KR20020051631A

KR20020051631A - 분슬래그에서의 철분회수방법

Info

Publication number: KR20020051631A
Application number: KR1020000081072A
Authority: KR
Inventors: 김태동
Original assignee: 이구택; 주식회사 포스코
Priority date: 2000-12-23
Filing date: 2000-12-23
Publication date: 2002-06-29

Abstract

본 발명은 제강공정에서 부산물로 발생하는 슬래그에서 철분을 분리하는 방법에 관한 것으로, 그 목적은 슬래그의 입도별 성분분포 특성과 자력선별, 그리고 자력선별에 미치는 파쇄처리에 따른 영향을 체계적으로 분석한 연구결과에 힘입어 분슬래그에서 철분을 최대한 분리해내는 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전로 및 전기로 제강과정에서 발생한 슬래그의 자력선별과정에서 비자착물인 분슬래그로부터 철분을 회수하는 방법에 있어서, 상기 분슬래그를 파쇄처리하는 단계,

파쇄된 분슬래그를 일정 입도별로 분급처리하는 단계,

분급처리된 슬래그 입도별로 자력선별처리하여 맥석을 주체로 하는 슬래그입자와 철분을 함유하는 입자로 분리하는 단계를 포함하여 이루어지는 분슬래그에서의 철분회수방법에 관한 것을 그 기술적요지로 한다.

Description

분슬래그에서의 철분회수방법{Method for separating iron powder from slag}

본 발명은 제강공정에서 부산물로 발생하는 슬래그에서 철분을 분리하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분슬래그를 입도별로 자력선별처리함으로써 철분회수율을 높일 수 있는 슬래그에서의 철분회수방법에 관한 것이다.

철강공정에서 슬래그는 제선공정과 제강공정에서 발생한다. 제선공정은 산화물로 이루어진 철원 장입물을 노내에서 환원하여 용선과 슬래그로 생산하는데, 이 과정에서 광석 중의 맥석성분 및 코크스 등의 연료에서 기원하는 맥석성분들이 용융되어 노외로 배출된 것이 슬래그이다. 이 제선과정에서 발생하는 슬래그에는 철분이 거의 없으며, 주로 CaO, SiO₂, Al₂O₃, MgO 성분 들로 구성되어 있으며, 용융슬래그를 냉각하는 방법에 따라 결정질과 비정질 슬래그로 분류한다. 물로 급냉한 비정질 슬래그는 주로 시멘트 원료로 이용되며, 공기 중에서 서서히 냉각된 결정질 슬래그는 주로 토목용, 비료용 등으로 이용된다.

한편, 고로에서 제조된 용선을 정련하는 제강공정에서는 용선에 산소제트를 취입하여 용융물을 격렬하게 교반시키면서 용선 중의 불순물들을 산화시켜 슬래그화 한다. 이러한 과정을 거쳐 계외로 배출된 제강슬래그에는 용선이 미처 슬래그와 분리되지 못하고 고화된 상태로 존재하는 금속철이 다량 함유되어 있다. 그러므로, 일반적인 제철소에서는 금속철이 함유된 제강슬래그로부터 1차적으로 금속철을 주체로 하는 입자(대체적으로 Fe 품위가 50% 이상인 입자)들을 자력선별해서 자체의 철원으로 재활용하고 나머지 비자착물인 철분이 소량 함유된 슬래그(Fe품위는 약 30% 이하로서 분슬래그라고도 한다)는 철원이 아닌 매립용 골재, 고화제, 비료, 토질개량제, 담수 및 해수처리제, 인공 어초 등의 원료로 재활용한다.

분슬래그를 다른 용도로 재활용하고 있기는 하지만, 철분(T.Fe %)이 약 25~30% 정도 함유되어 있으므로, 이 분슬래그로부터 철분을 분리하는 것은 철원을 회수한다는 측면 만이 아니고 슬래그를 제철산업이 아닌 타산업 용도 즉, 비료, 어초, 골재, 수처리제, 고화제 등으로의 활용성을 제고하는 데에도 매우 중요한 문제이다. 그러나, 지금까지는 분슬래그에서 철분을 회수할 수 있는 방안이 제시되어 있지 않아 철분이 함유된 채로 타산업용도로 사용하고 있는 실정이다.

