KR100270120B1 - 고로주상 백필터 더스트를 이용한 용선용 탈린제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용선용 탈린제에 관한 것이며; 그 목적은 고로주상에서 발생되는 백필터(bag filter)건식 더스트를 이용하여 보다 경제적이고 높은 탈린효율을 갖는 용선용 탈린제를 제공함에 있다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은 제철소 부산물을 이용한 용선용 탈린제에 있어서, 중량%로, 60~70%의 전철(Total. Fe)과 24~30중량%의 전산소를 함유하는 고로백필터 더스트(Bag filter): 55~70%; 생석회: 25~35% 및 순도 80% 이상의 형석: 5~10%로 조성됨을 특징으로 하는 고로 백필터를 이용한 용선용 탈린제에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

고로주상(高爐鑄床)백필터 더스트(Bag Filter Dust)를 이용한 용선용 탈린제

본 발명은 용선 탈린제(Dephosphurization Agent)에 관한 것으로서 보다 상세하게는 고로주상에서 발생하는 백필터 건식 더스트를 이용한 용선용 탈린제에 관한 것이다.

일반적으로, 용선중의 인(P)은 불순원소로써 강의 재질을 저하시키는 대표적인 원소이기 때문에 용선 예비처리단계 및 전로 산화정련 단계에서 제거하는 원소이다.

용선중에 함유되어 있는 [P]는 산소분압이 높은 조건하에서 기체산소 또는 고체산화제를 이용, (1)식과 같은 반응식에 의하여 용선중의 [P]가 용선중에 공급되는 산소와 반응하여 (P₂O₅)라는 산화물을 생성함으로써 제거된다.

2P + 5/20₅= (P₂O₅) .....(1)

상기의 (1)식에서 알 수 있듯이, 지속적인 탈[P]반응이 일어나기 위해서는 산화생성물인 (P₂O₅)가 역반응에 의해 재차 환원되지 않아야 한다.

이러한 방법으로는, 염기성 산화물(CaO)을 이용하여 1차 산화반응에 의하여 불안정한 상태로 용선 슬래그(slag)중에 존재하는 (P₂O₅)산화물을 (2)식과 같이 용선중에 생석회(CaO)를 첨가하여 산화물이 안정한 상태로 존재할 수 있는 복합산화물을 생성시키는 것이 일반화되어 있다.

3CaO + (P₂O₅) = 3CaO.P₂O₅.....(2)

따라서, 상기의 (1),(2)반응식을 고려하여 탈린제는 산화반응을 촉진할 수 있는 산화제와 [P]가 산화되어 생성된 산화물(P₂O₅)로 만들어주는 조재제(造滓劑)로 구분되며, 이들의 제반특성이 탈[P]효율을 좌우하게 된다.

한편, 현재까지 용선탈린제로 이용되고 있는 원료들은 주로 산소가 함유되어 있는 고체산화철 또는 기체산소가 산화제로서 사용되고 있으며, 조재제로는 (P₂O₅)산화물과 친화력이 강한 CaO 또는 Na₂O성분이 다량 함유된 석회석(CaCO₃), 생석회 (CaO) 및 소오다회(Na₂CO₃)등이 사용되고 있다.

또한 탈린제 산화반응을 촉진시키기 위하여 형석(CaF₂), CaCl₂등의 저융점 원료가 매용제(媒溶劑)로 탈린제와 함께 용선중에 첨가된다.

구체적으로 상기 탈린제의 산화제로서, 예를 들면 고체산화철인 밀스케일 (Mill Scale), 전로슬래그, 소결더스트 및 전로건식 더스트 등을 들 수 있는데, 이들은 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.

상기 밀스케일은 제철소의 부산물이기 때문에 회수는 용이하지만 결정입자가 불균일하여 재차 분쇄가공을 실시해야 하고, 또한 분체상태로 취입할 경우 취입배관에 마모가 발생하는 단점을 가지고 있다.

