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PVC에 의한 일메나이트 광석 중 선택염화에 의한 Fe의 제거
Removal of Iron from Ilmenite through Selective Chlorination Using PVC 원문보기

資源리싸이클링 = Journal of the Korean Institute of Resources Recycling, v.25 no.3, 2016년, pp.74 - 81  

손용익 (경북대학교 신소재공학부) ,  링리에 (경북대학교 신소재공학부) ,  손호상 (경북대학교 신소재공학부)

초록
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고정층 반응기에서 PVC를 염화제로 사용하여 일메나이트 광석 중 철을 선택적으로 제거하기 위한 염화반응에 대하여 조사하였다. 철의 제거율에 미치는 PVC첨가량과 반응온도의 영향에 대하여 조사하였다. 철의 제거율은 PVC 첨가량과 온도가 증가할수록 상승하였다. PVC에서 생성된 HCl가스와 반응한 후의 시편 표면에는 많은 기공이 관찰되었다. 이러한 기공에 의해서 일메나이트 입자의 중앙부분에 있는 철과 반응할 수 있었던 것으로 생각된다. 선택적 염화반응을 속도론적 모델에 의해 조사한 결과 입자 계면에서의 화학반응에 의해서 율속되는 것으로 생각된다. PVC를 사용한 일메나이트의 선택적 염화반응에서 활성화 에너지는 20.47 kJ/mol로 계산되었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Study on chlorination of ilmenite ore were carried out by using PVC(polyvinyl chloride) as the chlorinating agent in a static bed reactor for selective removal of iron. The effect of amount of PVC and reaction temperature were investigated. It was found that the removal ratio of iron increased with ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 일메나이트 중의 Fe를 선택염화시켜 제거하기 위해서 염화제로 PVC를 사용하여, PVC첨가량, 반응온도 등의 영향에 대하여 검토하였다.
  • 본 연구는 PVC를 염화제로 사용하여 일메나이트 중의 철을 선택염화법으로 제거하기 위한 기초연구로 PVC 첨가량과 반응온도가 철의 제거율에 미치는 영향에 대하여 정량적으로 조사하였으며, 그 결과를 종합하면 다음과 같다.

가설 설정

  • 23 kJ/mol인 것으로 보고 하였다.16) 이와 같이 높은 활성화 에너지는 입자크기가 본 실험에서 사용한 입자보다 훨씬 크기 때문인 것으로 생각된다. 그리고 입자가 매우 크기 때문에 반응 생성물층을 통한 확산율속을 가정한 것으로 생각된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
타이타늄의 특징은 무엇인가? 타이타늄은 지각 구성 원소 중 9번째로 풍부한 원소이며, 구조용 금속으로서는 알루미늄, 철, 마그네슘에 이어서 네 번째로 풍부한 원소로서 많은 광물 중에 존재한다. 타이타늄을 함유하는 광석 중에서 루타일(rutile, TiO2 함유량 95 ~ 100%)과 일메나이트(ilmenite, FeTiO3, TiO2 함유량 52.
고품위 TiO2를 만드는 공정 중 습식 방법은 무엇이 있는가? 일메나이트로부터 철 등을 제거하여 고품위 TiO2를 만드는 공정은 크게 습식과 건식방법이 있다. 습식으로는 황산 및 염산 침출법이 있으며3), 건식법으로는 탄소에 의한 환원과 수소나 CO가스에 의한 환원을 거친 후 자력선별에 의해서 Fe를 분리 제거하는 방법이 알려져 있다.4-6)그리고 전기로에서 환원하여 선철과 TiO2가 함유된 슬래그로 분리하는 방법 등이 있다.
타이타늄을 함유하는 광석 중에서 경제적인 가치가 있는 것은 무엇인가? 타이타늄은 지각 구성 원소 중 9번째로 풍부한 원소이며, 구조용 금속으로서는 알루미늄, 철, 마그네슘에 이어서 네 번째로 풍부한 원소로서 많은 광물 중에 존재한다. 타이타늄을 함유하는 광석 중에서 루타일(rutile, TiO2 함유량 95 ~ 100%)과 일메나이트(ilmenite, FeTiO3, TiO2 함유량 52.7%)가 경제적인 가치가 있으며, 특히 일메나이트는 매장량이 매우 풍부한 원료이다. 이러한 일메나이트는 영국의 성직자이면서 초보 광물학자인 윌리엄 그리거(William Gregor)가 1791년에 자성이 있는 검은 모래(black sand)를 발견하여 Manaccanite로 명명하면서부터 알려지게 되었다.
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참고문헌 (16)

