KR20170086083A - 플라즈마 및 옥시가스를 연료로 하는 퍼니스 - Google Patents

플라즈마 및 옥시가스를 연료로 하는 퍼니스 Download PDF

Info

Publication number
KR20170086083A
KR20170086083A KR1020177016824A KR20177016824A KR20170086083A KR 20170086083 A KR20170086083 A KR 20170086083A KR 1020177016824 A KR1020177016824 A KR 1020177016824A KR 20177016824 A KR20177016824 A KR 20177016824A KR 20170086083 A KR20170086083 A KR 20170086083A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
slag
transition metal
alloy
smelting
furnace
Prior art date
Application number
KR1020177016824A
Other languages
English (en)
Inventor
예로엔 회렌스
쿠만 바르트 데
마르텐 퀵스
Original Assignee
우미코르
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
Application filed by 우미코르 filed Critical 우미코르
Priority to KR1020237008831A priority Critical patent/KR20230041106A/ko
Publication of KR20170086083A publication Critical patent/KR20170086083A/ko

Links

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
    • C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/16—Remelting metals
    • C22B9/22—Remelting metals with heating by wave energy or particle radiation
    • C22B9/226—Remelting metals with heating by wave energy or particle radiation by electric discharge, e.g. plasma
    • 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
    • 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
    • C22B15/00—Obtaining copper
    • C22B15/0026—Pyrometallurgy
    • C22B15/0028—Smelting or converting
    • C22B15/003—Bath smelting or converting
    • 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
    • C22B4/00—Electrothermal treatment of ores or metallurgical products for obtaining metals or alloys
    • C22B4/08—Apparatus
    • 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
    • F27D99/0033—Heating elements or systems using burners
    • 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
    • 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
    • F27D99/0033—Heating elements or systems using burners
    • F27D2099/0036—Heating elements or systems using burners immersed in the charge
    • 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
    • Y02P10/214—

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Furnace Details (AREA)
  • Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)
  • Manufacture Of Iron (AREA)
  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)
  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)

Abstract

본 개시내용은 유연한 산화-환원 조건에서 금속을 제련 및 분리하기에 적합한 장치에 관한 것이다. 보다 특히는, 본 개시내용은 용융 장입물을 소정의 수준까지 함유하기 쉬운 배쓰 퍼니스를 포함하는, 야금학적 장입물의 제련 장치로서, 퍼니스는 제1 고온 가스의 생성을 위한 1 이상의 비이송식 플라즈마 토치, 제2 고온 가스의 생성을 위한 1 이상의 옥시가스(oxygas) 버너, 및 상기 제1 및 제2 고온 가스를 상기 소정의 수준 미만으로 주입하기 위한 침수형 주입기를 구비하는 것을 특징으로 하는 제련 장치에 관한 것이다.

