KR100650232B1 - Device and method for extracting nickel from ferric chloride etchant - Google Patents
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Abstract
본 발명은 염화철 부식용액 중의 니켈이온 추출장치에 관한 것으로, 부식 용액의 부식능력을 RGB 컬러 센서로 모니터하고 부식능력이 임계치 이하인 경우 DNNSA (디노닐나프탈렌설포닉 애시드) 및 BAPP (2,6-비스-[5-알킬피라졸-3-일] 피리딘)를 사용하여 니켈을 추출하도록 되어 있는 염화철 부식용액 중의 니켈이온 추출장치에 관한 것으로, 본 발명의 장치에 의하면 사전에 철을 제거하지 않고도 니켈만을 선택적으로 제거할 수 있고, 기존에 회수되지 못하고 폐기 처분되는 부식용액을 반영구적으로 재활용함으로써 환경 오염 문제를 방지하고, 오프-라인 공정에서 용액 교체 및 조절에 소요되던 인적/물적 비용을 절감하여 전체 공정의 생산성을 증대시키는 효과를 수득할 수 있다.The present invention relates to a device for extracting nickel ions in a corrosion solution of iron chloride, and monitors the corrosion capability of the corrosion solution with an RGB color sensor, and when the corrosion capability is below the threshold, DNNSA (dinonylnaphthalenesulphonic acid) and BAPP (2,6-bis -[5-alkylpyrazol-3-yl] pyridine) to a nickel ion extracting device in a corrosion solution of iron chloride which is intended to extract nickel. According to the device of the present invention, only nickel is removed without removing iron in advance. It can be selectively removed and semi-permanently recycled non-recovered and disposed of corrosive solutions to prevent environmental pollution problems and to reduce the human and material costs of solution replacement and control in off-line processes. The effect of increasing the productivity of can be obtained.
염화철 부식용액, 니켈 이온, RGB 컬러 제어기, DNNSA, BAPP, 인라인Iron Chloride Corrosion Solution, Nickel Ion, RGB Color Controller, DNNSA, BAPP, Inline
Description
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 니켈이온 추출장치의 개략도이다. 1 is a schematic diagram of a nickel ion extracting apparatus according to an embodiment of the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
1 : 모재 2 : 부식용 장치1: Base material 2: Corrosion apparatus
3 : 분사 노즐 4 : 폐부식용액 탱크3: injection nozzle 4: waste corrosion solution tank
5 : 제 1 RGB 컬러 제어기 6 : 배출펌프5: first RGB color controller 6: discharge pump
7 : 니켈 추출 탱크 8 : 염화철 회수 탱크7: nickel extraction tank 8: iron chloride recovery tank
9 : 탄소 필터 10 : 펌프 9: carbon filter 10: pump
11 : 전자제어 밸브 12 : 전자 밸브11: solenoid valve 12: solenoid valve
13 : 등유 회수 펌프 14 : 모터 13
15 : 등유 회수 탱크 16 : 제 2 RGB 컬러 제어기15
17 : 펌프 18 : 전자 밸브 17 pump 18 solenoid valve
19 : 보관탱크 20 : 레벨 센서 19: storage tank 20: level sensor
21 : 제어부21: control unit
본 발명은 염화철 부식용액 중의 니켈이온 추출장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 DNNSA (디노닐나프탈렌설포닉 애시드) 및 BAPP를 이용하여 부식용액 속에 함유되어 있는 니켈 금속을 인-라인으로 회수하는 염화철 부식용액 중의 니켈이온 추출장치에 관계한다.The present invention relates to a device for extracting nickel ions in the corrosion solution of iron chloride, more specifically iron chloride corrosion to recover in-line nickel metal contained in the corrosion solution by using DNNSA (dinonylnaphthalenesulphonic acid) and BAPP It relates to a nickel ion extraction device in solution.
