KR101322897B1 - 니켈 함유 용철의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 니켈 함유 용철의 제조 방법에 관한 것이다. 니켈 함유 용철 제조 방법은, i) 산화 니켈광을 소결하여 니켈 소결광을 제공하는 단계, ii) 니켈 소결광, 붕소 산화물 함유 광석, 및 코크스를 포함하는 혼합물을 고로에 장입하는 단계, iii) 고로에 열풍을 취입하여 니켈 함유 용철 및 슬래그를 제조하는 단계, 및 iv) 고로로부터 니켈 함유 용철 및 슬래그를 출선하는 단계를 포함한다.
니켈 함유 용철, 붕소 산화물, 형석, 슬래그, 유동성

Description

니켈 함유 용철의 제조 방법 {METHOD FOR MANUFACTURING MOLTEN IRONS COMPRISING NICKELS}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 니켈 함유 용철의 제조 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 2는 니켈 함유 용철을 제조하는 고로의 내부 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 붕소 산화물 또는 형석의 슬래그내 함량에 따른 슬래그의 용융점 변화를 나타낸 그래프이다.
본 발명은 형석을 사용하지 않으면서 슬래그의 유동성을 개선할 수 있는 니켈 함유 용철의 제조 방법에 관한 것이다.
최근 니켈의 원재료로 사용되는 황화니켈광의 고갈로 인하여 니켈 가격이 급등하고 있다. 따라서 내식성 향상을 위한 원소로서 니켈을 사용하는 스테인리스강의 가격도 크게 상승하고 있다. 그 결과, 산화니켈광을 고로에 직접 사용하여 니켈 함유 용철을 제조하는 방법이 개발되고 있다.
산화니켈광을 고로에 직접 장입하여 용철을 제조하는 경우, 산화니켈광이 다량의 맥석을 포함하므로, 다량의 맥석이 슬래그에 포함되어 슬래그의 유동성이 저하되고 노황이 불안정해진다. 또한, 코크스가 다량 사용된다. 특히, 니켈 함유 용철을 제조하는 경우, 고로 내부의 슬래그의 양은 일반 용철에 포함되는 슬래그의 양의 약 6배 정도로 많다. 그 결과, 슬래그로 인하여 니켈 함유 용철의 출선이 어렵다. 따라서 백운석 또는 형석을 고로에 함께 장입하여 슬래그의 유동성을 개선하고 있다. 그러나 형석을 사용하는 경우, 형석 내에 포함된 불소로 인하여 후속 공정에서 많은 문제점이 발생한다.
형석을 고로에 장입하는 경우, 불소가 기화되어 고로 위에 설치된 집진 장치로 흐른다. 따라서 불소에 의해 집진 장치가 부식될 수 있다. 또한, 형석은 인체에 해로운 불소를 함유하는데, 슬래그내에 형석이 포함되는 경우 슬래그의 재사용이 불가능하다. 즉, 슬래그를 해양 구조물 등에 사용하고 있는 데 형석이 슬래그에 포함된 경우 환경 오염 문제로 인하여 슬래그를 다시 사용할 수 없다. 더욱이, 고로로부터 배출되는 배가스에 불소가 포함될 경우, 대기가 오염될 수 있다.
형석을 사용하지 않으면서 슬래그의 유동성을 개선할 수 있는 니켈 함유 용철의 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 니켈 함유 용철 제조 방법은, i) 산화 니켈광을 소결하여 니켈 소결광을 제공하는 단계, ii) 니켈 소결광, 붕소 산화물 함유 광석, 및 코크스를 포함하는 혼합물을 고로에 장입하는 단계, iii) 고로에 열풍을 취입하여 니켈 함유 용철 및 슬래그를 제조하는 단계, 및 iv) 고로로부터 니켈 함유 용철 및 슬래그를 출선하는 단계를 포함한다.