Description

플라즈마 및 옥시가스를 연료로 하는 퍼니스{PLASMA AND OXYGAS FIRED FURNACE}
본 개시내용은 유연한 산화-환원 조건에서 금속을 제련 및 분리하기에 적합한 장치에 관한 것이다.
옥시가스(oxygas) 버너는 고온 야금법에서 복합적인 야금학적 장입물을 제련하는 데에 사용되어 왔다. 이 기술은, 예컨대 함황 공급물을 금속 및 SO2로 전환하기 위해서, 산화 조건을 유지시키는 데에 적합하다. 이 기술은, 예컨대 PGM 또는 구리와 같은 환원되기 쉬운 금속의 환원을 위해, 온건한 환원 조건이 필요한 경우에도 유용하다. 그러나, 철과 같이 덜 귀한 원소의 환원은 옥시가스 버너의 수행 가능 영역에서 멀리 벗어난 것이다.
강한 환원 조건이 필요한 경우, 버너는 매우 희박한 혼합물과 함께 작동되어야 하며, 기본적으로 CO를 생성하고 CO2를 약간 생성하거나 생성하지 않는다. 따라서 버너 가스의 유효 엔탈피가 훨씬 낮으며, 퍼니스의 열 손실을 보충하고/보충하거나 금속 산화물의 환원과 같은 흡열 반응을 일으키기 위한 충분한 열을 제공하기에 불충분해질 수 있다. 버너로의 유량은 증가될 수 있으나, 이는 백하우스 및 이차 연소 장치에서 가공될 가스 부피도 증가시킨다.
반면에, 플라즈마 버너는 매우 높은 유효 엔탈피를 생성하면서 가스 유량을 비교적 낮게 유지하고, 또한 매우 희박한 가스 혼합물과 함께 작동되기에 적합하다. 그러나, 플라즈마 버너는 자신만의 한계를 갖는데, 한 가지 단점은 다수의 국가에서 다소 고가의 에너지 공급원인 전기를 소비한다는 점이다. 다른 하나는 높은 마모성과 그에 따른 유지비와 관련된다.
야금학적 공정은, 때로는 상 분리와 섞여 있는, 일련의 산화 및 환원 단계를 포함하는 경우가 많다. 각각의 단계에서 상이한 퍼니스들이 사용되는 것이 일반적이며, 용융상 또는 응고상이 퍼니스에서 퍼니스로 이송된다. 이때, 각각의 퍼니스는 특정 범위의 산화 또는 환원 조건에서 작동하도록 최적화된다.
현재, 단일 장치가 옥시가스 버너와 플라즈마 버너를 모두 적절히 구비할 수 있음이 밝혀졌으며, 단, 두 기술은 호환적 방식으로 실행된다. 이는, 옥시가스 모드와 플라즈마 모드 사이의 순조로운 변환을 보장하며, 장치를 어떤 식으로든 재구성할 필요가 없다. 사실, 두 모드는 필요할 경우, 예컨대 매우 높은 에너지 투입이 요구되는 경우에, 동시에 구동될 수 있다. 또한, 용융 배쓰를 동일한 퍼니스 내에 유지하여, 순차적인 공정 단계들을 크게 능률화할 수 있다.
이를 위해, 엔탈피가 고온 가스의 형태로 2개 이상의 침수형 송풍구를 통해 배쓰 내에 직접 도입되며, 상기 송풍구 중 하나는 옥시가스 버너를 구비하고, 다른 하나는 플라즈마 버너를 구비한다. 2개 초과의 송풍구가 제공되는 경우, 버너들의 종류는 원하는 야금법의 기능에 짜맞춰질 수 있다.
송풍구들은 바람직하게는, 최소한의 마모 및 인열을 발생시키도록 짧아야 한다. 이는 또한 낮은 열 손실을 보장한다. 그들은 배쓰의 수준 아래에서 퍼니스의 벽을 관통하여 수평으로 장착될 수 있다. 이때, 버너들은 플라즈마를 연료로 하는 것이든 옥시가스를 연료로 하는 것이든, 퍼니스 외부에서 잠수("침수"로도 공지됨) 위치에 배치되고, 용융된 매스가 역류하여 심각한 손상을 일으키는 것을 방지하기 위해 끊임없이 가스가 공급되어야 한다. 다르게는, 송풍구는 비스듬히 장착되어, 여전히 배쓰 내에 송풍하지만 버너가 배쓰의 수준 위에, 그리고 퍼니스 외부에 있도록 할 수 있다. 이 배치는 다소 긴 송풍구를 형성하지만, 용융물이 버너 내에 역류할 수 없음을 보장한다. 대형 퍼니스에서는 덜 권장되는 것일 수는 있으나, 송풍구가 수직으로 배치될 수도 있다.
