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천연 실리카 고순도화 기술 및 공정개발 연구
High-purification process of natural silica minerals 원문보기

보고서 정보
주관연구기관 한국지질자원연구원
Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources
연구책임자 채영배
참여연구자 정수복 , 이길용 , 윤윤열 , 김형석 , 양영철 , 유경원 , 김성 , 이명규
보고서유형최종보고서
발행국가대한민국
언어 한국어
발행년월2009-06
과제시작연도 2008
주관부처 지식경제부
사업 관리 기관 한국산업기술평가원
등록번호 TRKO201000000136
과제고유번호 1415095337
사업명 에너지자원기술개발
DB 구축일자 2015-01-08
키워드 천연실리카.고순도화.물리적 정제.화학적 정제.중성자 방사화 분석.Natural silica minerals.high purification.physical purification.chemical purification.NAA.

초록

- 국내외 실리카 광물에 혼입된 불순물의 특성 조사 및 분석
- 국내외 실리카 광물의 물리적 정제특성 연구
- 국내외 실리카 광물에 함유된 불순물의 화학적 침출특성 연구
- 중성자 방사화 분석(NAA)을 이용한 실리카 순도 평가 특성 연구
- 실리카 분말입자의 표면특성 분석 및 제어특성 연구(위탁연구)

Abstract

- Research and analysis of silica minerals containing impurities from domestic and abroad.
- Study of physical refining characteristics of silica minerals from domestic and abroad.
- Study of chemical leaching characteristics of containing impurities in silica from domestic and abroad.
- Us