붕소 산화물 함유 광석은 혼합물의 1wt% 내지 25wt%일 수 있다. 붕소 산화물 함유 광석은 B2O3를 포함할 수 있다. 니켈 함유 용철 및 슬래그를 출선하는 단계에서, 슬래그 중 붕소 산화물의 양은 1.5wt% 내지 40wt%일 수 있다. 슬래그의 융점은 1100℃ 내지 1430℃일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 니켈 함유 용철 제조 방법은 붕소 산화물 미분을 고로의 측면을 통하여 고로에 취입하는 단계를 더 포함할 수 있다. 붕소 산화물 미분의 입도는 0.05mm 내지 0.2mm일 수 있다.
혼합물을 고로에 장입하는 단계에서, 붕소 산화물 함유 광석에 붕소 산화물이 5wt% 이상 100wt% 미만 함유될 수 있다. 혼합물을 고로에 장입하는 단계에서, 붕소 함유 광석의 입도는 1mm 내지 20mm일 수 있다.
첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명의 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 니켈 함유 용철의 제조 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 니켈 함유 용철의 제조 방법은, 니켈 소결광을 제공하는 단계(S10), 니켈 소결광, 붕소 산화물 함유 광석, 및 코크스를 포함하는 혼합물을 고로에 장입하는 단계(S20), 고로에 열풍을 취입하여 니켈 함유 용철 및 슬래그를 제조하는 단계(S30), 및 니켈 함유 용철 및 슬래그를 출선하는 단계(S40)를 포함한다. 이외에 필요에 따라 다른 단계들을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 니켈 함유 용철의 제조 방법은 붕소 산화물 미분을 고로의 측면을 통하여 고로에 취입하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
먼저, 단계(S10)에서는 니켈 산화광을 소결하여 니켈 소결광을 제조한다. 니켈 산화광은 다량의 니켈을 함유한 암석이 지표에서 풍화되고, 니켈함유용액이 지표 하부로 분리 및 침출되어 형성된다. 니켈 산화광으로는 가니에라이트광(garnierite ore) 또는 라테라이트광(laterite ore), 리모나이트광(limonite ore), 사프로라이트광(saprolite ore) 등을 예로 들 수 있다.
니켈 소결광을 고로에 바로 장입하는 경우 연료비가 증가하고, 니켈 함유 용 철의 실수율이 저하될 수 있다. 따라서 산화 니켈광을 소결하여 니켈 소결광을 제조함으로써, 고로 장입에 적합한 상태로 제조한다. 또는, 산화 니켈광을 단광화하여 사용할 수도 있다. 즉, 산화 니켈광을 건조한 후 파쇄하고, 단광기에서 단광으로 제조할 수 있다.
산지에서 채취한 산화 니켈광의 입도 편차가 클 수 있다. 그러므로 산화 니켈광을 세립 니켈광 및 조립 니켈광으로 분급한 후, 조립 니켈광을 분쇄하여 균일한 크기로 조절함으로써 사용 효율을 높일 수 있다. 예를 들면, 니켈광의 입도 5mm를 기준으로 하여 입도가 5mm 이하인 경우 세립 니켈광으로 분급하고, 입도가 5mm를 초과하는 경우 조립 니켈광으로 분급할 수 있다. 여기서, 조립 니켈광은 분쇄기 등을 사용하여 분쇄함으로써 다시 세립 니켈광으로 제조할 수 있다.
전술한 바와 같이, 분급 및 재분쇄함으로써 그 크기를 균일화한 산화 니켈광을 소결하기 위한 소결용 원료로서 코크스 분말 등을 함께 혼합할 수 있다. 이 경우, 산화 니켈광을 코크스 분말과 혼합한 후 혼련기 등에 장입하여 회전시킴으로써 산화 니켈광과 코크스 분말을 고르게 혼합하여 소결용 혼합물을 제조한다. 다음으로, 소결용 혼합물을 소결기에 넣고 소결하여 니켈 소결광을 제조한다.
단계(S20)에서는 용철을 제조하기 위하여 고로에 장입할 혼합물을 준비한 후고로에 장입한다. 여기서, 혼합물은 니켈 소결광, 붕소 산화물 함유 광석 및 코크스를 포함한다. 코크스는 니켈 소결광을 환원시키기 위하여 니켈 소결광과 고르게 혼합되어 고로에 장입된다.
