KR100226924B1 - 고품위 티타늄 제련원료의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 티타늄제련에 사용되는 원료의 제조방법에 관한 것이며, 그 목적은 티타늄철광석을 고로공정의 탈규 플럭스(flux)로 이용하여 발생되는 슬래그로부터 고품위 티타늄제련 원료를 제조함에 있다.

본 발명은 티타늄철광석을 이용한 티타늄제련원료의 제조방법에 있어서, 상기 티타늄철광석중의 TiO₂함량이 17-18%이고; 상기 티타늄철광석을 고로 용선에 투입한 후 부상되는 슬래그를 통상의 자력선광으로 분리하는 티타늄 제련원료의 제조방법에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

고품위 티타늄 제련원료의 제조방법

제1도는 본 발명에 사용된 고주파유도로의 개략도.

제2도는 티타늄철광석 투입량에 따른 슬래그중의 TiO₂함량과의 관계를 용해온도별로 나타낸 그래프.

제3도는 용해온도에 따른 슬래그 중의 TiO₂함량과의 관계를 티타늄철광석 투입량별로 나타낸 그래프.

도면의 주요부분에 대한 설명

1 : 흑연 도가니 2 : 스탬프재(stamp material)

3 : 유도코일 4 : 용탕

5 : 슬래그

본 발명은 티타늄 제련에 사용되는 원료의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 티타늄철광석을 고로공정의 탈규플럭스(flux)로 이용하여 발생되는 슬래그로부터 고품의 티타늄제련원료를 제조하는 방법에 관한 것이다.

금속 티타늄은 TiO₂함량이 90%이상인 금홍석(Rutile, TiO₂)을 원료로 하여 제조하나 천연금홍석은 부존량이 적고 고가이므로 현재는 TiO₂함량이 약 50%이상인 일메나이트(Ilminite, FeOㆍTiO₂)나 티타늄철광석중의 철분을 제거하는 전처리를 실시하여 합성금홍석이나 고티타늄슬래그로 농축하여 티타늄제련의 원료로 사용하는 추세이다. 종래의 TiO₂제조방법은 다음과 같은 것이 있다.

즉, 습식법은 일메나이트를 소부(Baking)하여 용해시킨 후 냉각시켜서 황산철을 분별결정시켜 제거한 다음, 남은용액을 가수분해시켜 수산화티타늄으로 침전시킨다. 이 침전물을 여과하여 Anatase형의 TiO₂를 제조한다. 그러나, 이 방법에서는 처리방법의 복잡함과 부산물로 생기는 황산철의 처리문제, 반응장치의 재질등이 문제시 된다.

또한, 직접염화법은 일메나이트를 700-800℃에서 직접 염화반응을 시켜서 TiC1₄를 만든 다음 이를 다시 산소로 산화시켜 산화티타늄을 얻고 염소가스를 회수하는 방법으로서, 이 방법은 반응매체로 사용하는 염소가스의 가격이 고가이므로 저품위 티타늄철광석을 처리하는 데는 경제성이 없고 또한 염소가스에 의한 대기오염이 문제가 된다.

그리고, 아크용련법은 티타늄철광석을 아크용련으로 티타늄광재와 선철로 분리시킨 다음 광재를 황산화반응과 산침출을 통하여 불순물을 제거하여 고품위의 산화티타늄을 제조하는 방법이다. 이 방법은 비교적 저품위의 티타늄철광석도 이용 가능하며 부산물로 선철을 얻을 수 있는 장점이 있는 반면 전기에너지 소비가 크다는 것이 단점이다.

본 발명은 상기한 종래 방법의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고로공정의 용선을 열원으로 사용하여, 저품위의 티타늄철광석을 전기에너지 소비없이 티타늄철광석중의 철분을 제거한 다음 슬래그중에 TiO₂를 농축시켜 이를 티타늄제련의 원료화하는데 그 목적이 있다.

이하, 본 발명을 설명한다.

본 발명은 티타늄철광석을 이용한 티타늄제련원료의 제조방법에 있어서, 상기 티타늄철광석중의 TiO₂함량이 17-18%이고; 상기 티타늄철광석을 고로 용선에 투입한 후 부상되는 슬래그를 통상의 자력선광으로 분리하는 티타늄제련 원료의 제조방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에서는 티타늄철광석중의 TiO₂함량을 높이기 위하여 티타늄철광석을 고로공정의 탈규플럭스로 사용하여 정련효과를 얻고 부상하는 슬래그중에 TiO₂를 농축하는 방법을 사용하는데 그 특징이 있다. 통상 고로용선중의 탈규(Si)를 위해서는 탈규플럭스로 밀스케일 또는 소결단광 등을 사용하나, 본 발명에서는 티타늄철광석을 이용하므로 고로용선의 정련효과를 얻을 수 있는 부수적인 장점이 있다. 이는 하기 표 1과 같이 통상적인 티타늄철광석에는 탈규역활을 하는 다량의 산화철이 함유되어 있기 때문이다.

또한, 티타늄철광석은 용선과 반응하여 다음과 같은 식에 의해 철이 분리되고 슬래그중에 TiO가 농축될 것으로 보인다.

고로의 용선온도 범위에서 위 반응들은 모두 큰 음의 △ G°값을 가지므로 티타늄철광석에 의한 용선의 탈규와 슬래그중에 TiO₂가 농축되어지는 반응은 열역학적으로 가능한 것이다.

따라서, 본 발명에서는 고로의 용융된 용선에 티타늄철광석을 투입, 탈규반응을 진행시켜 비중차에 의해 철분과 슬래그성분을 분리한다. 결국 부상한 슬래그를 마광하여 통상행해지는 자력선광을 통해 슬래그와 결합되어 있는 철성분을 제거하여 슬래그중에 TiO₂함량을 높일 수 있게 되는 것이다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.

[실시예]

제 1 도에 도시된 바와 같이, 흑연도가니(1)가 안치되고, 그 주위에 스탬프제(2)로서, 마그네시아 가루를 채운 상태에서 유도코일(3)에 의해 가열되는 고주파유도로를 이용하여 하기표 2와 같은 조성을 갖는 선철을 약 1500g 용해하였다. 용해된 용탕(4)위에 상기표 1과 같이 TiO₂함량이 8.55%함유된 티타늄철광석을 투입하여 약 40분간 반응을 진행시켰다. 이 때, 반응표면적을 크게 하기 위해 티타늄철광석을 100mesh 이하로 마광하여 사용하였다. 또한, 실험온도는 1450, 1500, 1550, 1600℃로 변화시키고, 티타늄철광석을 선철량의 10,13,16, 20wt%에 해당하는 양만큼 투입하였다. 반응이 완료된 후 용선과 슬래그(5)를 채취하여 슬래그는 자력선광한 다음 성분을 분석하였다. 이 슬래그의 성분을 하기 표 3에 보였다.

상기 표 3에 나타난 결과로부터 티타늄철광석, 용해온도 및 슬래그중의 TiO₂함량과의 관계를 제 2 도 및 제 3 도에 나타내었다. 제 2 도는 티타늄철광석 첨가량에 따른 슬래그중의 TiO₂함량을 용해온도별로 나타낸 것으로, 티타늄철광석투입량이 많을수록 슬래그중의 TiO₂함량이 높은 것을 알 수 있다. 이는 광석첨가량이 많을수록 산화철에 의한 치환탈규반응이 더 잘 일어나고 용선에 함유된 티타늄의 산화에 의해 슬래그에 유입되는 산화티타늄이 많으며 또 광석으로부터 슬래그형성량이 많아 도가니 부식량이 이것에 비해 상대적으로 적은데 그 원인이 있는 것으로 생각된다. 제 3 도는 용해 실험온도에 따른 슬래그중의 TiO₂함량을 티타늄철광석 투입량별로 나타낸 것으로 온도가 높을수록 슬래그중의 TiO₂함량이 낮은 것을 볼수 있다. 이는 치환탈규반응의 억제와 산화티타늄의 환원으로 인한 것으로 생각된다.

본 실시예에서 TiO₂는 광석의 초기함량 8.55%의 약 3-5.6배 정도인 26-48% 내외로 슬래그중에 농축되었음을 알 수 있다. 또 선철의 Si는 초기의 1.2%에서 실험 후 0.56%까지 감소한 것을 확인할 수 있었다.

따라서, TiO₂함량 17-18%인 티타늄철광석 예를들면 연천, 연평도산 광석을 사용하고 용선온도 범위인 1480-1530℃에서 반응을 시키면 50%이상 농축된 슬래그를 얻을 수 있을 것으로 예상되고 이 슬래그를 통상의 방법으로 산침출 등의 화학처리를 하면 90%이상의 TiO₂가 얻어지므로 티타늄제련의 원료로 사용이 가능하다.

상기와 같은 처리방법에 의하여 고로공정에서 TiO₂농축슬래그를 제조하여 티타늄제련원료로 사용이 가능하다.

Claims (1)

1. 티타늄철광석을 이용한 티타늄제련원료의 제조방법에 있어서, 상기 티타늄철광석중의 TiO₂함량이 17-18%이고; 상기 티타늄철광석을 고로 용선에 투입한 후 부상되는 슬래그를 통상의 자력선광으로 분리함을 특징으로 하는 티타늄 제련원료의 제조방법.