• 보존과학회지
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• 제35권4호
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• pp.373-383
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• 2019

We characterized the smelting process and smelting furnace through scanning electron microscopy-energy dispersive spectroscopy, wavelength dispersive X-ray fluorescence, X-ray diffraction, and raman micro-spectroscopy with 13 relics including slags and furnace walls excavated from square-shaped building sites and pits of the Three Kingdoms site at the Ungyo site section I. Our results revealed that the principal components were FeO and SiO₂; and CuO, PbO, and ZnO were contained in small quantities. Furthermore, fayalite, magnetite, augite, copper, and cuprite were found. High contents of FeO or SiO₂ components seem to have been added to form fayalite to remove gangue in the smelting process. The relatively low content of S detected in the copper prills suggests that roasting was performed well. Cristobalite and mullite, which are minerals that indicate high-temperature found in the furnace wall, show that the smelting temperature was higher than 1,250℃. The findings of this study show a high possibility that the Wanju Ungyo site is smelting remains of copper ores, which are nonferrous metals, rather than iron. Various smelting byproducts excavated in this area in the future will help us better understand the copper smelting process that may have been performed since ancient times.

• Journal of Magnetics
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• 제21권2호
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• pp.204-208
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• 2016

This paper demonstrates the key parameter detection for smelting of submerged arc furnace (SAF) based on magnetic field radiation. A magnetic field radiation model for the inner structure of SAF is established based on relative theory of electromagnetic field. A simple equipment of 3D magnetic field detection system is developed by theoretical derivation and simulation. The experiments are carried out under the environment of industrial field and AC magnetic field generated by electrode currents and molten currents in the furnace is reflected outside of the furnace. The experimental results show that the key parameters of smelting including the position of electrode tip, the length of electric arc, and the liquid level of molten bath can be achieved. The computed tomography for SAF can be realized by the detection for smelting.

• 보존과학회지
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• 제34권4호
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• pp.273-281
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• 2018

$Ji{\check{u}}di{\grave{a}}n$ iron production site in China is a relic smelting site, which in the past produced pig iron. In this study, scientific analysis of the smelting furnace and collected slag was conducted to reveal some aspects of the ancient Chinese smelting technique. A 3D model of the smelting furnace showed a narrow lower part and an upper section which increased in diameter upwards. Although the smelting furnace relic does not include the upper part and its complete shape cannot be predicted, the remaining part suggests that the furnace had a larger diameter in the central part compared to the upper and lower parts. Most of the collected slag was completely vitrified. Long prismatic fayalite was observed in the matrix of some samples. The iron particles contained phosphorus, which could not be discharged during smelting work. In addition, as the $CaO/SiO_2$ ratio was 0.42 or lower in the results of the content analysis, no CaO slag former had been added. However, the ratio of $CaO/SiO_2$ to $Al_2O_3/SiO_2$ did not have a constant trend. This needs to be investigated in a further study.

• Journal of Magnetics
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• 제21권3호
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• pp.322-329
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• 2016

In this paper, we propose an array sensing detection method for smelting of submerged arc furnaces (SAF) based on electromagnetic radiation. AC magnetic field generated by electrode currents and molten currents in the furnace is reflected outside of the furnace. According to the spatial distribution of electromagnetic field a radiation model of SAF is built. We design a 3D magnetic field sensing array system in order to collect the magnetic field information. Through the collected information, the current distribution characteristics of SAF are described and the key parameters of smelting are obtained. Theoretical simulation and field test show that the curves acquired by the sensing array can accurately reflect the information of the relative displacement when the relative displacement between the array and electrode is 10 cm. Compared with the detection method of 3D single point, the proposed array sensing method of magnetic field obtains better results in terms of real-time and accuracy, and has good practical value for industrial measurement.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2001년도 The 6th International Symposium of East Asian Resources Recycling Technology
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• pp.375-380
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• 2001

MF is a half shaft blast furnace which has been developed at Mitsui Miike Smelter in the 1960’s to treat vertical retort residue. The MF has also been tested for treatment of various recycling materials and wastes. Now various secondaries and wastes (EAF dust, zinc leaching residue, Cu sludge, etc ) are mainly treated. Powder materials are briquetted with reductant before being fed to the furnace. Products are crude zinc oxide, matte, non-hazardous slag and steam. Zinc and lead are recovered in oxide dust, and copper and silver are recovered in matte. The MF can be widely applied to many kinds of materials which contain such non-ferrous metal-valuables. In addition, the improvement in operation and technology has effectively made the unit capacity much larger. The MF now has many advantages for these treatment processes.

