WO2018194397A1 - Method for smelting ilmenite using red mud - Google Patents

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ilmenite
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titanium dioxide
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박현식
김민석
전호석
김영재
정경우
하민철
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한국지질자원연구원
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C1/00—Magnetic separation
    • B03C1/02—Magnetic separation acting directly on the substance being separated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G23/00—Compounds of titanium
    • C01G23/04—Oxides; Hydroxides
    • C01G23/047—Titanium dioxide

Definitions

  • the present invention relates to a method of smelting ilmenite, which is an ore of titanium, and more particularly to a method of smelting ilmenite, which can obtain high quality titanium dioxide and recover and utilize process by-products.
  • the titanium raw material industry which produces titanium, is mainly composed of titanium ore from Australia, South Africa, and India, or from hard rock in Canada and Norway. Australia is the world's largest producer of heavy ore concentrates, with more than half of the titanium titan being produced from artificial rutile and used as pigment raw material.
  • Titanium pyrite can be used directly in the production of titanium dioxide pigments, but most of the titanium pyrite to improve the quality by producing a titanium dioxide slag or synthetic rutile (synthetic rutile).
  • rutile Another important raw material is natural rutile, which is produced as a by-product of titanium iron in Australia, the United States and South Africa, and as the main mineral in Sierra Leone.
  • Titanium (FeO-TiO 2 ) generally has a TiO 2 content of 45-65% by weight. Advances in chemical and dry smelting technology can remove iron to improve the TiO 2 content in artificial rutile by 90-96%.
  • the commercial process for making artificial rutile from titanium iron is the Becher process.
  • titanium iron is coated with iron using sub-bituminous coal as fuel and reducing agent at a high temperature of 1,300 ° C.
  • the reaction proceeds according to Scheme 1 below.
  • Iron is aerated by blowing air in ammonium chloride solution at temperatures up to 80 ° C.
  • Hydrocyclone is used to separate the standard grade artificial rutile (TiO 2 , 90%) from the hydrous iron oxide that is concentrated and pumped to the reservoir, and a general reaction is performed according to the following Scheme 2.
  • red mud is a workplace waste generated from the bauxite refining process, which is composed of strong alkali with a water content of 40-55% and a pH of 11-13.
  • the present invention relates to a smelting method of ilmenite using red mud, and can be recovered by high purity titanium dioxide by smelting ilmenite using red mud, a waste that is difficult to use as a flux or a raw material. It also provides a way to smelt ilmenite using red mud, which is difficult to treat as waste.
  • the present invention is to form a mixture by mixing ilmenite concentrate and red mud, adding a carbon source to the mixture and heating to reduce iron in the mixture, magnetic force Separating the reduced iron through the screening, aeration and acid-leaching the residue, to remove the iron in the residue and to recover the titanium dioxide dioxide using ilmenite Provides titanium smelting method.
  • the present invention comprises the steps of (a) mixing ilmenite concentrate and red mud to form a mixture; (b) adding a carbon source to the mixture and heating to reduce iron in the mixture to form a melt droplet; (c) physically separating the melt to remove iron and recovering titanium dioxide slag; (d) recovering alumina (Al 2 O 3 ) by introducing the titanium dioxide slag into a Bayer process; And (e) acid-leaching the titanium dioxide slag from which the alumina is separated to remove silica (SiO 2 ).
  • red mud generated in the aluminum oxide smelting process which is very difficult to treat, can be treated together in the smelting process of ilmenite by using as a flux or a raw material.
  • iron which is an impurity contained in ilmenite, is not reduced and removed at a high temperature, but is reduced with red mud to form a molten droplet, thereby physically easily sorting and separating the titanium dioxide slag, which can be greatly increased. .
  • the aeration step to recover high-quality titanium dioxide by minimizing the content of iron as impurities in the titanium dioxide slag recovered by separating and recovering the reduced iron through the reduction process to control the heating temperature by adding a carbon source and magnetic screening It is not necessary and can drastically reduce the cost of the ilmenite smelting process.
  • FIG. 1 is a process flowchart of the ilmenite smelting method using red mud according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a process flowchart of the ilmenite smelting method using red mud according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a photograph of the starting material ilmenite, red mud and bituminous coal samples in the ilmenite smelting method using red mud according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a photograph of the iron reduced by heating in the smelting method of ilmenite utilizing red mud according to an embodiment of the present invention as a droplet.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of a ilmenite smelting method using red mud according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a photograph of a high temperature and high pressure leaching apparatus.
  • FIG. 7 is a graph showing alumina and silica contents according to caustic soda concentration in the Bayer process step in the ilmenite smelting method using red mud according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of a ilmenite smelting method using red mud according to another embodiment of the present invention.
  • Powdered ilmenite and concentrate were uniformly mixed through a ball mill and then briquettes using a pelletizer with a maximum pressure of 5 tons.
  • Bituminous coal was added to the briquettes and reduced by heating at 1700 ° C. for 15 minutes in a rotary furnace.
  • the melt droplets were separated using a magnetic separator.
  • the melt was removed to recover the titanium dioxide slag.
  • FIG. 6 is a photograph of a high temperature and high pressure leaching apparatus.
  • caustic soda was filled in the high temperature and high pressure leaching apparatus with titanium dioxide slag from which the melt was removed, and leached at 200 ° C. and 20 bar for 1 hour.
  • the leached components were analyzed to determine the content of alumina and silica in the titanium dioxide slag.
  • Acid leaching was carried out by adding 30% sulfuric acid to the titanium dioxide slag from which alumina was removed.
  • FIG. 1 is a process flowchart of the ilmenite smelting method using red mud according to an embodiment of the present invention.
  • the method of smelting ilmenite using red mud is performed by mixing ilmenite concentrate and red mud to form a mixture (S100), in the mixture. Adding a carbon source and heating to reduce iron in the mixture (S200), separating the reduced iron through magnetic screening (S300), and aeration and acid-leaching the residue, The step of recovering titanium dioxide by removing iron in the residue (S400).
  • the ilmenite concentrate may be an increase in purity by beneficiating ilmenite ore.
  • the ilmenite may contain 17 to 50 wt% of concentrate titanium dioxide (TiO 2 ).
  • the grade of ilmenite concentrate is generally 45% to 50%, but the higher the grade of titanium, the higher the process cost.
  • the ilmenite concentrate may contain 35 to 65% by weight of titanium dioxide and residual iron oxide (FeO x ).
  • the oxidized iron may be reduced and separated and recovered in the magnetic screening step.
  • the red mud may be waste generated in the aluminum oxide smelting process.
  • the red mud is difficult to dispose as it is very high pH, it can be recovered by separating the iron and titanium dioxide contained in the red mud when mixed and reduced with ilmenite concentrate.
  • the red mud may contain 5 to 10 wt% of titanium dioxide (TiO 2 ).
  • the titanium dioxide contained in the red mud can be recovered together with the titanium dioxide contained in the ilmenite concentrate.
  • the red mud may contain 30 to 40 wt% of residual iron oxide (Fe 2 O 3 ) in addition to titanium dioxide.
  • Iron oxide contained in the red mud may be hematite.
  • Hematite in the red mud can be reduced and physically separated together with the iron oxide component of the ilmenite concentrate.
  • the red mud may be added in an amount of 10 to 200 parts by weight based on 100 parts by weight of the total amount of ilmenite concentrate.
  • Iron oxide contained in the red mud is first produced as reduced iron because it has a very fast reduction rate compared to ilmenite.
  • the resulting reduced iron is carburized by carbon and has a low melting point and acts as a strong reducing agent itself to facilitate reduction of ilmenite and greatly increase the generation of reduced iron molten droplets (described below).
  • the red mud When the red mud is added less than 10 parts by weight, the purity of the titanium dioxide to be separated and recovered is lowered, if it exceeds 200 parts by weight may cause a problem that the efficiency of the process of reducing iron by heating is very low.
  • the mixture may be pressed into a pellet.
  • the efficiency of the subsequent heating and reducing step may be greatly increased, and the convenience of process operation may be greatly increased in a reduction process using a rotary furnace or a sintering furnace.
  • the carbon source may be any one selected from bituminous coal consisting of peat, lignite and bituminous coal.
  • the carbon source may increase the reaction temperature in the step of heating and reducing the mixture, and the reduced iron reduced by carbon itself may become a very strong reducing agent and greatly increase the efficiency of the reduction step.
  • the carbon source may be added in 10 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the mixture.
  • the carbon source is set to the maximum within the above range, the maximum reduction rate can be expected, and in the case of unreacted residual carbon, there is an advantage in that it can be recovered and reused.
  • a carbon source can be added to the mixture and heated to 1350-1500 ° C. for 8-12 hours to reduce the iron in the mixture.
  • the mixture of ilmenite concentrate and red mud does not reach the melting temperature, so that melting does not occur, and sufficient reduction roasting proceeds when heating in the above range, and alumina, silica, etc. in the slag generated
  • the composition of the component can be adjusted, and the reduced iron component can be physically separated.
  • the heating can be carried out in a sintering furnace or a rotary furnace.
  • a carbon source can be added to easily heat up to a set temperature, and to control the reaction temperature and reaction time during the reduction reaction by heating. Very advantageous.
  • the reduced iron may be formed in a droplet form.
  • the iron oxide component and the iron oxide contained in the red mud concentrate in the ilmenite concentrate are reduced and discharged into an oxide, which is discharged in the form of molten discharge.
  • the reduced iron may be separated through magnetic screening (S300).
  • the iron component When the reduced iron is formed in the form of a molten droplet, the iron component may be aggregated and easily attracted to the magnetic, and the iron component in the ilmenite concentrate and red mud may be separated together in one process through magnetic screening.
  • titanium dioxide recovered by increasing the content of titanium dioxide derived from ilmenite concentrate and red mud can be greatly increased.
  • the residue is titanium dioxide slag.
  • the residue may be aerated and acid-leached to recover titanium dioxide in the residue (S400).
  • the residue may be aerated by injecting air for 30 minutes to 30 hours.
  • the acid leaching may be leached for 5 minutes to 10 hours using 0.05% to 30% sulfuric acid to remove iron in the residue.
  • the concentration of sulfuric acid depends on the nature of the residue and may be selected in a relationship inversely proportional to leaching time.
  • all the iron components in the residue may be removed.
  • Both gangue components can be removed in the aeration and acid leaching stages, and the iron component in the residue can be removed once more and the grade of titanium dioxide recovered can be greatly increased.
  • the titanium dioxide may be in the range of 88% to 95%.
  • high-quality titanium dioxide is recovered by effectively removing iron from residues through aeration and acid leaching.
  • Figure 2 is a process flow diagram of a ilmenite smelting method using red mud according to another embodiment of the present invention.
  • a mixture of ilmenite concentrate and red mud is formed to form a mixture (F100), in the mixture.
  • ilmenite concentrate and red mud are mixed to form a mixture (F100).
  • the ilmenite concentrate may be one of increasing the quality by beneficiating the ilmenite ore.
  • the ilmenite concentrate may contain 17 to 50% by weight of titanium dioxide (TiO 2 ).
  • the grade of ilmenite concentrate is generally 45% to 50%, but the higher the grade of titanium, the higher the process cost.
  • the ilmenite concentrate may contain 35 to 65% titanium dioxide and residual iron oxide (FeO x ).
  • the oxidized iron is reduced and separated and recovered in the magnetic screening step.
  • the red mud may be waste generated in the aluminum oxide smelting process.
  • the red mud includes titanium dioxide (TiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ) and silica (SiO 2 ).
  • the red mud is difficult to dispose as it is very high pH, it can be recovered by separating the iron and titanium dioxide contained in the red mud when mixed and reduced with ilmenite concentrate.
  • the red mud may contain 5 to 10 wt% of titanium dioxide (TiO 2 ).
  • the titanium dioxide contained in the red mud can be recovered together with the titanium dioxide contained in the ilmenite concentrate.
  • the red mud includes alumina and silica.
  • the alumina and silica may be included in the reduced titanium dioxide slag, in this case it reduces the grade of titanium dioxide, it is necessary to remove the alumina and silica, in this case can obtain a high quality titanium dioxide .
  • the red mud may contain 30 to 40 wt% of residual hematite (Fe 2 O 3 ) in addition to titanium dioxide.
  • the hematite in the red mud can be reduced together with the iron component of the ilmenite concentrate to form molten droplets and be physically separated by magnetic screening.
  • the red mud may be added in an amount of 10 to 200 parts by weight based on 100 parts by weight of the total amount of ilmenite concentrate.
