선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 니켈 라테라이트 원광 (−5 mm 입도분, 함수율 23.0%) 및 이를 105℃에서 24시간 건조한 니켈 라테라이트 건조광(−5 mm 입도분, 함수율 9.1%)을 대상으로 리모나이트광을 분리선별하기 위한 건식분급 연구를 수행하였다[Fig. 1].
- 이는 5 mm 이상 입도분에는 Si 및 Mg 성분이 높은 사프로라이트형 광석이 주로 존재하는 것을 의미한다. 따라서 5 mm 이하 입도분을 대상으로 습식제련 원료로 사용가능한 리모나이트광을 분리선별하는 연구를 수행하였다.
- 본 연구에서는 뉴칼레도니아산 니켈 라테라이트광을 대상으로 습식제련 원료인 리모나이트광을 해쇄 및 건식분급 방법으로 분리선별하는 연구를 수행하였으며, 그 결과는 다음과 같다.
- 본 연구에서는 세계에서 가장 큰 가니어라이트 광상이 분포하고 있는 뉴칼레도니아산 니켈라테라이트광을 대상으로 습식제련 원료로 사용하기에 적합한 리모나이트광을 얻기 위해, 뉴칼레도니아산 니켈라테라이트광의 광물학적 특성 및 화학성분을 분석한 후 그 특성을 바탕으로 해쇄 및 건식분급 방법으로 리모나이트광을 분리 선별하고자 하였다.
제안 방법
- 1. 뉴칼레도니아산 니켈 라테라이트광의 +5 mm 입도분은 주로 사프로라이트광으로, −5 mm 입도분은 리모나이트광으로 구성되어 있음으로 습식제련 원료인 리모나이트광 회수를 위해 5 mm 이하 입도분을 대상으로 건식 분급연구를 수행하였다.
- 이후 건식 사이클론(HEYNAU, HTRIEB)을 이용하여 1차로 건식분급한 후 조립산물(under flow)을 회수하였다. 1차 건식분급에서 얻어진 미립산물(over flow)은 건식 사이클론 운전조건을 변화시켜 재분급(2차 건식분급)한 후 미립산물(under flow)과 초미립산물(over flow)로 회수하였다. 분급기에 주입된 원시료(니켈 라테라이트 원광, 니켈 라테라이트 건조광)와 분급산물(조립산물, 미립산물, 초미립산물)의 입도별 화학성분 및 함수율을 분석하여 건식분급에 의한 광물간 분리선별 효율 및 건조 효과를 규명하였다.
- 2. 함수율 23.0%의 니켈 라테라이트 원광(−5 mm)을 대상으로 해쇄 및 건식분급을 적용하여 조립산물과 미립 산물 및 초미립산물을 회수하였다.
- 3. 니켈 라테라이트 원광(−5 mm)을 함수율 9.1% 수준으로 건조한 후 해쇄 및 건식분급을 적용하였다.
- 재분급에서 하향흐름된 미립산물(fine)과 상향흐름된 초미립산물(ultra fine)을 각각 회수하였다. 건식분급으로 회수한 산물의 입도분포 및 입도에 따른 화학성분, 함수율을 분석하였다[Table 4].
- 니켈 라테라이트 건조광(−5 mm)을 핀밀로 1 mm 이하로 분쇄한 후 ICP 및 XRF로 화학성분을 분석하였다[Table 5].
- 니켈 라테라이트 건조광을 원광과 동일하게 건식분급기 선속도를 3000 rpm으로 건식분급하여 하향흐름되는 조립산물(coarse)을 회수하였으며 상향흐름되는 미립산물은 건식분급기 선속을 4000 rpm으로 재분급하여 미립산물(fine)과 초미립산물(ultra fine)을 회수하였다.
- 니켈 라테라이트 건조광의 건식분급 산물을 분말 X-선 회절분석하였다[Fig. 4]. 비교적 입도가 큰 0.
- 니켈 라테라이트 원광의 분급산물을 분말 X-선 회절 분석하여 분급산물의 입도에 따른 광물학적 특성을 규명하였다[Fig. 3]. 분석결과 비교적 큰 입도를 갖는 미립산물(0.
- 지름 25 mm 이상 입도분은 대부분 조암광물로서 습식공정에 투입될 경우 최종 슬러지 발생량을 증가시켜 단위공정 비용을 증가시킨다. 따라서 본 연구에서는 지름 25 mm 이하 입도분을 대상으로 입도에 따른 광물조성 및 화학성분을 각각 PXRD, ICP 및 XRF를 이용하여 분석하였다.
- 1차 건식분급에서 얻어진 미립산물(over flow)은 건식 사이클론 운전조건을 변화시켜 재분급(2차 건식분급)한 후 미립산물(under flow)과 초미립산물(over flow)로 회수하였다. 분급기에 주입된 원시료(니켈 라테라이트 원광, 니켈 라테라이트 건조광)와 분급산물(조립산물, 미립산물, 초미립산물)의 입도별 화학성분 및 함수율을 분석하여 건식분급에 의한 광물간 분리선별 효율 및 건조 효과를 규명하였다.
- 니켈 라테라이트 원광은 높은 함수율로 인해 3 mm 이하로 분쇄하였으며 니켈 라테라이트 건조광은 1 mm 이하로 분쇄하였다. 이후 건식 사이클론(HEYNAU, HTRIEB)을 이용하여 1차로 건식분급한 후 조립산물(under flow)을 회수하였다. 1차 건식분급에서 얻어진 미립산물(over flow)은 건식 사이클론 운전조건을 변화시켜 재분급(2차 건식분급)한 후 미립산물(under flow)과 초미립산물(over flow)로 회수하였다.
- 1차 분급을 통해 하향흐름산물(under flow product)인 조립분(coarse)을 회수하였고 상향흐름(over flow)된 미립산물은 건식 분급기의 선속도를 4000 rpm으로 향상시켜 재분급하였다. 재분급에서 하향흐름된 미립산물(fine)과 상향흐름된 초미립산물(ultra fine)을 각각 회수하였다. 건식분급으로 회수한 산물의 입도분포 및 입도에 따른 화학성분, 함수율을 분석하였다[Table 4].
- 전술한 바와 같이 뉴칼레도니아산 니켈 라테라이트 원광을 105℃에서 24시간 건조하여 함수율을 9.1%로 낮춘 후 건조에 따른 분급효율 변화를 관찰하였다. 니켈 라테라이트 건조광(−5 mm)을 핀밀로 1 mm 이하로 분쇄한 후 ICP 및 XRF로 화학성분을 분석하였다[Table 5].
대상 데이터
- 뉴칼레도니아산 니켈 라테라이트 원광(−5 mm)을 핀밀로 −3 mm이하로 분쇄하였다.
- 1) 니켈광은 크게 황화광(nickel sulfide ore)과 산화광인 라테라이트광(nickeliferous laterite ore)으로 구분된다. 니켈황화광은 다단계분쇄(stage-grinding), 비중 선별(gravity separation) 및 부유선별(flotation) 등 선광 공정으로 쉽게 니켈 품위를 향상시킬 수 있어,2) 2011년 전세계 니켈생산량의 60%를 생산하는 원료로 사용되었다.3) 하지만 오랜 자원개발로 인해 경제적으로 채굴 가능한 니켈황화광은 고갈되고 있으며,4) 이로 인해 니켈 전체 매장량의 70% 이상을 차지하는 니켈 라테라이트광에 대한 관심이 최근 증가하고 있다.
- 연구에서 사용한 니켈 라테라이트광은 현재 P사에서 습식제련 방법으로 Fe-Ni를 생산하는 원광으로, NMC (Nickel Mining Company)사의 뉴칼레도니아 Nakety광산에서 수입된 시료이다.
성능/효과
- +0.3 mm 미립산물에는 사프로라이트광 구성광물인 리자다이트가 포함된 것을 확인하였으며, −0.3 mm 미립산물은 리모나이트광 구성광물인 침철석으로 구성된 것을 확인하였다.
- 니켈황화광은 다단계분쇄(stage-grinding), 비중 선별(gravity separation) 및 부유선별(flotation) 등 선광 공정으로 쉽게 니켈 품위를 향상시킬 수 있어,2) 2011년 전세계 니켈생산량의 60%를 생산하는 원료로 사용되었다.3) 하지만 오랜 자원개발로 인해 경제적으로 채굴 가능한 니켈황화광은 고갈되고 있으며,4) 이로 인해 니켈 전체 매장량의 70% 이상을 차지하는 니켈 라테라이트광에 대한 관심이 최근 증가하고 있다.5)
- 4. 니켈 라테라이트 원광과 건조광의 분급결과를 비교분석한 결과 니켈 라테라이트광을 건조할 경우 직접 습식제련원료로 사용가능한 초미립산물의 산출량이 높아지는 것을 확인하였다.
- 6) 라테라이트광은 풍화과정 중에 이산화탄소를 방출하는 유기물질이 부패하면서 빗물의 작용으로 형성된 산성 지표수의 작용에 의하여 시간이 지남에 따라 감람석이 분해되는데, 풍화과정에서 마그네시아, 실리카 및 니켈 등이 용해되어 지표하부로 내려가 여러 지역에서 농축되고 다양한 심도에서 침전된다. 이러한 이유로 니켈 라테라이트광은 철이 주성분인 리모나이트(limonite)광과 규산염광물인 사프로라이트(saprolite)광으로 구성되어 있다.
