트로나(Trona)

1. 개요

트로나는 광물학에서 소다라이트 등의 광물을 말한다. 공업광물석유학에서는 탄산나트륨 성분을 추출할 수 있는 나트륨의 탄산염, 중탄산염, 함수탄산광물을 말한다.

알칼리 침전물을 구성하는 광물의 종류는 10가지가 넘지만, 소다, 알칼리수, 트로나, 중탄산나트륨 등 산업적 가치가 있는 것은 극히 일부에 불과합니다.

소다는 나트론, 알칼리, 탄산나트륨 등으로도 불린다. 흰색, 밝은 노란색, 밝은 회색. 투명하고 유리 같은 광택. 경도는 1~1.5이다. 밀도는 1.46g/cm3입니다. 단사정계 결정 시스템은 결정이 긴 마름모 판 모양입니다. 일반적으로 과립과 껍질 형태입니다. 집합체는 꽃, 다발 및 조밀한 블록 형태입니다. 물에 쉽게 녹고 공기중에서 쉽게 수분을 잃어 백색분말로 변합니다.

트로나는 소다이트라고도 불린다. 회백색 또는 회황색입니다. 유리광택. 경도는 2.5~3.0이다. 밀도는 2.11~2.14g/cm3입니다. 단사정계 결정계, 결정은 판 모양입니다. 때로는 결정질 껍질의 형태로 나타나기도 합니다. 물에 쉽게 용해됩니다.

물-알칼리는 무색, 회색 또는 노란색이다. 유리광택. 경도는 1~1.5이다. 밀도는 2.25~2.26g/cm3입니다. 물에 쉽게 용해되며 종종 소다 및 트로나와 혼합됩니다.

중탄산나트륨은 무색, 흰색, 때로는 회색 또는 버팔로 가죽 색상입니다. 투명한. 유리광택. 경도는 2.5, 밀도는 2.21g/cm3입니다. 단결정은 원주형이고 집합체는 느슨하거나 다공성이다.

트로나는 알칼리 제조 산업에서 중요한 원료로 소다회, 베이킹소다 등을 만드는데 사용된다. 또한 유리 산업 원료 및 야금 산업 플럭스의 보조 원료이기도 합니다. 또한 합성 섬유, 가죽, 제지, 염료, 플라스틱 비누, 세제, 무기 화학 물질, 섬유, 석유 화학, 의약품, 살충제 및 고무 개조에도 사용할 수 있습니다.

II. 광물 매장지 유형 및 산업 요건

(1) 광물 매장지 유형

트로나 광물 매장지의 발생 현황에 따라 다음과 같이 나눌 수 있다. 염수 및 고체 광물 매장지; 매장지 내의 광물 조합은 표 3-23-1에 나열된 세 가지 유형으로 나눌 수 있습니다.

표 3-23-1 트로나 광상 유형

(2) 산업 요건

트로나 광상에 대한 일반적인 산업 요건은 표 3-23과 같다. -2 .

표 3-23-2 트로나 광상에 대한 일반 산업 요건

참고: 등급은 Na2CO3 NaHCO3 함량의 백분율을 나타냅니다.

3. 광물자원 개요

(1) 지질 시공간 분포

제3기 및 단층분지에 발달한 대륙단층형분지와 화산암 두 번째 침강대에는 제3기 고대 알칼리 퇴적물이 포함되어 있으며, 반건조 초원 기후대와 열곡 지역에는 제4기 현대 염호 알칼리 퇴적물이 포함되어 있습니다.

(2) 지리적 분포

우리 나라의 고대 알칼리 매장지는 주로 허난성 통바이(Tongbai) 지역에 분포하며, 두 개의 주요 매장지인 우청(Wucheng)과 안펑(Anpeng)이 그 뒤를 잇고 강소성 홍택(Hongze)이 뒤따른다. . 저탄산나트륨 염수는 랴오닝성 톄링 지역에서도 발견됩니다. 제4기 알칼리호는 주로 내몽골, 신장, 길림에 분포하며 그 중 내몽고의 차간누얼 알칼리광산이 1,100만톤의 매장량을 보유하고 있으며 우리나라의 대표적인 현대 알칼리광산이다. .