니켈 합금 (Ni-alloy)은 우수한 내부식성, 강도, 및 연성 (ductility) 등의 장점으로 인해서 반도체 리드프레임, 음극선관 쉐도우 매스크, 필터, 메쉬, 스프링 등의 소재로 이용되고 있다. 이러한 재료들은 산업에서 쓰이기 위한 제품 생산과정에서, 리드프레임이나, 쉐도우 매스크 등을 만들기 위하여 부식 공정을 거치게 된다. 부식(etching)은 니켈, 니켈 합금 및 스테인레스 스틸의 광화학적 가공 (photochemical machining, PCM)에 널리 사용되는 방법으로 리드 프레임, 쉐도우 매스크, 가열 소자 (heating element), PC 하드 드라이브(hard drive)의 서스펜션-암(suspension-arm) 등의 생산에 적용되고 있다. 이러한 부식 공정에는 염화철(ferric chloride) 부식용액이 많이 사용되고 있다. PCM 에칭 과정이 진행되면 철 이온이 환원되면서 니켈 등의 금속이 용액 속으로 산화되어 용해되며, 용액 중의 니켈의 양이 증가하면 에칭 속도가 감소하여 제품 생산 효율이 떨어지며, 제품 표면의 러프니스(roughness)가 증가하는 문제가 발생한다. 부식용액 중의 니켈의 농도가 10-15g/L가 되면 더 이상의 에칭은 불가능하여 부식용액을 재생하거 나 폐기하여야만 한다. 이와 같이 부식 과정에서 니켈은 부식용액 중에 점차 그 양이 증가함에 따라 부식 공정을 방해하는 물질로 작용하게 된다. 즉, 니켈의 양이 증가하게 되면 부식 공정의 효율성이 저하되고 제품의 불량이 발생하므로 부식용액 전량을 폐기하고 새로운 부식용액으로 교체해야만 한다. Nickel alloy (Ni-alloy) has been used as a material for semiconductor leadframe, cathode ray tube shadow mask, filter, mesh, spring, etc. due to the advantages of excellent corrosion resistance, strength, and ductility. These materials are subjected to a corrosion process to produce leadframes and shadow masks in the production of products for industrial use. Etching is a widely used method for the photochemical machining (PCM) of nickel, nickel alloys and stainless steels, and the suspension of lead frames, shadow masks, heating elements, and PC hard drives. It is applied to the production of suspension-arm. Ferric chloride corrosion solution is used a lot in this corrosion process. As the PCM etching process proceeds, iron ions are reduced, and metals such as nickel are oxidized and dissolved in the solution.As the amount of nickel in the solution increases, the etching rate decreases, resulting in decreased product production efficiency and roughness of the product surface. ) Increases the problem. When the concentration of nickel in the corrosion solution is 10-15 g / L, no further etching is possible and the solution must be regenerated or discarded. As such, nickel gradually acts as a material that interferes with the corrosion process as its amount gradually increases in the corrosion solution. In other words, if the amount of nickel is increased, the efficiency of the corrosion process decreases and product defects occur. Therefore, the entire amount of the corrosion solution must be discarded and replaced with a new corrosion solution.
회수된 폐부식용액으로부터 전기분해 방법 또는 비등 추출 방법 (Boiling extraction metod)을 사용하여 Ni을 회수할 수 있으나, 이러한 처리 비용이 막대하여 비실용적이다. 이와 같이 폐부식용액 중의 니켈을 회수하는 것이 불가능하여 폐 부식용액을 전량 폐기 또는 매립하는 것이 일반적이다. 예를 들어, 미국에서는 폐 부식용액을 석회(lime)와 혼합하여 매립하는 것으로 알려져 있다. 그러나 매립시에는 고가의 수입 원자재인 니켈을 재활용하지 못하게 되므로 자원의 낭비가 초래되고 심각한 환경 문제가 야기될 수 있다. 따라서 효과적인 니켈 재생 방법의 개발이 요구되고 있다. Ni can be recovered from the recovered waste corrosion solution using an electrolysis method or a boiling extraction metod, but this treatment cost is enormous and impractical. In this way, it is not possible to recover the nickel in the waste corrosion solution, and it is common to dispose or discard the entire waste corrosion solution. For example, in the United States, waste corrosion solutions are known to be mixed with lime and landfilled. However, landfills can not recycle nickel, an expensive imported raw material, which can lead to waste of resources and serious environmental problems. Therefore, development of an effective nickel regeneration method is required.
