KR20050063920A - Method for manufacturing ferro-chrome alloy iron from byproduct of stainless steel - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제철공정에서 발생되는 부산물을 성형체로 제조하고 이 성형체를 전기로를 이용하여 용융환원하여 성분이 균일한 페로-크롬 합금철을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a ferro-chromium alloy with uniform components by producing by-products produced in the steelmaking process into a molded body and melt-reducing the molded body using an electric furnace.
본 발명은 스테인레스강 제조공정에서 발생되는 전기로 더스트, 정련로 중더스트, 정련로 더스트 및 스케일의 함철부산물에서 유가금속을 환원하여 회수하기 위하여, 이들 부산물을 이용하여 펠렛을 제조하고 이 펠렛을 용융환원하여 페로-크롬 합금철을 제조하는 방법에 있어서,The present invention is to prepare pellets by using these by-products and to melt the pellets in order to reduce and recover valuable metals from iron by-products of the stainless steel manufacturing process, refinery heavy dust, refinery dust and scale iron-containing by-products In the method of producing ferro-chromium alloy by reducing,
상기 함철부산물 100중량부에 대하여 코크스 더스트: 5~20중량부, 바인더: 8~20중량부를 투입하여 펠렛을 제조하는 것을 특징으로 한다.Coke dust: 5 to 20 parts by weight, binder: 8 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the iron-containing by-products, characterized in that for producing a pellet.
본 발명은 스테인레스강 제조공정 발생 부산물을 이용하여 펠렛을 제조할때 코크스 더스트를 혼합하여 펠렛을 제조함으로써 펠렛의 압축강도를 향상시켜 벨트 컨베이어 등으로 원료 이송시 성형체 간의 충돌이나 낙하 등으로 발생되는 비산먼지의 감소 및 용융환원시 더스트의 발생량을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 합금철의 성분 균질화를 얻을 수 있는 효과가 있다. The present invention improves the compressive strength of the pellets by mixing the coke dust when the pellets are manufactured by using the by-products of the stainless steel production process to improve the compressive strength of the pellets when flying the raw material to the belt conveyor, etc. In addition to reducing dust and reducing dust generated during melt reduction, there is an effect of obtaining component homogenization of ferroalloy.
Description
본 발명은 제철공정에서 발생되는 부산물을 성형체로 제조하고 이 성형체를 전기로를 이용하여 용융환원하여 성분이 균일한 페로-크롬 합금철을 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스테인레스강 제조공정에서 발생되는 부산물을 주원료로 하여 펠렛을 제조할때 펠렛의 강도 저하가 없어 전기로 용융을 위한 각종 원료의 혼합시 비산먼지의 발생을 적게 하며 용융환원 조업시 더스트의 발생량을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 합금철의 성분 균질화를 얻을 수 있는 제철부산물을 이용한 페로-크롬 합금철의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing a by-product generated in the steelmaking process into a molded body and to produce a ferro-chromium alloy with uniform components by melt reduction of the molded body using an electric furnace, more specifically in the stainless steel manufacturing process When the pellets are manufactured by using the generated by-products as the main raw materials, there is no decrease in the strength of the pellets, thus reducing the generation of scattering dust when mixing various raw materials for melting in the electric furnace, and reducing the amount of dust generated during the melt reduction operation, as well as alloys. The present invention relates to a method for producing ferro-chromium alloy iron using iron and steel by-products capable of obtaining a homogeneous component of iron.
스테인레스강은 전기로에서 고철과 합금철을 아크열로 용해하여 용강을 만들고, 이 용강을 정련로에서 정련하여 제조하고 있다. 이러한 스테인레스강 제조공정에서는 공정별로 여러가지 부산물이 발생한다. 전기로에서는 전기로더스트가 발생하고, 정련로에서는 사이클론에서 굵은 입자의 정련로 중더스트가 발생하며, 집진기에서는 미분의 정련로 더스트가 집진된다. Stainless steel is produced by melting molten iron and ferroalloy in an arc furnace using arc heat to make molten steel, and refining the molten steel in a refining furnace. In such a stainless steel manufacturing process, various by-products are generated for each process. In the electric furnace, electric dust is generated, in the refinery, heavy dust is generated in the refining furnace of coarse particles, and in the dust collector, dust is collected by fine refining.
