KR101079503B1 - 비자착 슬래그의 재활용 방법, 그로부터 제조된 고비중 재료 및 그 제조방법 - Google Patents

비자착 슬래그의 재활용 방법, 그로부터 제조된 고비중 재료 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비자착 슬래그의 재활용 방법, 그로부터 제조된 고비중 재료 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 종래 자력선별시 철분이 낮아 회수되지 못하고 매립되는 것이 일반적이었던 비자착 슬래그 중 철원을 회수하여 이를 재활용할 수 있도록 하는 방법 및 상기 회수된 철원을 포함하는 고비중 재료와 그 재료를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 비자착 슬래그 재활용 방법은, 비자착 슬래그를 준비하는 단계; 상기 준비된 비자착 슬래그에 생석회를 가하여 혼합시키는 단계; 상기 생석회가 혼합된 비자착 슬래그를 가열하는 단계; 상기 가열된 슬래그를 냉각하는 단계; 및 상기 냉각된 슬래그를 자력 선별하여 슬래그로부터 철분을 회수하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
비자착 슬래그, 자력선별, 파쇄, 열충격

Description

비자착 슬래그의 재활용 방법, 그로부터 제조된 고비중 재료 및 그 제조방법{RECOVERING METHOD FOR SLAG WHICH IS NOT MAGNETICALLY RECOVERED, HIGH SPECIFIC GRAVITY MATERIALS MANUFACTURED FROM THE SAME AND MANUFACTURING METHOD FOR THE HIGH SPECIFIC GRAVITY MATERIALS}
본 발명은 비자착 슬래그의 재활용 방법, 그로부터 제조된 고비중 재료 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 종래 자력선별시 철분이 낮아 회수되지 못하고 매립되는 것이 일반적이었던 비자착 슬래그 중 철원을 회수하여 이를 재활용할 수 있도록 하는 방법 및 상기 회수된 철원을 포함하는 고비중 재료와 그 재료를 제조하는 방법에 관한 것이다.
통상 제철공정에서 슬래그는 용선 또는 용강(합하여 용철이라고도 함)과 접촉하고 있다. 상기 슬래그는 대기에 의한 용철의 산화를 방지할 뿐만 아니라 용철 중 포함된 불순원소가 슬래그 중으로 제거될 수 있도록 하는 정련작용까지 수행한다.
그러나, 최종제품 또는 다른 공정으로 옮겨지는 단계에서는 상기 슬래그는 용철과 분리되어야 하므로 슬래그가 포함되지 않은 용철을 우선 분리한다. 용철을 슬래그로부터 분리하기 위해서는 용철 상부에 존재하는 슬래그를 긁어내거나(skimming) 또는 하부로 용철을 출탕한 후 상부에 잔류하는 슬래그만 따라 내는 방식에 의해 슬래그와 용철을 분리한다. 상기 과정에서 용철과 슬래그가 완전히 분리되는 것이 아니기 때문에 용철의 일부는 슬래그에 불가피하게 포함되게 된다.
따라서, 배출된 슬래그에는 철분이 다량 포함되게 되는데, 상기 철분은 회수될 경우 여전히 철원으로서 유용하게 사용될 수 있는 반면 슬래그는 그 자체로는 특별한 용도를 찾기 어렵기 때문에 슬래그로부터 철분을 회수하고 나머지 슬래그를 매립하거나 기타의 용도로 일부 사용하고 있는 실정이다.
상기 철분회수작업은 광물상인 슬래그와 금속상인 철분의 부착성이 용이하지 않다는 성질을 이용하여 슬래그를 파쇄하여 슬래그와 철분을 분리한 다음 철분만을 자력 선별기에 부착시켜 분리하는 방법을 사용한다.
따라서, 자력선별후 잔류하는 슬래그는 자석에 붙지 않는 비자착 슬래그이다. 그런데, 상기 비자착 슬래그에도 철분이 완전히 제거된 것이 아니라, 총 슬래그 중량 대비 철분의 함량이 부족하여 자석에 부착되지 않는 경우가 많기 때문에 상기 비자착 슬래그를 잘 처리하면 상기 비자착 슬래그 중에서도 추가적인 철분을 회수할 수 있다.
