KR20170075607A - 니켈의 습식제련 공정에서 발생하는 수소 가스 중의 염산 제거 및 회수 설비 및 방법 - Google Patents

니켈의 습식제련 공정에서 발생하는 수소 가스 중의 염산 제거 및 회수 설비 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20170075607A
KR20170075607A KR1020150185475A KR20150185475A KR20170075607A KR 20170075607 A KR20170075607 A KR 20170075607A KR 1020150185475 A KR1020150185475 A KR 1020150185475A KR 20150185475 A KR20150185475 A KR 20150185475A KR 20170075607 A KR20170075607 A KR 20170075607A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
hydrochloric acid
hydrogen gas
nickel
heat exchanger
nickel ore
Prior art date
Application number
KR1020150185475A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101767777B1 (ko
Inventor
이시훈
Original Assignee
주식회사 포스코
재단법인 포항산업과학연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코, 재단법인 포항산업과학연구원 filed Critical 주식회사 포스코
Priority to KR1020150185475A priority Critical patent/KR101767777B1/ko
Publication of KR20170075607A publication Critical patent/KR20170075607A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101767777B1 publication Critical patent/KR101767777B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/0005—Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/42—Auxiliary equipment or operation thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G53/00—Compounds of nickel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B23/00—Obtaining nickel or cobalt
    • C22B23/04—Obtaining nickel or cobalt by wet processes
    • C22B23/0407—Leaching processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465—Composition of the impurity
    • C01B2203/0485—Composition of the impurity the impurity being a sulfur compound
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/16—Controlling the process
    • C01B2203/1614—Controlling the temperature
    • C01B2203/1619—Measuring the temperature
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/16—Controlling the process
    • C01B2203/1614—Controlling the temperature
    • C01B2203/1623—Adjusting the temperature
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/16—Controlling the process
    • C01B2203/1628—Controlling the pressure
    • C01B2203/1633—Measuring the pressure
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

니켈 광석을 수소로 환원시켜 환원된 니켈 광석을 얻는 환원로; 환원된 니켈 광석을 염산으로 침출시키는 침출조; 및 상기 침출조로부터 발생되는 증기상의 염산을 포함하는 수소 가스를 냉각 응축하여 염산과 염산이 제거된 수소 가스가 얻어지고, 상기 염산은 상기 침출조로 재순환시키는 열교환기를 포함하는 니켈 습식제련 공정에서 수소 가스로부터 염산을 제거 및 회수하는 설비; 그리고 니켈 광석을 수소로 환원시켜서 환원된 니켈 광석을 얻는 단계; 상기 환원된 니켈 광석에 염산을 투입하여 니켈 및 철을 이온으로 용해 침출하여 니켈 철 이온 함유 용액과 증기상 염산을 함유하는 수소 가스 부산물을 얻는 단계; 상기 수소 가스 부산물을 냉각 응축하여 수소 가스 부산물 중의 증기상 염산을 염산으로 회수하는 단계; 및 회수된 염산을 상기 환원된 니켈 광석의 침출에 재사용하는 단계를 포함하는 니켈 습식제련 공정에서 수소 가스로부터 염산을 제거 및 회수하는 방법이 제공된다. 본 발명의 설비 및 방법에 의하면, 니켈광석으로부터 페로니켈을 회수하는 니켈의 습식제련 공정 중 염산을 이용한 환원된 니켈 광석의 침출시 발생하는 수소 가스 중의 증기상 염산이 효율적으로 제거 및 회수되고, 재사용할 수 있다.

Description

니켈의 습식제련 공정에서 발생하는 수소 가스 중의 염산 제거 및 회수 설비 및 방법{FACILITY AND METHOD FOR REMOVING AND RECOVERING HYDROCHLORIC ACID IN HYDROGEN GAS GENERATED DURING NICKEL HYDROMETALLURICAL EXTRACTION PROCESS}
본 발명은 니켈광석으로부터 페로니켈을 회수하는 니켈의 습식제련 공정에서 발생하는 수소 가스 중의 염산을 제거 및 회수하는 설비 및 방법에 관한 것이다.
