KR20090024439A - 제강 분진을 함유한 아연 제련용 분말 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 아연 제련용 제강 분진 및 그 제조방법에 관한 것으로, 수거된 제강 분진을 정량하는 단계와; 아연이 30중량% 이상 함유된 폐기물을 수거하여 건조하고 파쇄하여 상기 제강 분진의 입경과 유사하게 하는 단계와; 상기 제강 분진과 아연이 30중량% 이상 함유된 폐기물을 1:3~10의 비율로 첨가 혼합하여 혼합물에 함유된 아연의 총함량이 28중량% 이상이 되도록 하는 단계를 통해 아연 제련용 제강 분진을 제조할 수 있게 된다.

본 발명은 제강 분진에 포함된 유가금속중 특히 아연을 저렴하면서도 간단 용이하게 회수할 수 있고, 그에 따라 자원의 낭비를 막고 재활용할 수 있음 물론 환경오염을 방지하는 효과를 제공한다.

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Description

아연 제련용 제강 분진 및 그 제조방법{DUST OF STEEL MAKING FOR ZINC REFINING AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 아연 제련용 제강 분진 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제강공정에서 발생되는 제강 분진에 아연 함유량이 많은 폐기물을 혼합한 다음 이로부터 아연을 회수토록 함으로써 자원의 낭비와 환경파괴를 막고 보다 저렴한 비용으로 제강 분진에 함유된 유가금속중 특히 아연을 회수할 수 있도록 한 아연 제련용 제강 분진 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 전기로 제강공정은 수집된 고철을 전기로에 넣고 용융하여 재생시키는 과정으로 이루어지며, 이때 발생되는 제강 분진에는 고순도의 아연, 납, 산화철 등 유가금속이 포함되어 있다.

뿐만 아니라, 산소취련을 통한 제철소의 제강공정에서도 많은 유가금속이 산화 비산하여 분진화되고, 이 분진들은 집진기를 통해 포집된 후 재처리되거나 폐기처분되고 있다.

그런데, 상기 제강 분진들 속에는 아연 화합물이 10~25중량%, 철 화합물이 20~30중량% 정도 함유되어 있는 것으로 알려져 있으며, 기타 납, 크롬, 카드뮴, 구 리 등의 유해금속들도 함유되어 있는 것으로 알려져 있다.

이와 같이, 제강 분진에 고가의 유가금속들은 물론 유해금속들이 함유되어 있음에도 불구하고 유가금속의 함유량이 낮아 경제성이 없으므로 회수하지 않고 전량 폐기처리하고 있어 자원의 낭비를 초래하고 있을 뿐만 아니라 함유된 유해금속을 정제처리하는데 있어서도 처리비용이 과대하므로 대부분 그대로 매립지에 매립하는 형태로 처리하고 있어 이로 인해 심각한 토양오염, 환경오염 등이 초래되었다.

이러한 폐해의 심각성에 따라 현재는 폐기물처리법에 의해 엄격히 제한받고 있으며, 이에 따라 제강 분진에 포함된 유가금속을 효율적으로 회수하면서 유해금속은 무해처리하려는 노력들이 부단히 경주되어 왔다.

특히, 아연 및 아연광석의 경우에는 매년 막대한 양을 수입(예컨대, 1997년 56000톤, 47백만달러)하고 있음에 반해, 제강 분진 발생량은 1996년 일당 652톤이던 것이 2005년에는 일당 1093톤으로 100% 이상 증가하였음이 보고된 바 있다(현대제철 30만톤/년).

그러나, 제강 분진에 포함된 아연은 10~25중량% 정도여서, 유가금속 회수를 위한 통상적인 방식, 이를테면 습식정련처리, 고온정련처리, 기타 원료이용처리 등의 방식으로는 경제성이 없어 처리가 곤란하였으며, 경제성을 갖기 위해서는 적어도 28중량% 이상은 되어야 한다.

