KR100423440B1 - 제강슬래그중 철분의 분리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제강공정에서 부산물로 발생되는 슬래그에 함유된 철분의 분리방법에 관한 것으로, 그 목적은 슬래그 입자를 자력선광할 때 철품위를 개선할 수 있는 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

제강슬래그를 일정입도기준으로 파쇄하여 분급하는 단계;

상기 입도기준치 이상으로 분급된 제강슬래그 입자는 자력선광에 의하여 자착물과 비자착물을 분리하여 자착물을 회수하는 단계;

상기 입도기준치 이하로 분급된 제강슬래그 입자를 습식 사이클론에 투입하여 하향류로 분리된 철분입자를 자력선광하는 단계;를 포함하여 이루어지는 제강슬래그중 철분의 분리방법에 관한 것을 그 기술적요지로 한다.

Description

제강슬래그중 철분의 분리방법{Method for separating metal from steel-making slag}

본 발명은 제강공정에서 부산물로 발생되는 슬래그에 함유된 철분의 분리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 슬래그 입자를 자력선광할 때 철품위를 개선할 수 있는 방법에 관한 것이다.

용융선철을 고온에서 정련하는 제강공정에서는, 용선 자체 혹은 정련과정에 투입하는 융제들이 재화되어 용융슬래그를 형성하게 된다. 정련이 끝나면, 이 용융슬래그는 별도의 운반용기에 의해 슬래그 야드에 배출후 살수냉각된다. 전로 혹은 전기로를 이용한 제강공정에서는 용선과 슬래그가 강력하게 교반되면서 정련반응이 진행되는데 용융상태의 슬래그 중에는 미처 분리되지 못한 용철이 상당량 존재하게 된다. 야드에서 고화된 슬래그는 주로 골재, 시멘트 원료 등으로 재활용하기 위하여 적당한 입도로 파쇄하는데, 이때 슬래그 입자의 입도정립 및 분리과정을 거쳐슬래그 중에 포함된 철분을 최대한 회수하여 제철소에서 재활용하게 된다.

슬래그중에 존재하는 철분은 산화철보다는 금속철 입자로 존재하는 경우가 더 많다. 따라서, 슬래그에서 철분을 분리하는 방법으로는 대부분 자력선별법을 적용하고 있다. 제강 슬래그에서 철분을 회수하는 통상적인 분리방법은 덩어리 슬래그를 건식파쇄하고 입도별로 분급한 다음, 입도별 적정횟수의 자력선별 등의 과정을 적절하게 조합하는 것에 의하여 이루어져왔다. 즉, 파쇄한 슬래그를 30mm, 13mm, 8mm, 5mm, 2.5mm 등의 망목을 가진 전동스크린에 의하여 단계적으로 입도별로 분류한 후 적절한 입도의 입자들에 대하여 건식자력선광을 행함으로써 철성분을 주체로 한 자착물과 맥석성분을 주체로한 비자착물로 분리한다. 이러한 분리작업을 효율적으로 하기 위하여 자력선광 단계별로 자장의 세기를 달리하거나 자력선광 횟수를 증가시키는 방법들이 제시되고 있다.

일반적으로, 동일 슬래그에 대한 자력선광 횟수를 증가시키면 자착물 중의 철품위는 향상되나 자착물 회수율이 저하하는 현상이 있다. 또한, 자력선광 단계별로 자장의 세기를 달리하는 방법이 있는데, 일반적으로 자장의 세기가 낮으면 시료입도와 무관하게 자착물 중의 철분이 향상되고 회수율은 낮아지며, 자장의 세기가 커지면 그 반대이다. 따라서, 자력선광 단계별로 자장의 세기를 달리하면 자장의 세기를 일정하게 하는 경우보다 조업성적이 개선된다.

이와 같이 자력선광의 단계별로 자장의 세기를 달리하는 것은 1단계에서는 상대적으로 철분이 높아져 자화되기 쉬운 입자를 우선적으로 분리해낸 다음, 2단계에서는 상대적으로 철분 함량이 낮아진 1단계의 비자착물로 부터 소량의 철분함유입자를 자화시키기 위하여는 자장의 세기가 큰 것이 효율적이기 때문이다.

그러나, 이와 같이 자력선광의 단계별로 자장의 세기를 달리하여도 슬래그에서 맥석입자와 함철 입자를 보다 명확하게 분리하는 데에는 한계가 있다. 그 이유는 슬래그 입자에 존재하는 철분의 존재형태 때문이다. 즉, 슬래그 중에는 철분이 금속철 상태로 단독으로 존재하기 보다는 철분이 풍부한 입자와 맥석이 풍부한 입자, 혹은 철분과 맥석이 혼재된 입자들이 서로 혼합되어 있기 때문이다. 따라서, 통상적으로 적용되는 8∼3mm와 같이 상대적으로 굵은 입도범위의 슬래그 입자들에 대하여 자력선광을 하면 하나의 입자 자체적으로는 철분과 맥석이 분리되어 있지 못하기 때분에 자장의 세기에 따라서는 맥석함량이 많은 슬래그 입자라 하더라도 자착물로 분리되어 자착물 중의 철분품위를 저하시키게 되는 문제점이 있다.

