KR20080064516A - 산화몰리브덴에 함유되어진 구리의 제거방법 및 시스템 - Google Patents

산화몰리브덴에 함유되어진 구리의 제거방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 몰리브덴나이트(MoO3)정광을 로(Furnace)에서 배소하여 얻어진 산화몰리브덴에 함유되어 있는 구리를 제거하여 제강용 산화몰리브덴으로 사용할 수 있도록 구리를 제거하는 방법과 시스템에 관한 것으로, 리칭(Leaching)에 의하여 얻을 수 있도록 한 것이다.
배소에 의하여 얻어진 산화몰리브덴 분말을 사일로(silo)에 일정량이 저장토록 한 후 적정한 물+황산(구리의 함량에 따라 적정량을 투입)이 체워져 있는 리칭탱크에 주입한다. 리칭 후 탈수기로 이동해 구리를 침출수의 형태로 제거토록 하여 고형분의 형태인 산화몰리브덴을 얻는다. 고형분의 형태인 산화몰리브덴은 건조기에서 건조된 후 사일로에 저장된다.
Figure P1020070001507
합금철,황산, 구리, 걸름(리칭), 산화몰리브덴,

Description

산화몰리브덴에 함유되어진 구리의 제거방법 및 시스템{Removal method and system for copper}
도 1은 본 발명의 전체적인 시스템공정을 도시한 블럭도.
도 2는 본 발명의 리칭 공정을 도시한 블럭도.
도 3은 본 발명의 폐수에서 구리이온을 처리하는 공정의 블럭도.
<도면의 주요부분에 대한 설명>
10 : 사이로(Silo) 11 : 진동기(Vibrator)
20 : 집진설비(Bag Filter) 21 : 팬(Fan)
40 : 로드셀(Load Cell) 41 : 밸브(Valve)
50 : 리칭탱크(Leaching Tank) 51 : 밸브(Valve)
60 : 탈수기(Centrifuge) 61 : 밸브(Valve)
70 : 폐수저장탱크(W.W. Storage Tank)
80 : 건조기(Dryer) 81 : 밸브(Valve)
82 : 스크린(Screen) 83 : 파쇄기(Spaller)
본 발명은 몰리브덴나이트(MoO3) 정광을 로에서 배소하여 황을 제거토록 하여 얻은 산화몰리브덴 분말에 불순물 등과 같이 미세하게 함유된 구리를 제거토록 함으로서 제강용 산화몰리브덴으로 사용할 수 있도록 한 것이다.
현재 제강용 산화몰리브덴은 대부분 전량 수입에 의존하게 되어 많은 외화의 낭비요인이 된다는 것이다.
또한 산화 몰리브덴을 얻기 위하여 광석중에서 몰리브덴나이트(MoO3) 정광을 로(Furnace)에서 배소할 경우에는 황이 제거되면서 분말상의 산화몰리브덴(MoO3)을 얻게 되지만 상기 산화몰리브덴에는 다량의 불순물이 함유되고 그 중에서도 구리함량이 0.5wt%이상 함유되어 있을 경우 제강의 열간압연 공정등에서 구리가 강 표면에 크랙의 중요한 원인으로 작용되는 단점이 있다는 것이다.
따라서 본 발명에서는 이러한 구리를 제거하기 위하여 산화몰리브덴 분말에 함유된 구리를 황산을 이용하여 리칭방식으로 제거토록 한 것이다
즉 적정한 물+황산(구리의 함량에 따라 적정량을 투입)이 체워져 있는 리칭탱크에 산화몰리브덴 분말을 투입토록 함으로서 구리가 침출수에 침출되어 제거되며 이러한 산화몰리브덴은 고형체로 존재한다.
또한 침출수중에 함유된 산화몰리브덴을 얻기 위해 탈수기로 침출수를 주이토록 함으로서 고형분말이 탈수기에 부착되도록 하여 간단하게 얻을 수 있도록 한 것이다.
