KR101798731B1 - 산화철 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 염화철 결정을 배소하여, 산화철을 제조하는 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 염화철을 배소(Roasting)하여 산화철을 제조하는 방법에 관한 것이다.
염화철(Iron Chloride), 보다 정확히 염화철 결정을 배소하여 산화철이 제조되는 과정은 온도에 따라 다음과 같은 반응을 수반하게 된다.
(1) FeCl4·4H2O(s) → FeCl2·2H2O(s) + 2H2O(l) (>76℃)
(2) FeCl2·2H2O(s) → FeCl2·H2O(s) + H2O(g) (>130℃)
(3) FeCl2·H2O(s) → FeCl2(s) + H2O(g) (>164℃)
(4) 2FeCl2(s) + 2H2O(g) + 1/2O2 → Fe2O3(s) + 4HCl(g) (>250℃)
상기 배소과정에서 염화철 결정에 포함되어 있는 결정수(H2O)는 배소 공정 중 저온에서 제거된다(상기 식 (1) 내지 (3)의 과정). 그래서, 별도의 FeCl2의 산화반응(상기 식(4))에 참여하지 못한다.
특히, 염화철은 고농도의 Cl을 포함한 농축물로 높은 반응성을 갖고 있어, 고온에서 연소공지 중 수분, 산소 조건에 따라 아래 식 (5) 내지 (6)과 같이, FeCl3 기체상 내지 FeOCl 등의 복합 염화물이 생성된다.
(5) 3FeCl2(s) + 2HCl(g) + 1/2O2(g) → (FeCl3)2(g) + H2O(g)
(6) (FeCl3)2(g) + 2Fe2O3(s) → 6FeOCl(s)
상기와 같은 복합 염화물이 발생으로 인해, 배소를 통해 얻어지는 산화철의 회수율이 저하되고, 로내에 염화물이 침적됨에 따라 배소로의 막힘이나 결함 등의 문제가 유발되고 있다.
본 발명의 일측면은 염화철을 배소하여 산화철을 제조하는 방법으로서, 산화철의 회수율과 품질을 향상시키고, 배소로의 수명을 향상시킬 수 있는 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일태양은 염화철 결정을 준비하는 단계; 및
상기 염화철 결정을 배소로에서 배소하여 산화철을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 배소시 수증기(steam)를 배소로에 투입하는 산화철의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 염화철 결정을 배소하는 과정에서 산화철의 회수율이 향상되며, 특히 얻어진 산화철 중 Cl의 농도가 낮아 품질이 우수한 산화철을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에서는 염화물의 침적 발생량이 저감되어 배소로의 수명을 향상시킬 수 있는 장점이 있어, 비용 절감 및 환경오염 방지 효과를 수반한다.
이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명의 발명자들은 염화철 결정을 배소하여, 산화철을 제조하는 과정에서, 염화철은 고농도의 Cl을 포함하고 있고, 고온에서 연소공기 중 수분 등의 조건에 따라 복합염화물이 형성되는 문제를 해결하기 위해 연구한 결과, 본 발명에 이르게 되었다.
본 발명은 염화철 결정을 준비하는 단계, 상기 염화철 결정을 배소로에서 배소하여 산화철을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 염화철 결정은 Fe 성분을 30 wt% 이상 함유하고 있으며, Mg, Mn, Ca, Si 등의 불순물은 총 5 wt%를 넘지 않는 것이 바람직하다. 상기 불순물이 다량 존재하게 되면, 분순물에 의해 Cl 분해 특징이 달라져 최종 제품에서의 Cl 농도가 증가할 수 있다.
본 발명은 상기 배소로에서 배소하여 산화철을 형성하는 과정에서 수증기(steam)을 투입하는 것을 포함한다. 상기 수증기를 투입하는 것은 염화철 결정에 결합되어 있는 Cl을 수증기(H2O)와 반응하여 HCl 형태로 제거하는 반응율을 향상시키고 환경 문제를 야기할 수 있는 Cl2 가스의 생성을 억제하기 위함이다. 더불어 배소로내에서 생성되는 HCl 가스의 분압을 희석시켜 FeCl3 가스 생성을 억제하여 산화철 회수율 향상 및 산회수 공정에서의 회수산 중 불순물 혼입을 저감시키는 효과가 있다.
