석탄재로부터 희토류 회수 가능성을 확인하기 위해 경제성 평가 요소를 분석하여 국내 희토류 확보를 위한 검토 자료로 활용하고자 하였다. 석탄재로부터 희토류 회수를 위한 가행 최저품위는 TR EO기준 1,000 ppm으로 확인되었으며, 각 희토류 성분의 함량에 따라 경제적 가치가 변화되는 특성을 보였다. 이는 현재 산업에서 요구하는 희토류 원소별 가격차이 발생에 따른 결과이며, 미래 산업에서 요구되는 희토류 성분에 따라 변동은 가능하다. 석탄재함유 희토류성분에 대해 상용화 회수공정 개발을 목적으로, 희토류 함량 및 석탄재 발생량을 이용한 평가, 산업 수요 특성을 고려한 평가, 실제 산업에서 투자비용과 수익비용의 비교평가 등 다양한 경제성 평가 방법에 대해 연구가 진행되었다. 이러한 연구로부터 확인된 석탄재에 포함된 희토류 회수 관련 기술 수준은 높지 않았으며, 이로 인해 경제성이 확보된 희토류 회수 시스템의 개발이 아직은 미흡한 것으로 확인되었다. 세계 희토류 시장의 문제점 극복을 위한 대책으로 석탄재에 포함된 희토류 회수 연구는 계속 진행될 것으로 보고되었으며, 국내에서도 자원 및 회수기술 확보를 목적으로 이와 관련된 연구가 절실히 요구된다.
석탄재로부터 희토류 회수 가능성을 확인하기 위해 경제성 평가 요소를 분석하여 국내 희토류 확보를 위한 검토 자료로 활용하고자 하였다. 석탄재로부터 희토류 회수를 위한 가행 최저품위는 TR EO기준 1,000 ppm으로 확인되었으며, 각 희토류 성분의 함량에 따라 경제적 가치가 변화되는 특성을 보였다. 이는 현재 산업에서 요구하는 희토류 원소별 가격차이 발생에 따른 결과이며, 미래 산업에서 요구되는 희토류 성분에 따라 변동은 가능하다. 석탄재함유 희토류성분에 대해 상용화 회수공정 개발을 목적으로, 희토류 함량 및 석탄재 발생량을 이용한 평가, 산업 수요 특성을 고려한 평가, 실제 산업에서 투자비용과 수익비용의 비교평가 등 다양한 경제성 평가 방법에 대해 연구가 진행되었다. 이러한 연구로부터 확인된 석탄재에 포함된 희토류 회수 관련 기술 수준은 높지 않았으며, 이로 인해 경제성이 확보된 희토류 회수 시스템의 개발이 아직은 미흡한 것으로 확인되었다. 세계 희토류 시장의 문제점 극복을 위한 대책으로 석탄재에 포함된 희토류 회수 연구는 계속 진행될 것으로 보고되었으며, 국내에서도 자원 및 회수기술 확보를 목적으로 이와 관련된 연구가 절실히 요구된다.
This study aims to introduce and economical review on the possibilities of rare earth elements(REEs) recovery from coal ashes and the analysis of economical evaluation factors based on the data for securing domestic rare earth elements. The cut-off grade of REEs on recovering from coal ash was confi...
This study aims to introduce and economical review on the possibilities of rare earth elements(REEs) recovery from coal ashes and the analysis of economical evaluation factors based on the data for securing domestic rare earth elements. The cut-off grade of REEs on recovering from coal ash was confirmed to be 1,000 ppm on total rare earth oxides(TREO) basis, and while the economic value of coal ash changed with contents and specific elements of rare earth elements. This shall be resulted in the price differences of rare earth elements required by the current industry, and it probably varies depending on the future demand of rare earth components. For developing of commercial recovery technology on REEs in coal ashes, many researches have been carried out by various analyzing methods, such as evaluation of holding value of REEs in ashes, assessment between supply and demand of industry, comparison of investment and its profitability for the REEs's production from coal ashes, and so on. Although these methods have been suggested, its recovery system with economical feasibility could not been confirmed up to present. In this reason, the process design of recovering REEs from coal ash shall be researched continuously to solve the problems of the global rare earth market. And also these researches shall be conducted actively in Korea for the purpose of securing the REEs resources and their recovering technologies.
