KR20100088309A - Method for recovering metal zinc from material containing zinc - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 아연함유 산업 부산물과 같은 아연 함유물로부터 금속 아연을 회수하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 증발부와 아연회수부에 온도차이를 부여하고 전계를 적절한 조건으로 인가함으로써 보다 효율적이고 보다 경제적이고 보다 단순하게 아연 함유물로 부터 금속아연을 회수하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for recovering metal zinc from zinc-containing products, such as by-products containing zinc, more specifically, by providing a temperature difference to the evaporation section and the zinc recovery section and applying an electric field under appropriate conditions. Economically and more simply, a method for recovering metal zinc from zinc content.
일반적으로, 아연을 제련하는 방법으로서는 크게 건식법과 습식법으로 대별되며, 건식법은 로의 형태 및 가열원의 종류에 따라 수평증류법, 수직증류법, 전열증류법, 전열로법 등으로 분류되나 현재는 여러 가지면에서 장점을 가지고 있는 수직형의 수직증류법 또는 전열증류법이 상용화되어 가동되고 있다.In general, the method of smelting zinc is roughly divided into dry and wet methods, and dry methods are classified into horizontal distillation method, vertical distillation method, electrothermal distillation method, and electrothermal furnace method according to the type of furnace and heating source. Vertical vertical distillation method or electrothermal distillation method which has a commercialization is commercially operated.
이들 방법에 사용되고 있는 함 아연 원료는 주로 철강 산업에서 배출되는 아연 함유 더스트가 주종을 이루고 있다[EU Pat.0889141,(1991)].Zinc-containing raw materials used in these methods are mainly composed of zinc-containing dust emitted from the steel industry (EU Pat. 0889141, (1991)).
한편, 최근 자동차 산업에서 방청이 강화되고, 차체를 구성하는 강판 대부분에 아연도금 강판을 사용하게 됨으로써 아연도금 강판 스크랩의 발생량이 급격히 증가하게 되어 이의 효율적인 리싸이클링에 관심이 모아지고 있다.Meanwhile, in recent years, antirust has been strengthened in the automobile industry, and the use of galvanized steel for most steel sheets constituting the vehicle body has led to a rapid increase in the amount of scrap of galvanized steel sheet, which has attracted attention for its efficient recycling.
아연도금 강판은 도금층 하부의 강판이 순철에 가까운 고순도 강판이기 때문에 주철용 강판으로서 유효하게 재사용될 수 있지만, 재사용시 용해공정, 특히 저주파 용해로에서 아연재가 다량으로 발생되고, 용해로 벽에 아연이 침투하여 코일에 석출되어 코일을 단락시키고, 또한 로벽의 수명을 현저히 저하시키는 문제 등을 유발하고 있다.The galvanized steel sheet can be effectively reused as a cast iron steel sheet because the steel plate under the plating layer is high purity steel close to pure iron, but when reused, a large amount of zinc material is generated in the melting process, especially a low frequency melting furnace, and zinc penetrates into the furnace wall. This causes the coil to short-circuit, short-circuits the coil, and significantly lowers the life of the furnace walls.
이러한 문제를 해결하지 않으면 아연도금 강판은 저급강 스크랩으로서 전로 제강용 철 스크랩으로만 사용될 수 밖에 없어 철자원 재활용 측면에서도 큰 손실을 초래하게 된다. If this problem is not solved, the galvanized steel sheet is a low grade steel scrap and can only be used as an iron scrap for converter steelmaking, causing a great loss in terms of iron resource recycling.
이러한 문제점을 해결하기 위해 제시된 방법이 아연도금 강판 용해 공정 이전에 아연을 제거, 회수하는 방법들이 제안 되어있다.In order to solve this problem, methods to remove and recover zinc before the galvanized sheet melting process have been proposed.
그 대표적인 것으로는 황산등의 산으로 용해, 제거하는 추출법(일본특개 평5-9607), 알카리 용액중에서 전해 제거하는 전해법(US 005106467), 강판을 가열, 아연을 증발시켜 제거하는 증발법(일본특개 평 5-70855, 일본특개 평 5-148552, 일본특개 평 5-125458, 일본특개2006-37146, EU pat. 0566451)등이 있다.Typical examples are extraction methods for dissolving and removing with acids such as sulfuric acid (Japanese Patent Publication No. Hei 5-9607), electrolytic methods for electrolytic removal in alkaline solutions (US 005106467), and evaporation methods for heating and heating the steel sheet to evaporate zinc (Japan). Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-70855, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-148552, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-125458, Japanese Patent Application Laid-Open 2006-37146, EU Pat. 0566451).
상기한 추출법 및 전해법은 산 및 알카리를 사용하는 습식법으로서, 폐수가 발생되어 폐수처리 설비의 추가 운영 및 2차적인 환경 공해 문제를 유발할 수 있다는 문제점을 가지고 있다.The extraction method and the electrolytic method are wet methods using acid and alkali, and have a problem in that waste water is generated to cause further operation of waste water treatment facilities and secondary environmental pollution problems.
