KR100272489B1 - 수경성 바인더, 조강, 및/또는 페로크롬 또는 페로바나듐과 같은 합금의제조방법 - Google Patents

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제이. 마일리
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피이. 좀머
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Abstract

본 발명은, 크롬 및/또는 바나듐을 함유하는 기초 강슬래그로부터 방수성 바인더, 조강 및/또는 FeCr 또는 FeV와 같은 합금을 제조하는 방법에 있어서, 용강 슬래그를, 고로 슬래그, 전기 아크로 슬래그, 강 제조시 발생하는 더스트, 금속 폐기물 또는 소각 잔존 폐기물으로 구성된 그룹으로부터 선택된 첨가제, 및/또는 점성도를 낮추는 산첨가제와 혼합시키고, 그 후 용융 슬래그로부터 강을 침전시키고, 제1환원 단계에서 잔존하는 슬래그를 1중량% 내지 5중량%의 산화철을 함유하는 강으로 환원시키고, 그 후 상기 제1환원 단계보다 높은 환원에너지를 갖는 제2환원 단계에서 잔존하는 용융 슬래그를 금속성 Cr 또는 V 또는 이들의 페로합금으로 환원시키고, 방수성 슬래그를 분리시키는 것을 특징으로 하는 제조방법에 관한 것이다.

Description

수경성 바인더, 조강, 및/또는 페로크롬 또는 페로바나듐과 같은 합금의 제조방법
야금학적 슬래그로부터 α-벨라이트 성분을 가지면서 강도가 극히 우수한 시멘트 클링커 및 특별한 바인더를 제조하기 위해, 환원공정과 제강공정에서 생성된 용융 슬래그를 혼합시키며, 필요시에 여기에 석회석을 첨가시키는 방법이 이미 개시되어 있다. 예컨대 고로공정(blast furnace process)에서 생성된 산성의 액상 슬래그와, 예컨대 전로(converter) 슬래그 형태로 생성되는 기본 제강 슬래그를 혼합하는 경우, 이것은 발열 중화반응이기 때문에 열이 방출된다.
결과적으로, 수경성 바인더를 제조하기 위해서는 비교적으로 많은 양의 고로 슬래그가 요구된다. 전통적인 포틀랜드 시멘트 이외에, 이러한 고로 슬래그도 슬래그 시멘트로서 그의 중요성을 인정받게 되었다. 협의의 슬래그 시멘트는 석고, 클링커 및 고로 슬래그의 혼합물을 미세하게 분쇄한 것으로, 포틀랜드 시멘트의 경우처럼, 세팅(setting) 시간을 조절하기 위해 소량의 석고가 일반적으로 첨가되고 있다.
제강공정에서 예컨대 LD 슬래그로서 생성되는 기본 슬래그의 용도는 대부분의 경우 실질적으로 제한되어 있다. 강슬래그와 마찬가지로 전기 아크로 슬래그를 처리하는데도 비교적 많은 비용이 든다. 현재에는, 제강 슬래그 및 전기 아크로 슬래그는 예컨대 고로내로 회수되며, 그 나머지는 도로공사에 사용되거나 폐기된다. 그렇지만, 스크랩 적재량이 증가하기 때문에, 중금속 성분 및 특히 강 슬래그 및 전기 아크로 슬래그에 존재하는 크롬 및 바나듐 성분이 실질적으로 증가되어, 중금속의 농도를 증가시키게 되는 단순폐기는 허용될 수 없는 것이다. 미래에는, 이러한 슬래그는 특별한 폐기물을 처리하는 매립지에 폐기될 것이며, 이러한 작업은 매우 비싼 비용이 들 것이다.
강 슬래그에는 정련공정에서 발생하는 비교적 높은 함량의 산화철 성분이 존재한다. 통상의 강 슬래그는 최대 33중량%의 산화망간 및 산화철을 포함한다. 고로 슬래그는 비교적 우수한 수경성을 갖는다. 더욱이, 고로 슬래그는 실질적으로 저함량의 산화철을 함유하기 때문에, 건설자재로 가공하는 것이 매우 용이해진다.
