KR20130122515A - 직접 제련 방법 - Google Patents

직접 제련 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20130122515A
KR20130122515A KR1020127030692A KR20127030692A KR20130122515A KR 20130122515 A KR20130122515 A KR 20130122515A KR 1020127030692 A KR1020127030692 A KR 1020127030692A KR 20127030692 A KR20127030692 A KR 20127030692A KR 20130122515 A KR20130122515 A KR 20130122515A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
slag
molten
iron
direct smelting
metal
Prior art date
Application number
KR1020127030692A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101852863B1 (ko
Inventor
로드니 제임스 드라이
자크 파일로트
Original Assignee
테크놀라지칼 리소시스 피티와이. 리미티드.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from AU2010902162A external-priority patent/AU2010902162A0/en
Application filed by 테크놀라지칼 리소시스 피티와이. 리미티드. filed Critical 테크놀라지칼 리소시스 피티와이. 리미티드.
Publication of KR20130122515A publication Critical patent/KR20130122515A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101852863B1 publication Critical patent/KR101852863B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/12—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/062—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B11/00—Making pig-iron other than in blast furnaces
    • C21B11/08—Making pig-iron other than in blast furnaces in hearth-type furnaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/0006—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/0006—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state
    • C21B13/0013—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state introduction of iron oxide into a bath of molten iron containing a carbon reductant
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B3/00—General features in the manufacture of pig-iron
    • C21B3/04—Recovery of by-products, e.g. slag
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/52—Manufacture of steel in electric furnaces
    • C21C5/54—Processes yielding slags of special composition
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C33/00—Making ferrous alloys
    • C22C33/04—Making ferrous alloys by melting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/14—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing titanium or zirconium
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
    • Y02P10/134—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Furnace Details (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
  • Manufacture Of Iron (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

본 발명은 직접 제련 용기에서 제련 공정 조건들을 제어함으로써 상기 용기내의 금속과 슬래그의 용탕에 있는 용융 슬래그가 슬래그 온도 1400-1550℃일 때 0.5-5포아즈 범위의 점도를 갖도록 하는 것을 포함하는 용탕-기반 직접 제련 방법을 제공한다.