따라서, 본 발명에서는 슬래그의 입도별 성분분포 특성과 자력선별, 그리고 자력선별에 미치는 파쇄처리에 따른 영향을 체계적으로 분석한 연구결과에 힘입어 분슬래그에서 철분을 최대한 분리해내는 방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 분슬래그에서 철분회수방법은, 전로 및 전기로 제강과정에서 발생한 슬래그의 자력선별과정에서 비자착물인 분슬래그로부터 철분을 회수하는 방법에 있어서, 상기 분슬래그를 파쇄처리하는 단계,

파쇄된 분슬래그를 일정 입도별로 분급처리하는 단계,

분급처리된 슬래그 입도별로 자력선별처리하여 맥석을 주체로 하는 슬래그입자와 철분을 함유하는 입자로 분리하는 단계를 포함하여 구성된다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

일반적으로 제강공정에서 발생하는 슬래그는 1차로 자력선별처리하여 금속철을 주체로 하는 슬래그 입자들은 자체의 철원으로 재활용하는 데 반해, 자력선별과정에서의 비자착물인 분슬래그는 철원으로 사용하지 않고 타용도로 사용하고 있는 실정이다.

본 발명자는 상기 분슬래그의 Fe품위가 약 30%이하이지만 여기서 철분을 분리해낸다면 철원을 회수한다는 측면과 더불어 타산업용도로서의 활용성을 높인다는데 주목하여, 분슬래그의 입도별 성분분포특성과 자력선별 그리고, 자력선별에 미치는 파쇄처리공정의 영향을 종합적으로 분석한 결과, 분슬래그를 입도별로 분급하여 입도별로 자력선별처리하면 철분회수율을 높일 수 있다는 것을 실험을 통해 확인하여 본 발명을 완성한 것이다.

아래 표 1에 나타나 있듯이, 슬래그의 입도가 작을수록 전철분(T.Fe,%)이나 금속철분(M.Fe,%)의 농도도 큰 것을 알 수 있다. 이러한 경향은 덩어리의 슬래그 입자내에 분포하는 철분 입자가 매우 미세한 상태로 존재하며, 따라서 덩어리의 슬래그 입자를 파쇄처리할 경우 철분 입자와 맥석성분의 슬래그 입자가 보다 분리되기 쉬운 상태로 될 수 있다는 것을 의미한다.

슬래그의 입도별 품위(단위:중량%)
입도	+13mm	+8mm	+5mm	+3mm	+1mm	+0.5mm	-0.5mm
T.Fe	22.0	23.3	26.8	26.8	27.8	30.4	28.7
M.Fe	1.6	1.6	1.9	2.5	3.7	4.9	6.5

따라서, 슬래그를 파쇄처리하여 입도별로 자력선별처리하면 철분을 쉽게 회수할 수 있음을 알 수 있다. 본 발명에 따라 분슬래그를 파쇄처리하는데, 통상 분슬래그는 3mm이하이다. 파쇄처리는 파쇄기 예를 들어 롯드 밀 혹은 죠 크러셔 등의 파쇄기를 이용한다.

파쇄된 분슬래그를 입도별로 분급한다. 이때 입도분급은 표 1과 같이, 13mm이상, 13-8mm, 8-5mm, 5-3mm. 3-1mm, 1-0.5mm, 0.5mm이하로 하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 입도분급된 분슬래그를 자력선별처리하는데, 이때의 자장세기는 1000~3000 가우스로 하는 것이 바람직하다. 자장세기가 1000가우스보다 약하면 맥석을 주체로 하는 슬래그입자와 철분을 함유하는 입자로 효과적으로 분리하기 어려우며, 3000가우스 정도면 자력선별이 충분하다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.

[ 실시예 1 ]

표 1에 나타낸 조성을 가진 각 입도별 슬래그를 추가의 파쇄처리 없이 자석(2000가우스)으로 자력선별을 하고, 철분함유 입자 중의 철분과 금속철분을 분석하고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.

