KR20170107560A - 소결용 의사 입자 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
소결광에 있어서의 피환원성의 가일층의 개선을 도모한다. 고로용 소결광의 제조에 제공하는 적어도 철광석 원료, 석회석계 원료 및 고체연료계 원료를 포함하는 소결용 의사 입자로서, 상기 철광석 원료를 핵으로 하여, 해당 핵의 주위에 상기 석회석계 원료 및 고체연료계 원료를 배치해서 이루어지고, 상기 철광석 원료의 핵은 알칼리 금속의 함유율이 0.05mass%미만의 철광석과 알칼리 금속의 함유율이 0.05mass%이상의 철광석과 포함하는 것으로 한다.
Description
본 발명은 예를 들면 하방 흡인의 드와이트 로이드식 소결기를 이용해서 고로용 소결광을 제조할 때에 해당 드와이트 로이드식 소결기의 팔레트상에 소결용 원료로서 제공하는 소결용 의사 입자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
고로용 원료로서 이용되는 소결광은 다음과 같은 소결 원료의 처리 방법을 거쳐 제조되는 것이 일반적이다. 예를 들면, 도 1에 나타내는 바와 같이, 우선, 입경이 10㎜이하의 철광석, 입경이 10㎜이하의 규석, 사문암 또는 니켈 슬래그 등으로 이루어지는 SiO2 함유 원료, 분상의 CaO를 함유하는 석회석계 원료 및, 분상의 코크스 또는 무연탄 등의 열원으로 되는 고체연료계 원료를, 드럼 믹서에 있어서, 이들 원료에 적당량의 수분을 첨가해서 혼합, 조립하여 의사 입자로 불리는 조립물을 형성한다. 이 조립물로 이루어지는 배합 원료는 드와이트 로이드식 소결기의 팔레트상에 적당한 두께, 예를 들면 500∼700㎜가 되도록 장입하고, 그 표층부의 고체연료에 발화하고, 발화 후는 아래쪽을 향하게 하여 공기를 흡인하면서 고체연료를 연소시키고, 그 연소열에 의해서 배합한 소결 원료를 소결시켜 소결 케이크로 한다. 이 소결 케이크는 파쇄, 정립되고, 일정한 입경 이상의 소결광을 얻는 한편, 그 미만의 입경을 갖는 것은 반광으로 되며, 소결 원료로서 재사용된다.
이와 같이 제조되는 소결광은 특히 고로의 조업을 크게 좌우하는 인자로 되는 피환원성이 양호한 것이 중요하다. 통상, 소결광의 피환원성은 JIS M8713(JIS:Japanese Industrial Standard, 이하 JIS로 함)에서 정의되어 있으며, 여기서는 소결광의 피환원성을 JIS-RI로 적는다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 소결광의 피환원성(JIS-RI)과 고로에서의 가스 이용률(ηco)의 사이에는 정의 상관이 있고, 이 고로에서의 가스 이용률과 연료비의 사이에는 도 3에 나타내는 바와 같이 부의 상관이 있다. 이 때문에, 소결광의 피환원성(JIS-RI)은 고로에서의 가스 이용률(ηco)을 통해 연료비와 양호한 부의 상관이 있고, 소결광의 피환원성을 향상시키면, 고로에서의 연료비는 저하하게 된다.
여기서, 가스 이용률(ηco)과 연료비는 하기와 같이 정의된다.
ηco = CO2(%)/(CO(%)+CO2(%))
또한, CO2(%), CO(%)는 모두 고로의 노정 가스 중의 체적%이다.
연료비=(석탄+코크스의 사용량(kg/일))/선철의 생산량(t/일)
또한, 소결광의 냉간 강도도 고로에서의 통기성을 확보함에 있어서 중요한 인자이며, 고로마다 냉간 강도의 하한 기준을 마련해서, 조업을 실행하고 있다.
따라서, 고로용 원료로서 바람직한 소결광은 피환원성이 우수하고, 또한 냉간 강도가 높은 것이라고 할 수 있다.
여기서, 표 1에 소결광을 형성하는 주요 광물 조직인 칼슘 페라이트(CF):nCaO·Fe2O3, 헤마타이트(He):Fe2O3, FeO를 함유하는 칼슘 실리케이트(CS):CaO·xFeO·y SiO2, 마그네타이트(Mg): Fe3O4의 4개의 피환원성, 인장 강도(냉간 강도)를 나타낸다. 또한, 인장 강도는 원반형의 광석 시험편을 제작하고, 압열 인장 시험 방법(radial compression test 또는 Brazilian test)에서 규정된 방법으로 측정하였다. 표 1에 나타내는 바와 같이, 피환원성이 높은 것은 헤마타이트(He)이며, 인장 강도가 높은 것은 칼슘 페라이트(CF)이다.