반면에, 증발법은 물을 사용하지 않는다는 점, 그리고 아연 회수 후 남는 강판 스크랩이 고온으로 가열된 상태이기 때문에 주물용 철원으로 직접 투입 사용할 경우 에너지를 절감할 수 있다는 이점을 가지고 있다.On the other hand, since the evaporation method does not use water, and the steel scrap left after zinc recovery is heated to a high temperature, it has an advantage of saving energy when directly used as an iron source for casting.
증발법에 의해 아연을 회수하는 방법으로서는 회전로내에 장입한 아연도금 강판을 산소-가연성 버너로써 가열, 산화하여 후속장치인 집진장치에서 산화아연 분말로 회수하는 방법(한국특허공개 1993-0021804, EP 0566451A1)이 제안되어 있다. As a method for recovering zinc by the evaporation method, a zinc-plated steel sheet charged into a rotary furnace is heated and oxidized with an oxygen-combustible burner to be recovered as zinc oxide powder in a dust collector, which is a subsequent device (Korean Patent Publication No. 1993-0021804, EP 0566451A1) has been proposed.
또한, 아연을 함유하고 있는 철강 더스트에 환원성 물질을 첨가하고, 대기 분위기중에서 가열에 의해 염소를 우선 제거한 후 0.001-20torr 진공 분위기하에서 순차적으로 2차, 3차 가열에 의해 납과 아연을 회수하는 방법도 제안되어 있다.In addition, a reducing material is added to zinc-containing steel dust, and chlorine is first removed by heating in an atmospheric atmosphere, and then lead and zinc are sequentially recovered by secondary and tertiary heating under a 0.001-20 torr vacuum atmosphere. Is also proposed.
또한, 아연 도금강판 스크랩을 진공 하에서 가열, 증발하고 증발된 아연을 진공펌프에 의해 냉각 콘덴서측으로 흡입하여 금속 아연을 응축,회수시키는 방법(일본특개 평 5-70855), 외열식 로타리 킬른에서 비산화성 가스로 일산화탄소(CO)와 이산화탄소(CO2)가 적정비로 혼합된 가스 분위기 하에서 가열, 증발하는 방법(일본특개 평 5-125458), 처리용기를 진공펌프로 감압 배기한 후 불활성 가스를 도입하여 가열하고 가열 도중에 메탄올을 도입하여 메탄올의 분해 산물인 일산화탄소와 수소에 의해 환원성 분위기를 유도하여 아연을 회수하는 방법도 제안되어 있다. In addition, a method of heating and evaporating a galvanized steel scrap under vacuum and sucking the evaporated zinc to the cooling condenser side by a vacuum pump to condense and recover metal zinc (Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-70855), non-oxidizing properties in an external rotary kiln A method of heating and evaporating under a gas atmosphere in which carbon monoxide (CO) and carbon dioxide (CO 2 ) are mixed at an appropriate ratio as a gas (Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-125458). In addition, a method of recovering zinc by introducing methanol during the heating and inducing a reducing atmosphere with carbon monoxide and hydrogen, which are decomposition products of methanol, has also been proposed.
상기에서 제안된 금속 아연형태로 회수하는 증류법들의 공통적인 프로세스는 증발된 아연의 산화를 방지하기 위해 비산화성 가스분위기 또는 적정 압력의 진공조건 하에서 가열원에 의해 강판을 가열하여 아연을 증발시키고, 증발된 아연을 반 응기 상부 또는 측면으로 진공펌프에 의해 유도시키며, 유도된 증발 아연 기체를 냉각 콘덴서에서 응축시켜 용융아연 형태로 회수하거나 수냉식 회수기를 통해 회수하는 것이다.The common process of the distillation methods to recover in the form of metal zinc proposed above is to evaporate zinc by heating the steel sheet by a heating source under a non-oxidizing gas atmosphere or a vacuum under moderate pressure to prevent oxidation of the evaporated zinc. Zinc is guided to the top or side of the reactor by a vacuum pump, and the induced evaporated zinc gas is condensed in a cooling condenser and recovered in molten zinc form or recovered through a water-cooled recoverer.
상기와 같이 용융 아연형태로 회수된 아연은 필요 시기에 계외로 배출하여 소정의 형상으로 주조(casting)하여 각종 원부자재로 재활용하고 있다. As described above, the zinc recovered in the form of molten zinc is discharged out of the system at a necessary time, cast into a predetermined shape, and recycled into various raw and subsidiary materials.
이때 증발된 기체를 회수하는 냉각 콘덴서는 일정온도로 유지되고 있는 용융 금속아연을 회전 로터(Rotor)에 의해 스프래쉬(splash)시켜 증기상 아연과 접촉시켜 응축시키는 복잡한 구조로 되어 있다.At this time, the cooling condenser recovering the evaporated gas has a complicated structure in which molten metal zinc, which is maintained at a constant temperature, is splashed by a rotary rotor and contacted with vapor phase zinc to condense.
