KR20000041663A - Method for reducing expansibility of electric furnace slag using waste refractories - Google Patents

Method for reducing expansibility of electric furnace slag using waste refractories Download PDF

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Abstract

PURPOSE: A method is provided to reduce the expansibility of a converter slag to suit for using as an aggregate without passing a separated processing process of aging. CONSTITUTION: To reduce the expansibility of a converter slag, waste refractories of alumina group having a particle diameter of 1-10mm are inputted in the converter slag of melting state to be an amount of alumina component within 5-30% for a weight ratio of the converter slag. The waste refractories of alumina group are inputted inside a port before excluding the converter slag of melted state in the slag port. When the melted converter slag is excluded thereon, the waste refractories of alumina group is modified by being melted inside the slag. Thereby a slag aggregate having the low expansibility is produced by reducing a glass lime amount.

Description

폐내화물을 이용한 전로슬래그의 팽창성 저감방법Reduction of Swelling Capacity of Converter Slag Using Waste Refractories

본 발명은 전로슬래그의 팽창성 저감방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는 제철소에서 발생되는 부산물의 일종인 전로슬래그에 알루미나계 폐내화물을 첨가하여 전로슬래그의 부피 팽창성을 저감시켜 토목용 골재 등으로 사용시 그 활용성을 개선시키는 것에 관한 것이다.The present invention relates to a method for reducing the expansion of converter slag, and more specifically, by adding alumina-based waste refractories to a converter slag, which is a by-product generated in steel mills, to reduce the volume expandability of the converter slag when used as civil aggregates, etc. It is about improving usability.

전로 슬래그는 제철소내 제강공정에서 발생되는 부산물로서 하기 표1의 성분으로 조성되어 있으며, 용융상태로 발생한 후 냉각 고화되면 검은색의 암석과 같은 괴상형태를 갖는다.Converter slag is a by-product generated in the steelmaking process in steel mills, and is composed of the components shown in Table 1 below. When the furnace slag is cooled and solidified, the converter slag has a black rock-like mass.

전로슬래그의 화학조성(중량 %)Chemical composition of converter slag (% by weight) 구 분division FeOFeO CaOCaO SiO2 SiO 2 MgOMgO MnOMnO Al2O3 Al 2 O 3 P2O5 P 2 O 5 TiO2 TiO 2 전로슬래그Converter slag 13∼2813-28 37∼4837-48 7∼147-14 5∼115 to 11 3∼53 to 5 2∼62 to 6 1∼31 to 3 1∼21 to 2

상기 표1에서 알 수 있는 바와 같이, 전로슬래그를 조성하고 있는 주요성분은 CaO, SiO2및 Fe 산화물이며, 그중 가장많은 함량을 표시하고 있는 것은 CaO 이다. CaO는 SiO2, Al2O3, FeO 등의 타성분들과 결합하여 안정한 화합물을 형성하기도 하지만, 타성분에 비하여 그 함량이 많기 때문에 타성분과 화합물을 형성하지 못하는 잔류 CaO로 남기도 한다. 이들 잔류 CaO는 유리석회(free CaO) 상태로 남아 있을 수 있으며, 고온상태에서 타성분과 화합물을 형성하고 있었던 CaO중에서도 냉각됨에 따라 그 일부가 유리 석회로 석출되기도 한다.As can be seen in Table 1, the main components constituting the converter slag are CaO, SiO 2 and Fe oxide, the most of them is CaO. CaO combines with other components, such as SiO 2 , Al 2 O 3 , FeO, to form a stable compound, but because of its higher content than other components, CaO remains as residual CaO that cannot form other components and compounds. These residual CaO may remain in the free lime state, and some of them may precipitate as free lime as it is cooled even in the CaO, which has formed other components and compounds at a high temperature.

이같은 경로를 통해 전로 슬래그내에 잔존하는 유리석회는 다음과 같이 수분과 반응하여 수산화칼슘을 형성한다.Through this route, the free lime remaining in the converter slag reacts with water to form calcium hydroxide as follows.