  • Iron oxide contained in the red mud is first converted to reduced iron because it has a very fast reduction rate compared to ilmenite.
  • the resulting reduced iron is carburized by carbon and has a low melting point and acts as a strong reducing agent itself to facilitate the reduction of ilmenite and to increase the production of molten droplets which are reduced iron.
  • Red muene is added in an amount of 10 to 200 parts by weight based on 100 parts by weight of the total amount of ilmenite concentrate.
  • the mixture may be pressed into a pellet.
  • the efficiency of the subsequent heating and reducing step may be greatly increased, and the convenience of process operation may be greatly increased in a reduction process using a rotary furnace or a sintering furnace.
  • the carbon source may be any one selected from bituminous coal consisting of peat, lignite, bituminous coal and the like as coal.
  • the carbon source has high volatility.
  • the carbon source may increase the reaction temperature in the step of heating and reducing the mixture, and the reduced iron reduced by carbon itself becomes a very strong reducing agent, which greatly increases the efficiency of the reducing step and increases the production of melt droplets. Can be.
  • the carbon source may be added in 10 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the mixture.
  • the maximum reduction rate can be expected when the carbon source is set to the maximum, and the unreacted residual carbon can be recovered and reused.
  • a carbon source may be added to the mixture and heated to 1400 to 2000 ° C. for 15 minutes to 10 hours to reduce and roast the iron in the mixture.
  • the heating is less than 1400 °C the mixture of ilmenite concentrate and red mud does not reach the melting temperature does not occur melting, it is possible to adjust the composition of the components of alumina, silica in the slag generated when heating in the above range, The iron components can be physically separated.
  • the heating may be performed in any one selected from the group consisting of a sintering furnace, a rotary furnace and an arc furnace.
  • a carbon source can be added to easily heat up to a set temperature, and to control the reaction temperature and reaction time during the reduction reaction by heating. Very advantageous.
  • the iron may be reduced to form a droplet (droplet).
  • the iron of the iron oxide component and the red hematite contained in the red menite concentrate is reduced and discharged as an oxide, which is discharged in the form of molten droplets.
  • the iron component When the reduced iron is formed in the form of a molten droplet, the iron component may be aggregated and easily attracted to the magnetic, and the iron component in the ilmenite concentrate and red mud may be separated together in one process through magnetic screening.
  • the melt is contained in 25 to 30% by weight in the reduced material.
  • the weight of the melt can be increased by heating and reducing the melt.
  • gravity when reduced in the arc, the weight of iron is increased, gravity can be selected.
  • the titanium dioxide slag is iron is separated and removed, the content of titanium dioxide derived from ilmenite concentrate and red mud increase, so that the quality of titanium dioxide can be greatly increased.
  • the titanium dioxide slag is introduced into a Bayer process to recover alumina (Al 2 O 3 ) (F400).
  • the Bayer process means a process of adding and leaching caustic soda under high temperature and high pressure to discharge the alumina into crystals.
  • the titanium dioxide slag may contain alumina and silica derived from red mud.
  • the quality of the recovered titanium dioxide may be lowered.
  • caustic soda NaOH
  • the alumina may be leached at a pressure of 15 to 20 bar at 150 to 200 ° C.
  • Alkaline leaching by caustic soda may be performed in the high temperature and high pressure range to recover alumina, and the leaching efficiency of alumina is reduced when it does not reach the temperature and pressure range.
  • alumina may be leached by adding caustic soda (NaOH) of 1.25 to 6.25 M to titanium dioxide slag.
  • CaOH caustic soda
  • alumina may be dissolved and precipitated, and silica contained in titanium dioxide slag may be dissolved and leached together.
  • the caustic soda is less than 1.25 M, it is difficult to contain less than 3% by weight of alumina in the titanium dioxide slag recovered.
  • the acid leaching may be performed by leaching for 5 minutes to 10 hours using 0.05% to 30% sulfuric acid to remove residual silica in the titanium dioxide slag.
  • the concentration of sulfuric acid depends on the nature of the residue and is inversely proportional to leaching time.
  • the recovered titanium dioxide slag may be in the range of 70% to 97%.
  • the titanium dioxide slag is used as a high quality titanium dioxide raw material such as pigments.
  • the smelting method of ilmenite using red mud is to separate and recycle the alumina (Al 2 O 3 ) contained in the red mud containing and to remove alumina, silica with iron impurities.
  • the quality of the remaining titanium dioxide slag can be greatly increased.
  • a mixture of 100 g of ilmenite concentrate and 100 g of red mud was pressed to prepare a briquette.
  • a pelletizer was produced using a pelletizer of a maximum pressure of 5 tons.
  • Bituminous coal was added to the briquettes and heated to 1450 ° C. in a rotary furnace.
  • melt droplets were separated using a magnetic separator, air was introduced into the residue, and acid leached by adding 30% sulfuric acid.
  • the quality of the recovered titanium dioxide was confirmed.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of a ilmenite smelting method using red mud according to another embodiment of the present invention.
  • Powdered ilmenite and concentrate were uniformly mixed through a ball mill and then briquettes using a pelletizer with a maximum pressure of 5 tons.
  • Bituminous coal was added to the briquettes and reduced by heating at 2000 ° C. for 15 minutes in an arc furnace.
  • the melt droplets were separated using a magnetic separator.
  • the melt was removed to recover the titanium dioxide slag.
  • FIG. 6 is a photograph of a high temperature and high pressure leaching apparatus.
  • caustic soda was filled in the high temperature and high pressure leaching apparatus with titanium dioxide slag from which the melt was removed, and leached at 200 ° C. and 20 bar for 1 hour.
  • the leached components were analyzed to determine the content of alumina and silica in the titanium dioxide slag.
  • Acid leaching was carried out by adding 30% sulfuric acid to the titanium dioxide slag from which alumina was removed.
  • Figure 3 is a photograph of the starting material ilmenite, red mud and bituminous coal samples in the ilmenite smelting method using red mud according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a photograph of the iron reduced by heating in the smelting method of ilmenite utilizing red mud according to an embodiment of the present invention as a droplet.
  • Table 1 shows the results of analyzing the components of the starting material ilmenite concentrate and red mud according to an embodiment of the present invention with an energy dispersive X-ray fluorescence spectrometer. Referring to Table 1, it was confirmed that the ilmenite concentrate and red mud contained titanium dioxide component and iron component necessary for separation recovery.
  • Table 2 shows the components of titanium dioxide slag after the melting and reducing step through heating.
  • the iron oxide (FeO x ) of the slag was confirmed to be a very small amount compared to the red mud and ilmenite injected into all the components 10%, it was confirmed that the reduction reaction proceeded very effectively.
  • the method of smelting ilmenite utilizing red mud according to the present invention utilizes red mud, which is difficult to treat, it is possible to obtain high quality titanium dioxide by smelting low grade ilmenite in an environmentally friendly manner.
  • Red mud contains alumina and silica in addition to iron oxide and remains after magnetic screening after reduction, thereby increasing the load of the acid leaching process and reducing the quality of the recovered titanium dioxide.
  • FIG. 7 is a graph illustrating alumina and silica contents according to caustic soda concentration in a Bayer process step in the ilmenite smelting method using red mud according to another embodiment of the present invention.
  • silica was removed as well as alumina remaining in the titanium dioxide slag when the caustic soda concentration was 2.5 M or more when leaching at 200 ° C. and 20 bar for 1 hour.
  • the concentration of caustic soda is 2.5 M or more, the content of alumina and silica can be effectively controlled to 3% by weight or less.
  • iron and titanium dioxide may be separated and recovered efficiently by using waste red mud.
  • the ilmenite smelting method using red mud according to another embodiment of the present invention can be recycled by obtaining a variety of by-products using red mud, which is a difficult treatment.
  • alumina and silica contained in red mud when they are concentrated in the reduced titanium dioxide slag, they may be introduced into a Bayer process to leach at a high temperature and high pressure to remove not only impurities, but also silica, and alumina emitted as crystals. It can be reused.

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Abstract

The present invention provides a method for smelting ilmenite using red mud, the method comprising the steps of: mixing an ilmenite concentrate and red mud to form a mixture; adding a carbon source to the mixture, followed by heating to reduce iron in the mixture to form a molten droplet; subjecting the molten droplet to magnetic separation to remove the iron and recover a titanium dioxide slag; introducing the titanium dioxide slag into a Bayer process to recover alumina (Al2O3); and subjecting the alumina-separated titanium dioxide slag to acid-leaching to remove silica (SiO2).

Description

적니를 활용한 일메나이트 제련방법Smelting Ilmenite using red mud
본 발명은 티탄의 원광인 일메나이트를 제련하는 방법에 관한 것으로서, 특히 고품위의 이산화티탄을 수득할 수 있고, 공정 부산물을 회수하여 활용할 수 있는 일메나이트의 제련방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of smelting ilmenite, which is an ore of titanium, and more particularly to a method of smelting ilmenite, which can obtain high quality titanium dioxide and recover and utilize process by-products.
티탄을 생산하는 티탄 원료산업은 호주, 남아공, 인도 지역의 중사 광상이나, 캐나다, 노르웨이 경암광상에서 생산되는 티탄철석이 주종을 이루고 있다. 호주는 세계 최대 중사광 정광 생산국으로서 티탄철석의 절반 이상이 인조 금홍석으로 생산되어 안료 원료로 사용된다.The titanium raw material industry, which produces titanium, is mainly composed of titanium ore from Australia, South Africa, and India, or from hard rock in Canada and Norway. Australia is the world's largest producer of heavy ore concentrates, with more than half of the titanium titan being produced from artificial rutile and used as pigment raw material.
이산화티탄 안료 생산에 티탄철석을 직접 사용할 수 있으나, 대부분 티탄철석은 이산화티탄 슬래그 또는 인조금홍석(synthetic rutile)을 제조하여 품위를 향상시킨다. Titanium pyrite can be used directly in the production of titanium dioxide pigments, but most of the titanium pyrite to improve the quality by producing a titanium dioxide slag or synthetic rutile (synthetic rutile).
또 다른 중요한 원료는 천연 금홍석으로서 호주, 미국, 남아공에서는 티탄철석의 부산물로 생산되고 시에라 레온에서는 주 광물로 생산한다. Another important raw material is natural rutile, which is produced as a by-product of titanium iron in Australia, the United States and South Africa, and as the main mineral in Sierra Leone.
티탄철석(FeO· TiO2)은 일반적으로 TiO2함량이 중량비로 45 - 65% 이다. 화학 및 건식 제련 기술의 발달로 철분을 제거하여 인조 금홍석 내의 TiO2함량을 90 ~ 96 %까지 향상시킬 수 있다.Titanium (FeO-TiO 2 ) generally has a TiO 2 content of 45-65% by weight. Advances in chemical and dry smelting technology can remove iron to improve the TiO 2 content in artificial rutile by 90-96%.
티탄철석으로부터 인조금홍석을 만드는 상업적 공정에는 Becher공정이 있다. The commercial process for making artificial rutile from titanium iron is the Becher process.
Becher공정에서는 환원 및 폭기 공정의 2단계 공정을 거쳐 인조금홍석이 생산된다. In the Becher process, artificial rutile is produced through two stages of reduction and aeration process.
1단계에서는 티탄철석이 1,300 ℃의 고온에서 연료 및 환원제로서 아역청탄을 사용하여 철분을 입힌다. 반응은 하기 반응식 1에 따라 진행된다. In the first stage, titanium iron is coated with iron using sub-bituminous coal as fuel and reducing agent at a high temperature of 1,300 ° C. The reaction proceeds according to Scheme 1 below.
[반응식 1] Scheme 1
Fe2O3 · TiO2 + 3CO → (2Fe + TiO2) + 3CO2 Fe 2 O 3 · TiO 2 + 3CO → (2Fe + TiO 2) + 3CO 2
철분은 80 ℃까지의 온도에서 염화암모늄 용액 내에서 공기를 불어넣어 산화시킨다(aeration). 농출되어 저류지에 펌프된 함수산화철로부터 기준 품위의 인조금홍석(TiO2, 90%)을 분리하는 데에는 하이드로사이클론이 사용되는데 일반적인 반응은 하기 반응식2에 따라 수행된다. Iron is aerated by blowing air in ammonium chloride solution at temperatures up to 80 ° C. Hydrocyclone is used to separate the standard grade artificial rutile (TiO 2 , 90%) from the hydrous iron oxide that is concentrated and pumped to the reservoir, and a general reaction is performed according to the following Scheme 2.
