KR20210149130A - Pgm 전환 방법 및 재킷형의 회전식 전환기 - Google Patents

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KR20210149130A
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에드워드 더블유. 알브레히트
스티븐 디. 맥컬로우
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테크멧, 엘피
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Abstract

PGM 전환 방법 및 재킷형 회전식 전환기. 상기 방법은 낮은 플럭스 또는 무(no) 플럭스 전환; PGM 수집기 합금의 부분적인 사전-산화; 전환기 내에 내화성 보호제 사용; 슬래그의 자기적 분리; 슬래그 일부를 전환기로 재사용; 제1 로에서 촉매 물질을 제련하여 수집기 합금 생성; 및/또는 제2 로에서의 전환기 슬래그를 제1 로로부터의 슬래그와 함께 제련하는 것을 포함할 수 있다. 상기 전환기는 회전을 위해 장착된 경사진 전환기 포트; 내화재 라이닝; 전환기 공급물을 도입시키는, 포트의 상단에 있는 개구; 산소-함유 기체를 합금 풀 내로 주입하기 위한 랜스; 내화재 라이닝에 인접한 열 전달 재킷; 및 열 전달 매체를 재킷을 통하여 순환시켜서, 내화재 라이닝과 열 전달되는 합금 풀로부터 열을 제거하는 냉각제 시스템을 포함할 수 있다.

Description

PGM 전환 방법 및 재킷형의 회전식 전환기
관련된 출원에 대한 상호 참조
본원은 2019년 4월 29일 출원된 US 출원 번호 16/397,441 및 2019년 7월 10일 출원된 미국 출원 번호 16/507,158의 이익 및 이것들에 대한 우선권을 주장한다.
백금 족 금속, 즉, 루테늄, 로듐, 팔라듐, 오스뮴, 이리듐, 및 백금 ("PGM")은 종종 예를 들면, 자동차 촉매 전환기와 같은 사용된 촉매 물질로부터 회수된다. 상기 촉매 물질은 전형적으로 플럭스 물질, 예컨대 CaO와 함께 노에서 제련되고, PGM은 슬래그 아래의 합금 풀(pool)에 우선적으로 수집된다. PGM이 로 슬래그(furnace slag)에서 희박하다 하더라도, 그럼에도 불구하고 이러한 손실은 고 용량의 슬래그 및 희석물 값을 경제적으로 회수하기에 일반적으로 불가능하다는 점 때문에 상당할 수 있다. PGM 수집기 합금은 12중량% 이하의 PGM을 함유할 수 있고, 보통은 40중량% 초과의 철을 함유할 수 있다. 더욱 높은 PGM 함량을 원한다면 강화(enrichment)가 필요하다.
건식제련 전환에 의한 철-풍부, 설파이드-빈약 수집기 합금의 PGM 강화는 S.D. McCullough, "Pyrometallurgical iron removal from a PAG-containing alloy", Third International Platinum Conference 'Platinum in Transformation', The Southern African Institute of Mining and Metallurgy (2008)에 개시되었다. 황-비함유 또는 저-황 (<1중량%) PGM 수집기 합금의 PGM 강화는 더욱 최근에는 특허 문서 US 10202669 B2 및 US 2018/0142330 A1에서 제안되었다. PGM-강화된 합금은 일반적으로 비교적 높은 비율의 철 (>10중량%)을 함유한다.
제련되는 촉매 물질로부터 생성된 PGM 수집기 합금을 가공하도록 공지된 전환기 및 전환 방법이 실제적으로 실행되는 것을 방지하는, 이러한 전환기 및 전환 방법과 관련된 다수의 결점이 존재한다. 상기 전환 방법은 비교적 느릴 수 있다. 상기 언급된 특허 문서에서, 수집기 합금 및 슬래그-형성 물질은 산소 주입 전 10시간 동안 용융되었다. 또한, 상기 전환 방법은 발열성이며 산소 첨가 속도는 과도한 온도를 회피하도록 일반적으로 제한된다. 추가로, 특히 높은 산소 주입 속도에서의 전환기 내 가혹한 조건은 내화재 라이닝에 대한 짧은 수명 및 부식으로 이어진다.
산업에서는 불순물을 적절히 제거하고 전환기로부터 PGM-강화된 합금 생성물의 PGM 함량을 개선시키도록 낮게 용융되는, 가벼운 밀도의 슬래그를 형성시키기 위해, 제련과 유사하게 비교적 높은 수준의 첨가된 플럭스 물질, 예컨대 SiO2 및 MgO/CaO가 필요함이 일반적으로 용인되었다. 예를 들면, 상기 언급된 특허 문서에는 수집기 합금 1 중량부 당 0.2 또는 1 중량부의 최소 비율로의 황- 및 구리-비함유 슬래그-형성 물질의 첨가가 개시되어 있는데, 여기서 상기 슬래그-형성 물질은 70-90중량% SiCh 및 10-30중량% MgO/CaO, 또는 40-90중량% MgO/CaO 및 10-60중량% SiCh를 함유한다. 비록 그렇다 하더라도, 강화된 합금 내 유해 원소의 함량이 매우 낮은 수준, 예를 들면, 10중량% 미만의 철로 감소되기 때문에, 슬래그 내 PGM 손실 또한 빠르게 상승하기 시작하다.
산업에서는 PGM 수집기 합금에 대한 통상적인 전환 방법의 단점 중 하나 이상을 해결할 수 있는 기술이 필요하다. 그와 같은 기술은 바람직하게는 다음의 것들 중 하나 이상을 성취할 것이다: 전환기의 합금 용융 속도, 산소 첨가 속도, 및/또는 처리 속도 또는 용량(capacity) 개선; 슬래그에서 과도한 PGM 손실없이 PGM-강화된 수집기 합금에서 더욱 적은 수준의 철 및/또는 유해 금속 제공; 합금에서 높은 수준의 PGM 강화를 성취하면서 전환기 슬래그에 대한 PGM 손실 감소; 전환기 부품의 신뢰성 및/또는 내구성 개선; 전환기 유지보수 요건 및/또는 작동 중단 감소; 회전식 전환기 내 내화재 라이닝의 유체 냉각 및/또는 온도 모니터링 제공; 및/또는 예를 들면, 촉매 또는 다른 PGM-함유 물질로부터 PGM 수집기 합금을 회수하고 강화시키는 전체 방법의 일부로 편입된 사용하는 전환기의 효율 및 실용성 개선.
이 개요는, 아래의 상세한 설명에서 추가로 설명되는 선택된 구상을 도입시키기 위해 제공된다. 이 개요는 청구된 내용의 중요하거나 필수적인 특성을 확인하기 위한 것이 아니며, 청구된 내용의 범위 제한을 보조하는 것으로 사용되지도 않는다.
본 개시내용은, 공지된 전환 방법의 결점을 해결하는 백금 족 금속 ("PGM")을 회수하기 위한 전환 방법에 관한 것이다. 출원인은, 공지된 PGM 수집기 합금 전환 방법 중에 10중량% 또는 그 초과의 CaO/MgO 및/또는 10중량% 또는 그 초과의 SiCh를 포함하는 높은 수준의 첨가된 플럭스 물질이 본 명세서에 개시된 전환 방법에서는 감소되거나 회피될 수 있고, 이러한 방식으로 그와 같은 플럭스 양을 제한하면 감소된 부피의 전환기 슬래그, 감소된 합금 용융 시간으로 이어지며, 전환 용량 및/또는 처리량이 증가됨을 관찰하였다. 출원인은 또한, 내화재 부식을 억제하고 내화재 수명을 연장시키도록 합금 풀을 용융시킨 후에 비교적 적은 양의 내화성 보호제가 첨가될 수 있고, 제련되는 촉매 물질로부터의 로 슬래그가 보호제로 편리하게 사용될 수 있음을 관찰하였다.
추가로, 출원인은 초기 용융물 및/또는 전환기 공급물에 대한 수집기 합금의 일부 (또는 전부)를 부분적으로 사전-산화시키면 초기 합금 풀을 용융시키고 수집기 합금을 전환시키는데 필요한 시간 기간을 추가로 감소시킬 수 있음을 관찰하였다. 게다가, 출원인은 주기 사이에서 전환기 슬래그의 일부를 전환기로 재사용하면 PGM 손실을 감소시키는 방법이 또한 제공되고; 예를 들면, 전환기 슬래그의 자기 분리에 의해 높은 등급의 슬래그가 전환기로의 재사용을 위해 선택적으로 회수될 수 있음을 관찰하였다. 더욱이, 이러한 방식으로 슬래그를 재사용하면 용이하게 감소가능한 사전-산화된 금속 값, 예컨대 니켈을 전환기로 반송시키고, 따라서 산소 첨가 속도를 효과적으로 증가시킬 수 있다.
게다가, 출원인은 예를 들면, 일부 산화된 값, 예컨대 니켈을 재사용함에 의해 전환기 공급물 중에 재사용된 전환기 슬래그를 포함시키면 합금의 산화가 용이해짐을 관찰하였다. 더욱이, 재사용된 전환기 슬래그의 존재는 수집기 합금의 온도를 조절할 수 있다. 또한, 전환기는, 특히 그렇게 하기 유리한 때에, 높은 등급의 슬래그가 재사용될 수 있기 때문에 PGM 값이 슬래그 내에서 비교적 높을 수 있게 하는 방식으로 작동될 수 있다. 예를 들면, 합금 탭핑(tapping) 전 최종 슬래그 탭핑에서, 조기완료(premature) 합금 고형화의 위험을 회피하도록 슬래그 및 합금을 신속히 탭핑하는 것이 요망된다면, 최종 슬래그 탭핑은 합금의 탈비말동반(disentrainment)을 완료하기 전에 일어날 수 있다.
출원인은, 수집기 합금을 생성시키도록 촉매 물질을 제1 로에서 제련함에 의해 및/또는 전환기 슬래그를 제2 로에서 제1 로로부터의 슬러그와 함께 제련함에 의해, 전환기가 전체 PGM 회수 공정 내로 통합될 수 있음을 추가로 발견하였다. 어느 하나의 로로부터의, 바람직하게는 제1 로로부터의 슬래그가 내화성 보호제로 사용될 수 있다. 전환기 및 로의 이러한 방식으로의 통합은 또한 전환기 내 유해 원소의 증강(buildup)을 저해한다. 출원인은 또한, 물 또는 수성의 열 전달 유체가 순환되는 열 전달 재킷을 사용하여 회전식 전환기에서 내화재 라이닝을 냉각시키는 방식을 고안하였다.
본 발명의 한 측면에서, 실시양태는
(a) 전환기 공급물을, 니켈을 포함하는 용융된 합금 풀을 보유하는 전환기의 포트 내로 도입시키는 단계로서, 여기서 상기 전환기 공급물이
(i) 수집기 합금의 총 중량을 기준으로 0.5중량% 이상의 PGM, 40중량% 이상의 철, 및 0.5중량% 이상의 니켈을 포함하는 100중량부의 수집기 합금; 및
(ii) 첨가된 플럭스 물질의 중량에 의해 10중량% 또는 그 초과의 실리카 및/또는 10중량% 또는 그 초과의 산화칼슘, 산화마그네슘, 또는 산화칼슘과 산화마그네슘의 조합을 포함하는 20중량부 미만의 첨가된 플럭스 물질을 포함하는 단계;
(b) 산소-함유 기체를 합금 풀 내로 주입하여 수집기 합금으로부터의 철을 산화철로 전환시키고 합금 풀 내 PGM을 강화시키는 단계;
(c) 산화철을 포함하는 슬래그를 합금 풀 위의 저-밀도 층에서 수집하는 단계;
(d) 저-밀도 층을 탭핑하여 전환기로부터 슬래그를 회수하는 단계; 및
(e) 합금 풀을 탭핑하여 PGM-강화된 합금을 회수하는 단계를 포함하는 PGM 수집기 합금 전환 방법을 제공한다. 바람직하게는, 상기 수집기 합금은 3중량% 이하의 황 및 3중량% 이하의 구리를 포함한다; 상기 공급물은 실리카, 산화칼슘, 또는 산화마그네슘 함량과는 상관없이 수집기 합금 100중량부 당 20중량부 미만의 임의의 첨가된 플럭스 물질을 포함하고/하거나; 상기 전환기 공급물의 도입 및 상기 산소 함유 기체의 주입은 적어도 부분적으로 동시에 일어난다.
또 다른 측면에서, 본 발명은
(a) 전환기 공급물을, 니켈을 포함하는 용융된 합금 풀을 보유하는 전환기의 포트 내로 도입시키는 단계로서, 여기서 상기 전환기 공급물이
(i) 수집기 합금의 총 중량을 기준으로 0.5중량% 이상의 PGM, 40중량% 이상의 철, 0.5중량% 이상의 니켈, 3중량% 이하의 황, 및 3중량% 이하의 구리를 포함하는 100중량부의 수집기 합금; 및
(ii) 첨가된 플럭스 물질의 중량에 의해 10중량% 또는 그 초과의 실리카 및/또는 10중량% 또는 그 초과의 산화칼슘, 산화마그네슘, 또는 산화칼슘과 산화마그네슘의 조합을 포함하는 20중량부 미만의 첨가된 플럭스 물질을 포함하는 단계;
(b) 산소-함유 기체를 합금 풀 내로 주입하여 수집기 합금으로부터의 철을 산화철로 전환시키고 합금 풀 내 PGM을 강화시키는 단계로서, 여기서 상기 전환기 공급물의 도입 및 상기 산소 함유 기체의 주입이 적어도 부분적으로 동시에 일어나는 단계;
(c) 산화철을 포함하는 슬래그를 합금 풀 위의 저-밀도 층에서 수집하는 단계;
(d) 저-밀도 층을 탭핑하여 전환기로부터 슬래그를 회수하는 단계; 및
(e) 합금 풀을 탭핑하여 PGM-강화된 합금을 회수하는 단계를 포함하는 백금 족 금속 (PGM) 수집기 합금 전환 방법을 제공한다. 바람직하게는, 상기 공급물은 실리카, 산화칼슘, 또는 산화마그네슘 함량과는 상관없이 수집기 합금 100중량부 당 20중량부 미만의 임의의 첨가된 플럭스 물질을 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에서, 실시양태는
(I) 수집기 합금의 총 중량을 기준으로 0.5중량% 이상의 PGM, 40중량% 이상의 철, 0.5중량% 이상의 니켈, 3중량% 이하의 황, 및 3중량% 이하의 구리를 포함하는 미가공(raw) 수집기 합금을 부분적으로 사전-산화시키는 단계;
(II) 전환기의 포트 내로 초기 충전물을 도입시키는 단계로서, 여기서 상기 초기 충전물은 미가공 수집기 합금, 단계 (I)의 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금 생성물, 또는 이것들의 조합을 포함하는 단계;
(III) 초기 충전물을 용융시켜서 포트 내에서 합금 풀을 형성시키는 단계;
(IV) 전환기 공급물을 합금 풀 내로 도입시키는 단계로서, 여기서 상기 전환기 공급물이 미가공 수집기 합금, 단계 (I)의 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금 생성물, 또는 이것들의 조합을 포함하고, 여기서 상기 초기 충전물 및 전환기 공급물 중 적어도 하나 또는 둘 모두가 단계 (I)의 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금 생성물을 포함하는 단계;
(V) 산소-함유 기체를 합금 풀 내로 주입하여 철을 산화철로 전환시키고 합금 풀 내 PGM을 강화시키는 단계로서, 여기서 상기 전환기 공급물의 도입 및 상기 산소 함유 기체의 주입이 적어도 부분적으로 동시에 일어나는 단계;
(VI) 산화철을 포함하는 슬래그를 합금 풀 위의 저-밀도 층에서 수집하는 단계;
(VII) 저-밀도 층을 탭핑하여 전환기로부터 슬래그를 회수하는 단계; 및
(VIII) 합금 풀을 탭핑하여 PGM-강화된 합금을 회수하는 단계를 포함하는 PGM 수집기 합금 전환 방법을 제공한다. 바람직하게는, 상기 초기 충전물은 (i) 적어도 20중량부의, 단계 (I)의 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금 생성물, 및 (ii) 80중량부 이하의 미가공 수집기 합금을 포함하는데, 여기서 상기 미가공 수집기 합금 및 단계 (I)의 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금 생성물의 중량부의 합은 100이다.
본 발명의 또 다른 측면에서, 실시양태는
(a) 전환기 공급물을, 용융된 합금 풀을 보유하는 전환기의 포트 내로 도입시키는 단계로서, 여기서 상기 전환기 공급물이
(i) 수집기 합금의 총 중량을 기준으로 0.5중량% 이상의 PGM, 40중량% 이상의 철, 0.5중량% 이상의 니켈, 3중량% 이하의 황, 및 3중량% 이하의 구리를 포함하는 100중량부의 수집기 합금; 및
(ii) 수집기 합금 100중량부 당 약 5 내지 100중량부의 양으로 재사용된 전환기 슬래그를 포함하는 단계;
(b) 산소-함유 기체를 합금 풀 내로 주입하여 수집기 합금으로부터의 철을 산화철로 전환시키고 합금 풀 내 PGM을 강화시키는 단계로서, 여기서 상기 전환기 공급물의 도입 및 상기 산소 함유 기체의 주입이 적어도 부분적으로 동시에 일어나는 단계;
(c) 산화철을 포함하는 슬래그를 합금 풀 위의 저-밀도 층에서 수집하는 단계;
(d) 저-밀도 층을 탭핑하여 전환기로부터 슬래그를 회수하는 단계;
(e) 상기 단계 (d)에서 회수된 슬래그를, 단계 (a)에서의 전환기 공급물로 재사용하기 위한 제1 슬래그 부분 및 단계 (a)로 재사용되지 않는 제2 슬래그 부분으로 분리하는 단계; 및
(f) 합금 풀을 탭핑하여 PGM-강화된 합금을 회수하는 단계의 주기를 포함하는 PGM 수집기 합금 전환 방법을 제공한다.
더욱 또 다른 측면에서, 본 발명의 실시양태는
(I) 수집기 합금의 초기 충전물을 전환기의 포트에서 용융시켜 합금 풀을 형성시켜서 전환기 주기를 시작하는 단계;
(II) 전환기 공급물을, 합금 풀을 갖는 포트 내로 도입시키는 단계;
(III) 산소-함유 기체를 합금 풀 내로 주입하여 철을 산화철을 전환시키고 합금 풀 내 PGM을 강화시키는 단계로서, 여기서 상기 전환기 공급물의 도입 및 상기 산소 함유 기체의 주입이 적어도 부분적으로 동시에 일어나는 단계;
(IV) 산화철을 포함하는 슬래그를 합금 풀 위의 저-밀도 층에서 수집하는 단계;
(V) 단계 (II) 및 (III)을 종결하고 저-밀도 층을 탭핑하여 전환기로부터 슬래그를 회수하는 단계;
(VI) 하나 이상의 비-최종 순서 및 최종 순서를 포함한 단계 (II), (III), (IV), 및 (V)의 순서를 복수 회 반복하는 단계로서, 여기서 각각의 순서에서의 단계 (V)는 단계 (III) 및 (IV)를 따르는 단계;
(VII) 각각의 비-최종 순서의 단계 (V)에서 저-밀도 층을 탭핑하기 전에, 산소-함유 기체 주입 종결 후에 저-밀도 층 중에 비말동반된 합금을 합금 풀 내로 사실상 침전시키는 단계;
(VIII) 최종 순서에서의 단계 (V)에서 산소-함유 기체 주입을 종결한 후에 저-밀도 층의 탭핑을 신속히 시작하는 단계로서, 여기서 상기 포트 내에서의 합금 풀의 고형화가 회피되는 단계; 및
(IX) 전환기 주기의 마지막에, 합금 풀을 탭핑하여 PGM-강화된 합금을 회수하는 단계로서, 여기서 상기 포트 내에서의 합금 풀의 고형화가 회피되는 단계를 포함하는 PGM 수집기 합금 전환 방법을 제공한다.
추가 측면에서, 본 발명의 실시양태는
(1) (바람직하게는 비-전환) 제1 로에서 촉매 물질을 제련하는 단계;
(2) 제1 로로부터 제1 로 슬래그 및 제1 수집기 합금을 회수하는 단계;
(3) (바람직하게는 비-전환) 제2 로에서 제1 로 슬래그를 제련하는 단계;
(4) 상기 제2 로로부터 제2 로 슬래그 및 제2 수집기 합금을 회수하는 단계;
(5) 전환기에서 제1 및 제2 수집기 합금을 전환시켜 PGM 강화된 합금 및 전환기 슬래그를 회수하는 단계;
(6) 단계 (5)에서 전환기로부터 회수된 전환기 슬래그를 제1 및 제2 전환기 슬래그 부분으로 분리하는 단계; 및
(7) 제1 전환기 슬래그 부분을 단계 (3)에서의 제1 로 슬래그와 함께 제련하기 위해 제2 로로 공급하는 단계를 포함하는 PGM 회수 및 강화 방법을 제공한다. 상기 제1 및/또는 제2 합금은 바람직하게는 0.5중량% 이상의 PGM, 40중량% 이상의 철, 0.5중량% 이상의 니켈, 3중량% 이하의 황, 및 3중량% 이하의 구리를 포함한다.
더 나아가, 본 발명의 측면은,
세로 축을 중심으로 회전시키기 위해 장착된 경사진 전환기 포트;
용융된 합금 풀을 보유하기 위한 포트 내 내화재 라이닝;
전환기 공급물을 합금 풀을 갖는 포트 내로 도입시키는, 포트의 상단에 있는 개구;
산소-함유 기체를 합금 풀 내로 주입하기 위한 랜스(lance);
내화재 라이닝에 인접한, 포트에 대한 열 전달 재킷; 및
상기 재킷을 통하여 열 전달 매체를 순환시켜서, 내화재 라이닝과 열 전달되는 합금 풀로부터 열을 제거하는 냉각제 시스템을 포함하는, 수집기 합금의 PGM 강화에 적합한 회전식 전환기의 실시양태를 제공한다. 바람직하게는, 상기 회전식 전환기는 동시에 포트를 회전시키고 열 전달 매체를 순환시키기 위한 회전식 커플링을 포함한다.
더욱 또 다른 측면에서, 본 발명의 실시양태는
(a) 회전식 전환기의 포트를 내화재로 라이닝하는 단계;
(b) 니켈을 포함하는 용융된 합금 풀을 포트 중에 보유하는 단계;
(c) 전환기 공급물을 합금 풀을 갖는 포트 내로 도입시키는 단계로서, 여기서 상기 전환기 공급물이 철을 포함하는 (수집기 합금의 총 중량을 기준으로 0.5중량% 이상의 PGM, 40중량% 이상의 철, 0.5중량% 이상의 니켈, 3중량% 이하의 황, 및 3중량% 이하의 구리를 바람직하게 포함하는) PGM 수집기 합금을 포함하는 단계;
(d) 산소-함유 기체를 합금 풀 내로 주입하여, 합금 풀 내 온도를 1250℃ 내지 1800℃ (바람직하게는 적어도 1450℃)로 유지하고 수집기 합금으로부터의 철을 산화철로 전환시키고 합금 풀 내 PGM을 강화시키는 (바람직하게는 여기서 상기 전환기 공급물의 도입 및 상기 산소 함유 기체의 도입이 적어도 부분적으로 동시에 일어나는) 단계;
(e) 내화재 라이닝에 인접한 포트를 재킷화하는 단계;
(f) 상기 재킷을 통하여 냉각제를 순환시켜서, 내화재 라이닝과 열 전달되는 합금 풀로부터 열을 제거하는 단계;
(g) 산화철을 포함하는 슬래그를 합금 풀 위의 저-밀도 층에서 수집하는 단계;
(h) 저-밀도 층을 탭핑하여 전환기로부터 슬래그를 회수하는 단계; 및
(i) 합금 풀을 탭핑하여 PGM-강화된 합금을 회수하는 단계를 포함하는 전환 방법을 제공한다. 바람직하게는, 동시에 상기 포트는 회전되고 상기 냉각제는 재킷을 통하여 순환된다.
도 1a는 본 발명의 실시양태에 따른 전환기 방법의 단순화되고 개략적인 공정 흐름도이다.
도 1b는 본 발명의 실시양태에 따른 도 1A의 전환기가 통합되어 있는 PGM 회수 방법의 단순화되고 개략적인 공정 흐름도이다.
도 1c는 본 발명의 실시양태에 따른 수집기 합금의 부분적인 사전-산화를 사용하는 PGM 회수 방법의 개략적인 블록 흐름도이다.
도 1d는 본 발명의 실시양태에 따른 예시적인 스타터 합금 제조 절차의 개략적인 블록 흐름도이다.
도 2a는 본 발명의 실시양태에 따른 상부 블로운(blown) 회전식 전환기 (TBRC) 포트의 단순화된 측면도이다.
도 2b는 도 2a의 TBRC 포트의 단순화된 측면 단면도이다.
도 2c는 본 발명의 실시양태에 따른 전환기 주기의 시작 전에 화염 사전-산화를 보여주는 도 2b의 TBRC 포트의 단순화된 측면 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시양태에 따른 전환기 주기에서 채움이 시작될 때의 용융된 합금 풀을 보여주도록 부분적으로 절단된 TBRC 포트의 단순화된 측면도이다.
도 4는 전환기 주기에서 이르게 합금 및 슬래그로 부분적으로 채워진 도 3의 TBRC 포트를 보여준다.
도 5는 전환기 주기에서 산소 주입 주기의 마지막에 도 4의 포트 내 합금 및 슬래그를 개략적으로 보여준다.
도 6은 전환기 주기에서 비-최종 슬래그 탭핑 전에 슬래그 층으로부터의 합금 탈비말동반 후 도 5의 포트 내 합금 및 슬래그를 개략적으로 보여준다.
도 7은 전환기 주기에서 최종 슬래그 탭핑 직전에 도 4의 포트 내 합금 및 슬래그를 개략적으로 보여준다.
도 8은 본 발명의 실시양태에 따른 PGM 회수 방법의 단순화된 공정 흐름도를 개략적으로 보여준다.
도 9는 본 발명의 실시양태에 따른 전환기 및 마무리 로를 사용하는 PGM 회수 방법의 개략적인 블록 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 실시양태에 따른 내화재-라이닝된 전환기 및 내화성 보호제를 사용하는 PGM 회수 방법의 개략적인 블록 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 실시양태에 따른 부분적으로 사전-산화된 PGM 수집기 합금을 사용하는 PGM 회수 방법의 개략적인 블록 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 실시양태에 따른 전환기, 상기 전환기로의 전환기 슬래그 재사용 및 선택적인 마무리 로를 사용하는 PGM 회수 방법의 개략적인 블록 흐름도이다.
도 13은 본 발명의 실시양태에 따른 전환기, 전환기 슬래그의 자기 분리, 및 전환기로의 전환기 슬래그 재사용을 사용하는 PGM 회수 방법의 개략적인 블록 흐름도이다.
도 14는 본 발명의 실시양태에 따른 전환기, 비-최종의 슬래그 탭핑 전 합금 탈비말동반, 완전한 합금 탈비말동반 없는 최종의 슬래그 탭핑, 및 전환기로의 최종 슬래그 탭핑의 선택적 재사용을 사용하는 PGM 회수 방법의 개략적인 블록 흐름도이다.
청구범위를 포함한 명세서 전체를 통하여, 본 명세서에 사용된 용어 및 표현은 당업자에 의해 사용된 용어 및 표현과 일치된 의미를 가질 것이다. 본 개시내용에 사용된 특정 용어의 다음의 정의는, 이것들의 일반적인 의미와 일치된 방식으로 용어의 의미를 명확히 하도록 의도된다. 당업자에 의해 이해된 일반적이며 통상적인 의미와 상이한 용어 또는 표현의 특별한 정의는, 명시되는 경우를 제외하고 함축되도록 의도되지 않는다.
방법과 관련하여 본 명세서에 사용된 "첨가된" 물질은, 방법 중에 이미 존재하는 것에 보충되는 추가 성분 또는 구성요소로서 첨가되는 가져온(imported) 성분 또는 구성요소를 지칭한다. 예를 들면, 재사용이 있는 방법에서, 재사용된 물질은 첨가된 물질이 아니다.
용어 "및/또는"은, 포함하는 "및"의 경우 그리고 배제하는 "또는"의 경우 둘 모두를 지칭하며, 그와 같은 용어는 간결함을 위해 본 명세서에서 사용된다. 예를 들면, "A 및/또는 B"를 포함하는 조성물은 A 단독으로, B 단독으로, 또는 A 및 B 둘 모두를 포함할 수 있다.
용어 "합금"은, 적어도 하나가 금속인 둘 이상의 화학 원소로 구성되며 금속성 성질을 갖는 물질을 지칭한다.
용어 "촉매 물질"은, 그 자체가 임의의 영구적인 화학 변화를 겪지 않고 화학 반응 속도를 증가시키는데 사용된, 예를 들면, 실리카, 알루미나, 또는 또 다른 세라믹 위의 금속 워시코트(washcoat)와 같은 지지 물질 위 또는 내의 금속을 지칭한다. 촉매 물질은 소비, 부분적으로 소비되거나, 새로운 것이거나, 활성 또는 비활성일 수 있다.
용어 "수집기 합금"은, 선택적으로 부분적으로 산화될 수 있는 희박한(dilute) 양의 하나 이상의 귀금속을 함유하는 합금을 지칭한다. 상기 수집기 합금이 부분적으로 산화되면, "수집기 합금"은 또한 합금과 함께 존재할 수 있는 임의의 산화된 물질을 지칭한다. 용어 "미가공 수집기 합금"은 처리되지 않고 10중량% 미만의 산화물을 포함하는, 로로부터의 수집기 합금을 지칭한다.
용어 "세분하다"는, 예를 들면, 분쇄, 그라인딩(grinding), 밀링(milling), 절단, 진동 등에 의한 고체 물질의 평균 입자 크기에서의 감소를 지칭한다.
용어 "전환기"는, 합금 내 원소를 산화시키는데 사용된 장치를 지칭한다; 용어 "전환"은, 합금 내 산화가능한 원소를 상응하는 산화물로 전환시키는 것을 지칭하고, 이것은 용어 "산화"와 상호교환가능하게 사용될 수 있다.
본 명세서에 사용된 용어 "공급물"은, 공정 동안 반응기 또는 다른 용기로 공급된 임의의 반응물, 시약, 희석제, 첨가제, 및/또는 다른 성분을 지칭한다.
용어 "플럭스"는, 이것의 야금학적 의미에서 바람직하지 않은 물질, 예컨대 모래, 재, 또는 먼지의 덩어리짐, 분리, 및 제거를 용이하게 하기 위해 용융가능하거나 용융된 물질에 첨가된 물질을 지칭하도록 사용된다. 일부 실시양태에서, 용어 "플럭스"는, 플럭스 물질의 중량에 의해 10중량% 또는 그 초과의 실리카, 및/또는 10중량% 또는 그 초과의 산화칼슘, 산화마그네슘, 또는 산화칼슘과 산화마그네슘의 조합을 포함하는 물질로 특별히 제한된다.
용어 "내에서"는, 제2 물질 또는 성분 내부에, 그 위에, 또는 이것에 인접한 제1 물질 또는 성분을 지칭한다.
"재킷"은, 재킷을 통하여 순환하는 유체와 용기의 벽 사이의 열 교환을 위한, 용기 외부의 공동을 지칭한다. 재킷은 용기 주위에 환형 공간을 형성하는 쉘, 반-원통 코일 재킷, 잔물결(dimple) 재킷, 판상(plate) 코일 등일 수 있다.
용어 "랜스"는 산소를 로, 화염, 또는 또 다른 고온 영역 또는 구역으로 공급하기 위한 파이프를 지칭한다.
본 명세서에 사용된 용어 "미만" 또는 "이하"는, 하한을 특정하지 않은 특정 량의 성분을 지칭하며, 0을 포함하는데, 즉 상기 성분은 선택적이다.
본 명세서에 사용된 "메쉬 크기"는 미국 표준 체 시리즈를 지칭하며, 여기서 "-"는 통과를 나타내고 "+"는 그 위에 보유를 나타낸다.
용어 "금속"은, 열 및 전기의 좋은 전도체이며 연마 시에 빛의 중요한 반사체(reflector)인 불투명한 광택성의 원소상 화학 물질을 지칭한다.
용어 "금속성"은 금속, 또는 금속의 특성을 갖는 또 다른 물질을 지칭한다.
금속과 관련한 용어 "산화물"은 금속의 임의의 산화물을 지칭하며, 예를 들면, "산화철"은 Fe(II) 산화물, 예컨대 FeO 및 FeO2, 혼합된 Fe(II,III) 산화물, 예컨대 FesCri, Fe405 등, Fe(III) 산화물, 예컨대 적철광 등을 지칭한다.
용어 "포트"는 용융된 물질을 보유하는 용기를 지칭한다.
용어 "부분적인 사전-산화"는, 주요 전환 단계 전 별도의 단계에서 합금 내 산화가능한 종의, 일부지만 전부는 아닌, 예를 들면, 90중량% 이하의 전환을 지칭한다.
용어 "보호제"는, 보호를 제공하는 물질을 지칭한다.
본 명세서에 사용된 용어 "회수하는"은, 물질의 수집 또는 분리를 지칭한다.
본 명세서에 사용된 용어 "재사용하는"은, 순환 공정 중에 이미 존재하는 물질을 상기 공정 내의 이전 단계로 반송하는 것을 지칭하며; "재사용"은 재사용된 물질을 지칭한다.
용어 "내화재"는, 열에 내성이 있는 물질을 지칭한다. "래밍(ramming) 내화재"는 골재(aggregate), 분말, 결합제, 및/또는 다른 첨가제의 혼합물로 적용되며, 예를 들면, 에어 래머(rammer) 또는 벽돌 망치를 사용한 래밍 방법을 사용하여 치밀해지는 것이다.
용어 "회전식"은, 작업 시에 더 많거나 더 적게 연속적으로 회전되거나 도는 장치의 품목 또는 일부를 지칭한다.
용어 "슬래그"는, 제련 또는 정련 동안 금속 및/또는 합금으로부터 분리된 산화된 물질을 지칭한다. "높은 등급의 슬래그"는 "낮은 등급의 슬래그"보다 비교적 더 높은 PGM 함량을 갖는 슬래그를 지칭한다. 본 명세서의 목적을 위해, "높은 등급의 슬래그"는 800 ppm 초과, 예를 들면, 1000 ppm 초과 PGM의 PGM 농도를 가지며, "낮은 등급의 슬래그"는 약 800 ppm 이하의 PGM 농도를 갖는다. 예를 들면, 2000 내지 3000 ppm PGM 함량을 갖는 슬래그는 800 ppm PGM을 갖는 낮은 등급의 슬래그와 비교하여 높은 등급의 슬래그이다. 높은 등급의 슬래그는 2000 ppm 이상의 PGM을 바람직하게 포함한다.
용어 "제련되는"은, 가열 및 용융을 포함한 공정에 의해 광석과 같은 물질로부터의 금속 추출을 지칭한다.
용어 "탭"은, 컨테이너로부터 유체 스트림을 배출하기 위한 파이프, 스파우트(spout), 또는 립(lip)을 지칭한다.
용어 "탭핑"은, 유체가 파이프 또는 컨테이너로부터 흐르게 하는 작용을 지칭한다.
"상부 블로운(blown) 회전식 전환기" 또는 "TBRC"는, 회전가능한 포트에서 위로부터 용융된 상 내로 또는 이 위로 기체를 주입하거나 불어넣을 수 있는 전환기를 지칭한다.
본 발명의 실시양태에 따르면, 백금 족 금속 (PGM) 수집기 합금 전환 방법은 (a) 전환기 공급물을, 용융된 합금 풀을 보유하는 전환기의 포트 내로 도입시키는 단계로서, 여기서 상기 전환기 공급물이 (i) 수집기 합금의 총 중량을 기준으로 0.5중량% 이상의 PGM, 40중량% 이상의 철, 0.5중량% 이상의 니켈, 및 바람직하게는 3중량% 이하의 황 및 3중량% 이하의 구리를 포함하는 100중량부의 수집기 합금; 및 (ii) 첨가된 플럭스 물질이, 이 첨가된 플럭스 물질의 중량에 의해 10중량% 또는 그 초과의 실리카 및/또는 10중량% 또는 그 초과의 산화칼슘, 산화마그네슘, 또는 산화칼슘과 산화마그네슘의 조합을 포함하면, 20중량부 미만의 첨가된 플럭스 물질을 포함하는 단계; (b) 산소-함유 기체를 합금 풀 내로 주입하여, 수집기 합금로부터의 철 및 하나 이상의 다른 산화가능한 원소를 상응하는 산화물로 전환시키고 합금 풀 내 PGM을 강화시키는 단계로서, 바람직하게는 여기서 상기 산소-함유 기체 주입이 상기 전환기 공급물 도입과 적어도 부분적으로 동시에 일어나는 단계; (c) 산화철을 포함하는 슬래그를 합금 풀 위의 저-밀도 층에서 수집하는 단계; (d) 저-밀도 층을 탭핑하여 전환기로부터 슬래그를 회수하는 단계; 및 (e) 합금 풀을 탭핑하여 PGM-강화된 합금을 회수하는 단계를 포함한다. 상기 전환기는 회분식 반응기로 바람직하게 작동된다. 바람직하게는, 상기 전환기 공급물은 실리카, 산화칼슘, 또는 산화마그네슘 함량과는 상관없이 수집기 합금 100중량부 당 20중량부 미만 (더 바람직하게는 18중량부 미만, 및 훨씬 더 바람직하게는 15중량부 미만)의 임의의 첨가된 플럭스 물질을 포함한다.
임의의 실시양태에서, 상기 방법은, 포트를 내화성 재료로 라이닝하고; 내화성 보호제를, 수집기 합금의 20중량부 이하, 바람직하게는 수집기 합금 100중량부 당 18중량부 이하의 속도에서, 더욱 바람직하게는 수집기 합금 100중량부 당 5 내지 15중량부의 내화성 보호제의 속도에서, 합금 풀을 보유하는 포트로 공급하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 임의의 실시양태에서, 상기 내화성 보호제는 (i) 합금 풀을 먼저 용융시킨 후에 그리고 단계 (b)를 시작하기 전에, (ii) 단계 (a) 및 (b) 중 하나 또는 둘 모두 동안, 및/또는 (iii) 단계 (a) 및 (b) 중 하나 또는 둘 모두를 다시 시작하기 전에 단계 (d)에서 저-밀도 층을 탭핑하도록 단계 (a) 및 (b) 중 하나 또는 둘 모두를 멈춘 후에 포트로 공급될 수 있다. 상기 내화성 보호제는 단계 (a)에서 도입된 수집기 합금과 함께 포트로 공급될 수 있거나, 바람직하게는 단계 (a)에서 도입된 수집기 합금으로부터 포트로 별도로 공급되고, 더욱 바람직하게는 여기서 상기 포트로의 내화성 보호제의 공급은 주기적이다.
상기 내화성 보호제는 내화성 재료와 공통의 성분, 예를 들면, 알루미나를 바람직하게 포함한다. 임의의 실시양태에서, 상기 방법은 산소-함유 기체를, 합금 풀 내로 연장된 랜스를 통하여 단계 (b)에서의 합금 풀 내로 주입하는데, 여기서 상기 랜스가 소모가능한 내화성 재료를 포함하고 랜스의 끝이 소모됨에 따라 풀 내로 전진하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 상기 소모가능한 내화성 재료는 상기 라이닝과 공통의 성분을 바람직하게 포함하며, 바람직하게는 여기서 상기 공통의 성분은 알루미나를 포함한다. 임의의 실시양태에서, 상기 라이닝의 내화성 재료는 알루미나를 포함하는 래밍 내화재를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 여기서 상기 래밍 내화재는 적어도 90중량%의 알루미나를 포함한다.
임의의 실시양태에서, 상기 방법은 내화재 라이닝 내에 장착된 방사상으로 이격된 센서를 사용하여 내화재 라이닝 내 온도를 감지하고; 상기 센서로부터의 온도 감지 정보를 하나 이상의 송신기로 전달하고; 하나 이상의 송신기로부터의 온도 감지 정보를 포함하는 신호를 수신기로 전송하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 하나 이상의 송신기는 포트 위에 외부적으로 장착되고 상기 신호를 수신기로 무선으로 전송한다.
임의의 실시양태에서, 상기 방법은 바람직하게는 합금 풀에 인접한 포트를 재킷화하고, 냉각제, 바람직하게는 수성의 열 전달 매체, 예를 들면, 물/에틸렌 글리콜/프로필렌 글리콜 등을 단계 (b) 동안 재킷을 통하여 순환시켜서 합금 풀로부터 열을 제거하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
임의의 실시양태에서, 상기 산소-함유 기체는, 용융된 상태의 합금 풀을 1800℃ 이하의 온도, 바람직하게는 약 1250℃ 내지 1700℃, 더욱 바람직하게는 1450℃ 내지 1700℃ 범위의 온도에서 유지하기에 충분한 속도에서 전환기 합금 풀 내로 주입될 수 있다.
임의의 실시양태에서, 상기 방법은 단계 (a) 전에, (I) 미가공 상태로부터의 수집기 합금의 일부를 부분적으로 사전 산화시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 단계 (I)에서 부분적인 사전-산화는, 단계 (I) 전의 수집기 합금 부분 내 철을 기준으로 10 내지 90 백분율의 철 전환, 더욱 바람직하게는 25 내지 75 백분율의 철 전환, 및 훨씬 더 바람직하게는 30 내지 60 백분율의 철 전환을 포함한다. 수집기 합금은 세분된 입자를 산소-풍부 화염으로 통과시킴에 의해; 예를 들면, 더욱 이른 전환기 주기에서 수집기 합금을 부분적으로 전환시키고 부분적으로 산화된 합금을 탭핑함에 의해; 수집기 합금의 입자를, 예를 들면, 회전식 가마; 유동층 로스터 등에서 적어도 800℃, 예를 들면 800℃ 내지 950℃의 온도에서 산소-함유 기체와 접촉시킴에 의해 사전 산화될 수 있다.
