세라믹스용 비금속광물자원 확보를 위한 광업기술 개발(2)/전호석

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특집

편집부
등록 2009-06-16 14:37:08

국내산 희토류 광물의 현황 및 선광기술개발

전호석 한국지질자원연구원 자원활용소재연구부 책임연구원
김병곤 한국지질자원연구원 자원활용소재연구부 책임연구원
조성백 한국지질자원연구원 자원활용소재연구부 책임연구원

1. 서론
첨단 및 특수원료 소재로 많이 이용되고 있는 희토류 광물의 경우 산업과 과학의 발달에 힘입어 더욱 용도가 다양해지고 사용량도 크게 증가하고 있는 실정이다. 특히, 우리나라의 경우 희토류 광물의 생산은 전무하지만 전자 및 광학산업의 발달로 매년 희토류 광물의 수요가 증가하여 2000년 기준 약 1억불을 수입하였으며, 2010년에는 약 1억 8천만 불에 이를 것으로 예측하고 있다. 그러나 무엇보다도 희토류 광물의 경우 부존 지역이 국가별로 편중되어 있고, 이를 보유하고 있는 나라는 정부에서 생산과 수출을 통제하고 있어 우리나라와 같이 희토류를 보유하지 못한 나라의 경우 중장기적으로 이를 확보할 수 있는 방안과 계획수립이 필요하다.
희토류 광물의 전세계 매장량은 약 5천만 톤으로 그중 약 75% 정도가 중국에 분포되어 있으며, 미국과 인도에는 각각 15%와 5% 그리고 남아프리카와 호주 그리고 베트남 등지에 일부 분포되어 있는 것으로 보고되고 있다. 그러나 현재 희토류 광물의 생산은 중국과 미국 그리고 호주가 전 세계 생산량의 80% 이상을 차지하고 있고, 모든 나라에서 전략광물로 분류하여 자체에서 선광과 제련을 하여 이들의 이동을 통제하고 있기 때문에, 우리나라와 같이 희토류 광물을 생산하지 못하는 나라에서는 관련산업의 보호가 어렵고 미래에도 생산국의 영향아래 놓이게 될 것이다.
지구상에 존재하는 광물 중 희토류 성분을 0.01% 이상 함유한 광물은 200종 이상으로 알려져 있으나, 공업용으로 이용되고 있는 주요 광석은 monazite, bastnasite, xenotime 그리고 최근 중국에서 산출되는 이온 흡착형광이 있다. 희토류 성분은 원소의 주기율 표에서 ⅢB족에 속하는 원소로써 원자번호 57번인 란탄(La)으로부터 71번인 루테늄(Lu)까지의 15원소에 동족 원자번호 스칸디움(Sc)과 이트륨을 포함한 총 17개 원소들을 말한다. 이들 희토류 원소들은 화학적 성질이 매우 유사하여 원소간의 분리가 어려워 그 동안 각 원소별로 분리하지 않고 혼합희토류 및 미시메탈(mischmetal)의 상태로 이용되어 왔으나, 최근 분리와 정제 기술이 발달하면서 원소별 고순도 희토류를 공업적으로 생산하여 첨단소재로 활용하고 있다. 특히 산업의 급속한 발전과 더불어 전자, 특수소재 등 첨단산업이 괄목할만한 성장을 이루게되어 원료소재인 희토류 산업이 크게 발전하게 되었다.
또한 희토류 원소를 이용한 꾸준한 용도개발이 이루어져 컬러TV, 전기, 전자, 촉매, 광학, 특수금속, 초전도체 물질, 원자력, 특수연마제 등 이제는 모든 분야에서 이용되고 있으며, 특히 특정 희토류 원소의 경우 가격이 매우 높고 구입이 어려워 세계적으로 이 원료의 구입에 혈안이 되어 있다.
우리나라도 전량수입에 의존하고 있는 희토류 원소를 일부라도 국내에서 대체할 수 있는 방안을 강구하기 위해 오래 전부터 이에 대한 계획을 수립하여 추진해 오고 있으나, 국내에서 대량의 희토류 광물을 확보하지 못해 관련분야의 연구가 거의 중단된 상태이다.
