• Environmental Engineering Research
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• 제24권4호
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• pp.699-710
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• 2019

Electric vehicles (EVs) are spreading rapidly and many counties are promoting hybrid and fully EVs through legislation. Therefore, an increasing amount of lithium ion batteries will reach the end of their usable life and will require effective and sustainable end-of-life management plan which include landfill disposal or incineration. The current research focuses on more sustainable methods such as remanufacturing, reuse and recycling in order to prepare for future battery compositions and provide insights to the need recycling methods to be developed to handle large amounts of batteries sustainably in the near future. The two most prominent material recovery techniques are hydrometallurgy and pyrometallurgy which are explored and assessed on their relative effectiveness, sustainability, and feasibility. Hydrometallurgy is a superior recycling method due to high material recovery and purity, very low emissions, high prevalence of chemical reuse and implementation of environmentally sustainable compounds. Expanding recycling technologies globally should take the research and technologies pioneered by Umicore to establish a sustainable recycling program for end-of-life EVs batteries. Emerging battery technology of Telsa show the most effective designs for high performance batteries includes the use of silicon which is expected to increase capacity of batteries in the future.

• 자원리싸이클링
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• 제25권1호
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• pp.40-47
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• 2016

니켈 산화광인 라테라이트광은 건식제련 원료인 사프로라이트광과 습식제련 원료인 리모나이트광으로 구성되어 있다. 사프로라이트광이 혼재된 리모나이트광을 습식제련용으로 사용할 경우 무기산 소모량이 증가할 뿐만 아니라 슬러지 발생량이 증가하여 공정비용을 증가시키는 단점이 발생한다. 이러한 이유로 니켈 리모나이트광은 Si+Mg함량 10% 이하, Fe 함량 40% 이상이어야 습식제련 원료로 사용하기 적합하다. 본 연구에서는 뉴칼레도니아산 니켈 라테라이트광을 대상으로 습식제련 원료인 리모나이트광을 분리선별하는 연구를 수행하였다. 뉴칼레도니아산 니켈라테라이트광의 입도에 따른 광물성분 및 화학성분 변화를 규명하여 분급에 의한 사프로라이트 및 리모나이트의 광물간 분리선별 가능성을 확인하였다. 뉴칼레도니아산 니켈 라테라이트 원광(함수율 23.0%) 및 니켈 라테라이트 건조광(함수율 9.1%)을 핀밀을 이용 해쇄한 후 건식분급한 결과, 니켈 라테라이트광을 함수율 9% 수준으로 건조할 경우 분급효율이 높아지는 것을 확인하였다.

• 한국분말재료학회지
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• 제29권3호
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• pp.252-261
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• 2022

Cobalt is a vital metal in the modern society because of its applications in lithium-ion batteries, super alloys, hard metals, and catalysts. Further, cobalt is a representative rare metal and is the 30th most abundant element in the Earth's crust. This study reviews the current status of cobalt extraction and recycling processes, along with the trends in its production amount and use. Although cobalt occurs in a wide range of minerals, such as oxides and sulfides of copper and nickel ores, the amounts of cobalt in the minerals are too low to be extracted economically. The Democratic Republic of Congo (DRC) leads cobalt mining, and accounts for 68.9 % of the global cobalt reserves (142,000 tons in 2020). Cobalt is mainly extracted from copper-cobalt and nickel-cobalt concentrates and is occasionally extracted directly from the ore itself by hydro-, pyro-, and electro-metallurgical processes. These smelting methods are essential for developing new recycling processes to extract cobalt from secondary resources. Cobalt is mainly recycled from lithium-ion batteries, spent catalysts, and cobalt alloys. The recycling methods for cobalt also depend on the type of secondary cobalt resource. Major recycling methods from secondary resources are applied in pyro- and hydrometallurgical processes.

• 한국표면공학회지
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• 제56권4호
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• pp.259-264
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• 2023

As the demand for lithium-ion batteries, a key power source in electric vehicles and energy storage systems, continues to increase for achieving global carbon neutrality, there is a growing concern about the environmental impact of disposing of spent batteries. Extensive research is underway to develop efficient recycling methods. While hydrometallurgy and pyrometallurgy methods are commonly used to recover valuable metals from spent cathode materials, they have drawbacks including hazardous waste and complex processes. Hence, alternative recycling methods that are environmentally friendly are being explored. However, recycling spent cathode materials still remains complex and energy-intensive. This study focuses on a novel approach called solid-state synthesis, which aims at regenerating the performance of spent cathode materials. The method offers a simpler process and reduces energy consumption. Optimal heat treatment conditions were identified based on experimental results, contributing to the development of sustainable recycling technologies for lithium-ion batteries.

