KR20120075332A - Smelting reductant for the use of molten stainless steel and a smelting reduction method using the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A smelting reduction agent for manufacturing stainless steel and smelting reduction using the same are provided to directly charge a by-product containing valuable metal to an electric furnace, thereby efficiently performing a melting of stainless steel. CONSTITUTION: A smelting reduction agent for manufacturing stainless steel smelting reduces valuable metal being contained in a by-product by using a smelting reduction agent. The smelting reduction agent is pulverized body Perot silicon alloy steel containing iron, silicon, carbon, the aluminum etc. A content of the iron is 40 to 50 weight%. A content of the silicon is 50 to 60 weight%. The valuable metal comprises at least one among lime powder, a chrome oxide, a nickel oxide, a manganese oxide, a silicon oxide and an iron oxide.

Description

스테인리스 제강용 용융 환원제 및 이를 이용한 용융 환원법 {SMELTING REDUCTANT FOR THE USE OF MOLTEN STAINLESS STEEL AND A SMELTING REDUCTION METHOD USING THE SAME}MELTING REDUCTANT FOR THE USE OF MOLTEN STAINLESS STEEL AND A SMELTING REDUCTION METHOD USING THE SAME}

본 발명은 스테인리스 제강용 용융 환원제, 상기 환원제를 이용한 유가금속 산화물을 포함하는 부산물의 용융 환원법 관한 것으로, 보다 상세하게는 스테인리스 제강에서 발생하는 다량의 유가금속 산화물 (크롬산화물, 니켈산화물, 망간산화물 및 철산화물 등)을 함유하는 부산물을 스테인리스 제강용 원료로 사용하기 위하여 사용되는 스테인리스 제강용 용융 환원제, 이를 이용한 용융 환원법에 관한 것이다.The present invention relates to a melt reduction method of a stainless steel steel reducing agent, a by-product containing a valuable metal oxide using the reducing agent, and more particularly, a large amount of valuable metal oxides (chromium oxide, nickel oxide, manganese oxide and It relates to a stainless steel steel melting reducing agent used to use by-products containing iron oxides) as raw materials for stainless steelmaking, and a melt reduction method using the same.

통상 스테인리스 제강중, 스크랩, 원료 및 합금철 등을 전기 아크로 용해하여 용강을 제조하는 전기로 공정에서는 고열의 아크가 형성하는 젯트류에 의한 용강 및 슬래그의 비산 또는 용해된 원료가 형성한 산화물의 비산 등으로 인하여 다량의 전기로 분진이 발생한다. 또한, 후속 공정인 AOD와 같은 정련로 단계에서도 다량의 산소 및 아르곤 가스 취입으로 인한 용강 및 슬래그 비산으로 인해 다량의 제강 분진이 발생한다.In the electric furnace process in which molten steel is produced by dissolving scrap, raw materials and ferroalloy with electric arc in stainless steel, usually, molten steel and slag are scattered by jets formed by high-temperature arc or oxides are formed by molten raw material. Etc., dust is generated by a large amount of electricity. In addition, in the refining furnace stage such as AOD, a large amount of steel dust is generated due to molten steel and slag scattering due to a large amount of oxygen and argon gas blowing.

이와 같이 발생하는 스테인리스 제강 분진은 특징적으로 다량의 크롬산화물 (Cr2O3)을 함유할 수 있으며, 기타 니켈산화물 (NiO), 망간산화물 (MnO) 및 철산화물 (Fe2O3) 등을 함유하고 있다. 특히 전기로의 분진에 함유된 크롬산화물은 수용성 6가 크롬산화물로 환경에 매우 유해한 원소이다. 따라서, 스테인리스 제강 과정에서 발생하는 분진은 반드시 크롬산화물을 포함하는 환경에 유해한 금속원소를 일정 농도까지 제거하여 폐기하도록 환경법에 명시되어 있다.The stainless steel dust generated in this way may contain a large amount of chromium oxide (Cr 2 O 3 ), and other nickel oxide (NiO), manganese oxide (MnO) and iron oxide (Fe 2 O 3 ), etc. Doing. In particular, the chromium oxide contained in the dust of an electric furnace is a water-soluble hexavalent chromium oxide, which is a very harmful element to the environment. Therefore, dust generated in the stainless steelmaking process is specified in the environmental law to remove and discard metal elements harmful to the environment containing chromium oxide to a certain concentration.

통상, 스테인리스 제강 분진은, 예컨대 광열로 (SAF: Submerged Arc Furnace) 등에서 가열-용융-환원 처리하는 별도의 처리에 의하여 크롬, 니켈, 망간 및 철 등은 금속상태로 회수하고, 칼슘산화물 (CaO), 실리콘산화물 (SiO2), 알루미늄산화물 (Al2O3) 및 마그네슘산화물 (MgO) 등의 그 밖의 산화물들은 슬래그 형태로 배출되어 폐기 처리된다.Typically, stainless steel dust is recovered in a metal state, for example, chromium, nickel, manganese, iron, and the like by a separate treatment of heat-melting-reduction in a submerged arc furnace (SAF) or the like, and calcium oxide (CaO). Other oxides such as silicon oxide (SiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and magnesium oxide (MgO) are discharged in slag form and disposed of.

이와 같은 일반적인 제강 분진 처리 과정은 막대한 전력에너지와 코크스 (Cokes) 등의 탄재 및 기타 환원제를 사용하는 고비용의 처리 공정으로, 스테인리스 제강 비용의 일부로 지출되고, 따라서 스테인리스 제강의 제조단가를 상승시킬 수 있다.This general steel dust treatment process is an expensive process using enormous power energy and carbonaceous materials such as cokes and other reducing agents, and is a part of the cost of stainless steel making, thus increasing the manufacturing cost of stainless steel making. .

한편, 별도의 광열로 등에서, 상기 부산물 (제강 분진, 스케일 및 슬러지)로 부터 유가금속을 회수 및 처리하는 과정에는 비용이 많이 소요되기 때문에 이러한 처리 비용을 절감하기 위하여 일정량의 스테인리스 제강의 제강 분진 및 스케일, 슬러지 등의 부산물을 전기로에 직접 장입 (이하, 직장입이라 한다)하여 처리하는 방법이 필요하고, 국내외 대다수의 스테인리스 제강 공장에서 이 방법을 적용하고 있다.On the other hand, in a separate optical furnace, the process of recovering and treating valuable metals from the by-products (steel dust, scale and sludge) is expensive, so to reduce the processing cost, steel dust and There is a need for a method of directly charging by-products such as scale and sludge into electric furnaces (hereinafter referred to as workplace injection), and this method is applied in most stainless steel mills at home and abroad.

상기 부산물을 전기로에 직장입하는 방식을 적용하는 경우, 단순히 가열하는 것만으로는 부산물의 내부에 포함된 유가금속 산화물을 환원할 수 없다. 따라서, 대부분의 경우 탄재를 환원제로 사용할 수 있는데, 상기 탄재를 부산물과 혼합하고 이를 단광 (브리켓, Briquette) 형태로 압축 가공하여 전기로에 직장입하여 사용하고 있다.When the method of injecting the byproduct into the electric furnace is applied, simply heating does not reduce the valuable metal oxide contained in the byproduct. Therefore, in most cases, the coal ash may be used as a reducing agent, and the coal ash is mixed with by-products and compressed into a briquette (Briquette) to be used in an electric furnace.

부산물과 혼합된 탄재는 크롬산화물 및 철산화물, 니켈산화물, 기타 망간산화물 등과 반응하고, 이들 산화물을 환원할 것으로 기대되고 있다. 반면, 실제 전기로에 상기 부산물과 혼합된 탄재를 적용하는 경우에는, 전기로 내에서 가열하는 중에 대부분의 탄재가 산화물과 반응하지 못하고 대기 중의 산소와 먼저 반응하여 연소됨으로써 산기 산화물의 환원효율이 매우 낮은 실정이다.Carbon materials mixed with by-products are expected to react with chromium oxide and iron oxides, nickel oxides, and other manganese oxides and to reduce these oxides. On the other hand, when the carbon material mixed with the by-product is applied to the actual electric furnace, most of the carbon material does not react with the oxide but is first reacted with oxygen in the atmosphere during the heating in the electric furnace, so that the reduction efficiency of the acid oxide is very low. It is true.

