고로 부담에서 철광석 펠렛의 사용

고로 부담에서 철광석 펠릿 사용

  Pelletizing은 200mesh 이하의 아주 미세하게 분쇄된 철광석 입자를 벤토나이트와 같은 첨가제와 혼합한 후 Pelletizer로 직경 8-20mm의 타원형/구형 덩어리로 성형하고 소성하여 볼을 경화시키는 공정입니다. 연료로. 철광석 미분말을 고로에 직접 장전할 수 있는 '균일한 크기의 철광석 알갱이'로 만드는 과정이다. 그림 1은 철광석 펠릿을 보여줍니다.

그림 1 철광석 펠릿

여러 철광석 펠릿화 공정/기술을 사용할 수 있습니다. 그러나 현재는 직선 이동식 화격자(STG) 공정과 화격자 가마(GK) 공정이 더 대중적인 공정입니다.

철광석 펠릿의 물리적 특성은 다음과 같습니다.

•     크기 – 8-20mm

•     pH(40gm/L, 20℃, 수중 슬러리) – 5.0 – 8.0

•     융점 – 1500-1600℃

•     부피 밀도 -  2.0 -2.2 t/Cum

•     텀블러 인덱스(+6.3mm) – 93-94%

•     마모 지수(-0.5mm) – 5-6 %

•     압축 강도(daN/p) – 약 250

•     다공성 –> 18%

철광석 펠릿의 화학적 분석은 다음과 같습니다.

BF 등급                    DRI 등급

Fe                                            %         63 – 65.5                       65 -67.8

SiO2 + Al2O3                         %              <5                                 <5

CaO + MgO                            %           최대 3개                      최대 0.10

P, 최대                                     %              0.05                              0.05

S, 최대                                     %             0.01                              0.01

기본성, 최소값                           %              0.5

붕해(-3.15mm)   %                                                    2

붓기 지수                        %           13-18

축소성                             %               65

펠릿에 대한 다양한 ISO 표준 테스트가 표 1에 나와 있습니다.

BF 펠릿에 사용되는 탭 1 ISO 표준 테스트
ISO 표준 테스트	측정값	목적
ISO 4700 /파쇄 강도	단	펠렛 냉간 강도
ISO 3271 /회전 강도	분수 +6.3mm 및 -0.5mm	마모 경향
ISO 13930 / 저온 환원 분해	분수 +6.3, -3.15 및 -0.5mm	저온 열화 경향
ISO 4698 /자유로운 팽창	볼륨 %	부종 경향 증가
ISO 4695 / 축소성	감소율 40% 감소	환원성
ISO 7992 / 부하 감소	1. 감소율 40% 감소	환원성, 연화/용융 거동
	2. 80% 감소된 압력 강하
	3. 베드 수축률 80% 감소

펠릿의 품질은 광석 또는 정광의 특성, 관련 맥석, 첨가된 플럭스의 유형 및 양에 영향을 받습니다. 이러한 요인은 차례로 펠릿 경화 동안 공존 상의 물리화학적 특성 및 분포의 변화를 초래합니다. 따라서 펠릿의 특성은 광석 입자 사이의 결합 형태와 정도, 그리고 고로에서 산화철이 환원되는 동안 이러한 결합 단계의 안정성에 의해 크게 좌우됩니다. 경화 중 상 형성 및 미세 구조는 첨가되는 Flux의 종류와 양에 따라 달라지므로 CaO/SiO2 비율 및 MgO 함량 측면에서 Fluxing Agent의 영향이 Pellet 품질에 영향을 미칩니다.

고로 내 철광석 펠릿 사용 이력

  펠릿의 역사는 1912년 스웨덴인 A.G. Andersson이 펠릿화 방법을 발명하면서 시작되었습니다.

그러나 펠릿의 상업적 사용은 2차 세계대전 이후 미국에서 시작되었습니다. 오대호 주변 지역의 방대한 타코나이트 매장량을 개발하기 위한 목적으로 다양한 연구가 수행되었습니다. 1943년 미네소타 대학 광산 실험소 교수인 Dr. Davis는 저품위 철광석을 함유한 타코나이트를 가공하는 방법을 발명했습니다. 그의 공정에는 맥석을 제거하기 위해 타코나이트를 갈고 철광석을 업그레이드하는(즉, 광석 선광 공정)이 포함되었습니다. 생성된 고급 광석은 0.1mm 이하의 작은 입자 형태로 소결에 적합하지 않습니다. 이 문제는 이러한 미세 입자의 펠릿화 개발로 이어졌습니다. 오늘날 Pelletizing 공장은 고급 괴광석의 전 세계 매장량이 줄어들고 있는 시대에 중요한 역할을 합니다. 이 공장은 고로 및 직접 환원로에서 점점 더 많이 사용되고 있는 고급 펠릿으로 저품위 광석의 농축을 촉진합니다.

미국 제철은 역사적으로 주로 펠릿에 크게 기반을 두었습니다. 그 이유는 주로 모든 지역 철광석을 미세 입자(<0.1mm)로 분쇄하고 이러한 미세분을 펠릿으로 응집함으로써 선광(업그레이드)이 필요하기 때문입니다. 환경적인 이유로 사용하지 않습니다.

철광석 펠릿은 이제 북미 용광로의 단일 최대 철 공급원입니다. 펠렛은 고로 부하의 약 70%를 차지합니다. 처음에는 산성 펠릿(DRI 등급)이 생산되어 고로에서 사용되었습니다.

