KR101620509B1 - 비철제련 부산물을 이용한 심해저 망간단괴로부터 매트상 황화물의 제조방법 - Google Patents

비철제련 부산물을 이용한 심해저 망간단괴로부터 매트상 황화물의 제조방법 Download PDF

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한국지질자원연구원
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Abstract

본 발명은 비철제련 부산물을 이용한 심해저 망간단괴로부터 매트상 황화물의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 심해저 망간단괴를 파쇄하고 건조시킨 후 용융환원시켜 Cu-Ni-Co-Fe 합금을 제조하는 단계; 및 상기 제조된 Cu-Ni-Co-Fe 합금에 폐석고, 환원제 및 적니를 첨가하고 건식제련시켜 황 함량이 20 중량% 이상인 매트상의 황화물을 제조하는 단계;를 포함하는 비철제련 부산물을 이용한 심해저 망간단괴로부터 매트상 황화물의 제조방법에 관한 것이다.

Description

비철제련 부산물을 이용한 심해저 망간단괴로부터 매트상 황화물의 제조방법{Manufacturing method of matte sulfide from deep ocean manganese nodule using nonferrous metallurgical resource}
본 발명은 비철제련 부산물인 알루미늄 드로스(Al-dross)와 적니(redmud)를 이용하여 심해저 망간단괴로부터 매트상의 Cu-Ni-Co-Fe 합금을 제조하는 방법에 관한 것이다.
심해저 망간단괴는 태평양, 인도양 등 심해저면에 부존되어 있는 해양광물자원으로 구리, 니켈, 코발트 그리고 망간 등을 다량 함유하고 있다. 심해저 망간단괴의 개발에 있어서 제련기술은 망간단괴로부터 유가금속들을 추출, 분리 회수하는 공정으로서 시설투자비가 전체의 약 50% 이상, 운영비도 전체의 60% 이상을 차지하는 중요한 부분이다. 망간단괴의 제련방법은 환원용융-습식침출법, 배소-침출법 그리고 직접침출법으로 분류할 수 있으며, 이 중 제련잔사의 처리 및 재활용이 용이하고 화학약품의 사용이 과다하지 않은 건식과 습식제련법을 혼용한 환원용융-침출법이 망간단괴의 유망공정으로 대두되고 있다.
상기 망간단괴의 환원용융-침출제련법의 공정도로서 2단계로 나뉘어진다. 먼저 1단계에서는 환원용융제련법을 이용하여 망간단괴 중의 망간, 알루미늄, 실리카, 알칼리금속 그리고 일부 철 등을 슬래그 상으로, 니켈, 구리, 코발트 그리고 철을 금속합금상으로 분리한다. 이렇게 얻어진 합금상은 난용성이고 파쇄 또한 용이하지 않기 때문에 유황을 첨가하여 황화물(매트상)을 제조한다. 2단계에서는 제조된 황화물을 무기산으로 용해시키고 용매추출법 등을 이용하여 각 금속별로 분리한 후 전해채취법 등을 이용하여 최종적인 금속 또는 금속화합물의 제품을 얻게 된다.
전술한 바와 같이, 환원용융제련법으로 제조된 합금상을 유황을 첨가하여 황화물로 제조하고 있으나, 이렇게 제조된 황화물로부터 유가금속을 침출할 시 다량의 산 용액이 사용되고 유가금속의 침출효율이 높지 않아 공정효율이 낮으며 비용이 많이 드는 문제가 있으므로, 이를 개선할 수 있는 망간단괴의 전처리 공정이 필요한 실정이다.
이와 관련된 선행문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제10-2005-0008061호(2005.01.21. 공개)에 개시되어 있는 "심해저 망간단괴로부터 매트상의 유가금속 침출방법"이 있다.
따라서, 본 발명은 산업 폐기물인 비철제련 부산물을 이용하여 심해저 망간단괴를 매트상의 황화물로 제조함으로써 후속 공정에서 합금의 파쇄가 용이하고 유가금속의 침출 효율을 향상시킬 수 있는 심해저 망간단괴로부터 매트상의 황화물을 제조하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)는 이하의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 심해저 망간단괴를 파쇄하고 건조시킨 후 용융환원시켜 Cu-Ni-Co-Fe 합금을 제조하는 단계; 및 상기 제조된 Cu-Ni-Co-Fe 합금에 폐석고, 환원제 및 적니를 첨가하고 건식제련시켜 황 함량이 20 중량% 이상인 매트상의 황화물을 제조하는 단계;를 포함하는 비철제련 부산물을 이용한 심해저 망간단괴로부터 매트상 황화물의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 심해저 망간단괴를 파쇄하고 건조시킨 후 용융환원시켜 Cu-Ni-Co-Fe 합금을 제조하는 단계; 및 상기 제조된 Cu-Ni-Co-Fe 합금에 폐석고, 환원제, 적니 및 알루미늄 드로스를 첨가하고 2시간 30분 동안 건식제련시켜 황 함량이 20 중량% 이상인 매트상의 황화물을 제조하는 단계;를 포함하는 비철제련 부산물을 이용한 심해저 망간단괴로부터 매트상 황화물의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 폐자원으로 버려지는 폐석고와 비철제련 부산물인 알루미늄 드로스와 적니를 사용하여 공정 비용을 크게 줄일 수 있어 공정 경제성이 향상되고, 버려지는 부산물을 매트상 황화물의 제조방법에 재활용함으로써 환경보호의 측면에서도 긍정적인 효과를 나타낼 수 있다.
또한, 제조된 매트상 황화물에는 황 함량이 20 중량% 이상으로 포함되어 후속 공정 시 합금의 파쇄가 용이하고, 황에 의해 H2SO4 등이 자연적으로 발생하므로 사용되는 황산의 양을 줄일 수 있어 환경오염을 최소화할 수 있고, 금속의 침출 효율이 향상되어 Ni, Co와 같은 유가금속을 효과적으로 회수할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 비철제련 부산물을 이용한 심해저 망간단괴로부터 매트상 황화물의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 비철제련 부산물을 이용한 심해저 망간단괴로부터 매트상 황화물의 제조방법에서 건식제련 시 사용되는 장치를 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명에 따른 비철제련 부산물을 이용한 심해저 망간단괴로부터 매트상 황화물의 제조방법에서 알루미늄 드로스에서의 알루미늄 함량에 따른 황 함량 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 비철제련 부산물을 이용한 심해저 망간단괴로부터 매트상 황화물의 제조방법에서 20 중량%의 알루미늄이 포함된 알루미늄 드로스를 첨가한 경우의 슬래그 내 성분을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 비철제련 부산물을 이용한 심해저 망간단괴로부터 매트상 황화물의 제조방법에서 30 중량%의 알루미늄이 포함된 알루미늄 드로스를 첨가한 경우의 슬래그 내 성분을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 비철제련 부산물을 이용한 심해저 망간단괴로부터 매트상 황화물의 제조방법에서 적니 함량에 따른 슬래그 형상을 나타낸 사진이다(도 6의 (a)는 적니 함량 5 중량%, (b)는 적니 함량 10 중량%, (c)는 적니 함량 15 중량%).
도 7은 본 발명에 따른 비철제련 부산물을 이용한 심해저 망간단괴로부터 매트상 황화물의 제조방법에서 적니 함량에 따른 황 함량 변화를 나타낸 그래프이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에 개시되는 실시 예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명은 심해저 망간단괴를 파쇄하고 건조시킨 후 용융환원시켜 Cu-Ni-Co-Fe 합금을 제조하는 단계; 및
상기 제조된 Cu-Ni-Co-Fe 합금에 폐석고, 환원제 및 적니를 첨가하고 건식제련시켜 황 함량이 20 중량% 이상인 매트상의 황화물을 제조하는 단계;를 포함하는 비철제련 부산물을 이용한 심해저 망간단괴로부터 매트상 황화물의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 비철제련 부산물을 이용한 심해저 망간단괴로부터 매트상 황화물의 제조방법은 비철제련 부산물인 알루미늄 드로스와 적니를 사용하여 공정 비용을 크게 줄일 수 있어 공정 경제성이 향상되고, 폐자원으로 버려지는 부산물을 매트상 황화물의 제조방법에 재활용함으로써 환경보호의 측면에서도 긍정적인 효과를 나타낼 수 있다. 또한, 제조된 매트상 황화물에는 황 함량이 20 중량% 이상으로 포함되어 후속 공정 시 합금의 파쇄가 용이하고, 황에 의해 H2SO4 등이 자연적으로 발생하므로 사용되는 황산의 양을 줄일 수 있어 환경오염을 최소화할 수 있고, 금속의 침출효율이 향상되어 Ni, Co와 같은 유가금속을 효과적으로 회수할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 비철제련 부산물을 이용한 심해저 망간단괴로부터 매트상 황화물의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 본 발명을 도 1을 참고하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 비철제련 부산물을 이용한 심해저 망간단괴로부터 매트상 황화물의 제조방법은 심해저 망간단괴를 파쇄하고 건조시킨 후 용융환원시켜 Cu-Ni-Co-Fe 합금을 제조하는 단계(S10)를 포함한다.
본 발명에 따른 비철제련 부산물을 이용한 심해저 망간단괴로부터 매트상 황화물의 제조방법에서 상기 심해저 망간단괴는 태평양, 인도양 등 심해저면에 부존되어 있는 해양광물자원으로 구리, 니켈, 코발트 그리고 망간 등을 다량 함유하고 있다. 이러한 심해저 망간단괴로부터 유가금속들을 추출, 분리, 회수하기 위해서는 망간단괴를 매트(matte)상으로 제조하여야 하며, Ni, Co 등의 회수공정의 효율을 위해 황 함유량이 20 중량% 이상이어야 한다.
이때, 상기 심해저 망간단괴를 파쇄하고 건조시킨 후 용융환원시켜 망간단괴 중의 망간, 알루미늄, 실리카, 알칼리금속 그리로 일부 철 등을 슬래그 상으로, 구리, 니켈, 코발트 그리고 철을 금속 합금상으로 분리할 수 있다. 상기 합금은 구체적으로 구리가 33.0 ~ 33.2 중량%, 니켈이 43.0 ~ 43.5 중량%, 코발트가 5.0 ~ 5.6 중량%, 철이 17.0 ~ 17.5 중량% 및 기타 불순물을 포함할 수 있다.
상기 용융환원은 1300 ~ 1500 ℃에서 수행되는 것이 바람직하다. 상기 용융환원이 1300 ℃ 미만에서 수행되는 경우에는 구리, 니켈, 코발트 및 철을 포함하는 합금상을 얻을 수 없는 문제가 있고, 1500 ℃를 초과하는 경우에는 합금 제조를 위한 적정 온도 이상이 부가되어 에너지 효율의 측면 및 공정 비용 절감의 측면에서 1500 ℃ 이하인 것이 바람직하다.
다음으로, 본 발명에 따른 비철제련 부산물을 이용한 심해저 망간단괴로부터 매트상 황화물의 제조방법은 상기 제조된 Cu-Ni-Co-Fe 합금에 폐석고, 환원제 및 적니를 첨가하고 건식제련시켜 황 함량이 20 중량% 이상인 매트상의 황화물을 제조하는 단계(S20)를 포함한다.
상기 폐석고는 합금 100 g 대비 150 ~ 270 g으로 첨가되는 것이 바람직하다. 상기 폐석고의 함량을 설정하기 위해 생성 가능한 황화물의 모든 상을 고려함과 동시에 공정에서 열역학적으로 가장 안정되는 상들의 조합을 고려하여 결정할 수 있다. 상기 폐석고가 합금 100 g 대비 270 g 미만으로 첨가되는 경우에는 황화물 내 포함되는 황 함량이 낮은 문제가 있고, 270 g을 초과하여 첨가되는 경우에는 합금과 반응하는 황보다 가스상으로 손실되는 양이 많아 황화물에 에 충분한 황이 포함되지 않는 문제가 있다.
상기 환원제는 폐석고를 효율적으로 분해시키기 위해 첨가되며, 탄소 등을 사용할 수 있다.
상기 환원제는 하기 반응식 1을 참고하여 폐석고:환원제의 중량비가 17:5 ~ 9가 되도록 첨가되는 것이 바람직하다. 상기 환원제가 5 미만으로 포함되는 경우에는 분해되는 폐석고의 양이 적어 황 함량이 적어지는 문제가 있고, 9를 초과하는 경우에는 필요 이상의 환원제가 첨가되어 경제적이지 못하다.
[반응식 1]
CaSO4 + 4C = CaS + 4CO
또한, 상기 적니는 폐석고에 대해 10 ~ 15 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 상기 적니가 10 중량% 미만으로 첨가되는 경우 건식제련 공정시 유동성 슬래그가 형성되지 않아 금속과 슬래그의 분리가 어렵고 황 함량이 20 중량% 이상인 합금을 제조할 수 없는 문제가 있고, 15 중량%를 초과하는 경우에는 제조된 합금 내에 불순물이 형성되고 공정 비용이 증가되는 문제가 있다.
상기 건식제련은 1360 ~ 1500 ℃에서 수행되는 것이 바람직하다. 상기 건식제련이 1360 ℃ 미만에서 수행되는 경우에는 구리, 니켈, 코발트 및 철이 용융되지 않는 문제가 있고, 1500 ℃를 초과하는 경우에는 다량의 에너지가 소모될 뿐 아니라 슬래그 내 황 함량(sulfide capacity)이 증가하여 매트상 황화물 내 황 함량이 증가하지 않는 문제가 있다.
또한, 상기 건식제련은 Ar, CO, CO2 및 SO2를 공급하면서 수행되며, 이는 매트상 황화물의 생성을 촉진하고 안정한 합금을 제조하기 위함이다.
상기 건식제련은 2시간 30분 동안 수행되어 황 함량이 20 중량% 이상인 매트상 황화물을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명은 심해저 망간단괴를 파쇄하고 건조시킨 후 용융환원시켜 Cu-Ni-Co-Fe 합금을 제조하는 단계; 및
상기 제조된 Cu-Ni-Co-Fe 합금에 폐석고, 환원제, 적니 및 알루미늄 드로스를 첨가하고 2시간 30분 동안 건식제련시켜 황 함량이 20 중량% 이상인 매트상의 황화물을 제조하는 단계;를 포함하는 비철제련 부산물을 이용한 심해저 망간단괴로부터 매트상 황화물의 제조방법을 제공한다.
상기 적니는 폐석고에 대해 10 ~ 15 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 한정 이유는 전술한 바와 같다.
또한, 상기 알루미늄 드로스에는 알루미늄이 20 ~ 30 중량%로 포함된 것이 바람직하다. 상기 알루미늄 드로스에서의 알루미늄 함량이 20 중량% 미만인 경우에는 알루미늄 도가니의 용출이 제어되지 않는 문제가 있고, 30 중량%를 초과하는 경우에는 공정 비용이 크게 증가하여 공정 경제성이 저하되는 문제가 있다.
상기 알루미늄 드로스는 폐석고에 대해 5 ~ 10 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 상기 알루미늄 드로스가 5 중량% 미만으로 첨가되는 경우에는 알루미늄 도가니의 용출이 제어되지 않는 문제가 있고, 10 중량%를 초과하는 경우에는 제조되는 매트상 황화물 내 불순물 함량이 증가하는 문제가 있다.
실시예 1: 심해저 망간단괴로부터 매트상 황화물의 제조 1
심해저 망간단괴를 파쇄하고 건조시킨 후 1400 ℃에서 용융환원시켜 Cu-Ni-Co-Fe의 합금을 제조하였다. 제조된 합금 100 g에 폐석고(CaSO4·H2O)를 270 g으로 첨가시켜 황의 원료물질로 사용하였으며, 환원제로 탄소를 폐석고:탄소의 중량비가 17:5가 되도록 첨가하였다. 또한, Al2O3를 포함하는 알루미늄-드로스를 폐석고에 대해 5 중량%로 첨가하고 1400 ℃에서 3시간 30분 동안 건식제련시켜 황 함량이 20 중량% 이상인 매트상의 황화물을 제조하였다.
상기 건식제련은 도 2에 도시한 슈퍼 칸탈 전기 저항로를 사용하여 수행하였으며, Ar, CO, CO2 및 SO2 분위기에서 수행하였다.
하기 표 1은 심해저 망간단괴를 파쇄하고 건조시킨 후 용융환원시켜 제조된 합금의 조성을 나타낸 것이다.
금속 Cu Ni Co Fe
중량% 33.2 43.5 5.6 17.5
매트상 황화물 제조의 다음 공정으로는 산 침출을 통한 Ni, Co 등의 유가금속 회수공정이 수행된다. 유가금속의 회수를 용이하게 하기 위해 20 중량% 이상의 황을 함유한 매트상이 제조되어야 하며, 이를 위해 처음에 장입되는 CaSO4, Cu-Ni-Co-Fe의 합금 및 탄소의 비를 설정하는 것이 필요하다. 이때, CaSO4와 Cu-Ni-Co-Fe의 합금의 비를 설정하기 위해 열역학 계산기인 Factsage를 통한 생성 가능한 황화물의 모든 상을 고려하였다. 이러한 상들 중 상기 제조방법에서 열역학적으로 가장 안정된 상들의 조합을 선택하여 Cu-Ni-Co-Fe의 합금 양 대비 필요한 폐석고의 양을 계산한 후 이를 하기 표 2에 나타내었다.
황화물 황 함량(중량%) 필요한 폐석고의 양(g)
Cu2S 27.032 156.97
Ni3S2
Co9S8
FeS
상기 표 2에 나타낸 100 g의 Cu-Ni-Co-Fe의 합금 대비 필요한 CaSO4의 양은 150 ~ 270 g으로 첨가되는 것이 바람직한 것을 알 수 있다.
실시예 2: 심해저 망간단괴로부터 매트상 황화물의 제조 2
심해저 망간단괴를 파쇄하고 건조시킨 후 1400 ℃에서 용융환원시켜 Cu-Ni-Co-Fe의 합금을 제조하였다. 제조된 합금 100 g에 폐석고(CaSO4·H2O)를 270 g으로 첨가시켜 황의 원료물질로 사용하였으며, 환원제로 탄소를 폐석고:탄소의 중량비가 17:5가 되도록 첨가하였다. 또한, Al2O3 및 FetO를 포함하는 적니를 폐석고에 대해 10 중량%로 첨가하고 1400 ℃에서 2시간 30분 동안 건식제련시켜 황 함량이 20 중량% 이상인 매트상의 황화물을 제조하였다.
실시예 3: 심해저 망간단괴로부터 매트상 황화물의 제조 3
심해저 망간단괴를 파쇄하고 건조시킨 후 1400 ℃에서 용융환원시켜 Cu-Ni-Co-Fe의 합금을 제조하였다. 제조된 합금 100 g에 폐석고(CaSO4·H2O)를 270 g으로 첨가시켜 황의 원료물질로 사용하였으며, 환원제로 탄소를 폐석고:탄소의 중량비가 17:5가 되도록 첨가하였다. 또한, Al2O3를 포함하는 알루미늄-드로스와 Al2O3 및 FetO를 포함하는 적니를 폐석고에 대해 각각 5 중량% 및 10 중량%로 첨가하고 1400 ℃에서 2시간 30분 동안 건식제련시켜 황 함량이 20 중량% 이상인 매트상의 황화물을 제조하였다.
실험예 1: 알루미늄 드로스에서의 알루미늄 함량에 따른 황 함량 분석
본 발명에 따른 비철제련 부산물을 이용한 심해저 망간단괴로부터 매트상 황화물의 제조방법에서 알루미늄 드로스에서의 알루미늄 함량에 따른 Cu-Ni-Co-Fe 합금에서의 황 함량 변화를 분석하고, 그 결과를 도 3에 나타내었다.
도 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에서는 20 중량% 또는 30 중량%의 알루미늄이 포함된 드로스를 사용하여 3시간 30분 이후부터는 Cu-Ni-Co-Fe 합금 내 황 함량이 20 중량% 이상임을 알 수 있다.
실험예 2: 알루미늄 드로스에서의 알루미늄 함량에 따른 슬래그 내 성분 분석
본 발명에 따른 비철제련 부산물을 이용한 심해저 망간단괴로부터 매트상 황화물의 제조방법에서 알루미늄 드로스에서의 알루미늄 함량에 따른 슬래그 내 성분을 분석하고, 그 결과를 도 4 및 도 5에 나타내었다.
도 4 및 5에 나타난 바와 같이, 20 중량% 또는 30 중량%의 알루미늄이 포함된 알루미늄 드로스는 슬래그 내 CaS 40 중량%, CaO 40 중량%, Fe2O3 12 중량 및 Al2O3 8 중량%가 포함된 것을 알 수 있어 도가니 용출에도 효과가 있음을 확인하였다.
실험예 3: 적니 함량에 따른 슬래그 형성 유무 및 황 함량 분석
본 발명에 따른 비철제련 부산물을 이용한 심해저 망간단괴로부터 매트상 황화물의 제조방법에서 적니 함량에 따른 슬래그 형성 유무 및 황 함량 변화를 분석하고, 그 결과를 도 6 및 도 7에 나타내었다.
도 6의 (a)에 나타난 바와 같이, 5 중량% 적니를 첨가하여 3시간 동안 유지하였을 경우 슬래그가 형성되지 않아 금속과 슬래그의 분리가 잘 이루어지지 않음을 확인하였다. 반면, 도 6의 (b)와 (c)에 나타난 바와 같이, 적니를 10 중량%, 15 중량%로 첨가한 경우에는 슬래그 형성이 잘됨을 육안으로 확인할 수 있었다.
또한, 도 7에 나타난 바와 같이, 적니를 10 중량%, 15 중량%로 첨가한 경우 매트상 내 황 함량은 비슷한 수준으로 목표치에 도달하였으며 도가니가 용출되어 Al2O3가 슬래그 내에 형성된 정도도 비슷함을 확인하였다. 보다 저원가로 공정을 수행하기 위해서는 적니를 10 중량%로 하는 것이 더욱 효과적임을 확인하였다. Al2O3 용출의 경우 Al-드로스를 첨가하였을 때보다 효과가 적었으나 Al2O3 소스를 첨가하지 않았을 때보다는 효과가 있었으며, 매트상 형성 효율측면에서는 Al-드로스만 첨가하였을 때보다 더 효과적임을 확인하였다.
지금까지 본 발명에 따른 비철제련 부산물을 이용한 심해저 망간단괴로부터 매트상 황화물의 제조방법에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.
그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (14)

  1. 심해저 망간단괴를 파쇄하고 건조시킨 후 용융환원시켜 Cu-Ni-Co-Fe 합금을 제조하는 단계; 및
    상기 제조된 Cu-Ni-Co-Fe 합금에 폐석고, 환원제 및 비철제련 부산물인 적니를 첨가하고 건식제련시켜 황 함량이 20 중량% 이상인 매트상의 황화물을 수득하는 단계;를 포함하고,
    상기 적니는 폐석고에 대해 10 ~ 15 중량%로 첨가함으로써 건식제련 시 유동성 슬래그가 형성되고, 매트상의 황화물 내 불순물이 형성되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는, 비철제련 부산물을 이용한 심해저 망간단괴로부터 매트상 황화물의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 용융환원은 1300 ~ 1500 ℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 비철제련 부산물을 이용한 심해저 망간단괴로부터 매트상 황화물의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 Cu-Ni-Co-Fe 합금은 구리가 33.0 ~ 33.2 중량%, 니켈이 43.0 ~ 43.5 중량%, 코발트가 5.0 ~ 5.6 중량%, 철이 17.0 ~ 17.5 중량% 및 기타 불순물을 포함하는 것을 특징으로 하는 비철제련 부산물을 이용한 심해저 망간단괴로부터 매트상 황화물의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 폐석고는 합금 100 g 대비 150 ~ 270 g으로 첨가되는 것을 특징으로 하는 비철제련 부산물을 이용한 심해저 망간단괴로부터 매트상 황화물의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 환원제는 탄소인 것을 특징으로 하는 비철제련 부산물을 이용한 심해저 망간단괴로부터 매트상 황화물의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 폐석고와 환원제는 중량비가 17:5 ~ 9로 첨가되는 것을 특징으로 하는 비철제련 부산물을 이용한 심해저 망간단괴로부터 매트상 황화물의 제조방법.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 건식제련은 1360 ~ 1500 ℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 비철제련 부산물을 이용한 심해저 망간단괴로부터 매트상 황화물의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 건식제련은 Ar, CO, CO2 및 SO2를 공급하면서 수행되는 것을 특징으로 하는 비철제련 부산물을 이용한 심해저 망간단괴로부터 매트상 황화물의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 건식제련은 2시간 30분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 비철제련 부산물을 이용한 심해저 망간단괴로부터 매트상 황화물의 제조방법.
  11. 심해저 망간단괴를 파쇄하고 건조시킨 후 용융환원시켜 Cu-Ni-Co-Fe 합금을 제조하는 단계; 및
    상기 제조된 Cu-Ni-Co-Fe 합금에 폐석고, 환원제, 비철제련 부산물인 알루미늄 드로스 및 비철제련 부산물인 적니를 첨가하고 2시간 30분 동안 건식제련시켜 황 함량이 20 중량% 이상인 매트상의 황화물을 수득하는 단계;를 포함하고,
    상기 알루미늄 드로스는 폐석고에 대해 5 ~ 10 중량%로 첨가함으로써 건식제련 시 알루미늄 도가니의 용출이 제어되며, 매트상의 황화물 내 불순물 함량이 증가되지 않도록 하고,
    상기 적니는 폐석고에 대해 10 ~ 15 중량%로 첨가함으로써 건식제련 시 유동성 슬래그가 형성되고, 매트상의 황화물 내 불순물이 형성되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는, 비철제련 부산물을 이용한 심해저 망간단괴로부터 매트상 황화물의 제조방법.
  12. 삭제
  13. 제11항에 있어서,
    상기 알루미늄 드로스에는 알루미늄이 20 ~ 30 중량%로 포함된 것을 특징으로 하는 비철제련 부산물을 이용한 심해저 망간단괴로부터 매트상 황화물의 제조방법.
  14. 삭제
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