KR101319027B1 - Manufacturing method of pig iron by using copper slag - Google Patents

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KR101319027B1
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김현수
조민영
장영재
이달회
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Abstract

PURPOSE: A method for manufacturing pig iron using copper slag is provided to facilitate the separation of the slag at low temperature by reducing a melting point of the slag and increasing the content of iron source. CONSTITUTION: A method for manufacturing pig iron using copper slag and finex sludge is as follows: a step of manufacturing a mixture by mixing the copper slag and the finex sludge; and a step of heating the mixture to 1300°C. A mixed ratio between the copper slag and the finex slag is 1:1-1:3.5. The copper slag is composed of 35-45 wt.% of Fe, 30-35 wt.% of SiO, 3-5 wt.% of CaO, 1-3 wt.% of MgO, and 2-6% of Al2O3.

Description

동제련 슬래그를 이용한 용선 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF PIG IRON BY USING COPPER SLAG}Method of manufacturing molten iron using copper smelting slag {MANUFACTURING METHOD OF PIG IRON BY USING COPPER SLAG}

본 발명은 용선 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 동제련 공정 중 발생하는 철원을 함유하는 슬래그를 이용하여 용선을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing molten iron, and more particularly, to a method for producing molten iron using a slag containing an iron source generated during the copper smelting process.

일반적으로 동을 제련하기 위한 자용로 공법(Flash Smelting Process)은 크게 동 정광을 용해하여 중간상인 매트(Matte)와 슬래그를 분리하는 용련(Smelting)공정, 상기 매트(Matte) 중의 Fe와 S를 제거하여 조동(Blister Copper)으로 만드는 제동(Converting) 공정 및 조동 중의 잔류 유황과 미량 불순물을 제거하여 전기 분해할 수 있는 양극(Anode) 형태로 주조하는 정제-주조 공정으로 구성된다.In general, a flash smelting process for smelting copper is a melting process of dissolving copper concentrate and separating the intermediate mat and slag, and removing Fe and S in the mat. It is composed of a converting process to make Blister Copper, and a refining-casting process to remove the residual sulfur and trace impurities during the casting and to cast it in the form of anode which can be electrolyzed.

상기의 자용로 공법의 구성도인데, 도 1을 참조하면, 자용로 공법에서는 건조된 동정광과 70~80%의 산소를 함유하고 있는 산소 부화 공기, 실리카 플럭스의 혼합물(5)을 정광 버너를 통해 고온의 자용로(10)에 투입함으로써 반응이 시작된다. 상기 자용로(10)에 투입된 동정광 중 유황(S)과 철(Fe) 성분은 산소와 급격한 반응을 일으켜, 많은 열량을 발생시키고 이로 인하여 고상의 동정광을 용융 상태로 융해하게 된다. Referring to FIG. 1, in the magnetic furnace method, a mixture of dried copper concentrate, oxygen-enriched air containing 70 to 80% of oxygen and silica flux (5) is used to concentrate the burner. The reaction is started by putting into the high temperature furnace 10 through. Sulfur (S) and iron (Fe) components of the copper concentrate injected into the furnace 10 cause a rapid reaction with oxygen, generating a large amount of heat, thereby melting the solid copper concentrate in a molten state.

상기 자용로(10)에서 생성된 매트(Matte)와 슬래그(slag)는 비중 차이로 인해 분리되며, 탭홀(tap hole)을 통해 주기적으로 출탕된다. 상기 매트는 래들(ladle)로 운반되어 전로(20)에 공급되며, 상기 슬래그는 슬래그 중에 함유된 유가금속을 회수하기 위해 슬래그 처리 공정인 전기로(40)로 공급된다. 도 1에서 도면부호 11 및 41은 매트의 이송라인을 의미하고, 12는 슬래그의 이송라인을 의미한다.The mat and slag generated in the furnace 10 are separated due to the difference in specific gravity and are periodically tapped through a tap hole. The mat is transported to the ladle (ladle) and supplied to the converter 20, the slag is supplied to the electric furnace 40 is a slag treatment process to recover the valuable metal contained in the slag. In FIG. 1, reference numerals 11 and 41 denote transfer lines of the mat, and 12 denote transfer lines of the slag.

