• Article Review

    Extractive Metallurgy of Lithium

    리튬의 제련기술

    Ho-Sang Sohn

    손호상

    Lithium is the lightest metal and the first metal in the periodic table. Lithium is used in a variety of applications, including …

    리튬은 가장 가벼운 금속으로 주기율표상의 첫 번째 금속이다. 리튬은 유기 화합물부터 알루미늄이나 마그네슘의 합금원소는 물론 전자기기나 전기 자동차용 리튬이온 이차전지의 양극재 등 …

    + READ MORE
    Lithium is the lightest metal and the first metal in the periodic table. Lithium is used in a variety of applications, including the production of organolithium compounds, as an alloying addition to aluminum and magnesium, and as the anode in rechargeable lithium ion batteries especially for electronic devices and electric vehicles. Therefore, lithium is indispensable metal in our daily lives. The use of lithium continues to rise and has increased from about 14,000 tonnes per year worldwide in the 2000 to about 82,200 tonnes in the 2000. However, lithium is a representative rare metal and ranks 32nd among the abundant elements in the earth’s crust. This study reviews the current status of the lithium extraction processes as well as the trend in production amount and use. Lithium is extracted by a various methods depending on the type of resources. These extraction methods are essential for the development of new recycling processes that can extract lithium from secondary lithium resources.


    리튬은 가장 가벼운 금속으로 주기율표상의 첫 번째 금속이다. 리튬은 유기 화합물부터 알루미늄이나 마그네슘의 합금원소는 물론 전자기기나 전기 자동차용 리튬이온 이차전지의 양극재 등 다양한 용도로 사용되고 있다. 따라서 리튬은 우리 일상생활에서 필수적인 금속이다. 전 세계 리튬의 사용량은 2000년도의 약 14,000 톤에서 2020년에는 약 82,200 톤으로 계속 증가하였다. 그러나 리튬은 지각 중 원소 존재도가 32 번째인 대표적인 희소금속이다. 본 연구에서는 생산량 및 용도와 리튬 제련기술에 대해 고찰하였다. 리튬은 자원이 종류에 따라 다양한 제련법으로 추출된다. 이러한 다양한 리튬의 제련기술은 리튬 2차 자원으로부터 리튬을 추출하는 새로운 재활용 프로세스의 개발에 필수적으로 필요하다.

    - COLLAPSE
    30 June 2022
  • Article Review

    Current Status of Lime Bordeaux Mixture Research using Properties of Lime based Minerals

    석회계 광물 특성을 활용한 석회보르도액 연구 현황

    Young-Jin Kim, Jun-Hyung Seo, Yang-Soo Kim, Kye-Hong Cho, Jin-Sang Cho

    김영진, 서준형, 김양수, 조계홍, 조진상

    Limestone is the largest mineral resource in South Korea and is used in various industries, particularly as a primary raw material in …

    석회석은 국내 최대의 광물자원으로 다양한 산업에 활용하고 있으나 대부분 시멘트 및 제철 산업에 집중되어 있는 실정으로, 농업, 분체, 환경 등의 산업분야와 관련된 …

    + READ MORE
    Limestone is the largest mineral resource in South Korea and is used in various industries, particularly as a primary raw material in the cement and iron industries. However, research on the utilization of limestone in fields such as agriculture, powder, and green chemistry is severely lacking. In this review, studies concerning the crop antibacterial industry using unslaked or slaked lime produced from limestone were analyzed. Reports regarding lime bordeaux mixture were also considered. By compiling research results, processing technologies for improving the antibacterial efficiency of lime bordeaux mixture are discussed. In addition, plans for the revitalization of research on crop antibacterial agents through the limestone processing industry were summarized.


    석회석은 국내 최대의 광물자원으로 다양한 산업에 활용하고 있으나 대부분 시멘트 및 제철 산업에 집중되어 있는 실정으로, 농업, 분체, 환경 등의 산업분야와 관련된 석회석 가공 산업 연구는 매우 부족하다. 본 연구에서는 석회석을 가공하여 생산할 수 있는 생석회 및 소석회를 활용하는 작물 대상 항균제 산업과 석회보르도액의 주요 현황, 연구 등을 분석하여 자료를 제시하였다. 이를 통해 광물 자원 및 소재 분야에서 석회보르도액의 항균 성능 향상을 위한 가공 기술 분야를 검토하였고, 석회석 가공 산업을 통한 작물 대상 항균제 분야의 활성화 방안에 대한 내용을 정리하였다.