This study aims to introduce and economical review on the possibilities of rare earth elements(REEs) recovery from coal ashes and the analysis of economical evaluation factors based on the data for securing domestic rare earth elements. The cut-off grade of REEs on recovering from coal ash was confirmed to be 1,000 ppm on total rare earth oxides(TREO) basis, and while the economic value of coal ash changed with contents and specific elements of rare earth elements. This shall be resulted in the price differences of rare earth elements required by the current industry, and it probably varies depending on the future demand of rare earth components. For developing of commercial recovery technology on REEs in coal ashes, many researches have been carried out by various analyzing methods, such as evaluation of holding value of REEs in ashes, assessment between supply and demand of industry, comparison of investment and its profitability for the REEs's production from coal ashes, and so on. Although these methods have been suggested, its recovery system with economical feasibility could not been confirmed up to present. In this reason, the process design of recovering REEs from coal ash shall be researched continuously to solve the problems of the global rare earth market. And also these researches shall be conducted actively in Korea for the purpose of securing the REEs resources and their recovering technologies.
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문제 정의
다양한 조건별 비용 모델을 구축하여 경제성 분석을 실시한 후, 각각의 변수들(필터 종류, pH, 압력 및 온도)이 산업에 적용되었을때 일어날 수 있는 결과를 예측하고, 얻은 결과를 비교 하여 경제성이 가장 높은 조건을 확인하였다. 결과적으로 공정변수 중 pH 및 압력에 따라 석탄재 침출액으로 부터 희토류를 회수하는 비용에 차이가 있으며, 나노필 터공정을 실제 산업에 적용하기 위해 처리비용을 낮출수 있는 필요 연구 부분에 대해서도 제시하였다.
석탄화력발전소에서 발생하는 석탄재로부터 희토류 성분 회수를 목적으로 한 경제성 평가에 관한 자료를 분석하였으며, 다음과 같은 결론을 얻었다.
미국에서는 석탄재에 포함된 수 백 ppm 수준의 TREO를 2 % 이상 향상시키기 위한 선별 및 제련 연구를 실시 하고 있다18). 이러한 특성을 가진 석탄재 연구의 목적은 최적 회수 공정 및 조건으로 확인된 희토류 회수 시스템을 산업에 적용하기 전에 경제성을 검토하고 산업화 가능성을 평가하기 위한 것으로 판단된다.
최근에는 국내 석탄재를 대상으로 희토류 침출에 관한 연구가 발표되었으나 일부 희토류 성분의 침출 특성에 관한 연구로, 실제 산업에서 희토류 성분의 회수를 목적으로 수행된 경제성 검토에 대한 국내 연구는 전무한 실정이다. 이에 본 연구에서는 국내에서 발생되는 석탄재에 포함된 희토류 성분의 경제성 검토를 위한 기초 연구로써, 경제성 평가를 위한 주요 요소를 확인하고 실제 산업적 개발을 위한 필요 부분에 대해 검토하였다.
제안 방법
③은 공정 모델 설정 후, Lab. scale에서의 재료 및 에너지 사용 등 발생되는 비용 (cost)과 수익(revenue)을 산업 규모로 확장하는 부분으로, 실제 산업에서 필요한 재료와 에너지를 분석하고 산업 규모의 재료 및 에너지 사용량이 정해지면 공정 적용을 통한 수익성에 대한 경제성 분석을 실시한다. 비용은 크게 자본비용, 시약비용, 에너지비용, 노동비용 및운송비용으로 나눌 수 있다(Table 3).
국내/외에서 연구되고 있는 석탄재 내 희토류 경제성 평가 방법에 대한 조사를 실시하였으며, 각 연구 그룹별 경제성 평가에 미치는 주요 요소의 차이 및 변화에 대한 부분을 확인하였다. 실제 산업에서는 석탄재에 포함된 희토류 성분을 회수 및 제품으로 판매하는 경제성 부분을 확보해야하기 때문에 이에 대한 면밀한 분석 및 검토가 필요하다.
Borte 등은 석탄재 침출액으로부터 희토류 성분을 분리하기 위해 나노 필터 공정을 적용하여 회수율이 높은 공정을 확인하였다25). 나노 필터 공정은 기존의 화학적 추출 방법이 가진 단점을 보완할수 있다고 제시하였으며, 경제성 평가를 위해 나노 필터 공정을 이용하여 희토류를 선택적으로 추출하는 자료를 확인, 효과적인 추출을 위한 공정변수(전처리 여부, 필터종류, pH, 압력 및 시약)들에 대한 시나리오를 평가하였다.
