WO2019045161A1 - 니켈 산화광으로부터 습식 및 건식 공정을 조합한 경제적 니켈 제련 공법 - Google Patents

니켈 산화광으로부터 습식 및 건식 공정을 조합한 경제적 니켈 제련 공법 Download PDF

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economical
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최창영
김병문
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고려아연 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing nickel using a latex ore, which is one of the nickel raw materials.
  • a typical dry smelting method of producing nickel by processing a commercially operated lateion ore is a method of producing ferronickel through drying, reduction roasting, electric furnace smelting and refining processes.
  • the method of precipitating nickel is a method of producing Mixed Sulfide Precipitation (MSP) by injecting H 2 S gas, precipitating it as nickel sulfide, and producing Mixed Hydroxide Precipitate (MHP) by using a vaporization method.
  • MSP Mixed Sulfide Precipitation
  • MHP Mixed Hydroxide Precipitate
  • the latite ore mainly used in the nickel dry smelting is saprolite (Ni: 1.8-3.0%, Fe: 10-25%, MgO: 15-35%), and the calcite which is mainly used in the nickel wet smelting
  • the iron content is low and the MgO content is higher than that of iron, nitrite, limonite, Ni: 0.8 to 1.5%, Fe: 40 to 50%, MgO: 0.5 to 5%
  • the most unreasonable point in the oxidative light dry smelting process is the low nickel content and the relatively large amount of slag generated by the gangue component. In order to remove the nickel of about 3% or less, all of the remaining gangue components must be removed by using heat.
  • the most unreasonable point of the oxidative light wet smelting process is that the pure nickel metal is used for the most demanded stainless steel manufacturing (about 10 ⁇ 14% Ni alloy), and thus it is refined to an excessive purity unnecessarily.
  • the future nickel smelting business requires the development of a method that can produce nickel metal which is higher in purity than the current ferronickel and which is suitable for manufacturing stainless steel, but can simplify the process and lower the manufacturing cost.
  • the present invention relates to a method for producing nickel metal by treating a laterite ore, which is one of nickel raw materials.
  • An economical nickel smelting method in which wet and dry processes are combined from nickel oxidation light includes the steps of: dissolving a fused hydroxide containing nickel and impurities in a strong acid to prepare a solution; Introducing an organic material into the solution to separate impurities; Introducing a first neutralizing agent into the post-liquid after the impurities are separated, and calcining to obtain a nickel oxide; And reducing the nickel oxide to produce a nickel product.
  • the method may further include the step of leaching a raw material containing ore into a strong acid and neutralizing the raw material to prepare the refined hydroxide.
  • the step of separating the impurities comprises the steps of: injecting an organic material into the solution to prepare an organic compound containing the impurities; And separating the organic compound to prepare a post-liquid.
  • Na 2 CO 3 is added to the dissolution solution into which the organic matter is introduced, 6 < / RTI >
  • Preparing a stripping solution by adding sulfuric acid to the organic compound; And adding a second neutralizing agent to the stripping solution to form a cobalt precipitate.
  • the second neutralizing agent is Na 2 CO 3 , and a first cobalt product containing CoCo 3 can be obtained.
  • the second neutralizing agent is NaSH and a second cobalt product containing CoS can be obtained.
  • the pH of the stripping solution into which NaSH is added can be adjusted to 4 to 5.
  • the step of obtaining the nickel oxide may include the steps of countering the latex and the first thickening agent at a temperature of 70 [ deg.] C or higher to prepare a reaction product; Washing the water with water to reduce sulfur content in the water; And a step of calcining the reduced sulfur-containing solution to obtain a nickel oxide.
  • the first neutralizing agent is Na 2 CO 3 , and the pH of the solution containing the water is adjusted to 7 to 9.
  • the reaction product may be repeatedly washed with water and repeatedly washed with aqueous NaOH solution.
  • the nickel oxide in the process of calcining the nickel hydroxide to obtain nickel oxide, the nickel oxide can be calcined and thermally decomposed for 30 minutes or more at a temperature of 400 ° C or more.
  • the strong acid is sulfuric acid
  • the pH of the dissolution liquid can be adjusted to 1 to 2.
  • the step of preparing the fused hydroxide may include: a step of pressurizing and leaching the raw material into sulfuric acid to prepare an extract; 'Process for producing a neutralized filtrate was charged into the CaO or CaC0 3 in the leachate; And adding MgO to the filtrate to produce the condensed hydroxide.
  • the nickel oxide may be charged into an electric furnace and reduced at a temperature of 1500 to 170CTC.
  • the nickel production process is simplified, and nickel of purity suitable for the production of stainless steel can be produced instead of unnecessarily excessive purity.
  • the manufacturing cost can be reduced and the productivity can be improved.
  • FIG. 1 is a view showing an entire process of an economical nickel smelting process in which a wet process and a dry process are combined from the nickel oxidation light according to the present invention.
  • FIG. 2 is a graph showing a selective metal extraction ratio according to pH in the step of separating impurities in an economical nickel smelting process in which wet and dry processes are combined from nickel oxidation light according to the present invention.
  • FIG. 3 is a graph showing the solubility of metal sulfides according to the pH of the stripping solution in the process of producing cobalt products in an economical nickel smelting process in which wet and dry processes are combined from nickel oxidation light according to the present invention.
  • FIG. 4 shows the XRD measurement results of the second cobalt product in the economical nickel smelting process in which the wet and dry processes are combined from the nickel oxidation light according to the present invention.
  • FIG. 5 is a graph showing a thermal decomposition graph according to a calcination temperature in the step of obtaining a nickel oxide in an economical nickel smelting process in which a wet process and a dry process are combined from the nickel oxidation light according to the present invention.
  • FIG. 6 shows the results of XRD measurement of water after washing in an economical nickel smelting process in which a wet process and a dry process were combined from the nickel oxidation light according to the present invention.
  • FIG. 7 shows XRD measurement results of nickel oxide in an economical nickel smelting process in which a wet process and a dry process are combined from the nickel oxide light according to the present invention.
  • an economical nickel smelting process combining wet and dry processes from nickel oxidation light comprises steps of producing a fused hydroxide, , Separating the impurities, obtaining a nickel oxide, and producing the nickel product.
  • a raw material containing ore is leached into strong acid and neutralized to produce a fused hydroxide.
  • the process may include a process of producing the leached liquid by pressurized leaching of the raw material into sulfuric acid, a process of producing a neutralized filtrate by adding CaO or CaC0 3 to the leached liquid, and a process of producing the purified hydroxide by adding MgO to the neutralized filtrate have.
  • the ores included in the raw material may be nickel oxide light, among which are laerite ores.
  • the components of the lateite ores can be expressed as follows.
  • the total weight is expressed in terms of 10OT, and the remainder is composed of other unavoidable impurities.
