KR101039030B1 - Recovery method of zinc metal from zing oxide - Google Patents
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Abstract
본 발명은 철분을 발열체 및 환원제로 사용하여 산화아연으로부터 금속아연을 회수하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 산화아연 분말과 철 분말을 혼합 성형하여 혼합금속 성형체를 형성하는 단계, 상기 혼합금속 성형체를 고주파 유도 가열하여 아연가스를 휘발시키는 단계, 상기 아연가스를 응축하여 용융아연을 회수하는 단계 및 상기 용융아연을 성형 냉각하여 고상의 아연괴를 형성하는 단계로 이루어져서 탄소질 환원제를 사용하지 않고 산화아연, 특히 제강분진에 함유된 산화아연으로부터 금속아연을 경제적, 효과적으로 회수하도록 지원하는 금속아연 회수 방법을 제공하는 것이다.The present invention relates to a method for recovering metal zinc from zinc oxide using iron as a heating element and a reducing agent, and more specifically, to forming a mixed metal molded body by mixing and molding zinc oxide powder and iron powder, the mixed metal molded body The high frequency induction heating to volatilize the zinc gas, condensing the zinc gas to recover the molten zinc, and forming the molten zinc by cooling the molten zinc to form a solid zinc ingot without using a zinc oxide reducing agent In particular, the present invention provides a method for recovering metal zinc from the zinc oxide contained in steelmaking dust in an economical and effective manner.
산화아연, 철분, 금속아연, 환원 반응, 고주파 유도 가열 Zinc oxide, iron, metal zinc, reduction reaction, high frequency induction heating
Description
본 발명은 철분을 발열체 및 환원제로 사용하여 산화아연으로부터 금속아연을 회수하는 방법에 관한 것으로, 상세하게는 탄소질 환원제를 사용하지 않고 산화아연, 특히 제강분진에 함유된 산화아연으로부터 금속아연을 경제적, 효과적으로 회수하도록 지원하는 금속아연 회수 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for recovering metal zinc from zinc oxide using iron as a heating element and a reducing agent. More specifically, the present invention relates to a method for recovering metal zinc from zinc oxide, particularly zinc oxide contained in steelmaking dust, without using a carbonaceous reducing agent. The present invention relates to a method for recovering metal zinc that helps to recover effectively.
종래의 일반적인 아연제련법은 우선 예비처리로서 산화배소를 실시한 후에 황산용액에 용해하고 전해석출하여 금속아연을 생산하는 습식제련법, 및 우선 예비처리로서 산화배소를 실시한 후에 코크스 등의 탄소질 환원제에 의해 환원된 증기 상의 아연을 응축시켜서 금속아연을 생산하는 건식제련법으로 크게 구분된다.Conventional zinc smelting methods are first subjected to roasting as a pretreatment, followed by wet smelting to dissolve in sulfuric acid solution, electrolytic precipitation to produce metal zinc, and first to be reduced to carbonaceous reducing agents such as coke after preliminary roasting. It is largely divided into dry smelting process that produces zinc by condensing zinc in the steam.
이러한 종래의 일반적인 아연제련법 중에서 습식제련법은 황산용액을 사용함으로써 발생하는 대량의 화학폐기물이 지구 환경문제에 심각한 악영향을 미치고 있으며, 건식제련법 역시 탄소질 환원제를 사용하므로써 발생하는 다량의 이산화탄소가 지구 환경문제에 심각한 악영향을 미치고 있다. Among these conventional zinc smelting methods, the wet smelting method has a serious adverse effect on the global environmental problems due to the large amount of chemical wastes generated by using sulfuric acid solution, and the dry smelting method also uses a large amount of carbon dioxide generated by using carbonaceous reducing agents. It has a serious adverse effect on.