최종 경제성 평가는 희토류 가격($/kg), 석탄재 처 리량(kg/day, kg/year), 침출액 처리비용(운영비용 + 초기자본)을 계산하여 확인하였다. 다양한 조건별 비용 모델을 구축하여 경제성 분석을 실시한 후, 각각의 변수들(필터 종류, pH, 압력 및 온도)이 산업에 적용되었을때 일어날 수 있는 결과를 예측하고, 얻은 결과를 비교 하여 경제성이 가장 높은 조건을 확인하였다. 결과적으로 공정변수 중 pH 및 압력에 따라 석탄재 침출액으로 부터 희토류를 회수하는 비용에 차이가 있으며, 나노필 터공정을 실제 산업에 적용하기 위해 처리비용을 낮출수 있는 필요 연구 부분에 대해서도 제시하였다.
④는 공정의 수익성에 대한 경제 분석이 끝난 후 공정에 대한 민감도 분석과 시나리오의 조합을 실시하는 부분이다. 민감도 분석은 입력한 변수에 대한 결과의 의존성을 확인하는데 사용되며, 반응기 크기, 제품 수율 및 시약소비량 등 공정 변수를 선택하여 시나 리오의 조합을 통해 경제성이 검토되었다. 석탄재의 희토류 함량은 폴란드 석탄재(TREE: 934 ppm)와 중국의 석탄재(TREE: 608 ppm)를 시나리오로 선정하여 실험 되었다.
5와 같은 방법으로 초임계 이산화탄소 추출법을 이용하여 석탄재로 부터 희토류 추출에 대한 경제성 평가를 실시하였다. 이방법은 경제성을 평가하기 전 초임계 추출공정의 모델과 관련된 논문을 조사하여 추출 방법을 적용 하였으며, 공정 변수(희토류의 수율, 석탄재 내 희토류 함량, 반응기 크기, 시약 요구량과 시약 가격)들에 대한 각각의 시나리오를 검토하였다. Fig.
이러한 결과를 통해 석탄재에 포함된 희토류 성분은 비자성 광물과 관련이 있다고 논문에서 제시되었고, 희토류의 농축율은 입도분급과 비슷한 특성을 보여 선별 효과가 낮은 것으로 확인되었다. 중액을 이용한 분리 방법에서는 4 종류의 시료를 대상으로 매질의 밀도 (2.01 ~ 2.95 g/ml)를 변화시켜 분리된 산물에 대한 희토류 분포 특성을 확인하였다. 각 실험별 매질의 밀도 조건이 약간 차이가 있으나, 석탄재 시료 종류에 따라 희토류 성분이 농축되는 밀도 조건의 경향성이 없는 것으로 확인되었다.
초기자본은 필터, 파이프, 밸브, 조절장치 및 시료 저장장치 등과 같은 장비로 구성되었다. 초기 자본의 경우 주로 산업규모 및 처리량과 관계가 크기 때문에 이를 비교하여 규모에 따른 경제성을 분석하였다. 운영비용은 필터교체, 에너지 소비, 시약 투입량 및 폐액처리와 같은 요소들로 구성되어 있으며, 침출액으 로부터 희토류를 회수할 수 있는 최적 공정을 도출하였다.
운영비용은 필터교체, 에너지 소비, 시약 투입량 및 폐액처리와 같은 요소들로 구성되어 있으며, 침출액으 로부터 희토류를 회수할 수 있는 최적 공정을 도출하였다. 최종 경제성 평가는 희토류 가격($/kg), 석탄재 처 리량(kg/day, kg/year), 침출액 처리비용(운영비용 + 초기자본)을 계산하여 확인하였다. 다양한 조건별 비용 모델을 구축하여 경제성 분석을 실시한 후, 각각의 변수들(필터 종류, pH, 압력 및 온도)이 산업에 적용되었을때 일어날 수 있는 결과를 예측하고, 얻은 결과를 비교 하여 경제성이 가장 높은 조건을 확인하였다.
최종적으로 희토류 광물의 가격과 최적의 석탄재 처리비용을 비교하여 경제성을 판단하였다. 회수 공정을 제시한 이후, 공정에 영향을 미치는 다양한 요인들을 분석하여 실제 산업 규모에 적용할 수 있는 최적조건을 도출하였다.
