표제지

제출문

목차

세부과제1. 국내외 부존 금속광 확보를 위한 활용기술 개발 6

보고서 요약서 8

요약문 10

SUMMARY 14

CONTENTS 18

목차 20

제1장 연구개발의 개요 32

제1절 연구개발의 목적 32

제2절 연구의 필요성 34

제3절 연구내용 및 범위 42

제2장 국내외 기술개발 현황 44

제1절 금속광의 일반현황 44

1. 철광석 44

2. 몰리브덴광 67

제2절 기술개발 현황 86

1. 금속광의 선별기술개발 현황 86

가. 국내 기술개발 현황 86

나. 국외 기술개발 현황 88

제3절 금속광의 선별기술 90

1. 자력선별 90

2. 비중선별 95

3. 부유선별 100

4. 정전선별 105

제4절 몰리브덴광 제련기술개발 현황 109

1. 건식제련 기술개발 현황 109

2. 습식제련 기술개발 현황 112

제3장 연구개발 수행내용 및 결과 129

제1절 금속광의 선별기술 개발 129

1. 시료 및 실험방법 129

가. 시료의 특성 129

나. 실험방법 147

2. 실험결과 및 고찰 162

가. 몰리브덴광 부유선별 162

나. 철광석 자력선별 223

제2절 몰리브덴광의 제련기술 개발 251

1. 건식제련 기술개발 251

가. 이론적 배경 251

나. 실험 방법 253

다. 실험 결과 및 고찰 255

2. 습식 제련 기술개발 262

가. 황산침출에 의한 몰리브데늄광 중의 구리 제거 기술 개발 262

나. 황산 침출용액 중 용매추출에 의한 몰리브데늄의 회수 기술개발 269

다. 몰리브데늄 회수 후 여액중 구리의 회수 기술개발 278

제4장 결론 285

제5장 연구개발 목표 달성도 및 대외 기여도 289

제1절 연구개발 목표달성도 289

제2절 대외기여도 291

제6장 연구개발 결과의 활용계획 293

제1절 추가 연구의 필요성 293

제2절 대상광종 개발에 활용 295

제7장 참고문헌 297

세부과제2. 국내외 석탄자원 확보를 위한 활용기술 개발 연구 302

요약문 306

SUMMARY 310

CONTENTS 312

목차 314

제1장 연구개발과제의 개요 322

제2장 석탄의 최근에너지 동향 및 고도처리 325

제1절 국외 저품위탄 이용의 현상 326

1. 미국 327

2. 독일 329

3. 호주 331

4. 인도네시아 334

제2절 최근 에너지 동향 337

1. 최근의 석탄 에너지 동향 337

2. 일본 에너지 동향 342

제3절 저탄화 석탄의 전처리 개질기술 현황 360

1. 저탄화 석탄의 전처리 개질기술 공정 363

2. 개질시킨 저탄화 석탄의 이산화탄소 발생저감 효과 364

3. 일본의 UBC 기술 365

제4절 국내외 고도처리기술개발 현황 367

1. 국내의 기술개발 현황 367

2. 국외의 기술개발 현황 368

제3장 연구개발수행 내용 및 결과 375

제1절 석탄의 생성 및 분류 375

제2절 석탄의 특성평가방법 377

1. 석탄 특성평가의 필요성 377

2. 석탄의 특성 평가 377

3. 석탄의 정밀분석 380

제3절 저등급 석탄의 특성평가 385

1. 몽골석탄의 특성평가 385

2. 인도네시아 저등급 석탄 (ABK)의 특성평가 388

제4절 저등급 석탄의 분쇄실험 393

1. 몽골 석탄의 분쇄실험 393

2. 인도네시아 저등급 석탄 (ABK)의 분쇄 실험 396

제5절 저등급 석탄의 회분분리 399

1. 몽골석탄의 회분분리 399

2. ABK 탄의 회분분리 412

제6절 저등급 석탄의 안정화 실험 415

1. 몽골 석탄 안정화 실험 415

2. CMP(Coal Modification Process)법에 의한 수분제거 422

제7절 저등급 석탄중 무기물 제거 방안연구 425

1. 실험 재료 및 방법 427

2. 저등급 석탄의 습식분쇄 및 슬러리 특성 연구 431

3. 부선기(Denver sub-A)를 이용한 구상응집 434

4. 강력교반기를 이용한 구상응집 440

5. 엿기름 용액을 이용한 갈탄의 구상응집 및 부유선별 443

6. ASCO EQ-85c의 첨가량에 따른 구상응집 453

7. NaCl 농도에 따른 구상응집 456

8. Na₂SiO₃ 첨가한 구상응집 458

9. ASCO EQ-85c의 첨가량에 따른 부유선별 459

10. TANIKO탄의 구상응집 및 부유선별 460

제8절 결론 478

제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 480

제1절 연구개발의 목표 달성도 480

1. 1차년도 480

2. 2차년도 480

제2절 관련분야 기술발전에의 기여도 481

1. 관련분야의 기여도 481

2. 석탄의 에너지 환경분야 482

제5장 연구개발결과의 활용계획 485

제1절 추가연구의 필요성 485

제2절 타연구에의 응용 485

1. 양회용 석탄활용 485

2. 제철용 석탄활용 486

3. 환경처리기술 487

제6장 참고문헌 488

세부과제1. 국내외 부존 금속광 확보를 위한 활용기술 개발 22

Table 1. Main form of iron mine. 46

Table 2. Kinds and special quality of natural Fe bearing minerals. 47

Table 3. Reserve and grade of iron ore in domestic. 54

Table 4. The yield of iron ore in domestic. 55

Table 5. Import status of iron ore by nations. 56

Table 6. Demand and supply results of iron ore in domestic. 58

Table 7. Iron ore yield of Shin-Yeomi iron mine by purpose. 60

Table 8. Supply price of Shin-Yeomi iron ore. 60

Table 9. Reserve of iron ore by country. 61

Table 10. Product of iron mineral by country. 63

Table 11. Price in Japan & Europe market of iron ore. 67

Table 12. Composition of main molybdenum minerals. 70

Table 13. Reserve and grade of molybdenum in domestic. 74

Table 14. Import status of molybdenum by nations. 75

Table 15. Demand and supply results of molybdenum in domestic. 77

Table 16. Company using molybdenum in domestic 78

Table 17. Reserve & reserve base of molybdenum in the world. 80

Table 18. The yield of molybdenum in the world. 82

Table 19. International price of molybdenum by year. 84

Table 20. A minehead registration of metallic minerals in domestic. 87

Table 21. Magnetic intensity of various minerals 91

Table 22. Physical and chemical constant of the extractant usually used for separating the rare metals. 118