• 한국자원리싸이클링학회:학술대회논문집
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• 한국자원리싸이클링학회 2004년도 춘계임시총회 및 제23회 학술대회
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• pp.53-58
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• 2004

동제련 공정중 고품질의 전기동을 효율적으로 생산하기 위해서는 Anode중에 적정량의 비소(As)가 필요하다. 그러나 Cu가 약30% 함유되어 있는 동정광에 함유된 비소는 Smelting Furnace 용련과정에서 비소 특성상 약 70%가 Offgas로 휘발되어 황산공장으로 유입 처리되고, 나머지 30%만 아노드(Anode)로 유입되므로 별도로 전련공정에서 발생된 Cu-Cement(비소 함유)를 정제로에 Recycle 하고 있으며, 부족시 추가로 비소 Source를 구입하여 정제로에 투입하고 있다. 이를 효과적으로 해결하기 위하여 현재 위탁처리를 하고있는 As가 함유된 폐수처리 2차 중화시 발생된 2차 Cake 60W.T/D중 30W.T/D를 기존 Converter Slag 건조용 Rotary Dryer를 이용하여 Converter Furnace에 Recycle 함으로써 전련 Anode에 필요한 비소를 공급하고, 또한 2차 Cake에 혼입되어 있는 CaO 활용으로 부재료 절감, 유가금속(Cu등) 회수등 및 2차 Cake 위탁처리비용을 절감하며, Cu-Cement는 Smelting Furnace에 투입하여 정제로 투입시 발생되는 문제점들을 동시에 해결코자 한다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제57권2호
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• pp.6-25
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• 2024

본 연구에서는 8차례 진행된 국립중원문화유산연구소의 제련실험에 대한 결과 보고서를 중점적으로 검토하여 조업의 목표와 결과를 종합하고, 실험 내용의 변경 사항과 이에 따른 실험 결과물의 변화를 확인하였다. 먼저 조업 목표에 따른 원료:연료의 비율, 첨가제 유무 등 조업과 관련된 변화를 검토해 보았다. 이와 더불어 원료와 형성물, 부산물에 대한 금속학적 분석결과를 정리하여 유적에서 출토된 자료와 비교하여 검토를 진행하였다. 8차까지의 제련실험은 조업방식에 철광석 배소, 첨가제 투입, 원료:연료의 비율 등에 대하여 변화를 주었다. 그 결과들을 재검토한 결과, 탄소 함량이 낮은 순철이 금속학적 분석결과 확인되기 시작하였다. 이를 통해 생산목적에 따라 원료와 연료의 장입 비율이 중요한 역할을 한다는 점을 확인할 수 있었다. 또한 생산품 다수가 회주철인 점은 선철이 노 내에 장시간 방치되어 내부 조직이 변화된 것으로 파악하였으며, 탄소 함량이 공정반응이 일어나는 4.3%에 도달하지 못하였음에도 불구하고 용융상태를 거친 철괴인 점은 조업온도가 지나치게 높았던 것으로 파악된다. 앞서 검토한 결과들과 기타 제철복원실험에서 사용된 실험로의 구조와 형태를 참고하여 최종적으로 노 상부구조를 비롯한 고대 철 제련로 구조 복원을 시도해 보았다. 발굴조사된 철 제련로의 잔존상태와 송풍관의 성격 등을 종합적으로 참고하여 고대 철제련로 형태를 노벽 두께, 노의 높이, 송풍구 높이, 송풍관 규격, 노 내벽 형태 및 상단 형태의 6가지 항목으로 세분하여 복원안을 제시하였다. 구체적인 복원방법으로 우선 노의 높이를 낮추고, 상단의 형태를 하단 대비 1/3 크기로 축소하거나 직선형으로 조정하는 방안이 필요하다. 송풍시설은 충주 칠금동 유적 사례를 참고하여 노 바닥에서 70cm 위에 설치하거나, 1차 실험과 같이 20m 위에 설치하는 방식을 고려해야 한다. 또한 적정 조업온도를 유지하기 위해 송풍량 조절이 필요하다. 마찬가지로 충주 칠금동 유적 사례를 참고하여 송풍관 지름을 30m 내외로 제작하거나, 1차 실험 결과를 참고하여 지름 14m 내외로 제작하는 방안을 고려해야 한다. 이를 기반으로 제철복원실험을 통해 검증함으로써 고대 제철기술의 복원 방향을 제시하고자 한다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제48권4호
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• pp.138-153
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• 2015

