KR100448626B1

KR100448626B1 - 탈황슬래그를 이용한 용선 탈황제

Info

Publication number: KR100448626B1
Application number: KR10-2000-0045864A
Authority: KR
Inventors: 윤원규; 변성복; 장효봉
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2000-08-08
Filing date: 2000-08-08
Publication date: 2004-09-13
Also published as: KR20020012692A

Abstract

본 발명은 고로로부터 생산되는 용선의 탈황작업시 발생되는 슬래그의 재활용에 관한 것으로, 그 목적은 전량 폐기되던 탈황슬래그의 미반응 계면을 이용할 수 있도록 탈황슬래그를 적절히 처리하여 탈황능이 우수한 고로 용선의 탈황제를 제공함에 있다.

상기 목적 달성을 위한 본 발명은 중량%로, CaO 40~70%, 및 SiO₂10~40%를 포함하고 입도크기를 40mm이하로 조정한 탈황슬래그: 50~90%와 CaO: 10~ 50%를 조성되고, CaO/SiO₂의 비가 3.0이상인 용선 탈황제에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

탈황슬래그를 이용한 용선 탈황제{DESULPHURIZER FOR IRON HOT METAL USING IRON-MAKING SLAG}

본 발명은 고로로부터 생산되는 용선의 탈황작업시 발생되는 슬래그의 재활용에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탈황슬래그를 이용한 용선 탈황제에 관한 것이다.

제철공정에서 발생되는 슬래그는 제선 또는 제강공정뿐만 아니라 각 공정 위치에 따라 다양한 성분을 갖고 있다. 이러한 제철공정에서 발생되는 슬래그는 전량 매립되었으나, 최근 콘크리트 골재나 아스팔트 골재 등과 같은 건자재는 물론 매용제, 탈황제 등 다양한 용도로 재활용되고 있는 추세에 있다.

구체적으로 슬래그를 이용한 탈황제는 주로 용선 또는 배연가스의 탈황제로 활용되고 있다. 그 대표적인 예로서, 대한민국 특허공개 98-49985호에는 전로슬래그를 이용한 습식 탈황방법에 관하여 개시되어 있다. 상기 특허공개 98-49985에 개시된 바에 의하면, CaO : 40%이상, MgO : 6%이상, Fe₂O₃: 8%이상, FeO : 12%이상을 함유하는 전로슬래그를 분쇄한 후 체분리하여 200 mesh이하의 미분슬래그를 얻는 다음, 상기 미분슬래그를 이용하여 슬래그 슬러리를 형성한 후, 상기 슬래그 슬러리를 SOx가 함유된 가스와 접촉시키는 습식탈황방법에 관한 것이다.

또한, 이외에도 대한민국 특허공개 97-43098호에는 레이들 슬래그를 이용한 고로 용선 탈황제에 관하여 개시되어 있다. 상기 대한민국 특허공개 97-43098호에는 30~50%의 CaO와 30~40%%의 Al₂O₃를 포함한 레이들 슬래그: 20-40%, 및 40-80%의 CaO, 2-10중량%의 CaF₂와 2-12중량의 C를 포함한 용선탈황제: 80-60중량%를 함유하여 조성된 탈황제가 개시되어 있다.

상기 탈황제들은 모두 제강공정에서 발생되는 전로슬래그나 레이들 슬래그를 이용한 것으로서, 이러한 조건들을 고로 용선조업에서 발생되는 고로슬래그에 적용하여 탈황제를 제조하기에는 다소 어려운 점이 있다. 즉, 고로의 용선을 탈황하여 얻어지는 탈황슬래그의 경우 표1과 같이, 종래의 CaO계 또는 CaC₂계 탈황제에 비하여 유황 성분과 SiO₂성분을 포함하고 있기 때문에 그 동안 전량 폐기되어 왔었다.

구분	화학조성(중량%)
구분	CaO	CaC₂	S	T. Fe	CaF₂	SiO₂	기타
CaO계	70~95	0	0.01이하	0	2~15	0	Al₂O₃, CaCO₃등
CaC₂계	0	50~85	0.01이하	0	2~15	0	Al₂O₃, CaCO₃등
탈황슬래그	40~70	0	2.5이하	5~15	0	10~40	MnO, TiO₂등

이에 본 발명은 전량 폐기되던 탈황슬래그의 미반응 계면을 이용할 수 있도록 탈황슬래그를 적절히 처리하여 탈황능이 우수한 고로 용선의 탈황제를 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 용선내에 탈황제를 투입했을 때 슬래그의 거동을 보이는 모식도

도2는 종래재와 본 발명에 따른 탈황제의 투입량에 따른 탈황능을 보이는 그래프

상기 목적 달성을 위한 본 발명은 중량%로, CaO 40~70%, 및 SiO₂10~40%를 포함하고 입도크기를 40mm이하로 조정한 탈황슬래그: 50~90%와 CaO: 10~ 50%를 조성되고, CaO/SiO₂의 비가 3.0이상인 용선 탈황제에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

고로에서 부산되는 탈황슬래그는 표1과 같이 상대적으로 유황성분이 전체 슬래그량을 볼 때 그 양은 극히 미량이며, 또한 미반응 생석회가 다량 함유되어 있다. 더욱이 탈황슬래그중에는 T. Fe성분을 포함하고 있어서 탈황슬래그를 용선중에 투입시 CaO와 FeO의 물리적 혼합에 의해 용융점이 저화되어 재화 속도가 촉진되므로 탈황슬래그는 오히려 용선의 탈황반응에 유리한 성질이 있다.

본 발명은 이러한 특성을 살려 탈황슬래그를 적절히 처리하여 기존의 CaO계 또는 CaC₂계 탈황제에 비하여 동등 또는 그 이상의 탈황능을 갖는 탈황제를 제공한다.