바인더 첨가제가 세팅시간에 영향을 주기 때문에, 바인더의 피로 강도 및 기타 특성은 수경성 바인더의 제조에 더욱 중요하게 된다. 소망하는 특성을 얻기 위해, 예컨대 슬래그 시멘트 또는 포틀랜드 시멘트와 같은 종래의 수경성 바인더와 함께 상기와 같은 첨가제를 사용할 수도 있다.
본 발명은, 크롬 및/또는 바나듐을 함유하는 기초 강슬래그로부터, 수경성 바인더, 조강(crude steel), 및/또는 FeCr 또는 FeV과 같은 합금을 제조하는 방법에 관한 것이다.
제1도는 플랜트의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면.
제2도는 제1환원 스테이지에서의 환원 반응기의 변형된 구성이 나타내는 도면.
제3도는 제2환원 스테이지에서의 환원 반응기의 구성을 나타내는 도면.
본 발명의 가장 중요한 목적은, 강슬래그로부터 수경성 바인더와 조강 또는 합금을 직접 얻을 수 있도록 강슬래그-폐기하는 경우 많은 문제가 있다-를 더욱 경제적으로 후처리 및 가공하는 방법을 제공하는 것이다. 특히, 본 발명의 목적은, 번잡한 배소 및 침출작업을 행하지 않고, 기초 강 슬래그로부터 고순도의 크롬 및 바나듐을 회수하며, 동시에, 망간과 같은 금속으로부터 순수 크롬 및 바나듐을 포함하는 슬래그를 정량적으로 정화시켜, 이에 의해 수경성 바인더 또는 바인더 첨가제를 제조할 수 있는 극고순도 슬래그를 얻는 것이다. 이러한 목적을 해결하기 위해, 본 발명에 따른 공정모드는, 액상의 강슬래그를, 고로 슬래그, 전기 아크로 슬래그, 강 제조시 발생하는 먼지, 금속 폐기물 또는 소긱 잔존 폐기물중에서 선택되는 첨가제 및/또는 점도를 낮추는 산성 첨가제와 혼합시키고, 그 후 용융 슬래그로부터 강을 침전시키고, 제1환원 스테이지에서, 잔존 슬래그를 1중량%보다 크고 5중량%보다 작은 함량의 산화철을 함유하는 금속 철로 환원시키고, 그 후, 제2환원 스테이지에서, 상기 제1환원 스테이지에서 사용된 환원제에 비하여 높은 환원에너지를 갖는 환원제로 잔존 용융 슬래그를 금속 Cr 또는 V 또는 이들의 페로합금으로 추가로 환언시키고, 수경성 슬래그를 분리시켰다.
용강 슬래그가 사용되기 때문에, 정련공정후에 강슬래그의 잠열은 한편으로는 중요한 정도로 이용되며, 또한 고로 슬래그, 전기 아크로 슬래그, 강제조시 발생하는 먼지, 금속 폐기물 또는 소각 잔존 폐기물로부터 선택되는 첨가제가 첨가되기 때문에, 혼합 슬래그가 제조되며, 우수한 수경성을 갖는 슬래그를 형성하는 동시에 금속욕(metal bath)을 회수시키기 위해 상기 혼합 슬래그를 특히 간단한 방법으로 더 처리할 수 있다. 상기 첨가제를 용강 슬래그에 혼합하는 경우, 산화환원 반응 및 산/염기 중화반응에 의해 발생된 슬래그 발열반응에 의해 온도가 증가되며, 이에 의해 추가 투입되는 에너지를 최소화시킬 수도 있다. 동시에, 점도가 스타팅(startin) 슬래그보다 현저하게 떨어진다. 용강 슬래그는 분산되어 존재하는 비교적 높은 강성분을 가지기 때문에, 슬래그의 점도의 현저한 감소와 동시에 상기 강성분은 빠르게 침전되며, 따라서 용강 슬래그와 상기 첨가제와의 혼합 이후의 침전시에 즉시 첫 번째의 강 분리가 실시된다. 잔부 슬래그 혼합물이 코울(coal) 또는 코크(coke)의 첨가하에서 환원 반응기에 도입되기 때문에, 강 슬래그에 의해 발생되는 비교적 고산화철 함유량이 낮아지며 본 발명에 따라 5중량% 이하로 감소되어 산화철 함량이 최소 1중량%으로 유지되기 때문에, 슬래그 내에 잔존하는 크롬 및 바나듐과 같은 귀금속이 연이어 제공된 제2환원 스테이지에서 정량적으로 고순도로 분리될 수 있다. 잔부 용융 슬래그는 제1환원 스테이지 보다 높은 환원 포텐셜을 갖는 제2환원 스테이지에서 환원되기 때문에, 바나듐 및 크롬을 선택적으로 환원시킬 수 있으며, 따라서 극고순도의 수경성 슬래그를 얻을 수 있다. 상기 두 스테이지 공정제어를 통해, 이어서 이루어질 크롬 및 바나듐의 회수를 더욱 어렵게 만들 수 있는 금속의 대부분을 분리시킬 수 있다. 높은 환원 포텐셜을 갖는 제2환원 스테이지에서, 바나듐 및/또는 크롬이 금속형태로 또는 각각 페로바나듐 또는 페로크롬으로 직접 회수된다.