CaO + H2O → Ca(OH)2 CaO + H 2 O → Ca (OH) 2

상기 수화반응은 약 2배의 부피팽창을 수반하는 바, 유리석회가 포함되어 있는 전로슬래그를 골재로 사용하는 경우 유리석회의 부피팽창으로 인해 전로슬래그를 골재로 사용한 구조물의 균열이나 붕괴를 가져올 수 있는 것이다.The hydration reaction involves about twice the volume expansion, and when the converter slag containing glass lime is used as the aggregate, the structure may be cracked or collapsed due to the volume expansion of the glass lime. It is.

따라서 전로 슬래그를 골재로 사용하기 위해서는 이같은 팽창성을 안정화시키거나, 사전에 시효처리(aging)을 하여 미리 팽창시킨 후 사용해야 하는 것이다.Therefore, in order to use the converter slag as aggregate, it is necessary to stabilize such an expandability or to inflate it beforehand by aging.

이를 위해 통상 전로슬래그는 전로취련후 슬래그 포트에 옮겨져 슬래그 배재장으로 이동되어 배재되고 용융상태로 배재된 전로슬래그는 대기중에 그대로 방치되어 자연 냉각과정을 거쳐 고화된 다음 최종적으로 냉각수살포에 의해 강제 냉각된다. 냉각된 슬래그는 슬래그 파쇄설비로 옮겨져 파쇄 및 입도분리공정을 거친 후 각입도 별로 각각의 활용처로 운송되며, 골재로 활용시에는 6개월 이상의 자연시효처리과정을거친 후 사용하게 되어 재활용까시는 장시간의 기간이 소요되는 것이다.For this purpose, the converter slag is generally transferred to the slag port after the converter is blown and transferred to the slag distribution station, where it is discharged. The converter slag, which is discharged in the molten state, is left in the air, solidified through natural cooling, and finally forced cooling by spraying coolant do. The cooled slag is transferred to the slag crushing facility, after crushing and particle size separation process, and transported to each application for each granularity, and when used as aggregate, it is used after the natural aging treatment process for more than 6 months. It takes time.

최근에는 이같은 장기간의 시효처리기간을 단축시키기 위하여 증기에 의한 강제 시효처리를 하는 방안이 제시되어 실시되고 있기도 하며, 보다 기간을 단축하기 위하여 오토크래브(autoclave)에서 고압의 증기를 사용하여 시효처리를 하기도 한다. 그러나 이같은 강제시효처리는 별도의 설비가 필요할 뿐만 아니라 이로 인한 원가상승의 문제점도 있는 것이다.Recently, in order to shorten the long-term aging treatment period, a method of forcibly aging by steam has been proposed and implemented.In order to further shorten the aging process, aging treatment using high pressure steam in an autoclave is performed. Sometimes. However, such forced aging treatment requires not only a separate facility but also a problem of cost increase.

따라서 보다 간단하고도 저렴한 방법으로 전로슬래그를 처리하는 방안이 요구되는 것이다.Therefore, there is a need for a method for treating converter slag in a simpler and cheaper way.

이에 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 전로슬래그 시효처리에 있어서의 문제점을 해결한 보다 개선된 전로슬래그 처리방법을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an improved converter slag treatment method that solves the problems in the conventional converter slag aging treatment as described above.

본 발명의 다른 목적은 별도의 시효처리과정을 거치지 않고도 전로슬래그를 골재로서 활용하기에 적합하도록 그 팽창성을 저감시키는 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a method for reducing the expandability of the converter slag suitable for use as aggregate without undergoing a separate aging treatment process.

본 발명에 의한 전로슬래그 팽창성 저감방법은, 용융상태의 전로슬래그에 알루미나 성분의 량이 전로슬래그 중량비로 5%이상 30%이하가 되도록, 입도 1∼10mm인, 알루미나계 폐내화물을 투입함을 포함한다.The method for reducing converter slag expandability according to the present invention includes injecting alumina-based waste refractories having a particle size of 1 to 10 mm such that the amount of alumina component is not less than 5% and not more than 30% by weight of the converter slag in the molten state. .

