KR100616231B1

KR100616231B1 - 스테인레스 제강 슬래그의 처리방법

Info

Publication number: KR100616231B1
Application number: KR20040074519A
Authority: KR
Inventors: 손연수; 이정모; 박일규; 김중기; 이성규; 은항수
Original assignee: 주식회사 포스코; 포우산업 주식회사
Priority date: 2004-09-17
Filing date: 2004-09-17
Publication date: 2006-08-25
Also published as: KR20060025727A; CN1749418A

Abstract

본 발명은 스테인레스 제강 슬래그의 처리방법에 관한 것으로, 정련로 및 전기로에서 발생된 고온의 슬래그가 살수와 더불어 냉각 및 파쇄되고, 파쇄된 슬래그가 입도별, 금속성분 및 기타 성분으로 분리 회수됨으로 인해, 정련로 및 전기로, 염기도와 무관하게 슬래그의 처리가 가능하고, 슬래그의 처리과정에서 슬래그의 입도 및 금속성분에 따라 분리 회수 되어 전기로의 스크랩 대용으로 장입되도록 재활용되며, 공정 중 중화제에 의한 중화처리로 슬래그에 함유된 독성의 중금속이 중화됨은 물론, 건슬러지 회수공정에서 얻은 물은 공정수를 필요로하는 다른 공정으로 순환되어 재활용되는 것이다.

스테인레스, 정련로, 전기로, 슬래그

Description

스테인레스 제강 슬래그의 처리방법{Method for treat slag of stainless steel making process}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스테인레스 제강 슬래그의 처리방법이 개략적으로 도시된 플로우 챠트,

도 2는 도 1의 실시 예에 대해 개략적으로 도시된 공정도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

12...슬래그포트 20...스크린,

32...로드밀 58..중화제장치.

본 발명은 스테인레스 제강 슬래그의 처리방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 정련로와 전기로에서 생성된 고온의 슬래그가 재처리되어 재활용될 수 있도록 된 것이다.

일반적으로, 스테인레스를 제조하기 위해 전기로 및 정련로가 이용되고, 이 전기로 및 정련로에서 슬래그가 발생된다.

이 슬래그 중 정련로에서의 발생분에 대해서는 건식 처리방법에 의해 재활용되었지만, 이 건식 처리방법은 전기로 및 정련로에서 발생된 슬래그에 대해서 공용으로 적용되지 못하였고, 또한 스테인레스의 원가를 저감하기 위해 염기도 저하를 위한 기술이 발전되고 있는 실정으로, 낮은 염기도에서는 건식 처리방법에서 이용되고 있는 자연분화공정이 이루어지지 않아 건식 처리방법의 활용범위가 극히 제한적이었다는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 본 발명은, 정련로 및 전기로에서 발생된 슬래그가 살수와 더불어 냉각 및 파쇄되고, 파쇄된 슬래그가 입도별, 금속성분 및 기타 성분으로 분리 회수됨으로 인해, 정련로 및 전기로, 염기도와 무관하게 슬래그가 재활용되도록 처리되고, 슬래그 내의 금속성분 및 이외의 성분이 성분에 따라 각각 재활용되도록 된 스테인레스 제강 슬래그의 처리방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스테인레스 제강 슬래그의 처리방법은, 전기로 및 정련로에서 배출된 고온의 슬래그가 공정수와 더불어 파쇄되는 냉각 및 파쇄공정; 상기 파쇄된 슬래그 중 일정 입도 이상의 금속입자를 선별하는 1차 지금회수공정; 상기 금속입자를 선별하는 1차 지금회수공정 후, 잔여 슬래그에 단광 용해슬래그 및 상기 파쇄공정에서 수집된 자체 더스트가 추가로 투입되어 공정수와 더불어 분쇄되는 분쇄공정; 상기 분쇄공정에서 배출된 슬러지에서 일정 입도 이상의 슬러지를 선별하는 2차 지금회수공정; 상기 2차 지금회수공정 이후, 슬러지에 환원반응을 이용하여 중화 처리하는 공정; 상기 2차 지금회수공정에서 통과된 슬러지 중 일정 입도 이하의 슬러지가 회수 및 수처리되어 생성된 건슬러지 회수공정; 상기 2차 지금회수공정에서 통과된 슬러지 중 일정 입도 이상의 슬러지에서 슬러지가 비중 및 자장에 의해 금속지금과 황목사로 분리되어 회수되는 공정;으로 이루어진다.

