KR100311772B1 - 아연이 함유된 폐산을 이용한 액상플럭스 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용융아연도금 공정의 아연이 함유된 폐산의 관리방법 및 이를 이용한 액상플럭스를 제조하는 방법에 관한 것이다. 용융아연도금 공정에 있어서 도금 불량제품의 재도금 또는 구조물을 걸기 위한 고리 등에 부착된 아연을 제거하기 위해 염산용액을 이용하므로서 염화아연(ZnCl₂)을 생성시키고, 불순물로 존재하는 미반응 산과 철 성분을 제거하기 위해 과산화수소(H₂O₂)와 암모니아(NH₄OH)를 이용하여 중화 및 침전여과시켜, 유용한 고농도의 염화아연을 제조하고 이를 이용하여 염화아연(ZnCl₂)과 염화암모늄(NH₄Cl) 수용액으로 이루어진 액상플럭스를 제조하므로서 폐산처리비용과 플럭스 구입비용을 절감하고, 폐기물 발생을 억제시켜 환경적으로 청정한 도금생산공정이 가능하다.

Description

아연이 함유된 폐산을 이용한 액상플럭스 제조방법{Manufacturing method of flux solution using waste acid containing zinc}

본 발명은 아연이 함유된 폐산의 재활용 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하기로는 재도금 등에 의한 아연 제거를 위해 염산용액을 사용하여 아연이 다량 함유된 폐산용액으로 부터 불순물을 제거하여 유용한 염화아연용액을 제조하는 방법과 이를 이용하여 액상플럭스를 제조하는 방법에 관한 것이다.

용융아연도금공정은 철구조물의 부식방지를 위한 표면처리 방법으로서 일반적인 공정순서는 탈지단계, 수세단계, 산세단계, 수세단계, 플럭스단계, 건조단계, 아연도금 및 냉각단계의 순으로 이루어진다. 여기에서 산세단계는 염산용액 또는 황산용액을 이용하여 피도금체 표면에 발생된 산화층을 제거하기 위한 공정이고, 플럭스단계는 아연도금 성능을 향상시키고, 피도금체 표면의 산화철 제거와 재산화를 방지하기 위한 과정이다.

한편, 아연도금은 플럭스공정을 마친 피도체를 건조 후 용융아연욕 중에서 침적하여 철-아연 합금피막을 형성하는 과정이며, 도금 후 공업용수 등으로 냉각을 실시한다.

상술한 용융아연도금 공정으로 생산된 제품 중에서 불량품이 발생하여 재도금을 하거나, 도금을 하기 위해 사용하는 고리에 부착된 아연을 제거해야 하는데, 이 때 아연 제거는 염산이나 황산용액인 산용액으로 제거하며, 이러한 산용액은 사용 빈도에 따라 성능이 현저히 낮아지는 아연이 함유된 폐산으로 변하게 된다. 아연이 함유된 폐산은 폐기물처리업체에 위탁처리 하므로서 폐기물 처리비용이 발생하고 환경적으로도 바람직하지 못하다.

종래에는 아연이 함유된 폐산을 처리하기 위하여 알카리중화 후 침전여과시켜 발생된 슬러지는 매립하고 있으며, 따라서 환경적으로 유해한 문제를 야기시키고 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 재도금 등에 의한 아연 제거를 위해 염산용액을 사용하여 아연이 다량 함유된 폐산용액으로 부터 불순물을 제거하여 유용한 염화아연용액을 제조하는 방법과 이를 이용하여 액상플럭스를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 폐산용액을 이용하여 액상플럭스 용액을 제조하므로서 폐기물 발생량이 억제되고, 도금공정에 사용하는 액상플럭스를 제조하는 용융아연도금공정을 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는, 아연을 제거하기 위한 용액으로 염산을 사용하여 염화아연을 생성시키고, 염화아연이 생성된 용액에 존재하는 염산은 암모니아(NH₄OH)로 중화시켜 염화암모늄(NH₄Cl)을 생성시키고, 철 성분은 과산화수소(H₂O₂)와 암모니아(NH₄OH)를 부가하여 수산화철(Fe(OH)₃)로 침전여과시켜 제거한다.

본 발명에서 사용하는 암모니아와 과산화수소의 농도는 특별히 한정되지는 않지만, 암모니아의 경우 10-28%, 과산화수소의 경우 10-35%를 사용하는 것이 수율(收率)면에서 바람직하다.