일반적으로 용선 중에 탈황제를 투입하면 도1(a) 및 (b)와 같이, 용선(2)중에 탈황제(1)가 서로 응집되어 표면에 CaS(3)가 부착되어 탈황제의 반응계면적이줄어들기 때문에 탈황슬래그를 탈황제로서 재활용하기 위하여는 본 발명에서는 도1(c)와 같이, 먼저 탈황반응에서 응집된 탈황슬래그의 미반응계면(1c)을 활용할 수 있도록 탈황슬래그를 분쇄할 필요가 있다. 탈황슬래그를 분쇄하는 방법은 여러 가지 수단이 있으나, 수냉 혹은 대기중에서 냉각하는 과정에서 열충격에 의해 분해되도록 하는 것이 가장 경제적이며 바람직하다. 본 발명의 경우 무엇보다도 도1(c)와 같이, 상기 탈황슬래그의 입도크기를 40mm이하가 되도록 하여 미반응 탈황제(1a)를 충분히 이용할 수 있도록 하는 것이 매우 중요하다.

또한, 용선의 탈황조업에 있어 슬래그의 염기도가 높을수록 슬래그중의 유황성분의 활동도는 낮아져 용선중의 유황성분은 슬래그 중으로 이동하려는 성질을 갖는다. 따라서, 가능한 한 슬래그의 염기도가 높을수록 탈황작업에 유리하다. 본 발명에서는 탈황슬래그 중의 SiO₂가 10~40% 정도로 다량 함유되어 있어 탈황슬래그의 염기도는 통상 1.0~3.0 수준으로 매우 낮은 수준이고, 또한 유황성분이 2.5% 정도로 높기 때문에 염기도를 3.0이상으로 높일 필요가 있다.

상기 염기도를 3.0이상으로 조정하기 위해서는 CaO 40~70%, SiO₂10~40%를 포함하고 입도크기를 40mm이하로 조정한 탈황슬래그를 이용하는 경우 50~90%에 CaO 함량을 10~50% 수준에서 첨가한다. 용선의 탈황반응은 슬래그중의 염기도에 의해서도 영향을 받으나 투입되는 탈황제의 염기도가 3.0이상이라해도 CaO의 투입량이 과도하게 적으면 탈황율이 저하됨은 물론 탈황작업시간이 지연되는 문제가 있다. 따라서, 본 발명에서는 우수한 탈황능을 위해 탈황슬래그 중의 CaO총량을 적어도 60%이상으로 조정할 필요가 있으며, 이를 위해 탈황슬래그에 CaO를 10~50%의 범위에서 첨가함이 바람직하다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.

[실시예1]

중량%로, C 4.5%, Si 0.25%, Mn 0.30%, P 0.10% 및 S 0.018~0.022%로 조성되는 용선을 고로로부터 출선하여 100톤 레이들에 수선한 후, 상기 용선 상부에 표2와 같은 3종류의 탈황제를 용선 톤당 6kg 정도 뿌려 넣어 기계적 교반을 행하여 유황함량이 0.005%정도 될 때까지 탈황처리를 행한 다음, 그 때까지 탈황처리시간을 조사하고, 종래재를 사용하였을 때의 처리시간을 1로 두고 상대비교를 하여 그 결과를 표2에 나타내었다.

구분	화학조성(중량%)	염기도	입도크기(mm)	탈황처리시간(지수)
구분	탈황슬래그	염기도	입도크기(mm)	탈황처리시간(지수)	CaO	CaC₂	기타
종래재1	0	0	85	15	-	40	1.0
비교재1	40	60	0	-	2.5	40	1.4
비교재2	38	62	0	-	2.7	40	1.3
발명재1	36	64	0	-	3.0	40	0.89
발명재2	33	67	0	-	3.3	40	0.83
발명재3	31	69	0	-	3.7	40	0.81
발명재4	29	71	0	-	4.0	40	0.79

표2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 탈황제는 기존의 탈황제 대비 탈황작업이 보다 짧아 탈황조업이 매우 원활함을 알 수 있었다.

[실시예2]

동일한 종류의 용선에 대하여 표3과 같은 탈황제를 용선 톤당 2~7kg의 범위에서 투입하여 탈황처리를 행하고, 각각의 경우에 탈황율을 조사하고, 그 결과를도2에 나타내었다. 이때, 탈황율은 탈황전후 용선중의 유황함량 변화를 탈황전 용선중의 유황함량에 대해 백분율로 표시하였다.

구분	탈황슬래그	CaO	CaC₂	기타	염기도	입도크기(mm)
종래재1	0	0	85	15	-	40
종래재2	0	95	0	5	-	40
발명재1	36	64	0	0	3.0	40

도2에서도 나타난 바와 같이, 본 발명재의 경우 기존의 탈황제와 거의 동등 내지는 우수한 탈황능을 갖고 있음을 알 수 있었다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 고로의 용선 탈황작업시 다량 발생되어 폐기물로 취급하여 전량 매립하던 슬래그를 적절히 처리하여 고로의 용선 탈황제로서 활용하므로써, 환경문제에 적극적인 대응이 가능할 뿐만 아니라 제조원가 측면에서도 일석이조의 효과를 얻을 수 있다.

Claims

제철소에서 부산물로 발생되는 슬래그를 이용한 용선의 탈황제에 있어서,

중량%로, CaO 40~70%, SiO₂10~40%를 포함하고 입도크기를 40mm이하로 조정한 탈황슬래그: 50~90%와 CaO: 10~ 50%를 조성되고, 그리고 CaO/SiO₂의 비가 3.0이상임을 특징으로 하는 탈황슬래그를 이용한 용선 탈황제.