(3) 개발 및 활용 개요

우리나라의 소다회 개발은 오랜 역사를 갖고 있지만 매년 공급이 수요를 초과하고 있다. 우리나라의 트로나 생산량은 전체 소다회 생산량에서 매우 작은 비중을 차지합니다. 트로나의 개발 및 활용은 현재 주로 내몽골, 신장 등 내륙 염호가 있는 몇몇 성 및 지역에서 이루어지고 있습니다. 우리나라 소다회 생산량의 35%는 유리, 에나멜 제품, 세제 및 기타 산업에 사용됩니다. 가성소다의 70%는 제지, 인조 섬유, 인쇄 및 염색, 비누 및 기타 생산에 사용됩니다. 일부 트로나 매장량의 투자와 개발로 인해 우리나라의 트로나 생산량이 크게 증가할 것으로 예상됩니다.

(4) 허난성 트로나 자원 개요

허난성 난양시 통바이현에는 우리나라에서 가장 큰 고대 알칼리 매장지인 오청 광상과 안펑 광상이 있으며, 그리고 예현 푸양-우양염전.

우청 트로나 광산 지역은 통바이현 우청진 남부에 위치해 있다.

알칼리 광물은 우청분지 중심 북쪽에서 발생하며, 북서쪽에서 남동쪽으로 불규칙한 타원형으로 분포하며 면적은 4.66km2이다. 우청 트로나 광산은 1969년 소금 매장지 탐색 중에 발견되었습니다. 1972년에 오청 트로나광석에 대한 상세한 조사가 이루어졌고, 1973년에 탐사로 전환되었으며, 1975년에 "오청 트로나광석 지질 탐사 보고서"의 초안이 제출되었습니다. 알칼리 광석은 하부 알칼리 광석과 상부 염분-알칼리 광산의 두 부분으로 나뉩니다. 하부 알칼리 광석 부분은 15층의 광석을 포함하며 단층 두께는 0.19~2.38m, 평균 Na2CO3 함량은 54.90입니다. NaCl 함량은 0.3 미만입니다. 상부 식염수-알칼리 광석 섹션은 21층의 광석을 포함하며, 단일층 두께는 1~3m, 평균 탄산나트륨 함량은 33.96, 평균 NaCl 함량은 45.55입니다. 광상의 광물 조합은 비교적 단순하며 주로 트로나와 암염으로 구성되어 있으며, 그 다음으로 중탄산염의 유해 원소 함량이 모두 허용치보다 낮습니다. 가장 원시 미네랄은 오일 셰일입니다. 수중 채굴과 건식 채굴의 두 매장량을 각각 계산했는데, 즉 Na2CO3 수중 채굴 매장량은 3,648만 톤, 건식 채굴 매장량은 2,076만 톤이었습니다. 또한 염화나트륨 수광 매장량과 건식 채굴 매장량이 각각 1,769만 톤, 1,474만 톤으로 대량 매장량을 확보했다.

안펑트로나 광산 지역은 퉁바이현 북서쪽 안펑향, 퉁바이현, 비양현, 탕허현이 만나는 지점에 위치해 있다. 이 지역에서는 석유와 천연가스도 발견되어 개발되었습니다. 알칼리광석은 다층구조로 되어 있으며 품위가 높고 매장량이 많으며 단층이 얇고 매장량이 깊은 것이 특징이다. 안펑알칼리광산은 우리나라에서 오청알칼리광산에 이어 두 번째로 발견된 고대 트로나 매장지로 그 매장량은 오청보다 많고 1위입니다. 알칼리 광석의 분포면적은 10.74km2이고, 광석층의 매몰깊이는 1310~2520m이다. 두께가 0.6m 이상인 고체 알칼리 광석 층이 17개 있으며, 가장 두꺼운 단일 층은 3.6m이고, 광석 층이 겹치는 면적은 8.085km2입니다. 광석등급(NaHCO3 Na2CO3)은 82.85~99.47, 평균 93.38이며, 확인매장량은 4,849만톤(소다회)이다. 액체 알칼리는 주로 광산 지역 서쪽에 분포하며 매몰 깊이는 1298~2119m이며, 인질질 고운암, 백운암 또는 백운암 이암 및 오일 셰일에서 발생하며 광석 함유 면적은 2.8km2입니다. 알칼리염수에는 10~14의 알칼리(NaHCO3, Na2CO3)가 함유되어 있으며 매장량은 136만톤, 소다회 16만톤에 해당한다. 안펑알칼리 광산은 지금까지 우리나라에서 발견된 트로나 매장지 중 최대 규모입니다.

