4성분계 용융염을 사용한 Fe-Al 2성분계 열전변환 재료의 전해제조

전문가 제언

○ 알루미늄은 철이나 동보다 3분의 1수준으로 가벼워 최근 에너지 절감을 위한 경량화가 요구되는 자동차, 기차, 항공기, 선박 컨테이너 등 수송분야와 고속회전 기계부품에 사용량이 증가하고 있다. 하지만 알루미늄표면은 산화물로 존재하기 때문에 습식회수나 제련공정에 있어서 용융염 전해법이 채용되고 있다.

 

○ 1821년 Berthier는 프랑스 남부지방의 Baux에서 알루미늄이 많이 함유된 Bauxite를 발견하였다. 이후 1825년 덴마크의 전기화학자 Oersted 는 화학야금 실험에 의해 금속 알루미늄을 분리하였다. 독일의 W？hler는 칼륨으로 알루미늄을 분리 회수하였다. 미국의 Hall, 프랑스의 Heroult가 습식 전해제련법을 발명한 이후, Hall-Heroult법이라 이름 지었다. 1888년 오스트레일리아의 화학자 K. J. Bayer가 고안한 Bayer법은 Bauxite를 원료로 금속 알루미늄을 제련하는 방법으로 고순도의 산화알루미늄을 경제적으로 얻을 수 있는 기술로 알려졌다.

 

○ 보크사이트는 Al2O3 H2O와 Al2O3 3H2O가 혼합된 Al2O3xH2O를 주성분으로 하는 광석이다. 이는 30～54%의 알루미나를 포함하고 그 외 silica, 다양한 철산화물 그리고 TiO2 등이 포함되어 있다. 이러한 불순물들이 Bayer 공정 및 전해에 영향을 준다. SiO2는 Bayer법의 추출공정에서 불용성이지만 규산염으로 존재할 때 규산 Al소다를 생성하여 침전하고 Fe2O, TiO2 등과 동일하게 제거되나 Al2O3와 소다의 손실을 초래한다. 또 7% 이상의 반응성 규산을 함유하고 있는 Bauxite를 Bayer법으로 처리하는 것은 경제적이지 못한 것으로 확인되었다.

 

○ 3가의 Fe자체는 다량 존재하면 소다의 손실이 커서 불리하다. 2가의 Fe는 탄산염으로 되어있는 경우가 많으며 콜로이드상의 침전물을 생성하여 여과가 곤란하므로 Al2O3를 불순하게 하고 분해공정에서 Al2O3의 석출속도를 감소시킨다. TiO2는 알칼리 처리조건에서는 불용성이지만 NaOH의 농도가 높을 때는 용해된다. 향후 경제성 확보와 에너지 절감, 환경개선을 위한 전해온도를 최대한 낮출 수 있는 국내 알루미늄 제련현장의 전해기술 정보제공이 요구되고 있다.

 

저자

Hiroaki YAMAMOTO, Masao MORISHITA, Kouhei YAMADA, Yuichirou KASHIWAGI

자료유형

니즈학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

재료

연도

2015

권(호)

66(11)

잡지명

表面技術

과학기술
표준분류

재료

페이지

521~526

분석자

김*상

분석물

• 4성분계 용융염을 사용한 Fe-Al 2성분계 열전변환 재료의 전해제조.pdf [531,240 byte]

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