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KR101403185B1 - 니켈 제련 부산물 재활용 방법 - Google Patents

니켈 제련 부산물 재활용 방법 Download PDF

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KR101403185B1
KR101403185B1 KR1020120151483A KR20120151483A KR101403185B1 KR 101403185 B1 KR101403185 B1 KR 101403185B1 KR 1020120151483 A KR1020120151483 A KR 1020120151483A KR 20120151483 A KR20120151483 A KR 20120151483A KR 101403185 B1 KR101403185 B1 KR 101403185B1
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KR
South Korea
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nickel
leaching
reducing
iron
precipitation
Prior art date
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KR1020120151483A
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Inventor
이재영
이권열
안진수
Original Assignee
재단법인 포항산업과학연구원
주식회사 포스코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to KR1020120151483A priority Critical patent/KR101403185B1/ko
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Abstract

본 발명은 니켈 광석의 습식제련 공정에 의해 배출되는 석출 여액으로부터 부산물을 회수하는 방법에 관한 것으로서, Ni 및 Fe을 함유하는 니켈 광석을 수소함유 가스로 환원하여 침출용 환원광을 얻는 환원 단계; 상기 환원광을 염산으로 용해하여 Ni 및 Fe 이온을 침출시켜 침출액을 얻는 침출 단계; 상기 침출액에 알칼리제를 첨가하여 pH를 조절한 후, 고형분을 제거하는 pH 조절 단계; 상기 침출액에 Ni 및 Fe을 함유하는 니켈 광석을 수소함유 가스로 환원하여 얻어진 석출용 환원광을 투입하여 침출액 내의 니켈 이온과 석출용 환원광 내의 철 이온의 치환 반응에 의해 Ni이 석출된 페로니켈의 석출물 및 염화철을 포함하는 석출액을 얻는 석출 단계; 상기 석출액으로부터 석출물을 회수하는 석출물 회수 단계; 상기 석출액을 배소 온도를 갖는 배소로에 분무 배소하여 염화철을 산화철 및 염소로 열분해하는 열분해 단계; 및 상기 산화철을 회수하고, 염소를 함유하는 배가스를 배출하는 산화철 회수 단계를 포함한다.
본 발명에 의해 고품위의 철광석 및 염산을 회수할 수 있어 경제적이며, 회수된 부산물을 공정 중에 재활용할 수 있다.

Description

니켈 제련 부산물 재활용 방법{Recycling Method of byproduct from nickel extraction}
본 발명은 수소 환원 침출 석출 공정을 가지는 니켈 제련 공정의 석출 공정에서 발생하는 염화철을 석탄을 열원으로 열분해하여 스프레이 로스팅(spray roasting)하여 철광석과 산을 재활용하는 방법에 관한 것으로 철광석과 산이 품질 기준에 맞도록 하는 기술에 관한 것이다.
니켈을 함유하는 광석은 리모나이트(limonite), 사프로라이트(saprolite)와 같은 광석이 있으며, 이들 광석은 부동태적 특성을 지니므로 산에 대한 저항성이 커서 산 용해 반응이 느리다. 따라서 효과적으로 니켈을 침출하기 위한 방법으로, 고온 고압하의 오토클레이브(autoclave)에서 산 용해하여 니켈을 회수하는 방법들이 제시되어 있으며, 이를 'HPAL(High Pressure Acid Leaching)법'이라 부른다.
니켈 침출 반응을 상온에서 행하는 경우에는, 수 개월 이상 침출을 행하여도 니켈 회수율이 85%정도를 넘지 않으나, HPAL법을 사용하면 2시간 이내에 90% 이상의 니켈 침출이 가능하여 산화광 니켈 습식 제련의 대표적인 방법이라 할 수 있다.
이와 같은 HPAL 법에 의한 니켈 회수에 대한 기술로는, 한국공개특허공보 제2007-7020915호, 일본공개특허공보 제2010-031341호 등을 들 수 있다. 그러나 HPAL법은 오토클레이브의 고온 고압 하에서 수행하여야 하며, 산성이 강하여 타이타늄 재질만 주로 사용이 가능한 것으로 알려져 있으며, 이에 따라 설비비가 매우 높고 유지 보수비가 많이 든다는 단점이 있다. 또한, 니켈 농축에 고가의 침전제인 가성소다를 사용하거나 환경 유해성 침전제(H2S)를 사용하여야 하므로, 이를 처리하기 위한 설비 비용 등이 높아진다는 문제점이 있다.
