KR20080059664A - 소결광의 제조방법 - Google Patents

Abstract

소결광의 제조방법은 조립공정, 건조공정과 소결공정을 갖는다. 조립공정은 탄재를 포함하는 소결원료에 물과 바인더를 첨가하여 조립하고, 조립소결원료를 생성한다. 건조공정은 상기 조립소결원료를 건조시키고, 4.0mass% 이하의 수분의 건조 조립소결원료를 생성한다. 소결공정은 상기 건조 조립소결원결원료입하고, 소결한다.

고로

Description

소결광의 제조방법{PROCESS FOR PRODUCING SINTERED ORE}

본 발명은 고로용 소결광의 제조방법에 관한 것이다. 특히, 조립(造粒)된 소결원료의 수분량과 소결과정에 있어서의 습윤대 형성에 관한 것이다.

고로 제선법에 있어서 주원료로서 이용되는 소결광은 도 1에 나타내는 바와 같은 프로세스로 제조된다. 소결원료는 10mm 이하이고 평균입자직경 1.0∼5.0mm 정도의 철광석분이나 제철소내 회수분, 소결광 사하분(체밑분), 석회석이나 돌로마이트 등의 CaO 함유원료, 생석회 등의 조립조제, 및 코크스분, 무연탄 등의 응결재 등이다. 석회석이나 돌로마이트 등의 Cao함유 원료는 이하 CaO계 부원료라 한다. 이들 소결원료는 호퍼(1)에 저장되어 있다. 이들 소결원료는 호퍼(1)로부터 콘베이어상에 소정의 비율로 잘라내어진다. 잘라내어진 소결원료는 혼합용 드럼믹서(2a)에 의해 적량의 물을 가하면서 혼합·조습(調濕)되고, 다음에 조립용 드럼믹서(2b)에서 조립되며, 평균직경: 3.0∼6.0mm의 조립 소결원료가 형성된다. 조립 소결원료는 소결기상에 배치되어 있는 서지호퍼(4, 5)로부터 드럼 피더(6)와 장입 슈트(7)를 통해, 무단(無端) 이동식의 소결기 팰릿(8)상에 장입되고, 400∼600mm 전후의 두께(높이)를 갖는 장입층(9)(소결베드라고도 함)이 형성된다. 다음에, 그 장입층(9)의 위쪽에 설치된 점화로(10)에 의해, 이 장입층중에 있는 탄재에 점화된다.

그리고, 팰릿(8) 아래에 배치한 윈드박스(바람상자)(11)로부터의 아래쪽을 향하는 흡인에 의해, 해당 장입층중의 상기 탄재를 순차 연소시키고, 이 때에 발생하는 연소열에 의해서 상기 장입원료(의사입자로 이루어지는 조립 소결원료)를 연소 용융시키는 것에 의해서 소결시킨다. 그 후, 팰릿상에서 생성한 소결층(소결케이크)은 파쇄-정립(整粒)되어, 5.0mm 이상의 괴성물이 성품 소결광으로서 회수된다.

또한, 상술한 소결광의 제조방법에 대해, 점화로(10)에 의해 장입층(원료 퇴적층) 표면의 탄재에 점화가 실행되면, 장입층의 정상부로부터 하층부를 향해 흡인되는 흡인가스의 작용에 의해, 해당 장입층내에 배합되어 있는 탄재가 연소하고, 이 소결영역이 팰릿(8)의 이동과 함께 점차 하층으로 또한 앞쪽으로 진행한다. 이 때, 해당 장입원료 입자중의 수분은 탄재의 연소에 의해 발생하는 열에 의해서 증발되지만 아래쪽에 흡인되고, 아직 온도가 올라가 있지 않은 하층의 습윤대의 원료중에 농축된다. 그 농도가 어느 정도 이상 커지면, 흡인가스 유로인 원료입자간의 공극을 수분이 메우도록 되기 때문에, 통기저항이 커진다. 또한, 소결화 반응에 필요한 용융대의 부분도 또 통기저항이 높아진다. 도 2는 소결층내의 압손과 온도의 분포를 나타내는 도면이다. 이 습윤대의 통기저항이 장입층의 전체 통기저항의 약 절반 이상을 차지하는 것이 알려져 있고, 생산성의 향상에는 적어도 이 습윤대에서의 수분응축에 의한 통기저항을 줄이는 것이 유효하다고 고려되고 있다.

종래의 대표적인 대책으로서, 습윤대 그 자체를 감소시키는 것을 목적으로 하여, 조립한 입자의 함수(含水)량을 저감하는 방법의 제안이 이루어지고 있다.

특허문헌 1에는 조립한 소결원료(이하, 단지 「의사입자」라 함)를 수송하는 벨트 콘베이어상에 후드를 걸고, 그 후드중에 소결기에서 발생한 풍량을 공급하여, 후드내 소결원료를 건조시키는 것에 의해, 수분을 제거하는 방법이 개시되어 있다.

특허문헌 2에는 소결기상에 배치된 서지호퍼 내에 전체 열풍량의 40∼70%에 상당하는 열풍을 서지호퍼내에 도입하여 저장원료를 건조시키고 나서 소결기에 장입하고, 또한 점화전의 소결 장입부위에 있어서, 열풍을 내뿜어 해당 원료를 건조시키는 방법이 개시되어 있다.

특허문헌 3에는 소결 프로세스의 조립공정 후에, 소결기의 팰릿 아래에 소결원료 입자를 장입하고, 소정 두께의 장입층으로 한 후, 위쪽으로부터 하층을 향해 열풍을 흡인하는 것에 의해, 해당 소결원료를 건조시키고, 그 후, 서지호퍼를 경유해서 소결기에 장입하는 방법이 개시되어 있다.

특허문헌 4에는 소결원료의 조립과정(2차 믹서)에서 소결원료 입자의 배출구측으로부터 열풍을 송입하여 건조시키는 방법이 개시되어 있다.

특허문헌 1: 일본국 특허공개공보 소화58-199827호

특허문헌 2: 일본국 특허공개공보 소화60-89526호

특허문헌 3: 일본국 특허공개공보 소화61-238925호

특허문헌 4: 일본국 특허공개공보 평성3-215629호

그러나, 상기 종래기술은 어느 방법도 소결원료 입자의 건조가 부족하고, 소결광을 제조하는 방법으로서는 또한 불충분하였다. 예를 들면, 벨트 콘베이어상에 후드를 걸고, 소결기 쿨러 등에서 발생하는 열풍을 흘려 해당 소결원료 입자를 건 조시키고 수분을 제거하는 특허문헌 1에 기재된 방법은 벨트에 실려 있는 소결원료 입자의 표면만은 건조시키지만 건조가 내부까지 진행하지 않는다는 문제점이 있었다. 또, 현실적인 과제로서, 소결원료 입자를 수송하는 벨트 콘베이어는 60m/min 정도의 속도로 운전되어 있고, 수 분의 건조시간을 확보하고자 하면, 360m 이상의 길이의 후드가 필요하게 된다. 한편, 건조시간을 단축하고자 하면, 가스의 온도를 올릴 필요가 있지만, 만약 그 온도를 150℃ 이상으로 올리고자 하면, 벨트가 열(熱)늘어짐을 일으켜 사행한다고 하는 문제가 있다.

또, 서지호퍼 중에 열풍을 취입하고, 저장되어 있는 소결원료 입자를 건조시키는 특허문헌 2에 기재된 방법에서는 상기와 마찬가지로, 열풍이 닿는 부분의 건조는 진행하지만, 열풍이 닿지 않는 부분의 건조가 진행하지 않고, 에를 들면 서지호퍼의 측벽을 가열한다고 해도, 측벽에 접해 있는 부분의 건조만이 진행하고, 이 측벽으로부터 떨어진 장소를 통과하는 입자의 건조는 진행하지 않는다고 하는 문제가 있다. 만약, 이러한 불균일한 건조상태의 소결원료 입자를 소결기의 팰릿상에 장입하여 소결하면, 소성 편차가 생기고, 수율이나 생산성에 악영향이 나온다고 하는 문제도 있다.

또, 조립후의 소결원료 입자를 팰릿상에 장입한 후에, 장입층의 위쪽으로부터 열풍을 공급하여 건조시키는 특허문헌 3에 기재된 방법에서는 소결원료 입자를 정지(靜止)상태에서 건조시키기 때문에, 건조시의 입자의 붕괴방지를 방지할 수 있지만, 열풍취입을 위해 대형화되고, 설비투자에 방대한 비용이 든다.

그리고, 조립공정의 배출구측으로부터 열풍을 송입하여 건조시키는 특허문헌 4에 기재된 방법에서는 조립한 소결원료 입자의 붕괴를 초래하기 쉽고, 그 때문에 건조가 불충분하게 되어 정상적인 소결기의 조업을 할 수 없다고 하는 문제가 있다.

즉, 종래의 이들 제안은 모두 조립한 소결원료를 건조시켜, 습윤대의 영향을 저감하는 것을 목적으로 하여 개발한 것이긴 하지만 아직 실용화된 기술로서 확립된 것은 없다.

본 발명의 목적은 소결기에서의 소결공정에 있어서의 습윤대를 축소시키는 것에 의해, 생산성의 향상과 탄재 사용량의 저감을 도모하는 것이다.

발명자들은 종래기술이 안고 있는 상기 과제를 해결하는 방법에 대해 예의연구를 거듭한 결과, 아래의 지견을 얻었다.

(A) 소결원료 처리공정을 거쳐서 얻어지는 조립 소결원료중의 수분 함유량을 4.0mass% 이하로까지 내려 소결기에의 장입을 실행함으로써, 장입층(소결베드) 중의 연소-용융대 아래에 습윤대가 생성되지 않도록 하거나, 또 생성했다고 해도 이 습윤대의 크기(상하방향의 두께)를 작게 하는 것에 의해, 이 습윤대의 생성에 기인하는 통기저항을 작게 할 수 있다.

