KR100329982B1

KR100329982B1 - 비금속 광물(규석,규사,산사)에 함유된 철분 제거방법

Info

Publication number: KR100329982B1
Application number: KR1019990021155A
Authority: KR
Inventors: 최상근; 김병곤; 정헌생
Original assignee: 곽영훈; 한국지질자원연구원
Priority date: 1999-06-08
Filing date: 1999-06-08
Publication date: 2002-03-27
Also published as: KR20010001736A

Abstract

본 발명은 비금속 광물 중 규석, 규사 및 산사(모래) 등에 불순물로 함유된 철분을 제거하는 방법으로 기존방법보다 효과가 월등한 철분 제거 효율을 향상시키는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 비금속 광물(규석, 규사. 산사(모래) 등등)에 탄소류를 혼합하여 밀폐된 고온 분위기를 통과시킴으로써 철 화합물이 환원되어 자석(자력)에 보다 잘 붙게 하여 보다 많은 철분을 제거하는 방법으로써 비금속 광물의 품위와 백색도를 향상시키는 효과가 동시에 수반된다.본 발명은 비금속 광물에 분위기를 조성하기 위한 탄소류(석탄, 코크스, 가스카본, 유.무연탄, 숯, 흑연, 활성탄, 고체화된 유기물 등)와 혼합하여 고온에서 처리하는 열처리 과정을 통과하는 단계와 외부로부터 공기의 접촉을 하지 못하게 하고 실온으로 냉각한 후 자력으로 철분을 제거하는 방법이다.

Description

비금속 광물(규석,규사,산사)에 함유된 철분 제거방법{Method of removing impurities contains iron on nonmetallic minerals}

본 발명은 비금속 광물인 규석, 규사, 산사(모래) 등에 함유된 철분을 제거하는 방법으로 기존방법보다 높은 철분 제거 효율을 향상시키는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 비금속 광물에 탄소류를 혼합하여 열처리 과정을 통과함으로써, 불순물로 함유된 철분을 환원시켜서 자석(자력선별기)에 붙게 하여 보다 많은 철분을 제거함으로써 비금속 광물의 품위와 백색도를 향상시키는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 종래에 비금속 광물의 철분을 제거하는 방법에는 물리적 방법과 화학적 방법으로 크게 분류되는데, 그 동안 대부분 물리적 방법으로 부유, 비중 및 자력선별 방법으로 광종분리 및 철분을 제거하여 이용되어 오고 있다. 이러한 선별과정을 거친 품위 향상된 광종에도 철분이 함유되어 있고, 또 원광 자체에 철분이 있어도 자력선별이 만족하게 이루어지지 않고 있어서 이에 대한 문제점 해결에 어려움이 있어왔다.

또한, 도 1 에 나타난 바와 같이 철분을 제거하기 위하여 비금속 광물을 분쇄하여 희토류계(Nd(neodymium)) 자석(5,000 ～ 6,000가우스, 가우스(Gauss)는 자속밀도의 CGS 전자단위)을 갖다 대어도 불순물인 철분은 붙지 않으며, 또 분위기를 부여하지 않고 약 900℃에서 열처리 한 후 냉각하여 희토류계 자석을 갖다대어도 철 관련 불순물은 붙지 않고 그대로 있다. 단순 열처리한 규석의 색은 더 붉은 갈색을 띠게 된다.

도 6 의 상단부와 같이 기존방법(현재 활용중인 방법)은 원광을 분쇄하고 자력선별 과정을 거치거나, 또는 분쇄 후 산처리 하여 상품을 처리하는 방법임에도 불순물 제거 효율이 저조하여 품위 및 백색도가 향상된 규석, 규사 및 산사(모래) 등의 관련 제품을 제조하기는 어려움이 있다.

왜냐하면, 철분은 비금속 광물의 불순물로 대부분 함유되어 있어서 철분을 제거하는데 어려움이 있기 때문이다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 그 목적은 철 화합물의 구조를 환원시켜서 자석에 붙게 하여 보다 높은 철분을 제거함으로써 비금속 광물의 품위 및 백색도를 향상시킴에 있으며, 그 방법은 규석, 규사 및 산사등의 비금속광물에 탄소류를 혼합하여 열처리 장치를 통과시켜 철관련 화합물을 환원하여 실온으로 냉각한 후 건식 또는 습식 방법으로 자력선별 과정을 거쳐서 불순물인 철분을 제거하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여 규석, 규사 및 산사 등의 비금속 광물에 분위기를 부여하기 위한 탄소류(석탄, 코크스, 가스카본, 유.무연탄, 숯, 흑연, 활성탄, 고체화된 유기물 등)와 혼합하여 고온(600～1100℃)에서 처리하는 열처리 과정을 통과하는 단계와 외부로부터 공기의 접촉을 하지 못하게 하고 실온으로 냉각한 후 자력으로 선별하게되고, 또 열처리 결과로 미립자의 분쇄를 요구할 때 분쇄 효과 향상 및 철분 제거에 따른 백색도를 향상시킬 수 있는 방법을 제공함이 달성된다.

도 1 은 불순물인 철분이 자석에 붙지 않은 사진,

도 2a 및 2b는 본 발명의 열처리 분위기를 통과 후 철 성분이 자석에 붙은 사진,

도 3 은 변화과정 및 분리된 규석 분말의 사진(괴상),

도 4 는 변화과정 및 분리된 규석 분말의 사진(가루),

도 5 는 본 발명에 응용되는 분위기 조절장치,

도 6 은 본 발명의 실시예인 비금속 광물품위 향상처리 공정도,

도 7 은 본 발명의 탄소류 첨가에 따른 불순물 제거 효과도,

도 8 은 철의 화학 분석결과 및 처리공정도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(1) : 혼합저장탱(비금속 광물 + 탄소류)와 투입장치

(2) : 분위기 조절용 가열장치

(3) : 포집 장치

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명에 응용되는 분위기 조절장치를 도시한 것으로서, 자력선별 방법으로 철분제거가 어려운 비금속 광물을 직경 2㎜이하(입자가 큰 경우도 가능하나 제거량이 많아진다)로 분쇄하고 탄소류와 혼합하여 혼합탱크 및 투입장치(1)를 통해 비금속 광물인 규석, 규사, 산사 등을 투입하고 600 ∼ 1100℃의 고온의 열처리 분위기로 분위기 조절용 가열장치(2)를 거쳐 공기 투입을 방지하여 포집장치(3)로 포집되는 단순한 과정을 거치는 것이다.이 때 얻어진 분말을 실온으로 냉각하여 건식 또는 습식 방법으로 철분을 제거하면 보다 많은 철분을 제거할 수 있게 된다.

도 6 은 본 발명의 실시예인 비금속 광물인 규사의 품위 향상처리 공정도를 도시한 것으로서, 비금속 광물 중에 함유된 불순물인 철분을 제거하는 방법을 기존방법과 본 방법을 비교한 것으로 도 6 에서와 같이 본 발명의 방법은 종래 방법보다 한 단계를 더 거치거나 또는 직접 기능성 부여를 하여 자력선별을 하게 되면 쉽게 철분을 제거하여 품위를 향상시킬 수 있음과 또한, 도 2a,b에서 보는 바와 같이 본 발명의 방법으로 분쇄된 얻어진 광물가루에 자석을 갖다대면 불순물인 철분이 자석에 붙게 된다

본 발명의 또 다른 실시예를 설명하면 다음과 같다.

실시예1

표 1. 규사 불순물 제거실험 결과

No.	시료(gr)	Carbon(gr)	불순물제거율(％)	비 고
1	1.0	-	0.4
2	'	0.009	4.4
3	'	0.015	13.2
4	'	0.030	17.2
5	'	0.050	18.2
6	'	0.014	13.0	No.3 재현성 실험

비금속 광물 중 규사(산사)으로 실험하였다.

본 실험에 이용한 규사(단양지역)는 60 ∼ 80mesh의 크기로 분쇄하여 실험하였다.

이 규사는 육안으로 보면 불순물인 철분이 많이 함유되어 자석으로 쉽게 분리될 것으로 생각되나 곧바로 자력으로 분리가 어렵다. 이 규사 시료에 탄소량을 변화시켜 열처리 공정을 거쳐 철분 제거 실험을 한 결과 도 7 에서와 같이 약 3 ~ 5％의 탄소를 첨가한 후 열처리 분위기 아래 서서히 통과하여 산소의 접촉이 없도록 냉각하고 자력으로 선별하면 표 1 에 나타난 바와 같이 약 18％ 제거할 수가 있다.

이때 불순물인 철분을 제거할 때 입자의 크기에 따라 불순물에 붙은 규사 분말도 같이 제거되기 때문에 분체 입자가 철분이 잘 분리 될수 있도록 하여야 된다.

표 2. 백색도 비교 분석

No.	시료명	백색도	처리조건	비 교
1	원 광	46.0	20mesh이하	단양광산
2	열처리 시료	41.7	800℃이상에서 열처리	처리시간 3 - 5분
3	분위기 부여 시료	62.5	분위기부여+열처리	' (선별후 측정)
4	선별 시료	35.5	magnet에 부착	불순물

분위기 조절 후 원광과 백색도를 비교한 결과 상기 표 2 에서와 같이 차이가 많이 있다.

원광의 백색도가 46.0에서 분위기 부여 후 자석에 붙은 분말은 제거한 후 백색도가 62.5까지 향상된다. 자석에 붙은 선별된 시료의 백색도는 35.5로 원광보다 더 낮은 것을 알 수가 있다.

도 8 은 철의 화학 분석결과 및 처리공정도를 도시한 것으로서, 규사 원광은 괴석으로 철분(Fe₂O₃)이 약 0.71％ 함유되어 있으나 기존방법으로 처리하면 약 0.18％까지 철분(Fe₂O₃)이 떨어지고, 또 25％ 염산용액으로 처리하면 약 0.17％까지 철분(Fe₂O₃)이 제거된다. 그러나, 본 방법으로 처리한 후 철분(Fe₂O₃)은 0.08％로 많은 량의 철분이 제거되게 된다.

그리고, 규사 불순물 철에 대한 화학분석결과 및 백색도 측정결과로 품위향상 효과가 월등히 있음을 알 수가 있지만 육안으로도 쉽게 구별이 가능하다. 도 3 은 육안으로 비교하기 위하여 나타낸 사진으로 원광(A), 단순 열처리한 시료(B), 분위기 조절 후 자석에 붙은 불순물(철성분 포함(D)), 불순물을 제거한 후 규석분말(C)로 구별이 가능하다. 또, 도 4 는 도 3 에 나타낸 시료를 약 150mesh 정도로 분쇄한 분말의 색깔이다.

실시예 2

장석의 경우 장석을 약 20mesh 이하로 분쇄하여 규사와 같이 실험한 결과 1.25％의 철분 관련 불순물을 제거하는 효과가 있다.

본 발명은 비금속 광물의 각종 충전재 및 화합물에 포함된 불순물인 철분을 제거하기 위하여 탄소류와 혼합하여 고온에서 처리하는 열처리 과정을 통과하는 단계와 외부로부터 공기의 접촉을 하지 못하게 하고 실온으로 냉각한 후 자력으로 선별함으로써 철분(불순물) 제거효과, 백색도 향상 및 열처리 결과에 따른 분쇄효과가 동시에 이루어질 수 있도록 한 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims

규석, 규사 및 산사(모래)등의 비금속 광물을 분쇄하여 혼합 열처리과정의 분위기를 부여한 후 자력(자석)으로 불순물로 함유된 철분을 제거하는 방법에 있어서,

상기 규석, 규사 및 산사(모래)등의 비금속 광물을 직경 2mm이하로 분쇄하여 석탄, 코크스, 가스카본, 유.무연탄, 숯, 흑연, 활성탄, 고체화된 유기물 등으로 이루어진 군중에서 선택된 하나 또는 하나 이상의 탄소류와 혼합하여 혼합시료저장탱크 및 투입장치(1)를 통해 혼합시료를 분위기 조절용 가열장치(2)에 투입하는 단계와,

분위기 조절용 가열장치(2) 내에서 600 ～ 1100℃의 고온 열처리 분위기로 서서히 통과하여 포집장치(3)로 포집하여 철관련 화합물을 환원하는 단계와,

상기 포집장치(3)에서 외부로부터 공기의 접촉을 하지 못하게 하고 실온으로 냉각한 후 자력으로 철분을 제거하는 방법을 특징으로 하는 비금속 광물의 철분관련 불순물 제거방법.