Description

직접 제련 방법{DIRECT SMELTING PROCESS}
본 발명은 직접 제련 용기에서 산화철과 산화티타늄을 포함하는 금속철 공급 원료로부터 용융 금속을 생산하는, 용탕-기반(molten bath-based) 직접 제련 방법에 관한 것이다.
금속철 공급 원료는 산화철과 산화티타늄을 포함하는 한 어느 물질이든 될 수 있다. 적절한 공급 원료의 일예로서 티타늄 마그네타이트를 들 수 있는데, 이는 티타노마그네타이트 또는 “사철(iron sand)”로도 알려져 있다. 공급 원료의 다른 일예로서 티탄철광(ilmenite)를 들 수 있다. 티타늄 마그네타이트의 주요 산지는 중국 남서부 및 뉴질랜드이다. 티탄철광의 주요 산지는 호주 서부 및 마다가스카르이다. 본 발명은 티타늄 마그네타이트와 티탄철광에 국한되는 것은 아니며 상기 언급한 산지로부터 나온 마그네타이트 및 티탄철광에 국한되는 것도 아니다.
또한 금속철 공급 원료는 산화철, 산화티타늄, 그리고 다른 금속산화물, 예를 들어 산화바나듐을 포함하는 어느 물질이든지 될 수 있다. 이에 대한 적절한 공급 원료의 일예로서 티타늄-바나듐 마그네타이트를 들 수 있는데 이는 중국 남서부와 뉴질랜드에서 발견되거나 TiO2 안료 공급 공정(예를 들면, 베허(Becher) 공정)으로부터 나오는 잔여물에서 찾을 수 있다.
공지의 용탕-기반 직접 제련 방법은 하이스멜트(HIsmelt) 공법이라고 일컫는 것인데, 이에 대해서는 본 출원인 명의의 다수의 특허등록 및 특허출원들에 이미 기술되어 있다.
하이스멜트 공법은 특히 철광석으로부터 용선(molten iron)을 생산하는 것과 관련이 있다.
용선의 생산이라는 견지에서, 상기 하이스멜트 공법은,
(a) 직접 제련 용기 내에서 용선과 슬래그의 용탕을 형성하는 단계;
(b) (ⅰ) 일반적으로 미분형태인 철광석; 및 (ⅱ) 철광석 공급 원료의 환원제이며 에너지원으로서 작용하는, 일반적으로 석탄인 고체 탄소질 원료를 상기 용탕에 주입하는 단계; 그리고
(c) 상기 용탕에서 철광석을 철로 제련하는 단계를 포함한다.
본 발명에서 사용되는 용어 “제련”은 금속산화물을 환원시키는 화학 반응이 일어나서 용융 금속을 생산하는 열처리 공정을 의미한다.
하이스멜트(HIsmelt) 공법에서는 금속철 물질인 고체 공급 원료와 고체 탄소질 원료가 운반 가스와 함께 다수의 랜스를 통해 용탕으로 주입되며, 상기 랜스는 직접 제련 용기의 측벽을 통해 수직면에 대해 기울어져서 용기 내부 아래로 신장되어 상기 용기의 하부까지 도달함으로써 고체 공급 원료의 적어도 일부가 상기 용기의 바닥에 있는 금속층까지 운반되도록 한다. 상기 고체 공급 원료와 운반 가스는 용탕에 침투하여 용융 금속 및/또는 슬래그가 용탕의 표면 위의 공간으로 분출되어 전이 영역을 형성하도록 한다. 산소-함유 가스, 일반적으로 산소가 풍부한 공기(air) 또는 순산소를 아래로 신장되는 랜스를 통해 상기 용기의 상부로 주입시켜 용기 상부에 있는 용탕으로부터 배출되는 반응 가스를 후-연소시키도록 한다. 상기 전이 영역에는 상당량의 상승하고 하강하는 용융 금속의 용적, 또는 비산 또는 유동물 및/또는 슬래그가 있어서 이것이 용탕 위의 후-연소 반응 가스에 의해 방출된 열에너지를 용탕으로 전달할 수 있는 매개물이 된다.
용선을 생산하는 경우 일반적으로 산소가 풍부한 공기가 사용되고 1200℃의 온도에서 주입되는데 이는 고온의 송풍 스토브들에서 발생한다. 만약 기술적으로 순수하고 차가운 산소가 사용된다면 일반적으로 주변온도 또는 이에 가까운 온도에서 공급된다.
직접 제련 용기에서 반응 가스의 후-연소에 의해 나오는 폐가스(off-gas)는 폐가스용 덕트를 통해서 상기 용기의 상부로부터 제거된다.
직접 제련 용기는 하부 노(hearth)에 있는 내화물로 라이닝한 영역들 및 측벽에 있는 수냉각 패널들 및 상기 용기의 지붕을 포함하며, 물은 연속 회로에 있는 상기 패널들을 통해 연속적으로 순환한다.
하이스멜트 공법은 하나의 단일한 콤팩트 용기에서 직접 제련에 의해 대용량의 용선, 일반적으로 적어도 0.5 Mt/a의 용선이 생산되도록 한다.
그러나, 본 출원인의 견해로는 아직까지도 하이스멜트 공법은 산화철 및 티타노마그네타이트와 같은 산화티타늄 및 티탄철광을 함유하는 금속철 공급 원료, 또한 여기에 선택적으로 산화바나듐과 같은 다른 금속 산화물을 더 함유하는 금속철 공급 원료를 제련하기에 적절하지 않다. 이에 본 출원인은 하이스멜트 공법에 대해 연구와 개발 작업을 지속적으로 수행해왔으며 특히 상기 공정의 슬래그의 특성을 조사한 결과, 하이스멜트 공법에서 적절한 공정 조건들을 제어함으로써 산화철 및 산화티타늄 및 선택적으로 산화바나듐을 함유하는 금속철 공급 원료의 제련이 가능함을 알 수 있었다. 이러한 연구결과는 하이스멜트 공법과 유사한 특징을 가지거나 상기 공정을 채용하고 있는 다른 용탕-기반 방법들에도 적용할 수 있다.
상기 논의는 호주 및 기타 지역에서 통상의 지식임을 인정하는 것을 의도한 것은 아니다.
본 발명은 직접 제련 용기에서 제련 공정 조건들을 제어함으로써 상기 용기내의 금속과 슬래그의 용탕에 있는 용융 슬래그가 슬래그 온도 1400-1550℃일 때 0.5-5 포아즈(poise) 범위의 점도를 갖도록 하는 것을 포함하는 용탕-기반 직접 제련 방법을 제공한다.
이하, 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 직접 제련 방법의 일실시예에 따라 작동하는 직접 제련 용기를 대략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 직접 제련 방법의 일 실시예에서 슬래그에 있는 칼시아, 알루미나, 실리카에 대한 3상태도(tertiary phase diagram)이다.
도 3은 본 발명의 직접 제련 방법의 일 실시예에서 높은 산화티타늄 공급 원료에 대한 유사-3상태도의 두 개의 표시된 영역들에 대한 별개의 슬래그 액상선 도표 및 슬래그에 대한 유사-3상태도(pseudo-tertiary phase diagram)이다.
본 발명은 직접 제련 용기에서 제련 공정 조건들을 제어함으로써 상기 용기내의 금속과 슬래그의 용탕에 있는 용융 슬래그가 슬래그 온도 1400-1550℃일 때 0.5-5 포아즈(poise) 범위의 점도를 갖도록 하는 것을 포함하는 용탕-기반 직접 제련 방법을 제공한다.
본 발명은 직접 제련 방법을 제공하며 상기 방법은 (a) 산화철과 적어도 3 중량%의 산화티타늄을 포함하는 금속철 공급 원료, (b) 고체 탄소질 공급 원료, 및 (c) 산소 함유 가스를 철과 슬래그의 용탕을 포함하는 직접 제련 용기내로 공급하여 상기 용기에서 금속철 공급 원료를 직접 제련하고, 용선, 산화티타늄을 함유하는 용융 슬래그, 및 폐가스의 제련공정 산물을 생산하는 것을 포함하되, 본 발명에 기술한 바와 같이 공정 조건들을 제어함으로써 직접 제련 용기내의 용탕에 있는 용융 슬래그가 슬래그 온도 1400-1550℃ 범위일 때 0.5-5 포아즈 범위의 점도를 갖도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 용어 “용융 슬래그”는 완전히 액체 상태인 슬래그를 의미한다.
본 발명에서 용어 “용융 슬래그”는 또한 고체 물질과 액상(液相)으로 된 슬러리를 포함하는 슬래그를 의미한다.
상기 용융 슬래그의 고체 물질은 상기 공정상의 슬래그 온도에서 고상 산화물일 수 있으며, 이에 따라 상기 슬래그는 액상 슬래그 내의 고상 산화물로 된 슬러리이다.
본 발명에서 용어 “공정 조건”은 광범위한 의미를 가지는 것으로 의도되며 예시적으로 다음의 확장된 의미를 갖는 것으로 의도되는데, 즉, (a) 직접 제련 용기 내의 작동 조건들, 예를 들면 온도 및 압력 그리고 고체 공급 원료들과 산소 함유 가스의 상기 용기로의 주입률, (b) 용탕의 조성, 특히 슬래그의 조성, 그리고 (c) 용탕의 특성들이다. 용탕의 조성은 슬래그의 구성요소들의 선택을 포함할 수 있으며, 상기 슬래그는 본 발명에서 기술된 바와 같이 용탕의 1400-1550 ℃ 온도 범위에서의 용융 슬래그이다. 상기 “용융 슬래그”의 정의에서 언급하였듯이, 용융 슬래그는 본 발명의 상기 공정 온도 범위에서의 고상의 산화물 및 액상의 슬래그를 포함할 수 있다. 용융 슬래그의 특성은 예를 들면 상기 기술한 용융 슬래그의 점도 및/또는 산소 퍼텐셜을 포함할 수 있다. 또한 상기 용융 슬래그의 특성은 예를 들면 용융 슬래그의 염기도 및 슬래그의 난류(turbulence)를 포함할 수 있다. 이들 특성들은 작동 조건들 및 슬래그의 조성의 함수이다.