[표 1]
따라서, 소결광에 적합한 소결 조직은 도 4에 모식으로 나타내는 바와 같이, 덩어리 표면에 강도가 높은 칼슘 페라이트(CF)를 생성시키고, 또한 덩어리 내부를 향해 피환원성이 높은 헤마타이트(He)를 생성시킨 것이며, 피환원성이나 강도가 낮은 FeO를 함유하는 칼슘 실리케이트(CS)는 가능한 한 생성시키지 않는 것이 바람직하다. 그러나, 종래는 대부분의 소결기에 있어서, 전술한 바와 같이, 철광석, SiO2 함유 원료, 석회석계 원료, 고체연료계 원료를 동시에 혼합하고 있기 때문에, 도 5에 나타내는 바와 같이, 원료를 혼합해서 조립한 의사 입자 구조에서는 거친 입자의 핵광석의 주위에 분광석, 석회, 코크스가 혼재하고 있고, 해당 의사 입자를 소결해서 얻어진 소결광 구조에서는 헤마타이트(He), 칼슘 페라이트(CF), FeO를 함유하는 칼슘 실리케이트(CS), 마그네타이트(Mg)의 4개의 광물 조직이 혼재하게 된다.
그래서, 지금까지 칼슘 페라이트(CF)와 헤마타이트(He)를 많이 생성하는 방법이 시도되어 왔다. 예를 들면, FeO를 함유하는 칼슘 실리케이트(CS)는 고온에서 소결한 경우에 많이 생성되기 때문에, 특허문헌 1에 기재된 기술에서는 분상의 철광석에 바인더와 석회석을 부가해서 조립한 후에, 열원인 분코크스를 표면에 피복함으로써 코크스의 연소성을 개선하고, 저온에서 소결시켜 피환원성을 향상시키는 기술이 제안되고 있다.
그러나, 여기서 제안된 종래 방법에서는 CaO와 철계 원료 중의 SiO2나 SiO2계 원료가 근접해 있기 때문에, 아무래도 FeO를 함유하는 칼슘 실리케이트(CS)가 많이 생성되어 버리고, 칼슘 페라이트(CF)와 헤마타이트(He)를 주체로 하는 구조로는 반드시 되지 않는 경우가 많았다.
상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해, 특허문헌 2에는 소결광을 제조하는 프로세스의 사전 처리로서 막대한 설비를 필요로 하지 않고, 철광석 원료를 석회석계 원료와 고체연료계 원료로부터 분리한 적층 구조의 의사 입자를 원료로서 제공하는 것에 의해, 표면에는 강도가 높은 칼슘 페라이트(CF)를, 한편 내부를 향해서는 피환원성이 높은 헤마타이트(He)를 선택적으로 생성시킨 구조의 소결광을 제조할 수 있고, 이렇게 해서 얻어진 소결광은 냉간 강도가 향상하고, 또한 피환원성이 개선되는 것이 제안되어 있다.
특허문헌 2에 기재된 기술에서는 도 6에 나타내는 바와 같이, SiO2를 많이 함유하는 철광석이나 SiO2 함유 원료를 석회석계 원료와 고체연료계 원료로부터 분리한 의사 입자를 소결광의 제조에 이용하면, 소결 과정에 있어서, CaO와 SiO2의 반응을 지연시키고, 피환원성이 나쁘고 또한 냉간 강도도 낮은 FeO를 함유하는 칼슘 실리케이트(CS)의 생성을 억제할 수 있다. 따라서, 소결광 표면에 강도가 높은 칼슘 페라이트(CF)를, 소결광 내부를 향해서는 피환원성이 높은 헤마타이트(He)를 선택적으로 생성시킨 소결광이 얻어진다.
특허문헌 2에 기재된 소결용 의사 입자를 적용하는 것에 의해서, 피환원성이 우수하고, 또한 냉간 강도가 높은 소결광이 얻어지지만, 고로에서의 소결광의 환원성을 더욱 향상시켜 고로의 저환원비 조업(저RAR(Reduction Agent Ratio):선철 1t 제조함에 있어서 풍구로부터의 취입 환원재와 노정으로부터 장입되는 코크스의 합계량을 낮게 한 조업)을 달성시키기 위해서는 소결광에 있어서의 피환원성(JIS-RI)의 가일층의 개선이 희구되고 있었다.