상기한 종래의 증발법에 의한 아연 회수방법은 적정 진공 조건하에서 비산화성 가스를 도입하고, 특별하게 설계된 구조의 냉각 콘덴서, 즉 용융 금속 아연을 스프래쉬시켜 회수시키는 방법을 채택하고 있기 때문에 구조가 복잡할 뿐만 아니라 적정 진공조건을 유지하기 위한 진공펌프 등의 부대설비가 필요하고, 공정이 복잡할 뿐만 아니라 스프래쉬된 용융 아연 금속과의 접촉에 의한 아연 회수이기 때문에 증발아연 가스를 100% 회수할 수 없어 증발된 아연 일부는 콘덴서 이후 공정에서 아연 분말형태로 얻어지는 문제점을 갖고 있다.The conventional method for recovering zinc by the evaporation method described above is complicated because it adopts a method of introducing a non-oxidizing gas under a suitable vacuum condition and using a specially designed cooling condenser, that is, a method of recovering by splashing molten metal zinc. In addition to this, additional equipment such as a vacuum pump is required to maintain proper vacuum conditions, and the process is not only complicated, but also zinc recovery by contact with splashed molten zinc metal. Some of the evaporated zinc has a problem that is obtained in the form of zinc powder in the post-condenser process.
본 발명은 아연 함유물을 가열 및 증발시켜 금속아연을 회수하는 방법에 있어서 증발부와 아연회수부에 온도차이를 부여하고 전계를 적절한 조건으로 인가함으로써 보다 효율적이고 보다 경제적이고 보다 단순하게 아연 함유물로 부터 금속아연을 회수하는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.The present invention is a method for recovering metal zinc by heating and evaporating a zinc-containing product by applying a temperature difference to the evaporation unit and the zinc recovery unit and applying an electric field to the appropriate conditions, more efficient, more economical and simpler zinc-containing To provide a method for recovering the metal zinc from, the purpose is.
이하, 본 발명에 대하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated.
본 발명은 아연 함유물을 가열 및 증발시켜 금속아연을 회수하는 방법으로서, The present invention is a method for recovering metal zinc by heating and evaporating a zinc-containing,
아연 함유물을 가열하여 아연을 증발시키는 증발부 및 증발된 아연을 회수하는 아연 회수부를, 증발된 아연이 소통할 수 있도록 서로 연통되고 또한 하나의 닫힌계(closed system)로 구성하는 단계;Heating the zinc content to evaporate zinc, and a zinc recovery part for recovering the evaporated zinc, comprising: communicating with each other so that the vaporized zinc can communicate with each other and forming a closed system;
상기 증발부에서 비산화성 가스분위기 하에서 아연 함유물을 가열하여 아연을 증발시키는 단계; 및 Evaporating zinc by heating the zinc content in a non-oxidizing gas atmosphere in the evaporator; And
상기 아연 회수부에서 상기와 같이 증발된 아연을 회수하는 단계를 포함하고,Recovering zinc evaporated as described above in the zinc recovery unit;
상기 아연회수부의 온도는 상기 증발부의 온도 보다 낮게 하고, 그리고 상기 아연 증발 및 회수시 상기 증발부에 (+)전계를, 상기 아연 회수부에 (-)전계를 인 가하는 것을 특징으로 하는 아연 함유물로 부터의 아연 회수방법에 관한 것이다,The temperature of the zinc recovery portion is lower than the temperature of the evaporation portion, and during the evaporation and recovery of zinc, the zinc-containing material, characterized in that to add a (+) electric field to the evaporation part and a (-) electric field to the zinc recovery part To recover zinc from
상술한 바와 같이, 본 발명은 증발부 및 아연 회수부의 분위기를 비산화성 가스 분위기로 유지하고, 증발부 및 아연 회수부에 전계를 적절한 조건으로 인가하고, 아연 회수부의 온도를 증발부의 온도 보다 낮게 유지함으로써 금속 아연 회수율을 현저히 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 보다 경제적이고 또한 아연 회수공정의 장치 구조를 매우 단순화 시킬수 있는 효과가 있는 것이다. As described above, the present invention maintains the atmosphere of the evaporation section and the zinc recovery section in a non-oxidizing gas atmosphere, applies an electric field to the evaporation section and the zinc recovery section under appropriate conditions, and maintains the temperature of the zinc recovery section below the temperature of the evaporation section. By doing so, not only can the metal zinc recovery rate be significantly improved, but it is also more economical and can greatly simplify the apparatus structure of the zinc recovery process.
이하, 본발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명은 아연 함유물을 가열 및 증발시켜 금속아연을 회수하는 방법으로서, 아연 함유물을 가열하여 아연을 증발시키는 증발부 및 증발된 아연을 회수하는 아연 회수부를, 증발된 아연이 소통할 수 있도록 서로 연통되고 또한 하나의 닫힌계(closed system)로 구성하는 단계를 포함한다.The present invention relates to a method for recovering metal zinc by heating and evaporating a zinc content, comprising: an evaporation part for heating a zinc content to evaporate zinc and a zinc recovery part for recovering evaporated zinc, so that the evaporated zinc can communicate. Communicating with each other and comprising a closed system.