이하 첨부도면에 의하 본 발명의 일실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
우선 도1 및 도2에 도시된 바와 같이 본원발명에서는 몰리브덴나이트(MoO3) 정광을 로(Furnace)에서 배소하여 황을 제거하여 나온 산화몰리브덴(MoO3) 분말을 사이로(silo)(10)에 충전할 경우에 산화몰리브덴(MoO3)분말이 일부 비산되어지는 것을 방지하기 위하여 비산 분진 포집용 집진설비(Bag filter)(20)를 설치하여 비산먼지를 제거토록 하고 이와 같이 포집되어진 비산먼지는 사이로(10)로 떨어지도록 하여 원재료의 손실을 방지토록 한 것이다.
또한 상기와 같이 사일로(10)에 충전된 산화몰리브덴(MoO3) 분말은 일정량의 무게를 측정하게 되는 저울(Load Cell)(30)이 설치되어있는 호퍼(40)로 정량적으로 공급토록 하였다.
이때 본 발명에서는 한번에 2.8톤이 공급되도록 하였다.
또한 사일로(10)의 하단에는 진동기(Vibrator)(11)가 설치되어 산화몰리브덴(MoO3) 분말이 호퍼(40)로 원활하게 배출되도록 하였다.
또한 상기 호퍼(40)의 하단에는 밸브(41)에 의하여 각각 선택적으로 저장되는 리칭탱크(Leaching Tank)(50)는 2대를 설치하여 1대가 운전 중일 경우 나머지 한 대는 대기 상태로 구성하여 고장 시 연속적인 생산성을 확보할 수 있도록 하고, 기기의 내구성을 증진토록 하여 연속적으로 회전되어지는 탈수기(60)의 운전이 용이토록 하였다.
또한 이때 리칭탱크(Leaching Tank)(50)는 산화몰리브덴(MoO3)분말에서의 구리(Cu)의 침출을 위하여 물공급수단(53)에서 물이 밸브를 통하여 선택적으로 리칭탱크(Leaching Tank)(50)로 채워진다.
그 후 황산탱크(52)에서 황산을 일정비율로 밸브를 통하여 공급토록 하여 물과 황산이 혼합되어 있는 상태에서 2.8톤의 산화몰리브덴(MoO3)분말을 투입하도록 하였다.
이때 황산과 물의 혼합비율을 황산1.5% + 물98.5%로 하였을 때 산화몰리브덴(MoO3)분말에 함유되어진 구리성분이 2.5% 0.2일 경우 구리제거율 및 산화몰리브덴 회수율이 가장 우수하게 나타났음을 확인하였다.
또한 산화몰리브덴(MoO3)분말에 함유되어진 구리성분이 2.5% 0.2일 경우에 물을 상대적으로 많게 99중량%로 할 경우에 구리의 침출 효율이 떨어짐을 확인하였고 이로 인하여 순도가 떨어짐을 확인하였다.
또헌 물을 상대적으로 적게 97중량%로 침출하였을 경우에는 산화몰리브덴(MoO3)분말의 회수율이 떨어짐을 확인하였다.
그러나 산화몰리브덴(MoO3)분말에 함유되어지는 구리의 성분이 많게는 4%까지 존재한다는 점을 감안하면 물과 황산의 사용비율은 물이97중량%~99중량%이고, 황산은 1중량%~3중량%까지의 범위에서도 경제적인 회수가 가능한 것이다.
또한 상기 리칭탱크(Leaching Tank)(50)에서 교반기에 의한 혼합 및 일정한 체류시간을 거치도록 하는 이유는 침출의 적정한 시간을 얻기 위한 것으로 본 발명에서는 교반10~20분, 유지 30~40분 정도의 시간으로 하였고, 유지시간을 오래할수록 산화몰리브덴 회수율이 높아짐을 확인하였다.
이와 같이 리칭탱크(Leaching Tank)(50)에서의 침출이 완료된 이후에 용액상태의 혼합액은 다음단계로 설치된 탈수기(60)로 밸브(61)를 통하여 탈수기(60)의 내벽으로 주입토록 하였다.
또한 본 발명에서의 상기 리칭탱크(Leaching Tank)(50)의 크기는 1회 처리용량이 수용가능한 4.5m3 이며 재질은 부식에 견딜 수 있는 C.S + FRP로 하였으나 부식에 강한 다양한 재질의 사용이 가능한 것이다.