본 발명을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따라 염산에 아연을 제거하는 경우, 반응식 1에 도시된 바와 같이 염화아연이 생성되고 아연과의 합금층에 있는 철 또는 아연이 제거된 표면에 있는 철이 산세작용으로 유입된다. 여기에서 g는 기체형태를 의미하고, s는 고체형태를 의미한다.

Zn + 2HCl → ZnCl₂+ H₂(g)

Fe + 2HCl → FeCl₂+ H₂(g)

이와 같이 생성된 염화아연은 플럭스의 원재료로 사용되는 유용한 성분이며, 염화제이철은 불순물로서 반응식 2와 같이 침전시켜 여과하여 슬러지로 배출시킨다.

염산용액에 아연을 제거하여 염화아연이 생성됨에 따라 염산농도는 줄어들게 되며, 염산의 농도가 5% 이하로 떨어지면 아연제거 효율이 낮아지게 된다. 따라서생산성 향상을 위해 용액을 교체할 필요가 있으며, 이 때 미반응 염산은 반응식 2와 같이 중화시킨다.

2FeCl₂+ H₂O₂+ 4NH₄OH → 4NH₄Cl + 2Fe(OH)₃(s)

HCl + NH₄OH → NH₄Cl + H₂O

상기에서 본 바와같이 아연이 함유된 폐산으로부터 염화제이철을 제거하여 유용한 염화아연 용액을 얻을 수 있으며, 미반응 염산은 암모니아와 중화반응되어 염화암모늄(NH₄Cl)이 생성되는데, 염화암모늄은 플럭스의 원료로 활용된다.

이상의 결과로 부터 제조된 재생용액은 실제 사용 농도와는 다소 차이가 있으므로 별도의 염화암모늄과 물을 첨가하여 농도 및 비율을 조정한다.

이하, 본 발명의 실시예를 들어 보다 상세히 설명하기로 하되, 본 발명이 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다.

<실시예>

염산의 농도를 25% 중량 용액으로 조제하여 재도금을 요하는 제품 및 아연이 부착된 고리를 상온에서 20분 동안 침적시켜 표면에 부착되어 있는 아연을 제거하였다. 염산의 농도가 2% 중량 용액에 도달하였을 때 별도의 저장용기로 이송시키고, 28% 암모니아를 부가하여 pH 4.0 용액으로 조절하였다.

중화반응된 결과물을 반응조로 이송시켜 pH를 3.0∼4.5로 유지하면서 30% 과산화수소와 28% 암모니아를 부가하였으며, 고분자 응집제인 A-101(Sein companyltd.)를 첨가하여 슬러지 침강속도를 조절하였다.

반응이 종료된 결과물을 탈수여과시켜 슬러지와 재생용액으로 분리하였으며, 분리된 재생용액은 별도의 저장조로 이송하였다.

재생용액을 분광분석기로 아연과 암모늄의 농도를 분석하였으며, 그 결과 염화아연이 454g/ℓ, 염화암모늄이 37.9g/ℓ을 함유한 용액을 얻었다. 플럭스 용액의 사용농도인 ZnCl₂·2NH₄Cl로 조절하기 위해 염화암모늄을 132.4g/ℓ 첨가하여 액상플럭스 용액을 제조하였다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따라 아연이 함유된 폐산을 이용하여 액상플럭스를 제조하므로서, 폐산처리비용과 플럭스 구입비용이 절감됨과 동시에 폐기물 발생량을 억제하여 환경적으로 청정해 진다.

Claims (3)

1. 아연이 함유된 폐산에 암모니아(NH₄OH 또는 NH₃)와 과산화수소(H₂O₂)를 부가하여 폐산에 포함된 미반응 염산(HCl)과 염화제이철(FeCl₂)을 제거하여 염화아연(ZnCl₂)과 염화암모늄(NH₄Cl) 용액으로 이루어진 재생용액을 제조하는 단계와 그 재생용액에 염화암모늄(NH₄Cl)을 첨가하여 액상플럭스를 제조하는 단계로 이루어진 아연이 함유된 폐산을 이용한 액상플럭스 제조방법
2. 제 1항에 있어서, 염산용액에 아연이 부착된 강재를 침적시켜 염화아연을 제조하는 것을 특징으로 하는 방법
3. 제 1항에 있어서, 염화암모늄(NH₄Cl)을 첨가하여 제조된 액상플럭스의 용액이 ZnCl₂·1NH₄Cl ∼ ZnCl₂·4NH₄Cl의 혼합 몰비로 제조되는 것을 특징으로 하는 액상플럭스 제조방법