한국지질자원연구원 Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources
등록번호
TRKO200200008930
DB 구축일자
2013-04-18
초록▼
2. 연구목표: 국내 부존 광물자원 및 산업 폐자원으로부터 산업원료로 사용되는 분말소재의 제조 및 응용에 관한 핵심기술개발 -비금속광으로부터 군청안료 합성기술 확립 -폐산화크롬 산화물의 활용기술 확립 -고급 미분체 탄산칼슘 합성기술 확립 -저압 수열합성법 의한 단결정(α-Al/sub 2/O/sub 3/, α-SiO/sub 2/) 분말제조 -환원석출법에 이용하여 수용액으로부터 고순도의 미립금속(Cu, Ni 및 귀금속) 분말제조 -진공용해법에 의한 니켈-수소전지용 금속간 화합물 분말제조 -초경질 질화물에 의한 금속표면 개질처리기술 확립
2. 연구목표: 국내 부존 광물자원 및 산업 폐자원으로부터 산업원료로 사용되는 분말소재의 제조 및 응용에 관한 핵심기술개발 -비금속광으로부터 군청안료 합성기술 확립 -폐산화크롬 산화물의 활용기술 확립 -고급 미분체 탄산칼슘 합성기술 확립 -저압 수열합성법 의한 단결정(α-Al/sub 2/O/sub 3/, α-SiO/sub 2/) 분말제조 -환원석출법에 이용하여 수용액으로부터 고순도의 미립금속(Cu, Ni 및 귀금속) 분말제조 -진공용해법에 의한 니켈-수소전지용 금속간 화합물 분말제조 -초경질 질화물에 의한 금속표면 개질처리기술 확립 -함바나듐 자원의 개발 타당성에 대한 사전 검토자료 확립 3. 연구추진 범위 및 내용 -군청제조시 원료배합 및 하소에 대한 최적조건 확립 -군청안료 사용업체에 대한 적용성 시험 및 수입군청과의 특성 비교평가 -크롬산화물의 최적 분리정제 및 크롬 도금제 합성 공정 확립 -폐산화크롬으로부터 금의 회수시험 및 금의 순도향상을 위한 전해회수 조건 규명 -수용액을 이용한 탄산칼슘의 합성 ㅂ및 결정화 실험 -Corundum 단결정 분말제조의 최적조건 확립 -저온 수열 합성법의 응용기술 개발 -환원석출법에 의한 고순도 Cu, Ag 미분말 제조의 최적조건 확립 -환원석출법에 의한 고순도 미립 귀금속 분말 제조공정 확립 -합금분말의 제조 및 특성평가 -최적 합금계 선정 및 제조공정 도출 -복합 질화물 표면개질 처리의 요소기술 개발 -연속표면 코팅과 열처리 장치 및 자동화방법 기술 개발 -함바나듐광의 개발을 위한 지역별 광산, 채광 및 제련공정의 기초연구 -옥천계 바나듐광 개발 자료확립 및 예비 타당성 평가 4. 연구실적 -군청제조시 산화 공정에 대한 최적 조건은 공기 유속 500㎖/min, 산화 시간 1-1.2 hr, 반응 온도 500-550℃이었음. -Scale-up시 가장 심각하게 고려되어야 할 사항은 노내 온도 조절과 단위 Bulk 양에 따른 승온율이며 시료 직경이 18㎝ 정도일 때 0.2℃/min. 이하에서 균질한 녹색 군청을 얻을 수 있었음. -금이 함유되어 있는 10g의 폐산화크롬에 과염소산 25㎖을 가하여 80℃에서 120분 동안 침출하였을 때에 크롬과 금의 침출율은 각각 99%, 87%이었음. -최적조건을 적용하여 제조한 중크롬산 소다, 중크롬산 카리 및 무수 크롬산은 불순물 함유량이 적고 Total Sulfate의 함유량이 0.01% 이하이어서 크롬도금 원료로 사용 가능함. -수용액을 이용한 탄산칼슘 다형 제어 실험에서 수용액 온도변화를 20℃에서 얻은 상은 대부분 1-3㎛정도의 구상 바테라이트, 30℃에서 얻은 상은 1㎛ 정도의 구상 바테라이트와 능면체 칼사이트와의 혼합물, 50℃에서 얻은 상은 3㎛ 정도의 주상 아라고나이트의 응집체, 80℃에서 얻은 상은 7-10㎛ 정도의 주상 아라고나이트상을 얻을 수 있어 결국 수용액의 온도변화에 따른 탄산칼슘의 다형 제어가 됨을 알 수 있었음. -에탄올계에서 얻어진 겔을 순수한 물에서 결정화시킬 경우에, 전 온도범위(5-80℃)에서 칼사이트를 얻었으며, 5℃일 때를 제외하고는 0.3-0.5㎛정도의 입자크기가 균일한 능면체형을 띠고 있었고 80℃에서는 소량의 침상 아라고나이트 입자가 생성되었고, X선 회절분석결과 바테라이트도 소량 생성됨을 확인함. -종자(22% seeds)를 첨가한 경우 약 400℃의 온도와 250atm에서 2시간 동안 수열합성하여 hexagonal형이고 좁은 입도분포를 갖는 corundum 분말을 합성할 수 있었으나 종자가 없는 경우합성온도를 450℃까지 올려야 합성할 수 있었음. -생성된 Corundum의 입도에 결정적인 영향을 주는 변수는 출발물질의 입도와 종자량으로 gibbsite 입도를 감소시키고 종자량을 증가시킬 수록 corundum의 입도는 감소. -황산구리 용액에 히드라진을 첨가하여 동 입자를 제조할 때 15℃에서 입자 형상은 침상형(needlelike)이 얻어졌으며, 25℃에서는 입자들은 작아지고 판상형 입자들이 나타나기 시작하였고, 35℃에서는 판상형이 많아지고 작은 침상형??