KR101386171B1 - 철질 물질 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 「(a) 제철 제강 공정의 탈황 공정 후 발생한 슬래그로부터 특정 직경 이하의 슬래그를 선별하는 공정; (b) 선별된 슬래그를 제1기준 직경을 기준으로 입도분리하는 공정; (c) 입도분리된 슬래그 중 제1기준 직경을 초과하는 슬래그를 대상으로 자력선별을 수행하여 철질 물질을 취합하고, 비착된 슬래그를 파쇄하는 공정; (d) 상기 (b)공정에서 입도분리된 슬래그 중 제1기준 직경 이하의 슬래그와 상기 (c)공정에서 파쇄된 슬래그를 취합하고 자력선별 및 풍력선별을 수행하여 철질 물질을 선별하는 공정; (e) 선별된 철질 물질을 건조하는 공정; (f) 상기 (c)공정에서 취합된 철질 물질과 상기 (e)공정에서 건조된 철질 물질을 취합하여 파쇄하는 공정; 및 (g) 파쇄된 철질 물질을 제2기준 직경을 기준으로 입도분리하여 제2기준 직경을 초과하는 철질 물질을 취합하는 공정;을 포함하는 철질 물질 제조 방법」을 제공한다.

Description

철질 물질 제조 방법{A method for manufacturing of iron material}

본 발명은 철질 물질 제조 방법으로, 더욱 상세하게는 제철 제강 공정의 탈황 공정 후 발생한 슬래그로부터 순도가 높은 철질 물질을 제조하는 방법에 관한 것이다.

제철 제강 공정의 탈황 공정 후 발생하는 슬래그는 염기도가 높은 상태에서 산업 부산물로 배출된다. 이렇게 염기도가 높은 탈황 슬래그를 재활용하기 위한 방안들이 연구되고 있으며, 현재 몇 가지 선행기술들이 알려져 있다.

대한민국 공개특허 특1998-026523은 용선 예비처리 폐 탈황 슬래그를 이용한 고철속의 불순원소 제거방법에 대해 제시하고 있으며, 대한민국 등록특허 제1136919호는 탈황 슬래그에 포함된 비자착 분말을 콘크리트용 혼화재로 활용하는 방안에 대해 제시하고 있다. 또한 탈황 슬래그를 입도분리 및 자력선별하여 철질 물질을 얻어내는 기술도 알려져 있다.

이 가운데 탈황 슬래그로부터 철질 물질을 얻어내는 종래 기술의 구체적인 실시예 하나가 [도 1]에 도시되어 있다. [도 1]을 살펴보면 탈황 슬래그를 입도분리하고 자력선별하여 직경 범위를 기준으로 구별되는 3가지 제품군의 철질 물질들이 제조되는 공정을 확인할 수 있다. 이와 같이 종래 기술은 중간에 건조공정을 포함하지 않는 특징으로 가지고 있는데 이는 파쇄를 통한 철질 물질의 분리에 있어 효율성을 저하시키는 요소로 작용한다. 또한 탈황 슬래그 중 작은 직경을 가지는 것들은 철 함량이 50% 정도 수준에 불과해도 자력선별기에 부착되는 등 비철질 물질의 분리에 한계가 있다. 그 결과 이러한 종래 방법을 통해 수득되는 철질 물질의 순도는 약 85% 정도로 그리 높지 못한 실정이다.

[문헌 1] 대한민국 공개특허 특1998-026523 "용선 예비처리 폐 탈황 슬래그를 이용한 고철속의 불순원소 제거", 1998.07.15. [문헌 2] 대한민국 등록특허 제1136919호 "탄소함량이 저감된 탈황슬래그를 포함하는 콘크리트용 혼화재 및 그 제조방법", 2012.04.20.