니켈 소결광은 다량의 맥석을 포함하고, 다량의 맥석은 용철 제조시 슬래그 에 포함된다. 슬래그에 다량의 맥석이 포함되는 경우, 고로내에서 슬래그의 용융 적하 능력이 저하되어 잘 배출되지 않을 뿐만 아니라 슬래그의 유동성이 저하되어 출선이 어렵다. 따라서 매용제로서 붕소 산화물 함유 광석을 고로에 장입함으로써 고로내 슬래그의 용융 적하 능력을 향상시키고, 슬래그의 유동성을 향상시킬 수 있다. 또한, 슬래그의 점도를 저하시킬 수 있다. 따라서 출선 작업이 용이해진다. 그리고 붕소 산화물 함유 광석을 이용하므로, 형석과는 달리 후속 공정을 원활하게 진행할 수 있고, 환경 오염 문제도 없다. 형석의 대체재로서 붕소 산화물 함유 광석을 사용함으로써 고로에서 제조된 슬래그를 용이하게 제거할 수 있다.
붕소 산화물 함유 광석으로는 콜레마나이트(colemanite) 또는 보라사이트(boracite) 등의 광석을 사용할 수 있다. 붕소 산화물 함유 광석에는 붕소 산화물이 5wt% 이상 100% 미만 함유된다. 붕소 산화물 함유 광석에 5wt% 미만의 붕소 산화물이 포함된 경우, 붕소 산화물의 양이 너무 적어서 슬래그의 유동성을 향상시킬 수 없다. 붕소 산화물 함유 광석은 B2O3를 주로 포함하는데, B2O3는 고로내에서 슬래그가 고로 하부로 잘 용융 적하되도록 돕는다. 또한, 거의 전량의 B2O3가 슬래그내에 포함되어 슬래그의 용융점을 저감시키는 동시에 슬래그의 유동성을 높인다.
형석을 사용하는 경우, 고로 배가스에 불소가 함유되어 대기를 오염시키고, 슬래그에 불소 성분이 함유되어 환경을 오염시킨다. 더욱이, 슬래그 처리가 용이하지 않다.
붕소 산화물 함유 광석의 입도는 0.05mm 내지 0.2mm일 수 있다. 붕소 산화 물 함유 광석의 입도가 너무 작은 경우, 붕소 산화물의 표면적이 너무 커서 고로 내부에서 붕소 산화물이 산화 상태를 유지하지 못하고 코크스와 반응하여 환원될 수 있다. 이 경우, 붕소 산화물이 슬래그 내로 혼입되지 못하므로, 슬래그의 유동성을 향상시킬 수 없다. 또한, 붕소 산화물 함유 광석의 입도가 너무 큰 경우, 붕소 산화물이 슬래그 내부로 혼입되기 어려울 수 있다. 따라서 슬래그의 유동성을 향상시킬 수 없다.
전술한 혼합물에 붕소 산화물 함유 광석은 1wt% 내지 25wt% 포함될 수 있다. 붕소 산화물 함유 광석의 양이 너무 적은 경우, 붕소 산화물이 고로 하부까지 도달하지 못하고 중간에 환원되어 버릴 수 있다. 이 경우, 고로 내에서 슬래그의 용융 적하가 잘 이루어지지 않으며, 슬래그에도 붕소 산화물이 거의 포함되지 않아 출선 작업이 어려울 수 있다. 반대로, 붕소 산화물 함유 광석의 양이 너무 많은 경우, 고로 내화물의 침식을 가중시켜 고로 수명을 단축시킨다.
다음으로, 단계(S30)에서는 고로에 열풍을 취입하여 니켈 함유 용철 및 슬래그를 제조한다. 고로에 장입된 코크스는 열풍에 의해 연소되면서 고온 가열된다. 따라서 코크스와 니켈 소결광과의 상호 반응에 의하여 니켈 소결광이 환원되면서 니켈 함유 용철 및 슬래그가 제조된다.