한편, 본 발명자들은 한국공개특허공보 제2009-0031321호에서 니켈 함유 원료를 수소 환원한 후 산 침출하여 니켈을 회수하는 방법을 제시하였다. 상기 특허문헌의 기술은, 석유화학 탈황 폐 촉매에서 V, Mo를 회수하고 남은 잔사를 산으로 처리하여 잔사 중의 알칼리 원소를 제거하는 단계; 상기 알칼리 원소가 제거된 잔사를 건조한 후 환원성 분위기에서 600-1300℃의 온도범위에서 열처리하여 잔사 내에 산화물 형태로 존재하는 Ni과 Fe를 금속으로 환원 처리하는 단계; 상기 단계에서 얻어진 환원 산물을 산으로 침출하여 철과 니켈을 선택적으로 용해하는 단계; 상기 용액을 여과하여 침출된 니켈과 철 이온 함유 용액을 얻는 단계;　상기 Ni과 Fe 이온 함유 용액을 알칼리로 중화하여 Fe,Ni 수산화물로 만드는 단계; 상기 단계에서 얻어진 산물을 여과 후 건조하여 Fe 및 Ni 함유 원료를 얻는 단계를 포함하는 석유화학 탈황 폐촉매 재활용 잔사로부터의 철 니켈 함유 원료의 제조방법을 개시하고 있다.
그러나 종래에는 이와 같은 니켈 제련 공정 중에 발생되는 폐기물은 다량 배출되어 이에 의해 폐기물 처리에 별도의 비용이 소요되고 있다.
종래 니켈 광석으로부터 니켈을 농축 회수하는 습식 니켈제련 공정에 대하여는, 니켈 광석을 환원하여 산으로 용해하여 니켈을 침출하여 침출액을 얻고, 상기 침출액으로부터 고액 분리하여 잔사 슬러지를 여과 제거한 후 철을 제거함으로써 페로니켈을 얻는 방법이 개시되어 있다. 이와 같은 기술은 대한민국 특허공개 제2012-0065874호에 기재되어 있다.
상기와 같은 니켈 습식 제련 공정 중에는 철 이온을 다량 함유하는 용액이 발생되는데, 상기 석출단계 후에 페로니켈 금속을 제거한 후 남는 철 이온 함유 용액을 처리함으로써 마그네타이트의 철광석을 생성할 수 있으며, 그 여액을 사용하여 니켈 습식 공정 중에 사용되는 원료 또는 기타 산업 부산물을 생성할 수 있다.
본 발명은 니켈 제련 공정 중에 발생하는 염화철 용액에서 산화철과 산으로 사용되는 물질로 재생하여 방업으로 스프레이 로스팅하는 재활용함으로써 폐기물 발생을 최소화하는 방법을 제공하고자 한다. 그러나 스프레이 로스팅 방법은 통상 열원으로 가스를 사용하므로 니켈 제련 부산물을 다량 처리함에 있어서 증발 비용이 과다하게 나오는 단점이 있었다.
본 발명에 따르면, Ni 및 Fe을 함유하는 니켈 광석을 수소함유 가스로 환원하여 침출용 환원광을 얻는 환원 단계; 상기 환원광을 염산으로 용해하여 Ni 및 Fe 이온을 침출시켜 침출액을 얻는 침출 단계; 상기 침출액에 알칼리제를 첨가하여 pH를 조절한 후, 고형분을 제거하는 pH 조절 단계; 상기 침출액에 Ni 및 Fe을 함유하는 니켈 광석을 수소함유 가스로 환원하여 얻어진 석출용 환원광을 투입하여 침출액 내의 니켈 이온과 석출용 환원광 내의 철 이온의 치환 반응에 의해 Ni이 석출된 페로니켈의 석출물 및 염화철을 포함하는 석출액을 얻는 석출 단계; 상기 석출액으로부터 석출물을 회수하고 석출 여액을 얻는 석출물 회수 단계; 상기 석출 여액을 배소 온도를 갖는 배소로에서 분무 배소하여 염화철을 산화철 및 염소로 열분해하는 열분해 단계; 및 상기 산화철을 회수하고, 염소를 함유하는 배가스를 배출하는 산화철 회수 단계를 포함하여 니켈 습식제련 공정 부산물을 회수할 수 있다.
