KR100787359B1

KR100787359B1 - 소결광의 제조방법

Info

Publication number: KR100787359B1
Application number: KR1020067013575A
Authority: KR
Inventors: 히데아키 사토; 노부유키 오야마; 사토시 마치다; 겐지 오야
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2004-09-17
Filing date: 2005-09-15
Publication date: 2007-12-18
Also published as: TW200617181A; JP2006111959A; KR20060101864A; JP5004421B2; WO2006030968A1; TWI299362B

Abstract

본 발명은 배합되는 원료광석이 결정수함유량이 9. 0 mass％이상인 철광석 A와, 결정수함유량이 4. 0 mass％미만인 철광석 B와, 결정수함유량이 4. 0 mass％이상 9. 0 mass％미만인 철광석 C로 구성되는 소결원료로서, 상기 철광석 A, 철광석 B 및 철광석 C의 배합비율을 도 1에 나타내는 점a, 점b, 점c, 점d 및 점e로 둘러싸여지는 범위내, 바람직하게는 도 2에 나타내는 점b, 점c, 점d, 점e, 점f 및 점g로 둘러싸여지는 범위내로 한 소결원료로부터 소결광을 제조하는 것을 특징으로 한다.

철광석, 소결광, 결정수함유량, 입경, 배합비율

Description

소결광의 제조방법{METHOD FOR PRODUCING SINTERED STEEL}

본 발명은 고로 등의 주원료로서 이용되는 소결광의 제조방법에 관한 것이다.

고로의 주원료인 소결광은 일반적으로 이하와 같이 하여 제조된다. 우선 원료광석(분철광석)에 석회분 등의 CaO함유 부원료, 규석이나 사문암 등의 SiO₂함유 부원료 및 코크스분 등의 탄재(炭材)를 배합하고, 이것에 적량의 물을 더하여 혼합·조립(造粒)한다. 이 조립된 배합원료(소결원료)를 드와이트로이드식 소결기의 팔레트상에 소정의 두께로 충전하고, 이 충전베드 표층부의 탄재에 착화 후, 아래쪽으로 향하게 하여 공기를 흡인하면서 충전베드 내부의 탄재를 연소시키며, 그 연소열에 의해 배합원료를 소결시켜서 소결케익으로 한다. 그리고 이 소결케익을 분쇄·정립(整粒)함으로써 입경(粒徑)이 수 mm이상의 성품 소결광이 얻어진다.

안정한 고로조업을 실시하기 위해서는 고품질의 소결광이 요구된다. 일반적으로 소결광의 품질은 냉간 강도, 환원분화지수(RDI), 피환원성(RI) 등이 지표로 되는데, 이들이 지표로 되는 성품 소결광의 품질은 고로조업에 있어서의 로내(爐內)하역상태의 안정성, 로내 통기성이나 통액성, 광석의 환원효율, 고온성상 등에 대하여 큰 영향을 미친다. 이 때문에 소결광의 제조프로세스에서는 엄격한 품질관리가 실시되고 있다. 또 소결광의 제조코스트를 저감시키기 위해 소결광의 성품 수율(收率)의 향상이 요구되고, 또한 소결광 제조라인의 효율화와 생산성의 향상이 요구된다.

일본은 국내에 철광석 자원을 갖고 있지 않기 때문에 소결광용 원료인 철광석은 100％ 해외로부터의 수입에 의존하고 있다. 근래 철광석의 수입은 호주계 광석이 약 60％를 점유하고, 남미계 광석이 약 20∼25％, 인도계 광석이 약 10∼15％정도이다.

철광석은 그 구성광물로부터 표 1에 나타내는 바와 같이 헤마타이트광석, 마그네타이트광석, 리모나이트광석, 마라만바광석으로 크게 나누어진다. 이들 중 헤마타이트광석, 리모나이트광석, 마라만바광석의 조직확대사진을 도 7에 나타낸다.

표 1

남미계 광석은 맥석성분이 적고 Fe품위가 높은 헤마타이트광석이 주체이고, 일부 마그네타이트광석도 있으며, 종래부터 양질의 소결광용 원료로서 이용되고 있다. 그러나 산지가 원거리이기 때문에 수송비가 비싸다는 문제가 있다.

인도계 광석은 SiO₂ 등의 맥석분은 남미계 광석에 비해 높기는 하나, 양질인 헤마타이트광석이나 결정수를 4∼5 mass％정도 포함하는 헤마타이트광석이 대표적 광석이며, 중요한 철광석 자원의 하나이다. 그러나 남미, 호주에 비하여 매장량이 적고 또한 채광(採鑛) 및 항구로의 수송·출하하기 위한 인프라의 정비가 늦어지고 있는 것, 또한 몬순의 영향으로 출하시기에 제약이 있는 것 등의 문제가 있어 그 수입비율은 제자리를 걷고 있다.

한편 호주계 광석은 광산회사의 적극적인 투자도 있고, 1980년대부터 생산량이 큰 폭으로 늘고 있으며, 철광석 공급의 메인소스로 되어 있다. 그러나 종래 일본 제철업에 있어서 가장 적절하게 이용되어 온 양질인 헤마타이트광석은 개발 후 30년을 지나 급속하게 고갈의 방향으로 향하고 있고, 또 1990년대 중반경부터 개발이 실시되어 온 리모나이트광석도 생산량적으로는 한계점에 달해 있다. 이것에 대하여 근래 신규로 개발되는 광산은 마라만바광석을 주체로 하는 광석을 산출하는 일이 많다.