니켈 및 철을 함유하는 광석은 리모나이트(limonite), 사프로라이트(saprolite)와 같은 광석이 있으며, 이들 광석은 부동태적 특성을 지니므로 산에 대한 저항성이 커서 산에 대한 용해 반응이 느리다. 따라서 효과적으로 니켈을 침출하기 위한 방법으로, 고온 고압 하의 오토클레이브(autoclave)에서 산에 용해하여 니켈을 회수하는 방법들이 제시되어 있으며, 이를 'HPAL(High Pressure Acid Leaching)법'이라 부른다.
이와 같은 HPAL 법에 의한 니켈 회수에 대한 기술로는, 한국공개특허공보 제2007-7020915호, 일본공개특허공보 제2010-031341호 등을 들 수 있다.
그 외에 최근에는 한국공개특허공보 제2009-0031321호에서 니켈 함유 원료를 수소로 환원한 후 산으로 침출하여 니켈을 경제적이고 효율적으로 회수하는 방법을 제시한 바 있다. 또한, 한국공개특허공보 제2013-0076555호에서는 니켈 광석이 수소 환원된 침출용 니켈 환원광을 슬러리화한 뒤, 상기 슬러리에 산을 투입하여 니켈 및 철을 용해해 니켈이온 함유 용액을 얻고, 상기 니켈이온 함유 용액에 니켈 광석이 수소 환원된 석출용 니켈 환원광을 투입하여 니켈 이온 함유 용액 내의 니켈 이온을 석출용 니켈 환원광 내 금속 철과 치환하여 페로니켈로 석출하는 단계를 포함하는 니켈 광석으로부터 페로니켈을 회수하는 방법을 제시하였다.
이러한 페로니켈 회수공정에서는, 니켈 및 철을 함유하는 광석을 수소로 환원시키고 환원광을 산으로 침출하여 니켈과 철 이온 함유 용액을 얻고, 이로부터 페로니켈이 회수된다. 한편, 산을 이용한 침출시 수소 가스가 발생하며, 상기 수소 가스에는 증기상 염산, 황화수소 및 수분 등이 포함되어 있다. 침출조에서 발생하는 수소 가스 중의 염산의 농도를 모니터링 한 결과 평균 30,000 ppm 수준으로 발생하며 이 염산은 수소 가스 재활용을 위하여 제거되어야 한다.
수소는 니켈의 습식제련 공정에서 환원가스로 사용되는 고가의 물질이므로, 상기 산을 이용한 침출시 발생하는 수소 가스 중의 증기상 염산 및/또는 황화수소 불순물을 제거한 후, 환원가스로 재활용될 수 있다. 종래 이러한 불순물은 증기상 염산 및 황화수소 함유 수소 가스를 이온교환 스크러버에 통과시킴으로써 이온교환 스크러버에 구비되어 있는 이온교환 섬유에 염산 및/또는 황화수소를 흡착시켜 제거하여 왔다. 한편, 상기 염산 및/또는 황화수소가 흡착된 이온교환 섬유는 가성소다를 사용하여 재생하여 왔다. 그러나, 수소 가스 중에는 다량의 염산 및/또는 황화수소가 포함되어 있으므로, 상기 이온교환 섬유의 재생을 위해 다량의 가성소다를 필요로 하는 문제가 있다.
따라서, 상기와 같은 니켈 습식제련 공정에서 발생하는 염산을 다량 함유하는 수소 가스로부터 염산을 효율적으로 제거 및 회수하여 재활용할 수 있는 방법이 요구된다.
본 발명은 니켈광석으로부터 페로니켈을 회수하는 니켈의 습식제련 공정에서 발생하는 수소 가스 중의 염산을 제거 및 회수하여 재사용하는 설비를 제공한다.
