KR101934756B1 - 카본을 함유하는 폐 내화재의 탈탄방법 및 장치와 상기 방법에 의해 제조하는 내화원료 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 카본을 함유하는 폐 내화재의 탈탄방법 및 장치와 상기 방법에 의해 제조하는 내화원료에 관한 발명으로, 마그네시아-카본질 폐 내화재 원료를 수거하여 슬래그를 제거하는 원료선별단계(S10)와, 선별된 원료를 처리수에 침지하여 불순불 및 가스를 배출하는 수처리단계(S20)와, 수처리된 원료를 건조로로 이송하여 수분 및 잔여 가스를 증발하는 건조단계(S30)와, 건조된 원료를 분쇄하여 1.2 내지 10mm 입도의 원료를 수득하는 분쇄단계(S40)와, 수득한 원료를 탈탄장치(100)에 투입하고 1300 내지 1600℃ 온도에서 12시간 동안 가열하여 카본을 산화하는 탈탄단계(S50)와, 상기 탈탄단계(S50)를 마친 후 탈탄장치(100)에 질소를 주입하여 3 내지 5시간 동안 탈탄된 원료를 냉각하는 냉각단계(S60)와, 냉각된 원료에서 이물질을 입도 분리로 선별하여 MgO 내화원료를 수득하는 입도분리단계(S70)로 이루어진 탈탄방법 및 상기 탈탄방법에 사용되는 장치와 그에 의해 제조하는 MgO 내화원료를 구성함에 따라 자원을 재활용하여 효율적으로 고순도의 산화마그네슘 내화원료를 제조하는 것이 특징이다.

Description

카본을 함유하는 폐 내화재의 탈탄방법 및 장치와 상기 방법에 의해 제조하는 내화원료 {METHOD AND APPARATUS FOR DECARBONATION OF WASTE REFRACTORY MATERIALS CONTAINING CARBON, AND REFRACTORY MATERIALS PRODUCED BY THE METHOD}
본 발명은 카본을 함유하는 폐 내화재의 탈탄방법 및 장치와 상기 방법에 의해 제조하는 내화원료에 관한 발명으로, 더욱 상세하게는 철강 제조시 로(爐)의 주재료로 사용된 후 폐기되는 카본질 폐 내화재 원료에 함유되는 카본을 탈탄하여 고순도의 MgO 내화원료로 제조하도록 구성함으로써 자원을 재활용하여 고품질의 내화원료를 수득하는 것을 특징으로 한다.
일반적으로, 제강 및 제철 등의 초고온 작업공정에 사용하는 용광로나 제련로 등의 용융로에는 고내화성을 가지는 내화재가 노재로 사용된다.
내화재는 1000℃ 이상의 고온에서도 충분한 기계적 강도 및 열적 저항 특성을 가지는 재료로써 용해금속이나 슬래그 및 고온의 가스 등에 대한 침식 및 마모저항성을 가진다. 대표적인 내화재에는 내화벽돌을 예로 들 수 있다.
내화재의 주원료는 마그네사이트, 실리카, 흑연 등의 천연원료나 알루미나와 스피넬을 이용한 마그네시아, 탄화규소와 같은 합성원료가 사용된다.
내화재는 화학성분에 따라서 산성, 중성, 및 염기성 내화재로 분류할 수 있다. 산성 내화재에는 규석질, 점토질, 탄화규소질 내화재 등이 포함된다. 중성 내화재에는 산화알루미늄질, 크롬질, 스피넬질, 탄소질 내화재 등이 포함된다. 염기성 내화재에는 마그네시아질 내화재 등이 포함된다.
특히, 염기성 슬래그에 대한 내식성이 요구되는 철강로용 내화재는 마그네시아질, 마그네시아-카본질, 산화마그네슘-크로뮴질과 같은 염기성 내화벽돌이 주로 사용된다.
마그네시아질 내화벽돌은 마그네시아를 주성분으로 하며 성형하여 소성한 소성벽돌과, 소성 대신 화학적 결합제를 가한 후 성형한 불소성벽돌이 있다.
