고온 산업용 용광로는 백금족 금속(PGM)의 열야금 회수를 위한 중앙 처리 장치 역할을 합니다. 일반적으로 전기 또는 유도 용광로인 이러한 장치는 1000°C ~ 2000°C 범위의 극한 열을 발생시켜 폐 촉매 및 화학 물질의 복잡한 혼합물을 녹여 폐기물에서 귀금속을 물리적으로 분리할 수 있도록 합니다.
용광로의 주요 기능은 고밀도 백금 금속이 경량 폐 슬래그에서 물리적으로 분리될 수 있는 용융 환경을 조성하여 고체 스크랩을 농축된 금속 자원으로 변환하는 것입니다.
열 농축 메커니즘
회수 공정은 용광로가 재료의 물리적 상태를 변경하는 능력에 의존합니다. 고체를 액체로 전환함으로써 용광로는 더 낮은 온도에서는 불가능한 분리 공정을 촉진합니다.
용융 임계값 달성
용광로는 1000°C ~ 2000°C 사이의 온도를 유지해야 합니다.
이 극한의 열 에너지는 폐 자동차 촉매 변환기에서 발견되는 내화성 재료를 완전히 녹이는 데 필요합니다. 이 임계값에 도달하지 않으면 재료는 고체 또는 반고체 상태로 남아 갇힌 백금 금속의 방출을 방지합니다.
상 분리 촉진
혼합물이 용융되면 용광로는 두 개의 뚜렷한 액체 층 형성을 가능하게 합니다.
백금이 풍부한 금속 상—더 무거운—이 바닥으로 가라앉습니다. 한편, 폐기물은 위에 뜨는 액체 슬래그를 형성합니다. 이 밀도 기반 분리는 농축의 핵심 메커니즘입니다.
화학 첨가제의 역할
용광로는 분리가 깨끗하고 효율적이도록 특정 화학 물질과 함께 작동합니다.
플럭스를 사용한 점도 관리
참조 자료는 저점도 액체 슬래그의 중요성을 강조합니다.
용융 슬래그의 점도(두께)를 낮추기 위해 용광로 장입물에 플럭스를 첨가합니다. 더 묽고 유동성이 좋은 슬래그는 무거운 금속 방울이 더 쉽게 통과하여 바닥에 가라앉아 회수될 수 있도록 합니다.
수집기의 기능
폐 촉매와 함께 용광로 혼합물에 수집기가 도입됩니다.
이러한 시약은 용융 욕조 내 PGM에 대한 "자석" 역할을 하여 백금을 흡수하여 결국 탭되고 수확되는 별도의 금속 상을 형성합니다.
운영 절충점 이해
고온 용광로는 효과적이지만 성공적인 회수를 위해서는 열 입력과 재료 거동 간의 균형을 맞춰야 합니다.
점도 균형
용광로 온도가 너무 낮거나 플럭스 혼합물이 잘못되면 슬래그가 너무 점성이 높을 수 있습니다.
고점도 환경에서는 귀중한 백금 방울이 바닥으로 가라앉는 대신 슬래그 층에 갇힐 수 있습니다. 이는 귀중한 금속이 폐기물과 함께 폐기되므로 수율 손실로 이어집니다.
에너지 대 재료 제약
온도 범위의 상한선(2000°C 근처)에서 작동하면 빠른 용융이 보장되지만 용광로 라이닝에 엄청난 스트레스를 주고 에너지 비용을 증가시킵니다.
운영자는 에너지 낭비나 장비 손상 없이 분리에 충분할 정도로 슬래그가 유동적인 최적의 열 창을 찾아야 합니다.
회수 목표에 맞는 올바른 선택
열야금 작업의 효과는 용광로 내 열 환경과 화학 조성을 얼마나 잘 관리하는지에 따라 달라집니다.
- 회수율이 주요 초점인 경우: 금속 방울이 폐기물 층에 갇히는 것을 방지하는 가장 낮은 슬래그 점도를 보장하는 플럭스 화학을 우선시하십시오.
- 처리량이 주요 초점인 경우: 폐 촉매의 용융을 가속화하고 사이클 시간을 줄이기 위해 일관되게 높은 온도를 유지하는 데 집중하십시오.
열 환경을 엄격하게 제어함으로써 복잡한 2차 폐기물을 귀중한 백금 자산의 정제된 흐름으로 전환합니다.
요약 표:
| 공정 구성 요소 | PGM 회수에서의 역할 | 주요 이점 |
|---|---|---|
| 열 에너지 | 1000°C - 2000°C 도달 | 내화성 폐 촉매를 녹여 금속 방출 |
| 상 분리 | 중력 기반 계층화 | 무거운 PGM 함유 상 가라앉히고 폐 슬래그 뜨게 함 |
| 플럭스 첨가제 | 점도 관리 | 용융 슬래그가 금속 방울이 가라앉을 만큼 묽도록 보장 |
| 수집기 | 금속 흡수 | 금속 상으로 백금을 수확하는 "자석" 역할 |
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참고문헌
- Rafael Granados‐Fernández, Justo Lobato. Platinum Recovery Techniques for a Circular Economy. DOI: 10.3390/catal11080937
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