상기 건슬러지 회수공정에서 습득된 물이 냉각 및 파쇄공정과 슬래지화 분쇄공정 및 금속지금회수공정에서의 살수로 재순환된다.

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이하, 본 발명에 따른 스테인레스 제강 슬래그의 처리방법을 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스테인레스 제강 슬래그의 처리방법이 개략적으로 도시된 플로우 챠트 및 공정도이다.

본 발명에 따른 슬래그의 처리방법은, 스테인레스 제조공정 중 정련로 또는 전기로에서 발생된 고온의 슬래그가 소정의 장소에 집적되어 살수(撒水, 10)와 더불어 냉각 및 파쇄되는 공정(S1)과, 이 공정(S1)에서 파쇄된 슬래그 중 큰 입도의 슬래그를 선별하는 1차 지금회수공정(S2)과, 이 1차 지금회수공정(S2)를 통과한 잔여 슬래그가 살수(30)와 더불어 분쇄되어 슬러지화되는 분쇄공정(S3)과, 이 분쇄공정(S3)에서 배출된 슬러지 중 큰 입도의 슬러지를 선별하는 2차 지금회수공정(S4)과, 이 2차 지금회수공정(S4)을 통과한 잔여 슬러지 중 작은 입도의 슬러지가 회수 및 수처리로 생성된 건슬러지 회수공정(S5)과, 상기 2차 지금회수공정(S5)을 통과한 잔여 슬러지 중 큰 입도의 슬러지에서 금속지금(60)과 황목사(62)로 분리되어 회수되는 공정(S6)이 포함되어 이루어진다.

상기 냉각 및 파쇄공정(S1)은 로(爐)에서 발생된 슬래그가 빠른 시간 내에 냉각되어 파쇄되도록 하기 위한 공정으로, 스테인레스 제조공정 중 정련로 또는 전기로에서 발생된 슬래그가 슬래그포트(12)에 저장되어 소정의 장소에 집적되면 공정수의 살수(10)를 통해 1차 냉각되고, 냉각된 슬래그가 소정의 파쇄작업공간으로 이동되어 브레이커(14)로 파쇄되며, 파쇄된 슬래그에 살수(10)되어 2차 냉각이 이루어진다.

상기 1차 지금회수공정(S2)은 냉각 및 파쇄공정(S1)을 통해 파쇄된 슬러그 중 일정 입도 이상의 슬래그를 선별하여 수집하는 공정으로, 슬래그가 대략 300mm의 입도를 선별할 수 있는 스크린(20)을 통과하면서 300mm이상의 입도를 갖는 슬래그가 선별되어 회수(포트(pot)지금회수; 22)되고, 스크린(20)을 통과한 슬래그 중 육안으로 식별되어 선별될 수 있을 정도의 슬래그가 작업자에 의해 선별 회수(수선(手選)지금회수; 24)되도록 이루어진다.

물론, 수선지금회수(24)는 작업자가 아닌 스크린을 통해 이루어질 수 있고, 포트지금회수(22) 및 수선지금회수(24)는 각각의 슬래그 선별크기를 갖는 다수의 스크린에 의해 선별되도록 하여 회수될 수 있으며, 1차 지금회수공정(S2)에서 슬래그의 선별 회수는 다수의 스크린을 통해 1이상 다수의 횟수로 이루어질 수 있음은 당연하다.

한편, 상기 분쇄공정(S3)은 1차 지금회수공정(S2)을 통과한 슬래그에 대해 재분쇄하는 공정으로, 슬래그에 살수(30)하면서 분화 및 로드밀(32)에 의해 작은 입자로 분쇄된다.

이 때, 상기 로드밀(rod mill; 32)은 유입 및 배출되는 슬래그의 입도를 감안하여 중복 분쇄작업이 이루어질 수 있도록 하나 이상으로 설치될 수 있고, 로드밀(32) 대신 다른 유형의 분쇄기(34) 및 로드밀(32)과 분쇄기(34)가 동시에 배치될 수도 있다.

또한, 단광 용해슬래그(36) 및 파쇄공정(S1)에서 수집된 자체 더스트(38)가 추가로 투입되어 이후 공정이 진행될 수 있다.