이러한 전기로 더스트와 정련로 더스트에는 철성분 이외에도 Cr, Ni 등의 유가금속이 다량 함유되어 있다. 따라서, 상기 부산물들은 성형체로 제조되어 소형전기로에서 용해하여 합금철은 회수되고, 발생되는 슬래그는 토건용 원료로 재활용되고 있다. In addition to iron components, such electric furnace dust and refining furnace dust contain a large amount of valuable metals such as Cr and Ni. Therefore, the by-products are manufactured in a molded body and dissolved in a small electric furnace to recover ferroalloy, and the generated slag is recycled as a raw material for construction.
스테인레스강 제조공정에서 발생하는 부산물을 성형체 형태로 제조하는 종래기술로는 한국 공개특허공보 2000-13357호(단광제조를 위한 생석회 함유 더스트의 숙성장치)가 있다. 상기 종래기술은 스테인레스 제조공정에서 발생하는 부산물을 재활용하는 숙성장치에 관한 것이다. 상기 숙성장치에서는 전기로 더스트와 정련로 더스트의 구분없이 물을 첨가하여 하기 반응식 1과 같이 수화 처리한 다음에 숙성한다.The prior art for producing by-products produced in the stainless steel manufacturing process in the form of a molded article is Korean Patent Laid-Open Publication No. 2000-13357 (aging device of quicklime-containing dust for producing briquettes). The prior art relates to a aging device for recycling by-products generated in the stainless manufacturing process. In the aging apparatus, water is added without any distinction between electric dust and refining dust, followed by hydration treatment as in Scheme 1 below.
[반응식 1]Scheme 1
CaO + H2O → Ca(OH)2 + 15.2kcal/molCaO + H 2 O → Ca (OH) 2 + 15.2 kcal / mol
상기와 같이 숙성된 원료는 당밀 등의 바인더를 혼합하여 단광으로 제조하게 된다. The raw material aged as described above is prepared by briquetting by mixing a binder such as molasses.
그러나, 스테인레스 제조공정에서 발생하는 더스트를 단광으로 성형하는 과정에서 수분량 조절이 곤란하여 성형된 후에 미수화된 생석회의 수화반응이 진행되고 이로 인하여 단광의 분화 및 붕괴현상이 자주 발생하는 문제점이 있다. However, it is difficult to control the amount of water in the process of forming the dust generated in the stainless manufacturing process to briquettes, so that the hydration reaction of the unhydrated quicklime proceeds after molding, which causes the briquettes to be differentiated and disintegrated.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 스테인레스강 제조공정시 발생되는 더스트 및 스케일 등의 부산물을 재활용하기 위한 펠렛의 제조시 펠렛의 강도 저하를 발생시키지 않고 강도를 증가시켜 성형체의 분화율을 감소시킴으로써 페로-크롬 합금철의 성분을 균질화하고 유가금속 회수효율을 향상시킬 수 있는 제철부산물을 이용한 페로-크롬 합금철의 제조방법을 제공하는데, 그 목적이 있다. The present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, the production of pellets for recycling by-products such as dust and scale generated during the manufacturing process of stainless steel to increase the strength without causing a decrease in strength of the pellets of the molded body SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for producing ferro-chromium ferroalloy using steel by-products which can homogenize components of ferro-chromium ferroalloy and improve valuable metal recovery efficiency by reducing the differentiation rate.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,The present invention for achieving the above object,
스테인레스강 제조공정에서 발생되는 전기로 더스트, 정련로 중더스트, 정련로 더스트 및 스케일의 함철부산물에서 유가금속을 환원하여 회수하기 위하여, 이들 부산물을 이용하여 펠렛을 제조하고 이 펠렛을 용융환원하여 페로-크롬 합금철을 제조하는 방법에 있어서,In order to reduce and recover valuable metals from electric furnace dust, refinery heavy dust, refinery dust and scale iron-containing by-products generated in the stainless steel manufacturing process, pellets are prepared using these by-products, and the pellets are melted and reduced to ferro In the method for producing chromium alloy iron,
상기 함철부산물 100중량부에 대하여 코크스 더스트: 5~20중량부, 바인더: 8~20중량부를 투입하여 펠렛을 제조하는 것을 특징으로 한다. Coke dust: 5 to 20 parts by weight, binder: 8 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the iron-containing by-products, characterized in that for producing a pellet.
이하, 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated in detail.
