KR19980076710A - Ld전로제강 더스트와 eaf제강 더스트 및 ld전로제강 슬래그로부터 선철과 아연을 회수하는 방법 - Google Patents
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Abstract
1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 LD전로제강 더스트, EAF제강 더스트 및 LD전로제강 슬래그로부터 선철과 아연을 회수하는 방법에 관한 것이다.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
Zn을 함유하는 LD전로제강 더스트, EAF제강 더스트, LD전로제강 슬래그, 폐타이어 및 폐활성탄 등은 대부분 폐기되어 심한 공해문제를 유발함은 물론 자원낭비를 초래하므로 이들 문제점을 해결하려함.
3. 발명의 해결방법의 요지
폐기되고 있는 LD전로제강 더스트, EAF제강 더스트, LD전로제강 슬래그, 폐타이어 및 폐활성탄 등 공해성 물질을 원료와 환원제 및 연료와 용제로 사용하여 제강 더스트 중의 철과 아연을 제련함으로서 귀중한 금속자원을 회수함과 도시에 공해문제를 해결함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 폐기되고 있는 LD전로제강 더스트, EAF제강 더스트 및 LD전로제강 슬래그로부터 선철과 아연을 회수하는데 적용됨.
Description
본 발명은 아연(Zn)이 함유되어 있는 LD전로제강 더스트(LD 더스트)와 전기로 제강 더스트(EAF 더스트)를 원료로 하고, LD전로제강 슬래그를 용제로 사용하며, 폐 타이어 건유탄(TC), 폐기 활성탄(AC) 또는 코크스(C)를 환원제로 하여, 선철과 아연을 동시에 제련하여 회수하는 방법에 관한 것이다.
현재 LD전로제강 더스트는 Zn이 함유되어 있기 때문에 폐기되고 있고, 또 전기로 제강 더스트도 폐기되고 있는 실정이며, 특히 이들 더스트(분진)는 특종 공해성 산업 폐기물로 구분되어 있다.
그리고, LD전로제강 슬래그는 일부 노반재로 활용하나 대부분 폐기되고 있는 실정으로서, 이 또한 매립지 부족 및 환경공해 유발 등으로 문제시 되고 있는 실정이다. 또 폐타이어는 일부 사용하고 있으나 대부분 폐기하고 있으며 이 폐타이어 처리가 큰 문제로 제기되어 있고, 또 각종 유기 화학공장 및 정수 처리장 등에서 발생되는 폐활성탄도 폐기되고 있으며 이 또한 공해를 유발하고 있다.
본 발명은 폐기되고 있는 이들 공해성 물질을 원료와 환원제 및 연료와 용제로 사용하여 제강 더스트 중의 철과 아연을 제련함으로서 귀중한 금속자원을 회수함과 동시 공해처리도 겸하는 일석이조, 삼조의 효과를 거두는 방법을 제공하는데 목적이 있다.
제강 더스트를 처리하는 공법은 Welz법, Krupp-Renn법, R-N과 SL-RN법, Bassett법, Sturgelberg법, 아크전기로법 등이 있으나, 이들 공법의 용제는 SiO2, CaO, CaCO3등을 사용하고 환원제는 코크스를 사용하고 있다. 그러나 LD전로제강 슬래그를 사용하여 제강 슬래그 중에 화합된 철을 회수함과 동시에 용제역할을 하도록 하고, 환원제로 폐타이어 건유탄 및 폐활성탄을 써서 제련하여 철과 아연을 회수함과 동시에 공해처리를 겸한 공법은 발표한 바가 없음으로 본 발명에서는 폐기되어 공해를 유발하고 있는 EAF 더스트와 LD 더스트 및 LD전로제강 슬래그 중의 철과 아연을 제련하고져 하는 바, 첨부도면을 참조하면서 이하 상세히 설명한다.
제 1 도는 제강 더스트의 X-선 회절분석도.
제 2 도는 LD전로제강 슬래그의 X-선 회절분석도.
제 3 도는 제련 공정도.
EAF 더스트는 Fe 28.5%, Zn 22%, CaO 10%, SiO26%, Pb 2.5%이고, LD 더스트는 Fe 41.6%, Zn 6.2%, CaO 18.0%, SiO23.1%이고, LD전로제강 슬래그는 Fe 24%, CaO 43.4%, SiO211.8%, MgO 3.23%이며, 폐타이어 건유탄(TC)은 C가 89%, 폐활성탄(AC)은 C가 85%이다.