마지막으로, 단계(S40)에서는 고로로부터 니켈 함유 용철 및 슬래그를 출선한다. 즉, 고로의 출탕구를 통하여 니켈 함유 용철 및 슬래그를 빼낸다. 이 경우,찌꺼기인 슬래그를 니켈 함유 용철로부터 제거하기 위해서는 슬래그의 유동성이 좋으면서 점도 및 용융점이 낮아야 한다. 전술한 바와 같이, 본 실시예에서는 붕 소 산화물 함유 광석을 사용하므로, 붕소 산화물이 슬래그내에 다량 포함되어 슬래그의 유동성을 향상시킨다. 붕소 산화물 함유 광석의 장입량 증가에 따라 슬래그의 용융점이 낮아지면서 슬래그의 유동성도 향상된다. 따라서 슬래그를 니켈 함유 용철로부터 용이하게 제거할 수 있다.
이 경우, 슬래그 중에 포함된 붕소 산화물의 양은 1.5wt% 내지 40wt%가 될 수 있다. 붕소 산화물의 양이 너무 적은 경우, 슬래그의 유동성을 충분히 확보할 수 없으므로, 니켈 함유 용철의 분리가 어렵다. 반대로, 붕소 산화물의 양이 너무 많은 경우, 비교적 고가인 다량의 붕소 산화물이 사용되어 생산비가 증가하며, 붕소로 인해 고로 내화물이 침식된다. 따라서 전술한 범위로 붕소 산화물의 양을 조절한다. 이하에서는 도 2를 통하여 니켈 함유 용철을 고로에서 제조하는 과정을 좀더 상세하게 설명한다.
도 2는 니켈 함유 용철을 제조하는 고로(100)의 내부 단면을 개략적으로 나타낸다.
고로(100)의 상부에 위치한 장입 슈트(10)를 통하여 니켈 소결광, 붕소 산화물 함유 광석 및 코크스가 장입된다. 니켈 소결광, 붕소 산화물 함유 광석 및 코크스는 차례로 장입되면서 층을 형성하면서 고로(100) 내부에 고르게 분포한다. 따라서 니켈 소결광, 붕소 산화물 함유 광석 및 코크스간의 열교환이 원활하게 잘 이루어진다. 코크스는 고로(100) 내부에 장입되어 코크스 충전층(16)을 형성한다.
열풍은 풍구(12)를 통해서 고로(100) 내부로 취입된다. 열풍은 코크스 오븐 가스(cokes oven gas, COG) 등을 혼합하여 사용할 수도 있다. 고로(100) 내부로 취입된 열풍은 코크스 충전층(16)을 가열하여 고로(100) 내부에 연소대(raceway)(14)를 형성한다. 코크스 충전층(16)은 고온 가열되면서 니켈 소결광을 용융시켜 니켈 함유 용철을 형성한다. 니켈 함유 용철은 고로(100)의 하부측으로 흐르고, 출탕구(18)를 통하여 슬래그와 함께 외부로 배출된다.
전술한 바와 같이, 장입 슈트(10)를 통하여 고로(100) 내부로 장입된 붕소 산화물 함유 광석에 함유된 붕소 산화물은 고로(100) 내부의 슬래그에 다량 함유된다. 따라서 붕소 산화물은 슬래그의 용융점을 저감시킬 수 있으므로, 고로(100) 내부의 슬래그를 고로(100)의 하부로 용이하게 용융 적화시킬 수 있다. 그 결과, 슬래그의 유동성이 향상되므로, 출탕구(18)를 통하여 니켈 함유 용철을 용이하게 출선할 수 있다.
한편, 도 2에 도시한 바와 같이, 풍구(12)에 랜스(lance)(121)를 삽입하여 랜스(121)를 통해 고로(100)의 측면으로부터 붕소 산화물 미분을 고로(100) 내부의 슬래그층에 바로 취입할 수도 있다. 여기서, 붕소 산화물 미분의 입도는 0.05mm 내지 0.2mm일 수 있다. 붕소 산화물 미분의 입도가 너무 큰 경우, 랜스(121)막힐 수 있다. 따라서 붕소 산화물 미분의 입도를 전술한 범위로 조절함으로써 슬래그의 유동성을 향상시킬 수 있다. 랜스(121)를 통하여 취입된 붕소 산화물 미분은 슬래그 내부에 바로 혼입되므로, 슬래그의 용융점을 저하시키면서 유동성을 향상시킬 수 있다. 따라서 출탕구(18)를 통한 출선 작업이 용이해진다.