한편 철광석을 사용하여 철강을 생산하는 용광로 제선/제강이 아닌, 철강스 크랩을 원료로 하여 철강을 생산하는 전기로 제강이 현재 세계 전체 철강생산량의 1/3 이상을 점유하고 있는 대단히 중요한 철강생산방법 중의 하나이며, 상기와 같이 철강스크랩을 사용하는 전기로 제강 공정에서 발생하는 제강분진은 산화철과 산화아연을 주성분으로 하고 있는데, 일정한 함량의 유해물질이 함유되어 있어 직접 매립은 불가능하다. 전기로 제강 과정에서 발생되는 제강분진은 발생량이 막대(한국에서는 연간 36만톤 발생함)하여 환경오염의 방지를 위해서, 그리고 앞으로 아연광석의 산출량이 감소할 것에 대비한 아연광석의 보전 및 폐기물의 효율적인 자원화의 관점에서 볼 때, 전기로 제강분진으로부터 금속아연을 완전히 회수해야 할 필요성이 크다. On the other hand, electric furnace steel, which produces steel from steel scrap as a raw material, rather than iron ore, which uses iron ore to produce steel, is a very important method for producing steel, which currently accounts for more than one third of the world's total steel production. As one of the above, steelmaking dust generated in an electric furnace steelmaking process using steel scrap as described above contains iron oxide and zinc oxide as main components. Steelmaking dust generated during the steelmaking process of the electric furnace is large (360,000 tons per year in Korea), which is effective for the prevention of environmental pollution and for the reduction of zinc ore and waste in preparation for the reduction of zinc ore output in the future. From a resource point of view, there is a great need to recover metal zinc completely from steelmaking dust with electricity.
종래에는 제강분진에 코크스 분말을 첨가하고 로터리 킬런 등을 이용하여 가열/환원하여 생성된 산화아연을, 백 하우스 등을 이용하여 회수하여 아연제련 원료로 제공하는 전기로 제강분진 처리법이 사용되어 왔다. 그러나, 이러한 종래의 전기로 제강분진 처리법은 최종적인 금속아연의 회수까지 소요되는 비용이 과다할 뿐만 아니라, 제강분진에 함유된 금속아연의 회수율이 불충분하여 실용화하는 것이 곤란하다는 문제점을 지니고 있다.Conventionally, an electric steelmaking dust treatment method has been used in which coke powder is added to steelmaking dust, and zinc oxide generated by heating / reduction using a rotary kiln or the like is recovered using a baghouse and the like as a raw material for smelting zinc. However, such a conventional electric steelmaking dust treatment method has a problem that it is not only expensive to recover the final metal zinc, but also has insufficient recovery rate of metal zinc contained in the steelmaking dust, making it difficult to put to practical use.
따라서, 본 발명의 목적은 산화아연에 대한 발열체 및 환원제로 철분을 사용하여, 산화아연, 특히 제강분진에 함유된 산화아연으로부터 금속아연을 경제적, 효과적으로 회수하도록 지원하는 금속아연 회수 방법을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for recovering metal zinc, which economically and effectively recovers zinc from zinc oxide, particularly zinc oxide contained in steelmaking dust, using iron as a heating element and a reducing agent for zinc oxide. .
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 산화아연 분말 20 ∼ 40 중량%, 철 분말 60 ∼ 80 중량%를 혼합하여 혼합금속 분말을 형성하는 단계; 상기 혼합금속 분말을 가압 성형하여 혼합금속 성형체를 형성하는 단계; 상기 혼합금속 성형체를 1,000 ∼ 1,200 ℃에서 1 ∼ 2 시간동안 고주파 유도 가열하여 함유된 철 분말을 발열시키므로써 아연가스를 휘발시키는 단계; 상기 아연가스를 응축하여 용융아연을 회수하는 단계; 및 상기 용융아연을 성형 냉각하여 고상의 아연괴를 형성하는 단계를 포함하는 산화아연으로부터 금속아연을 회수하는 방법이 제공된다.In order to solve the above problems, in the present invention, 20 to 40% by weight of zinc oxide powder, 60 to 80% by weight of iron powder to form a mixed metal powder; Pressure molding the mixed metal powder to form a mixed metal molded body; Volatilizing zinc gas by heating the mixed metal molded body at high frequency induction heating at 1,000 to 1,200 ° C. for 1 to 2 hours to heat the contained iron powder; Condensing the zinc gas to recover molten zinc; And forming and cooling the molten zinc to form a solid zinc ingot. There is provided a method of recovering metal zinc from zinc oxide.
