KR101036317B1 - 페로 망간용 탈린제, 페로 망간의 탈린 부산물 재활용 방법, 페로 망간의 탈린 부산물 회수 방법 및 제강용 탈린제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 페로 망간의 제조시에 사용되는 탈린용 첨가제인 BaCO₃에 저가의 매용제를 혼합하여 탈린율을 향상시키고, 고온에서도 우수한 탈린율을 유지할 수 있는 페로 망간용 탈린제에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 페로 망간용 탈린제는 페로 망간의 탈린용 플럭스에 있어서, BaCO₃에 Al₂O₃, NaF 및 빙정석(Na₃AlF₄) 중 선택되는 적어도 하나의 매용제가 혼합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 페로 망간의 탈린 공정에서 발생되는 소다회 및 이산화탄소를 재활용 및 회수할 수 있는 방법 및 제가용 탈린제를 제공한다.

페로 망간, 탈린제, 빙정석, 이산화 탄소, 회수, 소다회

Description

페로 망간용 탈린제, 페로 망간의 탈린 부산물 재활용 방법, 페로 망간의 탈린 부산물 회수 방법 및 제강용 탈린제{Dephosphorous flux for FeMn, Recycling method of byproduct from dephosphorizing for FeMn, Recalling method of byproduct from dephosphorizing for FeMn and Dephosphorous flux for steel making}

본 발명은 페로 망간용 탈린제에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 페로 망간의 제조시에 사용되는 탈린용 첨가제인 BaCO₃에 저가의 매용제를 혼합하여 탈린율을 향상시키고, 고온에서도 우수한 탈린율을 유지할 수 있는 페로 망간용 탈린제에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 페로 망간의 탈린과정에서 발생되는 부산물인 소다회 및 이산화탄소를 재활용 및 회수할 수 있는 페로 망간의 탈린 부산물 재활용 방법, 페로 망간의 탈린 부산물 회수 방법 및 제강용 탈린제에 관한 것이다.

제강용 합금철로 사용되는 페로 망간은 탄소함량에 따라서 고탄([C]<7.5%이하, KS규격 KSD3712 기준), 중탄([C]<2.0%이하, KS규격 KSD3712 기준) 및 저탄([C]<1.0%이하, KS규격 KSD3712 기준)으로 구분된다.

이러한 페로 망간을 제조하는 일반적인 공정은 망간 광석과 환원제인 코크스 및 슬래그 형성제를 전기로에 장입하여 코크스의 탄소를 이용하여 산화물 형태인 망간 광석을 환원시킴으로써 제조된다. 이와 같이 코크스를 이용하여 전기로에서 제조된 페로 망간은 환원제인 코크스로 인해서 제품 중에 탄소가 포화되어 있는 고탄 페로 망간의 형태로 얻어진다.

그래서, 전술된 방법과 달리 중탄 또는 저탄 페로 망간을 제조하는 방법이 제시되었다. 예를 들어 SiMn을 이용하여 Mn광석을 전기로에서 용융환원시킴에 따라 저탄 페로 망간을 제조하는 방법이나, 용융 고탄 페로 망간에 산소를 취입하여 탈탄을 함에 따라 저탄 페로 망간을 제조하는 방법 등이 사용되고 있다.

일반적으로 사용되는 페로 망간의 인(P)함량은 현재 KS 및 JIS규격에서 규정한 바와 같이 0.4%이하로 대부분 높게 나타나고 있으며, 제철용으로 많이 사용되는 페로 망간에서도 인(P)함량이 0.1 ~ 0.2%로 비교적 높게 나타나고 있다.

하지만, 탄소와 더불어 인은 제강 공정에서 그 함량에 따라 강의 특성에 많은 영향을 미친다. 탄소의 경우에는 생산되는 강종의 탄소 함량에 따라서 고탄 페로 망간 또는 중/저탄 페로 망간을 선택적으로 사용할 수 있으나, 인(P)의 경우에서는 고탄, 중탄, 저탄 페로 망간 공히 동등 수준의 인 함유량을 가지고 있어서, 합금철의 종류를 변경하여도 페로 망간 중의 인(P)의 영향을 회피할 수 있는 방법 이 없었다.