[반응식 2] Scheme 2
(2Fe + TiO2) + O2 → 2FeO + TiO2 (2Fe + TiO 2 ) + O 2 → 2FeO + TiO 2
이 때 철을 이용하는 과정으로 1300 ℃에서 환원하는 경우에는 환원된 철을 물리적으로 분리하는 것이 불가능하다. 따라서 후속공정인 에어레이션 과정에서 철을 산화물로 다시 산화시킨 이후에 산침출하여 철을 분리하여 회수하고 이산화티탄의 품위를 높이게 된다. In this case, when the iron is reduced at 1300 ° C., it is impossible to physically separate the reduced iron. Therefore, after oxidizing iron back to oxide in the subsequent aeration process, acid leaching is performed to separate and recover iron, thereby improving the quality of titanium dioxide.
종래의 Becher 공정에 의하면, 환원공정에서 생성된 환원철을 미리 분리하지 못하고 이후에 에어레이션 및 산침출 공정을 통하여 이산화티탄의 순도를 높이고 있으므로, 에어레이션 및 산침출 공정의 부하를 크게 증가시킨다. According to the conventional Becher process, since the reduced iron produced in the reduction process is not separated in advance and the purity of titanium dioxide is increased through the aeration and acid leaching processes, the load of the aeration and acid leaching processes is greatly increased.
한편 적니는 보크사이트 정제과정에서 발생하는 사업장 폐기물로서 함수율이 40~55%에 이르고 pH가 11~13의 강알칼리로 이루어져 있다. On the other hand, red mud is a workplace waste generated from the bauxite refining process, which is composed of strong alkali with a water content of 40-55% and a pH of 11-13.
또한 함수규산 알루미늄과 석영이 다량으로 들어있으나 이에 대한 활용방법은 개시된 바 없으며, 산화성이 강하여 처리가 매우 곤란하며, 새로운 활용 방법의 개발이 절실하다. In addition, a large amount of hydrous silicate and quartz are used, but a method of using the same has not been disclosed. Due to the strong oxidizing property, the treatment is very difficult, and development of a new method is urgently needed.
이와 관련된 선행문헌으로는 대한민국 공개특허 제10-2017-0021759호(공개일: 2017.02.28)에 개시되어 있는 일메나이트 원광을 이용한 금속 티탄의 제조방법이 있다. Prior art related thereto is a method for producing metal titanium using ilmenite ore disclosed in Republic of Korea Patent Publication No. 10-2017-0021759 (published: 2017.02.28).
따라서, 본 발명은 적니를 활용한 일메나이트의 제련방법에 관한 것으로서, 종래에 활용이 어려운 폐기물인 적니를 융제(flux) 또는 원료로 사용하여 일메나이트를 제련하여 고순도의 이산화티탄을 회수할 수 있으므로, 폐기물로 처리가 어려운 적니를 활용하여 일메나이트를 제련할 수 있는 방법을 제공한다. Accordingly, the present invention relates to a smelting method of ilmenite using red mud, and can be recovered by high purity titanium dioxide by smelting ilmenite using red mud, a waste that is difficult to use as a flux or a raw material. It also provides a way to smelt ilmenite using red mud, which is difficult to treat as waste.
제련공정으로 회수되는 이산화티탄의 품위를 증가시켜 공정의 효율을 크게 증가시킴과 동시에 융제로 첨가되는 적니에 포함되어 있는 알루미나(Al2O3)를 분리하여 적니의 활용 방법을 새롭게 제공할 수 있다. By increasing the quality of titanium dioxide recovered by the smelting process, the efficiency of the process can be greatly increased, and alumina (Al 2 O 3 ) contained in the red mud added as a flux can be separated to provide a new method of using red mud. .
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)는 이하의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the problem (s) mentioned above, and other object (s) not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 일메나이트(ilmenite) 정광과 적니(red mud)를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계, 상기 혼합물에 탄소공급원을 첨가하고 가열하여 혼합물 내의 철을 환원하는 단계, 자력선별을 통하여 환원된 철을 분리하는 단계, 잔류물을 에어레이션(aeration)하고 산침출(acid-leaching)하여, 상기 잔류물 내 철을 제거하고 이산화티탄을 회수하는 단계를 포함하는 일메나이트를 이용한 이산화티탄 제련방법을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention is to form a mixture by mixing ilmenite concentrate and red mud, adding a carbon source to the mixture and heating to reduce iron in the mixture, magnetic force Separating the reduced iron through the screening, aeration and acid-leaching the residue, to remove the iron in the residue and to recover the titanium dioxide dioxide using ilmenite Provides titanium smelting method.
또한 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 (a) 일메나이트(ilmenite) 정광과 적니(red mud)를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계; (b) 상기 혼합물에 탄소공급원을 첨가하고 가열하여 혼합물 내의 철을 환원하여 용융방울을 형성하는 단계; (c) 상기 용융방울을 물리적으로 분리하여 철을 제거하고 이산화티탄 슬래그를 회수하는 단계; (d) 상기 이산화티탄 슬래그를 베이어 공정(Bayer process)에 도입하여 알루미나(Al2O3)를 회수하는 단계; 및 (e) 알루미나가 분리된 이산화티탄 슬래그를 산침출(acid-leaching)하여 실리카(SiO2)를 제거하는 단계를 포함하는 적니를 활용한 일메나이트 제련방법을 제공한다.In another aspect, the present invention to solve the above problems, the present invention comprises the steps of (a) mixing ilmenite concentrate and red mud to form a mixture; (b) adding a carbon source to the mixture and heating to reduce iron in the mixture to form a melt droplet; (c) physically separating the melt to remove iron and recovering titanium dioxide slag; (d) recovering alumina (Al 2 O 3 ) by introducing the titanium dioxide slag into a Bayer process; And (e) acid-leaching the titanium dioxide slag from which the alumina is separated to remove silica (SiO 2 ).
본 발명에 따르면, 처리가 매우 어려운 산화알루미늄 제련공정에서 발생하는 적니(red mud)를 융제 또는 원료로 활용하여 일메나이트의 제련공정에서 함께 처리할 수 있다. According to the present invention, red mud generated in the aluminum oxide smelting process, which is very difficult to treat, can be treated together in the smelting process of ilmenite by using as a flux or a raw material.
또한 적니와 일메나이트 정광을 혼합하고 가열하여 환원하는 경우 일메나이트가 함유하는 철과 이산화티탄뿐만 아니라 적니가 함유하는 철과 이산화티탄을 함께 모두 분리 회수할 수 있어서 철과 이산화티탄 회수 효율을 크게 증가시킬 수 있다. In addition, when red mud and ilmenite concentrates are mixed and heated, the iron and titanium dioxide contained in red mud as well as the iron and titanium dioxide contained in red mud can be separated and recovered, thereby greatly increasing the iron and titanium dioxide recovery efficiency. You can.
또한 일메나이트에 포함된 불순물인 철을 고온에서 환원하여 제거하는 것이 아니라, 적니와 함께 환원하여 용융방울을 형성함으로써 물리적으로 용이하게 선별하고 분리하여 잔류하는 이산화티탄 슬래그의 품위를 크게 증가시킬 수 있다.In addition, iron, which is an impurity contained in ilmenite, is not reduced and removed at a high temperature, but is reduced with red mud to form a molten droplet, thereby physically easily sorting and separating the titanium dioxide slag, which can be greatly increased. .
또한 탄소공급원을 첨가하여 가열온도를 조절하는 환원공정과 자력선별을 통하여 환원된 철을 분리 회수하여 회수되는 이산화티탄 슬래그 내에서 불순물인 철의 함량을 최소화하여 고품위 이산화티탄을 회수하기 위한 에어레이션 단계가 필요하지 않아서 일메나이트의 제련공정의 비용을 획기적으로 감소시킬 수 있다. In addition, the aeration step to recover high-quality titanium dioxide by minimizing the content of iron as impurities in the titanium dioxide slag recovered by separating and recovering the reduced iron through the reduction process to control the heating temperature by adding a carbon source and magnetic screening It is not necessary and can drastically reduce the cost of the ilmenite smelting process.
또한 일메나이트 정광을 이용하여 이산화티탄을 제련하는 과정에서, 처리가 매우 곤란한 폐기물인 적니를 활용하여 고품위 이산화티탄을 회수하고, 부산물을 철 스크랩을 수득할 수 있으며, 적니가 함유하는 알루미나를 회수하여 매우 환경친화적이다. In addition, in the process of smelting titanium dioxide using ilmenite concentrate, high-quality titanium dioxide can be recovered by using red mud, which is very difficult to treat, and by-products can be obtained iron scrap, and alumina containing red mud is recovered by It is very environmentally friendly.
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.The effects of the present invention are not limited to the above-described effects, but should be understood to include all the effects deduced from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적니를 활용한 일메나이트 제련방법의 공정순서도이다. 1 is a process flowchart of the ilmenite smelting method using red mud according to an embodiment of the present invention.
도 2은 본 발명의 다른 실시예에 따른 적니를 활용한 일메나이트 제련방법의 공정순서도이다. 2 is a process flowchart of the ilmenite smelting method using red mud according to another embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 적니를 활용한 일메나이트 제련방법에 있어서 출발물질인 일메나이트, 적니 및 유연탄 시료의 사진이다. Figure 3 is a photograph of the starting material ilmenite, red mud and bituminous coal samples in the ilmenite smelting method using red mud according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 적니를 활용한 일메나이트 제련방법에 있어서 가열하여 환원된 철이 용융방울로 표출된 사진이다. Figure 4 is a photograph of the iron reduced by heating in the smelting method of ilmenite utilizing red mud according to an embodiment of the present invention as a droplet.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 적니를 활용한 일메나이트 제련방법의 구성을 나타낸 모식도이다. 5 is a schematic diagram showing the configuration of a ilmenite smelting method using red mud according to another embodiment of the present invention.
도 6은 고온 고압 침출장치의 사진이다. 6 is a photograph of a high temperature and high pressure leaching apparatus.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 적니를 활용한 일메나이트 제련방법에 있어서 베이어 공정 단계에서 가성소다 농도에 따른 알루미나 및 실리카 함량을 나타낸 그래프이다. 7 is a graph showing alumina and silica contents according to caustic soda concentration in the Bayer process step in the ilmenite smelting method using red mud according to another embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 적니를 활용한 일메나이트 제련방법의 구성을 나타낸 모식도이다. 5 is a schematic diagram showing the configuration of a ilmenite smelting method using red mud according to another embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 우선 일메나이트 정광 100 g과 적니 100 g을 혼합한 혼합물을 가압하여 단광으로 제조하였다. Referring to FIG. 5, first, a mixture of 100 g of ilmenite concentrate and 100 g of red mud was pressed to prepare a briquette.
분말형태의 일메나이트와 정광을 볼밀을 통해 균일하게 혼합한 후 최대 5톤 압력의 펠렛타이저를 활용하여 단광하였다. Powdered ilmenite and concentrate were uniformly mixed through a ball mill and then briquettes using a pelletizer with a maximum pressure of 5 tons.
상기 단광에 유연탄을 첨가하고 회전로에서 1700 ℃로 15분 동안 가열하여 환원시켰다. Bituminous coal was added to the briquettes and reduced by heating at 1700 ° C. for 15 minutes in a rotary furnace.
고온용융이 일어나는 것을 확인하고 생성된 용융방울과 잔류물을 확인하였다. It was confirmed that hot melt occurred and the resulting melt droplets and residues were identified.
자력선별기를 사용하여 상기 용융방울을 분리하였다. The melt droplets were separated using a magnetic separator.
용융방울을 제거하여 이산화티탄 슬래그를 회수하였다. The melt was removed to recover the titanium dioxide slag.
도 6은 고온 고압 침출장치의 사진이다. 6 is a photograph of a high temperature and high pressure leaching apparatus.
도 6을 참조하면, 상기 고온 고압 침출장치에 용융방울이 제거된 이산화티탄 슬래그와 함께 가성소다를 충진하고, 200 ℃, 20 bar 조건에서 1시간 동안 침출하였다. Referring to FIG. 6, caustic soda was filled in the high temperature and high pressure leaching apparatus with titanium dioxide slag from which the melt was removed, and leached at 200 ° C. and 20 bar for 1 hour.
침출 후에 침출된 성분을 분석하여 이산화티탄 슬래그 내의 알루미나 및 실리카의 함량을 확인하였다. After leaching, the leached components were analyzed to determine the content of alumina and silica in the titanium dioxide slag.