한편, 마그네시아질 내화벽돌의 일종인 마그네시아-카본 내화벽돌은 탄소 함유 내화원료로써 마그네시아 클링커를 골재로 하여 10 ~ 30 중량부의 카본 및 기타 산화방지제나 페놀수지 등을 첨가하여 제조한다. 마그네시아-카본 내화벽돌은 내침식성과 내열성이 우수하여 철강로용 내화재로 주로 사용된다.
공지된 기술의 일례로서, 한국공개특허 제 10 - 2000 - 0006654 호에는 마그네시아 클링커를 73-78 중량%, 인상흑연을 13-18 중량%, 액상 페놀수지를 2-3 중량%, 고상 페놀수지를 1-2 중량%, 붕산을 1-5 중량% 사용하여 제조된 마그네시아-카본(MgO-C)계 내화재를 구성한다.
다른 예로서, 한국등록특허 제 10 - 1429056 호에는 구형 흑연 0.5~4.5중량% 및 나머지는 마그네시아 골재 및 불가피한 불순물로 조성되는 주원료와, 주원료 100중량부에 대해 페놀 결합제 0.5~5중량부를 포함하고, 상기 구형 흑연의 충진밀도는 0.6g/㎤ 이상인 마그네시아 카본질 내화재를 구성한다.
한편, 상기와 같은 내화재는 일정 기간을 사용하게 되면 용융물인 금속이 접하는 면에 각종 슬래그 및 이물질이 융착되어 본연의 고내화 특성에 변질이 일어나므로 일정 기간의 사용수명을 다한 내화재는 폐기하고 신규 내화재로 주기적인 교체 작업이 이루어지게 된다.
결국, 한 해 수천 톤 이상의 폐 내화재를 신규 내화재로 교체하여 사용하고 있으나 내화원료 대부분은 수입에 의존하고 있는 실정이므로 폐 내화재를 재활용하기 위한 각종 기술의 개발이 시도되고 있다.
예컨대, 한국공개특허 제 10 - 1990 - 0009482 호에는 불순물이 제거된 폐마그 카본 내화벽돌을 100°에서 7-8시간 숙성시켜 200℃의 열풍 건조로에 투입, 수분함량 1% 미만으로 건조시켜 폐 마그카본 내화벽돌을 재사용하도록 하는 방법을 구성한다.
다른 예로서, 한국등록특허 제 10 - 0908852 호에는 폐 마그카본(MgO-C) 내화재로부터 마그네슘 화합물의 제조 방법에 있어서, 폐 마그카본 내화재를 분쇄하는 단계와, 분쇄된 상기 폐 마그카본 내화재를 강산과 반응시킨 후 여과 처리하여 여과액을 분리해내는 단계와, 상기 여과액을 교반하면서 염기와 반응시켜 마그네슘 화합물을 생성하는 단계를 포함하여 구성한다.
한국공개특허 제 10 - 2000 - 0006654 호 (2000.02.07) 한국등록특허 제 10 - 1429056 호 (2014.08.11) 한국공개특허 제 10 - 1990 - 0009482 호 (1990.07.04) 한국등록특허 제 10 - 0908852 호 (2009.07.22)
상기와 같이 마그네시아-카본질 내화벽돌은 고내열성은 물론, 염기성 슬래그에 대한 내식성이 탁월하여 철강로용 내화재로 널리 사용되고 있다.
특히, 주원료가 되는 고순도 산화마그네슘은 마그네시아-카본질 내화벽돌의 핵심 원료에 해당하나 대부분은 수입에 의존하고 있는 실정이다.
상기와 같은 문제점을 극복하기 위해 종래 기술에서는 폐 마그카본 내화벽돌을 재사용하도록 하는 방법을 공지한 바 있으나 불순물의 처리 및 숙성만으로는 신규 내화재와 동등한 수준의 기계적, 화학적 특성을 도출하기 어려운 한계가 있다.
