KR102058713B1 - Manufacturing method for Fe-Si - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 페로시리콘 제조방법은, 실리콘 파우더 슬러지, 분생석회, 탄소계 물질 및 바인더를 혼합하여 혼합물을 제조하는 혼합단계; 상기 혼합물을 괴상화하는 괴상화단계; 상기 괴상화된 혼합물과 철원을 용융로에 장입하여 용융하는 용융단계; 및 상기 용융로로부터 출탕되는 용탕으로부터 페로실리콘 및 슬래그를 분리하여 상기 페로실리콘을 수득하는 수득단계를 포함할 수 있다.Ferrosilicon production method according to an embodiment of the present invention, a mixing step of preparing a mixture by mixing a silicon powder sludge, conidia lime, a carbon-based material and a binder; Agglomeration step of agglomerating the mixture; A melting step of charging the agglomerated mixture and an iron source into a melting furnace and melting the molten mixture; And an obtaining step of separating the ferrosilicon and the slag from the melt tapping from the melting furnace to obtain the ferrosilicon.

Description

페로실리콘 제조방법{Manufacturing method for Fe-Si}Ferrosilicon manufacturing method {Manufacturing method for Fe-Si}

본 발명은 페로실리콘 제조방법에 관한 것이며, 상세하게는 실리콘 파우더 슬러지를 이용하여 효과적으로 페로실리콘을 제조 가능한 페로실리콘 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing ferrosilicon, and more particularly, to a method for producing ferrosilicon that can effectively produce ferrosilicon using silicon powder sludge.

페로실리콘(Fe-Si)은 제강용 탈산제 또는 규소강의 첨가제로 주로 이용되는 합금철의 일종이다. Ferro-silicon (Fe-Si) is a type of ferroalloy mainly used as an additive for steelmaking deoxidizer or silicon steel.

페로실리콘은 원료인 규석 및 철 스크랩과 환원제인 코크스를 전기로에 장입하여 용융 환원 방법에 의해 제조되는 것이 일반적이다. 이러한 용융 환원 방법은 높은 환원온도를 요구하므로 다량의 전력이 소모되며, 상대적으로 고가인 코크스를 환원제로 사용하므로 페로실리콘의 제조 단가 상승이 불가피하다. 따라서, 보다 경제적이면서도 효율적인 페로실리콘 제조 방법이 요구되는 실정이다.Ferrosilicon is generally produced by melting and reducing the raw material of silica and iron scrap and reducing agent coke in an electric furnace. Since the melt reduction method requires a high reduction temperature, a large amount of power is consumed, and since the relatively expensive coke is used as a reducing agent, an increase in manufacturing cost of ferrosilicon is inevitable. Therefore, there is a need for a more economical and efficient method for producing ferrosilicon.

대한민국 공개특허공보 제10-2015-0076424호(2015.07.07. 공개)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2015-0076424 (published Jul. 7, 2015)

본 발명의 한 가지 측면에 따르면 실리콘 슬러지 파우더를 이용하여 효과적으로 페로실리콘을 제조 가능한 페로실리콘 제조방법이 제공될 수 있다According to one aspect of the present invention can be provided a ferrosilicon manufacturing method capable of producing ferrosilicone effectively using silicon sludge powder.

본 발명의 과제는 상술한 내용에 한정되지 않는다. 통상의 기술자라면 본 명세서의 전반적인 내용으로부터 본 발명의 추가적인 과제를 이해하는데 아무런 어려움이 없을 것이다.The subject of this invention is not limited to what was mentioned above. Those skilled in the art will have no difficulty understanding the additional subject matter of the present invention from the general contents of this specification.

본 발명의 일 실시예에 따른 페로실리콘 제조방법은, 실리콘 파우더 슬러지, 분생석회, 탄소계 물질 및 바인더를 혼합하여 혼합물을 제조하는 혼합단계; 상기 혼합물을 괴상화하는 괴상화단계; 상기 괴상화된 혼합물과 철원을 용융로에 장입하여 용융하는 용융단계; 및 상기 용융로로부터 출탕되는 용탕으로부터 페로실리콘 및 슬래그를 분리하여 상기 페로실리콘을 수득하는 수득단계를 포함할 수 있다.Ferrosilicon manufacturing method according to an embodiment of the present invention, a mixing step of preparing a mixture by mixing the silicon powder sludge, conidia lime, carbon-based material and binder; Agglomeration step of agglomerating the mixture; A melting step of charging the agglomerated mixture and an iron source into a melting furnace and melting the molten mixture; And an obtaining step of separating the ferrosilicon and the slag from the melt tapping from the melting furnace to obtain the ferrosilicon.