알루미나를 제거한 이산화티탄 슬래그에 황산을 30% 농도로 투입하여 산침출하였다. Acid leaching was carried out by adding 30% sulfuric acid to the titanium dioxide slag from which alumina was removed.
최종적으로 회수한 이산화티탄 슬래그의 품위를 확인하였다. The quality of the finally-recovered titanium dioxide slag was confirmed.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.Advantages and features of the present invention, and a method of achieving the same will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with reference to the accompanying drawings.
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.However, the present invention is not limited by the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms, and only the present embodiments make the disclosure of the present invention complete, and those skilled in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the person having the scope of the invention, which is defined only by the scope of the claims.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.In addition, in the following description of the present invention, if it is determined that related related technologies and the like may obscure the gist of the present invention, detailed description thereof will be omitted.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적니를 활용한 일메나이트 제련방법의 공정순서도이다. 1 is a process flowchart of the ilmenite smelting method using red mud according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 적니를 활용한 일메나이트 제련방법은 일메나이트(ilmenite) 정광과 적니(red mud)를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계(S100), 상기 혼합물에 탄소공급원을 첨가하고 가열하여 혼합물 내의 철을 환원하는 단계(S200), 자력선별을 통하여 환원된 철을 분리하는 단계(S300) 및 잔류물을 에어레이션(aeration)하고 산침출(acid-leaching)하여, 상기 잔류물 내 철을 제거하여 이산화티탄을 회수하는 단계(S400)를 포함한다.Referring to Figure 1, according to an embodiment of the present invention, the method of smelting ilmenite using red mud is performed by mixing ilmenite concentrate and red mud to form a mixture (S100), in the mixture. Adding a carbon source and heating to reduce iron in the mixture (S200), separating the reduced iron through magnetic screening (S300), and aeration and acid-leaching the residue, The step of recovering titanium dioxide by removing iron in the residue (S400).
상기 일메나이트 정광은 일메나이트 원광을 선광하여 순도를 증가시킨 것일 수 있다. The ilmenite concentrate may be an increase in purity by beneficiating ilmenite ore.
상기 일메나이트는 정광은 이산화티탄(TiO2)을 17 내지 50 중량%로 함유할 수 있다. The ilmenite may contain 17 to 50 wt% of concentrate titanium dioxide (TiO 2 ).
일메나이트 정광의 품위는 일반적으로 45 % 내지 50 %이나 티타늄의 품위가 높을수록 공정비용이 증가한다. The grade of ilmenite concentrate is generally 45% to 50%, but the higher the grade of titanium, the higher the process cost.
또한 국내산 일메나이트의 품위는 일반적으로 17 % 내지 50 %의 저품위 이므로 선광과정 없이 이산화티탄 제련에 직접 활용이 매우 어려우나, 저품위 일메나이트 정광과 적니를 혼합하여 제련하는 경우 고순도 이산화티탄을 수득할 수 있다. In addition, since the quality of domestic ilmenite is generally 17% to 50% of low quality, it is very difficult to directly utilize it for smelting titanium dioxide without beneficiation process, but high purity titanium dioxide can be obtained when smelting by mixing low grade ilmenite concentrate and red mud. .
상기 일메나이트 정광은 이산화티탄과 잔여 산화철(FeOx)을 35 내지 65 중량%로 함유할 수 있다. The ilmenite concentrate may contain 35 to 65% by weight of titanium dioxide and residual iron oxide (FeO x ).
상기 산환철은 환원되어 자력선별 단계에서 분리되어 회수될 수 있다. The oxidized iron may be reduced and separated and recovered in the magnetic screening step.
상기 적니(red mud)는 산화알루미늄 제련공정에서 발생하는 폐기물일 수 있다. The red mud may be waste generated in the aluminum oxide smelting process.
상기 적니는 pH가 매우 높아서 그대로 폐기가 어려우나, 일메나이트 정광과 혼합하여 환원하는 경우 적니에 함유되는 철 및 이산화티탄을 분리하여 회수할 수 있다. The red mud is difficult to dispose as it is very high pH, it can be recovered by separating the iron and titanium dioxide contained in the red mud when mixed and reduced with ilmenite concentrate.
상기 적니는 이산화티탄(TiO2)을 5 내지 10 중량%로 함유할 수 있다. The red mud may contain 5 to 10 wt% of titanium dioxide (TiO 2 ).
상기 적니가 함유하는 이산화티탄은 일메나이트 정광에 함유된 이산화티탄과 함께 회수될 수 있다. The titanium dioxide contained in the red mud can be recovered together with the titanium dioxide contained in the ilmenite concentrate.
상기 적니는 이산화티탄 외에 잔여 산화철(Fe2O3)을 30 내지 40 중량%로 함유할 수 있다. The red mud may contain 30 to 40 wt% of residual iron oxide (Fe 2 O 3 ) in addition to titanium dioxide.
상기 적니에 포함되는 산화철은 적철광일 수 있다. Iron oxide contained in the red mud may be hematite.
상기 적니 중 적철광은 일메나이트 정광의 산화철 성분과 함께 환원되어 물리적으로 분리될 수 있다. Hematite in the red mud can be reduced and physically separated together with the iron oxide component of the ilmenite concentrate.
상기 일메나이트 정광 총 100 중량부에 대해 적니를 10 내지 200 중량부로 첨가할 수 있다. The red mud may be added in an amount of 10 to 200 parts by weight based on 100 parts by weight of the total amount of ilmenite concentrate.
상기 적니에 포함된 산화철은 일메나이트와 비교하여 매우 빠른 환원속도를 갖기 때문에 먼저 환원철로 생성된다. Iron oxide contained in the red mud is first produced as reduced iron because it has a very fast reduction rate compared to ilmenite.
생성된 환원철은 탄소에 의해 침탄되어 낮은 융점을 갖고 그 자체가 강한 환원제로 작용하여 일메나이트의 환원을 용이하게 하고 후술하는 환원철 용융방울(droplet)의 생성을 크게 증가시킨다.The resulting reduced iron is carburized by carbon and has a low melting point and acts as a strong reducing agent itself to facilitate reduction of ilmenite and greatly increase the generation of reduced iron molten droplets (described below).
상기 적니가 10 중량부 미만을 첨가되는 경우 분리 회수되는 이산화티탄의 순도가 낮아지며, 200 중량부를 초과하는 경우에는 가열하여 철을 환원하는 공정의 효율이 매우 낮아지는 문제가 발생될 수 있다. When the red mud is added less than 10 parts by weight, the purity of the titanium dioxide to be separated and recovered is lowered, if it exceeds 200 parts by weight may cause a problem that the efficiency of the process of reducing iron by heating is very low.
상기 일메나이트(ilmenite) 정광과 적니(red mud)를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계에서 상기 혼합물을 가압하여 단광(pellet)으로 형성할 수 있다. In the step of forming a mixture by mixing the ilmenite concentrate and red mud, the mixture may be pressed into a pellet.
상기 혼합물을 단광으로 형성하는 경우 이후에 가열하여 환원하는 단계의 효율이 매우 증가될 수 있으며, 회전로 또는 소결로를 이용하는 환원공정에서 공정 운영의 편의성이 매우 증가될 수 있다. In the case of forming the mixture into briquettes, the efficiency of the subsequent heating and reducing step may be greatly increased, and the convenience of process operation may be greatly increased in a reduction process using a rotary furnace or a sintering furnace.
상기 탄소공급원은 이탄, 갈탄, 역청탄으로 이루어지는 유연탄에서 선택된 어느 하나일 수 있다. The carbon source may be any one selected from bituminous coal consisting of peat, lignite and bituminous coal.
상기 탄소공급원은 혼합물을 가열하여 환원하는 단계에서 반응온도를 증가킬 수 있으며, 탄소에 의하여 환원된 환원철은 자체가 매우 강한 환원제가 되어 환원 단계의 효율을 크게 증가시킬 수 있다. The carbon source may increase the reaction temperature in the step of heating and reducing the mixture, and the reduced iron reduced by carbon itself may become a very strong reducing agent and greatly increase the efficiency of the reduction step.
상기 탄소공급원은 상기 혼합물 총 100 중량부에 대하여 10 내지 100 중량부로 첨가될 수 있다. The carbon source may be added in 10 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the mixture.
상기 탄소공급원을 10 중량부 미만으로 첨가하는 경우 환원반응에 필요한 온도를 증가시키기 어려우며, 100 중량부를 초과하는 경우 여분의 탄소공급원이 첨가되어 공정비용이 증가하여 전체 효율이 감소되는 문제가 발생될 수 있다. When the carbon source is added below 10 parts by weight, it is difficult to increase the temperature required for the reduction reaction, and when it exceeds 100 parts by weight, an additional carbon source may be added to increase the process cost, thereby reducing the overall efficiency. have.
여기서 탄소공급원을 상기 범위 내에서 최대한으로 설정하는 경우 최대 환원율을 기대할 수 있으며 미반응 잔류 탄소의 경우 회수하여 재사용할 수 있는 장점이 있다. Here, when the carbon source is set to the maximum within the above range, the maximum reduction rate can be expected, and in the case of unreacted residual carbon, there is an advantage in that it can be recovered and reused.
상기 혼합물에 탄소공급원을 첨가하고, 1350 내지 1500 ℃로 8 시간 내지 12 시간 동안 가열하여 혼합물 내의 철을 환원할 수 있다.A carbon source can be added to the mixture and heated to 1350-1500 ° C. for 8-12 hours to reduce the iron in the mixture.
상기 1350 ℃ 미만으로 가열되는 경우에는 일메나이트 정광과 적니의 혼합물이 용융온도에 도달하지 못하여 용융이 일어나지 않으며, 상기 범위에서 가열하는 경우에 충분한 환원배소가 진행되며, 생성되는 슬래그에서 알루미나, 실리카 등의 성분 조성을 조절할 수 있고, 환원된 철 성분을 물리적으로 분리할 수 있다. In the case of heating below 1350 ℃, the mixture of ilmenite concentrate and red mud does not reach the melting temperature, so that melting does not occur, and sufficient reduction roasting proceeds when heating in the above range, and alumina, silica, etc. in the slag generated The composition of the component can be adjusted, and the reduced iron component can be physically separated.
상기 가열은 소결로 또는 회전로에서 수행될 수 있다. The heating can be carried out in a sintering furnace or a rotary furnace.
상기 소결로(sinter bed) 또는 회전로(rotary kiln)를 사용하는 경우에 탄소공급원을 첨가하여 설정 온도까지 쉽게 가열할 수 있으며, 가열하여 환원반응이 진행되는 동안 반응 온도 및 반응 시간을 조절하기에 매우 유리하다. In the case of using the sinter bed or rotary kiln, a carbon source can be added to easily heat up to a set temperature, and to control the reaction temperature and reaction time during the reduction reaction by heating. Very advantageous.
상기 환원된 철은 용융방울(droplet) 형태로 형성될 수 있다. The reduced iron may be formed in a droplet form.
상기 일메나이트 정광과 적니를 혼합하여 가열하는 경우에는 일메나이트 정광 내의 산화철 성분과 적니가 함유하는 산화철의 철은 환원되어 산화물로 배출되며 이때 용융방물 형태로 배출된다. When the ilmenite concentrate and red mud are mixed and heated, the iron oxide component and the iron oxide contained in the red mud concentrate in the ilmenite concentrate are reduced and discharged into an oxide, which is discharged in the form of molten discharge.
상기 환원된 철을 자력선별을 통하여 분리할 수 있다(S300).The reduced iron may be separated through magnetic screening (S300).
상기 환원된 철이 용융방울 형태로 형성되는 경우에는 철 성분이 응집되어 자성에 쉽게 이끌릴 수 있으며, 자력선별을 통하여 일메나이트 정광 및 적니 중의 철 성분을 한 공정으로 함께 분리할 수 있다.When the reduced iron is formed in the form of a molten droplet, the iron component may be aggregated and easily attracted to the magnetic, and the iron component in the ilmenite concentrate and red mud may be separated together in one process through magnetic screening.
상기 자력선별을 통하여 철을 미리 분리하는 경우에는 후술하는 에어레이션 및 산침출 공정의 부하를 크게 감소시킨다.When iron is separated in advance through the magnetic screening, the load of the aeration and acid leaching processes described later is greatly reduced.
