조를 위한 철광석의 명암이 나타나는 이미지를 촬영하는 단계, 이미지로부터 철광석에 포함된 구성 성분의 함량 및 공극율에 대한 정보를 수득하는 단계 및 구성 성분의 함량과 공극율을 통해 철광석의 품질을 도출하는 단계를 포함한다.
먼저, 이미지를 촬영하는 단계에서는 소결광의 제조를 위한 철광석을 촬영하여 철광석의 명암이 나타나는 이미지를 수득한다. 철광석은 소결광의 제조를 위해 소결광 제조 공정으로 이송이 이루어지는 철광석일 수 있다.
구체적으로, 광학 카메라를 이용하여 철광석에 광을 조사하고, 철광석으로부터 반사되는 광의 휘도 값에 따라 철광석의 명암이 나타나는 이미지를 생성할 수 있다. 철광석으로 조사되었다가 반사되는 반사광의 양 즉, 휘도를 감지하고, 휘도 데이터를 통해 각 휘도 값에 따른 명암이 나타나도록 화상 이미지로 변환시킬 수 있다. 이때, 휘도 값에 따라 다른 명암을 가지도록 이미지화될 수 있다.
다음으로, 정보를 수득하는 단계에서는 이미지로부터 철광석에 포함된 구성 성분의 함량 및 공극율에 대한 정보를 수득한다.
구체적으로, 정보를 수득하는 단계는 이미지에서 명암별로 철광석에 포함된 구성 성분 및 공극을 구분하는 단계 및 명암별로 구분된 이미지의 면적을 산출하여 철광석에 포함된 구성 성분의 함량 및 공극율에 대한 정보를 수득하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 구성 성분 및 공극을 구분하는 단계에서 철광석에 포함된 마그네타이트(Magnetite), 헤마타이트(Hematite), 괴타이트(Goethite), 카올리나이트(Kaolinite), 깁스타이트(Gibbstite), 석영(Quartz) 및 공극을 구분할 수 있다. 마그네타이트(Magnetite), 헤마타이트(Hematite), 괴타이트(Goethite), 카올리나이트(Kaolinite), 깁스타이트(Gibbstite), 석영(Quartz) 및 공극에 대한 각각의 명암 값이 기설정되어 명암 값에 따라 구성 성분 및 공극이 구분될 수 있다.
구분이 마쳐지면 구분된 이미지의 면적을 산출하여 철광석에 포함된 구성 성분의 함량 및 공극율에 대한 정보를 수득할 수 있다.
이때의 정보는 마그네타이트(Magnetite), 헤마타이트(Hematite), 괴타이트(Goethite), 카올리나이트(Kaolinite), 깁스타이트(Gibbstite) 및 석영(Quartz)의 함량 및 공극율일 수 있다.
다음으로, 도출하는 단계에서는 구성 성분의 함량과 공극율을 통해 철광석의 품질을 도출한다. 구성 성분의 함량 및 공극율로부터 철광석의 동화율, 밀도 및 유해원소 함량 등을 측정하여 철광석의 품질을 예측하는 방식으로 평가할 수 있다.
구체적으로, 카올리나이트(Kaolinite), 깁스타이트(Gibbstite), 및 석영(Quartz)의 함량 및 공극율을 통해, 철광석의 동화율을 측정할 수 있다.
동화율은 광종별 핵입자와 부착입자간의 반응성 차이에 따른 융액 형성 차이가 생기고, 그에 따라 소결광의 강도 생산성을 좌우하기 인자이다. 동화 후, 기공율은 소결광의 환원성과 양의 상관관계를 갖는다. 카올리나이트(Kaolinite)는 Al2O3-SiO2로 알루미나와 실리카가 공존하는 형태를 주성분으로 하고, 깁스타이트(Gibbstite)는 Al2O3를 주성분으로 하며, 석영(Quartz)은 SiO2를 주성분으로 한다.
