KR100431672B1 - 제철소발생폐기물등의재자원화방법및그장치 - Google Patents

Abstract

제철소발생폐기물 등을 제강공정의 원료로서 직접 사용할 수 있는 철합금 등의 부가가치가 높은 회수물을 얻을 수 있는 재자원화방법 및 그 장치를 제공한다. 철광석 부스러기나, 제선공정 및 제강공정에서 발생하는 먼지(1)나, 산세척공정 및 도금공정에서 발생하는 철, 니켈 및 크롬 등의 물질을 함유하는 슬러지와 같은 각종 폐기물(3)을 피처리물로서 회전로(7)를 사용하여 처리하는 방법이다. 회전로(7)의 상류측에서 하류측으로 피처리물을 이동시키는 동안 피처리물로부터 가치있는 회수물을 회수하여 재자원화하는 제철소발생폐기물 등의 재자원화방법 및 그 장치이다. 회전로(7)의 상류측에서는, 피처리물을 환원성 분위기속에서 가열하여 피처리물중의 산화물을 환원시킴과 동시에, 피처리물을 용융시킴으로써, 용융금속 및 슬러그를 포함하는 환원생성물인 용융생성물을 얻는다. 회전로(7)의 하류측에서는, 용융생성물로부터 가치있는 회수물을 회수한다.

Description

제철소발생폐기물 등의 재자원화 방법 및 그 장치

본 발명은, 제철소발생폐기물 등의 재자원화방법 및 그 방법을 실시하는 장치에 관한 것이며, 특히 제철소에서 발생하는 폐기물을 피처리물로서 처리함으로써 피처리물로부터 부가가치가 높은 회수물을 얻기 위한 방법 및 그 방법을 실시하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 제철소에서는 대량의 폐기물이 발생하는데, 이들 폐기물에는 예를 들면, 철광석 부스러기, 제철공정 또는 제강공정에서 발생하는 먼지 등이 포함된다. 이들 폐기물은 포괄적으로 제철소발생폐기물 또는 간단히 폐기물이라고 부른다.

제철소발생폐기물은 재처리하여 리사이클하고, 제철소발생폐기물 중에 남아 있는 철분 등과 같이 가치 있는 금속을 회수하는 것이 바람직하다. 이러한 점을 고려하여, 상기의 폐기물 중에서도 특히 철광석 먼지 및 제선/제강 시의 먼지를 처리하여 리사이클하기 위한 여러 가지 방법이 제안되었다. 그러나 종래부터 이들 방법은, 기술적인 면 및 비용상의 문제가 있어, 산업상의 이용은 어려웠다. 이 때문에, 이들 폐기물은 충분히 재활용되지 않고 매립 처분되는 경우가 많았다.

그러나 환경규제의 강화, 재자원화 추진의 관점 및 매립지의 협소화 등의 어려움이 있어, 폐기물의 계속적인 매립은 곤란하게 되었다. 그런데 상술한 바와 같이, 제철소의 제선/제강공정에서 발생하는 폐기물에는 철분 등이 포함되어 있기 때문에 제선/제강공정에서 재이용되는 것이 바람직하다. 그러나 이러한 제철소의 폐기물에는 일반적으로 아연이나 납 등의 중금속이 많이 포함되기 때문에 문제가 되고 있다. 즉 재이용의 예로서, 제철소에서 발생된 폐기물을, 가령 그대로의 상태로 제선공정에서 사용되는 소결기나 용광로에 투입하고자 하면, 이들 장치를 운전함에 있어서 폐기물에 포함되어 있는 아연 등의 중금속에 의해 장애가 생긴다는 것은, 이 분야에서 잘 알려져 있는 사실이다. 이와 같은 점을 고려하여, 제철소에서 발생하는 폐기물을 제철소에서 재이용하기 위해, 아연이나 납 등의 중금속을 제거하는 방법이 제안되어 실행되고 있다. 종래, 제철소에서 소결기나 용광로 등으로 되돌려 보내기 위해 폐기물로부터 아연 또는 납 등을 제거하는 방법으로서는, 이하에 기재하는 2가지 방법이 주로 채택되어 왔다.

구체적으로 설명하자면, 제 1의 방법은, 회전로에서 산화아연을 코크스로 된 환원제를 이용하여 환원/증발시켜 먼지로부터 제거시킴과 동시에, 철산화물도 환원시켜, 아연함유량이 낮은 환원철을 얻는 방법이다. 얻어진 환원철은, 용광로 또는 소결기로 되돌려 보내진다. 제 2의 방법은, 습식 사이클론에서 아연성분을 농축하여, 아연농도가 높은 것은 비철제련의 원료로서 공급하고, 농도가 낮은 것은 용광로 또는 소결기로 되돌려 보내는 방법이다.

여기서 용광로 또는 소결기는 전술한 바와 같이 제철공정 중 제선공정에서사용되고 있는 장치이다. 즉 상기 제 1 또는 제 2의 방법에 의해 아연을 충분히 제거하였다 하더라도, 그 처리물은 제철공정 중의 비교적 전반부의 공정인 제선공정으로 되돌려 보내지는 것이 고작인 실정이다.

일반적으로, 제 1의 방법에 의하면 회전로에 투입하기 전에 먼지를 미리 소정 사이즈의 펠렛 형상으로 하는 전처리가 필요하거나, 아연을 제거한 후 회수물중의 철 등, 가치 있는 금속의 순도가 낮기 때문에 상술한 바와 같이 단지 제선공정으로는 되돌릴 수 있지만, 제강공정으로는 되돌려보낼 수가 없다. 즉 제 1의 방법은 회수물의 가치에 비하여 처리 비용이 비싸다는 문제점이 있다. 한편, 제 2의 방법에 의하면 아연성분의 농축이 충분하지 않고, 또 충분히 아연성분을 농축함으로써 아연이 충분히 제거된 회수물을 얻을 수 있었다 하더라도, 이 역시 제선공정으로는 되돌려보낼 수가 있지만 제강공정으로는 되돌려보낼 수가 없다. 어떻든 간에, 종래와 같은 아연제거방법은 모두 낮은 처리비용으로 부가가치가 높은 회수물을 얻을 수가 없었다.

더욱 자세히 설명하면, 회전로를 이용한 제 1의 방법에는 다음과 같은 문제점이 있다. 제 1의 방법은 회전로에 의한 직접환원제철법의 일종이다. 즉 이러한 각도에서 보면, 어디까지나 기체/고체간 반응에 의한 환원철의 제조이다. 이 처리과정에 있어서, 회전로를 운전함에 따라, 그 내측 벽면에 여러 가지 부착물이 부착되는 것을 피할 수가 없다. 이러한 사실은, 이 분야에서 잘 알려져 있는 사실이기도 하다. 내측 벽면에 부착물이 부착된 회전로는 조업을 정지하지 않고는 장시간에 걸쳐 운전하는 것이 곤란하다.