이를 해결하기 위한 관련 기술로, 예컨대 특허공고 제79-195호(1979.4.4) "철강 제련시 집진기에서 회수한 분진을 원료로 한 아연제련 방법", 특허공고 제90- 6695호(1990.9.17) "제강 더스트로부터의 유가금속 회수방법", 특허공개 제1991-0012305호(1991.8.7) "제강용 전기로 분진으로부터 유가금속의 회수방법", 특허공고 제288904호(2001.6.1) "전기로 제강 분진 유가금속 회수방법", 등록특허 제554974호(2006.2.17) "제강 더스트중의 유가금속 회수방법"들이 개시된 바 있다.

여기에 개시된 기술들은 제강 분진에 포함된 아연 회수를 위해 탄산염을 첨가한 수용액 중에서 반응시켜 침전후 회수하거나 제강 분진을 펠릿형태로 가공한 후 환원시켜 증류에 의해 분리하거나 혹은 점결제와 알루미늄 드로스를 배합한 후 단광으로 만들고 이 단광을 용융환원시켜 회수하거나 혹은 산화아연으로 회수하는 등 열야금학적 방법, 습식야금학적 방법, 전해법, 표면처리법 등 다양한 방식으로 전개되어 왔다.

그러나, 이와 같은 방법들은 처리에 따른 과다한 비용이 발생되어 비경제적일 뿐만 아니라 2차 오염물질을 발생시키는 등 또다른 폐해를 낳았으며, 아연의 경우 제강 분진에 함유된 양이 적어 저비용, 고효울적으로 회수할 수 있는 마땅한 방법이 아직까지는 개시되지 못하고 있는 실정이다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출한 것으로, 제강공정에서 발생되는 제강 분진에 특히 아연이 많이 함유된 다른 폐기물을 적정비율로 첨가 혼합하여 제강 분진의 아연 함량을 회수가 용이한 28중량% 이상으로 높여 저렴하고 간단한 방식으로 아연을 회수할 수 있도록 한 아연 제련용 제강 분진 및 그 제조방법을 제공함에 그 주된 해결 과제가 있다.

본 발명은 상기한 해결 과제를 달성하기 위한 수단으로, 제강 분진에, 아연이 30중량% 이상 함유된 폐기물을 1:3~10의 비율로 첨가혼합하여, 아연의 총함량이 28중량% 이상이 되도록 된 아연 제련용 제강 분진을 제공한다.

이때, 상기 제강 분진은 제철소의 제강공장에서 발생된 제강 분진 혹은 전기로 공장에서 발생된 제강 분진인 것에도 그 특징이 있다.

그리고, 상기 아연이 30중량% 이상 함유된 폐기물은, 폐수처리 오니, 아연이 함유된 폐페인트, 아연이 함유된 합금의 용해공정에서 발생되는 슬래그중 하나 이상인 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 아연이 함유된 합금의 용해공정에서 발생되는 슬래그는, 황동용해분진 또는 황동볼밀분진 또는 아연볼밀분진인 것에도 그 특징이 있다.

뿐만 아니라, 본 발명은 상기한 해결 과제를 달성하기 위한 수단으로, 수거된 제강 분진을 정량하는 단계와; 아연이 30중량% 이상 함유된 폐기물을 수거하여 건조하고 파쇄하여 상기 제강 분진의 입경과 유사하게 하는 단계와; 상기 제강 분진과 아연이 30중량% 이상 함유된 폐기물을 1:3~10의 비율로 첨가 혼합하여 혼합물에 함유된 아연의 총함량이 28중량% 이상이 되도록 하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 아연 제련용 제강 분진 제조방법도 제공한다.

아울러, 상기 제조방법에서 사용되는 아연이 30중량% 이상 함유된 폐기물은 상기 제강 분진의 조성에 나오는 것과 동일하고, 또한 아연이 함유된 합금의 용해 공정에서 발생되는 슬래그의 종류도 앞서 설명한 것과 동일하다.

본 발명은 제강 분진에 포함된 유가금속중 특히 아연을 저렴하면서도 간단 용이하게 회수할 수 있고, 그에 따라 자원의 낭비를 막고 재활용할 수 있음 물론 환경오염을 방지하는 효과를 제공한다.

