KR20030041518A - 제강 전기로 분진의 재활용을 위한 고형물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제강 전기로 공정에서 발생되는 분진(dust)에 알루미늄 칩과 적정 고체탄소를 혼합하여 일정형태로 조립한 후, 이를 호퍼를 통해 전기로에 투입하므로써 별도의 용융 및 화학적인 처리없이 환원된 금속철을 회수하고 분진 매립시 소요되는 처리비용의 절감 및 지하수의 오염을 방지할 수 있도록 한 제강 전기로 분진의 재활용을 위한 고형물에 관한 것이다.

본 발명은 중량 %로, 분진(dust):41~64%, 코크스분:14~21%, 알루미늄 칩:5~35%로 구성되고, 제지 슬러지와 전분이 혼합된 유기 바인더:10%를 첨가하여 브리켓(briquette) 형태로 제조된 것을 특징으로 한다.

Description

제강 전기로 분진의 재활용을 위한 고형물{A solid body for recycling of steel making electric furnace dust}

본 발명은 제강 전기로 분진의 재활용을 위한 고형물(固型物)에 관한 것으로, 특히 제강 전기로 공정에서 발생되는 분진(dust)에 알루미늄 칩과 적정 고체탄소를 혼합하여 일정형태로 조립한 후, 이를 호퍼를 통해 전기로에 투입하므로써 별도의 용융 및 화학적인 처리없이 환원된 금속철을 회수하고 분진 매립시 소요되는 처리비용의 절감 및 지하수의 오염을 방지할 수 있도록 한 제강 전기로 분진의 재활용을 위한 고형물에 관한 것이다.

일반적으로 전기로 분진(EAF dust)은 주요한 산업폐기물로서, 대기 배출농도 환경기준 강화에 따라 더욱 더 미세한 분진까지 포집해야만 하므로 그 발생량이 점점 증가되는 추세에 있다.

상기 전기로 분진은 땅에 매립할 경우 물에 의하여 아연, 납, 카드늄 및 6가크롬 등이 용출되므로 지하수 오염을 방지하기 위한 환경적인 측면과 유가(有價) 금속성분인 금속철, 아연 및 납을 회수하기 위한 재활용 측면에서 많은 기술이 개발되어 왔다. 이중에서 분진중의 아연(Zn)을 회수하는 방법으로는, 분진을 로타리 퍼니스(rotary furnace)나 샤프트 퍼니스(shaft furnace)에서 분체를 취입하거나 고형화물로 제조한 후 노 내에 장입하여 가열, 용융시킨다. 이 때 끓는점이 낮은 아연성분은 휘발되어 배가스로 배출되므로 이를 포집한 후 자원화하게 된다.

그러나, 별도의 설비를 이용하여 가열하는 방법은 전력 사용량이 많아서 일정량 이상의 유가금속을 회수하지 않으면 분진 처리비용이 크게 증가하는 단점이 있다. 이에 따라 도금재 고철을 많이 사용하지 않는 전기로 분진을 처리할 경우 경제성을 확보하기 어렵다. 특히, 슬라브(slab)를 생산하는 미니밀 공정에서 발생되는 전기로 분진은 철원으로 용선, 냉선, 환원철 및 열연(냉연) 코일과 같은 스크랩을 사용하므로 철근이나 빌레트(billet)를 생산하는 전기로 공정에 비하여 산화아연 및 산화납의 농도가 낮은 수준을 나타내므로 발생 분진을 직접 환원법으로 처리 할 수 없는 문제점을 안고 있다.

그리고 습식으로 아연을 회수하는 방식은 회수 공정에서 발생되는 폐수 및 슬러지류에 함유된 중금속 성분에 의한 2차 공해가 유발되는 문제점이 제기되고 있다.

이러한 문제점으로 인하여 분진의 유해성분이 물에 용출되지 않도록 화학적 또는 물리적인 고형화 방법이 개발되었고, 미국에서 일부 상용화되어 있으나, 장기적으로 대기에 노출되어 풍화되었을 경우 유해성에 대한 논란의 여지가 있다.

별도의 가공처리없이 미분상태의 분진이나 함습상태의 펠리트를 포대로 노내로 장입할 경우, 거의 대부분이 다시 분진으로 배출되어 순환되거나, 일부 슬래그화될 경우에도 산화물과 맥석량이 다량이므로 전력원단위가 크게 증가하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 분말상태의 전기로 분진을 운송 및 보관이 용이한 고형화물로 제조한 후 이를 전기로내에 장입하여 노내에서 환원시켜 용강으로 환원시키므로써, 과다한 초기투자비 및 환경 오염을 방지하고, 전체적인 폐기물 처리비용을 절감할 수 있는 제강 전기로 분진의 재활용을 위한 고형물을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 제강 전기로 분진의 재활용을 위한 고형물에 있어서의 고형물 배합비에 따른 전력원단위 거동을 나타낸 막대그래프도.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 제강 전기로 분진의 재활용을 위한 고형물은 중량 %로, 분진(dust):41~64%, 코크스분:14~21%, 알루미늄 칩:5~35%로 구성되고, 제지 슬러지와 전분이 혼합된 유기 바인더:10%를 첨가하여 브리켓(briquette) 형태로 제조된 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명에서 상기 분진과 코크스분의 배합비가 3:1인 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 제강 전기로 분진의 재활용을 위한 고형물은 제강 전기로에서 발생되는 분진과, 코크스분 및 알루미늄 칩으로 구성되며, 유기 바인더를 사용하여 브리켓(briquette) 형태로 제작하였다.

