KR102636627B1 - 전로 제강 슬러지의 효율적인 성분 분리방법 및 장치 - Google Patents
전로 제강 슬러지의 효율적인 성분 분리방법 및 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 전로 제강 슬러지의 효율적인 성분 분리방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 함수율이 10% 이하가 되도록 건조하고, 입자크기를 60㎛ 이하로 정제한 전로 제강 슬러지를 스웨이식 터널 가열로에 장입하고, 950~1,050℃로 가열하여 산화아연(ZnO)을 기화시킨 후, 아연(Zn) 기체를 포집하여 419℃ 이하로 급랭하여 고체 금속 아연(Zn)으로 분리하고, 산화철은 탄소와 수소로 환원시켜 상온으로 급랭하여 금속 철(Fe)로 분리하는 것을 특징으로 한다.
또한, 전로 제강 슬러지의 효율적인 성분 분리장치에 있어서, 일측에는 전로 제강 슬러지가 장입되는 투입구가 형성되고, 타측 하부에는 가열되어 환원된 금속철이 배출되는 배출구가 형성되며, 상부 중간 부분에는 가열가스가 주입되는 가열가스 주입구가 형성되고, 타측으로 기화된 아연(Zn) 기체가 배출되는 하향 경사형 60~120°좌우 교대 스웨이식 원통형 본체와, 상기 원통형 본체의 타측에 설치되는 제1필터부와, 상기 본체의 타측에 위치되면서 상부에 냉매투입구가 형성되어 상기 제1필터부를 통해 공급되는 아연(Zn)을 냉각하는 냉매가 투입되고, 하부에 냉각된 아연(Zn)이 배출되는 Zn 배출구가 형성되는 기체포집부와, 상기 기체포집부의 타측에 구비되어 내부의 고온 기체가 통과하는 제2필터부 및 상기 제2 필터부를 통과한 고온 기체를 회수하는 회수부를 포함하고, 상기 회수부에는 본체의 투입구 쪽으로 연결되는 회수관이 설치되어 회수된 고온 기체가 상기 회수관을 통해 본체 내부로 재투입되도록 구성되되, 상기 본체의 탄소가열구간에서 산화반응을 통해 500℃ 이상 온도가 상승되고, 상기 본체의 상부 중간 부분의 가열가스 주입구에서 가열 가스인 LNG 가스를 주입하여 Zn 가열구간 동안 온도를 950~1,050℃로 상승시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 전로 제강 슬러지를 성분에 따라 기화점이 다른 특성을 이용하여 가열, 산화 및 환원 작용을 통해 전로 제강 슬러지의 아연(Zn), 철(Fe) 성분을 분리하여 재활용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 전로 제강 슬러지의 효율적인 성분 분리장치에 있어서, 일측에는 전로 제강 슬러지가 장입되는 투입구가 형성되고, 타측 하부에는 가열되어 환원된 금속철이 배출되는 배출구가 형성되며, 상부 중간 부분에는 가열가스가 주입되는 가열가스 주입구가 형성되고, 타측으로 기화된 아연(Zn) 기체가 배출되는 하향 경사형 60~120°좌우 교대 스웨이식 원통형 본체와, 상기 원통형 본체의 타측에 설치되는 제1필터부와, 상기 본체의 타측에 위치되면서 상부에 냉매투입구가 형성되어 상기 제1필터부를 통해 공급되는 아연(Zn)을 냉각하는 냉매가 투입되고, 하부에 냉각된 아연(Zn)이 배출되는 Zn 배출구가 형성되는 기체포집부와, 상기 기체포집부의 타측에 구비되어 내부의 고온 기체가 통과하는 제2필터부 및 상기 제2 필터부를 통과한 고온 기체를 회수하는 회수부를 포함하고, 상기 회수부에는 본체의 투입구 쪽으로 연결되는 회수관이 설치되어 회수된 고온 기체가 상기 회수관을 통해 본체 내부로 재투입되도록 구성되되, 상기 본체의 탄소가열구간에서 산화반응을 통해 500℃ 이상 온도가 상승되고, 상기 본체의 상부 중간 부분의 가열가스 주입구에서 가열 가스인 LNG 가스를 주입하여 Zn 가열구간 동안 온도를 950~1,050℃로 상승시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 전로 제강 슬러지를 성분에 따라 기화점이 다른 특성을 이용하여 가열, 산화 및 환원 작용을 통해 전로 제강 슬러지의 아연(Zn), 철(Fe) 성분을 분리하여 재활용할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 전로 제강 슬러지의 효율적인 성분 분리방법 및 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 전로 제강 슬러지를 성분에 따라 기화점이 다른 특성을 이용하여 가열, 산화 및 환원 작용을 통해 전로 제강 슬러지의 아연(Zn), 철(Fe) 성분을 분리하고 급랭하여 순수 금속상태로 회수함으로써 효율적으로 재활용할 수 있는 전로 제강 슬러지의 효율적인 성분 분리방법 및 장치에 관한 것이다.
제강 슬러지는 제철소 제강 전로공정에서 취련 중 발생하는 더스트가 습식 집진된 것으로서, 이때 발생하는 더스트를 수집하여 60㎛ 크기 이상의 더스트는 분리하여 배출하고, 60㎛ 크기 이하의 더스트는 농축조에 수침하여 농축 후 슬러지로 배출하게 된다.
한편, 제강 슬러지는 철(Fe)과 아연(Zn) 성분이 주를 이루고 있는데, 이 두 가지 성분이 혼합되어 있기 때문에 어느 성분도 본래의 용도로 재활용이 어렵다. 이러한 제강 슬러지는 매우 유용한 성분들로 구성되어 있음에도 성분을 효율적으로 분리해 내지 못하여 성분의 원래 용도로 재활용이 되지 못하고 있는 실정이다.
위와 같은 문제를 해결하기 위한 종래기술로는 국내등록특허 제10-2312441호 "제강슬러지 전처리 장치 및 이를 이용한 전처리 방법"에 제강 슬러지의 성분을 분리하는 방법으로 제강 슬러지를 교반 후 중력차를 이용하여 철(Fe)과 아연(Zn)을 분리하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 종래기술은 제강 슬러지를 상등액으로 교반하여 철(Fe)과 아연(Zn) 성분의 미립자 크기 즉, 질량의 차이에 의해 작은 크기의 아연(Zn)은 오버 플로우관으로 유도하고, 아연(Zn)보다 큰 크기의 철(Fe)은 언더 플로우관으로 유도하여 분리 수집하는 방법이 기재되어 있으나, 이는 단순히 물리적 방법을 사용하는 것으로 효율성이나 상업성이 떨어져 현재 실제 상용화되지 못하고 있는 실정이다.