상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 유가금속 산화물을 함유한 부산물을 효과적으로 환원시킬 수 있는 스테인리스 제강용 용융 환원제를 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention devised to solve the above-mentioned problems is to provide a molten reducing agent for stainless steelmaking that can effectively reduce by-products containing valuable metal oxides.

또한, 본 발명의 다른 목적은 유가금속 산화물을 함유한 부산물을 전기로 내에 직장입하여 스테인리스 제강의 용융을 효율적으로 수행할 수 있는 신규한 용융 환원법을 제공하기 위함이다.Another object of the present invention is to provide a novel melt reduction method capable of efficiently performing melting of stainless steel by injecting a by-product containing a valuable metal oxide into an electric furnace.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 스테인리스 제강을 용융시키는 공정에서, 상기 공정은 용융 환원제를 이용하여 유가금속을 함유한 부산물에 포함되어 있는 유가금속을 용융환원시키는 것을 포함하고, 상기 용융 환원제는 철 (Fe), 실리콘 (Si)과, 기타 성분으로는 탄소 (C), 알루미늄 (Al) 등의 잔부를 함유하는 분체 페로 실리콘 합금철 (분Fe-Si)이되, 상기 철은 40 wt% 내지 50 wt%이고, 실리콘은 50 wt% 내지 60 wt%인 것을 특징으로 하는 스테인리스 제강용 용융 환원제를 제공할 수 있다.According to a feature of the present invention for achieving the object as described above, the present invention in the process of melting stainless steel, the process is melt-reduction of the valuable metal contained in the by-product containing valuable metal using a melt reducing agent Wherein the melt reducing agent is a powdered ferro silicon alloy iron (powder Fe-Si) containing the balance of iron (Fe), silicon (Si) and other components such as carbon (C), aluminum (Al), etc. However, the iron is 40 wt% to 50 wt%, silicon may provide a molten reducing agent for stainless steel, characterized in that 50 wt% to 60 wt%.

상기 유가금속은 석회분, 크롬산화물, 니켈산화물, 망간산화물, 실리콘산화물 및 철산화물로 중의 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The valuable metal may include at least one of lime powder, chromium oxide, nickel oxide, manganese oxide, silicon oxide, and iron oxide furnace.

상기 분체 페로 실리콘 합금철 (분Fe-Si)은 상기 유가금속을 함유한 부산물에 대하여 30 wt% 이상으로 사용될 수 있다.The powdered ferro silicon ferroalloy (powder Fe-Si) may be used in an amount of 30 wt% or more based on the by-product containing the valuable metal.

상기 분체 페로 실리콘 합금철 (분Fe-Si) 중의 실리콘은 분말상태의 금속실리콘을 이용하여 구비되되, 상기 분말상태의 금속실리콘은 50 wt% 내지 100 wt%의 실리콘, 및 기타 실리콘산화물 (SiO2), 철(Fe), 탄소(C) 및 불가피한 잔부로 이루어질 수 있다.The silicon in the powdered ferro silicon alloy iron (powder Fe-Si) is provided using powdered metal silicon, wherein the powdered metal silicon is 50 wt% to 100 wt% of silicon, and other silicon oxides (SiO 2 ), Iron (Fe), carbon (C) and the unavoidable balance.

또한, 상기 분말상태의 금속실리콘은 상기 유가금속을 함유한 부산물에 대하여 Si 순분(純分)으로 5wt% 이상일 수 있다.In addition, the powdered metal silicon may be 5wt% or more in terms of Si with respect to the by-product containing the valuable metal.

상기 용융 환원제는. 입도가 10 mm 이하의 분체일 수 있다.The melt reducing agent. The particle size may be powder of 10 mm or less.

본 발명의 또 다른 특징으로, 본 발명은 전기로 내에 유가금속을 함유한 부산물 및 전기로에 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 따른 용융 환원제를 장입하는 단계; 및 상기 전기로 내의 부산물을 용융 환원제를 이용하여 환원시키는 단계:를 포함하고, 상기 유가금속은 석회분 및 크롬산화물, 니켈산화물, 망간산화물 및 철산화물 중의 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.In still another aspect of the present invention, the present invention comprises the steps of charging the by-product containing the valuable metal in the electric furnace and the melting reducing agent according to any one of claims 1 to 4 in the electric furnace; And reducing the by-products in the electric furnace by using a melting reducing agent, wherein the valuable metal may include at least one of lime powder and chromium oxide, nickel oxide, manganese oxide, and iron oxide.

상기 유가금속을 함유한 부산물은 제강 분진, 스케일, 슬러지, 니켈도금폐액 또는 크롬도금폐액 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.The by-product containing the valuable metal may include any one or more of steelmaking dust, scale, sludge, nickel plating waste or chromium plating waste.

상기 유가금속을 함유한 부산물과 분체 페로 실리콘 합금철 (분Fe-Si)을 포함하는 용융 환원제는 혼합하여 단광 (Briquette) 형태로 가공하여 상기 전기로에 장입할 수 있다.The melt reducing agent containing the by-product containing the valuable metal and the powdered ferro silicon alloy iron (powder Fe-Si) may be mixed and processed into briquette to be charged into the electric furnace.

이상 살펴본 바와 같은 본 발명에 따르면, 유가금속 산화물을 함유한 부산물을 효과적으로 환원시킬 수 있는 스테인리스 제강용 용융 환원제를 제공함으로써 스테인리스 제강의 공정 효율을 향상시킬 수 있다.According to the present invention as described above, by providing a molten reducing agent for stainless steel can effectively reduce the by-product containing the valuable metal oxide can improve the process efficiency of stainless steel.

또한, 본 발명에 따르면 유가금속 산화물을 함유한 부산물을 전기로에 직접 장입하여 환원하는 경우, 상기 유가금속 산화물의 환원력을 효과적으로 향상시킬 수 있는 스테인리스 제강용 용융 환원법을 제공하여 스테인리스 제강의 생산비를 절감할 수 있다. In addition, according to the present invention, when the by-product containing the valuable metal oxide is charged directly to the electric furnace, by reducing the production cost of stainless steel by providing a melt reduction method for stainless steel can effectively improve the reducing power of the valuable metal oxide. Can be.

도 1은 비교예에 따른 부산물과 혼합된 코크스에 의한 반응의 거동을 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 도 1의 단광의 가열 온도에 따른 형상 변화에 대한 고온 마이크로스코프 사진.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 부산물과 혼합된 분체 페로 실리콘 합금철 (분Fe-Si)에 의한 반응의 거동을 개략적으로 나타낸 도면.
도 4는 도 3의 단광의 가열 온도에 따른 형상 변화에 대한 고온 마이크로스코프 사진.
도 5a는 비교예에 따른 환원 금속 성상의 SEM 사진.
도 5b는 실시예에 따른 환원 금속 성상의 SEM 사진.
1 is a view schematically showing the behavior of the reaction by coke mixed with by-products according to a comparative example.
2 is a high-temperature micrograph of the change in shape with the heating temperature of the briquette of FIG.
3 is a view schematically showing the behavior of the reaction by powdered ferro silicon alloy (powder Fe-Si) mixed with by-products according to an embodiment of the present invention.
4 is a high-temperature micrograph of the change in shape with the heating temperature of the briquette of FIG.
5A is a SEM photograph of a reduced metal phase according to a comparative example.
5B is a SEM photograph of the reduced metal phase according to the embodiment.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Specific details of other embodiments are included in the detailed description and the drawings.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 도면에서 본 발명과 관계없는 부분은 본 발명의 설명을 명확하게 하기 위하여 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in various forms. In the following description, it is assumed that a part is connected to another part, But also includes a case in which other elements are electrically connected to each other in the middle thereof. In the drawings, parts not relating to the present invention are omitted for clarity of description, and like parts are denoted by the same reference numerals throughout the specification.