본 발명자는 용융상태의 전로슬래그를 슬래그포트에 배재하기 전에 포트내에 미리 적접입도의 알루미나계 폐내화물을 투입해 두고, 그 위에 용융전로슬래그를 배재하면 알루미나계 폐내화물이 통용슬래그 내부로 녹아들어가 개질과정을 거침으로써 유리석회량을 감소시켜 부피 팽창성이 적은 슬래그골재를 제조할수 있다는 것에 착안하여 연구를 계속한 결과 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The present inventors put the alumina-based waste refractories with the proper adhesion into the pot before discharging the molten converter slag into the slag port, and when the molten converter slag is disposed thereon, the alumina waste refractories are melted into the general slag. Through the reforming process, the amount of glass lime can be reduced to produce slag aggregates with low volume expandability. As a result of continuing research, the present invention has been completed.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated in detail.

본 발명의 발명에 의하면, 전로슬래그의 냉각시 유리석회 결정의 석출을 억제하여 부피팽창을 저감시켜 안정화시킴으로써 전로슬래그의 골재로서의 활용성을 높이고자 하는 바, 그 방법으로서 알루미나계 폐내화물을 개질재로서 사용하는 것이다.According to the present invention, the alumina waste refractories are modified as a method to improve the utility of the converter slag as aggregate by inhibiting the precipitation of the glass lime crystal during cooling of the converter slag, thereby reducing and expanding the volume expansion. It is to be used as.

사용되는 개질재는 용융슬래그내에서 완전히 용융되어 균질화됨으로써 전로슬래그중의 CaO와 화합물을 형성하여 냉각중에도 유리석회가 보다 적게 석출되게 함으로써 전로 슬래그를 안정화시켜야 한다.The modifier used must be fully melted and homogenized in the molten slag to form a compound with CaO in the converter slag to stabilize the converter slag by allowing less free lime to precipitate during cooling.

그러나, 상온의 차가운 개질제를 용융슬래그에 어느량 이상 투입하게 되면 슬래그의 온도가 저하되거나, 혹은 개질재의 특성에 의해 슬래그의 융점이 높아지게 되면 개질재가 슬래그내부에 균질하게 용융되기 전에 점성이 커져 응고를 일으키게 되면 개질재로서의 특성을 발휘하지 못하게 된다. 따라서 투입되는 개질재는 가능한 소량을 사용하더라도 효과가 있는 것이 좋으며, 개질재의 투입에 따라 슬래그의 융점이 하강하면서 점성이 적어져야 하며, 제철소의 부산물인 슬래그의 안정화를 위해 사용하는 것이기 때문에 그 값이 저렴하여야 하는 것이다.However, when a certain amount of room temperature cold modifier is added to the molten slag, if the slag temperature is lowered or the slag melting point is increased due to the properties of the modifier, the modifier becomes viscous before the homogeneous melting of the slag and the coagulation becomes solidified. If this occurs, it will not be able to exhibit its properties as a modifier. Therefore, the reformed material should be effective even if small amount is used, and it should be less viscous as the melting point of slag decreases with the input of the reformer, and the value is low because it is used for stabilization of slag which is a by-product of steel mill. It should be.

이같은 관점에서 본 발명자는 알루미나계 폐내화물이 이같은 개질재로서 가장 적합하다는 것을 발견하였다.In this respect, the inventors found that alumina-based waste refractories are most suitable as such modifiers.

일반적으로 알루미나계 폐내화물은 그 종류가 매우 많으나 그중에 한 예에 대한 구성 성분 및 함량을 나타내었다.In general, the alumina waste refractories are very many, but the composition and content of one example are shown.

단위: 중량%Unit: weight% 성 분ingredient Al2O3 Al 2 O 3 SiO2 SiO 2 Fe2O3 Fe 2 O 3 CaOCaO MgOMgO 함량(%)content(%) 88.0788.07 9.279.27 2.242.24 0.300.30 0.700.70

상기 표2에 의한 바와 같이 알루미나계 폐내화물중에는 알루미나가 가장 많이 함유되어 있으며, 이같은 알루미나성분이 용융상태의 전로슬래그와 혼합되게 되면 3CaOㆍAl2O3, 4CaOㆍAl2O3ㆍFe2O3등과 같은 알루미나계 화합물이 형성되면서 슬래그에 함유되어 있는 유리 석회분을 소진하게 되는 것으로 사료된다.As shown in Table 2, alumina-based waste refractories contain the most alumina, and when the alumina component is mixed with the converter slag in the molten state, 3CaO · Al 2 O 3 , 4CaO · Al 2 O 3 ㆍ Fe 2 O It is believed that the free lime powder contained in the slag is consumed as the alumina compound such as 3 is formed.