또한, 제동 공정은 자용로(10) 및 전기로(40)에서 생성된 매트 중의 Fe와 S를 제거하여 98.5%이상의 조동(Blister Copper)를 만드는 공정인데, 이는 실리카 광을 장입하고 공기를 불어넣어 매트 중의 Fe를 슬래그 형태로 제거하는 조환기 조업(Slag Blowing)과 나머지 S를 산소와 반응시켜 SO2형태로 제거하는 조동기 조업(Copper Blowing)으로 구성된다. 조환기 조업 이후 슬래그가 제거된 용탕의 Cu함량은 80%정도에 이르며, 이를 화이트 메탈(White Metal)이라고 부른다. 조동기 조업은 상기 화이트 메탈의 S를 제거하는 공정으로 산화 반응에 의한 과열을 방지하기 위해 동 스크랩을 냉재(Cold material)로 투입한다. 용탕의 산화 반응에 필요한 공기는 로에 설치된 우구(Tuyere)를 통해 공급되며, 배출된 가스는 황산 공장에 보내져 황산 제조에 사용된다. 조동기 조업이 종료되면 Cu 함량 98.5%이상의 조동(Blister Copper)이 형성되며 상기 조동은 조동 이송라인(21)을 통하여 정제로(30)에 공급되며, 전로(20)에서 발생된 슬래그는 전로 슬래그 이송라인(22)을 통하여 전기로(40)에 공급된다.In addition, the braking process removes Fe and S in the mats generated in the furnace 10 and the furnace 40 to make more than 98.5% of Blister Copper, which is charged with silica light and blown with air. Slag blowing to remove the Fe in the slag form (Slag Blowing) and a copper blower (Copper Blowing) to remove the remaining S in the form of SO 2 by reacting with oxygen. After slag operation, the slag removed molten metal reaches 80%, which is called white metal. The operation of the co-operator is a process of removing S of the white metal and injecting copper scrap into a cold material to prevent overheating due to an oxidation reaction. The air required for the oxidation reaction of the molten metal is supplied through tuyeres installed in the furnace, and the discharged gas is sent to a sulfuric acid plant for use in sulfuric acid production. When the operation of the coarse reactor is completed, coarse copper (Blister Copper) having a Cu content of 98.5% or more is formed, and the coarse copper is supplied to the refining furnace 30 through the coarse copper feed line 21, and the slag generated in the converter 20 is transferred to the converter slag. It is supplied to the electric furnace 40 via the line 22.

전로 조업 후에는 조동에 포함된 미량의 S와 O를 제거하는 공정을 거치는데, 이는 S를 제거하는 산화조업과 O를 제거하는 환원조업으로 구분된다. 상기 불순물이 제거된 Cu: 99.5%의 정제 조동은 주조기에서 정련 공정에 투입하기 적합한 형태의 양극(Anode)으로 주조된다.After the converter operation, a small amount of S and O contained in the operation is removed, which is divided into an oxidation operation for removing S and a reduction operation for removing O. Purified coarse copper of 99.5% of the Cu having impurities removed is cast into an anode of a type suitable for feeding into a refining process in a casting machine.

상기 자용로(10)와 전로(20)에서 발생된 슬래그 중의 유가 금속은 전기로(40)에서 회수되고 전기로 매트와 슬래그(42)로 분리되어 상기 전기로 매트는 매트 이송라인(41)을 통하여 전로(20)에 공급된다. 상기 슬래그(42)에는 Fe가 38%~42% 함유되어 있어 철원으로 사용할 경우 매우 유용하다. Valuable metals in the slag generated in the furnace 10 and the converter 20 are recovered in the furnace 40 and separated into an furnace mat and a slag 42 so that the furnace mat is connected to the mat transfer line 41. It is supplied to the converter 20 through. The slag 42 contains 38% to 42% of Fe, which is very useful when used as an iron source.

그러나, 상기 슬래그(42)의 대부분은 페이알라이트(Fayalite)상으로 구성되어 있고 소량의 마그네타이트(Magnetite)상을 포함하고 있다. 또한, 환원시 자철광은 환원이 용이하나, 상기 페이알라이트 내의 Fe는 환원이 매우 느리고 환원되었을 경우 슬래그의 융점이 급격이 증대하여 더 이상 Fe를 회수할 수 없게 되는 단점이 있다. 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 슬래그 융점을 낮추는 방안을 모색할 수 있으나 이를 위해서는 석회암(Limestone)이나 돌로마이트(Dolomite)와 같은 플럭스(flux)의 첨가가 필요하여 추가적 비용이 발생될 뿐만 아니라 철원의 함량을 추가적으로 감소시키는 부작용을 초래한다. However, most of the slag 42 is composed of a Faliteite phase and contains a small amount of Magnetite phase. In addition, the magnetite is easy to reduce at the time of reduction, Fe has a disadvantage in that the reduction is very slow and the melting point of the slag is sharply increased when the reduction is no longer recoverable Fe. In order to solve this problem, it is possible to find a way to lower the slag melting point, but this requires the addition of flux such as limestone or dolomite, which incurs additional costs and increases the iron content. It results in further reducing side effects.