또한 상기 잔류물에서는 철이 분리되어 제거되고, 일메나이트 정광 및 적니에서 유래된 이산화티탄의 함량이 증가되어 회수되는 이산화티탄의 품위가 매우 증가될 수 있다. In addition, iron is separated and removed from the residue, and the quality of titanium dioxide recovered by increasing the content of titanium dioxide derived from ilmenite concentrate and red mud can be greatly increased.
상기 잔류물은 이산화티탄 슬래그이다. The residue is titanium dioxide slag.
이후에 잔류물을 에어레이션(aeration)하고 산침출(acid-leaching)하여, 잔류물 내 이산화티탄을 회수할 수 있다(S400).Thereafter, the residue may be aerated and acid-leached to recover titanium dioxide in the residue (S400).
상기 잔류물에 30 분 내지 30 시간 동안 공기를 주입하여 에어레이션 할 수 있다. The residue may be aerated by injecting air for 30 minutes to 30 hours.
상기 범위에 미치지 못하는 경우에는 잔류물에 남아있는 철 성분을 제거하기 어렵다. If it is not within this range, it is difficult to remove the iron component remaining in the residue.
상기 산침출은 0.05 % 내지 30 %의 황산을 이용하여 5분 내지 10시간 동안 침출하여 잔류물 내의 철을 제거할 수 있다.The acid leaching may be leached for 5 minutes to 10 hours using 0.05% to 30% sulfuric acid to remove iron in the residue.
상기 황산의 농도는 잔류물의 성질에 따라 달라지며 침출시간에 반비례하는 관계로 선택될 수 있다. The concentration of sulfuric acid depends on the nature of the residue and may be selected in a relationship inversely proportional to leaching time.
상기 산침출 단계에서 잔류물 내의 철 성분을 모두 제거할 수 있다. In the acid leaching step, all the iron components in the residue may be removed.
상기 에어레이션 및 산침출 단계에서 맥석 성분을 모두 제거할 수 있으며, 잔류물 내의 철 성분이 한 번 더 제거되어 회수되는 이산화티탄의 품위가 매우 증가될 수 있다. Both gangue components can be removed in the aeration and acid leaching stages, and the iron component in the residue can be removed once more and the grade of titanium dioxide recovered can be greatly increased.
상기 이산화티탄은 88 % 내지 95 %의 품위일 수 있다.The titanium dioxide may be in the range of 88% to 95%.
따라서 매우 저품위인 일메나이트와 폐기가 어려운 적니를 원료로 하여 고순도의 이산화티탄을 회수할 수 있는 새로운 제련방법을 제공할 수 있다. Therefore, it is possible to provide a new smelting method capable of recovering high purity titanium dioxide using very low quality ilmenite and difficult to dispose of red mud as raw materials.
따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 적니를 활용한 일메나이트의 제련방법은 적니에 포함된 산화철을 먼저 탄소공급원 하에서 환원시키면 탄소공급원에 의하여 침탄되어 낮은 융점을 가지게 되고 이로써 강력한 환원제로 작용하여 일메나이트의 환원을 용이하게 하고 환원된 철이 용융방울로 생성되는 것을 촉진한다.Therefore, in the method of smelting ilmenite using red mud according to an embodiment of the present invention, when iron oxide contained in red mud is first reduced under a carbon source, it is carburized by a carbon source to have a low melting point, thereby acting as a strong reducing agent, and thus the ilmenite Facilitates the reduction of and promotes the production of reduced iron into the melt.
또한 에어레이션 및 산침출을 통하여 잔류물에 철을 효과적으로 제거하여 고품위 이산화티탄을 회수한다. In addition, high-quality titanium dioxide is recovered by effectively removing iron from residues through aeration and acid leaching.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 적니를 활용한 일메나이트 제련방법의 공정순서도이다. Figure 2 is a process flow diagram of a ilmenite smelting method using red mud according to another embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 적니를 활용한 일메나이트 제련방법은 일메나이트(ilmenite) 정광과 적니(red mud)를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계(F100), 상기 혼합물에 탄소공급원을 첨가하고 가열하여 혼합물 내의 철을 환원하여 용융방울을 형성하는 단계(F200), 상기 용융방울을 자력선별하여 철을 제거하고 이산화티탄 슬래그를 회수하는 단계(F300), 상기 이산화티탄 슬래그를 베이어 공정(Bayer process)에 도입하여 알루미나(Al2O3)를 회수하는 단계(F400), 및 알루미나가 분리된 이산화티탄 슬래그를 산침출(acid-leaching)하여 실리카(SiO2)를 제거하는 단계(F500)를 포함한다. Referring to FIG. 2, in the method of smelting ilmenite using red mud according to another embodiment of the present invention, a mixture of ilmenite concentrate and red mud is formed to form a mixture (F100), in the mixture. Adding a carbon source and heating to reduce iron in the mixture to form a molten droplet (F200), magnetically selecting the molten droplet to remove iron and recovering titanium dioxide slag (F300), and removing the titanium dioxide slag Recovering alumina (Al 2 O 3 ) by introducing into a Bayer process (F400), and acid-leaching the titanium dioxide slag from which the alumina is separated to remove silica (SiO 2 ) (F500).
우선 일메나이트(ilmenite) 정광과 적니(red mud)를 혼합하여 혼합물을 형성한다(F100).First, ilmenite concentrate and red mud are mixed to form a mixture (F100).
상기 일메나이트 정광은 일메나이트 원광을 선광하여 품위를 증가시킨 것일 수 있다. The ilmenite concentrate may be one of increasing the quality by beneficiating the ilmenite ore.
상기 일메나이트 정광은 이산화티탄(TiO2)을 17 내지 50 중량%로 함유할 수 있다. The ilmenite concentrate may contain 17 to 50% by weight of titanium dioxide (TiO 2 ).
일메나이트 정광의 품위는 일반적으로 45 % 내지 50 %이나 티탄의 품위가 높을수록 공정비용이 증가한다. The grade of ilmenite concentrate is generally 45% to 50%, but the higher the grade of titanium, the higher the process cost.
또한 국내산 일메나이트의 품위는 일반적으로 17 % 내지 50 %이므로 이산화티탄 제련에 활용이 매우 어려우나, 저품위 일메나이트 정광과 적니를 혼합하여 제련하는 경우 고품위 이산화티탄을 수득할 수 있다. In addition, since the quality of domestic ilmenite is generally 17% to 50%, it is very difficult to use for smelting titanium dioxide, but when refined by mixing low-grade ilmenite concentrate with red mud, high quality titanium dioxide can be obtained.
상기 일메나이트 정광은 이산화티탄과 잔여 산화철(FeOx)을 35 내지 65 %로 함유할 수 있다. The ilmenite concentrate may contain 35 to 65% titanium dioxide and residual iron oxide (FeO x ).
상기 산환철은 환원되어 자력선별 단계에서 분리되어 회수된다. The oxidized iron is reduced and separated and recovered in the magnetic screening step.
상기 적니(red mud)는 산화알루미늄 제련공정에서 발생하는 폐기물일 수 있다. The red mud may be waste generated in the aluminum oxide smelting process.
상기 적니는 이산화티탄(TiO2), 알루미나(Al2O3) 및 실리카(SiO2)를 포함한다. The red mud includes titanium dioxide (TiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ) and silica (SiO 2 ).
상기 적니는 pH가 매우 높아서 그대로 폐기가 어려우나, 일메나이트 정광과 혼합하여 환원하는 경우 적니에 함유되는 철 및 이산화티탄을 분리하여 회수할 수 있다. The red mud is difficult to dispose as it is very high pH, it can be recovered by separating the iron and titanium dioxide contained in the red mud when mixed and reduced with ilmenite concentrate.
상기 적니는 이산화티탄(TiO2)을 5 내지 10 중량%로 함유할 수 있다. The red mud may contain 5 to 10 wt% of titanium dioxide (TiO 2 ).
상기 적니가 함유하는 이산화티탄은 일메나이트 정광에 함유된 이산화티탄과 함께 회수될 수 있다. The titanium dioxide contained in the red mud can be recovered together with the titanium dioxide contained in the ilmenite concentrate.
상기 적니는 알루미나 및 실리카를 포함한다. The red mud includes alumina and silica.
상기 알루미나 및 실리카는 환원되어 생성된 이산화티탄 슬래그에 포함될 수 있으며, 이 경우에 이산화티탄의 품위를 감소시키므로, 상기 알루미나 및 실리카를 제거하는 단계가 필요하며, 이 경우 고품위 이산화티탄을 수득할 수 있다. The alumina and silica may be included in the reduced titanium dioxide slag, in this case it reduces the grade of titanium dioxide, it is necessary to remove the alumina and silica, in this case can obtain a high quality titanium dioxide .
상기 적니는 이산화티탄 외에 잔여 적철광(Fe2O3)을 30 내지 40 중량%로 함유할 수 있다. The red mud may contain 30 to 40 wt% of residual hematite (Fe 2 O 3 ) in addition to titanium dioxide.
상기 적니 중 적철광은 일메나이트 정광의 철 성분과 함께 환원되어 용융방울을 형성하고 자력선별을 통하여 물리적으로 분리될 수 있다. The hematite in the red mud can be reduced together with the iron component of the ilmenite concentrate to form molten droplets and be physically separated by magnetic screening.
상기 일메나이트 정광 총 100 중량부에 대해 적니를 10 내지 200 중량부로 첨가할 수 있다. The red mud may be added in an amount of 10 to 200 parts by weight based on 100 parts by weight of the total amount of ilmenite concentrate.
적니에 포함된 산화철은 일메나이트와 비교하여 매우 빠른 환원속도를 갖기 때문에 먼저 환원철로 변화된다. Iron oxide contained in the red mud is first converted to reduced iron because it has a very fast reduction rate compared to ilmenite.
생성된 환원철은 탄소에 의해 침탄되어 낮은 융점을 갖고 그 자체가 강한 환원제로 작용하여 일메나이트의 환원을 용이하게 하고 환원철인 용융방울의 생성을 증가시킨다.The resulting reduced iron is carburized by carbon and has a low melting point and acts as a strong reducing agent itself to facilitate the reduction of ilmenite and to increase the production of molten droplets which are reduced iron.
상기 일메나이트 정광 총 100 중량부에 대해 적니를 10 내지 200 중량부로 첨가된다.Red muene is added in an amount of 10 to 200 parts by weight based on 100 parts by weight of the total amount of ilmenite concentrate.
상기 적니가 10 중량부 미만을 첨가되는 경우 분리 회수되는 이산화티탄의 품위가 97 %에 도달하지 못하며, 200 중량부를 초과하는 경우에는 가열하여 철을 환원하는 공정의 효율이 매우 낮아지는 문제가 발생될 수 있다. When the red mud is added less than 10 parts by weight, the quality of the separated and recovered titanium dioxide does not reach 97%, and if it exceeds 200 parts by weight, the problem of the process of reducing iron by heating is very low. Can be.
상기 일메나이트(ilmenite) 정광과 적니(red mud)를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계에서 상기 혼합물을 가압하여 단광(pellet)으로 형성할 수 있다. In the step of forming a mixture by mixing the ilmenite concentrate and red mud, the mixture may be pressed into a pellet.
상기 혼합물을 단광으로 형성하는 경우 이후에 가열하여 환원하는 단계의 효율이 매우 증가될 수 있으며, 회전로 또는 소결로를 이용하는 환원공정에서 공정 운영의 편의성이 매우 증가될 수 있다. In the case of forming the mixture into briquettes, the efficiency of the subsequent heating and reducing step may be greatly increased, and the convenience of process operation may be greatly increased in a reduction process using a rotary furnace or a sintering furnace.
상기 혼합물에 탄소공급원을 첨가하고 가열하여 혼합물 내의 철을 환원하여 용융방울을 형성한다(F200).Adding a carbon source to the mixture and heating to reduce the iron in the mixture to form a molten droplet (F200).
상기 탄소공급원은 석탄으로 이탄, 갈탄, 역청탄등으로 이루어지는 유연탄에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.The carbon source may be any one selected from bituminous coal consisting of peat, lignite, bituminous coal and the like as coal.
상기 탄소공급원은 고휘발성을 갖는다. The carbon source has high volatility.
상기 탄소공급원은 혼합물을 가열하여 환원하는 단계에서 반응온도를 증가시킬 수 있으며, 탄소에 의하여 환원된 환원철은 자체가 매우 강한 환원제가 되어 환원 단계의 효율을 크게 증가시키고, 용융방울의 생성을 증가시킬 수 있다. The carbon source may increase the reaction temperature in the step of heating and reducing the mixture, and the reduced iron reduced by carbon itself becomes a very strong reducing agent, which greatly increases the efficiency of the reducing step and increases the production of melt droplets. Can be.