IV. 허난성 트로나 광석의 개발 및 이용 기술 및 현황

1. 오성 식염수-알칼리 광산의 기술 및 이용 현황

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천연염수를 원료로 직접증발을 원료로 하는 연간 생산량 5,000톤의 소다회 가공공장은 1984년 4월 정식으로 시험생산에 들어가 좋은 성과를 거두었다(그림 3-23-1). 생산 관행에 따르면 이는 기술적으로 간단하고 경제적이며 합리적인 가공 경로이거나 제품 품질 표준 비율이 90% 이상이며 파일 비중이 0.9~1.0입니다.

그림 3-23-1 용액 채광 알칼리 용액을 이용한 소다회 제조 과정

1 – 주입정 2 – 중화조 4 – 히터; 5 - 증발기, 6 - 원심분리기, 9 - 가성화 배럴, 11 - 필터, 14 - 회분 처리기; >

천연 염수는 물 주입, 단일 우물 대류 또는 이중 우물 파쇄를 통해 추출됩니다. 채광 실습을 통해 이러한 채굴 방법이 좋은 결과를 얻었음을 입증했으며, 추출된 천연 염수는 알칼리 농도의 대략적인 구성은 다음과 같습니다.

Na2CO3 110~130g/L NaHCO3 30~60g/L NaC 2~10g/L

용해 속도를 높이고 염수의 총 알칼리도를 높이려면 이 방법을 사용하십시오. 동일한 조건에서 저농도 수산화나트륨을 땅에 주입하는 데 사용됩니다. 주입된 저농도 수산화나트륨의 총 알칼리도는 주입된 물보다 20~30g/L 더 높습니다. 꺼낸 염수는 물-알칼리 공정을 통해 고품질의 중소다회로 가공됩니다.

먼저 Well 1에서 광물층에 4NaOH 용액을 주입하여 알칼리 광석을 용해시키고, 알칼리 광석은 지하 광물층을 통해 용해되어 Well 2에서 표면으로 취출됩니다. 꺼낸 알칼리 용액은 중화조 3에서 가성화됩니다. 작업장에서 보내온 맑은 알칼리 용액은 그 안의 중탄산나트륨을 중화시키고, NaHCO3는 Na2CO3로 전환됩니다.

NaHCO3 NaOH= Na2CO3·H2O

중화된 알칼리 용액은 예열됩니다. 가열 후 이중 효과 다운스트림 작동으로 증발기 5로 보내져 Na2CO3·H2O 결정을 증발 및 침전시킵니다.

증발기(5)에서 꺼낸 결정슬러리는 농축기(6)로 보내진다. 농축기는 다시 예열기(4)로 흘러 들어간다. 저유량은 원심펌프를 거쳐 모액을 제거한 후 농축기(6)로 보내진다. 8. 부피 밀도가 900Lg/m3인 무거운 소다회로 계산합니다. 여과된 모액과 세척수는 증점제(6)의 오버플로우와 혼합된다.

2호정에서 취출된 알칼리액의 일부는 가성통(9)으로 보내져 석회유와 혼합되어 가성화 반응을 진행하여 CaCO3 침전과 NaOH 수용액을 생성한다. 반응은 다음과 같습니다.