크롬 및 바나듐을 슬래그 내에서 안전하게 유지시키기 위해, 제1환원 스테이지에서 슬래그의 산화철 함유량을 2중량% 보다 높게 유지되도록 공정이 이루어진다.
본 발명에 따른 방법에 따르면, 환원기 내의 슬래그 혼합물이 1400℃ 내지 1550℃에서, 특히 1450℃에서, 적어도 30분 동안, 바람직하게는 1시간동안 환원된다. 환원 반응기 내의 상기 온도에서, 중금속이 정량적으로 요구대로 분리되고, 특히 순수한 최종 슬래그가 형성된다.
슬래그의 점성도를 낮추기 위해, 모래, 보오크사이트 또는 마르(marl)와 같은 SiO2- 및/또는 Al2O3-를 함유하는 첨가제를 산성 첨가제로서 적용하는 것이 유리하다. 제1환원 스테이지에서, 코크, 코울 또는 합성 가스와 같은 탄소 캐리어가 첨가될 수도 있으며, 제1환원은 철욕위에서 이루어진다. 따라서, 제1환원 스테이지에서 약한 환원이 보장되고, 크롬 및 바나듐, 또한 덜 중요시 되는 귀금속의 조기 환원이 방지된다. 선철이 제1환원 공정에서 이미 형성되기 때문에, 이러한 형태의 제1환원 반응기내의 슬래그는 금속욕 및 환원제와 평형을 이루며, 환원 공정이 일어나기 때문에, 추가로 투입되는 에너지가 최소로 감소될 수 있다. 1400℃ 내지 1600℃의 온도에서, 형성된 선철 또는 형성된 합금은 수경성 슬래그로부터 용이하게 분리될 수 있으며, 간단한 처리가 더 이어질 수도 있다. 철욕안으로 및/또는 슬래그욕에 산소를 불어 넣음으로써 제1환원 스테이지에서 에너지를 추가로 주입하며, 상기 산소는 대기중 산소 형태로 사용될 수도 있다. 슬래그욕상에 산소를 불어 넣음으로써, 생성된 일산화탄소가 연소되고, 따라서 추가적인 가용 열에너지를 얻을 수 있게 된다.
Ca, Al, Si, 및 Fe와 같은 환원제를 첨가하여 보다 강한 환원 조건하에서 제2환원을 수행하며, 바람직하게는 제2환원을 위한 상기 환원제는 철욕내에 투입된다. 제2환원을 위해 철욕을 사용하는 경우 철욕내의 바나듐 농도가 40% 이상으로 될 수 있다. 바나듐의 농도는 80중량% 까지 될 수 있으며, 얻어진 페로바나듐의 특징은 탄소 함유량이 매우 낮고 또한 망간 및 크롬을 거의 함유하지 않는다는 점이다. 과잉 환원제(Ca, Al, Si)가 상기 얻어진 페로바나듐 내에서 여전히 분해되어 있으며, V2O5또는 V2O5을 함유한 물질의 도움으로, 상기 환원제를 정련하여 슬래그화시킬 수도 있다.
