KR101560512B1

KR101560512B1 - 제강 슬래그 환원 처리 방법

Info

Publication number: KR101560512B1
Application number: KR1020147011767A
Authority: KR
Inventors: 도시야 하라다; 다카시 아라이; 히로시 히라타
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2012-06-27
Filing date: 2013-06-27
Publication date: 2015-10-14
Anticipated expiration: 2033-06-27
Also published as: IN2014DN07279A; EP2759606B1; BR112014011858A2; WO2014003127A1; CA2852500C; KR20140085499A; CA2851963C; US9534266B2; IN2014DN07659A; US20140291901A1; EP2759606A4; KR20140079805A; BR112014011858B1; US9217185B2; KR101560513B1; EP2767597B1; US9238846B2; CA2851604A1; JP5522320B1; BR112014011250A2

Abstract

이 제강 슬래그 환원 처리 방법은 전기로 내에 수용된 용철 상의 용융 슬래그층을 향해, 슬래그 공급 용기로부터 열간 제강 슬래그를, 상기 슬래그 공급 용기에 의해 유입량을 조정하면서 연속적 또는 간헐적으로 유입시키는 열간 제강 슬래그 유입 공정과; 상기 용융 슬래그층에 환원재를 공급하는 환원재 공급 공정과; 상기 용철 및 상기 용융 슬래그층을 통전하여 가열하는 통전 가열 공정과; 상기 용융 슬래그층의 용융 슬래그 및 상기 용철 중 적어도 한쪽을 간헐적으로 배출하면서, 상기 열간 제강 슬래그의 환원 처리를 비산화성 분위기에서 계속하는 환원 처리 공정을 구비한다.

Description

제강 슬래그 환원 처리 방법 {STEEL SLAG REDUCTION METHOD}

본 발명은 제강 공정에서 발생하는 슬래그(제강 슬래그)를 환원하여 유가 성분을 회수함과 함께, 제강 슬래그의 성상을 각종 용도에 적합하도록 개질하는 제강 슬래그 환원 처리 방법에 관한 것이다. 본원은 2012년 6월 27일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2012-144473호와, 2012년 6월 27일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2012-144557호와, 2012년 10월 25일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2012-235692호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

제강 공정에서는 대량의 제강 슬래그가 발생한다. 제강 슬래그는 Fe, Mn 등의 금속 성분 및 P 등을 포함하지만, CaO을 다량으로 포함하는 것에 기인하는 팽창ㆍ붕괴성 때문에, 노반재, 골재 등으로의 이용이 제한되어 있었다. 그러나, 최근, 자원의 리사이클이 적극적으로 추진되고 있어, 제강 슬래그로부터 유가물을 회수하는 방법이, 지금까지 수없이 개시되어 있다.

특허문헌 1에는 용해로에 수납한 철강 용탕에 대해, 철강 용제 시에 발생하는 철강 슬래그를 첨가하고, 또한 열 및 환원재를 첨가하여, 철강 슬래그를 변성하면서, Fe, Mn 및 P을 용탕에 이행시켜 변성 슬래그를 얻고, 다음에, 용탕 중의 Mn 및 P을 슬래그에 이행시키는 철강 슬래그의 처리 방법이 개시되어 있다. 그러나, 해당 처리 방법은 소요의 성분 조성의 슬래그를 얻을 때까지, 수회의 뱃치 처리를 연속적으로 행할 필요가 있으므로, 작업 효율이 나쁘다.

특허문헌 2에는 탄소 함유율 1.5wt％ 미만의 강철욕에, 산화철 함유율 5wt％ 초과의 강철 슬래그를 공급하고, 그 후, 탄소 또는 탄소 캐리어를 도입하여, 강철욕을 탄화하고, 탄소 함유율 2.0wt％ 초과의 강철욕을 얻은 후에, 환원 처리를 행하는 방법이 개시되어 있다.

그러나, 특허문헌 2의 방법은, 용융 슬래그 장입 시에는 용철 중의 C 농도(탄소 농도)를 1.5wt％ 미만으로 하여, 다량의 가스 발생을 억제하고, 용융 환원 실시 시에는 C 농도를 2.0wt％ 초과로 상승시킴으로써, 원하는 환원을 행한다. 따라서, 탈탄 승열과 가탄 환원을 반복하므로, 뱃치 처리로 되어, 작업 효율이 나쁘다.

또한, 환원 처리의 실시 시에, C 농도를 2.0wt％ 초과로 상승시키고 있으므로, 특허문헌 2의 방법은 주로 슬래그-메탈 사이의 반응에 의해, 환원 반응을 촉진시키고 있는 것이라고 생각된다.

또한, 특허문헌 2의 방법에 있어서는, 탄재를, 환원재로서 사용하는 것 외에, 열원으로서도 사용하므로, 배기 가스량이 증가한다. 그 결과, 열효율의 저하나, 더스트 발생량의 증가가 상정된다.

비특허문헌 1에는 전기로 내에, 제강 슬래그분, 탄재분 및 슬래그 개질재분을 중공 전극으로부터 장입하여, 환원 시험을 행한 결과가 개시되어 있다. 그러나, 비특허문헌 1의 환원 시험은 고화하여 분쇄한 냉간의 제강 슬래그를 처리 대상물로 하므로, 에너지원 단위가 크다.

또한, 특허문헌 3에는 개방형 직류 전기로 중에서, 비철 정련에서 발생한 용융 슬래그를 탄소질 환원재로 환원하고, 금속상과 슬래그상으로 분리하여, 유가 금속을 회수하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 특허문헌 3의 방법은, 마찬가지로, 냉간 슬래그를 처리 대상물로 하므로, 에너지원 단위가 크다.

이와 같이, 슬래그로부터 유가 성분을 회수하는 방법은, 모두, 작업 효율이 나쁘거나, 또는 에너지원 단위가 크다는 난점을 안고 있다.

일본 특허 출원 공개 소52-033897호 공보 일본 특허 출원 공표 제2003-520899호 공보 오스트레일리아 특허 AU-B-20553/95호 명세서

Scandinavian Journal of Metallurgy 2003;32:p.7-14

전술한 바와 같이, 열간 제강 슬래그를 뱃치 처리에서 리사이클하는 종래법은 작업 효율이 나쁘고, 또한 냉간 제강 슬래그를 용융하여 자원으로서 리사이클하는 종래법은 에너지원 단위가 높다는 난점을 안고 있다.

따라서 본 발명은, 작업 효율이 양호하고, 또한 에너지원 단위가 낮은 방법으로서, 제강 슬래그의 환원 처리를 행하여, (i) 제강 슬래그를, 시멘트 원료, 토공 재료, 세라믹 제품 등의 다양한 용도로 사용 가능한 재료로 개질하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 동시에, (ii) Fe, Mn 및 P 등의 유가 원소를, 용철 중에 환원 회수하고, 그 후, (ii-1) Fe 및 Mn은 제철 프로세스로 리사이클하고, (ii-2) P은 용철에 산화 처리를 실시하여 산화물로서 회수하여, 인산 비료나 인산 원료로서 이용하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 요지는 이하와 같다.