이하에서는 실험예를 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 이러한 실험예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아 니다.
실험예
니켈 소결광, 붕소 산화물 함유 광석, 및 코크스를 고로에 장입하고, 고로에 열풍을 취입하여 니켈 함유 용철 및 슬래그를 제조하였다. 니켈 소결광 300ton 및 코크스 100ton을 고로에 고정된 양으로서 장입하고, 고로에 장입하는 붕소 산화물 함유 광석의 양을 점차 늘려가면서 니켈 함유 용철을 제조하였으며, 슬래그의 용융점 및 슬래그 내부에 포함된 붕소 산화물의 양을 측정하였다. 나머지 실험 조건은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있으므로 그 상세한 설명을 생략한다.
실험예 1
붕소 산화물 함유 광석 40kg을 고로에 장입하여 니켈 함유 용철을 제조하였다. 34.3ton의 슬래그가 얻어졌으며, 슬래그 내 붕소 산화물의 양은 34.3kg이었다. 슬래그의 용융점은 1440℃이었다.
실험예 2
붕소 산화물 함유 광석 190kg을 고로에 장입하여 니켈 함유 용철을 제조하였다. 34.5ton의 슬래그가 얻어졌으며, 슬래그 내 붕소 산화물의 양은 172.5kg이었다. 슬래그의 용융점은 1430℃이었다.
실험예 3
붕소 산화물 함유 광석 390kg을 고로에 장입하여 니켈 함유 용철을 제조하였다. 35.2ton의 슬래그가 얻어졌으며, 슬래그 내 붕소 산화물의 양은 352kg이었다. 슬래그의 용융점은 1400℃이었다.
실험예 4
붕소 산화물 함유 광석 740kg을 고로에 장입하여 니켈 함유 용철을 제조하였다. 35.3ton의 슬래그가 얻어졌으며, 슬래그 내 붕소 산화물의 양은 706kg이었다. 슬래그의 용융점은 1360℃이었다.
실험예 5
붕소 산화물 함유 광석 1.94ton을 고로에 장입하여 니켈 함유 용철을 제조하였다. 36.4ton의 슬래그가 얻어졌으며, 슬래그 내 붕소 산화물의 양은 1.82ton이었다. 슬래그의 용융점은 1280℃이었다.
실험예 6
붕소 산화물 함유 광석 4.01ton을 고로에 장입하여 니켈 함유 용철을 제조하였다. 36.9ton의 슬래그가 얻어졌으며, 슬래그 내 붕소 산화물의 양은 3.69ton이었다. 슬래그의 용융점은 1180℃이었다.
실험예 7
붕소 산화물 함유 광석 5.86ton을 고로에 장입하여 니켈 함유 용철을 제조하였다. 37.1ton의 슬래그가 얻어졌으며, 슬래그 내 붕소 산화물의 양은 5.565ton이었다. 슬래그의 용융점은 1150℃이었다.
실험예 8
붕소 산화물 함유 광석 8.13ton을 고로에 장입하여 니켈 함유 용철을 제조하였다. 38.2ton의 슬래그가 얻어졌으며, 슬래그 내 붕소 산화물의 양은 7.64ton이 었다. 슬래그의 용융점은 1148℃이었다.
실험예 9
붕소 산화물 함유 광석 0.38ton을 고로에 장입하여 니켈 함유 용철을 제조하였다. 38.6ton의 슬래그가 얻어졌으며, 슬래그 내 붕소 산화물의 양은 9.65ton이었다. 슬래그의 용융점은 1137℃이었다.
실험예 10
붕소 산화물 함유 광석 12.61ton을 고로에 장입하여 니켈 함유 용철을 제조하였다. 39.1ton의 슬래그가 얻어졌으며, 슬래그 내 붕소 산화물의 양은 11.73ton이었다. 슬래그의 용융점은 1125℃이었다.