환원제가 불필요하게 연소되는 것을 방지하기 위해, 제2환원은 적어도 부분적으로 불활성 분위기에서 이루어진다. 불활성 분위기는 질소 또는 아르곤으로 얻을 수도 있는데, 여기서 알루미늄의 환원제로서 사용되는 경우, 질소는 질화알루미늄을 형성하기 때문에 불활성 가스로서 사용될 수 없다. 칼슘은 칼슘 와이어 형태로 첨가될 수도 있으며, 환원제가 연속적으로 또는 개별적으로 함께 장입될 수도 있다. 유익하게 얻어진 바나듐이 함유되지 않은 용융 슬래그는 물에 의해 입상화될 수도 있으며, 수경성 바인더 또는 바인더 첨가제로서 역할을 한다. 얻어진 수경성 바인더 또는 바인더 첨가제는 다른 야금학적 시멘트와 비교할 때 매우 고순도임을 특징으로 한다.
상기 공정에서 열평형을 향상시키기 위해, 산성 첨가제를 예열된 상태의 액상 슬래그 안으로 투입한다. 고체 탄소 캐리어를 사용하는 경우, 일산화탄소가 제1환원 공정에서 먼저 형성될 것이며, 이어서 일산화탄소는 연소되어 첨가제를 예열하기 위해 사용된다. 천연 가스 또는 합성 가스를 사용하는 경우, 또한 탄화수소로 부터 수소가 형성될 것이며, 이 수소는 추가 환원제로서 작용하게 된다. 마찬가지로, 잔부 수소가 이어서 연소되어 첨가제를 예열하기 위해 사용될 수도 있다. 상기 제1환원 공정 동안에 철욕내에서 분해된 탄소는 철욕 및 용융 슬래그 사이의 계면에서 환원을 유발시키며, 이리하여 수소 가스 및 일산화탄소가 철욕내에서 기포를 발생시킴으로써 슬래그의 환원을 보장하게 되며, 상기 기포는 용융 슬래그를 통해 계속 발생하게 된다.
가스 환원제의 통과를 위해 요구되는 각각의 점도를 유지하기 위해, 제2환원 스테이지는 전기가열에 의해 작동된다.
크롬- 및/또는 바나듐이 없는 슬래그는 물로 용이하게 입상화될 수도 있으며, 처리되어 수경성 바인더 또는 바인더 첨가제로 될 수 있다. 이러한 경우 고순도의 슬래그는 모재료(startion material)로서 적절하다.
전체적으로, 각각의 환원 스테이지에서 요구되는 각각의 공정 온도는 특히 간단한 방법으로 조절될 수도 있다. 제2환원 스테이지용 전기가열수단이 간단한 종래 제어수단에 의해 작동될 수도 있으며, 제1환원 스테이지에서의 적절한 온도는 산소를 주입함으로서 유지될 수도 있다. 제1환원 스테이지에서 탄소로 실질적으로 포화된 금속욕은 탄소의 가스화를 유발시켜, 산소가 주입될 때 일산화탄소를 형성하게 되며, 이 일산화탄소는 고온에서 환원 반응기로부터 배출되어, 에너지 공급원으로서 공정에서 사용될 수도 있다.
또한, 본 발명의 범위내에서, 석영 모래를 환원 반응기 내에 존재하는 부유 슬래그욕에 첨가하고, 금속욕을 정련하여 강으로 만들 수도 있다. 석영 모래를 첨가함으로서, 슬래그 층이 실질적으로 산성이 되도록 조절할 수 있으며, 특히 간다한 방법으로 선철욕을 정련하여 크롬이 없는 선철로 만들 수 있다. 이러한 경우, 탄소의 일부가 일산화탄소로 되고, 중금속 바나듐, 망간 및 크로은 산소와 함께 슬래그를 형성한다. 이러한 정련공정으로부터, 농축된 슬래그 물질 뿐만아니라 중금속도 실질적으로 함유하지 않는 선철을 제조할 수 있고, 후에 크롬 및/또는 바나듐을 특히 간단한 방법으로 회수할 수도 있다. 따라서, 본 발명에 따른 방법에 있어서, 금속욕에 따라서 슬래그 양이 10중량% 내지 20중량%에 도달할 때까지 환원 반응기가 작동하고, 또한 선철이 정련되어 강으로 되며, 크롬, 바나듐 및 다른 합금원소는 슬래그화되고, 형성된 크롬 슬래그는 페롬크롬 제조에 유용하게 사용된다.