이러한 점을 고려하여, 종래의 회전로는 내측 벽면에 부착물이 부착되지 않도록 노 내의 온도를 적어도 철의 용융온도와 비슷하거나, 그 이하의 온도로 운전하여야 한다. 실제적으로 회전로는 약 1200℃ 이하의 비교적 낮은 노 내 온도로 운전되고 있다.

이와 같이 비교적 낮은 온도라 하더라도, 환원을 완료시키기 위해, 종래부터 내부 직경(D)에 대해 길이(L)가 긴(L/D ≥ 20) 구조의 회전로가 많이 이용되었고, 그 하류측(출구측)에 가열버너를 설치한 구조가 채용되어 왔다.

상기와 같은 구조를 가지는 종래의 회전로는, 실제적으로 상당히 대형이면서도 고가이다. 이러한 점과, 전술한 바와 같이 회전로를 이용한 아연제거방법 자체가 낮은 처리비용으로 부가가치가 높은 회수물을 얻을 수 없다는 것을 함께 고려하면, 회전로를 이용한 종래의 방법은 폐기물을 재이용하는데 있어서 적극적으로 이용할 수가 없다.

회전로를 제철소에서 발생한 폐기물의 리사이클에 적용하는 데에는, 또 다음과 같은 문제가 있다.

종래의 회전로에서는, 가열버너가 회전로의 하류측에 배치되어 있고, 연소가스가 회전로 내에 있어서의 처리물의 이동방향에 대해 반대방향으로 흐르고 있다. 이러한 연소가스의 흐름은 대향류라 불린다. 연소가스에 의해, 회전로 내의 하류측을 향해 이동하는 폐기물이 가열된다. 종래의 회전로는 전술한 바와 같이 길기 때문에, 연소가스에 의한 노 내 온도는 회전로의 하류측에서 상류측으로 향함에 따라 내려가는 분포를 보이고 있다. 이 온도분포는, 회전로로부터 배출되기까지의 동안에 피처리물의 환원을 완료시키려는 목적 상 바람직한 것이나, 회전로의 특정한 영역, 즉 대체적으로 충분한 가열이 불가능한 회전로의 상류측 영역에서는 상기 한 온도분포와 관련하여 회전로의 내측 벽면 상에의 부착물의 생성을 초래한다. 이 부착물은, 링형상으로 형성되기 때문에 댐링이라고 불린다. 말할 필요도 없이 상기 댐링은 회전로 내에서 피처리물의 이동을 방해하기 때문에 바람직하지 못하다.

또 제철소의 폐기물 중에는 상기 철광석 부스러기나 먼지와 더불어, 산세척 공정 및 도금공정 등에서 발생하는 슬러지가 있다. 슬러지는 먼지에 비하여 수분 함유율을 높기 때문에, 종래의 회전로에서 처리하고자 하는 경우에는 탈수와 동시에 입자형상화하는 전처리가 필요하다. 더욱이 슬러지는 기름성분을 포함하고 있는 것이 대부분인데, 이와 같은 슬러지는 탈수처리가 실제적으로 불가능할 뿐아니라 이후의 입자형상화 처리도 할 수가 없다. 따라서 종래의 회전로에서는 슬러지가 사실상 처리되지 않는다.

더욱이 제철소 또는 그 밖의 설비로부터 발생되는 폐기물로서는, 휴지, 나무부스러기, 플라스틱 폐기물, 펄프층이나 펄프잔재 및 폐오일 등의 가연물, 및 탄소질을 함유하는 폐기물이 있다. 가연물은 철광석부스러기, 먼지 및 슬러지를 처리하여 환원철을 제조할 때, 연료로서 이용할 수 있는 가능성이 있다. 또 탄소질을 함유하는 폐기물은 환원철을 제조할 때 환원제로 이용할 가능성이 있다. 이 때문에 그 자체의 처리는 물론, 환원제로서의 유효한 이용이 요망된다. 그러나 종래의 회전로를 이용하여 철광석 부스러기, 먼지 및 슬러지 등의 폐기물을 처리할 때, 가연물 및 탄소질을 함유하는 상기 폐기물을 환원제로서 사용하면, 회전로 내에서 온도가 불안정하거나 처리물을 원활히 이동시킬 수가 없다.

본 발명의 기술적 과제는 회전로를 이용하면서도, 전술한 문제를 해결할 수 있는 제철소발생폐기물 등의 재자원화방법 및 그 방법을 실시하기 위한 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 기술적 과제는 낮은 처리비용으로, 제철소발생폐기물 등을 제강공정의 원료로서 직접 사용할 수 있는 철합금 등과 같이 부가가치가 높은 회수물을 얻을 수 있는 재자원화방법 및 그 방법을 실시하기 위한 장치를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 의한 제철소발생폐기물 등의 재자원화방법의 처리순서를 설명하기 위한 도면이다.

도 2는 본 발명에 의한 제철소발생폐기물 등의 재자원화방법을 실시하기 위해 사용되는 회전로(장치)의 한 예를 나타내는 개략도이다.

도 3(a)는 본 발명에 의한 제철소발생폐기물 등의 재자원화방법을 실시하기 위해 사용하는 회전로(rotary kiln)의 다른 예를 도시한 개략도이고, (b)는 그 단면도이다.

도 4(a)는 본 발명에 의한 제철소발생폐기물 등의 재자원화방법을 실시하기 위해 사용하는 회전로의 다른 예를 도시한 개략도이고, (b)는 그 단면도이다.

도 5는 본 발명에 의한 제철소발생폐기물 등의 재자원화방법을 실시하기 위해 사용하는 회전로의 다른 예를 도시한 개략도이다.

도 6(a)는 본 발명에 의한 제철소발생폐기물 등의 재자원화방법을 실시하기 위해 사용하는 회전로의 다른 예를 도시한 개략도이고, (b)는 그 단면도이다.

도 7(a)는 본 발명에 의한 제철소발생폐기물 등의 재자원화방법을 실시하기 위해 사용하는 회전로의 다른 예의 주요부를 도시한 개략도이고, (b)는 그 단면도이다.

도 8(a)는 본 발명에 의한 제철소발생폐기물 등의 재자원화방법의 실시예에서 사용하는 회전로(rotary furnace, 시험로)를 도시한 도면이고, (b)는 그 일부 측면도이다.

도 9는 본 발명에 의한 제철소발생폐기물 등의 재자원화방법의 실시예에 있어서 베드의 온도상승 속도를 도시한 도면이다.

도 10은 본 발명에 의한 제철소발생폐기물 등의 재자원화방법의 실시예에 있어서 용융체 생성 시까지의 철환원율, 철금속화율 및 탈아연의 결과를 도시한 도면이다.

