• Research Paper

    Chlorination Kinetics of Synthetic Rutile with Cl2+CO Gas

    Cl2+CO 혼합가스에 의한 합성루타일 염화반응의 속도론적 연구

    Sung-Min Hong, So-Yeong Lee and Ho-Sang Sohn

    홍성민 · 이소영 · 손호상

    The chlorination kinetics of synthetic rutile prepared by selective chlorination of ilmenite with Cl2 and CO gas mixture were studied in a ...

    일메나이트의 선택염화를 통해 제조한 합성루타일을 유동층에서 CO와 Cl2 혼합가스를 이용하여 염화시켜 TiO2의 염화반응 속도에 미치는 반응 온도, 시간, CO가스와 Cl2가스의 분압 비 ...

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    The chlorination kinetics of synthetic rutile prepared by selective chlorination of ilmenite with Cl2 and CO gas mixture were studied in a fluidized bed. The effects of reaction temperature, reaction time, and the ratio of Cl2 and CO partial pressure (pCl2/pCO) on the conversion rate of TiCl4 were investigated. The conversion rate of TiCl4 was low under the high pCl2/pCO conditions. Moreover, it was considered that the partial pressure of CO gas was more effective than that of Cl2 gas when comparing the stoichiometric conversion rate and experimental results of high CO partial pressure. Considering the porous structure of particles, the rate controlling step of the chlorination of synthetic rutile was determined to be chemical reaction and the activation energy was calculated as 53.77 kJ/mol.


    일메나이트의 선택염화를 통해 제조한 합성루타일을 유동층에서 CO와 Cl2 혼합가스를 이용하여 염화시켜 TiO2의 염화반응 속도에 미치는 반응 온도, 시간, CO가스와 Cl2가스의 분압 비(pCl2/pCO)의 영향에 대하여 조사하였다. pCl2/pCO가 높을 때 TiCl4의 전환율은 감소하였으며, 화학양론 계산결과와 실험결과를 비교하였을 때 Cl2가스 보다 CO가스의 분압이 더 큰 영향을 미친 것으로 판단되었다. 따라서 실험 결과를 입자의 기공을 고려한 모델에 대입하였을 때 합성 루타일의 염화반응은 화학반응율속으로 결정되었고, 활성화에너지는 53.77 kJ/mol로 계산되었다.

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    June 2020
  • Research Paper

    Breakage and Liberation Characteristics of Iron Ore from Shinyemi Mine by Ball Mill

    신예미 광산 철광석의 볼밀 분쇄 및 단체분리 특성 연구

    Donwoo Lee, Jihoe Kwon, Kwanho Kim and Heechan Cho

    이돈우 · 권지회 · 김관호 · 조희찬

    This study aims to investigate breakage and liberation characteristics of iron ore from Shinyemi mine, Jeongseon by ball mill. Parameters of breakage ...

    본 연구에서는 정선 신예미 광산 철광석을 대상으로 볼밀에 의한 분쇄 및 단체분리 특성을 파악하고자 하였다. 자력 선별을 통해 얻은 세 가지 품위의 ...

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    This study aims to investigate breakage and liberation characteristics of iron ore from Shinyemi mine, Jeongseon by ball mill. Parameters of breakage functions for three grade samples of iron ore were obtained using single-sized-feed breakage test and back-calculation based on nonlinear programming. The results showed that with the increase in the grade of iron ore, the breakage rate factor decrease whereas the particle size sensitivity decreases. This results from retardation of micro-crack-propagation by magnetite grain in the ore. Breakage distribution analysis showed that the breakage mechanism appear to be impact fracture dominant with the increase of grade owing to the stress distribution effect by magnetite grain. Degree of liberation (DOL) increased with the increase in grade and decrease in particle size, respectively. Using the breakage function and size-DOL relationship, a model that can predict time-dependent-DOL is established. When scale-up factors from operating condition are available, the model is expected to be capable of predicting size and DOL with time in actual mining process.


