KR20060023100A

KR20060023100A - 제강슬래그의 처리 분정광과 입철을 이용한 중량재 원료제조

Info

Publication number: KR20060023100A
Application number: KR20040079742A
Authority: KR
Inventors: 반봉찬
Original assignee: 순천대학교 산학협력단; 와이앤드비소재테크(주)
Priority date: 2004-09-08
Filing date: 2004-09-08
Publication date: 2006-03-13

Abstract

철강제조공정에서 발생하는 제강슬래그 재처리과정에서 발생하면서 제철소 철원으로서 재활용되는 것 외에는 별다른 용도가 없는 분정광 및 입철을 각종 중량재의 원료로 사용하는 것으로, 제철 부산물이 일반 공업제품에도 가장 좋은 소재가 됨과 동시에 환경친화적이고, 부산물을 이용한 고부가 소재를 만드는 유용한 방법이다.

중량재, 분철, 시멘트, 입철, 분정광.

Description

제강슬래그의 처리 분정광과 입철을 이용한 중량재 원료 제조{Manufacture of weight balancing raw material with powder concentrate and particular iron from steel making slag.}

＜도 1＞ 분정광의 자력선별 흐름도.

＜도 2＞ 분정광을 건조후, 자력선별한 경우의 자착분의 비율.

＜도 3＞ 양생기간에 따른 강도의 변화.

＜표 1＞ 분정광의 물리화학적 조성.

＜표 2＞ 분정광의 건조 및 자력선별후 입도분포 및 물성

본 발명은 제강슬래그 재처리과정에서 발생하면서, 제강용 및 소결용 철원 외에는 별다른 용도가 없는 분정광 및 입철을 각종 중량재 원료로 사용하는 것으로, 보다 상세하게는 철강제련 공정중의 제강공정에서 발생하여 분쇄 및 자력선별 등의 공정을 거친후, 발생하여 제강공정중의 냉각재 및 철원 또는 제선소결용 외에는 별다른 용도가 없는 분정광과 입철을 이용하여 무게 균형재를 제조하는 방법이다.

특히, 최초 수요가 증가하고 있는 중량제의 원료로 현재, 중량물은 지게차, 타워크레인, 엘리베이터, 드럼형 세탁기 등 광범위하게 사용되고 있고, 이들 중량물은 원래 철제 주물을 사용하였으나, 대부분 원료가격을 이유로 주로 철계산화물이나 고철 등이 사용되고 있다. 특히, 대부분의 중량물은 밀도가 3 이상인 물질을 요구하고 있어, 기존의 재료중에서 주로 기지물질로 제철공정에서 발생하는 밀스케일을 중심으로 철계산화물이 주종을 이루고 있으며, 이들 원료에 밀도를 4 이상으로 조정하기 위해서 철분말, 소형스크랩(5m 이하), 폐 철분말 등이 첨가되고 있다. 원래, 중형제는 철을 일정 형상과 크기로 주물을 부어 기계·가공하여 만드는 것이 원칙이나, 재료의 특성 및 가격면에서 이들을 가공하여 제조하는 것은 경쟁력이 떨어지는 것임을 알 수 있다. 따라서 지금까지는 철산화물을 주로 하는 분상의 기지물질과 중량을 더할 수 있는 철금속 분말을 기존 시멘트와 혼합하여 일정형상으로 만드는 것이 일반적이다.

그러나, 이들 저가의 재료는 국내에서 구입하는 경우가 쉽지 않고, 있어도 그 품질이 일정하지 않고, 불순물의 혼입이 많은 편이다. 또한, 가격측면에서 많은 등락이 되어 제조원가가 폭등하는 경우 등, 재료사용에 많은 문제점을 지니고 있다. 또한, 재료의 측면에서 보면 불균일한 입도, 불균일한 조성, 고철, 산화물과 시멘트와의 혼합등 양생시에 탈외현상등, 많은 문제점을 지니고 있어, 보다 일정한 입도, 일정조성의 다량 발생하는 원료의 확보가 보다 긴급하고 우선적이다.

한편, 일관 제철공정에서는 대부분 고로슬래그나 제강슬래그가 괴상형태로 발생하는데, 이들 슬래그 속에는 많은 금속철과 철산화물이 존재하고 있어 제선 및 제강 공정에서 발생하는 그 괴상의 모든 슬래그는 유가자원의 회수측면에서 분쇄후, 자력선별의 공정을 필수적으로 겪게 된다. 주로 발생하는 슬래그를 선슬래그와 강슬래그로 분류하는데 보통 제철공정으로의 재투입을 위하여 분쇄하여 자력선별후, 선별부분은 도로기충제 등의 슬래그로 사용되고, 자력성분은 입도에 따라 8mm 이하의 분정광과 그 이상의 크기의 입철로 구분하여 입철의 경우는 직접 제강공정에 재사용하고 분정광의 경우, 제철의 소결공정에 재투입시켜 사용하는 경우가 일반적이다. 그러나 이들 분정광은 일반적으로 인(P)의 함량이 높아, 소결공정에서 많은 문제점을 유발할 수가 있어, 많은 양이 사용되고 있지는 않는 실정이다.

따라서, 최근 들어 P의 함량을 제거하고 철분함량을 높여 결합제를 사용하여 괴상화하여, 고철대체용으로 하는 연구가 이루어지고 있으나, 아직 실제 적용이 되지 않고 있는 실정이다. 본 발명자는 이들의 자력선별 공정에서 설비상의 문제 및 경제적인 처리 때문에, 많은 이산화규소(SiO₂)와 산화칼슘(CaO)등의 슬래그 성분을 가지고 있는 점을 고려하여, 이들을 수차례 자력선별을 실시하면, 기존의 중량제 대체제로 좋은 재료가 될 수 있음에 착안하게 된 것이다. 특히, 0∼8㎜의 입도는 시멘트 양생과정에서 모래와 미소자갈의 역할을 하여 충진율을 높이고, 특히, 산화물로서 시멘트와의 강한 결합을 유도하여 높은 강도의 재료가 가능함에 착안하였다.

