WO2021040413A1 - 펠렛 및 바인더의 제조 방법, 이를 이용하여 제조된 펠렛 - Google Patents

펠렛 및 바인더의 제조 방법, 이를 이용하여 제조된 펠렛 Download PDF

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WO2021040413A1
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slag
weight
binder
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pellet
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서성모
김치환
박현서
유제형
이규동
박진형
한진욱
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주식회사 포스코
주식회사 에스엔엔씨
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    • C22B23/02—Obtaining nickel or cobalt by dry processes
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Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a pellet and a binder, and to a pellet manufactured using the same, and more particularly, to a method of manufacturing a pellet and a binder capable of reducing the cost for pellet manufacturing, and a pellet manufactured using the same. .
  • molten steel for manufacturing stainless steel is manufactured through a refining process of dissolving solid ferronickel, ferrochrome, and scrap iron to produce a molten metal containing nickel and chromium, and removing carbon from the produced molten metal.
  • the process of preparing ferronickel is a process of drying nickel-containing ore (hereinafter, nickel ore), a process of sintering and pre-reduction of the dried nickel ore, and a process of charging and melting the nickel ore after firing and pre-reduction into an electric furnace. And a process of reducing, a process of removing sulfur (S) from the molten material, and a process of preparing the molten material having been degassed in a solid form.
  • nickel ore nickel-containing ore
  • S sulfur
  • the gas discharged to the outside contains dust in the form of solid particles.
  • this dust contains nickel oxide (NiO) in a high content.
  • dust is recycled as a source material for ferronickel production.
  • the dust is manufactured into pellets having a predetermined particle size or larger, and the pellets manufactured in the process of sintering and pre-reduction of nickel ore are recycled together.
  • the pellets when the strength of the pellets is weak, the pellets may be transported, or may be re-differentiated by being worn or crushed during firing and pre-reduction. For this reason, a large amount of dust may be generated in the process of firing and preliminary reduction.
  • Patent Literature 1 Korean Patent Registration KR0942109
  • the present invention relates to a method of manufacturing a pellet and a binder, which can reduce the cost for manufacturing a pellet, and a pellet manufactured using the same.
  • the present invention relates to a method of manufacturing a pellet and a binder capable of recycling the slag generated during the ferronickel manufacturing process, and to a pellet manufactured using the same.
  • a method of manufacturing a pellet according to an embodiment of the present invention comprises the process of recovering and preparing dust generated during the ferronickel manufacturing process; A process of manufacturing a binder using first slag, which is a slag generated during the ferronickel manufacturing process, and a by-product generated in a process other than the ferronickel manufacturing process, and a process of preparing a pellet by mixing and assembling the dust and the binder. .
  • the by-products include second slag and fly ash, which are slag generated during the production of molten steel for carbon steel production.
  • the process of recovering the dust may include a drying process of drying nickel ore during the ferronickel manufacturing process; A firing and preliminary reduction process of heating the nickel ore to calcinate and pre-reduce the nickel ore; A melting and reduction process of heating the nickel ore to generate a melt, and reducing the nickel ore; Dust generated during at least one of the processes is recovered.
  • the first slag contains 3.0% to 5.0% by weight of nickel oxide (NiO).
  • the first slag is prepared by recovering slag generated during a degassing process for removing sulfur (S) from the melt.
  • the second slag is prepared by recovering the slag generated in the refining process so that carbon (C) in molten steel is 1% by weight or less.
  • silicon oxide (SiO 2 ) is 30% to 50% by weight
  • calcium oxide (CaO) is 15% to 25% by weight
  • aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is 10% to 20% by weight
  • Iron oxide (FeO) includes a process of controlling the mixing amount of the first slag, the second slag, and fly ash so that 10% by weight to 20% by weight is included.
  • a Na-based flux may be further mixed.
  • the Na-based flux may include Na 2 CO 3 .
  • the process of producing the pellet includes mixing the dust, the binder, and water, and the dust is 65% to 85% by weight based on the total weight% of the second mixture in which the dust, the binder, and water are mixed. , 5% to 15% by weight of the binder, and 10% to 20% by weight of water are mixed so as to be contained.
  • An embodiment of the present invention is a method of manufacturing a binder for manufacturing pellets, comprising: preparing a first slag, which is a slag generated during a ferronickel manufacturing process; A process of preparing a second slag, which is a slag generated during the manufacture of molten steel for carbon steel manufacturing; The process of preparing fly ash, an industrial by-product; And a process of preparing a binder by mixing the first slag, the second slag, and the fly ash.
  • the first slag is a slag containing 3.0% to 5.0% by weight of nickel oxide (NiO), and the second slag recovers slag generated in the refining process such that carbon (C) in molten steel is 1% by weight or less.
  • the first slag is prepared by recovering slag generated during the degassing process to remove sulfur (S) from the melt, and the first slag is prepared by recovering slag having a particle diameter of 1 mm or less among the slag generated during the degassing process. do.
  • silicon oxide (SiO 2 ) is 30% to 50% by weight
  • calcium oxide (CaO) is 15% to 25% by weight
  • aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is 10% to 20% by weight
  • Iron oxide (FeO) includes a process of controlling the mixing amount of the first slag, the second slag, and fly ash so that 10% by weight to 20% by weight of the iron oxide (FeO) is included, and the first slag and the second slag
  • the second slag is mixed so that 10% to 30% by weight and 40% to 60% by weight of fly ash are contained.
  • the process of preparing the binder further includes a process of mixing Na-based flux, and based on the total weight% of the first mixture in which the first slag, second slag, fly ash, and Na-based flux are mixed, the first slag Is mixed to contain 10% to 30% by weight of the second slag, 10% to 30% by weight of the second slag, 40% to 60% by weight of fly ash, and 3% to 15% by weight of Na-based flux.
  • the Na-based flux may include Na 2 CO 3 .
  • the pellet according to an embodiment of the present invention includes a binder containing first slag, which is dust generated during the ferronickel manufacturing process and slag generated during the ferronickel manufacturing process.
  • the binder may include a second slag that is a slag generated during manufacturing molten steel for manufacturing carbon steel; And fly ash, which is an industrial by-product.
  • the first slag contains 3.0% to 5.0% by weight of nickel oxide (NiO).
  • silicon oxide (SiO 2 ) of the entire binder is 30% to 50% by weight
  • calcium oxide (CaO) is 15% to 25% by weight
  • aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is 10% to 10% by weight 20% by weight and 10% to 20% by weight of iron oxide (FeO) are included.
  • the particle diameter of the pellet may be 15mm to 20.
  • the survival rate of the pellet may be 94% to 99.5%, the drop survival rate may be 92% to 95%.
  • the compressive strength of the pellets may be 1.8kgf to 2.1kgf.
  • a binder is manufactured by recycling slag generated during the degassing process during the ferronickel manufacturing process, slag generated during the manufacturing process of molten steel for carbon steel manufacturing, and fly ash, which is an industrial by-product.
  • slag generated during the manufacturing process of molten steel for carbon steel manufacturing and fly ash, which is an industrial by-product.
  • fly ash which is an industrial by-product.
  • pellets which are raw materials for ferronickel production, are manufactured using the binder according to the embodiments, and pellets having similar strength or improved strength to pellets manufactured using conventional binders may be manufactured.
  • the binder is manufactured by recycling the particulate degassing slag generated in the degassing process during the ferronickel manufacturing process, it is possible to save the inventory management cost of the particulate degassing slag that has not been recycled in the prior art.
  • the particulate degassing slag contains nickel (Ni) and recycles it as a raw material for a binder to produce pellets
  • the binder acts as a source raw material for manufacturing ferronickel or for providing nickel (Ni).
  • nickel ore which is a main raw material for manufacturing ferronickel and is a source material for providing nickel (Ni), thereby reducing the cost required for manufacturing ferronickel.
  • FIG. 1 is a flowchart sequentially showing a method of manufacturing a pellet according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram sequentially showing a general ferronickel manufacturing method.
  • NiO 3 is a graph showing the content of nickel oxide (NiO) according to the particle size of the slag generated by the degassing process during the ferronickel manufacturing process.
  • FIG. 4 is a flowchart sequentially showing a method of manufacturing a pellet according to a second embodiment of the present invention.
  • 5 is a table showing the survival rate (%), drop survival rate (%), compressive strength (kgf), and shape of the pellets prepared by the method according to Comparative Examples 1 and 2 and Examples 1 and 2 .
  • the present invention relates to a method of manufacturing a pellet and a binder that can reduce the cost for manufacturing the pellet and recycle the slag generated during the ferronickel manufacturing process. More specifically, the present invention provides a method of manufacturing a pellet and a binder capable of reducing manufacturing cost while securing strength in manufacturing a pellet used as a raw material in manufacturing ferronickel.
  • 1 is a flowchart sequentially showing a method of manufacturing a pellet according to a first embodiment of the present invention.
  • 2 is a diagram sequentially showing a general ferronickel manufacturing method.
  • 3 is a graph showing the content of nickel oxide (NiO) according to the particle size of the slag generated by the degassing process during the ferronickel manufacturing process.
  • NiO nickel oxide
  • a method of manufacturing a pellet (S100) includes a process of preparing dust generated during a ferronickel manufacturing process (S110), a process of manufacturing a binder (S120), and dust. And a process of preparing a pellet by mixing and assembling a binder (S130).
  • the binder is a binder manufactured by the method according to the first embodiment.
  • the process of manufacturing the binder according to the first embodiment is a process of preparing slag (first slag) generated during the ferronickel manufacturing process, a process of preparing by-products generated in processes other than the ferronickel manufacturing process, the first slag and the binder
  • the process of mixing includes a process of preparing a binder using a mixture in which the first slag and by-products are mixed.
  • the by-products mixed with the first slag may include slag (second slag) generated during the manufacturing process of molten steel for manufacturing carbon steel and fly ash, which is an industrial by-product.
  • the by-products mixed with the first slag are the second slag and fly ash generated during the manufacturing process of molten steel for carbon steel manufacturing. This will be explained with an example.
  • the process of manufacturing the binder according to the first embodiment is the process of preparing the first slag, which is the slag generated during the ferronickel manufacturing process (S121), generated during the manufacturing process of molten steel for carbon steel manufacturing.
  • the process of preparing a second slag which is a slag (S122), a process of preparing a fly ash, which is an industrial by-product (S123), a process of mixing the first and second slag, and the fly ash (S124), the first and And a process (S125) of manufacturing a binder using a mixture in which the second slag and fly ash are mixed.
  • the ferronickel manufacturing method includes a process of drying nickel ore (S10), a process of sintering and reducing the dried nickel ore (S20), and melting and reducing the calcined and reduced nickel ore.
  • S10 a process of drying nickel ore
  • S20 a process of sintering and reducing the dried nickel ore
  • S40 a degassing process of removing sulfur (S) from the melt are included.
  • Nickel ore is a source material for producing ferronickel or providing nickel (Ni) and iron (Fe), nickel oxide (NiO), calcium oxide (CaO), silicon oxide (SiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), an ore containing iron oxide (FeO), and may be an ore containing 1.5% to 2% by weight of nickel oxide (NiO).
  • the nickel ore further includes manganese oxide (MnO), phosphorus pentoxide (P 2 O 5 ), magnesium oxide (MgO), titanium oxide (TiO 2 ), carbon (C), and sulfur (S) in addition to the above-described components.
  • the nickel ore may be, for example, saprolite, and more specifically, the nickel ore may have a component composition as shown in the example of Table 1 below.
  • the drying apparatus for drying the nickel ore may be, for example, a rotary dryer, which is a means including a drum capable of being loaded and rotatable.
  • nickel ore When a method of drying using a rotary dryer is described, nickel ore is charged into the drum, and the inside is heated to a temperature of, for example, 200°C while rotating the drum. Accordingly, moisture is removed from the nickel ore charged in the drum.
  • a method of supplying hot air into the drum may be used.
  • the method of heating the inside of the drum is not limited to the above-described example, and may be applied to various methods.
  • the drying apparatus for drying the nickel ore is not limited to the rotary dryer described above, and various means capable of removing moisture from the nickel ore can be applied.
  • the nickel ore is heat treated to increase the strength, and metal oxides such as nickel oxide (NiO) and iron oxide (FeO) contained in the nickel ore are converted to nickel (Ni) and iron (Fe). ).
  • metal oxides such as nickel oxide (NiO) and iron oxide (FeO) contained in the nickel ore are converted to nickel (Ni) and iron (Fe).
  • the apparatus for sintering and reducing nickel ore may be, for example, a rotary kiln, which is a means including a rotatable drum and a burner for generating a flame in the drum.
  • a reducing agent including nickel ore and carbon (C), such as coal is charged into the drum, and the inside is heated while rotating the drum.
  • fuel gas is supplied to the burner, and a flame is generated into the drum through the burner, and the inside of the drum is heated to a temperature of 600°C to 800°C.