따라서 도 2에 따라 카올리나이트(Kaolinite)의 함량 및 공극율이 높을수록 철광석의 동화율이 높아질 수 있고, 깁스타이트(Gibbstite), 및 석영(Quartz)의 함량이 높을수록 철광석의 동화율이 낮아질 수 있다.
구체적으로, 마그네타이트(Magnetite), 헤마타이트(Hematite), 괴타이트(Goethite), 카올리나이트(Kaolinite), 깁스타이트(Gibbstite) 및 석영(Quartz)의 함량 및 공극율을 통해, 철광석의 밀도를 측정할 수 있다.
밀도는 광물 조직 및 수분함유율과 관계가 있으므로 조립화 설계에 중요한 인자이며, 소결공정에서 장입밀도 조절 과 고온반응 등에 영향을 준다. 마그네타이트(Magnetite)는 Keno-magnetite일 수 있으며, Fe3O4를 주성분으로 할 수 있다. 헤마타이트(Hematite)는 Hematite 및 hydro-hematite일 수 있으며, Fe2O3를 주성분으로 할 수 있다. 괴타이트(Goethite)는 Vitreous goethite 및 Ochreous goethite일 수 있으며, HFeO2를 주성분으로 한다.
구체적으로, 마그네타이트(Magnetite), 헤마타이트(Hematite), 괴타이트(Goethite), 카올리나이트(Kaolinite), 깁스타이트(Gibbstite) 및 석영(Quartz)의 함량 및 공극율을 통해, 철광석의 유해원소 함량을 측정할 수 있다.
철광석인 헤마타이트, 마그네타이트, 괴타이트에 비해 맥석광물인 카올리나이트, 깁스타이트 및 석영이 많으면 불순성분이 많다는 것을 의미할 수 있다.
이하 본 발명의 구체적인 실시예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 구체적인 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예
소결광의 제조를 위한 철광석의 명암이 나타나는 이미지를 촬영하였다. 광학 카메라를 이용하여 철광석에 광을 조사하고, 철광석으로부터 반사되는 광의 휘도 값에 따라 상기 철광석의 명암이 나타나는 이미지를 생성하였다.
이미지로부터 철광석에 포함된 구성 성분의 함량 및 공극율에 대한 정보를 수득하였다. 이미지에서 명암별로 철광석에 포함된 구성 성분 및 공극을 구분하고 명암별로 구분된 이미지의 면적을 산출하여 철광석에 포함된 구성 성분의 함량 및 공극율에 대한 정보를 수득하였다.
철광석의 구성 성분의 함량 및 공극율은 하기 표 1과 같았다.
구분
(중량%)		 Keno-magnetite Hematite Hydro-hematite Vitreous goethite Ochreous goethite Kaolinite Quartz Pores
(%)
시편1 0.0876 1.83 0 5.31 9.65 80.12 2.99 23.08
시편2 0.0970 97.92 0.0569 1.26 0.49 0.3 0.0405 18.11
시편3 1.57 97.02 0.15 0.85 0.36 0.0493 0.0033 5.27
시편4 0.053 1.39 0.0408 75.65 21.3 1.53 0.0262 17.56
시편5 0.93 84.88 0.59 11.65 1.86 0.0573 0.026 6.24
시편6 0.58 79.19 0.19 15.86 3.94 0.22 0.0265 14.84
시편7 0.37 34.07 0.18 45.94 18 1.41 0.040 21.28
시편8 1.18 38.97 0.61 53.08 5.97 0.13 0.0493 10.9
상기 표 1에 따라 측정된 구성 성분의 함량과 공극율을 통해 철광석의 동화율, 밀도 및 유해원소 함량을 측정하였다.
측정된 각 시편의 동화율, 밀도 및 유해원소 함량은 하기 표 2와 같았다.
