KR101900672B1 - Smelting method of ilmenite concentrate using Red mud - Google Patents

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박현식
김민석
김영재
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한국지질자원연구원
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Abstract

The present invention relates to a method of refining ilmenite using red mud, comprising: a step (a) of mixing an ilmenite concentrate with red mud to form a mixture; a step (b) of adding a carbon supply source to the mixture and heating the carbon supply source-added mixture, thereby reducing iron in the mixture to form a molten droplet; a step (c) of performing a magnetic separation process on the molten droplet to remove iron and recover a titanium dioxide slag; a step (d) of introducing the titanium dioxide slag into a Bayer process to recover alumina (Al_2O_3); and a step (e) of acid-leaching the alumina-separated titanium dioxide slag to remove silica (SiO_2). Therefore, the method of the present invention not only can separate and recover iron and titanium dioxide contained in the red mud as well as iron and titanium dioxide contained in ilmenite by mixing the red mud with the ilmenite concentrate to obtain a mixture and heating the mixture, thereby performing a reduction process of the mixture, but also can increase grade of titanium dioxide by removing alumina contained in the red mud as a process byproduct.

Description

적니를 활용한 일메나이트 제련방법{Smelting method of ilmenite concentrate using Red mud} {Smelting method of ilmenite concentrate using Red mud}

본 발명은 티탄의 원광인 일메나이트를 제련하는 방법에 관한 것으로서, 특히 고품위의 이산화티탄을 수득할 수 있고, 공정 부산물을 회수하여 활용할 수 있는 일메나이트의 제련방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for smelting a luminous source of titanium, and more particularly, to a smelting method for ilmenite capable of obtaining high-quality titanium dioxide and recovering process by-products.

티탄을 생산하는 티탄 원료산업은 호주, 남아공, 인도 지역의 중사 광상이나, 캐나다, 노르웨이 경암광상에서 생산되는 티탄철석이 주종을 이루고 있다. 호주는 세계 최대 중사광 정광 생산국으로서 티탄철석의 절반 이상이 인조 금홍석으로 생산되어 안료 원료로 사용된다.The titanium raw material industry, which produces titanium, is predominantly made up of iron ore deposits in Australia, South Africa, and India, or titanium oxide produced in Canada and Norway. Australia is the world's largest producer of heavy mineral concentrates and more than half of the titaniferous stones are produced as artificial rutile and used as pigments.

이산화티탄 안료 생산에 티탄철석을 직접 사용할 수 있으나, 대부분 티탄철석은 이산화티탄 슬래그 또는 인조금홍석(synthetic rutile)을 제조하여 품위를 향상시킨다. Titanium oxide can be used directly for the production of titanium dioxide pigments, but mostly titanium oxide improves the dignity by producing titanium dioxide slag or artificial rutile.

또 다른 중요한 원료는 천연 금홍석으로서 호주, 미국, 남아공에서는 티탄철석의 부산물로 생산되고 시에라 레온에서는 주 광물로 생산한다. Another important raw material is natural rutile, which is produced as a by-product of titanium oxide in Australia, the United States and South Africa, and a major mineral in Sierra Leone.

티탄철석(FeO· TiO2)은 일반적으로 TiO2함량이 중량비로 45 - 65% 이다. 화학 및 건식 제련 기술의 발달로 철분을 제거하여 인조 금홍석 내의 TiO2함량을 90 ~ 96 %까지 향상시킬 수 있다.Titanium oxide (FeO · TiO 2 ) generally has a TiO 2 content of 45 to 65% by weight. With the development of chemical and dry smelting technology, the iron content can be removed to improve the TiO 2 content in artificial rutile by 90 ~ 96%.

티탄철석으로부터 인조금홍석을 만드는 상업적 공정에는 Becher공정이 있다. Commercial processes for making artificial rutile from titanium oxide include the Becher process.

Becher공정에서는 환원 및 폭기 공정의 2단계 공정을 거쳐 인조금홍석이 생산된다. In the Becher process, artificial rutile is produced through a two-stage process of reduction and aeration.

1단계에서는 티탄철석이 1,300 ℃의 고온에서 연료 및 환원제로서 아역청탄을 사용하여 철분을 입힌다. 반응은 하기 반응식 1에 따라 진행된다. In the first stage, iron oxide is coated with iron as a fuel and as a reducing agent at a high temperature of 1,300 ° C. The reaction proceeds according to Scheme 1 below.

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

Fe2O3 · TiO2 + 3CO → (2Fe + TiO2) + 3CO2 Fe 2 O 3 .TiO 2 + 3CO- (2Fe + TiO 2 ) + 3CO 2

철분은 80 ℃?까지의 온도에서 염화암모늄 용액 내에서 공기를 불어넣어 산화시킨다(aeration). 농출되어 저류지에 펌프된 함수산화철로부터 기준 품위의 인조금홍석(TiO2, 90%)을 분리하는 데에는 하이드로사이클론이 사용되는데 일반적인 반응은 하기 반응식2에 따라 수행된다. Iron is blown in air in an ammonium chloride solution at temperatures up to 80 ° C (aeration). A hydrocyclone is used to separate the artificial rutile (TiO 2 , 90%) of the reference grade from the hydrous iron pumped to the detention pond. The general reaction is performed according to the following reaction formula 2.

[반응식 2][Reaction Scheme 2]

(2Fe + TiO2) + O2 → 2FeO + TiO2 (2Fe + TiO 2) + O 2 → 2FeO + TiO 2

이 때 철을 이용하는 과정으로 1300 ℃에서 환원하는 경우에는 환원된 철을 물리적으로 분리하는 것이 불가능하다. 따라서 후속공정인 에어레이션 과정에서 철을 산화물로 다시 산화시킨 이후에 산침출하여 철을 분리하여 회수하고 이산화티탄의 품위를 높이게 된다. In this case, it is impossible to physically separate the reduced iron when reducing at 1300 ° C in the process of using iron. Therefore, after the iron oxide is oxidized again in the subsequent process, the aeration process, the iron is separated by acid leaching and recovered, thereby improving the quality of the titanium dioxide.

종래의 Becher 공정에 의하면, 환원공정에서 생성된 환원철을 미리 분리하지 못하고 이후에 에어레이션 및 산침출 공정을 통하여 이산화티탄의 순도를 높이고 있으므로, 에어레이션 및 산침출 공정의 부하를 크게 증가시킨다. According to the conventional Becher process, the reduced iron produced in the reduction process can not be separated in advance, and the purity of titanium dioxide is increased through an aeration and acid leaching process thereafter, thereby greatly increasing the load of the aeration and acid leaching processes.

한편 적니는 보크사이트 정제과정에서 발생하는 사업장 폐기물로서 함수율이 40~55%에 이르고 pH가 11~13의 강알칼리로 이루어져 있다. On the other hand, red mud is a wastewater generated during the bauxite refining process, which has a water content of 40 ~ 55% and a pH of 11 ~ 13.

또한 함수규산 알루미늄과 석영이 다량으로 들어있으나 이에 대한 활용방법은 개시된 바 없으며, 산화성이 강하여 처리가 매우 곤란하며, 새로운 활용 방법의 개발이 절실하다. In addition, there is a large amount of hydrated aluminum silicate and quartz, but the method of using the hydrated aluminum silicate and quartz has not been disclosed, and it is very difficult to treat because of its strong oxidizing ability and development of new utilization method is urgent.

이와 관련된 선행문헌으로는 대한민국 공개특허 제10-2017-0021759호(공개일: 2017.02.28)에 개시되어 있는 일메나이트 원광을 이용한 금속 티탄의 제조방법이 있다. As a prior art related to this, there is a method for producing metallic titanium by using a luminous ornithine ore as disclosed in Korean Patent Laid-open Publication No. 10-2017-0021759 (Laid-open date: 2017.02.28).

대한민국 공개특허 제2017-0021759호 (2017.02.28 공개)Korean Patent Publication No. 2017-0021759 (published Feb. 28, 2017) 대한민국 특허 제1736625호(2017.12.21 공고)Korean Patent No. 1736625 (issued on December 21, 2017)

따라서, 본 발명은 적니를 활용한 일메나이트의 제련방법에 관한 것으로서, 종래에 활용이 어려운 폐기물인 적니를 융제(flux) 또는 원료로 사용하여 일메나이트를 제련하여 고순도의 이산화티탄을 회수할 수 있으므로, 폐기물로 처리가 어려운 적니를 활용하여 일메나이트를 제련할 수 있는 방법을 제공한다. Accordingly, the present invention relates to a smelting method of ilmenite utilizing red mud, and it is possible to recover high purity titanium dioxide by smelting a sun-mine by using red mud as a flux or raw material, , And provides a method of smelting the sun metal using the red mud which is difficult to treat as waste.

제련공정으로 회수되는 이산화티탄의 품위를 증가시켜 공정의 효율을 크게 증가시킴과 동시에 융제로 첨가되는 적니에 포함되어 있는 알루미나(Al2O3)를 분리하여 적니의 활용 방법을 새롭게 제공할 수 있다. The efficiency of the process can be greatly increased by increasing the quality of titanium dioxide recovered in the smelting process and at the same time the alumina (Al 2 O 3 ) contained in the red mud added as a flux can be separated to newly provide a method of utilizing the red mud .

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.The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problem (s), and another problem (s) not mentioned can be understood by those skilled in the art from the following description.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 (a) 일메나이트(ilmenite) 정광과 적니(red mud)를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계; (b) 상기 혼합물에 탄소공급원을 첨가하고 가열하여 혼합물 내의 철을 환원하여 용융방울을 형성하는 단계; (c) 상기 용융방울을 자력선별하여 철을 제거하고 이산화티탄 슬래그를 회수하는 단계; (d) 상기 이산화티탄 슬래그를 베이어 공정(Bayer process)에 도입하여 알루미나(Al2O3)를 회수하는 단계; 및 (e) 알루미나가 분리된 이산화티탄 슬래그를 산침출(acid-leaching)하여 실리카(SiO2)를 제거하는 단계를 포함하는 적니를 활용한 일메나이트 제련방법을 제공한다.In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a method for preparing a mixture comprising: (a) mixing an ilmenite concentrate and a red mud to form a mixture; (b) adding a carbon source to the mixture and heating to reduce the iron in the mixture to form a molten droplet; (c) selecting iron from the molten droplet to remove iron and recovering the titanium dioxide slag; (d) introducing the titanium dioxide slag into a Bayer process to recover alumina (Al 2 O 3 ); And (e) acid-leaching the titanium dioxide slag from which alumina has been separated to remove silica (SiO 2 ).

또한 상기 일메나이트 정광은 이산화티탄(TiO2)을 17 내지 50 중량%로 함유할 수 있다. In addition, the ilmenite concentrate may contain 17 to 50% by weight of titanium dioxide (TiO 2 ).

또한 상기 적니는 이산화티탄(TiO2), 알루미나(Al2O3) 및 실리카(SiO2)를 포함할 수 있다. The red mud can also include titanium dioxide (TiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), and silica (SiO 2 ).

또한 상기 이산화티탄(TiO2)은 5 내지 10 중량%로 함유될 수 있다. The titanium dioxide (TiO 2 ) may be contained in an amount of 5 to 10% by weight.

또한 상기 일메나이트 정광 총 100 중량부에 대해 적니를 10 내지 200 중량부로 첨가할 수 있다. In addition, 10 to 200 parts by weight of red mud may be added to 100 parts by weight of the total sumuminate concentrate.

상기 일메나이트(ilmenite) 정광과 적니(red mud)를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계에서, 상기 혼합물을 가압하여 단광을 형성할 수 있다. In the step of mixing the ilmenite concentrate and red mud to form a mixture, the mixture may be pressurized to form a monochromatic light.

상기 탄소공급원은 이탄, 갈탄 및 역청탄으로 이루어지는 유연탄에서 선택되는 어느 하나일 수 있다. The carbon source may be any one selected from bituminous coal consisting of peat, lignite and bituminous coal.

상기 탄소공급원은 상기 혼합물 총100중량부에 대하여 10 내지100 중량부로 첨가될 수 있다.The carbon source may be added in an amount of 10 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the mixture.

상기 혼합물에 탄소공급원을 첨가하고, 1400 내지 1700 ℃로 15 분 내지 10 시간 동안 가열하여 혼합물 내의 철을 환원할 수 있다. The carbon source may be added to the mixture and the iron in the mixture may be reduced by heating at 1400 to 1700 占 폚 for 15 minutes to 10 hours.

상기 가열은 소결로 또는 회전로에서 수행될 수 있다. The heating may be performed in a sintering furnace or a rotary furnace.

상기 철은 환원되어 용융방울(droplet) 형태로 형성되어 자력선별을 통하여 물리적으로 분리될 수 있다. The iron is reduced and formed into a droplet shape and can be physically separated through magnetic force sorting.

상기 용융방울은 환원된 물질 중에서 25 내지 30 중량%로 포함될 수 있다. The molten droplets may be included in the reduced material in an amount of 25 to 30% by weight.

상기 베이어 공정은 이산화티탄 슬래그에 가성소다(NaOH)를 첨가하고, 150 내지 200 ℃에서 15 내지 20 bar의 압력에서 알루미나를 침출할 수 있다. The Bayer process may add caustic soda (NaOH) to the titanium dioxide slag and leach alumina at a pressure of 15-20 bar at 150-200 [deg.] C.

상기 베이어 공정은 이산화티탄 슬래그에 1.25 내지 6.25 M의 가성소다(NaOH)를 첨가하여 알루미나를 침출할 수 있다. The Bayer process can leach alumina by adding caustic soda (NaOH) from 1.25 to 6.25 M to the titanium dioxide slag.

상기 산침출은 0.05 내지 30 %의 황산을 이용하여 5분 내지 10 시간 동안 침출하여 이산화티탄 슬래그 내의 잔류하는 실리카와 함께 철을 제거할 수 있다. The acid leaching can be carried out using 0.05 to 30% sulfuric acid for 5 minutes to 10 hours to remove iron together with residual silica in the titanium dioxide slag.

상기 회수된 이산화티탄 슬래그는 70% 내지 97%의 품위일 수 있다. The recovered titanium dioxide slag may be in the range of 70% to 97%.

본 발명에 따르면, 처리가 매우 어려운 산화알루미늄 제련공정에서 발생하는 적니(red mud)를 융제 또는 원료로 활용하여 일메나이트의 제련공정에서 함께 처리할 수 있다. According to the present invention, the red mud generated in the aluminum oxide smelting process, which is very difficult to treat, can be treated together with the smelting process of the ylmenite as a flux or raw material.

또한 적니와 일메나이트 정광을 혼합하고 가열하여 환원하는 경우 일메나이트가 함유하는 철과 이산화티탄뿐만 아니라 적니가 함유하는 철과 이산화티탄을 함께 모두 분리 회수할 수 있어서 철과 이산화티탄 회수 효율을 크게 증가시킬 수 있다. In addition, when red Ni and Ilmenite concentrates are mixed and heated to reduce them, it is possible to collect and recover both iron and titanium dioxide as well as iron and titanium dioxide contained in ilmenite, .

또한 일메나이트에 포함된 불순물인 철을 고온에서 환원하여 제거하는 것이 아니라, 적니와 함께 환원하여 용융방울을 형성함으로써 물리적으로 용이하게 선별하고 분리하여 잔류하는 이산화티탄 슬래그의 품위를 크게 증가시킬 수 있다.Further, it is possible to greatly increase the quality of the remaining titanium dioxide slag by physically selecting and separating it by forming a molten droplet by reducing it together with red stones instead of reducing and removing iron, which is an impurity contained in the ilmenite, at a high temperature .

또한 탄소공급원을 첨가하여 가열온도를 조절하는 환원공정과 자력선별을 통하여 환원된 철을 분리 회수하여 회수되는 이산화티탄 슬래그 내에서 불순물인 철의 함량을 최소화하여 고품위 이산화티탄을 회수하기 위한 에어레이션 단계가 필요하지 않아서 일메나이트의 제련공정의 비용을 획기적으로 감소시킬 수 있다. In addition, the aeration step for recovering high-quality titanium dioxide by minimizing the content of iron in the recovered titanium dioxide slag by recovering and recovering reduced iron through a reduction process for controlling the heating temperature by adding a carbon source, So that the cost of the smelting process of the ylmenite can be drastically reduced.

또한 일메나이트 정광을 이용하여 이산화티탄을 제련하는 과정에서, 처리가 매우 곤란한 폐기물인 적니를 활용하여 고품위 이산화티탄을 회수하고, 부산물을 철 스크랩을 수득할 수 있으며, 적니가 함유하는 알루미나를 회수하여 매우 환경친화적이다. Also, in the process of smelting titanium dioxide with the use of a luminophore of ilmenite, high-quality titanium dioxide can be recovered by utilizing red mud, which is a very difficult waste, and byproducts can be obtained as scrap iron, It is very environmentally friendly.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above effects and include all effects that can be deduced from the detailed description of the present invention or the configuration of the invention described in the claims.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 적니를 활용한 일메나이트 제련방법의 공정순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 적니를 활용한 일메나이트 제련방법에 있어서 출발물질인 일메나이트, 적니, 유연탄 시료의 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 적니를 활용한 일메나이트 제련방법에 있어서 가열하여 환원된 철이 용융방울로 표출된 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 적니를 활용한 일메나이트 제련방법의 구성을 나타낸 모식도이다.
도 5는 고온 고압 침출장치의 사진이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 적니를 활용한 일메나이트 제련방법에 있어서 베이어 공정 단계에서 가성소다 농도에 따른 알루미나 및 실리카 함량을 나타낸 그래프이다.
1 is a process flow diagram of a smithing method using red mats in accordance with an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a photograph of a sample of ilmenite, red mud, and bituminous coal as a starting material in the smectic smelting method using red mud, according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a photograph of a reduced iron heated by melting in a smelting method using red mats according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic view showing a configuration of a smithering smelting method using red mud in accordance with an embodiment of the present invention.
5 is a photograph of a high-temperature high-pressure leaching apparatus.
FIG. 6 is a graph showing alumina and silica contents according to caustic soda concentration in a Bayer process step in a smelting method using ilmenite according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving it will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings.

그러나 본 발명은 이하에 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 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.The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 적니를 활용한 일메나이트 제련방법의 공정순서도이다. 1 is a process flow diagram of a smithing method using red mats in accordance with an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 적니를 활용한 일메나이트 제련방법은 (a) 일메나이트(ilmenite) 정광과 적니(red mud)를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계; (b) 상기 혼합물에 탄소공급원을 첨가하고 가열하여 혼합물 내의 철을 환원하여 용융방울을 형성하는 단계; (c) 상기 용융방울을 자력선별하여 철을 제거하고 이산화티탄 슬래그를 회수하는 단계; (d) 상기 이산화티탄 슬래그를 베이어 공정(Bayer process)에 도입하여 알루미나(Al2O3)를 회수하는 단계; 및 (e) 알루미나가 분리된 이산화티탄 슬래그를 산침출(acid-leaching)하여 실리카(SiO2)를 제거하는 단계)를 포함한다. Referring to FIG. 1, a method for smelting smelting irinite according to the present invention includes the steps of (a) mixing an ilmenite concentrate and a red mud to form a mixture; (b) adding a carbon source to the mixture and heating to reduce the iron in the mixture to form a molten droplet; (c) selecting iron from the molten droplet to remove iron and recovering the titanium dioxide slag; (d) introducing the titanium dioxide slag into a Bayer process to recover alumina (Al 2 O 3 ); And (e) leaching the alumina is an acid titanium dioxide slag separation (acid-leaching), and a step) to remove silica (SiO 2).

우선 일메나이트(ilmenite) 정광과 적니(red mud)를 혼합하여 혼합물을 형성한다(S100).First, an ilmenite concentrate and red mud are mixed to form a mixture (S100).

상기 일메나이트 정광은 일메나이트 원광을 선광하여 품위를 증가시킨 것일 수 있다. The ilmenite concentrate may be one obtained by benefiting from an ornamentation with an ornamenium ores.

상기 일메나이트 정광은 이산화티탄(TiO2)을 17 내지 50 중량%로 함유할 수 있다. The ilmenite concentrate may contain 17 to 50 wt% of titanium dioxide (TiO 2 ).

일메나이트 정광의 품위는 일반적으로 45 % 내지 50 %이나 티탄의 품위가 높을수록 공정비용이 증가한다. The quality of the ylmenite concentrate is generally 45% to 50%, but the higher the quality of titanium, the higher the process cost.

또한 국내산 일메나이트의 품위는 일반적으로 17 % 내지 50 %이므로 이산화티탄 제련에 활용이 매우 어려우나, 저품위 일메나이트 정광과 적니를 혼합하여 제련하는 경우 고품위 이산화티탄을 수득할 수 있다. In addition, since the quality of domestically produced indium is generally in the range of 17% to 50%, it is very difficult to use titanium dioxide for smelting. However, high-quality titanium dioxide can be obtained by mixing low-

상기 일메나이트 정광은 이산화티탄과 잔여 산화철(FeOx)을 35 내지 65 %로 함유할 수 있다. The ilmenite concentrate may contain 35 to 65% of titanium dioxide and the remaining iron oxide (FeO x ).

상기 산환철은 환원되어 자력선별 단계에서 분리되어 회수된다. The acid iron is separated and recovered in the magnetic force sorting step.

상기 적니(red mud)는 산화알루미늄 제련공정에서 발생하는 폐기물일 수 있다. The red mud may be waste generated in the aluminum oxide smelting process.

상기 적니는 이산화티탄(TiO2), 알루미나(Al2O3) 및 실리카(SiO2)를 포함한다. The red mud includes titanium dioxide (TiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), and silica (SiO 2 ).

상기 적니는pH가 매우 높아서 그대로 폐기가 어려우나, 일메나이트 정광과 혼합하여 환원하는 경우 적니에 함유되는 철 및 이산화티탄을 분리하여 회수할 수 있다. The pH of the red mud is very high, so it is difficult to dispose of the red mud, but when it is mixed with the luminol concentrate, iron and titanium dioxide contained in red mud can be separated and recovered.

상기 적니는 이산화티탄(TiO2)을 5 내지 10 중량%로 함유할 수 있다. The red mud may contain 5 to 10% by weight of titanium dioxide (TiO 2 ).

상기 적니가 함유하는 이산화티탄은 일메나이트 정광에 함유된 이산화티탄과 함께 회수될 수 있다. The titanium dioxide contained in the red mud can be recovered together with the titanium dioxide contained in the ylmnate concentrate.

상기 적니는 알루미나 및 실리카를 포함한다. The red mud includes alumina and silica.

상기 알루미나 및 실리카는 환원되어 생성된 이산화티탄 슬래그에 포함될 수 있으며, 이 경우에 이산화티탄의 품위를 감소시키므로, 상기 알루미나 및 실리카를 제거하는 단계가 필요하며, 이 경우 고품위 이산화티탄을 수득할 수 있다. The alumina and silica may be contained in the titanium dioxide slag produced by reduction, and in this case, the step of removing the alumina and silica is required because it reduces the quality of the titanium dioxide. In this case, a high-quality titanium dioxide can be obtained .

상기 적니는 이산화티탄 외에 잔여 적철광(Fe2O3)을 30 내지 40중량%로 함유할 수 있다. The red mud may contain, in addition to titanium dioxide, 30 to 40% by weight of residual hematite (Fe 2 O 3 ).

상기 적니 중 적철광은 일메나이트 정광의 철 성분과 함께 환원되어 용융방울을 형성하고 자력선별을 통하여 물리적으로 분리될 수 있다. The red mud hematite may be reduced together with the iron component of the ilmenite concentrate to form a molten droplet and be physically separated through magnetic force selection.

상기 일메나이트 정광 총 100 중량부에 대해 적니를 10 내지 200 중량부로 첨가할 수 있다. Red mullite may be added in an amount of 10 to 200 parts by weight based on 100 parts by weight of the total sumuminate concentrate.

적니에 포함된 산화철은 일메나이트와 비교하여 매우 빠른 환원속도를 갖기 때문에 먼저 환원철로 변화된다. The red iron oxide contained in the red mite has a very fast reduction rate as compared with the ilmenite, so it is changed into reduced iron first.

생성된 환원철은 탄소에 의해 침탄되어 낮은 융점을 갖고 그 자체가 강한 환원제로 작용하여 일메나이트의 환원을 용이하게 하고 환원철인 용융방울의 생성을 증가시킨다.The resulting reduced iron is carburized by carbon, has a low melting point and acts as a strong reducing agent itself, which facilitates the reduction of the ylmenite and increases the production of molten drops which are reduced iron.

상기 일메나이트 정광 총 100 중량부에 대해 적니를 10 내지 200 중량부로 첨가된다.10 to 200 parts by weight of red mud are added to 100 parts by weight of the total sumuminate concentrate.

상기 적니가 10 중량부 미만을 첨가되는 경우 분리 회수되는 이산화티탄의 품위가 97%에 도달하지 못하며, 200 중량부를 초과하는 경우에는 가열하여 철을 환원하는 공정의 효율이 매우 낮아지는 문제가 발생될 수 있다. When the amount of the red mud is less than 10 parts by weight, the quality of the recovered titanium dioxide does not reach 97%. When the amount of the red mud is more than 200 parts by weight, the efficiency of the heating and iron reduction process becomes very low .

상기 일메나이트(ilmenite) 정광과 적니(red mud)를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계에서 상기 혼합물을 가압하여 단광(pellet)으로 형성할 수 있다. In the step of mixing the ilmenite concentrate and red mud to form a mixture, the mixture may be pressurized to form a pellet.

상기 혼합물을 단광으로 형성하는 경우 이후에 가열하여 환원하는 단계의 효율이 매우 증가될 수 있으며, 회전로 또는 소결로를 이용하는 환원공정에서 공정 운영의 편의성이 매우 증가될 수 있다. In the case of forming the mixture by single light, the efficiency of the step of heating and reducing afterward can be greatly increased, and the convenience of the operation in the reduction process using the rotary furnace or the sintering furnace can be greatly increased.

상기 혼합물에 탄소공급원을 첨가하고 가열하여 혼합물 내의 철을 환원하여 용융방울을 형성한다(S200).The carbon source is added to the mixture and heated to reduce iron in the mixture to form a molten droplet (S200).

상기 탄소공급원은 석탄으로 이탄, 갈탄, 역청탄등으로 이루어지는 유연탄에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.The carbon source may be any coal selected from bituminous coal consisting of peat, lignite and bituminous coal.

상기 탄소공급원은 고휘발성을 갖는다. The carbon source has high volatility.

상기 탄소공급원은 혼합물을 가열하여 환원하는 단계에서 반응온도를 증가시킬 수 있으며, 탄소에 의하여 환원된 환원철은 자체가 매우 강한 환원제가 되어 환원 단계의 효율을 크게 증가시키고, 용융방울의 생성을 증가시킬 수 있다. The carbon source can increase the reaction temperature in the step of heating and reducing the mixture, and the carbon reduced reduced iron itself becomes a very strong reducing agent, greatly increasing the efficiency of the reduction step and increasing the production of molten droplets .

상기 탄소공급원은 상기 혼합물 총100중량부에 대하여 10 내지 100 중량부로 첨가될 수 있다. The carbon source may be added in an amount of 10 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the mixture.

탄소공급원을 최대한으로 설정 할 경우 최대 환원율을 기대할 수 있으며 미반응 잔류 탄소의 경우 회수하여 재사용할 수 있는 장점이 있다. When the carbon source is set to the maximum, the maximum reduction rate can be expected, and unreacted residual carbon can be recovered and reused.

상기 탄소공급원을 10 중량부 미만으로 첨가하는 경우 환원반응에 필요한 온도를 증가시키기 어려우며, 100 중량부를 초과하는 경우 여분의 탄소공급원이 첨가되어 공정비용이 증가하여 전체 효율이 감소되는 문제가 발생될 수 있다. When the amount of the carbon source is less than 10 parts by weight, it is difficult to increase the temperature required for the reduction reaction. When the amount of the carbon source exceeds 100 parts by weight, an extra carbon source is added to increase the process cost, have.

상기 혼합물에 탄소공급원을 첨가하고, 1400 내지 1700 ℃로 15분 내지 10 시간 동안 가열하여 혼합물 내의 철을 환원하여 배소할 수 있다. The carbon source may be added to the mixture and the iron in the mixture may be reduced and roasted by heating at 1400 to 1700 占 폚 for 15 minutes to 10 hours.

상기1400 ℃ 미만으로 가열되는 경우에는 일메나이트 정광과 적니의 혼합물이 용융온도에 도달하지 못하여 용융이 일어나지 않으며, 상기 범위에서 가열 하는 경우에 생성되는 슬래그에서 알루미나, 실리카의 성분 조성을 조절할 수 있고, 환원된 철 성분을 물리적으로 분리할 수 있다. When the mixture is heated to less than 1400 ° C, the mixture of irinite concentrate and red mud does not reach the melting temperature and does not melt. The composition of alumina and silica can be controlled in the slag generated when heating is performed in the above range, The iron component can be physically separated.

상기 가열은 소결로 또는 회전로에서 수행될 수 있다. The heating may be performed in a sintering furnace or a rotary furnace.

상기 소결로(sinter bed) 또는 회전로(rotary kiln)를 사용하는 경우에 탄소공급원을 첨가하여 설정 온도까지 쉽게 가열할 수 있으며, 가열하여 환원반응이 진행되는 동안 반응 온도 및 반응 시간을 조절하기에 매우 유리하다. In the case of using a sinter bed or a rotary kiln, a carbon source can be added to easily raise the temperature to a set temperature, and the reaction temperature and the reaction time can be controlled while the reduction reaction proceeds It is very advantageous.

상기 철은 환원되어 용융방울(droplet) 형태로 형성될 수 있다. The iron may be reduced and formed into a molten droplet form.

상기 일메나이트 정광과 적니를 혼합하여 가열하는 경우에는 일메나이트 정광 내의 산화철 성분과 적니가 함유하는 적철광의 철은 환원되어 산화물로 배출되며 이때 용융방울 형태로 배출된다. When the irinite concentrate and red mud are mixed and heated, the iron oxide component in the ylmnate concentrate and the iron of the hematite contained in the red mud are reduced and discharged into the oxide, which is then discharged in the form of a molten droplet.

일메나이트 정광과 적니를 이용하여 단일 공정으로 철 성분을 분리할 수 있으며, 환원된 철을 물리적으로 방법으로 용이하게 선별되어 재활용이 가능하다.The irinite concentrate and red mud can be used to separate iron components in a single process, and the reduced iron can be easily recycled by physical selection.

상기 용융방울을 자력선별하여 철을 제거하고 이산화티탄 슬래그를 회수한다(S300).The magnetic drops are sorted by magnetic force to remove iron, and the titanium dioxide slag is recovered (S300).

상기 환원된 철이 용융방울 형태로 형성되는 경우에는 철 성분이 응집되어 자성에 쉽게 이끌릴 수 있으며, 자력선별을 통하여 일메나이트 정광 및 적니 중의 철 성분을 한 공정으로 함께 분리할 수 있다.When the reduced iron is formed in the form of a molten droplet, the iron component aggregates and can easily be attracted to the magnetism. The magnetite concentrate and the iron component in the red mud can be separated together in one step by magnetic force sorting.

상기 이산화티탄 슬래그는 철이 분리되어 제거되고, 일메나이트 정광 및 적니에서 유래된 이산화티탄의 함량이 증가되어 이산화티탄의 품위가 매우 증가할 수 있다. The titanium dioxide slag is separated from iron and removed, and the content of titanium dioxide derived from the ylmenite concentrate and red mud is increased, so that the quality of the titanium dioxide can be greatly increased.

상기 이산화티탄 슬래그를 베이어 공정(Bayer process)에 도입하여 알루미나(Al2O3)를 회수한다(S400).The recovery of alumina (Al 2 O 3) by introducing the titanium dioxide slag in the Bayer process (Bayer process) (S400).

상기 베이어 공정은 고온 고압 조건에서 가성소다를 첨가하고 침출하여 알루미나를 결정으로 배출하는 공정을 의미한다. The Bayer process refers to a process in which caustic soda is added at high temperature and high pressure and leached to discharge alumina into the crystal.

상기 이산화티탄 슬래그에는 적니에서 유래된 알루미나 및 실리카가 함유될 수 있다. The titanium dioxide slag may contain alumina and silica derived from red mud.

상기 알루미나 및 실리카를 제거하진 않는 경우 회수되는 이산화티탄의 품위가 낮아질 수 있다. If the alumina and silica are not removed, the quality of the recovered titanium dioxide can be lowered.

상기 베이어 공정은 이산화티탄 슬래그에 가성소다(NaOH)를 첨가하고, 150 내지 200 ℃에서 15 내지 20 bar의 압력에서 알루미나를 침출할 수 있다. The Bayer process may add caustic soda (NaOH) to the titanium dioxide slag and leach alumina at a pressure of 15-20 bar at 150-200 [deg.] C.

상기 고온 고압 범위에서 가성소다에 의한 알칼리 침출이 수행되어 알루미나를 회수할 수 있으며, 상기 온도 및 압력 범위에 미치지 못하는 경우 알루미나의 침출 효율이 감소된다. Alkali leaching by caustic soda is performed in the high-temperature and high-pressure range to recover alumina. When the temperature and pressure range are not satisfied, the leaching efficiency of alumina is reduced.

상기 베이어 공정은 이산화티탄 슬래그에 1.25 내지 6.25 M의 가성소다(NaOH)를 첨가하여 알루미나를 침출할 수 있다. The Bayer process can leach alumina by adding caustic soda (NaOH) from 1.25 to 6.25 M to the titanium dioxide slag.

상기 농도 범위에서 알루미나가 용해되어 석출될 수 있으며, 이산화티탄 슬래그 내에 함유된 실리카도 함께 용해되어 침출할 수 있다. The alumina can be dissolved and precipitated in the above concentration range, and the silica contained in the titanium dioxide slag can be dissolved together and leached.

상기 가성소다가 1.25 M에 미치지 못하는 경우 회수되는 이산화티탄 슬래그 내에 알루미나가 3 중량% 미만으로 함유되기 어렵다. When the caustic soda is less than 1.25 M, alumina is hardly contained in less than 3% by weight in the recovered titanium dioxide slag.

상기 가성소다의 농도를 조절하여 산출되는 이산화티탄 슬래그 내의 알루미나 및 실리카의 함량을 조절하여 고품위의 이산화티탄을 회수할 수 있다. It is possible to recover high-quality titanium dioxide by controlling the content of alumina and silica in the titanium dioxide slag calculated by adjusting the concentration of the caustic soda.

이후에 알루미나가 분리된 이산화티탄 슬래그를 산침출(acid-leaching)하여 실리카(SiO2)를 제거한다(S500).Thereafter, the titanium dioxide slag from which alumina is separated is acid-leached to remove silica (SiO 2 ) (S500).

상기 산침출은 0.05% 내지 30 %의 황산을 이용하여 5분 내지 10시간 동안 침출하여 이산화티탄 슬래그 내의 잔류된 실리카를 제거할 수 있다. The acid leaching can be carried out using 0.05 to 30% sulfuric acid for 5 minutes to 10 hours to remove the residual silica in the titanium dioxide slag.

황산의 농도는 잔류물의 성질에 따라 달라지며 침출시간에 반비례하는 관계를 갖는다.The concentration of sulfuric acid depends on the nature of the residue and is inversely proportional to the leaching time.

상기 산침출 단계에서 잔류물 내의 철 성분을 모두 제거할 수 있으며, 동시에 이산화티탄 슬래그에 잔류하는 실리카를 함께 제거할 수 있다. In the acid leaching step, all of the iron components in the residue can be removed, and the silica remaining in the titanium dioxide slag can be removed at the same time.

상기 산침출을 통하여 이산화티탄 슬래그 내에서 맥석 성분 및 불순물을 모두 제거할 수 있으며, 잔류된 철과 실리카를 제거하여 최종산물인 이산화티탄 슬래그의 품위가 매우 증가될 수 있다. Through the acid leaching, the gangue component and the impurities can be completely removed from the titanium dioxide slag, and the residual iron and silica can be removed, and the quality of the titanium dioxide slag as a final product can be greatly increased.

상기 회수된 이산화티탄 슬래그는 70 % 내지 97 %의 품위일 수 있다. The recovered titanium dioxide slag may be in the range of 70% to 97%.

상기 이산화티탄 슬래그는 안료 등 고품위 이산화티탄 원재료로 사용된다. The titanium dioxide slag is used as a high-quality titanium dioxide raw material such as a pigment.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the scope of the present invention is not limited to the following examples.

<실시예 1> 적니를 활용한 일메나이트 제련Example 1 Smelting of Ilmenite Using Red Mud

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 적니를 활용한 일메나이트 제련방법의 구성을 나타낸 모식도이다. FIG. 4 is a schematic view showing a configuration of a smithering smelting method using red mud in accordance with an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 우선 일메나이트 정광 100 g과 적니 100 g을 혼합한 혼합물을 가압하여 단광으로 제조하였다. Referring to FIG. 4, a mixture prepared by mixing 100 g of a lumineter and 100 g of red mignon was pressurized to prepare a single-phase light.

분말형태의 일메나이트와 정광을 볼밀을 통해 균일하게 혼합한 후 최대 5톤 압력의 펠렛타이저를 활용하여 단광하였다. The powder was mixed uniformly with a ball mill through the ball mill, and the mixture was blended using a pelletizer with a maximum pressure of 5 tons.

상기 단광에 유연탄을 첨가하고 회전로에서 1700 ℃로 15분 동안 가열하여 환원시켰다. Bituminous coal was added to the single light and reduced by heating in a rotary furnace at 1700 캜 for 15 minutes.

고온용융이 일어나는 것을 확인하고 생성된 용융방울과 잔류물을 확인하였다. It was confirmed that high temperature melting occurred and the resulting molten droplets and residues were confirmed.

자력선별기를 사용하여 상기 용융방울을 분리하였다. The molten droplet was separated using a magnetic separator.

용융방울을 제거하여 이산화티탄 슬래그를 회수하였다. The molten droplets were removed to recover the titanium dioxide slag.

도 5는 고온 고압 침출장치의 사진이다. 5 is a photograph of a high-temperature high-pressure leaching apparatus.

도 5를 참조하면, 상기 고온 고압 침출장치에 용융방울이 제거된 이산화티탄 슬래그와 함께 가성소다를 충진하고, 200 ℃, 20 bar 조건에서 1시간 동안 침출하였다. Referring to FIG. 5, caustic soda was charged into the high-temperature high-pressure leaching apparatus together with the titanium dioxide slag from which the molten droplets were removed, and leached at 200 ° C. and 20 bar for 1 hour.

침출 후에 침출된 성분을 분석하여 이산화티탄 슬래그 내의 알루미나 및 실리카의 함량을 확인하였다. The components leached after leaching were analyzed to determine the content of alumina and silica in the titanium dioxide slag.

알루미나를 제거한 이산화티탄 슬래그에 황산을 30% 농도로 투입하여 산침출하였다. The titanium dioxide slag from which alumina was removed was acid leached by adding sulfuric acid at a concentration of 30%.

최종적으로 회수한 이산화티탄 슬래그의 품위를 확인하였다. Finally, the quality of the recovered titanium dioxide slag was confirmed.

<실험예 1> 환원에 의한 철 제거Experimental Example 1 Removal of Iron by Reduction

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 적니를 활용한 일메나이트 제련방법에 있어서 출발물질인 일메나이트, 적니, 유연탄 시료의 사진이다. FIG. 2 is a photograph of a sample of ilmenite, red mud, and bituminous coal as a starting material in the smectic smelting method using red mud, according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 적니를 활용한 일메나이트 제련방법에 있어서 가열하여 환원된 철이 용융방울로 표출된 사진이다. FIG. 3 is a photograph of a reduced iron heated by melting in a smelting method using red mats according to an embodiment of the present invention.

조성
시료
Furtherance
sample
SiO2 SiO 2 Al2O3 Al 2 O 3 FeOx FeO x CaOCaO MgOMgO Na2ONa 2 O TiO2 TiO 2 MnOMnO
일메나이트Ilmenite 1.061.06 1.101.10 12.8(Fe2O3)
31.6(FeO)
12.8 (Fe 2 O 3 )
31.6 (FeO)
0.590.59 0.350.35 -- 49.549.5 1.01.0
적니Redness 10.010.0 23.123.1 37.4(Fe2O3)37.4 (Fe 2 O 3 ) 6.06.0 0.30.3 5.35.3 7.97.9 0.10.1

상기 표 1은 본 발명의 실시예에 따른 출발물질 일메나이트 정광과 적니의 성분을 에너지 분산형 X-선 형광 분광기로 분석한 결과이다. Table 1 shows the result of analyzing the starting material yluminate concentrate and the red mud component according to the embodiment of the present invention by an energy dispersive X-ray fluorescence spectrometer.

표 1을 참조하면, 일메나이트 정광 및 적니에서 분리회수에 필요한 이산화티탄 성분과 철성분을 함유하고 있는 것을 확인하였다. Referring to Table 1, it was confirmed that the irinite concentrate and the red mud contained the titanium dioxide component and the iron component necessary for separation and recovery.

조성
시료
Furtherance
sample
SiO2 SiO 2 Al2O3 Al 2 O 3 FeOx FeO x CaOCaO MgOMgO Na2ONa 2 O TiO2 TiO 2 MnOMnO
환원 후 이산화티탄 슬래그Titanium dioxide slag after reduction 7.017.01 1.811.81 1.97(Fe2O3)
8.84(FeO)
1.97 (Fe 2 O 3 )
8.84 (FeO)
0.590.59 0.350.35 -- 81.881.8 1.01.0
용융 산화물Molten oxide 11.511.5 2.142.14 14.414.4 5.55.5 0.50.5 5.05.0 45.245.2 1.51.5

표 2는 가열을 통한 용융 및 환원 단계 후 슬래그의 성분을 나타낸 것이다.Table 2 shows the composition of the slag after the melting and reduction step by heating.

표 2를 참조하면 환원후 슬래그의 산화철(FeOx)은 모든 성분 10 %로 투입된 적니와 일메나이트에 비해 매우 적은 량인 것을 확인하여 환원반응이 매우 효과적으로 진행된 것을 확인하였다.As shown in Table 2, it was confirmed that the amount of iron oxide (FeO x ) of the slag after reduction was very small as compared with that of red niobium nitrate added to 10% of all the components.

또한 자력선별로 환원 후 슬래그 내에서 철성분이 크게 감소되었으며, 이산화티탄의 함량이 크게 증가하였다.In addition, the amount of iron in the slag was greatly decreased after the reduction by magnetic force lines, and the content of titanium dioxide was greatly increased.

이산화티탄 생산 공정을 일메나이트와 적니를 혼합하고 유연탄을 첨가하여 회전로에서 가열하여 반응온도를 조절하면 상기 유연탄과 반응한 철이 다시 강력한 환원제가 되어 대부분의 철 성분을 환원시켜 용융방울로 산출시킨다.When titanium dioxide production process is performed by mixing ilmenite and red mud and adding bituminous coal and heating it in a rotary kiln to adjust the reaction temperature, the iron reacted with the bituminous coal becomes a strong reducing agent again, and most of the iron component is reduced to be a molten drop.

따라서, 본 발명에 따른 적니를 활용한 일메나이트를 제련방법은 처리가 어려운 폐기물인 적니를 활용하기 때문에 환경 친화적으로 저품위 일메나이트를 제련하여 고품위 이산화티탄을 수득할 수 있다.Therefore, since the smelting method using ilmenite according to the present invention utilizes the red mud which is a waste that is difficult to treat, it is possible to obtain high-quality titanium dioxide by smelting the low-grade aluminum halide in an environmentally friendly manner.

<실험예 2> 베이어 공정에 따른 알루미나 및 실리카 침출<Experimental Example 2> Alumina and silica leaching by Bayer process

환원하고 용융방울을 자력선별하여 철 성분을 제거한 이산화티탄 슬래그에 가성소다를 첨가하고 고온 고압에 침출하여 불순물이 알루미나 및 실리카를 제거할 수 있는 지 확인하였다. It was confirmed that impurities were able to remove alumina and silica by leaching at high temperature and high pressure by adding caustic soda to titanium dioxide slag by reducing and extracting molten bubbles by magnetic force.

적니에는 산화철 이외에 알루미나 및 실리카가 포함되어 환원 후 자력 선별 이후에 잔존하여 이후 산침출 공정의 부하를 증가시키고, 회수되는 이산화티탄의 품위를 감소시키는 문제가 있다. The red mud contains alumina and silica in addition to iron oxide, and remains after the reduction and after magnetic force separation to increase the load of the acid leaching process and reduce the quality of the recovered titanium dioxide.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 적니를 활용한 일메나이트 제련방법에 있어서 베이어 공정 단계에서 가성소다 농도에 따른 알루미나 및 실리카 함량을 나타낸 그래프이다. FIG. 6 is a graph showing alumina and silica contents according to caustic soda concentration in a Bayer process step in a smelting method using ilmenite according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 200 ℃, 20 bar 조건에서 1시간 침출하는 경우 가성소다의 농도가 2.5 M 이상인 경우에 이산화티탄 슬래그 내에 잔류하는 알루미나뿐만 아니라 실리카 또한 제거되는 것을 확인하였다. Referring to FIG. 6, it was confirmed that not only alumina remaining in the titanium dioxide slag but also silica was removed when the concentration of caustic soda was 2.5 M or more when leached at 200 ° C. and 20 bar for 1 hour.

특히 가성소다의 농도가 2.5 M 이상인 경우 알루미나 및 실리카의 함량을 3 중량% 이하로 효과적으로 제어할 수 있다. In particular, when the concentration of caustic soda is 2.5 M or more, the content of alumina and silica can be effectively controlled to 3 wt% or less.

따라서, 본 발명에 따른 적니를 활용한 일메나이트 제련방법은 처리가 어려운 폐기물인 적니를 활용하여 다양한 부산물을 수득하여 재활용할 수 있다. 기 때문에 환경 친화적이다.Accordingly, the smelting method using ilmenite according to the present invention can obtain various byproducts by utilizing the red mud, which is difficult to treat, and can be recycled. Environmentally friendly.

이산화티탄 생산 공정을 일메나이트와 적니를 혼합하고 유연탄을 첨가하여 회전로에서 가열하여 반응온도를 조절하면 상기 유연탄과 반응한 철이 다시 강력한 환원제가 되어 대부분의 철성분을 환원시켜 용융방울로 산출시킨다.When titanium dioxide production process is performed by mixing ilmenite and red mud and adding bituminous coal and heating it in a rotary kiln to adjust the reaction temperature, the iron reacted with the bituminous coal becomes a strong reducing agent again, and most of the iron component is reduced to be a molten drop.

이 때 상기 용융방울을 자력선별하여 분리하는 방법으로 철 성분을 감소시키면 산처리 공정의 부하를 크게 감소시키면서도 고품위의 이산화티탄을 철 성분과 분리하여 회수할 수 있다. At this time, if the iron component is reduced by separating the molten droplet by magnetic force, titanium oxide of high quality can be recovered separately from the iron component while greatly reducing the load of the acid treatment process.

또한 적니에 포함되어 있는 알루미나 및 실리카가 환원된 이산화티탄 슬래그에 농축되는 경우에 이를 베이어 공정에 도입하여 고온 고압에서 침출하여 불순물인 알루미나뿐만 아니라 실리카를 제거할 수 있으며, 결정으로 배출되는 알루미나는 회수하여 재사용이 가능하다. When the alumina and silica contained in the red mud are concentrated in the reduced titanium dioxide slag, it is introduced into the Bayer process and leached at high temperature and high pressure to remove silica as well as impurities alumina. The alumina discharged into the crystal is recovered And can be reused.

지금까지 본 발명에 따른 일메나이트를 이용한 이산화티탄 제련방법에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.Although the specific embodiments of the method for smelting titanium dioxide using ilmenite according to the present invention have been described, it is apparent that various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be construed as limited to the embodiments described, but should be determined by the scope of the appended claims, as well as the claims.

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.It is to be understood that the foregoing embodiments are illustrative and not restrictive in all respects and that the scope of the present invention is indicated by the appended claims rather than the foregoing description, It is intended that all changes and modifications derived from the equivalent concept be included within the scope of the present invention.

Claims (16)

(a) 일메나이트(ilmenite) 정광과 적니(red mud)를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계;
(b) 상기 혼합물에 탄소공급원을 첨가하고 가열하여 혼합물 내의 철을 환원하여 용융방울을 형성하는 단계;
(c) 상기 용융방울을 자력선별하여 철을 제거하고 이산화티탄 슬래그를 회수하는 단계;
(d) 상기 이산화티탄 슬래그를 베이어 공정(Bayer process)에 도입하여 알루미나(Al2O3)를 회수하는 단계; 및
(e) 알루미나가 분리된 이산화티탄 슬래그를 산침출(acid-leaching)하여 실리카(SiO2)를 제거하는 단계를 포함하고,
상기 베이어 공정은 이산화티탄 슬래그에 농도가 2.5 내지 6.25 M인 가성소다를 첨가하고, 150 내지 200 ℃의 온도, 15 내지 20 bar의 압력에서 알루미나를 침출하는 것을 특징으로 하는, 적니를 활용한 일메나이트 제련방법.
(a) mixing an ilmenite concentrate and a red mud to form a mixture;
(b) adding a carbon source to the mixture and heating to reduce the iron in the mixture to form a molten droplet;
(c) selecting iron from the molten droplet to remove iron and recovering the titanium dioxide slag;
(d) introducing the titanium dioxide slag into a Bayer process to recover alumina (Al 2 O 3 ); And
(e) acid-leaching the alumina-separated titanium dioxide slag to remove silica (SiO2)
Characterized in that caustic soda having a concentration of 2.5 to 6.25 M is added to the titanium dioxide slag and the alumina is leached at a temperature of 150 to 200 DEG C and a pressure of 15 to 20 bar, Smelting method.
제1항에 있어서,
상기 일메나이트 정광은
이산화티탄(TiO2)을 17 내지 50 중량%로 함유하는 것을 특징으로 하는 적니를 활용한 일메나이트 제련방법.
The method according to claim 1,
The Ilmenite concentrate
, And titanium dioxide (TiO 2 ) in an amount of 17 to 50% by weight.
제1항에 있어서,
상기 적니는
이산화티탄(TiO2), 알루미나(Al2O3) 및 실리카(SiO2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 적니를 활용한 일메나이트 제련방법.
The method according to claim 1,
The reddish
A method for smelting smithery using red mud, characterized by comprising titanium dioxide (TiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ) and silica (SiO 2 ).
제3항에 있어서,
상기 이산화티탄은 5 내지 10 중량%로 함유되는 것을 특징으로 하는 적니를 활용한 일메나이트 제련방법.
The method of claim 3,
Wherein the titanium dioxide is contained in an amount of 5 to 10% by weight.
제1항에 있어서,
상기 일메나이트 정광 총 100 중량부에 대해 적니를 10 내지 200 중량부로 첨가하는 것을 특징으로 하는 적니를 활용한 일메나이트 제련방법.
The method according to claim 1,
Wherein red mink is added in an amount of 10 to 200 parts by weight based on 100 parts by weight of the total sumuminate concentrate.
제1항에 있어서,
상기 일메나이트(ilmenite) 정광과 적니(red mud)를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계에서,
상기 혼합물을 가압하여 단광을 형성하는 것을 특징으로 하는 적니를 활용한 일메나이트 제련방법.
The method according to claim 1,
In the step of mixing the ilmenite concentrate and red mud to form a mixture,
And the mixture is pressurized to form monochromatic light.
제1항에 있어서,
상기 탄소공급원은
이탄, 갈탄 및 역청탄으로 이루어지는 유연탄에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 적니를 활용한 일메나이트 제련방법.
The method according to claim 1,
The carbon source
And the bituminous coal is made of bituminous coal, peat, lignite and bituminous coal.
제1항에 있어서,
상기 탄소공급원은
상기 혼합물 총100중량부에 대하여 10 내지 100 중량부로 첨가되는 것을 특징으로 하는 적니를 활용한 일메나이트 제련방법.
The method according to claim 1,
The carbon source
Wherein the mixture is added in an amount of 10 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the total amount of the mixture.
제1항에 있어서,
상기 혼합물에 탄소공급원을 첨가하고,
1400 내지 1700 ℃로 15 분 내지 10 시간 동안 가열하여 혼합물 내의 철을 환원하는 것을 특징으로 하는 적니를 활용한 일메나이트 제련방법.
The method according to claim 1,
The carbon source is added to the mixture,
And heating the mixture at 1400 to 1700 占 폚 for 15 minutes to 10 hours to reduce iron in the mixture.
제1항에 있어서,
상기 가열은
소결로 또는 회전로에서 수행되는 것을 특징으로 하는 적니를 활용한 일메나이트 제련방법.
The method according to claim 1,
The heating
Sintering furnace or a rotary furnace.
제1항에 있어서,
상기 철은
환원되어 용융방울(droplet) 형태로 형성되어 자력선별을 통하여 물리적으로 분리되는 것을 특징으로 하는 적니를 활용한 일메나이트 제련방법.
The method according to claim 1,
The iron
And is formed into a droplet form and is physically separated through magnetic force sorting.
제1항에 있어서,
상기 용융방울은 환원된 물질 중에서 25 내지 30 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 적니를 활용한 일메나이트 제련방법.
The method according to claim 1,
Wherein the molten droplet comprises 25 to 30 wt% of the reduced material.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 산침출은
0.05 내지 30 %의 황산을 이용하여 5분 내지 10 시간 동안 침출하여 이산화티탄 슬래그 내의 잔류하는 실리카와 함께 철을 제거하는 것을 특징으로 하는 적니를 활용한 일메나이트 제련방법.
The method according to claim 1,
The acid leaching
0.05 to 30% sulfuric acid is used for leaching for 5 minutes to 10 hours to remove iron together with the residual silica in the titanium dioxide slag.
제1항에 있어서,
상기 회수된 이산화티탄 슬래그는 70% 내지 97%의 품위인 것을 특징으로 하는 적니를 활용한 일메나이트 제련방법.
The method according to claim 1,
Wherein the recovered titanium dioxide slag has a durability of 70% to 97%.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109293324A (en) * 2018-12-04 2019-02-01 钢城集团凉山瑞海实业有限公司 Full vanadium titanium iron steel smelting slag lightweight concrete and preparation method thereof
KR102233141B1 (en) 2019-12-23 2021-03-29 한양대학교 에리카산학협력단 Calcium-aluminate flux using industrial by-products and manufacturing method for the same, desulfurization method of molten steel using the same
CN113857209A (en) * 2021-09-24 2021-12-31 南华大学 Red mud recycling method and application thereof
CN114269956A (en) * 2019-08-06 2022-04-01 赤泥有限责任公司 System for treating red mud and method for treating red mud
CN115010170A (en) * 2022-07-04 2022-09-06 重庆大学 TiCl preparation by utilizing titanium-containing blast furnace slag 4 Method (2)
CN115058587A (en) * 2022-06-21 2022-09-16 重庆理工大学 Red mud resource utilization method
CN115231576A (en) * 2022-08-01 2022-10-25 昆明理工大学 Method for preparing silicon-iron-titanium alloy by utilizing silicon slag, red mud and titanium-containing blast furnace slag

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012121798A (en) 2003-06-16 2012-06-28 Univ Of Leeds Extraction process for reactive metal oxide
JP5851502B2 (en) 2010-06-30 2016-02-03 ガルダ,ケキ,ホルムスジ Metal extraction from aluminum-containing iron ore and titanium-containing iron ore and residues
KR101790128B1 (en) * 2017-04-19 2017-10-26 한국지질자원연구원 Smelting method of titanium dioxide using ilmenite concentrate

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012121798A (en) 2003-06-16 2012-06-28 Univ Of Leeds Extraction process for reactive metal oxide
JP5851502B2 (en) 2010-06-30 2016-02-03 ガルダ,ケキ,ホルムスジ Metal extraction from aluminum-containing iron ore and titanium-containing iron ore and residues
KR101790128B1 (en) * 2017-04-19 2017-10-26 한국지질자원연구원 Smelting method of titanium dioxide using ilmenite concentrate

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109293324A (en) * 2018-12-04 2019-02-01 钢城集团凉山瑞海实业有限公司 Full vanadium titanium iron steel smelting slag lightweight concrete and preparation method thereof
CN114269956A (en) * 2019-08-06 2022-04-01 赤泥有限责任公司 System for treating red mud and method for treating red mud
KR102233141B1 (en) 2019-12-23 2021-03-29 한양대학교 에리카산학협력단 Calcium-aluminate flux using industrial by-products and manufacturing method for the same, desulfurization method of molten steel using the same
CN113857209A (en) * 2021-09-24 2021-12-31 南华大学 Red mud recycling method and application thereof
CN113857209B (en) * 2021-09-24 2023-01-24 南华大学 Red mud recycling method and application thereof
CN115058587A (en) * 2022-06-21 2022-09-16 重庆理工大学 Red mud resource utilization method
CN115058587B (en) * 2022-06-21 2023-11-21 重庆理工大学 Method for recycling red mud
CN115010170A (en) * 2022-07-04 2022-09-06 重庆大学 TiCl preparation by utilizing titanium-containing blast furnace slag 4 Method (2)
CN115010170B (en) * 2022-07-04 2023-09-22 重庆大学 TiCl preparation by using titanium-containing blast furnace slag 4 Is a method of (2)
CN115231576A (en) * 2022-08-01 2022-10-25 昆明理工大学 Method for preparing silicon-iron-titanium alloy by utilizing silicon slag, red mud and titanium-containing blast furnace slag

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