이때, 상기 침출 단계 후에 상기 침출액에 잔류하는 고상의 잔사를 제거하는 침출 잔사 제거 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 알칼리제는 침출액의 pH를 1.5 내지 3.5로 조절하는 양으로 첨가되는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 알칼리제는 Mg, Fe, Mn 및 Ni로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 금속의 수산화물을 사용할 수 있으며, 이들 수산화물은 단독으로 또는 2 이상의 혼합물로 사용될 수 있다.
또한, 상기 배소온도는 600℃ 이상인 것이 바람직하다.
한편, 상기 배소로를 상기 배소온도로 가열하는 열원으로는 석탄을 사용할 수 있으며, 상기 석탄은 황이 1중량% 이하로 포함되고, 석탄 내 잔사(ash)가 10중량% 미만인 석탄을 사용하는 것이 바람직하다.
나아가, 상기 열분해 단계에서 배출되는 배가스 중의 염소를 물로 흡수하여 염산을 회수하는 염산 회수 단계를 더 포함하여 염산을 회수할 수 있다.
본 발명에 따르면, 니켈 제련 공정 중에 발생하는 염화철 폐액을 스프레이 로스팅법에 의해 열분해함으로써 석출 여액으로부터 철광석과 염산을 효과적으로 회수할 수 있다
이때, 니켈 광석 중에 존재하는 Al, Cr, Si 등을 석출 여액에서 제거함으로써 고품위의 철광석 및 염산을 회수할 수 있다.
또한, 스프레이 로스팅법을 수행함에 있어서 석탄을 사용함으로써 경제성을 확보할 수 있다.
이하, 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.
본 발명은 니켈 습식제련 공정 중에 발생되는 폐기물로부터 부산물을 회수하는 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 니켈 습식제련 공정 중에 발생되는 석출 여액 중에 포함된 염화철로부터 철광석 및 염산을 회수하는 방법을 제공한다.
본 발명은 니켈 습식 제련 공정에서 발생되는 철 이온을 함유하는 석출 여액으로부터 철광석(Fe 화합물, 이하, 철 산화물이라고도 한다.)과 염산을 회수하는 방법을 제공하고자 한다
본 발명을 적용할 수 있는 니켈, 철 및 코발트 함유 원료로는 특별히 한정하지 않으며, 니켈과 철 및 코발트를 함유하고 있는 것이라면 적용할 수 있으며, 바람직하게는 니켈 광석, 예를 들어, 리모나이트, 사프로라이트와 같은 니켈 광석을 들 수 있다.
상기 니켈 광석으로부터 니켈을 회수함에 있어서는, 니켈 광석을 수소 함유 가스로 환원하는 단계를 포함한다. 이때, 상기 환원공정에서 니켈 광석이 효과적으로 환원될 수 있도록 하기 위해, 필요에 따라 건조, 분쇄 및 소성 등을 수행하여 전처리할 수 있으나, 특별히 한정하지 않는다.
본 발명은 니켈 광석을 환원하는 단계를 포함한다. 상기 환원 단계는 수소를 포함하는 가스를 환원제로 사용하여 725-950℃의 온도 범위에서 수행함으로써 니켈 광석 중의 금속 산화물을 환원시킬 수 있다.
상기 환원 가스로는 수소를 함유하는 가스라면 특별히 한정하지 않는다. 수소 함유 가스를 환원 가스로 사용하는 경우에는, 저온에서 환원공정을 수행할 수 있다. 또한, 비표면적이 1-100㎡/g로서 높은 활성을 갖는 니켈 금속을 생성할 수 있으며, 이로 인해 산에 의해 용이하게 용해시킬 수 있어 후속 산침출 공정을 고속으로 수행할 수 있다.
