희토류 금속의 제련은 광석에서부터 파분쇄, 선별과정을 거쳐 정광을 만들고, 정광 중의 희토류 성분을 추출하고 성분별로 분리하는 분리정제공정을 거쳐 희토류산화물이나 염화물과 같은 희토류화합물을 제조한 다음 희토류화합물에서 금속을 추출해내는 환원과정을 거친다. 본 고에서는 대표적 희토류 광물로서 불탄산염계광물인 바스트나사이트(bastnasite, ((RE)($CO_3$)F)와 인산염계 광물인 모나자이트(monazite,(RE)($PO_4SiO_4$))의 분해 침출과 분리정제 방법에 대해서 간략히 기술하고, 분리공정의 산물인 희토류화합물에서부터 범용 희토류금속 제조법으로 사용되고 있는 금속열환원법과 용융염전해법에 대하여 개략적인 내용을 소개하였다.
희토류 금속의 제련은 광석에서부터 파분쇄, 선별과정을 거쳐 정광을 만들고, 정광 중의 희토류 성분을 추출하고 성분별로 분리하는 분리정제공정을 거쳐 희토류산화물이나 염화물과 같은 희토류화합물을 제조한 다음 희토류화합물에서 금속을 추출해내는 환원과정을 거친다. 본 고에서는 대표적 희토류 광물로서 불탄산염계광물인 바스트나사이트(bastnasite, ((RE)($CO_3$)F)와 인산염계 광물인 모나자이트(monazite,(RE)($PO_4SiO_4$))의 분해 침출과 분리정제 방법에 대해서 간략히 기술하고, 분리공정의 산물인 희토류화합물에서부터 범용 희토류금속 제조법으로 사용되고 있는 금속열환원법과 용융염전해법에 대하여 개략적인 내용을 소개하였다.
Rare earth metals have been made from rare earth compounds which were prepared from rare earth ore concentrates through successive processes such as leaching(i.e. extraction of rare earth elements to liquid media), separation, purification, precipitation. Here, process for treating monazite and bast...
Rare earth metals have been made from rare earth compounds which were prepared from rare earth ore concentrates through successive processes such as leaching(i.e. extraction of rare earth elements to liquid media), separation, purification, precipitation. Here, process for treating monazite and bastnasite ore concentrates were briefly reviewed, and metallothermic reduction and fused salt electrolysis methods were introduced as the extraction technologies for rare earth metals.
Rare earth metals have been made from rare earth compounds which were prepared from rare earth ore concentrates through successive processes such as leaching(i.e. extraction of rare earth elements to liquid media), separation, purification, precipitation. Here, process for treating monazite and bastnasite ore concentrates were briefly reviewed, and metallothermic reduction and fused salt electrolysis methods were introduced as the extraction technologies for rare earth metals.
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문제 정의
본 고에서는 대표적 희토류 광물로서 불탄산염계광물인 바스트나사이트(bastnasite, ((RE)(CO3)F)와 인산염계광물인 모나자이트(monazite,(RE)(PO4SiO4))의 분해 침출과 분리정제 방법에 대해서 간략히 기술하고, 분리공정의 산물인 희토류화합물에서부터 범용 희토류금속 제조법으로 사용되고 있는 금속열환원법과 용융염전해법에 대하여 개략적인 내용을 소개하고자 한다.
대상 데이터
이때 전류효율은 70~72%, 얻어지는 합금조성은 Nd 76~81%, Fe19~24%로 알려져 있다. 전해 시 석출되는 합금을 모으기 위하여 Nd와 합금이 거의 일어나지 않는 Mo, W소재로 만든 접시 형 용기를 사용한다. 이 방법의 특징으로는 고 순도의 모 합금을 얻을 수 있고, 전해 용해로밑바닥에 침강물이 적어지기 때문에 장시간 연속적인전해가 가능하다.
총 17종의 희토류 금속 중에서 산업적으로 널리 이용되고 있는 대표적인 4개의 희토류 금속(Y, Er, La, Nd)과 특히 영구자석 소재인 Nd-Fe-B 합금에 대하여 주용도, 환원방법들에 대하여 조사한 결과를 요약하여Table 1에 나타내었다.4-8) 실제 Nd-Fe-B 합금의 산업생산은 주로 용융 염전해법(fused-salt eleclectrolysis)에 의한 Nd 제조, 진공정련, 진공용해법에 의한 Nd-Fe-B 영구자석 잉곳트제조, 분쇄에 의한 분말제조, 성형-소결, 착자, 치수가공의 순서로 이루어진다.
후속연구
1에서 보는 바와 같이 2010년 기준으로 약 13만4천 톤 수준이던 전 세계 희토류 수요는 2014년에는 19만 톤까지 증가할 것으로 예상되며, 특히, 배터리, 자성재, 연마재를 중심으로 한 수요가 더욱 빠르게 증가할 것으로 예상된다. 향후 중국 이외의 국가에서 희토류 광산개발을 정상적으로 진행할 경우, 상당부분 공급부족 현상이 완화될 것이라고는 하나, 자성재료 등에 사용되는 Nd, Dy 등의 공급은 수요를 충족시키기 어려울 것으로 예측하고 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
희토류 금속의 제련 과정은?
현재까지 정립된 희토류 금속 관련 소재제조 공정은 희토류 정광으로부터 출발하여 크게 분리정제, 금속 환원, 정제 공정으로 대별되고, 생산된 제품은 화학적 특성과 사용목적에 따라 혼합희토류화합물, 혼합희토류금속, 정제희토류화합물, 정제희토류금속으로 구분된다. 희토류 금속의 제련은 광석에서부터 파 분쇄, 선별과정을 거쳐 정광을 만들고, 정광 중의 희토류 성분을 추출하고 성분별로 분리하는 분리정제공정을 거쳐 희토류산화물이나 염화물과 같은 희토류화합물을 제조한 다음 희토류화합물에서 금속을 추출해내는 환원과정을 거친다.
희토류 금속의 활용처는?
희토류 금속은 각종 소재의 첨가원소로서 뿐만 아니라 특이한 물성과 기능적 성질을 나타내므로 철강·합금의 첨가제, 영구자석, 수소저장합금, 자성재료, 광학재료, 전자재료 등 다양한 산업용 소재로 활용되고 있다.1-2)
모나자이트의 분해방법 중 가성소다법의 제약조건은?
반면에, 가성소다 분해공정은 농황산법과 달리 가능한 한 품위가 높은 정광을 미립화해야 한다는 제약조건이 있지만, 공정 설비의 유지보수, 조업 자 및 환경 보호에 유리하며 모나자이트중의 인성분의 회수가 가능하여 현재 모나자이트 분해 공장은 대부분 알카리 분해법을 적용하고 있다. 가성소다 분해법에 의한 모나자이트 분해공장은 1952년에 프랑스의 기술을 이용하여 인도의 Alwaye에 최초로 건립되었다.
참고문헌 (12)
Yu Zongsen, Chen Minbo, 1995: Rare Earth Element & Their Applications, pp. 150-167, Metallurgical Industry Press, Beijing
하영구, 하윤경, 1999: "란탄족 원소들의 화학", pp. 526-616, 푸른길, 서울.
김성돈, 김준수, 이진영 외2인, 2004: 홍천산 모나자이트의 가성소다 분해 및 침출, 資源리싸이클링, 13(4), pp. 11-16.
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