KR100387934B1 - 스테인레스 제강 분진의 무공해 처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유해 성분을 포함한 스테인레스 제강 분진을 보다 단순하고 저렴하게 무해화 처리하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 스테인레스 제강분진의 무공해 처리방법에 있어서, 크롬산화물(Cr₂O₃)을 포함하는 스테인레스 제강분진을 분체탄소취입기를 이용하여 전기로의 용융 슬래그중으로 직접 분사 취입하여 용융시킴으로서 슬래그화를 도모함과 동시에 상기 스테인레스 제강분진중의 크롬산화물(Cr₂O₃)을 환원시키기 위하여 제강분진에 분체탄소를 혼합하여 취입하는 스테인레스 제강분진의 무공해 처리방법을 제공한다.

본 발명에 의하면, 스테인레스 제강 분진을 분체 탄소와 함께 전기로의 용융슬래그중으로 직접 취입함으로써 제강 분진을 슬래그화함과 동시에 분진에 함유된 크롬 산화물을 환원 회수함으로서 무해화하는 것이 가능한 효과를 가진다.]

Description

스테인레스 제강 분진의 무공해 처리 방법{a method for treating dusts of stainless steel sheet without environmental pollution}

본 발명은 스테인레스 제강 공정에서 발생하는 유해 분진을 전기로에 취입하여 무해화 처리하는 방법으로써, 보다 상세하게는 전기로에 분체 취입기를 통하여 환경유해성분인 크롬산화물(Cr₂O₂)를 포함하는 스테인레스 제강 분진을 전기로 슬래그중에 직접 분사함으로써 슬래그와 혼합시키고 분체 탄소를 혼합, 취입하여 제강 분진에 포함된 유해 산화물 성분을 환원, 제거함으로서 환경적으로 무해화 처리하는 스테인레스 제강 분진의 전기로 취입에 의한 무공해 처리 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 일반 탄소강의 제강 분진의 무공해화 처리는 로타리 킬른법(Rotary Kylne), 플라즈마 아크 용해법등이 있으며, 주로 제강 분진으로부터 아연산화물을 증발시켜 응축, 회수하는 방법이 주로 이용되고 있다. 그러나 스테인레스강의 제강분진에는 아연 산화물 외에도 크롬 산화물이 다량 함유하고 있고, 이는 아연산화물과 같이 증발, 응축을 통해 회수할 수 없는 산화물이기 때문에 위와 같은 일반 탄소강 제강 분진의 처리 방법으로는 무해화 처리할 수 없다.

따라서, 스테인레스 제강 분진의 처리방법은 주로 용융환원법이 이용되는데, 이 방법에 의하면, 먼저 스테인레스 제강 분진을 회수하여 단광(Briquette)형상으로 성형하는 단계를 거치고, 이를 환원제와 함께 아크로에 장입하여 재가열, 용융하는 단계를 거침으로써 분진에 함유된 유해 크롬 산화물을 환원 회수한다.

그러나 위와 같은 처리 방법에는 많은 문제점을 안고 있다. 첫째, 제강 분진을 단광으로 성형하기 위해서는 수분 혼합, 가열, 숙성, 성형 등의 별도의 공정을 거치며 이에 따라 추가적인 시간과 비용을 필요로 한다. 둘째, 성형된 제강 분진은 분진 처리용 아크로에서 환원제와 함께 용융 처리되어 융해산화물을 환원제거한 후 매립되는데 이 역시 대량의 전기에너지 소모를 필요로 하고 있다.

따라서 위와 같은 기존의 스테인레스 제강 분진의 처리방법은 별도의 처리공정을 처리함으로써 과도한 비용과 시간이 요구되는 문제점을 안고 있다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 기존의 스테인레스 제강 분진 처리방법에서 문제가 되는 복잡한 처리과정과, 장시간, 고비용 소요의 단점이 없는 보다 단순하고 새로운 처리방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 즉, 본 발명의 목적은 스테인레스 제강 공장에서 발생한 분진을 전기로 공정중에 슬래그속으로 직접 취입함으로써 별도의 성형과정 및 용융, 환원과정을 생략하여 유해 성분을 포함한 스테인레스 제강 분진을 보다 단순하고 저렴하게 무해화처리하기 위한 것이다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 스테인레스 제강분진의 무공해 처리방법에 있어서, 크롬산화물(Cr₂O₃)을 포함하는 스테인레스 제강분진을 분체탄소취입기를 이용하여 전기로의 용융 슬래그중으로 직접 분사 취입하여 용융시킴으로서 슬래그화를 도모함과 동시에 상기 스테인레스 제강분진중의 크롬산화물(Cr₂O₃)을 환원시키기 위하여 제강분진에 분체탄소를 혼합하여 취입하는 스테인레스 제강분진의 무공해 처리방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 스테인레스 제강 분진 및 분체 탄소 홈합물의 전기로내 용융슬래그 중으로의 취입상황을 개략적으로 도시하는 도면.

도 2는 스테인레스 제강 분진의 전기로내 취입후 슬래그 잔류 크롬 산화물 함량의 변화를 도시한 그래프도.

이하 본 발명을 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.

종래에 스테인레스 제강 공정에는 여러 가지 종류가 있으나 가장 널리 이용되는 공정은 주로 전기로(스크랩 용해), 정련로(탈탄 및 탈류), 래들처리(미세성분조정), 연속주조의 소공정으로 구성된다. 이들 공정중에서 제강 분진은 주로 전기로 및 정련로에서 발생하며 CaO, SiO₂, Al₂O₃, MgO, FeO, Cr₂O₃, MnO 등의 산화물로 구성된다. 이중 크롬산화물(Cr₂O₃)의 함량은 10∼18%의 높은 수준을 보이고 있다.

이들 성분중 환경 오염의 문제가 되는 것은 크롬 산화물로서 회수제거하지 않고 매립처리할 경우 크롬 성분의 침출로 심각한 문제를 야기한다. 따라서 스테인레스 제강 분진의 처리는 크롬 성분의 환원회수 및 제거에 주안점을 두고 있고 아울러 아연 산화물의 회수, 제거도 고려하고 있다.

본 발명에서는 앞에서 설명한 기존의 분진 처리와 같은 과정을 거치지 않고 전기로 슬래그에 직접 분사하여 혼합 용융시키고 환원제를 이용하여 크롬 산화물을 환원회수하는 방법을 이용한다.

이를 위해서는 전기로 조업중에 형성된 용융 슬래그중으로 제강 분진을 취입할 수 있는 설비를 필요로하게 된다. 본 발명에서는 분체 탄소 취입기(Carbon Injector)를 이용하여 전기로 내부의 용융 슬래그 중으로 직접 분진을 취입하여 취입된 분진은 슬래그 중으로 용해되어 고용된다.

제강 분진은 대략의 사이즈가 직경 3mm이하의 분말 형태로 1400으로 가열된 용융 슬래그와 접촉시 빠른 속도로 용해되어 슬래그에 고용된다. 특히 전기로 슬래그의 경우 염기도가 1.2∼1.4인 저융점의 슬래그로 유동성이 좋고 산화물에 대한 고용도가 크다. 따라서, 분체 상태로 취입된 제강 분진의 산화물 등은 취입 즉시 슬래그에 고용된다.

제강 분진과 분체 탄소를 혼합하여 취입하면 용융 상태로 고용된 분진 중의 크롬 산화물은 함께 취입된 탄소에 의해 다음과 같은 반응을 통하여 환원된다.

Cr₂O₃+ 3C = 3CO + 2Cr

위 반응은 용융 슬래그중에 고용된 분진내의 크롬 산화물이 함께 취입된 분체 탄소와 접촉하여 진행된다. 전기로의 용융 슬래그의 온도는 1400∼1550의 고온으로 위의 반응은 매우 빠른 속도로 일어난다. 따라서 분체 탄소에 의해 크롬 산화물은 빠른 속도로 환원되어 금속상의 크롬을 형성하고 이는 슬래그로부터 용강으로 침강하여 용강으로 회수된다.

결과적으로 스테인레스 제강 분진을 분체 탄소와 함께 전기로의 용융슬래그중으로 직접 취입함으로서 제강 분진을 슬래그화함과 동시에 분진에 함유된 크롬 산화물을 환원 회수함으로써 무해화하는 것이 가능한 것이다.

본 발명에서 도 1은 스테인레스 제강 분진을 전기로 슬래그중으로 분사 취입하는 모식도를 나타낸다. 본 도면에서 분체 취입용 렌스(연강파이프)를 전기로 작업구측에 설치하고 슬래그와 용강 계면부근으로 분진을 취입한다. 분진취입시 이용되는 이송가스는 질소로서 압력은 3bar이며 분진과 분체탄소의 혼합물을 분당 40kg의 속도로 슬래그 중으로 취입한다.

도 2는 스테인레스 제강 분진의 전기로 취입후의 슬래그내 크롬산화물 함량의 변화를 보여주는 것으로 제강 분진 및 분체탄소 혼합물의 취입량을 증가시켜도 전기로 출탕후의 슬래그내 잔류 크롬 산화물 함량은 거의 변화가 없다. 오히려 약간의 감소 경향을 보이고 있는데 이는 취입량 증가에 따라 분체 탄소의 절대량도 증가하기 때문에 전기로 제강시 발생하여 슬래그중에 상존하는 크롬산화물까지도 환원되는 것으로 해석할 수 있다.

(실시예)

이하에서는 본 발명의 실시예를 설명한다.

스테인레스 제강 분진과 분체탄소는 무게비 3:1로 혼합하여 분체취입기에 장입하였다. 혼합비율은 분진내에 함유된 크롬산화물량을 충분히 환원시킬 수 있는 탄소량을 기준으로 결정하였다. 분체 취입기에 장입된 제강 분진은 전기로 내부로 도 1이 도면에서와 같이 취입하였다. 분체의 취입시기는 전기로 내부에 평활한 용탕과 용융슬래그가 완전히 형성되는 승열기가 시작되는 시점을 시작으로 분당 40kg의 속도로 3bar의 질소가스를 이송가스로 하여 취입하였다.

분진이 취입된 슬래그는 전기로 출탕후 샘플채취를 통해 잔류하는 크롬 산화물 함량을 정량적으로 분석하였다. 도 2는 슬래그 잔류 크롬 함량을 분석한 결과로 통상적인 슬래그내 크롬 산화물 잔류 함량을 기준으로 볼때 제강분진의 취입량을 증가시켜도 부가적인 크롬함량의 증가는 없었다. 이것은 취입된 분진내의 크롬 산화물이 함께 취입된 분체탄소에 의해 전량 환원되고 있음을 보여주는 증거가 된다. 오히려 약간의 감소경향을 보이고 있는데 이는 취입량 증가에 따라 분체 탄소의 절대량도 증가하기 때문에 전기로 제강시 발생하여 슬래그중에 상존하는 크롬산화물까지도 환원되는 것으로 해석된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 스테인레스 제강 분진을 분체 탄소와 함께 전기로의 용융슬래그중으로 직접 취입함으로써 제강 분진을 슬래그화함과 동시에 분진에 함유된 크롬 산화물을 환원 회수함으로서 무해화하는 것이 가능하였다.

Claims (1)

1. 스테인레스 제강분진의 무공해 처리방법에 있어서, 크롬산화물(Cr₂O₃)을 포함하는 스테인레스 제강분진을 분체탄소 취입기를 이용하여 전기로의 용융 슬래그중으로 직접 분사 취입하여 용융시킴으로서 슬래그화를 도모함과 동시에 상기 스테인레스 제강분진중의 크롬산화물(Cr₂O₃)을 환원시키기 위하여 제강분진에 분체탄소를 혼합하여 취입하는 것을 특징으로 하는 스테인레스 제강분진의 무공해 처리방법.