본 발명에 따라 구성된 아연 회수장치의 일례가 도 1에 나타나 있다.An example of a zinc recovery apparatus constructed in accordance with the present invention is shown in FIG. 1.
도 1에 나타난 바와 같이, 상기 아연 회수장치(10)은 아연 함유물(1)을 가열하여 아연을 증발시키는 증발부(11), 증발된 아연을 회수하는 아연 회수부(12) 및 증발부(11)및 아연 회수부(12)에 전계를 인가하는 전계인가장치(14)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the
상기 증발부(11)내에는 아연 함유물(1)을 수용하는 반응용기(111)가 구비되 어 있으며, 이 반응용기(111)는 아연 함유물(1)의 형태에 따라 구비되지 않을 수도 있다.The
상기 증발부(11)는 그 외부에 구비되어 아연 함유물을 가열, 증발시키기 위한 가열원(112), 비산화성가스를 증발부(11)내로 공급하기 위한 비산화성가스 공급관(113)을 포함한다.The
상기 반응용기(111) 저부는 아연 함유물의 크기보다 작은 크기의 홀이 하나 내지 다수 개로 형성되어 있다.The bottom of the
상기 아연 회수부(12)는 그 내부에 아연회수판(121) 및 아연을 냉각하기 위한 냉각부(122), 비산화성 가스를 유출시키기 위한 비산화성 가스 유출관(123) 및 냉각수를 순환시키기 위한 냉각수 순환관(124)를 포함한다.The
상기 증발부(11) 및 아연 회수부(12)는 증발된 아연의 소통관계로 연결부(13)에 의해 연결되어 있으며, 하나의 닫힌계(closed system)를 이루도록 구성된다.The
도 1에서, 부호 2는 증발아연가스와 비산화성 가스의 이동방향을 나타내고, 3은 응축, 회수된 금속아연을 나타낸다.In Fig. 1,
도 1의 아연회수장치에서는 상부에 증발부가, 하부에 아연 회수부가 상하로 배치되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 증발부와 아연 회수부가 수평하게 놓이거나 또는 하부에 증발부가, 상부에 아연 회수부가 놓이게 할 수도 있다.In the zinc recovery apparatus of FIG. 1, the evaporation unit is disposed above and below the zinc recovery unit, but the present invention is not limited thereto. For example, the evaporation unit and the zinc recovery unit may be horizontally disposed or evaporated below. In addition, the zinc recovery portion may be placed on the top.
다만, 도 1에서와 같이 상부에 증발부가, 하부에 아연 회수부가 상하로 배치 되도록 증발부와 아연 회수부를 배치하는 것이 바람직하다.However, as shown in FIG. 1, the evaporation unit and the zinc recovery unit are preferably disposed such that the evaporation unit is disposed above and the zinc recovery unit is disposed up and down.
예를 들면, 증발부 직 상부측에 아연회수부를 구성한다면 상대적으로 저온영역에서 응축되는 아연을 회수하기 위해서는 온도 조절이 가능한 특수한 구조의 콘덴서를 채용하여야 한다.For example, if a zinc recovery unit is formed on the upper side of the evaporation unit, a condenser of a special structure capable of temperature control should be employed to recover zinc condensed in a relatively low temperature region.
상기 아연 회수부의 온도는 상기 증발부의 온도 보다 낮게 하고, 그리고 The temperature of the zinc recovery portion is lower than the temperature of the evaporation portion, and
상기 아연 증발 및 회수시 상기 증발부에 (+)전계를, 상기 아연 회수부에 (-)전계를 인가한다.During the evaporation and recovery of zinc, a positive electric field is applied to the evaporation part and a negative electric field to the zinc recovery part.
증발된 아연은 닫힌 반응계(Closed system)에서 온도차에 의한 구동력에 의해 아연증기가 이동하고 응축하게 된다. The evaporated zinc moves and condenses the zinc vapor by the driving force caused by the temperature difference in the closed system.
상기 증발부에서 고온 가열에 의해 증발 및 팽창된 상대적으로 분압이 큰 아연기체는 역학적인 평형상태에 도달하기 위해 저온부, 즉 상대적으로 분압이 적은 아연 회수부로 이동하게 된다. The relatively high partial pressure zinc gas evaporated and expanded by the high temperature heating in the evaporator is moved to the low temperature portion, that is, the zinc recovery portion having a relatively low partial pressure, in order to reach a dynamic equilibrium state.
본 발명에서는 아연 회수부의 온도를, 상기 증발부의 온도 보다 낮게 하면 충분하지만, 아연 회수부의 온도를, 증발부의 온도 보다 50℃이상 낮게 제어하는 것이 바람직하다.In the present invention, the temperature of the zinc recovery unit is sufficient to be lower than the temperature of the evaporation unit, but it is preferable to control the temperature of the zinc recovery unit to be 50 ° C or more lower than the temperature of the evaporation unit.