실험예 11
붕소 산화물 함유 광석 14.74ton을 고로에 장입하여 니켈 함유 용철을 제조하였다. 39.6ton의 슬래그가 얻어졌으며, 슬래그 내 붕소 산화물의 양은 13.86ton이었다. 슬래그의 용융점은 1113℃이었다.
실험예 12
붕소 산화물 함유 광석 16.88ton을 고로에 장입하여 니켈 함유 용철을 제조하였다. 40.1ton의 슬래그가 얻어졌으며, 슬래그 내 붕소 산화물의 양은 16.04ton이었다. 슬래그의 용융점은 1100℃이었다.
실험예 13
붕소 산화물 함유 광석 18.89ton을 고로에 장입하여 니켈 함유 용철을 제조하였다. 40.3ton의 슬래그가 얻어졌으며, 슬래그 내 붕소 산화물의 양은 18.135ton이었다. 슬래그의 용융점은 1100℃이었다.
전술한 실험예 1 내지 실험예 13의 실험 조건들 및 그 결과를 정리하여 나타내면 다음의 표 1과 같다.
Figure 112007035183584-pat00001
실험예 1 내지 실험예 13에서는 슬래그 중의 붕소 산화물의 양을 중량 및 wt%로 측정하였다. 슬래그내의 붕소 산화물의 양을 붕소 산화물 함유 광석의 장입량과 비교하여 붕소 산화물의 실수율, 즉 장입된 붕소 산화물 함유 광석 중 얼마만큼이 슬래그 중에 잔존하는지 그 함량을 구하였다. 또한, 실험예 1 내지 실험예 13에 따라 제조한 슬래그들의 용융점을 측정하였다.
전술한 실험예 2 내지 실험예 12로부터 알 수 있는 바와 같이, 슬래그 중 붕소 산화물의 실수율, 즉 장입된 붕소 산화물 함유 광석 중 슬래그에 포함된 붕소 산화물의 양은 90% 내지 95%를 꾸준히 유지하였다. 그러나 실험예 1과 같이 붕소 산화물 함유 광석의 장입량이 너무 적거나 실험예 13과 같이 붕소 산화물 함유 광석의 장입량이 너무 많은 경우, 붕소 산화물의 실수율은 각각 80% 및 85%로 떨어졌다.
한편, 붕소 산화물 함유 광석의 장입량이 증가할수록 슬래그 용융점은 점차적으로 낮아졌다. 즉, 실험예 1에서는 슬래그 용융점이 1440℃ 이었으나, 실험예 13에서는 슬래그 용융점이 110℃로 낮아졌다. 따라서 붕소 산화물 함유 광석을 많이 장입할수록 슬래그 용융점은 점차적으로 감소하였다.
비교예
전술한 실험예와의 비교를 위하여 붕소 산화물 함유 광석 대신에 형석을 니켈 소결광 및 코크스와 혼합하여 고로에 장입하였다. 다음으로 고로에 열풍을 취입하여 니켈 함유 용철 및 슬래그를 제조하였다. 형석을 제외한 나머지 실험 조건은 전술한 실험예와 동일하므로 그 상세한 설명을 생략한다.
비교예 1
형석 42.8kg을 고로에 장입하여 니켈 함유 용철을 제조하였다. 35.1ton의 슬래그가 얻어졌으며, 슬래그내 형석의 양은 17.6kg이었다. 슬래그의 용융점은 1425℃이었다.
비교예 2
형석 84.5kg을 고로에 장입하여 니켈 함유 용철을 제조하였다. 35.5ton의 슬래그가 얻어졌으며, 슬래그내 형석의 양은 35.5kg이었다. 슬래그의 용융점은 1410℃이었다.
비교예 3
형석 127.9kg을 고로에 장입하여 니켈 함유 용철을 제조하였다. 35.8ton의 슬래그가 얻어졌으며, 슬래그내 형석의 양은 53.7kg이었다. 슬래그의 용융점은 1390℃이었다.