발명자들은 철광석 원료를 석회석계 원료 및 고체연료계 원료로부터 분리한 적층 구조의 소결용 의사 입자를 이용해서 제조한 소결광의, 특히 피환원성을 향상시키는 방도에 대해 예의 구명한 결과, 철광석 원료에 특정 범위량의 알칼리 금속을 함유시키는 것이 상기 적층 구조 소결용 의사 입자의 이점을 증대하는데 유효하다는 신규 지견을 얻기에 이르렀다.
즉, 본 발명의 요지 구성은 다음과 같다.
１．고로용 소결광의 제조에 제공하는 적어도 철광석 원료, 석회석계 원료 및 고체연료계 원료를 포함하는 소결용 의사 입자로서,
상기 철광석 원료를 핵으로 하고, 해당 핵의 주위에 상기 석회석계 원료 및 고체연료계 원료를 배치해서 이루어지고,
상기 철광석 원료의 핵은 알칼리 금속의 함유율이 0.05mass%이상의 철광석을 함유하는 소결용 의사 입자.
여기서, 알칼리 금속으로서는 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐 및 세슘을 들 수 있지만, 그 중에서도 나트륨 및 칼륨이 소결광용 철광석 원료에 적당하다.
２．상기 철광석 원료의 핵은 알칼리 금속의 함유율이 0.05mass%미만의 철광석에 의한 제 1 층과, 해당 제 1 층의 표면을 덮는 알칼리 금속의 함유율이 0.05mass%이상의 철광석에 의한 제 2 층을 갖는 상기 1에 기재된 소결용 의사 입자.
３．상기 철광석 원료의 핵은 알칼리 금속의 함유율이 0.05mass%이상의 철광석에 의한 제 1 층과, 해당 제 1 층의 표면을 덮는 알칼리 금속의 함유율이 0.05mass%미만의 철광석에 의한 제 2 층을 갖는 상기 1에 기재된 소결용 의사 입자.
４．상기 철광석 원료는 알칼리 금속의 함유율이 0.05mass%이상의 철광석을 20mass%이상 함유하는 상기 1 내지 3의 어느 하나에 기재된 소결용 의사 입자.
５．상기 알칼리 금속의 함유율이 0.05mass%이상의 철광석은 평균 입경이 2㎜이상이고, 상기 알칼리 금속의 함유율이 0.05mass%미만의 철광석은 평균 입경이 2㎜미만인 상기 1 내지 4 중의 어느 하나에 기재된 소결용 의사 입자.
６．상기 알칼리 금속의 함유율이 0.05mass%이상의 철광석은 알칼리 금속의 함유율이 0.30mass%이하인 상기 1 내지 5 중의 어느 하나에 기재된 소결용 의사 입자.
７．상기 핵의 주위에 상기 석회석계 원료 및 고체연료계 원료를 적층해서 배치하여 이루어지는 상기 1 내지 6 중의 어느 하나에 기재된 소결용 의사 입자.
８．상기 핵의 주위에 상기 석회석계 원료 및 고체연료계 원료의 혼합층을 배치해서 이루어지는 상기 1 내지 7 중의 어느 하나에 기재된 소결용 의사 입자.
９．고로용 소결광의 제조에 제공하는 적어도 철광석 원료, 석회석계 원료 및 고체연료계 원료를 혼합해서 조립할 때에,
알칼리 금속을 0.05mass%이상 함유하는 철광석을 포함하는 철광석 원료를 혼합해서 조립한 후에, 해당 조립에 석회석계 원료 및 고체연료계 원료를 부착시켜 조립하는 소결용 의사 입자의 제조 방법.
10. 고로용 소결광의 제조에 제공하는 적어도 철광석 원료, 석회석계 원료 및 고체연료계 원료를 혼합해서 조립할 때에,
알칼리 금속의 함유율이 0.05mass%미만의 철광석 및 SiO2 함유 원료를 혼합, 조립하여 제 1 층을 형성하고, 해당 제 1 층의 표면에 알칼리 금속의 함유율이 0.05mass%이상의 철광석을 부착시키고 나서 조립하여 제 2 층을 형성하고, 해당 제 2 층의 표면에 석회석계 원료 및 고체연료계 원료를 부착시켜 조립하는 소결용 의사 입자의 제조 방법.