본 발명에 의한 산화아연으로부터 금속아연을 회수하는 방법은 탄소질 환원제를 사용하지 않고 산화아연으로부터 금속아연을 경제적, 효과적으로 회수하므로써, 제강분진에 함유된 산화아연으로부터 대단히 높은 회수율로 고순도 금속아연으로 회수하는 효과를 지니고 있다. The method for recovering metal zinc from zinc oxide according to the present invention is to recover metal zinc from zinc oxide without using a carbonaceous reducing agent economically and effectively, thereby recovering it from zinc oxide contained in steelmaking dust to high purity metal zinc at a very high recovery rate. Has the effect.
또한, 공정의 최종산물로서 가치가 높은 금속아연을 생산할 수 있어서 금속아연의 리사이클링 산업의 수지개선에도 크게 기여할 수 있다. In addition, high-value metal zinc can be produced as a final product of the process, which can greatly contribute to resin improvement in the recycling industry of metal zinc.
본 발명에 의한 산화아연으로부터 금속아연을 회수하는 방법에 대하여 실시예를 참조하여 상세하게 설명한다.A method for recovering metal zinc from zinc oxide according to the present invention will be described in detail with reference to Examples.
본 발명의 산화아연으로부터 금속아연을 회수하는 방법은 산화아연 분말과 철 분말을 일정한 함량으로 혼합하여 혼합금속 분말을 형성하는 단계가 포함된다.The method for recovering the metal zinc from the zinc oxide of the present invention includes mixing the zinc oxide powder and the iron powder in a predetermined amount to form a mixed metal powder.
본 발명은 800 ℃가 넘는 고온에서는 철이 아연보다 산소에 대한 친화력이 크기 때문에, 산화아연에 대한 환원제 겸 발열제로서 코크스 등과 같은 탄소질 환원제를 사용하는 것이 아니라, 금속 철을 사용하여 800 ℃ 이상의 고온으로 가열하므로써 산화아연으로부터 순수한 아연가스를 휘발시키는 것을 기술적인 특징으로 하고 있다.In the present invention, since iron has a greater affinity for oxygen than zinc at a high temperature of more than 800 ° C., a carbonaceous reducing agent such as coke is used as a reducing agent and a heating agent for zinc oxide, but at a high temperature of 800 ° C. or more using metal iron. The technical feature is to volatize pure zinc gas from zinc oxide by heating.
이를 위하여 산화아연 분말 20 ∼ 40 중량%, 철 분말 60 ∼ 80 중량%를 혼합하고 균일하게 교반하여 혼합금속 분말을 형성한다. For this purpose, 20-40 wt% of zinc oxide powder and 60-80 wt% of iron powder are mixed and uniformly stirred to form a mixed metal powder.
혼합금속 분말에 포함되는 철 분말의 함량이 60 중량% 미만이면 상기 혼합금속 분말로 이루어지는 성형체를 고주파 유도 가열할 때 환원제 겸 발열제인 철 분말의 함량 부족으로 인하여 상기 성형체가 800 ℃의 고온으로 가열되지 않으며, 혼합금속 분말에 포함되는 철 분말의 함량이 80 중량%를 초과하면 상기 혼합금속 분말로 이루어지는 성형체를 고주파 유도 가열할 때 환원제 겸 발열제인 철 분말이 필요 이상으로 과다사용되어 산화아연으로부터 금속아연을 회수하는 코스트가 대폭 상승하게 된다.When the content of the iron powder contained in the mixed metal powder is less than 60% by weight, the molded body may not be heated to a high temperature of 800 ° C. due to the insufficient content of the iron powder, which is a reducing agent and a heating agent, when induction heating of the formed body made of the mixed metal powder is performed at high frequency. When the content of the iron powder contained in the mixed metal powder exceeds 80% by weight, the iron powder, which is a reducing agent and a heat generating agent, is excessively used more than necessary when the molded product composed of the mixed metal powder is subjected to high frequency induction heating. The cost of recovering this is greatly increased.
