초록 ▼

□ 개발 목적 및 필요성
᠆ 비철제련 공정에서 발생되는 금속계 폐자원인 비철제련 슬래그는 대략 40% 정도의 철과 그 외 세라믹 성분들을 함유하고 있어, 미활용 폐자원의 효율적인 자원화 측면에서 기술 개발을 통한 비철제련슬래그의 철광석 및 세라믹 원료로 활용 가능성이 매우 높음. 비철제련공정에서 발생되는 비철제련 슬래그로부터 철광석과 세라믹 원료를 회수하고자 하는 자원화 기술에 대한 연구가 현재까지 국내외적으로 거의 시도된 적이 없는 상태임.
᠆ 폐촉매로부터 백금족의 습식회수기술을 실증함으로서 국내 적합형 기술을 선정할

□ 개발 목적 및 필요성
᠆ 비철제련 공정에서 발생되는 금속계 폐자원인 비철제련 슬래그는 대략 40% 정도의 철과 그 외 세라믹 성분들을 함유하고 있어, 미활용 폐자원의 효율적인 자원화 측면에서 기술 개발을 통한 비철제련슬래그의 철광석 및 세라믹 원료로 활용 가능성이 매우 높음. 비철제련공정에서 발생되는 비철제련 슬래그로부터 철광석과 세라믹 원료를 회수하고자 하는 자원화 기술에 대한 연구가 현재까지 국내외적으로 거의 시도된 적이 없는 상태임.
᠆ 폐촉매로부터 백금족의 습식회수기술을 실증함으로서 국내 적합형 기술을 선정할 수 있음

□ 연구개발 결과
- 현재까지 비철제련 슬래그로부터 철을 회수하여 철광석으로 활용하고자 하는 자원화 기술에 대한 연구는 국내외적으로 거의 시도된 적이 없는 상태임. 따라서 본 연구에서는 국내의 구리, 납, 아연 등 비철제련소에서 발생되는 함철 제련부산물인 비철제련 슬래그로부터 철을 회수하여 철광석 원료로 사용하고자 하는 새로운 공정 기술을 개발하고자 연구를 수행하였음. 본 연구에서 제안된 공정은 크게 Physichem 농축분리 공정, 용융환원 공정 그리고 Hydro 농축분리 공정으로 구성되어 있음.
- Physichem 농축 분리 공정은 비정질 상태인 비철제련 슬래그를 고체-기체 반응에 의하여 화학적 처리를 통하여 물성을 변화시킨 후, 물리적 선별방법을 이용하여 비철제련 슬래그로부터 철을 농축 분리하는 공정을 의미함. 국내 아연/구리 제련소에서 배출되는 비철제련 슬래그를 대상으로 physichem 공정을 적용한 결과 회수된 철 농축물의 Fe품위와 회수율은 각각 59.10wt%, 75.52%이었고, total 비철함유량은 0.927%로 확인되었음. 결과적으로 최종 연구목표인 철 회수율 ≥ 70%, 철품위 ≥ 57%, 철 농축물 중 비철금속 함유율 < 1% 를 모두 달성하였음.
- 폐촉매의 환원 전처리 + 전해생성염소 침출’을 조합한 기술을 적용하여 백금족 금속의 회수율을 향상시키고자 하였으며 또한 ‘가성소다 배소 + 산 용해’에 의하여 백금족 금속을 농축시켜 회수함과 동시에 세륨도 회수하는 신기술의 적용도 검토하였음.

□ 성능사양 및 기술개발 수준
- 비철제련 슬래그를 파·분쇄 후, 탄소환원 처리하여 물성을 전환한 후 2차파·분쇄하여 자력선별을 통하여 제철용 원료로 사용 가능한 철 농축물을 분리회수 할 수 있는 녹색공정을 도출하였음. 이때 회수된 철 농축물의 Fe품위와 회수율은 각각 59.10wt%, 75.52%이었고, 총 비철금속 함유량은 0.927%로 확인되었음.

□ 활용계획
- 원천기술 확보 및 향후 공정 규모확대를 위해 비철제련 회사와 접촉하여 적용 가능성을 높이는 노력을 지속적으로 하고 있음
- 종료 후 3년 이내에 기술이전 실시계약 1건, 종료 후 5년 이내에 사업화 실적 1건 이상을 계획하고 있음

(출처 : 요약서 3p)

Abstract ▼

Ⅳ. Results

Research achievements of green process to recover iron from non-ferrous slag are summarized as below:

- After comminution of non-ferrous slag, conversion of matter properties by carbon reduction, and magnetic separation with the 2^nd comminution, the green process

Ⅳ. Results

Research achievements of green process to recover iron from non-ferrous slag are summarized as below:

