초록 ▼

1세부과제 : 맞춤형 친환경 코발트 제련기술
I. 제 1 세부과제(맞춤형 친환경 코발트 제련기술) 추진실적
I-1. 제 1 세부과제(한국지질자원연구원)
II-1. 해당 연도 추진 실적
1. 콩고민주공화국산 코발트-구리 정광의 친환경 제련 공정도
코발트는 콩고민주공화국 등 일부 국가에서만 생산되고 있으나 이차전지 원료, 초경합금, 초합금, 촉매, 자석, 안료 등 다양한 분야에 이용되고 있으며 연간 5천톤 이상을 해외수입에 의존하고 있어 자주적인 원료 확보 및 제련기술 개발이 필요한 실정이다.
국내 부존

1세부과제 : 맞춤형 친환경 코발트 제련기술
I. 제 1 세부과제(맞춤형 친환경 코발트 제련기술) 추진실적
I-1. 제 1 세부과제(한국지질자원연구원)
II-1. 해당 연도 추진 실적
1. 콩고민주공화국산 코발트-구리 정광의 친환경 제련 공정도
코발트는 콩고민주공화국 등 일부 국가에서만 생산되고 있으나 이차전지 원료, 초경합금, 초합금, 촉매, 자석, 안료 등 다양한 분야에 이용되고 있으며 연간 5천톤 이상을 해외수입에 의존하고 있어 자주적인 원료 확보 및 제련기술 개발이 필요한 실정이다.
국내 부존자원이 없는 코발트의 경우 해외자원 개발에 뛰어들어 외국의 선진업체들과 경쟁을 해야 하는데 기존의 범용기술 만으로는 원료확보가 어려우므로 고효율, 친환경제련기술의 개발이 필요하며 외국업체들이 처리하기 어려운 난처리, 저품위 코발트 광에 대한 개발이 가능하도록 새로운 제련기술의 개발이 필요하다.

최근 해외자원보유국에서 광물 형태로의 해외 유출을 통제하기 시작하고 있으므로 해당 국가에서 일차적으로 가공한 형태로 국내로 들여와 코발트 자원을 원료화해야 하므로 관련 제련업체들에서는 보다 효율적이면서 간편하게 코발트를 일차 처리하는 환원용융법의 적용을 시급히 요구하고 있는 실정이기 때문에 친환경 제련기술을 개발하기 위해 아래와 같은 공정을 제안하였다.
친환경 제련공정을 개발하기 위해서는 환원용융 시 정광내 금속성분을 합금상으로 회수하기 위하여 Flux의 종류와 용융온도 그리고 슬래그의 염기도 등을 고려한 경제적이며 고효율적인 공정의 연구가 필요하며 이때 발생되는 슬래그의 경우 활용이 가능한 형태로 회수할 수 있는 공정을 개발해야 한다.

슬래그의 경우에는 공냉 또는 수냉에 의해 처리할 경우에는 1) 폐열회수가 불가능 함,2) 다양한 용도 개발이 어려움 (시멘트 원료 또는 도로 노반제 등), 3) 처리시간이 길어짐, 4) 수냉의 경우 폭발의 문제점이 있음, 5) 용도 개발을 위해 별도 파쇄 공정이 필요,6) 수냉한 슬래그의 경우 용도가 없어 처리 곤란 등의 문제점이 발생하기 때문에 향후 슬래그로부터 1) 폐열회수, 2) Fiber로 회수 가능 (점도가 높은 슬래그의 경우), 3) 니켈정광의 환원슬래그의 경우 ball 형태로 제조 후 미립화시켜 급결시멘트로 개발 가능, 4)공정 단순화 가능 (분쇄 등의 공정 생략 가능)이 가능한 풍쇄에 의한 슬래그 회수공정 등을 연구해야 할 것으로 판단된다.

제조된 합금상의 경우에는 친환경적인 침출공정을 개발하기 위하여 폐수저감형 침출공정이 개발되야 하며 이를 위해 1) 합금상의 전해침출 및 전해정련에 의한 유가금속 회수방법, 2) Atomization에 의한 합금상 분말제조와 황산, 염산 침출법, 3) 황화매트제조 후 매트 분쇄산물의 고온고압침출 등을 고려할 수 있다.
이런 일련의 공정을 연결하여 맞춤형 Co 화합물을 제조하는 것이 본 연구의 목적이며 3차년도 기술개발결과의 내용은 아래에 정리하였다.