비교예 4
형석 164.1kg을 고로에 장입하여 니켈 함유 용철을 제조하였다. 36.1ton의 슬래그가 얻어졌으며, 슬래그내 형석의 양은 72.2kg이었다. 슬래그의 용융점은 1375℃이었다.
비교예 5
형석 193.6kg을 고로에 장입하여 니켈 함유 용철을 제조하였다. 36.4ton의 슬래그가 얻어졌으며, 슬래그내 형석의 양은 91kg이었다. 슬래그의 용융점은 1358℃이었다.
비교예 6
형석 240kg을 고로에 장입하여 니켈 함유 용철을 제조하였다. 36.8ton의 슬래그가 얻어졌으며, 슬래그내 형석의 양은 110.4kg이었다. 슬래그의 용융점은 1340℃이었다.
비교예 7
형석 260.4kg을 고로에 장입하여 니켈 함유 용철을 제조하였다. 37.2ton의 슬래그가 얻어졌으며, 슬래그내 형석의 양은 130.2kg이었다. 슬래그의 용융점은 1328℃이었다.
비교예 8
형석 289.2kg을 고로에 장입하여 니켈 함유 용철을 제조하였다. 37.6ton의 슬래그가 얻어졌으며, 슬래그내 형석의 양은 150.4kg이었다. 슬래그의 용융점은 1317℃이었다.
비교예 9
형석 321.8kg을 고로에 장입하여 니켈 함유 용철을 제조하였다. 37.9ton의 슬래그가 얻어졌으며, 슬래그내 형석의 양은 170.6kg이었다. 슬래그의 용융점은 1305℃이었다.
비교예 10
형석 353.7kg을 고로에 장입하여 니켈 함유 용철을 제조하였다. 38.2ton의 슬래그가 얻어졌으며, 슬래그내 형석의 양은 191kg이었다. 슬래그의 용융점은 1290℃이었다.
비교예 11
형석 393.1kg을 고로에 장입하여 니켈 함유 용철을 제조하였다. 38.6ton의 슬래그가 얻어졌으며, 슬래그내 형석의 양은 212.3kg이었다. 슬래그의 용융점은 1277℃이었다.
비교예 12
형석 424.4kg을 고로에 장입하여 니켈 함유 용철을 제조하였다. 38.9ton의 슬래그가 얻어졌으며, 슬래그내 형석의 양은 233.4kg이었다. 슬래그의 용융점은 1265℃이었다.
비교예 13
형석 475.1kg을 고로에 장입하여 니켈 함유 용철을 제조하였다. 40.2ton의 슬래그가 얻어졌으며, 슬래그내 형석의 양은 261.3kg이었다. 슬래그의 용융점은 1255℃이었다.
비교예 14
형석 506.3kg을 고로에 장입하여 니켈 함유 용철을 제조하였다. 40.5ton의 슬래그가 얻어졌으며, 슬래그내 형석의 양은 283.5kg이었다. 슬래그의 용융점은 1245℃이었다.
비교예 15
형석 545.1kg을 고로에 장입하여 니켈 함유 용철을 제조하였다. 40.7ton의 슬래그가 얻어졌으며, 슬래그내 형석의 양은 305.3kg이었다. 슬래그의 용융점은 1235℃이었다.
비교예 16
형석 574kg을 고로에 장입하여 니켈 함유 용철을 제조하였다. 40.9ton의 슬래그가 얻어졌으며, 슬래그내 형석의 양은 327.2kg이었다. 슬래그의 용융점은 1225℃이었다.
전술한 비교예 1 내지 비교예 16의 실험 조건들 및 그 결과를 정리하여 나타내면 다음의 표 2와 같다.
Figure 112007035183584-pat00002
비교예 1 내지 비교예 16에서는 슬래그 중의 형석의 양을 중량 및 wt%로 측정하였다. 슬래그내의 형석의 양을 형석의 장입량과 비교하여 형석의 실수율, 즉 장입된 형석 중 얼마만큼이 슬래그 중에 잔존하는지 그 함량을 구하였다. 또한, 비교예 1 내지 비교예 16에 따라 제조한 슬래그들의 용융점을 측정하였다.