일반적으로 부산물중의 철분이나 크롬 또는 니켈 등의 유가금속을 회수하기 위해서는 더스트 또는 슬러지 등의 분말상태의 부산물을 성형공정을 통하여 성형체로 제조하거나 또는 분말상 자체를 직접 재활용하는 방법 등이 이용되고 있다.In general, in order to recover valuable metals such as iron, chromium or nickel in the by-products, powder by-products such as dust or sludge may be manufactured into a molded body through a molding process, or the powder itself may be directly recycled.
본 발명은 분말상의 제철부산물을 이용하여 펠렛형의 성형체를 제조한 후, S.E.F(Submerged Electric Furnace) 등의 용융 환원로를 통하여 성분편차가 적은 지금성분을 회수하는 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of recovering a present component having a low component deviation through a melting reduction furnace such as S.E.F (Submerged Electric Furnace) after producing a pellet-shaped molded product using powdered steel by-products.
이때, 이용이 가능한 제철부산물로서 특히 스테인레스강 제조시 전기로 및 정련로의 싸이클론에서 포집된 더스트의 경우에는 집진기에서 포집된 더스트에 비하여 입자가 굵다. 따라서, 이들 더스트를 이용하여 펠렛을 제조할 경우에는 입자가 굵어 펠렛의 밀도가 낮아지고, 이로 인하여 펠렛의 강도가 감소하는 문제점이 있다. 따라서, 펠렛의 치밀화를 위하여 입자가 작은 스케일 등을 혼합하여 치밀화를 높이게 된다. In this case, as the available steel by-products, especially in the case of dust collected in the cyclone of the electric furnace and refining furnace in the production of stainless steel, the particles are thicker than the dust collected in the dust collector. Therefore, when the pellets are manufactured using these dusts, the particles are thick and the density of the pellets is low, thereby reducing the strength of the pellets. Therefore, for the densification of pellets, the densification is enhanced by mixing scales with small particles.
본 발명에서는 상기와 같이 입자가 굵은 더스트를 주원료로 하여 펠렛을 제조할 때 미세한 코크스 더스트를 혼합하여 펠렛을 제조함으로써, 상온에서의 강도인 그린강도를 증가시키게 되며, 고온에서는 펠렛 내부에서 코크스 더스트 중의 카본 성분으로 인하여 균질한 환원작용 및 액상 소결의 촉진에 의해 펠렛의 고온 열간강도를 향상시키는 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면 상온 및 고온에서 펠렛을 취급할때 분화 및 붕괴 현상을 줄일 수 있고, 용융환원시 더스트의 발생량을 줄일 수 있어 조업환경에도 바람직하다. 또한, 첨가된 코크스 더스트는 펠렛 내부에서 열전도가 잘되게 함으로써, 펠렛이 균질하게 용융되게 하며 합금철의 성분편차 감소에 도움이 된다. In the present invention, when the pellets are manufactured using the coarse dust as a main raw material as described above, the fine coke dust is mixed to prepare the pellets, thereby increasing the green strength at room temperature. Due to the carbon component, it is possible to obtain an effect of improving the high temperature hot strength of the pellet by homogeneous reduction and promotion of liquid phase sintering. Therefore, according to the present invention, it is possible to reduce the differentiation and decay phenomenon when handling the pellets at room temperature and high temperature, it is possible to reduce the amount of dust generated during melt reduction is preferable to the operating environment. In addition, the added coke dust has good thermal conductivity inside the pellets, which causes the pellets to melt homogeneously and helps to reduce the component deviation of the ferroalloy.
이하, 본 발명의 페로-크롬 합금철 제조방법을 설명한다.Hereinafter, the ferro-chromium ferroalloy manufacturing method of the present invention will be described.
먼저, 전기로 더스트, 정련로 중더스트, 정련로 더스트 및 스케일을 포함하여 이루어지는 함철부산물 100중량부에 코크스 더스트: 5~20중량부, 바인더: 8~20중량부를 투입하여 펠렛을 제조한다.First, pellets are prepared by adding coke dust: 5 to 20 parts by weight and a binder: 8 to 20 parts by weight to 100 parts by weight of the iron-containing by-product including electric furnace dust, refining furnace heavy dust, refining furnace dust and scale.
본 발명에서는 상기 함철부산물인 전기로 더스트, 정련로 중더스트, 정련로 더스트 및 스케일의 혼합비는 제한되지 않는다.In the present invention, the mixing ratio of the electric iron dust, the refinery heavy dust, the refinery dust and the scale are not limited.
