KR101773132B1 - Manufacturing method of ferrosilicon from silicon sludge and millscale and ferrosilicon manufactured thereby - Google Patents

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KR101773132B1
KR101773132B1 KR1020170001340A KR20170001340A KR101773132B1 KR 101773132 B1 KR101773132 B1 KR 101773132B1 KR 1020170001340 A KR1020170001340 A KR 1020170001340A KR 20170001340 A KR20170001340 A KR 20170001340A KR 101773132 B1 KR101773132 B1 KR 101773132B1
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ferrosilicon
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장희동
장한권
길대섭
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한국지질자원연구원
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Abstract

According to an embodiment of the present invention, a manufacturing method of ferrosilicon from silicon sludge and mill scale comprises the following steps: producing a mixture by mixing silicon sludge and mill scale which contains iron oxide (step 1); heat-processing the obtained mixture in an inert gas atmosphere (step 2); and cooling the heat-processed mixture into a predetermined temperature, and separating slag (step 3). Silicon and iron can be used as resources again through the method of the present invention.

Description

실리콘 슬러지 및 밀스케일로부터 페로실리콘 제조방법 및 이에 따라 제조된 페로실리콘{MANUFACTURING METHOD OF FERROSILICON FROM SILICON SLUDGE AND MILLSCALE AND FERROSILICON MANUFACTURED THEREBY}FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing ferro silicon from silicon sludge and wheat scale, and to a ferro-

본 발명은 실리콘 슬러지 및 밀스케일로부터 페로실리콘 제조방법 및 이에 따라 제조된 페로실리콘에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 추가적인 첨가물 없이 건조된 실리콘 슬러지와 밀스케일 만을 이용하여 용융 열처리단계 및 슬래그 분리단계를 포함하는 페로실리콘 제조방법 및 이에 따라 제조된 페로실리콘에 관한 것이다.The present invention relates to a process for the production of ferrosilicon from silicon sludge and mill scale and to ferrosilicon produced thereby, and more particularly to a process for producing ferrosilicon from a silicon sludge and mill scale comprising melt heat treatment step and slag separation step using only dried silicon sludge and mill scale without further additives And a ferrosilicon produced in accordance with the method.

일반적으로, 실리콘 슬러지에는 실리콘(Si), 실리카(SiO2), 탄화실리콘(SiC) 같은 형태의 물질들이 포함되어 있다. 실리콘 슬러지에 함유된 실리콘의 함량은 반도체, 태양광 판 제조 공정에 따라 달라지지만 대략적으로 실리콘 형태로 93 wt% 이상 함유되어 있고 나머지 산소와 탄소는 7 wt% 미만 함유되어 있는 것으로 알려져 있다. 또한, 밀스케일(mill scale)에는 금속 철(Fe)과 산화철(FeO, Fe3O4, Fe2O3) 형태의 물질들이 포함되어 있다. 밀스케일에 함유된 철의 함량은 철강 제조시 압연 공정에 따라 달라지지만 대략적으로 70 wt% 이상 함유되어 있는 것으로 알려져 있다. Generally, silicon sludge includes materials such as silicon (Si), silica (SiO 2 ), and silicon carbide (SiC). The amount of silicon contained in the silicon sludge varies depending on the manufacturing process of semiconductor and photovoltaic plate, but it is known that silicon sludge contains approximately 93 wt% or more of silicon and approximately 7 wt% or less of oxygen and carbon. In addition, the mill scale includes materials of the form of metallic iron (Fe) and iron oxide (FeO, Fe 3 O 4 , Fe 2 O 3 ). The content of iron in the mill scale varies depending on the rolling process in the production of steel, but it is known that it contains approximately 70 wt% or more.

상기와 같은 실리콘 슬러지와 밀스케일에 함유되어 있는 실리콘과 철은 특수강의 합금 원료, 알루미늄의 합금 원료 및 철강 제조시 탈산제의 원료로 사용되는 페로실리콘의 원료로 사용될 수 있기 때문에, 산업부산물로 처리하기에는 매우 아까운 자원이 아닐 수 없다. 따라서, 자원활용 극대화 측면에서 산업원료로 재이용되는 것이 국가 경제적으로 요구된다 할 수 있으며, 이를 고부가가치로 산업 원료화 하여 재활용하는 것은 자원의 유효이용 측면에서 대단히 유용하다고 할 수 있을 것이다.Since the silicon sludge and the silicon and iron contained in the mill scale can be used as a raw material for ferro silicon used as an alloy raw material for special steels, an alloy raw material for aluminum, and a deoxidizing raw material for producing steel, It is a very bad resource. Therefore, in order to maximize resource utilization, reuse as an industrial raw material may be required for the national economy, and recycling the industrial raw materials with high added value may be very useful in terms of effective use of resources.

현재 페로실리콘을 제조하는 방법에는 크게 탄소 열환원 방법과 압축성형 방법이 있다. 이 중 탄소열환원 방법은 실리콘 원료로 실리카(SiO2) 광석을 철 원료로 철 광석 또는 밀스케일을 이용하여 제조하는 방법으로 1600℃ 이상의 고온에서 탄소로 실리카와 철 광석 또는 밀스케일을 환원하여 페로실리콘을 제조하기 때문에 많은 에너지가 필요하고 특히 품위가 낮은 철 광석을 사용할 경우 산업폐기물인 다량의 슬래그를 배출하는 단점이 있다. At present, there are a carbon thermal reduction method and a compression molding method for producing ferrosilicon. Among them, the carbon thermal reduction method is a method of producing silica (SiO 2 ) ore as a raw material of silicon by using iron ore or mill scale, and reducing silica, iron ore or mill scale with carbon at a high temperature of 1600 ° C. or higher, Silicon is produced because it requires a lot of energy. Especially when iron ore with low grade is used, it disadvantageously discharges a large amount of slag which is industrial waste.

페로실리콘 성형 방법 중 하나로, 한국 공개특허공보 제10-2012-0043216호에는 실리콘 슬러지를 이용한 성형 페로실리콘 제조방법이 개시되어 있으며, 구체적으로 실리콘 슬러지에 제지슬러지 소각재 또는 소석회와 분철 또는 철가루를 혼합하여 혼합 슬러지를 제조하는 단계와; 상기 혼합슬러지를 진공 또는 불활성기체가 충진된 건조기에서 건조시켜 건조슬러지로 제조하는 단계와; 상기 건조슬러지에 폴리실리콘 분말을 혼합하여 원료슬러지로 제조하는 단계와; 상기 원료슬러지에 물유리를 혼합하여 교반한 후 압축 성형시키는 단계; 를 가지는 실리콘 슬러지를 이용한 성형 페로실리콘 제조방법을 제공하고 있다.As one of the methods for molding ferro silicon, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2012-0043216 discloses a method of manufacturing molded ferro silicon using silicon sludge. Specifically, a method of mixing a paper sludge incineration ash, slaked lime, Thereby producing a mixed sludge; Drying the mixed sludge in a dryer filled with a vacuum or an inert gas to prepare a dried sludge; Mixing the dry sludge with polysilicon powder to produce a raw sludge; Mixing the raw sludge with water glass, stirring the raw sludge, and compressing the mixture; The present invention provides a method of manufacturing molded ferrosilicon using a silicon sludge.