도 11은 본 발명에 의한 제철소발생폐기물 등의 재자원화방법의 실시예에 있어서, 먼지함유원소에 관한 철합금에 있어서의 회수율을 도시한 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1: 제철소에서 발생한 먼지 2: 탄소질 환원제

3: 각종 폐기물 4: 습식 혼합조

5: 탈수 장치 6: 버너

7: 회전로 10: 냉각 수조

11: 2차 연소실 12: 반출기

13: 보일러 등의 열교환기 14: 집진기

21∼26: 회전로 223: 배출로

224: 배출용 마개 233: 리프터

243: 기체/고체간 반응부 244: 중간부

253: 내측 둑 263: 홈부

본 발명에 의하면, 제철공정 등에서 발생하는 폐기물을 피처리물로서 회전로(rotary kiln)를 이용하여 처리하는 방법으로서, 회전로의 상류측에서 하류측으로 피처리물을 이동시키는 동안 피처리물로부터 가치 있는 회수물을 회수하는 제철소 발생폐기물 등의 재자원화방법으로서, 상기 회전로 내의 상기 상류측에서 피처리물을 환원 분위기 속에서 가열하여 피처리물 중의 산화물을 환원시킴과 동시에, 피처리물을 용융시킴으로써, 용융금속 및 슬래그를 포함하는 환원생성물인 용융생성물을 얻는 공정과, 상기 회전로의 상기 하류측에서, 상기 용융생성물로부터 가치 있는 회수물을 회수하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 제철소발생폐기물 등의 재자원화방법을 얻을 수 있다.

또 본 발명에 의하면 제철공정 등에서 발생하는 폐기물을 피처리물로서 처리하는 회전로를 가지며, 상기 회전로에 의해, 그 상류측에서 하류측으로 피처리물을 이동시키는 동안 피처리물로부터 가치 있는 회수물을 회수하는 제철소발생폐기물 등의 재자원화장치에 있어서, 상기 회전로의 상기 상류측에 피처리물을 가열하여 피처리물로부터 저비점금속을 증발 및 제거시킴과 동시에, 고비점금속을 얻고, 더욱이 고비점금속을 용융시키는 가열버너는 가짐으로써, 상기 회전로가 상기 가열버너와 협동하여 환원분위기 속에서 피처리물 중의 산화물을 환원시키는 기체/고체간 반응부를 구비하여, 용융금속 및 슬래그를 포함하는 환원생성물인 용융생성물을 얻는 것이며, 상기 회전로는 더욱이, 상기 하류측에, 상기 용융생성물로부터 가치있는 회수물을 회수하는 회수부를 구비하는 것을 특징으로 하는 제철소발생폐기물 등의 재자원화장치를 얻을 수가 있다.

이와 같이 하여 본 발명에서는 철광석 부스러기나 제선공정 및 제강공정에서 발생하는 먼지를 재이용 가능한 자원으로 재생시킨다. 즉 먼지를 환원 및 용융시켜 철합금과 슬래그의 2층으로 분리하여 따로 따로 회수할 수 있고, 회수한 철합금은 그대로 제강 원료로서 이용할 수 있다. 또 선철 원료로서 이용해도 좋음은 물론이고, 슬래그도 시멘트나 노반재 등으로 이용할 수 있다.

또 먼지뿐만 아니라, 산세척공정, 도금공정 등에서 발생하는 각종 폐기물도, 먼지에 혼합하여 동시에 환원용융처리를 하여, 마찬가지로 재이용 가능한 자원으로서 회수할 수 있다. 더욱이 휴지, 나무부스러기, 폐오일 등의 가연물은 연료의 일부로서 이용과 동시에, 탄소질을 함유하는 각종 폐기물도, 환원에 필요한 탄소재료로서 이용할 수가 있다.

이하에서는 본 발명에 의한 제철소발생폐기물 등의 재자원화방법 및 그 방법을 실시하기 위한 장치를 함께 설명한다.

본 발명에 의한 재자원화 방법은, 먼지 등 회전로에의 투입물을 단시간에 고온으로 상승시킴으로써, 기체/고체간 반응으로 생성된 환원철을 포함하는 환원생성물인 용융생성물을 상기의 고온영역에서 후술하는 바와 같이 냉각되면 철합금이 되는 용융금속과 슬래그의 2층으로 분리하여 따로따로 회수한다. 또 슬래그는 용융상태이어도 좋고 비용융상태이어도 좋다. 이 때문에, 종래부터 문제로 되어온 회전로의 내측벽에 부착물이 부착됨에 의한 조업 시의 트러블도 감소하여, 부가가치가 높은 회수물을 얻을 수 있게 된다.

본 재자원화 방법에 이용하는 회전로는, 그 길이(L)와 내경(D)의 비(L/D)를 종래에 비해 대폭적으로 작게, 바람직하게는 L/D를 5 이하로 하여, 가열용 버너를 피처리물의 투입측에 설치하고, 회전로 전체의 온도를 고온으로 상승시킬 수 있는 구조인데, 회전로의 내측벽면에 부착물이 발생하더라도, 그것을 버너로 가열함으로써 용융시켜 제거할 수 있는 등, 종래의 회전로방식과는 확실히 다른 수단을 채택하고 있다.

그런데 본 재자원화 방법에서는 회전로에 의해, 철광석 부스러기나 제선공정 및 제강공정에서 발생하는 먼지, 및 산세척공정이나 도금공정에서 발생하는 철, 니켈, 크롬 등의 물질을 함유하는 슬러지 등을 탄소질 환원제에 의해 환원용융하여 재이용 가능한 회수물을 얻는다. 즉 환원제에 의해 피처리물에 포함되는 금속산화물을 환원시켜, 아연 등의 저비점금속을 증발시켜 제거한다. 한편 철 등의 고비점금속은 용융금속으로서, 또 나머지는 슬래그로서 분리하여 회수한다.

따라서 회수된 철합금은, 직접 제강공정에 재이용 가능한 저아연물질(중량비율로 Zn/Fe = 1.0/1000 이하)이 된다. 또 회수된 철합금은 제선공정에 재이용해도 좋다.

피처리물을 회전로 내에 투입하기 전에, 우선 탄소질 환원제(미분탄, 코크스 가루, 기타)와 피처리물을 공지의 건식 또는 습식혼합법으로 혼합한다. 그런 다음, 건식 처리한 것은 직접 회전로에 투입하거나, 혹은 별도의 습식법에 의해 얻은 탈수케이크 등과 더욱 혼합한 후에 투입한다. 또 습식 처리한 것은 탈수하여 탈수 케이크로 만들고, 이것을 직접 회전로에 투입하거나, 또는 미분탄 등과 혼합한 후, 회전로에 투입한다.

또 본 발명에 있어서의 회전로가 기본적으로 구비해야 할 조건 및 구조는 이하의 항목(1)∼(4)에 나타낸 바와 같다.

조건 및 구조(1) 처리물의 투입부측에 가열용 버너를 구비한다. 즉 연소가스의 흐름과 피처리물의 흐름을 병행류로 한다.

조건 및 구조(2) 회전로의 길이(L)와 직경(D)의 비를 L/D ≤ 5로 한다.

조건 및 구조(3) 회전로의 경사를 1∼2도 정도로 하여, 반응이나 용융에 필요한 체류시간을 확보할 수 있는 구조로 한다.

조건 및 구조(4) 회전로의 가스배출단은 2차 연소실에 연결되어 있는 구조로 한다.