현재 폐부식용액 중의 니켈을 회수하기 위한 방법이 여러 가지 개발되고 있으나 이들은 대부분 오프-라인에서 진행되는 단점을 가지고 있고, 또한 일부 방법은 니켈의 제거 없이 단지 철을 산화시켜 부분적으로 에칭 속도를 증가시키는 방법이어서 그 적용에 한계를 갖는다. Currently, various methods for recovering nickel in the waste corrosion solution have been developed, but most of them have disadvantages of going off-line. Also, some methods only partially oxidize iron without removing nickel, thereby partially increasing the etching rate. The method is limited in its application.
오프-라인에 의한 재생 방법은 에칭이 끝난 폐부식용액을 회수한 후 재처리하는 것이다. 재생 과정이 오프-라인으로 진행되는 이유는 에칭을 통한 제품의 생산 과정과 재생 또는 니켈 추출 과정의 화학-물리적 상태에 큰 차이가 있어 두 가지 과정을 동시에 진행할 수 없기 때문이다. 이와 같은 오프-라인 재생 방법은 부식용액의 회수, 재처리, 및 교체에 많은 인적, 시간적, 및 물적 비용이 소요되는 단점이 있고, 부식용액이 사용됨에 따라 에칭 속도가 감소하는 단점을 근본적으로 해결할 수 없는 문제점을 가진다.The off-line regeneration method is to recover the etched waste corrosion solution and then reprocess it. The regeneration process is performed off-line because there is a big difference between the production process of the product by etching and the chemical-physical state of the regeneration or nickel extraction process, and the two processes cannot be performed simultaneously. This off-line regeneration method is disadvantageous in that it takes a lot of human, time, and material costs to recover, reprocess, and replace the corrosion solution, and fundamentally solves the disadvantage that the etching rate decreases as the corrosion solution is used. I can't have a problem.
예를 들어, 현재 사용되고 있는 니켈 재생 방법 가운데 하나인 이온교환방법(ion-exchange method)은 니켈을 선택적으로 제거하는 것은 가능하지만 고가의 이온교환수지(resin)를 필요로 하며, 선택적인 제거를 위해서 에칭 조건과 다른 조건에서 니켈의 회수가 일어나기 때문에 인-라인 법에 의한 니켈의 회수가 어렵다는 단점이 있다. 또, 일반적인 경우, 철이 니켈보다 더 큰 친화성을 갖기 때문에 니켈만을 제거하기 위해서 사전에 철을 제거해야 하는 문제점을 가진다.For example, one of the currently used nickel regeneration methods, the ion-exchange method, is capable of selectively removing nickel, but requires expensive ion exchange resins. There is a disadvantage that the recovery of nickel by the in-line method is difficult because recovery of nickel occurs under conditions different from the etching conditions. In addition, in general, since iron has a greater affinity than nickel, iron has to be removed beforehand to remove only nickel.
전기 투석법은 양이온-투과성막 (cation-permeable membrance)을 사이에 두고 산화전극(anode)에서 철의 재산화(re-oxide)가 이루어지고, 환원전극(cathode)에서 니켈이 석출되는 방식을 이용한다. 이러한 방법은 온-사이트(on-site)에서 부식용액을 재생할 수 있다는 장점을 가진다. 그러나 니켈의 환원이 일어나는 환원전극에서 니켈뿐만 아니라 철 이온도 함께 석출되며 결과적으로 부식용액 중에 철이 점차적으로 고갈되어 에칭이 불가능해지는 근본적인 문제점을 갖고 있고, 회수된 니켈에는 많은 불순물이 함유되는 문제점을 가진다.Electrodialysis uses a method in which iron reoxidation occurs at the anode and nickel is deposited at the cathode with a cation-permeable membrance in between. . This method has the advantage of being able to recover the corrosion solution on-site. However, in the cathode where the reduction of nickel occurs, not only nickel but also iron ions are precipitated together, and as a result, iron is gradually depleted in the corrosion solution, thereby making it impossible to etch, and recovered nickel has a problem of containing a large amount of impurities. .