대체로 페로실리콘 압축성형 방법은 실리콘 슬러지와 철 분말 그리고 점결제인 소석회(Ca(OH)2)을 물리적으로 혼합한 후, 추가로 물유리와 같은 점결제를 첨가해 압축성형하여 제조하고 있다. 이 방법에 의하여 제조된 페로실리콘의 특징은 실리콘과 철이 화학적으로 결합되어 있지 않고, 물리적으로 결합되어 있어 상기 방법으로 제조된 페로실리콘은 저하된 파괴강도를 나타낸다. 이에, 운송 및 운반 과정에서 미분화가 발생하여 실리콘의 손실이 발생하는 단점이 있다. 또한, 상기 방법으로 제조된 페로실리콘이 용융된 특수강과 알루미늄의 용탕에 합금원료로 사용될 때, 용탕에 투입된 상기방법으로 제조된 페로실리콘은 실리콘과 철이 화학적으로 결합되지 않고 물리적으로 결합되어 있어 쉽게 철과 실리콘이 분리되어 밀도가 낮은 실리콘이 용탕 표면으로 빠르게 부상하여 실리콘의 합금화 수율이 낮아지는 단점이 있고, 상기 방법으로 제조된 페로실리콘이 철강 제조시 산소 제거를 위한 탈산제로 용융된 선철 및 철강의 용탕에 투입될 때 상기방법으로 제조된 페로실리콘은 실리콘과 철이 화학적으로 결합되지 않고 물리적으로 결합되어 있어 쉽게 철과 실리콘이 분리되어 밀도가 낮은 실리콘이 용탕 표면으로 빠르게 부상하여 실리콘의 산소 제거 효율이 낮아지는 단점이 있다.Generally, the ferro-silicon compression molding method is manufactured by physically mixing silicon sludge with iron powder and calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) as a binder, and then further compressing the mixture by addition of a binder such as water glass. The characteristics of the ferrosilicon produced by this method are that the silicon and the iron are not chemically bonded and are physically bonded, and the ferrosilicon produced by the above method exhibits a reduced fracture strength. Accordingly, undifferentiation occurs in the transportation and transportation process, which causes the loss of silicon. In addition, when the ferrosilicon produced by the above method is used as an alloy raw material in a molten special steel and a molten aluminum, the ferrosilicon prepared by the above method, which is put into the molten metal, is chemically bonded without being chemically bonded to silicon, And silicone is separated from the surface of the molten silicon so that the silicon having a low density floats rapidly to the surface of the molten metal and the yield of the silicon alloy is lowered. The ferrosilicon produced by the above method is used as a deoxidizer for oxygen- The ferrosilicon manufactured by the above method is chemically bonded to the molten metal without being chemically bonded to the molten metal. Therefore, iron and silicon are easily separated from each other. As a result, silicon with low density floats rapidly to the surface of the molten metal, There is a drawback that it is lowered.

한국 공개특허공보 제10-2012-0043216호Korean Patent Publication No. 10-2012-0043216

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 반도체나 태양광 판을 제조하는 과정에서 배출되는 실리콘 슬러지와 철강 압연 과정에서 배출되는 밀스케일을 환원제, 점결제와 같은 추가적인 첨가물 없이 혼합한 뒤, 환원 용융함으로써 실리콘 슬러지에 함유된 실리콘 성분과 밀스케일에 함유된 철 성분을 금속 결합형태로 전환시켜 페로실리콘을 제조하도록 하는 데 있고, 서로 다른 산업부산물을 동시에 처리하여 자원의 고부가가치화가 가능하도록 하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device, a method of manufacturing the same, The ferrous silicon is produced by converting the silicon component contained in the silicon sludge and the iron component contained in the mill scale into the metal bond form by mixing with no additional additives and then reducing and melting. Of the present invention.

또한, 본 발명의 목적은 발생하는 슬래그가 환경적인 문제가 거의 없도록 하고 실리콘 및 철을 재자원화할 수 있게 하는 방법을 제공하는데 있다.It is also an object of the present invention to provide a method for making slag generated less environmental problems and enabling recycling of silicon and iron.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면은 실리콘 슬러지와 철 산화물을 포함하는 밀스케일을 혼합한 혼합물을 제조하는 단계(단계 1); 상기 제조된 혼합물을 불활성 기체 분위기에서 열처리하는 단계(단계 2); 및 상기 열처리된 혼합물을 소정의 온도로 냉각 후 슬래그를 분리하는 단계(단계 3);를 포함하는, 실리콘 슬러지 및 밀스케일로부터 페로실리콘 제조방법을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a sludge slurry, comprising: (1) preparing a mixture of a silicon sludge and a mill scale containing iron oxide; Heat treating the prepared mixture in an inert gas atmosphere (step 2); And separating the slag after cooling the heat-treated mixture to a predetermined temperature (step 3). The present invention also provides a method for producing ferrosilicon from a silicon sludge and a mill scale.

일 실시예에 있어서, 상기 단계 1의 실리콘 슬러지는 탈수 후 건조 처리된 것일 수 있다.In one embodiment, the silicon sludge of step 1 may be dehydrated and then dried.

일 실시예에 있어서, 상기 건조는 불활성 기체 분위기에서 150 ℃ 내지 450 ℃의 온도로 20 분 내지 100 분 동안 수행될 수 있다.In one embodiment, the drying may be carried out in an inert gas atmosphere at a temperature of 150 ° C to 450 ° C for 20 minutes to 100 minutes.

일 실시예에 있어서, 상기 불활성 기체는 질소, 아르곤, 헬륨 및 네온으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In one embodiment, the inert gas may include at least one selected from the group consisting of nitrogen, argon, helium, and neon.

일 실시예에 있어서, 상기 단계 1의 혼합은 상기 혼합물이 70 wt% 내지 90 wt%의 실리콘 슬러지; 및 밀스케일 잔량;을 포함하도록 수행될 수 있다.In one embodiment, the mixing of step 1 comprises mixing the mixture with 70 wt% to 90 wt% silicon sludge; And a mill scale residual amount.

일 실시예에 있어서, 상기 단계 2의 불활성 기체는 질소, 아르곤, 헬륨 및 네온으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In one embodiment, the inert gas in step 2 may include at least one selected from the group consisting of nitrogen, argon, helium, and neon.

