알루미늄 개발 및 용도

개발및처리

ㅇ 채광되는 보크사이트 가운데 약 85%가 알루미늄 금속으로 제련되고 10% 정도는 비야금용 시장에서

여러 가지 형태의 알루미나로 사용되며 나머지 5% 정도가 비야금용 보크사이트로 사용된다.

가. 채광

ㅇ 보크사이트 채광의 90% 이상은 불도저와 스크레이퍼를 이용하여 표토를 제거한 후 하부의 보크사이트를

채굴하는, 노천채광법을 이용해 이루어진다. 보크사이트 채광 시 때로 폭약을 사용하기도 하며 파쇄 후

프론트로더, 파워쇼벨, 하이드로릭굴삭기 등을 이용한다.

나. 생산공정

ㅇ 알루미나 생산

- 보크사이트 처리 (파쇄, 세척, 건조 등에 의해 Clay mineral 처리)

- 베이어법(Bayer process)을 이용하여 보크사이트에서 알루미나 생산

* 고온, 가압 하에서 소다를 용융제로 하여 알루미늄 수산화물(Al2O3-3H2O)을 용액으로 만듦

* 침전, 여과, 세척, 소결 과정을 거쳐 알루미나(Al2O3) 제조 (아래그림좌측)

< 베이어법에 의한 알루미나 생산>

알루미늄 생산   빙정석과 알루미나 혼합 용융 → 전기분해로 알루미늄 제조

<알루미늄 생산 공정> 위그림 우측

다. 국별 알루미늄 용량                                                            (단위: 천톤, 금속)

국 가 명	2004	2005
중국	8,260	9,250
러시아	3,640	3,760
미국	3,700	3,700
캐나다	2,790	3,010
호주	1,910	1,930
브라질	1,450	1,470
노르웨이	1,320	1,380
남아공	850	858
베네수엘라	646	650
모잠비크	542	554
기타	8,510	8,900
총계	33,600	35,500

※ 자료원 : USGS, Mineral Commodity Summaries, 2006

라. 리사이클링

ㅇ 현황

- 알루미늄의 리사이클링은 근본적으로 유한한 광물자원의 수명 연장과 에너지 절약, 환경오염의 감소,        매립지의 수요 감소, 폐기물 처리 비용의 절감, 알루미늄 수입 감소로 무역수지 개선, 고용창출 효과 등      기여하는 바가 크다.

- 따라서, 재생이용 가능성이 높은 자동차와 음료 용기의 소비 비중이 지속적으로 증가하면서 정책적 지원이 따르고 환경의식이 성숙함에 따라 알루미늄 리사이클링 기술도 발전하고 있다. 알루미늄은 재생이 용이하여 자동차 부문에서 많이 사용하고 있으며 유럽에서는 거의 전 차량에 대해 재생을 요하는 법령이 도입되었다. 서유럽의 경우 차량 1대 당 알루미늄 사용량은 1990년 50㎏에서 2002년 100㎏으로 증가했으며 2010년에는 200㎏으로 증가할 전망이다.

- 알루미늄 1차 제련소를 건설하는 데는 장기적이고도 막대한 설비투자비가 소요되는 반면 리사이클링 공장의 경우에는 비교적 소규모의 건설투자로 건설이 가능하며 조업의 탄력성이 우수할 뿐 아니라 생산 공정도 단순하다.

- 우리나라의 알루미늄 재생지금 업체는 재생합금업체 약 20개사, 제강용 탈산제 전문 업체 3개사, 비금속업체 200-300개사 정도다. 알루미늄 재생지금 업체들의 용해설비 1기당 평균용량은 8톤, 도가니 0.5톤으로 규모가 작을 뿐 아니라 대부분 반자동 및 수동 설비를 보유하고 있다.

- 알루미늄 재생합금지금은 70% 이상이 주물 및 다이캐스팅용이며, 약 25%가 제강용 탈산제로 압연 및 압출을 포함하여 기타 용도로 5% 미만이 소비되고 있다.

- 알루미늄 재생지금 업체의 경우 규모의 영세성, 업체 난립에 따른 가동 불안정과 국제가격 하락, 경기부진에 따른 채산성의 악화와 가격경쟁력 저하로 수입이 큰 폭으로 증가하고 있다.

- 국내 스크랩 회수량은 연간 약 7만 톤 수준으로 추정되며 대부분의 스크랩을 해외에 의존하고 있다. 스크랩의 해외의존도가 높은 것은 국내발생 스크랩 물량이 한정되어 있고 유통체계의 전근대성과 수집체계의 영세성에 주로 기인한다.

ㅇ 리사이클 기술

- 알루미늄의 리사이클링 개발기술은 품질 면에서는 용해원료의 예비처리, 선택적 용해기술, 용탕의 정    제기술 등에 의해 불순물의 용입을 최소한으로 하고, 경제적 측면에서는 용해수율을 극대화시키고 비    용을 최소로 하는데 목적이 있다. 특히 알루미늄 폐캔의 재활용 시 광석제련보다 95%의 에너지 절감    효과가 발생하는 것으로 나타나고 있다.

- 폐캔 리사이클

폐 알루미늄 캔은 미국에서 폐스크랩 소비량의 반 이상을 차지하는 재활용의 중요한 원료공급원이다.   따라서 폐캔 리사이클링 기술은 보다 고도화된 처리 기술들이 개발, 실용화되고 있다. 1970년대 미국    에서 최초로 도입된 폐캔의 인쇄도막(印刷塗膜) 제거 시스템은 최근 들어 더욱 다양하고 고도화된 형    태로 발전하고 있으며 이 기술의 도입이 확대되는 추세에 있다. 최근에는 용해 전에 바디와 엔드를 분리하여 별도로 용해하는 기술 개발이 추진되고 있다.