(B) 상기 통기저항을 작게 하는 것에 의해서, 소결속도가 향상하고, 소결광의 생산효율도 높아진다. 즉, 팰릿상의 장입층의 통기저항을 대폭 감소시키는 것에 의해, 소결베드 층두께(장입층두께)를 크게 하는 것이 가능하게 되고, 수율의 향상이 초래되며, 또한 장입층 상층부의 열을 유효하게 이용할 수 있게 된다. 따라서, 소결광의 제조에 필요한 탄재량을 삭감할 수 있다.

상기 지견에 의거하여, 본 발명은 다음으로 이루어지는 소결광의 제조방법을 제공한다.

[1] 탄재를 포함하는 소결원료에 물과 바인더를 더하여 조립하고, 조립 소결원료를 생성하는 조립공정과, 상기 조립 소결원료를 건조시키고, 4.0mass% 이하의 수분의 건조 조립 소결원료를 생성하는 건조공정과, 상기 건조 조립 소결원료를 소결기에 장입하고 소결하는 소결공정을 갖는 소결광의 제조방법을 제공한다.

[2] 탄재를 포함하는 소결원료에 물과 바인더를 더하여 조립하고, 조립 소결원료를 제조하는 조립공정과, 상기 조립 소결원료의 적어도 일부인 제 1 조립 소결원료와 나머지 제 2 조립 소결원료로 나누는 구분공정과, 제 1 조립 소결원료를 건조시키고 4.0mass% 이하의 수분의 건조 조립 소결원료를 생성하는 건조공정과, 상기 건조 조립 소결원료와 제 2 조립 소결원료를 혼합하고 혼합 조립 소결원료로 하는 혼합공정과, 상기 혼합 조립 소결원료를 소결기에 장입하고 소결하는 소결공정을 갖는 소결광의 제조방법을 제공한다.

[3] 상기 구분공정은 상기 조립 소결원료를 적어도 50% 이상의 제 1 조립 소결원료와 50% 미만의 제 2 조립 소결원료로 나누는 것으로 이루어지는 [2]에 기재된 소결광의 제조방법을 제공한다.

[4] 상기 건조공정이 회전가마를 사용하여 조립 소결원료를 건조시키는 것으로 이루어지는 [1] 또는 [2]에 기재된 소결광의 제조방법을 제공한다.

[5] 상기 건조공정이 회전가마의 조립 소결원료 배출구측으로부터 회전가마내에 건조용 열매(熱媒)를 공급하여, 회전가마내의 조립 소결원료를 건조시키는 것으로 이루어지는 [4]에 기재된 소결광의 제조방법을 제공한다.

[6] 상기 조립공정이 조립기를 사용하여 탄재를 포함하는 소결원료에 물과 바인더를 더하여 조립하고, 조립 소결원료를 생성하는 것으로 이루어지고, 상기 건조공정이 상기 조립기의 조립 소결원료 배출구측으로부터 조립기내에 건조용 열매를 공급하여, 조립기내의 조립 소결원료를 건조시키는 것으로 이루어지는 [1] 또는 [2]에 기재된 소결광의 제조방법을 제공한다.

[7] 상기 조립공정이 조립기를 사용하여 탄재를 포함하는 소결원료에 물과 바인더를 더하여 조립하고, 조립 소결원료를 생성하는 것으로 이루어지고, 상기 건조공정이 상기 조립기의 조립 소결원료 배출구측으로부터 소결기내에 건조용 열매를 공급하여, 조립기내의 조립 소결원료를 건조시키는 것으로이루어지는 제 1 건조공정과, 상기 제 1 건조공정을 거친 조립원료를 회전가마를 사용하여 건조시키는 제 2 건조공정으로 이루어지는 [1] 또는 [2]에 기재된 소결광의 제조방법을 제공한다.

[8] 상기 건조공정이 200℃∼500℃의 온도를 갖는 건조용 열매를 사용하여 조립 소결원료를 건조시키는 것으로 이루어지는 [1] 또는 [2]에 기재된 소결광의 제조방법을 제공한다.

[9] 상기 건조공정이 소결기의 배광부측에 있는 바람상자군에서 발생하는 배기가스를 건조용 열매로서 사용하여 조립 소결원료를 건조시키는 것으로 이루어지는 [1] 또는 [2]에 기재된 소결광의 제조방법을 제공한다.

[10] 상기 건조공정이 소결광 쿨러에서 발생하는 배기가스를 건조용 열매로서 사용하여 조립 소결원료를 건조시키는 것으로 이루어지는 [1] 또는 [2]에 기재된 소결광의 제조방법을 제공한다.

[11] 상기 바인더가 물이 증발된 후에도 바인더로서 작용을 갖는 유기 바인더로 이루어지는 [1] 또는 [2]에 기재된 소결광의 제조방법을 제공한다.

[12] 상기 유기 바인더가 소결원료에 대해 0.01∼1.0mass%의 비율로 더해지는 [11]에 기재된 소결광의 제조방법을 제공한다.

[13] 상기 조립공정이 탄재를 포함하는 소결원료에 분말의 유기 바인더와 물을 더하여 조립하는 것으로 이루어지는 [1] 또는 [2]에 기재된 소결광의 제조방법을 제공한다.

[14] 상기 유기 바인더가 검계 물질 또는 셀계 증점제인 [11]에 기재된 소결광의 제조방법을 제공한다.

[15] 상기 검계 물질이 구아검 또는 아라비아검인 [14]에 기재된 소결광의 제조방법을 제공한다.

[16] 상기 셀계 증점제가 카르복시 메틸 셀룰로스인 [14]에 기재된 소결광의 제조방법을 제공한다.

[17] 상기 바인더가 무기 바인더와 유기 바인더로 이루어지는 [1] 또는 [2]에 기재된 소결광의 제조방법을 제공한다.

[18] 상기 유기 바인더가 검계 물질 또는 셀계 증점제인 [17]에 기재된 소결광의 제조방법을 제공한다.

[19] 상기 검계 물질이 구아검 또는 아라비아검인 [18]에 기재된 소결광의 제조방법을 제공한다.

[20] 상기 셀계 증점제가 카르복시 메틸 셀룰로스인 [18]에 기재된 소결광의 제조방법을 제공한다.

[21] 상기 무기 바인더가 벤토나이트, 물유리와 펄프로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 하나인 [17]에 기재된 소결광의 제조방법을 제공한다.

[22] 상기 조립공정이 소결원료로서 사용하는 원료로부터 구해지는 적정 수분값보다 과잉의 수분값으로 탄재를 포함하는 소결원료에 물과 바인더를 첨가하여 조립하는 것으로 이루어지는 [1] 또는 [2]에 기재된 소결광의 제조방법을 제공한다.

[23] 상기 소결공정이 적어도 600mm 이상의 층두께로 소결하는 것으로 이루어지는 [1] 또는 [2]에 기재된 소결광의 제조방법을 제공한다.

[24] 또한, 건조공정의 전에 상기 조립 소결원료를 예비건조시키는 예비건조공정을 갖는 [1] 또는 [2]에 기재된 소결광의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 의하면, 소결기 팰릿상의 장입층중에 퇴적시키는 조립 소결원료 입자의 수분을 미리 4.0mass% 이하로 조정하여 이루어지는 건조 조립 소결원료를 사용하는 것에 의해, 해당 장입층중의 습윤대의 생성을 저감 내지는 소멸시킬 수 있게 되기 때문에 장입층 전체의 통기저항의 향상을 초래하여, 성품 소결광의 생산성의 대폭적인 향상과 품질의 균일화, 효율화가 달성된다.

또, 본 발명에 따르면, 습윤대의 생성을 저감 내지 소멸할 수 있기 때문에, 소결기의 조업에 있어서, 소결원료 장입층의 두께(소결베드층 두께)를 증가시키는 것이 가능하게 되고, 더 나아가서는 소결에 사용하는 탄재량의 삭감 등을 실현할 수 있다.

도 1은 종래의 소결광 제조 프로세스의 흐름을 나타내는 도면,

도 2는 소결층내의 압손과 온도의 분포를 나타내는 도면,

도 3은 조립 의사입자의 건조조건이 소결조업성에 미치는 영향을 나타내는 도면,

도 4는 본 발명의 소결광 제조 프로세스의 흐름을 나타내는 도면,

도 5는 회전가마를 이용한 의사입자의 건조 전후의 입자직경 누적 비율에 미치는 바인더의 영향을 나타내는 그래프,

도 6은 분체 충전층중에 있어서의 바인더의 분포상태를 설명하는 모식도,

도 7은 바인더 첨가량과 조립강도의 관계에 미치는 바인더의 부존상태의 영향을 나타내는 그래프,

도 8은 첨가방법의 차이에 의한 유기 바인더의 분포상태의 변화를 설명하는 도면,

도 9는 본 발명의 유기 바인더의 첨가방법을 설명하는 도면,

도 10은 무기 바인더와 유기 바인더를 병용했을 때의 작용을 설명하는 도면,

도 11은 의사입자의 수분량이 소결시간에 미치는 영향을 나타내는 그래프,

도 12는 탄재량과 소결광 강도의 관계를 나타내는 그래프,

도 13은 층두께와 소결광 강도의 관계를 나타내는 그래프,

도 14는 본 발명의 소결광 제조 프로세스의 적용예를 설명하는 도면,

도 15는 본 발명의 소결광 제조 프로세스의 다른 적용예를 설명하는 도면,

도 16의 (a)는 유기 바인더의 첨가방법을, 도 16의 (b)는 유기 바인더의 첨가방법의 소결성에 미치는 영향을 나타내는 그래프,

도 17의 (a)는 생석회의 첨가방법을, 도 17의 (b)는 유기 바인더의 효과에 미치는 생석회의 영향을 나타내는 그래프,

도 18의 (a)는 유기 바인더의 첨가조건을, 도 18의 (b)는 유기 바인더의 효과에 미치는 반광의 영향을 나타내는 그래프,

<부호의 설명>

1; 호퍼 2a; 혼합용 드럼믹서

2b; 조립용 드럼믹서 3; 회전가마

4; 서지호퍼 6; 드럼피더

7; 슈트 8 팰릿

9; 장입층 10; 점화로

11; 바람상자

소결기의 조업에 있어서, 소결원료의 장입층내에는 연소용융대 아래에 습윤대가 불가피하에 생긴다. 이 습윤대의 크기를 축소하는 것은 소결기술자의 오래된 꿈이며, 본 발명은 바로 그 습윤대의 축소를 실현할 수 있는 기술을 제안하는 것이 다.

