KR101295157B1

KR101295157B1 - 코발트 정광의 처리방법

Info

Publication number: KR101295157B1
Application number: KR1020130048709A
Authority: KR
Inventors: 김수경; 손정수; 양동효; 남철우; 이강인
Original assignee: 한국지질자원연구원
Priority date: 2013-04-30
Filing date: 2013-04-30
Publication date: 2013-08-09

Abstract

본 발명은 코발트 정광의 처리방법에 관한 것으로, 코발트 정광을 환원용융하여 합금상과 슬래그를 얻는 단계와; 상기 합금상에 황을 가하고 용융하여 매트를 얻는 단계와; 상기 매트를 분쇄하여 분쇄물을 얻는 단계와; 상기 분쇄물로부터 코발트 및 구리를 침출하는 단계를 포함한다.

Description

코발트 정광의 처리방법{Treating Method of Cobalt Ore}

본 발명은 코발트 정광으로부터 코발트를 효율적으로 회수할 수 있는 코발트 정광의 처리방법에 관한 것이다.

코발트는 이차전지 원료, 초경합금, 초합금, 촉매, 자석, 안료 등 다양한 분야에 이용되고 있다. 그러나 코발트는 콩고민주공화국 등 일부 국가에서만 생산되고 있으며, 우리나라는 연간 5천톤 이상을 해외 수입에 의존하고 있어 자주적인 원료 확보 및 제련기술 개발이 필요한 실정이다.

국내 부존자원이 없는 코발트의 경우 해외자원 개발에 뛰어들어 외국의 선진업체들과 경쟁을 해야 하는데 기존의 범용기술 만으로는 원료확보가 어려우므로 고효율, 친환경 제련기술의 개발이 필요하며 외국업체 들이 처리하기 어려운 난처리, 저품위 코발트 광에 대한 개발이 가능하도록 새로운 제련기술의 개발이 필요하다.

대한민국 공개특허 2007-0086330 (2007. 08. 27. 공개)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 코발트 정광으로부터 코발트를 효율적으로 회수할 수 있는 코발트 정광의 처리방법을 제공하는 것이다.

상기 본 발명의 목적은 코발트, 구리 및 철을 포함하는 코발트 정광의 처리방법에 있어서, 상기 코발트 정광을 환원용융하여 합금상과 슬래그를 얻는 단계와; 상기 합금상에 황을 가하고 용융하여 매트를 얻는 단계와; 상기 매트를 분쇄하여 분쇄물을 얻는 단계와; 상기 분쇄물로부터 코발트 및 구리를 침출하는 단계를 포함하는 코발트 정광의 처리방법에 의해 달성된다.

상기 슬래그를 용융하고 고압의 공기를 분사하여 미네랄 볼을 제조하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 환원용융은, 상기 코발트 정광에 플럭스와 환원제를 추가한 후에 수행될 수 있다.

플럭스는 알루미나와 산화칼슘 중 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 환원제는 코크스를 포함할 수 있다.

상기 환원용융의 온도는 1400℃ 내지 1550℃일 수 있다.

상기 매트에서 황의 함량은 12 내지 25중량%일 수 있다.

상기 매트에서 황의 함량은 20 내지 25중량%일 수 있다.

상기 침출은, 황산용액을 이용하여 12 내지 20atm의 산소분압에서 120℃ 내지 200℃의 온도에서 수행될 수 있다.

상기 침출에서, 황산용액의 농도는 1.5 부피% 내지 3 부피%일 수 있다.

상기 침출단계에서 코발트와 구리는 80% 이상 침출되며, 철은 10%이하로 침출될 수 있다.

상기 본 발명의 목적은 코발트, 구리 및 철을 포함하는 코발트 정광의 처리방법에 있어서, 코발트 정광으로부터 코발트, 구리 및 철을 포함하는 합금상을 얻는 단계와; 상기 합금상에 황을 가하고 용융하여 황의 함량이 20 내지 25중량%인 매트를 얻는 단계와; 상기 매트를 황산용액을 이용하여 12 내지 20atm의 산소분압에서 120℃ 내지 200℃의 온도에서 침출하는 단계를 포함하며, 상기 침출단계에서 코발트와 구리는 80% 이상 침출되며, 철은 10%이하로 침출되는 코발트 정광의 처리방법에 의해 달성될 수 있다.