3). 평가를 위해 현재 산업에서 사용되고 있는 희토류 원소의 수요 및 공급 변화에 따라 세 그룹으로 분류하고 각 그룹의 희토류 농도를 확인한다(Critical, Uncritical 및 Excessive). Critical(Nd, Tb, Dy, Y, Eu, Er)은 수요에 비해 공급량이 부족하거나 미래에 부족할 수 있는 그룹, Uncritical(La, Pr, Sm, Gd)은 현재 산업에서 요구되는 수요를 충분히 공급 가능한 그룹 또는 수요가 공급을 충족시키는 그룹, Excessive(Ce, Ho, Tm, Yb, Lu)는 수요에 비해 공급량이 훨씬 높거나 높은 비율로 생산되는 것을 의미한다.
최종적으로 희토류 광물의 가격과 최적의 석탄재 처리비용을 비교하여 경제성을 판단하였다. 회수 공정을 제시한 이후, 공정에 영향을 미치는 다양한 요인들을 분석하여 실제 산업 규모에 적용할 수 있는 최적조건을 도출하였다. 초기자본은 필터, 파이프, 밸브, 조절장치 및 시료 저장장치 등과 같은 장비로 구성되었다.
대상 데이터
민감도 분석은 입력한 변수에 대한 결과의 의존성을 확인하는데 사용되며, 반응기 크기, 제품 수율 및 시약소비량 등 공정 변수를 선택하여 시나 리오의 조합을 통해 경제성이 검토되었다. 석탄재의 희토류 함량은 폴란드 석탄재(TREE: 934 ppm)와 중국의 석탄재(TREE: 608 ppm)를 시나리오로 선정하여 실험 되었다. 경제성은 주로 시약의 사용 및 석탄재에서 추출되는 희토류의 농도와 수율에 의해 결정된다고 제시 하였으며, 희토류 성분 중 스칸듐(Scandium)과 같은 가격이 높은 특정 원소의 함량이 경제적 타당성에 많은 영향을 준다고 발표하였다.
성능/효과
95 g/ml)를 변화시켜 분리된 산물에 대한 희토류 분포 특성을 확인하였다. 각 실험별 매질의 밀도 조건이 약간 차이가 있으나, 석탄재 시료 종류에 따라 희토류 성분이 농축되는 밀도 조건의 경향성이 없는 것으로 확인되었다. 중액선별을 통한 실험 중 희토류 성분의 농도가 가장 높게 농축되는 조건은 시료 밀도가 2.
석탄재에 포함된 희토류 성분 회수를 위한 산업 적용 사례는 확인되지 않았으며, 주로 석탄재 중 희토류를 회수하기 위한 목적으로 기초 평가 및 경제성 분석에 관한 연구가 많은 것으로 확인되었다. 경제성 분석은 연구개발 투자 여부를 결정하기 위해 실시하는 것으로써 국가 및 기업에서는 경제성 분석을 통해 투자 및 생산 공정 개선 등에 대한 타당성을 확인할 수 있다.
희토류 성분의 침출율을 향상시키기 위해 배소 온도(150 ~ 450oC), 알칼리 첨가제 종류(Na2O2 ,NaOH,CaO, 및 Na2CO3 등) 및 첨가제 투입 비율을 조절하여 연구가 조사되었으며, 배소온도 및 첨가제 투입량 증가에 따른 희토류 성분의 침출율이 향상되는 것으로 확인되었다22). 습식 공정을 이용한 연구에서는 반응용액의 몰농도, 고액비 및 온도 등을 변화시켜 실험 하였으며, 반응 용액의 몰농도 및 고액비가 높을수록 희토류 원소의 추출률이 증가하여, 51.5 %의 침출이 가능함을 발표되었다. 국내에서도 CFBC 석탄재를 대상으로 침출 실험한 연구가 최근에 발표되었으며, 침출율은 70 % 이하로 확인되었다17,21).
국제 희토류 생산의 대부분이 중국에서 진행됨에 따라 석탄재에 포함된 저농도의 희토류를 회수하기 위한 다양한 회수 및 경제성 평가가 진행되고 있으며, 주로 미국에서 수행되고 있다. 실제 산업에 적용하기 위해 투입 비용 및 수익에 대한 세부사항을 분류하고 이에 따른 수익 실현 가능한 시나리오를 검토하는 것으로 확인 되었다. 경제성 평가를 위해 석탄재 중 희토류 성분을 회수하기 위한 공정은 아직 실제 산업에 적용하기에 부족한 기술수준으로 확인되었으나, 희토류 개발의 경제성 확보를 위한 지속적인 투자는 진행될 것으로 판단된다.