한편, 본 발명에서는 증발부에서 증발된 아연 증기를 아연 회수부에서 보다 효율적으로 회수하기 위하여 증발부 및 아연 회수부에 각각 전계를 인가해 준다.On the other hand, in the present invention, in order to recover the zinc vapor evaporated in the evaporator more efficiently in the zinc recovery unit, an electric field is applied to the evaporator and the zinc recovery unit, respectively.
즉, 상기 증발부에 (+)전계를, 아연 회수부측에 (-)전계를 인가해 준다.That is, a positive electric field is applied to the evaporation part and a negative electric field is applied to the zinc recovery part.
인가하는 전계의 세기는 증발된 아연 증기가 (+)전기를 띠도록하고, (+)증발 아연 입자가 (-)아연 회수부로 끌리게하는 정전기 인력등을 고려하여 특정하면 충 분하며, 바람직하게는 0.1KV이상, 보다 바람직하게는 0.5KV이상으로 하는 것이 좋다.The strength of the applied electric field is sufficient if it is specified in consideration of the electrostatic attraction that causes the vaporized zinc vapor to have (+) electricity and the (+) evaporated zinc particles are attracted to the (-) zinc recovery unit. 0.1 KV or more, more preferably 0.5 KV or more.
전계는 V/m로서, 인가해주는 전압의 크기에 비례하고, 거리에 반비례하는 값으로서, 상기 증발부에 (+)전계를 가하면 증발된 아연 가스 입자표면은 (+)전기를 띄게 된다. The electric field is V / m, which is proportional to the magnitude of the voltage to be applied and is inversely proportional to the distance. When the positive field is applied to the evaporation unit, the vaporized zinc gas particle surface is positively charged.
(+)전기를 띈 증발 아연 기체 입자는 아연 기류 이동방향에 따라 하부측으로 이동하다가 인가된 전계세기, 즉 (+)전기세기와 (-)전기 세기가 상호 영향을 미치는 거리에 도달하면 상호 정전기 인력에 의해 (+)증발 아연 입자가 (-)아연 회수부로 끌리게 되어 아연 회수부에 집중적으로 회수되게 되는 것이다. The positively charged evaporative zinc gas particles move downward along the direction of movement of the zinc stream, and when the applied electric field strength, i. As a result, the positive (+) evaporated zinc particles are attracted to the negative (-) zinc recovery part and concentrated in the zinc recovery part.
본 발명에서 사용되는 아연 함유물은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 아연 함유 더스트 또는 분말, 아연 함유 성형체, 아연 도금강판 스크랩, 도금강판 코일 및 압축도금강판 스크랩 중의 1종 또는 2종 이상이 바람직하다.The zinc-containing substance used in the present invention is not particularly limited, but one or two or more of zinc-containing dust or powder, zinc-containing molded body, galvanized steel sheet scrap, plated steel coil and compressed plated steel sheet scrap are preferable.
상기와 같이, 상기 증발부에서 아연을 증발시킬 때, 상기 비산화성 가스분위기는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 질소가스 단독 또는 질소와 수소가스의 혼합가스를 사용하는 것이 바람직하다.As described above, when the zinc is evaporated in the evaporator, the non-oxidizing gas atmosphere is not particularly limited, but it is preferable to use nitrogen gas alone or a mixed gas of nitrogen and hydrogen gas.
상기 비산화성 가스분위기로서 질소와 수소가스의 혼합가스를 사용하는 경우, 수소가스의 혼합비는 4%이하로 제한하는 것이 바람직하다.When using a mixed gas of nitrogen and hydrogen gas as the non-oxidizing gas atmosphere, the mixing ratio of hydrogen gas is preferably limited to 4% or less.
고온에서 가열, 증발된 아연 기체는 매우 활성이 높기 때문에 극히 적은량의 산소가 존재하더라도 반응하여 산화 아연형태로 생성되어 지기 때문에 금속 아연형태로 회수하기 위해서는 완전한 비산화성 분위기의 제어가 매우 중요하다.Since zinc gas heated and evaporated at a high temperature is very active, it reacts even in the presence of a very small amount of oxygen and is produced in the form of zinc oxide. Therefore, it is very important to control the complete non-oxidizing atmosphere in order to recover the metal zinc.
수소 가스는 환원력이 가장 우수한 가스로서, 반응기내에 존재하는 산소와 최우선적으로 반응하여 산소를 소모, 제거시키기 때문에 완전한 비산화성 분위기를 유지할 수 있어 증발 아연을 모두 금속 아연형태로 회수할 수 있게 된다. Hydrogen gas is the gas having the best reducing power, and it reacts with oxygen existing in the reactor first and consumes and removes oxygen, thus maintaining a completely non-oxidizing atmosphere, thereby recovering all evaporated zinc in the form of metal zinc.