(1) 본 발명의 제1 형태는 전기로 내에 수용된 용철 상의 용융 슬래그층을 향해, 슬래그 공급 용기로부터 열간 제강 슬래그를, 상기 슬래그 공급 용기에 의해 유입량을 조정하면서 연속적 또는 간헐적으로 유입시키는 열간 제강 슬래그 유입 공정과; 상기 용융 슬래그층에 환원재를 공급하는 환원재 공급 공정과; 상기 용철 및 상기 용융 슬래그층을 통전하여 가열하는 통전 가열 공정과; 상기 용융 슬래그층의 용융 슬래그, 또는 상기 용철을 간헐적으로 배출하면서, 상기 열간 제강 슬래그의 환원 처리를 비산화성 분위기로 계속하는 환원 처리 공정을 구비하는 제강 슬래그 환원 처리 방법이다.

(2) 상기 (1)에 기재된 제강 슬래그 환원 처리 방법에서는, 상기 열간 제강 슬래그 유입 공정에 있어서, 상기 열간 제강 슬래그의 상기 용융 슬래그층으로의 유입량을, 상기 전기로로 공급하는 전력량에 기초하여 조정해도 된다.

(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 제강 슬래그 환원 처리 방법에서는, 상기 환원 처리 공정에서는 상기 전기로로부터 배출되는 배기 가스를, 상기 슬래그 공급 용기를 거쳐서 배출해도 된다.

(4) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 한 항에 기재된 제강 슬래그 환원 처리 방법에서는, 상기 용융 슬래그층에, 슬래그 개질재를 연속적 또는 간헐적으로 공급하는 슬래그 개질재 공급 공정을 더 구비해도 된다.

(5) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 제강 슬래그 환원 처리 방법에서는, 상기 용융 슬래그층 중에, 상기 용융 슬래그와의 환원 반응에 필요한 화학양론량의 1.1배 이상 1.6배 이하의 탄재를 첨가하여 현탁시키는 현탁 공정을 더 구비해도 된다.

(6) 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 한 항에 기재된 제강 슬래그 환원 처리 방법에서는, 상기 용철 중의 C 농도가 3질량％ 이하여도 된다.

상술한 형태에 따르면, 제강 슬래그를, 저비용으로, 시멘트 원료, 토공 재료, 세라믹 제품 등의 다양한 용도로 사용 가능한 재료로 개질할 수 있음과 함께, Fe, Mn 및 P 등의 유가 원소를, 용철 중에 환원 회수할 수 있다. 그리고, Fe 및 Mn은 제철 프로세스로 리사이클하고, P은 인산 비료나 인산 원료로서 이용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 제강 슬래그 환원 처리 방법을 실시하기 위한 전기로 및 슬래그 공급 용기의 일례를 도시하는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 제강 슬래그 환원 처리 방법을 실시하기 위한 전기로 및 슬래그 공급 용기의 다른 예를 도시하는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 제강 슬래그 환원 처리 방법을 실시하기 위한 전기로 및 슬래그 공급 용기의 다른 예를 도시하는 모식도이다.
도 4는 중공 전극을 사용한 경우에 있어서의 용융 슬래그층 내의 반응 형태를 도시하는 도면이다.
도 5는 용철의 C 농도와 용융 슬래그의 (Total Fe)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 6은 전기로에 개구부가 있는 경우와 없는 경우에 있어서의 용융 슬래그의 (Total Fe)의 경시 추이를 비교하여 나타내는 도면이다.

본 발명의 목적인, 작업 효율이 양호하고, 또한 에너지원 단위가 낮은 방법을 고려하면, 열간 제강 슬래그(이하, 간단히 제강 슬래그라고 칭하는 경우가 있음)를 사용하는 것이, 에너지원 단위의 저감의 관점에서 유효하다. 그러나, 열간 제강 슬래그를 전기로 내에 수용한 용철 상을 향해 유입할 때, 제강 슬래그가 용철과 급격하게 반응하여 돌비(bumping)하는 현상(슬래그 포밍)이 일어나고, 이것이 심해지면 슬래그가 전기로로부터 넘쳐 나오는 경우(오버 플로우)가 있다.

전술한 바와 같이, 특허문헌 2의 방법에 있어서는, 돌비 현상의 해결책을, 「용철의 C 농도 저하에 의한 반응 속도의 완화」로 구하고 있지만, 이 방법에서는 작업 효율이 나쁘다.

즉, 본 발명에 있어서도, 해결해야 할 과제로서, 동일한 과제를 안게 되고, 슬래그-메탈 사이의 반응에 의해, 환원 반응을 촉진시키는 환원로(전로 등)에서는, 용철 중의 C가, 슬래그 중의 FeO을 환원한다. 이로 인해, 환원력을 향상시키기 위해서는, 탈탄ㆍ가탄을 반복해서 행할 필요가 있고, 그 결과, 작업 효율은 나빠진다.

따라서, 본 발명자들은 예의, 검토한바, 전기로에서는, 환원 반응은 슬래그-메탈 사이의 반응보다도, 슬래그 중의 FeO과 C의 반응이 지배적인 것을 실험에 의해 새롭게 발견하였다. 그로 인해, 약간의 환원력의 저하는 있지만, 1.5질량％ 정도의 낮은 C 농도라도, 가탄 없이, 슬래그의 환원 처리를 행하는 것이 가능해, 작업 효율을 양호하게 할 수 있는 것이 판명되었다.

따라서, 전기로를 사용함으로써, 제강 슬래그의 유입 시에 돌발적으로 일어나는 슬래그 포밍을 억제할 수 있어, 슬래그의 오버 플로우를 방지하는 대책의 하나로 될 수 있다.

그러나, 용철 중의 C 농도가 높은 경우도 있을 수 있으므로, 용철 중의 C 농도가 높아도, 작업 효율이 양호하고, 또한 에너지원 단위가 낮은 방법을 검토하였다.

그 결과, 열간에서 유동성이 있는 열간 제강 슬래그를, 직접, 전기로에, 오버 플로우를 방지하면서 공급하기 위한 구체적인 방법으로서,

(a) 열간에서 유동성이 있는 열간 제강 슬래그를, 전기로로의 유입량을 조정할 수 있는 장치에 일단 수용한 후, 열간 제강 슬래그가 전기로 내에서 오버 플로우되지 않도록, 전기로로의 유입량을 조정하여 유입시키는 것 및

(b) 용철 상에 용융 슬래그층, 바람직하게는 불활성의 용융 슬래그층(환원 슬래그층)을 완충대로서 미리 형성하고, 그 위에 열간 제강 슬래그를 유입시키는 것

의 2점이 용융 슬래그의 돌비 현상을 억제하여, 오버 플로우를 회피하는 점에서 적합한 것을, 실험적으로 발견하였다.

또한,

(c) 열간 제강 슬래그에, 미리, 탄재를 과잉으로 현탁시켜 공급하는 것 및

(d) 용철의 C 농도를 3질량％ 이하로 저감시키는(단, 강 환원을 필요로 하지 않는 경우) 것

도 상기의 (a), (b)의 방법과 병용함으로써, 보다 적합한 것을 발견하였다.

본 발명은 제강 슬래그를 열간에서 유동성이 있는 동안에 환원 처리를 행하면, 에너지원 단위를 낮게 억제할 수 있다는 기술 사상에 입각하는 것이다.

구체적으로는, 본 발명자들은 제강 공정에서 발생하는 제강 슬래그를, 열간에서 유동성이 있는 동안에, 전기로에 유입시켜 환원하고, 유가 성분을 회수함과 함께, 슬래그를 개질하여, 제강 슬래그를 낮은 에너지원 단위로 자원화할 수 있다고 발상하였다.

이하, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 제강 슬래그 처리 방법에 대해, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 실시 형태에 관한 제강 슬래그 처리 방법이 처리의 대상으로 하는 제강 슬래그는 제강 공정에서 발생한 슬래그이면 되고, 특정한 성분 조성의 슬래그로 한정되지 않는다.

본 실시 형태에 관한 제강 슬래그 처리 방법에서는, 전기로 내에 수용된 용철 상의 용융 슬래그층, 즉, 제강 슬래그에 환원 처리를 실시하여 생성된 용철 상의 용융 슬래그의 층(이하, 간단히 「용융 슬래그층」이라고 하는 경우가 있음)에, 열간에서 유동성이 있는 열간 제강 슬래그를 후술하는 슬래그 공급 용기로부터 연속적 또는 간헐적으로 유입시켜, 환원 처리를 계속해서 행한다.

전기로 내에는, 예를 들어 100 내지 150ton의 용철을 존재시켜 둔다. 용철의 C 농도는 용융 슬래그 중의 산화철을 환원하는 환원 능력에 영향을 미치므로, 목표로 하는 용융 슬래그의 환원 레벨에 따라서 설정하는 것이 적합하다.

용철의 C 농도는, 통상, 1.5 내지 4.5질량％이다. 용철의 C 농도(질량％)와 환원 처리 후의 용융 슬래그의 (Total Fe)(질량％)은 상관되는 것을 시험적으로 발견하였다. 구체적으로는, 시험로에서, 용철 중의 C 농도(질량％)의 농도를 변경시킨 조건으로, 환원 처리 후의 용융 슬래그 중의 (Total Fe)(질량％)의 관계를 측정함으로써 발견하였다.

도 5에 그 결과를 나타낸다. 용철의 C 농도가 3질량％를 초과하면, 용융 슬래그 중의 산화철의 환원이 보다 촉진되어, 용융 슬래그의 (Total Fe)이 2질량％ 이하로 감소하는 것을 알 수 있다. 또한, 이 시험에서는, 환원 처리 전의 제강 슬래그의 (Total Fe)은 18.6질량％였다.

용철의 성분 조성은 특별히 한정되지 않지만, 일례를 표 1에 나타낸다. 단, Mn 및 P의 함유량([Mn], [P])은 용융 슬래그의 환원 진행과 함께 증가 경향이 된다.

도 1에, 본 실시 형태에 관한 제강 슬래그 환원 처리 방법을 실시하기 위한 전기로(1) 및 슬래그 공급 용기(9)를 일례로서 도시한다.

전기로(1)의 좌측 상단부에는 열간(예를 들어, 300℃ 이상)에서 유동성이 있는 열간 제강 슬래그(6')를, 슬래그 공급부(4)를 통해 전기로(1) 내에 유입시키는 슬래그 공급 용기(9)가 설치되어 있다. 이 슬래그 공급 용기(9)는, 예를 들어 틸팅축 z를 중심으로 임의의 각도로 틸팅 가능한 구성으로 함으로써, 열간 제강 슬래그(6')의 전기로(1)로의 유입량을 조정할 수 있다.

이 전기로(1)는 노벽에 개구가 없는, 밀폐형이고 고정식의 직류 전기로이다. 또한, 슬래그 공급 용기(9)에는 배기부(13)가 설치되고, 이 배기부(13)로부터, 전기로(1) 내에서 발생한 배기 가스가 슬래그 공급부(4)를 통해 배기된다.

이 배기부(13)가 외부의 집진기(도시하지 않음)에 접속되는 경우에는, 슬래그 공급 용기(9)의 분위기를 항시 부압 상태로 할 수 있으므로, 바람직하다. 이 경우, 슬래그 공급 용기(9)와 전기로(1)의 접속부의 간극 등으로부터 외기가 침입해도, 침입한 외기는 슬래그 공급 용기(9)의 내부로 흐른다.

전기로(1)를 밀폐형으로 하고, 슬래그 공급 용기(9)를 배기 경로로 함으로써, 전기로(1) 내의 분위기는 환원 반응에 의해 발생하는 CO 가스와, 공급되는 환원재(탄재)로부터 발생하는 H₂를 주성분으로 하는 비산화성 분위기(환원 분위기)로 유지된다. 이로 인해, 전기로(1) 내에 수용된 용철(5) 상의 용융 슬래그(6)의 표면에서의 산화 반응을 방지할 수 있다.

여기서, 도 6에, 전기로(1)의 노벽에 개구가 있는 경우와 없는 경우에 있어서의 용융 슬래그(6)의 (Total Fe)(％)을 비교하여 도시한다. 환원재(탄재)를 전기로(1) 내에 불어 넣고, 용융 슬래그(6)를 환원 처리함으로써, 용융 슬래그(6)의 (Total Fe)은 감소하지만, 전기로(1)의 노벽에 개구가 있으면, 전기로(1) 내가 대기 분위기로 되어, 용융 슬래그(6)의 표면에서 재산화가 일어난다. 환원재의 취입이 종료되면, 재산화의 영향으로, 용융 슬래그(6)의 (Total Fe)이 증가하기 시작했다.

한편, 전기로(1)의 노벽에 개구가 없으면, 전기로(1) 내는 환원 분위기로 유지되므로, 용융 슬래그(6)의 표면에서 재산화는 일어나지 않고, 용융 슬래그(6) 및 용철(5) 중 C에 의한 FeO의 환원 반응이 진행되어, 용융 슬래그(6)의 (Total Fe)은 감소했다.

전기로(1)의 저부측에는 용철(5)이 수용되고, 용철(5) 상에는, 슬래그 공급 용기(9)로부터 유입시킨 열간 제강 슬래그(6')가 환원 처리되어 얻어진 용융 슬래그(6)의 층(용융 슬래그층)이 형성되어 있다. 슬래그 공급 용기(9)와, 열간 제강 슬래그(6')의 전기로(1)로의 유입에 대해서는 후술한다.

전기로(1)는, 전술한 바와 같이, 밀폐형이고 고정식의 직류 전기로이고, 상부 전극(2a)과 노저 전극(2b)이 연직 방향으로 쌍을 이루는 전극(2)을 구비하고 있다. 이 전극(2)에 의해, 용철(5) 및 용융 슬래그(6)의 층을 통전하여 가열할 수 있다. 전기로(1)의 노 측벽(1a)에는 용융 슬래그(6)를 간헐적으로 출재(出滓)하는 출재 구멍(7)을 구비하고, 노 측벽(1b)에는 용철(5)을 간헐적으로 출선(出銑)하는 출선 구멍(8)을 구비하고 있다.

노 측벽(1a)과 노 측벽(1b)의 용손을 방지하기 위해, 출재 구멍(7)과 출선 구멍(8)은 동일 노 측벽 근방에 형성하지 않는 것이 바람직하고, 노 측벽(1a)과 노 측벽(1b)의 용손을 방지 가능한 거리만큼 이격되어 있으면 된다. 또한, 노 측벽(1a), 노 측벽(1b) 및 노 천장(1c)은 재킷 또는 살수 냉각(도시하지 않음)으로 냉각되어 있다.

전기로(1)는 용철(5)에 소괴철 부스러기, DRI(Direct Reduced Iron) 등의 철원료를 공급하는 원료 공급 장치(도시하지 않음)를 구비하고 있어도 된다. 전기로(1)에서 소괴철 부스러기, 환원철, 분상태 더스트 등을 용해ㆍ환원하여, 용철(5)을 제조할 수 있다.

전기로(1)에는 환원에 필요한 환원재 및 용융 슬래그(5)의 특성을 개질하는 개질 분체 등의 부원료를 공급하는 부원료 공급관(14a)이 설치되어 있어도 된다. 도 2에, 노 천장(1c)에 부원료 공급관(14a)을 설치한 형태를 도시한다. 부원료 공급관(14a)으로부터 부원료(환원재, 개질 분체 등)를 전기로(1) 내에 공급하면, 전기로(1) 내에서 발생하는 가스량이 적으므로, 부원료는 중력에 의해 용융 슬래그(6)의 표면에 낙하하여, 용융 슬래그(6)와 혼합된다.

또한, 전극(2)의 상부 전극(2a)을 중공 전극으로 하고, 중공부를 부원료 공급관(14a)으로 하여 사용해도 된다. 중공 전극을 사용하면, 부원료(환원재, 개질 분체 등)를, 직접, 아크 스폿에 불어 넣을 수 있다.

전기로(1)에 부원료 취입 랜스(14b)를 설치하여, 비산되기 쉬운 분체(부원료)를 전기로(1) 내에 공급해도 된다. 도 3에, 전기로(1)의 노 천장(1c)에, 노 천장(1c)을 관통하여 부원료 취입 랜스(14b)를 설치한 형태를 도시한다.

슬래그 공급 용기(9)는 슬래그 레이들(도시하지 않음)로부터 열간 제강 슬래그(6')의 공급을 받기 위한 개구부(13a)를 구비하고, 개구부(13a)는 슬래그 레이들(도시하지 않음)로부터 열간 제강 슬래그(6')의 공급이 없을 때, 덮개(13b)로 폐색되어 있어도 된다. 슬래그 공급 용기(9)는 열간 제강 슬래그(6')를 개질하는 개질재를 첨가하는 첨가 장치(도시하지 않음)를 구비하고 있어도 된다.

슬래그 공급 용기(9)는 틸팅축 z를 중심으로 임의의 각도로 틸팅 가능하다. 따라서,

(i) 슬래그 레이들로부터 개구부(13a)를 거쳐서 유입되는 열간 제강 슬래그(6')를, 일단, 저류ㆍ보유 지지하고, 그 후, 전기로(1)에, 유입량을 조정하면서, 슬래그 공급부(4)로부터, 용철(5) 상의 용융 슬래그(6)의 층을 향해 유입시키는 경우,

(ii) 슬래그 레이들로부터 개구부(13a)를 거쳐서 유입되는 열간 제강 슬래그(6')를, 일단, 저류ㆍ보유 지지하지 않고, 그대로, 용철(5) 상의 용융 슬래그(6)의 층에 유입시키는 경우,

중 어떤 경우에도 대응 가능하다. 슬래그 레이들로부터 공급되는 열간 제강 슬래그(6')의 양에 따라서, 적절히, 적합한 유입 방법을 구분지어 사용할 수 있다.

슬래그 공급 용기(9)의 하벽(10)은 내화물로 구성되고, 상벽(11)은 수냉 내화물 라이닝벽으로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 슬래그 공급 용기(9)는 슬래그 공급부(4)를 통해, 전기로(1)와 연결되어 있다.

슬래그 공급 용기(9)에는 CO 및 H₂를 포함하는 배기 가스에, 산소 또는 산소 함유 가스를 불어 넣는 노즐(12)이 설치되어 있어도 된다. 슬래그 공급 용기(9) 내에서 배기 가스를 연소시킴으로써, 열간 제강 슬래그(6')의 응고 부착을 방지하고, 또한 열간 제강 슬래그(6')의 온도를 충분한 유동성을 확보할 수 있는 온도로 유지한다. 당해 온도는, 예를 들어 일반적인 제강 슬래그라면 1300℃ 이상을 예시할 수 있다. 단, 유동성을 확보할 수 있으면, 하한 온도로서 이 온도로 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 800℃ 이상이어도 되고, 또는 300℃ 이상이어도 된다.

배기 가스의 현열 및 연소열을 이용해도 슬래그 공급 용기(9) 내의 온도가, 열간 제강 슬래그(6')가 슬래그 공급 용기(9)에 부착되지 않는 온도까지 상승하지 않는 경우가 있으므로, 슬래그 공급 용기(9)에, 연소 버너(12a)를 설치해도 된다.

슬래그 공급 용기(9)에는 틸팅 장치(도시하지 않음)가 배치되어 있다. 틸팅 장치로 슬래그 공급 용기(9)를, 틸팅축 z를 중심으로 틸팅하고, 열간 제강 슬래그(6')의 표층의 제강 슬래그를, 전기로(1) 내에, 슬래그 공급부(4)로부터 유입시킨다. 구체적인 공급 방법에 대해서는 후술한다.

<전기로로의 용융 슬래그의 유입 방법>

우선, 수단(a)에 대해, 이하에 상세하게 서술한다.

(a) 열간에서 유동성이 있는 열간 제강 슬래그(6')를, 전기로(1)로의 유입량을 조정할 수 있는 장치에 일단 수용한 후, 열간 제강 슬래그(6')가 전기로(1) 내에서 오버 플로우되지 않도록, 전기로(1)로의 유입량을 조정하여 유입시킨다.

본 실시 형태에 관한 방법이 처리의 대상으로 하는 열간 제강 슬래그(6')는 연속적 또는 간헐적으로 전기로(1)에 유입시킬 수 있는 데 충분한 유동성을 갖고 있으면 되고, 완전히 용융 상태에 있을 필요는 없다. 열간 제강 슬래그(6')의 고상률은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 1400℃ 정도이고 30％ 이하 정도이면, 전기로(1)에 유입시킬 수 있는 유동성을 구비하고 있으므로, 적합하다. 또한, 고상률은 시판의 소프트를 사용하여 산출할 수 있다.

슬래그 공급 용기(9)를 틸팅하여, 슬래그 공급 용기(9) 내의 열간 제강 슬래그(6')를, 용융 슬래그(6)가 전기로(1)로부터 오버 플로우되지 않도록 유입량을 조정하면서, 연속적으로, 또는 간헐적으로 유입시킨다. 열간 제강 슬래그(6')를 간헐적으로 유입시키는 경우,

(i) 열간 제강 슬래그(6')의 유입과 중단을 적절히 반복하면서 유입시키는 형태, 또는,

(ii) 소요량의 열간 제강 슬래그(6')를, 소정의 시간 간격으로, 일괄하여 공급하는 형태

를 채용할 수 있다.

열간 제강 슬래그(6')의 유입량은 전극(2)으로의 공급 전력량으로 결정된다. 즉, 제강 슬래그 환원 처리에 필요한 전력원 단위와, 공급 실적 전력량에 기초하여, 연속적 또는 간헐적으로 유입시키는 열간 제강 슬래그(6')의 유입량이 계산된다.

또한, 제강 슬래그의 환원 처리에 필요한 전력원 단위는 반응열 및 방열을 고려한 열 밸런스 계산에 의해 구할 수 있다. 단, 상기의 전력원 단위는 열 밸런스 계산에 의한 추정값이므로, 그 오차는 전기로(1) 내의 용융 슬래그(6)의 온도 변화로 되어 나타난다.

용융 슬래그 온도의 변동은 열간 제강 슬래그(6')의 유입량이나, 환원재 공급량을 조정함으로써 제어할 수 있다. 통상, 전기로(1) 내의 온도는 용철 온도:1400 내지 1550℃, 용융 슬래그 온도:1500 내지 1650℃가 되도록 제어되는 것을 예시할 수 있다.

슬래그 공급 용기(9)를 틸팅시켜, 열간 제강 슬래그(6')를 전기로(1) 내에 유입시킬 때, 온도가 높은 표층의 열간 제강 슬래그(6')로부터, 전기로(1) 내에 유입시킨다. 이에 의해, 슬래그 공급 용기(9) 내의 열간 제강 슬래그(6')의 고온 표면층이 갱신되어, 이 슬래그 공급 용기(9) 내에 잔류하는 열간 제강 슬래그(6')로의 착열 효율이 향상된다.

열간 제강 슬래그(6')를 전기로(1)에 유입시키고 있을 때, 유입 속도가 지나치게 빠르면, 발생 가스량이 일시적으로 증가하여 용융 슬래그(6)가 포밍 상태로 되어, 오버 플로우 등의 이상 사태가 되는 경우가 있다. 그 경우는, 슬래그 공급 용기(9)의 틸팅각을 작게 하여, 열간 제강 슬래그(6')의 유입을 일시 정지하거나, 또는 환원재 공급 속도를 증가시킴으로써, 침정화를 도모하는 것이 추천된다.

또한, 오버 플로우 등의 이상 사태에 이르는지 여부는 감시 카메라에 의한 노 내 상황 및 노 외 상황의 감시, 사운드 미터에 의한 열간 제강 슬래그(6')의 거동의 감시, 마이크로파 조사에 의한 용융 슬래그 표면 레벨의 감시 등으로 검지할 수 있다.

용융 슬래그(6)가 포밍 상태로 되어, 전기로(1)로부터 넘쳐 나오는 것을 예방하는 수단으로서, 슬래그 공급 용기(9)의 유입량의 조정[상기 수단 (a) 참조] 외에, 이하의 수단 (b)가 있으므로, (a)와 (b)를 병용해도 된다.

(b) 용철(5) 상의 슬래그로서, 환원된 슬래그를 존재시킴으로써, 완충대로서의 기능을 갖게 할 수 있고, 이에 의해, 유입시키는 열간 제강 슬래그(6')의 FeO 농도를 희석 저감시킴과 함께, 열간 제강 슬래그(6')와 용철(5)의 접촉 기회를 저감시킨다.

즉, 용철(5)의 상면에 완충대로서 환원 처리 후의 용융 슬래그(6)를 존재시킴으로써, 이 용융 슬래그(6)의 (FeO) 농도가 저감되어 있음과 함께, 용융 슬래그(6)와 용철(5)의 접촉 기회도 저감시킬 수 있으므로, 용융 슬래그(6)의 포밍을 억제하여, 결과적으로, 용융 슬래그(6)의 전기로(1)로부터의 오버 플로우를 방지할 수 있다.

다음에, 전기로(1) 내에서의 용융 슬래그(6)의 처리 방법에 대해 설명한다.

<용융 슬래그의 처리>

전기로(1) 내에, 미리, 상당량의 용철(5)을 종탕으로서 수용한다. 다음에, 전기로(1)로의 전력 공급 속도에 적합한 양의 열간 제강 슬래그(6')를, 슬래그 공급 용기(9)로부터, 용철(5) 상의 용융 슬래그(6)를 향해 유입시켜, 용융 슬래그(6)의 층을 계속적으로 유지한다.

열간 제강 슬래그(6')를 연속적으로 전기로(1)에 공급하는 경우, 공급 속도는, 장기적으로는 전극(2)으로의 전력 공급 속도에 합치시켜야만 하지만, 단기적으로는 전극으로의 전력 공급 속도에 합치시킬 필요는 없다. 왜냐하면, 소정량의 열간 제강 슬래그(6')를 간헐적으로 전기로(1)에 유입시키는 경우, 유입량은, 단기적으로는 전극(2)으로의 전력 공급 속도에 합치하고 있지 않기 때문이다.

또한, 열간 제강 슬래그(6')를 간헐적으로 유입시키는 경우, 1회에 유입시키는 열간 제강 슬래그(6')의 양은 슬래그 포밍에 의해 오버 플로우가 일어나지 않는 양인 것을, 사전에 실험 등으로 확인한 후 설정하는 것이 중요하다.

열간 제강 슬래그(6')가 유입된 용철(5) 상의 용융 슬래그(6)를 환원 처리하기 위해서는, 전기로(1)에 유입된 열간 제강 슬래그(6')의 양에 대응하는 양의 환원재를, 전기로(1) 내에 공급할 필요가 있다.

환원재로서, 통상, 탄재를 사용한다. 탄재로서는, 코크스분, 무연탄분, 그래파이트분, 탄소를 포함하는 더스트분, 플라이 애시(fly ash) 등을 사용할 수 있다.

환원재의 취입 방법은 노 천장(1c)에 설치한 부원료 공급관(14a)으로부터, 연속적 또는 간헐적으로 공급하는 방법(도 2, 참조)을 사용할 수도 있고, 전술한 바와 같이, 중공 전극의 중공부 또는 부원료 취입 랜스(14b)로부터 공급할 수도 있다(도 1, 도 3, 참조). 이때, 환원재에 슬래그 개질재 및 함철 원료 중 적어도 한쪽을 혼합하여, 연속적 또는 간헐적으로 불어 넣어도 된다.

슬래그 개질재는, 주로, (SiO₂)나 (Al₂O₃)의 조정에 사용하므로, 적절한 재료를 선택할 필요가 있다. 슬래그 개질재는 SiO₂, CaO, Al₂O₃ 및 MgO의 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 슬래그 개질제로서, 석탄회, SiO₂, Al₂O₃을 많이 포함하는 슬래그분, 벽돌 부스러기, 알루미늄 드로스 등도 이용할 수 있다. 함철 원료는 철 부스러기, 환원철 및 분상태 더스트의 1종 또는 2종 이상이 바람직하다.

또한, 용융 슬래그(6)가 포밍 상태로 되어, 전기로(1)로부터 넘쳐 나오는 것을 예방하는 수단으로서,

(c) 용융 슬래그층 중에, 탄재를 환원 처리에 필요한 양에 대해 과잉으로 현탁시키는 방법,

을 병용해도 된다.

환원 처리에 필요한 양에 대해 과잉량으로서, 용융 슬래그(6)와의 환원 반응에 필요한 화학양론량의 1.1 내지 1.6배의 환원재(분탄)를 용융 슬래그(6)에 불어 넣어 현탁시키는 것이 적합하다.

환원재(분탄)가 화학양론량의 1.1배 미만이면 환원재(분탄)의 첨가에 의한 포밍 억제 효과가 발현되기 어렵고, 화학양론량의 1.6배를 초과하면, 포밍 억제 효과가 포화된다.

(d) 용철(5)의 C 농도를 3질량％ 이하로 저감시키는 방법,

을 병용해도 된다.

이는, 용철(5)의 C 농도를 3질량％ 이하로 저감시킴으로써, 용융 슬래그(6)가 포밍 상태로 되어 전기로(1)로부터 넘쳐 나오는 것을 억제하기 쉬워지는 것을, 실험에 의해 발견하고 있는 것에 기초로 하고 있다.

본 실시 형태에 관한 방법에 있어서는, 열간에서 유동성이 있는 열간 제강 슬래그(6')를, 슬래그 공급 용기(9)로부터 전기로(1) 내에 연속적으로, 또는 간헐적으로 유입시키면서, 환원 처리된 용융 슬래그(6)를, 노저 측벽에 형성한 출재 구멍(7)으로부터 간헐적으로 출재하고, 또한 용철(5)을 출선 구멍(8)으로부터 간헐적으로 출선한다. 그 결과, 전기로 내(1)에서는, 열간에서 유동성이 있는 열간 제강 슬래그(6')가 유입되어 형성되는 용융 슬래그(6)의 환원 처리를 중단하지 않고 계속할 수 있다.

즉, 본 실시 형태에 관한 방법에 있어서는,

(a) 열간 제강 슬래그(6')를 전력 공급 속도에 따라서 전기로(1) 내에 연속적 또는 간헐적으로 유입시킬 수 있고, 또한 전기로(1) 내의 용융 슬래그층의 온도 변동을 작게 할 수 있고, 또한,

(b) 용융 슬래그(6)와 용철(5)이 급격하게 반응하여 돌비 현상이 발생하는 확률이 줄기 때문에, 환원 처리 후의 용융 슬래그(6)를 간헐적으로 출재하여, 열간 제강 슬래그(6')가 유입된 전기로(1) 내의 용융 슬래그(6)의 환원 처리를, 중단하지 않고 효율적으로 계속할 수 있다.

여기서, 도 4에, 중공 전극을 사용한 경우에 있어서의 용융 슬래그층 내의 반응 형태를 도시한다. 도 4에 도시하는 반응 형태에 있어서는, 중공 전극(3)으로부터, 탄재분 C(환원재)를, 아크(A)에서 가열되어 있는 용융 슬래그(6)에 불어 넣고 있다.

탄재분 C는 용철(5)로 이행하지 않고, 용융 슬래그(6) 중에 현탁하므로, 용철(5)과 용융 슬래그(6)의 계면에서, FeO＋C→Fe＋CO↑의 반응은 일어나기 어렵고, 용융 슬래그(6)의 내부에서 FeO＋C→Fe＋CO↑의 반응이 우선적으로 진행되고, 생성된 환원철(도면 중, Fe)은 용철(5)로 이행한다.

용융 슬래그(6)의 처리에 있어서는, 용융 슬래그(6)의 온도를 항시 감시하는 것이 바람직하고, 용융 슬래그(6)의 온도가 상승 경향 또는 하강 경향이 있는 경우에는, 일시적으로는 전력 공급량을 조정해도 된다. 또한, 온도 변동이 작은 경우에는 열간 제강 슬래그 유입 속도 및／또는 탄재 공급 속도를 변경하여, 용융 슬래그(6)의 온도를 거의 일정하게 유지할 수 있다.

전기로(1) 내에서의 용융 슬래그(6)의 층 두께는 조업 조건에 맞추어 적절히 조정하지만, 100 내지 800㎜가 바람직하고, 100 내지 600㎜가 더욱 바람직하다. 용융 슬래그(6)의 층 두께가 얇은 경우에는 아크 프레임이 노출되어, 복사열의 손실이 증가한다. 용융 슬래그(6)의 층 두께가 두꺼운 경우에는, 전극과 용융 슬래그(6)의 접촉 면적이 증가하여, 전극(2)의 소모가 조장된다. 용융 슬래그(6)의 층 두께가 두꺼우면, 전압을 올려야만 한다. 단, 전압을 올리면, 노벽과 방전되기 쉬워지는 경우가 있으므로, 이 점을 고려하여, 전압의 상한을 설정하는 것이 중요하다.

전기로(1) 내의 용융 슬래그(6)의 층 두께가, 소정의 레벨에 도달한 경우에는 출재 구멍(7)을 개공하여, 용융 슬래그(6)를 전기로(1) 밖으로 배출한다. 또한, 용융 슬래그(6)와 용철(5)의 계면이 출재 구멍(7) 근방에 근접한 경우에는, 출재 구멍(7)보다 하방에 있는 출선 구멍(8)을 개공하여, 용철(5)을 배출한다. 용융 슬래그(6)와 용철(5)의 계면이 출재 구멍(7)에 근접하면, 용융 슬래그(6)와 용철(5)의 분리 성능이 저하된다.

<배출 후의 용융 슬래그와 용철의 처리>

전기로(1) 내에서 용융 슬래그(6)는 탄소에 의해 환원되어, 환원철은 용철(5) 내에, 환원된 슬래그는 용철(5) 상의 용융 슬래그층 내에 축적된다. 예를 들어, 용융 슬래그(6)는 1시간에 1회, 약 46톤, 출재 구멍(7)으로부터 배출되고, 용철(5)은 5시간에 1회, 약 44톤, 출선 구멍(8)으로부터 배출된다. 배출 슬래그의 조성 및 배출 용철(5)의 조성예를, 표 2 및 표 3에 나타낸다.

또한, 열간 제강 슬래그(6')의 유입, 환원 처리 후의 용융 슬래그(6)의 배출을 반복해서 행하면, 용철 조성의 [Mn](Mn 농도) 및 [P](P 농도)은 증가 경향이 되어, 환원력이 약해지므로, 적절히 전기로(1) 내의 용철(5)을 교체한다.

출재 구멍(7)으로부터 배출된 용융 슬래그(6)는 그 자리에서 수쇄(water granulation) 급냉 처리하거나, 또는 용기에 받아 서냉 처리를 하여, 제품으로 한다. 즉, 배출한 용융 슬래그(6)는 급속 냉각에 의해 결정화를 저지하여, 시멘트 원료로 하거나, 또는 완냉각에 의해 결정화를 촉진하여, 토공용, 천연석 대체 등의 용도에 이용한다. 급속 냉각의 방법으로서는, 수쇄 처리가 있고, 또한 완냉각 방법으로서는, 주형 내 자연 냉각 등이 있다.

출선 구멍(8)으로부터 배출된 용철(5)은 P 농도가 높으므로, 산소 또는 산화철과 탈인재를 첨가하여, 탈인 처리를 실시한다. P:0.080 내지 0.150질량％까지 용철(5)을 탈인한 후, 용융 상태에서, 용광로 용철과 혼합하여 리사이클하거나, 주조하여 형선으로서 이용한다. 탈인 후의 목표 인 농도는 용광로의 출선 인 농도와 대략 동등하게 하여, 제강 프로세스 내에서의 인의 축적을 회피한다.

그때, 탈인재로서는, 전로 슬래그를 주체로 하고, 생석회, 도로마이트, 소다회, 광석분, 칼슘-페라이트 등을 적절히 첨가한다. 또한, 온도가 낮은 경우에는, 산소 취정(吹精)을 실시해도 된다. 탈인 후의 용철(5)은 형선으로 하거나, 또는 혼선차나 용철 레이들로 갈아타, 제강 프로세스로 이송한다. 탈인 처리에 의해 생성한 탈인 슬래그는, 예를 들어 P₂O₅이 10질량％ 이상으로 높기 때문에, 인산 비료의 원료로 하거나, 또는 공업용 인산 원료로서 이용할 수 있다.

실시예

다음에, 본 발명의 실시예에 대해 설명하지만, 실시예에서의 조건은 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위해 채용한 일 조건예이고, 본 발명은 이 일 조건예로 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 본 발명의 요지를 일탈하지 않고, 본 발명의 목적을 달성하는 한에 있어서, 다양한 조건을 채용할 수 있는 것이다.

(실시예 1)

도 2에 도시하는 장치에 있어서, 전로로부터 배출된 열간 제강 슬래그(6')를 고온 용융 상태(고상률 30％ 이하)에서, 슬래그 공급 용기(9)에 유입시키고, 일단, 수용ㆍ보유 지지하였다. 계속해서, 슬래그 공급 용기(9)를, 10분에 1회의 빈도로 틸팅하여, 1회:약 8톤의 열간 제강 슬래그(6')를, 직류 전기로(1)에 간헐적으로 유입시켰다.

이 전기로(1)에는 선철이 약 130톤과, 그 위에 환원 처리된 용융 슬래그층이 약 200㎜ 존재하고 있는 조건에서, 열간 제강 슬래그(6')를 유입시켰다. 또한, 열간 제강 슬래그(6')의 유입량을 1회:약 8톤으로 설정한 것은, 사전의 실기 시험에 의해, 금회의 조건으로 포밍이 격렬하게 일어나지 않는 것을 확인하고 있었기 때문이다.

또한, 열간 제강 슬래그(6')의 유입 속도는 평균 800㎏/min으로 설정하였다. 이는, 후술하는 바와 같이 약 30MW의 전력을 연속해서 공급하기 위해, 전술한 방법에 의해 구해 둔 제강 슬래그의 환원 처리에 필요한 전력원 단위로부터, 산출한 것이다.

전력을 공급하면서, 부원료 공급관(14a)으로부터 코크스분을 전기로(1) 내에 공급하였다. 그 공급 속도는 화학양론적 공급 속도의 1.5배에 상당하는 85㎏/min으로 하였다. 또한, 슬래그 개질제는 목표 염기도:1.2, 목표(Al₂O₃):12질량％를 달성하기 위해, 플라이 애시:378㎏/t-slag, 보크사이트분:47㎏/t-slag를, 부원료 공급관(14a)으로부터 용융 슬래그층에 연속적으로 공급하였다.

전기로(1) 내는, 용철 온도:1450±5℃, 슬래그 온도:1550±5℃가 되도록 제어하였다. 전기로(1)에, 외기에 통하는 개구는 없으므로, 전기로(1) 내는 환원 분위기로 유지되었다. 전기로(1)에 유입된 용융 슬래그(6)의 조성 및 온도를 표 4에 나타낸다.

전기로(1) 내에는 표 1에 나타내는 성분 조성의 선철(C;3.0질량％)을, 항시, 100 내지 150톤 존재시키고, 용융 슬래그층은 약 100 내지 300㎜의 두께로 존재시켰다. 전기로(1)에는 전극(2)으로부터, 약 30MW의 전력을 연속해서 공급하여, 용융 슬래그(6)의 환원 처리를, 용융 슬래그(6)의 오버 플로우를 일으키는 일 없이 연속적으로 행할 수 있었다.

용융 슬래그(6)는 1시간에 1회, 약 46톤을, 출재 구멍(7)으로부터 배출하고, 용철(5)은 5시간에 1회, 약 44톤을, 출선 구멍(8)으로부터 배출하였다.

배출한 용융 슬래그(6)의 성분 조성 및 용철(5)의 성분 조성을, 표 2 및 표 3에 나타내는 바와 같이, 슬래그는 환원되어 있고, 용철(5) 중에는 P나 Mn이 농화되어 있는 것을 알 수 있었다.

용융 슬래그(6)의 환원 처리에 필요한 전력원 단위는 1450℃의 탈탄 슬래그의 경우, 607㎾h/t-slag였다. 한편, 비교를 위해, 동일한 탈탄 슬래그를 냉간에서 분상태로 하여 공급한바, 전력원 단위는 1314㎾h/t-slag였다.

(실시예 2)

전극(2)에 중공 전극(3)을 사용한 것 및 슬래그 개질재와 환원재의 공급을, 부원료 공급관(14a) 대신에, 중공 전극(3)의 중공부를 부원료 공급관(14a)으로서 사용한 것 이외는, 실시예 1과 동일한 조건으로, 용융 슬래그(6)의 환원 개질 처리를 행하였다.

전기로(1) 내의 온도는 용철 온도:1450±5℃, 슬래그 온도:1550±5℃가 되도록 제어하였다. 용융 슬래그(6)의 환원 처리는 도중에 용융 슬래그(6)의 오버 플로우를 일으키는 일 없이 연속적으로 행할 수 있었다.

환원 처리 중, 용융 슬래그(6)는 1시간에 1회, 약 46톤을, 출재 구멍(7)으로부터 배출하고, 용철(5)은 5시간에 1회, 약 44톤을, 출선 구멍(8)으로부터 배출하였다. 배출한 용융 슬래그(6)의 성분 조성 및 용철(5)의 성분 조성은 표 2 및 표 3에 나타내는 성분 조성과 대략 동일했다.

(실시예 3)

전기로(1) 내에는, 표 7에 도시한 바와 같이 C 농도가 실시예 1 내지 2보다도 높은 성분 조성의 선철(C;4.1질량％)을 사용한 것 및 슬래그 공급 용기(9)를 5분에 1회의 빈도로 틸팅하고, 열간 제강 슬래그(6')의 유입량을 1회:약 4톤으로 설정한 것 이외는, 실시예 1과 동일한 조건으로 슬래그의 환원 처리를 행하였다.

또한, 열간 제강 슬래그(6')의 유입량을 1회:약 4톤으로 설정한 것은, 사전의 실기 시험에 의해, 용선의 C 농도가 실시예 1 내지 2보다도 높은 실시예 3의 조건으로, 포밍이 격렬하게 일어나지 않는 것을 확인하고 있었기 때문이다. 그 결과, 용융 슬래그(6)의 환원 처리를, 용융 슬래그(6)의 오버 플로우를 일으키는 일 없이 연속적으로 행할 수 있었다.

환원 처리 중, 용융 슬래그(6)는 1시간에 1회, 약 46톤을, 출재 구멍(7)으로부터 배출하고, 용철(5)은 5시간에 1회, 약 44톤을, 출선 구멍(8)으로부터 배출하였다. 배출한 용융 슬래그(6)의 성분 조성 및 용철(5)의 성분 조성을, 표 5 및 표 6에 나타낸 바와 같이, 슬래그가 환원되어 있고, 용철(5) 중에는 P이나 Mn이 농화되어 있는 것을 알 수 있었다.

실시예 1 내지 2에 있어서는, 10분 간격으로, 1회당, 약 8톤의 열간 제강 슬래그(6')를 일괄적으로 유입시키고, 실시예 3에 있어서는, 5분 간격으로, 1회당, 약 4톤의 열간 제강 슬래그(6')를 일괄적으로 유입시킨다는 유입 조건 하에서도, 용융 슬래그(6)의 오버 플로우를 일으키지 않고, 용융 슬래그(6)의 환원 처리를 계속할 수 있었다. 그리고, 열간 제강 슬래그(6')의 유입 속도는 평균 800㎏/min이었다.

이는, 열간 제강 슬래그(6')를, 유입 속도:800㎏/min, 또는 유입 속도:800㎏/min 이하에서 연속적으로 유입시킨 경우에는, 포밍이 보다 일어나기 어려운 조건이 되므로, 용융 슬래그(6)의 오버 플로우를 일으키지 않고, 용융 슬래그(6)의 환원 처리를 계속할 수 있는 것을 의미하고 있다. 즉, 간헐 유입의 실시예 1 내지 3은 열간 제강 슬래그(6')의 연속 유입을 실증하는 실시예이기도 하다.

(비교예)

표 4에 나타내는 성분 조성의 열간 제강 슬래그(6')를 환원하기 위해, 표 1에 나타내는 성분 조성의 용철(5)을 수용한 전기로(1) 내에, 제강 슬래그 20톤을, 열간 상태로 일괄 공급하였다. 열간 제강 슬래그(6')를 전기로(1) 내에 공급한 직후, 슬래그 포밍이 급격하게 발생하여, 조업을 중지할 수밖에 없었다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 제강 슬래그를, 시멘트 원료, 토공 재료, 세라믹 제품 등의 다양한 용도로 사용 가능한 재료로 개질함과 동시에, Fe, Mn 및 P 등의 유가 원소를, 용철 중에 환원 회수할 수 있다. 그리고, Fe 및 Mn은 제철 프로세스로 리사이클하고, P은 인산 비료나 인산 원료로서 이용할 수 있으므로, 본 발명은 철강 산업의 정련 기술에 있어서 이용 가능성이 극히 높은 것이다.

1 : 전기로
1a, 1b : 노 측벽
1c : 노 천장
2 : 전극
2a : 상부 전극
2b : 노저 전극
3 : 중공 전극
4 : 슬래그 공급부
5 : 용철
6 : 용융 슬래그
6' : 열간 제강 슬래그
7 : 출재 구멍
8 : 출선 구멍
9 : 슬래그 공급 용기
10 : 하벽
11 : 상벽
12 : 노즐
12a : 연소 버너
13 : 배기부
13a : 개구부
13b : 덮개
14a : 부원료 공급관
14b : 부원료 취입 랜스
A : 아크
C : 탄재분
F : FeO분
z : 틸팅축

Claims

전기로 내에 수용된 용철 상의 용융 슬래그층을 향해, 슬래그 공급 용기로부터 열간 제강 슬래그를, 상기 슬래그 공급 용기에 의해 유입량을 조정하면서 연속적 또는 간헐적으로 유입시키는 열간 제강 슬래그 유입 공정과;
상기 용융 슬래그층에 환원재를 공급하는 환원재 공급 공정과;
상기 용철 및 상기 용융 슬래그층을 통전하여 가열하는 통전 가열 공정과;
상기 용융 슬래그층의 용융 슬래그, 또는 상기 용철을 간헐적으로 배출하면서, 상기 열간 제강 슬래그의 환원 처리를 비산화성 분위기에서 계속하는 환원 처리 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는, 제강 슬래그 환원 처리 방법.
제1항에 있어서, 상기 열간 제강 슬래그 유입 공정에서는 상기 열간 제강 슬래그의 상기 용융 슬래그층으로의 유입량을, 상기 전기로로 공급하는 전력량에 기초하여 조정하는 것을 특징으로 하는, 제강 슬래그 환원 처리 방법.
제1항에 있어서, 상기 환원 처리 공정에서는 상기 전기로로부터 배출되는 배기 가스를, 상기 슬래그 공급 용기를 거쳐서 배출하는 것을 특징으로 하는, 제강 슬래그 환원 처리 방법.
제1항에 있어서, 상기 용융 슬래그층에, 슬래그 개질재를 연속적 또는 간헐적으로 공급하는 슬래그 개질재 공급 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 제강 슬래그 환원 처리 방법.
제1항에 있어서, 상기 용융 슬래그층 중에, 상기 용융 슬래그와의 환원 반응에 필요한 화학양론량의 1.1배 이상 1.6배 이하의 탄재를 첨가하여 현탁시키는 현탁 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 제강 슬래그 환원 처리 방법.
제1항에 있어서, 상기 용철 중의 C 농도가 0질량％ 초과 3질량％ 이하인 것을 특징으로 하는, 제강 슬래그 환원 처리 방법.