다만, 전기로 제강 공정에서 발생하는 제강분진으로부터 금속아연을 회수하 는 경우에는, 상기 제강분진에 과잉의 철 분말을 혼합하여 혼합금속 분말을 형성하는 것이, 제강분진에 함유된 산화아연으로부터 회수되는 금속아연의 순도를 향상시킬 수 있다는 측면에서 바람직하다.However, in the case of recovering metal zinc from the steelmaking dust generated in the steelmaking process in the electric furnace, forming the mixed metal powder by mixing excess iron powder with the steelmaking dust is recovered from the zinc oxide contained in the steelmaking dust. It is preferable at the point which can improve the purity of metal zinc.
또한, 본 발명의 산화아연으로부터 금속아연을 회수하는 방법은 상기 혼합금속 분말을 가압 성형하여 혼합금속 성형체를 형성하는 단계가 포함된다.In addition, the method for recovering the metal zinc from the zinc oxide of the present invention includes the step of forming the mixed metal powder by press molding the mixed metal powder.
상기와 같이 산화아연 분말, 철 분말이 혼합 형성된 혼합금속 분말을 그대로 고주파 유도 전기로에 장입하고 고주파 유도 가열시키게 되면, 상기 혼합금속 분말에 함유된 철 분말의 발열 반응 및 산화아연 분말의 환원 반응이 초기 단계에서만 격렬하게 발생하고 그 이후에는 매우 불규칙적으로 발생하게 되고, 이에 따라 상기 산화아연으로부터 회수되는 아연가스의 순도와 회수율이 크게 저하된다. 따라서, 본 발명에서는 상기한 문제점을 해결하기 위하여 산화아연 분말, 철 분말이 혼합 형성된 혼합금속 분말을 펠릿 또는 브리킷 형태로 가압 성형하여 산화아연 분말 20 ∼ 40 중량%, 철 분말 60 ∼ 80 중량%의 혼합금속 성형체를 형성하고, 상기 형성된 혼합금속 성형체를 고주파 유도 전기로에 장입하여 일정한 시간동안 고주파 유도 가열시키는 것이다.When the mixed metal powder in which the zinc oxide powder and the iron powder are mixed as described above is charged into a high frequency induction furnace and heated at high frequency induction, the exothermic reaction of the iron powder contained in the mixed metal powder and the reduction reaction of the zinc oxide powder are initiated. It occurs only violently at the stage and then very irregularly thereafter, which greatly reduces the purity and recovery rate of the zinc gas recovered from the zinc oxide. Therefore, in the present invention, in order to solve the above problems, zinc oxide powder and iron powder are mixed to form a mixed metal powder formed by pellets or briquettes to form 20 to 40% by weight of zinc oxide powder and 60 to 80% by weight of iron powder. To form a mixed metal molded body, and the mixed metal molded body is charged into a high frequency induction furnace to heat the high frequency induction for a predetermined time.
또한, 본 발명의 산화아연으로부터 금속아연을 회수하는 방법은 선택적으로, 상기 혼합금속 성형체를 150 ∼ 200 ℃에서 1 ∼ 10 시간동안 가열하여 고화시키는 단계가 더 포함될 수 있다.In addition, the method of recovering the metal zinc from the zinc oxide of the present invention may optionally further include the step of solidifying the mixed metal molded body by heating at 150 to 200 ℃ for 1 to 10 hours.
혼합금속 성형체를 가열하여 고화시키면, 상기 혼합금속 성형체의 조직이 치밀해지고, 혼합금속 성형체에 함유된 산화아연 분말과 철 분말 사이의 결합력이 증 가되어, 다음의 아연가스를 휘발시키는 단계에서 철 성분의 유도 발열 및 산화아연의 환원 반응이 더욱 활발하게 발생하게 된다. 상기와 같이 혼합금속 성형체에 함유된 철 성분의 유도 발열 및 산화아연의 환원 반응이 활발해지면 상기 혼합금속 성형체로부터 회수되는 금속아연의 수율 및 순도가 증가하게 된다.When the mixed metal molded body is heated and solidified, the structure of the mixed metal molded body becomes dense, and the bonding force between the zinc oxide powder and the iron powder contained in the mixed metal molded body increases, and the iron component is evaporated in the next zinc gas. Induction exotherm and reduction reaction of zinc oxide are more active. As described above, when the induced heating of the iron component contained in the mixed metal molded body and the reduction reaction of the zinc oxide become active, the yield and purity of the metal zinc recovered from the mixed metal molded body increases.