상기 과제의 해결 수단은 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니며, 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시예를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.Means for solving the above problems are not listed all of the features of the present invention, various features of the present invention and its advantages and effects will be understood in more detail with reference to the following specific embodiments.

본 발명의 일 실시예에 따른 페로실리콘 제조방법은 실리콘 파우더 슬러지에 분생석회를 혼합한 후 괴상화하여 실리콘 공급원으로 제공하는바, 페로실리콘 제조에 소요되는 시간 및 비용을 효과적으로 절감할 수 있으며, 실리콘의 회수율을 효과적으로 높일 수 있다.Ferrosilicon manufacturing method according to an embodiment of the present invention is to provide a silicon source by mixing condensed lime in silicon powder sludge and then agglomerated to provide a silicon source, it can effectively reduce the time and cost required for the production of ferrosilicon, silicon The recovery rate of can be effectively increased.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 페로실리콘 제조방법을 개략적으로 나타낸 플로우 차트이다.1 is a flow chart schematically showing a method for producing ferrosilicon according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 페로실리콘 제조방법에 관한 것으로, 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명하고자 한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명되는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자에게 본 발명을 더욱 상세하기 위하여 제공되는 것이다.The present invention relates to a ferrosilicon manufacturing method, it will be described below in the preferred embodiments of the present invention. Embodiments of the invention may be modified in various forms, the scope of the invention should not be construed as limited to the embodiments described below. These embodiments are provided to further illustrate the present invention to those skilled in the art.

본 발명자들은 페로실리콘의 원료로서 실리콘 파우더 슬러지를 사용하여 철과 함께 합금화 시킬 경우, 전력사용량을 크게 줄이면서도 순도가 높은 페로실리콘을 얻을 수 있다는 것을 발견하고, 이에 착안하여 본 발명에 이르게 되었다.The present inventors have found that when alloying with iron using silicon powder sludge as a raw material of ferrosilicon, it is possible to obtain ferrosilicon with high purity while significantly reducing power consumption.

상술한 바와 같이, 본 발명은 페로실리콘의 원료로서 실리콘 파우더 슬러지를 사용한다. 태양전지나 반도체를 제조하는 과정에서 실리콘은 웨이퍼로 절단되는데, 절단 과정에서 다량의 실리콘 파우더가 슬러지의 형태로 배출된다. 이와 같이 실리콘 웨이퍼를 제조하는 과정에서 부산물로 발생하는 실리콘 파우더 슬러지(Si powder sludge)는 불순물이 함유되어 있는바, 실리콘 웨이퍼 제조를 위한 폴리실리콘(poly silicon)의 원료로 재사용되지 못하는 실정이다. 실리콘 파우더 슬러지는 8~100㎛ 수준의 입도를 가지는바, 용해시 공기와 쉽게 반응하여 산화되는 문제점이 존재하기 때문이다. 또한, 실리콘 파우더 슬러지의 산화 반응을 억제하기 위하여 진공에서 용해하거나, 환원가스 또는 환원제를 사용하여 용해하더라도 불순물이 여전히 잔존하는 문제점이 존재한다.As described above, the present invention uses silicon powder sludge as a raw material of ferrosilicon. In manufacturing solar cells or semiconductors, silicon is cut into wafers, and a large amount of silicon powder is discharged in the form of sludge during the cutting process. As such, silicon powder sludge generated as a by-product in the process of manufacturing a silicon wafer contains impurities and thus cannot be reused as a raw material of poly silicon for manufacturing a silicon wafer. Silicon powder sludge has a particle size of 8 ~ 100㎛, because there is a problem that is easily reacted with the air and oxidized when dissolved. In addition, there is a problem that impurities remain even when dissolved in a vacuum or dissolved using a reducing gas or a reducing agent to suppress the oxidation reaction of the silicon powder sludge.

따라서, 본 발명자는 이러한 실리콘 파우더 슬러지의 재사용 방법에 대한 연구를 진행하였으며, 아래와 같이 실리콘 파우더 슬러지를 이용하여 페로실리콘을 제조하는 방법을 도출하게 되었다.Accordingly, the present inventors have conducted a study on a method for reusing the silicon powder sludge, and have derived a method of manufacturing ferrosilicon using the silicon powder sludge as follows.