그런데 본 발명에 있어서는 철합금의 회수율을 향상시키기 위해, 폐기물로서의 슬래그 생성물질, 예를 들면 소각된 재(災) 등을 상기 먼지 및 슬러지 등에 혼합하여 용융처리를 하고, 생성된 용융금속표면을 충분한 슬래그 층으로 덮어, 산화를 방지하는 수단을 필요에 따라 강구한다.

또 회전로의 배출단에 연결하는 2차 연소실은, 회전로의 배출가스 중의 미연소물을 완전히 연소시킬 뿐만 아니라, 디옥신 등의 유해물질도 함께 고온열분해하여 무해한 가스로서 시스템의 외부로 방출한다. 고온의 회전로배출가스의 열량 및 이 연소실에서의 연소열은, 다음 단계의 보일러에 의해 증기로 회수하여, 프로세스 전체의 열손실을 감소시킨다.

용융철금속 및 슬래그는, 회전로의 배출단 하부에 설치된 수조에 투입되어 냉각된 후, 시스템의 외부로 배출된다. 수조 내는 순환수로 교반하여, 용융금속 및 슬래그의 냉각이 충분히 행해지는 구조를 취한다. 회수품의 용도상, 철합금과 슬래그의 분리가 필요한 경우에는 다음 단계에서 자석에 의한 분리 등을 행한다.

도 1은 본 발명에 의한 제철소발생폐기물 등의 재자원화방법의 처리순서를 설명하기 위한 도면이다.

이하에서는 도 1을 참조하면서 본 발명의 처리순서를 설명한다.

우선 피처리물에 대한 전처리를 행한다. 본 예에서는, 제철소에서 발생된 먼지(1-1) 및 제철소에서 발생된 슬러지(1-2)를 포함하는 제철소발생폐기물을 주요 처리물로 하여 설명한다. 제철소에서 발생된 먼지(1-1)는 철광석부스러기, 제선공정 또는 제강공정 등으로부터 포집된 먼지 또는 소각재 등이다. 제철소에서 발생된 슬러지(1-2)는 도금공정 또는 산세척공정 등으로부터 생긴 슬러지이다.

그런데 제철소에서 발생된 먼지(1-1)는, 미분탄 또는 코크스가루 등의 탄소질 환원제(3)와 습식혼합조(4)를 이용하여 혼합된 후, 탈수장치(5)를 이용하여 탈수케이크가 된다. 탈수케이크는, 회전로(7)에 투입된다. 또 제철소에서 발생된 먼지(1-1) 중 소각된 재(災) 등의 슬래그 생성물은 직접 회전로(7)에 투입되는 경우가 있다.

제철소에서 발생된 슬러지(1-2)는 그 대부분이 전술한 바와 같이 탈수처리가 곤란하기 때문에, 습식혼합을 하지 않고 직접 회전로(7)에 투입된다. 직접 투입되는 슬러지(1-2) 중, 탄소환원이 필요한 경우에 대해서는 이것이 직접 투입되었을때, 외장 환원제(도시 생략)를 별도의 회전로(7)에 투입함으로써 대처한다.

또 본 발명에서는 휴지, 나무부스러기, 플라스틱폐기물, 펄프부스러기, 펄프 잔재, 또는 폐오일 등의 각종 폐기물(2)을 환원제 또는 탄소질 환원제(3)의 보조적인 물질로서, 탄소질환원제(3)와 같이 피처리물에 대해 습식 혼합조(4)를 이용하여 혼합하여 사용할 수 있다. 물론, 환원제로서 이용된다 하더라도 각종 폐기물(2)은 실질적으로 처리되기 때문에, 피처리물이라고 간주할 수도 있다. 각종 폐기물(2)중 비중이 작은 것이나 유분을 포함하고 있는 것은 습식 혼합에 부적합하기 때문에 직접 회전로(7)에 투입하여 이용된다.

회전로(7)의 피처리물 투입부의 분위기 온도는 500∼700℃이다. 이때, 전술한 바와 같이 필요에 따라 외장 환원제를 투입해도 좋다. 회전로(7)는 그 피처리물의 투입부에 가열용 버너(6)를 구비한 병행류 타입이다.

다음은 회전로(7)내에서 피처리물의 가열, 환원 및 용융을 행한다.

즉 회전로(7)내에 투입된 피처리물은, 회전로(7) 내를 그 배출단측을 향해서 이동하면서 투입단측에 설치되어 있는 버너(6)에 의해 가열되고, 다음에 기재하는 공정(1)∼(4)을 거치면서 환원용융된 후, 용융금속과 슬래그로 분리되어 회전로(7)로부터 배출되고 더욱 냉각된다.

공정(1): 건조공정에서 회전로(7)에 투입된 피처리물은 온도의 상승과 함께 함유되어 있던 수분이 증발함으로써 건조되어 회전로(7) 내를 이동한다. 이때, 피처리물은 입자형상화되어도 좋다.

공정(2): 환원공정에서는 건조가 완료될 무렵부터 피처리물에 포함되는 철, 크롬, 니켈, 아연, 납 등 산화물의 환원반응이 활발해지며, 베드의 온도가 약 1000℃∼1200℃가 되면 환원은 거의 완료된다. 환원에 의해 생성된 비점이 낮은 아연 등의 금속은 증발하여, 환원성의 베드에서 산화성의 가스공간으로 이행하는데, 이 분위기에서 산화되어, 배출가스와 함께 회전로(7)의 외부로 비산(飛散)하여, 다음 단계의 집진기(14)에서 포집된다.

또 환원된 철 등의 고비점금속은 환원성 베드 내에 체류한다. 이들 금속 산화물의 환원반응 생성물로서 일산화탄소를 생성하는데, 버너(6)로부터의 과잉된 공기에 의해 베드의 수직 상방에서 연소되어, 버너(6)에 의한 열가스와 함께 베드의 가열에 기여한다. 또 이 일산화탄소의 연소 프레임은 베드를 환원성 분위기로 유지하는 데에도 공헌하고 있다.

공정(3): 용융공정에서는, 기체/고체간 반응에 의한 환원이 종료되고, 나아가 1200℃ 이상으로 온도가 상승되면 환원철이 환원제로서의 탄소를 포화하면서 선철이 되어 용융화한다. 이 용융생성물은 주로 크롬, 니켈 등의 금속도 그 내부로 취해 들이면서 고탄소의 철합금이 된다. 철합금 성분을 분리시킨 나머지의 산화물, 즉 SiO₂, CaO, Al₂O₃등은 슬래그가 된다. 이것들은 회전로(7)의 1250∼1300℃로 유지된 배출부로 이행되는데, 여기서 용융금속과 슬래그는 비중 차에 의해 분리되어, 비중이 큰 용융금속의 표면을 슬래그가 덮는 형태로 존재하며, 상층의 슬래그가 용융금속을 산화성 분위기로부터 차단하는 역할도 한다. 비중 차에 의해 분리된 용융금속 및 슬래그는 회전로(7)의 배출단에서 냉각수조(10)로 배출된다.

한편 유해물질인 6가크롬을 함유한 피처리물도 상기의 환원, 용융공정에서 처리되어, 금속크롬 또는 3가크롬으로 환원되어, 무해한 것으로 된다.