화학 약품을 이용한 산화-환원 방법은 인-라인으로 가능하지만 근본적인 니켈의 제거가 아니며, 단순히 산화된 Fe3+의 양을 늘려서 순간적인 에칭 속도만을 유지하는 방법으로 니켈의 회수는 오프-라인에서만 가능하다.The redox method using chemicals is possible in-line, but not fundamentally elimination of nickel; nickel recovery is only possible off-line by simply increasing the amount of oxidized Fe 3+ to maintain only instantaneous etching rates. Do.
침탄법 (Cementation)은 "환원성 침전 (reductive precipitation)"이라고도 불리우는 방법으로 촉매를 첨가하여 고온에서 철을 환원시켜 얻는 방법이다. 이러한 방법은 공정이 단순하기 때문에 많이 사용되고 있으나, 많은 양의 전기나 연료를 필요로 하고, 오프-라인 방법으로 에칭속도에는 영향을 줄 수 없는 단점이 있다.Cementation is also called "reductive precipitation" and is a method obtained by reducing iron at high temperatures by adding a catalyst. This method is used a lot because of the simple process, but requires a large amount of electricity or fuel, there is a disadvantage that can not affect the etching rate by the off-line method.
본 발명은 상술한 종래 기술들의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 본 발명의 하나의 목적은 인-라인에서 니켈을 추출할 수 있어 폐부식용액을 폐기하기 않고 동일한 시스템내에서 재활용할 수 있는 염화철 부식용액 중의 니켈이온 추출장치 및 방법을 제공하는 것이다. The present invention is to overcome the problems of the prior art described above, one object of the present invention is to extract the nickel in-line so that the iron chloride corrosion solution can be recycled in the same system without discarding the waste corrosion solution It is to provide a nickel ion extraction apparatus and method.
본 발명의 다른 목적은 고가의 금속인 Ni을 재생하여 재활용함으로써 원가를 절감하고 아울러 환경 오염을 방지할 수 있는 염화철 부식용액 중의 니켈이온 추출장치 및 방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for extracting nickel ions in a corrosion solution of iron chloride which can reduce cost and prevent environmental pollution by regenerating and recycling Ni, an expensive metal.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은 One aspect of the present invention for achieving the above object is
염화철을 포함하는 폐 부식용액을 담지하는 폐부식용액 탱크;A waste corrosion solution tank carrying waste corrosion solution containing iron chloride;
상기 폐부식용액 탱크 내의 폐부식용액의 부식능력을 모니터하여 제어하는 제 1 RGB 컬러 제어기;A first RGB color controller which monitors and controls the corrosion capability of the waste corrosion solution in the waste corrosion solution tank;
상기 제 1 RGB 컬러 제어기로부터의 제어 신호에 따라 폐부식용액 탱크로부터 폐부식용액을 이송받아 BAPP와 DNNSA를 사용하여 니켈을 추출하는 등유층을 포 함하는 니켈 추출 탱크;A nickel extraction tank including a kerosene layer for receiving the waste corrosion solution from the waste corrosion solution tank according to a control signal from the first RGB color controller and extracting nickel using BAPP and DNNSA;
상기 니켈 추출 탱크로부터 이송된 니켈이 제거된 염화철 용액을 담지하고 상기 폐부식용액 탱크로 부식용액을 순환시키는 염화철 회수 탱크;An iron chloride recovery tank supporting the nickel chloride solution removed from the nickel extraction tank and circulating a corrosion solution to the waste corrosion solution tank;