본 발명은 니켈광석으로부터 페로니켈을 회수하는 니켈의 습식제련 공정에서 발생하는 수소 가스 중의 염산을 제거 및 회수하여 재사용하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일 견지에 의하면,
니켈 광석을 수소로 환원시켜 환원된 니켈 광석을 얻는 환원로;
환원된 니켈 광석을 염산으로 침출시키는 침출조; 및
상기 침출조로부터 발생되는 증기상의 염산을 포함하는 수소 가스를 냉각 응축하여 염산과 염산이 제거된 수소 가스가 얻어지고, 상기 염산은 상기 침출조로 재순환시키는 열교환기를 포함하는 니켈 습식제련 공정에서 수소 가스로부터 염산을 제거 및 회수하는 설비가 제공된다.
상기 열교환기의 내부는 내산성 티타늄 또는 FRP 재질로 구성될 수 있다.
상기 열교환기에 냉매를 공급하는 응축기를 추가로 포함할 수 있다.
상기 열교환기를 통과한 수소 가스 중의 액적을 제거하고 증기상 염산이 제거된 수소 가스를 배출하는 데미스터를 추가로 포함할 수 있다.
상기 데미스터에서 배출되는 수소 가스는 상기 환원로로 재순환될 수 있다.
상기 열교환기의 전단과 상기 열교환기 또는 상기 데미스터의 후단에 온도 센서를 추가로 포함할 수 있다.
상기 열교환기의 전단과 상기 열교환기 또는 상기 데미스터의 후단에 압력 센서를 추가로 포함할 수 있다.
상기 데미스터의 후단에 이온교환 스크러버를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 견지에 의하면,
니켈 광석을 수소로 환원시켜서 환원된 니켈 광석을 얻는 단계;
상기 환원된 니켈 광석에 염산을 투입하여 니켈 및 철을 이온으로 용해 침출하여 니켈 철 이온 함유 용액과 증기상의 염산을 함유하는 수소 가스 부산물을 얻는 단계;
상기 수소 가스 부산물을 냉각 응축하여 수소 가스 부산물 중의 증기상의 염산을 염산으로 회수하는 단계; 및
회수된 염산을 상기 환원된 니켈 광석의 침출에 재사용하는 단계를 포함하는 니켈 습식제련 공정에서 수소 가스로부터 염산을 제거 및 회수하는 방법이 제공된다.
상기 응축시 수소 가스의 온도 강하는 20℃ 내지 50℃일 수 있다.
상기 방법은 염산이 제거 및 회수된 수소 가스를 니켈 광석의 환원에 재사용하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 설비 및 방법에 의하면, 니켈광석으로부터 페로니켈을 회수하는 니켈의 습식제련 공정 중 염산을 이용한 환원된 니켈 광석의 침출시 발생하는 수소 가스 중의 증기상 염산이 효율적으로 제거 및 회수된다. 뿐만 아니라, 회수된 염산은 환원된 니켈 광석의 침출에 재사용될 수 있으므로 경제적이다. 또한, 수소 가스 중에 포함되어 있는 염산이 대부분 제거됨으로 종래, 수소 가스 중의 불순물 제거를 위한 이온교환 스크러버에 사용되는 가성소다의 사용량을 줄일 수 있으며 나아가 제거할 산성물질이 감소하였기 때문에 이온교환 스크러버 설비의 크기를 줄여 설비비를 저감 할 수 있다. 염산이 제거된 수소 가스는 니켈광석의 환원에 재사용될 수 있다. 염산의 제거로 설비의 부식이 또한 방지된다.
도 1은 본 발명의 니켈 습식제련 공정에서 수소 가스로부터 염산을 제거 및 회수하는 설비를 개략적으로 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.
페로니켈 회수를 위한 니켈의 습식제련 공정에서는 니켈 광석을 환원 가스로 환원하여 환원된 니켈 광석을 얻은 뒤, 산을 이용하여 환원된 니켈 광석을 침출하면 환원된 니켈 광석에 포함되어 있는 니켈 및 철이 이온으로 용해되어 니켈 철 이온 함유 용액이 얻어진다. 이렇게 얻어진 용액에 환원된 니켈 광석을 투입하게 되면, 용액 내 니켈 이온과 환원된 니켈 광석 내의 금속 철 간의 치환반응이 일어나, 페로니켈이 석출된다.