또 다른 종래 기술에서는 폐 마그카본 내화재로부터 마그네슘 화합물을 제조하는 방법을 제시하고 있으나 강산 처리 및 염기 반응과 같은 화학적 처리만으로는 철강 제조과정에서 폐 내화재에 생성된 스케일 등에 의해 과량 생성되는 카본 및 불순물을 효과적으로 제거하기 어려우므로 사실상 고순도의 마그네슘 화합물을 도출하기 어려운 한계가 있다.
따라서, 폐기되는 자원을 재활용하여 친환경적인 효과를 도모함과 동시에 카본이 제거된 고순도의 MgO 내화원료를 제조하기 위한 기술의 개발이 시급하다.
이에 본 발명에서는 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서,
마그네시아-카본질 폐 내화재 원료를 수거하여 슬래그를 제거하는 원료선별단계(S10)와,
선별된 원료를 처리수에 침지하여 불순불 및 가스를 배출하는 수처리단계(S20)와,
수처리된 원료를 건조로로 이송하여 수분 및 잔여 가스를 증발하는 건조단계(S30)와,
건조된 원료를 분쇄하여 1.2 내지 10mm 입도의 원료를 수득하는 분쇄단계(S40)와,
수득한 원료를 탈탄장치(100)에 투입하고 1300 내지 1600℃ 온도에서 12시간 동안 가열하여 카본을 산화하는 탈탄단계(S50)와,
상기 탈탄단계(S50)를 마친 후 탈탄장치(100)에 질소를 주입하여 3 내지 5시간 동안 탈탄된 원료를 냉각하는 냉각단계(S60)와,
냉각된 원료에서 이물질을 입도 분리로 선별하여 MgO 내화원료를 수득하는 입도분리단계(S70)를 포함하여 이루어지는 카본을 함유하는 폐 내화재의 탈탄방법과 상기 방법에 의해 제조하는 내화원료를 구성한다.
또한, 상기 탈탄단계(S50)에서는,
탈탄장치(100)에 산소를 주입하여 점화하고 일정 시간 가열하는 1차가열단계(S51)와, 1차가열단계(S51)를 거친 후 산소를 차단하고 외부공기를 주입하여 가열을 지속하는 2차가열단계(S52)로 구성한다.
한편, 상기 탈탄단계(S50) 내지 냉각단계(S60)에 사용되는 탈탄장치(100)로서,
상부를 개폐하는 일정 깊이의 수용부를 형성하고 저면에는 다수의 가열구(111)를 일정 간격 형성하는 상부조(110)와,
상부가 개방되는 일정 깊이의 수용부를 형성하여 점화수단(121)을 내장하고 상기 상부조(110)의 하측에 구비하여 가열구(111)와 연통하는 하부조(120)와,
상기 하부조(120)에 장착하는 제1공급관(122)상에 결합하여 하부조(120)에 산소 또는 외부공기를 선택적으로 공급하는 산소공급부(130) 및 공기공급부(140)와,
상기 하부조(120)에 장착하는 제2공급관(123)에 결합하여 하부조(120)에 질소를 공급하는 질소공급부(150)를 포함하고,
상기 상부조(110)와 하부조(120)의 내벽에는 단열재(112,124)를 부설하고,
상기 가열구(111)의 개별 상측에는 목재로 이루어진 임시차폐판(113)을 안착하여 이루어지는 카본을 함유하는 폐 내화재의 탈탄장치를 구성한다.
따라서, 마그네시아-카본질 폐 내화재를 재활용하여 고순도의 MgO 내화원료로 제조할 수 있는 목적 달성이 가능하다.
본 발명은 철강 제조시 사용된 후 폐기되는 마그네시아-카본질 폐 내화재를 이용해 MgO 내화원료로 제조할 수 있는 이점이 있다.
특히, 염기성 슬래그에 대한 내식성이 탁월하여 철강로용 내화재로 널리 사용되고 있는 마그네시아-카본질 내화벽돌 폐기분을 수거하여 과량 생성된 카본 및 이물질을 효과적 탈탄, 제거하여 고순도의 산화마그네슘을 수득할 수 있으므로, 자원을 재활용하여 환경 친화적인 효과를 도출함은 물론, 내화재의 주원료로서 대부분을 수입에 의존하고 있는 산화마그네슘 내화원료 비용을 절감하는 경제적인 효과가 있다.