  • Ni 0.8 to 3.0%
  • Co 0.01 to 0.15%
  • Fe 14 to 48%
  • Mg 1.0 to 15%
  • Zn 0.01 to 0.05%
  • the raw material containing the above-mentioned latex ore can be pressurized and leached into sulfuric acid. Pressurized leaching can be achieved at a pressure of 33 to 55 atm, at a silver of 240 to 270 ° C.
  • the amount of sulfuric acid used may be 200 to 500 kg / T Ni.
  • the reaction at this time can be expressed as follows.
  • Ni (0H) 2 (s) + H 2 S0 4 (1) NiS0 4 (aq) + 2H 2 0 (1)
  • Some of the iron (Fe) present in the Fe 2 (SO 4 ) 3 (aq) state together with the antimony may be precipitated in the form of hematite or jarosite,
  • Fe 2 (S0 4) 3 ( aq) + 3H 2 0 (1) Fe 2 0 3 (s) + 2H 2 S0 4 (aq)
  • 3Fe 2 (SO 4 ) 3 (aq) + 14H 2 0 (1) 2 [3 ⁇ 40Fe 3 (SO 4 ) 2 (OH) 6 ] (s) + 6H 2 SO 4 (aq)
  • CaO or CaCO 3 may be added to the reaction mixture to prepare a neutralized filtrate. At this time, the pH can be controlled to 3 to 4.
  • Part of the iron (Fe) present in the Fe 2 (SO 4 ) 3 (aq) state in the leach solution can counteract CaO or CaCO 3, and can be expressed in the following equation.
  • H 2 SO 4 (aq) + CaCOs (s) + H 2 O (1) CaSO 4 * 2H 2 O (s) + CO 2 (g)
  • iron (Fe) with the same banung is a component such as aluminum which is treated with an impurity (A1), silica (Si0 2), keureum (Cr), and gypsum can be removed through precipitation, filtration.
  • A1 impurity
  • Si0 2 silica
  • Cr keureum
  • gypsum gypsum
  • MgO may be added to the neutralized filtrate to produce a condensed hydroxide.
  • the pH can be controlled to 7 to 8.
  • Co Co
  • Ni (S0) 4 (aq) and nickel (Ni) and Co (S0) 4 (aq) in the neutralized filtrate can counteract with MgO, .
  • NiS0 4 (aq) + MgO ( s) + 3 ⁇ 40 (1) Ni (0H) 2 (s) + MgS0 4 (aq)
  • Cobalt hydroxide, magnes hydroxides, manganese hydroxides and zinc hydroxides can conveniently be treated as impurity metal hydroxides. have.
  • Nickel and impurities can be made. This can be expressed as Mixed Hydroxide Precipitates (MHP) Cake.
  • MHP Mixed Hydroxide Precipitates
  • the composition of the fused hydroxide can be expressed as follows.
  • the total amount is expressed on the basis of 100%, and the remainder is composed of other unavoidable impurities.
  • the dissolving hydroxide containing nickel and impurities is dissolved in strong acid.
  • the strong acid is sulfuric acid
  • the pH of the dissolution liquid can be adjusted to 1 to 2.
  • a step of preparing a solution for about 3 hours at a reaction temperature of 60 to 70 ° C can be performed, and the reaction of cobalt hydroxide and sulfuric acid among nickel hydroxide and impurity metal hydroxide can be represented by the following equation.
  • Ni (0H) 2 (s) + H 2 S0 4 (1) NiS0 4 (aq) + 2H 2 0 (1)
  • organic substances are added to the dissolution liquid to separate the impurities.
  • the method may include a step of adding an organic substance to the solution to prepare an organic compound containing the impurity, and a step of separating the organic compound to prepare a post-solution.
  • the method may further include a step of adding a sulfuric acid to the organic compound to prepare a stripping solution, and a step of adding a second neutralizing agent to the stripping solution to form a cobalt precipitate.
  • Cobalt, magnesium, manganese and zinc present in the solution are counteracted by organic solvent extraction (S / X).
  • the organic matter is cyanex 272, and Na 2 CO 3 is added to the above solution and
  • the pH of the solution in which organic matters are mixed can be adjusted to 5 to 6.
  • the reaction of cobalt and organic matter can be expressed by the following equation.
  • NiR 2 (RH) 2 (org ) + CoS0 4 (aq) CoR 2 (RH) 2 (org) + NiS0 4 (aq)
  • the selective extraction rate by cyanex 272 varies depending on the pH of the solution containing the organic compound.
  • the extractability of nickel is low in the range of pH 5 to 6, while the extraction rate of cobalt, magnesium, It can be seen that the extraction rate is 70% or more. In this case, the extraction rate of cobalt, magnes and manganese is more than 95%.
  • cobalt products can be prepared from separated organic compounds to produce cobalt, which is a valuable metal, as a product.
  • a str ipping filtrate can be prepared by adding sulfuric acid to the organic compound.
  • the stripping solution may include a cobalt organic compound, a magnesium organic compound, a manganese organic compound, and a zinc organic compound.
  • CoR 2 (RH) 2 (org ) + H 2 S0 4 (aq) 2 (RH) 2 (org) + CoS0 4 (aq)
  • a second neutralizing agent in the stripping solution containing the CoS0 4 may be formed of a cobalt precipitate.
  • the pH of the stripping solution to which Na 2 CO 3 is added can be adjusted to 8 to 10 and can be carried out at a reaction temperature of 70 to 90 ° C.
  • a first cobalt product is generally that in a not in a pure CoC0 3 are mixed with Co (0H) 2 state, i.e. Bas ic Cobal t car bona te ( CoC0 3. YCo (OH) 2. ZH 2 0) state .
  • CoC0 3 and Co more than a first product of cobalt present in the state heunjae and (0H) 2 may be sold as product without refining.
  • a second cobalt product comprising CoS can be obtained through the following countercurrent reaction.
  • the pH of the stripping solution to which NaSH is added can be adjusted to 4 to 5 and can be carried out at a reaction temperature of 70 to 90 ° C for about 3 hours.
  • the pH of the stripping solution can be adjusted to take advantage of the solubility differences of cobalt sulfide, magnesulfide, manganese sulfide and zinc sulfide.
  • the solubility of cobalt sulphide and zinc sulphide is very low as 0.01 mg / L or less, while the solubility of magnesium sulphide and manganese sulphide is very high in the range of pH 4 to 5, so that NaSH can not be precipitated in the loaded stripping solution and can be separated.
  • the second cobalt product has a high cobalt content and a low impurity content and can be sold as a product.
  • the first neutralizing agent is added to the after-liquid after the impurities are separated, and the nickel oxide is obtained by calcination.
  • the latex and the first neutralizing agent are repelled at a silver level of 70 ° C or higher
  • the first neutralizing agent is added to the post-treatment liquid after the impurities such as cobalt are removed, and the nickel is precipitated in carbonate form at a temperature of 70 ° C or higher.