상기 황산용액의 농도는 1.5 부피% 내지 3 부피%일 수 있다.

본 발명에 따르면 코발트 정광으로부터 코발트를 효율적으로 회수할 수 있는 코발트 정광의 처리방법이 제공된다.

도 1은 본 발명에 따른 코발트 정광 처리방법의 흐름도이고,
도 2는 코발트 정광의 XRD 분석결과를 나타낸 것이고,
도 3은 환원용융을 위해 제조한 정광 펠렛을 나타낸 것이고,
도 4는 아크로에서의 환원용융을 통해 얻은 합금상을 나타낸 것이고,
도 5는 아크로에서의 환원용융을 통해 얻은 슬래그를 나타낸 것이고,
도 6은 유도로에서의 환원용융을 통해 얻은 합금상과 슬래그를 나타낸 것이고,
도 7은 슬래그를 아토마이징하여 얻은 미네랄 볼의 나타낸 것이고,
도 8은 황을 첨가하여 제조된 매트를 나타낸 것이고,
도 9는 황산 2부피%에서 매트 1에 대한 금속별 침출거동을 나타낸 것이고,
도 10은 황산 2부피%에서 매트 2에 대한 금속별 침출거동을 나타낸 것이고,
도 11은 황산 1부피%에서 매트 1에 대한 금속별 침출거동을 나타낸 것이고,
도 12는 황산 1부피%에서 매트 2에 대한 금속별 침출거동을 나타낸 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 코발트 정광 처리방법을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 코발트 정광 처리방법의 흐름도이다.

먼저, 코발트 정광을 마련한다(S100). 코발트 정광은 콩고민주공화국 등으로부터 입수가능하다. 코발트 정광에는 코발트 외에 구리, 철, 알루미늄 등의 다양한 금속이 포함되어 있으며, 주요 유가금속은 코발트, 구리 및 철의 3가지이다.

코발트 정광 내의 코발트는 5 내지 15 중량%, 구리는 10 내지 30 중량%, 철은 1 내지 7중량%일 수 있다.

코발트 정광은 환원용융을 통해 슬래그와 합금상으로 나누어진다(S200). 환원용융은 아크로 또는 유도로를 이용하여 수행될 수 있다. 정광분말을 바로 사용 시 환원열에 의해 분말이 부양되어 손실될 수 있기 때문에 환원용융을 위해 정광분말을 펠렛형태(예를 들어, 구형)로 만들 수 있다.

아크로에서의 환원용융 시 플럭스와 환원제를 사용한다. 플럭스로는 알루미나 및/또는 산화칼슘을 사용할 수 있으며, 정광 무게의 5% 내지 20%의 무게를 사용할 수 있다. 알루미나와 산화칼슘을 모두 사용할 경우, 산화칼슘/알루미나의 비는 1.5 내지 3일 수 있다. 환원제로는 코크스를 사용할 수 있으며, 정광 무게의 5% 내지 20%의 무게를 사용할 수 있다. 아크로에서의 환원용융 온도는 1400℃ 내지 1550℃일 수 있으며, 환원용융 시간은 30분 내지 150분 또는 80분 내지 100분일 수 있다.

유도로에서의 환원용융 시에도 플럭스와 환원제를 사용한다. 플럭스로는 알루미나 및/또는 산화칼슘을 사용할 수 있으며, 정광 무게의 10% 내지 30%의 무게를 사용할 수 있다. 알루미나와 산화칼슘을 모두 사용할 경우, 알루미나/산화칼슘의 비는 0.005 내지 0.1일 수 있다. 환원제로는 코크스를 사용할 수 있으며, 정광 무게의 30% 내지 50%의 무게를 사용할 수 있다. 유도로에서의 환원용융 온도는 1400℃ 내지 1550℃ 또는 1480℃ 내지 1520℃일 수 있으며, 환원용융 시간은 20분 내지 60분일 수 있다.

환원용융에서 얻어진 슬래그에 대해서는 아토마이징(S300)을 통해 유용한 미네랄 볼을 제조한다. 아토마이징은 용융상태의 슬래그에 고압의 공기를 분사하여 미세액적으로 분리하고 분사공기로 급속냉각시켜 미네랄 볼을 얻은 과정을 말한다. 용융온도는 슬래그가 충분히 녹는 온도로서 1200℃ 내지 1500℃일 수 있으며, 노즐 각도(아토마이저 각도)는 25도 내지 35도 일 수 있으며, 풍량은 50m/s 내지 80m/s일 수 있다.