상기 탄소공급원은 상기 혼합물 총 100 중량부에 대하여 10 내지 100 중량부로 첨가될 수 있다. The carbon source may be added in 10 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the mixture.
탄소공급원을 최대한으로 설정 할 경우 최대 환원율을 기대할 수 있으며 미반응 잔류 탄소의 경우 회수하여 재사용할 수 있는 장점이 있다. The maximum reduction rate can be expected when the carbon source is set to the maximum, and the unreacted residual carbon can be recovered and reused.
상기 탄소공급원을 10 중량부 미만으로 첨가하는 경우 환원반응에 필요한 온도를 증가시키기 어려우며, 100 중량부를 초과하는 경우 여분의 탄소공급원이 첨가되어 공정비용이 증가하여 전체 효율이 감소되는 문제가 발생될 수 있다. When the carbon source is added below 10 parts by weight, it is difficult to increase the temperature required for the reduction reaction, and when it exceeds 100 parts by weight, an additional carbon source may be added to increase the process cost, thereby reducing the overall efficiency. have.
상기 혼합물에 탄소공급원을 첨가하고, 1400 내지 2000 ℃로 15분 내지 10 시간 동안 가열하여 혼합물 내의 철을 환원하여 배소할 수 있다. A carbon source may be added to the mixture and heated to 1400 to 2000 ° C. for 15 minutes to 10 hours to reduce and roast the iron in the mixture.
상기 1400 ℃ 미만으로 가열되는 경우에는 일메나이트 정광과 적니의 혼합물이 용융온도에 도달하지 못하여 용융이 일어나지 않으며, 상기 범위에서 가열 하는 경우에 생성되는 슬래그에서 알루미나, 실리카의 성분 조성을 조절할 수 있고, 환원된 철 성분을 물리적으로 분리할 수 있다. When the heating is less than 1400 ℃ the mixture of ilmenite concentrate and red mud does not reach the melting temperature does not occur melting, it is possible to adjust the composition of the components of alumina, silica in the slag generated when heating in the above range, The iron components can be physically separated.
상기 가열은 소결로, 회전로 및 아크로로 이루어지는 군에서 선택된 어느 하나에서 수행될 수 있다. The heating may be performed in any one selected from the group consisting of a sintering furnace, a rotary furnace and an arc furnace.
상기 소결로(sinter bed) 또는 회전로(rotary kiln)를 사용하는 경우에 탄소공급원을 첨가하여 설정 온도까지 쉽게 가열할 수 있으며, 가열하여 환원반응이 진행되는 동안 반응 온도 및 반응 시간을 조절하기에 매우 유리하다. In the case of using the sinter bed or rotary kiln, a carbon source can be added to easily heat up to a set temperature, and to control the reaction temperature and reaction time during the reduction reaction by heating. Very advantageous.
상기 가열을 아크로(ark furnace)에서 수행하는 경우 2000 ℃의 환원온도까지 신속하게 증가시킬 수 있으며 환원된 철의 무게가 증가되어 비중선별(gravity separtion)이 가능하다. When the heating is carried out in an arc furnace (ark furnace) it can be quickly increased to a reduction temperature of 2000 ℃ and the weight of the reduced iron is increased to allow gravity separation (gravity separtion).
상기 철은 환원되어 용융방울(droplet) 형태로 형성될 수 있다. The iron may be reduced to form a droplet (droplet).
상기 일메나이트 정광과 적니를 혼합하여 가열하는 경우에는 일메나이트 정광 내의 산화철 성분과 적니가 함유하는 적철광의 철은 환원되어 산화물로 배출되며 이때 용융방울 형태로 배출된다. When the ilmenite concentrate and red mud are mixed and heated, the iron of the iron oxide component and the red hematite contained in the red menite concentrate is reduced and discharged as an oxide, which is discharged in the form of molten droplets.
일메나이트 정광과 적니를 이용하여 단일 공정으로 철 성분을 분리할 수 있으며, 환원된 철을 물리적으로 방법으로 용이하게 선별되어 재활용이 가능하다.It is possible to separate iron components in a single process using ilmenite concentrate and red mud, and the reduced iron can be easily sorted and physically recycled.
상기 용융방울을 물리적으로 분리하여 철을 제거하고 이산화티탄 슬래그를 회수한다(F300).Physically separating the melt droplets to remove iron and recover the titanium dioxide slag (F300).
상기 환원된 철이 용융방울 형태로 형성되는 경우에는 철 성분이 응집되어 자성에 쉽게 이끌릴 수 있으며, 자력선별을 통하여 일메나이트 정광 및 적니 중의 철 성분을 한 공정으로 함께 분리할 수 있다.When the reduced iron is formed in the form of a molten droplet, the iron component may be aggregated and easily attracted to the magnetic, and the iron component in the ilmenite concentrate and red mud may be separated together in one process through magnetic screening.
상기 용융방울은 환원된 물질 중에서 25 내지 30 중량%로 포함된다. The melt is contained in 25 to 30% by weight in the reduced material.
가열하여 환원하는 단계를 통하여 용융방울의 중량을 증가시킬 수 있다. The weight of the melt can be increased by heating and reducing the melt.
또한 아크로에서 환원되는 경우 철의 무게가 증가되어 중력선별이 가능하다. In addition, when reduced in the arc, the weight of iron is increased, gravity can be selected.
상기 이산화티탄 슬래그는 철이 분리되어 제거되고, 일메나이트 정광 및 적니에서 유래된 이산화티탄의 함량이 증가되어 이산화티탄의 품위가 매우 증가할 수 있다. The titanium dioxide slag is iron is separated and removed, the content of titanium dioxide derived from ilmenite concentrate and red mud increase, so that the quality of titanium dioxide can be greatly increased.
상기 이산화티탄 슬래그를 베이어 공정(Bayer process)에 도입하여 알루미나(Al2O3)를 회수한다(F400).The titanium dioxide slag is introduced into a Bayer process to recover alumina (Al 2 O 3 ) (F400).
상기 베이어 공정은 고온 고압 조건에서 가성소다를 첨가하고 침출하여 알루미나를 결정으로 배출하는 공정을 의미한다. The Bayer process means a process of adding and leaching caustic soda under high temperature and high pressure to discharge the alumina into crystals.
상기 이산화티탄 슬래그에는 적니에서 유래된 알루미나 및 실리카가 함유될 수 있다. The titanium dioxide slag may contain alumina and silica derived from red mud.
상기 알루미나 및 실리카를 제거하지 않는 경우 회수되는 이산화티탄의 품위가 낮아질 수 있다. If the alumina and silica are not removed, the quality of the recovered titanium dioxide may be lowered.
상기 베이어 공정은 이산화티탄 슬래그에 가성소다(NaOH)를 첨가하고, 150 내지 200 ℃에서 15 내지 20 bar의 압력에서 알루미나를 침출할 수 있다. In the Bayer process, caustic soda (NaOH) may be added to the titanium dioxide slag, and the alumina may be leached at a pressure of 15 to 20 bar at 150 to 200 ° C.
상기 고온 고압 범위에서 가성소다에 의한 알칼리 침출이 수행되어 알루미나를 회수할 수 있으며, 상기 온도 및 압력 범위에 미치지 못하는 경우 알루미나의 침출 효율이 감소된다. Alkaline leaching by caustic soda may be performed in the high temperature and high pressure range to recover alumina, and the leaching efficiency of alumina is reduced when it does not reach the temperature and pressure range.
상기 베이어 공정은 이산화티탄 슬래그에 1.25 내지 6.25 M의 가성소다(NaOH)를 첨가하여 알루미나를 침출할 수 있다. In the Bayer process, alumina may be leached by adding caustic soda (NaOH) of 1.25 to 6.25 M to titanium dioxide slag.
상기 농도 범위에서 알루미나가 용해되어 석출될 수 있으며, 이산화티탄 슬래그 내에 함유된 실리카도 함께 용해되어 침출할 수 있다. In the concentration range, alumina may be dissolved and precipitated, and silica contained in titanium dioxide slag may be dissolved and leached together.
상기 가성소다가 1.25 M에 미치지 못하는 경우 회수되는 이산화티탄 슬래그 내에 알루미나가 3 중량% 미만으로 함유되기 어렵다. If the caustic soda is less than 1.25 M, it is difficult to contain less than 3% by weight of alumina in the titanium dioxide slag recovered.
상기 가성소다의 농도를 조절하여 산출되는 이산화티탄 슬래그 내의 알루미나 및 실리카의 함량을 조절하여 고품위의 이산화티탄을 회수할 수 있다. By controlling the content of alumina and silica in the titanium dioxide slag produced by adjusting the concentration of caustic soda, it is possible to recover high-quality titanium dioxide.
이후에 알루미나가 분리된 이산화티탄 슬래그를 산침출(acid-leaching)하여 실리카(SiO2)를 제거한다(F500).Subsequently, acid-leaching the titanium dioxide slag from which the alumina is separated is removed to remove silica (SiO 2 ) (F500).
상기 산침출은 0.05 % 내지 30 %의 황산을 이용하여 5분 내지 10시간 동안 침출하여 이산화티탄 슬래그 내의 잔류된 실리카를 제거할 수 있다. The acid leaching may be performed by leaching for 5 minutes to 10 hours using 0.05% to 30% sulfuric acid to remove residual silica in the titanium dioxide slag.
황산의 농도는 잔류물의 성질에 따라 달라지며 침출시간에 반비례하는 관계를 갖는다.The concentration of sulfuric acid depends on the nature of the residue and is inversely proportional to leaching time.
상기 산침출 단계에서 잔류물 내의 철 성분을 모두 제거할 수 있으며, 동시에 이산화티탄 슬래그에 잔류하는 실리카를 함께 제거할 수 있다. In the acid leaching step, all of the iron components in the residue may be removed, and at the same time, the silica remaining in the titanium dioxide slag may be removed together.
상기 산침출을 통하여 이산화티탄 슬래그 내에서 맥석 성분 및 불순물을 모두 제거할 수 있으며, 잔류된 철과 실리카를 제거하여 최종산물인 이산화티탄 슬래그의 품위가 매우 증가될 수 있다. Through the acid leaching it is possible to remove all the gangue component and impurities in the titanium dioxide slag, by removing the residual iron and silica can be greatly increased the quality of the final product titanium dioxide slag.
상기 회수된 이산화티탄 슬래그는 70 % 내지 97 %의 품위일 수 있다. The recovered titanium dioxide slag may be in the range of 70% to 97%.
상기 이산화티탄 슬래그는 안료 등 고품위 이산화티탄 원재료로 사용된다. The titanium dioxide slag is used as a high quality titanium dioxide raw material such as pigments.
따라서 본 발명의 다른 실시예에 따른 적니를 활용한 일메나이트의 제련방법은 적니가 함유하는 중에 포함된 알루미나(Al2O3)를 분리하여 재활용함과 동시에 철 불순물과 함께 알루미나, 실리카를 제거하여 잔류되는 이산화티탄 슬래그의 품위를 매우 증가시킬 수 있다. Therefore, the smelting method of ilmenite using red mud according to another embodiment of the present invention is to separate and recycle the alumina (Al 2 O 3 ) contained in the red mud containing and to remove alumina, silica with iron impurities. The quality of the remaining titanium dioxide slag can be greatly increased.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples are provided to help understanding of the present invention, but the following examples are merely to illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.
<실시예 1> 에어레이션 및 산침출을 통한 이산화티탄 회수<Example 1> Titanium dioxide recovery through aeration and acid leaching
일메나이트 정광 100 g과 적니 100 g을 혼합한 혼합물을 가압하여 단광으로 제조하였다. A mixture of 100 g of ilmenite concentrate and 100 g of red mud was pressed to prepare a briquette.
분말형태의 일메나이트와 정광을 볼밀을 통해 균일하게 혼합한후 최대 5톤 압력의 펠렛타이저를 활용하여 단광으로 제작하였다. After uniformly mixing powdered ilmenite and concentrate through a ball mill, a pelletizer was produced using a pelletizer of a maximum pressure of 5 tons.
상기 단광에 유연탄을 첨가하고 회전로에서 1450 ℃로 가열하였다. Bituminous coal was added to the briquettes and heated to 1450 ° C. in a rotary furnace.
고온용융이 일어나는 것을 확인하고 생성된 용융방울과 잔류물을 확인하였다. It was confirmed that hot melt occurred and the resulting melt droplets and residues were identified.
