KR20150076168A - 플라스마 유도 퓨밍 - Google Patents
플라스마 유도 퓨밍 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20150076168A KR20150076168A KR1020157010317A KR20157010317A KR20150076168A KR 20150076168 A KR20150076168 A KR 20150076168A KR 1020157010317 A KR1020157010317 A KR 1020157010317A KR 20157010317 A KR20157010317 A KR 20157010317A KR 20150076168 A KR20150076168 A KR 20150076168A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- slag
- molten
- hot gas
- evaporable
- oxygen potential
- Prior art date
Links
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 174
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 52
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 52
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 47
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 40
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 31
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 23
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 67
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 29
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 29
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 20
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 19
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000003517 fume Substances 0.000 claims description 9
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 6
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 6
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000008014 freezing Effects 0.000 claims description 5
- 238000007710 freezing Methods 0.000 claims description 5
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 claims description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 4
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 21
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 11
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 9
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 9
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 7
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 7
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 6
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 5
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 4
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 4
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 4
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Substances [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 3
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 3
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 3
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- -1 zinc and lead Chemical class 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010944 silver (metal) Substances 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 229910000570 Cupronickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 150000001722 carbon compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- YOCUPQPZWBBYIX-UHFFFAOYSA-N copper nickel Chemical compound [Ni].[Cu] YOCUPQPZWBBYIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 239000000383 hazardous chemical Substances 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052609 olivine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010450 olivine Substances 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000003039 volatile agent Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B4/00—Electrothermal treatment of ores or metallurgical products for obtaining metals or alloys
- C22B4/005—Electrothermal treatment of ores or metallurgical products for obtaining metals or alloys using plasma jets
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B5/00—General methods of reducing to metals
- C22B5/02—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes
- C22B5/16—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes with volatilisation or condensation of the metal being produced
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
- C22B7/001—Dry processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J6/00—Heat treatments such as Calcining; Fusing ; Pyrolysis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B19/00—Obtaining zinc or zinc oxide
- C22B19/04—Obtaining zinc by distilling
- C22B19/12—Obtaining zinc by distilling in crucible furnaces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B19/00—Obtaining zinc or zinc oxide
- C22B19/30—Obtaining zinc or zinc oxide from metallic residues or scraps
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B4/00—Electrothermal treatment of ores or metallurgical products for obtaining metals or alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
- C22B7/02—Working-up flue dust
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
- C22B7/04—Working-up slag
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
- C22B9/16—Remelting metals
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B1/00—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces
- F27B1/08—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces heated otherwise than by solid fuel mixed with charge
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B1/00—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces
- F27B1/10—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B1/00—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces
- F27B1/10—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
- F27B1/16—Arrangements of tuyeres
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
- F27D99/0001—Heating elements or systems
- F27D99/0006—Electric heating elements or system
- F27D2099/0031—Plasma-torch heating
-
- 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
Abstract
증발성 물질의 회수 방법은 증발성 금속 및/또는 증발성 금속 화합물을 포함하는 물질을 용융 슬래그 내로 융융시키는 단계(210)를 포함한다. 상기 용융 슬래그는 고온 기체의 서브머지드 제트에 의하여 교반된다(212). 상기 고온 기체는 적어도 200 MJ/kmol, 바람직하게 적어도 300 MJ/kmol의 엔탈피를 가지도록 조절된다(214). 상기 증발성 금속 및/또는 증발성 금속 화합물의 적어도 일부가 상기 용융 슬래그로부터 퓨밍된다(216). 상기 방법을 위한 장치는 노 내에 용융 슬래그 내로 침적된 플라스마 토치를 가지는 노를 기초로 한다.
Description
본 발명은 일반적으로 증발성 물질의 회수를 위한 장치 및 방법, 특히 플라스마 유도 퓨밍을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
다년간, 야금 폐기물로부터 유가 금속의 회수가 개발되어 오고 있다. 이러한 회수는 많은 이유로 유리하다. 하나는 폐기물, 예를 들어 EAF(전기아크로) 분진, 및 상이한 종류의 슬래그가 매우 높은 함량의 중금속을 종종 함유하여 즉각적인 증착에 부적합하다는 것이다. Sn, Zn 및 Pb와 같은 원소들을 포함하는 나머지 생성물들은 바람직하게 임의의 보호 처리없이 자연으로 되돌리지 않는다. 나아가, 이들 원소들의 가치 또한 무시할 수 없다. 이들 원소들을 회수함으로써, 환경이 보호됨과 동시에 유용한 금속들이 수득된다.
배소된 잔사 및 2차 슬래그를 침출시키는, Zn 광석과 같은 1차 공급원 및 EAF 분진과 같은 2차 공급원 모두로부터 증발성 물질을 회수하기 위하여 상이한 유형의 퓨밍(fuming) 공정들을 사용하는 것은 오래전부터 알려져 있었다. 전형적인 단순한 슬래그 퓨밍 공정은 용융 야금 슬래그를 생산한다. 상기 슬래그는 전형적으로 환원제에 노출되고 비교적 고온으로 가열된다. 예를 들어 아연 및 납과 같은 휘발성 금속의 증기는 상기 슬래그 위의 기체상 내로 이동되고, 금속성 성분들을 얻기 위한 추가적인 처리를 위하여 증기가 제거된다. 한가지 전형적인 그러한 예는 예를 들어 공개 특허 출원 GB 2 181 746 A 또는 미국 특허 제 5,942,023호에서 발견된다.
미국 특허 제 4,571,260호에, 주석 및/또는 아연 함유 물질로부터 유가 금속을 회수하는 방법이 개시된다. 상기 방법은 기본적으로 회전하는 슬래그 배스의 표면이 산소 및 연료에 대하여 노출되는 Kaldo 공정이다. 적합한 점도 및 적합한 교반을 달성하기 위하여 플럭스 및 코크스가 첨가된다.
가장 초기의 슬래그 퓨밍 장치의 불리한 점은 휘발성 물질의 제거 효율이 항상 최선은 아니었다는 점이다. 비교적 높은 함량의 유해물질들이 최종 슬래그 내에 남아 있었다.
현재, 문헌 및 작동 관행은 종종 휘발성분 함유 물질의 고온 처리를 언급하고 적용한다. 이러한 고온은 높은 퓨밍 속도 및 높은 수율을 보증하기 위하여 필요하다. 예로서, 철감람석 슬래그로부터 Zn 퓨밍을 사용할 수 있다. 여기서, 상기 슬래그는 그의 정상적인 융점인 1100℃ 위로 과열된다. 이러한 슬래그의 과열은 우수한 퓨밍을 가져오나, 이는 또한 공정의 높은 내화마모 및 더 높은 에너지 소모를 초래한다.