본 발명은 제철 제강 공정의 탈황 공정 후 발생한 슬래그를 입도분리 및 자력선별하여 철질 물질을 수득하되 기존의 방법과 비교할 때 상대적으로 순도가 높은 철질 물질을 얻을 수 있게 해주는 철질 물질 제조 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

전술한 과제의 해결을 위해 본 발명은 「(a) 제철 제강 공정의 탈황 공정 후 발생한 슬래그로부터 특정 직경 이하의 슬래그를 선별하는 공정; (b) 선별된 슬래그를 제1기준 직경을 기준으로 입도분리하는 공정; (c) 입도분리된 슬래그 중 제1기준 직경을 초과하는 슬래그를 대상으로 자력선별을 수행하여 철질 물질을 취합하고, 비착된 슬래그를 파쇄하는 공정; (d) 상기 (b)공정에서 입도분리된 슬래그 중 제1기준 직경 이하의 슬래그와 상기 (c)공정에서 파쇄된 슬래그를 취합하고 자력선별 및 풍력선별을 수행하여 철질 물질을 선별하는 공정; (e) 선별된 철질 물질을 건조하는 공정; (f) 상기 (c)공정에서 취합된 철질 물질과 상기 (e)공정에서 건조된 철질 물질을 취합하여 파쇄하는 공정; 및 (g) 파쇄된 철질 물질을 제2기준 직경을 기준으로 입도분리하여 제2기준 직경을 초과하는 철질 물질을 취합하는 공정;을 포함하는 철질 물질 제조 방법」을 제공한다.

또한 본 발명은 「상기 (g)공정 후, (h) 제2기준 직경을 기준으로 입도분리된 철질 물질 중 제2기준 직경 이하의 철질 물질을 제2기준 직경보다 작은 제3기준 직경을 기준으로 입도분리하는 공정; 및 (i) 제3기준 직경을 기준으로 입도분리된 철질 물질 중 제3기준 직경을 초과하는 철질 물질을 파쇄 및 자력선별을 통해 정제하는 공정;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 철질 물질 제조 방법」을 함께 제공한다. 이 경우 상기 (i)공정 후, (j) 정제된 철질 물질에 산화방지피막처리를 수행하는 공정;을 더 포함할 수 있다.

또한 본 발명은 「상기 (e)공정은 선별된 철질 물질의 수분 함량이 6.0wt%이하가 되도록 건조하는 공정인 것을 특징으로 하는 철질 물질 제조 방법」을 함께 제공한다.

또한 본 발명은 「상기 (a)공정은, (a-1) 제철 제강 공정의 탈황 공정 후 발생한 슬래그를 특정 직경을 기준으로 입도분리하는 공정; (a-2) 입도분리된 슬래그 가운데 특정 직경을 초과하는 슬래그를 특정 직경 이하가 되도록 파쇄하는 공정; 및 (a-3) 입도분리된 슬래그 가운데 특정 직경 이하인 슬래그와 파쇄된 슬래그를 취합하는 공정;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 철질 물질 제조 방법」을 함께 제공한다.

한편, 본 발명에서 상기 특정 직경은 200~500㎜ 범위에서 선택되고, 상기 제1기준 직경은 20~70㎜ 범위에서 선택되고, 상기 제2기준 직경은 20~70㎜ 범위에서 선택되며, 상기 제3기준 직경은 2~8㎜ 범위에서 선택되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 철질 물질 제조 방법에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

1. 제철 제강 공정에서 발생한 탈황 슬래그에서 철질 물질을 수득할 수 있게 되되 기존의 방법에 비하여 순도가 향상된 철질 물질을 수득할 수 있게 된다.

2. 건조를 통한 파쇄 효율의 실질적인 향상을 기대할 수 있는 직경이 작은 슬래그만을 건조 공정을 거치도록 하는 한편, 직경이 상대적으로 큰 슬래그는 별도의 자력선별 및 추가적인 파쇄 공정을 거치도록 함으로써 공정의 전체적인 효율성도 기존 공정에 비해 높아지게 된다.

[도 1]은 탈황 슬래그로부터 철질 물질을 얻어내기 위한 종래 선행기술의 공정도이다.
[도 2]는 본 발명에 따른 철질 물질 제조 방법의 일실시예의 공정도이다.

이하에서는 본 발명에 따른 철질 물질 제조 방법에 관하여 상세하게 설명하도록 한다.