이하 본 발명의 페로실리콘 제조방법에 대해 보다 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, a method for manufacturing ferrosilicon of the present invention will be described in more detail.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 페로실리콘 제조방법을 개략적으로 나타낸 플로우 차트이다.1 is a flow chart schematically showing a method for producing ferrosilicon according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 구현예에 따른 페로실리콘 제조방법은, 실리콘 파우더 슬러지, 분생석회(CaO), 탄소계 물질 및 바인더를 혼합하여 혼합물을 제조하는 혼합단계(S100); 상기 혼합물을 괴상화하는 괴상화단계(S200); 상기 괴상화된 혼합물과 철원을 용융로에 장입하여 용융하는 용융단계(S300); 및 상기 융융로로부터 출탕되는 용탕으로부터 페로실리콘 및 슬래그를 분리하여 상기 페로실리콘을 수득하는 수득단계(S400)를 포함할 수 있다.As shown in Figure 1, the ferrosilicon manufacturing method according to an embodiment of the present invention, a mixing step (S100) for preparing a mixture by mixing a silicon powder sludge, conidia lime (CaO), a carbon-based material and a binder; An agglomeration step of agglomerating the mixture (S200); A melting step (S300) of charging the melted mixture and the iron source in a melting furnace; And an obtaining step (S400) of separating the ferrosilicon and the slag from the molten metal from the melting furnace to obtain the ferrosilicon.

본 발명의 혼합단계(S100)에서는 준비된 실리콘 파우더 슬러지, 분생석회, 탄소계 물질 및 바인더를 합하여 혼합물을 제조할 수 있으며, 바람직하게는 이들을 혼련하여 혼합물을 제조할 수 있다. 또한, 실리콘 파우더 슬러지, 분생석회, 탄소계 물질 및 바인더는 분말 상태로 제공될 수 있으나, 입도 조절을 위해 이들 각각 또는 이들이 혼합된 혼합물에 대해 별도의 분쇄 단계를 거칠 수 있다. 본 발명에서 혼합물의 입도는 특별히 한정되는 것은 아니나, 혼합물 제조에 공급되는 실리콘 파우더 슬러지의 입도와 유사한 수준의 입도를 가지도록 혼합물의 입도를 조절하는 것이 괴상화된 혼합물의 공극 조절 측면에서 보다 바람직하다.In the mixing step (S100) of the present invention, the prepared silicon powder sludge, conidia, a carbon-based material and a binder may be combined to prepare a mixture, and preferably, the mixture may be kneaded to prepare a mixture. In addition, the silicon powder sludge, powdery lime, carbonaceous material and binder may be provided in a powder state, but may be subjected to separate grinding steps for each of them or a mixture thereof in order to control the particle size. In the present invention, the particle size of the mixture is not particularly limited, but it is more preferable to adjust the particle size of the mixture to have a particle size similar to that of the silicon powder sludge supplied to the mixture. .

본 발명의 실리콘 파우더 슬러지는 주성분이 실리콘이며 분말 상태로 제공되는 모든 종류의 실리콘 공급원을 의미할 수 있으나, 바람직하게는, 반도체, 태양광 판 제조 공정 등에서 발생하는 실리콘 파우더 슬러지를 의미할 수 있다. 또한, 실리콘 파우더 슬러지의 입도는 특별히 한정되는 것은 아니나, 바람직한 실리콘 파우더 슬러지의 입도는 8~100㎛일 수 있다.The silicon powder sludge of the present invention may mean any kind of silicon source whose main component is silicon and is provided in a powder state, but preferably, silicon powder sludge generated in a semiconductor, a solar panel manufacturing process, or the like. In addition, the particle size of the silicon powder sludge is not particularly limited, but the particle size of the preferred silicon powder sludge may be 8 ~ 100㎛.

본 발명의 분생석회는 분쇄 또는 분화된 산화칼슘(CaO, burnt lime)일 수 있다. 즉, 본 발명의 분 생석회는 분쇄된 생석회 또는 생석회의 제조과정에서 집진된 생석회 분진을 의미할 수 있다. The conidia of the present invention may be pulverized or differentiated calcium oxide (CaO, burnt lime). That is, the powder quicklime of the present invention may mean pulverized lime or dust collected in the manufacturing process of quicklime.

본 발명의 혼합물은 분생석회를 포함하는바, 후술하는 용융단계(S300)에서 형성되는 슬래그를 효과적으로 저융점화 할 수 있다.The mixture of the present invention includes condensed lime, which can effectively lower the slag formed in the melting step (S300) to be described later.

