KR20170059605A - 고순도 회장석의 제조방법 - Google Patents

고순도 회장석의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 회장석 원석의 준비 단계, 준비된 회장석 원석의 파쇄 및 분쇄 단계, 파쇄 및 분쇄된 회장석 입자의 선별 및 처리 단계를 포함하고, 상기 회장석의 선별 및 처리 단계는 자력선별, 부유선별 및 침출 중 하나 이상의 과정을 통해 수행되는, 정제된 회장석의 제조방법을 제공한다.

Description

고순도 회장석의 제조방법 {Method of Preparing High Purity Anorthite}
본 발명은 고순도의 정제된 회장석의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 회장석 원석으로부터 장섬유 유리의 제조에 적합하도록 회장석을 정제하여 고순도의 회장석을 수득하는 방법에 관한 것이다.
장섬유 유리는 고강도, 절연성, 불연성, 치수안정성, 내화학성 등의 특징으로 인해 여러 산업 분야에서 다양한 용도로 사용되고 있으며, 그 중에서도 붕규산염계 또는 무붕소 장섬유 유리는 무알칼리 유리라고 하는 "E-glass" 로 분류되며, 전기적 특성 및 내풍화성이 우수하여 건축 자재 및 전기 절연 특성을 이용한 플라스틱의 강도 보강재로 사용되고 있다.
상기 장섬유 유리는 이산화규소(SiO2)와 산화알루미늄(Al2O3)의 주요 공급원(source)으로서 납석을 이용하여 제조되고 있다. 납석의 국내 매장량은 타 광물에 비해 풍부한 편이나, 시멘트 부원료 용도의 저품위를 제외한 고품위의 납석은 날로 고갈되어 가고 있는 상황이다. 이러한 납석에 비해 산화알루미늄(Al2O3) 함량이 높으면서도 이산화규소((SiO2) 및 산화칼슘(CaO)이 풍부하고, LOI(loss on ignition)가 1% 이하인 회장석은 아직까지 산업적으로 활용되고 있지는 않으나, 매장량이 풍부하여 안정적인 원료수급이 가능한 광물이다.
일반적으로, 채광된 회장석 원석에는 회장석 외에도 정장석, 조장석, 각섬석, 녹니석 등이 포함되어 있고, 원석을 분석하면 45 내지 55%의 SiO2 및 25 내지 35%의 Al2O3와 함께 10 내지 20%의 CaO, 0 내지 1%의 MgO, 1 내지 2%의 Fe2O3, 2 내지 6%의 R2O 및 0 내지 1%의 기타 불순물을 함유하고 있다. 만약, 회장석 중의 불순물 특히, 철분의 함량이 높을 경우에는 열전달 효율을 저하시키는 결과를 가져와서 유리의 용융성이 저하될 뿐만 아니라 추가적인 연료비가 소모되는 문제가 발생할 수 있다
따라서, 이러한 회장석 원석을 장섬유 유리의 제조에 사용하기 위해서는 불순물, 특히 철분을 효율적으로 제거하고, 유리 제조에 적합한 형태, 조성 등을 보유한 고품질의 회장석을 공급하는 것이 필요하다.
대한민국 등록특허 제10-0917269호
본 발명은 기존에 이용되었던 납석 대신, 상대적으로 매장량이 풍부하면서도 산업적 활용이 거의 없었던 회장석을 장섬유 유리의 제조에 사용하기 위해, 고순도의 정제된 회장석을 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명은
회장석 원석의 준비 단계;
회장석 원석을 파쇄 및 분쇄하여 입도 범위가 0.1 내지 0.6mm인 회장석 입자를 수득하는 단계;
수득된 회장석 입자에 대해 자력선별을 수행하는 단계;
자력선별된 회장석 입자에 대해 침출(leaching) 과정을 수행하는 단계; 및
상기 침출 과정을 거친 회장석 입자를 세척 및 건조시킨 후 볼밀을 이용하여 미분쇄하는 단계를 포함하는, 정제된 회장석의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 침출 과정은 옥살산, 염산 또는 수산화나트륨, 특히 옥살산을 이용하여 수행될 수 있다.