  • the first neutralizing agent is Na 2 CO 3 and the pH of the solution containing the reactants can be adjusted to 7-9.
  • the reaction temperature is less than 70 ° C, the filtration time is increased due to the generation of fine particles, so that the removal rate of sulfur in the post-washing step may be reduced.
  • the nickel and Na 2 C0 3 in huaek can be expressed as equations which banung banung.
  • Banung water it is common that in a not in a pure NiC0 3 heunjae with Ni (0H) 2 state, i.e., Basi c Ni ckel carbonate (xNiC0 3 .yNi (0H) 2. ZH 2 0) state eu
  • the sulfur content in the water is high, the sulfur content can be lowered through the washing process.
  • the reaction product may be repeatedly washed with water and then with NaOH aqueous solution repeatedly.
  • reaction represented by the following reaction formula can be performed.
  • NiS0 4 + 2NaOH Ni (0H ) 2 + Na 2 S0 4
  • the hydrolysis product can be thermally decomposed by calcination at a temperature of 400 ° C or more for 30 minutes or more. It can be removed with water in the reactants and can be carried out in a rotary kiln.
  • the thermal decomposition reaction of water can be expressed in the following manner.
  • NiC0 3 NiO + C0 2
  • the nickel oxide may be charged into an electric furnace together with cokes, etc., and reduced at a silver of 1500 to 170 CTC. Accordingly, it is possible to produce nickel having a purity of 97% or more.
  • the nickel manufacturing process is simplified, and nickel of purity suitable for stainless steel production can be produced, not unnecessarily excessive purity. As a result, the manufacturing cost can be reduced and the productivity can be improved.
  • the lateite ore was dissolved in sulfuric acid.
  • the temperature at this time was 250 ° C and the pressure was 44 atm.
  • About 350 kg / T Ni was added to the sulfuric acid.
  • CaO was added to the leaching solution in which lactate ore was leached into sulfuric acid to remove impurities first. Thereafter, MgO was further added to prepare a fused hydroxide containing nickel and impurities.
  • the composition of the fused hydroxide was as follows.
  • the total weight is expressed as 100%, and the remainder is composed of other unavoidable impurities.
  • Ni 40%, Co: 0.04%, Fe: 0.01%, Si: 0. 15%, Mg: 0.55%, Mn: 0.02%, Cu: 0.01%, Zn: 0.01% %, S: 2.0%
  • Soluble hydroxide sulfuric acid to prepare a dissolution solution.
  • the air temperature was 60 ° C and the reaction was continued for about 3 hours.
  • the pH of the solution was adjusted to 1.2.
  • cyanex 272 was added to the solution, and Na 2 CO 3 was added thereto to adjust the pH of the solution in which the dissolution solution and organic matter were mixed to 5.2.
  • the organic compound was removed from the solution in which the dissolving solution and organic matter were mixed to prepare a post-solution.
  • Na 2 CO 3 was added to the reaction solution to form a reaction product.
  • the pH of the solution containing the NaOH solution was adjusted to be 8, at which the NaOH silver temperature was 70 ° C and the reaction was continued for about 3 hours.
  • the composition of the water is as follows.
  • the total weight is expressed as 100%, and the remainder is composed of other unavoidable impurities.
  • Ni 45%, Co: 0.044%, Fe: 0.0005%, Si: 0. 15%, Mg: 0.59%, Mn: 0.001%, Cu: 0.006%, Zn: 0.01% : 0.05%
  • nickel oxide The composition of nickel oxide is as follows.
  • the total weight is expressed in terms of 10OT, and the remainder is composed of other unavoidable impurities.
  • Ni 70%, Co: 0.1%, Fe: 0.001%, Si: 0.3%, Mg: 1.0%, Mn: 0.002%, Cu: 0.01%
  • the nickel content was increased, and the impurity content was further decreased.
  • the previously prepared nickel product was charged into an electric furnace together with coke, Reduction at 1600 [ deg.] C resulted in the preparation of the nickel product.
  • the composition of the nickel product is as follows.
  • the total weight is expressed as 100%, and the remainder is composed of other unavoidable impurities.
  • Ni 97%, Co: 0.1%, Fe: 0.001%, Si: 0.1%, Mg: 0.01%, Mn: 0.002%, Cu: 0.01%
  • the content of nickel is 97% . And the impurity content is low.
  • composition of the cobalt product is as follows.
  • the total weight is expressed as 100%, and the remainder is composed of other unavoidable impurities.

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Abstract

니켈 및 불순물을 포함하는 혼합 수산화물을 강산에 용해하여 용해액을 제조하는 단계; 상기 용해액에 유기물을 투입하여 불순물을 분리하는 단계; 상기 불순물이 분리된 후액에 제 1중화제를 투입하고, 하소하여 니켈 산화물을 수득하는 단계; 및 상기 니켈 산화물을 환원시켜 니켈 생성물을 제조하는 단계;를 포함하는 니켈 산화광으로부터 습식 및 건식 공정을 조합한 경제적 니켈 제련 공법이 소개된다.

Description

【명세서】
【발명의 명칭】
니켈 산화광으로부터 습식 및 건식 공정을 조합한 경제적 니켈 제련 공법
【기술분야】
니켈 원료중 하나인 라테라이트 광석을 이용하여 니켈을 제조하는 방법에 관한 것이다.
r배경기술】
현재 상업적으로 운전 중인 라테라이트 광석을 처리하여 니켈을 생산하는 방법 중 대표적인 건식 제련법은 산화 광석을 건조， 환원 배소， 전기로 제련 및 정련 공정을 거쳐 니켈 합금철 (Ferronickel)을 생산하는 방법이다.
고온， 고압 상태에서 황산을 이용한 침출 방법 용 오토클레이브 (Autoclave, 가압처리기)에서 광석을 용해 후， 중화처리를 통하여 불순물을 제거하고， 침전으로 니켈과 코발트를 분리하여 재용해한 다음， 용매추출 법 (solvent extract ion)을 거쳐 니켈 S 가스를 주입함으로써 목적 금속인 니켈과 코발트를 생산한다.
여기서 니켈을 침전시키는 방법은 H2S 가스를 주입하여 니켈 황화물로 침전시켜 Mixed Sulfide Precipitation (MSP)으로 생산하는 방법과 증화법을 이용하여 Mixed Hydroxide Precipitat ion(MHP)로 생산하는 방법이 있다.
니켈 건식 제련에서 주로 사용하는 라테라이트 광석은 사프로라이트 (saprolite, Ni： 1.8 - 3.0%, Fe: 10 - 25%, MgO: 15 - 35%)이며， 니켈 습식제련에서 주로 사용하는 갈철석 (라이모나이트, limonite, Ni： 0.8 ~ 1.5%, Fe: 40 ~ 50%, MgO: 0.5 ~ 5%)에 비해 철 성분이 낮고 MgO 함량이 높다.