본 발명에 따른 철질 물질 제조 방법은 (a) 제철 제강 공정의 탈황 공정 후 발생한 슬래그로부터 특정 직경 이하의 슬래그를 선별하는 공정; (b) 선별된 슬래그를 제1기준 직경을 기준으로 입도분리하는 공정; (c) 입도분리된 슬래그 중 제1기준 직경을 초과하는 슬래그를 대상으로 자력선별을 수행하여 철질 물질을 취합하고, 비착된 슬래그를 파쇄하는 공정; (d) 상기 (b)공정에서 입도분리된 슬래그 중 제1기준 직경 이하의 슬래그와 상기 (c)공정에서 파쇄된 슬래그를 취합하고 자력선별 및 풍력선별을 수행하여 철질 물질을 선별하는 공정; (e) 선별된 철질 물질을 건조하는 공정; (f) 상기 (c)공정에서 취합된 철질 물질과 상기 (e)공정에서 건조된 철질 물질을 취합하여 파쇄하는 공정; 및 (g) 파쇄된 철질 물질을 제2기준 직경을 기준으로 입도분리하여 제2기준 직경을 초과하는 철질 물질을 취합하는 공정;을 포함하여 이루어진다.

또한 본 발명은 상기 (g)공정 후, (h) 제2기준 직경을 기준으로 입도분리된 철질 물질 중 제2기준 직경 이하의 철질 물질을 제2기준 직경보다 작은 제3기준 직경을 기준으로 입도분리하는 공정; 및 (i) 제3기준 직경을 기준으로 입도분리된 철질 물질 중 제3기준 직경을 초과하는 철질 물질을 파쇄 및 자력선별을 통해 정제하는 공정;을 더 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 (i)공정 후, (j) 정제된 철질 물질에 산화방지피막처리를 수행하는 공정;을 더 포함할 수도 있다.

1. (a)공정

본 공정은 제철 제강 공정의 탈황 공정 후 발생한 슬래그로부터 특정 직경 이하의 슬래그를 선별하는 공정이다. 지나치게 큰 직경을 가지는 슬래그가 이후의 파쇄 공정에 투입될 경우 효율이 크게 떨어지게 되기 때문에 적절한 입도를 기준으로 1차 분류를 수행하는 것이다. 통상적으로 특정 직경은 200~500㎜ 범위에서 선택된다.

본 공정은 (a-1) 제철 제강 공정의 탈황 공정 후 발생한 슬래그를 특정 직경을 기준으로 입도분리하는 공정; (a-2) 입도분리된 슬래그 가운데 특정 직경을 초과하는 슬래그를 특정 직경 이하가 되도록 파쇄하는 공정; 및 (a-3) 입도분리된 슬래그 가운데 특정 직경 이하인 슬래그와 파쇄된 슬래그를 취합하는 공정;을 포함하여 이루어질 수 있다. 즉, 특정 직경 이하의 슬래그를 먼저 분리해 놓고, 특정 직경을 초과하는 슬래그는 별도로 취합하여 파쇄한 후 특정 직경 이하가 되도록 한 뒤 먼저 분리된 슬래그와 함께 취합하여 이후의 공정에 투입되도록 하는 것이다. 이와 같이 본 공정이 수행될 경우 원료 전부가 손실 없이 이후의 공정에 투입될 수 있게 되면서도 이후의 공정의 효율성도 유지되게 된다.

2. (b)공정

본 공정은 선별된 슬래그를 제1기준 직경을 기준으로 입도분리하는 공정이다. 본 공정은 파쇄 전 건조되었을 경우 철질 물질의 표면에 부착된 비철질 물질의 탈리가 파쇄 전 건조되지 않은 경우와 비교하여 쉽게 일어나는 경향을 가지는 슬래그를 분리하기 위한 것이다. 상대적으로 직경이 큰 슬래그 일수록 건조되지 않은 상태에서 파쇄가 진행되어도 철질 물질의 표면에 부착된 비철질 물질의 탈리가 쉽게 이루어지는 경향을 보이므로, 실질적으로 건조를 통한 파쇄 효율의 향상을 기대할 수 있는 상대적으로 작은 직경의 슬래그만을 분리함으로써 후술할 (e)공정과 (f)공정의 효율 향상을 기대할 수 있게 된다. 제1기준 직경은 통상적으로 20~70㎜ 범위에서 선택된다.