11. 고로용 소결광의 제조에 제공하는 적어도 철광석 원료, 석회석계 원료 및 고체연료계 원료를 혼합해서 조립할 때에,
알칼리 금속의 함유율이 0.05mass%이상의 철광석을 혼합, 조립하여 제 1 층을 형성하고, 해당 제 1 층의 표면에 알칼리 금속의 함유율이 0.05mass%미만의 철광석을 부착시키고 나서 조립하여 제 2 층을 형성하고, 해당 제 2 층의 표면에 석회석계 원료 및 고체연료계 원료를 부착시켜 조립하는 소결용 의사 입자의 제조 방법.
12. 상기 알칼리 금속의 함유율이 0.05mass%이상의 철광석은 평균 입경이 2㎜이상이고, 상기 알칼리 금속의 함유율이 0.05mass%미만의 철광석은 평균 입경이 2㎜미만인 상기 7 내지 11 중의 어느 하나에 기재된 소결용 의사 입자의 제조 방법.
13. 상기 석회석계 원료와 고체연료계 원료의 혼합분을 부착시키고 조립하는 상기 7 내지 12 중의 어느 하나에 기재된 소결용 의사 입자의 제조 방법.
14. 상기 석회석계 원료를 부착한 후, 또한 그 석회석계 원료층의 외층부에 고체연료계 원료를 부착시키고 조립하는 상기 7 내지 12 중의 어느 하나에 기재된 소결용 의사 입자의 제조 방법.
본 발명에 따르면, 소결광에 있어서의 피환원성의 가일층의 개선을 도모하는데 최적의 원료로 되는 의사 입자를 제공할 수 있다.
도 1은 종래예에 관한 소결 원료의 혼합, 조립 처리를 실행하는 흐름도이다.
도 2는 고로에 있어서의 소결광의 피환원성 JIS-RI(%)와 가스 이용률 ηco(%)의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3은 고로에 있어서의 가스 이용률 ηco(%)와 연료비(kg/t-pig)의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 바람직한 소결광 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 종래의 의사 입자 구조 및 소결광 구조를 나타내는 도면이다.
도 6은 종래의 바람직한 의사 입자 구조를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 의사 입자의 기본 구조를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명에 관한 소결 원료의 혼합, 조립 처리 흐름(방법 A)을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명에 관한 소결 원료의 혼합, 조립 처리 흐름(방법 B)을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명에 관한 소결 원료의 혼합, 조립 처리 흐름(방법 C)을 나타내는 도면이다.
도 2는 고로에 있어서의 소결광의 피환원성 JIS-RI(%)와 가스 이용률 ηco(%)의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3은 고로에 있어서의 가스 이용률 ηco(%)와 연료비(kg/t-pig)의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 바람직한 소결광 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 종래의 의사 입자 구조 및 소결광 구조를 나타내는 도면이다.
도 6은 종래의 바람직한 의사 입자 구조를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 의사 입자의 기본 구조를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명에 관한 소결 원료의 혼합, 조립 처리 흐름(방법 A)을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명에 관한 소결 원료의 혼합, 조립 처리 흐름(방법 B)을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명에 관한 소결 원료의 혼합, 조립 처리 흐름(방법 C)을 나타내는 도면이다.
이하에, 본 발명의 소결용 의사 입자에 대해, 도면을 참조해서 상세하게 설명한다.
피환원성이 우수하고, 또한 냉간 강도가 높은 소결광을 제조하기 위한 소결용 의사 입자로서는 적어도 철광석 원료, 석회석계 원료 및 고체연료계 원료를 포함하는 소결용 의사 입자에 있어서, 도 7에 나타내는 바와 같이, 상기 철광석 원료를 핵(1)으로 하고, 해당 핵(1)의 주위에 상기 석회석계 원료 및 고체연료계 원료의 층(2)을 배치하는 구성이 기본으로 된다.
즉, 철광석 원료를, 석회석계 원료로부터 분리한 석회석이 없는 상태에서 소결용 의사 입자의 핵(1)으로서 제조함으로써 달성한다. 그리고, 이 핵(1)의 표면을 덮는 석회석계 원료 및 고체연료계 원료의 석회석계 원료의 층(2)에 의해, 소결 과정에 있어서 석회석계 원료와 철광석의 계면에서 칼슘 페라이트(CF)계 융액을 생성시키고, 해당 CF로 철광석의 주위를 덮는 것에 의해, 충분한 냉간 강도를 발휘시킨다. 이 소결용 의사 입자를 소결 원료로 하는 것에 의해, 얻어지는 소결광은 표면에 강도가 높은 칼슘 페라이트(CF)를 갖고, 내부를 향해 피환원성이 높은 헤마타이트(He)를 갖는 것으로 된다.