따라서, 철원의 저감을 억제하면서 플럭스를 추가할 수 있는 방안이 요구된다. Therefore, a method of adding flux while suppressing the reduction of the iron source is required.

상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예들은 슬래그의 융점을 낮추고 철원의 함량을 증대시켜 저온에서 슬래그 분리를 용이하게 할 수 있는 방법을 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention to solve the above problems are to provide a method that can facilitate slag separation at low temperatures by lowering the melting point of slag and increasing the content of iron source.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 동제련시 발생하는 부산물인 동제련 슬래그를 이용한 용선 제조 방법에 있어서, 상기 동제련 슬래그를 파이넥스 공정에서 발생하는 부산물인 파이넥스 슬러지와 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 혼합물을 가열시키면서 침탄반응시키는 단계;를 포함하는 동제련 슬래그와 파이넥스 슬러지를 이용한 용선 제조방법이 제공될 수 있다.In one or more embodiments of the present invention, in the method of manufacturing molten iron using copper smelting slag which is a by-product generated during copper smelting, mixing the copper smelting slag with Finex sludge, which is a by-product generated in the Finex process, to prepare a mixture. ; And carburizing while heating the mixture. A molten iron manufacturing method using copper smelting slag and Finex sludge may be provided.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 혼합물에서의 동제련 슬래그와 파이넥스 슬러지의 혼합비가 1: 1 ~ 1: 3.5일 수 있고, 1300℃까지 가열하여 침탄반응을 일으키고, 상기 침탄반응은 상기 혼합물 100 중량부에 대하여 고정 탄소를 10~15중량부를 첨가하는 것을 특징으로 한다.In one or more embodiments of the present invention, the mixing ratio of copper smelting slag and Finex sludge in the mixture may be 1: 1 to 1: 3.5, heating to 1300 ℃ to cause a carburization reaction, the carburization reaction is the mixture 100 It is characterized by adding 10 to 15 parts by weight of fixed carbon with respect to parts by weight.

또한, 본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 동제련 슬래그는 중량퍼센트(%)로, Fe: 35~45%, SiO2: 30~35%, CaO: 3~5%, MgO: 1~3% 및 Al2O3: 2~6%를 함유할 수 있고, 파이넥스 슬러지는 중량퍼센트(%)로, Fe: 50~55%, SiO2: 4~8%, CaO: 2~6%, MgO: 1~3%, Al2O3: 2~6% 및 C: 6.5~10%를 함유할 수 있으며, 동제련 슬래그와 파이넥스 슬러지의 혼합물은, 중량퍼센트(%)로, SiO2: 55~60, CaO: 15~20, MgO: 4~8 및 Al2O3: 15~20 인 것을 특징으로 한다.Further, in one or more embodiments of the present invention, the copper smelting slag is in weight percent (%), Fe: 35 to 45%, SiO 2 : 30 to 35%, CaO: 3 to 5%, MgO: 1 to 3 % And Al 2 O 3 : 2 to 6%, Finex sludge in weight percent (%), Fe: 50 to 55%, SiO 2 : 4 to 8%, CaO: 2 to 6%, MgO : 1 to 3%, Al 2 O 3 : 2 to 6%, and C: 6.5 to 10%, the mixture of copper smelting slag and Finex sludge, in weight percent (%), SiO 2 : 55 ~ 60, CaO: 15-20, MgO: 4-8 and Al 2 O 3 : characterized in that 15 to 20.

본 발명의 실시예들에 의하면 동제련 공정에서 발생하는 슬래그와 파이넥스 공정 중 발생하는 폐기물인 슬러지를 이용하여 금속과 슬래그를 효과적으로 분리할 수 있으며, 이를 통하여 폐기물 중 함유된 철을 효과적으로 회수할 수 있다.According to the embodiments of the present invention, it is possible to effectively separate the metal and the slag by using the slag generated in the copper smelting process and the sludge generated during the Finex process, thereby effectively recovering the iron contained in the waste. .