상기 장치는 달성될 수 있는 산화-환원 전위(pO2)에 대해서 특히 범용성이 있다. 옥시가스 버너는 보충 산소를 용융물 내로 주입(리치 가스-산소 혼합물을 적용하는 것에 의함)하기에 이상적으로 적합한 반면, 플라즈마 버너는 보충 환원제의 주입(천연 가스를, 플라즈마 가스와 함께 첨가하거나, 아니면 플라즈마 주위에 쉬딩 가스(sheathing gas)로서 주입하는 것에 의함)에 이상적으로 적합하다.
기술된 장치는 "도시 광산"에서 수거되는 재활용 재료들로 구성된 야금학적 장입물을 처리하기에 특히 적합하다. 이러한 공급물은 악명 높게 불균질이고, 배쓰 온도와 환원을 모두 다루기 위해서 실시간 공정 제어가 필요하다. 여기에 이중 버너 퍼니스의 주요 장점이 있는데, 조작자에게 부가적인 정도의 자유를 제공한다는 점이며, 즉, 옥시가스 버너 단독으로는 실현 불가능한 성과로서, 산화 환원 전위와는 관계 없이 엔탈피 투입이 확실히 조절될 수 있다는 점이다. 방전 플라즈마를 단독으로 사용하는 것은 환원 조건 하에서의 엔탈피 투입의 문제를 해결한다. 그러나, 정확한 pO2에 대해 공정을 다루는 것은 어려운데, 즉, 배쓰에 주입되는 가스의 양이 적어서, 결과적으로 pO2가 장입물의 널리 확산하는 특성에 좌우된다. 이것은, 플라즈마 버너 단독으로는 성취하기 어려운 성과로서, 작업 비용을 절감하면서 실현된다.
제어 하에서 상기 두 파라미터를 보다 용이하게 유지하도록 하는 방법이 요구된다.
이를 위해, 용융 장입물을 소정의 수준까지 함유하기 쉬운 배쓰 퍼니스(bath furnace)를 포함하는, 야금학적 장입물의 제련 장치로서, 퍼니스는 제1 고온 가스의 생성을 위한 1 이상의 비이송식 플라즈마 토치, 제2 고온 가스의 생성을 위한 1 이상의 옥시가스 버너, 및 상기 제1 및 제2 고온 가스를 상기 소정의 수준 미만으로 주입하기 위한 침수형 주입기를 구비하는 것을 특징으로 하는 제련 장치를 제시한다.
비이송식 플라즈마 토치는, 전극이 일반적으로 탄소로 제조되는 이송식 플라즈마와 대조를 이루며, 탄소 전극은 환원 조건을 고정함으로써 장비의 다재다능함을 손상시키는 단점이 있다.
침수형 주입기는, 배쓰 수준 아래에, 따라서 침수형 위치에 배치된 주입 지점과 가스 공급원 사이의 연결관 또는 송풍구를 의미한다. 이것은 가스와 용융 매스 사이의 직접 접촉을 보장한다.
비이송식 플라즈마 토치는, 토치 유닛 내부의 전극들 사이에서 전기 아크를 유지시키는 플라즈마 토치를 이용하는 열 가스 발생기를 의미한다. 가스는 투입 포트를 통해 플로우-쓰루 챔버 내로 진입되고, 여기서 전기 아크가 유지된다. 가스는 극한 온도까지 가열되고, 배출 포트를 통해 플라즈마로서 방출된다.
옥시가스 버너는 탄소 함유 연료와 산소 함유 가스를 혼합 및 연소하는 열 가스 발생기를 의미한다. 혼합 구역은 버너 유닛 내부에 있는 반면, 연소 구역은 그 유닛의 내부 또는 외부에 있을 수 있다.
또한, 1 이상의 버너 및 1 이상의 토치를 상기 소정의 수준 아래에 배치하는 것이 바람직하다. 이 구성은 매우 짧은 연결관을 확실히 가능하게 하고, 고온 가스 발생기가 퍼니스의 외부에서 주입 지점의 수준에 위치할 수 있게 한다. 그러나, 용융 매스에 의해 발생기가 범람하는 것을 방지하기 위한 조치가 필요하다. 주입기를 관통하여 유동하는 연속 보호 가스가 사용될 수 있다.