목차 Contents

  • 제 1 장 서론 ...24
  • 제 1 절 연구개발 목적 및 필요성 ...24
  • 제 2 절 연구개발 내용 및 범위 ...26
  • 제 2 장 국내.외 기술개발 현황 ...30
  • 제 3 장 연구개발 수행내용 및 결과 ...36
  • 제 1 절 실리카 광물의 특성 ...36
  • 제 2 절 실리카 광물 (규석, 규사)의 국내 수급 현황 ...41
  • 제 3 절 실리카 관련 제품의 용도별 품질 규격 ...58
  • 제 4 절 실리카 광물의 정제 기술 ...64
  • 제 5 절 실리카 광물의 물리적 정제 특성 ...71
  • 제 6 절 실리카 광물의 화학적 정제 특성 ...109
  • 제 7 절 실리카 미립자의 정전기적 특성 및 표면제어 ...135
  • 제 4 장 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ...146
  • 제 1 절 목표 달성도 ...146
  • 제 2 절 대외 기여도 ...151
  • 제 5 장 연구개발 결과의 활용계획 ...154
  • 제 6 장 연구개발 과정에서 수집한 해외과학 기술정보 ...158
  • 제 7 장 참고문헌 ...160
  • 표목차
  • Table 2. 1. Impurity contents for metallurgical and solar grade silicon ...35
  • Table 3. 1. Mineralogical transformation of silica $(SiO_2)$ ...37
  • Table 3. 2. Normal specifications of quartz and silica sand ...59
  • Table 3. 3. Chemical composition of silica sand for glass ...60
  • Table 3. 4. Specification of sand for filter ...60
  • Table 3. 5. Chemical composition of Fused silica ...60
  • Table 3. 6. Standard content of quartz glass ...61
  • Table 3. 7. Uses of metal silicon and ferro silicon ...62
  • Table 3. 8. Chemical composition of 4 types of quartz used in this study ...72
  • Table 3. 9. Yield and chemical composition of each fraction separated by sieving ...73
  • Table 3.10. Yield and chemical composition of coarse product and slime separated by De-slime process ...75
  • Table 3.11. Yield and chemical composition of each fraction separated by wet magnetic separation ...77
  • Table 3.12. Yield and chemical composition of each fraction separated by froth flotation ...80
  • Table 3.13. Yield and chemical composition of each product separated by multistage separation process ...83
  • Table 3.14. Particle size of silica sand sample (LK1, 2) ...84
  • Table 3.15. Chemical composition of silica sand sample (LKl, 2) ...88
  • Table 3.16. Yield and chemical composition of each fraction separated by sieving ...89
  • Table 3.17. Yield and chemical composition of heavy and light mineral separated by heavy liquid separation ...90
  • Table 3.18. Polarizing microscope analysis of heavy mineral separated by heavy liquid separation ...94
  • Table 3.19. Rare elements content of heavy mineral separated by heavy liquid separation ...97
  • Table 3.20. Yield and chemical composition of each product separated by wet magnetic separation ...98
  • Table 3.21. Constituent mineral and mineralogical properties of silica sand used in this study ...102
  • Table 3.22. Yield and chemical composition of each product separated by multistage separation process (no. 1) ...106
  • Table 3.23. Yield and chemical composition of each product separated by multistage separation process (no. 2) ...107
  • Table 3.24. Neutron fluxes of four irradiation facilities in the reactor ...116
  • Table 3.25. Analytical results of impurities in silica powder with and without leaching using XRF ...118
  • Table 3.26. Total impurity concentrations of the reference and silica material ...119
  • Table 3.27. Analytical results of the impurity contents leaching from silica ...119
  • Table 3.28. Analytical results of impurities in silica powder with and without leaching ...121
  • Table 3.29. Impurity contents difference of silica minerals using ultrasonic leaching method ...131
  • Table 3.30. Surface charge and constituent element of natural silica particle ...137
  • 그림 목차
  • Fig. 2. 1. Status of USA, Japan, Europe and Korea patents during from 1975 to 2005yr ...31
  • Fig. 2. 2. Total patents number of USA, Japan, Europe and Korea during from 1975 to 2005yr ...31
  • Fig. 2. 3. Trends of patent fields during from 1975 to 2005yr ...32
  • Fig. 2. 4. Patent fields of USA, Japan, Europe and Korea during from 1975 to 2005yr ...33
  • Fig. 2. 5. Status of published papers on silica during from 1970 to 2005yr ...33
  • Fig. 3. 1. Free energy of various silica crystal (V.G. Hill et al., 1958) ...38
  • Fig. 3. 2. Transition of silica crystal ...39
  • Fig. 3. 3. Expansion of silica crystal ...40
  • Fig. 3. 4. Uses of quartz mineral ...58
  • Fig. 3. 5. Uses of silica sand mineral ...59
  • Fig. 3. 6. Principle of classification ...67
  • Fig. 3. 7. Principle of specific gravity separation ...69
  • Fig. 3. 8. Principle of froth flotation ...69
  • Fig. 3. 9. Principle of magnetic separation ...70
  • Fig. 3.10. Preparation process of sample ...71
  • Fig. 3.11. De-slime process ...74
  • Fig. 3.12. Wet magnetic separation process ...76
  • Fig. 3.13. Froth flotation process ...79
  • Fig. 3.14. Schematic diagram of multistage separation process for quartz sample ...82
  • Fig. 3.15. Particle size distribution of LK 1 sample ...85
  • Fig. 3.16. Particle size distribution of LK 2 sample ...86
  • Fig. 3.17. X-Ray diffraction (XRD) Patterns of samples ...87
  • Fig. 3.18. X-Ray diffraction (XRD) Patterns of heavy mineral separated by heavy liquid separation ...92
  • Fig. 3.19. X-Ray diffraction (XRD) Patterns of magnetic product separated by wet magnetic separation ...99
  • Fig. 3.20. Schematic diagram of multistage separation process for silica sand sample ...103
  • Fig. 3.21. Schematic diagram of the chemical leaching process ...111
  • Fig. 3.22. Fishbone diagram for relative neutron activation analysis ...116
  • Fig. 3.23. Purity of the silica before and after chemical leaching ...117
  • Fig. 3.24. Impurity concentration in base and reference silica ...118
  • Fig. 3.25. Purity of silica with leaching conditions ...122
  • Fig. 3.26. Removal rate of major and minor impurities in silica powder after the cleaning with five leachates ...123
  • Fig. 3.27. Impurity concentration of oxalic acid leachants as a function of leaching time ...125
  • Fig. 3.28. Impurity concentration of mineral acid leachants as a function of leaching time ...127
  • Fig. 3.29. Impurity removal rates of silica minerals with different leaching agent ...128
  • Fig. 3.30. Impurity removal rates of silica minerals with different leaching method ...129
  • Fig. 3.31. Impurity removal rate of silica minerals using ultrasonic leaching method ...132
  • Fig. 3.32. Impurity amount differences of four kinds of silica minerals with a elapsed leaching time ...133
  • Fig. 3.33 TEM and SEM image of silica particle synthesized by sol-gel method ...135
  • Fig. 3.34 EDX analysis of various silica particle ...136
  • Fig. 3.35. Change in surface charge of silica particle with heat and surface treatment ...138
  • Fig. 3.36. Effect of the particle size on the surface charge of natural silica particle with and without heat treatment ...139
  • Fig. 3.37. Dispersibility and XRD patterns of silica particle ...140
  • Fig. 3.38. Surface modification of silica particle using silane coupling agent ...141
  • Fig. 3.39. FR-IR data of silica particle surface-treated using various silane coupling agents ...141
  • Fig. 3.40. Surface modification of silica particle using heat treatment ...142
  • Fig. 3.41. FT-IR data of heat-treated silica particle ...142
  • Fig. 3.42. Change in surface charge of untreated and surface-treated silica particle according to particle size (EFM data) ...143
  • Fig. 3.43. Change in surface charge of untreated and surface-treated silica par according to particle size ...144
  • Fig. 3.44. Surface charge measurement of surface-treated silica particle using electrokinetic analyzer ...144

연구자의 다른 보고서 :

참고문헌 (25)

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