또한 상기 리칭탱크(Leaching Tank)(50)내에서의 황산과의 반응식은 다음과 같다.
H2SO4+H2O
MoO3(S)+Cu2O(S) ―――――MoO3(S)+Cu2O(S)+CuSO4(aq)+2H++SO4 2-
침출
상기와 같이 황산용액과 반응이 완료된 이후에 혼합물은 탈수기(Centrifuge)(60)로 이송되며 탈수기(60)에서 침출액과 고형분으로 분리된다.
상기와 같이 분리된 침출액은 폐수저장탱크(Waste Water Storage Tank)(70) 로 배출되고 고형분상태의 산화몰리브덴(MoO3)은 탈수기(60)내의 여과포(62)에 부착되어 남게 되는 것이다.
상기와 같이 탈수가 완료된 이후에 탈수기(60)내에 남아 있는 고형분 즉 산화몰리브덴(MoO3)에는 약간의 황산용액이 묻어 있는 상태이기 때문에 이를 제거하기 위하여 물공급수단(53)이 각각의 탈수기(60) 내부 즉 여과포(62)로 분사토록 함으로서 고형분 자체에 묻어 있는 황산을 세정을 하게 됨으로 고형분 자체에 잔존되어 있던 황산을 완벽하게 제거하게 되는 것이다.
이때 탈수기(60)에 부착된 고형분에 묻어 있는 황산의 세정은 탈수기가 연속적으로 작동되는 상태에서 여과포가 부착된 방향으로 분사가 이루어 지는 것이다.
이때 탈수기(60)는 하단이 개구된 상태에서 침출된 액상의 혼합액이 탈수기(60)의 여과포(62)로 주사되는 것이고, 이때 탈수기(60)는 작동되는 상태에 있기 때문에 원심력에 의하여 고형분은 여과포(62)에 부착되고, 구리 침출수는 탈수되면서 외부로 배출이 되는 것이다.
이와 같은 고형분에 대한 추가적인 세정을 거친 후에 탈수가 완료된 이후의 고형분 즉 산화몰리브덴(MoO3)에는 10~20%정도의 수분이 함유하게 되며, 이러한 수분을 제거하기 위하여 건조기(Dry System)(80)로 이송되는 것이다.
상기와 같은 탈수방식은 일괄방식(Batch Type)의 연속식으로 2대 동시 운전에 1대가 대기상태에서 총3대로 구성하여 리칭탱크(Leaching Tank)(50)에서의 연속적인 작업이 가능하도록 작동의 용이함과 효율을 극대화하게 되는 것이다.
상기 건조기(80)에서는 전기를 이용하여 산화몰리브덴(MoO3)분말에 함유된 수분을 증발토록 한 것이다.
이와 같이 상기 건조기(80)에서 증발되는 수분은 벤트(82)를 통하여 외부로 배출되고, 잔존하는 고형분 즉 배출되는 산화몰리브덴(MoO3)분말 중 입도가 큰 것은 스크린(83)에서 걸러져 파쇄기(84)로 피드백되어 파쇄토록 되는 것이다.
상기와 같이 스크린(83)에서 걸러진1~2mm이하의 작은 고형분 즉 산화몰리브덴(MoO3)분말은 압축공기 시스템(Pneumatic system)(90)에 의하여 사이로(91)로 이송 저장되어 비산되는 먼지는 백필터 등에 포집되고 산화몰리브덴(MoO3)분말은 포장되어 보관되는 것이다.
또한 본 발명에서와 같이 산화몰리브덴(MoO3)분말을 얻으면서 생기는 침출액은 폐수저장탱크(70)로 이송되고, 상기 침출액의 폐수에는 다량의 구리이온이 함유되어 있어 이를 하수 등으로 직접 배출하지 않고, 구리이온을 처리하는 과정이 필요하게 되는 것이다.
이러한 구리이온의 처리과정은 다음과 같다.