이하에서는, 본 발명에 따른 아연 제련용 제강 분진 및 그 제조방법을 첨부도면을 참고하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

먼저, 본 발명에 따른 아연 제련용 제강 분진은 아연의 총함량이 28중량% 이상이 되도록 하여 통상적인 회수방법을 통해서도 효율적이고 경제적으로 회수할 수 있도록 구성된다.

즉, 경제적인 아연 회수를 위해서는 적어도 제강 분진내에 28중량% 이상, 바람직하기로는 45중량% 이상의 아연이 함유되어 있어야 하는데 이를 위해, 폐기처리되는 폐기물들중 아연함량이 높은 것들을 선택하여 이들 폐기물을 1:3~10의 비율로 상기 제강 분진에 첨가혼합하여 아연의 총함량이 28중량% 이상이 되도록 구성할 수 있다.

이때, 상기 폐기물들은 적어도 아연 함량이 30중량% 이상은 되어야 함이 바람직한데, 이는 제강 분진에 함유되어 있는 아연의 함량이 10~25중량% 밖에 되지 않으므로 최소 30중량% 이상의 아연 함량을 갖는 다른 폐기물들이 혼합되어야만 적어도 본 발명이 요구하는 28중량% 이상의 총 아연함량을 가진 제강 분진과 폐기물 의 혼합물이 만들어질 수 있기 때문이다.

덧붙여, 아연의 총함량이 45중량% 이상이 되게 되면 직접 아연광석대용으로 사용할 수 있고, 45중량% 이하 28중량% 이상이면 전처리공정을 통해 45중량% 이상으로 상향시킨 후 아연광석대용으로 사용될 수 있다.

아울러, 상기 아연이 30중량% 이상 함유된 폐기물들은 폐수처리 오니, 아연이 함유된 폐페인트 또는 아연이 함유된 합금의 용해공정에서 발생되는 슬래그들이 될 수 있다.

여기에서, 특히 아연이 함유된 합금의 용해공정에서 발생되는 슬래그들은 황동의 용해 및 합금과정에서 발생되는 분진인 황동용해분진; 그리고 황동 및 아연합금의 용해, 합금과정에서 발생되는 슬래그를 재처리(볼밀)할 때 생기는 분진으로 황동볼밀분진, 아연볼밀분진 등이 될 수 있다.

뿐만 아니라, 이들 분진들에 함유된 아연 함량은 황동용해분진의 경우 50~55중량%, 황동볼밀분진의 경우 50~65중량%, 아연볼밀분진의 경우도 50~65중량% 정도 함유되어 있음이 확인되고 있어 본 발명이 요구하는 조건을 모두 충족하고 있음을 알 수 있다.

나아가, 상기 제강 분진과 수거된 폐기물들중 하나 이상의 것들은 1:3~10의 비율로 첨가혼합되도록 혼합비를 조절하여 회수시 경제적 가치를 가질 수 있도록 혼합물내 총 아연 함량이 최소 28중량% 이상이 되도록 하기 위한 것이다.

이하, 본 발명에 따른 제강 분진 제조방법을 도 1에 의거하여 설명하기로 한다.

본 발명 제강 분진을 제조하기 위해, 먼저 제철소의 제강공장이나 전기로 제강공정에서 제강공정 수행시 생기는 제강 분진을 수거한 다음 일정량의 단위로 정량화하는 단계가 수행된다(S100).

상기 정량화 단계(S100)는 후술되는 폐기물들과의 혼합비를 보다 용이하게 조절하여 혼합물에 함유될 아연의 총함량이 적어도 28중량% 이상을 유지할 수 있도록 하기 위함이다.

상기 정량화 단계(S100)를 거쳐 제강 분진이 정량화 되면, 아연이 함유된 다른 폐기물들 이를테면, 앞서 설명하였던 폐수처리 오니, 아연이 함유된 폐페인트 또는 아연이 함유된 합금의 용해공정에서 발생되는 슬래그, 즉 황동용해분진, 황동볼밀분진, 아연볼밀분진 등을 수거한 후 건조하고, 이어 건조된 폐기물들을 파쇄하여 상기 제강 분진과 유사한 입경을 갖도록 가공하는 단계(S200)를 수행하게 된다.