상기와 같이 질소가스와 수소가스의 혼합가스를 사용할 경우에는 수소 가스 혼합비를 4%이하로 제어하는 것이 바람직한데, 그 이유는 수소가스 혼합비가 4%를 초과할 경우에는 폭발할 가능성이 있기 때문이다. As described above, when using a mixed gas of nitrogen gas and hydrogen gas, it is preferable to control the hydrogen gas mixing ratio to 4% or less because there is a possibility of explosion when the hydrogen gas mixing ratio exceeds 4%. .
본 발명에서는 아연 함유물의 형태에 따라서 증발부에 반응용기를 위치시키고, 이 반응용기에 아연 함유물을 장입하여 증발시키거나 또는 반응용기를 사용하지 않고 그대로 증발부에 아연 함유물을 적재하여 사용할 수도 있다. According to the present invention, the reaction vessel may be placed in the evaporation unit according to the form of the zinc inclusion, and the zinc content may be loaded into the reaction vessel to evaporate or the zinc inclusion may be loaded as it is without using the reaction vessel. have.
즉, 본 발명에서는 상기 아연 함유물이 더스트나 입자형태일 경우에는 증발부에 반응용기를 위치시키고 이 반응용기에 상기 아연 함유물을 장입하여 아연을 증발시키고, 그리고 상기 아연 함유물이 아연함유 성형체 형태일 경우에는 상기 아연 함유성형체을 반응용기내에 장입하거나 또는 반응용기를 사용하지 않고 증발부에 적재한 후 증발시킬 수 있다.That is, in the present invention, when the zinc content is in the form of dust or particles, the reaction vessel is placed in an evaporation section, the zinc content is charged into the reaction vessel, and zinc is evaporated, and the zinc content is a zinc-containing molded body. In the case of the form, the zinc-containing molded body may be charged into the reaction vessel or loaded into the evaporation unit without using the reaction vessel and then evaporated.
상기 아연함유 성형체로는 아연 함유 더스트를 적정한 방법에 의해 성형한 As the zinc-containing molded body, a zinc-containing dust is molded by an appropriate method.
브리켓등을 들 수 있다.Briquettes etc. are mentioned.
상기 반응용기의 재질은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 내열강재 또는 그라파이트(graphite)가 바람직하며, 보다 바람직한 재질은 그라파이트이다.The material of the reaction vessel is not particularly limited, but heat-resistant steel or graphite is preferable, and a more preferable material is graphite.
일반 강재를 반응용기로 사용할 경우에는 반복되는 열이력 및 고온의 영향으로 사용 수명이 짧아지게 되고, 내열강재를 반응용기로 사용하는 경우에는 열 이력 및 고온의 영향은 덜 받으나 함아연 물질로부터 증발된 아연이 용기와 반응하여 합금을 형성하게 될 우려가 있다.When using ordinary steel as a reaction vessel, the service life is shortened due to repeated heat history and high temperature. When using heat resistant steel as a reaction vessel, the heat history and high temperature are less affected. The zinc may react with the container to form an alloy.
그라파이트를 반응용기로 사용하는 경우에는 그라파이트가 무기물질이므로 고온에서의 반복 사용에도 열화가 발생되지 않을 뿐만 아니라 증발 금속 아연과의 반응도 일어나지 않는 반영구적이므로, 보다 바람직한 반응용기의 재질은 그라파이트이다,In the case of using graphite as a reaction container, since graphite is an inorganic material, since it does not deteriorate even after repeated use at high temperature and does not react with evaporated metal zinc, the material of the reaction container is more preferable.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples.
(실시예)(Example)
두께 0.5mm 아연도금 강판을 절단기로 절단하여 3cm x 3cm정도의 크기로 준비한 후, 하기 표 1과 같이, 두께 10mm 내열강재 또는 그라파이트 재질로 이루어진 원통형 반응용기내에 2Kg을 장입하고 반응용기 뚜겅을 밀폐한 다음, 반응용기의 증발부에 위치시켰다. After cutting the 0.5mm thick galvanized steel sheet with a cutter to prepare a size of about 3cm x 3cm, as shown in Table 1, 2Kg was charged into a cylindrical reaction vessel made of a 10mm thick heat-resistant steel or graphite material, and the reaction vessel lid was sealed. Next, it was placed in the evaporation part of the reaction vessel.
상기 반응용기는 Φ50mm정도 크기의 하부 홀(hole)을 겸비하고 있는 용기를 사용하였다. The reaction vessel was used as a vessel having a lower hole (Φ 50mm size).
증발부 직하부에는 증발된 아연을 회수할 수 있는 지름 약 10cm정도 크기의 플래이트(flat)한 원판을 아연회수부상에 위치시켰으며, 아연 회수부판을 냉각시킬수 있도록 냉각수를 순환시켰다. Directly below the evaporator, a flat plate having a diameter of about 10 cm, which can recover the evaporated zinc, was placed on the zinc recovery section, and the cooling water was circulated to cool the zinc recovery plate.