일 실시예에 있어서, 상기 단계 2의 열처리는 1250 ℃ 내지 1500 ℃의 온도로 10 분 내지 100 분 동안 수행될 수 있다.In one embodiment, the heat treatment of step 2 may be performed at a temperature of 1250 ° C to 1500 ° C for 10 minutes to 100 minutes.

일 실시예에 있어서, 상기 단계 3의 온도는 1100 ℃ 내지 1250 ℃일 수 있다.In one embodiment, the temperature of step 3 may be between 1100 ° C and 1250 ° C.

일 실시예에 있어서, 상기 단계 3의 냉각은 자연 냉각으로 수행될 수 있다.In one embodiment, the cooling of step 3 may be performed with natural cooling.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 다른 일 측면은 상기의 방법으로 제조되어, 실리콘 함량이 75 wt% 내지 90 wt%인, 페로실리콘을 제공한다.In order to achieve the above object, another aspect of the present invention provides a ferrosilicon manufactured by the above method, wherein the silicon content is 75 wt% to 90 wt%.

일 실시예에 있어서, 상기 페로실리콘은 출발원료인 실리콘 슬러지의 실리콘 함량 대비 90 wt% 내지 98 wt%의 실리콘을 포함할 수 있다.In one embodiment, the ferrosilicon may comprise 90 wt% to 98 wt% silicon relative to the silicon content of the starting silicon sludge.

일 실시예에 있어서, 상기 페로실리콘은 출발원료인 밀스케일의 철 함량 대비 95 wt% 내지 99.0 wt%의 철을 포함할 수 있다.In one embodiment, the ferrosilicon may comprise from 95 wt% to 99.0 wt% of iron relative to the iron content of the mill scale, which is the starting material.

본 발명의 일 측면에 따르면, 반도체나 태양광 판을 제조하는 과정에서 배출되는 실리콘 슬러지를 페로실리콘 중의 실리콘 성분으로 활용하고, 동시에 밀스케일에 함유된 산화철(FeO, Fe3O4, Fe2O3)의 환원제로 이용하여 공정비용 상승을 일으키는 환원제인 탄소를 사용하지 않는 장점이 있다.According to an aspect of the present invention, silicon sludge discharged from a semiconductor or a photovoltaic plate is used as a silicon component in ferrosilicon, and iron oxide (FeO, Fe 3 O 4 , Fe 2 O 3 ) is used as a reducing agent, so that it is advantageous not to use carbon, which is a reducing agent that causes an increase in the process cost.

또한, 철강 압연 과정에서 배출되는 밀스케일에 함유된 철을 페로실리콘 중의 철 성분으로 활용하여 공정비용 상승을 일으키는 철 원료인 철스크랩 또는 철분말을 사용하지 않고, 나아가 공정비용 상승을 일으키는 점결제로 사용되는 소석회와 물유리 등을 사용하지 않으며, 특수강의 합금 원료, 알루미늄의 합금 원료 및 철강 제조시 탈산제로 사용될 때 실리콘의 효과가 우수한 금속 결합형태의 페로실리콘을 제조할 수 있다.In addition, the iron contained in the mill scale discharged from the steel rolling process is used as an iron component in the ferrosilicone, thereby not using the iron scrap or iron powder which causes the increase in the process cost, and further, It is possible to produce ferro-silicon in a metal-bonded form excellent in the effect of silicon when it is used as an alloy raw material for special steels, an alloy raw material for aluminum, and a deoxidizing agent in the production of steel, without using the slaked lime and water glass used.

더욱이, 페로실리콘 제조 시 지구온난화 가스인 이산화탄소(CO2)를 배출하지 않고 부원료를 사용하지 않는 효과가 있고, 발생되는 슬래그는 환경적인 문제가 없어 재자원화할 수 있는 장점이 있다. Furthermore, carbon dioxide (CO 2 ), which is a global warming gas, is not produced during the production of ferrosilicon, and an additive is not used, and the generated slag has the advantage of being recyclable because there is no environmental problem.

그러므로, 본 발명은 지구온난화 가스인 이산화탄소(CO2)를 배출하지 않으면서 부원료도 사용하지 않는, 에너지 절약 환경친화적 기술을 개시함과 동시에 버려지고 있는 서로 다른 산업부산물을 단일공정에서 동시에 자원화하는 기술을 제공한다. Therefore, the present invention discloses an energy-saving environment-friendly technology that does not use carbon dioxide (CO 2 ), which is a global warming gas, and does not use any subsidiary material, and simultaneously makes different industrial by- .

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above effects and include all effects that can be deduced from the detailed description of the present invention or the configuration of the invention described in the claims.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 실리콘 슬러지 및 밀스케일로부터 페로실리콘 제조방법의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 실리콘 슬러지 및 밀스케일로부터 페로실리콘 제조방법의 다른 일례를 나타낸 모식도이다.
도 4는 본 발명의 실험예 2에서 수행한 X선 회절 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실험예 1에서 각 실시예 및 비교예 별 실리콘 및 철 회수율, 실리콘 함량을 나타낸 그래프이다.
1 is a schematic view showing an example of a method for producing ferrosilicon from a silicon sludge and a mill scale according to an embodiment of the present invention.
2 and 3 are schematic views showing another example of a method for producing ferrosilicon from a silicon sludge and a mill scale according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing the results of X-ray diffraction analysis performed in Experimental Example 2 of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing the silicon and iron recovery rates and the silicon content of each of the examples and comparative examples in Experimental Example 1 of the present invention. FIG.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving it will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings.

그러나, 본 발명은 이하에 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.It should be understood, however, that the present invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the exemplary embodiments set forth herein. To fully inform the inventor of the category of invention. Further, the present invention is only defined by the scope of the claims.

나아가, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.Further, in the following description of the present invention, if it is determined that related arts or the like may obscure the gist of the present invention, detailed description thereof will be omitted.

본 발명자들은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하고자 예의 노력한 결과, 반도체나 태양광 판을 제조하는 과정에서 배출되는 실리콘 슬러지와 철강 압연 과정에서 배출되는 밀스케일을 추가적인 첨가물 없이 혼합한 다음, 질소 또는 아르곤 분위기하에서 고온으로 가열하여 밀스케일에 함유된 산화철(FeO, Fe3O4, Fe2O3)을 실리콘 슬러지에 함유된 일부의 실리콘으로 환원시키고, 이 환원된 철과 밀스케일에 함유된 산화철(FeO, Fe3O4, Fe2O3)의 환원에 사용되지 않은 나머지 실리콘 슬러지에 함유된 실리콘을 동시에 용융시켜, 실리콘 슬러지에 있는 실리콘 성분과 밀스케일에 있는 철 성분을 금속 결합형태로 형성시켜 페로실리콘을 제조할 수 있다는 것을 확인하였고, 본 발명을 완성하였다.As a result of intensive efforts to solve the problems of the prior art, the present inventors have found that the silicon sludge discharged from the process of manufacturing a semiconductor or a solar panel and the mill scale discharged from the steel rolling process are mixed without any additional additives, (FeO, Fe 3 O 4 , and Fe 2 O 3 ) contained in the mill scale is reduced to a part of silicon contained in the silicon sludge by heating at a high temperature under a reduced pressure, and iron oxide (FeO , Fe 3 O 4 , and Fe 2 O 3 ) in the silicon sludge are simultaneously melted to form the silicon component in the silicon sludge and the iron component in the mill scale in the metal bond form, Silicon, and completed the present invention.

