KR0138584B1

KR0138584B1 - 제강 분진의 처리방법.

Info

Publication number: KR0138584B1
Application number: KR1019940038597A
Authority: KR
Inventors: 윤기병
Original assignee: 윤기병
Priority date: 1994-12-29
Filing date: 1994-12-29
Publication date: 1998-04-27
Also published as: KR960022261A

Abstract

본 발명은 철, 아연, 납, 카드뮴, 구리 및 기타 성분으로 구성된 제강 분진을 산화성 분위기하 800 내지 1200℃에서 10분 내지 2시간 동안 가열하여 납 및 카드뮴 성분을 1차적으로 제거하고, 상기 1차 처리된 제강 분진을 탄소 분말 또는 펠릿트와 혼합하여 1200내지 1400℃에서 5분 내지 2시간 동안 가열하면서 배출된 가스를 공냉함으로써, 종래 기술보다 납 성분을 적게 함유하는 고순도의 산화 아연을 회수할 수 있는 제강 분진의 처리 방법에 관한 것이다.

Description

제강 분진의 처리 방법.

본 발명은 제강 공정중에 발생되는 분진을 공해없이 경제적으로 처리하면서도 제강 분진으로부터 산화 아연을 고순도로 회수하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 제강 분진은 산화, 철, 산화 아연, 실리카, 산화 칼슘 등으로 구성되어 있으며, 다량의 산화 납 및 산화 카드뮴 등의 공해유발 물질들을 함유하고 있는 특정폐기물로서 그대로 폐기 처리시 공해를 유발하게 되므로 적절한 방법에 의하여 처리되어야 한다.

한편, 제강 분진에 함유되어 있는 상기 성분 중 특히 아연 성분은 경제적 가치를 지니는 유가 성분으로서 분진 처리 공정 중 아연 성분만을 분리 회수하여 재활용하면 분진 처리 비용을 상당히 보상받을 수 있다.

이러한 산업적 효용 가치가 높은 아연을 제강 분지으로부터 회수하면서 제강 분진을 공해없이 처리할 수 있는 산업적 처리방법으로는 다음과 같은 두가지 방법이 있다. 그 한가지 방법으로는 , 제강 분진을 탄소분과 함께 혼합하여 펠렛으로 만들어 1200내지 1300℃ 온도의 반응로 내에서 가열 처리하는 것으로, 이때 분진 중에 들어 있는 산화 아연이 탄소분에 의하여 환원되어 증기상의 아연으로 휘발됨으로써 분진으로부터 분리된다. 이 증기아연은 상기 과정 중에 발생하는 CO 및 CO₂등의 기체와 함께 노 밖으로 방출된 후 공기 중의 산소와 반응하여 산화되므로써, 산화 아연으로 회수된다(참조 Helmut Maczek et al., Journla lf Metals, 53, Jan.(1980)).

그러나, 상기 방법에 의하면 분진중에 함유되어 있는 납 및 카드뮴 성분들이 산화 아연에 불순물로 포함되므로 산화 아연의 순도가 낮아진다는 단점을 가지고 있다. 따라서, 이러한 불순물이 다량 함유된 산화 아연을 원료로하여 금속 아연을 제조할 경우 불순물을 제거하는 공정이 별도로 필요하게 되어 제조공정이 복잡하여짐은 물론 제조단가도 크게 상승하게 된다.

제강 분진을 처리하여 아연을 회수하는 또 다른 방법으로는, 제강 분진을 탄소분과 혼합하여 약 1600℃의 고온으로 가열되는 플라즈마 노내에 투입함으로써 분진을 환원, 응용시키고, 분진 중에 함유된 아연 성분을 휘발시켜 직접 직접 금속 아연으로 회수하는 플라즈마법이 있다(참조 Int. Conf. on Mineral Science and Technology, Vo1. 2, pp837-847(1984)).

그러나, 상기와 같은 플라즈마법에서도 제강 분진의 처리 공정 중 납 및 카드뮴 등의 불순물이 아연과 동시에 휘발되므로 회수하는 금속 아연에 다량의 납 및 카드뮴 성분이 함유되게 되므로 금속 아연의 순도가 낮아진다.