내화물의 짧은 수명을 극복하기 위하여 수냉각된 용기가 전형적으로 사용되나, 이것에 수반되는 열 손실이 있다. 따라서, 용광로는 전형적으로 높은 마모, 낮은 퓨밍 속도 및 높은 가열 손실을 절충하여야 한다.
상기 언급된 고내화마모 및 높은 에너지 비용의 문제는 공개 국제 특허 출원 제 WO 2005/031014호에서 접근되었다. 여기서, 슬래그를 과열시킬 필요없이 높은 Zn 퓨밍 속도가 기재된다. 이 접근에 따르면, 적합한 플럭스를 첨가함으로써 슬래그의 융점이 1300℃로 증가된다. 이와 같이 함으로써, 높은 퓨밍 속도를 얻기 위하여 슬래그가 과열될 필요가 없거나 제한된다. 그 이유는 높은 퓨밍 속도를 위하여 원하는 온도가 전형적으로 1300℃ 주변이고, 슬래그의 융점은 1300℃ 주변이기 때문에, 과열이 전형적으로 필요하지 않기 때문이다. 이러한 슬래그는 수냉각된 벽 상에 내화물의 상부에 보호 동결 라이닝을 만든다고 하며, 이러한 접근은 따라서 상기 라이닝의 마모를 최소화한다. 그러나, WO 2005/031014에 따른 퓨밍 공정에는 반응기 내 슬래그 모든 용량을 1300℃까지 가열시키는데 요구되는 에너지가 따르고, 상기 슬래그의 융점을 증가시키기 위하여 첨가될 필요가 있는 플럭스의 비용이 따른다.
다른 접근법은 공개 미국 특허 제 4,252,563호에 개시되어 있다. 여기에, 슬래그가 두 연속적인 슬래그 처리 구역 내에서 퓨밍되는 연속 슬래그 퓨밍 공정이 기재된다. 첫번째 구역에서, 슬래그는 휘발성, 바람직하게 설파이드 결합 구성 성분들을 퓨밍시키기 위하여 열처리된다. 연이은 두번째 노 구역에서, 상기 슬래그는 환원 처리되며, 여기서 산화물들이 그들의 원소 형태로 환원되고 퓨밍된다. 슬래그가 상기 퓨밍 공정 후 추가적으로 분리되면, 구리 회수를 위한 추가적인 세번째 구역에 보내질 수 있다. 그러나, 구역 2 이후의 슬래그의 온도는 상당히 떨어지므로 이러한 세번째 구역은 다시 가열되어야 한다. 상기 슬래그 온도는 두번째 구역 내 환원 및 퓨밍 처리가 실질적으로 임의의 추가적인 슬래그 가열없이 수행될 수 있도록 첫번째 구역 내에서 조절된다. 예열된 공기 및 분쇄된 석탄이 슬래그 가열에 사용되어, 공정에 강한 오프-가스 시스템에 대한 필요성을 부여한다. 연료로서 석탄의 이용은 에너지 투입 및 산소 전위에 대한 공정 제한을 부여한다. 비교적 강한 환원 조건에서, 가열 및 환원에 대한 에너지 요구를 커버하기 위하여 거대한 양의 석탄이 공급되어야 한다. 이는 매우 많은 양의 배기 온실 가스를 발생시킨다.
슬래그 배스를 교반시키는 기체를 발생시키고 환원제를 공급하기 위한 서브머지드 플라스마 토치의 사용이, 예를 들어 공개 미국 특허 출원 US 2010/0050814에 개시된 바와 같이 공지되어 있다.
이러한 기술적 영역에서의 개발에도 불구하고, 여전히 남아있는 문제들이 있다. 특히, 라이닝 마모 및 퓨밍 속도와 관련된 이전의 문제들을 해결함으로써, 플럭스, 가열 및 냉각 비용이 상승하고, 어떠한 경우, 이산화탄소의 방출이 증가된다.
본 발명의 일반적인 목적은 증발성 물질들의 회수를 개선하는 것이다. 본 발명의 구체적인 목적은 공급 에너지 필요량을 감소시키면서 반응기 내 내화물 상의 낮은 마모를 여전히 보증하기 위하여, 슬래그 포머(slag former)의 사용을 감소시키는 것이다.
상기 목적들은 첨부되는 독립 청구항들에 따른 장치 및 방법에 의하여 달성된다. 바람직한 구현예들이 종속 청구항들에 의하여 명시된다. 일반적으로, 제1 측면에서, 증발성 물질의 회수 방법은 증발성 금속 및/또는 증발성 금속 화합물들을 포함하는 물질을 용융 슬래그 내로 용융시키는 단계를 포함한다. 상기 용융 슬래그는 고온 기체의 서브머지드 제트(submerged jet)에 의하여 교반된다. 상기 고온 기체는 적어도 200 MJ/kmol, 바람직하게 적어도 300 MH/kmol의 엔탈피를 가지도록 조절된다. 상기 증발성 금속 및/또는 증발성 금속 화합물의 적어도 일부가 상기 용융 슬래그로부터 퓨밍된다.
제2 측면에서, 증발성 물질의 회수 장치는 노, 가열 장치, 플라스마 토치 시스템 및 퓸 처리 시스템을 포함한다. 상기 가열 장치는 노 내에서 증발성 금속 및/또는 증발성 금속 화합물을 포함하는 물질을 용융 슬래그 내로 용융시키도록 배치된다. 상기 플라스마 토치 시스템은 송풍구를 통하여 용융 슬래그 내로 침적되고, 고온 기체의 서브머지드 제트에 의하여 용융 슬래그를 교반하도록 배치된다. 상기 플라스마 토치 시스템은 상기 고온 기체에 적어도 200 MJ/kmol, 바람직하게 적어도 300 MJ/kmol의 엔탈피를 제공하기 위하여 작동하도록 적응된다. 상기 퓸 처리 시스템은 상기 용융 슬래그로부터 퓨밍되는 증발성 금속 및/또는 증발성 금속 화합물을 수집하도록 구성된다.
본 발명의 한가지 이점은 추출 효율을 유사한 수준으로 유지하면서 플라스마 유도 퓨밍에 요구되는 에너지 양이 감소된다는 점이다. 다른 이점은 슬래그 포머의 필요성이 감소되고 이에 따라 폐기되어야 하는 슬래그의 최종 양 또한 감소된다는 점이다. 나아가, 가치있는 화합물들이 매트(matte) 및/또는 금속상 내에서 수집될 수 있다. 기타 이점들이 상세한 설명에서 상이한 구현예들과 관련하여 기재된다.
