KR20130088727A - 슬래그 환원 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 환원 대상이 되는 슬래그의 성분을 확인하고, 환원 후 목표 조성비를 설정하는 목표 조성비 설정 단계, 상기 목표 조성비 설정 단계로 설정된 목표 조성비에 맞게 복수의 환원제를 혼합한 복합 환원제의 혼합비 및 투입량을 결정하는 복합 환원제 결정 단계 및 상기 복합 환원제 결정 단계로 결정된 복합 환원제를 슬래그 내로 투입하여 환원시키는 슬래그 환원 단계를 포함하여 슬래그의 환원 효율을 극대화시키고, 여러 종류의 환원제를 효율적으로 활용할 수 있게 하며, 유가 금속 회수량을 증대시키고, 슬래그 환원 시 환원제를 효율적으로 활용하여 소요 비용을 줄이는 효과가 있다.
Description
본 발명은 슬래그 환원 방법에 관한 것으로, 제선, 제강 과정에서 발생되는 슬래그 내에 최적의 환원제를 투입하여 환원 효과를 향상시킨 슬래그 환원 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 슬래그는 철강제련공정에서 필연적으로 발생하는 생성물이다. 슬래그는 제선과정에서 철광석이나 코크스의 맥석 성분에서, 제강과정에서는 용선 또는 용강의 산화와 탈산시 생성되는 산화물 또는 정련을 목적으로 첨가되는 부원료 등에 의해 필연적으로 생성된다.
관련 선행 기술로는 국내 특허 공개 제10-1999-0018912호(1999.03.15 공개, 환원 슬래그 재활용 방법)가 있다.
본 발명의 목적은 제선, 제강 과정에서 발생되는 슬래그 내에 최적의 환원제를 투입하여 환원 효과를 높여 슬래그 내의 유가 금속에 대한 회수량을 증대시키는 슬래그 환원 방법을 제공하는 데 있다.
이러한 본 발명의 과제는 환원 대상이 되는 슬래그의 성분을 확인하고, 환원 후 목표 조성비를 설정하는 목표 조성비 설정 단계;
상기 목표 조성비 설정 단계로 설정된 목표 조성비에 맞게 복수의 환원제를 혼합한 복합 환원제의 혼합비 및 투입량을 결정하는 복합 환원제 결정 단계; 및
상기 복합 환원제 결정 단계로 결정된 복합 환원제를 용융된 슬래그 내로 투입하여 환원시키는 슬래그 환원 단계를 포함한 슬래그 환원 방법을 제공함으로써 해결된다.
본 발명에 따른 슬래그 환원 방법은 두가지 이상의 복합 환원제를 사용하고, 해당 슬래그 조성에 맞는 복합 환원제의 최적의 혼합비 및 투입량을 계산하여 사용함으로써 슬래그의 환원 효율을 극대화시키고, 여러 종류의 환원제를 효율적으로 활용할 수 있게 하는 효과가 있다.
본 발명에 따른 슬래그 환원 방법은 슬래그의 유가 금속 회수량을 증대시키고, 슬래그 환원 시 환원제를 효율적으로 활용하여 소요 비용을 줄이는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 슬래그 환원 방법을 도시한 블록도
도 2는 본 발명에서 목표 조성비 설정을 위한 슬래그 성분별 융점을 나타낸 그래프
도 3은 본 발명에 따른 복합 환원제 결정 단계를 도시한 순서도
도 2는 본 발명에서 목표 조성비 설정을 위한 슬래그 성분별 융점을 나타낸 그래프
도 3은 본 발명에 따른 복합 환원제 결정 단계를 도시한 순서도
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 환원 대상이 되는 슬래그의 성분을 확인하고, 환원 후 목표 조성비를 설정하는 목표 조성비 설정 단계(100)를 포함한다.
본 발명에 사용되는 슬래그는 전기로에서 스크랩을 용해하여 발생하는 제강 슬래그로써, 하기의 표 1에서의 조성 범위를 가지는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
| 성분 | FeO | MnO | SiO2 | Al2O3 | MgO | CaO | 기타 |
| 조성(wt%) | 19 ~ 32.5 | 5 ~ 10 | 18.5 ~ 26 | 8.5 ~ 16 | 6.0 ~ 12 | 14 ~ 26 | 0.1 ~ 2 |
상기 슬래그 내에 기타의 성분은 P2O5, S, FeO3, CrO3, TiO2이 있고, P2O5, S, FeO3, CrO3, TiO2 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
그리고, 상기 목표 조성비 설정 단계(100) 후에는 상기 목표 조성비 설정 단계(100)로 설정된 목표 조성비에 맞게 복수의 환원제를 혼합한 복합 환원제의 혼합비 및 투입량을 결정하는 복합 환원제 결정 단계(200)가 행해지고, 상기 복합 환원제 결정 단계(200)로 결정된 복합 환원제를 용융된 슬래그 내로 투입하여 환원시키는 것이다.