도 1은 자용로 공법 구성도이다.
도 2는 동제련 슬래그 중 철원을 제외한 맥석류의 융점을 도시한 그래프이다.
도 3은 파이넥스 슬러지 중 철원을 제외한 맥석류 융점을 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 동제련 슬래그와 파이넥스 슬러지의 혼합물 중 철원을 제외한 맥석류 융점을 도시한 그래프이다.
도 5는 파이넥스 공정의 개략도이다.
도 6은 동제련 슬래그와 파이넥스 슬러지를 혼합한 테블릿(Tablet)이 가열됨에 따라 Fe-C와 슬래그가 분리되는 과정을 보여주는 개략도이다.1 is a block diagram of a road construction method.
Figure 2 is a graph showing the melting point of gangue, except iron source of copper smelting slag.
Figure 3 is a graph showing the melting point of gangue pore excluding the iron source of Finex sludge.
4 is a graph showing the melting point of gangue pore excluding the iron source in the mixture of copper smelting slag and Finex sludge according to an embodiment of the present invention.
5 is a schematic of the Finex process.
6 is a schematic view showing a process in which Fe-C and slag are separated as a tablet (tablet) in which copper smelting slag and Finex sludge are mixed is heated.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 위주로 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

이러한 실시예는 본 발명에 따른 일실시예로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현할 수 있으므로, 본 발명의 권리범위는 이하에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다 할 것이다.
It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to be illustrative of the invention, and are not intended to limit the scope of the inventions. I will do it.

도 5는 일반적인 파이넥스(FINEX) 공정의 개략도를 도시한 것인데, 도 5를 참조하면, 상기 파이넥스 용선 제조설비는 철광석을 환원시키는 유동 환원로(60, 61, 62)와, 내부에 석탄 충진층을 구비하고 환원된 철광석을 제공받아 이를 용융시키는 용융로(50)를 포함하여 이루어진다. 상기 용융로(50)에는 석탄의 연소에 의해 일산화탄소(CO)와 수소(H2)를 주성분으로 하는 환원력이 강한 가스가 발생하므로 이를 상기 유동 환원로(60, 61, 62)에 환원가스로서 공급한다.Figure 5 shows a schematic diagram of a typical FINEX process, referring to Figure 5, the FINEX molten iron manufacturing equipment is a flow reducing furnace (60, 61, 62) for reducing iron ore, and the coal filling layer therein And a melting furnace 50 provided with the reduced iron ore to melt it. In the smelting furnace 50, a gas having strong reducing power mainly composed of carbon monoxide (CO) and hydrogen (H 2 ) is generated by the combustion of coal, and thus it is supplied as a reducing gas to the flow reducing furnaces 60, 61, and 62. .

상기와 같은 파이넥스 공정은 일반탄과 철광석을 최초 채광한 상태에서 입도만 분리하여 그대로 사용하므로 종래 제철법인 고로법에 비해 연료비가 적게 들고 환경 오염이 적은 장점이 있다.The Finex process as described above uses only the particle size in the state of mining ordinary coal and iron ore as it is, and thus has the advantage of lower fuel cost and less environmental pollution than the conventional blast furnace method.

상기 용융로(50)의 상부는 대략 1,000℃ 이상의 고온 조업이 이루어지는 곳이므로 장입되는 석탄의 열분해 등에 의해 다량의 분진이 발생한다. 상기 용융로(50)의 환원가스는 핫 싸이클론(51)에서 90% 이상 포집되어 용융로(50)에 다시 투입되나, 포집되지 못한 분진은 유동 환원로(60, 61, 62)에 유입된다. 상기 유동 환원로(60, 61, 62)에 유입되는 환원가스는 분진을 포함하고 있는데, 분진은 석탄의 열분해 잔류물과 함께 미립의 환원철 등을 포함한다. 또한 상기 유동 환원로(60, 61, 62)에서 유동되고 있는 광석은 기계적 마찰과 열충격 그리고 환원에 의해 분화가 일어나는데, 이러한 분화에 의해 30㎛이하의 입도 함량이 증가한다. 이러한 30㎛ 이하의 광석과 환원철, 그리고 석탄 및 석탄 잔류물은 싸이클론에 의해 포집되기 곤란하므로 가스배관(74)을 통해 외부로 배출된다. 이러한 미분이 대기로 직접 배출되면 환경문제를 야기할 수 있으므로 상기 가스배관(74)을 통과한 가스에 물을 분사시켜 가스 중 분진을 포집하는 스크러버(63)를 거치게 된다. 물에 포집된 분진은 슬러리 이송 라인(85)을 통과해 침전조(90)로 보내져 침전 및 여과 과정을 거쳐 물과 분리되게 된다. 이렇게 분리된 슬러지(91)의 수분 함량은 30wt%이상이다. 이때, 분진이 제거된 배가스는 가스배관(75)를 통하여 외부로 배출된다.Since the upper part of the melting furnace 50 is a high temperature operation of about 1,000 ° C. or more, a large amount of dust is generated by thermal decomposition of the charged coal. The reducing gas of the melting furnace 50 is collected at 90% or more in the hot cyclone 51 and re-injected into the melting furnace 50, but the uncollected dust is introduced into the flow reducing furnaces 60, 61, and 62. The reducing gas flowing into the flow reduction furnace (60, 61, 62) includes dust, the dust includes fine reduced iron and the like with the pyrolysis residue of coal. In addition, the ore flowing in the flow reduction furnace (60, 61, 62) is differentiated by mechanical friction, thermal shock and reduction, the particle size content of less than 30㎛ increases by this differentiation. Ore, reduced iron, and coal and coal residues of 30 μm or less are difficult to be collected by the cyclone and thus are discharged to the outside through the gas pipe 74. When the fine powder is directly discharged into the atmosphere, it may cause an environmental problem, so that water is injected into the gas passing through the gas pipe 74 to pass through a scrubber 63 which collects dust in the gas. The dust collected in the water passes through the slurry transfer line 85 to the settling tank 90 to be separated from the water through the precipitation and filtration process. The water content of the sludge 91 thus separated is more than 30wt%. At this time, the exhaust gas from which the dust is removed is discharged to the outside through the gas pipe (75).