이러한 정련공정에 있어서, 인 및 정련후에도 황도 간단하게 제거할 수도 있다.
정련공정에서 과열을 방지하기 위해, 정련욕은 스크랩 또는 철카바이드를 첨가함으로서 냉각시킬 수도 있다.
바람직하게는, 용강 슬래그는 슬래그 혼합물의 50 내지 70중량%가 사용되며, 이들로 부터 지금까지 거의 처리할 수 없었던 많은 양의 제강 슬래그를 경제적으로 처리할 수도 있다. 투입되는 에너지를 감소시키기 위해, 슬래그 혼합물용 장입물이 용융상태에서 서로 혼합되고, 가경식 전로에서 혼합되며, 이러한 가경식 전로를 사용하면, 형성된 슬래그 혼합물과 침전된 조강 욕을 가만히 따름으로써 개별적으로 출탕시킬 수 있다.
다음에, 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 아래에 사용된 화학분석에 대해서는 다음 사항을 주목해야 한다.
슬래그에서 Fe의 분석값은 Fe2O3에 대한 것이다. 그렇지만, 실제로, 슬래그에 분해된 철은 대부분 2가 형태로 존재한다. 망간의 경우에 있어서도 마찬가지다. 또한, 황은 대부분 황화물 형태로 존재하며, 분석에서는 “SO3”로 나타낸다. 따라서, 바나듐은 +5/ +4/ +3/ +2 상태로 존재한다. 간단하에 하기 위해, 바나듐은 V2O5로 나타낸다. 각 원자가 상태의 차이를 분석하는 것은 매우 어렵다.
전형적으로 사용된 슬래그는 다음과 같은 조성을 갖는다.
1톤의 슬래그는 액정형태 (액정의 직경은 약 2 내지 8㎜)로 분산된 약 112㎏의 조강을 함유한다.
1톤의 LDS에 220㎏의 모래(98% SiO2)를 첨가하였고, 혼합 슬래그(1220㎏)의 조성은 다음과 같다.
분산된 조강은 1630℃에서 혼합 슬래그로부터 침전되었다. 용융 슬래그는 1400℃에서 매우 낮은 점도(viscosity)를 가지기 때문에, 마찬가지로 “응고(frozen)”된 강액적도 상기 온도에서 침전될 수 있다. 이러한 공정 형태는 매우 유익할 수 있으며, 내화물은 저하된 온도에 크게 영향을 받지 않는다. 혼합 슬래그는 그 후 철욕에서 환원되어, “환원된” 철산화물, 인, 크롬, 망간이 철욕내에서 침전되었다.
환원된 혼합 슬래그의 잔부는 다음 조성을 갖는다.
이러한 환원 단계 후에, 모든 V는 실제로 +2가로 존재하였다.
대응하는 금속 불순물(선철)은 다음의 조성을 갖는다.
이와 같이 형성된 환원 슬래그를 도면에 개략적으로 도시된 바나듐 반응기에 공급하였다.
제1도는 플랜트의 전체적인 구성이 개략적으로 도시되어 있고 제2도에는 제1환원 스테이지에서의 환원 반응기의 변형된 구성이 도시되어 있다. 제3도에는 제2환원 스테이지에서의 환원 반응기의 구성이 도시되어 있다.
제1도에서, 참조번호 1은 혼합기를 나타내며, 이 혼합기 내로 참조번호 2로 표시된 용융 슬래그가 장입되고, 점도를 낮추기 위해 덕트(3)를 통해 산성 첨가제가 혼합된다. 예컨대 모래(4)와 같은 산성 첨가제는 혼합기에 도달하기 이전에, 덕트(5)를 따라 공급된 고온 가스에 의해 예열된다. 혼합기에서, 동시에 침전이 이루어졌고 강이 없는 혼합 슬래그(7)는 조강욕(6)상에 부유하게 된다. 그 후, 혼합 슬래그(7)는 철욕 반응기로 이루어진 제1환원 스테이지(8)에 도입된다. 철욕은 참조 부호 9로 표시되어 있다. 이 철욕 위에 혼합 슬래그(7)가 공급되며 철욕은 욕전극(10)으로 가열된다. 천연 가스(11) 및/또는 연소용 산소(12)가 환원제로서 덕트를 통해 공급되며, 반응기는 바텀 블로잉(bottom blowing) 반응기로 되어 있고, 예컨대 수소 및 일산화탄소와 같은 연소 생성물은 철욕을 통과하면서, 슬래그내의 철 및 경우에 따라서는 망간과 크롬을 환원시키게 된다.