그러나, 비자착 슬래그는 자력선별 과정에서 파쇄과정을 이미 겪었기 때문에 비교적 구형에 가까운 형상을 가질 뿐만 아니라, 매우 경질이기 때문에 추가적인 파쇄는 매우 곤란한 실정이다. 따라서, 상기 비자착 슬래그에 포함된 철분을 비자착 슬래그로부터 추가적으로 분리하는 과정은 현재까지는 제공되지 못하고 있다.
본 발명의 일측면에 따르면, 비자착 슬래그 중 철분을 회수하는 방법이 제공된다.
본 발명의 또다른 측면에 따르면, 상기 방법을 이용하여 얻어진 고비중 재료가 제공된다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 비자착 슬래그 재활용 방법은, 비자착 슬래그를 준비하는 단계; 상기 준비된 비자착 슬래그에 생석회를 가하여 혼합시키는 단계; 상기 생석회가 혼합된 비자착 슬래그를 가열하는 단계; 상기 가열된 슬래그를 냉각하는 단계; 및 상기 냉각된 슬래그를 자력 선별하여 슬래그로부터 철분을 회수하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 자력 선별 단계 이전에 냉각된 슬래그를 파쇄하는 단계를 더 포함할 경우 회수된 철분의 순도를 더욱 높일 수 있어 바람직하다.
또한, 상기 생석회는 비자착 슬래그 100 중량부당 5.4 내지 7.5 중량부 포함되는 것이 수분제거에 효과적이다.
그리고, 상기 비자착 슬래그를 가열하는 단계의 가열온도는 350℃ 이상인 것이 바람직하다.
본 발명의 또하나의 측면인 고비중 재료는 비자착 슬래그에 열충격을 가하여 자력선별방식으로 회수한 철분과 밀도 4.5g/cm3 이상의 중량물을 혼합한 것으로서, 상기 중량물의 비율이 37중량% 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 하나의 측면인 상기 고비중 재료의 제조방법은 비자착 슬래그를 준비하는 단계; 상기 준비된 비자착 슬래그에 생석회를 가하여 혼합시키는 단계; 상기 생석회가 혼합된 비자착 슬래그를 가열하는 단계; 상기 가열된 슬래그를 냉각하는 단계; 상기 냉각된 슬래그를 자력 선별하여 슬래그로부터 철분을 회수하는 단계; 및 상기 회수된 철분과 고비중 재료를 혼합하여 고비중 재료를 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 자력 선별 단계 이전에 냉각된 슬래그를 파쇄하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 생석회는 비자착 슬래그 100 중량부당 5.4 내지 7.5 중량부 포함되는 것이 수분제거에 효과적이다.
그리고, 상기 비자착 슬래그를 가열하는 단계의 가열온도는 350℃ 이상인 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면 종래 더이상 철분을 회수할 수 없어 폐기되거나 노반재 등과 같이 비교적 저급용도로 사용되던 비자착 슬래그의 철분을 회수함으로써 슬래그의 부가가치를 높일 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명을 설명하기 위하여 종래 슬래그의 자력선별과정을 보다 상세히 설명한다. 우선, 용융 슬래그는 슬래그 포트 등과 같은 적절한 용기에 수용된 후 냉각을 위하여 야드로 이송된다. 상기 야드에서 슬래그는 응고 및 냉각과정을 겪게된는데, 이때 냉각속도를 증진시키기 위하여 살수냉각을 실시할 수도 있다. 상기 냉각후 브레이커 등과 같은 중장비를 이용하여 대형 슬래그를 조파쇄 하여 슬래그와 분리될 수 있는 대형 지금을 선별하는 과정이 후속된다. 상기 대형지금이 선별과정 이후에는 슬래그를 추가적으로 해머나 로드밀과 같은 파쇄기를 이용하여 파쇄한 후 선별가능한 중형 지금을 선별하는 작업이 뒤따른다.