본 발명은 상기 언급한 본 출원인의 연구 및 개발 작업의 결과인 다음을 토대로 하고 있다:
(a) 하이스멜트 공법 및 하이스멜트 공법과 유사한 특징을 갖거나 이를 채용하고 있는 다른 용탕-기반 공정들에서 산화철, 산화티타늄 및 선택적으로 산화바나듐을 포함하는 금속철 공급 원료를 직접 제련하기 위한 작업창(operating window)들이 있다. 그리고;
(b) 상기 작업창 내에서 작동하는 용탕-기반 공정들은 이들 티탄을 함유하는 물질을 제련하여 용선을 생산할 기회를 제공하는데, 이는 현재 티타노마그네타이트(산화바나듐을 함유하는 티타노마그네타이트를 포함함)를 제련하기 위해 사용하는 고로(blast furnace)에서의 생산보다 더 효율적이다.
특히, 본 출원인은 본 발명이 하이스멜트 유형 공정의 용탕-기반 제련 공정들로부터 두 가지 가치있는 생성물, 즉, (a) 바나듐 금속을 함유할 수 있는 용선 생성물 및 (b) TiO2의 형태로 적어도 50%의 높은 산화티타늄 농도를 가져서 안료-등급 티타니아를 생산하는 황산염 공정에서 공급 원료로서 사용될 수 있는 슬래그 생성물을 생산할 기회를 제공함을 발견하였다. 구체적으로, 본 출원인은 용탕-기반 공정들을 사용할 경우 상기 공정으로부터 배출된 용융 슬래그의 냉각률을 제어하여 바람직하게 상기 황산염 공정에서 가공하기 용이한 미세조직을 형성할 기회가 있음을 발견하였다.
본 발명의 방법은 슬래그 조성을 제어하고 용탕의 온도를 슬래그의 액상선(liquidus) 온도보다 낮게, 전형적으로는 아주 조금 낮게 조절함으로써 고상 산화물이 용융 슬래그의 액상으로부터 침전되도록 하고 이에 의해 상기 슬래그의 점성을 제어하는 것에 의해서 공정 조건들을 제어하는 것을 포함한다.
본 발명에서 사용되는 용어 “점도” 및 “액상선 온도”는 FactSage software(액상선 온도에 대해서는 FactSage 6.1 또는 이후 버전이고, 점도에 대해서는 “FactSage Viscosity 6.0 또는 이후 버전임)에 의해 계산되는 점도 및 액상선 온도를 의미하는 것으로 이해된다. 다른 측정 및 계산 기술로부터 발생하는 비-표준 결과들에 대한 퍼텐셜을 고려할 때, FactSage 계산을 통한 합리화(rationalisation)는 이들 용어들의 의미에 내포된 것으로 정의된다. 그러한 계산이 실행될 때 상기 계산은 FactSage software 사용 가이드라인과 완전히 일치되며, 필요하다면 FactSage software의 소유자에 의해 리뷰되고 허가될 것이다. 구체적으로, 특정한 화합물 종류의 가능한 조합들을 생략한 계산(의도되었든 아니든 상관없이)은 본 발명에서 사용되는 “점도” 및 “액상선 온도”와 일치하는 것으로 간주되지 않을 것이다.
본 발명의 방법은 용융 슬래그의 고체 물질이 상기 용융 슬래그 중 적어도 5%가 되도록 공정 조건을 제어하는 것을 포함할 수 있다.
상기 용융 슬래그 내 고체 물질은 상기 용융 슬래그 중 적어도 10%일 수 있다.
상기 용융 슬래그 내 고체 물질은 상기 용융 슬래그 중 30% 미만일 수 있다.
상기 용융 슬래그 내 고체 물질은 상기 용융 슬래그 중 15-25%일 수 있다.
금속철 공급 원료는 산화철 및 산화티타늄을 포함하는 한 어떠한 물질이든 될 수 있다. 적절한 공급 원료의 예로는 티타늄 마그네타이트, 티타노마그네타이트 및 티탄철광을 들 수 있다.
금속철 공급 원료가 티타노마그네타이트만을 포함하는 경우, 산화티타늄은 상기 금속철 공급 원료 중 40 중량% 미만일 수 있다.
금속철 공급 원료가 티타노마그네타이트만을 포함하는 경우, 산화티타늄은 상기 금속철 공급 원료 중 30 중량% 미만일 수 있다.
금속철 공급 원료가 티타노마그네타이트와 티탄철광을 포함하는 경우, 산화티타늄은 상기 금속철 공급 원료 중 50 중량% 미만일 수 있다.
또한 금속철 공급 원료는 산화철 및 산화티타늄 및 다른 금속 산화물, 예를 들면 산화바나듐을 포함하는 한 어떠한 물질이든 될 수 있다. 적절한 공급 원료의 예로는 티타늄-바나듐 마그네타이트를 들 수 있다.
금속철 공급 원료가 산화바나듐을 포함하는 경우, 본 발명의 방법은 용선 및 바나듐, 산화티타늄 및 산화바나듐을 함유하는 용융 슬래그, 및 폐가스의 공정 산출물을 생산하는 것을 포함할 수 있다.
공정 조건들에 따라, 본 발명의 방법의 금속 산출물과 슬래그 산출물 사이의 바나듐 분배는 금속 산출물에 대해 적어도 50%일 수 있으며, 전형적으로 적어도 65%일 수 있으며 더욱 전형적으로는 적어도 80%일 수 있다.
금속철 물질이 산화바나듐을 포함하는 경우뿐만 아니라, 일반적으로 본 발명의 방법은 금속내 탄소에 대한 슬래그내 철의 농도 비율이 2:1 미만, 전형적으로는1.5: 1 미만, 보다 전형적으로는 1:1 내지 1.3:1이 되도록 농도 비율을 조절함으로써 공정 조건을 제어하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 방법은 용융 슬래그가 높은 산소 퍼텐셜을 갖도록 공정 조건을 제어하는 것을 포함할 수 있다.
상기 “산소 퍼텐셜”이라는 견지에서 용어 “높은”은 고로 슬래그에 비해서 높다는 의미로 이해된다.
본 발명의 방법은 용융 슬래그의 산소 퍼텐셜이 충분히 높아서 슬래그에서 산화티타늄이 +4 원자가 상태로부터 더 낮은 원자가 상태로 환원되는 것을 감소시키도록 공정 조건을 제어하는 것을 포함할 수 있다. 더 낮은 원자가 상태는 슬래그 점도를 감소시키며 포말 슬래그의 형성 위험을 증가시킨다. 포말 슬래그는 여러 공정 제어 문제들을 야기하므로 바람직하지 않다.
본 발명의 방법은 용융 슬래그의 FeO 함량이 적어도 3 중량%이어서 상기 용융 슬래그가 높은 산소 퍼텐셜을 가지도록 공정 조건을 제어하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 방법은 용융 슬래그의 FeO 함량이 적어도 4 중량%이어서 상기 용융 슬래그가 높은 산소 퍼텐셜을 가지도록 공정 조건을 제어하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 방법은 용융 슬래그의 FeO 함량이 적어도 5 중량%이어서 상기 용융 슬래그가 높은 산소 퍼텐셜을 가지도록 공정 조건을 제어하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 방법은 용융 슬래그의 FeO 함량이 6 중량% 미만이 되도록 공정 조건을 제어하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 방법은 용융 슬래그의 FeO 함량이 10 중량% 미만이 되도록 공정 조건을 제어하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 방법은 용융 슬래그의 탄소 함량이 적어도 3 중량%가 되도록 공정 조건을 제어하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 방법은 용융 슬래그의 탄소 함량이 적어도 4 중량%가 되도록 공정 조건을 제어하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 방법은 용융 슬래그의 탄소 함량이 5 중량% 미만이 되도록 공정 조건을 제어하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 방법은 용융 슬래그의 점도 범위가 0.5-4 포아즈가 되도록 공정 조건을 제어하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 방법은 용융 슬래그의 점도 범위가 0.5-3 포아즈가 되도록 공정 조건을 제어하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 방법은 용융 슬래그의 점도가 2.5 포아즈보다 크도록 공정 조건을 제어하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 방법은 용융 슬래그 특성의 제어, 예를 들면 슬래그 조성 및/또는 슬래그 점도의 제어를 촉진하는 하나 또는 둘 이상의 첨가제를 용탕에 첨가하는 것을 포함할 수 있다.
