자석 재활용 처리

희토류 합금과 이를 사용해 만든 영구자석은 전기차 사용이 늘어남에 따라 점점 더 중요해지고 있습니다.

이들 재료는 전기 모터, 발전기 및 기타 산업용 응용 분야에서 효율성과 성능에 매우 중요한 역할을 합니다. 이러한 귀중한 원자재를 지속 가능하게 사용하고 동시에 환경을 보호하기 위해 재활용 또한 이 분야에서 점점 더 중요한 역할을 하고 있습니다.

자석 재활용 처리

자석 재활용 소재에는 산소, 질소, 탄소 등의 불순물이 많이 포함되어 있으며, 이 불순물은 주로 미세 입자에 축적됩니다. 이러한 불순물은 자성 특성에 부정적인 영향을 미치므로 재사용 전에 반드시 제거해야 합니다. 산소 함량을 효과적으로 줄이기 위해서는 먼저 수소 취성 분말을 분쇄해야 합니다. 이후 고성능 초미세 분리기 m-Class를 사용하여 초미세 입자와 함께 불순물을 신뢰성 있게 분리함으로써 재사용 가능한 자성 분말을 얻을 수 있습니다(그림 1).

재활용물의 산소 불순물의 이론적 감소는 미세분과 거친 물질 함량(wt.%)의 함수로서 _d90의 함수입니다(양호한 제품)

그림 2에 표시된 다이어그램을 통해 재활용 자석 내 산소 함량의 예상 감소량을 추정할 수 있습니다. 산소 함량을 효과적으로 줄이기 위해서는 먼저 수소 취성 분말을 분쇄해야 합니다. 목표 입자 크기보다 약간 더 미세한 d50 값을 달성하는 것이 중요한데, 이는 이후 분류 과정에서 입자 크기가 다소 굵어지는 경향이 있기 때문입니다.

최대 수율로 불순물을 가장 효과적으로 제거하려면, 미세 입자(fines)의 목표 d90 값이 3µm에서 3.5µm 사이여야 합니다. 예를 들어, d50이 3.5µm인 우수한 제품(GG)을 얻으려면, 투입 재료(feed material)의 d50은 3.0µm를 목표로 해야 합니다. 불순물을 가장 효과적으로 제거하려면, 투입 재료에는 1~2µm 미만의 입자가 높은 비율로 포함되어야 합니다. 이를 위해서는 8 bar(g)에서 9 bar(g) 사이의 압력으로 전처리 분쇄(pregrinding)를 수행하는 것이 필요합니다.

분류 과정 후 재활용 자석에서 불순물이 제거되는 정도는 굵은 입자(coarse material)의 수율에 따라 달라집니다. 그림 2에 나타난 다음의 적용 예시를 참고하면, 투입 재료 내 농도가 0.65 중량%일 때 산소 함량을 0.55 중량%만큼 줄이면 약 85%의 굵은 입자 수율이 발생합니다.

이렇게 얻어진 재료는 새로운 영구자석을 생산하는 데 재사용할 수 있습니다. 희토류 합금과 영구자석의 재활용은 지속 가능하고 자원 효율적인 생산에 기여합니다.