철을 함유하지 않은 혼합 슬래그는 채널(13)을 통해 제2환원 스테이지에 도달한다. 제2반응기는 유도 가열되는데, 이때 고주파 가열전류에 중주파수 필드를 부가하여 철욕을 유도적으로(inductively) 교반할 수도 있다. 추가적인 교반수단으로서, 질소 또는 아르곤이 분사 노즐을 통해 주입될 수도 있으며, 보호 가스층(15)이 슬래그욕 위에 형성된다. 산화 바나듐의 완전한 환원이 이루어지도록, 반응기 내에서 얻어지는 교반효과를 이용하여 반응역학(reaction kinetics)을 실질적으로 향상시킬 수도 있다. 도면에 개략적으로 도시된 실시예에서 칼슘 와이어(16)가 환원 매체로서 사용되고, 이 칼슘 와이어는 칼슘 와이어 디코일링 장치(17)로부터 불활성 가스층과 슬래그를 통과하여 철욕내로 도입된다. 유사한 방법으로, 알루미늄 분말이 질소가스스트림(stream)에 분산되어 철욕안으로 도입될 수 있다. 산화 바나듐은 실제로 철욕 내에서 정량적으로 분해되며, 잔부 슬래그의 조성은 다음과 같다.
연속하여, 용융 슬래그는 물 입상기(granulator, 18)(슬래그 1중량 당 물 12중량)에 의해 종래 방식으로 급냉되며, 이에 의해 유리제품으로 응고된다. 건조 및 그라인딩한 후에, 이 슬래그는 유용한 혼합 시멘트 성분(19)이 된다. 98%의 케일(Keil)에 따른 수경성 지수(28일 후)가 얻어진다. 혼합 시멘트에서, 80% 이상의 클링커 대신에 이 슬래그를 사용할 수도 있다.
제2도에서 , 제1환원 스테이지에 있는 철욕은 참조 번호 9로 표시된다. 노즐 브릭(brick, 20)에 배열된 바닥 노즐을 통해, 탄소가 불활성 가스와 함께 불어 넣어지며, Al2O3및 SiO2가 산소와 함께 불어 넣어진다. 철욕 반응기(21)는 선회 가능한 전로로 구성되고, 추가 가열을 위해 산소 및/또는 공기가 랜드(22)를 통해 슬래그(7) 위로 불어 넣어진다. 슬래그의 FeO 함유물의 환원은, 크롬이 슬래그 내에 남게 되도록, 약 1500℃ 온도에서 2 내지 5중량% 수행된다.
제3도에는, 제2환원 스테이지(14)를 위한 선회 가능한 반응기가 도시되어 있다. 제2반응기(23)도 선회가능한 전로로 구성되며, 고주파 가열용 유도 코일(24)을 포함한다. 잔부 FeO를 여전히 함유하는 슬래그는 Fe욕(25)위에서 더 환원되는데, 그의 환원 포텐셜은 아르곤가스와 같은 불활성 기체의 도움으로 노즐 브릭(26)을 통해 Al, FeSi, CrC 또는 VC를 불어 넣음으로써 높아지며, 이리하여 V 및 Cr이 욕내로 들어가게 된다. Cr 및 V을 함유하지 않은 슬래그(27)를 연속적으로 제거한다. 이 경우에, 플라즈마 버너(28)를 통해 H2로 추가적인 가열을 할 수 있으며, 이렇게 하면 1700 내지 1800℃의 온도가 얻어진다. 원한다면, 제2환원은 감압하에서 수행될 수 있으며, 이를 위해 흡입 수단(29)이 제공될 수도 있다.
[실시예 2]
크롬을 함유하는 제강 슬래그와 고로 슬래그의 혼합으로, 시멘트 클링커 중간재, 크롬을 함유하지 않은 강 및 합성 크롬이 제조된다. 스타팅(starting) 슬래그는 다음과 같은 조성을 갖는다.