상기 투입되는 수증기의 양은 원료 무게 대비 40~70% 인 것이 바람직하다. 수증기의 양이 원료 무게 대비 40%를 미만이면 배소 반응성의 저하로 제조 산화철 중 Cl 농도가 증가하는 문제가 발생할 수 있으며, 미배소 염화철 결정 배출로 인한 Cl 가스 누출로 공정 가동시 문제가 발생할 수 있다. 한편, 70%를 초과하게 되면, 배소로 버너 연소에 문제가 발생할 수 있으며, 상대적으로 낮은 산소 분압으로 염화철 배소 반응성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
상기 배소로에서 배소시에는 충분한 산소의 공급 및 배소 반응을 위해서, 연소 버너를 이용하여 열을 가하는 것이 바람직하다. 연소 버너는 연료와 공기의 적정한 배합이 중요하며, 이때의 공연비(공기/연료의 무게비)는 1.4~2.4인 것이 바람직하다. 상기 공연비가 1.4 미만이면 배소 반응성이 저하되어 산화철 중 Cl 농도 상승 및 미배소 염화철 결정 배출 문제가 발생하게 되며, 공연비가 2.4를 초과하게 되면 상대적으로 높은 산소 분압에 의해 FeCl3 가스상 생성으로 인한 회수율 저하 및 산회수 공정 회수산 중 불순물 혼입이 증가하는 문제가 있다.
상기 배소시, 배소로의 온도는 500~700℃인 것이 바람직하다. 염화철 결정의 배소 반응은 250℃에서 진행되나, 적정 반응 속도 확보를 위해서 배소온도는 500℃ 이상으로 유지하는 것이 바람직하다. 염화철 결정의 용융 온도는 653℃로 배소 온도가 700℃를 넘게 되면, 배소로 내에서 미배소된 염화철 결정이 액상화되어 배소된 산화철과 용융상을 형성하여 로내 융착 문제가 발생할 수 있으므로, 배소온도는 700℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.
상기 배소로에서의 총 반응시간은 원료 장입부터 산화철의 배출까지 60~90분을 유지하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 제시하는 배소 조건하에서 반응시간은 60~90분 정도가 바람직하며, 배소로내 염화철 결정 장입 속도(충진율)에 따라 반응시간은 선택적으로 조정할 수 있다.
상기 염화철 결정은 염소 이온 및 철 이온을 포함하는 수용액을 증발 농축하여 염화철을 결정화함으로써, 얻어지는 것이 바람직하다.
상기 염소 이온 및 철 이온을 포함하는 수용액의 일예로는, 니켈 및 철을 함유하는 니켈 광석으로부터 염소 이온을 함유하는 산 용액을 사용하여 니켈을 회수하는 니켈 습식 제련 공정의 부산물로서, 상기 수용액이 사용될 수 있다.
상기 니켈 광석은 특별히 한정되지 않으며, 리모나이트, 사프로라이트 등과 같이 니켈과 철을 포함하는 광석을 사용할 수 있다.
상기 니켈 습식 제련 공정은 니켈 및 철을 함유하는 니켈 광석으로부터 니켈을 염산과 같은 염소이온 함유 산 용액으로 용해한 후, 페로니켈로 석출하여 니켈을 회수하는 것으로서, 니켈 회수 후에 염화철 및 염화알칼리금속을 포함하는 용액을 공정 부산물로 생성하는 것이라면 본 발명을 적용할 수 있다.
예를 들어, 상기 니켈 습식 제련 공정은 니켈 광석을 환원하는 단계, 환원된 니켈 광석을 산으로 철 및 니켈을 침출하는 단계, 상기 침출액의 니켈 이온을 치환석출반응에 의해 석출하는 단계, 및 니켈을 농축 회수하는 단계를 포함할 수 있다.