바람직하게는, 상기 방법은 (II) 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금을 포트 내에서 용융시켜서, 단계 (b)에서 산소-함유 기체를 주입하기 위한 충분한 부피의 합금 풀을 형성시키는 단계; 및 (III) 그 후 단계 (a)에서 포트 내로의 전환기 공급물 도입 및 단계 (b)에서 합금 풀 내로의 산소-함유 기체 주입을 시작하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 원한다면, 단계 (I)로부터의 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금 내 산화된 성분은, 단계 (II)에서 용융시키기 전에 분리되고 전체적으로 또는 부분적으로 제거될 수 있거나, 상기 산화된 성분은 단계 (II)에서 용융된 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금 중에 남아있을 수 있다.
임의의 실시양태에서, 상기 사전-산화 단계는 (I.A) 세분된 수집기 합금 (예를 들면, 약 -16, 바람직하게는 -18 내지 +200의 메쉬 크기)을 산소-풍부 화염으로 통과시키는데, 바람직하게는 여기서 상기 화염이 2000℃ 이상, 더욱 바람직하게는 2000℃ 내지 3500℃, 및 특히 2000℃ 내지 2800℃의 화염 온도를 나타내는 것을 추가로 포함할 수 있다. 상기 산소 풍부 화염은 포트를 가열하기 위한 버너에 의해 바람직하게 생성되고, 상기 방법은 (I.B) 상기 화염으로부터의 적어도 부분적으로 용융된 수집기 합금 입자를 포트 내로 침착시키는 것을 추가로 포함할 수 있다. 바람직하게는 상기 방법은 (I.C) 입자를 냉각시키고 고형화하여 포트의 내화재 라이닝 내부 표면 위에 사전-산화된 수집기 합금의 코팅을 형성시키는 것을 포함하는데, 예를 들면, 여기서 단계 (II)는 상기 코팅을 용융시키는 것을 포함한다. 이 사전-산화되는 절차에서, 단계 (I)로부터의 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금 내 산화된 성분은 단계 (II)에서 용융된 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금 중에 바람직하게 남아있을 수 있다.
임의의 실시양태에서, 상기 사전-산화 단계는 전환기를 단계 (II), (III), (a), (b), (c), (d), 및 (e)의 사전-산화 주기를 통하여 작동시켜서 부분적으로 산화된 스타터 합금을 제조하는 것을 포함하는데, 여기서 더욱 빠른 주기로부터의 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금은 단계 (II)에서 바람직하게 용융되고, 단계 (e)로부터 회수된 합금은 부분적으로 사전-산화된 스타터로 사용된다. 상기 스타터 합금 제조 주기는, 포트 내에서 부분적으로 산화된 스타터 합금의 이전에 제조된 충전물을 용융시켜서 합금 풀을 형성시키고; 단계 (b)에서의 산소-함유 기체의 주입과 동시에, 전환기 공급물을 단계 (a)에서 합금 풀에 주기적으로 또는 연속적으로 공급하고; 산소-함유 기체의 주입을 계속하여 합금 풀을 부분적으로 산화시키는데, 바람직하게는 여기서 전환기 합금 풀로 공급된 전환기 공급물 내 철의 중량을 기준으로 전환기 공급물 내 10 내지 90 백분율, 더욱 바람직하게는 25 내지 75 백분율의 철이 산화되고; 전환기 포트로부터의 슬래그를 바람직하게는 복수 회 탭핑하고; 그 후, 상기 부분적으로 산화된 합금 풀을 회수하고 고형화하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 바람직하게는 상기 스타터 합금 제조 주기로부터의 고형화되고 부분적으로 산화된 수집기 합금은, 유사한 복수의 전환기 작동 주기 및/또는 스타터 합금 제조 주기에 대한 복수의 스타터 합금 충전물로 분할된다.
이 사전-산화되는 전환기 주기 절차에서, 단계 (I)로부터의 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금 내 산화된 성분은 단계 (c)에서 바람직하게 분리되고 단계 (d)에서 제거되며, 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금은 사전-산화 주기의 단계 (e)에서 회수되고, 냉각되고, 단계 (II) 전에 고형화될 수 있다. 원한다면, 사전-산화 주기의 단계 (d)에서 회수된 슬래그는, 수집기 합금 전환 또는 사전-산화 주기의 후속 단계 (I)에서 단계 (e)로부터의 부분적으로 사전-산화된 합금과 조합되고/되거나 용융될 수 있다.
임의의 실시양태에서, 상기 사전-산화 단계는, 바람직하게는 입자를 용융시키고 입자가 함께 과도하게 응집되지 않게 주의하면서 회전식 가마, 유동층 로스터, 또는 임의의 다른 로스팅 기구에서 로스팅시킴에 의해 수집기 합금의 입자 (예를 들면, 약 -16, 바람직하게는 -18 내지 +200의 메쉬 크기)를 800℃ 초과, 예를 들면, 800℃ 내지 950℃의 온도에서 산소-함유 기체와 접촉시키는 것을 포함할 수 있다.
임의의 실시양태에서, 상기 방법은 (A.1) 단계 (d)에서 회수된 슬래그를 복수의 부분으로 분리하는 단계; (A.2) 단계 (A.1)로부터 회수된 슬래그 부분의 제1 부분을, 단계 (a)에서 포트로 도입된 전환기 공급물에 재사용하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 전환기 공급물은, 이 전환기 공급물 내 수집기 합금 100중량부 당 약 5 내지 100중량부, 더욱 바람직하게는 수집기 합금 100중량부 당 10 내지 50중량부의 양으로 상기 재사용된 슬래그를 바람직하게 포함한다. 상기 방법은 (A.2) 바람직하게는 단일의 공급물 유닛으로부터 단계 (a)에서 전환기 공급물 내의 동시적인 도입을 위해 수집기 합금과 재사용 슬래그를 조합시키는 것을 바람직하게 포함한다. 상기 단계 (A.2)에서 재사용된 슬래그는 단계 (d)로부터 회수된 슬래그의 높은-등급 부분, 즉, 단계 (d)로부터 회수된 슬래그의 평균의 전체 PGM 함량보다 더 높은 PGM 함량을 바람직하게 포함하고/하거나, 상기 재사용된 슬래그는 이 재사용된 슬래그의 약 2중량% 초과의 니켈 산화물 함량을 갖는다.
임의의 실시양태에서, 상기 방법은 (B.1) 단계 (d)로부터 회수된 슬래그를 냉각시키고 고형화하고 세분하는 단계 (예를 들면, -4.8 mm (3/16 인치)의 메쉬 크기로의 분쇄가 적합할 수 있음); (B.2) 분쇄된 슬래그를, 자기적 민감성 분획 및 비-자기적 민감성 분획으로 자기적으로 분리시키는 단계; (B.3) 상기 자기적 민감성 분획을, 단계 (A.2)에서의 전환기 공급물로 재사용하는 단계; 및 (B.4) 상기 비-자기적 민감성 분획의 일부를, 단계 (A.2)에서의 전환기 공급물로 선택적으로 재사용하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
임의의 실시양태에서, 상기 방법은 (C.1) 단계 (a) 내지 (e) 전에, 포트 내에서 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금을 용융시켜서 합금 풀을 형성시킴에 의해 전환기 작업 주기를 시작하는 단계; (C.2) 그 후, 단계 (e) 전에, 단계 (a), (b), (c), 및 (d)의 순서를 복수 회 반복하는 단계로서, 여기서 각각의 순서에서 단계 (d)는 단계 (c)를 따르는 단계; 및 (C.3) 단계 (C.2) 순서의 마지막 단계 (d)에서 저-밀도 층을 최종 탭핑한 후에, 단계 (e)에서 합금 풀을 탭핑하는 단계를 포함할 수 있다. 바람직하게는 단계 (C.4)에서, 단계 (d)에서의 최종 탭핑으로부터 회수된 슬래그의 전부 또는 일부는 자기적 민감성과는 상관없이 단계 (A.2)에서의 전환기 공급물로 재사용되고/되거나, 단계 (d)에서의 최종 탭핑으로부터 단계 (B.2)에서 분리된 비-자기적 민감성 분획의 전부 또는 일부는 단계 (A.2)에서의 전환기 공급물로 재사용된다. 상기 방법은 (D.1) 단계 (C.2)에서의 최종 탭핑에 앞서 저-밀도 층을 탭핑하기 위해, 각각의 저-밀도 층(들)의 탭핑 전에 저-밀도 층 중에 비말동반된 합금을 합금 풀 내로 사실상 침전시키는 단계; 및 (D.2) 단계 (C.2)에서의 최종 탭핑을 위해, 합금을 저-밀도 층 중에 선택적으로 비말동반시키면서 저-밀도 층을 5분 이내에 탭핑하는 단계를 바람직하게 포함한다.
임의의 실시양태에서, 상기 방법은 (E.1) 제1 로, 바람직하게는 비-전환 로에서 촉매 물질을 제련하는 단계; (E.2) 제1 로로부터 제1 로 슬래그 및 제1 수집기 합금을 회수하는 단계; (E.3) 제2 로, 바람직하게는 비-전환 로에서 제1 로 슬래그를 제련하는 단계; (E.4) 제2 로로부터 제2 로 슬래그 및 제2 수집기 합금을 회수하는 단계; (E.5) 상기 제1 및 제2 수집기 합금을, 단계 (a)에서의 전환기 공급물로 공급하는 단계; 및 (E.6) 단계 (d)에서 전환기로부터 회수된 슬래그의 적어도 일부를, 단계 (E.3)에서의 제1 로 슬래그와 함께 제련하기 위해 제2 로로 공급하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 전환기의 포트는 내화성 재료로 바람직하게 라이닝되고, 단계 (E.2)로부터의 제1 로 슬래그의 일부는, 바람직하게는 수집기 합금 100중량부 당 20중량부 이하의 제1 로 슬래그, 더욱 바람직하게는 수집기 합금 100중량부 당 18중량부의 제1 로 슬래그의 속도에서, 더욱 바람직하게는 수집기 합금 100중량부 당 5 내지 15중량부의 제1 로 슬래그의 속도에서 단계 (a) 및 (b)에 대한 내화성 보호제로서 포트로 공급될 수 있다.
임의의 실시양태에서, 상기 방법은 다음의 것들 중 임의의 하나 이상 또는 전부를 포함할 수 있다: (F.1) 합금 풀이 약 10중량% 이하의 철, 바람직하게는 5중량% 이하의 철을 포함할 때까지, 단계 (b)에서의 산소-함유 기체 주입이 바람직하게 계속되고/되거나; (F.2) PGM-강화된 합금이 25중량% 이상의 PGM, 바람직하게는 25 내지 60중량% PGM을 바람직하게 포함하고; (F.3) PGM-강화된 합금이 25중량% 이상의 니켈, 더욱 바람직하게는 25 내지 70중량%의 니켈을 바람직하게 포함하고/하거나; (F.4) PGM-강화된 합금이 10중량% 이하의 철을 바람직하게 포함하고/하거나; (F.5) PGM-강화된 합금이 2중량% 이하의 규소, 2중량% 이하의 인, 10중량% 이하의 구리, 및/또는 2중량% 이하의 황을 바람직하게 포함하고/하거나; (F.6) 수집기 합금이 0.5 내지 12중량% PGM을 바람직하게 포함하고/하거나; (F.7) 수집기 합금이 40중량% 이상의 철, 바람직하게는 40 내지 80중량% 철을 바람직하게 포함하고/하거나; (F.8) 수집기 합금이 0.5중량% 이상의 니켈, 바람직하게는 1 내지 15중량% 니켈을 바람직하게 포함하고/하거나; (F.9) 수집기 합금이 3중량% 이하의 황, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 3중량%의 황을 바람직하게 포함하고/하거나; (F.10) 수집기 합금이 3중량% 이하의 구리, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 3중량%의 구리; 및/또는 2중량% 이하의 크로뮴, 바람직하게는 0.1 내지 2중량%의 크로뮴; 및/또는 20중량% 이하의 규소, 더욱 바람직하게는 1 내지 20중량% 규소를 바람직하게 포함한다.
유사한 부분이 유사한 숫자로 표시되는 도면을 참고하면, 도 1a는 본 발명의 실시양태에 따른 PGM 수집기 합금을 전환시키기 위한 전환 방법(100A)을 개략적으로 도시한다. 전환기 공급물(116)은 용융된 합금 풀(122)을 보유하는 전환기(118)의 포트(120) 내로 도입된다. 전환기(118)는 예를 들면, 상부 또는 측면 또는 하부 (도시되지 않음)로부터 합금 풀 내로 거품발생된 기체 내 산소를 사용하여 공급물(116) 내 철 및 다른 원소를 산화시켜서 저-밀도 슬래그 상(128)을 형성시키기 위한 임의의 적합한 전환기일 수 있다. 전환기(118)는, 혼합 및 교반을 용이하게 하기 위해 예를 들면, 시간 당 1 회전 내지 분 당 20 이하의 회전, 예를 들면, 시간 당 30 회전에서 모터(119)에 의해 회전될 수 있는 도시된, 합금 풀(122)을 보유하는 경사진, 일반적으로는 원통형의 포트(120)을 갖는 바람직하게는 상부 블로운 회전식 전환기 ("TBRC")이다. 포트(120)는 내화성 재료(123)로 종종 라이닝된다. TBRC는 예를 들면, 특허 문서 US 4,581,064에 공지되어 있고, 이것들은 전형적으로 맞춤-설계되고, 야금 처리에서 전문화된 다수의 엔지니어링 회사에 의해 특정한 적용을 위해 만들어진다.
임의의 실시양태에서, 전환기 공급물(116)은 미가공 수집기 합금 및/또는 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금을 포함하는 촉매 물질을 제련하여 얻어진 수집기 합금일 수 있고, 이것은 전환기 공급물(116)의 총 중량을 기준으로 0.5중량% 이상의 PGM, 예를 들면, 0.5 내지 12중량%; 30중량% 이상의 철, 예를 들면, 40 내지 80중량% 철; 및 0.5중량% 이상의 니켈, 예를 들면, 1 내지 15중량% 니켈을 바람직하게 포함한다. 전환기 공급물(116)은 또한, 이 전환기 공급물(116)의 총 중량을 기준으로 적어도 약 0.1중량%의 구리, 황, 및 크로뮴 각각; 예를 들면, 0.1 내지 3중량% 구리, 0.1 내지 3중량% 황, 및 0.1 내지 2중량% 크로뮴을 포함할 수 있다. 전환기 공급물(116) 및/또는 이것의 성분은 또한 전환기 공급물(116)의 총 중량을 기준으로 20중량% 이하의 규소, 예를 들면, 1 내지 20중량%의 규소; 및 15중량% 이하의 인, 예를 들면, 1 내지 15중량% 인을 포함할 수 있다. 다른 원소가 보통은 5중량% 이하의 양으로 또한 존재할 수 있다.
전환기 공급물(116)은 첨가된 플럭스 물질을 선택적으로 포함할 수 있지만, 상기 첨가된 플럭스 물질이 이 첨가된 플럭스 물질의 중량에 의해 10중량% 또는 그 초과의 실리카 및 10중량% 또는 그 초과의 산화칼슘, 산화마그네슘, 또는 산화칼슘과 산화마그네슘의 조합을 포함하면, 전환기 공급물(116)은 수집기 합금 100중량부 당 20중량부 미만의 첨가된 플럭스 물질, 더욱 바람직하게는 수집기 합금 100중량부 당 18중량부 이하의 첨가된 플럭스 물질을 바람직하게 포함한다.
전환기(118)에는 합금 풀(122)을 용융시키기 위한 바람직하게는 물 냉각된 버너 조립체(117)가 설치될 수 있다. 합금 풀(122)은 전환기 공급물(116) 및/또는 수집기 합금일 수 있는데, 이것은 바람직하게는 먼저 적어도 부분적으로 산화되거나 전환되고, 전환 방법이 작업 주기를 통하여 진행됨에 따라 점점 더 산화되거나 전환될 수 있다.
산화제 기체, 예컨대 산소(124)가, 포트가 세로 축을 중심으로 회전됨에 따라 랜스(126)를 통하여 포트(120) 내로 바람직하게 주입된다. 산소는 합금 풀(122) 내 철 및 다른 산화가능한 원소를 상응하는 철 및 다른 산화물로, 예를 들면, 철을 산화철로, 규소를 실리카로, 인을 오산화인으로, 크로뮴을 산화크로뮴으로, 구리를 산화구리로, 티타늄을 산화티타늄으로 그리고 등등으로 전환시킨다. 여기서의 설명은 예를 들어, 그리고 간결함, 명료함, 및 편의성을 위해 제한이 아닌 예시적인 전환 종으로서의 철을 지칭한다. 철 및 다른 불순물이 산화에 의해 합금 풀(122)로부터 고갈되고, 부유하는 저 밀도 층(128)으로서 수집되어서 합금 풀(122) 내 PGM을 강화시킴에 따라, 상기 회전 및 기체 주입은 교반 및 혼합을 제공한다. 저-밀도 층(128)은 주기적으로 또는 연속적으로 탭핑되고, 예를 들면, 탭(tap)으로부터 및/또는 포트(120)를 기울여서 슬래그(130)로 회수된다. 니켈 및 PGM은 일반적으로 쉽게 산화되지 않고, 이것들은 합금 풀(122)에서 강화되고 탭으로부터 및/또는 포트(120)를 기울여서 PGM-강화된 니켈 합금(132)으로 유사하게 회수되고, 이것은 금형 내에서 종종 고형화되어 잉곳(ingot)을 형성한다. 슬래그(130)는 종종 냉각되고, 고형화되고, 취급을 용이하게 하기 위해 예를 들면, 분쇄 및/또는 밀링에 의해 종종 세분된다. 예를 들면, -4 (-4.8 mm, -3/16인치)의 메쉬 크기가 적합할 수 있다.
바람직하게는, 내화재 라이닝 보호제(138)가 유효량으로 전환기(118)로 공급된다. 보호제(138)는 라이닝(123)으로부터 내화성 재료의 손실을 늦추어서, 내화재 수명을 연장시키고 내화재 라이닝(123)의 교체 빈도를 감소시킬 수 있다. 보호제(138)는 내화재 라이닝(123)과 공통의 물질, 예를 들면, 내화재(123)가 알루미나 기반인 경우에 알루미나를 함유할 수 있다. 내화재(123)가 알루미나-기반인 경우에, 예를 들면, 슬래그(106) 및/또는 (112)가 또한 알루미나를 함유하는 경우에, 상기 보호제(138)는 내화재보다 저온에서 용융되는 바람직하게는 알루미노실리케이트, 즉, 로 슬래그(106) 및/또는 (112) (도 1b 참고)로부터, 바람직하게는 제1 로 슬래그(106)로부터 편리하게 공급될 수 있는 알루미노실리케이트 유리이다. 내화재(123)가 알루미나-기반인 경우에는, 상기 보호제(138) 내 알루미나의 양은 보호제의 총 중량을 기준으로 바람직하게는 10중량% 이상이어야 하고, 상기 보호제(138)는 이 보호제의 총 중량을 기준으로 25 내지 75중량%의 양으로 알루미나를 바람직하게 포함한다.
효과적이게 하는데 필요한 보호제(138)의 양은 전환기 공급물(116)에 비례하여 전형적으로 적다. 바람직하게는 첨가된 보호제의 총량은 전환기 공급물(116)의 중량을 기준으로 20중량% 미만, 예를 들면, 전환기 공급물의 1 내지 10중량%이다. 보호제(138)는 연속적으로 첨가될 수 있지만, 합금 풀(122)을 먼저 용융시킨 후에 그리고 슬래그(128)의 각각의 탭핑 후에, 예를 들면, 상기 풀의 맨 위에 분취량(aliquot)으로 부분적으로 주기적으로 바람직하게 첨가된다. 과량의 보호제(138)는 제한된 추가 보호를 제공하고 더욱 많은 부피의 슬래그(130)로 이어지는 반면, 불충분한 보호제(138)는 더욱 많은 내화성 손실로 이어진다.
랜스(126)는 산소 첨가, 및 가까운 거리에서의 전환 반응의 발열성 때문에 빈번하게는 고온의 영역에 있고, 종종 소모가능하다. 랜스(126)가 소모가능한 재료, 예컨대 라이닝과 공통의 내화성 재료, 예를 들면 알루미나로 구성되는 경우에, 이것은 마찬가지로 내화성 보호제(138)로부터 이익을 얻을 수 있다. 랜스(126)가 소모가능하면, 이것은 랜스의 끝이 소모됨에 따라 산소 주입을 합금 풀(122)의 상부 수준 미만으로 유지하고 합금 풀(122) 및/또는 슬래그(128)로부터 새어나오는 미반응 산소를 최소화하기 위해 주기적으로 또는 연속적으로 종종 전진한다. 일반적으로, 산소-함유 기체 주입 속도는 전환을 신속히 완료하기에 바람직하게는 가능한 한 높지만, TBRC(118)의 작업 온도 제한을 초과할 만큼, 또는 합금 풀(122) 및/또는 저 밀도 층(128)의 상부 표면을 통하여 상향으로 거품형성시킬 만큼 높지는 않다.
도 1b는 본 발명의 실시양태에 따른, 전환기(118)가 편입되어 있는 PGM 회수 방법(100B), 바람직하게는 전환기 방법(100A) (도 1a 참고)을 개략적으로 도시한다. PGM 수집기 합금은 제1 로(104)에서 촉매 물질(102)을 제련하여 바람직하게 얻어진다. 촉매 물질(102)은 종종 지지체, 예컨대 실리카, 알루미나, 점토, 제올라이트, 근청석(cordierite) 등의 위에 또는 그 내에 PGM, 예를 들면, 세라믹 지지체 위의 PGM 함유 물질의 워시코트를 포함한다. 촉매 물질(102)은 임의의 PGM-함유 물질, 예컨대 폐(waste) 촉매, 예를 들면, 자동차 배기가스에 대한 촉매 전환기, 정련 또는 화학 공정 산업으로부터의 촉매 등일 수 있다.
원한다면, 촉매 물질은 예를 들면, 크기 감소, 예컨대 세분, 화학 처리, 자기 분리 등에 의한 PGM을 거의 또는 전혀 함유하지 않는 유해 물질 및/또는 불활성 물질의 제거에 의해, 이것이 제련을 위해 준비되도록 통상적으로 처리될 수 있다. 예를 들면, 특허 문서 US 5,279,464에는 세분, 및 자동차 촉매 전환기로부터 촉매 물질의 자기 분리가 개시되어 있다.
예컨대 로(104)에서 촉매 물질을 제련하는 것은 잘 공지되어 있고, 이것은 통상적인 로, 예를 들면, 비-전환 로, 예컨대 전기 아크 로, 유도 로, 플라즈마 아크 로, 소성 로 등을 사용한다. 예를 들면, 특허 문서 US 5,030,274에는 전기 아크 로에서 촉매 물질을 처리하여 PGM을 회수하는 것이 개시되어 있고, 특허 문서 US 4,295,881 및 WO 2014154945A1에는 아크롬산염(chromite)-함유 광석을 제련하여 PGM을 회수하는 것이 개시되어 있다. 종종 슬래그, 플럭스, 또는 수집기 금속의 첨가와 함께 촉매 물질은 일반적으로 연속적으로 공급되고, 로에서 가열 시 슬래그(106) 및 PGM-함유 수집기 합금을 형성한다. 수집기 합금은 더욱 가벼운 슬래그와 비교하여 비교적 밀도가 높고, 슬래그(106)의 상부 층 아래의 합금 풀(108)에 수집된다.
슬래그(106) 및 수집기 합금(108)은 주기적으로 또는 연속적으로 회수되고, 추가 처리를 위해 종종 냉각되고 고형화된다. 예를 들면, 수집기 합금(108)는 종종 금형 내로 부어지고, 슬래그(106)는 종종 과립화되고, 회전식 가마에서 건조되며, 자루(bag) 또는 적합한 컨테이너에 포장된다. 제1 로(104)로부터의 슬래그(106)는 촉매 물질(102) 중에 잔여 PGM, 종종 1-5중량%의 PGM을 함유할 수 있는데, 이것은 차례로 야금용 코크스를 첨가하면서 바람직하게는 제2 로(110)에서 제련되고, 상기 제2 로는 로(104)와 유사한 로, 예를 들면, 비-전환 로, 예컨대 전기 아크 로, 유도 로, 플라즈마 아크 로, 소성 로 등일 수 있다. 로(110)로부터 회수된 슬래그(112)는 PGM에서 추가로 고갈되고, 유사하게 냉각되고, 고형화되고, 제립화되고, 건조되고, 포장되고, 기타 처리될 수 있다. 슬래그(112)는 부산물로 또는 폐기물로 처분될 수 있다. PGM은 농축되고, 제2 로(110)로부터 수집기 합금(114) 중에 회수되며, 금형 내로 부어지고, 수집기 합금(108)과 유사한 방식으로 고형화된다.
임의의 실시양태에서, 제1 PGM 수집기 합금(108), 제2 PGM 수집기 합금(114), 또는 바람직하게는 이 둘 모두는 전환기 공급물(116)로 전환기(118)로 도입된다. 도 1b에 도시된 전환기(118)는 공급물(116) 내 철 및 다른 원소를 산화시키기 위한 임의의 적합한 전환기일 수 있고, 도 1a와 관련하여 방법(100A)에서 상술된 전환기(118)를 바람직하게 포함한다. PGM 수집기 합금(108, 114)은 예를 들면, 분쇄 및/또는 밀링에 의해 종종 세분되고, 도 8에 도시된 진동형 공급장치(226)를 통하여 호퍼(225)로부터 전환기(118)로 공급된다.
전환기 공급물(116) 내 수집기 합금(108) 및 수집기 합금(114)은 별도로 및/또는 집합적으로, 전환기 공급물(116), 수집기 합금(108), 및/또는 수집기 합금(114)의 총 중량을 기준으로 0.5중량% 이상의 PGM, 예를 들면, 0.5 내지 12중량%; 30중량% 이상의 철, 예를 들면, 40 내지 80중량% 철; 및 0.5중량% 이상의 니켈, 예를 들면, 1 내지 15중량% 니켈을 바람직하게 포함한다. 제1 및/또는 제2 수집기 합금(108, 114)은 또한 제1 및/또는 제2 수집기 합금의 총 중량을 기준으로 적어도 약 0.1중량%의 각각의 구리, 황, 및 크로뮴; 예를 들면, 0.1 내지 3중량% 구리, 0.1 내지 3중량% 황, 및 0.1 내지 2중량% 크로뮴을 포함할 수 있다. 전환기 공급물(116) 및/또는 이것의 성분은 또한 모두 PGM-강화된 니켈 합금의 중량을 기준으로 20중량% 이하의 규소, 예를 들면, 1 내지 20중량% 규소; 및 15중량% 이하의 인, 예를 들면, 1 내지 15중량% 인을 포함할 수 있다. 다른 원소가 또한 보통은 5중량% 이하의 양으로 존재할 수 있다.
전환기(118)로부터의 슬래그(130)는 종종 냉각되고, 고형화되고, 취급을 용이하게 하기 위해, 예를 들면, 분쇄 및/또는 밀링에 의해 세분된다. 니켈 및 PGM은 일반적으로는 용이하게 산화되지 않고, 이것들은 합금 풀(122)에서 강화되고 PGM-강화된 니켈 합금(132)으로 회수되고, 예를 들면, 금형에서 고형화되어, 잉곳을 형성한다.
임의의 실시양태에서, 전환기 슬래그(130)는 로(104) 및/또는 (110)에서 제련될 수 있다. 슬래그(130)는 잔여량의 PGM을 함유할 수 있고, 이러한 값들은 수집기 합금(108 및/또는 114) 내로 사실상 회수될 수 있다. 바람직하게는, 전환기 슬래그(130)의 적어도 제1 부분(134)은, 이것이 전환기 슬래그(130)가 제1 로(104)에서만 처리되는 경우에 나타날 수 있는 수집기 합금(108) 내 유해 원소의 축적을 제한하는 것을 보조할 수 있기 때문에, 제1 로 슬래그(106)와 함께 제2 로(110)에서 처리된다.
임의의 실시양태에서, 전환기 슬래그(130)의 제2 부분(136)은 전환기 공급물(116)로 재사용될 수 있다.
도 1c를 참고하면, 본 발명의 실시양태는 전환 방법을 가속시키기 위해 수집기 합금을 부분적으로 사전 산화시키는 전환기 방법(175)을 제공한다. 전환기 방법(175)에서, 미가공 수집기 합금(108 및/또는 114)(도 1b)은 단계(180)에서 고온에서 산화제(182)와 접촉되어 부분적으로 사전-산화된 PGM 수집기 합금(184)을 얻는다. 산화제(182)는 산소-함유 기체, 예컨대 공기, 산소-강화 공기, 산소, 산소-풍부 연소 기체 등일 수 있다. 상기 고온은 바람직하게는 800℃ 이상, 및 더욱 바람직하게는 2000℃ 이상이다.
단계(186)에서, 부분적으로 사전-산화된 합금(184)은 예를 들면, 버너 조립체(117) (도 1a)를 사용하여 전환기(118) (도 1a 또는 1b)의 포트(120)에서 종종 용융되어 합금 풀(122)을 형성시킨다. 전환 단계(187)에서, 전환기 공급물(116)은 포트(120) 내 합금 풀(122)로 도입되고, 산소-함유 기체(124)가 주입된다. 전환기 공급물(116)은 부분적으로 사전-산화된 합금(184), 미가공 수집기 합금(108, 114), 또는 이것들의 조합을 바람직하게 포함한다. 그 후, 단계(188)에서 전환기 슬래그(130)는 필요에 따라, 바람직하게는 복수 회 탭핑될 수 있고, 단계(189)에서 합금 풀(122) (도 1a)이 탭핑되고, PGM-강화된 합금(132)이 회수된다. 탭핑은 포트(120)의 회전을 멈추고, 용융된 물질을 측벽 (도시되지 않음)을 통하여 형성된 탭을 통하여, 또는 포트(120)를 기울이고 용융된 물질 및/또는 교반봉(rabble)을, 예를 들면, 스파우트(139) (도 2a 참고)를 통하여 이동시킴에 의해 배출시키는 것을 포함한다.
도 1c에 도시된 사전-산화(180)는 공지된 전환 기술에서의 문제를 해결한다. 예를 들면, 로(104, 110)로부터의 PGM 수집기 합금(108, 114)을 직접적으로 용융시키면 바람직하지 않은 용융 특징을 갖는 초기 슬래그(128B) (도 4)가 생성될 수 있다. 또한, PGM 수집기 합금은 산소와 바람직하지 않게 반응성이어서 과도한 발열을 생성시키고/시키거나, 비교적 낮은 산소 첨가 속도 및 적합한 전환을 위한 연장된 시간 기간을 필요로 할 수 있다. 바람직하게는, 단계(180)에서의 부분적인 사전-산화는, 수집기 합금에서 철에서 산화철로의 10 내지 90 백분율의 전환, 더욱 바람직하게는 25 내지 75 백분율의 철 전환, 및 특히 30 내지 60 백분율의 철 전환을 성취한다. 원한다면, 산화된 철은, 예를 들면, 슬래그가 분리되는 더욱 이른 전환기 주기에서 스타터 합금으로서 제조된 부분적으로 사전-산화된 PGM 수집기 합금(184)로부터 제거될 수 있거나; 바람직하게는 산화된 철은, 가마에서의 공기 산화에서 또는 특히 화염 산화에 의해서와 같이, 부분적으로 사전-산화된 PGM 수집기 합금(184)에 남아있을 수 있다.
도 1c를 다시 참고하면, 방법(175)은 전환기 조업개시 절차를 제공할 수 있다. 임의의 실시양태에서, 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금 충전물은 전환 방법, 예를 들면, 초기 용융을 가속시키고/시키거나, 낮은 용융 온도를 갖는 초기 슬래그를 생성시키는데 종종 사용된다. 임의의 실시양태에서, 전환기 공급물(116) (도 1a 및 1b)과 비교하여 더욱 신속하게 및/또는 더욱 낮은 온도에서 용융되는 임의의 금속이 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금(184)으로 또는 이것 대신에 사용될 수 있다. 전환기 조업개시 절차(175)에서, 미가공 수집기 합금(108 및/또는 114)(도 1b)은 단계(180)에서 고온에서 산소-함유 기체(182)와 접촉되어 부분적으로 사전-산화된 PGM 수집기 합금(184)을 얻고, 이것은 차례로 단계(186)에서 예를 들면, 버너 조립체(117) (도 1a)를 사용하여 용융되어, 전환기(118) (도 1a 또는 1b)의 포트(120) 내에서 합금 풀(122)을 형성시킨다.
예를 들면, 사전-산화(180)는, (1) 미가공 수집기 합금(108/114)의 입자 (예를 들면, -16, 예를 들면, -16 또는 -18/+200의 메쉬 크기로의 분쇄가 적합할 수 있음)를 예를 들면, 회전식 가마 또는 유동층 로스터에서 적어도 800℃, 예를 들면, 800℃ 내지 950℃의 온도에서 산소-함유 기체와 접촉시킴에 의해; (2) 예를 들면, 더욱 이르거나 앞선 전환기 주기 (도 1d 참고)에서 전환기(118) (도 1a) 내 미가공 수집기 합금을 1250℃ 이상, 바람직하게는 적어도 1450℃, 예를 들면, 1450℃ 내지 1700℃의 온도에서 산소-함유 기체(124)를 사용하여 부분적으로 전환시키고, 부분적으로 산화된 합금을 탭핑함에 의해; (3) 세분된 입자(157) (예를 들면, -16, 예를 들면, -16 또는 -18/+200의 메쉬 크기로의 분쇄가 적합할 수 있음)를 2000℃ 이상, 더욱 바람직하게는 2000℃ 내지 3500℃, 및 특히 2000℃ 내지 2800℃의 온도에서 산소-풍부 화염(156) (도 2c)으로 통과시키는 것을 포함하는 화염 산화에 의해; 그리고 기타 방법에 의해 수행될 수 있다. 화염 사전-산화의 일부 바람직한 실시양태는 아래에서 도 2c를 참고하여 더욱 상세히 설명된다.
도 1d를 참고하면, 부분적으로 사전-산화된 스타터 합금을 복수의 배치(batch)을 위한 충분한 양으로 제조하는 스타터 합금 제조 절차(190)의 예가 개략적으로 도시되어 있다. 단계(191)에서, 예를 들면, 더욱 이른 스타터 합금 배치로부터의 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금(184) (도 1c)의 충전물은 선택적으로 비워진 포트(120)에 놓인다. 단계(192)에서, 스타터 합금(186)이 예를 들면, 버너 조립체(117) (도 1a)를 사용하여 용융되어 전환기 합금 풀(122)을 형성시킨다. 단계(193)에서 PGM 수집기 합금을 포함하는 전환기 공급물(116)이 (주기적으로 또는 연속적으로) 공급되고, 단계(194)에서 산소-함유 기체(124)가 합금 풀(122) 내로 주입된다. 산소 주입은 전환기 공급물을 부분적으로 산화시키도록 계속되는데, 바람직하게는 여기서 합금 풀(122)로 공급된 스타터 합금 및 전환기 공급물(116) 전체의 중량을 기준으로 10 내지 90백분율의 철이 산화철로 전환되고, 더욱 바람직하게는 상기 철 전환은 25 내지 75 백분율이며 특히 30 내지 60 백분율의 철 전환이다. 단계(195)에서, 전환기 슬래그(130)는 포트(120)의 과잉-채움을 회피하도록 필요에 따라, 바람직하게는 복수 회 탭핑될 수 있다.
그 후, 단계(196)에서, 합금 풀(122) (도 1a)이 탭핑되고, 스타터 합금(184')이 회수된다. 회수된 스타터 합금(184')은 종종 고형화되고 조각으로 분쇄되거나, 일반적인 요구되는 사항은 아니지만 예를 들면, 분쇄, 밀링 등에 의해 원한다면 세분될 수 있다. 예를 들면, 스타터 합금 제조 주기로부터의 고형화되고 부분적으로 산화된 수집기 합금은, 유사한 복수의 전환기 작동 주기 및/또는 스타터 합금 제조 주기에 대한 복수의 일반적으로 동일한-크기의 스타터 합금 충전물로 분할될 수 있다. 예를 들면, 하나의 배치의 스타터 합금(184')은 복수, 예를 들면, 3-10개의 배치에 대한 충분한 스타터 합금을 제공할 수 있어서, 7개의 배치에 대하여 제조된 스타터 배치는 7번째 배치마다, 즉, PGM-강화된 니켈 합금 생성물의 6번째 배치 다음의 스타터 배치 중 7번째 것을 사용하여 제조될 수 있다.
도 2a를 참고하면, 물-냉각된 옥시-연료 버너 조립체(117), 모터(119), 흄 후드(fume hood)(121), 물 냉각된 내열판(heat shield)(121A), 산소 주입 랜스(126), 및 회전식 커플링(148)이 구비된 바람직한 TBRC(118)의 단순화된 측면도가 개략적으로 도시되어 있다. TBRC(118)은, 버너(117) 및 랜스(126)의 배치(positioning), 공급물(116) (도 1a) 및 보호제(138) (도 1a)의 유입, 및 탭핑 스파우트(139)를 통한 합금 풀(122) (도 1a) 및 저 밀도 층(128) (도 1a)의 탭핑을 허용하는 개구를 갖는 물 냉각된 내열판(121A) 및 흄 후드(121)를 갖는다. 모터(119)는 예를 들면, 체인(119A) 및 사슬톱니(119B, 119C)를 경유하여 기어넣어질 수 있고, 교반을 제공하기에 적합한 속도, 예를 들면, 분 당 1/2 회전에서 포트(120)를 회전시킬 수 있다. 외부에 장착된 송신기(144)는, 와이어(141)를 경유하여 도관(143)을 통하여 내화재(123) (도 2b 참고) 내에 또는 근방에 장착된 온도 센서(140) (도 2b 참고)로 연결될 수 있고, 온도 신호를 원격 수신기(145)로 전송할 수 있다. 냉각 유체 입구 및 출구는, 냉각제 시스템(149)으로부터의 냉각 유체를 이중 흐름 회전식 커플링(148)을 경유하여 재킷(146) (도 2b)으로 공급하고 반송시키는 플렉스(flex) 호스(147a 및 147b)의 형태일 수 있다.
도 2b를 참고하면, 포트(120)를 포함하는 TBRC(118)의 측면 단면도가 도시되어 있다. 온도 센서(140), 예컨대 열전쌍은 내화재(123) 내에, 바람직하게는 포트(120)의 내벽(142)에 인접하여 위치하며, 전선(141)을 경유하여 도관(143)을 통해 외부에 장착된 온도 송신기(144)로 연결되며, 상기 송신기(144)는 온도 정보를 원격 수신기(145) (도 2a)로 무선으로 전송할 수 있다. 임의의 실시양태에서, 산소-함유 기체는, 용융된 상태의 합금 풀을 1800℃ 이하의 온도, 예를 들면, 1250℃ 이상, 바람직하게는 약 1450℃ 내지 1700℃의 합금 풀 내 온도에서 유지하기에 충분한 속도에서, 전환기 합금 풀 내로 주입된다. 더욱 낮은 온도는 합금 풀(122)의 조기완료 고형화의 위험이 있게 하는 반면, 과도하게 높은 온도는 TBRC(118) 부품의 고장 위험이 있게 한다. 임의의 실시양태에서, 내화재(123)의 온도는 공정 제어를 위해 및/또는 조기완료 박화(premature thinning)를 검출하도록 모니터될 수 있다.
임의의 실시양태에서, 포트(120)에는 냉각제 유체, 예컨대 수성의 열 전달 매체, 예를 들면, 물/에틸렌 글리콜/프로필렌 글리콜 등을 순환시키는, 슬래그 층 및/또는 합금 풀에 인접한 재킷(146)이 설치될 수 있다. 예를 들면, 플렉스 호스(147a)로부터의 유체는 회전식 커플링(148)의 중앙 통로를 통하여 재킷(146)으로 유입되고, 벽(142)에 인접한 내부 환형 채널(150) 내로, 그리고 외부 환형 채널(152)을 통해 밖으로 (또는 외부 채널(152) 내로 그리고 내부 채널(150) 밖으로) 흘러서 커플링(148)을 경유하여 플렉스 호스(147b)로부터 배출될 수 있다. 이 방식으로, 내화재(123)의 수명은 연장될 수 있고/있거나, 산소는 합금 풀이 반응 열을 배출시키도록 내화재 라이닝을 통하여 재킷과 열 전달 상태에 있을 수 있기 때문에 더욱 신속한 처리를 용이하게 하는 더욱 높은 속도 및/또는 더욱 많은 전환기 처리량에서 주입될 수 있다. 원한다면, 포트(120) 및 재킷(146)의 바닥은 조립/해체를 용이하게 하도록 바닥 플랜지 (도시되지 않음)를 포함할 수 있다.
도 2c를 참고하면, 본 발명의 실시양태에 따른 현장에서의 사전 산화를 위한 버너 조립체(117)의 실시양태를 개략적으로 도시하는 도 2a 및 2b의 TBRC(118)의 단순화된 측면 단면도가 도시되어 있다. 버너 조립체(117)에는 산소-풍부 화염(156)을 생성시키는, 버너 노즐(155)로의 연료/산소 공급 라인(들)(154)이 설치되어 있다. 수집기 합금 입자(157)가 예를 들면, 오버헤드 진동형 공급물 유닛 (도시되지 않음)으로부터의 인접한 공급 관(feeding tube)(158)을 통하여 공급된다. 수집기 합금 입자(157)는 공급 관(158)으로부터 화염(156)을 통하여 낙하하고, 여기서 상기 합금 입자는 부분적으로 산화된다. 그 후, 부분적으로 산화된 입자(157A)는 낙하하고 포트(120)에 축적된다. 작업 동안 포트(120)의 회전은 입자(157A)를 내화재 라이닝(123)의 표면 위로 분배한다. 입자(157A)가 화염(156)에서 용융되거나 부분적으로 용융되면, 입자는 이것들이 냉각되고 고형화될 때 내화재 라이닝(123) 위에 코팅을 형성할 수 있다. 그 후, 필요 시에 버너(156)의 소성 속도를 증가시킴에 의해 자유롭게 흐르고/흐르며 융합된 입자(157A)가 용융될 수 있다. 버너(156)가 사전-산화 동안 더욱 높은 속도에서 소성되면, 부분적으로 산화된 입자(157A)가 용융된 합금 풀(122A)에 수집될 수 있다(도 3 참고).
