초록 ▼

폐 알루미늄 자원인 알루미늄 폐기물을 이용하여 고부가가치의 알루미늄 알콕사이드 및 보헤마이트 분말, 알루미나 졸, 고온 안정성 알루미나 등 다양한 파생제품을 실증규모(50톤/년)에서 생산할 수 있는 기술을 확보하고자 하였다. 이를 위해 1차년도에서는 알루미늄 폐기물에서 알루미늄 알콕사이드 제조를 위한 실증 플랜트를 설치하여 운전하였으며, 2차년도에서는 알루미늄 알콕사이드로부터 보헤마이트 및 알루미나 졸을 제조할 수 있는 실증 플랜트를 설치하여 운전하였다.
실증 플랜트 운전을 통해 다음과 같은 결과를 얻었다.
1. 알루미늄

폐 알루미늄 자원인 알루미늄 폐기물을 이용하여 고부가가치의 알루미늄 알콕사이드 및 보헤마이트 분말, 알루미나 졸, 고온 안정성 알루미나 등 다양한 파생제품을 실증규모(50톤/년)에서 생산할 수 있는 기술을 확보하고자 하였다. 이를 위해 1차년도에서는 알루미늄 폐기물에서 알루미늄 알콕사이드 제조를 위한 실증 플랜트를 설치하여 운전하였으며, 2차년도에서는 알루미늄 알콕사이드로부터 보헤마이트 및 알루미나 졸을 제조할 수 있는 실증 플랜트를 설치하여 운전하였다.
실증 플랜트 운전을 통해 다음과 같은 결과를 얻었다.
1. 알루미늄 폐기물로부터 알루미늄 이소프로폭사이드를 제조하는 경우, 알루미늄 폐기물와 이소프로필 알콜을 반응원료로 사용하여 알루미늄 이소프로폭사이드를 합성하였으며, 순도는 1차 분리 정제 후 99.5 % 이상의 고순도를 나타내었고, 이때 촉매는 기존 HgCl2, I2와 같은 촉매 대신에 알루미나 계열 촉매를 사용하여 불순물을 최소화하였다.
2. 제조된 알루미늄 이소프로폭사이드를 사용해 졸-겔 프로세싱에 의해 실증플랜트에서 보헤마이트를 합성하였으며, 질소 등온 흡착결과, BET 표면적이 ≥ 300 m2/g, 기공부피가 ≥ 0.70 cc/g으로 고표면적을 나타내었으며, 500℃ 이상 소성 후에는 99.7 % 이상의 고순도 γ-알루미나를 얻을 수 있었다. 또한, 1100 ℃에서 5시간 소성후에도 BET 표면적이 ≥ 60 m2/g을 나타내었다.
3. 알루미늄 이소프로폭사이드를 출발물질로 하여 보헤마이트를 제조한 후, 여기에 산용액(질산 또는 아세트산)을 첨가하여 보헤마이트 기준 20 % 이상의 고농도 알루미나 졸을 제조하였으며, 6개월 이상의 저장 안정성을 나타내었다.
4. 알루미늄 알콕사이드 제조시 미반응 되거나, 보헤마이트 제조시 발생되는 이소프로필 알콜은 콘덴서에서 응축시켜 이소프로필 알콜 저장조로 이송하고, 이를 알루미늄 알콕사이드 제조시 다시 이용하여 증기압에 의한 손실을 제외하고 모두 재사용하여 용매의 손실을 최소화 하였다.
5. 알루미늄 알콕사이드 제조시 발생되는 잔류물은 탈이온수를 이용하여 잔류물 내에 포함되어 있는 알루미늄 알콕사이드와 완전히 가수분해 하여 이소프로필 알콜을 제거 후 건조하여 분말상으로 회수하였다.
6. 본 실증 플랜트는 크게 알루미늄 알콕사이드 합성 공정과 알루미나 제품을 만드는 공정으로 나누어지며, 각각의 운전 조건을 최적화 하였으며, 현재는 두 공정을 통합하여 연속생산이 가능하도록 공정 최적화를 진행중에 있다.
7. 실증 플랜트 운전을 통해 얻은 공정기술을 바탕으로 하여 상용플랜트(500톤/년) 기본설계(PFD, P&ID, 물질수지)를 완성하였다.