- 습식제련 원료인 리모나이트광에 사프로라이트광이 혼입되면 사프로라이트광과 무기산이 반응하여 무기산 소모량을 증가시킬 뿐만 아니라 불순물인 실리카 성분에 의해 최종 슬러지 발생량이 증가하여 공정비용을 증가시키는 단점이 발생한다.9) 이러한 이유로 니켈 리모나이트광은 Si + Mg함량 10% 이하, Fe 함량 40% 이상이어야 습식제련 원료로 사용하기 적합하다.
- 니켈 라테라이트 원광을 건식분급한 결과 0.3 mm 이하의 미립산물 및 초미립산물은 습식제련공정 비용을 증가시키는 사프로라이트광이 제거되었음을 확인하였으며, 분급에 의해 고품위 습식제련 원료 공급이 가능할 것으로 사료된다.
- 5% 수준이다. 미립 산물과 초미립산물의 품위는 각각 Ni 1.29% 및 Ni 1.37%로서 원광의 품위 Ni 1.18% 대비 향상되었다.
- 미립산물은 전체시료 대비 18.4% 산출되었으며 초미립산물은 81.5% 산출되었다[Table 6]. 니켈 라테라이트 건조광의 경우 초미립산물의 산출양이 높은 이유는 낮은 함수율 (9.
- 5% 산출되었다. 미립산물의 평균 품위는 Ni 1.47%이며 원광의 품위 Ni 1.24%에 비해 향상되었다. 미립산물의 함수율은 19.
- 0 mm)에서 사프로라이트광 구성광물인 리자다이트가 존재하는 것을 확인하였다. 반면 낮은 입도의 미립산물에는 리모나이트광 구성광물인 침철석이 주로 존재하는 것으로 확인되었으며, 리자다이트는 확인되지 않았다. 이는 화학성분 분석결과와 일치하는 것으로 마그네시아 및 실리카 성분이 높은 사프로라이트광이 포함된 0.
- 분석결과 비교적 큰 입도를 갖는 미립산물(0.3 ~ 1.0 mm)에서 사프로라이트광 구성광물인 리자다이트가 존재하는 것을 확인하였다.
- 4]. 비교적 입도가 큰 0.15 ~1.0 mm 미립산물에서 사프로라이트광에 해당하는 리자다이트가 존재하는 것이 확인되었다. 반면 0.
- 반면 낮은 입도의 미립산물에는 리모나이트광 구성광물인 침철석이 주로 존재하는 것으로 확인되었으며, 리자다이트는 확인되지 않았다. 이는 화학성분 분석결과와 일치하는 것으로 마그네시아 및 실리카 성분이 높은 사프로라이트광이 포함된 0.3 ~ 1.0 mm 입도를 갖는 미립산물의 Mg + Si 함량은 0.3 mm 이하 입도의 Mg+Si 함량에 비해 높음을 확인할 수 있다. 초미립산물은 입도에 관계없이 주로 침철석이 존재하는 것으로 확인되었다.
- 3 mm 이하 입도를 가진다. 초미립산물의 니켈품위는 1.48%로 미립산물과 비슷한 수준이지만 함수율은 평균 6.7% 수준으로 원광의 23.0% 대비 크게 감소하였다. 이는 재분급에 의한 추가건조와 낮은 입도에 의해 건조효과가 높아진 것으로 사료된다
- 니켈 라테라이트 건조광을 건식분급하여 얻은 초미립산물은 낮은 Si+Mg 함량 및 함수율로 인해 추가공정을 적용하지 않고 그대로 습식제련 원료로 투입 가능할 것으로 사료된다. 특히 전체 투입시료의 81.5%가 초미립산물로 얻어지는바 니켈 라테라이트광으로부터 고품위 습식제련원료를 분리선별하기 위해서는 원광을 건조한 후 건식 분급하는 것이 적합할 것으로 사료된다.
후속연구
- 6%가 주로 리모나이트광으로 구성된 초미립산물로 회수되었다. 건식분급기 내 기류로 인해 초미립산물은 약 3% 함수율을 가지며, 추가공정 없이 습식제련공정에 투입 가능할 것으로 사료된다. 반면 전체 투입시료의 18.
- 니켈 라테라이트 건조광을 건식분급하여 얻은 초미립산물은 낮은 Si+Mg 함량 및 함수율로 인해 추가공정을 적용하지 않고 그대로 습식제련 원료로 투입 가능할 것으로 사료된다. 특히 전체 투입시료의 81.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.