본 발명의 일 측면은,According to an aspect of the present invention,

실리콘 슬러지와 철 산화물을 포함하는 밀스케일을 혼합한 혼합물을 제조하는 단계(단계 1)(S10);(Step 1) (S10) of preparing a mixture of a silicon sludge and a mill scale containing iron oxide;

상기 제조된 혼합물을 불활성 기체 분위기에서 열처리하는 단계(단계 2)(S20); 및Heat treating the prepared mixture in an inert gas atmosphere (step 2) (S20); And

상기 열처리된 혼합물을 소정의 온도로 냉각 후 슬래그를 분리하는 단계(단계 3)(S30);를 포함하는, 실리콘 슬러지 및 밀스케일로부터 페로실리콘 제조방법을 제공한다.And a step (S30) of separating the slag after cooling the heat-treated mixture to a predetermined temperature (step S30). The present invention also provides a method for producing ferrosilicon from a silicon sludge and a mill scale.

이하, 본 발명의 일 측면에 따른 실리콘 슬러지 및 밀스케일로부터 페로실리콘 제조방법에 대하여 각 단계별로 상세히 설명한다.Hereinafter, the method for producing ferrosilicon from silicon sludge and mill scale according to one aspect of the present invention will be described in detail for each step.

본 발명의 일 측면에 따른 실리콘 슬러지 및 밀스케일로부터 페로실리콘 제조방법에 있어서, 상기 단계 1(S10)은 실리콘 슬러지와 철 산화물을 포함하는 밀스케일을 혼합한 혼합물을 제조한다.In the method for producing ferrosilicon from silicon sludge and wheat scale according to an aspect of the present invention, the step 1 (S10) comprises mixing a mixture of silicon sludge and a mill scale comprising iron oxide.

상기 단계 1의 실리콘 슬러지는 탈수 후 건조 처리된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 탈수는 원심분리를 통해 탈수된 것일 수 있다.The silicon sludge of step 1 is preferably subjected to dehydration and then dried. At this time, the dehydration may be dehydrated through centrifugation.

상기 건조 처리는 불활성 기체 분위기에서 150 ℃ 내지 450 ℃의 온도로 20 분 내지 100 분 동안 수행된 것이 바람직하다. 상기 건조 처리 시 온도가 150 ℃ 미만인 경우, 실리콘 슬러지의 건조 시간이 증가하는 단점이 있고, 상기 건조 처리 시 온도가 450 ℃ 초과인 경우, 실리콘 슬러지에 함유된 실리콘이 산화하는 단점이 존재한다. 상기 건조 처리 시 시간이 20 분 미만인 경우, 건조가 불완전하여 실리콘 슬러지 내 수분이 다량 잔존하는 문제가 발생할 수 있고, 상기 건조 처리 시 시간이 100 분 초과인 경우, 건조는 충분히 이루어질 수 있으나, 유지시간이 길어짐에 따라 에너지 손실 및 낭비가 증가되는 단점이 존재한다. The drying treatment is preferably carried out in an inert gas atmosphere at a temperature of 150 ° C to 450 ° C for 20 minutes to 100 minutes. When the drying temperature is lower than 150 ° C, the drying time of the silicon sludge is increased. When the drying temperature is higher than 450 ° C, silicon contained in the silicon sludge is oxidized. If the drying time is less than 20 minutes, drying may be incomplete, and a large amount of moisture may remain in the silicon sludge. If the drying time is more than 100 minutes, drying may be sufficiently performed, There is a disadvantage in that energy loss and waste are increased as the length increases.

상기 건조 처리의 불활성 기체는 질소, 아르곤, 헬륨 및 네온으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 질소 또는 아르곤일 수 있다.The inert gas in the drying treatment may include at least one kind selected from the group consisting of nitrogen, argon, helium and neon, and preferably nitrogen or argon.

상기 단계 1의 혼합은 상기 혼합물이 70 wt% 내지 90 wt%의 실리콘 슬러지; 및 밀스케일 잔량;을 포함하도록 수행될 수 있다. 상기 혼합 시 혼합물의 실리콘 슬러지가 70 wt% 미만으로 첨가된다면, 하기 단계에서 슬래그의 발생량이 많아져 에너지 손실과 실리콘의 손실이 커지는 문제가 발생할 수 있고, 상기 혼합 시 혼합물의 실리콘 슬러지가 90 wt% 초과로 첨가된다면, 하기 단계에서 페로실리콘 제조 시 용융 온도가 높아져 에너지 손실이 증대되는 문제가 발생할 수 있다.Wherein the mixing of step 1 comprises mixing 70 wt% to 90 wt% of the silicon sludge; And a mill scale residual amount. If the amount of the silicon sludge of the mixture at the time of mixing is less than 70 wt%, the amount of slag generated in the following step increases and energy loss and loss of silicon may increase. When the silicon sludge of the mixture is 90 wt% It may cause a problem that the melting temperature is increased in the production of ferrosilicon in the following step and the energy loss is increased.

상기 단계 1의 실리콘 슬러지는 구체적으로 실리콘, 실리카 및 실리콘 탄화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The silicon sludge of step 1 may include at least one selected from the group consisting of silicon, silica and silicon carbide.

상기 단게 1의 밀스케일은 구체적으로 FeO, Fe3O4 및 Fe2O3 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 산화철을 포함할 수 있다.The mill scale of step 1 may specifically include at least one iron oxide selected from the group consisting of FeO, Fe 3 O 4, and Fe 2 O 3 .

본 발명의 일 측면에 따른 실리콘 슬러지 및 밀스케일로부터 페로실리콘 제조방법에 있어서, 상기 단계 2(S20)는 상기 제조된 혼합물을 불활성 기체 분위기에서 열처리한다.In the method of manufacturing ferrosilicon from silicon sludge and mill scale according to one aspect of the present invention, the step 2 (S20) heat-treats the prepared mixture in an inert gas atmosphere.

