KR100603165B1 - 액체 슬래그로부터 크롬, 니켈, 또는 크롬 및 니켈을 제거하는 방법 - Google Patents

액체 슬래그로부터 크롬, 니켈, 또는 크롬 및 니켈을 제거하는 방법 Download PDF

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Abstract

액체 슬래그를 금속욕, 특히 철욕에 장입하여, 탄소 또는 탄소캐리어를 공급하여 환원하는, 액체 슬래그 또는 슬래그 혼합물로부터 탈크롬 및/또는 탈니켈하는 방법에 있어서,
상기 슬래그의 Cr 산화물 및/또는 Ni 산화물의 함량이 0.8 wt% 와 0.2 wt% 사이의 값으로 감소할 때까지 상기 금속욕으로 탄소를 공급한다. 슬래그의 소정의 Cr 산화물 함량범위에 도달할 때, Cr 산화물 및/또는 Ni 산화물의 함량을 0.15 wt%이하, 바람직하게는 0.08 wt% 이하로 더 낮추기 위해, 예를 들어, Al, Ca, Si, Fe-Si 또는 Ca-Si 등의 환원력이 큰 환원제를 첨가한다.
액체 슬래그, 크롬산화물, 니켈산화물

Description

액체 슬래그로부터 크롬, 니켈, 또는 크롬 및 니켈을 제거하는 방법{METHOD FOR REMOVING CHROME AND/OR NICKEL FROM LIQUID SLAGS}
본 발명은 액체 슬래그를 금속욕, 특히 철욕에 장입하여, 탄소 또는 탄소캐리어를 공급하여 환원하는, 액체 슬래그 또는 슬래그 혼합물로부터 탈크롬 및/또는 탈니켈하는 방법에 관한 것이다.
특수강 또는 크롬철의 제품으로부터 유도된 용융 강 작업 슬래그는, 이들의 출처, 특히, 강 제품에 가해진 고철 혼합물의 조성 및 비율에 따라 결정되며, 이들 모두 비교적 많은 크롬산화물을 함유하고 있다. 또한 망간산화물도 비교적 다량 발견된다. 어떤 강(鋼) 슬래그에서는, 심지어 비교적 높은 함량의 니켈 및 바나듐이 관찰되었다. 비교적 높은 함량의 바나듐을 갖는 강 슬래그의 경우에, 탄소캐리어를 사용하여 제 1 환원처리를 한 후, 환원력이 큰 환원제를 사용하여 연속적으로 배치된 별개의 환원 전로에서 바나듐을 회수하는 것은 유럽특허공보 제 770 149 호에 이미 공지되어 있다. 이러한 목적을 위해, 먼저, 모든 크롬과 망간을 탄소열(carbothermal)환원하였는데, 예를 들어, 메탄가스 등의 탄소캐리어가 주입되는 금속욕 상에서 장기간에 걸쳐 상기 슬래그를 처리하였다. 비교적 긴 처리시간이 계획되었기 때문에 주입되는 탄소의 상당한 부분이 필요한 온도를 유지하는데 소비되었다.
자연적으로 분리되어 가열되는 바나듐 분리용의 별개의 환원 반응기를 사용하는 것은, 회수되는 바나듐의 가치로 인해 경제성을 가질 만큼 많은 양의 바나듐이 존재할 때만 경제적으로 효과적일 것이다. 만약, 제 1 단계에서, 강 슬래그의 탈크롬을 가능한 많이 꾀하려 한다면, 이것은 비교적 긴 처리시간이 소요되고 이에 따라 공지의 방법은 비교적 많은 열손실을 수반한다.
본 발명의 목적은, 값비싼 금속광물의 회수로 경제성을 보증할 수 없을 때라도 실시가능하게, 안전한 탈크롬과 동시에 총 처리시간의 감소가 가능하도록 상술한 유형의 방법을 개선하는 것이다. 이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 방법은 본질적으로, 상기 슬래그중 Cr 산화물 또는 Ni 산화물의 함량이 0.2 wt% 내지 0.8 wt% 의 값으로 감소할 때까지 탄소를 상기 금속욕으로 계속 공급하며, 슬래그중 Cr 산화물 함량이 소정범위에 도달하자 마자, Cr 산화물 또는 Ni 산화물의 함량을 0.15 wt%, 바람직하게는 0.08 wt% 이하로 더 낮추기 위해, 예를 들어, Al, Ca, Si, Fe-Si 또는 Ca-Si 등의 환원력이 큰 환원제를 첨가하는 것으로 구성된다. 따라서, 본 발명에 따른 방법은, 오직 하나의 전로만을 사용하여 실시되는데, 그 이유는 다음과 같다. 예를 들어, 탄화수소등의 탄소캐리어를 사용하는 탄소열 환원은, 상기 슬래그가 직접 시멘트 그라인딩 첨가제로서 사용할 수 없는 이유로 받아들여지지는 않는 비교적 높은 크롬산화물 또는 Ni산화물을 함유하는 시점에서 이미 정지되기 때문에, 상기 처리시간이 실질적으로 그 시점까지 짧아진다. 그리고 크롬산화물 및/또는 Ni산화물의 함량이 비교적 높은 소정 함량에 도달할 때, 환원력이 큰 환원제를 즉시 동일한 전로에 첨가하기 때문에, 비교적 짧은 시간내에 상기 방법을 완결시켜 상기 크롬산화물 및/또는 Ni산화물의 함량을 소정의 한계값 이하로 안전하게 이르게 하는 것이 가능하다. 이러한 단계적 환원에 의해, 물론, 슬래그내에서 예를 들어, 몰르브덴 또는 바나듐등의 성분을 함유한 다른 특수강의 함량을 비임계값으로 저하시키는 것이 가능하다. 이와 관련하여, 본 발명에 따른 방법의 범위내에서, 1 톤의 슬래그당 3 내지 15 kg 범위, 바람직하게는 6 내지 10 kg 범위의 Fe-Si 를 첨가하도록 유용하게 실시된다. 만약, 그러한 환원제로 환원가능한 다른 물질들, 예를 들어, 바나듐산화물, 망간산화물, 니켈산화물 또는 몰리브덴산화물등이 상기 슬래그내에 포함되어 있다면, 이들도 물론, 이 방법으로 욕 내로 동시에 환원된다.
탄소열 환원결과 형성된 환원슬래그는 그 이후에 주입되는 환원제와 비교적 느리게 반응하는데, 본 발명의 바람직한 개선에 따른 것으로서, 환원력이 큰 환원제를 첨가한 후 상기 욕에 불활성 가스를 흘려보낸다면, 반응속도, 특히, 환원속도는 실질적으로 개선될 것이다. 예를 들어, 질소 또는 아르곤으로 이루어진 불활성 가스의 주입에 의한 교반작용으로, 상기 환원은 실질적으로 가속화되어, 구하는 최종 크롬산화물 함량을 얻는데 처리시간이 현저히 단축될 것이다.
대체로, 제 1 탄소열 환원을 15 내지 30 분간에 걸쳐 실행하고 제 2 환원을 3 내지 10 분간에 걸쳐 방법을 실행하는 것이 유용하다.
이하에서, 전형적인 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명하겠다.
전로에서, 하기의 분석치를 갖는 3톤의 슬래그를 용융상태로 10톤의 선철에 장입하였다.
강 슬래그
wt%
CaO 47.8
SiO2 26.3
Al2O3 5.9
MgO 8.9
TiO2 1.3
FeO 1.7
MnO 1.4
Cr2O3 6.7