또한, 본 발명은
회장석 원석의 준비 단계;
회장석 원석을 파쇄 및 분쇄하여 입도 범위가 0.1 내지 0.6mm인 회장석 입자를 수득하는 단계;
수득된 회장석 입자에 대해 자력선별을 수행하는 단계;
자력선별된 회장석 입자에 대해 부유선별 과정을 수행하는 단계; 및
상기 부유선별 과정을 거친 회장석 입자를 세척 및 건조시킨 후 볼밀을 이용하여 미분쇄하는 단계를 포함하는, 정제된 회장석의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 부유선별 과정은 부유 억제제, 포수제 및 기포 발생제를 사용하여 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 부유 억제제는 황산을 포함하고, 상기 포수제는 코코 아민 아세테이트(coco amine acetates) 및 탈로우 아민 아세테이트(tallow amine acetates)로부터 선택되는 양이온계 주포수제, 및 등유(kerosene), 식용유(cooking oil) 및 경유(diesel)로부터 선택되는 보조 포수제를 포함하며, 상기 기포 발생제는 메틸 이소부틸 카비놀 크레졸(methyl isobutyl carbinol cresol)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 제조된 고순도의 정제된 회장석은 철분 함량이 전체 성분의 총 중량을 기준으로 0.3 중량% 미만일 수 있다.
본 발명에 따른 방법에 의하면, 회장석 원석으로부터 불순물, 특히 철분을 효율적으로 제거하고, 원석에 포함되었던 산화알루미늄(Al2O3)의 함량을 충분히 유지하며, 입자 크기가 최적화된 고순도의 정제된 회장석을 제조하여, 이를 장섬유 유리의 제조에 적합한 원료로서 활용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고순도의 정제된 회장석을 제조하는 방법의 과정을 보여주는 것이다.
도 2는 회장석 원석에 대한 박편 감정의 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 회장석 원석을 구성하는 광물들의 제타 전위(zeta potential) 값을 나타낸 것이다.
이하, 본 발명을 도 1을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 정제된 회장석의 제조방법은 도 1에 나타낸 바와 같이, 회장석 원석의 준비 단계(S100), 준비된 회장석 원석의 파쇄 및 분쇄 단계(S200), 파쇄 및 분쇄된 회장석 입자의 선별 및 처리 단계(S300)를 포함한다.
회장석 원석의 준비 단계(S100)에서는, 회장석 원석으로부터 불순 광물들을 효율적으로 제거하기 위해 회장석 원석에 함께 존재하는 불순 광물의 종류, 광물의 결정 크기, 광물의 분포 형태를 파악한 후, 단체 분리 입자 크기 및 정제 방향 등을 설정한다.
예컨대, 채광된 회장석을 X-선 회절(X-ray diffraction, XRD) 및 박편 감정을 통해 분석해 보면, 회장석(Anorthite, CaAl2Si2O8) 뿐만 아니라 정장석(Orthoclase, KAlSi3O8), 조장석(Albite, NaAlSi3O8), 각섬석(Hornblende, (Ca,Na)2-3(Mg,Fe,Al)5(Al,Si)8O22(OH)2), 녹니석(Chlorite, (Mg,Fe,Al)12(Si,Al)8 O20(OH)16), 백운모(Muscovite, K(OHF2)2Al3Si3O10), 흑운모(Biotite, K(Mg,Fe)3AlSi3O10(OH)2), 티탄철석(Ilmenite, FeTiO3) 등의 불순 광물들이 함께 존재함을 알 수 있다. 이들 불순 광물들이 회장석의 결정 계면에 위치하고 있으며, 정제에 의한 고순도의 회장석을 얻기 위해서는 먼저 적절한 크기로의 단체 분리를 통해 불순 광물들을 표면으로 노출시킬 필요가 있다.
