KR102068818B1 - 복합선별에 의한 고품위 티탄철석 회수방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고품위 티탄철석 정광 회수공정에 관한 것으로서, 원광석을 마광하는 단계(a 단계); 마광 후 분쇄된 원광석을 비중선별하여 정광, 중광 및 맥석으로 각각 수득하는 단계(b 단계); 상기 수득된 정광을 재마광하는 단계(c 단계); 및 재마광 후 분쇄된 정광을 자력선별하여 고품위 티탄철석을 수득하는 단계(d 단계);를 포함하는 복합선별에 의한 고품위 티탄철석 회수방법을 제공한다.
Description
본 발명은 복합선별에 의한 고품위 티탄철석 회수방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비중선별 및 자력선별의 복합선별에 의한 고품위 티탄철석 회수방법에 관한 것이다.
티타늄은 고강도, 내고온, 내저온, 내식성, 인체친화성, 무독성 등의 장점으로 항공기 동체의 합금 원료, 화학공장, 발전소 등과 같은 산업에서 많이 사용되고 있다.
일반 강철의 경우 교체시기가 18개월 정도이지만 티타늄 파이프의 수명은 20년으로 석유생산 파이프 및 해상 플랫폼 건설에 적극적으로 사용되고 있으며, 그 외에 인공치아, 인공관절, 용접봉 등으로도 사용된다.
이로 인해 티타늄의 사용량이 최근에 급증되어 대부분의 국가에서 전략자원으로 분류하고 확보 및 관리를 하고 있는 실정이다.
지구상에 존재하는 티타늄 원료 광물 중 TiO2를 1% 이상 함유하고 있는 광물은 약 140여 종으로 매우 다양하다. 이 중 상업적으로 가치가 있으며, 현재 TiO2 성분을 농축시켜 사용하고 있는 광물은 금홍석(Rutile, TiO2)과 티탄철석(Ilmenite, FeTiO3) 2종에 불과하다. 금홍석은 TiO2 함유량이 94% 이상으로 매우 높아 사용하기에 매우 용이한 광물이지만, 세계 매장량은 호주(43.8%), 케냐(21%), 남아공(13.4%)의 3국가에 주로 매장되어 있어 지역편재가 심한 광물이다.
반면 티탄철석의 경우 TiO2의 함유량은 금홍석 보다 낮으나 세계적으로 매장량이 풍부할 뿐만 아니라 가격 또한 금홍석의 약 1/5 수준으로 저렴하며, 전 세계적으로 널리 분포되어 있다. 이에 대부분의 티타늄의 이용은 티탄철석을 정제하여 사용하고 있다.
국내의 경우, 연천광산 및 연평광산에서 티탄철석을 장기간 생산하였으나, 2001년 연평광산이 생산을 중단하면서 국내 티탄철석 정광 생산량은 2017년 약 10.2만 톤으로 저조한 실정이다. 이때 생산된 티탄철석 정광은 자철석, 적철석, 등을 함유한 함 티탄 자철석이 대부분이며, 선별 기술 개발의 미흡으로 채광 후 일정한 크기로 분쇄, 자력선별만을 실시하여 TiO2 함량 21% 이상으로 제조하여 국내 포스코 등의 제철소에 고로 보호용 내화 벽돌 보호제로만 공급되고 있다.
또한 고품위 제련용 티탄철석의 경우, 국내 광산을 대상으로 개발이 이루어지지 않아 전량 수입에 의존하고 있다.
따라서, 국내 광산에서 채취된 티탄철석을 대상으로 고품위 티탄철석 정광을 생산할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.
본 발명은 광산에서 채취된 티탄철석을 대상으로, 복합선별에 의해 자철석을 제거하여 고품위 티탄철석 회수방법을 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 원광석을 마광하는 단계(a 단계); 마광 후 분쇄된 원광석을 비중선별하여 정광, 중광 및 맥석으로 각각 수득하는 단계(b 단계); 상기 수득된 정광을 재마광하는 단계(c 단계); 및 재마광 후 분쇄된 정광을 자력선별하여 고품위 티탄철석을 수득하는 단계(d 단계);를 포함하는 복합선별에 의한 고품위 티탄철석 회수방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 원광석을 마광하는 단계(제1 단계); 마광 후 분쇄된 원광석을 1차 비중선별하여 제1 정광, 제1 중광 및 제1 맥석을 각각 수득하고, 상기 수득된 제1 중광을 2차 비중선별하여 제2 정광, 제2 중광 및 제2 맥석으로 각각 수득하는 단계(제2 단계); 상기 수득된 제1 정광 및 제2 정광을 재마광하는 단계(제3 단계); 및 재마광 후 분쇄된 제1 정광 및 제2 정광을 자력선별하여 고품위 티탄철석을 수득하는 단계(제4 단계);를 포함하는 복합선별에 의한 고품위 티탄철석 회수방법을 제공한다.