후술하는 용융단계(S300)에서, 용융로에 장입되는 철원의 표면에는 철산화물이 존재하며, 철원과 함께 장입된 실리콘 파우더 슬러지의 실리콘은 철산화물과 직접적으로 반응하여 철원의 표면에 SiO2 피막을 형성하게 된다. SiO2 피막은 고용융점(약 1725℃)을 가지는바, SiO2 피막의 용융에는 과도한 에너지가 소비되거나, 고상의 SiO2로부터 철원으로 실리콘 입자를 확산시키는 데에는 장시간의 반응시간이 소요되는 문제점이 존재한다. In the melting step (S300) to be described later, iron oxide is present on the surface of the iron source charged into the melting furnace, the silicon of the silicon powder sludge charged with the iron source reacts directly with the iron oxide to form a SiO 2 film on the surface of the iron source Done. Since the SiO 2 film has a high melting point (about 1725 ° C.), excessive energy is consumed in melting the SiO 2 film, or a long reaction time is required to diffuse silicon particles from a solid SiO 2 to an iron source. do.

CaO는 SiO2와 반응하여 용융 중에 형성되는 슬래그를 저융점화 시키는바, 비교적 낮은 용융온도(SiO2 융점 이하의 온도)에서 액상의 철(Fe)과 액상의 실리콘(Si)을 반응시켜 이들의 반응 시간을 효과적으로 단축할 수 있다. 또한, 슬래그의 저융점화에 의해 용융 중에 발생하는 슬래그를 보다 용이하게 액상화시킬 수 있으며, 그에 따라 페로실리콘으로부터 슬래그를 보다 효과적으로 분리할 수 있다.CaO reacts with SiO 2 to lower the melting point of the slag formed during melting.The liquid iron (Fe) and the liquid silicon (Si) are reacted at a relatively low melting temperature (temperature below the SiO 2 melting point). The reaction time can be shortened effectively. In addition, the slag generated during melting can be more easily liquefied by the low melting point of the slag, thereby allowing the slag to be more effectively separated from the ferrosilicon.

슬래그의 염기도(%CaO/%SiO2)가 0.4~1.5의 범위인 경우, 슬래그의 융점은 1435~1650℃의 수준으로 저융점화 될 수 있다. 이러한 슬래그의 염기도(%CaO/%SiO2)를 만족하기 위해서, 혼합물은 각각 83~95wt% 및 4~16wt%의 비율로 실리콘 파우더 슬러지 및 분생석회를 포함할 수 있다.If the slag basicity (% CaO /% SiO 2 ) is in the range of 0.4 to 1.5, the melting point of the slag may be low melting point to a level of 1435 ~ 1650 ℃. In order to satisfy the basicity (% CaO /% SiO 2 ) of such slag, the mixture may include silicon powder sludge and condensed lime at a ratio of 83 to 95 wt% and 4 to 16 wt%, respectively.

본 발명의 탄소계 물질은 분탄(powder coal) 및 분코크스 중 어느 하나이거나, 이들의 혼합물일 수 있다. 본 발명의 혼합물은 탄소계 물질을 포함하는바, 실리콘 파우더 슬러지에 포함된 Si의 산화를 효과적으로 방지할 수 있다. Si의 산화 방지 효과를 위해, 혼합물은 0.5~2wt%의 탄소계 물질을 포함할 수 있다.The carbonaceous material of the present invention may be any one of powdered coal and powdered coke, or a mixture thereof. Since the mixture of the present invention includes a carbon-based material, it is possible to effectively prevent the oxidation of Si contained in the silicon powder sludge. For the antioxidant effect of Si, the mixture may contain 0.5 to 2 wt% carbonaceous material.

본 발명의 바인더는 탄화수소계 유기물일 수 있으며, 바람직하게는 당밀 및 전분 중 어느 하나이거나 이들의 혼합물일 수 있다. 더불어, 본 발명의 바인더는 필요에 따라 물유리(규산바인더)를 더 포함할 수 있다.The binder of the present invention may be a hydrocarbon-based organic material, preferably may be any one of molasses and starch, or a mixture thereof. In addition, the binder of the present invention may further include water glass (silicate binder) as necessary.

일반적으로 실리콘 파우더 슬러지는 미립의 분말 상태로 제공되는바, 실리콘 파우더 슬러지 내의 실리콘 입자는 공기 중의 산소 또는 주변에 존재하는 산화물과 쉽게 반응하여 SiO2를 형성할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, SiO2는 페로실리콘 제조시간 및 실리콘 회수율에 악영향을 미치는바, 페로실리콘 제조 공정 중에 SiO2가 형성되는 것을 적극 억제하는 것이 바람직하다. In general, the silicon powder sludge is provided in a fine powder state, and the silicon particles in the silicon powder sludge may easily react with oxygen in the air or oxides present in the surroundings to form SiO 2 . As described above, since SiO 2 adversely affects the ferrosilicon production time and the silicon recovery rate, it is preferable to actively suppress the formation of SiO 2 during the ferrosilicon production process.