슬래그는 제선과정 및 제강과정에서 필수적으로 생성되는 것이며, 주된 환원 대상 성분은 FeO, Fe2O3, MnO, P2O5 이다. 상기 슬래그를 환원시키는 환원제의 환원 원소는 Ca, Al, Si, C 등이 있으며, 대표적 환원제로는 금속 알루미늄(Al), CaSi-30, FeSi, SiC, 흑연(Graphite) 등이 있다.
환원 후 슬래그의 주요 성분이고, 환원에 영향을 주는 슬래그의 성분은 CaO, SiO2, Al2O3가 있다. 도 2는 환원 후 슬래그 내 CaO, SiO2, Al2O3 성분비에 따른 융점을 나타낸 그래프이다. 도 2에 도시되어 있지는 않았지만, 상기 그래프에 점도 그래프도 표시한다. 슬래그의 환원 반응 시 융점과, 점도가 중요하며, 슬래그의 주용 성분인 CaO, SiO2, Al2O3는 슬래그의 융점 및 점도에 영향을 미치는 성분이다.
상기 도 2에 점도선을 표시하고, 환원을 위한 슬래그 내 조성 중 CaO, SiO2, Al2O3 최적 성분비가 목표점 P로 표시될 수 있다. 상기 목표점 P는 상기 그래프 상에 복수로 표시될 수 있고, 상기 목표점 P가 환원 후 목표 조성비인 것이다.
상기 목표 조성비 설정 단계(100)는 현재 슬래그 내 CaO, SiO2, Al2O3의 성분비를 확인하고, 현재 슬래그 내 CaO, SiO2, Al2O3의 성분비에서 가장 근사치의 목표 성분비를 해당 목표 성분비로 설정하는 것이다.
상기 해당 목표 성분비는 환원제 투입 후 반응된 슬래그 내 CaO, SiO2, Al2O3의 성분 합을 100wt%로 하였을때 CaO 39.5wt% 이상 40.5wt% 이하, SiO2 39.5wt% 이상 40.5wt% 이하, Al2O3 19.5wt% 이상 20.5wt% 이하인 것이 바람직하다. 이는 도 2에서 목표점 P의 구역으로 상기 목표점 P의 구역에서 점도 및 융점이 가장 낮은 부분임을 확인할 수 있다.
환원 금속과 슬래그의 상분리를 촉진하기 위해서는 슬래그가 용융상태를 유지해야 하며, 슬래그의 융점이 작업 온도보다 낮아야 한다. 상기 목표점 P의 구역에서 점도 및 융점이 가장 낮고 환원 금속의 환원 효율이 가장 높은 구역인 것이다.
한편, 도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 복합 환원제 결정 단계(200)는 복수의 복합 환원제 및 상기 복합 환원제에서 각 환원제의 임의의 배합비를 결정하는 배합비 결정 과정(S210)과;
환원 대상의 슬래그의 량에 따른 상기 복합 환원제의 투입량과, 조재제의 투입량을 결정하는 투입량 계산 과정(S220);
상기 복합 환원제를 투입한 후 환원제의 반응으로 생성되는 반응 생성물을 계산하는 반응 생성물 계산 과정(S230);
상기 반응 생성물에 의해 변화된 슬래그 조성을 계산하는 슬래그 조성 계산 과정(S240);
상기 슬래그 조성 계산 과정(S240)으로 계산된 슬래그 조성과, 슬래그의 목표 조성비와 비교하여 다르면 다시 상기 배합비 결정 과정(S210)부터 시작하게 하는 조성비 비교 과정(S250); 및
상기 조성비 비교 과정(S250)에서 슬래그 조성과 슬래그의 목표 조성비가 같으면 해당 복합 환원제를 최종 환원제로 결정하는 환원제 결정 과정(S260)을 포함한다.