상기 니켈 추출 탱크로부터 등유를 회수하는 등유 회수 탱크;A kerosene recovery tank for recovering kerosene from the nickel extraction tank;
등유 회수 탱크 내의 등유 중의 니켈 농도를 모니터하여 제어하는 제 2 RGB 컬러 제어기; A second RGB color controller for monitoring and controlling the nickel concentration in the kerosene in the kerosene recovery tank;
등유 회수 탱크로부터 이송된 니켈을 함유하는 염산 수용액을 보관하는 보관 탱크; 및 A storage tank for storing an aqueous hydrochloric acid solution containing nickel transferred from the kerosene recovery tank; And
상기 제 1 RGB 컬러 제어기 및 제 2 RGB 컬러 제어기로부터 측정된 RGB 광 데이터를 각각 입력받아 비교 분석한 후 니켈 추출 탱크, 등유 회수 탱크, 염화철 회수 탱크에 대한 제어 신호를 출력하는 제어부를 포함하는 염화철 부식용액 중의 니켈이온 추출장치에 관계한다.Corrosion chloride including a control unit for outputting a control signal for the nickel extraction tank, kerosene recovery tank, iron chloride recovery tank after receiving and analyzing the RGB light data measured from the first RGB color controller and the second RGB color controller, respectively It relates to a nickel ion extraction device in solution.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 양상은 염화철 부식용액 중의 니켈 이온을 추출하는 방법으로서, 상기 방법이 RGB 컬러 제어기를 이용하여 부식용액의 부식능력을 모니터하는 단계; 전단계의 모니터 결과 부식 용액의 부식능력이 소정의 임계치 이하인 경우, BAPP와 DNNSA를 첨가하여 부식용액을 재생하는 단계를 포함하는 염화철 부식용액 중의 니켈이온 추출 방법에 관계한다.
Another aspect of the present invention for achieving the above object is a method for extracting nickel ions in the iron chloride corrosion solution, the method comprising the steps of: monitoring the corrosion capability of the corrosion solution using an RGB color controller; The monitoring result of the previous step relates to a method for extracting nickel ions in the corrosion solution of iron chloride which includes the step of regenerating the corrosion solution by adding BAPP and DNNSA when the corrosion capability of the corrosion solution is below a predetermined threshold.
이하에서 첨부 도면을 참고하여 본 발명에 관하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail with respect to the present invention.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 니켈 이온 추출 장치의 개략도이다. 본 발명은 반드시 도 1에 도시된 실시예로 제한되지 않고 다양하게 변형실시될 수 있다. 도 1을 참고하면, 본 발명의 니켈 이온 추출 장치는 염화철을 포함하는 폐 부식용액을 담지하는 폐부식용액 탱크(4), 상기 폐부식용액 탱크 내의 폐부식용액의 부식능력을 모니터하여 제어하는 제 1 RGB 컬러 제어기 (5), 상기 제 1 RGB 컬러 제어기로부터의 제어 신호에 따라 폐부식용액 탱크로부터 폐부식용액을 이송받아 BAPP와 DNNSA를 사용하여 니켈을 추출하는 등유층을 포함하는 니켈 추출 탱크 (7), 상기 니켈 추출 탱크로부터 이송된 니켈이 제거된 염화철 용액을 담지하고 상기 폐부식용액 탱크로 부식용액을 순환시키는 염화철 회수 탱크(8), 상기 니켈 추출 탱크로부터 등유를 회수하는 등유 회수 탱크(15), 등유 회수 탱크 내의 등유 중의 니켈 농도를 모니터하여 제어하는 제 2 RGB 컬러 제어기(16), 등유 회수 탱크로부터 이송된 니켈을 함유하는 염산 수용액을 보관하는 보관 탱크(19) 및 상기 제 