상기 환원가스로는 일반적으로 수소 가스가 이용될 수 있다. 환원광의 침출시 산으로는 일반적으로 염산이 이용될 수 있다. 예를 들어, 니켈 광석을 수소를 환원 가스로 사용하여 환원하는 경우, 다음 식 (1)과 같은 이론적인 환원반응에 의해 환원광이 얻어진다. 이러한 환원광을 염산으로 침출하면 하기 반응식 (2)와 같이 반응하여 환원 원료 중의 금속 철 및 니켈이 산에 의해 용해되어 철 및 니켈의 이온으로 침출되고 수소 가스가 발생한다.
Figure pat00001
Figure pat00002

상기 염산을 이용한 침출반응은 20℃ 정도의 상온의 용액에서 반응을 수행할 수 있으며, 용액을 가열한 상태에서도 수행할 수 있다. 이와 같은 산 침출 반응은 발열 반응으로서, 반응기 내의 온도 상승을 동반하게 되어, 상온에서 산 침출반응을 수행하더라도 침출조에서 생성되는 수소는 약 50℃ 이상, 대략 50℃ 내지 60℃이다. 따라서, 상기 수소 중에는 침출시 슬러리로부터 유래된 증기상 염산, 황화수소 및 수증기가 수소와 함께 배출된다. 따라서, 상기 배출되는 수소 가스로부터 상기 증기상 염산 및 수증기를 제거할 필요가 있다. 또한, 상기 염산을 회수하여 환원광의 침출에 재사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 견지에 의하면, 환원광의 산 침출시에 발생하는 수소 가스로부터 증기상 염산을 염산으로 제거 및 회수하는 설비가 제공된다. 본 발명에 의해 제공되는 수소 가스로부터 증기상 염산을 염산으로 제거 및 회수하는 설비의 일 예를 도 1에 간략하게 나타내었다.
본 발명의 니켈 습식제련 공정에서 수소 가스로부터 염산을 제거 및 회수하는 설비는 니켈 광석을 수소로 환원시켜 환원된 니켈 광석을 얻는 환원로(1), 환원된 니켈 광석을 염산으로 침출시키는 침출조(2), 및 상기 침출조로부터 발생되는 증기상 염산을 포함하는 수소 가스를 냉각 응축하여 염산과 증기상 염산이 제거된 수소 가스가 얻어지고, 상기 염산을 상기 침출조로 재순환시키는 열교환기(3)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 수소 가스로부터 염산을 제거 및 회수하는 설비는, 상기 열교환기(3)에 냉매를 공급하는 응축기(4), 상기 염산을 수집하여 상기 침출조(2)로 재순환시키는 염산 회수조(5) 및 상기 열교환기를 통과한 수소 가스 중의 액적을 제거하고 수소 가스를 배출하는 데미스터(6)를 추가로 포함할 수 있다.
환원로(1)에서는 니켈 광석과 수소의 반응으로 니켈 광석이 환원되어 환원된 니켈 광석이 얻어진다. 그 후, 침출조(2)에서 환원된 니켈 광석에 염산을 투입하여 니켈 및 철을 이온으로 용해 침출된 니켈 철 이온 함유 용액(침출용액), 증기상 염산 및 수증기를 포함하는 수소 가스 부산물과 잔사가 얻어진다.
철과 니켈을 함유하는 침출용액로부터 페로니켈이 얻어지고, 잔사는 폐기된다. 상기 증기상 염산 및 수증기를 포함하는 수소 가스는 열교환기(3)로 도입되어 냉각 응축된다. 수소 가스가 냉각 응축됨에 따라, 수소 가스 중에 포함되어 있던 증기상 염산 및 수증기의 증기압이 변화되며, 이에 따라 수증기와 증기상 염산의 포화농도가 급격히 낮아져서 수증기는 물로 응축된다. 한편, 염산은 물에 잘 녹기 때문에, 증기상 염산은 물에 용해되어 염산으로 회수된다.