구분 동화율(%) 밀도(g/mm3) 유해원소 함량1 유해원소 함량2
시편1 98.47 3.82 5.82 1.59
시편2 98.11 3.91 4.56 1.86
시편3 87.14 4.23 4.92 2.72
시편4 91.00 4.79 1.52 1.54
시편5 79.80 4.75 6.16 0.55
시편6 83.54 4.83 4.59 1.54
시편7 94.32 3.84 5.74 1.88
시편8 91.68 4.31 4.75 2.24
* 상기 표 2에서 유해원소 함량 1 및 유해원소 함량 2는 각각 SiO2 및 Al2O3의 중량%를 의미한다.
본 발명은 상기 구현예 및/또는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 구현예 및/또는 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (8)

  1. 소결광의 제조를 위한 철광석의 명암이 나타나는 이미지를 촬영하는 단계;
    상기 이미지로부터 상기 철광석에 포함된 구성 성분의 함량 및 공극율에 대한 정보를 수득하는 단계; 및
    상기 구성 성분의 함량과 상기 공극율을 통해 상기 철광석의 품질을 도출하는 단계;를 포함하는 소결광 제조용 철광석의 품질 평가방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이미지를 촬영하는 단계에서,
    광학 카메라를 이용하여 상기 철광석에 광을 조사하고, 상기 철광석으로부터 반사되는 광의 휘도 값에 따라 상기 철광석의 명암이 나타나는 이미지를 생성하는 소결광 제조용 철광석의 품질 평가방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 정보를 수득하는 단계는,
    상기 이미지에서 명암별로 상기 철광석에 포함된 구성 성분 및 공극을 구분하는 단계; 및
    상기 명암별로 구분된 이미지의 면적을 산출하여 상기 철광석에 포함된 구성 성분의 함량 및 공극율에 대한 정보를 수득하는 단계;를 포함하는 소결광 제조용 철광석의 품질 평가방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 구성 성분 및 공극을 구분하는 단계에서,
    상기 철광석에 포함된 마그네타이트(Magnetite), 헤마타이트(Hematite), 괴타이트(Goethite), 카올리나이트(Kaolinite), 깁스타이트(Gibbstite), 석영(Quartz) 및 공극을 구분하는 소결광 제조용 철광석의 품질 평가방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 정보를 수득하는 단계에서,
    상기 이미지로부터 상기 철광석의 구성 성분 중, 마그네타이트(Magnetite), 헤마타이트(Hematite), 괴타이트(Goethite), 카올리나이트(Kaolinite), 깁스타이트(Gibbstite) 및 석영(Quartz)의 함량 및 공극율에 대한 정보를 수득하는 소결광 제조용 철광석의 품질 평가방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 도출하는 단계에서,
    상기 카올리나이트(Kaolinite), 깁스타이트(Gibbstite), 및 석영(Quartz)의 함량 및 상기 공극율을 통해, 상기 철광석의 동화율을 측정하는 소결광 제조용 철광석의 품질 평가방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 도출하는 단계에서,
    상기 마그네타이트(Magnetite), 헤마타이트(Hematite), 괴타이트(Goethite), 카올리나이트(Kaolinite), 깁스타이트(Gibbstite) 및 석영(Quartz)의 함량 및 상기 공극율을 통해, 상기 철광석의 밀도를 측정하는 소결광 제조용 철광석의 품질 평가방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 도출하는 단계에서,
    상기 마그네타이트(Magnetite), 헤마타이트(Hematite), 괴타이트(Goethite), 카올리나이트(Kaolinite), 깁스타이트(Gibbstite) 및 석영(Quartz)의 함량 및 상기 공극율을 통해, 상기 철광석의 유해원소 함량을 측정하는 소결광 제조용 철광석의 품질 평가방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2856298B2 (ja) * 1992-12-22 1999-02-10 宇部興産株式会社 原料鉱石の品質監視方法
JP2014137344A (ja) * 2013-01-18 2014-07-28 Nippon Steel & Sumitomo Metal 焼結鉱の顕微鏡画像解析方法
KR20160052856A (ko) * 2014-10-29 2016-05-13 주식회사 포스코 소결광 성분의 정량화 방법

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