본 발명의 혼합물에 포함되는 탄화수소계 유기물 및 탄소계 물질은 분말 상태의 혼합물 또는 괴상화된 혼합물 내에서 아래의 반응식 1과 같이 산소를 제거하는바, SiO2의 형성에 제공되는 산소를 적극 저감시킬 수 있다.Hydrocarbon-based organics and carbonaceous materials included in the mixture of the present invention remove oxygen in a powdered mixture or agglomerated mixture, as shown in Scheme 1 below, thereby actively reducing the oxygen provided in the formation of SiO 2 . Can be.

[반응식 1]Scheme 1

C + 1/2 O2 = CO(g)C + 1/2 O2 = CO (g)

본 발명의 괴상화단계(S200)에서는 혼합단계(S100)에서 제조된 혼합물을 가압하여 괴상화시킬 수 있다. 본 발명의 괴상화단계(S200)는 혼합물을 상온에서 가압하는 경우뿐만 아니라, 혼합물을 가열하여 가압하는 경우를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 괴상화단계(S200)에서는 혼합물에 수분을 공급한 후 상온 가압 또는 가열 가압을 수행할 수 있다.In the block forming step (S200) of the present invention, the mixture prepared in the mixing step (S100) may be pressurized to block. The agglomeration step (S200) of the present invention may include not only the case of pressing the mixture at room temperature, but also the case of heating and pressing the mixture. In addition, in the agglomeration step (S200) of the present invention, after supplying water to the mixture may be carried out at room temperature pressurization or heating pressurization.

본 발명은 실리콘 파우더 슬러지가 포함된 혼합물을 괴상화하여 용융로에 투입하는바, 분상의 실리콘 파우더 슬러지를 바로 용융로에 투입하는 경우에 비해 실리콘의 회수율을 더욱 높일 수 있다.According to the present invention, when the mixture containing silicon powder sludge is massified and introduced into the melting furnace, the recovery rate of silicon may be further increased as compared with the case where powdered silicon powder sludge is directly introduced into the melting furnace.

또한, 실리콘 파우더 슬러지가 포함된 혼합물을 괴상화하여 용융로에 투입하는바, 용융로 투입 전에 실리콘 파우더 슬러지의 실리콘이 공기 중의 산소와 반응할 확율이 감소되며, 그에 따라 SiO2의 형성이 효과적으로 억제될 수 있다.In addition, the mixture containing the silicon powder sludge is agglomerated and introduced into the melting furnace, and thus the probability of the silicon of the silicon powder sludge reacting with the oxygen in the air before the melting furnace is reduced, thus the formation of SiO 2 can be effectively suppressed. have.

본 발명의 괴상화단계(S200)에서 괴상화된 혼합물의 입도는 10~100mm일 수 있다. 괴상화된 혼합물의 입도가 100mm를 초과하는 경우 반응성이 저하에 따른 생산성 저하를 유발할 수 있는 반면, 괴상화된 혼합물의 입도가 10mm 미만인 경우 분진에 의한 Si의 실수율 저하를 유발할 수 있기 때문이다.The particle size of the mixture agglomerated in the bulking step (S200) of the present invention may be 10 ~ 100mm. This is because when the size of the bulked mixture exceeds 100 mm, reactivity may cause a decrease in productivity due to a decrease, whereas when the size of the bulked mixture is less than 10 mm, it may cause a decrease in the real rate of Si due to dust.

또한, 생산성 측면에서 괴상화된 혼합물의 공극률은 가급적 낮은 수준으로 관리하는 것이 바람직하며, 생산성 측면에서 가장 바람직한 괴상화된 혼합물의 공극률은 35% 이하일 수 있다.In addition, in terms of productivity, the porosity of the massed mixture is preferably managed at a low level as much as possible, and the porosity of the most preferred massed mixture in terms of productivity may be 35% or less.

본 발명의 페로실리콘 제조방법은 괴상화단계(S200) 후 괴상화된 혼합물을 건조하는 건조단계(S250)를 더 포함할 수 있다.The ferrosilicon manufacturing method of the present invention may further include a drying step (S250) of drying the massed mixture after the bulking step (S200).

건조단계(S250)에서는 괴상화된 혼합물에 포함된 수분을 제거하기 위하여, 350℃ 이하의 온도로 괴상화된 혼합물을 가열할 수 있다. 괴상화된 혼합물에 수분이 과도하게 포함되는 경우, 최종 페로실리콘 내에 포함되는 수소 농도가 일정 수준 이상으로 상승하는 문제가 발생하는바, 건조단계(S250)를 통해 괴상화된 혼합물에 포함되는 수분을 약 10% 이하로 조절하는 것이 바람직하다. In the drying step (S250), in order to remove the water contained in the mass mixture, the mass mixture can be heated to a temperature of 350 ℃ or less. When the water mixture is excessively included in the bulked mixture, a problem occurs in that the concentration of hydrogen contained in the final ferrosilicon rises to a predetermined level or more, and the water included in the bulked mixture is dried through the drying step (S250). It is desirable to adjust it to about 10% or less.