예로서, 상기 첨가제는 용융 슬래그의 점도를 감소시켜 포말 슬래그(foamy slag)가 되는 위험을 줄이기 위해서 용융 슬래그의 염기도를 제어하도록 선택될 수 있으며, 예를 들어 CaO를 첨가하는 것이다.
본 발명의 방법은 용융 슬래그가 하기에서 기술한 범위의 구성요소를 갖도록 공정 조건을 제어하는 것을 포함할 수 있다:
TiO2: 적어도 15 wt.%,
SiO2: 적어도 15 wt.%,
CaO: 적어도 15 wt.%,
Al2O3: 적어도 10 wt.%, 그리고
FeO: 적어도 3 wt.%.
상기 용융 슬래그는 적어도 20 중량%의 TiO2를 포함할 수 있다.
상기 용융 슬래그는 적어도 50 중량%의 TiO2를 포함할 수 있다.
상기 용융 슬래그는 15-20 중량%의 SiO2를 포함할 수 있다.
상기 용융 슬래그는 15-30 중량%의 CaO를 포함할 수 있다.
상기 용융 슬래그는 10-20 중량%의 Al2O3를 포함할 수 있다.
상기 용융 슬래그는 4-10 중량%의 FeO를 포함할 수 있다.
상기 용융 슬래그는 다른 구성요소, 예를 들면 MnO를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 슬래그 조성의 구체적인 예시는 하기와 같다.
조성 A
SiO2 18.8 wt.%
AL2O3 15.2 wt.%
CaO 15.3 wt.%
MgO 10.9 wt.%
MnO 0
FeO 4.9 wt.%
TiO2 33.1 wt.%
조성B
SiO2 16.7 wt.%
AL2O3 13.0 wt.%
CaO 25.1 wt.%
MgO 10.2 wt.%
MnO
FeO 4.9 wt.%
TiO2 28.8 wt.%
조성 C
SiO2 19.35 wt.%
AL2O3 16.46 wt.%
CaO 16.17 wt.%
MgO 12.1 wt.%
MnO 2.16 wt.%
FeO 6.0 wt.%
TiO2 25.7 wt.%
조성 A와 조성 B는 차이니스 티타노마그네타이트의 형성에 100% 공급 원료를 사용하는 것에 기초하고 있으며, 조성 C는 뉴질랜드 티타노마그네타이트의 형성에 100% 공급 원료를 사용하는 것에 기초하고 있다.
본 발명의 방법은 직접 제련 용기에서 기압보다 높은 압력에서 상기 방법을 수행하는 것을 포함할 수 있다.
산소 함유 가스는 산소가 풍부한 공기 또는 공업용 산소(technical grade oxygen)일 수 있다.
본 발명의 방법은 금속철 공급 원료와 고체 탄소질 원료 및 운반 가스를 고체 물질 주입 랜스를 통해서 용탕에 주입함으로써 고체 공급 원료를 직접 제련 용기 내로 공급하는 것을 포함할 수 있으며, 상기 고체 물질 주입 랜스는 직접 제련 용기의 측벽을 통해 용기 내부 아래로 뻗어나가 고체 공급 원료가 용탕의 용선층에 적어도 부분적으로 침투하도록 한다.
본 발명의 방법은 용탕이 상당한 정도로 교반되도록 고체 공급 원료 및 운반 가스의 주입을 제어하는 것을 포함하여, 상기 공정을 제어하는 것을 포함한다.
상기 용탕의 교반의 정도는 용탕에서 실질적으로 균일한 온도가 될 정도일 것이다.
본 발명의 방법은 분리된 공정 유동물로서 본 발명의 공정의 용융 금속 산출물과 용융 슬래그 산출물을 방출하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 방법은 상기 공정으로부터 배출된 용융 슬래그의 냉각률을 제어하여 바람직하게 황산염 공정에서 가공하기 용이한 미세조직을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
상기 방법은 상기에서 기술한 하이스멜트 공법일 수 있다.
본 발명의 방법은 (a) 미국 등록특허 제6,440,195호에 개시된 직접 제련 용기에 구비된 스멜트 사이클론과 (b) 직접 제련 용기에 금속철 공급 원료를 공급하기에 앞서 상기 공급 원료를 예비-환원하는 것 중 어느 하나와 함께 하이스멜트 용기를 수반하는 하이스멜트 공법의 변형일 수 있다.
또한 본 발명은 용탕-기반 직접 제련 방법을 통해서 산화철 및 적어도 3중량%의 산화티타늄을 포함하는 금속철 공급 원료를 제련하는데 사용하는 직접 제련 용기를 제공하며, 상기 제련 용기는 금속과 슬래그의 용탕을 포함하고 상기 용융 슬래그는 1400-1550℃의 온도를 가지며 0.5-5 포아즈 범위의 점도를 갖는다.
또한 본 발명은 상기 기술된 직접 제련 방법에 의해 생산되는, 바나듐 금속을 포함할 수 있는 용선 생성물을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 기술된 직접 제련 방법에 의해 생산되는, TiO2의 형태로 적어도 50%의 높은 산화티타늄 농도를 가지는 슬래그 생성물을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 기술된 직접 제련 방법에 의해 생산되는, 안료-등급 티타니아를 생산하는 황산염 공정에 사용될 공급 원료를 제공한다.
하기에서는 하이스멜트 공법을 통해 용선을 생산하기 위하여 티타노마그네타이트를 제련하는 맥락에서 기술하고 있으나, 본 발명은 이러한 티타노마그네타이트를 제련하는 것에 국한되지 않고 산화철 및 산화티타늄을 포함하는 임의의 적절한 금속철 공급 원료를 제련하는 것에까지 확장된다. 예를 들어, 본 발명은 티타늄-바나듐 마그네타이트를 제련하는 것에까지 확장된다. 또한 본 발명은 하이스멜트 공법에 국한되지 않고 필요한 공정 조건들을 가질 수 있는 하이스멜트 유형의 공정으로 된 임의의 용탕-기반 방법에까지 확장된다. 구체적으로 예를 들면, 본 발명은 (a) 미국 등록특허 제6,440,195호에 개시된 직접 제련 용기에 구비된 스멜트 사이클론과 (b) 직접 제련 용기에 금속철 공급 원료를 공급하기에 앞서 상기 공급 원료를 예비-환원하는 것을 포함하는 하이스멜트 공법의 변형들에까지 확장된다.
앞서 언급하였듯이, 하이스멜트 공법은 본 출원인 명의의 다수의 특허등록 및 특허출원들에 기술되어 있다. 예를 들면, 하이스멜트 공법은 본 출원인이 출원한 국제출원 제PCT/AU96/00197호에 설명되어 있다. 상기 국제출원된 특허 명세서에 개시된 내용은 관련참고로서 본 발명에 통합된다.
본 발명의 방법은 직접 제련 용기(3)의 사용에 기반하고 있다.
상기 용기(3)는 본 출원인이 출원한 국제출원 제PCT/AU2004/000472호 및 제PCT/AU2004/000473호에 상세히 기술된 유형이다. 이들 국제출원된 특허 명세서에 개시된 내용은 관련참고로서 본 발명에 통합된다.
상기 용기(3)은 내화성 벽돌로 이루어진 기저부와 측면부를 포함하는 노(51), 상기 노(51)의 측면부로부터 상측으로 신장되는 일반적으로 원통형인 몸통부를 형성하고 상부 몸통부와 하부 몸통부를 포함하는 측벽(53), 지붕(55), 용기(3)의 상부에 있는 폐가스용 덕트(9), 용기(3)로부터 연속적으로 용융 금속을 배출할 수 있는 전로(67), 및 용기(3)로부터 주기적으로 용융 슬래그를 배출하기 위한 출탕구(미도시)를 구비한다.
사용시, 상기 용기는 용융 금속층(15)과 용융 슬래그층(16)을 포함하는 철과 슬래그의 용탕을 담고 있다. 도면에서 참조 번호 17로 표시된 화살표는 금속층(15)의 공칭 정지 표면의 위치를 나타내고, 참조 번호 19로 표시된 화살표는 슬래그층(16)의 공칭 정지 표면의 위치를 나타낸다. 여기서, "정지 표면(quiescent surface)"이라 함은 가스와 고체 물질이 용기 내로 주입되지 않고 있을 때의 표면을 말한다. 전형적으로, 용탕의 온도는 1400-1550℃ 범위이다.
또한, 상기 용기(3)에는 용기(3)의 상부 공간으로 아래로 신장된 수냉 온풍(HAB) 랜스(7) 및 측벽을 통해 하향 내측으로 신장되어 슬래그 내로 들어가는 다수의 수냉 고체 주입 랜스(5)가 끼워 맞추어져 있다. 상기 랜스(5)는 측벽을 통해 수직면에 대하여 30°내지 60°로 내측 아래로 기울어져서 용탕내의 슬래그층(16) 내부로 신장된다. 상기 랜스(5)의 위치는 그 하단이 용탕의 금속층(15)의 정지 표면(17) 상측에 놓이도록 정한다.
사용시, 운반 가스(일반적으로, N2)에 동반이동되는 티타노마그네타이트, 석탄, 및 슬래그 첨가제들이 고체 주입 랜스(5)를 통해 용탕내로 직접 주입된다.
