KR101931106B1 - 건식제련법으로 생산된 조산화아연의 고순도화공정에서 회수효율의 향상기술 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기로 제강분진을 포함하는 다양한 함아연 폐기물로부터 회수한조산화아연을 브리켓(briquiet) 또는 펠릿(pellet) 형태로 성형하여 킬른에 장입시켜 아연성분 기준 90% 이상의 고회수율을 달성할 수 있는 건식제련법으로 생산된 조산화아연의 고순도화공정의 회수효율을 향상시키는 방법에 관한 것이다.

Description

건식제련법으로 생산된 조산화아연의 고순도화공정에서 회수효율의 향상기술{Improvement Technology Of Recovery Efficiency in Processing for high Purity of Crude-Zinc Oxide obtained by pryometallurgy}

본 발명은 건식제련법으로 생산된 조산화아연의 고순도화공정의 회수효율의 향상 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기로 제강분진을 포함하는 다양한 함아연 폐기물로부터 회수한 조산화아연을 고순도화시키는 과정에서 회수율을 높이는 방법에 관한 것이다.

전기로 제강분진을 포함하는 다양한 함아연 폐기물로부터 회수한 조산화아연은 품위가 낮고 다양한 염화물과 저온 휘발성 불순물을 포함하고 있다. 따라서, 그 용도가 제한적이고 부가가치가 낮다. 이에 따라 고순도화를 위한 수많은 기술적 연구 및 실용화 작업이 진행되고 있다.

그 중에서도 가장 효율적인 방법으로 조산화아연내 존재하는 주요불순물인 염화물 및 저온 휘발성 불순물 등을 로타리킬른에서 배소시키는 방법을 들 수 있다. 인용할 수 있는 기술로는 일본공개특허 특개평 09-125169호의 조산화아연으로부터 고순도 산화아연 소광제조 방법을 들 수 있다. 그러나, 이 방법은 복잡하지 않은 공법으로 고순도 아연의 제조가 가능하지만 실제 전체 산화아연의 회수율은 90%를 넘지 못하는 단점을 가지고 있다. 회수율이 낮은 가장 큰 이유는 함아연 폐기물에서 회수한 조산화아연은 10㎛ 이하의 평균입경을 가진 극미분이므로 로타리킬른 내부로 장입하는 과정에서 비산되며, 킬른이 회전함에 따라 로내 원료의 진행과정에서 분말형태로 배기가스에 포함되어 이동(drift)되기 때문이다. 이 밖에도 조산화아연내 존재하는 염화아연(ZnCl₂) 형태로 존재하던 아연성분이 조기 휘발되어 배소되는 량도 회수율에 일부 영향을 미친다. 따라서, 최종적으로 함아연 폐기물의 자원화 사업의 경제성 향상을 위한 보다 효율적인 기술의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

이에, 본 발명자들은 상기 종래기술의 문제점을 해결하고자 예의 노력한 결과, 조산화아연이 평균입경이 작은 미분이므로 로타리 킬른 내부로 장입하는 과정에서 비산되거나 배기가스에 포함되어 이동 또는 휘발됨으로써 고순도 산화아연의 회수율이 저하되는 문제점을 해결하기 위하여 미세한 조산화아연 분말을 브리켓(briquette) 또는 펠릿(pellet) 형태로 성형하여 킬른에 장입시킬 경우, 함아연 폐기물로부터 고순도 산화아연을 고회수율로 회수할 수 있다는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명의 주된 목적은 함아연 폐기물로부터 산화아연의 고순도화 과정에서 회수율의 감소문제를 해결하고자 하는 것으로, 아연성분 기준에서 90% 이상의 회수율을 달성하는 방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 조산화아연을 브리켓(briquette) 또는 펠릿(pellet) 형태로 성형하여 킬른에 장입시키는 것을 특징으로 하는 함아연 폐기물로부터 고순도 산화아연의 고회수율 회수방법을 제공한다.

본 발명에 따라 종래의 로타리킬른을 이용하여 조산화아연 고순도화 시키는 과정에서 문제시되는 아연회수율 부분을 간단한 전처리 공정을 추가함으로써 아연성분 기준의 회수율 90% 이상을 달성 함으로써 로타리킬른을 이용한 조산화아연의 고순도화의 최적화를 이룰 수 있다. 부가적으로 로내 부착물 생성을 상대적으로 저감 시킬 수 있어, 가동율을 높이는 효과로 생산성 향상에 기여한다. 결과적으로 본 기술의 적용으로 함아연 폐기물에서 고순도 산화아연을 회수하는 사업의 경제성을 높이는 결과를 얻을 수 있다.

도 1은 조산화아연의 입도분포도이다.
도 2는 조산화아연의 고순도화 공정에서 로스(loss) 형태를 나타낸 모식도이다.