- 폐차 리사이클링

자동차 소재의 복잡해지고 다양해지면서 중액선별, 과전류선별, 자동유체선별 등 보다 고도화된 처리기술들이 개발, 실용화되고 있다. 자동차의 경량화에 의한 알루미늄의 압연품 사용 증대 전망에 따라 장기적인 측면에서는 압연품 스크랩과 주물 다이스캐팅 스크랩을 분리하여 재활용할 수 있는 기술 개발의 필요성이 증대되고 있다.

ㅇ 주요국의 관련 제도

- 우리나라는 1992년 7월 지구환경 관련 실무대책회의를 열어 현행 폐기물 관리법 중 폐기물 재활용 관련 내용을 분리하고 이를 보완, 발전시킨 자원의 절약과 재활용촉진에 관한 법률의 제정을 추진하여 동년 11월 정기국회에서 통과되어 1993년 7월부터 시행되고 있다.

- 일본은 1990년 8월 산업구조심의회 내에 폐기물처리 및 자원재활용부회를 설치하여 자원재활용률 목표 설정, 회수경로의 정비 충원 등 알루미늄 캔의 가이드라인을 제시하고 있다. 이에 준하여 통산성은 알루미늄 리사이클 행동계획을 책정, 알루미늄 제품 제조업, 유통업, 회수업자, 소비자, 정부 등 5개 단체에 대한 개별적인 대응방안을 마련하였으며 회수업자의 확대와 정착을 도모하기 위하여 7개 실시주체별 행동계획(action program)을 실시 중에 있다.

- 미국에서는 1968년부터 소비자의 자발적인 회수와 예치금 제도, 지방자치단체에 의한 강제분리회수(curve side recovery) 등을 통해 시작된 알루미늄을 회수하고 있다.

- 독일은 알루미늄 스크랩을 재활용하기 위하여 재생 이용기구인 DAVR(독일 알루미늄 재생이용회사)를   설립했다.

용도

가. 용도

ㅇ 보크사이트의 용도

- 제련용(85%)

Bayer 공정과 Hall-Heroult 공정을 거쳐 알루미늄 금속 생산

- 내화재용(5%)

유리제조 및 제강용 로 제작

- 연마재용(4%)

접착 및 코팅된 연마재, 광학용 파우더, 미끄럼 방지용 바닥재, 내화물

- 시멘트 생산용(3%)

내식성이 강한 알루미나 고함유 시멘트(high-alumina cement)나 calcium aluminate cement 생산

- 화학용(4%) 및 제강용(2%)

접착제, 화장품, 종이, 고무 및 방수제용 충전재/안료, 촉매제, 세라믹 제품, 치약, 유리,

합성 제올라이트 생산

- 방수용

수분에 의한 암석의 균열 방지

ㅇ 알루미늄의 용도

- 알루미늄의 용도는 Foil, Sheets and Coils, Circles and Slugs, Wire, Bar and Rod 등 다양하다. 이러한 제품들의 최종 수요처는 알루미늄박(Aluminium Foils)의 경우 가정용 호일(부엌용), 담배, 버터/마가린 식품 포장, 제약용 포장, Lamination &Printing [Aluminium Foils] Insulation, Cable Wrap 등이 있으며, 일반적인 크기는 두께 6.35～400 마이크론, 폭 80～1,700㎜이다.

- Aluminium Sheets &Coils의 경우 최종 수요처는 건축재, 자동차, 트럭/트레일러, 건설, 냉각, 간판, 보트, 조선 등이며, 일반적인 크기는 두께 0.4～3.175㎜, 폭 100～1,500㎜, 길이 5,000㎜이다. 기타 에어컨, 냉장고, 창틀, 문, 온실 등에 최종적으로 사용된다.

- 압축성형한 제품의 경우 건축, 건설, 조선, 유전, loading ramps, 트럭, 트레일러, 버스와 밴 등에 사용된다.

- Aluminium Circles &Slugs의 경우는 식기, pots &pans, Fuel/Gas Tanks/Cylinders, Aerosol Cans에 사용된다. Aluminium Wire, Bars &Rods의 경우 Machining Bars, Screws, 군수품 및 항공기에 사용된다.

									항공기제작		기체 및 경량부품 제작
보크사이트			산화알미늄			금속알미늄			건축자재		경량골조 및 창틀
									전기통신기기		전선 및 부품재료
									가정용기제조		냉장고, 세탁기, 에어콘, 캔
									내화재료		고로, 제강로, 시멘트 재료
									기타		연마재

용도	Al2O3	SiO2	Fe2O3	TiO2	Alkalis	LOI	기타
제련용	50～55	0-15	5-30	0-6
내화재용(Calcined)	최소 84.5	최대 7.5	최대 2.5	최대 4.0	0.02-0.6		최소비중 3.1
연마재용(Calcined)	80-88	최대 5	2-5	2-4	미량	<1
화학용	55-60	최대 5-18	최대 2	0-6
방수용	>80	≫5	가변적				구형(sphericity)
시멘트용	45-55	최대 6	20-30	3
Slag adjuster	>55	<7				낮음

나. 보크사이트의 품질요건                                                                (단위 : %)

LOI(Loss on Ignition) : 작열감량

※ 자료원 : The Industrial Minerals HandyBook III