이하, 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 용융 환원제는 스테인리스 제강을 용융시키는 공정에서, 상기 공정은 용융 환원제를 이용하여 유가금속을 함유한 부산물에 포함되어 있는 유가금속을 용융환원시키는 것으로, 상기 용융 환원제는 분체 페로 실리콘 합금철 (분Fe-Si)을 포함한다. 상기 공정은 용융 환원제를 이용하여 유가금속을 함유한 부산물에 포함되어 있는 유가금속을 용융환원시키는 것을 포함하고, 상기 용융 환원제는 철 (Fe), 실리콘 (Si)과, 기타 성분으로는 탄소 (C), 알루미늄 (Al) 등의 잔부를 함유하는 분체 페로 실리콘 합금철 (분Fe-Si)이되, 상기 철은 40 wt% 내지 50 wt%이고, 실리콘은 50 wt% 내지 60 wt%인 것을 포함할 수 있다.In the melt reducing agent according to a preferred embodiment of the present invention in the process of melting stainless steel, the process is to melt-reduce the valuable metal contained in the by-product containing valuable metal using a melt reducing agent, the melt reducing agent powder Ferro silicon ferroalloy (powder Fe-Si). The process includes the melt reduction of the valuable metal contained in the by-product containing the valuable metal using a melt reducing agent, the melt reducing agent is iron (Fe), silicon (Si), and other components carbon (C) ), Powdered ferro silicon alloy iron (powder Fe-Si) containing the remainder, such as aluminum (Al), wherein the iron is 40 wt% to 50 wt%, the silicon may include 50 wt% to 60 wt%. Can be.

상기 실리콘은 50 wt% 내지 60 wt%일 수 있는데, 상기 실리콘이 50w% 미만인 경우, 환원력이 저하되어 유가금속을 거의 회수할 수 없게 된다. 또한, 상기 실리콘의 함량은 60wt%를 초과하는 경우, 환원력은 증가하는데 반해 유가금속을 폐기하는 것보다 상기 용융 환원제의 제조단가가 상승하게 되므로 비용상 비효율적일 수 있다. 또한, 상기 철은 40 wt% 내지 50 wt%일 수 있는데, 상기 철이 40 wt% 미만인 경우, 상대적으로 실리콘 함량이 증가하여야 하므로, 상기 용융 환원제의 단가를 상승시길 수 있다. 상기 철의 함량이 50 wt%를 초과하는 경우, 실리콘의 환원력을 저하시켜 유가금속 회수율을 감소시킬 수 있다.The silicon may be 50 wt% to 60 wt%. When the silicon is less than 50w%, the reducing power is lowered, so that the valuable metals are hardly recovered. In addition, when the content of the silicon exceeds 60wt%, the reducing power is increased, but the manufacturing cost of the melt reducing agent is increased rather than discarding the valuable metal may be inefficient in cost. In addition, the iron may be 40 wt% to 50 wt%. If the iron is less than 40 wt%, the silicon content should be relatively increased, thereby increasing the unit cost of the melt reducing agent. When the iron content exceeds 50 wt%, the reducing power of silicon may be lowered to reduce valuable metal recovery.

상기 분체 페로 실리콘 합금철 (분Fe-Si) 중의 실리콘은 분말상태의 금속실리콘을 이용하여 구비되되, 상기 분말상태의 금속실리콘은 50 wt% 내지 100 wt%의 실리콘, 및 기타 실리콘산화물 (SiO2), 철(Fe), 탄소(C) 및 불가피한 잔부로 이루어질 수 있으며, 또한, 상기 분말상태의 금속실리콘은 상기 유가금속을 함유한 부산물에 대하여 Si 순분(純分)으로 5wt% 이상일 수 있다.The silicon in the powdered ferro silicon alloy iron (powder Fe-Si) is provided using powdered metal silicon, wherein the powdered metal silicon is 50 wt% to 100 wt% of silicon, and other silicon oxides (SiO 2 ), Iron (Fe), carbon (C) and the unavoidable balance, and, in addition, the powdered metal silicon may be 5 wt% or more in terms of Si with respect to the by-product containing the valuable metal.

금속실리콘은 그 함량이 증가할수록, 환원력이 증가되고 또한 용융 환원제 중의 실리콘의 함량을 제어하기 용이하다. 따라서, 상기 금속실리콘은 100 wt%까지 사용될 수 있는데, 이때 금속실리콘이 50 wt% 미만인 경우, 상기 분체 페로 실리콘 함금철 (분Fe-Si)중의 실리콘의 순도가 충분하지 못하여, 유가금속 회수능이 저하될 수 있다. 또한, 상기 유가금속을 함유한 부산물에 대하여 Si 순분(純分)으로 5wt% 미만인 경우, 유가금속의 산화물을 환원시킬 수 있는 실리콘이 제한조건으로 작용하여 상기 유가금속을 환원시킬 수 없게 된다.As the content of the metal silicon increases, the reducing power increases and it is easy to control the content of silicon in the melt reducing agent. Therefore, the metal silicon can be used up to 100 wt%, when the metal silicon is less than 50 wt%, the purity of the silicon in the powdered ferro silicon alloy iron (powder Fe-Si) is not sufficient, valuable metal recovery capacity is Can be degraded. In addition, when less than 5wt% of the by-products containing the valuable metals in an amount of less than 5wt% of Si, silicon capable of reducing the oxides of the valuable metals acts as a limiting condition so that the valuable metals cannot be reduced.

즉, 유가금속의 산화물을 환원시키는 주체는 금속 실리콘일 수 있으며, 그 형태에 제한되지 않으므로, 모든 형태의 금속 실리콘을 이용할 수 있다. 이하 본발명에서 언급하는 용융환원제는 금속 실리콘를 함유한 물질을 의미하며, 실리콘은 금속으로서 30 내지 100%를 함유해야 부산물의 용융환원제로서의 역할이 가능하다. That is, the main agent for reducing the oxide of the valuable metal may be metal silicon, and is not limited to the form thereof, and thus all types of metal silicon may be used. The melt reducing agent referred to in the present invention hereinafter means a material containing a metal silicon, silicon must contain 30 to 100% as a metal to serve as a melt reducing agent of the by-product.

본발명의 실시예에서는 분체 Fe-Si 합금철의 부산물 용융환원제로서의 효과를 입증하였고, 아울러 반도체 실리콘 단결정 또는 실리콘 웨이퍼의 가공 공정에서 발생하는 실리콘 분말 또는 실리콘 칩 (Chip)을 부산물의 용융환원제로 이용하여도 동일한 효과를 거둘 수 있음을 입증하였다.In the examples of the present invention, the effect of the powder Fe-Si alloy as a by-product melt reducing agent, and also the silicon powder or silicon chips generated in the processing of semiconductor silicon single crystal or silicon wafer as a by-product melt reducing agent Proven that the same effect can be achieved.

이때, 상기 유가금속은 석회분 및 크롬산화물, 니켈산화물, 망간산화물 및 철산화물로 중의 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.In this case, the valuable metal may include at least one of lime powder and chromium oxide, nickel oxide, manganese oxide and iron oxide furnace.