따라서, 제강 슬러지에서 종래 성분 분리 방법의 단점을 개선하여 효율적인 성분 분리방법 및 그 장치의 개발이 요구된다.
본 발명은 상기 종래기술이 갖는 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 전로 제강 슬러지를 성분에 따라 기화점이 다른 특성을 이용하여 가열, 산화 및 환원 작용을 통해 전로 제강 슬러지의 아연(Zn), 철(Fe) 성분을 효율적으로 분리하여 재활용할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.
또 다른 목적으로는, 좌우로 60~120°회전을 교대로 반복하는 스웨이식 터널 가열로를 통해, 장입된 전로 제강 슬러지를 좌우로 혼합하고 뒤섞어줌으로써 고르게 반응하도록 유도하여 전로 제강 슬러지의 표면만 반응하는 것을 방지하고, 분리된 아연(Zn) 기체는 포집과 동시에 급랭 과정을 진행함에 따라 아연(Zn)이 기체 중의 CO2와 결합하여 재산화하는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 가열로 출구에서 고온에 포집함으로써 O2, CO2 등에 의해 아연(Zn)이 재산화되는 것을 방지할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.
또 다른 목적으로는, 전로 제강 슬러지에서 아연(Zn)을 분리하는 동시에, 산화철은 수소, 일산화탄소, 탄소로 완전 환원시킨 후 외부 공기와 접촉을 차단한 상태에서 상온으로 급랭하여 금속 철로 회수하도록 함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전로 제강 슬러지의 효율적인 성분 분리방법은 함수율이 10% 이하가 되도록 건조하고, 입자크기를 60㎛ 이하로 정제한 전로 제강 슬러지를 스웨이식 터널 가열로에 장입하고, 950~1,050℃로 가열하여 산화아연(ZnO)을 기화시킨 후, 아연(Zn) 기체를 포집하여 419℃ 이하로 급랭하여 고체 금속 아연(Zn)으로 분리하고, 산화철은 탄소와 수소로 환원시켜 상온으로 급랭하여 금속 철(Fe)로 분리하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 전로 제강 슬러지에 환원 및 산화용 코크스를 제강 슬러지의 중량대비 20중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 함수율이 10% 이하가 되도록 건조하고, 입자크기를 60㎛ 이하로 정제한 전로 제강 슬러지와 고로 슬러지를 중량대비 1 : 0.5~1의 비율로 스웨이식 터널 가열로에 장입하고, 코크스를 중량대비 10~15% 장입한 후 950~1,050℃로 가열하여 산화아연(ZnO)을 기화시킨 후, 아연(Zn) 기체를 포집하여 419℃ 이하로 급랭하여 고체 금속 아연(Zn)으로 분리하고, 산화철은 탄소와 수소로 환원시켜 상온으로 급랭하여 금속 철(Fe)로 분리하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 전로 제강 슬러지에 석회석과 규석을 전로 제강 슬러지의 중량대비 5중량%씩 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 스웨이식 터널 가열로는 일측에는 전로 제강 슬러지가 장입되는 투입구가 형성되고, 타측 하부에는 가열되어 환원된 금속철이 배출되는 배출구가 형성되며, 상부 중간 부분에는 가열가스가 주입되는 가열가스 주입구가 형성되고, 타측으로 기화된 아연(Zn) 기체가 배출되는 하향 경사형 60~120°좌우 교대 스웨이식 원통형 본체와, 상기 원통형 본체의 타측에 설치되는 제1필터부와, 상기 본체의 타측에 위치되면서 상부에 냉매투입구가 형성되어 상기 제1필터부를 통해 공급되는 아연(Zn)을 냉각하는 냉매가 투입되고, 하부에 냉각된 아연(Zn)이 배출되는 Zn 배출구가 형성되는 기체포집부와, 상기 기체포집부의 타측에 구비되어 내부의 고온 기체가 통과하는 제2필터부 및 상기 제2 필터부를 통과한 고온 기체를 회수하는 회수부를 포함하고, 상기 회수부에는 본체의 투입구 쪽으로 연결되는 회수관이 설치되어 회수된 고온 기체가 상기 회수관을 통해 본체 내부로 재투입되도록 구성되되, 상기 본체의 탄소가열구간에서 산화반응을 통해 500℃ 이상 온도가 상승되고, 상기 본체의 상부 중간 부분의 가열가스 주입구에서 가열 가스인 LNG 가스를 주입하여 Zn 가열구간 동안 온도를 950~1,050℃로 상승시키는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 스웨이식 터널 가열로에서 기화된 아연(Zn) 기체를 기체포집부로 수집하고, 상기 기체포집부에는 포집되는 아연(Zn) 기체 부피 2배의 냉매를 냉매투입구를 통해 45°각도로 분사하여 아연(Zn) 포집 속도보다 빠른 속도로 주입하여 아연(Zn) 기체와 충돌하게 하여 낙하하게 함으로써, 1,000℃ 이상인 아연(Zn) 포집 기체의 온도를 아연(Zn)의 용융점인 419℃ 이하로 급랭하여 아연(Zn)이 기체 안에 포함된 CO2와 반응하여 산화아연(ZnO)으로 재산화하는 것을 방지하고, 고체로 승화되도록 하여 금속 아연(Zn)을 포집하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 스웨이식 터널 가열로는 상기 배출구와 연결되는 회전형 냉각로 및 팬을 더 포함하되, 상기 회전형 냉각로는 배출구의 타측 하부에 환원된 금속철이 배출되는 최종 배출구와, 팬을 통해 내부 공기를 외부로 배출시키는 공기 배출구가 구성되어, 상기 배출구를 통해 배출된 환원된 금속철이 외부공기가 차단된 상태에서 회전형 냉각로의 내부를 통과하면서 30℃ 이하의 온도로 냉각되어 최종 배출구를 통해 배출되는 것을 특징으로 한다.