    본 연구에서는 정선 신예미 광산 철광석을 대상으로 볼밀에 의한 분쇄 및 단체분리 특성을 파악하고자 하였다. 자력 선별을 통해 얻은 세 가지 품위의 시료에 대해, 볼밀 단일 입도 분쇄실험 및 비선형 계획법을 이용한 역산법으로 물질수지방정식을 구성하는 분쇄 함수 인자를 도출하였다. 그 결과 철광석 품위의 증가에 따라 분쇄율은 감소하였으며, 입도 민감도는 감소하였다. 이는 철광석 내의 자철석 입자가 미소 균열의 전파를 지연하는 효과에 기인하는 것으로 판단된다. 분쇄 분포 관찰 결과, 품위가 증가할수록 압축 및 충격 파괴가 주된 파분쇄 메커니즘으로 나타났으며, 이는 입자 내부 자철석 입자의 응력 분산 효과에 기인하는 것으로 판단된다. 분석 결과 단체분리도는 품위 증가 및 입도 감소에 따라 증가하였다. 분쇄함수와 입도-단체분리도 관계를 이용, 분쇄진행에 따른 단체분리도 변화를 예측할 수 있는 모델을 수립하였으며, 본 연구를 통해 도출한 분쇄함수들에 실제 운전 조건에 따른 스케일업 인자 적용 시, 실제 광산 공정에서의 분쇄시간에 따른 입도 및 단체분리도를 예측할 수 있을 것으로 판단된다.

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    June 2020
  • Research Paper

    Analysis of Global Trends on Resource Productivity and Its Promotion Strategy

    자원생산성의 국내외 추이 분석 및 관리 방안

    Hong-Yoon Kang

    강홍윤

    Management of resource productivity is important for the reduction of natural resources and energy consumption. This is closely linked to circular economy ...

    천연자원 및 에너지 사용 저감을 통한 자원생산성 제고는 순환경제체제 이슈와 함께 그 중요성이 고조되고 있다. 자원수급을 대부분 해외에 의존하고 있는 우리나라의 상황에서 ...

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    Management of resource productivity is important for the reduction of natural resources and energy consumption. This is closely linked to circular economy which has recently been stressed worldwidely. Resource productivity is a key indicator which is to be managed in various industry sectors. Especially Korea which is heavily dependent on the natural resources import from overseas needs to give attention to this point. Nevertheless resource productivity related domestic researches and policies are extremely rare. This paper thus presents trends on resources productivities and their management policies of European countries and OECD G7 countries compared to the situation of Korea. In addition, the decoupling phenomenon of DMC (domestic material consumption) and GDP of Europe is analyzed and the resource productivity promotion strategy of Korea is proposed.


    천연자원 및 에너지 사용 저감을 통한 자원생산성 제고는 순환경제체제 이슈와 함께 그 중요성이 고조되고 있다. 자원수급을 대부분 해외에 의존하고 있는 우리나라의 상황에서 자원생산성은 모든 산업에서 중점적으로 관리해야 하는 주요 지표이다. 그럼에도 불구하고 이에 대한 연구와 정책추진은 전반적으로 매우 미흡한 실정이다. 이에 본 논문에서는 유럽, 일본 등 선진국들의 DMC(자원소비량)와 GDP의 탈동조화(디커플링) 현상 및 자원생산성 관리정책과 수준을 조사하고, 우리나라 실태와의 비교 분석을 통해 향후 자원생산성 제고를 위한 방안을 제시하였다.

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    June 2020
  • Research Paper

    The Gravity Separation of Speiss and Limestone Granules Using Vibrating Zirconia Ball Bed

    지르코니아볼층 진동을 이용한 스파이스와 석회석 입자의 비중선별

    Jae Kyoung Yoo, Minji Lee, Gyeong Hwan Kim and Kyoungkeun Yoo

    유재경 · 이민지 · 김경환 · 유경근

    In the present study, gravity separation of speiss (6.74 g/cm3) and limestone (2.7 g/cm3) was investigated using a ...

    이 연구에서는 1 mm의 지르코니아볼(5.6 g/cm3)층을 진동시켜 스파이스(6.74 g/cm3)와 석회석 (2.7 g/cm3 ...