상기 단계 2의 불활성 기체는 질소, 아르곤, 헬륨 및 네온으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 질소 또는 아르곤 기체인 것이 바람직하다.The inert gas in step 2 may include at least one kind selected from the group consisting of nitrogen, argon, helium, and neon, and is preferably nitrogen or argon gas.

상기 단계 2의 열처리는 1250 ℃ 내지 1500 ℃의 온도로 10 분 내지 100 분 동안 수행되는 것이 바람직하다. 상기 단계 2의 열처리가 1250 ℃ 미만으로 수행된다면, 실리콘 슬러지와 밀스케일의 혼합물이 완전히 용융되지 않을 우려가 있고, 상기 단계 2의 열처리가 1500 ℃ 초과로 수행된다면, 실리콘 슬러지와 밀스케일의 혼합물이 완전히 용융은 이루어질 수 있으나, 용융온도가 높아짐에 따른 에너지 손실이 현저히 증가하는 문제가 발생할 수 있다. 상기 단계 2의 열처리가 10 분 미만으로 수행된다면, 상기 밀스케일에 함유된 산화철의 환원이 완료되지 않아 페로실리콘이 용이하게 형성되지 못하는 문제가 발생할 수 있고, 상기 단계 2의 열처리가 100 분 초과일 경우, 밀스케일에 함유된 산화철의 환원이 용이하게 이루어질 수 있으나 유지시간이 길어짐에 따라 에너지 손실이 증가하는 문제가 발생할 수 있다.The heat treatment in step 2 is preferably carried out at a temperature of 1250 ° C to 1500 ° C for 10 minutes to 100 minutes. If the heat treatment in step 2 is carried out at less than 1250 ° C, there is a risk that the mixture of silicon sludge and mill scale will not be completely melted, and if the heat treatment in step 2 is carried out above 1500 ° C, The melt can be completely melted, but the energy loss due to the increase of the melt temperature may be significantly increased. If the heat treatment in step 2 is carried out for less than 10 minutes, the reduction of iron oxide contained in the mill scale may not be completed and ferrosilicon may not be easily formed. If the heat treatment in step 2 is performed for more than 100 minutes The iron oxide contained in the mill scale can be easily reduced, but the energy loss may increase as the holding time becomes longer.

상기 단계 2는 전기로에서 수행될 수 있다.Step 2 may be performed in an electric furnace.

상기 단계 2는 상기 혼합물이 장입된 전기로를 상기의 온도로 승온시킨 후, 상기의 시간동안 유지하여 수행될 수 있다.The step 2 may be carried out by raising the temperature of the electric furnace charged with the mixture to the above-mentioned temperature, and maintaining the temperature for the above-mentioned time.

즉, 상기 단계 2에서는 실리콘 슬러지와 밀스케일이 균일하게 혼합된 혼합물을 불활성 기체 분위기에서 열처리함으로써, 밀스케일 함유될 수 있는 철 산화물(FeO, Fe3O4, Fe2O3)을 환원함과 동시에, 환원된 철과 산화철의 환원에 사용되지 않은 나머지 실리콘 슬러지에 함유된 실리콘을 함께 용융하여 원스텝으로 페로실리콘을 합성할 수 있다.That is, in the step 2, iron oxide (FeO, Fe 3 O 4 , Fe 2 O 3 ) which can be contained in the mill scale can be reduced by heat-treating the mixture of the silicon sludge and the mill scale uniformly in an inert gas atmosphere At the same time, silicon contained in the remaining silicon sludge not used for the reduction of reduced iron and iron oxide can be melted together to synthesize ferrosilicon in one step.

본 발명의 일 측면에 따른 실리콘 슬러지 및 밀스케일로부터 페로실리콘 제조방법에 있어서, 상기 단계 3(S30)은 상기 열처리된 혼합물을 소정의 온도로 냉각 후 슬래그를 분리한다.In the method for producing ferrosilicon from silicon sludge and mill scale according to one aspect of the present invention, the step 3 (S30) separates the slag after cooling the heat-treated mixture to a predetermined temperature.

상기 단계 3의 소정의 온도로 냉각은 자연 냉각을 통해 수행되는 것이 바람직하다.It is preferable that the cooling to the predetermined temperature of step 3 is carried out through natural cooling.

상기 단계 3의 소정의 온도로 냉각은 상기 단계 2와 마찬가지로 전기로에서 수행될 수 있다.Cooling to the predetermined temperature of step 3 may be performed in an electric furnace as in step 2 above.

상기 단계 3의 소정의 온도로 냉각은 상기 단계 2와 마찬가지로 불활성 기체 분위기에서 수행될 수 있다. 상기 불활성 기체는 질소, 아르곤, 헬륨 및 네온으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 질소 또는 아르곤 기체인 것이 바람직하다.The cooling to the predetermined temperature of step 3 may be performed in an inert gas atmosphere as in step 2 above. The inert gas may include at least one kind selected from the group consisting of nitrogen, argon, helium and neon, and is preferably nitrogen or argon gas.

상기 단계 3의 소정의 온도는 1100 ℃ 내지 1250 ℃인 것이 바람직하다. 상기 단계 3의 온도가 1250 ℃ 초과인 경우, 실리콘과 철의 산화량이 증가하여 최종적으로 제조되는 페로실리콘 내의 실리콘 및 철 함량이 감소할 우려가 있고, 슬래그의 생성량이 증가하는 단점이 있을 수 있다.The predetermined temperature in step 3 is preferably 1100 ° C to 1250 ° C. If the temperature of step 3 is higher than 1250 DEG C, the amount of silicon and iron oxidized increases and the silicon and iron content in the finally produced ferrosilicon may decrease, and the amount of slag produced may increase.

상기 단계 3의 슬래그 분리는 상기 단계 2 및 단계 3의 소정의 온도로 냉각이 가열로(furnace)에서 수행될 경우 노내에서 꺼내어 공냉하며 수행될 수 있으며, 이에 페로실리콘 상과 슬래그상을 분리시킬 수 있다.The slag separation of step 3 can be carried out by taking out from the furnace and cooling the furnace to a predetermined temperature of the step 2 and the step 3 when the cooling is carried out in a furnace and separating the ferrosilicon phase and the slag phase have.

상기 단계 3의 슬래그에서 포함될 수 있는 실리카(SiO2) 성분인 2차 폐기물은 환경적인 문제가 없어 이를 재자원화 할 수 있다.Secondary waste, which is a silica (SiO 2 ) component that can be included in the slag in the step 3, has no environmental problems and can be recycled.

상기 단계 3에서 분리된 슬래그는 시멘트 원료로 사용될 수 있다.The slag separated in step 3 can be used as a raw material for cement.