상기 과정을 거친후 비로소 자력선별과정이 뒤따르게 되는데, 슬래그는 이미 여러번의 파쇄과정을 겪었으므로 대략 300mm 이하의 크기를 가진다. 그런데, 상기 비자착 슬래그는 앞에서 설명하였듯이 파쇄과정에 의해 둥근 표면을 가지고 있고 경도가 높기 때문에 추가적인 파쇄가 매우 곤란하다는 문제가 있다. 또한, 상기 비자착 슬래그는 슬래그에 미세 철원이 혼재되어 있는 구조를 가지므로, 파쇄기를 통과할 때 철원이 변형됨으로써 파쇄기로부터의 충격을 흡수해 버리기 때문에 깨지지 않고 원형을 그대로 유지하게 된다. 따라서, 추가적인 파쇄가 매우 곤란할 뿐만 아니라, 파쇄기의 수명도 심각히 저하할 수 있다. 또한, 슬래그의 냉각과정에서 살수한 물이 여전히 잔류하고 있어 분리된 철분을 회수하는 것도 용이하지 않은 실정이다.
본 발명에서는 상기 비자착 슬래그의 파쇄 문제를 해결함으로써, 추가적인 파쇄에 의해 슬래그와 철분이 용이하게 분리될 수 있도록 하는 방법을 제시한다. 다만, 상기 자력선별과정을 통하여 분리된 비자착 슬래그의 입도가 40mm를 초과하는 경우에는 본 발명에 따른 추가적인 파쇄가 용이하지 않으므로 입도 40mm 이하의 비자착 슬래그를 대상으로 하는 것이 보다 바람직하며, 8mm 이하의 비자착 슬래그를 대상으로 하는 것이 보다 바람직하다.
본 발명에서는 추가적인 파쇄과정에서 기계적인 방법에만 의존하지 않고, 주로 산화물로 이루어진 슬래그가 열적 충격에 매우 약하다는 사실에 착안하여 열충 격에 의한 슬래그의 파쇄방법을 적용하여 비자착 슬래그 중 철분을 회수한다.
즉, 본 발명의 첫단계는 분리된 철분의 회수를 용이하게 하면서 후속되는 파쇄공정도 효율적으로 이루어지도록 하기 위하여 비자착 슬래그와 생석회를 혼합하는 과정으로 시작한다. 상기 생석회(CaO)는 비자착 슬래그에 부착된 물과 반응하여 소석회(Ca(OH)2)를 형성하게 되는데 상기 과정에서 슬래그 중 수분이 제거되게 되어 분리된 철분이 자력선별되기에 용이하게 된다. 또한, 상기 생석회의 수분흡수 반응은 발열반응이기 때문에 발생되는 열에 의해서도 수분 제거가 용이할 수 있다.
이때, 상기 생석회 투입량은 비자착 슬래그 100 중량부당 5.4 내지 7.5 중량부의 비율로 투입하는 것이 바람직하다. 생석회 투입량이 부족할 경우에는 수분 제거량이 충분하지 않고, 반대로 생석회 투입량이 7.5 중량부를 초과할 경우에는 더 이상 수분제거 효과가 증가하지 않을 뿐만 아니라 비산먼지가 다량 발생할 수 있기 때문에 생석회 투입량은 상기 범위로 한정한다. 상기 생석회 투입에 의하여 수분이 제거된 비자착 슬래그 중 함수율은 3중량% 이하인 것이 바람직하다.
두번째 단계는 상기 비자착 슬래그를 가열하는 단계로서, 슬래그를 급격히 가열함으로써 슬래그가 열충격을 받도록 하는 단계이다. 즉, 슬래그는 광물상 물 질로서 급격한 가열시 열충격에 의해 쉽게 깨지는 성질을 가지고 있는데 본 발명에서는 이러한 성질을 이용하는 것이다. 특히, 상기 슬래그는 입철이 슬래그 중에 혼재된 형태이기 때문에 입철을 통하여 내부로 빠른 속도로 열전달될 수 있고 그에 따라 급격히 열충격 받을 수 있다. 특히, 제강 슬래그에 많이 포함된 β상의 2CaO·SiO2 결정은 가열되면서 α'L 상과 α'H 상으로 상전이가 일어나게 되는데, 이러한 과정에서 발생한 변형 등에 의해 슬래그가 파쇄되는 것이다.