탄소와 산소를 동시에 장입함으로써, 금속 산화물의 함량은 이하의 함량까지 감소되었다.
삭제
탄소열 환원후의 금속 산화물
wt%
FeO 1.1
MnO 0.8
Cr2O3 0.3

이 후에, 30kg 의 실리콘철을 추가하고 욕에 55 Nm3 의 질소를 5분간 흘려보냈다. 철욕에 용해된 실리콘의 환원효과로 인해 다음의 조성을 갖는 최종 슬래그가 생산되었다.
삭제
강한 환원후의 슬래그
wt%
CaO 41.6
SiO2 35.1
Al2O3 12.8
MgO 7.5
TiO2 1.1
FeO 0.8
MnO 0.4
Cr2O3 0.07

하나의 전로에서 총 2-단계의 환원처리를 실시하는 것이 가능하였으며, 이로인해 20분의 처리 후, 6.7 wt% 에서 시작한 크롬산화물 함량은, 탄소열 반응의 말기에서는 0.3 wt%가 되었음을 발견하였다. 이어진 5분간의 연속적인 실리콘열 (silicothermal) 환원으로, 크롬산화물의 함량은 0.3 wt% 로부터 0.07 wt% 로 낮아질 수 있었다. 비교적 짧은 처리시간때문에, 열손실이 실질적으로 저하될 수 있었으며 공급된 탄소 캐리어는 더 많은 부분이 환원에 이용될 수 있었다.
삭제