승온 전에 하기 표 1에서와 같이 질소가스 또는 3.5% 수소와 96.5% 질소의 혼합가스를 2L/분의 유량으로 흘려주어 질소가스 또는 3.5% 수소와 96.5% 질소의 혼합가스로 충분히 퍼징시켜 불활성 분위기로 전환한 후 승온에서부터 반응 완료시까지 질소가스 또는 3.5% 수소와 96.5% 질소의 혼합가스를 계속 흘려주면서 가열하였다.Before raising the temperature, nitrogen gas or a mixture of 3.5% hydrogen and 96.5% nitrogen was flowed at a flow rate of 2 L / min, and sufficiently purged with nitrogen gas or a mixed gas of 3.5% hydrogen and 96.5% nitrogen to obtain an inert atmosphere. After the conversion, heating was continued while flowing nitrogen gas or a mixed gas of 3.5% hydrogen and 96.5% nitrogen from the elevated temperature to the completion of the reaction.
이때, 하기 표 1에서와 같이 가열,증발부에 전계를 인가하지 않거나(비교예 2), 가열,증발부에(+)전계, 아연회수부측에 (-)전계를 연결하고 약 4.0KV세기를 인가하면서(발명예 1, 2 및 3) 또는 가열,증발부에 (-)전계, 아연회수부측에 (+)전계를 연결하고 약 4.0KV세기를 인가하면서(비교예2) 자기 집중형 페라이트 코어가 장착된 유도가열장치를 이용하여 최대출력 7KW로 1050℃까지 승온시키고 40분간 유지시켜 반응을 종료하였다.At this time, as shown in Table 1, the electric field is not applied to the heating and evaporation part (Comparative Example 2), or the negative electric field is connected to the heating and evaporation part (+) field and the zinc recovery part side. While applying (Inventive Examples 1, 2 and 3) or by connecting a (-) electric field to the heating and evaporation part and a positive electric field to the zinc recovery part and applying about 4.0 KV intensity (Comparative Example 2) The reaction was terminated by raising the temperature to 1050 ° C. with a maximum output of 7KW and maintaining it for 40 minutes.
반응 후 아연 회수부측에서 회수된 금속 아연시료를 비롯하여, 발명예 1 및 비교예1및 2의 경우에는 반응기내 각 부분에서 회수된 아연 시료의 무게를 측정하고, 아연 회수부측에서 회수된 아연으로부터 전계효과를 판단하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. In the case of Inventive Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, the weight of the zinc sample recovered from each part of the reactor was measured, including the metal zinc sample recovered from the zinc recovery part after the reaction, and the electric field was recovered from the zinc recovered from the zinc recovery part. The effects were judged and the results are shown in Table 2 below.
상기 회수된 아연 및 잔여 생철의 성분분석은 EDX로 실시하였다.Component analysis of the recovered zinc and residual tin was carried out by EDX.
시편No.
Specimen No.
재질Reaction vessel
material
(g)Input scrap amount
(g)
시편No.
Specimen No.
스크랩양(g)Remaining after reaction
Scrap amount (g)
아연량
(g)evaporation
Amount of zinc
(g)
상기 표 1에 나타낸 바와같이, 본 발명의 전계인가, 즉 아연을 함유하고 있는 물질을 가열, 증발하는 증발부에 (+)전계를 인가하고, 증발된 아연을 회수하는 아연 회수부측에 (-)전계를 인가한 경우(발명예1)에는 총 금속 아연 회수율이 91.49%이고, 아연회수부측에서의 아연회수율은 약 79%임을 알 수 있다.As shown in Table 1 above, the positive field is applied to the evaporation unit for heating or evaporating the substance containing zinc, that is, the zinc recovery unit for recovering evaporated zinc. In the case of applying an electric field (Invention Example 1), the total metal zinc recovery was 91.49%, and the zinc recovery at the zinc recovery side was about 79%.
상기한 발명예(1)의 총 금속 아연 회수율 및 아연회수부측에서의 아연회수율을 전계인가 방향을 발명예(1)과 반대로 인가한 경우(비교예 1) 및 전계를 인가하지 않은 경우(비교예 2)의 총 금속 아연회수율 및 아연 회수부측에서의 아연회수율과 각각 비교하면, 발명예(1)의 경우가 비교예 (1) 및 (2)에 비하여 총 아연 금속 회수율은 약 6%, 아연 회수부측에서의 아연회수율은 약 15~20% 정도 향상됨을 알 수 있다.When the total metal zinc recovery rate of the invention example (1) and the zinc recovery rate on the zinc recovery part side were applied with the electric field application direction opposite to the invention example (1) (comparative example 1), and the electric field was not applied (comparative example 2) Compared with the total metal zinc recovery rate and the zinc recovery rate at the zinc recovery part, respectively, the case of the invention example (1) is about 6% and the zinc recovery part side is higher than the comparative examples (1) and (2). Zinc recovery can be seen that about 15 to 20% improved.
또한, 회수된 아연 금속 및 잔여 생철을 EDX로 분석해 본 결과 회수아연은 순수 아연 금속으로 확인되었으며, 생철 또한 순수 Fe로 확인되었다. In addition, as a result of analyzing the recovered zinc metal and residual tin iron by EDX, the recovered zinc was confirmed to be pure zinc metal, and the iron was also confirmed to be pure Fe.