상기 가열 단계의 가열방식을 특별히 제한하지는 않으나, 약 300℃ 이상의 온도로 유지되는 가열로내에 상기 비자착 슬래그를 투입하는 것이 보다 바람직하다. 상기와 같이 높은 온도로 유지될 경우에는 슬래그의 가열속도가 충분히 빠르기 때문에 슬래그에 가해지는 열충격이 본 발명에서 의도하는 정도로 될 수 있다. 상기 슬래그를 가열하는 목적은 슬래그에 급격한 열충격을 주기 위한 것이기 때문에 슬래그를 가열하는 온도의 상한은 굳이 정할 필요가 없다. 다만, 과다하게 높은 온도에서는 슬래그가 용융될 수 있으므로 이점을 감안한 다면 상기 슬래그는 용융온도 미만의 온도에서 가열되는 것이 보다 바람직하다. 상기 슬래그를 가열하는 이유가 슬래그에 열을 급격히 가하여 열충격을 주기 위한 것이기 때문에 아주 짧은 시간내에 본 발명에서 달성하고자 하는 목적을 달성할 수 있다. 따라서, 상기 가열 단계의 유지시간은 특별히 정할 필요가 없다. 다만, 에너지 비용이나 처리효율 등을 감안할 때에는 25 내지 30 분의 범위내에서 슬래그를 가열시키는 것이 보다 바람직하다.
상기와 같은 과정에 의해 가열 및 냉각된 슬래그는 열충격에 의해 파쇄되기에 매우 유리한 상태로 변화한다. 따라서, 추가적인 파쇄과정을 거치지 않아도 이송되는 과정의 충격만으로도 충분히 파쇄되어 철분(입철)과 분리될 수 있다.
따라서, 상기 가열단계 이후에는 파쇄단계 없이 바로 자력 선별과정이 후속될 수 있다. 상기 자력 선별과정은 통상의 자력선별 과정에 준하여 실시하면 되므로 본 발명에서 특별히 제한하지 않는다. 다만, 철분 회수효율을 보다 높이기 위해서는 상기 자력 선별 과정이전에 파쇄단계가 더 추가될 수 있다. 파쇄단계는 광물을 파쇄하는 통상의 파쇄 장치라면 어떠한 장치도 사용할 수 있으며, 특히 입도 40mm 이하의 광물을 파쇄할 수 있는 파쇄 장치라면 더욱 바람직하다.
따라서, 본 발명의 비자착 슬래그 재활용 방법은 비자착 슬래그를 준비하는 단계; 상기 준비된 비자착 슬래그에 생석회를 가하여 혼합시키는 단계; 상기 생석회가 혼합된 비자착 슬래그를 가열하는 단계; 상기 가열된 슬래그를 냉각하는 단계; 및 상기 냉각된 슬래그를 자력 선별하여 슬래그로부터 철분을 회수하는 단계;를 포함하며, 필요에 따라서는 상기 자력 선별 단계 이전에 냉각된 슬래그를 파쇄하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
상기와 같은 과정에 의할 경우 비자착 슬래그 중의 철분은 다시 한번 더 회수될 수 있으며, 그에 따라 철분이 제거된 슬래그는 통상의 방법으로 재처리되고 자력선별된 철분은 또다른 용도에 활용될 수 있다.
상기 철분에는 엄격하게는 광물상 성분이 일부 부착되어 있을 수도 있으나 본 발명에서는 편의상 철분이라고 통칭하여 부르기로 한다. 상기 철분은 슬래그상에 포함되어 있던 것이기 때문에 슬래그 상 성분으로부터 여러가지 불순성분이 많이 혼입되어 있는 것이 일반적이다. 이러한 철분은 철강제조공정에서 고철과 함께 철원으로 재활용될 수도 있지만, 상기 철강제조공정에서의 재활용은 높은 불순물(특히, P : 0.2중량% 이상, S : 0.15중량% 이상) 함량으로 인하여 특수한 강종 이외에는 그 용도가 제한될 수 있다.
따라서, 본 발명의 발명자들은 상기 회수된 철분의 용도를 넓히기 위하여 검토하던 중 철은 통상 밀도가 7.8g/cm3 이상으로서 상기 철분이 일부 포함된 회수 철원 역시 비자착 슬래그에 비하여 비중이 높으므로 고비중 재료로 널리 사용될 수 있다는 사실을 발견하고 본 발명의 바람직한 한가지 측면에 도달하게 되었다.
