KR920000327B1 - 연성자성재의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

연성자성재의 제조방법

첨부된 도면은 본 발명에 의해 제조된 연성자성재의 투자율특성을 보인 그래프이다.

본 발명은 제강용 전기로의 조업중에 발생하는 분진을 주원료로 하여 연성자성재를 제조하는 방법에 관한 것으로, 특히 전기로 분진을 저온가소하여 가연성탄수화물을 제거한 후 침출 및 중화공정등의 습식처리를 하여 양호한 저성특성을 갖는 연성자성재를 제조하기 위한 연성자성재의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 제강용 전기로 작업시에는 상당량의 금속산화물 분진이 발생되며 이 분진은 연도 및 가스여과 기둥에 의해서 배기가스로부터 회수되는데, 이와 같이 회수된 분진중에는 상당량의 유해금속이 함유되어 있어 분진이 폐기시에 공해 및 환경보전의 관점에서 커다란 문제점으로 대두되고 있다.

이와 같이 분진폐기시에 발생하는 환경문제를 해결함과 동시에 분진중에 함유된 유가금속을 회수하여 활용하기 위한 여러형태의 분진처리 및 회수방법이 개발되고 있으나, 현재까지 알려진 바의 분진처리방법은 그 처리비용 및 회수효율의 면에서 문제점을 지니고 있어 대부분 실용화되지 못하고 있음에 따라 대부분의 전기로 분진은 아무런 처리과정을 거치지 않은 채 거의 그대로 폐기되거나 저장되고 있는 실정이다.

한편, 제강용 전기로 조업중에 발생하는 분진의 양은 용강(熔鎔) 1톤당 약 13－17g 정도이며, 이 분진의 화학성분을 원자흡광법 및 습식법을 통하여 분석한 결과에 의하면 아래의 표 1과 같이 산화철과 산화아연을 비롯한 여러 금속산화물로 구성되어 있는 것으로 나타난다.

[표 1]

이에 따라, 제강용 전기로 분진으로부터 유가금속을 회수하기 위한 많은 연구가 행해지고 있는 바, 현재 실용화되고 있는 비교적 간단한 회수방법으로서 제강용 전기로 분진으로부터 아연을 비롯한 유가금속을 회수하기 위한 건식처리방법으로서의 회전로를 이용한 환원휘발회수법 일본공개특허공보 소57－35644호에 개시되어 있다.

상기 회수방법은 회전로내에 제강용 전기로 분진에 함유된 금속산화물의 환원에 필요한 량보다 적은 양의 고체탄소질 환원재를 분진과 함께 장입하여 회전로를 가열함에 있어 로타리킬른의 장입측에 비해 그 배출측의 온도를 국부적으로 높게 유지함으로써 아연, 납 및 카드뮴등의 유가금속을 휘발시켜 혼합산화물의 형태로 회수하는 방법이다.

그러나, 이와 같은 회전로에 의한 환원휘발회수법에 있어서는 분진중에 가장 많이 함유되어 있는 산화철은 전혀 회수되지 않은 채 마치 제철소 슬래그와 같은 형태로 취급되어 폐기되어 버리는 결과 유용금속의 활용면에서 바람직하지 못한 문제점이 있다.

또한, 야금분진중의 아연, 납 및 철을 습식처리하는 기술로서 일본공개특허공보 소56－3629호에는 황산용액 침출하고, 침출액의 최종 pH를 4.5로 하여 산화철 및 황산납을 황산아연용액으로부터 분리한 뒤, 원심 분리방법을 통하여 제강공정시에 불리하게 작용하는 납성분을 산화철로부터 분리한 뒤 납성분이 제거된 산화철을 정제하여 이 정제된 산화철을 제강공정시에 다시 활용하고, 아연염을 회수하여 야금분진의 습식처리 방법이 개시되어 있다.

그러나, 이러한 습식처리방법에 있어서 실제로 침출액의 최종 pH를 4.5로 유지하기 위해서는 다량의 알칼리가 요구되며, 이때 침출되었던 아연염의 상당부분 즉, 적어도 15% 이상이 산화철과 함께 공침됨에 따라 아연의 회수율이 떨어지고, 고가인 알칼리의 다량소모로 인하여 제조원가가 상승하게 되는 문제점이 있다.

한편, 연성자성재로서 특히 스핀넬(spinnel)구조를 갖는 자성재는 자성페라이트[분자식 Mo.Fe₂O₃(M은 Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Mg)]와 비자성의 아연－페라이트(Zno.Fe₂O₃)와의 고용체 형태의 복합페라이트로서 그 용도에 따라 화학조성이 광범위하게 변화한다. 일예로 상기 자성페라이트의 분자식에서 M이 망간(Mn)인 경우, 즉 Mn－Zn계 페라이트의 조성범위는 아래의 표 2와 같다.