여기에서 마라만바광석이라는 것은 호주의 마라만바광상으로부터 산출되는 철광석의 총칭으로서, 일반적으로는 게사이트(Fe₂O₃·H₂O)와 마타이트(마그네타이트구조를 갖는 Fe₂O₃)를 주요 광물로 하며, 또한 헤마타이트광석에 비하여 결정수함유량(LOI. 이하 마찬가지임)이 높은 광석이다. LOI.는 JIS M 8850에 의한다. 브랜드명으로는 웨이스트 안젤루스광, MAC광 등이 대표적인 철광석이다. 또 리모나이트광석의 대표예로서는 피솔라이트광석이 있다. 이 피솔라이트광석은 일반적으로는 어란(魚卵)형상의 헤마타이트(Fe₂O₃)의 틈을 게사이트(Fe₂O₃·H₂O)가 메운 내부구 조를 가지며, 또한 마라만바광석보다도 더욱 결정수함유량이 높은 광석이다. 브랜드명으로는 로브리버광, 얀디크지나광 등이 대표적인 철광석이다. 또한 금후는 얀디크지나광보다도 결정수함유량이 높은 LCID로 불려지는 브랜드의 사용도 기대되고 있다.

종래부터 이용되어 온 헤마타이트광석은 소결성도 좋고, CaO원 부원료를 더하여 염기도(CaO/SiO₂)가 1. 7 이상이 되도록 원료배합을 조정한 소결광은 품질, 생산성, 수율에도 양호하다.

이것에 대하여 호주계 광석 중 리모나이트광석은 통상 결정수함유량이 9∼11 mass％정도이며, 미분(微粉) 부분은 적고, 입도는 굵지만, 도 7의 조직사진에도 보여지는 바와 같이 광물조직중에 굵은 대기구멍이 많다. 이 때문에 리모나이트광석을 소성하면 광석중의 결정수가 빠져서 더욱 다공질화 하고, 균열이 파생하기 때문에 충격을 가하면 분화(粉化)하기 쉽다. 또 결정수가 빠진 비교적 굵은 기공내에 소결과정에 있어서 CaO계 융액이 침입하면 급격하게 동화하여 과잉한 용융을 일으킨다. 그 때문에 리모나이트광석을 다량으로 배합한 경우에는 소결광의 강도가 저하할 뿐만 아니라 소결베드내에 과잉융액을 발생시켜서 암판상(岩板狀)으로 성장하는 부위가 발생하고, 이 과용융부분과 다른 부분에서 통기에 현저한 불균형이 발생하여 과용융한 암판상의 부분의 아래쪽에는 미소성부분이 남겨지기 때문에 수율의 현저한 저하가 일어난다.

한편, 호주계 광석으로서 신규로 개발되어 금후 사용량의 대폭 증대가 예상 되는 마라만바광석은, 일반적으로 결정수함유량은 4∼6 mass％정도이고, 리모나이트광석에 비하면 굵은 대기구멍은 적고 결정수도 적기 때문에 소성시의 과잉한 용융은 완화된다. 그러나 미세한 기공이 조직 전체에 있기 때문에 융액을 흡수하기 쉽고, 흡수된 융액이 주변부로부터 광석을 동화시키며, 융액중의 Fe농도가 오르면 급격하게 점도가 상승하고, 내부에 기공을 남긴채 소성이 완료된다. 이 때문에 인접하는 광석에는 융액이 충분히 고루 미치지 않게 되고, 또 마라만바광석 부분은 작은 기공을 남긴채 소결광으로 되기 때문에 강도가 저하하여 수율도 저하한다. 또한 마라만바광석은 입도가 작기 때문에 대량으로 사용한 경우에는 소결의 원료처리공정에 있어서 원료조립 후의 입자 지름이 커지지 않고, 소결기 팔레트상에 장입(裝入)된 베드의 통기성이 악화하게 되며, 생산성이 저하한다.

이상과 같이 양질인 헤마타이트광석이나 마그네타이트광석이 고갈하는 경향에 있는 한편, 리모나이트광석이나 마라만바광석의 대량 사용으로는 얻어지는 소결광의 품질이나 생산성이 저하한다는 큰 문제가 있다. 이 때문에 고품질의 소결광(예를 들면 JIS M 8712에 의한 회전강도: 66％이상)을 높은 생산율(예를 들면 1. 5t/hm²이상)로 저코스트로 제조하는 것은 곤란하게 되고 있는 현상이다.

본 발명은 상기와 같은 원료철광석의 공급사정하에서 고품질인 소결광을 높은 생산율과 수율로 저코스트로 제조할 수 있는 소결광의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자 등은 소결원료중에 상기한 복수종의 철광석을 동시에 배합하는 것을 전제로, 상기 과제를 해결하기 위한 최적인 배합조건에 대해서 검토를 실시했다. 그 결과 헤마타이트광석·마그네타이트광석과, 리모나이트광석과, 마라만바광석을 그들 성상(性狀)이 소결과정에 미치는 영향 및 상호 작용을 고려한 배합비율이고, 또한 원료광석 전체의 평균 결정수함유량과 입도가 소정의 레벨로 되는 배합비율로 배합함으로써 고품질인 소결광을 높은 생산성과 수율로 저코스트로 제조할 수 있는 것을 발견했다.

본 발명은 이상과 같은 지견에 의거하여 이루어진 것이고, 그 요지는 이하와 같다.