이때, 상기 가공 단계(S200)는 볼크러셔 등의 공지된 파쇄기를 통해 파쇄됨이 바람직하고, 스크린을 통해 특정 크기로 스크리닝함으로써 상기 제강 분진과 대응되는 입경을 갖는 폐기물들을 선별할 수 있다.

이와 같이 하여, 폐기물을 파쇄하는 가공 단계(S200)가 완료되면 파쇄된 폐기물들을 정량화된 제강 분진을 기준으로 1:3~10의 비율로 혼합하는 단계(S300)를 수행하게 된다.

상기 혼합 단계(S300)는 혼합비율에 따라 제강 분진과 폐기물 분진을 호퍼에 투입하고, 호퍼의 하단에 마련된 스크류에 의해 교반되면서 혼합된 후 이송되어 수집통에 수집될 수 있도록 함이 바람직하다.

이때, 혼합되는 상기 페기물들은 앞서 제시된 것들을 단독 혹은 둘 이상 혼합하여 사용될 수도 있음은 물론이다.

이렇게 함으로써, 본 발명이 필요로 하는 제강 분진을 제조할 수 있으며, 제조된 제강 분진에 함유된 아연의 총함량은 28중량% 이상에 이르게 된다.

따라서, 본 발명에 따르면 아연 함량이 적어도 28중량% 이상 함유하고 있으므로 통상적인 아연 회수방법으로 회수처리하여도 경제적 효용성을 갖게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 아연 제련용 제강 분진 제조방법을 보인 플로우챠트이다.

Claims (8)

1. 제강 분진에,

   아연이 30중량% 이상 함유된 폐기물을 1:3~10의 비율로 첨가혼합하여,

   아연의 총함량이 28중량% 이상이 되도록 된 아연 제련용 제강 분진.
2. 청구항 1에 있어서;

   상기 제강 분진은 제철소의 제강공장에서 발생된 제강 분진 혹은 전기로 공장에서 발생된 제강 분진인 것을 특징으로 하는 아연 제련용 제강 분진.
3. 청구항 1에 있어서;

   상기 아연이 30중량% 이상 함유된 폐기물은, 폐수처리 오니, 아연이 함유된 폐페인트, 아연이 함유된 합금의 용해공정에서 발생되는 슬래그중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 아연 제련용 제강 분진.
4. 청구항 3에 있어서;

   상기 아연이 함유된 합금의 용해공정에서 발생되는 슬래그는, 황동용해분진 또는 황동볼밀분진 또는 아연볼밀분진인 것을 특징으로 하는 아연 제련용 제강 분진.
5. 수거된 제강 분진을 정량하는 단계와;

   아연이 30중량% 이상 함유된 폐기물을 수거하여 건조하고 파쇄하여 상기 제강 분진의 입경과 유사하게 하는 단계와;

   상기 제강 분진과 아연이 30중량% 이상 함유된 폐기물을 1:3~10의 비율로 첨가 혼합하여 혼합물에 함유된 아연의 총함량이 28중량% 이상이 되도록 하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 아연 제련용 제강 분진 제조방법.
6. 청구항 5에 있어서;

   상기 제강 분진은 제철소의 제강공장에서 발생된 제강 분진 혹은 전기로 공장에서 발생된 제강 분진인 것을 특징으로 하는 아연 제련용 제강 분진 제조방법.
7. 청구항 5에 있어서;

   상기 아연이 30중량% 이상 함유된 폐기물은, 폐수처리 오니, 아연이 함유된 폐페인트, 아연이 함유된 합금의 용해공정에서 발생되는 슬래그중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 아연 제련용 제강 분진.
8. 청구항 7에 있어서;

   상기 아연이 함유된 합금의 용해공정에서 발생되는 슬래그는, 황동용해분진 또는 황동볼밀분진 또는 아연볼밀분진인 것을 특징으로 하는 아연 제련용 제강 분진.

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