알칼리 용융 전처리 기법의 도입으로 인한 고로 슬래그 기반 표적 금소 원소의 침출 효율 향상

Abstract

대기 이산화탄소 농도를 줄이기 위한 기술 중 장기적 대용량으로 이산화탄소를 저장하는 광 물 탄산화 기법이 각광받고 있으며, 나날이 증가하는 세계적 희토류 사용량은 희토류 재활용 기술의 필요성을 불러일으키고 있다. 이에 고로 슬래그는 고농도의 칼슘과 수백 ppm의 희토 류를 포함하고 있으며 상당한 생산량을 고려할 때 광물 탄산화 및 희토류 재활용에 활용될 수 있는 잠재자원이다. 그러나 고로 슬래그 내부의 실리콘과 금속의 강한 결합은 칼슘 및 희토류 등의 표적 금속의 침출 효율을 제한하며, 비결정성의 실리콘 화합물은 반응 중에 실리콘 부동 층을 형성하여 반응속도를 억제한다. 이를 해결하고자 본 연구에서 불용성의 실리콘 화합물 을 용해성으로 변형시키는 알칼리 용융 전처리를 포함한 공정을 고안하였다. 먼저 수산화나 트륨과 고로 슬래그를 1대1의 질량비로 섞어 각각 다른 온도(400, 600, 800︒C)와 시간(1, 4 시간) 조건에서 용융하고, 증류수 침출 단계를 통해 실리콘을 포함한 불순물을 제거한다. 이후 3M 농도의 염산 수용액으로 표적 금속 원소인 칼슘 및 희토류를 추출한다. 결과적으로 본 공 정에서 증류수 침출로 수용성 결정구조를 이루고 있는 실리콘을 추출할 수 있었으며, 고로 슬 래그를 3M 농도의 염산 수용액으로 직접 침출한 대조군과 비교할 때 칼슘의 침출 효율과 희 토류 주요 원소 5종(Sc, Y, La, Ce, Nd)의 평균 침출 효율을 향상시킬 수 있었다.