일반적으로 인(P)은 강 중의 불순물로 존재하며, 고온 취성 유발과 같이 철강 제품의 품질을 해치기 때문에 특별한 경우를 제외하고는 용강 중의 인(P)의 함량을 낮추려고 노력하고 있다. 따라서, 페로 망간 합금철을 사용하는 경우 합금철에 의한 용강 중의 인(P) 농도의 증가를 고려해야하며, 이로 인하여 페로 망간을 사용할 수 없는 경우도 발생한다.

따라서, 인(P)이 낮은 저린 페로 망간을 제조하는 방법이 제시되었다.

저린 페로 망간을 제조하는 방법에는 인(P)의 함량이 낮은 고품위 망간 광석만을 선광하여 조업하는 방법, 고탄 페로 망간 제조 공정에서 발생되는 슬래그나 인(P)이 낮은 광석을 비탄소계 환원제(Si,Al,Ca 등)로 환원시키는 방법 등이 제시되었지만, 고품위 망강 광석의 가격 상승 및 대량 생산 부적합과 같은 문제점을 가지고 있었다.

그래서, 전기로에서 생산되는 고탄 페로 망간에 직접 탈린 처리를 하여 저린 페로 망간을 제조하는 방법이 제시되었다.

페로 망간에 바로 탈린 처리를 실시하는 방법은 크게 환원탈린과 산화탈린으로 구분할 수 있다. 환원 탈린은 페로 망간 중의 인(P)을 인화물(Ca₃P₂, Mg₃P₂ 등) 등의 형태로 제거하는 방법이고, 산화 탈린은 페로 망간 중의 인(P)을 인산화물(Ba₃(PO₄)₂ 등) 등의 형태로 제거하는 방법이다.

환원 탈린의 경우 주로 Ca 또는 Mg등을 사용하는 것으로 알려져 있다. 환원 탈린의 경우 탈린 효율이 높은 것으로 알려져 있으나, Ca의 경우 탄화물의 형성 때문에 고탄 페로 망간에서는 탈린이 불가한 것으로 알려져 있으며 Mg은 높은 증기압 때문에 가압 정련을 하지 않으면 탈린 효율이 떨어지는 문제점이 있었다. 또한 탈린 생성물인 Ca₃P₂, Mg₃P₂은 수분과 반응하여 독성 가스인 포스핀를 생성하는 문제점이 있었다.

산화 탈린의 경우 BaCO₃, BaO, BaF₂, BaCl₂, CaO, CaF₂, Na₂CO₃, Li₂CO₃ 등이 사용되는 것으로 알려져 있다. 이중 Ca계 등은 탈린 효율이 낮으며 Na와 Li계는 증기압이 높아 복린 현상이 발생되는 문제점이 있었다. 따라서, BaCO₃나 BaO이 주로 사용되고 있으나, 이 중에 BaO는 인(P)을 산화시킬 수 있는 산소 공급원이 없어서 산화제를 같이 사용하고 있다. 또한, BaCO₃ 또는 BaO를 사용하는 경우에는 생성되는 슬래그가 고상으로 생성되어 탈린 효율이 저하되므로 이를 해소하기 위해서 매용제로 BaCl₂ 또는 BaF₂ 등이 사용되고 있다. 하지만 BaCl₂를 사용하는 경우 부식성이 강한 Cl기에 설비 오염 및 Cl기의 기화에 의해서 페로 망간 상부의 슬래그 등이 비산되어 날아가 버리는 문제점이 있고, BaF₂은 현재 공업적으로 대량 생산이 곤란한 화학물질로써 그 가격이 페로 망간의 가격보다 비싸다는 문제점이 있다. 따라서, BaF₂의 사용량이 많은 경우에서는 플럭스에 첨가되는 매용제의 비용이 매우 높기 때문에 경제적인 탈린 플럭스의 생산 프로세스를 구축하는데 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, BaCO₃를 주성분으로 하는 페로 망간용 탈린제에 있어서, 고가의 BaF₂를 사용하지 않으면서도 동등 혹은 그 이상의 탈린율을 얻을 수 있는 페로 망간용 탈린제를 제공한다.

또한, 고온에서도 우수한 탈린율을 얻을 수 있는 페로 망간용 탈린제를 제공한다.

그리고, 페로 망간의 탈린 공정에서 발생되는 소다회 및 이산화탄소를 재활용 및 회수할 수 있는 방법, 그 제품을 제공한다.

본 발명에 따른 페로 망간용 탈린제는 BaCO₃에 Al₂O₃, NaF 및 빙정석(Na₃AlF₄) 중 선택되는 적어도 하나의 매용제가 혼합되는 것을 특징으로 한다.