얻어진 미네랄 볼의 성분은 실리카, 알루미나, 산화칼슘 및 산화마그네슘 등이며, 실리카는 45 내지 55 중량%, 알루미나, 산화칼슘 및 산화마그네슘은 각각 10 내지 20중량%일 수 있다. 이외에 미량은 Fe, MnO, TiO2 등을 더 포함할 수 있다.

미네랄 볼은 연마제, 폐수정화제, 차음재, 방사능 차폐재, 골재, 바닥재 등으로 사용될 수 있다. 기존에 처리방법이 문제되었던 슬래그로부터 유용한 미네랄 볼이 얻어지는 것이다.

환원용융에서 얻어진 합금상에 대해서는 매트를 제조한다(S400). 매트는 합금상을 황과 함께 용융한 후 냉각하여 얻을 수 있다. 용융은 유도로를 이용하여 수행할 수 있으며, 온도는 1200℃ 내지 1400℃일 수 있으며 용융시간은 10분 내지 60분일 수 있다. 매트 제조과정에서 황이 손실 될 수 있으므로, 손실을 감안하여 황을 과량으로 가하며, 예를 들어, 필요량의 10% 내지 30%를 추가하여 가할 수 있다.

최종 얻어지는 매트에서 황의 함량은 12 내지 25중량%일 수 있으며, 20 내지 25중량%일 수 있다. 황의 함량은 침출 효율에 영향을 준다.

이후 얻어진 매트를 분쇄하여 분쇄물을 얻는다(S500). 분쇄는 조크러셔와 세타박스 등을 이용하여 수행될 수 있으며, 분쇄물의 크기는 140메쉬 이하일 수 있다.

분쇄물에 대해서는 금속침출하여 유가금속을 침출한다(S600). 금속침출은 고압고압 조건에서 황산용액을 이용하여 수행한다. 산소분압은 12 내지 20atm, 온도는 120℃ 내지 200℃일 수 있다. 황산용액은 0.5 부피% 내지 3 부피%일 수 있으며, 1.5부피% 내지 3 부피%일 수 있다. 황산용액의 농도는 침출 효율에 영향을 준다.

침출과정에서의 고액비(분쇄물 무게/황산용액 무게)는 0.05 내지 0.2일 수 있으며, 침출시간은 1 시간 내지 5시간일 수 있다.

침출에서 분쇄물 내의 코발트와 구리는 80% 이상 또는 90%이상 침출될 수 있으며, 철은 10% 미만 또는 5% 미만으로 침출될 수 있다. 또는 코발트는 95%이상 침출되고, 구리는 50% 또는 60%이상 및 철은 5% 미만으로 침출될 수 있다.

마지막으로 침출용액으로부터 금속을 회수한다(S700). 금속의 회수는 구리를 추출제를 사용하여 먼저 회수하는 방법 등 코발트를 분리회수할 수 있는 다양한 기술이 사용될 수 있다.

이하 실험예를 통해 본 발명을 상세히 설명한다.

코발트 정광 마련

ICP 분석을 통해 콩고민주공화국산 코발트 정광의 유가금속 함량을 분석하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다. 콩고민주공화국산 코발트 정광 내 주요 유가금속으로는 구리, 코발트, 철 등이고 이들의 함량은 구리가 16.1 중량%, 코발트가 7.53 중량%, 철이 2.97 중량%인 것으로 파악되었다.

콩고민주공화국산 코발트 정광의 유가금속 함량 분석 결과 (중량 %)

성분	Cu	Co	Fe	Al	Ca	Cr	Mg
함량	16.1	7.53	2.97	2.51	0.44	<0.004	3.79
성분	Mn	Ni	Pb	Zn	SiO₂	K	S
함량	0.45	0.01	0.0085	0.074	29.2	0.44	2.66

정광 내 구리, 코발트, 철의 화합물 함유 형태를 파악하기 위하여 XRD 분석(도 2)을 수행하였다. 분석결과 코발트와 철의 경우에는 특별한 결정형을 파악하기 어려웠고 구리의 경우에는 Cu2(CO3)(OH)2 (malachite)의 형태로 존재함을 알 수 있었으며 기타 SiO2와 Mg2Al3(Si3Al)O10(O)8 (Chlorite)의 피크가 관찰되었다.