결국, 본 발명의 일 측면에 따른 실리콘 슬러지 및 밀스케일로부터 페로실리콘 제조방법은 추가적으로 환원제인 탄소와 다른 용제를 사용하지 않으면서 산업부산물인 실리콘 슬러지와 밀스케일을 이용하여 페로실리콘을 제조할 수 있게 하고, 또한 발생하는 슬래그는 환경적인 문제가 없어 재자원화할 수 있게 하는 방법을 제공한다. 이로 인해 지구온난화 가스인 이산화탄소(CO2)를 배출하지 않는 에너지 절약 환경친화적 기술임과 동시에 자원의 이용률을 극대화할 수 있는 기술을 제시한다는 점에서 그 의의가 있다고 할 것이다.As a result, the method of manufacturing ferrosilicon from silicon sludge and mill scale according to one aspect of the present invention is capable of manufacturing ferrosilicon using silicon sludge and mill scale, which are industrial byproducts, without using carbon and other solvents as reductant And the resulting slag provides a way to make it possible to recycle without environmental problems. Therefore, it is meaningful in that it is an energy-saving environment-friendly technology that does not emit carbon dioxide (CO 2 ), a global warming gas, and a technology that maximizes the utilization rate of resources.

본 발명의 다른 일 측면은,According to another aspect of the present invention,

상기의 방법(상기 단계 1 내지 단계 3)으로 제조되어, 실리콘 함량이 75 wt% 내지 90 wt%인, 페로실리콘을 제공한다.The ferro silicon is produced by the above method (step 1 to step 3) and has a silicon content of 75 wt% to 90 wt%.

상기 페로실리콘은 출발원료인 실리콘 슬러지의 실리콘 함량 대비 90 wt% 내지 98 wt%의 실리콘을 포함할 수 있고, 다른 출발원료인 밀스케일의 철 함량 대비 95 wt% 내지 99.0 wt%의 철을 포함할 수 있다.The ferrosilicon may comprise 90 wt% to 98 wt% silicon relative to the silicon content of the starting silicon sludge, and may include 95 wt% to 99.0 wt% iron relative to the iron content of the other starting material mill scale .

이하, 실시예 및 실험예에 의하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Experimental Examples. However, the following examples and experimental examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present invention.

하기 실시예 및 실험예에서는 93 wt%의 실리콘을 함유하고 있는 실리콘 슬러지 및 73 wt%의 철을 함유하고 있는 밀스케일을 사용하였다.In the following Examples and Experimental Examples, a mill scale containing silicon sludge containing 93 wt% of silicon and iron of 73 wt% was used.

<< 실시예Example 1>  1> 페로실리콘Ferro silicon 제조 1 Manufacturing 1

단계 1 : 실리콘 슬러지와 철 산화물(FeO, Fe3O4, Fe2O3)을 포함하는 밀스케일을 혼합한 혼합물을 제조하는 데 있어서, 상기 실리콘 슬러지를 질소 기체 분위기로 200 ℃의 온도에서 60분 동안 건조한 다음, 상기 밀스케일이 29.2 wt%(100 g) 및 실리콘 슬러지가 70.6 wt%(243 g) 포함되도록 혼합한 뒤 브이믹서(한양과학, 한국)를 통해 균일하게 교반된 혼합물을 제조하였다.Step 1: In producing a mixture of silicon sludge and a mill scale comprising iron oxide (FeO, Fe 3 O 4 , Fe 2 O 3 ), the silicon sludge is heated in a nitrogen gas atmosphere at 60 ° C Min, and then the mixture was mixed so as to contain 29.2 wt% (100 g) of the mill scale and 70.6 wt% (243 g) of the silicon sludge, and then the mixture was uniformly stirred through a V-mixer (Hanyang Scientific, Korea) .

단계 2 : 상기 제조된 혼합물을 질소 기체 분위기의 전기로에 투입하여 1300 ℃의 온도로 40 분 동안 열처리하였다.Step 2: The mixture thus prepared was put into an electric furnace in a nitrogen gas atmosphere and heat-treated at a temperature of 1300 캜 for 40 minutes.

단계 3 : 상기 열처리된 혼합물(용탕)을 질소 기체 분위기에서 1200 ℃ 까지 냉각하였고, 전기로 내에서 꺼내 페로실리콘을 슬래그상으로부터 분리 회수하였다.Step 3: The heat-treated mixture (molten metal) was cooled to 1200 DEG C in a nitrogen gas atmosphere, and the ferrosilicon was taken out from the furnace and separated and recovered from the slag phase.

<< 실시예Example 2>  2> 페로실리콘Ferro silicon 제조 2 Manufacturing 2

단계 1 : 실리콘 슬러지와 철 산화물을 포함하는 밀스케일을 혼합한 혼합물을 제조하는 데 있어서, 상기 실리콘 슬러지를 아르곤 기체 분위기로 400 ℃의 온도에서 30분 동안 건조한 다음, 상기 밀스케일이 24.0 wt%(100 g) 및 실리콘 슬러지가 76.0 wt%(316 g) 포함되도록 혼합한 뒤 브이믹서(한양과학, 한국)를 통해 균일하게 교반된 혼합물을 제조하였다.Step 1: In preparing a mixture of a silicon sludge and a mill scale containing iron oxide, the silicon sludge is dried in an argon gas atmosphere at a temperature of 400 DEG C for 30 minutes, 100 g) and silicone sludge (76.0 wt%, 316 g) were mixed to prepare a uniformly stirred mixture through a V-mixer (Hanyang Scientific, Korea).

단계 2 : 상기 제조된 혼합물을 아르곤 기체 분위기의 전기로에 투입하여 1350 ℃의 온도로 30 분 동안 열처리하였다.Step 2: The mixture thus prepared was put into an electric furnace in an argon gas atmosphere and heat-treated at a temperature of 1350 DEG C for 30 minutes.

단계 3 : 상기 열처리된 혼합물(용탕)을 아르곤 기체 분위기에서 1200 ℃ 까지 냉각하였고, 전기로 내에서 꺼내 페로실리콘을 슬래그상으로부터 분리 회수하였다.Step 3: The heat-treated mixture (molten metal) was cooled to 1200 DEG C in an argon gas atmosphere, and the ferrosilicon was taken out from the furnace and separated and recovered from the slag phase.

<< 실시예Example 3>  3> 페로실리콘Ferro silicon 제조 3 Manufacturing 3

단계 1 : 실리콘 슬러지와 철 산화물을 포함하는 밀스케일을 혼합한 혼합물을 제조하는 데 있어서, 상기 실리콘 슬러지를 질소 기체 분위기로 350 ℃의 온도에서 40분 동안 건조한 다음, 상기 밀스케일이 12.8 wt%(100 g) 및 실리콘 슬러지가 87.2 wt%(681 g) 포함되도록 혼합한 뒤 브이믹서(한양과학, 한국)를 통해 균일하게 교반된 혼합물을 제조하였다.Step 1: In the preparation of the mixture of the silicon sludge and the mill scale containing iron oxide, the silicon sludge is dried in a nitrogen gas atmosphere at a temperature of 350 DEG C for 40 minutes, and then the mill scale is added to 12.8 wt% 100 g) and silicone sludge (87.2 wt%) were mixed to prepare a homogeneously stirred mixture through a V-mixer (Hanyang Scientific, Korea).