이와 같은 환원 가스로는 수소를 함유하는 가스를 사용할 수 있는 것으로서, 수소를 단독으로 사용할 수 있음은 물론, 불활성 가스를 함께 사용할 수 있다. 상기 불활성 가스는 환원반응 중에 환원 로에 존재하는 수소 이외의 산소를 제거하기 위하여 포함될 수 있다. 이와 같은 불활성 가스로는 반응성이 없는 것이라면 특별히 한정하지 않으며, 헬륨, 아르곤, 이산화탄소, 질소 등을 들 수 있다.
나아가, 상기 수소함유 환원 가스로서 사용할 수 있는 다른 예로는, 철광석 제련 공정에서 발생하는 수소를 50% 이상 함유하는 코크스 오븐 가스(Cokes Oven Gas, COG)나, 메탄 수소 개질 반응에서 발생하는 가스로서, 수소를 65% 이상 함유하는 수소함유 LNG 개질 가스를 들 수 있다.
이와 같은 반응에 의해 환원된 니켈 광석을 얻을 수 있다. 상기 환원된 니켈 광석을, 이하에서는, '환원광'이라 한다.
상기 환원 공정에서 얻어진 배가스는 배출하여 분리한 후에, 상기 환원광을 물을 사용하여 슬러리화한 후, 상기 슬러리에 산을 투입하여 상기 슬러리 중의 환원 원료에 포함된 니켈, 철 및 코발트를 용해하여 이온으로 침출하는 침출 단계를 포함한다. 침출 단계에 사용되는 환원광을 '침출용 환원광'이라고도 한다.
상기 침출 단계에서 사용될 수 있는 산으로는 염산 및 황산을 사용할 수 있으나, 니켈 석출 후에 배출되는 폐액으로부터 철과 산의 회수를 위해 염산을 사용하는 것이 바람직하다. 일반적으로 환원 반응에 의해 환원된 환원광을 산으로 침출하면, 환원광의 니켈 및 철이 산과 반응하여 용해되어 이온으로 침출된다.
상기 침출 반응에 의해 얻어진 침출액에 상기 환원광(석출용 환원광이라 한다.)을 투입하면, 다음 식 (1)과 같은 반응에 의해 침출액 중의 니켈이온이 환원광 중의 철 이온과 치환하여 페로니켈 석출물로 석출되고, 또한, 철 이온은 염소와 반응하여 염화철을 형성한다.
Figure 112012106789031-pat00001
따라서, 상기 석출 반응에 의해 얻어진 석출물을 포함하는 석출액으로부터 페로니켈의 석출물을 고액 분리에 의해 회수할 수 있다.
한편, 상기 고액 분리에 의해 잔존하는 석출 여액은 염화철을 포함하고 있는바, 상기 석출 여액을 스프레이 로스팅에 의해　배소온도에서 열처리함으로써 열분해 반응에 의해 염화철을 산화철 및 염소가스로 분리할 수 있다.
니켈 광석 중에 함유되어 있던 Al2O3, SiO2, Cr2O3 등은 상기 침출반응 단계에서 산에 의한 용해가 거의 일어나지 않아 대부분 고상의 잔사로 얻어지나, 일부가 용해되어 침출액 중으로 용출된다. 그러나, 상기 Al, Si, Cr 성분은 후속 석출단계에서 석출율 저하를 야기할 수 있는 원소이므로, 석출 단계 이전에 침출액으로부터 이들 성분이 제거되는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 침출액에 상기와 같은 알칼리제를 첨가하여 Al, Si, Cr 성분을 고형분의 수산화물로 전환하여 고형분으로 형성하고 이를 침출액으로부터 제거하는 것이 바람직하다.
이러한 Al, Si, Cr 성분의 제거를 위해, 침출액에 알칼리제를 첨가하여 침출액의 pH를 변화시킴으로써 고상의 수산화물로 형성시킬 수 있다. 이에 의해 석출 여액은 고상의 수산화물을 포함하는 슬러지로 되며, 여과 등의 수단에 의해 고형분을 제거함으로써 Al, Si, Cr 성분을 포함하지 않는 침출액을 얻을 수 있다.