우선 도1 및 도3에 도시된 바와 같이 폐수저장탱크(70)에 침출된 폐수액에 반응제(Ca(OH)2)를 사용하여 수산화물 침전법을 적용하였으며 침전조에서 충분한 시간을 두어 Cu(OH)2로 침천시켜 구리를 제거하게 되는 것이다.
다음은 구리(Cu)수산화물 침전제거과정을 나타낸 것이다.
CuSO4+Ca(OH)2+3H2O⇒Cu(OH)2↓+CaSO4.2H2O↓+H2O
상기의 반응식과 같이 폐수 내의 구리가 고농도이기 때문에 수산화물침전법을 이용한 1차구리(Cu) 처리공정으로는 환경보존법 규정에 명시된 구리(Cu)배출규제를 만족 할 수 없게 된다.
따라서 2차 구리(Cu)처리설비가 요구되는 것이고, 이를 위하여 처리된 폐수는 리칭탱크(Leaching Tank)(50)의 희석용 물로 사용하고 탈수를 위한 단단한 덩어리(Cake)는 다량의 구리가 함유되어 있어 매립시 지정폐기물로 처리하게 되는 것이다.
또한 본 발명에서의 제안된 내용은 구리만을 침전시켜 처리하는 방식으로 제안되고 있으나 별도의 회수설비를 설치할 경우에는 구리와 몰리브덴의 분리회수는 물론 황산도 재사용이 가능하게 되는 것이다.
따라서 수입에만 의존하던 몰리브덴을 국내에서 생산이 가능하게 되면서도 그 회수율과 생산성을 우수하게 할 수 있는 것이다.

Claims (6)

  1. 몰리브덴나이트(MoO3) 정광을 로(Furnace)에서 배소하여 황을 제거하여 나온 산화몰리브덴(MoO3)분말을 사일로(Silo)에 충전하는 공정과;
    상기와 같이 얻어진 산화몰리브덴을 일정량만을 호퍼(Hopper)(40)에 충전하는 공정과;
    상기 산화몰리부덴의 일정량을 물과 황산이 혼합된 리칭탱크(Leaching Tank)(50)에 투입하여 일정시간 동안 침출하는 공정과;
    상기 공정에 의하여 생긴 혼합액을 탈수기에서 탈수하는 공정과;
    상기 탈수기에서 탈수된 고형분 상태의 산화몰리브덴에 잔류황산의 제거를 위하여 세정을 하는 공정과;
    상기 세정 이후의 탈수공정에 의하여 얻어진 고형분을 건조하는 공정으로 이루어짐을 특징으로 하는 산화몰리브덴에 함유된 구리의 제거방법
  2. 배소되어 얻은 산화몰리브덴(MoO3)분말은 1차로 저장하기 위한 사이로와 상기 사이로에 저장되어진 산화몰리브덴을 정량으로 저장하는 호퍼와 상기 호퍼에 저장되어진 산화몰리브덴을 침적하기 위한 리칭탱크와 상기 리칭탱크에 공급되는 물과 황산에 의하여 혼합된 혼합액을 탈수토록 하는 탈수기와 상기 탈수기에서 얻어진 고형분을 건조토록 하는 건조기로 이루어짐을 특징으로 하는 산화몰리브덴에 함 유되어진 구리의 제거시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 리칭탱크는 2개로 설치되어 선택적으로 사용하는 특징으로 산화몰리브덴에 함유된 구리의 제거시스템.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 리칭탱크에서 혼합된 혼합액은 3개의 탈수기에서 선택적으로 사용되어 짐을 특징으로 하는 산화몰리브덴에 함유된 구리의 제거시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 리칭탱크에서 생성되는 혼합액은 산화몰리브덴 분말에 함유되어진 구리성분이 2.5% 0.2일 경우 물98.5중량%에 황산1.5중량%로 혼합되어짐을 특징으로 하는 산화몰리브덴에 함유된 구리의 제거방법.
  6. 제1항 및 제5항에 있어서, 상기 물과 황산의 사용비율은 물이 97중량%~99중량%이고, 황산의 사용은 1중량%~3중량%까지의 범위임을 특징으로 하는 산화몰리브덴에 함유되어진 구리의 제거방법.
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