한편, 슬래그의 입도를 입경 0.5mm까지 미세하게 파쇄하여 분금한 후 자력선광을 하게 되면 상대적으로 입도가 굵은 경우에 비하여 슬래그 입자 중 철분과 맥석의 분리도는 높으나 실제의 자력선광단계에서는 철분함량이 높은 무거운 입자들이 자착되는 과정에서 가벼운 맥석입자들이 자착물에 혼재하여 함께 분리되기 때문에 역시 자착물 중의 철분을 향상시키는데, 문제점이 있다.

본 발명에서는 상기의 종래문제를 개선하기 위한 일련의 연구과정에서 안출된 것으로, 슬래그 입자를 자력선광할 때 철품위를 개선하는데 그 목적이 있다.

도 1은 제강슬래그의 자력선처리공정도

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제강슬래그중 철분의 분리방법은,

제강슬래그를 일정입도기준으로 파쇄하여 분급하는 단계;

상기 입도기준치 이상으로 분급된 제강슬래그 입자는 자력선광에 의하여 자착물과 비자착물을 분리하여 자착물을 회수하는 단계;

상기 입도기준치 이하로 분급된 제강슬래그 입자를 습식 사이클론에 투입하여 하향류로 분리된 철분입자를 자력선광하는 단계;를 포함하여 구성된다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 제강슬래그의 파쇄처리 이후의 자력선광단계에서 철분 분리효율성을 제고시키기 위하여 입자의 입경 및 비중에 의한 철분함유 입자의 분리공정을 적용한다는데, 그 특징이 있다.

본 발명에서는, 먼저 제강슬래그를 일정입도를 기준으로 파쇄분급한다. 이는 슬래그 입자중 단체로 존재하는 금속철분은 전성이 있어 파쇄공정에서 작은 입자로파쇄되지 않고 큰 입경의 입자로 잔류하기 때문에 금속 단체로 존재하는 입자들을 1차 자력선광으로 용이하게 분리하기 위한 것이다.

이때 입도기준치는 1∼3mm로 하는 것이 바람직하다. 입도기준치를 1∼3mm기로 하는 것은 입자중에서 입경 1-3mm 이상의 슬래그 입자는 자력선광에 의하여 철분과 맥석으로 용이하게 분리되기 때문이다.

다음으로, 입도기준치 이하로 분급된 슬래그 입자는 습식 사이클론에 물과 함께 투입하여 굵거나 무거운 입자가 포함된 하향류 슬래그(고Fe슬래그)와 미세하고 가볍거나 미세한 입자가 포함된 상향류 슬래그(저Fe슬래그)로 분리한다. 상기와 같은 방법에 의해서 하향류에 포함된 슬래그는 철성분의 품위가 높은 입자들이 주체가 된다.

본 발명에서 입도기준치 이하의 미세한 슬래그 입자를 2차 자력선광하는 것은 종래와 동일한 방법이지만, 슬래그 입자를 단순히 자력선광하는 것만으로는 자착물 중의 철품위가 낮기 때문에, 이 2차 자력선광 이전의 단계에서 습식 사이클론으로 입경 및 비중분리를 동시에 행함으로써 슬래그중 철품위를 올린 후에 2차 자력선광을 실시하므로써 최종 자착물의 철품위를 향상시킬 수 있는 것이다.

이하, 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명한다.

아래 표 1와 같은 입도 및 화학조성을 갖는 전형적인 제강슬래그를 도 1의 제시된 실시예1-4의 각각의 공정에 따라 철분을 회수하였다.

	+5 mm	+3 mm	+1 mm	+0.5 mm	-0.5 mm	비 고
중량%	17.9	25.5	26.7	8.3	21.6
T.Fe,%	25.9	25.5	30.2	30.2	23.6	평균 26.8%

[실시예 1-종래방법]

도 1(a)는 제강 슬래그를 파쇄한 다음, 1차 자력선광하여 철분함량이 높은 2차 자착물(M₁)을 분리해 내고, 1차 자력선광에서 미광(tail)으로 배출된 비자작물(N)에서 덜 분리된 철분을 다시 분리하기 위하여 2차 자력선광을 하여 철분함량이 다소 낮은 2차 자작물(M₂)을 분리하였다. 이때, 1차 및 2차 자력선광 단계에서 적용한 자장의 세기는 각 1000 Gauss와 2000 Gauss로 하였다.

이러한 분리작업으로 부터 분리해 낸 철분함유 자착물 회수율(M₁+ M₂)과 평균적인 철품위는 표 2에 나타낸 바와 같이, 각 31.5%와 35.4에 도달하였다.