상기 침출액에 첨가되는 알칼리제의 함량은 특별히 한정하지 않으나, 용액의 pH를 1.5 내지 3.5의 범위로 조절할 수 있는 정도로 첨가하는 것이 바람직하다. 침출반응 중에 첨가된 산에 의해 얻어진 석출 여액의 pH는 통상 1 이하로 매우 높은 산도를 갖는 것으로서, 상기 범위로 pH를 조절함으로써 용액 중에 존재하는 Al, Si, Cr 성분을 효과적으로 제거할 수 있다. 다만, 석출 여액의 pH가 3.5를 넘는 경우에는 용액 중의 철 이온도 함께 수산화물로 전환되어, 철 회수율 저하를 초래할 수 있는 바 바람직하지 않다.
상기 Al, Si, Cr 성분을 수산화물로 전환시키기 위해서는 상기 침출액에 첨가되는 알칼리제를 특별히 한정하지 않고 사용할 수 있다. 그러나, NaOH, Ca(OH)2 등의 알칼리제를 사용하는 경우에는 침출액으로부터 상기 Al, Si, Cr 성분을 수산화물로 전환시키는 한편, Na 및 Ca는 용액 중의 염소와 반응하여 반응 부산물로서 NaCl, CaCl2 등의 염화물을 형성하게 된다. 이러한 Na, Ca 등의 염화물은 스프레이 로스팅에 의해 열분해가 일어나지 않아 산화철의 품위를 저하시키며, 나아가, 염산 회수율을 저하시킬 수 있다. 따라서, 사용되는 알칼리제는 용액 중의 염소와 반응하더라도 스프레이 로스팅 과정 중에서 열분해될 수 있는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 적합하게 사용할 수 있는 알칼리제로는 마그네슘, 철, 망간 또는 니켈 등의 금속의 수산화물을 사용할 수 있다. 이들 수산화물은 단독으로 사용할 수 있음은 물론, 2 이상 혼합하여 사용할 수도 있다. 상기와 같은 금속은 석출 여액 중의 염소이온과 반응하여 염화물을 형성하더라도 스프레이 로스팅 과정에서 열분해될 수 있는 것으로서, 철광석의 품위 저하를 야기하지 않으며, 염산 회수율을 저하시키지 않는다.
이때, 상기 알칼리제는 침출액으로부터 침출 잔사를 제거하기 전에 첨가하여 수산화물로 전환한 후에 상기 침출 잔사 및 수산화물을 함께 제거할 수 있음은 물론, 고액 분리에 의해 침출 잔사를 침출액으로부터 제거한 후에, 상기 침출액에 알카리제를 첨가하여 슬러지화한 후에 이를 여과하여 pH가 조절된 침출액을 얻을 수 있다.
이에 의해 얻어진 침출액에 환원광을 첨가하여 침출액 내의 니켈 이온과 환원광 내의 철 이온의 치환반응에 의해 니켈을 석출시킬 수 있다. 이에 의해 페로니켈 형태의 석출물을 얻을 수 있으며, 용액으로부터 석출물을 고액 분리에 의해 회수함으로써 페로니켈의 석출물을 얻을 수 있다.
한편, 상기 석출물을 회수한 후에 잔류하는 석출 여액은 염화철이 포함된 염화철 수용액으로서, 이를 스프레이 로스팅함으로써 산화철 및 염소로 열분해할 수 있으며, 이에 의해 산화철을 얻을 수 있다.
염화철을 포함하는 상기 석출 여액을 배소 온도로 유지되는 배로소에 분무하여 배소함으로써 다음 식 (2) 내지 (4)와 같은 반응에 의해 철광석과 염소 가스로 분해할 수 있다.
Figure 112012106789031-pat00002
Figure 112012106789031-pat00003
Figure 112012106789031-pat00004

Fe 염화물 이외에 Mn, Mg 등의 염화물 역시 일반적인 분무 배소 온도인 600 내지 900℃에서 상기와 같은 열분해가 일어나 산화물과 염산의 회수가 가능하다.