혼합금속 성형체를 가열하여 고화시키는 온도가 150 ℃ 미만이면 상기 혼합금속 성형체에 함유된 산화아연 분말과 철 분말 사이의 결합력이 증가되지 않으며, 혼합금속 성형체를 가열하여 고화시키는 온도가 200 ℃를 초과하면 철 성분이 부분적으로 조기에 유도 발열되어 저순도의 금속아연이 회수될 가능성이 존재한다.If the temperature for heating and solidifying the mixed metal molded body is less than 150 ° C., the bonding force between the zinc oxide powder and the iron powder contained in the mixed metal molded body does not increase, and if the temperature for heating and solidifying the mixed metal molded body exceeds 200 ° C. There is a possibility that the iron component is partially induced early and exothermic to recover low purity metal zinc.
또한, 혼합금속 성형체를 가열하여 고화시키는 시간이 1 시간 미만이면 상기 혼합금속 성형체에 함유된 산화아연 분말과 철 분말 사이의 결합력이 충분히 증가되지 않으며, 혼합금속 성형체를 가열하여 고화시키는 시간이 10 시간을 초과하면 상기 혼합금속 성형체에 함유된 산화아연 분말과 철 분말 사이의 결합력이 더 이상 증가되지 않고 가열 고화에 소요되는 코스트가 증가하게 된다.In addition, if the time for heating and solidifying the mixed metal compact is less than 1 hour, the bonding force between the zinc oxide powder and the iron powder contained in the mixed metal compact is not sufficiently increased, and the time for heating and solidifying the mixed metal compact is 10 hours. When it exceeds, the bonding force between the zinc oxide powder and the iron powder contained in the mixed metal molded body is no longer increased, and the cost required for heat solidification is increased.
상기와 같은 혼합금속 성형체의 가열 고화에 의해 산화아연 분말과 철 분말 사이의 결합력이 증가되면, 상기 철 분말의 유도 발열 및 이에 따른 산화아연의 환원 반응이 활발해져서 상기 혼합금속 성형체로부터 회수되는 금속아연의 수율 및 순도가 증가되는 것이다.When the bonding strength between the zinc oxide powder and the iron powder is increased by heat solidification of the mixed metal molded body as described above, the metal zinc is recovered from the mixed metal molded body by inducing exotherm of the iron powder and thereby reducing the zinc oxide. Yield and purity of is to be increased.
또한, 본 발명의 산화아연으로부터 금속아연을 회수하는 방법은 상기 혼합금속 성형체를 1,000 ∼ 1,200 ℃에서 1 ∼ 2 시간동안 고주파 유도 가열하여 함유된 철 분말을 발열시키므로써 아연가스를 휘발시키는 단계가 포함된다.In addition, the method for recovering the metal zinc from the zinc oxide of the present invention includes the step of volatizing zinc gas by heating the mixed metal compact at 1,000 to 1,200 ℃ for 1 to 2 hours by induction heating the iron powder contained. do.
상기와 같은 조성의 혼합금속 성형체를 고주파 유도 전기로에 장입하고 반응 온도 1,000 ∼ 1,200 ℃에서 1 ∼ 2 시간동안 고주파 유도 가열하면, 상기 혼합금속 성형체에 포함된 철 성분의 유도 발열 및 산화아연의 환원 반응에 의해 상기 산화아연으로부터 아연가스가 휘발된다. When the mixed metal molded body having the composition described above is charged to a high frequency induction furnace and subjected to high frequency induction heating at a reaction temperature of 1,000 to 1,200 ° C. for 1 to 2 hours, induction heating of the iron component contained in the mixed metal molded body and reduction of zinc oxide are performed. The zinc gas is volatilized from the zinc oxide by this.