본 발명 및 이의 추가적인 목적들 및 이점들이 첨부하는 도면과 함께 이하 상세한 설명을 참조로 하여 가장 잘 이해될 것이다.
도 1은 증발성 물질의 회수를 위한 장치의 개략적인 예시이고;
도 2는 증발성 물질의 회수 방법의 구현예의 단계들의 흐름도이다.
도 1은 증발성 물질의 회수를 위한 장치의 개략적인 예시이고;
도 2는 증발성 물질의 회수 방법의 구현예의 단계들의 흐름도이다.
도면을 통하여, 동일한 도면 부호들이 유사하거나 상응하는 구성요소에 대하여 사용된다.
본원에 기재되는 발명은 2차 및 1차 물질로부터 휘발성 비-철 금속의 회수를 기재한다.
슬래그 배스를 교반시키는 기체를 발생시키고 환원제 공급을 위한 서브머지드 플라스마 토치의 사용은 오래전부터 알려져 있었다. 도입되는 기체는 열이 용융물에 첨가됨과 동시에 용융물의 완전한 교반을 제공한다. 나아가, 부가적인 물질들, 예를 들어 환원제가 플라스마 기체 내에 첨가될 수 있다.
서브머지드 플라스마 토치 사용의 이점은 용융물에 첨가되는 열의 양이 첨가되는 환원제의 양과 무관하다는 점이다. 상이한 탄소 화합물들이 열 발생에 이용되는 시스템 내에, 산소 전위 및 열 발생은 직접적으로 연결될 것이다. 플라스마 토치의 사용에 의하여, 사실상 임의의 산소 전위가 임의의 양의 열 발생과 조합될 것이다.
종래 기술의 슬래그 퓨밍 방법에서는, 슬래그 배스 내 평형 또는 준평형 동종 조건을 평가하는 개발 노력이 있어 왔다. 슬래그의 평균 온도가 충분히 높을 때, 슬래그 퓨밍 속도가 높아진다. 휘발성 요소는 상부 슬래그 배스 표면에 의하여 슬래그 배스를 떠나고, 슬래그 위의 기체상 내로 들어간다.
본원의 접근법의 개념은 동적 작용 및 이질 조건을 이용하는 것이다. 서브머지드 플라스마 토치가 사용된다면, 기체의 슬래그 배스 내로의 교반 및 공급이 동종 또는 준평형과 거리가 먼 조건을 야기할 것이다. 그러한 국소 조건이 퓨밍 특성을 추가로 개선하기 위하여 이용될 것이다.
또한, 매우 높은 엔탈피를 가지는 기체를 도입하는 서브머지드 플라스마 토치를 사용함으로써, 초기에 바람직했던 요구되는 평균 슬래그 온도보다 훨씬 아래에서 높은 슬래그 퓨밍 속도가 얻어질 수 있음이 놀랍게도 발견되었다. 즉, 평균 슬래그 온도가 종래 기술의 높은 퓨밍 속도 온도보다 훨씬 아래일 경우에도, 휘발성 요소들이 슬래그로부터 효율적으로 추출된다. 이는 완전히 새로운 퓨밍 메커니즘이 활성화됨을 나타낸다.
매우 높은 엔탈피를 가지는 기체 버블은 놀랍게도 매우 높은 속도로 증발성 물질을 추출하는 것으로 보여졌다. 버블의 수명은 매우 짧으나, 그럼에도 불구하고, 다량의 휘발성 성분들이 가까스로 슬래그를 떠나 버블 내로 들어간다. 플라스마 기체의 부스팅 효과는 슬래그 내로 들어가는 기체가 최소 200 MJ/kmol의 엔탈피를 가질 때 현저하게 되는 것으로 발견되었다. 바람직하게, 슬래그 내로 들어가는 기체는 최소 300 MJ/kmol의 엔탈피를 가진다. 369 MJ/kmol 이하의 엔탈피가 성공적으로 시험되었다. 그렇다면, 액체 슬래그와 기체 버블 사이의 경계면의 온도는 평균 슬래그 온도보다 훨씬 더 높아 진다. 이러한 고온 경계면으로 인하여, 퓨밍될 성분들의 물질 이동이 촉진되어, 금속성 및/또는 산화물 증기의 높은 퓨밍 속도를 제공한다. 금속성 및/또는 산화물 증기의 높은 물질 이동은 플라스마 시스템으로부터 기체 제트를 조절함으로써 더욱 증진될 수 있다. 이에 따라 기체 제트는 퓨밍될 원소/화합물들의 가장 적합한 산소 전위 및 제로 부분압력을 제공하도록 적응될 수 있다.
평균 슬래그 온도는 더 이상 결정적인 변수가 아니므로, 평균 슬래그 온도를 다른 선호에 따라 선택할 수 있다. 예를 들어, 수냉각된 벽 상에 보호 동결 라이닝을 형성하도록 평균 슬래그 온도를 채택할 수 있다. 이에 따라 평균 슬래그 온도는 동결 라이닝에 적절한 값이 되도록 슬래그 조성에 따라 조절될 수 있다. 따라서, 본 발명의 접근은 심지어 1100℃와 같이 낮은 평균 슬래그 온도에서 높은 퓨밍 속도를 위한 대안적 공정을 개방한다. 슬래그 조성이 적절하다면, 보호 동결 라이닝이 수냉각된 벽 상에 형성될 것이다. 나아가, 그러한 슬래그는 강철 벽 표면 상에서 신속히 동결되므로 그러한 세팅에서 내화물은 요구되지 않는다. 상기 슬래그는 앞서 언급한 높은 엔탈피를 가지는 서브머지드 플라스마 제트의 기체 흐름을 조절함으로써 동결 라이닝을 형성하는데 요구되는 온도로 가열된다.
앞서 언급된 바와 같이, 플라스마 제트는 또한 강하게 교반되는 슬래그를 보증하고 동일한 에너지 투입에서 임의의 산소 전위에서 작용하는 능력을 제공하기 위하여 사용할 수도 있다.
도 1은 증발성 물질의 회수를 위한 장치(1)의 구현예를 개략적으로 예시한다. 상기 장치(1)는 노(10)를 포함한다. 증발성 금속 및/또는 증발성 금속 화합물을 포함하는 물질(22)이 입구(21)를 통하여 노(10) 내로 도입된다. 가열 장치(20)는 상기 노(10) 내로 도입되는 물질(22)을 용융 슬래그(24) 내로 용융시키도록 배치된다. 본 발명의 구현예에서, 상기 가열 장치(20)는 플라스마 토치 시스템(28) 및 송풍구(29)를 포함한다. 상기 플라스마 토치(28)는 따라서, 적어도 상기 물질(22)이 슬래그 배스의 표면(25)에 도달할 때 상기 물질(22)을 용융시키는데 필요한 에너지를 공급하도록 배치된다. 바람직하게, 상기 플라스마 토치 시스템(28)은 3000℃ 초과, 가장 바람직하게 4000℃ 초과의 온도의 고온 기체를 생산할 수 있도록 고안된다.