상기 함철부산물에 첨가되는 코크스 더스트의 첨가량이 함철부산물 100중량부에 대하여 5중량부 미만이면 상온강도 및 열간강도의 향상이 부족하고, 20중량부를 초과하면 오히려 상온강도 및 열간강도가 감소하여 지금회수율이 감소하는 문제점이 있으므로, 상기 코크스 더스트의 첨가량은 함철부산물 100중량부에 대하여 5~20중량부로 제한하는 것이 바람직하다.If the amount of coke dust added to the iron by-products is less than 5 parts by weight based on 100 parts by weight of iron by-products, the improvement in room temperature strength and hot strength is insufficient. Because of this decreasing problem, the amount of coke dust added is preferably limited to 5 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of iron-containing byproducts.
이때, 상기 코크스 더스트의 입도가 0.15mm 이하이면 코크스 더스트가 전기로 더스트, 정련로 중더스트, 정련로더스트 및 스케일을 포함하여 이루어지는 함철부산물중의 굵은 입자들 사이에 채워져 성형체의 밀도가 더욱 치밀해지는 효과를 나타내므로, 보다 바람직하다.At this time, when the particle size of the coke dust is 0.15mm or less, the coke dust is filled between the coarse particles in the iron-containing by-product including electric furnace dust, refining furnace heavy dust, refining dust and scale to further densify the density of the molded body. Since it shows an effect, it is more preferable.
또한, 상기 바인더의 첨가량이 함철부산물 100중량부에 대하여 8중량부 미만이면 강도가 떨어지며, 20중량부를 초과하면 첨가에 따른 효과상승이 없으므로, 상기 바인더의 첨가량은 함철부산물 100중량부에 대하여 8~20중량부로 제한하는 것이 바람직하다. 상기 바인더는 특별히 제한되는 것은 아니며, 보통 포틀랜트 시멘트, 수경성을 가지는 무기계 바인더, 예들들면 속경시멘트, 조경시멘트, 고로슬래그시멘트, 플라이애쉬시멘트 등을 사용하는 것이 가능하다.In addition, when the amount of the binder added is less than 8 parts by weight based on 100 parts by weight of iron by-products, the strength is lowered. When the amount of the binder is added by more than 20 parts by weight, there is no increase in effect due to the addition. It is preferable to limit it to 20 parts by weight. The binder is not particularly limited, and in general, it is possible to use portland cement, an inorganic binder having hydraulic properties, for example, a fast cement, a landscaping cement, a blast furnace slag cement, a fly ash cement, and the like.
이후, 상기 펠렛을 용융환원하여 페로-크롬 합금철을 제조하게 되는데, 상기 용융환원 공정은 통상의 방법을 사용하면 된다.Thereafter, the pellets are melt-reduced to produce ferro-chromium ferroalloy. The melt-reduction process may be performed using a conventional method.
상기 용융환원공정에서는 고로형태의 코크스 충진식 샤프트 용융로 또는 고로형태와 전기로 형태를 복합화한 S.E.F(Submerged Electric Furnace)형태의 전기용융로 또는 코크스 베드식의 환원로 등 통상의 용융환원로를 사용하면 된다. In the melt reduction process, a conventional melt reduction furnace, such as a blast furnace coke-filled shaft melting furnace or a submerged electric furnace (SEF) type electric furnace or a coke bed reduction furnace, which combines a blast furnace type and an electric furnace type, may be used. .
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
[실시예]EXAMPLE
본 실시예에서 사용한 원료의 화학성분을 조사하였으며, 그 결과는 하기 표 1과 같다. 또한, 원료의 누적입도분포를 조사하였으며, 그 결과는 하기 표 2와 같다. The chemical composition of the raw material used in the present Example was investigated, and the results are shown in Table 1 below. In addition, the cumulative particle size distribution of the raw material was investigated, and the results are shown in Table 2 below.