. 실험대상으로 사용된 석탄재 종류 및 특성에 따라 포함된 희토류의 농도 차이가 확인되었고, 선별 실험에 따른 희토류 농축은 어려운 것으로 나타났다. 입도 분급의 경우 시료의 입자 크기가 작아질수록 희토류의 농도는 높아지는 경향을 보였으나, 농축비가 1.
자력 선별을 이용한 연구에서는 석탄재 시료와 자석의 간격 차이 변화를 이용한 연구가 발표되었으며 석탄재 종류에 따라 약간의 차이는 있으나, 주로 비자성 산물에서 희토류의 농도가 약간 증가되는 특성을 보였다. 이러한 결과를 통해 석탄재에 포함된 희토류 성분은 비자성 광물과 관련이 있다고 논문에서 제시되었고, 희토류의 농축율은 입도분급과 비슷한 특성을 보여 선별 효과가 낮은 것으로 확인되었다. 중액을 이용한 분리 방법에서는 4 종류의 시료를 대상으로 매질의 밀도 (2.
각 실험별 매질의 밀도 조건이 약간 차이가 있으나, 석탄재 시료 종류에 따라 희토류 성분이 농축되는 밀도 조건의 경향성이 없는 것으로 확인되었다. 중액선별을 통한 실험 중 희토류 성분의 농도가 가장 높게 농축되는 조건은 시료 밀도가 2.71 ~ 2.45 g/ml 조건으로, 희토류의 농도가 2배 정도 증가 하는 것으로 확인되었으나, 회수율이 5 % 이하로 매우 낮았다. 현재까지 발표된 연구에서는 선별을 통한 희토류 농축이 선별공정과 관계없이 농축 효과가 매우 낮은 특성을 보였다4).
후속연구
실제 산업에 적용하기 위해 투입 비용 및 수익에 대한 세부사항을 분류하고 이에 따른 수익 실현 가능한 시나리오를 검토하는 것으로 확인 되었다. 경제성 평가를 위해 석탄재 중 희토류 성분을 회수하기 위한 공정은 아직 실제 산업에 적용하기에 부족한 기술수준으로 확인되었으나, 희토류 개발의 경제성 확보를 위한 지속적인 투자는 진행될 것으로 판단된다. 국내의 경우, 석탄재가 매년 발생하고 있으나, 석탄 재로부터 희토류 회수를 위한 경제성 평가 및 회수 기술에 관한 연구는 전무한 상태로 확인되었다.
이를 위한 기초 연구로써 국내에서 발생되는 석탄재의 량, 종류, 희토류의 함량 및 관련 분야 시장에 대한 조사가 필요하며, 미래에 수요 증가가 예상되는 부분에 대해서도 검토가 요구된다. 기초 평가 후에는 경제적 수익 실현을 위해 희토류 회수 공정이 적용 가능한 석탄재를 대상으로 희토류 성분의 회수및 생산 공정에 관한 연구가 필요하다. 이러한 연구를 통해 국내 산업 환경에 적용 가능한 최적 희토류 회수 공정을 포함한 투자비용, 수익비용에 관한 면밀한 검토및 지속가능한 발전 계획이 절실히 요구된다.
우리나라의 경우, 석탄재 중 희토류를 회수하기 위한 경제성 검토가 일부 연구자들에 의해 실시되었으나 실제 산업에 적용하기에는 면밀한 분석이 매우 부족한 실정이며, 국외 경제성 평가 방법을 그대로 적용하 기에는 석탄재 특성, 회수 기술 및 자본 등의 차이가 있어 어려움이 있다. 따라서 향후 국내 석탄재로부터 희토류 성분의 회수를 위한 경제성 검토에는 다양한 조건및 분야의 연구가 필요하다고 판단된다. 경제성 평가를 위한 기초 연구로는 국내에서 발생되고 있는 총 석탄재의 량, 석탄재의 종류, 희토류 함량, 희토류 함유 광물의 성상 및 희토류 시장에 대한 조사이다.