건조된 슬러지의 구성은 철이 50~52wt%, 탄소는 6~10wt%, 맥석류를 포함한 CaO, MgO 등의 부원료 약 15~18wt%를 포함하고 있다. 상기 슬러지 내 철 함량은 50~52 wt%이나 탄소는 산화철을 환원시키는 환원제로 사용될 수 있으므로 이를 제외하면 철 함량은 53~58wt%로 비교적 높다. The dried sludge is composed of 50 to 52 wt% of iron, 6 to 10 wt% of carbon, and about 15 to 18 wt% of subsidiary materials such as CaO and MgO including gangue. Iron content in the sludge is 50 ~ 52 wt%, but carbon can be used as a reducing agent to reduce the iron oxide, except that the iron content is relatively high 53 ~ 58wt%.

도 5에서 미설명 부호 81, 82, 83 및 84는 광석 도관으로, 이를 통하여 순차적으로 유동 환원로(60, 61, 62) 및 용융로(50)에 광석을 공급한다.In FIG. 5, reference numerals 81, 82, 83, and 84 are ore conduits, which sequentially supply ore to the flow reduction furnaces 60, 61, 62, and the melting furnace 50.

한편, 자용로 공법에 의한 동제련 슬래그는 Fe: 35~45%, SiO2: 30~35%, CaO: 3~5%, MgO: 1~3% 및 Al2O3: 2~6% 정도 함유되어 있다. 이때, 철원은 대부분 산화철이며 산화철이 존재할 때 융점이 1250℃ 내외이나 철원이 모두 탄소에 의해 환원되었을 때 슬래그의 융점은 증가한다. 도 2는 동제련 슬래그 중 철원을 제외한 맥석류의 융점을 도시한 그래프인데, 도 2의 "A"점에서 알 수 있듯이, 슬래그 융점은 1500℃ 이상으로 증가하는 것을 알 수 있다. 이러한 고융점 슬래그는 철원으로 활용시 공정에 연료비가 증가되는 문제점을 야기할 수 있다. On the other hand, the copper smelting slag by the self-melting method is about 35 to 45% of Fe, 30 to 35% of SiO 2 , 3 to 5% of CaO, 1 to 3% of MgO and 2 to 6% of Al 2 O 3 . It is contained. At this time, the iron source is mostly iron oxide and the melting point of the slag is increased when the melting point is around 1250 ℃ when the iron oxide is present, but the iron source is all reduced by carbon. Figure 2 is a graph showing the melting point of gangue, except iron source of copper smelting slag, as can be seen from the "A" point of Figure 2, it can be seen that the slag melting point is increased to more than 1500 ℃. Such high melting point slag may cause a problem of increased fuel cost in the process when used as an iron source.

따라서, 슬래그 융점을 낮추기 위해 석회석 또는 백운석 등의 플럭스가 필요하나, 이는 철원 함량을 낮추고 플럭스 구입에 따른 경제적 문제점을 수반하게 된다. Therefore, flux, such as limestone or dolomite, is required to lower the slag melting point, but this lowers the iron source content and involves economic problems due to the purchase of the flux.

만약, 철원의 함량이 동제련 슬래그보다 높고 CaO, MgO 등이 함유된 값이 싼폐자원이 존재한다면 효과적으로 동제련 슬래그를 이용할 수 있는데, 본 발명에 따른 실시예에서는 폐자원인 파이넥스 공정 중 발생하는 슬러지를 이용하여 용선을 제조하는 방법이 제공된다.If the iron source content is higher than copper smelting slag and cheaper waste resources containing CaO, MgO, etc. exist, copper smelting slag can be effectively used. In the embodiment according to the present invention, sludge generated during the waste resources Finex process Provided is a method for producing molten iron using.