두 액상 슬래그는 제강 슬래그 60%와 고로 슬래그 40%의 비율로 혼합된다. 슬래그 혼합물 1톤 당, 제강 슬래그로부터 60㎏의 조강 침전물이 얻어진다.
형성된 혼합 슬래그는 다음과 같은 조성을 갖는다.
이 혼합 슬래그는 환원로에서 한시간 동안 1400℃에서 코크로 환원시켰다. 이렇게 하여, 다음의 조성을 갖는 최종 슬래그가 형성된다.
이 슬래그는 3N㎥공기/㎏로 냉각된다. 650℃의 고온 가스 뿐만 아니라 수경성 슬래그가 형성된다. 슬래그 1톤 당, 7.5% 탄소, 및 4% 크롬을 함유하는 선철 70㎏이 형성된다. 환원 반응기는, 선철에 기초하여 이 반응기가 15%의 슬래그로 채워질 때까지 작동된다. 슬래그의 유동이 정지되고, 선철 1톤 당 98㎏ O2로 정련하였다. 이렇게 하여, 크롬은 실제로 완전하게 슬래그가 되며, 부유하는 262㎏의 슬래그는 다음과 같은 조성을 갖는다.
이 크롬 슬래그는 크롬 회수(즉, 페로크롬)에 직접 공급될 수도 있다. 높은 환원 포텐셜을 갖는 제2환원에서, 금속 크롬 또는 FeCr 합금이 얻어진다.

Claims (22)

  1. 크롬/및 또는 바나듐을 함유하는 기초 강슬래그로부터, 수경성 바인더, 조강, 및/또는 FeCr 또는 FeV와 같은 합금을 제조하는 방법에 있어서, 액상의 강슬래그를, 고로 슬래그, 전기 아크로 슬래그, 강 제조시 발생하는 먼지, 금속 폐기물 또는 소각 잔존 폐기물중에서 선택되는 첨가제 및/또는 점도를 낮추는 산성 첨가제와 혼합시키고, 그 후 용융 슬래그로부터 강을 침전시키고, 제1환원 스테이지에서, 잔존 슬래그를 1중랑%보다 크고5중량%보다 작은 함량의 산화철을 함유하는 금속 철로 환원시키고, 그 후, 제2환원 스테이지에서, 상기 제1환원 스테이지에서 사용된 환원제에 비하여 높은 환원에너지를 갖는 환원제로 잔존 용융 슬래그를 금속 Cr 또는 V 또는 이들의 페로합금으로 추가로 환원시키고, 수경성 슬래그를 분리시키는 것을 특징으로 하는, 수경성 바인더, 조강, 및/또는 FeCr 또는 FeV와 같은 합금의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1환원 스테이지에서 슬래그의 산화철 함유량이 2중량% 보다 높게 유지되는 것을 특징으로 하는, 수경성 바인더, 조강, 및/또는 FeCr 또는 FeV와 같은 합금의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 환원 반응기내의 슬래그 혼합물을 1400℃ 내지 1600℃dlm 온도에서 30분 이상 동안 환원시키는 것을 특징으로 하는, 수경성 바인더, 조강, 및/또는 FeCr 또는 FeV와 같은 합금의 제조방법.
  4. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서 모래, 보오크사이트 또는 이회(marl)와 같은 SiO2- 및/또는 Al2O3-를 함유하는 첨가제를 산성 첨가제(4)로서 사용하는 것을 특징으로 하는, 수경성 바인더, 조강, 및/또는 FeCr 또는 FeV와 같은 합금의 제조방법.
  5. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 제1환원(8)은 코크, 코울(coal) 또는 합성가스와 같은 탄소 캐리어로 수행되는 것을 특징으로 하는, 수경성 바인더, 조강, 및/또는 FeCr 또는 FeV와 같은 합금의 제조방법.
  6. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서 상기 제1환원(8)은 철 욕 위에서 수행되는 것을 특징으로 하는, 수경성 바인더, 조강, 및/또는 FeCr 또는 FeV와 같은 합금의 제조방법.