경제성은 주로 시약의 사용 및 석탄재에서 추출되는 희토류의 농도와 수율에 의해 결정된다고 제시 하였으며, 희토류 성분 중 스칸듐(Scandium)과 같은 가격이 높은 특정 원소의 함량이 경제적 타당성에 많은 영향을 준다고 발표하였다. 이 방법은 기존의 희토류 경제성 평가에 대한 논문에 비해 상세한 부분까지 검토및 제시하여 실제 산업에 적용하기에 적절하다고 생각 되지만, 희토류 회수를 위한 농축, 회수 공정과 산업에서 수요가 높은 원소에 대한 보완도 필요하다고 판단된다.
이에 폐자원의 재활용 및 자원 확보 방안을 목적으로 석탄재중 희토류 회수에 관한 다양한 분야의 연구 및 검토가 필요하다고 판단된다. 이를 위한 기초 연구로써 국내에서 발생되는 석탄재의 량, 종류, 희토류의 함량 및 관련 분야 시장에 대한 조사가 필요하며, 미래에 수요 증가가 예상되는 부분에 대해서도 검토가 요구된다. 기초 평가 후에는 경제적 수익 실현을 위해 희토류 회수 공정이 적용 가능한 석탄재를 대상으로 희토류 성분의 회수및 생산 공정에 관한 연구가 필요하다.
시간 변화에 따른 각 항목의 변동이 적을수록 희토류 성분의 지속적인 개발에 효과적이라고 판단되며, 희토류 시장 조사에 서는 희토류 원소 중 수요가 높거나 미래에 수요가 증가될 것으로 예상되는 부분을 확인할 필요가 있다. 이후에는 지속적으로 수급이 가능한 석탄재를 대상으로 희토류 회수를 위한 연구로써 농축, 정제 및 제품화 등다양한 방법으로 실시하며, 석탄재의 성분, 성상 및 희토류 회수 특성이 유사한 석탄재를 분류하여 처리하는 방법이 필요하다고 판단된다. 이러한 이유는 발전소 연소방식 차이에 의한 석탄재 및 희토류 함량 특성 등이 크게 변화되기 때문이다.
이러한 이유는 발전소 연소방식 차이에 의한 석탄재 및 희토류 함량 특성 등이 크게 변화되기 때문이다. 희토류 회수를 위한 최적 조건이 확인되면, 이러한 실험 조건을 실제 산업에 적용 시에 요구되는 비용(에너지, 노동 및 교통 등)을 검토하여 경제성 확보 가능에 대한 구체적 논의를 하는 것이 필요하다고 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
석탄재의 특성은?
석탄화력발전은 우리나라의 총 전력생산 중 약 40 % 정도를 차지하고 있는 전력 공급원으로써, 한국전력 공사 산하 5개의 자회사(남동발전, 남부발전, 동서발전, 서부발전, 중부발전) 및 민간기업인 GS 동해 전력 총 6개의 회사가 61기의 화력발전소를 운영하고 있다1). 석탄화력발전소에서 전기 생산을 위한 가동과 함께 석탄재(Coal ash)가 발생되며, 석탄재는 발전설비 방식, 투입원료, 발전용량 및 기간 등에 따라 물성이 변화되는 특성이 있다. 석탄재는 연간 약 800만 톤 이상이 배출 되며 발생량도 꾸준히 증가하고 있으나, 시멘트, 콘크리트 및 건설 분야 등으로만 재활용되고 있다.
우리나라 석탄화력발전 현황은 어떠한가?
석탄화력발전은 우리나라의 총 전력생산 중 약 40 % 정도를 차지하고 있는 전력 공급원으로써, 한국전력 공사 산하 5개의 자회사(남동발전, 남부발전, 동서발전, 서부발전, 중부발전) 및 민간기업인 GS 동해 전력 총 6개의 회사가 61기의 화력발전소를 운영하고 있다1). 석탄화력발전소에서 전기 생산을 위한 가동과 함께 석탄재(Coal ash)가 발생되며, 석탄재는 발전설비 방식, 투입원료, 발전용량 및 기간 등에 따라 물성이 변화되는 특성이 있다.
희토류 성분 회수가 대두되는 이유는?
석탄재로부터 희토류 성분 회수는 재활용뿐만 아니라 국가 산업의 필요한 원료 수급에 대한 관점에서도 매우 중요한 부분으로, 이는 세계 희토류 생산이 대부분 중국에서 진행되어 발생된 문제와 관련이 있다. 희토류의 생산은 과거에서부터 현재까지 90 % 이상 중국에서 생산되고 있으며, 이를 자원무기화로 사용한 실제 사례도 발생하였다3). 석탄재에 포함된 희토류의 관한 연구는 주로 희토류 함량, 성상 및 이를 통한 기초 경제성 평가 등으로 수행되고 있으며, 미국에서 가장 활발하게 연구되고 있다.