Table 23. Name and the structure of the extractant usually used for separating rare metals. 119

Table 24. First-Generation Copper Extractants: Influence of Chemical Structure on pH Dependence of Copper Extraction 126

Table 25. Comparison of Properties of Copper SX Reagents Based on Ester-Modified Aldoximes and Ketoxime-.Aldoxime Mixtures 127

Table 26. Functionalities of Common Copper Extractants 127

Table 27. Chemical analysis of Shin-Yeomi mine iron minerals used in this study. 129

Table 28. Size distribution and chemical analysis of various size fraction for Shin-Yeomi molybdenite mineral. 130

Table 29. Chemical analysis of Shin-Yeomi mine iron minerals used in this study. 137

Table 30. Size distribution and chemical analysis for Shin-Yeomi iron minerals. 139

Table 31. Mineral compositions and densities of sample used in this study 143

Table 32. Magnetic intensity in separation field by various height of magnet. 157

Table 33. Result on particle size in froth flotation for rougher concentrate. 186

Table 34. △Go and K1 values of the reaction (1). 251

Table 35. List of the rate expressions of reaction models used in the study. 260

Table 36. Kinetic parameters of the reaction for the hydrogen reduction of MoO₂ powder under nonisothermal condition. 261

Table 37. Chemical composition of molybdenum oxide used in the study. 263

Table 38. Chemical composition of purified molybdenum oxide by acid leaching. 269

Table 39. Chemical composition of leaching solution. 271

Table 40. Effect of diluent on Mo Extraction. 277

Table 41. Stripping of Mo(VI) from loaded organic phase (15.5 g.L-1 Mo) 277

Table 42. Chemical composition of leaching solution. 278

Table 43. Physical properties of LIX84-I 279

Table 44. Continuous solvent extraction process condition for Cu recovery 284

세부과제2. 국내외 석탄자원 확보를 위한 활용기술 개발 연구 316

Table 2-1-1. 주요 저품위탄 자원국의 석탄 매장량 및 생산량(Survey of Energy Resources, 1995) 326

Table 2-1-2. PRB의 주요광산의 개요 (1992년) 328

Table 2-1-3. 대기정화법 개정에 따른 황산화물 배출규제치 328

Table 2-1-4. 독일 주요갈탄전의 개요(Milojcic and Maassen, 1996) 331

Table 2-1-5. 갈탄개질제품 생산양의 내역(Ewers and Santuns, 1995) 331

Table 2-1-6. 인도네시아 주요탄의 성상 336

Table 2-3-1. Classification of coal (ASTM D388-84) 363

Table 2-4-1. 여러 종류 오일응집공정의 조작 개요 374

Table 3-1-1. Classification of coal resource (성전화부 외) 376

Table 3-2-1. Coal analysis terms and conditions (ASTM D5142-90) 378

Table 3-2-2. Classification of coal maceral (International Handbook of Coal Petrography 1971, 1975) 382

Table 3-3-1. 인도네시아 ABK 탄 현지 공업분석자료 391

Table 3-3-2. ABK 탄의 공업분석 및 원소분석결과 (대한석탄공사) 392

Table 3-4-1. 몽골석탄의 입단별 공업분석 결과 394

Table 3-4-2. 몽골 석탄 입단별 정량분석 결과 395

Table 3-4-3. Roll mill 분쇄 시료의 입단별 공업분석 397

Table 3-5-1. 몽골 석탄 -200#시료의 부침실험 결과 401

Table 3-5-2. Float 정량분석 결과 401

Table 3-5-3. Sink 정량분석 결과 401

Table 3-6-1. Major coalfields of brown coal in Mongolia (대한광업진흥공사 2007a) 416

Table 3-6-2. Mongolian brown coal quality data. 416

Table 3-6-3. 건조 전 시료의 수열 반응 실험 (시료만 넣고, 4시간동안 수열반응) 420

Table 3-6-4. 건조 후 시료의 수열 반응 실험 (시료만 넣고, 4시간동안 수열반응) 420

Table 3-6-5. 수열합성반응 시료의 공업분석 결과 421

Table 3-6-6. CMP 공정에 의한 수분제거율 424

Table 3-7-1. 인도네시아 KCH갈탄의 공업분석 428

Table 3-7-2. 인도네시아 TANIKO HARUM EAST 칼리만탄(TANICO탄)의 공업분석 428

Table 3-7-3. 몽골산 갈탄의 공업분석 및 원소분석 428

Table 3-7-4. 중국산 유연탄의 공업분석 428

Table 3-7-5. 유상포수제(응집제)의 종류 및 특성 429

Table 3-7-6. 엿기름 현탁액 농도에 따라 제조된 엿기름 용액의 점도 444

Table 3-7-7. Na₂SiO₃ 첨가한 구상응집 실험 비교 459

Table 3-7-8. TANIKO탄의 입도분포 특성 및 입도별 회분함량 460

Table 3-7-9. Na₂SiO₃ 첨가한 구상응집 실험 비교 465

세부과제1. 국내외 부존 금속광 확보를 위한 활용기술 개발 24

Fig. 1. Secure ratio of metal minerals by year in Korea 35

Fig. 2. Import situation of metal minerals in Korea 38

Fig. 3. Import amount of iron mineral by years 38

Fig. 4. Price of iron mineral by years in international market. 39

Fig. 5. Price of molybdenite mineral by years 39

Fig. 6. Import amount of metal minerals by year of Korea 41

Fig. 7. Import money of metal minerals by year of Korea 41

Fig. 8. Mapping of iron minerals deposited in domestic 55

Fig. 9. Import amount of iron mineral by countries. 57

Fig. 10. Graph on reserve of iron mineral by country. 62

Fig. 11. Production conditions of iron ore by continent. 62

Fig. 12. Graph on product of iron mineral by country. 64

Fig. 13. International price of iron mineral by year. 65

Fig. 14. Share on imports of global iron mineral 66

Fig. 15. Classification by Usage of molybdenum concentrate. 71

Fig. 16. Classification by using amount of molybdenite 72

Fig. 17. Process for products manufacture using molybdenum(molybdenium). 73

Fig. 18. International price of molybdenite by years 76

Fig. 19. Reserve of molybdenum by countries. 81

Fig. 20. The consumption of molybdenum by area. 85

Fig. 21. Magnetic separator for separation of fine ferruginous minerals. 93

Fig. 22. Drum wet-type magnetic separator for separation of fine iron mineral. 93