먼저, 상기 니켈 광석을 환원하는 단계를 포함한다. 상기 환원은 수소를 환원제로 사용하여 수행되며, 수소를 포함하는 가스라면 그 종류를 특별히 한정하지 않는다. 수소 함유 가스를 환원 가스로 사용하는 경우에는 탄소를 사용하는 경우에 비하여 상대적으로 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, 바람직하게는 수소를 단독으로 사용할 수 있음은 물론, 불활성 가스를 함께 사용할 수 있다. 상기 불활성 가스는 환원반응 중에 환원로에 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 부피% 이상 함유하는 코크스 오븐 가스(Cokes Oven Gas, COG)나, 메탄 수소 개질 반응에서 발생하는 가스로서, 수소를 65 부피% 이상 함유하는 수소함유 LNG 개질 가스를 들 수 있다.
상기 환원 단계는 수소를 환원제로 사용하여 725-950℃의 온도 범위에서 수행함으로써 니켈 광석 중의 철 및 니켈 등의 금속 산화물을 환원시킬 수 있다. 이와 같은 반응에 의해 환원된 니켈 광석을 얻을 수 있으며, 이하, 상기 환원된 니켈 광석을 '환원광'이라고도 한다. 편의상, 상기 환원광이 사용되는 공정에 따라 침출 단계에 사용되는 환원광을 '침출용 환원광'이라 하며, 석출 단계에 사용되는 환원광을 '석출용 환원광'이라고 한다.
상기 환원 공정에서 얻어진 배가스는 분리하여 배출하고, 상기 환원광은 물을 사용하여 슬러리화한 후, 상기 슬러리에 산을 투입하여 광석 중의 철 및 니켈을 용해하는 침출단계를 거친다. 상기 슬러리 중의 환원 원료에 포함된 니켈 및 철은 산에 의해 용해되어 이온으로 침출하게 된다.
상기 침출 단계에서 사용할 수 있는 산으로는 염산, 황산 등을 사용할 수 있으나, 니켈 석출 후에 배출되는 폐액으로부터 철과 산의 회수를 위해 염산을 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 니켈 광석 중에는 Al2O3, SiO2, Cr2O3 등을 포함하고 있는데, 이러한 성분은 상기 침출반응 단계에서 산에 의한 용해가 거의 일어나지 않아 대부분 고상의 잔사로 잔존하나, 일부가 산에 의해 용해되어 침출액 중으로 용출된다. 그러나, 상기 Al, Si, Cr 성분은 후속 석출단계에서 니켈의 석출 효율 저하를 야기할 수 있는 원소이므로, 석출 단계 이전에 침출액으로부터 이들 성분이 제거되는 것이 바람직하다.
침출액에 용해되어 있는 상기 Al, Si, Cr 성분은 침출액에 알칼리제를 첨가하여 침출액의 pH를 변화시킴으로써 고상의 수산화물로 형성시켜 침전 제거할 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, 침출액의 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 있는바 pH가 3.5를 초과하지 않는 것이 보다 바람직하다.
이때, 상기 알칼리제는 침출액으로부터 침출 잔사를 제거하기 전에 첨가하여 수산화물로 전환한 후에 상기 침출 잔사 및 수산화물을 함께 제거할 수 있음은 물론, 침출 잔사를 침출액으로부터 고액 분리에 의해 제거한 후에, 상기 침출액에 알칼리제를 첨가하여 슬러지화하고, 이를 여과하여 pH가 조절된 침출액을 얻을 수 있다.
이때, 상기 침출액의 pH 조절을 위해 첨가되는 알칼리제로는 특별히 한정하지 않으며, 침출액의 pH를 상승시킬 수 있는 것이라면 제한없이 사용할 수 있다. 예를 들어, Na, K, Ca, Mg, Fe, Mn, 또는 Ni 등 금속의 수산화물을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 혼합물로 사용될 수 있다.
상기 침출 반응에 의해 얻어진 침출액에 석출용 환원광을 투입하면, 다음 식 (7)과 같은 반응에 의해 침출액 중의 니켈이온이 환원광 중의 철 이온과 치환하여 페로니켈 석출물로 석출되고, 또한, 철 이온은 염소와 반응하여 염화철을 형성한다.
(7) (Ni0 .1Fe0 .9)Cl2 + {(Ni0 .1Fe0 .9) + 2Fe} = Ni0 .2Fe0 .8 + 2Fe + 0.1FeCl2
따라서, 상기 석출 반응에 의해 얻어진 석출물을 포함하는 석출액으로부터 페로니켈의 석출물을 여과 등의 고액 분리에 의해 회수할 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.
