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XRD를 이용한 직접환원철 분석을 위한 QA/QC 및 공정 최적화


서문

전 세계의 철과 철강에 대한 수요가 계속 증가하고 있지만 원료, 에너지 및 운송 비용은 계속 상승하고 있습니다. 기존 공장은 대규모 예산의 자본이 필요하고 높은 에너지 비용을 발생합니다. 통합형 제강소의 코크스 로와 소결 공장은 비용이 많이 들 뿐만 아니라 높은 이산화탄소 배출로 인해 환경에 부정적인 영향을 줍니다.

직접 환원철(DRI)은 필요한 온도, 에너지, 공장 규모가 덜한 철광석 정제 방법입니다. DRI 프로세스는 천연가스로 철광석을 환원하여 철 농도가 선철과 유사한(90~94%) "해면 철" 제품을 생산합니다. 이 해면 철은 소규모 공장의 전기로에서 사용하기에 탁월한 공급 원료입니다. DRI 공장은 특히 저가 셰일 가스의 등장으로 인해 경제적 및 환경적으로 실현 가능한 안정적인 순철 공급 프로세스로 더욱 관심을 끌고 있습니다.

XRD를 사용한 파형 분석이 중요한 이유는?

DRI의 가격을 관리하고 처리 작업을 최적화하려면 철광석 공급 원료의 광물 조성을 파악해야 합니다. 수입 원료의 광물 성분을 식별하면 DRI 가공업자에게 여러 가지로 유익합니다.

  • 원료 비용은 광석의 등급에 따라 다릅니다. 수입 광석을 검사하면 원료가 저급 광석인지 고급 광석인지 결정하는 데 도움이 될 수 있습니다.
  • 광석의 광물을 파악하면 운영자가 최상의 수율을 달성하고 생산 비용을 조절하기 위한 온도 및 화학적 혼합 등의 최적 가공 조건을 결정하는 데 도움이 됩니다.
  • 일정한 광물을 제공하기 위해 등급 선택을 조절하면 운영자가 공장 상태를 안정시킬 수 있습니다.

DRI 광물학에 대한 결단은 원료 비용, 가공 비용 및 완성품 가격에 영향을 줄 수 있습니다. X선 회절(XRD)은 고급 적철석과 저급 자철석 및 침철석과 같은 중요한 철광석 광물을 식별 및 정량화할 수 있습니다. 또한 가공 작업을 복잡하게 하는 알루미나, 실리카, 기브자이트, 석영 및 카올리나이트 등 맥석 광물을 식별할 수 있습니다.

DRI 작업에 사용하는 수입 원료의 다음 회절도는 적철석과 침철석의 우선 단계를 보여주고, 관찰된 최댓값은 두 광물 단계에서 예상할 수 있는 수치입니다.

XRD를 사용한 직접 환원철 분석의 QA/QC 및 프로세스 최적화

XRD를 사용한 직접 환원철 분석의 QA/QC 및 프로세스 최적화

광석이 산화물 형태에서 원소철로 완전히 환원되는지 확인하려면 프로세스 모니터링도 중요합니다. 불완전 반응은 수율 감소로 인한 금전적 손실을 초래합니다. 반대로, 프로세스가 필요 이상으로 길게 이어지면 추가 에너지 및 연료 사용으로 금전적 손실이 발생합니다.

XRD는 존재하는 다양한 단계를 식별합니다. 상대 강도비(RIR) 방식은 결과 정량화에 사용됩니다.
XRD는 존재하는 다양한 단계를 식별합니다. 상대 강도비(RIR) 방식은 결과 정량화에 사용됩니다.

Olympus XRD 분석기는 환원 프로세스가 끝나는 시기를 알아낼 수 있습니다.
Olympus XRD 분석기는 환원 프로세스가 끝나는 시기를 알아낼 수 있습니다.

X선 회절 분석은 신뢰할 수 있는 광석의 광물화 및 프로세스 단계 식별 방법입니다. 현재 DRI 공장은 광물 단계 식별이 그리 정확하지 않은 습식 화학 방식을 사용합니다. XRD 분석을 위해 샘플을 외부 실험실로 보내어 시간과 비용을 소모하는 경우도 있습니다. Olympus는 현장 분석이 가능한 휴대용 XRD 기기를 공급합니다. 운영자는 손쉬운 샘플 준비와 빠른 분석 시간 덕택에 현장의 즉각적인 의사 결정을 위해 여러 샘플을 테스트하여 공급 원료와 프로세스를 전체적으로 모니터링할 수 있습니다.

결론

Olympus X선 회절 분석기는 NASA Mars Rover 프로그램을 위해 개발된 특허 기술을 사용합니다. 이 제품은 품질 보증 및 프로세스 제어를 위해 DRI 원료의 빠른 현장 측정 기능을 제공합니다.

  • 손쉬운 샘플 준비
  • 몇 분 내의 빠르고 정확한 결과
  • 컴팩트한 휴대용 XRD 장치
  • 추가 화학 정보를 제공하는 XRF 질적 기능

장점:

  • 광물 단계의 빠른 식별
  • 비실험실 인력이 작동 가능
  • 하역장 또는 생산 현장에서 현장 분석
Olympus XRD 분석기는 환원 프로세스가 끝나는 시기를 알아낼 수 있습니다.
TERRA 휴대용 XRD
Olympus IMS

이 애플리케이션에 사용되는 제품
TERRA™ II XRD 분석기는 휴대용 정량 광물학을 제공합니다. 최대 6시간의 배터리 수명과 견고하고 비바람을 견디는 케이스를 갖춘 이 시스템은 주요 구성품과 부속 구성품을 신속하게 현장 분석하도록 설계됐습니다.
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