본 발명의 용융단계(S300)에서는 철원과 괴상화된 혼합물을 용융로에 함께 장입하여 1550~1700℃의 온도범위로 가열할 수 있다. 본 발명의 철원은 페로실리콘의 철(Fe) 공급원을 의미하나, 산화철계를 최소화한 철스크랩 또는 환원철이 SiO2의 형성 억제 측면에서 보다 바람직하다.In the melting step (S300) of the present invention, the iron source and agglomerated mixture may be charged together in a melting furnace to be heated to a temperature range of 1550 ~ 1700 ℃. The iron source of the present invention means an iron (Fe) source of ferrosilicon, but iron scrap or reduced iron, which minimizes the iron oxide type, is more preferable in terms of suppressing the formation of SiO 2 .

본 발명은 분생석회 첨가 및 괴상화에 의해 고융점의 SiO2 형성을 적극 억제하는바, SiO2의 융점 이하의 용융온도에서도 슬래그의 액상화가 가능하다. 따라서, 용융로 내에서 액상의 실리콘 및 액상의 철의 반응 환경을 용이하게 조성할 수 있으며, 그에 따라 철과 실리콘의 반응 시간을 효과적으로 단축함과 동시에 이들의 용융에 과도한 에너지가 소비되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.The present invention actively suppresses the formation of high melting point SiO 2 by adding condensed lime and bulking, so that the slag can be liquefied even at a melting temperature below the melting point of SiO 2 . Therefore, it is possible to easily create a reaction environment of liquid silicon and liquid iron in the melting furnace, thereby effectively reducing the reaction time of iron and silicon and at the same time effectively preventing excessive energy consumption for their melting. Can be.

또한, 본 발명은 분생석회의 투입에 의해 슬래그의 융점을 효과적으로 낮추는바, SiO2의 융점 이하의 용융온도에서 페로실리콘 및 슬래그를 모두 액상화시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 용융단계(S300)에서 페로실리콘 및 슬래그는 모두 액상화되며, 이들의 비중 차에 의해 페로실리콘의 상부에 슬래그가 위치하게 된다. In addition, the present invention effectively lowers the melting point of the slag by the injection of condensed lime, it is possible to liquefy both ferrosilicon and slag at the melting temperature of less than the melting point of SiO 2 . Therefore, in the melting step (S300) of the present invention, both the ferrosilicon and the slag is liquefied, the slag is located on top of the ferrosilicon due to their specific gravity difference.

액상화된 슬래그는 하부의 페로실리콘이 대기중의 공기와 접촉하는 것을 차단하여 페로실리콘의 산화를 방지하는바, Si의 회수율을 효과적으로 향상시킬 수 있다. 또한, 상부측의 용융 슬래그는 용융 페로실리콘과 대기의 접촉을 물리적으로 차단하므로, 액상화된 페로실리콘의 열손실 발생을 효과적으로 억제하여 용융단계(S300)의 열요율을 효과적으로 향상시킬 수 있다. 액상화된 슬래그는 액상화된 페로실리콘에 비하여 낮은 열전도도를 가지기 때문이다. The liquefied slag prevents the lower ferrosilicon from contacting the air in the atmosphere to prevent oxidation of the ferrosilicon, thereby effectively improving the recovery rate of Si. In addition, since the molten slag of the upper side physically blocks the contact between the molten ferrosilicon and the atmosphere, it is possible to effectively suppress the heat loss of the liquefied ferrosilicon to effectively improve the heat rate of the melting step (S300). This is because liquefied slag has a lower thermal conductivity than liquefied ferrosilicon.

본 발명의 수득단계(S400)에서는 용융로에서 용융된 용탕을 래들로 출탕하여 슬래그와 페로실리콘을 분리하여 페로실리콘을 수득할 수 있다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 용융단계(S300)에서 슬래그 및 페로실리콘은 모두 액상화되며, 이들은 비중 차에 의해 서로 분리되어 존재하는바, 용탕의 출탕시 페로실리콘과 슬래그의 분리의 용이성이 효과적을 확보될 수 있으며, 그에 따라 페로실리콘에 불순물이 함유되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.In the obtaining step (S400) of the present invention, the molten molten metal in the melting furnace may be tapped out by ladle to separate the slag and the ferrosilicon to obtain ferrosilicon. As described above, in the melting step (S300) of the present invention, both the slag and the ferrosilicon are liquefied, and they are separated from each other by the difference in specific gravity, so that the ease of separation of the ferrosilicon and the slag during the tapping of the molten metal is effective. It can be ensured, thereby effectively preventing impurities from being contained in the ferrosilicon.