Fig. 23. Drum(a) and cross-belt(b) type magnetic separator of difference mechanism. 94

Fig. 24. Schematic view of jig, shaking table and spiral. 95

Fig. 25. Industrial spiral separator and shaking table 98

Fig. 26. Heavy liquid separator of drewboy bath type. 99

Fig. 27. Contact angle between bubble and particle. 101

Fig. 28. Principle and schematic view of froth flotation. 102

Fig. 29. Principle and schematic view of column flotation. 103

Fig. 30. Principle of corona and induction electrostatic separation. 106

Fig. 31. Continuous process of induction electrostatic separation. 106

Fig. 32. Charging principle of particles by collision. 107

Fig. 33. Schematic representation of triboelectrostatic separation. 108

Fig. 34. Flow sheet of case I for making molybdenum trioxide(MoO₃) power from molybdenite concentrates. 110

Fig. 35. Flow sheet of case II for making molybdenum trioxide(MoO₃) power from molybdenite concentrates. 111

Fig. 36. The general process of liquid-liquid extraction 115

Fig. 37. Process for Recovery of molybdenum from carbonate strip soln's. from uranium processing 120

Fig. 38. Extraction of Mo5+ by Aliphatic Alcohols(이미지참조) 121

Fig. 39. Effect of HNO₃ Concentration on Extraction Coefficients of Fe3+, Mo6+, and Al3+(이미지참조) 122

Fig. 40. Flow sheet for recovery of copper by leaching, SX, and EW. 123

Fig. 41. Structure of Oxime extractant 124

Fig. 42. Copper extraction by Oxime extractant. 124

Fig. 43. XRD analysis of raw molybdenite sample from Shin-Yeomi mine. 131

Fig. 44. Microscope photo of molybdenite raw sample from Shin-Yeomi mine. 132

Fig. 45. Mapping of MoS₂ by SEM-EDAX 134

Fig. 46. Mapping of MoS₂ and CuFeS₂ by SEM-EDAX 134

Fig. 47. Sampling scene of molybdenite raw ore 135

Fig. 48. XRD analysis of raw iron sample from Shin-Yeomi mine. 141

Fig. 49. Microscope photo of raw iron sample from Shin-Yeomi mine. 142

Fig. 50. Mineralogy of sample used in this study 143

Fig. 51. Mapping of iron mineral used QEMSCAN Particle Mineral Analysis 144

Fig. 52. Image grid of magnetite liberation versus particle size 145

Fig. 53. Magnetite mineral releases curve 146

Fig. 54. Theoretical grade vs. recovery curve for iron 146

Fig. 55. Principle of froth flotation. 148

Fig. 56. Flotator used in this test for froth flotation of molybdenite. 148

Fig. 57. Scale-Up flotator for continuous process of molybdenite mineral 149

Fig. 58. Flowsheet of flotation process by single grinding. 150

Fig. 59. Flowsheet of flotation process by multistage grinding. 152

Fig. 60. Combination flowsheet developed in this study for flotation of molybdenite minerals. 153

Fig. 61. Drum type magnetic separator for separation of coarse particle iron minerals. 155

Fig. 62. Cross-belt type magnetic separator for separation of coarse particle iron minerals. 156

Fig. 63. Flowsheet for dry-type magnetic separation of iron minerals. 157

Fig. 64. Scale-Up cross-belt type magnetic separator designed in this study 158

Fig. 65. Mechanism view of wet-type magnetic separation for fine particle 160

Fig. 66. Wet-type magnetic separator for separation of fine iron minerals. 160

Fig. 67. Schematic view of continuous wet type magnetic(megnetic) separator 161

Fig. 68. Effect of collector on grade and recovery of molybdenite in froth flotation. 164

Fig. 69. Effect of depressant on grade and recovery of molybdenite in froth flotation. 165

Fig. 70. Effect of frother on grade and recovery of molybdenite in froth flotation 166

Fig. 71. Effect of cleaning time on grade and recovery of molybdenite in froth flotation 167

Fig. 72. Effect of pulp density on grade and recovery of molybdenite in froth flotation 169

Fig. 73. SEM/EDAX on molybdenite ore (-150mesh) 170

Fig. 74. SEM/EDAX on molybdenite final conc. (-150mesh) 170

Fig. 75. Release curve related with grade and recovery of molybdenite (-150mesh) 171

Fig. 76. Effect of collector on grade and recovery of molybdenite in froth flotation 172

Fig. 77. Effect of frother on grade and recovery of molybdenite in froth flotation 174

Fig. 78. Effect of depressant on grade and recovery of molybdenite in froth flotation. 175

Fig. 79. Effect of pulp density on grade and recovery of molybdenite in froth flotation (-200mesh) 176

Fig. 80. Effect of cleaning grade and recovery of molybdenite in froth flotation 177

Fig. 81. Release curve related with grade and recovery of molybdenite (-200mesh) 179

Fig. 82. SEM/EDAX on molybdenite ore (-200mesh) 180

Fig. 83. SEM/EDAX on molybdenite final conc. (-200mesh) 180

Fig. 84. Photo for recovery process of molybdenite in froth flotation. 181

Fig. 85. Photo of all products separated by cleaning stage of froth flotation. 182

Fig. 86. XRD analysis of all products separated by cleaning stage of froth flotation. 183

Fig. 87. Grade and recovery of final concentrates separated from froth flotation (-150mesh and -200mesh) 184

Fig. 88. Effect of particle size on grade and recovery in 1st flotation for rougher concentrate. 186