이와 같이, 전계 인가시 특히 전계인가 방향이 매우 중요한 역할을 한다는 것을 확인할 수 있다.As such, it can be seen that the electric field application direction plays a very important role in applying the electric field.
한편, 반응용기 재질로 그라파이트 재질을 사용하고, 비산화성 가스로서 질소가스를 단독으로 사용하는(발명예 2) 및 수소 가스가 3.5% 혼합된 질소 및 수소 혼합가스를 사용하는 경우(발명예 3)에는 아연 회수부측에 회수된 아연의 회수율은 각각 80.8% 및 82.5%이고, 회수총량은 각각 96.64% 및 97.5%임을 알 수 있다.On the other hand, when a graphite material is used as the reaction vessel material, nitrogen gas is used alone as a non-oxidizing gas (Invention Example 2), and when a nitrogen and hydrogen mixed gas containing 3.5% hydrogen gas is used (Invention Example 3). It can be seen that the recovery of zinc recovered on the zinc recovery side is 80.8% and 82.5%, respectively, and the total recovery is 96.64% and 97.5%, respectively.
이러한 발명예 2 및 3은 반응용기 재질로서 내열강재를 사용하고 질소가스를 단독으로 사용한 발명예(1)에 비하여 아연 회수부에 회수된 회수율은 약간 높은 값을 나타내고, 특히 아연 회수 총량은 5-6% 상승함을 알 수 있다.Inventive Examples 2 and 3 show a slightly higher recovery rate in the zinc recovery unit than inventive example (1) using a heat-resistant steel as the reaction vessel material and nitrogen gas alone, and the total amount of zinc recovery is 5- 6% increase.
이것은 반응용기 재질로 내열강재를 사용한 경우에는 증발된 아연 일부가 반응용기 표면과 반응하여 합금화을 초래한 발명예(1)에 비해 금속 아연과 반응하지 않는 그라파이트를 사용한 효과가 나타난 결과로 판단된다.This is judged to be the result of using graphite which does not react with metal zinc, compared to Inventive Example (1), in which a part of evaporated zinc reacted with the surface of the reaction vessel to cause alloying when the heat-resistant steel was used as the reaction vessel material.
또한, 수소가스가 첨가된 혼합가스를 사용한 발명예(3)의 경우에는 일부 표면 산화된 원재료인 아연 도금 강판이 강력한 환원제인 수소가스에 의해 환원된 후 가열, 증발되어 회수에 기여했기 때문에 발명예(1) 및 발명예(3)에 비해 회수 총량에서 보다 높은 값을 나타내게 된것으로 판단된다.In the invention example (3) using the mixed gas to which hydrogen gas was added, the galvanized steel sheet, which is a raw material partially surface oxidized, was reduced by hydrogen gas, which is a strong reducing agent, and then heated and evaporated to contribute to the recovery. Compared with (1) and the invention example (3), it is judged that it showed a higher value in the collection total amount.
상기 실험결과를 종합해 보면, 금속 아연은 전기적으로 중성을 나타내지만 전계를 인가하면 증발된 아연 입자표면은 음전하를 나타내기보다는 양전하를 띄기 쉬워 음전하로 대전되는 아연 회수부측으로 보다 잘 끌리게 되어 아연 회수부측에 수집되는 회수율이 향상된 것으로 판단된다.In summary, the zinc zinc is electrically neutral, but when an electric field is applied, the evaporated zinc particle surface tends to have a positive charge rather than a negative charge, and is more attracted to the zinc recovery portion that is charged with a negative charge. The recovery rate collected on the side seems to have improved.
따라서 증발법에 의해 아연을 함유하고 있는 부산물로부터 아연회수시 증발부에(+)전계를 인가해 증발된 아연기체 입자를 (+)로 대전시키고 아연회수부측에 (-)전계를 인가하여 (-)전기를 띄게하는 시스템으로 구성하면 아연 회수부측의 아연 회수율을 현저히 향상시킬 수 있음을 확실히 확인할 수 있다.Therefore, by the evaporation method, a positive electric field is applied to the evaporation part during zinc recovery from the by-product containing zinc to charge the evaporated zinc gas particles with (+), and a negative electric field is applied to the zinc recovery part to give (- It can be clearly confirmed that the electrical recovery system can significantly improve the zinc recovery rate on the zinc recovery side.
도 1은 본 발명에 부합되는 아연 회수장치의 일례를 나타내는 개략도1 is a schematic view showing an example of a zinc recovery apparatus according to the present invention
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 * Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1 . . . 아연 함유물 3 . . . 응축회수된 금속아연 One . . .
10 . . . 아연 회수장치 11 . . . 증발부 10. . .
12 . . . 아연회수부 14 . . . 전계인가장치 12. . .
111 . . . 반응용기 112 . . . 가열원111. . .
113 . . . 비산화성 가스 공급관113. . . Non-oxidizing gas supply pipe
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