상기 배합비 결정 과정(S210)은 두 개의 공업용 환원제(A, B)를 사용하는 것을 일 예로 하여 설명하면 하기와 같다.
환원제(A)의 혼합비(Rmix)는 하기 수학식1로 정의된다.
[수학식 1]
WA : 환원제(A)의 중량(g)
WB : 환원제(B)의 중량(g)
상기 수학식1을 근거하여 환원제(B)의 중량(WB )은 하기 수학식 2로 정의된다.
[수학식 2]
두 개의 공업용 환원제(A, B)가 혼합된 복합 환원제 중 특정 원소 또는 산화물(M)의 함량은 하기 수학식3으로 표시된다.
[수학식 3]
%M : 복합 환원제 중 M성분의 평균 함량(중량%)
%MA : 환원제(A) 중 M성분의 함량(중량%)
%MB : 환원제(AB) 중 M성분의 함량(중량%)
상기 수학식 3과 수학식 2의 관계를 정리하여 복합 환원제 중에 포함된 성분M의 평균 함량은 하기의 수학식 4로 계산된다.
여기서 계산되는 성분M은 환원제 내에서 환원 성분인 Ca, Al, Si, C가 있다.
[수학식 4]
상기 2종류(A, B) 공업용 환원제 중에 함유된 성분M의 평균 농도는 가 환원제 중의 M성분의 함량과 환원제의 혼합비에 따라 계산된다.
상기 투입량 계산 과정(S220)은 환원 대상의 슬래그의 량에 따른 상기 복합 환원제의 투입량과, 조재제의 투입량을 결정한다. 이 때, 일 단 투입량 결정 지수(K)를 계산한다.
상기 투입량 결정 지수(K)는 복합 환원제 내에 포함된 성분 중 Ca, Al, Si, C의 각 함량(중량%)를 근거로 하여 하기 수학식 5로 계산된다.
[수학식 5]
MCa : Ca의 원자량(g/mol)
MAl : Al의 원자량(g/mol)
MSi : Si의 원자량(g/mol)
MC : C의 원자량(g/mol)
%Ca : 복합 환원제 중 Ca의 함량(중량%)
%Al : 복합 환원제 중 Al의 함량(중량%)
%Si : 복합 환원제 중 Si의 함량(중량%)
%C : 복합 환원제 중 C의 함량(중량%)
상기 투입량 결정 지수(K)를 사용하여 환원제 투입량(Wred)은 하기 수학식 6으로 표시된다.
[수학식 6]
- 1 mole의 (FeO)에 대하여 N(MnO)mole의 (MnO), 그리고 N(P2O5) mole의 (P2O5)가 함유됨.
또한, 조재제는 생석회를 일 예로 하며, 상기 생석회의 투입량은 하기 수학식7로 표시된다.
[수학식 7]
MCao : CaO의 원자량(g/mol)
MSiO2 : SiO2의 원자량(g/mol)
MAl2O3 : MAl2O3의 원자량(g/mol)
%CaO2 : 석회석 중 CaO2의 함량(중량%)
%Al2O3 : 석회석 중 Al2O3의 함량(중량%)
%SiO2 : 중 SiO2의 함량(중량%)
하기의 수학식8 내지 수학식10은 상기 수학식7 을 계산하기 위한 과정이다.
상기 α는 1 mole의 (FeO)에 대하여 α mole의 생석회 소요량을 말하며, 하기 수학식 8로 표시된다.
[수학식 8]
α= P/R
상기 P는 하기 수학식 9로 표시된다.
[수학식 9]
상기 R은 하기 수학식 10으로 표시된다.
[수학식 10]
- 1 mole의 (FeO)에 대하여 N(Al2O3)mole의 (Al2O3), 그리고 N(SiO2) mole의 (SiO2)가 함유됨.
상기 반응 생성물 계산 과정(S230)은 하기 수학식 11 내지 수학식 13으로 표시되며, 환원에 영향을 주는 CaO, SiO2, Al2O3의 중량(g)을 각각 계산한다.
[수학식 11]
[수학식 12]
[수학식 13]
또한, 슬래그 조성 계산 과정(S240)은 하기의 수학식 14 내지 수학식 16으로 표시되며, 상기 반응 생성물 계산 과정(S230)에서 계산된 CaO, SiO2, Al2O3의 을 계산한다.
[수학식 14]
[수학식 15]
[수학식 16]
그리고, 참고로, 복합 환원제와 조재제를 투입하여 슬래그의 총괄 환원 반응식은 하기 반응식1로 표시된다.