2세부과제 : 기계소재용 금속 Co 기초소재화에 관한기술개발
I. 제 2 세부과제(기계소재용 금속 Co 기초소재화에 관한기술개발) 추진실적
I-1. 제 2 세부과제(고등기술연구원)
제 1 장 서론
제 1 절 과제의 개요
1. 부품·소재의 형상 및 명칭
○ 코발트는 초합금 (Superalloy, 내열합금), 배터리, 초경 공구 소재의 핵심금속으로서 Ni-based superalloy, Fe-based superalloy와 더불어 고온에서 사용되는 대표적인 내열합금으로, 항공/우주산업소재 및 국방소재 등으로 이용되는 세계적인 전략물자임.
○ 코발트의 글로벌 소비 구조는 배터리 전극 소재가 약 25%, 내열합금 소재 22%, 기계소재 및 초경합금 소재 12%, 안료물질 10%, 촉매 9%, 자석/기타합금 12% 및 기타 10%의 소비 유형을 나타냄. 우리나라의 경우 배터리와 초경 공구소재 수요가 전체 소비의 60-80% 수준이며, 그 외는 전략소재 및 촉매, 안료소재로 사용됨.

3세부과제 : 에너지소재용 코발트 기초소재화 기술애 관한 기술개발
[I. 제 3 세부과제(에너지소재용 코발트 기초소재화 기술애 관한 기술개발) 추진실적
I-1. 제 3 세부과제(전자부품연구원)
제 1 장 서론
제 1 절 과제의 개요(개발기술의 중요성 및 필요성)
1. 개발 대상 기술·제품의 개요
스마트폰 등 모바일 IT기기부터 친환경자동차용 및 전력저장용 이차전지, 이중에서 특히 리튬이차전지에 사용되는 핵심소재인 양극소재를 제조하기 위해서 필수적으로 요구되는 코발트 함유 전구체를 개발대상 제품으로 한다. 보다 자세히는 코발트 원광으로 제조되는 코발트염 또는 폐이차전지로부터 회수되는 코발트 함유 용액으로부터 리튬이차전지의 양극소재 중 코발트를 함유하고 있는 코발트산리튬(LiCoO₂), 니켈코발트망간산리튬(LiNiCoMnO₂)를 제조할 수 있는 핵심 전구체인 산화코발트(Co₃O₄), 복함금속수산화물(NiCoMn(OH)₂)를 개발대상 제품으로 한다.

2. 개발기술의 필요성
최근 급격하게 성장하고 있는 이차전지용 소재시장, 특히 리튬이차전지용 양극소재시장에서 사용되고 있는 코발트 기초소재는 현재 전량 수입되고 있으며, 양극소재용 기초소재시장의 40%를 차지할 정도로 매우 중요한 소재이다. 코발트 자원이 없는 현실을 감안할 때, 부가가치를 높이기 위해서 코발트 원광을 수입하여 이로부터 보다 친환경적인 코발트 기초소재 개발 또는 폐전지와 같이 폐자원으로부터 코발트를 회수하여 기초소재화하는 기술 개발이 필요하다.
리튬이차전지의 핵심소재인 양극소재산업은 국내 대기업을 포함한 10여 개 사에서 생산 또는 사업 참여를 진행 중일 정도로 세계 1위권으로 도입을 목표로 전력을 다하고 있으며, 이를 위해 필수적으로 안정적인 코발트 기초소재 수급을 통한 가격경쟁력 확보가 필요하다. 특히 세계를 선도할 수 있는 고품위 양극소재 생산 및 판매를 위해서는 원료단계에서부터의 차별적인 접근이 필요하며, 이를 위해서는 친환경 및 저가의 코발트 기초소재 개발이 선행되어야 한다.

(출처 : 각 세부 과제 본문 1장 서론 )

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• I. 제 1 세부과제(맞춤형 친환경 코발트 제련기술) 추진실적 ... 3
• I-1. 제 1 세부과제(한국지질자원연구원) ... 3
• II-1. 해당 연도 추진 실적 ... 3
• 1. 콩고민주공화국산 코발트-구리 정광의 친환경 제련 공정도 ... 3
• 2. 코발트 정광으로부터 환원용융에 의한 코발트 농축기초연구 ... 4
• 3. 용융슬래그 아토마이징 기술 ... 13
• 4. 매트(Matte) 제조 ... 21
• 5. 매트(Matte) 고온고압침출 특성 연구 ... 24
• 6. LIX 84 I를 이용하여 전해침출 용액 모사용액 내 코발트, 철 이온으로부터 구리의 분리를 위한 용매추출 실험 ... 37
• I. 제 2 세부과제(기계소재용 금속 Co 기초소재화에 관한기술개발) 추진실적 ... 121
• I-1. 제 2 세부과제(고등기술연구원) ... 121
• 제 1 장 서론 ... 121
• 제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과(기술개발 내용 및 방법) ... 127
• 제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 137
• 부록 ... 260
• I. 제 3 세부과제(에너지소재용 코발트 기초소재화 기술애 관한 기술개발) 추진실적 ... 261
• I-1. 제 3 세부과제(전자부품연구원) ... 261
• 제 1 장 서론 ... 261
• 제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과(기술개발 내용 및 방법) ... 265
• 제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 346
• 끝페이지 ... 365