상기와 같은 반응에 의해 전로 슬래그가 개질되고 유리석회량을 감소시켜 슬래그의 부피팽창율이 적어지게 되는 것이다.By the above reaction, the converter slag is modified and the amount of free lime is reduced, thereby reducing the volume expansion ratio of the slag.

본 발명에 사용되는 폐내화물은 그 입도가 1∼10mm범위인 것이 좋으며, 1mm보다 작을 경우에는 분진이 발생하여 작업 환경이 나빠지며, 10mm이상일 경우에는 용해 속도가 느려 반응성이 떨어지게 되므로 바람직하지 않다.Waste refractory used in the present invention is preferably in the particle size range of 1 ~ 10mm, when less than 1mm dust is generated and the working environment is worse, when more than 10mm is not preferable because the rate of dissolution is slow and the reactivity decreases.

또한 폐내화물의 투입량은 내부에 함유된 알루미나에 따라 달라지는데, 알루미나 첨가량이 전로슬래그의 중량기준으로 5%이상 30%이하가 되도록 투입되는 것이 좋다. 5%이하로 투입되면 개질 효과가 미미하게 되는 문제점이 있으며, 30%이상 투입되게 되면 용융 슬래그가 함유된 열만으로 첨가재를 균질하게 용융시키지 못하게 되는 문제가 생길 우려가 있다.In addition, the input amount of the waste refractory depends on the alumina contained therein, and it is preferable that the amount of the alumina added be 5% or more and 30% or less based on the weight of the converter slag. If the content is less than 5%, there is a problem in that the reforming effect is insignificant. If more than 30% is added, there is a concern that a problem in which the additives are not homogeneously melted by heat containing molten slag alone.

상기와 같이 전로슬래그에 알루미나계 폐내화물을 투입하게 되면 전로 슬래그가 개실되어 융점 및 유동전이 예를 들어 약 50℃정도 하강되며, 보다 낮은 온도에서 유동성이 확보되어 개질재의 용융균질화에도 기여하는 것이다.When the alumina-based waste refractory material is added to the converter slag as described above, the converter slag is lost and the melting point and the flow transition are lowered, for example, about 50 ° C., and the fluidity is secured at a lower temperature, thereby contributing to the melt homogenization of the reformer.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 설명한다.Hereinafter, an Example demonstrates this invention.

<실시예 1><Example 1>

본 실시예에서는 개질재로서 폐내화물 대신 각각 5, 10, 15%의 시약급(98%) 알루미나분말을 상기 표1의 조성을 갖는 전로 슬래그에 혼합시켜 그 융점 및 유동점 변화를 관찰하였으며, 그 결과를 하기표3에 나타내었다.In this example, 5, 10, and 15% reagent grade (98%) alumina powder was mixed with converter slag having the composition shown in Table 1, instead of waste refractories, and the melting point and pour point change were observed. It is shown in Table 3 below.

구분division 전로슬래그Converter slag 전로슬래그 +5% 개질재Converter slag + 5% modifier 전로슬래그 +10% 개질재Converter slag + 10% 전로슬래그 +15% 개질재Converter slag + 15% modifier 융점(℃)Melting Point (℃) 13541354 13341334 13131313 13051305 유동점(℃)Pour point (℃) 13551355 13351335 13201320 13101310

상기와 같이 개질제가 투입되지 않은 전로슬래그의 경우 그 융점이 1354℃로 관찰된 반면, 알루미나 투입량이 증대됨에 따라 융점은 하강하여 알루미나량을 15% 투입시 약 1305℃까지 융점이 떨어져 개질재를 투입하지 않은 경우에 비하여 약 50℃가 하강됨을 알 수 있다. 유동점 역시 이같은 경향을 보이면서 약 1335℃에서 1310℃까지 하강되었다.As described above, in the case of converter slag in which the modifier is not added, the melting point is observed to be 1354 ° C, while the melting point decreases as the amount of alumina is increased, and when the amount of alumina is 15%, the melting point drops to about 1305 ° C. It can be seen that about 50 ℃ is lower than when not. The pour point also tended to fall from about 1335 ° C to 1310 ° C.