[반응식 1]
상기 조성비 비교 과정(S250)은 상기한 바와 같이 계산된 CaO, SiO2, Al2O3의 조성비를 슬래그의 목표 조성비와 비교하는 것이다.
그리고, 목표 조성비와 일치하면 상기 환원제 결정 과정(S260)으로 최종 환원제를 결정하는 것이며, 다르면, 다시 상기 배합비 결정 과정(S210), 투입량 계산 과정(S220), 반응 생성물 계산 과정(S230), 슬래그 조성 계산 과정(S240), 조성비 비교 과정(S250)을 반복하게 되는 것이다.
본 발명에서, 상기 복합 환원제 결정 단계는 상기 목표 조성비 즉, 환원제 투입 후 반응된 슬래그 내 CaO, SiO2, Al2O3의 성분 합을 100wt%로 하였을 때 CaO 39.5wt% 이상 40.5wt% 이하, SiO2 39.5wt% 이상 40.5wt% 이하, Al2O3 19.5wt% 이상 20.5wt% 이하의 조성비를 가지도록 복합 환원제를 결정한다. 또한, 상기 목표 조성비는 반응 후 슬래그의 성분 중 MgO의 성분에 대한 조성비를 기설정된 값으로 고정되도록 하고, 슬래그 내 CaO, SiO2, Al2O3의 성분 합을 100wt%로 하였을때 CaO 39.5wt% 이상 40.5wt% 이하, SiO2 39.5wt% 이상 40.5wt% 이하, Al2O3 19.5wt% 이상 20.5wt% 이하의 조성비를 가지도록 복합 환원제를 결정한다. 일 예로, 상기 MgO는 환원제 투입 반응 후 슬래그 내 7wt% 의 조성비를 가지도록 고정된다. 이는 상기 MgO가 슬래그의 점도 및 융점에 영향을 주기 때문이다. 그리고, 환원제 투입 반응 후 상기 MgO의 성분비는 CaO, SiO2, Al2O3의 총량 대비 기설정된 중량값으로 고정될 수도 있다. 일 예로, 범위로 한정하여 설정된다. 일 예로, CaO, SiO2, Al2O3의 총량(100wt%) 대비 MgO 10Wt%일 때 상기 목표 조성비를 결정하는 것이다. 이 때 상기 목표 조성비는 CaO, SiO2, Al2O3의 성분 합을 100wt%으로 하고, CaO, SiO2, Al2O3의 총량(100wt%) 대비 MgO 10Wt%일 때 CaO 40wt%, SiO2 40wt%, Al2O3 20wt%인 것이 가장 바람직하다.
상기 복합 환원제 결정 단계에서 결정되는 복합 환원제는 Al, Ca, Si, C, Fe의 성분을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 복합 환원제에서 상기 Al, Ca, Si, C, Fe의 성분 합을 100wt%로 하였을때 상기 Al 7.5wt% 이상 37wt% 이하, Ca 19.5wt% 이상 28.5wt% 이하, Si 37wt% 이상 55.5wt% 이하, C 0.2wt% 이상 0.4wt% 이하, Fe 6.3wt% 이상 9.8wt% 이하 조성비를 가지도록 복합 환원제를 결정한다.
그리고, 상기 복합 환원제 결정 단계에서 상기 복합 환원제의 총 중량 대비 조제제의 투입량을 결정하며, 상기 조재제로는 생석회를 사용한다.
상기 생석회는 상기 복합 환원제의 총 중량(100) 대비 20% ~ 64%의 중량으로 투입되는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시 예는 하기와 같으며 총 14개의 실시 예를 통해 본 발명의 복합 환원제의 조성 및 범위로 상기 목표 조성비를 만족하는 것임을 확인한다.