[표 2]

그리고, 일반적인 자성재 제조방법은 제조하고자 하는 자성재의 특성의 적합하도록 성분금속화합물을 조정배합하고 균일하게 혼합한 후 800－1400℃로 가열하여 고온반응을 통해 제조하거나, 황산제2철, 황산망간 또는 탄산망간 및 황산아연들의 성분비를 조절하여 수용액으로 하고 중화처리한 후 공기를 취입함으로서 연성자성재를 제조하고 있다.

본 발명은 제강용 전기로 분진중에 상당량을 차지하고 있는 산화철의 활용에 관한 것으로서, 일차적으로 분진을 가소하여 유성의 탄수화물을 제거한 다음 산성침출용액을 가하여 모든 가용성분을 함께 침출하고, 여기에 제조하고자 하는 연성자성재의 특성에 따라 부족분의 금속성분을 보충한 후 알칼리 용액으로 중화시켜 금속수산화물을 공침시키고 스핀넬화하여 고순도의 자성특성이 우수한 연성자성재를 제조하기 위한 연성자성재의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 본 발명의 연성자성재 제조방법을 공정별로 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제강용 전기로의 분진중에는 미확인의 유기탄수화물이 상당량 포함되어 있음에 따라 이 분진을 그대로 폐기하는 경우 이 유성의 탄수화물이 토양을 오염시키게 되고 또한 빗물등에 씻겨내려 하천에 유입되는 경우에는 하천을 오염시키게 될 뿐만 아니라, 이 분진을 그대로 산성침출액등으로 처리할 경우에는 유성의 탄수화물이 부유물로 부상하면서 분진중의 다른 유가금속입자들과 함께 부상하여 유가금속성분의 손실을 초래하게 된다.

따라서, 본 발명은 일차적으로 500－800℃에서 분진을 가소하여 유해한 유성의 탄수화물을 완전히 연소제거한 다음, 가소된 분진에 황산등의 산성침출용액을 가하여 분진중의 모든 가용성분을 함께 침출한 후 제조하고자 하는 연성자성재에서 필요로 하는 성분과 일치하도록 부족한 금속성분을 추가 용해시킨 다음 여과하여 불용성 내지 난용성인 Sio₂및 ZnFe₂O₃등을 제거한다.

이어서, 청정한 여액을 알칼리 용액으로 중화하여 금속수산화물을 공침시킨 뒤 공기를 취입시킴에 따라 금속수산화물 침전물을 스핀넬화시킨다.

마지막으로, 용해여과과정에서 용액중에 존재하는 칼슘등의 연성자성재성분이 아닌 불순물을 제거하기 위하여 스핀넬화한 침전물을 자력선별하여 고순도의 연성자성재를 얻는다.

이와 같이, 본 발명은 제강용 전기로에서 발생하는 분진을 가소를 통해 1차 정제하여 유가금속성분의 회수율을 높이며, 정제된 분진을 주원료로 하여 연성자성재의 특성에 따라 여러 금속화합물을 선택적으로 첨가하는 한편 침전된 금속산화물을 자력선별함으로써 고순도의 자기특성이 우수한 연성자성재를 경제적으로 제조할 수 있으며, 나아가 거의 폐기되고 있는 불용자재를 활용함으로써 공해방지 및 폐자원활용의 측면에서도 유익하다.

이하, 본 발명의 실시예는 다음과 같다.

[실시예]

아래의 표 3과 같은 조성으로 이루어진 분진시료를 600℃에서 가소하여 가연성탄수화물을 제거한 분진 100g에 황산 1500ml를 가하여 가용성분을 침출하고 금속염인 황산제2철 123.1g과 황산망간 34.5g을 추가 용해시킨 후 여과하여 불용성분인 산화규소, 황산납, 구리 및 아연을 함유하는 스핀넬구조의 철화합물등을 제거하였다. 다음 청정한 여액을 암모니아수용액으로 중화, pH가 10되도록 조정하여 금속수산화물을 공침시킨 뒤 가열하여 80℃로 유지하면서 72시간 공기를 취입시켜 금속수산화물의 침전물을 스핀넬화 시켰다. 이후 스핀넬화한 침전물을 자력선별하여 비자성물질의 불순물을 제거하여 고순도의 연성자성재를 제조하였다.

이와 같이 제조된 연성자성재의 복소비 투자율의 주파수 분산성을 동축관법에 의해 측정한 결과 첨부된 도면과 같이 나타났다.

[표 3]

Claims (1)

1. 제강용 전기로 분진을 500－800℃에서 가소하여 가연성탄수화물을 제거한 다음 산성침출용액을 가하여 모든 가용성분을 함께 침출한 후, 금속염을 소정량 첨가하고 알칼리용액을 중화하여 금속수산화물을 공침시키고, 이어서 가온 및 공기취입에 의해 침전물을 스핀넬화하고, 스핀넬화된 침전물을 자력선별하여 비자성의 불순물을 제거함을 특징으로 하는 연성자성재의 제조방법.

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