슬래그 입자의 입도별 자력선별 결과(단위:중량%)
입도	+13mm	+8mm	+5mm	+3mm	+1mm	+0.5mm	-0.5mm
T.Fe	29.0	35.3	36.8	37.5	39.3	38.4	38.7
M.Fe	14.6	15.1	16.9	15.9	17.7	18.4	16.5

표 2에서 알 수 있듯이, 자력선별처리전 보다 철분 품위가 약 50% 정도는 농축되는 것으로 나타났다. 또한 입경별로는 대체적으로 0.5~1mm 정도의 슬래그 중에 철분 함량이 가장 높은 것으로 나타났다. 그리고 전체 슬래그 중 회수한 철분함유 입자의 비율은 44.1% 이었으며, 평균 철품위는 37.5% 수준에 도달하였다.

[ 실시예 2 ]

표 1에 나타낸 조성을 가진 슬래그를 롯드 밀에서 약 10분 간 파쇄처리한 후 동일한 자석으로 자력선별을 하고, 철분함유 입자 중의 철분과 금속철분을 분석하고, 그 결과를 표 3에 나타내었다.

자력선별하여 회수한 철분함유 입자의 철품의(단위:중량%)
입도	+13mm	+8mm	+5mm	+3mm	+1mm	-1mm
T.Fe	57.0	52.6	54.5	55.9	50.3	45.4
M.Fe	34.6	35.3	32.1	29.4	28.5	28.4

표 3에 나타난 바와 같이, 슬래그의 파쇄처리 과정을 거침으로써, 자력선별한 산물의 품위는 획기적으로 향상되었으며, 또한 파쇄처리 공정을 거쳐 자선한 입자는 입경이 클수록 철품위도 큰 경향을 나타내었다. 이때 전체 슬래그 중 철분함유 입자의 비율은 39.2% 이었고, 평균 철분 품위는 52.3%에 도달하였다.

상기한 실시예 1-3을 통해서 알 수 있듯이, 슬래그로부터 철분을 분리하기 위하여 단순히 자력선별 처리한 시리예1의 경우에는 전체 슬래그 중 철분함유 입자의 비율은 44.1%로 높았으나 그 품위는 37.5%로 낮았고, 본 발명에 따라 처리한 실시예 2의 경우에는 철분함유 입자 비율이 39.2%로 낮았으나 품위는 52.3%에 달하였다. 결과적으로 슬래그에 존재하던 철분의 양을 기준으로 하면 실시예 1의 경우에는 철분의 약 61.5%가 분리회수되는데 반해, 본 발명에 따르면 철분의 약 76.5%가 분리회수 되는 것을 알 수 있다. 따라서, 발명에서는 철분의 회수율을 약 15% 개선할 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 분슬래그에서 철분회수율을 크게 개선할 수 있음에 따라 분슬래그에서 철원회수율을 높일 수 있을 뿐아니라, 철분이 제거된 분슬래그를 비료, 어초, 골재, 수처리재, 고화재 등의 타용도로의 활용성을 높일 수 있는 유용한 효과가 있는 것이다.

Claims

전로 및 전기로 제강과정에서 발생한 슬래그의 자력선별과정에서 비자착물인 분슬래그로부터 철분을 회수하는 방법에 있어서,

상기 분슬래그를 파쇄처리하는 단계,

파쇄된 분슬래그를 일정 입도별로 분급처리하는 단계,

분급처리된 슬래그 입도별로 자력선별처리하여 맥석을 주체로 하는 슬래그입자와 철분을 함유하는 입자로 분리하는 단계를 포함하여 이루어지는 분슬래그에서의 철분회수방법.
제 1항에 있어서, 상기 파쇄슬래그의 입도별 분급은 13mm이상, 13-8mm, 8-5mm, 5-3mm. 3-1mm, 1-0.5mm, 0.5mm이하로 행함을 특징으로 하는 분슬래그에서의 철분회수방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 자력선별처리는 1000-3000가우스의 자장세기로 행함을 특징으로 하는 분슬래그에서의 철분회수방법.