상기 주입된 고체 원료/운반 가스의 모멘텀에 의해 고체 원료와 가스가 금속층(15)으로 침투한다. 석탄은 탈휘발화되어 금속층(15)에 상당한 부피의 가스를 생성한다. 탄소는 금속으로 일부 용해되고 일부는 고체 탄소의 상태로 남는다. 티타노마그네타이트에 있는 산화철은 용융 금속으로 제련되고 상기 제련 반응으로 일산화탄소 가스가 발생한다. 탈휘발화와 제련에 의해 금속층(15)으로 운반된 가스와 발생한 가스는 금속층(15)으로부터 (고체 물질과 가스의 주입 결과로 금속층(15)으로 투입된) 티타노마그네타이트(주로 TiO2)에 있는 미반응된 고체 물질, 고체 탄소, 용융 금속 및 슬래그를 상측으로 부양시키는 상당한 부력을 발생하여, 용융 금속의 비선, 용적 및 유동물이 상향 이동하여 이들이 슬래그층(16)을 통과하여 이동함에 따라 슬래그가 동반이동하게 된다.
상기 기술한 물질들을 상측으로 부양시키는 부력은 금속층(15)과 슬래그층(16)에서 상당한 교반을 일으켜서 슬래그층(16)의 부피가 커지고 화살표(30)로 나타낸 바와 같은 표면이 형성된다. 상기 교반은 금속 영역과 슬래그 영역의 온도가 일반적으로 1400 내지 1550℃로 균일해지고 각 영역에서 온도의 변화가 30 ℃가 되는 정도로 일어난다.
또한, 상기 기술한 물질의 상향 이동은 용기에서 용탕의 상측에 위치한 상단 공간(31)까지 연장되어서,
(a) 전이 영역(23)을 형성하고; 그리고
(b) 일부 용융 물질(주로 슬래그)을 전이 영역(23)을 넘어 전이 영역(23)의 상측에 위치한 용기(3)의 측벽 영역으로 분출한다.
일반적인 의미에서, 슬래그층(16)은 기포와 고체 물질로 채워진 액체 연속 공간이며, 정지 영역(23)은 용융 금속과 슬래그의 비산, 용적 및 유동물로 채워진 기체 연속 공간이다. 또는 슬래그층(16)은 액상에 기포가 분산되어 있으면서 액상 내 고체 물질의 슬러리로서 기술될 수 있다.
랜스(7)의 위치와 상기 랜스(7)을 통과하는 산소 함유 가스의 유속은 산소 함유 가스가 전이 영역(23)의 중앙부로 침투하여 랜스(7)의 단부 주위에 금속/슬래그 자유 공간(미도시)을 유지할 수 있도록 정하는 것이 바람직하다. 랜스(7)는 산소 함유 가스를 소용돌이시켜 용기 내부로 주입하는 어셈블리를 포함한다.
랜스(7)을 통하여 산소 함유 가스가 주입되면 전이 영역(23)과 랜스(7)의 단부 주위의 자유 공간에서 반응 가스 CO와 H2를 후연소하여 가스 공간에서의 온도가 2000 ℃ 이상으로 높아진다. 이 때 발생하는 열은 금속층에서 온 용융 물질의 상승하고 하강하는 비산, 용적 및 유동물로 전달된 후, 상기 물질이 금속층(15)으로 되돌아갈 때 그 열의 일부가 금속층(15)에 전달된다.
본 발명의 방법의 상기 기술된 실시예는 용융 슬래그가 다음과 같은 특성을 갖도록 제련 공정 조건을 제어하는 것을 포함한다:
(a) 슬래그가 용융 슬래그가 되도록 하는, 본 발명에 기술된 선택된 조성 범위 내에 존재할 것,
(b) 높은 산소 퍼텐셜을 가질 것, 및
(c) 용기(3) 내의 용탕에 있는 용융 슬래그가 슬래그 온도 1400-1550℃일 때 1-5 포아즈 범위의 점도를 가질 것.
공정 조건의 필요한 제어는 옵션 범위 중 하나 또는 둘 이상에 의해서 달성될 수 있으며 상기 옵션 범위는 요구되는 높은 산소 퍼텐셜을 얻기 위해 용융 슬래그의 FeO 함량을 제어하는 것과 용기(3) 내 용탕에 있는 용융 슬래그가 1400-1550℃의 온도 범위에 있을 때 1-5포아즈의 요구되는 점도를 달성하기 위해 용융 슬래그의 CaO 함량을 제어하는 것을 포함하나 반드시 이에 한정되지 않는다.
보다 구체적으로, 상기 기술한 실시예에서 공정 조건의 필요한 제어는 공급 원료(물질)을 선택하는 것과 용융 슬래그가 용탕의 1400-1550℃ 범위에서 하기 구성요소를 가지도록 공정 조건을 작동시키는 것을 포함한다:
TiO2: 적어도 15 wt.%,
SiO2: 적어도 15 wt.%,
CaO: 적어도 15 wt.%,
Al2O3: 적어도 10 wt.%, 및
FeO: 적어도 3 wt.%.
보다 구체적으로, 상기 기술한 실시예에서 공정 조건의 필요한 제어는, 용탕의 1400-1550℃ 온도 범위에 있는 슬래그 조성에 대하여 용융 슬래그가 액상선 아래(sub-liquidus), 바람직하게는 액상선의 약간 아래에 있도록 함으로써 고상 산화물이 액상 슬래그로부터 총 슬래그의 5-25 부피%만큼 침전하도록 슬래그 조성을 제어하는 것을 포함한다. 그 결과물로서의 용융 슬래그는 고상 산화물이 액상 슬래그 내에 있는 슬러리 형태이다. 침전된 고상 산화물은 본 발명의 방법의 실시예를 위해 필요한 정도로 용융 슬래그의 점도를 제어하는데 기여한다. 나아가, 점성이 있는 용융 슬래그는 슬래그와 접해 있는 용기의 내화물에 보호막을 형성하기에 매우 적합하다.
도 2는 본 발명의 직접 제련 방법의 일 실시예에서 칼시아, 알루미나, 실리카의 세 가지 주요한 슬래그 구성요소에 대한 3상태도이다. 보다 구체적으로, 상기 3상태도는 알루미나와 실리카의 두 가지 주요 맥석(gangue) 구성요소와 하나의 플럭스 첨가제인 칼시아에 대해 초점을 맞추고 있다. 상기 3상태도는 FactSage 6.1.를 출처로 하고 있다. 상기 3상태도는 슬래그에서 각 상태(phase)에 대한 슬래그 조성의 영향을 나타내고 있다. 특히, 도 2에 따르면, 더 높은 점도의 슬래그(예를 들면, 2.5 포아즈 이상의 점도를 갖는 슬래그)가 요구될 경우 이는 칼시아 첨가를 조절하는 것과 같은 슬래그 조성을 제어함으로써, 또는 용융 슬래그로부터 메릴라이트(melilite) 고상을 침전시키는 다른 공정 조건들을 제어함으로써 달성할 수 있음을 알 수 있다.
도 3은 본 발명의 직접 제련 방법의 일 실시예에서 높은 산화티타늄 공급 원료에 대한 상태도(phase diagram)의 두 개의 표시된 영역들에 대한 별개의 슬래그 액상선 도표들 및 슬래그에 대한 유사-3상태도이다. 상기 상태도는 (a) 알루미나, 마그네시아 및 실리카의 세 가지 주요한 맥석 구성요소, (b) 하나의 플럭스 첨가제인 칼시아, 및 (c) 티타니아에 초점을 맞추고 있다. 상기 상태도는 University of Queensland researchers 를 출처로 하고 있다. 상기 상태도는 본 발명의 방법을 위해 요구되는 1-5 포아즈의 점도를 갖는 슬래그를 제공하는 슬래그 조성에 대한 작업창을 정의하고 있다. 도 3은 상태도의 두 개의 영역들을 강조하고 있는데, 이들 영역은 선택된 조성들에 따른 액상선 온도의 상당한 변화를 보여주고 있다. 이는 칼시아 첨가를 조절하는 것과 같은 슬래그 조성을 제어함으로써, 또는 용융 슬래그로부터 메릴라이트(melilite) 고상을 침전시키는 다른 공정 조건들을 제어함으로써 달성할 수 있음을 알 수 있다. 특히 이들 영역들로부터 상당한 범위의 고상이 침전되어 나옴으로 인해 1400-1550℃ 온도 범위의 용탕 내에 있는 슬래그의 점도를 변화시킬 수 있음을 명확히 알 수 있다.
보다 일반적으로, 하기 기술된 공정 특징들이 별개로 또는 조합하여 본 발명의 방법과 관련된 제어 파라미터들이다.
(a) 슬래그 인벤토리(inventory)의 조절, 다시 말하면 슬래그층의 깊이 및/또는 슬래그/금속 비율(일반적으로 금속:슬래그의 중량비가 3:1 내지 1:1이 되도록 함)을 조절하여, 전이 영역(23)의 금속이 전이 영역(23)에서의 역반응(back reaction)에 의해 후연소에 미치는 부정적인 영향과 전이 영역(23)의 금속이 열 전달에 미치는 긍정적 영향 사이의 균형을 맞춘다. 만약 슬래그 인벤토리가 너무 적으면 금속이 산소에 너무 많이 노출되기 때문에 후연소에 대한 퍼텐셜이 감소한다. 반면에, 슬래그 인벤토리가 너무 많으면 랜스(7)가 전이 영역(23)에 파묻히게 되기 때문에 가스가 자유 공간(25)으로 동반이동하는 정도가 줄어들어서 후연소에 대한 퍼텐셜이 감소할 것이다.
(b) 랜스(7)의 위치를 정하고 랜스(7)와 랜스(5)들을 통한 산소 함유 가스와 고체의 주입률을 조절하여, 랜스(7)의 말단 주변에 금속/슬래그가 없는 영역을 유지하고 랜스(7)의 하단부 주변에 전이 영역(23)을 형성하도록 한다.
(c) 다음 사항의 하나 이상을 조절함으로써 전이 영역(23)과 접하거나 전이 영역(23) 상측에 위치한 용기(3)의 측벽에 슬래그를 비산시켜서 용기로부터의 열 손실을 제어한다:
(i) 슬래그 인벤토리; 및
(ii) 랜스(7)와 랜스(5)들을 통한 주입 유속.
본 발명의 본질과 범주를 벗어남이 없이 상기에서 기술한 본 발명의 실시예에 대한 다양한 변형이 있을 수 있다.