[1] 배합되는 원료광석이 결정수함유량이 9. 0 mass％ 이상인 철광석 A와, 결정수함유량이 4. 0 mass％미만인 철광석 B와, 결정수함유량이 4. 0 mass％이상 9. 0 mass％미만인 철광석 C로 구성되는 소결원료로서,

상기 철광석 A, 철광석 B 및 철광석 C의 배합비율을 도 1에 나타내는 점a(철광석 A: 40 mass％, 철광석 B: 50 mass％, 철광석 C: 10 mass％), 점b(철광석 A: 7 mass％, 철광석 B: 50 mass％:, 철광석 C: 43 mass％), 점c(철광석 A: 12 mass％, 철광석 B: 18 mass％:, 철광석 C: 70 mass％), 점d(철광석 A: 23 mass％, 철광석 B: 7 mass％:, 철광석 C: 70 mass％) 및 점e(철광석 A: 40 mass％, 철광석 B: 36 mass％:, 철광석 C: 24 mass％)로 둘러싸여지는 범위내로 한 소결원료로부터 소결광을 제조하는 것을 특징으로 하는 소결광의 제조방법.

[2] 상기 [1]의 제조방법에 있어서, 철광석 A, 철광석 B 및 철광석 C의 배합비율을 도 2에 나타내는 점b(철광석 A: 7 mass％, 철광석 B: 50 mass％:, 철광석 C: 43 mass％), 점c(철광석 A: 12 mass％, 철광석 B: 18 mass％:, 철광석 C: 70 mass％), 점d(철광석 A: 23 mass％, 철광석 B: 7 mass％:, 철광석 C: 70 mass％), 점e(철광석 A: 40 mass％, 철광석 B: 36 mass％:, 철광석 C: 24 mass％), 점f(철광석 A: 40 mass％, 철광석 B: 40 mass％, 철광석 C: 20 mass％) 및 점g(철광석 A: 30 mass％, 철광석 B: 50 mass％, 철광석 C: 20 mass％)로 둘러싸여지는 범위내로 한 소결원료로부터 소결광을 제조하는 것을 특징으로 하는 소결광의 제조방법.

[3] 상기 [1]의 제조방법에 있어서, 철광석 A, 철광석 B 및 철광석 C의 배합비율을 도 3에 나타내는 점a(철광석 A: 40 mass％, 철광석 B: 50 mass％, 철광석 C: 10 mass％), 점b(철광석 A: 7 mass％, 철광석 B: 50 mass％:, 철광석 C: 43 mass％), 점h(철광석 A: 11. 5 mass％, 철광석 B: 20 mass％:, 철광석 C: 68. 5 mass％), 점i(철광석 A: 30 mass％, 철광석 B: 20 mass％:, 철광석 C: 50 mass％) 및 점e(철광석 A: 40 mass％, 철광석 B: 36 mass％:, 철광석 C: 24 mass％)로 둘러싸여지는 범위내로 한 소결원료로부터 소결광을 제조하는 것을 특징으로 하는 소결광의 제조방법.

[4] 상기 [2]의 제조방법에 있어서, 철광석 A, 철광석 B 및 철광석 C의 배합비율을 도 5에 나타내는 점b(철광석 A: 7 mass％, 철광석 B: 50 mass％:, 철광석 C: 43 mass％), 점h(철광석 A: 11 mass％, 철광석 B: 20 mass％:, 철광석 C: 69 mass％), 점i(철광석 A: 30 mass％, 철광석 B: 20 mass％:, 철광석 C: 50 mass％), 점e(철광석 A: 40 mass％, 철광석 B: 36 mass％:, 철광석 C: 24 mass％), 점f(철광석 A: 40 mass％, 철광석 B: 40 mass％, 철광석 C: 20 mass％) 및 점g(철광석 A: 30 mass％, 철광석 B: 50 mass％, 철광석 C: 20 mass％)로 둘러싸여지는 범위내로 한 소결원료로부터 소결광을 제조하는 것을 특징으로 하는 소결광의 제조방법.

[5] 상기 [1] 또는 [2]의 제조방법에 있어서, 소결원료 중에서의 원료광석의 배합량이 60 mass％이상인 것을 특징으로 하는 소결광의 제조방법.

본 발명에 따르면, 소결원료 중에 원료광석으로서 철광석 A, B, C의 3종류의 광석을 특정의 한정된 배합비율로 배합함으로써 고품질인 소결광을 높은 생산율과 수율로 저코스트로 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 규정하는 철광석 A, B, C의 배합비율의 범위를 나타내는 도면이다.

도 2는 본 발명의 규정하는 철광석 A, B, C의 배합비율의 보다 한정된 범위를 나타내는 도면이다.

도 3은 도 1의 배합범위를 베이스로 하는 경우에 있어서, 철광석 A, B, C의 배합비율의 보다 바람직한 범위를 나타내는 도면이다.

도 4는 도 1의 배합범위를 베이스로 하는 경우에 있어서, 철광석 A, B, C의 배합비율의 더욱 바람직한 범위를 나타내는 도면이다.

도 5는 도 2의 배합범위를 베이스로 하는 경우에 있어서, 철광석 A, B, C의 배합비율의 보다 바람직한 범위를 나타내는 도면이다.

도 6은 도 2의 배합범위를 베이스로 하는 경우에 있어서, 철광석 A, B, C의 배합비율의 더욱 바람직한 범위를 나타내는 도면이다.