1 RGB 컬러 제어기 및 제 2 RGB 컬러 제어기로부터 측정된 RGB 광 데이터를 각각 입력받아 비교 분석한 후 니켈 추출 탱크, 등유 회수 탱크, 염화철 회수 탱크에 대한 제어 신호를 출력하는 제어부(21)를 포함한다.1 is a schematic view of a nickel ion extraction apparatus according to an embodiment of the present invention. The present invention is not necessarily limited to the embodiment shown in FIG. 1 and may be variously modified. Referring to Figure 1, the nickel ion extracting apparatus of the present invention is a waste corrosion solution tank (4) carrying a waste corrosion solution containing iron chloride, agent for monitoring and controlling the corrosion capability of the waste corrosion solution in the waste corrosion solution tank A nickel extraction tank including a kerosene layer for receiving 1
구체적으로, 상기 니켈 추출 탱크(7)는 탱크 내의 액체의 높이를 감지하는 레벨 센서 및 탱크 내의 처리용액을 혼합하는 모터를 포함한다. 니켈 추출 탱크(7)에는 DNNSA(디노닐나프탈렌설포닉 애시드)와 BAPP(2,6-bis-[5-alkylpyrazol-3-yl] pyridine)가 이미 정량적으로 혼합되어 조성이 맞추어져 있어, 이러한 니켈 추출 탱크 내의 BAPP가 DNNSA와 용해하여 선택적으로 니켈을 추출할 수 있다.Specifically, the
기존의 추출 시약과 비교해서 BAPP는 pH가 매우 낮은 범위(pH=0.1-0.5)에서 니켈과 최적의 금속 착물을 형성하기 때문에 에칭액 조성에 적용이 매우 용이하다. 이것은 BAPP에 포함된 질소 그룹이 낮은 pH에서 보다 좋은 전자 공여기로 작용하는데 기인하는 것으로 예상된다. 또한 BAPP는 철 보다 약 50배 이상의 분리 인자(separation factor) 값을 보이기 때문에 선택적으로 니켈의 추출에 적용이 가능하다.Compared with conventional extraction reagents, BAPP forms an optimal metal complex with nickel in a very low pH range (pH = 0.1-0.5), making it very easy to apply to the etchant composition. This is expected to be due to the fact that the nitrogen groups included in BAPP act as better electron donors at lower pH. In addition, BAPP is about 50 times more separation factor (separation factor) than iron, so it can be selectively applied to the extraction of nickel.
본 발명의 착화제로 사용되는 BAPP는 하기 화학식 1의 구조를 갖는 것으로, 피리딘(pyridine)을 기본 골격으로 2,6 위치에 피라졸(pyrazol)이 연결된 구조를 가지며, 중앙에 위치한 3개의 질소에 의해서 금속과 킬레이트 화합물을 형성하게 된다. 이러한 착화제는 기존에 많이 사용되는 디-2-에틸헥실 포스포릭 애시드 (Di-2-ethylhexyl phosphoric acid)와 비교해서, 특히 철 보다 니켈에 대해서 강한 결합을 형성하기 때문에 철에 앞서 니켈만을 선택적으로 추출할 수 있다. The BAPP used as the complexing agent of the present invention has a structure represented by the following Chemical Formula 1, and has a structure in which pyrazol is connected to 2,6 positions using pyridine as a basic skeleton, and is formed by three nitrogens centrally located. It will form a chelate compound with the metal. These complexing agents selectively form only nickel prior to iron because they form stronger bonds to nickel than iron, in particular compared to conventional di-2-ethylhexyl phosphoric acid. Can be extracted.
상기 식에서, R은 탄소수 2 내지 18의 선형 알킬기 또는 페닐기이다. In the above formula, R is a linear alkyl group or phenyl group having 2 to 18 carbon atoms.