본 발명에 따른 실시예에서의 슬러지는 중량퍼센트(wt%)로, Fe: 50~55%, SiO2: 4~8%, CaO: 2~6%, MgO: 1~3%, Al2O3: 2~6% 및 C: 6.5~10%를 포함하여 이루어진다. 도 3은 파이넥스 슬러지 중 철원을 제외한 맥석류 융점을 도시한 그래프인데, 도 3의 "B"에 도시되어 있듯이, 상기 슬러지 중 산화철이 모두 탄소에 의해 환원되었을 경우 슬래그 융점은 1400℃ 정도이다. Sludge in the embodiment according to the present invention in weight percent (wt%), Fe: 50-55%, SiO 2 : 4-8%, CaO: 2-6%, MgO: 1-3%, Al 2 O 3 : 2 to 6% and C: 6.5 to 10%. Figure 3 is a graph showing the melting point of gangue pore except for iron source of Finex sludge, as shown in "B" of Figure 3, when all of the iron oxide in the sludge is reduced by carbon slag melting point is about 1400 ℃.

도 4는 동제련 슬래그와 파이넥스 슬러지를 1:3으로 혼합한 철원을 제외한 맥석류 융점을 도시한 그래프인데, 도 4를 참조하면 점 "C"에서 알 수 있듯이 슬래그의 융점은 1300℃ 정도이다. 본 발명에 따른 실시예에서 슬래그와 슬러지를 1:1 ~ 1:3.5로 혼합할 경우, 동제련 슬래그와 파이넥스 슬러지의 혼합물은, 중량퍼센트(%)로, SiO2: 55~60, CaO: 15~20, MgO: 4~8 및 Al2O3: 15~20정도인데, 상기 혼합물에 의하여 슬래그 융점을 1300℃ 이하로 조절할 수 있다. 4 is a graph showing the melting point of the gangue pore excluding the iron source in which the copper smelting slag and the Finex sludge are mixed at 1: 3. Referring to FIG. 4, the melting point of the slag is about 1300 ° C. In the embodiment according to the present invention, when the slag and the sludge is mixed 1: 1 to 1: 3.5, the mixture of copper smelting slag and Finex sludge, in weight percent (%), SiO 2 : 55 ~ 60, CaO: 15 ˜20, MgO: 4 to 8 and Al 2 O 3 : about 15 to 20, the slag melting point can be adjusted to 1300 ° C. or lower by the mixture.

만약, 슬래그와 슬러지의 혼합비를 1:1 ~ 1:3.5로 하면 슬래그의 용융 온도가 1300℃ 이하가 된다. 즉, 상기 범위에서는 1300℃ 이하에서 슬래그를 용융시켜 용융철과 분리할 수 있는 반면, 혼합비가 상기 범위를 벗어나면 용융온도가 1300℃ 이상이 되므로, 본 발명에 따른 실시예에서의 슬래그와 슬러지의 혼합비는 상기 범위로 한정한다.If the mixing ratio of slag and sludge is 1: 1 to 1: 3.5, the melting temperature of the slag is 1300 ° C or less. That is, in the above range can be separated from the molten iron by melting the slag at 1300 ℃ or less, whereas the melting temperature is 1300 ℃ or more when the mixing ratio is out of the range, the slag and sludge of the embodiment according to the present invention The mixing ratio is limited to the above range.

이러한 슬래그 및 슬러지를 잘 혼합하여 브리켓팅 설비나 압출기(Extruder)를 이용해 일정량 제조하고 Rotary Hearth Furance, Rotary Kiln, Traveling grate 등의 가열 장치를 사용 1450℃까지 가열하면 슬래그와 철원이 분리된 철 너겟(Iron nugget)을 얻을 수 있다.
These slags and sludges are mixed well and manufactured in a certain amount using a briquetting facility or an extruder, and heated to 1450 ℃ using heating devices such as Rotary Hearth Furance, Rotary Kiln, and Traveling Grate. Iron nugget).

이하에서는 본 발명에 따른 실시예에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the embodiment according to the present invention will be described in more detail.

