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현대산업에서 초경합금은 고속도강과 다이아몬드 복합재등과 함께 대표적인 공구용 소재로서 가공용 공구, 내마모용 부품 및 금형 소재로 널리 사용되고 있다. 이러한 초경 합금은 국내에서 큰 규모의 산업수요가 있음에도 불구하고 주요원료를 전량 수입에 의존하고 있으며 산출국들의 전략적 대응과 자원 고갈화와 같은 악조건에 의한 원자재의 공급 불안정 때문에 초경합금의 재활용에 대한 필요성이 요구되고 있다. 특히 초경합금의 원료 중 ...

현대산업에서 초경합금은 고속도강과 다이아몬드 복합재등과 함께 대표적인 공구용 소재로서 가공용 공구, 내마모용 부품 및 금형 소재로 널리 사용되고 있다. 이러한 초경 합금은 국내에서 큰 규모의 산업수요가 있음에도 불구하고 주요원료를 전량 수입에 의존하고 있으며 산출국들의 전략적 대응과 자원 고갈화와 같은 악조건에 의한 원자재의 공급 불안정 때문에 초경합금의 재활용에 대한 필요성이 요구되고 있다. 특히 초경합금의 원료 중 코발트는 가격이 비싸고 다른 원소 생산 공정 중 부산물로서만 생산 되고 있고, 최근 이차전지와 같은 산업분야에서 그 수요가 계속 증가하고 있다. 기존의 코발트 재활용 기술은 아연법과 염화법이 대표적이며 유독한 산이나 고온의 용융아연들이 요구되는 단점이 많다. 따라서 폐 초경합금으로부터 고품위 코발트를 회수하기 위한 새로운 저공해/저에너지 기술 개발이 요구되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 초경 스크랩으로부터 코발트를 분리, 재활용을 위하여, 기존의 용융 아연법 및 염화법이 아닌 새로운 건식 산화법을 적용하여 WC, Co와 같은 구성성분들을 산화시킨 후 습식공정을 이용하여 코발트만을 추출하고자 하였다. 원재료 수급을 위해 산업현장에서 사용된 초경 스크랩을 수거하였고, 특성파악을 위해 분석을 실시하였다. 분석결과 Co함량 8wt.%, 구성성분이 WC, Co, 900℃에서 산화정도가 가장 큼과 더불어 초기시편대비 무게비가 120%일 때 완전 산화됨을 확인 하였다. 다음으로 초경스크랩을 분쇄하지 않은 초경 스크랩과 액체질소 내에서 1차분쇄한 초경 스크랩의 두 경우로 나누어, 각각 대기분위기와 100% O2 분위기에서 0~20시간의 유지시간, 900℃의 온도로 산화를 실시하였다. 산화 종료 후 산화물의 무게를 측정하여 초기 시편대비 무게 비율을 통해 산화 정도를 파악하였으며, 100% O2 분위기에서 1차분쇄를 실시한 초경 스크랩이 산화가 가장 빠르다는 것과 3시간 이후부터 완전 산화된다는 것을 확인 하였다. 산화 후 코발트 분리효율을 극대화하기 위해 30분간의 볼밀링을 통하여 산화물의 분말화 공정을 진행하였다. 제조된 분말들은 미세조직, 화학조성, 입도를 측정하였다. 그 결과 산화시간이 길어짐에 따라 분말의 형상 및 입도는 균일해지고 미세화 되는 경향을 보이며 초기시편대비 무게비가 110%를 넘어가는 산화구간에서 분말형상의 균일화와 미세화가 두드러짐을 확인하였다. 또한 산화초기에 존재하는 WC, WO2는 산화가 진행됨에 따라 소멸되고 WO3, CoWO4만이 존재 하는 것을 확인 하였고 분말의 입도는 완전 산화된 스크랩의 분말에서 약 0.25㎛임을 확인하였다. 초경 스크랩의 산화유무가 코발트 침출에 미치는 영향을 확인하기 위해 산화된 초경 스크랩 분말과 비산화 스크랩의 산 침출을 실시하여 산화된 경우가 코발트 침출량이 우수하다는 것과 H2SO4에서 13.05ppm으로 가장 침출량이 많음을 확인하였다. 또한 H2SO4를 용매로 하여 산화된 초경 스크랩을 습식 볼밀링하여 60분간 밀링한 결과 442.3ppm으로 측정되었으며, 습식 볼밀링이 코발트 침출에 용이 하다는 것을 확인하였다.