1980년대 중반에 석회석 백운석 용융 펠릿의 이점을 평가하기 위해 다수의 펠릿화 및 고로 시험이 수행되었습니다. 2000년대 말까지 플럭스 펠릿은 북미 펠릿 생산량의 약 30%를 차지하는 주요 제품으로 확고히 자리 잡았습니다.

플럭스 펠릿으로의 전환에는 플랜트 장비(예:플럭스 그라인딩 밀, 예열 버너) 및 관행의 많은 변화가 수반되었습니다. 각 펠릿 공장은 고객의 고로 작업에 맞게 플럭스 펠릿 화학을 맞춤화했습니다. 그 결과 4등급의 펠릿을 생산하는 펠릿 공장이 있습니다. 북미에서는 펠릿이 1970년대 초에 상품에서 맞춤형 제품으로 변화하여 1990년대에 고객의 특정 가장 까다로운 사양을 충족했습니다. 북미 플럭스 펠릿은 이제 환원성 및 연화 용융 특성 측면에서 최고의 소결체와 동등하며 강도 및 저온 파괴(LTD/RDI) 측면에서 우수합니다.

펠릿의 장점

  철광석 펠릿은 다음과 같은 특성으로 인해 고로 부하에서 소결 및 보정 괴광을 대체할 수 있습니다.

• 펠릿의 구형과 열린 기공은 더 우수하고 균일한 투과성을 제공하여 노의 작동을 원활하게 합니다. 펠렛은 일반적으로 8 – 20mm 범위 내에서 균일한 크기 범위를 갖습니다.
• 펠렛은 냉간 분쇄 강도가 매우 높아 창고에서 미미한 수준의 미세 입자가 생성됩니다.
• 높은 다공성(18% 이상)은 더 빠른 감소로 이어집니다.
• 펠릿의 높은 강도(약 250daN/p)는 하중 하강 시 분해에 대한 우수한 내성을 제공합니다. 보정된 철광석에 비해 텀블링 지수가 더 좋습니다.
• 보정된 괴광석에 비해 화학 조성이 균일합니다. LOI가 없다는 것은 펠릿의 또 다른 장점입니다.

펠릿의 팽윤 지수는 야금 특성의 중요합니다. 팽창은 환원 중 펠릿의 부피 변화를 나타냅니다. 환원 중 펠릿의 부피 팽창은 펠릿의 압축 강도를 낮춥니다. 퍼니스 내부의 높은 팽창은 팔레트의 부피를 증가시켜 차례로 차지의 보이드를 감소시킵니다. 이것은 퍼니스의 가스 흐름을 방해하고 압력 강하를 초래합니다. 이는 차례로 고로 내부에 짐이 걸리거나 미끄러지는 원인이 됩니다. 백운석의 첨가는 펠릿의 팽윤성 개선에 유리하다. 고로용 펠릿의 최대 허용 팽창 범위는 16%에서 18%입니다. 산성 펠릿(DRI 펠릿)과 MgO가 없는 펠릿은 더 높은 팽윤을 나타냅니다.

플럭스 펠릿은 환원성 및 연화 멜트다운 특성 면에서 최고의 소결체와 동등하게 생산할 수 있으며 강도 및 저온 파괴(LTD/RDI) 측면에서 우수합니다. 플럭스 펠릿은 우수한 강도, 개선된 환원성, 팽윤 및 연화 용융 특성을 나타냅니다. 이러한 특성 때문에 플럭스 펠릿은 용광로에서 더 나은 성능을 제공합니다.

BF 부담의 금속

소결, 펠릿 및 보정된 덩어리 광석은 일반적으로 고로 부하에 사용되는 세 가지 철 함유 금속입니다. 용광로 부하에서 세 가지 금속 모두의 사용은 용광로 매개변수의 조정에 따라 0%에서 100%까지 다양할 수 있습니다. 이 세 가지 금속은 두 가지 금속 또는 세 가지 금속을 조합하여 사용할 수 있습니다. 금속 선택에 대한 표준 공식은 없습니다. 금속의 선택은 공장마다 다양한 여러 요인에 따라 달라집니다. 금속 선택에 영향을 미치는 몇 가지 요소는 다음과 같습니다.

• 정확한 사양의 금속 재료 사용 가능
• 환원성, 열 감쇄 특성 및 연화 특성과 같은 금속 재료의 야금학적 특성
• 금속 재료의 상대 비용
• 금속 사용이 열간 금속의 전체 생산 비용에 미치는 영향
• 분배 패턴, 연료 비율 등과 같은 다양한 용광로 매개변수의 조정 가능성
• 공정 제어 매개변수 조정 가능성
• 로 스톡 하우스에서 이용 가능한 시설
• 캡티브 소결로의 가용성
• 포로광산이나 용광로 주변에서 구할 수 있는 철광석의 종류
• 걸림 및 미끄러짐 없이 BF의 원활한 작동 관련 문제
• 환경 관련 문제

고로의 펠렛은 0%에서 100%까지 사용할 수 있습니다. 고로 부하에서 펠릿 함량을 증가시키기 위한 표준 솔루션은 없습니다. 모든 위치와 각 용광로는 BF 부담에서 사용할 수 있는 펠릿 함량의 최대량에 도달하기 위해 식별, 분석 및 솔루션을 찾아야 하는 서로 다른 문제가 있습니다. 목표는 항상 용선에 대해 가능한 가장 낮은 생산 비용으로 문제 없는 고로 작동을 유지하는 것이어야 합니다.