동정광으로 동을 제련하는 동제련소에서는 대략 35-45%정도 철을 함유한 폐동슬래그가 다량 배출되어 대부분 폐기처분되고 있다. 따라서 폐동슬래그로부터 철을 회수하여 철을 자원화하는 것은 자원의 효율적인 활용측면과 환경문제를 감소하는 측면에서 관심이 크게 증대되고 있다. 본 연구에서는 동제련소에서 발생되는 다량의 철 성분이 포함된 폐동슬래그로부터 철의 품위향상을 위한 physico-chemical 분리 공정이 개발되었다. 개발된 공정은 먼저 폐동슬래그를 1 mm이하로 파쇄하는 공정(1차 파쇄공정)과, 이어서 $1225^{\circ}C$에서 90분 동안 탄소 환원하는 공정(탄소 환원공정), 그리고 환원된 슬래그로부터 $104{\mu}m$ 이하로 2차 파 분쇄하는 공정(2차 파쇄공정)과, 이어서 철 농축물을 분리 회수하는 습식자력선별 공정(습식 자력선별공정)으로 구성된다. 개발된 공정을 이용하여 환원된 폐동슬래그를 0.2 T의 자력세기에서 습식자력선별 함으로써 철 품위가 66 wt.%인 철 농축물을 얻었고, 같은 조건에서 철 회수율은 72%이었다. 따라서 분리 회수된 철 농축물은 철 원료로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.
동정광으로 동을 제련하는 동제련소에서는 대략 35-45%정도 철을 함유한 폐동슬래그가 다량 배출되어 대부분 폐기처분되고 있다. 따라서 폐동슬래그로부터 철을 회수하여 철을 자원화하는 것은 자원의 효율적인 활용측면과 환경문제를 감소하는 측면에서 관심이 크게 증대되고 있다. 본 연구에서는 동제련소에서 발생되는 다량의 철 성분이 포함된 폐동슬래그로부터 철의 품위향상을 위한 physico-chemical 분리 공정이 개발되었다. 개발된 공정은 먼저 폐동슬래그를 1 mm이하로 파쇄하는 공정(1차 파쇄공정)과, 이어서 $1225^{\circ}C$에서 90분 동안 탄소 환원하는 공정(탄소 환원공정), 그리고 환원된 슬래그로부터 $104{\mu}m$ 이하로 2차 파 분쇄하는 공정(2차 파쇄공정)과, 이어서 철 농축물을 분리 회수하는 습식자력선별 공정(습식 자력선별공정)으로 구성된다. 개발된 공정을 이용하여 환원된 폐동슬래그를 0.2 T의 자력세기에서 습식자력선별 함으로써 철 품위가 66 wt.%인 철 농축물을 얻었고, 같은 조건에서 철 회수율은 72%이었다. 따라서 분리 회수된 철 농축물은 철 원료로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.
A large amount of waste copper slag containing about 35 ~ 45% iron has been generated and discarded every year from pyrometallurgical processes for producing copper from copper concentrate. Thus, recovery of iron from the waste copper slag is of great interest for comprehensive use of mineral resour...
A large amount of waste copper slag containing about 35 ~ 45% iron has been generated and discarded every year from pyrometallurgical processes for producing copper from copper concentrate. Thus, recovery of iron from the waste copper slag is of great interest for comprehensive use of mineral resource and reduction of environment problems. In this study, a physico-chemical separation process for upgrading iron from the waste copper slag discharged as an industrial waste has been developed. The process first crushes the waste copper slag below 1 mm (first crushing step), followed by carbon reduction at $1225^{\circ}C$ for 90 min (carbon reduction step). And then, resulting material is again crushed to $-104{\mu}m$ (second crushing step), followed by wet magnetic separation (wet magnetic separation step). Using the developed process, a magnetic product containing more than 66 wt.% iron was obtained from the magnetic separation under a magnetic field strength of 0.2 T for the waste copper slag treated by the reduction reaction. At the same conditions, the percentage recovery of iron was over 72%. The iron rich magnetic product obtained should be used as a iron resource for making pig iron.
A large amount of waste copper slag containing about 35 ~ 45% iron has been generated and discarded every year from pyrometallurgical processes for producing copper from copper concentrate. Thus, recovery of iron from the waste copper slag is of great interest for comprehensive use of mineral resource and reduction of environment problems. In this study, a physico-chemical separation process for upgrading iron from the waste copper slag discharged as an industrial waste has been developed. The process first crushes the waste copper slag below 1 mm (first crushing step), followed by carbon reduction at $1225^{\circ}C$ for 90 min (carbon reduction step). And then, resulting material is again crushed to $-104{\mu}m$ (second crushing step), followed by wet magnetic separation (wet magnetic separation step). Using the developed process, a magnetic product containing more than 66 wt.% iron was obtained from the magnetic separation under a magnetic field strength of 0.2 T for the waste copper slag treated by the reduction reaction. At the same conditions, the percentage recovery of iron was over 72%. The iron rich magnetic product obtained should be used as a iron resource for making pig iron.