최근 강원도 홍천지역에 대량의 희토류 광물의 매장량이 확인되어 우수한 선별기술만 개발된다면 국내에서도 희토류광물을 생산할 수 있는 입지를 확보한 상태이다. 특히, 이 지역은 국내 최대 철 매장지이기 때문에 기술개발의 척도에 따라 충분히 경제성을 갖출 수 있을 것으로 생각된다. 만일 국내에서 희토류 광물을 일부라도 생산할 경우 우리가 기대할 수 있는 것은, 희토류 원소를 사용하고 있는 국내관련 산업에 원료를 중장기적으로 안전하게 공급할 수 있어, 관련산업을 보호할 수 있고, 또한 국내 부족분을 수입할 때 수입가격을 능동적으로 조절할 수 이는 여건을 마련할 수 있을 것이다.
본 연구에서는 강원도 홍천군 자은철광 내에 다량 부존 되어 있는 저품위 모나자이트 광물을 활용할 수 있는 선별기술을 개발하여, 국내에서도 일부라도 희토류 광물을 생산할 수 있는 기반을 확립하는데 있다. 특히, 모나자이트와 철을 동시에 회수할 수 있는 선별기술 개발과 스트롬튬을 동시에 회수할 수 있는 종합 선별공정을 개발하여 국내에 부존 되어 있는 모나자이트 및 유가 광물을 회수하는 기술을 확립하는데 있다.
2. 국내외 희토류광의 현황
2-1. 국내 희토류광 현황
우리나라에 매장되어 있는 희토류 원료광물은 대부분 강이나 바다 등의 모래 중에 함유된 모나자이트라 할 수 있으며, 이들 사광상은 모나자이트 이외에 자철광, 티탄철광, 지르콘, 가네트 그리고 녹니석 등과 같이 비중이 높은 광물들과 혼합되어 산출되고 있다. Table 1은 국내 사광상의 조사현황을 나타낸 것으로 지역적으로는 경기, 충북, 충남 그리고 전남 등 하천 모래중에 약 322천톤의 모나자이트가 부존되어 있지만, 대부분은 TREO 함량이 0.1% 이하라 개발이 불가능한 상태이다.
Table 2는 한국지질자원연구원에서 1987년부터 1991년까지 국내 사광상을 대상으로 희유원소 함량분포를 조사한 결과이다. 금강 지역에서부터 낙동강 지역 까지 4대강을 유역별로 분류하여 이들 사광상에 분포되어 있는 희유금속원소 분포조사연구결과, 금강지역에 63,000톤의 모나자이트가 매장 되었음이 확인되었으며 전체적으로는 139,000톤의 모나자이트가 사광상에 분포되어 있다. 그러나 4대강 모든 지역의 경우 원광 중 모나자이트의 함량이 1% 미만으로 매우 낮아, 일정량의 희토류 광물을 보유하고 있음에도 불구하고 현재 전량을 수입에 의존하고 있는 실정이다. 이는 앞에서 언급하였듯이 국내 사광상 연구결과 경제성 있는 원광을 발견하지 못했기 때문이다. 특히, 모나자이트 함량이 가장 높은 금강지역(공주-청양)에서 조차도 TREO 함량이 0.08% 밖에 되지 않아 사광으로부터의 희토류 원료의 회수는 불가능함을 알 수 있다. 그러나 1994년 홍천지역 자은철광 내에 TREO 함량이 3% 이상인 비교적 높은 품위의 Massive 상의 모나자이트 광체가 대량 발견되어, 국내에서도 희토류 원료를 생산할 수 있다는 희망을 갖게되어 현재 이를 개발하기 위한 종합적인 계획을 수립하여 연구를 수행 중에 있으며, 본 연구도 이 사업의 일환으로 수행하였다.
