KR102528700B1 - 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법 및 이로부터 회수된 광물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 자력선별, 음이온 포수제와 양이온 포수제를 사용하는 부유선별과 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소하여 타이타늄 정광을 개질시키고, 이로부터 금홍석, 적철석, 회티탄석, 철, 바나듐, 또는 희토류를 고품위로 회수하는 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법 및 이로부터 회수된 광물을 제공한다.
Description
본 발명은 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 자력선별, 음이온 포수제와 양이온 포수제를 사용하는 부유선별과 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소하여 타이타늄 정광을 개질시키고, 이로부터 금홍석, 적철석, 회티탄석, 철, 바나듐, 또는 희토류를 고품위로 회수하는 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법 및 이로부터 회수된 광물에 관한 것이다.
타이타늄은 지각 중에서 9번째로 많은 원소로서 광물로는 60종 이상이 알려져 있으며 주요 타이타늄 광물은 하기 표 1과 같다. 이 중 타이타늄 자원으로 산업적으로 이용하고 있는 것은 티탄철석(ilmenite; FeO·TiO2)과 금홍석(rutile; TiO2)으로 이중 금홍석의 산출량이 적기 때문에 티탄철석이 90 % 이상을 차지한다.
| 광물명 | 화학식 | Ti% | 비중 | 경도 | 결정계 |
| 금홍석(rutile) | TiO2 | 60 | 4.18~4.25 | 6.0~6.5 | 정방 |
| 판티탄석(brookite) | TiO2 | 60 | 4.14 | 5.5~6.0 | 사방 |
| 예추석(anatase) | TiO2 | 60 | 3.90 | 5.5~6.0 | 정방 |
| 티탄철석(ilmenite) | FeO·TiO2 | 31.56 | 4.7~4.8 | 5.0~6.0 | 육방 |
| 티탄석(titanite) | CaO·TiO2·SiO2 | 24.2 | 3.4~3.56 | 5.0~5.5 | 단사 |
| 회티탄석(perovskite) | CaO·TiO2 | 35.22 | 4.0 | 5.5 | 등축 |
| arizonite | Fe2O3·3TiO2 | 12.0 | 4.25 | 5.5 | 단사 |
타이타늄은 지각 중에 풍부하며 광범위하게 부존하는 원소이나 광석에서의 추출 및 정련이 어려워 최근에 와서 이용되기 시작하였다. 금속으로서의 이용은 금속마그네슘으로 사염화티타늄(TiCl4)을 열환원하는 염소법, 산화물로의 이용은 원료광석인 일메나이트(FeO·TiO2)를 황산(H2SO4)으로 처리하는 황산법이 이용되었다.
타이타늄은 내열, 내식 및 비중이 가볍다는 특성이 있어 금속의 경우, 고도기술산업을 지탱할 구조재로서 널리 이용되어 이제는 각광을 받는 비철금속의 하나가 되었으며, 보통강을 알루미늄에 비긴다면, 타이타늄은 특수강이라고 할 수 있는 상황이다.
또한, 항공우주산업에서는 필수소재가 되었고, 전략자원으로서의 인식도 고조되고 있으며, 화학공업, 화력, 원자력, 전극, 해수담수화장치 등 새로운 수요가 증대되고 있다.
한편, 산화티타늄은 화학적/물리적 안정성과 광학적/전기적 특성이 다른 백색도료에 비해 우수하여 수요도 여러 분야로 분리되어 소비량이 매년 증가하고 있다. 현재 이용되고 있는 광석은 티탄철석과 금홍석이 두 가지 광물이 대표적이나 타이타늄 슬래그도 이용되고 있다.
세계의 티탄철석과 금홍석의 추정 매장량은 하기 표 2와 같이 티탄철석(FeO·TiO2) 의 매장량은 약 2.2 억톤이고, 금홍석(TiO2)의 매장량은 8,150 만톤 정도이다.
우리나라의 경우는 육상광산 및 5 대강 하상의 중사에 티탄철석이 약 24만톤이 매장된 것으로 알려져 있다. 그러나, 사광상의 개발의 어려움과 육상광산에 매장된 타이타늄 광석의 조암광물의 광물학적 특성상 경제적으로 선광할 수 있는 기술의 확보하기 어려워 현재까지 개발된 곳은 없다.
또한, 육상광물로 관인광산 및 연평광산에서 티탄철석을 장기간 생산하였다. 그러나, 제련 및 소재용으로 활용하기 위한 45~50 % 범위의 산화타이타늄의 품위를 확보할 수 있는 경제적인 선광기술의 부재로 2001년 연평광산이 생산을 중단하였다.
현재는 관인광산에서 자철석과 티탄철석으로 구성된 원석을 자력선별하여 TiO2의 함유량이 약 21 %인 티탄철석 정광을 생산하여 티타늄 및 산화티탄을 생산하기 위한 정광이 아닌 국내 제철소에서 내화 벽돌의 보호제 용도로만 사용되고 있다.
따라서 국내 티탄산업에서 사용되고 있는 타이타늄 소재용 원료는 전량 해외에서 수입하고 있고 있는 실정이다.
| 세계 티탄철석 매장량 | 세계 금홍석 매장량 | ||
| 국가명 | 매장량 [백만톤(Ti)] |
국가명 | 매장량 [천톤(Ti)] |
| 미국 | 17 | 미국 | 1,000 |
| 캐나다 | 49 | 브라질 | 60,000 |
| 남미 | 1 | 이태리 | 2,700 |
| 필랜드 | 3 | 러시아 | 1,600 |
| 노르웨이 | 40 | 시에라레온 | 1,800 |
| 러시아 | 4 | 남아프리카공화국 | 3,200 |
| 남아프리카공화국 | 33 | 인도 | 5,000 |
| 이집트 | 1 | 스리랑카 | 200 |
| 인도 | 50 | 호주 | 6,000 |
| 스리랑카 | 1 | ||
| 호주 | 18 | ||
| <합계> | 217 | ||
| 한국 | 2.4 | 81,500 | |
한편, 국내에서는 관인광산 및 연평광산, 소연평도, 하동 등지에서 산출되는 함티탄철석 광석은 화성암으로 자철석과 티탄철석으로 구성된 titanomagnetite 형태로 매장되어 있다.
그러나, 태백지역 면산층에서는 적철석과 금홍석으로 구성된 titanohematite형의 티탄광의 예상매장량이 약 2 억 톤인 것으로 추정하고 있다.
또한, 티탄광상은 다양한 성인에 의해서 생성되며 대표적인 광상의 형태를 열거하면 다음과 같다.
1) 칠레의 El-Laco 광상: 화산성 Kirna형 광상으로 판상 내지 수지상의 자철석이 지표 또는 지표 근처에서 생성된다.
2) 핀란드의 Otanmaki 광상: 시생대 또는 고원생대에 형성된 변성 녹색암대에서 바나듐이 포함된 광상으로 자철석, 티탄철석, 황화물 등으로 구성되어 있다. 이때 자철석에는 티탄철석이 함유되고, 티탄철석에는 자철석이 함유되어 있다.
3) 스웨덴의 Taberg 광상: 액상 마그마기원의 황화물을 가진 함티탄 자철석광상으로 자철석, 티탄철석, 울바이트, Al-스핀넬이 함유되며 연정조직을 보인다.
4) 남아프리카공화국의 Merensky Reef 광상: Bushveld 복합체 내에 있고 세계에서 가장 큰 층상의 염기성 관입암으로 형성된 광상으로 크롬철석, 자철석, 금홍석, 자유철석, 황철 니켈석, 황동석, 백금 광물 등이 함유되어 있다.
5) 인도네시아의 Jogjakarta 광상: 화산암이 풍화를 받아 형성된 해안사 광상(beach placer deposit)으로 우리나라의 해사 및 해안사의 경우에도 자철석과 티탄철석 등이 풍부하게 함유되어 있다.
일반적으로 마그마의 분화작용으로 최초로 형성된 일차 자철석 및 울바이트의 고용체는 산화가 증대됨에 따라 조직에 현저한 단계적 변화가 진행되어 고온에서 산화되어 하기와 같이 7 단계로 변질되는 것으로 확실하게 알려져 있다.
하기 제시된 7 단계의 순서는 매우 흔하게 관측되는 현상으로 특별히, 온도와 산소분압이 매우 높은 경우에는 중간 형성 단계인 1~6 단계를 건너 띄어 바로 7 단계에서 pseudobrookite(Fe2O3·TiO2)가 직접 형성된다고 한다.
그리고, 국내의 관인광산 및 연평광산, 소연평도, 하동등지에서 산출되는 함티탄철석은 1 단계에서 산출된 titanomagnetite 광상이며, 면산층에서 산출되는 함티탄철석은 5~6 단계에서 형성된 titanohematite형 광상으로 구성 광물면에서 확연히 다른 물질이라고 할 수 있다.
1 단계: 균질한 ilmenite(FeO·TiO2)
2 단계: ferrian ilmenite(FeO·TiO2) + ferrian rutile(TiO2)
3 단계: ferrian rutile(TiO2)+[ferrian ilmenite(FeO·TiO2)]
4 단계: rutile(TiO2)+titanohematite(Fe2O3)+ferrian rutile(TiO2)+]ferrian ilmenite(FeO·TiO2)]
5 단계: rutile(TiO2) + titanohematite(Ti0.7Fe1.3O3)
6 단계: rutile + titanohematite + [pseudobrookite(Fe2O3·TiO2)]
7 단계: pseudobrookite(Fe2O3·TiO2)
또한, 상술한 외국의 광상에서 알 수 있는 바와 같이 대부분의 티탄광상은 자철석과 티탄철석으로 구성된 화성암 광상이다. 그러나 국내의 면산층에서 발견되는 티탄광상은 적철석과 금홍석으로 구성된 titanohematite형 티탄광물이 하상에 퇴적된 후 고결되어 형성된 사광상으로 존재한다.
최근, 한국지질자원연구원에서 연구한 강원도 태백지역의 면산층내에 함유된 TiO2 예상 자원량을 산정한 결과, 지표면에서 100 m의 깊이까지의 티탄광석의 예상매장량은 TiO2 평균품위가 7.57 % 인 것이 2억2천4백만 톤인 것으로 추정되고 있다. 예상 추정 매장량은 100 m까지의 매장량으로서 정밀한 탐사 및 시추가 추가적으로 진행되면 매장량은 더욱 증가될 것으로 예상된다.
따라서, 본 발명은 초기 형성된 티탄철석이 고온에서 산화되어 5~6 단계에 형성된 국내에 2 억 톤 이상 태백지역의 면산층에 매장된 것으로 알려진 titanohematite형으로 존재하는 함티탄광석을 대상으로 금홍석과 적철석의 실수율(recovery)과 품위(grade)를 향상시키는 선광기술 및 공정을 제공하고자 하였다.
특히, 본 출원인은 각고의 노력과 여러 연구를 통해 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 자력선별, 음이온 포수제와 양이온 포수제를 사용하는 부유선별과 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소하여 타이타늄 정광을 개질시키고, 이로부터 금홍석, 적철석, 회티탄석, 철, 바나듐, 또는 희토류를 고품위로 회수하는 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법 및 이로부터 회수된 광물을 획득하여 본 특허를 완성하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 자력선별, 음이온 포수제와 양이온 포수제를 사용하는 부유선별 또는 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소하여 타이타늄 정광을 개질시키고, 이로부터 금홍석, 적철석, 회티탄석, 철, 바나듐, 또는 희토류를 고품위로 회수하는 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 염산, 황산, 질산, 또는 왕수를 사용하지 않는 환경친화적인 공정으로 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법에 의해 고품위로 회수된 금홍석, 적철석, 회티탄석, 철, 바나듐, 또는 희토류를 포함하는 광물을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 이하의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 측면(Ⅰ)에 따르면,
태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법(Ⅰ)으로,
상기 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석을 파분쇄(crushing/grinding)하는 단계;
상기 파분쇄한 타이타늄 광석을 50 Gauss 내지 20,000 Gauss 자장에서 전도체인 자성산물과 부도체인 비자성산물로 자력선별(magnetic separation)하는 단계;
상기 자력선별하여 얻어진 자성산물을 양이온 포수제 또는 음이온 포수제로 부유선별(floating separation)하여 정광과 광미로 분리하는 단계;
상기 부유선별된 정광을 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소하는 단계;
상기 환원배소된 정광을 분쇄(crushing)하는 단계; 및
상기 분쇄한 정광을 100 Gauss 내지 11,000 Gauss 자장에서 전도체인 금속철과 비전도체인 바나듐 및 희토류 성분이 함유된 회티탄석으로 자력선별(magnetic separation)하는 단계;를 포함하여,
타이타늄 정광을 개질시키고, 이로부터 금홍석, 적철석, 회티탄석 또는 철을 고품위로 회수하는 것을 특징으로 하는
타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 파분쇄한 타이타늄 광석을 50 Gauss 내지 20,000 Gauss 자장에서 전도체인 자성산물과 부도체인 비자성산물로 자력선별(magnetic separation)하는 단계에서,
상기 자력선별은 건식의 크로스 벨트형 선별기(cross belt type magnetic saperator) 또는 드럼형 선별기(drum type separator)로 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 드럼형 선별기는 습식 드럼형 선별기 또는 건식 드럼형 선별기일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 자력선별하여 얻어진 자성산물을 양이온 포수제 또는 음이온 포수제로 부유선별(floating separation)하여 정광과 광미로 분리하는 단계에서,
상기 양이온 포수제는 음전하를 띄는 상기 자성산물의 광물 표면에 흡착하여 표면을 소수성화하여 기포부착을 용이하게 하고,
상기 음이온 포수제는 양전하를 띄는 상기 자성산물의 광물 표면에 흡착하여 표면을 소수성화하여 기포부착을 용이하게 하며,
상기 양이온 포수제는 Dodecyl Trimethyl Ammonium Chloride, Alkyl Amines(RNH2), Quaternary Ammonium Compounds(R R'R''R'''NCl), 또는 Dodecyl Ethyl Methyl Ammonium Chloride의 아민계 계면활성제이고,
상기 음이온 포수제는 Tetrasodium,2-[(3-carboxylato-3-sulfonatopropanoyl)-octadecylamino]butanedioate, Alkyl Succinamate, Petroleum Sulfonate, Sodium Oleate, Sodium dodecyl Sulfate, Sodium-2-ethyl hexyl Sulfate, Sodium Lauryl Sulfate, Alkyl Benzene Sulfate acid, Alkyl Ether Sulfate, Alkyl aryl Sulfonate, Dialkyl Sodium Sulfosuccinate, Alkyl Sulfonate, Poly Sulfonate, 및 Naphthalene Sulfonate 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 자력선별하여 얻어진 자성산물을 양이온 포수제 또는 음이온 포수제로 부유선별(floating separation)하여 정광과 광미로 분리하는 단계에서,
물의 표면장력을 저하시켜 기포 발생을 용이하게 하는 기포제,
광액 내 입자들을 분산시켜서 친수성 입자들이 동반부유 못하게 하는 분산제 및
pH 조절제를 더 포함할 수 있고,
상기 기포제는 Polyethylene glycol, Polypropylene glycol, Polypropylene glycol ether, Methyl isobutyl carbinol(MIBC), Pine oil, Polysorbate 60(Tween 60), PEG-60 hydrogenated castor oil(HCO 60), Octyldodeceth-16(OD 16), 및 Ceteareth-6 olivate(Olivem 800) 중에서 선택된 적어도 어느 하나이며,
상기 분산제는 물유리, 실리카졸, 폴리에틸렌글리콜에테르, 및 폴리에틸렌글리콜에스테르 중에서 선택된 적어도 어느 하나이고,
상기 pH 조절제는 아민, 암모니아, 알칼리족 화합물, 알카리토족 화합물, 유기산, 및 무기산 중에서 선택된 적어도 어느 하나 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 자력선별하여 얻어진 자성산물을 양이온 포수제 또는 음이온 포수제로 부유선별(floating separation)하여 정광과 광미로 분리하는 단계에서,
맥석의 억제제 또는 제타전위 변화제를 더 포함할 수 있고,
상기 백석의 억제제는 물유리 또는 NaF 일 수 있으며,
상기 제타전위 변화제는 K2SO4, Na2SO4, 또는 Na2(COO)2 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 자력선별하여 얻어진 자성산물을 양이온 포수제 또는 음이온 포수제로 부유선별(floating separation)하여 정광과 광미로 분리하는 단계에서,
부유선별시 pH는 0.5 ~ 7.5 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 부유선별된 정광을 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소하는 단계에서,
상기 환원제는 탄소이고,
상기 탄소는
석탄, 공업용 탄소 분말, 코크스, 콜타르, 활성 탄소, 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙, 공업용 다이아몬드, 및 탄소 섬유 중에서 선택된 적어도 어느 하나이고,
상기 융제는 상기 부유선별된 정광의 녹는점보다 낮은 온도에서 상기 부유선별된 정광의 용융을 촉진시키는 물질로, 상기 융제는 탄산나트륨(Na2CO3), 탄산칼륨(K2CO3), 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 및 형석(CaF2) 중에서 선택된 적어도 어느 하나이며,
상기 환원배소는 대기 중 또는 비활성 가스하에서
열처리 온도 600 ℃ 내지 1800 ℃에서 10 분 내지 24 시간 동안 CO/CO2 비가 106 이상, H2/H2O 비가 105 이상, ρO2 분압이 10-13 이하가 되는 로내의 분위기에서 열처리하여 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 부유선별된 정광을 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소하는 단계에서,
상기 부유선별된 정광의 함량에 대한 상기 탄소의 함량은 1 : 0.05 ~ 0.35의 중량비일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 환원배소된 정광을 분쇄(crushing)하는 단계에서,
상기 분쇄는 로드밀, 볼밀, 튜브밀, 포트밀, 롤러밀, 터보밀, 또는 타워밀로 분쇄할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 분쇄한 정광을 100 Gauss 내지 11,000 Gauss 자장에서 전도체인 금속철과 비전도체인 바나듐 및 희토류 성분이 함유된 회티탄석으로 자력선별(magnetic separation)하는 단계에서,
상기 자력선별은 건식의 크로스 벨트형 선별기(cross belt type magnetic saperator) 또는 드럼형 선별기(drum type separator)로 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 드럼형 선별기는 습식 드럼형 선별기 또는 건식 드럼형 선별기일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석을 파분쇄(crushing/grinding)하는 단계 이전에,
상기 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석을 압축식 파쇄기, 충격식 파쇄기, 전단식 파쇄기, 및 충격 전단식 파쇄기 중에서 선택된 적어도 어느 하나로 파쇄하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 회수한 금홍석 정광의 품위(TiO2)는 25 % ~ 55 % 이고, 회수율(TiO2)은 50 % ~ 95 % 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 회수한 적철석 정광의 품위(Fe2O3) 는 25 % ~ 60 % 이고, 회수율(Fe2O3)은 50 % ~ 95 % 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 회수한 회티탄석(CaTiO3) 정광의 품위(TiO2)는 30 % ~ 60 % 이고, 회수율(TiO2)은 50 % ~ 95 % 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 회수한 철 정광의 품위(Fe)는 50 % ~ 95 % 이고, 회수율(Fe)은 50 % ~ 95 % 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면,
상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
바나듐을 더 회수할 수 있고,
상기 바나듐 정광의 품위는 오산화바나듐으로 0.45 % ~ 1.5 %, 회수율은 40 % ~ 90 % 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
희토류 정광을 더 회수할 수 있고,
상기 희토류 정광의 희토류 함량은 TREE(total rare earth element) 기준으로 200 ~ 1,000 ppm 일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 측면(Ⅱ)에 따르면,
태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법(Ⅱ)으로,
상기 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석을 파분쇄(crushing/grinding)하는 단계;
상기 파분쇄한 타이타늄 광석을 50 Gauss 내지 20,000 Gauss 자장에서 전도체인 자성산물과 부도체인 비자성산물로 자력선별(magnetic separation)하는 단계;
상기 자력선별하여 얻어진 자성산물을 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소하는 단계;
상기 환원배소된 정광을 분쇄(crushing)하는 단계; 및
상기 분쇄한 정광을 100 Gauss 내지 11,000 Gauss 자장에서 전도체인 금속철과 비전도체인 바나듐 및 희토류 성분이 함유된 회티탄석으로 자력선별(magnetic separation)하는 단계;를 포함하여,
타이타늄 정광을 개질시키고, 이로부터 금홍석, 적철석, 회티탄석 또는 철을 고품위로 회수하는 것을 특징으로 하는
타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 파분쇄한 타이타늄 광석을 50 Gauss 내지 20,000 Gauss 자장에서 전도체인 자성산물과 부도체인 비자성산물로 자력선별(magnetic separation)하는 단계에서,
상기 자력선별은 건식의 크로스 벨트형 선별기(cross belt type magnetic saperator) 또는 드럼형 선별기(drum type separator)로 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 드럼형 선별기는 습식 드럼형 선별기 또는 건식 드럼형 선별기일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 자력선별하여 얻어진 자성산물을 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소하는 단계에서,
상기 환원제는 탄소이고,
상기 탄소는
석탄, 공업용 탄소 분말, 코크스, 콜타르, 활성 탄소, 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙, 공업용 다이아몬드, 및 탄소 섬유 중에서 선택된 적어도 어느 하나이고,
상기 융제는 상기 부유선별된 정광의 녹는점보다 낮은 온도에서 상기 부유선별된 정광의 용융을 촉진시키는 물질로, 상기 융제는 탄산나트륨(Na2CO3), 탄산칼륨(K2CO3), 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 및 형석(CaF2) 중에서 선택된 적어도 어느 하나이며,
상기 환원배소는 대기 중 또는 비활성 가스하에서
열처리 온도 600 ℃ 내지 1800 ℃에서 10 분 내지 24 시간 동안 CO/CO2 비가 106 이상, H2/H2O 비가 105 이상, ρO2 분압이 10-13 이하가 되는 로내의 분위기에서 열처리하여 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 자력선별하여 얻어진 자성산물을 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소하는 단계에서,
상기 자력선별하여 얻어진 자성산물의 함량에 대한 상기 탄소의 함량은 1 : 0.05 ~ 0.35의 중량비일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 환원배소된 정광을 분쇄(crushing)하는 단계에서,
상기 분쇄는 로드밀, 볼밀, 튜브밀, 포트밀, 롤러밀, 터보밀, 또는 타워밀로 분쇄할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 분쇄한 정광을 100 Gauss 내지 11,000 Gauss 자장에서 전도체인 금속철과 비전도체인 바나듐 및 희토류 성분이 함유된 회티탄석으로 자력선별(magnetic separation)하는 단계에서,
상기 자력선별은 건식의 크로스 벨트형 선별기(cross belt type magnetic saperator) 또는 드럼형 선별기(drum type separator)로 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 드럼형 선별기는 습식 드럼형 선별기 또는 건식 드럼형 선별기일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석을 파분쇄(crushing/grinding)하는 단계 이전에,
상기 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석을 압축식 파쇄기, 충격식 파쇄기, 전단식 파쇄기, 및 충격 전단식 파쇄기 중에서 선택된 적어도 어느 하나로 파쇄하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 회수한 금홍석 정광의 품위(TiO2)는 25 % ~ 55 % 이고, 회수율(TiO2)은 50 % ~ 95 % 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 회수한 적철석 정광의 품위(Fe2O3) 는 25 % ~ 60 % 이고, 회수율(Fe2O3)은 50 % ~ 95 % 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 회수한 회티탄석(CaTiO3) 정광의 품위(TiO2)는 30 % ~ 60 % 이고, 회수율(TiO2)은 50 % ~ 95 % 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 회수한 철 정광의 품위(Fe)는 50 % ~ 95 % 이고, 회수율(Fe)은 50 % ~ 95 % 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면,
상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
바나듐을 더 회수할 수 있고,
상기 바나듐 정광의 품위는 오산화바나듐으로 0.45 % ~ 1.5 %, 회수율은 40 % ~ 90 % 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
희토류 정광을 더 회수할 수 있고,
상기 희토류 정광의 희토류 함량은 TREE(total rare earth element) 기준으로 200 ~ 1,000 ppm 일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 측면(Ⅲ)에 따르면,
태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법(Ⅲ)으로,
상기 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석을 파분쇄(crushing/grinding)하는 단계;
상기 파분쇄한 타이타늄 광석을 양이온 포수제 또는 음이온 포수제로 부유선별(floating separation)하여 정광과 광미로 분리하는 단계;
상기 부유선별된 정광을 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소하는 단계;
상기 환원배소된 정광을 분쇄(crushing)하는 단계; 및
상기 분쇄한 정광을 100 Gauss 내지 11,000 Gauss 자장에서 전도체인 금속철과 비전도체인 바나듐 및 희토류 성분이 함유된 회티탄석으로 자력선별(magnetic separation)하는 단계;를 포함하여,
타이타늄 정광을 개질시키고, 이로부터 금홍석, 적철석, 회티탄석 또는 철을 고품위로 회수하는 것을 특징으로 하는
타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 파분쇄한 타이타늄 광석을 양이온 포수제 또는 음이온 포수제로 부유선별(floating separation)하여 정광과 광미로 분리하는 단계에서,
상기 양이온 포수제는 음전하를 띄는 상기 자성산물의 광물 표면에 흡착하여 표면을 소수성화하여 기포부착을 용이하게 하고,
상기 음이온 포수제는 양전하를 띄는 상기 자성산물의 광물 표면에 흡착하여 표면을 소수성화하여 기포부착을 용이하게 하며,
상기 양이온 포수제는 Dodecyl Trimethyl Ammonium Chloride, Alkyl Amines(RNH2), Quaternary Ammonium Compounds(R R'R''R'''NCl), 또는 Dodecyl Ethyl Methyl Ammonium Chloride의 아민계 계면활성제이고,
상기 음이온 포수제는 Tetrasodium,2-[(3-carboxylato-3-sulfonatopropanoyl)-octadecylamino]butanedioate, Alkyl Succinamate, Petroleum Sulfonate, Sodium Oleate, Sodium dodecyl Sulfate, Sodium-2-ethyl hexyl Sulfate, Sodium Lauryl Sulfate, Alkyl Benzene Sulfate acid, Alkyl Ether Sulfate, Alkyl aryl Sulfonate, Dialkyl Sodium Sulfosuccinate, Alkyl Sulfonate, Poly Sulfonate, 및 Naphthalene Sulfonate 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 파분쇄한 타이타늄 광석을 양이온 포수제 또는 음이온 포수제로 부유선별(floating separation)하여 정광과 광미로 분리하는 단계에서,
물의 표면장력을 저하시켜 기포 발생을 용이하게 하는 기포제,
광액 내 입자들을 분산시켜서 친수성 입자들이 동반부유 못하게 하는 분산제 및
pH 조절제를 더 포함할 수 있고,
상기 기포제는 Polyethylene glycol, Polypropylene glycol, Polypropylene glycol ether, Methyl isobutyl carbinol(MIBC), Pine oil, Polysorbate 60(Tween 60), PEG-60 hydrogenated castor oil(HCO 60), Octyldodeceth-16(OD 16), 및 Ceteareth-6 olivate(Olivem 800) 중에서 선택된 적어도 어느 하나이며,