또한, 본 발명에서 사용하는 탈탄장치는 에너지원의 소모를 최소화하면서 고효율적으로 탈탄단계 내지 냉각단계를 수행하도록 구성하여 생산성을 향상하는 등의 이점을 가진다.
도 1은 본 발명에 따른 카본을 함유하는 폐 내화재의 탈탄방법의 공정 흐름도.
도 2는 본 발명에 따른 카본을 함유하는 폐 내화재의 탈탄장치의 개략적인 구조를 도시한 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 카본을 함유하는 폐 내화재의 탈탄방법에 투입되는 마그네시아-카본질 폐 내화재 원료의 이미지.
도 4는 도 3의 마그네시아-카본질 폐 내화재 원료를 분쇄한 상태를 도시한 이미지.
이하, 본 발명의 카본을 함유하는 폐 내화재의 탈탄방법 및 장치와 상기 방법에 의해 제조하는 내화원료의 바람직한 실시 예에 따른 구성과 작용을 첨부 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 이하의 설명은 본 발명에 대하여 바람직한 실시 예를 들어 설명하는 것이므로 본 발명은 하기 실시 예에 의해 한정되는 것이 아니며 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 제공될 수 있음은 당연하다 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 카본을 함유하는 폐 내화재의 탈탄방법의 공정 흐름도, 도 2는 본 발명에 따른 카본을 함유하는 폐 내화재의 탈탄장치의 개략적인 구조를 도시한 단면도, 도 3은 본 발명에 따른 카본을 함유하는 폐 내화재의 탈탄방법에 투입되는 마그네시아-카본질 폐 내화재 원료의 이미지, 도 4는 도 3의 마그네시아-카본질 폐 내화재 원료를 분쇄한 상태를 도시한 이미지로서 함께 설명한다.
본 발명의 기술이 적용되는 카본을 함유하는 폐 내화재의 탈탄방법 및 장치와 상기 방법에 의해 제조하는 내화원료는 제강, 제철 산업 분야에서 용광로, 제련로 등의 노재로 사용된 후 폐기되는 마그네시아-카본질 폐 내화재 원료를 이용하여 일련의 효율적인 처리 단계를 통해 고순도의 MgO 내화원료로 제조하도록 구성함으로써 자원 재활용 및 경제적 효과를 도모하는 기술에 관한 것임을 주지한다.
이를 위한 본 발명의 카본을 함유하는 폐 내화재의 탈탄방법은 도 1에 도시한 바와 같이 크게 원료선별단계(S10)와, 수처리단계(S20)와, 건조단계(S30)와, 분쇄단계(S40)와, 탈탄단계(S50)와, 냉각단계(S60)와, 입도분리단계(S70)를 포함하여 구성하며, 구체적으로는 하기와 같다.
상기 원료선별단계(S10)는 마그네시아-카본질(MgO-C) 폐 내화재 원료를 수거하여 슬래그를 제거하는 단계이다.
용광로 등의 노재로 사용수명을 다한 마그네시아-카본질 내화벽돌은 표면에 각종 용융 금속 및 슬래그 등이 융착되거나 화학적 침식이 발생하므로 상기 원료선별단계(S10)에서는 수거한 폐 내화재 원료의 해당 부분을 제거하여 재생 가능한 부분만을 선별한다.
상기 수처리단계(S20)는 선별된 원료를 처리수에 침지하여 불순물 및 가스를 배출하는 단계이다.
마그네시아-카본질 폐 내화재 원료에는 금속 알루미나 및 내화벽돌의 성형을 위해 사용되는 페놀계 수지, 바인더 성분을 함유한다.
상기 금속 알루미나는 내화벽돌의 제조 시 흑연의 산화를 방지하기 위해 혼합되는데 용융로와 같은 초고온 환경에서 Al4C3와 SiC로 반응하므로 내화벽돌의 내화원료에 혼입 시 균열이나 팽창을 발생시키는 원인이 된다.
