JPH07331353A - Treatment of steelmaking waste material - Google Patents

Treatment of steelmaking waste material

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JPH07331353A
JPH07331353A JP12530094A JP12530094A JPH07331353A JP H07331353 A JPH07331353 A JP H07331353A JP 12530094 A JP12530094 A JP 12530094A JP 12530094 A JP12530094 A JP 12530094A JP H07331353 A JPH07331353 A JP H07331353A
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JP
Japan
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slag
dust
molten
zinc
carbonaceous substance
Prior art date
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Application number
JP12530094A
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Japanese (ja)
Inventor
Mamoru Miwa
守 三輪
Tetsuo Okamoto
徹夫 岡本
Koreaki Koizumi
維昭 小泉
Yoshinori Masaki
儀憲 正木
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Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To change dust and reduced slag, both of which are steelmaking waste materials and have low utilization value, to materials having high utilization value and also to separate and recovery zinc oxide incorporated in large quantity in the dust so as to enable the re-utilization thereof. CONSTITUTION:The dust is subjected to react with the reduced slag in the molten state, and carbonaceous substance 3 is supplied to molten slag 7 to reduce zinc oxide present in the slag to metallic zinc. Generated zinc vapor is recovered as metallic zinc by being concentrated or as zinc oxide powder by being re-oxidized by atmospher.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、製鋼工程で排出され、
ともに利用価値がなく廃棄されているダストと還元スラ
グとを有効利用できるように処理し、あわせてスラグ中
の亜鉛成分を回収する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention is applied to a steelmaking process,
Both relate to a method of treating dust and waste slag that have no utility value and are discarded so that they can be effectively used, and also recovering a zinc component in the slag.

【0002】[0002]

【従来の技術】電気炉を用いた製鋼においては、精錬の
時期に応じて、酸化スラグおよび還元スラグが排出され
る。 このうち酸化スラグは、たとえば舗装道路の路盤
材とするなどの利用法があるが、還元スラグの方は、成
分中のCaOが水分を吸収してCa(OH)2 に変化する
ときに体積膨脹を起こすため利用が困難であって、今日
まで処理に困っているのが実情である。
2. Description of the Related Art In steelmaking using an electric furnace, oxidizing slag and reducing slag are discharged depending on the time of refining. Of these, the oxidized slag can be used, for example, as a base material for paved roads, but the reduced slag expands in volume when CaO in the component absorbs water and changes to Ca (OH) 2. It is difficult to use because it causes, and the reality is that it is difficult to process until today.

【0003】一方、製鋼工場の集塵装置により集められ
たダストは、FeO,Fe23を主成分とする。 これ
を還元してFeを回収することは技術的には可能である
が、採算がとれない。 ダストにはまた、多量の(10
〜25重量%)ZnOが含まれているのが、これも利用
されていない。
On the other hand, the dust collected by the dust collector of the steelmaking factory contains FeO and Fe 2 O 3 as main components. Although it is technically possible to reduce this to recover Fe, it is not profitable. The dust also has a large amount (10
.About.25% by weight) ZnO is also not used.

【0004】出願人はこの製鋼廃棄物であるスラグと還
元ダストとを有効利用できるようにすることを企て、両
者を溶融状態で反応させることにより還元スラグが酸化
スラグと同様の物理的化学的性質もつものに変化し、従
って酸化スラグと同様に利用できるようになることを見
出して、その処理方法を開示した(特願平6−1120
8号)。
The applicant intends to make effective use of this steelmaking waste slag and reduced dust, and by reacting both in a molten state, the reduced slag has the same physical and chemical properties as the oxidized slag. It has been found that the properties of the slag can be changed to those having properties, and thus the slag can be used similarly to the oxidized slag, and the treatment method thereof has been disclosed (Japanese Patent Application No. 6-1120).
No. 8).

【0005】その技術の代表的な態様は、製鋼廃棄物で
あるダストと還元スラグとを高温のフレーム中に供給す
ること、具体的には任意の燃料を純酸素で燃焼させつつ
あるバーナーに対してダストと還元スラグの粉末とを適
宜のキャリアガスにのせて供給し、両者を溶融した状態
で反応させることからなる。 いまひとつの態様は、取
鍋のような容器内に溶融した還元スラグを入れておき、
それをフレームで加熱しながらダストをフレームを通し
て供給する。 いずれの場合も、ダストと還元スラグの
供給割合は、重量で1:0〜1:3の範囲からえらぶ。
A typical aspect of the technique is to supply dust and reducing slag, which are steel-making wastes, into a high-temperature flame, specifically, for a burner burning any fuel with pure oxygen. Dust and the powder of the reducing slag are placed on an appropriate carrier gas and supplied, and both are reacted in a molten state. Another mode is to put the molten reducing slag in a container like a ladle,
The dust is supplied through the frame while heating it with the frame. In either case, the supply ratio of dust and reducing slag is selected from the range of 1: 0 to 1: 3 by weight.

【0006】前記したさきの発明においては、ダスト中
に酸化亜鉛ZnOが多量に含まれている場合は、その約
1/2が二次ダストすなわち上記の溶融した還元スラグ
と溶融ダストの反応に際して発生するダストに移行する
ことを確かめたので、その再利用の可能性については着
目したが、一次ダスト中のZnOを完全に回収すること
までは考えず、またその具体的方策を提案するには至ら
なかった。
In the above-mentioned invention, when a large amount of zinc oxide ZnO is contained in the dust, about 1/2 of the zinc oxide ZnO is generated during the reaction between the secondary dust, that is, the molten reducing slag and the molten dust. Since it was confirmed that the dust was transferred to the dust, the focus was on the possibility of its reuse, but we did not consider completely recovering ZnO in the primary dust, and we did not propose a concrete measure for it. There wasn't.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、製鋼
廃棄物であるダストと還元スラグとの反応を利用して酸
化スラグと同等の利用しやすいスラグを得ると同時に、
ダスト中に多量に含まれているZnOをZnまたはZn
Oとして高い回収率で回収し、再利用することができる
ようにした製鋼廃棄物の処理方法を提供することにあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to obtain a slag that is as easy to use as oxidation slag by utilizing the reaction between dust, which is a steelmaking waste, and reducing slag.
ZnO contained in a large amount in dust is Zn or Zn
An object of the present invention is to provide a method for treating steelmaking waste, which can be recovered as O at a high recovery rate and can be reused.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の製鋼廃棄物の処
理方法は、製鋼廃棄物であるダストと、同じく製鋼廃棄
物である還元スラグとを溶融した状態で反応させ利用し
やすい形態のスラグを得るとともに、この溶融スラグに
対して炭素質物質を供給して溶融スラグ中の酸化亜鉛を
金属亜鉛に還元し、スラグから分離した亜鉛蒸気を凝縮
させて金属亜鉛として回収するか、または亜鉛蒸気の再
酸化により生じた酸化亜鉛の粉末として回収することを
特徴とする。
A method of treating steelmaking waste according to the present invention is a slag which is easy to use by reacting dust, which is steelmaking waste, with reducing slag, which is also steelmaking waste, in a molten state. Along with obtaining the above, a carbonaceous substance is supplied to this molten slag to reduce zinc oxide in the molten slag to metallic zinc, and the zinc vapor separated from the slag is condensed and recovered as metallic zinc, or zinc vapor It is characterized in that it is recovered as a zinc oxide powder produced by reoxidation of.

【0009】ダストと還元スラグとを溶融状態で反応さ
せる具体的な方法の代表は、さきの発明でも採用したよ
うに、ダストおよびを粉末状態の還元スラグを酸素バー
ナーの高温のフレーム中に供給して溶融状態にすること
である。
A typical method for reacting dust and reducing slag in a molten state is to supply dust and reducing slag in a powder state into a high temperature flame of an oxygen burner, as adopted in the previous invention. It is to make it a molten state.

【0010】溶融スラグへの炭素質物質の供給は、炭素
質物質の粉粒をキャリアガスにのせて溶融スラグ中に吹
き込むことによってもよいし、溶融スラグの液面に吹き
つけることによってもよい。 あるいはまた、炭素質物
質の粒を酸素バーナーに供給することにより溶融スラグ
に供給してもよい。
The supply of the carbonaceous substance to the molten slag may be carried out by placing powder particles of the carbonaceous substance on the carrier gas and blowing it into the molten slag, or by blowing it onto the liquid surface of the molten slag. Alternatively, particles of carbonaceous material may be supplied to the molten slag by supplying it to an oxygen burner.

【0011】炭素質物質としては、コークス、黒鉛など
ほとんど炭素からなるもののほか、石炭、ピッチなど若
干の揮発性の可燃成分を含むものが使用できる。 反応
にとって無害でありスラグ中に移行して固定されるもの
であれば、不燃性の成分を含んでいてもよいことはもち
ろんである。 溶融スラグへの供給は、粉粒体の形で行
なう。 反応を速やかにするためには微細な粉末が好ま
しいが、添加方法によってはある程度の大きさをもって
いる方がよい。 たとえば、酸素バーナーのフレーム中
に供給する場合、微粉末ではフレーム中で燃えてしまっ
て、溶融スラグまで到達しない。
As the carbonaceous substance, there can be used substances such as coke and graphite, which are mostly made of carbon, and substances such as coal and pitch, which contain some volatile combustible components. Needless to say, non-flammable components may be included as long as they are harmless to the reaction and can be fixed in the slag by migration. The molten slag is supplied in the form of powder or granules. A fine powder is preferable in order to accelerate the reaction, but it is better to have a certain size depending on the addition method. For example, when feeding into the flame of an oxygen burner, the fine powder burns in the flame and does not reach the molten slag.

【0012】溶融スラグは、撹拌を加えることが好まし
い。 撹拌の手段は、Arのような不活性ガスの吹き込
みが実施しやすいが、ガスは窒素でも足りることが多
く、操業のコントロールに意を用いれば空気でもよい。
吹き込み手段も、羽口、ポーラスプラグ、ランスなど
任意である。
The molten slag is preferably stirred. As a stirring means, it is easy to blow an inert gas such as Ar, but nitrogen is often sufficient as the gas, and air may be used if the intention is to control the operation.
The blowing means may be any of tuyere, porous plug, lance, etc.

【0013】[0013]

【作用】溶融状態で合体したダストと還元スラグとは、
ダスト中のFeOおよびFe23 のような酸形成成分
が強塩基であるCaOと反応して化合物をつくり、Ca
Oを安定化させる。 Al23やSiO2 も加わった反
応も起り得、実態はかなり複雑なものと考えられるが、
解明するに至っていない。 いずれにせよ、遊離のCa
Oはほとんどなくなり、還元スラグの難点であった、水
分を吸収して消化反応を起す結果膨脹するという性質は
失なわれ、生成物は酸化スラグと同様に利用することが
できる。 これは、前記したさきの発明と同じ作用によ
るものである。
[Operation] The dust and reducing slag that are combined in the molten state
Acid-forming components such as FeO and Fe 2 O 3 in the dust react with CaO which is a strong base to form a compound,
Stabilize O. It is possible that a reaction with the addition of Al 2 O 3 or SiO 2 may occur, and the actual situation is considered to be quite complicated.
It has not been clarified. In any case, free Ca
O is almost completely eliminated, and the property of being expanded as a result of absorbing water and causing a digestive reaction, which is a drawback of reducing slag, is lost, and the product can be used similarly to oxidized slag. This is due to the same operation as the above-mentioned invention.

【0014】一方、溶融スラグに対して供給された炭素
質物質は、スラグが溶融しているような高温においてF
eOやFe23の一部を還元して、Feを生成させる。
生成したFeは、ZnOに作用してこれを還元しZn
にする。 この現象は、FeOおよびZnOに関するΔ
G°/温度線図(エリンガム図)によれば、約1200
℃より高い温度領域では ZnO+Fe→Zn+FeO
の反応が進むことから裏付けられる。 ZnOの還元
で生じたFeOは再び炭素質物質によりFeに還元さ
れ、見掛け上は炭素質物質によりZnOが還元されたよ
うな結果となる。
On the other hand, the carbonaceous material supplied to the molten slag is F at a high temperature such that the slag is molten.
Fe is produced by reducing a part of eO and Fe 2 O 3 .
The generated Fe acts on ZnO to reduce it and Zn
To This phenomenon is related to ΔO for FeO and ZnO.
According to the G ° / temperature diagram (Ellingham diagram), about 1200
In the temperature range higher than ℃, ZnO + Fe → Zn + FeO
This is supported by the progress of the reaction. FeO generated by the reduction of ZnO is again reduced to Fe by the carbonaceous material, and apparently the result is that ZnO is reduced by the carbonaceous material.

【0015】ZnOの還元により生成した金属Znは、
溶融スラグの温度では蒸気となってスラグから分離して
来る。 そこで、これを大気に触れさせることなく導い
て冷却し凝縮させれば金属亜鉛が得られるし、大気に触
れさせれば再び酸化されて粉末状の酸化亜鉛となる。
後者は二次ダストの形で回収する。
The metallic Zn produced by the reduction of ZnO is
At the temperature of the molten slag, it becomes vapor and separates from the slag. Therefore, if this is introduced without being exposed to the atmosphere, cooled and condensed, metallic zinc is obtained, and if it is exposed to the atmosphere, it is oxidized again to become powdery zinc oxide.
The latter is collected in the form of secondary dust.

【0016】ダストおよびスラグの溶融のため使用する
バーナーは、フレームが酸化焔すなわち酸素過剰である
とZn蒸気を酸化させてZnOの生成を招き、還元焔す
なわち酸素不足であるとZn蒸気の酸化は生じない。
しかし、酸素不足の場合は燃料効率が低く、とくに炭素
分が多い燃料を用いた場合、C→COの発熱はC→CO
2 の発熱にくらべて著しく低いため不利であるし、未燃
焼の排ガスをどう処理するかという問題も残る。 運転
の容易さも考慮して、酸素比がちょうど1であるか、ま
たはそれよりわずか過剰である状態を標準にするとよ
い。
The burner used for melting the dust and the slag oxidizes Zn vapor by oxidizing the Zn vapor when the flame is in the flame, that is, in excess of oxygen, and causes the formation of ZnO in the flame, and oxidizes Zn vapor when it is in the state of reducing flame or oxygen. Does not happen.
However, when oxygen is insufficient, the fuel efficiency is low, and when a fuel with a large carbon content is used, the heat generation of C → CO is C → CO.
It is disadvantageous because it is significantly lower than the exothermic heat of 2 , and there remains the problem of how to treat unburned exhaust gas. Considering the easiness of operation, it is preferable to set a standard condition where the oxygen ratio is exactly 1 or a slight excess.

【0017】[0017]

【実施例】図1に示す構成の装置を使用して、製鋼廃棄
物の処理を行なった。 酸素バーナー(2)は、中心に
加圧された燃料(灯油)が供給され細滴の状態で噴出
し、その周囲をリング状に囲むスリットから一次酸素が
供給され、その外側を不連続にとり囲み円を構成する孔
から、製鋼ダストおよび粉砕した還元スラグが空気をキ
ャリアガスとしてフレーム中に導入され、最も外側に円
形に配置された多数の円孔から二次酸素が供給される構
造になっている。
EXAMPLES Steelmaking waste was treated using the apparatus having the configuration shown in FIG. The oxygen burner (2) is supplied with pressurized fuel (kerosene) and is ejected in the form of fine droplets. Primary oxygen is supplied from a slit surrounding the periphery of the oxygen burner, and the outside is discontinuously surrounded. Steelmaking dust and crushed reducing slag are introduced into the frame with air as a carrier gas from the holes forming the circle, and secondary oxygen is supplied from a large number of circular holes arranged in the outermost circle. There is.

【0018】この酸素バーナーの一次酸素と二次酸素の
合計量を、灯油の燃焼に必要な理論酸素量(酸素比1.
0)とした。 キャリアガスとしての空気には、灯油の
燃焼に必要な理論酸素量の5%の酸素が含まれている。
The total amount of primary oxygen and secondary oxygen of this oxygen burner is calculated as the theoretical amount of oxygen required for burning kerosene (oxygen ratio 1.
0). Air as a carrier gas contains 5% of the theoretical oxygen amount required for burning kerosene.

【0019】溶融スラグ(7)に対しては、炉(1)の
外壁からランス(4)を入れ、Arガスを吹き込んで撹
拌した。 炭素質物質としては粒径1〜3mmの粉砕した
石炭を使用し、炉の側壁に設けた炭素粒投入装置(3)
により落下させるか、またはバーナー(2)を通して供
給できるようにした。
The molten slag (7) was charged with a lance (4) from the outer wall of the furnace (1), and Ar gas was blown into the lance (4) to stir it. Carbon particle input device (3) installed on the side wall of the furnace using crushed coal with a particle size of 1-3 mm as the carbonaceous material
It was made to fall or it was made to be able to feed through a burner (2).

【0020】使用したダストと還元スラグの組成(重量
%)は表1のとおりで、 表1 SiO2 CaO FeO Al23 C ZnO ダスト 5 5 55 3 1〜3 20 還元スラグ 25 50 1 11 <1 <1 両者を1:1(重量比)で配合し、酸素バーナーで溶融
した。 溶融スラグの温度は1550〜1650℃に達
した。 二次ダストを集塵フード(6)により回収し、
その中のZnO量を分析した。
The composition (% by weight) of the used dust and reducing slag is as shown in Table 1. Table 1 SiO 2 CaO FeO Al 2 O 3 C ZnO dust 5 5 55 3 1 to 3 20 reducing slag 25 50 1 11 < 1 <1 Both were mixed at a ratio of 1: 1 (weight ratio) and melted with an oxygen burner. The temperature of the molten slag reached 1550 to 1650 ° C. The secondary dust is collected by the dust collecting hood (6),
The amount of ZnO in it was analyzed.

【0021】炉から流出して溶融スラグ受鍋(5)に入
ったスラグ(7)の組成は、炭素質物質の投入もガス吹
込みによる撹拌も行なわないとき、表2のとおりであっ
て(重量%)、 表2 SiO2 CaO FeO Al23 ZnO 15 29 27 8 6 ZnOのスラグ中残留率は54%に達していた。
The composition of the slag (7) flowing out of the furnace and entering the molten slag ladle (5) is as shown in Table 2 when neither carbonaceous material is charged nor stirring by gas injection is performed ( % By weight), Table 2 The residual ratio of SiO 2 CaO FeO Al 2 O 3 ZnO 15 29 27 8 6 ZnO in the slag reached 54%.

【0022】次に、条件を下記のように変更してスラグ
溶融を続けた: A)炭素粒投入装置から石炭粒を溶融スラグに対し間欠
的に添加(溶融スラグ中のFeOに対する当量比にし
て、ほぼ0.2となる量)、 B)バーナーのキャリアガス(空気)にのせて石炭粒を
溶融スラグに対し連続的に添加、 C)上記Bに加え、溶融スラグにArガスを吹き込んで
撹拌。
Next, the conditions were changed as follows, and the slag melting was continued: A) Coal particles were intermittently added to the molten slag from the carbon particle charging device (in equivalent ratio to FeO in the molten slag). , Amount of about 0.2), B) Coal particles are continuously added to the molten slag over the carrier gas (air) of the burner, C) In addition to the above B, Ar gas is blown into the molten slag and stirred. .

【0023】それぞれの条件下に得られた二次ダスト中
のZnO量、および生成した酸化スラグ中のZnO量を
分析して、ZnOのスラグ中の残留率(逆に見れば回収
率)をしらべ、表3の結果を得た: 表3 A B C 粉末で回収したZnO 8.5 9.3 10.0 酸化スラグ中ZnO 3.2 2.7 2.1 ZnO残留率 37 27 20 単位はいずれも重量%。
The amount of ZnO in the secondary dust obtained under each condition and the amount of ZnO in the generated oxidized slag were analyzed to examine the residual ratio of ZnO in the slag (recovery ratio when viewed conversely). to give the results shown in Table 3: either Table 3 a B C powder recovered ZnO 8.5 9.3 10.0 oxidized slag ZnO 3.2 2.7 2.1 ZnO residual percentage 37 27 20 units Also% by weight.

【0024】[0024]

【発明の効果】本発明に従って製鋼廃棄物であるダスト
および還元スラグを処理すれば、生成するスラグが酸化
スラグと同様に利用することができるという利益を享受
した上で、これまでダスト中に多量に含まれていながら
利用されなかったZnOを、金属ZnまたはZnOとし
て分離回収することができる。 ZnおよびZnOの回
収再使用は、資源の有効利用を実現するとともに、製鋼
廃棄物処理に関する全体の費用を低減させる利益をもた
らす。
EFFECTS OF THE INVENTION By treating dust and reducing slag, which are steelmaking wastes, according to the present invention, it is possible to utilize the produced slag in the same manner as the oxidized slag, and at the same time, to obtain a large amount in the dust. ZnO contained in but not used can be separated and recovered as metallic Zn or ZnO. The recovery and reuse of Zn and ZnO provides the benefits of effective resource utilization as well as reducing the overall cost of treating steelmaking waste.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の製鋼廃棄物の処理方法を実施する装
置の一例を示す縦断面図。
FIG. 1 is a vertical sectional view showing an example of an apparatus for carrying out a method for treating steel waste according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 炉 2 酸素バーナー 3 炭素粒投入装置 4 Arガス吹込ランス 5 溶融スラグ受鍋 6 二次ダスト集塵フード 7 溶融スラグ 1 Furnace 2 Oxygen burner 3 Carbon grain charging device 4 Ar gas blowing lance 5 Molten slag ladle 6 Secondary dust collecting hood 7 Molten slag

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 製鋼廃棄物であるダストと、同じく製鋼
廃棄物である還元スラグとを溶融した状態で反応させ利
用しやすい形態のスラグを得るとともに、この溶融スラ
グに対して炭素質物質を供給して溶融スラグ中の酸化亜
鉛を金属亜鉛に還元し、スラグから分離した亜鉛蒸気を
凝縮させて金属亜鉛として回収するか、または亜鉛蒸気
の再酸化により生じた酸化亜鉛の粉末として回収するこ
とを特徴とする製鋼廃棄物の処理方法。
1. A dust which is a steelmaking waste and a reducing slag which is also a steelmaking waste are reacted in a molten state to obtain a slag in an easily usable form, and a carbonaceous substance is supplied to the molten slag. Then, the zinc oxide in the molten slag is reduced to metallic zinc, and the zinc vapor separated from the slag is condensed and recovered as metallic zinc, or recovered as zinc oxide powder produced by reoxidation of zinc vapor. A characteristic method for treating steelmaking waste.
【請求項2】 ダストおよび粉末状態の還元スラグを、
酸素バーナーの高温のフレーム中に供給して実施する請
求項1の処理方法。
2. A reducing slag in the form of dust and powder,
The treatment method according to claim 1, wherein the treatment is performed by supplying the oxygen burner into a high temperature flame.
【請求項3】 溶融スラグへの炭素質物質の供給を、炭
素質物質の粉粒をキャリアガスにのせて溶融スラグ中に
吹き込むか、または溶融スラグの液面に吹きつけること
により実施する請求項1の処理方法。
3. The supply of the carbonaceous substance to the molten slag is carried out by placing powder particles of the carbonaceous substance on a carrier gas and blowing the carbonaceous substance into the molten slag, or by spraying the liquid surface of the molten slag. The processing method of 1.
【請求項4】 溶融スラグへの炭素質物質の供給を、炭
素質物質の粒を酸素バーナーに供給することにより実施
する請求項1の処理方法。
4. The processing method according to claim 1, wherein the carbonaceous substance is supplied to the molten slag by supplying the carbonaceous substance particles to an oxygen burner.
JP12530094A 1994-06-07 1994-06-07 Treatment of steelmaking waste material Pending JPH07331353A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100902401B1 (en) * 2007-09-04 2009-06-11 (주)풍전비철 Powder making for zinc refining containing dust of steel and manufacturing method thereof
CN115807167A (en) * 2023-01-29 2023-03-17 中南大学 Method and device for recovering metal zinc from high-zinc material

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