[논문]마그네슘의 제련 및 리사이클링 기술 현황

손호상

doi:10.7844/kirr.2020.29.5.3

마그네슘의 제련 및 리사이클링 기술 현황
Current Status of Magnesium Smelting and Recycling Technology 원문보기

資源리싸이클링 = Journal of the Korean Institute of Resources Recycling, v.29 no.5, 2020년, pp.3 - 14

초록
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마그네슘은 구조용 금속 중 알루미늄과 철에 이어 세 번째로 풍부한 금속이다. 또 마그네슘은 범용 금속 중 가장 가벼운 금속으로, 밀도가 알루미늄보다 33 %, 철보다 77 % 낮다. 마그네슘 1차 지금을 생산하기 위해서는 다량의 에너지를 소비하지만, 마그네슘 스크랩을 리사이클링하면 1차 지금 생산과 비교하여 에너지 및 환경부하를 저감할 수 있다. 그러나 마그네슘 스크랩 중의 불순물 제거가 곤란하여 재생되는 양은 한정되어 있다. 본 논문에서는 마그네슘의 1차 지금 생산 및 리사이클링 공정에 대하여 고찰하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Magnesium is the third most abundant structural metal after aluminum and iron. Magnesium is the lightest metal in the common metals. It has a density 33 % less than aluminum and 77% lower than steel. However, the primary magnesium production process is highly energy intensive. The recycling of magnesium scrap reduces the energy consumption and environmental burden, comparing to the primary metal production. However, the amount of recovered metal from scrap is limited because of the difficulties to remove the impurities in the scrap. This work provides an overview of the magnesium production and recycling process.

주제어

표/그림 (17)

그림 Fig. 1. World production of refineries magnesium from 1940 to 2019 (Source: USGS).
표 Table 1. Physico-chemical properties of Mg, Al, Ti and Fe
그림 Fig. 2. The breakdown of magnesium usage in different applications around the world⁶⁾.
표 Table 2. An ASTM code and the effect of various alloying elements in magnesium⁷⁾
표 Table 3. Chemical composition of various magnesium alloys
표 Table 4. Raw materials and their molecular formula of magnesium sources
표 Table 5. Selected magnesium production processes⁹⁾
그림 Fig. 3. Flow chart of Pidgen process and retort.
그림 Fig. 4. Flowsheet of electrolytic routes: Anhydrous process (a) and hydrous process (b).
그림 Fig. 5. Cross section of the molten salt electrolytic cell of the IG Farben (a) and the DOW process (b).
그림 Fig. 6. A recycling process for contaminated Mg alloy scraps.
그림 Fig. 7. Corrosion rates of binary alloys, by alternate im-mersion in 3 % sodium chloride solution¹⁵⁾.
표 Table 6. Secondary magnesium material and recycling scenarios14)
그림 Fig. 8. Recycling and refining of Mg alloy melt without flux.
그림 Fig. 9. Recycling and refining of Mg alloy melt with flux²⁰⁾.
그림 Fig. 10. Vapor pressure (mmHg) of various elements.
그림 Fig. 11. Schematic diagram of solid state recycling.

AI 본문요약
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문제 정의

2018년 기준 우리나라의 Mg 1차 지금 수요는 약 24,400 톤이며, 12,800 톤의 1차 지금을 수입하였고, 리사이클링한 2차 지금 생산량은 11,800 톤 정도이다⁴⁾. 본 논문에서는 이러한 Mg의 제련 기술과 리사이클링 기술 현황에 대하여 고찰하였다.
본 연구에서는 Mg의 제련기술 현황과 Mg(합금) 스크랩의 리사이클링 기술 현황에 대하여 고찰하였다. Mg은 희소 금속으로 분류되고 있으나 전 세계 연간 생산량은 110만 톤이 넘으며, 지각 중 원소 존재도에서 7번째로 풍부한 원소이다.

후속연구

자가 발생 스크랩은 재용해와 가스 취입, 플럭스 처리, 여과 등의 공정을 거쳐서 리사이클링 되고 있다. 다양한 합금 형태로 사용된 후 폐기된 노폐 스크랩은 여러 가지 합금이 혼합되어 있는 경우가 많으므로 합금 원소를 제거하는 것이 필요하며, 증류 정련으로 고순도의 Mg을 회수하기도 하지만, 불순물 원소를 쉽게 제거할 수 있는 정련기술 등이 확립된 다면 리사이클링율이 상승할 것으로 기대된다. 절삭 칩은 유분 등을 제거한 후에 냉간 압축-열간 압출 등의 방법으로 고체 상태에서 리사이클링하는 방법이 보고되어 있다.
절삭 칩은 유분 등을 제거한 후에 냉간 압축-열간 압출 등의 방법으로 고체 상태에서 리사이클링하는 방법이 보고되어 있다. 향후 Mg의 리사이클링을 활성화하기 위해서는 Mg의 용탕 처리 기술이나 고체 상태의 리사이클링 기술에 대한 연구 ∙ 개발이 필요할 것으로 사료된다.

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용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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