KR100423418B1

KR100423418B1 - 전기아연 도금용액 청정화 방법

Info

Publication number: KR100423418B1
Application number: KR10-1999-0063176A
Authority: KR
Inventors: 장기수; 이재영
Original assignee: 주식회사 포스코; 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 1999-12-28
Publication date: 2004-03-19
Also published as: KR20010060749A

Abstract

본 발명은 전기아연 도금조업에 있어서 도금용액을 보다 청정하게 하는 방법에 관한 것으로서, 도금용액이 들어 있는 도금조 및 도금용액을 여과하는 여과기를 포함하는 도금장치를 이용하여 전기아연도금하는 방법에서 Zn 수산화물을 여과기에 적정두께로 피복하므로써 도금액중에 함유되어 있는 Fe, Si 등의 불순물을 보다 효과적으로 제거할 수 있는 전기아연도금용액의 청정화방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있는 것이다.

본 발명은 도금용액이 들어 있는 도금조 및 도금용액을 여과하는 여과기를 포함하는 도금장치를 이용하여 전기아연도금하는 방법에 있어서,

ZnCl₂용액에 KOH를 ZnCl₂몰수의 2/5∼8/5배 투입하여 ZnCl₂ㆍ4Zn(OH)₂을 제조한 다음, 상기 여과기에 5-20mm의 두께로 상기 ZnCl₂ㆍ4Zn(OH)₂을 피복하여 Fe 및 Si 이온 등의 불순물을 함유하는 도금용액을 상기 여과기를 통과시켜 Fe 및 Si 이온 등의 불순물을 흡착제거하여 도금용액을 청정화하는 방법을 그 요지로 한다.

Description

전기아연 도금용액 청정화 방법{METHOD FOR PURIFYING ELECTRIC GALVANIZING ELECTROLYTE}

본 발명은 전기아연 도금조업에 있어서 도금용액을 보다 청정하게 하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 순환되는 전기아연 도금용액의 여과기에 Zn 수산화물을 코팅처리하여 슬러지 발생원인 Fe 이온을 신속하게 제거함으로써 전기아연도금용액을 청정화하는 방법에 관한 것이다.

전기아연 도금조업시는 강판이 도금액에 부식되어 Fe 이온이 용해되어 나오고 Fe 이온과 도금액 불순이온인 Si 이온은 도금액내에서 가수분해하여 스러지화 함으로서 도금액이 오염되고 있다. 이 스러지는 강판을 타고 이동하면서 각종 설비를 오염시키고 이에 따라 아아크 스포트등 여러가지 도금결함의 원인으로 작용한다(대한금속학회지 제 36권 11호 p1807(1998)).

따라서, 발생된 스러지를 제거하기 위하여 도금용액 순환공정에 필터 프레스 등의 여과기를 설치하여 생성된 스러지를 제거하는 방법을 사용하고 있다.

그러나, 이 방법은 생성된 스러지는 제거되지만 Fe 와 Si 이온등의 여과는 불가능하여 이온성 불순물은 여과기를 통과하게 되므로 여과기를 통과한 용액이라도 도금조 내에서 Fe 이온이 스러지화하면 재차 오염되는 문제를 안고 있다.

본 발명자들은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 연구 및 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 도금용액이 들어 있는 도금조 및 도금용액을 여과하는 여과기를 포함하는 도금장치를 이용하여 전기아연도금하는 방법에서 Zn 수산화물을 여과기에 적정두께로 피복하므로써 도금액중에 함유되어 있는 Fe, Si 등의 불순물을 보다 효과적으로 제거할 수 있는 전기아연도금용액의 청정화방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있는 것이다.

도 1은 본 발명을 구현하기 위한 전기아연도금장치의 일례를 나타내는 모식도

ZnCl₂용액에 KOH를 ZnCl₂몰수의 2/5∼8/5배 투입하여 ZnCl₂ㆍ4Zn(OH)₂을 제조한 다음, 상기 여과기에 5-20mm의 두께로 상기 ZnCl₂ㆍ4Zn(OH)₂을 피복하여 Fe 및 Si 이온 등의 불순물을 함유하는 도금용액을 상기 여과기를 통과시켜 Fe 및 Si 이온 등의 불순물을 흡착제거하여 전기아연도금용액을 청정화하는 방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 기초원리라 할 수 있는 도금용액내의 Fe 와 Si 이온이 Zn 수산화물에 의하여 정제되는 원리에 대하여 먼저 설명한다.