한국 고대 제철기술의 규명을 위한 연구의 일환으로 백제 4세기대 유적인 진천 석장리 B-23호 원형 제철로를 모델로 제철로를 복원하고 전통 방법에 의한 고대 철생산 실험을 실시하였다. 2014년도부터 예비실험을 포함하여 수차례의 실험을 실시하였으며 본 고에서는 1차 및 2차 실험 결과에 대해 검토하고자 한다. 원료와 연료는 각각 철광석(자철석)과 목탄(참나무숯)을 사용하였으며 송풍은 4인용 발풀무를 사용하였다. 제련 생성물은 대부분 노하부에 철괴, 슬래그, 목탄이 뒤섞인 상태로 되어 있었는데 배재부와 송풍관을 기준으로 절단하여 위치별 철괴의 양을 측정한 결과 주로 송풍관측에 상대적으로 많은 양의 철이 형성되었다. 철괴는 생성 위치에 따라 다른 형태의 미세조직과 함탄량을 갖는 것으로 나타났는데 전체적으로는 바닥부에 형성된 철의 함탄량이 상부에 형성된 철에 비해 높은 것으로 나타났다. 동일한 조업에서도 직접 단야 조업에 활용할 수 있는 철소재와 함탄량이 높아 탈탄 처리하거나 주조에 사용할 수 있는 상태의 다양한 철이 생성된 것을 확인하였다. 2차 실험 유출 슬래그를 제외하면 대부분 철함량이 낮은 유리질 슬래그가 형성된 것으로 보아 철과의 분리가 잘 된 것으로 여겨진다. 고고학적 자료를 기본으로 하여 고대 제철로를 복원하고 전통 방법에 의한 조업을 실시함으로써 고대의 철생산 공정에 대한 연구 자료를 확보할 수 있었으며 이를 바탕으로 향후 지속적인 실험을 실시하여 백제 제철기술을 규명할 수 있을 것으로 여겨진다.

• 자원리싸이클링
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• 제12권2호
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• pp.21-27
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• 2003

LD제강슬래그에 함유된 바나디움 회수를 위한 기초실험 결과로써 용융환원시 염기도 최적 염기도 및 환원효율의 증가를 위하여 $SiO_2$, MgO, $Al_2$$O_3$을 첨가하였다. 이에 따라 염기도 1, 2에서 $Al_2$$O_3$의 첨가에 따라 바나디움의 환원율이 증가함이 확인되었다.

• Archives of Metallurgy and Materials
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• 제65권1호
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• pp.349-355
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• 2020

Copper slag differs by chemical composition and structure, depending on the type of processing. Copper slag typically contains about 1 wt.% copper and 40 wt.% iron depending upon the initial ore quality and type of furnace used. The aim is to produce a typical foundry pig iron with the chemical composition of C > 3.40 wt.%, Si 1.40 to 1.80 wt.%, Mn 0.30 to 0.90 wt.%, P < 0.03 wt.% and S < 0.03 wt.% from copper slag. But foundry pig iron manufactured from copper slag contains a high sulphur content. Therefore, this study examines how to conduct desulphurization. Desulphurization roasting and reduction smelting with desulphurization additives used to remove sulphur from the copper slag. The results showed that desulphurization effect of desulphurization roasting is poor but when combined with reduction smelting with CaO addition is possible to manufacture low sulphur pig iron from copper smelting slag.