상기 Al₂O₃ 또는 빙정석(Na₃AlF₄)는 5 ~ 10wt%가 혼합되는 것을 특징으로 한다.

상기 NaF는 5 ~ 20wt%가 혼합되는 것을 특징으로 한다.

상기 페로 망간의 용융 온도는 1350℃ 이상인 것을 특징으로 하고, 특히 상기 페로 망간의 용융 온도가 1400℃ 이상인 경우, 상기 매용제로는 NaF 또는 빙정 석(Na₃AlF₄)가 혼합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 페로 망간의 탈린 부산물 재활용 방법은 BaCO₃에 NaF 또는 빙정석(Na₃AlF₄)를 혼합한 탈린제로 페로 망간을 탈린하는 단계를 포함하고, 상기 탈린단계에서 발생되는 더스트를 제강용 탈린제로 재활용하는 것을 특징으로 한다.

상기 더스트는 상기 페로 망간 및 상기 탈린제의 반응시 발생되는 Na 가스가 산소에 노출되어 Na₂O가 생성되고, 상기 Na₂O가 탈린단계에서 발생되는 CO₂와 반응하여 생성되는 것을 특징으로 한다.

상기 Na₂O의 생성은 상기 Na 가스가 대기 중의 산소와 반응하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 제강용 탈린제는 상기 페로 망간의 탈린 부산물 재활용 방법에 의해 제조되는 Na₂CO₃인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 페로 망간의 탈린 부산물 회수 방법은 BaCO₃에 NaF 또는 빙정석(Na₃AlF₄)를 혼합한 탈린제로 페로 망간을 탈린하는 단계를 포함하고, 상기 탈린단계에서 발생되는 Na 가스를 산소에 노출시켜 Na₂O 가스를 생성한 다음, 상기 Na₂O를 탈린단계에서 발생되는 CO₂와 반응시켜 CO₂를 회수하는 것을 특징으로 합니다.

본 발명에 따르면, 종래에 사용되던 BaF₂를 대신하여 저가의 매용제를 사용하여도 탈린 효율을 동등 또는 그 이상으로 증대시킬 수 있는 탈린제를 얻을 수 있다.

또한, 고온에서도 종래의 매용제 대비 우수한 탈린 효율을 보이고, 페로 망간의 탈린 중에 발생하는 CO₂를 포집함으로써 CO₂ 배출량을 저감할 수 있으며, 이 때 생성되는 더스트(소다회, Na₂CO₃)를 제강용 플럭스로 재활용할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명에 따른 페로 망간용 탈린제에 관하여 상세하게 설명한다.

먼저, 페로 망간의 제조시 산화탈린 반응은 망간 중의 인(P)이 산소와 반응하여 인산화물(P₂O₅)을 형성한 후에 고 염기성 물질에 의해서 포집되어 안정상으로 되는 것으로 알려져 있다. 이와 같은 이유로 고염기성 산화물을 사용한다. 이와 같은 고염기성 산화물을 사용하는 경우 인산화물과의 반응을 촉진하기 위해서는 액상상태로 존재하여야하기 때문에 슬래그의 융점을 낮추는 매용제를 사용하게 된다.

그래서 본 발명에 따른 페로 망간 탈린제는 BaCO₃를 주성분으로 하는 탈린제로서, 일반적으로 사용되는 매용제인 BaF₂ 대신에 Al₂O₃, NaF 또는 빙장석(Na₃AlF₄) 를 BaCO₃에 혼합하여 이루어진다.

매용제인 Al₂O₃, NaF 또는 빙장석(Na₃AlF₄)는 탈린을 위하여 투입된 BaCO₃ 입자의 표면을 액상화 시킴으로써 BaCO₃ 입자를 향한 인산화물의 확산속도를 증가시켜 탈린 반응을 증대시키는 역할을 한다.

이때 BaCO₃과 매용제의 혼합량은 매용제가 Al₂O₃ 또는 Na₃AlF₄인 경우에는, BaCO₃ 90 ~ 95 wt%와 Al₂O₃ 또는 Na₃AlF₄ 5 ~ 10wt%가 혼합되어 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 매용제가 NaF인 경우에는, BaCO₃ 80 ~ 95 wt%와 NaF 5 ~ 20wt%가 혼합되어 이루어지는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 구체적이고 다양한 실시예 및 비교예를 통하여 상세히 설명한다.