따라서 개질재로서 알루미나계 폐내화물을 사용할 경우 용융슬래그 자체의 융점이 낮아져서 열보상 문제를 일으킬 가능성이 적고, 또한 보다 낮은 온도에서의 유동성을 확보할 수 있기 때문에 개질재의 용융균질화 가능성이 큰 것으로 사료되는 것이다.Therefore, the use of alumina-based waste refractories as a modifier lowers the melting point of the molten slag, which is less likely to cause thermal compensation problems, and because it is possible to secure fluidity at lower temperatures, the possibility of melt homogenization of the modifier is considered to be high. will be.

<실시예 2><Example 2>

실시예 1에서 사용된 혼합비로 전로슬래그와 알루미나 분말을 혼합하여 회전용융로를 사용하여 용융시킨후 자연냉각시켜, 시료별로 열중량분석을 실시하여 375∼475℃사이에서의 감량과 이를 토대로 하여 유리석회 함량을 산출하였다. 이때 열중량분석 결과는 각시료별로 2번씩 분석을 실시하여 그 산술평균값을 취하였다. 그리고, 같은 시료를 써서 KS F 2320의 방법에 의해 80℃ 온수에서 수침팽창율을 측정하였다. 그 결과를 하기표4에 나타내었다.The converter slag and alumina powder were mixed in the mixing ratio used in Example 1, melted using a rotary melting furnace, and then naturally cooled, and subjected to thermogravimetric analysis for each sample to reduce the weight between 375 to 475 ° C and based on this. The content was calculated. The thermogravimetric analysis was performed twice for each sample and the arithmetic mean value was taken. And the same sample was used to measure the water immersion expansion rate in hot water of 80 ℃ by the method of KS F 2320. The results are shown in Table 4 below.

구 분division 알 루 미 나 첨 가 량 (%)Alumina addition amount (%) 0 %0 % 5 %5% 10 %10% 15 %15% 유리석회(%)Glass Lime (%) 3.23.2 1.11.1 0.60.6 0.50.5 팽창율(%)% Expansion 2,32,3 0.50.5 0.30.3 0.20.2

표3 및 4의 결과에서 알 수 있는 바와 같이 용융상태의 전로슬래그에 알루미나계 폐내화물을 사용하여 개질하면 슬래그 자체의 융점 및 점성을 낮추어서, 개질재 투입시 부분적인 응고현상 및 불균질화를 최소화시켜 슬래그내의 유리석회 함량의 저감을 용이하게 하여 결국은 슬래그 자체의 팽창성을 상당히 저감시킬 수 있음을 알 수 있다.As can be seen from the results of Tables 3 and 4, the use of alumina-based waste refractories in the molten state converter slag lowers the melting point and viscosity of the slag itself, minimizing partial coagulation and disproportionation when the modifier is introduced. It can be seen that facilitating the reduction of the free lime content in the slag can eventually significantly reduce the swelling of the slag itself.

상기한 바와 같이 본발명의 방법에 대한 폐내화물을 활용하여 전로슬래그를 개질하게 되면 전로슬래그를 안정화시켜 활용도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 시효처리를 위한 별도의 설비투자도 필요없으며 발생된 부산물인 전로 슬래그를 단시간내에 골재 등으로 사용가능하다는 잇점이 있는 것이다.As described above, reforming converter slag by utilizing waste refractories for the present invention not only stabilizes converter slag, but also increases utilization, and does not require additional facility investment for aging treatment. The advantage is that it can be used as aggregate in a short time.

Claims (2)

용융상태의 전로슬래그에 알루미나 성분의 량이 전로슬래그의 중량기준으로The amount of alumina component in the molten converter slag is based on the weight of the converter slag. 5%이상 30%이하되는 량으로 알루미나계 폐내화물을 투입함을 포함하는 폐내화물을 이용한 전로슬래그의 팽창성 저감방법Method for reducing expansion of converter slag using waste refractories, including alumina-based waste refractories in an amount of more than 5% and less than 30% 1항에 있어서, 상기 알루미나 폐내화물의 입도는 1∼10mm임을 특징으로 하는 방법The method of claim 1, wherein the alumina waste refractories have a particle size of 1 to 10 mm.
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