또, 전로 제강 슬러지의 효율적인 성분 분리장치에 있어서, 일측에는 전로 제강 슬러지가 장입되는 투입구가 형성되고, 타측 하부에는 가열되어 환원된 금속철이 배출되는 배출구가 형성되며, 상부 중간 부분에는 가열가스가 주입되는 가열가스 주입구가 형성되고, 타측으로 기화된 아연(Zn) 기체가 배출되는 하향 경사형 60~120°좌우 교대 스웨이식 원통형 본체와, 상기 원통형 본체의 타측에 설치되는 제1필터부와, 상기 본체의 타측에 위치되면서 상부에 냉매투입구가 형성되어 상기 제1필터부를 통해 공급되는 아연(Zn)을 냉각하는 냉매가 투입되고, 하부에 냉각된 아연(Zn)이 배출되는 Zn 배출구가 형성되는 기체포집부와, 상기 기체포집부의 타측에 구비되어 내부의 고온 기체가 통과하는 제2필터부 및 상기 제2 필터부를 통과한 고온 기체를 회수하는 회수부를 포함하고, 상기 회수부에는 본체의 투입구 쪽으로 연결되는 회수관이 설치되어 회수된 고온 기체가 상기 회수관을 통해 본체 내부로 재투입되도록 구성되되, 상기 본체의 탄소가열구간에서 산화반응을 통해 500℃ 이상 온도가 상승되고, 상기 본체의 상부 중간 부분의 가열가스 주입구에서 가열 가스인 LNG 가스를 주입하여 Zn 가열구간 동안 온도를 950~1,050℃로 상승시키는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 배출구(12)와 연결되는 회전형 냉각로 및 팬을 더 포함하되, 상기 회전형 냉각로는 배출구의 타측 하부에 환원된 금속 철이 배출되는 최종 배출구와, 팬을 통해 내부 공기를 외부로 배출시키는 공기 배출구가 구성되고, 내경 1~2m, 길이 10~20m의 원통형으로 형성되고, 내부면에는 캐스터블 처리된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 전로 제강 슬러지를 성분에 따라 기화점이 다른 특성을 이용하여 가열, 산화 및 환원 작용을 통해 전로 제강 슬러지의 아연(Zn), 철(Fe) 성분을 분리하여 재활용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 좌우로 60~120°회전을 교대로 반복하는 스웨이식 터널 가열로를 통해, 장입된 전로 제강 슬러지를 좌우로 혼합하고 뒤섞어줌으로써 고르게 반응하도록 유도하여 전로 제강 슬러지의 표면만 반응하는 것을 방지하고, 분리된 아연(Zn) 기체는 포집과 동시에 급랭 과정을 진행함에 따라 아연(Zn)이 기체 중의 CO2와 결합하여 재산화하는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 가열로 출구에서 고온으로 포집됨으로써 O2, CO2 등에 의해 아연(Zn)이 재산화되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 전로 제강 슬러지에서 아연(Zn)을 분리하는 동시에, 산화철은 수소, 일산화탄소, 탄소로 완전 환원시킨 후 외부 공기와 접촉을 차단한 상태에서 상온으로 급랭하여 재산화되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스웨이식 터널 가열로의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스웨이식 터널 가열로의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스웨이식 터널 가열로의 구성도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 전로 제강 슬러지를 성분에 따라 기화점이 다른 특성을 이용하여 가열, 산화 및 환원 작용을 통해 제강 슬러지의 아연(Zn), 철(Fe) 성분을 분리하여 재활용할 수 있도록 하는 전로 제강 슬러지의 효율적인 성분 분리방법 및 장치에 관한 것이다.
먼저, 전로 제강 슬러지는 철(Fe)과 아연(Zn) 등의 미립자가 무작위로 수침 혼합되어 있는 형태이다. 본 발명의 한 실시예에 따른 전로 제강 슬러지 성분을 표 1에 나타내었다.
| 구분(wt%) | T-Fe | M-Fe | ZnO | Al2O3 | CaO | SiO2 | Na2O | K2O | P | C | S |
| 제강 슬러지 | 57.6 | 16.30 | 10.67 | 0.36 | 7.02 | 1.35 | 0.20 | 0.22 | 0.21 | 1.23 | 0.04 |
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 전로 제강 슬러지는 철(Fe)과 아연(Zn)이 주성분으로, 철(Fe) 성분에 아연(Zn)이 1중량% 이상 혼합되어 있는 경우라도 철(Fe) 성분을 고로에서 활용하기 어렵다. 즉, 아연(Zn)은 고로에서 기화되어 고로에 증착됨으로써 고로에 많은 부작용을 가져오므로 아연(Zn)이 포함된 철(Fe) 성분은 고로에서 재활용이 어렵게 된다.
반면, 아연(Zn) 성분을 제외한 기타 성분들은 고로에 장입되더라도 큰 영향을 주지 않는 성분들이고, 오히려 생석회(CaO), 이산화규소(SiO2) 등의 성분은 고로에 유용한 성분이다.
전로 제강 슬러지의 주성분 중 철(Fe)은 원자량 55, 녹는점 1,538℃, 기화점2,862℃이고, 아연(Zn)은 원자량 65, 녹는점 419℃, 기화점 907℃이다.
따라서, 철(Fe)과 아연(Zn) 두 성분의 기화점 차이를 이용하여 907℃ 이상, 1,050℃ 이하로 전로 제강 슬러지를 가열하는 경우, 아연(Zn)은 기화되고, 나머지성분들은 고체 상태 그대로 적층되어 분리될 수 있게 된다.
따라서, 본 발명에서는 도 1에 도시된 스웨이식 터널 가열로(1)를 통해 전로 제강슬러지를 가열하여 아연(Zn), 철(Fe) 성분을 타 성분들과 효율적으로 분리하여 재활용할 수 있도록 하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스웨이식 터널 가열로(1)의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 스웨이식 터널 가열로(1)는 본체(10), 투입구(11), 배출구(12), 가열가스 주입구(13), 제1필터부(20), 기체포집부(30), 냉매투입구(31), Zn 배출구(32), 제2필터부(40), 회수부(50) 및 회수관(51)을 포함한다.