상기 화학식 1에서, 상기 치환기 R은 착화제의 물-유기 용매 사이의 용해도 를 결정하는 주요 원인이며 R의 입체 효과 (steric effect)를 통해서 질소와 결합하는 니켈의 결합 정도를 조절하는 중요 역할을 할 것이다. 치환기 R은 사용하는 추출 용매에 따라 조절이 가능하며, 탄소수 2 내지 18의 선형 알킬기이다. 치환기 (R)의 바람직한 예는 C2-C18의 알킬기 또는 페닐기로, 대표적으로는 옥틸 (octyl), 노닐(nonyl), 옥타데실 (octadecyl), 헥사데실(hexadecyl) 등을 포함한다. 또한 치환기의 종류에 따라 추출하는 금속과의 결합 강도를 조절할 수 있는데, 철을 선택적으로 분리하기 위해서는 옥틸 치환기가 적합하다. 이러한 착화제는 낮은 pH 및 강산에서도 분해가 일어나지 않기 때문에 적용할 수 있는 용매 조성이 광범위한 특성을 갖는다.In Formula 1, the substituent R is a major factor in determining the solubility between the water and the organic solvent of the complexing agent, and plays an important role in controlling the degree of bonding of nickel to nitrogen through the steric effect of R. will be. Substituent R can be adjusted according to the extraction solvent used, and is a C2-C18 linear alkyl group. Preferred examples of the substituent (R) are C 2 -C 18 alkyl or phenyl groups, which typically include octyl, nonyl, octadecyl, hexadecyl and the like. In addition, it is possible to adjust the bonding strength with the metal to be extracted according to the type of substituent, in order to selectively separate iron octyl substituent is suitable. Since such complexing agents do not decompose even at low pH and strong acid, the solvent composition to which they can be applied has a wide range of properties.
본 발명에서 사용되는 DNNSA는 하기 화학식 2의 구조를 가지며, 화학식 1의 BAPP의 용해를 돕는 모디파이어로 작용한다. DNNSA used in the present invention has a structure of
본 발명에서 사용가능한 상기 BAPP의 예는 하기 화학식 3의 그룹으로부터 선택되는 1종 이상이다. Examples of the BAPP usable in the present invention is one or more selected from the group of formula (3).
상기 등유 회수 탱크(15)가 니켈 추출 탱크(7)로부터 등유를 받아서 이러한 등유 중의 니켈을 추출하고 정제된 등유를 니켈 회수 펌프(13)에 의해 니켈 회수 탱크(7)로 리턴시킨다. 등유 회수 탱크(15)에서는 고농도의 산을 포함한 수용액으로 적용되는 산으로는 염산 황산이 대표적이며, 이들 산의 농도 범위는 1.0-8.0M 가 가능하며 타당하게는 2-7M 범위이다. 등유층에서 착물을 형성하고 있는 니켈은 강한 산성 용액에서 수소 이온과 치환되어 니켈은 염산 등의 산 용액에 용해되어 등유층은 니켈은 잃고 수소 이온이 치환된 형태로 재생된다.The