우선, 본 발명을 개발하기에 이른 실험에 대해 설명한다.

도 3은 조립한 각종 의사입자를 건조(수분을 저하)시키는 것에 의해서, 소결조업이 어떻게 변화하는지 조사한 결과를 나타낸 것이다. 이 실험에서는 탄재를 포함하는 소결원료에, 물과 바인더를 더하여 고속 교반기로 조립하고, 그 후, 얻어진 조립 소결원료의 의사입자를 건조시키거나 혹은 건조시키지 않고, 의사입자 붕괴를 피하기 위해 인력(수(手)장입)으로 시험포트에 장입하고, 소결하여, 이 때의 통기성(JPU) 및 소결시간을 조사하였다. 또한, 조립방법으로서 상기 고속 교반기 대신에 드럼믹서에 의한 방법으로도 조사하였지만, 결과는 동일하였다.

도 3의 (a)는 탄재를 포함하는 소결원료에, 물과, 바인더로서 소결에 있어서 일반적으로 사용되고 있는 생석회를 첨가하고, 조립한 의사입자를 건조시키지 않고 그대로 소결시험포트에 장입하고, 소결했을 때의 결과이며, 이 경우의 통기지수(JPU)는 15.1, 표준 소결시간은 14.5분이었다. 또한, 상기 조립한 의사입자의 수분은 통상레벨의 6mass%이었다.

또, 도 3의 (b)는 (a)와 동일한 조립후의 의사입자를 시험포트에 장입하고, 그대로의 상태에서 자연건조를 실시하여 수분을 1mass%까지 저감하고, 그 후, 그 상태에서 소결시험에 제공한 예를 나타낸다. 시험포트에 장입 후, 정지(靜止)상태에서 건조가 실시된 결과, 의사입자의 건조과정에서의 붕괴는 일어나지 않고, 소결시의 통기지수(JPU)는 20.5, 표준 소결시간은 10.5분이었다.

즉, 조립수분을 자연건조에서 충분히 제거하여 소결과정의 습윤대를 감소시 킨 소위 습윤대없음 소결(장입→건조)의 이상계에 가까운 (b)의 조건에서는 (a)와 비교하여 통기성은 36% 향상되고, 소결시간도 30%정도 단축되어 있다. 그러나, 이 조건을 실기(實機) 소결설비에서 실현하고자 하면, 소결 팰릿에 조립원료를 싣고 나서 건조시키고, 그 후, 소결을 실시하게 되기 때문에, 실조업에 채용하는 것은 곤란하다. 즉, 대규모의 생산과 연속 조업을 실행하는 실기의 소결기에서는 조업이 성립하지 않는다.

그래서, 조립후의 소결원료를 일단 건조시키고, 그 후 소결 팰릿에 장입하여 소결에 제공하면, 이 문제가 없어진다고 고려하고, 조립후, 건조(수분 1mass%)를 가하고, 건조 의사입자 붕괴를 저감하기 위해, 수장입에 의해 시험포트에 장입하고, 소결을 실행한 예가 도 3의 (c)이다. 단, 이 경우에는 소결원료의 조립시에 상기 예와 마찬가지로, 물과 생석회를 첨가하였다. 그 결과, 통기지수(JPU)는 12.9, 표준 소결시간은 18.0분으로, (b)의 경우보다도 통기성, 소결시간 모두 나쁜 결과로 되었다. (c)에서는 수장입에 의해서도 건조후의 의사입자의 붕괴가 생기는 것에 기인한 것이다. 이 양자의 차이는 건조에 수반하는 의사입자 강도의 변화, 즉 후술하는 식 (1)에서 나타나는 조립체의 인장강도 σ의 차이에 관계하고 있는 것으로 추찰되었다.

그래서, 소결원료의 조립시에 물과, 바인더로서 건조후에도 상기 조립체의 인장강도 σ를 높은 값으로 유지할 수 있는 유기 바인더를 첨가하고, 그 밖의 조건은 (c)와 동일한 조건에서 소결한 예가 도 3의 (d)이다. 이 경우, 통기지수(JPU)는 19.6, 표준 소결시간은 10.9분으로, (b)와 대략 동일한 결과가 얻어졌다. 이 결과 로부터, 소결과정에 있어서의 습윤대의 축소(습윤대 형성영역의 저감)를 도모하기 위해서는 조립체의 인장강도 σ를 건조후에도 높은 강도로 유지하는 것이 유효한 것을 알 수 있다. 본 발명은 상기 지견에 의거하는 것이다.

그런데, 현재 일본에서 가동하고 있는 소결기는 200㎡이상의 대형 소결기가 주류이며, 300t/h 정도의 원료를 처리하는 것도 가능하다. 단, 그를 위해서는 상술한 바와 같이 습윤대의 생성을 억제(축소)하는 것이 필요하며, 특히 장입할 조립 소결원료(이하, 단지 「의사입자」로 약기하는 경우도 있음)를 미리 건조시키는 것은 물론, 그 건조를 균일하고 또한 효율좋게 실행하는 것도 필요하다.

많은 습기를 포함하는 소결원료 입자의 건조기술로서는 각종 방법이 있지만, 대표적인 것에 대해 표 1 및 표 2에 나타낸다. 여기서, 표 1은 전열방식과 재료이동방식에 의해서 분류한 입상체의 건조수단을 열거한 것이다. 실용적으로는 대류전열방식, 전도전열방식이 다용되고 있다. 그 밖에, 방사전열방식이나 마이크로파 방식도 있지만, 이들은 사용되는 일이 적다. 그 이유는 방사전열방식에서는 층두께를 얇게 하지 않으면 안 되고, 한편 마이크로파 방식에서는 내부로부터의 급속한 가열에 의해, 조립된 입상체(의사입자)가 입자붕괴, 폭발 균열을 발생시키기 때문이다.

표 1중에 나타내는 각종방식 중, 대표적인 대류전열방식의 상자형 건조기(상자형 평행류·상자형 통기류 타입)는 재료설치형으로서, 건조기중에 정지한 재료를 열풍에 의해 건조시키는 방식의 것으로, 실험실 규모의 시험작업에 사용되는 것이다. 따라서, 소결기와 같은 대량처리에는 적합하지 않다.

또, 표 1중의 다단식 통기밴드의 건조기는 재료 이송형의 기술이며, 재료를 메쉬벨트/펀칭 플레이트상에 적재하고, 열풍을 통과시켜 건조를 실행하는 방식이다. 이 기술은 입상체를 이송중에 건조시키는 것이 가능하며, 다량처리에 적합하다. 그러나, 이 방식은 균일 건조시키기 위해, 이송하는 재료전체의 층두께를 얇게 할 필요가 있으며, 설비가 큰 것이 된다.

또, 표 1중의 재료 교반형으로서 나타내는 유동층식의 건조기는 입자와 열풍의 접촉이 양호하며, 열전달이 빠르기 때문에 처리능력은 크지만, 입자에 가해지는 힘이 크고, 건조 도중에 조립한 의사입자의 붕괴가 일어나, 철광석과 같은 비중이 큰 입자에는 적합하지 않다. 또, 재료 교반형의 회전타입으로서 나타내는 것은 회전식의 건조기이다. 이 방식은 오래전부터 채용되며, 견뢰하고 내열성이 우수하기 때문에, 현재에도 비교적 고온의 다량 연속건조의 기술로서 채용되고 있다.

또, 열풍 반송형으로서 나타내는 분무식의 건조기는 미립자 슬러리를 용액이나 열풍중에 분무하고, 바닥부에 낙하할 때까지의 5∼30초간에 건조시키는 방식이다. 이러한 분무식 건조기는 습윤시에 케이크형상, 분류체형상의 재료를 고속열기류중에서 분산시키면서 건조시키는 기술이기 때문에, 처리능력을 크게 할 수 없다고 하는 문제가 있다.

또한, 전도전열방식의 재료 교반형, 가열면 밀착 반송형도 있지만, 교반하면서 건조시키는 방식이나 건조시키고 나서 긁어내는 방식이기 때문에 소결기에는 적합하지 않다.

상기 표 1의 검토결과로부터, 의사입자의 건조방식으로서는 재료 교반형이고, 대류전열방식, 전도전열방식이 다량 생산에 적합한 것을 알 수 있었다. 한편, 경제성이나 열효율을 검토했을 때에는 입자 붕괴의 문제는 남지만, 재료 교반형이고, 대류전열방식이 가장 우수한 것을 알 수 있었다.

또, 표 2는 대류전열방식과 전도전열방식의 각 기술에 대한 특징을 일람표로 정리한 것이고, 이 표 2를 분석한 결과, 본 발명의 방법으로서 특히 건조수단으로서는 회전가마방식을 채용하는 것이 유효한 것을 알 수 있었다.

즉, 상술한 각종 건조기에서, 소결원료의 의사입자를 300t/h 정도의 속도로 대량 처리하기 위해서는 소결기에서 발생하는 고온 배기가스 및 소결광 쿨러에서 회수되는 열풍을 열원으로서 이용할 수 있는 회전가마에 의한 방법이 경제성, 열효율의 관점에서 바람직한 것을 알 수 있었다.

그래서, 본 발명에서는 조립 소결원료의 건조에 의한 수분 조정을 회전가마에 의해 실행하거나 혹은 조립기로서 드럼믹서를 사용하여 탄재를 포함하는 소결원료에 물과 바인더를 더하여 조립할 때, 그 조립공정의 후반부분에 있어서 가열건조처리하는 것에 의해 실행하는 것으로 하였다. 도 4는 기존 소결공정의 조립기의 하류에 회전가마를 설치하여, 조립 소결원료의 의사입자에 건조를 실시하고 수분조정을 실행하는 본 발명의 프로세스의 예를 나타낸 것이다. 또한, 도 1과 공통의 개소는 동일부호로 나타내었다.