  1. Kathleen L. Housley, 2007: Black Sand, The History of Titanium, Chapter One New Element, p. 1, Metal Management Aerospace, Inc. Hartford, USA. 

  2. Joon-Soo Kim, et al., 2004: Upgrade of $TiO_2$ by Carbon Reduction of Ilmenite, J. Kor. Inst. of Resources Recycling 13(5), pp. 17-22. 

  3. Thomas S. Mackey, 1974: Acid Leaching of Ilmenite into Synthetic Rutile, Ind. Eng. Chem., Prod. Res. Develop. 13(1), pp. 9-18. 

  4. Tai Ouk Kang and Jong Kyu Yoon, 1978: Reduction Kinetics of Synthetic Ilmenite by Graphite, J. Kor. Inst. Metals 16(2), pp. 80-89. 

  5. Eungyeul Park and Oleg Ostrovski, 2003: Reduction of Titania-Ferrous Ore by Carbon Monoxide, ISIJ International 43(9), pp. 1316-1325. 

  6. Eungyeul Park and Oleg Ostrovski, 2004: Reduction of Titania-Ferrous Ore by Hydrogen, ISIJ International 44(6), pp. 999-1005. 

  7. Michel Gueguin and Francois Cardarelli, 2007: Chemistry and Mineralogy of Titania-rich Slags. Part 1- Hemo-Ilmenite, Sulphate and Upgraded Titania Slags, Mineral Processing & Extractive Metall. Rev. 28. pp. 1-58. 

  8. Tong-Suk Yun and Young Paik, 1976: Kinetics of Chlorination of Titaniferous Magnetite-Selective Chlorination Rate of Ilmenite, J. Kor. Inst. Metals 14(3), pp. 74-80. 

  9. K.I. Rhee and H.Y. Sohn, 1990: The Selective Carbochlorination of Iron from Titaniferous Magnetite Ore in a Fluidized Bed, Metall. Trans. B 21B, pp. 341-347. 

  10. Jungshin Kang and Toru H. Okabe, 2014: Thermodynamic Consideration of the Removal of Iron from Titanium Ore by Selective Chlorination, Metall. Trans. B 45B, pp. 1260-1271. 

  11. Jungshin Kang and Toru H. Okabe, 2013: Removal of Iron from Titanium Ore through Selective Chlorination Using Magnesium Chloride, Materials Trans. 54(8), pp. 1444-1453. 

  12. GyeSeung Lee and YoungJun Song, 2003: Study on the Synchronous Recycling of EAF Dust and Waste PVC, J. Kor. Inst. of Resources Recycling 12(6), pp. 47-56. 

  13. J.S.J. Van Deventer, 1988: Kinetics of the Selective Chlorination of Ilmenite, Thermochemica Acta 124, pp. 205-215. 

  14. Arun S. Atha Vale and Vishwanath A. Altekar, 1971: Kinetics of Selective Chlorination of Ilmenite Using Hydrogen Chloride in a Fluidized Bed, Ind. Eng. Chem. Process, Design and Development 10, pp. 523-530. 

  15. C. M. LAKSHMANAN, H. E. HOELSCHER$ and B. CHENNAKESAVA, 1965: The kinetics of ilmenite beneficiation in a fluidised chlorinator, Chemical Engineering Science 20, pp. 1107-1113. 

  16. K. SWAMINATHAN and CH. SRIDHAR RAO, 1984: Chloridization Beneficiation of Ilmenite, Metall. Trans B 15B, pp. 259-275. 

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