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$Mn_3O_4$ 분진으로부터 고순도 훼로망간 제조에 관한 연구
A Study on Making of High-Purity Ferro-manganese from $Mn_3O_4$ Waste Dust 원문보기

한국유화학회지 = Journal of oil & applied science, v.28 no.2, 2011년, pp.135 - 139  

김윤채 (강원대학교 삼척캠퍼스 재료금속공학과, 환경공학과) ,  송영준 (강원대학교 삼척캠퍼스 재료금속공학과, 환경공학과) ,  박영구 (강원대학교 삼척캠퍼스 재료금속공학과, 환경공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In order to make high-purity ferro-manganese from $Mn_3O_4$ waste dust, the application of aluminothermite process to the reduction of the waste dust was investigated. The mixture from $Mn_3O_4$ dust as metallic source and Al metal powder as the reductant ignited, and reduced w...

주제어

# $Mn_3O_4$ waste dust   #Ferro-manganese   #Thermite process   #Reductant   #Electric furnace process  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이는 망간 산화물의 자원재활용과 전해망간의 수입대체를 기대할 수 있을 뿐만 아니라 전해망간 제조에 따른 공해발생을 억제할 수 있다는 측면에서 그 의미가 크다고 할 수 있다. Mn3O4 분진의 환원은 여러 방법이 고려될 수 있으나 본 연구에서는 상술한 불순물 발생원을 배제할 수 있는 Al 테르밋법을 적용하였으며 이해를 돕기 위해 그 개요를 기술한다. 테르밋법(Thermite Process)은 산화력이 강한 금속으로 금속 산화물을 환원하는 야금법의 총칭으로 환원제로 Al 금속을 사용할 경우를 특히 Al 테르밋법(Aluminothermy Process)이라 하며 Hans Goldschmidt에 의해 고안되었다[8].
  • 따라서 본 연구에서는 훼로망간 제조공정 중에 부산물로 다량 발생하는 Mn3O4 분진 즉 철강재료 특성에 악영향을 미치는 C, P, S 불순물이 극히 낮은 망간 산화물 분진을 환원하는 방법으로 고순도의 훼로망간을 제조하는 것을 검토하였다. 이는 망간 산화물의 자원재활용과 전해망간의 수입대체를 기대할 수 있을 뿐만 아니라 전해망간 제조에 따른 공해발생을 억제할 수 있다는 측면에서 그 의미가 크다고 할 수 있다.
  • 4에 도시하였다. 이러한 방법으로 작성된 시료는 금속(Mn, Fe,..)과 slag(Al2O3)를 분리하여, 주로 금속의 화학성분을 분석하여 그 결과를 시판되고 있는 저탄소 훼로망간의 그것과 비교, 검토함으로써, Mn3O4 분진으로부터 고순도 훼로망간 제조 가능성을 검토하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
훼로망간을 제조하는 공정 중 생기는 망간산화물 분진은 어떻게 구성되어 있는가? 합금철의 일종인 훼로망간을 제조하는 공정 중에서 분진형태로 다량 발생한 망간 산화물은 Mn3O4가 약 90%이고 기타 Al, Mg, Ca, Fe 성분 등이 산화물 형태로 존재하는 고순도의 분진이다. 이의 재활용에 관한 연구가 이전부터 행하여져 왔으나[1-3], 그 용도는 망간 산화물의 순도를 향상시켜 자성재료용 원료분말로 이용되거나 혹은 입도를 조정하여 도료, 타일, 도자기 등의 안료용으로 일부가 이용되고 있으나, 그 대부분은 10~30 mm 크기로 괴상화하여 망간 광석과 함께 전기로에 재투입하여 Mn 원료 소스로 사용되고 있는 것이 현황이다.
훼로망간 제조공정 중에 부산물로 다량 발생하는 Mn3O4 분진 즉 철강재료 특성에 악영향을 미치는 C, P, S 불순물이 극히 낮은 망간 산화물 분진을 환원하는 방법으로 고순도의 훼로망간을 제조하는 것을 검토하는 것은 어떤 효과를 기대할 수 있는가? 따라서 본 연구에서는 훼로망간 제조공정 중에 부산물로 다량 발생하는 Mn3O4 분진 즉 철강재료 특성에 악영향을 미치는 C, P, S 불순물이 극히 낮은 망간 산화물 분진을 환원하는 방법으로 고순도의 훼로망간을 제조하는 것을 검토하였다. 이는 망간 산화물의 자원재활용과 전해망간의 수입대체를 기대할 수 있을 뿐만 아니라 전해망간 제조에 따른 공해발생을 억제할 수 있다는 측면에서 그 의미가 크다고 할 수 있다. Mn3O4 분진의 환원은 여러 방법이 고려될 수 있으나 본 연구에서는 상술한 불순물 발생원을 배제할 수 있는 Al 테르밋법을 적용하였으며 이해를 돕기 위해 그 개요를 기술한다.
훼로망간은 어떤 용도로 이용되는가? 한편 훼로망간은 철강산업에서 탈산제 혹은 합금 원소로 알루미늄, 훼로실리콘, 실리콘망간 등과 더불어 널리 사용되는 합금철의 일종으로 특히 훼로망간은 탈산 역할 외에 탈황 효과도 크기 때문에 가장 널리 이용되고 있다. 그러나 훼로망간에는 합금원소, 탈산 및 탈황 효과가 큰 Mn 주성분 외에 철강 재료의 특성에 악영향을 미치는 C, S, P 등의 불순물 성분도 상당량 함유되어 있으므로 KS규격으로 이들을 규제하여 그 품질을 보증하고 있다[4].
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참고문헌 (17)

  1. K. H. Shin, Y. J. Song, J. H. Hyeon, A study on the properties of the dusts from ferroalloy manufacture, J. of Korean Inst. of Resources Recycling, 8(3), 9(1999). 

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  2. G. S. Lee, H. S. Kim, Y. J. Song, The extraction of manganese from the medium-low carbon ferromanganese dust with nitric acid and charcoal, J. of Korean Inst. of Resources Recycling, 9(4), 44(2000). 

    원문보기 상세보기

  3. Y. K. Cho, Y. J. Song, G. S. Lee, Refinement of the manganese nitrate solution prepared by leaching the reduced ferromanganese dust with nitric acid, J. of Korean Inst. of Resources Recycling, 12(1), 33(2003). 

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  4. KS D3712 

  5. 草川隆次, 安藤卓雄, 相馬胤和, 第2編 Ferro-Alloy 製造法, "製銑製鋼法", 日本鐵 鋼協會編, p. 161, 地人書館, 東京, 日本 (1979). 

  6. W. F. Smith, Chapter 9 Engineering Alloys, "Foundations of Materials Science and Engineering", 3rd ed., p. 428, McGRAW HILL, New York, USA(2004). 

  7. Posco weekly, Construction of high purity ferromanganese factory, p. 7(2009년7월2일). 

  8. H. Goldschmidt, The Journal of the Society of Chemical Industry, 6(17), 543(1989). 

  9. D. R. Gaskell, "Introduction to Metallurgical Thermodynamics", p. 268, McGRAW-HILL KOGAKUSHA(1973). 

  10. R. M. German, Chapter 3 Powder Fabrication, "Powder Metallurgy & Particulate Materials Processing", p. 69, MPIF, New Jersey, USA(2005). 

  11. R. M. German, Chapter 5 Tailoring Powders for Shaping and Consolidation, "Powder Metallurgy & Particulate Materials Processing", p.140, MPIF, New Jersey, USA(2005). 

  12. W. H. Cubberly et al., Production of Aluminium Powder, Metals Handbook 9th ed. ; Powder Metallurgy Vol. 7, p. 129, ASM Materials Park, Ohio, USA(1984). 

  13. http://en.wikipedia.org/wiki/Thermite. 

  14. L. B. Pankratz, Thermodynamic Data for Elements and Oxides, Thermodynamic Properties of Elements and Oxides, p. 42. United States Department of The Interior(1976). 

  15. 長崎誠三, "製鍊に關する基礎的物性と熱力學的數値", 金屬デ？タブック", p. 60, 丸善株式會社, 東京, 日本(1983). 

  16. D. Joseph., "Oxide Reduction, Chemical Metallurgy", ASM International, p. 387(1993). 

  17. 田邊伊佐雄, 豊田敏夫, 今野尙雄, 低？高炭素フョロマンガンの崩？現象について, 日本金？？？（5）, p. 272(1959). 

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