    - COLLAPSE
    30 June 2022
  • Article Review

    Overview on Pyrometallurgical Recycling Process of Spent Lithium-ion Battery

    건식 공정을 통한 리튬이차전지의 재활용 연구 동향

    Eunmi Park, Chulwoong Han, Seong Ho Son, Man Seung Lee, Yong Hwan Kim

    박은미, 한철웅, 손성호, 이만승, 김용환

    The global demand for lithium-ion batteries (LIBs) has been continuously increasing since the 1990s along with the growth of the portable electronic …

    리튬이차전지의 수요는 1990년대 이후로 휴대용 전자 기기 시장과 함께 지속적으로 증가되어 왔으며, 최근 전기 자동차 시장의 급격한 확장에 따라 리튬이차전지 또한 전 …

    + READ MORE
    The global demand for lithium-ion batteries (LIBs) has been continuously increasing since the 1990s along with the growth of the portable electronic device market. Of late, the rapid growth of the electric vehicle market has further accelerated the demand for LIBs. The demand for the LIBs is expected to surpass the supply of lithium from natural resources in the near future, posing a risk to the global lithium supply chain. Moreover, the continuous accumulation of end-of-life LIBs is expected to cause serious environmental problems. To solve these problems, recycling the spent LIBs must be viewed as a critical technological challenge that must be urgently addressed. In this study, recycling LIBs using pyrometallurgical processes and post-processes for efficient lithium recovery are briefly reviewed along with the major accomplishments in the field and current challenges.


    리튬이차전지의 수요는 1990년대 이후로 휴대용 전자 기기 시장과 함께 지속적으로 증가되어 왔으며, 최근 전기 자동차 시장의 급격한 확장에 따라 리튬이차전지 또한 전 세계적으로 수요가 급증하였다. 이는 가까운 미래에 천연자원으로부터의 리튬 공급량을 앞설 것이며, 리튬 자원 수급의 불안정을 초래할 수 있다. 지속적으로 축적되는 수명이 다 한 폐전지 또한 환경적으로 큰 문제를 야기할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 사용된 리튬이차전지의 재활용은 매우 중요한 기술적 과제이다. 본 연구에서는 건식 공정을 이용한 리튬이차전지의 재활용 공정과 함께 리튬 회수를 위한 추가 공정에 대해 조사하였다. 전지 재활용을 위한 건식 제련의 지속적인 연구는 리튬 및 유가 금속의 회수율을 크게 향상시켜 전기 자동차 및 휴대용 전자기기의 필수 부품인 리튬이차전지의 시장 안정화에 크게 기여할 것이다.

    - COLLAPSE
    30 June 2022
  • Research Paper

    Greenhouse Gas Emission Reduction and Economic Benefit Evaluation of Carbon Mineralization Technology using CFBC Ash

    순환유동층 석탄재를 이용한 탄소광물화 기술의 온실가스 배출 저감량 및 경제성 분석

    Euntae Jung, Jeongyun Kim

    정은태, 김정윤

    This study analyzed the amount of carbon dioxide reduction and economic benefits of detailed processes of CO2 6,000 tons plant facilities …

    탄소광물화 기술은 석탄재와 이산화탄소를 반응시켜 건설재료 등으로 활용이 가능한 복합탄산염 등의 부산물을 생산함과 동시에 이산화탄소를 탄산염에 고정화하여 온실가스 감축효과를 얻을 수 있는 …

    + READ MORE
    This study analyzed the amount of carbon dioxide reduction and economic benefits of detailed processes of CO2 6,000 tons plant facilities with mineral carbonation technology using carbon dioxide and coal materials emitted from domestic circulating fluidized bed combustion power plants. Coal ash reacted with carbon dioxide through carbon mineralization facilities is produced as a complex carbonate and used as a construction material, accompanied by a greenhouse gas reduction. In addition, it is possible to generate profits from the sales of complex carbonates and carbon credits produced in the process. The actual carbon dioxide reduction per ton of complex carbonate production was calculated as 45.8 kgCO2eq, and the annual carbon dioxide reduction was calculated as 805.3 tonCO2, and the benefit-cost ratio (B/C Ratio) is 1.04, the internal rate return (IRR) is 10.65 % and the net present value (NPV) is KRW 24,713,465 won, which is considered economical. Carbon mineralization technology is one of the best solutions to reduce carbon dioxide considering future carbon dioxide reduction and economic potential.


