알루미늄과 동의 제련법
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소개글

알루미늄과 동의 제련법에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.알루미늄 역사

2.알루미늄 제련공정

3.구리의 역사

4.구리제련 관련지식

5.여러가지 구리의 제련법

6.구리 제련법의 실례-미스비치사

본문내용

반사로를 S-Furnace 로 대체하고자 하는 검토 또한 일부 제련소에서 이루어지고 있다.
● 구성 및 특징
Mitsubishi Process는 Smelting Furnace, Electric Slag Cleaning Furnace, Converting Furnace로 구성되어 있다.
① Smelting Furnace (S-Furnace)
Smelting Furnace는 광석과 Flux, 산소부화공기를 Lance를 통해 용탕에 투입 하여 동품위 약 ~68% Matte와 Slag를 만든다. 이때 생성된 Matte와 Slag는 Electric Slag Cleaning Furnace 로 Launder를 통해 함께 연속적으로 흘러 간다.
② Electric Cleaning Furnace(CL-Furnace)
Electric Slag Furnace 는 Matte 와 Slag를 분리하는 연속 공정으로 분리된 Matte는 siphon을 통해 C-Furnace로 Launder를 통해 흘러가고 분리된 Slag는 Slag Outlet Hole 을 통해 연속적 으로 Overflow 되어 수쇄한다.
③ Converting Furnace(C-Furnace)
Converting Furnace는 수직 Lance로 산소부화공기와 Lime Flux를 연속으로 Matte에 투입하여 Molten Blister Copper와 Slag를 생산한다. Molten Blister Copper는 연속적으로 정제로로 보내지고 C-Slag는 수쇄하여 S-Furnace로 Recycle 되거나 C-Furnace의 냉재로 투입된다.
♣ 구리 제조[제련] 공정 Ⅱ [구리 제련의 포괄적 개념인 건식·습식 제련]
◈ 건식제련법
황화동광은 그대로 환원할 수 없으므로, 용광로, 반사로, 자용로 등의 용련로에서 중간 생성물인 매트를 만들어 슬래그와 분리하고 매트를 전로에서 처리하여 금속동 또는 (조동)으로 만든다. 황화동광의 건식제련 계통도는 그림 1과 같다. 동광석은 선광을 거쳐 필요에 따라 건조, 배소, 소결, 단광 등의 예비처리를 한 후, 용광로 또는 반사로 등의 용련로에서 용련제련을 한다. 이 제1회의 용련을 특히 매트정련(matte smelting)이라 하며, Cu는 매트(matte, Cu2SㆍFeS ; Cu 30∼50%)라는 황화물의 상으로서 농축 산출된다. 즉, 제련하면 매트(matte)와 슬래그(slag)를 만든다. 매트는 황화동과 황화철의 혼합물이며, 슬래그는 매트와 분리시켜 빼낸다. Cu는 Fe이나 Pb 등의 제련과 달라서 1회만의 용융제련으로는 직접 금속동을 얻을 수 없다. 매트 용련에서는 맥석 등의 불필요 부분은 슬래그로 제거된다. Cu를 품은 용융 매트를 다시 전로작업(converting)에서 공기를 매트에 불어 넣어서 화학적으로 공기산화에 의하여 Fe, S을 제거하여 조동(blister copper)이라는 금속동을 얻는다. 이 과정에서 황화철은 황화동보다 먼저 산화되어 슬래그로 분리된다. 계속 공기를 불어 넣으면 황화동은 아래 반응식에 의해 불순물을 함유한 원소동인 조동으로 변한다. 이 산화처리가 끝날 무렵 약간의 동이 Cu2O로 산화된다. 반응식 (5)와 (6)에는 황화광석인 휘동석(Cu2S)이 700∼900℃에서 유황이 제거된 후 산화동으로 만들어 환원되는 과정을 나타내었다.
Cu2S + 2O2 → 2CuO + SO2 ..... (5)
CuO + CO → Cu + CO2 ..... (6)
약 2%의 불순물을 함유한 조동을 poling 처리에 의해 주조로에서 건식정련 한다. 이 처리 중 구리에 있는 대부분의 불순물은 산화되어 슬래그로 제거된다. 이때 일부의 구리도 또한 산화된다. 산화된 구리는 금속 속에 삽입한 코크스 또는 목탄 및 생목토막에 싸여 다시 환원되어 원소동으로 되돌아간다. 즉 구리 중의 탄소와 생목이 Cu2O를 Cu로 환원시킨다. Cu2O의 함량이 약 0.5%로 되면 환원이 정지되므로 건전한 주괴를 얻을 수 있다. 그러나, 조동은 아직도 불순하고, 또한 Au, Ag 등의 유가금속을 포함하므로, 전해정련하여 전기동이라는 순동을 얻는다. 이때 생기는 양극 슬라임(anode slime)에서는 Au, Ag 등의 부산물을 회수한다. 전기동은 그대로는 취약하므로 다시 한번 반사로 정련을 한다. 이를 인성동(靭性銅, tough-pitch copper, 타프피치동)이라고 하며, 이대로 몇몇 용도에 사용할 수 있으나, 대부분의 건식 정련된 동은 다시 전해 정련하여 99.95% Cu의 전해인성동(電解靭性銅, electrolytic tough-pitch, ETP, copper)으로 만든다. 마지막으로 구리를 용해하여 여러 가지 모양, 즉 재용해용 주괴(ingot) 또는 다음 가공을 위한 선, 봉, 빌렛(billet)으로 주조한다. 고전도용 무산소동(oxygen-free copper)은 산화를 방지하기 위하여 환원성 분위기에서 주조하여 만든다.산화동광은 고품위의 것은 황화광과 같이 용융 정련하여 매트를 만들고, 저품위의 것은 습식법으로 처리하는 것이 보통이나, 때로는 고품위 산화광을 적정량의 코우크스와 용제를 혼합하여 용광로 또는 반사로에서 환원 제련하여 직접 조동을 얻는다. 이 조동은 다음 정련공정에 보낸다. 또한 자연동광은 용제인 석회석과 반사로에서 용련하여 금속동을 얻으며, 이 산출동은 정련공정에 보낸다.
◈ 습식제련법
습식법은 주로 저품위광에 이용되며, 산화동광이나 배소한 황화동광을 희박한 황산수용액으로 침출하여 동만을 추출하고 여과하여 용액과 잔사를 분리한다. 용액을 정화하여 화학적 방법으로 동을 침전시키거나 전해법으로 통을 석출시켜 금속동을 얻는다. 저품위광을 농축침출(heap leaching)한 침출액은 동의 함량이 적음, 보통 철로 치환 침전시켜 동을 회수하였으나, 최근에는 이러한 희박용액에서 동이온 만을 선택적으로 추출할 수 있는 유기용매의 의한 추출법이 발달되어서 전해채취에 적합한 고산성, 고농도의 동 용액을 얻을 수 있게 되었다. 용매추출법이 용액의 정제와 침출액의 농축에 쓰여지므로 습식제련분야에 그 이용이 점차 증가되고 있다. 현재 동의 약 15%가 습식제련법으로 산출되고 있다.
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  • 등록일2003.12.30
  • 저작시기2003.12
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  • 자료번호#241049
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