도 7은 헤마타이트광석, 리모나이트광석, 마라만바광석의 각 조직의 현미경확대사진이다.

도 8은 소결원료 중의 생석회첨가량과 소결광의 생산율의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 9는 소결원료에 배합된 원료광석 중의 입경 0. 25mm이하의 세립(細粒)광석의 비율과 소결광의 생산율의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 10은 각 실시예에 있어서의 철광석 A, B, C의 배합비율을 나타내는 도면이다.

고품질의 소결광을 고생산율로 제조하는데는 소결원료에 배합하는 원료광석의 결정수함유량(LOI. 이하, 마찬가지임)과 입도가 중요한 요소로 되는데, 리모나이트광석, 헤마타이트광석·마그네타이트광석, 마라만바광석은 이하와 같이 결정수함유량에 의해 구별할 수 있다.

(1) 결정수함유량이 9. 0 mass％이상인 철광석 A = 리모나이트광석

(2) 결정수함유량이 4. 0 mass％미만인 철광석 B = 헤마타이트광석·마그네타이트광석

(3) 결정수함유량이 4. 0 mass％이상 9. 0 mass％미만인 철광석 C = 마라만바광석

또 이들 철광석의 통상의 입도는 중량평균지름으로 리모나이트광석이 3. 0mm 이상, 헤마타이트광석·마그네타이트광석이 2. 2mm이상, 마라만바광석이 1. 9mm이하이다.

본 발명에 의한 소결광의 제조방법에서는 소결원료중의 원료광석을 상기 철광석 A, B, C의 3종류로 구성하는 동시에, 그들 배합비율을 도 1에 나타내는 점a(철광석 A: 40 mass％, 철광석 B: 50 mass％, 철광석 C: 10 mass％), 점b(철광석 A: 7 mass％, 철광석 B: 50 mass％:, 철광석 C: 43 mass％), 점c(철광석 A: 12 mass％, 철광석 B: 18 mass％:, 철광석 C: 70 mass％), 점d(철광석 A: 23 mass％, 철광석 B: 7 mass％:, 철광석 C: 70 mass％) 및 점e(철광석 A: 40 mass％, 철광석 B: 36 mass％:, 철광석 C: 24 mass％)로 둘러싸여지는 범위내로 한다. 또한 철광석 B로서는 헤마타이트광석 또는/및 마그네타이트광석이 이용된다. 또 본 발명에 있어서 원료광석이라는 것은 말할 것도 없이 신원료로서의 철광석을 가리키며, 따라서 소위 반광(返鑛)은 원료광석의 정의에는 포함되지 않는다.

여기에서 도 1의 한계선 가는 철광석 B(헤마타이트광석·마그네타이트광석)의 배합한계량을 규정하는 것으로 한계선 가(전(全)원료광석의 50 mass％)를 넘어서 철광석 B를 배합하는 것은 소결광의 제조코스트를 증대시키게 되며, 본 발명의 목적에 반한다. 즉, 다른 광석에 비하여 양질이지만 그 때문에 고갈경향에 있는 고가인 철광석 B의 배합비율을 높이는 것은 그 자체 제조코스트의 상승을 초래하는 동시에, 현상의 산지로부터의 철광석의 공급사정 때문에 한계선 가를 넘어서 철광석 B의 사용비율을 높이는데는 생산에 여력이 있는 남미계 광석(산지별로는 가장 고가인 철광석 B)을 늘릴 수 밖에 없고, 이 때문에 코스트는 대폭으로 증가한다.

도 1의 한계선 나는 철광석 A(리모나이트광석)의 배합한계량을 규정하는 것으로 한계선 나(전원료광석의 40 mass％)를 넘어서 철광석 A를 배합하면 철광석 A에 의한 암판상의 용융물이 다량으로 생성하며, 소결베드의 통기성이 크게 저해되고, 그 결과, 소결광의 품질·생산성이 저하한다. 철광석 A가 소결베드 중에서 통기를 저해하는 암판상의 용융물을 만들지 않도록 하기 위해서는 철광석 A가 소결베드상에서 분산 장입 되는 것이 필요하다. 그것을 위해서는 원료충전층 중에서 철광석 A 주체의 의사입자의 주위에 다른 철광석(철광석 B 및/또는 철광석 C) 등이 주체의 의사입자를 배위(配位)시킬 필요가 있으며, 철광석 A 주체의 의사입자가 그외 철광석 등 주체의 의사입자로 알맞은 정도로 둘러싸여진 상태로 하는데는 철광석 A 주체의 의사입자가 1에 대하여 적어도 그외 철광석 등 주체의 의사입자가 1. 5이상 필요하다고 생각할 수 있다. 그리고 철광석 A의 비율이 40 mass％이하이면 상기 의사입자의 비율이 만족되게 된다.

또 철광석 A 주체의 의사입자가 1에 대하여 적어도 그외 철광석 등 주체의 의사입자가 3∼4정도인 것이 보다 바람직하다고 생각할 수 있다. 또 소결원료 중의 원료광석의 비율은 60∼80 mass％정도가 바람직하다. 따라서 그 중 철광석 A의 비율이 40 mass％이하이면 소결원료 중에서의 철광석 A의 비율은 약 24∼32 mass％이하로 되고, 상기 의사입자의 비율이 만족되게 된다.