더 상세하게는, 일측에는 전로 제강 슬러지가 장입되는 투입구(11)가 형성되고, 타측 하부에는 가열되어 환원된 금속철이 배출되는 배출구(12)가 형성되며, 상부중간 부분에는 가열가스가 주입되는 가열가스 주입구(13)가 형성되고, 타측으로 기화된 아연(Zn) 기체가 배출되는 하향 경사형 60~120°좌우 교대 스웨이식 원통형 본체(10)와, 상기 원통형 본체(10)의 타측에 설치되는 제1필터부(20)와, 상기 본체(10)의 타측에 위치되면서 상부에 냉매투입구(31)가 형성되어 상기 제1필터부(20)를 통해 공급되는 아연(Zn)을 냉각하는 냉매가 투입되고, 하부에 냉각된 아연(Zn)이 배출되는 Zn 배출구(32)가 형성되는 기체포집부(30)와, 상기 기체포집부(30)의 타측에 구비되어 내부의 고온 기체가 통과하는 제2 필터부(40) 및 상기 제2 필터부(40)를 통과한 고온 기체를 회수하는 회수부(50)를 포함하고, 상기 회수부(50)에는 본체(10)의 투입구 쪽으로 연결되는 회수관(51)이 설치되어 회수된 고온 기체가 상기 회수관(51)을 통해 본체(10) 내부로 재투입되도록 구성된다.
상기 본체(10)는 내경 2~3m, 길이 30~50m의 원통형으로 구성될 수 있다.
본 발명의 스웨이식 터널 가열로(1)를 통해 전로 제강 슬러지를 가열하는 방법에 있어서, 전로 제강 슬러지를 함수율이 10% 이하가 되도록 건조하고, 입자크기를 60㎛ 이하로 정제하여야 한다.
만약, 전로 제강 슬러지의 함수율이 10% 이상이 되는 경우에는 스웨이식 터널 가열로(1)에 장입하기 어렵고, 장입된 이후에도 수분의 기화로 스웨이식 터널 가열로(1) 내에서 부피 팽창이 이루어지며, 화학적 반응에 장애가 된다.
또한, 입자크기가 60㎛ 이상 크기의 슬러지가 포함되는 경우에는 화학반응이 되지 않는 중심부위가 존재하게 되어 철(Fe) 성분에 잔존하는 아연(Zn) 성분이 많아지게 되는 문제가 발생된다.
본 발명에서는 전로 제강 슬러지에 석탄 가공물인 환원 및 산화용 코크스를 전로 제강 슬러지의 중량대비 20중량%를 더 포함할 수 있다.
코크스는 탄소 C로 구성되어 있어 산화아연(ZnO)과 다음과 같이 반응한다.
ZnO + C → Zn + CO
ZnO + CO → Zn + CO2
산화아연(ZnO)은 아연(Zn)으로 환원이 되어 기화점인 907℃ 이상이 되면 단독으로 기화될 수 있는 상태가 되고, 코크스 또한 본 발명의 스웨이식 터널 가열로(1)의 투입구(11)에서 흡입되어 산소와도 반응하여 온도를 1,000℃ 이상으로 유지하는 역할을 하게 된다.
또한, 전로 제강 슬러지에 석회석을 전로 제강 슬러지의 중량대비 5중량% 더 포함할 수 있다.
석회석은 CaCO3 형태로서 1,000℃ 이상으로 가열되면, 전로 제강 슬러지 내의 순수 철(Fe) 성분과 결합하게 된다.
CaCO3 → CaO + CO2
CaO + Fe → CaO*FeO + CO
따라서, 철(Fe) 성분을 산화물로 안정시켜 본 발명의 스웨이식 터널 가열로(1) 내 융착을 방지하고, 특히 CaO*FeO 화합물을 구성하여 ZnO*FeO 화합물 형성을 방지함으로써 산화아연(ZnO)이 환원되지 않고, 산화철(FeO)과 잔류하는 현상을 방지하는 중요한 역할을 하게 된다.
또한, 전로 제강 슬러지 내의 ZnO와 Fe2O3는 가열과정에서 ZnFe2O4로 쉽게 결합하여 Zn이 분리되기 어려워진다.
ZnO + Fe2O3 → ZnFe2O4
그러나, 가열을 통해 CaO가 생성되면,
2CaO + ZnFe2O4 → ZnO + Ca2Fe2O3로 분해 결합되어 ZnO를 분리할 수 있게 된다.
따라서, CaO는 상기와 같이 가열과정에서 중요한 역할을 하게 되므로 충분한 석회성분을 배합할 필요가 있다. T-Fe를 감안한다면 그에 상응하는 CaO 성분이 10 중량% 확보가 필요한데 제강 슬러지 내에 이미 7%의 CaO가 함유되어 있으므로 최소한 5중량% 이상의 석회석을 배합하는 것이 필요하다.
또한, 가열로 내부는 삼원계에 따르면 염기도 2-3 정도의 분위기에서 금속의 용융점이 높아져 가열로 벽에 금속 융착이 방지되므로 염기도를 적절하게 유지하여야 하는바, 염기도인 CaO/SiO2의 비율을 2-3으로 유지하기 위하여는 규사를 석회석과 동일한 양을 배합하여야 한다.
상기와 같은 전로 제강 슬러지와 코크스 및 석회석, 규사가 배합되면, 배합된 전로 제강 슬러지를 본 발명의 스웨이식 터널 가열로(1)의 투입구(11)에 장입하게 된다.
투입구(11)에 장입된 전로 제강 슬러지는 배합된 코크스의 C와 공기 중의 O2의 산화반응에 의해 온도가 서서히 상승하게 된다.
C + O2 → CO2
C + 1/2 O2 → CO
장입된 전로 제강 슬러지는 5~10°의 하향 경사로 구성된 스웨이식 터널 가열로(1)를 따라 하향 전진하면서 산화 및 환원 반응을 하게 되고, 전로 제강 슬러지가 고르게 반응하도록 유도하기 위하여 본 발명의 스웨이식 터널 가열로(1)는 우로 60~120°회전하고 원위치로 돌아온 후, 좌로 60~120°회전을 교대로 반복하는 형태로 구성하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 전로 제강 슬러지 장입물을 좌우로 혼합하고 뒤섞어줌으로써 전로 제강 슬러지의 표면만 반응하는 것을 방지하고 고르게 반응하게 할 수 있게 된다.
그러나, 종래 가열로는 일정한 방향으로 계속 무한 360°회전하는 구조로 구성되어 있으므로, 이는 설비의 효율적인 구성을 불가능하게 하였다. 즉, 가열 가스를 아연(Zn) 기화 구간의 시작점에서 분사하지 못하고, 가열로의 종점에서 역방향으로 분사하여 가열하는 구조로 설비를 구성할 수밖에 없는 단점을 가지고 있다.
이는 기화된 아연(Zn) 기체의 고온 수집을 위해서는 가열로의 끝 부분에서 기체를 수집하여야 하나, 가열가스의 역방향 분사로 인해 가열로의 입구로 아연(Zn) 기체를 역류시켜 투입구에서 기체를 수집하게 하여 그 과정에서 아연(Zn)이 재산화되는 등 많은 부작용이 발생한다.