이러한 회전가마에 의한 의사입자의 건조에 있어서는 조립기의 후에 설치되는 회전가마내에 건조용 열매로서 200℃ 이상의 열풍을 도입하는 것이 바람직하다. 즉, 건조기로서의 회전가마내에 소결원료인 상기 의사입자를 공급하고, 그 의사입자의 이동방향과는 대향하는 방향에, 회전가마의 출구로부터 상기 열풍을 공급하여, 이 때의 대류전열에 의해 건조를 실시하는 것이 바람직하다. 또, 건조용 열매로서는 그 상한온도를 500℃로 하여, 건조시의 급격한 온도상승에 의한 의사입자의 붕괴(폭발 균열)를 억제하는 것이 바람직하다.

또, 이러한 방식으로 건조를 실행하면, 회전가마 자신이 회전하기 때문에, 의사입자는 회전가마내에서 전동하면서, 소위 교반상태 하에서 또한 열풍과 접촉하게 되기 때문에, 균일한 건조가 이루어진다.

상기 건조용 열매로서는 소결기의 배광부측의 바람상자군 또는 소결광 쿨러에서 발생하는 배기가스(350∼400℃)를 이용할 수 있다. 이들 배기가스를 이용하는 이점은 건조기로서의 회전가마 근방에 배기가스 발생원(소결기의 배광부측의 바람상자군 또는 소결광 쿨러)이 있기 때문에, 이들 배기가스를 위한 배기가스 공급배관 등을 저코스트로 용이하게 이용할 수 있기 때문이다. 또한, 이 건조용 열매에 이용하는 배기가스는 그대로 혹은 희석하여 소정온도의 열풍으로서 사용한다.

또, 발명자들의 연구에 따르면, 회전가마에서 350℃ 정도의 배기가스를 이용하여 의사입자를 건조시키는 경우, 중심부로의 전열에 의해 3∼6분 정도의 단시간에서도 중심부에서의 건조가 효율적으로 진행하는 것을 알 수 있었다. 따라서, 의사입자의 회전가마내의 체류시간은 6분정도로 충분하며, 회전가마를 조립기의 하류측에 설치해도, 소결기의 조업을 저해하는 바와 것으로는 되지 않는다.

또한, 배기가스를 이용하는 것은 소결광 제조의 저코스트화에 기여하지만, 마찬가지의 건조를 가능하게 하는 방식으로서, 회전가마 몸통부 외주에 가열장치를 설치하고, 회전가마벽을 가열하여 의사입자를 건조시키는 것이어도 상관없다.

그런데, 의사입자를 회전가마내에서 전동 교반시켜 건조시킬 때에는 건조중의 의사입자끼리의 충돌에 의해, 의사입자의 붕괴가 일어날 가능성이 있다. 그래서, 발명자들은 다음의 점에 대해 검토하였다.

(1) 건조공정에 견딜 수 있는 의사입자의 검토

건조중에 있어서의 상기 문제점을 해결하기 위해, 우선 조립용 바인더에 대해 검토하였다. 그 결과, 본 발명에서는 조립시에 이용하는 바인더로서, 건조후에도 의사입자 강도를 유지할 수 있는 바인더로서 물에 용해되거나 또는 용해되는 일 없이 미립형상으로 현탁하고 또한 100℃에서 물이 증발해도 또한 바인더로서의 작용을 발휘하는 유기계 바인더, 또는 상기 유기계 바인더와 종래부터 소결에 이용되어 온 조립 바인더의 혼합물을 이용하는 것으로 하였다. 이러한 바인더이면, 조립시에 강고한 의사입자를 제조할 수 있고, 또한 건조에 의해서 수분이 제거된 후에도 입자의 붕괴를 확실하게 방지할 수 있기 때문이다. 그 결과, 건조후에도 조립시의 평균입도를 유지한 의사입자를 소결기의 팰릿상에 장입할 수 있게 되고, 소성 더 나아가서는 소결시에 생기는 습윤대에 의한 소결베드 장입층의 통기성 악화의 문제를 해소할 수 있다.

본 발명에서 사용하는 바인더를 선정함에 있어, 발명자들은 건조후의 조립체의 인장강도에 주목하였다. 구체적으로는 조립체의 인장강도는 다음의 식 [1]에 나타나는 바와 같이, 바인더 등의 가교물질의 표면장력에 기인하는 모세관력에 의한 흡인압력과, 가교물질의 점도에 의한 외력에 대한 항력의 합으로 나타내어진다. 그리고, 그 중의 외력에 대한 항력(분체의 분화에 대한 항력)은 가교물질 즉 바인더의 점도 μ에 크게 의존하고, 바인더 점도 μ가 높아지면 조립체인 조립입자의 인장강도는 상승하여, 잘 붕괴하지 않게 되는 것을 알 수 있다.

…[1]

여기서, σ: 조립체의 인장강도, γ: 가교물질의 표면장력, θ: 분체와의 접촉각, μ: 가교물질의 점도, S: 분체 표면적, ψ: 액 충만도(=0.6), ε: 조립물의 공극율, D: 비(比)표면적 상당직경, a: 가교액체의 곡률반경이다.

그래서, 발명자들은 조립시의 바인더의 점도와 조립체의 강도의 관계에 주목하고, 검토를 거듭한 결과, 유기 바인더를 사용하면, 조립시에 강고한 의사입자를 제조할 수 있고, 또한 건조에 의해서 수분이 제거된 후에도 입자의 붕괴를 확실하게 방지할 수 있고, 그 결과 건조후에도 조립시의 평균입도를 유지한 의사입자를 소결기의 팰릿상에 장입할 수 있는 것을 발견하였다.

또, 상기 조립후의 소결원료의 건조에 의한 수분 조정을 회전가마를 이용하여 실행하는 경우에, 조립시에 유기 바인더를 사용하면, 조립의 단계부터 의사입자의 건조에 견딜 수 있는 강도가 얻어지므로, 조립기(회전가마)의 입구측에서 조립을 실행하는 한편, 조립입자 배출구측으로부터 건조용 열매를 공급하는 것에 의해서, 단일의 회전가마에서 조립부터 건조까지를 실행하는 것이 가능하게 된다.

또한, 조립시에 강고한 의사입자를 제조할 수 있고, 또한 건조에 의해서 수분이 제거된 후에도, 입자의 붕괴를 확실하게 방지할 수 있는 유기 바인더로서는 중성 다당류인 검계 물질이나 셀룰로스계 증점제 등을 이용할 수 있고, 상기 검계 물질로서는 구아검이나 아라비어검을 이용할 수 있다. 또, 유기 바인더는 단독으로 이용해도 혹은 몇종류의 바인더를 조합해서 이용해도 좋고, 또 상기 검계 물질, 셀룰로스계 증점제의 사용에 더하여, 증점제의 분산강화제로서, 카르본산기를 갖는 물질을 병용, 혹은 후술하는 벤토나이트, 물유리로 이루어지는 무기 바인더와의 병용을 실행할 수 있다.

도 5는 다른 바인더에서 조립한 소결원료(의사입자)에 있어서의 회전가마에 의한 건조 전후의 입자직경 누적비율의 변화를 나타낸 것으로서, (a)는 조립시에, 소결원료에 물과 바인더로서 생석회를 첨가한 예이다. 회전가마 입구측에서는 거친 입자였던 조립입자 직경 분포가 회전가마내에서의 건조와 전동에 의해 붕괴되고, 회전가마 출구측에 있어서는 세립부분이 크게 증가하고 있다. 즉, 전술한 도 3의 (c)에서 나타낸 상태로 되어 있는 것을 알 수 있다.

또, 도 5의 (b)는 바인더로서, 상기 (a)의 생석회 대신에, 유기 바인더로서 검계 물질인 아라비아검을 사용했을 때의 예, 또 도 5의 (d)는 마찬가지로 생석회 대신에 셀룰로스계 증점제인 CMC(카르복시 메틸 셀룰로스)를 사용했을 때의 예를 나타낸 것이다. 어느 경우도 회전가마 입구측과 출구측과 입자직경 누적비율에 거의 변화가 보이지 않는다. 즉, 회전가마내에서의 건조와 전동에 의해서도 붕괴를 일으키지 않고 건조가 진행하며, 전술한 도 3에 있어서의 (d)의 상태를 실현할 수 있는 것을 알 수 있다.

검계 물질인 아라비아검의 첨가효과가 생기는 것은 첨가량 0.01mass% 이상이며, 그 상한은 첨가 코스트로부터 정해지지만, 1.0mass%이다. 0.01mass% 미만에서는 건조공정 후, 의사입자의 붕괴가 관찰되고, 첨가 효과는 1.0mass%에서 거의 포화한다. 바람직한 범위는 0.05∼0.5mass%, 더욱 바람직하게는 0.1∼0.3mass%이다.

한편, 셀룰로스계 증점제인 CMC(카르복시 메틸 셀룰로스)의 첨가 효과가 생기는 것은 아라비아검과 마찬가지로, 첨가량 0.01mass% 이상이며, 그 상한은 첨가 코스트로부터 정해지지만, 1.0mass%이다. 0.01mass% 미만에서는 건조공정 후, 의사입자의 붕괴가 관찰되고, 첨가 효과는 1.0mass%에서 거의 포화한다. 바람직한 범위는 0.05∼0.5mass%, 더욱 바람직하게는 0.1∼0.3mass%이다.

또, 도 5의 (c)는 아라비아검의 생산량이 세계적으로 과소이기 때문에, 상기 (b)의 아라비아검 대신에 동일한 중성 다당류인 구아검을 유기 바인더로서 이용한 예이다. 그대로 이용하면, (c)에 나타내는 바와 같이, 회전가마 입구측에서는 거친 입자였던 조립입자가 회전가마내에서의 건조와 전동에 의해 붕괴되고, 출구측에서는 세립부분이 증가하고 있지만, 구아검을 첨가, 혼합하고, 그 후 조립수를 첨가하여 조립하는 것에 의해, (b)에 나타내는 아라비아검과 대략 마찬가지의 변화를 나타내게 된다. 따라서, 구아검도 사용할 수 있는 것이 판명되었다.

이 구아검의 첨가효과가 생기는 것은 아라비아검과 마찬가지로, 첨가량 0.01mass% 이상이며, 그 상한은 첨가 코스트로부터 정해지지만, 1.0mass%이다. 0.01mass% 미만에서는 건조공정 후, 의사입자의 붕괴가 관찰되고, 첨가효과는 1.0mass%에서 거의 포화한다. 바람직한 범위는 0.05∼0.5mass%, 더욱 바람직하게는 0.1∼0.3mass%이다.