수소 가스는 열교환기(3)를 거치면서 온도가 20℃ 내지 50℃ 강하되는 것이 바람직하다. 온도 강하가 20℃ 미만이면, 물에 용해되어 수소 가스로부터 제거 및 회수되는 염산의 양이 적으며 온도 강하가 50℃를 초과하면 그 온도에서 염산의 포화수증기압이 상대적으로 높아서 염산의 응축량이 적으므로 바람직하지 않다. 예를 들어, 열교환기(3)에서 도입되는 증기상 염산 및 수증기를 포함하는 수소 가스는 온도가 50℃ 내지 60℃이며, 상기 열교환기(3)에서 0℃ 내지 40℃로 냉각될 수 있다.
예를 들어, 침출조(2)에 사용되는 염산의 농도가 20 중량%, 온도가 60℃인 경우, 수소 가스 중의 염산 포화증기압이 4.2 mmHg이며, 0.55 vol%의 염산 퓸(fume)이 발생한다. 이러한 수소 가스를 10℃로 냉각하면 염산의 포화증기압이 0.07mmHg로 낮아지며, 이때 염산 농도는 92 ppm으로 감소되어, 이론적으로 99%의 염산을 회수할 수 있다.
상기 열교환기(3)의 내부는 내산성 티타늄 또는 FRP(유리섬유강화플라스틱) 재질로 구성되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 일 견지에 의한 설비에 상기 열교환기(3)에 냉매를 공급하는 응축기(4)를 추가로 포함할 수 있다. 냉매로는 통상 일반적으로 사용되는 어떠한 냉매가 사용될 수 있으며, 이로써 한정하는 것은 아니지만, 물과 에틸렌 글리콜의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 물과 에틸렌 글리콜의 혼합물에서 물과 에틸렌은 1:1 중량비로 혼합하여 사용될 수 있다. 또한, 열교환기(3)에서 사용된 냉매는 응축기(4)로 재순환되고 응축기(4)에서 열교환에 의해 응축되어 다시 열교환기(3)로 공급될 수 있다.
상기 열교환기(3)에서 냉각 응축에 의해 형성된 염산은 상기 침출조(2)로 재순환되어 환원광의 침출에 재사용될 수 있다. 상기 회수되는 염산은 염산 회수조(5)에 수집되어 상기 침출조(2)로 재순환될 수 있다. 상기 회수되는 염산은 필요에 따라 농축하여 상기 침출조(2)로 재순환될 수 있다. 또한, 열교환기(3)에서 배출되는 증기상 염산이 제거된 수소 가스는 상기 환원로(1)로 재순환될 수 있다.
상기 열교환기(3)의 후단에는 열교환기(3)에서 배출되는 수소 가스 중의 액적을 제거하고 수소 가스를 배출하는 데미스터(6)를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기 열교환기(3)의 전단과 상기 열교환기(3) 또는 상기 데미스터(6)의 후단에 온도 센서(t),(t')를 추가로 포함하여, 열교환기(3) 에 도입되는 수소 가스와 데미스터(6)에서 배출되는 수소 가스의 온도 차이가 상기한 바와 같이 20℃ 내지 50℃를 유지할 수 있도록 할 수 있다.
나아가, 상기 열교환기(3)의 전단과 상기 열교환기(3) 또는 상기 데미스터(6)의 후단에 압력 센서(p),(p')를 추가로 포함하여, 열교환기(3)에 도입되는 수소 가스와 데미스터(6)에서 배출되는 수소 가스의 압력을 모니터링 할 수 있다. 즉, 압력 센서(p),(p')에 의해 수소가스의 재이용에 필요한 압력, 및 공정 중에 막힘 등으로 압력강하가 일어나는지 여부 등을 모니터링할 수 있다. 상기 온도 센서(t),(t')와 압력 센서(p),(p')의 위치는 특히 한정되는 것은 아니다.
나아가, 상기 데미스터(6) 후단에 종래 수소 가스 중의 불순물 제거에 사용되던 이온교환 스크러버(7)를 또한 추가로 포함할 수 있다.
상기 열교환기(3)에서 배출되는 수소 가스는 상기 데미스터(6) 및 후단의 이온교환 스크러버(7)에서 H2S를 제거한 후 환원로(1)로 재순환되어 니켈 광석의 환원에 재사용될 수 있다.