그리고, 전로 제강 슬러지가 가열로의 바닥 부분에 얇은 두께로 장입되어 있는 점을 고려하면, 전로 제강 슬러지 장입물은 가열로의 회전에 따라 슬라이딩하고 360°회전하지도 않게 되어, 전로 제강 슬러지의 반응 촉진에 효율적이지도 못하다. 따라서, 가열로를 360°무한 회전하지 않고, 좌우로 교대로 일정 각도로 회전하여 순방향으로 가열가스를 분사하는 본 발명의 구성방식은 전로 제강 슬러지의 반응 촉진에 매우 효율적인 특징이 있다.
그리고, 본 발명의 스웨이식 터널 가열로(1)는 탄소가열구간(A)에서 산화반응을 통해 500℃ 이상 충분히 온도가 상승되고, 가열로의 중간 지점의 가열가스 주입구(13)에서 가열 가스인 LNG 가스를 주입노즐(도면 미도시)을 통해 주입하여 Zn 가열구간(B) 동안 온도를 950℃ 이상으로 상승시킨다.
이때, 가열가스는 제철소에서 발생하는 고온의 배기가스를 활용하는 것이 바람직하다. 가열가스 주입에 따라 온도가 950℃ 이상이 됨으로써 아연(Zn)은 기화되게 되는데 기화 시간을 충분히 갖기 위하여는 1,000℃ 이상 구간을 전체 가열로의 50% 이상이 되도록 최대한 조정하는 것이 바람직하다.
또한, 온도는 아연(Zn)의 기화점인 907℃ 이상으로 유지하되 온도가 지나치게 높게 되면 Ca2Fe2O3가 용해되는 등 부작용이 발생할 수 있으므로 가급적 1,050℃를 상한선으로 하는 것이 열효율적 측면이나 전로 제강 슬러지 성분들의 반응성 측면에서 바람직하다.
그리고, 본 발명의 스웨이식 터널 가열로(1)를 따라 충분한 반응이 이루어지게 되면, 반응에 따라 분리된 성분을 각각 수집하게 되는데, 기화된 상층부의 아연(Zn)은 수평 배출구로 기체 흡입 방식을 통해 아연(Zn)을 기체포집부(30)로 수집하고, 상기 기체포집부(30)에는 포집되는 아연(Zn) 기체 부피 2배의 냉매를 냉매투입구(31)를 통해 아연(Zn) 포집 속도보다 빠른 속도로 주입하여 아연(Zn) 기체와 충돌하게 하여 낙하하게 함으로써, 1,000℃ 이상인 아연(Zn) 포집 기체의 온도를 아연(Zn)의 용융점인 419℃ 이하로 급랭하여 아연(Zn)이 기체 안에 포함된 CO2와 반응하여 산화아연(ZnO)으로 재산화하는 것을 방지하고, 고체로 승화되도록 하여 금속 아연(Zn)을 포집한다.
여기서, 냉매투입구(31)에서 냉매의 투입시에 45°각도로 분사하여 아연(Zn) 포집 속도보다 빠른 속도로 주입할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
이때, 기체포집부(30)는 포집되는 기체량 부피보다 3배 이상 크게 구성하여 냉매를 포집되는 기체의 2배가량 주입할 수 있게 하여 급랭이 가능하도록 한다. 냉매로는 산소가 포함되지 않은 질소나 기타 상온의 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
종래기술로는 반응이 끝난 아연(Zn) 기체를 가열로의 출구 부분에서 가열가스의 분사와 함께 가열로의 입구로 역류시켜 포집함으로써 그 과정에서 아연(Zn) 기체의 온도가 저하되고 중간에 존재하는 O2, CO2 등에 의해 아연(Zn)이 다시 산화되는 단점이 불가피하였으나, 본 발명에서는 아연(Zn)을 가열로 출구에서 고온으로 포집함으로써 종래 기술의 단점을 극복할 수 있다.
그리고, 기화된 아연(Zn)의 재산화를 방지하고 금속형태로 수집하기 위하여는 기화된 상층부의 1,000℃ 가량의 아연(Zn)을 기체포집부(30)로 흡입하고, 아연(Zn)의 용융점인 419℃ 이하로 급랭하여 아연(Zn)이 기체 중의 CO2와 결합하여 재산화하는 것을 방지하여야 한다. 다만, 포집과정에서 기타 성분들이 기화되어 같이 혼입될 수 있으나 아연(Zn)을 활용하는데는 지장을 주지 않는다.
오히려 전로 제강 슬러지에서 아연(Zn) 성분을 전부 기화시켜 철(Fe) 성분 혼합물에 아연(Zn) 성분이 남지 않게 하는 것이 중요하며, 전로 제강 슬러지의 산화아연(ZnO)을 60㎛ 이하의 매우 미세한 입자들로 정제하면, 기화되는데 매우 유리한 조건으로 전로 제강 슬러지에서 아연(Zn) 성분을 완전 기화시켜 분리할 수 있는 장점이 있다.
이후, 아연(Zn)을 상온까지 냉각시키고 아연(Zn)을 제외한 나머지 CO 등 고온의 기체는 회수부(50)로 회수하며, 회수된 고온 기체가 본체(10)의 투입구 쪽으로 연결되는 회수관(51)을 통해 본체(10) 내부로 재투입되도록 함으로써, 열을 재활용하고 CO 성분은 산화와 환원 반응에 참여하게 함으로써 효율성을 높일 수 있게 된다.
한편, 하층부의 성분들은 그대로 남아 있고, 그 가운데 M-Fe 성분은 석회석 성분 등에 의해 산화되어 산화철로 변화되게 된다. 만약, M-Fe 그대로 고온에 노출되는 경우 융융되어 가열로의 벽에 융착되게 되므로 많은 부작용을 가져오게 된다. 상기의 과정 이후 하층부의 성분들도 반응 후 냉각시켜 수집하면 주로 산화철이 70% 이상인 철광석이 된다. 산화철은 완전 환원시켜 재산화를 방지하는 상태로 별도의 배출구를 통해 급냉 후 금속철로 수집하여 전로나 전기로에 사용할 수 있는 철원재로 활용할 수 있게 된다.
