고순도 알루미늄 생산의 문제점

전문가 제언

○ 알루미늄(Al) 광석은 프랑스 레보(Les Baux)지방에서 발견되었다고 해서 보크사이트(Bauxite)라 부른다. 빙정석(cryolite)용액에 녹인 Bauxite를 전기분해 하여 순수한 Al을 얻는다. Al을 생산하는 공정은 미국의 홀(Charles Martin Hall, 1863~1914)과 프랑스의 에루(Paul Louis T. Heroult, 1863~1914)가 각자 독립적으로 발명을 하여 홀-에루(Hall-Heroult) 공정이라 부른다.

 

○ Al제련의 첫 단계는 빙정석을 용해한 후 그 용탕에 보크사이트를 용해시키는 것이다. 이때에 많은 분진과 배기가스가 발생되어 용탕이 불순물로 오염되고 공장 내의 분위기도 많은 분진으로 오염되어있다. 두 번째 전기분해단계에서 Al이 추출되지만 이때에 불순물이 순도를 낮추는 원인이 된다.

 

○ 모든 물질계는 열역학적으로 스스로 낮은 에너지상태 즉 안정한 상태로 되려는 경향이 있다. 즉, ？G=？H - T？S로 표시되는 소위 깁스자유에너지를 최소화 하려한다. 여기서 일정한 온도에서 ？H는 고유의 값을 가지므로 ？S가 커지면 ？G가 감소하여 안정화된다. 여기서 ？S는 “엔트로피” 변화로 주어진 물질계 내의 이종 원자들이 얼마나 많이 배열할 수 있는가를 나타내는 값이다. 불순물 원자들이 많을 수 록 ？S가증가함으로 ？G는 감소하고 따라서 물질계는 안정화 되는 것이다. 즉 불순물은 물질계 안정화요인임으로 순도를 높이는 것은 어렵다.

 

○ 우리나라의 경우 보크사이트광산은 없으나 알루미늄 재련의 원광중의 하나인 명반석이 전라남도 해남에서 산출되어 1924년 일본으로 수출하였다. 1940년에는 평안남도 평양 북쪽의 파북탄광에서 체굴한 알루미나셰일을 이용하여 일본 리겐금속(주)가 진남포 제련소에서 알루미늄을 생산 하였다. 1960년대 후반, 울산에 현대알루미늄이 보크사이트를 이용하여 알루미늄을 제련하였으나 심각한 공해와 고가의 전력에 따른 생산단가의 상승으로 국내생산을 포기하고 필요한 Al잉곳을 외국에서 수입하게 되었다. 현재 국내에는 Al제련공장이 없다.

 

저자

STEPHEN J. LINDSAY

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2014

권(호)

66(2)

잡지명

JOM Journal of the Minerals, Metals and Materials Society

과학기술
표준분류

재료

페이지

217~222

분석자

남*우

분석물

• 고순도 알루미늄 생산의 문제점.pdf [329,283 byte]

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