건식법을 이용한 석유화학 탈황폐촉매 내 유가금속 회수기술에 관한 연구

Abstract

원유 정제 공정에서 발생하는 석유화학 탈황 폐촉매는 V, Ni, Mo와 같은 유가금속 성분들을 산화물이나 황화물 형태로 최대 30% 가량 포함하고 있고, 이 금속 성분들은 철강제품의 주요 합금원소로 사용되고 있다. 폐촉매는 이들의 값싼 공급원으로써 활용 가능하지만, 원유 정제 과정 중 원유로부터 유입되는 황 성분이 폐촉매 내 10% 가량 포함되어 있다. 본 연구에서는 상기 폐촉매 내 유가금속 성분들을 회수하기 위하여 C 열환원 반응을 이용한 용융환원 공정과 V의 선택적 산화 분리를 위한 산화 공정을 개발하였으며, 유가금속 성분들은 Fe-Ni-Mo, Ni-Mo, Fe-V과 같이 합금철 형태로 회수하였다. 이 공정은 폐촉매를 1500~1600℃, 환원 분위기에서 용해하여 유가금속 성분들을 전량 회수한 C 포화 용탕과 폐촉매의 주 성분인 알루미나의 함량이 높은 용융 슬래그로 분리하였고, 이 C 포화 용탕으로부터 V을 산화시켜 슬래그로 분리하였고, V 함유 슬래그로부터 Fe-V 합금철을 제조하였다. 공정 중 발생하는 슬래그는 특수 시멘트의 원료로 사용하기 때문에 기존의 습식처리공정 대비 경제적이고 친환경정인 공정이다. 상기 개발 기술의 상용화를 위하여 용융환원 공정에서의 유가금속 회수율 및 회수 합금철 내 S 제어, 산화 공정에서의 효율적인 V 산화 분리 등이 중요하고, 이와 관련된 실험 결과들이 본 논문에 포함되어 있다. 또한, CaO-Al2O3-SiO2계 용융환원 슬래그 및 C포화 Fe-V-Ni-Mo와 Ni-Mo 합금철 내 S의 열역학적 거동에 관하여 고찰하였다.