수집기 합금 입자(157)는 화염(156)에 노출된 표면적을 증가시키도록 미립자 형태로 종종 그라인딩되거나 밀링되지만, 이것들은 화염(156)을 통과하여 포트(120) 위에 침착되기에 바람직하게는 충분히 크다. 합금 입자(157)는 또한 예를 들면, 사이클론 (도시되지 않음) 또는 중력에 의해 분리를 용이하게 하기에 그리고 배출된 연소 기체 내 과도한 비말동반을 회피하기에 바람직하게는 충분히 크다. 예를 들면, -16 또는 -18/+200의 메쉬 크기가 중력 분리에 적합할 수 있다. 과도하게 미세한, 예를 들면, -200 메쉬는 바람직하게 최소화되거나 회피된다. 화염(156)은 입자(157)를 부분적으로 산화시키는 산화 환경을 제공하기에 바람직하게는 산소-풍부하고, 예를 들면, 버너(155)는 연료 기체, 예컨대 천연 가스 또는 프로판, 및 완전 연소를 위한 이론치에 대하여 10% 과량의 산소, 바람직하게는 15-30% 과량의 산소, 더욱 바람직하게는 20-25% 과량의 산소를 사용하여 소성될 수 있다. 연소 산화 기체는 화염(156) 내 연소 온도가 2000℃ 이상이도록 바람직하게는 산소-강화 공기 또는 더욱 바람직하게는 >99 부피 백분율의 산소이다. 부분 사전-산화는, 입자(157) 내 철의 10 내지 90 백분율을 입자 (157A) 내 산화철로 전환시키기에, 바람직하게는 25 내지 75 백분율의 철을 전환시키기에, 그리고 더욱 바람직하게는 30 내지 60 백분율의 철을 전환시키기에 충분해야 한다.
수집기 합금 입자(157)는 작업에 대한 비교적 낮은 공급물 속도 및 낮은 버너 속도를 사용하여 오프 교대(off shift) 동안, 예를 들면, 밤새 편리하게 사전-산화될 수 있다. 작업 주기의 시작 시에 원하는 합금 풀(122A) (도 3)을 형성시키기에 충분한 수집기 합금 입자(157)의 충전물이 공급물 유닛 (도시되지 않음)에 로딩될 수 있다. 입자(157)는 포트(120) 내부의 용융된 풀로, 베드(bed) 또는 코팅으로 축적될 수 있고, 이것은 화염(156)에 의해 뜨겁게 유지된다. 충전물 사전-산화가 완료된 후에, 버너(155)의 연속된 소성은 포트(120) 및 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금 입자(157)를 따뜻하게, 예를 들면, 500℃ 내지 1200℃, 바람직하게는 800℃ 내지 1200℃로 유지하는 것을 용이하게 하여서, 전환 작업 주기가 신속히 시작될 수 있게 한다. 하루 교대의 시작 시에, 축적된 입자(157)는 버너(155)의 소성 속도를 증가시켜 전환 주기를 신속히 시작함에 의해 용융되거나 신속히 용융되어, 합금 풀(122A) (도 3 참고)을 형성할 수 있다.
전환기(118)의 바람직한 작업 주기 또는 배치(batch)가 도 3 내지 7에 도시되어 있다. 작업 주기는, 전환기 포트(120) 내에서 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금의 충전물을 용융시켜 도 3에 도시된 전환기 합금 풀(122A)을 형성시킴에 의해 종종 시작된다. 풀(122A)는 바람직하게는 산소를 표면 아래로, 예를 들면, 포트(120)의 이용가능한 부피의 대략 10-15 부피%로 주입시키기에 단지 충분하며, 여기서 상기 이용가능한 부피는 포트(120)가 작업을 위해 기울어지는 각도에서 상부로부터 물질을 범람시키지 않고 채울 수 있는 포트(120)의 부피이다. 그러나, 로(104, 110)로부터의 PGM 수집기 합금(108, 114)이 용융 시 바람직하지 않은 용융 특징을 갖는 슬래그(128B)를 생성할 수 있기 때문에, 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금 충전물이 초기 용융을 가속시키고 낮은 융점을 갖는 초기 슬래그를 생성시키기 위해 바람직하게 사용된다. 임의의 실시양태에서, 전환기 공급물(116)에 비하여 더 낮은 온도에서 및/또는 더욱 신속하게 용융되는 임의의 금속이 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금으로서 또는 이것 대신에 사용될 수 있다.
도 3에서의 초기 사전-산화된 합금 충전물(122A)을 용융시킨 후에, 전환기 공급물(116)이 도입되고 동시에 산소가 주입된다. 공급물(116)은 용융되고, 합금 풀(122B)의 부피는 도 4에 도시된 대로 확장된다. 산소의 반응은 철 및 다른 물질을 슬래그 상(128B)으로 전환시키는데, 이것은 합금 풀 부피를 감소시킨다. 슬래그 상(128B)은 합금 풀(122B)보다 덜 치밀하고, 맨 위에 부유된다. 산소-함유 기체 주입물의 교반 및/또는 포트(120)의 회전은 상기 합금의 입자 또는 소적(160)을 슬래그 상(128B) 내로 비말동반시킨다.
철-함유 합금과 산소의 반응은 발열성이며, 산소-함유 기체가 과도한 온도를 초래하는 속도에서 도입되는 것이 회피되도록 주의가 기울여지는데, 예를 들면, 산소는 용융된 상태의 합금 풀을 예를 들면, 1250℃ 초과, 및 합금 풀 내 최대 온도 미만 1800℃ 이하, 예를 들면, 1450℃ 내지 1700℃의 온도에서 유지하기에 충분한 속도에서 일반적으로 주입된다. 산소 주입과 동시에, 임의의 플럭스, 내화성 보호제, 재사용 슬래그 등을 포함한 고형물로서의 전환기 공급물의 도입은, 고형물을 용융시키는데 필요한 엔탈피에 의해 발열을 완화시키는 것을 돕는다. 또한, 재킷(146)을 통한 냉각제의 순환은 또한 일부 반응열을 제거하여 더욱 높은 산소 주입 속도를 가능케 하는 작용을 한다.
공급물(116)의 도입 및 산소-함유 기체 주입은, 포트(120)가 도 5에 도시된 대로 확장된 합금 풀(122C) 및 슬래그 상(128C)을 사용하여 원하는 용량으로 채워질 때까지 계속된다. 상기 포트 채움 단계 동안 슬래그 상(128B 및 128C)은 산소 주입에 의한 교반 및 혼합, 그리고 포트(120)의 회전으로 인해 슬래그 상(128B, 128C)에 분산된 일부 비말동반된 합금(160)을 일반적으로 함유한다. 공급물 도입 및 산소 주입은 슬래그 탭핑 동안 종종 멈춰진다. 산소 주입 및 회전이 멈춰지면, 비말동반된 합금 소적 또는 입자(160)는 도 6에서 보여지는 대로 슬래그 상(128D) 밖으로 침전되어서 합금 풀(122D)로 반송되도록 허용된다. 슬래그(128C)로부터 분산된 금속(160)의 중력에 의한 침전 및 탈비말동반 (도 5), 및 합금 풀(122D) 내로의 병합 (도 6)을 촉진시키기에 효과적인 정지 기간, 바람직하게는 적어도 5분 후에, 슬래그(128D)는 사실상 더욱 적게 비말동반된 합금과 함께 제거될 수 있다. 슬래그(128D)는, 합금 풀(122D)의 최소 비말동반 또는 탭핑과 함께, 즉, 슬래그 상(128D)에 대한 깨끗한 가장자리(margin)와 함께, 슬래그 상(128D)이 금형 (도시되지 않음) 내로 부어지도록 포트(120)를 기울여서 종종 탭핑된다.
슬래그(128D)가 제거되면, 포트(120)는 도 3 및 4에서와 같이 공급물 공급 및/또는 산소 주입을 재시작하도록 추가 부피를 갖는다. 도 6에 도시된 짧은 합금 탈비말동반 기간 후의, 도 4 및 5에서와 같은 포트 채움 및 슬래그(128D) 탭핑의 주기는 바람직하게는 복수 회 반복된다. 전환기 공급물(116)의 원하는 충전물이 첨가된 후에 산소-함유 기체 주입은, 원하는 전환 수준, 예를 들면, 전환기 공급물(116)로부터의 철의 적어도 90%, 또는 바람직하게는 적어도 95% 철 전환, 또는 더욱 바람직하게는 98% 철 전환이 성취될 때까지 계속될 수 있다. 채움 및/또는 산소 주입의 최종 주기 후에, 합금 풀(122E)은 도 7에서와 같이 이것의 원하는 최종 부피 및 전환 수준에 있고, 최종 슬래그 층(128E) 및 합금 풀(122E)은 연속적으로 탭핑되고 각각의 금형 내로 부어진다.
그러나, 도 7에서와 같이 합금(122E) 및 최종 슬래그(128E)의 탭핑이 요망되면, 합금 상(160)이 슬래그(128E)로부터 사실상 분리되기를 기다리지 않고 슬래그(128E)를 즉시 탭핑하는 것이 바람직하다. 산소 주입의 마지막에, 전환 반응은 더욱 완전하며 발열이 완화되어, 합금 풀(122E)의 온도가 감소되는 경향이 있을 수 있다. 동시에, PGM-강화된 합금의 용융 온도는 증가되었다. 따라서, 예를 들면, 슬래그(128E)의 최종 탭핑을 산소 주입 종결 후 5분 이내에 시작함에 의해 조기완료 고형화가 회피되도록 합금(122E)을 신속히 탭핑하는 것이 바람직하다. 합금 풀(122E)이 슬래그(128E)로 오염되지 않게 하기 위해서, 합금 풀(122E)에 깨끗한 가장자리를 제공하도록, 즉, 합금 풀(122E)의 상부, 또는 상부 가장자리에서의 표면을 슬래그(128E)와 함께 탭핑함에 의해 최종 슬래그(128E)를 탭핑하는 것이 종종 바람직하다. 그러나, 상술한 대로, 이 최종 슬래그 탭핑(128E)은 후속 전환기 주기에서 전환기 공급물(116)로 바람직하게 재사용되어서, PGM 값이 회수될 수 있게 하는 높은 등급의 슬래그를 나타낸다.
도 8에 개략적으로 도시된 바람직한 실시양태에서, 방법(200)은 제1 전기 아크 로(204)에서 촉매 물질(202)을 제련하는 것을 포함한다. 주로 알루미노실리케이트를 포함하는 슬래그(205)는 로(204)로부터 회수되고, 제립기(206) 내 물에서 제립되고, 회전식 가마(208)에서 건조되고, 자루-채움 스테이션(210)에서 재포장된다. PGM 수집기 합금(211)은 금형(212) 내로 주조되고, 고형화되고, 분쇄기(214)에서 분쇄된다.
제1 로(204)로부터의 건조된 슬래그(210)는 제2의, 마무리 전기 아크 로(218)에서 제련된다. 로(218)로부터 회수된 슬래그(219)는 제립기(220)에서 제립되고 적절한 사용을 위한 부산물(222)로, 예를 들면, 골재로 재사용된다. 제2 로(218)로부터의 PGM 수집기 합금(223)은 금형(224) 내로 주조되고, 고형화되고, 분쇄기(214)에서 분쇄된다.
분쇄기(214)로부터의 밀링된 수집기 합금(211 및 223)은 호퍼(225)에 놓이는데, 이 호퍼는 공급물을 TBRC(227)로의 진동형 공급기(226)로 공급한다. TBRC(227)에는 버너 조립체(228), 산소 주입 랜스(229), 흄 후드(230), 및 TBRC(227)의 포트(232)를 회전시키는 모터 (도 2a 참고)가 구비되어 있다. 원한다면, 포트(232)에는 알루미나-기반 래밍 내화재로 라이닝된 물-냉각 재킷이 설치될 수 있고, 도 2a, 2b, 2c와 관련하여 상술된 대로 TBRC(118)의 다른 특징 중 임의의 것이 제공될 수 있다.
전환 주기를 시작하기 위해, TBRC(227)가 회전됨에 따라, 호퍼(225)로부터의 전환기 공급물의 일부가 공급장치(226)를 통하여 공급되어 버너 조립체(228)의 산소-풍부 화염 (도 2c에서의 화염(156) 참조)을 통하여 낙하하고, 부분적으로 사전-산화된다. 사전-산화는, 용융 시 산화가 시작되기에 충분한 크기의, 일반적으로 포트의 이용가능한 부피의 약 10-20%를 채우는 합금 풀을 생성시킬 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금의 충전물이 축적될 때까지 계속된다. 도 3에서의 합금 풀(122A)을 참조한다. 대안적으로, 앞서 제조된 스타터 합금, 가마-산화된 수집기 합금, 유동층의 산화된 수집기 합금 등이 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금으로 사용될 수 있었다. 필요하다면, 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금 충전물은 버너(228)를 사용하여 적어도 1250℃, 바람직하게는 적어도 1450℃의 온도로 용융된다. 제1 로(204)로부터 건조된 알루미노실리케이트 슬래그(210)를 포함하는 전체 보호제의 일부가 슬래그 보호제(233)로 합금 풀의 맨 위에 바람직하게 놓인다.
TBRC(227)의 포트가 회전하는 동안, 버너는 전형적으로 작동 중단되고 산소(234)가 합금 풀의 고형화를 회피하기에는 충분하지만, 합금 풀 내 온도를 1800℃ 이하, 예를 들면, 1450℃ 내지 1700℃로 유지하기에 충분한 속도에서 랜스(229)를 사용하여 합금 풀 내로 주입된다. 로(204, 218)로부터의 PGM 수집기 합금(211, 223)은 호퍼(225)에 놓이고, 진동형 공급장치(226)를 경유하여 일반적으로 정상적인 속도에서 TBRC(227) 내로 공급된다. TBRC(227)는 슬래그가 형성됨에 따라 물질로 채워지고, 합금 풀은 공급물에 의해 TBRC 내로 성장한다. 도 4에서의 합금 풀(122B) 및 슬래그(128B)를 참조한다. 포트의 부피가 충분히 채워졌으면 (도 5에서의 합금 풀(122C) 및 슬래그(128C) 참조), 포트 회전, 산소 주입, 및 합금 공급이 멈출 수 있다. 상 분리되도록 몇 분, 전형적으로는 적어도 5분 기다린 후에 (도 4에서의 합금 풀(122D) 및 슬래그(128D) 참조), 슬래그(242) 내 깨끗한 가장자리를 유지하고 과도한 양의 합금의 탭핑을 회피하도록 주의하면서 TBRC(227)를 기울여서 슬래그(242)를 금형(244) 내로 탭핑한다.
그 후, TBRC(227)가 다시 채워질 때까지 남아있는 합금 풀 내로의 산소 주입 및 전환기 공급이 다시 시작되고, 슬래그(242)가 상술된 대로 탭핑된다. 합금 풀이 탭핑을 위해 필요한 부피로 성장할 때까지 상기 주기는 수 회 반복된다. 합금을 탭핑하기 직전에 탭핑된 마지막 슬래그(242)는 슬래그(242)의 사실상 전부가 탭핑되게 주의하면서, 예를 들면, 합금 풀에 대하여 깨끗한 가장자리를 제공하면서, 포트 내에서의 조기완료 고형화가 회피되도록 산소 주입 및 수집기 합금 공급을 멈춘 직후에 신속하게 바람직하게 수행된다. 소량의 합금이 슬래그 중에 선택적으로 비말동반될 수 있다. 도 7에서의 합금 풀(122E), 슬래그(128E), 및 합금(160)을 참조한다. 그러나, 최종 슬래그 탭핑은 PGM 손실을 최소화하도록 후속 주기 또는 배치에서의 전환기 공급물(116)로 바람직하게 재사용된다. 그 후, PGM-강화된 합금(245)은 잉곳 금형(246) 내로 탭핑되고, 냉각되고, 고형화된다.
슬래그 금형(244)이 냉각된 후에, 고형화된 슬래그(248)는 슬래그 분쇄기(250) 및 자기 분리기(252)를 통하여 종종 공급된다. 최종 슬래그 탭핑 및 더욱 이른 탭핑으로부터의 비-자기성 분획은 각각 컨테이너(254 및 256)로 분류될 수 있다. 비-자기성 분획(256)은 제1 로로부터의 슬래그(210)와 함께 제2 로(218)에서 제련될 수 있다.
모든 전환기 슬래그로부터의 자기성 분획(258) 및 최종 슬래그 탭핑으로부터의 비-자기성 분획(254)은 후속 TBRC 배치를 위해 공급물 호퍼(225)에 바람직하게 놓여진다. 대안적으로, 최종 슬래그 탭핑 전체는 자기 분리기(252)를 우회하여, 수집기 합금(들)(211, 223)을 갖는 호퍼(225)에 직접 놓일 수 있다.
또 다른 측면에서, 도 9를 참고하면, 본 발명의 실시양태는, 단계(302)에서 PGM 수집기 합금(108 및/또는 114) (도 1b)을 포함하는 전환기 공급물(116) (도 1a)을 합금 풀(122) (도 1a)을 보유하는 전환기(118) (도 1a)의 포트(120) 내로 도입시키고; 단계(304)에서 산소-함유 기체(124) (도 1a)를 합금 풀 내로 주입하고; 단계(306)에서 포트(120)로부터 슬래그(130) (도 1a)를 회수하고; 단계(308)에서 로(104 및/또는 110) (도 1b), 바람직하게는 제2 로(110)에서 회수된 슬래그(130)를 제련하고; 단계(310)에서 로(104 및/또는 110)로부터 수집기 합금(108 및/또는 114) (도 1b)을 회수하고; 선택적으로 단계(312)에서 단계(308)에서 로(104 및/또는 110)로부터 회수된 수집기 합금(108 및/또는 114)을, 합금 풀(122)을 갖는 포트(120)로의 전환기 공급물(116)로 도입시키고; 단계(314)에서 포트(120)로부터 PGM-강화된 합금(132) (도 1a)을 회수하는 것을 포함하는 PGM 수집기 합금 전환 방법(300)을 제공한다. 전환기 공급물(116)은 수집기 합금의 총 중량을 기준으로 0.5중량% 이상의 PGM, 40중량% 이상의 철, 및 0.5중량% 이상의 니켈을 포함하는 수집기 합금(108 및/또는 114)을 바람직하게 포함한다. 전환기 공급물(116)은 첨가된 플럭스 물질을 선택적으로 포함할 수 있지만, 첨가된 플럭스 물질이, 이 첨가된 플럭스 물질의 중량에 의해 10중량% 또는 그 초과의 실리카, 및 10중량% 또는 그 초과의 산화칼슘, 산화마그네슘, 또는 산화칼슘과 산화마그네슘의 조합을 포함하면, 전환기 공급물은 수집기 합금 100중량부 당 20중량부 미만의 첨가된 플럭스 물질을 바람직하게 포함한다. 바람직하게는, PGM-강화된 합금은 25중량% 이상의 PGM, 25중량% 이상의 니켈, 및 10중량% 이하의 철, 더욱 바람직하게는 25 내지 60중량% PGM 및 25 내지 70중량% 니켈을 포함한다.
또 다른 측면에서, 도 10을 참고하면, 본 발명의 실시양태는, 단계(352)에서 전환기 포트(120)를 내화성 재료(123) (도 1a)로 라이닝하고; 단계(354)에서 합금 풀(122) (도 1a)을 포트(120) 중에 보유시키고; 단계(356)에서 내화성 보호제(138) (도 1a)를 전환기 합금 풀(122)을 갖는 포트(120)로 공급하고; 단계(358)에서 PGM 수집기 합금(108 및/또는 114)(도 1b)을 포함하는 전환기 공급물(116) (도 1a)을, 합금 풀(122)을 갖는 포트(120) 내로 도입시키고; 단계(360)에서 산소-함유 기체(124) (도 1a)를 합금 풀(122) 내로 주입하고; 단계(362)에서 포트(120)로부터 슬래그(130) (도 1a)를 회수하고; 단계(364)에서 포트(120)로부터 PGM-강화된 합금(132)을 회수하는 것을 포함하는 PGM 수집기 합금 전환 방법(350)을 제공한다. 내화성 보호제(138)는 내화성 재료(123)와 공통의 내화성 성분을 바람직하게 포함한다. 상기 공통의 성분은 예를 들면, 알루미나를 포함할 수 있다. 전환기 공급물(116)은 수집기 합금의 총 중량을 기준으로 0.5중량% 이상의 PGM, 40중량% 이상의 철, 및 0.5중량% 이상의 니켈을 포함하는 수집기 합금(108 및/또는 114)을 바람직하게 포함한다.
전환기 공급물(116)은 첨가된 플럭스 물질을 선택적으로 포함할 수 있지만, 첨가된 플럭스 물질이, 이 첨가된 플럭스 물질의 중량에 의해 10중량% 또는 그 초과의 실리카 및 10중량% 또는 그 초과의 산화칼슘, 산화마그네슘, 또는 산화칼슘과 산화마그네슘의 조합을 포함하면, 전환기 공급물은 수집기 합금 100중량부 당 20중량부 이하의 첨가된 플럭스 물질을 바람직하게 포함한다. 바람직하게는, 전환기 공급물(116)은 실리카, 산화칼슘, 또는 산화마그네슘 함량과는 상관없이 수집기 합금(108, 114) 100중량부 당 20중량부 미만 (더욱 바람직하게는 18중량부 미만, 및 훨씬 더 바람직하게는 15중량부 미만)의 임의의 첨가된 플럭스 물질을 포함한다. 바람직하게는, PGM-강화된 합금은 25중량% 이상의 PGM, 25중량% 이상의 니켈, 및 10중량% 이하의 철, 더욱 바람직하게는 25 내지 60중량% PGM 및 25 내지 70중량% 니켈을 포함한다.
또 다른 측면에서, 도 11을 참고하면, 본 발명의 실시양태는, 단계(401)에서 미가공 수집기 합금(108/114) (도 1b)을 산화제(182)와 접촉시켜서 부분적으로 사전-산화된 PGM 수집기 합금(184) (도 1c를 또한 참고)을 형성시키고; 단계(402)에서 전환기(118) (도 1a)의 포트(120)에, 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금(184)을 포함하고 미가공 수집기 합금(108/114)을 선택적으로 포함하는 전환기 공급물(116A)의 충전물을 놓고; 단계(404)에서 예를 들면, 버너 조립체(117)를 사용하여 전환기 공급물(116A)의 충전물을 용융시켜서 초기 합금 풀(122A) (도 3)을 형성시키고; 단계(406)에서 미가공 수집기 합금(108/114) (도 1b) 및/또는 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금(184)을 포함하는 전환기 공급물(116B) (도 1a)을 합금 풀(122A)을 갖는 포트(120) 내로 도입시키고; 단계(408)에서 산소-함유 기체(124) (도 1a)를 합금 풀 내로 주입하고; 단계(410)에서 포트(120)로부터 슬래그(130) (도 1a)를 회수하고; 단계(412)에서 포트(120)로부터 PGM-강화된 합금(132)을 회수하는 것을 포함하는 PGM 수집기 합금 전환 방법(400)을 제공한다. 수집기 합금(108 및/또는 114)은 이 수집기 합금의 총 중량을 기준으로 0.5중량% 이상의 PGM, 40중량% 이상의 철, 및 0.5중량% 이상의 니켈을 바람직하게 포함한다.
전환기 공급물(116A, 116B)은 첨가된 플럭스 물질을 선택적으로 포함할 수 있지만, 첨가된 플럭스 물질이 이 첨가된 플럭스 물질의 중량에 의해 10중량% 또는 그 초과의 실리카 및 10중량% 또는 그 초과의 산화칼슘, 산화마그네슘, 또는 산화칼슘과 산화마그네슘의 조합을 포함하면, 전환기 공급물(116A, 116B)은 (미가공 및/또는 부분적으로 사전-산화된) 수집기 합금 100중량부 당 20중량부 이하의 첨가된 플럭스 물질을 바람직하게 포함한다. 바람직하게는, 전환기 공급물(116A, 116B)은 실리카, 산화칼슘, 또는 산화마그네슘 함량과는 상관없이 (미가공 및/또는 부분적으로 사전-산화된) 수집기 합금 100중량부 당 20중량부 미만 (더욱 바람직하게는 18중량부 미만, 및 훨씬 더 바람직하게는 15중량부 미만의 임의의 첨가된 플럭스 물질을 포함한다. 바람직하게는, 스타터 충전물은 이용가능한 포트 부피의 5 내지 20 부피%의 부피를 포함하는 합금 풀을 형성하거나, 그렇지 않으면 상기 깊이는 산소-함유 기체 주입을 위한 랜스를 수용하기에 충분하다. 바람직하게는, PGM-강화된 합금은 25중량% 이상의 PGM, 25중량% 이상의 니켈, 및 10중량% 이하의 철, 더욱 바람직하게는 25 내지 60중량% PGM 및 25 내지 70중량% 니켈을 포함한다.
더욱 또 다른 측면에서, 도 12를 참고하면, 본 발명의 실시양태는, 단계(452)에서 포트(120) (도 1a) 중에 합금 풀(122)을 보유시키고; 단계(454)에서 PGM 수집기 합금을 포함하는 전환기 공급물(116) (도 1a)을, 합금 풀(122)을 갖는 포트(120) 내로 도입시키고; 단계(456)에서 산소-함유 기체(124) (도 1a)를 합금 풀(122) 내로 주입하고; 단계(458)에서 포트(120)로부터 슬래그(130)를 회수하고; 단계(460)에서 슬래그(130)를 제 1 및 제2 부분(134, 136)으로 분리하고; 선택적으로 단계(462)에서 로(104 및/또는 110) (도 1b)에서 제1 부분(134)을 제련하고; 제2 부분(136)을 포트(120)로의 전환기 공급물(116)로 도입시키고; 단계(464)에서 포트(120)로부터 PGM-강화된 합금(132)을 회수하는 것을 포함하는 PGM 수집기 합금 전환 방법(450)을 제공한다.
방법(450)의 임의의 실시양태에서, 전환기 공급물(116)은 1:20 내지 1:2, 바람직하게는 1:10 내지 3:10의, 재사용된 슬래그(136):수집기 합금(108 및/또는 114)(도 1b 참고)의 중량 비를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 회수된 슬래그의 제2 부분(136)의 전부 또는 일부는 제1 부분(134)의 PGM 및/또는 니켈 함량과 비교하여 더욱 높은 PGM 및/또는 니켈 함량을 갖고/갖거나, 회수된 슬래그의 제2 부분(136)은 약 2중량% 초과의 니켈 함량을 갖는다. 예를 들면, 단계(460)에서의 분리는, 제1 부분(134)이 비-자기적 민감성 분획을 포함하고 제2 부분(136)이 자기적 민감성 분획을 포함하는 경우에, 자기적 민감성에 따를 수 있다. 또 다른 예로, 제2 부분(136)은 도 7과 관련하여 도시되고 논의된 대로 비말동반된 합금(160)을 갖는 슬래그(128D)를 포함할 수 있다. 전환기 공급물(116)은 수집기 합금의 총 중량을 기준으로 0.5중량% 이상의 PGM, 40중량% 이상의 철, 및 0.5중량% 이상의 니켈을 포함하는 수집기 합금(108 및/또는 114)을 바람직하게 포함한다.
전환기 공급물(116)은 첨가된 플럭스 물질을 선택적으로 포함할 수 있지만, 첨가된 플럭스 물질이 이 첨가된 플럭스 물질의 중량에 의해 10중량% 또는 그 초과의 실리카 및 10중량% 또는 그 초과의 산화칼슘, 산화마그네슘, 또는 산화칼슘과 산화마그네슘의 조합을 포함하면, 전환기 공급물(116)은 수집기 합금 100중량부 당 20중량부 미만의 첨가된 플럭스 물질을 바람직하게 포함한다. 바람직하게는, 전환기 공급물(116)은 실리카, 산화칼슘, 또는 산화마그네슘 함량과는 상관없이 수집기 합금(108, 114) 100중량부 당 20중량부 미만의 (더욱 바람직하게는 18중량부 미만, 및 훨씬 더 바람직하게는 15중량부 미만의) 임의의 첨가된 플럭스 물질을 포함한다.
추가 측면에서, 도 13을 참고하면, 본 발명의 실시양태는, 단계(502)에서 포트(120) (도 1a) 중에 합금 풀(122)을 보유시키고; 단계(504)에서 철 및 니켈을 포함하는 PGM 수집기 합금(108 및/또는 114) (도 1b 참고)을 포함하는 전환기 공급물(116)을, 합금 풀(122)을 갖는 포트(120) 내로 도입시키고; 단계(506)에서 산소-함유 기체(124) (도 1a)를 단계(504)에서의 공급물 도입과 바람직하게 적어도 부분적으로 동시에 합금 풀(122) 내로 주입하고; 단계(508)에서 포트(120)로부터 슬래그(130)를 회수하고; 단계(510)에서 회수된 슬래그(130)를 고형화하고 세분하고; 단계(511)에서 슬래그(130)를 재사용 단계(518)를 위한 높은 등급의 분획 및 낮은 등급의 분획(524)으로 분리시키는데, 여기서 높은 등급의 분획은 낮은 등급의 분획(524)보다 높은 PGM 함량을 가지며; 단계(518)에서 자기적 민감성 분획(136)을 포함하는 회수된 슬래그의 재사용 부분을, 포트(120) 내로의 도입을 위한 전환기 공급물(116)로 도입시키고; 단계(520)에서 포트(120)로부터 PGM-강화된 합금(132)을 회수하는 것을 포함하는 PGM 수집기 합금 전환 방법(500)을 제공한다. 임의의 실시양태에서, 분리 단계(511)는 세분된 슬래그를 비-자기적 민감성 분획(134) 및 높은 등급의 슬래그를 포함하는 자기적 민감성 분획(136)으로 자기적으로 분리하는 자기 분리 단계(512)를 선택적으로 포함할 수 있다. 임의의 실시양태에서, 단계(518)에서 회수된 슬래그의 재사용 부분은 비-자기적 민감성 분획(516)의 제1의, 높은 등급의 부분(522)을 선택적으로 포함할 수 있다. 예를 들면, 높은 등급의 부분(522)은 최종 탭핑으로부터의 슬래그(128E) (도 7)를 포함할 수 있다. 비-자기적 민감성 분획(516)의 제2의, 낮은 등급의 부분(524)은 재사용되지 않고, 예를 들면, 제2 로(110)에서 제련하기 위해 전환 방법으로부터 제거될 수 있다. 임의의 실시양태에서, 전환기 공급물(116)은 1:20 내지 1:2, 바람직하게는 1:10 내지 3:10의, 슬래그(136 및 522):수집기 합금의 중량 비를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 회수된 슬래그(512)의 전체 재사용 부분(136 및 522)은 재사용되지 않은 부분(524)에 비하여 더 높은 PGM 함량 및/또는 니켈 함량을 갖는다. 종종, 회수된 슬래그의 재사용 부분은 약 2중량% 이상의 총 니켈 함량을 갖는다.
추가 측면에서, 도 14를 참고하면, 본 발명의 실시양태는, 수집기 합금의 총 중량을 기준으로 0.5중량% 이상의 PGM, 40중량% 이상의 철, 및 0.5중량% 이상의 니켈을 포함하는 수집기 합금을 포함하는 전환기 공급물(116)을 전환시키기 위한 전환 방법(550)을 제공한다. 전환기 공급물(116)은 첨가된 플럭스 물질을 선택적으로 포함할 수 있지만, 첨가된 플럭스 물질이 이 첨가된 플럭스 물질의 중량에 의해 10중량% 또는 그 초과의 실리카 및 10중량% 또는 그 초과의 산화칼슘, 산화마그네슘, 또는 산화칼슘과 산화마그네슘의 조합을 포함하면, 전환기 공급물은 수집기 합금 100중량부 당 20중량부 미만의 첨가된 플럭스 물질을 바람직하게 포함한다. 바람직하게는, 전환기 공급물(116)은 실리카, 산화칼슘, 또는 산화마그네슘 함량과는 상관없이 수집기 합금 100중량부 당 20중량부 미만의 (더욱 바람직하게는 18중량부 미만, 및 훨씬 더 바람직하게는 15중량부 미만의) 임의의 첨가된 플럭스 물질을 포함한다.
방법(550)은, (a) 단계(552)에서 전환기 포트(120) (도 1a)에 부분적으로 사전-산화된 PGM 수집기 합금(184) (도 1c)의 충전물을 놓고; (b) 단계(554)에서 포트(120) 내, 부분적으로 사전-산화된 PGM 수집기 합금(184)의 충전물을 예를 들면, 버너 조립체(117) (도 1a)를 사용하여 용융시켜서 합금 풀(122A)(도 3)을 형성시키고; (c) 단계(556)에서 전환기 공급물(116)의 충전물을 포트(120) 내로 주기적으로 또는 연속적으로 도입시키고; (d) 단계(558)에서 산소-함유 기체(124)를 합금 풀 내로 주입하여 슬래그(128B) (도 4)를 형성시키고; (e) 하나 이상의 주기적인 비-최종의 슬래그 탭핑을 위한 준비에서, 단계(560)에서, 슬래그(128C) 중에 비말동반된 합금(160)을 도 5에서 보여진 합금 풀(122D) 내로 예를 들면, 5분 이상의 기간 동안 사실상 침전시키고; (f) 그 후 단계(562)에서 포트(120)로부터 슬래그(128D)를 탭핑하고; (g) (d)에서의 단계(558)를 1회 이상에 이어, 단계(560 및 562)를 최종 시간까지 반복하고; (h) 최종 단계(558) 후에 단계(564)에서 도 7에서 보여진 비말동반된 합금(160)을 갖는 슬래그(128E)를 탭핑하는 것을 포함한다.
(c)에서의 전환기 공급물 도입 단계(556) 및 (d)에서의 산소-함유 기체 주입 단계(558)는, (e)에서의 주기적 슬래그 탭핑 단계(562) 및 (h)에서의 단계(564) 동안 바람직하게 멈춰진다. 바람직하게는, 산소-함유 기체 주입 단계(558)는, 합금 풀(122E)이 이 합금 풀의 중량에 의해 10중량% 또는 그 미만의 철 또는, 더욱 바람직하게는 5중량% 또는 그 미만의 철을 포함할 때까지 계속된다. 임의의 실시양태에서, (h)에서 최종의 슬래그 탭핑으로부터 회수된 전환기 슬래그(128E)의 전부 또는 일부는 예를 들면, 나중의 배치에서 전환기 공급물(116)로 도입될 수 있다.
더욱 추가의 측면에서, 도 1b를 참고하면, 본 발명의 실시양태는, 제1 로(104)에서 촉매 물질(102)을 제련하여 슬래그(106) 및 제1 수집기 합금(108)을 형성시키고; 제1 로(104)로부터 슬래그(106)를 회수하고; 제2 로(110)에서 제1 로 슬래그(106)를 제련하여, 제2 로(110)에서 제2 수집기 합금(114)을 형성시키고; 제2 로(110)로부터 슬래그(112)를 회수하고; 각각의 제1 및 제2 로(104, 110)로부터 제1 및 제2 수집기 합금(108, 114)을 회수하고; 제1 및 제2 수집기 합금(108, 114)을 포함하는 전환기 공급물(116)을, 전환기 합금 풀(122)을 보유하는 포트(120) 내로 도입시키는데, 여기서 상기 제1 및 제2 수집기 합금(108, 114)은 전환기 공급물(116)의 총 중량을 기준으로 적어도 0.5중량%의 PGM, 적어도 40중량%의 철, 및 적어도 0.5중량%의 니켈을 바람직하게 포함하고; 산소-함유 기체(124)를 전환기 합금 풀(122) 내로 주입하고; 포트(120)로부터 전환기 슬래그(130)를 회수하고; 제1 로 슬래그(106)와 함께 제2 로(110)에서 전환기 슬래그(130)의 적어도 제1 부분(134)을 제련하고; 포트(120)로부터 PGM-강화된 니켈 합금(132)을 회수하는 것을 포함하는, 촉매 물질로부터 PGM 회수 방법(100B)을 제공한다. 선택적으로, 전환기 슬래그(130)의 제2 부분(136)은 포트(120)로의 제1 및 제2 PGM 수집기 합금(108, 114)과 함께 전환기 공급물(116)로 도입된다. 바람직하게는, 산소-함유 기체 주입은, 전환기 합금 풀(122)이 이 전환기 합금 풀의 중량에 의해 10중량% 또는 그 미만의 철, 더욱 바람직하게는 5중량% 또는 그 미만의 철을 포함할 때까지 계속된다.
더욱 추가의 또 다른 측면에서, 도 2a, 2b, 및 2c를 참고하면, 본 발명의 실시양태는, 경사질 수 있는 포트(120); 포트(120)를 가열하기 위한 버너 조립체(117); 냉각 유체를 재킷(146)을 통하여 순환시키는 유체 입구 및 출구 연결부(147a, 147b); 합금 풀(122) (도 1a)을 보유하기 위한, 포트(120) 내 내화재 라이닝(123); 포트(120)를 회전시키는 모터(119); 및 산소를 합금 풀(122) 내로 주입시키기 위한 랜스(126)를 포함하는 TBRC(118)를 제공한다. 바람직하게는, TBRC(118)는 포트(120)의 내벽(142)에 인접한 내화재 라이닝(123)과 방사상 이격된 관계에서 배치된 복수의 온도 센서(140)로 작동가능하게 연결된 복수의 온도 송신기(144)를 추가로 포함한다. 바람직하게는, TBRC(118)는 버너 조립체(117)의 버너(155)로부터의 화염에 입자를 공급하는 공급 채널(158)을 추가로 포함한다. 임의의 실시양태에서, TBRC(118)는 흄 후드(121) 및/또는 물-냉각된 내열판(121A)을 추가로 포함할 수 있다.
실시양태 목록
따라서, 본 발명은 다음의 비제한적인 실시양태를 제공한다:
1. 백금 족 금속 (PGM) 수집기 합금 전환 방법으로서,
(a) 전환기 공급물을, (바람직하게는 니켈을 포함하는) 용융된 합금 풀을 보유하는 전환기의 포트 내로 도입시키는 단계로서, 여기서 상기 전환기 공급물이
(i) 수집기 합금의 총 중량을 기준으로 0.5중량% 이상의 PGM, 40중량% 이상의 철, 및 0.5중량% 이상의 니켈 (및 바람직하게는 3중량% 이하의 황 및 3중량% 이하의 구리)을 포함하는 100중량부의 수집기 합금; 및
(ii) 첨가된 플럭스 물질이 이 첨가된 플럭스 물질의 중량에 의해 10중량% 또는 그 초과의 실리카 및 10중량% 또는 그 초과의 산화칼슘, 산화마그네슘, 또는 산화칼슘과 산화마그네슘의 조합을 포함하면, 20중량부 미만의 첨가된 플럭스 물질을 포함하는 단계;
(b) 산소-함유 기체를 합금 풀 내로 주입하여, 수집기 합금으로부터의 철 및 하나 이상의 다른 산화가능한 원소를 상응하는 산화물로 전환시키고 합금 풀 내 PGM을 강화시키는 단계 (바람직하게는 여기서 상기 전환기 공급물의 도입 및 상기 산소 함유 기체의 주입은 적어도 부분적으로 동시에 일어남);
(c) 산화철을 포함하는 슬래그를 합금 풀 위의 저-밀도 층에서 수집하는 단계;
(d) 저-밀도 층을 탭핑하여 전환기로부터 슬래그를 회수하는 단계; 및
(e) 합금 풀을 탭핑하여 PGM-강화된 합금을 회수하는 단계를 포함하는 방법.
2. 실시양태 1에 있어서,
포트를 내화성 재료로 라이닝하고;
내화성 보호제를, 전환기 공급물 내 수집기 합금 100중량부 당 20중량부 이하, 바람직하게는 수집기 합금 100중량부 당 18중량부 이하의 내화성 보호제의 속도에서, 그리고 더욱 바람직하게는 수집기 합금 100중량부 당 5 내지 15중량부의 내화성 보호제의 속도에서, 합금 풀을 보유하는 포트로 공급하는 것을 추가로 포함하는 방법.
3. 실시양태 2에 있어서, 상기 내화성 보호제가, (i) 합금 풀을 먼저 용융시킨 후에 그리고 단계 (b)를 시작하기 전에, (ii) 단계 (a) 및 (b) 중 하나 또는 둘 모두 동안, 및/또는 (iii) 단계 (a) 및 (b) 중 하나 또는 둘 모두를 다시 시작하기 전에, 단계 (d)에서 저-밀도 층을 탭핑하도록 단계 (a) 및 (b) 중 하나 또는 둘 모두를 멈춘 후에 포트로 공급되는 방법.
4. 실시양태 2 또는 실시양태 3에 있어서, 상기 내화성 보호제가 단계 (a)에서 도입된 수집기 합금과 함께 포트로 공급되는 방법.
5. 실시양태 2 또는 실시양태 3에 있어서, 상기 내화성 보호제가 단계 (a)에서 도입된 수집기 합금과는 별도로 포트로 공급되며, 바람직하게는 여기서 상기 내화성 보호제의 포트로의 공급이 주기적인 방법.