또한, 상기 전로슬래그 역시 제철소에서 발생하는 부산물이기 때문에 경제적이라는 잇점은 있으나, 슬래그중에 (P₂O₅)성분을 포함하고 있으므로써 전로슬래그 자체의 탈린능이 낮아 반응성(反應性)측면에서 탈린제 원료로는 부적합하다.

또한, 상기 소결더스트는 철광석을 소결하는 과정에서 발생하는 부산물이라는 장점과 소결더스트중에 생석회(CaO)가 함유되어 있어 탈린제와 함께 첨가되는 별도의 생석회(CaO)량을 줄일 수 있는 장점을 가지고 있으나, 소결더스트중에는 환원제로 작용하는 탄소와 유황이 함유되어 있어 탈린효율이 저조하고, 탈인처리 작업중 용선중에 유황이 상승하는 복황현상이 일어나므로 탈인처리후 별도로 탈황처리를 해야만 한다는 단점이 있다.

그리고, 상기 전로건식 더스트는 전로취련(전로취련)공정에서 발생하는 제철소부산물이라는 장점은 있으나, 원료가 고온상태로 발생하기 때문에 별도로 상온상태에서 냉각을 필요로 하고, 취급상의 문제점을 가지고 있다.

이에 본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 탈린제의 산화제로서 제철소의 고로주상에서 건식집진기에 의해 집진되는 건식더스트를 사용하여 분쇄과정이 필요치 않는 등 보다 경제적이고, 높은 탈린효율을 갖는 용선용 탈린제를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은 제철수 부산물을 이용한 용선용 탈린제에 있어서 중량%로, 60~70%의 전철(Total. Fe)과 24~30중량%의 전산소를 함유하는 고로백필터더스트(Bag filter): 55~70%; 생석회: 25~35% 및 순도 80% 이상의 형석: 5~10%로 조성됨을 특징으로 하는 고로 백필터를 이용한 용선용 탈린제에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

통상, 고로에서 소결광을 이용하여 용선을 제조하는 과정에서 발생되는 고로주상 백필터 더스트는 소결공장에서 재활용하여 왔으나, 고로주상 백필터 더스트중에 소결광의 주성분 및 산화철이 다량으로 함유되어 있기 때문에 본 발명에서는 이를 고체산소원을 공급하는 탈린제의 산화제로서 사용하였다.

다음의 표 1은 고로주상 백필터 더스트를 종래의 밀스케일, 소결더스트 및 전로건식 더스트와 비교하기 위하여 나타낸 것이다.

상기 표 1에서 알 수 있듯이 고로주상 백필터 더스트는 종래 탈린제의 산화제로 사용되는 밀스케일이나 소결더스트 및 전로 건식더스트에 비하여 동등한 입도를 가지고 있어 밀스케일과 같이 별도의 분쇄공정을 거치지 않아도 되는 장점을 가지고 있으며, 산화제로서의 가장 중요한 전산소함량이 가장 높다는 사실을 알 수 있다.

따라서, 탈인효율측면에서 종래의 탈린제 대비 우수한 장점을 가지고 있다.

상기 표 1에서 고로주상 백필터 더스트의 화학성분 조건은 고로에서 용선제조시 사용하는 소결광의 품질에 따라 약간씩 차이가 있으며, 일반적으로 각 조성별 ±10% 내외로서 전철(Total Fe): 60-70중량%, 전산소원량(全酸素原量): 24-30중량% 및 극소량의 불순물로 조성된다.

한편, 본 발명에 의한 용선용 탈린제의 조성은 상기 고로주상 백필터 더스트의 함량을 전제 탈린제 중량의 55-70%, 생석회(CaO)를 25-35%, 매용제로서 형석 (CaF₂)를 5-10%로 함이 바람직하다.

상기 백필터 더스트는 전체 탈린제 중량의 65%정도가 가장 바람직하지만, 고로주상 백필터 더스트는 용선을 제조하는 과정에서 발생하는 건식집진 더스트이므로 용선 제조에 사용되는 주원료 즉 소결광의 품위에 따라 ±10%내외씩 차이가 있어서, 상기한 바와 같이, 55~70%의 범위가 바람직하다. 상기한 조성범위를 벗어나는 경우에는 목표로 하는 탈린 효과를 얻을 수 없어 탈린효율저하가 발생하게 된다.

