KR20190047533A - 용융 슬래그의 급속냉각에 의한 구형입자 제조방법 - Google Patents

용융 슬래그의 급속냉각에 의한 구형입자 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 용융 슬래그의 낙하 량, 풍속, 풍압 및 노즐 각도에 따라 생성되는 슬래그볼의 입자의 크기를 조절하고, 입자화된 슬래그볼을 급속 냉각하여 공정 효율을 증가시킬 수 있는 용융 슬래그의 급속냉각에 의한 구형입자 제조방법에 관한 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 용융 슬래그의 급속냉각에 의한 구형입자 제조방법은 슬래그 포트 내부의 용융 슬래그 온도, 무게 및 용융 슬래그의 낙하량에 근거하여 노즐부에서 분사되는 공기의 풍속, 풍압 및 풍향을 조절하여 슬래그볼의 구형입자 크기를 조절하는 것을 특징으로 한다.

Description

용융 슬래그의 급속냉각에 의한 구형입자 제조방법{PREPARING METHOD FOR SPHERICAL GRANULE WITH RAPID COOLING OF MOLTEN SLAG}
본 발명은 용융 슬래그의 급속냉각에 의한 구형입자 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 용융 슬래그의 낙하 량, 풍속, 풍압 및 노즐 각도에 따라 생성되는 슬래그볼의 입자의 크기를 조절하고, 입자화된 슬래그볼을 급속 냉각하여 공정 효율을 증가시킬 수 있는 용융 슬래그의 급속냉각에 의한 구형입자 제조방법에 관한 것이다.
철강 산업은 다량의 원료와 에너지를 소비하는 업종으로 제선, 제강, 압연 등의 복잡한 생산 공정을 거치면서 부산물인 제강 슬래그를 다량 발생시킨다. 이러한 제강슬래그는 선철, 고철과 같은 제강원료를 정련하는 전로(Converter Furnace) 또는 전기로(Electric Arc Furnace) 산업 폐기물로서,이를 활용하지 않고 그대로 폐기시키는 경우 비산먼지, 침출수와 같은 환경문제의 발생은 물론 대규모의 처리장을 확보해야 하는 것에 따른 경제적인 문제 등으로 인하여 이를 활용하기 위한 다양한 연구가 있어왔다. 제강슬래그는 본질적으로 철보다 가벼운 것이 비중차에 의해 분리된 것이므로 중금속을 거의 함유하지 않고 있어 환경 유해성이 낮으므로 건설 산업용 재료로 사용하고자 하는 연구가 비교적 활발하였다. 그러나 내부에 유리 산화칼슘(f-CaO)을 함유하고 있어 물과 접촉 시 화학반응을 일으켜 부피가 팽창하므로 도로용 또는 콘크리트용으로 사용될 경우 균열을 발생하게 되므로, 이와 같은 경우에는 에이징(Aging)과 같은 후처리공정을 두어 화학적으로 안정화시킨 후 사용하는 방법이 제안되고 있으나 아직까지 그 신뢰성이 높지 않아 실제의 적용은 많지 않다.
그러나 최근에는 고속의 공기를 이용하여 용융상태의 제강 슬래그를 급냉시키는 방법으로 유리 산화칼슘(f-CaO)의 생성량을 제어하는 방법이 개발되었다. 상기의 방법에 의해 생산된 제강슬래그는 구형화 되었기 때문에 아토마이징 제강 슬래그(ASS, Atomizing Steel Slag)라고도 하고, 급냉공정에 의해 제조되었으므로 급냉 제강슬래그(RCSS, Rapid Cooled Steel Slag)라고도 한다. 이와 같은 아토마이징 처리된 제강 슬래그는 유리 산화칼슘에 의한 팽창 붕괴의 위험이 적으며, 입형이 구형에 가까운 잔골재 형태를 갖기 때문에 콘크리트용 건설재료로 활용할 경우 볼베어링 효과(Ball Bearing Effect)에 의해 유동성이 증가하는 장점이 있으나, 다른 재료에 비하여 밀도가 높아 재료분리(Segregation)의 가능성이 높아 특수 용도의 콘크리트 외에는 적용하기가 곤란한 문제점이 있다.
한편, 등록특허공보 제10-1379459호에 폐열에 의한 습증기 활용구조를 갖춘 제강 슬래그 아토마이징 처리시스템이 개시되었다.
상기 기술은 제철소에서 발생하는 용융상태의 제강 또는 제철 슬래그 폐기물을 재활용하기 위해 처리하는 슬래그 아토마이징 설비에서 제강 슬래그 처리 시 발생하는 폐열을 회수하여 습증기로 활용하는 구조에 관한 것으로서, 그 구성은 비산 슬래그가 야적되는 위치 상부에 위치하여 고온의 폐열부산물을 흡입하는 폐열 흡입후드; 상기 폐열 흡입후드에 의해 흡입된 고온의 폐열부산물을 처리장 외부로 이송시키는 폐열부산물 압송라인; 상기 폐열부산물 이송라인에 의해 이송된 폐열부산물의 미세입자를 침전분리시키는 미세입자 침전조; 상기 미세입자침전조에서 생성된 습증기를 이송시키는 습증기 이송라인; 및 상기 습증기 이송라인에 연결되고 상기 폐열 흡입후드로부터 이격된 슬래그 처리장의 상부 위치에 설치되어 상기 이송된 습증기를 처리장 안으로 하향경사방향으로 분출시키는 습증기 압출후드를 포함하여 구성된다.
그러나 상기의 기술은 슬래그 아토마이징 설비에 의해 제조되는 슬래그볼의 구형입자 크기를 조절할 수 없는 문제점이 발생된다.
KR 10-1379459 B1 (2014. 03. 24.)
본 발명은 상기 종래기술이 갖는 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명에서 해소하고자 하는 과제는, 아토마이징 장치로 제조되는 슬래그볼의 구형입자 크기를 조절할 수 있는 용융 슬래그의 급속냉각에 의한 구형입자 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 용융 슬래그의 급속냉각에 의한 구형입자 제조방법은 슬래그 포트 내부의 용융 슬래그 온도, 무게 및 용융 슬래그의 낙하량에 근거하여 노즐부에서 분사되는 공기의 풍속, 풍압 및 풍향을 조절하여 슬래그볼의 구형입자 크기를 조절하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 슬래그 포트 내부의 용융 슬래그 온도, 무게 및 용융 슬래그의 낙하량에 근거하여 노즐부에서 분사되는 공기의 풍속, 풍압 및 풍향을 조절하여 슬래그볼의 구형입자 크기를 조절할 수 있으므로, 슬래그볼이 사용되는 용도에 따라 적합한 규격의 슬래그볼을 제조할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 용융슬래그의 급속냉각에 의한 구형입자 제조방법이 적용된 제강 슬래그 처리시스템의 전체적인 구성도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명은 용융 슬래그의 낙하 량, 풍속, 풍압 및 노즐 각도에 따라 생성되는 슬래그볼의 입자의 크기를 조절하고, 입자화된 슬래그볼을 급속 냉각하여 공정 효율을 증가시킬 수 있는 용융 슬래그의 급속냉각에 의한 구형입자 제조방법에 관한 것이다.
도 1은 용융 슬래그의 급속냉각에 의한 구형입자 제조방법이 적용된 제강슬래그 처리시스템의 전체적인 구성도를 나타낸 것이다.
첨부된 도 1을 참조하면, 용융 슬래그의 급속냉각에 의한 구형입자 제조방법이 적용된 제강슬래그 처리시스템은 아토마이징 장치(10), 냉각장치(20), 선별장치(30), 사이클론(40), 분진세정장치(50), 수처리장치(60) 및 건조장치(70)를 포함하여 구성된다.
아토마이징 장치(10)는 용융 슬래그가 담긴 슬래그 포트, 상기 슬래그 포트로부터 배출되는 용융 슬래그를 전방으로 분사하는 노즐부, 상기 슬래그 포트에 수용된 용융 슬래그의 온도를 검출하는 온도센서부, 상기 슬래그 포트에 수용된 용융 슬래그의 무게를 검출하는 무게검출부 및 상기 노즐부에서 분사되는 공기의 풍속, 풍압 및 노즐각도를 제어하는 노즐제어부를 포함하여 구성된다.
상기 노즐제어부는 슬래그 포트 내부의 용융 슬래그 온도, 무게 및 제강슬래그의 낙하량에 근거하여 노즐에서 분사되는 공기의 풍속, 풍압 및 풍향을 조절하여 슬래그볼의 구형입자 크기를 조절하는 기능을 수행한다.
냉각장치(20)는 냉각공기와 냉각수의 기화열흡수 방식을 이용하여 상기 아토마이징 장치(10)에서 제조된 슬래그볼을 냉각한다.