국내에 분포되어 있는 사광상 중 중사의 평균함량은 하천사가 0.8~1.5%이고 해변사는 1.5~3.0% 정도이다. 중사의 각 광물별 함유비율은 사광상의 경우 모나자이트 12~18%, 지르콘 8~10%, 티탄철석 25~35%, 자철석 20~30% 그리고 석류석이 약 25% 정도이다. 서해 및 남해에 유입하는 오대강 하상 사광상을 중심으로 한 중사광의 분존량은 약 500만 톤 정도이나 이중 경제성이 높은 모나자이트의 추정량은 약 90만 톤으로 산정된다. 그리고 임진강 상류 하천상에도 중사의 함량이 3% 내외의 사광상이 부존하고 있음이 확인되었으며, 중사광 중에는 모나자이트 12.0%, 지르콘 7.8%, 티탄철석 36.4%, 자철광 8.3% 그리고 석류석이 약 5.9% 정도 함유되어 있는 것으로 보고되고 있다.
국내 하천사의 경우 대부분 사광상으로서 희토류의 함량이 낮아 경제성이 결여되어 개발이 이루어지지 못하고 있는 실정이다. 그러나 하천의 사광상도 여러 지역에 광구가 등록되어 한때는 개발을 위한 준비까지 착수한 곳도 있다. Table 3은 국내 하천사를 대상으로 등록된 광구 및 각 광구별 희토류 광물의 품위를 나타낸 것이다. 등록된 하천사 광구 중 중사의 함량이 가장 높은 지역은 전남 구례와 경기도 연천 지역으로 각각 2.2%와 4.0%의 중광물이 함유되어 있다. 그러나 중광물중 모나자이트 함량은 경기도평택과 안성지역이 각각 11%와 2% 정도로 가장 높다.
또한 국내 육상을 대상으로한 희토류광물 자원의 탐사도 한국자원연구소에서 희유금속사업단을 조직하여 1987년~1991년까지 체계적으로 이루어 졌다. 그러나 그 이후로 희토류 함량이 높은 광체을 발견하지 못해 연구가 중단되었다가, 1999년 강원도 홍청군 자은철광에 대규모 모나자이트 광이 발견되면서, 이에 대한 매장량 및 품위 등에 관한 체계적인 연구가 이루어 졌다. 2001년에 보고된 한국지질자원연구원의 연구조사 결과를 요약하면, 평균품위 2.2%인 모나자이트가 26,000,000톤 매장되어 있음을 확인하였다.
Table 4는 1987년부터 1999년까지 국내 하드록(hard rock) 상태의 희토류광 매장량 연구결과를 나타낸 것으로, 희토류광은 주로 강원도 홍천과 충북 충주지역의 철광상에 관련된 것이다. 이 희토류광상들은 선캠브리아기의 철광에 수반된 것으로, 국내에는 선캠브리아기에 해당하는 철광이 그 외에도 양양철광, 서산철광, 고남산철광 등이 있으나, Fig. 1의 탐사 대상 지역에서 알 수 있듯이, 이 두 곳이 가장 규모가 큰 지역이다.
가. 홍천지역 희토류 광상
홍천지역 희토류광상은 강원도 홍천군 두촌면 자은리에 위치하며 과거 홍천 자은 철광으로 알려진 곳으로, 1960년대 초에 철광으로 개발된 적이 있다. 희토류광물은 주로 모나자이트이며 자철석과 함께 탄산염암내에 배태한다. 중요한 수반광물은 스트론티아나이트, 인회석, 콜럼바이트, 훠구소나이트, 중정석 등이다. 탄산염암의 폭은 약 20~50m이고 총연장은 2,5km이다. 지금까지 확보된 매장량은 약 2천6백만 톤이고 품위는 희토류 2.4%R2O3, 철 21%Fe2O3, 니오비움 0.1%Nb, 인 2.9%P2O5, 스트론튬 1.8%SrO이며 미량의 금이 확인되었다.