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    In the present study, gravity separation of speiss (6.74 g/cm3) and limestone (2.7 g/cm3) was investigated using a vibrating 1 mm-zirconia ball (5.6 g/cm3) bed as a medium. The floating ratio and separation efficiency with increasing the number of spiess and limestone granules were examined by changing the vibration frequency from 18 Hz to 26 Hz. During the vibration, the zirconia balls circulate inside the vessel, and the spiess granules sink with the zirconia balls, but limestone granules remain on the surface of the zirconia ball bed. As the number of particles of spiess and limestone granules increased, it was observed that the granules were congested in the path of the granule sinking, so the rate of particle sinking decreased, and that limestone granules overlapping with the spiess granule also sunk. Therefore, the separation efficiency decreases with increasing the number of granules, but when the vibrational frequency increases, there is no more congestion and the separation efficiency increases. When each of the three particles was added, a separation efficiency of 100% was acheived at 22 Hz, which indicates that a dry gravity separation process that does not require a drying process is possible.


    이 연구에서는 1 mm의 지르코니아볼(5.6 g/cm3)층을 진동시켜 스파이스(6.74 g/cm3)와 석회석 (2.7 g/cm3) 입자가 지르코니아볼층을 매체로 비중선별이 가능한지 조사하였다. 진동세기를 18 Hz부터 26 Hz까지 변화시켜 스파이스와 석회석의 입자개수 증가에 따른 부유율과 분리효율을 분석하였다. 진동 중 지르코니아볼은 용기내부를 순환하며, 스파이스는 지르코니아볼과 함께 가라앉지만 석회석 입자는 지르코니아볼 표면에 잔존하였다. 스파이스와 석회석의 입자 개수가 증가할수록 입자가 가라앉는 경로에 정체현상이 발생하여 입자가 가라앉는 속도가 감소하며, 스파이스 입자와 겹쳐진 석회석 입자가 같이 가라앉는 현상도 발생하였다. 따라서 입자개수가 증가할수록 스파이스와 석회석의 분리효율은 감소하나, 진동세기가 증가하면 정체현상이 해소되어 분리효율이 증가하는 현상이 관찰되었다. 특히 각 3개의 입자를 투입한 경우 22 Hz에서 100 %의 분리효율이 관찰되어 건조공정이 요구되지 않는 건식 비중선별 공정이 가능한 것이 확인되었다.

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    June 2020
  • Research Paper

    Impacts for Waste Management According to Waste Trade

    폐기물 수출입 흐름 변화가 폐기물 관리에 미치는 영향

    Sang-hun Lee

    이상훈

    This study reviewed the examples on analyses of the potential impacts to waste management, due to the recent trends of waste trade ...

    본 연구는 폐기물 무역(수출입) 규제 등 폐기물 관리의 여건변화가 폐기물 관리에 미치는 영향을 분석하기 위한 사례를 검토하고 그에 따른 분석 방안을 ...

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    This study reviewed the examples on analyses of the potential impacts to waste management, due to the recent trends of waste trade regulation, and summarized an analysis strategy of the impacts. As a result, a desirable analysis may begin with reasonable estimation of recent waste amounts and flows, and reasonable prediction of the future trends of waste amounts. Then, it is effective to list various key factors and derive future scenarios of the impacts, as well as employ the traditional viewpoints focusing on waste material flow or environmental regulations. The applicable analyses for each scenario can be largely divided into qualitative and quantitative methods. Due to a high uncertainty in the recent international situations with entailing possible innovative economic changes, qualitative methods may be considered in advance, and then quantitative techniques may be utilized to predict gradual changes at relieved uncertainty of the situations. Based on this review so far, proper methodology and procedures for the impact analysis were suggested on recent waste trade conditions in Korea. Given existence of the recent uncertainties such as the health and economic crises, the analysis preferably focused on deriving strategic scenarios with respect to various aspects, and suggested analysis methods applicable to each scenario.