혼합금속 성형체의 반응 온도가 1,000 ℃ 미만이면 상기 혼합금속 성형체에 포함된 산화아연의 환원 반응이 제대로 발생하지 않으며, 혼합금속 성형체의 반응 온도가 1,200 ℃를 초과하면 상기 혼합금속 성형체를 가열하는데 소요되는 비용 과다로 인하여 금속아연의 회수 코스트가 증가하게 된다. 또한, 혼합금속 성형체의 반응 시간이 1 시간 미만이면 철 성분의 유도 발열 및 산화아연의 환원 반응이 충분히 발생하지 않아서 금속아연의 회수율이 저하되며, 혼합금속 성형체의 반응 시간이 2 시간을 초과하면 상기 혼합금속 성형체로부터 금속아연이 더 이상 회수되지 않는다.When the reaction temperature of the mixed metal molded body is less than 1,000 ℃, the reduction reaction of zinc oxide contained in the mixed metal molded body does not occur properly, and when the reaction temperature of the mixed metal molded body exceeds 1,200 ℃ is required to heat the mixed metal molded body Excessive cost increases the recovery cost of metal zinc. In addition, when the reaction time of the mixed metal molded body is less than 1 hour, the induction exotherm of the iron component and the reduction reaction of zinc oxide do not sufficiently occur, so that the recovery rate of the metal zinc is lowered. Metal zinc is no longer recovered from the mixed metal compacts.
상기와 같은 혼합금속 성형체에 포함된 철 성분의 유도 발열 및 산화아연의 환원 반응을 화학반응식으로 나타내면 다음과 같다. Induced exotherm of the iron component contained in the mixed metal molded body as described above and the reduction reaction of zinc oxide is represented by the chemical reaction formula is as follows.
ZnO(s) + Fe(s) = Zn(g) + FeO(s) ------- (i)ZnO (s) + Fe (s) = Zn (g) + FeO (s) ------- (i)
그리고 반응의 자유에너지 변화를 화학열역학 식으로 나타내면 다음과 같다. The change in free energy of the reaction is given by the chemical thermodynamic equation:
ΔGo/J = 196010 - 133.59 T/K --------------- (ii)ΔG o / J = 196010-133.59 T / K --------------- (ii)
상기 화학식 (i), (ii)에 의거한 산화아연의 환원 반응은 큰 흡열반응이므로, 온도가 증가하여 반응이 진행함에 따라서 발생하는 아연가스의 증기압도 크게 증가되며, 상기 철 성분의 유도 발열온도가 1200 ℃에 도달하면 아연가스의 평형증기압도 1기압(980mmHg) 이상으로 증가된다. Since the reduction reaction of zinc oxide based on the above formulas (i) and (ii) is a large endothermic reaction, the vapor pressure of zinc gas generated as the reaction proceeds due to the increase in temperature also greatly increases, and the induced exothermic temperature of the iron component. Reaches to 1200 ° C, the equilibrium vapor pressure of zinc gas is also increased to 1 atm (980 mmHg) or more.
그러므로 혼합금속 성형체에 포함된 철 성분의 유도 발열 및 산화아연의 환원 반응이 발생하는 고주파 유도 전기로 내부의 압력은 가능하면 낮은 압력으로 감압시켜 유지하는 것이 산화아연으로부터 아연증기를 휘발시키는데 유리할 뿐만 아니라, 상기 휘발된 아연가스가 다시 산화되는 것을 방지할 수 있다는 측면에서도 바람직하다. Therefore, it is not only advantageous to volatilize zinc vapor from zinc oxide, but to maintain the pressure inside the high frequency induction furnace where the induced heating of the iron component contained in the mixed metal compact and the reduction reaction of zinc oxide occur at a low pressure if possible. In addition, the volatilized zinc gas is also preferable in terms of preventing oxidation again.