• 자원리싸이클링
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• 제28권5호
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• pp.30-41
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• 2019

아연의 전세계 생산량은 약 1,300만 톤 정도이며, 철, 알루미늄, 구리에 이어서 네 번째로 많이 사용되는 금속이다. 아연을 리사이클링하여 2차지금을 생산하는 경우 광석으로부터 1차지금을 생산하는데 필요한 에너지의 약 75 %를 절약할 수 있으며, $CO_2$ 발생량은 약 40 %를 절감할 수 있다. 그러나 아연의 주 용도가 철강재의 도금용이기 때문에 아연의 리사이클링율은 약 25 % 수준으로 다른 금속보다 낮은 수준이다. 아연의 리사이클링 원료에는 제강분진, 황동 제조시에 발생하는 분진, 비철금속의 제조공정에서 발생하는 슬러지, 아연 잉곳의 재용해나 용융아연도금을 할때 생성되는 드로스, 폐건전지, 그리고 금속성 스크랩 등이 있다. 제강분진과 폐건전지가 가장 활발하게 리사이클링 되고 있다. 이러한 리사이클링 공정의 대부분은 건식제련법을 응용하고 있으나, 최근에는 건식과 습식의 복합처리에 관해서도 많은 관심이 주어져 있다.

• 자원리싸이클링
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• 제28권4호
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• pp.3-14
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• 2019

납은 현대산업에서 범용적으로 사용되는 비철금속이다. 전세계의 납 생산량은 1970년대의 약 500만 톤에서 점차 증가하여 2010년대에는 1,100만 톤까지 이르렀다. 특히 납은 품질의 저하없이 100 % 리사이클링할 수 있는 금속으로, 납 스크랩을 리사이클링하면 1차 지금 생산과 비교하여 에너지 및 환경부하를 현저하게 저감할 수 있다. 이러한 이유로 전세계 납 사용량의 약 60 %는 리사이클링으로부터 공급되고 있다. 주로 납축전지인 납 스크랩은 1차 제련소나 2차제련소에서 정련하고 있다. 대부분의 2차 제련은 용광로와 같은 샤프트로, 회전로, 그리고 반사로에서 이루어 지고 있다. 2차 제련에서 생산된 조연은 잉곳으로 주조하거나 케틀로에서 재용해하여 정제를 하지만, 용융상태의 조연에서 곧바로 정련을 하기도 한다. 본 연구에서는 납의 1차지금 생산 및 리사이클링 공정에 대해 고찰하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제28권3호
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• pp.3-14
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• 2019

동은 약 11,500년 전에 인류가 최초로 사용한 금속이다. 그러나 동은 지각 중에 그다지 풍부하지 않은 금속이다. 동은 높은 열전도도와 전기전도도 그리고 어느 정도의 내식성을 가지고 있다. 특히 동은 품질의 저하 없이 100 % 리사이클링할 수 있는 금속이다. 또 동스크랩을 리사이클링하면 1차 지금 생산과 비교하여 에너지 및 환경부하를 저감할 수 있다. 따라서 최근에는 동사용량의 약 30 %는 리사이클링에 의해 공급되고 있다. 동스크랩은 1차 제련소나 2차제련소에서 정련하고 있으며, 리사이클링에 사용하는 노나 공정은 스크랩의 품질이나 등급에 따라 차이가 있다. 동함유 2차 자원은 동함유량에 따라 정련이 필요하며, 최종적으로 전해정련에 의해 전기동을 생산하고 있다. 본 연구에서는 동의 1차지금 생산 및 리사이클링 공정에 대해 고찰하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제30권2호
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• pp.3-13
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• 2021

니켈은 우수한 인성, 전성과 함께 내식성 향상 효과 때문에 널리 사용된다. 따라서 니켈은 우리 일상 생활에서 없어서는 안 될 금속으로, 스테인리스강, 고강도합금, 전자기기 등 기초부터 첨단 응용 분야까지 널리 사용되고 있다. 최근 니켈은 2차 전지 및 커패시터의 주요 소재로 널리 사용되고 있다. 니켈의 사용량은 계속 증가하여 1970년대 전 세계적으로 연간 80만 톤에서 2010년대에는 약 200만 톤으로 증가했다. 그러나, 니켈은 지각 중 원소 존재도에서 23번째로 대표적인 희소금속이다. 본 연구에서는 니켈 제련기술의 현황과 생산량 및 사용 동향에 대해 조사하였다. 니켈은 광석의 종류에 따라 매우 다양한 제련법으로 추출된다. 이러한 다양한 니켈 제련기술은 니켈 2차 자원으로부터 니켈을 추출하는 새로운 재활용 프로세스의 개발에 필수적일 것이다.

• 자원리싸이클링
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• 제25권5호
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• pp.64-74
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• 2016

타이타늄은 지각 구성원소 중 아홉 번째로 풍부한 원소이며, 철과 밀접한 관계를 가지고 있다. 타이타늄 광석으로부터 안료급의 $TiO_2$나 금속 타이타늄 제조를 위한 순수한 $TiCl_4$를 제조하기 위해서는 일메나이트 중에 함유되어 있는 철 성분을 제거하여야 한다. 본 연구에서는 합성 루타일과 $TiO_2$를 제조하는 여러 가지 프로세스를 비교하여 고찰하였다. 대부분의 프로세스는 건식야금과 습식야금을 조합한 것이며, 이러한 프로세스에서는 상당한 량의 철염, 철 산화물 및 폐산이 발생하고 있다. 따라서 일메나이트를 처리하기 위한 새로운 프로세스를 개발하기 위해서는 폐산의 재이용과 철 부산물의 유가 자원화가 중요하다.