즉, 상기 과정에 의해 회수된 철분은 밀도가 1.8~2.5g/cm3 정도를 나타내는 것으로서 비중이 대략 1.3g/cm3 이하인 비자착 슬래그에 비하여 비중이 높다. 특 히, 승강기나 지게차 등에서 중량 균형을 맞추기 위해 사용되는 고비중 재료는 통상 2.8g/cm3 이상의 밀도를 요하고 있으므로 약간의 중량물과 혼합할 경우에는 고비중 재료로 충분히 사용할 수 있다.
통상 고비중 재료에 사용되는 중량물로는 시멘트 공장 등지에서 발생하는 폐지금류 또는 슬라브 절단설, 폐 쇼트볼 등이 주로 사용되고 있으며 이들의 밀도는 4.5g/cm3 ~4.7정도이다. 따라서, 상기 중량물을 일부만 첨가하더라도 밀도 2.8g/cm3 이상의 고비중 재료를 제조하는데는 큰 제약이 없으며, 그에 따라 상기 회수된 철원의 재활용도 가능한 것이다.
본 발명의 발명자들의 연구결과에 따르면, 상기 비자착 슬래그로부터 회수된 철분은 그 비중을 고려할 때 상기 비중 4.5g/cm3이상의 중량물과 혼합할 때 상기 중량물의 혼합비율을 전체 중량의 37% 이상 첨가할 경우 안정적으로 비중 2.8g/cm3 이상의 고비중 재료를 제조할 수 있다. 다만, 중량물을 과다하게 첨가할 경우에는 비자착 슬래그로부터 회수된 철분의 재활용 효과가 미흡하므로 상기 중량물은 41중량% 이하로 첨가되는 것이 보다 바람직하다. 따라서, 본 발명의 일측면에 따르면, 비자착 슬래그를 준비하는 단계; 상기 준비된 비자착 슬래그에 생석회를 가하여 혼합시키는 단계; 상기 생석회가 혼합된 비자착 슬래그를 가열하는 단계; 상기 가열된 슬래그를 냉각하는 단계; 상기 냉각된 슬래그를 자력 선별하여 슬래그로부터 철 분을 회수하는 단계; 및 상기 회수된 철분과 고비중 재료를 혼합하여 고비중 재료를 제조하는 단계를 포함하며, 필요에 따라서는 상기 자력 선별 단계 이전에 냉각된 슬래그를 파쇄하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 과정에 의해 제조된 본 발명의 고비중 재료는 비자착 슬래그에 열충격을 가하여 자력선별방식으로 회수한 철분과 밀도 4.5g/cm3 이상의 중량물을 혼합한 것으로서, 상기 중량물의 비율이 37중량% 이상인 것을 특징으로 한다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 다만, 하기하는 실시예는 본 발명을 예시하여 구체화하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 제한하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의하여 결정되는 것이기 때문이다.
(실시예)
비자착 슬래그 중 철분 회수
통상의 자력선별과정을 거친 비자착 슬래그 중 8mm 이하의 스크린을 통과한 슬래그를 선별하여 철분 회수 과정에 투입하였다. 상기 비자착 슬래그의 성분은 채취한 샘플별로 약간씩 달라지기는 하지만 대략 하기 표 1에 표시한 바와 같았다. 하기 표 1에서 함수율은 전체 슬래그 중에서 수분이 차지하는 비율을 중량%로 나타낸 것이며, 나머지 성분은 수분을 제외한 성분을 기준으로 측정한 결과(중량%)를 의미한다. 또한, 표에서 특별히 표시되지 않은 성분들은 분석시 특별히 분석하지 않은 불순성분들이다.
함수율(%) 밀도(g/cm3) T-Fe CaO Al2O3 SiO2 Mn P S
10-12% 1.5~1.6 30.4~34.0 33.3~39.1 3.8~4.2 13.2~13.8 1.9~2.4 0.7~0.8 0.4~0.5
상기의 특성을 가진 비자착 슬래그 100 중량부(수분 포함 중량임)에 대하여 표 2에 기재한 비율과 같은 중량비율로 생석회(CaO)를 투입한 후 3일후 함수율을 측정하였다. 통상 함수율이 3% 이하로 되어야 미세한 분말들이 상호 응집되지 않고 용이하게 분리될 수 있기 때문에 철분 함량이 높은 분말을 자력 선별하는데 유리하다.