상기 페놀계 수지 역시 내화원료에 혼입 시 내화벽돌의 성형 과정에서 첨가되는 결합제와의 부착력을 현저히 저하시켜 내화벽돌에 균열을 발생시키는 또 다른 원인이 된다.
따라서, 상기 수처리단계(S20)에서는 수화반응에 의해 폐 내화재 원료에 함유된 금속 알루미나 및 페놀계 수지와 같은 불순물을 제거하여 고순도의 MgO 내화원료를 제조하도록 구성한다. 이때, 처리수는 약 90 ~ 100℃ 온도에서 48시간 동안 원료를 침지한 상태로 유지하여 불순물을 용해하면서 원료로부터 CO2 가스를 효과적으로 배출하여 제거할 수 있도록 구성한다.
상기 건조단계(S30)는 수처리된 원료를 건조로로 이송하여 수분 및 잔여 가스를 증발하는 단계이다. 수처리 된 폐 내화재 원료의 표면에서 심부까지 건조로의 열기를 침투하여 원료의 수분 함량이 0.5% 이하가 되도록 수분 및 잔여 가스를 제거한다.
상기 분쇄단계(S40)는 건조된 원료를 분쇄하여 1.2 내지 10mm 입도의 원료를 수득하는 단계이다.
이때, 분쇄 과정에서 불가피하게 발생하는 미분, 즉 상기 범위보다 작은 입도의 분쇄분에는 상기 수처리단계(S20)에서 미처 다 제거되지 못한 페놀계 수지나 바인더 등 불순물의 함량이 상대적으로 높다. 또한, 상기 범위보다 큰 입도의 분쇄분은 후속되는 탈탄단계(S50)의 효율을 저하하므로 상기 분쇄단계(S40)에서는 분쇄된 원료 중에서 1.2 내지 10mm 입도 범위의 원료를 수득하도록 구성한다.
상기 탈탄단계(S50)는 수득한 원료를 탈탄장치(100)에 투입하고 1300 내지 1600℃ 온도에서 12시간 동안 가열하여 카본을 산화하는 단계이다.
본 발명에서 사용하는 폐 내화재는 마그네시아-카본질로 이루어지는바, 철강 제조과정에서 폐 내화재에 생성된 스케일 등에 의해 과량 생성되는 카본 및 불순물을 효과적으로 제거하기 위해서 탈탄단계(S50)를 실시한다.
상기 탈탄단계(S50)에서는 고순도의 MgO 내화원료를 제조하기 위하여 분쇄된 폐 내화재 원료를 탈탄장치(100)에 투입하여 고온 상태에서 카본과 산소가 반응하도록 유도함으로써 원료로부터 카본이 탈리되도록 구성한다. 상기 탈탄장치(100)의 구체적인 구성에 관해서는 후술하도록 한다.
또한, 상기 탈탄단계(S50)는 탈탄장치(100)에 산소를 주입하여 점화하고 일정 시간 가열하는 1차가열단계(S51)와, 1차가열단계(S51)를 거친 후 산소를 차단하고 외부공기를 주입하여 가열을 지속하는 2차가열단계(S52)로 구성한다.
즉, 상기 1차가열단계(S51)에 의한 초기 점화 시에는 고농도 산소를 주입하고, 연소 및 산화속도가 일정 수준으로 가속된 후에는 고가의 순산소 대신 외부 공기를 주입하여 에너지원 절감 효과를 도모한다.
상기 냉각단계(S60)는 상기 탈탄단계(S50)를 마친 후 탈탄장치(100)에 질소를 주입하여 3 내지 5시간 동안 탈탄된 원료를 냉각하는 단계이다.
즉, 상기 탈탄단계(S50)에 의해 1300 내지 1600℃의 초고온에서 12시간에 걸쳐 가열된 폐 내화재 원료를 자연 상태로 냉각하는 것은 비효율적이므로 탈탄단계(S50)가 완료된 후 탈탄장치(100)에 질소를 주입하여 냉각 속도를 3 내지 5시간으로 단축한다. 이때, 질소는 초저온의 액체질소를 기화하여 공급함으로써 원료와의 직접 접촉을 배제하고 액체에 비해 큰 부피로 인한 사용량 절감 효과 및 취급상의 안전성 등의 이점을 가지도록 구성한다.