상기 본 발명에 의한 니켈광석으로부터 페로니켈을 회수하는 니켈의 습식제련 공정에서 발생하는 수소 가스 중의 염산을 제거 및 회수하는 설비 및 방법에는 수소 가스 중의 염산의 제거 및 회수와 관련된 구성요소를 중점으로 기술하였으며, 니켈의 습식제련 공정 분야에 알려져 있는 구성은 일반적으로 본 발명의 실시에 포함될 수 있다.
실시예
이하, 실시예를 들어, 본 발명에 따른 수소 회수 방법을 설명한다. 이하의 실시예는 본 발명이 적용될 수 있음을 보여주기 위한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니다.
광석의 전처리
표 1에 기재된 바와 같은 조성을 갖는 리모나이트 광석을 150℃의 로터리 킬른 로에서 1시간 동안 건조한 후, 슈퍼 밀을 사용하여 분쇄하여 분말을 제조하고, 집진기의 풍속을 이용하여 분말을 입도별로 분급하여 평균 입자사이즈 0.8㎜인 분말을 얻었다. 얻어진 분말을 300℃로 유지된 소성 로에 1시간 동안 소성하여 광석 분말로부터 결정수를 제거하였다.
이와 같은 환원에 의해 얻어진 환원광의 성분을 분석하여 표 1에 나타내었다.
Ni Fe Mg Si Al
리모나이트 1.4 42.3 1.1 1.1 2.5
환원광 2.0 60.5 1.65 1.6 3.6
표 1에서 각 성분의 함량은 중량%를 나타내며, 잔부는 산소 및 미량의 Mg과 Mn 등이다.
상기 제조된 환원광을 질소 가스로 충진된 무산소 상태의 탱크에서 냉각한 후, 상기 환원광 200g에 물 200㎖를 가하여 슬러리를 제조하였다.
환원 원료의 제조
상기 전처리된 니켈 광을 소성 로에서 배출하여 산소가 차단된 로터리 킬른 환원로(1)에 투입한 후, 상기 준비된 광석 분말 중에 포함된 (Ni+Fe) 몰수에 대하여 4배 몰수의 수소를 사용하여 725℃에서 상기 광석을 환원함으로써 환원광을 제조하였다. 상기 제조된 환원광을 질소 가스로 충진된 무산소 상태의 탱크에서 냉각한 후, 상기 환원광 200g에 물 200㎖를 가하여 슬러리를 제조하였다.
침출반응
상온에서 침출조(2)에서 상기 제조된 슬러리에 대하여 20중량% 농도의 염산을 슬러리 중에 첨가하여 1ℓ의 용액을 제조하여 교반함으로써, 상기 환원광을 용해시켜 환원광으로부터 페로니켈 이온을 침출시키는 산 침출 반응을 수행하였다. 이에 따라, 잔사, 침출용액 및 수소가스가 발생하였다.
증기상 염산의 제거 및 회수
상기 침출반응에서 발생되는 수소 가스의 온도는 발열 반응으로 인하여 50℃였다. 상기 수소 가스를 열교환기(3)에 도입하고, 열교환기(3)에는 응축기(4)로부터 물과 에틸렌 글리콜이 1:1로 혼합된 냉매를 투입하여 열교환기(3) 전단과 후단의 온도차가 30℃이 되도록 유지(전단 온도 50℃, 후단 온도 20℃)하여 운전하였다. 그 결과, 열교환기 (3)의 후단에서 배출되는 수소 가스에서 염산이 85부피% 제거되었다.
또한, 상기 전단과 후단의 온도차가 40℃이 되도록 유지(전단 온도 50℃, 후단 온도 10℃)하여 운전하였다. 그 결과, 열교환기 (3)의 후단에서 배출되는 수소 가스에서 염산이 95부피% 제거되었다.
회수된 염산은 상기 침출조(2)에 재사용하였다.