따라서, 아연가스를 휘발시키는 단계, 및 용융아연을 회수하는 단계는 감압 상태에서 실시한다. 이를 위하여, 진공펌프가 형성된 밀폐식 고주파 유도 전기로에 혼합금속 성형체를 장입하고, 상기 진공펌프를 작동한 상태에서 철 성분의 유도 발열 및 산화아연의 환원 반응을 일으켜서 상기 산화아연으로부터 아연가스를 휘발시키는 것이다. Therefore, the step of volatizing the zinc gas and the step of recovering the molten zinc are carried out under a reduced pressure. To this end, a mixed metal molded body is charged into a sealed high frequency induction furnace in which a vacuum pump is formed, and the zinc gas is volatized from the zinc oxide by causing an induction heating of iron components and a reduction reaction of zinc oxide while operating the vacuum pump. will be.
휘발된 아연가스는 밀폐식 고주파 유도 전기로에 내재된 응축기에서 응축되어 용융아연으로 전이되고, 전이된 용융아연은 회수 용기로 수렴된다.The volatilized zinc gas is condensed in the condenser inherent in the hermetic high frequency induction furnace and transferred to the molten zinc, and the transferred molten zinc is converged into the recovery vessel.
또한, 본 발명의 산화아연으로부터 금속아연을 회수하는 방법은 상기 용융아연을 성형 냉각하여 고상의 아연괴를 형성하는 단계가 포함된다.In addition, the method for recovering the metal zinc from the zinc oxide of the present invention includes the step of forming and cooling the molten zinc to form a solid zinc ingot.
상기 회수 용기로 수렴된 용융아연을 일정한 형상으로 성형하고 냉각하여 고상의 아연괴를 형성한다. 형성된 아연괴를 포장하여 출하한다.The molten zinc converged to the recovery container is molded into a predetermined shape and cooled to form a solid zinc ingot. The zinc ingot formed is packaged and shipped.
상기와 같이 형성된 아연괴는 순도가 98 % 이상이므로 실제 사용하는데 문제가 발생하지 않는다.Since the zinc ingot formed as described above has a purity of 98% or more, there is no problem in actual use.
본 발명의 산화아연으로부터 금속아연을 회수하는 방법에 대하여 구체적인 실시예와 도면을 예시하여 상세하게 설명한다. A method of recovering metal zinc from zinc oxide of the present invention will be described in detail with reference to specific examples and drawings.
다만 다음의 실시예는 본 발명을 상세하게 예시하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명을 제한하는 것은 아니다.However, the following examples are only for illustrating the present invention in detail, and do not limit the present invention.
도 1은 본 발명을 실시 중인 고주파 유도 전기로의 구조를 도시한 것이다.Figure 1 shows the structure of a high frequency induction electric furnace in accordance with the present invention.
[실시예 1]Example 1
1. 전기로 제강 공정에서 발생하여 산화아연 97.6 중량%, 산화철 1.57 중량%, 납 0.01 중량%, 나트륨 0.1 중량%, 염소 0.01 중량%, 불소 0.01 중량%, 및 카드뮴 0.002 중량%를 함유하는 제강분진 1,000 g, 철 분말 1,500 g을 균일하게 혼합하여 제강분진 40 중량%, 철 분말 60 중량%로 이루어지는 혼합금속 분말을 형성하였다.1. Steelmaking dust produced in the steelmaking process, containing 97.6% zinc oxide, 1.57% iron oxide, 0.01% lead, 0.1% sodium, 0.01% chlorine, 0.01% fluorine, and 0.002% cadmium. 1,000 g and 1,500 g of iron powder were uniformly mixed to form a mixed metal powder consisting of 40% by weight of steelmaking dust and 60% by weight of iron powder.
2. 상기 혼합금속 분말을 몰드에 충진하고 가압 성형하여 펠릿 형태의 혼합금속 성형체를 형성하였다.2. The mixed metal powder was filled into a mold and pressure molded to form a mixed metal molded body in pellet form.
