— 고효율, 에너지 절약형 개질 벤토나이트의 광범위한 적용 가치
철강 산업은 주요 에너지 소비 산업이자 대기 오염 물질의 주요 배출원으로서 에너지 절약 및 배출 감축 노력의 핵심입니다. 자원과 환경에 대한 제약이 심화됨에 따라 녹색 개발은 철강 산업의 유일한 실행 가능한 길이 되었습니다. 전형적인 공정 제조 부문으로서 철강 생산은 상당 기간 동안 고로 공정에 계속 의존할 것입니다. 따라서 고로 부담 구조를 최적화하기 위해 소결을 펠릿화로 대체하는 것과 같은 공정 혁신을 모색하는 것은 에너지 소비를 더욱 줄이고, 온실가스 및 오염 물질 배출을 줄이며, 친환경 제조를 발전시키는 데 매우 중요합니다. 야금 펠릿화용 벤토나이트 제품에는 나트륨 기반 벤토나이트, 복합 벤토나이트, 변성 펠릿화 벤토나이트 등이 있습니다. 이러한 제품은 우수한 결합 특성, 균일한 펠릿 형성, 높은 펠릿화 효율을 나타내어 다양한 유형의 철광석 정광에 적합합니다. 현재 생산에 가장 널리 사용되는 것은 벤토나이트와 유기 결합제를 결합한 변성 펠릿화 벤토나이트입니다. 이 개질된 벤토나이트는 펠릿 품질을 극대화하는 동시에 결합제 투여량을 줄일 수 있어 현재 펠릿 광석의 철 품위를 개선하는 데 가장 효과적인 방법입니다.
철광석 펠릿화에서 벤토나이트의 역할
철광석 정광을 펠릿화하려면 물과 결합제가 필요하며, 벤토나이트는 전 세계적으로 가장 흔하고 널리 사용되는 결합제입니다. 벤토나이트는 세 가지 주요 특성을 가지고 있습니다. 습윤성(높은 수분 흡수율), 팽창성(상당한 팽윤성), 그리고 콜로이드성(강력한 결합 효과)입니다. 이러한 특성 덕분에 벤토나이트는 펠릿화 과정에서 세 가지 중요한 기능을 수행할 수 있습니다.
1. 녹색, 건조 및 완성된 펠릿의 강도 향상
벤토나이트는 비표면적이 크고 분산성이 뛰어나 펠릿화, 건조, 로스팅 과정에서 철 농축물 입자를 단단히 결합시켜 입자 간 거리를 줄이고 강도를 향상시킵니다.
2. 그린펠릿의 열충격 저항성 증가
벤토나이트는 건조 중 수분 증발을 늦추는 동시에 건조 펠릿의 강도를 빠르게 향상시켜 그린 펠릿의 열충격 저항성을 크게 향상시킵니다. 그러나 그 향상 정도는 벤토나이트의 품질과 사용된 철 정광의 종류에 따라 달라집니다.
3. 완성된 펠릿의 환원팽창 및 저온열화 억제
철 농축물과 벤토나이트로 만든 펠릿은 일반적으로 1%–2% 낮은 기공률과 높은 강도를 나타내어 환원성은 약간 감소하지만 팽창 감소와 저온 분해를 완화하는 데 도움이 됩니다.
벤토나이트가 펠릿 품질에 미치는 부정적 영향
벤토나이트의 주요 화학 성분은 SiO₂와 Al₂O₃입니다. 중국 9개 성에서 채취한 24개 벤토나이트 시료에 대한 통계 분석 결과, SiO₂ 함량은 평균 62.391TP₃T(강열감량 공제 후 69.641TP₃T), Al₂O₃ 함량은 평균 16.551TP₃T(강열감량 공제 후 18.4751TP₃T)였습니다. 고로 제선은 고품질 저슬래그 철 함유 원료를 목표로 하기 때문에 펠릿 생산업체는 벤토나이트 사용량을 최소화하기 위해 노력합니다. 벤토나이트가 펠릿 품질에 미치는 악영향은 다음과 같습니다.
1. 완성된 펠릿의 철분 등급 감소
1% 벤토나이트를 첨가하면 철 등급이 약 0.6%만큼 감소합니다. 예를 들어, 64%~68% 철 농축액으로 펠릿을 생산할 때, 벤토나이트 첨가량을 1% 증가시킬 때마다 철 등급은 0.62%~0.66%만큼 감소합니다.
2. 완성된 펠릿의 SiO₂ 및 Al₂O₃ 함량 증가
벤토나이트에 1%를 첨가할 때마다 SiO₂ 함량은 ~0.7%만큼 증가하고 Al₂O₃ 함량은 ~0.185%만큼 증가하여 펠릿 품질이 저하되고 고로에서 야금 성능이 저하됩니다.
3. 완제품 펠릿의 경제적 가치 감소
중국의 평균 벤토나이트 투여량이 ~2.0%인 경우, 66% 철 농축물로 만든 펠릿은 철 품위가 1.28% 떨어지고, SiO₂가 1.39% 증가하고, Al₂O₃가 0.37% 증가합니다.