이들 시료 중 제강 더스트의 X-선 회절도를 제 1 도에 도시한 바와 같이 제강 더스트는 β-Fe2O3, ZnFe2O4, ZnO, Fe2O3및 Fe3O4로 구성되어 있고, LD전로제강 슬래그는 제 2 도에 도시한 X-선 회절도에서 보여주는 바와 같이 FeO, β-Ca2SiO4, Ca2MgFe2O6와 CaO 화합물로 구성되어 있었다. 이들의 원료, 용제 및 환원제를 사용하여 제 3 도의 제련 공정도와 같이 제련 실험을 실시하였다.
제 3 도의 제련 공정도에서 보는 바와 같이 제강 더스트, LD전로제강 슬래그(40mesh 이하), 환원제(폐타이어 건유탄, 폐활성탄 또는 코크스)분말을 화학양론에 의한 소정의 비율로 혼합한 다음 20~30ψ의 페렛트를 제조한 후 건조한 다음 환원로에 장입하여 1300℃ 이상으로 소정시간 동안 가열한다. 환원이 종결되면 배출되는 것을 냉각 후에 분쇄하여 자력선별기를 통하여 철과 슬래그를 분리한다. 과열조업이 진행되면 액체선철과 액체슬래그로도 분리된다. 그리고 환원로에서 원료 중에 함유된 Zn은 환원되어 1000℃ 이상에서 증발하여 기류 중 공기와 재산화하여 ZnO로 되어 환원로 가스배출시 집진실에서 회수한다. 이렇게 회수된 선철은 제강소에 보내고 ZnO는 아연제련원료로 사용하고, 슬래그는 세멘트 제조원료로 사용한다. 이렇게 완전히 처리함으로서 유가자원을 모두 회수하고 폐기물이 없도록 하는데 특징이 있다.
환원 제련시에 제강 더스트 중 아연산화물과 철산화물의 환원 반응은 다음과 같다. 하기 (1)~(3)식에 의해 증발된 Zn은 집진기에 회수되고 철은 하기 (4)~(10)식에 의해 환원되어 잔유페렛트 중에 모이게 된다.
2ZnO(s) + C(s) = 2Zn(g) + CO2(g) ------------------ (1)
ZnOFe2O3(s) + C(s) = Zn(g) + 2FeO(s) + CO2(g) ------- (2)
Zn(g) + O2(g) = ZnO(s) --------------------------- (3)
(3)식은 환원 증발한 Zn증기가 재산화되어 집진기에서 회수된다.
2FeO(s) + C(s) = Fe(ℓ) + CO2(g) ------------------- (4)
CO2+ C = 2CO --------------------------------- (5)
β-Fe2O3+ CO = 2FeO + CO2--------------------- (6)
2FeO + CO = 2Fe + CO2-------------------------- (7)
LD전로제강 슬래그에 함유된 FeO 와 Ca2MgFe2O6는 하기 (8)~(10)식과 같이 환원된다고 생각된다.
FeO + CO = Fe + CO2------------------------------ (8)
Ca2MgFe2O6+ CO + 2SiO2= 2FeO + Ca2MgSi2O7+ CO2-- (9)
2FeO + C = 2Fe + CO2↑ --------------------------- (10)
환원제련시 슬래그형성은 상기 (9)식과 같이 반응에 의해 생성된 슬래그와 제강 더스트 중 CaO-SiO2-Al2O3계 슬래그 및 LD전로제강 슬래그 중의 CaO-Al2O3-SiO2계 슬래그 등이 형성되었다.
이하 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
[실시예 1]
예비처리
LD 더스트, EAF 더스트, LD전로제강 슬래그 및 폐타이어 건유탄(TC) 또는 폐활성탄(AC)이나 코크스(C)의 분말을 표 1 과 같이 각각 배합하였다. 시료의 배합비는 제강 더스트 500g을 기준으로 하여 배합한 비율이다.
[표 1]
시료의 배합비(wt%)
t1
표 1 에 제시한 13종의 시료를 잘 혼합하고 난 후 20~30ψ의 페렛트를 제조하였다. 이 페렛트를 오븐에서 건조한 후 각 페렛트 종류별로 약 100g을 흑연 도가니에 채우고 석유가열식 원통형 반사로에 장입한 후, 1000℃-1500℃ 범위에서 소정의 시간동안 가열하여 환원제련하였다.