또한, 상기 층(2)은 석회석계 원료 및 석회석계 원료의 혼합층이어도 좋고, 석회석계 원료층(내측)과 고체연료계 원료층(외측)의 적층이어도 좋다. 어느 경우에도, 이 층(2) 중에 포함되는 석회석분에 의해, 소결광 표면에 강도가 높은 칼슘 페라이트(CF)가 형성되게 된다.
여기서, 핵(1)의 철광석 원료는 알칼리 금속의 함유율이 0.05mass%이상의 철광석(이하, 고알칼리 철광석이라고도 함)을 포함하는 것이 중요하다. 즉, 핵(1)의 철광석 원료에 고알칼리 철광석을 함유시키는 것에 의해서, 알칼리 금속을 거친 촉매 효과와 칼슘 페라이트의 근접 배치가 실현되는 결과, 소결광의 피환원성을 더욱 향상시킬 수 있다. 고알칼리 철광석의 알칼리 금속 함유율이 0.05mass%미만에서는 이상의 효과를 얻는 것이 곤란하다.
한편, 알칼리 금속의 함유율이 0.05mass%이상의 고알칼리 철광석의 알칼리 금속 함유율은 0.30mass%이하인 것이 바람직하다. 왜냐하면, 알칼리 금속 함유율이 과도하게 높은 경우, 배합율이 작아도 소결기에서 얻어지는 알칼리 금속 비율이 높아지고, 고로에서의 알칼리 금속량이 증가하여 알칼리 금속이 노내에 축적되어, 노 벽에 알칼리 금속의 부착층이 형성되는 결과, 건전한 고로 조업을 저해할 우려가 있다. 또, 소결광에 있어서 알칼리 금속의 분산성이 내려가, 상기한 효과가 저하할 수도 있다.
또한, 철광석 원료에 있어서의 고알칼리 철광석의 배합율은 20∼60mass%인 것이 바람직하다. 왜냐하면, 이 배합율이 20mass%미만에서는 환원성의 향상 효과가 적어지고, 한편, 60mass%를 넘으면, 소결기에서 얻어지는 소결광의 알칼리 금속 비율이 높아지며, 고로에서의 알칼리량이 증가하여 노내 축적하여, 노벽에의 부착층이 형성되고 고로 조업을 악화시킬 우려가 있다. 또, 소결광의 환원분화 지수의 과도한 증가에 의해 고로의 통기성이 악화되어, 코크스비의 증가가 우려된다.
또, 철광석 원료에 있어서의 고알칼리 철광석 이외의 잔부는 알칼리 금속의 함유율이 0.05mass%미만의 철광석(이하, 일반 철광석이라고도 함)이다. 또한, 철광석 원료에는 필요에 따라서 SiO2 원료를 첨가해도 좋다.
다음에, 철광석 원료는 다음의 3형태 I∼Ⅲ에 있어서 핵(1)을 구성하는 것이 바람직하다. 어느 형태에 있어서도, 상술한 알칼리 금속에 의한 작용을 미칠 수 있으며, 또한 형태마다 다음에 나타내는 특징을 갖는다.
[형태 I]：일반 철광석과 고알칼리 철광석의 혼합층
이 형태 A에서는 고알칼리 철광석을 일반 철광석과의 혼합층으로 하는 것에 의해서, 알칼리 금속을 소결광내에서 균일하게 분산시키는 결과, 촉매 작용을 나타내는 알칼리 금속의 표면적을 증가시키고, 촉매 효과의 향상에 의한 피환원성의 증가를 도모할 수 있다. 또, 소결광의 강도에 있어서도 취약 부위의 형성을 억제할 수 있기 때문에, 냉간 강도를 확보할 수 있다.
[형태 Ⅱ]：일반 철광석에 의한 제 1 층과 해당 제 1 층의 표면을 덮는 고알칼리 철광석에 의한 제 2 층의 적층
이 형태 B에서는 촉매 작용을 나타내는 알칼리 금속이 핵의 표면측에 있기 때문에, 알칼리 금속에 의한 촉매 효과를 충분히 발휘시킬 수 있고, 피환원성의 증가를 도모할 수 있다.