상기 분산제는 물유리, 실리카졸, 폴리에틸렌글리콜에테르, 및 폴리에틸렌글리콜에스테르 중에서 선택된 적어도 어느 하나이고,
상기 pH 조절제는 아민, 암모니아, 알칼리족 화합물, 알카리토족 화합물, 유기산, 및 무기산 중에서 선택된 적어도 어느 하나 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 파분쇄한 타이타늄 광석을 양이온 포수제 또는 음이온 포수제로 부유선별(floating separation)하여 정광과 광미로 분리하는 단계에서,
맥석의 억제제 또는 제타전위 변화제를 더 포함할 수 있고,
상기 백석의 억제제는 물유리 또는 NaF 일 수 있으며,
상기 제타전위 변화제는 K2SO4, Na2SO4, 또는 Na2(COO)2 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 파분쇄한 타이타늄 광석을 양이온 포수제 또는 음이온 포수제로 부유선별(floating separation)하여 정광과 광미로 분리하는 단계에서,
부유선별시 pH는 0.5 ~ 7.5 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 부유선별된 정광을 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소하는 단계에서,
상기 환원제는 탄소이고,
상기 탄소는
석탄, 공업용 탄소 분말, 코크스, 콜타르, 활성 탄소, 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙, 공업용 다이아몬드, 및 탄소 섬유 중에서 선택된 적어도 어느 하나이고,
상기 융제는 상기 부유선별된 정광의 녹는점보다 낮은 온도에서 상기 부유선별된 정광의 용융을 촉진시키는 물질로, 상기 융제는 탄산나트륨(Na2CO3), 탄산칼륨(K2CO3), 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 및 형석(CaF2) 중에서 선택된 적어도 어느 하나이며,
상기 환원배소는 대기 중 또는 비활성 가스하에서
열처리 온도 600 ℃ 내지 1800 ℃에서 10 분 내지 24 시간 동안 CO/CO2 비가 106 이상, H2/H2O 비가 105 이상, ρO2 분압이 10-13 이하가 되는 로내의 분위기에서 열처리하여 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 부유선별된 정광을 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소하는 단계에서,
상기 부유선별된 정광의 함량에 대한 상기 탄소의 함량은 1 : 0.05 ~ 0.35의 중량비일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 환원배소된 정광을 분쇄(crushing)하는 단계에서,
상기 분쇄는 로드밀, 볼밀, 튜브밀, 포트밀, 롤러밀, 터보밀, 또는 타워밀로 분쇄할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 분쇄한 정광을 100 Gauss 내지 11,000 Gauss 자장에서 전도체인 금속철과 비전도체인 바나듐 및 희토류 성분이 함유된 회티탄석으로 자력선별(magnetic separation)하는 단계에서,
상기 자력선별은 건식의 크로스 벨트형 선별기(cross belt type magnetic saperator) 또는 드럼형 선별기(drum type separator)로 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 드럼형 선별기는 습식 드럼형 선별기 또는 건식 드럼형 선별기일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석을 파분쇄(crushing/grinding)하는 단계 이전에,
상기 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석을 압축식 파쇄기, 충격식 파쇄기, 전단식 파쇄기, 및 충격 전단식 파쇄기 중에서 선택된 적어도 어느 하나로 파쇄하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 회수한 금홍석 정광의 품위(TiO2)는 25 % ~ 55 % 이고, 회수율(TiO2)은 50 % ~ 95 % 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 회수한 적철석 정광의 품위(Fe2O3) 는 25 % ~ 60 % 이고, 회수율(Fe2O3)은 50 % ~ 95 % 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 회수한 회티탄석(CaTiO3) 정광의 품위(TiO2)는 30 % ~ 60 % 이고, 회수율(TiO2)은 50 % ~ 95 % 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 회수한 철 정광의 품위(Fe)는 50 % ~ 95 % 이고, 회수율(Fe)은 50 % ~ 95 % 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면,
상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
바나듐을 더 회수할 수 있고,
상기 바나듐 정광의 품위는 오산화바나듐으로 0.45 % ~ 1.5 %, 회수율은 40 % ~ 90 % 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
희토류 정광을 더 회수할 수 있고,
상기 희토류 정광의 희토류 함량은 TREE(total rare earth element) 기준으로 200 ~ 1,000 ppm 일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 측면(Ⅳ)에 따르면,
태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법(Ⅳ)으로,
상기 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석을 파분쇄(crushing/grinding)하는 단계;
상기 파분쇄한 타이타늄 광석을 양이온 포수제 또는 음이온 포수제로 부유선별(floating separation)하여 정광과 광미로 분리하는 단계;
상기 부유선별한 정광을 50 Gauss 내지 20,000 Gauss 자장에서 전도체인 자성산물과 부도체인 비자성산물로 자력선별(magnetic separation)하는 단계;
상기 자력선별된 정광을 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소하는 단계;
상기 환원배소된 정광을 분쇄(crushing)하는 단계; 및
상기 분쇄한 정광을 100 Gauss 내지 11,000 Gauss 자장에서 전도체인 금속철과 비전도체인 바나듐 및 희토류 성분이 함유된 회티탄석으로 자력선별(magnetic separation)하는 단계;를 포함하여,
타이타늄 정광을 개질시키고, 이로부터 금홍석, 적철석, 회티탄석 또는 철을 고품위로 회수하는 것을 특징으로 하는
타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 파분쇄한 타이타늄 광석을 양이온 포수제 또는 음이온 포수제로 부유선별(floating separation)하여 정광과 광미로 분리하는 단계에서,
상기 양이온 포수제는 음전하를 띄는 상기 자성산물의 광물 표면에 흡착하여 표면을 소수성화하여 기포부착을 용이하게 하고,
상기 음이온 포수제는 양전하를 띄는 상기 자성산물의 광물 표면에 흡착하여 표면을 소수성화하여 기포부착을 용이하게 하며,
상기 양이온 포수제는 Dodecyl Trimethyl Ammonium Chloride, Alkyl Amines(RNH2), Quaternary Ammonium Compounds(R R'R''R'''NCl), 또는 Dodecyl Ethyl Methyl Ammonium Chloride의 아민계 계면활성제이고,
상기 음이온 포수제는 Tetrasodium,2-[(3-carboxylato-3-sulfonatopropanoyl)-octadecylamino]butanedioate, Alkyl Succinamate, Petroleum Sulfonate, Sodium Oleate, Sodium dodecyl Sulfate, Sodium-2-ethyl hexyl Sulfate, Sodium Lauryl Sulfate, Alkyl Benzene Sulfate acid, Alkyl Ether Sulfate, Alkyl aryl Sulfonate, Dialkyl Sodium Sulfosuccinate, Alkyl Sulfonate, Poly Sulfonate, 및 Naphthalene Sulfonate 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 파분쇄한 타이타늄 광석을 양이온 포수제 또는 음이온 포수제로 부유선별(floating separation)하여 정광과 광미로 분리하는 단계에서,
물의 표면장력을 저하시켜 기포 발생을 용이하게 하는 기포제,
광액 내 입자들을 분산시켜서 친수성 입자들이 동반부유 못하게 하는 분산제 및
pH 조절제를 더 포함할 수 있고,
상기 기포제는 Polyethylene glycol, Polypropylene glycol, Polypropylene glycol ether, Methyl isobutyl carbinol(MIBC), Pine oil, Polysorbate 60(Tween 60), PEG-60 hydrogenated castor oil(HCO 60), Octyldodeceth-16(OD 16), 및 Ceteareth-6 olivate(Olivem 800) 중에서 선택된 적어도 어느 하나이며,
상기 분산제는 물유리, 실리카졸, 폴리에틸렌글리콜에테르, 및 폴리에틸렌글리콜에스테르 중에서 선택된 적어도 어느 하나이고,
상기 pH 조절제는 아민, 암모니아, 알칼리족 화합물, 알카리토족 화합물, 유기산, 및 무기산 중에서 선택된 적어도 어느 하나 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 파분쇄한 타이타늄 광석을 양이온 포수제 또는 음이온 포수제로 부유선별(floating separation)하여 정광과 광미로 분리하는 단계에서,
맥석의 억제제 또는 제타전위 변화제를 더 포함할 수 있고,
상기 백석의 억제제는 물유리 또는 NaF 일 수 있으며,
상기 제타전위 변화제는 K2SO4, Na2SO4, 또는 Na2(COO)2 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 파분쇄한 타이타늄 광석을 양이온 포수제 또는 음이온 포수제로 부유선별(floating separation)하여 정광과 광미로 분리하는 단계에서,
부유선별시 pH는 0.5 ~ 7.5 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 부유선별한 정광을 50 Gauss 내지 20,000 Gauss 자장에서 전도체인 자성산물과 부도체인 비자성산물로 자력선별(magnetic separation)하는 단계에서,
상기 자력선별은 건식의 크로스 벨트형 선별기(cross belt type magnetic saperator) 또는 드럼형 선별기(drum type separator)로 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 드럼형 선별기는 습식 드럼형 선별기 또는 건식 드럼형 선별기일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 자력선별된 정광을 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소하는 단계에서,
상기 환원제는 탄소이고,
상기 탄소는
석탄, 공업용 탄소 분말, 코크스, 콜타르, 활성 탄소, 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙, 공업용 다이아몬드, 및 탄소 섬유 중에서 선택된 적어도 어느 하나이고,
상기 융제는 상기 부유선별된 정광의 녹는점보다 낮은 온도에서 상기 부유선별된 정광의 용융을 촉진시키는 물질로, 상기 융제는 탄산나트륨(Na2CO3), 탄산칼륨(K2CO3), 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 및 형석(CaF2) 중에서 선택된 적어도 어느 하나이며,
상기 환원배소는 대기 중 또는 비활성 가스하에서
열처리 온도 600 ℃ 내지 1800 ℃에서 10 분 내지 24 시간 동안 CO/CO2 비가 106 이상, H2/H2O 비가 105 이상, ρO2 분압이 10-13 이하가 되는 로내의 분위기에서 열처리하여 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 자력선별된 정광을 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소하는 단계에서,
상기 자력선별된 정광의 함량에 대한 상기 탄소의 함량은 1 : 0.05 ~ 0.35의 중량비일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 환원배소된 정광을 분쇄(crushing)하는 단계에서,
상기 분쇄는 로드밀, 볼밀, 튜브밀, 포트밀, 롤러밀, 터보밀, 또는 타워밀로 분쇄할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 분쇄한 정광을 100 Gauss 내지 11,000 Gauss 자장에서 전도체인 금속철과 비전도체인 바나듐 및 희토류 성분이 함유된 회티탄석으로 자력선별(magnetic separation)하는 단계에서,
상기 자력선별은 건식의 크로스 벨트형 선별기(cross belt type magnetic saperator) 또는 드럼형 선별기(drum type separator)로 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 드럼형 선별기는 습식 드럼형 선별기 또는 건식 드럼형 선별기일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석을 파분쇄(crushing/grinding)하는 단계 이전에,
상기 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석을 압축식 파쇄기, 충격식 파쇄기, 전단식 파쇄기, 및 충격 전단식 파쇄기 중에서 선택된 적어도 어느 하나로 파쇄하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 회수한 금홍석 정광의 품위(TiO2)는 25 % ~ 55 % 이고, 회수율(TiO2)은 50 % ~ 95 % 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 회수한 적철석 정광의 품위(Fe2O3) 는 25 % ~ 60 % 이고, 회수율(Fe2O3)은 50 % ~ 95 % 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 회수한 회티탄석(CaTiO3) 정광의 품위(TiO2)는 30 % ~ 60 % 이고, 회수율(TiO2)은 50 % ~ 95 % 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 회수한 철 정광의 품위(Fe)는 50 % ~ 95 % 이고, 회수율(Fe)은 50 % ~ 95 % 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면,
상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
바나듐을 더 회수할 수 있고,
상기 바나듐 정광의 품위는 오산화바나듐으로 0.45 % ~ 1.5 %, 회수율은 40 % ~ 90 % 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
희토류 정광을 더 회수할 수 있고,
상기 희토류 정광의 희토류 함량은 TREE(total rare earth element) 기준으로 200 ~ 1,000 ppm 일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 측면에 따르면,
상기 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법에 의해 고품위로 회수된 금홍석 정광을 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 일 측면에 따르면,
상기 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법에 의해 고품위로 회수된 적철석 정광을 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 일 측면에 따르면,
상기 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법에 의해 고품위로 회수된 회티탄석 정광을 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 일 측면에 따르면,
상기 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법에 의해 고품위로 회수된 철 정광을 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 일 측면에 따르면,
상기 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법에 의해 고품위로 회수된 바나듐 정광을 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 일 측면에 따르면,
상기 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법에 의해 고품위로 회수된 희토류 정광을 제공한다.
본 발명에 따르면, 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 자력선별, 음이온 포수제와 양이온 포수제를 사용하는 부유선별 또는 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소하여 타이타늄 정광을 개질시키고, 이로부터 금홍석, 적철석, 회티탄석, 철, 바나듐, 또는 희토류를 고품위로 회수하는 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법을 제공하므로, 폐기물 발생량이 매우 적고, 친환경적이고, 공정 안정성이 우수하다.
또한, 본 발명은 염산, 황산, 질산, 또는 왕수를 사용하지 않는 환경친화적인 공정으로 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법에 의해 고품위 및 고수율로 회수된 금홍석, 적철석, 회티탄석, 철, 바나듐, 또는 희토류를 포함하는 광물을 제공하므로, 광물의 품위 및 수율이 월등하여 다양한 용도에 최적으로 적용할 수 있으므로, 경제적이다.
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 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 자력선별과 부유선별에 의한 고품위 타이타늄 정광 회수방법의 공정 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석과 경기도 관인광산에서 산출되는 타이타늄 광석의 종류별 X-선 회절분석결과이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 원광석 박편을 광학현미경으로 촬영한 사진이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 원광석 박편의 SEM-EDS 분석 사진이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 원광석을 분쇄한 후 체질한 입도별 산물의 X-선 회절분석결과이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 원광석의 단체분리 산물을 요동테이블로 비중선별하여 얻어진 산물의 X-선 회절분석 결과이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 원광석의 단체분리 산물을 자력선별하여 얻어진 산물의 X-선 회절분석 결과이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 금홍석, 적철석, 석영 광물의 제타전위를 측정한 결과이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 원광석의 단체분리 산물을 부유선별하여 얻어진 산물의 X-선 회절분석 결과이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 원광석의 자력선별 및 부유선별로 얻어진 정광에 개질제와 환원제를 첨가하여 배합한 후 이들 혼합물의 배소온도에 따른 생성물의 X-선 회절분석 결과이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 원광석의 자력선별 및 부유선별로 얻어진 정광에 개질제와 환원제를 첨가하여 배합할 때, 개질제 및 융제 그리고 환원제의 배합비에 따른 1,200 ℃에서 환원배소하여 생성된 물질의 X-선 회절분석 결과이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 최적환원 배소 조건을 알아보기 위한 엘링감(ellingam diagram) 도표이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 개질제, 환원제, 융제를 첨가한 혼합물을 환원배소하여 생성된 배소물을 분쇄한 후 자력선별하여 얻어진 물질의 X-선 회절분석 결과이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석과 경기도 관인광산에서 산출되는 타이타늄 광석의 종류별 X-선 회절분석결과이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 원광석 박편을 광학현미경으로 촬영한 사진이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 원광석 박편의 SEM-EDS 분석 사진이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 원광석을 분쇄한 후 체질한 입도별 산물의 X-선 회절분석결과이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 원광석의 단체분리 산물을 요동테이블로 비중선별하여 얻어진 산물의 X-선 회절분석 결과이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 원광석의 단체분리 산물을 자력선별하여 얻어진 산물의 X-선 회절분석 결과이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 금홍석, 적철석, 석영 광물의 제타전위를 측정한 결과이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 원광석의 단체분리 산물을 부유선별하여 얻어진 산물의 X-선 회절분석 결과이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 원광석의 자력선별 및 부유선별로 얻어진 정광에 개질제와 환원제를 첨가하여 배합한 후 이들 혼합물의 배소온도에 따른 생성물의 X-선 회절분석 결과이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 원광석의 자력선별 및 부유선별로 얻어진 정광에 개질제와 환원제를 첨가하여 배합할 때, 개질제 및 융제 그리고 환원제의 배합비에 따른 1,200 ℃에서 환원배소하여 생성된 물질의 X-선 회절분석 결과이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 최적환원 배소 조건을 알아보기 위한 엘링감(ellingam diagram) 도표이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 개질제, 환원제, 융제를 첨가한 혼합물을 환원배소하여 생성된 배소물을 분쇄한 후 자력선별하여 얻어진 물질의 X-선 회절분석 결과이다.
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.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 자력선별, 부유선별, 환원배소 및 자력선별에 의한 타이타늄 정광의 품위 향상방법 - Ⅰ
본 발명은 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 자력선별, 음이온 포수제와 양이온 포수제를 사용하는 부유선별과 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소 및 자력선별하여 타이타늄 정광을 개질시키고, 이로부터 금홍석, 적철석, 회티탄석, 철, 바나듐, 또는 희토류를 고품위로 회수하는 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법을 제공한다.
본 발명은 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법(Ⅰ)으로,
상기 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석을 파분쇄(crushing/grinding)하는 단계;
상기 파분쇄한 타이타늄 광석을 50 Gauss 내지 20,000 Gauss 자장에서 전도체인 자성산물과 부도체인 비자성산물로 자력선별(magnetic separation)하는 단계;
상기 자력선별하여 얻어진 자성산물을 양이온 포수제 또는 음이온 포수제로 부유선별(floating separation)하여 정광과 광미로 분리하는 단계;
상기 부유선별된 정광을 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소하는 단계;
상기 환원배소된 정광을 분쇄(crushing)하는 단계; 및
상기 분쇄한 정광을 100 Gauss 내지 11,000 Gauss 자장에서 전도체인 금속철과 비전도체인 바나듐 및 희토류 성분이 함유된 회티탄석으로 자력선별(magnetic separation)하는 단계;를 포함하여,
타이타늄 정광을 개질시키고, 이로부터 금홍석, 적철석, 회티탄석 또는 철을 고품위로 회수하는 것을 특징으로 하는
타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법을 제공한다.
본 발명은 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 자력선별, 음이온 포수제와 양이온 포수제를 사용하는 부유선별과 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소 및 자력선별하여 타이타늄 정광을 개질시키고, 이로부터 금홍석, 적철석, 회티탄석, 철, 바나듐, 또는 희토류를 고품위로 회수하는 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법을 제공하므로, 폐기물 발생량이 매우 적고, 친환경적이고, 공정 안정성이 우수하다.
이때, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석을 파분쇄(crushing/grinding)하는 단계에서,
상기 파분쇄는 조크러셔(jaw crusher), 콘크러셔(cone crusher), 또는 핀밀로 1차 파쇄하고,
로드밀, 볼밀, 튜브밀, 포트밀, 롤러밀, 터보밀, 또는 타워밀로 2차 분쇄할 수 있다.
여기서, 상기 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석에 함유된 금홍석과 적철석 그리고 맥석광물이 단체분리되도록 입도(d0.9)가 100 ㎛ 이하가 되도록 분쇄할 수 있다.
그리고, 상기 자력선별에 사용되는 자장의 세기는 50 Gauss 내지 20,000 Gauss 일 수 있다.
여기서, 상기 자력선별에 사용되는 자장의 세기가 상기 범위 이내인 경우, 고품위의 금홍석, 적철석, 회티탄석, 철, 바나듐, 또는 희토류가 회수될 수 있으며 고회수율의 금홍석, 적철석, 회티탄석, 철, 바나듐, 또는 희토류가 회수될 수 있다.
이때, 상기 자력선별에 사용되는 자장의 세기는 바람직하게는 100 Gauss 내지 11,000 Gauss 일 수 있고, 보다 바람직하게는 300 Gauss 내지 9,000 Gauss 일 수 있다.
또한, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 파분쇄한 타이타늄 광석을 50 Gauss 내지 20,000 Gauss 자장에서 전도체인 자성산물과 부도체인 비자성산물로 자력선별(magnetic separation)하는 단계에서,
상기 자력선별은 건식의 크로스 벨트형 선별기(cross belt type magnetic saperator) 또는 드럼형 선별기(drum type separator)로 수행할 수 있다.
여기서, 상기 드럼형 선별기는 습식 드럼형 선별기 또는 건식 드럼형 선별기일 수 있다.
그리고, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 자력선별하여 얻어진 자성산물을 양이온 포수제 또는 음이온 포수제로 부유선별(floating separation)하여 정광과 광미로 분리하는 단계에서,
상기 양이온 포수제는 음전하를 띄는 상기 자성산물의 광물 표면에 흡착하여 표면을 소수성화하여 기포부착을 용이하게 하고,
상기 음이온 포수제는 양전하를 띄는 상기 자성산물의 광물 표면에 흡착하여 표면을 소수성화하여 기포부착을 용이하게 하며,
상기 양이온 포수제는 Dodecyl Trimethyl Ammonium Chloride, Alkyl Amines(RNH2), Quaternary Ammonium Compounds(R R'R''R'''NCl), 또는 Dodecyl Ethyl Methyl Ammonium Chloride의 아민계 계면활성제이고,
상기 음이온 포수제는 Tetrasodium,2-[(3-carboxylato-3-sulfonatopropanoyl)-octadecylamino]butanedioate, Alkyl Succinamate, Petroleum Sulfonate, Sodium Oleate, Sodium dodecyl Sulfate, Sodium-2-ethyl hexyl Sulfate, Sodium Lauryl Sulfate, Alkyl Benzene Sulfate acid, Alkyl Ether Sulfate, Alkyl aryl Sulfonate, Dialkyl Sodium Sulfosuccinate, Alkyl Sulfonate, Poly Sulfonate, 및 Naphthalene Sulfonate 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 자력선별하여 얻어진 자성산물을 양이온 포수제 또는 음이온 포수제로 부유선별(floating separation)하여 정광과 광미로 분리하는 단계에서,
물의 표면장력을 저하시켜 기포 발생을 용이하게 하는 기포제,
광액 내 입자들을 분산시켜서 친수성 입자들이 동반부유 못하게 하는 분산제 및
pH 조절제를 더 포함할 수 있고,
상기 기포제는 Polyethylene glycol, Polypropylene glycol, Polypropylene glycol ether, Methyl isobutyl carbinol(MIBC), Pine oil, Polysorbate 60(Tween 60), PEG-60 hydrogenated castor oil(HCO 60), Octyldodeceth-16(OD 16), 및 Ceteareth-6 olivate(Olivem 800) 중에서 선택된 적어도 어느 하나이며,
상기 분산제는 물유리, 실리카졸, 폴리에틸렌글리콜에테르, 및 폴리에틸렌글리콜에스테르 중에서 선택된 적어도 어느 하나이고,
상기 pH 조절제는 아민, 암모니아, 알칼리족 화합물, 알카리토족 화합물, 유기산, 및 무기산 중에서 선택된 적어도 어느 하나 일 수 있다.