또한, 본 발명은 스테인리스 제강의 용융 환원법에 관한 것으로, 상기 용융 환원법은 스테인리스 제강을 용융시키는 공정에서, 상기 공정은 전기로 내에 유가금속을 함유한 부산물 및 전기로에 분체 페로 실리콘 합금철 (분Fe-Si)을 포함하는 용융 환원제를 장입하는 단계; 및 상기 전기로 내의 부산물을 용융 환원제를 이용하여 환원시키는 단계:를 포함하고, 상기 유가금속은 석회분 및 크롬산화물, 니켈산화물, 망간산화물 및 철산화물 중의 적어도 어느 하나를 포함한다.In addition, the present invention relates to a melt reduction method of stainless steel, wherein the melt reduction method is a process for melting stainless steel, the process is powder ferro silicon alloy iron (powder Fe- Charging a melt reducing agent comprising Si); And reducing the by-products in the electric furnace by using a melting reducing agent, wherein the valuable metal includes at least one of lime powder and chromium oxide, nickel oxide, manganese oxide and iron oxide.

이때, 상기 용융 환원제는, 금속 실리콘을 함유하는 분체 환원제로, 예컨대, 분체 페로 실리콘 합금철 또는 분체 실리콘 칩 (실리콘 웨이퍼 제조시 실리콘 단결정절단시 발생하는 부산물) 또는 기타 유가금속 산화물의 환원에 유효한 금속 상태의 실리콘을 함유할 수 있다. 또한, 상기 유가금속을 함유한 부산물은 제강 분진, 스케일, 슬러지, 니켈도금폐액 또는 크롬도금폐액 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 상기 유가금속을 함유한 부산물과 분체 페로 실리콘 합금철 (분Fe-Si)을 포함하는 용융 환원제는 혼합하여 단광 (Briquette) 형태로 가공하여 상기 전기로에 장입할 수 있다. At this time, the melt reducing agent is a powder reducing agent containing metal silicon, for example, powder ferro silicon alloy iron or powder silicon chips (by-products generated during silicon single crystal cutting in the production of silicon wafers) or other metals effective for reducing valuable metal oxides. It may contain silicon in a state. In addition, the by-product containing the valuable metal may include any one or more of steelmaking dust, scale, sludge, nickel plating waste or chromium plating waste. In addition, the melt reducing agent containing the by-product containing the valuable metal and powder ferro silicon alloy (powder Fe-Si) may be mixed and processed into briquettes to be charged into the electric furnace.

스테인리스 제강의 부산물은 제강 분진 (Dust) 외에 연속주조 및 열간압연 공정에서 발생하는 스케일 (Scale)과, 열연 코일 및 냉연 코일을 산세 공정 후에 발생하는 폐산 중의 유가금속을 함유한 중화 슬러지 (Sludge) 등을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 스케일은 흔히 밀스케일 또는 스케일일 수 있다. 슬러지는 산세 공정에서 발생한 폐산에 함유되어 있는 금속 스케일과 이온들이 중화하는 과정에서 슬러지형태로 잔류하는 것을 말하며, 스테인리스 제강의 제조 공정의 경우 철산화물, 크롬산화물, 니켈산화물, 망간 산화물 중 적어도 한가지 이상을 함유한다. 스케일과 슬러지는 제강 분진과 유사하게 별도의 광열로 (SAF)에서 재용해/용융환원 처리되어 유가금속을 회수하고 나머지 잔류물은 매립처리 될 수 있다. By-products of stainless steel are: scales generated in continuous casting and hot rolling processes in addition to steelmaking dust, and neutralized sludge containing valuable metals in waste acid generated after pickling processes of hot rolled and cold rolled coils. It may include. For example, the scale may often be a mill scale or a scale. Sludge refers to sludge remaining in the process of neutralizing the metal scale and ions contained in the waste acid generated in the pickling process.In the manufacturing process of stainless steel, at least one of iron oxide, chromium oxide, nickel oxide and manganese oxide is used. It contains. Similar to steelmaking dust, scales and sludges can be redissolved / melted in a separate optical furnace (SAF) to recover valuable metals and the remaining residues can be landfilled.

이하에서, 부산물은 제강 분진, 스케일 및 슬러지를 포함하는 스테인리스 제강의 제조 공정에서 발생하는 폐기물을 의미하며, 상기 부산물을 이용하여 가공하는 2차 가공품, 즉 부산물을 이용한 브리켓, 펠렛 등의 가공품과, 상기 부산물의 니켈 (Ni) 함량을 높이기 위하여 니켈도금폐액 또는 니켈도금폐액의 농축액 등을 흡수시켜 만든 2차 가공품, 및 상기 부산물의 크롬 (Cr) 함량을 높일 목적으로 크롬도금폐액 또는 크롬도금폐액의 농축액 등을 흡수시켜 만든 2차 가공품을 포함한 것을 부산물로 정의한다. Hereinafter, by-products refer to waste generated in the manufacturing process of stainless steel, including steel dust, scale and sludge, and secondary processed products processed using the by-products, that is, processed products such as briquettes and pellets by-products; In order to increase the nickel (Ni) content of the by-products, the secondary processed product made by absorbing the nickel plating waste solution or the concentrate of the nickel plating waste solution, and the chromium plating waste solution or the chromium plating waste solution for the purpose of increasing the chromium (Cr) content of the by-products. By-products are defined as including secondary processed products made by absorbing concentrated liquids.

유가금속을 함유한 부산물은 전술한 바와 같이, 제강 분진, 스케일, 슬러지, 니켈도금폐액 및 크롬도금폐액 등으로, 작은 입자의 형태로 이루어질 수 있다. 따라서, 상기 부산물을 그대로 이용하는 경우에는 공정을 진행하는 중, 가루 날림 등에 의하여 손실이 크고, 또한 공정을 진행하는 중 미반응물이 다량 존재할 수 있다. 또한, 거대한 규모의 전기로에서의 작업에 적용할 경우, 작업자의 안전상의 문제가 될 수 있거니와 작업 효율을 저하시킬 수 있다. By-products containing valuable metals, as described above, can be made in the form of small particles, such as steelmaking dust, scale, sludge, nickel plating waste and chromium plating waste. Therefore, in the case of using the by-products as it is, the loss is large due to the blowing process, etc. during the process, and there may be a large amount of unreacted material during the process. In addition, when applied to work in a large-scale electric furnace, it can be a safety problem for the operator and may reduce the work efficiency.

따라서, 상기 부산물을 용융 환원제와 혼합하여 단광 형태로 가공하여 상기 전기로에 장입시킴으로써, 작업 효율을 향상시킬 수 있고, 또한 가루 날림 등에 의한 손실을 예방할 수 있다. 또한, 이와 같이 단황 형태로 구비시킴으로써, 상기 부산물과 용융 환원제와의 접촉 면적이 증대되고, 따라서 환원 반응을 향상시킬 수 있다. Therefore, the by-products are mixed with a melt reducing agent and processed into briquettes and charged into the electric furnace, thereby improving work efficiency and preventing loss due to dusting. In addition, by providing in the form of monosulfur as described above, the contact area between the by-products and the molten reducing agent is increased, and thus the reduction reaction can be improved.

본 발명은 스테인리스 제강의 제조시 발생하는 부산물을 효율적으로 환원시키기 위한 신규한 용융 환원제 및 이를 이용한 스테인리스 제강의 용융 환원법에 관한 것이다. 즉, 크롬, 니켈, 철, 망간, 칼슘, 실리콘 등의 산화물로 구성된 부산물을 전기로에 직장하여 분체 페로 실리콘 합금철 (분Fe-Si)을 포함하는 용융 환원제를 이용하여 유가금속을 환원하여 회수하는 것으로, 통상의 탄재 환원제에 의한 유가금속의 환원보다 환원효율이 유가 금속의 회수율을 증대시킬 수 있다.The present invention relates to a novel melt reducing agent for efficiently reducing by-products generated in the production of stainless steel and the melt reduction method of stainless steel using the same. That is, by-products composed of oxides such as chromium, nickel, iron, manganese, calcium, and silicon are rectified in an electric furnace to reduce and recover valuable metals using a melt reducing agent containing powdered ferro silicon alloy iron (powder Fe-Si). As a result, the reduction efficiency of the valuable metals can be increased more than the reduction of the valuable metals by the ordinary carbonaceous reducing agent.