고안된 야금법은, 엔탈피가 플라즈마 토치 및 옥시가스 버너에 의해 변통적인 방식으로 제공될 것을 요한다. 양쪽 시스템은 상이한 공정 단계에서 필요한 열을 전달할 수 있어야 한다. 이를 위해, MJ/s로서 표시되는 옥시가스 버너(들)의 총 공칭 엔탈피(total nominal enthalpy) 대 플라즈마 토치(들)의 총 공칭 엔탈피의 비율이 바람직하게는 1:5 ∼ 5:1이어야 한다. 마찬가지로, Nm3/s로서 표시되는 옥시가스 버너(들) 내에 공급되기 쉬운 총 공칭 가스 유량 대 플라즈마 토치(들) 내에 공급되기 쉬운 총 공칭 가스 유량의 비율이 바람직하게는 1:10 ∼ 10:1이어야 한다. "공칭"은, 네임 플레이트 최대치를 의미한다.
퍼니스는 다소 높은 높이 대 직경 비율을 가져, 침수식 가스 주입뿐만 아니라 용융물의 집중적 스플래싱에 대처해야 한다. 퍼니스가 직경 d의 원형 바닥 및 높이 h를 갖는다면, h/d 비율은 바람직하게는 4 초과여야 한다.
이러한 장치는 야금 분야에 있어서 다수의 상이한 제련 플로우 시트에 유용하다.
제1 실시양태에서, 상기 장치는, 야금학적 장입물의 제련 방법으로서, 전이 금속 및 슬래그 생성제를 포함하는 야금학적 장입물을 퍼니스에 공급하는 단계; 주요 엔탈피 공급원으로서 옥시가스 버너(들)를 이용하여 장입물을 제련함으로써, 전이 금속의 제1 부분을 포함하는 합금 및 전이 금속의 제2 부분을 포함하는 슬래그를 형성하는 단계; 주요 엔탈피 공급원으로서 플라즈마 토치(들)를 이용하여 강한 환원 조건 하에 슬래그를 처리함으로써, 상기 전이 금속의 제2 부분을 슬래그로부터 합금으로 이동시켜, 전이 금속이 농후한 합금 및 전이 금속이 격감된 슬래그를 형성하는 단계; 및 합금과 격감된 슬래그를 탭핑에 의해 분리하는 단계를 포함하는 제련 방법에서 사용될 수 있다.
제2 실시양태에서, 상기 장치는 야금학적 장입물의 제련 방법으로서, 전이 금속 및 슬래그 생성제를 포함하는 야금학적 장입물을 퍼니스에 공급하는 단계; 주요 엔탈피 공급원으로서 옥시가스 버너(들)를 이용하여 장입물을 제련함으로써, 전이 금속의 제1 부분을 포함하는 제1 합금 및 전이 금속의 제2 부분을 포함하는 슬래그를 형성하는 단계; 제1 합금을 탭핑에 의해 분리하여, 퍼니스 내에 슬래그를 잔류시키는 단계; 주요 엔탈피 공급원으로서 플라즈마 토치(들)를 이용하여 강한 환원 조건 하에 슬래그를 처리함으로써, 상기 전이 금속의 제2 부분을 슬래그로부터 제2 합금으로 이동시켜, 전이 금속이 농후한 제2 합금 및 전이 금속이 격감된 슬래그를 형성하는 단계; 및 제2 합금과 격감된 슬래그를 탭핑에 의해 분리하는 단계를 포함하는 제련 방법에서 사용될 수 있다.
이들 두 실시양태에서, "청정" 슬래그, 즉 불필요한 원소가 없는 슬래그가 제조된다. Zn 또는 Cd와 같은 휘발성 원소는 훈증에 의해 추출될 수 있고, Cu 및 Co와 같은 비휘발성 원소는 합금 상으로 이동될 수 있다. 적합한 환원 조건은 양쪽 경우 모두에서 필요하며, 그것은 얻고자 하는 pO2와 관련하여 당업자에게 널리 공지되어 있다. 그것은 산소 함유 가스의 유입 감소, 또는 탄소 함유 종의 유입에 의해 얻어질 수 있다. 상의 조성을 분석함으로써, 그 조건의 적합성을 확인할 수 있고, 필요할 경우 수정할 수 있다. 이러한 분석은 공정의 완료 동안에 실시간으로 수행될 수 있다.
