희토류 선광/정제 공정 중 발생된 오염원의 특성 및 처리기술

Abstract

본 연구에서는 희토류의 특성과 자연에 부존하는 광상에 따른 선광 및 정제(분해침출/분리정제)공정 중 발생된 오염원 특성 및 처리기술에 대한 연구를 수행하였다. 연구결과 상업적으로 중요한 희토류광물은 이온흡착광, 탄산염계열의 바스트네사이트 및 인산염계열의 모나자이트이다. 이온흡착광의 선광공정은 황산암모늄을 이용한 용출 및 1,000에서 하소 과정이며, 바스트네사이트와 모나자이트의 선광공정은 파쇄/분쇄, 비중/자력선별 및 부유선별과정이다. 또한 분해침출/분리정제 공정은 산/알칼리 분해침출, P507(<TEX>$C_{16}H_{35}O_3P$</TEX>)/옥살산(<TEX>$H_2C_2O_4$</TEX>)을 이용한 분리정제 및 탄산화와 하소과정을 통한 정제과정이었다. 이 중 선광공정에서 발생한 오염원은 중금속, 불소, 황산염, 비소 및 방사성물질을 함유하는 광미이며, 분해침출/분리정제과정에서 발생하는 오염원은 유해가스 (HF, <TEX>$NO_x$</TEX>, <TEX>$SO_x$</TEX>, CO)와 방사성 광물찌꺼기, 그리고 중금속, 불소, 암모늄, 방사성물질(Th, U), 유기물 등을 함유하는 폐수이다. 유해가스는 산/알칼리 흡수탑을 이용하여 처리하며, 방사성 광물찌꺼기는 건조 후 밀폐보관하고, 폐수처리공정은 중금속, 불소 및 방사성물질의 경우 화학적 침전, 암모늄이온의 경우 stripping, struvite 침전, 그리고 유기물은 산화공정으로 처리한다. 보다 경제적이고 운영이 용이한 처리기술로 입상 알칼리제를 활용한 화학적 침전과 미량의 방사성물질 제거를 위한 입상 광산배수 슬러지 흡착공정을 제안한다. In this study, it was observed that the characteristics of pollutants produced during the processes of ore dressing and purification depends on the properties of rare earth and deposits from natural resources. The commercially important rare earth minerals discerned in this study were ion adsorption deposit, carbonate bastnasite and phosphate monazite. The ore dressing process for ion adsorption deposit elution was done by use of ammonium sulfate and calcination, while the process for bastnasite and monazite was smashing/grinding, gravity/magnetic separation and flotation. The process of decomposition/separation is mainly adopted for the purification process of rare-earth oxide by acid/alkali, P507 (<TEX>$C_{16}H_{35}O_3P$</TEX>)/oxalicacid (<TEX>$H_2C_2O_4$</TEX>) and carbonation and calcination. At the ore dressing process, dominant water pollutants were heavy metals, fluoride, sulphate, arsenic, and radioactive compounds, while purification process generally produced harmful gases (HF, <TEX>$NO_x$</TEX>, <TEX>$SO_x$</TEX>, CO), radioactive tailings and wastewater with heavy metals, fluoride, ammonium, radioactive materials (Th, U), and organic pollutants. Harmful gases were specifically generated from acid/alkali decomposition process while organic pollutants were originated from separation/purification process. To treat wastewater, chemical precipitation could be applied to remove heavy metal, fluoride and radioactive compounds, and stripping and struvite precipitation treated ammonium ions, while oxidation treated organic compounds.