이에, 본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 해결하여 제강 분진을 공해없이 경제적으로 처리함과 동시에 납 및 카드뮴의 함량이 낮은 고순도의 산화 아연을 회수할 수 있는 제강 분진의 처리 방법을 제공함을 그 목적으로 한다.

본 발명은 제강 분진을 산화성 분위기하 800 내지 1200℃에서 10분 내지 2시간동안 가열하여 납 및 카드뮴 성분을 1차적으로 제거하고, 상기 1차 처리된 제강 분진을 탄소분말 또는 펠릿트와 혼합하여 1200내지 1400℃에서 5분 내지 2시간 동안 가열하면서 배출된 가스를 공냉하여 산화 아연을 회수하는 것을 포함하는 제강 분진 처리방법을 제공한다.

이하 본 발명을 공정별로 좀 더 상세히 살펴보면 다음과 같다.

고온에서 납은 그 특성상 금속 상태보다는 산화 납 상태에서 휘발이 용이한 반면, 아연은 반대로 금속 상태에서는 쉽게 휘발되지만 산화 아연 상태에서는 휘발이 어려운 특성을 가지고 있다.

본 발명에 따르면, 제강 분진을 펠릿트화하여 1차적으로 공기 또는 산소 분위기의 산화성 분위기하의 회전하는 반응로 내로 투입하여 반응로의 회전에 의해 분진 펠렛트를 이동시키면서 800 내지 1200℃의 온도까지 승온하고, 이 상태에서 10분 내지 2시간 가열을 계속한다.

이때, 상기 제강분진 펠렛트느 산화성 분위기에서 가열되므로 분진 중에 함유된 아연 및 철 등의 성분은 전혀 휘발되지 않는 반면, 대부분의 납 성분과 상당량의 카드뮴 성분은 증기상으로 휘발되어 제강 분진 펠릿트로부터 분리제거된다. 상기 납 및 카드뮴 중기 성분들은 노의 산화성 구역 상부에 위치한 배기구를 통하여 방출되어 백휠터나 집진 장치를 거쳐 분말 상태의 납 및 카드뮴 화합물로 회수할 수 있다. 따라서, 이상과 같이 1차 처리 공정을 거친 제강 분진에는 납 및 카드뮴 성분이 거의 없게 된다.

상기와 같이 800내지 1200℃로 가열되어 있는 1차 처리된 제강 분진 펠릿트를 계속해서 노의 회전에 따라 이동시키면서 상기 1차 처리된 제강 분진 펠릿트의 10내지 40중량%에 해당하는 탄소분말 또는 펠릿트와 혼합하여 1200 내지 1400℃의 온도에서 5분 내지 2시간동안 가열하면, 환원성 CO기체가 발생하면서 노내가 환원성 분위기로 되며, 따라서 상기 1차 처리된 분진 펠릿트 중에 함유된 산화 아연이 C 및 CO 기체에 의하여 금속 아연으로 환원되어 증기상으로 휘발됨으로써 상기 분진으로부터 분리, 회수할 수 있게 된다. 상기 증기상의 아연을 노의 환원성 구역 상부에 위치한 배기구를 통하여 배출시켜 공기와 반응시킴으로써 재산화시켜 집진 장치내에서 산화 아연으로 회수한다.

상기 2차 처리 공정에서 휘발되지 않고 남은 제강 분진 펠릿트는 철원으로서 전기로 제강 공정으로 재순환시킬 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따르면 2 단계의 처리공정을 거쳐 회수되는 산화 아연이 종래의 방법에 의해 회수되는 산화 아연에 비하여 고순도로 얻어질 뿐 아니라, 환원 분위기 생성을 위해 첨가하는 탄소 분말의 소비량도 감소시킬 수 있어 경제성면에서도 우수하다 할 수 있다.