6. 실시양태 2 내지 5 중 어느 하나에 있어서, 상기 내화성 보호제가 내화성 재료와 공통의 성분을 포함하며, 바람직하게는 여기서 상기 공통의 성분이 알루미나를 포함하는 방법.
7. 실시양태 2 내지 6 중 어느 하나에 있어서, 상기 전환기 공급물이 수집기 합금 100중량부 당 실리카, 산화칼슘, 및/또는 산화마그네슘의 함량과는 상관없이 20중량부 미만의 임의의 첨가된 플럭스 물질을 포함하는 방법.
8. 실시양태 2 내지 7 중 어느 하나에 있어서, 산소-함유 기체를, 단계 (b)에서의 합금 풀 내로, 이 합금 풀 내로 연장된 랜스를 통하여 주입하는 것을 추가로 포함하고, 여기서 상기 랜스가 소모가능한 내화성 재료를 포함하고 랜스의 끝이 소모됨에 따라 풀 내로 전진하고, 여기서 상기 소모가능한 내화성 재료가 상기 라이닝과 공통의 성분을 포함하며, 바람직하게는 여기서 상기 공통의 성분이 알루미나를 포함하는 방법.
9. 실시양태 2 내지 8 중 어느 하나에 있어서, 상기 라이닝의 내화성 재료가 알루미나를 포함하는 래밍 내화재를 포함하고, 바람직하게는 여기서 상기 래밍 내화재가 적어도 90중량%의 알루미나를 포함하는 방법.
10. 실시양태 2 내지 9 중 어느 하나에 있어서,
내화재 라이닝 내 온도를, 내화재 라이닝 내에 장착된 방사상 이격된 센서를 사용하여 감지하고;
상기 센서로부터의 온도 감지 정보를 하나 이상의 송신기로 전달하는 단계; 및
하나 이상의 송신기로부터의 온도 감지 정보를 포함하는 신호를 수신기로 전송하는 것을 추가로 포함하며;
바람직하게는 여기서 상기 센서가 포트의 금속 벽에 인접하게 장착되고/되거나, 상기 하나 이상의 송신기가 포트 위에 외부적으로 장착되고 상기 신호를 수신기로 무선으로 전송하는 방법.
11. 실시양태 2 내지 10 중 어느 하나에 있어서, 포트를 재킷화하고, 냉각제, 바람직하게는 물을 단계 (b) 동안 재킷을 통하여 순환시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
12. 실시양태 2 내지 11 중 어느 하나에 있어서, 상기 산소-함유 기체가, 용융된 상태의 합금 풀을 1800℃ 이하의 온도, 바람직하게는 약 1250℃ 내지 1700℃, 더욱 바람직하게는 1450℃ 내지 1700℃ 범위의 온도에서 유지하기에 충분한 속도에서 전환기 합금 풀 내로 주입되는 방법.
13. 임의의 앞선 실시양태에 있어서, 단계 (a) 전에, (I) 미가공 상태로부터의 수집기 합금 부분을 부분적으로 산화시키는 단계를 추가로 포함하고, 바람직하게는 여기서 상기 단계 (I)에서의 부분적인 사전-산화가, 단계 (I) 전의 미가공 수집기 합금 부분 내 철을 기준으로 10 내지 90 백분율의 철 전환, 더욱 바람직하게는 25 내지 75 백분율의 철 전환, 및 훨씬 더 바람직하게는 30 내지 60 백분율의 철 전환을 포함하는 방법.
14. 실시양태 13에 있어서, 상기 단계 (I)에서의 사전-산화가 (I.A) 미가공 수집기 합금의 입자를 산소-풍부 화염으로 통과시키는 것을 포함하고, 바람직하게는 여기서 상기 화염이 2000℃ 이상, 더욱 바람직하게는 2000℃ 내지 3500℃, 및 특히 2000℃ 내지 2800℃의 화염 온도를 나타내는 방법.
15. 실시양태 14에 있어서, 상기 산소-풍부 화염이 포트를 가열하기 위한 버너에 의해 생성되고, (I.B) 상기 화염으로부터의 적어도 부분적으로 용융되고/되거나 사전-산화된 수집기 합금 입자를 포트 내로 침착시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
16. 실시양태 14 또는 실시양태 15에 있어서, (I.C) 입자를 냉각시키고 고형화하여, 포트의 내화재 라이닝의 내부 표면 위에 사전-산화된 수집기 합금의 코팅을 형성시키는 것을 추가로 포함하고, 여기서 단계 (II)가 상기 코팅을 용융시키는 것을 포함하는 방법.
17. 실시양태 13 내지 16 중 어느 하나에 있어서, 단계 (a) 전에
(II) 포트 내에서 상기 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금을 용융시켜서, 단계 (b)에서 산소-함유 기체의 주입을 위한 충분한 부피의 합금 풀을 형성시키는 단계; 및
(III) 그 후, 단계 (a)에서 포트 내로의 전환기 공급물 도입 및 단계 (b)에서 합금 풀 내로의 산소-함유 기체 주입을 시작하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
18. 실시양태 17에 있어서, 상기 단계 (I)에서의 사전-산화가, 전환기를 단계 (II), (III), (a), (b), (c), (d), 및 (e)의 주기를 통하여 작동시켜서 부분적으로 산화된 스타터 합금을 제조하는 것을 포함하고, 여기서 상기 스타터 합금 제조 주기가
포트 내에서 앞서 제조된 부분적으로 산화된 스타터 합금의 충전물을 용융시켜서 합금 풀을 형성시키고;
단계 (b)에서의 산소-함유 기체의 주입과 동시에 전환기 공급물을 단계 (a)에서의 합금 풀로 주기적으로 또는 연속적으로 공급하고;
산소-함유 기체의 주입을 계속하여 합금 풀을 부분적으로 산화시키며, 바람직하게는 여기서 상기 전환기 합금 풀로 공급된 전환기 공급물 내 철의 중량을 기준으로 전환기 공급물 내 철의 10 내지 90 백분율, 더욱 바람직하게는 25 내지 75 백분율의 철이 산화되고;
전환기 포트로부터의 슬래그를 바람직하게는 복수 회 탭핑하고;
그 후, 부분적으로 산화된 합금 풀을 회수하고 고형화하고;
스타터 합금 제조 주기로부터의 상기 고형화되고 부분적으로 산화된 수집기 합금을, 유사한 복수의 전환기 작동 주기 및/또는 스타터 합금 제조 주기 동안 복수의 스타터 합금 충전물로 바람직하게 분할하는 것을 포함하는 방법.
19. 실시양태 13에 있어서, 상기 단계 (I)에서의 사전-산화가, 수집기 합금의 입자를, 바람직하게는 회전식 가마 또는 유동층 로스터 내 적어도 800℃, 예를 들면, 800℃ 내지 950℃의 온도에서 산소-함유 기체와 접촉시키는 것을 포함하는 방법.
20. 임의의 앞선 실시양태에 있어서,
(A.1) 단계 (d)에서 회수된 슬래그를 복수의 부분으로 분리하는 단계;
(A.2) 단계 (A.1)로부터 회수된 슬래그 부분 중 제1 부분을, 단계 (a)에서 포트로 도입된 전환기 공급물에 재사용하는 단계로서, 여기서 상기 전환기 공급물이 수집기 합금 100중량부 당 약 5 내지 100중량부의 양으로 재사용된 슬래그를 포함하고, 바람직하게는 여기서 상기 전환기 공급물이 수집기 합금 100중량부 당 10 내지 50중량부의 양으로 재사용된 슬래그를 포함하는 방법.
21. 실시양태 20에 있어서, (A.3) 바람직하게는 단일의 공급물 유닛으로부터, 단계 (a)에서의 전환기 공급물 내 동시 도입을 위해 수집기 합금과 재사용 슬래그를 조합시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
22. 실시양태 20 또는 실시양태 21에 있어서, 상기 단계 (A.2)에서 재사용된 슬래그가 단계 (d)로부터 회수된 슬래그의 평균의 전체 PGM 함량보다 높은 PGM 함량, 및/또는 재사용된 슬래그의 약 2중량%을 초과하는 니켈 함량을 갖는, 단계 (d)로부터 회수된 슬래그의 높은-등급의 부분을 포함하는 방법.
23. 실시양태 18 내지 22 중 어느 하나에 있어서,
(B.1) 단계 (d)로부터 회수된 슬래그를 냉각시키고 고형화하고 세분하는 단계;
(B.2) 상기 세분된 슬래그를 자기적 민감성 분획 및 비-자기적 민감성 분획으로 자기적으로 분리하는 단계;
(B.3) 상기 자기적 민감성 분획을 단계 (A.2)에서의 전환기 공급물로 재사용하는 단계; 및
(B.4) 비-자기적 민감성 분획의 일부를 단계 (A.2)에서의 전환기 공급물로 선택적으로 재사용하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
24. 실시양태 20 내지 23 중 어느 하나에 있어서,
(C.1) 단계 (a) 내지 (e) 전에, 포트 내에서 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금을 용융시켜 합금 풀을 형성시킴에 의해 전환기 작업 주기를 시작하는 단계;
(C.2) 그 후, 단계 (e) 전에, 단계 (a), (b), (c), 및 (d)의 순서를 복수 회 반복하는 단계로서, 여기서 각각의 순서에서의 단계 (d)가 단계 (b) 및 (c)를 따르는 단계;
(C.3) 단계 (C.2) 순서의 마지막 단계 (d)에서 저-밀도 층의 최종 탭핑으로부터 회수된 슬래그를 자기적 민감성과는 상관없이 단계 (A.2)에서의 전환기 공급물로 재사용하고/하거나, 단계 (d)에서의 최종 탭핑으로부터 단계 (B.2)에서 분리된 비-자기적 민감성 분획의 전부 또는 일부를 단계 (A.2)에서의 전환기 공급물로 재사용하는 단계; 및
(C.4) 단계 (C.2) 순서의 마지막 단계 (d)에서 저-밀도 층을 최종 탭핑한 후에, 단계 (e)에서 합금 풀을 탭핑하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
25. 실시양태 24에 있어서,
(D.1) 단계 (C.2)에서의 최종 탭핑에 앞서 저-밀도 층을 탭핑하기 위해, 각각의 저-밀도 층(들)을 탭핑하기 전에 저-밀도 층 중에 비말동반된 합금을 합금 풀 내로 사실상 침전시키는 단계; 및
(D.2) 단계 (C.2)에서의 최종 탭핑을 위해, 포트 내에서 합금 풀의 고형화가 회피되도록 탭핑을 신속히 시작하여, 단계 (C.2)에서의 최종 탭핑을 위해 저-밀도 층 중에 합금을 선택적으로 비말동반시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
26. 임의의 앞선 실시양태에 있어서,
(1) 단계 (a) 내지 (e) 전에, 포트 내에서 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금을 용융시켜서 단계 (a)를 위한 합금 풀을 형성시킴에 의해 전환기 작업 주기를 시작하는 단계;
(2) 그 후, 단계 (e) 전에, 단계 (a), (b), (c), 및 (d)의 순서를 복수 회 반복하는 단계로서, 여기서 각각의 순서에서 단계 (d)가 단계 (b) 및 (c)를 따르는 단계;
(3) 단계 (2)의 최종 순서에서의 단계 (d)에서 저-밀도 층을 최종 탭핑하기에 앞서 단계 (2)의 각각의 순서에서의 단계 (d)에서 저-밀도 층을 탭핑하기 위해, 바람직하게는 단계 (2)의 각각의 순서의 각각의 단계 (b)에서 산소-함유 기체 주입을 종결한 후 5분 이상의 기간 동안, 각각의 저-밀도 층(들)을 탭핑하기 전에 저-밀도 층 중에 비말동반된 합금을 합금 풀 내로 사실상 침전시키는 단계;
(4) 단계 (2)의 최종 순서의 단계 (d)에서 저-밀도 층을 최종 탭핑하기 위해, 바람직하게는 단계 (2)의 최종 순서의 단계 (b)에서 산소-함유 기체 주입을 종결한 후 5분 이하의 기간 이내에 단계 (d)에서 저-밀도 층의 최종 탭핑을 시작함에 의해 포트 내에서 합금 풀의 고형화가 회피되도록 최종 탭핑을 신속히 수행하고, 단계 (2)의 최종 순서의 단계 (d)에서 최종 탭핑의 저-밀도 층 중에 합금을 선택적으로 비말동반시키는 단계; 및
(5) 단계 (2) 순서의 마지막 단계 (d)에서 저-밀도 층을 최종 탭핑한 후에, 단계 (e)에서 합금 풀을 탭핑하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
27. 실시양태 26에 있어서,
(6) 단계 (2)의 각각의 순서에서 단계 (d)로부터 회수된 슬래그를 냉각시키고 고형화하고 세분하는 단계; 및
(7) 단계 (2)의 최종 순서에서 단계 (d)에서 저-밀도 층의 최종 탭핑으로부터 회수된 슬래그를 단계 (a)에서의 전환기 공급물로 재사용하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
28. 임의의 앞선 실시양태에서,
(E.1) (바람직하게는 비-전환) 제1 로에서 촉매 물질을 제련하는 단계;
(E.2) 제1 로로부터 제1 로 슬래그 및 제1 수집기 합금을 회수하는 단계;
(E.3) (바람직하게는 비-전환) 제2 로에서 제1 로 슬래그를 제련하는 단계;
(E.4) 제2 로로부터 제2 로 슬래그 및 제2 수집기 합금을 회수하는 단계;
(E.5) 상기 제1 및 제2 수집기 합금을 단계 (a)에서의 전환기 공급물로 공급하는 단계; 및
(E.6) 단계 (d)에서 전환기로부터 회수된 슬래그의 적어도 일부를, 단계 (E.3)에서의 제1 로 슬래그와 함께 제련하기 위해 제2 로로 공급하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
29. 실시양태 28에 있어서, 상기 전환기의 포트가 내화성 재료로 라이닝되고, 단계 (E.2)로부터의 제1 로 슬래그의 일부를, 바람직하게는 수집기 합금 100중량부 당 20중량부 이하의 제1 로 슬래그, 더욱 바람직하게는 수집기 합금 100중량부 당 18중량부의 제1 로 슬래그의 속도에서, 더욱 바람직하게는 수집기 합금 100중량부 당 5 내지 15중량부의 제1 로 슬래그의 속도에서, 단계 (a) 및 (b)에 대한 내화성 보호제로 포트로 공급하는 것을 추가로 포함하는 방법.
30. 임의의 앞선 실시양태에 있어서, 상기 단계 (b)에서의 산소-함유 기체 주입이, 합금 풀이 이 합금 풀의 총 중량에 의해 약 10중량% 이하의 철, 바람직하게는 5중량% 이하의 철을 포함할 때까지 계속되는 방법.
31. 임의의 앞선 실시양태에 있어서, 상기 수집기 합금이
0.5 내지 12중량% PGM;
40중량% 이상의 철, 바람직하게는 40 내지 80중량% 철;
0.5중량% 이상의 니켈, 바람직하게는 1 내지 15중량% 니켈;
3중량% 이하의 황, 바람직하게는 0.1중량% 이상의 황;
바람직하게는 3중량% 이하의 구리, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 3중량% 구리; 바람직하게는 2중량% 이하의 크로뮴, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 2중량% 크로뮴; 및 바람직하게는 20중량% 이하의 규소, 더욱 바람직하게는 1 내지 20중량% 규소를 포함하는 방법.
32. 임의의 앞선 실시양태에 있어서, 상기 PGM-강화된 합금이
25중량% 이상의 PGM, 바람직하게는 25 내지 60중량% PGM;
25중량% 이상의 니켈, 바람직하게는 25 내지 70중량% 니켈; 및
바람직하게는 2중량% 이하의 규소, 2중량% 이하의 인, 10중량% 이하의 구리, 및 2중량% 이하의 황을 포함하는 방법.
33. 임의의 앞선 실시양태에 있어서, 상기 전환기 공급물의 도입 및 상기 산소 함유 기체의 주입이 적어도 부분적으로 동시에 일어나는 방법.
34. 임의의 앞선 실시양태에 있어서, 상기 용융된 합금 풀이 니켈을 포함하는 방법.
35. 임의의 앞선 실시양태에 있어서, 상기 수집기 합금이 3중량% 이하의 황 및 3중량% 이하의 구리를 포함하는 방법.
36. 임의의 앞선 실시양태에 있어서, 상기 용융된 합금 풀이 니켈을 포함하고, 상기 수집기 합금이 3중량% 이하의 황 및 3중량% 이하의 구리를 포함하며, 상기 전환기 공급물의 도입 및 상기 산소 함유 기체의 주입이 적어도 부분적으로 동시에 일어나는 방법.
낮은 플럭스 전환기 방법 실시양태
A1. 백금 족 금속 (PGM) 수집기 합금 전환 방법으로서,
(a) 전환기 공급물을, 니켈을 포함하는 용융된 합금 풀을 보유하는 전환기의 포트 내로 도입시키는 단계로서, 여기서 상기 전환기 공급물이
(i) 수집기 합금의 총 중량을 기준으로 0.5중량% 이상의 PGM, 40중량% 이상의 철, 및 0.5중량% 이상의 니켈을 포함하는 100중량부의 수집기 합금; 및
(ii) 첨가된 플럭스 물질의 중량에 의해 10중량% 또는 그 초과의 실리카 및/또는 10중량% 또는 그 초과의 산화칼슘, 산화마그네슘, 또는 산화칼슘과 산화마그네슘의 조합을 포함하는 20중량부 미만의 첨가된 플럭스 물질을 포함하는 단계;
(b) 산소-함유 기체를 합금 풀 내로 주입하여, 수집기 합금으로부터의 철을 산화물로 전환시키고 합금 풀 내 PGM을 강화시키는 단계로서, 여기서 상기 전환기 공급물의 도입 및 상기 산소 함유 기체의 주입이 적어도 부분적으로 동시에 일어나는 단계;
(c) 산화철을 포함하는 슬래그를 합금 풀 위의 저-밀도 층에서 수집하는 단계;
(d) 저-밀도 층을 탭핑하여 전환기로부터 슬래그를 회수하는 단계; 및
(e) 합금 풀을 탭핑하여 PGM-강화된 합금을 회수하는 단계를 포함하는 방법.
A2. 실시양태 A1에 있어서,
포트를 내화성 재료로 라이닝하고;
내화성 보호제를, 전환기 공급물 내 수집기 합금 100중량부 당 20중량부 이하, 바람직하게는 수집기 합금 100중량부 당 18중량부 이하의 내화성 보호제의 속도에서, 그리고 더욱 바람직하게는 수집기 합금 100중량부 당 5 내지 15중량부의 내화성 보호제의 속도에서, 합금 풀을 보유하는 포트로 공급하는 것을 추가로 포함하는 방법.
A3. 실시양태 A2에 있어서, 상기 내화성 보호제가, (i) 합금 풀을 먼저 용융시킨 후에 그리고 단계 (b)를 시작하기 전에, (ii) 단계 (a) 및 (b) 중 하나 또는 둘 모두 동안, 및/또는 (iii) 단계 (a) 및 (b) 중 하나 또는 둘 모두를 다시 시작하기 전에 단계 (d)에서 저-밀도 층을 탭핑하도록 단계 (a) 및 (b) 중 하나 또는 둘 모두를 멈춘 후에, 포트로 공급되는 방법.
A4. 실시양태 A3에 있어서, 상기 내화성 보호제가 단계 (a)에서 도입된 수집기 합금과 함께 포트로 공급되는 방법.
A5. 실시양태 A3에 있어서, 상기 내화성 보호제가 단계 (a)에서 도입된 수집기 합금과는 별도로 포트로 공급되며, 바람직하게는 여기서 상기 포트로의 내화성 보호제의 공급이 주기적인 방법.
A6. 실시양태 A2 내지 A5 중 어느 하나에 있어서, 상기 내화성 보호제가 내화성 재료와 공통의 성분을 포함하고, 바람직하게는 여기서 상기 공통의 성분이 알루미나를 포함하는 방법.
A7. 실시양태 A6에 있어서, 산소-함유 기체를, 단계 (b)에서의 합금 풀 내로, 이 합금 풀 내로 연장된 랜스를 통하여 주입하는 것을 추가로 포함하고, 여기서 상기 랜스가 소모가능한 내화성 재료를 포함하며 랜스의 끝이 소모됨에 따라 풀 내로 전진하고, 여기서 상기 소모가능한 내화성 재료가 상기 라이닝과 공통의 성분을 포함하고, 바람직하게는 여기서 상기 공통의 성분이 알루미나를 포함하는 방법.
A8. 실시양태 A2 내지 A7 중 어느 하나에 있어서, 상기 라이닝의 내화성 재료가, 알루미나를 포함하는 래밍 내화재를 포함하고, 바람직하게는 여기서 상기 래밍 내화재가 적어도 90중량%의 알루미나를 포함하는 방법.
A9. 실시양태 A2 내지 A8 중 어느 하나에 있어서,
내화재 라이닝 내 온도를, 이 내화재 라이닝 내에 장착된 방사상으로 이격된 센서를 사용하여 감지하고;
상기 센서로부터의 온도 감지 정보를 하나 이상의 송신기로 전달하고;
상기 하나 이상의 송신기로부터의 온도 감지 정보를 포함하는 신호를 수신기로 전송하는 것을 추가로 포함하고;
바람직하게는 여기서 상기 센서가 포트의 금속 벽에 인접하여 장착되고/되거나, 상기 하나 이상의 송신기가 포트 위에 외부적으로 장착되고 상기 신호를 수신기로 무선으로 전송하는 방법.
A10. 실시양태 A2 내지 A9 중 어느 하나에 있어서, 포트를 재킷화하고, 냉각제, 바람직하게는 물 및/또는 수성의 열 전달 매체를 단계 (b) 동안 재킷을 통하여 순환시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
A11. 실시양태 A2 내지 A10 중 어느 하나에 있어서, 상기 산소-함유 기체가, 용융된 상태의 합금 풀을 1800℃ 이하의 온도, 바람직하게는 약 1250℃ 내지 1700℃, 더욱 바람직하게는 1450℃ 내지 1700℃ 범위의 온도에서 유지하기에 충분한 속도에서 전환기 합금 풀 내로 주입되는 방법.
A12. 실시양태 A1 내지 A11 중 어느 하나에 있어서, 상기 단계 (b)에서의 산소-함유 기체 주입이, 합금 풀이 이 합금 풀의 총 중량을 기준으로 약 10중량% 이하의 철, 바람직하게는 5중량% 이하의 철을 포함할 때까지 계속되는 방법.
A13. 실시양태 A1 내지 A12 중 어느 하나에 있어서, 상기 수집기 합금이
0.5 내지 12중량% PGM;
40 내지 80중량% 철;
1 내지 15중량% 니켈;
3중량% 이하의 황, 바람직하게는 0.1중량% 이상의 황;
3중량% 이하의 구리, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 3중량% 구리; 및
바람직하게는 20중량% 이하의 규소, 더욱 바람직하게는 1 내지 20중량% 규소를 포함하는 방법.
A14. 실시양태 A13에 있어서, 상기 PGM-강화된 합금이
25중량% 이상의 PGM, 바람직하게는 25 내지 60중량% PGM;
25중량% 이상의 니켈, 바람직하게는 25 내지 70중량% 니켈;
10중량% 이하의 철, 바람직하게는 5중량% 이하의 철; 및
바람직하게는 2중량% 이하의 규소, 2중량% 이하의 인, 10중량% 이하의 구리, 및 2중량% 이하의 황을 포함하는 방법.
A15. 실시양태 A1 내지 A14 중 어느 하나에 있어서, 미가공 상태로부터의 수집기 합금의 적어도 일부를 부분적으로 산화시키는 것을 추가로 포함하고, 여기서 포트로의 전환기 공급물 내 도입된 수집기 합금 100중량부 중에서, 상기 전환기 공급물은 적어도 20중량부의 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금을 포함하고, 바람직하게는 여기서 상기 부분적인 사전-산화가 수집기 합금의 입자를 산소-풍부 화염으로 통과시키는 것을 포함하고, 바람직하게는 여기서 상기 화염이 2000℃ 이상, 더욱 바람직하게는 2000℃ 내지 3500℃, 및 특히 2000℃ 내지 2800℃의 화염 온도를 나타내는 방법.
A16. 실시양태 A1 내지 A15 중 어느 하나에 있어서, 상기 전환기 공급물이 100중량부의 수집기 합금 당 약 5 내지 100중량부의 양으로 재사용된 전환기 슬래그를 추가로 포함하는 방법.
A17. 실시양태 A1 내지 A16 중 어느 하나에 있어서, 상기 전환기가
(I) 수집기 합금의 적어도 일부를 부분적으로 사전-산화시키는 단계;
(II) 전환기의 포트 내에서 단계 (I)로부터의 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금의 충전물을 용융시켜서 합금 풀을 형성시켜 전환기 작업 주기를 시작하는 단계;
(III) 전환기 공급물을 합금 풀을 갖는 포트 내로 도입시키는 단계로서, 여기서 상기 전환기 공급물이 (i) 단계 (I)로부터의 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금 생성물, (ii) 사전-산화되지 않은 수집기 합금, 또는 (iii) 이것들의 조합을 포함하고, 여기서 상기 전환기 공급물이 앞선 전환기 주기로부터의 재사용 슬래그를 선택적으로 추가로 포함할 수 있는 단계;
(IV) 산소-함유 기체를 합금 풀 내로 주입하여 철을 산화철로 전환시키고 합금 풀 내 PGM을 강화시키는 단계;
(V) 산화철을 포함하는 슬래그를 합금 풀 위의 저-밀도 층에서 수집하는 단계;
(VI) 단계 (III) 및 (IV)를 종결하고 저-밀도 층을 탭핑하여 전환기로부터 슬래그를 회수하는 단계;
(VII) 하나 이상의 비-최종 순서 및 최종 순서를 포함한 단계 (III), (IV), (V), 및 (VI)의 순서를 복수 회 반복하는 단계로서, 여기서 각각의 순서에서의 단계 (VI)가 단계 (IV) 및 (V)를 따르는 단계;
(VIII) 각각의 비-최종 순서의 단계 (VI)에서 저-밀도 층을 탭핑하기 전에, 산소-함유 기체 주입을 종결한 후에 저-밀도 층 중에 비말동반된 합금을 합금 풀 내로 사실상 침전시키는 단계;
(IX) 산소-함유 기체 주입을 종결한 후에 최종 순서의 단계 (VI)에서 저-밀도 층의 탭핑을 신속히 시작하는 단계로서, 여기서 상기 포트 내에서 합금 풀의 고형화가 회피되는 단계; 및
(X) 전환기 주기의 마지막에, 합금 풀을 탭핑하여 PGM-강화된 합금을 회수하는 단계로서, 여기서 상기 포트 내에서 합금 풀의 고형화가 회피되는 단계를 포함하는 작업 주기를 갖는 방법.
A18. 실시양태 A1 내지 A17 중 어느 하나에 있어서,
(1) (바람직하게는 비-전환) 제1 로에서 촉매 물질을 제련하는 단계;
(2) 제1 로로부터 제1 로 슬래그 및 제1 수집기 합금을 회수하는 단계;
(3) 바람직하게는 야금용 코크스를 첨가하면서 (바람직하게는 비-전환) 제2 로에서 제1 로 슬래그를 제련하는 단계;
(4) 제2 로로부터 제2 로 슬래그 및 제2 수집기 합금을 회수하는 단계;
(5) 여기서 상기 전환기 공급물이 제1 및 제2 수집기 합금을 포함하는 단계; 및
(6) 단계 (d)에서 전환기로부터 회수된 슬래그의 적어도 일부를, 단계 (3)에서의 제1 로 슬래그와 함께 제련하기 위해 제2 로로 공급하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
A19. 실시양태 A1 내지 A18 중 어느 하나에 있어서,
(A) 포트를 내화재로 라이닝하고;
(B) 용융된 합금 풀을 내화재-라이닝된 포트 중에 보유시키고;
(C) 내화재 라이닝에 인접한 포트를 재킷화하고;
(D) 냉각제를 재킷을 통하여 순환시켜서, 내화재 라이닝과 열 전달되는 합금 풀로부터 열을 제거하는 것을 추가로 포함하는 방법.
A20. 실시양태 A1 내지 A19 중 어느 하나에 있어서, 상기 전환기가 회전식 전환기를 포함하고, 여기서 상기 회전식 전환기가
세로 축을 중심으로 회전시키기 위해 장착된 경사진 포트를 포함하는 포트;
용융된 합금 풀을 보유하기 위한 포트 내 내화재 라이닝;
전환기 공급물을 합금 풀을 갖는 포트 내로 도입시키는, 포트의 상단에 있는 개구;
산소-함유 기체를 합금 풀 내로 주입하기 위한 랜스;
내화재 라이닝에 인접한, 포트에 대한 열 전달 재킷; 및
열 전달 매체를 재킷을 통하여 순환시켜서, 내화재 라이닝과 열 전달되는 합금 풀로부터 열을 제거하는 냉각제 시스템을 포함하는 방법.
부분적인 사전-산화 전환기 방법 실시양태
B1. 백금 족 금속 (PGM) 수집기 합금 전환 방법으로서,
(I) 수집기 합금의 총 중량을 기준으로 0.5중량% 이상의 PGM, 40중량% 이상의 철, 0.5중량% 이상의 니켈, 3중량% 이하의 황, 및 3중량% 이하의 구리를 포함하는 미가공 수집기 합금을 부분적으로 사전-산화시키는 단계;
(II) 초기 충전물을 전환기의 포트 내로 도입시키는 단계로서, 여기서 상기 초기 충전물이 미가공 수집기 합금, 단계 (I)의 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금 생성물, 또는 이것들의 조합을 포함하는 단계;
(III) 초기 충전물을 포트 내에서 용융시켜서 합금 풀을 형성시키는 단계;
(IV) 전환기 공급물을 합금 풀 내로 도입시키는 단계로서, 여기서 상기 전환기 공급물이 미가공 수집기 합금, 단계 (I)의 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금, 또는 이것들의 조합을 포함하고, 여기서 상기 초기 충전물 및 전환기 공급물 중 적어도 하나 또는 둘 모두가 단계 (I)의 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금을 포함하는 단계;
(V) 산소-함유 기체를 합금 풀 내로 주입하여 철을 산화철로 산화시키고 합금 풀 내 PGM을 강화시키는 단계로서, 여기서 상기 전환기 공급물의 도입 및 상기 산소 함유 기체의 주입이 적어도 부분적으로 동시에 일어나는 단계;
(VI) 산화철을 포함하는 슬래그를 합금 풀 위의 저-밀도 층에서 수집하는 단계;
(VII) 저-밀도 층을 탭핑하여 전환기로부터 슬래그를 회수하는 단계; 및
(VIII) 합금 풀을 탭핑하여 PGM-강화된 합금을 회수하는 단계를 포함하는 방법.
B2. 실시양태 B1에 있어서, 상기 단계 (I)에서의 부분적인 사전-산화가, 단계 (I) 전의 미가공 수집기 합금 내 철을 기준으로 10 내지 90 백분율의 철 전환, 바람직하게는 25 내지 75 백분율의 철 전환, 및 더욱 바람직하게는 30 내지 60 백분율의 철 전환을 포함하는 방법.
B3. 실시양태 B1 또는 실시양태 B2에 있어서, 상기 단계 (I)에서의 사전-산화가 (I.A) 미가공 수집기 합금의 입자를 산소-풍부 화염으로 통과시키는 것을 포함하고, 바람직하게는 여기서 상기 화염이 2000℃ 이하, 더욱 바람직하게는 2000℃ 내지 3500℃, 및 특히 2000℃ 내지 2800℃의 화염 온도를 나타내는 것을 포함하는 방법.
B4. 실시양태 B3에 있어서, 상기 산소 풍부 화염이 포트를 가열하기 위한 버너에 의해 생성되고, (I.B) 상기 화염으로부터의 적어도 부분적으로 용융된 사전-산화된 수집기 합금 입자를 포트 내로 침착시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
B5. 실시양태 B4에 있어서,
(I.C) 상기 입자를 냉각시키고 고형화하여 포트의 내화재 라이닝의 내부 표면 위에 사전-산화된 수집기 합금의 코팅을 형성시키는 단계를 추가로 포함하고;
여기서 단계 (III)이 포트 내에서 상기 코팅을 용융시켜서, 단계 (V)에서 산소-함유 기체를 주입하기 위한 충분한 부피의 합금 풀을 형성시키는 것을 포함하는 방법.
B6. 실시양태 B1 내지 B5 중 어느 하나에 있어서, 여기서 단계 (III)이 포트 내 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금을 용융시켜서, 단계 (IV)에서 산소-함유 기체를 주입하기 위한 충분한 부피의 합금 풀을 형성시키는 것을 포함하는 방법.
B7. 실시양태 B6에 있어서, 상기 단계 (I)에서의 사전-산화가 전환기를 단계 (II), (III), (IV), (V), (VI), (VII), 및 (VIII)의 주기를 통하여 작동시켜서 부분적으로 산화된 스타터 합금을 제조하는 것을 포함하고, 여기서 상기 스타터 합금 제조 주기가
포트 내에서 앞서 제조된 부분적으로 산화된 스타터 합금의 충전물을 용융시켜서 합금 풀을 형성시키고;
단계 (V)에서의 산소-함유 기체의 주입과 동시에 전환기 공급물을 단계 (IV)에서의 합금 풀로 주기적으로 또는 연속적으로 공급하고;
산소-함유 기체의 주입을 계속하여 합금 풀을 부분적으로 산화시키는데, 바람직하게는 여기서 합금 풀로 공급된 전환기 공급물 및 초기 충전물 내 철의 중량을 기준으로 10 내지 90 백분율, 더욱 바람직하게는 25 내지 75 백분율의 철이 산화되며;
전환기 포트로부터 슬래그를 바람직하게는 복수 회 탭핑하고;
그 후, 부분적으로 산화된 합금 풀을 회수하고 고형화하고;
스타터 합금 제조 주기로부터의 고형화되고 부분적으로 산화된 수집기 합금을, 유사한 복수의 전환기 작업 주기 및/또는 스타터 합금 제조 주기에 대한 스타터 합금 충전물로 바람직하게 분할하는 것을 포함하는 방법.
B8. 실시양태 B1 내지 B7 중 어느 하나에 있어서, 상기 단계 (I)에서의 사전-산화가, 미가공 수집기 합금의 입자를 바람직하게는 회전식 가마 또는 유동층 로스터 내 800℃ 초과, 바람직하게는 800℃ 내지 950℃의 온도에서 산소-함유 기체와 접촉시키는 것을 포함하는 방법.
B9. 실시양태 B1 내지 B8 중 어느 하나에 있어서, 상기 단계 (V)에서의 산소-함유 기체 주입이, 합금 풀이 이 합금 풀의 총 중량을 기준으로 약 10중량% 이하의 철, 바람직하게는 5중량% 이하의 철을 포함할 때까지 계속되는 방법.
B10. 실시양태 B1 내지 B9 중 어느 하나에 있어서, 상기 미가공 수집기 합금이
40 내지 80중량% 철;
1 내지 15중량% 니켈;
0.1중량% 이상의 황;
0.1 내지 3중량% 구리; 및
1 내지 20중량% 규소를 포함하는 방법.
B11. 실시양태 B1 내지 B10 중 어느 하나에 있어서, 상기 PGM-강화된 합금이
25중량% 이상의 PGM, 바람직하게는 25 내지 60중량% PGM;
25중량% 이상의 니켈, 바람직하게는 25 내지 70중량% 니켈;
10중량% 이하의 철, 바람직하게는 5중량% 이하의 철;
10중량% 이하의 구리;
2중량% 이하의 황; 및
바람직하게는 2중량% 이하의 규소 및 2중량% 이하의 인을 포함하는 방법.
B12. 실시양태 B1 내지 B11 중 어느 하나에 있어서, 상기 전환기 공급물이 적어도 20중량부의 단계 (I)의 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금 생성물을 포함하는 방법.
B13. 실시양태 B1 내지 B12 중 어느 하나에 있어서, 상기 초기 충전물 및 전환기 공급물이
(i) 100중량부의 미가공 수집기 합금 및/또는 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금 전체; 및
(ii) 첨가된 플럭스 물질의 중량에 의해 10중량% 또는 그 초과의 실리카 및/또는 10중량% 또는 그 초과의 산화칼슘, 산화마그네슘, 또는 산화칼슘과 산화마그네슘의 조합을 포함하는 20중량부 미만의 첨가된 플럭스 물질 (실리카, 산화칼슘, 또는 산화마그네슘의 함량과는 상관없이 바람직하게는 20중량부 미만 (더욱 바람직하게는 18중량부 미만, 및 훨씬 더 바람직하게는 15중량부 미만)의 임의의 첨가된 플럭스 물질)을 포함하는 방법.
B14. 실시양태 B1 내지 B13 중 어느 하나에 있어서,
포트를 내화성 재료로 라이닝하고;
내화성 보호제를, 초기 충전물 및 전환기 공급물 내 미가공 수집기 합금 및 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금 100중량부 당 20중량부 이하, 바람직하게는 미가공 수집기 합금 및 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금 100중량부 당 18중량부 이하의 내화성 보호제의 속드에서, 그리고 더욱 바람직하게는 미가공 수집기 합금 및 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금 100중량부 당 5 내지 15중량부의 내화성 보호제의 속도에서, 합금 풀을 보유하는 포트로 공급하는 것을 추가로 포함하는 방법.
B15. 실시양태 B14에 있어서, 상기 내화성 보호제가 내화성 재료와 공통의 성분을 포함하고, 바람직하게는 여기서 상기 공통의 성분이 알루미나를 포함하는 방법.
B16. 실시양태 B1 내지 B15 중 어느 하나에 있어서, 상기 초기 충전물 및 전환기 공급물이, 미가공 및/또는 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금 전체 100중량부 당 약 5 내지 100중량부의 양으로 재사용된 전환기 슬래그를 추가로 포함하는 방법.
B17. 실시양태 B1 내지 B15 중 어느 하나에 있어서, 상기 전환기가
(1) 전환기의 포트 내에서 단계 (I)로부터의 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금의 충전물을 용융시켜서 합금 풀을 형성시켜 단계 (III)에서의 전환기 작업 주기를 시작하는 단계;
(2) 전환기 공급물을, 단계 (IV)에서의 합금 풀을 갖는 포트 내로 도입시키는 단계로서, 여기서 상기 전환기 공급물이 앞선 전환기 주기로부터의 재사용 슬래그를 선택적으로 추가로 포함할 수 있는 단계;
(3) 철을 산화철로 전환시키고 단계 (V)에서의 합금 풀 내 PGM을 강화시키기 위해 산소-함유 기체를 합금 풀 내로 주입하는 단계;
(4) 산화철을 포함하는 슬래그를 단계 (VI)에서의 합금 풀 위의 저-밀도 층에서 수집하는 단계;
(5) 단계 (2) 및 (3)을 종결하고 저-밀도 층을 탭핑하여 전환기로부터 슬래그를 회수하는 단계;
(6) 하나 이상의 비-최종 순서 및 최종 순서를 포함한 단계 (2), (3), (4), 및 (5)의 순서를 복수 회 반복하는 단계로서, 여기서 각각의 순서에서의 단계 (5)는 단계 (3) 및 (4)를 따르는 단계;
(7) 각각의 비-최종 순서의 단계 (6)에서 저-밀도 층을 탭핑하기 전에, 산소-함유 기체 주입을 종결한 후에 저-밀도 층 중에 비말동반된 합금을 합금 풀 내로 사실상 침전시키는 단계;
(8) 최종 순서의 단계 (6)에서 산소-함유 기체 주입의 종결 후에 저-밀도 층의 탭핑을 신속히 시작하는 단계로서, 여기서 상기 포트 내에서 합금 풀의 고형화가 회피되고 여기서 상기 합금이 저-밀도 층 중에 선택적으로 비말동반되는 단계; 및
(9) 전환기 주기의 마지막에, 합금 풀을 탭핑하여 PGM-강화된 합금을 회수하는 단계로서, 여기서 상기 포트 내에서 합금 풀의 고형화가 회피되는 단계를 포함하는 작업 주기를 갖는 방법.
B18. 실시양태 B1 내지 B16 중 어느 하나에 있어서,
(1) (바람직하게는 비-전환) 제1 로에서 촉매 물질을 제련하는 단계;
(2) 제1 로로부터 제1 로 슬래그 및 제1 수집기 합금을 회수하는 단계;
(3) 바람직하게는 야금용 코크스를 첨가하면서 (바람직하게는 비-전환) 제2 로에서 제1 로 슬래그를 제련하는 단계;
(4) 제2 로로부터 제2 로 슬래그 및 제2 수집기 합금을 회수하는 단계;
(5) 여기서 상기 제1 및 제2 수집기 합금이 단계 (I), 단계 (II), 및/또는 단계 (IV)에서 미가공 수집기 합금으로서 공급되는 단계; 및
(6) 단계 (d)에서 전환기로부터 회수된 슬래그의 적어도 일부를, 단계 (3)에서의 제1 로 슬래그와 함께 제련하기 위해 제2 로로 공급하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
B19. 실시양태 B1 내지 B17 중 어느 하나에 있어서,
(A) 포트를 내화재로 라이닝하고;
(B) 용융된 합금 풀을 내화재-라이닝된 포트 중에 보유시키고;
(C) 내화재 라이닝에 인접한 포트를 재킷화하고;
(D) 냉각제를 재킷을 통하여 순환시켜서, 내화재 라이닝과 열 전달되는 합금 풀로부터 열을 제거하는 것을 추가로 포함하는 방법.