따라서, 본 발명에서는 전로 제강 슬러지에서 아연(Zn)을 분리하는 동시에, 산화철은 수소, 일산화탄소, 탄소로 완전 환원시킨 후 외부 공기와 접촉을 차단한 상태에서 상온으로 급랭하여 금속 철로 회수하는 방법을 포함한다.
산화철은 주로 Fe2O3 형태로 되어 있는데 수소, 일산화탄소, 탄소에 의해 다음과 같이 환원이 된다.
Fe2O3 + 3H2 → 2Fe + 3H2O
Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2
Fe2O3 + C → 2Fe + 3CO
수소는 제강 슬러지에 포함된 10% 내외의 수분, 가열을 위해 공급되는 LNG 가스(주로 CH4)에 의해 필요한 양이 공급되며, 탄소 성분은 코크스에 의해 공급되게 된다.
상기의 ZnO와 Fe2O3를 환원시키는데 필요한 코크스의 양은 원자량을 기준으로 중량비로 계산하면 제강 슬러지 중량의 20% 정도임을 알 수 있다.
특히, 본 발명의 스웨이식 터널 가열로(1)의 중간에서 공급되는 LNG 가스는 주로 메탄(CH4)인데 메탄은 함께 공급되는 산소와 결합하여 발열반응을 일으킨다.
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
수소 환원은 높은 온도에서 용이하며, 탄소 환원은 낮은 온도에서 용이한 바, 탄소 환원은 500℃에서 시작되고, 수소환원과 탄소 환원의 균형점은 800℃ 정도이다.
그리고, H2O는 800℃ 이상에서 수소와 산소로 열분해된다.
H2O → H2 + O
따라서, 최적의 환원 분위기를 유지하기 위하여는 800℃의 온도를 유지하는 것이 필요하며, 1,100℃ 이상이 되는 경우에는 철(Fe) 성분이 융해되어 스웨이식 터널 가열로(1)에 융착될 수 있으므로 1,100℃ 이상의 온도로 가열하여서는 조업에 지장을 받게 된다.
상기와 같은 환원 조건을 맞추기 위하여는 본 발명의 스웨이식 터널 가열로(1) 상부 중간 부분인 500℃ 부근에서 가열가스가 주입되는 가열가스 주입구(13)에 LNG 가스를 주입하여 온도를 1,000℃까지 높여줌으로써 메탄이 산화하여 H2O를 발생시키고, 이어서 H2O가 열분해되어 수소를 발생시키고, 수소가 Fe2O3를 환원시키는 연쇄작용을 활발하게 일어나게 하여 Fe2O3를 완전 환원시킬 수 있다.
상기와 같이 환원이 완료된 금속 철은 고온에서 산소와 접촉하게 되면, 산화되는 성질이 있으므로 외부공기를 차단하고 급냉시켜 금속 철로 회수하여야 한다. 위 구성에 대하여서는 도 2를 참고하여 더욱 구체적으로 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스웨이식 터널 가열로의 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 스웨이식 터널 가열로(1')는 배출구(12)와 연결되는 회전형 냉각로(60) 및 팬(70)을 더 포함할 수 있다.
이러한, 회전형 냉각로(60)는 배출구(12)의 타측 하부에 환원된 금속철이 배출되는 최종 배출구(61)와, 팬(70)을 통해 내부 공기를 외부로 배출시키는 공기 배출구(62)를 포함하여 구성된다.
또한, 회전형 냉각로(60)는 내경 1~2m, 10~20m의 원통형으로 형성되고, 내부면에는 캐스터블 처리되어 철 성분이 내부에 융착되지 않도록 구성될 수 있다.
상기 배출구(12)를 통해 배출된 환원된 금속철이 외부공기가 차단된 상태에서 회전형 냉각로(60)의 내부를 통과하면서 30℃ 이하의 온도로 냉각되어 최종 배출구(61)를 통해 배출된다.
이처럼 아연(Zn)이 완벽하게 성분 분리된 제강 슬러지는 그 성분에 따라 아연(Zn)은 아연 제조의 기본 원료로 사용하고, 산화철은 완전 환원시켜 재산화를 방지하는 상태로 별도의 배출구를 통해 급냉 후 금속 철(Fe)로 수집하여 전로나 전기로에 사용할 수 있는 철원재로 활용할 수 있게 된다.
그동안 제강 슬러지의 성분을 제대로 분리하지 못하여 가치 있는 아연(Zn), 철(Fe) 성분을 본래의 성분 용도로 사용하지 못하고 폐기물로 매립하거나 벽돌을 제작하고, 저가의 시멘트 원료로 사용하는 등 자원의 효율적인 활용을 못하는 상황에서 본 발명에 따른 제강 슬러지의 효율적인 성분 분리 방법은 성분의 본래 용도대로 자원을 활용하게 함으로써 자원을 절약하고, 환경파괴를 방지하게 되어 친환경 제철소의 구현에 큰 도움이 될 것이다.
본 발명은 제강 슬러지와 유사한 성분 구조를 갖고 있는 제강 더스트, 고로 슬러지에도 성분 차이에 따라 코크스와 석회석 배합비를 변화시켜 동일하게 적용이 가능하다.
고로슬러지(표 2) 및 제강더스트(표 3)의 성분은 다음과 같다.
| 성분 | Fe | Zn | C | SiO2 | CaO | Al | K | S | Pb | Mg |
| Wt% | 26.62 | 11.472 | 20.316 | 20.133 | 7.139 | 7.128 | 2.408 | 2.342 | 1.264 | 1.178 |
| 성분 | Fe | Zn | C | Cl | Pb | Na | K | Si | Mn | Ca |
| Wt% | 56.32 | 20.6 | 6.28 | 4.18 | 3.27 | 2.42 | 2.39 | 2.05 | 1.13 | 1.02 |
또한, 고로 슬러지, 제강더스트 뿐 아니라 비철금속 관련한 부산물 가운데 미분형태의 각종 제강 슬러지 유사 부산물에도 본 발명의 적용이 가능하다.
뿐만 아니라, 고로 슬러지는 성분상 단독으로 처리하기에는 경제성이 비교적 크지 않으나 제강 슬러지 또는 제강 더스트와 혼합하여 처리하는 경우 매우 큰 장점을 가지고 있다. 즉, 고로 슬러지에 함유되어 있는 탄소 성분을 충분히 활용할 수 있고, 고로 슬러지의 아연 성분을 제강 슬러지나 제강 더스트의 아연 성분과 함께 추출함으로써 충분히 재활용 가능한 의미 있는 수량을 확보할 수 있다.
