KR20020014821A - 산화 크롬 함유 슬래그로부터의 크롬 금속 재생 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산화 크롬을 함유하는 슬래그(slag)로부터, 즉 AOD법, MRP법, AOD-L법, MRP-L법, CLU법, ASM법, 콘아크(Conarc)-스테인리스강법 등과 같은 변환기 공정(converter process) 또는 VOD법, SS-VOD법, RH법, 랜스(lance)를 구비한 RH법 등과 같은 진공 공정에서 생기는 슬래그로부터 크롬 금속을 재생하는 방법에 관한 것이다. 블라스팅(blasting) 또는 처리 공정의 마지막에 변환기 또는 진공 설비에 생기는 슬래그는 환원되지 않은 채 제거되거나 배출된다. 그 다음으로 이 슬래그를 전기로에 장입하고, 또한 스크랩 및 경우에 따라서는 잔류 먼지로 이루어진 보통의 장입물을 전기로에 장입한다. 또한 탄소 및 경우에 따라서는 규소가 추가된다. 용해가 이루어지는 동안, 추가 슬래그에 함유된 산화 크롬은 탄소 및 규소에 의해 직접 금속 산화물로 환원된다.

Description

산화 크롬 함유 슬래그로부터의 크롬 금속 재생 방법 {METHOD FOR RECOVERING METALLIC CHROMIUM FROM SLAG CONTAINING CHROMIUM OXIDE}

AOD법(argon oxygen decarburization), MRP법, AOD-L법, MRP-L법, CLU법, ASM법, 콘아크(Conarc)-스테인리스강법 등과 같은 통상적인 변환기(converter) 공정 또는 VOD법, SS-VOD법, RH법, 랜스(lance)를 구비한 RH법 등과 같은 진공 공정의 경우, 탈탄의 원칙적인 반응은 다중 매질 시스템에서 이루어진다. 이 때 탄소와 함께 이루어지는 산화 크롬의 환원은 원칙적인 메커니즘을 나타낸다.

특수강에서 집중적으로 나타나는 크롬의 1차 산화 후, 크롬은 액화 물질에 용해된 탄소 때문에 기포면 및 소위 음극 휘점(cathode spot)에서 환원된다. 환원의 산물인 산화 크롬은 액화 물질 내로 역이동되며, 일산화탄소는 기포 내로 확산된 후 액화 물질 위쪽에 있는 기체 대기 내로 배출된다.

이러한 화학 반응의 과정은 다음과 같다.

[화학식 1]

{O₂} = 2[O] 분리

[화학식 2]

[C] + [O] = {CO} 직접 탈탄

[화학식 3]

2[Cr] + 3[O] = (Cr₂O₃) 산화 크롬화

반응은 다음과 같은 열역학적 균형하에서 진행된다.

[화학식 4]

[화학식 5]

여기서, p는 매개 변수이다.

탈탄이 이루어지는 동안 생성되는 크롬 환원의 불완전성 때문에 산화 크롬의 일부는 상이한 스피넬 형태로 슬래그에 도달한다. 환원 효과는 탈탄이 계속 진행될수록 점차 줄어드는 데, 이는 환원 요소인 탄소의 함유량이 시간이 경과함에 따라 줄어들기 때문이다. 이 공정의 경제성은 이와 같이 결합되는 크롬을 재생할 수 있다는 점에 있다. 이를 위하여 대체로 탈탄 및 산소 블라스팅 공정 마지막에 슬래그의 환원은 FeSi 형태로 대단히 유사한 규소와 함께 이루어진다.

본 발명의 목적은 이를 위한 보다 간단하고 경제적인 방법을 제공하는데 있다.

본 발명은 산화 크롬을 함유하는 슬래그로부터 크롬 금속을 재생하는 방법에 관한 것이다.

도 1은 3단계의 슬래그 피드백(feedback)을 나타낸 도이다.

도 2는 전기로-변환기 2단계의 슬래그 피드백을 나타낸 도이다.

도 3은 전기로-진공 설비 2단계의 슬래그 피드백을 나타낸 도이다.