    탄소광물화 기술은 석탄재와 이산화탄소를 반응시켜 건설재료 등으로 활용이 가능한 복합탄산염 등의 부산물을 생산함과 동시에 이산화탄소를 탄산염에 고정화하여 온실가스 감축효과를 얻을 수 있는 기술로, 이산화탄소 감축 및 경제적 잠재력을 고려하면 국가 온실가스 감축 목표를 실현하기 위한 유용한 방안이 될 수 있다. 그러나 아직까지는 해당 기술의 이산화탄소 감축 성능과 환경적인 이점, 경제성 등에 대한 자료가 적어서 기술의 상용화 가능성에 대해서는 명확하지 않은 상태이다. 본 연구는 국내 순환유동층 발전소에서 발생되는 이산화탄소와 석탄재를 이용하는 이산화탄소 투입량 기준 6,000 tonCO2/년 규모의 탄소광물화 설비에 대해 이산화탄소 감축량 및 경제성 분석을 수행했다. 공정 분석 결과 1톤의 복합탄산염 생산 시 실질적인 이산화탄소 감축량은 약 45.8 kgCO2eq, 연간 약 805.3 tonCO2로 산정되었으며, 경제적 편익 분석 시 비용편익분석비(B/C Ratio)는 1.04, 내부수익률(IRR)은 10.65 %, 순현재가치(NPV)는 24,713,465 원으로 나타나, 탄소광물화 설비가 어느 정도 경제성을 확보하고 있는 것으로 분석되었다.

    - COLLAPSE
    30 June 2022
  • Research Paper

    A Study on the Characteristics of Chlorine-Containg Cement Depending on Changes in Gypsum and Iron Modulus

    이수석고 함량과 Iron Modulus 변화에 따른 염소 함유 시멘트의 특성에 관한 연구

    Young-Jun Lee, Nam-Il Kim, Jeong-Hoon Cho, Sung-Kwan Seo, Yong-Sik Chu

    이영준, 김남일, 조정훈, 서성관, 추용식

    The physical properties of chlorine-containing cement were analyzed to optimize the operational conditions when waste resources containing chlorine were used in the …

    본 연구에서는 시멘트 제조공정에서 염소를 함유한 폐자원을 활용하였을 때, 염소가 클링커뿐 아니라 최종 제품에 긍정적인 영향을 끼칠 수 있는 최적의 조건을 제시하고자 …

    + READ MORE
    The physical properties of chlorine-containing cement were analyzed to optimize the operational conditions when waste resources containing chlorine were used in the cement manufacturing process. Cement with clinker to gypsum weight ratios of 95:5 and 93:7 were manufactured. In addition, the iron modulus (IM) of clinker was set to 1.3, 1.5, and 1.7 to evaluate the burnability and physical properties of clinker. With constant chlorine content, increasing gypsum content resulted in a decrease in the 3 day-compressive strength, whereas the 28 day-compressive strength increased. In addition, flow and setting time also increased with increasing gypsum content. As the IM decreased, burnability was improved, free-CaO content decreased, alite and ferrite content increased, and compressive strength increased In particular, the compressive strength of IM 1.3 was approximately 14% greater than that of IM 1.7.


    본 연구에서는 시멘트 제조공정에서 염소를 함유한 폐자원을 활용하였을 때, 염소가 클링커뿐 아니라 최종 제품에 긍정적인 영향을 끼칠 수 있는 최적의 조건을 제시하고자 염소 함유 시멘트의 물리적 특성을 분석하였다. 동일한 조건의 클링커를 이수석고 중량비 95:5 및 93:7로 분쇄 후 실험을 진행하였다. 또한 클링커 모듈러스를 IM 1.3, 1.5 및 1.7로 제어하여 클링커의 광물학적 특성과 물리적 특성을 동시에 분석하였다. 동일 염소 함량 조건에서 이수석고 함량이 증가할수록 3일 압축강도는 감소하였으나, 장기 압축강도 발현율은 증가하였다. 또한 플로우와 응결시간이 증가하는 것을 확인되었다. IM 감소에 따라 우수한 클링커 광물 특성이 발현되어 free-CaO 함량이 감소하고, alite 및 ferrite 광물이 소폭 증가하였다. 압축강도는 IM이 감소할수록 증가하였으며, IM 1.3의 경우 IM 1.7 대비 약 14%가 상승하였다. 이를 통해 시멘트 제조공정에서 폐자원을 활용하여 자원 절약, 에너지 절감 등의 환경적 측면과 아울러 최종 제품인 시멘트 압축강도 등의 성능 향상에 긍정적인 영향을 미치는 것을 기대할 수 있었다.