Abstract ▼

This research work involve three major tasks:
i) production of aluminum alkoxide from aluminum dross.
ii) the preparation of boehmite, which is used as an intermediate material for the production of γ-alumina, by subsequent hydrolysis, peptization and condensation-polymerization reaction of al

This research work involve three major tasks:
i) production of aluminum alkoxide from aluminum dross.
ii) the preparation of boehmite, which is used as an intermediate material for the production of γ-alumina, by subsequent hydrolysis, peptization and condensation-polymerization reaction of aluminum isopropoxide synthesized by reaction of aluminum dross with isopropyl alcohol.
iii) actual production of γ-alumina as a final product via calcination and high concentration alumina sol by peptization of precursor boehmite.
On the basis of development of above three steps on pilot sacle (50～100 L), the processes of production of catalysts/adsorbent-grade aluminas and intermediates (aluminum alkoxide and boehmite) on a demoplant scale (50ton/year) is established and basic design of commercial plant(500ton/year) process for the production of the aluminas will be established.

목차 Contents

• 제출문 ...1
• 보고서 초록 ...3
• 요약문 ...5
• SUMMARY ...9
• CONTENTS ...13
• 목차 ...15
• 그림목차 ...17
• 표목차 ...22
• 제 1 장 서 론 ...23
• 제 1 절 연구개발의 목적 ...23
• 제 2 절 연구개발의 필요성 ...24
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ...27
• 제 1 절 국외 기술개발 현황 ...27
• 제 2 절 국내 기술개발 현황 ...28
• 제 3 절 국내외 유사기술과의 차별성 ...30
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ...33
• 제 1 절 알루미늄 드로스로부터 알루미늄 알콕사이드 제조 ...33
• 1. 알루미늄 알콕사이드 제조를 위한 실증 플랜트 설계 ...33
• 2. 알루미늄 알콕사이드 제조를 위한 실증 플랜트 설치 ...40
• 3. 1차년도 실증 플랜트 운전 ...45
• 4. 용매회수 ...48
• 5. 잔류물 처리방법 ...48
• 6. 제조된 알루미늄 알콕사이드의 물성 ...50
• 제 2 절 알루미늄 알콕사이드로부터 알루미나 제조 ...53
• 1. 알루미늄 알콕사이드로부터 보헤마이트 제조를 위한 실증 플랜트 설계 ...53
• 2. 알루미늄 알콕사이드로부터 보헤마이트 제조를 위한 실증 플랜트 설치 ...58
• 3. 2차년도 실증 플랜트 운전 ...64
• 4. 제조된 보헤마이트 물성 ...69
• 제 3 절 알루미나 500 톤/년 규모 상용플랜트 기본설계 ...72
• 1. 알루미늄 드로스로부터 알루미늄 알콕사이드 제조 ...72
• 2. 알루미늄 알콕사이드로부터 알루미나 제조 ...76
• 제 4 절 위탁연구내용 및 결과 ...79
• 1. 알루미나 제조기술보완 및 실증화 지원 ...79
• 가. 서론 ...79
• 나. 연구개발내용 ...79
• 다. 연구개발결과 ...79
• 2. 알루미나 생산 공정 기본설계 ...121
• 가. 서론 ...121
• 나. 연구 개발내용 ...121
• 다. 결 론 ...165
• 제 4 장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도 ...167
• 제 1 절 연구개발목표 달성도 ...167
• 1. 1차년도 ...167
• 2. 2차년도 ...168
• 제 2 절 대외 기여도 ...169
• 1. 대외기여도 ...169
• 2. 활용실적 ...169
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ...171
• 제 6 장 참고문헌 ...173