나. 충주지역 희토류 광상
충북 충주시와 중원군 이류면의 접경지에 위치하며 과거 금곡 철광으로 개발된 곳이다. 희토류광물은 주로 갈염석이며 지르콘과 함께 알카리 화산암내에 배태한다. 확보된 희토류광의 매장량은 약 2천만톤(REO베이스 168천톤)이고, 품위는 희토류 0.84%R2O3, 지르콘 1% Zr 정도이다. 그러나 이 지역은 원광 중 희토류 함량보다 지르콘의 품위가 높아 모나자이트의 회수가 어려운 지역으로 평가되고 있다.
2-2. 국외 희토류광 현황
Fig. 2와 Table 5는 세계 희토류 광물의 분포 및 국가별 매장량을 각각 나타낸 것으로, 크게 중국과 호주, 북남미, 인도 그리고 남아프리카 지역에 편재되어 있음을 알 수 있다. 현재 세계 희토류 매장량은 1천년간 사용할 수 있는 것으로 예측하나, 대부분이 Ce와 La 등의 경희토류이고 중(中)-중(重 희토류는 매우 적은 상태이다.
즉, 경희토류의 경우 전체 희토류의 94%를 차지하고 있으며, 그중 Ce와 La가 약 74%에 달한다. 따라서 Sm과 Dy 등의 중(中)희토류는 3.6% 그리고 重희토류는 0.9% 밖에 되지 않아 새로운 중(中)-중(重) 희토류의 매장량이 확인되지 않으면 앞으로 수요의 심각한 불균형이 예상된다. 또한 Table 5에서와 같이 중국은 전 세계 희토류 매장량의 약 75% 이상을 이루고 있으며, 미국과 인도 그리고 호주를 합하면 전체 매장량의 97%를 차지하게 된다. 따라서 이들 희토류를 보유하고 있는 몇몇 나라에서 이들 광물을 전략적으로 이용할 경우, 우리나라와 같이 이를 개발 보유하지 못한 나라들은 큰 영향을 받을 것으로 생각된다.

3. 시료 및 실험방법
3-1. 시료의 특성
본 연구에 사용된 시료는 강원도 홍천군 두촌면 자은리에 위치한 홍천철광으로부터 채취한 것으로, 이 지역에 분포되어 있는 모나자이트의 평균품위는 정밀한 지질조사결과 TREO가 약 3% 이다. 그러나 실험에 사용된 시료는 현장 시료채취 과정에서 radio activity meter를 사용하여 선택 채취하여 TREO 품위가 비교적 높은 품위의 시료를 사용하였다. 시료 채취가 이루어진 지역은 과거에 철광을 확보하기 위해 많은 시추가 이루어진 지역으로 철 생산을 위해 채광이 이루어진 부분도 있다.
당시 조사에 따르면 철광상의 성인이 선캠브리아기의 사질퇴적암 중에 협재된 철광층이, 후기에 일어난 동력변성 작용에 의해 재결정 작용과 화성활동에 연유된 열수교대 작용에 의해, 2차적으로 부화된 철 광상이라고 하였다. 그러나 1989년도 연구에서는 철광은 퇴적기원의 변성광상이며, 탄산염 광물은 후기에 도입된 탄산염-유화물질에 의한 것이라 하였다.
Tabe 6과 Table 7은 모나자이트 선별기술 연구를 위해 본 연구에 사용된, 원광시료의 희토류 원소 및 일반 화학성분 분석결과를 나타낸 것이다. 희토류원소분석 결과 TREO 품위를 결정하는 CeO2와 La2O3는 각각 5.99%와 3.69% 그리고 Nd2O3는 1.56%로 전체 경희토류의 함량이 11.24%인 비교적 품위가 높은 시료를 사용하였다. 그리고 중(中), 중(重) 희토류는 대부분이 80ppm이하로 미량 존재하고 있어 홍천 철광의 희토류 광물은 경희토류임을 알 수있으며, P2O5 함량이 8.20%로 인산염계 모나자이트 임을 알 수 있다.