공정(4): 용융금속 및 슬래그의 회전로(7)로부터 배출하는 공정 및 냉각공정에서는 회전로(7)로부터 배출된 용융금속과 슬래그가, 회전로(7)의 배출단 하부에 설치된 냉각수조(10)에 투입되어 냉각된다. 냉각수조(10) 내는 순환수로 교반하고, 용융금속, 슬래그의 냉각이 충분히 행해지는 구조로 되어 있다. 냉각된 용융금속, 즉 철합금과 슬래그는 반송기(12)에 의해 시스템의 외부로 배출된다. 회수품의 용도 상 철합금과 슬래그의 분리가 필요한 경우는 다음 단계에서 자석에 의해 분리한다.

다음으로 회전로(7)로부터의 배기가스를 처리한다. 회전로(7)에서 나오는 배출가스는, 회전로(7)의 배출단에 연결되어 있는 2차 연소실(11)로 도입되어, 여기서 회전로(7)의 배출가스 중의 미연소물의 완전연소 및 유해물자의 열분해를 행하여, 열회수를 위한 장치[보일러 등의 열교환기(13)]로 보내진다. 보일러 등의 열교환기(13)로부터 나간 가스는 집진기(14)를 거쳐 대기 중으로 방출된다.

피처리물의 성질과, 회수물의 원하는 양 및 품질과, 환원제 및 연료의 비용을 고려하여, 회전로 내의 분위기로서, (A) 환원성 혹은 난산화성 분위기와, (B)약산화성 분위기 중에서 어느 하나를 선택할 수가 있다.

(A) 환원성 혹은 난산화성 분위기

회전로(7) 내를 환원성 분위기 또는 용융금속의 산화가 일어나기 어려운, 산소성분이 적은 난산화성 분위기로 유지하는 경우, 회전로(7) 내에 환원제를 충분히 채우지 않으면 안된다. 구체적으로는, 피처리물에 대한 환원제의 첨가량을 대략 환원당량의 2배 이상으로 하거나, 가스공간에서의 환원반응 생성물인 일산화탄소의 농도를 회전로(7)의 가스배출부, 즉 출구측에 있어서 대략 5% 이상으로 하다. 이러한 조건의 경우에는, 회전로의 배출부에 온수저류부를 설치하여 용융금속과 슬래그를 체류시키는 것이 바람직하다. 온수저류부에서는, 슬래그와 용융금속이 충분히 접촉하여, 슬래그 중으로 취해들여진 금속원소의 용융금속 내로의 이행이나 슬래그/금속 분배 반응에 의해, 용융금속과 슬래그 간에 각 원소의 분배가 이루어진다. 따라서 조성적으로 안정된 용융금속과 슬래그가 회전로로부터 회수물로서 배출된다. 그 결과, 철합금의 회수율이 향상되고, 나아가서는 금속분이 적은 슬래그를 생성할 수 있게 되어, 그 재이용 분야가 보다 확대된다.

온수저류부를 설치한 회전로로서는 여러 가지의 구조를 채용할 수가 있는데, 그 몇 가지에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.

도 2를 참조하여, 가장 간단한 형상의 회전로(21)는 입구단(도면의 좌측)으로부터 배출단(도면의 우측)까지의 전체길이가 예를 들면 10∼15m이다. 회전로(21)는 그 내면에 온수저류부(211) 및 배출 둑(212)을 가지고 있다. 온수저류부(211)는 회전로의 배출단으로부터 상류측을 향하여 소정의 범위(예를 들면 1∼2m)사이에 형성된다. 즉 상기 소정의 범위만 내부 직경을 다른 범위보다 크게 하여 온수저류부(211)가 형성된다. 용융금속 및 슬래그를 포함하는 용융생성물을 일정시간 동안 체류시켜, 금속의 슬래그로부터의 분리를 촉진시킨다. 이를 위해, 온수저류부(211)가 되는 상기 범위에 있어서, 쉘의 외부직경을 바꾸지 않고 내부의 내화물층(도 2에서는 특별히 도시되지 않음)의 두께를 작게 하거나 내부의 내화물층의 두께는 바꾸지 않고 쉘의 외부 직경을 크게 한다.

도 3(a) 및 (b)에 도시한 회전로(22)는 온수저류부(221)를 가지며, 조업 정지 시에 상술한 용융생성물을 회전로 밖으로 배출하기 위한 적어도 한 쌍의 배출로(223)와, 이 배출로(223)를 개폐하기 위한 배출용 마개(224)를 온수저류부(221)의 반경방향에 대향하는 위치에 설치한다. 배출용 마개(224)의 배출로(223)에 대해 부착 및 분리가 가능하며, 배출로(223)를 개폐한다.

도 4(a) 및 (b)에 도시한 회전로(23)는 온수저류부(231)에 리프터(233)가 설치되어 있다.

상기 리프터(233)의 효과는, 온수저류부(231)에 있어서 슬래그를 긁어 올림으로써 슬래그 층과 용융금속층의 접촉을 보다 양호하게 하여, 슬래그층 속에 취해 들여져 있는 금속원소의 금속층으로의 이행 및 슬래그/금속 분배반응의 촉진을 도모하는 데 있다.

도 5에 도시한 회전로(24)는 통형상을 하고 있는 쉘과 이 쉘의 내면에 형성된 내부 내화물층으로 구성되어 있다(도면에서는 쉘과 내부 내화물층을 특별히 구별하여 도시하지 않음). 내부 내화물층은 온수저류부(241)(내경(D1), 길이(L1))와, 이보다 작은 내부 직경의 중간부(244)(내경(D2), 길이(L2))와, 중간부(244)에 의해 온수저류부(241)와 분리되며, 또 온수저류부(241)의 내부 직경(D1)과 동일한 사이즈의 내부 직경(D3)의 기체/고체간 반응부(243)(길이(L3))를 구성하고 있다. 기체/고체간 반응부(243)는 중간부(244)에 의해 온수저류부로부터 분리되어 있다. 온수저류부(241), 중간부(244) 및 기체/고체간 반응부(243)는 내부 내화물층의 두께를 바꿈으로써, 쉘의 외부직경을 바꾸지 않고 임의의 치수 및 형상으로 할 수가 있다. 뿐만 아니라, 기체/고체간 반응부 베드의 두께가 두꺼워져, 베드 분위기로의 산화성 분위기의 영향이 경감되므로, 베드부를 환원분위기로 유지시키는 것이 용이해진다. 더욱이 중간부(244)에 의해 온수저류부(241)에 체류하는 용융생성물이 기체/고체간 반응부(243)에 까지 확대되어 피처리물의 상류측으로부터 하류측으로의 전동을 저해하는 일이 없다. 또 기체/고체간 반응부(243) 및 온수저류부(241)의 범위 변경에 있어서, 쉘의 외부 직경을 변경하는 일 없이 내면의 내화물층을 새로 바름으로써 용이하게 변경할 수가 있다.