[형태 Ⅲ]：고알칼리 철광석에 의한 제 1 층과 해당 제 1 층의 표면을 덮는 일반 철광석에 의한 제 2 층의 적층
이 형태 C에서는 소결 전의 의사 입자에 있어서 고알칼리 철광석이 핵의 내측에 있기 때문에, 소결광의 표면에 형성되는 칼슘 페라이트상내에 있어서의 알칼리 금속의 존재 비율을 저하시키는 결과, 알칼리 금속의 촉매 작용을 손상시키는 일 없이 환원 분화성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
또, 고알칼리 철광석은 평균 입경이 2㎜이상인 것, 그리고 일반 철광석은 평균 입경이 2㎜미만인 것이 바람직하다. 또한, 이 철광석에 관한 평균 입경은 체를 이용해서 복수의 입도로 나뉘도록 분급하여, 그들 중량 비율과 대표 입도의 산술 평균이다.
즉, 고알칼리 철광석의 평균 입경은 2㎜이상을 바람직하게 하는 이유는 다음과 같다. 소결기에 투입되는 원료를 의사 입자로 조립하는 과정에 있어서, 입경이 상대적으로 큰 광석은 의사 입자의 중심에 편재하게 되고, 의사 입자를 소결 후의 철광석의 표면에 형성되는 칼슘 페라이트상내에 있어서, 알칼리 금속의 존재 비율을 저하시키는데 유리하다. 칼슘 페라이트상내에 알칼리 금속을 다량으로 함유시키면, 환원 분화성이 악화되게 된다. 따라서, 고알칼리 철광석의 평균 입경을 2㎜이상으로 하는 것이 환원분화 지수가 낮은 소결광을 제조할 때에 유리하다.
한편, 일반 철광석의 평균 입경은 2㎜미만을 바람직하게 하는 이유는 다음과 같다.
즉, 의사 입자로 조립하는 과정에 있어서, 평균 입경이 작은 광석은 의사 입자의 외측에 편재하게 되기 때문에, 고알칼리 광석과 칼슘 페라이트상이 다량으로 혼합되는 것을 억제할 수 있다.
다음에, 본 발명에 따르는 소결용 의사 입자를 제조하기 위한 방법에 대해 설명한다.
우선, 도 8에, 본 발명의 바람직한 의사 입자 구조를 제조하기 위한 조립 흐름예(방법 A)를 나타낸다. 이 방법 A에서는 상기한 고알칼리 철광석(1a) 및 일반 철광석(1b)과, 또한 필요에 따라 SiO2 함유 원료(1c)를 드럼 믹서(4)의 입측 장입구로부터 장입하여 조립하면서, 드럼 믹서(4)의 출측 배출구로부터 석회석계 원료(2a) 및 고체연료계 원료(2b)를 믹서(4)내에 첨가하여 조립하고, 고알칼리 철광석(1a) 및 일반 철광석(1b)이 혼합된 핵의 주위에 석회석계 원료(2a) 및 고체연료계 원료(2b)를 부착시킨 상기한 형태 I의 소결용 의사 입자가 얻어진다.
또, 도 9에, 본 발명의 의사 입자를 제조하기 위한 조립 흐름예(방법 B)를 나타낸다. 이 방법 B에서는 고알칼리 철광석 및 일반 철광석, 예를 들면 알칼리 금속을 0.05∼1.0mass% 정도 함유하고 평균 입경이 2㎜이상인 고알칼리 철광석(1a) 및 알칼리 금속의 함유량이 0.05mass%미만이고 평균 입경이 2㎜미만인 일반 철광석(1b)과, 또한 필요에 따라 SiO2를 0.5∼5.0% 정도 함유하고 평균 입경이 2㎜미만, 예를 들면 0.1∼1.0㎜ 정도인 세립의 SiO2 함유 원료(1c)(철광석, 규석, 사문암, Ni 슬래그 등)를 조립기(3)에 의해, 일반 철광석(1b) 및 필요에 따라 첨가하는 SiO2를 제 1 층으로 하고 그 주위에 알칼리 철광석(1a)을 제 2 층으로 해서 부착시켜 예비 조립한다.
이 예비 조립에 있어서의 조립 순서를 변경하는 것에 의해서, 고알칼리 철광석(1a) 및 일반 철광석(1b)의 적층 순서를 변경하는 것이 가능하다. 즉, 상기와는 반대로, 알칼리 철광석(1a) 및 필요에 따라 첨가하는 SiO2를 제 1 층으로 하고 그 주위에 일반 철광석(1b)을 제 2 층으로 해서 부착시킬 수 있다.
그 후, 또한 석회석계 원료(2a), 또는 석회석계 원료(2a)와 열원으로 되는 고체연료계 원료(2b)(코크스, 무연탄 등)를 첨가하여 드럼 믹서(4)에서 혼합, 조립하고, 고알칼리 철광석(1a)을 제 1 층으로 하고 그 주위에 일반 철광석(1b)을 제 2 층으로 한 철광석 원료의 핵의 주위에 석회석계 원료(2a) 및 고체연료계 원료(2b)를 부착시킨 상기한 형태 Ⅱ 또는 Ⅲ의 소결용 의사 입자가 얻어진다.