대안적인 구현예에서, 상기 가열 장치(20)는 상기 노(10) 내로 도입되는 물질을 융용 슬래그(24)로 전환시키는 다른 수단을 포함할 수 있다. 일 예는 송풍구(29)를 통하여 슬래그 배스 내로 공급하는 공압 원료일 수 있다. 그러한 가열 장치는 그렇다면 바람직하게 용융을 달성하기 위한 플라스마 토치 시스템(28)의 효과와 조합된다. 또한 대안적으로, 상기 물질(22)은 노(1) 내로 들어가기 전에 용융될 수 있다.
도 1의 구현예에서, 상기 플라스마 토치 시스템(28)은 송풍구(29)를 통하여상기 융용 슬래그(24) 내로 침적된다. 이에 따라 상기 플라스마 토치 시스템(28)은 고온 기체의 서브머지드 제트(26)에 의하여 용융 슬래그(24)를 교반하도록 배치된다. 상기 고온 기체(27)는 상기 용융 슬래그(24) 내에서 버블을 형성하여, 슬래그 배스의 표면(25)까지 가는 도중에 상기 용융 슬래그(24)의 격렬한 교반을 야기한다. 상기 플라스마 토치는 상기 고온 기체(27)에 적어도 200 MJ/kmol, 바람직하게 적어도 300 MJ/kmol의 엔탈피를 제공하기 위하여 작동될 수 있도록 적응된다. 이러한 높은 엔탈피에 의하여, 증발성 금속 및/또는 증발성 금속 화합물이 상기 용융 슬래그(24)로부터 고온 기체(27)의 버블 내로 퓨밍된다. 더 적은 양의 증발성 금속 및/또는 증발성 금속 화합물은 또한 상기 용융 슬래그 표면(25) 위에서 기체 볼륨(12) 내로 직접 퓨밍된다. 상기 고온 기체(27)의 버블은 상기 용융 슬래그 표면(25)으로 신속히 이동되고, 거기서 고온 기체(27) 내 내용물을 상기 기체 볼륨(12) 내로 방출한다.
본 구현예는 퓸 처리 시스템(30)을 추가로 포함한다. 상기 퓸 처리 시스템(30)은 용융 슬래그(24)로부터 퓨밍된 기체 볼륨(12) 내 증발성 금속 및/또는 증발성 금속 화합물을 용융 슬래그 표면을 통하여 직접적으로 또는 고온 기체(27)의 버블을 통하여 수집하도록 구성된다. 상기 금속 및/또는 금속 화합물들은 종래 기술의 방법에 따라 최종 금속 및/또는 금속 화합물들(31)의 평가를 위하여 처리된다. 상기 증발성 금속 및/또는 증발성 금속 화합물이 처리되는 특정한 방식은 슬래그 퓨밍 장치의 작동에 결정적이지 않으며, 따라서 추가로 논의되지 않는다.
본 구현예는 또한 증발성 금속 및/또는 증발성 금속 화합물이 고갈된 용융 슬래그가 꺼내지도록 하는 슬래그 출구(40)를 포함한다. 장치(1)의 본 구현에는 연속 공정을 수행하도록 배치되는 노를 가진다. 즉, 본 구현예는 연속 작업을 의도하며, 여기서 물질(22)은 연속적으로 또는 간헐적으로 노(1) 내로 도입된다. 상기 물질(22)은 기체 볼륨(12) 내 고온 기체와 접촉힐 때, 또는 용융 슬래그 표면(25)과 접촉할 때 용융된다. 플라스마 토치 기체 제트(26)에 의하여 발생된 버블에 의한 교반 동안, 상기 용융 슬래그는 증발성 금속 및/또는 증발성 금속 화합물이 고갈되고, 대신에 버블 내로 증발한다. 증발성 금속 및/또는 증발성 금속 화합물이 고갈된 용융 슬래그는 상기 슬래그 출구(40)에 의하여 노(10)로부터 연속적으로 또는 간헐적으로 제거될 수 있다.
대안적인 구현예에서, 상기 노(1)는 또한, 상기 물질(22)이 처음에 노(1) 내로 들어간 다음 증발성 금속 및/또는 증발성 금속 화합물이 고갈된 용융 슬래그 내로 처리되고, 마지막으로 노(10)로부터 제거되는 배치 방식으로 작동될 수 있다.
바람직한 일 구현예에서, 상기 가열 장치(20)는 용융 슬래그(24)를 소정의 평균 온도로 유지하기 위하여 상기 가열 장치(20)를 작동시키도록 배치되는 컨트롤러(23)를 포함한다. 상기 소정의 평균 온도는 바람직하게 슬래그 조성에 따라 선택된다. 대부분의 슬래그는 1100℃ 주변의 융점을 가지도록 구성되므로, 상기 소정의 평균 온도는 그러한 값을 너무 초과하지 않아야 한다. 표준 슬래그 조성을 가지는 시스템에 대하여, 상기 컨트롤러(23)는 바람직하게 상기 융융 슬래그(24)를 1200℃ 이하, 바람직하게 1150℃ 이하의 평균 온도로 유지하기 위하여 상기 가열 장치(20)를 작동시키도록 배치된다. 다른 슬래그 융점을 가지는 다른 시스템에 대하여, 상기 컨트롤러(23)는 바람직하게 용융 슬래그(24)를 상기 슬래그 융점보다 100℃ 미만 높은, 바람직하게 상기 슬래그의 융점보다 50℃ 미만 높은 평균 온도로 유지하기 위하여 상기 가열 장치(20)를 작동시키도록 배치된다.
바람직한 구현예에서, 상기 노(10)는 동결 라이닝을 형성하고 노 벽의 마모를 감소시킬 수 있도록 하기 위하여 냉각된 벽(15)을 구비한다. 그렇다면, 상기 슬래그의 소정의 평균 온도 또한 바람직하게 상기 냉각된 벽(15)의 성능에 따라 선택된다. 상기 컨트롤러(23)는 상기 반응기 벽(15) 상에 보호 동결 슬래그층(16)을 형성하기 위하여 상기 슬래그의 소정의 평균 온도를 상기 반응기벽 냉각에 밸런싱하도록 배치된다.