Claims (21)

  1. (a) 산화철과 적어도 3 중량%의 산화티타늄을 포함하는 금속철 공급 원료, (b) 고체 탄소질 공급 원료, 및 (c) 산소 함유 가스를 철과 슬래그의 용탕을 포함하는 직접 제련 용기 내로 공급하는 단계, 상기 용기에서 금속철 공급 원료를 직접 제련하는 단계, 및 제련 공정 산출물로서 용선, 산화티타늄을 함유하는 용융 슬래그, 및 폐가스를 생산하는 단계를 포함하되, 제련 공정 조건들을 제어함으로써 직접 제련 용기 내의 용탕에 있는 용융 슬래그가 슬래그 온도 1400-1550℃ 범위일 때 0.5-5포아즈 범위의 점도를 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 직접 제련 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 용융 슬래그는 고체 물질과 액상의 슬러리이고 상기 고체물질은 제련 공정상의 슬래그 온도에서 고상 산화물이고, 이에 의해 상기 용융 슬래그가 액상 슬래그 내에 고상 산화물이 있는 슬러리인 것을 특징으로 하는 직접 제련 방법.
  3. 제2항에 있어서, 슬래그 조성을 제어하고 용탕의 온도를 슬래그의 액상선 온도보다 낮게 조절함으로써 고상 산화물이 용융 슬래그의 액상으로부터 침전되도록 하여서 상기 슬래그의 점성을 제어하는 것에 의해 공정 조건들을 제어하는 것을 포함하는 직접 제련 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 용융 슬래그의 고체 물질이 상기 용융 슬래그 중 적어도 5%가 되도록 공정 조건들을 제어하는 것을 포함하는 직접 제련 방법.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 용융 슬래그 내 고체 물질이 상기 용융 슬래그 중 적어도 10%가 되도록 공정 조건들을 제어하는 것을 포함하는 직접 제련 방법.
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 용융 슬래그 내 고체 물질이 상기 용융 슬래그 중 30% 미만이 되도록 공정 조건들을 제어하는 것을 포함하는 직접 제련 방법.
  7. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 용융 슬래그 내 고체 물질이 상기 용융 슬래그 중 15-25%가 되도록 공정 조건들을 제어하는 것을 포함하는 직접 제련 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속철 공급 원료는 티타늄 마그네타이트, 티타노마그네타이트 및 티탄철광 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 직접 제련 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 금속철 공급 원료가 티타노마그네타이트만을 포함하는 경우, 산화티타늄은 상기 금속철 공급 원료 중 40 중량% 미만인 것을 특징으로 하는 직접 제련 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 금속철 공급 원료가 티타노마그네타이트만을 포함하는 경우, 산화티타늄은 상기 금속철 공급 원료 중 30 중량% 미만인 것을 특징으로 하는 직접 제련 방법.
  11. 제8항에 있어서, 상기 금속철 공급 원료가 티타노마그네타이트와 티탄철광을 포함하는 경우, 산화티타늄은 상기 금속철 공급 원료 중 50 중량% 미만인 것을 특징으로 하는 직접 제련 방법.
  12. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속철 공급 원료는 추가의 금속 산화물로서 산화바나듐을 포함하는 것을 특징으로 하는 직접 제련 방법.
  13. 제12항에 있어서, 금속철 공급 원료가 산화바나듐을 포함하는 경우, 상기 직접 제련 방법은 공정 산출물로서 용선, 바나듐, 산화티타늄과 산화바나듐을 함유하는 용융 슬래그, 및 폐가스를 생산하는 것을 포함하는 직접 제련 방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 금속 내 탄소에 대한 슬래그 내 철의 농도 비율이 2:1 미만이 되도록 조절함으로써 공정 조건들을 제어하는 것을 포함하는 직접 제련 방법.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 금속 내 탄소에 대한 슬래그 내 철의 농도 비율이 1.5:1 미만이 되도록 조절함으로써 공정 조건들을 제어하는 것을 포함하는 직접 제련 방법.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 금속 내 탄소에 대한 슬래그 내 철의 농도 비율이 1:1 내지 1.3:1이 되도록 조절함으로써 공정 조건들을 제어하는 것을 포함하는 직접 제련 방법.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 용융 슬래그가 높은 산소 퍼텐셜을 갖도록 공정 조건들을 제어하는 것을 포함하는 직접 제련 방법.
  18. 용탕-기반 직접 제련 방법을 통해 산화철 및 적어도 3중량%의 산화티타늄을 포함하는 금속철 공급 원료를 제련하는데 사용하는 직접 제련 용기로서, 상기 용기는 금속과 슬래그의 용탕을 포함하고 용융 슬래그는 1400-1550℃의 온도를 가지며 0.5-5 포아즈 범위의 점도를 갖는 것인 직접 제련 용기.
  19. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 직접 제련 방법에 의해 생산되는 용선 생성물.
  20. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 직접 제련 방법에 의해 생산되는, TiO2의 형태로 적어도 50%의 산화티타늄 농도를 가지는 슬래그 생성물.
  21. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 직접 제련 방법에 의해 생산되는, 안료-등급 티타니아를 생산하는 황산염 공정에 사용되는 공급 원료.
KR1020127030692A 2010-05-18 2011-05-18 직접 제련 방법 KR101852863B1 (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU2010902162A AU2010902162A0 (en) 2010-05-18 Smelting Metal Oxides
AU2010902162 2010-05-18
AU2010904167A AU2010904167A0 (en) 2010-09-15 Direct Smelting Process
AU2010904167 2010-09-15
PCT/AU2011/000580 WO2011143703A1 (en) 2010-05-18 2011-05-18 Direct smelting process

