[재료(금속)공학]Zn 제련법

소개

대학 전공 습식금속이라는 과목 수강중 작성한 레포트입니다.
한글파일 총 10장 정도로 되어있습니다.

목차

1. 금속의 물성 (Zn)
2. 제 련 법 (개요)
3. 금속의 용도
4. 사용 후 재활용 방법

본문내용

1. 금속의 물성 (Zn)
아연은 Al, Cu 다음으로 많이 생산, 소비되고 있는 중요한 비철금속의 일종인데 연간 세계 총생산량은 약 500~600만 톤이다. (비중 7.31, 녹는점 419.4°C)
아연광석으로는 섬아연광(sphalerite, zinc blende, ZnS), 이극광[cala-mine, Zn(OH)2·SiO2,] 능아연광(smithsonite, ZnCO3) 등이 있으나, 현재 아연제련에 가장 많이 쓰이는 광석은 황화광인 섬아연광이다. 우리나라의 섬아연광은 철이 일부 아연을 치환한 철섬아연광[mar-matite, (Zn·Fe)S]이 많이 산출되고 있다. 이 광석은 단독 광물로 산출되는 예는 거의 없고, 동, 연 등의 황화광을 수반한다. 이 밖에 황철광(FeSX+1)도 항상 수반된다.
채광된 조광 중에는 아연이 2~8% 함유되며, 부유선광에 의해 50~55% Zn의 정광으로 만들어 제련한다.
2. 제 련 법 (개요)
아연 제련법은 건식제련인 증류법과 습식제련의 전해법이 있다. 세계의 전아연생산량의 약 22%는 건식법으로, 약 78%는 습식법으로 생산되고 있어 습식전해법이 아연제련의 주류를 이루고 있다. 습식 전해법은 건식법에 비해 에너지가 적게 들며 순도가 높은 이점이 있다. 금속아연은 19세기 초 수평레토르트 증류법이 개발되면서 공업적으로 다량으로 생산되기 시작하였으며, 1930년경에 와서 수직레토르트 증류법, 전열증류법 등의 연속적 조업이 개발되었고 현재에는 ISP법이라 부르는 연제련도 동시에 할 수 있는 방법도 실용화되어, 수평레토르트 증류법은 조업을 중단하게 되었다. 한편 습식의 전해법은 1910년경부터 이용되어 현재는 그 주류를 이루게 되었다.
어떠한 방법으로 제련하여도 정광은 우선 배소를 하여 황분을 제거하여 아연을 산화아연으로 만든다. 습식의 전해법에서는 배소하여 산화아연과 소량의 황산아연이 존재하게 배소광으로 한다. 건식법으로 처리하고자 할 때에는 배소광은 소결이나 단광법(團鑛法)으로 덩어리로 만든다. 증류법에서는 소결이나 단광으로 만든 아연정광을 외부에서 가열하는 밀폐용기 중에서 탄소질 환원제를 써서 환원하여 아연을 휘발시키고 이 아연기체를 응축하여 액체 아연을 얻는다. 환원온도가 아연의 비등점보다 높으므로 아연의 건식제련에서는 Fe와 Cu같이 환원해서 직접적으로 용융금속을 얻을 수 없으며, 기체의 아연을 응축, 포집하는 방법이다.
건식제련법에는 수평레토르트 증류법, 수직레토르트 증류법, 전열증류법, ISP(용광로)법 등이 있다. 아연제련의 초기에는 수평레토르트 증류법이었으나 이것은 소형 레토르트를 다수 필요로 하고 중노동의 고도의 숙련 작업이며 또한 가격이 비싸므로 현재는 중단되었다.
습식의 전해법에서는 배소한 아연분광을 전해미액인 묽은 황산으로 침출하여 얻은 황산아연 용액을 정제한 다음 불용성 양극을 써서 전해하여 Al 판상에 Zn을 석출시킨다.

참고자료

· 일반금속제련/문운당