본 실시예에서는 매용제의 효과를 파악하기 위해서 아래 표 1과 같은 조성의 매용제를 사용하여 고탄 페로 망간과 반응시켜 탈린율을 측정하였다.

실험 방법은 다음과 같다.

탄소 도가니에 고탄 페로 망간 20g에 BaCO₃와 매용제를 아래 무게 함량 비율로 혼합한 후에 그 총합을 6g이 되도록 도가니에 투입한 다음, 1350℃에서 5시간 평형 반응을 시킨 후에 페로 망간 중에 인(P)의 함량을 측정하였다. 실험 전후의 인(P)의 농도 변화에 따른 탈린율을 아래의 수학식 1과 같은 방법으로 탈린율을 계산하였다.

구분	매용제		탈린율
	종류	함량(wt.%)
비교예1	-	0	52.3
비교예2	BaF2	10	65.2
비교예3	BaF2	20	70.7
비교예4	BaF2	30	73.6
비교예5	CaF2	10	69
비교예6	CaF2	20	67.1
비교예7	BaCl2	10	32.1
비교예8	BaCl2	20	43.1
비교예9	BaCl2	30	34
비교예10	SiO2	15	-5
비교예11	SiO2	30	-2.8
실시예1	Al2O3	5	65.1
실시예2	Al2O3	10	54.6
실시예3	NaF	5	67.4
실시예4	NaF	10	70.2
실시예5	NaF	15	66.6
실시예6	NaF	20	61.8
비교예12	NaF	30	40.1
비교예13	NaF	40	24.6
실시예7	Na3AlF4	5	64.7
실시예8	Na3AlF4	10	68.7
비교예14	Na3AlF4	15	40.9
비교예15	Na3AlF4	20	27.3

표 1에서 알수 있듯이, 매용제 없이 BaCO₃만을 사용한 비교예1의 경우 탈린율은 약 52.3%로 나타났다. 그리고, 종래에 알려진 매용제인 BaF₂, CaF₂를 10 ~ 30wt%를 첨가한 비교예 2 내지 6의 경우 탈린율이 65.2 ~ 73.6%로 대폭 증가하는 것을 볼 수 있었다. 하지만 BaCl₂을 혼합한 비교예 7 내지 9의 경우에서는 탈린율이 낮게 나타났으며, 이는 BaCl₂을 사용하는 경우 상부의 슬래그가 모두 비산되서 소모되는 현상을 보이는데 이에 따른 영향으로 생각된다.

그리고, 고염기성 슬래그에 산성 슬래그를 첨가함에 따른 매용효과를 알아 보기 위하여 산성 슬래그인 SiO₂ 및 Al₂O₃를 매용제로 사용하여 탈린율을 알아보았다.

SiO₂를 첨가한 비교예 10 및 11의 경우에서는 탈린이 일어나지 않는 것을 확인할 수 있었다. 하지만, Al₂O₃를 첨가한 실시예 1 및 2의 경우에는 탈린율이 증가하는 것을 알 수 있었다. 다만 Al₂O₃를 5wt% 첨가한 실시예 1의 경우에서는 10wt%의 BaF₂를 첨가한 비교예 2의 경우와 유사한 탈린율을 보이고, Al₂O₃를 10wt% 첨가한 실시예 2의 경우에는 매용제를 혼합하지 않은 비교예 1과 유사한 탈린율을 보이는 것을 알 수 있었다. 따라서 Al₂O₃의 혼합량이 증가할수록 탈린율이 감소하는 경향이 있는 것을 알 수 있었다. 이는 Al₂O₃의 함량이 증가함에 따라 탈린 반응에 의해서 생성된 슬래그에서 염기도가 감소하기 때문에 발생하는 현상으로 볼 수 있었다. 따라서, 매용제로 Al₂O₃를 첨가하는 경우에는 5 ~ 10wt%정도 첨가하는 것이 바람직하다.

불소(F)는 슬래그 중의 산소 결합을 분해시켜 슬래그의 유동성을 향상시킨다는 것은 제강 슬래그정련에서 공지된 기술이다. 따라서, 본 발명에서는 불화물 중에 NaF을 매용제로 사용하여 탈린율을 알아보았다.

표 1의 실시예 3 내지 6과, 비교예 12 및 13의 결과에서 알 수 있듯이, 기존의 BaF₂(비교예 2 내지 3)에 비해서 적은 양을 첨가하여도 탈린율을 증가시킨다는 것을 알 수 있었다.