  7. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1환원 스테이지에서, 산소가 철욕안으로 및/또는 슬래그욕 위로 불어 넣어지는 것을 특징으로 하는, 수경성 바인더, 조강, 및/또는 FeCr 또는 FeV와 같은 합금의 제조방법.
  8. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2환원(14)은 환원제로서 Ca, Al, Si 및/또는 Fe를 첨가하면서 수행되는 것을 특징으로 하는, 수경성 바인더, 조강, 및/또는 FeCr 또는 FeV와 같은 합금의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제2환원(14)를 위한 환원제를 철욕내에 투입하는 것을 특징으로 하는, 수경성 바인더, 조강, 및/또는 FeCr 또는 FeV와 같은 합금의 제조방법.
  10. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2환원(14)은 적어도 부분적으로 불활성인 분위기하에서 이루어지는 것을 특징으로 하는, 수경성 바인더, 조강, 및/또는 FeCr 또는 FeV와 같은 합금의 제조방법.
  11. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 크롬 및 바나듐을 함유하지 않은 슬래그가 물에 의해 입상화되고, 처리되어 수경성 바인더 또는 바인더 첨가제로 되는 것을 특징으로 하는, 수경성 바인더, 조강, 및/또는 FeCr 또는 FeV와 같은 합금의 제조방법.
  12. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 산성 첨가제(4)는 예열된 상태에서 용융 슬래그(2)에 도입되는 것을 특징으로 하는, 수경성 바인더, 조강, 및/또는 FeCr 또는 FeV와 같은 합금의 제조방법.
  13. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 환원 스테이지들은 전기적 가열에 의해 작동되는 것을 특징으로 하는, 수경성 바인더, 조강, 및/또는 FeCr 또는 FeV와 같은 합금의 제조방법.
  14. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 석영 모래 또는 석회가 환원 반응기에 존재하는 부유 슬래그욕에 첨가되고, 금속욕은 정련되어 강으로 되는 것을 특징으로 하는, 수경성 바인더, 조강, 및/또는 FeCr 또는 FeV와 같은 합금의 제조방법.
  15. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 50 내지 70중량%의 슬래그 혼합물을 갖는 용강 슬래그가 사용되는 것을 특징으로 하는, 수경성 바인더, 조강, 및/또는 FeCr 또는 FeV와 같은 합금의 제조방법.
  16. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬래그의 양이 금속 욕에 대해 10중량% 내지 20중량%에 도달할 때까지, 상기 환원 반응기가 작동하고, 그 후 선철이 정련되어 강으로 되고, 크롬, 바나듐 및 다른 합금원소는 슬래그화되는 것을 특징으로 하는, 수경성 바인더, 조강, 및/또는 FeCr 또는 FeV와 같은 합금의 제조방법.
  17. 제16항에 있어서, 생성된 상기 크롬 슬래그는 페로크롬 제조에 사용되는 것을 특징으로 하는, 수경성 바인더, 조강, 및/또는 FeCr 또는 FeV와 같은 합금의 제조방법.
  18. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 정련욕은 스크랩 또는 철카바이드를 첨가함에 의해 냉각되는 것을 특징으로 하는, 수경성 바인더, 조강, 및/또는 FeCr 또는 FeV와 같은 합금의 제조방법.
  19. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬래그 혼합물용 장입물은 용융 상태에서 서로 혼합되고, 가경식 전로에서 혼합되는 것을 특징으로 하는, 수경성 바인더, 조강, 및/또는 FeCr 또는 FeV와 같은 합금의 제조방법.
  20. 제3항에 있어서, 환원 반응기내의 슬래그 혼합물을 1450℃ 온도에서 환원시키는 것을 특징으로 하는, 수경성 바인더, 조강, 및/또는 FeCr 또는 FeV와 같은 합금의 제조방법.
  21. 제3항에 있어서, 환원 반응기내의 슬래그 혼합물을 1시간 동안 환원시키는 것을 특징으로 하는, 수경성 바인더, 조강, 및/또는 FeCr 또는 FeV와 같은 합금의 제조방법.
  22. 제10항에 있어서, 상기 제2환원(14)이 이루어지는 분위기는 N2가 없는 것을 특징으로 하는, 수경성 바인더, 조강, 및/또는 FeCr 또는 FeV와 같은 합금의 제조방법.
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