Fig. 89. Effect of collector dosage and pulp density in rougher flotation. (-48mesh) 187

Fig. 90. Effect of collector dosage and pulp density in rougher flotation. (-65mesh) 188

Fig. 91. Effect of various factors in rougher flotation for rougher conc. (-100mesh) 189

Fig. 92. Effect of various factors in rougher flotation for rougher conc. (-150mesh) 190

Fig. 93. Effect of regrinding time on grade and recovery of molybdenite in multistage grinding process for liberation of rougher concentrate.(-48mesh). 191

Fig. 94. Size analysis of each product separated from sample ground under 48mesh. 193

Fig. 95. Effect of collector and frother dosage on grade and recovery of molybdenite in multistage grinding process(-48mesh). 195

Fig. 96. Effect of depressant and cleaning on grade and recovery of molybdenite in multistage grinding process.(-48mesh). 196

Fig. 97. Effect of regrinding time on grade and recovery of molybdenite in multistage grinding process for liberation of rougher concentrate.(-65mesh). 197

Fig. 98. Size analysis of each product separated from -65mesh molybdenite. 199

Fig. 99. Effect of collector and frother dosage on grade and recovery of molybdenite in multistage grinding system.(-65mesh). 200

Fig. 100. Effect of depressant dosage and cleaning times on grade and recovery of molybdenite in multistage grinding system.(-65mesh). 202

Fig. 101. SEM/EDAX on rougher conc recovered from sample ground under -65mesh by rod mill. 203

Fig. 102. SEM/EDAX on final concentrate floated from rougher concentrate reground during 9min. 204

Fig. 103. Effect of regrinding time on grade and recovery of molybdenite in multistage grinding system for liberation of rougher concentrate.(-100mesh) 206

Fig. 104. Size analysis of each product separated from sample ground under 100mesh. 207

Fig. 105. Effect of collector and frother dosage on grade and recovery of molybdenite in multistage grinding system(-100mesh) 209

Fig. 106. Effect of depressant dosage and cleaning time on grade and recovery of molybdenite in multistage grinding system(-100mesh) 211

Fig. 107. Effect of regrinding time on grade and recovery of molybdenite in multistage grinding process for liberation of rougher concentrate.(-150mesh) 212

Fig. 108. Size analysis of each product separated from -150mesh molybdenite. 214

Fig. 109. SEM/EDAX on molybdenite raw sample ground under 150mesh 215

Fig. 110. SEM/EDAX on rougher conc. floated in 1st rougher flotation (-150mesh) 216

Fig. 111. SEM/EDAX(×500) on final conc. floated after 3min. grinding of rougher conc. 216

Fig. 112. Effect of collector and frother dosage on grade and recovery of molybdenite in multistage grinding system(-150mesh) 217

Fig. 113. Effect of depressant dosage and cleaning times on grade and recovery of molybdenite in multistage grinding system(-150mesh) 219

Fig. 114. Comparison of particle size on Mo grade and recovery In 1st froth flotation for multistage process. 220

Fig. 115. Release curve related with grade and recovery in multistage(mulitstage) grinding of various particle size 221

Fig. 116. Comparison of various samples on froth flotation of molybdenite. 222

Fig. 117. Effect of particle size on grade and recovery of iron mineral in magnetic separation using drum type magnetic separator. 225

Fig. 118. Effect of drum speed on grade and recovery of iron mineral in magnetic separation using drum type magnetic separator. 226

Fig. 119. Effect of feed rate on grade and recovery of iron mineral in magnetic separation using drum type magnetic separator. 228

Fig. 120. Effect of splitter position on grade and recovery of iron mineral in magnetic separation using drum type magnetic separator. 229

Fig. 121. Effect of cross-belt distance on grade and recovery of iron mineral in magnetic separation using cross belt type magnetic separator. 231

Fig. 122. Effect of particle size on grade and recovery of iron mineral in magnetic separation using cross belt type magnetic separator. 232

Fig. 123. Effect of feed rate on grade and recovery of iron mineral in magnetic separation using cross belt type magnetic separator. 233

Fig. 124. Comparison of drum type and cross belt type magnetic separator on grade and recovery in optimum conditions. 234

Fig. 125. Effect of feed rate on Fe grade & recovery in Scale-Up cross-belt type magnetic separator designed in this study 235

Fig. 126. Effect of particle size on Fe grade and recovery in wet type magnetic separation using 38.7%Fe sample 237

Fig. 127. Effect of pulp density on grade and recovery in wet magnetic separation using 38.7%Fe sample. 238

Fig. 128. Effect of feed rate on grade and recovery of iron mineral in wet magnetic separation using 38.7%Fe sample. 239

Fig. 129. Photo of magnetic and non-magnetic products separated in optimum test conditions using wet type magnetic separator.(38.7%Fe sample) 240

Fig. 130. XRD analysis of magnetic and non-magnetic products separated in optimum test conditions using wet type magnetic separator. 241

Fig. 131. Effect of magnetic intensity on grade and recovery in wet magnetic separation.(Raw S-C sample, particle size : -150, -200mesh) 242

Fig. 132. Effect of magnetic intensity on grade and recovery of iron mineral in wet magnetic separation.(Raw S-C sample) 244

Fig. 133. XRD analysis of raw sample and the iron concentrate separated(sepsrated) from optimum conditions of wet magnetic separation.(Raw S-C) 245

Fig. 134. SEM photo of iron concentrate separated from magnetic intensity of 20 and 30voltage in wet magnetic separation.(Raw S-C) 245

Fig. 135. Effect of magnetic intensity on grade and recovery in wet magnetic separation.(Tail S-A sample, particle size -150mesh, -200mesh) 247

Fig. 136. SEM photo of iron concentrate separated from magnetic intensity of 20 and 30voltage in wet magnetic separation.(Tail S-A) 248

Fig. 137. Effect of magnetic intensity on grade and recovery in wet magnetic separation.(Tail S-B sample, particle size : 150mesh, -200mesh) 249

Fig. 138. Comparison of separation efficiency on Fe contents of raw samples in wet magnetic separation 250

Fig. 139. Plot of ln(PH2O/PH2) versus T calculated from the K1 values of the reaction (1).(이미지참조) 252