또한, 이들 중, 입철을 분쇄하여, 자력선별 후에 재사용할 수도 있다는 점에 착안하였다. 한편, 이들 중량제의 중량증감재로서 일반적으로 작은 크기의 고철조 각 등이 사용되나, 강도와 균일도 측면에서 시멘트 제조 공정 중에 폐타이어를 열량 확보차원에서 사용하는데, 이때 용융되어 발생되는 비드상의 철분과 수재슬래그의 품질관리 차원에서 자력선별하여 나오는 분상의 철분도 중량재의 밀도 중량재로 사용됨도 착안하였다.

따라서, 본 발명은 철강산업의 제강공정에서 발생하는 선 슬래그와 강 슬래그의 자력선별 중에 발생하는 분정광을 건조공정, 분쇄, 1차 자력선별 및 2차 자력선별 등을 통해 중량재 제조의 기저물질인 밀도가 3 이상인 재료를 만들고, 입철의 경우도 재분쇄하여 자력선별 후, 분정광과 동일한 물성을 갖도록 하고, 입도분포를 0∼8mm의 균일도를 갖도록 조절하여 기계적 특성과 물성이 좋은 중량재의 원료로 사용하고자 한다.

본 발명의 특징은, 제철공정에서 부산하는 분정광과 입철을 분쇄 혹은 자력선별의 재처리를 통해 분정광내에 존재하는 산화물인 슬래그 성분을 제거하여, 분정광내의 철분함량을 높이는 것을 특징으로 하고 있다. 특히, 중량재의 원료로 사용시, 밀도 3 이상의 물성을 확보하기 위해, 건조, 분쇄 및 수회의 자력선별을 반복적으로 시행하는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명은 보통의 분정광의 선별인 경우와는 구별된다. 특히, 실조업에서의 슬래그의 처리량이 많기 때문에, 발생 분정광의 평균 2.6∼2.9정도 밖에 미치지 못한다.

이하, 실시예를 통하여 제강슬래그 처리시 발생하는 분정광을 처리하여, 밀도가 3.1 이상의 중량제 원료를 제조하는 방법을 설명하며, 실시예에 따라, 본 발명의 범위가 제한되지는 않는다.

＜실시예 1＞

제철공정에서 발생하는 전로를 재처리하는 공정에서 나오는 8mm 이상의 입철과 입도가 0∼8㎜인 분정광을 입수하여 물성을 분석하였다. 정확한 시료채취를 위해 균등하게 4등분하여 하나를 취하였다. 또한, 입철을 8㎜ 이하로 분쇄하여 물성을 측정하였다. 표 1에서와 같이 수분함량은 3.53이었고, 중량퍼센트로 전체 철(Fe)의 함량이 62.35％, 금속철량이 40.87％에 이르고, 산화철(FeO) 27.5％, 산화칼슘(CaO) 14.88％, 이산화규소(SiO₂) 4.2％, 산화알루미늄(Al₂O₃) 2.58％가 주성분이었다. 이를 100∼110℃의 건조로에서 건조하였다. 보다 정밀한 자력선별을 위하여 장입속도, 선별기 롤의 속도, 자력의 세기를 변화시켜 나온 결과중 가장 양호한 결과를 도 2에 표시하였다.

실제 도입시에는 자력선별을 1차라면, 2번의 자력선별한 결과이며, 초기분정 광인 경우, 이미 2번의 자력선별을 행한 결과이다.

＜실시예 2＞

실시예 2에서는 제강슬래그 처리공정에서 발생하는 8mm 이상의 입철을 죠 분쇄기에서 분쇄한 후, 건조후, 입도분포 측정후, 실시예 1과 동일하게 자력선별(3회)을 시행한 후, 물성을 측정하였다.

＜실시예 3＞

실시예 1과 실시예 2에서 제조한 중량재용 분정광을 밀도 4.0의 중량재를 제조하기 위해, 폐타이어사용 시멘트 제조시 발생하는 구상의 분말철과 수재슬래그 분쇄시 자력선별하여, 발생하는 철분을 첨가하고, 시멘트와 혼합후, 양생하였다. 도 3은 각 양생기간에 따른 강도의 변화를 나타낸다.

본 발명에 따른 상기와 같은 실시예를 통하여, 기존에서 구하기 힘든 일정한 물성의 중량재를 대량으로 제조할 수 있음을 알 수 있다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명은 단순한 분쇄공정 및 수차례의 자력선별을 이용하여, 제철부산물인 분정광 처리공정에 도입하여, 별다른 큰 비용이나 큰 기술적 문제점이 없이, 저가 및 가벼운 산화물을 제거하고, 고밀도의 중량재를 제조하므로서, 에너지 절감, 고부가 소재화를 달성하였다.

Claims

제철공정중 발생하는 제강슬래그중 슬래그 재처리공정에서 나오는 입철을 8㎜ 이하로 분쇄하는 것을 제 1공정, 이들 분쇄물을 분정광과 함께 혼합·건조하는 것을 제 2공정, 1차, 2차, 3차에 걸쳐 자력선별하는 것을 제 3공정으로 하는 중량재 원료 제조방법.
제 1항에 있어서, 자력선별 공정시, 자력선별 횟수를 1∼3회 시행하는 방법.
제 1항에 있어서, 중량재 원료가 분정광의 겉보기 밀도가 0∼8㎜이며, 겉보기 밀도가 2.8g/㎠ 이상인 분정광.