KR920008676B1 - 스테인레스강 부생 슬래그의 고화방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

스테인레스강 부생 슬래그의 고화방법

본 발명은 스테인레스강 정련시 부수적으로 생성되는 슬래그의 분화를 방지하여 고화시키는 방법에 관한 것이다. 스테인레스강 정련시 부생되는 슬래그는 디칼슘실리케이트(2CaO·SiO₂) (이하'C₂S'라 한다)가 주요성분이고 미량의 마그네시아, 알루미나, 철산화물등으로 구성되어 있다.

이는 고로슬래그나 전로슬래그의 특성과는 달리 슬래그중의 주요성분인 C₂S의 영향으로 냉각 과정에서 분화현상이 심하여 환경오염이 문제시 되고 있으며 슬래그의 2차 활용상에 큰 제약을 받고 있는 실정이다. C₂S는 온도에 따라 4종류의 동질다상으로 존재할 수 있으며 이를 구분하면 다음과 같다.

통상적으로 C2S는 냉각과정중 α상에서 α'상을 거쳐 γ상으로 전이하지만 별도의 방법에 의한다면 α상에서 β상으로도 전이가 되는 것으로 알려져 있다.

이들중 각각의 밀도는 α 상 : 3.07, α' 상 : 3.31 β 상 : 3.28로 거의 비슷하며 γ상은 2.97로 매우 낮다. 따라서 α'상에서 γ상으로의 전이시 약 14%의 부피팽창이 수반되어 슬래그가 분화하게 된다.

그러나, α' 상에서 β상으로의 전이시에는 밀도차이가 크지 않아서 분화를 방지할 수 있다.,

이와 같이 α' 상에서 β상으로의 전이를 촉진시키는 방법 및 슬래그의 분화를 방지하는 종래기술은 다음과 같다.

1) SiO₂를 첨가하여 슬래그의 조성을 CaO·SiO₂로 변화시키는 방법.

2) B₂O₃또는 P₂O₅의 슬래그 용기내 투입방법

3) CaO·B₂O₃화합물의 정련로내 투입방법

4) 급속냉각에 의한 방법등이 알려져 있다.

위의 방법 중 1)은 SiO₂를 약 20% 정도 첨가하여야 CaO·SiO₂조성으로 변화가 가능하며 응용된 슬래그에 약 20%정도의 SiO₂를 첨가하는 경우 균일한 용해가 어렵다. 방법 2)에 나타낸 B₂O₃또는 P₂O₅를 용기내에 투입하는 기술은 반응효율이 낮아 짧은 시간내에 충분한 효과를 거두기 어려우며 방법 3)의 기술은 B₂O₃화합물을 정련로내에 투입함에 따라 노내의 내화물이 B₂O₃와 반응하여 손상이 빨라지므로 슬래그의 분화방지 목적달성외의 큰 손실이 수반된다. 또한 방법 4)의 경우 조업상 급속냉각을 실시하기에 불가능하여 채택이 곤란하다. 이중 특히 3)의 방법에 나타낸 B₂O₃계 화합물은 요업물질의 매용제로 사용될 정도로 용해도가 매우 크며 슬래그의 점도를 낮추어 주어 작용을 하기 때문에 고온의 정련로에 직접 투입하는 것은 노체의 심한 침식을 유발할 수 있다.

이에 본 발명의 목적은 디칼슘실리케이트(C₂S)를 주성분으로 한 스테링레스강 부생슬래그의 보다 개선된 고화방법을 제공하는 데 있다.

본 발명에 의한 고화방법은 C₂S가 주성분인 스테인레스 정련슬래고를 β상으로 안정화시키기 위해 고용체형성에 효율이 높은 붕사(Na₂B₄O₇-10H₂O)를 수분을 제외한 고형분의 양이 슬래그양을 기준으로 0.3-1.0중량%되게 슬래그에 첨가함을 특징으로 한다.

일반적으로 C₂S의 안정화를 위하여 첨가하는 산화물은 Na₂O, BaO, K₂O, P₂O₅, B₂O₃등이 알려져 있으나 Na₂O나 K₂O등은 알칼리 산화물은 고온에서 증발되는 특성을 지니고 있다. (Na₂O : 890℃, K₂O : 815℃)

따라서 이러한 산화물은 복합화합물로 첨가하여야 반응효율을 높일 수 있다. 이에따라 천연자원으로 존재하는 붕사(Na₂B₄O₇·10H₂O)를 택하여 안정화제로 하였다. 붕사중의 Na⁺¹이온은 이온반경이 0.98Å이며 B⁺³이온은 이온 반경이 0.16Å으로 이온이 치환되기위한 조건 즉 치환이온의 전자가(C)와 이온반경(R)의 비(C/R)이 2이하이거나 9.5이상이어야 한다는 치환조건을 만족시킬 수 있는 것이다.

본 발명에서는 붕사의 첨가량을 슬래그 중량의 기준으로 0.3-1.0wt%로 하고 있는 바, 붕사를 0.3wt%이하 첨가시는 슬래그의 고화효과가 떨어져, 즉 γ상이 계속 존재하여 바람직하지 않으며, 1.0wt%이상 첨가시는 효과는 좋으나 본 발명의 목적이 비추어 불필요하며, 붕사가 고가인 점을 고려할 때 비경제적인 것이다. 이하, 본 발명을 실시예에 따라 보다 상세히 설명한다.

[실시예 1]

우선 α' C₂S상의 슬래그조성을 β상의 C₂S로 인정화시키는데 미치는 여러첨가제의 효과를 비교하기 위하여 소형 용해로 내에서 용융된 슬래그에 Na₂O, K₂O, BaO를 함유한 탄산화합물로 대체하여 슬래그량에 대항여 3중량 퍼센트씩 첨가하였으며, B₂O₃와 P₂O₅를 동일한 조건으로 첨가하였다.

한편, 본 개발품인 붕사(Na₂B₄O₇·10H₂O)와 Na₂O, B₂O₃혼합물을 첨가하였다.

그리고, 서서히 냉각된 슬래그의 광물상을 X-선회절 분석장치를 이용하여 조사하였으며 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[표 1]

표 1에 나타낸 바와 같이 붕사(Na₂B₄O₇·10H₂O)를 첨가한 경우 슬래그는 거의 β상의 C₂S로 안정화되었으며 γ상의 C₂S생성이 확인되지 않은 반면에 종래의 방법에 의한 경우 γ상의 C₂s생성이 다소 확인되었으며 β상의 C₂S생성량도 비교적 적었다. 따라서 비교적 안정화제로 성능이 우수한 B₂O₃, P₂O₅를 비교재로 하고 본 발명의 봉사와의 세밀한 비교를 위하여 실시예 2와 같이 첨가량 결정실험을 실시하였다.

[실시예 2]

슬래그 안정화제의 최소 첨가량을 결정하기 위하여 첨가제를 고형분의 양으로 환산하여 슬래그량의 0.1, 0.3, 0.5, 1 중량 퍼센트씩 첨가한 후 냉각된 슬래그의 광물상을 분석하여 표 2에 나타내었다.

[표 2]

상기 표 2에 나타낸 바와 같이 붕사를 0.3퍼센트이상 첨가한 경우 냉각된 슬래그는 β-C₂S를 거의 형성하였으며 타 비교재질에 있어서는 1퍼센트 이상 첨가하여도 미반응된 슬래그가 존재하여 γ-C₂S로 남아 있었다.

또한, 붕사를 구성하는 Na₂O와 B₂O₃를 각각 합하여 0.3퍼센트가 되도록하여 첨가한 조성물은 1퍼센트를 첨가하여도 미반응된 슬래그의 γ-C₂S상이 존재하였다.

이는 붕사중에 함유한 결합수분의 분해로 용융슬래그층의 교반력이 증가하게 되어 Na₂O·B₂O₃성분의 균질한 용해가 가능한 것으로 판단된다.

이에 따라 붕사를 슬래그 용기내에 넣고 슬래그를 투입하여 서냉시킨 스테인레스 정련슬래그는 β-C₂O상으로 안정화되어 분화현상이 일어나지 않았다.

Claims (1)

1. 붕사(Na₂B₄O₇-10H₂O)를 수분을 제외한 고형분의 양이 스테인레스강 슬래그의 양을 기준으로 0.3-1.0중량%되게 슬래그 용기에 첨가함을 특징으로 하는 스테인레스강 부생슬래그의 고화방법.