    본 연구는 폐기물 무역(수출입) 규제 등 폐기물 관리의 여건변화가 폐기물 관리에 미치는 영향을 분석하기 위한 사례를 검토하고 그에 따른 분석 방안을 정리하였다. 검토결과, 영향분석을 위해서는 우선 국내 혹은 지역내 최근 폐기물 양을 산정하고, 폐기물 수입경로 및 국내유입량 변화에 따른 향후 폐기물 양의 변화추이를 합리적으로 예측하는 것이 중요하다. 또한 폐기물 물질흐름이나 환경규제 등에 중점을 둔 전통적 관점 이외에도, 다양한 측면에서의 요인을 목록화하고 그에 따른 시나리오를 도출하는 것이 효과적이다. 각 시나리오에 대한 분석방법은 크게 정성적 및 정량적 기법으로 구분할 수 있는데 최근의 국제정세가 향후 불확실성이 크고 혁신적 변화가 수반될 가능성이 존재하는 경우 정성적 기법을 우선 적용하고, 이후 국제정세의 불확실성이 감소한 상황에서의 점진적 변화 예측 시 정량적 기법을 적용하는 것이 바람직할 것으로 판단된다. 이러한 검토를 기반으로 본 연구에서는 최근 우리나라 폐기물 수출입 여건으로 인한 영향분석 방안 및 절차를 구축하였다. 최근 보건 및 경제위기 등 불확실성이 큰 점을 감안하여, 전략적 분석은 가능한 다양한 측면에서의 시나리오 도출에 중점을 두고, 각 시나리오별로 활용 가능한 분석기법 적용방안을 제시하였다.

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    June 2020
  • Research Paper

    A Basic Study for Manufacturing High Refractive Beads from the Waste Fluorescent Glass

    폐형광등 유리를 활용한 고굴절 글래스비드의 제조 연구

    이기헌 · 이동훈 · 송영준 · 김창권

    Gee Hun Lee, Dong Hoon Lee, Young Jun Song and Chang Kwon Kim

    This study was carried out to get the optimum conditions for manufacturing high refractive glass beads from waste fluorescent lamp glass. Chemical ...

    본 연구는 폐형광등을 사용하여 고굴절 유리비드를 제조하기 위한 최적 조건 도출을 위해 진행되었다. 제작된 유리비드는 XRD 분석과 더불어 물리·화학적 분석을 통해 ...

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    This study was carried out to get the optimum conditions for manufacturing high refractive glass beads from waste fluorescent lamp glass. Chemical composition, X-ray diffraction pattern, particle size distribution, refractive index of glass beads, and the effect of air mixing ratio and ejection rate were investigated. The obtained results are as follows. The X-ray diffraction pattern and chemical composition of glass beads made of waste fluorescent glass are similar to common glass except ReO2 0.0108 wt%, BaO 0.071 wt%, NiO 0.0039 wt% and CaO 7.8 wt% but 11.7 wt% of common glass. The glass beads made of waste fluorescent lamp glass have the narrower particle size distribution of and the higher refractive index than the glass beads made of common glass. The optimal conditions of kiln operation for manufacturing glass beads from waste fluorescent lamp glass are 20 m/sec of ejection rate, 1.7 of air mixing ratio, and 940°C of temperature.


    본 연구는 폐형광등을 사용하여 고굴절 유리비드를 제조하기 위한 최적 조건 도출을 위해 진행되었다. 제작된 유리비드는 XRD 분석과 더불어 물리·화학적 분석을 통해 유리비드의 굴절률 및 공기혼합비율, 방출속도에 따른 영향을 조사하였다. 연구를 통해 얻어진 결과는 다음과 같다. 형광등 재활용유리로 제작된 글라스 비드와 일반 재활용 유리로 제작된 글라스비드 시료를 XRF 분석결과 일반 재활용 유리로 제작한 글라스비드에 CaO가 11.7 wt% 함유되 있는 반면 형광등 재활용 유리로 제작한 글라스비드에는 CaO 7.8 wt% 함량 비중과 비교해 3.9 wt% 함량 비중이 더 높은 것으로 분석되었다. 또한 형광등 재활용 유리로 제작된 글라스비드에는 일반 재활용 유리로 제작한 글라스비드에 함유되지 않은 ReO2 0.0108 wt%, BaO 0.071 wt%, NiO 0.0039 wt% 가 함유되어 있는 것을 알 수 있었다. 일반 재활용 유리로 제작된 글라스 비드와 폐형광등을 재활용하여 유리로 제작된 글라스비드의 Refractive Index 비교 시 폐형광등으로 제작된 유리 비드가 일반 재활용 유리로 제작된 글라스비드보다 더 작은 입자 크기분포와 높은 굴절률을 갖는 것을 알 수 있었다. 결론적으로 폐형광등 재활용 유리를 구상 형태의 글라스비드로 제작하기 위하여 Kiln 방식의 공정에서는 공기 혼합비율 1.7, 화염온도조건 940°C 20 m/sec 조건에서 가장 높은 생성율을 확인할 수 있었다.