NaCO3 Ca(OH)2→NaOH CaCO3+ 가성 액체는 정화통에 의해 정화됩니다. 넘치는 가성 액체의 일부는 알칼리 광석을 용해하기 위해 지하로 보내지고, 일부는 정화통으로 보내집니다. NaHCO3를 중화하기 위한 중화 통, 정화 통의 낮은 흐름은 세척을 위해 진흙 세척 통(11)으로 유입되고 세척액은 재로 보내집니다. 엄밀히 말하면 세척된 가성 진흙은 필터(12)에 의해 여과되어야 하며 필터는 필터입니다. 케이크는 드럼 석회 가마 13으로 보내지고, 가성화 과정에서 손실을 보충하기 위해 석회석이 추가됩니다. 연소된 산화칼슘은 회분 제거기(14)로 보내지고, 회분유는 가성통으로 보내진다.

2. 통백안붕 알칼리광석의 개발 및 활용기술과 현황

안펑알칼리광석은 석유와 알칼리를 모두 함유하고 있는 천연알칼리광석이다. 고체와 액체(주로 고체)의 두 가지 형태로 존재합니다. 알칼리 공장은 중소다회 생산 라인 1개와 가성소다 생산 라인 1개를 건설했습니다. 설계 생산 능력은 각각 10Kt 중소다회와 4Kt 가성소다입니다. 1992년 6월 1일 시운전 테스트에 성공하여 인증을 받았습니다. 재가 생산되었습니다. 생산 공정은 Wucheng Alkali Mine의 공정과 유사합니다. 표 3-23-3은 소다회 품질검사 결과를 나타낸다.

표 3-23-3 소다회 품질검사 결과

V. 소다회 및 가성소다 산업의 생산 및 운영실태

1990년대 이후, 웨이팡(Weifang), 탕산(Tangshan), 연운항(Lianyungang) 3대 소다회 공장이 완공되어 가동된 후, 우리나라 소다회 시장은 질란타이(Jilantai) 등 3개의 중형 소다회 공장이 완공되어 가동되면서 공급 과잉 상태가 되었습니다. , 소다회 생산능력은 과잉생산이고 수요를 초과하는 생산 패턴이 형성되었으며 가까운 미래에도 변하지 않을 것입니다. 현재 우리나라의 소다회 생산능력은 730만톤이나 국내 소다회 수요량은 약 600만톤에 불과하다. 대량의 제품 잔고, 하락하는 가격, 심각한 대금 연체, '삼각부채' 등으로 인해 가격이 계속 높으면 기업은 생산에 어려움을 겪게 됩니다.

표 3-23-4는 최근 몇 년간 소다회 산업의 생산 및 시장 상황을 보여준다.

표 3-23-4 최근 소다회 생산상황 및 시장수요

6. 국내외 활용도 격차와 주요 대책

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세계 트로나 광석의 개발과 활용이 가장 좋은 나라는 미국이며, 특히 미국 그린리버 유역의 알칼리 광산은 지금까지 세계에서 발견된 알칼리 광산 중 최대 규모이다. 미국 3개 주에 분포하며 총 면적은 50,000km2입니다. 매장지는 11개의 알칼리 광물층으로 구성되어 있으며, 각 층의 평균 두께는 10m이며, 광물층에는 높은 트로나가 함유되어 있습니다. 일반적으로 90 이상입니다. 이 광산의 발견으로 인해 미국은 알칼리 원료의 90%가 그린리버 알칼리 광산의 트로나 광석입니다. 그 이유는 트로나 처리가 상대적으로 간단하고, 공장 건설 비용과 운영 비용이 상대적으로 낮기 때문이다. 채굴 및 처리 시스템을 포함한 트로나 처리 공장의 총 투자액은 암모니아를 뺀 금액에 불과해 생산 비용의 절반 정도가 저렴하다. 또 다른 중요한 이유는 미국이 엄청나게 풍부하고 값싼 트로나 자원을 보유하고 있다는 점이다. 따라서 미국 소다회는 세계 소다회 시장에서 매우 강력한 경쟁력을 갖고 있습니다.

내몽골의 이커자오멍(Yike Zhaomeng)은 우리나라의 주요 염호 분포 지역 중 하나이며, 크고 작은 염호가 100개 이상 있으며 면적은 4~10km2이다. 겨울과 봄에 호수 표면에서 소다 조각을 결정화하여 호수에 들어갈 수 있습니다. 고체 트로나 광석은 1~2m 깊이의 호수 진흙 아래에 묻혀 있으며 광석 몸체는 0.5~3m입니다. 두껍기 때문에 채굴이 쉽습니다. 성분은 표 3-23-5와 같다.

표 3-23-5 이커자오 연맹의 다양한 기업의 원자재 구성 비율

개혁 개방 이후 트로나 채굴 및 가공 기술은 큰 성과를 거두었으며 처음에는 다양한 형태와 등급의 트로나 광석을 위한 자연 지원 기술 시스템이 형성되었습니다. 대중화 및 활용 가치가 있는 기술로는 알칼리계 태양열화 기술 등이 있다.

알칼리장 태양열화 공정은 염수를 알칼리장의 증발지로 몰아넣고, 바람과 태양에너지를 이용해 증발하고 농축하는 방식으로, 일정 농도에 도달한 후 결정화지로 붓는다. 계속해서 증발 농축된다. 염수의 밀도가 1.231~1.2989에 이르면 Na2CO3와 NaHCO3가 침전되고, 강수율은 각각 30.8과 88.6으로 Na2CO3 NaHCO3≥50인 습윤천일염을 얻을 수 있다. 이 공정은 강력한 적응성, 쉬운 조작, 안정적인 제품 품질 및 우수한 경제적 이익을 가지며 액체 트로나의 합리적인 개발에 큰 의미가 있습니다. 또한 새로운 고효율 및 에너지 절약 장비는 다음과 같이 Trona 처리 공장에서 사용하기 위해 지속적으로 개발 및 설계되고 있습니다. 고에너지 증발 탱크는 점차적으로 기존 팬 증발을 대체합니다. 상승 필름 증발기는 고체 알칼리의 예열 및 농축을 대체합니다. 냄비 등 New 장비를 적용하면 에너지 소비가 크게 줄어들고 생산 비용이 절감되며 기업의 시장 경쟁력이 향상됩니다.

우리 성 안펑알칼리 광산은 조업에 들어간 이후 기본적으로 연속생산을 달성해 일일 중질소다회 생산량이 20톤을 넘는 등 공정기술이 가능한 것으로 나타났다. 염수 농도가 낮고 NaHCO3 함량이 높기 때문에 중화량이 크고 에너지 소비가 높으며 생산 규모가 너무 작고 관리 불량 및 기타 이유로 인해 설계 용량에 도달하지 못했습니다. 1톤의 알칼리가 여전히 높은 수준으로 유지되어 회사는 심각한 손실을 입습니다.

현재 안펑 알칼리 광산에 존재하는 주요 기술적, 경제적 문제는 다음과 같습니다.

1. 안펑 알칼리 광산은 깊은 매설로 인해 일반적으로 고체 알칼리 광석이 1,300도 이하로 매장되어 있습니다. 주요 알칼리층은 2,000m 미만이므로 시추 비용이 높고 파쇄 성공률이 낮아 Trona 개발의 경제적 이점이 심각하게 제한됩니다.

2. 수집 대 주입 비율이 낮습니다. 낮은 생산 대 주입 비율은 전력 소비와 용매 소비를 증가시킵니다. 실제 소모량은 표 3-23-6과 같다.

표 3-23-6 생산량-주입 비율의 실제 소모량

참고: NaOH 손실량은 주입 농도 3을 기준으로 계산됩니다.