본 발명에서는 종래의 로타리킬른을 이용하여 조산화아연 고순도화 시키는 과정에서 저하되는 아연의 회수율을 간단한 전처리 공정을 추가함으로써 아연성분 기준의 회수율 90% 이상을 달성함으로써 로타리킬른을 이용한 조산화아연의 고순도화의 최적화를 수행하였다. 부가적으로 로내 부착물 생성을 상대적으로 저감시킬 수 있어 가동율을 높이는 효과로 생산성 향상에 기여하였다.

따라서, 본 발명은 일 관점에서, 조산화아연을 브리켓(briquette) 또는 펠릿(pellet) 형태로 성형하여 킬른에 장입시키는 것을 특징으로 하는 함아연 폐기물로부터 고순도 산화아연의 고회수율 회수방법에 관한 것이다.

함아연 폐기물에서 회수한 조산화아연은 환원로에서 가스상을 입자화시켜 포집한 것이므로 입자크기가 미세하고 균일한 분포를 나타낸다. 도 1에 실제 조산화아연의 입도를 분석한 결과를 나타내었다. 약 2.0 ~ 30㎛ 크기의 입도분포를 보이며 평균 7㎛ 정도의 입도를 구성하고 있는 것을 확인할 수 있다.

로타리킬른을 이용하여 조산화아연의 고순도화 시키는 공정에서 장입된 원료는 일정온도 영역에서 고체상과 가스상으로 분리되어 가스상은 배가스 처리부 말단에 설치된 인덕션 팬(induction fan)의 흡인력으로 배가스 처리부로 이동하게 되고, 고체상은 로타리킬른의 경사각과 회전력에 의해서 반대쪽으로 배출되게 된다. 도 2에 공정 모식도로 나타내었다. 일반적으로 로타리킬른을 이용한 조산화아연의 고순도화 공정에서 킬른 전단의 유속은 조업상황에 따라 다르지만 대략 1 ~ 5m/s로 운전된다. 따라서, 분말형태의 원료를 장입하게 되면 상당량의 원료가 배가스 처리부로 비산되기 마련이다. 게다가 로타리킬른 내 고체상의 물질은 킬른의 기울기와 회전에 의한 슬라이딩 원리로 킬른 외부로 배출되므로 분말상태에서는 슬라이딩과 이동과정에서 다량의 더스트(dust)가 발생되므로 상술한 바와 같이 빠른 유속에 의해서 배가스와 함께 이동(drift)되어 실질적인 손실량(loss)으로 작용하게 된다. 또한, 상대적으로 분말상의 경우 쉽게 저융점 물질을 생성 시키므로 부착물의 생성 및 성장을 가속시킬 수 있다. 결과적으로 로내 부착물이 초기 장입한 원료의 비산을 증가시키고, 나아가 전체 조업수명에 영향을 미치므로 생산성에 영향을 미치게 된다. 그런데, 본 발명에 따라 분말상을 브리켓이나 펠릿으로 성형할 경우 상기와 같은 분말상의 문제점을 해결하고 전체적인 생산성향상 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은 도 2에 나타낸 바와 같이 분말형태의 조산화아연을 그대로 장입하지 않고, 브리켓 또는 펠릿의 형태로 성형과정을 거쳐 장입하게 된다. 이때 브리켓 또는 펠릿의 크기는 0.5 ~ 3.0mm가 바람직하다. 만약 크기가 너무 크면 성형체 표면에 강한 피막을 형성해 불순물의 충분한 배소가 불가하고, 너무 작을 경우에는 상술한 것과 동일한 문제가 발생할 수도 있다.

본 발명은 종래의 로타리킬른을 이용하여 조산화아연 고순도화 시키는 과정에서 문제시되는 아연회수율의 부분을 간단한 전처리 공정을 추가함으로써 아연성분 기준의 회수율 90% 이상을 달성함으로써 로타리킬른을 이용한 조산화아연의 고순도화의 최적화를 이룰 수 있다. 부가적으로 로내 부착물 생성을 상대적으로 저감 시킬 수 있어, 가동율을 높이는 효과로 생산성 향상에도 기여한다. 결과적으로 본 발명은 함아연 폐기물에서 고순도 산화아연을 회수하는 사업의 경제성을 높이는 결과를 얻을 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

[실시예]

실시예 1

조산화아연 100g을 브리켓 형태로 사전가공 후 장입하였으며, 각 원소별 회수량을 환산하고 이론적 계산근거로 비교하여 표 1에 그 결과를 나타내었다.

비교예 1

조산화아연 100g을 전처리 없이 분말상태로 그대로 장입하였으며, 각 원소별 회수량을 환산하고 이론적 계산근거로 비교하여 표 2에 그 결과를 나타내었다.

비교예 2

조산화아연 50g은 펠렛의 형태로 사전가공하고, 나머지 50g은 전처리 없이 분말상태로 그대로 장입하였으며, 각 원소별 회수량을 환산하고 이론적 계산근거로 비교하여 표 3에 그 결과를 나타내었다.

