KR100612732B1 - 복합 정련제 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전기로 제강 조업시 전기로 또는 노외 정련(L/F정련)에 있어서 슬래그의 유동성을 향상시키고 내화물 침식을 방지할 수 있을 뿐 아니라 정련효과를 향상시킬 수 있고 분진비산에 의한 작업환경의 악화를 방지할 수 있는 복합정련제 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종래에 폐기물로 버려지던 인산칼슘 부산물, 미니 밀 슬래그(Mini Mill Slag) 및 테르밋(Termit) 부산물 등을 일정 비율로 혼합하고 점결제를 첨가하여 입경이 1 내지 50 ㎜ 범위이내의 과립 또는 브리케트로 제조되는 것을 특징으로 하는 복합정련제 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 복합 정련제에 의하면, 화학 및 금속 산업 부산물로 발생되는 폐기물을 재활용 함으로서 자원 재활용 및 이에 따른 제조 단가를 낮출 수 있고, 작업시 분진 발생이 거의 없어서 작업효율이 향상되고 환경 오염문제가 해소되는 우수한 효과를 갖는다. 그리고, 용탕의 염기도를 향상시켜 내화물의 침식을 최소화 시키며 슬래그의 유동성의 향상과 불순물 제거에 우수한 효과가 있다.
복합정련제, 인산칼슘 부산물, 미니 밀 슬래그, 테르밋 부산물
Description
본 발명은 전기로 제강 조업시 전기로 또는 노외 정련(L/F정련)에 있어서 슬래그의 유동성을 향상시키고 내화물 침식을 방지할 수 있을 뿐 아니라 정련효과를 향상시킬 수 있고 분진비산에 의한 작업환경의 악화를 방지할 수 있는 복합정련제 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종래에 폐기물로 버려지던 인산칼슘 부산물, 미니 밀 슬래그(Mini Mill Slag) 및 테르밋(Termit) 부산물 등을 일정 비율로 혼합하고 점결제를 첨가하여 입경이 1 내지 50 ㎜ 범위이내의 과립 또는 브리케트로 제조되는 것을 특징으로 하는 복합정련제 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 강철중의 유황(S)이나 인(P)은 강재의 인성이나 열간 가공성 등을 저하시키고, 응고시에 강재의 불균일성의 원인이 되며, 국부적 재질 저하의 원인이 되므로, 강철중의 유황이나 인을 가능한 제거하는 것이 필요하다.
최근 강철의 고순도화의 필요성이 점점 높아지므로 고효율의 정련제가 요구되고 있으나, 동시에 정련비용의 감소도 바람직하다.
현재 저합금강의 전기로 조업과정은 하기의 표1에 나타낸바와 같으며, 노외 정련에 사용되는 정련제로는 생석회, 형석 및 보크사이트 등이 광물의 형태로 사용되고 있다.
[표 1] 저합금강 전기로 조업 예
형석에는 CaF2 가 포함되어 있는데, CaF2 는 융점이 1208K 정도로 낮고, 생석회의 재화를 촉진하므로 탈황 및 탈인 반응에 효과적이다. 그러나 사용량이 많아질수록 내화물의 용손이 심해지는 결점이 있다.
하기의 표2는 현재 사용되는 형석의 일반적인 성분규격을 나타내는 것이다.
[표 2] 형석규격
본 형석은 전량 수입에 의존하는 형편으로 하역, 운송, 보관 및 사용 시 분진이 비산하여 환경 오염문제가 발생하고 산성의 특성으로 인하여 염기성 내화물인 전기로 또는 L/F로의 내벽의 침식이 심한 문제점이 있다.
한편, Al2O3은 보크사이트(Bauxite)를 경소(light burned)한 형태로 사용되며, 염기도가 높고 정련 반응촉진에 효과적이다.
[표2] 현재 사용되는 보크사이트(Bauxite) 의 규격
그러나, 융점이 1500K 정도로 높고 슬래그 내제시 분화가 일어나는 결점이 있다. 또한, 상기 보크사이트 광석도 하역, 운송, 보관시에 분진이 비산하는 등 환경 오염문제를 야기 시킨다.