따라서, 일정한 크기, 예컨대500mm 크기를 갖는 회장석 원석을 준비한다.
파쇄 및 분쇄 단계(S200)에서는 준비된 회장석 원석을 파쇄 및 분쇄하여 입도 범위가 0.1 내지 0.6mm인 회장석 입자를 수득하며, 상기 파쇄 및 분쇄는 당해 기술분야에 공지된 모든 파쇄기 및 분쇄기를 사용할 수 있다.
예를 들어, 죠 크러셔(Jaw crusher)를 이용하여 배출부의 크기를 100mm로 셋팅하여 조쇄(coarsely crushing)한 후, 콘 크러셔(Cone crusher)를 이용하여 전체 입장 중 80% 이상의 입자 크기가 25mm가 되도록 파쇄하고, 다시 전체 입장 중 80% 이상의 입자 크기가 12mm가 되도록 파쇄할 수 있다. 이와 같이 다단계의 파쇄 과정을 수행함으로써 파쇄비를 2 내지 5의 범위로 조정하여 회장석 원료의 과파쇄 방지 및 파쇄 설비의 과부하를 방지할 수 있다. 이어서, 파쇄된 회장석은 로드 밀 또는 해머 크러셔를 이용하여 분쇄하여 크기가 0.1 내지 0.6mm인 회장석 입자를 얻을 수 있다.
이와 같이 파쇄 및 분쇄된 회장석 입자는 선별 및 처리 단계(S300)를 거쳐 고순도로 정제되며, 상기 회장석의 선별 및 처리 단계는 구체적으로 자력선별, 부유선별 및 침출 중 하나 이상의 과정을 통해 수행될 수 있으며, 이러한 단계들을 통해 불순물, 특히 철분을 제거한다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시형태에서는 0.1 내지 0.6mm의 크기로 분쇄된 회장석 입자가 자력선별 및 침출 과정을 수행하여 정제될 수 있다.
상기 자력선별이란 자기장(magnetic field) 내에 투입된 물질들 중 자성을 가지는 물질은 자석에 부착되고 비자성 물질은 중력, 원심력 및 유체의 힘만이 작용하게 됨으로써 자성 물질과 비자성 물질을 분리하는 선별법을 말한다. 즉, 외부에서 주어지는 자력에 대한 광물들 간의 고유한 자화율(magnetic susceptibility) 차이를 이용하는 선별법으로 전처리 공정 및 후속 공정의 종류에 따라 습식 공정 또는 건식 공정으로 설계된다.
이러한 자력선별은 10,000 내지 20,000 가우스(gauss) 분포의 자성을 갖는 자선기를 이용한 2회 내지 4회 과정으로 수행될 수 있으며, 이를 통해 비자성의 회장석 입자들을 정제함으로써 회장석 내의 불순물, 특히 철분의 함량을 낮출 수 있다.
상기 침출(leaching) 과정은 자력선별을 거친 회장석 입자내 불순물, 특히 철분의 함량을 더욱 낮추기 위한 것이다. 상기 침출 과정은 회장석 입자를 5% 옥살산, 5% 염산, 5% 수산화나트륨 등으로 처리하여 수행되며, 이중에서 5% 옥살산을 이용한 경우가 회장석으로부터의 불순물 제거 및 회장석 내 충분한 산화알루미늄(Al2O3) 함량의 확보에 있어서 유리하다. 이때, 침출 과정은 80℃±5℃의 온도 및 1 내지 3시간, 예컨대 2시간 동안 수행될 수 있다.
옥살산을 이용한 침출 과정의 경우, 하기 반응식 1에 나타낸 바와 같은 화학반응이 일어남으로써 불순물, 특히 철분을 효율적으로 제거할 수 있다.