표 1의 실시예 및 표 3의 비교예 2의 경우 최대 비산 로스(loss)율을 0.5%로 적용하였으며, 표 2의 비교예의 경우 경험치에 의해서 기준 비산 로스(loss)율을 10%로 적용하였다. 이때 배소 로스(loss)율은 두 경우 모두 동일하게 적용하였다.

개발공정	Zn	Pb	Cl	Fe	Na	K	F	C	others	Sum
조산화아연(%)	60.5	4.9	10.3	0.9	2.9	2.2	0.4	2.0	15.9	100.0
비산 Loss(%)	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5
비산 Loss(g)	0.30	0.02	0.05	0.005	0.01	0.01	0.002	0.01	0.08	0.5
배소 Loss(%)	5.0	99.0	99.9	1.0	98.0	99.0	97.0	100.0	0.0
배소 Loss(g)	3.0	4.8	10.2	0.01	2.8	2.2	0.4	2.0	0.0	25.5
최종회수(g)	57.2	0.05	0.01	0.89	0.06	0.02	0.01	0.00	15.8	74.0
Zn 회수율(%)	94.5

기존공정	Zn	Pb	Cl	Fe	Na	K	F	C	others	Sum
조산화아연(%)	60.5	4.9	10.3	0.9	2.9	2.2	0.4	2.0	15.9	100.0
비산 Loss(%)	10	10	10	10	10	10	10	10	10
비산 Loss(g)	6.05	0.49	1.03	0.09	0.29	0.22	0.04	0.20	1.59	10.0
배소 Loss(%)	5.0	99.0	99.9	1.0	98.0	99.0	97.0	100.0	0.0
배소 Loss(g)	2.7	4.4	9.3	0.01	2.6	2.0	0.3	1.8	0.0	23.0
최종회수(g)	51.7	0.04	0.01	0.80	0.05	0.02	0.01	0.00	14.3	67.0
Zn 회수율(%)	85.5

개발공정	Zn	Pb	Cl	Fe	Na	K	F	C	others	Sum
조산화아연(%)	60.5	4.9	10.3	0.9	2.9	2.2	0.4	2.0	15.9	100.0
비산 Loss(%)	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0
비산 Loss(g)	3.03	0.25	0.52	0.05	0.15	0.11	0.02	0.10	0.79	5.0
배소 Loss(%)	5.0	99.0	99.9	1.0	98.0	99.0	97.0	100.0	0.0
배소 Loss(g)	2.9	4.6	9.8	0.01	2.7	2.1	0.4	1.9	0.0	24.3
최종회수(g)	54.6	0.05	0.01	0.85	0.06	0.02	0.01	0.00	15.1	70.7
Zn 회수율(%)	90.25

표 1 및 표 2에 나타낸 바와 같이 최종 회수가능한 양은 각각 74g과 67g이었다. 조산화아연 100g가 기준이므로 회수율은 각각 74%와 67%로 환산할 수 있다. 따라서, 전체 고순도 산화아연의 회수량이 증가한 것을 확인할 수 있다. 또한, 아연 회수율 기준에서 각각 94.5%와 85.5%이므로 9% 정도의 아연회수율을 증가시킬 수 있었다. 결과적으로, 본 발명을 통해 고순도 산화아연의 회수량 및 아연회수율을 증가시키는 결과를 얻을 수 있었다.

또한, 표 3에 나타낸 바와 같이, 분말과 펠렛을 혼합한 형태로 장입할 경우, 최종 회수가능한 양은 71g이었으며, 회수율은 90%로 환산할 수 있다. 비교예 1보다는 전체 고순도 산화아연의 회수량이 증가하였으나, 실시예 1에 비하여는 회수율이 저하된 결과를 나타내었다. 이로부터 분말을 모두 브리켓이나 펠릿으로 성형할 경우 분말상의 문제점을 완전히 해결하고 고순도 산화아연의 회수량 및 아연회수율을 탁월하게 증가시키는 결과를 얻어 최대한의 생산성향상 효과를 얻는 것을 확인하였다.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다.

Claims (3)

1. 삭제
2. 삭제
3. 전기로 제강분진을 포함하는 다양한 함아연 폐기물로부터, 건식제련법으로 생산된 2.0 ~ 30㎛ 크기의 입도분포를 가지는 조산화아연을 브리켓(briquette) 또는 펠릿(pellet) 형태로 성형하여 로타리킬른에 장입시키며,
   상기 브리켓 또는 펠릿의 크기는 0.5 ~ 3mm이고,
   상기 조산화아연은 Zn, Pb, Cl, Fe, Na, K, F 및 C를 포함하고,
   상기 조산화아연 내 Zn 함량이 60.5%이고, 최대 비산 로스(loss)율이 0.5%일 때, 상기 조산화아연으로부터 로타리킬른을 이용하여 산화아연의 회수시, 산화아연 회수율은 아연성분 기준의 90% 이상인 것을 특징으로 하는 함아연 폐기물로부터 고순도 산화아연의 고회수율 회수방법.

Images