상기 코크스분은 분진의 환원 및 부분적인 열원 역할을 하기 위한 것으로 고로 공정에서 용이하게 입수가능하고, 가격이 싸며, 산화철의 철분회수율을 높일수 있는 코크스 분진을 첨가하였고, 첨가비는 분진의 산소 당량비를 기준으로 분진과 코크스분의 비가 3:1이 되도록 조정하는 것이 철분회수율 향상과 브리켓 형상을 유지하는 측면에서 바람직하다.

상기 알루미늄 칩은 분진의 고형화물이 전기로내에서 충분하게 반응하지 못하고 다시 슬래그로 유출되는 것을 보완하기 위한 것으로, 알루미늄 칩의 산화열을 이용하여 상기 코크스분과 분진의 반응을 촉진시키고, 알루미늄 칩과 분진간의 직접 반응도 유도하여 전체적으로 철분실수율을 향상시키고, 전기로의 전력원단위를 감소시키기 위해 첨가하였다.

상기 분진과, 코크스분, 알루미늄 칩의 첨가비를 각각 41~64 중량 %, 14~21 중량 %, 5~35 중량 %로 한정한 것은 실험 결과 이와 같은 범위내에서 철분 회수율이 우수하고, 이 범위를 벗어날 경우 철분회수율이 저하되며, 브리켓 형상 유지(입도, 형상 및 강도등)가 어렵기 때문이다.

상기 유기 바인더는 고형화물의 압축강도 50kgf이상을 만족할 수 있고, 전기로내에 첨가될 경우 가능한 열손실을 방지하기 위하여 시멘트와 같은 맥석 성분으로 구성된 유기물은 사용하지 않고 7% 제지 슬러지와 3% 전분을 혼합하여 사용하였으며, 상기 유기 바인더의 배합비를 10%로 한정한 것은 10% 이하면 고형화가 잘 이루어지지 않고, 요구되는 강도 또한 충족되기 어렵기 때문이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.

(실시예)

하기 표 1은 분진 고형화물 배합비에 따른 철분회수율 거동을 나타낸 것이고, 도 1은 분진 고형화물 배합비에 따른 전력원단위 거동을 나타낸 막대그래프도로서, 30퍼센트 용선과 70 퍼센트 스크랩을 사용하는 130톤 직류 전기로에서 1차 스크랩이 장입된 후 3분 경과시점에 본 발명에 따른 분진 고형화물을 2.5톤 투입하여 분진의 철분회수율, 용강중 유황의 농도 및 전력원단위의 변화를 조사하였다.

제강 전기로 분진 고형물 배합비에 따른 철분회수율 거동

구 분	종래발명	본 발명 1	본 발명 2	본 발명 3	본 발명 4	본 발명 5
배합비	분진	70~81	64	56	49	41	38
	코크스분	14~25	21	19	16	14	12
	알루미늄칩	0	5	15	25	35	40
	유기바인더	10	10	10	10	10	10
철분회수율(%)	90	91	93	94	91	89
유황농도(%)	0.030	0.030	0.029	0.028	0.027	0.026

표 1에 도시된 바와 같이, 기존발명에서는 초기 반응효율이 낮아 철분회수율이 미흡했으나, 고형화물에 알루미늄칩의 배합비가 증가할수록 철분회수율이 향상되고 있으며, 알루미늄칩의 배합비가 40%이상에서는 감소하고 있다. 이는 고형화물이 알루미늄칩의 산화열로 인하여 전기로에 투입된 후 코크스분과 분진간 반응 효율이 증가되었기 때문이며, 상대적으로 코크스분과 분진의 접촉 기회가 감소되어 반응효율이 떨어지기 때문이다.

또한, 알루미늄 칩의 배합비가 증가할수록 용강중 유황농도는 감소하고 있음을 알 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이 알루미늄칩의 배합비 증가에 따라 전력원단위가 감소됨을 알 수 있다.

따라서 본 발명에 의하면 전기로 분진의 철분 회수 향상 및 전력원단위 감소에 우수함을 알 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 제강 전기로 분진의 재활용을 위한 고형물은 제강 전기로 공정에서 발생되는 분진을 재활용하여 전기로에 투입하므로써 별도의 용융 및 화학적인 처리없이 금속철을 회수하고, 분진 매립시 소요되는 처리비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 분진 매립에 따른 지하수의 오염을 사전에 방지하고 전체적인 폐기물 처리비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 중량 %로, 분진(dust):41~64%, 코크스분:14~21%, 알루미늄 칩:5~35%로 구성되고, 제지 슬러지와 전분이 혼합된 유기 바인더:10%를 첨가하여 브리켓(briquette) 형태로 제조된 것을 특징으로 하는 제강 전기로 분진의 재활용을 위한 고형물.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 분진과 코크스분의 배합비가 3:1인 것을 특징으로 하는 제강 전기로 분진의 재활용을 위한 고형물.