모나자이트 이외에 불순물로 존재하는 광물의 화학성분은 철 광상이라 Fe2O3가 24.44%로 높고 SiO2도 43.11%로 비교적 높아, 상당량의 석영과 규산염 광물이 존재함을 알 수 있다. 그리고 원광 중에 SrO가 2.37%나 존재하고 있어, 모나자이트 이외에 유용광물의 종합적인 선별공정개발이 필요함을 알 수 있다. 특히, CaO 함량이 7.66%로 높아 스트론튬의 존재 가능성을 입증해 주고 있다. 원 시료중 중(中)희토류 성분인 Sm2O3과 Eu2O3은 각각 0.085%와 0.013% 그리고 Gd2O3과 Dy2O3는 각각 0.03%와 0.007%로, Sm2O3과 Eu2O3이 일부 함유되어 있으며, 중(重) 희토류 성분인 Y2O3와 Er2O3 그리고 Ho2O3와 Yb2O3 성분은 모두 50ppm 이하로 함유되어 있어, 중(重) 희토류 성분의 회수는 거의 불가능함을 알 수 있다. 따라서 본 연구에서는 경희토류를 구성하고 있는 모나자이트 광물의 회수에 중점을 두고 연구를 시작하였다.
Fig. 3은 홍천 자은 철광으로부터 채취한 원광의 광물조성을 관찰하기 위한 XRD 분석결과를 나타낸 것으로, 주 구성광물인 monazite와 magnatite 이외에 quartz, dolomite, hematite, talc, chlorite, albite 등이 관찰되었다. 이 광물감정 결과를 기초로하여 모나자이트를 기타 맥석 광물과 분리할 수 있는 공정을 개발하였다. 즉, 비중선별법을 이용하여 비교적 비중이 높은 모나자이트와 일반 규산염 광물들을 분리하였으며, 이때 monazite와 함께 이동된 magnetite는 자장의 강도 조절이 가능한 자력선별기를 이용하여 고품위 철광산물로 회수하였다. 자력선별에서 회수된 monazite 정광을 바로 침출실험에 사용할 수 있으나, 약자성을 띄고있어 자력선별서 제거되지 않은 pyrite를 제거하기 위해 부유선별법을 적용하였다. 그리고 원광 시료에 대한 성분분석 결과 스트론튬이 2.37%나 존재하여 비중선별 실험에서 light minerals 처리된 산물로부터 이들을 회수하기위한 기술개발도 함께 수행 하였다.
3-2. 실험방법
희토류 광물중 모나자이트는 사광과 괴상(Massive)의 두가지 형태로 생산된다. 사광사의 경우는 지르콘, 티탄철석, 석류석 그리고 루틸과 같은 광물과 함께 산출된기 때문에 한 공정에 3가지 혹은 4가지 선별법을 적절히 배치하여 사용한다. 모나자이트가 광체(massive) 상으로 산출되는 경우에는 대부분 철광석을 동반하기 때문에, 이때도 한 공정에 여러 가지의 선별법을 사용하게 된다. 본 연구에서 개발하고자 하는 홍천지역 자은 시료의 경우도 국내 최대 철 매장지에서 산출되기 때문에 선별기술의 개발시 여러 가지 선별법을 함께 사용하는 혼합 선별공정이 필요하다.
홍천산 자은 철광으로부터 모나자이트를 회수하는 공정개발 시 모나자이트 만을 회수하면 경제성이 낮기 때문에 개발이 어려울 것으로 생각된다. 따라서 본 연구에서는 이 지역이 국내 최대 철광석 부존지역이라는 것을 고려하여, 고품위 자철광을 함께 회수할 수 있는 기술과 비중선별 중광물로부터 부산물로 스트롬튬도 회수하기 위한 기술도 함께 연구하였다. Fig. 4의 실험공정도에 나타낸 바와 같이 비중선별 경량물인 테일링으로부터 스트롬튬을 회수한 이유는, 이들 산물을 화학분석 한 결과 대부분의 스트롬튬이 비중이 낮은 경량물 중에 분포되어 있기 때문이다. 즉, 스트롬튬은 방해석이나 돌로마이트 등 CaO 성분과 치환되어 있기 때문에 대부분 경량물로 처리되기 때문이다.