또한, 도 10에, 별도의 본 발명의 바람직한 의사 입자 구조를 제조하기 위한 조립 흐름예(방법 C)를 나타낸다. 이 방법 C에서는 드럼 믹서를 복수 배치한 구성(본 예에서는 2조)으로 해서, 상기한 고알칼리 철광석(1a) 및 일반 철광석(1b)과, 또한 필요에 따라 SiO2 함유 원료(1c)를 드럼 믹서(4)의 입측 장입구로부터 장입하여 조립하면서, 최종단의 드럼 믹서(4')의 파선지에 있는 장입구로부터, 혹은 실선지에 있는 배출구로부터 석회석계 원료(2a), 또는 석회석계 원료(2a)와 고체연료계 원료(2b)를 첨가해서 조립한다. 석회석계 원료(2a)만을 첨가한 경우에는 그 후, 고체연료계 원료(2b)를 첨가해서 조립하고, 석회석계 원료(2a) 및 고체연료계 원료(2b)를 적층해서 조립할 수 있다. 또한, 석회석계 원료(2a) 및 고체연료계 원료(2b)는 평균 입경이 0.5㎜이하, 바람직하게는 0.25㎜이하로 하는 것에 의해 양자는 서로 부착되기 쉬워지고, 석회석계 원료(2a)의 표면을 고체연료계 원료(2b)로 덮을 수 있다.
상기한 방법 A, 방법 B 또는 방법 C에 의하면, 고알칼리 철광석을 포함하는 철광석 원료를 핵으로 하고, 그 주위에 석회석계 원료와 열원인 고체연료계 원료를 부착시킬 수 있고, 이층 이상으로 피복 조립된 의사 입자로 된다. 이것에 의해, 의사 입자로 이루어지는 소결 원료의 소결 과정에서 CaO와 SiO2의 반응이 지연되고, 냉간 강도가 낮은 칼슘 실리케이트(CS)의 생성이 억제되며, 덩어리 표면에 강도가 높은 칼슘 페라이트(CF)를, 덩어리 내부를 향해서는 피환원성이 높은 헤마타이트(He)가 선택적으로 생성되고, 미세 기공이 많고, 피환원성이 우수하며 냉간 강도가 높은 소결광이 안정하게 제조 가능하게 된다.
실시예
표 2에 나타내는 배합 비율의 소결 원료를 이용해서, 본 발명의 도 8 또는 9에 나타내는 (방법 A 또는 B)에서 조립한 소결용 의사 입자를, 각각 드와이트 로이드 소결기에 수송하고, 팔레트상에 장입하였다. 비교를 위해, 철광석 원료, SiO2 함유 원료, 석회석계 원료, 코크스분을 동시에 혼합하는 처리 방법으로 조립한 의사 입자를 드와이트 로이드 소결기에 수송하고, 팔레트상에 장입하는 조업도 실행하였다. 그 후, 팔레트상에서 소결을 실행한 후, 얻어진 소결광에 관해, 피환원성(JIS-RI), 환원분화율(RDI) 및 소결 강도(TI)를 측정하였다. 그 측정 결과를 표 3에 나타낸다.
또한, 피환원성(JIS-RI)은 JIS M8713에 준거하여 측정하였다. 또, 환원분화율(RDI)은 JIS M8720에 준거하여 측정하였다. 그리고, 소결 강도는 성품 소결광의 회전 강도(텀블러 강도 TI)를 JIS M8712에 준거하여 측정하였다.
[표 2]
[표 3-1]
[표 3-2]
[표 3-3]
표 3에 나타내는 바와 같이, 철광석 원료, SiO2 함유 원료, 석회석계 원료, 코크스분을 동시에 혼합하는 No.1, 3 및 5에 비해, 본 발명에 따라서 철광석 원료 핵의 주위에 석회석계 원료 및 코크스분을 배치한 No.6∼28은 모두, 피환원성(JIS-RI)이 향상되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 철광석 원료 핵의 주위에 석회석계 원료 및 코크스분을 배치한 No.2 및 4에 대해, No. 6∼28은 모두 철광석 원료의 핵에 고알칼리 철광석을 포함하는 점이 상위하지만, 이 상위에 의해서 피환원성이 향상되어 있다.