앞서 간략히 언급한 바와 같이, 에너지를 슬래그 배스 내로 공급하기 위하여 플라스마 토치를 사용하는 것의 이점들 중 하나는 총 공급 동력에 대한 제한없이 도입되는 환원제의 양의 조절을 용이하게 얻을 수 있다는 점이다. 바람직한 일 구현예에서, 상기 장치(1)는 고온 기체를 플라스마 제트(26)로부터 이동시키는 슬래그 배스 내로 침적된 송풍구(29) 내로 탄소 또는 탄화수소를 첨가하도록 배치되는 도입 수단(17)을 추가로 포함한다. 이는 고온 기체(27)의 산소 전위 조절을 가능케 한다. 상기 산소 전위는 10-4 내지 10-14 atm 범위 내에서 조절될 수 있다. 도입된 환원제가 용융 슬래그를 환원시키는 경우, 그러한 반응은 전형적으로 흡열 반응이고, 일정한 온도를 유지하기 위하여 추가적인 에너지가 전형적으로 제공되어야 한다. 플라스마 토치 사용시, 상기 컨트롤러(23)는 상기 플라스마 토치가 상기 용융 슬래그 환원에 필요한 에너지를 공급하도록 조절하기 위하여 용이하게 배치된다.
휘발성 금속의 회수와 함께, 다른 금속 또한 상기 노(10) 내로 도입되는 물질(22)로부터 추출될 수 있다. 일 구현예에서, 상기 도입 수단(17)은 슬래그 내 금속 화합물을 용융 금속상으로 선택적으로 환원시키기에 적합하도록 상기 슬래그 내 산소 전위를 조절하도록 배치된다. 슬래그로부터 환원가능한 전형적인 금속의 예는 Cu, Ni, Ag, Au, Pt 및 Pd이다. 상기 용융 금속상(44)은 노(1)의 바닥에 수집된다. 상기 용융 금속상은 출구(42)를 통하여 연속적으로 또는 간헐적으로 제거된다. 상기 노(10)에는 이러한 목적으로 위하여 바닥에 내화물(45)이 제공된다.
노(10) 내로 도입되는 물질(22) 및 이에 따라 슬래그 또한 황 또는 황 화합물을 포함하는 다른 구현예에서, 매트상이 얻어질 수 있다. 상기 도입 수단(17)은 황이 산화되는 것을 방지하기 위하여 슬래그 내 산소 전위를 조절하도록 배치된다. 금속은 용융 매트상 내에서 회수될 수 있다. 슬래그로부터 회수가능한 전형적인 금속의 예는 Fe, Cu, Ni, Ag, Au, Pt 및 Pd이다. 상기 용융 매트상은 노(10) 바닥에 수집된다. 상기 용융 매트상은 출구를 통하여 연속적으로 또는 간헐적으로 제거된다.
또 다른 구현예에서, 산소 전위 및 황 함량의 적절한 조절에 의하여 금속상 및 매트상 모두 얻어질 수 있다. 비제한적인 예로서, Au, Pt 및 Pd가 금속상으로 환원될 수 있는 반면, Cu 및 Ni는 매트상을 형성한다. 상기 매트상은 전형적으로 금속상보다 낮은 밀도를 가지고, 상기 두 상들은 서로 내에 다소 용해불가하므로, 상기 매트상은 전형적으로 금속상의 상부에 나타난다. 상기 매트상 및 상기 금속상은 별도의 출구 또는 공통 출구에 의하여 상기 노로부터 추출될 수 있다.
도 2는 증발성 물질의 회수 방법의 구현예의 단계들의 흐름도이다. 상기 방법은 단계(200)에서 시작한다. 단계(210)에서, 증발성 금속 및/또는 증발성 금속 화합물을 포함하는 물질이 용융 슬래그 내로 용융된다. 상기 용융 슬래그는 단계(212)에서 고온 기체의 서브머지드 제트에 의하여 교반된다. 바람직하게, 상기 물질을 용융시키기 위한 에너지는 상기 고온 기체의 서브머지드 제트에 의하여 공급된다. 단계(214)에서, 상기 고온 기체가 적어도 200 MJ/kmol,바람직하게 적어도 300 MJ/kmol의 엔탈피를 가지도록 조절된다. 바람직하게, 상기 고온 기체는 상기 용융 슬래그 내로 들어가면 3000℃ 초과, 바람직하게 4000℃ 초과의 온도를 가진다. 적어도 보통 유형의 슬래그 조성에 대해서, 용융 슬래그가 1200℃ 이하, 바람직하게 1150℃ 이하의 평균 온도를 가지도록 조절하는 것이 바람직하다. 슬래그 용융 온도는 실제 슬래그 조성에 따라 다르므로, 용융 슬래그를 상기 슬래그의 융점보다 100℃ 미만 높은, 바람직하게 상기 슬래그의 융점보다 50℃ 미만 높은 평균 온도로 조절하는 것이 바람직하다. 용융 슬래그를 이러한 온도로 유지하는 것의 한가지 이점은 동결 라이닝을 유지하기 보다 용이하다는 점이다. 증발성 금속 및/또는 증발성 금속 화합물의 적어도 일부가 단계(216)에서 상기 용융 슬래그로부터 퓨밍된다. 바람직하게, 대부분의 증발은 고온 기체 내로 일어난다. 상기 물질의 퓨밍을 위한 에너지는 바람직하게 상기 고온 기체의 서브머지드 제트에 의하여 공급된다. 상기 공정은 단계(299)에서 종료된다.
도 2에서, 상기 공정은 단일 배치 공정으로 예시된다. 그러나, 바람직한 구현예에서, 상기 방법은 연속 공정으로서 작동된다. 즉, 상이한 단계들이 바람직하게 적어도 부분적으로 동시에 및 연속적 또는 간헐적 방식으로 수행된다.
바람직하게, 상기 방법은 탄소 또는 탄화수소를 상기 고온 기체 내로 첨가함으로써 상기 고온 기체의 산소 전위를 조절한는 단계를 추가로 포함한다. 상기 산소 전위는 10-4 내지 10-14 atm 범위 내로 조절될 수 있다. 상기 용융 슬래그를 환원시키기 위한 에너지는 상기 고온 기체의 서브머지드 제트에 의하여 공급된다.