3. (c)공정

본 공정은 입도분리된 슬래그 중 제1기준 직경을 초과하는 슬래그를 대상으로 자력선별을 수행하여 철질 물질을 취합하고, 비착된 슬래그를 파쇄하는 공정이다. 본 공정을 통해 파쇄된 슬래그는 상기 (b)공정에서 입도분리된 슬래그 중 제1기준 직경 이하의 슬래그와 함께 후술할 (d)공정에 투입되게 된다.

4. (d)공정

본 공정은 상기 (b)공정에서 입도분리된 슬래그 중 제1기준 직경 이하의 슬래그와 상기 (c)공정에서 파쇄된 슬래그를 취합하고 자력선별 및 풍력선별을 수행하여 철질 물질을 선별하는 공정이다. 본 공정을 통해 건조를 통한 파쇄 효율의 향상을 기대할 수 있는 철질 물질이 선별되게 된다.

한편, 본 공정의 자력선별 과정에서 비착으로 분류된 것들은 시멘트용 제품으로 수득가능하다.

5. (e)공정

본 공정은 선별된 철질 물질을 건조하는 공정이다. 선별된 철질 물질의 표면에는 여전히 비철질 물질이 부착되어 있는 상태인데 이들은 건조된 상태에서 파쇄가 진행되는 경우 건조되지 않은 상태에서 파쇄가 진행되는 경우보다 쉽게 탈리되게 된다. 그러므로 본 공정은 이후의 파쇄 효율을 높여주기 위한 공정으로서의 의미를 지닌다. 그런데 전술한 바와 같이 상대적으로 철질 물질의 직경이 클수록 건조되지 않은 상태에서 파쇄가 진행되어도 철질 물질의 표면에 부착된 비철질 물질의 탈리가 쉽게 이루어지는 경향을 보인다. 이와 같은 상황 속에서 본 발명은 실질적으로 건조를 통한 파쇄 효율의 향상을 기대할 수 있는 상대적으로 작은 직경의 철질 물질만을 대상으로 본 공정이 수행되도록 함으로써 건조를 통한 파쇄 효율의 향상이 효과적으로 이루어지게 해준다. 더불어서 본 발명은 선별된 철질 물질만이 본 공정에 투입되도록 함으로써 본 공정에 소요되는 에너지를 최소화시켜 본 공정 자체의 효율성도 최적화시켜준다.

일반적으로 원료로 입고되는 탈황 슬래그의 수분 함량은 15~17wt% 정도이고, 자연건조가 이루어지더라도 수분 함량은 12~13wt% 정도가 된다. 따라서 본 공정을 통해 이후의 파쇄 효율을 높이기 위해서는 선별된 철질 물질의 수분 함량이 6.0wt%이하가 되도록 건조하는 것이 바람직하다.

6. (f)공정

본 공정은 상기 (c)공정에서 취합된 철질 물질과 상기 (e)공정에서 건조된 철질 물질을 취합하여 파쇄하는 공정이다. 상기 (c)공정에서 취합된 철질 물질은 상대적으로 큰 직경을 가지고 있어 건조단계를 거치지 않았더라도 파쇄 시 표면의 비철질 물질이 쉽게 탈리되며, 상기 (e)공정에서 건조된 철질 물질은 상대적으로 작은 직경을 가지고 있으나 건조된 상태이므로 파쇄 시 표면의 비철질 물질이 쉽게 탈리되게 된다. 또한 상기 (c)공정에서 취합된 철질 물질은 상대적으로 큰 부피와 무게를 가지고 있으므로 상기 (e)공정에서 건조된 철질 물질과 함께 혼합된 상태에서 파쇄가 원활히 진행되게 해준다. 이와 같은 이유들로 인하여 본 공정의 파쇄 효율은 높아지게 된다.