Claims (14)
- 고로용 소결광의 제조에 제공하는 적어도 철광석 원료, 석회석계 원료 및 고체연료계 원료를 포함하는 소결용 의사 입자로서,
상기 철광석 원료를 핵으로 하고, 해당 핵의 주위에 상기 석회석계 원료 및 고체연료계 원료를 배치해서 이루어지고,
상기 철광석 원료의 핵은 알칼리 금속의 함유율이 0.05mass%이상의 철광석을 함유하는 소결용 의사 입자. - 제 1 항에 있어서,
상기 철광석 원료의 핵은 알칼리 금속의 함유율이 0.05mass%미만의 철광석에 의한 제 1 층과, 해당 제 1 층의 표면을 덮는 알칼리 금속의 함유율이 0.05mass%이상의 철광석에 의한 제 2 층을 갖는 소결용 의사 입자. - 제 1 항에 있어서,
상기 철광석 원료의 핵은 알칼리 금속의 함유율이 0.05mass%이상의 철광석에 의한 제 1 층과, 해당 제 1 층의 표면을 덮는 알칼리 금속의 함유율이 0.05mass%미만의 철광석에 의한 제 2 층을 갖는 소결용 의사 입자. - 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 철광석 원료는 알칼리 금속의 함유율이 0.05mass%이상의 철광석을 20mass%이상 함유하는 소결용 의사 입자. - 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 알칼리 금속의 함유율이 0.05mass%이상의 철광석은 평균 입경이 2㎜이상이고, 상기 알칼리 금속의 함유율이 0.05mass%미만의 철광석은 평균 입경이 2㎜미만인 소결용 의사 입자. - 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 알칼리 금속의 함유율이 0.05mass%이상의 철광석은 알칼리 금속의 함유율이 0.30mass%이하인 소결용 의사 입자. - 제 1 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 핵의 주위에 상기 석회석계 원료 및 고체연료계 원료를 적층해서 배치하여 이루어지는 소결용 의사 입자. - 제 1 항 내지 제 7 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 핵의 주위에 상기 석회석계 원료 및 고체연료계 원료의 혼합층을 배치해서 이루어지는 소결용 의사 입자. - 고로용 소결광의 제조에 제공하는 적어도 철광석 원료, 석회석계 원료 및 고체연료계 원료를 혼합해서 조립할 때에,
알칼리 금속을 0.05mass%이상 함유하는 철광석을 포함하는 철광석 원료를 혼합해서 조립한 후에, 해당 조립에 석회석계 원료 및 고체연료계 원료를 부착시켜 조립하는 소결용 의사 입자의 제조 방법. - 고로용 소결광의 제조에 제공하는 적어도 철광석 원료, 석회석계 원료 및 고체연료계 원료를 혼합해서 조립할 때에,
알칼리 금속의 함유율이 0.05mass%미만의 철광석 및 SiO2 함유 원료를 혼합, 조립하여 제 1 층을 형성하고, 해당 제 1 층의 표면에 알칼리 금속의 함유율이 0.05mass%이상의 철광석을 부착시키고 나서 조립하여 제 2 층을 형성하고, 해당 제 2 층의 표면에 석회석계 원료 및 고체연료계 원료를 부착시켜 조립하는 소결용 의사 입자의 제조 방법. - 고로용 소결광의 제조에 제공하는 적어도 철광석 원료, 석회석계 원료 및 고체연료계 원료를 혼합해서 조립할 때에,
알칼리 금속의 함유율이 0.05mass%이상의 철광석을 혼합, 조립하여 제 1 층을 형성하고, 해당 제 1 층의 표면에 알칼리 금속의 함유율이 0.05mass%미만의 철광석을 부착시키고 나서 조립하여 제 2 층을 형성하고, 해당 제 2 층의 표면에 석회석계 원료 및 고체연료계 원료를 부착시켜 조립하는 소결용 의사 입자의 제조 방법. - 제 7 항 내지 제 11 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 알칼리 금속의 함유율이 0.05mass%이상의 철광석은 평균 입경이 2㎜이상이고, 상기 알칼리 금속의 함유율이 0.05mass%미만의 철광석은 평균 입경이 2㎜미만인 소결용 의사 입자의 제조 방법. - 제 7 항 내지 제 12 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 석회석계 원료와 고체연료계 원료의 혼합분을 부착시키고 조립하는 소결용 의사 입자의 제조 방법. - 제 7 항 내지 제 12 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 석회석계 원료를 부착한 후, 또한 그 석회석계 원료층의 외층부에 고체연료계 원료를 부착시키고 조립하는 소결용 의사 입자의 제조 방법.
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