Fig. 140. Reduction ratio of MoO₂ calculated from the equilibrium compositions of the reduction reaction of MoO₂(1 mol) with H₂(g) at a total pressure of 1 atm. 253

Fig. 141. Schematic diagram of TGA equipment. 254

Fig. 142. TGA curve for the reaction of MoO₂ with H₂(g) at a heating rate of 8K/min in hydrogen atmosphere. 255

Fig. 143. SEM images of particles before (a) and after (b) heating up to 1273K. 256

Fig. 144. XRD pattern of the products formed after heating up to 1273K at various heating rates in hydrogen atmosphere. 257

Fig. 145. Changes in the reduction ratio of MoO₂ with three different heating rates as a function of temperature. 259

Fig. 146. Plots of ln([-ln(1-α)]1/3 /T²} versus 1/T using·the thermal data of Fig. 139 according to Eq. (4).(이미지참조) 261

Fig. 147. XRD patterns of molybdenum oxide used in the study. 263

Fig. 148. Photo of the experimental apparatus for acid leaching. 264

Fig. 149. Effect of acid concentration on the leaching of impurity in molybdenum oxide (Temp.:20℃, Pulp Density : 10%, leaching time:60min.) 265

Fig. 150. Effect of temperature on the leaching of impurity in molybdenum oxide (H₂SO₄:2.5%, Pulp Density : 10%, leaching time:60min.) 266

Fig. 151. Effect of pulp density on the leaching of impurity in molybdenum oxide (H₂SO₄:2.5%, Temp.:20℃, leaching time:60min.) 267

Fig. 152. Effect of leaching time on the leaching of impurity in molybdenum oxide (H₂SO₄:2.5%, Temp.:20℃, Pulp Density:10%) 268

Fig. 153. Funnel Shaker 272

Fig. 154. Effect of extraction time on Mo Extraction with Alamine336 (Mo ＝ 0.1M, Alamine336 ＝ 0.01M, SO-2 ＝0.1M) 273

Fig. 155. Effect of acid conc. on Mo Extraction with Alamine336 (Mo, Cu, Fe ＝ 0.1M, Alamine336 ＝ 0.01M, SO-2 ＝0.1M) 274

Fig. 156. The plot between log(sulphate concentration/distribution coefficients. 274

Fig. 157. Effect of Alamine 336 on the extraction of Mo(VI)/Cu(II)/Fe(II). 275

Fig. 158. The plot between log extractant concentration/distribution coefficients. 276

Fig. 159. pH Isotherm of metals by LIX 84-I 280

Fig. 160. pH Isotherm of metals in leaching solution by LIX 281

Fig. 161. Distribution isotherm of Copper by LIX 84-I. 282

Fig. 162. Effect of O/A ratio on the stripping rate. 283

세부과제2. 국내외 석탄자원 확보를 위한 활용기술 개발 연구 317

Fig. 2-1-1. 미국의 석탄자원분포 327

Fig. 2-1-2. 독일 갈탄전의 생산량 및 용도 330

Fig. 2-1-3. 호주의 석탄자원분포 332

Fig. 2-1-4. Loy Yang 발전소 개념도 333

Fig. 2-1-5. 증기유동상 건조 공정 333

Fig. 2-1-6. 빅토리아 갈탄액화 공정도 334

Fig. 2-1-7. 인도네시아 석탄자원분포 336

Fig. 2-2-1. 주요국에서의 GDP 성장률 338

Fig. 2-2-2. 국가별 석탄소비 338

Fig. 2-2-3. 에너지원별 수입가격 340

Fig. 2-2-4. 원료탄 일반탄 수입가격 341

Fig. 2-2-5. 세계의 화력발전소의 열효율 342

Fig. 2-2-6. 에너지 수급과 경제성장 343

Fig. 2-2-7. 최종 에너지소비와 실질 GDP의 추이 344

Fig. 2-2-8. GDP당 1차 에너지 공급의 각국비교(2005년) 345

Fig. 2-2-9. 1차 에너지국내공급의 추이 346

Fig. 2-2-10. 주요국의 석유의존도 (2005년) 346

Fig. 2-2-11. 일본의 에너지 총 공급 구성 및 자급율의 동향 347

Fig. 2-2-12. 석유의 1차 에너지 국내공급량의 추이 348

Fig. 2-2-13. 원유의 수입선(2006년) 349

Fig. 2-2-14. 원유의 수입량과 중동의존도의 추이 349

Fig. 2-2-15. 원유의 수입 가격과 수입 전체에서 차지하는 비율 351

Fig. 2-2-16. 천연가스의 국산, 수입별 공급량 352

Fig. 2-2-17. 천연가스의 수입선(2006년도) 352

Fig. 2-2-18. LNG의 공급 국가별 수입량의 추이 353

Fig. 2-2-19. LNG 수입가격의 추이 354

Fig. 2-2-20. LP가스의 수입처 (2006년도) 355

Fig. 2-2-21. LP가스의 용도별 수요량의 추이 355

Fig. 2-2-22. LP가스 수입가격의 추이 356

Fig. 2-2-23. 국내탄·수입탄 공급량의 추이 357

Fig. 2-2-24. 일본의 석탄수입처 357

Fig. 2-2-25. 석탄의 용도별 수요량의 추이 359

Fig. 2-2-26. 국내탄·수입탄 가격(CIF)의 추이 360

Fig. 2-3-1. World primary energy consumption by fuel in 2005(대한광업진흥공사 2007c). 362

Fig. 2-3-2. International distribution and reserves of coal resources(대한광업진흥공사 2007c). 362

Fig. 2-3-3. Brown coal upgrading process (UBC) scheme (after Sugita et al., 2006). 366

Fig. 2-3-4. SEM micrograph of UBC dried at 300℃ for overnight. 367

Fig. 2-4-1. 주요 국가의 선탄법 별 처리비율. 370

Fig. 2-4-2. 기계교반형과 컬럼형 부선기의 부선효율. 370

Fig. 3-1-1. Hydrogen/carbon atomic ratio in relation to oxygen/carbon atomic ratio of Kyrgyz coals sampled by the USGS (World Energy Congress, 1995). 376

Fig. 3-2-1. BSE SEM images of macerals (TX: texinite, D: densinite etc.; Fig.6 in Kalaitzidis and Christanis, 2003) 383