가, 응집계수의 감소, 핵 생성 속도의 증가가 평균입경을 감소시키며 동시에 입자의 크기 분포를 균일하게 함. -아크용해에 의해 ZrV/sub x/Mn/sub 1-x/Ni, ZrV/sub x/Mn/sub 0.8-x/Ni/sub 1.2/, 및 ZrV/sub x/Mn/sub 0.6-x/Ni/sub 1.4/ 합금을 제조하였으며 이들 합금의 용해시 1.2 기압정도로 가압한 아르곤 분위기를 사용하여 휘발성이 강한 Mn 등 원소의 용해손실을 방지하였음. -본 연구에 사용된 합금은 hcp구조를 갖는 C14과 fcc 구조를 갖는 C15상의 혼합상을 갖는 것으로 밝혀졌으며 ZrV/sub x/Mn/sub 1-x/Ni 및 ZrV/sub x/Mn/sub 0.8-x/Ni/sub 1.2/ 합금의 경우 V량이 증가함에 따라 C14상의 량이 증가하는 경향이 있었고 ZrV/sub x/Mn/sub 0.6-x/Ni/sub 1.4/합금의 경우에는 C15상이 주상을 이루었음. -다양한 형상을 갖는 고속도강인 펀치의 표면 연마는 유체 유동연마기(Extrade hone)에 의해 요철의 형상이 고르게 1㎛ 이하의 평활도를 얻을 수 있었음. -표면 코팅 방법 사용 전원으로는 rf & dc magnetron sputtering 방법을 사용하며 이 방법에 의해서 코팅시, 두께가 2-3㎛, 부착도가 약 60N, 경도 2500kgfmm/sup -2/정도가 되는 시작품을 얻을 수 있었음. -바나듐광의 개발을 위해 덕평 A지역에 대한 기존의 노천채광 및 갱내 채광 예비 타당성 자료를 분석하여 생산규모에 따른 생산원가를 산출한 결과 일 생산규모 2,000톤일 때 노천채광 원가가 톤당 6,240원이고 갱내채광 원가는 톤당 8,410원으로 나타났으며 일 생산규모 5,000통일 경우에는 각가 톤당 6,053원 및 톤당 7,400원이 소요될 것으로 나타남. -옥천계바나듐 광산의 부광대 지역은 충주서남부 지역, 덕평리지역, 용유리지역, 보은서부지역, 이현리지역, 대전동남부지역, 금산지역 등으로 금번에 확인된 바나듐매장량은 V/sub 2/O/sub 5/ 269,800 M/T으로 금속으로 환산하면 151,000 M/T (U/sub 3/O/sub 8/ 평균품위 0.034%: V/sub 2/O/sub 5/ 평균품위 0.4%)이며 한편 바나듐 부광대로 알려진 지역에 대한 조사 및 분석결과 V/sub 2/O/sub 5/ 1% 이상 구간은 전체의 13%에 해당함. 5. 기대효과: ·경제적 효과 -금속계 폐기물의 자원화 및 수입대체효과 -광산물의 부가가치 향상 -군청안료 국산화, 경탄합성 기술개발 -초경질 공구 및 펀치류 국산화로 수입대체 -미활용자원인 옥천계 흑색점판암의 자원화 ·기술적 효과 -탄산칼슘의 합성반응기구 규명으로 품질 다양화 -특정산업폐기물인 폐산화크롬의 재자원화로 환경오염 극소화 -군청안료 합성기술 개발로 생산의 다양화 기술개발 유도 -질화물 소결체 제조기술 개발로 초경재료 개발 -체계적이고 종합적인 원료분말 제조 기술체계 확립 -러시아가 개발한 첨단 저압수열합성 기술을 습득하여 국내이전 6. 활용방안: -금속폐기물의 재자원화 기술분야에 설계자료 및 조업조건 확립에 대한 자료제공 -비철금속광의 분리, 정제 기술분야에 설계자료 및 조업조건 확립에 대한 자료제공 -안료제조분야에 설계자료 및 조업조건 확립에 대한 자료제공 -군청안료 제조기술의 기술이전: 정림산업 -금속표면 개질처리 기술의 기술이전: D.U.T 코리아(주) -러시아로부터 기술습득한 저압수열합성 기술을 국내기업에 기술전수함으로써 관련 전자소재(ZnO, LiNbO/sub 3/. BaFe/sub 12/O/sub 19/)의 상업화 -액상법에 의해 제조된 Cu, Ni 및 귀금속 분말을 페이스트, 자성재료, 자성유체, 촉매, 전지용 전극 등 관련분야의 소재제조에 이용 -표준과학원 등 전지제조 기술을 보유하고 있는 기관과 니켈-수소전지 시제품 공동개발 -옥천계 흑색점판암 광산의 개발 타당성 검토에 기초자료 제공
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