이를 구체적으로 살펴보면 제강 슬러지와 고로 슬러지를 중량대비 1 : 0.5~1의 비율로 혼합하여 처리할 경우, 그에 따라 필요한 코크스의 양은 혼합된 전체 중량비의 10~15%를 첨가하는 것이 바람직하다.
그리고, 석회석 성분은 전체 중량비의 5중량%를 첨가하는 것이 바람직하다.
이와 같이 전로 제강 슬러지와 고로 슬러지, 제강 더스트를 단독으로 치리하는 것뿐만 아니라 필요에 따라서 두 종류 또는 세 종류의 소재를 적절히 혼합하여 처리하는 것도 본 발명의 적용이 가능하다.
위에서는 설명의 편의를 위해 바람직한 실시예를 도시한 도면과 도면에 나타난 구성에 도면부호와 명칭을 부여하여 설명하였으나, 이는 본 발명에 따른 하나의 실시예로서 도면상에 나타난 형상과 부여된 명칭에 국한되어 그 권리범위가 해석되어서는 안 될 것이며, 발명의 설명으로부터 예측 가능한 다양한 형상으로의 변경과 동일한 작용을 하는 구성으로의 단순 치환은 통상의 기술자가 쉽게 실시하기 위해 변경 가능한 범위 내에 있음은 지극히 자명하다고 볼 것이다.
1, 1' : 스웨이식 터널 가열로
10 : 본체 11 : 투입구
12 : 배출구 13 : 가열가스 주입구
20 : 제1필터부 30 : 기체포집부
31 : 냉매투입구 32 : Zn 배출구
40 : 제2필터부 50 : 회수부
51 : 회수관 60 : 회전형 냉각로
61 : 최종 배출구 62 : 공기배출구
70 : 팬
A : 탄소가열구간 B : Zn 가열구간
10 : 본체 11 : 투입구
12 : 배출구 13 : 가열가스 주입구
20 : 제1필터부 30 : 기체포집부
31 : 냉매투입구 32 : Zn 배출구
40 : 제2필터부 50 : 회수부
51 : 회수관 60 : 회전형 냉각로
61 : 최종 배출구 62 : 공기배출구
70 : 팬
A : 탄소가열구간 B : Zn 가열구간
Claims (9)
- 함수율이 10% 이하가 되도록 건조하고, 입자크기를 60㎛ 이하로 정제한 전로 제강 슬러지를 스웨이식 터널 가열로에 장입하고, 950~1,050℃로 가열하여 산화아연(ZnO)을 기화시킨 후, 아연(Zn) 기체를 포집하여 419℃ 이하로 급랭하여 고체 금속 아연(Zn)으로 분리하고, 산화철은 탄소와 수소로 환원시켜 상온으로 급랭하여 금속 철(Fe)로 분리하되,
상기 스웨이식 터널 가열로는,
5~10°의 하향 경사로 구성되고, 일측에는 전로 제강 슬러지가 장입되는 투입구(11)가 형성되며, 타측 하부에는 가열되어 환원된 금속철이 배출되는 배출구(12)가 형성되고, 상부 중간 부분에는 가열가스가 주입되는 가열가스 주입구(13)가 형성되며, 타측으로 기화된 아연(Zn) 기체가 배출되며, 60~120° 범위내에서 좌우 교대로 회전되는 스웨이식 원통형 본체(10);
상기 원통형 본체(10)의 타측에 설치되어 기화된 아연(Zn) 기체가 통과되는 제1필터부(20);
상기 본체(10)의 타측에 위치되면서 상부에 냉매투입구(31)가 형성되어 상기 제1필터부(20)를 통해 공급되는 아연(Zn)을 냉각하는 냉매가 투입되고, 하부에 냉각된 아연(Zn)이 배출되는 Zn 배출구(32)가 형성되는 기체포집부(30);
상기 기체포집부(30)의 타측에 구비되어 내부의 고온 기체가 통과하는 제2필터부(40); 및
상기 제2 필터부(40)를 통과한 고온 기체를 회수하는 회수부(50)를 포함하고, 상기 회수부(50)에는 본체(10)의 투입구 쪽으로 연결되는 회수관(51)이 설치되어 회수된 고온 기체가 상기 회수관(51)을 통해 본체(10) 내부로 재투입되도록 구성되되,
상기 본체(10)의 탄소가열구간(A)에서 산화반응을 통해 500℃ 이상 온도가 상승되고, 상기 본체(10)의 상부 중간 부분의 가열가스 주입구(13)에서 가열 가스인 LNG 가스를 주입하여 Zn 가열구간(B) 동안 온도를 950~1,050℃로 상승시키되,
상기 원통형 본체(10)는,
내경이 2~3m, 길이 30~50m인 것을 특징으로 하는 전로 제강 슬러지의 효율적인 성분 분리방법.
- 제1항에 있어서,
상기 전로 제강 슬러지에 환원 및 산화용 코크스를 제강 슬러지의 중량대비 20중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전로 제강 슬러지의 효율적인 성분 분리방법.
- 함수율이 10% 이하가 되도록 건조하고, 입자크기를 60㎛ 이하로 정제한 전로 제강 슬러지와 고로 슬러지를 중량대비 1 : 0.5~1의 비율로 스웨이식 터널 가열로에 장입하고, 코크스를 중량대비 10~15% 장입한 후 950~1,050℃로 가열하여 산화아연(ZnO)을 기화시킨 후, 아연(Zn) 기체를 포집하여 419℃ 이하로 급랭하여 고체 금속 아연(Zn)으로 분리하고, 산화철은 탄소와 수소로 환원시켜 상온으로 급랭하여 금속 철(Fe)로 분리하되,
상기 스웨이식 터널 가열로는,
5~10°의 하향 경사로 구성되고, 일측에는 전로 제강 슬러지가 장입되는 투입구(11)가 형성되며, 타측 하부에는 가열되어 환원된 금속철이 배출되는 배출구(12)가 형성되고, 상부 중간 부분에는 가열가스가 주입되는 가열가스 주입구(13)가 형성되며, 타측으로 기화된 아연(Zn) 기체가 배출되며, 60~120° 범위내에서 좌우 교대로 회전되는 스웨이식 원통형 본체(10);
상기 원통형 본체(10)의 타측에 설치되어 기화된 아연(Zn) 기체가 통과되는 제1필터부(20);
상기 본체(10)의 타측에 위치되면서 상부에 냉매투입구(31)가 형성되어 상기 제1필터부(20)를 통해 공급되는 아연(Zn)을 냉각하는 냉매가 투입되고, 하부에 냉각된 아연(Zn)이 배출되는 Zn 배출구(32)가 형성되는 기체포집부(30);
상기 기체포집부(30)의 타측에 구비되어 내부의 고온 기체가 통과하는 제2필터부(40); 및
상기 제2 필터부(40)를 통과한 고온 기체를 회수하는 회수부(50)를 포함하고, 상기 회수부(50)에는 본체(10)의 투입구 쪽으로 연결되는 회수관(51)이 설치되어 회수된 고온 기체가 상기 회수관(51)을 통해 본체(10) 내부로 재투입되도록 구성되되,
상기 본체(10)의 탄소가열구간(A)에서 산화반응을 통해 500℃ 이상 온도가 상승되고, 상기 본체(10)의 상부 중간 부분의 가열가스 주입구(13)에서 가열 가스인 LNG 가스를 주입하여 Zn 가열구간(B) 동안 온도를 950~1,050℃로 상승시키되,
상기 원통형 본체(10)는,
내경이 2~3m, 길이 30~50m인 것을 특징으로 하는 전로 제강 슬러지의 효율적인 성분 분리방법.