자용로 공법 중 발생하는 동제련 슬래그는 대부분 페이알라이트(Fayalite)계로 파이넥스 슬러지와 질량비로 1:3 혼합하고, 철원을 모두 환원시켰다. 이때, 도 4에 도시된 바와 같이 슬래그의 융점을 1300℃까지 낮아졌으며, 상기 혼합물의 조성은 중량퍼센트로, 총 Fe: 49%, 산화철: 61.3%, SiO2: 12.6%, CaO: 4.1%, MgO: 1.2%, Al2O3: 3.8%, C: 4.9%이었으며, 산화철로 존재하는 산소는 약 12.3%였다. Most of the copper smelting slag produced in the furnace process is Fayalite-based, and 1: 3 is mixed with Finex sludge in mass ratio, and all the iron sources are reduced. At this time, the melting point of the slag was lowered to 1300 ℃ as shown in Figure 4, the composition of the mixture in weight percent, total Fe: 49%, iron oxide: 61.3%, SiO 2 : 12.6%, CaO: 4.1%, MgO: 1.2%, Al 2 O 3 : 3.8%, C: 4.9%, and oxygen present as iron oxide was about 12.3%.

저온에서 용선을 제조하기 위해서는 산소를 환원 및 제거하고 철 중 탄소의 농도를 약 4.5%로 포화시켜야 하는데, 이를 위해 탄소원이 슬래그/슬러지 혼합물 질량의 약 10~15%에 해당하는 탄소가 필요하다. 만약, 탄소의 함량이 10중량% 미만이면 탄소가 환원은 될 수 있으나, 용융되지 못하는 문제가 발생할 수 있고, 탄소의 함량이 15중량%를 초과하면 탄소가 그대로 탄소로 존재하는 경우가 발생할 수 있으며, 철과의 반응에 의해 덩어리(Fe-C) 형성을 방해할 수가 있을 뿐만 아니라, 석탄의 과공급으로 인하여 경제적이지 못하다.To produce molten iron at low temperatures, oxygen must be reduced and removed, and the concentration of carbon in iron should be saturated to about 4.5%. This requires a carbon source of about 10-15% of the mass of the slag / sludge mixture. If the carbon content is less than 10% by weight, the carbon may be reduced, but may not be melted. If the carbon content is more than 15% by weight, carbon may be present as it is. In addition, the reaction with iron can prevent the formation of lumps (Fe-C), and it is not economical due to the oversupply of coal.

본 발명에 따른 실시예에서는 고정 탄소(Fixed carbon)의 양이 10~15중량%가 되도록 다양한 형태의 탄소원을 슬래그/슬러지 혼합물과 혼합시킬 수 있는데, 예를 들어, 본 발명에 따른 실시예에서의 침탄 반응은 미분탄의 공급에 의해 이루어질 수 있다.In the embodiment according to the present invention, various types of carbon sources may be mixed with the slag / sludge mixture so that the amount of fixed carbon is 10 to 15% by weight, for example, in the embodiment according to the present invention. The carburization reaction can be effected by the supply of pulverized coal.

도 6은 동제련 슬래그와 파이넥스 슬러지의 혼합물을 가열함에 따라 Fe-C와 슬래그가 분리되는 과정을 보여주는 개략도인데, 도 6을 참조하면 동제련 슬래그와 파이넥스 슬러지 혼합물을 테블릿(Tablet)(100)으로 하여 도 6의 a에 도시된 바와 같이, 상온에서부터 가열하기 시작하여 최종적으로 1400℃ 정도까지 가열하였다.FIG. 6 is a schematic view illustrating a process in which Fe-C and slag are separated by heating a mixture of copper smelting slag and Finex sludge. Referring to FIG. 6, the copper smelting slag and Finex sludge mixture may be tableted. As shown in a of FIG. 6, heating was started from normal temperature and finally heated to about 1400 ° C.

가열하는 동안 도 6의 b에 도시된 바와 같이, 1000~1100℃에서 FeO가 함유된 1차 슬래그(Primary Slag)(110)가 저 융점에서 형성된다. 상기 1차 슬래그(110)는 상기 테블릿(100)에 함유된 탄소와 기포를 형성하며 급격히 반응한다. 이후에는 도 6의 c에 도시된 바와 같이, 상기 환원반응에 의해 1차 슬래그(110)에 포함된 FeO가 환원되어 Fe를 형성하고 추가적인 탄소와의 침탄반응에 의해 Fe-C 액적(130)이 1250~1300℃에서 형성된다. 상기 환원반응 및 침탄반응에 의해 상기 1차 슬래그(110) 내에는 Fe의 함량이 5% 이하로 감소하고 Fe-C 액적(130)과 분리된 2차 슬래그(Secondary slag)(120)가 형성된다.During heating, as shown in b of FIG. 6, primary slag 110 containing FeO is formed at a low melting point at 1000 to 1100 ° C. The primary slag 110 forms bubbles with carbon contained in the tablet 100 and reacts rapidly. Subsequently, as shown in FIG. 6C, FeO included in the primary slag 110 is reduced by the reduction reaction to form Fe, and Fe-C droplets 130 are formed by carburization with additional carbon. It is formed at 1250 ~ 1300 ℃. By the reduction reaction and carburizing reaction, the content of Fe is reduced to 5% or less in the primary slag 110 and a secondary slag 120 separated from the Fe-C droplet 130 is formed. .