도 6(a) 및 (b)에 도시한 회전로(25)는 온수저류부(251)와, 배출 둑(252)과, 내측 둑(253)을 가지고 있다. 이 구조에 의하면, 온수저류부(251)에서 항상 용융금속(M)의 표면을 어떤 두께의 슬래그(S)층으로 덮어, 용융금속(M)의 표면이 산화성분위기에 접하는 것을 방지한다.

도 7(a) 및 (b)에 도시한 회전로(26)는 온수저류부(261)에 회전로의 길이방향으로 연장되는 용융금속을 위한 홈부(263)를 설치하고, 용융생성물중의 용융금속(M)은 이 홈을 통해 배출한다. 한편, 용융생성물중의 슬래그(S)는 회전로의 전체 둘레에 걸쳐 배출된다. 이 구조에 의한 효과는, 슬래그와 용융금속의 배출위치가 다르기 때문에 양자를 분리하여 배출할 수 있다는 점, 그리고 가령 용융생성물이 대량으로 생성되었을 때에도 그 영향으로 온수저류부(261)의 용융생성물이 일거에 배출되어 버리는 것을 방지할 수 있다는 점에 있다.

(B) 약산화성 분위기

생성된 용융생성물을 장시간 동안 체류시키면 산화가 일어나는 분위기를 회전로 내에 유지시킬 경우에는, 피처리물에 대한 환원제 첨가량을 대략 환원당량의 2배 이하로 한다. 가스공간에서의 환원반응 생성물인 일산화탄소의 농도는 회전로의 가스배출단에서 대략 5% 이하로 한다. 이러한 조건인 경우에는, 회전로의 배출부에 온수저류부가 형성되도록 하는 둑을 설치하지 않는다. 즉 회전로를, 생성된 용융생성물을 회전로 내에 체류시키는 일 없이, 가급적 빠르게 배출시키는 구조로 한다. 이 경우는 전술한 온수저류부가 있는 경우에 비하면, 철합금의 회수율이 다소 낮고, 또 슬래그 중에 함유되는 금속성분이 다소 많아지기는 하나, 환원제의 첨가량이 환원당량의 1.2∼1.5배로 적어도 되며, 또한 환원생성물인 일산화탄소가 회전로 내에서 연소하기 때문에 연료를 절감할 수 있다는 이점이 있다.

이하에서는, 상술한 형태의 본 발명에 의한 제철소발생폐기물 등의 재자원화방법 및 그 방법을 실시하기 위한 장치에 관하여, 구체적인 실시예를 설명한다.

본 실시예에서는, 제철소에서 발생하는 대표적인 먼지에 대해 시험을 실시하였다. 실험에 제공된 먼지는, 스테인리스강의 생성과정에서 발생한 것이다.

원료(피처리물)로서의 스테인리스계 먼지의 조성을 다음의 표 1에 나타낸다.

[표 1]

원료의 전처리공정으로서, 상기 가루먼지를 환원적인 미세분말 상태의 코크스와 습식으로 혼합하여 탈수한 후 시험장치에 투입하였다. 먼지/코크스의 혼합비율은 중량비로 100/43(환원당량의 2배의 코크스)의 비율이다.

본 시험에 이용한 시험장치는 도 8에 도시한 바와 같이 회전로 타입이며, 일괄처리형 회전로(rotary furnace, 이후 R/F로 기재한다)이다. 따라서 실제의 회전로와 완전히 동일한 구조는 아니지만, 실제의 회전로의 길이방향의 위치는 본 시험화로에 있어서의 처리시간에 대응시킬 수가 있다. 도 8을 참조하면, 본 R/F는 노챔버(54)와, 버너(55)와, 구동용 스프로켓(56)과, 롤러(57)와, 슬립 링(58)과, 배출플러그(59)와, 제1의 가시창(60)과, 화로 내의 감시카메라(61)와, 제2의가시창(62)을 가지고 있다. 노 챔버(54)의 내경(D)은 1300mm, 길이(L)는 500mm이다.

시험방법은, 우선 상기 수분함유율이 22%인 탈수케이크 140kg을 미리 500℃로 유지되어 있는 R/F 화로에 투입하고, 프로판가스를 연료로 하여 온도를 상승시켰다.

R/F의 회전수는 0.4rpm, 베드의 온도상승 속도는 도 9에 도시한 바와 같다. 먼지(탈수케이크)를 투입하고 나서 30분마다 샘플링을 하여, 용융체가 생성될 때까지의 탈아연율, 철환원율(철산화물의 환원율), 및 금속화율을 분석결과를 통해 구하였다. 또 탈아연율은 (초기의 아연 함유량-현시점의 아연함유량)/(초기의 아연 함유량)이다. 철환원율은 (초기의 산소 함유량-현시점의 산소함유량)/(초기의 산소 함유량)이다. 금속화율은 (현시점의 금속성 Fe)/(현시점의 모든 Fe)이다.

또 용융생성물이 생성된 이후에도 용융금속이나 슬래그의 샘플링을 계속하여, 이들의 조성분석을 통해, 철합금 및 슬래그로의 각 원소의 배분량을 구하였다. 시험은 동일조건에서 5회에 걸쳐 행하였다.

상기 시험의 결과를 기재한다. 실시한 5회의 시험은, 샘플의 분석결과, 편차가 적었기 때문에, 5회의 시험결과중 하나를 도 10에 나타낸다.

도 10은 용융생성물이 생성되기까지의 철산화물의 환원율(철환원율), 철금속화율 및 탈아연의 결과를 나타낸 것이다.

도 10을 참조하면, 먼지를 회전로에 투입하고 나서 약 90분 후에 각 값이 모두 90% 이상에 달하고 있는 것을 알 수가 있다.

먼지투입 후 약 100분이 지나 용융금속이 생성되었다. 이 때의 베드의 온도는 약 1250∼1300℃이고, 슬래그도 용융체화되어 있다. 120분이 지나 채취한 철합금 및 슬래그를 분석한 분석결과를 다음의 표 2에 나타낸다. 또 표 2에 있어서 Me.Fe는 금속성 Fe를 나타내며 T.Fe는 전체 Fe를 나타낸다.

[표 2]

철합금은 Ni, Cr을 포함한 고탄소 오스테나이트계 스테인리스성분에 가깝고, 비자성이었다. P는 0.09∼0.15%, S는 0.05∼0.14%이다.

상기 분석값으로부터 Fe, Ni, Cr의 먼지 중 함유량을 각각 100으로 한 경우 철합금에 있어서 Fe, Ni 및 Cr의 회수율을 도 11에 나타낸다. 결과적으로 이 회수율은 철합금에 대한 Fe, Ni 및 Cr의 배분율을 나타내고 있다.

도 11에서 알 수 있듯이, 철합금으로의 Fe, Ni 및 Cr의 회수율은 Fe가 92∼98%, Ni이 거의 100%, 그리고 Cr이 56∼72% 였다.