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130122515A true KR20130122515A (ko) 2013-11-07
KR101852863B1 KR101852863B1 (ko) 2018-04-27

Family

ID=44991082

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020127030692A KR101852863B1 (ko) 2010-05-18 2011-05-18 직접 제련 방법

Country Status (15)

Country Link
US (3) US10023945B2 (ko)
EP (1) EP2572005B1 (ko)
JP (1) JP5774092B2 (ko)
KR (1) KR101852863B1 (ko)
CN (2) CN104313226A (ko)
AU (3) AU2011256134B2 (ko)
BR (1) BR112012029016B1 (ko)
CA (1) CA2799056C (ko)
ES (1) ES2847865T3 (ko)
MX (1) MX2012013309A (ko)
PL (1) PL2572005T3 (ko)
RU (1) RU2573849C2 (ko)
UA (1) UA122658C2 (ko)
WO (1) WO2011143703A1 (ko)
ZA (1) ZA201209473B (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10185792B2 (en) 2015-12-22 2019-01-22 DOOSAN Heavy Industries Construction Co., LTD Method for predicting slagging production position and slagging production possibility in furnace

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MX2012013309A (es) 2010-05-18 2013-02-01 Tech Resources Pty Ltd Proceso de fundicion directa.
NZ608909A (en) 2010-09-15 2015-02-27 Tech Resources Pty Ltd Direct smelting process
FI126638B (en) 2015-02-13 2017-03-15 Outotec Finland Oy METHOD FOR INCREASING THE TITANIUM OXIDE CONTENT IN THE SLAG MANUFACTURED IN THE CONTEXT OF ELECTRONIC FUSION OF A TITANIUM MAGNET
FI127188B (en) * 2015-04-10 2018-01-15 Outotec Finland Oy METHOD AND ORGANIZATION FOR USING A METALLURGICAL OVEN AND COMPUTER SOFTWARE PRODUCT
CA3059797A1 (en) 2017-05-05 2018-11-08 Purissima, Inc. Neurotransmitters and methods of making the same
KR101970757B1 (ko) 2018-07-06 2019-04-22 알루스 주식회사 용해로 데이터 수집을 통해 조업 시스템의 안정화를 제공하는 용해 공정
CN108940120B (zh) * 2018-07-26 2021-06-29 攀枝花攀钢集团设计研究院有限公司 高温碳化渣冷却淬化制粒的方法及生产装置