Fig. 3-2-2. Petrographic images of macerals (TX: textinite, TU: texto-ulminite, EU: eu-elminite, LG: levigelinite, PG: porigelinite; Fig. 3 in Kalaitzidis and Christanis, 2003) 384

Fig. 3-3-1. Stereoscopic image of Mongolian coal. 386

Fig. 3-3-2. Stereoscopic image of ambient-air-dried coal (24℃, humidity 40%) 386

Fig. 3-3-3. Thermal analysis results of Mongolian coal 387

Fig. 3-3-4. 인도네시아 저등급 석탄 (ABK)의 XRD 패턴 389

Fig. 3-3-5. 인도네시아 저등급 석탄의 회분에 대한 XRD 패턴 389

Fig. 3-3-6. 인도네시아 저등급 석탄 (ABK)의 FT-IR 스펙트럼 390

Fig. 3-3-7. 인도네시아 저등급 석탄 (ABK)의 열중량 분석 390

Fig. 3-4-1. 몽골 석탄의 XRD분석 결과 394

Fig. 3-4-2. 몽골 석탄 회분의 XRD분석 결과 395

Fig. 3-4-3. 몽골 갈탄의 입단별 XRD 분석 결과 396

Fig. 3-4-4. Bond mill을 이용한 시간에 따른 통과누적분포곡선 398

Fig. 3-4-5. 분쇄 시간에 따른 입도의 경향 399

Fig. 3-5-1. 몽골 석탄 -200# 시료의 부침실험 XRD결과 401

Fig. 3-5-2. 몽골 석탄의 zata전위 측정 실험 결과 402

Fig. 3-5-3. MIBC를 이용한 부유선별결과(Recovery) 404

Fig. 3-5-4. MIBC를 이용한 부유선별결과(Ash content) 405

Fig. 3-5-5. MIBC를 이용한 부유선별결과(Moisture) 405

Fig. 3-5-6. MIBC를 이용한 부유선별결과(Volatile) 406

Fig. 3-5-7. MIBC를 이용한 부유선별결과(Fixed carbon) 406

Fig. 3-5-8. α-terpineol를 이용한 부유선별결과(Recovery) 407

Fig. 3-5-9. α-terpineol를 이용한 부유선별결과(Ash content) 407

Fig. 3-5-10. α-terpineol를 이용한 부유선별결과(Moisture) 408

Fig. 3-5-11. α-terpineol를 이용한 부유선별결과(Volatile) 408

Fig. 3-5-12. α-terpineol를 이용한 부유선별결과(Fixed carbon) 409

Fig. 3-5-13. K·P.시약을 이용한 부유선별결과(Recovery) 409

Fig. 3-5-14. K·P.시약을 이용한 부유선별결과(Ash content) 410

Fig. 3-5-15. K·P.시약을 이용한 부유선별결과(Moisture) 410

Fig. 3-5-16. K·P.시약을 이용한 부유선별결과(Volatile) 411

Fig. 3-5-17. K·P.시약을 이용한 부유선별결과(Fixed carbon) 411

Fig. 3-5-18. Float 산물의 회수율 413

Fig. 3-5-19. Float 회수율 413

Fig. 3-5-20. 기포제양의 변화에 따른 기포 발생 414

Fig. 3-6-1. SEM micrographs of Mongolian brown coal. Au coating peak is not marked in EDS spectrum. 417