이상과 같이, 검계 물질이나 셀룰로스계 증점제는 유기 바인더로서 바람직하게 이용할 수 있다.

또한, 아라비아검이나 구아검, CMC 등의 유기 바인더를 사용할 때에는 분말인채 첨가하는 것이 바람직하다. 물에 용해시키고 나서 소결원료에 첨가하면, 조립체에 유기 바인더가 코팅상태로 부착되고, 조립이 이루어지기 때문에, 첨가량의 증가가 필요하게 된다. 따라서, 유기 바인더를 분말의 상태에서, 조립수와 함께 첨가하고, 혼합·조립하거나, 혹은 유기 바인더를 분말의 상태에서 첨가하고, 혼합하고, 조립수를 후첨가하고, 조립하는 것에 의해, 유기 바인더를 현수상태로 하여, 적은 첨가량으로 강도를 발현시키도록 하는 것이 바람직하다.

도 6 및 도 7은 조립강도에 미치는 바인더의 부존상태의 영향을 나타내는 것으로서, 아라비아검이나 구아검, CMC 등의 유기 바인더를 사용할 때에는 분말인 채 첨가하면, 조립강도를 높일 수 있는 원리를 설명하는 도면이다. 즉, 도 6은 분체 충전층중에 있어서의 바인더의 분포상태를 모식적으로 나타낸 것이고, (a)는 젖음성이 없는 경우, 혹은 분체중, 바인더를 분체로 첨가한 상태의 경우(편절(偏折; 분리)상태)를, (b)는 젖음상태의 경우(현수상태)를, (c)는 코팅상태(미리 바인더를 녹인 상태에서 생성)를 나타낸다.

또, 도 7은 현수상태의 결합강도와 코팅상태의 결합강도의 관계(「엔지니어링 세라믹스) 기보당(技報堂: Gihodo shuppan Co., Ltd.))를 나타내는 것으로서, 종축의 (S/So)는 (성형체 강도/바인더 강도)이고, 횡축은 바인더 첨가량이다. 도 7로부터 바인더 첨가량이 동일해도 코팅상태(코팅형상 결합)에 비해, 현수상태(현수형상 결합) 쪽이 수배의 성형체 강도가 얻어지는 것을 알 수 있다. 그 때문에, 상기한 바와 같이, 아라비아검이나 구아검, CMC 등의 유기 바인더를 사용할 때에는 분말인 채 첨가하고, 조립하면, 유기 바인더는 조립수에 완전히 용해되지 않고, 도 6의 (b)의 상황이 생겨 강도향상 효과가 발현된다. 즉, 그 경우에는 동일량의 바인더 첨가량이어도 수배의 강도가 발현되므로, 적은 양의 유기 바인더의 첨가로 고강도를 실현할 수 있다. 이것이 조립 후, 건조공정을 경유할 때, 건조에 견딜 수 있는 강도를 적은 유기 바인더 첨가로 실현할 수 있는 이유이다.

발명자들은 또한 본 발명을 저코스트로 실현하기 위해, 첨가량을 삭감할 수 있는 유기 바인더의 첨가방법을 검토했으므로, 도 8을 이용하여 설명한다.

도 8의 (a)는 유기 바인더를 분말상태에서 첨가, 혼합하고((1)의 상태), 그 후, 조립수를 첨가, 혹은 분말형상 유기 바인더를 조립수와 함께 첨가한 경우의 상태를 나타낸 것이고, 이 경우에는 소결원료의 광석(반광도 포함)중에서는 다수의 공극이 존재하고 있으며, 이 공극(다공)에 바인더가 침입하고((2)의 상태), 그 결과, 조립강도에 기여하는 광석 표면의 바인더량이 감소하는((3)의 상태) 것을 알아내었다.

그래서, 이 결과를 토대로 더욱 검토한 결과, 바인더 첨가량을 더욱 삭감하고, 본 발명을 더욱 저코스트로 실현하기 위한 유기 바인더의 첨가방법으로서, 도 8의 (b)에 나타낸 바와 같은 조립수 첨가후에 바인더를 후첨가하는 방법을 발견하였다. 이 방법은 미리 광석내의 공극을 물로 충전((1)의 상태)하고, 그 후, 바인더를 첨가하고, 조립하는((2)의 상태) 것에 의해, 광석 표면에 바인더를 고이도록 하는((3)의 상태) 방법이다. 광석 표면에 바인더가 고이는 것에 의해 입자간의 결합이 개선되고, 성형체(의사입자) 강도가 더욱 향상된다. 즉, 광석 공극에 침입하는 무효 바인더량을 삭감할 수 있기 때문에, 더욱 적은 첨가량으로 건조에 견딜 수 있는 조립 의사입자 강도를 실현하는 것이 가능하게 된다.

또한, 상기 도 8의 (b)의 상태를 더욱 확실하게 실현하기 위해, 도 9에 나타낸 바와 같은 유기 바인더의 첨가방법을 개발하였다. 이 방법은 상기 탄재를 포함하는 소결원료에 물과 바인더를 첨가하여 조립할 때, 소결원료로서 사용하는 원료로부터 구해지는 적정 수분값보다 과잉의 수분값으로 조립하는 것을 특징으로 하는 것이다. 건조공정을 거치지 않은 소결 조업에 있어서 조립수의 과잉은 습윤대의 확대를 초래하게 된다. 그 때문에, 소결원료 조립시의 조립수의 첨가량은 소결원료로 되는 광석의 조립에 필요한 최소한의 양으로 제한하여 첨가하는 것이 상법(常法)이다.

여기서, 본 발명에 있어서의 상기 적정 수분값은 에를 들면 조립에 필요한 수분을 이용하는 광석마다 구해 두고, 소결원료로서 조합하는 광석의 필요 수분의 평균값 혹은 젖음성이 나쁜 광석에 맞춘 조립 수분값을 말하며, 이 수분값은 통상, 5.5∼7.5mass%의 범위에 있다. 본 발명은 유기 바인더를 첨가한 경우, 현상의 적정 수분값에서는 도 9의 (a)에 나타내는 바와 같이, 결합 불충분 영역이 존재한다고 고려하고, 도 9의 (b)와 같은 조립상태를 실현하기 위해, 조립수를 증가하는 것을 검토하였다. (b)는 유기 바인더 분말과 조립수를 동시 첨가하는 예를 나타낸 것이며, 적정 수분을 넘어 조립수를 첨가하면, 소결원료에 충분히 조립수가 널리 퍼지기 때문에((1)의 상태), 조립후에도 충분한 수분을 가지므로((2)의 상태), 조립수의 전개부족은 해소되어, 첨가한 유기 바인더의 결합 불충분이 생길 염려는 없다((3)의 상태). 또한, 본 발명에서는 조립수를 증가해도, 조립 후, 의사입자는 건조되기 때문에, 소결 조업에 있어서도 악영향은 없다.

또한, 본 발명에 있어서 적정 수분값보다 과잉의 수분값은 상법의 소결 조업이 5.5∼7.5mass%의 범위인데 반해, 그 값보다도 1∼3mass% 높은 조립 수분값이다. 증분량이 1mass%보다 과소이면, 상기 효과는 발휘되지 않으며, 적어도 1mass% 이상이 필요하다. 한편, 상한값은 조립 의사입자가 얻어지는 영역, 슬러리화에 이르지 않는 영역이면 좋다. 단, 수분값을 너무 올리면, 건조에 필요한 코스트가 증가하기 때문에, 실용상, 과잉수는 3mass% 이하로 하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 상법의 소결 조업이 5.5∼7.5mass%이 범위에 대해, 그보다 1∼2mass% 과잉의 수분량이다.

또한, 본 발명은 무기 바인더의 사용을 방해하는 일은 없다. 상기 무기 바인더가 벤토나이트, 물유리로 이루어지는 군에서 선택될 때에는 유기 바인더와의 병용은 유효하다. 벤토나이트, 물유리로부터 선택되는 무기 바인더는 유기 바인더 사용시의 증점재로서 작용하고, 유기 바인더의 첨가량을 삭감하는 효과를 발휘하며, 병용에 의해서 바인더로서의 작용효과가 감소되는 일은 없다.

도 10은 유기 바인더로서 CMC를, 무기 바인더로서 벤토나이트를 병용했을 때의 작용효과를 설명하는 도면이다. 조립수와 함께 첨가한 벤토나이트가 광석간의 공극을 막기 때문에, CMC 첨가량을 삭감하는 효과를 발현한다. 다른 유기 바인더와 병용한 경우에도 마찬가지이다.

본 발명에 적합한 각종 유기 바인더를 첨가량과 첨가방법(과잉수 사용, 무기 바인더와의 병용예)을 바꾸어 포트시험을 실행한 결과를 표 3에 나타내었다. 비교예, 발명예 모두 사용 소결원료는 동일하게 하고, 층두께도 400mm로 일정하게 하였다. 비교예 1은 종래법인 생석회를 바인더로서 사용한 예이지만, 이 예에서는 건조시의 조립 의사입자의 붕괴를 방지하기 위해, 건조를 하지 않고 소결시험을 실행하였다. 또, 발명예 1∼3은 구아검, 아라비아검, CMC의 유기 바인더를 사용한 예이고, 유기 바인더의 첨가량이 0.10mass%이어도, 수분 7.5mass%에서 건조 수분 1.8∼2.1mass%에 이르는 건조에 견디고, 또한 소결시간은 20∼30% 단축되어 있다. 또, 과잉수 사용, 무기 바인더와의 병용예인 발명예 4, 5에 있어서는 유기 바인더의 사용량이 발명예 1∼3에 비해 적음에도 불구하고, 의사입자의 조화직경의 상승이 보이고, 소결시간도 33∼37%의 단축이 얻어지고 있으며, 유기 바인더 첨가량의 저감에 의한 저코스트화와, 생산성의 대폭적인 향상효과가 보였다.