7. (g)공정

본 공정은 파쇄된 철질 물질을 제2기준 직경을 기준으로 입도분리하여 제2기준 직경을 초과하는 철질 물질을 취합하는 공정이다. 제2기준 직경은 제1기준 직경과 같이 통상적으로 20~70㎜ 범위에서 선택되며, 제1직경과 동일한 값으로 선택되는 것이 일반적이다. 본 공정을 통해 제2기준 직경을 초과하는 철질 물질은 제품으로 수득되게 된다. 구체적으로 상기 (a)공정에서 특정 직경은 500㎜로 선택되고, 제1기준 직경과 제2기준 직경은 모두 20㎜로 선택된 경우 본 공정을 통해 직경 20㎜ 초과 500㎜ 이하의 철질 물질이 제품으로 수득되게 된다.

8. (h)공정

본 공정은 상기 (g)공정 이후 선택에 의해 추가적으로 수행되는 공정으로서 제2기준 직경을 기준으로 입도분리된 철질 물질 중 제2기준 직경 이하의 철질 물질을 제2기준 직경보다 작은 제3기준 직경을 기준으로 입도분리하는 공정이다. 제3기준 직경은 추후 파쇄와 자력선별을 통한 정제 진행 시 그 순도의 향상을 기대할 수 있는 최소 입도 기준으로서의 의미를 가지게 되므로 제3기준 직경은 2~8㎜ 범위에서 선택되는 것이 바람직하다.

9. (i)공정

본 공정은 상기 (h)공정이 진행된 후, 제3기준 직경을 기준으로 입도분리된 철질 물질 중 제3기준 직경을 초과하는 철질 물질을 파쇄 및 자력선별을 통해 정제하는 공정이다. 본 공정을 통해 제3기준 직경 초과 제2기준 직경 이하의 철질 물질이 제품으로 수득되게 된다. 구체적으로 제2기준 직경과 제3기준 직경이 각각 20㎜ 및 2㎜로 선택되었다면 직경 2㎜ 초과 20㎜ 이하의 철질 물질이 제품으로 수득된다.

9. (j)공정

본 공정은 상기 (i)공정 후 추가적인 선택에 의해 수행될 수 있는 공정으로서 정제된 철질 물질에 산화방지피막처리를 수행하는 공정이다. 구체적으로 정제된 철질 물질에 산화방지물질을 첨가하게 된다. 본 공정을 통하여 철질 물질의 산화저항성이 향상되므로 제조된 철질 물질의 보관 및 유통 기간이 늘어날 수 있게 된다.

[도 2]에는 본 발명에 따른 철질 물질 제조 방법의 일실시예의 공정도가 도시되어 있다.

[도 2]에 나타난 실시예를 살펴보면 다음과 같다. 우선, 원료로 투입된 탈황 슬래그 가운데 1차적으로 직경 500㎜ 이하의 것을 선별하고, 다음으로, 선별된 슬래그를 대상으로 20㎜를 제1기준 직경으로 하여 입도분리를 실시한다. 전술한 바와 같이 상대적으로 슬래그의 직경이 작을수록 건조를 통해 파쇄 효율이 향상되게 되는데 [도 2]의 실시예에서는 그 기준을 직경 20㎜로 선택한 것이다. 이어서, 직경 20㎜ 초과 슬래그를 대상으로 자력선별을 하여 비착으로 분류된 것을 직경 20㎜ 이하가 되도록 파쇄한다. 이렇게 파쇄된 슬래그와 직경 20㎜ 이하로 입도분리된 슬래그를 취합하여 자력/풍력 선별하고, 건조(건조 후 수분 함량: 6% 이하)하게 된다. 다음으로, 직경 20㎜ 초과 슬래그에서 자력선별되어 취합된 철질 물질과 건조된 철질 물질을 취합하여 파쇄한 뒤 제2기준 직경을 기준으로 입도분리를 수행하여 제2기준 직경 초과 철질 물질을 제품으로 수득하게 되는데, 제2기준 직경은 제1기준 직경과 동일하게 20㎜로 선택되었다. 그 결과 직경 20㎜ 초과 500㎜ 이하 철질 물질이 수득된다. 이어서, 제2기준 직경을 기준으로 입도분리된 철질 물질 중 제2기준 직경 이하인 철질 물질을 다시 직경 2㎜로 선택된 제3기준 직경을 기준으로 입도분리한다. 이후 제3기준 직경 초과 제2기준 직경 이하 철질 물질 즉, 직경 2㎜ 초과 20㎜ 이하의 철질 물질을 정제 공정과 산화방지피막처리 공정을 거쳐 제품으로 수득한다.

