산화몰리브덴의 환원을 위한 몰리브덴산 암모늄의 열분해 중 자가환원

Abstract

몰리브덴 생산 상용 공정은 MoS2를 원료로 하여 탈황을 위한 환원배소를 수행한 후 SiO2, Al2O3와 같은 맥석을 제거하기 위해 암모니아수에 용출 후 결정화하여 몰리브덴산 암모늄([NH4]6Mo7O24·4H2O)으로 전환한다. 몰리브덴산 암모늄을 열분해하면 MoO3와 암모니아(NH3) 가스, 수증기(H2O)가 생성된다. 열분해를 통해 얻은 MoO3는 수소(H2) 환원하여 Mo으로 생산하고, 암모니아 가스는 포집하여 용출에 사용하는 암모니아수로 전환한다. 몰리브덴산 암모늄의 열분해를 통해 생성된 암모니아 가스는 수소처럼 산화몰리브덴의 환원제로 사용할 수 있고, 열역학적으로 수소 가스보다 몰리브덴 환원에 더 유리하다는 것을 확인하였다. 이를 토대로 본 연구는 몰리브덴산 암모늄 내 존재하는 암모니아가 환원제로 작용할 수 있는지를 파악한 후, 열분해와 환원을 한 번에 수행하여 공정을 단축할 수 있는지 확인하고자 하였다. 몰리브덴산암모늄을 건조하여 수하물을 제거한 후, 수평관로를 이용해 아르곤, 수소 분위기에서 온도를 575℃로 조정한 후 배소 실험을 수행하였다. 실험결과, 아르곤 분위기에서 MoO2 및 Mo4O11의 피크를 XRD 분석으로 관찰하였고, 환원에 의해 시료의 질량 감소가 18% 일어났음을 확인하였다. 이 결과를 바탕으로 건조한 몰리브덴산암모늄 시료와 MoO3의 수소 환원 결과를 비교했을 때, 몰리브덴산암모늄을 이용한 경우 MoO2로 상대적으로 20.19% 신속하게 환원이 가능하다는 것을 확인할 수 있었다.