[실시예 2-비교방법]

도 1(b)에 나타난 바와 같이, 표 1의 제강 슬래그를 평균입경 약 1mm 까지 파쇄한 후 이를 망목이 1mm인 전동 스크린 등의 입도분급기로 체질을 하여 입경이1mm 이상인 슬래그 입자와 1mm 이하인 슬래그 입자로 구별하여 철분을 분리하였다. 이를 통해 얻은 자착물 회수율은 36.8%, 자착물의 철품위가 37.4%에 도달하였다.

실시예 2에서는 실시예 A에 비하여 자착물 회수율 및 철품위가 개선된 것을 알 수 있다. 이와 같이 슬래그의 입도를 정립하여 자력선광하게 되면 자착물로 혼입되는 맥석성분 주체의 입자, 즉 비자착물의 혼입량이 저감하게 되어 철품위가 향상시키는 작용을 한다.

[실시예 3-본 발명]

표 1의 제강슬래그입자를 실시예 2와 동일하게 자력선광처리하나, 1mm 이하의 슬래그 입자를 먼저 습식 사이클론으로 입도 및 비중에 의한 분급처리를 함으로써 철분이 높은 하향류의 슬래그입자(Mo)와 철분이 낮은 상향류이 슬래그입자(N)로 분리해 낸 다음, 2차 자력선광을 실시함으로써 슬래그 중 철성분의 분리효율을 제고한 것이다.

이러한 처리결과는 표 2에 나타낸 바와 같이, 자착물 회수율 35.3%, 철품위 48.5%의 높은 분리성적을 나타내었다. 이와 같이 회수된 자착물의 철품위가 현저히 향상된 것은 1mm 이하 슬래그 입자중 맥석주체의 비중이 낮아 가볍거나 미세한 입자들이 상향류로 분리되는 작용에 기인하는 것이다.

[실시예 4-비교방법]

표 1의 제강슬래그를 실시예 3과 유사하게 처리하나, -1mm 입자에 대한 2차 자력선광처리 이후에 습식 사이클론 단계를 삽입한 것이 다르다. 즉, -1mm 슬래그 입자를 먼저 2차 자력선광처리를 하고, 이중 자착물(Mo)을 다시 습식 사이클론에 투입하여 철분이 높아 무겁거나 큰 입자를 먼저 하향류에 포함시켜 분리제거하여 2차 자착물을 회수하는 방법인데 이러한 처리에 의하여 자착물 회수율 27.7%, 철품위 45.5%에 도달하였다.

구분	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4
	1차자선	2차자선	계/평균	1차자선	2차자선	계/평균	1차자선	사이클론	2차자선	계/평균	1차자선	2차자선	사이클론	계/평균
자착물,%	20.3	11.2	31.5	9.2	27.6	36.8	9.2	63.5	26.1	35.3	9.2	27.6	18.5	27.7
자착물중T.Fe,%	42.0	23.5	35.4	52.0	32.5	37.4	52.0	29.5	47.3	48.5	52.0	32.5	42.3	45.4
Fe회수율,%	-	-	41.6	-	-	51.3	-	-	-	63.9	-	-	-	47.4

상기한 바와 같이, 본 발명에 부합하는 실시예 3의 결과는 기존의 방법인 실시예1과 개량공정인 실시예2의 분리결과에 비하여 회수율에는 큰 차이가 없으나 최종적으로 회수된 자착물 중의 철품위가 35.4∼37.4%에서 48.5%로 현저히 향상된 것을 알 수 있다. 또한 최초 슬래그 중의 철품위가 표 1에 나타낸 바와 같이 평균 26.8%인 것을 고려하면, 본 발명예에 따른 철분 회수율은 63.9%로 기존방법에서의 41.6∼51.3%에 비하여 획기적으로 개선된 것임을 알 수 있다. 그러나, 본 발명과유사하나 그 처리공정의 배치를 달리한 실시예 4의 경우에는 최종 자착물 중의 철품위가 기존방법의 경우에 비하여 높은 45.5%에 도달하였으나 자착물 회수율의 현저한 저하로 인하여 철분회수율은 47.4%로 낮았다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 제강슬래그의 철분을 효율적으로 제거하여 철품위를 높일 수 있는 유용한 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 제강슬래그를 1∼3mm의 입도기준으로 파쇄하여 분급하는 단계;

   상기 1∼3mm의 입도기준치 이상으로 분급된 제강슬래그 입자는 자력선광에 의하여 자착물과 비자착물을 분리하여 자착물을 회수하는 단계;

   상기 1∼3mm의 입도기준치 이하로 분급된 제강슬래그 입자를 습식 사이클론에 투입하여 하향류로 분리된 철분입자를 자력선광하는 단계;를 포함하여 이루어지는 제강슬래그중 철분의 분리방법.
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