이때, 상기 알칼리족 화합물은 수산화나트륨, 탄산나트륨, 수산화칼륨, 또는 탄산칼륨 일 수 있다.
그리고, 상기 알칼리토족 화합물은 수산화칼슘 또는 탄산칼슘 일 수 있다.
또한, 상기 유기산은 포름산, 아세트산, 구연산, 젖산, 구연산, 사과산, 또는 뷰티르산 일 수 있다.
그리고, 상기 무기산은 염산, 황산, 인산, 또는 질산 일 수 있다.
여기서, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 자력선별하여 얻어진 자성산물을 양이온 포수제 또는 음이온 포수제로 부유선별(floating separation)하여 정광과 광미로 분리하는 단계에서,
맥석의 억제제 또는 제타전위 변화제를 더 포함할 수 있고,
상기 백석의 억제제는 물유리 또는 NaF 일 수 있으며,
상기 제타전위 변화제는 K2SO4, Na2SO4, 또는 Na2(COO)2 일 수 있다.
여기서, 상기 제타전위 변화제는 금홍석의 제타전위를 변화시킬 수 있다.
또한, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 자력선별하여 얻어진 자성산물을 양이온 포수제 또는 음이온 포수제로 부유선별(floating separation)하여 정광과 광미로 분리하는 단계에서,
부유선별시 pH는 0.5 ~ 7.5 일 수 있다.
여기서, 상기 부유선별시 pH는 바람직하게는 1.0 ~ 7.0 일 수 있고, 보다 바람직하게는 1.5 ~ 6.5 일 수 있다.
그리고, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 부유선별된 정광을 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소하는 단계에서,
상기 환원제는 탄소이고,
상기 탄소는
석탄, 공업용 탄소 분말, 코크스, 콜타르, 활성 탄소, 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙, 공업용 다이아몬드, 및 탄소 섬유 중에서 선택된 적어도 어느 하나이고,
상기 융제는 상기 부유선별된 정광의 녹는점보다 낮은 온도에서 상기 부유선별된 정광의 용융을 촉진시키는 물질로, 상기 융제는 탄산나트륨(Na2CO3), 탄산칼륨(K2CO3), 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 및 형석(CaF2) 중에서 선택된 적어도 어느 하나이며,
상기 환원배소는 대기 중 또는 비활성 가스하에서
열처리 온도 600 ℃ 내지 1800 ℃에서 10 분 내지 24 시간 동안 CO/CO2 비가 106 이상, H2/H2O 비가 105 이상, ρO2 분압이 10-13 이하가 되는 로내의 분위기에서 열처리하여 수행될 수 있다.
또한, 상기 비활성 가스는 질소 또는 아르곤 일 수 있다.
그리고, 상기 열처리 온도가 600 ℃ 미만인 경우, 환원배소 효율이 감소할 수 있고, 상기 열처리 온도가 1800 ℃ 초과인 경우 경제성이 감소할 수 있다.
이때, 상기 열처리 온도는 바람직하게는 700 ℃ 내지 1780 ℃ 일 수 있고, 보다 바람직하게는 750 ℃ 내지 1750 ℃ 일 수 있다.
또한, 상기 열처리 시간이 10분 미만인 경우, 환원배소 효율이 감소할 수 있고, 상기 열처리 시간이 24 시간 초과인 경우 경제성이 감소할 수 있다.
이때, 상기 열처리 시간은 바람직하게는 15 분 내지 23 시간 일 수 있고, 보다 바람직하게는 20 분 내지 22 시간 일 수 있다.
여기서, 상기 환원배소는 타이타늄 광석에 함유된 타이타늄이 대부분 금홍석과 적철석에 함유되어 있으므로, 상기 금홍석과 적철석을 탄소와 같은 환원제로 환원시켜 금홍석과 적철석에서 타이타늄을 분리하는 과정을 말할 수 있다.
또한, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 부유선별된 정광을 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소하는 단계에서,
상기 부유선별된 정광의 함량에 대한 상기 탄소의 함량은 1 : 0.05 ~ 0.35의 중량비일 수 있다.
여기서, 상기 부유선별된 정광의 함량에 대한 상기 탄소의 함량이 1 : 0.05 중량비 미만인 경우, 환원배소 효율이 감소할 수 있고, 1 : 0.35의 중량비를 초과하는 경우 경제성이 감소할 수 있다.
이때, 상기 부유선별된 정광의 함량에 대한 상기 탄소의 함량은 바람직하게는 1 : 0.07 ~ 0.33의 중량비일 수 있고, 보다 바람직하게는 1 : 0.1 ~ 0.3의 중량비일 수 있다.
그리고, 상기 탄소는
석탄, 공업용 탄소 분말, 코크스, 콜타르, 활성 탄소, 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙, 공업용 다이아몬드, 및 탄소 섬유 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.
이때, 상기 공업용 탄소 분말은 탄소 함량이 50 중량% 이상 함유한 탄소 분말을 포함한다.
여기서, 상기 코크스는 석유 코크스 또는 석탄 코크스를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 석탄은 이탄, 토탄, 갈탄, 역청탄, 무연탄, 또는 초무연탄을 포함할 수 있다.
또한, 상기 콜타르는 저온건류로 얻어지는 저온 타르 또는 고온건류로 얻어지는 고온 타르를 포함할 수 있다.
이때, 상기 탄소는 환원제로 사용할 수 있고, 상기 탄소는 폭발 위험성이 없는 종류이면 어느 탄소라도 무방하다.
또한, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 환원배소된 정광을 분쇄(crushing)하는 단계에서,
상기 분쇄는 로드밀, 볼밀, 튜브밀, 포트밀, 롤러밀, 터보밀, 또는 타워밀로 분쇄할 수 있다.
그리고, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 분쇄한 정광을 100 Gauss 내지 11,000 Gauss 자장에서 전도체인 금속철과 비전도체인 바나듐 및 희토류 성분이 함유된 회티탄석으로 자력선별(magnetic separation)하는 단계에서,
상기 자력선별은 건식의 크로스 벨트형 선별기(cross belt type magnetic saperator) 또는 드럼형 선별기(drum type separator)로 수행할 수 있다.
여기서, 상기 드럼형 선별기는 습식 드럼형 선별기 또는 건식 드럼형 선별기일 수 있다.
또한, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석을 파분쇄(crushing/grinding)하는 단계 이전에,
상기 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석을 압축식 파쇄기, 충격식 파쇄기, 전단식 파쇄기, 및 충격 전단식 파쇄기 중에서 선택된 적어도 어느 하나로 파쇄하는 단계를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 회수한 금홍석 정광의 품위(TiO2)는 25 % ~ 55 % 이고, 회수율(TiO2)은 50 % ~ 95 % 일 수 있다.
이때, 상기 회수한 금홍석 정광의 품위(TiO2)는 바람직하게는 26 % ~ 54 % 일 수 있고, 보다 바람직하게는 27 % ~ 53 % 일 수 있다.
여기서, 상기 회수한 금홍석 정광의 회수율(TiO2)은 바람직하게는 53 % ~ 93 % 일 수 있고, 보다 바람직하게는 55 % ~ 90 % 일 수 있다.
또한, 상기 회수한 적철석 정광의 품위(Fe2O3)는 25 % ~ 60 % 이고, 회수율(Fe2O3)은 50 % ~ 95 % 일 수 있다.
이때, 상기 회수한 적철석 정광의 품위(Fe2O3)는 바람직하게는 26 % ~ 59 % 일 수 있고, 보다 바람직하게는 27 % ~ 58 % 일 수 있다.
여기서, 상기 회수한 적철석 정광의 회수율(Fe2O3)은 바람직하게는 53 % ~ 93 % 일 수 있고, 보다 바람직하게는 55 % ~ 90 % 일 수 있다.
그리고, 상기 회수한 회티탄석(CaTiO3) 정광의 품위(TiO2)는 30 % ~ 60 % 이고, 회수율(TiO2)은 50 % ~ 95 % 일 수 있다.
이때, 상기 회수한 회티탄석(CaTiO3) 정광의 품위(TiO2)는 바람직하게는 31 % ~ 59 % 일 수 있고, 보다 바람직하게는 32 % ~ 58 % 일 수 있다.
여기서, 상기 회수한 회티탄석(CaTiO3) 정광의 회수율(TiO2)은 바람직하게는 53 % ~ 93 % 일 수 있고, 보다 바람직하게는 55 % ~ 90 % 일 수 있다.
또한, 상기 회수한 철 정광의 품위(Fe)는 50 % ~ 95 % 이고, 회수율(Fe)은 50 % ~ 95 % 일 수 있다.
이때, 상기 회수한 철 정광의 품위(Fe)는 바람직하게는 51 % ~ 89 % 일 수 있고, 보다 바람직하게는 52 % ~ 88 % 일 수 있다.
여기서, 상기 회수한 철 정광의 회수율(Fe)은 바람직하게는 53 % ~ 93 % 일 수 있고, 보다 바람직하게는 55 % ~ 90 % 일 수 있다.
그리고, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
바나듐을 더 회수할 수 있고,
상기 바나듐 정광의 품위는 오산화바나듐으로 0.45 % ~ 1.5 %, 회수율은 40 % ~ 90 % 일 수 있다.
이때, 상기 바나듐 정광의 품위는 오산화바나듐으로 바람직하게는 0.48 % ~ 1.48 % 일 수 있고, 보다 바람직하게는 0.50 % ~ 1.47 % 일 수 있다.
여기서, 상기 바나듐 정광의 회수율은 오산화바나듐으로 바람직하게는 42 % ~ 89 % 일 수 있고, 보다 바람직하게는 43 % ~ 88 % 일 수 있다.
또한, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
희토류 정광을 더 회수할 수 있고,
상기 희토류 정광의 희토류 함량은 TREE(total rare earth element) 기준으로 200 ~ 1,000 ppm 일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 자력선별, 부유선별, 환원배소 및 자력선별에 의한 타이타늄 정광의 품위 향상방법의 공정 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석을 압축식 파쇄기, 충격식 파쇄기, 전단식 파쇄기, 및 충격 전단식 파쇄기 중에서 선택된 적어도 어느 하나로 파쇄한다(S110).
상기 파쇄된 타이타늄 광석을 조크러셔(jaw crusher), 콘크러셔(cone crusher), 또는 핀밀로 1차 분쇄하고, 로드밀, 볼밀, 포트밀, 롤러밀, 또는 터보밀로 2차 분쇄한다(S120).
그 후, 상기 파분쇄한 타이타늄 광석을 드럼 형상의 자력선별기로 50 Gauss 내지 20,000 Gauss 자장에서 전도체인 자성산물과 부도체인 비자성산물로 1차 자력선별한다(S130).
상기 1차 자력선별하여 얻어진 자성산물을 양이온 포수제 또는 음이온 포수제로 부유선별(floating separation)하여 정광과 광미로 분리한다(S140).
상기 부유선별 후 얻은 정광을 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소한다(S150).
그런 다음, 환원배소된 정광을 로드밀, 볼밀, 포트밀, 롤러밀, 또는 터보밀로 분쇄한다(S160).
상기 분쇄한 정광을 드럼 형상의 자력선별기로 100 Gauss 내지 11,000 Gauss 자장에서 전도체인 금속철과 비전도체인 바나듐 및 희토류 성분이 함유된 회티탄석으로 2차 자력선별한다(S170).
마지막으로, 최종산물인 금홍석, 적철석, 회티탄석 또는 철을 고품위로 회수한다.
태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 자력선별, 환원배소 및 자력선별에 의한 타이타늄 정광의 품위 향상방법- Ⅱ
본 발명은 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 자력선별, 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소 및 자력선별하여 타이타늄 정광을 개질시키고, 이로부터 금홍석, 적철석, 회티탄석, 철, 바나듐, 또는 희토류를 고품위로 회수하는 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법을 제공한다.
본 발명은 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법(Ⅱ)으로,
상기 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석을 파분쇄(crushing/grinding)하는 단계;
상기 파분쇄한 타이타늄 광석을 50 Gauss 내지 20,000 Gauss 자장에서 전도체인 자성산물과 부도체인 비자성산물로 자력선별(magnetic separation)하는 단계;
상기 자력선별하여 얻어진 자성산물을 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소하는 단계;
상기 환원배소된 정광을 분쇄(crushing)하는 단계; 및
상기 분쇄한 정광을 100 Gauss 내지 11,000 Gauss 자장에서 전도체인 금속철과 비전도체인 바나듐 및 희토류 성분이 함유된 회티탄석으로 자력선별(magnetic separation)하는 단계;를 포함하여,
타이타늄 정광을 개질시키고, 이로부터 금홍석, 적철석, 회티탄석 또는 철을 고품위로 회수하는 것을 특징으로 하는
타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법을 제공한다.
본 발명은 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 자력선별과 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소 및 자력선별하여 타이타늄 정광을 개질시키고, 이로부터 금홍석, 적철석, 회티탄석, 철, 바나듐, 또는 희토류를 고품위로 회수하는 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법을 제공하므로, 폐기물 발생량이 매우 적고, 친환경적이고, 공정 안정성이 우수하다.
이때, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석을 파분쇄(crushing/grinding)하는 단계에서,
상기 파분쇄는 조크러셔(jaw crusher), 콘크러셔(cone crusher), 또는 핀밀로 1차 파쇄하고,
로드밀, 볼밀, 튜브밀, 포트밀, 롤러밀, 터보밀, 또는 타워밀로 2차 분쇄할 수 있다.
여기서, 상기 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석에 함유된 금홍석과 적철석 그리고 맥석광물이 단체분리되도록 입도(d0.9)가 100 ㎛ 이하가 되도록 분쇄할 수 있다.
그리고, 상기 자력선별에 사용되는 자장의 세기는 50 Gauss 내지 20,000 Gauss 일 수 있다.
여기서, 상기 자력선별에 사용되는 자장의 세기가 상기 범위 이내인 경우, 고품위의 금홍석, 적철석, 회티탄석, 철, 바나듐, 또는 희토류가 회수될 수 있으며 고회수율의 금홍석, 적철석, 회티탄석, 철, 바나듐, 또는 희토류가 회수될 수 있다.
이때, 상기 자력선별에 사용되는 자장의 세기는 바람직하게는 100 Gauss 내지 11,000 Gauss 일 수 있고, 보다 바람직하게는 300 Gauss 내지 9,000 Gauss 일 수 있다.
또한, 상기 파분쇄한 타이타늄 광석을 50 Gauss 내지 20,000 Gauss 자장에서 전도체인 자성산물과 부도체인 비자성산물로 자력선별(magnetic separation)하는 단계에서,
상기 자력선별은 건식의 크로스 벨트형 선별기(cross belt type magnetic saperator) 또는 드럼형 선별기(drum type separator)로 수행할 수 있다.
여기서, 상기 드럼형 선별기는 습식 드럼형 선별기 또는 건식 드럼형 선별기일 수 있다.
그리고, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 자력선별하여 얻어진 자성산물을 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소하는 단계에서,
상기 환원제는 탄소이고,
상기 탄소는
석탄, 공업용 탄소 분말, 코크스, 콜타르, 활성 탄소, 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙, 공업용 다이아몬드, 및 탄소 섬유 중에서 선택된 적어도 어느 하나이고,
상기 융제는 상기 부유선별된 정광의 녹는점보다 낮은 온도에서 상기 부유선별된 정광의 용융을 촉진시키는 물질로, 상기 융제는 탄산나트륨(Na2CO3), 탄산칼륨(K2CO3), 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 및 형석(CaF2) 중에서 선택된 적어도 어느 하나이며,
상기 환원배소는 대기 중 또는 비활성 가스하에서
열처리 온도 600 ℃ 내지 1800 ℃에서 10 분 내지 24 시간 동안 CO/CO2비가 106이상, H2/H2O비가 105이상, ρO2 분압이 10-13이하가 되는 로내의 분위기에서 열처리하여 수행될 수 있다.
또한, 상기 비활성 가스는 질소 또는 아르곤 일 수 있다.
그리고, 상기 열처리 온도가 600 ℃ 미만인 경우, 환원배소 효율이 감소할 수 있고, 상기 열처리 온도가 1800 ℃ 초과인 경우 경제성이 감소할 수 있다.
이때, 상기 열처리 온도는 바람직하게는 700 ℃ 내지 1780 ℃ 일 수 있고, 보다 바람직하게는 750 ℃ 내지 1750 ℃ 일 수 있다.
또한, 상기 열처리 시간이 10분 미만인 경우, 환원배소 효율이 감소할 수 있고, 상기 열처리 시간이 24 시간 초과인 경우 경제성이 감소할 수 있다.
이때, 상기 열처리 시간은 바람직하게는 15 분 내지 23 시간 일 수 있고, 보다 바람직하게는 20 분 내지 22 시간 일 수 있다.
여기서, 상기 환원배소는 타이타늄 광석에 함유된 타이타늄이 대부분 금홍석과 적철석에 함유되어 있으므로, 상기 금홍석과 적철석을 탄소와 같은 환원제로 환원시켜 금홍석과 적철석에서 타이타늄을 분리하는 과정을 말할 수 있다.
또한, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 자력선별하여 얻어진 자성산물을 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소하는 단계에서,
상기 자력선별하여 얻어진 자성산물의 함량에 대한 상기 탄소의 함량은 1 : 0.05 ~ 0.35의 중량비일 수 있다.
여기서, 상기 자력선별하여 얻어진 자성산물의 함량에 대한 상기 탄소의 함량이 1 : 0.05 중량비 미만인 경우, 환원배소 효율이 감소할 수 있고, 1 : 0.35의 중량비를 초과하는 경우 경제성이 감소할 수 있다.
이때, 상기 자력선별하여 얻어진 자성산물의 함량에 대한 상기 탄소의 함량은 바람직하게는 1 : 0.07 ~ 0.33의 중량비일 수 있고, 보다 바람직하게는 1 : 0.1 ~ 0.3의 중량비일 수 있다.
그리고, 상기 탄소는
석탄, 공업용 탄소 분말, 코크스, 콜타르, 활성 탄소, 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙, 공업용 다이아몬드, 및 탄소 섬유 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.
이때, 상기 공업용 탄소 분말은 탄소 함량이 50 중량% 이상 함유한 탄소 분말을 포함한다.
여기서, 상기 코크스는 석유 코크스 또는 석탄 코크스를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 석탄은 이탄, 토탄, 갈탄, 역청탄, 무연탄, 또는 초무연탄을 포함할 수 있다.
또한, 상기 콜타르는 저온건류로 얻어지는 저온 타르 또는 고온건류로 얻어지는 고온 타르를 포함할 수 있다.
이때, 상기 탄소는 환원제로 사용할 수 있고, 상기 탄소는 폭발 위험성이 없는 종류이면 어느 탄소라도 무방하다.
그리고, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 환원배소된 정광을 분쇄(crushing)하는 단계에서,
상기 분쇄는 로드밀, 볼밀, 튜브밀, 포트밀, 롤러밀, 터보밀, 또는 타워밀로 분쇄할 수 있다.
또한, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 분쇄한 정광을 100 Gauss 내지 11,000 Gauss 자장에서 전도체인 금속철과 비전도체인 바나듐 및 희토류 성분이 함유된 회티탄석으로 자력선별(magnetic separation)하는 단계에서,
상기 자력선별은 건식의 크로스 벨트형 선별기(cross belt type magnetic saperator) 또는 드럼형 선별기(drum type separator)로 수행할 수 있다.
여기서, 상기 드럼형 선별기는 습식 드럼형 선별기 또는 건식 드럼형 선별기일 수 있다.
이때, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석을 파분쇄(crushing/grinding)하는 단계 이전에,
상기 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석을 압축식 파쇄기, 충격식 파쇄기, 전단식 파쇄기, 및 충격 전단식 파쇄기 중에서 선택된 적어도 어느 하나로 파쇄하는 단계를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 회수한 금홍석 정광의 품위(TiO2)는 25 % ~ 55 % 이고, 회수율(TiO2)은 50 % ~ 95 % 일 수 있다.
이때, 상기 회수한 금홍석 정광의 품위(TiO2)는 바람직하게는 26 % ~ 54 % 일 수 있고, 보다 바람직하게는 27 % ~ 53 % 일 수 있다.
여기서, 상기 회수한 금홍석 정광의 회수율(TiO2)은 바람직하게는 53 % ~ 93 % 일 수 있고, 보다 바람직하게는 55 % ~ 90 % 일 수 있다.
또한, 상기 회수한 적철석 정광의 품위(Fe2O3)는 25 % ~ 60 % 이고, 회수율(Fe2O3)은 50 % ~ 95 % 일 수 있다.
이때, 상기 회수한 적철석 정광의 품위(Fe2O3)는 바람직하게는 26 % ~ 59 % 일 수 있고, 보다 바람직하게는 27 % ~ 58 % 일 수 있다.
여기서, 상기 회수한 적철석 정광의 회수율(Fe2O3)은 바람직하게는 53 % ~ 93 % 일 수 있고, 보다 바람직하게는 55 % ~ 90 % 일 수 있다.
그리고, 상기 회수한 회티탄석(CaTiO3) 정광의 품위(TiO2)는 30 % ~ 60 % 이고, 회수율(TiO2)은 50 % ~ 95 % 일 수 있다.
이때, 상기 회수한 회티탄석(CaTiO3) 정광의 품위(TiO2)는 바람직하게는 31 % ~ 59 % 일 수 있고, 보다 바람직하게는 32 % ~ 58 % 일 수 있다.
여기서, 상기 회수한 회티탄석(CaTiO3) 정광의 회수율(TiO2)은 바람직하게는 53 % ~ 93 % 일 수 있고, 보다 바람직하게는 55 % ~ 90 % 일 수 있다.
또한, 상기 회수한 철 정광의 품위(Fe)는 50 % ~ 95 % 이고, 회수율(Fe)은 50 % ~ 95 % 일 수 있다.
이때, 상기 회수한 철 정광의 품위(Fe)는 바람직하게는 51 % ~ 89 % 일 수 있고, 보다 바람직하게는 52 % ~ 88 % 일 수 있다.
여기서, 상기 회수한 철 정광의 회수율(Fe)은 바람직하게는 53 % ~ 93 % 일 수 있고, 보다 바람직하게는 55 % ~ 90 % 일 수 있다.
그리고, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
바나듐을 더 회수할 수 있고,
상기 바나듐 정광의 품위는 오산화바나듐으로 0.45 % ~ 1.5 %, 회수율은 40 % ~ 90 % 일 수 있다.
이때, 상기 바나듐 정광의 품위는 오산화바나듐으로 바람직하게는 0.48 % ~ 1.48 % 일 수 있고, 보다 바람직하게는 0.50 % ~ 1.47 % 일 수 있다.
여기서, 상기 바나듐 정광의 회수율은 오산화바나듐으로 바람직하게는 42 % ~ 89 % 일 수 있고, 보다 바람직하게는 43 % ~ 88 % 일 수 있다.
또한, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
희토류 정광을 더 회수할 수 있고,
상기 희토류 정광의 희토류 함량은 TREE(total rare earth element) 기준으로 200 ~ 1,000 ppm 일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 자력선별, 환원배소 및 자력선별에 의한 타이타늄 정광의 품위 향상방법의 공정 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석을 압축식 파쇄기, 충격식 파쇄기, 전단식 파쇄기, 및 충격 전단식 파쇄기 중에서 선택된 적어도 어느 하나로 파쇄한다(S210).
상기 파쇄된 타이타늄 광석을 조크러셔(jaw crusher), 콘크러셔(cone crusher), 또는 핀밀로 1차 분쇄하고, 로드밀, 볼밀, 포트밀, 롤러밀, 또는 터보밀로 2차 분쇄한다(S220).