- 제1 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전로 제강 슬러지에 석회석과 규석을 전로 제강 슬러지의 중량대비 5중량%씩 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전로 제강 슬러지의 효율적인 성분 분리방법.
- 삭제
- 제1 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스웨이식 터널 가열로에서,
기화된 아연(Zn) 기체를 기체포집부(30)로 수집하고, 상기 기체포집부(30)에는 포집되는 아연(Zn) 기체 부피 2배의 냉매를 냉매투입구(31)를 통해 45°각도로 분사하여 아연(Zn) 포집 속도보다 빠른 속도로 주입하여 아연(Zn) 기체와 충돌하게 하여 낙하하게 함으로써, 1,000℃ 이상인 아연(Zn) 포집 기체의 온도를 아연(Zn)의 용융점인 419℃ 이하로 급랭하여 아연(Zn)이 기체 안에 포함된 CO2와 반응하여 산화아연(ZnO)으로 재산화하는 것을 방지하고, 고체로 승화되도록 하여 금속 아연(Zn)을 포집하는 것을 특징으로 하는 전로 제강 슬러지의 효율적인 성분 분리방법.
- 제1 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스웨이식 터널 가열로는,
상기 배출구(12)와 연결되는 회전형 냉각로(60) 및 팬(70)을 더 포함하되,
상기 회전형 냉각로(60)는 배출구(12)의 타측 하부에 환원된 금속철이 배출되는 최종 배출구(61)와, 팬(70)을 통해 내부 공기를 외부로 배출시키는 공기 배출구(62)가 구성되어,
상기 배출구(12)를 통해 배출된 환원된 금속철이 외부공기가 차단된 상태에서 회전형 냉각로(60)의 내부를 통과하면서 30℃ 이하의 온도로 냉각되어 최종 배출구(61)를 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 전로 제강 슬러지의 효율적인 성분 분리방법.
- 전로 제강 슬러지의 효율적인 성분 분리장치에 있어서,
5~10°의 하향 경사로 구성되고, 일측에는 전로 제강 슬러지가 장입되는 투입구(11)가 형성되며, 타측 하부에는 가열되어 환원된 금속철이 배출되는 배출구(12)가 형성되고, 상부 중간 부분에는 가열가스가 주입되는 가열가스 주입구(13)가 형성되며, 타측으로 기화된 아연(Zn) 기체가 배출되며, 60~120° 범위내에서 좌우 교대로 회전되는 스웨이식 원통형 본체(10);
상기 원통형 본체(10)의 타측에 설치되어 기화된 아연(Zn) 기체가 통과되는 제1필터부(20);
상기 본체(10)의 타측에 위치되면서 상부에 냉매투입구(31)가 형성되어 상기 제1필터부(20)를 통해 공급되는 아연(Zn)을 냉각하는 냉매가 투입되고, 하부에 냉각된 아연(Zn)이 배출되는 Zn 배출구(32)가 형성되는 기체포집부(30);
상기 기체포집부(30)의 타측에 구비되어 내부의 고온 기체가 통과하는 제2필터부(40); 및
상기 제2 필터부(40)를 통과한 고온 기체를 회수하는 회수부(50)를 포함하고, 상기 회수부(50)에는 본체(10)의 투입구 쪽으로 연결되는 회수관(51)이 설치되어 회수된 고온 기체가 상기 회수관(51)을 통해 본체(10) 내부로 재투입되도록 구성되되,
상기 본체(10)의 탄소가열구간(A)에서 산화반응을 통해 500℃ 이상 온도가 상승되고, 상기 본체(10)의 상부 중간 부분의 가열가스 주입구(13)에서 가열 가스인 LNG 가스를 주입하여 Zn 가열구간(B) 동안 온도를 950~1,050℃로 상승시키되,
상기 원통형 본체(10)는,
내경이 2~3m, 길이 30~50m인 것을 특징으로 하는 스웨이식 터널 가열로.
- 제8항에 있어서,
상기 배출구(12)와 연결되는 회전형 냉각로(60) 및 팬(70)을 더 포함하되,
상기 회전형 냉각로(60)는 배출구(12)의 타측 하부에 환원된 금속 철이 배출되는 최종 배출구(61)와, 팬(70)을 통해 내부 공기를 외부로 배출시키는 공기 배출구(62)가 구성되고,
내경 1~2m, 길이 10~20m의 원통형으로 형성되고, 내부면에는 캐스터블 처리된 것을 특징으로 하는 스웨이식 터널 가열로.
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| KR1020220110072 | 2022-08-31 | ||
| KR20220110072 | 2022-08-31 | ||
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6029430A (ja) * | 1983-07-26 | 1985-02-14 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 鉄鋼ダストからΖｎおよびＰｂを回収する方法 |
| KR19990087253A (ko) * | 1996-02-29 | 1999-12-15 | 반도 쿠니히코 | 제철더스트의 처리방법 및 장치 |
| KR102312441B1 (ko) | 2019-11-22 | 2021-10-12 | 현대제철 주식회사 | 제강슬러지 전처리 장치 및 이를 이용한 전처리 방법 |
-
2023
- 2023-03-23 KR KR1020230037796A patent/KR102636627B1/ko active IP Right Grant
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