스테인리스 제강 공정에서 발생하는 부산물은 전기로 또는 탈탄 정련로 (AOD)에서 발생하는 제강 분진과 열간 압연 공정에서 발생하는 스케일등을 들 수 있으며, 상기 제강 분진 또는 스케일은 유가금속 산화물을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 유가금속 산화물은 크롬산화물 (Cr2O3), 니켈산화물 (NiO), 망간산화물 (MnO) 및 철산화물 (Fe2O3), 규소산화물 (SiO2), 칼슘산화물 (CaO) 등으로 구성될 수 있다.By-products generated in the stainless steelmaking process may include steelmaking dust generated in an electric furnace or decarburization refining furnace (AOD) and scale generated in a hot rolling process, and the steelmaking dust or scale may include valuable metal oxides. . For example, the valuable metal oxide may be chromium oxide (Cr 2 O 3 ), nickel oxide (NiO), manganese oxide (MnO) and iron oxide (Fe 2 O 3 ), silicon oxide (SiO 2 ), calcium oxide (CaO), or the like. It may be configured as.

본 발명에 다른 용융 환원제는 철 (Fe)과 실리콘 (Si)을 포함하는 분체 페로 실리콘 합금철 (분Fe-Si)로 이루어지고, 이때 상기 철는 40 wt% 내지 50 wt%이고, 실리콘는 50 wt% 내지 60 wt%이며, 기타 성분으로 탄소 (C), 알루미늄 (Al) 등의 잔부를 함유할 수 있다. 또한, 상기 분체 페로 실리콘 합금철 (분Fe-Si) 중의 실리콘은 분말상태의 금속실리콘을 이용하여 구비되되, 상기 분말상태의 금속실리콘은 50 wt% 내지 100 wt%의 실리콘, 및 기타 실리콘산화물 (SiO2), 철(Fe), 탄소(C) 및 불가피한 잔부로 이루어질 수 있으며, 또한, 상기 분말상태의 금속실리콘은 상기 유가금속을 함유한 부산물에 대하여 Si 순분(純分)으로 5wt% 이상일 수 있다.Another melt reducing agent in the present invention consists of powdered ferro silicon alloy iron (powder Fe-Si) containing iron (Fe) and silicon (Si), wherein the iron is 40 wt% to 50 wt%, silicon is 50 wt% To 60 wt% and may contain the balance of carbon (C), aluminum (Al) and the like as other components. In addition, the silicon in the powdered ferro silicon alloy iron (powder Fe-Si) is provided using powdered metal silicon, the powdered metal silicon is 50 wt% to 100 wt% silicon, and other silicon oxide ( SiO 2), iron (Fe), carbon (C) and the unavoidable balance, and the powdered metal silicon may be 5 wt% or more in terms of Si pure relative to the by-product containing the valuable metal. .

또한, 용융 환원제는 입도가 10 mm 이하의 분체일 수 있다. 통상, 유가금속을 포함하는 부산물인 제강 분진, 밀스케일 등은 입도가 2 mm 이하의 분체 형태로 존재한다. 이때, 상기 용융 환원제의 입도가 10 mm 미만인 경우, 상기 부산물과의 접촉면적이 감소하여 환원효율을 저하시킬 수 있다. 따라서, 상기 용융 환원제를 10 mm 이하의 분체로 구비시킴으로써, 상기 부산물과 혼합이 용이할 수 있고, 또한 분체 상태에서 상기 부산물과의 접촉면적을 증대시킴으로써, 반응 면적을 증대시킴으로써 유가금속 산화물의 환원 효율도 높일 수 있는 장점이 있다. In addition, the melt reducing agent may be a powder having a particle size of 10 mm or less. Typically, steelmaking dust, mill scale, and the like, which are by-products containing valuable metals, exist in powder form having a particle size of 2 mm or less. In this case, when the particle size of the melt reducing agent is less than 10 mm, the contact area with the by-products is reduced to reduce the reduction efficiency. Therefore, by providing the melt reducing agent in a powder of 10 mm or less, it can be easily mixed with the by-products, and also by increasing the contact area with the by-products in the powder state, thereby increasing the reaction area to reduce the valuable metal oxide. There is also an advantage to increase.

상기 부산물에 포함된 유가금속 산화물은 크롬산화물, 철산화물, 니켈산화물, 망간산화물 등을 들 수 있고, 각각의 유가금속 산화물을 환원시키는 것은 용융 환원제 중에 포함된 분체 페로 실리콘 합금철 (분Fe-Si) 중 실리콘 성분일 수 있다.Valuable metal oxides contained in the by-products may include chromium oxide, iron oxide, nickel oxide, manganese oxide, and the like. Reducing each of the valuable metal oxides includes powdered ferro silicon alloy iron (powder Fe-Si) contained in a melt reducing agent. ) May be a silicone component.

상기 유가금속 산화물은 다음과 같은 반응을 통하여 환원될 수 있다.
The valuable metal oxide may be reduced through the following reaction.

Cr2O3 + Si = Cr + SiO2 Cr 2 O 3 + Si = Cr + SiO 2

Fe2O3 + Si = Fe + SiO2 Fe 2 O 3 + Si = Fe + SiO 2

NiO + Si = Ni + SiO2 NiO + Si = Ni + SiO 2

MnO + Si = Mn + SiO2 MnO + Si = Mn + SiO 2

전술한 반응식에서, 각각의 반응은 생성물로 실리콘산화물인 이산화규소 (SiO2)를 포함하고, 상기 이산화규소 (SiO2)는 부산물 중의 산화칼슘 (CaO)와 반응할 수 있다. 이러한 반응에 의하여, 상기 부산물 중의 산화칼슘 (CaO)은 저융점의 CaO-SiO2 융체를 형성함으로써, 부산물을 반용융 상태로 만들 수 있다. 따라서, 이는 대기 중의 산소의 침입을 차단하는 배리어의 역할을 함으로써 환원 효율을 향상시킬 수 있다.In the above reaction scheme, each reaction includes silicon dioxide (SiO 2 ), which is a silicon oxide as a product, and the silicon dioxide (SiO 2 ) may react with calcium oxide (CaO) in a byproduct. By this reaction, calcium oxide (CaO) in the byproduct forms a low melting point CaO—SiO 2 melt, thereby making the byproduct semi-melted. Therefore, it can improve the reduction efficiency by acting as a barrier to block the ingress of oxygen in the atmosphere.

또한, 상기 분체 페로 실리콘 합금철 (분Fe-Si)은 철 (Fe)과 실리콘 (Si)을 포함할 수 있고, 이때 상기 철는 40 wt% 내지 50 wt%이고, 실리콘는 50 wt% 내지 60 wt%이며, 기타 성분으로 탄소 (C), 알루미늄 (Al) 등의 잔부를 함유할 수 있다. 이때, 상기 분체 페로 실리콘 합금철 (분Fe-Si)은 상기 유가금속을 함유한 부산물에 대하여 30 wt% 이상인 것이 바람직하다.
In addition, the powder ferro silicon alloy iron (powder Fe-Si) may include iron (Fe) and silicon (Si), wherein the iron is 40 wt% to 50 wt%, silicon is 50 wt% to 60 wt% And other components may contain the balance of carbon (C), aluminum (Al) and the like. In this case, the powder ferro silicon alloy (powder Fe-Si) is preferably 30 wt% or more based on the by-product containing the valuable metal.

이하 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나, 하기 실시예들은 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명의 권리 범위가 하기 실시예들에 의하여 제한되는 것은 아니다.
Hereinafter, examples and comparative examples of the present invention will be described. However, the following examples are only a preferred embodiment of the present invention, and the scope of the present invention is not limited by the following examples.

(비교예)(Comparative Example)

산화물oxide Cr2O3 Cr 2 O 3 FeOx FeO x CaOCaO MgOMgO Al2O3 Al 2 O 3 SiO2 SiO 2 MnOMnO ZnOZnO NiONiO 함량
(중량%)
content
(weight%)
1414 59.259.2 1414 2.52.5 0.30.3 44 2.52.5 22 1.51.5

스테인리스 제강을 용융시키는 공정에서, 전기로 내에 유가금속을 함유한 부산물 (표 1과 같은 성분을 갖는 제강 분진) 및 용융 환원제로 코크스 (Cokes) 10%와 혼합한 단광을 제조하여 장입하고, 상기 전기로를 고온으로 가열하여 부산물을 환원시켰다. 이때, 상기 단광은 제강 분진과 용융 환원제를 분말상태로 혼합하고, 점결을 위하여 당밀 3%와 시멘트 2%를 추가로 혼합한 후, 소형 압착 다이로 압축하여 직경 1.5 cm, 높이 2.5 cm인 디스크 (Disk) 형태로 제작하여 사용하였다. In the process of melting stainless steelmaking, by-products containing valuable metals (steelmaking dust having the components shown in Table 1) in the electric furnace and briquettes mixed with 10% of cokes as a melting reducing agent are prepared and charged. The by-product was reduced by heating to high temperature. At this time, the briquettes are mixed with steelmaking dust and a melting reducing agent in a powder state, and further mixed 3% molasses and 2% cement for caking, and then compressed into a compact pressing die 1.5 cm in diameter, 2.5 cm in height ( Disk) form was used.

이와 같이 제조된 단광을 내경 4 cm, 외경 5 cm, 높이 15 cm 의 알루미나 도가니에 담아 1500℃로 유지된 박스 (box)형태의 로에 장입시켰다. 상기 온도를 약 30분 동안 유지시킨 후, 추출하여 공랭한 다음 파쇄하였다. 파쇄한 물질을 금속과 비금속을 한 다음 표 2와 같이 환원 금속의 중량비를 확인하였다.
The briquettes thus prepared were placed in an alumina crucible having an inner diameter of 4 cm, an outer diameter of 5 cm, and a height of 15 cm and loaded into a box-type furnace maintained at 1500 ° C. The temperature was maintained for about 30 minutes, followed by extraction, air cooling and crushing. The crushed material was made of metal and nonmetal, and the weight ratio of the reduced metal was checked as shown in Table 2.

(실시예)(Example)

표 1의 제강 분진과 용융 환원제를 실리콘 함량이 55%인 분체 페로 실리콘 합금철 (분Fe-Si)를 10% 혼합한 단광을 이용한 것을 제외하고는 비교예와 동일하게 실험을 수행하고, 표 2에 결과를 나타내었다.The experiments were performed in the same manner as in Comparative Example except that steelmaking dust of Table 1 and briquettes containing 10% of powdered ferro silicon alloy iron (powder Fe-Si) having a silicon content of 55% were used. The results are shown in

비교예Comparative example 실시예Example 부산물 가공 방법By-product processing method 제강 분진, 코크스 (10%), 시멘트/당밀 (10%)Steelmaking Dust, Coke (10%), Cement / Molasses (10%) 제강 분진, 분FeSi (20%) 시멘트/당밀(10%)Steelmaking Dust, FeFe (20%) Cement / Molasses (10%) 환원된 금속 중량비Reduced metal weight ratio 30%30% 80%80%

표 1은 통상의 제강 분진의 성분표이다.Table 1 is a component table of common steelmaking dust.

표 1 및 표 2를 참조하면, 부산물은 대부분의 경우 제강 분진 (Dust)일 수 있다. 따라서, 제강 분진을 기준으로 분체 페로 실리콘 합금철 (분Fe-Si)의 필요 혼합량을 설정하였다. 즉, 제강 분진 중에 실리콘 (Si)에 의하여 환원 가능한 산화물은 철산화물 (Fe2O3), 크롬산화물 (Cr2O3), 니켈산화물 (NiO), 망간산화물 (MnO) 등을 들 수 있으며, 표 1에 기재된 양을 참조하여 이들 산화물을 환원시키기에 필요한 실리콘 (Si) 량을 계산하면, 상기 제강 분진 1톤당 순수한 실리콘 (Si) 량으로 170 kg이 필요함을 확인할 수 있었다. Referring to Tables 1 and 2, the by-products can in most cases be steelmaking dust. Therefore, the necessary mixing amount of powder ferro silicon alloy iron (powder Fe-Si) was set based on steelmaking dust. That is, oxides that can be reduced by silicon (Si) in steelmaking dust include iron oxide (Fe 2 O 3 ), chromium oxide (Cr 2 O 3 ), nickel oxide (NiO), manganese oxide (MnO), and the like. By calculating the amount of silicon (Si) required to reduce these oxides with reference to the amounts listed in Table 1, it was confirmed that 170 kg is required as the amount of pure silicon (Si) per tonne of steelmaking dust.

즉, 분체 페로 실리콘 합금철 (분Fe-Si) 중의 실리콘 (Si)이 55 wt%로 포함됨을 기준으로 할 때, 분체 페로 실리콘 합금철 (분Fe-Si)는 제강 분진 1톤당 300 kg이 필요하여, 이를 중량비로 환산시 30 %에 해당된다.That is, based on the inclusion of 55 wt% of silicon (Si) in powder ferro silicon alloy iron (powder Fe-Si), powder ferro silicon alloy iron (powder Fe-Si) requires 300 kg per ton of steelmaking dust. This corresponds to 30% by weight.

즉, 제강 분진 1톤을 전기로에 직장입하여 용융 환원할 경우 제강 분진 1톤 중의 유가금속 산화물을 전량 환원할 수 있는 실리콘 (Si)의 최소량은 170 kg이고, 이를 분체 페로 실리콘 합금철 (분Fe-Si) 필요량으로 환산시 최소 필요량은 300kg이고, 제강 분진 중 분체 페로 실리콘 합금철 (분Fe-Si)의 중량비로 계산하면 30%일 수 있다.That is, when 1 ton of steelmaking dust is injected into an electric furnace and melt-reduced, the minimum amount of silicon (Si) capable of reducing all of the valuable metal oxides in 1 ton of steelmaking dust is 170 kg, which is powdered ferro silicon alloy iron (powder Fe). -Si) The minimum required amount in terms of the required amount is 300 kg, and may be 30% calculated as the weight ratio of powder ferro silicon alloy iron (powder Fe-Si) in steelmaking dust.

도 1은 비교예에 따른 부산물과 혼합된 코크스에 의한 반응의 거동을 개략적으로 나타낸 도면이다. 1 is a view schematically showing the behavior of the reaction by coke mixed with the by-product according to the comparative example.

도 1을 참조하면, 부산물 (20)인 스테인리스 제강 분진 (20)과 혼합된 코크스 (10)는 단광 (30)의 형태로 전기로에서 가열하였다. 이때, 상기 코크스 (10)는 유가금속 산화물을 환원함과 동시에 일산화탄소 (CO) 기체를 발생할 수 있는데, 상기 일산화탄소 기체는 단광 (30)의 내부에서 균열 (21)을 발생시키고, 이러한 균열 (21)을 통하여 대기중의 산소가 상기 단광 (30) 내로 침입하기 쉬운 상태가 되었다. 따라서, 상기 단광 (30) 중에 포함된 코크스 (10)는 대기중의 산소에 의하여 연소되어, 유가금속 산화물을 환원하여 환원된 유가금속 (40)을 얻는데 사용되지 못하게 되므로, 상기 유가금속 산화물의 환원율을 저하시켰다.Referring to FIG. 1, coke 10 mixed with stainless steel dust 20, which is a byproduct 20, was heated in an electric furnace in the form of briquettes 30. At this time, the coke 10 may reduce the valuable metal oxide and simultaneously generate carbon monoxide (CO) gas. The carbon monoxide gas generates cracks 21 in the briquettes 30, and such cracks 21 Oxygen in the atmosphere was easily infiltrated into the briquettes 30 through the gas. Therefore, the coke 10 contained in the briquettes 30 is burned by oxygen in the atmosphere, so that the valuable metal oxides cannot be used to reduce the valuable metal oxides, thereby reducing the reduction of the valuable metal oxides. Lowered.