각 실시 예에 사용된 슬래그의 조성은 하기의 표 2와 같다.
| FeO(wt%) | MnO(wt%) | SiO2(wt%) | Al2O3(wt%) | MgO(wt%) | CaO(wt%) | P2O5(wt%) | S(wt%) | 기타(wt%) | |
| 실시예1 | 20.6 | 6 | 25 | 15 | 7 | 25 | 0.1 | 0.4 | 0.9 |
| 실시예2 | 21.9 | 6 | 25 | 15 | 7 | 24 | 0.1 | 0.4 | 0.6 |
| 실시예3 | 23.1 | 6 | 24 | 15 | 7 | 24 | 0.1 | 0.4 | 0.4 |
| 실시예4 | 24.4 | 6 | 24 | 15 | 7 | 23 | 0.1 | 0.4 | 0.1 |
| 실시예5 | 25.7 | 6 | 25 | 10 | 7 | 25 | 0.1 | 0.4 | 0.8 |
| 실시예6 | 27 | 6 | 25 | 10 | 7 | 24 | 0.1 | 0.4 | 0.5 |
| 실시예7 | 28.3 | 6 | 23 | 15 | 7 | 20 | 0.1 | 0.4 | 0.2 |
| 실시예8 | 29.6 | 7 | 25 | 10 | 7 | 20 | 0.1 | 0.4 | 0.9 |
| 실시예9 | 30.9 | 6 | 25 | 10 | 7 | 20 | 0.1 | 0.4 | 0.6 |
| 실시예10 | 32.2 | 6 | 20 | 10 | 7 | 24 | 0.1 | 0.4 | 0.3 |
| 실시예11 | 32.2 | 6 | 22 | 10 | 7 | 22 | 0.1 | 0.4 | 0.3 |
| 실시예12 | 32.2 | 7 | 25 | 13 | 7 | 15 | 0.1 | 0.4 | 0.3 |
| 실시예13 | 32.2 | 7 | 22 | 15 | 7 | 15 | 0.1 | 0.4 | 1.3 |
| 실시예14 | 19.3 | 5 | 25 | 15 | 10 | 25 | 0.1 | 0.4 | 0.2 |
| 실시예15 | 19.3 | 10 | 24 | 15 | 7 | 24 | 0.1 | 0.4 | 0.2 |
| 실시예16 | 19.3 | 5 | 24 | 15 | 12 | 24 | 0.1 | 0.4 | 0.2 |
| 실시예17 | 32.2 | 5 | 20 | 10 | 12 | 50 | 0.1 | 0.4 | 0.3 |
| 실시예18 | 32.2 | 10 | 21 | 10 | 6 | 20 | 0.1 | 0.4 | 0.3 |
| 실시예19 | 28.3 | 5 | 20 | 14 | 12 | 20 | 0.1 | 0.4 | 0.2 |
| 실시예20 | 28.3 | 10 | 20 | 14 | 7 | 20 | 0.1 | 0.4 | 0.2 |
상기한 각 실시 예의 슬래그를 상기 복합 환원제 결정 단계에서 환원제 투입 후 반응된 슬래그에서 MgO의 성분에 대한 조성비가 기설정된 값으로 고정됨과 동시에 CaO, SiO2, Al2O3의 성분비가 상기 목표 조성비에 일치되는 것을 하기의 표 3에서 확인할 수 있다.
즉, 상기 복합 환원제 결정 단계는 환원제 투입 반응 후 MgO의 성분에 대한 조성비가 기설정된 값으로 고정함과 동시에 CaO, SiO2, Al2O3의 성분비가 상기 목표 조성비에 일치되도록 상기 복합 환원제의 투입량과 성분비를 결정한다.
하기 표 3의 슬래그의 조성은 복합 환원제와 반응 후 CaO, SiO2, Al2O3의 성분 합을 100wt%으로 할때 CaO, SiO2, Al2O3의 성분비이다.
또한, 하기 표3의 Al, Ca, Si, C, Fe의 성분비는 복합 환원제에서 상기 Al, Ca, Si, C, Fe의 성분 합을 100wt%로 하였을 때의 Al, Ca, Si, C, Fe의 성분비이다.
또한, 하기 표3의 슬래그 조성에서 MgO의 성분비는 CaO, SiO2, Al2O3의 총량(100wt%) 대비 10wt%를 포함되도록 고정된 상태이다.