그 후, 상기 파분쇄한 타이타늄 광석을 드럼 형상의 자력선별기로 50 Gauss 내지 20,000 Gauss 자장에서 전도체인 자성산물과 부도체인 비자성산물로 1차 자력선별한다(S230).
상기 1차 자력선별하여 얻어진 자성산물을 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소한다(S240).
그런 다음, 환원배소된 자성산물을 로드밀, 볼밀, 포트밀, 롤러밀, 또는 터보밀로 분쇄한다(S250).
상기 분쇄한 자성산물을 드럼 형상의 자력선별기로 100 Gauss 내지 11,000 Gauss 자장에서 전도체인 금속철과 비전도체인 바나듐 및 희토류 성분이 함유된 회티탄석으로 2차 자력선별한다(S260).
마지막으로, 최종산물인 금홍석, 적철석, 회티탄석 또는 철을 고품위로 회수한다.
태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 부유선별, 환원배소 및 자력선별에 의한 타이타늄 정광의 품위 향상방법 - Ⅲ
본 발명은 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 음이온 포수제와 양이온 포수제를 사용하는 부유선별과 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소 및 자력선별하여 타이타늄 정광을 개질시키고, 이로부터 금홍석, 적철석, 회티탄석, 철, 바나듐, 또는 희토류를 고품위로 회수하는 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법을 제공한다.
본 발명은 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법(Ⅲ)으로,
상기 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석을 파분쇄(crushing/grinding)하는 단계;
상기 파분쇄한 타이타늄 광석을 양이온 포수제 또는 음이온 포수제로 부유선별(floating separation)하여 정광과 광미로 분리하는 단계;
상기 부유선별된 정광을 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소하는 단계;
상기 환원배소된 정광을 분쇄(crushing)하는 단계; 및
상기 분쇄한 정광을 100 Gauss 내지 11,000 Gauss 자장에서 전도체인 금속철과 비전도체인 바나듐 및 희토류 성분이 함유된 회티탄석으로 자력선별(magnetic separation)하는 단계;를 포함하여,
타이타늄 정광을 개질시키고, 이로부터 금홍석, 적철석, 회티탄석 또는 철을 고품위로 회수하는 것을 특징으로 하는
타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법을 제공한다.
본 발명은 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 음이온 포수제와 양이온 포수제를 사용하는 부유선별과 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소 및 자력선별하여 타이타늄 정광을 개질시키고, 이로부터 금홍석, 적철석, 회티탄석, 철, 바나듐, 또는 희토류를 고품위로 회수하는 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법을 제공하므로, 폐기물 발생량이 매우 적고, 친환경적이고, 공정 안정성이 우수하다.
이때, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석을 파분쇄(crushing/grinding)하는 단계에서,
상기 파분쇄는 조크러셔(jaw crusher), 콘크러셔(cone crusher), 또는 핀밀로 1차 파쇄하고,
로드밀, 볼밀, 튜브밀, 포트밀, 롤러밀, 터보밀, 또는 타워밀로 2차 분쇄할 수 있다.
여기서, 상기 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석에 함유된 금홍석과 적철석 그리고 맥석광물이 단체분리되도록 입도(d0.9)가 100 ㎛ 이하가 되도록 분쇄할 수 있다.
그리고, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 파분쇄한 타이타늄 광석을 양이온 포수제 또는 음이온 포수제로 부유선별(floating separation)하여 정광과 광미로 분리하는 단계에서,
상기 양이온 포수제는 음전하를 띄는 상기 자성산물의 광물 표면에 흡착하여 표면을 소수성화하여 기포부착을 용이하게 하고,
상기 음이온 포수제는 양전하를 띄는 상기 자성산물의 광물 표면에 흡착하여 표면을 소수성화하여 기포부착을 용이하게 하며,
상기 양이온 포수제는 Dodecyl Trimethyl Ammonium Chloride, Alkyl Amines(RNH2), Quaternary Ammonium Compounds(R R'R''R'''NCl), 또는 Dodecyl Ethyl Methyl Ammonium Chloride의 아민계 계면활성제이고,
상기 음이온 포수제는 Tetrasodium,2-[(3-carboxylato-3-sulfonatopropanoyl)-octadecylamino]butanedioate, Alkyl Succinamate, Petroleum Sulfonate, Sodium Oleate, Sodium dodecyl Sulfate, Sodium-2-ethyl hexyl Sulfate, Sodium Lauryl Sulfate, Alkyl Benzene Sulfate acid, Alkyl Ether Sulfate, Alkyl aryl Sulfonate, Dialkyl Sodium Sulfosuccinate, Alkyl Sulfonate, Poly Sulfonate, 및 Naphthalene Sulfonate 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 파분쇄한 타이타늄 광석을 양이온 포수제 또는 음이온 포수제로 부유선별(floating separation)하여 정광과 광미로 분리하는 단계에서,
물의 표면장력을 저하시켜 기포 발생을 용이하게 하는 기포제,
광액 내 입자들을 분산시켜서 친수성 입자들이 동반부유 못하게 하는 분산제 및
pH 조절제를 더 포함할 수 있고,
상기 기포제는 Polyethylene glycol, Polypropylene glycol, Polypropylene glycol ether, Methyl isobutyl carbinol(MIBC), Pine oil, Polysorbate 60(Tween 60), PEG-60 hydrogenated castor oil(HCO 60), Octyldodeceth-16(OD 16), 및 Ceteareth-6 olivate(Olivem 800) 중에서 선택된 적어도 어느 하나이며,
상기 분산제는 물유리, 실리카졸, 폴리에틸렌글리콜에테르, 및 폴리에틸렌글리콜에스테르 중에서 선택된 적어도 어느 하나이고,
상기 pH 조절제는 아민, 암모니아, 알칼리족 화합물, 알카리토족 화합물, 유기산, 및 무기산 중에서 선택된 적어도 어느 하나 일 수 있다.
이때, 상기 알칼리족 화합물은 수산화나트륨, 탄산나트륨, 수산화칼륨, 또는 탄산칼륨 일 수 있다.
그리고, 상기 알칼리토족 화합물은 수산화칼슘 또는 탄산칼슘 일 수 있다.
또한, 상기 유기산은 포름산, 아세트산, 구연산, 젖산, 구연산, 사과산, 또는 뷰티르산 일 수 있다.
그리고, 상기 무기산은 염산, 황산, 인산, 또는 질산 일 수 있다.
여기서, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 파분쇄한 타이타늄 광석을 양이온 포수제 또는 음이온 포수제로 부유선별(floating separation)하여 정광과 광미로 분리하는 단계에서,
맥석의 억제제 또는 제타전위 변화제를 더 포함할 수 있고,
상기 백석의 억제제는 물유리 또는 NaF 일 수 있으며,
상기 제타전위 변화제는 K2SO4, Na2SO4, 또는 Na2(COO)2 일 수 있다.
여기서, 상기 제타전위 변화제는 금홍석의 제타전위를 변화시킬 수 있다.
또한, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 파분쇄한 타이타늄 광석을 양이온 포수제 또는 음이온 포수제로 부유선별(floating separation)하여 정광과 광미로 분리하는 단계에서,
부유선별시 pH는 0.5 ~ 7.5 일 수 있다.
여기서, 상기 부유선별시 pH는 바람직하게는 1.0 ~ 7.0 일 수 있고, 보다 바람직하게는 1.5 ~ 6.5 일 수 있다.
그리고, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 부유선별된 정광을 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소하는 단계에서,
상기 환원제는 탄소이고,
상기 탄소는
석탄, 공업용 탄소 분말, 코크스, 콜타르, 활성 탄소, 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙, 공업용 다이아몬드, 및 탄소 섬유 중에서 선택된 적어도 어느 하나이고,
상기 융제는 상기 부유선별된 정광의 녹는점보다 낮은 온도에서 상기 부유선별된 정광의 용융을 촉진시키는 물질로, 상기 융제는 탄산나트륨(Na2CO3), 탄산칼륨(K2CO3), 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 및 형석(CaF2) 중에서 선택된 적어도 어느 하나이며,
상기 환원배소는 대기 중 또는 비활성 가스하에서
열처리 온도 600 ℃ 내지 1800 ℃에서 10 분 내지 24 시간 동안 CO/CO2 비가 106 이상, H2/H2O 비가 105 이상, ρO2 분압이 10-13 이하가 되는 로내의 분위기에서 열처리하여 수행될 수 있다.
그리고, 상기 열처리 온도가 600 ℃ 미만인 경우, 환원배소 효율이 감소할 수 있고, 상기 열처리 온도가 1800 ℃ 초과인 경우 경제성이 감소할 수 있다.
이때, 상기 열처리 온도는 바람직하게는 700 ℃ 내지 1780 ℃ 일 수 있고, 보다 바람직하게는 750 ℃ 내지 1750 ℃ 일 수 있다.
또한, 상기 열처리 시간이 10분 미만인 경우, 환원배소 효율이 감소할 수 있고, 상기 열처리 시간이 24 시간 초과인 경우 경제성이 감소할 수 있다.
이때, 상기 열처리 시간은 바람직하게는 15 분 내지 23 시간 일 수 있고, 보다 바람직하게는 20 분 내지 22 시간 일 수 있다.
여기서, 상기 환원배소는 타이타늄 광석에 함유된 타이타늄이 대부분 금홍석과 적철석에 함유되어 있으므로, 상기 금홍석과 적철석을 탄소와 같은 환원제로 환원시켜 금홍석과 적철석에서 타이타늄을 분리하는 과정을 말할 수 있다.
또한, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 부유선별된 정광을 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소하는 단계에서,
상기 부유선별된 정광의 함량에 대한 상기 탄소의 함량은 1 : 0.05 ~ 0.35의 중량비일 수 있다.
여기서, 상기 부유선별된 정광의 함량에 대한 상기 탄소의 함량이 1 : 0.05 중량비 미만인 경우, 환원배소 효율이 감소할 수 있고, 1 : 0.35의 중량비를 초과하는 경우 경제성이 감소할 수 있다.
이때, 상기 부유선별된 정광의 함량에 대한 상기 탄소의 함량은 바람직하게는 1 : 0.07 ~ 0.33의 중량비일 수 있고, 보다 바람직하게는 1 : 0.1 ~ 0.3의 중량비일 수 있다.
그리고, 상기 탄소는
석탄, 공업용 탄소 분말, 코크스, 콜타르, 활성 탄소, 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙, 공업용 다이아몬드, 및 탄소 섬유 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.
이때, 상기 공업용 탄소 분말은 탄소 함량이 50 중량% 이상 함유한 탄소 분말을 포함한다.
여기서, 상기 코크스는 석유 코크스 또는 석탄 코크스를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 석탄은 이탄, 토탄, 갈탄, 역청탄, 무연탄, 또는 초무연탄을 포함할 수 있다.
또한, 상기 콜타르는 저온건류로 얻어지는 저온 타르 또는 고온건류로 얻어지는 고온 타르를 포함할 수 있다.
이때, 상기 탄소는 환원제로 사용할 수 있고, 상기 탄소는 폭발 위험성이 없는 종류이면 어느 탄소라도 무방하다.
여기서, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 환원배소된 정광을 분쇄(crushing)하는 단계에서,
상기 분쇄는 로드밀, 볼밀, 튜브밀, 포트밀, 롤러밀, 터보밀, 또는 타워밀로 분쇄할 수 있다.
그리고, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 분쇄한 정광을 100 Gauss 내지 11,000 Gauss 자장에서 전도체인 금속철과 비전도체인 바나듐 및 희토류 성분이 함유된 회티탄석으로 자력선별(magnetic separation)하는 단계에서,
상기 자력선별은 건식의 크로스 벨트형 선별기(cross belt type magnetic saperator) 또는 드럼형 선별기(drum type separator)로 수행할 수 있다.
여기서, 상기 드럼형 선별기는 습식 드럼형 선별기 또는 건식 드럼형 선별기일 수 있다.
또한, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석을 파분쇄(crushing/grinding)하는 단계 이전에,
상기 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석을 압축식 파쇄기, 충격식 파쇄기, 전단식 파쇄기, 및 충격 전단식 파쇄기 중에서 선택된 적어도 어느 하나로 파쇄하는 단계를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 회수한 금홍석 정광의 품위(TiO2)는 25 % ~ 55 % 이고, 회수율(TiO2)은 50 % ~ 95 % 일 수 있다.
이때, 상기 회수한 금홍석 정광의 품위(TiO2)는 바람직하게는 26 % ~ 54 % 일 수 있고, 보다 바람직하게는 27 % ~ 53 % 일 수 있다.
여기서, 상기 회수한 금홍석 정광의 회수율(TiO2)은 바람직하게는 53 % ~ 93 % 일 수 있고, 보다 바람직하게는 55 % ~ 90 % 일 수 있다.
또한, 상기 회수한 적철석 정광의 품위(Fe2O3)는 25 % ~ 60 % 이고, 회수율(Fe2O3)은 50 % ~ 95 % 일 수 있다.
이때, 상기 회수한 적철석 정광의 품위(Fe2O3)는 바람직하게는 26 % ~ 59 % 일 수 있고, 보다 바람직하게는 27 % ~ 58 % 일 수 있다.
여기서, 상기 회수한 적철석 정광의 회수율(Fe2O3)은 바람직하게는 53 % ~ 93 % 일 수 있고, 보다 바람직하게는 55 % ~ 90 % 일 수 있다.
그리고, 상기 회수한 회티탄석(CaTiO3) 정광의 품위(TiO2)는 30 % ~ 60 % 이고, 회수율(TiO2)은 50 % ~ 95 % 일 수 있다.
이때, 상기 회수한 회티탄석(CaTiO3) 정광의 품위(TiO2)는 바람직하게는 31 % ~ 59 % 일 수 있고, 보다 바람직하게는 32 % ~ 58 % 일 수 있다.
여기서, 상기 회수한 회티탄석(CaTiO3) 정광의 회수율(TiO2)은 바람직하게는 53 % ~ 93 % 일 수 있고, 보다 바람직하게는 55 % ~ 90 % 일 수 있다.
또한, 상기 회수한 철 정광의 품위(Fe)는 50 % ~ 95 % 이고, 회수율(Fe)은 50 % ~ 95 % 일 수 있다.
이때, 상기 회수한 철 정광의 품위(Fe)는 바람직하게는 51 % ~ 89 % 일 수 있고, 보다 바람직하게는 52 % ~ 88 % 일 수 있다.
여기서, 상기 회수한 철 정광의 회수율(Fe)은 바람직하게는 53 % ~ 93 % 일 수 있고, 보다 바람직하게는 55 % ~ 90 % 일 수 있다.
그리고, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
바나듐을 더 회수할 수 있고,
상기 바나듐 정광의 품위는 오산화바나듐으로 0.45 % ~ 1.5 %, 회수율은 40 % ~ 90 % 일 수 있다.
이때, 상기 바나듐 정광의 품위는 오산화바나듐으로 바람직하게는 0.48 % ~ 1.48 % 일 수 있고, 보다 바람직하게는 0.50 % ~ 1.47 % 일 수 있다.
여기서, 상기 바나듐 정광의 회수율은 오산화바나듐으로 바람직하게는 42 % ~ 89 % 일 수 있고, 보다 바람직하게는 43 % ~ 88 % 일 수 있다.
또한, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
희토류 정광을 더 회수할 수 있고,
상기 희토류 정광의 희토류 함량은 TREE(total rare earth element) 기준으로 200 ~ 1,000 ppm 일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 부유선별, 환원배소 및 자력선별에 의한 타이타늄 정광의 품위 향상방법의 공정 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석을 압축식 파쇄기, 충격식 파쇄기, 전단식 파쇄기, 및 충격 전단식 파쇄기 중에서 선택된 적어도 어느 하나로 파쇄한다(S310).
상기 파쇄된 타이타늄 광석을 조크러셔(jaw crusher), 콘크러셔(cone crusher), 또는 핀밀로 1차 분쇄하고, 로드밀, 볼밀, 포트밀, 롤러밀, 또는 터보밀로 2차 분쇄한다(S320).
그 후, 상기 파분쇄한 타이타늄 광석을 양이온 포수제 또는 음이온 포수제로 부유선별(floating separation)하여 정광과 광미로 분리한다(S330).
상기 부유선별 후 얻은 정광을 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소 한다(S340).
그런 다음, 환원배소된 정광을 로드밀, 볼밀, 포트밀, 롤러밀, 또는 터보밀로 분쇄한다(S350).
상기 분쇄한 정광을 드럼 형상의 자력선별기로 100 Gauss 내지 11,000 Gauss 자장에서 전도체인 금속철과 비전도체인 바나듐 및 희토류 성분이 함유된 회티탄석으로 자력선별한다(S360).
마지막으로, 최종산물인 금홍석, 적철석, 회티탄석 또는 철을 고품위로 회수한다.
태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 부유선별, 자력선별, 환원배소 및 자력선별에 의한 타이타늄 정광의 품위 향상방법 - Ⅳ
본 발명은 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 음이온 포수제와 양이온 포수제를 사용하는 부유선별과 자력선별하고, 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소 및 자력선별을 더하여 타이타늄 정광을 개질시키고, 이로부터 금홍석, 적철석, 회티탄석, 철, 바나듐, 또는 희토류를 고품위로 회수하는 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법을 제공한다.
본 발명은 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법(Ⅳ)으로,
상기 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석을 파분쇄(crushing/grinding)하는 단계;
상기 파분쇄한 타이타늄 광석을 양이온 포수제 또는 음이온 포수제로 부유선별(floating separation)하여 정광과 광미로 분리하는 단계;
상기 부유선별한 정광을 50 Gauss 내지 20,000 Gauss 자장에서 전도체인 자성산물과 부도체인 비자성산물로 자력선별(magnetic separation)하는 단계;
상기 자력선별된 정광을 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소하는 단계;
상기 환원배소된 정광을 분쇄(crushing)하는 단계; 및
상기 분쇄한 정광을 100 Gauss 내지 11,000 Gauss 자장에서 전도체인 금속철과 비전도체인 바나듐 및 희토류 성분이 함유된 회티탄석으로 자력선별(magnetic separation)하는 단계;를 포함하여,
타이타늄 정광을 개질시키고, 이로부터 금홍석, 적철석, 회티탄석 또는 철을 고품위로 회수하는 것을 특징으로 하는
타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법을 제공한다.
본 발명은 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 음이온 포수제와 양이온 포수제를 사용하는 부유선별과 자력선별하고, 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소 및 자력선별을 더하여 타이타늄 정광을 개질시키고, 이로부터 금홍석, 적철석, 회티탄석, 철, 바나듐, 또는 희토류를 고품위로 회수하는 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법을 제공하므로, 폐기물 발생량이 매우 적고, 친환경적이고, 공정 안정성이 우수하다.
이때, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석을 파분쇄(crushing/grinding)하는 단계에서,
상기 파분쇄는 조크러셔(jaw crusher), 콘크러셔(cone crusher), 또는 핀밀로 1차 파쇄하고,
로드밀, 볼밀, 튜브밀, 포트밀, 롤러밀, 터보밀, 또는 타워밀로 2차 분쇄할 수 있다.
여기서, 상기 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석에 함유된 금홍석과 적철석 그리고 맥석광물이 단체분리되도록 입도(d0.9)가 100 ㎛ 이하가 되도록 분쇄할 수 있다.
그리고, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 파분쇄한 타이타늄 광석을 양이온 포수제 또는 음이온 포수제로 부유선별(floating separation)하여 정광과 광미로 분리하는 단계에서,
상기 양이온 포수제는 음전하를 띄는 상기 자성산물의 광물 표면에 흡착하여 표면을 소수성화하여 기포부착을 용이하게 하고,
상기 음이온 포수제는 양전하를 띄는 상기 자성산물의 광물 표면에 흡착하여 표면을 소수성화하여 기포부착을 용이하게 하며,
상기 양이온 포수제는 Dodecyl Trimethyl Ammonium Chloride, Alkyl Amines(RNH2), Quaternary Ammonium Compounds(R R'R''R'''NCl), 또는 Dodecyl Ethyl Methyl Ammonium Chloride의 아민계 계면활성제이고,
상기 음이온 포수제는 Tetrasodium,2-[(3-carboxylato-3-sulfonatopropanoyl)-octadecylamino]butanedioate, Alkyl Succinamate, Petroleum Sulfonate, Sodium Oleate, Sodium dodecyl Sulfate, Sodium-2-ethyl hexyl Sulfate, Sodium Lauryl Sulfate, Alkyl Benzene Sulfate acid, Alkyl Ether Sulfate, Alkyl aryl Sulfonate, Dialkyl Sodium Sulfosuccinate, Alkyl Sulfonate, Poly Sulfonate, 및 Naphthalene Sulfonate 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 파분쇄한 타이타늄 광석을 양이온 포수제 또는 음이온 포수제로 부유선별(floating separation)하여 정광과 광미로 분리하는 단계에서,
물의 표면장력을 저하시켜 기포 발생을 용이하게 하는 기포제,
광액 내 입자들을 분산시켜서 친수성 입자들이 동반부유 못하게 하는 분산제 및
pH 조절제를 더 포함할 수 있고,
상기 기포제는 Polyethylene glycol, Polypropylene glycol, Polypropylene glycol ether, Methyl isobutyl carbinol(MIBC), Pine oil, Polysorbate 60(Tween 60), PEG-60 hydrogenated castor oil(HCO 60), Octyldodeceth-16(OD 16), 및 Ceteareth-6 olivate(Olivem 800) 중에서 선택된 적어도 어느 하나이며,
상기 분산제는 물유리, 실리카졸, 폴리에틸렌글리콜에테르, 및 폴리에틸렌글리콜에스테르 중에서 선택된 적어도 어느 하나이고,
상기 pH 조절제는 아민, 암모니아, 알칼리족 화합물, 알카리토족 화합물, 유기산, 및 무기산 중에서 선택된 적어도 어느 하나 일 수 있다.
이때, 상기 알칼리족 화합물은 수산화나트륨, 탄산나트륨, 수산화칼륨, 또는 탄산칼륨 일 수 있다.
그리고, 상기 알칼리토족 화합물은 수산화칼슘 또는 탄산칼슘 일 수 있다.
또한, 상기 유기산은 포름산, 아세트산, 구연산, 젖산, 구연산, 사과산, 또는 뷰티르산 일 수 있다.
그리고, 상기 무기산은 염산, 황산, 인산, 또는 질산 일 수 있다.
여기서, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 파분쇄한 타이타늄 광석을 양이온 포수제 또는 음이온 포수제로 부유선별(floating separation)하여 정광과 광미로 분리하는 단계에서,
맥석의 억제제 또는 제타전위 변화제를 더 포함할 수 있고,
상기 백석의 억제제는 물유리 또는 NaF 일 수 있으며,
상기 제타전위 변화제는 K2SO4, Na2SO4, 또는 Na2(COO)2 일 수 있다.
여기서, 상기 제타전위 변화제는 금홍석의 제타전위를 변화시킬 수 있다.
또한, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 파분쇄한 타이타늄 광석을 양이온 포수제 또는 음이온 포수제로 부유선별(floating separation)하여 정광과 광미로 분리하는 단계에서,
부유선별시 pH는 0.5 ~ 7.5 일 수 있다.
여기서, 상기 부유선별시 pH는 바람직하게는 1.0 ~ 7.0 일 수 있고, 보다 바람직하게는 1.5 ~ 6.5 일 수 있다.
여기서, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 부유선별한 정광을 50 Gauss 내지 20,000 Gauss 자장에서 전도체인 자성산물과 부도체인 비자성산물로 자력선별(magnetic separation)하는 단계에서,
상기 자력선별은 건식의 크로스 벨트형 선별기(cross belt type magnetic saperator) 또는 드럼형 선별기(drum type separator)로 수행할 수 있다.
이때, 상기 드럼형 선별기는 습식 드럼형 선별기 또는 건식 드럼형 선별기일 수 있다.
그리고, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 자력선별된 정광을 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소하는 단계에서,
상기 환원제는 탄소이고,
상기 탄소는
석탄, 공업용 탄소 분말, 코크스, 콜타르, 활성 탄소, 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙, 공업용 다이아몬드, 및 탄소 섬유 중에서 선택된 적어도 어느 하나이고,
상기 융제는 상기 부유선별된 정광의 녹는점보다 낮은 온도에서 상기 부유선별된 정광의 용융을 촉진시키는 물질로, 상기 융제는 탄산나트륨(Na2CO3), 탄산칼륨(K2CO3), 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 및 형석(CaF2) 중에서 선택된 적어도 어느 하나이며,
상기 환원배소는 대기 중 또는 비활성 가스하에서
열처리 온도 600 ℃ 내지 1800 ℃에서 10 분 내지 24 시간 동안 CO/CO2 비가 106 이상, H2/H2O 비가 105 이상, ρO2 분압이 10-13 이하가 되는 로내의 분위기에서 열처리하여 수행될 수 있다.