- After comminution of non-ferrous slag, conversion of matter properties by carbon reduction, and magnetic separation with the 2^nd comminution, the green process was established to separate and recover iron concentrate as raw materials of steel making.
- The carbon reduction condition of non-ferrous slag was optimized in Physichem process, and the Fe grade and recovery of iron concentrate was 62.00wt% and 70.6% for Zn slag, respectively, and 66.1wt% and 72% for Cu slag, respectively.
- After carbon reduction of mixture with Cu and Zn slag, Fe grade and recovery of iron concentrate was 59.10wt% and 75.52%, respectively, and non-ferrous metal content was 0.927%.
- The iron recovery process developed in this research will be used to recover iron as raw materials of steel making from non-ferrous slag.
- Using thermodynamic calculation program, FactSage^TM6.2, the iron reduction rate with temperature and the amount of MgO, Al₂O₃, and CaO, and the fate of slag melting point and other metals was simulated.
- The iron reducing rate was 43.0% with Al₂O₃ crucible, and 27.5% with MgO crucible, respectively. The iron reducting rate with temperature facter was theoretically about 96-97%.
- By adding CaO, network modifying oxide, iron was effectively recovered, and the amount of MgO addition for protection of flame suppressant and optimized temperature condition was investigated. Thermodynamic prediction by FactSage^TM6.3 also showd similar trend.
- At 20% CaO (wt% with the amount of reduced iron), above 90% of reducing rate was observed. During FeO reduction, crystallization of solid phase such as dicalcium silicate or olivine was analyzed by XRD and FactSage^TM6.3. Crystallized solid phases significantly affected iron reduction. The iron recovery was most effective at 20%CaO and the descent velocity of iron droplet was also the highest at the same condition.
- In electrowinning process to recover high-purity electrolytic iron, hydrometallurgical process with temperature and the types of acid was investigated.
- In electrorefining process to recover iron selectively the property of an electrolyte with concentrations of FeCl₂ and the reducing fate of electrolytic iron with concentrations of malonic acid in the electrolyte and pH change was also investigated. The iron purity of electrolytic iron was 99.87 and the carbon content in the electrolytic iron decreased with increasing reduction current.

Research achievements of green process to recover PGMs from spent automotive catalyst are summarized as below:

- The technology combined with reduction pretreatment of spent catalyst and electro-generated chlorine leaching was used to enhance PGM recovery. Also, the technology combined with NaOH roasting and H₂SO₄ leaching was used to concentrate and recover PGMs and cerium.
- The hydrometallurgical process combined with reduction pretreatment of spent catalyst and electro-generated chlorine leaching developed in this research showed equal recovery with a conventional pyrometallurgical process, and then a lab scale leaching equipment was manufactured to demonstrate the hydrometallurgical process.
- In order to ensure an efficient promotion of an appropriate policy-making and the technical development of the recycling process of spent autocatalyst in Korea, the generated amount, trading conditions, and recycling technology for spent autocatalyst were surveyed. The generated amount of spent autocatalyst was estimated by analyzing the domestic statistical data of registration & disuse of automobiles and the records of autocatalyst installation to new cars. The review of the recycling technology was carried out by surveying the recycling processes of ‘Heesung PMTech Ltd.’, which is the largest company in the recycling industry for spent autocatalyst in Korea. In addition to the above, some policy suggestions for the improvement of recycling industries for spent autocatalyst were offered.

(출처 : SUMMARY 12p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 요 약 서 ... 3
• 요 약 문 ... 6
• SUMMARY ... 11
• 목차 ... 15
• 제1장 서론 ... 16
• 제1절 연구개발과제의 개요 ... 16
• 1. 연구개발의 목적 및 필요성 ... 16
• 2. 연구개발대상 기술의 차별성 ... 17
• 제2절 연구개발의 국내외 현황 ... 18
• 제3절 연구개발의 내용 및 범위 ... 23
• 1. 연구개발의 최종목표 ... 23
• 2. 연도별 연구개발 목표 및 평가방법 ... 23
• 3. 연도별 추진체계 ... 24
• 제2장 연구개발 수행내용 및 결과 ... 25
• 제1절 연구개발 결과 및 토의 ... 25
• 제2절 연구개발 결과 요약 ... 279
• 제3장 목표 달성도 및 관련분야 기여도 ... 286
• 제1절 연구개발목표의 달성도 ... 286
• 제2절 관련분야의 기술발전 기여도 (환경적 성과 포함) ... 291
• 제4장 연구개발결과의 활용계획 등 ... 292
• 제1절 연구개발 결과의 활용계획 ... 292
• 제2절 연구개발과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 293
• 제3절 연구개발결과의 보안등급 ... 293
• 제4절 NTIS에 등록한 연구시설·장비현황 ... 294
• 부록 ... 296
• 끝페이지 ... 444