    - COLLAPSE
    30 June 2022
  • Research Paper

    Electrochemical Behavior of Tin and Silver during the Electrorecycling of Pb-free Solder (Sn-Ag-Cu) Waste

    폐무연솔더(Sn-Ag-Cu)의 전해재활용 시 주석과 은의 전기화학적 거동 연구

    Min-seuk Kim, Jae-chun Lee, Rina Kim, Kyeong-woo Chung

    김민석, 이재천, 김리나, 정경우

    We investigated the electrochemical behavior of Sn (93.0 %)-Ag (4.06 %)-Cu (0.89 %) during electrolysis of Pb-free solder waste to recover tin …

    주요성분이 Sn(93.0 %)-Ag(3.26 %)-Cu(0.89 %)로 구성되는 SAC 폐무연솔더로부터 주석과 은을 회수하기 위한 전기화학적인 방법을 연구하였다. 폐무연솔더의 건식용해, 주조를 통해 제조한 작업전극을 사용하여 …

    + READ MORE
    We investigated the electrochemical behavior of Sn (93.0 %)-Ag (4.06 %)-Cu (0.89 %) during electrolysis of Pb-free solder waste to recover tin and silver. A thin strip of the solder waste produced by high-temperature melting and casting was used as a working electrode to perform electrochemical analysis. During anodic polarization, the current peak of an active region decreased with an increase in the concentration of sulfuric acid used as an electrolyte. This resulted in the electro-dissolution of the working electrode in the electrolyte (1.0 molL-1 sulfuric acid) for a constant current study. The study revealed that the thickening of an anode slime layer at the working surface continuously increased the electrode potential of the working electrode. At 10 mAcm-2, the dissolution reaction continued for 25 h. By contrast, at 50 mAcm-2, a sharp increase in the electrode potential stopped the dissolution in 2.5 h. During dissolution, silver enrichment in the anode slime reached 94.3% in the 1 molL-1 sulfuric acid electrolyte containing a 0.3 molL-1 chlorine ion, which was 12.7% higher than that without chlorine addition. Moreover, the chlorine enhanced the stability of the dissolved tin ions in the electrolyte as well as the current efficiency of tin electro-deposition at the counter electrode.


    주요성분이 Sn(93.0 %)-Ag(3.26 %)-Cu(0.89 %)로 구성되는 SAC 폐무연솔더로부터 주석과 은을 회수하기 위한 전기화학적인 방법을 연구하였다. 폐무연솔더의 건식용해, 주조를 통해 제조한 작업전극을 사용하여 분극거동 조사와 정전류 전해용해를 실시하였다. 분극시험 시 활성화영역의 산화전류피크는 전해액의 황산 농도가 높아질수록 감소하였으며, 1 molL-1 황산농도가 전해용해를 위해 가장 적절한 것으로 나타났다. 정전류 용해 시 전극표면의 부동태층인 양극슬라임이 두꺼워짐에 따라 전극전위가 지속적으로 높아졌으며, 10 mAcm-2에서 25시간동안 지속적인 전해용해가 가능한 반면 50 mAcm-2에서는 2.5 시간 이후부터 전극전위가 급상승하여 전해용해반응이 중단되었다. 정전류 전해용해 시 은은 양극슬라임에 농축되었으며, 전해액내 염소이온의 농도가 0.3 molL-1인 경우 농축율이 미첨가 조건보다 12.7% 높은 94.3%를 나타내었다. 또한 염소이온의 첨가에 의해 전해액내 주석이온의 안정성을 높이고 주석의 전착전류효율을 향상시킬 수 있었다.

    - COLLAPSE
    30 June 2022
  • Research Paper

    Separation of Ni(II), Co(II), Mn(II), and Si(IV) from Synthetic Sulfate and Chloride Solutions by Ion Exchange

    황산과 염산 합성용액에서 이온교환에 의한 니켈(II), 코발트(II), 망간(II) 및 실리케이트(IV)의 분리

    Thi Thu Huong Nguyen, Jiangxian Wen, Man Seung Lee

    NguyenThiThuHuong, WenJiangxian, 이만승

    Reduction smelting of spent lithium-ion batteries at high temperature produces metallic alloys. Following solvent extraction of the leaching solutions of these metallic …

    폐리튬이온전지를 고온에서 용융환원하면 금속혼합물을 얻을 수 있다. 금속혼합물을 황산이나 염산으로 침출한 다음 용매추출로 분리한 여액에는 니켈(II), 코발트(II), 망간(II)과 실리케이트(IV)가 함유되어 있다. 본 …

    + READ MORE
    Reduction smelting of spent lithium-ion batteries at high temperature produces metallic alloys. Following solvent extraction of the leaching solutions of these metallic alloys with either sulfuric or hydrochloric acid, the raffinate is found to contain Ni(II), Co(II), Mn(II), and Si(IV). In this study, two cationic exchange resins (Diphonix and P204) were employed to investigate the loading behavior of these ions from synthetic sulfate and chloride solutions. Experimental results showed that Ni(II), Co(II), and Mn(II) could be selectively loaded onto the Diphonix resin from a sulfate solution of pH 3.0. With a chloride solution of pH 6.0, Mn(II) was selectively loaded onto the P204 resin, leaving Ni(II) and Si(IV) in the effluent. Elution experiments with H2SO4 and/or HCl resulted in the complete recovery of metal ions from the loaded resin.