  • the nickel ore is fired to increase its strength, and metal oxides such as nickel oxide (NiO) and iron oxide (FeO) contained in the nickel ore are reduced.
  • the present invention in heating the inside of the drum of the rotary kiln, a method of generating a flame through a burner has been described.
  • the present invention is not limited thereto, and various heating methods capable of heating the inside of the drum to a temperature of 600° C. to 800° C. may be applied.
  • the firing apparatus for firing and reducing nickel ore is not limited to the above-described rotary kiln, and various means capable of firing and reducing nickel ore may be applied.
  • the nickel ore is heated in this process (S20), it becomes easy to heat it to the target temperature in the melting and reduction process (S30) of the nickel ore, which is a subsequent operation.
  • the metal oxide is reduced by heating the nickel ore to a temperature of 600° C. to 800° C. as described above, which is the temperature in the melting and reduction process (S30) (1200° C. It is a lower temperature than the above). Accordingly, in the firing and reduction process (S20), the amount of reduced metal oxide is smaller than that in the melting and reduction process (S30).
  • the reduction occurring in the firing and reduction process (S20) may be described as a reduction that is performed earlier or preliminarily compared to the reduction in the melting and reduction process (S30).
  • the firing and reduction process (S20) carried out before the melting and reduction (S30) process is commonly referred to as a firing and preliminary reduction process (S20).
  • the firing and reduction process (S20) performed in the rotary kiln may be referred to as a firing and preliminary reduction process (S20).
  • the melting and reduction process (S40) melts the nickel ore and reduces metal oxides such as nickel oxide (NiO) and iron oxide (FeO) contained in the nickel ore.
  • an electric furnace may be used to melt and reduce the nickel ore.
  • the electric furnace may have a configuration including a body having an internal space and an electrode for generating an arc as a heat source into the body.
  • a reducing agent including nickel ore and carbon (C) is introduced into the main body of the electric furnace.
  • the reducing agent may be, for example, coal.
  • an arc is generated into the body through an electrode.
  • the nickel ore and the reducing agent are melted by arc heat, and the nickel ore is reduced to produce a melt, that is, a ferronickel melt.
  • the melt produced in the electric furnace contains a level of 4,000 ppm sulfur (S), and sulfur (S) is a factor that deteriorates the quality of products such as stainless steel. Therefore, when a melt is manufactured in an electric furnace, degassing is performed to remove sulfur (S) from the melt (S40), and at this time, it is necessary to adjust the sulfur (S) to 600 ppm or less.
  • Degassing to remove sulfur (S) from the melt can be carried out, for example, using a KR (Kanvara Reactor) device.
  • the KR apparatus may be a means including a rotatable impeller immersed in a melt charged into a ladle.
  • the evacuation operation in the KR apparatus can proceed as follows.
  • the impeller is immersed with the melt in the ladle.
  • a degassing agent such as calcium oxide (CaO) is added to the melt.
  • gas is generated in each of the drying (S10), firing and pre-reduction (S20), and melting and reduction (S30) processes, and the gas is discharged to the outside of the device. That is, a drying device for drying nickel ore, a firing device for sintering and pre-reduction of nickel ore, and an electric furnace for melting and reducing each generate gas, and the generated gas is discharged to the outside of each device.
  • the gas discharged to the outside contains dust in the form of solid particles.
  • this dust contains nickel oxide (NiO) in an amount similar to that of nickel ore.
  • dust generated during ferronickel production is recycled as a source material for producing ferronickel or providing nickel (Ni). That is, dust is recovered from exhaust gas discharged from a drying device, a firing device, and an electric furnace, and the recovered dust is recycled together with nickel ore as a source material.
  • a drying device, a firing device, and an exhaust gas treatment device for collecting dust from the exhaust gas are installed in each of the electric furnace, and the dust is recovered.
  • the exhaust gas treatment device is, for example, a pipe through which gas passes, a drive unit that generates a suction force so that gas is sucked into the pipe, a filter that passes gas and does not pass dust, and a filter that does not pass through the pipe. It may be a means including wealth.
  • the nickel ore is recycled by putting it in the process (S20) of calcining and preliminary reduction. More specifically, nickel ore and recovered dust are put into a sintering apparatus, such as a rotary kiln, to be sintered and pre-reduced.
  • a sintering apparatus such as a rotary kiln
  • the dust recovered from the exhaust gas has a particle diameter of less than 0.1 mm, and when it is recycled as it is, there may be a problem that the amount of dust generated continuously increases as the number of processes for manufacturing ferronickel increases. More specifically, the amount of dust generated from the firing apparatus can be continuously increased.
  • the dust generated during ferronickel production is manufactured into pellets having a predetermined particle size or larger, and the manufactured pellets are introduced into a sintering device to be recycled as a source material.
  • the dust is made into pellets and recycled, if the strength of the pellets is weak, it may be worn and crushed to generate a large amount of dust again. That is, when the strength of the pellet is weak, it may be crushed by impact or abrasion applied to the pellet in the process of being transported for recycling to generate dust.
  • nickel ore and coal are charged into the drum of the rotary kiln, which is a firing device, and fired and reduced while the drum rotates. At this time, when the strength of the pellets is weak, the pellets may be worn and crushed due to rotation of the drum and friction with nickel ore and coal, and dust may be generated.
  • a binder that is inexpensive compared to the conventional binder is prepared, and pellets are manufactured using the binder.
  • the binder according to the first embodiment includes ferronickel degassing slag (first slag) generated during the degassing (S40) process during the ferronickel manufacturing process, slag (second slag) generated during the manufacturing process of molten steel for carbon steel production, and fly ash ( Fly ash).
  • first slag ferronickel degassing slag
  • second slag slag generated during the manufacturing process of molten steel for carbon steel production
  • fly ash Fly ash
  • a binder containing silicon oxide (SiO 2 ), calcium oxide (CaO), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and iron oxide (FeO) is prepared using the first slag, the second slag, and fly ash.
  • silicon oxide (SiO 2 ) is 30% to 50% by weight
  • calcium oxide (CaO) is 15% to 25% by weight
  • aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is 10% to 20% by weight %
  • iron oxide (FeO) is prepared to contain 10% by weight to 20% by weight.
  • the binder may inevitably contain other components or impurities other than silicon oxide (SiO 2 ), calcium oxide (CaO), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and iron oxide (FeO).
  • silicon oxide (SiO 2 ) content in the binder is less than 30% by weight or more than 50% by weight, calcium oxide (CaO) is less than 15% by weight or more than 25% by weight, or aluminum oxide (Al 2 O 3 )
  • SiO 2 silicon oxide
  • CaO calcium oxide
  • Al 2 O 3 aluminum oxide
  • the strength of the pellets prepared using this binder is determined by using a conventional binder. It may not be possible to achieve a level of strength similar to that of the manufactured pellets.
  • silicon oxide (SiO 2 ) is 30% to 50% by weight
  • calcium oxide (CaO) is 15% to 25% by weight
  • aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is 10% to 20% by weight
  • the preparation of a binder having an iron oxide (FeO) of 10% by weight to 20% by weight can be achieved by adjusting the mixing amount of each of the first slag, the second slag, and the fly ash.
  • the process of manufacturing a binder is a process of preparing the first slag, which is the slag generated in the degassing process (S40) during the ferronickel manufacturing process (S121), occurring during the manufacturing process of molten steel for carbon steel manufacturing
  • the process of preparing the second slag which is the slag (S122), the process of preparing the fly ash (S123), the process of mixing the first and second slag, and the fly ash (S124), the first and second It includes a process of manufacturing a binder using a mixture of slag and fly ash (S125).
  • the first and second slag and fly ash are crushed, respectively, or after mixing the first and second slag and fly ash, the mixture is crushed. It may further include a process.
  • the first slag is recovered and prepared from the slag generated in the degassing process (S40) during the ferronickel manufacturing process.
  • the degassing process (S40) is a process of removing sulfur (S) from the melt produced in an electric furnace, and a degassing agent such as calcium oxide (CaO) is introduced into the melt for degassing.
  • a degassing agent such as calcium oxide (CaO) is introduced into the melt for degassing.
  • CaO calcium oxide
  • a degassing agent is introduced into the melt, CaS is generated by a reaction between sulfur (S) in the melt and the degassing agent, and the generated CaS flows into the slag floating on the surface of the melt. Thereafter, when the degassing is completed, the slag floating on the surface of the melt is removed to the outside.
  • the slag generated in the degassing process (S40) contains nickel oxide (NiO), calcium oxide (CaO), silicon oxide (SiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and iron oxide (FeO).
  • NiO nickel oxide
  • CaO calcium oxide
  • SiO 2 silicon oxide
  • Al 2 O 3 aluminum oxide
  • FeO iron oxide
  • manganese oxide (MnO) manganese oxide
  • P 2 O 5 phosphorus pentoxide
  • magnesium oxide MgO
  • titanium oxide TiO 2
  • sulfur (S) sulfur
  • the slag generated in the degassing process (S40) contains nickel oxide (NiO), but since it contains nickel oxide (NiO) in a high content, it is recycled as a nickel source material for manufacturing ferronickel, Recycled by putting it into an electric furnace.
  • the content of nickel oxide (NiO) is different depending on the particle size of the slag. That is, as shown in Fig. 3, the slag with a particle diameter of 10 mm or more contains 10% by weight or more of nickel oxide, and the slag with a particle diameter of 5 mm or more and less than 10 mm contains 6.6% by weight of nickel oxide, and the slag with a particle diameter of 3 mm or more and less than 5 mm is oxidized.
  • Nickel oxide is 2.9% by weight, for slag with a particle diameter of 1mm or more and less than 3mm, nickel oxide is 3.3% by weight, for slag with a particle diameter of 0.5mm or more and less than 1mm, nickel oxide is 1.9% by weight, and for slag with a particle diameter of less than 0.5mm, nickel oxide (NiO ) Is contained in an amount of 3.0% by weight to 5% by weight, more specifically 4.0% by weight.
  • the content of nickel oxide among the slag with a particle diameter of less than 0.5 mm is less than that of slag with a particle diameter of 10 mm or more, and slag with a particle diameter of 5 mm or more and less than 10 mm, but the content is high about 3.0% to 5% by weight, so that the recycling value is sufficient.
  • the slag having a particle diameter of less than 0.5 mm among the slag generated in the degassing process (S40) is recycled as a raw material for manufacturing the binder.
  • the first slag may be described as a slag having a particle diameter of 0.5 mm or less among the slag generated in the degassing process (S40) during the ferronickel manufacturing process.
  • the slag having a particle diameter of less than 0.5 mm, that is, the first slag in addition to nickel oxide (NiO), calcium oxide (CaO), silicon oxide (SiO 2 ) , Iron oxide (FeO) is included.
  • NiO nickel oxide
  • CaO calcium oxide
  • SiO 2 silicon oxide
  • FeO Iron oxide
  • calcium oxide (CaO) may be contained in an amount of 25% to 30% by weight
  • silicon oxide (SiO 2 ) may be contained in an amount of 15% to 20% by weight
  • iron oxide (FeO) may be contained in an amount of 15% to 20% by weight.
  • the first slag includes aluminum oxide (Al 2 O 3 ), manganese oxide (MnO), phosphorus pentoxide (P 2 O 5 ), magnesium oxide (MgO), titanium oxide (TiO 2 ), carbon (C), sulfur ( S) may be included, and a specific example of the first slag is shown in Table 2.
  • the first slag is a raw material for manufacturing a binder, and contains relatively large amounts of calcium oxide (CaO), silicon oxide (SiO 2 ), and iron oxide (FeO) compared to other components. Accordingly, the first slag may be described as a raw material for adjusting each of calcium oxide (CaO), silicon oxide (SiO 2 ), and iron oxide (FeO) of the binder to a target content.
  • the first slag contains 3.0% by weight to 5% by weight of nickel oxide (NiO)
  • the first slag is also used as a source material for producing ferronickel or for providing nickel (Ni). Works.
  • the second slag is a slag generated during the manufacturing process of molten steel for carbon steel.
  • the manufacturing process of molten steel for carbon steel is a preliminary refining process that removes sulfur (S) from the molten iron, a converter refining process that removes carbon (C) from the molten iron after preliminary refining, and the molten steel at which the converter refining has ended. It further removes carbon (C) from and includes a secondary refining process to remove (deoxidize) oxygen.
  • Preliminary refining may be performed, for example, using a KR (Kanvara Reactor) device, and in this case, a degassing agent such as calcium oxide (CaO) may be used.
  • a degassing agent such as calcium oxide (CaO) may be used.
  • the converter refining process is a process of charging molten iron into a converter and blowing oxygen into the molten iron through a lance to remove C (carbon) in the molten iron to 4% by weight or less.
  • the secondary refining can be carried out in a vacuum degassing unit RH (Rheinstahl Huttenwerke & Heraeus) unit.
  • the vacuum degassing device is provided on the upper side of the ladle, a vacuum bath having an internal space, a lance provided to penetrate the upper part of the vacuum bath, and a pair of immersion tubes mounted to be spaced apart in the width direction of the vacuum bath from the lower part of the vacuum bath.
  • One of the pair of immersion tubes is inserted and installed so that a nozzle passes therethrough, and an inert gas such as Ar gas is injected into the inside thereof.
  • the immersion pipe into which a nozzle is inserted or supplied with an inert gas is a rising pipe, and the other is called a descending pipe.
  • the vacuum tank degassing apparatus reduces the pressure in the vacuum tank to several torr or less, raises the molten steel in the ladle into the vacuum tank, and then circulates the molten steel from the riser to the downcomer.
  • oxygen is blown through the lance to adjust carbon (C) in the molten steel to 1% by weight or less.
  • the slag generated by secondary refining during the manufacturing process of molten steel for carbon steel contains calcium oxide (CaO), silicon oxide (SiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and iron oxide (FeO).
  • calcium oxide (CaO) is 35% to 40% by weight
  • silicon oxide (SiO 2 ) is 10% to 15% by weight
  • aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is 20% to 25% by weight
  • iron oxide ( FeO) may be contained in an amount of 20% to 25% by weight.
  • manganese oxide (MnO), phosphorus pentoxide (P 2 O 5 ), magnesium oxide (MgO), titanium oxide (TiO 2 ), carbon (C), and sulfur (S) may be further included.
  • Table 2 A specific example of slag generated by secondary refining during the manufacturing process of molten steel for carbon steel is shown in Table 2.
  • the slag generated by secondary refining during the manufacturing process of molten steel for carbon steel is recycled as a raw material for manufacturing a binder.
  • the second slag may be described as a slag generated by secondary refining during the manufacturing process of molten steel for carbon steel.
  • This second slag is a raw material for manufacturing a binder, and contains relatively large amounts of calcium oxide (CaO), silicon oxide (SiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and iron oxide (FeO) compared to other components. have. Accordingly, the second slag may be described as a raw material for controlling each of calcium oxide (CaO), silicon oxide (SiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and iron oxide (FeO) of the binder to a target content.
  • Fly ash is a raw material containing 60% to 80% by weight of silicon oxide (SiO 2 ) and 10% to 20% by weight of aluminum oxide (Al 2 O 3 ). It may be an industrial by-product generated when burned.
  • Fly ash contains silicon oxide (SiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), calcium oxide (CaO), and iron oxide (FeO).
  • the fly ash may further include manganese oxide (MnO), phosphorus pentoxide (P 2 O 5 ), magnesium oxide (MgO), titanium oxide (TiO 2 ), carbon (C), and sulfur (S).
  • MnO manganese oxide
  • P 2 O 5 phosphorus pentoxide
  • MgO magnesium oxide
  • TiO 2 titanium oxide
  • carbon C
  • sulfur sulfur
  • fly ash is a raw material for manufacturing a binder, and contains a relatively large amount of silicon oxide (SiO 2 ) and aluminum oxide (Al 2 O 3) compared to other components. Accordingly, fly ash may be described as a raw material for controlling each of silicon oxide (SiO 2 ) and aluminum oxide (Al 2 O 3) of a binder to a target content.
  • each of the first and second slag and fly ash as described above is crushed before mixing them so that the particle diameter is 100 ⁇ m or less. It is desirable to do so.
  • the present invention is not limited thereto, and after mixing the first and second slag and fly ash, the mixture may be crushed to have a particle diameter of 100 ⁇ m or less.
  • the first and second slag and fly ash as described above are prepared (S121, 122, 123), they are mixed (S124). At this time, with respect to the total weight% of the mixture of the first slag, the second slag, and fly ash (hereinafter, referred to as the first mixture), the first slag is 10% to 30% by weight, and the second slag is 10% to 30% by weight. Mix so that the weight percent, fly ash is 40 to 60% by weight.
  • silicon oxide (SiO 2 ) is 30% to 50% by weight
  • calcium oxide (CaO ) Is 15% by weight to 25% by weight
  • aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is 10% by weight to 20% by weight
  • iron oxide (FeO) is 10% by weight to 20% by weight it may be difficult to prepare a binder.
  • the content of the first slag is less than 10% by weight or more than 30% by weight
  • the content of the second slag is less than 10% by weight or more than 30% by weight
  • the content of fly ash is 40% by weight.
  • silicon oxide (SiO 2 ) is 30% to 50% by weight
  • calcium oxide (CaO) is 15% to 25% by weight
  • aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is 10 It may be difficult to prepare a binder having 10% to 20% by weight of iron oxide (FeO) by weight.
  • the first slag is 10% to 30% by weight
  • the second slag is 10% to 30% by weight
  • the fly ash is mixed so that it is 40% to 60% by weight.
  • the mixture ie, the first mixture
  • water are mixed to prepare a binder (S125).
  • a granulator for producing pellets by assembling dust may be, for example, a pelletizer including a fan in which raw materials to be assembled are charged or accommodated, and a driving part for rotating the fan.
  • the dust is 65% to 85% by weight and the binder is 5% to 15% by weight of the total mixture of dust, binder, and water (hereinafter, referred to as the second mixture).
  • the second mixture water is mixed so that 10% to 20% by weight.
  • silicon oxide (SiO 2 ) is 30% to 50% by weight
  • calcium oxide (CaO ) Is 15% by weight to 25% by weight
  • aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is 10% by weight to 20% by weight
  • iron oxide (FeO) is 10% by weight to 20% by weight it may be difficult to prepare a binder.
  • SiO 2 silicon oxide
  • CaO calcium oxide
  • Al 2 O 3 aluminum oxide
  • FeO iron oxide
  • the particle size of the pellets is preferably adjusted to 15mm to 20mm, which can be adjusted by adjusting at least one of the assembly time, the rotational speed of the fan, and the loading amount of the raw material (second mixture) charged into the fan.
  • FIG. 4 is a flowchart sequentially showing a method of manufacturing a pellet according to a second embodiment of the present invention.
  • the first slag, the second slag, and the fly ash were mixed.
  • the present invention is not limited thereto, and Na-based flux may be further mixed as shown in FIG. 4 in preparing the binder. That is, the process of manufacturing the binder according to the second embodiment is the process of preparing the first slag, which is the slag generated during the degassing process during the ferronickel manufacturing process (S121), and the slag which is generated during the manufacturing process of molten steel for manufacturing carbon steel.
  • the process of manufacturing the binder according to the second embodiment is the process of preparing the first slag, which is the slag generated during the degassing process during the ferronickel manufacturing process (S121), and the slag which is generated during the manufacturing process of molten steel for manufacturing carbon steel.
  • the Na-based flux is added to improve the strength of the pellet, and the Na-based flux may be, for example, a material containing Na 2 CO 3.
  • the Na-based flux in the entire mixture (first mixture) in which the first slag, the second slag, fly ash, and Na-based flux are mixed, it is preferable to mix the Na-based flux so that the content is 3% to 15% by weight. . That is, in the entire first mixture, the first slag is 10% to 30% by weight, the second slag is 10% to 30% by weight, fly ash is 40% to 60% by weight, Na-based flux is 3% by weight And mix so as to be 15% by weight.
  • the content of the Na-based flux in the first mixture is less than 3% by weight, the effect of improving the strength of the pellet may be insignificant compared to the case of using the binder according to the first embodiment in which the Na-based flux is not mixed.
  • the content of the Na-based flux exceeds 15% by weight, the rate of increase in the strength of the pellets relative to the input amount is small.
  • the content of the Na-based flux is 15% by weight or less.
  • 5 is a table showing the survival rate (%), drop survival rate (%), compressive strength (kgf), and shape of the pellets prepared by the method according to Comparative Examples 1 and 2 and Examples 1 and 2 .
  • the pellets according to Comparative Examples 1 and 2 and Examples 1 and 2 are pellets manufactured by recovering dust generated during the ferronickel manufacturing process and assembling the same.
  • the first comparative example is a pellet without using a binder
  • the second comparative example is a pellet prepared using a conventional inorganic binder.
  • the pellet according to the first embodiment is a pellet produced by using the binder according to the first embodiment, that is, a binder prepared by mixing the first slag, the second slag, and the fly ash.
  • the first slag is 10% to 30% by weight
  • the second slag is 10% to 30% by weight
  • the fly ash is 40 It was mixed so that it might be weight% to 60 weight %.
  • the pellet according to the second embodiment is a pellet produced by using the binder according to the second embodiment, that is, a binder prepared by mixing the first slag, the second slag, fly ash, and Na-based flux.
  • the first slag is 10% to 30% by weight
  • the second slag is 10% to 30% by weight
  • fly ash was mixed so that 40% to 60% by weight and 3% to 15% by weight of Na-based flux.
  • the survival rate is when pellets are charged into the drum of a rotary kiln, which is a firing device, and the drum is heated at a temperature of 600° C. for 20 minutes while rotating the drum at a speed of 5 rpm to sinter and reduce the sintering and reduction.
  • This is the weight ratio of pellets with a particle diameter of 10 mm or more. That is, the weight ratio of pellets having a particle diameter of 10 mm or more after completion of firing and reduction to the total weight of the pellets charged into the drum of the rotary kiln.
  • the drop survival rate is a weight ratio of a pellet having a weight of 10 mm or more when the pellet is dropped five times in succession from a height of 2.5 m. In other words, it is the weight ratio of the pellets having a particle diameter of 10 mm or more among the dropped pellets.
  • Compressive strength means resistance to weight per unit, and compressive strength is a measure of the maximum load until the pellet is destroyed by applying a pressure at a constant speed to the top of the pellet placed on the roll press device.
  • the survival rate, drop survival rate, and compressive strength of the pellets according to the second comparative example are significantly higher than that of the first comparative example.
  • the first and second examples are significantly smaller than that of the first comparative example.
  • the survival rate of the pellets according to the first and second examples is higher than that of the second comparative example manufactured using an expensive inorganic binder.
  • the drop survival rate and compressive strength of the pellets according to the first embodiment are small in a predetermined range compared to the second comparative example, but the drop survival rate and compressive strength are similar to those of the second comparative example, and a problem occurs during ferronickel production. It is a level that does not make it.
  • the drop survival rate and compressive strength of the pellets according to the second embodiment are higher in a predetermined range than in the second comparative example using an expensive inorganic binder.
  • the pellets manufactured using the binder manufactured by the method according to the embodiments of the present invention have similar or improved strength to the pellets manufactured using the conventional binder.
  • the binder according to the second embodiment can produce pellets having a higher survival rate, drop survival rate, and compressive strength than the binder according to the first embodiment.
  • a binder is manufactured by recycling slag generated during the degassing process during the ferronickel manufacturing process, slag generated during the manufacturing process of molten steel for carbon steel manufacturing, and fly ash, which is an industrial by-product.
  • slag generated during the manufacturing process of molten steel for carbon steel manufacturing slag generated during the manufacturing process of molten steel for carbon steel manufacturing
  • fly ash which is an industrial by-product.
  • pellets which are raw materials for ferronickel production, are manufactured using the binder according to the embodiments, and pellets having similar strength or improved strength to pellets manufactured using conventional binders may be manufactured.
  • the binder is manufactured by recycling the particulate degassing slag generated in the degassing process during the ferronickel manufacturing process, it is possible to save the inventory management cost of the particulate degassing slag that has not been recycled in the prior art.
  • the particulate degassing slag contains nickel (Ni) and recycles it as a raw material for a binder to produce pellets
  • the particulate degassing slag is a source material for producing ferronickel or providing nickel (Ni). Acts as
  • nickel ore which is a main raw material for manufacturing ferronickel and is a source material for providing nickel (Ni), thereby reducing the cost required for manufacturing ferronickel.
  • pellets which are raw materials for ferronickel production, are manufactured using the binder according to the embodiments, and pellets having similar strength or improved strength to pellets manufactured using conventional binders may be manufactured.

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 펠렛의 제조 방법은 페로니켈 제조 공정 중 발생된 더스트를 회수하여 준비하는 과정, 페로니켈 제조 공정 중 발생된 슬래그인 제 1 슬래그 및 페로니켈 제조 공정 외의 공정에서 발생되는 부산물을 이용하여 바인더를 제조하는 과정 및 더스트와 바인더를 혼합, 조립하여 펠렛을 제조하는 과정을 포함한다. 따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 펠렛의 제조 방법에 의하면, 종래에 비해 저가의 비용으로 바인더를 제조할 수 있다. 그리고 실시예들에 따른 바인더를 이용하여 페로니켈 제조를 위한 원료인 펠렛을 제조하는데, 종래의 바인더를 이용하여 제조된 펠렛과 강도가 유사하거나, 강도가 향상된 펠렛을 제조할 수 있다.

Description

펠렛 및 바인더의 제조 방법, 이를 이용하여 제조된 펠렛
본 발명은 펠렛 및 바인더의 제조 방법, 이를 이용하여 제조된 펠렛에 관한 것으로, 보다 상세하게는 펠렛 제조를 위한 비용을 절감시킬 수 있는 펠렛 및 바인더의 제조 방법, 이를 이용하여 제조된 펠렛에 관한 것이다.
스테인리스 강을 제조하기 위한 용강은 일반적으로, 고체 상의 페로니켈, 페로크롬 및 고철을 용해하여 니켈과 크롬을 함유하고 있는 용탕을 제조하고, 제조된 용탕 중 탄소를 제거하는 정련 처리 과정을 거쳐 제조된다.
여기서, 페로니켈을 마련하는 과정은 니켈 함유 광석(이하, 니켈광석)을 건조하는 과정, 건조된 니켈광석을 소성 및 예비 환원시키는 과정, 소성 및 예비 환원이 종료된 니켈광석을 전기로로 장입시켜 용융 및 환원시키는 과정, 용융물 중 황(S)을 제거하는 탈류 과정, 탈류가 완료된 용융물을 고체 형태로 제조하는 과정을 포함한다.
한편, 니켈광석을 건조시키는 과정, 소성 및 예비 환원시키는 과정, 용융 및 환원시키는 과정 각각에서는 가스가 발생되며, 발생된 가스는 각 장치의 외부로 배출된다.
여기서, 외부로 배출되는 가스(이하, 배가스)에는 고상의 입자 상태의 더스트가 포함되어 있다. 그리고, 이 더스트에는 고 함량으로 산화니켈(NiO)이 함유되어 있다.
이에, 더스트를 페로니켈 제조를 위한 소스 원료로 재활용하고 있다. 이때, 회수된 더스트를 재활용하는데 있어서, 더스트를 소정 입경 이상의 펠렛으로 제조하며, 니켈광석을 소성 및 예비 환원시키는 과정에서 제조된 펠렛을 함께 투입하는 방법으로 재활용한다.
한편, 펠렛의 강도가 약할 경우, 펠렛이 이송되거나, 소성 및 예비 환원 과정에서 마모 또는 파쇄되어 재분화될 수 있다. 이로 인해, 소성 및 예비 환원 과정에서 다량의 더스트가 발생될 수 있다.
이에, 더스트를 펠렛으로 성형하는데 있어서, 강도 향상을 위한 바인더를 함께 투입하여 제조하였다. 그런데, 바인더로서 고가의 무기 바인더를 사용하고 있어, 펠렛 제조를 위한 비용이 높은 문제가 있다.
(선행기술문헌) (특허문헌 1) 한국등록특허 KR0942109
본 발명은 펠렛 제조를 위한 비용을 절감시킬 수 있는 펠렛 및 바인더의 제조 방법, 이를 이용하여 제조된 펠렛에 관한 것이다.
본 발명은 페로니켈 제조 공정 중 발생된 슬래그를 재활용할 수 있는 펠렛 및 바인더의 제조 방법, 이를 이용하여 제조된 펠렛에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 펠렛의 제조 방법은 페로니켈 제조 공정 중 발생된 더스트를 회수하여 준비하는 과정; 페로니켈 제조 공정 중 발생된 슬래그인 제 1 슬래그 및 페로니켈 제조 공정 외의 공정에서 발생되는 부산물을 이용하여 바인더를 제조하는 과정 및 상기 더스트와 상기 바인더를 혼합, 조립하여 펠렛을 제조하는 과정을 포함한다.
상기 부산물은 탄소강 제조용 용강 제조 중 발생된 슬래그인 제 2 슬래그 및 플라이 애시(fly ash)를 포함한다.
상기 더스트를 회수하는 과정은, 상기 페로니켈 제조 공정 중, 니켈광석을 건조시키는 건조 과정; 상기 니켈광석을 가열하여 소성, 예비 환원시키는 소성 및 예비 환원 과정; 상기 니켈광석을 가열하여 용융물을 생성하고, 상기 니켈광석을 환원시키는 용융 및 환원 과정; 중 적어도 하나의 과정 중에 발생된 더스트를 회수한다.
상기 제 1 슬래그는 산화니켈(NiO)이 3.0 중량% 내지 5.0 중량% 포함된다.
상기 제 1 슬래그는 상기 용융물 중 황(S)을 제거하는 탈류 공정 중에 발생되는 슬래그를 회수하여 마련한다.
상기 제 2 슬래그는 용강 중 탄소(C)가 1 중량% 이하가 되도록 하는 정련 과정에서 발생된 슬래그를 회수하여 마련한다.
상기 바인더 전체 중, 산화규소(SiO2)가 30 중량% 내지 50 중량%, 산화칼슘(CaO)이 15 중량% 내지 25 중량%, 산화알루미늄(Al2O3)이 10 중량% 내지 20 중량%, 산화철(FeO)이 10 중량% 내지 20 중량%가 포함되도록, 상기 제 1 슬래그, 제 2 슬래그 및 플라이 애시(fly ash)의 혼합량을 제어하는 과정을 포함한다.
상기 바인더를 제조하는데 있어서, Na계 플럭스를 더 혼합할 수 있다.
상기 Na계 플럭스는 Na2CO3를 포함할 수 있다.
상기 제 1 슬래그, 제 2 슬래그 및 플라이 애시를 혼합하기 전에, 상기 제 1 슬래그, 제 2 슬래그 및 플라이 애시 각각을 파쇄하는 과정; 및 상기 제 1 슬래그, 제 2 슬래그 및 플라이 애시를 혼합한 제 1 혼합물을 파쇄하는 과정; 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 펠렛을 제조하는 과정은, 상기 더스트, 바인더 및 물을 혼합하는 과정을 포함하고, 상기 더스트, 바인더 및 물이 혼합된 제 2 혼합물 전체 중량%에 대해, 상기 더스트가 65 중량% 내지 85 중량%, 바인더가 5 중량% 내지 15 중량%, 물이 10 중량% 내지 20 중량%가 함유 되도록 혼합한다.
본 발명의 실시예는 펠렛 제조용 바인더의 제조 방법으로서, 페로니켈 제조 공정 중 발생된 슬래그인 제 1 슬래그를 마련하는 과정; 탄소강 제조용 용강 제조 중 발생된 슬래그인 제 2 슬래그를 마련하는 과정; 산업 부산물인 플라이 애시를 마련하는 과정; 및 상기 제 1 슬래그, 제 2 슬래그 및 플라이 애시를 혼합하여 바인더를 제조하는 과정;을 포함한다.
상기 제 1 슬래그는 산화니켈(NiO)이 3.0 중량% 내지 5.0 중량% 포함된 슬래그이며, 상기 제 2 슬래그는 용강 중 탄소(C)가 1 중량% 이하가 되도록 하는 정련 과정에서 발생된 슬래그를 회수하여 마련한다.
상기 제 1 슬래그는 상기 용융물 중 황(S)을 제거하는 탈류 공정 중에 발생되는 슬래그를 회수하여 마련하며, 상기 제 1 슬래그는 상기 탈류 공정 중 발생된 슬래그 중, 입경이 1mm 이하인 슬래그를 회수하여 마련한다.
상기 바인더 전체 중, 산화규소(SiO2)가 30 중량% 내지 50 중량%, 산화칼슘(CaO)이 15 중량% 내지 25 중량%, 산화알루미늄(Al2O3)이 10 중량% 내지 20 중량%, 산화철(FeO)이 10 중량% 내지 20 중량%가 포함되도록, 상기 제 1 슬래그, 제 2 슬래그 및 플라이 애시(fly ash)의 혼합량을 제어하는 과정을 포함하고, 상기 제 1 슬래그, 제 2 슬래그 및 플라이 애시(fly ash)의 혼합량을 제어하는 과정은, 상기 제 1 슬래그, 제 2 슬래그, 플라이 애시를 혼합한 제 1 혼합물 전체 중량%에 대해, 상기 제 1 슬래그가 10 중량% 내지 30 중량%, 제 2 슬래그가 10 중량% 내지 30 중량%, 플라이 애시가 40 중량% 내지 60 중량%가 함유 되도록 혼합한다.
상기 바인더를 제조하는 과정은 Na계 플럭스를 혼합하는 과정을 더 포함하고, 상기 제 1 슬래그, 제 2 슬래그, 플라이 애시 및 Na계 플럭스가 혼합된 제 1 혼합물 전체 중량%에 대해, 상기 제 1 슬래그가 10 중량% 내지 30 중량%, 제 2 슬래그가 10 중량% 내지 30 중량%, 플라이 애시가 40 중량% 내지 60 중량%, Na계 플럭스가 3 중량% 내지 15 중량%가 함유 되도록 혼합한다.
상기 Na계 플럭스는 Na2CO3를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 펠렛은 페로니켈 제조 공정 중 발생된 더스트 및 페로니켈 제조 공정 중 발생된 슬래그인 제 1 슬래그를 함유하는 바인더를 포함한다.
상기 바인더는, 탄소강 제조용 용강 제조 중 발생된 슬래그인 제 2 슬래그; 및 산업 부산물인 플라이 애시;를 포함한다.
상기 제 1 슬래그는, 산화니켈(NiO)이 3.0 중량% 내지 5.0 중량% 포함된다.
상기 바인더는, 상기 바인더 전체 중 산화규소(SiO2)가 30 중량% 내지 50 중량%, 산화칼슘(CaO)이 15 중량% 내지 25 중량%, 산화알루미늄(Al2O3)이 10 중량% 내지 20 중량%, 산화철(FeO)이 10 중량% 내지 20 중량%가 포함된다.
펠렛의 입경은 15mm 내지 20일 수 있다.
펠렛의 생존율은 94% 내지 99.5%, 낙하 생존율은 92% 내지 95% 일 수 있다.
펠렛의 압축강도가 1.8kgf 내지 2.1kgf일 수 있다.
본 발명의 실시예들에서는 페로니켈 제조 공정 중 탈류 과정에서 발생된 슬래그, 탄소강 제조용 용강의 제조 공정 중 발생된 슬래그, 산업 부산물인 플라이 애시(flay ash)를 재활용하여 바인더를 제조한다. 이에, 종래에 비해 저가의 비용으로 바인더를 제조할 수 있다. 그리고 실시예들에 따른 바인더를 이용하여 페로니켈 제조를 위한 원료인 펠렛을 제조하는데, 종래의 바인더를 이용하여 제조된 펠렛과 강도가 유사하거나, 강도가 향상된 펠렛을 제조할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예들에 의하면, 펠렛 제조를 위한 비용을 절감시키면서도, 펠렛의 강도를 확보할 수 있다.
그리고, 페로니켈 제조 공정 중 탈류 과정에서 발생된 미립의 탈류 슬래그를 재활용하여 바인더를 제조함에 따라, 종래에 재활용되지 못했던 미립의 탈류 슬래그의 재고 관리 비용을 절약할 수 있다.
또한, 미립의 탈류 슬래그에는 니켈(Ni)이 포함되어 있고, 이를 바인더의 원료로 재활용하여 펠렛을 제조하기 때문에, 상기 바인더는 페로니켈 제조를 위한 또는 니켈(Ni) 제공을 위한 소스 원료로 작용한다.
이에, 페로니켈 제조를 위한 주원료이며, 니켈(Ni)을 제공하기 위한 소스 원료인 고가의 니켈광석의 사용량을 줄일 수 있으며, 이로 인해 페로니켈 제조에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 펠렛의 제조 방법을 순차적로 나타낸 순서도이다.
도 2는 일반적인 페로니켈 제조 방법을 순차적으로 도시한 도면이다.
도 3은 페로니켈 제조 공정 중, 탈류 공정에 의해 발생된 슬래그의 입경에 따른 산화니켈(NiO)의 함량을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 펠렛의 제조 방법을 순차적로 나타낸 순서도이다.
도 5는 제 1 및 제 2 비교예, 제 1 및 제 2 실시예에 따른 방법으로 제조된 펠렛의 생존율(%), 낙하 생존율(%), 압축 강도(kgf) 및 형상을 정리하여 나타낸 표이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명의 실시예를 설명하기 위하여 도면은 과장될 수 있고, 도면상의 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 발명은 펠렛 제조를 위한 비용을 절감시킬 수 있고, 페로니켈 제조 공정 중 발생된 슬래그를 재활용할 수 있는 펠렛 및 바인더의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 페로니켈 제조시 원료로 사용되는 펠렛을 제조하는데 있어서, 강도를 확보하면서 제조 비용을 절감시킬 수 있는 펠렛 및 바인더의 제조 방법을 제공한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 펠렛의 제조 방법을 순차적로 나타낸 순서도이다. 도 2는 일반적인 페로니켈 제조 방법을 순차적으로 도시한 도면이다. 도 3은 페로니켈 제조 공정 중, 탈류 공정에 의해 발생된 슬래그의 입경에 따른 산화니켈(NiO)의 함량을 나타낸 그래프이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 펠렛의 제조 방법(S100)은, 페로니켈 제조 공정 중 발생된 더스트를 준비하는 과정(S110), 바인더를 제조하는 과정(S120) 및 더스트와 바인더를 혼합, 조립하여 펠렛을 제조하는 과정(S130)을 포함한다.
여기서, 바인더는 제 1 실시예에 따른 방법으로 제조된 바인더이다.
제 1 실시예에 따른 바인더를 제조하는 과정은 페로니켈 제조 공정 중 발생된 슬래그(제 1 슬래그)를 준비하는 과정, 페로니켈 제조 공정 외의 공정에서 발생되는 부산물을 준비하는 과정, 제 1 슬래그와 바인더를 혼합하는 과정, 제 1 슬래그와 부산물이 혼합된 혼합물을 이용하여 바인더를 제조하는 과정을 포함한다.
여기서, 제 1 슬래그와 혼합되는 부산물은, 탄소강 제조용 용강의 제조 공정 중 발생된 슬래그(제 2 슬래그) 및 산업 부산물인 플라이 애시(flay ash)를 포함할 수 있다.
이하, 도 1을 참조하여 제 1 실시예에 따른 바인더의 제조 방법을 설명하는데 있어서, 제 1 슬래그와 혼합되는 부산물이 탄소강 제조용 용강의 제조 공정 중 발생된 제 2 슬래그 및 플라이 애시(flay ash)인 것을 예를들어 설명한다.
도 1을 참조하면, 제 1 실시예에 따른 바인더를 제조하는 과정(S120)은 페로니켈 제조 공정 중 발생된 슬래그인 제 1 슬래그를 준비하는 과정(S121), 탄소강 제조용 용강의 제조 공정 중 발생된 슬래그인 제 2 슬래그를 준비하는 과정(S122), 산업 부산물인 플라이 애시(flay ash)를 준비하는 과정(S123), 제 1 및 제 2 슬래그, 플라이 애시를 혼합하는 과정(S124), 제 1 및 제 2 슬래그, 플라이 애시가 혼합된 혼합물을 이용하여 바인더를 제조하는 과정(S125)을 포함한다.
본 발명에서는 펠렛을 제조하는데 있어서, 상술한 바와 같이 페로니켈 제조 공정 중 발생된 더스트를 재활용 한다.
이하에서는 제 1 실시예에 따른 펠렛의 제조 방법에 대한 구체적인 설명에 앞서 먼저, 페로니켈 제조 방법에 대해 먼저 설명한다.
도 2를 참조하면, 페로니켈 제조 방법은 니켈광석을 건조시키는 과정(S10), 건조된 니켈광석을 소성 및 환원시키는 과정(S20), 소성 및 환원된 니켈광석을 용융 및 환원시켜 페로니켈 용융물(이하, 용융물)을 제조하는 과정(S30) 및 용융물 중 황(S)을 제거하는 탈류 과정(S40)을 포함한다.
니켈광석은 페로니켈을 제조하기 위한 또는 니켈(Ni) 및 철(Fe)을 제공하는 소스 원료로서, 산화니켈(NiO), 산화칼슘(CaO), 산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화철(FeO)을 포함하는 광석이며, 상기 산화니켈(NiO)이 1.5 중량% 내지 2 중량% 포함된 광석일 수 있다. 그리고, 니켈광석은 상술한 성분 외에 산화망간(MnO), 오산화인(P2O5), 산화마그네슘(MgO), 산화티타늄(TiO2), 탄소(C), 황(S)을 더 포함할 수 있다. 이러한 니켈광석은 예컨대 사프로라이트(saprolite)일 수 있으며, 보다 구체적으로, 니켈광석은 아래 표 1의 일 예와 같은 성분 조성을 가질 수 있다.
성분 NiO CaO SiO2 Al2O3 FeO MnO P2O5 MgO TiO2 C S
함량(중량%) 1.8 0.24 38.92 0.97 10.77 0.62 0.02 33.16 0.02 0.054 0.0081
니켈광석을 건조시키는 과정(S10)에서는 니켈광석에 함유된 수분을 제거한다. 이때, 니켈광석을 건조시키는 건조 장치는 예컨대, 피처리물이 장입되며 회전 가능한 드럼을 포함하는 수단인 로타리 건조기(rotary dryer)일 수 있다.
로타리 건조기를 이용하여 건조시키는 방법에 대해 설명하면, 드럼 내부로 니켈광석을 장입하고, 드럼을 회전시키면서 내부를 예컨대 200℃의 온도로 가열한다. 이에, 드럼 내부에 장입되어 있는 니켈광석으로부터 수분이 제거된다.
로타리 건조기의 드럼을 가열하는데 있어서, 예컨대 드럼 내로 열풍을 공급하는 방법을 사용할 수 있다. 물론 드럼 내부를 가열하는 방법은 상술한 예에 한정되지 않고, 다양한 방법에 적용될 수 있다. 또한, 니켈광석을 건조시키는 건조 장치는 상술한 로타리 건조기에 한정되지 않고, 니켈광석으로부터 수분을 제거할 수 있는 다양한 수단의 적용이 가능하다.
소성 및 환원시키는 과정(S20)에서는 니켈광석을 열처리하여 소성시킴으로써 강도를 증가시키고, 상기 니켈광석에 포함된 산화니켈(NiO) 및 산화철(FeO) 등의 금속 산화물을 니켈(Ni) 및 철(Fe)로 환원시킨다.
니켈광석을 소성 및 환원시키는 장치(이하, 소성 장치)는 예컨대 회전 가능한 드럼 및 드럼 내부에 화염을 발생시키는 버너를 포함하는 수단인 로타리 킬른(rotary kiln)일 수 있다.
로타리 킬른을 이용하여 니켈광석을 소성 및 환원시키는 방법에 대해 설명하면, 드럼 내부로 니켈광석, 탄소(C)를 포함하는 환원제 예컨대 석탄을 장입하고, 드럼을 회전시키면서 내부를 가열한다. 이때, 버너로 연료 가스를 공급하고, 버너를 통해 드럼 내부로 화염을 발생시켜, 상기 드럼 내부를 600℃ 내지 800℃의 온도로 가열한다.
이렇게, 드럼 내부가 600℃ 내지 800℃의 온도로 가열되면, 니켈광석이 소성되어 그 강도가 증가되고, 니켈광석에 포함된 산화니켈(NiO) 및 산화철(FeO) 등의 금속 산화물이 환원된다.
상기에서는 로타리 킬른의 드럼 내부를 가열하는데 있어서, 버너를 통해 화염을 발생시키는 방법을 설명하였다. 하지만 이에 한정되지 않고, 드럼 내부를 600℃ 내지 800℃의 온도로 가열시킬 수 있는 다양한 가열 방법이 적용될 수 있다. 또한, 니켈광석을 소성 및 환원시키는 소성 장치는 상술한 로타리 킬른에 한정되지 않고, 니켈광석을 소성 및 환원시킬 수 있는 다양한 수단의 적용이 가능하다.
한편, 이 과정(S20)에서 니켈광석이 가열되면, 후속 조업인 니켈광석의 용융 및 환원 과정(S30)에서 목표 온도로 가열하기가 용이해진다. 또한, 소성 및 환원 과정(S20)에서는 상술한 바와 같이 니켈광석을 600℃ 내지 800℃의 온도로 가열하여 금속 산화물을 환원시키는데, 이는 후속 조업인 용융 및 환원 과정(S30)에서의 온도(1200℃ 이상)에 비해 낮은 온도이다. 이에, 소성 및 환원 과정(S20)에서는 환원되는 금속 산화물량이 용융 및 환원 과정(S30)에 비해 적다.
따라서, 소성 및 환원 과정(S20)에서 일어나는 환원은 용융 및 환원(S30) 과정에서의 환원에 비해 먼저 또는 예비적으로 실시되는 환원으로 설명될 수 있다. 이에, 용융 및 환원(S30) 과정 전에 실시되는 소성 및 환원 과정(S20)은 통상적으로 소성 및 예비 환원 과정(S20)으로 명명된다. 보다 구체적으로 로타리 킬른에서 실시되는 소성 및 환원 과정(S20)은 소성 및 예비 환원 과정(S20)으로 명명될 수 있다.
용융 및 환원 과정(S40)은 니켈광석을 용융시키고, 니켈광석에 포함된 산화니켈(NiO) 및 산화철(FeO) 등의 금속 산화물을 환원시킨다. 이때, 니켈광석을 용융 및 환원시키는데 있어서 전기로를 이용할 수 있다. 여기서, 전기로는 내부 공간을 가지는 본체 및 본체 내부로 열원인 아크(arc)를 발생시키는 전극봉을 포함하는 구성일 수 있다.
전기로에서 니켈광석을 용융 및 환원시키는 방법에 대해 설명하면, 먼저 전기로의 본체 내부로 니켈광석 및 탄소(C)를 포함하는 환원제를 투입시킨다. 여기서, 환원제는 예컨대 석탄일 수 있다. 본체 내로 니켈광석 및 환원제가 장입되면, 전극봉을 통해 본체 내부로 아크(arc)를 발생시킨다. 이때, 아크 열에 의해 니켈광석 및 환원제가 용융되고, 니켈광석이 환원되면서 용융물 즉, 페로니켈 용융물이 제조된다.
한편, 전기로에서 제조된 용융물에는 황(S)이 4000ppm 수준으로 함유되어 있는데, 황(S)은 제품 예컨대 스테인리스 강의 품질을 저하시키는 요인이 된다. 따라서, 전기로에서 용융물이 제조되면, 상기 용융물로부터 황(S)을 제거하는 탈류를 실시하며(S40), 이때 황(S)을 600ppm 이하로 조절할 필요가 있다.
용융물로부터 황(S)을 제거하는 탈류는 예컨대 KR(Kanvara Reactor) 장치를 이용하여 실시할 수 있다. 여기서, KR 장치는 래들(Ladle) 내로 장입된 용융물로 침지되어 회전 가능한 임펠러를 포함하는 수단일 수 있다.
KR 장치에서의 탈류 작업은 다음과 같이 진행될 수 있다. 전기로에서 제조된 용융물이 래들(Ladle) 내로 장입되면, 래들 내 용융물로 임펠러를 침지시킨다. 그리고, 용융물로 침지된 임펠러를 회전시키면서, 상기 용융물로 탈류제 예컨대 산화칼슘(CaO)을 투입한다.
용융물로 탈류제가 투입되면, 용융물 중 황(S)과 탈류제 간의 반응에 의해 CaS가 생성되며, 생성된 CaS는 용융물의 표면상에 부유하고 있는 슬래그로 유입된다. 이에, 용융물로부터 황(S)이 제거되며, 황(S)의 함량이 600ppm 이하인 페로니켈 용융물이 마련된다.
한편, 상술한 바와 같은 페로니켈의 제조 공정 중, 건조(S10), 소성 및 예비 환원(S20), 용융 및 환원(S30) 과정 각각에서는 가스가 발생되며, 이 가스는 장치의 외부로 배출된다. 즉, 니켈광석을 건조시키는 건조 장치, 니켈광석을 소성 및 예비 환원시키는 소성 장치, 용융 및 환원시키는 전기로 각각에서 가스가 발생되며, 발생된 가스는 각 장치의 외부로 배출된다.
여기서, 외부로 배출되는 가스(이하, 배가스)에는 고상의 입자 상태의 더스트가 포함되어 있다. 그리고, 이 더스트에는 니켈광석과 유사한 함량으로 산화니켈(NiO)이 함유되어 있다.
따라서, 페로니켈 제조 중에 발생된 더스트를 페로니켈을 제조하기 위한 또는 니켈(Ni)을 제공하는 소스 원료로 재활용하고 있다. 즉, 건조 장치, 소성 장치 및 전기로에서 배출되는 배가스로부터 더스트를 회수하고, 회수된 더스트를 니켈광석과 함께 소스 원료로 재활용하고 있다.
이를 위해, 건조 장치, 소성 장치 및 전기로 각각에 배가스 중 더스트를 포집하는 배가스 처리 장치를 설치하여, 더스트를 회수하고 있다.
배가스 처리 장치는 예컨대 가스가 통과하는 배관, 배관 내부로 가스가 흡입되도록 흡인력을 발생시키는 구동부, 배관 내부에 설치되어, 가스는 통과시키고, 더스트는 통과시키지 않는 필터, 통과되지 못한 더스트가 저장되는 포집부를 포함하는 수단일 수 있다.
그리고, 회수된 더스트를 재활용하는데 있어서, 니켈광석을 소성 및 예비 환원시키는 과정(S20)에 투입시켜 재활용한다. 보다 구체적으로, 소성 장치 예컨대 로타리 킬른 내부로 니켈광석과 회수된 더스트를 투입하여 소성 및 예비 환원시킨다.
한편, 배가스로부터 회수된 더스트는 그 입경이 0.1mm 이하로 작아, 이를 그대로 재활용하는 경우, 페로니켈을 제조하는 공정 횟수가 증가할 수록 더스트 생성량이 지속적으로 증가하는 문제가 발생될 수 있다. 보다 구체적으로는, 소성 장치로부터 발생되는 더스트량이 지속적으로 증가할 수 있다.
따라서, 페로니켈 제조 중 발생된 더스트를 소정 입경 이상의 펠렛으로 제조하고, 제조된 펠렛을 소성 장치로 투입시켜 소스 원료로서 재활용 한다.
그런데, 더스트를 펠렛으로 제조하여 재활용하더라도, 펠렛의 강도가 약할 경우, 마모 및 파쇄되어 또 다시 다량의 더스트가 발생될 수 있다. 즉, 펠렛의 강도가 약할 경우, 재활용을 위해 이송되는 과정에서 펠렛에 가해지는 충격 또는 마모에 의해 파쇄되어 분진이 발생될 수 있다. 또한, 소성 장치인 로타리 킬른의 드럼 내로 니켈광석, 석탄이 장입되고, 드럼이 회전하면서 소성 및 환원된다. 이때, 펠렛의 강도가 약할 경우, 드럼의 회전, 니켈광석 및 석탄과의 마찰에 의해 펠렛이 마모 및 파쇄되어 분진이 발생될 수 있다.
이와 같이, 펠렛의 강도가 약할 경우 이를 재활용하는 과정에서 재분화되기 때문에, 펠렛의 강도를 증가시킬 필요가 있다. 이를 위해, 더스트를 조립하여 펠렛을 제조하는데 있어서, 바인더를 함께 투입하여 제조한다. 그런데, 종래에는 바인더로서 고가의 무기 바인더를 사용하고 있어, 펠렛의 제조 원가가 상승되는 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에서는, 펠렛의 강도를 확보하면서, 종래의 바인더에 비해 저가인 바인더를 마련하고, 이를 이용하여 펠렛을 제조한다.
제 1 실시예에 따른 바인더는 페로니켈 제조 공정 중 탈류(S40) 과정에서 발생된 페로니켈 탈류 슬래그(제 1 슬래그), 탄소강 제조용 용강의 제조 공정 중 발생된 슬래그(제 2 슬래그) 및 플라이 애시(Fly ash)를 이용하여 제조한다.
그리고, 제 1 슬래그, 제 2 슬래그 및 플라이 애시를 이용하여, 산화규소(SiO2), 산화칼슘(CaO), 산화알루미늄(Al2O3) 및 산화철(FeO)이 함유되는 바인더를 제조한다. 이때, 바인더 전체에 대해 산화규소(SiO2)가 30 중량% 내지 50 중량%, 산화칼슘(CaO)이 15 중량% 내지 25 중량%, 산화알루미늄(Al2O3)이 10 중량% 내지 20 중량%, 산화철(FeO)이 10 중량% 내지 20 중량%가 함유되도록 제조한다. 또한, 바인더에는 산화규소(SiO2), 산화칼슘(CaO), 산화알루미늄(Al2O3) 및 산화철(FeO) 외에 불가피하게 다른 성분 또는 불순물들 더 포함될 수 있다.
한편, 바인더 중 산화규소(SiO2), 산화칼슘(CaO), 산화알루미늄(Al2O3), 산화철(FeO) 중 적어도 하나가 위에서 제시한 각 함량 범위를 벗어나는 경우, 종래의 바인더를 이용하여 제조된 펠렛과 유사한 수준의 강도를 확보하지 못할 수 있다.
즉, 바인더 중 산화규소(SiO2)함량이 30 중량% 미만 또는 50 중량%를 초과하거나, 산화칼슘(CaO)이 15 중량% 미만 또는 25 중량%를 초과하거나, 산화알루미늄(Al2O3)함량이 10 중량% 미만 또는 20 중량%를 초과하거나, 산화철(FeO)함량이 10 중량% 미만 또는 20 중량%를 초과하는 경우, 이 바인더를 이용하여 제조된 펠렛의 강도는 종래의 바인더를 이용하여 제조된 펠렛과 유사한 수준의 강도를 확보하지 못할 수 있다.
상술한 바와 같이 산화규소(SiO2)가 30 중량% 내지 50 중량%, 산화칼슘(CaO)이 15 중량% 내지 25 중량%, 산화알루미늄(Al2O3)이 10 중량% 내지 20 중량%, 산화철(FeO)이 10 중량% 내지 20 중량%인 바인더를 제조하는 것은, 제 1 슬래그, 제 2 슬래그 및 플라이 애시 각각의 혼합량을 조절함으로써 달성할 수 있다.
이하, 도 1을 참조하여, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 바인더의 제조 방법에 대해 설명한다.
도 1을 참조하면, 바인더를 제조하는 과정(S120)은 페로니켈 제조 공정 중 탈류 과정(S40) 과정에서 발생된 슬래그인 제 1 슬래그를 준비하는 과정(S121), 탄소강 제조용 용강의 제조 공정 중 발생된 슬래그인 제 2 슬래그를 준비하는 과정(S122), 플라이 애시(Fly ash)를 준비하는 과정(S123), 제 1 및 제 2 슬래그, 플라이 애시를 혼합하는 과정(S124), 제 1 및 제 2 슬래그, 플라이 애시가 혼합된 혼합물을 이용하여 바인더를 제조하는 과정(S125)을 포함한다.
또한, 제 1 및 제 2 슬래그, 플라이 애시를 혼합하기 전에 상기 제 1 및 제 2 슬래그, 플라이 애시 각각을 파쇄하는 과정 또는 제 1 및 제 2 슬래그, 플라이 애시를 혼합한 후, 이 혼합물을 파쇄하는 과정을 더 포함할 수 있다.
제 1 슬래그는 페로니켈 제조 공정 중 탈류 과정(S40)에서 발생된 슬래그로부터 회수되어 마련된다.
탈류 과정(S40)은 상술한 바와 같이, 전기로에서 제조된 용융물로부터 황(S)을 제거하는 과정으로서, 탈류를 위해 용융물로 산화칼슘(CaO)과 같은 탈류제를 투입시킨다. 용융물로 탈류제가 투입되면, 용융물 중 황(S)과 탈류제 간의 반응에 의해 CaS가 생성되며, 생성된 CaS는 용융물의 표면상에 부유하고 있는 슬래그로 유입된다. 이후, 탈류가 종료되면, 용융물 표면 상에 부유하고 있는 슬래그를 외부로 배재시킨다.
탈류 과정(S40)에서 발생된 슬래그에는 산화니켈(NiO), 산화칼슘(CaO), 산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화철(FeO)가 포함되어 있다. 또한, 산화망간(MnO), 오산화인(P2O5), 산화마그네슘(MgO), 산화티타늄(TiO2), 탄소(C), 황(S)이 더 포함될 수 있다.
상술한 바와 같이 탈류 과정(S40)에서 발생된 슬래그에는 산화니켈(NiO)이 함유되어 있는데, 산화니켈(NiO)이 고함량으로 함유되어 있어, 페로니켈 제조를 위한 니켈 소스 원료로서 재활용하고 있으며, 전기로에 투입시키는 방법으로 재활용한다.
이때, 탈류 과정(S40)에서 발생된 슬래그 중 입경이 0.5mm 이상인 슬래그 만을 전기로로 투입시켜 재활용하고, 0.5mm 미만의 탈류 슬래그는 재활용하지 않고 재고로 관리하고 있다. 이는, 0.5mm 미만의 미립의 탈류 슬래그가 전기로로 투입되면, 투입된 다량의 슬래그가 너무 가벼워, 그대로 배가스 처리 장치의 배관으로 흡인되기 때문이다.
한편, 슬래그의 입경에 따라 함유되어 있는 산화니켈(NiO)의 함량이 다르다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 입경이 10mm 이상인 슬래그에는 산화니켈이 10 중량% 이상, 입경이 5mm 이상, 10mm 미만인 슬래그에는 산화니켈이 6.6 중량%, 입경이 3mm 이상, 5mm 미만인 슬래그에는 산화니켈이 2.9 중량%, 입경이 1mm 이상, 3mm 미만인 슬래그에는 산화니켈이 3.3 중량%, 입경이 0.5mm 이상, 1mm 미만인 슬래그에는 산화니켈이 1.9 중량%, 입경이 0.5mm 미만인 슬래그에는 산화니켈(NiO)이 3.0 중량% 내지 5 중량%, 보다 구체적으로는 4.0 중량% 가량 함유되어 있다.
여기서, 입경이 0.5mm 미만인 슬래그 중 산화니켈의 함량은 입경이 10mm 이상인 슬래그, 5mm 이상, 10mm 미만인 슬래그에 비해서는 적은 량이나, 그 함량이 3.0 중량% 내지 5 중량% 정도로 높아, 재활용 가치가 충분하다.
그런데, 현재 탈류 과정(S40)에서 발생된 슬래그 중 0.5mm 미만의 탈류 슬래그는 재활용되지 못하고 있다.
따라서, 실시예에서는 탈류 과정(S40)에서 발생된 슬래그 중 입경이 0.5mm 미만인 슬래그를 바인더를 제조하기 위한 원료로 재활용 한다. 이에, 제 1 슬래그는 페로니켈 제조 공정 중 탈류 과정(S40)에서 발생된 슬래그 중, 입경이 0.5mm 이하인 슬래그로 설명될 수 있다.
그리고, 실시예에서는 탈류 과정(S40)에서 발생된 슬래그 중 입경이 0.5mm 미만인 슬래그 즉, 제 1 슬래그에는 상술한 바와 같이, 산화니켈(NiO) 외에 산화칼슘(CaO), 산화규소(SiO2), 산화철(FeO)이 포함되어 있다. 여기서, 산화칼슘(CaO)은 25 중량% 내지 30 중량%, 산화규소(SiO2)는 15 중량% 내지 20 중량%, 산화철(FeO)은 15 중량% 내지 20 중량%로 함유될 수 있다. 또한, 제 1 슬래그에는 산화알루미늄(Al2O3), 산화망간(MnO), 오산화인(P2O5), 산화마그네슘(MgO), 산화티타늄(TiO2), 탄소(C), 황(S)이 포함될 수 있고, 제 1 슬래그의 구체적인 일 예는 표 2와 같다.
제 1 슬래그는 바인더를 제조하기 위한 원료로서, 산화칼슘(CaO), 산화규소(SiO2), 산화철(FeO)이 다른 성분들에 비해 상대적으로 다량 함유되어 있다. 이에, 제 1 슬래그는 바인더의 산화칼슘(CaO), 산화규소(SiO2), 산화철(FeO) 각각을 목표 함량으로 조절하기 위한 원료로 설명될 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 제 1 슬래그에는 산화니켈(NiO)이 3.0 중량% 내지 5 중량%로 함유되어 있으므로, 상기 제 1 슬래그는 페로니켈 제조를 위한 또는 니켈(Ni) 제공을 위한 소스 원료로서도 작용한다.
성분 CaO 함량(중량%) SiO2 함량(중량%) Al2O3 함량(중량%) FeO 함량(중량%) MnO 함량(중량%) P2O5 함량(중량%) MgO 함량(중량%) TiO2 함량(중량%) C 함량(중량%) S 함량(중량%)
무기 바인더 12.80 40.63 12.01 13.16 0.32 0.19 3.43 1.36 1.49 0.089
제 1 슬래그 28.87 17.23 2.78 17.83 0.49 0.05 6.64 0.05 3.68 11.3
제 2 슬래그 38.06 12.45 24.32 22.72 3.49 0.28 7.54 0.79 0.023 0.052
플라이 애시 1.58 74.17 15.04 4.60 0.42 0.07 1.77 0.77 0.054 0.0062
제 2 슬래그는 탄소강 용 용강의 제조 공정 중 발생된 슬래그이다.
탄소강 용 용강의 제조 공정은 일반적으로, 용선 중 황(S)을 제거하는 예비 정련 과정, 예비 정련이 종료된 용선 중 탄소(C)를 제거하는 전로 정련 과정, 전로 정련이 종료된 용선 즉, 용강으로부터 탄소(C)를 더 제거하고, 산소를 제거(탈산)하는 2차 정련 과정을 포함한다.
예비 정련은 예컨대 KR(Kanvara Reactor) 장치를 이용하여 실시할 수 있고, 이때 산화칼슘(CaO)과 같은 탈류제를 이용할 수 있다.
전로 정련 과정은, 전로 내로 용선을 장입하고, 랜스를 통해 용선으로 산소를 취입시켜, 상기 용선 중 C(탄소)를 4 중량% 이하로 제거하는 과정이다.
2차 정련은 진공 탈가스 장치인 RH(Rheinstahl Huttenwerke&Heraeus) 장치에서 실시될 수 있다. 여기서, 진공 탈가스 장치는 래들의 상측에 마련되며, 내부 공간을 가지는 진공조, 진공조의 상부를 관통하도록 마련된 랜스 및 진공조의 하부에서 상기 진공조의 폭 방향으로 이격되도록 장착된 한 쌍의 침적관을 포함한다. 한 쌍의 침적관 중 하나에는 노즐이 관통하도록 삽입 설치되어, 그 내부로 불활성 가스 예컨대 Ar 가스가 주입한다. 여기서 한 쌍의 침적관 중 노즐이 삽입 설치되는 또는 불활성 가스가 공급되는 침적관이 상승관이고, 다른 하나가 하강관이라 한다.
이러한, 진공조 탈가스 장치는 진공조를 수 torr 이하로 감압하여, 래들 내 용강을 진공조 내로 상승시킨 뒤, 상승관에서 하강관으로 용강을 순환시킨다. 이렇게 래들 내 용강이 상승관 및 하강관을 통과하도록 순환 또는 환류될 때, 랜스를 통해 산소를 취입하여 용강 중 탄소(C)를 1 중량% 이하로 조절한다.
진공조 탈가스 장치에서 2차 정련이 종료되면, 래들 내 용강 상부에 부유하고 있는 슬래그를 배재한다.
탄소강 용 용강의 제조 공정 중 2차 정련에 의해 발생된 슬래그에는 산화칼슘(CaO), 산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화철(FeO)이 포함되어 있다. 여기서, 산화칼슘(CaO)은 35 중량% 내지 40 중량%, 산화규소(SiO2)는 10 중량% 내지 15 중량%, 산화알루미늄(Al2O3)은 20 중량% 내지 25 중량%, 산화철(FeO)은 20 중량% 내지 25 중량%로 함유될 수 있다. 또한, 산화망간(MnO), 오산화인(P2O5), 산화마그네슘(MgO), 산화티타늄(TiO2), 탄소(C), 황(S)이 더 포함될 수 있다. 탄소강 용 용강의 제조 공정 중 2차 정련에 의해 발생된 슬래그의 구체적인 일 예는 표 2와 같다.
제 1 실시예에서는 탄소강 용 용강의 제조 공정 중 2차 정련에 의해 발생된 슬래그를 바인더를 제조하기 위한 원료로 재활용한다. 이에, 제 2 슬래그는 탄소강 용 용강의 제조 공정 중 2차 정련에 의해 발생된 슬래그로 설명될 수 있다.
이러한 제 2 슬래그는 바인더를 제조하기 위한 원료로서, 산화칼슘(CaO), 산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3) 및 산화철(FeO)이 다른 성분들에 비해 상대적으로 다량 함유되어 있다. 이에, 제 2 슬래그는 바인더의 산화칼슘(CaO), 산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3) 및 산화철(FeO) 각각을 목표 함량으로 조절하기 위한 원료로 설명될 수 있다.
플라이 애시(fly ash)는 산화규소(SiO2)가 60 중량% 내지 80 중량%, 산화알루미늄(Al2O3)이 10 중량% 내지 20 중량% 함유되어 있는 원료로서, 화력 발전소 등에서 석탄 등을 연소했을 때 발생되는 산업 부산물일 수 있다.
플라이 애시에는 산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3) 외에 산화칼슘(CaO), 산화철(FeO)이 포함되어 있다. 그리고 플라이 애시에는 산화망간(MnO), 오산화인(P2O5), 산화마그네슘(MgO), 산화티타늄(TiO2), 탄소(C), 황(S)이 더 포함될 수 있다. 그리고, 플라이 애시의 구체적인 일 예는 표 2와 같다.
이러한 플라이 애시는 바인더를 제조하기 위한 원료로서, 산화규소(SiO2) 및 산화알루미늄(Al2O3)이 다른 성분들에 비해 상대적으로 다량 함유되어 있다. 이에, 플라이 애시는 바인더의 산화규소(SiO2) 및 산화알루미늄(Al2O3) 각각을 목표 함량으로 조절하기 위한 원료로 설명될 수 있다.
상술한 바와 같은 제 1 및 제 2 슬래그와, 플라이 애시가 준비되면(S121, 122, 123), 이들을 혼합하기 전에 제 1 및 제 2 슬래그와, 플라이 애시 각각을 파쇄하여 그 입경이 100 ㎛ 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다. 물론 이에 한정되지 않고, 제 1 및 제 2 슬래그와, 플라이 애시를 혼합한 후, 이 혼합물을 파쇄하여 그 입경이 100 ㎛ 이하가 되도록 할 수도 있다.
이는, 바인더와 더스트를 혼합한 후 조립하여 펠렛을 제조할 때, 조립성 향상을 위함이다.
상술한 바와 같은 제 1 및 제 2 슬래그와, 플라이 애시가 준비되면(S121, 122, 123), 이들을 혼합한다(S124). 이때, 제 1 슬래그, 제 2 슬래그, 플라이 애시를 혼합한 혼합물(이하, 제 1 혼합물) 전체 중량%에 대해, 제 1 슬래그가 10 중량% 내지 30 중량%, 제 2 슬래그가 10 중량% 내지 30 중량%, 플라이 애시가 40 중량% 내지 60 중량%가 되도록 혼합한다.
한편, 제 1 혼합물 중, 제 1 슬래그, 제 2 슬래그 및 플라이 애시 중 적어도 하나가 위에서 제시한 각 함량 범위를 벗어나는 경우, 산화규소(SiO2)가 30 중량% 내지 50 중량%, 산화칼슘(CaO)이 15 중량% 내지 25 중량%, 산화알루미늄(Al2O3)이 10 중량% 내지 20 중량%, 산화철(FeO)이 10 중량% 내지 20 중량%인 바인더를 제조하기 어려울 수 있다.
즉, 제 1 혼합물 중, 제 1 슬래그의 함량이 10 중량% 미만 또는 30 중량%를 초과하거나, 제 2 슬래그의 함량이 10 중량% 미만 또는 30 중량%를 초과하거나, 플라이 애시의 함량이 40 중량% 미만 또는 60 중량%를 초과하는 경우, 산화규소(SiO2)가 30 중량% 내지 50 중량%, 산화칼슘(CaO)이 15 중량% 내지 25 중량%, 산화알루미늄(Al2O3)이 10 중량% 내지 20 중량%,산화철(FeO)이 10 중량% 내지 20 중량%인 바인더를 제조하기 어려울 수 있다. 그리고 이러한 바인더를 사용할 경우, 종래의 바인더를 이용하여 제조된 펠렛과 유사한 수준의 강도를 확보하지 못할 수 있다.
따라서, 실시예에서는 제 1 슬래그가 10 중량% 내지 30 중량%, 제 2 슬래그가 10 중량% 내지 30 중량%, 플라이 애시가 40 중량% 내지 60 중량%가 되도록 혼합한다.
제 1 및 제 2 슬래그와 플라이 애시가 혼합되면(S124), 이 혼합물(즉, 제 1 혼합물)과 물을 혼합시켜 바인더를 제조한다(S125).
이와 같이, 제 1 및 제 2 슬래그와 플라이 애시를 이용하여 바인더가 제조되면, 준비된 더스트, 제조된 바인더 및 물을 혼합시켜 펠렛을 제조한다(S130).
더스트를 조립시켜 펠렛을 제조하는 조립기는 예컨대, 조립시킬 원료가 장입 또는 수용되는 팬, 팬을 회전시키는 구동부를 포함하는 펠렛타이저(pelletizer)일 수 있다.
펠렛타이저(pelletizer)를 이용하여 펠렛을 제조하는 방법에 대해 설명하면, 먼저 팬 내부로 더스트, 바인더 및 물을 투입하고, 구동부를 동작시켜 상기 팬을 회전시킨다. 이때, 팬의 회전 동작에 의해 더스트, 바인더 및 물이 혼합되어 조립됨으로써, 소정 크기의 조립물 즉, 펠렛이 제조된다.
더스트, 바인더 및 물을 혼합하여 펠렛을 제조하는데 있어서, 더스트, 바인더 및 물이 혼합된 혼합물(이하, 제 2 혼합물) 전체 중 더스트가 65 중량% 내지 85 중량%, 바인더가 5 중량% 내지 15 중량%, 물이 10 중량% 내지 20 중량%가 되도록 혼합한다.
한편 예를 들어, 더스트, 바인더 및 물이 혼합된 제 2 혼합물 중, 적어도 하나가 위에서 제시한 각 함량 범위를 벗어나는 경우, 산화규소(SiO2)가 30 중량% 내지 50 중량%, 산화칼슘(CaO)이 15 중량% 내지 25 중량%, 산화알루미늄(Al2O3)이 10 중량% 내지 20 중량%, 산화철(FeO)이 10 중량% 내지 20 중량%인 바인더를 제조하기 어려울 수 있다. 그리고 이러한 바인더를 사용할 경우, 종래의 바인더를 이용하여 제조된 펠렛과 유사한 수준의 강도를 확보하지 못할 수 있다.
그리고, 펠렛의 입경 크기는 15mm 내지 20mm로 조절되는 것이 바람직하며, 이는 조립 시간, 팬의 회전 속도 및 팬 내부로 장입되는 원료(제 2 혼합물)의 장입량 중 적어도 하나를 조절하여 조절할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 펠렛의 제조 방법을 순차적로 나타낸 순서도이다.
상술한 제 1 실시예에서는 바인더를 제조하는데 있어서, 제 1 슬래그, 제 2 슬래그, 플라이 애시를 혼합하여 제조하였다.
하지만 이에 한정되지 않고, 바인더를 제조하는데 있어서 도 4에 도시된 바와 같이 Na계 플럭스를 더 혼합할 수 있다. 즉, 제 2 실시예에 따른 바인더를 제조하는 과정은, 페로니켈 제조 공정 중 탈류 과정에서 발생된 슬래그인 제 1 슬래그를 준비하는 과정(S121), 탄소강 제조용 용강의 제조 공정 중 발생된 슬래그인 제 2 슬래그를 준비하는 과정(S122), 플라이 애시(flay ash)를 준비하는 과정(S123), Na계 플럭스를 준비하는 과정(S126), 제 1 슬래그, 제 2 슬래그, 플라이 애시 및 Na계 플럭스를 혼합하는 과정(S124), 제 1 슬래그, 제 2 슬래그, 플라이 애시 및 Na계 플럭스가 혼합된 혼합물을 이용하여 바인더를 제조하는 과정(S125)을 포함한다.
여기서, Na계 플럭스는 펠렛의 강도 향상을 위해 첨가되는 것으로, Na계 플럭스는 예컨대 Na2CO3를 포함하는 재료일 있다.
또한, 제 1 슬래그, 제 2 슬래그, 플라이 애시, Na계 플럭스가 혼합되는 혼합물(제 1 혼합물) 전체에 있어서, 상기 Na계 플럭스의 함량이 3 중량% 내지 15 중량%가 되도록 혼합하는 것이 바람직하다. 즉, 제 1 혼합물 전체 중, 제 1 슬래그가 10 중량% 내지 30 중량%, 제 2 슬래그가 10 중량% 내지 30 중량%, 플라이 애시가 40 중량% 내지 60 중량%, Na계 플럭스가 3 중량% 내지 15 중량%가 되도록 혼합한다.
한편 예를 들어, 제 1 혼합물 중 Na계 플럭스의 함량이 3 중량% 미만인 경우, 상기 Na계 플럭스를 혼합하지 않는 제 1 실시예에 따른 바인더를 사용할 때에 비해 펠렛의 강도 향상 효과가 미미할 수 있다. 반대로, Na계 플럭스의 함량이 15 중량%를 초과하는 경우, 투입량 대비 펠렛의 강도 증가율이 작다. 이에, 투입 대비 효과 발현 측면에서 볼 때, Na계 플럭스의 함량이 15 중량% 이하인 것이 바람직하다.
도 5는 제 1 및 제 2 비교예, 제 1 및 제 2 실시예에 따른 방법으로 제조된 펠렛의 생존율(%), 낙하 생존율(%), 압축 강도(kgf) 및 형상을 정리하여 나타낸 표이다.
여기서, 제 1 및 제 2 비교예, 제 1 및 제 2 실시예에 따른 펠렛은 페로니켈 제조 공정 중 발생된 더스트를 회수하고, 이를 조립하여 제조된 펠렛이다. 그리고, 제 1 비교예는 바인더를 사용하지 않은 펠렛이고, 제 2 비교예는 종래의 무기 바인더를 사용하여 제조된 펠렛이다.
또한, 제 1 실시예에 따른 펠렛은 제 1 실시예에 따른 바인더 즉, 제 1 슬래그, 제 2 슬래그 및 플라이 애시를 혼합하여 제조된 바인더를 이용하여 제조된 펠렛이다. 이때, 제 1 슬래그, 제 2 슬래그 및 플라이 애시를 혼합한 제 1 혼합물 전체에 있어서, 제 1 슬래그가 10 중량% 내지 30 중량%, 제 2 슬래그가 10 중량% 내지 30 중량%, 플라이 애시가 40 중량% 내지 60 중량%가 되도록 혼합하였다.
그리고, 제 2 실시예에 따른 펠렛은 제 2 실시예에 따른 바인더 즉, 제 1 슬래그, 제 2 슬래그, 플라이 애시 및 Na계 플럭스를 혼합하여 제조된 바인더를 이용하여 제조된 펠렛이다. 이때, 제 1 슬래그, 제 2 슬래그, 플라이 애시 및 Na계 플럭스를 혼합한 혼합물 전체에 있어서, 제 1 슬래그가 10 중량% 내지 30 중량%, 제 2 슬래그가 10 중량% 내지 30 중량%, 플라이 애시가 40 중량% 내지 60 중량%, Na계 플럭스가 3 중량% 내지 15 중량%가 되도록 혼합하였다.
도 5에서 생존율은, 소성 장치인 로타리 킬른의 드럼 내로 펠렛을 장입시키고, 드럼을 5rpm의 속도로 회전시키면서 상기 드럼 내부를 600℃의 온도로 20분간 가열시켜 소성 및 환원시켰을 때, 소성 및 환원 종료 후 입경이 10mm 이상인 펠렛의 무게비이다. 즉, 로타리 킬른의 드럼으로 장입된 펠렛의 전체 무게에 대한 소성 및 환원 종료 후 입경이 10mm 이상인 펠렛의 무게 비율이다.
또한, 낙하 생존율은 펠렛을 2.5m의 높이에서 연속으로 5회 낙하시켰을 때, 10mm 이상인 펠렛의 무게 비율이다. 즉, 낙하된 펠렛 전체 중, 입경이 10mm 이상인 펠렛의 무게 비율이다.
압축 강도(kgf)는 단위당 무게에 대해 저항하는 것을 의미하는 것으로, 압축강도는 롤 프레스 장치 상에 놓여진 펠렛의 상부로 일정한 속도의 압력을 가하여, 펠렛이 파괴될때까지의 최고 하중을 측정한 것이다.
도 5를 참조하면, 제 2 비교예, 제 1 및 제 2 실시예에 따른 펠렛의 생존율, 낙하 생존율, 압축 강도가 제 1 비교예에 비해 월등히 높다. 또한, 제조된 펠렛 중 그 입경이 5mm 이하인 미립의 펠렛의 양을 비교하면, 제 2 비교예, 제 1 및 제 2 실시예가 제 1 비교예에 비해 월등히 작다.
또한, 제 2 비교예와 제 1 및 제 2 실시예를 비교하면, 제 1 및 제 2 실시예에 따른 펠렛의 생존율은 고가의 무기 바인더를 이용하여 제조된 제 2 비교예에 비해 높다.
그리고, 제 1 실시예에 따른 펠렛의 낙하 생존율 및 압축 강도는 제 2 비교예에 비해 소정 범위로 작으나, 낙하 생존율 및 압축 강도는 제 2 비교예와 유사한 수준이며, 페로니켈 제조시에 문제를 발생시키지 않는 수준이다. 또한, 제 2 실시예에 따른 펠렛의 낙하 생존율 및 압축 강도는 고가의 무기 바인더를 사용한 제 2 비교예에 비해 소정 범위로 높은 것을 알 수 있다.
이로부터 본 발명의 실시예들에 따른 방법으로 제조된 바인더를 이용하여 제조된 펠렛은 종래의 바인더를 이용하여 제조된 펠렛과 유사하거나, 그 보다 개선된 강도를 가짐을 알 수 있다.
그리고, 제 2 실시예에 따른 바인더가 제 1 실시예에 따른 바인더에 비해 생존율, 낙하 생존율 및 압축 강도가 높은 펠렛을 제조할 수 있음을 알 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에서는 페로니켈 제조 공정 중 탈류 과정에서 발생된 슬래그, 탄소강 제조용 용강의 제조 공정 중 발생된 슬래그, 산업 부산물인 플라이 애시(flay ash)를 재활용하여 바인더를 제조한다. 이에, 종래에 비해 저가의 비용으로 바인더를 제조할 수 있다.
그리고 실시예들에 따른 바인더를 이용하여 페로니켈 제조를 위한 원료인 펠렛을 제조하는데, 종래의 바인더를 이용하여 제조된 펠렛과 강도가 유사하거나, 강도가 향상된 펠렛을 제조할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예들에 의하면, 펠렛 제조를 위한 비용을 절감시키면서도 강도를 확보할 수 있다.
그리고, 페로니켈 제조 공정 중 탈류 과정에서 발생된 미립의 탈류 슬래그를 재활용하여 바인더를 제조함에 따라, 종래에 재활용되지 못했던 미립의 탈류 슬래그의 재고 관리 비용을 절약할 수 있다.
또한, 미립의 탈류 슬래그에는 니켈(Ni)이 포함되어 있고, 이를 바인더의 원료로 재활용하여 펠렛을 제조하기 때문에, 상기 미립의 탈류 슬래그는 페로니켈 제조를 위한 또는 니켈(Ni) 제공을 위한 소스 원료로 작용한다.
이에, 페로니켈 제조를 위한 주원료이며, 니켈(Ni)을 제공하기 위한 소스 원료인 고가의 니켈광석의 사용량을 줄일 수 있으며, 이로 인해 페로니켈 제조에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 펠렛의 제조 방법에 의하면, 종래에 비해 저가의 비용으로 바인더를 제조할 수 있다. 그리고 실시예들에 따른 바인더를 이용하여 페로니켈 제조를 위한 원료인 펠렛을 제조하는데, 종래의 바인더를 이용하여 제조된 펠렛과 강도가 유사하거나, 강도가 향상된 펠렛을 제조할 수 있다.

Claims (24)

  1. 페로니켈 제조 공정 중 발생된 더스트를 회수하여 준비하는 과정;
    페로니켈 제조 공정 중 발생된 슬래그인 제 1 슬래그 및 페로니켈 제조 공정 외의 공정에서 발생되는 부산물을 이용하여 바인더를 제조하는 과정; 및
    상기 더스트와 상기 바인더를 혼합, 조립하여 펠렛을 제조하는 과정;
    을 포함하는 펠렛의 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 부산물은 탄소강 제조용 용강 제조 중 발생된 슬래그인 제 2 슬래그 및 플라이 애시(fly ash)를 포함하는 펠렛의 제조 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 더스트를 회수하는 과정은,
    상기 페로니켈 제조 공정 중, 니켈광석을 건조시키는 건조 과정; 상기 니켈광석을 가열하여 소성, 예비 환원시키는 소성 및 예비 환원 과정; 상기 니켈광석을 가열하여 용융물을 생성하고, 상기 니켈광석을 환원시키는 용융 및 환원 과정; 중 적어도 하나의 과정 중에 발생된 더스트를 회수하는 펠렛의 제조 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제 1 슬래그는 산화니켈(NiO)이 3.0 중량% 내지 5.0 중량% 포함된 슬래그인 펠렛의 제조 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제 1 슬래그는 상기 용융물 중 황(S)을 제거하는 탈류 공정 중에 발생되는 슬래그를 회수하여 마련하는 펠렛의 제조 방법.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 제 2 슬래그는 용강 중 탄소(C)가 1 중량% 이하가 되도록 하는 정련 과정에서 발생된 슬래그를 회수하여 마련하는 펠렛의 제조 방법.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 바인더 전체 중, 산화규소(SiO2)가 30 중량% 내지 50 중량%, 산화칼슘(CaO)이 15 중량% 내지 25 중량%, 산화알루미늄(Al2O3)이 10 중량% 내지 20 중량%, 산화철(FeO)이 10 중량% 내지 20 중량%가 포함되도록, 상기 제 1 슬래그, 제 2 슬래그 및 플라이 애시(fly ash)의 혼합량을 제어하는 과정을 포함하는 펠렛의 제조 방법.
  8. 청구항 3에 있어서,
    상기 바인더를 제조하는데 있어서, Na계 플럭스를 더 혼합하는 펠렛의 제조 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 Na계 플럭스는 Na2CO3를 포함하는 펠렛의 제조 방법.
  10. 청구항 2에 있어서,
    상기 제 1 슬래그, 제 2 슬래그 및 플라이 애시를 혼합하기 전에, 상기 제 1 슬래그, 제 2 슬래그 및 플라이 애시 각각을 파쇄하는 과정; 및
    상기 제 1 슬래그, 제 2 슬래그 및 플라이 애시를 혼합한 제 1 혼합물을 파쇄하는 과정;
    중 적어도 하나를 포함하는 펠렛의 제조 방법.
  11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펠렛을 제조하는 과정은,
    상기 더스트, 바인더 및 물을 혼합하는 과정을 포함하고,
    상기 더스트, 바인더 및 물이 혼합된 제 2 혼합물 전체 중량%에 대해, 상기 더스트가 65 중량% 내지 85 중량%, 바인더가 5 중량% 내지 15 중량%, 물이 10 중량% 내지 20 중량%가 함유 되도록 혼합하는 펠렛의 제조 방법.
  12. 펠렛 제조용 바인더의 제조 방법으로서,
    페로니켈 제조 공정 중 발생된 슬래그인 제 1 슬래그를 마련하는 과정;
    탄소강 제조용 용강 제조 중 발생된 슬래그인 제 2 슬래그를 마련하는 과정;
    산업 부산물인 플라이 애시를 마련하는 과정; 및
    상기 제 1 슬래그, 제 2 슬래그 및 플라이 애시를 혼합하여 바인더를 제조하는 과정;
    을 포함하는 바인더의 제조 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제 1 슬래그는 산화니켈(NiO)이 3.0 중량% 내지 5.0 중량% 포함된 슬래그이며,
    상기 제 2 슬래그는 용강 중 탄소(C)가 1 중량% 이하가 되도록 하는 정련 과정에서 발생된 슬래그를 회수하여 마련하는 바인더의 제조 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 제 1 슬래그는 용융물 중 황(S)을 제거하는 탈류 공정 중에 발생되는 슬래그를 회수하여 마련하며,
    상기 제 1 슬래그는 상기 탈류 공정 중 발생된 슬래그 중, 입경이 1mm 이하인 슬래그를 회수하여 마련하는 바인더의 제조 방법.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 바인더 전체 중, 산화규소(SiO2)가 30 중량% 내지 50 중량%, 산화칼슘(CaO)이 15 중량% 내지 25 중량%, 산화알루미늄(Al2O3)이 10 중량% 내지 20 중량%, 산화철(FeO)이 10 중량% 내지 20 중량%가 포함되도록, 상기 제 1 슬래그, 제 2 슬래그 및 플라이 애시(fly ash)의 혼합량을 제어하는 과정을 포함하고,
    상기 제 1 슬래그, 제 2 슬래그 및 플라이 애시(fly ash)의 혼합량을 제어하는 과정은,
    상기 제 1 슬래그, 제 2 슬래그, 플라이 애시를 혼합한 제 1 혼합물 전체 중량%에 대해, 상기 제 1 슬래그가 10 중량% 내지 30 중량%, 제 2 슬래그가 10 중량% 내지 30 중량%, 플라이 애시가 40 중량% 내지 60 중량%가 함유 되도록 혼합하는 바인더의 제조 방법.
  16. 청구항 12에 있어서,
    상기 바인더를 제조하는 과정은 Na계 플럭스를 혼합하는 과정을 더 포함하고,
    상기 제 1 슬래그, 제 2 슬래그, 플라이 애시 및 Na계 플럭스가 혼합된 제 1 혼합물 전체 중량%에 대해, 상기 제 1 슬래그가 10 중량% 내지 30 중량%, 제 2 슬래그가 10 중량% 내지 30 중량%, 플라이 애시가 40 중량% 내지 60 중량%, Na계 플럭스가 3 중량% 내지 15 중량%가 함유 되도록 혼합하는 바인더의 제조 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 Na계 플럭스는 Na2CO3를 포함하는 바인더의 제조 방법.
  18. 페로니켈 제조 공정 중 발생된 더스트; 및
    페로니켈 제조 공정 중 발생된 슬래그인 제 1 슬래그를 함유하는 바인더;
    를 포함하는 펠렛.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 바인더는,
    탄소강 제조용 용강 제조 중 발생된 슬래그인 제 2 슬래그; 및
    산업 부산물인 플라이 애시;
    를 포함하는 펠렛.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 제 1 슬래그는, 산화니켈(NiO)이 3.0 중량% 내지 5.0 중량% 포함된 펠렛.
  21. 청구항 18에 있어서,
    상기 바인더는, 상기 바인더 전체 중 산화규소(SiO2)가 30 중량% 내지 50 중량%, 산화칼슘(CaO)이 15 중량% 내지 25 중량%, 산화알루미늄(Al2O3)이 10 중량% 내지 20 중량%, 산화철(FeO)이 10 중량% 내지 20 중량%가 포함된 펠렛.
  22. 청구항 18에 있어서,
    입경이 15mm 내지 20인 펠렛.
  23. 청구항 18에 있어서,
    생존율이 94% 내지 99.5%, 낙하 생존율이 92% 내지 95%인 펠렛.
  24. 청구항 18에 있어서,
    압축강도가 1.8kgf 내지 2.1kgf인 펠렛.
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