도 1의 한계선 다는 미분광석량이 많은 철광석 C(마라만바광석)의 배합한계량을 규정하는 것으로, 한계선 다(전원료광석의 70 mass％)를 넘어서 철광석 C를 배합하면 철광석 C의 입도에 기인한 문제가 현재화(顯在化) 한다. 통상의 소결조 업에 있어서는 입경 0. 25mm이하의 미분광석이 소결베드의 통기성을 저해하는 것이 알려져 있으며, 이와 같은 입경 0. 25mm이하의 미분광석의 악영향을 제거하기 위해 생석회나 소석회를 바인더에 이용하여 소결원료의 조립을 실시함으로써 소결기에 장입되는 원료입자의 크기를 중량평균 지름이 3∼6mm가 되도록 하고 있다. 일반적으로 소결원료의 조립으로는 원료광석중 입경 0. 25mm이하의 미분광석의 함유량에 맞춰 바인더의 첨가량을 조정하는데, 도 8에 나타내는 바와 같이, 바인더의 효과는 그 첨가량이 적은 영역에서는 첨가량에 비례하지만, 어느 정도 이상으로 첨가량이 증가하면(약 2. 5 mass％이상), 그 효과도 포화되어진다. 따라서 미분광석량이 많은 철광석 C의 배합비율에도 한계가 있으며, 이하에 서술하는 바와 같이 한계선 다가 규정하는 70 mass％정도가 한계로 된다.

일반적으로 입경 0. 25mm이하의 세립광석의 비율은 철광석 C로 약 40 mass％정도, 철광석 A로 약 5∼12 mass％정도, 철광석 B로 20∼30 mass％정도이지만, 도 9에 나타내는 바와 같이, 원료광석 중의 입경 0. 25mm이하의 세립광석의 비율이 약 35 mass％를 넘으면 소결에 악영향을 주며, 생산율이 저하하게 된다. 철광석 C의 비율이 70 mass％이하이면 입경 0. 25mm이하의 세립광석의 비율은 약 25∼30 mass％이하로 되며, 생산성에 주는 영향은 작다.

도 1의 한계선 라는 원료광석(철광석 A + B + C)의 평균 결정수함유량의 한계(상한)를 규정하는 것이다. 원료광석의 결정수함유량이 높으면 결정수가 빠짐으로써 기공이 많은 소결조직으로 되며, 소성속도 일정의 조건으로는 소결광의 강도, 수율이 저하한다. 한편, 소성시간을 확보하기 위해 소성속도를 작게 하면 생산성 이 저하해 버린다. 또 열량을 증가시키기 위한 탄재량을 많게 하면 과잉한 용융이 일어나기 때문에 통기성이 악화 또는 불균일하게 되며, 수율이 저하한다. 이와 같은 문제에 대하여 원료광석(철광석 A + B + C)의 평균 결정수함유량이 6. 0 mass％이하로 조정될 필요가 있는 것을 알았다. 철광석 A, B, C의 각 결정수함유량 때문에 철광석 A, B, C의 배합비율을 한계선 라로 규정하는 것, 즉, 철광석 A를 한계선 라를 넘지 않도록 배합하고, 또한 철광석 B, C를 한계선 라를 하회(下回)하지 않도록 배합하면 원료광석(철광석 A + B + C) 전체의 평균 결정수함유량을 6. 0 mass％이하로 조정할 수 있다.

도 1의 한계선 마는 원료광석(철광석 A + B + C)의 평균 입도의 한계(하한)를 규정하는 것이다. 원료광석의 입도가 너무 작으면 소결베드 내의 통기성이 악화하고, 소결광의 수율이 저하해 버린다. 이와 같은 문제에 대하여 원료광석(철광석 A + B + C)의 평균 입경이 2. 2mm이상으로 조정될 필요가 있는 것을 알았다. 철광석 A, B, C의 각 평균 입경 때문에 철광석 A, B, C의 배합비율을 한계선 마로 규정하는 것, 즉, 철광석 A를 한계선 마를 하회하지 않도록 배합하고, 또한 철광석 B, C를 한계선 마를 넘지 않도록 배합하면 원료광석(철광석 A + B + C) 전체의 평균 입경을 2. 2mm이상으로 할 수 있다.

이상의 결과로부터 본 발명에서는 원료광석 중의 철광석 A, B, C의 배합비율을 도 1의 한계선 가-나-라-다-마로 구획된 범위내, 즉, 점a, 점b, 점c, 점d 및 점e로 둘러싸여지는 범위내로 규정한다.

또한 본 발명의 보다 바람직한 제조방법으로는 원료광석 중에서의 상기 철광 석 A, B, C의 배합비율을 도 2에 나타내는 점b(철광석 A: 7 mass％, 철광석 B: 50 mass％:, 철광석 C: 43 mass％), 점c(철광석 A: 12 mass％, 철광석 B: 18 mass％:, 철광석 C: 70 mass％), 점d(철광석 A: 23 mass％, 철광석 B: 7 mass％:, 철광석 C: 70 mass％), 점e(철광석 A: 40 mass％, 철광석 B: 36 mass％:, 철광석 C: 24 mass％), 점f(철광석 A: 40 mass％, 철광석 B: 40 mass％, 철광석 C: 20 mass％) 및 점g(철광석 A: 30 mass％, 철광석 B: 50 mass％, 철광석 C: 20 mass％)로 둘러싸여지는 범위내로 한다.

여기에서 도 2의 한계선 가, 나, 다, 라, 마가 규정되는 이유는 앞에 서술한 바와 같다. 또한 한계선 바는 철광석 C(마라만바광석)의 배합량의 하한을 규정하는 것으로 철광석 C를 이 한계선 바를 하회하지 않도록 배합함으로써, 저가이지만 미분광석량이 많기 때문에 상기한 문제를 발생시키기 쉬운 철광석 C(마라만바광석)를 적극적으로 배합하면서 고품질인 소결광을 보다 저코스트로 높은 생산율로 제조할 수 있다.

따라서 본 발명에서는 원료광석 중의 철광석 A, B, C의 배합비율을 도 2의 한계선 가-바-나-라-다-마로 구획된 범위내, 즉, 상기한 점b, 점c, 점d, 점e, 점f 및 점g로 둘러싸여지는 범위내로 하는 것이 바람직하다.

도 1, 도 2에 나타내는 철광석 A, B, C의 배합비율 중에서 보다 바람직한 것은 도 3, 도 5에 나타내는 바와 같이 한계선 사에 의해 더욱 한정되는 범위내의 배합비율이다. 즉, 도 1의 배합범위를 베이스로 하는 경우에는 도 3에 나타내는 점a(철광석 A: 40 mass％, 철광석 B: 50 mass％, 철광석 C: 10 mass％), 점b(철광석 A: 7 mass％, 철광석 B: 50 mass％:, 철광석 C: 43 mass％), 점h(철광석 A: 11. 5 mass％, 철광석 B: 20 mass％:, 철광석 C: 68. 5 mass％), 점i(철광석 A: 30 mass％, 철광석 B: 20 mass％:, 철광석 C: 50 mass％) 및 점e(철광석 A: 40 mass％, 철광석 B: 36 mass％:, 철광석 C: 24 mass％)로 둘러싸여지는 범위내이다. 또 도 2의 배합범위를 베이스로 하는 경우에는 도 5에 나타내는 점b(철광석 A: 7 mass％, 철광석 B: 50 mass％:, 철광석 C: 43 mass％), 점h(철광석 A: 11 mass％, 철광석 B: 20 mass％:, 철광석 C: 69 mass％), 점i(철광석 A: 30 mass％, 철광석 B: 20 mass％:, 철광석 C: 50 mass％), 점e(철광석 A: 40 mass％, 철광석 B: 36 mass％:, 철광석 C: 24 mass％), 점f(철광석 A: 40 mass％, 철광석 B: 40 mass％, 철광석 C: 20 mass％), 및 점g(철광석 A: 30 mass％, 철광석 B: 50 mass％, 철광석 C: 20 mass％)로 둘러싸여지는 범위내이다.

도 3, 도 5의 한계선 사는 소결광의 강도 등의 관점에서 보다 바람직한 배합조건을 규정하는 것이다. 이 한계선 사에 의해 한정되는 바람직한 범위로부터 벗어나게 되는 점h, 점c, 점d 및 점i로 둘러싸여지는 범위는 종래부터 소결원료로서 가장 적절하게 이용되어 온, 결정수가 적고 치밀한 소결조직이 얻어지는 철광석 B의 배합비율이 20 mass％미만으로 되는 한편, 소성에 의해 결정수가 빠지는 것으로 소결조직이 다공질이 되기 쉬운 철광석 A, C의 배합비율이 80 mass％를 넘게 되기 때문에 소결광의 강도의 유지(따라서 이것에 동반하는 생산율과 수율의 유지)가 어려운 영역이다. 따라서 도 1의 배합범위를 베이스로 하는 경우에는 철광석 A, B, C의 배합비율은 도 3 한계선 가-나-라-사-마로 구획된 범위내, 즉, 상기한 점a, 점 b, 점h, 점i 및 점e로 둘러싸여지는 범위내로 하는 것이 바람직하고, 또 도 2의 배합범위를 베이스로 하는 경우에는 철광석 A, B, C의 배합비율은 도 5의 한계선 가-바-나-라-사-마로 구획된 범위내, 즉, 상기한 점b, 점h, 점i, 점e, 점f 및 점g로 둘러싸여지는 범위내로 하는 것이 바람직하다.

또 도 1, 도 2에 나타내는 철광석 A, B, C의 배합비율 중에서 더욱 바람직한 것은 도 4, 도 6에 나타내는 바와 같이, 한계선 아에 의해 더욱 한정되는 범위내의 배합비율이다. 즉, 도 1 배합범위를 베이스로 하는 경우에는 도 4에 나타내는 점a(철광석 A: 40 mass％, 철광석 B: 50 mass％, 철광석 C: 10 mass％), 점b(철광석 A: 7 mass％, 철광석 B: 50 mass％:, 철광석 C: 43 mass％), 점j(철광석 A: 8 mass％, 철광석 B: 42 mass％:, 철광석 C: 50 mass％), 점i(철광석 A: 30 mass％, 철광석 B: 20 mass％:, 철광석 C: 50 mass％) 및 점e(철광석 A: 40 mass％, 철광석 B: 36 mass％:, 철광석 C: 24 mass％)로 둘러싸여지는 범위내이다. 또, 도 2의 배합범위를 베이스로 하는 경우에는 도 6에 나타내는 점b(철광석 A: 7 mass％, 철광석 B: 50 mass％:, 철광석 C: 43 mass％), 점j(철광석 A: 9 mass％, 철광석 B: 41 mass％:, 철광석 C: 50 mass％), 점i(철광석 A: 30 mass％, 철광석 B: 20 mass％:, 철광석 C: 50 mass％), 점e(철광석 A: 40 mass％, 철광석 B: 36 mass％:, 철광석 C: 24 mass％), 점f(철광석 A: 40 mass％, 철광석 B: 40 mass％, 철광석 C: 20 mass％) 및 점g(철광석 A: 30 mass％, 철광석 B: 50 mass％, 철광석 C: 20 mass％)로 둘러싸여지는 범위내이다.