이후에는 도 6의 d에 도시된 바와 같이, 상기 2차 슬래그(120)는 Fe-C 액적(130)과 젖음성(wettability)이 좋지 않기 때문에 슬래그(120)는 슬래그(120)끼리 모이게 되고 Fe-C 액적(130)은 Fe-C 액적(130)끼리 모이게 되어 신속히 슬래그(120)와 Fe-C 액적(130)이 서로 분리된다. Afterwards, as shown in FIG. 6D, since the secondary slag 120 has a poor wettability with the Fe-C droplets 130, the slag 120 is collected from the slag 120 and the Fe— The C droplets 130 collect Fe-C droplets 130 and quickly separate the slag 120 and the Fe-C droplets 130 from each other.

상기와 같은 방법에 의해 동제련 슬래그와 파이넥스 슬러지의 혼합을 통해 저융점 슬래그 형성이 가능해져 철원의 분리가 용이하게 되어 용선을 얻을 수 있다.
By the above method, low melting point slag can be formed by mixing copper smelting slag and Finex sludge, so that iron source can be easily separated and molten iron can be obtained.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다. While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, And all changes to the scope that are deemed to be valid.

Claims (7)

동제련시 발생하는 부산물인 동제련 슬래그를 이용한 용선 제조 방법에 있어서,
상기 동제련 슬래그를 파이넥스 공정에서 발생하는 부산물인 파이넥스 슬러지와 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 및
상기 혼합물을 가열시키면서 침탄반응시키는 단계;
를 포함하는 동제련 슬래그와 파이넥스 슬러지를 이용한 용선 제조방법.In the method of manufacturing molten iron using copper smelting slag which is a by-product generated during copper smelting,
Preparing a mixture by mixing the copper smelting slag with a Finex sludge which is a by-product generated in the Finex process; And
Carburizing while heating the mixture;
Melting process using copper smelting slag and Finex sludge comprising a. 제1항에 있어서,
상기 혼합물에서의 동제련 슬래그와 파이넥스 슬러지의 혼합비가 1: 1 ~ 1: 3.5인 것을 특징으로 하는 용선 제조방법.The method of claim 1,
Method for producing molten iron, characterized in that the mixing ratio of copper smelting slag and Finex sludge in the mixture is 1: 1 to 1: 3.5. 제1항에 있어서,
상기 침탄반응은 1300℃까지 가열하는 것을 특징으로 하는 용선 제조방법.The method of claim 1,
The carburizing reaction is a molten iron manufacturing method characterized in that the heating up to 1300 ℃. 제1항에 있어서,
상기 침탄반응은 상기 혼합물 100 중량부에 대하여 고정 탄소를 10~15중량부를 첨가하는 것을 특징으로 하는 용선 제조방법.The method of claim 1,
The carburizing reaction is a molten iron manufacturing method characterized in that for adding 10 to 15 parts by weight of fixed carbon with respect to 100 parts by weight of the mixture. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 동제련 슬래그는 중량퍼센트(%)로, Fe: 35~45%, SiO2: 30~35%, CaO: 3~5%, MgO: 1~3% 및 Al2O3: 2~6%를 함유하는 것을 특징으로 하는 용선 제조방법.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The smelting slag is in weight percent (%), Fe: 35-45%, SiO 2 : 30-35%, CaO: 3-5%, MgO: 1-3% and Al 2 O 3 : 2-6% The molten iron manufacturing method characterized in that it contains. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 파이넥스 슬러지는 중량퍼센트(%)로, Fe: 50~55%, SiO2: 4~8%, CaO: 2~6%, MgO: 1~3%, Al2O3: 2~6% 및 C: 6.5~10%를 함유하는 것을 특징으로 하는 용선 제조방법.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The Finex sludge is in weight percent (%), Fe: 50-55%, SiO 2 : 4-8%, CaO: 2-6%, MgO: 1-3%, Al 2 O 3 : 2-6% and C: The molten iron manufacturing method characterized by containing 6.5-10%. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 동제련 슬래그와 파이넥스 슬러지의 혼합물은, 중량퍼센트(%)로, SiO2 : CaO : MgO : Al2O3 = 55~60 : 15~20 : 4~8 : 15~20 인 것을 특징으로 하는 용선 제조방법.
5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The mixture of copper smelting slag and Finex sludge is, in weight percent (%), SiO 2 : CaO: MgO: Al 2 O 3 = 55-60: 15-20: 4-8: 15-20 Charter production method.
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