본 발명의 목적은 블라스팅 공정 또는 처리 공정 마지막에 변환기 또는 진공 설비에 생기는 슬래그가 환원되지 않은 채 제거되거나 배출되고,

슬래그를 전기로에 장입하며, 또한 스크랩 및 경우에 따라서는 잔류 먼지로 이루어진 보통의 장입물을 전기로에 장입하고,

또한 탄소 및 경우에 따라서는 규소를 추가하며,

용해가 이루어지는 동안, 추가된 슬래그에 함유된 산화 크롬이 탄소 및 규소에 의해 직접 금속 크롬으로 환원됨으로써 달성된다.

슬래그 환원의 종래 처리 단계에 대해서는 다루지 않는다. 예를 들어 산소 블라스팅 공정 후에 생기고 고 산화크롬-망간-산화철로 포화 상태가 된 슬래그는 환원되지 않은 채 금속으로부터 분리되고, 즉 떼내어지거나 레이들(ladle)로부터 배출되고, 직렬 접속된 전기로에 장입된다. 보통 전기로에 장입되고 경우에 따라서는 잔류 먼지를 갖는 스크랩으로 이루어지는 탄소 추가물 및 규소와 함께 슬래그는 직접 환원된다. 이 과정에서 산화 크롬은 후속 설비 대신에 전기로에서 환원되고, 금속 크롬은 이런 방법으로 재생된다.

환원 반응은 다음의 화학식에 따라 진행된다.

[화학식 6]

2(Cr₂O₃) + 3[Si] = 4[Cr] + 3(SiO₂)

대기 조건하에서 전기로에서의 산화 크롬의 직접 환원은 탄소 및 일정량의 규소와 함께 이루어진다. 그 반응은 다음과 같다.

[화학식 7]

(Cr₂O₃) + 3[C] = 2[Cr] + 3{CO}

또는 규소가 있는 경우 그 반응은 다음과 같다.

[화학식 8]

2(Cr₂O₃) + 3[Si] = 4[Cr] + 3(SiO)

그러나 어떤 처리를 하든지간에 그 직후, 슬래그는 여러 처리 공정들에서 누적된 양만큼 전기로 내로 환류할 수 있다.

이 공정을 비용 및 에너지 면에서 최적 상태로 형성하는 것은 전체 기술 공학 수준에 달려 있다. 이 방법에 있어서 슬래그가 고체 상태인지 액체 상태인지 또는 그 중간 상태인지는 중요하지 않다. 이것은 전기로에서의 용해 시간에 영향을 미칠 뿐이다.

전체적으로 볼 때 이 방법을 통하여 다음과 같은 경제적 및 기술적 이점들이생긴다.

액화 물질의 전체 처리 시간이 기술에 따라 15~20분까지 단축

FeSi 사용 감소

슬래그 형성 물질의 사용 감소

고 금속의 재생

FF 물질의 수명 연장

노즐 및 세척석(washing stone)의 수명 연장

변환기 내지 진공 설비의 에너지 경제성 개선

금속의 순도 개선

변환기 및 레이들의 경우 슬래그 보호 구역의 폐지 및 대폭 축소

도에 도시한 방법의 개략적인 사항에 의거하여 진행 과정을 알 수 있는데, 그림 1은 3단계 방법의 진행을 재현하며, 그림 2 및 그림 3은 2단계의 해결 방법을 보여준다.

Claims (1)

1. 산화 크롬을 함유하는 슬래그로부터, 즉 AOD(argon oxygen decarburization)법, MRP법, AOD-L법, MRP-L법, CLU법, ASM법, 콘아크-스테인리스강법 등과 같은 변환기(converter) 공정 또는 VOD법, SS-VOD법, RH법, 랜스를 구비한 RH법 등과 같은 진공 공정에서 생기는 슬래그로부터 크롬 금속을 재생하기 위한 방법으로서,

   블라스팅(blasting) 공정 또는 처리 공정의 마지막에 변환기 또는 진공 설비에서 생기는 슬래그를 환원하지 않은 채로 떼어내거나 배출하고,

   상기 슬래그를 전기로에 장입하고, 상기 전기로에 또한 스크랩 및 경우에 따라서는 잔류 먼지로 이루어지는 보통의 장입물을 장입하고,

   또한 탄소 및 경우에 따라 규소를 추가하며,

   용해가 이루어지는 동안, 추가된 슬래그에 함유된 산화 크롬을 탄소 및 규소를 통해 직접 크롬 금속으로 환원하는 것을 특징으로 하는 재생 방법.