금속생산의 원리

단위 공정을 중심으로 한

저자: 이상호, 유재근, 손진군, 백영현
출간: 2008-02-20
ISBN: 978-89-92595-46-8
형태: 4x6배판 · 1도 · 무선철 · 380쪽
가격: 23,000 원

책 소개

이 책은 5대 금속(철, 동, 알루미늄, 아연 및 연)의 생산(제련)을 중심으로 하여 집필하였다. 그리고 이들의 최신 제련공법들을 단위공정(unit process)별로 나누었고, 각 단위공정은 열역학 원리에 따라 설명하는 방법을 택하였다. 한편, 과거 주요 공해유발산업으로 인식되었던 금속제련에서 공해처리산업으로 지향해 가는 공법들에 특히 중점을 두어 집필하였다. 이 책은 한 학기에 강의할 수 있도록 내용을 단출하게 구성하였으며, 일반화학, 열역학 또는 물리화학의 기초가 있는 학생들에게는 이해하는 데 큰 어려움이 없도록 하였다. 세계적으로 산업 선진국들에서 금속공업을 주축으로 하는 중공업은 1960년대에 접어들어 전자 및 정보화 산업이 대두되면서 국가의 총생산에서 우위를 상실하게 되었고, 따라서 국가의 중심산업에서 그 지위를 상실하게 되었다. 더욱이 자원패권화는 물론 환경공해에 대한 엄격한 규제와 에너지 가격 상승에 대한 부담은 이와 같은 변화를 더욱 가속화시키는 요인이 되었다. 그 결과 산업 선진국들은 기존의 시설들을 막대한 자본을 투자하여 현대적이며 친환경적인 것으로 교체하거나 또는 금속 소재 수입국으로 전환하는 것으로 양자택일할 수밖에 없게 되었다. 그러나 우리나라는 이와 같은 전환기에 국가경제개발 5개년 계획의 틀 안에서 중화학공업의 육성이라는 우리나라 특유의 산업육성정책이 강력히 추진된 결과, 세계에서 유래를 찾아볼 수 없는 산업 선진화를 달성하게 되었다. 그 중에서도 특히 금속 소재산업은 획기적인 발전을 이룩하였다. 이에 따라 현재 우리나라는 5대 금속의 생산이나 소비에 있어서 세계 5위권 내에 드는 금속산업의 대국이 되었으며, 또한 그 공법이나 기술에 있어서도 명실공히 세계를 선도하는 비약적인 발전을 하게 되었다. 앞으로 우리는 이를 계속 유지하고 발전시킬 고등교육의 제공과 함께 젊은 공학도들의 적극적인 참여가 절실한 실정에 있다. 본 금속생산의 원리는 앞에서 이미 언급한 바와 같이 다음과 같은 사항에 주안점을 두어 집필하였다. ① 각 금속의 제련에 대한 각론적인 기술을 탈피하여 제련공법들을 단위공정별로 각각 나누어 동일 공정을 공통적으로 기술하였으며, ② 많은 예제를 통하여 열역학 원리가 금속의 생산에 어떻게 활용되는가를 강조하여 설명하였고, ③ 가장 제련공법이 잘 정비된 5대 금속을 중심으로 하여 금속들의 생산에 있어 전통적인 공법보다는 신 공법들을 우선하였으며, ④ 금속의 원료로서 스크랩의 중요성을 강조함과 동시에 금속제련이 공해유발산업으로 인식되어 온 기존의 관념을 탈피하여 친환경은 물론 유해폐기물의 처리산업으로의 역할에 중점을 두어 집필하였다.

1장 금속의 생산규모와 생산공정
1.1 금속생산 산업의 규모 / 2
1.2 금속생산 공정의 단위공정적 구성 / 4
1.3 금속생산 공정의 변천과 전망 / 7

2장 금속의 생산을 위한 원료
2.1 광석(ores) / 12
2.2 스크랩 및 제련 부산물 / 17

3장 생산성 향상을 위한 원료의 처리
3.1 화학적 처리 / 26
3.2 물리적 처리 / 33

4장 제련반응의 열역학적 이해
4.1 자유에너지와 화학평형 / 41
4.2 도표; Ellingham Diagram / 45
4.3 화합물의 열역학적 안정도 / 50
4.4 용융금속 중에서 용질의 활동도 / 62
4.5 열역학의 금속생산에 대한 응용 / 71

5장 조금속(crude metal)의 생산
5.1 금속생산에 있어서 슬래그(slag)의 역할 / 88
5.2 용광로에 의한 조금속의 생산 / 103
5.3 부유용련(suspension smelting) / 118
5.4 용융제련(bath smelting) / 129

6장 조금속과 스크랩의 정련
6.1 산소제강 / 148
6.2 전기로 제강 / 157
6.3 합금강의 생산 / 172
6.4 조동 및 고동의 정련 / 181
6.5 조연(lead bullion) 및 연 스크랩의 정련 / 187
6.6 증류정련 / 195

7장 전해질을 사용한 금속의 생산
7.1 침출(leaching) / 202
7.2 전해질 반응의 열역학적 이해 / 213
7.3 전해질용액으로부터 금속의 채취 / 228
7.4 전해질용액의 전기분해 / 238

8장 주조 및 응고
8.1 금속의 2차정련(ladle metallurgy) / 254
8.2 응고 및 주조(solidification and casting) / 266
8.3 연속주조(continuous casting) / 279

9장 금속생산 공정과 환경보전
9.1 대기환경 처리 / 290
9.2 이산화탄소와 지구온난화 / 307
9.3 폐수처리 / 313
9.4 제련 폐기물의 처리 / 321

부록
A 열역학 값의 표기와 주요 문헌 / 329
B 열역학 값 / 332
C 환경보전법 / 340
D 일반 참고문헌 / 346

■ 찾아보기 / 349

저자 소개

이상호 박사

고려대학교 금속공학과 졸업(1983)

POSTECH 공학박사(1998)

POSCO기술연구소 수석연구원(1996)

POSTECH 철강대학원 겸임교수(2002~)

FINEX R&D Project 기술그룹 리더(2007~)

유재근 박사

고려대학교 금속공학과 졸업(1981)

고려대학교 공학박사(1986)

호서대학교 신소재공학전공 교수(1989~)

UCLA Visiting Scholar(1992)

호서대학교 산학협동 연구소장(1999~)

손진군 박사

고려대학교 금속공학과 졸업(1977)

고려대학교 공학박사(1982)

POSCO기술연구소 책임연구원(1983)

Carnegie Mellon University Visiting Scholar(1988)

포항산업과학연구원 연자성재료연구실장(1992)

POSTECH신소재공학과, 환경공학부 겸직교수(1997~)

포항산업과학연구원 연구본부장(2007~)

한국공학한림원 정회원(2006~)

백영현 박사

서울대학교 금속공학과 졸업(1961)

University of Utah 금속공학 박사(1969)

University of Denver 연구 교수(1969)

고려대학교 금속과 교수(1972)

University of Michigan(1980)

Waseda University(1989)

교환교수 고려대학교 공과대학 학장(1994)

한국표면공학회(1990)

대한금속ㆍ재료학회 회장(1998)

고려대학교 명예교수 한국공학한림원 명예회원

금속생산의 원리

책 소개

목차

저자 소개

역자 소개