여기서, 상기 열처리 온도가 600 ℃ 미만인 경우, 환원배소 효율이 감소할 수 있고, 상기 열처리 온도가 1800 ℃ 초과인 경우 경제성이 감소할 수 있다.
이때, 상기 열처리 온도는 바람직하게는 700 ℃ 내지 1780 ℃ 일 수 있고, 보다 바람직하게는 750 ℃ 내지 1750 ℃ 일 수 있다.
또한, 상기 열처리 시간이 10분 미만인 경우, 환원배소 효율이 감소할 수 있고, 상기 열처리 시간이 24 시간 초과인 경우 경제성이 감소할 수 있다.
이때, 상기 열처리 시간은 바람직하게는 15 분 내지 23 시간 일 수 있고, 보다 바람직하게는 20 분 내지 22 시간 일 수 있다.
여기서, 상기 환원배소는 타이타늄 광석에 함유된 타이타늄이 대부분 금홍석과 적철석에 함유되어 있으므로, 상기 금홍석과 적철석을 탄소와 같은 환원제로 환원시켜 금홍석과 적철석에서 타이타늄을 분리하는 과정을 말할 수 있다.
또한, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 자력선별된 정광을 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소하는 단계에서,
상기 자력선별된 정광의 함량에 대한 상기 탄소의 함량은 1 : 0.05 ~ 0.35의 중량비일 수 있다.
여기서, 상기 자력선별된 정광의 함량에 대한 상기 탄소의 함량이 1 : 0.05 중량비 미만인 경우, 환원배소 효율이 감소할 수 있고, 1 : 0.35의 중량비를 초과하는 경우 경제성이 감소할 수 있다.
이때, 상기 자력선별된 정광의 함량에 대한 상기 탄소의 함량은 바람직하게는 1 : 0.07 ~ 0.33의 중량비일 수 있고, 보다 바람직하게는 1 : 0.1 ~ 0.3의 중량비일 수 있다.
그리고, 상기 탄소는
석탄, 공업용 탄소 분말, 코크스, 콜타르, 활성 탄소, 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙, 공업용 다이아몬드, 및 탄소 섬유 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.
이때, 상기 공업용 탄소 분말은 탄소 함량이 50 중량% 이상 함유한 탄소 분말을 포함한다.
여기서, 상기 코크스는 석유 코크스 또는 석탄 코크스를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 석탄은 이탄, 토탄, 갈탄, 역청탄, 무연탄, 또는 초무연탄을 포함할 수 있다.
또한, 상기 콜타르는 저온건류로 얻어지는 저온 타르 또는 고온건류로 얻어지는 고온 타르를 포함할 수 있다.
이때, 상기 탄소는 환원제로 사용할 수 있고, 상기 탄소는 폭발 위험성이 없는 종류이면 어느 탄소라도 무방하다.
여기서, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 환원배소된 정광을 분쇄(crushing)하는 단계에서,
상기 분쇄는 로드밀, 볼밀, 튜브밀, 포트밀, 롤러밀, 터보밀, 또는 타워밀로 분쇄할 수 있다.
그리고, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 분쇄한 정광을 100 Gauss 내지 11,000 Gauss 자장에서 전도체인 금속철과 비전도체인 바나듐 및 희토류 성분이 함유된 회티탄석으로 자력선별(magnetic separation)하는 단계에서,
상기 자력선별은 건식의 크로스 벨트형 선별기(cross belt type magnetic saperator) 또는 드럼형 선별기(drum type separator)로 수행할 수 있다.
여기서, 상기 드럼형 선별기는 습식 드럼형 선별기 또는 건식 드럼형 선별기일 수 있다.
또한, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석을 파분쇄(crushing/grinding)하는 단계 이전에,
상기 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석을 압축식 파쇄기, 충격식 파쇄기, 전단식 파쇄기, 및 충격 전단식 파쇄기 중에서 선택된 적어도 어느 하나로 파쇄하는 단계를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 회수한 금홍석 정광의 품위(TiO2)는 25 % ~ 55 % 이고, 회수율(TiO2)은 50 % ~ 95 % 일 수 있다.
이때, 상기 회수한 금홍석 정광의 품위(TiO2)는 바람직하게는 26 % ~ 54 % 일 수 있고, 보다 바람직하게는 27 % ~ 53 % 일 수 있다.
여기서, 상기 회수한 금홍석 정광의 회수율(TiO2)은 바람직하게는 53 % ~ 93 % 일 수 있고, 보다 바람직하게는 55 % ~ 90 % 일 수 있다.
또한, 상기 회수한 적철석 정광의 품위(Fe2O3)는 25 % ~ 60 % 이고, 회수율(Fe2O3)은 50 % ~ 95 % 일 수 있다.
이때, 상기 회수한 적철석 정광의 품위(Fe2O3)는 바람직하게는 26 % ~ 59 % 일 수 있고, 보다 바람직하게는 27 % ~ 58 % 일 수 있다.
여기서, 상기 회수한 적철석 정광의 회수율(Fe2O3)은 바람직하게는 53 % ~ 93 % 일 수 있고, 보다 바람직하게는 55 % ~ 90 % 일 수 있다.
그리고, 상기 회수한 회티탄석(CaTiO3) 정광의 품위(TiO2)는 30 % ~ 60 % 이고, 회수율(TiO2)은 50 % ~ 95 % 일 수 있다.
이때, 상기 회수한 회티탄석(CaTiO3) 정광의 품위(TiO2)는 바람직하게는 31 % ~ 59 % 일 수 있고, 보다 바람직하게는 32 % ~ 58 % 일 수 있다.
여기서, 상기 회수한 회티탄석(CaTiO3) 정광의 회수율(TiO2)은 바람직하게는 53 % ~ 93 % 일 수 있고, 보다 바람직하게는 55 % ~ 90 % 일 수 있다.
또한, 상기 회수한 철 정광의 품위(Fe)는 50 % ~ 95 % 이고, 회수율(Fe)은 50 % ~ 95 % 일 수 있다.
이때, 상기 회수한 철 정광의 품위(Fe)는 바람직하게는 51 % ~ 89 % 일 수 있고, 보다 바람직하게는 52 % ~ 88 % 일 수 있다.
여기서, 상기 회수한 철 정광의 회수율(Fe)은 바람직하게는 53 % ~ 93 % 일 수 있고, 보다 바람직하게는 55 % ~ 90 % 일 수 있다.
그리고, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
바나듐을 더 회수할 수 있고,
상기 바나듐 정광의 품위는 오산화바나듐으로 0.45 % ~ 1.5 %, 회수율은 40 % ~ 90 % 일 수 있다.
이때, 상기 바나듐 정광의 품위는 오산화바나듐으로 바람직하게는 0.48 % ~ 1.48 % 일 수 있고, 보다 바람직하게는 0.50 % ~ 1.47 % 일 수 있다.
여기서, 상기 바나듐 정광의 회수율은 오산화바나듐으로 바람직하게는 42 % ~ 89 % 일 수 있고, 보다 바람직하게는 43 % ~ 88 % 일 수 있다.
또한, 상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
희토류 정광을 더 회수할 수 있고,
상기 희토류 정광의 희토류 함량은 TREE(total rare earth element) 기준으로 200 ~ 1,000 ppm 일 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 부유선별, 자력선별, 환원배소 및 자력선별에 의한 타이타늄 정광의 품위 향상방법의 공정 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석을 압축식 파쇄기, 충격식 파쇄기, 전단식 파쇄기, 및 충격 전단식 파쇄기 중에서 선택된 적어도 어느 하나로 파쇄한다(S410).
상기 파쇄된 타이타늄 광석을 조크러셔(jaw crusher), 콘크러셔(cone crusher), 또는 핀밀로 1차 분쇄하고, 로드밀, 볼밀, 포트밀, 롤러밀, 또는 터보밀로 2차 분쇄한다(S420).
상기 상기 파분쇄한 타이타늄 광석을 양이온 포수제 또는 음이온 포수제로 부유선별(floating separation)하여 정광과 광미로 분리한다(S430).
그 후, 상기 부유선별 후 얻은 정광을 드럼 형상의 자력선별기로 50 Gauss 내지 20,000 Gauss 자장에서 전도체인 자성산물과 부도체인 비자성산물로 1차 자력선별한다(S440).
상기 1차 자력선별한 자성산물을 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소한다(S450).
그런 다음, 환원배소된 자성산물을 로드밀, 볼밀, 포트밀, 롤러밀, 또는 터보밀로 분쇄한다(S460).
상기 분쇄한 자성산물을 드럼 형상의 자력선별기로 100 Gauss 내지 11,000 Gauss 자장에서 전도체인 금속철과 비전도체인 바나듐 및 희토류 성분이 함유된 회티탄석으로 2차 자력선별한다(S470).
마지막으로, 최종산물인 금홍석, 적철석, 회티탄석 또는 철을 고품위로 회수한다.
타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법으로 회수된 금홍석 정광
본 발명은 왕수를 사용하지 않는 환경친화적인 공정으로 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법에 의해 고품위로 회수된 금홍석 정광을 제공한다.
본 발명은 상기 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법에 의해 고품위로 회수된 금홍석 정광을 제공한다.
본 발명은 염산, 황산, 질산, 또는 왕수를 사용하지 않는 환경친화적인 공정으로 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법에 의해 고품위와 고수율로 회수된 금홍석 정광을 제공하므로, 금홍석 정광의 품위 및 수율이 월등하여 다양한 용도에 최적으로 적용할 수 있으므로, 경제적이다.
타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법으로 회수된 적철석 정광
본 발명은 염산, 황산, 질산, 또는 왕수를 환경친화적인 공정으로 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법에 의해 고품위로 회수된 적철석 정광을 제공한다.
본 발명은 상기 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법에 의해 고품위로 회수된 적철석 정광을 제공한다.
본 발명은 염산, 황산, 질산, 또는 왕수를 환경친화적인 공정으로 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법에 의해 고품위와 고수율로 회수된 적철석 정광을 제공하므로, 적철석 정광의 품위 및 수율이 월등하여 다양한 용도에 최적으로 적용할 수 있으므로, 경제적이다.
타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법으로 회수된 회티탄석 정광
본 발명은 염산, 황산, 질산, 또는 왕수를 환경친화적인 공정으로 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법에 의해 고품위로 회수된 회티탄석 정광을 제공한다.
본 발명은 상기 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법에 의해 고품위로 회수된 회티탄석 정광을 제공한다.
본 발명은 염산, 황산, 질산, 또는 왕수를 환경친화적인 공정으로 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법에 의해 고품위와 고수율로 회수된 회티탄석 정광을 제공하므로, 회티탄석 정광의 품위 및 수율이 월등하여 다양한 용도에 최적으로 적용할 수 있으므로, 경제적이다.
타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법으로 회수된 철 정광
본 발명은 염산, 황산, 질산, 또는 왕수를 사용하지 않는 환경친화적인 공정으로 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법에 의해 고품위로 회수된 철 정광을 제공한다.
본 발명은 상기 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법에 의해 고품위로 회수된 철 정광을 제공한다.
본 발명은 염산, 황산, 질산, 또는 왕수를 사용하지 않는 환경친화적인 공정으로 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법에 의해 고품위와 고수율로 회수된 철 정광을 제공하므로, 철 정광의 품위 및 수율이 월등하여 다양한 용도에 최적으로 적용할 수 있으므로, 경제적이다.
타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법으로 회수된 바나듐 정광
본 발명은 염산, 황산, 질산, 또는 왕수를 사용하지 않는 환경친화적인 공정으로 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법에 의해 고품위로 회수된 바나듐 정광을 제공한다.
본 발명은 상기 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법에 의해 고품위로 회수된 바나듐 정광을 제공한다.
본 발명은 염산, 황산, 질산, 또는 왕수를 사용하지 않는 환경친화적인 공정으로 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법에 의해 고품위와 고수율로 회수된 바나듐 정광을 제공하므로, 바나듐 정광의 품위 및 수율이 월등하여 다양한 용도에 최적으로 적용할 수 있으므로, 경제적이다.
타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법으로 회수된 희토류 정광
본 발명은 염산, 황산, 질산, 또는 왕수를 사용하지 않는 환경친화적인 공정으로 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법에 의해 고품위로 회수된 희토류 정광을 제공한다.
본 발명은 상기 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법에 의해 고품위로 회수된 희토류 정광을 제공한다.
본 발명은 염산, 황산, 질산, 또는 왕수를 사용하지 않는 환경친화적인 공정으로 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법에 의해 고품위와 고수율로 회수된 희토류 정광을 제공하므로, 희토류 정광의 품위 및 수율이 월등하여 다양한 용도에 최적으로 적용할 수 있으므로, 경제적이다.
이하에서, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다. 하기의 실시예는 본 발명의 범위 내에서 당업자에 의해 적절히 수정, 변경될 수 있다.
<실시예>
<실시예 1> 태백지역의 면산층에 매장된 함티탄광석 시료의 화학 조성
강원도 태백지역의 면산층에서 채취한 함티탄광석(Titanohematite) 시료의 화학성분을 경기도 관인광산에서 산출되는 타이타늄 광석과 함께 X-선 회절분석하여 하기 표 3과 도 5에 나타내었다.
| 시료명 | 화학성분(중량 %) | |||||||||||||
| SiO2 | Al2O3 | T-Fe | Fe2O3 | CaO | MgO | K2O | Na2O | TiO2 | MnO | P2O5 | Ig. loss | TiO2/ (TiO2+Fe2O3) |
||
| 면산층 | 고품위 | 28.93 | 4.35 | 23.07 | 32.96 | 0.64 | 1.87 | 1.01 | 0.02 | 24.55 | 0.15 | 0.16 | 1.32 | 0.43 |
| 저품위 | 58.20 | 8.32 | 11.95 | 17.07 | 0.69 | 3.09 | 2.13 | 0.40 | 7.83 | 0.07 | 0.18 | 2.47 | 0.32 | |
| 관인 | 5.73 | 3.71 | 40.71 | 58.16 | 1.04 | 3.90 | 0.14 | 0.10 | 23.28 | 0.38 | 0.13 | -2.22 | 0.29 | |
상기 표 3을 참조하면, 타이타늄 광석인 면산층 고품위 함티탄광석(Titanohematite)의 TiO2/(TiO2+Fe2O3)의 비율이 0.43 이며, 저품위 함티탄광석(Titanohematite)의 TiO2/(TiO2+Fe2O3)의 비율은 0.32 정도인 것으로 나타났다.
따라서, 금홍석(TiO2)과 적철석(Fe2O3)을 최대한 단체분리시킨 후 부유선별에 의해 금홍석을 선택적으로 회수하게 되면 금홍석의 품위를 32 % 이상으로 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.
이때, 관인 타이타늄 광석에서 중량 %의 합이 100 중량%를 초과하는 것은 타이타늄 광석에는 2가 철 및 3가 철로 존재하는 티탄철석이 함유되어 있고 이중 산화배소시 2가 철이 3가 철로 산화되기 때문이다.
도 5는 상기 강원도 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석과 경기도 관인광산에서 산출되는 타이타늄 광석의 종류별 X-선 회절분석결과이다.
여기서, 도 5는 티타노헤마타이트형 면산층 티탄광석과 티타노마그네타이형의 관인광산에서 얻은 티탄광석에 함유된 주요 광물종류를 X-선 회절분석기로 분석하여 함께 나타낸 것이다.
도 5를 참조하면, 면산층 원광석은 주로 금홍석(TiO2)과 적철석(Fe2O3)이 주요 광석광물로 함유되고 있고, 맥석광물로는 주로 석영(α-SiO2)이 존재하고 미량으로 녹니석 및 muscovite와 같은 운모류가 함유되어 있다.
그러나 관인 티탄광석은 티탄철석(FeO·TiO2)와 자철석(Fe3O4)이 주요 광석광물로 존재하고, 맥석광물로는 석영이 소량으로, 각섬석, 녹니석, 흑운모 등이 미량으로 함유되어 있다.
이와 같이 면산층 및 관인광산의 티탄광석에 존재하는 맥석광물의 종류 중 석영의 함유량에 차이를 보이는데 이것은 면산층 티탄광석은 퇴적기원의 사광상이기 때문에 규사에서 기인된 석영성분을 많이 함유하며, 관인 티탄광석은 화성 암이기 때문에 석영성분을 매우 적게 함유한 것으로 판단된다.
따라서 국내의 관인광산에서 산출되는 함티탄철석은 전술한 바와 같이 마그마의 분화작용으로 최초로 형성된 1 단계에서 산출된 titanomagnetite 광상으로 보이며, 면산층에서 산출되는 함티탄철석은 일차 자철석 및 일메나이트의 고용체의 산화가 현저히 증대되어 5~6 단계로 볼 수 있는 titanohematite형 광상을 형성하고 이들 광상이 풍화된 후 퇴적되어 사광상을 형성한 것으로 판단된다.
또한, 면산층 타이타늄 광석은 금홍석과 적철석 결정으로 존재하기 때문에 맥석광물과 적철석을 완전히 제거한다면 이론적으로는 금홍석의 품위를 100 %까지 향상시킬 수 있다.
그러나 관인 티탄철석의 경우는 자철석과 티탄철석으로 구성되어 있기 때문에 맥 석광물과 자철석을 완전히 제거하여 티탄철석 광물만을 회수하여도 티탄철석(FeO·TiO2)광물의 이론적인 산화티탄 성분의 함유량인 52.65 중량% 까지만 품위를 향상시킬 수 있을 뿐임을 확인할 수 있다.
<실시예 2> 태백지역의 면산층에 매장된 함티탄광석 박편의 광학현미경 사진
상기 실시예 1의 태백지역의 면산층에 매장된 함티탄광석 박편을 광학현미경으로 촬영하여 도 6에 나타내었다.
도 6은 상기 강원도 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 원광석 박편을 광학현미경으로 촬영한 사진이다.
도 6을 참조하면, 면산층 티탄광석은 사암과 이암으로 구성된 퇴적 암으로, 금홍석 결정과 석영성분은 비교적 큰 결정으로 석회석 성분에 의해 고결된 부분과 미세한 결정의 titanohematite로 구성된 것으로 나타났다.
<실시예 3> 태백지역의 면산층에 매장된 함티탄광석 박편의 SEM-EDS 분석
상기 실시예 1의 태백지역의 면산층에 매장된 함티탄광석 박편을 SEM-EDS 분석하여 도 7에 나타내었다.
도 7은 상기 강원도 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 원광석 박편의 SEM-EDS 분석 사진이다.
도 7을 참조하면, 면산층 티탄광석은 금홍석 결정과 적철석 결정은 뚜렷하게 구분되어 존재하고, 이들은 석회석 및 점토질 성분에 의해 고결된 현상을 보여준다. 따라서 면산층 타이타늄 광석은 퇴적암이기 때문에 적절히 파분쇄 조건을 조절하게 되면 금홍석과 적철석 광물이 용이하게 단체분리 될 것으로 판단된다.
<실시예 4> 태백지역의 면산층에 매장된 함티탄광석의 금홍석과 적철석 결정으로 확인되는 부분의 화학성분을 EPMA로 분석
상기 실시예 1의 태백지역의 면산층에 매장된 함티탄광석의 금홍석과 적철석 결정으로 확인되는 부분의 화학성분을 EPMA로 분석하여 표 4와 표 5에 나타내었다.
| 측정 point |
금홍석 결정의 화학성분(중량%) | ||||||||||
| SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | K2O | Na2O | TiO2 | MnO | P2O5 | V2O5 | |
| A | 0.113 | 0.016 | 1.19 | 0.026 | 0.005 | 0.003 | 0.01 | 99.30 | 0.009 | <0.001 | 1.076 |
| B | 0.062 | 0.010 | 0.93 | 0.035 | 0.004 | 0.006 | <0.01 | 99.15 | 0.014 | <0.001 | 1.113 |
| C | 0.018 | 0.005 | 0.63 | 0.029 | 0.005 | 0.005 | <0.01 | 98.22 | 0.027 | <0.001 | 1.048 |
| D | 0.220 | 0.048 | 0.75 | 0.061 | 0.003 | 0.004 | <0.01 | 97.96 | <0.001 | <0.001 | 1.055 |
| E | 0.024 | 0.015 | 1.22 | 0.015 | 0.001 | 0.007 | <0.01 | 97.32 | 0.002 | <0.001 | 1.114 |
| 평균 | 0.410 | 0.020 | 0.94 | 0.030 | 0.00 | 0.010 | 0.01 | 98.39 | 0.010 | 0.001 | 1.08 |
| 측정 point |
적철석 결정의 화학성분(중량%) | ||||||||||
| SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | K2O | Na2O | TiO2 | MnO | P2O5 | V2O5 | |
| A | 0.001 | 0.016 | 89.62 | 0.001 | 0.016 | 0.008 | 0.003 | 4.66 | 0.056 | <0.001 | 0.490 |
| B | 0.019 | 0.025 | 78.71 | 0.008 | 0.010 | <0.001 | 0.032 | 10.27 | 0.070 | <0.001 | 0.578 |
| C | 0.121 | 0.024 | 84.66 | 0.032 | 0.011 | <0.001 | 0.004 | 7.91 | 0.044 | <0.001 | 0.546 |
| D | 0.762 | 0.026 | 85.52 | 0.014 | 0.010 | <0.001 | 0.001 | 6.30 | 0.052 | <0.001 | 0.555 |
| E | 0.077 | 0.037 | 84.68 | 0.003 | 0.019 | <0.001 | 0.002 | 6.65 | 0.057 | <0.001 | 0.560 |
| 평균 | 0.200 | 0.030 | 84.64 | 0.010 | 0.010 | 0.001 | 0.010 | 7.16 | 0.06 | 0.001 | 0.55 |
상기 표 4와 표 5를 참조하면, 표 4의 금홍석 결정에는 TiO2 성분의 함유량이 97.3~99.3 중량%, 철(Fe2O3)성분은 0.63~1.2 중량% 정도, 바나듐(V2O5) 성분이 1.05~1.11 중량% 정도 함유되어 있었다. 그리고, 표 5의 적철석 결정에는 TiO2 성분의 함유량 4.7~10.3 중량% 정도, 철 성분은 78.7~89.6 중량% 정도, 바나듐 성분이 약 0.49~0.58 중량% 정도 함유되어 있었다.
<실시예 5> 태백지역의 면산층에 매장된 함티탄광석 시료의 희토류 함유량 분석
상기 실시예 1의 강원도 태백지역의 면산층에서 채취한 저품위 및 고품위의 함티탄광석 시료의 희토류 함유량을 ICP-MS로 분석하여 표 6에 나타내었다.
| Element | 면산층 함티탄광석 (ppm) | |
| 저품위 함티탄광석 | 고품위 함티탄광석 | |
| Sc | 23.1 | 26.4 |
| Y | 44.9 | 49.3 |
| La | 32.6 | 19.6 |
| Ce | 66.1 | 45.1 |
| Pr | 8.14 | 19.0 |
| Nd | 32.4 | 243.0 |
| Sm | 6.71 | 7.45 |
| Eu | 1.57 | 1.54 |
| Gd | 7.11 | 8.46 |
| Tb | 1.03 | 3.70 |
| Dy | 6.19 | 29.7 |
| Ho | 1.26 | 1.43 |
| Er | 3.02 | 3.42 |
| Tm | 0.38 | 0.46 |
| Yb | 2.24 | 2.67 |
| Lu | 0.27 | 0.2 |
| TREE | 237.02 | 461.43 |
상기 표 6을 참조하면, 희토류 함유량을 분석한 결과, TREE(total rare earth element)가 237-461 ppm 정도 함유된 것으로 나타났다. 따라서 금홍석과 적철석이외에도 이들 광물상에 함유된 바나듐 및 희토류 성분도 함께 회수하게 되면 광산개발에 필요한 경제성 확보에 도움이 될 것으로 판단된다.
<실시예 6> 태백지역의 면산층에 매장된 함티탄광석을 분쇄한 후 입단별 XRD 분석과 화학성분 조성 분석
상기 실시예 1의 태백지역의 면산층에 매장된 함티탄광석을 죠크러셔-콘크러셔-핀밀로 1 mm이하로 분쇄한 후 체질하여 각 입단별 XRD로 분석한 결과를 도 8에 나타내었고, 화학성분 조성을 분석한 결과를 하기 표 7에 나타내었다.
| Particle size (mesh) |
Yield (%) |
Chemical composition(중량%) | Ig. loss |
TiO2/ (TiO2+Fe2O3) |
|||||||||
| SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | K2O | Na2O | TiO2 | MnO | P2O5 | ||||
| 18/35 | 7.0 | 41.49 | 13.76 | 22.32 | 0.57 | 3.00 | 4.36 | 0.46 | 12.45 | 0.08 | 0.32 | 0.82 | 0.36 |
| 35/70 | 44.6 | 50.86 | 11.97 | 19.40 | 0.52 | 2.88 | 3.58 | 0.53 | 8.73 | 0.07 | 0.29 | 0.70 | 0.31 |
| 70/100 | 13.0 | 57.94 | 10.10 | 17.22 | 0.45 | 2.56 | 2.89 | 0.51 | 7.03 | 0.06 | 0.23 | 0.64 | 0.29 |
| 100/200 | 23.4 | 62.93 | 9.92 | 14.03 | 0.45 | 2.41 | 2.86 | 0.53 | 5.56 | 0.06 | 0.21 | 0.66 | 0.28 |
| 200/325 | 8.5 | 65.71 | 10.34 | 11.36 | 0.56 | 2.49 | 3.07 | 0.58 | 4.52 | 0.06 | 0.21 | 0.69 | 0.29 |
| -325 | 3.5 | 64.08 | 11.36 | 11.24 | 0.70 | 2.79 | 3.38 | 0.62 | 4.34 | 0.07 | 0.24 | 0.74 | 0.28 |
| total | 100.0 | 55.49 | 11.21 | 17.24 | 0.51 | 2.70 | 3.32 | 0.53 | 7.57 | 0.07 | 0.25 | 0.69 | 0.31 |
도 8은 상기 강원도 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 원광석을 분쇄한 후 체질한 입도별 산물의 X-선 회절분석결과이다.
상기 표 7과 도 8을 참조하면, 전입단의 TiO2/(TiO2+Fe2O3)의 비율은 약 0.31이고 입도가 커질수록 TiO2/(TiO2+Fe2O3)의 비율은 다소 커지는 현상을 보이지만 0.28~0.36이하의 값을 갖는 것으로 계산되었다. 이러한 결과로부터 산화티탄 성분이 특정 입단에 과도하게 농집되는 현상을 보이지 않으며, 맥석광물을 모두 제거하면 자력선별에 의해서는 TiO2의 품위를 28~36 중량%까지 향상시킬 수 있음을 확인하였다.
<실시예 7> 태백지역의 면산층에 매장된 함티탄광석을 파분쇄한 후 로드밀로 재분쇄하여 입단별 XRD 분석
상기 실시예 1의 태백지역의 면산층에 매장된 함티탄광석을 죠크러셔-콘크러셔-핀밀로 1 mm이하로 파쇄한 산물내의 조암광물의 단체분리도를 향상시키기 위해서 1차 파쇄물을 다시 실험용 로드밀에서 각각 30, 60, 90, 120 분 동안 다시 분쇄한 후 분쇄 산물의 입도를 분석한 결과를 하기 표 8에 나타내었다.
| 분쇄시간(분) | 입도크기(㎛) | ||
| d(0.1) | d(0.5) | d(0.9) | |
| 30 | 2.63 | 36.00 | 99.54 |
| 60 | 1.93 | 16.91 | 55.21 |
| 90 | 1.87 | 12.71 | 38.78 |
| 120 | 1.65 | 10.81 | 31.57 |
상기 표 8을 참조하면, 분쇄시간이 길어질수록 최대입도[d(0.9)]가 약 100 ㎛에서 약 32 ㎛으로 입자크기가 현저히 작아 지지만 d(0.1)에 해당되는 양은 크게 변화되지 않았다. 이러한 현상을 보이는 것은 면산층 타이타늄 광석이 퇴적암으로 이루어진 사광상이기 때문에 교결된 큰 입자는 쉽게 분쇄(해쇄)되어 단체분리되지만, 일단 해쇄된 입자는 주로 경도가 높은 금홍석과 석영입자로 구성되어 있어 잘 분쇄되지 않기 때문에 나타난 것으로 확인된다.
<실시예 8> 태백지역의 면산층에 매장된 함티탄광석을 파쇄한 후 로드밀로 재분쇄한 다음 요동테이블로 비중선별한 산물의 XRD 분석 및 화학성분 조성 분석
상기 실시예 1의 태백지역의 면산층에 매장된 고품위 함티탄광석을 죠크러셔-콘크러셔-핀밀로 1 mm이하로 파쇄한 후 다시 이들 파쇄물을 30분 동안 로드밀로 분쇄하였다. 그 중 d(0.9)이 0.1 mm이하의 분쇄물을 대상으로 요동테이블로 비중선별한 산물을 XRD로 분석한 결과를 도 9에 나타내었고, 화학성분 조성을 분석한 결과를 하기 표 9에 나타내었다.
| Sample | Yield (%) |
Chemical composition (중량%) | Ig. loss |
TiO2/ (TiO2+Fe2O3) |
|||||||||
| SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | K2O | Na2O | TiO2 | MnO | P2O5 | ||||
| Raw | 100 | 28.93 | 4.35 | 32.96 | 0.64 | 1.87 | 1.01 | 0.02 | 24.55 | 0.15 | 0.16 | 1.32 | 0.43 |
| Concentrate | 35.60 | 14.99 | 2.24 | 48.80 | 0.45 | 1.05 | 0.49 | 0.02 | 30.41 | 0.11 | 0.11 | 0.27 | 0.38 |
| Middling | 11.67 | 31.48 | 3.34 | 34.77 | 0.57 | 1.35 | 0.71 | 0.04 | 26.27 | 0.08 | 0.12 | 0.46 | 0.43 |
| Tailing | 30.62 | 42.65 | 4.70 | 26.35 | 0.67 | 1.81 | 1.03 | 0.06 | 21.02 | 0.09 | 0.14 | 0.56 | 0.44 |
| Slime | 22.11 | 39.68 | 4.54 | 28.64 | 0.66 | 1.82 | 0.98 | 0.05 | 22.17 | 0.09 | 0.14 | 0.24 | 0.44 |
도 9는 상기 강원도 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 원광석의 단체분리 산물을 요동테이블로 비중선별하여 얻어진 산물의 X-선 회절분석 결과이다.
상기 도 9와 표 9를 참조하면, 금홍석과 적철석이 맥석광물인 석영보다 비중이 높아 정광에 다소 농집되는 현상을 보인다. 그러나 중광 및 광미 그리고 슬라임의 화학성분을 분석한 결과, 정광에 비해 금홍석과 적철석의 성분이 다소 낮아지기는 하지만 분리선 별 효과가 크지 않은 것으로 나타났다. 이러한 현상을 보이는 것은 주요 목적광물인 적철석과 루타일 결정이 상호간에 미세한 입자로 존재하기 때문에 맥석광물인 석영과 단체분리가 잘 이루어지지 않고, 단체분리가 이루어 졌더라도 단체분리된 물질이 너무 미세한 입자로 존재하기 때문에 비중선별이 되지 않고 광미 및 슬라임으로 유실되는 것으로 보인다.
<실시예 9> 태백지역의 면산층에 매장된 함티탄광석의 자력선별
상기 실시예 1의 태백지역의 면산층에 매장된 고품위 함티탄광석을 죠크러셔-콘크러셔-핀밀로 1 mm이하로 파쇄한 산물을 다시 실험용 로드밀에서 60분 동안 분쇄한 분쇄물(D(0.9); 55.2㎛)을 대상으로 습식자선기의 자력 세기를 3000에서 9000가우스까지 변화시켜 습식으로 자력선별하였을 때 자성산물과 비자성산물의 화학성분을 분석하여 하기 표 10에 나타내었고, 상기 실시예 1의 태백지역의 면산층에 매장된 고품위 함티탄광석을 단체분리한 후 9,000가우스에서 각각 자력선별한 산물에 대한 XRD 분석결과를 도 10에 나타내었다.
| Gauss | Sample | Yield(%) | Chemical composition (중량%) | Recovery(%) | |||||||||||
| SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | K2O | Na2O | TiO2 | MnO | P2O5 | Ig.loss | Fe2O3 | TiO2 | |||
| 3000 | magnetic | 50.2 | 10.83 | 2.33 | 51.65 | 0.53 | 1.21 | 0.48 | <0.02 | 29.23 | 0.14 | 0.10 | 0.79 | 69.26 | 57.70 |
| non magnetic | 49.8 | 39.80 | 6.03 | 22.17 | 0.16 | 2.37 | 1.47 | <0.02 | 21.75 | -0.02 | 0.18 | 1.68 | 30.74 | 42.30 | |
| calculated | 49.8 | 52.55 | 6.16 | 16.52 | 0.78 | 2.38 | 1.41 | <0.02 | 18.36 | 0.05 | 0.18 | 1.81 | 24.85 | 38.23 | |
| 8000 | magnetic | 54.2 | 8.85 | 2.19 | 49.55 | 0.52 | 1.15 | 0.44 | <0.02 | 29.43 | 0.17 | 0.10 | 0.14 | 77.95 | 61.88 |
| non magnetic | 45.8 | 44.67 | 6.53 | 17.29 | 0.14 | 2.55 | 1.60 | <0.02 | 21.31 | -0.07 | 0.19 | 2.53 | 22.05 | 38.12 | |
| calculated | 45.8 | 58.05 | 6.29 | 13.04 | 0.78 | 2.30 | 1.48 | <0.02 | 16.51 | 0.04 | 0.19 | 1.75 | 17.58 | 32.30 | |
| 9000 | magnetic | 68.5 | 13.68 | 3.17 | 48.50 | 0.55 | 1.77 | 0.61 | <0.02 | 30.58 | 0.21 | 0.12 | 0.38 | 91.1 | 82.6 |
| non magnetic | 31.5 | 61.72 | 6.80 | 10.27 | 0.84 | 2.41 | 1.81 | <0.02 | 14.04 | 0.03 | 0.23 | 1.93 | 8.9 | 17.4 | |
| calculated | 100 | 28.81 | 4.32 | 36.45 | 0.65 | 1.97 | 0.99 | <0.02 | 25.37 | 0.15 | 0.15 | 0.87 | 100 | 100 | |
상기 표 10을 참조하면, 자력의 세기를 3000가우스에 9000가우스로 증가시켜 자력선별하게 되면 자성산물의 산출률이 50.2 중량%에서 68.5 중량%로 높아지면서 산화철의 품위는 51.7 %에서 48.5 %로 다소 낮아지고 금홍석의 품위는 29.2 %에서 30.6 %까지 다소 높아지는 현상을 보였다. 반면에 산화철의 회수율은 69.3 %에서 91.1 %로 높아지고, 금홍석의 회수율도 57.7 %에서 82.6 %로 높아지는 현상을 확인하였다.
도 10은 상기 강원도 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 원광석의 단체분리 산물을 자력선별하여 얻어진 산물의 X-선 회절분석 결과이다.
도 10을 참조하면, 자성산물에는 적철석과 루타일이 주로 농집되고, 비자성물 산물에는 주로 루타일 이외에 맥석광물인 규석이 주로 혼합되고 소량으로 muscovite 및 녹니석이 소량으로 함유된 것으로 확인되었다.
<실시예 10> 태백지역의 면산층에 매장된 함티탄광석을 자력선별 후 자성산물과 비자성산물의 화학성분 분석
상기 실시예 1의 태백지역의 면산층에 매장된 고품위 함티탄광석을 죠크러셔-콘크러셔-핀밀로 1 mm이하로 분쇄한 산물을 다시 실험용 로드밀에서 각각 30, 60, 90, 120 분 동안 분쇄한 후 9,000 가우스에서 습식자력선별하였을 때 자성산물과 비자성산물의 화학성분을 분석하여 하기 표 11에 나타내었다.
| 분쇄 시간 |
products | Yield (%) | chemical composition(중량%) | recovery(%) | |||||||||||
| SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | K2O | Na2O | TiO2 | MnO | P2O5 | Ig. loss |
Fe2O3 | TiO2 | |||
| 30 | magnetic | 73 | 17.98 | 3.73 | 43.27 | 0.61 | 1.90 | 0.77 | <0.02 | 29.85 | 0.17 | 0.14 | 1.24 | 92.2 | 86.7 |
| non magnetic | 27 | 63.67 | 6.94 | 9.85 | 0.80 | 2.42 | 1.85 | <0.02 | 12.34 | 0.04 | 0.22 | 1.96 | 7.8 | 13.3 | |
| TOTAL | 100 | 30.31 | 4.60 | 34.24 | 0.66 | 2.04 | 1.06 | <0.02 | 25.12 | 0.13 | 0.16 | 1.43 | 100 | 100 | |
| 60 | magnetic | 68.5 | 13.68 | 3.17 | 48.50 | 0.55 | 1.77 | 0.61 | <0.02 | 30.58 | 0.21 | 0.12 | 0.38 | 91.1 | 82.6 |
| non magnetic | 31.5 | 61.72 | 6.80 | 10.27 | 0.84 | 2.41 | 1.81 | <0.02 | 14.04 | 0.03 | 0.23 | 1.93 | 8.9 | 17.4 | |
| TOTAL | 100 | 28.81 | 4.32 | 36.45 | 0.65 | 1.97 | 0.99 | <0.02 | 25.37 | 0.15 | 0.15 | 0.87 | 100 | 100 | |
| 90 | magnetic | 64.6 | 14.88 | 3.41 | 47.37 | 0.57 | 1.90 | 0.65 | <0.02 | 30.01 | 0.22 | 0.12 | 0.41 | 89.7 | 79.9 |
| non magnetic | 35.4 | 62.27 | 6.83 | 9.95 | 0.86 | 2.40 | 1.82 | <0.02 | 13.80 | 0.03 | 0.23 | 1.90 | 10.3 | 20.1 | |
| TOTAL | 100 | 31.65 | 4.62 | 34.12 | 0.67 | 2.08 | 1.06 | <0.02 | 24.27 | 0.15 | 0.16 | 0.94 | 100 | 100 | |
| 120 | magnetic | 61 | 12.28 | 2.87 | 49.47 | 0.52 | 1.70 | 0.54 | <0.02 | 31.23 | 0.19 | 0.11 | 0.80 | 84.5 | 74.5 |
| non magnetic | 39 | 54.82 | 6.85 | 14.23 | 0.85 | 2.58 | 1.73 | <0.02 | 16.76 | 0.05 | 0.22 | 1.96 | 15.5 | 25.5 | |
| TOTAL | 100 | 28.87 | 4.42 | 35.73 | 0.65 | 2.04 | 1.00 | <0.02 | 25.59 | 0.14 | 0.15 | 1.25 | 100 | 100 | |
상기 표 11을 참조하면, 분쇄시간을 30 분에서 120 분으로 증가시켜 분쇄물의 입도D(0.9)가 상기 표 4와 같이 99.54 ㎛에서 31.6 ㎛까지 작아지면 금홍석, 적 철석, 석영 광물의 단체분리도가 향상되기 때문에 자성산물의 산출률이 낮아지면서 산화철의 품위는 43.3 %에서 49.5 %로 증가되고 금홍석의 품위는 29.9 %에서 31.2 %까지 높아지는 현상을 보였다.
반면에 산화철의 회수율은 92.2 %에서 84.5 %로 낮아지고, 금홍석의 회수율도 86.7 %에서 74.5 %로 낮아지는 현상을 보였다.
따라서, 자성산물을 제련용 정광으로 사용하기 용이하기 위해서는 석영성분의 함유량을 가급적 낮추는 것이 산화티탄늄 성분의 유실량을 줄일 수 있기 때문에 자성산물로의 금홍석 및 적철석 성분의 함유량을 높이고 석영성분의 함유량을 최대한 낮추는 것이 필요하다.
그리고, 비자성산물로의 적철석 함유량이 낮고, 금홍석 함유량을 높이기 위해서는 가급적 단체분리도를 높이기 위한 분쇄 시간을 증가시키고 적철석의 자력감응도를 갖는 최적의 자력선별 조건에서 실수율과 품위를 높이는 것이 바람직하고 판단된다.
<실시예 11> 태백지역의 면산층에 매장된 함티탄광석을 자력선별 후 자성산물과 비자성산물에 함유된 희토류 및 바나듐 성분 분석
상기 실시예 1의 태백지역의 면산층에 매장된 고품위 함티탄광석을 죠크러셔-콘크러셔-핀밀로 1 mm이하로 파쇄한 산물을 다시 실험용 로드밀에서 60 분 동안 분쇄한 후 9,000 가우스에서 습식자력선별하였을 때 자성산물과 비자성산물에 함유된 희토류 및 바나듐 성분을 분석하여 하기 표 12에 나타내었다.
| 원료 | yield (%) |
Chemical Composition (중량%) | ||||||||||||||||
| Sc2O3 | Y2O3 | La2O3 | CeO2 | Pr6O11 | Nd2O3 | Sm2O3 | Eu2O3 | Gd2O3 | Tb4O7 | Dy2O3 | Ho2O3 | Er2O3 | Tm2O3 | Yb2O3 | Lu2O3 | V2O5 | ||
| raw | 52.64 | 66.93 | 64.50 | 104.29 | 18.15 | 159.33 | 9.06 | 2.15 | 11.35 | 2.58 | 20.98 | 1.61 | 4.22 | 0.54 | 3.09 | 0.91 | 2738.45 | |
| Magnetic | 40 | 37.73 | 61.21 | 127.83 | 180.57 | 16.55 | 55.40 | 9.23 | 2.22 | 9.36 | 1.43 | 8.05 | 1.56 | 3.99 | 0.51 | 3.05 | 0.82 | 4998.48 |
| Non Magnetic | 60 | 62.58 | 70.74 | 22.28 | 53.43 | 19.21 | 228.61 | 8.95 | 2.10 | 12.68 | 3.34 | 29.61 | 1.65 | 4.37 | 0.56 | 3.11 | 0.97 | 1231.77 |
| 원료 | yield (%) |
Recovery | ||||||||||||||||
| Sc2O3 | Y2O3 | La2O3 | CeO2 | Pr6O11 | Nd2O3 | Sm2O3 | Eu2O3 | Gd2O3 | Tb4O7 | Dy2O3 | Ho2O3 | Er2O3 | Tm2O3 | Yb2O3 | Lu2O3 | V2O5 | ||
| Magnetic | 40 | 28.67 | 36.58 | 79.27 | 69.26 | 36.48 | 13.91 | 40.74 | 41.42 | 32.98 | 22.26 | 15.34 | 38.64 | 37.85 | 37.97 | 39.56 | 36.09 | 73.01 |
| Non Magnetic | 60 | 71.33 | 63.42 | 20.73 | 30.74 | 63.52 | 86.09 | 59.26 | 58.58 | 67.02 | 77.74 | 84.66 | 61.36 | 62.15 | 62.03 | 60.44 | 63.91 | 26.99 |
| TOTAL | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
상기 표 12을 참조하면, 바나듐 성분은 자성산물에 농축되고, 희토류 성분은 비자성 산물에 농집되는 현상을 보인다. 그러므로 타이타늄 및 철 성분이외에 바나듐 및 희토류 성분까지 회수하기 위해서는 자력선별이외에 희토류 성분까지 회수하는 부유선별을 병행해야 할 것으로 보인다.
<실시예 12> 태백지역의 면산층에 매장된 함티탄광석의 부유선별 특성 분석
상기 실시예 1의 태백지역의 면산층에 매장된 고품위 함티탄광석의 부유선별 특성을 분석하여 도 11에 나타내었다.
도 11은 상기 실시예 1의 태백지역의 면산층에 매장된 고품위 함티탄광석에서 선별된 금홍석, 적철석, 석영 광물의 제타전위를 측정한 결과이다.
도 11은 면산층 티탄광석내 주요광물의 최적 부유선별 조건을 미리 알아보고자 면산층에 주요 광석광물인 금홍석과 적철석 및 맥석광물인 석영의 제타전위(zeta potential)를 나타낸 것이다. 석영, 루타일, 적철석의 등전위점(IEP)은 각각 pH 1.4, 3.5, 6.5인 것으로 측정되었다.
일반적으로 등전위점을 기준으로 등전위점보다 낮은 pH에서는 광물 표면이 양(+)전하를 갖고, 등전위점보다 높은 pH에서는 광물표면이 음(-)전하를 띄운다.
따라서, 광물상호간의 표면전하 차이를 이용하는 부유선별법에서 각각의 광물을 분리/선별하기 위해서는 일정한 pH의 영역에서 양전하를 띄우는 물질은 음이온 포수제를 사용하고, 음전하를 띄우는 물질은 양이온 포수제를 사용하여 대상 광물의 표면을 소수화시켜 공기방울에 부착시킨 후 공기의 부력을 이용하여 부유시켜 선별하게 된다.
또한, 자력선별로 회수되는 자성물질은 주로 목적 광석광물인 적철석과 금홍석 및 맥석광물인 석영으로 구성되고, 비자성 물질은 광석광물인 금홍석 및 자성물질인 적철석과 맥석광물인 다량의 석영이 혼재한다.
따라서, 목적 광석광물인 적철석과 금홍석을 효율적으로 회수하여 이들 광물의 실수율과 품위를 높이기 위해서는 석영의 등전점 (1.4)이상의 pH와 루타일(3.5) 및 적철석의 등전점(6.5) 이하의 pH 영역인 1.4~6.5의 pH 범위에서 금홍석 및 적철석을 소수화시킬 수 있는 적절한 음이온 포수제를 사용하여 부선하게 되면 금홍석과 적철석은 부유되고 맥석광물은 석영은 부유되지 않고 광액 속에 잔존하므로 용이하게 분리/선별이 가능하다.
역으로 양이온 포수제를 사용할 경우에는 석영을 소수화시켜 석영을 pH 1.4~6.5의 범위에서 부유시키고 금홍석 및 적철석을 광액속에 잔존하게 하는 역부선 방법이 있다.
한편, 자성산물에는 금홍석과 적철석을 주로 함유되어 있고, 맥석광물인 석영은 소량으로 함유되어 있기 때문에 용도에 따른 타이타늄 정광의 품질 규격을 고려하여 부선하는 방법 및 부선조건을 결정하면 된다.
그러나, 비자성 산물에는 맥석광물인 석영이 주로 함유되어 있고, 목적 광석광물인 금홍석과 적철석이 소량으로 함유되어 있기 때문에 소량으로 함유된 금홍석과 적철석을 부유시켜 선별하는 정부선법이 선광 공정을 단순화할 수 있어 경제성인 부선법이다.
<실시예 13> 태백지역의 면산층에 매장된 함티탄광석의 비자성 산물을 대상으로 음이온 포수제를 사용하여 부유선별
상기 실시예 1의 태백지역의 면산층에 매장된 고품위 함티탄광석의 비자성 산물을 대상으로 음이온 포수제를 사용하여 부유선별하여 얻어진 정광 및 광미의 화학성분을 XRF로 분석한 결과를 하기 표 13에 나타내었고, pH 5에서 부선한 선광산출을 XRD 분석결과한 결과를 도 12에 나타내었다.
| pH | Products | Yield (%) | Chemical composition(중량%) | Recovery(%) | ||||||||||||
| SiO2 | Al2O3 | T.Fe | Fe2O3 | CaO | MgO | K2O | Na2O | TiO2 | MnO | P2O5 | Ig. loss |
Fe2O3 | TiO2 | |||
| 2 | Concentrate | 20.9 | 12.08 | 2.78 | 33.00 | 47.19 | 0.44 | 1.21 | 0.65 | 0.02 | 30.26 | 0.17 | 0.06 | 0.73 | 29.1 | 25.1 |
| Tailing | 79.1 | 32.71 | 4.35 | 21.31 | 30.46 | 0.46 | 1.87 | 0.99 | 0.02 | 23.91 | 0.14 | 0.06 | 1.21 | 70.9 | 74.9 | |
| Total | 100.00 | 27.18 | 3.94 | 22.57 | 32.27 | 0.44 | 1.70 | 0.90 | 0.02 | 24.02 | 0.14 | 0.06 | 1.09 | 100 | 100 | |
| 3 | Concentrate | 59.1 | 15.75 | 2.88 | 30.28 | 43.29 | 0.63 | 1.33 | 0.60 | 0.02 | 30.30 | 0.17 | 0.17 | 0.85 | 73.6 | 70.0 |
| Tailing | 40.9 | 44.55 | 5.83 | 15.71 | 22.47 | 0.55 | 2.28 | 1.42 | 0.03 | 18.78 | 0.12 | 0.12 | 1.58 | 26.4 | 30.0 | |
| Total | 100.00 | 28.76 | 4.27 | 23.66 | 33.83 | 0.59 | 1.79 | 0.98 | 0.02 | 25.03 | 0.15 | 0.14 | 1.20 | 100 | 100 | |
| 5 | Concentrate | 75.9 | 20.97 | 2.89 | 28.46 | 41.26 | 0.64 | 1.39 | 0.60 | 0.02 | 31.15 | 0.16 | 0.17 | 0.90 | 85.0 | 84.2 |
| Tailing | 24.1 | 44.81 | 7.59 | 15.23 | 21.77 | 0.57 | 2.85 | 1.93 | 0.06 | 16.71 | 0.13 | 0.11 | 2.06 | 15.0 | 15.8 | |
| Total | 100.00 | 27.90 | 4.19 | 23.87 | 34.13 | 0.62 | 1.80 | 0.96 | 0.03 | 25.11 | 0.15 | 0.15 | 1.23 | 100 | 100 | |
| 7 | Concentrate | 57.1 | 14.11 | 2.33 | 31.23 | 44.66 | 0.70 | 1.24 | 0.43 | 0.02 | 31.45 | 0.16 | 0.20 | 0.82 | 73.6 | 71.0 |
| Tailing | 42.9 | 46.28 | 6.67 | 14.93 | 21.34 | 0.49 | 2.48 | 1.69 | 0.03 | 17.09 | 0.12 | 0.09 | 1.76 | 26.4 | 29.0 | |
| Total | 100.00 | 27.68 | 4.16 | 24.24 | 34.66 | 0.62 | 1.78 | 0.96 | 0.02 | 25.37 | 0.15 | 0.15 | 1.21 | 100 | 100 | |
| 9 | Concentrate | 54.2 | 13.18 | 2.22 | 31.95 | 45.69 | 0.72 | 1.14 | 0.43 | 0.02 | 31.37 | 0.16 | 0.22 | 0.69 | 72.4 | 68.8 |
| Tailing | 45.8 | 47.19 | 7.03 | 14.43 | 20.63 | 0.52 | 2.68 | 1.76 | 0.04 | 16.84 | 0.12 | 0.09 | 1.97 | 27.6 | 31.2 | |
| Total | 100.00 | 28.53 | 3.47 | 27.16 | 38.83 | 0.66 | 1.55 | 0.77 | 0.02 | 27.59 | 0.15 | 0.18 | 1.03 | 100 | 100 | |
상기 표 13은 자력선별 산물중 비자성 산물을 대상으로 음이온 포수제로는 alkyl succinamate계의 AERO 845 promoter를 사용하였고, 기포제로는 polypropylene glycol계 AP-65를, 실리카 분산제로 물유리를, pH 조절제로 염산(HCl) 및 NaOH를 사용하여 pH를 각각 2.0, 3.0, 5.0, 7.0, 9.0 로 변화시켜 조건시간 5 분, 부선시간 10 분 동안 부유선별하였을 때 얻어진 정광 및 광미의 화학성분을 XRF로 분석한 결과이다.
도 12는 상기 강원도 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 원광석의 단체분리 산물을 pH 5에서 부유선별하여 얻어진 산물의 X-선 회절분석 결과이다.
상기 표 13과 도 12를 참조하면, pH 2에서 부선하였을 때 정광의 산출량은 21 %로 낮고, 적철석 및 금홍석의 실수율이 각각 29.1 % 및 25.1 %로 매우 낮았다. 그러나 광액의 pH가 5로 높아짐에 따라 정광의 산출량은 75.9 %로 높아지고, 적철석 및 금홍석의 실수율이 각각 85.0 % 및 84.2 % 로 높아졌다.
그리고, 광액의 pH가 9로 높아짐에 따라 정광의 산출량은 다시 54.2 %로 낮아지고, 적철석 및 금홍석의 실수율도 각 각 72.4 % 및 68.8 %로 다소 낮아지는 현상을 보였다.
이때, 주요 맥석 광물인 규석의 정광내 함유량은 광액의 pH에 따라 변화가 크지만, 정광내 금홍석의 함유량은 30.3~31.5 % 정도로 큰 변화가 없는 것으로 나타났다.
또한, 광액의 pH가 3~7의 범위에서 주요광물로 금홍석과 적철석의 함유량이 높아지고, 불순물인 규석의 함유량이 낮아지는 현상을 보여 음이온계 포수제를 부유선별 효과가 있는 것으로 나타났다.
이때, 부선결과를 보이지는 않았지만, 음이온 포수제로 alkyl succinamate이외에 petroleum sulfonate계 포수제를 사용한 경우에도 유사한 부선 효과를 보였다.
또한, 기포제로는 polypropylene glycol이외에 polypropylene glycol ether, MIBC 등을 모두 사용해도 유사한 기포제의 효과가 있는 것으로 나타났다.
그러나, fatty계 음이온 포수제(올레인산 및 SDS)를 사용할 경우에는 강한 산성의 pH 영역에서 해리가 되지 않기 때문에 부선효과가 낮은 것으로 나타났다.
따라서, 일반적으로 광석광물의 선광에서 정광의 품위 및 실수율은 반비례하기 때문에 산화타이타늄의 용도에 따른 요구되는 정광의 품위 및 선광 경제성을 고려하여 적절한 선광조건을 선택해야만 한다.
<실시예 14> 태백지역의 면산층에 매장된 함티탄광석의 자력선별산물의 환원배소 특성
상기 실시예 1의 태백지역의 면산층에 매장된 고품위 함티탄광석의 자력선별산물의 환원배소 특성을 분석하여 도 13 및 도 14에 나타내었다.
도 13은 상기 실시예 1의 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 원광석의 자력선별 및 부유선별로 얻어진 정광에 개질제와 환원제를 첨가하여 배합한 후 이들 혼합물의 배소온도에 따른 생성물의 X-선 회절분석 결과이다.
도 13은 면산층 원석을 죠크러셔-콘크러셔-핀밀로 1 mm이하로 파쇄한 산물을 다시 상기 표 8과 같이 실험용 로드밀에서 분쇄시간 60 분 동안 분쇄하여 분쇄산물의 입도(d0.9)가 약 40 ㎛(약 325 mesh)이하인 분쇄산물을 자력세기를 3,000에서 습식자력선별하여 얻은 정광인 자성산물(100 g)에 개질제인 석회석(100 g)과 환원제로 흑연(30 g)을 혼합한 후 이들 혼합물을 950~1200 ℃의 온도 범위에서 1 시간 동안 환원배소하여 얻어진 물질을 XRD로 분석한 결과이다.
환원배소 소성온도 약 950~1000 ℃의 온도범위에서 금속 철이 안정되게 생성되어 1,100 ℃까지 안정되게 존재하며, 회티탄석 또한 모든 온도범위에서 생성되어 안정되게 존재한다.
그러나, 환원배소 소성온도가 1,100 ℃ 이상으로 높아지면 불순물로 존재하는 알루미나 및 석영성분이 석회석의 열분해물인 산화칼슘과 반응하여 belite((2CaO·SiO2) 및 gehlenite(2CaO·Al2O3·SiO2)가 생성되며, 1,200 ℃ 이상에서는 환원제의 부족으로 환원환경이 조성되지 않아 다시 금속철이 산화되어 적철석으로 변화됨을 보여준다.
그러므로, 회티탄석(perovskite; CaO·TiO2)의 품위를 향상시키기 위해서는 알루미나 및 석영성분을 함유한 규사 및 운모류의 점토광물을 가급적 자력선별 및 부선시 사전에 제거해야만 한다.
또한, 충분한 환원조건임에도 금속철이 충분히 형성되지 않는 것은 산화철이 금속철로 환원되기 위한 소성온도가 낮기 때문으로 판단된다.
도 14는 상기 실시예 1의 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 원광석의 자력선별 및 부유선별로 얻어진 정광에 개질제, 융제 및 환원제를 첨가하여 배합할 때, 개질제, 융제 및 환원제의 배합비에 따른 1,200 ℃ 에서 환원배소하여 생성된 물질의 X-선 회절분석 결과이다.
도 14는 도 13과 같이 면산층 원석을 죠크러셔-콘크러셔-핀밀로 1 mm이하로 파쇄한 산물을 실험용 로드밀에서 분쇄시간 60 분 동안 분쇄하여 분쇄산물의 입도(d0.9)가 약 40 ㎛(약 325 mesh)이하인 분쇄산물을 자력세기를 3,000에서 습식자력선별하여 얻은 자성산물에 개질제인 석회석과 환원제인 흑연의 혼합비를 고정하고 대표적인 융제로 탄산나트륨(Na2CO3)의 양을 변화시켜 혼합한 후, 이들 혼합물을 1,150 ℃에서 환원배소하여 얻어진 물질을 XRD로 분석한 결과이다.
도 14에서 융제인 탄산나트륨의 혼합량이 증가됨에 따라 중산 생성물이 자철석도 대부분 환원되어 금속철로 변환되었다. 이때, 금홍석은 산화칼슘과 반응하여 모두 회티탄석으로 변화되었다.
따라서, 자력선별 및 부유선별로 얻은 티탄정광내의 금홍석과 적철석의 혼합물내 산화티탄을 회티탄석과 금속 철로 변질시키기 위해서는 개질제 및 환원제이외에 탄산나트륨과 같은 적절한 융제를 사용해서 금속철의 수득율을 높여야 한다.
이때, 회티탄석의 품위를 향상시키기 위해서는 가급적 자력선별 및 부유선별법으로 산화알루미늄(Al2O3) 및 산화규소(SiO2) 성분을 함유한 석영 및 운모류의 광물을 미리 제거해야만 할 것이다.
또한, 본 발명에서는 환원제로 흑연성분을 충분히 사용한 완전한 환원조건의 전기로에서 환원실험을 실시했다.
그러나, 산업적으로 적용하기 위해서는 다양한 형태의 환원로를 사용해야 하므로 티탄 철석 정광에 개질제, 융제, 환원제를 혼합한 후 다양한 형태의 로에서 이들 혼합물내 산화철이 금속철로 환원될 수 있는 최적환원 배소조건은 도 15의 엘링감(ellingam diagram) 도표에서 알 수 있는 것처럼, 배소온도 및 환원조건인 700~1580 ℃의 온도범위에서 로내 분위기가 CO/CO2 비가 106 이상, H2/H2O 비가 105 이상, ρO2 분압이 10-13 이하가 되도록 로내의 분위기가 유지되도록 조절하여 환원배소해야 한다.
<실시예 15> 태백지역의 면산층에 매장된 함티탄광석의 자력선별산물을 환원배소한 물질의 특성
상기 실시예 1의 태백지역의 면산층에 매장된 고품위 함티탄광석의 자력선별산물을 환원배소한 물질의 특성을 XRD로 분석하여 도 16에 나타내었고, 자성산물과 비자성 산물을 XRF로 분석한 결과를 하기 표 14에 나타내었다.
도 16은 상기 실시예 1의 태백지역의 면산층에 매장된 고품위 함티탄광석의 자력선별산물에 개질제, 환원제, 융제를 첨가한 혼합물을 환원배소하여 생성된 배소물을 분쇄한 후 자력선별하여 얻어진 물질의 X-선 회절분석 결과이다.
도 16을 참조하면, 자성산물에는 주로 금속철의 회절선이 관찰되고, 회티탄석의 회절 피크는 작게 나타났으며, 비자성산물에는 주로 회티탄석의 회절선이 보였고, 작은 양의 금속철과 자철석, 그리고 잉여의 산화칼슘의 탄산화반응으로 형성된 탄산칼슘의 회절피크가 확인되었다.
| Sample | Yield (%) |
화학성분(중량%) | |||||||||
| SiO2 | Al2O3 | T-Fe | CaO | MgO | K2O | Na2O | TiO2 | MnO | P2O5 | ||
| Magnetic | 28.45 | 0.41 | 0.77 | 79.94 | 7.56 | 1.45 | 0.07 | 0.33 | 8.98 | 0.23 | 0.05 |
| Non magnetic | 71.55 | 0.65 | 1.30 | 8.71 | 40.20 | 2.41 | 0.02 | 1.92 | 40.63 | 0.52 | 0.29 |
| TOTAL | 100.00 | 0.58 | 1.15 | 28.97 | 30.91 | 2.14 | 0.04 | 1.47 | 31.63 | 0.44 | 0.23 |
상기 표 14를 참조하면, 자성산물의 금속철 함유량은 약 80 % 이고, 산화타이타늄 함유량은 약 9 % 인 것으로 나타났고, 비자성산물의 산화칼슘이 40.2 %, 산화타이타늄 함유량은 약 40.6 % 이며, 철분은 약 8.7 % 함유된 것으로 분석되었다.
따라서, 환원배소하여 얻어진 자성산물은 주로 금속철로 구성되어 있기 때문에 산화철(TiO2 함유량 10 % 이하)을 사용하는 고로 제강업체뿐만 아니라 고철을 사용하는 전기로 제강업체의 철질 원료로 사용할 수 있다.
그리고, 비자성 산물은 티탄철석보다 이론적으로 TiO2 함유량이 높은 회티탄석(CaO·TiO2)으로 존재하기 때문에 전량 수입에 의존하고 있는 티탄철석을 대체하여 타이타늄 소재의 제조용 원료로 사용할 수 있다.
<실시예 16> 태백지역의 면산층에 매장된 함티탄광석의 자력선별산물을 환원배소한 후 자력선별한 산물내의 희토류 성분 분석
상기 실시예 15의 태백지역의 면산층에 매장된 고품위 함티탄광석의 자력선별산물을 환원배소한 후 자력선별한 산물내의 희토류 성분을 분석하여 하기 표 15에 나타내었다.
| Sample | Ratio (%) |
Chemical composition(중량%) | |||||||||||||||||
| Sc2O3 | Y2O3 | La2O3 | CeO2 | Pr6O11 | Nd2O3 | Sm2O3 | Eu2O3 | Gd2O3 | Tb4O7 | Dy2O3 | Ho2O3 | Er2O3 | Tm2O3 | Yb2O3 | Lu2O3 | TREE | V2O5 | ||
| Raw | 100 | 41.84 | 42.29 | 52.31 | 101.89 | 11.27 | 41.28 | 7.52 | 1.09 | 6.78 | 0.99 | 5.27 | 0.90 | 2.50 | 0.29 | 1.85 | 0.87 | 318.94 | 2262.35 |
| Magnetic | 28.50 | 1.33 | 7.90 | 30.84 | 57.37 | 5.59 | 18.43 | 2.66 | 0.00 | 2.04 | 0.26 | 1.17 | 0.00 | 0.47 | 0.00 | 0.42 | 0.71 | 129.19 | 1981.54 |
| Non-magnetic | 71.50 | 57.98 | 56.00 | 60.87 | 119.64 | 13.53 | 50.39 | 9.46 | 1.53 | 8.67 | 1.28 | 6.90 | 1.26 | 3.32 | 0.41 | 2.41 | 0.93 | 394.58 | 2374.28 |
| Recovery(%) | |||||||||||||||||||
| Ratio (%) |
Sc2O3 | Y2O3 | La2O3 | CeO2 | Pr6O11 | Nd2O3 | Sm2O3 | Eu2O3 | Gd2O3 | Tb4O7 | Dy2O3 | Ho2O3 | Er2O3 | Tm2O3 | Yb2O3 | Lu2O3 | V2O5 | ||
| Magnetic | 28.50 | 0.91 | 5.32 | 16.80 | 16.05 | 14.15 | 12.72 | 10.06 | 0.00 | 8.58 | 7.45 | 6.34 | 0.00 | 5.33 | 0.00 | 6.50 | 23.16 | 24.96 | |
| Non-magnetic maneticMagnetic | 71.50 | 99.09 | 94.68 | 83.20 | 83.95 | 85.85 | 87.28 | 89.94 | 100.00 | 91.42 | 92.55 | 93.66 | 100.00 | 94.67 | 100.00 | 93.50 | 76.84 | 75.04 | |
| TOTAL | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | |
상기 표 5 및 표 6과 같이 바나듐 성분이 함유되고 표 6과 같이 희토류 성분이 함유되어 있기 때문에 표 14에 자성산물과 비자성 산물에 함유된 바나듐과 희토류 성분을 분석한 결과를 함께 표 15에 나타내었다.
상기 표 15를 참조하면, 바나듐 성분은 비자성 물질에 75.0 % 이상으로, 희토류 성분 중 루테티넘(Lu) 성분이 77 % 인 것을 제외하고 나머지 희토류 성분이 83.2 % 이상으로 농집되는 현상을 보였다.
따라서, 자력선별 및 부유선별로 회수한 타이타늄 정광을 환원배소하여 얻어진 비자성 자력선별 산물에서 타이타늄 성분 이외에 바나듐 및 희토류 성분까지 회수하게 되면 타이타늄 광산 개발에 따른 경제성을 더욱 확보할 수 있을 것으로 판단된다.
<실시예 17> 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 자력선별, 부유선별, 환원배소 및 자력선별에 의한 타이타늄 정광의 품위 향상방법
상기 실시예 1의 강원도 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 하기 표 16과 같이 자력선별, 부유선별, 환원배소 및 자력선별하여 고품위 타이타늄을 고수율로 회수하였다.
우선, 상기 실시예 1의 원광인 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석을 압축식 파쇄기로 파쇄한 후, 1차 조크러셔로 분쇄한 다음 2차 콘크러셔로 분쇄하고 3차 핀밀로 분쇄하고, 직경 0.5 mm 인 로드밀로 입자 크기가 55.2 ㎛ (D(0.9))이하가 되도록 분쇄하였다.
그 후, 상기 파분쇄한 타이타늄 광석을 자력세기 9000 가우스에서 습식 드럼 형상의 자력선별기로 전도체인 자성산물과 부도체인 비자성산물로 1차 자력선별하였다.
그리고, 음이온 포수제인 Tetrasodium,2-[(3-carboxylato-3-sulfonatopropanoyl)-octadecylamino]butanedioate, 기포제인 Polypropylene glycol, 분산제인 물유리, pH 조절제인 수산화나트륨으로 pH 를 4.5의 범위로 조절하여 부유선별하여 정광과 광미로 선별하였다.
그 후, 상기 부유선별 후 얻은 정광을 환원제인 공업용 탄소 분말, 석회석과 융제인 탄산나트륨을 사용하여 질소하에서 열처리 온도 1200 ℃에서 2 시간 동안 CO/CO2 비가 106 이상, H2/H2O 비가 105 이상, ρO2 분압이 10-13 이하가 되는 로내의 분위기에서 열처리하여 환원배소하였다.
그런 다음, 상기 환원배소된 정광을 조크러셔로 분쇄하였다.
그 후, 상기 분쇄한 정광을 3000 가우스의 자장에서 전도체인 금속철과 비전도체인 바나듐 및 희토류 성분이 함유된 회티탄석으로 2차 자력선별(magnetic separation)하였다.
마지막으로, 전도체인 금속철과 비전도체인 회티탄석에서 최종산물인 회티탄석, 철, 바나듐, 또는 희토류를 고품위와 고수율로 회수하였다.
<실시예 18> 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 자력선별, 환원배소 및 자력선별에 의한 타이타늄 정광의 품위 향상방법
상기 실시예 1의 강원도 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 하기 표 16과 같이 자력선별, 환원배소 및 자력선별하여 고품위 타이타늄을 고수율로 회수하였다.
우선, 상기 실시예 1의 원광인 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석을 압축식 파쇄기로 파쇄한 후, 1차 조크러셔로 분쇄한 다음 2차 콘크러셔로 분쇄하고 3차 핀밀로 분쇄하고, 직경 0.5 mm 인 로드밀로 입자 크기가 30 ㎛ (D(0.9))이하가 되도록 분쇄하였다.
그 후, 상기 파분쇄한 타이타늄 광석을 자력세기 5000 가우스에서 습식 드럼 형상의 자력선별기로 전도체인 자성산물과 부도체인 비자성산물로 1차 자력선별하였다.
그리고, 상기 자력선별하여 얻어진 자성산물을 환원제인 인조 흑연, 석회석과 융제인 수산화칼슘을 사용하여 질소하에서 열처리 온도 1200 ℃에서 4 시간 동안 CO/CO2 비가 106 이상, H2/H2O 비가 105 이상, ρO2 분압이 10-13 이하가 되는 로내의 분위기에서 열처리하여 환원배소하였다.
그런 다음, 상기 환원배소된 자성산물을 조크러셔로 분쇄하였다.
그 후, 상기 분쇄한 자성산물을 3000 가우스의 자장에서 전도체인 금속철과 비전도체인 바나듐 및 희토류 성분이 함유된 회티탄석으로 2차 자력선별(magnetic separation)하였다.
마지막으로, 전도체인 금속철과 비전도체인 회티탄석에서 최종산물인 회티탄석, 철, 바나듐, 또는 희토류를 고품위와 고수율로 회수하였다.
<실시예 19> 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 부유선별, 환원배소 및 자력선별에 의한 타이타늄 정광의 품위 향상방법
상기 실시예 1의 강원도 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 하기 표 16과 같이 부유선별, 환원배소 및 자력선별하여 고품위 타이타늄을 고수율로 회수하였다.
우선, 상기 실시예 1의 원광인 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석을 압축식 파쇄기로 파쇄한 후, 1차 조크러셔로 분쇄한 다음 2차 콘크러셔로 분쇄하고 3차 핀밀로 분쇄하고, 직경 0.5 mm 인 로드밀로 입자 크기가 70 ㎛ (D(0.9))이하가 되도록 분쇄하였다.
그 후, 상기 파분쇄한 타이타늄 광석을 음이온 포수제인 Petroleum Sulfonate, 기포제인 Methyl isobutyl carbinol(MIBC), 분산제인 실리카졸, pH 조절제인 황산으로 pH 를 3.5의 범위로 조절하여 부유선별하여 정광과 광미로 선별하였다.
그 후, 상기 부유선별 후 얻은 정광을 환원제인 석탄, 석회석과 융제인 수산화칼륨을 사용하여 대기하에서 열처리 온도 1150 ℃에서 6 시간 동안 CO/CO2 비가 106 이상, H2/H2O 비가 105 이상이 되는 로내의 분위기에서 열처리하여 환원배소하였다.
그런 다음, 상기 환원배소된 정광을 콘크러셔로 분쇄하였다.
그 후, 상기 분쇄한 정광을 3000 가우스의 자장에서 전도체인 금속철과 비전도체인 바나듐 및 희토류 성분이 함유된 회티탄석으로 자력선별(magnetic separation)하였다.
마지막으로, 전도체인 금속철과 비전도체인 회티탄석에서 최종산물인 회티탄석, 철, 바나듐, 또는 희토류를 고품위와 고수율로 회수하였다.
<실시예 20> 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 부유선별, 자력선별, 환원배소 및 자력선별에 의한 타이타늄 정광의 품위 향상방법
상기 실시예 1의 강원도 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 하기 표 16과 같이 부유선별, 자력선별, 환원배소 및 자력선별하여 고품위 타이타늄을 고수율로 회수하였다.
우선, 상기 실시예 1의 원광인 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석을 압축식 파쇄기로 파쇄한 후, 1차 조크러셔로 분쇄한 다음 2차 콘크러셔로 분쇄하고 3차 핀밀로 분쇄하고, 직경 0.5 mm 인 로드밀로 입자 크기가 80 ㎛ (D(0.9))이하가 되도록 분쇄하였다.
그 후, 상기 파분쇄한 타이타늄 광석을 양이온 포수제인 Dodecyl Trimethyl Ammonium Chloride, 기포제인 Polypropylene glycol, 분산제인 폴리에틸렌글리콜에테르, pH 조절제인 황산으로 pH 를 2.5의 범위로 조절하여 부유선별하여 정광과 광미로 선별하였다.
그런 다음, 상기 부유선별하여 얻은 정광을 자력세기 8000 가우스에서 습식 드럼 형상의 자력선별기로 전도체인 자성산물과 부도체인 비자성산물로 1차 자력선별하였다.
그 후, 상기 자력선별 후 얻은 자성산물을 환원제인 공업용 탄소 분말, 석회석과 융제인 탄산칼륨을 사용하여 질소하에서 열처리 온도 1150 ℃에서 1 시간 동안 CO/CO2 비가 106 이상, H2/H2O 비가 105 이상, ρO2 분압이 10-13 이하가 되는 로내의 분위기에서 열처리하여 환원배소하였다.
그런 다음, 상기 환원배소된 자성산물을 조크러셔로 분쇄하였다.
그 후, 상기 분쇄한 자성산물을 5000 가우스의 자장에서 전도체인 금속철과 비전도체인 바나듐 및 희토류 성분이 함유된 회티탄석으로 2차 자력선별(magnetic separation)하였다.