상기 제시된 개념에 따라 시험 실행을 수행하였다. 특정 일 실험에서, 상기 슬래그를 1100Å℃의 온도로 유지하였고 280 MJ/kmol의 엔탈피를 가지는 고온 기체를 상기 슬래그 내로 도입 침적하였다. 1000 kg의 EAF 분진, 100 kg의 코크스 및 100 kg의 모래를 시험 실행에서 투입 물질로서 사용하였다. 투입되는 물질은 공급 전에 배소되어 상기 물질로부터 황을 제거하였다. 성분들의 조성을 표 1에 나타낸다. 플라스마 기체 및 환원제는 밸런스 계산에 포함되지 않음을 주목한다. 작동 중, 총 701.5 kg의 기체가 추출되었고, 이로부터 495.6 kg의 회수된 생성물이 최종적으로 수집되었다. 이러한 특정 실험에서, 산소 전위는 CuO를 금속 구리로, Fe2O3를 FeO로 환원시키기에 적절한 수준으로 유지되었으며, Zn 및 Pb는 기체상으로 추출되었다. 공기를 플라스마 기체로서 사용하였고, 프로판을 고온 기체 내로 도입함으로써 산소 전위를 조절하였다. 상기 실험의 결과를 표 2에 나타낸다. 결론적으로, ZnO의 수준이 본 시험 실행에서 EAF 분진 내 41.1 wt%로부터 최종 슬래그 내 1.3 wt%로 감소되었으며, 이는 98.4%의 추출률에 상응한다. 이러한 수준의 Zn 추출은 이전에 1300℃ 이상의 슬래그 온도에서만 달성되었다.
다른 특정 실험에서, 슬래그를 1100℃로 유지하고, 280 MJ/kmol의 엔탈피를 가지는 고온 기체를 슬래그 내로 도입 침적하였다. 1000 kg의 EAF 분진, 100 kg의 코크스 및 100 kg의 모래를 이 시험 실행에서 투입 물질로서 사용하였다. 상기 성분들의 조성을 표 3에 나타낸다. S 및 SO3가 이 시스템에 존재한다. 플라스마 기체 및 환원제는 밸런스 계산에 포함되지 않음을 주목한다. 작동 중, 총 704.3 kg의 기체가 추출되었고, 이로부터 485.5 kg의 회수된 생성물, 주로 ZnO가 수집되었다. 이러한 특정 실험에서, 산소 전위는 황 산화를 방지하기에 적절한 수준으로 유지되었으며, 따라서 Cu 및 Ni를 각각 구리-니켈 매트로, 및 Fe2O3를 FeO 및 FeS로 회수하였으며, Zn 및 Pb는 부분적으로 금속 증기로서 기체상으로 추출되었다. 공기를 플라스미 기체로서 사용하였으며, 프로판을 고온 기체 제트 내로 도입함으로써 산소 전위를 조절하였다. 이 실험의 결과를 표 4에 나타낸다. 결론적으로, 이 시험 실행에서 ZnO의 수준은 EAF 분진 내 40.3 wt%로부터 최종 슬래그 내 1.3 wt%로 감소되었으며, 이는 98.5%의 추출률에 상응한다.
소량의 백금족 금속 및 귀금속이 또한 상기 제시한 실험들에서 존재하였다. Au, Pt 및 Pd의 적어도 98%가 금속 또는 매트상 내로 회수된 것으로 밝혀졌다. Ag는 금속 또는 매트상 내에 50-60%까지 수집되었고, 40-50%가 필터 케이크으로 되었다.
상기 구현예들은 본 발명의 몇몇 예시적 실시예로서 이해될 것이다. 본 발명의 범위로부터 이탈됨이 없이 상기 구현예들에 대한 다양한 변형, 조합 및 변화가 이루어질 수 있음이 당업자에 의하여 이해될 것이다. 특히, 상이한 구현예들 내에 상이한 부분 해결책들이 기술적으로 가능하다면 다른 구조 내에서 조합될 수 있다. 그러나, 본 발명의 범위는 첨부하는 청구범위에 의하여 정의된다.
Claims (27)
- 증발성 금속 및 증발성 금속 화합물 중 적어도 하나를 포함하는 물질을 융용 슬래그 내로 용융시키는 단계(210);
상기 용융 슬래그를 고온 기체의 서브머지드 제트에 의하여 교반하는 단계(212); 및
상기 증발성 금속 및 증발성 금속 화합물 중 적어도 하나의 적어도 일부를 상기 용융 슬래그로부터 퓨밍시키는 단계(216)
를 포함하는 증발성 물질의 회수 방법으로서,
상기 고온 기체를 적어도 200 MJ/kmol, 바람직하게 적어도 300 MJ/kmol의 엔탈피를 가지도록 조절하는 단계(214)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항에 있어서, 상기 증발성 금속 및 증발성 금속 화합물 중 적어도 하나의 적어도 일부를 상기 용융 슬래그로부터 퓨밍시키는 단계(216)는 상기 고온 기체 내로 퓨밍되는 상기 증발성 금속 및 증발성 금속 화합물 중 적어도 하나를 증발시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 융용 슬래그는 상기 슬래그의 융점보다 100℃ 미만 높은, 바람직하게 상기 슬래그의 융점보다 50℃ 미만 높은 평균 온도를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용융 슬래그는 1200℃ 이하, 바람직하게 1150℃ 이하의 평균 온도를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고온 기체는 상기 용융 슬래그 내로 들어가면 3000℃, 바람직하게 4000℃ 초과의 온도를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물질의 용융 및/또는 퓨밍을 위한 에너지는 상기 고온 기체의 서브머지드 제트에 의하여 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 탄소 또는 탄화수소를 상기 고온 기체 내로 첨가함으로써 상기 고온 기체의 산소 전위를 조절하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 고체 탄소 및/또는 탄화수소를 상기 슬래그 내로 첨가함으로써 상기 슬래그 내 산소 전위를 조절하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 산소 전위는 10-4 내지 10-14 atm 범위 내로 조절되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬래그 내 산소 전위를 조절하는 단계는 상기 슬래그 내 금속 화합물을 용융 금속상으로 환원시키기 위하여 상기 슬래그 내 산소 전위를 조절하는 단계를 포함하고,
상기 용융 금속상을 제거하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬래그는 황 또는 황 화합물을 포함하고;
상기 슬래그 내 산소 전위를 조절하는 단계는 황이 산화되는 것을 방지하기 위하여 상기 슬래그 내 산소 전위를 조절하는 단계, 및 상기 슬래그 내 금속 화합물을 용융 매트상 내로 수집하는 단계를 포함하고;
상기 용융 매트상을 제거하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용융 슬래그를 환원시키기 위한 에너지는 상기 고온 기체의 서브머지드 제트에 의하여 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 연속 공정인 것을 특징으로 하는 방법.