실험방법은 먼저 시료를 48mesh 이하로 제조한 후 200mesh sieve로 체질하여, -48/+200mesh 입도는 비중선별과 자력선별 그리고 부유선별 공정을 거쳐 모나자이트와 철광석 그리고 스트롬튬을 회수하였고, 200mesh 이하의 미립자는 비중선별이 어렵기 때문에 부유선별법을 적용하여 모나자이트를 회수하였다.

4. 결과 및 고찰
본과제의 최종성과물인 CEM 플랫폼과 유사한 광물자원 3D 지질모델링 software 시장규모는 2007년 53백만달러로 최근 3년간 연간 증가율은 24%이다. 국가간 자원확보 전쟁이 가속화되고 있어 시장성장 가능성은 매우 높으며, 시장규모는 2010년에는 179백만달러, 2015년에는 961백만달러, 2020년 3,567백만달러, 2030년에는 33,223백만달러에 이를 것으로 예상되며, 기술개발을 통해 이 시장에 성공적으로 진입 시 수입대체 효과 뿐만 아니라 수출을 통한 이윤 창출이 가능하다. 또한 토목·건설 분야, 환경분야 및 지질재해 관련 분야의 지구과학 관련 정보를 3D GIS 기반 소프트웨어로 통합하는 추세임을 감안하면 이 분야의 시장 선점효과도 매우 클 것이다.
또한 요소기술인 융합물리탐사 기술은 전문 자원탐사 회사의 탐사분야에 정확도와 신뢰도 향상시켜 시장경쟁력 제고 시킬 것이며 이를 통해 전세계 105억 달러(2007)에 달하는 비철금속 탐사 시장에서도 경쟁력을 확보 할 수 있을 것이다.
Fig. 5는 원광 시료로부터 비중이 높은 모나자이트와 철광석을 비중이 낮은 맥석광물로부터 분리하기위한 비중선별 실험결과를 나타낸 것이다. 실험결과 비중선별에 가장 큰 영향을 미치는 선별 매체인 물의 첨가량은 TREO 회수율의 감소가 크지 않으면서 비교적 품위가 높은 1,400ml/min인 것을 알 수 있다. 이와 같은 이유는 1400ml/min보다 물의 공급량이 많아지면 맥석물의 제거율이 높아져 TREO 품위는 증가하나 일부 모나자이트가 손실되어 회수율이 크게 감소하고, 이보다 물의 공급량이 적어지면 TREO 품위가 낮아지기 때문이다. Shaking Table을 이용한 비중선별에서 수중에 선별대상 입자들의 체류시간 및 전진운동에 영향을 미치는 Stroke frequency의 최적 실험조건은 370rpm임을 알 수 있다. 즉, 이보다 Stroke frequency가 빨라지면 물의 영향을 많이 받아 TREO 품위는 올라가나 일부 비중이 높은 산물이 손실되어 회수율이 감소하게 된다.
Fig. 6은 비중선별에서 회수된 고비중 산물로부터 모나자이트와 자철광을 분리하기 위한 자력선별 실험결과를 나타낸 것이다. 실험결과 자력선별 대상 광물이 대부분 강자성인 자철광으로 이루어져 있어 자장의 세기에 큰 영향 없이 선별효율이 높은 것을 알 수 있다. 즉 자장의 세기 5A에서 40A까지의 변화에서 TREO의 품위가 각각 49.3%, 50.5%로 거의 변화가 없다. 회수율 또한 98.3%, 98.2%로 거의 변화가 없다. 그러나 비중선별 실험에서 모나자이트 정광으로 회수된 산물의 경우 최적 실험조건에서 TREO 품위가 31.5% 밖에 되지 않지만 자력선별 실험 후에는 TREO 품위가 50% 까지 증가하여 대부분의 자철광이 분리되었음을 알 수 있다.