상기의 원료를 이용하여 펠렛을 제조하였으며, 상기 더스트 및 스케일의 원료 혼합비는 특별히 한정되지는 않지만, 본 발명의 실시예에서는 정련로 중더스트를 35중량%, 전기로 더스트 및 정련로 더스트의 합이 20중량% 그리고 스케일을 45중량%가 되도록 하였다. 상기 원료에 대하여 하기 표 3의 첨가량으로 코크스 더스트를 첨가하였으며, 바인더로서 표 1의 성분을 가지는 보통 포틀랜트 시멘트를 원료 100중량부에 대하여 11중량부가 되도록 혼합한 후 펠렛을 제조하였다. 이후, 코크스 더스트의 첨가에 따른 상온강도 및 열간강도의 변화를 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 3과 같다. 상온강도는 펠렛을 제조한 후 15일이 경과한 후 압축강도를 측정한 것이며, 열간강도는 펠렛 제조 후 15일이 경과한 펠렛을 아르곤 가스 분위기 하에서 1000℃에서 1시간 열처리한 직후 압축강도를 측정한 것이다.Pellets were prepared using the above raw materials, and the mixing ratio of the raw materials of the dust and the scale is not particularly limited, but in the embodiment of the present invention, the sum of the refining furnace heavy dust is 35% by weight, the electric furnace dust, and the refining dust of the refining furnace. 20 wt% and scale were 45 wt%. Coke dust was added to the raw materials in the amounts shown in Table 3 below, and pellets were prepared after mixing 11 parts by weight of ordinary portland cement having a component of Table 1 as a binder with respect to 100 parts by weight of the raw material. Then, the change in room temperature strength and hot strength according to the addition of coke dust was measured, the results are shown in Table 3 below. The room temperature strength is the compressive strength measured after 15 days after the pellets are manufactured, and the hot strength is measured after the pellets 15 days after the pellets have been heat-treated at 1000 ° C. for 1 hour under argon gas atmosphere. It is.
또한, 지금 회수율 및 지금성분 편차를 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 3과 같다. 상기 지금 회수율은 용융환원시 사용한 전체 펠렛의 중량에 대하여 용융 후 슬래그 및 더스트로 발생된 양을 제외한 합금철로 제조된 무게만을 분율로 나타낸 것이며, 상기 지금성분 편차는 제조된 합금철의 초기 및 후반부의 성분을 측정하여 편차 정도를 측정한 것이다. In addition, the recovery rate and the current component deviation was measured now, the results are shown in Table 3 below. The now recovery rate is expressed as a fraction of the weight made of ferroalloy except the amount of slag and dust generated after melting with respect to the weight of the total pellet used in the melt reduction, the deviation of the present component is the initial and second parts of the manufactured ferroalloy The degree of deviation is measured by measuring the components.
상기 표 3에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 범위를 만족하는 발명예1 및 발명예2는 비교예에 비하여 상온강도 및 열간강도, 지금회수율, 지금성분 편차가 우수하게 나타났다.As can be seen in Table 3, Inventive Example 1 and Inventive Example 2 satisfying the scope of the present invention was superior to room temperature strength and hot strength, now recovery rate, now component variation compared to the comparative example.
그러나, 코크스 더스트를 첨가하지 않은 비교예1의 경우에는 상온강도 및 열간강도가 발명예에 비하여 떨어졌으며, 또한 지금성분 편차도 그리 좋지 않았다. However, in the case of Comparative Example 1 without the addition of coke dust, the room temperature strength and the hot strength were lower than those of the present invention, and the present component variation was not so good.
또한, 코크스 더스트를 본 발명의 범위보다 많이 첨가한 비교예2의 경우에는 상온강도 및 열간강도, 지금회수율, 지금성분 편차가 모두 매우 열악하였다. In addition, in the case of Comparative Example 2 in which more coke dust was added than the range of the present invention, the room temperature strength, the hot strength, the recovery rate, and the current component deviation were all very poor.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 스테인레스강 제조공정 발생 부산물을 이용하여 펠렛을 제조할때 코크스 더스트를 혼합하여 펠렛을 제조함으로써 펠렛의 압축강도를 향상시켜 벨트 컨베이어 등으로 원료 이송시 성형체 간의 충돌이나 낙하 등으로 발생되는 비산먼지의 감소 및 용융환원시 더스트의 발생량을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 합금철의 성분 균질화를 얻을 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, when the pellets are manufactured by using the by-products of the stainless steel manufacturing process, coke dust is mixed to prepare the pellets, thereby improving the compressive strength of the pellets. It is possible to reduce the amount of scattering dust generated by falling and the like and reduce the amount of dust generated during melt reduction, as well as to obtain a homogeneous component of ferroalloy.
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