[반응식 1]
Fe2O3 + 6H2C2O4 → 2Fe(C2O4)3 3- + 6H+ + 3H20
2Fe(C2O4)3 3- +6H+ + 4H20 → 2FeC2O4 ·2H2O + 8CO2 + 5H2
Fe2O3 + 3H2C2O4 + H2O → 2FeC2O4 ·4H2O + 2CO2
본 발명의 또 다른 실시형태에서, 0.1 내지 0.6mm의 크기로 분쇄된 회장석 입자는 상기한 바와 같은 자력선별 과정을 거친 후, 불순물, 특히 철분의 함량을 더욱 낮추기 위해 추가로 부유선별 과정을 거침으로써 정제될 수 있다.
상기 부유선별 과정은 부유 억제제, 포수제 및 기포 발생제를 사용하여 수행될 수 있다.
구체적으로, 상기 부유선별 과정은 자력선별된 회장석 입자가 현탁되어 있는 광액(pulp)에 회장석의 부유억제제 및 포수제를 첨가한 다음, 여기에 기포 발생제를 첨가하여 기포를 형성시켜 기포에 부착되어 광액내에 부유된 불순 광물은 제거하고 침전된 회장석 입자를 수집함으로써 수행될 수 있다.
상기 부유선별 과정은 광물의 물리화학적 표면특성을 이용하여 특정 광물을 선별하는 정제 방법으로, 일반적으로 비자성체 광물들을 분리하는데 사용된다. 부유선별을 수행하기 위해서는 구성 광물들의 전기계면 특성을 파악해야 한다. 광물들은 수용액 내에서 하전(charge)을 뛰게 되는데, 광물의 표면전위를 직접 측정할 수 없기 때문에 절대값은 다르지만 동일한 극성을 갖는 제타전위를 측정하여 부유선별에 사용되는 시약을 선정하게 된다.
이와 관련하여, 본 발명에서는 회장석 원석내에 존재하는 광물들의 제타전위를 측정하고, 그에 따라 광액의 pH 조절제 및 회장석의 부유 억제제로서의 황산을 사용하였으며, 상기 황산은 자력선별된 회장석 입자가 현탁되어 있는 광액(pulp)에서 pH를 2.5 내지 3.0으로 조절하여 회장석 입자가 포수제에 의해 부유되는 것을 억제할 수 있다.
한편, 상기 포수제는 불순 광물의 표면에 흡착하여 그 표면을 소수화시키는 계면활성제의 역할을 하는 주포수제와, 불순 광물 중 비극성 광물의 표면에 흡착하여 그 표면을 소수화시키는 계면활성제의 역할을 하는 보조포수제를 포함할 수 있다. 상기 주포수제로는 코코 아민 아세테이트(coco amine acetates)가 회장석 1톤을 기준으로 200 내지 800g의 범위 내에서 사용될 수 있다. 또한, 상기 보조포수제로는 등유(paraffin)가 회장석 1톤을 기준으로 50 내지 200g의 범위 내에서 사용될 수 있다. 또한, 주포수제로서 탈로우 아민 아세테이트(tallow amine acetates)가 사용될 수 있고, 보조포수제로서 식용유(cooking oil) 또는 경유(diesel)가 사용될 수 있다.
또한, 상기 기포 발생제는 액체-기체 계면에 흡착하여 물의 표면장력을 저하시켜 미세한 기포형성을 용이하게 하고 부유된 불순물을 기포내에 가둬두는 역할을 하는 것으로, 예컨대 메틸 이소부틸 카비놀 크레졸(methyl isobutyl carbinol cresol)이 회장석 1톤을 기준으로 100 내지 200g의 범위 내에서 사용될 수 있다.
이러한 부유선별 과정은 3회에 걸쳐 수행될 수 있다.
이와 같은 선별 및 처리 과정을 거친 회장석 입자는 고압 분사 등을 통해 세척한 후 건조하며, 건조된 회장석 입자는 유리 제조시 용융이 잘되도록 볼밀을 이용하여 45㎛ 이하의 크기, 예컨대 D10 0.1 내지 3.0㎛, D50 4 내지 8㎛ 및 D90 18 내지 35㎛의 입자 크기로 미분쇄될 수 있다.