본 실시예를 통해 얻어지는 2종의 철질 물질의 순도는 시험 결과 모두 약 94%에 이르는 것으로 나타났다. 따라서 본 발명에 의하면 기존 선행기술에 의하는 경우보다 상대적으로 매우 높은 순도의 철질 물질을 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.

이상에서 본 발명에 따른 철질 물질 제조 방법에 관하여 상세하게 살펴보았으나 위의 실시예에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니며 요지를 벗어남이 없는 범위에서 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 본 발명의 청구범위는 이건 발명의 진정한 범위 내에 속하는 수정 및 변형을 포함한다.

없음.

Claims (7)

1. (a) 제철 제강 공정의 탈황 공정 후 발생한 슬래그로부터 특정 직경 이하의 슬래그를 선별하는 공정;
   (b) 선별된 슬래그를 제1기준 직경을 기준으로 입도분리하는 공정;
   (c) 입도분리된 슬래그 중 제1기준 직경을 초과하는 슬래그를 대상으로 자력선별을 수행하여 철질 물질을 취합하고, 비착된 슬래그를 파쇄하는 공정;
   (d) 상기 (b)공정에서 입도분리된 슬래그 중 제1기준 직경 이하의 슬래그와 상기 (c)공정에서 파쇄된 슬래그를 취합하고 자력선별 및 풍력선별을 수행하여 철질 물질을 선별하는 공정;
   (e) 선별된 철질 물질을 건조하는 공정;
   (f) 상기 (c)공정에서 취합된 철질 물질과 상기 (e)공정에서 건조된 철질 물질을 취합하여 파쇄하는 공정; 및
   (g) 파쇄된 철질 물질을 제2기준 직경을 기준으로 입도분리하여 제2기준 직경을 초과하는 철질 물질을 취합하는 공정;을 포함하는 철질 물질 제조 방법.
   
2. 제1항에서,
   상기 (g)공정 후,
   (h) 제2기준 직경을 기준으로 입도분리된 철질 물질 중 제2기준 직경 이하의 철질 물질을 제2기준 직경보다 작은 제3기준 직경을 기준으로 입도분리하는 공정; 및
   (i) 제3기준 직경을 기준으로 입도분리된 철질 물질 중 제3기준 직경을 초과하는 철질 물질을 파쇄 및 자력선별을 통해 정제하는 공정;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 철질 물질 제조 방법.
   
3. 제2항에서,
   상기 (i)공정 후,
   (j) 정제된 철질 물질에 산화방지피막처리를 수행하는 공정;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 철질 물질 제조 방법.
   
4. 제1항에서,
   상기 (e)공정은 선별된 철질 물질의 수분 함량이 6.0wt%이하가 되도록 건조하는 공정인 것을 특징으로 하는 철질 물질 제조 방법.
   
5. 제1항에서,
   상기 (a)공정은,
   (a-1) 제철 제강 공정의 탈황 공정 후 발생한 슬래그를 특정 직경을 기준으로 입도분리하는 공정;
   (a-2) 입도분리된 슬래그 가운데 특정 직경을 초과하는 슬래그를 특정 직경 이하가 되도록 파쇄하는 공정; 및
   (a-3) 입도분리된 슬래그 가운데 특정 직경 이하인 슬래그와 파쇄된 슬래그를 취합하는 공정;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 철질 물질 제조 방법.
   
6. 제1항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에서,
   상기 특정 직경은 200~500㎜ 범위에서 선택되고,
   상기 제1기준 직경은 20~70㎜ 범위에서 선택되고,
   상기 제2기준 직경은 20~70㎜ 범위에서 선택되는 것을 특징으로 하는 철질 물질 제조 방법.
   
7. 제2항 또는 제3항에서,
   상기 특정 직경은 200~500㎜ 범위에서 선택되고,
   상기 제1기준 직경은 20~70㎜ 범위에서 선택되고,
   상기 제2기준 직경은 20~70㎜ 범위에서 선택되며,
   상기 제3기준 직경은 2~8㎜ 범위에서 선택되는 것을 특징으로 하는 철질 물질 제조 방법.

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