상기 입도분리단계(S70)는 냉각된 원료에서 이물질을 입도 분리로 선별하여 MgO 내화원료를 수득하는 단계이다.
즉, 상기 분쇄단계(S40)에 의해 1.2 내지 10mm 입도 범위로 분쇄된 원료를 탈탄단계(S50)에 투입하였으나 탈탄 과정을 거치면서 추가적으로 불가피하게 발생하는 1mm 이하의 미분 형태의 이물질 및 잔여 카본을 완전히 선별 배제하여 고순도의 MgO 내화원료만을 수득하기 위해 상기 입도분리단계(S70)에서 재차 선별하도록 구성한다.
한편, 전술한 바와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명에 따른 카본을 함유하는 폐 내화재의 탈탄방법에 사용되는 탈탄장치(100)의 구성을 살펴보면 다음과 같다.
도 2에 도시한 바와 같이 본 발명의 카본을 함유하는 폐 내화재의 탈탄장치(100)는 전술한 바와 같은 카본을 함유하는 폐 내화재의 탈탄방법에서 탈탄단계 내지 냉각단계(S50 ~ S60)를 수행하는 장치이며, 크게 상부조(110)와 하부조(120)가 적층된 형태로 구성한다.
상기 상부조(110) 및 하부조(120)는 탈탄단계 내지 냉각단계(S50 ~ S60)의 처리용량 대비 효율을 고려하여 예컨대 직경 2m, 높이 2 ~ 3m 내외의 원형 타워 형태로 구성하는 것이 효과적이나 반드시 그에 한정할 필요는 없다.
상기 상부조(110)는 상부를 개폐하는 일정 깊이의 수용부를 형성하고 저면에는 다수의 가열구(111)를 일정 간격 형성한다.
상기 상부조(110)의 수용부에는 상술한 바와 같은 원료선별단계 내지 분쇄단계(S10 ~ S40)를 거친 1.2 내지 10mm 입도의 마그네시아-카본질 폐 내화재 원료가 투입된다.
상기 가열구(111)는 약 5mm의 내경으로 형성하되, 가열구(111)의 개별 상측에는 가열구(111)를 차폐하도록 목재로 이루어진 임시차폐판(113)을 안착한다. 따라서, 투입되는 폐 내화재 원료가 가열구(111)를 통해 누출되는 것을 방지한다.
상기 임시차폐판(113)을 목재로 구성하는 것은 탈탄단계(S50)를 거치면서 후술하게 될 하부조(120)의 점화수단(121)에 의한 열기가 임시차폐판(113)을 서서히 연소하면서 열기를 더욱 증대하도록 하기 위함이다. 임시차폐판(113)이 완전히 연소되더라도 상부조(110)에 수용된 원료는 탈탄 과정을 거치면서 입자 간 압축이 이루어져 가열구(111)를 통해 누출되지 않는다.
또한, 상기 상부조(110)의 내벽에는 단열재(112)를 부설하여 초고온의 탈탄단계(S50)의 실시 과정에서 상부조(110)가 손상되는 것을 방지하고 열기의 외부 전도를 최소화하도록 구성한다.
상기 하부조(120)는 상부가 개방된 일정 깊이의 수용부를 형성하여 점화수단(121)을 내장하고 상기 상부조(110)의 하측에 구비하여 가열구(111)와 연통하도록 구성한다.
상기 하부조(120)의 수용부에 구비되는 점화수단(121)에 의해 하부조(120)의 열기가 상부조(110)로 전달되어 탈탄단계(S50)를 실시하므로 상기 하부조(120)의 내벽에는 단열재(124)를 부설하여 초고온의 탈탄단계(S50)에서 하부조(120)가 손상되는 것을 방지하고 점화수단(121)에 의한 열기의 외부 전도를 최소화하여 열효율을 증대하도록 구성한다.