단계 2 : 상기 제조된 혼합물을 질소 기체 분위기의 전기로에 투입하여 1450 ℃의 온도로 20 분 동안 열처리하였다.Step 2: The mixture thus prepared was put into an electric furnace in a nitrogen gas atmosphere and heat-treated at a temperature of 1450 DEG C for 20 minutes.

단계 3 : 상기 열처리된 혼합물(용탕)을 질소 기체 분위기에서 1200 ℃ 까지 냉각하였고, 전기로 내에서 꺼내 페로실리콘을 슬래그상으로부터 분리 회수하였다.Step 3: The heat-treated mixture (molten metal) was cooled to 1200 DEG C in a nitrogen gas atmosphere, and the ferrosilicon was taken out from the furnace and separated and recovered from the slag phase.

<< 비교예Comparative Example 1>  1> 페로실리콘Ferro silicon 제조 4 Manufacturing 4

상기 실시예 1에서, 단계 1의 혼합 시 상기 밀스케일이 5.0 wt%(100 g) 및 실리콘 슬러지가 95.0 wt%(1900 g) 포함되도록 혼합한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 페로실리콘을 슬래그상으로부터 분리 회수하였다.The procedure of Example 1 was repeated except that the mill scale was mixed so as to include 5.0 wt% (100 g) and silicon sludge 95.0 wt% (1900 g) in the mixing of Step 1 in Example 1 The ferrosilicon was separated and recovered from the slag phase.

<< 비교예Comparative Example 2>  2> 페로실리콘Ferro silicon 제조 5 Manufacturing 5

상기 실시예 1에서, 단계 1의 혼합 시 상기 밀스케일이 40.0 wt%(100 g) 및 실리콘 슬러지가 60.0 wt%(150 g) 포함되도록 혼합한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 페로실리콘을 슬래그상으로부터 분리 회수하였다.The procedure of Example 1 was repeated except that the mixing ratio of the mill scale and the silicon sludge was changed to 40.0 wt% (100 g) and 60.0 wt% (150 g) The ferrosilicon was separated and recovered from the slag phase.

상기 실시예들 및 비교예들의 조건을 개략적으로 표 1에 나타내었다.The conditions of the above embodiments and comparative examples are schematically shown in Table 1.

구분division 단계 1Step 1 단계 2Step 2 실시예 1Example 1 건조 : N2 / 200 ℃ / 60분
첨가 : Si슬러지 70.8 wt%
Drying: N 2/200 ℃ / 60 bun
Addition: Si sludge 70.8 wt%
열처리 : N2 / 1300 ℃Heat treatment: N 2/1300
실시예 2Example 2 건조 : Ar / 200 ℃ / 30분
첨가 : Si슬러지 76 wt%
Drying: Ar / 200 캜 / 30 min
Addition: Si sludge 76 wt%
열처리 : Ar / 1300 ℃Heat treatment: Ar / 1300 ℃
실시예 3Example 3 건조 : N2 / 200 ℃ / 40분
첨가 : Si슬러지 87.2 wt%
Drying: N 2/200 ℃ / 40 bun
Addition: Si sludge 87.2 wt%
열처리 : N2 / 1300 ℃Heat treatment: N 2/1300
비교예 1Comparative Example 1 건조 : 실시예 1과 동일
첨가 : Si슬러지 60.0 wt%
Drying: Same as in Example 1
Addition: Si sludge 60.0 wt%
실시예 1과 동일Same as Example 1
비교예 2Comparative Example 2 건조 : 실시예 1과 동일
첨가 : Si슬러지 95.0 wt%
Drying: Same as in Example 1
Addition: Si sludge 95.0 wt%
실시예 1과 동일Same as Example 1

<< 실험예Experimental Example 1> 실리콘 및 철 회수율 평가 1> Evaluation of silicon and iron recovery

상기 실시예들 및 비교예들의 철 및 실리콘 회수율을 ICP 분석법을 통해 측정하였으며, 그 결과를 표 2 및 도 5에 나타내었다.The iron and silicon recovery rates of the above examples and comparative examples were measured by ICP analysis, and the results are shown in Table 2 and FIG.

표 2 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에서 제조된 페로실리콘의 실리콘 함량은 실리콘 슬러지의 실리콘 함량 대비 95 wt% 이상을 포함하고 있음을 확인하였고, 철의 함량은 밀스케일의 철 함량 대비 95 wt% 이상을 포함하고 있음을 확인하였다.As shown in Table 2 and FIG. 5, it was confirmed that the silicon content of the ferrosilicon prepared in Examples 1 to 3 contained 95 wt% or more of the silicon content of the silicon sludge, Of the total iron content.

이에 반해 비교예 1의 경우, 실리콘 회수율이 87 %까지 저하된 것을 나타내었으며, 비교예 2의 경우, 실리콘 회수율이 95 %에 미치지 못하는 것을 나타내어 실시예들보다 저하된 회수율을 나타내는 것을 확인하였다.On the contrary, in Comparative Example 1, the silicon recovery rate was reduced to 87%, and in Comparative Example 2, the silicon recovery rate was less than 95%, indicating that the recovery rate was lower than those of Examples.

구분division Si 회수율(%)Si Recovery Rate (%) Fe 회수율(%)Fe recovery (%) 페로실리콘 Si 함량(wt%)Ferro Silicon Si content (wt%) 실시예 1Example 1 9696 9898 7575 실시예 2Example 2 9595 9797 8080 실시예 3Example 3 9595 9696 9090 비교예 1Comparative Example 1 8787 9090 5555 비교예 2Comparative Example 2 9393 9898 9090

<< 실험예Experimental Example 2>  2> 페로실리콘의Ferro silicon X선 회절 분석 X-ray diffraction analysis

상기 실시예 1에서 제조된 페로실리콘을 X선 회절 분석하였으며, 그 결과를 도 4에 나타내었다.The ferrosilicon prepared in Example 1 was analyzed by X-ray diffractometry. The results are shown in FIG.

도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 실시예 1에서 페로실리콘이 용이하게 형성된 것을 확인할 수 있었다.As shown in Fig. 4, it was confirmed that ferro silicon was easily formed in Example 1. [

지금까지 본 발명의 일 측면에 따른 실리콘 슬러지 및 밀스케일로부터 페로실리콘 제조방법 및 이에 따라 제조된 페로실리콘에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to specific embodiments thereof, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. This is obvious.

그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be construed as limited to the embodiments described, but should be determined by the scope of the appended claims, as well as the claims.

즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It is to be understood that the foregoing embodiments are illustrative and not restrictive in all respects and that the scope of the present invention is indicated by the appended claims rather than the foregoing description, It is intended that all changes and modifications derived from the equivalent concept be included within the scope of the present invention.

반도체나 태양광 판을 제조하는 과정에서 배출되는 실리콘 슬러지를 페로실리콘 중의 실리콘 성분으로 활용하고, 동시에 밀스케일에 함유된 산화철(FeO, Fe3O4, Fe2O3)의 환원제로 이용하여 공정비용 상승을 일으키는 환원제인 탄소를 사용하지 않으며, 또한 철강 압연 과정에서 배출되는 밀스케일에 함유된 철을 페로실리콘 중의 철 성분으로 활용하여 공정비용 상승을 일으키는 철 원료인 철스크랩 또는 철분말을 사용하지 않는다.Silicon sludge produced in the process of manufacturing semiconductors or solar panels is used as a silicon component in ferrosilicon and at the same time, it is used as a reducing agent of iron oxide (FeO, Fe 3 O 4 , Fe 2 O 3 ) The use of iron scrap or iron powder, which is a raw material of iron that causes an increase in the process cost, is not used because it does not use carbon, which is a reducing agent that causes a rise in cost, and uses iron contained in a mill scale discharged from a steel rolling process as an iron component in ferrosilicon Do not.

나아가, 공정비용 상승을 일으키는 점결제로 사용되는 소석회와 물유리 등을 사용하지 않으면서 특수강의 합금 원료, 알루미늄의 합금 원료 및 철강 제조시 탈산재로 사용될 때 실리콘의 효과가 우수한 금속 결합형태의 페로실리콘을 제조할 수 있게 하고, 또한 지구온난화 가스인 이산화탄소(CO2)를 배출하지 않으면서 서로 다른 산업 부산물을 단일 공정으로 처리하여 고부가가치의 산업원료로 활용 극대화가 가능하도록 한다.Further, when the alloy raw material of special steel, the alloy raw material of aluminum, and the deagglomeration raw material of steel are used without the use of the slaked lime and water glass used for the point settlement which raises the process cost, the ferro silicon (CO 2 ) as a global warming gas, and to treat different industrial byproducts in a single process so as to maximize utilization as high value-added industrial raw materials.

즉, 제조된 페로실리콘을 철강산업 원료로 활용함으로서 자원빈국인 국내실정상 전량 수입에 의존하고 있는 실리콘과 철 자원의 이용율을 극대화할 수 있다는 효과를 제공하게 되어 반도체 및 태양광 판과 철강소재 제조분야에서 실리콘 슬러지와 밀스케일의 고부가가치화에 널리 활용될 수 있게 될 것이다.In other words, by using the manufactured ferro-silicon as a raw material for steel industry, it is possible to maximize utilization of silicon and iron resources, It will be widely used in the high value added of silicon sludge and mill scale in the field.

Claims (12)

실리콘 슬러지와 철 산화물을 포함하는 밀스케일을 혼합한 혼합물을 제조하는 단계(단계 1);
상기 제조된 혼합물을 불활성 기체 분위기에서 열처리하는 단계(단계 2); 및
상기 열처리된 혼합물을 소정의 온도로 냉각 후 슬래그를 분리하는 단계(단계 3);를 포함하는, 실리콘 슬러지 및 밀스케일로부터 페로실리콘 제조방법.
Preparing a mixture of the silicon sludge and the mill scale comprising iron oxide (step 1);
Heat treating the prepared mixture in an inert gas atmosphere (step 2); And
And separating the slag after cooling the heat treated mixture to a predetermined temperature (step 3).
제1항에 있어서,
상기 단계 1의 실리콘 슬러지는,
탈수 후 건조 처리된 것을 특징으로 하는 실리콘 슬러지 및 밀스케일로부터 페로실리콘 제조방법.
The method according to claim 1,
The silicon sludge of the step (1)
Wherein the sludge is dehydrated and then dried.
제2항에 있어서,
상기 건조는,
불활성 기체 분위기에서 150 ℃ 내지 450 ℃의 온도로 20 분 내지 100 분 동안 수행된 것을 특징으로 하는 실리콘 슬러지 및 밀스케일로부터 페로실리콘 제조방법.
3. The method of claim 2,
The drying is carried out,
In an inert gas atmosphere at a temperature of 150 ° C to 450 ° C for 20 minutes to 100 minutes.
제3항에 있어서,
상기 불활성 기체는,
질소, 아르곤, 헬륨 및 네온으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 슬러지 및 밀스케일로부터 페로실리콘 제조방법.
The method of claim 3,
The inert gas may include,
And at least one selected from the group consisting of nitrogen, argon, helium, and neon.
제1항에 있어서,
상기 단계 1의 혼합은,
상기 혼합물이 70 wt% 내지 90 wt%의 실리콘 슬러지; 및 밀스케일 잔량;을 포함하도록 수행되는 것을 특징으로 하는 실리콘 슬러지 및 밀스케일로부터 페로실리콘 제조방법.
The method according to claim 1,
In the mixing of the step 1,
Said mixture comprising 70 wt% to 90 wt% of silicon sludge; And a mill scale remainder. The method of manufacturing ferrosilicon from a silicon sludge and mill scale.
제1항에 있어서,
상기 단계 2의 불활성 기체는,
질소, 아르곤, 헬륨 및 네온으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 슬러지 및 밀스케일로부터 페로실리콘 제조방법.
The method according to claim 1,
The inert gas of the step 2,
And at least one selected from the group consisting of nitrogen, argon, helium, and neon.
제1항에 있어서,
상기 단계 2의 열처리는,
1250 ℃ 내지 1500 ℃의 온도로 10 분 내지 100 분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 실리콘 슬러지 및 밀스케일로부터 페로실리콘 제조방법.
The method according to claim 1,
The heat treatment in the step (2)
At a temperature of 1250 ° C to 1500 ° C for 10 minutes to 100 minutes.
제1항에 있어서,
상기 단계 3의 온도는,
1100 ℃ 내지 1250 ℃인 것을 특징으로 하는 실리콘 슬러지 및 밀스케일로부터 페로실리콘 제조방법.
The method according to claim 1,
The temperature of step 3 is,
Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 1200 C &lt; / RTI &gt; to &lt; RTI ID = 0.0 &gt; 1250 C. &lt; / RTI &gt;
제1항에 있어서,
상기 단계 3의 냉각은,
자연 냉각으로 수행되는 것을 특징으로 하는 실리콘 슬러지 및 밀스케일로부터 페로실리콘 제조방법.
The method according to claim 1,
The cooling in step (3)
&Lt; / RTI &gt; characterized in that it is carried out with natural cooling.
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