제3 실시양태에서, 상기 장치는 야금학적 장입물의 제련 방법으로서, 전이 금속 및 슬래그 생성제를 포함하는 야금학적 장입물을 퍼니스에 공급하는 단계; 주요 엔탈피 공급원으로서 플라즈마 토치(들)를 이용하여 강한 환원 조건 하에 장입물을 제련함으로써, 전이 금속을 포함하는 합금 및 전이 금속이 격감된 제1 슬래그를 형성하는 단계; 제1 슬래그를 탭핑에 의해 분리하여, 퍼니스 내에 합금을 잔류시키는 단계; 주요 엔탈피 공급원으로서 옥시가스 버너(들)를 이용하여 합금을 처리함으로써, 전이 금속의 일부를 합금으로부터 제2 슬래그로 이동시켜, 전이 금속이 부분적으로 격감된 합금 및 전이 금속이 농후한 제2 슬래그를 형성하는 단계; 및 농후화된 합금 및 제2 슬래그를 탭핑에 의해 분리하는 단계를 포함하는 제련 방법에서 사용될 수 있다.
제3 실시양태는 환원과 그 후속의 산화를 포함하는 순서로 장치를 사용하는 것을 기술한다. 최종 슬래그는 "청정"하지 않지만, 방법의 제1 단계로 공급물의 일부로서 실제 재순환될 수 있다.
주요 엔탈피 공급원은, MJ로 표시되는 퍼니스에 공급된 총 엔탈피의 50% 초과를 그 공급원이 제공하는 것을 의미한다.
상기 방법들에서, 가스가 슬래그 내로 취입되는 수준에서 침수식 주입을 수행하는 것이 바람직하다. 그러나, 예를 들어 전술한 제3 실시양태에 따른 합금 처리 단계는 합금 내로 가스를 주입함으로써 수행될 수도 있다.
이 조합은 고도의 환원, 충분한 엔탈피 투입을 가능하게 하고, 충분한 다재다능성을 부여하여 매우 가변적인 공급물의 경우에도 소정의 조건을 유지하도록 한다.
실시예: 옥시가스 버너 및 플라즈마 토치를 구비한 퍼니스에서의 Cu-Ni-Fe 분리.
표 1에 따른 조성을 갖는 소성된 Cu-Ni-Fe 농축물 6톤의 뱃치를 개방형 배쓰 퍼니스에서 가공하여 경제적이고 효율적인 방식으로 Cu 및 Ni를 안정시켰다. 배쓰 퍼니스는, 한편에는 침수형 송풍구에 연통된 3 MW 비이송식 플라즈마 토치를, 그리고 1.5 MW 옥시가스 버너가 있는 또 다른 침수형 송풍구를 구비한다. 퍼니스의 내부 직경은 1.5 m이고, 사용 가능한 높이(바닥에서 공급 포트까지의 높이)는 7 m이다.
Figure pct00001
제1 단계에서, 옥시가스 버너에 의해 1200℃에서 온건한 환원 조건을 부여하여, 농축물에 존재하는 Cu의 대부분을 감소시키고 슬래그 상 중에 Ni 및 Fe를 수거한다. 12 시간의 뱃치 공정에서, 전술한 농축물을 0.5 톤/h으로 충전하면서, 융제로서의 석회석을 0.1 톤/h으로 함께 충전한다. 1200℃의 배쓰 온도 및 0.7의 적절한 람다를 갖는 퍼니스의 열 평형을 유지하기 위해서, 옥시가스 버너는 200 Nm3/h 천연 가스 및 240 Nm3/h 산소를 배쓰 내에 주입한다. 12 시간 뱃치 후, 약 160 kg의 제1 합금이 형성되고, 5.8 톤의 Ni-Fe 함유 슬래그가 형성된다. 각각의 조성을 하기 표 2 및 3에 나타낸다.
Figure pct00002
Figure pct00003
합금을 탭핑하고, 옥시가스 버너를 정지시키며, 송풍구를 통한 질소의 안전 유동을 유지하고, Ni 및 Fe 회수를 위해 플라즈마 토치를 가동시켜 슬래그 배쓰를 1500℃로 가열한다. 3 시간 뱃치 후, 약 1.6 톤의 Fe-Ni 제2 합금이 수득되고, 4.1 톤의 청정 슬래그가 수득된다. 각각의 조성을 하기 표 4 및 5에 나타낸다.
Figure pct00004
Figure pct00005
플라즈마 토치를 플라즈마 가스로서의 700 Nm3/h 공기 및 500 Nm3/h 천연 가스와 함께 강한 환원 조건에서 작동시켜, 주입된 가스에 대해 0.3의 평균 람다를 얻는다. 이 공정 단계에서 플라즈마 토치에 대한 전력은 2.3 MW이다. 액체 슬래그를 유지하기 위해서, 슬래그 세정 단계 동안에 0.2 톤/h의 석회석을 첨가한다. 이 실시예는 회수하고자 하는 상이한 금속들에 따라 두 가열 기술을 모두 사용하는 것을 예시한다.

Claims (10)

  1. 용융 장입물을 소정의 수준까지 함유하기 쉬운 배쓰 퍼니스(bath furnace)를 포함하는, 야금학적 장입물의 제련 장치로서, 퍼니스는
    - 제1 고온 가스의 생성을 위한 1 이상의 비이송식 플라즈마 토치,
    - 제2 고온 가스의 생성을 위한 1 이상의 옥시가스(oxygas) 버너, 및
    - 상기 제1 및 제2 고온 가스를 상기 소정의 수준 미만으로 주입하기 위한 침수형 주입기
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 제련 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 1 이상의 버너 및 1 이상의 토치는 상기 소정의 수준 아래에 위치하는 것인 제련 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, MJ/s로서 표시되는 옥시가스 버너(들)의 총 공칭 엔탈피(total nominal enthalpy) 대 플라즈마 토치(들)의 총 공칭 엔탈피의 비율이 1:5 ∼ 5:1인 제련 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, Nm3/s로서 표시되는 옥시가스 버너(들) 내에 공급되기 쉬운 총 공칭 가스 유량 대 플라즈마 토치(들) 내에 공급되기 쉬운 총 공칭 가스 유량의 비율이 바람직하게는 1:10 ∼ 10:1이어야 하는 것인 제련 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 퍼니스는, 직경 d를 지닌 원형 바닥 및 높이 h를 지닌 측벽을 갖고 h 대 d의 비율이 4 초과인 일반적 원통 형상을 갖는 것인 제련 장치.
  6. 야금학적 장입물을 제련하기 위한, 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 장치의 용도.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 제련 장치를 이용하는 야금학적 장입물의 제련 방법으로서,
    - 전이 금속 및 슬래그 생성제를 포함하는 야금학적 장입물을 퍼니스에 공급하는 단계,
    - 주요 엔탈피 공급원으로서 옥시가스 버너(들)를 이용하여 장입물을 제련함으로써, 전이 금속의 제1 부분을 포함하는 합금 및 전이 금속의 제2 부분을 포함하는 슬래그를 형성하는 단계,
    - 주요 엔탈피 공급원으로서 플라즈마 토치(들)를 이용하여 강한 환원 조건 하에 슬래그를 처리함으로써, 상기 전이 금속의 제2 부분을 슬래그로부터 합금으로 이동시켜, 전이 금속이 농후한 합금 및 전이 금속이 격감된 슬래그를 형성하는 단계, 및
    - 합금과 격감된 슬래그를 탭핑에 의해 분리하는 단계
    를 포함하는 제련 방법.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 제련 장치를 이용하는 야금학적 장입물의 제련 방법으로서,
    - 전이 금속 및 슬래그 생성제를 포함하는 야금학적 장입물을 퍼니스에 공급하는 단계,
    - 주요 엔탈피 공급원으로서 옥시가스 버너(들)를 이용하여 장입물을 제련함으로써, 전이 금속의 제1 부분을 포함하는 제1 합금 및 전이 금속의 제2 부분을 포함하는 슬래그를 형성하는 단계,
    - 제1 합금을 탭핑에 의해 분리하여, 퍼니스 내에 슬래그를 잔류시키는 단계,
    - 주요 엔탈피 공급원으로서 플라즈마 토치(들)를 이용하여 강한 환원 조건 하에 슬래그를 처리함으로써, 상기 전이 금속의 제2 부분을 슬래그로부터 제2 합금으로 이동시켜, 전이 금속이 농후한 제2 합금 및 전이 금속이 격감된 슬래그를 형성하는 단계, 및
    - 제2 합금과 격감된 슬래그를 탭핑에 의해 분리하는 단계
    를 포함하는 제련 방법.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 제련 장치를 이용하는 야금학적 장입물의 제련 방법으로서,
    - 전이 금속 및 슬래그 생성제를 포함하는 야금학적 장입물을 퍼니스에 공급하는 단계,
    - 주요 엔탈피 공급원으로서 플라즈마 토치(들)를 이용하여 강한 환원 조건 하에 장입물을 제련함으로써, 전이 금속을 포함하는 합금 및 전이 금속이 격감된 제1 슬래그를 형성하는 단계,
    - 제1 슬래그를 탭핑에 의해 분리하여, 퍼니스 내에 합금을 잔류시키는 단계,
    - 주요 엔탈피 공급원으로서 옥시가스 버너(들)를 이용하여 합금을 처리함으로써, 전이 금속의 일부를 합금으로부터 제2 슬래그로 이동시켜, 전이 금속이 부분적으로 격감된 합금 및 전이 금속이 농후한 제2 슬래그를 형성하는 단계, 및
    - 농후화된 합금 및 제2 슬래그를 탭핑에 의해 분리하는 단계
    를 포함하는 제련 방법.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 침수형 주입기는 상기 제1 및 제2 고온 가스를 슬래그 내에 주입하도록 배치되는 것인 제련 방법.
KR1020177016824A 2014-11-19 2015-11-10 플라즈마 및 옥시가스를 연료로 하는 퍼니스 KR20170086083A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020237008831A KR20230041106A (ko) 2014-11-19 2015-11-10 플라즈마 및 옥시가스를 연료로 하는 퍼니스

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP14193771 2014-11-19
EP14193771.4 2014-11-19
PCT/EP2015/076130 WO2016078959A1 (en) 2014-11-19 2015-11-10 Plasma and oxygas fired furnace

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020237008831A Division KR20230041106A (ko) 2014-11-19 2015-11-10 플라즈마 및 옥시가스를 연료로 하는 퍼니스

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20170086083A true KR20170086083A (ko) 2017-07-25

Family

ID=51932232

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177016824A KR20170086083A (ko) 2014-11-19 2015-11-10 플라즈마 및 옥시가스를 연료로 하는 퍼니스
KR1020237008831A KR20230041106A (ko) 2014-11-19 2015-11-10 플라즈마 및 옥시가스를 연료로 하는 퍼니스

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020237008831A KR20230041106A (ko) 2014-11-19 2015-11-10 플라즈마 및 옥시가스를 연료로 하는 퍼니스

Country Status (19)

Country Link
US (1) US10458000B2 (ko)
EP (1) EP3221480B1 (ko)
JP (1) JP6696981B2 (ko)
KR (2) KR20170086083A (ko)
CN (1) CN107002172B (ko)
AU (1) AU2015348740B2 (ko)
BR (1) BR112017010329B1 (ko)
CA (1) CA2967119C (ko)
CL (1) CL2017001242A1 (ko)
DK (1) DK3221480T3 (ko)
EA (1) EA032892B1 (ko)
ES (1) ES2813801T3 (ko)
HU (1) HUE051958T2 (ko)
MA (1) MA40377B1 (ko)
MX (1) MX2017006504A (ko)
PE (1) PE20170833A1 (ko)
PL (1) PL3221480T3 (ko)
RS (1) RS60730B1 (ko)
WO (1) WO2016078959A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220105660A (ko) 2019-11-22 2022-07-27 오루비스 비어스 개선된 플라즈마 유도된 발연로

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4486229A (en) * 1983-03-07 1984-12-04 Aluminum Company Of America Carbothermic reduction with parallel heat sources
AU2003281064B2 (en) * 2002-07-10 2009-04-23 Corus Technology Bv Metallurgical vessel and method of iron making by means of direct reduction
DE602004007154T2 (de) * 2003-09-29 2008-02-21 Umicore Verfahren und vorrichtung zur gewinnung von nichteisenmetallen aus zinkrückständen
UA74680C2 (en) * 2004-02-23 2006-01-16 Anatolii Tymofiiovych Neklesa A method for producing iron or alloys thereof and a plant for realizing the same
KR101383521B1 (ko) * 2006-11-02 2014-04-08 유미코르 서브머지드 플라즈마를 구비한 전기용련을 사용하여 아연 및 납 산업의 부산물로부터 비철 금속을 회수하는 방법
SE536291C2 (sv) * 2012-03-08 2013-08-06 Valeas Recycling Ab Järnreduktionsprocess och anordning därför
SE537235C2 (sv) * 2012-09-21 2015-03-10 Valeas Recycling Ab Förfarande och arrangemang för återvinning av förångningsbara ämnen ur en slagg medelst plasmainducerad förångning

Also Published As

Publication number Publication date
BR112017010329A2 (pt) 2017-12-26
CL2017001242A1 (es) 2018-01-12
CN107002172A (zh) 2017-08-01
EA201791028A1 (ru) 2017-11-30
AU2015348740B2 (en) 2020-05-21
JP6696981B2 (ja) 2020-05-20
CA2967119C (en) 2023-07-18
ES2813801T3 (es) 2021-03-25
WO2016078959A1 (en) 2016-05-26
AU2015348740A1 (en) 2017-06-01
HUE051958T2 (hu) 2021-04-28
KR20230041106A (ko) 2023-03-23
EP3221480B1 (en) 2020-06-10
MA40377A1 (fr) 2017-10-31
US10458000B2 (en) 2019-10-29
JP2018505298A (ja) 2018-02-22
US20170321300A1 (en) 2017-11-09
MA40377B1 (fr) 2018-12-31
MX2017006504A (es) 2017-09-12
EA032892B1 (ru) 2019-07-31
DK3221480T3 (da) 2020-09-07
RS60730B1 (sr) 2020-09-30
CN107002172B (zh) 2019-07-16
CA2967119A1 (en) 2016-05-26
BR112017010329B1 (pt) 2021-06-22
EP3221480A1 (en) 2017-09-27
PE20170833A1 (es) 2017-07-04
PL3221480T3 (pl) 2021-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102424236B1 (ko) 리튬 이온 배터리의 제련 방법
JP5894937B2 (ja) 銅陽極精錬システム及び方法
CN1282752C (zh) 生产金属和金属合金的方法和装置
JP6413710B2 (ja) 直流アーク式電気炉による高純度鋼の製造方法
JP5552754B2 (ja) アーク炉の操業方法
KR101383521B1 (ko) 서브머지드 플라즈마를 구비한 전기용련을 사용하여 아연 및 납 산업의 부산물로부터 비철 금속을 회수하는 방법
KR20170086083A (ko) 플라즈마 및 옥시가스를 연료로 하는 퍼니스
CN1742102B (zh) 生产铁的改进熔炼方法
JP2023503236A (ja) 改良型プラズマ誘起フューミング炉
CN103392013B (zh) 制造铁水和钢的方法和设备
KR20130112021A (ko) 퍼니스에서 부착물 빌드업을 제거하는 방법 및 시스템
RU2401309C2 (ru) Способ получения металлов и сплавов путем восстановительной плавки и устройство для его осуществления
KR101185346B1 (ko) 전기로용 가탄 랜스
KR20130073675A (ko) 샤프트형 전기로 및 그의 2차 연소 조업방법
JPH1136010A (ja) アイアンカーバイドを配合したアーク炉操業方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
AMND Amendment
AMND Amendment
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X601 Decision of rejection after re-examination
A107 Divisional application of patent