즉, 스테인리스 제강 분진 (20)과 혼합된 코크스 (10)는 도 1에서와 같이, 단광 (30) 내부에서 반응에 의하여 발생하는 일산화탄소 기체 의하여 상기 단광 (30)의 부피변화를 유발하였다. 또한, 이러한 단광 (30)의 부피변화는 더 많은 균열 (21)을 유발할 수 있고, 상기 균열 (21)을 통하여 단광 (30)으로 침투하는 대기중의 산소의 양은 증가할 수 있다. 따라서, 단광 (30) 내부의 탄재 (10)는 침투한 산소에 의하여 연소되어 소실되고, 단광 (30) 중의 유가금속 산화물을 환원시킬 수 없게 되어, 환원제로서의 역할을 하지 못함을 확인할 수 있었다.That is, the coke 10 mixed with the stainless steelmaking dust 20 causes the volume change of the briquette 30 by the carbon monoxide gas generated by the reaction inside the briquette 30 as shown in FIG. 1. In addition, the volume change of the briquette 30 may cause more cracks 21, and the amount of oxygen in the atmosphere that penetrates the briquette 30 through the crack 21 may increase. Accordingly, it was confirmed that the carbonaceous material 10 in the briquettes 30 was burned and lost by the oxygen that penetrated, and the valuable metal oxide in the briquettes 30 was not able to be reduced, and thus did not function as a reducing agent.

도 2는 도 1의 단광의 가열 온도에 따른 형상 변화에 대한 고온 마이크로스코프 사진이다. FIG. 2 is a high-temperature micrograph of a change in shape according to the heating temperature of briquettes of FIG. 1.

도 2를 참조하여 1300℃, 1350℃, 1400℃, 1500℃ 및 1600℃의 각각에 대한 단광의 형상 변화를 관찰하면, 승온과정에서 단광이 내부에부터 균열이 발생하여 변형됨을 확인할 수 있다. 이는, 상기 단광의 내부에서 발생하는 일산화탄소 기체의 의한 것으로, 상기 단광의 주물질인 산화물은 환원되지 않고, 대부분이 고온 상태에서 잔존함을 확인할 수 있었다.Referring to FIG. 2, when the shape change of briquettes for each of 1300 ° C., 1350 ° C., 1400 ° C., 1500 ° C., and 1600 ° C. is observed, the briquettes are deformed by cracking from inside. This is due to the carbon monoxide gas generated inside the briquettes, and the oxide, which is the main substance of the briquettes, was not reduced, and most of them remained in the high temperature state.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 부산물과 혼합된 분체 페로 실리콘 합금철 (분Fe-Si)에 의한 반응의 거동을 개략적으로 나타낸 도면이다.3 is a view schematically showing the behavior of the reaction by powdered ferro silicon alloy (powder Fe-Si) mixed with by-products according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 제강 분진 (200)과 분체 페로 실리콘 합금철 (분Fe-Si) (100)이 혼합된 단광 (300)은 전기로에서 가열되면서 유가금속 산화물을 환원하였다. 이때, 상기 분체 페로 실리콘 합금철 (분Fe-Si) (100)은 상기 유가금속 산화물을 환원함과 동시에 상기 분체 페로 실리콘 합금철 (분Fe-Si) (100)의 내부에 포함된 실리콘이 산화되어 생성된 이산화규소 (SiO2)에 의하여 반용융 물질 (저융점의 CaO-SiO2-Al2O3-MgO 융체)을 생성하였고, 이에 의하여 상기 단광 (300)의 주변에 반용융층 (210)을 형성하였다. 상기 반용융층 (210)은 대기중의 산소의 침입을 차단하였으며, 이에 의하여 단광 (300) 내부의 환원 효율을 증가시킬 수 있었다.Referring to FIG. 3, the briquette 300 mixed with the steelmaking dust 200 and the powdered ferro silicon ferroalloy (powder Fe-Si) 100 reduced valuable metal oxides while being heated in an electric furnace. At this time, the powder ferro silicon alloy (powder Fe-Si) (100) reduces the valuable metal oxide and at the same time the silicon contained in the powder ferro silicon alloy iron (powder Fe-Si) 100 is oxidized To produce a semi-melt material (low CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO fusion of low melting point) by the silicon dioxide (SiO 2 ) produced, thereby the semi-melt layer 210 around the briquette (300) Formed. The semi-melt layer 210 blocked the invasion of oxygen in the atmosphere, thereby increasing the reduction efficiency inside the briquette 300.

도 4는 도 3의 단광의 가열 온도에 따른 형상 변화에 대한 고온 마이크로스코프 사진이다. 4 is a high-temperature micrograph of the shape change according to the heating temperature of the briquette of FIG.

도 4를 참조하여, 1300℃, 1350℃, 1400℃, 1500℃ 및 1600℃의 각각에 대한 단광의 형상 변화를 관찰하였다. 분체 페로 실리콘 합금철 (분Fe-Si)을 용융 환원제를 사용한 경우에는, 약 1350℃에서 내부 반응이 시작되고, 형성된 이산화규소 (SiO2)에 의하여 반용융층을 형성하였다. 또한, 단광의 내부에서 유가금속 산화물을 금속으로 환원시켰고, 그 밖의 산화물과는 완전한 액상을 형성하는 것을 확인하였다. With reference to FIG. 4, changes in the shape of briquettes for each of 1300 ° C., 1350 ° C., 1400 ° C., 1500 ° C. and 1600 ° C. were observed. When powder ferro silicon ferroalloy (powder Fe-Si) was used as a melt reducing agent, an internal reaction was started at about 1350 ° C., and a semi-melt layer was formed by silicon dioxide (SiO 2) formed. In addition, the valuable metal oxide was reduced to metal in the briquettes, and it was confirmed that a liquid phase was formed completely with other oxides.

전술한 도 2의 코르크를 사용한 경우와는 다르게 균열이 발생하지 않음을 알 수 있었다. 즉, 분체 페로 실리콘 합금철 (분Fe-Si)은 유가 금속 산화물과 반응하여 형성하는 이산화규소 (SiO2)의 작용에 의해 결과적으로 코크스보다 더 높은 환원 효율을 보임을 확인할 수 있었다.
Unlike the case of using the cork of Figure 2 described above it can be seen that no cracking occurs. That is, it was confirmed that powder ferro silicon alloy iron (powder Fe-Si) showed higher reduction efficiency than coke as a result of the action of silicon dioxide (SiO 2 ) formed by reacting with a valuable metal oxide.

도 5a는 비교예에 따른 환원 금속 성상의 SEM 사진이고, 도 5b는 실시예에 따른 환원 금속 성상의 SEM 사진이다.5A is a SEM photograph of a reduced metal phase according to a comparative example, and FIG. 5B is a SEM photograph of a reduced metal phase according to an embodiment.

표 2와, 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 분체 페로 실리콘 합금철 (분Fe-Si)를 함유한 제강 분진 단광은 환원 효율이 높아, 코크스를 함유한 경우에 비하여 상대적으로 높은 환원된 금속 중량비를 나타내었다. 즉, 코크스를 용융 환원제로 이용한 경우에 비하여, 본 발명에 따른 분체 페로 실리콘 합금철 (분Fe-Si)을 용융 환원제로 이용한 경우가 전기로 내에서 용융환원이 일어날 때, 더 높은 효율을 보일 수 있음을 알 수 있다.Referring to Table 2 and FIGS. 5A and 5B, steelmaking dust briquettes containing powdered ferro silicon ferroalloy (powder Fe-Si) have high reduction efficiency, and have a relatively high reduced metal weight ratio compared to the case of containing coke. Indicated. That is, compared to the case of using coke as a melt reducing agent, the use of the powdered ferro silicon alloy iron (powder Fe-Si) according to the present invention as a melt reducing agent may exhibit higher efficiency when the melt reduction occurs in the electric furnace. It can be seen that.

이는 제강 분진에 포함되어 있는 유가금속은 열역학적으로 제강 온도 범위에서 환원제, 즉 실리콘 (Si)에 의해 환원되어 금속 상태로 회수 될 수 있다는 원리에 착안하여 본 발명에 이르게 되었다.
This led to the present invention based on the principle that the valuable metal contained in the steelmaking dust can be thermodynamically reduced by a reducing agent, that is, silicon (Si) in the steelmaking temperature range and recovered in the metal state.

따라서, 본 발명에 의한 용융 환원제와 상기 용융 환원제를 이용한 유가금속 산화물의 용융 환원법은 통상 광열로 (SAF:Submerged Arc Furnace)에 의한 고비용의 재용해 공정을 생략할 수 있다. 따라서, 제강 분진을 전기로 공정에 직장함으로써 제강 분진에 함유된 유가 금속을 효율적으로 회수함과 동시에, 제강 분진의 무해화 처리 비용을 저감시킬 수 있다.
Accordingly, the melt reduction method of the melt reducing agent according to the present invention and the valuable metal oxide using the melt reducing agent can omit a costly remelting process by a submerged arc furnace (SAF). Therefore, by making steelmaking dust work in an electric furnace process, it is possible to efficiently recover valuable metals contained in steelmaking dust and to reduce the cost of detoxification of steelmaking dust.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the scope of the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and the equivalent concept are included in the scope of the present invention. Should be interpreted.

10: 코크스 20: 제강 분진
21: 균열 30: 단광
40: 환원된 유가금속
10: 분체 페로 실리콘 합금철 (분Fe-Si) 200: 제강 분진
210: 반용융층 300: 단광
400: 환원된 유가금속
10: coke 20: steelmaking dust
21: crack 30: briquette
40: reduced valuable metals
10: powder ferro silicon alloy (powder Fe-Si) 200: steelmaking dust
210: semi-melt layer 300: briquette
400: reduced valuable metals

Claims (9)

스테인리스 제강을 용융시키는 공정에서,
상기 공정은 용융 환원제를 이용하여 유가금속을 함유한 부산물에 포함되어 있는 유가금속을 용융환원시키는 것을 포함하고, 상기 용융 환원제는 철 (Fe), 실리콘 (Si)과, 기타 성분으로는 탄소 (C), 알루미늄 (Al) 등의 잔부를 함유하는 분체 페로 실리콘 합금철 (분Fe-Si)이되, 상기 철은 40 wt% 내지 50 wt%이고, 실리콘은 50 wt% 내지 60 wt%인 것을 특징으로 하는 스테인리스 제강용 용융 환원제.
In the process of melting stainless steel,
The process includes a melt reduction of the valuable metal contained in the by-product containing the valuable metal using a melt reducing agent, the melt reducing agent is iron (Fe), silicon (Si), and other components carbon (C) ), Powdered ferro silicon alloy iron (powder Fe-Si) containing the remainder, such as aluminum (Al), wherein the iron is 40 wt% to 50 wt%, the silicon is 50 wt% to 60 wt% Melt reducing agent for stainless steel.
제1항에 있어서,
상기 유가금속은 석회분, 크롬산화물, 니켈산화물, 망간산화물, 실리콘산화물 및 철산화물 중의 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 스테인리스 제강용 용융 환원제.
The method of claim 1,
The valuable metal is a molten reducing agent for stainless steel, characterized in that it comprises at least one of lime powder, chromium oxide, nickel oxide, manganese oxide, silicon oxide and iron oxide.
제1항에 있어서,
상기 분체 페로 실리콘 합금철 (분Fe-Si)은 상기 유가금속을 함유한 부산물에 대하여 30 wt% 이상으로 사용되는 것을 특징으로 하는 스테인리스 제강용 용융 환원제.
The method of claim 1,
The powdered ferro silicon ferroalloy (powder Fe-Si) is a molten reducing agent for stainless steel making, characterized in that used in more than 30 wt% based on the by-product containing the valuable metal.
제1항에 있어서,
상기 분체 페로 실리콘 합금철 (분Fe-Si) 중의 실리콘은 분말상태의 금속실리콘을 이용하여 구비되되, 상기 분말상태의 금속실리콘은 50 wt% 내지 100 wt%의 실리콘, 및 기타 실리콘산화물 (SiOx), 철(Fe), 탄소(C) 및 불가피한 잔부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스테인리스 제강용 용융 환원제.
The method of claim 1,
The silicon in the powdered ferro silicon ferroalloy (powder Fe-Si) is provided using powdered metal silicon, wherein the powdered metal silicon is 50 wt% to 100 wt% of silicon, and other silicon oxides (SiO x ), Iron (Fe), carbon (C) and the unavoidable remainder molten reducing agent for stainless steelmaking.
제4항에 있어서,
상기 분말상태의 금속실리콘은 상기 유가금속을 함유한 부산물에 대하여 Si 순분(純分)으로 5wt% 이상인 것을 특징으로 하는 스테인리스 제강용 용융 환원제.
The method of claim 4, wherein
The powdered metal silicon is a molten reducing agent for steelmaking in stainless steel, characterized in that at least 5wt% in terms of Si content relative to the by-product containing the valuable metal.
제1항에 있어서,
상기 용융 환원제는. 입도가 10 mm 이하의 분체인 것을 특징으로 하는 용융 환원제.
The method of claim 1,
The melt reducing agent. A melt reducing agent, wherein the particle size is powder of 10 mm or less.
스테인리스 제강을 용융시키는 공정에서,
상기 공정은 전기로 내에 유가금속을 함유한 부산물 및 전기로에 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 따른 용융 환원제를 장입하는 단계; 및
상기 전기로 내의 부산물을 용융 환원제를 이용하여 환원시키는 단계:를 포함하고,
상기 유가금속은 석회분 및 크롬산화물, 니켈산화물, 망간산화물 및 철산화물 중의 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 스테인리스 제강의 용융 환원법.
In the process of melting stainless steel,
The process includes the steps of charging the by-product containing the valuable metal in the electric furnace and the melt reducing agent according to any one of claims 1 to 4 in the electric furnace; And
Reducing by-products in the electric furnace using a melt reducing agent;
The valuable metal is a molten reduction method of stainless steel, characterized in that it comprises at least one of lime powder and chromium oxide, nickel oxide, manganese oxide and iron oxide.
제7항에 있어서
상기 유가금속을 함유한 부산물은 제강 분진, 스케일, 슬러지, 니켈도금폐액 또는 크롬도금폐액 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 스테인리스 제강의 용융 환원법.
The method of claim 7, wherein
The by-product containing the valuable metal is a melting reduction method of stainless steel, characterized in that any one or more of steelmaking dust, scale, sludge, nickel plating waste or chromium plating waste.
제7항에 있어서
상기 유가금속을 함유한 부산물과 분체 페로 실리콘 합금철 (분Fe-Si)을 포함하는 용융 환원제는 혼합하여 단광 (Briquette) 형태로 가공하여 상기 전기로에 장입하는 것을 특징으로 하는 스테인리스 제강의 용융 환원법.
The method of claim 7, wherein
The melt reducing agent containing the by-product containing the valuable metal and powder ferro silicon alloy (powder Fe-Si) is mixed and processed into briquette form and charged into the electric furnace melt reduction method of stainless steel.
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