개질 벤토나이트의 실용적 응용 분석
고품질 벤토나이트 원료를 엄선하여 습식 압출, 나트륨 활성화, 건조, 개질, 윤활 분쇄 등의 가공 과정을 거쳐 다양한 신규 보조재가 개발되었습니다. 이러한 보조재는 주로 다음과 같은 용도로 사용됩니다. 철광석 펠릿의 환원성 향상, 그린 펠릿의 강도 향상, 건조 중 열 안정성 및 파열 온도 상승을 위한 방폭제 역할, 펠릿 강도 및 펠릿화 속도 향상을 위한 증점제 역할, 펠릿의 미세기공 증가, 환원성 향상, 연료의 산화 분위기 강화, 연료 반응성 향상을 위한 산소 부화제 역할, 배소 구역의 산화 분위기 상승, 펠릿의 환원 연화 온도 상승, 배소 시간 단축.
펠릿의 미세구조를 최적화하고, 유리상 생성을 제어하고, 바람직하지 않은 격자 변형, 비정상적인 환원 팽창 및 환원 히스테리시스를 억제하는 플럭싱제 역할을 합니다. 원료의 수분을 조절하고, 균일한 펠릿 형성을 보장하고, 펠릿화를 위해 나트륨 기반 벤토나이트와 결합할 수 있게 하고, 운송 중 녹색 펠릿의 접착을 방지하는 분산제 역할을 합니다. 또한, 변형된 벤토나이트의 성분을 안정화하는 동시에 펠릿 내 Fe₂O₃의 고온 분해 및 결정화를 억제하여 생산량을 증가시키고 에너지 소비를 줄입니다.
벤토나이트 사용량 저장
이러한 특수 첨가제를 특정 비율로 벤토나이트와 혼합하면 필요한 벤토나이트의 양을 크게 줄일 수 있습니다. 실제 실험 결과, 변성 벤토나이트를 1.2~1.6% 비율로 첨가하면 기존 나트륨 기반 벤토나이트를 2.5~3.5% 비율로 첨가했을 때와 동일한 성능을 얻을 수 있습니다. 변성 벤토나이트를 첨가하면 그린 펠릿 강도가 현저히 향상되고, 열 안정성이 향상되며, 벤토나이트 투입량이 감소하고, 미립자 회수율이 감소하며, 소성 펠릿의 철 품위가 향상됩니다. 현재의 펠릿화 공정 및 생산 흐름을 기반으로 볼 때, 기존 나트륨 기반 벤토나이트를 변성 벤토나이트로 대체하면 벤토나이트 투입량이 약 3.2%에서 1.8% 미만으로 감소하여 전반적으로 상당한 이점을 얻을 수 있습니다. 구체적인 경제적 이점에 대한 자세한 분석은 표 1에 제시되어 있습니다.
| 표 1 변형 벤토나이트 바인더와 기존 나트륨 기반 벤토나이트의 비교 | ||
| 평가 지표 | 전통적인 나트륨 기반 벤토나이트 | 변형 벤토나이트 바인더 |
| 복용량(%) | 3.2 | 1.8 |
| 소비량(kg/톤 펠릿) | 3.3 | 1.9 |
| 수율 개선(%) | – | 4–6 |
| 습윤 복귀 감소(%) | – | 3–4 |
| 건조 반환 감소(%) | – | 1–2 |
| 가공 비용 절감(%) | – | 3 |
| 펠릿의 철분 등급 증가 | – | ~0.77 학점 |
| 등급 증가로 인한 경제적 이익(CNY/톤 펠릿) | 0 | 13.09 |
| 세전 시장 가격(CNY/톤) | 327 | 720 |
| 톤당 펠릿 비용(CNY/톤 펠릿) | 10.79 | 13.68 |
| 포괄적 경제적 이익(CNY/톤 펠릿) | 0 | 10.2 |
변성 벤토나이트 바인더 첨가량과 완제품 펠릿의 성능 지표를 기반으로 예측한 결과에 따르면, 기존 나트륨 기반 벤토나이트를 변성 벤토나이트로 교체하면 벤토나이트 비율을 현재 3.2%에서 약 1.8% 미만으로 낮출 수 있습니다. 이러한 조정을 통해 펠릿 1톤당 약 10.5위안(10.2위안 + 0.3위안)의 종합적인 경제적 이익을 얻을 수 있습니다. 연간 펠릿 생산량 240만 톤을 기준으로, 이를 통해 회사는 약 2,520만 위안을 절감하여 상당한 경제적, 생태적 이익을 얻을 수 있습니다.
변형 벤토나이트 바인더의 장점
1. 분산성, 열 안정성, 핵 생성 속도가 향상됩니다.
2. 그린펠릿의 강도와 열충격 저항성을 향상시킵니다.
3. 벤토나이트 투여량을 50%~75%로 줄여 철 품위를 높이고 SiO₂ 함량을 낮춥니다.
4. 고온 로스팅 시간을 단축하여 출력을 높이고 에너지 사용량을 줄입니다.
5. 19차 당대회 지침에 따른 중국의 녹색 고품질 철강 발전 전략을 지지합니다.
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