환원용융-시료준비

분말상의 정광시료를 바로 환원용융하게 되면 환원열에 의해 시료가 부양되어 손실이 발생되기 때문에 환원용융을 위해 분말시료를 도 3과 같이 구형을 갖는 펠렛의 형태로 제조하였다.

환원용융-아크로

환원용융 제련거동을 관찰하기 위해 30kg의 정광시료에 대해 아크로를 이용하여 환원용융 실험을 수행하였다. 30kg의 정광시료를 환원용융하기 위하여 플럭스로 알루미나(Al2O3)를 1.2kg, 산화칼슘(CaO)를 2.5kg 혼합하였으며 환원제로 코크스를 3.1kg 사용하여 아크로의 입력전압 380V, 입력전류 173A에서 조업하였다. 반응온도는 약 1450℃였다.

아크로 실험을 수행하면서 용융 후 유지시간에 변화를 주면서 합금상과 슬래그의 무게변화를 측정하였다.(표 2)

아크로 환원용융 후 얻어진 합금상과 슬래그의 무게 및 비율

		40분		90분		110분
		무게 (kg)	비율 (%)	무게 (kg)	비율 (%)	무게 (kg)	비율 (%)
시료		30		30		30
플럭스	Al₂O₃	1.2		1.2		1.2
	CaO	2.5		2.5		2.5
	합	3.7		3.7		3.7
코크스		3.1		3.1		3.1
합금상		4.52	19.2	6.42	27.3	7.22	33.9
슬래그		19.2	80.8	17.7	72.7	14.6	66.1
무게감량			30.1		30.3		36.8

표 2에서 보는 바와 같이 용융 후 아크로 환원용융을 통하여 유지시간의 변화에 따라서 출탕 시 유지시간이 늘어나면 용탕의 유동성이 좋음을 확인할 수가 있었다.

아크로 환원용융 과정과 환원용융에 의해 제조된 합금상과 슬래그의 모습을 도 4 및 도 5에 나타내었다.

환원용융-유도로

유도로에서 코발트 정광 내에 함유되어있는 금속의 함금상으로 농축하는 환원용융 실험을 위해 Cu-Co-Fe 조성에 대한 플럭스 상태도를 이용하여 실험을 수행하였다

정광에 함유된 성분 중 용융환원공정에서 슬래그를 생성하는 성분으로는 Al2O3, SiO2, CaO, MgO 등이 주 대상이 될 것으로 보인다. Al2O3-SiO2-CaO-MgO 4원계 상태도를 기준으로 1300℃에서의 부근에서 슬래그의 용융점이 형성 되도록 1450℃ 내지 1550℃의 온도변화에 따른 환원용융실험을 수행하였다.

1450℃ 내지 1550℃에서 온도를 변화시키면서 환원용융 실험을 수행하였고 1550℃에서 제조된 합금상과 슬래그의 모습을 도 6에 나타내었다. 도 6의 좌측이 합금상이고 우측이 슬래그이다. 유도로 환원용융 후 얻어진 합금상과 슬래그의 무게비를 표 5에 나타내었다.

유도로 환원용융 후 얻어진 합금상과 슬래그의 무게 및 비율

		1450^oC, 30분		1500^oC, 30분		1550^oC, 30분
		무게 (g)	비율 (%)	무게 (g)	비율 (%)	무게 (g)	비율 (%)
시료		431		431		431
플럭스	Al₂O₃	0.5		0.5		0.5
	CaO	68.5		68.5		68.5
	합	69		69		69
코크스		175.5		175.5		175.5
합금상		119	34.4	111.8	32.6	117	34.1
슬래그		227	65.6	231	67.4	226	65.9
무게감량			30.8		31.4		31.4

아토마이징

기존 SAT(Slag Atomizing Technology) 공정은 제강공정의 산화슬래그를 처리하는 공정으로 최적화되어 있어, 슬래그의 조성이 다를 경우 아토마이징의 중요 요소가 되는 용융 슬래그의 온도, 점도 및 유동성 등에 영향을 미쳐 기존 공정의 조건으로는 유사한 품질과 수율의 슬래그볼(Slag Ball, 미네랄 볼)을 제조하는데 어려움이 있다. 따라서 SAP(Slag Atomizing Plant)와 같은 원리로 제작된 파일롯 플랜트를 이용하여 대상 슬래그에 적합한 아토마이징 조건을 모색하였다.