상기 이외에 이용할 수 있는 유기계 바인더로서는 에를 들면 웰란검(welanGum)과 같이 유기계 바인더 혹은 카르본산기를 갖는 유기계 바인더 등을 들 수 있다. 이 무기계 바인더 및/또는 유기계 바인더의 선택은 소결원료와의 상성(相性) 등을 고려하여 적절히 결정하면 좋다.

또한, 유기 바인더를 사용할 때에는 생석회를 바인더로서 병용하는 것을 피하는 것이 바람직하다. 생석회와 병용하면, 검계 물질, 셀룰로스계 증점제의 카르본산기와 생석회에 포함되는 Ca^{2 +} 이온이 반응하여 바인더 작용을 감소시키고, 조립성이 저하하여 통기성의 악화를 초래하기 때문이다.

또, 유기 바인더를 사용하는 경우에 있어서, 유기 바인더량을 저감하고, 저코스트화를 겨냥하기 위해서는 소결원료로서 반광의 사용량을 감소하거나, 절제하는 것이 바람직하다. 다공질인 반광은 첨가한 바인더를 다공내에 흡수하고, 그 효과를 줄인다. 그 때문에, 반광의 다량 사용은 바인더의 사용량의 증가를 필요로 하고, 또 흡수에 의해 바인더가 부족한 경우에는 의사입자의 건조시에 있어서의 붕괴를 야기하기 때문이다.

(2) 열매의 온도 및 의사입자의 습기의 검토

본 발명에서 이용하는 열매의 온도는 의사입자의 가열·승온이 진행했을 때에, 해당 의사입자의 붕괴나 폭발 균열 현상을 야기시키지 않는 온도로 할 필요가 있다. 또, 조립기의 후반부분에 있어서 예비건조를 실행하고, 다음에 회전가마에서 본건조를 실시하는 바와 같은 경우에는 본건조시의 열매는 예비건조를 실행하지 않는 건조형태의 경우보다 고온의 것을 사용할 수 있다. 즉, 예비건조시에는 80℃ 이상, 바람직하게는 100℃ 이상의 열매를 사용하고, 본건조시에는 200℃를 넘는 열매를 사용하는 등 하여, 건조온도를 서서히 올려 가는 건조형태를 취할 수 있다. 물론, 예비건조를 실행하지 않는 건조형태에서는 200℃이상의 열매를 사용하여 건조를 실행하는 것도 가능하다. 이들 건조에 적용하는 열매의 온도는 무기계 바인더나 유기계 바인더의 첨가량, 건조설비의 규모를 감안하여 적절히 결정하면 좋다.

다음에, 도 11은 의사입자의 건조의 정도가 의사입자의 소결성에 미치는 영향에 대해 조사하고, 그 결과를 의사입자수분(mass%)과 소결시간(분)의 관계로서 나타낸 것이다. 도 11로부터, 의사입자의 수분이 4mass% 이하로 되면, 소결시간이 급속히 단축되는 것을 알 수 있다. 따라서, 상기 열매에 의한 건조는 의사입자의 수분량이 4mass% 이하로 될 때까지 실행할 필요가 있으며, 본 발명에 있어서 조립 소결원료를 건조시키고, 4.0mass% 이하의 수분을 갖는 건조 조립 소결원료를 생성하는 건조공정을 필요로 하는 이유이다. 바람직한 수분량은 3mass% 이하, 더욱 바람직하게는 2mass% 이하이다.

상술한 바와 같이, 소결원료의 처리공정을 경유하여 얻어지는 조립 소결원료중의 수분 함유량을 4.0mass% 이하로까지 내릴 수 있으면, 이것을 소결기에 장입하는 것에 의해, 장입층(소결베드)의 연소-용융대 아래에 습윤대가 생성하지 않거나, 생성했다고 해도 습윤대의 크기(상하방향의 두께)를 작게 할 수 있다. 그 결과, 습윤대의 생성에 기인하는 통기저항을 작게 할 수 있을 뿐만 아니라, 소결속도의 향상을 초래하여, 소결광의 생산효율을 향상시킬 수도 있다. 또한, 동일한 통기저항으로 소결조업을 실행하는 경우에는 소결베드 층두께(장입층 두께)를 크게 할 수 있으므로, 수율의 향상도 도모할 수 있고, 또한 장입층 상층부의 열을 유효 이용할 수 있게 되므로, 소결광의 제조에 필요한 탄재량도 삭감하는 것이 가능해진다.

도 12는 탄재량을 나타내는 응결재 비와, 소결강도를 나타내는 텀블러강도의 관계를 나타낸 것으로, 통상은 탄재(응결재)의 양을 줄이면, 소결광 강도가 저하한다. 그러나, 층두께와 소결광 강도의 관계를 도 13에 나타낸 바와 같이, 습윤대에 관한 통기저항을 감소시켜, 팰릿 위의 장입층의 통기저항을 대폭 감소시키고, 소결베드 층두께(장입층 두께)를 크게 할 수 있으면, 장입층 상층부의 열을 유효 이용할 수 있게 되므로, 소결광의 강도를 높이는 것이 가능하게 되고, 더 나아가서는 소결광의 제조에 필요한 탄재량을 삭감할 수 있다.

(3) 열매의 종류 및 건조방법의 검토

회전가마에서 입자를 전동하여 건조를 진행시킬 때에 이용하는 건조용 열매의 배기가스는 그 온도가 높으면, 의사입자내의 수분이 급속이 증발하고, 해당 입자가 폭발 균열(붕괴)을 일으킬 우려가 있다. 또한, 의사입자끼리의 충돌에 의해 의사입자의 붕괴가 일어날 가능성도 크다. 이 경우, 상기 회전가마의 배출구측으로부터 향류(向流)로 공급하는 건조용 열매의 배기가스는 희석하여 적정 온도의 열풍으로 한 후에 사용하는 것이 바람직하다.

또, 탄재를 포함하는 소결원료의 의사입자에 물과 상기 바인더를 혼합하여 조립할 때, 조립 행정의 후반부분에서 조립 의사입자에 예비건조를 가하고, 그 후, 상기 회전가마에서 교반-건조를 실시하면, 건조과정이 예비건조와 본건조를 겸하게 되므로, 상기 회전가마에서의 전동교반-건조시에 있어서의 폭발 균열 방지에 유효하게 작용한다. 또한, 유기 바인더를 사용하여 조립을 실행하는 경우에는 상기 건조과정 외에, 조립공정의 후반부분(조립후의 단계)으로부터 예비·본건조 과정을 거치는 건조과정에 있어서의 건조시의 폭발 균열 방지에도 유효하게 작용한다.

또한, 조립기의 후반부분에서 실행하는 상기 예비건조는 회전가마내에 공급하는 의사입자의 승온조작을 위한 가열 조작에 머물러도 좋다. 그것은 회전가마내에 공급하는 의사입자가 미리 승온되기 때문에, 예비건조 조작을 가하는 경우와 마찬가지로, 그 후의 상기 회전가마에 의한 교반-건조의 건조과정이 의사입자의 승온, 건조과정으로 순차 진행하기 때문에, 상기 회전가마에 의한 교반-건조시의 폭발 균열을 경감 내지 방지할 수 있기 때문이다.

또, 본 발명에서는 상술한 조립과정에서 가하는 예비건조를 그대로 본건조의 처리로 할 수도 있다. 즉, 소결광을 제조할 때에, 탄재를 포함하는 소결원료 입자에 물과 조립용 바인더를 더하여 혼합 조립하는 동시에, 조립공정의 후반부분에서 조립 의사입자에 건조를 가하고, 4.0mass% 이하까지 수분을 제거한 후, 소결기 팰릿 위에 장입하고 소결하는 방법이어도 좋다.

상술한 예비건조를 본건조로 하기 위해서는 조립과정에서의 유기계 바인더의 첨가량을 상기 예비건조·본건조와 경유하는 조립과정에서의 유기 바인더량보다 높게 하여, 의사입자의 강도를 건조과정에서의 붕괴에 견디는 바와 같이 상승시켜 두는 것이 바람직하다. 즉, 유기 바인더를 사용하는 것에 의해, 조립과정에서의 의사입자의 강도를 상승시켜, 건조과정에서의 붕괴에 견딜 수 있도록 해 두는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 소결광의 제조방법으로서는 탄재를 포함하는 소결원료에 물과 바인더를 혼합하고, 조립하여 의사입자로 한 후, 그 일부의 것을 회전가마에서 건조시켜 4.0mass% 이하의 수분으로 한 후, 이 탈수된 일부의 건조 의사입자와 나머지의 미건조 의사입자를 혼합하고, 그 후, 이들 혼합물을 소결기의 팰릿에 장입하고 소결시키는 방법이어도 좋다. 즉, 이 방법은 조립한 의사입자의 일부를 회전가마에 의한 건조공정으로 돌리고, 그 후, 건조에 기여하지 않았던 의사입자와 혼합하는 것에 의해서, 건조공정에서 생긴 의사입자의 붕괴부분을 소결에 해가 없도록 혼합 과정에서 부착시켜, 의사입자중의 미립부분을 감소시킨다고 하는 것이다.

이러한 건조, 혼합처리에 대해서도 회전가마를 채용한다는 효과에 변함은 없으며, 회전가마의 채용이 대량처리에 적합하고, 의사입자의 미분의 감소에도 유효하다. 또, 의사입자의 일부를 건조시키는 경우에도, 회전가마의 회전-교반에 의한 혼합조작에 의해 균일화가 이루어지고, 이러한 건조과정을 거친 의사입자도 또 함수율이 낮기 때문에, 습윤대의 형성이 축소되고, 소결 조업상의 문제를 발생시키는 일은 없다.

다음에, 습윤대의 축소에 효과가 있는 본 발명에 적합한 건조패턴의 예를 도 14를 이용하여 설명한다. 도 14의 (a)는 회전가마를 거쳐 조립 의사입자를 건조시키는 도 4에 나타낸 본 발명에 관한 소결 프로세스의 대표적인 적용예의 하나이다.