상기 아토마이징 장치(10)에서 제조된 슬래그볼은 구형 입자의 슬래그볼 내부가 높은 온도도 유지된다. 이에, 슬래그볼 내부의 높은 온도가 표면으로 전달되어 슬래그볼 자체의 온도는 대략 250℃를 유지하게 된다.
따라서 이와 같은 슬래그볼은 더욱 효율적으로 냉각시켜야 선별과정에서 효율적인 선별공정을 기대할 수 있다.
선별장치(30)는 상기 냉각장치(20)에 냉각된 슬래그볼을 입도별로 분리하는 것으로서, 구형입자의 크기에 따라 선별할 수 있는 복수 개의 선별스크린으로 구성될 수 있다.
이때, 상기 선별장치(30)에서 입도별로 선별된 슬래그볼은 정밀한 구형입자를 선별하는 구형입자 선별기로 이송되거나 또는 연마제 재료로 사용되는 경우 전기 전도성을 제거하기 위한 전도성강하장치로 이송되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 선별장치(30)에서 선별하기 어려운 작은 크기의 입자는 사일로에 저장되고,
사이클론(40)은 상기 아토마이징 장치(10)에서 발생되는 분진을 포집하여 무거운 분진은 침강시켜 제거하고, 가벼운 입자의 분진은 분진세정장치(50)로 공급한다.
분진세정장치(50)는 상기 사이클론(40)에서 공급되는 분진에 공정수(PW, process water)를 분사하는 분진을 제거하는 기능을 수행한다.
여기서, 포집된 상기 분진에는 CaO(산화칼슘)가 다량 포함되어 있으며, 상기 분진세정장치(50)는 분진에 포함된 CaO를 공정수(H2O)와 반응시켜 수산화캄슘(Ca(OH)2)을 포함하는 슬래그 폐수를 생성하여 분진을 세정하게 된다.
수처리장치(60)는 상기 슬래그 폐수에 포함된 수산화칼슘을 이산화탄소와 반응시켜 탄산칼슘 슬러리와 물을 생성하고, 생성된 상기 탄산칼슘 슬러지와 물을 배출한다.
이와 같은 수처리장치(60)는 하부 하우징과 상기 하부 하우징 상부에 결합되는 상부 하우징으로 이루어져 내부 공간을 형성하는 하우징; 상기 하우징 내부를 구획하는 내부격벽; 수집조의 폐수 수집조에 수용되고 수산화칼슘이 함유된 폐수를 펌핑하여 상기 내부격벽에 의해 구획된 공간에 공급하는 폐수 공급부; 상기 내부격벽에 의해 구획된 공간에 이산화탄소를 공급하는 이산화탄소 공급부; 상기 하우징 내부에 수용된 폐수를 교반하는 교반부; 상기 하부 하우징의 하부에 설치되어 수산화칼슘과 이산화탄소의 화학 반응에 의해 생성된 탄산칼슘 슬러리를 배출하는 슬러리 배출부; 및 상기 하우징 내부의 전도도, pH 및 압력을 검출하는 검출부를 포함하여 구성될 수 있다.
건조장치(70)는 상기 수처리장치(60)로부터 공급되는 탄산칼슘 슬러리의 함수율을 저하시키는 기능을 수행한다.
본 발명에 의하면, 슬래그 포트 내부의 용융 슬래그 온도, 무게 및 용융 슬래그의 낙하량에 근거하여 노즐부에서 분사되는 공기의 풍속, 풍압 및 풍향을 조절하여 슬래그볼의 구형입자 크기를 조절할 수 있으므로, 슬래그볼이 사용되는 용도에 따라 적합한 규격의 슬래그볼을 제조할 수 있는 장점이 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능하다.
10: 아토마이징 장치
20: 냉각장치
30: 선별장치
40: 사이클론
50: 분진세정장치
60: 수처리장치
70: 건조장치

Claims (1)

  1. 슬래그 포트 내부의 용융 슬래그 온도, 무게 및 제강슬래그의 낙하량에 근거하여 노즐부에서 분사되는 의 풍속, 풍압 및 풍향을 조절하여 슬래그볼의 구형입자 크기를 조절하는 것을 특징으로 하는 용융 슬래그의 급속냉각에 의해 구형입자 제조방법.
KR1020170141520A 2017-10-27 2017-10-27 용융 슬래그의 급속냉각에 의한 구형입자 제조방법 KR20190047533A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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