아토마이저 끝단에는 노즐을 설치하되, 그 크기와 각도를 자유롭게 변화시켜 탈착할 수 있도록 제작하였으며, 추가적인 분사물의 투입이 가능하도록 워터 제트 설비를 장착하였다.

파일롯 플랜트를 이용하여 코발트정광을 환원용융한 슬래그를 아래 조건에 따른 실험을 수행하였으며, 실험 조건은 표 4와 같다. 풍량 조건은 인버터 조절을 통해 풍속변화를 주었으며, 아토마이징된 미네랄 볼을 대상으로 화학성분, 중금속용출, 경도 등을 분석하였다.

아토마이징 실험 조건

실험인자	수준	측정항목
용융온도	1,500℃(Max)	ㅇ 회수율 및 입도분포 ㅇ 형상 ㅇ 절건밀도 ㅇ 화학적 특성 분석(산화물) ㅇ 기타 용도 특성(연마재)
아토마이저 각도	30도
풍량	65m/s

미네랄볼 제조실험은 아크로에서 환원용융한 코발트정광 슬래그를 사용하였으며 20kg을 준비하였다. 슬래그의 아토마이징 가능여부를 확인하기 위하여 용융로의 상용온도인 약 1,500℃까지 가열하여 용융하였으며, 총 용융시간은 4시간이 소요되었다.

코발트정광 슬래그를 활용한 아토마이징 결과, 도 7과 같은 구형의 입형을 가진 미네랄 볼을 제조하였다. 구형의 입자 외에도 일부 유리섬유질 모양이 나왔는데 구형의 입자는 아토마이징 공정에서 비산된 슬래그가 표면장력에 의해 구형의 입형을 형성하기 때문인 것으로 판단된다.

제조된 미네랄 볼의 비커스 경도값(HV0.5)은 684로 나타났으며, 미네랄 볼의 화학조성은 표 5와 같다.

미네랄 볼의 화학조성

항 목	단위	Slag Ball
SiO₂	중량%	53.6
Al₂O₃		14.3
CaO		12.3
MgO		12.2
Fe		0.84
MnO		1.25
Cr₂O₃		0.07
S		0.17
TiO₂		1.12
P₂O₅		검출안됨
CuO		0.22
합계		96.07

미네랄 볼에 대한 중금속 용출시험을 수행하였다. 표 6에서 보는 바와 같이 폐기물관리법에 지정된 유해물질 기준함유량에 만족하는 것으로 나타났다.

미네랄 볼의 유해성분 측정결과

시험 항목	단위	KS 기준	미네랄 볼	비고
Pb	mg/L	3	불검출	기준 만족
Cu		3	불검출
As		1.5	불검출
Hg		0.005	불검출
CN-		1	불검출
Cr(VI)		1.5	불검출
Cd		0.3	불검출
기름성분	%	5	0.01

매트제조

모의시료(Co, Cu ,Fe)를 대상으로 유도로에서 황의 양을 두 가지로 나눠 투입하여 매트를 제조하는 실험을 수행하였다. 이때 유도로의 온도는 1300 ℃에서 실험을 수행하였으며 용융 후 약 20분간 유지를 한 후 몰드에 부어 자연냉각을 하였다. 투입한 모의시료와 황의 무게를 제조된 매트의 무게와 비교 측정하여 무게변화를 확인하였으며, 황 투입 시 황의 손실을 고려하여 필요량의 15%를 추가하여 투입하였다. 매트 제조 시 투입한 모의시료와 황의 함량은 표 7과 같다.

매트 제조 시 투입한 모의시료의 양(g)

번호	Cu	Co	Fe	S	합계
1	175.4	138.7	39.3	162.7	516.1
2	174.9	138.8	38.8	128.4	480.9

도 8에 제조된 매트의 모습을 나타내었다.

제조 후 생성된 매트의 무게를 측정하여 모의시료의 무게와 황 투입 후의 무게변화를 조사한 결과를 표 8에 나타내었다.