상기 마광은 원광석을 35 내지 200 메시의 입도로 마광하는 것일 수 있다.
상기 비중선별은 테이블 비중선별기로 수행되는 것일 수 있다.
상기 테이블 비중선별기의 유량은 4 내지 10 L/min으로 수행되는 것일 수 있다.
상기 테이블 비중선별기의 광량속도는 200 내지 350 g/min으로 수행되는 것일 수 있다.
상기 테이블 비중선별기의 테이블 경사는 1.5 내지 3 °으로 수행되는 것일 수 있다.
상기 재마광은 정광, 또는 제1 정광 및 제2 정광을 500 내지 1000 메시의 입도로 재마광하는 것일 수 있다.
상기 재마광은 5 내지 20 분 동안 수행되는 되는 것일 수 있다.
상기 자력선별은 500 내지 3,000 가우스의 자력세기로 수행되는 것일 수 있다.
본 발명에 따르면, 국내 광산에서 채취한 저품위 티탄철석을 비중선별 및 자력선별의 복합선별에 의하여 고품위 티탄철석을 회수할 수 있다. 이로 인해, 전량 수입에 의존하고 있는 고품위 티탄철석을 국내에서 생산할 수 있어 티타늄 자립 수급율을 높일 수 있다.
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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합선별에 의한 고품위 티탄철석 회수방법의 공정흐름도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합선별에 의한 고품위 티탄철석 회수방법의 공정흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따른 복합선별에 의한 고품위 티탄철석 회수방법에서 시료인 원광석의 X-선 회절분석(x-ray diffraction) 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 복합선별에 의한 고품위 티탄철석 회수방법에서 저품위 티탄철석 원광석의 입도 조절에 따른 TiO2 품위 및 회수율 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 복합선별에 의한 고품위 티탄철석 회수방법에서, 비중선별 시에 유량 변화에 따른 TiO2 품위 및 회수율 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 복합선별에 의한 고품위 티탄철석 회수방법에서, 비중선별 시에 급광속도 변화에 따른 TiO2 품위 및 회수율 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명에 따른 복합선별에 의한 고품위 티탄철석 회수방법에서, 비중선별 시에 테이블 경사 변화에 따른 TiO2 품위 및 회수율 결과를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명에 따른 복합선별에 의한 고품위 티탄철석 회수방법에서, 재마광 시에 재마광 시간 변화에 따른 TiO2 품위 및 회수율 결과를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명에 따른 복합선별에 의한 고품위 티탄철석 회수방법에서, 자력선별 시에 자력세기 변화에 따른 TiO2 품위 및 회수율 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합선별에 의한 고품위 티탄철석 회수방법의 공정흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따른 복합선별에 의한 고품위 티탄철석 회수방법에서 시료인 원광석의 X-선 회절분석(x-ray diffraction) 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 복합선별에 의한 고품위 티탄철석 회수방법에서 저품위 티탄철석 원광석의 입도 조절에 따른 TiO2 품위 및 회수율 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 복합선별에 의한 고품위 티탄철석 회수방법에서, 비중선별 시에 유량 변화에 따른 TiO2 품위 및 회수율 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 복합선별에 의한 고품위 티탄철석 회수방법에서, 비중선별 시에 급광속도 변화에 따른 TiO2 품위 및 회수율 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명에 따른 복합선별에 의한 고품위 티탄철석 회수방법에서, 비중선별 시에 테이블 경사 변화에 따른 TiO2 품위 및 회수율 결과를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명에 따른 복합선별에 의한 고품위 티탄철석 회수방법에서, 재마광 시에 재마광 시간 변화에 따른 TiO2 품위 및 회수율 결과를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명에 따른 복합선별에 의한 고품위 티탄철석 회수방법에서, 자력선별 시에 자력세기 변화에 따른 TiO2 품위 및 회수율 결과를 나타낸 그래프이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
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.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합선별에 의한 고품위 티탄철석 회수방법의 공정흐름도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 복합선별에 의한 고품위 티탄철석 회수방법은 원광석을 마광하는 단계(a 단계); 마광 후 분쇄된 원광석을 비중선별하여 정광, 중광 및 맥석으로 각각 수득하는 단계(b 단계); 상기 수득된 정광을 재마광하는 단계(c 단계); 및 재마광 후 분쇄된 정광을 자력선별하여 티탄철석을 수득하는 단계(d 단계);를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합선별에 의한 고품위 티탄철석 회수방법은 원광석을 비중선별, 재마광 및 자력선별을 포함하는 복합공정에 의해서 고품위 티탄철석을 회수할 수 있다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합선별에 의한 고품위 티탄철석 회수방법은 원광석을 마광한다(S10).