이하 본 발명을 하기 실시예 및 비교예를 통하여 좀 더 상세히 설명하나, 본 발명이 하기 실시예 및 비교예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

Fe 29.44%, Zn 21.61%, Pb 3.44%, Cd 322ppm, Cu 0.27%, As 27ppm, V 108ppm, Ni 0.022%, Al₂O₃0.93%, CaO 3.07%, K₂O 2.04%, MgO 1.27%, MnO 1.98%, Na₂O 1.98%, P₂O₅0.24%, TiO₂0.083%, SiO₂2.85%, Cr 1.07%, 및 기타(수분 등) 29.7%로 구성된 제강 분진 500g을 노내에 장입하고 공기 분위기하 850%에서 2시간동안 가열 처리한 후에 노 밖으로 꺼내 공냉시켰다. 상기 처리된 제강 분진은 400g이었으며, 성분 분석 결과는 Fe 33.35%, Zn 25.06%, Pb 0.46%, Cd 191ppm 및 Cu 0.24%등 이었다(납 제거율: 89.3% 카드뮴 제거율: 52.5%). 상기 결과로 부터, 또한 아연은 전혀 휘발되지 않았음을 알 수 있다.

실시예 2

Fe 28.84%, Zn 21.75%, Pb 3.51%, Cd 384ppm 및 Cu 0.25%등으로 구성된 제강 분진 500g을 노내에 장입하고 공기 분위기하 1000℃에서 10분동안 가열한 후에 노 밖으로 꺼내 공냉시켜 Fe 33.23%, Zn 25.13%, Pb 0.30%, Cd 205ppm 및 Cu 0.22% 등의 구성을 갖는 1차 처리된 제강 분진 400g을 얻었다(납 제거율: 93.2%, 카드뮴 제거율: 57.3%).

실시예 3

공기 분위기하 1000℃에서 20분동안 가열한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 하여 Fe 33.27%, Zn 25.69%, Pb 0.13%, Cd 167ppm 및 Cu 0.20% 등의 구성을 갖는 1차 처리된 제강 분진 400g을 얻었다.(납 제거율: 97.0%, 카드뮴 제거율: 65.2%)

실시예 4

공기 분위기하 1000℃에서 30분동안 가열한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 하여 Fe 33.57%, Zn 25.78%, Pb 0.06%, Cd 147ppm 및 Cu 0.20%의 구성을 갖는 1차 처리된 제강 분진 400g을 얻었다.(납 제거율: 98.6%, 카드뮴 제거율: 69.2%)

실시예 5

상기 실시예 4에서 얻어진 1차 처리된 제강 분진 400g을 80g의 탄소 분말과 함께 혼합하여 1250℃의 온도에서 1시간동안 가열하여 ZnO 84.1%, PbO 0.20% 및 CdO 525ppm 등의 갖는 2차 처리된 산화 아연 30.1g을 얻었다.

비교예 1

상기 1차 처리된 제강 분진 대신 실시예 1에서 사용된 제강분진 원료 500g을 1080g의 탄소 분말과 혼합한 것을 제외하고는 실시예 5와 동일하게 하여 ZnO 69.8%, PbO 9.7%, 및 CdO 0.11%의 구성을 갖는 산화 아연 35.4g을 얻었다.

상기 실시예 및 비교예로부터 알 수 있듯이, 제강 분진을 산화성 분위기에서 1차 처리하여 납 및 카드뮴 성분만을 우선 분리 제거한 후, 탄소 분말과 혼합하여 2차 처리하는 2 단계 처리법에 의하면, 제강 분진 원료를 직접 탄소 분말과 혼합하여 처리하는 것 보다 산화 아연을 고순도로 얻을 수 있을 뿐 아니라 제강 분진을 효율적으로 처리할 수 있다.

Claims

제강 분진을 산화성 분위기하 800 내지 1200℃에서 10분 내지 2시간 동안 강열하여 납 및 카드뮴 성분을 1차적으로 제거하고, 상기 1차 처리된 제강 분진을 탄소 분말 또는 펠릿트와 혼합하여 1200 내지 1400℃에서 5분 내지 2시간 동안 가열하면서 배출된 가스를 공냉하여 산화 아연을 회수함을 특징으로 하는 제강 분진 처리 방법.