매트 제조 후 무게 변화를 이용한 황 함량 조사

번호	모의시료무게 (g)	황 투입량 (g)	생성매트무게 (g)	황 투입시 손실 S양(%)
1	353.4	162.7	454.5	37.8
2	352.5	128.4	451.0	23.3

표 8에서 보는 바와 같이, 황을 투입하는데 있어 손실되는 양이 불규칙한 이유는 투입간격, 투입방법, 투입속도에 따라서 원하는 양의 황을 투입, 조절하는데 어려움이 있기 때문이다.

제조된 매트에 대해 ICP 분석을 수행한 결과, 표 9와 같이 주요 원소인 Cu, Co, Fe이 각각 32.5 내지 37.8 중량%, 28.3 내지 37.1 중량% 그리고 8.85 내지 8.99 중량%로 제조하고자 했던 함량으로 잘 제조되었으며, 황 역시 각 매트에 따라 22.5 중량%와 16.0 중량%씩 각각 함유되어 있는 것을 알 수 있었다(이후부터 황이 22.5% 함유된 매트를 '매트 1', 16.0% 함유된 매트를 '매트 2'라 함).

매트에 따른 성분 분석 결과 (중량%)

	매트 1	매트 2
Cu	37.8	32.5
Co	28.3	37.1
Fe	8.85	8.99
Ni	0.024	0.40
Al	0.52	0.54
Ca	0.16	0.12
Cr	<0.004	<0.004
Mg	0.029	0.024
Mn	0.0076	<0.004
Pb	0.021	0.0048
Zn	<0.004	<0.004
K	0.03	0.023
Na	0.087	0.052
SiO₂	1.60	3.52
S	22.5	16.0

매트분쇄

제조된 매트에 대해, 조크러셔로 1차 파쇄를 하고 세타박스를 사용하여 2차 파쇄를 수행하였다. 이 후 140 mesh 이하의 입자로 분리하였다.

금속침출

고온고압침출은 황산 베이스에서 수행하였으며, 황산의 농도를 1부피% 및 2 부피%로 변화하며 시간에 따른 매트의 침출거동을 살펴보았다. 이때 고액비는 0.1 (매트 70 g, 용액 700ml), 기압(PO2)은 15 atm, 교반은 700 rpm, 반응시간 2시간, 온도는 150 ℃였다. 또한 15, 30, 60, 90, 120분마다 샘플을 5 내지 10 ml 채취하여 ICP Analyzer를 이용하여 성분을 분석하였다.

황산 2 부피 %에서 고온고압침출을 수행한 결과, 매트 1의 경우, 반응시간 15분부터 코발트와 구리가 100% 침출된 반면 철은 거의 침출되지 않았음을 알 수 있었다. 이와 같은 침출거동을 도 9에 나타내었다.

도 10에 나타낸 바와 같이 황산 2 부피 %에서 고온고압침출한 매트 2의 경우에는, 코발트가 반응시간 15분에 침출율이 약 95%이고 시간이 증가함에 따라 점차 침출율이 상승하다가 반응시간 120분에서 100% 침출되는 반면, 구리는 반응시간 15분에 약 20% 침출되다가 반응시간이 120분에서도 침출율이 약 60% 정도에 머무는 것을 알 수 있었다. 이때에도 Fe는 거의 침출되지 않았다

매트 1이 매트 2에 비교하여 침출율이 우수한 위와 같은 실험 결과, 매트 내 존재하는 황의 함량이 매트의 고온고압침출에 주요한 영향을 미치고 있음을 알 수 있으며, 황이 22.5% 함유된 매트의 경우 황산 2 부피 %에서 최소 반응시간 30분이면 코발트와 구리가 100% 침출되는 결론을 얻을 수 있었다. 이때의 용액 내 코발트, 구리, 철의 농도는 각각 33,900 ppm, 37,100 ppm 그리고 73.8 ppm 이었다. 표 10에 샘플링 시간에 따라 변화하는 각 금속별 농도를 나타내었다.

황산 2 부피%에서 매트 1의 반응시간에 따른 금속 침출량 (ppm)

	코발트	구리	철
15분	24,500	25,800	160
30분	33,900	37,100	73.8
60분	34,700	39,700	43.7
90분	32,900	38,300	38.3
120분	33,400	39,500	42.7

황산 1 부피 %에서 매트 1에 대한 고온고압침출을 수행하여 그 결과를 도 11에 나타내었다. 매트 1의 경우, 코발트는 반응시간 15분부터 침출율 100%이였지만, 구리는 반응시간 15분에 약 16%에서 반응시간이 120분에서도 약 45% 정도로 침출율이 낮았다.