구분 비자착 슬래그 생석회 비율 3일후 함수율(중량%)
비교예1 100 중량부 3.6 중량부 7
비교예2 100 중량부 4.5 중량부 5
발명예1 100 중량부 5.4 중량부 3
상기 표 2에서 볼 수 있듯이, 비자착 슬래그 100 중량부에 대하여 생석회를 적어도 5.4 중량부 정도는 첨가하여야 3일후 함수율이 3중량%이하로 감소시킬 수 있어, 자력선별시 자착분과 비자착분이 용이하게 분리될 수 있다. 따라서, 생석회 투입량은 5.4 중량부 이상은 되어야 함을 확인할 수 있었다.
상기 발명예1에 의해 수분이 제거된 비자착 슬래그를 표 4에 규정된 온도로 유지되는 가열로에 첨가하여 슬래그에 열충격이 가해지도록 하였다. 슬래그에 열충격이 가해졌는지 여부를 보다 확실하게 확인하기 위하여 해머를 통하여 슬래그에 충격을 가한 후 미분말로 파쇄되는지 여부를 육안으로 관찰하였다. 생석회 투입에 의한 함수율 변화의 영향도 확인하기 위하여 가열전 초기함유율도 측정하여 표 3에 표시하였다.
구분 가열온도(℃) 유지시간(분) 초기 함수율(중량%) 해머 파쇄성
비교예3 100 30 5 비파쇄
비교예4 150 30 6 비파쇄
비교예5 200 30 7 비파쇄
비교예6 500 30 10 비파쇄
발명예2 350 30 3 파쇄
발명예3 500 30 3 파쇄
표 3에서 볼 수 있듯이, 함수율이 높고 온도가 낮은 경우인 비교예3 및 비교예4의 경우에는 해머로 충격을 가하더라도 슬래그의 둥근 형상이 그대로 유지될 뿐 전혀 파쇄되지 않았다. 또한, 온도를 500℃로 높게한 경우인 비교예5의 경우 역시 초기 함수율이 높음에 따라 파쇄가 용이하게 되지 않았다. 그러나, 초기 함수율을 3중량% 이하로 제어하고 가열온도를 350℃ 이상으로 한 발명예2와 발명예3의 경우에는 해머로 약간의 충격을 가하더라도 용이하게 파쇄될 수 있음을 확인할 수 있었다.
따라서, 초기 함수율은 3중량% 이하로 제어하는 것이 바람직하며 또한 가열온도는 350℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다는 것을 확인할 수 있었다.
상기 과정을 거친 슬래그에 대하여 자력선별을 실시하였다. 선별시 열충격만 가하고 해머로 충격을 가하지 않은 비자착 슬래그와 해머로 충격을 가한 비자착 슬래그에 대하여 모두 자력선별을 실시하였으며 자착된 부분에 대하여 Fe 와 불순물 분석을 행하였다. 표 4에서 각 성분의 함량은 중량%를 의미하며 표시되지 않은 성분은 분석의 대상으로 하지 않아 표시되지 않은 것임을 밝혀둔다.
구분 회수율(%) 밀도(g/cm3) T-Fe M-Fe P S
파쇄 미실시 25 1.8~2.5 42.01 22.36 0.70 0.39
파쇄 실시 6 2.5~2.6 55.79 35.56 0.65 0.26
상기 표에서 볼수 있듯이 열충격만에 의해서도 충분히 자력선별이 가능할 정도로 높은 M-Fe(금속 Fe) 함량을 가진 슬래그가 분리될 수 있었으며 기계적 해머로 파쇄할 경우 분리된 슬래그 중 M-Fe 함량은 더욱 높아졌다. 또한, 해머로 파쇄할 경우에는 분리되는 철분의 순도가 더욱 높아지게 되므로 분리되지 않은 슬래그의 비율은 증가하고 그에따라 분리된 부분의 비율을 의미하는 회수율은 파쇄하지 않았을 때의 회수율인 25%에 비하여 6%로 낮은 값을 나타내고 있었다.