본 발명에 의한 제철소발생폐기물 등의 재자원화방법 및 그 장치에 의하면, 철광석부스러기나, 제선공정 및 제강공정에서 발생하는 먼지나, 산세척공정 및 도금공정에서 발생하는 철, 니켈 및 크롬 등의 물질을 함유하는 슬러지와 같은 폐기물을 피처리물로서 회전로를 이용하여 처리하여 재자원화하는 제철소발생폐기물 등의 재자원화가 가능하여, 피처리물을 회전로 내에서 환원제를 이용하여 환원시킴에 있어서, 회전로의 상류측의 기체/고체간 반응부에서 피처리물 중의 저비점금속을 환원 증발시켜 제거한다.

또 피처리물 중의 고비점금속은 환원작용에 의해 환원생성물로서 용융체화하고, 회전로의 하단에서 고비점금속을 다른 슬래그 구성물질과 분리하기 위해, 직접 제강원료로서 사용할 수 있는 부가가치가 높은 회수물을 얻을 수가 있다. 이것은 종래 철광석부스러기나, 제선공정 및 제강공정에서 발생한 먼지가, 탈아연 처리를 실시한 후, 용광로 또는 소결기로 되돌려 보내진 데 대하여, 공업적으로 한층 유용하다. 또 본 발명에 따르면 철합금뿐만 아니라 금속함유량이 적고 산화의 우려가 없는 슬래그를 재이용할 수 있는 길도 열린다.

또 본 발명에 의하면 먼지뿐만 아니라 제철소에서 발생하는 각종 폐기물, 예를 들면 산세척 공정이나 도금 공정에서 발생하는 슬러지에 대해서도, 종래에는 곤란하거나 불가능했던 탈수처리 자체를 행하지 않고 처리할 수 있기 때문에, 그 재자원화가 가능해진다. 더욱이 리사이클이 곤란하여 종래에는 매립되어졌던 다양한 폐기물들도 동시에 처리할 수 있게 된다. 그 예를 들면, 펄프부스러기나 가정에서 배출되는 쓰레기 등이다.

Claims (26)

1. 금속이 포함된 처리 폐기물을 피처리물로서 하여, 회전로를 사용함으로써, 회전로의 상류측에서부터 하류측으로 상기 피처리물을 이동시키는 동안에 상기 피처리물로부터 가치 있는 회수물을 회수하는, 제철소발생 폐기물 등의 재자원화방법으로서,

   상기 회전로로서, 내경(D) 및 길이(L)를 가지며, 상기 내경(D)과 길이(L)의 비(L/D)가 5보다 크지 않은 하나의 회전로를 준비하는 단계;

   상기 상류측에 가열버너를 부착시키는 단계;

   상기 피처리물을 상류측으로부터 공급하는 단계;

   상기 회전로 내에 환원성 분위기를 형성하는 단계;

   상기 버너로부터 상기 회전로 내로 연소가스를 분사하여, 상기 연소가스가 상기 피처리물이 공급되는 방향에 대해 평행하게 아래쪽으로 유동시키는 단계;

   상기 피처리물을, 상기 회전로 내에서 아래쪽으로 유동하는 동안, 상기 회전로 내 상류측의 환원성 분위기에서 상기 가열버너로 가열 및 용융시키는 단계;

   상기 회전로의 하류측에서, 용융금속 및 슬래그를 포함하는 환원된 용융생성물을 얻는 단계; 및

   상기 회전로의 하류측에서, 상기 환원된 용융생성물로부터 가치 있는 회수물을 회수하는 단계를 포함하는 제철소발생폐기물 등의 재자원화 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 가열 단계가,

   제1온도에서 증발되는 저비점금속 및 상기 제1온도보다 높은 제2온도에서 증발되는 고비점금속을 포함하는 상기 피처리물을 준비하는 단계; 및

   상기 제1온도와 제2온도 사이의 온도에서 상기 피처리물을 처리하여, 상기 환원된 생성물로부터 상기 저비점금속을 증발시켜 제거하고, 상기 환원 분위기 내에는 상기 고비점금속만을 남기는 단계를 포함하는, 제철소발생 폐기물 등의 재자원화 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 회수 단계가,

   상기 환원된 용융생성물을 더 이상 처리하지 않고 상기 회전로를 통하여 이송시키는 단계; 및

   상기 회전로로부터 상기 환원된 용융생성물을 상기 가치 있는 회수물로서 배출하는 단계를 포함하는, 제철소발생 폐기물 등의 재자원화 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 환원된 용융생성물은 제1비중을 가지는 제1용융금속과, 상기 제1비중보다 작은 제2비중을 가지는 슬래그를 포함하며, 상기 회수단계가,

   상기 환원된 용융생성물을 상기 하류측을 향하여 안내하는 단계; 및

   상기 용융생성물을 비중차에 의해 상기 용융금속과 상기 슬래그로 분리하는 단계를 포함하는, 제철소발생 폐기물 등의 재자원화 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 회전로가, 상기 상류측에 설치되는 피처리물 투입단부와, 상기 하류측에 설치되는 피처리물의 배출단부와, 상기 회전로 내 상기 배출단부 부근에 설치된 둑과, 상기 배출단부로부터 상기 상류측으로 연장되는 영역에 온수저류부를 가지며, 상기 온수저류부는 나머지 부분에 비해 내경이 더 큰 함몰부로서 형성되며, 상기 환원된 용융생성물이 상기 온수저류부 내에서 금속 성분과 슬래그 성분으로 분리되는, 제철소발생 폐기물 등의 재자원화 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 온수저류부에 상기 환원된 용융생성물을 유지시켜, 상기 금속성분이 상기 슬래그로부터 분리되는 것을 촉진하는 제철소발생 폐기물 등의 재자원화 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 온수저류부의 상기 회전로가, 상기 환원된 용융생성물을 긁어 올리기 위한 리프터를 가지는, 제철소발생 폐기물 등의 재자원화 방법.
8. 제6항에 있어서, 상기 온수저류부가, 상기 회전로의 길이방향으로 연장되며 상기 회전로의 원주방향으로 서로 이격되어 있는 다수의 홈을 가지며, 상기 환원된 용융생성물이 상기 홈을 통해 상기 회전로로부터 배출되는 제철소발생 폐기물 등의 재자원화 방법.
9. 제6항에 있어서, 상기 회전로가 상기 온수저류부 내 상기 둑의 상류측에 내측 둑을 추가로 가지며, 상기 둑들은 용융금속 위에 슬래그층을 형성하여, 상기 용융금속이 산화성 가스 분위기에 노출되는 것을 방지하는, 제철소발생 폐기물 등의 재자원화 방법.
10. 제6항에 있어서, 상기 회전로가 그 반경 방향으로 서로 대향하는 두 위치에 형성된 배출로를 가지며, 상기 배출로는 플러그에 의해 개방 또는 폐쇄되며,