그리고, 적정 NaF의 혼합량을 확인하기 위해서 NaF 혼합량을 변화시키면서 탈린능을 조사하였다. 표 1의 실시예 3 내지 5에서 보는 바와 같이 NaF의 함량이 비교적 낮은 경우에서는 BaF₂에 비해 탈린능을 향상시키는 것을 볼 수 있었으며, 실시예 6에서 보는 바와 같이 NaF의 함량이 20wt%까지는 탈린율이 60%이상으로 높게 나타나는 것을 알 수 있었다. 하지만 비교예 12 및 13에서 보는 바와 같이 NaF를 30%이상으로 높인 경우에서는 오히려 탈린율이 급격히 감소하는 것을 볼 수 있었다. 그 이유는 일반적은 Na가 증기압이 낮은 금속으로 알려져 있어서 NaF첨가량이 증가하면 Na가 기화되면서 슬래그 및 용탕을 비산시키며 이 때에 용탕의 비산을 발생시키기 때문에 탈린율이 감소되는 것으로 나타났다. 따라서, 매용제로 NaF를 첨가하는 경우에는 5 ~ 20wt%정도 첨가하는 것이 바람직하다.

전술된 바와 같이 NaF와 Al₂O₃를 BaCO₃에 매용제로 사용하는 것이 탈린 효과를 향상시킨다는 것을 확인하였다. 이에 따라 NaF와 Al₂O₃의 효과를 동시에 얻을 수 있는 물질인 빙정석(Na₃AlF₄)를 사용하여 탈린율을 알아보았다.

그 결과 빙정석(Na₃AlF₄)을 5wt% 및 10wt%를 혼합한 실시예 7 및 8의 경우에 탈린율이 증가한 것을 알 수 있었다. 반면에, 빙정석(Na₃AlF₄)의 혼합량이 15wt%이상인 비교예 14 및 15의 경우에는 탈린율이 50%이하로 떨어지는 것을 볼 수 있었으며, 그 이유는 전술된 NaF와 Al₂O₃의 함량이 증가되면서 발생하는 현상과 동일한 현상으로 해석할 수 있었다. 따라서 매용제로 빙정석(Na₃AlF₄)을 첨가하는 경우에는 5 ~ 10wt%정도 첨가하는 것이 바람직하다.

본 실시예를 통해서 BaCO₃를 탈린제로 사용하는 경우에 종래에 매용제로 사용되는 BaF₂ 대신에 Al₂O₃를 5 ~ 10wt%이하로 혼합하거나, NaF를 5 ~ 20wt%로 혼합하거나, 빙정석을 5 ~ 10wt% 정도 투입하는 경우 매용제를 사용하지 않는 경우보다 높은 탈린율을 가진 페로 망간용 탈린제로 사용할 수 있다는 것을 알 수 있었다. 이때 BaCO₃에 첨가되는 Al₂O₃, Na₃AlF₄ 및 빙정석의 함량이 5 wt% 보다 적으면 매용제로서의 충분한 기능을 발휘하기 어려워 탈린율의 증대를 기대하기 어렵기 때문에 Al₂O₃, Na₃AlF₄ 및 빙정석 함량의 하한값은 5 wt%보다 많게 하는 것이 바람직하다.

다음으로, 본 발명에 따른 페로 망간용 탈린제의 온도 의존성에 대한 것을 알아 보았다.

도 1은 온도에 따른 탈린제의 탈린 효율의 변화를 보여주는 그래프이다.

도 1에서 보는 바와 같이 페로 망간에서 온도가 높아질수록 탈린율이 급속히 떨어지는 것을 볼 수 있다. 이는 제강공정에서의 탈린 반응에서 나타나는 것과 같은 현상으로 탈린 반응은 발열반응으로 온도가 낮을수록 탈린율이 높다. 하지만, 실제 공정에서는 용탕의 유동성의 확보를 위해서 탈린 반응 온도를 낮게 유지할 수는 없는 문제점을 가지고 있다. 따라서, 본 실시예에서는 페로 망간의 용융 온도, 즉 탈린이 진행되는 온도를 1350℃와, 1350℃ 대비 50℃를 상승시켜 1400℃에서의 탈린율을 조사하였고, 그 결과를 아래의 표 2에 나타내었다.