도 14의 (b)는 혼합용 드럼믹서, 다음에 조립용 드럼믹서로 순차 소결원료 입자의 처리가 실행되는 공정에 있어서, 조립용 드럼믹서측이고, 그 배출구측으로부터 열매를 공급하고 건조시키는 예이다. 이 건조형태에서는 건조시에, 의사입자에 가해지는 건조 부하가 과대하게 되기 때문에, 유기계 바인더의 첨가량을 다른 (a), (c)∼(e)의 경우보다 많게 하고, 의사입자 강도를 높게 한 경우에 적용하는 것이 바람직하다.

도 14의 (c)는 전술한 건조 부하를 경감하기 위해, 조립용 드럼믹서를 실질적으로 확대한(장척형 믹서) 구성으로 하고, 그 배출구측으로부터 열매를 도입하여 건조시키도록 한 예이다. 조립용 드럼믹서를 이와 같이 구성하면, 조립용 드럼믹서의 전반의 영역에서 조립이 완료되고, 조립이 완료된 의사입자는 그 후 조립 믹서의 회전에 수반하여 배출측으로 이송되어 가는 과정에서 열매와 서서히 접촉하여 건조가 실행되기 때문에, 의사입자의 수분을 소정의 레벨로 하기 위한 시간을 상기 (b)의 예보다 연장시킬 수 있고, 의사입자로의 건조 부하가 경감되기 때문에, 의사입자의 붕괴가 감소하는 것 이외에, 유기계 바인더 사용량도 (b)에 비해 저감할 수 있다.

도 14의 (d)는 열매를 회전가마에 도입하여 건조를 실행하는 것 이외에, 조립단계에서도 건조를 실행하는 예이다. 이 방법은 조립용 드럼믹서측에도 열매를 공급하여, 예비건조시키기 때문에, 상기 회전가마측에서의 급격한 건조에 의한 입자 붕괴를 피하는 유효한 수단이 된다. 즉, 이 방법에 의하면, 의사입자에 가해지는 건조 부하가 서서히 상승하게 되고, 의사입자의 붕괴를 대폭 저감할 수 있다. 이 예에 있어서, 회전가마에 공급하는 열매와 조립용 드럼믹서에 공급하는 열매를 독립시키고 있는 것은 각각의 열매의 공급온도를 제어하기 위한 것과, 함수 열매의 재이용을 방지하기 위함이다.

도 14의 (e)는 혼합용 드럼믹서와 조립용 드럼믹서가 통합된 형태의 소결용 믹서를 사용하는 예이며, 이 소결용 드럼믹서의 후방에 건조용의 회전가마를 배치하여 열매를 공급, 건조하는 예이다.

또, 도 15는 조립 소결원료의 일부만을 건조시키고, 그 밖의 건조가 실시되지 않았던 조립 소결원료를 건조용 회전가마의 배출구측의 하류에 배치한 혼합용 드럼믹서에 공급하여, 그 양자를 혼합하여 사용하는 예를 나타내고 있다. 이 방법은 건조후의 의사입자를 균일하게 분포시키기 위한 것과, 이 의사입자에 건조시에 붕괴하여 분화된 소결원료분을 부착시켜, 균일하게 분포된 장입층을 형성하는데 유리하다.

상기에 설명한 본 발명에 관한 소결광의 제조방법을 채용하는 것에 의해, 의사입자의 함수량을 4.0mass% 이하로 하는 것이 용이하게 되고, 더 나아가서는 오랜기간의 소망이었던 습윤대의 축소를 용이하게 실현할 수 있게 된다.

<실시예>

<비교예 1, 2>

비교예 1은 특허문헌 4에 기재된 도 1에 나타낸 장치를 이용하고, 배기가스를 조립장치에 보내어 소결원료를 건조시키는 예이다. 즉, 이 비교예 1의 건조방법은 소결원료를 무기계 바인더를 통해, 혼합(혼합용 드럼믹서(2a)), 조립(조립용 드럼믹서(2b))하여 의사입자를 제조할 때, 조립용 드럼믹서(2b)의 의사입자 배출측으로부터 소결기의 후반위치의 고온배기가스, 혹은 소결광 쿨러(12)의 배기가스를 열매로서 공급하여, 조립용 드럼믹서(2b)에 있어서 건조를 실시하는 방법이다. 이 비교예 1에서는 소석회나 생석회, 벤토나이트 등 무기계 바인더만을 사용하여, 통상의 소결원료 배합을 이용하여 포트시험을 실행하였다.

또한, 비교예 1과 마찬가지의 원료 배합으로, 하기의 본 발명예와 동일하고, 도 4에 나타내는 장치를 이용하여 건조를 실행한 에에서는 조립용 드럼믹서(2b)내에서 소결원료 입자와 배기가스(열매)의 접촉에 의한 건조과정에서, 의사입자에 다량의 붕괴가 발생하였다. 발명자들의 관찰에 의하면, 건조가 진행한 단계에서, 조립처리(의사입자화)에 사용한 무기계 바인더(생석회, 소석회, 벤토나이트 등의 -1.0mm 이하의 무기계의 미립자)의 입자결합력이 소실하여, 조립, 세립, 미립입자로 되돌린 상태가 대량으로 보이고, 이것을 소결기 팰릿 위에 장입하여 소결을 실행했을 때, 통기저항이 반대로 상승하고, 소결 생산성의 대폭 저하와 대량의 소성 불균일이 발생하여, 정상적인 소결조업을 방해하고, 소결조업이 곤란한 결과로 되었다.

<발명예 1, 2, 3>

발명에 1∼3은 도 4에 나타내는 본 발명에 적합한 프로세스의 적용예이다. 이 방식은 우선 혼합용 드럼믹서(2a)와 조립용 드럼믹서(2b)의 사이에서, 본 발명이 기대하는 특성(물이 증발, 건조하는 100℃이상에서도 증발하지 않고, 조립강도를 유지하는 특성)을 갖는 유기계 바인더, 카르본산기를 갖는 유기계 바인더를 첨가하여 조립하고, 그 후, 건조용의 회전가마(3)를 이용하여 건조시키는 예이다. 이들 예에 있어서는 유기계 바인더는 조립용 드럼믹서(1차 믹서)(2b)의 입구측에서, 혼합후의 소결원료 입자에 첨가된다. 그리고, 그 후에 계속되는 조립용 드럼믹서(2차 믹서)(2b)에서는 상기 유기계 바인더의 주작용에 의해서 의사입자가 형성되고, 해당 의사입자는 건조용 회전가마(3)에 공급된다.

이 건조용 회전가마(3)의 배출구측으로부터 가마내에 취입하는 건조용의 열매에는 소결기의 배광부측에 위치하는 바람상자군(고온배기가스가 얻어지는 개소)으로부터 공급되는 배기가스를 이용하였다. 도 4에 나타낸 (13)은 상기 바람상자로부터 고온의 배기가스를 추출하기 위한 배기가스 추출지관이고, (14)는 배기가스 공급배관, (15)는 배기가스 추출을 위한 팬을 나타낸다. 또한, 추출된 배기가스는 온도조정기(16)에 보내져 희석기체와 혼합되거나 혹은 그대로 건조용 열매로서 열매 공급배관(17)에 의해 상기 회전가마(3)의 배출구측으로 보내져, 상기 회전가마(3)내에 취입된다. 이 회전가마(3)내에서, 의사입자의 전동-교반에 의한 열교환에 의해서 의사입자의 건조가 이루어지고, 이 건조에 수반하여 발생하는 수증기를 수반하는 배기가스는 회전가마(3)의 입구측으로부터 배출되고, 그 후, 집진기 등으로 보내진다.

상기 본 발명에 적합한 발명예 1∼3의 프로세스를 실시했을 때의 포트시험의 성적을 비교예 1과 비교하여 표 4에 나타낸다. 표 4로부터, 바인더로서 유기계 바인더를 이용한 것 이외는 비교예 1과 동일한 소결원료를 사용한 발명예 1에서는 소결시간이 단축되어, 생산율이 상승하였다. 또, 발명예 2는 유기계 바인더의 종류를 발명예 1로 변경한 예이고, 의사입자의 강도가 상승하고, 장입밀도의 변화가 적으며, 소결시간은 더욱 단축되고, 생산율도 대폭 향상되어 있다. 또한, 발명예 3은 유기계 바인더의 종류와, 팰릿 위의 장입층의 두께를 400mm에서 600mm로 변경하고, 그 밖은 발명예 2와 동일한 조건으로 한 예이다. 이 예에서는 장입층의 밀도는 발명예 2와 동일하고, 장입층 두께를 600mm로 크게 했음에도 불구하고, 소결시간은 비교예 1과 동등정도이고, 결과적으로 생산율, 수율의 대폭적인 향상이 얻어졌다. 또한, 배기가스 최고온도도 높고 충분한 소결을 실현할 수 있는 것이 판명되었다.

이상의 결과로부터, 통상의 조립 기술에서 건조시키는 방식을 취하는 프로세스(비교예 1)에서는 의사입자가 붕괴하여 생산성이 저하했지만, 이 방식 하에서도 유기계 바인더를 첨가하는 것에 의해, 건조에 견딜 수 있는 의사입자로 하면, 도 4에 나타내는 건조방식과의 병용에 의해, 생산율은 비교예 1의 1.41을 베이스로 한 경우, 발명예 1에서는 1.58(12% 증가), 발명예 2에서는 1.96(39% 증가)로 상승하고, 또한 발명예 3에서는 생산율(1.86(32%증가))와 함께 수율의 대폭적인 향상(79.2→88.1%)도 얻어지고 있으며, 본 발명의 방법이 우수한 것이 확인되었다.

<실시예 2>

표 5에 나타낸 각종 조건에서, 소결원료를 조립, 건조시켜, 소결시험을 실행하고, 소결중의 풍량, 소결시간 및 생산율을 측정하고, 그 결과를 표 5중에 병기하였다, 반광없음 쪽이 효과가 크고, 소결시간은 모두 단축되어 있다.

도 16은 소결원료에, 바인더로서 물과 생석회를 드럼믹서로 첨가하고, 건조를 실행하는 일 없이 소결하는 통상 프로세스 A와, 상기 통상 프로세스 A에 있어서의 생석회 대신에 아라비아검을 분말의 상태에서 첨가하는 프로세스 B 및 상기 아라비아검을 수용액으로서 첨가하는 프로세스 C를 비교하고, 유기 바인더의 첨가방법이 소결성에 미치는 영향을 비교한 것이다. 이 결과로부터, 유기 바인더는 분말인 채 첨가하는 것이 바람직한 것을 알 수 있다.