    상기 회전로의 작동이 정지되었을 때 상기 배출로를 통해 상기 회전로로부터 상기 환원된 용융생성물을 배출하는 단계를 포함하는, 제철소발생 폐기물 등의 재자원화 방법.
11. 제6항에 있어서, 상기 회전로가, 통형상을 하고 있는 셀과, 이 셀의 내면에 형성되며 상기 온수저류부를 규정하는 내부 내화물층, 상기 온수저류부에 인접하며 온수저류부보다 내경이 작은 중간부, 상기 중간부에 의해 상기 온수저류부와 격리되며 내경이 온수저류부와 동일한 기체-고체간 반응부를 포함하며, 상기 용융된 금속은 상기 중간부에 의해 상기 온수저류부 내에 유지됨으로써 상기 기체-고체간 반응부로 되돌아가는 것이 방지되는, 제철소발생 폐기물 등의 재자원화 방법.
12. 제6항에 있어서, 2차 연소실에 결합된 가스 배출단부를 상기 회전로가 가지며, 폐기 가스를 상기 회전로로부터 상기 2차 연소실로 보내는 단계를 포함하는,제철소발생 폐기물 등의 재자원화 방법.
13. 제1항에 있어서,

    슬래그 재료를 준비하는 단계;

    상기 슬래그 재료를 상기 피처리물과 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계; 및

    상기 혼합물을 상기 회전로에 공급하여 상기 슬래그 재료를 상기 피처리물과 함께 용융시켜, 상기 용융금속의 표면이 상기 슬래그층으로 덮여 산화가 방지되도록 하는 단계를 포함하는 제철소발생 폐기물 등의 재자원화 방법.
14. 청구항 1의 방법을 실행하기 위한 장치로서,

    피처리물인 제철 및 제강 산업에서의 폐기물로부터 가치 있는 회수물을 회수하기 위한 하나의 회전로(7; 21; 22; 23; 24; 25; 26)로서, 상기 피처리물이 회전로 내에서 상류측로부터 하류측으로 이동하는 동안 처리되는 회전로를 포함하며,

    상기 회전로는 내경(D) 및 길이(L)를 가지며, 상기 내경(D)과 길이(L)의 비(L/D)는 5보다 크지 않으며, 상기 회전로에는 단 하나의 가열버너(6; 55)가 제공되며, 상기 가열버너가 상류측에 위치하여 상기 피처리물이 가열 및 용융되며;

    상기 회전로는 그 상류측에 기체-고체간 반응부(243)를 가지며, 여기서 상기 피처리물 내에 함유된 금속 산화물이 환원되어 저비등점 금속을 얻고 이 저비등점 금속은 증발 및 제거되며, 환원 생성물로서 고비등점 금속을 얻고 이 고비등점 금속은 용융되어 용융금속 및 슬래그를 포함하는 환원된 용융생성물이 되며;

    상기 회전로는, 하류측에 위치하여 상기 환원된 용융생성물로부터 가치 있는 물질을 회수하기 위한 회수부를 포함하며,

    상기 가치 있는 물질이 제철, 제강 산업 폐기물로부터 재활용되는, 제철소발생폐기물 등의 재자원화장치.
15. 제14항에 있어서, 상기 회전로(7; 21; 22; 23; 24; 25; 26)가, 기체-고체간 반응부(243)에서 얻어진 환원된 용융생성물이 상기 회전로의 내벽에 부착되지 않는 길이를 갖는, 제철소발생폐기물 등의 재자원화장치.
16. 제14항에 있어서, 상기 회전로(21; 22; 23; 24; 25; 26)가, 상류측에 투입단부와, 하류측에 배출단부와, 상기 회전로 내의 배출단부의 부근의 둑(212; 252; 253)과, 상기 배출단부로부터 상기 상류측까지의 영역에 형성되는 온수저류부를 가지며, 상기 온수저류부는 내경이 나머지 영역보다 큰 함몰부로서 형성되며;

    상기 온수저류부는 그 안에 막아두었던 환원된 용융생성물을 금속 성분과 슬래그 성분으로 분리될 수 있게 하는, 제철소발생 폐기물 등의 재자원화 장치.
17. 제16항에 있어서, 상기 회전로(23)의 온수저류부(231)가, 상기 용융생성물을 긁어올리기 위한 리프터(233)를 가지는, 제철소발생 폐기물 등의 재자원화 장치.
18. 제16항에 있어서, 상기 온수저류부(261)가, 상기 회전로(26)의 길이방향으로연장되며 상기 회전로(26)의 둘레 방향으로 서로 이격되어 있는 다수의 홈(263)을 가지는, 제철소발생 폐기물 등의 재자원화 장치.
19. 제16항에 있어서, 상기 회전로(25)가 상기 온수저류부(251) 내의 상기 둑(252)의 상류에 내부 둑(253)을 더 가져, 용융금속 위에 슬래그층을 형성함으로써, 용융금속이 산화성 가스에 노출되는 것을 방지하는 제철소발생 폐기물 등의 재자원화 장치.
20. 제16항에 있어서, 상기 회전로(22)의 상기 온수저류조(221)가, 플러그(224)에 의해 개방 또는 폐쇄될 회전로의 반경 방향으로 서로 대향하는 두 위치에 형성된 배출로를 가지며, 상기 배출로는 상기 회전로의 작동이 정지되었을 때 상기 회전로로부터 상기 환원된 용융생성물을 배출하는, 제철소발생 폐기물 등의 재자원화 장치.
21. 제16항에 있어서, 상기 회전로(7; 21: 22; 23; 24; 25; 26)가, 통형상을 하고 있는 셀과, 상기 셀의 내면에 형성되며 상기 온수저류부(211; 221; 231; 241; 251; 261)를 규정하는 내부 내화물층, 상기 온수저류부(241)보다 내경이 작은 중간부(244), 상기 중간부(244)에 의해 상기 온수저류부(241)와 격리되며 내경이 온수저류부(241)와 동일한 기체-고체간 반응부(243)를 포함하는, 제철소발생 폐기물 등의 재자원화 장치.
22. 제16항에 있어서, 상기 회전로(7; 21; 22; 23; 24; 25; 26)가 자체에서 발생되는 가스를 배출하기 위한 가스배출단부를 가지는, 제철소발생 폐기물 등의 재자원화 장치.
23. 제22항에 있어서, 상기 가스의 연소를 생성시키기 위해 상기 가스 배출단부에 결합되는 2차 연소실(11)을 추가로 포함하는 제철소발생 폐기물 등의 재자원화 장치.
24. 제1항에 있어서, 상기 피처리물이 산화철 및 산화아연을 포함하며, 상기 산화아연은 회전로 내에서 환원성 분위기에서 증발되고 이후 산화성 분위기에서 산화되며, 상기 산화철은 용융철로 환원되고 상기 슬래그에 의해 산화성 분위기로부터 분리되는 제철소발생 폐기물 등의 재자원화 방법.
25. 제1항에 있어서, 상기 피처리물에 철광석 분진, 강 분진, 산세척 슬러지 또는 갈바나이징 폐기물 슬러지가 포함되는, 제철소발생 폐기물 등의 재자원화 방법.
26. 제1항에 있어서, 상기 피처리물이 미분탄, 코크스 또는 다른 탄소 함유 물질을 포함하는 탄소질 환원제와 혼합되는, 제철소발생 폐기물 등의 재자원화 방법.