3, 상기 혼합금속 성형체(21)를 밀폐식 고주파 유도 전기로(11)에 장입하고, 감압펌프(17)를 작동하여 상기 밀폐식 고주파 유도 전기로(11)의 내부 잔류압력이 2 ∼ 5 mmHg가 되도록 감압 상태를 유지하였다.3, the mixed metal molded
4. 상기 감압된 밀폐식 고주파 유도 전기로(11)에 장입된 혼합금속 성형체(21)를 반응 온도 1,100 ℃로 1.5 시간동안 고주파 유도 가열하여 상기 혼합금속 성형체(21)에 함유된 철 성분의 유도 발열 및 이에 따른 산화아연의 환원 반응을 일으켜서 상기 산화아연으로부터 아연가스를 휘발시켰다.4. Induction of the iron component contained in the mixed metal molded
5. 상기 산화아연으로부터 휘발된 아연가스를 응축기(13)에서 응축하여 용융아연(23)으로 전이하고, 상기 전이된 용융아연(23)을 회수 용기(15)에 수집하여 회수하였다.5. The zinc gas volatilized from the zinc oxide was condensed in the
6. 상기 회수된 용융아연을 성형 냉각하여 고상의 아연괴를 형성하였다.6. The recovered molten zinc was molded and cooled to form a solid zinc ingot.
7. 상기 혼합금속 성형체(21)로부터 생성된 아연괴 및 잔류된 잔사의 성분을 분석한 결과 아연괴는 아연 99.89 중량%, 철 0.050중량%, 납 0.053 중량%, 카드뮴 0.0001 중량% 및 주석 0.009 중량%를 함유하였으며, 잔사는 아연 0.05 중량%, 철 77.0 중량%를 함유한 것으로 나타났다.7. As a result of analyzing the components of zinc ingots and residues produced from the
[실시예 2][Example 2]
상기 제강분진 750 g, 철 분말 1,750 g을 균일하게 혼합하여 제강분진 30 중량%, 철 분말 70 중량%로 이루어지는 혼합금속 분말을 형성한 것 이외에는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.750 g of the steelmaking dust and 1,750 g of the iron powder were uniformly mixed to form a mixed metal powder composed of 30 wt% of the steelmaking dust and 70 wt% of the iron powder.
[실시예 3]Example 3
상기 제강분진 500 g, 철 분말 2,000 g을 균일하게 혼합하여 제강분진 20 중량%, 철 분말 80 중량%로 이루어지는 혼합금속 분말을 형성한 것 이외에는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.The same process as in Example 1 was carried out except that 500 g of the steelmaking dust and 2,000 g of the iron powder were uniformly mixed to form a mixed metal powder composed of 20 wt% of the steelmaking dust and 80 wt% of the iron powder.
상기 실시예 1 내지 실시예 3에서는 아연 회수율이 98 ∼ 99.5 %에 달하는 것으로 나타나서, 산화아연으로부터 금속아연을 경제적, 효과적으로 회수하므로써 특히 제강분진 중의 산화아연을 대단히 높은 회수율로 고순도 금속아연으로 회수할 수 있는 것으로 판명되었다.In Examples 1 to 3, the zinc recovery rate was 98 to 99.5%, so that the zinc oxide in steelmaking dust can be recovered as high purity metal zinc at a very high recovery rate by recovering metal zinc economically and effectively from zinc oxide. It turned out to be.
이상의 본 발명에 의한 산화아연으로부터 금속아연을 회수하는 방법은 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 형태로 변형 및 응용 가능하다. 따라서 상기 실시예는 발명의 내용을 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐이며, 발명의 기술적 사상의 범위를 한정하고자 하는 것이 아니므로, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 뿐만 아니라, 그와 균등한 범위를 포함하여 판단하여야 한다.The above method for recovering metal zinc from zinc oxide according to the present invention can be modified and applied in various forms within the scope of the technical idea of the present invention. Therefore, the above embodiments are only intended to describe the contents of the invention in detail, and are not intended to limit the scope of the technical idea of the invention, the scope of the present invention is not limited to the claims to be described later, the equivalent scope thereof Judgment should be made, including.
도 1은 본 발명을 실시 중인 고주파 유도 전기로의 구조도1 is a structural diagram of a high frequency induction furnace according to the present invention
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
11 : 고주파 유도 전기로 13 : 응축기11: high frequency induction furnace 13: condenser
15 : 회수 용기 17 ; 감압펌프15:
21 : 혼합금속 성형체 23 : 용융아연21: mixed metal molded body 23: molten zinc
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