| 환원제 조성(wt%) | 생석회 | 슬래그 조성(wt%) | |||||||
| Al | Ca | Si | C | Fe | %B.lime | CaO | SiO2 | Al2O3 | |
| 실시예1 | 11.46 | 26.89 | 52.02 | 0.37 | 9.26 | 44.6 | 40.01 | 39.99 | 20.00 |
| 실시예2 | 12.06 | 26.70 | 51.67 | 0.37 | 9.20 | 48.5 | 40.02 | 39.98 | 20.00 |
| 실시예3 | 10.16 | 27.29 | 52.78 | 0.38 | 9.39 | 44.8 | 39.99 | 40.01 | 20.00 |
| 실시예4 | 10.76 | 27.10 | 52.43 | 0.38 | 9.33 | 48.4 | 40.00 | 40.00 | 20.00 |
| 실시예5 | 36.40 | 19.31 | 37.37 | 0.27 | 6.65 | 36.6 | 40.01 | 39.99 | 20.00 |
| 실시예6 | 35.90 | 19.47 | 37.66 | 0.27 | 6.70 | 41.2 | 40.00 | 40.00 | 20.00 |
| 실시예7 | 10.21 | 27.27 | 52.75 | 0.38 | 9.39 | 53.6 | 40.00 | 40.00 | 20.00 |
| 실시예8 | 34.73 | 19.82 | 38.35 | 0.28 | 6.82 | 53.3 | 40.00 | 40.00 | 20.00 |
| 실시예9 | 34.66 | 19.85 | 38.39 | 0.27 | 6.83 | 53.2 | 40.00 | 40.00 | 20.00 |
| 실시예10 | 24.92 | 22.80 | 44.11 | 0.32 | 7.85 | 21.0 | 40.01 | 39.99 | 20.00 |
| 실시예11 | 28.66 | 21.67 | 41.91 | 0.30 | 7.46 | 39.4 | 40.01 | 39.99 | 20.00 |
| 실시예12 | 22.78 | 23.45 | 45.37 | 0.33 | 8.07 | 63.1 | 40.00 | 40.00 | 20.00 |
| 실시예13 | 10.11 | 27.30 | 52.81 | 0.38 | 9.40 | 60.2 | 40.00 | 40.00 | 20.00 |
| 실시예14 | 10.21 | 27.27 | 52.75 | 0.38 | 9.39 | 44.9 | 40.00 | 40.00 | 20.00 |
| 실시예15 | 10.27 | 27.25 | 52.72 | 0.38 | 9.38 | 44.9 | 40.00 | 40.00 | 20.00 |
| 실시예16 | 7.35 | 28.14 | 54.43 | 0.39 | 9.69 | 45.7 | 40.00 | 40.00 | 20.00 |
| 실시예17 | 24.82 | 22.83 | 44.18 | 0.31 | 7.86 | 40.5 | 40.00 | 40.00 | 20.00 |
| 실시예18 | 26.53 | 22.32 | 43.16 | 0.31 | 7.68 | 43.2 | 40.00 | 40.00 | 20.00 |
| 실시예19 | 7.75 | 28.02 | 54.19 | 0.39 | 9.65 | 45.6 | 40.00 | 40.00 | 20.00 |
| 실시예20 | 9.94 | 27.35 | 52.91 | 0.38 | 9.42 | 45.0 | 40.00 | 40.00 | 20.00 |
상기한 표 3에서와 같이 본 발명에 따른 복합 환원제는 상기한 목표 조성비로 상기 슬래그를 반응시켜 환원 효과를 향상시키고, 극대화시킴을 확인할 수 있다.
한편, 본 발명에 다른 슬래그 환원 방법은 상기 복합 환원제 결정 단계(200)로 결정된 복합 환원제를 슬래그 내로 투입하여 환원시키는 슬래그 환원 단계(300)로 슬래그를 환원시키는 것이다.
본 발명에 따른 슬래그 환원 방법은 두가지 이상의 복합 환원제를 사용하고, 해당 슬래그 조성에 맞는 복합 환원제의 최적의 혼합비 및 투입량을 계산하여 사용함으로써 슬래그의 환원 효율을 극대화시키고, 여러 종류의 환원제를 효율적으로 활용할 수 있게 한다.
본 발명에 따른 슬래그 환원 방법은 슬래그의 유가 금속 회수량을 증대시키고, 슬래그 환원 시 환원제를 효율적으로 활용하여 소요 비용을 줄인다.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지에 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있으며 이는 본 발명의 구성에 포함됨을 밝혀둔다.