ZnCl₂용액에 KOH 등의 알카리를 가하면 특정조건에서는 ZnCl₂ㆍ4Zn(OH)₂라는 수산화물이 형성된다. 이 수산화물은 하기 식(1)에 의하여 Fe, Si 이온을 강력하게 흡착하게 된다.

ZnCl₂ㆍ4Zn(OH)₂+ (Fe, Si)^+X= ZnCl₂+ (Zn, Fe, Si)^+X(OH)_x+ X ZnCl₂

본 발명에 있어서는 상기한 ZnCl₂ㆍ4Zn(OH)₂는 ZnCl₂용액에 KOH를 ZnCl₂몰수의 2/5∼8/5배 투입하여 제조해야 한다.

상기한 ZnCl₂ㆍ4Zn(OH)₂의제조시 ZnCl₂용액에 투입되는 KOH의 양이 ZnCl₂몰수의 8/5배 이상인 경우에는 ZnCl₂ㆍ4Zn(OH)₂대신 ZnO가 생성되고 이를 상기 불순물 처리제로 사용하면 불순물의 흡착능이 저하하여 불순물 제거가 되지 않게 된다.

상기 ZnCl₂용액에 투입되는 KOH의 양이 ZnCl₂몰수의 2/5배 미만인 경우에는 ZnCl₂ㆍ4Zn(OH)₂는 형성되지만, 생산성측면에서 부적합하다.

즉, ZnCl₂ㆍ4Zn(OH)₂생성량은 KOH 몰비에 비례하므로 가급적 높은 KOH 몰비를 투입하는 것이 단위 시간당 생산량을 늘릴 수 있기 때문이다.

상기 KOH는 NaOH 등 다른 알카리로 대치할 수도 있다.

상기와 같이 제조된 ZnCl₂ㆍ4Zn(OH)₂를 여과기에 피복하는 방법을 도 1을 통해 설명하면, 다음과 같다.

도 1에 나타난 바와 같이, 도금조에서의 도금작업전에 사전 피복조에 물을 채운 후 여기에 ZnCl₂ㆍ4Zn(OH)₂라는 Zn 수산화물을 투여한 후 Zn 수산화물이 혼합된 용액을 펌프를 이용하여 여과기로 보내 여과기의 여과막을 ZnCl₂ㆍ4Zn(OH)₂스러지로 채워 사전 피복(pre coat)한다.

상기 ZnCl₂ㆍ4Zn(OH)₂의 피복두께는 5mm~20mm가 바람직한데, 그 이유는 피복두께가 너무 작으면 불순물의 흡착시간이 짧아 Fe, Si 이온의 완전한 제거가 어려우며 20mm 이상 두꺼우면 여과시간이 증대되어 여과기의 여과효율이 급격하게 저하되기 때문이다.

그 후 도금작업을 개시하면 순환하는 도금액 내의 Fe, Si 이온은 ZnCl₂ㆍ4Zn(OH)₂에 흡착되어진다. 흡착된 Fe, Si 이온은 상기한 화학식(1)에 의해 스러지화되므로 여과기를 빠져나오지 못하고 스러지가 되어 스러지 발생 이온인 Fe 와 Si 이온이 제거되어 도금액의 청정화를 도모할 수 있다.

또한, Fe 와 Si는 흡착되지만 사전 피복 물질인 ZnCl₂ㆍ4Zn(OH)₂는 용해하여 ZnCl₂를 내놓아 도금 유효성분인 Zn 성분을 늘려주는 바람직한 역할도 한다.

따라서, 불순물 처리를 위하여 투입되는 ZnCl₂ㆍ4Zn(OH)₂는 도금공장의 도금약품 사용원료인 ZnCl₂를 줄여주는 역할도 하는 부수적인 작용을 한다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

(실시예 1)

ZnCl₂2몰 용액에 KOH를 ZnCl₂몰수의 1/50-12/5배 투입하여 중화반응을 함으로서 ZnCl₂ㆍ4Zn(OH)₂을 합성하였다. 그 후 합성된 ZnCl₂ㆍ4Zn(OH)₂의 결정상을 XRD 로 조사하였으며 합성물의 비표면적을 측정하여 불순물 흡착능을 평가하고자 하였다. 하기 표 1에 KOH 투여량 즉 ZnCl₂몰수에 대한 KOH 의 몰비에 따른 ZnCl₂ㆍ4Zn(OH)₂의 XRD 결정상과 ZnO 결정상을 나타내었다.

