KR930001334B1 - 아연을 함유하는 금속성 더스트 및 슬러지의 활용방법 - Google Patents

아연을 함유하는 금속성 더스트 및 슬러지의 활용방법 Download PDF

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Description

아연을 함유하는 금속성 더스트 및 슬러지의 활용방법
본 발명은 아연을 함유하는 금속성 더스트(dust) 및 슬러지(sludge)를 활용하기 위한 방법에 관한 것이다.
아연 제련기내 이차적 미가공 재료를 활용하는 방법과 같은 활용 방법을 이용하는 것에 의해서 아연을 함유하는 금속성 더스트 및 슬러지의 활용은 더스트 및 슬러지의 아연 함유량이 20중량% 이하인 경우는 비경제적이다. 더스트 및 슬러지의 이러한 비경제성은, 한편으로는 전해공정이 뒤따르는 고가의 습식 야금으로부터 기인하고, 다른 한편으로는, 높는 철함량을 갖는 잔류 슬러지가 많다는 사실에 기인한다. 현재로서는, 그러한 아연 폐기물의 경제적인 활용은 아연함량이 거의 30중량%인 경우에 로터리 킬른 법에 의해 가능하다.
아연 함량이 0.1 내지 10중량% 정도의 낮은 조성범위의 아연을 함유하는 더스트 및 슬러지의 활용은 현재로는 이들 물질을 전기 아아크로에 장입함으로써 실행된다. 아연 함량의 증가는 아연 함량은 약 20중량% 까지 올리는 폐가스 필터내에서 효과적이다. 전로(converter)에서 아연을 함유하는 더스트를 사용할때, 약 20중량%의 아연 함량을 함유하는 더스트를 얻을 수 있게되는 정도까지 소위 아연와류(spiral) 즉, 전로의 내부에서 아연의 응축과 기화사이의 순환을 수행하기 위한 고려가 이미 있었다. 그러나, 그러한 공정을 높은 반응온도로 인하여 강내의 아연 함량이 증가되는 야금학적 결점 때문에, 전체로 볼때 아연제련에서의 활용 경우에는 경제성이 없다.
본 발명의 목적은 간단하면서도 경제적으로 아연을 함유하는 더스트 및 슬러지의 활용을 위한 방법 및 건식 더스트 과정중의 전로, 용광로 및 노구로부터 나오는 더스트 뿐만 아니라, 엘디(LD)법, 노구 및 용광로로부터 나오는 혼합 슬러지를 활용하는 방법을 제공함에 있다.
이러한 목적으로 달성하기 위한 본 발명에 의한 방법은 기본적으로 아연을 함유하는 더스트 및 슬러지를 냉각방법으로 응집화, 단광화시키고 또는 탄소 운반체로 펠레트화시키는 단계와, 또 아연이 적어도 30중량%, 바람직하게는 적어도 40중량%의 금속화도(전체 중량중 성분요소로 함유된 각 금속의 중량%)를 갖는 응집물 및 펠레트가 활용되는 단계, 그리고 펠레트의 제조동안 탄소운반체의 첨가에 의해서 탄소함량을 20 내지 25중량%로 조절하며 스크랩철 혹은 선철과 같은 금속성 장입물로부터 금속을 용해시키기 위하여 응집물을 용해도의 장입물에 첨가하는 단계로 이루어진다. 더스트, 임의적으로는 슬러지와 함께 더스트를 응집화 특히 펠레트화 함으로써, 40 내지 50중량%의 아연을 함유하는 더스트 물질을 용해시키는 방법으로 아연을 추출할 수 있으며, 특히 상기 추출방법은 소위 KVA법에 의한 용해공정으로 수행될 수 있다. 상기 KVA법은 알루미노-열 전로법인데, 여기서 스크랩은 천연가스 연료 또는 액체연료 및 산소에 의해서 적당한 용해 도가니속에서 석탄 및 첨가제와 함께 서로 용해된다. 용해로내의 아연을 함유하는 장입물질에 알맞은 환원조건 때문에, 특히 KVA 법의 조건하에서 금속화도가 높은 아연을 얻을 수 있다. 즉, 금속성 장입물로부터 금속이 용해되는 용해로 내에서 스크랩 철의 갈바나이즈형(galvanized) 형태를 이용함으로써 생성된 더스트에 아연 함량을 증가시킬 수 있다. 단광 단계는 냉간단광 단계와 같이 어떤 속도로 수행되어져야 하지만, 펠레트화 단계는 어떤 부가적 더스트 제거를 피하기 위해서 행한다. 금속을 용해하기 위한 용해로의 환원성 분위기내의 금속성 장입물로부터 생성되는 어느 정도 아연의 양은 더스트에서 얻어짐에 비해, 산화물은 슬래그 속으로 들어가고 버려진다. 슬래그내의 아연 산화물은 특별한 폐기물 처리지역의 필요성과 그에 따른 경비를 포함하는 처음에 지적한 문제를 초래한다.
더스트에 함유된 아연은 금속성 아연 형태인 아연 생성물을 증가시키고, 더스트의 비금속형 부분의 완전 환원이 탄소운반체, 바람직하게는 탄소운반체로서 용광로의 슬러지 및 노구의 슬러지의 첨가에 의해 얻어진다면, 건조 더스트 제거 단계에서의 금속화에 의해 이미 초래된 철의 실질적인 활용을 고려하는 철생성물을 더욱 개선시킬 수 있다. 환원되지 않은 부분, 즉 슬래그속으로 들어갈 수 있는 아연산화물의 부분 뿐만 아니라 산화철 부분은 분쇄 단계와 자기 분리단계 후에 전로법에 의해 재활용될 수 있으므로, 따라서 전체적인 결과는 금속성 폐기물, 더스트 및 슬래그의 철 함량 뿐만 아니라 아연함량을 거의 100% 활용하게 되므로, 경비가 상당히 절감된다. 본 발명에 의한 방법에 사용되는 응집물 또는 펠레트는 적어도 30중량%, 바람직하게는 적어도 40중량%의 금속화도로서 사용된다. 이렇게 높은 금속화도는 펠레트가 생성될 때 탄소운반체를 첨가하여 20 내지 25중량%의 탄소함량을 조절함으로써 쉽게 얻을 수 있다.
단공화는 비교적 높은 기술적 플랜트 투자가 요구됨에 비해, 펠레트화는 비교적 간단한 방법으로 수행될 수 있고, 양호한 강도를 갖는 펠레트에 의해서 수행될 수 있다. 유익하게는 라임 밀크(lime milk) 및/또는 라임과 같은 결합체는 펠레트의 강도를 증가시키고 따라서 어떤 부가적 더스트 배출을 감소시키기 위해서 첨가된다. 상기와 같은 펠레트로 인해서, 일반적으로 KAV 법에서 동시에 장입되는 첨가제는 적은 양으로 사용될 수 있고, 특히 임의로 원하는 라임을 첨가시키면 펠레트를 경화시키고 건조시키기 위해서 사용된 양보다는 감소될 수 있다.
본 발명에 의한 방법에서 다음과 같은 조성의 응집물 또는 펠레트가 유용하게 사용된다.
20-25중량%의 탄소운반체와, 5중량%의 결합제 및 ZnO 및/또는 PbO 및/또는 Fe2O3및/또는 MgO 및/또는 SiO2및/또는 CaO를 함유하는 나머지 성분의 더스트.
이러한 결합제 및 탄소운반체를 함유하는 펠레트를 사용하면, 더스트에 함유된 아연의 금속화도가 높은 것을 쉽게 얻을 수 있고, 용해공정의 더스트와 함께 원하는 방법으로 아연을 배출하는 것이 가능하며, 아연 산화물로서 슬래그내에서 존재하는 아연의 비율을 최소량으로 줄일 수 있다.
노 내부내의 버너에 의하여 스크랩 철로부터 용선을 용해하는데 필요한 열을 공급하여 행해지는 KVA 법의 고려와 함께, 2 내지 8중량%, 바람직하게는 5중량%양의 응집물, 단광 또는 펠레트가 금속장입물에 양호하게 첨가하여 행하는 것이 본 발명의 범위이다. 따라서, 용해공정에 영향을 주지않고 비교적 높은 비율의 금속성 더스트나 슬러지를 각각 처리할 수 있고, 동시에 아연을 함유하는 더스트에 있는 아연부분이 금속화 아연으로서 KVA 더스트로 들어가고 슬래그로는 들어가지 않는다.

Claims (11)

  1. 제강공정에서 생성되고 철과 아연을 포함하는 금속성분의 30중량%를 함유하는 아연함유 더스트 및 아연함유 슬러지중 적어도 하나를 구성하는 아연함유 부산물을 활용하는 방법에 있어서, a) 금속재료를 장입시키기 위한 전로를 제공하고 용해공정에서 상기 장입물을 연소시키기 위하여 연료의 연소에 의해서 가열시키며, 이에 의해서 용융된 금속, 슬래그 및 야금학적 더스트를 출탕시키는 전로 제공단계와, b) 상기 전로에 철을 함유하는 금속 장입물을 장입시키는 단계와, c) 상기 아연을 함유하는 부산물을 제공하는 단계와, d) 상기 제공된 아연함유 부산물을 분석하여서 탄소함량을 조사하며, 상기 탄소함량이 20 내지 25중량% 범위내에 존재하지 않는다면, 상기 탄소함량을 상기 범위내에 존재하도록 조정시키는 분석 단계와, e) 상기 아연함유 부산물을 단광화 및 펠레트화중 적어도 하나로 응집화시키는 응집 단계와, f) 상기 전로에 상기 철 함유 금속 장입물의 2 내지 8중량% 범위내로 상기 응집물을 더욱 장입시키는 단계와, 그리고 g) 상기 전로에서 상기 용융 공정을 수행하며 이에 의해서 상기 전로로부터 상기 야금학적 더스트에서 금속아연을 많이 얻게되는 용융단계로 이루어지는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 철을 함유하는 금속 장입물은 스크랩 철, 선철 및 갈바나이즈된 스크랩 철중 적어도 하나로 구성되는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 아연을 함유하는 부산물을 용광로 슬러지와, 노구슬러지와, 엘디법 슬러지와, 노구더스트와, 용광로 건식 더스트 분리 더스트와 그리고 전로 건식 더스트 분리 더스트중 적어도 하나에 의해서 구성된 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 아연을 함유하는 부산물의 탄소함량을 탄소운반체를 첨가함으로써 상기 (b) 단계에서 증가시키는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 아연을 함유하는 부산물은 단광화에 의해서 응집되는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 아연을 함유하는 부산물은 펠레트화에 의해서 응집되는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 펠레트화 시키기 전에, 라임 밀크과 라임중 적어도 하나에 의해서 생성된 결합제는 상기 아연을 함유하는 부산물에 첨가되는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 단계 (g)에서 생성된 야금학적 더스트는 40중량% 정도의 금속 아연을 포함하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 용융 공정은 KVA 공정으로써 수행되는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 아연을 함유하는 부산물은 PbO와, MgO와 SiO2및 CaO중 적어도 한 성분과 ZnO와, 그리고 Fe4O3로 이루어지는 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 탄소운반체는 노구슬러지 및 용광로 슬러지중 적어도 하나에 의해서 구성되는 방법.
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