그러나 상기한 바와 같이, NaCl, CaCl2 등의 염화물은 열분해가 되지 않아 염산이 회수되지 않을 뿐 아니라, 분무 배소 시 결정화된 상태로 산화철에 혼입되어 산화철 제품의 Cl 농도를 크게 높이므로, 철광석으로 재활용할 수 없게 하기 때문에 Na 및 Ca은 공정 중에 가급적 혼입되지 않도록 하는 것이 필요하다.
한편, 염화철을 함유하는 석출 여액을 스프레이 로스팅하기 위한 열원은 통상 LNG, COG등 기체 연료를 사용한다. 본 발명에 있어서도 상기와 같은 연료를 사용할 수 있음은 물론, 에너지 비용 절감을 위하여 저가 열원인 석탄을 사용할 수도 있다. 통상적으로 석탄을 열원으로 사용하는 경우, 석탄 내의 유황 함량이 많아, 스프레이 로스팅으로 얻어지는 염산에 황산의 혼입이 다량 이루어지는 문제가 발생하며, 또 석탄 내 잔사(ash) 함량 또한 높아 우수한 품위의 철광석을 얻을 수 없다.
그러나, 석탄 내의 유황 함량이 1중량% 이하이고, SiO2 등의 잔사 함량이 10중량% 이하인 석탄을 스프레이 로스팅의 열원으로 사용하는 경우에는 상기와 같은 문제 없이 우수한 품위의 철광석을 얻을 수 있으며, 또한 고순도의 염산을 얻을 수 있다.
실시예
이하, 본 발명을 실시예를 들어, 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 본 발명의 일 예에 해당하는 것으로서, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
리모나이트 광석을 200℃로 유지되는 로터리 킬른 로에서 3시간 동안 처리하여 건조한 후, 롤밀에 의해 분쇄하여 평균 입자 사이즈 2mm 이하의 분말을 얻었다. 상기 얻어진 분말을 600℃ 소성로에서 2시간 동안 소성하여 니켈 광석 분말을 준비하였다.
상기 준비된 광석을 750℃에서 상기 광석을 환원함으로써 환원광 100g을 제조하였다.
상기 제조된 환원광을 질소 가스로 충진된 무산소 상태의 탱크에서 냉각한 후, 상기 환원광 85g에 물 85㎖를 가하여 슬러리를 제조하였다.
상기 제조된 슬러리에 대하여 20% 농도의 염산을 슬러리 중에 첨가하여 1ℓ의 용액으로 만들었다. 상기 용액 온도 25℃에서 상기 용액을 교반하면서 환원광을 용해시켜 환원광으로부터 니켈과 철 이온을 침출시키는 산 침출 반응을 수행하였다. 얻어진 침출액의 pH는 0.1이었다.
상기 침출액에 표 1에 나타낸 바와 같은 여러 가지의 알칼리를 가하여 pH를 2.9로 조절하였다. 각기 다른 알칼리로 pH 조절된 침출액으로부터 고형분의 잔사를 여과하여 제거하였다. 상기 얻어진 침출액 조성을 표 1에 나타내었다.
한편 표 1의 침출액 조성을 가지는 용액에 환원 광석을 투여하여 석출반응을 유도하여 Ni이 치환 석출되도록 하여 고형분을 제거한 후, 석출 여액을 준비하였다.
준비된 석출 여액을 LNG 가스를 사용하여 750℃로 유지된 분무 배소로 내에 분사하여 열분해를 일으켜 산화물을 집진기로 회수하고 염소 가스에 물을 통과하는 방법으로 염산을 회수하였다.
상기 얻어진 각기 다른 조성의 석출 여액을 분무 배소하여 얻어진 산화철의 품위와 Cl 농도를 측정한 결과를 표 1에 나타내었다.
침출액 조성 알칼리제 철광석 내 함량(%)
Fe Ni Mg Ca Na Fe(%) Cl
비교예 1 111 3.5 2.5 7.5 <0.1 Ca(OH)2 55% 3%
발명예 1 117 3.5 2.5 <0.1 <0.1 Fe(OH)2 67% 0.08
발명예 2 110 3.5 7.8 <0.1 <0.1 Mg(OH)2 68% 0.07
발명예 3 111 7.6 2.5 <0.1 <0.1 Ni(OH)2 65% 0.06
비교예 2 110 3.6 2.5 <0.1 7.9 Na(OH)2 54 4%
상기 표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 알칼리제로 Fe(OH)2, Mg(OH)2, Ni(OH)2를 사용하여 침출액의 pH를 조절한 경우인 발명예 1 내지 3은 Fe 함량이 높고, Cl 함량도 매우 낮으며, 대부분은 염산으로 회수되었다.