	KOH 투여량(ZnCl₂에 대한 KOH 몰비)	XRD 결정상	비표면적(㎡/g)
종래예 1	1/50	ZnCl₂·4Zn(OH)₂단일상	41.3
발명예 1	2/5	ZnCl₂·4Zn(OH)₂단일상	43.8
발명예 2	4/5	ZnCl₂·4Zn(OH)₂단일상	45.2
발명예 3	6/5	ZnCl₂·4Zn(OH)₂단일상	45.1
비교예 1	12/5	ZnO	8.8

상기 표 1에 나타난 바와 같이, ZnCl₂에 대한 KOH 몰비가 1/50인 종래예의 경우에는 높은 비표면적을 가지는 ZnCl₂ㆍ4Zn(OH)₂가 얻어짐을 알 수 있다. 그러나, KOH 몰비가 1/50인 종래예의 경우에는 생산성측면에서 부적합하다.

즉, ZnCl₂ㆍ4Zn(OH)₂생성량은 KOH 몰비에 비례하므로 가급적 높은 KOH 몰비를 투입하는 것인 단위 시간당 생산량을 늘릴 수 있기 때문이다.

본 발명에 부합되게 KOH를 ZnCl₂용액에 투입한 발명예(1-3)의 경우에는 높은 비표면적을 가지는 ZnCl₂ㆍ4Zn(OH)₂가 얻어짐을 알 수 있다.

한편, 본 발명의 범위를 벗어나게 KOH를 ZnCl₂용액에 투입한 비교예(1)의 경우에는 비표면적이 작은 ZnO가 형성됨을 알 수 있다.

(실시예 2)

상기 실시예 1에서 얻어진 가장 높은 비표면적을 가지는 발명예 2(KOH 투여 몰비 = 4/5)로 합성한 ZnCl₂ㆍ4Zn(OH)₂를 물에 희석한 후 5A 여과지에 여과하였다. 이때 스러지량을 조절하여 여과지의 여과 케이크의 두께를 2mm-20mm 까지 변화시킨 여과기를 사전피복하였다.

이 여과기에 50ppm의 Fe 이온 및 22ppm의 Si 이온을 함유한 전기아연 도금용액 1ℓ를 통과시켜 Fe 이온의 제거효율을 조사하고, 또한, 여과기의 여과 시간을 측정하여 여과능을 조사하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

	여과층 두께	통과된 용액의 불순물농도(ppm)	여과시간
	여과층 두께	Fe 이온농도	여과시간	Si 농도
비교예 2	2mm	18	14	5분
발명예 4	5mm	5	5	10분
발명예 5	10mm	Tr	2	13분
발명예 6	15mm	Tr	2	15분
발명예 7	20mm	Tr	2	30분
비교예 3	30mm	Tr	2	120분

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 여과층의 두께를 5mm 이상으로 하여 사전 피복된 여과기(발명예 4-7)를 50ppm의 Fe 이온 및 22ppm의 Si 이온을 함유한 용액이 통과하면 불순이온 농도를 5ppm 이하로 감소시킬 수 있었다. 그러나, 여과층 두께가 20mm 이상인 비교예 3인 경우에는 여과시간이 오래 걸린다는 것을 알 수 있다.

한편, 여과층 두께를 2mm로 한 비교예(2)의 경우에는 Fe 이온 및 Si 이온의 제거효율이 떨어짐을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 도금용액내에 존재하는 스러지 발생 이온인 Fe, Si 이온등을 효과적으로 제거할 수 있으므로 전기아연 도금공장의 도금용액의 청정화가 가능하게 되어 각종 도금 결함발생을 억제할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims

도금용액이 들어 있는 도금조 및 도금용액을 여과하는 여과기를 포함하는 전기아연도금장치를 이용하여 전기아연도금하는 방법에 있어서,

ZnCl₂용액에 KOH를 ZnCl₂몰수의 2/5∼8/5배 투입하여 ZnCl₂ㆍ4Zn(OH)₂을 제조한 다음, 상기 여과기에 5-20mm의 두께로 상기 ZnCl₂ㆍ4Zn(OH)₂을 피복하여 Fe 및 Si 이온 등의 불순물을 함유하는 도금용액을 상기 여과기를 통과시켜 Fe 및 Si 이온 등의 불순물을 흡착제거하는 것을 특징으로 하는 전기아연 도금용액의 청정화 방법