Fig. 3-6-2. 몽골석탄의 안정화 표면개질실험 420

Fig. 3-6-3. 몽골석탄 및 개질탄의 적외선 분광분석 421

Fig. 3-6-4. CMP 공정의 모식도 422

Fig. 3-6-5. CMP 공정의 개질제에 따른 변화 423

Fig. 3-7-1. 선탄법에 적합한 급광 입도범위. 426

Fig. 3-7-2. 저등급 석탄중 무기물 제거 방안 연구 추진방법 427

Fig. 3-7-3. Attrition mill (고려소재개발(주)). 430

Fig. 3-7-4. 점도측정기 (Viscometer DV-II+). 430

Fig. 3-7-5. Mastersizer S (영국 Malvern사). 430

Fig. 3-7-6. 부선기 (Denver sub-A). 430

Fig. 3-7-7. 강력교반기 431

Fig. 3-7-8. 영상분석기 (Union사 Zoom Microscope System, DZ2). 431

Fig. 3-7-9. 분쇄시간에 따른 통과누적분포곡선(광액농도 10wt%). 432

Fig. 3-7-10. D5O과 D9O의 log-log 그래프 (광액농도 10wt%).(이미지참조) 432

Fig. 3-7-11. 분쇄시간에 따른 통과누적분포곡선(광액농도 20wt%). 432

Fig. 3-7-12. D5O과 D9O의 log-log 그래프(광액농도 20wt%).(이미지참조) 432

Fig. 3-7-13. 분쇄시간에 따른 통과누적분포곡선(광액농도 30wt%). 433

Fig. 3-7-14. D5O과 D9O의 log-log 그래프(광액농도 30wt%).(이미지참조) 433

Fig. 3-7-15. 광액농도에 따른 분쇄 후 점도 측정 결과. 434

Fig. 3-7-16. 부선기(Denver sub-A)를 사용한 저등급 석탄의 구상응집 실험 공정도. 435

Fig. 3-7-17. WEO 첨가량에 따른 인도네시아산 KCH 갈탄의 구상응집체. 437

Fig. 3-7-18. 혼합오일 (KER2-WEO1) 첨가량에 따른 인도네시아산 KCH 갈탄의 구상응집체. 438

Fig. 3-7-19. 혼합오일 (KER1-WEO1) 첨가량에 따른 인도네시아산 KCH 갈탄의 구상응집체. 438

Fig. 3-7-20. 혼합오일 (KER1-WEO2) 첨가량에 따른 인도네시아산 KCH 갈탄의 구상응집체. 438

Fig. 3-7-21. 혼합오일 (KER1-WEO3) 첨가량에 따른 인도네시아산 KCH 갈탄의 구상응집체. 439

Fig. 3-7-22. 응집교반속도에 따른 인도네시아산 KCH 갈탄의 구상응집체. 439

Fig. 3-7-23. 강력교반기를 사용한 구상응집 실험 공정도. 441

Fig. 3-7-24. 혼합오일 (KER1-WEO1) 첨가량에 따른 중국산 유연탄의 구상응집체. 442

Fig. 3-7-25. 혼합오일 (KER1-WEO3) 첨가량에 따른 중국산 유연탄의 구상응집체. 442

Fig. 3-7-26. 혼합오일 (KER1-WEO1) 첨가량에 따른 몽골산 갈탄의 구상응집체. 443

Fig. 3-7-27. 혼합오일 (KER1-WEO3) 첨가량에 따른 몽골산 갈탄의 구상응집체. 443

Fig. 3-7-28. 엿기름 용액의 응집제 제조과정. 444

Fig. 3-7-29. 20% 엿기름 용액(20MALS)으로 제조한 몽골산 갈탄의 구상응집체. 445

Fig. 3-7-30. 17% 엿기름 용액에 의해 생성된 응집체의 입도별 특성. 446

Fig. 3-7-31. 20% 엿기름 용액에 의해 생성된 응집체의 입도별 특성. 447

Fig. 3-7-32. 25% 엿기름 용액에 의해 생성된 응집체의 입도별 특성. 447

Fig. 3-7-33. 응집제의 종류(MALS)에 따른 +200mesh 응집체의 실수율과 회분함량. 448

Fig. 3-7-34. 엿기름 현탁액의 농도에 따른 응집체의 입도별 회분함량. 448

Fig. 3-7-35. kerosene과 엿기름의 1:1 혼합 응집제를 사용한 구상응집 실험 450

Fig. 3-7-36. kerosene을 조건제로 사용한 구상응집 실험. 450

Fig. 3-7-37. 엿기름을 조건제로 사용한 구상응집 실험. 451

Fig. 3-7-38. 엿기름 용액과 kerosene의 투입방법에 따른 부유선별 실험 결과. 452

Fig. 3-7-39. 활성화제 첨가량에 따른 60mesh이상의 응집체 형상. 454

Fig. 3-7-40. 활성화제 첨가량에 따른 Yield. 454

Fig. 3-7-41. 활성화제 첨가량에 따른 산출율(+60mesh)과 실수율. 455

Fig. 3-7-42. 활성화제 첨가량에 따른 회분함량과 회분제거율. 455

Fig. 3-7-43. 응집용수의 NaCl 농도에 따른 60mesh이상의 응집체 형상. 457

Fig. 3-7-44. NaCl 농도에 따른 산출율과 실수율. 457

Fig. 3-7-45. NaCl 농도에 따른 회분함량과 회분제거율. 458

Fig. 3-7-46. Na₂SiO₃ 첨가량에 따른 60mesh이상의 응집체 형상. 459

Fig. 3-7-47. TANIKO탄의 입도분포 특성 (semi-log). 461

Fig. 3-7-48. TANIKO탄의 입도별 회분함량. 461

Fig. 3-7-49. 양이온 포수제 첨가량에 따른 60mesh이상의 응집체 형상. 463

Fig. 3-7-50. 활성화제 첨가량에 따른 산출율과 실수율. 463

Fig. 3-7-51. 활성화제 첨가량에 따른 회분함량과 회분제거율. 464

Fig. 3-7-52. Na₂SiO₃ 첨가량에 따른 60mesh이상의 응집체 형상. 465

Fig. 3-7-53. 광액농도에 따른 60mesh이상의 응집체 형상. 466

Fig. 3-7-54. Oleic acid 첨가량에 따른 부유물과 잔유물의 회분함량. 467

Fig. 3-7-55. Oleic acid 첨가량에 따른 산출율과 선별효율. 468

Fig. 3-7-56. Oleic acid 첨가량에 따른 실수율과 회분제거율. 468

Fig. 3-7-57. kerosene 첨가량에 따른 부유물과 잔유물의 회분함량. 469

Fig. 3-7-58. kerosene 첨가량에 따른 산출율과 선별효율. 470

Fig. 3-7-59. kerosene 첨가량에 따른 실수율과 회분제거율. 470

Fig. 3-7-60. ASCO EQ-85c 첨가량에 따른 부유물과 잔유물의 회분함량. 471

Fig. 3-7-61. ASCO EQ-85c 첨가량에 따른 산출율과 선별효율. 472

Fig. 3-7-62. ASCO EQ-85c 첨가량에 따른 실수율과 회분제거율. 472

Fig. 3-7-63. pH 변화에 따른 부유물과 잔유물의 회분함량. 474

Fig. 3-7-64. pH 변화에 따른 산출율과 선별효율. 474

Fig. 3-7-65. pH 변화에 따른 실수율과 회분제거율. 475

Fig. 3-7-66. pH 변화에 따른 부유물과 잔유물의 회분함량. 476

Fig. 3-7-67. pH 변화에 따른 산출율과 선별효율. 476

Fig. 3-7-68. pH 변화에 따른 실수율과 회분제거율. 477

I. 제목

국내외 부존 철, 몰리브덴, 석탄자원 확보를 위한 활용기술 개발

II. 연구개발의 목적 및 필요성

최근 미국에서 발생된 경제위기로 세계 경제간 다소 주춤하여 광물자원의 가격이 한시적으로 안정화되긴 하였지만, 경제가 회복되면서 금속광의 가격이 다시 회복되고 있는 실정이다. 이는 세계 경제의 동반성장 때문이기도 하지만 지금까지 세계 시장에 금속광을 수출하던 중국, 인도, 브라질 등 신흥공업국의 경제가 빠르게 성장하면서 수출국에서 수입국으로 전환되면서 신규공급 기반이 붕괴되었기 때문이기도 하다. 또한 이들 신흥 공업국가들이 세계 금속광의 매점에 참여하면서 가격상승은 물론 장기적으로 금속광의 자원무기화에 가담할 수 있어, 금속광의 안정적 확보를 위한 대책수립과 기술개발이 필요하다.