반면 NaOH와 Ca(OH)2를 알칼리제로 사용하여 침출액의 pH를 조절한 비교예 1 및 2의 경우에는 염화철 내의 NaCl 및 CaCl2가 열분해되지 못하고, 그대로 산화철에 혼입되어 철광석의 함량 저하는 물론, Cl을 다량 포함하여 회수되는 산화철은 철광석 원료로 부적합한 조성을 가짐을 확인하였다.
실시예 2
실시예 1의 발명예 1-3 용액을 염화철 페액을 미분탄 석탄 버너(pulverized coal buner)를 사용한 분무 배소로에 투입하여 열분해시킨 결과, 회수된 철광석에는 석탄 내의 ash에 의한 SiO2 등의 불순물이 혼입되었다. 철광석의 Fe 품위를 60%이상 확보하기 위해서는 석탄 내 잔사 함량을 10중량% 이하로 줄여야 함을 알 수 있었다.
한편, 석탄 내에는 유황 성분이 있는데 유황은 염산 회수과정에서 황산 형태로 혼입이 일어난다. 따라서 석탄 내의 유황 함량도 1% 이하를 유지하여야 바람직한 순도의 염산을 회수할 수 있음을 확인할 수 있었다.

Claims (8)

  1. Ni 및 Fe을 함유하는 니켈 광석을 수소함유 가스로 환원하여 침출용 환원광을 얻는 환원 단계;
    상기 환원광을 염산으로 용해하여 Ni 및 Fe 이온을 침출시켜 침출액을 얻는 침출 단계;
    상기 침출액에 알칼리제를 첨가하여 pH를 조절한 후, 고형분을 제거하는 pH 조절 단계;
    상기 침출액에 Ni 및 Fe을 함유하는 니켈 광석을 수소함유 가스로 환원하여 얻어진 석출용 환원광을 투입하여 침출액 내의 니켈 이온과 석출용 환원광 내의 철 이온의 치환 반응에 의해 Ni이 석출된 페로니켈의 석출물 및 염화철을 포함하는 석출액을 얻는 석출 단계;
    상기 석출액으로부터 석출물을 회수하여 석출여액을 얻는 석출물 회수 단계;
    상기 석출 여액을 배소 온도를 갖는 배소로에 분무 배소하여 염화철을 산화철 및 염소로 열분해하는 열분해 단계; 및
    상기 산화철을 회수하고, 염소를 함유하는 배가스를 배출하는 산화철 회수 단계
    를 포함하는 니켈 습식제련 공정 부산물 회수 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 침출 단계 후에 침출 후 잔류하는 고상의 잔사를 제거하는 침출 잔사 제거 단계를 더 포함하는 니켈 습식제련 공정 부산물 회수 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 알칼리제는 침출액의 pH를 1.5 내지 3.5로 조절하는 양으로 첨가되는 니켈 습식제련 공정 부산물 회수 방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알칼리제는 Mg, Fe, Mn 및 Ni로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 금속의 수산화물 단독 또는 2 이상의 혼합물인 니켈 습식제련 공정 부산물 회수 방법.
  5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배소온도는 600 내지 900℃인 니켈 습식 제련 공정 부산물 회수 방법.
  6. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배소로는 열원으로 석탄을 사용하여 배소온도로 가열되는 것인 니켈 습식 제련 공정 부산물 회수 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 석탄은 황 1중량% 이하이고, 석탄 내 잔사(ash) 10중량% 미만인 니켈 습식 제련 공정 부산물 회수 방법.
  8. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열분해 단계에서 배출되는 배가스 중의 염소를 물로 흡수하여 염산을 회수하는 염산 회수 단계를 더 포함하는 니켈 습식 제련 공정 부산물 회수 방법.
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