100 : 목표 조성비 설정 단계 200 : 복합 환원제 결정 단계
300 : 슬래그 환원 단계 S210 : 배합비 결정 과정
S220 : 투입량 계산 과정 S230 : 반응 생성물 계산 과정
S240 : 슬래그 조성 계산 과정 S250 : 조성비 비교 과정
S260 : 환원제 결정 과정
300 : 슬래그 환원 단계 S210 : 배합비 결정 과정
S220 : 투입량 계산 과정 S230 : 반응 생성물 계산 과정
S240 : 슬래그 조성 계산 과정 S250 : 조성비 비교 과정
S260 : 환원제 결정 과정
Claims (9)
- 전기로에서 스크랩 용해 시 발생하는 슬래그를 환원시키는 환원 방법이며,
환원 대상이 되는 슬래그의 성분을 확인하고, 환원 후 목표 조성비를 설정하는 목표 조성비 설정 단계;
상기 목표 조성비 설정 단계로 설정된 목표 조성비에 맞게 복수의 환원제를 혼합한 복합 환원제의 혼합비 및 투입량을 결정하는 복합 환원제 결정 단계; 및
상기 복합 환원제 결정 단계로 결정된 복합 환원제를 용융된 슬래그 내로 투입하여 환원시키는 슬래그 환원 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 슬래그 환원 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 복합 환원제 결정 단계는,
복수의 복합 환원제 및 상기 복합 환원제에서 각 환원제의 임의의 배합비를 결정하는 배합비 결정 과정과;
환원 대상의 슬래그의 량에 따른 상기 복합 환원제의 투입량과, 조재제의 투입량을 결정하는 투입량 계산 과정;
상기 복합 환원제를 투입한 후 환원제의 반응으로 생성되는 반응 생성물을 계산하는 반응 생성물 계산 과정;
상기 반응 생성물에 의해 변화된 슬래그 조성을 계산하는 슬래그 조성 계산 과정;
상기 슬래그 조성 계산 과정으로 계산된 슬래그 조성과, 슬래그의 목표 조성비와 비교하여 다르면 다시 상기 배합비 결정 과정부터 시작하게 하는 조성비 비교 과정; 및
상기 조성비 비교 과정에서 슬래그 조성과 슬래그의 목표 조성비가 같으면 해당 복합 환원제를 최종 환원제로 결정하는 환원제 결정 과정을 포함한 것을 특징으로 하는 슬래그 환원 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 목표 조성비 설정 단계에서 슬래그 내 조성 중 CaO, SiO2, Al2O3 를 목표 조성비의 성분으로 하는 것을 특징으로 하는 슬래그 환원 방법. - 청구항 2에 있어서,
상기 반응 생성물 계산 과정은 슬래그 내 조성 중 CaO, SiO2, Al2O3의 중량(g)을 각각 계산하고, 슬래그 조성 계산 과정은 환원 후 슬래그 내의 CaO, SiO2, Al2O3의 함량(중량%)를 계산하는 것을 특징으로 하는 슬래그 환원 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 목표 조성비 설정 단계에서 목표 성분비는 슬래그 내 CaO, SiO2, Al2O3의 성분 합을 100wt%로 하였을 때, CaO 39.5wt% 이상 40.5wt% 이하, SiO2 39.5wt% 이상 40.5wt% 이하, Al2O3 19.5wt% 이상 20.5wt% 이하인 것을 특징으로 하는 슬래그 환원 방법. - 청구항 5에 있어서,
상기 복합 환원제 결정 단계에서 결정되는 복합 환원제는 Al, Ca, Si, C, Fe의 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 슬래그 환원 방법. - 청구항 6에 있어서,
상기 복합 환원제 결정 단계에서 환원제 투입 후 반응된 슬래그에서 MgO의 성분에 대한 조성비를 기설정된 값으로 고정되도록 상기 복합 환원제의 성분비가 결정되는 것을 특징으로 하는 슬래그 환원 방법. - 청구항 7에 있어서,
상기 복합 환원제에서 상기 Al, Ca, Si, C, Fe의 성분 합을 100wt%로 하였을때, 상기 Al 7.5wt% 이상 37wt% 이하, Ca 19.5wt% 이상 28.5wt% 이하, Si 37wt% 이상 55.5wt% 이하, C 0.2wt% 이상 0.4wt% 이하, Fe 6.3wt% 이상 9.8wt% 이하 조성비를 가지도록 복합 환원제를 결정하는 것을 특징으로 하는 슬래그 환원 방법. - 청구항 8에 있어서,
상기 복합 환원제 결정 단계에서 상기 복합 환원제의 총 중량 대비 조제제의 투입량을 결정하며,
상기 조재제로는 생석회를 사용하고,
상기 생석회는 상기 복합 환원제의 총 중량(100) 대비 20% ~ 64%의 중량으로 투입되는 것을 특징으로 하는 슬래그 환원 방법.
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