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문제 정의
그러므로 본 연구에서는 동제련소에서 발생되는 다량의 철 성분이 포함된 폐동슬래그로부터 철의 품위향상을 위한 새로운 Physico-chemical 분리 공정이 개발되었다. 본 연구에서 개발된 physico-chemical 공정에 의한 함철 제련부산물인 폐동슬래그로부터 철의 농축·분리 회수를 위해 개발된 공정도가 Fig.
본 연구의 목적은 Fig. 1의 physico-chemical 공정을 활용하여 폐동슬래그로부터 철을 농축·분리 회수하는데 폐동슬래그의 고체탄소환원반응에서 환원제로 사용된 탄소의 종류와 첨가량에 의한 영향이 조사되었다.
제안 방법
여기서 환원제인 코크스와 공업탄을 폐동슬래그 대비 20 wt.%(전체 장입 시료량: 300 g)로 고정하여 각각 혼합하고, 알루미나 도가니에 장입하여 Port로에서 탄소환원처리 후, 환원된 슬래그는 습식자력선별을 수행하였다. Table 2는 습식자력선별에 의해 얻어진 각 산물에 대한 산출율, 철의 품위 및 회수율을 각각 나타낸 것이다.
따라서 Fig. 1의 physico-chemical 공정을 활용하여 폐동슬래그로부터 철을 농축·분리 회수하는데 폐동슬래그의 고체탄소환원반응에서는 환원제로 상대적으로 가격이 저렴한 공업탄을 선택하여 첨가량에 따른 영향을 조사하였다.
사용된 밀은 내경이 170 mm, 길이 360 mm이며, Rod를 30 vol% 장입하였다. 또한 자력선별실험은 Drum type의 자력 선별기를 이용하여 자력세기 0.2 T 조건에서 습식자력선별을 수행하였다. 이때, 0.
, JY-38 plus)로 분석하였다. 또한 환원반응 전, 후의 시료에 대하여 X선 회절(X-ray Diffraction Analysis) 및 주사전자현미경(SEM-EDX, Scanning Electron Microscopy - Energy Dispersion Spectroscopy) 분석을 수행하였다.
본 연구에서는 앞 절에서 설명한 바와 같이 Fig. 1의 physico-chemical 공정을 활용하여 폐동슬래그로부터 철을 농축·분리 회수하는데 폐동슬래그의 고체탄소 환원반응에서 환원제로 사용된 탄소의 종류와 첨가량의 영향을 알아보기 위하여 먼저 폐동슬래그와 환원제인 고체탄소를 1 mm이하로 파쇄하여 V-mixer를 이용하여 일정 비율로 혼합한 후, 알루미나 도가니에 장입하여 port로에서 폐동슬래그의 고체탄소환원반응 실험이 수행되었다.
본 장에서는 Fig. 1의 physico-chemical 공정을 활용하여 폐동슬래그로부터 철을 농축·분리 회수 하는데 폐동슬래그의 고체탄소환원반응에서 공업탄 첨가량에 따른 영향이 조사되었다.
최종적으로 습식자력선별공정으로부터 분리된 자성산물과 비자성산물에 대하여 특성분석이 수행되었다. 탄소환원반응과 습식자력석별 전, 후 시료의 Fe, Si는 습식법으로 그 밖의 금속 성분은 유도결합플라즈마방출분석기(Inductively coupled plasma Spectrometer, Jobin-Yvon Equipment Co., JY-38 plus)로 분석하였다. 또한 환원반응 전, 후의 시료에 대하여 X선 회절(X-ray Diffraction Analysis) 및 주사전자현미경(SEM-EDX, Scanning Electron Microscopy - Energy Dispersion Spectroscopy) 분석을 수행하였다.
대상 데이터
본 연구에서 사용한 비철제련슬래그는 국내의 동제련소에서 배출되는 지름이 3 mm 이하인 폐동슬래그였다. Table 1은 본 연구에서 사용한 국내에서 배출되는 폐동 슬래그의 성분 분석표이다.
%, 회전수 80 rpm, 그리고 분쇄시간은 10분으로 설정하였다. 사용된 밀은 내경이 170 mm, 길이 360 mm이며, Rod를 30 vol% 장입하였다. 또한 자력선별실험은 Drum type의 자력 선별기를 이용하여 자력세기 0.