비중선별과 자력선별에 의해 회수된 모자이트 정광의 TREO 품위가 50.1%로 바로 사용할 수 있지만, 모나자이트 정광에 존재하는 황철광을 제거하여 고품위 모나자이트 정광을 회수하기 위해 부유선별 실험을 수행하였다. Fig. 7은 광액농도 20%solids, pH 5 그리고 기포제 첨가량 100g/t의 실험 조건에서, 포수제(potassium amylxanthate) 첨가량과 광액의 pH가 황철광의제거에 미치는 영향을 나타낸 것이다. 포수제 첨가량의 경우 100g/t에서 선별효율이 가장 높았으며, 이보다 포수제의 첨가량이 적으로 회수율이 감소하고, 반대로 이보다 포수제의 첨가량이 많아지면 회수율이 감소하여 효과적이지 못함을 알 수 있다. 황철광과 같은 유화광의 부유선별에서 광액의 pH는 황철광의 제거에 매우 중용한 영향을 미친다. 광액의 pH변화실험결과 pH 5 이하에서 황철광의 제거효율이 높다는 것을 알 수 있다. 즉, 이보다 광액의 pH가 높으면 황철광의 제거율이 감소하여 모나자이트의 품위와 회수율이 감소하고, 반대로 이보다 광액의 pH가 낮아지면 뚜렷한 선별효율의 증가 없이 강산성 폐수 발생에 의한 문제가 있어 pH 5를 최적실험 조건으로 하였다.
Fig. 8은 -48/+200mesh 입도를 대상으로 비중선별과 자력선별 그리고 부유선별에 의해 회수된 모나자이트 정광산물의 결과를 나타낸 것으로, TREO 품위가와 회수율이 각각 69.11%와 56.03%인 결과를 얻었다. Fig. 9는 모나자이트 회수율을 높이기 위해 200mesh 이하의 미립자로부터 부유선별에 의해 모나자이트를 회수한 후 Fig. 8에서 회수된 모나자이트와 합친 산물의 결과로써, 최종 모나자이트 정광산물의 TREO 품위와 회수율은 각각 63.24%와 69.53%이다. Fig. 10은 혼합선별공정에서 비중선별 정광과 중광물로부터 회수한 철광석과 200mesh 이하 입도에서 회수한 철광석을 혼합한 최종 철광석 회수 산물의 결과를 나타낸 것으로, 실험결과 Fe 67.14%인 철광석을 회수율 84.34%로 얻을 수 있었다. 그리고 비중선별 테일리과 미립자로부터 부산물로 스트롬튬을 회수하기 위한 실험 결과 Fig. 11에서와 같이 최적 실험조건에서 스트롬튬 품위와 회수율이 각각 17.54%와 51.18%인 결과를 얻을 수 있었다.
5. 결 론
강원도 홍천 자은철광에 다량 매장되어 있는 모나자이트광을 확보하기 위한 선별실험 결과 모나자이트 광의 개발 가치를 높이기 위해 철과 스트롬튬을 함께 생상하는 공정을 개발하였으며, 이 결과 최적실험 조건에서 다음과 같은 결과를 얻었다.
1. -48+200mesh 입도를 대상으로 비중선별, 자력선별 그리고 부유선별법을 적용한 최적 실험조건에서 TREO 품위와 회수율이 각각 69.11%와 56.02%인 모나자이트 정광을 회수하였으며, 회수율을 높이기 위한 200mesh 이하의 입도를 대상으로 한 부유선별 실험에서 TREO 품위와 회수율이 각각 45.78%와 54.07%인 정광을 회수하여, 최종 이들을 혼합하여 TREO 품위와 회수율이 각각 63.24%와 69.53%인 모나자이트 정광을 회수하였다.
2. 자은철광의 모나자이트 희토류광 개발의 가치를 높이기 위해 비중선별에서 회수된 중(重)광물로부터 철광석의 선별을 위한 자력선별 실험결과, 최적 실험조건에서 Fe 품위 및 회수율이 각각 67.14%와 84.34%인 고품위 철광석 정광의 생산이 가능한 자력선별 기술을 개발하였다.
3. 비중선별에서 비중이 낮아 테일링으로 처리된 스트롬튬을 회수하기 위한 부유선별 실험결과 최적실허 조건에서 SrO 품위와 회수율이 각각 17.54%와 51.18%인 스트론튬 정광회수가 가능한 선별기술을 개발하였다.