전술한 비교예 1 내지 비교예 16으로부터 알 수 있는 바와 같이, 형석의 실수율은 41% 내지 57%로서 붕소 산화물에 비해 비교적 적은 것을 알 수 있다. 즉, 고로에 장입되는 형석의 양에 비해 슬래그에 함유된 형석의 양이 적었다. 따라서 나머지 형석은 니켈 함유 용철내에 포함되거나 기화된 것을 예측할 수 있다. 그 결과, 후속 공정에서 니켈 함유 용철을 이용하여 판재를 제조시 판재의 수냉시 판재 내부에 함유된 불소로 인해 불산이 형성되므로, 주변 장치를 전부 부식시킬 수 있고, 집진 장치가 부식될 수 있다. 또한, 환경 오염 문제를 일으킬 수 있다.
도 3은 전술한 붕소 산화물 또는 형석의 슬래그내 함유량에 따른 슬래그의 용융점 변화를 나타낸 그래프이다. 도 3에서 전술한 실험예 1 내지 실험예 13은 붕소 산화물을 첨가한 경우에 해당하고, 전술한 비교예 1 내지 비교예 16은 형석을 첨가한 경우에 해당한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 붕소 산화물 또는 형석을 사용하는 경우, 슬래그내 함량이 증가함에 따라 슬래그의 용융 온도가 거의 유사하게 감소하는 것을 알 수 있다. 즉, 형석 대신에 붕소 산화물을 약간만 더 사용하면 슬래그의 유동성을 거의 동일한 수준으로 저감시킬 수 있으므로, 니켈 함유 용철의 출선이 용이하다. 더욱이 슬래그 내에 형석이 함유되어 있는 경우, 환경 오염 문제로 인하여 슬래그를 재활용하는 것이 불가능하지만, 붕소 산화물은 환경 오염 문제가 없으므로, 슬래그를 재사용할 수 있다. 따라서 붕소 산화물로 형석을 대체할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에서는 형석 대신에 붕소 산화물 함유 광석을 사용함으로써 슬래그의 유동성을 개선하여 니켈 함유 용철을 용이하게 제조할 수 있다. 또한, 형석으로 인한 환경 오염 문제가 발생하지 않아 슬래그 재활용성을 높일 수 있다.
본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 설명하였지만, 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.

Claims (9)

  1. 산화 니켈광을 소결하여 니켈 소결광을 제공하는 단계,
    상기 니켈 소결광, 붕소 산화물 함유 광석, 및 코크스를 포함하는 혼합물을 고로에 장입하는 단계,
    상기 고로에 열풍을 취입하여 니켈 함유 용철 및 슬래그를 제조하는 단계, 및
    상기 고로로부터 니켈 함유 용철 및 슬래그를 출선하는 단계
    를 포함하는 니켈 함유 용철의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 붕소 산화물 함유 광석은 상기 혼합물의 1wt% 내지 25wt%인 니켈 함유 용철의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 붕소 산화물 함유 광석은 B2O3를 포함하는 니켈 함유 용철의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 니켈 함유 용철 및 슬래그를 출선하는 단계에서, 상기 슬래그 중 붕 소 산화물의 양은 1.5wt% 내지 40wt%인 니켈 함유 용철의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 슬래그의 융점은 1100℃ 내지 1430℃인 니켈 함유 용철의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    붕소 산화물 미분을 상기 고로의 측면을 통하여 상기 고로에 취입하는 단계를 더 포함하는 니켈 함유 용철의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 붕소 산화물 미분의 입도는 0.05mm 내지 0.2mm인 니켈 함 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 혼합물을 고로에 장입하는 단계에서, 상기 붕소 산화물 함유 광석에 붕소 산화물이 5wt% 이상 100% 미만 함유된 니켈 함유 용철의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 혼합물을 고로에 장입하는 단계에서, 상기 붕소 함유 광석의 입도는 1mm 내지 20mm인 니켈 함유 용철의 제조 방법.
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