성능/효과
그러나 공업탄 첨가량이 20 wt.% 미만에서 자성산물로의 Fe 회수율이 70% 미만으로 다소 낮은 것으로 확인되었다. 또한, 공업탄 첨가량이 25 wt.
4에서 나타난 바와 같이 본 연구에서 고려된 공업탄 첨가량에 상관없이 자상선물 중 Fe 품위는 63 wt.% 이상으로 현재 철을 제련하기 위한 고로에서 사용되고 있는 철정광 품위와 비교하여 매우 양호한 것으로 확인되었다. 그러나 공업탄 첨가량이 20 wt.
따라서 분리된 자성산물의 철의 품위와 회수율 및 잔류탄소량을 고려하여 환원제인 공업탄 첨가량은 20 wt.%가 적절한 것으로 확인되었다.
1) 현재 국내의 동제련소에서는 대략 150만 톤의 폐동슬래그가 매년 배출되는 것으로 알려지고 있다.2-3) 배출되는 폐동슬래그는 SiO2, Al2O3, CaO등과 같은 세라믹 성분들뿐만 아니라 철강 원료로 활용될 수 있는 철이 대략 35 ~ 45% 정도로 많은 량이 함유되어 있다.
1의 physico-chemical 공정을 활용하여 폐동슬래그로부터 철을 농축·분리 회수하여 얻어진 철 농축물에 대한 화학조성표가 Table 4에 제시되었다. Table 4에서 확인할 수 있듯이 본 연구에서 얻어진 철 농축물은 매우 양호한 철 품위를 갖는 것으로 확인되었다. 특히, 아연, 구리, 납 등의 철강 재료에 해로운 비철금속 함유율 합계가 0.
1의 physico-chemical 공정을 활용하여 폐동슬래그로부터 철을 농축·분리 회수하는데 폐동슬래그의 고체탄소 환원반응에서 환원제로 사용된 탄소의 종류와 첨가량의 영향을 알아보기 위하여 먼저 폐동슬래그와 환원제인 고체탄소를 1 mm이하로 파쇄하여 V-mixer를 이용하여 일정 비율로 혼합한 후, 알루미나 도가니에 장입하여 port로에서 폐동슬래그의 고체탄소환원반응 실험이 수행되었다. 여기서, 예비실험을 통하여 환원온도는 1225℃, 환원시간은 환원온도가 도달된 후, 90분간 유지가 효과적인 것으로 확인되어 선택되었다. 또한, 환원제로 사용된 탄소는 탄소 품위가 89%인 코크스(coke)와 85%인 공업탄(coal) 두 종류이었다.
후속연구
5 wt.% 미만 함유하여 향후 제철용 원료로 사용 가능할 것으로 기대된다.
5 wt.% 미만으로 제철용 원료로 사용 가능할 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
배출되는 폐동슬래그는 국내에서 어떻게 활용되는가?
2-3) 배출되는 폐동슬래그는 SiO2, Al2O3, CaO등과 같은 세라믹 성분들뿐만 아니라 철강 원료로 활용될 수 있는 철이 대략 35 ~ 45% 정도로 많은 량이 함유되어 있다.4) 그렇지만 현재 국내에서 배출되는 폐동슬래그는 주로 로반제나 시멘트 및 벽돌 첨가제 등으로 단순 재활용되거나 매립에 의하여 처리되고 있는 실정이다. 따라서 자원의 효율적인 활용 측면과 매립지의 효율적인 관리가 안 될 경우 발생될 2차 오염을 억제하는 측면에서 폐동슬래그로부터 철을 자원화하는 것은 매우 중요한 의미를 갖는다.
건식공정을 사용하는 동제련소에서 생산되는 폐동슬래그의 양은?
일반적으로 건식공정을 이용하여 동정광을 원료로 동을 생산하는 동제련소에서는 1톤의 동을 생산하기 위해서 대략 2톤의 폐동슬래그를 배출한다.1) 현재 국내의 동제련소에서는 대략 150만 톤의 폐동슬래그가 매년 배출되는 것으로 알려지고 있다.
국내의 동제련소에서 매년 배출되는 폐동슬래그의 양은?
일반적으로 건식공정을 이용하여 동정광을 원료로 동을 생산하는 동제련소에서는 1톤의 동을 생산하기 위해서 대략 2톤의 폐동슬래그를 배출한다.1) 현재 국내의 동제련소에서는 대략 150만 톤의 폐동슬래그가 매년 배출되는 것으로 알려지고 있다.2-3) 배출되는 폐동슬래그는 SiO2, Al2O3, CaO등과 같은 세라믹 성분들뿐만 아니라 철강 원료로 활용될 수 있는 철이 대략 35 ~ 45% 정도로 많은 량이 함유되어 있다.
참고문헌 (14)
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