참고문헌 (25)
Electronic Power Statistics Information System : http://epsis.kpx.or.kr/epsisnew/selectEkgeGepGbpGrid.do?menuId040204
Korea Environment Institute, 2014 : Minimizing Environmental Impact in Accordance with the Thermal Power Plant Ahs Management(I)
https://www.posri.re.kr/ko/board/content/15958
Ronghong Lin et al., 2017 : Enrichment of rare earth elements from coal and coal by-products by physical separations, Fuel, 200, pp.506-520.
R. S. Blissett, N. Smalley, and N.A. Rowson, 2014 : An investigation into six coal fly aches from the United Kingdom and Poland to evaluate rare earth element content, Fuel, 119, pp.236-239.
Shifeng Dai and robert B. Finkelman, 2018 : Coal as a promising source of critical elements: Progress and future prospects, International Journal of coal Geology, 186, pp.155-164.
Ross K. Taggart et al., 2016 : Trends in the Rare Earth Element Content of U.S.-Based Coal Combustion Fly Ashes, Environ. Sci. Technol, 50, pp.5919-5926.
Allan Kolker, et al., 2017 : Distribution of rare earth elements in coal combustion fly ash, determined by SHRIMP-RG ion microprobe, International Journal of Coal Geology, 184, pp.1-10.
Gi Young Jeong, Seok-Hwi Kim, and Kangjoo Kim, 2015 : Rare Metal Chemistry, Microstructures, and Mineralogy of Coal Ash from Thermal Power Plants of Korea, J. Miner. Soc. Korea, 28(2), pp.147-163.
Chung Han Yoon, et al., 1996 : Trace Elements and Rare Earth Elements in Coal Fly Ash From the Samcheonpo, Seocheon and Youngdong Power Plant, The Korean Society of Mineral and Energy Resources Engineers, 33, pp.82-89.
J. K. Lee and J. Y. Kim, 2013 : Recovery potential of rare earth elements in coal ashes, J. of Korea Society of Waste Management, 30(1), pp.94-99.
Seok-Un Park, et al., 2015 : Evaluation of Some Rare Metals and Rare Earth Metals Contained in Coal Ash of Coal-Fired Power Plants in Korea, J. of Kore Inst. of Resources Recycling, 24(4), pp.67-75.
Junho Maeng, Dong-Hwan Suh, and Taeyoon Kim, 2014 : Minimizing Environmental Impact in Accordance with the Thermal Power Plant Ahs Management(II), Korea Environment Institute
Korea Environment Institute, 2014 : Minimizing Environmental Impact in Accordance with the Thermal Power Plant Ahs Management(II)
Lai Quang Tuan, et al., 2019 : Leaching Characteristics of Low Concentration Rare Earth Elements in Korean (Samcheok) CFBC Bottom Ash Samples, Sustainability, 11(9), pp.25-62.
U.S. Deoartment of Energy : https://www.energy.gov/
A. Jordens et al., 2013 : A review of the beneficiation of rare earth element bearing minerals, Miner. Eng., 40, pp.97-114.
Ross K. Taggart, James C. Hower, and Heileen Hsu-Kim, 2018 : Effects of Roasting Additives and Leaching Parameters on the Extraction of Rare Earth Elements from Coal Fly Ash, International Journal of Coal Geology, 196(1), pp.106-114.
Jack F. King, et al., 2018 : Aqueous acid and alkaline extraction of rare earth elements from coal combustion ash, International Journal of Coal Geology, 195, pp.75-83.
V. V. Seredin, et al., 2010 : A new method for primary evaluation of the outlook for rare earth element ores, Geol, Ore Deposits, 52(5), pp.428-433.
Saptarshi Das, et al., 2018 : Techno-economic analysis of supercritical extraction of rare earth elements from coal ash, Journal of Cleaner Production, 189, pp.539-551.
Maryam Ghodrat, et al., 2016 : Techo economic analysis of electronic waste processing through black copper smelting route, Journal of Cleaner Production, 126, pp.178-190.
Borte Kose Mutlu, et al., 2018 : Application of nanofiltration for Rare Earth Elements recovery from coal fly ash leachate: Performance and cost evaluation, Chemical Engineering Journal, 349, pp.309-317.
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