1... 환원로 2... 침출조
3... 열교환기 4... 응축기
5... 염산 회수조 6... 데미스터
7... 이온교환 스크러버 t, t'... 온도 센서
p, p'... 압력 센서

Claims (11)

  1. 니켈 광석을 수소로 환원시켜 환원된 니켈 광석을 얻는 환원로;
    환원된 니켈 광석을 염산으로 침출시키는 침출조; 및
    상기 침출조로부터 발생되는 증기상의 염산을 포함하는 수소 가스를 냉각 응축하여 염산과 염산이 제거된 수소 가스가 얻어지고, 상기 염산은 상기 침출조로 재순환시키는 열교환기를 포함하는 니켈 습식제련 공정에서 수소 가스로부터 염산을 제거 및 회수하는 설비.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열교환기의 내부는 내산성 티타늄 또는 FRP 재질로 구성되는 니켈 습식제련 공정에서 수소 가스로부터 염산을 회수하는 설비.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 열교환기에 냉매를 공급하는 응축기를 추가로 포함하는 니켈 습식제련 공정에서 수소 가스로부터 염산을 회수하는 설비.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 열교환기를 통과한 수소 가스 중의 액적을 제거하고 증기상 염산이 제거된 수소 가스를 배출하는 데미스터를 추가로 포함하는 니켈 습식제련 공정에서 수소 가스로부터 염산을 회수하는 설비.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 데미스터에서 배출되는 수소 가스는 상기 환원로로 재순환되는 니켈 습식제련 공정에서 수소 가스로부터 염산을 회수하는 설비.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 열교환기의 전단과 상기 열교환기 또는 상기 데미스터의 후단에 온도 센서를 추가로 포함하는 니켈 습식제련 공정에서 수소 가스로부터 염산을 회수하는 설비.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 열교환기의 전단과 상기 열교환기 또는 상기 데미스터의 후단에 압력 센서를 추가로 포함하는 니켈 습식제련 공정에서 수소 가스로부터 염산을 회수하는 설비.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 데미스터의 후단에 이온교환 스크러버를 추가로 포함하는 니켈 습식제련 공정에서 수소 가스로부터 염산을 회수하는 설비.
  9. 니켈 광석을 수소로 환원시켜서 환원된 니켈 광석을 얻는 단계;
    상기 환원된 니켈 광석에 염산을 투입하여 니켈 및 철을 이온으로 용해 침출하여 니켈 철 이온 함유 용액과 증기상의 염산을 함유하는 수소 가스 부산물을 얻는 단계;
    상기 수소 가스 부산물을 냉각 응축하여 수소 가스 부산물 중의 증기상 염산을 염산으로 회수하는 단계; 및
    회수된 염산을 상기 환원된 니켈 광석의 침출에 재사용하는 단계를 포함하는 니켈 습식제련 공정에서 수소 가스로부터 염산을 제거 및 회수하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 응축시 수소 가스의 온도 강하는 20℃ 내지 50℃인 니켈 습식제련 공정에서 수소 가스로부터 염산을 제거 및 회수하는 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    염산이 제거 및 회수된 수소 가스를 니켈 광석의 환원에 재사용하는 단계를 추가로 포함하는 니켈 습식제련 공정에서 수소 가스로부터 염산을 제거 및 회수하는 방법.