이렇게 하여 얻은 회장석은 불순물의 함량, 예컨대 철분 함량이 전체 성분의 총 중량을 기준으로 0.3 중량% 미만으로 고순도이고, 원석에 포함되었던 산화알루미늄(Al2O3)의 함량을 충분히 유지하며, 입자 크기가 최적화됨으로써 장섬유 유리의 제조에 적합한 원료로서 사용될 수 있다.
이하, 실시예, 비교예 및 실험예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 이들 실시예, 비교예 및 실험예는 오직 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들에 국한되지 않는다는 것은 당업자에게 있어서 자명하다.
실시예 1 내지 3: 정제된 회장석의 제조
실시예 1:
단계 1
회장석 원석을 X-선 회절(X-ray diffraction, XRD) 및 박편 감정(편광현미경 이용)을 통해 분석하여, 회장석 원석에 분포하는 불순 광물의 종류, 광물의 결정 크기, 광물의 분포 형태를 파악하였으며, 상기 XRD 분석 결과는 하기 표 1에, 그리고 박편 검정 결과는 도 2에 나타내었다.
광물명 화학식
회장석(Anorthite) CaAl2Si2O8
정장석(Orthoclase) KAlSi3O8
조장석(Albite) NaAlSi3O8
각섬석(Hornblende) (Ca,Na)2－3(Mg,Fe,Al)5(Al,Si)8O22(OH)2
녹니석(Chlorite) (Mg,Fe,Al)12(Si,Al)8O20(OH)16
백운모(Muscovite) K(OHF2)2Al3Si3O10
흑운모(Biotite) K(Mg,Fe)3AlSi3O10(OH)2
티탄철석(Ilmenite) FeTiO3
도 2에서, 회장석 입자의 결정 크기는 0.5 내지 2.2mm이고, 각섬석 입자의 결정 크기는 0.06 내지 1.0mm이며, 상기 각섬석을 비롯한 불순 광물들이 회장석의 결정 계면에 위치하고 있음을 확인할 수 있다.
이어서, 회장석을 500mm 크기를 갖는 결정체들로 분리하여, 정제하고자 하는 회장석을 준비하였다.
단계 2
상기 단계 1에서 준비된 회장석을 죠 크러셔(Jaw crusher)를 이용하여 배출부의 크기를 100mm로 셋팅하여 조쇄(coarsely crushing)한 후, 콘 크러셔(Cone crusher)를 이용하여 전체 입자 중 80% 이상의 입자 크기가 25mm가 되도록 파쇄하고, 다시 전체 입자 중 80% 이상의 입자 크기가 12mm가 되도록 파쇄하였다. 그 후, 12mm 스크린 넷트를 이용한 분급과정을 통해 12m 초과 크기의 회장석은 2차 콘 크러셔로 재투입시키는 한편, 12mm 이하 크기의 회장석만을 이후 공정에의 투입 전 균질화를 위해 야적시켰다.
상기 파쇄 공정은 적절한 파쇄비를 기준으로 여러 단계로 나누어 실행할 때 생산성을 높이고 과분쇄에 의한 미분의 발생이 적어지기 때문에 3단계 공정으로 수행된 것이며, 각각의 파쇄 단계에서 얻은 회장석의 입도 및 파쇄비는 하기 표 2에 나타낸 바와 같다. 참고로, 일반적으로 죠 크러셔의 적합한 파쇄비는 3 내지 4, 콘 크러셔의 적합한 파쇄비는 2 내지 5의 범위이다.
죠 크러셔 콘 크러셔 스크린 넷트
(screen net)
1차 2차
P80 입도 100mm 25mm 12mm 12mm
파쇄비 - 4 2.1
이어서, 파쇄된 회장석을 로드 밀 또는 해머 크러셔를 이용하여 분쇄하여 크기가 0.1 내지 0.6mm인 회장석 입자를 수득하였다.