도 4, 도 6의 한계선 아는 광석의 조립성의 관점에서 보다 바람직한 배합조 건을 규정하는 것이다. 이 한계선 아에 의해 한정되는 바람직한 범위로부터 벗어나게 되는, 점j, 점c, 점d 및 점i로 둘러싸여지는 범위는 철광석 C(마라만바광석) 유래의 입경 0. 25mm이하의 미분광석에 의한 소결충전층의 영향을 완화하기 위해 생석회 첨가량을 그 첨가효과가 포화되기 시작하는(도 8 참조) 2. 5 mass％이상으로 할 필요가 있는 배합범위로 된다. 그 때문에 이 배합범위에서는 생석회의 첨가에 의한 미분광석의 조립성의 효과는 불안정하게 되는 경향이 있고, 소결광의 생산율·강도는 저하하기 쉽다. 따라서 도 1의 배합범위를 베이스로 할 경우에는 철광석 A, B, C의 배합비율은 도 4의 한계선 가-나-라-아-마로 구획된 범위내, 즉, 상기한 점a, 점b, 점j, 점i 및 점e로 둘러싸여지는 범위내로 하는 것이 바람직하다. 또 도 2의 배합범위를 베이스로 하는 경우에는 철광석 A, B, C의 배합비율은 도 6의 한계선 가-바-나-라-아-마로 구획된 범위내, 즉, 상기한 점b, 점j, 점i, 점e, 점f 및 점g로 둘러싸여지는 범위내로 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 소결광의 제조방법에 있어서, 상기한 철광석 A, B, C의 배합비율의 규제에 의한 효과를 충분하게 확보하는데는 소결원료 중에서의 원료광석의 배합량(철광석 A + B + C)이 60 mass％이상인 것이 바람직하다. 이 원료광석의 배합량은 현행의 소결조업에 있어서의 일반적인 범위인데, 원료광석(철광석 A + B + C)의 배합량이 60 mass％미만이면 다른 원료에 의한 소결성 등에의 영향이 현재화하여 지므로 본 발명의 효과를 얻기 어렵게 된다.

본 발명에 있어서, 소결원료 중에 배합되는 원료광석은 철광석 A, B, C의 3 종류이고, 이 원료광석에 성분조정용 부원료(예를 들면 CaO함유 부원료, SiO₂함유 부원료 등), 조립조제(예를 들면, 생석회 등), 제철소내 회수분(주로 더스트류 등의 철원), 탄재(코크스분, 무연탄 등), 소결광 사하분(篩下粉) 등을 배합하여 소결원료로 하며, 이 소결원료에 적량의 물을 더하여 혼합·조립한다.

또한 소결원료에 포함되는 신원료와 분코크스의 일반적인 배합비율은 신원료 + 코크스 = 100 mass％로 한 경우, 이하에 나타내는 바와 같다.

원료광석 : 60∼80 mass％,

석회석 : 6∼9 mass％,

생석회 : 2. 5 mass％이하,

사문암 : 0. 8∼2. 0 mass％,

소결광 사하분 : 5∼15 mass％,

제철소내 회수분 : 5∼10 mass％,

(더스트, 슬래지, 밀스케일, 집진분 등)

분코크스 : 2. 5∼3. 5 mass％

또 상기의 혼합·조립의 방식에는 여러가지의 것이 있는데, 어느 쪽의 방식이어도 좋다. 이 조립된 배합원료(소결원료)를 드와이트로이드식 소결기의 팔레트상에 소정의 두께로 충전하고, 이 충전베드 표층부의 탄재에 착화 후, 아래쪽을 향하게 하여 공기를 흡인하면서 충진베드 내부의 탄재를 연소시키고, 그 연소열에 의해 배합원료를 소결시켜서 소결케익으로 한다. 그리고 이 소결케익을 분쇄·정립 함으로써 입경이 수 mm이상의 성품 소결광이 얻어진다.

실시예

소결원료(배합원료)로서, 원료광석(분광석)을 70 mass％, 소결 사하분을 10 mass％, 소내(所內) 회수물(주로 철원)을 7∼8 mass％, 부원료 및 조립바인더를 12∼13 mass％ 배합했다. 원료광석으로서는 본 발명이 규정하는 철광석 A, B, C 중 2종 이상을 이용했다. 이 소결원료를 드럼믹서로 3분간 혼합·조습(調濕)한 후, 3분간 조립하여 얻어진 의사입자를 직경 300mm의 과(鍋)시험장치(pan testing device)에 층두께가 400mm가 되도록 장입하며, 버너로 착화한 후, 10KPa의 부압 일정하게 소성하고, 소결광을 제조했다.

이 시험에서는 성품 소결광이 SiO₂ : 4. 8∼5. 0 mass％, 염기도 : 1. 85가 되도록 철광석 A, B, C의 브랜드의 선택과 배합량의 조정을 실시하며, 또 철광석 C의 배합량에 따라서 생석회 첨가량을 조정했다. 또한 생석회는 활성도 320ml이고, 입도는 전량 1. 0mm이하의 것을 이용했다.