이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명의 페로실리콘 제조방법을 보다 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the ferrosilicon manufacturing method of the present invention through a specific embodiment to be described in more detail.

아래의 표 1의 조건으로 실리콘 파우더 슬러지, 분생석회 및 분탄을 혼합하여 혼합물을 제조하였다. 각각의 혼합물과 철 스크랩을 용융로에 장입하여 용융하였으며, 용융 과정에서 형성된 슬래그의 염기도(%CaO/%SiO2) 및 용융점을 각각 측정하였다. 용융 후 용탕으로부터 페로실리콘을 분리하였으며, 투입된 실리콘 파우더 슬러지의 중량 대비 수득된 페로실리콘에 포함된 Si 중량을 기초로 Si 실수율을 산출하였다. 바인더로는 당밀을 사용하였다.The mixture was prepared by mixing silicon powder sludge, powdery lime and powdered coal under the conditions of Table 1 below. Each mixture and iron scrap were charged into a melting furnace and melted, and the basicity (% CaO /% SiO 2 ) and melting point of the slag formed during the melting were measured, respectively. After melting, the ferrosilicon was separated from the molten metal, and the Si real rate was calculated based on the weight of Si contained in the obtained ferrosilicon relative to the weight of the injected silicon powder sludge. Molasses was used as the binder.

구분division 실험예
1
Experimental Example
One
실험예
2
Experimental Example
2
실험예
3
Experimental Example
3
실험예
4
Experimental Example
4
실험예
5
Experimental Example
5
실험예
6
Experimental Example
6
실험예
7
Experimental Example
7
Si powder
(wt%)
Si powder
(wt%)
97.397.3 94.694.6 92.692.6 89.589.5 86.686.6 83.283.2 81.681.6
생석회
(wt%)
quicklime
(wt%)
-- 4.34.3 6.36.3 9.49.4 12.112.1 15.315.3 18.218.2
탄소계 물질
(wt%)
Carbonaceous material
(wt%)
0.30.3 1.01.0 1.01.0 1.01.0 1.01.0 1.01.0
염기도
(%CaO/%SiO2)
basicity
(% CaO /% SiO 2 )
-- 0.40.4 0.60.6 0.90.9 1.21.2 1.51.5 1.71.7
슬래그 융점
(℃)
Slag melting point
(℃)
17251725 16501650 15441544 14701470 14601460 14401440 21002100
Si 실수율
(%)
Si real rate
(%)
7575 9090 9191 9393 9595 9797 8181

표 1에 나타낸 바와 같이, 83~95wt%의 실리콘 파우더 슬러지 및 4~16wt%의 분생석회 함량 범위를 만족하는 실험예 2 내지 6의 경우, 슬래그의 염기도(%CaO/%SiO2)는 0.4~1.5의 수준임을 확인할 수 있다. 이때, 실험예 2 내지 6의 슬래그 용융점은 1435~1650℃의 범위를 만족하며, Si 실수율은 90% 이상의 수준으로 확보되는 것을 확인할 수 있었다.As shown in Table 1, in the case of Experimental Examples 2 to 6 satisfying the range of 83 to 95wt% of silicon powder sludge and 4 to 16wt% of condensed lime, the basicity of slag (% CaO /% SiO 2 ) was 0.4 to You can see that the level is 1.5. At this time, the slag melting point of Experimental Examples 2 to 6 satisfies the range of 1435 ~ 1650 ℃, it was confirmed that the Si real ratio is secured at a level of 90% or more.

반면, 실험예 1 및 7의 경우 실리콘 파우더 슬러지 및 분생석회의 함량이 본 발명의 범위를 벗어나는바, 슬래그의 염기도(%CaO/%SiO2)는 0.4~1.5의 범위를 벗어나는 것을 확인할 수 있었다. 이때, 실험예 1 및 7의 슬래그 용융점은 1700℃를 초과하며, Si 실수율은 81% 이하의 수준인 것을 확인할 수 있었다.On the other hand, in the case of Experimental Examples 1 and 7, the content of the silicon powder sludge and conidia are beyond the scope of the present invention, it was confirmed that the basicity (% CaO /% SiO 2 ) of the slag is outside the range of 0.4 ~ 1.5. At this time, the slag melting point of Experimental Examples 1 and 7 exceeds 1700 ℃, it was confirmed that the Si real rate is 81% or less.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 페로실리콘 제조방법은 실리콘 파우더 슬러지에 분생석회를 최적의 비율로 혼합한 후 괴상화하여 실리콘 공급원으로 제공하는바, 페로실리콘 제조에 소요되는 시간 및 비용을 효과적으로 절감할 수 있으며, 실리콘의 회수율을 효과적으로 높일 수 있다.Accordingly, the method for producing ferrosilicon according to an embodiment of the present invention provides a silicon source by mixing condensed lime with silicon powder sludge at an optimum ratio and then providing it as a silicon source, effectively reducing the time and cost required for producing ferrosilicon It can reduce and effectively increase the recovery rate of silicon.