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    June 2020
  • Research Paper

    A Study on Improvement of Recycling Process of Waste Fluorescent Lamps

    폐형광등 재활용 공정의 개선 연구

    Gee Hun Lee, Dong Hoon Lee, Young Jun Song and Chang Kwon Kim

    이기헌 · 이동훈 · 송영준 · 김창권

    This study was conducted to improve the recycling process of waste fluorescent lamp, and investigate the possibility of using the waste fluorescent ...

    본 연구에서는 폐형광등 처리 공정의 경제성 확보를 위하여 수행되었으며, 폐형광등 유리의 글래스비드용 원료로서의 사용 가능성, 폐형광체 분말로부터 희토류의 침출, 희토류 침출액으로부터 희토류의 ...

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    This study was conducted to improve the recycling process of waste fluorescent lamp, and investigate the possibility of using the waste fluorescent lamp glass as a raw material for glass beads, the leaching method of rare earth from the waste phosphor powder, and the possibility of solvent extraction of rare earth from the rare earth leaching solution. The waste phosphor contained 28.9% yttrium oxide, 3.46% cerium oxide, 1.95% europium oxide, 1.76% terbium oxide, and 1.43% lanthanum oxide. As a result of the trial production of glass beads using waste fluorescent lamp glass, it was judged that the production yield and quality were excellent, so that waste fluorescent lamp glass could be used as a raw material for glass beads. The soda roasted waste phosphor was leached in water and thereby the aqueous solution was blown with CO2 to drop the pH to about 7, Then, Al, Si and residual Na2CO3 were dissolved, and NaAlCO3(OH)2 and SiO2 were precipitated in the aqueous solution. In the solvent extraction of cyanex272-hydrochloric acid, cyanex272-sulfuric acid, D2EHPA-hydrochloric acid, D2EHPA-sulfuric acid, Ionquest290-hydrochloric acid, Ionquest290-sulfuric acid, p507-hydrochloric acid using xylene as a diluent, the extraction yield of Y, Eu, Ce, La, and Tb are close to 100%. However, in this conditions, the difference in extraction yield for each element, that is, selectivity is 16% or less.


    본 연구에서는 폐형광등 처리 공정의 경제성 확보를 위하여 수행되었으며, 폐형광등 유리의 글래스비드용 원료로서의 사용 가능성, 폐형광체 분말로부터 희토류의 침출, 희토류 침출액으로부터 희토류의 용매추출 가능성 등을 검토하였다. 폐형광체는 산화이트륨 28.9%, 산화세륨이 3.46%, 산화유로퓸 1.95%, 산화터븀 1.76%, 산화란탄 1.43% 순으로 함유되어 있어 회수 및 정제 시 경제성이 충분할 것으로 판단되었다. 폐형광등 유리를 사용하여 글래스비드를 시험 생산 한 결과 그 생산수율과 품질이 우수하여 폐형광등 유리를 글래스비드용 원료로 사용할 수 있을 것으로 판단되었다. 소다배소한 폐형광체를 수침출하면 알루미늄과 규소성분 및 잔류 탄산나트륨 등이 용해하며, 이 수용액에 탄산가스를 불어 넣어 pH를 7 정도로 떨어뜨리면 NaAl2(CO3)(OH)2와 SiO2 등이 침전하였다. 자이렌을 희석제로 사용하는 cyanex272-hydrochloric acid, cyanex272-sulfuric acid, D2EHPA-hydrochloric acid, D2EHPA-sulfuric acid, lonquest290-hydrochloric acid, lonquest290- sulfuric acid, p507-hydrochloric acid 조합의 용매추출에서 Y, Eu, Ce, La, Tb의 추출률이 100%에 가깝다. 그러나 동일 조건에서의 원소별 추출률의 차이, 즉 선택성은 16% 이하이다.

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    June 2020