또한, 조재제로 사용되는 생석회(CaO)는 산화제 첨가에 따른 (P₂O₅)산화물 발생량을 고려하여, 전체 탈린제 중량의 25~35%로 첨가하는 것이 바람직하다. 만일 상기 생석회 함량이 25% 미만인 경우에는, 염기성 슬래그인 CaO부족으로 복합산화물형성(3CaOㆍP₂O₅)에 의한 탈린 효과가 감소하고, 그 함량이 35%를 넘는 경우에는 과잉의 CaO에 의한 CaO 반응효율저하로 탈린효율저하 및 슬래그 유동성이 감소하는 문제가 있다.

상기 매용제로 사용되는 형석(CaF₂)은, 슬래그의 유동성을 향상시켜 탈린제의 반응 효율향상에 의한 탈린효과를 증대하기 위해 첨가하는데, 순도가 80%이상인 것을 전체 탈린제 중량의 5~10%로 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 형석의 순도는 슬래그의 유동성을 지배하는 인자로서 그 순도가 80% 미만인 경우에는 슬래그 유동성 저하로 인해 목표로 하는 탈린효율을 얻기 위해서는 탈린제의 사용량을 증가해야 하는 문제가 있다. 또한, 상기 형석의 함량이 탈린제 중량의 5% 미만인 경우에는 슬래그의 유동성부족으로 반응효율저하에 의한 탈린효율이 저하되고, 반면에 그 함량이 10%를 넘는 경우에는 과잉의 형석에 의한 최적의 슬래그 조성을 확보하는 것이 불가능해지므로 탈린효율이 저하하는 문제가 있다. 따라서, 상기 형석은 순도가 80% 이상인 것을 전체 탈린제 중량의 5~10%로 첨가하는 것이 바람직하다.

이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명한다.

[실시예]

제철소 제강공정에서 용선을 운반하는 320톤 용량의 토페도 래들카(Torpedo Ladle Car)로 부터, 화학성분이 [C]: 4.50%, [Mn]: 0.30%, [P]: 0.090% 및 [s]: 0.013% 인 용선 260톤을 담은 다음, 용선중 인을 저감하기 위하여 하기 표2와 같이 조성된 탈린제들을 각각 첨가하였다. 이 때, 탈린제 사용원단위는 50-55kg/(용선1톤)이었고, 탈린제 사용방법은 질소개스를 케리어가스(Carrier Gas)로 하여 탈린제, 즉 분체를 수직랜스(Lance)를 통하여 용선중에 취입하는 방식으로 하였다.

그 후, 각각의 시료에 대해서 탈린반응 및 탈황반응 등을 조사하고, 그 결과를 하기 표3에 나타내었다.

한편, 하기 표2에 밀스케일, 소결더스트 및 전로 건식더스트를 이용한 탈린제가 종래제로서 나타나 있다.

상기 표3에 나타난 바와 같이, 본 발명의 탈린제는 종래의 전로 건식 더스트와 거의 동등한 탈린효과를 나타내었고, 다른 탈린제에 비하여 탈린효과가 향상된 것을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 부합되는 탈린제는 고로발생 부산물인 고로주상 백필터 더스트를 용선탈린시에 산화제로 이용하므로써 매우 경제적일 뿐만 아니라 탈린 효율측면에서도 매우 효과가 있다.

Claims (1)

1. 제철소 부산물을 이용한 용선용 탈린제에 있어서, 중량%로, 60~70%의 전철 (Total. Fe)과 24~30중량%의 전산소를 함유하는 고로백필터 더스트(Bag filter): 55~70%; 생석회: 25~35% 및 순도 80% 이상의 형석: 5~10%로 조성됨을 특징으로 하는 고로 백필터를 이용한 용선용 탈린제.