노트3 가성소다 염수 채굴의 경우, 100m3의 염수를 채취할 때마다 16.7m3의 물과 0.5t의 가성소다가 소모되는 것을 알 수 있다. 일일 염수 채굴량 100m3을 기준으로 계산하면 연간 손실액은 수천만 위안에 이릅니다. 트로나 개발의 경제적 이익에 심각한 영향을 미치는 이 문제에 대해서는 원인을 면밀히 조사하고 생산 투입 비율을 0.9 이상으로 높이기 위한 상응 조치를 취해야 합니다.

3. 낮은 염수 농도

생산되는 염수의 평균 농도는 9.5입니다. 이 농도는 미국 그린리버 알칼리 광산의 염수 농도보다 훨씬 낮으며, 우청 알칼리 광산의 염수 농도보다 3.5~6.5%포인트 낮다. 이렇게 낮은 염수를 처리하는 것은 경제적이지 않습니다. 염수 농도가 낮은 이유는 NaHCO3의 용해도가 낮기 때문입니다. 현재 이 문제를 해결하는 효과적인 방법은 묽은 가성소다를 주입하는 것입니다. 그러나 가성소다는 중요한 기초 화학원료이기도 하다. 가성소다에서 생산되는 가성소다는 다량의 가성슬러지를 발생시키며, 이는 처리가 어렵고 환경오염을 유발시키기 때문에 이에 대한 연구개발이 필요하다. 가용화 효과가 좋고 품질이 높으며 가격이 저렴하고 환경을 오염시키지 않으며 편리합니다. 재활용된 새로운 공용매는 Anpeng trona의 대규모 개발에 상당한 경제적 이익을 가져왔습니다.

4. 가성 진흙 처리 문제

현재 가성 진흙은 환경을 오염시키고, 처리가 어렵고, 처리 비용이 너무 높아 경제에 영향을 미칩니다. 부식성 진흙 문제를 완전히 해결하려면 다른 치료법을 추가로 연구해야 합니다.

5. 현재 공정 기술은 증발량이 많고 에너지 소비량이 높습니다. 에너지를 절약하고 소비를 줄이며 기업 이익을 높이기 위해서는 새로운 공정 기술을 개발하고 연구해야 합니다.

우리 지방의 트로나 자원을 충분히 개발 및 활용하고, 시장 경쟁력을 향상시키며, 우리 지방의 경제 및 사회 발전을 촉진하기 위해서는 새로운 공정 기술의 연구 개발부터 시작해야 합니다. 정부는 기업의 발전을 촉진하기 위해 필요한 지원과 보호 정책을 제공합니다.

(1) 과학기술에 의존하는 것이 현재의 기술적 문제를 해결하는 첫 번째 단계입니다.

기존 장비와 지원 시설을 최대한 활용하고 내부 및 외부 협력을 통해 문제를 해결합니다. 과학 연구 및 기술 연구를 통해 파쇄 성공률을 80% 이상으로 높이고 생산-주입 비율을 0.9 이상으로 높이고 염수 농도를 12 이상으로 높였으며 새로운 가성 진흙 처리 기술을 적용할 수 있습니다. 산업 생산. 대규모 Trona 가공공장에 대한 의사결정 및 설계 기반을 제공합니다.

(2) 과학적인 알칼리 현장 개발 계획을 현실적으로 준비

미국의 그린리버 알칼리 광산에 비해 안펑트로나 광산은 개발에 도움이 되지 않는 세 가지 요소를 갖고 있다. 광산은 깊이 매설되어 있고, 알칼리층이 얇으며, 용해도가 낮기 때문에 합리적으로 광산을 개발하는 것은 쉽지 않다. 안펑알카리광산의 실정에 맞는 과학적인 개발계획을 마련하기 위해 노력한다.

(3) 정부는 투자를 늘리고, 트로나 처리 공장의 생산 규모를 확대하며, 규모에 의존하여 이익을 놓고 경쟁하며, 국내 시장의 요구에 맞게 제품 구조를 조정하고 실제 제품을 업그레이드합니다. 국제 시장으로의 수출 요구; 기업 관리를 강화하고 생산 비용을 절감하며 지속적으로 시장 경쟁력을 향상시킵니다.