한편, 상기 탈탄장치(100)에는 탈탄단계(S50)에서 하부조(120)에 산소를 공급하여 효과적인 연소가 이루어지도록 산소공급부(130) 및 공기공급부(140)를 구비한다.
상기 산소공급부(130) 및 공기공급부(140)는 하부조(120)에 장착하는 제1공급관(122)상에 결합하여 하부조(120)에 산소 또는 외부공기를 선택적으로 공급한다. 따라서 산소공급부(130) 및 공기공급부(140)에는 양측을 선택적으로 개폐하는 소정의 밸브를 구비함이 바람직하다.
상기 산소공급부(130) 및 공기공급부(140)에 의해 하부조(120) 내부는 고압 상태로 조성되므로 폭발력 증대에 의해 점화 및 연소 효율을 더욱 향상할 수 있다.
또한, 상기 탈탄장치(100)에는 냉각단계(S60)에서 하부조(120)에 질소를 공급하여 신속한 냉각이 이루어질 수 있도록 질소공급부(150)를 구비한다.
상기 질소공급부(150)는 하부조(120)에 장착하는 제2공급관(123)에 결합하여 하부조(120)에 질소를 공급한다. 전술한 바와 같이 질소는 초저온의 액체질소를 기화하여 공급함으로써 원료와의 직접 접촉을 배제하고 큰 부피로 인한 사용량 절감 효과 및 취급상의 안전성 등의 이점이 있으므로 탈탄단계(S50)를 거친 후 냉각단계(S60)에서 질소공급부(150)를 통해 하부조(120) 내부로 질소를 공급하도록 구성한다. 아울러, 질소공급부(150)에는 소정의 밸브를 구비하여 상기 탈탄단계(S50)에서의 산소 및 외부공기 공급과, 냉각단계(S60)에서의 질소 공급이 순차적으로 실시될 수 있도록 구성한다.
더불어, 상기 탈탄장치(100)에는 소정의 제어부(미도시)를 추가 구비하여 점화수단(121)의 온도제어 및 감지 기능과 산소공급부(130)와 공기공급부(140) 및 질소공급부(150)의 밸브 작동 상태를 수동 또는 자동으로 제어하는 기능 등 장치(100)의 작동 전반을 제어하도록 구성한다.
이상에서와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명에 따른 카본을 함유하는 폐 내화재의 탈탄방법 및 장치와 상기 방법에 의해 제조하는 내화원료는 철강 제조시 사용된 후 폐기되는 마그네시아-카본질 폐 내화재를 이용해 고순도의 MgO 내화원료로 제조할 수 있도록 한다.
따라서, 사용 후 대부분 폐기되는 폐 내화재 자원을 재활용할 수 있는 이점은 물론, 내화재의 주원료로써 널리 이용됨에도 불구하고 대부분을 수입에 의존하고 있어 경제적 손실이 막대하였던 고순도의 산화마그네슘 내화원료를 제조할 수 있으므로 비용 절감 효과를 기대할 수 있는 이점이 있다.
아울러, 본 발명의 카본을 함유하는 폐 내화재의 탈탄방법에서 탈탄단계(S50) 내지 냉각단계(S60)에 사용하는 탈탄장치(100)는 가열 및 냉각에 사용되는 에너지원의 소모를 최소화하여 저에너지 고효율을 통해 생산성 향상 등의 효과를 도모할 수 있어 산업상 이용 가능성이 매우 클 것으로 기대된다.