산화광 건식 제련법에서 가장 불합리한 점은 낮은 니켈 함량과 상대적으로 많은 맥석 (gangue) 성분에 따른 슬래그 (slag) 발생량이 많다는 것이다. 약 3% 이하인 니켈을 제거하기 위해 나머지 맥석 성분을 모두 열을 이용하여 제거해야 하므로 많은 에너지 비용이 투입되고 있다. 산화광 습식 제련법에서 가장 불합리한 점은 가장 수요가 많은 스테인레스 스틸 제조 (약 10 ~ 14% Ni 합금)에 순수한 니켈 메탈이 사용됨으로써 불필요하게 과한 순도까지 정련하므로 제조원가가 높다.
실제 대부분의 수요자인 스테인레스 스틸 제조자 측면에서 고순도 니켈 금속이 주는 장점은 미미하여 저순도 니켈에 비해 추가적인 부가가치가 거의 인정되지 않는 상황이다. 반면에 제조 공정은 단계가 매우 많고 복잡하여 판매 이익의 증가 없이 생산 원가만 가중시켜 니켈 제련 사업의 경제성을 악화시키고 있다.
따라서 향후 니켈 제련사업은 현재의 페로니켈 보다는 순도가 높고 스테인레스 스틸 제조에 적합한 금속 니켈을 생산하되 공정을 단순화하여 제조 원가를 낮출 수 있는 공법의 개발이 요구된다.
【발명의 내용】
【해결하려는 과제】
니켈 원료증 하나인 라테라이트 광석 (Later i te Ore)을 처리하여 니켈 메탈을 제조하는 방법에 관한 것이다.
【과제의 해결 수단】
본 발명에 따른 니켈 산화광으로부터 습식 및 건식 공정을 조합한 경제적 니켈 제련 공법은 니켈 및 불순물을 포함하는 흔합 수산화물을 강산에 용해하여 용해액을 제조하는 단계; 상기 용해액에 유기물을 투입하여 불순물을 분리하는 단계; 상기 불순물이 분리된 후액에 제 1중화제를 투입하고， 하소하여 니켈 산화물을 수득하는 단계; 및 상기 니켈 산화물을 환원시켜 니켈 생성물을 제조하는 단계;를 포함한다.
상기 용해액을 제조하는 단계 이전에는， 광석을 포함하는 원료물질을 강산에 침출하고， 중화하여 상기 흔합 수산화물을 제조하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 불순물을 분리하는 단계는, 상기 용해액에 유기물을 투입하여 상기 불순물을 포함하는 유기 화합물을 제조하는 과정; 및 상기 유기 화합물을 분리하여 후액을 제조하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 유기 화합물을 제조하는 과정에서， 상기 유기물이 투입된 용해액에 Na2C03을 투입하여 상기 유기물이 투입된 용해액의 pH를 4 내지 6으로 조절할 수 있다.
상기 후액을 제조하는 과정 이후에는， 상기 유기 화합물에 황산을 투입하여 스트리핑 용액을 제조하는 과정; 및 상기 스트리핑 용액에 제 2중화제를 투입하여 코발트 침전물을 형성시키는 과정;을 더 포함할 수 있다.
상기 코발트 침전물을 형성시키는 과정에서， 상기 제 2중화제는 Na2C03이고, CoC03를 포함하는 제 1코발트 생성물을 수득할 수 있다.
상기 코발트 침전물을 형성시키는 과정에서， 상기 제 2중화제는 NaSH이고， CoS를 포함하는 제 2코발트 생성물을 수득할 수 있다.
상기 NaSH가 투입된 스트리핑 용액의 pH를 4 내지 5로 조절할 수 있다.
상기 니켈 산화물을 수득하는 단계는, 상기 후액 및 제 1증화제를 70 °C 이상의 온도에서 반웅시켜 반웅물을 제조하는 과정 ; 상기 반웅물을 수세하여 상기 반웅물 중의 황.함량을 감소시키는 과정 ; 및 상기 황 함량이 감소된 반웅물을 하소하여 니켈 산화물을 수득하는 과정;을 포함할 수 있다. 상기 반웅물을 제조하는 과정에서, 상기 제 1중화제는 Na2C03이고, 상기 반웅물을 포함하는 용액의 pH를 7 내지 9로 조절할 수 있다.
상기 황 함량을 감소시키는 과정에서, 상기 반웅물을 물에 반복 수세하고， NaOH 수용액에 반복 수세할 수 있다.
상기 반웅물을 하소하여 니켈 산화물을 수득하는 과정에서， 400 °C 이상의 온도에서 30분 이상상기 반옹물을 하소하여 열 분해할 수 있다.
상기 용해액을 제조하는 단계에서， 상기 강산은 황산이고， 상기 용해액의 pH를 1 내지 2로 조절할 수 있다.
상기 흔합 수산화물을 제조하는 단계는， 상기 원료물질을 황산에 가압 침출하여 침출액을 제조하는 과정; 상기 침출액에 CaO 또는 CaC03을 투입하여 중화 여액을 제조하는'과정 ; 및 상기 증화 여액에 MgO를 투입하여 상기 흔합 수산화물을 제조하는 과정 ;을 포함할 수 있다.
상기 니켈 생성물을 제조하는 단계에서， 상기 니켈 산화물을 전기로에 장입하고， 1500 내지 170CTC의 온도에서 환원시킬 수 있다.
【발명의 효과】 본 발명에 따른 니켈 산화광으로부터 습식 및 건식 공정을 조합한 경제적 니켈 제련 공법에 따르면 습식 제련방법과 건식 제련방법을 동시에 적용하여 97% 이상의 순도를 갖는 니켈의 제조가 가능하다.
또한， 니켈 제조공정이 단순화되고， 불필요하게 과한 순도가 아니라 스테인레스 스틸 제조에 적합한 순도의 니켈을 생산할 수 있다. 이에 따라 제조원가가 절감되고， 생산성이 향상될 수 있다.
【도면의 간단한 설명】
도 1은 본 발명에 따른 니켈 산화광으로부터 습식 및 건식 공정을 조합한 경제적 니켈 제련 공법의 전체 공정도를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 니켈 산화광으로부터 습식 및 건식 공정을 조합한 경제적 니켈 제련 공법의 불순물을 분리하는 단계에서 pH에 따른 선택적 금속 추출율을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 니켈 산화광으로부터 습식 및 건식 공정을 조합한 경제적 니켈 제련 공법의 코발트 생성물 제조과정에서 스트리핑 용액의 pH에 따른 금속 황화물의 용해도를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 니켈 산화광으로부터 습식 및 건식 공정을 조합한 경제적 니켈 제련 공법에서 제 2코발트 생성물의 XRD 측정 결과이다. 도 5는 본 발명에 따른 니켈 산화광으로부터 습식 및 건식 공정을 조합한 경제적 니켈 제련 공법의 니켈 산화물을 수득하는 단계에서 하소 온도에 따른 열 분해 그래프를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 니켈 산화광으로부터 습식 및 건식 공정을 조합한 경제적 니켈 제련 공법에서 수세 후 반웅물의 XRD 측정 결과이다. 도 7은 본 발명에 따른 니켈 산화광으로부터 습식 및 건식 공정을 조합한 경제적 니켈 제련 공법에서 니켈 산화물의ᅳ XRD 측정 결과이다.
【발명을 실시하기 위한 구체적인 내용】
이하， 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 구현예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며， 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 명세서 전체에서， 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다 .
니켈 산화광으로부터 습식 및 건식 공정을 조합한 경제적 니켈 제련 도 1과 같이, 본 발명에 따른 니켈 산화광으로부터 습식 및 건식 공정을 조합한 경제적 니켈 제련 공법은 흔합 수산화물을 제조하는 단계， 용해액을 제조하는 단계， 불순물을 분리하는 단계， 니켈 산화물을 수득하는 단계 및 니켈 생성물을 제조하는 단계를 포함한다.
흔합 수산화물을 제조하는 단계에서는 광석을 포함하는 원료물질을 강산에 침출하고， 중화하여 흔합 수산화물을 제조한다.
구체적으로， 원료물질을 황산에 가압 침출하여 침출액을 제조하는 과정， 침출액에 CaO 또는 CaC03을 투입하여 중화 여액을 제조하는 과정 및 중화 여액에 MgO를 투입하여 흔합 수산화물을 제조하는 과정을 포함할 수 있다.
원료물질에 포함되는 광석은 니켈 산화광， 그 중에서도 라테라이트 광석일 수 있다. 일반적으로 라테라이트 광석의 성분은 하기와 같이 표현될 수 있다.
전체 중량 10OT를 기준으로 표현하였으며， 잔부는 기타 불가피한 불순물로 구성된다.
니켈 (Ni ) : 0.8 내지 3.0%， 코발트 (Co) 0.01 내지 0. 15¾， 철 (Fe) 14 내지 48%, 마그네슘 (Mg) : 1.0 내지 15%ᅳ 망간 (Mn) : 0.4 내지 0.74%, 아연 (Zn) : 0.01 내지 0.05%， 알루미늄 (A1 ) : 2.5 내지 4.54% 및 실리카 (Si¾) : 3.7 내지 4.6%
상기와 같은 라테라이트 광석이 포함된 원료물질이 황산에 가압 침출될 수 있다. 240 내지 270°C의 은도에서， 33 내지 55atm의 압력으로， 가압 침출이 이루어질 수 있다. 황산 사용량은 200 내지 500kg/T Ni일 수 있다. 한편， 이때의 반응은 하기의 반웅식과 같이 표현될 수 있다.
Ni(0H)2(s) + H2S04(1) = NiS04(aq) + 2H20(1)
Co(0H)2(s) + H2S04( 1 ) = CoS04(aq) + 2H20(1)
2Fe00H(s) + 2H2S04( 1 ) = Fe2(S04)3(aq) + 4H20( 1 )
상기의 반웅과 함께 Fe2(S04)3(aq)상태로 존재하는 철 (Fe)의 일부가 하기의 반웅식과 같이 헤마타이트 (hematite) 또는 자로사이트 ( jarosite) 형태로 침전될 수 있다.
Fe2(S04)3(aq) + 3H20(1) = Fe203(s) + 2H2S04(aq)
3Fe2(S04)3(aq) + 14H20( 1 ) = 2[¾0Fe3(S04)2(0H)6] (s) + 6H2S04(aq) 상기와 같이 철이 침전된 침출액에 CaO 또는 CaC03을 투입하여 중화 여액을 제조할 수 있다. 이때의 pH는 3 내지 4로 제어될 수 있다.
침출액 중에서 Fe2(S04)3(aq) 상태로 존재하는 철 (Fe)의 일부가 CaO 또는 CaC03와 반웅할 수 있으며， 하기의 반웅식으로 표현될 수 있다.
H2S04(aq) + CaCOs(s) + H20(1) = CaS04*2H20(s) + C02(g)
H2S04(aq) + CaO(s) + H20( 1 ) = CaS04*2H20(s)
Fe2(S04)3(aq) + 3CaC03(s) + 9H20(1) = 2Fe(0H)3(s) + 3(CaS04*2H20)(s) + 3C02(g)
이와 같은 반웅을 통해 철 (Fe) 외에도 불순물로 취급되는 알루미늄 (A1), 실리카 (Si02), 크름 (Cr) 및 석고 등의 성분을 침전， 여과 과정을 통해 제거할 수 있다.
다음으로， 중화 여액에 MgO를 투입하여 흔합 수산화물을 제조할 수 있다. 이때의 pH는 7 내지 8로 제어될 수 있다.
중화 여액 중에서 Ni(S0)4(aq) 상태로 존재하는 니켈 (Ni)과 Co(S0)4(aq) 상태로 존재하는 코발트 (Co)가 MgO와 반웅할 수 있으며, 하기의 반웅식으로 표현될 수 있다.
NiS04(aq) + MgO(s) + ¾0(1) = Ni(0H)2(s) + MgS04(aq)
Co(S0)4(aq) + MgO(s) + H20( 1 ) = Co(0H)2(s) + MgS04(aq)
니켈 및 코발트 외에도 마그네슘ᅳ 망간 및 아연 등이 수산화물 형태로 침전될 수 있다. 코발트 수산화물, 마그네슴 수산화물, 망간 수산화물 및 아연 수산화물 등은 편의상 불순물 금속 수산화물로 취급될 수 있다.
니켈 및 불순물을 포함하는 흔합 수산화물의 제조가 이루어질 수 있다. 이는 Mixed Hydroxide Precipi tates(MHP) Cake로 표현될 수 있다. 흔합 수산화물의 조성은 하기와 같이 표현될 수 있다.
전체 증량 100%를 기준으로 표현하였으며， 잔부는 기타 불가피한 불순물로 구성된다.
니켈 (Ni): 32 내지 40%， 코발트 (Co): 0.04 내지 2.5%, 마그네슴 (Mg): 0.55 내지 3.5%, 망간 (Mn): 0.02 내지 5.0%, 아연 (Zn): 0.01 내지 0.5%, 철 (Fe) 0.1% 이하， 실리콘 (Si): 0.5% 이하， 구리 (Cu): 0.01% 이하， 칼슴 (Ca): 0.2 %, 알루미늄 (A1): 0.05% 이하， 크름 (Cr): 0.01% 이하 및 황 (S): 3.8% 이하
흔합 수산화물을 제조하는 단계를 거쳐 용해액을 제조하는 단계에서는 니켈 및 불순물을 포함하는 흔합 수산화물을 강산에 용해한다. 구체적으로， 강산은 황산이고， 용해액의 pH를 1 내지 2로 조절할 수 있다. 이때 반웅 은도 60 내지 70°C에서 약 3시간 동안 용해액을 제조하는 단계가 수행될 수 있으며， 니켈 수산화물 및 불순물 금속 수산화물 중에서 코발트 수산화물과 황산의 반웅은 하기의 반웅식으로 표현될 수 있다.
Ni(0H)2(s) + H2S04( 1 ) = NiS04(aq) + 2H20(1)
Co(0H)2(s) + H2S04( 1 ) = CoS04(aq) + 2H20(1)
용해액을 제조하는 단계를 거쳐 불순물을 분리하는 단계에서는 용해액에 유기물을 투입하여 불순물을 분리한다.
구체적으로는， 용해액에 유기물을 투입하여 상기 불순물을 포함하는 유기 화합물을 제조하는 과정 및 유기 화합물을 분리하여 후액을 제조하는 과정을 포함할 수 있다.
또한， 후액을 제조하는 과정 이후에는, 유기 화합물에 황산을 투입하여 스트리핑 용액을 제조하는 과정 및 스트리핑 용액에 제 2중화제를 투입하여 코발트 침전물을 형성시키는 과정을 더 포함할 수 있다.
용해액에 존재하는 코발트， 마그네슘, 망간 및 아연 등을 용매 추출법 (solvent extraction, S/X)을 이용하여 유기물에 반웅시킨다.
이때 유기물은 cyanex 272이고, Na2C03을 투입을 통해 상기 용해액 및 유기물이 흔합된 용액의 pH를 5 내지 6으로 조절할 수 있다. 불순물 중에서 코발트와유기물의 반웅은 하기의 반웅식으로 표현될 수 있다.
2(RH)2(org) + CoS04(aq) = CoR2(RH)2(org) + H2S04(aq)
H2S04 + Na2C03 = Na2S04 + H20 +C02
. 불순물을 포함하는 유기 화합물뿐만 아니라 니켈을 포함하는 유기 화합물도 생성된다. 따라서 물 또는 CoS04수용액으로 니켈을 포함하는 유기 화합물을 스크러빙 (scrubbing)하여 하기의 반웅식으로 표현되는 반웅이 일어나도록 할수 있다.
NiR2(RH)2(org) + CoS04(aq) = CoR2(RH)2(org) + NiS04(aq)
도 2에서 확인할 수 있는 것과 같이， 유기 화합물을 포함하는 용액의 pH에 따라 cyanex 272에 의한 선택적 추출율이 달라진다ᅳ pH 5 내지 6 범위 내에서 니켈의 추출율은 낮은 반면， 코발트， 마그네슘， 망간 및 아연의 추출율은 70% 이상임을 알 수 있다. 그 증에서도 코발트， 마그네슴 및 망간의 추출율은 95% 이상임을 알수 있다.
구체적으로， pH 5 내지 6에서 cyanex 272에 의한 각 금속의 추출율은 하기의 표 1과 같다.
[표 1]
니켈 (Ni ) 코발트 (Co) 마그네슘 (Mg) 망간 (Mn) 아연 (Zn) 추출율 (%) 1.79 97.5 70.8 99.5 99.9 다음으로， 유기 화합물을 분리하여 니켈을 포함하는 후액 (raf f inate)을 제조한다.
한편， 유가 금속인 코발트를 제품으로 생산하기 위해 분리된 유기 화합물로부터 코발트 생성물을 제조할수 있다.
먼저， 유기 화합물에 황산을 투입하여 스트리핑 (str ipping) 여액을 제조할 수 있다. 스트리핑 용액에는 코발트 유기 화합물， 마그네슘 유기 화합물， 망간유기 화합물 및 아연 유기 화합물 등이 포함될 수 있다.
황산에 의한 코발트 유기 화합물과의 스트리핑 반웅은 하기의 반웅식으로 표현될 수 있다.
CoR2(RH)2(org) + H2S04(aq) = 2(RH)2(org) + CoS04(aq) 이후, CoS04을 포함하는 스트리핑 용액에 제 2중화제를 투입하여 코발트 침전물을 형성시킬 수 있다.
저 12중화제가 Na2C03이면 하기의 반웅식 반응을 통해 CoC03를 포함하는 제 1코발트 생성물이 수득될 수 있다.
CoS04(aq) + Na2C03 = CoC03( s ) + Na2S04(aq)
Na2C03이 투입된 스트리핑 용액의 pH는 8 내지 10으로 조절될 수 있으며， 반웅 온도 70 내지 90 °C에서 수행될 수 있다.
제 1코발트 생성물은 순수한 CoC03로 있는 것이 아니라 Co(0H)2와 혼재된 상태， 즉 Bas i c Cobal t car bona t e ( CoC03. yCo ( OH ) 2. zH20 ) 상태로 있는 것이 일반적이다.
CoC03 및 Co(0H)2와 흔재된 상태로 존재하는 제 1코발트 생성물을 더 이상 정련하지 않고 제품으로 판매할 수 있다.
제 2중화제가 NaSH이면 하기의 반웅식 반웅을 통해 CoS를 포함하는 제 2코발트 생성물이 수득될 수 있다.
2CoS04(aq) + 2NaSH = 2CoS(s) + Na2S04(aq) + H2S04
H2S04 + Na2C03 = Na2S04(aq) + H20 + C02
NaSH이 투입된 스트리핑 용액의 pH는 4 내지 5로 조절될 수 있으며， 반응 온도 70 내지 90 °C에서 약 3시간 동안 수행될 수 있다.
도 3에서 확인할 수 있는 것과 같이， 코발트 황화물， 마그네슴 황화물， 망간 황화물 및 아연 황화물의 용해도 차이를 이용하기 위해 스트리핑 용액의 pH를 조절할 수 있다.
pH 4 내지 5 범위에서 코발트 황화물 및 아연 황화물의 용해도는 0.01mg/L 이하로 매우 낮은 반면, 마그네슴 황화물 및 망간 황화물의 용해도는 매우 높으므로 NaSH이 투입된 스트리핑 용액에 침전되지 않아 분리가 가능하다.
도 4에서 확인할 수 있는 것과 같이， 제 2코발트 생성물은 코발트 함량이 높고， 불순물 함량이 낮아 제품으로 판매할 수 있다.
니켈 산화물을 수득하는 단계에서는 불순물이 분리된 후액에 제 1중화제를 투입하고， 하소하여 니켈 산화물을 수득한다.
구체적으로， 후액 및 제 1중화제를 70 °C 이상의 은도에서 반웅시켜 반응물을 제조하는 과정， 반웅물을 수세하여 상기 반웅물 중의 황 함량을 감소시키는 과정 및 황 함량이 감소된 반응물을 하소하여 니켈 산화물을 수득하는 과정을 포함할 수 있다.
코발트 등의 불순물이 제거된 후액에 제 1중화제를 투입하여 70°C 이상의 온도에서 니켈이 탄산염 형태로 침전된 반웅물을 형성시킨다. 이때 제 1중화제는 Na2C03이고, 반응물을 포함하는 용액의 pH를 7 내지 9로 조절할 수 있다.
반웅 온도가 70°C 미만일 경우， 미립자의 생성으로 인해 여과시간이 증가하여 반응물을 수세하는 후공정에서 황의 제거율이 감소할 수 있다. 후액 중의 니켈과 Na2C03이 반웅하는 반웅식은 하기와 같이 표현될 수 있다.
NiS04(aq) + Na2C03 = NiC03 + Na2S04(aq)
반웅물은 순수한 NiC03로 있는 것이 아니라 Ni (0H)2와 흔재된 상태， 즉 Basi c Ni ckel carbonate(xNiC03.yNi (0H)2. zH20) 상태로 있는 것이 일반적이다ᅳ
반웅물에 포함된 황의 함량이 높으므로 수세공정을 통해 황의 함량을 낮출 수 있다. 반웅물의 황 함량을 감소시키는 과정에서， 반웅물을 물에 반복 수세하고， NaOH 수용액에 반복 수세할 수 있다.
이를 테면， 반웅물을 물에 2회 수세하게 되면 Na2S04 형태의 황은 제거되지만 미반웅 NiS04가 여전히 잔류한다.
따라서 NaOH 수용액을 투입하여 pH를 10 이상으로 조절함으로써 하기의 반응식으로 표현되는 반웅이 일어나도록 할 수 있다.
NiS04 + 2NaOH = Ni (0H)2 + Na2S04
다음으로, 400°C 이상의 온도에서 30분 이상 상기 반웅물을 하소하여 열 분해할 수 있다. 반응물 중의 수분으로 제거할 수 있으며， 로터리 킬른에서 수행할 수 있다.
반웅물의 열 분해 반웅은 하기의 반웅식으로 표현될 수 있다.
NiC03 = NiO + C02
3Ni (0H)2*2NiC03 = 5NiO + 3H20 + 2C0
도 5에서 확인할 수 있는 것과 같이， 하소 온도가 120 °C 이상에서 수분 및 결정수가 증발하고, 230 °C 이상에서 결정수 및 수산화물이 분해되며， 400°C 이상에서 NiC03가 분해되어 니켈 산화물 NiO의 제조가 완료된다.
상기의 공정을 통해 도 7에서와 같이 , 결정성을 갖는 니켈 산화물이 수득될 수 있다.
최종적으로， 니켈 생성물을 제조하는 단계에서는 니켈 산화물을 코크스 (cokes) 등과 함께 전기로에 장입하고, 1500 내지 170CTC의 은도에서 환원시킬 수 있다. 이에 따라 97% 이상의 순도를 갖는 니켈의 제조가 가능하다.
습식 제련방법과 건식 제련방법을 동시에 적용하여 니켈 제조공정이 단순화되고， 불필요하게 과한 순도가 아니라 스테인레스 스틸 제조에 적합한 순도의 니켈을 생산할 수 있다. 이에 따라 제조원가가 절감되고， 생산성이 향상될 수 있다.
이하 본 발명의 구체적인 실시예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 구체적인 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예
[니켈 생성물의 제조 및 조성]
( 1) 흔합 수산화물 제조
오토 클레이브에서 라테라이트 광석을 황산으로 용해시켰다. 이때의 온도는 250°C이었으며， 압력은 44atm이었다. 황산은 약 350kg/T Ni을 투입하였다. 황산에 라테라이트 광석이 침출된 침출액에 CaO를 투입하여 1차적으로 불순물을 제거하였다. 이후 MgO를 추가로 투입하여 니켈 및 불순물을 포함하는 흔합 수산화물을 제조하였다. 흔합 수산화물의 조성은 하기와 같았다.
전체 중량 100%를 기준으로 표현하였으며, 잔부는 기타 불가피한 불순물로 구성된다.
Ni : 40%, Co : 0.04%, Fe : 0.01%, Si : 0. 15%, Mg: 0.55%, Mn : 0.02%, Cu : 0.01%, Zn : 0.01%, Cr : 0.01%, Na : 2.5%, S : 2.0%
니켈 외의 불순물 함량이 높음을 확인할 수 있다. (2) 불순물 분리
흔합 수산화물 황산으로 용해하여 용해액을 제조하였다. 반웅 은도는 60°C이었으며, 약 3시간 동안 반웅시켰다. 용해액의 pH는 1.2로 조절하였다. 이후 용해액에 cyanex 272을 투입하였으며， 이와 함께 Na2C03을 투입하여 용해액 및 유기물이 흔합된 용액의 pH를 5.2로 조절하였다.
용해액 및 유기물이 흔합된 용액으로부터 유기 화합물을 제거하여 후액을 제조하였다.
(3) 니켈 산화물 수득
후액에 Na2C03을 투입하여 반응물 생성시켰다. 반웅액을 포함하는 용액의 pH는 8이 되도록 조절하였으며， 이때의 반웅 은도는 70°C이었으며， 약 3시간 동안 반웅시켰다.
이후 반웅물을 NaOH를 투입하여 pHIO으로 제조한 수용액에 2회 수세하여 반웅물 중의 황의 함량을 감소시켰다. 반웅물의 조성은 하기와 같다.
전체 중량 100%를 기준으로 표현하였으며， 잔부는 기타 불가피한 불순물로 구성된다.
Ni : 45%, Co : 0.044%, Fe : 0.0005%, Si : 0. 15% , Mg: 0.59%, Mn: 0.001%, Cu: 0.006%, Zn: 0.01%, Na : 0. 1%, S : 0.05%
수세과정에서 나트륨과 황 성분이 제거되므로 니켈의 함량이 증가하였음을 확인할 수 있다
다음으로， 반웅물을 약 400°C에서 1시간 동안 하소하여 산화 니켈을 수득하였다. 산화 니켈의 조성은 하기와 같다.
전체 중량 10OT를 기준으로 표현하였으며, 잔부는 기타 불가피한 불순물로 구성된다.
Ni : 70%, Co : 0. 1%, Fe : 0.001%, Si : 0.3%, Mg : 1.0%, Mn: 0.002%, Cu: 0.01%, Zn : 0.02%
니켈 함량이 증가하였으며， 불순물 함량이 더 감소하였음을 확인할 수 있다.
(4) 니켈 생성물 제조
앞서 제조된 니켈 생성물을 전기로에 코크스와 함께 투입하고， 약 1600°C에서 환원시켜 니켈 생성물의 제조를 완료하였다. 니켈 생성물의 조성은 하기와 같다.
전체 중량 100%를 기준으로 표현하였으며, 잔부는 기타 불가피한 불순물로 구성된다.
Ni : 97%, Co : 0. 1%, Fe : 0.001%, Si : 0. 1% , Mg : 0.01%, Mn : 0.002%, Cu: 0.01 %, Zn : 0.02 %
니켈의 함량이 97% .이상이며, 불순물 함량이 낮음을 확인할 수 있다.
[코발트 생성물의 제조 및 조성]
상기의 니켈 생성물 제조 과정 중 형성된 유기 화합물에 황산을 투입하여 스트리핑하였다. 이렇게 해서 제조된 스트리핑 용액에 NaSH을 투입하여 CoS을 포함하는 코발트 생성물을 제조하였다. 이때의 반웅 온도는 약 85°C이었으며， 약 3시간 동안 반웅시켰다. NaSH가 투입된 스트리핑 용액의 pH는 4.5로 조절하였다.
코발트 생성물의 조성은 하기와 같다.
전체 중량 100%를 기준으로 표현하였으며， 잔부는 기타 불가피한 불순물로 구성된다.
Co : 40%, S : 30%, Zn : 7.33%, Ni： 0.060%, Mg: 0.25%, Mn: 3.56% 코발트의 함량이 높고， 블순물 함량이 낮음을 확인할 수 있다.
본 발명은 상기 구현예 및 /또는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며， 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 구현예 및 /또는 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims

【청구범위】
【청구항 1]
니켈 및 불순물을 포함하는 흔합 수산화물을 강산에 용해하여 용해액을 제조하는 단계 ;
상기 용해액에 유기물을 투입하여 불순물을 분리하는 단계 ;
상기 불순물이 분리된 후액에 게 1중화제를 투입하고, 하소하여 니켈 산화물을 수득하는 단계 ; 및
상기 니켈 산화물을 환원시켜 니켈 생성물을 제조하는 단계;를 포함하는 니켈 산화광으로부터 습식 및 건식 공정을 조합한 경제적 니켈 제련 공법.
【청구항 2】
제 1항에 있어서，
상기 용해액을 제조하는 단계 이전에는，
광석을 포함하는 원료물질을 강산에 침출하고， 중화하여 상기 흔합 수산화물을 제조하는 단계;를 더 포함하는 니켈 산화광으로부터 습식 및 건식 공정을 조합한 경제적 니켈 제련 공법.
【청구항 3]
제 1항에 있어서，
상기 블순물을 분리하는 단계는，
상기 용해액에 유기물을 투입하여 상기 불순물을 포함하는 유기 화합물을 제조하는 과정 ; 및
상기 유기 화합물을 분리하여 후액을 제조하는 과정;을 포함하는 니켈 산화광으로부터 습식 및 건식 공정을 조합한 경제적 니켈 제련 공법.
【청구항 4]
제 3항에 있어서， ᅳ
상기 유기 화합물을 제조하는 과정에서，
상기 유기물이 투입된 용해액에 Na2C03을 투입하여 상기 유기물이 투입된 용해액의 pH를 4 내지 6으로 조절하는 니켈 산화광으로부터 습식 및 건식 공정을 조합한 경제적 니켈 제련 공법.
【청구항 5】 제 3항에 있어서，
상기 후액을 제조하는 과정 이후에는
상기 유기 화합물에 황산을 투입하여 스트리핑 용액을 제조하는 과정 ; 및
상기 스트리핑 용액에 제 2중화제를 투입하여 코발트 침전물을 형성시키는 과정;을 더 포함하는 니켈 산화광으로부터 습식 및 건식 공정을 조합한 경제적 니켈 제련 공법.
【청구항 6】
제 5항에 있어서，
상기 코발트 침전물을 형성시키는 과정에서，
상기 제 2중화제는 Na2C03이고， CoC03를 포함하는 제 1코발트 생성물을 수득하는 니켈 산화광으로부터 습식 및 건식 공정을 조합한 경제적 니켈 제련 공법.
【청구항 7】
제 5항에 있어서，
상기 코발트 침전물을 형성시키는 과정에서，
상기 계 2중화제는 NaSH이고， CoS를 포함하는 제 2코발트 생성물을 수득하는 니켈 산화광으로부터 습식 및 건식 공정을 조합한 경제적 니켈 제련 공법.
【청구항 8】
제 7항에 있어서，
상기 NaSH가 투입된 스트리핑 용액의 pH를 4 내지 5로 조절하는 니켈 산화광으로부터 습식 및 건식 공정을 조합한 경제적 니켈 제련 공법.
【청구항 9】
제 1항에 있어세
상기 니켈 산화물을 수득하는 단계는，
상기 후액 및 제 1중화제를 7C C 이상의 온도에서 반웅시켜 반웅물을 제조하는 과정 ;
상기 반웅물을 수세하여 상기 반응물 증의 황 함량을 감소시키는 과정 ; 및 상기 황 함량이 감소된 반웅물을 하소하여 니켈 산화물을 수득하는 과정;을 포함하는 니켈 산화광으로부터 습식 및 건식 공정을 조합한 경제적 니켈 제련 공법.
【청구항 10】
제 9항에 있어서，
상기 반웅물을 제조하는 과정에서 ,
상기 게 1중화제는 Na2C03이고, 상기 반웅물을 포함하는 용액의 pH를 7 내지 9로 조절하는 니켈 산화광으로부터 습식 및 건식 공정을 조합한 경제적 니켈 제련 공법.
【청구항 11】
제 9항에 있어서，
상기 황 함량을 감소시키는 과정에서，
상기 반웅물을 NaOH를 포함하는 물에 반복 수세하는 니켈 산화광으로부터 습식 및 건식 공정을 조합한 경제적 니켈 제련 공법.
【청구항 12]
저 19항에 있어서，
상기 반웅물을 하소하여 니켈 산화물을 수득하는 과정에서,
400 °C 이상의 온도에서 30분 이상 상기 반웅물을 하소하여 열 분해하는 니켈 산화광으로부터 습식 및 건식 공정을 조합한 경제적 니켈 제련 공법.
【청구항 13]
겨 U항에 있어서，
상기 용해액을 제조하는 단계에서 ,
상기 강산은 황산이고， 상기 용해액의 pH를 1 내지 2로 조절하는 니켈 산화광으로부터 습식 및 건식 공정을 조합한 경제적 니켈 제련 공법.
【청구항 14]
저 12항에 있어서，
상기 흔합 수산화물을 제조하는 단계는,
상기 원료물질을 황산에 가압 침출하여 침출액을 제조하는 과정 ;
상기 침출액에 CaO 또는 CaC03을 투입하여 중화 여액을 제조하는 과정; 및
상기 중화 여액에 MgO를 투입하여 상기 흔합 수산화물을 제조하는 과정;을 포함하는 니켈 산화광으로부터 습식 및 건식 공정을 조합한 경제적 니켈 제련 공법.
【청구항 15】
제 1항에 있어서,
상기 니켈 생성물을 제조하는 단계에서，
상기 니켈 산화물을 전기로에 장입하고, 1500 내지 1700°C의 온도에서 환원시키는 니켈 산화광으로부터 습식 및 건식 공정을 조합한 경제적 니켈 제련 공법.
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