마지막으로, 전도체인 금속철과 비전도체인 회티탄석에서 최종산물인 회티탄석, 철, 바나듐, 또는 희토류를 고품위와 고수율로 회수하였다.
<비교예> 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 자력선별에 의한 타이타늄 정광의 품위 향상방법
상기 실시예 1의 강원도 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석으로부터 하기 표 16과 같이 자력선별하여 타이타늄을 회수하였다.
우선, 상기 실시예 1의 원광인 태백지역의 면산층에 매장된 타이타늄 광석을 1차 조크러셔로 분쇄한 후 2차 콘크러셔로 분쇄하고 3차 핀밀로 분쇄하고, 직경 0.5 mm 인 로드밀로 입자 크기가 120 ㎛ (D(0.9))이하가 되도록 분쇄하였다.
그 후, 상기 파분쇄한 타이타늄 광석을 자력세기 5000 가우스에서 습식 드럼 형상의 자력선별기로 전도체인 적철석과 비전도체인 맥석광물으로 자력선별하였다.
| 1차 자력선별 세기 (Gauss) |
포수제 종류 | 탄소 종류 | 환원배소 열처리 온도 (℃) | 환원배소 열처리 시간 (hr) |
최종 정광 TiO2 품위 (%) |
최종 정광 TiO2 실수율 (%) |
|
| 실시예 17 | 9000 | 음이온 | 공업용 탄소 분말 | 1200 | 2 | 45.6 | 83.5 |
| 실시예 18 | 5000 | - | 인조흑연 | 1200 | 4 | 46.0 | 83.1 |
| 실시예 19 | - | 음이온 | 석탄 | 1150 | 6 | 50.2 | 81.3 |
| 실시예 20 | 8000 | 양이온 | 공업용 탄소 분말 | 1150 | 1 | 46.1 | 84.3 |
| 비교예 | 5000 | - | - | - | - | 25.0 | 65.3 |
상기 표 16을 참조하면, 실시예 17 내지 실시예 20는 자력선별만 수행한 비교예보다 최종 정광의 TiO2 품위 및 회수율이 증가하였다.
지금까지 본 발명에 따른 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법 및 이로부터 회수된 광물에 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 정해져서는 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 나타내어지고, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (37)
- 금홍석으로 구성된 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위향상방법(Ⅰ)으로,
상기 금홍석으로 구성된 타이타늄 광석을 파분쇄(crushing/grinding)하는 단계;
상기 파분쇄한 타이타늄 광석을 50 Gauss 내지 20,000 Gauss 자장에서 전도체인 자성산물과 부도체인 비자성산물로 자력선별(magnetic separation)하는 단계;
상기 자력선별하여 얻어진 자성산물을 양이온 포수제 또는 음이온 포수제로 부유선별(floating separation)하여 정광과 광미로 분리하는 단계;
상기 부유선별된 정광을 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소하는 단계;
상기 환원배소된 정광을 분쇄(crushing)하는 단계; 및
상기 분쇄한 정광을 100 Gauss 내지 11,000 Gauss 자장에서 전도체인 금속철과 비전도체인 바나듐 및 희토류 성분이 함유된 회티탄석으로 자력선별(magneticseparation)하는 단계;를 포함하여,
타이타늄 정광을 개질시키고, 이로부터 금홍석, 적철석, 회티탄석 또는 철을 고품위로 회수하며,
상기 환원제는 탄소이고, 상기 탄소는 석탄 또는 코크스이고,
상기 분쇄는 볼밀, 튜브밀, 포트밀, 롤러밀, 터보밀, 또는 타워밀로 분쇄하며,
상기 자력선별하여 얻어진 자성산물을 양이온 포수제 또는 음이온 포수제로 부유선별(floating separation)하여 정광과 광미로 분리하는 단계에서,
물의 표면장력을 저하시켜 기포 발생을 용이하게 하는 기포제 및 광액 내 입자들을 분산시켜서 친수성 입자들이 동반부유 못하게 하는 분산제를 포함하고,
상기 기포제는 Polyethylene glycol, Polypropylene glycol ether, 및 MIBC 중에서 선택된 적어도 어느 하나이며,
상기 분산제는 물유리인 것을 특징으로 하는
타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 파분쇄한 타이타늄 광석을 50 Gauss 내지 20,000 Gauss 자장에서 전도체인 자성산물과 부도체인 비자성산물로 자력선별(magnetic separation)하는 단계에서,
상기 자력선별은 건식의 크로스 벨트형 선별기(cross belt type magnetic saperator) 또는 드럼형 선별기(drum type separator)로 수행되는 것을 특징으로 하는
타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 자력선별하여 얻어진 자성산물을 양이온 포수제 또는 음이온 포수제로 부유선별(floating separation)하여 정광과 광미로 분리하는 단계에서,
상기 양이온 포수제는 음전하를 띄는 상기 자성산물의 광물 표면에 흡착하여 표면을 소수성화하여 기포부착을 용이하게 하고,
상기 음이온 포수제는 양전하를 띄는 상기 자성산물의 광물 표면에 흡착하여 표면을 소수성화하여 기포부착을 용이하게 하며,
상기 양이온 포수제는 Dodecyl Trimethyl Ammonium Chloride, Alkyl Amines(RNH2), Quaternary Ammonium Compounds(R R'R''R'''NCl), 또는 Dodecyl Ethyl Methyl Ammonium Chloride의 아민계 계면활성제이고,
상기 음이온 포수제는 Tetrasodium,2-[(3-carboxylato-3-sulfonatopropanoyl)-octadecylamino]butanedioate, Alkyl Succinamate, Petroleum Sulfonate, Sodium Oleate, Sodium dodecyl Sulfate, Sodium-2-ethyl hexyl Sulfate, Sodium Lauryl Sulfate, Alkyl Benzene Sulfate acid, Alkyl Ether Sulfate, Alkyl aryl Sulfonate, Dialkyl Sodium Sulfosuccinate, Alkyl Sulfonate, Poly Sulfonate, 및 Naphthalene Sulfonate 중에서 선택된 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는
타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 자력선별하여 얻어진 자성산물을 양이온 포수제 또는 음이온 포수제로 부유선별(floating separation)하여 정광과 광미로 분리하는 단계에서,
pH 조절제를 더 포함하고,
상기 pH 조절제는 아민, 암모니아, 알칼리족 화합물, 알카리토족 화합물, 유기산, 및 무기산 중에서 선택된 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는
타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 부유선별된 정광을 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소하는 단계에서,
상기 융제는 상기 부유선별된 정광의 녹는점보다 낮은 온도에서 상기 부유선별된 정광의 용융을 촉진시키는 물질로,
상기 융제는 탄산나트륨(Na2CO3), 탄산칼륨(K2CO3), 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 및 형석(CaF2) 중에서 선택된 적어도 어느 하나이며,
상기 환원배소는 대기 중 또는 비활성 가스하에서 열처리 온도 600 ℃ 내지 1800 ℃에서 10 분 내지 24 시간 동안 CO/CO2 비가 106 이상, H2/H2O 비가 105 이상, ρO2 분압이 10-13 이하가 되는 로내의 분위기에서 열처리하여 수행되는 것을 특징으로 하는
타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 부유선별된 정광을 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소하는 단계에서,
상기 부유선별된 정광의 함량에 대한 상기 탄소의 함량은 정광:탄소=1 : 0.05 ~ 0.35의 중량비인 것을 특징으로 하는
타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 분쇄한 정광을 100 Gauss 내지 11,000 Gauss 자장에서 전도체인 금속철과 비전도체인 바나듐 및 희토류 성분이 함유된 회티탄석으로 자력선별(magnetic separation)하는 단계에서,
상기 자력선별은 건식의 크로스 벨트형 선별기(cross belt type magnetic saperator) 또는 드럼형 선별기(drum type separator)로 수행하는 것을 특징으로 하는
타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 금홍석으로 구성된 타이타늄 광석을 파분쇄(crushing/grinding)하는 단계 이전에,
상기 금홍석으로 구성된 타이타늄 광석을 압축식 파쇄기, 충격식 파쇄기, 전단식 파쇄기, 및 충격 전단식 파쇄기 중에서 선택된 적어도 어느 하나로 파쇄하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 회수한 금홍석 정광의 품위(TiO2)는 25 wt% ~ 55 wt% 이고, 회수율(TiO2)은 50 wt% ~ 95 wt% 인 것을 특징으로 하는
타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 회수한 적철석 정광의 품위(Fe2O3)는 25 wt% ~ 60 wt% 이고, 회수율(Fe2O3)은 50 wt% ~ 95 wt% 인 것을 특징으로 하는
타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 회수한 회티탄석(CaTiO3) 정광의 품위(TiO2)는 30 wt% ~ 60 wt% 이고, 회수율(TiO2)은 50 wt% ~ 95 wt% 인 것을 특징으로 하는
타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 회수한 철 정광의 품위(Fe)는 50 wt% ~ 95 wt% 이고, 회수율(Fe)은 50 wt% ~ 95 wt% 인 것을 특징으로 하는
타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
바나듐 정광을 더 회수할 수 있고, 상기 바나듐 정광의 품위는 오산화바나듐으로 0.45 wt% ~ 1.5 wt%, 회수율은 40 wt% ~ 90 wt% 인 것을 특징으로 하는
타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
희토류 정광을 더 회수할 수 있고,
상기 희토류 정광의 희토류 함량은 TREE(total rare earth element) 기준으로 200 ~ 1,000 ppm 인 것을 특징으로 하는
타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법.
- 금홍석으로 구성된 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위향상방법(Ⅱ)으로,
상기 금홍석으로 구성된 타이타늄 광석을 파분쇄(crushing/grinding)하는 단계;
상기 파분쇄한 타이타늄 광석을 50 Gauss 내지 20,000 Gauss 자장에서 전도체인 자성산물과 부도체인 비자성산물로 자력선별(magnetic separation)하는 단계;
상기 자력선별하여 얻어진 자성산물을 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소하는 단계;
상기 환원배소된 정광을 분쇄(crushing)하는 단계; 및
상기 분쇄한 정광을 100 Gauss 내지 11,000 Gauss 자장에서 전도체인 금속철과 비전도체인 바나듐 및 희토류 성분이 함유된 회티탄석으로 자력선별(magneticseparation)하는 단계;를 포함하여,
타이타늄 정광을 개질시키고, 이로부터 금홍석, 적철석, 회티탄석 또는 철을 고품위로 회수하며,
상기 환원제는 탄소이고, 상기 탄소는 석탄 또는 코크스이고,
상기 분쇄는 볼밀, 튜브밀, 포트밀, 롤러밀, 터보밀, 또는 타워밀로 분쇄하며,
상기 자력선별하여 얻어진 자성산물을 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소하는 단계에서,
상기 융제는 상기 자력선별하여 얻어진 자성산물의 녹는점보다 낮은 온도에서 상기 자력선별하여 얻어진 자성산물의 용융을 촉진시키는 물질로,
상기 융제는 탄산나트륨(Na2CO3)이며,
상기 환원배소는 질소하에서 열처리하여 수행되는 것을 특징으로 하는
타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법.
- 제 16 항에 있어서,
상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 파분쇄한 타이타늄 광석을 50 Gauss 내지 20,000 Gauss 자장에서 전도체인 자성산물과 부도체인 비자성산물로 자력선별(magnetic separation)하는 단계에서,
상기 자력선별은 건식의 크로스 벨트형 선별기(cross belt type magnetic saperator) 또는 드럼형 선별기(drum type separator)로 수행하는 것을 특징으로 하는
타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법.
- 제 16 항에 있어서,
상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 자력선별하여 얻어진 자성산물을 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소하는 단계에서,
상기 환원배소는 질소하에서 열처리 온도 600 ℃ 내지 1800 ℃에서 10 분 내지 24 시간 동안 CO/CO2 비가 106 이상, H2/H2O 비가 105 이상, ρO2 분압이 10-13 이하가 되는 로내의 분위기에서 열처리하여 수행되는 것을 특징으로 하는
타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법.
- 제 16 항에 있어서,
상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 자력선별하여 얻어진 자성산물을 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소하는 단계에서,
상기 자력선별하여 얻어진 자성산물의 함량에 대한 상기 탄소의 함량은 자성산물:탄소=1 :0.05 ~ 0.35의 중량비인 것을 특징으로 하는
타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법.
- 삭제
- 제 16 항에 있어서,
상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 분쇄한 정광을 100 Gauss 내지 11,000 Gauss 자장에서 전도체인 금속철과 비전도체인 바나듐 및 희토류 성분이 함유된 회티탄석으로 자력선별(magnetic separation)하는 단계에서,
상기 자력선별은 건식의 크로스 벨트형 선별기(cross belt type magnetic saperator) 또는 드럼형 선별기(drum type separator)로 수행하는 것을 특징으로 하는
타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법.
- 금홍석으로 구성된 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위향상방법(Ⅲ)으로,
상기 금홍석으로 구성된 타이타늄 광석을 파분쇄(crushing/grinding)하는 단계;
상기 파분쇄한 타이타늄 광석을 양이온 포수제 또는 음이온 포수제로 부유선별(floating separation)하여 정광과 광미로 분리하는 단계;
상기 부유선별된 정광을 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소하는 단계;
상기 환원배소된 정광을 분쇄(crushing)하는 단계; 및
상기 분쇄한 정광을 100 Gauss 내지 11,000 Gauss 자장에서 전도체인 금속철과 비전도체인 바나듐 및 희토류 성분이 함유된 회티탄석으로 자력선별(magneticseparation)하는 단계;를 포함하여,
타이타늄 정광을 개질시키고, 이로부터 금홍석, 적철석, 회티탄석 또는 철을 고품위로 회수하며,
상기 환원제는 탄소이고, 상기 탄소는 석탄 또는 코크스이고,
상기 분쇄는 볼밀, 튜브밀, 포트밀, 롤러밀, 터보밀, 또는 타워밀로 분쇄하며,
상기 파분쇄한 타이타늄 광석을 양이온 포수제 또는 음이온 포수제로 부유선별(floating separation)하여 정광과 광미로 분리하는 단계에서,
물의 표면장력을 저하시켜 기포 발생을 용이하게 하는 기포제 및 광액 내 입자들을 분산시켜서 친수성 입자들이 동반부유 못하게 하는 분산제를 포함하고,
상기 기포제는 Polyethylene glycol, Polypropylene glycol ether, 및 MIBC 중에서 선택된 적어도 어느 하나이며,
상기 분산제는 물유리인 것을 특징으로 하는
는 것을 특징으로 하는
타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법.
- 제 22 항에 있어서,
상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 파분쇄한 타이타늄 광석을 양이온 포수제 또는 음이온 포수제로 부유선별(floating separation)하여 정광과 광미로 분리하는 단계에서,
상기 양이온 포수제는 음전하를 띄는 상기 파분쇄한 타이타늄 광석 표면에 흡착하여 표면을 소수성화하여 기포부착을 용이하게 하고,
상기 음이온 포수제는 양전하를 띄는 상기 파분쇄한 타이타늄 광석 표면에 흡착하여 표면을 소수성화하여 기포부착을 용이하게 하며,
상기 양이온 포수제는 Dodecyl Trimethyl Ammonium Chloride, AlkylAmines(RNH2), Quaternary Ammonium Compounds(R R'R''R'''NCl), 또는 Dodecyl Ethyl Methyl Ammonium Chloride의 아민계 계면활성제이고,
상기 음이온 포수제는 Tetrasodium,2-[(3-carboxylato-3-sulfonatopropanoyl)-octadecylamino]butanedioate, Alkyl Succinamate, PetroleumSulfonate, Sodium Oleate, Sodium dodecyl Sulfate, Sodium-2-ethyl hexylSulfate, Sodium Lauryl Sulfate, Alkyl Benzene Sulfate acid, Alkyl Ether Sulfate, Alkyl aryl Sulfonate, Dialkyl Sodium Sulfosuccinate, AlkylSulfonate, Poly Sulfonate, 및 Naphthalene Sulfonate 중에서 선택된 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는
타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법.
- 제 22 항에 있어서,
상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 파분쇄한 타이타늄 광석을 양이온 포수제 또는 음이온 포수제로 부유선별(floating separation)하여 정광과 광미로 분리하는 단계에서,
pH 조절제를 더 포함할 수 있고,
상기 pH 조절제는 아민, 암모니아, 알칼리족 화합물, 알카리토족 화합물, 유기산, 및 무기산 중에서 선택된 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는
타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법.
- 제 22 항에 있어서,
상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 부유선별된 정광을 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소하는 단계에서,
상기 융제는 상기 부유선별된 정광의 녹는점보다 낮은 온도에서 상기 부유선별된 정광의 용융을 촉진시키는 물질로,
상기 융제는 탄산나트륨(Na2CO3), 탄산칼륨(K2CO3), 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 및 형석(CaF2) 중에서 선택된 적어도 어느 하나이며,
상기 환원배소는 대기 중 또는 비활성 가스하에서
열처리 온도 600 ℃ 내지 1800 ℃에서 10 분 내지 24 시간 동안 CO/CO2 비가 106 이상, H2/H2O 비가 105 이상, ρO2 분압이 10-13 이하가 되는 로내의 분위기에서 열처리하여 수행되는 것을 특징으로 하는
타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법.
- 제 22 항에 있어서,
상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 부유선별된 정광을 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소하는 단계에서,
상기 부유선별된 정광의 함량에 대한 상기 탄소의 함량은 정광:탄소=1 : 0.05 ~ 0.35의 중량비인 것을 특징으로 하는
타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법.
- 금홍석으로 구성된 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위향상방법(Ⅳ)으로,
상기 금홍석으로 구성된 타이타늄 광석을 파분쇄(crushing/grinding)하는 단계;
상기 파분쇄한 타이타늄 광석을 양이온 포수제 또는 음이온 포수제로 부유선별(floating separation)하여 정광과 광미로 분리하는 단계;
상기 부유선별한 정광을 50 Gauss 내지 20,000 Gauss 자장에서 전도체인 자성산물과 부도체인 비자성산물로 자력선별(magnetic separation)하는 단계;
상기 자력선별된 정광을 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소하는 단계;
상기 환원배소된 정광을 분쇄(crushing)하는 단계; 및
상기 분쇄한 정광을 100 Gauss 내지 11,000 Gauss 자장에서 전도체인 금속철과 비전도체인 바나듐 및 희토류 성분이 함유된 회티탄석으로 자력선별(magneticseparation)하는 단계;를 포함하여,
타이타늄 정광을 개질시키고, 이로부터 금홍석, 적철석, 회티탄석 또는 철을 고품위로 회수하며,
상기 환원제는 탄소이고, 상기 탄소는 석탄 또는 코크스이고,
상기 분쇄는 볼밀, 튜브밀, 포트밀, 롤러밀, 터보밀, 또는 타워밀로 분쇄하며,
상기 자력선별된 정광을 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소하는 단계에서,
상기 융제는 상기 자력선별된 정광의 녹는점보다 낮은 온도에서 상기 자력선별된 정광의 용융을 촉진시키는 물질로,
상기 융제는 탄산나트륨(Na2CO3)이며,
상기 환원배소는 질소하에서 열처리하여 수행되는 것을 특징으로 하는
타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법.
- 제 27 항에 있어서,
상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 파분쇄한 타이타늄 광석을 양이온 포수제 또는 음이온 포수제로 부유선별(floating separation)하여 정광과 광미로 분리하는 단계에서,
상기 양이온 포수제는 음전하를 띄는 상기 파분쇄한 타이타늄 광석 표면에 흡착하여 표면을 소수성화하여 기포부착을 용이하게 하고,
상기 음이온 포수제는 양전하를 띄는 상기 파분쇄한 타이타늄 광석 표면에 흡착하여 표면을 소수성화하여 기포부착을 용이하게 하며,
상기 양이온 포수제는 Dodecyl Trimethyl Ammonium Chloride, AlkylAmines(RNH2), Quaternary Ammonium Compounds(R R'R''R'''NCl), 또는 Dodecyl Ethyl Methyl Ammonium Chloride의 아민계 계면활성제이고,
상기 음이온 포수제는 Tetrasodium,2-[(3-carboxylato-3-sulfonatopropanoyl)-octadecylamino]butanedioate, Alkyl Succinamate, PetroleumSulfonate, Sodium Oleate, Sodium dodecyl Sulfate, Sodium-2-ethyl hexylSulfate, Sodium Lauryl Sulfate, Alkyl Benzene Sulfate acid, Alkyl EtherSulfate, Alkyl aryl Sulfonate, Dialkyl Sodium Sulfosuccinate, AlkylSulfonate, Poly Sulfonate, 및 Naphthalene Sulfonate 중에서 선택된 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는
타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법.
- 제 27 항에 있어서,
상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 파분쇄한 타이타늄 광석을 양이온 포수제 또는 음이온 포수제로 부유선별(floating separation)하여 정광과 광미로 분리하는 단계에서,
물의 표면장력을 저하시켜 기포 발생을 용이하게 하는 기포제,
광액 내 입자들을 분산시켜서 친수성 입자들이 동반부유 못하게 하는 분산제 및
pH 조절제를 더 포함하고,
상기 기포제는 Polyethylene glycol, Polypropylene glycol, Polypropylene glycol ether, Methyl isobutyl carbinol(MIBC), Pine oil, Polysorbate 60(Tween 60), PEG-60 hydrogenated castor oil(HCO 60), Octyldodeceth-16(OD 16), 및 Ceteareth-6 olivate(Olivem 800) 중에서 선택된 적어도 어느 하나이며,
상기 분산제는 물유리, 실리카졸, 폴리에틸렌글리콜에테르, 및 폴리에틸렌글리콜에스테르 중에서 선택된 적어도 어느 하나이고,
상기 pH 조절제는 아민, 암모니아, 알칼리족 화합물, 알카리토족 화합물, 유기산, 및 무기산 중에서 선택된 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는
타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법.
- 제 27 항에 있어서,
상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 자력선별된 정광을 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소하는 단계에서,
상기 환원배소는 질소하에서 열처리 온도 600 ℃ 내지 1800 ℃에서 10 분 내지 24 시간 동안 CO/CO2 비가 106 이상, H2/H2O 비가 105 이상, ρO2 분압이 10-13 이하가 되는 로내의 분위기에서 열처리하여 수행되는 것을 특징으로 하는
타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법.
- 제 27 항에 있어서,
상기 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법은
상기 자력선별된 정광을 환원제, 융제, 그리고 석회석, 생석회, 및 소석회 중에서 하나 이상 선택된 개질제를 사용하여 열처리하는 환원배소하는 단계에서,
상기 자력선별된 정광의 함량에 대한 상기 탄소의 함량은 정광:탄소=1 : 0.05 ~ 0.35의 중량비인 것을 특징으로 하는
타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법.
- 제 1 항 내지 제 6 항, 제 8 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 기재된 금홍석으로 구성된 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법에 의해 고품위로 회수된 금홍석 정광.
- 제 1 항 내지 제 6 항, 제 8 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 기재된 금홍석으로 구성된 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법에 의해 고품위로 회수된 적철석 정광.
- 제 1 항 내지 제 6 항, 제 8 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 기재된 금홍석으로 구성된 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법에 의해 고품위로 회수된 회티탄석 정광.
- 제 1 항 내지 제 6 항, 제 8 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 기재된 금홍석으로 구성된 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법에 의해 고품위로 회수된 철정광.
- 제 1 항 내지 제 6 항, 제 8 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 기재된 금홍석으로 구성된 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법에 의해 고품위로 회수된 바나듐 정광.
- 제 1 항 내지 제 6 항, 제 8 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 기재된 금홍석으로 구성된 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법에 의해 고품위로 회수된 희토류 정광.
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| KR1020220089780A KR102528700B1 (ko) | 2022-07-20 | 2022-07-20 | 타이타늄 광석으로부터 타이타늄 정광의 품위 향상방법 및 이로부터 회수된 광물 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117065917A (zh) * | 2023-08-21 | 2023-11-17 | 昆明理工大学 | 一种微细粒铁精矿提品降钛的新工艺 |
| CN117138941A (zh) * | 2023-09-06 | 2023-12-01 | 广东粤桥新材料科技有限公司 | 一种榴辉岩型金红石矿的选矿工艺 |
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| CN103191828A (zh) | 2012-12-11 | 2013-07-10 | 攀钢集团矿业有限公司 | 一种浮钛捕收剂及使用其的低品位钛铁矿的选矿方法 |
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2022
- 2022-07-20 KR KR1020220089780A patent/KR102528700B1/ko active IP Right Grant
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