단계 3
상기 단계 2에서 수득한 회장석을 10,000 내지 20,000 가우스(gauss) 건식 자선기로 2회, 4회에 걸쳐 자력선별을 진행하였다. 자력선별을 위해, XRD 분석을 통해 검출된 회장석 원석내 광물들의 적정 가우스 범위를 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
Figure pat00001
또한, 자력선별의 수행 여부에 따른 회장석 성분을 분석하고, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
정제공정 회장석 성분
SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MaO Na2O K2O TiO2
건식자선 수행 전 49.4 29.24 1.22 14.91 0.55 3.99 0.50 0.19
건식자선 2회 수행 49.94 29.97 0.37 15.03 0.12 4.09 0.43 0.05
건식자선 4회 수행 49.84 30.30 0.30 14.95 0.07 4.07 0.42 0.05
상기 표 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 자력선별의 횟수가 증가할수록 철분 함량이 낮아졌다.
단계 4
상기 단계 3에서 자력으로 선별된 회장석에 대해 침출(leaching) 단계를 수행하였으며, 상기 침출 과정에서 회장석을 80℃에서 2시간 동안 5% 옥살산으로 처리하였다.
단계 5
단계 4에서 얻은 회장석을 세척 및 건조시킨 후 볼밀을 이용하여 미분쇄하여, D10 0.1 내지 3.0㎛, D50 4 내지 8㎛ 및 D90 18 내지 35㎛의 입자 크기를 갖는 정제 회장석을 수득하였다.
실시예 2:
단계 4에서 5% 염산을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 과정을 수행하여, D10 0.1 내지 3.0㎛, D50 4 내지 8㎛ 및 D90 18 내지 35㎛의 입자 크기를 갖는 정제 회장석을 수득하였다.
실시예 3:
단계 4에서 5% 수산화나트륨(NaOH)를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 과정을 수행하여, D10 0.1 내지 3.0㎛, D50 4 내지 8㎛ 및 D90 18 내지 35㎛의 입자 크기를 갖는 정제 회장석을 수득하였다.
실시예 4:
단계 1 및 2
상기 실시예 1의 단계 1 및 2와 동일한 과정을 수행하여, 0.1 내지 0.6mm인 회장석 입자를 수득하였다.
단계 3
상기에서 수득된 회장석 입자에 대해 10,000 내지 20,000 가우스(gauss) 건식 자선기로 2회에 걸쳐 자력선별을 진행하였다.
단계 4
상기 단계 3에서 수득된 회장석 입자에 대해 부유선별 과정을 수행하였다.
먼저, 부유선별을 수행하기 위해서, 자력선별된 회장석 입자 내에 존재하는 광물들의 전기계면 특성을 파악할 목적으로 구성광물들의 제타 전위(zeta potential)를 측정하였으며, 측정된 제타전위의 값을 도 3에 나타내었다. 도 3으로부터, 광액 pH 3.0 이상에서 불순 광물로서 철분을 함유하는 각섬석, 녹니석, 운모류 등의 제거를 위해 양이온계 포수제가 필요함을 알 수 있다.
따라서, 단계 3에서 수득된 회장석 입자 및 물을 부유선별 반응 셀(cell)에 투입한 후, 2,000 rpm의 속도로 5분간 교반하고 3분 동안 대기한 후 미립 광물을 제거하였다. 이러한 부유선별 시약 투입 전 물리적 교반에 의한 미립 광물의 제거는 부유선별 효율을 증가시키기 위함이다.
이후, 반응 셀에 회장석의 부유 억제제 및 pH 조절제로서 황산을 투입하여 pH를 2.5 내지 3.0으로 조절한 후, 주포수제로서 코코 아민 아세테이트(coco amine acetates, Armac C)를 회장석 1톤 기준으로 400g을 투여하고 10분간 교반하여, 상기 주포수제가 광물에 흡착되도록 하였다. 이후, 비이온성 보조포수제로서 등유를 회장석 1톤 기준으로 100g을 투입하고, 역시 광물 표면에 흡착되도록 5분간 교반하였다. 마지막으로, 기포제로서 메틸 이소부틸 카비놀 크레졸을 회장석 1톤 기준으로 150g 투입하고 5분간 교반한 후, 공기(air)를 8L/min의 양으로 주입하여 부유된 거품을 걷어내고, 침전되어 있는 회장석을 수집하였다.