원료광석 중에서의 철광석 A, B, C의 배합비율, 소결원료 중에서의 생석회배합량, 얻어진 성품 소결광의 생산율, 냉간 강도(JIS M 8712에 의한 회전강도), +10mm 수율을 표 2에 나타낸다. 또 도 10의 그래프 중에 각 실시예의 광석배합비율을 플롯했다.

표 2

표 2에 나타내어지는 바와 같이, 본 발명 조건에 따라서 철광석 A, B, C를 배합한 소결원료로부터 소결광을 제조함으로써 높은 생산성을 유지하면서 강도, 수율도 양호한 소결광을 제조할 수 있다. 또 도 2∼도 6에 나타내는 바와 같은 보다 한정된 배합범위에서 철광석 A, B, C를 배합함으로써 보다 뛰어난 효과가 얻어지고 있다.

또한 비교예 15∼17은 소결광으로서는 품질, 수율도 양호하며, 생산율도 양호하지만, 원료코스트가 매우 높아지고, 원료의 수급밸런스상, 현실에는 채용하기 어려운 원료배합 예이다.

Claims

배합되는 원료광석이 결정수함유량이 9. 0 mass％이상인 철광석 A와, 결정수함유량이 4. 0 mass％미만인 철광석 B와, 결정수함유량이 4. 0 mass％이상 9. 0 mass％미만인 철광석 C로 구성되는 소결원료로서,

상기 철광석 A, 철광석 B 및 철광석 C의 배합비율이 삼성분계 상태도를 구성하는 점a(철광석 A: 40 mass％, 철광석 B: 50 mass％, 철광석 C: 10 mass％), 점b(철광석 A: 7 mass％, 철광석 B: 50 mass％:, 철광석 C: 43 mass％), 점c(철광석 A: 12 mass％, 철광석 B: 18 mass％:, 철광석 C: 70 mass％), 점d(철광석 A: 23 mass％, 철광석 B: 7 mass％:, 철광석 C: 70 mass％) 및 점e(철광석 A: 40 mass％, 철광석 B: 36 mass％:, 철광석 C: 24 mass％)로 둘러싸여지는 범위내인 소결원료로부터 소결광을 제조하는 것을 특징으로 하는 소결광의 제조방법.
제 1 항에 있어서,

철광석 A, 철광석 B 및 철광석 C의 배합비율이 삼성분계 상태도를 구성하는 점b(철광석 A: 7 mass％, 철광석 B: 50 mass％:, 철광석 C: 43 mass％), 점c(철광석 A: 12 mass％, 철광석 B: 18 mass％:, 철광석 C: 70 mass％), 점d(철광석 A: 23 mass％, 철광석 B: 7 mass％:, 철광석 C: 70 mass％), 점e(철광석 A: 40 mass％, 철광석 B: 36 mass％:, 철광석 C: 24 mass％), 점f(철광석 A: 40 mass％, 철광석 B: 40 mass％, 철광석 C: 20 mass％) 및 점g(철광석 A: 30 mass％, 철광석 B: 50 mass％, 철광석 C: 20 mass％)로 둘러싸여지는 범위내인 소결원료로부터 소결광을 제조하는 것을 특징으로 하는 소결광의 제조방법.
제 1 항에 있어서,

철광석 A, 철광석 B 및 철광석 C의 배합비율이 삼성분계 상태도를 구성하는점a(철광석 A: 40 mass％, 철광석 B: 50 mass％, 철광석 C: 10 mass％), 점b(철광석 A: 7 mass％, 철광석 B: 50 mass％:, 철광석 C: 43 mass％), 점h(철광석 A: 11. 5 mass％, 철광석 B: 20 mass％:, 철광석 C: 68. 5 mass％), 점i(철광석 A: 30 mass％, 철광석 B: 20 mass％:, 철광석 C: 50 mass％) 및 점e(철광석 A: 40 mass％, 철광석 B: 36 mass％:, 철광석 C: 24 mass％)로 둘러싸여지는 범위내인 소결원료로부터 소결광을 제조하는 것을 특징으로 하는 소결광의 제조방법.
제 2 항에 있어서,

철광석 A, 철광석 B 및 철광석 C의 배합비율이 삼성분계 상태도를 구성하는 점b(철광석 A: 7 mass％, 철광석 B: 50 mass％:, 철광석 C: 43 mass％), 점h(철광석 A: 11 mass％, 철광석 B: 20 mass％:, 철광석 C: 69 mass％), 점i(철광석 A: 30 mass％, 철광석 B: 20 mass％:, 철광석 C: 50 mass％), 점e(철광석 A: 40 mass％, 철광석 B: 36 mass％:, 철광석 C: 24 mass％), 점f(철광석 A: 40 mass％, 철광석 B: 40 mass％, 철광석 C: 20 mass％) 및 점g(철광석 A: 30 mass％, 철광석 B: 50 mass％, 철광석 C: 20 mass％)로 둘러싸여지는 범위내인 소결원료로부터 소결광을 제조하는 것을 특징으로 하는 소결광의 제조방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

소결원료 중에서의 원료광석의 배합량이 60 mass％이상인 것을 특징으로 하는 소결광의 제조방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

철광석 A가 리모나이트광석으로 이루어지고, 철광석 B가 헤마타이트광석과 마그네타이트광석으로 이루어지며, 철광석 C가 마라만바광석으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 소결광의 제조방법.