KR100642964B1

KR100642964B1 - 구리 ｐｓ 전로에서의 함수 미립자상 철 함유물의 용해처리 방법

Info

Publication number: KR100642964B1
Application number: KR20040112681A
Authority: KR
Inventors: 나가토도시히로; 히라이유시로
Original assignee: 닛코 킨조쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2004-05-20
Filing date: 2004-12-27
Publication date: 2006-11-10
Also published as: JP4112523B2; JP2005330541A; KR20050111524A

Abstract

(과제) 평균 입경 1∼10mm, 수분 1∼15 질량% 의 함수 미립자상 철 함유물을 구리 PS 전로에서 효율적으로 용해 처리하는 방법의 제공을 목적으로 하는 것이다.

(해결수단) 평균 입경 1∼10mm, 수분 1∼15 질량% 의 함수 미립자상 철 함유물을 입경 3∼50mm 의 규산광과 1 : 0.5∼1 의 비율로 혼합한 혼합물을, 조동 배출 후의 구리 PS 전로에 장입하여 혼합물에 대하여 중량비로 5∼15 배의 PS 전로 잔류물과 혼합하는 함수 미립자상 철 함유물의 용해 처리 방법.

Description

구리 ＰＳ 전로에서의 함수 미립자상 철 함유물의 용해 처리 방법{METHOD FOR SMELTING TREATMENT OF FINE GRANULAR MATERIAL CONTAINING WATER AND IRON IN COPPER PS CONVERTER}

도 1 은 구리 PS 전로(轉爐)에서의 산소 부화 공기 흡입 중의 규산광 등의 장입(裝入) 상황 및,

도 2 는 조동 배출 후의 PS 전로내 잔류물과 함수 미립자상 철 함유물의 혼합 상황.

본 발명은 비철 금속 제련에 사용되는 구리 PS 전로에서, 함수(含水) 미립자상 철 함유물을 용해 처리하는 기술에 관한 것이다.

자용로(自溶爐)로 대표되는 구리 제련로에서는 황화물 정광(精鑛)을 산화시켜, 황화구리와 황화철을 함유하는 매트와, 산화철과 SiO₂ 를 함유하는 슬래그로 용융 분리하고 있다. 매트는 다음 공정의 구리 PS 전로에서 처리된다.

용융 상태의 매트를 장입한 구리 PS 전로에서는 2 단계의 처리가 실시된다. 제 1 단계에서는 용제로서 규산광을 첨가하고, 송풍구로부터 산소 부화(富化)공기를 불어넣어, 황화철을 산화시켜 용융 상태의 슬래그로서 분리 배출하는 단계로 조간기라고 불린다. 제 2 단계는 더욱 산화를 실시하여, 황화구리나 조동(粗銅)으로 하는 단계로 조동기(造銅期)라고 불린다. 생성된 조동은 PS 전로로부터 배출되어 다음 공정으로 보내진다. 배출 후의 구리 PS 전로에는 새롭게 매트가 장입되어 상기 조업이 반복된다.

자용로 공정에서는 평균 입경 50∼100μm 수분 8∼11 질량% 의 분말상의 구리 광석을 수분 0.5 질량% 이하로 건조시킨 후, 반응 샤프트에 산소 부화 공기와 함께 불어넣어지고, 매트와 슬래그로 용융 분리된다.

구리 제련에 있어서, 건조 후의 구리 광석은 일반적으로 기류 수송되고 있고, 입경 3mm 이상의 입자상 물질은 이 기류 수송에 의해 운반할 수 없어 처리되고 있지 않다.

다음 공정의 구리 PS 전로에서는 온도 약 1200℃ 의 용융 상태의 매트를 장입하고, 도 1 에 나타내는 바와 같이 송풍구로부터 산소 부화 공기를 불어넣어 산화 처리를 한다. 또한, 규산광, 레이들 스컬 등은 일반적으로는 입경 3∼50mm, 수분 3 질량% 이하로 조정되어, 산소 부화 공기를 불어넣는 중에, 슈트로부터 전로 내로 장입된다.

평균 입경 3mm 보다 작은 미립자상 물질을 도 1 에 나타내는 방법으로 전로 내에 장입하면, 가스 흐름에 의해 노 밖으로 날려보내지는 비율이 많아, 가스관에서의 더스트 퇴적, 전기 집진기에서의 고착 트러블이 발생하고 있었다. 이 때 문에, 구리 PS 전로에서는 일반적으로 평균 입경 3mm 보다 작은 미립자상 물질은 처리되지 않았다.

예를 들어, 입경 1∼10mm 의 입자상 물질이 모인 원료는 자용로에서는 3mm 이상의 입자상 물질을 함유하기 때문에 처리가 곤란하다. 한편, PS 전로에서는 3mm 보다 작은 입자상 물질을 함유하기 때문에 처리가 곤란하고, 자용로, PS 전로의 어느 것에서도 처리되고 있지 않는 실정이었다.

또한, PS 전로에서는 평균 입경이 3mm 이상이더라도 수분이 3 질량% 이상인 것을 취련 중에 장입하면 수증기 폭발을 일으키기 쉬워 바람직하지 못하다.

또 수분이 3 질량% 미만이더라도 평균 입경이 3mm 미만이면 동일한 폭발 현상이 일어난다.

한편, 평균 입경이 3mm 이상이더라도 수분이 3 질량% 이상이면, PS 전로 내에 장입하면 수증기 폭발이 일어나기 쉽다.

최근, 일반 폐기물 또는 산업 폐기물의 용융로가, 일본 각지에서 가동을 개시하였다. 특히 환원 타입의 용융로로부터는 금속철, 금속구리를 주성분으로 하는 메탈이 발생하고, 자원 회수의 관점에서, 구리 제련에서의 용융 처리가 기대되고 있었다 (일본 공개특허공보2002-180143).

그러나, 일반적으로 용융로로부터 발생하는 메탈은 슬래그와 함께 수쇄 처리된 후, 자력(磁力) 선별된다. 이 때문에, 입경 1∼10mm 의 입자상 물질의 비율이 많아, 구리 제련에서는 체 분리 처리한 경우를 제외하고, 자용로 공정, 구리 전로 공정 모두 처리되고 있지 않았다. 또한, 수쇄 처리이기 때문에, 함수분이 1 ∼15 질량% 로 높아 PS 전로처리는 매우 곤란하였다.

[특허문헌 1] 일본 공개특허공보 2002-180143

본 발명은 평균 입경 1∼10mm, 수분 1∼15 질량% 의 함수 미립자상 철 함유물을, 구리 PS 전로에 있어서, 효율적으로 용해 처리하는 방법의 제공을 목적으로 하는 것이다.

따라서, 이하의 발명을 제안한다.

(1) 평균 입경 1∼10mm, 수분 1∼15 질량% 의 함수 미립자상 철 함유물을 입경 3∼50mm 의 규산광과 1 : 0.5∼1 의 비율로 혼합한 혼합물을, 조동 배출 후의 구리 PS 전로에 장입하여 혼합물에 대하여 중량비로 5∼15 배의 PS 전로 잔류물과 혼합하는 함수 미립자상 철 함유물의 용해 처리 방법.

(2) 상기 (1) 에 기재된 구리 제련에서의 PS 전로 잔류물의 온도가 600∼1100℃ 인 함수 미립자상 철 함유물의 용해 처리 방법.

(3) 상기 (1)∼(2) 에 기재된 함수 미립자상 철 함유물이 금속철, 금속구리를 합계로 15 질량% 이상을 함유하는 함수 미립자상 철 함유물인 상기 (1)∼(2) 에 기재된 함수 미립자상 철 함유물의 용해 처리 방법.

(4) 상기 (1)∼(3) 에 기재된 함수 미립자상 철 함유물이 일반 폐기물 또는 산업 폐기물을 용융 처리하여 얻어지는 미립자상 물질인 상기 (1)∼(3) 에 기재된 함수 미립자상 철 함유물의 용해 처리 방법.

이하, 본 발명의 구성을 상세히 설명한다.

본 발명에 있어서, 대상으로 하는 노는 구리 제련에 있어서의 구리 PS 전로이다.

본 발명의 대상 처리물은 평균 입경 1∼10mm, 수분 1∼15 질량% 의 함수 미립자상 철 함유물이다.

대상 처리물의 조성은 Fe 1∼40 질량%, Cu 0.5∼50 질량% 이다.

또한 통상의 것은 금속철, 금속구리를 합계로 15 질량% 이상 함유한다. 그 대상 처리물을 입경 3∼50mm 의 규산광과 1 : 0.5∼1 의 비율로 미리 혼합한다. 그 처리는 600∼1100℃ 의 PS 전로 내에서의 수증기 폭발을 방지하기 위함이다. 경험적으로, 상기 비율보다 함수 미립자상 철 함유물이 많아지면 수증기 폭발이 일어나기 쉽고, 적어지면 함수 미립자상 철 함유물 용융 처리의 생산성이 저하된다.

이 혼합물을, 조동 배출 후의 구리 PS 전로에 장입한다. 조동 배출 후의 구리 PS 전로 내에는 Fe₃O₄, Cu₂O 를 주성분으로 하는 600∼1100℃ 의 반응고 상태의 잔류물이 있고, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 규산광과 함수 미립자상 철 함유물의 혼합물과 반응고 상태의 잔류물을, 노를 경전(傾轉)시킴으로써 혼합한다. 그 목적은 규산광과 함수 미립자상 철 함유물의 혼합물 속의 수분을 증발시키는 것과, 산소 부화 공기를 불어넣는 중에 함수 미립자상 철 함유물의 비산을 방지하는 것이다. 경험적으로, 규산광과 함수 미립자상 철 함유물의 혼합물과 잔류물을 노의 경전에 의해 혼합함으로써, 비산을 방지할 수 있는 것을 알아 내었다.

600∼1100℃ 의 구리 PS 전로 잔류물은 혼합물에 대하여 중량비로 5∼15 배가 적당하다. 5 배보다 적으면 수분의 증발이 불충분해지기 쉬워 수증기 폭발의 우려가 증대된다. 15 배보다 크면 함수 미립자상 물질의 용해 처리의 생산성이 저하된다.

잔류물의 보유열을 이용한 수분의 증발 후, 용융 상태의 매트를 장입한다. 용제로서 규산광을 첨가하고, 송풍구로부터 산소 부화 공기를 불어넣고, 황화철을 산화시켜 슬래그로서 분리하는 단계인 조간기 조업이 실시된다. 이 때, PS 전로 내부는 1280∼1320℃ 에 도달하고, 함수 미립자상 철 함유물의 용융 처리가 완료된다.

Cu 등의 유가물은 매트 속으로 회수되고, Fe, SiO₂ 등은 슬래그 속으로 옮겨간다.

본 발명에 의해, 평균 입경 1∼10mm, 수분 1∼15 질량% 의 함수 미립자상 철 함유물을 구리 PS 전로에서 효율적으로 용해 처리하는 것이 가능해진다. 함수 미립자상 철 함유물에 함유되는 Cu 등의 유가물은 PS 전로 내에서 조동 속으로 옮겨가서 회수된다.

실시예

본 실시예는 벽돌 내경 3.4m 동체 길이 10.7m 의 구리 PS 전로에서 실시하였다.

우선, 조성 Cu 26 질량%, Fe 30 질량%, SiO₂ 21 질량% 를 함유하고, 평균 입 경 6.3mm 수분 7 질량% 의 산업 폐기물 가스화 용융로로부터 발생한 함수 미립자상 철 함유물 54t 과 입경 3∼50mm 의 규산광 45t 을 페이로더에 의해 혼합하였다.

Fe₃O₄, Cu₂O 를 주성분으로 하는 약 1000℃ 의 잔류물이 약 20t 존재하는 PS 전로 내에, 규산광과 함수 미립자상 철 함유물의 혼합물 3t 을 장입하였다. 이 직후, PS 전로를 도 2 에 나타내는 바와 같이, 경전각 약 80°로 하여 롤링을 5 회 실시하여 충분히 혼합하였다.

그 후, Cu 65.3 질량% 약 1200℃ 의 매트를 162t 장입하고, 송풍구로부터 산소 농도 30.5 부피% 의 송풍을 평균 655Nm³/min 으로 불어넣고, 42 분으로 송풍을 완료하였다.

이 일련의 조업에 의해, 조성 Cu 26 질량%, Fe 30 질량%, Si0₂ 21 질량%, 평균 입경 6.3mm, 수분 7 질량% 의 함수 미립자상 철 함유물 1.6t 의 용융 처리를 완료하고, 수증기 폭발, 송풍에 의한 비산 등의 지장은 관찰되지 않았다.

(비교예 1)

본 비교예 1 은 실시예와 동일하게 벽돌 내경 3.4m 동체 길이 10.7m 의 구리 PS 전로에서 실시하였다.

실시예와 동일하게, 조성 Cu 26 질량%, Fe 30 질량%, SiO₂ 21 질량% 를 동일하게 함유하고, 평균 입경 6.3mm, 수분 7 질량%의 산업 폐기물 가스화 용융로로부터 발생한 함수 미립자상 철 함유물 54t 과 입경 3∼50mm 의 규산광 45t 을 페이로더에 의해 혼합하였다. 이 혼합물 3t 을 도 1 에 나타내는 바와 같이, Cu 65.1 질량% 약 1200℃ 의 매트를 165t 장입하고, 송풍구로부터 산소농도 30.5 부피% 의 송풍을 평균 648 Nm³/min 으로 불어넣고 있는 PS 전로에, 슈트에 의해 장입하였다.

그 결과, 미립자상 물질의 비산이 확인되고, 전기 집진기에서 미립자상 물질이 고착된 직경 50∼150mm 의 덩어리 형상물이 약 30 개 발생하여 전기 집진기에서의 집진 더스트 배출에 지장을 초래하였다.

(비교예 2)

본 비교예 2 는 실시예와 동일하게 벽돌 내경 3.4m, 동체 길이 10.7m 의 구리 PS 전로에서 실시하였다.

대상 처리물은 조성 Cu 26 질량%, Fe 30 질량%, SiO₂ 21 질량% 로 이루어지고, 평균 입경 6.3mm, 수분 7 질량% 의 산업 폐기물 가스화 용융로로부터 발생한 함수 미립자상 철 함유물 1.5t 을 단독으로, Fe₃O₄, Cu₂O 를 주성분으로 하는 약 1000℃ 의 잔류물이 약 20t 존재하는 PS 전로 내에 장입하였다.

경전각 약 80°로 하여 롤링을 개시한 바, PS 전로 내에서 수증기의 소폭발이 확인되어 바람직한 현상이 아니었다.

본 발명은 다음과 같은 효과를 갖는다.

(1) 종래, 구리 제련 공정에서 처리하기가 곤란하였던 평균 입경 1∼10mm, 수분 1∼15 질량% 의 함수 미립자상 철 함유물을 구리 PS 전로에서 효율적으로 용해 처리할 수 있게 되었다

(2) 일반 폐기물 또는 산업 폐기물의 용융로로부터 발생한 평균 입경 1∼10mm 수분 1∼15 질량% 의 함수 미립자상 철 함유물을 구리 PS 전로에서 처리함으로써, 함유되는 Cu 등의 재자원화를 보다 저비용으로 실현할 수 있다.

Claims

평균 입경 1∼10mm, 수분 1∼15 질량% 의 함수 미립자상 철 함유물을 입경 3∼50mm 의 규산광과 1 : 0.5∼1 의 비율로 혼합한 혼합물을, 조동(粗銅) 배출 후의 구리 PS 전로에 장입하여 혼합물에 대하여 중량비로 5∼15 배의 PS 전로 잔류물과 혼합한 후, 용융상태의 매트를 장입하는 것을 특징으로 하는 함수 미립자상 철 함유물의 용해 처리 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 PS 전로 잔류물의 온도가 600∼1100℃ 인 것을 특징으로 하는 함수 미립자상 철 함유물의 용해 처리 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 함수 미립자상 철 함유물이 금속철, 금속구리를 합계로 15 질량% 이상을 함유하는 함수 미립자상 철 함유물인 것을 특징으로 하는 함수 미립자상 철 함유물의 용해 처리 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 함수 미립자상 철 함유물이 일반 폐기물 또는 산업 폐기물을 용융 처리하여 얻어지는 미립자상 물질인 것을 특징으로 하는 함수 미립자상 철 함유물의 용해 처리 방법.
제 3 항에 있어서, 상기 함수 미립자상 철 함유물이 일반 폐기물 또는 산업 폐기물을 용융 처리하여 얻어지는 미립자상 물질인 것을 특징으로 하는 함수 미립 자상 철 함유물의 용해 처리 방법.