상기와 같은 부유선별 과정을 총 3회 수행하였다. 상기에서 수행된 자력선별 및 부유선별 수행 여부에 따른 회장석 성분을 분석하고, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
정제공정 회장석 성분
SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O TiO2
건식자선 2회 수행 49.94 29.97 0.37 15.03 0.12 4.09 0.43 0.05
건식자선 2회 수행
→ 부유선별 3회 수행		 53.12 29.24 0.22 13.48 3.70 0.18 0.05 0.01
상기 표 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 건식 자력선별 2회를 수행하여 불순 성분인 철분 함량이 현저히 낮아졌고, 추가로 부유선별 3회 수행 후 철분 함량이 0.3% 미만인 정제 회장석을 수득하였다
단계 5
단계 4에서 얻은 회장석을 세척 및 건조시킨 후 볼밀을 이용하여 미분쇄하여, D10 0.1 내지 3.0㎛, D50 4 내지 8㎛ 및 D90 18 내지 35㎛의 입자 크기를 갖는 정제 회장석을 수득하였다.
하기 표 6에는 상기 실시예 1 내지 4로부터 수득된 회장석의 성분 분석 결과를 나타내었다.
정제공정 회장석 성분
SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MaO Na2O K2O TiO2
실시예 1 건식자선 4회 수행
→ 5% 옥살산 처리		 49.81 30.25 0.20 14.99 0.03 4.27 0.40 0.05
실시예 2 건식자선 4회 수행
→ 5% 염산 처리		 50.84 29.61 0.20 14.69 0.03 4.17 0.41 0.05
실시예 3 건식자선 4회 수행
→ 5% 수산화나트륨처리		 49.56 30.33 0.27 15.10 0.06 4.22 0.41 0.05
실시예 4 건식자선 2회 수행
→ 부유선별 3회 수행		 53.12 29.24 0.22 13.48 3.70 0.18 0.05 0.01
상기 표 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 자력선별, 부유선별 및 침출 중 하나 이상의 과정을 거치고 미분쇄된 실시예 1 내지 4의 회장석은 불순물로 간주되는 철분의 함량이 0.3% 미만의 극미량으로 측정되었다. 특히, 5% 옥살산으로 침출 과정을 수행하는 경우 철분의 함량이 최소화되었을 뿐만 아니라 회장석 내의 산화알루미늄(Al2O3)의 함량을 충분히 유지하였다.
이와 같이 회장석 원석으로부터 불순물을 효율적으로 제거하고, 원석에 포함되었던 산화알루미늄(Al2O3)의 함량을 충분히 유지하며, 입자 크기가 최적화된 고순도의 정제된 회장석은 장섬유 유리의 제조에 적합한 원료로서 활용할 수 있다.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아님은 명백하다. 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 특허청구범위와 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (8)

  1. 회장석 원석의 준비 단계;
    회장석 원석을 파쇄 및 분쇄하여 입도 범위가 0.1 내지 0.6mm인 회장석 입자를 수득하는 단계;
    수득된 회장석 입자에 대해 자력선별을 수행하는 단계;
    자력선별된 회장석 입자에 대해 침출(leaching) 과정을 수행하는 단계; 및
    상기 침출 과정을 거친 회장석 입자를 세척 및 건조시킨 후 볼밀을 이용하여 미분쇄하는 단계를 포함하는, 정제된 회장석의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 자력선별 과정은 10,000 내지 20,000 가우스 범위에서 수행되는 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 침출 과정은 옥살산, 염산 또는 수산화나트륨을 이용하여 수행되는 제조방법.