우리나라의 금속광 자립수급이 한때 13.4%까지 달하였지만, 현재는 0.23%로 매우 낮아 국내 관련산업의 보호가 시급하다. 특히, 세계 3위 제강국가이면서도 철광석의 대부분인 7,000만 톤을 수입에 의존하고 있어 철광석의 안정적 확보와, 부가가치가 높은 특수철의 제조에 필수적인 몰리브덴광 확보를 위한 기술개발이 시급하다. 철광석과 몰리브덴광의 경우 국내에도 대량 매장되어 있어 경제성 있는 선별기술과 제련기술이 확립되면 일부 자립수급이 가능할 것으로 생각된다. 따라서 현재 한덕철광이 포항제철에 공급하고 있는 Fe 45% 이상의 조립자 철광석 정광을 안정적으로 생산할 수 있는 조립자 건식자력선별과 장기적으로 확대 공급이 가능한 Fe 60% 이상의 철광석 정광을 생산할 수 있는 미립자 습식자력선별 기술을 개발하는 데 있다. 또한 산화몰리브덴 제조에 접합한 Mo 47% 이상의 몰리브덴 정광을 생산할 수 있는 저비용 고도 부유선별 기술개발과 생산된 몰리브덴 정광을 저온배소하고 고순도 몰리브덴 제조와 불순물 제거를 위한 제련 및 정련기술 개발이 필요하다.

III. 연구개발의 내용 및 범위

- 상용화를 위한 철광석 연속처리 실증기술 시스템 개발(1,000kg/h 처리 시스템)

ㆍFe 45% 이상 철광석 정광생산 조립자 Scale-Up 자력선별 실증기술 개발

ㆍFe 60% 이상 철광석 정광생산 미립자 습식자력선별 연속처리 기술개발

- Mo 47% 이상, Cu 0.3% 이하 몰리브덴 정광생산 연속처리 공정개발

ㆍMo 47% 이상 몰리브덴 정광생산 저비용 연속처리 공정개발

ㆍCu 불순물 억제를 위한 다단분쇄 및 억제기술 개발

- 고순도 몰리브덴 제조 연속 용매추출 공정확립 및 배소기술의 최적화

ㆍ아민계 용매추출제에 의한 고순도 Mo 99.5% 제조기술 개발

ㆍ몰리브덴광 저온배소 기술의 최적화 및 Cu 제거 제련공정 확립

ㆍ제거된 Cu 불순물로부터 고순도 Cu 금속 회수기술 개발

IV. 연구개발 결과

금속광 중 국내 수요가 가장 많은 철광석과 고부가 가치 철광석의 제조에 필수적인 몰리브덴광을 자립으로 확보할 수 있는 기술을 개발하기 위하여 자력선별과 부유선별 연구를 수행하였다. 철광석의 경우 자성을 띄는 금속광이기 때문에 저품위 철광석으로부터 포항제철에 공급이 가능한 Fe 45% 이상의 철광석 정광을 생산하기 위한 8mm 이하의 조립자 Cross-Belt Type의 건식 자력선별 기술을 적용하여, Fe 47%이상의 철광석 정광을 생산할 수 있는 기술을 개발하였다. 또한 개발된 요소기술의 상용화를 위한 Scale-Up 실증연구를 수행하여 시간당 1,000kg까지 처리가 가능한 연속처리 장치 및 공정을 개발하였다. 그리고 단체분리가 어려운 저품위 철광석으로부터 Fe 60% 이상의 고품위 철광석 정광을 생산하기 위한 미립자 습식자력선별 연구를 수행하여 Fe 61% 이상의 철광석을 연속으로 생산할 수 있는 공정을 개발하여 국내부존 저품위 철광석의 활용이 가능한 토대를 구축하였다.

단체분리가 어려운 한덕철광 몰리브덴광을 대상으로 200mesh 이하의 입자를 대상으로 Mo 47.5% 몰리브덴 정광생산 기술을 개발하였으며, 처리비용 저감과 선별효율 향상을 위한 다단분쇄 실험결과 최적실험 조건에서 Mo 품위와 회수율이 각각 49%와 82% 이상인 몰리브덴 정광생산이 가능한 공정을 개발하였다. 또한 몰리브덴 정광으로 회수되기 쉬운 Cu 불순물을 0.2% 이하로 억제할 수 있는 기술도 개발하였다.

몰리브덴 정광을 대상으로 산화몰리브덴 분말제조를 위한 배소실험 결과 최적실험 조건에서(온도 585℃, 배소시간 120분) S 제거율이 96% 이상(0.25% 이하)인 제강용 산화몰리브덴 분말제조 기술을 개발하였다. 또한 Cu 불순물이 높은 몰리브덴 정광으로부터 Cu를 0.2% 이하로 제거할 수 있는 습식제련 기술과, 산세액 중 잔존하는 3%의 몰리브덴을 99.8%의 품위로 99.5%까지 회수할 수 있는 정련기술도 개발하였다.

V. 연구개발결과의 활용계획

ㆍ기술개발과 관련정보를 융합한 금속광 개발가치 평가를 위한 새로운 data base 구축으로 금속광 확보 및 광산개발의 안정성 확보에 활용.

ㆍ새로운 저비용, 친환경 고도선별 및 제련기술 확립으로 국내부존 미이용 저품위 금속광의 확보를 위한 개발에 활용.

ㆍ우수한 금속광물 확보 및 활용기술 개발로 연간 약 10조원 99.7% 이상 수입에 의존하고 있는 금속광의 자급률을 높이는데 활용.

ㆍ연간 약 40만 톤 포항제철에 공급되는 한덕철광 철광석의 Fe 품위 45% 이상으로 안정적으로 생산할 수 있는 기술개발로 기업체 기술지원 및 Fe 60% 이상 고품위 철광석 정광생산 기술개발로 자립수급 향상에 활용

ㆍ철, 몰리브덴광을 종합적으로 개발하는데 활용하여, 금속광의 자급률 향상, 원료의 안정적 확보, 관련 산업 보호 및 무역수지 개선에 활용.

ㆍ몰리브덴 사업을 착수한 금성, 상율소보, 일동 등에 개발기술과 관련정보를 지원하여, 국내 자급률 향상을 위한 생산량 증대 도모.

ㆍ몽골, 브라질 등 해외 몰리브덴광 개발을 추진중에 있는 국내 광산업체에 개발기술을 지원하여, 개발효율의 극대화 및 개발 Risk 저감에 활용