상기 석출물을 회수한 후에 잔류하는 석출 여액은 염화철이 포함된 염화철 수용액으로서, 염소 이온 및 철 이온을 포함하는 수용액이다. 상기 염화철 수용액을 배소하여 산화철을 얻을 수 있다.
상술한 바와 같이, 침출액의 pH 조절을 위해 첨가되는 알칼리제로서 제한없이 사용할 수 있다. 그러나, 침출액의 pH 조절을 위해 첨가된 알칼리제 또는 니켈 광석 중에 포함되어 있던 것으로서 산에 의해 용해되어 용액 중에 존재하는 Na, K 또는 Ca 이온은 염화철 수용액 중의 염소이온과 반응하여 반응부산물로서 NaCl, KCl, CaCl2 등의 염화물을 형성하게 된다. 다른 알칼리제의 염화물과는 달리, 이들 NaCl, KCl, CaCl2 등의 염화물은 철광석 및 산을 회수하기 위해 수행되는 배소과정에서 열처리에 의해서도 열분해가 일어나지 않아, 염산이 회수되지 않을 뿐 아니라, 배소시 결정화된 상태로 산화철에 혼입되어 산화철 제품의 Cl 농도를 크게 높이므로, 산화철의 품질을 현저히 저하시켜 철광석으로 재활용할 수 없게 한다.
따라서, Na, K 및 Ca의 염화물은 산화철의 품질을 향상시키기 위해서 산화철에 혼입되는 것을 방지할 필요가 있다. 알칼리 염화물의 혼입이 없는 고품질의 산화철을 얻기 위해 석출 여액으로부터 염화철을 결정으로 얻고, 이를 여과 등의 방법에 의해 고액 분리함으로써 상기 Na, K 및 Ca의 염화물이 제거된 염화철 결정을 얻을 수 있으며, 얻어진 염화철 결정을 배소함으로써 고순도의 산화철을 얻을 수 있다.
구체적으로는, 염화철 수용액에 존재하는 알칼리 염화물을 제거하기 위하여 염화철 수용액을 염화철의 용해도 이상으로 증발 농축시킴으로써 초록색의 염화제일철 결정을 얻을 수 있다.
염화철의 결정화는 석출 여액을 고온으로 가열하여 수분을 증발시켜 석출여액을 농축시킴으로써 염화철 수용액으로부터 염화철의 결정화를 유도할 수 있다. 이때 상압에서 가열하는 경우와 같이 결정화 온도가 높으면 2수염(2H2O)가 결정수를 가진 상태로 결정화되며, 진공상태에서 가열하여 증발시키는 경우와 같이 결정화 온도가 낮으면 4수염(4H2O) 형태로 결정화된 염화철 결정(FeCl2·4H2O)을 얻을 수 있다.
상기와 같이 염화철을 결정화함에 있어서 증발 농축 중에 증발된 스팀을 이용하여 결정화 에너지로 사용할 수 있어 에너지 절감을 도모할 수 있으며, 잉여 스팀을 가온 또는 가압함으로써 스팀을 재활용할 수 있어, 증발 농축에 소요되는 에너지를 줄일 수 있다.
이와 같은 증발 농축에 의한 염화철의 결정화에 의해 염화철은 고체화되나 용액 내에 존재하는 대부분의 알카리 이온은 이온 상태로 존재한다. 따라서 이를 여과와 같은 고액분리 수단에 의해 염화철 결정을 석출 여액으로부터 분리할 수 있다. 이에 의해 비교적 순도가 높은 염화철 결정을 얻을 수 있다.
이와 같은 방법에 의해 얻어진 염화철 결정에는 알칼리 이온, 특히 Na, K 및 Ca 성분을 제거할 수 있으나, 알칼리 이온이 용액 중에 농축됨으로 인해 염화철 결정 표면에 알칼리 이온이 묻게 된다. 따라서, 상기 결정 표면에 부착된 알칼리 이온을 제거함으로써 보다 고품질의 산화철을 얻는데 보다 바람직하다.
이와 같은 염화철 결정 표면에 부착된 알칼리 이온를 제거하기 위해서는 고순도 염화제일철이 포화농도로 용해되어 있는 염화철 포화 수용액을 사용하여 염화철 결정을 세척함으로써 일부 부착된 알칼리 이온을 염화철 결정 표면으로부터 제거할 수 있다.
상기와 같은 방법에 의해 얻어진 고상의 고순도 염화철 결정을 배소하는 결정화 배소에 의해 열분해시킴으로써 산화철과 염소가스를 얻을 수 있다. 이를 반응식으로 나타내면 다음 식 (8)와 같이 나타낼 수 있다.
(8) 2FeCl2(s) + 2H2O(g) + 1/2O2 → Fe2O3(s) + 4HCl(g)
상기와 같은 열분해 반응은 400℃ 이상의 온도에서 수행할 수 있다. 한편, 배소로의 작동온도 범위 등에 따라 상기 배소로 온도의 상한은 적절히 설정할 수 있는 것으로서, 특별히 한정하지 않는다. 다만, 배소에 요구되는 에너지 소비량 등의 경제적인 관점에서 800℃ 이하로 설정할 것을 바람직하다. 보다 바람직하게는 배소시 배소로의 온도는 500~700℃의 온도범위에서 설정하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 염화철 결정은 물에 녹여 재수용액화한 후에 배소로에 분무함으로써 배소하는 용액 배소에 의해 산화철과 염소를 생성할 수도 있다. 다만, 이와 같은 용액 배소는 열분해에 600-900℃ 정도의 배소온도에서 열분해할 수 있다.
상기와 같이 에너지 비용 절감의 관점에서 결정화 배소가 보다 바람직하다. 또한, 용액 배소에 의하는 경우에는 미세한 입도의 산화철 파우더가 얻어지게 되는데, 이 경우, 얻어진 산화철을 전기로에 투입하는 등에 의해 산업에 활용하기 위해 미세한 분말을 펠렛화하는 추가적 공정이 요구된다. 그러나, 결정화 배소에 의해 얻어진 산화철은 입도가 큰 알갱이 상태로 얻어지게 되어, 추가적인 펠렛화 단계를 요구하지 않는 점에서도 보다 바람직하다고 할 수 있다.
상기 배소에 의해 얻어진 산화철은 고상 분말 상태로서, 집진기 등을 이용하여 회수할 수 있다. 한편, 염소는 가스 상태로 배가스와 함께 배출되는데, 이러한 배가스를 물을 통과시킴으로써 염산을 얻을 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 위한 것으로, 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
(실시예 1)
실시예 1은 실험실에서 배소로를 모사하여 염화철 결정(FeCl2·2H2O)을 이용하여 산화철 배소를 진행하였고, 그 공정조건을 표 1에 나타내었으며, 이에 따른 결과를 표 1에 함께 나타내었다.
| No. | 염화철 결정의 양(g) | 수증기양(%) | 공연비 | 배소온도(℃) | 배소시간(분) | 결과 | 비교 |
| 1 | 15 | 96 | 1 | 600 | 60 | 미배소 | 비교예 1 |
| 2 | 15 | 128 | 1 | 600 | 60 | 미배소 | 비교예 2 |
| 3 | 15 | 160 | 1 | 600 | 60 | 미배소 | 비교예 3 |
| 4 | 15 | 205 | 1 | 600 | 60 | 미배소 | 비교예 4 |
| 5 | 5 | 55 | 1.5 | 600 | 60 | 양호 | 발명예 1 |
| 6 | 15 | 32 | 1.5 | 600 | 60 | 퓸(fume)발생 | 비교예 5 |
| 7 | 15 | 50 | 1.6 | 600 | 60 | 양호 | 발명예 2 |
| 8 | 15 | 50 | 1.8 | 600 | 60 | 양호 | 발명예 3 |
| 9 | 15 | 64 | 1.4 | 600 | 60 | 양호 | 발명예 4 |
| 10 | 15 | 64 | 1.6 | 600 | 60 | 양호 | 발명예 5 |
| 11 | 15 | 64 | 1.8 | 600 | 60 | 양호 | 발명예 6 |
| 12 | 15 | 64 | 2 | 600 | 60 | 양호 | 발명예 7 |
| 13 | 15 | 64 | 1.6 | 650 | 30 | 미배소 | 비교예 6 |
| 14 | 15 | 64 | 1.8 | 650 | 30 | 미배소 | 비교예 7 |
| 15 | 15 | 64 | 2 | 650 | 30 | 미배소 | 비교예 8 |
(상기 표 1에서 수증기의 양은 첨가되는 염화철 결정의 무게 대비이며, 공연비는 연료로서 LNG를 사용한 경우에 공기의 비를 의미함)
상기 표 1에 나타난 바와 같이 본 발명의 조건을 만족하는 경우에 배소가 안정적으로 이루어지는 것을 확인할 수 있었다.
그에 비해, 비교예 1 내지 4는 투입된 수증기의 양이 연료 대비 과다한 경우로서, 공연비가 본 발명에 미치지 않는 경우로서, 반응 산소의 부재로 인해 충분한 배소가 이루어지지 않음을 확인할 수 있었다. 한편, 비교예 5의 경우에는 수증기의 투입량이 너무 적어 부반응에 의한 퓸(fume)이 발생하는 문제가 있었다.
한편, 비교예 6 내지 8의 경우에는 배소시 30분의 반응으로 인해 충분한 배소가 진행되지 않아 미배소가 발생하는 것을 확인할 수 있었다.
(실시예 2)
실시예 2는 파일롯(Pilot) 조건에서 시간당 염화철 결정의 장입량을 220Kg/Hr로 투입하였고, 이때 수증기의 양은 66Kg/Hr (연료 무게 대비 약 30%)를 유지하였고, 공연비는 LNG를 연료가스로 사용하여 1.4를 유지하고, 배소온도는 600℃를 유지하였다.
이렇게 해서 얻어진 산화물 성분을 분석하였고, 그 결과를 아래 표 2에 나타내었다.
| 구분 | Fe | Ca | Mg | Mn | Si | Al | Cl |
| 산화물 1 | 69.0 | 0.015 | 0.58 | 1.36 | 0.012 | <0.005 | 0.076 |
| 산화물 2 | 69.1 | 0.016 | 0.61 | 1.37 | 0.012 | <0.005 | 0.059 |
| 산화물 3 | 68.7 | 0.013 | 0.51 | 1.24 | 0.014 | <0.005 | 0.061 |
| 산화물 4 | 69.0 | 0.012 | 0.46 | 1.28 | 0.011 | <0.005 | 0.064 |
(상기 표 2에서 각 성분의 함량은 산화물에 포함된 합금의 함량을 중량%로 나타낸 것임)
본 발명의 산화철 제조방법에 의하면, 염화철에 포함되어 있는 산화철의 약 86%의 회수율로 산화철로 되는 것을 확인할 수 있었다. 약 14%의 산화철은 비산에 의해 집진장치에 분진의 포집되어 손실이 매우 적은 것을 확인할 수 있었다.
Claims (8)
- 염화철 결정을 준비하는 단계; 및
상기 염화철 결정을 배소로에서 배소하여 산화철을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 배소시 수증기(steam)를 배소로에 투입하며, 상기 수증기는 배소로에 투입되는 원료의 무게 대비 40~70%로 투입하는 산화철의 제조방법.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 배소로에서 사용되는 연소버너의 공연비는 1.4~2.4로 행하는 산화철의 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 배소로의 온도는 500~700℃인 산화철의 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 배소로에서의 총 반응시간은 원료 장입부터 산화철의 배출까지 60~90분을 유지하는 산화철의 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 염화철 결정은 염소 이온 및 철 이온을 포함하는 수용액을 증발 농축하여 염화철을 결정화하는 것을 포함하는 산화철의 제조방법.
- 청구항 6에 있어서,
상기 수용액은 니켈 및 철을 함유하는 니켈 광석으로부터 염소 이온을 함유하는 산 용액을 사용하여 니켈을 회수하는 니켈 습식 제련 공정의 부산물로 얻어지는 것인 산화철의 제조방법.
- 청구항 7에 있어서,
상기 니켈 습식 제련 공정은,
니켈 광석을 환원하는 단계;
환원된 니켈 광석을 산으로 철 및 니켈을 침출하여 침출액을 얻는 단계;
상기 침출액의 니켈 이온을 치환석출반응에 의해 석출하는 단계; 및
니켈을 농축 회수하는 단계를 포함하는 산화철의 제조방법.
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