종래에는 전기로 제강용 정련제로 형석 또는 경소 보크사이트를 개별적으로 사용함으로써, 형석을 사용하는 경우에는 산성도가 높으므로 전기로 내화물의 침식 이 심하게 일어나는 문제점이 있고, 경소 보크사이트를 사용하는 경우에는 융점이 높아 슬래그 유동성이 낮아지는 문제점이 발생하였다. 또한, 가루형태의 미세입자가 포함된 광석을 그대로 사용함으로써, 정련제 하역 및 투입 작업시 미세입자가 비산하여 작업환경을 악화시킴으로써 생산성을 떨어뜨리는 요인으로 작용하고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 제강 공정에서 슬래그의 유동성과 반응성을 높이고 내화물의 침식을 방지하며 분진 발생등의 작업환경 문제를 해소하기 위하여, CaF2 , Al2O3 및 CaO를 적정 비율로 혼합한 후에 점결제를 첨가하여 일정 크기 및 압축강도의 과립 또는 브리켓트 형상으로 제조한 복합 정련제 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 산업폐기물을 재활용함으로서 환경오염과 국내 자원 활용으로 외화를 절감하기 위하여, 산업폐기물로 버려지는 인산칼슘 부산물, 미니 밀 슬래그(Mini Mill Slag) 및 테르밋(Termit) 부산물 등을 이용한 제강용 복합 정련제 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 제강공정에 사용되는 정련제에 있어서, CaF2 및 CaO를 함유하는 제1물질과 Al2O3 및 CaO를 함유하는 제2물질을 분쇄하 고 혼합하여, CaF2 가 25~35중량%, Al2O3 가 25~45중량%, CaO가 5~35 중량%의 혼합물을 만든 후, 2~10중량%의 점결제를 첨가하여 과립 또는 브리켓트 형상으로 제조한 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 제1물질로는 인산칼슘부산물 또는 형석을 이용하고, 제2물질에는 미니 밀 슬래그(Mini Mill Slag) 또는 테르밋(Termit) 부산물 또는 보크사이트 등을 이용하며, 상기 과립 또는 브리케트의 입경은 1 내지 50 ㎜ 범위이내인 것을 특징으로 하고, 상기 점결제는 전분(Corn starch) 또는 무기질인 물유리(Postasium silicate)인 것이다.
한편, 복합 정련제의 제조방법은, CaF2 및 CaO를 함유하는 제1물질 및 Al2O3 및 CaO를 함유하는 제2물질을 분쇄하는 제1단계와, 상기 제1물질 및 제2물질을 혼합하여 CaF2 가 25~35중량%, Al2O3 가 25~45중량%, CaO가 5~35 중량%의 혼합물이 되도록 혼합하는 제2단계와, 2~10중량%의 점결제를 첨가하여 입경 1 내지 50 ㎜ 범위이내의 과립 또는 브리켓트 형상으로 제조하는 제3단계를 포함하는 것이다. 여기서도, 상기 제1물질은 인산칼슘부산물 또는 형석을 포함하고, 제2물질은 미니 밀 슬래그(Mini Mill Slag) 또는 테르밋(Termit)부산물 또는 보크사이트를 포함한다.
이하에서, 본 발명에 따른 복합 정련제의 성분 및 형상에 대하여 상세히 설명기로 한다.
본 발명에 따른 복합 정련제는 CaF2 및 CaO를 함유하는 제1물질인 인산칼슘부산물, 형석중 어느 하나의 물질과 Al2O3 및 CaO를 함유하는 제2물질인 미니 밀 슬 래그(Mini Mill Slag), 테르밋(Termit)부산물 및 보크사이트중 어느 하나의 물질을 선택 조합하여 혼합하여, CaF2 가 25~35중량%, Al2O3 가 25~45중량%, CaO가 5~35 중량%의 혼합물이 되도록 한다.
CaF2 의 경우, 그 함유량이 25중량% 이하이면 탈황반응성이 떨어지고 35중량% 이상이면 산성도가 높아져 노벽의 침식이 심해지므로, 25~35중량%의 범위이내가 바람직하다.
Al2O3 은 염기성 정련제로서, 그 함유량이 25중량% 이하이면 정련제의 산성도가 높아지게 되고, 함유량이 45중량% 이상이면 높은 융점으로 인하여 슬래그의 유동이 떨어지게 된다.
CaO는 정련제를 중성화 시키고 슬래그의 유동성을 향상시키기 위해 첨가하는 것으로, 그 함유량이 5 중량% 이하이면 슬래그의 유동성이 낮아지고, 그 함량이 35 중량% 이상이면 로내벽의 침식이 심해진다.
상기와 같은 배합비율로 혼합한 후, 점결제를 첨가하여 일정 형상으로 제조하되, 점결제의 함량이 2중량% 이하이면 작업시 분진이 비산하는 것을 방지할 수 없고, 그 함량이 10중량% 이상이면 정련과정의 용탕내에서 적정 부력을 갖지 못하므로, 2~10중량%의 점결제를 첨가하여 입경이 1 내지 50 ㎜ 범위 이내의 과립 또는 브리켓트 형상으로 제조한다.
특히, 상기 제1물질중의 인산칼슘부산물과 제2물질중의 미니 밀 슬래그(Mini Mill Slag) 또는 테르밋(Termit) 부산물 등은 산업폐기물이므로, 이를 제련용 복합정련제로 활용하는 것은 자원재활용 측면에서 그 기술적 가치가 매우 크다고 할 것이다.
인산칼슘 부산물은 배합사료 및 동물약품의 인(P) 및 칼슘(Ca)공급원인 인산칼슘 [Ca3(PO4)2＋CaNaPO4]을 제조하는 과정에서 발생하는 폐기물로서, 그 함유성분은 표4에 나타내었다.
[표4] 인산칼슘 부산물의 성분 분석표
미니밀 슬래그(Mini Mill 제강 Slag)의 함유성분의 분포는 표5에 나타내었다.
[표5] 미니밀 슬래그의 성분 분석표
또한, 테르밋 부산물은, 오산화바나듐(V2O5)를 정련하기 위하여 실시하는 테르밋(Termit)반응에서 부산물로 얻어지는 것으로, 테르밋 반응은 다음과 같다.
3V2O5 + 10Al → 6V + 5Al2O3
상기와 같은 테르밋 반응에서 생성되는 부산물은 통상적으로 폐기물로 버려지는데, 본 발명에서는 그러한 테르밋 부산물을 이용하는 것이다. 테르밋 반응 부산물의 함유성분은 하기의 표6에 나타낸 바와 같다.
[표6] 테르밋 부산물의 성분 분석표
한편, 점결제로는 전분(Corn starch) 또는 무기질인 물유리(Potasium silicate)를 사용하여, 일정 크기의 과립 또는 브리켓트 형상으로 제조한다.
상기와 같은 성분 및 형상을 갖는 본 발명에 따른 복합 정련제의 제조과정을 설명하면 다음과 같다.
제1단계로, CaF2 및 CaO를 함유하는 제1물질인 인산칼슘부산물 또는 형석 중 어느 하나의 물질을 선택하여 분쇄한다. 그러나, 수거된 물질의 입경이 작은 경우에는 분쇄과정을 거치지 않는 경우도 있다. 또한, 인산칼슘 부산물의 경우 다량의 수분을 포함하고 있는 경우에는 건조를 한 후에 분쇄해야 한다.
그리고, Al2O3 및 CaO를 함유하는 제2물질인 미니 밀 슬래그(Mini Mill Slag) 또는 테르밋(Termit)부산물 또는 보크사이트중 어느 하나의 물질을 선택하여 분쇄한다.
이어서, 제2단계로 상기 제1물질 및 제2물질에서 선택된 각각의 물질을 혼합하여 점결제의 함유량을 포함하여 CaF2 가 25~35중량%, Al2O3 가 25~45중량%, CaO가 5~35 중량%의 혼합물이 되도록 배합한다.
이 경우, 공정의 단축 등 필요에 따라 상기 제1과정과 제2과정을 동시에 수행할 수 있다.
제3단계는 상기 비율로 배합된 혼합물에 2~10중량%의 점결제를 첨가하여 입경 1 내지 50 ㎜ 범위이내의 과립 또는 브리켓트 형상으로 제조하여 복합정련제를 완성한다.
여기서, 본 발명에 따른 복합정련제의 입경이 1㎜ 미만이면 미세입자의 비산으로 인하여 작업환경이 악화되고, 입경이 50㎜ 이상이면 비중이 커져 제련과정에서 용탕의 하부로 가라앉으므로 제련효과가 떨어지게 되므로, 복합정련제의 입경의 크기는 1 내지 50 ㎜ 범위가 바람직하다.
또한, 과립형태의 복합정련제의 압축강도는 20~40 ㎏/㎠ 의 범위가 바람직한데, 만일 압축강도가 20 ㎏/㎠ 이하이면 쉽게 부서져 가루가 되므로 분진이 발생하고, 그 압축강도가 40 ㎏/㎠ 이상이면 투입시 용탕 내부에서 녹는데 시간이 지연되므로 정련효과가 떨어지게 된다.
<본 발명의 실시예>
본 발명에 따른 실시예로서, CaF2 및 CaO를 함유하는 제1물질인 인산칼슘부산물 또는 형석 중 어느 하나의 물질을 선택하고, Al2O3 및 CaO를 함유하는 제2물질 인 미니 밀 슬래그(Mini Mill Slag) 또는 테르밋(Termit)부산물 또는 보크사이트중 어느 하나의 물질을 선택하여 일정 비율로 배합하여 일정 크기 범위내의 입자 형태로 만든 후, 종래의 보크사이트 또는 형석을 단독으로 사용하거나 보크사이트와 형석의 혼합물을 사용하는 종래의 예와 탈황효과를 비교 측정하였다.
[표 7] 본발명에 따른 실시예와 종래기술의 탈황효과 비교
표 7의 실시조건은 정확한 측정을 위하여, 1550℃로 유지되는 50kg의 탈산된 용탕이 녹아 있는 유도 용해로에 각각 브리케트를 100g씩 넣고 탈[S,황] 량을 측정하였다.
상기 표7에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 5는 종래예 1 내지 3에 비하여 우수한 탈황효과를 보이고 있다. 비록 형석을 단독으로 사용하는 경우 본 발명의 실시예보다 우수한 탈황효과를 보이지만, 형석을 단독으로 사용하는 경우에는 다음 표8에서 알수 있는 바와 같이 전기로의 내화벽의 침식량이 매우 크다는 문제점이 있으므로, 단독으로 사용하는 것은 바람직하지 않다.
[표 8] 본발명에 따른 실시예와 종래기술의 침식도의 비교
상기 표8에서 보는 바와 같이, 형석을 정련제로 단독으로 사용하는 경우에는 전기로 내화물의 침식도가 상당히 크지만, 본 발명에 따른 실시예에 의하면 염기성의 보크사이트와 유사한 정도로 낮은 침식정도를 보여주고 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형실시가 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술사상은 상기한 실시예에 한정되지 아니한다.
상술한 본 발명에 따른 복합 정련제에 의하면, 화학 및 금속 산업 부산물로 발생되는 폐기물을 재활용 함으로서 자원 재활용 및 이에 따른 제조 단가를 낮출 수 있다.
또한, 본 발명은 복합 정련제의 과립 또는 브리케트의 입경을 1 내지 50 ㎜ 범위로 조절하여 사용하여 용탕내에서 일정한 부력을 갖도록 하고, CaF2 가 25~35중량%, Al2O3 가 25~45중량%, CaO가 5~35 중량%을 갖도록 배합함으로써 슬래그의 유동성을 향상시킴으로써 우수한 정련효과를 가지고, 또한, 점결제를 첨가하여 브리케트 또는 과립(펠렛) 형태로 사용하므로 작업시 분진 발생이 거의 없어서 작업효율이 향상되고 환경 오염문제가 해소되는 우수한 효과를 갖는다.
그리고, 용탕의 염기도를 향상시켜 내화물의 침식을 최소화 시키며 슬래그의 유동성의 향상과 불순물 제거에 우수한 효과가 있다.
Claims (10)
- CaF2 및 CaO를 함유하는 제1물질과 Al2O3 및 CaO를 함유하는 제2물질을 분쇄하고 혼합하여 구성되는 제강공정에 사용되는 정련제로서, CaF2 가 25~35중량%, Al2O3 가 25~45중량%, CaO가 5~35 중량% 및 전분(Corn starch) 또는 무기질인 물유리(Postasium silicate)로 이루어진 점결제 2~10중량%을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 복합정련제.
- 제1항에 있어서,상기 제1물질이 인산칼슘 부산물인 경우, 상기 제2물질은 미니 밀 슬래그(Mini Mill Slag), 테르밋(Termit) 부산물, 경소 보크사이트 중 어느 하나를 선택하여 배합하는 것을 특징으로 하는 복합정련제.
- 제1항에 있어서,상기 제2물질이 미니 밀 슬래그(Mini Mill Slag)인 경우, 상기 제1물질은 인산칼슘 부산물 또는 형석 중 어느 하나를 선택하여 배합하는 것을 특징으로 하는 복합 정련제.
- 제1항에 있어서,상기 제2물질이 테르밋(Termit) 부산물인 경우, 상기 제1물질은 인산칼슘 부 산물 또는 형석 중 어느 하나를 선택하여 배합하는 것을 특징으로 하는 복합 정련제.
- 제1항에 있어서,상기 복합정련제는 과립 또는 브리케트의 형상을 갖고, 그 입경은 1 내지 50 ㎜ 범위이내로 하고, 그 압축강도는 20~40 ㎏/㎠ 의 범위인 것을 특징으로 하는 복합정련제.
- 삭제
- CaF2 및 CaO를 함유하는 제1물질 및 Al2O3 및 CaO를 함유하는 제2물질을 분쇄하는 제1단계와, 상기 제1물질 및 제2물질을 하여 혼합하여 CaF2 가 25~35중량%, Al2O3 가 25~45중량%, CaO가 5~35 중량%의 혼합물이 되도록 혼합하는 제2단계와, 전분(Corn starch) 또는 무기질인 물유리(Postasium silicate)로 이루어진 2~10중량%의 점결제를 첨가하여 입경 1 내지 50 ㎜ 범위이내의 과립 또는 브리켓트 형상으로 제조하는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합정련제의 제조방법.
- 제6항에 있어서상기 제1물질은 인산칼슘부산물을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합정련제의 제조방법..
- 제1항에 있어서상기 제2물질은 미니 밀 슬래그(Mini Mill Slag) 또는 테르밋(Termit) 부산물을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합정련제의 제조방법.
- 삭제
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| KR101006398B1 (ko) | 2008-07-30 | 2011-01-10 | 주식회사 포인 | 복합정련제 및 그 제조방법 |
| KR101372665B1 (ko) * | 2011-12-26 | 2014-03-12 | 주식회사 포스코 | 고순도 실리콘 제조를 위한 플럭스 및 그 제조방법 |
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| KR19980016388A (ko) * | 1996-08-26 | 1998-05-25 | 최순용 | 제강용 플럭스(flux) 제조방법 및 그 플럭스 |
| KR20010001809A (ko) * | 1999-06-03 | 2001-01-05 | 김영훈 | 전로 슬래그 분정광을 이용한 고철대체재 및 냉각재 제조방법 |
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2005
- 2005-02-04 KR KR1020050010401A patent/KR100612732B1/ko not_active IP Right Cessation
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