KR1020150185475A 2015-12-23 2015-12-23 니켈의 습식제련 공정에서 발생하는 수소 가스 중의 염산 제거 및 회수 설비 및 방법 KR101767777B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150185475A KR101767777B1 (ko) 2015-12-23 2015-12-23 니켈의 습식제련 공정에서 발생하는 수소 가스 중의 염산 제거 및 회수 설비 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150185475A KR101767777B1 (ko) 2015-12-23 2015-12-23 니켈의 습식제련 공정에서 발생하는 수소 가스 중의 염산 제거 및 회수 설비 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170075607A true KR20170075607A (ko) 2017-07-03
KR101767777B1 KR101767777B1 (ko) 2017-08-23

Family

ID=59357908

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150185475A KR101767777B1 (ko) 2015-12-23 2015-12-23 니켈의 습식제련 공정에서 발생하는 수소 가스 중의 염산 제거 및 회수 설비 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101767777B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020166735A1 (ko) * 2019-02-13 2020-08-20 고려아연 주식회사 니켈 황화광으로부터 습식 및 건식 공정을 조합한 경제적 니켈 제련공법
WO2024093075A1 (zh) * 2022-11-05 2024-05-10 广东邦普循环科技有限公司 镍铁合金提取铁并制备双氧水的方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1825010A4 (en) * 2004-11-17 2009-08-19 Bhp Billiton Ssm Tech Pty Ltd CONSECUTIVE OR SIMULTANEOUS LIXIVATION OF ORES CONTAINING NICKEL AND COBALT
KR20150062254A (ko) 2013-11-28 2015-06-08 주식회사 포스코 제련 공정 부산물의 리사이클링 장치 및 방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020166735A1 (ko) * 2019-02-13 2020-08-20 고려아연 주식회사 니켈 황화광으로부터 습식 및 건식 공정을 조합한 경제적 니켈 제련공법
AU2019428963B2 (en) * 2019-02-13 2023-08-03 KEMCO (Korea Energy Materials Company) Economical method, using combination of wet and dry processes, for smelting nickel from nickel sulfide ores
WO2024093075A1 (zh) * 2022-11-05 2024-05-10 广东邦普循环科技有限公司 镍铁合金提取铁并制备双氧水的方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR101767777B1 (ko) 2017-08-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2863585T3 (es) Procedimiento de recuperación de componentes a partir de residuo de ácido de decapado
CA3088357C (en) Method for producing high-purity scandium oxide
KR101403185B1 (ko) 니켈 제련 부산물 재활용 방법
KR101389430B1 (ko) 동제련 전로슬래그에서의 유가금속 회수처리 공정법
EP2829621B1 (en) Method for producing hematite for iron production
EP3526353B1 (en) Process for the preparation of a concentrate of metals, rare metals and rare earth metals from residues of alumina production by bayer process or from materials with a chemical composition similar to said residues, and refinement of the concentrate so obtained
KR101528043B1 (ko) 니켈 습식제련 공정의 부산물 회수 방법
KR101767777B1 (ko) 니켈의 습식제련 공정에서 발생하는 수소 가스 중의 염산 제거 및 회수 설비 및 방법
KR101359121B1 (ko) 니켈 제련 공정 중 폐기물 최소화 방법
KR101172897B1 (ko) 니켈 함유 원료로부터 니켈을 회수하는 방법
JP5752794B2 (ja) 液体排出物の処理および金属の回収方法
KR101664827B1 (ko) 니켈 및 코발트 회수 방법
US8945489B2 (en) Metal recovery process
KR101439626B1 (ko) 니켈 제련 공정 중의 잔사 슬러지 수세액을 이용한 페로니켈 회수 방법
KR101714936B1 (ko) 니켈 습식제련 공정에서 얻어지는 석출용액의 후처리 공정 중 산화마그네슘의 회수 방법
KR101288961B1 (ko) 니켈 함유 광석으로부터 코발트를 회수하는 방법
US9279168B2 (en) Process for recovery of technical grade molybdenum from diluted leaching acid solutions (PLS), with highly concentrated arsenic, from metallurgical residues
JP4275939B2 (ja) タンタル化合物及び／又はニオブ化合物の回収方法
KR101676196B1 (ko) 니켈 습식 제련 공정의 수소 재활용 방법 및 장치
EP3091093B1 (en) Scandium recovery process
KR101778399B1 (ko) 니켈 습식 제련 공정의 비산 산화철 회수 방법
KR101746979B1 (ko) 니켈 습식제련 공정의 중화제 재생 방법
KR101594700B1 (ko) 니켈 습식제련 공정의 향상된 염소 부산물 회수 방법
KR102163822B1 (ko) 니켈 습식제련 공정에서 얻어지는 석출용액의 후처리 공정에서 우수한 반응성의 산화마그네슘 회수 방법
KR101620726B1 (ko) 니켈 습식 제련 공정의 부산물 회수 장치 및 이를 이용한 부산물 회수 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant