일반기술

몰리브덴 회수방법

●과산화수소수에 의한 몰리브덴 에칭 공정에서 발생하는 폐액과 전구용 필라멘트 제조 공정에서 발생하는 폐액 내에는 50~100g/ℓ의 Mo가 용해되어 있으며, 현재 관련업체에서는 폐액을 가성소다 등으로 중화시켜 방류하고 있는 실정이다. ●이는 고가의 Mo 소재를 전량 수입하고 있는 국내 실정으로 볼 때 귀중한 자원의 손실을 가져온다. 이에 폐액내 Mo을 고수율로 회수 할 수 있는 몰리브덴의 회수기술을 개발하였다.●폐액 중에 존재하는 Mo를 회수하는 공정은 폐액내 황산, 질산, 암모니아수 투입에 의한 중화반응 공정, Mo를 암모늄몰리브데이트로(4MoO3·2NH3·H2O)의 형태로 침전시키기 위한 결정화반응 공정, 고액 분리를 위한 여과 공정, 회수된 몰리브덴 염을 배소하여 MoO3 분말 형태로 얻을 수 있는 배소 공정으로 구성이 되어 있다.●Mo 회수 공정을 통하여, 폐액내 Mo의 회수율을 99.5% 이상 확보할 수 있는 조업기술을 개발하였으며, 본 기술의 scale-up 기술개발 및 공정 최적화를 위한 pilot plant를 설계 제작하였으며, 이러한 실증 system의 운전을 통하여 국내외적으로 경쟁력이 있는 상용화 공정기술을 획득하였다.그림 1. Mo 함유 폐액으로부터 Mo 회수 공정도●폐액내 Mo 회수 기술은 다음의 4단계의 공정을 거친다. 1.중화반응 공정에서는 폐액과 황산, 질산, 황산+질산을 일정 비로 혼합하여 반응기에 장입하고, 교반을 가하면 서 반응기의 온도를 85~90℃로 조건에서 암모니아가스 또는 암모니아수를 투입하여 중화 시킨다. 암모니아가스 또는 암모니아수를 투입할 때마다, 시료를 채취하여 용액의 pH를 확인하였으며, pH에 따라 Mo 회수율을 평가하여 최적의 pH(2.5~3.0)조건을 도출. 2.결정화반응 공정에서는 반응기내 중화 용액을 일정 온도에서 교반시켜 용액으로부터 Mo 염을 석출시키는 공정임. 따라서 결정화반응 온도, 결정화 시간 등 조업조건에 따른 최적의 Mo 회수율을 도출 하였음. 3.여과 공정에서는 중화 용액 시료를 여과기에 의해 고액 분리시킨 후, 여과 여액내 Mo 농도를 측정하여 Mo회수율을 평가하였음. Mo 회수율은 폐액과 황산, 질산의 투입에 따른 반응기내 용액의 초기 Mo 농도와 중화반응 후 여과 여액내 잔류 Mo 농도의 차이로부터 계산하였음. 4.배소 공정에서는 여과된 Mo염을 120℃ 오븐에서 8～10시간 건조시켜 회수하였으며, 회수된 4MoO3·2NH3·H2O 형태의 염은 500℃에서 탈염 처리하여 MoO3를 얻을 수 있음.●기술의 우수성 및 독창성 1)암모니아 중화법에 의한 Mo 회수 기술은 국내에서는 미적용 기술로 상업화를 추진. 2)국내 전구업체에서 매년 폐기하던 60톤 이상의 Mo 금속의 용도 개발 및 동시에 환경오염 문제 해결. 3)전량 수입에 의존하는 고부가가치의 고순도 Mo 염 또는 Mo 금속분말의 국산화. 4)경제적인 Mo염 회수기술 개발로 국내 이를 원료로 하는 고기능성 Mo 합금 소재의 가격 경쟁력 제고.●기술효과 및 활용방안 1)국내 LCD, PDP용 부품 제조 업체와 전구업체에서 매년 폐기하던 60톤 이상의 Mo 금속의 용도 개발에 의한 수입 대체의 용도로 이용이 가능. 2)원료에서의 제품까지의 공정의 연속성, 청정성, 편의서 확보를 위한 최적 공정설계 및 반응기와 환경처리설비의 최적 lay-out 도출로 공정의 효율성을 개선한 결과, Mo 회수율은 99.5% 이상으로 고수율의 회수기술 확립.●Mo의 물성상의 특징으로 인하여 Mo 금속은 핵 에너지 시설, 미사일, 항공기 등의 고온 구조재료 뿐 만 아니라, X-ray tube, electronic tube의 필라멘트, 전기로의 전극 등 고온 전기재료에 널리 사용되고 있으며, 스테인레스강, 내열강 등 주요 철강제품의 합금원소, 석유화학 산업에서의 촉매 등 그 수요가 매우 다양하다. 최근 국내 전기전자 산업의 급속한 발달과 함께 Mo 금속의 수요가 급증하고 있으며, 특히 철강제조용 Mo 합금 소재인 Fe-Mo와 MoO3의 수요 급증으로 이들 제품의 국제 가격이 2004년을 기점으로 약 10배 이상으로 급등하였다. 이들 Mo계 제품은 국내에서 생산되지 않으며, 전량 수입에 의존하고 있음. 따라서, 사업성이 매우 우수함.