B20. 실시양태 B1 내지 B18 중 어느 하나에 있어서, 상기 전환기가 회전식 전환기를 포함하고, 여기서 상기 회전식 전환기가
세로 축을 중심으로 회전시키기 위해 장착된 경사진 포트를 포함하는 포트;
용융된 합금 풀을 보유하기 위한 포트 내 내화재 라이닝;
전환기 공급물을 합금 풀을 갖는 포트 내로 도입시키는, 포트 상단에 있는 개구;
산소-함유 기체를 합금 풀 내로 주입하기 위한 랜스;
내화재 라이닝에 인접한, 포트에 대한 열 전달 재킷; 및
열 전달 매체를 재킷을 통하여 순환시켜서, 내화재 라이닝과 열 전달되는 합금 풀로부터 열을 제거하는 냉각제 시스템을 포함하고, 바람직하게는 여기서 상기 합금 풀이 내화재 라이닝과 직접적으로 접촉되는 방법.
슬래그가 재사용되는 전환기 방법
C1. 백금 족 금속 (PGM) 수집기 합금 전환 방법으로서,
(a) 전환기 공급물을, 용융된 합금 풀을 보유하는 전환기의 포트 내로 도입시키는 단계로서, 여기서 상기 전환기 공급물이
(i) 수집기 합금의 총 중량을 기준으로 0.5중량% 이상의 PGM, 40중량% 이상의 철, 0.5중량% 이상의 니켈, 3중량% 이하의 황, 및 3중량% 이하의 구리를 포함하는 100중량부의 수집기 합금; 및
(ii) 수집기 합금의 100중량부 당 약 5 내지 100중량부의 재사용된 전환기 슬래그를 포함하는 단계;
(b) 산소-함유 기체를 합금 풀 내로 주입하여 수집기 합금으로부터의 철을 산화철로 전환시키고 합금 풀 내 PGM을 강화시키는 단계로서, 여기서 상기 전환기 공급물의 도입 및 상기 산소 함유 기체의 주입이 적어도 부분적으로 동시에 일어나는 단계;
(c) 산화철을 포함하는 슬래그를 합금 풀 위의 저-밀도 층에서 수집하는 단계;
(d) 저-밀도 층을 탭핑하여 전환기로부터 슬래그를 회수하는 단계;
(e) 단계 (d)에서 회수된 슬래그를, 단계 (a)에서의 전환기 공급물로 재사용하기 위한 제1 슬래그 부분, 및 단계 (a)로 재사용되지 않는 제2 슬래그 부분으로 분리하는 단계; 및
(f) 합금 풀을 탭핑하여 PGM-강화된 합금을 회수하는 단계의 주기를 포함하는 방법.
C2. 실시양태 C1에 있어서, 상기 한 주기의 단계 (e)로부터의 재사용 슬래그 부분이, 후속 주기에서 단계 (a)에서 재사용된 전환기 슬래그로서 공급되는 방법.
C3. 실시양태 C1 또는 실시양태 C2에 있어서, 상기 전환기 공급물이 수집기 합금 100중량부 당 10 내지 50중량부의 양으로 재사용된 슬래그를 포함하는 방법.
C4. 실시양태 C1 내지 C3 중 어느 하나에 있어서, 바람직하게는 단일의 공급물 유닛으로부터, 단계 (a)에서 전환기 공급물 내 동시 도입을 위해 수집기 합금과 재사용 슬래그를 조합시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
C5. 실시양태 C1 내지 C4 중 어느 하나에 있어서, 상기 단계 (a)에서 재사용된 전환기 슬래그 및/또는 단계 (e)에서 제1 슬래그 부분이, 단계 (d)로부터 회수된 슬래그의 평균의 전체 PGM 함량보다 높은 PGM 함량 및/또는 약 2중량% 초과의 니켈 산화물 함량을 갖는 높은-등급의 슬래그를 포함하는 방법.
C6. 실시양태 C5에 있어서,
단계 (d)로부터 회수된 슬래그를 냉각시키고 고형화하고 세분하는 것을 추가로 포함하고;
여기서 상기 단계 (e)에서의 분리가 세분된 슬래그를 자기적 민감성 분획 및 비-자기적 민감성 분획으로 자기적으로 분리하는 것을 포함하고;
여기서 상기 재사용 슬래그 부분이 자기적 민감성 분획을 포함하고;
여기서 상기 재사용 슬래그 부분이 비-자기적 민감성 분획의 일부를 선택적으로 포함하는 방법.
C7. 실시양태 C6에 있어서,
(C.1) 단계 (a) 내지 (e) 전에, 포트 내에서 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금을 용융시켜서 합금 풀을 형성시킴에 의해 전환기 작업 주기를 시작하는 단계;
(2) 그 후, 단계 (e) 전에, 단계 (a), (b), (c), 및 (d)의 순서를 복수 회 반복하는 단계로서, 여기서 각각의 순서에서 단계 (d)는 단계 (b) 및 (c)를 따르는 단계로서,
여기서 단계 (e)로부터의 재사용 슬래그 부분이, 자기적 민감성과는 상관없이, 단계 (C.2) 순서의 마지막 단계 (d)에서 저-밀도 층의 최종 탭핑으로부터 회수된 슬래그를 포함하는 단계; 및
(C.3) 단계 (C.2) 순서의 마지막 단계 (d)에서 저-밀도 층을 최종 탭핑한 후에, 단계 (f)에서 합금 풀을 탭핑하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
C8. 실시양태 C6에 있어서,
(C.1) 단계 (a) 내지 (e) 전에, 포트 내에서 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금을 용융시켜 합금 풀을 형성시킴에 의해 전환기 작업 주기를 시작하는 단계;
(C.2) 그 후, 단계 (e) 전에, 단계 (a), (b), (c), 및 (d)의 순서를 복수 회 반복하는 단계로서, 여기서 각각의 순서에서 단계 (d)는 단계 (b) 및 (c)를 따르는 단계로서,
여기서 단계 (e)로부터의 재사용 슬래그 부분이 단계 (C.2) 순서의 마지막 단계 (d)에서 저-밀도 층의 최종 탭핑으로부터 회수된 슬래그의 비-자기적 민감성 분획의 전부 또는 일부를 포함하는 단계; 및
(C.3) 단계 (C.2) 순서의 마지막 단계 (d)에서 저-밀도 층을 최종 탭핑한 후에, 단계 (f)에서 합금 풀을 탭핑하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
C9. 실시양태 C8에 있어서,
(D.1) 단계 (C.2)에서의 최종 탭핑에 앞서 저-밀도 층을 탭핑하기 위해, 각각의 저-밀도 층(들)을 탭핑하기 전에 저-밀도 층 중에 비말동반된 합금을 합금 풀 내로 사실상 침전시키는 단계; 및
(D.2) 단계 (C.2)에서의 최종 탭핑을, 산소-함유 기체 주입을 멈추고 5분 이내에 시작하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
C10. 실시양태 C1 내지 C9 중 어느 하나에 있어서, 상기 단계 (b)에서의 산소-함유 기체 주입이, 적어도 1250℃, 바람직하게는 적어도 1450℃, 또는 1250℃ 내지 1800℃, 바람직하게는 1450℃ 내지 1700℃의, 합금 풀 내 온도를 유지하기에 충분한 속도에서 수행되는 방법.
C11. 실시양태 C1 내지 C10 중 어느 하나에 있어서, 상기 단계 (b)에서의 산소-함유 기체 주입이, 합금 풀이 이 합금 풀의 총 중량을 기준으로 약 10중량% 이하의 철, 바람직하게는 5중량% 이하의 철을 포함할 때까지 계속되는 방법.
C12. 실시양태 C1 내지 C11 중 어느 하나에 있어서, 상기 수집기 합금이
40 내지 80중량% 철;
1 내지 15중량% 니켈;
0.1중량% 이상의 황;
0.1 내지 3중량% 구리; 및
20중량% 이하의 규소, 바람직하게는 1 내지 20중량% 규소를 포함하는 방법.
C13. 실시양태 C12에 있어서, 상기 PGM-강화된 합금이
25중량% 이상의 PGM, 바람직하게는 25 내지 60중량% PGM;
25중량% 이상의 니켈, 바람직하게는 25 내지 70중량% 니켈; 및
바람직하게는 2중량% 이하의 규소, 2중량% 이하의 인, 10중량% 이하의 구리, 및 2중량% 이하의 황을 포함하는 방법.
C14. 실시양태 C1 내지 C13 중 어느 하나에 있어서, 상기 전환기 공급물이
(i) 100중량부의 수집기 합금; 및
(ii) 첨가된 플럭스 물질의 중량에 의해 10중량% 또는 그 초과의 실리카 및/또는 10중량% 또는 그 초과의 산화칼슘, 산화마그네슘, 또는 산화칼슘과 산화마그네슘의 조합을 포함하는 20중량부 미만의 첨가된 플럭스 물질 (실리카, 산화칼슘, 또는 산화마그네슘 함량과는 상관없이 바람직하게는 20중량부 미만 (더욱 바람직하게는 18중량부 미만, 및 훨씬 더 바람직하게는 15중량부 미만)의 임의의 첨가된 플럭스 물질)을 포함하는 방법.
C15. 실시양태 C1 내지 C14 중 어느 하나에 있어서,
포트를 내화성 재료로 라이닝하고;
내화성 보호제를, 전환기 공급물 내 수집기 합금 100중량부 당 20중량부 이하, 바람직하게는 수집기 합금 100중량부 당 18중량부 이하의 내화성 보호제의 속도에서, 그리고 더욱 바람직하게는 수집기 합금 100중량부 당 5 내지 15중량부의 내화성 보호제의 속도에서, 합금 풀을 보유하는 포트로 공급하는 단계를 추가로 포함하고, 바람직하게는 여기서 상기 내화성 보호제가 내화성 재료와 공통의 성분을 포함하며, 바람직하게는 상기 공통의 성분이 알루미나를 포함하는 방법.
C16. 실시양태 C1 내지 C15 중 어느 하나에 있어서, 미가공 상태로부터의 수집기 합금의 적어도 일부를 부분적으로 산화시키는 것을 추가로 포함하고, 여기서 상기 포트로의 전환기 공급물 중에 도입된 수집기 합금 100중량부 중에서, 상기 전환기 공급물이 적어도 20중량부의 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금을 포함하고, 바람직하게는 여기서 상기 부분적인 사전-산화가 미가공 수집기 합금의 입자를 산소-풍부 화염으로 통과시키는 것을 포함하고, 바람직하게는 여기서 상기 화염이 2000℃ 이상, 더욱 바람직하게는 2000℃ 내지 3500℃, 및 특히 2000℃ 내지 2800℃의 화염 온도를 나타내는 방법.
C17. 실시양태 C1 내지 C16 중 어느 하나에 있어서, 상기 전환기가
(1) 전환기의 포트 내에서 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금의 충전물을 용융시켜 합금 풀을 형성시켜서 전환기 작업 주기를 시작하는 단계;
(2) 전환기 공급물을, 단계 (a)에서 합금 풀을 갖는 포트 내로 도입시키는 단계로서, 여기서 상기 전환기 공급물이 앞선 전환기 주기로부터의 재사용 슬래그를 선택적으로 추가로 포함할 수 있는 단계;
(3) 철을 산화철로 전환시키고 단계 (b)에서의 합금 풀 내 PGM을 강화시키기 위해 산소-함유 기체를 합금 풀 내로 주입하는 단계;
(4) 산화철을 포함하는 슬래그를 단계 (c)에서의 합금 풀 위의 저-밀도 층에서 수집하는 단계;
(5) 단계 (2) 및 (3)을 종결하고 저-밀도 층을 탭핑하여 전환기로부터 슬래그를 회수하는 단계;
(6) 하나 이상의 비-최종 순서 및 최종 순서를 포함한 단계 (2), (3), (4), 및 (5)의 순서를 복수 회 반복하는 단계로서, 여기서 각각의 순서에서의 단계 (5)가 단계 (2) 및 (3)을 따르는 단계;
(7) 각각의 비-최종 순서의 단계 (6)에서 저-밀도 층을 탭핑하기 전에, 산소-함유 기체 주입을 종결한 후에 저-밀도 층 중에 비말동반된 합금을 합금 풀 내로 사실상 침전시키는 단계;
(8) 최종 순서의 단계 (6)에서 산소-함유 기체 주입의 종결 후에 저-밀도 층의 탭핑을 신속히 시작하는 단계로서, 여기서 상기 포트 내에서 합금 풀의 고형화가 회피되고 여기서 상기 합금이 저-밀도 층 중에 선택적으로 비말동반되는 단계; 및
(9) 전환기 주기의 마지막에, 합금 풀을 탭핑하여 PGM-강화된 합금을 회수하는 단계로서, 여기서 상기 포트 내에서의 합금 풀의 고형화가 회피되는 단계를 포함하는 작업 주기를 갖는 방법.
C18. 실시양태 C1 내지 C17 중 어느 하나에 있어서,
(1) (바람직하게는 비-전환) 제1 로에서 촉매 물질을 제련하는 단계;
(2) 제1 로로부터 제1 로 슬래그 및 제1 수집기 합금을 회수하는 단계;
(3) 바람직하게는 야금용 코크스를 첨가하면서 (바람직하게는 비-전환) 제2 로에서 제1 로 슬래그를 제련하는 단계;
(4) 제2 로로부터 제2 로 슬래그 및 제2 수집기 합금을 회수하는 단계;
(5) 여기서 단계 (a)에서의 전환기 공급물이 제1 및 제2 수집기 합금을 포함하는 단계;
(6) 단계 (e)로부터 생성된 슬러그의 적어도 일부를, 단계 (3)에서의 제1 로 슬래그와 함께 제련하기 위해 제2 로로 공급하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
C19. 실시양태 C1 내지 C18 중 어느 하나에 있어서,
(A) 포트를 내화재로 라이닝하고;
(B) 용융된 합금 풀을 내화재-라이닝된 포트 중에 보유시키고;
(C) 내화재 라이닝에 인접한 포트를 재킷화하고;
(D) 냉각제를 재킷을 통하여 순환시켜서, 내화재 라이닝과 열 전달되는 합금 풀로부터 열을 제거하는 것을 추가로 포함하는 방법.
C20. 실시양태 C1 내지 C19 중 어느 하나에 있어서, 상기 전환기가 회전식 전환기를 포함하고, 여기서 상기 회전식 전환기가
세로 축을 중심으로 회전시키기 위해 장착된 경사진 포트를 포함하는 포트;
용융된 합금 풀을 보유하기 위한 포트 내 내화재 라이닝;
전환기 공급물을 합금 풀을 갖는 포트 내로 도입시키는, 포트의 상단에 있는 개구;
산소-함유 기체를 합금 풀 내로 주입하기 위한 랜스;
내화재 라이닝에 인접한, 포트에 대한 열 전달 재킷; 및
열 전달 매체를 재킷을 통하여 순환시키고 내화재 라이닝과 열 전달되는 합금 풀로부터 열을 제거하는 냉각제 시스템을 포함하고, 바람직하게는 여기서 상기 합금 풀이 내화재 라이닝과 직접적으로 접촉되는 방법.
단계적(staged) 슬래그 탭핑이 행해지는 전환기 방법
D1. 백금 족 금속 (PGM) 수집기 합금 전환 방법으로서,
(I) 수집기 합금의 초기 충전물을 전환기의 포트 내에서 용융시켜 합금 풀을 형성시켜서 전환기 주기를 시작하는 단계;
(II) 전환기 공급물을, 합금 풀을 갖는 포트 내로 도입시키는 단계;
(III) 산소-함유 기체를 합금 풀 내로 주입하여 철을 산화철을 전환시키고 합금 풀 내 PGM을 강화시키는 단계로서, 여기서 상기 전환기 공급물의 도입 및 상기 산소 함유 기체의 주입이 적어도 부분적으로 동시에 일어나는 단계;
(IV) 산화철을 포함하는 슬래그를 합금 풀 위의 저-밀도 층에서 수집하는 단계;
(V) 단계 (II) 및 (III)을 종결하고 저-밀도 층을 탭핑하여 전환기로부터 슬래그를 회수하는 단계;
(VI) 하나 이상의 비-최종 순서 및 최종 순서를 포함하는 단계 (II), (III), (IV), 및 (V)의 순서를 복수 회 반복하는 단계로서, 여기서 각각의 순서에서의 단계 (V)가 단계 (III) 및 (IV)를 따르는 단계;
(VII) 각각의 비-최종 순서의 단계 (V)에서 저-밀도 층을 탭핑하기 전에, 산소-함유 기체 주입을 종결한 후에 저-밀도 층 중에 비말동반된 합금을 합금 풀 내로 사실상 침전시키는 단계;
(VIII) 최종 순서에서의 단계 (V)에서 산소-함유 기체 주입을 종결한 후에 저-밀도 층의 탭핑을 신속히 시작하는 단계로서, 여기서 상기 포트 내에서의 합금 풀의 고형화가 회피되는 단계; 및
(IX) 전환기 주기의 마지막에, 합금 풀을 탭핑하여 PGM-강화된 합금을 회수하는 단계로서, 여기서 상기 포트 내에서의 합금 풀의 고형화가 회피되는 단계를 포함하는 방법.
D2. 실시양태 D1에 있어서, 상기 단계 (VII)에서 산소-함유 기체 주입의 종결과 저-밀도 층 탭핑 시작 사이에서의 경과 시간이 5분 이상인 방법.
D3. 실시양태 D1 또는 실시양태 D2에 있어서, 상기 단계 (VII)에서 산소-함유 기체 주입의 종결과 저-밀도 층 탭핑 시작 사이에서의 경과 시간이 5분 이하인 방법.
D4. 실시양태 D1 내지 D3 중 어느 하나에 있어서, 상기 단계 (VIII)에서 탭핑된 저-밀도 층 중에 합금이 비말동반되는 것을 추가로 포함하는 방법.
D5. 실시양태 D1 내지 D4 중 어느 하나에 있어서,
(X) 단계 (V)로부터 회수된 슬래그를 냉각시키고 고형화하고 세분하는 단계; 및
(XI) 단계 (V)로부터 회수된 슬래그를, 후속 전환기 주기의 단계 (II)에서 전환기 공급물로 재사용하기 위한 슬래그 부분, 및 재사용되지 않는 슬래그 부분으로 분리하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
D6. 실시양태 D5에 있어서, 상기 단계 (II)에서의 전환기 공급물이 수집기 합금 100중량부 당 5 내지 100중량부, 바람직하게는 10 내지 50중량부의 양으로 재사용된 슬래그를 포함하는 방법.
D7. 실시양태 D5 또는 실시양태 D6에 있어서, 상기 단계 (II)로의 재사용 슬래그가, 단계 (V)로부터 회수된 슬래그의 평균의 전체 PGM 함량보다 높은 PGM 함량을 갖는 높은 등급의 슬래그를 포함하고, 바람직하게는 여기서 상기 높은 등급의 슬래그가 1000 ppm 초과의 PGM을 포함하며, 상기 재사용되지 않는 슬래그 부분은 1000 ppm 미만의 PGM을 포함하는 방법.
D8. 실시양태 D5 내지 D7 중 어느 하나에 있어서,
상기 단계 (XI)에서의 분리가, 세분된 슬래그를 자기적 민감성 분획 및 비-자기적 민감성 분획으로 자기적으로 분리하는 것을 포함하고;
여기서 상기 재사용 슬래그 부분은 자기적 민감성 분획을 포함하고;
여기서 상기 재사용 슬래그 부분은 비-자기적 민감성 분획의 일부를 선택적으로 추가로 포함하는 방법.
D9. 실시양태 D8에 있어서, 상기 재사용 슬래그 부분이, 최종 순서에서 단계 (VIII)로부터 회수된 슬래그로부터의 비-자기적 민감성 분획을 추가로 포함하는 방법.
D10. 실시양태 D5 내지 D9 중 어느 하나에 있어서, 상기 재사용 슬래그 부분이 자기적 민감성과는 상관없이 최종 순서에서 단계 (VIII)로부터 회수된 슬래그를 포함하는 방법.
D11. 실시양태 D1 내지 D10 중 어느 하나에 있어서, 상기 단계 (III)에서의 산소-함유 기체 주입이, 합금 풀이 이 합금 풀의 총 중량을 기준으로 약 10중량% 이하의 철, 바람직하게는 5중량% 이하의 철을 포함할 때까지 계속되는 방법.
D12. 실시양태 D1 내지 D11 중 어느 하나에 있어서, 상기 수집기 합금이 이 수집기 합금의 총 중량을 기준으로 0.5중량% 이상의 PGM, 40중량% 이상의 철, 0.5중량% 이상의 니켈, 3중량% 이하의 황, 및 3중량% 이하의 구리를 포함하고, 바람직하게는 여기서 상기 수집기 합금이
40 내지 80중량% 철;
1 내지 15중량% 니켈;
0.1중량% 이상의 황;
0.1 내지 3중량% 구리; 및/또는
20중량% 이하의 규소, 바람직하게는 1 내지 20중량%의 규소를 포함하는 방법.
D13. 실시양태 D12에 있어서, 상기 PGM-강화된 합금이
25중량% 이상의 PGM, 바람직하게는 25 내지 60중량% PGM;
25중량% 이상의 니켈, 바람직하게는 25 내지 70중량% 니켈;
10중량% 이하의 철, 바람직하게는 5중량% 이하의 철; 및
바람직하게는 2중량% 이하의 규소, 2중량% 이하의 인, 10중량% 이하의 구리, 및 2중량% 이하의 황을 포함하는 방법.
D14. 실시양태 D1 내지 D13 중 어느 하나에 있어서, 상기 전환기 공급물이
(i) 100중량부의 전체 수집기 합금; 및
(ii) 첨가된 플럭스 물질의 중량에 의해 10중량% 또는 그 초과의 실리카 및/또는 10중량% 또는 그 초과의 산화칼슘, 산화마그네슘, 또는 산화칼슘과 산화마그네슘의 조합을 포함하는 20중량부 미만의 첨가된 플럭스 물질 (실리카, 산화칼슘, 또는 산화마그네슘 함량과는 상관없이 바람직하게는 20중량부 미만 (더욱 바람직하게는 18중량부 미만, 및 훨씬 더 바람직하게는 15중량부 미만)의 임의의 첨가된 플럭스 물질)을 포함하는 방법.
D15. 실시양태 D1 내지 D14 중 어느 하나에 있어서,
포트를 내화성 재료로 라이닝하고;
내화성 보호제를, 전환기 공급물 내 미가공 수집기 합금 및 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금 전체 100중량부 당 20중량부 이하, 바람직하게는 미가공 수집기 합금 및 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금 전체 100중량부 당 18중량부 이하의 내화성 보호제의 속도에서, 그리고 더욱 바람직하게는 미가공 수집기 합금 및 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금 전체 100중량부 당 5 내지 15중량부의 내화성 보호제의 속도에서, 합금 풀을 보유하는 포트로 공급하는 것을 추가로 포함하고, 바람직하게는 여기서 상기 내화성 보호제가 내화성 재료와 공통의 성분을 포함하며, 바람직하게는 여기서 상기 공통의 성분이 알루미나를 포함하는 방법.
D16. 실시양태 D1 내지 D15 중 어느 하나에 있어서, 미가공 상태로부터의 수집기 합금의 적어도 일부를 부분적으로 사전 산화시키는 것을 추가로 포함하고, 여기서 상기 초기 충전물, 전환기 공급물, 또는 이 둘 모두가 부분적으로 사전-산화된 수집장치 합금을 포함하고, 바람직하게는 여기서 상기 부분적인 사전-산화가 미가공 수집기 합금의 입자를 산소-풍부 화염으로 통과시키는 것을 포함하고, 바람직하게는 여기서 상기 화염이 2000℃ 이상, 더욱 바람직하게는 2000℃ 내지 3500℃, 및 특히 2000℃ 내지 2800℃의 화염 온도를 나타내는 방법.
D17. 실시양태 D16에 있어서, 상기 초기 충전물 및/또는 전환기 공급물이, 각각 이 초기 충전물 및/또는 전환기 공급물 내 미가공 수집기 합금 및 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금 전체 100중량부 당 20 내지 100중량부의 양으로 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금을, 그리고 0 내지 80중량부의 양으로 미가공 수집기 합금을 포함하는 방법.
D18. 실시양태 D1 내지 D17 중 어느 하나에 있어서,
(1) (바람직하게는 비-전환) 제1 로에서 촉매 물질을 제련하는 단계;
(2) 제1 로로부터 제1 로 슬래그 및 제1 수집기 합금을 회수하는 단계;
(3) 바람직하게는 야금용 코크스를 첨가하면서 (바람직하게는 비-전환) 제2 로에서 제1 로 슬래그를 제련하는 단계;
(4) 제2 로로부터 제2 로 슬래그 및 제2 수집기 합금을 회수하는 단계;
(5) 여기서 상기 초기 충전물 및/또는 전환기 공급물이 제1 및 제2 수집기 합금을 포함하는 단계;
(6) 단계 (d)에서 전환기로부터 회수된 슬러그의 적어도 일부를, 단계 (3)에서의 제1 로 슬래그와 함께 제련하기 위해 제2 로로 공급하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
D19. 실시양태 D1 내지 D18 중 어느 하나에 있어서,
(A) 포트를 내화재로 라이닝하고;
(B) 용융된 합금 풀을 내화재-라이닝된 포트 중에 보유시키고;
(C) 내화재 라이닝에 인접한 포트를 재킷화하고;
(D) 냉각제를 재킷을 통하여 순환시켜서, 내화재 라이닝과 열 전달되는 합금 풀로부터 열을 제거하는 것을 추가로 포함하고, 바람직하게는 여기서 상기 합금 풀이 내화재 라이닝과 직접적으로 접촉되는 방법.
D20. 실시양태 D1 내지 D19 중 어느 하나에 있어서, 상기 전환기가 회전식 전환기를 포함하고, 여기서 상기 회전식 전환기가
세로 축을 중심으로 회전시키기 위해 장착된 경사진 포트를 포함하는 포트;
용융된 합금 풀을 보유하기 위한 포트 내 내화재 라이닝;
전환기 공급물을 합금 풀을 갖는 포트 내로 도입시키는, 포트의 상단에 있는 개구;
산소-함유 기체를 합금 풀 내로 주입하기 위한 랜스;
내화재 라이닝에 인접한, 포트에 대한 열 전달 재킷; 및
열 전달 매체를 재킷을 통하여 순환시키고 내화재 라이닝과 열 전달되는 합금 풀로부터 열을 제거하는 냉각제 시스템을 포함하고, 바람직하게는 여기서 상기 합금 풀이 내화재 라이닝과 직접적으로 접촉되는 방법.
PGM 회수 및 강화를 위한 통합된 전환기 방법
E1. PGM 회수 및 강화 방법으로서,
(1) (바람직하게는 비-전환) 제1 로에서 촉매 물질을 제련하는 단계;
(2) 제1 로로부터 제1 로 슬래그 및 제1 수집기 합금을 회수하는 단계;
(3) (바람직하게는 비-전환) 제2 로에서 제1 로 슬래그를 제련하는 단계;
(4) 제2 로로부터 제2 로 슬래그 및 제2 수집기 합금을 회수하는 단계;
(5) 제1 및 제2 수집기 합금을 전환기에서 전환시켜 PGM 강화된 합금 및 전환기 슬래그를 회수하는 단계;
(6) 단계 (5)에서 전환기로부터 회수된 전환기 슬래그를 제1 및 제2 전환기 슬래그 부분으로 분리하는 단계; 및
(7) 제1 전환기 슬래그 부분을, 단계 (3)에서 제1 로 슬래그와 함께 제련하기 위해 제2 로로 공급하는 단계를 포함하는 회수 및 강화 방법.
E2. 실시양태 E1에 있어서, 제2 전환기 슬래그 부분을, 제1 및 제2 수집기 합금 전체 100중량부 당 약 5 내지 100중량부의 제2 전환기 슬래그 부분의 양으로 전환기로의 공급물로 공급하는 것을 추가로 포함하는 회수 및 강화 방법.
E3. 실시양태 E2에 있어서, 상기 제2 전환기 슬래그 부분이 제1 전환기 슬래그 부분보다 높은 PGM 함량을 갖는 높은 등급의 슬래그를 포함하며, 바람직하게는 여기서 상기 제2 전환기 슬래그 부분이 1000 ppm 또는 그 초과의 PGM을 포함하는 회수 및 강화 방법.
E4. 실시양태 E3에 있어서,
단계 (5)로부터 회수된 전환기 슬래그를 냉각시키고 고형화하고 세분하는 것을 추가로 포함하고,
여기서 상기 단계 (6)에서의 분리가 세분된 슬래그를 자기적 민감성 분획 및 비-자기적 민감성 분획으로 자기적으로 분리하는 것을 포함하고;
여기서 상기 제2 전환기 슬래그 부분은 자기적 민감성 분획을 포함하고;
여기서 상기 제2 전환기 슬래그 부분은 비-자기적 민감성 분획의 일부를 선택적으로 포함하는 회수 및 강화 방법.
E5. 실시양태 E4에 있어서, 상기 단계 (5)에서의 전환이
(a) 전환기의 포트 내에서 선택적으로 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금을 용융시켜서 포트 중에 보유된 합금 풀을 형성시킴에 의해 전환기 작업 주기를 시작하고;
(b) 전환기 공급물을 포트 내로 도입시키고;
(c) 산소-함유 기체를 합금 풀 내로 주입하여 수집기 합금으로부터의 철을 산화철로 전환시키고 합금 풀 내 PGM을 강화시키는데, 여기서 상기 전환기 공급물의 도입 및 상기 산소 함유 기체 주입이 적어도 부분적으로 동시에 일어나고;
(d) 산화철을 포함하는 슬래그를 합금 풀 위의 저-밀도 층에 수집하고;
(e) 상기 전환기 공급물 도입 및 산소 함유 기체 주입을 멈추고, 저-밀도 층을 탭핑하여 전환기로부터 슬래그를 회수하고;
(f) 단계 (b), (c) 및 (e)의 순서를 복수 회 반복하는데, 여기서 각각의 순서에서의 단계 (e)는 단계 (b) 및 (c)를 따르고, 여기서 단계 (6)으로부터의 제2 전환기 슬래그 부분이, 자기적 민감성과는 상관없이, 순서의 마지막 단계 (e)에서 저-밀도 층의 최종 탭핑으로부터 회수된 전환기 슬래그를 포함하며;
(g) 단계 (f) 순서의 마지막 단계 (e)에서 저-밀도 층을 최종적으로 탭핑한 후에, 합금 풀을 탭핑하는 것을 포함하는 회수 및 강화 방법.
E6. 실시양태 E5에 있어서, 상기 단계 (6)으로부터의 제2 전환기 슬래그 부분이, 단계 (f) 순서의 마지막 단계 (e)에서 저-밀도 층의 최종 탭핑으로부터 회수된 슬래그의 비-자기적 민감성 분획의 전부 또는 일부를 포함하는 회수 및 강화 방법.
E7. 실시양태 E5에 있어서,
(D.1) 단계 (f)에서의 비-최종 순서(들)에서, 각각의 저-밀도 층(들)을 탭핑하기 전에 저-밀도 층 중에 비말동반된 합금을 합금 풀 내로 사실상 침전시키는 단계; 및
(D.2) 단계 (f)에서의 최종 순서에서, 산소-함유 기체 주입을 멈추고 5분 이내에 단계 (e)에서 최종 탭핑을 시작하는 단계를 추가로 포함하는 회수 및 강화 방법.
E8. 실시양태 E2에 있어서, 상기 제1 전환기 슬래그 부분이 1000 ppm 미만의 PGM을 포함하고, 상기 제2 전환기 슬래그 부분이 1000 ppm 초과의 PGM을 포함하는 회수 및 강화 방법.
E9. 실시양태 E1 내지 E8 중 어느 하나에 있어서, 상기 전환기의 포트가 내화성 재료로 라이닝되고, 상기 단계 (2)로부터의 제1 로 슬래그의 일부를 내화성 보호제로서 포트로 공급하는 것을 추가로 포함하는 회수 및 강화 방법.
E10. 실시양태 E9에 있어서, 상기 내화성 보호제가, 전환기로 공급된 제1 및 제2 수집기 합금 전체 100중량부 당 20중량부 이하의 제1 로 슬래그, 바람직하게는 전환기로 공급된 제1 및 제2 수집기 합금 전체 100중량부 당 18중량부의 제1 로 슬래그, 더욱 바람직하게는 전환기로 공급된 제1 및 제2 수집기 합금 전체 100중량부 당 5 내지 15중량부의 제1 로 슬래그를 포함하는 회수 및 강화 방법.
E11. 실시양태 E1 내지 E10 중 어느 하나에 있어서, 상기 단계 (5)에서의 전환이, 전환기의 포트 내 합금 풀이 이 합금 풀의 총 중량을 기준으로 약 10중량% 이하의 철, 바람직하게는 5중량% 이하의 철을 포함할 때까지 계속되는 회수 및 강화 방법.
E12. 실시양태 E11에 있어서, 상기 전환기로 공급된 제1 및 제2 수집기 합금이
0.5 내지 12중량% PGM;
40중량% 이상의 철, 바람직하게는 40 내지 80중량% 철;
0.5중량% 이상의 니켈, 바람직하게는 1 내지 15중량% 니켈;
3중량% 이하의 황, 바람직하게는 0.1중량% 이상의 황;
3중량% 이하의 구리, 바람직하게는 0.1 내지 3중량% 구리; 및
바람직하게는 20중량% 이하의 규소, 더욱 바람직하게는 1 내지 20중량% 규소를 포함하는 회수 및 강화 방법.
E13. 실시양태 E12에 있어서, 상기 단계 (5)로부터 회수된 PGM-강화된 합금이
25중량% 이상의 PGM, 바람직하게는 25 내지 60중량% PGM;
25중량% 이상의 니켈, 바람직하게는 25 내지 70중량% 니켈; 및
바람직하게는 2중량% 이하의 규소, 5중량% 이하의 인, 10중량% 이하의 구리, 및 2중량% 이하의 황을 포함하는 회수 및 강화 방법.
E14. 실시양태 E1 내지 E13 중 어느 하나에 있어서, 상기 전환기로의 공급물이
(i) 100중량부의, 제1 및 제2 수집기 합금 전체; 및
(ii) 첨가된 플럭스 물질의 중량에 의해 10중량% 또는 그 초과의 실리카 및/또는 10중량% 또는 그 초과의 산화칼슘, 산화마그네슘, 또는 산화칼슘과 산화마그네슘의 조합을 포함하는 20중량부 미만의 첨가된 플럭스 물질 (실리카, 산화칼슘, 또는 산화마그네슘 함량과는 상관없이 바람직하게는 20중량부 미만 (더욱 바람직하게는 18중량부 미만, 및 훨씬 더 바람직하게는 15중량부 미만)의 임의의 첨가된 플럭스 물질)을 포함하는 회수 및 강화 방법.
E15. 실시양태 E1 내지 E14 중 어느 하나에 있어서, 미가공 상태로부터의 제1 및/또는 제2 수집기 합금의 적어도 일부를 부분적으로 사전-산화시키는 것을 추가로 포함하고, 여기서 상기 전환기로의 공급물이 전체 전환기 공급물 100중량부 당 적어도 20중량부의 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금을 포함하는 회수 및 강화 방법.
E16. 실시양태 E15에 있어서, 상기 부분적인 사전-산화가, 수집기 합금의 입자를 산소-풍부 화염으로 통과시키는 것을 포함하는 회수 및 강화 방법.
E17. 실시양태 E16에 있어서, 상기 화염이 2000℃ 이상, 바람직하게는 2000℃ 내지 3500℃, 및 더욱 바람직하게는 2000℃ 내지 2800℃의 화염 온도를 나타내는 회수 및 강화 방법.
E18. 실시양태 E1 내지 E17 중 어느 하나에 있어서,
(A) 전환기의 포트를 내화재로 라이닝하고;
(B) 내화재-라이닝된 포트 중에 용융된 합금 풀을 보유시키고;
(C) 내화재 라이닝에 인접한 포트를 재킷화하고;
(D) 냉각제를 재킷을 통하여 순환시켜서, 내화재 라이닝과 열 전달되는 합금 풀로부터 열을 제거하는 것을 추가로 포함하는 회수 및 강화 방법.
E19. 실시양태 E1 내지 E13 중 어느 하나에 있어서, 상기 전환기가 회전식 전환기를 포함하고, 여기서 상기 회전식 전환기가
세로 축을 중심으로 회전시키기 위해 장착된 경사진 포트;
용융된 합금 풀을 보유하기 위한 포트 내 내화재 라이닝;
전환기 공급물을 합금 풀을 갖는 포트 내로 도입시키는, 포트의 상단에 있는 개구;
산소-함유 기체를 합금 풀 내로 주입하기 위한 랜스;
내화재 라이닝에 인접한, 포트에 대한 열 전달 재킷; 및
열 전달 매체를 재킷을 통하여 순환시키고 내화재 라이닝과 열 전달되는 합금 풀로부터 열을 제거하는 냉각제 시스템을 포함하는 회수 및 강화 방법.
E20. PGM 회수 및 강화 방법으로서,
(1) (바람직하게는 비-전환) 제1 로에서 촉매 물질을 제련하는 단계;
(2) 제1 로로부터 제1 로 슬래그 및 제1 수집기 합금을 회수하는 단계;
(3) (바람직하게는 비-전환) 제2 로에서 제1 로 슬래그를 제련하는 단계;
(4) 제2 로로부터 제2 로 슬래그 및 제2 수집기 합금을 회수하는 단계;
(5) 제1 및 제2 수집기 합금을 전환기에서 전환시켜 PGM 강화 합금 및 슬래그를 회수하는 단계로서, 여기서 상기 전환이
(a) 전환기의 포트 내에서 (바람직하게는 부분적으로 사전-산화된) 수집기 합금을 용융시켜서 포트 중에 보유된 합금 풀을 형성시킴에 의해 전환기 작업 주기를 시작하고;
(b) 전환기 공급물을 합금 풀을 보유하는 포트 내로 도입시키고;
(c) 산소-함유 기체를 합금 풀 내로 주입하여 철을 산화철로 전환시키고 합금 풀 내 PGM을 강화시키는데, 여기서 상기 전환기 공급물의 도입 및 상기 산소 함유 기체 주입이 적어도 부분적으로 동시에 일어나며;
(d) 산화철을 포함하는 슬래그를 합금 풀 위의 저-밀도 층에서 수집하고;
(e) 상기 전환기 공급물 도입 및 산소 함유 기체 주입을 멈추고, 저-밀도 층을 탭핑하여 전환기로부터 슬래그를 회수하고;
(f) 단계 (b), (c) 및 (e)의 순서를 복수 회 반복하는데, 여기서 각각의 순서에서의 단계 (e)가 단계 (b) 및 (c)를 따르며;
(g) 단계 (f)에서의 비-최종 순서(들)에서, 각각의 저-밀도 층(들)을 탭핑하기 전에 저-밀도 층 중에 비말동반된 합금을 합금 풀 내로 사실상 침전시키고;
(h) 단계 (f)에서의 비-최종 순서에서, 산소 함유 기체 주입을 멈추고 5분 이내에 단계 (e)에서 최종 탭핑을 시작하고;
(i) 단계 (f)의 순서의 마지막 단계 (e)에서 저-밀도 층을 최종적으로 탭핑한 후에, 합금 풀을 탭핑하는 것을 포함하는 단계;
(6) 단계 (5)에서 전환기로부터 회수된 전환기 슬래그를 제1 및 제2 전환기 슬래그 부분으로 분리하는 단계로서, 여기서 상기 제2 전환기 슬래그 부분이 제1 전환기 슬래그 부분보다 높은 평균 PGM 함량을 포함하고, 여기서 상기 분리가
(A) 단계 (5)로부터 회수된 전환기 슬래그를 냉각시키고 고형화하고 세분하고;
(B) 상기 세분된 슬래그를 자기적 민감성 분획 및 비-자기적 민감성 분획으로 자기적으로 분리하고;
(C) 여기서 상기 제2 전환기 슬래그 부분이 자기적 민감성 분획, 및 최종 슬래그 탭핑으로부터 얻어진 비-자기적 민감성 분획의 적어도 일부를 포함하고;
(D) 여기서 상기 제1 전환기 슬래그 부분이 비-자기적 민감성 분획의 적어도 일부를 포함하는 단계;
(7) 제1 전환기 슬래그 부분을, 단계 (3)에서의 제1 로 슬래그와 함께 제련하기 위해 제2 로로 공급하는 단계;
(8) 제2 전환기 슬래그 부분을, 제1 및 제2 수집기 합금을 갖는 전환기로 공급하는 단계; 및
(9) 단계 (2)로부터의 제1 로 슬래그의 일부를, 합금 풀을 보유하는 포트로 공급하는 단계를 포함하는 회수 및 강화 방법.
재킷형 PGM 강화 전환기
F1. 회전식 전환기로서,
세로 축을 중심으로 회전시키기 위해 장착된 경사진 전환기 포트;
용융된 합금 풀을 보유하기 위한 포트 내 내화재 라이닝;
전환기 공급물을 합금 풀을 갖는 포트 내로 도입시키는, 포트의 상단에 있는 개구;
산소-함유 기체를 합금 풀 내로 주입하기 위한 랜스;
내화재 라이닝에 인접한, 포트에 대한 열 전달 재킷; 및
열 전달 매체를 재킷을 통하여 순환시켜서, 내화재 라이닝과 열 전달되는 합금 풀로부터 열을 제거하는 냉각제 시스템을 포함하는 전환기.
F2. 실시양태 F1에 있어서, 포트로부터 슬래그 및 합금을 회수하는 탭을 추가로 포함하는 회전식 전환기.
F3. 실시양태 F1 또는 실시양태 F2에 있어서, 합금 풀 내 온도를 1250℃ 내지 1800℃에서 유지하기 위해 냉각제 공급 및 산소-함유 기체 주입을 조정하는 제어 시스템을 추가로 포함하는 회전식 전환기.
F4. 실시양태 F3에 있어서, 상기 제어 시스템이 1450℃ 또는 그 초과, 바람직하게는 1450℃ 내지 1700℃의 온도를 유지하는 회전식 전환기.
F5. 실시양태 F3 또는 실시양태 F4에 있어서, 상기 냉각제가 수성인, 예를 들면, 물 또는 물 및 글리콜인 회전식 전환기.
F6. 실시양태 F1 내지 F5 중 어느 하나에 있어서,
샤프트(shaft), 및 포트의 회전을 구동하는 모터; 및
상기 샤프트를 통하여 재킷으로 그리고 재킷으로부터 열 전달 매체를 공급하고 반송하는 회전식 커플링을 추가로 포함하는 회전식 전환기.
F7. 실시양태 F1 내지 F6 중 어느 하나에 있어서, 온도 감지 정보를 포함하는 신호를 수신기로 전송하는 하나 이상의 송신기와 통신하는, 내화재 라이닝 중에 장착된 방사상으로 이격된 온도 센서를 추가로 포함하는 회전식 전환기.
F8. 실시양태 F7에 있어서, 상기 온도 센서가 포트의 금속 벽에 인접하여 장착되는 회전식 전환기.
F9. 실시양태 F7 또는 실시양태 F8에 있어서, 상기 하나 이상의 송신기가 포트 위에 외부적으로 장착되고 상기 신호를 수신기로 무선으로 전송하는 회전식 전환기.
F10. 실시양태 F1 내지 F9 중 어느 하나에 있어서, 상기 포트 내 개구에 인접한 흄 후드를 추가로 포함하는 회전식 전환기.
F11. 실시양태 F1 내지 F10 중 어느 하나에 있어서, 상기 포트의 개구에 인접한 물 냉각된 내열판을 추가로 포함하는 회전식 전환기.
F12. 실시양태 F1 내지 F11 중 어느 하나에 있어서, 상기 포트를 가열하는 버너를 추가로 포함하는 회전식 전환기.
F13. 실시양태 F12에 있어서, 상기 버너가 물 냉각된 옥시-연료 버너인 회전식 전환기.
F14. 실시양태 F12 또는 실시양태 F13에 있어서, 상기 버너가 전환기 공급물을 버너의 화염 내로 도입시키는 슈트(chute)를 포함하는 회전식 전환기.
F15. 실시양태 F1 내지 F14 중 어느 하나에 있어서, 상기 내화재 라이닝이 알루미나 기반의 래밍 내화재를 포함하는 회전식 전환기.
F16. 실시양태 F1 내지 F15 중 어느 하나에 있어서, 상기 개구를 통하여 포트 내로 전환기 공급물을 공급하는 공급물(feed) 시스템을 추가로 포함하는 회전식 전환기.
F17. 실시양태 F16에 있어서, 상기 공급물 시스템이 호퍼 및 진동형 공급장치(feeder)를 포함하는 회전식 전환기.
F18. 실시양태 F16 또는 실시양태 F17에 있어서, 상기 공급물 시스템 내 전환기 공급물의 충전물을 추가로 포함하는 회전식 전환기.
F19. 실시양태 F18에 있어서, 상기 전환기 공급물이, 수집기 합금의 총 중량을 기준으로 0.5중량% 이상의 PGM, 40중량% 이상의 철, 0.5중량% 이상의 니켈, 3중량% 이하의 황, 및 3중량% 이하의 구리를 포함하는 수집기 합금을 포함하는 회전식 전환기.
F20. 실시양태 F19에 있어서, 상기 전환기 공급물이, 재사용된 전환기 슬래그, 내화재 라이닝과 공통의 성분을 포함하는 내화성 보호제, 또는 이것들의 조합을 추가로 포함하는 회전식 전환기.
F21. 전환 방법으로서,
(a) 회전식 전환기의 포트를 내화재로 라이닝하고;
(b) (바람직하게는 니켈을 포함하는) 용융된 합금 풀을 상기 포트 중에 보유시키고;
(c) 전환기 공급물을 합금 풀을 갖는 포트 내로 도입시키는데, 여기서 상기 전환기 공급물이 철을 포함하는 (수집기 합금의 총 중량을 기준으로 바람직하게는 0.5중량% 이상의 PGM, 40중량% 이상의 철, 0.5중량% 이상의 니켈, 3중량% 이하의 황, 및 3중량% 이하의 구리를 포함하는) PGM 수집기 합금을 포함하고;
(d) 산소-함유 기체를 합금 풀 내로 주입하여, 합금 풀 내 온도를 1250℃ 내지 1800℃ (바람직하게는 적어도 1450℃)에서 유지하고 수집기 합금으로부터의 철을 산화철로 전환시키고 합금 풀 내 PGM을 강화시키고 (바람직하게는 여기서 상기 전환기 공급물의 도입 및 상기 산소 함유 기체의 주입이 적어도 부분적으로 동시에 일어나며);
(e) 내화재 라이닝에 인접한 포트를 재킷화하고;
(f) 냉각제를 재킷을 통하여 순환시켜서, 내화재 라이닝과 열 전달되는 합금 풀로부터 열을 제거하고;
(g) 산화철을 포함하는 슬래그를 합금 풀 위의 저-밀도 층에서 수집하고;
(h) 저-밀도 층을 탭핑하여 전환기로부터 슬래그를 회수하고;
(i) 합금 풀을 탭핑하여 PGM-강화된 합금을 회수하는 것을 포함하는 방법.
F22. 실시양태 F21에 있어서, 내화재 라이닝의 온도를 모니터하는 것을 추가로 포함하는 방법.
F23. 실시양태 F22에 있어서, 내화재 라이닝 내 온도를 이 내화재 라이닝 내에 놓이는 하나 이상의 센서로 감지하고, 상기 하나 이상의 센서로부터의 온도 감지 정보를 하나 이상의 송신기로 전달하고, 상기 하나 이상의 송신기로부터의 온도 감지 정보를 포함하는 신호를 수신기로 전송하는 것을 추가로 포함하는 방법.
F24. 실시양태 F23에 있어서, 상기 하나 이상의 송신기가 포트 위에 외부적으로 장착되고 상기 신호를 수신기로 무선으로 전송하는 방법.
F25. 실시양태 F21 내지 F24 중 어느 하나에 있어서, 포트를 회전시키고 냉각제를 회전식 커플링을 통하여 재킷으로부터 그리고 이 재킷으로 공급하고 반송하는 것을 추가로 포함하는 방법.
F26. 실시양태 F21 내지 F25 중 어느 하나에 있어서, 단계 (h)에서 회수된 전환기 슬래그를 단계 (c)에서의 전환기 공급물로 재사용하는 것을 추가로 포함하는 방법.
F27. 전환 방법으로서,
용융된 합금 풀을, 실시양태 F1 내지 F20 중 어느 하나의 회전식 전환기의 포트 중에 보유시키고;
전환기 공급물을 포트의 상단에 있는 개구를 통하여 합금 풀 내로 도입시키고;
용융된 합금 풀을 보유하기 위한 포트 내 내화재 라이닝;
산소-함유 기체를 랜스를 통하여 합금 풀 내로 주입하고;
열 전달 매체를 재킷을 통하여 순환시켜서, 내화재 라이닝과 열 전달되는 합금 풀로부터 열을 제거하고;
포트로부터 슬래그 및 합금을 회수하는 것을 포함하는 방법.
F28. 실시양태 F27에 있어서, 합금 풀 내 온도를 1250℃ 내지 1800℃, 바람직하게는 1450℃ 내지 1700℃에서 유지하도록 열 전달 매체 순환 및 산소-함유 기체 주입을 조정하는 것을 추가로 포함하는 방법.
F29. 실시양태 F27 또는 실시양태 F28에 있어서,
샤프트, 및 포트의 회전을 구동시키는 모터를 사용하고;
열 전달 매체를 회전식 커플링을 통하여 샤프트를 통하여 재킷으로 공급하고, 재킷으로부터의 열 전달 매체를 샤프트를 통하여 반송하는 것을 추가로 포함하는 방법.
F30. 실시양태 F27 내지 F29 중 어느 하나에 있어서, 하나 이상의 송신기와 통신하는, 내화재 라이닝 내 방사상으로 이격된 온도 센서를 장착하고, 상기 하나 이상의 송신기로부터의 온도 감지 정보를 포함하는 신호를 수신기로 전송하는 것을 추가로 포함하는 방법.
F31. 실시양태 F30에 있어서, 상기 온도 센서가 포트의 금속 벽에 인접하여 장착되는 방법.
F32. 실시양태 F30 또는 실시양태 F31에 있어서, 상기 하나 이상의 송신기가 포트 위에 외부적으로 장착되고 상기 신호를 수신기로 무선으로 전송하는 방법.
F33. 실시양태 F27 내지 F32 중 어느 하나에 있어서, 상기 포트 내 개구에 인접하여 흄 후드 및 물 냉각된 내열판을 배치하는 것을 추가로 포함하는 방법.
F34. 실시양태 F27 내지 F33 중 어느 하나에 있어서, 상기 포트를 버너로 가열하는 것을 추가로 포함하고, 바람직하게는 여기서 상기 버너가 물 냉각된 옥시-연료 버너인 방법.
F35. 실시양태 F34에 있어서, 전환기 공급물을 슈트를 통하여 버너의 화염 내로 도입시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
F36. 실시양태 F27 내지 F35 중 어느 하나에 있어서, 상기 내화재 라이닝이 알루미나 기반의 래밍 내화재를 포함하는 방법.
F37. 실시양태 F27 내지 F36 중 어느 하나에 있어서, 바람직하게는 호퍼 및 진동형 공급장치를 포함하는 공급물 시스템으로부터의 전환기 공급물을, 개구를 통하여 포트 내로 공급하는 것을 추가로 포함하는 방법.
F38. 실시양태 F37에 있어서, 전환기 공급물의 충전물을 공급물 시스템 내에 로딩하는 것을 추가로 포함하는 방법.
F39. 실시양태 F38에 있어서, 상기 전환기 공급물이, 수집기 합금의 총 중량을 기준으로 0.5중량% 이상의 PGM, 40중량% 이상의 철, 0.5중량% 이상의 니켈, 3중량% 이하의 황, 및 3중량% 이하의 구리를 포함하는 수집기 합금을 포함하는 방법.
F40. 실시양태 F39에 있어서, 상기 전환기 공급물이 재사용된 전환기 슬래그, 바람직하게는 1000 ppm wt 이상의 PGM을 포함하는 높은 등급의 슬래그를 추가로 포함하는 방법.
실시예
다음의 실시예에서는, 도 8에 따른 방법(200)이 사용되었다. 촉매 물질(202)을 180 V의 2차 전압 및 2700 A의 2차 전류를 사용하여 907 kg/h (1 tph)의 공칭 용량, 1.2 MVA 정격 변압기를 갖는 전기 아크 로(204)에서 제련하였다. 주로 알루미노실리케이트를 포함하는 슬래그(205)를 로(204)로부터 회수하고, 제립기(206)에서 수 중에서 제립시키고, 회전식 가마(208)에서 건조하고, 자루 채움 스테이션(210)에서 재포장하였다. PGM 수집기 합금(211)을 금형(212) 내로 주조하고, 고형화하고, 분쇄기(214)에서 -4 메쉬 (-3/16 in.)로 분쇄하였다.
제1 로(204)로부터의 건조된 슬래그(210)를, 180 V의 2차 전압 및 2700 A의 2차 전류를 사용하여 907 kg/h (1 tph)의 공칭 용량, 1.2 MVA 정격 변압기를 갖는 제2의, 마무리 전기 아크 로(218)에서 제련하였다. 로(218)로부터 회수된 슬래그(219)를 제립기(220)에서 제립하고, 예를 들면, 골재로서의 적절한 사용을 위해 회수된 단계(222)에 재사용하였다. 제2 로(218)로부터의 PGM 수집기 합금(223)을 금형(224) 내로 주조하고, 고형화하고, 분쇄기(214)에서 -1.9 cm (3/4 in.)로 분쇄하였다.
부분적으로 사전-산화된 PGM 수집기 합금(184)의 충전물을 실시예에서 설명된 수집기 합금(211 및/또는 223)으로부터 제조하였다. 사전-산화된 합금(184)을 알루미나-기반의 래밍 내화재로 라이닝된 물-냉각된 TBRC(227)의 포트(232) 내에 놓고, 기체 버너(228)를 사용하여 적어도 1450℃의 온도로 용융시켰다. 사전-산화된 합금 풀은, 포트(232)의 이용가능한 부피의 약 10-20%를 일반적으로 채우면서, 산소를 합금 풀 표면 아래로 주입하기에 충분하였다. 제1 로(204)로부터의 알루미노실리케이트 슬래그(210)의 일부를, 각각의 산소 주입 주기의 시작 시에 내화성 보호제(233)로 합금 풀의 상단에 놓는다. 달리 명시되지 않는 한, 각각의 TBRC 작업 주기에 대하여 사용된 산소 주입 주기 사이에, 예를 들면, 초기 합금 풀 용융과 각각의 비-최종의 슬래그 탭핑 후에 배분된 보호제(233)의 총량은 60-80 kg (132-176 lbs)였다.
포트(232)가 회전된 동안, 버너(228)는 작동 중단되었고, 냉각되는 물을 TBRC 재킷을 통하여 순환시키면서, 산소(234)를, 합금 풀의 고형화가 회피되기에 충분한 온도를 유지하는 속도지만 합금 풀 내 온도를 1700℃ 이하, 예를 들면, 1450℃ 내지 1700℃로 유지하기에 충분한 속도에서 랜스(229)를 사용하여 합금 풀 내로 주입하였다. 달리 명시되지 않는 한, 산소 주입 속도는 58 Nm3/h (36 SCFM)였다. 호퍼(225)에 위치한 재사용 슬래그(254, 258) (달리 명시되지 않는 한 359 kg) 및 로(204, 218)로부터의 PGM 수집기 합금(211, 223) (달리 명시되지 않는 한 966 kg)을, 달리 명시되지 않는 한 슬래그 탭핑 동안 멈춘 때를 제외하고 210 kg/h의 일반적으로 정상 속도에서 진동형 공급장치(226)를 경유하여 포트(232) 내로 공급하였다. 슬래그로 채워진 포트(232)가 형성되었고, 합금 풀이 포트(232) 내로의 공급물에 의해 성장하였다. 포트(232)의 부피가 충분히 채워졌으면, 포트 회전, 산소 주입, 및 합금 공급이 멈춰졌다. 상 분리, 및 슬래그 층으로부터 합금 탈비말동반 되도록 몇 분을 기다린 후에, 합금 상(alloy phase)이 조금도 탭핑되지 않게 주의하고 합금 상의 상단에 약간의 슬래그가 남게 하지 않으면서 포트(232)를 기울여서 슬래그(242)를 금형(244) 내로 탭핑하였다.
그 후, 남아있는 합금 풀 내로의 산소 주입 및 합금 공급을, 포트(232)가 다시 채워졌을 때까지 다시 시작하였고, 슬래그(242)를 상술한 대로 탭핑하였다. 탭핑을 위해 합금 풀이 원하는 부피로 성장되었을 때까지, 주기를 수 회 반복하였다. 합금 탭핑 직전의 최종 슬래그 탭핑을, 슬래그(242)의 사실상 전부가 탭핑되게 주의하고 슬래그 중에 합금이 비말동반되지 않게 하면서, 산소 주입 및 수집기 합금 공급을 멈춘 후에 신속히 수행하였다. 그 후, PGM-강화된 합금(245)을 잉곳 금형(246) 내로 탭핑하고 냉각시키고 고형화하였다.
슬래그 금형(244)을 냉각시킨 후에, 고형화된 슬래그(248)를 슬래그 분쇄기(250) 및 자기 분리기(252)를 통하여 공급하였다. 최종 슬래그 탭핑 및 더욱 이른 탭핑으로부터의 비-자기성 분획을 각각 컨테이너(254 및 256)로 분류하였다. 비-자기성 분획(256)을, 제1 로로부터의 슬래그(210)와 함께 제2 로(218)에서 제련하였다. 모든 전환기 슬래그로부터의 자기성 분획(258) 및 최종 슬래그 탭핑으로부터의 비-자기성 분획(254)을, 후속 TBRC 배치를 위한 수집기 합금(211 및/또는 223)을 갖는 공급물 호퍼(225)에 놓았다. 자기 분리기(252)를 우회하여, 최종 슬래그 탭핑 전체가 호퍼(238)에 직접 위치한다면 동일한 결과가 얻어질 것이다. 아래에 기록된 분석결과(assay)는 유도 결합 플라즈마 분광법 (ICP)과 데스크탑 X-선 형광 (XRF)의 조합을 사용하여 측정하였다. 달리 명시되지 않는 한, 전형적인 분석결과가 아래에 기록되어 있다.
실시예 1: 제1 로에서 촉매 물질 제련. 이 실시예에서는, 자동차 촉매 전환기로부터의 촉매 물질을 전기 아크 로(204)에서 제련한다. 로(204)로의 공급물의 총 중량을 기준으로 적어도 1중량%의, 공급물 내 최소 철 함량을 제공하도록 필요 시에 산화철을 첨가한다. 생석회(CaO)를 2.5중량%의 양으로 첨가한다. 제련한 후에, 72.5톤 슬래그 및 2500 kg 수집기 합금을 전형적으로 회수하고, 냉각시키고, 고형화한다. 수집기 합금 및 슬래그는, 표 1 및 2에 명시된 다음의 전형적인 분석결과를 갖는다.
실시예 2: 제2 로에서 슬래그 제련. 이 실시예에서는, 제1 로(204)로부터의 실시예 1 슬래그 99.79톤 (110 1) 및 실시예 5로부터의 비-자기성 전환기 슬래그(256) (아래 표 13) 9979 kg (11 1)을 로(218)에서 제련한다. 야금용 코크스를 0.5중량%의 양으로 첨가한다. 제련 후에, 104.33톤 (115 t) 슬래그 및 3000 kg 수집기 합금를 회수하고, 냉각시키고, 고형화한다. 수집기 합금 및 슬래그는 표 3 및 4에 명시된 전형적인 분석결과를 갖는다.
실시예 3: 수집기 합금 - 스타터 합금의 사전-산화. 이 실시예에서는, 앞선 스타터 합금 제조 주기로부터의 스타터 합금 150 kg을 TBRC 내로 로딩하고 30분 후에 버너(228)를 사용하여 제련하였다. 생성되는 스타터 합금은 표 5에 표시된 전형적인 분석결과를 갖는다. 실시예 1로부터의 수집기 합금 (1250 kg) (표 1), 재사용 슬래그 (200 kg, 또는 수집기 100부 당 [200/(150+1250)]*100 = 14.2부의 재사용 슬래그), 및 내화성 보호제 (100 kg, 또는 수집기 합금 100부 당 [100/(150+1250)]*100 = 7.1부의 보호제)를 TBRC로 공급하였다. 내화성 보호제는 실시예 1로부터의 로 슬래그 (표 2)였다. 재사용 슬래그는 표 6에 표시된 전형적인 분석결과를 갖는다.
전환 동안의 산소 주입 속도는 37 Nm3/h 23 SCFM)였고, 합금 탈비말동반되도록 몇 분 기다린 후에 슬래그를 수 회 탭핑하였다. 최종 슬래그 탭핑을 동일한 방식으로 수행하였는데, 이것은 PGM-강화된 합금의 슬래그 오염이 최소화되는 PGM-강화된 합금 생성물을 생성시키는 보통의 전환기 주기와는 상이함이 주목된다. 44% 산화에 상응하는 6시간의 산소 주입 후에, 합금을 탭핑하였고, 고형화하였고, 후속 TBRC 전환 주기에서 스타터 합금으로 사용하기 위해 분쇄하였다. 생성물 스타터 합금은 표 7에 표시된 전형적인 분석결과를 갖는다.
실시예 4: 스타터 합금을 사용한 전환. 이 실시예에서는, 실시예 3로부터 생성된 스타터 합금 158 kg (표 7)을 TBRC 내로 로딩하고, 30분 후에 버너(228)를 사용하여 제련하였다. 전환기 공급물은, 실시예 1로부터의 수집기 합금 (966kg) (표 1), 및 실시예 3에 사용된 재사용 슬래그 (358 kg, 또는 수집기 합금 100부 당 [358/(158+966)]*100 = 32부의 재사용 슬래그) (표 6)로 구성되었다. TBRC로 공급된 내화성 보호제 (60 kg)는 실시예 1로부터의 로 슬래그 (표 1), 또는 수집기 합금 100부 당 [60/(158+966)]*100 = 5.3부의 보호제였다. 전환 동안의 산소 주입 속도는 37 Nm3/h (23 SCFM)였고, 합금 탈비말동반되도록 매회 몇 분 동안 기다린 후에 슬래그를 필요에 따라 수 회 탭핑하였다. 완전한 합금 탈비말동반을 기다리지 않고 산소 주입을 멈춘 지 5분 이내에 최종 슬래그 탭핑을 시작하였다. 99% 철 전환에 상응하는 10시간의 산소 주입 후에, 합금을 탭핑하였고 잉곳으로 성형하였다. PGM-강화된 합금 (247.45 kg)은 표 8에 표시된 전형적인 분석결과를 갖는다.
슬래그 탭핑을 냉각시키고, 고형화하고, 분쇄하고, 밀링하고, 자기적으로 분리하였다. 자기적 민감성 분획을 수집하였고, 후속 전환 주기에서 재사용 슬래그로 사용하기 위해 최종 슬래그 탭핑의 비-자기성 분획과 조합하였다 (총 354 kg). 실시예 2와 유사하게 제2 로에서 제련하기 위해 비-최종 슬래그 탭핑의 비-자기성 분획을 수집하였다 (총 1963 kg). 상기 재사용 슬래그 및 제련되는 슬래그는 표 9 및 10에 표시된 전형적인 분석 결과를 갖는다:
이 실시예는, PGM 수집기 합금이 다량의 첨가된 플럭스 물질없이, 내화성 보호제로 오로지 앞선 주기로부터의 재사용 전환기 슬래그 및 제1 로 슬래그를 사용하여 높은 산소 주입 속도로 강화될 수 있음을 보여준다. 이 실시예는, TBRC 주기 작업 시간을 감소시키고 PGM 강화를 개선시키는 부분적으로 사전-산화된 스타터 합금의 용도를 실증한다. 이 실시예는 또한 물-냉각된, 재킷형 TBRC를 사용한 PGM 수집기 합금 전환의 실행가능성을 실증한다.
실시예 5: 화염 사전-산화된 수집기 합금을 사용한 전환. 이 실시예에서는, 590 kg의 수집기 합금을 버너(228)를 사용하여 화염 사전-산화시켰다. 수집기 합금을 야간 교대 동안의 사전-산화를 위해 호퍼 내로 로딩하였다. 상기 2개의 버너 조립체(228)를, 2000℃ 초과의 화염 온도가 생성되도록 각각 20% 과량의 산소를 사용하여 0.48 MMBtu/h (총 0.96 MMBtu/h)로 설정하였다. 수집기 합금을, 입자가 화염을 통과하여 TBRC 내로 낙하하여 내화재 위에 코팅을 형성하도록, 도 2c에 도시된 장치와 유사한 장치를 사용하여 TBRC 내로 공급하였다. 다음 날 아침, 사전-산화된 수집기 합금을, 버너의 소성 속도를 총 1.1 MMBtu/h로 증가시킴에 의해 30분 후에 제련하였다.
다음으로, 전환기 공급물은 실시예 1로부터의 수집기 합금 (700 kg) (표 1), 및 실시예 4로부터 생성된 재사용 슬래그 (416 kg, 또는 수집기 합금 100부 당 [416/(590+700)]*100 = 32부의 재사용 슬래그) (표 9)로 구성되었다. 내화성 보호제 (80 kg)는 실시예 1로부터의 로 슬래그 (표 2), 또는 수집기 합금 100부 당 [80/(590+700)]*100 = 6.2부의 보호제였다. 전환 동안의 산소 주입 속도는 46 Nm3/h (29 SCFM)였고, 합금 탈비말동반되도록 매회 몇 분 동안 기다린 후에 슬래그를 필요에 따라 수 회 탭핑하였다. 완전한 합금 탈비말동반을 기다리지 않고 산소 주입 멈춘 지 5분 이내에 최종 슬래그 탭핑을 시작하였다. 99% 철 전환에 상응하는 9시간의 산소 주입 후에, 합금을 탭핑하였고 잉곳으로 성형하였다. PGM-강화된 합금 (218.71 kg)은 표 11에 표시된 전형적인 분석결과를 갖는다.
슬래그 탭핑을 냉각시키고, 고형화하고, 분쇄하고, 밀링하고, 자기적으로 분리하였다. 자기적 민감성 분획을 수집하였고, 후속 전환 주기에서 재사용 슬래그로 사용하기 위해 최종 슬래그 탭핑의 비-자기성 분획과 조합하였다 (총 588 kg). 제2 로에서 제련하기 위해 비-최종 슬래그 탭핑의 비-자기성 분획을 수집하였다 (총 1772 kg)(실시예 2 참고). 상기 재사용 슬래그 및 제련되는 슬래그는 표 12 및 13에 표시된 전형적인 분석 결과를 갖는다:
이 실시예는, 실시예 4와 관련한 수집기 합금의 화염 산화에 의한 부분적인 사전-산화가, 더욱 높은 산소 주입 속도 및 더욱 짧은 주기 시간과 함께 더욱 많은 양의 수집기 합금이 TBRC에서 처리되어, 더욱 높은 순도의 강화된 PGM 합금이 얻어지게 할 수 있음을 보여준다.
단지 몇몇 실시예의 실시양태를 위에서 상세히 설명하였지만, 당업자는 본 발명을 크게 벗어나지 않으면서 실시예의 실시양태에 다수의 변경이 행해질 수 있음을 용이하게 인지할 것이다. 따라서, 그와 같은 모든 변경은 다음의 청구범위에서 규정된 본 발명의 범위 내에 포함되도록 의도된다. 청구항이 관련된 기능과 함께 그리고 구조의 임의 열거 없이 용어 '를 위한 수단'을 명백히 사용하는 경우를 제외하고, 본 명세서에서의 청구항 중 어느 것을 임의로 제한하기 위해 35 U.S.C. § 112(f)를 인용하지 않는 것이 본 출원인의 명백한 의도이다. 우선권 문서는 본 명세서에 참고로 편입된다.
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Claims (176)

  1. 백금 족 금속 (PGM) 수집기 합금을 전환하는 방법으로서,
    (a) 전환기 공급물을, (바람직하게는 니켈을 포함하는) 용융된 합금 풀을 보유하는 전환기의 포트 내로 도입시키는 단계로서, 여기서 상기 전환기 공급물이
    (i) 수집기 합금의 총 중량을 기준으로 0.5중량% 이상의 PGM, 40중량% 이상의 철, 및 0.5중량% 이상의 니켈 (및 바람직하게는 3중량% 이하의 황 및 3중량% 이하의 구리)을 포함하는 100중량부의 수집기 합금; 및
    (ii) 첨가된 플럭스 물질이, 이 첨가된 플럭스 물질의 중량에 의해 10중량% 또는 그 초과의 실리카 및 10중량% 또는 그 초과의 산화칼슘, 산화마그네슘, 또는 산화칼슘과 산화마그네슘의 조합을 포함하면, 20중량부 미만의 첨가된 플럭스 물질을 포함하는 단계;
    (b) 산소-함유 기체를 합금 풀 내로 주입하여, 수집기 합금으로부터의 철 및 하나 이상의 다른 산화가능한 원소를 상응하는 산화물로 전환시키고 합금 풀 내 PGM을 강화시키는 단계 (바람직하게는 여기서 상기 전환기 공급물의 도입 및 상기 산소 함유 기체의 주입이 적어도 부분적으로 동시에 일어남);
    (c) 산화철을 포함하는 슬래그를 합금 풀 위의 저-밀도 층에서 수집하는 단계;
    (d) 저-밀도 층을 탭핑하여 전환기로부터 슬래그를 회수하는 단계; 및
    (e) 합금 풀을 탭핑하여 PGM-강화된 합금을 회수하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    포트를 내화성 재료로 라이닝하고;
    내화성 보호제를, 전환기 공급물 내 수집기 합금 100중량부 당 20중량부 이하, 바람직하게는 수집기 합금 100중량부 당 18중량부 이하의 내화성 보호제의 속도에서, 그리고 더욱 바람직하게는 수집기 합금 100중량부 당 5 내지 15중량부의 내화성 보호제의 속도에서, 합금 풀을 보유하는 포트로 공급하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 내화성 보호제가, (i) 합금 풀을 먼저 용융시킨 후에 그리고 단계 (b)를 시작하기 전에, (ii) 단계 (a) 및 (b) 중 하나 또는 둘 모두 동안, 및/또는 (iii) 단계 (a) 및 (b) 중 하나 또는 둘 모두를 다시 시작하기 전에 단계 (d)에서 저-밀도 층을 탭핑하도록 단계 (a) 및 (b) 중 하나 또는 둘 모두를 멈춘 후에 포트로 공급되는 방법.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 내화성 보호제가 단계 (a)에서 도입된 수집기 합금과 함께 포트로 공급되는 방법.
  5. 청구항 2에 있어서, 상기 내화성 보호제가 단계 (a)에서 도입된 수집기 합금과 별도로 포트로 공급되며, 바람직하게는 여기서 상기 내화성 보호제의 포트로의 공급이 주기적인 방법.
  6. 청구항 2에 있어서, 상기 내화성 보호제가 내화성 재료와 공통의 성분을 포함하며, 바람직하게는 여기서 상기 공통의 성분이 알루미나를 포함하는 방법.
  7. 청구항 2에 있어서, 상기 전환기 공급물이, 수집기 합금 100중량부 당, 실리카, 산화칼슘, 및/또는 산화마그네슘의 함량과는 상관없이, 20중량부 미만의 임의의 첨가된 플럭스 물질을 포함하는 방법.
  8. 청구항 2에 있어서, 산소-함유 기체를, 단계 (b)에서의 합금 풀 내로, 이 합금 풀 내로 연장된 랜스를 통하여 주입하는 것을 추가로 포함하고, 여기서 상기 랜스가 소모가능한 내화성 재료를 포함하며 랜스의 끝이 소모됨에 따라 풀 내로 전진하고, 여기서 상기 소모가능한 내화성 재료가 상기 라이닝과 공통의 성분을 포함하고, 바람직하게는 여기서 상기 공통의 성분이 알루미나를 포함하는 방법.
  9. 청구항 2에 있어서, 상기 라이닝의 내화성 재료가 알루미나를 포함하는 래밍 내화재를 포함하며, 바람직하게는 여기서 상기 래밍 내화재가 적어도 90중량%의 알루미나를 포함하는 방법.
  10. 청구항 2에 있어서,
    내화재 라이닝 내 온도를, 이 내화재 라이닝 내에 장착된 방사상 이격된 센서를 사용하여 감지하고;
    상기 센서로부터의 온도 감지 정보를 하나 이상의 송신기로 전달하고;
    하나 이상의 송신기로부터의 온도 감지 정보를 함유하는 신호를 수신기로 전송하는 것을 추가로 포함하고;
    바람직하게는 여기서 상기 센서가 포트의 금속 벽에 인접하여 장착되고/되거나, 상기 하나 이상의 송신기가 포트 위에 외부적으로 장착되고 상기 신호를 수신기로 무선으로 전송하는 방법.
  11. 청구항 2에 있어서, 상기 포트를 재킷화하고, 냉각제, 바람직하게는 물을 단계 (b) 동안 재킷을 통하여 순환시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
  12. 청구항 2에 있어서, 상기 산소-함유 기체가, 용융된 상태의 합금 풀을 1800℃ 이하의 온도, 바람직하게는 약 1250℃ 내지 1700℃, 더욱 바람직하게는 1450℃ 내지 1700℃ 범위의 온도에서 유지하기에 충분한 속도에서, 전환기 합금 풀 내로 주입되는 방법.
  13. 청구항 1 내지 12 중 어느 하나에 있어서, 단계 (a) 전에, (I) 미가공 상태로부터의 수집기 합금의 일부를 부분적으로 산화시키는 단계를 추가로 포함하고, 바람직하게는 여기서 상기 단계 (I)에서의 부분적인 사전-산화가 단계 (I) 전의 미가공 수집기 합금 부분 내 철을 기준으로 10 내지 90 백분율의 철 전환, 더욱 바람직하게는 25 내지 75 백분율의 철 전환, 및 훨씬 더 바람직하게는 30 내지 60 백분율의 철 전환을 포함하는 방법.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 단계 (I)에서의 사전-산화가 (I.A) 미가공 수집기 합금의 입자를 산소-풍부 화염으로 통과시키는 것을 포함하고, 바람직하게는 여기서 상기 화염이 2000℃ 이상, 더욱 바람직하게는 2000℃ 내지 3500℃, 및 특히 2000℃ 내지 2800℃의 화염 온도를 나타내는 방법.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 산소-풍부 화염이 포트를 가열하기 위한 버너에 의해 생성되고, (LB) 상기 화염으로부터의 적어도 부분적으로 용융되고/되거나 사전-산화된 수집기 합금 입자를 포트 내로 침착시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
  16. 청구항 14에 있어서, (I.C) 입자를 냉각시키고 고형화하여, 포트의 내화재 라이닝의 내부 표면 위에 사전-산화된 수집기 합금의 코팅을 형성시키는 것을 추가로 포함하고, 여기서 단계 (II)가 상기 코팅을 용융시키는 것을 포함하는 방법.
  17. 청구항 13에 있어서, 단계 (a) 전에
    (II) 포트 내에서 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금을 용융시켜서, 단계 (b)에서 산소-함유 기체의 주입을 위한 충분한 부피의 합금 풀을 형성시키는 단계; 및
    (III) 그 후, 단계 (a)에서 포트 내로의 전환기 공급물 도입 및 단계 (b)에서 합금 풀 내로의 산소-함유 기체 주입을 시작하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 단계 (I)에서의 사전-산화가, 전환기를 단계 (II), (III), (a), (b), (c), (d), 및 (e)의 주기를 통하여 작동시켜서 부분적으로 산화된 스타터 합금을 제조하는 것을 포함하고, 여기서 상기 스타터 합금 제조 주기가
    포트 내에서 앞서 제조된 부분적으로 산화된 스타터 합금의 충전물을 용융시켜서 합금 풀을 형성시키고;
    단계 (b)에서의 산소-함유 기체의 주입과 동시에 전환기 공급물을 단계 (a)에서의 합금 풀로 주기적으로 또는 연속적으로 공급하고;
    산소-함유 기체의 주입을 계속하여 합금 풀을 부분적으로 산화시키는데, 바람직하게는 여기서 전환기 합금 풀로 공급된 전환기 공급물 내 철의 중량을 기준으로 전환기 공급물 내 철의 10 내지 90 백분율, 더욱 바람직하게는 25 내지 75 백분율이 산화되며;
    전환기 포트로부터의 슬래그를 바람직하게는 복수 회 탭핑하고;
    그 후, 부분적으로 산화된 합금 풀을 회수하고 고형화하고;
    스타터 합금 제조 주기로부터의 고형화되고 부분적으로 산화된 수집기 합금을, 유사한 복수의 전환기 작업 주기 및/또는 스타터 합금 제조 주기 동안 복수의 스타터 합금 충전물로 바람직하게 분할하는 것을 포함하는 방법.
  19. 청구항 13에 있어서, 상기 단계 (I)에서의 사전-산화가, 수집기 합금의 입자를, 바람직하게는 회전식 가마 또는 유동층 로스터 내 적어도 800℃, 예를 들면, 800℃ 내지 950℃의 온도에서 산소-함유 기체와 접촉시키는 것을 포함하는 방법.
  20. 청구항 1 내지 12 중 어느 하나에 있어서,
    (AT) 단계 (d)에서 회수된 슬래그를 복수의 부분으로 분리하는 단계;
    (A.2) 단계 (A.1)로부터 회수된 슬래그 부분의 제1 부분을, 단계 (a)에서 포트 내로 도입된 전환기 공급물에 재사용하는 단계로서, 여기서 상기 전환기 공급물이 수집기 합금 100중량부 당 약 5 내지 100중량부의 양으로 재사용된 슬래그를 포함하고, 바람직하게는 여기서 상기 전환기 공급물이 수집기 합금 100중량부 당 10 내지 50중량부의 양으로 재사용된 슬래그를 포함하는 방법.
  21. 청구항 20에 있어서, (A.3) 바람직하게는 단일의 공급물 유닛으로부터, 단계 (a)에서 전환기 공급물 내 동시 도입을 위해 수집기 합금과 재사용 슬래그를 조합시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
  22. 청구항 20에 있어서, 상기 단계 (A.2)에서 재사용된 슬래그가, 단계 (d)로부터 회수된 슬래그의 평균의 전체 PGM 함량보다 높은 PGM 함량 및/또는 재사용된 슬래그의 약 2중량%을 초과하는 니켈 함량을 갖는 단계 (d)로부터 회수된 슬래그의 높은-등급의 부분을 포함하는 방법.
  23. 청구항 20에 있어서,
    (B.1) 단계 (d)로부터 회수된 슬래그를 냉각시키고 고형화하고 세분하는 단계;
    (B.2) 상기 세분된 슬래그를 자기적 민감성 분획 및 비-자기적 민감성 분획으로 자기적으로 분리하는 단계;
    (B.3) 상기 자기적 민감성 분획을 단계 (A.2)에서의 전환기 공급물로 재사용하는 단계; 및
    (B.4) 상기 비-자기적 민감성 분획의 일부를 단계 (A.2)에서의 전환기 공급물로 선택적으로 재사용하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  24. 청구항 20에 있어서,
    (C.1) 단계 (a) 내지 (e) 전에, 포트 내에서 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금을 용융시켜서 합금 풀을 형성시킴에 의해 전환기 작업 주기를 시작하는 단계;
    (C.2) 그 후, 단계 (e) 전에, 단계 (a), (b), (c), 및 (d)의 순서를 복수 회 반복하는 단계로서, 여기서 각각의 순서에서의 단계 (d)는 단계 (b) 및 (c)를 따르는 단계;
    (C.3) 단계 (C.2) 순서의 마지막 단계 (d)에서 저-밀도 층의 최종 탭핑으로부터 회수된 슬래그를 자기적 민감성과는 상관없이 단계 (A.2)에서의 전환기 공급물로 재사용하고/하거나, 단계 (d)에서의 최종 탭핑으로부터 단계 (B.2)에서 분리된 비-자기적 민감성 분획의 전부 또는 일부를 단계 (A.2)에서의 전환기 공급물로 재사용하는 단계; 및
    (C.4) 단계 (C.2) 순서의 마지막 단계 (d)에서 저-밀도 층을 최종 탭핑한 후에, 단계 (e)에서 합금 풀을 탭핑하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  25. 청구항 24에 있어서,
    (D.1) 단계 (C.2)에서의 최종 탭핑에 앞서 저-밀도 층을 탭핑하기 위해, 각각의 저-밀도 층(들)을 탭핑하기 전에 저-밀도 층 중에 비말동반된 합금을 합금 풀 내로 사실상 침전시키는 단계; 및
    (D.2) 단계 (C.2)에서의 최종 탭핑을 위해, 포트 내에서의 합금 풀의 고형화가 회피되도록 탭핑을 신속히 시작하여, 단계 (C.2)에서의 최종 탭핑을 위해 저-밀도 층에 합금을 선택적으로 비말동반시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  26. 청구항 1 내지 12 중 어느 하나에 있어서,
    (1) 단계 (a) 내지 (e) 전에, 포트 내에서 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금을 용융시켜서 단계 (a)를 위한 합금 풀을 형성시킴에 의해 전환기 작업 주기를 시작하는 단계;
    (2) 그 후, 단계 (e) 전에, 단계 (a), (b), (c), 및 (d)의 순서를 복수 회 반복하는 단계로서, 여기서 각각의 순서에서 단계 (d)가 단계 (b) 및 (c)를 따르는 단계;
    (3) 단계 (2)의 최종 순서에서 단계 (d)에서 저-밀도 층을 최종 탭핑하기에 앞서 단계 (2)의 각각의 순서에서 단계 (d)에서 저-밀도 층을 탭핑하기 위해, 바람직하게는 단계 (2)의 각각의 순서의 각각의 단계 (b)에서 산소-함유 기체 주입을 종결한 후 5분 이상의 기간 동안, 각각의 저-밀도 층(들)을 탭핑하기 전에 저-밀도 층 중에 비말동반된 합금을 합금 풀 내로 사실상 침전시키는 단계;
    (4) 단계 (2)의 최종 순서의 단계 (d)에서 저-밀도 층을 최종 탭핑하기 위해, 바람직하게는 단계 (2)의 최종 순서의 단계 (b)에서 산소-함유 기체 주입을 종결한 후 5분 이하의 기간 이내에 단계 (d)에서 저-밀도 층의 최종 탭핑을 시작함에 의해, 포트 내에서 합금 풀의 고형화가 회피되도록 최종 탭핑을 신속히 수행하고, 단계 (2)의 최종 순서의 단계 (d)에서 최종 탭핑의 저-밀도 층 중에 합금을 선택적으로 비말동반하는 단계; 및
    (5) 단계 (2) 순서의 마지막 단계 (d)에서 저-밀도 층을 최종 탭핑한 후에, 단계 (e)에서 합금 풀을 탭핑하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  27. 청구항 26에 있어서,
    (6) 단계 (2)의 각각의 순서에서 단계 (d)로부터 회수된 슬래그를 냉각시키고, 고형화하고, 세분하는 단계; 및
    (7) 단계 (2)의 최종 순서에서의 단계 (d)에서 저-밀도 층의 최종 탭핑으로부터 회수된 슬래그를 단계 (a)에서의 전환기 공급물로 재사용하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  28. 청구항 1 내지 12 중 어느 하나에 있어서,
    (E.1) (바람직하게는 비-전환) 제1 로에서 촉매 물질을 제련하는 단계;
    (E.2) 제1 로로부터 제1 로 슬래그 및 제1 수집기 합금을 회수하는 단계;
    (E.3) (바람직하게는 비-전환) 제2 로에서 제1 로 슬래그를 제련하는 단계;
    (E.4) 제2 로로부터 제2 로 슬래그 및 제2 수집기 합금을 회수하는 단계;
    (E.5) 상기 제1 및 제2 수집기 합금을 단계 (a)에서의 전환기 공급물로 공급하는 단계; 및
    (E.6) 단계 (d)에서 전환기로부터 회수된 슬래그의 적어도 일부를, 단계 (E.3)에서의 제1 로 슬래그와 함께 제련하기 위해 제2 로로 공급하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  29. 청구항 28에 있어서, 상기 전환기의 포트가 내화성 재료로 라이닝되고, 단계 (E.2)로부터의 제1 로 슬래그의 일부를, 바람직하게는 수집기 합금 100중량부 당 20중량부 이하의 제1 로 슬래그의 속도에서, 더욱 바람직하게는 수집기 합금 100중량부 당 18중량부의 제1 로 슬래그의 속도에서, 더욱 바람직하게는 수집기 합금 100중량부 당 5 내지 15중량부의 제1 로 슬래그의 속도에서, 단계 (a) 및 (b)에 대한 내화성 보호제로서 포트로 공급하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  30. 청구항 1 내지 12 중 어느 하나에 있어서, 상기 단계 (b)에서의 산소-함유 기체 주입이, 합금 풀이 이 합금 풀의 총 중량에 의해 약 10중량% 이하의 철, 바람직하게는 5중량% 이하의 철을 포함할 때까지 계속되는 방법.
  31. 청구항 1 내지 12 중 어느 하나에 있어서, 상기 수집기 합금이
    0.5 내지 12중량% PGM;
    40중량% 이상의 철, 바람직하게는 40 내지 80중량% 철;
    0.5중량% 이상의 니켈, 바람직하게는 1 내지 15중량% 니켈;
    3중량% 이하의 황, 바람직하게는 0.1중량% 이상의 황;
    바람직하게는 3중량% 이하의 구리, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 3중량% 구리; 바람직하게는 2중량% 이하의 크로뮴, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 2중량% 크로뮴; 및 바람직하게는 20중량% 이하의 규소, 더욱 바람직하게는 1 내지 20중량% 규소를 포함하는 방법.
  32. 청구항 1 내지 12 중 어느 하나에 있어서, 상기 PGM-강화된 합금이
    25중량% 이상의 PGM, 바람직하게는 25 내지 60중량% PGM;
    25중량% 이상의 니켈, 바람직하게는 25 내지 70중량% 니켈; 및
    바람직하게는 2중량% 이하의 규소, 2중량% 이하의 인, 10중량% 이하의 구리, 및 2중량% 이하의 황을 포함하는 방법.
  33. 청구항 1 내지 12 중 어느 하나에 있어서, 상기 전환기 공급물의 도입 및 상기 산소 함유 기체의 도입이 적어도 부분적으로 동시에 일어나는 방법.
  34. 청구항 1 내지 12 중 어느 하나에 있어서, 상기 용융된 합금 풀이 니켈을 포함하는 방법.
  35. 청구항 1 내지 12 중 어느 하나에 있어서, 상기 수집기 합금이 3중량% 이하의 황 및 3중량% 이하의 구리를 포함하는 방법.
  36. 청구항 1 내지 12 중 어느 하나에 있어서, 상기 용융된 합금 풀이 니켈을 포함하고, 여기서 상기 수집기 합금이 3중량% 이하의 황 및 3중량% 이하의 구리를 포함하고, 여기서 상기 전환기 공급물의 도입 및 상기 산소 함유 기체의 도입이 적어도 부분적으로 동시에 일어나는 방법.
  37. 백금 족 금속 (PGM) 수집기 합금을 전환하는 방법으로서,
    (a) 전환기 공급물을, 니켈을 포함하는 용융된 합금 풀을 보유하는 전환기의 포트 내로 도입시키는 단계로서, 여기서 상기 전환기 공급물이
    (i) 수집기 합금의 총 중량을 기준으로 0.5중량% 이상의 PGM, 40중량% 이상의 철, 및 0.5중량% 이상의 니켈을 포함하는 100중량부의 수집기 합금; 및
    (ii) 첨가된 플럭스 물질의 중량에 의해 10중량% 또는 그 초과의 실리카 및/또는 10중량% 또는 그 초과의 산화칼슘, 산화마그네슘, 또는 산화칼슘과 산화마그네슘의 조합을 포함하는 20중량부 미만의 첨가된 플럭스 물질을 포함하는 단계;
    (b) 산소-함유 기체를 합금 풀 내로 주입하여, 수집기 합금으로부터의 철을 산화물로 전환시키고 합금 풀 내 PGM을 강화시키는 단계로서, 여기서 상기 전환기 공급물의 도입 및 상기 산소 함유 기체의 주입이 적어도 부분적으로 동시에 일어나는 단계;
    (c) 산화철을 포함하는 슬래그를 합금 풀 위의 저-밀도 층에서 수집하는 단계;
    (d) 저-밀도 층을 탭핑하여 전환기로부터 슬래그를 회수하는 단계; 및
    (e) 합금 풀을 탭핑하여 PGM-강화된 합금을 회수하는 단계를 포함하는 방법.
  38. 청구항 37에 있어서,
    상기 포트를 내화성 재료로 라이닝하고;
    내화성 보호제를, 전환기 공급물 내 수집기 합금 100중량부 당 20중량부 이하, 바람직하게는 수집기 합금 100중량부 당 18중량부 이하의 내화성 보호제의 속도에서, 그리고 더욱 바람직하게는 수집기 합금 100중량부 당 5 내지 15중량부의 내화성 보호제의 속도에서, 합금 풀을 보유하는 포트로 공급하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  39. 청구항 38에 있어서, 상기 내화성 보호제가, (i) 합금 풀을 먼저 용융시킨 후에 그리고 단계 (b)를 시작하기 전에, (ii) 단계 (a) 및 (b) 중 하나 또는 둘 모두 동안, 및/또는 (iii) 단계 (a) 및 (b) 중 하나 또는 둘 모두를 다시 시작하기 전에 단계 (d)에서 저-밀도 층을 탭핑하도록 단계 (a) 및 (b) 중 하나 또는 둘 모두를 정지한 후에, 포트로 공급되는 방법.
  40. 청구항 39에 있어서, 상기 내화성 보호제가 단계 (a)에서 도입된 수집기 합금과 함께 포트로 공급되는 방법.
  41. 청구항 39에 있어서, 상기 내화성 보호제가 단계 (a)에서 도입된 수집기 합금과는 별도로 포트로 공급되며, 바람직하게는 상기 내화성 보호제의 포트로의 공급이 주기적인 방법.
  42. 청구항 38에 있어서, 상기 내화성 보호제가 내화성 재료와 공통의 성분을 포함하며, 바람직하게는 상기 공통의 성분이 알루미나를 포함하는 방법.
  43. 청구항 42에 있어서, 산소-함유 기체를, 단계 (b)에서의 합금 풀 내로, 이 합금 풀 내로 연장된 랜스를 통하여 주입하는 것을 추가로 포함하고, 여기서 상기 랜스가 소모가능한 내화성 재료를 포함하며 랜스의 끝이 소모됨에 따라 풀 내로 전진하고, 여기서 상기 소모가능한 내화성 재료가 상기 라이닝과 공통의 성분을 포함하고, 바람직하게는 여기서 상기 공통의 성분이 알루미나를 포함하는 방법.
  44. 청구항 38에 있어서, 상기 라이닝의 내화성 재료가 알루미나를 포함하는 래밍 내화재를 포함하고, 바람직하게는 여기서 상기 래밍 내화재가 적어도 90중량%의 알루미나를 포함하는 방법.
  45. 청구항 38에 있어서,
    내화재 라이닝 내 온도를, 내화재 라이닝 내에 장착된 방사상 이격된 센서를 사용하여 감지하고;
    상기 센서로부터의 온도 감지 정보를 하나 이상의 송신기로 전달하고;
    상기 하나 이상의 송신기로부터의 온도 감지 정보를 포함하는 신호를 수신기로 전송하는 것을 추가로 포함하고;
    바람직하게는 여기서 상기 센서가 포트의 금속 벽에 인접하여 장착되고/되거나, 상기 하나 이상의 송신기가 포트 위에 외부적으로 장착되고 상기 신호를 수신기로 무선으로 전송하는 방법.
  46. 청구항 38에 있어서, 상기 포트를 재킷화하고, 냉각제, 바람직하게는 물 및/또는 수성의 열 전달 매체를 단계 (b) 동안 재킷을 통하여 순환시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
  47. 청구항 38에 있어서, 상기 산소-함유 기체가, 용융된 상태의 합금 풀을 1800℃ 이하의 온도, 바람직하게는 약 1250℃ 내지 1700℃, 더욱 바람직하게는 1450℃ 내지 1700℃ 범위의 온도에서 유지하기에 충분한 속도에서 전환기 합금 풀 내로 주입되는 방법.
  48. 청구항 37에 있어서, 상기 단계 (b)에서의 산소-함유 기체 주입이, 합금 풀이 이 합금 풀의 총 중량을 기준으로 약 10중량% 이하의 철, 바람직하게는 5중량% 이하의 철을 포함할 때까지 계속되는 방법.
  49. 청구항 37 내지 48 중 어느 하나에 있어서, 상기 수집기 합금이
    0.5 내지 12중량% PGM;
    40 내지 80중량% 철;
    1 내지 15중량% 니켈;
    3중량% 이하의 황, 바람직하게는 0.1중량% 이상의 황;
    3중량% 이하의 구리, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 3중량% 구리; 및
    바람직하게는 20중량% 이하의 규소, 더욱 바람직하게는 1 내지 20중량% 규소를 포함하는 방법.
  50. 청구항 49에 있어서, 상기 PGM-강화된 합금이
    25중량% 이상의 PGM, 바람직하게는 25 내지 60중량% PGM;
    25중량% 이상의 니켈, 바람직하게는 25 내지 70중량% 니켈;
    10중량% 이하의 철, 바람직하게는 5중량% 이하의 철; 및
    바람직하게는 2중량% 이하의 규소, 2중량% 이하의 인, 10중량% 이하의 구리, 및 2중량% 이하의 황을 포함하는 방법.
  51. 청구항 37 내지 48 중 어느 하나에 있어서, 미가공 상태로부터의 수집기 합금의 적어도 일부를 부분적으로 사전-산화시키는 것을 추가로 포함하고, 여기서 상기 포트로의 전환기 공급물 내에 도입된 수집기 합금 100중량부 중에서, 상기 전환기 공급물은 적어도 20중량부의 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금을 포함하고, 바람직하게는 여기서 상기 부분적인 사전-산화가 수집기 합금의 입자를 산소-풍부 화염으로 통과시키는 것을 포함하고, 바람직하게는 여기서 상기 화염이 2000℃ 이상, 더욱 바람직하게는 2000℃ 내지 3500℃, 및 특히 2000℃ 내지 2800℃의 화염 온도를 나타내는 방법.
  52. 청구항 37 내지 48 중 어느 하나에 있어서, 상기 전환기 공급물이 100중량부의 수집기 합금 당 약 5 내지 100중량부의 양으로 재사용된 전환기 슬래그를 추가로 포함하는 방법.
  53. 청구항 37 내지 48 중 어느 하나에 있어서, 상기 전환기가
    (I) 수집기 합금의 적어도 일부를 부분적으로 사전-산화시키는 단계;
    (II) 전환기의 포트 내에서 단계 (I)로부터의 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금의 충전물을 용융시켜서 합금 풀을 형성시켜 전환기 작업 주기를 시작하는 단계;
    (III) 상기 전환기 공급물을 합금 풀을 갖는 포트 내로 도입시키는 단계로서, 여기서 상기 전환기 공급물이 (i) 단계 (I)로부터의 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금 생성물, (ii) 사전-산화되지 않은 수집기 합금, 또는 (iii) 이것들의 조합을 포함하고, 여기서 상기 전환기 공급물이 앞선 전환기 주기로부터의 재사용 슬래그를 선택적으로 추가로 포함할 수 있는 단계;
    (IV) 산소-함유 기체를 합금 풀 내로 주입하여 철을 산화철로 전환시키고 합금 풀 내 PGM을 강화시키는 단계;
    (V) 산화철을 포함하는 슬래그를 합금 풀 위의 저-밀도 층에서 수집하는 단계;
    (VI) 단계 (III) 및 (IV)를 종결하고 저-밀도 층을 탭핑하여 전환기로부터 슬래그를 회수하는 단계;
    (VII) 하나 이상의 비-최종 순서 및 최종 순서를 포함한 단계 (III), (IV), (V), 및 (VI)의 순서를 복수 회 반복하는 단계로서, 여기서 각각의 순서에서의 단계 (VI)는 단계 (IV) 및 (V)를 따르는 단계;
    (VIII) 각각의 비-최종 순서의 단계 (VI)에서 저-밀도 층을 탭핑하기 전에, 산소-함유 기체 주입을 종결한 후에 저-밀도 층 중에 비말동반된 합금을 합금 풀 내로 사실상 침전시키는 단계;
    (IX) 최종 순서의 단계 (VI)에서 산소-함유 기체 주입을 종결한 후에 저-밀도 층의 탭핑을 신속히 시작하는 단계로서, 여기서 상기 포트 내에서의 합금 풀의 고형화가 회피되는 단계; 및
    (X) 전환기 주기의 마지막에, 합금 풀을 탭핑하여 PGM-강화된 합금을 회수하는 단계로서, 여기서 상기 포트 내에서의 합금 풀의 고형화가 회피되는 단계를 포함하는 작업 주기를 갖는 방법.
  54. 청구항 37 내지 48 중 어느 하나에 있어서,
    (1) (바람직하게는 비-전환) 제1 로에서 촉매 물질을 제련하는 단계;
    (2) 제1 로로부터 제1 로 슬래그 및 제1 수집기 합금을 회수하는 단계;
    (3) 바람직하게는 야금용 코크스를 첨가하면서 (바람직하게는 비-전환) 제2 로에서 제1 로 슬래그를 제련하는 단계;
    (4) 제2 로로부터 제2 로 슬래그 및 제2 수집기 합금을 회수하는 단계;
    (5) 여기서 상기 전환기 공급물이 제1 및 제2 수집기 합금을 포함하는 단계; 및
    (6) 단계 (d)에서 전환기로부터 회수된 슬래그의 적어도 일부를, 단계 (3)에서의 제1 로 슬래그와 함께 제련하기 위해 제2 로로 공급하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  55. 청구항 37 내지 48 중 어느 하나에 있어서,
    (A) 포트를 내화재로 라이닝하고;
    (B) 용융된 합금 풀을 내화재-라이닝된 포트 중에 보유시키고;
    (C) 내화재 라이닝에 인접한 포트를 재킷화하고;
    (D) 냉각제를 재킷을 통하여 순환시켜서, 내화재 라이닝과 열 전달되는 합금 풀로부터 열을 제거하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  56. 청구항 37 내지 48 중 어느 하나에 있어서, 상기 전환기가 회전식 전환기를 포함하고, 여기서 상기 회전식 전환기가
    세로 축을 중심으로 회전시키기 위해 장착된 경사진 포트를 포함하는 포트;
    용융된 합금 풀을 보유하기 위한 포트 내 내화재 라이닝;
    전환기 공급물을 합금 풀을 갖는 포트 내로 도입시키는, 포트 상단에 있는 개구;
    산소-함유 기체를 합금 풀 내로 주입하기 위한 랜스;
    내화재 라이닝에 인접한, 포트에 대한 열 전달 재킷; 및
    열 전달 매체를 재킷을 통하여 순환시켜서, 내화재 라이닝과 열 전달되는 합금 풀로부터 열을 제거하는 냉각제 시스템을 포함하는 방법.
  57. 백금 족 금속 (PGM) 수집기 합금을 전환하는 방법으로서,
    (I) 수집기 합금의 총 중량을 기준으로 0.5중량% 이상의 PGM, 40중량% 이상의 철, 0.5중량% 이상의 니켈, 3중량% 이하의 황, 및 3중량% 이하의 구리를 포함하는 미가공 수집기 합금을 부분적으로 사전-산화시키는 단계;
    (II) 초기 충전물을 전환기의 포트 내로 도입시키는 단계로서, 여기서 상기 초기 충전물이 미가공 수집기 합금, 단계 (I)의 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금 생성물, 또는 이것들의 조합을 포함하는 단계:
    (III) 포트 내에서 초기 충전물을 용융시켜서 합금 풀을 형성시키는 단계;
    (IV) 전환기 공급물을 합금 풀 내로 도입시키는 단계로서, 여기서 상기 전환기 공급물이 미가공 수집기 합금, 단계 (i)의 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금, 또는 이것들의 조합을 포함하고, 여기서 상기 초기 충전물 및 전환기 공급물 중 적어도 하나 또는 둘 모두가 단계 (I)의 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금을 포함하는 단계;
    (V) 산소-함유 기체를 합금 풀 내로 주입하여 철을 산화철로 산화시키고 합금 풀 내 PGM을 강화시키는 단계로서, 여기서 상기 전환기 공급물의 도입 및 상기 산소 함유 기체의 주입이 적어도 부분적으로 동시에 일어나는 단계;
    (VI) 산화철을 포함하는 슬래그를 합금 풀 위의 저-밀도 층에서 수집하는 단계;
    (VII) 저-밀도 층을 탭핑하여 전환기로부터 슬래그를 회수하는 단계; 및
    (VIII) 합금 풀을 탭핑하여 PGM-강화된 합금을 회수하는 단계를 포함하는 방법.
  58. 청구항 57에 있어서, 상기 단계 (I)에서의 부분적인 사전-산화가, 단계 (I) 전의 미가공 수집기 합금 내 철을 기준으로 10 내지 90 백분율의 철 전환, 바람직하게는 25 내지 75 백분율의 철 전환, 및 더욱 바람직하게는 30 내지 60 백분율의 철 전환을 포함하는 방법.
  59. 청구항 57에 있어서, 상기 단계 (I)에서의 사전-산화가 (I.A) 미가공 수집기 합금의 입자를 산소-풍부 화염으로 통과시키는 것을 포함하고, 바람직하게는 여기서 상기 화염이 2000℃ 이상, 더욱 바람직하게는 2000℃ 내지 3500℃, 및 특히 2000℃ 내지 2800℃의 화염 온도를 나타내는 방법.
  60. 청구항 59에 있어서, 상기 산소 풍부 화염이 포트를 가열하기 위한 버너에 의해 생성되고, (I.B) 상기 화염으로부터의 적어도 부분적으로 용융된 사전-산화된 수집기 합금 입자를 포트 내로 침착시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
  61. 청구항 60에 있어서,
    (I.C) 입자를 냉각시키고 고형화하여, 포트의 내화재 라이닝의 내부 표면 위에 사전-산화된 수집기 합금의 코팅을 형성시키는 단계를 추가로 포함하고;
    여기서 단계 (III)이 포트 내에서 상기 코팅을 용융시켜서, 단계 (V)에서 산소-함유 기체를 주입하기 위한 충분한 부피의 합금 풀을 형성시키는 것을 포함하는 방법.
  62. 청구항 57 내지 61 중 어느 하나에 있어서, 단계 (III)이 포트 내에서 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금을 용융시켜서, 단계 (IV)에서 산소-함유 기체를 주입하기 위한 충분한 부피의 합금 풀을 형성시키는 것을 포함하는 방법.
  63. 청구항 62에 있어서, 상기 단계 (I)에서의 사전-산화가 단계 (II), (III), (IV), (V), (VI), (VII), 및 (VIII)의 주기를 통하여 전환기를 작동시켜서 부분적으로 산화된 스타터 합금을 제조하는 것을 포함하는데, 여기서 상기 스타터 합금 제조 주기가
    포트 내에서 앞서 제조된 부분적으로 산화된 스타터 합금의 충전물을 용융시켜서 합금 풀을 형성시키고;
    단계 (V)에서의 산소-함유 기체의 주입과 동시에 전환기 공급물을 단계 (IV)에서의 합금 풀로 주기적으로 또는 연속적으로 공급하고;
    산소-함유 기체의 주입을 계속하여 합금 풀을 부분적으로 산화시키는데, 바람직하게는 여기서 상기 초기 충전물, 및 합금 풀로 공급된 전환기 공급물 내 철의 중량을 기준으로 10 내지 90 백분율, 더욱 바람직하게는 25 내지 75 백분율의 철이 산화되고;
    전환기 포트로부터 슬래그를 바람직하게는 복수 회 탭핑하고;
    그 후, 부분적으로 산화된 합금 풀을 회수하고 고형화하고;
    스타터 합금 제조 주기로부터의 고형화되고 부분적으로 산화된 수집기 합금을, 유사한 복수의 전환기 작업 주기 및/또는 스타터 합금 제조 주기 동안 복수의 스타터 합금 충전물로 바람직하게 분할하는 것을 포함하는 방법.
  64. 청구항 57에 있어서, 상기 단계 (I)에서의 사전-산화가, 미가공 수집기 합금의 입자를 바람직하게는 회전식 가마 또는 유동층 로스터 내 800℃ 초과, 바람직하게는 800℃ 내지 950℃의 온도에서 산소-함유 기체와 접촉시키는 것을 포함하는 방법.
  65. 청구항 57 내지 61 중 어느 하나에 있어서, 상기 단계 (V)에서의 산소-함유 기체 주입이, 합금 풀이 이 합금 풀의 총 중량을 기준으로 약 10중량% 이하의 철, 바람직하게는 5중량% 이하의 철을 포함할 때까지 계속되는 방법.
  66. 청구항 57 내지 61 중 어느 하나에 있어서, 상기 미가공 수집기 합금이
    40 내지 80중량% 철;
    1 내지 15중량% 니켈;
    0.1중량% 이상의 황;
    0.1 내지 3중량% 구리; 및
    1 내지 20중량% 규소를 포함하는 방법.
  67. 청구항 57 내지 61 중 어느 하나에 있어서, 상기 PGM-강화된 합금이
    25중량% 이상의 PGM, 바람직하게는 25 내지 60중량% PGM;
    25중량% 이상의 니켈, 바람직하게는 25 내지 70중량% 니켈;
    10중량% 이하의 철, 바람직하게는 5중량% 이하의 철;
    10중량% 이하의 구리;
    2중량% 이하의 황; 및
    바람직하게는 2중량% 이하의 규소 및 2중량% 이하의 인을 포함하는 방법.
  68. 청구항 57 내지 61 중 어느 하나에 있어서, 상기 전환기 공급물이 적어도 20중량부의, 단계 (I)의 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금 생성물을 포함하는 방법.
  69. 청구항 57 내지 61 중 어느 하나에 있어서, 상기 초기 충전물 및 전환기 공급물이
    (i) 100중량부의, 미가공 수집기 합금 및/또는 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금 전체; 및
    (ii) 첨가된 플럭스 물질의 중량에 의해 10중량% 또는 그 초과의 실리카 및/또는 10중량% 또는 그 초과의 산화칼슘, 산화마그네슘, 또는 산화칼슘과 산화마그네슘의 조합을 포함하는 20중량부 미만의 첨가된 플럭스 물질 (실리카, 산화칼슘, 또는 산화마그네슘 함량과는 상관없이 바람직하게는 20중량부 미만 (더욱 바람직하게는 18중량부 미만, 및 훨씬 더 바람직하게는 15중량부 미만)의 임의의 첨가된 플럭스 물질)을 포함하는 방법.
  70. 청구항 57 내지 61 중 어느 하나에 있어서,
    포트를 내화성 재료로 라이닝하고;
    내화성 보호제를, 초기 충전물 및 전환기 공급물 내 미가공 수집기 합금 및 부분적으로 사전-산화된 수집장치 합금 100중량부 당 20중량부 이하, 바람직하게는 미가공 수집기 합금 및 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금 100중량부 당 18중량부 이하의 내화성 보호제의 속도에서, 그리고 더욱 바람직하게는 미가공 수집기 합금 및 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금 100중량부 당 5 내지 15중량부의 내화성 보호제의 속도에서, 합금 풀을 보유하는 포트로 공급하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  71. 청구항 70에 있어서, 상기 내화성 보호제가 내화성 재료와 공통의 성분을 포함하고, 바람직하게는 여기서 상기 공통의 성분이 알루미나를 포함하는 방법.
  72. 청구항 57 내지 61 중 어느 하나에 있어서, 상기 초기 충전물 및 전환기 공급물이 미가공 및/또는 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금 전체 100중량부 당 약 5 내지 100중량부의 양으로 재사용된 전환기 슬래그를 추가로 포함하는 방법.
  73. 청구항 57 내지 61 중 어느 하나에 있어서, 상기 전환기가
    (1) 전환기의 포트 내에서 단계 (I)로부터의 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금의 충전물을 용융시켜서 합금 풀을 형성시켜 단계 (III)에서 전환기 작업 주기를 시작하는 단계;
    (2) 전환기 공급물을, 단계 (IV)에서의 합금 풀을 갖는 포트 내로 도입시키는 단계로서, 여기서 상기 전환기 공급물이 앞선 전환기 주기로부터의 재사용 슬래그를 선택적으로 추가로 포함할 수 있는 단계;
    (3) 산소-함유 기체를 합금 풀 내로 주입하여 철을 산화철로 전환시키고 합금 풀 내 PGM을 강화시키는 단계;
    (4) 산화철을 포함하는 슬래그를 단계 (VI)에서의 합금 풀 위의 저-밀도 층에서 수집하는 단계;
    (5) 단계 (2) 및 (3)을 종결하고 저-밀도 층을 탭핑하여 전환기로부터 슬래그를 회수하는 단계;
    (6) 하나 이상의 비-최종 순서 및 최종 순서를 포함한 단계 (2), (3), (4), 및 (5)의 순서를 복수 회 반복하는 단계로서, 여기서 각각의 순서에서의 단계 (5)가 단계 (3) 및 (4)를 따르는 단계;
    (7) 각각의 비-최종 순서의 단계 (6)에서 저-밀도 층을 탭핑하기 전에, 산소-함유 기체 주입을 종결한 후에 저-밀도 층 중에 비말동반된 합금을 합금 풀 내로 사실상 침전시키는 단계;
    (8) 최종 순서의 단계 (6)에서 산소-함유 기체의 종결 후에 저-밀도 층의 탭핑을 신속히 시작하는 단계로서, 여기서 상기 포트 내에서의 합금 풀의 고형화가 회피되고 여기서 합금이 저-밀도 층 중에 선택적으로 비말동반되는 단계; 및
    (9) 전환기 주기의 마지막에, 합금 풀을 탭핑하여 PGM-강화된 합금을 회수하는 단계로서, 여기서 상기 포트 내에서의 합금 풀의 고형화가 회피되는 단계를 포함하는 작업 주기를 갖는 방법.
  74. 청구항 57 내지 61 중 어느 하나에 있어서,
    (1) (바람직하게는 비-전환) 제1 로에서 촉매 물질을 제련하는 단계;
    (2) 제1 로로부터 제1 로 슬래그 및 제1 수집기 합금을 회수하는 단계;
    (3) 바람직하게는 야금용 코크스를 첨가하면서 (바람직하게는 비-전환) 제2 로에서 제1 로 슬래그를 제련하는 단계;
    (4) 제2 로로부터 제2 로 슬래그 및 제2 수집기 합금을 회수하는 단계;
    (5) 여기서 상기 제1 및 제2 수집기 합금이 단계 (I), 단계 (II), 및/또는 단계 (IV)에서 미가공 수집기 합금으로서 공급되는 단계; 및
    (6) 단계 (d)에서 전환기로부터 회수된 슬래그의 적어도 일부를, 단계 (3)에서의 제1 로 슬래그와 함께 제련하기 위해 제2 로로 공급하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  75. 청구항 57 내지 61 중 어느 하나에 있어서,
    (A) 포트를 내화재로 라이닝하고;
    (B) 용융된 합금 풀을 내화재-라이닝된 포트 중에 보유시키고;
    (C) 내화재 라이닝에 인접한 포트를 재킷화하고;
    (D) 냉각제를 재킷을 통하여 순환시켜서, 내화재 라이닝과 열 전달되는 합금 풀로부터 열을 제거하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  76. 청구항 57 내지 61 중 어느 하나에 있어서, 상기 전환기가 회전식 전환기를 포함하고, 여기서 상기 회전식 전환기가
    세로 축을 중심으로 회전시키기 위해 장착된 경사진 포트를 포함하는 포트;
    용융된 합금 풀을 보유하기 위한 포트 내 내화재 라이닝;
    전환기 공급물을 합금 풀을 갖는 포트 내로 도입시키는, 포트 상단에 있는 개구;
    산소-함유 기체를 합금 풀 내로 주입하기 위한 랜스;
    내화재 라이닝에 인접한, 포트에 대한 열 전달 재킷; 및
    열 전달 매체를 재킷을 통하여 순환시키고 내화재 라이닝과 열 전달되는 합금 풀로부터 열을 제거하는 냉각제 시스템을 포함하고, 바람직하게는 여기서 상기 합금 풀이 내화재 라이닝과 직접적으로 접촉되는 방법.
  77. 백금 족 금속 (PGM) 수집기 합금을 전환하는 방법으로서,
    (a) 전환기 공급물을, 용융된 합금 풀을 보유하는 전환기의 포트 내로 도입시키는 단계로서, 여기서 상기 전환기 공급물이 하기를 포함하는, 단계;
    (i) 수집기 합금의 총 중량을 기준으로 0.5중량% 이상의 PGM, 40중량% 이상의 철, 0.5중량% 이상의 니켈, 3중량% 이하의 황, 및 3중량% 이하의 구리를 포함하는 100중량부의 수집기 합금; 및
    (ii) 수집기 합금 100중량부 당 약 5 내지 100중량부의 양으로 재사용된 전환기 슬래그를 포함하는 단계;
    (b) 산소-함유 기체를 합금 풀 내로 주입하여 수집기 합금으로부터의 철을 산화철로 전환시키고 합금 풀 내 PGM을 강화시키는 단계로서, 여기서 상기 전환기 공급물의 도입 및 상기 산소 함유 기체의 주입이 적어도 부분적으로 동시에 일어나는 단계;
    (c) 산화철을 포함하는 슬래그를 합금 풀 위의 저-밀도 층에서 수집하는 단계;
    (d) 저-밀도 층을 탭핑하여 전환기로부터 슬래그를 회수하는 단계;
    (e) 단계 (d)에서 회수된 슬래그를, 단계 (a)에서의 전환기 공급물로 재사용하기 위한 제1 슬래그 부분 및 단계 (a)로 재사용되지 않는 제2 슬래그 부분으로 분리하는 단계; 및
    (f) 합금 풀을 탭핑하여 PGM-강화된 합금을 회수하는 단계의 주기를 포함하는 방법.
  78. 청구항 77에 있어서, 상기 한 주기의 단계 (e)로부터의 재사용 슬래그 부분이, 후속 주기에서 단계 (a)에서 재사용된 전환기 슬래그로서 공급되는 방법.
  79. 청구항 77에 있어서, 상기 전환기 공급물이 수집기 합금 100중량부 당 10 내지 50중량부의 양으로 재사용된 슬래그를 포함하는 방법.
  80. 청구항 77에 있어서, 바람직하게는 단일의 공급물 유닛으로부터, 단계 (a)에서 전환기 공급물 내 동시 도입을 위해 수집기 합금과 재사용된 전환기 슬래그를 조합시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
  81. 청구항 77에 있어서, 상기 단계 (a)에서의 재사용된 전환기 슬래그 및/또는 단계 (e)에서의 제1 슬래그 부분이, 단계 (d)로부터 회수된 슬래그의 평균의 전체 PGM 함량보다 높은 PGM 함량 및/또는 약 2중량% 초과의 니켈 산화물 함량을 갖는 높은-등급의 슬래그를 포함하는 방법.
  82. 청구항 81에 있어서,
    단계 (d)로부터 회수된 슬래그를 냉각시키고 고형화하고 세분하는 단계를 추가로 포함하고;
    여기서 상기 단계 (e)에서의 분리가 세분된 슬래그를 자기적 민감성 분획 및 비-자기적 민감성 분획으로 자기적으로 분리하는 것을 포함하고;
    여기서 상기 재사용 슬래그 부분이 자기적 민감성 분획을 포함하고;
    여기서 상기 재사용 슬래그 부분이 비-자기적 민감성 분획의 일부를 선택적으로 포함하는 방법.
  83. 청구항 82에 있어서,
    (C.1) 단계 (a) 내지 (e) 전에, 포트 내에서 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금을 용융시켜서 합금 풀을 형성시킴에 의해 전환기 작업 주기를 시작하는 단계;
    (C.2) 그 후, 단계 (e) 전에, 단계 (a), (b), (c), 및 (d)의 순서를 복수 회 반복하는 단계로서, 여기서 각각의 순서에서 단계 (d)가 단계 (b) 및 (c)를 따르는 단계로서,
    여기서 단계 (e)로부터의 재사용 슬래그 부분이, 자기적 민감성과는 상관없이, 단계 (C.2)의 순서의 마지막 단계 (d)에서 저-밀도 층의 최종 탭핑으로부터 회수된 슬래그를 포함하는 단계; 및
    (C.3) 단계 (C.2) 순서의 마지막 단계 (d)에서 저-밀도 층을 최종 탭핑한 후에, 단계 (f)에서 합금 풀을 탭핑하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  84. 청구항 82에 있어서,
    (C.1) 단계 (a) 내지 (e) 전에, 포트 내에서 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금을 용융시켜서 합금 풀을 형성시킴에 의해 전환기 작업 주기를 시작하는 단계;
    (C.2) 그 후, 단계 (e) 전에, 단계 (a), (b), (c), 및 (d)의 순서를 복수 회 반복하는 단계로서, 여기서 각각의 순서에서의 단계 (d)가 단계 (b) 및 (c)를 따르는 단계로서,
    여기서 단계 (e)로부터의 재사용 슬래그 부분이 단계 (C.2)의 순서의 마지막 단계 (d)에서 저-밀도 층의 최종 탭핑으로부터 회수된 슬래그의 비-자기적 민감성 분획의 전부 또는 일부를 포함하는 단계; 및
    (C.3) 단계 (C.2) 순서의 마지막 단계 (d)에서 저-밀도 층을 최종 탭핑한 후에, 단계 (f)에서 합금 풀을 탭핑하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  85. 청구항 84에 있어서,
    (D.1) 단계 (C.2)에서의 최종 탭핑에 앞서 저-밀도 층을 탭핑하기 위해, 각각의 저-밀도 층(들)을 탭핑하기 전에 저-밀도 층 중에 비말동반된 합금을 합금 풀 내로 사실상 침전시키는 단계; 및
    (D.2) 단계 (C.2)에서의 최종 탭핑을, 산소-함유 기체 주입을 멈추고 5분 이내에 시작하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  86. 청구항 77에 있어서, 상기 단계 (b)에서의 산소-함유 기체 주입이, 합금 풀 내에서 적어도 1250℃, 바람직하게는 적어도 1450℃, 또는 1250℃ 내지 1800℃, 바람직하게는 1450℃ 내지 1700℃의 온도를 유지하기에 충분한 속도에서 수행되는 방법.
  87. 청구항 77에 있어서, 상기 단계 (b)에서의 산소-함유 기체 주입이, 합금 풀이 이 합금 풀의 총 중량을 기준으로 약 10중량% 이하의 철, 바람직하게는 5중량% 이하의 철을 포함할 때까지 계속되는 방법.
  88. 청구항 77 내지 87 중 어느 하나에 있어서, 상기 수집기 합금이
    40 내지 80중량% 철;
    1 내지 15중량% 니켈;
    0.1중량% 이상의 황;
    0.1 내지 3중량% 구리; 및
    20중량% 이하의 규소; 바람직하게는 1 내지 20중량%의 규소를 포함하는 방법.
  89. 청구항 88에 있어서, 상기 PGM-강화된 합금이
    25중량% 이상의 PGM, 바람직하게는 25 내지 60중량% PGM;
    25중량% 이상의 니켈, 바람직하게는 25 내지 70중량% 니켈; 및
    바람직하게는 2중량% 이하의 규소, 2중량% 이하의 인, 10중량% 이하의 구리, 및 2중량% 이하의 황을 포함하는 방법.
  90. 청구항 77 내지 87 중 어느 하나에 있어서, 상기 전환기 공급물이
    (i) 100중량부의 수집기 합금; 및
    (ii) 첨가된 플럭스 물질의 중량에 의해 10중량% 또는 그 초과의 실리카 및/또는 10중량% 또는 그 초과의 산화칼슘, 산화마그네슘, 또는 산화칼슘과 산화마그네슘의 조합을 포함하는 20중량부 미만의 첨가된 플럭스 물질 (실리카, 산화칼슘, 또는 산화마그네슘 함량과는 상관없이 바람직하게는 20중량부 미만 (더욱 바람직하게는 18중량부 미만, 및 훨씬 더 바람직하게는 15중량부 미만)의 임의의 첨가된 플럭스 물질)을 포함하는 방법.
  91. 청구항 77 내지 87 중 어느 하나에 있어서,
    포트를 내화성 재료로 라이닝하고;
    내화성 보호제를, 전환기 공급물 내 수집기 합금 100중량부 당 20중량부 이하, 바람직하게는 수집기 합금 100중량부 당 18중량부 이하의 내화성 보호제의 속도에서, 그리고 더욱 바람직하게는 수집기 합금 100중량부 당 5 내지 15중량부의 내화성 보호제의 속도에서, 합금 풀을 보유하는 포트로 공급하는 것을 추가로 포함하고, 바람직하게는 여기서 상기 내화성 보호제가 내화성 재료와 공통의 성분을 포함하며, 바람직하게는 상기 공통의 성분이 알루미나를 포함하는 방법.
  92. 청구항 77 내지 87 중 어느 하나에 있어서, 미가공 상태로부터의 수집기 합금의 적어도 일부를 부분적으로 산화시키는 것을 추가로 포함하고, 여기서 포트로의 전환기 공급물 내 도입된 수집기 합금 100중량부 중에서, 상기 전환기 공급물이 적어도 20중량부의 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금을 포함하고, 바람직하게는 여기서 상기 부분적인 사전-산화가 미가공 수집기 합금의 입자를 산소-풍부 화염으로 통과시키는 것을 포함하며, 바람직하게는 여기서 상기 화염이 2000℃ 이상, 더욱 바람직하게는 2000℃ 내지 3500℃, 및 특히 2000℃ 내지 2800℃의 화염 온도를 나타내는 방법.
  93. 청구항 77 내지 87 중 어느 하나에 있어서, 상기 전환기가
    (1) 전환기의 포트 내에서 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금의 충전물을 용융시켜서 합금 풀을 형성시켜 전환기 작업 주기를 시작하는 단계;
    (2) 전환기 공급물을 단계 (a)에서의 합금 풀을 갖는 포트 내로 도입시키는 단계로서, 여기서 상기 전환기 공급물이 앞선 전환기 주기로부터의 재사용 슬래그를 선택적으로 추가로 포함할 수 있는 단계;
    (3) 산소-함유 기체를 합금 풀 내로 주입하여 철을 산화철로 전환시키고 단계 (b)에서 합금 풀 내 PGM을 강화시키는 단계;
    (4) 산화철을 포함하는 슬래그를 단계 (c)에서 합금 풀 위의 저-밀도 층에서 수집하는 단계;
    (5) 단계 (2) 및 (3)을 종결하고 저-밀도 층을 탭핑하여 전환기로부터 슬래그를 회수하는 단계;
    (6) 하나 이상의 비-최종 순서 및 최종 순서를 포함한 단계 (2), (3), (4), 및 (5)의 순서를 복수 회 반복하는 단계로서, 여기서 각각의 순서에서의 단계 (5)가 단계 (2) 및 (3)을 따르는 단계;
    (7) 각각의 비-최종 순서의 단계 (6)에서 저-밀도 층을 탭핑하기 전에, 산소-함유 기체 주입을 종결한 후에 저-밀도 층 중에 비말동반된 합금을 합금 풀 내로 사실상 침전시키는 단계;
    (8) 최종 순서의 단계 (6)에서의 산소-함유 기체 주입의 종결 후에 저-밀도 층의 탭핑을 신속히 시작하는 단계로서, 여기서 상기 포트 내에서의 합금 풀의 고형화가 회피되고 여기서 합금이 저-밀도 층 중에 선택적으로 비말동반되는 단계; 및
    (9) 전환기 주기의 마지막에, 합금 풀을 탭핑하여 PGM-강화된 합금을 회수하는 단계로서, 여기서 상기 포트 내에서의 합금 풀의 고형화가 회피되는 단계를 포함하는 작업 주기를 갖는 방법.
  94. 청구항 77 내지 87 중 어느 하나에 있어서,
    (1) (바람직하게는 비-전환) 제1 로에서 촉매 물질을 제련하는 단계;
    (2) 제1 로로부터 제1 로 슬래그 및 제1 수집기 합금을 회수하는 단계;
    (3) 바람직하게는 야금용 코크스를 첨가하면서 (바람직하게는 비-전환) 제2 로에서 제1 로 슬래그를 제련하는 단계;
    (4) 제2 로로부터 제2 로 슬래그 및 제2 수집기 합금을 회수하는 단계;
    (5) 여기서 상기 단계 (a)에서의 전환기 공급물이 제1 및 제2 수집기 합금을 포함하는 단계; 및
    (6) 단계 (e)로부터 생성된 슬러그의 적어도 일부를, 단계 (3)에서 제1 로 슬래그와 함께 제련하기 위해 제2 로로 공급하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  95. 청구항 77 내지 87 중 어느 하나에 있어서,
    (A) 포트를 내화재로 라이닝하고;
    (B) 용융된 합금 풀을 내화재-라이닝된 포트 중에 보유시키고;
    (C) 내화재 라이닝에 인접한 포트를 재킷화하고;
    (D) 냉각제를 재킷을 통하여 순환시켜서, 내화재 라이닝과 열 전달되는 합금 풀로부터 열을 제거하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  96. 청구항 77 내지 87 중 어느 하나에 있어서, 상기 전환기가 회전식 전환기를 포함하고, 여기서 상기 회전식 전환기가
    세로 축을 중심으로 회전시키기 위해 장착된 경사진 포트를 포함하는 포트;
    용융된 합금 풀을 보유하기 위한 포트 내 내화재 라이닝;
    전환기 공급물을 합금 풀을 갖는 포트 내로 도입시키는, 포트의 상단에 있는 개구;
    산소-함유 기체를 합금 풀 내로 주입하기 위한 랜스;
    내화재 라이닝에 인접한, 포트에 대한 열 전달 재킷; 및
    열 전달 매체를 재킷을 통하여 순환시키고 내화재 라이닝과 열 전달되는 합금 풀로부터 열을 제거하는 냉각제 시스템을 포함하고, 바람직하게는 여기서 상기 합금 풀이 내화재 라이닝과 직접적으로 접촉되는 방법.