구분	매용제		탈린율		탈린율 변화
	종류	함량	1350℃	1400℃
비교예1	-	0	52.3	43.0	82%
비교예2	BaF2	10	65.2	46.1	71%
비교예3	BaF2	20	70.7	53.3	75%
비교예5	CaF2	10	69.0	43.1	62%
비교예6	CaF2	20	67.1	43.3	65%
실시예1	Al2O3	5	65.1	40.3	62%
실시예2	Al2O3	10	54.6	23.1	42%
실시예3	NaF	5	67.4	60.1	89%
실시예4	NaF	10	70.2	62.2	89%
실시예5	NaF	15	66.6	55.9	84%
실시예6	NaF	20	61.8	50.8	82%
비교예12	NaF	30	40.1	24.9	62%
비교예13	NaF	40	24.6	5.2	21%
실시예7	Na3AlF4	5	64.7	43.3	67%
실시예8	Na3AlF4	10	68.7	44.0	64%
비교예14	Na3AlF4	15	40.9	18.7	46%
비교예15	Na3AlF4	20	27.3	6.8	25%

표 2에서 보는 바와 같이 BaF₂를 매용제로 사용하는 경우(비교예 2 및 3)에는 온도가 1350℃에서 1400℃로 증가할 때 탈린율이 71 ~ 75%로 떨어지는 것을 볼 수 있었고, CaF₂를 매용제로 사용하는 경우(비교예 5 및 6)에는 탈린율이 62 ~ 65%로 떨어지는 것을 볼 수 있으나, 본 발명에 따른 NaF₂를 매용제로 사용하는 경우(실시예 3 내지 6)에는 82 ~ 89%수준으로 다른 매용제에 비해서 온도에 따른 탈린율의 감소가 적은 것을 볼 수 있었다.

또한, 빙정석(Na₃AlF₄)을 매용제로 사용하는 경우(실시예 7 및 8)에는 64 ~ 67%로 온도가 증가함에 따라 탈린 효율이 감소하는 것을 볼 수 있었다. 하지만, 이러한 경우에서도 매용제를 사용하지 않은 경우(비교예1)의 탈린율인 43%와 대비해서 탈린율이 높은 것을 볼 수 있었다.

하지만, Al₂O₃를 매용제로 사용하는 경우(실시예 1 및 2)의 경우 온도가 증가됨에 따라 탈린율의 감소량이 많았으며, 이는 매용제로서의 효과가 적어 지는 것을 알 수 있었다. 따라서, 1400℃ 이상의 고온용 탈린 플럭스로는 NaF₂ 및 빙정석(Na₃AlF₄)을 함유한 탈린제를 사용하는 것이 실조업에서 유리하다는 것을 알 수 있었다. 특히, NaF₂가 혼합된 탈린제를 사용하는 것이 바람직할 것이다.

다음으로, 본 발명에 따른 탈린제를 사용하여 페로 망간을 탈린하는 공정을 설명하고, 더불어 탈린 공정에 의해 발생되는 부산물인 Na₂CO₃(소다회)의 재활용 및 CO₂ 가스의 회수 방법에 대하여 설명하겠다.

페로 망간 탈린제로 사용되는 첨가제들은 대부분 BaCO₃와 같이 탄산화물을 주로 사용한다. 이는 탄산화물을 투입하는 경우 첨가제의 온도가 상승하면서 하소 반응이 일어나고, 이 반응에서 얻어지는 CO₂를 이용하여 페로 망간 중에 존재하는 인(P)을 산화시키기 위한 것이다. 하지만, 하소 반응에서 발생되는 CO₂는 전량 반응에 사용되지 않고, 일부는 대기로 방출되게 된다. 이렇게 발생되는 CO₂량은 탈린용 첨가제의 원단위에 따라 변화하지만 원단위가 100kg-flux/ton-Mn인 경우 페론 망간 1톤을 탈린하기 위해서 투입되는 첨가제에서 발생되는 CO₂량은 22.3kg이며, 이 중에 인(P)의 산화에 사용되는 량은 약 15%(0.2% P의 경우)이므로 약 18.7kg의 CO₂가 방출되게 된다. 즉, 페로 망간 1톤을 탈린하기 위해서는 약 19kg의 CO₂를 방출하게 된다.