Family Cites Families (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2865734A (en) * 1955-07-19 1958-12-23 British Iron Steel Research Treatment of metal-containing materials
AU416143B2 (en) 1967-05-01 1969-11-06 COMMONWEALTH SCIENTIFIC AND INDUSTRIAL RESEARCH ORGANIZATION and MURPHYORES INCORPORATED PTY. LTD A process forthe beneficiation of titaniferous ores
US3420659A (en) 1967-10-11 1969-01-07 Foote Mineral Co Method for the production of vanadium alloys
US3850615A (en) * 1970-11-24 1974-11-26 Du Pont Method of ilmenite reduction
US3765868A (en) * 1971-07-07 1973-10-16 Nl Industries Inc Method for the selective recovery of metallic iron and titanium oxide values from ilmenites
JPS512892B2 (ko) 1971-09-20 1976-01-29
JPS5849622A (ja) * 1981-09-17 1983-03-23 Sumitomo Metal Ind Ltd 酸化チタンの濃縮法
JPS5877548A (ja) 1981-10-31 1983-05-10 Kawasaki Steel Corp クロム鉱石の溶融還元法
EP0144772B1 (en) 1983-11-07 1990-08-01 Fuji Photo Film Co., Ltd. Phosphor, radiation image recordng and reproducing method and radiation image storage panel employing the same
US4529439A (en) * 1984-09-17 1985-07-16 James C. Barber And Associates, Inc. Energy conservation during the smelting of ores
JPH05239521A (ja) 1992-03-02 1993-09-17 Sumitomo Metal Ind Ltd 溶銑の製造方法
AU656476B2 (en) * 1992-07-03 1995-02-02 Mintek The recovery of titanium from titanomagnetite
CN1038137C (zh) 1992-09-29 1998-04-22 天津市东光特种涂料总厂 膨胀型改性过氯乙烯防火漆及其制作方法
US5746805A (en) * 1995-07-18 1998-05-05 Metallgesellschaft Aktiengesellschaft Process for the continuous manufacture of steel
US5830420A (en) 1995-11-21 1998-11-03 Qit-Fer Et Titane Inc. Method to upgrade titania slag and resulting product
US5849938A (en) 1997-09-02 1998-12-15 Arco Chemical Technology, L.P. Separation of methanol and propylene oxide from a reaction mixture
AUPP647198A0 (en) 1998-10-14 1998-11-05 Technological Resources Pty Limited A process and an apparatus for producing metals and metal alloys
AUPP805599A0 (en) * 1999-01-08 1999-02-04 Technological Resources Pty Limited A direct smelting process
AUPQ308799A0 (en) * 1999-09-27 1999-10-21 Technological Resources Pty Limited A direct smelting process
IT1306746B1 (it) 1999-11-10 2001-10-02 Ct Sviluppo Materiali Spa Procedimento di trasformazione in continuo di materiali al fine diottenere prodotti di composizione controllata, ed apparecchiatura
JP2003105452A (ja) 2001-09-28 2003-04-09 Kobe Steel Ltd 還元金属の製造方法
DE10229636A1 (de) 2002-07-02 2004-01-22 Siemens Ag System und Verfahren zur direkten Kommunikation zwischen Automatisierungsgeräten
JP4153281B2 (ja) * 2002-10-08 2008-09-24 株式会社神戸製鋼所 酸化チタン含有スラグの製造方法
AU2003900357A0 (en) * 2003-01-24 2003-02-13 Ausmelt Limited An improved smelting process for the production of iron
RU2245371C2 (ru) * 2003-02-03 2005-01-27 Общество с ограниченной ответственностью Фирма "Дата-Центр" Способ переработки красного шлама глиноземного производства
JP4295544B2 (ja) * 2003-04-09 2009-07-15 株式会社神戸製鋼所 冶金用改質炭の製造方法、ならびに冶金用改質炭を用いた還元金属および酸化非鉄金属含有スラグの製造方法
WO2005024074A1 (en) * 2003-09-05 2005-03-17 Promet Engineers Pty Ltd Process for extracting crystalline titanium oxides
CN101613825A (zh) * 2003-10-18 2009-12-30 攀枝花金钛高科技有限责任公司 利用钛、铁矿生产钛、钢制品的方法
US7655066B2 (en) * 2005-06-13 2010-02-02 University Of Utah Research Foundation Nitrogen removal from molten metal by slags containing titanium oxides
MY144561A (en) 2005-08-30 2011-10-14 Du Pont Ore reduction process and titanium oxide and iron metallization product
JP4781813B2 (ja) 2005-12-28 2011-09-28 新日本製鐵株式会社 溶鉄の製造方法
RU2344179C2 (ru) * 2006-05-05 2009-01-20 Общество С Ограниченной Ответственностью Промышленная Компания "Технология Металлов" Способ непрерывной переработки содержащих оксиды железа материалов и агрегат для его осуществления
MX2009012958A (es) * 2007-09-04 2010-04-27 Cardero Resource Corp Fundicion directa de compuestos que portan cinc para producir cinc metalico.
WO2009113379A1 (ja) 2008-03-10 2009-09-17 株式会社東芝 固体シンチレータ、放射線検出器およびｘ線断層写真撮影装置
JP5384175B2 (ja) * 2008-04-10 2014-01-08 株式会社神戸製鋼所 粒状金属鉄製造用酸化チタン含有塊成物
CN101619371B (zh) 2008-07-02 2012-07-04 四川龙蟒矿冶有限责任公司 一种从钒钛磁铁矿中回收钒钛铁的方法
RU2399680C2 (ru) * 2008-09-04 2010-09-20 Общество с ограниченной ответственностью "Ариком" Способ металлизации титаномагнетитовых концентратов с получением железных гранул и титанованадиевого шлака
DE102009020494A1 (de) * 2009-05-08 2010-11-11 Sms Siemag Ag Verfahren zum Schlackeschäumen einer Nichtrostfrei-Stahlschmelze in einem Elektrolichtbogenofen
CN101633981B (zh) * 2009-08-28 2011-09-14 攀钢集团钢铁钒钛股份有限公司 含钛物料的酸解方法及钛白粉的制备方法
CN101665871B (zh) * 2009-10-14 2012-08-08 攀钢集团研究院有限公司 生产碳化钛渣的方法
US20110135919A1 (en) 2009-12-09 2011-06-09 The National Titanium Dioxide Co. Ltd. (Cristal) Chloride ingress-resistant concrete
MX2012013309A (es) 2010-05-18 2013-02-01 Tech Resources Pty Ltd Proceso de fundicion directa.

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10185792B2 (en) 2015-12-22 2019-01-22 DOOSAN Heavy Industries Construction Co., LTD Method for predicting slagging production position and slagging production possibility in furnace

Also Published As

Publication number Publication date
PL2572005T3 (pl) 2021-06-14
KR101852863B1 (ko) 2018-04-27
AU2016253642B2 (en) 2019-03-07
MX2012013309A (es) 2013-02-01
US10023945B2 (en) 2018-07-17
EP2572005B1 (en) 2020-11-18
EP2572005A4 (en) 2017-04-12
CN102906280B (zh) 2015-09-30
BR112012029016A2 (pt) 2016-08-02
RU2573849C2 (ru) 2016-01-27
EP2572005A1 (en) 2013-03-27
RU2012154693A (ru) 2014-06-27
UA122658C2 (uk) 2020-12-28
CN102906280A (zh) 2013-01-30
ES2847865T3 (es) 2021-08-04
AU2011256134B2 (en) 2014-12-11
AU2014265026A1 (en) 2014-12-04
AU2011256134A1 (en) 2012-12-13
CA2799056C (en) 2021-02-16
AU2016253642A1 (en) 2016-11-24
JP5774092B2 (ja) 2015-09-02
CN104313226A (zh) 2015-01-28
ZA201209473B (en) 2013-09-25
JP2013527322A (ja) 2013-06-27
CA2799056A1 (en) 2011-11-24
US20170081745A1 (en) 2017-03-23
US10280489B2 (en) 2019-05-07
US20150038317A1 (en) 2015-02-05
WO2011143703A1 (en) 2011-11-24
BR112012029016B1 (pt) 2023-03-28
US20130116105A1 (en) 2013-05-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101852863B1 (ko) 직접 제련 방법
KR101903434B1 (ko) 직접 제련 방법
KR20010007250A (ko) 직접적인 제련 방법 및 장치
US6482249B1 (en) Direct smelting process
CA2411789A1 (en) A direct smelting process and apparatus
AU2001272223A1 (en) A direct smelting process and apparatus
AU2001287371A1 (en) A direct smelting process and apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant