KR100395519B1 - 강철밴드-아연도금시황산염전해액을재생하기위한방법및장치 - Google Patents

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Abstract

용해된 철을 순환경로로부터 침전시킴으로써 강철밴드- 아연도금시 황산염 전해액을 재생하기 위한 방법에 있어서, 유리하게 대단히 효율적이고 비용이 적당한 작업방식은, a) 전해액의 재생하려는 일부량을 회수하고, b) 산화환원반응을 조절하여 산화제를 첨가함으로써 여기에 용해된 철을 Fe3+로 산화시키고, c) 전해액에 용해되어 남아있는 Fe3+를 ZnO-또는 ZnCO3-수성현탁액을 조절하여 첨가함으로써 침전한계까지 pH치를 상승시킴에 따라 슬러지로 침전시키고, d) 과잉의 ZnO 또는 ZnCO3를 새로운 전해액을 첨가하여 용해시키고, e) 침전된 Fe3+를 전해액로부터 여과하고 전해액의 재생된 부분을 다시 순환경로로 복귀시킴으로써 이루어진다.

Description

강철밴드-아연도금시 황산염전해액을 재생하기 위한 방법 및 장치
본 발명은 용해(溶解)된 철을 그 순환경로에서 침전시킴으로써 강철밴드- 아연도금시 황산염 전해액을 재생하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
아연도금의 경우, 아연도금하려는 강철밴드는 세척, 탈지 및 부식장치에서의 전처리 후에, 연속되는 장치에서 내산성 재료로 이루어진 하나 이상의 코팅셀(coating cell)을 통과해 진행한다. 여기에서는, 산성의 황산염욕에서 바람직하게는 용해되지 않는 양극이 아연의 전해를 위해 설치된다. 전해액의 적절한 유동분포가 이루어짐에 따라, 셀내부의 특정한 유동체 및 노즐장치는 밴드표면에서의 아연 또는 아연-니켈이 균일하게 침전되는 것을 최적화 한다.
처리과정에는 아연도금욕내에 Fe, As, Cu, Cd, Sb 및 Pb 와 같은 방해금속에 의한 오염이 나타나게 된다. 이렇게되면 불순한 코팅이 생기게되고 따라서 불량품이 되어 버린다. 이것을 방지하기 위하여, 별개의 장치 부분으로 제조처리된 아연 또는 아연-니켈 전해액이 광범위한 측정기구 및 분석기구에 의해 관리되고, 오염물을 기계적 및 화학적으로 침전시킴으로써 전해액의 품질이 일정하게 유지된다. 전해액은 순환방식으로 작동하여, 새로운 전해액이 셀의 밴드출구로부터 가해지고, 제어된 유동에 의해 밴드입구로 흐르고, 그리고 제어된 순환경로에서 순환펌프에 의해 복귀되어 여과되고 소정의 농도로 되고, 또한 이종금속으로부터 정화되고, 다시 셀의 밴드출구로 펌프에 의해 복귀된다.
종래기술에서는, 공정중에 황산염 전해액에 존재하는 용해된 철을 양이온 교환기에서 다시 제거하는 것이 알려져 있다. 이것은 대량의 산성폐수를 발생시킨다는 것과 이것으로 인해 처리상의 문제가 발생하고 많은 폐수처리 비용이 드는 것이 단점이다.
폐수처리기술로는 용해된 금속이 pH 치의 증가에 의해 침전되고 계속해서 농축되는 것이 알려져 있다. 이러한 장치에서는 중화제로 사용되는 용해염이 폐수정화공정을 방해하지 않고 문제없이 투입될 수 있다.
하지만 이와는 대조적으로 폐수처리 기술에서 사용되는 중화제는, 이것이 염으로 전해액의순도를 높이고 그에 따라 아연도금공정이 민감하게 방해를 받기 때문에 아연 황산염전해액과 함께 작용하는 아연도금공정에 투입하기에는 적절치 않다.
본 발명의 목적은 상기 단점 및 난제를 제거하여 아연도금공정에 악영향을 끼치지 않고 그리고 특히 경제적인 수단으로 유용하며, 용해된 철을 순환경로에서 침전시킴으로써 강철밴드-아연도금시 황산염 전해액을 재생시키기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 청구범위 제 1항 a) 내지 e)의 특징부에 따르는 일련의 공정단계 및 수단의 사용을 제안한다. 본 발명에 따라서, 전해액의 재생하려는 일부량이 각각 전해액의 순환경로에서 회수되고 산화환원반응이 조절된 산화제의 첨가에 의해 여기에 용해된 철이 Fe3+로 산화되고 그리고 ZnO- 또는 ZnO3-수성현탁액을 조절하여 첨가함으로써 pH 치가 침전한계에까지 상승함에 따라, 용해된 철이 슬러지로 침전되면 그후에 과잉의 ZnO 또는 ZnCO3는 새로운 전해액을 첨가하여 용해된다. 또한 유리하게, 전해액의 재생하려는 일부량이 방해성 오염물 및 특히 용해된 철로부터 완전히 정화된다. 침전된 철슬러지는 필터프레스, 밴드필터, 데칸터등과 같은 적절한 필터를 통과하게 되고 침전된 철은 여과된다. 그후에 정화된 분량은 순환경로로 다시 돌아가게 된다.
용해되는 아연은 전해액에서 ZnSO4로 제공되고 그에따라 손실량 없이 아연도금공정에 다시 참여하게 된다. 자동아연도금장치에 제공되는 아연-용해부는 그 능률면에 있어서 침전되는 아연량에 상응하는 정도로 용해율이 감소된다. 또한 전해액의 산-금속 평형이 방해받지 않고 유지된다.
본 방법의 실시형태는 산화제로서 H2O2및/또는 공기가 사용되도록 제공되어 있다. 양자의 경우, 방해작용을 갖는 염이 전해액에 침투하지 않는다.
바람직하게는 재생하려는 일부량이 밴드출구의 영역에서 아연도금욕으로부터 회수되고 그후 재생된 상기 일부량이 밴드입구영역에서 아연도금욕으로 다시 복귀된다. 그러나 이러한 일부량은 또한 순환기구로부터 직접 회수될 수 있다.
본 발명의 더 이상의 실시형태에서 전해액은 공정단계 b) 내지 e) 중 계속적으로 교반(攪泮)된다. 더우기 전해액내 산소 함유율이 공정단계 b) 에서 측정되고 측정결과 따라 산화제가 조절되어 첨가된다.
그리고 끝으로 본 발명은 전해액에서의 pH 치가 공정단계 c) 중에 측정되고 그리고 측정결과에 따라 ZnO 및/또는 ZnCO3가 조절되어 첨가된다.
본 발명에 따르는 방법을 실시하기 위한 장치는 교반기를 갖는 반응탱크를 구비하고 있고, 이 반응탱크는 아연도금욕의 코팅셀에 배출도관 및 복귀도관에 의해 연결되고, 반응탱크에는 연결관 및 분배펌프를 갖춘 산화제용 보조탱크, 그리고 연결관 및 분배펌프를 갖춘 ZnO- 및/또는 ZnCO3- 수성현탁액용의 또다른 보조탱크가 부착되어 있고 여기에서 분배펌프는 pH 치 전송장치를 갖추며, 다른 분배펌프는 전해액에 결합되어 있는 산성물질 함유율을 검출하기 위한 측정부를 갖추며, 복귀도 관에는 고체필터가 부착된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르는 장치의 실시형태에서 배출도관은 밴드출구영역내 코팅셀 배출지점에, 그리고 복귀도관은 밴드입구영역내 코팅셀 첨가지점에 연결되도록 되어 있다. 또한 코팅셀은, 밴드진행방향과 반대방향으로의 전해액 유동과 순환펌프를 갖춘 순환경로도관으로 구성된 전해액의 순환경로를 구비한다.
본 발명에 따르는 방법은 본 발명에 따르는 장치의 바람직한 실시형태의 도면에 개략도로 도시되어 있다.
도면은 단지 코팅셀(20)만이 도시된 강철밴드-아연도금장치의아연도금욕(15) 내의 황산염 전해액을 재생하기 위한 처리 스테이션(10)을 도시하고 있다. 이것을 통해, 아연도금하려는 밴드(40)는 도시되지 않은 안내요소에 의해 안내되어 통과이동하게 되고 이것은 밴드입구(11)로부터 밴드출구(12)까지 밴드진행방향(41)으로 관통한다. 역방향으로는 전해액이 아연도금욕(15) 내에서 코팅셀(20)을 통하여 유동방향(42)으로 안내되고 그리고 도면에 도시된 것처럼 순환경 로도관(44)및 여기에 설치된 순환펌프(43)에 의해 강한 유동으로 순환된다. 새로운 전해액은 코팅셀(20)의 공급도관(45)에 의해 필요에 따라 공급된다.
처리 스테이션(10)은 배출도관(21)및 복귀도관(22)에 의해 아연도금욕(15)의 코팅셀(20)에 연결되는 반응탱크(2)를 갖추고 있다. 반응탱크(2)는 교반기(8)를 구비한다. 또한 이것에는 연결관(26)및 분배펌프(27)를 갖춘 산화제용 보조탱크(4)와, 연결관(23) 및 분배펌프(24)를 갖춘 ZnO- 및/또는 ZnCO3-수성현탁액용 보조탱크(3)가 포함되어 있다. 분배펌프(24)는 pH치 전송장치(30)를 갖추고, 분배펌프(27)는 전해액에 함유되어 있는 산성물질 함유율을 검출하기 위한 측정부(28)를 갖춘다. 복귀도관(22)에는 침전된 슬러지를 배출하기 위한 수단(46)을 갖춘 고체필터(5)가 배치되어 있다. 정화된 전해액은 복귀도관(22)에 의해 밴드입구(11)영역의 첨가지점(6)에서 코팅셀(20)로 복귀된다.
도면으로부터 명백한 바와같이, 배출도관(21)은 밴드출구(12)영역의 코팅셀(20)의 배출지점(1)에 연결되고, 그리고 복귀도관(22)은 밴드입구(11)영역의 코팅셀(20)의 첨가지점(6)에 연결된다.
처리 스테이션의 기능은 다음과 같이 설명될 수 있다.
전해액(15)을 정화하기 위해, 전해액의 일부량이 코팅셀(20)의 배출지점(1)으로부터 배출도관(21)을 통해 회수되어 반응탱크(2)에 채워지게 된다. 가장 적합한 배출지점은 밴드출구(12)영역에 있는 도시되지 않은 아연용해 시스템 뒤쪽인데, 여기에서는 적은 pH 상승만이 사전에 발생하기 때문이다. 그러나 전해액의 일부량을 코팅셀(20)의 순환경로시스템(42-44)으로부터 직접 회수할 수도 있다.
반응탱크가 채워지자마자, 도관(26)및 분배펌프(27)에 의하여, 또는 선택적으로 공기취입에 의하여 측정부(28)를 통해 산화환원 반응이 조절되도록 H2O2를 첨가함에 따라 전해액에 용해된 철이 Fe3+로 산화된다. 계속해서 탱크(3)로부터 ZnO 또는 ZnCO3와 물과의 현탁액이 전해액에서 조절된 pH치 상승이 발생할 때까지 분배된다.
이 때 교반기(8)는 작동중이어야 하고 그리고 펌프(7)는 순환구동이 진행되어야 한다. pH치의 상승은 Fe3+의 침전한계까지 진행한다. 상응하는 pH치(약 2.9 내지 3.5)의 경우 ZnO는 일반적으로 완전히 용해된다.
Fe3+의 침전이 발생한후 경우에 따라 초과된 ZnO를 용해하기 위해 또다시 약 10%의 탱크부피의 새로운 전해액이 탱크(2)에 유입된다. 계속해서 전해액은 침전된 철이 걸러지는 적절한 필터(5), 예컨대 필터프레스, 밴드필터, 데칸터등을 통해 안내될 수 있다. 철오염물이 없이 재생된 전해액 분량은 다시 순환경로로 공급된다.용해된 아연은 전해액에서 ZnCO4로 존재하고 그에 따라 아연도금 공정에 참여하게 된다.
도면은 본 발명에 따르는 실시형태의 개략도이다.

Claims (10)

  1. 용해된 철을 순환경로로부터 침전시킴으로써 강철밴드-아연도금시 황산염 전해액을 재생하기 위한 방법에 있어서,
    a) 재생하려는 전해액의 일부량을 전해액의 순환경로로부터 회수하는 단계,
    b) 산화환원반응을 조절하여 전해액에 산화제를 첨가함으로써, 여기에 용해되어 있는 철을 Fe3+로 산화시키는 단계,
    c) 침전한계까지 pH치를 상승시키도록 ZnO- 또는 ZnCO3-수성현탁액을 조절하여 첨가함으로써, 전해액에 아직 용해되어 있는 Fe3+를 슬러지로서 침전시키는 단계,
    d) 새로운 전해액을 첨가함으로써 과잉의 ZnO- 또는 ZnCO3를 용해시키는 단계, 및
    e) 침전된 Fe3+를 전해액로부터 여과하고, 전해액의 재생된 부분을 다시 순환경로로 복귀시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 산화제로서 H2O2, 공기, 또는 H2O2및 공기 모두가 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 재생하려는 일부량을 아연도금욕의 밴드출구영역으로부터 회수하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 재생된 부분을 밴드입구영역에서 아연도금욕으로 복귀시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 공정단계 b) 내지 d)를 행하는 동안 전해액을 교반하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 전해액내 산소 함유율을 공정단계 b)에서 측정하는 단계, 및 측정결과에 따라 산화제의 양을 조절하여 첨가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 전해액의 PH치를 공정단계 c) 중에 측정하는 단계, 및 측정결과에 따라 ZnO, ZnCO3, 또는 ZnO 및 ZnCO3의 양을 조절하여 첨가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 적어도 하나의 코팅셀(20)과, 코팅해야할 강철밴드(40)를 통과시키기 위한 수단과, 코팅셀(20)을 통과시킨 전해액을 순환시키기 위한 수단(43,44)을 구비하고, 상기 선행항에 따르는 방법을 실행함으로써 강철밴드-아연도금시 황산염전해액을 재생하기 위한 장치에 있어서,
    배출도관(21) 및 복귀도관(22)에 의해 아연도금욕(15)의 코팅셀(20)에 연결되는 반응탱크(2), 및 상기 반응탱크(2)에 장착된 교반기(8)를 더 포함하고,
    연결관(26) 및 분배펌프(27)를 통해 반응탱크와 연결된 산화제용 보조탱크(4), 및 연결관(23) 및 분배펌프(24)를 통해 반응탱크와 연결된 ZnO-, ZnCO3-, 또는 ZnO- 및 ZnCO3-수성현탁액용의 또다른 보조탱크(3)를 더 포함하고,
    상기 분배펌프(24)는 pH치 전송장치(30)와 연결되고, 다른 분배펌프(27)는 전해액에 함유되어 있는 산소 함유율을 검출하기 위한 측정부(28)와 연결되어 있고, 복귀도관(22)에는 고체필터(5)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 배출도관(21)은 밴드출구(12) 영역의 코팅셀(20)의 배출지점(1)에 연결되고, 복귀도관(22)은 밴드입구(11) 영역의 코팅셀(20)의 첨가지점(6)에 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 코팅셀(20)이 전해액의 순환경로를 구비하고, 이 순환경로는 밴드진행방향(41)과 반대방향의 전해액의 유동(42)과 순환펌프(43)를 갖춘 순환경로도관(44)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
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