도 12에 나타낸 바와 같이 황산 1 부피%에서 매트 2의 경우에는, 코발트가 반응시간에 따라 약 77%에서 87%의 침출율을 나타내었으며, 구리는 반응시간 30분까지 약 5%의 침출율을 나타내다가 반응시간 60분부터 상대적으로 급격히 침출율이 상승하여 반응시간 120분에서는 약 35%의 침출율을 나타내었다.

황산 1 부피 %의 조건에서도 매트 1이 매트 2에 비교하여 침출율이 우수하였으며, 이는 매트 내 존재하는 황의 함량이 매트의 고온고압침출에 주요한 영향을 미치고 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 황산 1 부피%의 조건의 경우 황산 2 부피%의 조건에 비교하여 코발트와 구리의 침출율이 현저히 낮음을 알 수 있어, 황산 2 부피%에서 매트 고온고압침출을 수행하는 것이 침출율 측면에서 효율적인 침출공정으로 판단된다.

금속회수

금속의 회수에는 구리를 추출제를 사용하여 먼저 회수하는 방법 등 코발트 만을 분리회수할 수 있는 다양한 기술이 사용될 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims

코발트, 구리 및 철을 포함하는 코발트 정광의 처리방법에 있어서,
상기 코발트 정광을 환원용융하여 합금상과 슬래그를 얻는 단계와;
상기 합금상에 황을 가하고 용융하여 매트를 얻는 단계와;
상기 매트를 분쇄하여 분쇄물을 얻는 단계와;
상기 분쇄물로부터 코발트 및 구리를 침출하는 단계를 포함하는 코발트 정광의 처리방법.
제1항에 있어서,
상기 슬래그를 용융하고 고압의 공기를 분사하여 미네랄 볼을 제조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코발트 정광의 처리방법.
제1항에 있어서,
상기 환원용융은,
상기 코발트 정광에 플럭스와 환원제를 추가한 후에 수행되는 것을 특징으로 하는 코발트 정광의 처리방법.
제3항에 있어서,
플럭스는 알루미나와 산화칼슘 중 적어도 어느 하나를 포함하고,
상기 환원제는 코크스를 포함하는 것을 특징으로 하는 코발트 정광의 처리방법.
제1항에 있어서,
상기 환원용융의 온도는 1400℃ 내지 1550℃인 것을 특징으로 하는 코발트 정광의 처리방법.
제1항에 있어서,
상기 매트에서 황의 함량은 12 내지 25중량%인 것을 특징으로 하는 코발트 정광의 처리방법.
제1항에 있어서,
상기 매트에서 황의 함량은 20 내지 25중량%인 것을 특징으로 하는 코발트 정광의 처리방법.
제1항에 있어서,
상기 침출은,
황산용액을 이용하여 12 내지 20atm의 산소분압에서 120℃ 내지 200℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 코발트 정광의 처리방법.
제8항에 있어서,
상기 침출에서,
황산용액의 농도는 1.5 부피% 내지 3 부피%인 것을 특징으로 하는 코발트 정광의 처리방법.
제1항에 있어서,
상기 침출단계에서 코발트와 구리는 80% 이상 침출되며, 철은 10%이하로 침출되는 것을 특징으로 하는 코발트 정광의 처리방법.
코발트, 구리 및 철을 포함하는 코발트 정광의 처리방법에 있어서,
코발트 정광으로부터 코발트, 구리 및 철을 포함하는 합금상을 얻는 단계와;
상기 합금상에 황을 가하고 용융하여 황의 함량이 20 내지 25중량%인 매트를 얻는 단계와;
상기 매트를 황산용액을 이용하여 12 내지 20atm의 산소분압에서 120℃ 내지 200℃의 온도에서 침출하는 단계를 포함하며,
상기 침출단계에서 코발트와 구리는 80% 이상 침출되며, 철은 10%이하로 침출되는 코발트 정광의 처리방법.
제11항에 있어서,
상기 황산용액의 농도는 1.5 부피% 내지 3 부피%인 것을 특징으로 하는 코발트 정광의 처리방법.