또, 도 17은 유기 바인더(아라비아검)를 사용하는 경우에, 또한 생석회를 바인더로서 병용하는 것의 소결성에의 영향을 보기 위해, 생석회의 첨가가 있는 경우(프로세서 D)와 없는 경우(프로세스 B)의 소결성을 상기 통상 프로세스 A를 베이스로 하여 비교하여 나타낸 것이다. 도 17로부터 유기 바인더는 생석회와 공존시키면 반대로 통기성의 악화를 초래하는 것을 알 수 있다.

또, 도 18은 유기 바인더(아라비아검)를 사용하는 경우에, 소결원료중에 반광이 포함되는 경우(프로세스 B)와 포함되지 않는 경우(프로세스 E)의 소결성을 상기 통상 프로세스 A를 베이스로 하여 비교하여 나타낸 것이다. 도 18로부터, 유기 바인더의 효과는 반광을 포함하지 않는 쪽이 큰 것을 알 수 있다.

<실시예 3>

표 6에 나타낸 각종 조건에서, 소결원료를 조립, 건조시키고, 실기에서 소결실험을 실행하고, 소결중의 풍량, 소결시간 및 생산율을 측정하고, 그 결과를 표 6중에 병기하여 표시하였다. 소결 실험은 각각의 조건에서, 층두께를 표준적인 600mm로 한 경우와 900mm로 상승시킨 경우의 2개의 수준으로 실행하고, 600mm의 소결기 조업에 있어서는 탄재 5.5mass%를 기준으로 하고, 900mm의 소결기 조업에서는 층두께가 증가해 있기 때문에, 탄재를 4.0mass%를 기준으로 하였다.

비교예 1은 종래기술의 무기계의 바인더를 사용한 에이고, 소결기 조업에 있어서의 소결시간은 층두께가 600mm에서는 30분, 900mm에서는 층두께 증가분만큼 시간이 연장되어 45분이었다.

한편, 발명예 1∼4는 아라비아검의 생산량이 세계적으로 과소이기 때문에, 아라비아검 이외의 유기 바인더를 사용한 실시예이다, 어느 발명예도 비교예 1에 비해 소결시간이 단축되고, 또 층두께를 900mm로 하는 소결기 조업에 있어서도 비교예 1의 600mm의 소결기 조업과 손색이 없거나 또는 그보다 소결시간이 단축되는 결과로 되고, 성품 소결광의 생산성의 대폭적인 향상을 달성할 수 있다. 또, 평균풍량으로부터 알 수 있는 바와 같이, 소결시의 장입층 전체에 있어서의 통기성이 향상하여, 충분한 통기량을 확보할 수 있기 때문에, 소결광의 품질의 균일화도 실현되어 있다. 또, 층두께를 900mm로 한 소결기 조업에 있어서도 충분한 평균풍량을 확보할 수 있는 통기성을 보이고 있기 때문에, 900mm 이상의 층두께 조업도 어떠한 지장도 없이 실행할 수 있는 것이 판명되었다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 습윤대의 생성을 저감 내지 소멸할 수 있으므로, 기존의 소결기에 있어서도 설비의 개선 등을 하는 일 없이, 소결원료 장입층의 두께(소결베드 층두께)를 600mm에서 900mm 혹은 900초과까지 증가시켜 소결조업을 실행하는 것이 가능하게 되고, 또한 소결에 사용하는 탄재량의 삭감 등을 실현할 수 있다. 또, 본 발명에 의하면, 소결원료 장입층의 두께(소결베드 층두께)를 증가시키는 조업을 실행해도, 소결시간의 대폭적인 단축을 실현할 수 있다.

본 발명에 의하면, 소결기 팰릿 위의 장입층중에 퇴적시키는 조립 소결원료 입자의 수분을 미리 4.0mass% 이하로 조정하여 이루어지는 건조 조립 소결원료를 사용하는 것에 의해, 해당 장입층중의 습윤대의 생성을 저감 내지는 소멸시킬 수 있게 되기 때문에 장입층 전체의 통기저항의 향상을 초래하여, 성품 소결광의 생산성의 대폭적인 향상과 품질의 균일화, 효율화가 달성된다.

또, 본 발명에 따르면, 습윤대의 생성을 저감 내지 소멸할 수 있기 때문에, 소결기의 조업에 있어서, 소결원료 장입층의 두께(소결베드 층두께)를 증가시키는 것이 가능하게 되고, 더 나아가서는 소결에 사용하는 탄재량의 삭감 등을 실현할 수 있다.

Claims (24)

1. 탄재를 포함하는 소결원료에 물과 바인더를 첨가하여 조립하고 조립소결원료를 생성하는 조립공정과,

   상기 조립소결원료를 건조시키고 4.0mass% 이하의 수분의 건조 조립소결원료를 생성하는 건조공정과,

   상기 건조 조립소결원료를 소결기에 장입하고 소결하는 소결공정을 갖는 것을 특징으로 하는 소결광의 제조방법.
2. 탄재를 포함하는 소결원료에 물과 바인더를 첨가하여 조립하고 조립소결원료를 제조하는 조립공정과,

   상기 조립소결원료의 적어도 일부인 제 1 조립소결원료와 나머지의 제 2 조립소결원료로 분류하는 분류공정과,

   제 1 조립소결원료를 건조시키고 4.0mass% 이하의 수분의 건조 조립소결원료를 생성하는 건조공정과,

   상기 건조 조립소결원료와 제 2 조립소결원료를 혼합하고 혼합 조립소결원료로 하는 혼합공정과,

   상기 혼합 조립소결원료를 소결기에 장입하고 소결하는 소결공정을 갖는 것을 특징으로 하는 소결광의 제조방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 분류공정은 상기 조립소결원료를 적어도 50% 이상의 제 1 조립소결원료와 50% 미만의 제 2 조립소결원료로 분류하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 소결광의 제조방법.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 건조공정이 회전가마를 사용하여 조립소결원료를 건조시키는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 소결광의 제조방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 건조공정이 회전가마의 조립소결원료 배출구측으로부터 회전가마내에 건조용 열매를 공급하여, 회전가마내의 조립소결원료를 건조시키는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 소결광의 제조방법.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 조립공정이 조립기를 사용하여 탄재를 포함하는 소결원료에 물과 바인더를 첨가하여 조립하고 조립소결원료를 생성하는 것으로 이루어지고,

   상기 건조공정이 상기 조립기의 조립소결원료 배출구측으로부터 조립기내에 건조용 열매를 공급하여, 조립기내의 조립소결원료를 건조시키는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 소결광의 제조방법.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 조립공정이 조립기를 사용하여 탄재를 포함하는 소결원료에 물과 바인더를 첨가하여 조립하고 조립소결원료를 생성하는 것으로 이루어지고,

   상기 건조공정이 상기 조립기의 조립소결원료 배출구측으로부터 조립기내에 건조용 열매를 공급하여, 조립기내의 조립소결원료를 건조시키는 것으로 이루어지는 제 1 건조공정과, 상기 제 1 건조공정을 거친 조립원료를 회전가마를 사용하여 건조시키는 제 2 건조공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 소결광의 제조방법.
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 건조공정이 200℃∼500℃의 온도를 갖는 건조용 열매를 사용하여 조립소결원료를 건조시키는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 소결광의 제조방법.
9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 건조공정이 소결기의 배광부측에 있는 바람상자군에서 발생하는 배기가스를 건조용 열매로서 사용하여 조립소결원료를 건조시키는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 소결광의 제조방법.
10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

    상기 건조공정이 소결광 쿨러에서 발생하는 배기가스를 건조용 열매로서 사 용하여 조립소결원료를 건조시키는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 소결광의 제조방법.
11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

    상기 바인더가 물이 증발된 후에도 바인더로서 작용을 갖는 유기 바인더로 이루어지는 것을 특징으로 하는 소결광의 제조방법.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 유기 바인더가 소결원료에 대해 0.01∼1.0mass%의 비율로 첨가되는 것을 특징으로 하는 소결광의 제조방법.
13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

    상기 조립공정이 탄재를 포함하는 소결원료에 분말의 유기 바인더와 물을 첨가하여 조립하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 소결광의 제조방법.
14. 제 11 항에 있어서,

    상기 유기 바인더가 검계 물질 또는 셀계 증점제인 것을 특징으로 하는 소결광의 제조방법.
15. 제 14 항에 있어서,

    상기 검계 물질이 구아검 또는 아라비아검인 것을 특징으로 하는 소결광의 제조방법.
16. 제 14 항에 있어서,

    상기 셀계 증점제가 카르복시메틸 셀룰로스인 것을 특징으로 하는 소결광의 제조방법.
17. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

    상기 바인더가 무기 바인더와 유기 바인더로 이루어지는 것을 특징으로 하는 소결광의 제조방법.
18. 제 17 항에 있어서,

    상기 유기 바인더가 검계 물질 또는 셀계 증점제인 것을 특징으로 하는 소결광의 제조방법.
19. 제 18 항에 있어서,

    상기 검계 물질이 구아검 또는 아라비아검인 것을 특징으로 하는 소결광의 제조방법.
20. 제 18 항에 있어서,

    상기 셀계 증점제가 카르복시메틸 셀룰로스인 것을 특징으로 하는 소결광의 제조방법.
21. 제 17 항에 있어서,

    상기 무기 바인더가 벤토나이트, 물유리와, 펄프로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 소결광의 제조방법.
22. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

    상기 조립공정이 소결원료로서 사용하는 원료로부터 구해지는 적정 수분값보다 과잉의 수분값으로, 탄재를 포함하는 소결원료에 물과 바인더를 첨가하여 조립하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 소결광의 제조방법.
23. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

    상기 소결공정이 적어도 600mm 이상의 층두께로 소결하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 소결광의 제조방법.
24. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

    건조공정의 전에 상기 조립소결원료를 예비건조시키는 예비건조공정을 추가로 갖는 것을 특징으로 하는 소결광의 제조방법.

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