자력선별기를 사용하여 상기 용융방울을 분리하고 잔류물에 공기를 투입하여 에어레이션하고 30% 농도 황산을 투입하여 산침출하였다. The melt droplets were separated using a magnetic separator, air was introduced into the residue, and acid leached by adding 30% sulfuric acid.
회수한 이산화티탄의 품위를 확인하였다. The quality of the recovered titanium dioxide was confirmed.
<실시예 2> 베이어 공정에 따른 이산화티탄 회수Example 2 Titanium Dioxide Recovery by Bayer Process
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 적니를 활용한 일메나이트 제련방법의 구성을 나타낸 모식도이다. 5 is a schematic diagram showing the configuration of a ilmenite smelting method using red mud according to another embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 우선 일메나이트 정광 100 g과 적니 100 g을 혼합한 혼합물을 가압하여 단광으로 제조하였다. Referring to FIG. 5, first, a mixture of 100 g of ilmenite concentrate and 100 g of red mud was pressed to prepare a briquette.
분말형태의 일메나이트와 정광을 볼밀을 통해 균일하게 혼합한 후 최대 5톤 압력의 펠렛타이저를 활용하여 단광하였다. Powdered ilmenite and concentrate were uniformly mixed through a ball mill and then briquettes using a pelletizer with a maximum pressure of 5 tons.
상기 단광에 유연탄을 첨가하고 아크로에서 2000 ℃로 15분 동안 가열하여 환원시켰다. Bituminous coal was added to the briquettes and reduced by heating at 2000 ° C. for 15 minutes in an arc furnace.
고온용융이 일어나는 것을 확인하고 생성된 용융방울과 잔류물을 확인하였다. It was confirmed that hot melt occurred and the resulting melt droplets and residues were identified.
자력선별기를 사용하여 상기 용융방울을 분리하였다. The melt droplets were separated using a magnetic separator.
용융방울을 제거하여 이산화티탄 슬래그를 회수하였다. The melt was removed to recover the titanium dioxide slag.
도 6은 고온 고압 침출장치의 사진이다. 6 is a photograph of a high temperature and high pressure leaching apparatus.
도 6을 참조하면, 상기 고온 고압 침출장치에 용융방울이 제거된 이산화티탄 슬래그와 함께 가성소다를 충진하고, 200 ℃, 20 bar 조건에서 1시간 동안 침출하였다. Referring to FIG. 6, caustic soda was filled in the high temperature and high pressure leaching apparatus with titanium dioxide slag from which the melt was removed, and leached at 200 ° C. and 20 bar for 1 hour.
침출 후에 침출된 성분을 분석하여 이산화티탄 슬래그 내의 알루미나 및 실리카의 함량을 확인하였다. After leaching, the leached components were analyzed to determine the content of alumina and silica in the titanium dioxide slag.
알루미나를 제거한 이산화티탄 슬래그에 황산을 30% 농도로 투입하여 산침출하였다. Acid leaching was carried out by adding 30% sulfuric acid to the titanium dioxide slag from which alumina was removed.
최종적으로 회수한 이산화티탄 슬래그의 품위를 확인하였다. The quality of the finally-recovered titanium dioxide slag was confirmed.
<실험예 1> 환원에 의한 철 제거Experimental Example 1 Iron Removal by Reduction
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 적니를 활용한 일메나이트 제련방법에 있어서 출발물질인 일메나이트, 적니 및 유연탄 시료의 사진이다. Figure 3 is a photograph of the starting material ilmenite, red mud and bituminous coal samples in the ilmenite smelting method using red mud according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 적니를 활용한 일메나이트 제련방법에 있어서 가열하여 환원된 철이 용융방울로 표출된 사진이다. Figure 4 is a photograph of the iron reduced by heating in the smelting method of ilmenite utilizing red mud according to an embodiment of the present invention as a droplet.
조성시료       Sample SiO2 SiO 2 Al2O3 Al 2 O 3 FeOx FeO x CaOCaO MgOMgO Na2ONa 2 O TiO2 TiO 2 MnOMnO
일메나이트Ilmenite 1.061.06 1.101.10 12.8(Fe2O3)31.6(FeO)12.8 (Fe 2 O 3 ) 31.6 (FeO) 0.590.59 0.350.35 -- 49.549.5 1.01.0
적니Redness 10.010.0 23.123.1 37.4(Fe2O3)37.4 (Fe 2 O 3 ) 6.06.0 0.30.3 5.35.3 7.97.9 0.10.1
상기 표 1은 본 발명의 실시예에 따른 출발물질 일메나이트 정광과 적니의 성분을 에너지 분산형 X-선 형광 분광기로 분석한 결과이다. 표 1을 참조하면, 일메나이트 정광 및 적니에서 분리회수에 필요한 이산화티탄 성분과 철성분을 함유하고 있는 것을 확인하였다. Table 1 shows the results of analyzing the components of the starting material ilmenite concentrate and red mud according to an embodiment of the present invention with an energy dispersive X-ray fluorescence spectrometer. Referring to Table 1, it was confirmed that the ilmenite concentrate and red mud contained titanium dioxide component and iron component necessary for separation recovery.
조성시료       Sample SiO2 SiO 2 Al2O3 Al 2 O 3 FeOx FeO x CaOCaO MgOMgO Na2ONa 2 O TiO2 TiO 2 MnOMnO
환원 후 이산화티탄 슬래그Titanium Dioxide Slag After Reduction 7.017.01 1.811.81 1.97(Fe2O3)8.84(FeO)1.97 (Fe 2 O 3 ) 8.84 (FeO) 0.590.59 0.350.35 -- 81.881.8 1.01.0
용융 산화물Molten oxide 11.511.5 2.142.14 14.414.4 5.55.5 0.50.5 5.05.0 45.245.2 1.51.5
표 2는 가열을 통한 용융 및 환원 단계 후 이산화티탄 슬래그의 성분을 나타낸 것이다.Table 2 shows the components of titanium dioxide slag after the melting and reducing step through heating.
표 2를 참조하면 환원후 슬래그의 산화철(FeOx)은 모든 성분 10 %로 투입된 적니와 일메나이트에 비해 매우 적은 량인 것을 확인하여 환원반응이 매우 효과적으로 진행된 것을 확인하였다.Referring to Table 2, after the reduction, the iron oxide (FeO x ) of the slag was confirmed to be a very small amount compared to the red mud and ilmenite injected into all the components 10%, it was confirmed that the reduction reaction proceeded very effectively.
또한 자력선별로 환원 후 이산화티탄 슬래그 내에서 철성분이 크게 감소되었으며, 이산화티탄의 함량이 크게 증가하였다.In addition, the iron content in the titanium dioxide slag after reduction by magnetic field was greatly reduced, the content of titanium dioxide was greatly increased.
이산화티탄 생산 공정으로 일메나이트와 적니를 혼합하고 유연탄을 첨가하여 회전로에서 가열하여 반응온도를 조절하면 상기 유연탄과 반응한 철이 다시 강력한 환원제가 되어 대부분의 철 성분을 환원시켜 용융방울로 산출시킨다.In the production process of titanium dioxide, ilmenite and red mud are mixed and bituminous coal is added and heated in a rotary furnace to control the reaction temperature, and the iron reacted with the bituminous carbon again becomes a strong reducing agent to reduce most of the iron components to produce molten droplets.
따라서, 본 발명에 따른 적니를 활용한 일메나이트를 제련방법은 처리가 어려운 폐기물인 적니를 활용하기 때문에 환경 친화적으로 저품위 일메나이트를 제련하여 고품위 이산화티탄을 수득할 수 있다.Therefore, since the method of smelting ilmenite utilizing red mud according to the present invention utilizes red mud, which is difficult to treat, it is possible to obtain high quality titanium dioxide by smelting low grade ilmenite in an environmentally friendly manner.
<실험예 2> 베이어 공정에 따른 알루미나 및 실리카 침출Experimental Example 2 Leaching Alumina and Silica by Bayer Process
환원하고 용융방울을 자력선별하여 철 성분을 제거한 이산화티탄 슬래그에 가성소다를 첨가하고 고온 고압에 침출하여 불순물이 알루미나 및 실리카를 제거할 수 있는 지 확인하였다. Caustic soda was added to the titanium dioxide slag from which the iron component was removed by reducing and magnetically melting the melt, and leaching at high temperature and high pressure confirmed whether impurities could remove alumina and silica.
적니에는 산화철 이외에 알루미나 및 실리카가 포함되어 환원 후 자력 선별 이후에 잔존하여 이후 산침출 공정의 부하를 증가시키고, 회수되는 이산화티탄의 품위를 감소시키는 문제가 있다. Red mud contains alumina and silica in addition to iron oxide and remains after magnetic screening after reduction, thereby increasing the load of the acid leaching process and reducing the quality of the recovered titanium dioxide.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 적니를 활용한 일메나이트 제련방법에 있어,서 베이어 공정 단계에서 가성소다 농도에 따른 알루미나 및 실리카 함량을 나타낸 그래프이다. FIG. 7 is a graph illustrating alumina and silica contents according to caustic soda concentration in a Bayer process step in the ilmenite smelting method using red mud according to another embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 200 ℃, 20 bar 조건에서 1시간 침출하는 경우 가성소다의 농도가 2.5 M 이상인 경우에 이산화티탄 슬래그 내에 잔류하는 알루미나뿐만 아니라 실리카 또한 제거되는 것을 확인하였다. Referring to FIG. 7, it was confirmed that silica was removed as well as alumina remaining in the titanium dioxide slag when the caustic soda concentration was 2.5 M or more when leaching at 200 ° C. and 20 bar for 1 hour.
특히 가성소다의 농도가 2.5 M 이상인 경우 알루미나 및 실리카의 함량을 3 중량% 이하로 효과적으로 제어할 수 있다. In particular, when the concentration of caustic soda is 2.5 M or more, the content of alumina and silica can be effectively controlled to 3% by weight or less.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 적니를 활용한 일메나이트의 제련방법은 폐기물 적니를 이용하여 철 성분과 이산화티탄 성분을 분리하여 효율적으로 회수할 수 있다. Therefore, in the method of smelting ilmenite using red mud according to an embodiment of the present invention, iron and titanium dioxide may be separated and recovered efficiently by using waste red mud.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따른 적니를 활용한 일메나이트 제련방법은 처리가 어려운 폐기물인 적니를 활용하여 다양한 부산물을 수득하여 재활용할 수 있다. In addition, the ilmenite smelting method using red mud according to another embodiment of the present invention can be recycled by obtaining a variety of by-products using red mud, which is a difficult treatment.
이산화티탄 생산 공정을 일메나이트와 적니를 혼합하고 유연탄을 첨가하여 회전로에서 가열하여 반응온도를 조절하면 상기 유연탄과 반응한 철이 다시 강력한 환원제가 되어 대부분의 철성분을 환원시켜 용융방울로 산출시킨다.In the production process of titanium dioxide, ilmenite and red mud are mixed and heated in a rotary furnace by adding bituminous coal to adjust the reaction temperature, the iron reacted with the bituminous carbon again becomes a strong reducing agent, reducing most of the iron components to produce molten droplets.
이 때 상기 용융방울을 자력선별하여 분리하는 방법으로 철 성분을 감소시키면 산처리 공정의 부하를 크게 감소시키면서도 고품위의 이산화티탄을 철 성분과 분리하여 회수할 수 있다. At this time, if the iron component is reduced by separating the molten droplets by magnetic separation, high quality titanium dioxide can be separated and recovered from the iron component while greatly reducing the load of the acid treatment process.
또한 적니에 포함되어 있는 알루미나 및 실리카가 환원된 이산화티탄 슬래그에 농축되는 경우에 이를 베이어 공정에 도입하여 고온 고압에서 침출하여 불순물인 알루미나뿐만 아니라 실리카를 제거할 수 있으며, 결정으로 배출되는 알루미나는 회수하여 재사용이 가능하다. In addition, when alumina and silica contained in red mud are concentrated in the reduced titanium dioxide slag, they may be introduced into a Bayer process to leach at a high temperature and high pressure to remove not only impurities, but also silica, and alumina emitted as crystals. It can be reused.
지금까지 본 발명에 따른 일메나이트를 이용한 이산화티탄 제련방법에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.Although specific embodiments of the method for smelting titanium dioxide using ilmenite according to the present invention have been described so far, it is obvious that various embodiments can be modified without departing from the scope of the present invention.
그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the claims below and equivalents thereof.
즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.In other words, the above-described embodiments are to be understood in all respects as illustrative and not restrictive, the scope of the invention being indicated by the following claims rather than the detailed description, and the meaning and scope of the claims and All changes or modifications derived from the equivalent concept should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

Claims (29)

  1. (a) 일메나이트(ilmenite) 정광과 적니(red mud)를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계;(a) mixing ilmenite concentrate and red mud to form a mixture;
    (b) 상기 혼합물에 탄소공급원을 첨가하고 가열하여 혼합물 내의 철을 환원하는 단계;(b) adding a carbon source to the mixture and heating to reduce iron in the mixture;
    (c) 자력선별을 통하여 환원된 철을 분리하는 단계; 및 (c) separating the reduced iron through magnetic screening; And
    (d) 잔류물을 에어레이션(aeration)하고 산침출(acid-leaching)하여, 상기 잔류물 내 철을 제거하여 이산화티탄을 회수하는 단계를 포함하는 적니를 활용한 일메나이트 제련방법.and (d) aeration of the residue and acid-leaching to remove titanium in the residue to recover titanium dioxide.
  2. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 일메나이트 정광은 The ilmenite concentrate
    이산화티탄(TiO2)을 17 내지 50 중량%로 함유하는 것을 특징으로 하는 적니를 활용한 일메나이트 제련방법.The method of smelting ilmenite using red mud, comprising titanium dioxide (TiO 2 ) in an amount of 17 to 50 wt%.
  3. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 적니는 The red mud
    이산화티탄(TiO2)을 5 내지 10 중량%로 함유하는 것을 특징으로 하는 적니를 활용한 일메나이트 제련방법.The method of smelting ilmenite using red mud, which comprises titanium dioxide (TiO 2 ) at 5 to 10% by weight.
  4. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 일메나이트 정광 총 100 중량부에 대해 적니를 10 내지 200 중량부로 첨가하는 것을 특징으로 하는 적니를 활용한 일메나이트 제련방법.The method of smelting ilmenite using red mud, which comprises adding 10 to 200 parts by weight of red mud based on 100 parts by weight of the total amount of ilmenite concentrate.
  5. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 일메나이트(ilmenite) 정광과 적니(red mud)를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계에서,In the step of mixing the ilmenite concentrate and red mud to form a mixture,
    상기 혼합물을 가압하여 단광을 형성하는 것을 특징으로 하는 적니를 활용한 일메나이트 제련방법.The method of smelting ilmenite using red mud, characterized in that to pressurize the mixture to form briquettes.
  6. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 탄소공급원은 The carbon source is
    이탄, 갈탄 및 역청탄으로 이루어지는 유연탄에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 적니를 활용한 일메나이트 제련방법.Ilmenite smelting method using red mud, characterized in that any one selected from bituminous coal consisting of peat, lignite and bituminous coal.
  7. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 탄소공급원은The carbon source is
    상기 혼합물 총 100 중량부에 대하여 10 내지 100 중량부로 첨가되는 것을 특징으로 하는 적니를 활용한 일메나이트 제련방법.The method of smelting ilmenite using red mud, which is added in an amount of 10 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the mixture.
  8. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 혼합물에 탄소공급원을 첨가하고, Adding a carbon source to the mixture,
    1350 내지 1500 ℃로 8 시간 내지 12 시간 동안 가열하여 혼합물 내의 철을 환원하는 것을 특징으로 하는 적니를 활용한 일메나이트 제련방법.A method for smelting ilmenite using red mud, characterized by reducing iron in the mixture by heating at 1350 to 1500 ° C. for 8 to 12 hours.
  9. 제1항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 가열은The heating is
    소결로 또는 회전로에서 수행되는 것을 특징으로 하는 적니를 활용한 일메나이트 제련방법.Ilmenite smelting method using red mud, characterized in that carried out in a sintering furnace or rotary furnace.
  10. 제1항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 환원된 철은The reduced iron is
    용융방울(droplet) 형태로 형성되어 자력선별을 통하여 물리적으로 분리되는 것을 특징으로 하는 적니를 활용한 일메나이트 제련방법.Ilmenite smelting method using red mud, characterized in that formed in the form of a droplet (droplet) to be physically separated through magnetic separation.
  11. 제1항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 잔류물에 30 분 내지 30 시간 동안 공기를 주입하여 에어레이션 하는 것을 특징으로 하는 적니를 활용한 일메나이트 제련방법. Ilmenite smelting method using red mud, characterized in that the aeration by injecting air to the residue for 30 minutes to 30 hours.
  12. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 산침출은The acid leaching is
    0.05 % 내지 30 %의 황산을 이용하여 5분 내지 10시간 동안 침출하여 잔류물 내의 철을 제거하는 것을 특징으로 하는 적니를 활용한 일메나이트 제련방법. A method of smelting ilmenite using red mud, which is characterized by leaching for 5 minutes to 10 hours using 0.05% to 30% sulfuric acid to remove iron in the residue.
  13. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 회수된 이산화티탄은 88% 내지 95%의 품위인 것을 특징으로 하는 적니를 활용한 일메나이트 제련방법.The recovered titanium dioxide is ilmenite smelting method using red mud, characterized in that the quality of 88% to 95%.
  14. (i) 일메나이트(ilmenite) 정광과 적니(red mud)를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계;(i) mixing ilmenite concentrate and red mud to form a mixture;
    (ii) 상기 혼합물에 탄소공급원을 첨가하고 가열하여 혼합물 내의 철을 환원하여 용융방울을 형성하는 단계;(ii) adding a carbon source to the mixture and heating to reduce iron in the mixture to form a melt droplet;
    (iii) 상기 용융방울을 물리적으로 분리하여 철을 제거하고 이산화티탄 슬래그를 회수하는 단계; (iii) physically separating the melt to remove iron and recovering titanium dioxide slag;
    (iv) 상기 이산화티탄 슬래그를 베이어 공정(Bayer process)에 도입하여 알루미나(Al2O3)를 회수하는 단계; 및(iv) introducing the titanium dioxide slag into a Bayer process to recover alumina (Al 2 O 3 ); And
    (v) 알루미나가 분리된 이산화티탄 슬래그를 산침출(acid-leaching)하여 실리카(SiO2)를 제거하는 단계를 포함하는 적니를 활용한 일메나이트 제련방법.(v) A method of smelting ilmenite using red mud, comprising the step of acid-leaching alumina separated titanium dioxide slag to remove silica (SiO 2 ).
  15. 제14항에 있어서,The method of claim 14,
    상기 일메나이트 정광은 The ilmenite concentrate
    이산화티탄(TiO2)을 17 내지 50 중량%로 함유하는 것을 특징으로 하는 적니를 활용한 일메나이트 제련방법.The method of smelting ilmenite using red mud, comprising titanium dioxide (TiO 2 ) in an amount of 17 to 50 wt%.
  16. 제14항에 있어서,The method of claim 14,
    상기 적니는 The red mud
    이산화티탄(TiO2), 알루미나(Al2O3) 및 실리카(SiO2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 적니를 활용한 일메나이트 제련방법.A method of smelting ilmenite using red mud, comprising titanium dioxide (TiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), and silica (SiO 2 ).
  17. 제16항에 있어서,The method of claim 16,
    상기 이산화티탄은 5 내지 10 중량%로 함유되는 것을 특징으로 하는 적니를 활용한 일메나이트 제련방법.The method of smelting ilmenite using red mud, characterized in that the titanium dioxide is contained in 5 to 10% by weight.
  18. 제14항에 있어서,The method of claim 14,
    상기 일메나이트 정광 총 100 중량부에 대해 적니를 10 내지 200 중량부로 첨가하는 것을 특징으로 하는 적니를 활용한 일메나이트 제련방법.The method of smelting ilmenite using red mud, which comprises adding 10 to 200 parts by weight of red mud based on 100 parts by weight of the total amount of ilmenite concentrate.
  19. 제14항에 있어서,The method of claim 14,
    상기 일메나이트(ilmenite) 정광과 적니(red mud)를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계에서,In the step of mixing the ilmenite concentrate and red mud to form a mixture,
    상기 혼합물을 가압하여 단광을 형성하는 것을 특징으로 하는 적니를 활용한 일메나이트 제련방법.The method of smelting ilmenite using red mud, characterized in that to pressurize the mixture to form briquettes.
  20. 제14항에 있어서,The method of claim 14,
    상기 탄소공급원은 The carbon source is
    이탄, 갈탄 및 역청탄으로 이루어지는 유연탄에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 적니를 활용한 일메나이트 제련방법.Ilmenite smelting method using red mud, characterized in that any one selected from bituminous coal consisting of peat, lignite and bituminous coal.
  21. 제14항에 있어서,The method of claim 14,
    상기 탄소공급원은The carbon source is
    상기 혼합물 총100중량부에 대하여 10 내지 100 중량부로 첨가되는 것을 특징으로 하는 적니를 활용한 일메나이트 제련방법.Ilmenite smelting method using red mud, characterized in that added to 10 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the mixture.
  22. 제14항에 있어서,The method of claim 14,
    상기 혼합물에 탄소공급원을 첨가하고, Adding a carbon source to the mixture,
    1400 내지 2000 ℃로 15 분 내지 10 시간 동안 가열하여 혼합물 내의 철을 환원하는 것을 특징으로 하는 적니를 활용한 일메나이트 제련방법.The method of smelting ilmenite using red mud, characterized in that to reduce the iron in the mixture by heating to 1400 to 2000 ℃ for 15 minutes to 10 hours.
  23. 제14항에 있어서, The method of claim 14,
    상기 가열은The heating is
    소결로, 회전로 및 아크로로 이루어지는 군에서 선택된 어느 하나에서 수행되는 것을 특징으로 하는 적니를 활용한 일메나이트 제련방법.Ilmenite smelting method using red mud, characterized in that carried out in any one selected from the group consisting of sintering furnace, rotary furnace and arc furnace.
  24. 제14항에 있어서, The method of claim 14,
    상기 철은The iron is
    환원되어 용융방울(droplet) 형태로 형성되어 자력선별 또는 중력선별을 통하여 물리적으로 분리되는 것을 특징으로 하는 적니를 활용한 일메나이트 제련방법.The reduction is formed in the form of a droplet (droplet) ilmenite smelting method using red mud characterized in that it is physically separated by magnetic screening or gravity screening.
  25. 제14항에 있어서, The method of claim 14,
    상기 용융방울은 환원된 물질 중에서 25 내지 30 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 적니를 활용한 일메나이트 제련방법.The molten droplet smelting method using red mud, characterized in that contained in the reduced material 25 to 30% by weight.
  26. 제14에 있어서, The method according to claim 14,
    상기 베이어 공정은 The Bayer process
    이산화티탄 슬래그에 가성소다(NaOH)를 첨가하고, 150 내지 200 ℃에서 15 내지 20 bar의 압력에서 알루미나를 침출하는 것을 특징으로 하는 적니를 활용한 일메나이트 제련방법.Caustic soda (NaOH) is added to the titanium dioxide slag, ilmenite smelting method using red mud characterized in that the leaching of alumina at a pressure of 15 to 20 bar at 150 to 200 ℃.
  27. 제14항에 있어서, The method of claim 14,
    상기 베이어 공정은 The Bayer process
    이산화티탄 슬래그에 1.25 내지 6.25 M의 가성소다(NaOH)를 첨가하여 알루미나를 침출하는 것을 특징으로 하는 적니를 활용한 일메나이트 제련방법.A method of smelting ilmenite using red mud, which comprises leaching alumina by adding caustic soda (NaOH) of 1.25 to 6.25 M to titanium dioxide slag.
  28. 제14항에 있어서,The method of claim 14,
    상기 산침출은The acid leaching is
    0.05 내지 30 %의 황산을 이용하여 5분 내지 10 시간 동안 침출하여 이산화티탄 슬래그 내의 잔류하는 실리카와 함께 철을 제거하는 것을 특징으로 하는 적니를 활용한 일메나이트 제련방법.A method for smelting ilmenite using red mud, which is leached with 0.05 to 30% sulfuric acid for 5 minutes to 10 hours to remove iron together with silica remaining in the titanium dioxide slag.
  29. 제14항에 있어서,The method of claim 14,
    상기 회수된 이산화티탄은 70% 내지 97%의 품위인 것을 특징으로 하는 적니를 활용한 일메나이트 제련방법.The recovered titanium dioxide is ilmenite smelting method using red mud, characterized in that the grade of 70% to 97%.
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