상기 원광석은 광산에서 채취된 것으로서, 티탄철석(Ilmenite, FeTiO3)과 같은 광석광물, 및 자철석(Magnetite, Fe3O4), 각섬석(Hornblende, Ca2(Fe,Mg,Al)5(Al,Si)8O22(OH)2), 녹니석(Chlorite, (Mg,Fe,Al)12(Si,Al)8O20(OH)16), 흑운모(Biotite, K(Mg,Fe)3AlSi3O10(OH)2) 와 같은 맥석광물을 포함한다.
상기 마광은 상기 원광석을 조크러셔(jaw crusher)와 콘크러셔(cone crusher) 및 로드밀(rod mill)을 이용하여 파분쇄시킨 후, 체(sieve)를 이용하여 마광하는 것일 수 있다.
상기 마광은 35 내지 200 메시(mesh), 구체적으로 45 내지 100 메시, 보다 더 구체적으로 65 메시의 입도로 파분쇄된 원광석을 마광하는 것일 수 있다.
상기 파분쇄된 원광석은 입도가 작아지면 품위는 크게 영향을 미치지 않으나, 비중선별이 효율적으로 진행되지 않아 회수율이 크게 감소할 수 있으며, 입도가 크면 단체분리도가 낮아져 품위가 저하될 수 있어 65 메시의 입도로 마광되는 것이 바람직하다.
다음, 마광 후 분쇄된 원광석을 비중선별하여 정광, 중광 및 맥석으로 각각 수득한다(S20).
상기 정광, 중광 및 맥석으로 각각 수득하기 위해 상기 마광을 통해 35 내지 200 메시로 분쇄된 원광석을 비중선별기로 공급한다.
상기 비중선별은 테이블 비중선별기로 수행될 수 있으며, 상기 테이블 비중선별기의 유량, 급광속도 및 테이블 경사도를 조절하여 분쇄된 원광석을 정광, 중광 및 맥석으로 각각 분리한다.
상기 테이블 비중선별기의 유량은 4 내지 10 L/min, 구체적으로 8 L/min일 수 있다. 상기 테이블 비중선별기의 유량이 작으면, 경광물인 맥석이 수류의 영향을 충분히 받지 못해 테이블 하부로 유송되지 못하여 중광물인 정광 또는 중광과 함께 회수되기 때문에 회수율은 높아질 수 있으나 품위가 너무 낮아질 수 있으며, 상기 테이블 비중선별기의 유량이 크면, 중광물인 정광 또는 중광 중 가장 무거운 산물인 정광만이 최종적으로 회수되어 품위는 향상되나 중광물이 물의 영향을 많이 받아 테이블 하부로 유송되어 회수율이 감소될 수 있어 8 L/min의 유량으로 비중선별이 수행되는 것이 바람직하다.
이 때, 정광은 최종 회수 산물로 티탄철석을 의미하며, 맥석은 자철석, 녹니석, 흑운모등 규산염 광물일 수 있으며, 중광은 상기 정광과 맥석이 혼재되어 있는 것일 수 있다.
상기 테이블 비중선별기의 급광속도는 200 내지 350 g/min, 구체적으로는 250 g/min일 수 있다. 상기 테이블 비중선별기의 급광속도가 증가할수록 상당량의 시료인 원광석이 선별되지 못하고 중광물인 정광 또는 중광의 회수대로 이동하여 회수율은 증가하나 품위가 감소하며, 상기 테이블 비중선별기의 급광속도가 감소하면 비중선별되는 시간이 많이 소요될 수 있어 250 g/min의 급광속도로 비중선별이 수행되는 것이 바람직하다.
상기 테이블 비중선별기의 테이블 경사는 1.5 내지 3 °, 구체적으로 2 °일 수 있다. 상기 테이블 비중선별기의 테이블 경사가 커질수록 품위는 증가하나 중광물인 정광 또는 중광이 전진운동을 받지 못하고 경사에 의해 리플을 넘어 경광물인 맥석의 회수대로 대부분 이동하기 때문에 회수율은 감소하며, 상기 테이블 비중선별기의 테이블 경사가 작아질수록 수류의 영향을 많이 받는 맥석 광물들이 수류의 영향을 받지 않고 전진운동만 하게 되어 테이블 하부, 즉 경광물로 회수되지 않아 테이블 경사는 2 °인 것이 바람직하다.
다음, 상기 수득된 정광을 재마광 한다(S30).
상기 비중선별 후 수득된 정광은 입자가 굵어 단체분리도가 낮기 때문에, 단체분리도를 향상시키기 위해 후술하는 자력선별 전 재마광을 수행할 수 있다.
상기 재마광은 5 내지 20분 동안 수행될 수 있다. 상기 재마광 시간이 짧을수록 티탄철석의 단체분리도가 낮아 품위 및 회수율이 저조할 수 있으며, 재마광 시간이 증가할수록 미립자 발생이 많아 자력선별이 효과적으로 이루어지지 않아 재마광은 15 분 동안 수행되는 것이 바람직하다.
이때 상기 재마광은 5 내지 20 분 동안 수행되어 정광의 입도가 500 내지 1000 메시, 구체적으로 600 내지 800 메시로 재마광 되는 것이 바람직하다.
다음, 재마광 후 분쇄된 정광을 자력선별하여 고품위 티탄철석을 수득한다(S40).
상기 자력선별은 크로스 벨트 타입(Cross belt type)의 건식 자력선별기 또는 드럼 타입(Drum type)의 습식 자력선별기를 이용하여 자력선별이 수행될 수 있으며, 구체적으로 물을 매개체로 원광석이 세척되고 물 내에서 원광석의 자성밀도가 더 크기 때문에 습식 자력선별기를 이용하여 자력선별이 수행될 수 있다.
상기 자력선별은 500 내지 3,000 가우스, 구체적으로 500 내지 1,000 가우스의 자력세기로 수행될 수 있다. 상기 자력선별 시 자력세기가 증가할수록 자철석과 함께 티탄철석의 일부가 자성 산물로 회수되기 때문에 자력의 세기가 증가하면 품위의 변화는 크지 않으나, 회수율이 급격히 감소하여 선별 효율이 좋지 않으며, 자력세기가 작아질수록 자철석이 티탄철석과 함께 비자성 산물로 회수되기 때문에 품위가 저하될 수 있어 자력세기는 1,000가우스로 수행되는 것이 바람직하다.
한편, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합선별에 의한 고품위 티탄철석 회수방법의 공정흐름도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 복합선별에 의한 고품위 티탄철석 회수방법은 티탄철석의 품위 향상뿐만 아니라 회수율을 높이기 위해, 비중선별을 2회 이상 수행할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합선별에 의한 고품위 티탄철석 회수방법은 원광석을 마광하는 단계(제1 단계); 마광 후 분쇄된 원광석을 1차 비중선별하여 제1 정광, 제1 중광 및 제1 맥석을 각각 수득하고, 상기 수득된 제1 중광을 2차 비중선별하여 제2 정광, 제2 중광 및 제2 맥석으로 각각 수득하는 단계(제2 단계); 상기 수득된 제1 정광 및 제2 정광을 재마광하는 단계(제3 단계); 및 재마광 후 분쇄된 제1 정광 및 제2 정광을 자력선별하여 고품위 티탄철석을 수득하는 단계(제4 단계);를 포함한다.
먼저 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합선별에 의한 고품위 티탄철석 회수방법은 원광석을 마광한다(S100).
상기 S100은 상술한 S10과 동일한 방법 및 조건 하에서 수행될 수 있다.
상기 원광석은 광산에서 채취된 것으로서, 티탄철석(Ilmenite, FeTiO3)과 같은 광석광물, 및 자철석(Magnetite, Fe3O4), 각섬석(Hornblende, Ca2(Fe,Mg,Al)5(Al,Si)8O22(OH)2), 녹니석(Chlorite, (Mg,Fe,Al)12(Si,Al)8O20(OH)16), 흑운모(Biotite, K(Mg,Fe)3AlSi3O10(OH)2) 와 같은 맥석광물을 포함한다.
상기 마광은 상기 원광석을 조크러셔(jaw crusher)와 콘크러셔(cone crusher) 및 로드밀(rod mill)을 이용하여 파분쇄시킨 후, 체(sieve)를 이용하여 마광하는 것일 수 있다.
상기 마광은 35 내지 200 메시(mesh), 구체적으로 45 내지 100 메시, 보다 더 구체적으로 65 메시의 입도로 파분쇄된 원광석을 마광하는 것일 수 있다.
상기 파분쇄된 원광석은 입도가 작아지면 품위는 크게 영향을 미치지 않으나, 비중선별이 효율적으로 진행되지 않아 회수율이 크게 감소할 수 있으며, 입도가 크면 단체분리도가 낮아져 품위가 저하될 수 있어 65 메시의 입도로 마광되는 것이 바람직하다.
다음, 마광 후 분쇄된 원광석을 1차 비중선별하여 제1 정광, 제1 중광 및 제1 맥석을 각각 수득하고, 상기 수득된 제1 중광을 2차 비중선별하여 제2 정광, 제2 중광 및 제2 맥석으로 각각 수득한다(S200).
상기 S200은 상술한 S20과 동일한 방법 및 조건 하에서 1차 비중선별 및 2차 비중선별이 수행될 수 있다.
다만, 상기 S200은 상기 S20과 동일한 방법 및 조건 하에서 수행되어 마공 후 분쇄된 원광석을 비중선별하되, 비중선별하여 제1 정광, 제1 중광 및 제1 맥석을 각각 수득한 후, 회수율을 향상시키기 위해 상기 제1 정광을 2차 비중선별하여 제2 정광, 제2 중광 및 제2 맥석으로 각각 수득할 수 있다.
상기 1차 및 2차 비중선별은 테이블 비중선별기로 수행될 수 있으며, 상기 테이블 비중선별기의 유량, 급광속도 및 테이블 경사도를 조절하여 분쇄된 원광석을 제1 및 제2 정광, 제1 및 제2 중광 및 제1 및 제2 맥석으로 각각 분리한다.
상기 테이블 비중선별기의 유량은 4 내지 10 L/min, 구체적으로 8 L/min일 수 있다. 상기 테이블 비중선별기의 유량이 작으면, 경광물인 맥석이 수류의 영향을 충분히 받지 못해 테이블 하부로 유송되지 못하여 중광물인 정광 또는 중광과 함께 회수되기 때문에 회수율은 높아질 수 있으나 품위가 너무 낮아질 수 있으며, 상기 테이블 비중선별기의 유량이 크면, 중광물인 정광 또는 중광 중 가장 무거운 산물인 정광만이 최종적으로 회수되어 품위는 향상되나 중광물이 물의 영향을 많이 받아 테이블 하부로 유송되어 회수율이 감소될 수 있어 8 L/min의 유량으로 비중선별이 수행되는 것이 바람직하다.
이 때, 정광은 최종 회수 산물로 티탄철석을 의미하며, 맥석은 자철석, 녹니석, 흑운모등 규산염 광물일 수 있으며, 중광은 상기 정광과 맥석이 혼재되어 있는 것일 수 있다
상기 테이블 비중선별기의 급광속도는 200 내지 350 g/min, 구체적으로는 250 g/min일 수 있다. 상기 테이블 비중선별기의 급광속도가 증가할수록 상당량의 시료인 원광석이 선별되지 못하고 중광물인 정광 또는 중광의 회수대로 이동하여 회수율은 증가하나 품위가 감소하며, 상기 테이블 비중선별기의 급광속도가 감소하면 비중선별되는 시간이 많이 소요될 수 있어 250 g/min의 급광속도로 비중선별이 수행되는 것이 바람직하다.
상기 테이블 비중선별기의 테이블 경사는 1.5 내지 3 °, 구체적으로 2 °일 수 있다. 상기 테이블 비중선별기의 테이블 경사가 커질수록 품위는 증가하나 중광물인 정광 또는 중광이 전진 운동을 받지 못하고 경사에 의해 리플을 넘어 경광물인 맥석의 회수대로 대부분 이동하기 때문에 회수율은 감소하며, 상기 테이블 비중선별기의 테이블 경사가 작아질수록 수류의 영향을 많이 받는 맥석 광물들이 수류의 영향을 받지 않고 전진운동만 하게 되어 테이블 하부, 즉 경광물로 회수되지 않아 테이블 경사는 2 °인 것이 바람직하다.
다음, 상기 수득된 제1 정광 및 제2 정광을 재마광한다(S300).
상기 S300은 상술한 S30과 동일한 방법 및 조건 하에서 수행되어 제1 정광 및 제2 정광을 재마광할 수 있다.
상기 재마광은 5 내지 20분 동안 수행될 수 있다. 상기 재마광 시간이 짧을수록 티탄철석의 단체분리도가 낮아 품위 및 회수율이 저조할 수 있으며, 재마광 시간이 증가할수록 미립자 발생이 많아 자력선별이 효과적으로 이루어지지 않아 재마광은 15 분 동안 수행되는 것이 바람직하다.
이때 상기 재마광은 5 내지 20 분 동안 수행되어 정광의 입도가 500 내지 1000 메시, 구체적으로 600 내지 800 메시로 재마광 되는 것이 바람직하다.
다음, 재마광 후 분쇄된 제1 정광 및 제2 정광을 자력선별하여 고품위 티탄철석을 수득한다(S400).
상기 S400은 상술한 S40과 동일한 방법 및 조건 하에서 수행되어 제1 정광 및 제2 정광을 자력선별하여 고품위뿐만 아니라 회수율이 높은 티탄철석을 수득할 수 있다.
상기 자력선별은 500 내지 3,000 가우스, 구체적으로 500 내지 1,000 가우스의 자력세기로 수행될 수 있다. 상기 자력선별 시 자력세기가 증가할수록 자철석과 함께 티탄철석의 일부가 자성 산물로 회수되기 때문에 자력의 세기가 증가하면 품위의 변화는 크지 않으나, 회수율이 급격히 감소하여 선별 효율이 좋지 않으며, 자력세기가 작아질수록 자철석이 티탄철석과 함께 비자성 산물로 회수되기 때문에 품위가 저하될 수 있어 자력세기는 1,000가우스로 수행되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예
실시예
연천광산에서 채취한 저품위 티탄철석 원광석을 조크러셔(jaw crusher)와 콘크러셔(cone crusher), 그리고 로드밀(rod mill)을 이용하여 파·분쇄 후, 체(sieve)를 이용하여 35 내지 200 메시(mesh)의 입도로 마광하였다.
35 내지 200 mesh 의 티탄철석을 쉐이킹 테이블(shaking table)을 이용하여 4 내지 10 L/min의 유량, 200 내지 350 g/min 의 급광속도 및 1.5 내지 3 °의 테이블 경사를 조절하고 1차 비중선별하여 제1 정광, 제1 중광, 제1 맥석으로 각각 분리하였다.
상기 제1 중광을 다시 쉐이킹 테이블(shaking table)을 이용하여 상기 1차 비중선별과 동일한 유량, 급광속도 및 테이블 경사로 조절하고 2차 비중선별하여 제2 정광, 제2 중광, 제2 맥석으로 각각 분리하였다.
상기 제1 정광과 제2 정광을 혼합한 후 5 내지 20분 동안 로드밀을 이용하여 재마광하여 500 내지 1000 메시의 입도로 재마광하였다.
이후, 상기 분쇄된 정광을 습식 자력선별기로 공급하여 500 내지 3,000 가우스의 자력세기로 선별하여 비자성 산물인 고품위 티탄철석을 수득하였다.
먼저 본 발명에서 사용한 저품위 티탄철석 원광석의 특성은 표 1에 기재하였고, 상기 티탄철석 원광석의 근원광물들을 확인하기 위하여 X-선 회절분석(X-ray diffraction) 결과를 도 3에 나타내었다.
| 성분 | TiO2 | Fe | SiO2 | Al2O3 | CaO | MgO | K2O | Na2O | MnO | P2O5 | 강열감량 |
| 품위(%) | 18.07 | 43.17 | 5.74 | 5.45 | 0.92 | 4.37 | 0.09 | 0.11 | 0.36 | 0.11 | -2.22 |
상기 표 1의 저품위 티탄철석 원광석의 입도 조절에 따라 상기 실시예의 회수방법 후, TiO2 품위 및 회수율은 도 4에 나타내었으며, 비중선별 시에 유량 변화에 따른 TiO2 품위 및 회수율은 도 5에 나타내었고, 비중선별 시에 급광속도 변화에 따른 TiO2 품위 및 회수율은 도 6에 나타내었으며, 비중선별 시에 테이블 경사 변화에 따른 TiO2 품위 및 회수율은 도 7에 나타내었고, 재마광 시간 변화에 따른 TiO2 품위 및 회수율은 도 8에 나타내었으며, 자력선별 시에 자력세기 변화에 따른 TiO2 품위 및 회수율은 도 9에 나타내었다.
비교예
비교예 1
연천광산에서 채취한 저품위 티탄철석 원광석을 조크러셔(jaw crusher)와 콘크러셔(cone crusher), 그리고 로드밀(rod mill)을 이용하여 파·분쇄 후, 체(sieve)를 이용하여 65 mesh(230㎛)의 입도로 마광하였다.
65 mesh의 티탄철석을 쉐이킹 테이블(shaking table)을 이용하여 8 L/min의 유량, 250 g/min의 급광속도 및 2 °의 테이블 경사를 조절하고 비중선별하여 정광, 중광 및 맥석으로 각각 분리하였다.
이때, 사용한 저품위 티탄철석 원광석의 특성은 상기 표 1과 같고, 비중선별 후 TiO2 품위는 하기 표 2에 나타낸 바와 같다.
| 중량% | 품위(TiO2 %) | 회수율(TiO2 %) | |
| 정광 | 40.58 | 24.89 | 62.20 |
| 중광 | 30.48 | 10.56 | 19.82 |
| 맥석 | 25.08 | 9.58 | 14.80 |
| 미분체 산물(Slime product) | 3.86 | 13.41 | 3.19 |
| 총 계 | 100 | 16.24 | 100 |
상기 표 2를 참조하면, 정광의 TiO2 품위는 24.89%로 단일 비중선별만으로는 품위가 향상되지 않는 것을 확인할 수 있었다.
비교예 2
연천광산에서 채취한 저품위 티탄철석 원광석을 조크러셔(jaw crusher)와 콘크러셔(cone crusher), 그리고 로드밀(rod mill)을 이용하여 파·분쇄 후, 체(sieve)를 이용하여 65 mesh(230㎛)의 입도로 마광하였다.
65 mesh의 티탄철석을 건식 자력선별기 또는 습식 자력선별기로 공급하여 3,000 가우스의 자력세기로 선별하여 자성광물과 비자성광물로 분리하였다.
이때, 사용한 저품위 티탄철석 원광석의 특성은 상기 표 1과 같고, 건식 자력선별 후 TiO2 품위를 하기 표 3에 기재하였으며, 습식 자력선별 후 TiO2 품위를 하기 표 4에 기재하였다.
| 중량% | 품위(TiO2 %) | 회수율(TiO2 %) | |
| 자성 광물 | 71.9 | 10.36 | 55.24 |
| 비자성 광물 | 28.10 | 22.62 | 44.76 |
| 총 계 | 100 | 14.20 | 100 |
| 중량% | 품위(TiO2 %) | 회수율(TiO2 %) | |
| 자성 광물 | 59.69 | 10.64 | 38.32 |
| 비자성 광물 | 40.31 | 25.34 | 61.68 |
| 총 계 | 100 | 14.20 | 100 |
상기 표 3 및 표 4를 참조하면, 건식 및 습식 자력선별 모두 비자성 산물에서 TiO2 품위가 농축되는 것을 확인할 수 있었으며, 건식 자력선별 보다 습식 자력선별에서 더 효과적으로 농축되는 것을 확인할 수 있었다.
이는 습식 자력선별이 물을 매개체로 사용하기 때문에 시료의 세척기능이 추가되었으며, 물 내에서 시료의 자성밀도가 더 크기 때문에 품위와 회수율이 좀 더 향상된 것으로 사료 된다.
다만, 건식 및 습식 자력선별 시 비자성 광물의 TiO2 품위는 각각 22.62%, 25.34%로 자력선별만으로는 품위가 향상되지 않는 것을 확인할 수 있었다.
비교예 3
연천광산에서 채취한 저품위 티탄철석 원광석을 조크러셔(jaw crusher)와 콘크러셔(cone crusher), 그리고 로드밀(rod mill)을 이용하여 파·분쇄 후, 체(sieve)를 이용하여 65 mesh(230㎛)의 입도로 마광하였다.
65 mesh의 티탄철석을 쉐이킹 테이블(shaking table)을 이용하여 8 L/min의 유량, 250 g/min의 급광속도 및 2 °의 테이블 경사를 조절하고 1차 비중선별하여 제1 정광, 제1 중광 및 제1 맥석으로 각각 분리하였다.
상기 제1 중광을 다시 쉐이킹 테이블(shaking table)을 이용하여 상기 1차 비중선별과 동일한 유량, 급광속도 및 테이블 경사로 조절하고 2차 비중선별하여 제2 정광, 제2 중광, 제2 맥석으로 각각 분리하였다.
상기 제1 정광과 제2 정광을 혼합한 후 재마광 공정 없이 바로 습식 자력선별기로 공급하여 1,000 가우스의 자력세기로 선별하여 자성광물과 비자성광물로 분리하였다.
이때, 사용한 저품위 티탄철석 원광석의 특성은 상기 표 1과 같고, 비중선별 및 습식 자력선별 후 TiO2 품위가 32.28%, 회수율이 49.46%로 품위 및 회수율이 상당히 저조한 것을 알 수 있었다.
지금까지 본 발명에 따른 복합선별에 의한 고품위 티탄철석 회수방법에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.
그러므로 본 발명의 범위는 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 (10)
- 원광석을 마광하는 단계(a 단계);
마광 후 분쇄된 원광석을 비중선별하여 정광, 중광 및 맥석으로 각각 수득하는 단계(b 단계);
상기 수득된 정광을 5 내지 20 분 동안 500 내지 1000 메시로 재마광하는 단계(c 단계); 및
재마광 후 분쇄된 정광을 500 내지 1,000 가우스의 자력세기로 자력선별하여 고품위 티탄철석을 수득하는 단계(d 단계);를 포함하는 복합선별에 의한 고품위 티탄철석 회수방법.
- 원광석을 마광하는 단계(제1 단계);
마광 후 분쇄된 원광석을 1차 비중선별하여 제1 정광, 제1 중광 및 제1 맥석을 각각 수득하고, 상기 수득된 제1 중광을 2차 비중선별하여 제2 정광, 제2 중광 및 제2 맥석으로 각각 수득하는 단계(제2 단계);
상기 수득된 제1 정광 및 제2 정광을 5 내지 20 분 동안 500 내지 1000 메시로 재마광하는 단계(제3 단계); 및
재마광 후 분쇄된 제1 정광 및 제2 정광을 500 내지 1,000 가우스의 자력세기로 자력선별하여 고품위 티탄철석을 수득하는 단계(제4 단계);를 포함하는 복합선별에 의한 고품위 티탄철석 회수방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 마광은 원광석을 35 내지 200 메시의 입도로 마광하는 것인 복합선별에 의한 고품위 티탄철석 회수방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 비중선별은 테이블 비중선별기로 수행되는 것인 복합선별에 의한 고품위 티탄철석 회수방법.
- 제4항에 있어서,
상기 테이블 비중선별기의 유량은 4 내지 10 L/min으로 수행되는 것인 복합선별에 의한 고품위 티탄철석 회수방법.
- 제4항에 있어서,
상기 테이블 비중선별기의 광량속도는 200 내지 350 g/min으로 수행되는 것인 복합선별에 의한 고품위 티탄철석 회수방법.
- 제4항에 있어서,
상기 테이블 비중선별기의 테이블 경사는 1.5 내지 3 °인 것인 복합선별에 의한 고품위 티탄철석 회수방법.
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