  97. 백금 족 금속 (PGM) 수집기 합금을 전환하는 방법으로서,
    (I) 수집기 합금의 초기 충전물을 전환기의 포트 내에서 용융시켜 합금 풀을 형성시켜서 전환기 주기를 시작하는 단계;
    (II) 전환기 공급물을, 합금 풀을 갖는 포트 내로 도입시키는 단계;
    (III) 산소-함유 기체를 합금 풀 내로 주입하여 철을 산화철을 전환시키고 합금 풀 내 PGM을 강화시키는 단계로서, 여기서 상기 전환기 공급물의 도입 및 상기 산소 함유 기체의 주입이 적어도 부분적으로 동시에 일어나는 단계;
    (IV) 산화철을 포함하는 슬래그를 합금 풀 위의 저-밀도 층에서 수집하는 단계;
    (V) 단계 (II) 및 (III)을 종결하고 저-밀도 층을 탭핑하여 전환기로부터 슬래그를 회수하는 단계;
    (VI) 하나 이상의 비-최종 순서 및 최종 순서를 포함한 단계 (II), (III), (IV), 및 (V)의 순서를 복수 회 반복하는 단계로서, 여기서 각각의 순서에서의 단계 (V)가 단계 (III) 및 (IV)를 따르는 단계;
    (VII) 각각의 비-최종 순서의 단계 (V)에서 저-밀도 층을 탭핑하기 전에, 산소-함유 기체 주입 종결 후에 저-밀도 층 중에 비말동반된 합금을 합금 풀 내로 사실상 침전시키는 단계;
    (VIII) 최종 순서에서의 단계 (V)에서 산소-함유 기체 주입을 종결한 후에 저-밀도 층의 탭핑을 신속히 시작하는 단계로서, 여기서 상기 포트 내에서의 합금 풀의 고형화가 회피되는 단계; 및
    (IX) 전환기 주기의 마지막에, 합금 풀을 탭핑하여 PGM-강화된 합금을 회수하는 단계로서, 여기서 상기 포트 내에서의 합금 풀의 고형화가 회피되는 단계를 포함하는 방법.
  98. 청구항 97에 있어서, 상기 단계 (VII)에서 산소-함유 기체 주입의 종결과 저-밀도 층 탭핑의 시작 사이에서의 경과 시간이 5분 이상인 방법.
  99. 청구항 97에 있어서, 상기 단계 (VII)에서 산소-함유 기체 주입의 종결과 저-밀도 층 탭핑의 시작 사이에서의 경과 시간이 5분 이하인 방법.
  100. 청구항 97에 있어서, 상기 단계 (VIII)에서 탭핑된 저-밀도 층 중에 합금이 비말동반되는 것을 추가로 포함하는 방법.
  101. 청구항 97에 있어서,
    (X) 단계 (V)로부터 회수된 슬래그를 냉각시키고 고형화하고 세분하는 단계; 및
    (XI) 단계 (V)로부터 회수된 슬래그를, 후속 전환기 주기의 단계 (II)에서 전환기 공급물로 재사용하기 위한 슬래그 부분, 및 재사용되지 않는 슬래그 부분으로 분리하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  102. 청구항 101에 있어서, 상기 단계 (II)에서의 전환기 공급물이 수집기 합금 100중량부 당 5 내지 100중량부, 바람직하게는 10 내지 50중량부의 양으로 재사용된 슬래그를 포함하는 방법.
  103. 청구항 101에 있어서, 상기 단계 (II)로의 재사용 슬래그가, 단계 (V)로부터 회수된 슬래그의 평균의 전체 PGM 함량보다 높은 PGM 함량을 갖는 높은 등급의 슬래그를 포함하고, 바람직하게는 여기서 상기 높은 등급의 슬래그가 1000 ppm 초과의 PGM을 포함하며, 상기 재사용되지 않는 슬래그 부분은 1000 ppm 미만의 PGM을 포함하는 방법.
  104. 청구항 101에 있어서,
    여기서 상기 단계 (XI)에서의 분리가, 세분된 슬래그를 자기적 민감성 분획 및 비-자기적 민감성 분획으로 자기적으로 분리하는 것을 포함하고;
    여기서 상기 재사용 슬래그 부분이 자기적 민감성 분획을 포함하고;
    여기서 상기 재사용 슬래그 부분이 비-자기적 민감성 분획의 일부를 선택적으로 추가로 포함하는 방법.
  105. 청구항 104에 있어서, 상기 재사용 슬래그 부분이 최종 순서에서 단계 (VIII)로부터 회수된 슬래그로부터의 비-자기적 민감성 분획을 추가로 포함하는 방법.
  106. 청구항 101에 있어서, 상기 재사용 슬래그 부분이 자기적 민감성과는 상관없이 최종 순서에서 단계 (VIII)로부터 회수된 슬래그를 포함하는 방법.
  107. 청구항 97에 있어서, 상기 단계 (III)에서의 산소-함유 기체 주입이, 합금 풀이 이 합금 풀의 총 중량을 기준으로 약 10중량% 이하의 철, 바람직하게는 5중량% 이하의 철을 포함할 때까지 계속되는 방법.
  108. 청구항 97 내지 107 중 어느 하나에 있어서, 상기 수집기 합금이 이 수집기 합금의 총 중량을 기준으로 0.5중량% 이상의 PGM, 40중량% 이상의 철, 0.5중량% 이상의 니켈, 3중량% 이하의 황, 및 3중량% 이하의 구리를 포함하고, 바람직하게는 여기서 상기 수집기 합금이
    40 내지 80중량% 철;
    1 내지 15중량% 니켈;
    0.1중량% 이상의 황;
    0.1 내지 3중량% 구리; 및/또는
    20중량% 이하의 규소, 바람직하게는 1 내지 20중량% 규소를 포함하는 방법.
  109. 청구항 108에 있어서, 상기 PGM-강화된 합금이
    25중량% 이상의 PGM, 바람직하게는 25 내지 60중량% PGM;
    25중량% 이상의 니켈, 바람직하게는 25 내지 70중량% 니켈;
    10중량% 이하의 철, 바람직하게는 5중량% 이하의 철; 및
    바람직하게는 2중량% 이하의 규소, 2중량% 이하의 인, 10중량% 이하의 구리, 및 2중량% 이하의 황을 포함하는 방법.
  110. 청구항 97 내지 107 중 어느 하나에 있어서, 상기 전환기 공급물이
    (i) 100중량부의 전체 수집기 합금; 및
    (ii) 첨가된 플럭스 물질의 중량에 의해 10중량% 또는 그 초과의 실리카 및/또는 10중량% 또는 그 초과의 산화칼슘, 산화마그네슘, 또는 산화칼슘과 산화마그네슘의 조합을 포함하는 20중량부 미만의 첨가된 플럭스 물질 (실리카, 산화칼슘, 또는 산화마그네슘 함량과는 상관없이 바람직하게는 20중량부 미만 (더욱 바람직하게는 18중량부 미만, 및 훨씬 더 바람직하게는 15중량부 미만)의 임의의 첨가된 플럭스 물질)을 포함하는 방법.
  111. 청구항 97 내지 107 중 어느 하나에 있어서,
    포트를 내화성 재료로 라이닝하고;
    내화성 보호제를, 전환기 공급물 내 미가공 수집기 합금 및 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금 전체 100중량부 당 20중량부 이하의, 바람직하게는 미가공 수집기 합금 및 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금 전체 100중량부 당 18중량부 이하의 내화성 보호제의 속도에서, 그리고 더욱 바람직하게는 미가공 수집기 합금 및 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금 전체 100중량부 당 5 내지 15중량부의 내화성 보호제의 속도에서, 합금 풀을 보유하는 포트로 공급하는 것을 추가로 포함하고, 바람직하게는 여기서 상기 내화성 보호제가 내화성 재료와 공통의 성분을 포함하며, 바람직하게는 여기서 상기 공통의 성분이 알루미나를 포함하는 방법.
  112. 청구항 97 내지 107 중 어느 하나에 있어서, 미가공 상태로부터의 수집기 합금의 적어도 일부를 부분적으로 사전-산화시키는 것을 추가로 포함하고, 여기서 상기 초기 충전물, 전환기 공급물, 또는 이 둘 모두가 부분적으로 사전-산화된 수집장치 합금을 포함하며, 바람직하게는 여기서 상기 부분적인 사전-산화가 미가공 수집기 합금의 입자를 산소-풍부 화염으로 통과시키는 것을 포함하고, 바람직하게는 여기서 상기 화염이 2000℃ 이상, 더욱 바람직하게는 2000℃ 내지 3500℃, 및 특히 2000℃ 내지 2800℃의 화염 온도를 나타내는 방법.
  113. 청구항 112에 있어서, 상기 초기 충전물 및/또는 전환기 공급물이, 각각 초기 충전물 및/또는 전환기 공급물 내 미가공 수집기 합금 및 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금 전체 100중량부 당 20 내지 100중량부의 양으로 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금을, 그리고 0 내지 80중량부의 양으로 미가공 수집기 합금을 포함하는 방법.
  114. 청구항 97 내지 107 중 어느 하나에 있어서,
    (1) (바람직하게는 비-전환) 제1 로에서 촉매 물질을 제련하는 단계;
    (2) 제1 로로부터 제1 로 슬래그 및 제1 수집기 합금을 회수하는 단계;
    (3) 바람직하게는 야금용 코크스를 첨가하면서 (바람직하게는 비-전환) 제2 로에서 제1 로 슬래그를 제련하는 단계;
    (4) 제2 로로부터 제2 로 슬래그 및 제2 수집기 합금을 회수하는 단계;
    (5) 여기서 상기 초기 충전물 및/또는 전환기 공급물이 제1 및 제2 수집기 합금을 포함하는 단계;
    (6) 단계 (d)에서 전환기로부터 회수된 슬러그의 적어도 일부를, 단계 (3)에서 제1 로 슬래그와 함께 제련하기 위해 제2 로로 공급하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  115. 청구항 97 내지 107 중 어느 하나에 있어서,
    (A) 포트를 내화재로 라이닝하고;
    (B) 용융된 합금 풀을 내화재-라이닝된 포트 중에 보유시키고;
    (C) 내화재 라이닝에 인접한 포트를 재킷화하고;
    (D) 냉각제를 재킷을 통하여 순환시켜서, 내화재 라이닝과 열 전달되는 합금 풀로부터 열을 제거하는 것을 추가로 포함하는데, 바람직하게는 여기서 상기 합금 풀이 내화재 라이닝과 직접적으로 접촉되는 방법.
  116. 청구항 97 내지 107 중 어느 하나에 있어서, 상기 전환기가 회전식 전환기를 포함하고, 여기서 상기 회전식 전환기가
    세로 축을 중심으로 회전시키기 위해 장착된 경사진 포트를 포함하는 포트;
    용융된 합금 풀을 보유하기 위한 포트 내 내화재 라이닝;
    전환기 공급물을 합금 풀을 갖는 포트 내로 도입시키는, 포트의 상단에 있는 개구;
    산소-함유 기체를 합금 풀 내로 주입하기 위한 랜스;
    내화재 라이닝에 인접한, 포트에 대한 열 전달 재킷; 및
    열 전달 매체를 재킷을 통하여 순환시키고 내화재 라이닝과 열 전달되는 합금 풀로부터 열을 제거하는 냉각제 시스템을 포함하는데, 바람직하게는 여기서 상기 합금 풀이 내화재 라이닝과 직접적으로 접촉되는 방법.
  117. PGM 회수 및 강화 방법으로서,
    (1) 제1 로에서 촉매 물질을 제련하는 단계;
    (2) 제1 로로부터 제1 로 슬래그 및 제1 수집기 합금을 회수하는 단계;
    (3) 제2 로에서 제1 로 슬래그를 제련하는 단계;
    (4) 제2 로로부터 제2 로 슬래그 및 제2 수집기 합금을 회수하는 단계;
    (5) 제1 및 제2 수집기 합금을 전환기에서 전환시켜 PGM 강화 합금 및 전환기 슬래그를 회수하는 단계;
    (6) 단계 (5)에서 전환기로부터 회수된 전환기 슬래그를 제1 및 제2 전환기 슬래그 부분으로 분리하는 단계; 및
    (7) 제1 전환기 슬래그 부분을, 단계 (3)에서의 제1 로 슬래그와 함께 제련하기 위해 제2 로로 공급하는 단계를 포함하는 회수 및 강화 방법.
  118. 청구항 117에 있어서, 제2 전환기 슬래그 부분을, 제1 및 제2 수집기 합금 전체 100중량부 당 약 5 내지 100중량부의 제2 전환기 슬래그 부분의 양으로 전환기로의 공급물로 공급하는 것을 추가로 포함하는 회수 및 강화 방법.
  119. 청구항 118에 있어서, 상기 제2 전환기 슬래그 부분이 제1 전환기 슬래그 부분보다 높은 PGM 함량을 갖는 높은 등급의 슬래그를 포함하는데, 바람직하게는 여기서 상기 제2 전환기 슬래그 부분이 1000 ppm 또는 그 초과의 PGM을 포함하는 회수 및 강화 방법.
  120. 청구항 119에 있어서,
    단계 (5)로부터 회수된 전환기 슬래그를 냉각시키고 고형화하고 세분하는 것을 추가로 포함하고,
    여기서 상기 단계 (6)에서의 분리가 세분된 슬래그를 자기적 민감성 분획 및 비-자기적 민감성 분획으로 자기적으로 분리하는 것을 포함하고;
    여기서 상기 제2 전환기 슬래그 부분이 자기적 민감성 분획을 포함하고;
    여기서 상기 제2 전환기 슬래그 부분이 비-자기적 민감성 분획의 일부를 선택적으로 포함하는 회수 및 강화 방법.
  121. 청구항 120에 있어서, 상기 단계 (5)에서의 전환이
    (a) 전환기의 포트 내에서 선택적으로 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금을 용융시켜서 포트 중에 유지된 합금 풀을 형성시킴에 의해 전환기 작업 주기를 시작하고;
    (b) 전환기 공급물을 포트 내로 도입시키고;
    (c) 산소-함유 기체를 합금 풀 내로 주입하여 수집기 합금으로부터의 철을 산화철로 전환시키고 합금 풀 내 PGM을 강화시키는데, 여기서 상기 전환기 공급물의 도입 및 산소 함유 기체 주입이 적어도 부분적으로 동시에 일어나며;
    (d) 산화철을 포함하는 슬래그를 합금 풀 위의 저-밀도 층에서 수집하고;
    (e) 상기 전환기 공급물 도입 및 산소 함유 기체 주입을 멈추고, 저-밀도 층을 탭핑하여 전환기로부터 슬래그를 회수하고;
    (f) 단계 (b), (c) 및 (e)의 순서를 복수 회 반복하는데, 여기서 각각의 순서에서의 단계 (e)가 단계 (b) 및 (c)를 따르며, 여기서 상기 단계 (6)으로부터의 제2 전환기 슬래그 부분이, 자기적 민감성과는 상관없이, 순서의 마지막 단계 (e)에서 저-밀도 층의 최종 탭핑으로부터 회수된 전환기 슬래그를 포함하고;
    (g) 단계 (f)의 순서의 마지막 단계 (e)에서 저-밀도 층을 최종적으로 탭핑한 후에, 합금 풀을 탭핑하는 것을 포함하는 회수 및 강화 방법.
  122. 청구항 121에 있어서, 상기 단계 (6)으로부터의 제2 전환기 슬래그 부분이 단계 (f) 순서의 마지막 단계 (e)에서 저-밀도 층의 최종 탭핑으로부터 회수된 슬래그의 비-자기적 민감성 분획의 전부 또는 일부를 포함하는 회수 및 강화 방법.
  123. 청구항 121에 있어서,
    (D.1) 단계 (f)에서의 비-최종 순서(들)에서, 각각의 저-밀도 층(들)을 탭핑하기 전에 저-밀도 층 중에 비말동반된 합금을 합금 풀 내로 사실상 침전시키는 단계; 및
    (D.2) 단계 (f)에서의 최종 순서에서, 산소-함유 기체 주입을 멈추고 5분 이내에 단계 (e)에서 최종 탭핑을 시작하는 단계를 추가로 포함하는 회수 및 강화 방법.
  124. 청구항 118에 있어서, 상기 제1 전환기 슬래그 부분이 1000 ppm 미만의 PGM을 포함하고, 상기 제2 전환기 슬래그 부분이 1000 ppm 초과의 PGM을 포함하는 회수 및 강화 방법.
  125. 청구항 117에 있어서, 상기 전환기의 포트가 내화성 재료로 라이닝되고, 상기 단계 (2)로부터의 제1 로 슬래그의 일부를 내화성 보호제로서 포트로 공급하는 것을 추가로 포함하는 회수 및 강화 방법.
  126. 청구항 125에 있어서, 상기 내화성 보호제가, 전환기로 공급된 제1 및 제2 수집기 합금 전체 100중량부 당 20중량부 이하의 제1 로 슬래그, 바람직하게는 전환기로 공급된 제1 및 제2 수집기 합금 전체 100중량부 당 18중량부의 제1 로 슬래그, 더욱 바람직하게는 전환기로 공급된 제1 및 제2 수집기 합금 전체 100중량부 당 5 내지 15중량부의 제1 로 슬래그를 포함하는 회수 및 강화 방법.
  127. 청구항 117 내지 126 중 어느 하나에 있어서, 상기 단계 (5)에서의 전환이, 전환기의 포트 내 합금 풀이 이 합금 풀의 총 중량을 기준으로 약 10중량% 이하의 철, 바람직하게는 5중량% 이하의 철을 포함할 때까지 계속되는 회수 및 강화 방법.
  128. 청구항 127에 있어서, 상기 전환기로 공급된 제1 및 제2 수집기 합금이
    0.5 내지 12중량% PGM;
    40중량% 이상의 철, 바람직하게는 40 내지 80중량% 철;
    0.5중량% 이상의 니켈, 바람직하게는 1 내지 15중량% 니켈;
    3중량% 이하의 황, 바람직하게는 0.1중량% 이상의 황;
    3중량% 이하의 구리, 바람직하게는 0.1 내지 3중량% 구리; 및
    바람직하게는 20중량% 이하의 규소, 더욱 바람직하게는 1 내지 20중량% 규소를 포함하는 회수 및 강화 방법.
  129. 청구항 128에 있어서, 상기 단계 (5)로부터 회수된 PGM-강화된 합금이
    25중량% 이상의 PGM, 바람직하게는 25 내지 60중량% PGM;
    25중량% 이상의 니켈, 바람직하게는 25 내지 70중량% 니켈; 및
    바람직하게는 2중량% 이하의 규소, 5중량% 이하의 인, 10중량% 이하의 구리, 및 2중량% 이하의 황을 포함하는 회수 및 강화 방법.
  130. 청구항 117 내지 126 중 어느 하나에 있어서, 상기 전환기로의 공급물이
    (i) 100중량부의, 제1 및 제2 수집기 합금 전체; 및
    (ii) 첨가된 플럭스 물질의 중량에 의해 10중량% 또는 그 초과의 실리카 및/또는 10중량% 또는 그 초과의 산화칼슘, 산화마그네슘, 또는 산화칼슘과 산화마그네슘의 조합을 포함하는 20중량부 미만의 첨가된 플럭스 물질 (실리카, 산화칼슘, 또는 산화마그네슘 함량과는 상관없이 바람직하게는 20중량부 미만 (더욱 바람직하게는 18중량부 미만, 및 훨씬 더 바람직하게는 15중량부 미만)의 임의의 첨가된 플럭스 물질)을 포함하는 회수 및 강화 방법.
  131. 청구항 117 내지 126 중 어느 하나에 있어서, 미가공 상태로부터의 제1 및/또는 제2 수집기 합금의 적어도 일부를 부분적으로 사전-산화시키는 것을 추가로 포함하는데, 여기서 상기 전환기로의 공급물이 전체 전환기 공급물 100중량부 당 적어도 20중량부의 부분적으로 사전-산화된 수집기 합금을 포함하는 회수 및 강화 방법.
  132. 청구항 131에 있어서, 상기 부분적인 사전-산화가, 수집기 합금의 입자를 산소-풍부 화염으로 통과시키는 것을 포함하는 회수 및 강화 방법.
  133. 청구항 132에 있어서, 상기 화염이 2000℃ 이상, 바람직하게는 2000℃ 내지 3500℃, 및 더욱 바람직하게는 2000℃ 내지 2800℃의 화염 온도를 나타내는 회수 및 강화 방법.
  134. 청구항 117 내지 126 중 어느 하나에 있어서,
    (A) 전환기의 포트를 내화재로 라이닝하고;
    (B) 용융된 합금 풀을 내화재-라이닝된 포트 중에 보유시키고;
    (C) 내화재 라이닝에 인접한 포트를 재킷화하고;
    (D) 냉각제를 재킷을 통하여 순환시켜서, 내화재 라이닝과 열 전달되는 합금 풀로부터 열을 제거하는 것을 추가로 포함하는 회수 및 강화 방법.
  135. 청구항 117 내지 126 중 어느 하나에 있어서, 상기 전환기가 회전식 전환기를 포함하는데, 여기서 상기 회전식 전환기가
    세로 축을 중심으로 회전시키기 위해 장착된 경사진 포트;
    용융된 합금 풀을 보유하기 위한 포트 내 내화재 라이닝;
    전환기 공급물을 합금 풀을 갖는 포트 내로 도입시키는, 포트의 상단에 있는 개구;
    산소-함유 기체를 합금 풀 내로 주입하기 위한 랜스;
    내화재 라이닝에 인접한, 포트에 대한 열 전달 재킷; 및
    열 전달 매체를 재킷을 통하여 순환시키고 내화재 라이닝과 열 전달되는 합금 풀로부터 열을 제거하는 냉각제 시스템을 포함하는 회수 및 강화 방법.
  136. PGM 회수 및 강화 방법으로서,
    (1) (바람직하게는 비-전환) 제1 로에서 촉매 물질을 제련하는 단계;
    (2) 제1 로로부터 제1 로 슬래그 및 제1 수집기 합금을 회수하는 단계;
    (3) (바람직하게는 비-전환) 제2 로에서 제1 로 슬래그를 제련하는 단계;
    (4) 제2 로로부터 제2 로 슬래그 및 제2 수집기 합금을 회수하는 단계;
    (5) 전환기에서 제1 및 제2 수집기 합금을 전환시켜 PGM 강화 합금 및 슬래그를 회수하는 단계로서, 여기서 상기 전환이
    (a) 전환기의 포트 내에서 (바람직하게는 부분적으로 사전-산화된) 수집기 합금을 용융시켜서 포트 중에 보유된 합금 풀을 형성시킴에 의해 전환기 작업 주기를 시작하고;
    (b) 전환기 공급물을 합금 풀을 보유하는 포트 내로 도입시키고;
    (c) 산소-함유 기체를 합금 풀 내로 주입하여 철을 산화철로 전환시키고 합금 풀 내 PGM을 강화시키는데, 여기서 상기 전환기 공급물의 도입 및 산소 함유 기체 주입이 적어도 부분적으로 동시에 일어나고;
    (d) 산화철을 포함하는 슬래그를 합금 풀 위의 저-밀도 층에서 수집하고;
    (e) 상기 전환기 공급물 도입 및 산소 함유 기체 주입을 멈추고, 저-밀도 층을 탭핑하여 전환기로부터 슬래그를 회수하고;
    (f) 단계 (b), (c) 및 (e)의 순서를 복수 회 반복하는데, 여기서 각각의 순서에서의 단계 (e)가 단계 (b) 및 (c)를 따르며;
    (g) 단계 (f)에서 비-최종 순서(들)에서, 각각의 저-밀도 층(들)을 탭핑하기 전에 저-밀도 층 중에 비말동반된 합금을 합금 풀 내로 사실상 침전시키고;
    (h) 단계 (f)에서의 최종 순서에서, 산소 함유 기체 주입을 멈추고 5분 이내에 단계 (e)에서 최종 탭핑을 시작하고;
    (i) 단계 (f)의 순서의 마지막 단계 (e)에서 저-밀도 층을 최종적으로 탭핑한 후에, 합금 풀을 탭핑하는 것을 포함하는 단계;
    (6) 단계 (5)에서 전환기로부터 회수된 전환기 슬래그를 제1 및 제2 전환기 슬래그 부분으로 분리하는 단계로서, 여기서 상기 제2 전환기 슬래그 부분이 제1 전환기 슬래그 부분보다 높은 평균 PGM 함량을 포함하고, 여기서 상기 분리가
    (A) 단계 (5)로부터 회수된 전환기 슬래그를 냉각시키고 고형화하고 세분하고;
    (B) 상기 세분된 슬래그를 자기적 민감성 분획 및 비-자기적 민감성 분획으로 자기적으로 분리하고;
    (C) 여기서 상기 제2 전환기 슬래그 부분이 자기적 민감성 분획 및 최종 슬래그 탭핑으로부터 얻어진 비-자기적 민감성 분획의 적어도 일부를 포함하고;
    (D) 여기서 상기 제1 전환기 슬래그 부분이 비-자기적 민감성 분획의 적어도 일부를 포함하는 단계;
    (7) 제1 전환기 슬래그 부분을, 단계 (3)에서 제1 로 슬래그와 함께 제련하기 위해 제2 로로 공급하는 단계;
    (8) 제2 전환기 슬래그 부분을, 제1 및 제2 수집기 합금을 갖는 전환기로 공급하는 단계; 및
    (9) 단계 (2)로부터의 제1 로 슬래그의 일부를, 합금 풀을 보유하는 포트로 공급하는 단계를 포함하는 회수 및 강화 방법.
  137. 회전식 전환기로서,
    세로 축을 중심으로 회전시키기 위해 장착된 경사진 전환기 포트;
    용융된 합금 풀을 보유하기 위한 포트 내 내화재 라이닝;
    전환기 공급물을 합금 풀을 갖는 포트 내로 도입시키는, 포트의 상단에 있는 개구;
    산소-함유 기체를 합금 풀 내로 주입하기 위한 랜스;
    내화재 라이닝에 인접한, 포트에 대한 열 전달 재킷; 및
    열 전달 매체를 재킷을 통하여 순환시켜서, 내화재 라이닝과 열 전달되는 합금 풀로부터 열을 제거하는 냉각제 시스템을 포함하는 전환기.
  138. 청구항 137에 있어서, 포트로부터 슬래그 및 합금을 회수하는 탭(tap)을 추가로 포함하는 회전식 전환기.
  139. 청구항 137에 있어서, 합금 풀 내 온도를 1250℃ 내지 1800℃로 유지하기 위해 냉각제 공급 및 산소-함유 기체 주입을 조정하는 제어 시스템을 추가로 포함하는 회전식 전환기.
  140. 청구항 139에 있어서, 상기 제어 시스템이 1450℃ 또는 그 초과, 바람직하게는 1450℃ 내지 1700℃의 온도를 유지하는 회전식 전환기.
  141. 청구항 139에 있어서, 상기 냉각제가 수성인, 예를 들면, 물 또는 물 및 글리콜인 회전식 전환기.
  142. 청구항 137에 있어서,
    샤프트, 및 포트의 회전을 구동하는 모터; 및
    상기 샤프트를 통하여 재킷으로 그리고 재킷으로부터 열 전달 매체를 공급하고 반송하는 회전식 커플링을 추가로 포함하는 회전식 전환기.
  143. 청구항 137에 있어서, 온도 감지 정보를 포함하는 신호를 수신기로 전송하는 하나 이상의 송신기와 통신하는, 내화재 라이닝 내에 장착된 방사상으로 이격된 온도 센서를 추가로 포함하는 회전식 전환기.
  144. 청구항 143에 있어서, 상기 온도 센서가 포트의 금속 벽에 인접하여 장착되는 회전식 전환기.
  145. 청구항 143에 있어서, 상기 하나 이상의 송신기가 포트 위에 외부적으로 장착되고 상기 신호를 수신기로 무선으로 전송하는 회전식 전환기.
  146. 청구항 137에 있어서, 상기 포트 내 개구에 인접한 흄 후드를 추가로 포함하는 회전식 전환기.
  147. 청구항 137에 있어서, 상기 포트의 개구에 인접한 물 냉각된 내열판을 추가로 포함하는 회전식 전환기.
  148. 청구항 137에 있어서, 상기 포트를 가열하는 버너를 추가로 포함하는 회전식 전환기.
  149. 청구항 148에 있어서, 상기 버너가 물 냉각된 옥시-연료 버너인 회전식 전환기.
  150. 청구항 148에 있어서, 상기 버너가 전환기 공급물을 버너의 화염 내로 도입시키는 슈트(chute)를 포함하는 회전식 전환기.
  151. 청구항 137에 있어서, 상기 내화재 라이닝이 알루미나 기반의 래밍 내화재를 포함하는 회전식 전환기.
  152. 청구항 137 내지 151 중 어느 하나에 있어서, 상기 개구를 통하여 포트 내로 전환기 공급물을 공급하는 공급물 시스템을 추가로 포함하는 회전식 전환기.
  153. 청구항 152에 있어서, 상기 공급물 시스템이 호퍼 및 진동형 공급장치를 포함하는 회전식 전환기.
  154. 청구항 152에 있어서, 상기 공급물 시스템 중에 전환기 공급물의 충전물을 추가로 포함하는 회전식 전환기.
  155. 청구항 154에 있어서, 상기 전환기 공급물이 수집기 합금의 총 중량을 기준으로 0.5중량% 이상의 PGM, 40중량% 이상의 철, 0.5중량% 이상의 니켈, 3중량% 이하의 황, 및 3중량% 이하의 구리를 포함하는 수집기 합금을 포함하는 회전식 전환기.
  156. 청구항 155에 있어서, 상기 전환기 공급물이 재사용된 전환기 슬래그, 내화재 라이닝과 공통의 성분을 포함하는 내화성 보호제, 또는 이것들의 조합을 추가로 포함하는 회전식 전환기.
  157. 전환 방법으로서,
    (a) 회전식 전환기의 포트를 내화재로 라이닝하고;
    (b) (바람직하게는 니켈을 포함하는) 용융된 합금 풀을 상기 포트 중에 보유시키고;
    (c) 전환기 공급물을 합금 풀을 갖는 포트 내로 도입시키는데, 여기서 상기 전환기 공급물이 철을 포함하는 PGM 수집기 합금을 포함하고;
    (d) 산소-함유 기체를 합금 풀 내로 주입하여, 합금 풀 내 온도를 1250℃ 내지 1800℃로 유지하고 수집기 합금으로부터의 철을 산화철로 전환시키고 합금 풀 내 PGM을 강화시키고;
    (e) 내화재 라이닝에 인접한 포트를 재킷화하고;
    (f) 냉각제를 재킷을 통하여 순환시켜서, 내화재 라이닝과 열 전달되는 합금 풀로부터 열을 제거하고;
    (g) 산화철을 포함하는 슬래그를 합금 풀 위의 저-밀도 층에서 수집하고;
    (h) 저-밀도 층을 탭핑하여 전환기로부터 슬래그를 회수하고;
    (i) 합금 풀을 탭핑하여 PGM-강화된 합금을 회수하는 것을 포함하는 방법.
  158. 청구항 157에 있어서, 내화재 라이닝의 온도를 모니터하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  159. 청구항 158에 있어서, 내화재 라이닝 내 온도를 내화재 라이닝 내에 장착된 하나 이상의 센서를 사용하여 감지하고, 상기 하나 이상의 센서로부터의 온도 감지 정보를 하나 이상의 송신기로 전달하고, 상기 하나 이상의 송신기로부터의 온도 감지 정보를 포함하는 신호를 수신기로 전송하는 것을 포함하는 방법.
  160. 청구항 159에 있어서, 상기 하나 이상의 송신기가 포트 위에 외부적으로 장착되고 상기 신호를 수신기로 무선으로 전송하는 방법.
  161. 청구항 157에 있어서, 포트를 회전시키고 냉각제를 회전식 커플링을 통하여 재킷으로 그리고 이 재킷으로부터 공급하고 반송하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  162. 청구항 157에 있어서, 단계 (h)에서 회수된 전환기 슬래그를 단계 (c)에서의 전환기 공급물로 재사용하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  163. 전환 방법으로서,
    용융된 합금 풀을 청구항 137 내지 151 중 어느 하나의 회전식 전환기의 포트 중에 보유시키고 공급물을 포트의 상단에 있는 개구를 통하여 합금 풀 내로 도입시키며;
    용융된 합금 풀을 보유하기 위한 포트 내 내화재 라이닝;
    산소-함유 기체를 랜스를 통하여 합금 풀 내로 주입하고;
    열 전달 매체를 재킷을 통하여 순환시켜서, 내화재 라이닝과 열 전달되는 합금 풀로부터 열을 제거하고;
    포트로부터 슬래그 및 합금을 회수하는 것을 포함하는 방법.
  164. 청구항 163에 있어서, 합금 풀 내 온도를 1250℃ 내지 1800℃, 바람직하게는 1450℃ 내지 1700℃로 유지하도록 열 전달 매체 순환 및 산소-함유 기체 주입을 조정하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  165. 청구항 163에 있어서,
    샤프트, 및 포트의 회전을 구동시키는 모터를 사용하고;
    열 전달 매체를 회전식 커플링을 통하여 샤프트를 통하여 재킷으로 공급하고, 재킷으로부터의 열 전달 매체를 샤프트를 통하여 반송하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  166. 청구항 163에 있어서, 하나 이상의 전송기와 통신하는, 내화재 라이닝 내 방사상으로 이격된 온도 센서를 장착하고, 상기 하나 이상의 전송기로부터의 온도 감지 정보를 포함하는 신호를 수신기로 전송하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  167. 청구항 166에 있어서, 상기 온도 센서가 포트의 금속 벽에 인접하여 장착되는 방법.
  168. 청구항 166에 있어서, 상기 하나 이상의 송신기가 포트 위에 외부적으로 장착되고, 신호를 수신기로 무선으로 전송하는 방법.
  169. 청구항 163에 있어서, 상기 포트 내 개구에 인접하여 흄 후드 및 물 냉각된 내열판을 배치하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  170. 청구항 163에 있어서, 상기 포트를 버너를 사용하여 가열하는 것을 추가로 포함하고, 바람직하게는 여기서 상기 버너가 물 냉각된 옥시-연료 버너인 방법.
  171. 청구항 170에 있어서, 상기 전환기 공급물을 슈트를 통하여 버너의 화염 내로 도입시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
  172. 청구항 163에 있어서, 상기 내화재 라이닝이 알루미나 기반의 래밍 내화재를 포함하는 방법.
  173. 청구항 163에 있어서, 바람직하게는 호퍼 및 진동형 공급장치를 포함하는 공급물 시스템으로부터의 전환기 공급물을 개구를 통하여 포트 내로 공급하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  174. 청구항 173에 있어서, 상기 전환기 공급물의 충전물을 공급물 시스템 중에 로딩하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  175. 청구항 174에 있어서, 상기 전환기 공급물이, 수집기 합금의 총 중량을 기준으로 0.5중량% 이상의 PGM, 40중량% 이상의 철, 0.5중량% 이상의 니켈, 3중량% 이하의 황, 및 3중량% 이하의 구리를 포함하는 수집기 합금을 포함하는 방법.
  176. 청구항 175에 있어서, 상기 전환기 공급물이 재사용된 전환기 슬래그, 바람직하게는 1000 ppm wt 이상의 PGM을 포함하는 높은 등급의 슬래그를 추가로 포함하는 방법.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110735042B (zh) * 2019-11-08 2021-04-13 北京科技大学 一种Fe-PGMs合金的碎化方法
BR112022018610A2 (pt) * 2020-03-17 2022-11-22 Ecoring Método para tratar um catalisador usado
CN111363940B (zh) * 2020-04-30 2021-07-23 洛阳万基铝加工有限公司 一种在铝加工熔炼工序减少铝渣生成的方法
EP3951263A1 (en) * 2020-08-07 2022-02-09 Improbed AB Method and system for monitoring the content of iron containing materials in a particulate ash stream of a fluidized bed boiler
WO2023031547A1 (fr) * 2021-08-31 2023-03-09 Constellium Issoire Ligne de refusion de scrap en alliage d'aluminium eco-responsable
WO2023175535A1 (en) * 2022-03-15 2023-09-21 Sibanye Stillwater Limited A method of treating a silicon carbide bearing
WO2024047553A1 (de) * 2022-09-01 2024-03-07 Harald Noack Vorrichtung und verfahren zur gasförmigen extraktion von reduzierbaren bestandteilen aus einem ausgangsmaterial sowie ein extraktionssystem
CN116356171B (zh) * 2023-05-31 2023-09-12 北京爱康宜诚医疗器材有限公司 医用镁合金及其制备方法

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3034776A (en) 1952-02-08 1962-05-15 Lurgi Ges Fur Chemie Und Hutte Rotary furnace
US3610596A (en) 1969-10-15 1971-10-05 Gen Electric Method and apparatus for rotary kiln control
DE2403741C2 (de) * 1974-01-26 1975-05-22 Demag Ag, 4100 Duisburg Anlage zur Not-Versorgung von Schachtöfen, insbesondere Hochöfen, mit Kühlwasser
LU76349A1 (ko) * 1976-12-08 1977-06-09
US4685963A (en) 1978-05-22 1987-08-11 Texasgulf Minerals And Metals, Inc. Process for the extraction of platinum group metals
US4155749A (en) * 1978-05-31 1979-05-22 Dravo Corporation Process for converting non-ferrous metal sulfides
JPS5585618A (en) * 1978-12-22 1980-06-27 Kawasaki Heavy Ind Ltd Coating method for converter with refractory material
US4428768A (en) 1979-12-31 1984-01-31 Johnson Matthey & Co., Limited Process for the recovery of platinum group metals from refractory ceramic substrates
KR890000623B1 (ko) * 1980-10-14 1989-03-22 가부시기가이샤 히다찌세이사꾸쇼 내소화성 카르시아질내화물
GB2086941A (en) 1980-11-05 1982-05-19 Engelhard Corp Recovery of materials from low concentrations
LU82970A1 (fr) 1980-11-28 1982-06-30 Metallurgie Hoboken Procede pour collecter de metaux non-ferreux contenus dans des dechets ferres
CA1218530A (en) 1984-07-04 1987-03-03 Bernard H. Morrison Treatment of anode slimes in a top blown rotary converter
JP3222894B2 (ja) 1991-04-10 2001-10-29 田中貴金属工業株式会社 白金族金属回収方法
WO2005031013A1 (en) 2003-09-25 2005-04-07 Newall, Alan, Francis Platinum group metal extraction by ore smelting and conversion
JP3839431B2 (ja) * 2003-10-07 2006-11-01 松田産業株式会社 白金族金属の回収方法
AU2008299386B2 (en) 2007-09-14 2012-01-12 Barrick Gold Corporation Process for recovering platinum group metals using reductants
GB2465603B (en) 2008-11-24 2010-10-13 Tetronics Ltd Method for recovery of metals
KR20100096385A (ko) 2009-02-24 2010-09-02 전주대학교 산학협력단 폐기물로부터 백금족금속을 회수하는 방법 및 백금족금속 회수장치
WO2010130388A1 (en) * 2009-05-14 2010-11-18 Umicore Recovery of precious metals from spent homogeneous catalysts
JP5713697B2 (ja) 2011-01-18 2015-05-07 Ｄｏｗａメタルマイン株式会社 Ｐｇｍの回収方法
JP2014507564A (ja) 2011-02-03 2014-03-27 ウェスタン プラチナム リミテッド 白金族金属精鉱の精錬方法
CN102649999A (zh) 2011-02-25 2012-08-29 徐州浩通新材料科技股份有限公司 回收铂族金属元素的等离子体弧熔融富集方法及其设备
FI125099B (fi) 2013-03-25 2015-05-29 Outotec Oyj Menetelmä ja laitteisto platinaryhmän metallien ja ferrokromin talteen ottamiseksi kromiittimalmista, jossa on platinaryhmän metalleja
CN104178634A (zh) 2014-08-19 2014-12-03 昆明贵金属研究所 从失效汽车催化剂中高效清洁回收铂族金属的方法
PL3180454T3 (pl) 2015-06-30 2018-11-30 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Sposób wytwarzania stopu wzbogaconego w PGM
US20180142328A1 (en) 2016-11-18 2018-05-24 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Process for the production of a pgm-enriched alloy
US20180142327A1 (en) 2016-11-18 2018-05-24 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Process for the production of a pgm-enriched alloy
US10323302B2 (en) 2016-11-18 2019-06-18 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Process for the production of a PGM-enriched alloy
US20180142329A1 (en) 2016-11-18 2018-05-24 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Process for the production of a pgm-enriched alloy
US10393374B2 (en) 2017-02-17 2019-08-27 Heraeus Deutschland & Gmbh & Co. Kg Process for the incineration of activated coal-supported PGM catalysts
JP2018145479A (ja) 2017-03-06 2018-09-20 大口電子株式会社 白金族金属の回収方法

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