[실시예 2]
제 1 종 페렛트의 환원 제련한 실시예를 표 2 에 제시하였다.
[표 2]
제 1 종 페렛트의 환원 실험결과
t2
[실시예 3]
제 2 종 페렛트의 환원실험 결과를 표 3 에 제시하였다.
[표 3]
제 2 종 페렛트의 환원 실험결과
t3
[실시예 4]
제 3 종과 제 4 종의 페렛트를 환원실험한 결과를 표 4 에 제시하였다.
[표 4]
제 3, 4 종 페렛트의 환원 실험결과
t4
이상의 페렛트를 환원 실험한 결과를 종합하면, 철회수율은 80~93%이고, 페렛트 중 아연은 약 95~97% 범위로 휘발제거되었으며, 이 휘발하는 아연은 산화하여 ZnO로 되어 포집기에서 회수된다. 결과적으로 환원제는 폐타이어 건유탄(TC), 폐활성탄(AC) 및 코크스(C) 등 무엇이나 활용할 수 있고, 원료는 EAF 더스트나 LD 더스트 무엇을 사용하여도 Zn과 Fe를 회수할 수 있음을 알 수 있다. 다만, 폐기되어 환경오염의 우려가 있는 LD전로제강 슬래그를 용제로 사용함과 동시에 이 슬래그 중의 철도 회수할 수 있는 특징이 있음을 알 수 있다.
회수한 선철의 품위는 Fe 94~96.5%, C 1.5~1.7%, P 0.08%, S 0.07~0.1%, 슬래그 조성은 CaO-MgO-Al2O3-SiO2계 슬래그를 형성하였다. 그리고, 집진기에서 회수된 ZnO의 품위는 56~62% 범위이다.
Claims (1)
- 아연을 함유하는 LD전로제강 더스트와 EAF제강 더스트를 원료로, 철을 함유하는 LD전로제강 슬래그를 용제로, 폐타이어 건유탄이나 폐활성탄 또는 코크스를 환원제로 하여, 이들 성분을 화학양론적 기준으로 하여 배합한 다음 페렛트 및 단광을 제조하여 건조시킨 후 액체연료 가열식 환원로에 장입하여 1000-1500℃에서 1-3시간 동안 제련한 다음 증발한 ZnO는 집진기에서 회수하고 잔유분은 선철과 슬래그로 분리하는 것을 특징으로 하는 LD전로제강 더스트와 EAF제강 더스트 및 LD전로제강 슬래그로부터 선철과 아연을 회수하는 방법.
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| KR1019970013538A KR19980076710A (ko) | 1997-04-12 | 1997-04-12 | Ld전로제강 더스트와 eaf제강 더스트 및 ld전로제강 슬래그로부터 선철과 아연을 회수하는 방법 |
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| KR19980076710A true KR19980076710A (ko) | 1998-11-16 |
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|---|---|
| KR (1) | KR19980076710A (ko) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100902401B1 (ko) * | 2007-09-04 | 2009-06-11 | (주)풍전비철 | 제강 분진을 함유한 아연 제련용 분말 및 그 제조방법 |
| WO2011002465A1 (en) * | 2009-07-02 | 2011-01-06 | Heritage Environmental Services, Llc | Use of a channel induction furnace to process at least one of a molten metal product, a vapor phase metal product and a slag product from a variety of feed materials |
| WO2011002466A1 (en) * | 2009-07-02 | 2011-01-06 | Heritage Environmental Services, Llc | Reductant addition in a channel induction furnace |
| KR101319027B1 (ko) * | 2012-04-05 | 2013-10-15 | 주식회사 포스코 | 동제련 슬래그를 이용한 용선 제조방법 |
-
1997
- 1997-04-12 KR KR1019970013538A patent/KR19980076710A/ko not_active Application Discontinuation
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| WO2011002465A1 (en) * | 2009-07-02 | 2011-01-06 | Heritage Environmental Services, Llc | Use of a channel induction furnace to process at least one of a molten metal product, a vapor phase metal product and a slag product from a variety of feed materials |
| WO2011002466A1 (en) * | 2009-07-02 | 2011-01-06 | Heritage Environmental Services, Llc | Reductant addition in a channel induction furnace |
| KR101319027B1 (ko) * | 2012-04-05 | 2013-10-15 | 주식회사 포스코 | 동제련 슬래그를 이용한 용선 제조방법 |
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