- 노(10);
상기 노 내에 증발성 금속 및 증발성 금속 화합물 중 적어도 하나를 포함하는 물질(22)을 용융 슬래그(24) 내로 용융시키도록 배치되는 가열 장치(20)
송풍구(29)를 통하여 상기 용융 슬래그(24) 내로 침지되고, 고온 기체(27)의 서브머지드 제트(26)에 의하여 상기 용융 슬래그(24)를 교반하도록 배치되는 플라스마 토치 시스템(28); 및
상기 용융 슬래그(24)로부터 퓨밍하는 상기 증발성 금속 및 증발성 금속 화합물 중 적어도 하나를 수집하도록 구성되는 퓸 처리 시스템(30)
을 포함하는 증발성 물질의 회수 장치(1)로서,
상기 플라스마 토치 시스템(28)은 상기 고온 기체(27)에 적어도 200 MJ/kmol, 바람직하게 적어도 300 MJ/kmol의 엔탈피를 제공하기 위하여 작동되도록 고안되는 것을 특징으로 하는 장치. - 제14항에 있어서, 상기 퓸 처리 시스템(30)은 상기 용융 슬래그로부터 상기 고온 기체(27) 내로 퓨밍하는 상기 증발성 금속 및 증발성 금속 화합물 중 적어도 하나를 수집하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 장치
- 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 용융 슬래그(24)를 상기 슬래그의 융점보다 100℃ 미만 높은, 바람직하게 상기 슬래그의 융점보다 50℃ 미만 높은 평균 온도로 유지하기 위하여 상기 가열 장치의 컨트롤러(20)가 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열 장치(20)는 상기 용융 슬래그(24)를 1200℃ 이하, 바람직하게 1150℃ 이하로 유지하기 위하여 상기 가열 장치(20)를 작동시키도록 배치되는 컨트롤러(23)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열 장치(20)의 컨트롤러(23)는 반응기 벽(15) 상에 보호성 냉동 슬래그층(16)을 형성하기 위하여 상기 반응기 벽 냉각에 대하여 상기 슬래그의 온도를 밸런싱하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플라스마 토치 시스템(28)은 3000℃ 초과, 바람직하게 4000℃ 초과의 온도의 고온 기체를 생산할 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제14항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열 장치(20)의 컨트롤러(23)는 상기 물질(22)을 용융시키는데 필요한 에너지를 공급하기 위하여 상기 플라스마 토치 시스템(28)을 작동시키도록 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제14항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고온 기체의 산소 전위를 조절하기 위하여 상기 고온 기체 제트 내로 탄소 또는 탄화수소를 첨가하도록 배치되는 도입 수단(17)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제14항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬래그의 산소 전위를 조절하기 위하여 상기 슬래그 내로 탄소 및/또는 탄화수소를 첨가하도록 배치되는 도입 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제21항 또는 제22항에 있어서, 상기 도입 수단(17)은 산소 전위를 10-4 내지 10-14 atm 범위 내로 조절하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제21항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도입 수단(17)은 상기 슬래그 내 금속 화합물을 선택적으로 환원시키기 위하여 상기 용융 슬래그(24) 내 산소 전위를 조절하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제21항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 슬래그는 황 또는 황 화합물을 포함하고;
상기 도입 수단(17)은 황이 산화되는 것을 방지하기 위하여 상기 슬래그 내 산소 전위를 조절하고, 상기 슬래그 내 금속 화합물을 용융 매트상 내로 수집하도록 배치되고;
상기 용융 매트상에 대한 출구를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제12항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열 장치(20)의 컨트롤러(23)는 상기 용융 슬래그(24)를 환원시키는데에 필요한 에너지를 공급하기 위하여 상기 플라스마 토치 시스템(28)을 작동시키도록 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제12항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노(10)는 연속 공정을 수행하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE1251067-3 | 2012-09-21 | ||
| SE1251067A SE537235C2 (sv) | 2012-09-21 | 2012-09-21 | Förfarande och arrangemang för återvinning av förångningsbara ämnen ur en slagg medelst plasmainducerad förångning |
| PCT/SE2013/051014 WO2014046593A1 (en) | 2012-09-21 | 2013-08-29 | Plasma induced fuming |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20150076168A true KR20150076168A (ko) | 2015-07-06 |
| KR102176989B1 KR102176989B1 (ko) | 2020-11-10 |
Family
ID=50342516
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020157010317A KR102176989B1 (ko) | 2012-09-21 | 2013-08-29 | 플라스마 유도 퓨밍 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10006100B2 (ko) |
| EP (1) | EP2898106B1 (ko) |
| JP (1) | JP6378683B2 (ko) |
| KR (1) | KR102176989B1 (ko) |
| ES (1) | ES2726818T3 (ko) |
| SE (1) | SE537235C2 (ko) |
| WO (1) | WO2014046593A1 (ko) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3020663B1 (fr) | 2014-04-30 | 2016-05-27 | Commissariat Energie Atomique | Amenagement de la tuyere de sortie d'une torche a plasma immerge dediee au traitement de dechets |
| WO2016078959A1 (en) * | 2014-11-19 | 2016-05-26 | Umicore | Plasma and oxygas fired furnace |
| EP3277852B1 (en) | 2015-04-03 | 2021-04-07 | Metallo Belgium | Improved slag from non-ferrous metal production |
| EP3280802B1 (en) | 2015-04-09 | 2021-08-04 | The Regents of the University of California | Engineered bacteria for production and release of therapeutics |
| FI127188B (en) * | 2015-04-10 | 2018-01-15 | Outotec Finland Oy | METHOD AND ORGANIZATION FOR USING A METALLURGICAL OVEN AND COMPUTER SOFTWARE PRODUCT |
| KR101617167B1 (ko) * | 2015-08-12 | 2016-05-03 | 한국수력원자력 주식회사 | 측면 배출게이트가 구비된 플라즈마 용융로 |
| US11896626B2 (en) | 2018-06-08 | 2024-02-13 | The Regents Of The University Of California | Multistrain population control systems and methods |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1991008317A1 (en) * | 1989-12-05 | 1991-06-13 | Mount Isa Mines Limited | Zinc smelting |
| KR20090075880A (ko) * | 2006-11-02 | 2009-07-09 | 유미코르 | 서브머지드 플라즈마를 구비한 전기용련을 사용하여 아연 및 납 산업의 부산물로부터 비철 금속을 회수하는 방법 |
Family Cites Families (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE653612A (ko) * | 1963-09-30 | |||
| US3891428A (en) | 1966-03-24 | 1975-06-24 | Za Zvetni Metali Dimiter Blago | Method for treating non-ferrous metal slag |
| US3892559A (en) * | 1969-09-18 | 1975-07-01 | Bechtel Int Corp | Submerged smelting |