  4. 회장석 원석의 준비 단계;
    회장석 원석을 파쇄 및 분쇄하여 입도 범위가 0.1 내지 0.6mm인 회장석 입자를 수득하는 단계;
    수득된 회장석 입자에 대해 자력선별을 수행하는 단계;
    자력선별된 회장석 입자에 대해 부유선별 과정을 수행하는 단계; 및
    상기 부유선별 과정을 거친 회장석 입자를 세척 및 건조시킨 후 볼밀을 이용하여 미분쇄하는 단계를 포함하는, 정제된 회장석의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 부유선별 과정은 부유 억제제, 포수제 및 기포 발생제를 사용하여 수행되는 제조방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 부유 억제제는 황산을 포함하고, 상기 포수제는 코코 아민 아세테이트(coco amine acetates) 및 탈로우 아민 아세테이트(tallow amine acetates)로부터 선택되는 양이온계 주포수제, 및 등유(kerosene), 식용유(cooking oil) 및 경유(diesel)로부터 선택되는 보조 포수제를 포함하며, 상기 기포 발생제는 메틸 이소부틸 카비놀 크레졸(methyl isobutyl carbinol cresol)을 포함하는 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 주포수제가 회장석 1톤을 기준으로 200 내지 800g의 함량으로 사용되고, 상기 보조포수제가 회장석 1톤을 기준으로 50 내지 200g의 함량으로 사용되며, 상기 기포 발생제가 회장석 1톤을 기준으로 100 내지 200g의 함량으로 사용되는 제조방법.
  8. 제1 또는 제4항에 있어서, 정제된 회장석의 철분 함량이 전체 성분의 총 중량을 기준으로 0.3 중량% 미만인 제조방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110479468A (zh) * 2019-08-28 2019-11-22 马钢集团设计研究院有限责任公司 一种贫磁铁矿石的预选工艺
KR102134814B1 (ko) * 2019-11-26 2020-07-17 한국지질자원연구원 엽납석 품위 향상 방법

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62132722A (ja) * 1985-12-02 1987-06-16 Ise Kagaku Kogyo Kk 脱鉄精製法
JPH01108110A (ja) * 1987-10-20 1989-04-25 Dowa Mining Co Ltd 二酸化ケイ素の精製方法
KR950010811A (ko) * 1993-10-13 1995-05-15 요시다 다다히로 지퍼 정지구 박스의 부착상태를 검사하기 위한 장치와 이 장치가 구비된 정지구 박스 부착기
KR100917269B1 (ko) 2009-01-07 2009-09-16 군산대학교산학협력단 박막트랜지스터 액정디스플레이 유리기판의 파유리를 원료로한 붕규산염계 장섬유유리의 뱃지조성물
KR20110049197A (ko) * 2009-11-04 2011-05-12 주식회사 케이씨씨 저품위 규석을 활용한 고순도 실리카 제조 방법
JP2011116605A (ja) * 2009-12-06 2011-06-16 Toyoki Sumi 高純度シリカ・高純度シリコンの製造方法ならびに製造装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62132722A (ja) * 1985-12-02 1987-06-16 Ise Kagaku Kogyo Kk 脱鉄精製法
JPH01108110A (ja) * 1987-10-20 1989-04-25 Dowa Mining Co Ltd 二酸化ケイ素の精製方法
KR950010811A (ko) * 1993-10-13 1995-05-15 요시다 다다히로 지퍼 정지구 박스의 부착상태를 검사하기 위한 장치와 이 장치가 구비된 정지구 박스 부착기
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KR20110049197A (ko) * 2009-11-04 2011-05-12 주식회사 케이씨씨 저품위 규석을 활용한 고순도 실리카 제조 방법
JP2011116605A (ja) * 2009-12-06 2011-06-16 Toyoki Sumi 高純度シリカ・高純度シリコンの製造方法ならびに製造装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110479468A (zh) * 2019-08-28 2019-11-22 马钢集团设计研究院有限责任公司 一种贫磁铁矿石的预选工艺
KR102134814B1 (ko) * 2019-11-26 2020-07-17 한국지질자원연구원 엽납석 품위 향상 방법

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