한편, 상기 2차 지금회수공정(S4)은 분쇄공정(S3)에서 배출된 슬러지 중 일정 입도 이상의 슬래그를 선별하는 공정으로, 대략 7mm의 입도를 선별할 수 있는 스크린(40)을 통과하면서 7mm이상의 입도를 갖는 슬래그가 선별되어 회수(밀(mill)지금; 42)된다.

상기 건슬러지 회수공정(S5)은 2차 지금회수공정(S4)을 통과한 슬러지 중 일정 입도 이하의 슬러지를 선별하는 공정으로, 대략 60Mesh를 갖는 분류기(50)를 통과하는, 즉 60Mesh 이하의 슬러지가 선별되어 회수(52)되고, 이 회수된 슬러지에 수처리(54)되어 건슬러지의 상태로 회수(56)된다.

상기 수처리(54)되기 전의 습슬러지의 성분은 아래 표 1에 나타난 바와 같다.

[표 1] (단위 wt%)

항 목	T-Fe	C	Si0₂	AL₂O₃	Ni	S	T-Cr	CaO	MgO	MnO	An	Pb
시료1	0.80	0.54	25.09	2.77	0.04	0.32	1.45	58.26	6.60	1.15	0.02	0.00
시료2	0.81	0.51	25.00	2.78	0.04	0.31	1.50	59.01	6.65	1.20	0.02	0.00
시료3	0.79	0.52	25.08	2.60	0.04	0.33	1.48	58.20	6.23	1.14	0.01	0.00
평 균	0.80	0.52	25.06	2.72	0.04	0.32	1.48	58.49	6.49	1.16	0.02	0.00

이때, 상기 분류기(50)로 이송되는 동안, 슬래그 내에 포함되면서 중금속으로 분류된 6가 크롬을 비교적 독성이 낮은 3가 크롬으로 변이하기 위해 환원반응을 위한 중화제장치(58)에 의해 중화처리된다. 중화제로는 프루란, 황산제1철, 수산화나트륨등이 이용된다.

다음은 Cr6+ 가 함유된 폐수의 환원 반응식이다.

H₂Cr₂0₇+ 6FeSO₄+ 6H₂SO₄ = Cr₂(SO₄)₃ + 3Fe₂(SO₄)₃ + 7H₂O ₂------- 화학식 1

상기 식에 나타나 있는 바와 같이, 공정수 중의 Cr6+ 를 보다 확실하게 환원시키기 위해서는 약간의 산성영역에서 실시하는 것이 효과적이다.

상기 금속지금 및 황목사 분리회수공정(S6)은 2차 지금회수공정(S4)을 통과한 슬러지 중 일정 입도 이상의 슬러지를 선별하는 공정으로, 건슬러지 회수공정(S5)에서 이용된 분류기(50)에서 걸러진, 즉 60Mesh 이상의 슬러지가 선별되면 이 슬러지에서 비중 및 자장(62, 63)이 이용되어 금속지금 및 황목사가 회수(60, 61)된다.

이때, 상기 금속지금(60)은 비중(62)으로 회수된 지금(지거지금; 60a)과, 자성(62)에 의해 회수된 지금(자선지금; 60b)으로 분류된다.

상기 지거지금(60a)는 비중 분류기가 이용될 수 있으며, 이를 좀더 자세히 설명하면, 물이 유동되는 공간에 연속적으로 흔들면 무거운 물질은 잠수되고, 가벼운 물질은 부상됨을 이용하여 회수된 지금으로, 크롬이 비교적 높게 구성되어 전기로 스크랩 중 고가인 원료를 대체할 수 있다. 아래 표 2는 지거지금 성분을 나타낸다.

[표 2] (단위 wt%)

항 목	Ni	Cr	C	Si	Mn
시료1	0.57	17.22	1.23	5.28	5.02
시료2	0.60	20.30	1.50	6.00	5.10
시료3	0.79	22.50	1.32	5.89	0.04
평 균	0.65	20.01	1.35	5.72	3.39

상기 자선지금(60b)은 자석분리기가 이용될 수 있으며, 이를 좀더 자세히 설명하면, 원통 내부에 자석(영구자석 또는 전자석)을 배치하여 일방향으로 회전되어 원통 외피에 슬러지를 흐르게 하여 금속 성분은 자성체가 되어 원통 외피에 고착되고, 비자성체인 황목사는 자유 낙하하여 후공정으로 진행되며, 자성체에 붙은 금속은 끝이 날카로운 분리기로 의해 추출되어 회수되며, 상기 지거지금(60a)보다 비중이 낮고 성분 또한 금속성분이 부족하여 단광제조의 부원료로 이용된다. 아래 표 3은 자선지금의 성분을 나타낸다.