| SE396967B (sv) | 1975-08-25 | 1977-10-10 | Boliden Ab | Forfarande for kontinuerlig avrykningsbehandling av metallurgiska slagger |
| DE3029741A1 (de) * | 1980-08-06 | 1982-04-01 | Metallgesellschaft Ag, 6000 Frankfurt | Verfahren zum kontinuierlichen direkten schmelzen von metallischem blei aus schwefelhaltigen bleimaterialien |
| SE500352C2 (sv) * | 1982-04-07 | 1994-06-06 | Nordic Distributor Supply Ab | Sätt att utvinna metaller ur flytande slagg |
| AU565803B2 (en) | 1984-02-07 | 1987-10-01 | Boliden Aktiebolag | Refining of lead by recovery of materials containing tin or zinc |
| US4655437A (en) * | 1985-05-03 | 1987-04-07 | Huron Valley Steel Corp. | Apparatus for simultaneously separating volatile and non-volatile metals |
| GB8523397D0 (en) | 1985-09-21 | 1985-10-23 | Commw Smelting Ltd | Recovery of meal values from slags |
| WO1988001654A1 (en) * | 1986-08-27 | 1988-03-10 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Or | Process for the treatment of lead-zinc ores, concentrates or residues |
| EP0557312B1 (en) | 1990-11-14 | 1997-03-05 | Minproc Technology Pty. Ltd. | Direct sulphidization fuming of zinc |
| US5203908A (en) | 1992-03-02 | 1993-04-20 | Plasma Processing Corporation | Process for recovery of free aluminum from aluminum dross or aluminum scrap using plasma energy at high enthalpy |
| AUPM657794A0 (en) * | 1994-06-30 | 1994-07-21 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Copper converting |
| GB9502222D0 (en) | 1995-02-04 | 1995-03-22 | Imp Smelting Processes | Smelting process |
| US5942023A (en) | 1997-02-12 | 1999-08-24 | Exide Corporation | Process for recovering metals from electric arc furnace (EAF) dust |
| AT406474B (de) * | 1998-03-17 | 2000-05-25 | Holderbank Financ Glarus | Verfahren zum umwandeln von schlacken aus der nicht-eisenmetallurgie |
| AUPP554098A0 (en) | 1998-08-28 | 1998-09-17 | Technological Resources Pty Limited | A process and an apparatus for producing metals and metal alloys |
| JP5071770B2 (ja) * | 2003-09-29 | 2012-11-14 | ユミコア | 亜鉛残留物から非鉄金属を回収するための方法及び装置 |
| JP5183638B2 (ja) * | 2006-11-02 | 2013-04-17 | ユミコア ソシエテ アノニム | 液中プラズマでの電熱製錬を使用する亜鉛及び鉛産業の副産物からの非鉄金属の回収 |
| EP2053137A1 (fr) | 2007-10-19 | 2009-04-29 | Paul Wurth S.A. | Valorisation de résidus contenant du cuivre et d'autres métaux de valeur |
-
2012
- 2012-09-21 SE SE1251067A patent/SE537235C2/sv unknown
-
2013
- 2013-08-29 EP EP13838833.5A patent/EP2898106B1/en active Active
- 2013-08-29 KR KR1020157010317A patent/KR102176989B1/ko active IP Right Grant
- 2013-08-29 ES ES13838833T patent/ES2726818T3/es active Active
- 2013-08-29 WO PCT/SE2013/051014 patent/WO2014046593A1/en active Application Filing
- 2013-08-29 JP JP2015533013A patent/JP6378683B2/ja active Active
- 2013-08-29 US US14/429,561 patent/US10006100B2/en active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1991008317A1 (en) * | 1989-12-05 | 1991-06-13 | Mount Isa Mines Limited | Zinc smelting |
| KR20090075880A (ko) * | 2006-11-02 | 2009-07-09 | 유미코르 | 서브머지드 플라즈마를 구비한 전기용련을 사용하여 아연 및 납 산업의 부산물로부터 비철 금속을 회수하는 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102176989B1 (ko) | 2020-11-10 |
| WO2014046593A1 (en) | 2014-03-27 |
| US20150232961A1 (en) | 2015-08-20 |
| JP6378683B2 (ja) | 2018-08-22 |
| ES2726818T3 (es) | 2019-10-09 |
| SE1251067A1 (sv) | 2014-03-22 |
| EP2898106A1 (en) | 2015-07-29 |
| EP2898106A4 (en) | 2016-06-15 |
| EP2898106B1 (en) | 2019-02-20 |
| US10006100B2 (en) | 2018-06-26 |
| JP2015535883A (ja) | 2015-12-17 |
| SE537235C2 (sv) | 2015-03-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102176989B1 (ko) | 플라스마 유도 퓨밍 | |
| CN101827951B (zh) | 含铜和其他贵金属的残渣的回收 | |
| US9611520B2 (en) | Base metal recovery | |
| JP5183638B2 (ja) | 液中プラズマでの電熱製錬を使用する亜鉛及び鉛産業の副産物からの非鉄金属の回収 | |
| JP2008095127A (ja) | 銅製錬熔錬炉スラグの浄化方法 | |
| CA2907005C (en) | Method and apparatus for recovering pgm and ferro-chrome from pgm bearing chromite ore | |
| JPH021216B2 (ko) | ||
| WO2009114155A2 (en) | Feed material compostion and handling in a channel induction furnace | |
| KR100291250B1 (ko) | 전기제강소먼지환원방법및장치 | |
| JP2010275568A (ja) | 亜鉛と鉛の同時製錬方法および亜鉛鉛同時製錬設備 | |
| WO2009114159A2 (en) | Feed material compostion and handling in a channel induction furnace | |
| WO2009114157A2 (en) | Feed material compostion and handling in a channel induction furnace | |
| JP2009209389A (ja) | スラグフューミング方法 | |
| JP2009209405A (ja) | 含銅ドロスの製錬方法 | |
| JP2023503236A (ja) | 改良型プラズマ誘起フューミング炉 | |
| JP2009167469A (ja) | 含銅ドロスの処理方法 | |
| JP5614056B2 (ja) | 銅製錬炉の操業方法及び銅製錬炉 | |
| JP2861500B2 (ja) | 亜鉛精鉱の熔融脱硫法 | |
| JPS5948939B2 (ja) | 多種金属原料の複合連続処理方法およびその装置 | |
| SU1463782A1 (ru) | Способ переработки шлаков медного производства | |
| US859135A (en) | Metallurgical process. | |
| RU2555294C2 (ru) | Способ пирометаллургической переработки меднолитейных шлаков | |
| WO2009114160A2 (en) | Feed material compostion and handling in a channel induction furnace |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |