KR20160072848A - Method of recovering of Iron from slag - Google Patents
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Abstract
슬래그로부터 철의 회수 방법이 제공된다. 상기 슬래그로로부터 철의 회수 방법은, 철 산화물을 포함하는 슬래그(slag)를 준비하는 단계, 및 상기 슬래그 내에, 상기 철 산화물에 대한 알루미늄의 mol ratio가 0.8 이상인 환원제를 투입하여, 상기 슬래그로부터 철을 회수하는 단계를 포함할 수 있다. A method of recovering iron from slag is provided. The method for recovering iron from slag furnaces comprises the steps of preparing a slag containing iron oxide and a reducing agent having a molar ratio of aluminum to the iron oxide of at least 0.8 in the slag, May be recovered.
Description
본 발명은 슬래그로부터 철의 회수 방법에 관련된 것으로, 보다 상세하게는, 철 산화물을 포함하는 슬래그에 알루미늄을 포함하는 환원제를 투입하여, 상기 슬래그에 포함된 상기 철 산화물을 환원하는 철의 회수 방법에 관련된 것이다. The present invention relates to a method of recovering iron from slag, and more particularly, to a method of recovering iron from a slag containing iron oxide by adding a reducing agent containing aluminum to the slag containing iron oxide to reduce the iron oxide contained in the slag .
건식 제강 프로세스에서 생성되는 산화물의 형태인 슬래그는 주로 맥석 성분으로 이루어져 있다. 특히, 비철 제련 공정에서 생성되는 슬래그는 다량의 철 과 같은 유가 금속을 포함하고 있다. Slag, which is a form of oxide produced in the dry steelmaking process, is mainly composed of gangue components. In particular, the slag produced in the non-ferrous smelting process contains a large amount of valuable metals such as iron.
일반적으로, 탄소를 이용한 용융환원법으로 슬래그로부터 철을 비롯한 유가 금속을 회수하기 위한 환원 반응을 수행한다. 하지만, 탄소를 이용하는 경우, 반응 과정에서 생성되는 CO2 gas를 적절히 제어해야 하는 문제가 있고, CO2 gas 배출에 의한 환경적 문제가 발생된다. Generally, a reduction reaction is carried out to recover valuable metals including iron from slag by a melting-reduction method using carbon. However, when carbon is used, there is a problem that the CO 2 gas generated in the reaction process must be properly controlled, and an environmental problem due to CO 2 gas emission occurs.
이에 따라, 일반적인 슬래그부터 철을 비롯한 유가 금속을 환원 및 회수하는 다양한 기술들이 개발되고 있다. 예를 들어, 대한민국 특허 등록 공보 10-1275827(출원번호 10-2012-0099762, 출원인: 한국지질자원연구원)에는, 융용 슬래그에 함유된 산화철을 금속철로 환원시키고, 나머지 슬래그는 잠재수경성 물질로 개질하기 위해 코크스, 흑연, 석탄 중 어느 하나와 점결제로 석탄 타르 및 핏치를 넣어 120~150℃ 정도에서 혼합한 환원제 혼합물을 원기둥의 틀에 넣은 후, 유압프레스로 2.5~5.0의 겉보기 비중을 갖도록 환원제탄소봉으로 압착 및 성형하고, 상기 환원제탄소봉을 교반장치의 회전체에 형성된 금속봉에 결합한 다음, 슬래그 포트 상부에 장착하여 상하 이동 및 회전되게 구동시키면, 용융슬래그가 교반되면서 용융슬래그에 존재하는 산화슬래그로부터 철의 회수 반응이 촉진되는 용융 슬래그의 환원 방법이 개시되어 있다. Accordingly, various techniques for reducing and recovering valuable metals including iron from general slag have been developed. For example, Korean Patent Registration No. 10-1275827 (Application No. 10-2012-0099762, Applicant: Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources) discloses a method for reducing iron oxide contained in a fused slag to metal iron and modifying the remaining slag to a latent hydraulic material A reducing agent mixture obtained by mixing coal tar, graphite and coal with cokes, graphite and coal at a temperature of 120 to 150 ° C is placed in a cylindrical mold, and a reducing agent carbon black The reducing agent carbon rod is connected to the metal bar formed on the rotating body of the stirring device and then mounted on the upper portion of the slag port to be driven to move up and down and rotated so that the molten slag is agitated, And the recovery reaction of the molten slag is promoted.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 슬래그에 포함된 철 산화물을 효율적으로 환원하여, 철의 회수율이 향상된 철의 회수 방법을 제공하는 데 있다. It is an object of the present invention to provide a method for recovering iron with improved recovery of iron by efficiently reducing iron oxide contained in slag.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 친환경적인 철의 회수 방법을 제공하는 데 있다. Another technical problem to be solved by the present invention is to provide an environmentally friendly method for recovering iron.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다. The problems to be solved by the present invention are not limited to those described above.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 슬래그로부터 철의 회수 방법을 제공한다. In order to solve the above technical problems, the present invention provides a method for recovering iron from slag.
일 실시 예에 따르면, 상기 슬래그로부터 철의 회수 방법은, 철 산화물을 포함하는 슬래그(slag)를 준비하는 단계, 및 상기 슬래그 내에, 상기 철 산화물에 대한 알루미늄의 mol ratio가 0.8 이상인 환원제를 투입하여, 상기 슬래그로부터 철을 회수하는 단계를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, there is provided a method for recovering iron from slag, comprising the steps of preparing a slag containing iron oxide, and introducing a reducing agent having a molar ratio of aluminum to the iron oxide of 0.8 or more into the slag , And recovering iron from the slag.
일 실시 예에 따르면, 상기 슬래그의 무게에 대한 상기 환원제에 포함된 상기 알루미늄의 무게 비율은, 6.0% 이상인 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the weight ratio of the aluminum contained in the reducing agent to the weight of the slag may be 6.0% or more.
일 실시 예에 따르면, 상기 철 산화물에 대한 상기 환원제에 포함된 상기 알루미늄의 mol ratio가 0.8 보다 큰 경우, 철의 회수량이 포화(saturation)되는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, when the molar ratio of the aluminum contained in the reducing agent to the iron oxide is greater than 0.8, the recovery of iron may be saturated.
일 실시 예에 따르면, 상기 슬래그의 무게에 대한 상기 환원제에 포함된 상기 알루미늄의 무게 비율이 6.0% 보다 큰 경우, 철의 회수량이 포화되는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, when the weight ratio of the aluminum contained in the reducing agent to the weight of the slag is greater than 6.0%, the recovery of iron may be saturated.
일 실시 예에 따르면, 상기 환원제는 알루미늄 합금을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the reducing agent may include an aluminum alloy.
일 실시 예에 따르면, 상기 환원제는 지름 9~10mm인 입자 형태인 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the reducing agent may be in the form of particles having a diameter of 9 to 10 mm.
일 실시 예에 따르면, 상기 철을 환원하는 단계는, 불활성 가스 분위기에서 수행되는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, reducing the iron may include performing in an inert gas atmosphere.
본 발명의 실시 예에 따르면, 철 산화물을 포함하는 슬래그가 준비된다. 상기 슬래그에 포함된 상기 철 산화물에 대하여 알루미늄의 mol ratio가 0.8 이상인 환원제를 투입하여, 상기 슬래그에 포함된 상기 철 산화물이 환원되고, 상기 슬래그로부터 철이 회수될 수 있다. 이로 인해, 상기 슬래그로부터 효율적으로 철이 회수될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a slag containing iron oxide is prepared. A reducing agent having a molar ratio of aluminum of at least 0.8 to the iron oxide contained in the slag may be added to reduce the iron oxide contained in the slag and recover the iron from the slag. As a result, iron can be efficiently recovered from the slag.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 철의 회수 방법에 따라 알루미늄을 포함하는 환원제를 슬래그에 투입한 경우 상기 슬래그 내의 FeO의 함량 변화를 측정한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 철의 회수 방법에 따라 알루미늄을 포함하는 환원제를 슬래그에 투입한 경우 상기 슬래그 내의 Al2O3의 함량 변화를 측정한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 철의 회수 방법에 따라 알루미늄을 포함하는 환원제를 슬래그에 투입한 경우 반응 온도를 측정한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 철의 회수 방법에 따라 알루미늄을 포함하는 환원제를 슬래그에 투입한 경우 철의 회수율을 측정한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 철의 회수 방법에 따라 알루미늄을 포함하는 환원제를 슬래그에 투입한 경우 슬래그 내 고상의 종류와 액상-고상 분율을 나타내는 것이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 철의 회수 방법에 따라 알루미늄을 포함하는 환원제를 슬래그에 투입한 경우 환원된 철 입자의 침강 속도를 계산한 것이다.FIG. 1 is a graph showing a change in content of FeO in the slag when a reducing agent containing aluminum is charged into slag according to an iron recovery method according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 2 is a graph showing a change in content of Al 2 O 3 in the slag when a reducing agent containing aluminum is charged into slag according to an iron recovery method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing a reaction temperature when a reducing agent containing aluminum is charged into slag according to an iron recovery method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a graph illustrating the recovery rate of iron when reducing agent containing aluminum is charged into slag according to an iron recovery method according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 5 is a graph showing the kind of solid phase and the liquid-solid fraction of slag in the case where the reducing agent containing aluminum is charged into the slag according to the iron recovery method according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a graph illustrating the sedimentation rate of reduced iron particles when a reducing agent containing aluminum is charged into slag according to an iron recovery method according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the technical spirit of the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that the disclosure can be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.Also, while the terms first, second, third, etc. in the various embodiments of the present disclosure are used to describe various components, these components should not be limited by these terms. These terms have only been used to distinguish one component from another. Thus, what is referred to as a first component in any one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment. Each embodiment described and exemplified herein also includes its complementary embodiment. Also, in this specification, 'and / or' are used to include at least one of the front and rear components.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
The singular forms "a", "an", and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. It is also to be understood that the terms such as " comprises "or" having "are intended to specify the presence of stated features, integers, Should not be understood to exclude the presence or addition of one or more other elements, elements, or combinations thereof. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
본 발명의 실시 예에 따른 슬래그로부터 철의 회수 방법이 설명된다. A method of recovering iron from slag according to an embodiment of the present invention is described.
슬래그(slag)가 준비된다. 일 실시 예에 따르면, 상기 슬래그는, 제강 슬래그(steelmaking slag) 일 수 있다. 상기 슬래그는, 철 산화물 포함할 수 있다. A slag is prepared. According to one embodiment, the slag may be a steelmaking slag. The slag may include iron oxide.
상기 슬래그에 포함된 상기 철 산화물을 환원하여, 상기 슬래그로부터 철을 회수하기 위해, 상기 슬래그 내에 환원제가 투입될 수 있다. 상기 환원제는 알루미늄(Al)을 포함할 수 있다. 상기 환원제에 포함된 상기 알루미늄에 의해, 아래의 <화학식 1>과 같은 반응에 의해, 상기 슬래그 내의 상기 철 산화물이 철로 환원될 수 있다. A reducing agent may be added to the slag to reduce the iron oxide contained in the slag to recover iron from the slag. The reducing agent may include aluminum (Al). By the aluminum contained in the reducing agent, the iron oxide in the slag can be reduced to iron by the reaction represented by the following formula (1).
<화학식 1>≪ Formula 1 >
3(FeO)slag+2Al(s)=3[Fe]metal+(Al2O3)slag 3 (FeO) slag + 2Al ( s) = 3 [Fe] metal + (Al 2 O 3) slag
일 실시 예에 따르면, 상기 슬래그에 포함된 상기 철 산화물에 대한 상기 환원제에 포함된 상기 알루미늄의 mol ratio는 0.8 이상일 수 있다. 상기 철 산화물에 대한 상기 환원제에 포함된 상기 알루미늄의 mol ratio가 0.8 보다 큰 경우, 철의 회수량이 포화(saturation)될 수 있다. 이에 따라, 상기 철 산화물에 대한 상기 환원제에 포함된 상기 알루미늄의 mol ratio가 0.8인 경우, 상대적으로 적은 양의 알루미늄을 이용하여 상기 슬래그로부터 철이 회수될 수 있다. According to one embodiment, the molar ratio of aluminum contained in the reducing agent to the iron oxide contained in the slag may be 0.8 or more. If the molar ratio of aluminum contained in the reducing agent to the iron oxide is greater than 0.8, the recovery of iron may be saturated. Accordingly, when the molar ratio of aluminum contained in the reducing agent to the iron oxide is 0.8, iron can be recovered from the slag using a relatively small amount of aluminum.
또한, 일 실시 예에 따르면, 상기 슬래그의 무게에 대한 상기 환원제에 포함된 상기 알루미늄의 무게 비율은 6.0% 이상일 수 있다. 상기 슬래그의 무게에 대한 상기 환원제에 포함된 상기 알루미늄의 무게 비율이 6.0% 보다 큰 경우, 상기 슬래그로부터 철의 회수량이 포화될 수 있다. Also, according to one embodiment, the weight ratio of the aluminum contained in the reducing agent to the weight of the slag may be 6.0% or more. When the weight ratio of the aluminum contained in the reducing agent to the weight of the slag is greater than 6.0%, the recovery of iron from the slag may be saturated.
일 실시 예에 따르면, 상기 환원제는 알루미늄 합금(예를 들어, FeAl)을 포함할 수 있다. 상기 환원제는 지름 9~10mm의 입자 형태일 수 있다. 상기 알루미늄을 포함하는 상기 환원제를 이용하여, 상기 슬래그에 포함된 상기 철 산화물을 환원하는 단계는, 불활성 가스 분위기에서 수행될 수 있다. According to one embodiment, the reducing agent may comprise an aluminum alloy (e.g., FeAl). The reducing agent may be in the form of particles having a diameter of 9 to 10 mm. The step of reducing the iron oxide contained in the slag using the reducing agent containing aluminum may be performed in an inert gas atmosphere.
상기 철 산화물이 환원되는 동안, 상기 환원제에 포함된 상기 알루미늄이 산화되고, 상기 알루미늄의 산화에 의해 발생된 열에 의해 온도 보상이 이루어질 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 철 산화물에 대한 상기 환원제에 포함된 상기 알루미늄의 mol ratio가 0.8 이거나, 또는 상기 슬래그에 대한 상기 환원제 포함된 상기 알루미늄의 무게 비율이 6.0%인 경우, 상기 알루미늄의 산화에 의해 발생되는 온도 보상이 최대가 될 수 있다. During the reduction of the iron oxide, the aluminum contained in the reducing agent is oxidized, and temperature compensation can be achieved by the heat generated by oxidation of the aluminum. According to one embodiment, when the molar ratio of the aluminum contained in the reducing agent to the iron oxide is 0.8 or the weight ratio of the aluminum containing the reducing agent to the slag is 6.0% Can be maximized.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 슬래그에 포함된 상기 철 산화물에 대하여 알루미늄의 mol ratio가 0.8 이상인 상기 환원제를 상기 슬래그에 투입하여, 상기 슬래그에 포함된 상기 철 산화물이 환원되고, 상기 슬래그로부터 철이 회수될 수 있다. 이로 인해, 상기 슬래그로부터 효율적으로 철이 회수될 수 있다. 또한, 탄소를 이용하여 상기 슬래그에 포함된 상기 철 산화물을 환원시키는 것과 비교하여 CO2 가스 등의 배출이 적어, 친환경적인 방법으로 상기 슬래그로부터 철이 회수될 수 있다. 또한, 상술된 바와 같이, 상기 환원제에 포함된 상기 알루미늄의 산화에 의한 열로 인해 온도 보상이 이루어져, 상기 슬래그로부터 효율적으로 철이 회수될 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, the reducing agent having a molar ratio of aluminum of at least 0.8 to the iron oxide contained in the slag is charged into the slag, the iron oxide contained in the slag is reduced, Can be recovered. As a result, iron can be efficiently recovered from the slag. In addition, as compared with the reduction of the iron oxide contained in the slag using carbon, the emission of CO 2 gas and the like is less, and the iron can be recovered from the slag in an environmentally friendly manner. Also, as described above, temperature compensation is performed due to heat due to oxidation of the aluminum contained in the reducing agent, so that iron can be efficiently recovered from the slag.
이하, 상술된 본 발명의 실시 예에 따른 철의 회수 방법을 이용한 실험 예 및 상기 실험 예에 대한 비교 예가 설명된다. Hereinafter, an experimental example using the iron recovery method and a comparative example of the experimental example according to the above-described embodiment of the present invention will be described.
본 발명의 실시 예에 따른 철의 회수 방법을 이용한 실험 예 및 상기 실험 예에 대한 비교 예를 위하여, 아래 <표 1>과 같은 조성을 갖는 전기로 슬래그를 준비하였다. For the experimental example using the iron recovery method according to the embodiment of the present invention and the comparative example of the experimental example, an electric furnace slag having the composition shown in Table 1 below was prepared.
상기 <표 1>에 있는 성분 외에, 상기 전기로 슬래그는, Cr, Ni, Mo, V, Nb, S, 및 Cu 등을 포함하지만, 이들 성분들은 극소량에 해당되어, 상기 <표 1>에서는 생략하였다. The electric furnace slag includes Cr, Ni, Mo, V, Nb, S, Cu and the like in addition to the components shown in Table 1. However, these components are very small, Respectively.
상기 <표 1>과 같은 조성을 갖는 상기 슬래그에 아래의 <표 2>와 같이 상기 슬래그에 포함된 FeO에 대하여 알루미늄의 mol ratio, 및 상기 슬래그의 무게에 대한 알루미늄의 무게 비율이 다른 환원제들을 준비하였다. As shown in <Table 2>, the reducing agent having different molar ratio of aluminum to FeO contained in the slag and a weight ratio of aluminum to the weight of the slag was prepared in the slag having the composition as shown in <Table 1> .
<표 1>을 참조하여 설명된 조성을 갖는 상기 슬래그에 본 발명의 실시 예에 따른 실험 예 1 내지 실험 예 3에 따라, FeO에 대해 알루미늄의 mol ratio가 0.80, 1.00, 및 1.20이고, 상기 슬래그의 무게에 대한 알루미늄의 무게비가 6.0%, 7.5%, 및 9.0%인 환원제들을 각각 투입하였다. 또한, 상기 슬래그에, 비교 예 1 및 비교 예 2에 따라, FeO에 대해 알루미늄의 mol ratio가 0.40 및 0.60 이고, 상기 슬래그의 무게에 대한 알루미늄의 무게비가 3.0% 및 4.5%인 환원제들을 각각 투입하였다. The molar ratio of aluminum to FeO was 0.80, 1.00, and 1.20 according to Experimental Examples 1 to 3 according to an embodiment of the present invention in the slag having the composition described with reference to Table 1, The weight ratio of aluminum to weight was 6.0%, 7.5%, and 9.0%, respectively. Also, according to Comparative Example 1 and Comparative Example 2, reducing agents having a molar ratio of aluminum to FeO of 0.40 and 0.60, and a weight ratio of aluminum to the weight of the slag of 3.0% and 4.5%, respectively, were added to the slag, .
실험 예 1 내지 실험 예 3, 및 비교 예 1 및 비교 예 2는, 산화 마그네슘 도가니를 사용하였으며, Drierite, Mg(ClO4)2, Silica gel, soda lime, 및 약 450도의 Mg turning으로 불순물이 제거된 상태, 고주파 유도로에 의해 1500℃의 온도에서, 불활성 가스(Ar-3%H2) 분위기 조건에서 수행되었다. 또한, 실험 예들 및 비교 예들에 따른 환원제들에 의해 환원된는 철립들의 포집 효과를 향상시키기 위해, 전해철 70g를 미리 투입하였으며, 실험 예들 및 비교 예들에 따른 환원제들은 지름 9~10mm로 제어되었다. In Experimental Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2, a magnesium oxide crucible was used, and impurities were removed by Drierite, Mg (ClO 4 ) 2 , Silica gel, soda lime, (Ar-3% H2) atmosphere at a temperature of 1500 DEG C by a high-frequency induction furnace. Also, in order to improve the collecting effect of the iron particles reduced by the reducing agents according to the experimental examples and the comparative examples, 70 g of the electrolytic iron was previously introduced, and the reducing agents according to the experimental examples and the comparative examples were controlled to have a diameter of 9 to 10 mm.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 철의 회수 방법에 따라 알루미늄을 포함하는 환원제를 슬래그에 투입한 경우 상기 슬래그 내의 FeO의 함량 변화를 측정한 그래프이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 철의 회수 방법에 따라 알루미늄을 포함하는 환원제를 슬래그에 투입한 경우 상기 슬래그 내의 Al2O3의 함량 변화를 측정한 그래프이다. FIG. 1 is a graph showing changes in content of FeO in the slag when a reducing agent containing aluminum is charged into slag according to an iron recovery method according to an embodiment of the present invention. FIG. FIG. 5 is a graph showing changes in the content of Al 2 O 3 in the slag when reducing agent containing aluminum is charged into the slag according to the recovery method of iron. FIG.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상술된 실험 예 1 내지 실험 예 3, 및 비교 예 1 및 비교 예 2에 따른 환원제들을 슬래그에 투입 후, 상기 슬래그 내의 FeO 및 Al2O3의 함량 변화를 시간에 따라 측정하였다.1 and 2, after the reducing agents according to Experimental Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 and Comparative Example 2 described above were put into slag, changes in the contents of FeO and Al 2 O 3 in the slag were measured with time .
실험 예들 및 비교 예들에 따라 알루미늄을 포함하는 환원제들을 슬래그에 투입하는 경우, 5분 내에 상기 슬래그 내의 FeO의 함량이 20 mass %에서 5 mass %로 급격하게 감소되고, 5분이 경과한 경우 FeO의 함량 변화가 실질적으로(substantially) 없는 것을 확인할 수 있다. 또한, 5분 내에 상기 슬래그 내의 Al2O3의 함량이 15 mass %에서 약 25~27 mass %로 급격하게 증가하고 5분이 경과한 경우, Al2O3의 함량 변화가 실질적으로 없는 것을 확인할 수 있다. According to the experimental examples and the comparative examples, when the reducing agents including aluminum were charged into the slag, the content of FeO in the slag decreased sharply from 20 mass% to 5 mass% within 5 minutes, and the content of FeO It can be seen that the change is substantially non-existent. Also, it was confirmed that when the content of Al 2 O 3 in the slag rapidly increased from 15 mass% to about 25 to 27 mass% within 5 minutes, and after 5 minutes, the content of Al 2 O 3 was substantially not changed have.
다시 말하면, 실험 예들 및 비교 예들에 따라 알루미늄을 포함하는 환원제들을 투입하는 경우, FeO에 대한 알루미늄의 mol ratio, 및 상기 슬래그의 무게에 대한 알루미늄의 무게 비율과 무관하게, 5분 내에 FeO의 환원 반응이 실질적으로 완료되는 것을 확인할 수 있다.In other words, according to the experimental examples and the comparative examples, when the reducing agents including aluminum were charged, the reduction ratio of FeO within 5 minutes regardless of the molar ratio of aluminum to FeO and the weight ratio of aluminum to the weight of the slag Is substantially completed.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 철의 회수 방법에 따라 알루미늄을 포함하는 환원제를 슬래그에 투입한 경우 반응 온도를 측정한 그래프이다. FIG. 3 is a graph showing a reaction temperature when a reducing agent containing aluminum is charged into slag according to an iron recovery method according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 상술된 실험 예 1 내지 실험 예 3, 및 비교 예 1 및 비교 예 2에 따라, 알루미늄을 포함하는 환원제들을 슬래그에 투입한 후, 최대 반응 온도를 측정하였다. 최대 반응 온도는 실시간 recorder를 이용하여 미리 보정된 열전대를 이용하여 관찰되었으며, 약 5분 이내에 최대 반응 온도가 측정되었다. Referring to FIG. 3, according to Experimental Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 described above, reducing agents containing aluminum were charged into slag, and the maximum reaction temperature was measured. The maximum reaction temperature was observed using a pre - calibrated thermocouple using a real - time recorder and the maximum reaction temperature was measured within about 5 minutes.
상기 슬래그의 초기 온도 조건인 1500℃와 비교하여, 상기 환원제에 포함된 알루미늄의 산화 반응에 의해, 반응 온도가 최소 6℃에서 최대 51℃ 상승된 것을 확인할 수 있다. 또한, 열역학 프로그램인 FactSageTM6.4를 이용하여 예측한 온도 값과 실제 온도는 차이가 있지만, 상기 환원제에 포함된 알루미늄에 의해 온도 보상이 이루어짐을 확인할 수 있다. It can be confirmed that the oxidation temperature of the aluminum contained in the reducing agent is increased by at least 51 ° C at a minimum temperature of 6 ° C compared to the initial temperature condition of the slag of 1500 ° C. In addition, although temperature difference and actual temperature predicted using FactSage TM 6.4, which is a thermodynamic program, are different, it can be confirmed that temperature compensation is performed by aluminum included in the reducing agent.
또한, 도 3에서 알 수 있듯이, FeO에 대한 상기 환원제에 포함된 알루미늄의 mol ratio가 0.8이고, 상기 슬래그의 무게에 대한 상기 환원제에 포함된 알루미늄의 무게 비율이 6.0%인 경우, 다시 말하면, 실험 예 1에 따른 환원제를 투입한 경우, 온도 보상 효과가 가장 큰 것을 확인할 수 있다. Further, as shown in FIG. 3, when the molar ratio of aluminum contained in the reducing agent to FeO is 0.8 and the weight ratio of aluminum contained in the reducing agent to the weight of the slag is 6.0%, that is, It can be confirmed that the temperature compensation effect is the largest when the reducing agent according to Example 1 is put in.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 철의 회수 방법에 따라 알루미늄을 포함하는 환원제를 슬래그에 투입한 경우 철의 회수율을 측정한 그래프이다. FIG. 4 is a graph illustrating the recovery rate of iron when reducing agent containing aluminum is charged into slag according to an iron recovery method according to an embodiment of the present invention. FIG.
도 4를 참조하면, 상술된 실험 예 1 내지 실험 예 3, 및 비교 예 1 및 비교 예 2에 따라, 알루미늄을 포함하는 환원제를 슬래그에 투입한 후, 철의 회수율을 측정하였다. Referring to FIG. 4, according to Experimental Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2, a reducing agent containing aluminum was charged into slag, and the recovery of iron was measured.
도 4에서 알 수 있듯이, 본 발명의 실시 예에 따른 실험 예 1 내지 실험 예 3에 따라, FeO에 대한 상기 환원제 포함된 알루미늄의 mol ratio가 0.8 이상인 경우, 철의 회수율이, 비교 예 1 및 비교 예 2에 따라 FeO에 대한 상기 환원제에 포함된 알루미늄의 mol ratio가 0.8보다 낮은 경우와 비교하여, 현저하게 높은 것을 확인할 수 있다. As can be seen from FIG. 4, when the molar ratio of aluminum containing the reducing agent to FeO was 0.8 or more according to Experimental Examples 1 to 3 according to an embodiment of the present invention, It can be confirmed that the molar ratio of aluminum contained in the reducing agent to FeO according to Example 2 is significantly higher than that when the molar ratio is lower than 0.8.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 실험 예 1 내지 실험 예 3에 따라, 슬래그의 무게에 대한 상기 환원제 포함된 알루미늄의 무게 비율이 6.0% 이상인 경우, 철의 회수율이 , 비교 예 1 및 비교 예 2에 따라 슬래그의 무게에 대한 상기 환원제에 포함된 알루미늄의 무게 비율이 6.0% 보다 낮은 경우와 비교하여, 현저하게 높은 것을 확인할 수 있다. Further, according to Experimental Examples 1 to 3 according to Examples of the present invention, when the weight ratio of the reducing agent-containing aluminum to the weight of the slag was 6.0% or more, the recovery of iron was comparable to that of Comparative Example 1 and Comparative Example 2 , The weight ratio of aluminum contained in the reducing agent to the weight of the slag is lower than 6.0%.
또한, FeO에 대한 상기 환원제에 포함된 알루미늄의 mol ratio가 0.8보다 큰 경우, 또는 슬래그의 무게에 대한 상기 환원제에 포함된 알루미늄의 무게 비율이 6.0%보다 큰 경우, 철의 회수율이 실질적으로 포화되는 것을 확인할 수 있다. 즉, 실험 예 1에 따라 FeO에 대한 알루미늄의 mol ratio가 0.8이고, 상기 슬래그의 무게에 대한 알루미늄의 무게 비율이 6.0%인 환원제를 이용하여, 슬래그로부터 철을 회수하는 것이, 적은 양의 알루미늄으로 철을 효율적을 회수할 수 있는 방법임을 알 수 있다. Also, when the molar ratio of aluminum contained in the reducing agent to FeO is greater than 0.8, or when the weight ratio of aluminum contained in the reducing agent to the weight of the slag is greater than 6.0%, the recovery of iron is substantially saturated . That is, according to Experimental Example 1, the recovery of iron from the slag using a reducing agent having a molar ratio of aluminum to FeO of 0.8 and a weight ratio of aluminum to the weight of the slag of 6.0% It can be seen that it is a way to recover iron efficiently.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 철의 회수 방법에 따라 알루미늄을 포함하는 환원제를 슬래그에 투입한 경우 슬래그 내 고상의 종류와 액상-고상 분율을 나타내는 것이다.FIG. 5 is a graph showing the kind of solid phase and the liquid-solid fraction of slag in the case where the reducing agent containing aluminum is charged into the slag according to the iron recovery method according to the embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 상술된 실험 예 1 내지 실험 예 3, 및 비교 예 1에 따라, 알루미늄을 포함하는 환원제를 슬래그에 투입한 경우, 상기 슬래그의 고상-액상 분율을 FactSageTM6.4를 통하여 계산되었다. 도 5에서 흰색 배경은 액상(liquid slag phase)를 의미한다. Referring to FIG. 5, when the reducing agent containing aluminum was charged into the slag according to Experimental Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 described above, the solid-liquid fraction of the slag was calculated through FactSage TM 6.4 . In Fig. 5, a white background means a liquid slag phase.
정출된 고상은 Spinel(MgAl2O4)이며, 실험 예들 및 비교 예에 따른 FeO에 대한 환원제 포함된 알루미늄의 mol ratio 변화와 무관하게, 같은 고상이 정출되었음을 확인할 수 있다. 또한, 반응 시간의 경과 하더라도, 고상의 변화가 실질적으로 없는 것을 확인할 수 있다. The solid phase crystallized was Spinel (MgAl 2 O 4 ), and it can be confirmed that the same solid phase was extracted irrespective of the molar ratio change of aluminum containing reducing agent to FeO according to Experimental Examples and Comparative Examples. Further, even after the reaction time has elapsed, it can be confirmed that there is substantially no change in the solid phase.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 철의 회수 방법에 따라 알루미늄을 포함하는 환원제를 슬래그에 투입한 경우 환원된 철 입자의 침강 속도를 계산한 것이다.FIG. 6 is a graph illustrating the sedimentation rate of reduced iron particles when a reducing agent containing aluminum is charged into slag according to an iron recovery method according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 상술된 실험 예 1 내지 실험 예 3, 및 비교 예 1 및 비교 예 2에 따라, 알루미늄을 포함하는 환원제를 슬래그에 투입한 후, 환원된 철 입자의 침강 속도(terminal velocity)를 계산하였다.6, the reducing agent containing aluminum was charged into slag according to Experimental Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2, and then the terminal velocity of the reduced iron particles was measured. Respectively.
환원된 철 입자의 침강 속도(Vt)는 아래의 <수학식 1>과 같이 계산되었다. 아래의 <수학식 1>에서 η는 슬래그의 겉보기 점성, ρfe 및 ρfluid는 각각 철과 슬래그의 밀도, d는 환원된 철 입자의 직경, g는 중력 가속도를 의미한다.The settling velocity (V t ) of the reduced iron particles was calculated by the following Equation (1). In Equation (1), η is the apparent viscosity of the slag, ρ fe and ρ fluid are the density of iron and slag, respectively, d is the diameter of the reduced iron particles, and g is the gravitational acceleration.
상기 <수학식 1>로부터, 환원된 철 입자의 직경이 클수록, 그리고 겉보기 점성이 낮을수록, 환원된 철 입자의 침강 속도가 증가하는 것을 알 수 있다. 다시 말하면, 슬래그로부터 환원된 철 입자의 침강 속도가 클수록, 빠른 시간 내에 환원된 철 입자들이 반응기 하부로 적체되어, 슬래그로부터 회수되는 철의 양이 증가될 수 있다. From Equation (1), it can be seen that the sedimentation rate of the reduced iron particles increases as the diameter of the reduced iron particles increases and the apparent viscosity decreases. In other words, the greater the settling rate of the reduced iron particles from the slag, the faster the amount of reduced iron particles is accumulated in the lower portion of the reactor, and the amount of iron recovered from the slag can be increased.
슬래그에 알루미늄을 포함하는 환원제를 투입한 경우, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 것과 같이, 5분 내에 실질적으로 FeO의 환원 반응이 완료되었다. 5분 내에 환원된 철 입자의 침강 속도는 4.87 x 10-5 m/s로 계산되며, 환원제에 포함된 알루미늄의 함량에 따라 환원된 철 입자가 5분 내에 포집되기 위한 임계 직경은 약 4.3 x 10-5 m이다. 임계 직경 4.3 x 10-5 m 보다 큰 환원된 철 입자는 5분 내에 침강되어 회수될 수 있다. When a reducing agent containing aluminum was added to the slag, substantially the reduction reaction of FeO was completed within 5 minutes as described with reference to Figs. 1 and 2. Precipitation rate of the iron particles, reduction in 5 minutes is 4.87 x 10 -5 is calculated by m / s, the threshold for the diameter of the reduced iron particles according to the content of the aluminum contained in the reducing agent is collected in 5 minutes was about 4.3 x 10 -5 m. Reduced iron particles with a critical diameter greater than 4.3 x 10 -5 m can settle and be recovered within 5 minutes.
또한, FeO에 대한 환원제에 포함된 알루미늄의 mol ratio가 0.8이거나, 슬래그의 무게에 대한 환원제에 포함된 알루미늄의 무게 비율이 0.6인 실험 예 1의 경우, FeO에 대한 환원제에 포함된 알루미늄의 mol ratio가 1.0 또는 1.2이거나, 슬래그의 무게에 대한 환원제에 포함된 알루미늄의 무게 비율이 7.8 또는 9.0인 실험 예 2 및 3의 경우와 비교하여, 침강 속도가 더 빠른 것을 확인할 수 있다.
In the case of Experimental Example 1 in which the molar ratio of aluminum contained in the reducing agent to FeO was 0.8 or the weight ratio of aluminum contained in the reducing agent to the weight of slag was 0.6, the molar ratio of aluminum contained in the reducing agent to FeO Is 1.0 or 1.2 or the weight ratio of aluminum contained in the reducing agent to the weight of the slag is 7.8 or 9.0, the sedimentation rate is faster.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the present invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will also be appreciated that many modifications and variations will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
Claims (7)
상기 슬래그 내에, 상기 철 산화물에 대한 알루미늄의 mol ratio가 0.8 이상인 환원제를 투입하여, 상기 슬래그로부터 철을 회수하는 단계를 포함하는 슬래그로부터 철의 회수 방법.
Preparing a slag comprising iron oxide; And
And adding a reducing agent having a molar ratio of aluminum to the iron oxide of 0.8 or more into the slag to recover iron from the slag.
상기 슬래그의 무게에 대한 상기 환원제에 포함된 상기 알루미늄의 무게 비율은, 6.0% 이상인 것을 포함하는 슬래그로부터 철이 회수 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the weight ratio of the aluminum contained in the reducing agent to the weight of the slag is 6.0% or more.
상기 철 산화물에 대한 상기 환원제에 포함된 상기 알루미늄의 mol ratio가 0.8 보다 큰 경우, 철의 회수량이 포화(saturation)되는 것을 포함하는 슬래그로부 철의 회수 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the molar ratio of aluminum contained in the reducing agent to the iron oxide is greater than 0.8, the recovery of iron is saturating.
상기 슬래그의 무게에 대한 상기 환원제에 포함된 상기 알루미늄의 무게 비율이 6.0% 보다 큰 경우, 철의 회수량이 포화되는 것을 포함하는 슬래그로부터 철의 회수 방법.
The method according to claim 1,
And recovering iron from the slag when the weight ratio of the aluminum contained in the reducing agent to the weight of the slag is greater than 6.0%.
상기 환원제는 알루미늄 합금을 포함하는 슬래그로부터 철의 회수 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the reducing agent is an aluminum alloy.
상기 환원제는 지름 9~10mm인 입자 형태인 것을 포함하는 슬래그로부터 철의 회수 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the reducing agent is in the form of particles having a diameter of 9 to 10 mm.
상기 철을 환원하는 단계는, 불활성 가스 분위기에서 수행되는 것을 포함하는 슬래그로부터 철의 회수 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the reducing iron is carried out in an inert gas atmosphere.
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