Claims (11)

  1. 액체 슬래그를 금속욕에 장입하여, 탄소 또는 탄소캐리어를 공급하여 환원하며, 상기 환원은, 제 2 환원이 제 1 환원보다 더 큰 환원력을 갖게 하여 2 단계로 행하는, 액체 슬래그 또는 슬래그 혼합물로부터 크롬, 니켈, 또는 크롬 및 니켈을 제거하는 방법에 있어서,
    상기 슬래그의 Cr 산화물, Ni 산화물, 또는 Cr 산화물 및 Ni 산화물의 함량이 0.2 wt% 내지 0.8 wt% 의 값으로 감소할 때까지 상기 금속욕에 탄소를 공급하며, 슬래그의 Cr 산화물, Ni 산화물, 또는 Cr 산화물 및 Ni 산화물의 함량이 상기 값에 도달하자 마자, Al, Ca, Si, Fe-Si 또는 Ca-Si 와 같은 환원력이 큰 환원제를 첨가하여 Cr 산화물, Ni 산화물, 또는 Cr 산화물 및 Ni 산화물의 함량을 0.15 wt%이하로 낮추는 것을 특징으로 하는 액체 슬래그 또는 슬래그 혼합물로부터 크롬, 니켈, 또는 크롬 및 니켈을 제거하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, Fe-Si 를 1 톤의 슬래그당 3 내지 15 kg 범위로 첨가하는 것을 특징으로 하는 액체 슬래그 또는 슬래그 혼합물로부터 크롬, 니켈, 또는 크롬 및 니켈을 제거하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 욕에 환원력이 큰 환원제를 첨가한 후 불활성 가스를 흘려보내는 것을 특징으로 하는 액체 슬래그 또는 슬래그 혼합물로부터 크롬, 니켈, 또는 크롬 및 니켈을 제거하는 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 제 1 탄소열 환원을 15 내지 30 분간에 걸쳐 실시하고 제 2 환원을 3 내지 10 분간에 걸쳐 실시하는 것을 특징으로 하는 액체 슬래그 또는 슬래그 혼합물로부터 크롬, 니켈, 또는 크롬 및 니켈을 제거하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, Al, Ca, Si, Fe-Si 또는 Ca-Si 와 같은 환원력이 큰 상기 환원제를 첨가하여, Cr 산화물, Ni 산화물, 또는 Cr 산화물 및 Ni 산화물의 함량을 0.08 wt%이하로 낮추는 것을 특징으로 하는 액체 슬래그 또는 슬래그 혼합물로부터 크롬, 니켈, 또는 크롬 및 니켈을 제거하는 방법.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 Fe-Si 를 1 톤의 슬래그당 6 내지 10 kg 범위로 첨가하는 것을 특징으로 하는 액체 슬래그 또는 슬래그 혼합물로부터 크롬, 니켈, 또는 크롬 및 니켈을 제거하는 방법.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 욕에 환원력이 큰 환원제를 첨가한 후 불활성 가스를 흘려보내는 것을 특징으로 하는 액체 슬래그 또는 슬래그 혼합물로부터 크롬, 니켈, 또는 크롬 및 니켈을 제거하는 방법.
  8. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 제 1 탄소열 환원을 15 내지 30 분간에 걸쳐 실시하고 제 2 환원을 3 내지 10 분간에 걸쳐 실시하는 것을 특징으로 하는 액체 슬래그 또는 슬래그 혼합물로부터 크롬, 니켈, 또는 크롬 및 니켈을 제거하는 방법.
  9. 제 7 항에 있어서, 제 1 탄소열 환원을 15 내지 30 분간에 걸쳐 실시하고 제 2 환원을 3 내지 10 분간에 걸쳐 실시하는 것을 특징으로 하는 액체 슬래그 또는 슬래그 혼합물로부터 크롬, 니켈, 또는 크롬 및 니켈을 제거하는 방법.
  10. 제 3 항에 있어서, 제 1 탄소열 환원을 15 내지 30 분간에 걸쳐 실시하고 제 2 환원을 3 내지 10 분간에 걸쳐 실시하는 것을 특징으로 하는 액체 슬래그 또는 슬래그 혼합물로부터 크롬, 니켈, 또는 크롬 및 니켈을 제거하는 방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 금속욕은 철욕인 것을 특징으로 하는, 액체 슬래그 또는 슬래그 혼합물로부터 크롬, 니켈, 또는 크롬 및 니켈을 제거하는 방법.
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