또한, 분리된 철분(슬래그가 포함된 철분) 중 P,S 등의 불순뮬은 표에 기재된 바와 같이 아주 높은 값을 나타내고 있었으며, 이러한 함량은 분리된 철분을 철강제조공정에 투입하는 것 보다는 성분의 영향을 받지 않는 다른 부분에 사용하는 것이 효과적인라는 것을 보여준다.
고비중 재료로의 활용
상기 분리된 철분을 고비중 재료로 활용할 수 있는 가능성을 확인하기 위하여 다음과 같은 계산을 행하였다.
즉, 분리된 철분의 비중은 특별한 파쇄공정이 없었던 경우에는 상기 표 4에도 기재되어 있듯이 1.8~2.5g/cm3의 범위의 밀도를 가진다. 상기 밀도를 가진 회수 철분이 밀도 2.8g/cm3 이상의 고비중 재료로 제조되기 위해서는 최소 밀도 4.5g/cm3 인 중량물과 함께 혼합되어 고비중 재료로 제조될 필요가 있는데 분리된 철분의 최소 밀도인 1.8g/cm3과 중량물의 최소 밀도인 4.5g/cm3인 경우에도 충분히 고비중 재료의 최소 밀도 2.8g/cm3을 충족할 필요가 있으므로 중량물은 반드시 일정치 이상으로 첨가되어야 한다. 상기 중량물의 함량 하한을 구하기 위해서는 하기 수학식 1의 간단한 밀도관계식을 적용할 수 있다.
Figure 112008082049566-pat00001
상기 수식은 최소 밀도인 2.8g/cm3을 얻기 위해서 필요한 중량물의 함량 x를 구하기 위한 수식으로서 상기 수식에 따르면 상기 중량물 하한의 최소치는 37중량% 임을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 밀도 4.5g/cm3 이상인 중량물 37중량% 이상과 나머지 상기 회수된 철분으로 재료를 혼합할 경우에는 고비중 재료에 적합한 밀도를 얻을 수 있다.

Claims (9)

  1. 비자착 슬래그를 준비하는 단계;
    상기 준비된 비자착 슬래그에 생석회를 가하여 혼합시키는 단계;
    상기 생석회가 혼합된 비자착 슬래그를 가열하는 단계;
    상기 가열된 슬래그를 냉각하는 단계; 및
    상기 냉각된 슬래그를 자력 선별하여 슬래그로부터 철분을 회수하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 비자착 슬래그의 재활용 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 자력 선별 단계 이전에 냉각된 슬래그를 파쇄하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비자착 슬래그의 재활용 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 생석회는 비자착 슬래그 100 중량부당 5.4 내지 7.5 중량부 포함되는 것을 특징으로 하는 비자착 슬래그의 재활용 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 비자착 슬래그를 가열하는 단계의 가열온도는 350℃ 이상인 것을 특징으로 하는 비자착 슬래그의 재활용 방법.
  5. 삭제
  6. 비자착 슬래그를 준비하는 단계;
    상기 준비된 비자착 슬래그에 생석회를 가하여 혼합시키는 단계;
    상기 생석회가 혼합된 비자착 슬래그를 가열하는 단계;
    상기 가열된 슬래그를 냉각하는 단계;
    상기 냉각된 슬래그를 자력 선별하여 슬래그로부터 철분을 회수하는 단계; 및
    상기 회수된 철분과 밀도 4.5g/cm3이상의 중량물을 혼합하여 2.8g/cm3 이상의 밀도를 가지는 고비중 재료를 제조하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 2.8g/cm3 이상의 밀도를 가지는 고비중 재료의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 자력 선별 단계 이전에 냉각된 슬래그를 파쇄하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2.8g/cm3 이상의 밀도를 가지는 고비중 재료의 제조방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 생석회는 비자착 슬래그 100 중량부당 5.4 내지 7.5 중량부 포함되는 것을 특징으로 하는 2.8g/cm3 이상의 밀도를 가지는 고비중 재료의 제조방법.
  9. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 비자착 슬래그를 가열하는 단계의 가열온도는 350℃ 이상인 것을 특징으로 하는 2.8g/cm3 이상의 밀도를 가지는 고비중 재료의 제조방법.
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