이상에서 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 실시예들에 한정되지 않는다.Although the present invention has been described in detail through the embodiments, other forms of embodiments are also possible. Therefore, the spirit and scope of the claims set forth below are not limited to the embodiments.

Claims (9)

실리콘 파우더 슬러지, 분생석회, 탄소계 물질 및 바인더를 혼합하여 혼합물을 제조하는 혼합단계;
상기 혼합물을 괴상화하는 괴상화단계;
상기 괴상화된 혼합물과 철원을 용융로에 장입하여 용융하는 용융단계; 및
상기 용융로로부터 출탕되는 용탕으로부터 페로실리콘 및 슬래그를 분리하여 상기 페로실리콘을 수득하는 수득단계를 포함하되,
상기 혼합단계는, 중량%로, 83~95%의 상기 실리콘 파우더 슬러지, 4~16%의 상기 분생석회 및 0.5~2%의 상기 탄소계 물질을 혼합하여 상기 혼합물을 제조하는, 페로실리콘 제조방법.
A mixing step of preparing a mixture by mixing silicon powder sludge, conidia, carbonaceous material and a binder;
Agglomeration step of agglomerating the mixture;
A melting step of charging the agglomerated mixture and an iron source into a melting furnace and melting the molten mixture; And
And a step of obtaining the ferrosilicone by separating the ferrosilicon and slag from the molten metal from the melting furnace,
The mixing step, by weight percent, 83 to 95% of the silicon powder sludge, 4 to 16% of the condensed lime and 0.5 to 2% of the carbon-based material to prepare the mixture, a ferrosilicon manufacturing method .
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 슬래그의 염기도(%CaO/%SiO2)는 0.4~1.5인, 페로실리콘 제조방법.
The method of claim 1,
Basicity (% CaO /% SiO 2 ) of the slag is 0.4 ~ 1.5, ferrosilicon manufacturing method.
제1항에 있어서,
상기 슬래그의 융점은 1435~1650℃인, 페로실리콘 제조방법.
The method of claim 1,
Melting point of the slag is 1435 ~ 1650 ℃, ferrosilicon manufacturing method.
제1항에 있어서,
상기 용융단계는 상기 용융로 온도를 1550~1700℃의 온도범위로 승온하여 상기 괴상화된 혼합물과 상기 철원을 용융하는, 페로실리콘 제조방법.
The method of claim 1,
In the melting step, the melting furnace temperature is raised to a temperature range of 1550 ~ 1700 ℃ to melt the block and the iron source, ferrosilicon manufacturing method.
제1항에 있어서,
상기 바인더는 탄화수소계 유기물인, 페로실리콘 제조방법.
The method of claim 1,
The binder is a hydrocarbon-based organic ferro silicon manufacturing method.
제6항에 있어서,
상기 탄화수소계 유기물은 당밀 및 전분 중 어느 하나이거나, 이들의 혼합물인, 페로실리콘 제조방법.
The method of claim 6,
The hydrocarbon-based organic material is any one of molasses and starch, or a mixture thereof, ferrosilicon manufacturing method.
제1항에 있어서,
상기 탄소계 물질은 분탄(powder coal) 및 분코크스 중 어느 하나이거나, 이들의 혼합물인, 페로실리콘 제조방법.
The method of claim 1,
The carbonaceous material is any one of powdered coal and powdered coke, or a mixture thereof, ferrosilicon manufacturing method.
제1항에 있어서,
상기 페로실리콘 제조방법은 상기 괴상화된 혼합물을 350℃ 이하의 온도범위로 가열하여 건조하는 건조단계를 더 포함하는, 페로실리콘 제조방법.
The method of claim 1,
The ferrosilicon manufacturing method further comprises a drying step of heating the dried mixture to a temperature range of less than 350 ℃ dried.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014095112A (en) * 2012-11-08 2014-05-22 Mettsu Corporation:Kk Iron raw material

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111139358A (en) * 2020-01-14 2020-05-12 北京科技大学 Resource treatment method for sludge in regeneration process of deactivated SCR denitration catalyst
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