[표 3] (단위 wt%)

항 목	Ni	Cr	C	Si	Mn
시료1	1.58	14.40	0.64	0.47	3.51
시료2	1.20	10.20	0.54	0.32	2.65
시료3	1.65	10.89	0.56	0.25	2.84
평 균	1.48	11.83	0.58	0.35	3.00

또한, 슬러지에서 금속지금(60)을 분리하여 회수하기 위한 기타 다른 방법이 이용될 수 있음은 물론이다.

상기 황목사(61)는 금속지금(60)이 분리되어 얻어지는 물질로 대부분 모래 종류이고, 이를 탈수(64)하고 호퍼(66)에 저장하게 된다. 아래 표 4는 황목사 성분을 나타낸다.

[표 4] (단위 wt%)

항 목	CaO	SiO₂	Al₂O_328.22	T.Fe	MnO	MgO	P₂O₅	S	TiO₂
시료1	30.41	28.22	5.84	7.35	2.60	4.33	0.06	0.16	1.06
시료2	32.56	29.58	5.24	6.89	2.35	4.20	0.05	0.18	1.10
시료2	33.30	28.30	5.63	5.23	2.45	3.98	0.06	0.15	1.23
평 균	32.09	28.70	5.57	6.49	2.47	4.17	0.06	0.16	1.16

상기 비중 및 자장(62, 63)을 이용한 분류 시에는 공정수(65)가 공급되는 비중(62) 분류 이후 자장(63)에 의한 분류가 이루어짐이 좋다.

한편, 건슬러지 회수공정(S5)에서 수처리되어 획득된 물은 금석지금 및 황목사 분리 회수공정(S6), 분쇄공정(S3), 냉각 및 파쇄공정(S1) 및 건슬러지 회수공정(S5) 중 중화처리시 등에서 사용되는 공정수로 순환되어 재활용된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 정련로 및 전기로, 염기도와 무관하게 슬래그의 처리가 가능하고, 슬래그의 처리과정에서 슬래그의 입도 및 금속성분에 따라 분리 회수 되어 전기로의 스크랩 대용으로 장입되도록 재활용되며, 공정 중 중화제에 의한 중화처리로 슬래그에 함유된 독성의 중금속이 중화된 황목사를 얻을 수 있음은 물론, 건슬러지 회수공정에서 얻은 물은 공정수를 필요로하는 다른 공정으로 순환되어 재활용되는 효과가 있다.

Claims

전기로 및 정련로에서 배출된 고온의 슬래그가 공정수와 더불어 파쇄되는 냉각 및 파쇄공정;

상기 파쇄된 슬래그 중 일정 입도 이상의 금속입자를 선별하는 1차 지금회수공정;

상기 금속입자를 선별하는 1차 지금회수공정 후, 잔여 슬래그에 단광 용해슬래그 및 상기 파쇄공정에서 수집된 자체 더스트가 추가로 투입되어 공정수와 더불어 분쇄되는 분쇄공정;

상기 분쇄공정에서 배출된 슬러지에서 일정 입도 이상의 슬러지를 선별하는 2차 지금회수공정;

상기 2차 지금회수공정 이후, 슬러지에 환원반응을 이용하여 중화 처리하는 공정;

상기 2차 지금회수공정에서 통과된 슬러지 중 일정 입도 이하의 슬러지가 회수 및 수처리되어 생성된 건슬러지 회수공정;

상기 2차 지금회수공정에서 통과된 슬러지 중 일정 입도 이상의 슬러지에서 슬러지가 비중 및 자장에 의해 금속지금과 황목사로 분리되어 회수되는 공정;

으로 이루어지는 스테인레스 제강 슬래그의 처리방법.
제1항에 있어서,

상기 건슬러지 회수공정에서 습득된 물이 공정수가 요구되는 공정으로 재순환되는 것을 특징으로 하는 스테인레스 제강 슬래그의 처리방법.
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