    폐리튬이온전지를 고온에서 용융환원하면 금속혼합물을 얻을 수 있다. 금속혼합물을 황산이나 염산으로 침출한 다음 용매추출로 분리한 여액에는 니켈(II), 코발트(II), 망간(II)과 실리케이트(IV)가 함유되어 있다. 본 논문에서는 양이온교환수지인 Diphonix와 P204를 사용하여 황산과 염산 합성용액에 함유된 상기 이온들의 이온교환거동을 조사했다. 용액의 pH가 3인 황산용액에서 니켈(II), 코발트(II)와 망간(II)이 선택적으로 Diphonix에 흡착되었다. 용액의 pH가 6인 염산용액에서는 망간(II)이 P204수지에 선택적으로 흡착되어 분리가 가능했다. Diphonix와 P204에 흡착된 금속이온은 황산이나 염산용액으로 세출할 수 있었다.

    - COLLAPSE
    30 June 2022
  • Technical Note

    Heat Balance during the Electrowinning of Neodymium Metal in Molten Salt

    네오디뮴 금속의 전해 채취 중의 열수지

    Sung-Wook Cho, Jeong-Hyun Yu, Ho-Gil Choi

    조성욱, 유정현, 최호길

    Energy consumption per unit weight of metal (kwh/kg of metal) is one of the most important economic indicators in the process of …

    용융염 전해 채취 공정에서 가장 중요한 경제 지표 중 하나는 에너지 원단위(kwh/kg of metal)이다. 이는 외부로 손실되는 에너지와 전류 효율에 관련된다. 전류 …

    + READ MORE
    Energy consumption per unit weight of metal (kwh/kg of metal) is one of the most important economic indicators in the process of molten salt electrolysis. It is related to the heat loss of salt bath and the current efficiency of the process. The current efficiency is highly dependent on electrolysis temperature. On the other hand, the temperature of salt bath may increase significantly due to the difference (larger energy input than consumption) in heat balance at the beginning of electrolysis, which may cause different electrolysis temperature from an initially targeted value. This results in a bad effect on current efficiency. Therefore, it will be helpful to the reduction of energy consumption to compare the calculated and measured values of the temperature change of salt bath through the heat balance review at the early stage of electrolysis and to evaluate the energy loss to outside. In this study, based on the authors’ experimental data, the heat balance was reviewed at the beginning of the electrolysis, and it was possible to evaluate the energy loss to the outside and the increase of the temperature of the salt bath quantitatively. Through such a method, heat loss reduction plan can be derived and current efficiency can be improved so that energy consumption can be reduced.


    용융염 전해 채취 공정에서 가장 중요한 경제 지표 중 하나는 에너지 원단위(kwh/kg of metal)이다. 이는 외부로 손실되는 에너지와 전류 효율에 관련된다. 전류 효율은 전해온도에 의해 크게 좌우된다. 한편 염욕의 온도는 전해 초기에 염욕의 열수지 차이로 인해 급격히 상승하여 처음에 목표했던 전해온도와 상이해질 수 있다. 염욕의 의도치 않은 온도 변화는 전류 효율에 악 영향을 미친다. 따라서 전해 초기를 대상으로 열수지 검토를 통해 염욕의 온도 변화에 대한 계산치와 실측치를 비교해 보고 외부로 손실되는 에너지를 평가하는 것은 에너지 원단위를 줄이는 데 도움이 될 것이다. 본 논문에서는 저자들의 실험 데이터를 이용하여 용융염 전해 채취 중의 열수지에 대해 검토하였으며 이를 통해 외부로의 열 손실과 염욕의 온도 상승을 정량적으로 평가할 수 있었다. 이와 같은 방법을 통하면 열 손실을 줄일 수 있는 방안을 도출하고 전해온도를 제어하여 전류 효율을 제고시킴으로써 에너지 원단위를 줄일 수 있다.

    - COLLAPSE
    30 June 2022