NaF를 매용제로 사용하는 경우에서는 Na의 경우 증기압이 높아 증발하게 되고, 이렇게 증발된 Na 가스는 대기 중의 산소와 만나 바로 산화되어 Na₂O가 생성된다. 이때 Na 가스는 별도의 산소 취입없이 대기 중의 산소만으로도 충분한 산화가 이루어지지만, 별도로 산소를 취입하여 Na 가스의 산화 반응을 촉진할 수 있을 것이다. 이렇게 생성된 Na₂O는 주위의 CO₂와 만나면 열역학적으로 Na₂CO₃를 생성하게 된다. 즉, 페로 망간용 탈린제의 매용제로 본 발명에서 제시한 20wt%의 NaF를 첨가하는 경우, 이론적으로는 9.45kg의 CO₂를 흡수하게 되고, 이는 방출되는 CO₂ 양의 약 50%수준이며, 부산물로 Na₂CO₃가 생성된다.

이와 같은 현상이 발생하는지 알아보기 위해서 본 발명의 BaCO₃와 NaF가 혼합된 탈린제를 이용하여 탈린 반응을 시키는 동시에, 탈린 방응에서 발생되는 더스트(dust)를 채집하며 이를 XRD로 분석하였다. 그 결과는 도 2에 나타내었다.

도 2는 본 발명에 따른 탈린제를 사용하는 경우 발생되는 더스트의 XRD 측정 결과를 보여주는 그래프이다. 도 2에서 알 수 있듯이 탈린 과정 중에서 발생하는 더스트는 Na₂CO₃가 주성분인 것을 알 수 있었다. 이렇게 생성된 Na₂CO₃(소다회)는 제강 공정에서 탈린용 플럭스로 사용되므로 더스트를 채집하여 이를 제강용 탈린제로 사용할 수 있는 효과가 있다.

즉, 본 발명에서 제시한 페로 망간용 탈린제를 사용하는 경우, 기존의 탈린제에 대비 탈린효율이 높으면서 탈린 과정에서 발생되는 CO₂를 흡수하는 효과뿐만 아니라, 더스트를 제강용 탈린용 첨가제로 재활용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 온도에 따른 탈린제의 탈린 효율의 변화를 보여주는 그래프이고,

도 2는 본 발명에 따른 탈린제를 사용하는 경우 발생되는 더스트의 XRD 측정 결과를 보여주는 그래프이다.

Claims (10)

1. 페로 망간용 탈린제에 있어서,

   BaCO₃에 Al₂O₃ 및 빙정석(Na₃AlF₄) 중 선택되는 적어도 하나의 매용제가 혼합되는 페로 망간용 탈린제.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 Al₂O₃ 또는 빙정석(Na₃AlF₄)는 5 ~ 10wt%가 혼합되는 것을 특징으로 하는 페로 망간용 탈린제.
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 페로 망간의 용융 온도는 1350℃ 이상인 것을 특징으로 하는 페로 망간용 탈린제.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 페로 망간의 용융 온도가 1400℃ 이상인 경우,

   상기 매용제로는 빙정석(Na₃AlF₄)이 혼합되는 페로 망간용 탈린제.
6. BaCO₃에 빙정석(Na₃AlF₄)를 혼합한 탈린제로 페로 망간을 탈린하는 단계를 포함하고,

   상기 탈린단계에서 발생되는 더스트를 제강용 탈린제로 재활용하는 페로 망간의 탈린 부산물 재활용 방법.
7. 청구항 6에 있어서,

   상기 더스트는

   상기 페로 망간 및 상기 탈린제의 반응시 발생되는 Na 가스가 산소에 노출되어 Na₂O가 생성되고, 상기 Na₂O가 탈린단계에서 발생되는 CO₂와 반응하여 생성되는 것을 특징으로 하는 페로 망간의 탈린 부산물 재활용 방법.
8. 청구항 7에 있어서,

   상기 Na₂O의 생성은 상기 Na 가스가 대기 중의 산소와 반응하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 페로 망간의 탈린 부산물 재활용 방법.
9. 청구항 6 또는 7에 의해 제조되는 Na₂CO₃인 것을 특징으로 하는 제강용 탈린제.
10. BaCO₃에 빙정석(Na₃AlF₄)을 혼합한 탈린제로 페로 망간을 탈린하는 단계를 포함하고,

    상기 탈린단계에서 발생되는 Na 가스를 산소에 노출시켜 Na₂O를 생성한 다음, 상기 Na₂O를 탈린단계에서 발생되는 CO₂와 반응시켜 CO₂를 회수하는 페로 망간의 탈린 부산물 회수 방법.

Images