S10: 원료선별단계 S20: 수처리단계
S30: 건조단계 S40: 분쇄단계
S50: 탈탄단계 S51: 1차가열단계
S52: 2차가열단계 S60: 냉각단계
S70: 입도분리단계
100: 탈탄장치 110: 상부조
111: 가열구 112: 단열재
113: 임시차폐판 120: 하부조
121: 점화수단 122: 제1공급관
123: 제2공급관 124: 단열재
130: 산소공급부 140: 공기공급부
150: 질소공급부

Claims (4)

  1. 마그네시아-카본질 폐 내화재 원료를 수거하여 슬래그를 제거하는 원료선별단계(S10)와,
    선별된 원료를 처리수에 침지하여 불순불 및 가스를 배출하는 수처리단계(S20)와,
    수처리된 원료를 건조로로 이송하여 수분 및 잔여 가스를 증발하는 건조단계(S30)와,
    건조된 원료를 분쇄하여 1.2 내지 10mm 입도의 원료를 수득하는 분쇄단계(S40)와,
    수득한 원료를 탈탄장치(100)에 투입하고 1300 내지 1600℃ 온도에서 12시간 동안 가열하여 카본을 산화하는 탈탄단계(S50)와,
    상기 탈탄단계(S50)를 마친 후 탈탄장치(100)에 질소를 주입하여 3 내지 5시간 동안 탈탄된 원료를 냉각하는 냉각단계(S60)와,
    냉각된 원료에서 이물질을 입도 분리로 선별하여 MgO 내화원료를 수득하는 입도분리단계(S70)를 포함하고,
    상기 탈탄단계(S50)는,
    탈탄장치(100)에 산소를 주입하여 점화하고 일정 시간 가열하는 1차가열단계(S51)와, 1차가열단계(S51)를 거친 후 산소를 차단하고 외부공기를 주입하여 가열을 지속하는 2차가열단계(S52)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 카본을 함유하는 폐 내화재의 탈탄방법.
  2. 삭제
  3. 상부를 개폐하는 일정 깊이의 수용부를 형성하고 저면에는 다수의 가열구(111)를 일정 간격 형성하는 상부조(110)와,
    상부가 개방되는 일정 깊이의 수용부를 형성하여 점화수단(121)을 내장하고 상기 상부조(110)의 하측에 구비하여 가열구(111)와 연통하는 하부조(120)와,
    상기 하부조(120)에 장착하는 제1공급관(122)상에 결합하여 하부조(120)에 산소 또는 외부공기를 선택적으로 공급하는 산소공급부(130) 및 공기공급부(140)와,
    상기 하부조(120)에 장착하는 제2공급관(123)에 결합하여 하부조(120)에 질소를 공급하는 질소공급부(150)를 포함하고,
    상기 상부조(110)와 하부조(120)의 내벽에는 단열재(112,124)를 부설하고,
    상기 가열구(111)의 개별 상측에는 목재로 이루어진 임시차폐판(113)을 안착하여 구성하는 것을 특징으로 하는 카본을 함유하는 폐 내화재의 탈탄장치.
  4. 삭제
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112692029A (zh) * 2020-12-08 2021-04-23 广西博世科环保科技股份有限公司 一种废耐火材料中氟化物、氰化物高效无害化方法
CN115819073A (zh) * 2022-11-30 2023-03-21 浙江琰大新材料有限公司 一种精炼钢包渣线用镁质热态喷补料及其制备工艺

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013126927A (ja) * 2011-12-19 2013-06-27 Jfe Steel Corp 使用済みマグネシアカーボンレンガの再利用方法
KR101703844B1 (ko) * 2015-11-16 2017-02-08 주식회사 금강알씨 폐 마그네시아 카본 재활용 시스템

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013126927A (ja) * 2011-12-19 2013-06-27 Jfe Steel Corp 使用済みマグネシアカーボンレンガの再利用方法
KR101703844B1 (ko) * 2015-11-16 2017-02-08 주식회사 금강알씨 폐 마그네시아 카본 재활용 시스템

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112692029A (zh) * 2020-12-08 2021-04-23 广西博世科环保科技股份有限公司 一种废耐火材料中氟化物、氰化物高效无害化方法
CN115819073A (zh) * 2022-11-30 2023-03-21 浙江琰大新材料有限公司 一种精炼钢包渣线用镁质热态喷补料及其制备工艺
CN115819073B (zh) * 2022-11-30 2023-12-12 浙江琰大新材料有限公司 一种精炼钢包渣线用镁质热态喷补料及其制备工艺

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