상기 제 1 RGB 컬러 제어기(5)는 부식용액에 RGB의 특정한 빛을 주사하여 빛의 산란을 통해 RGB 광 데이터를 감지하는 RGB 컬러 제어기이다. 모든 금속이나 약품은 각각의 고유한 색상을 가지고 있는데, 부식 반응의 경우 모든 금속과 약품이 만나면서 화학적인 반응에 따른 부식용액의 노후화가 진행됨과 동시에 용액의 금속 성분이 변하면서 초기의 용액과는 다른 색상으로 부식 용액의 색이 변화하게 된다. 제 1 RGB 컬러 제어기(5)는 이러한 색상의 변화를 감지하여 부식 용액의 부식능력을 모니터한다. 따라서 이러한 기능의 제어는 마이크로 프로세서의 작동을 통한 기 감지된 기존의 데이터 상에서의 자료와의 일치를 체크하며 이에 따른 재생을 위한 성분을 첨가하여 부식 상태의 용액이 정상화 될 수 있도록 하는 작업을 가능하도록 제1 RGB 컬러 제어기(5)와 제2의 RGB 칼라 제어기(16)가 각각 수행하게 되는 것이다. 이러한 제 1 RGB 컬러 제어기(5)와 , 제2의 RGB 칼러 제어기(16)의 기능에 따라서 염화철내의 니켈 농도와 염산내의 추출된 금속인 NiCl2의 양에 따른 색도의 변화를 조정하게 된다.The first
본 발명의 니켈 이온 추출 장치에서는 염화철 용액 회수 탱크(8)에 연결된 니켈이 제거된 용액을 정제하는 탄소 필터(9)를 추가로 포함할 수 있다. 이 탄소 필터(9)는 염화철 회수 탱크에서의 추출 과정에서 포함될 수 있는 미량의 등유를 제거하는 기능을 수행하며 등유가 제거된 염화철 용액은 다시 폐부식액 탱크(4)로 리턴된다. 탄소 필터(9)는 일반적인 등유 뿐만 아니라 기존의 부식공정에서 발생되는 이물질도 함께 제거하여 순수한 부식용액을 공급하는 기능도 함께 수행한다. The nickel ion extracting apparatus of the present invention may further include a
여기에서 제1 RGB 컬러 제어기(5)와 제2 RGB 컬러 제어기(16)는 각각의 고유한 기능을 수행하다가, 염화철 에칭액의 부식 능력이 임계치 이하라는 신호가 감지되면 제어부(21)에 이를 전송한다. Here, the first
제 2 RGB 컬러 제어기(16)는 등유 회수 탱크(15) 내의 등유에 RGB의 특정한 빛을 주사하여 빛의 산란을 통해 니켈의 색상에 대한 RGB 광 데이터를 감지하고, 이를 기준 테이블과 비교하여 염산 내의 염화니켈(NiCl2)의 농도를 감지한다. 니켈의 농도가 적정 수치에 이르게 되면 전자밸브 (18)와 펌프 (17)를 작동시켜 보관탱크(19)로 이송한다.The second
제어부(21)는 제 1 RGB 컬러 제어기(5) 및 제 2 RGB 컬러 제어기(16)의 제어 신호에 따라 니켈 추출 탱크(7), 염화철 회수 탱크(8), 등유 회수 탱크(15)에 취부된 전자 밸브 (11), 펌프(12, 13), 모터 (22, 14) 및 레벨 센서(20)에 대한 제어신호를 출력하고 아울러 탄소 필터(9)에 대한 제어신호도 출력한다.The
본 발명의 염화철 화합물 중의 니켈 이온 추출 장치의 동작에 관하여 설명한다. The operation of the nickel ion extraction device in the iron chloride compound of the present invention will be described.
도 1를 참고하면, 모재(1)는 니켈 합금 성분을 가진 재료들, 예를들어 얼로이(alloy) 리드프레임, 쉐도우 매스크, 스텐레스 재질 등의 제품이 부식 장치(2)에 들어가면 스프레이 분사 노즐(3)에서 분사되는 염화철 (FeCl3)에 의하여 부식되기 시작한다. 부식이 진행됨에 따라 부식용액이 노화되기 시작하는데 부식용액 중의 니켈의 함유량이 10-15g/L을 초과하게 되면 니켈 성분이 방해인자로 작용하게 되어 더 이상 부식능력을 갖지 못하게 된다.Referring to FIG. 1, the base material 1 may be formed by spraying nozzles when materials including nickel alloy components, such as alloy leadframes, shadow masks, stainless steel, etc., enter the
따라서 이와 같이 부식용액 내에 니켈의 농도가 높아질 때에 RGB 컬러 제어기(5)는 이를 검출하고, 과도한 니켈 농도를 줄이기 위해 컬러 제어기(5)는 배출펌프(6)에 신호를 주어 밸브가 개방되면서 니켈 농도가 높은 염화철 폐액을 니켈 추 출 탱크(7)로 이송하게 된다. 니켈 추출 탱크(7)는 일차 교반조로 DNNSA(디노닐나프탈렌설포닉 애시드)와 BAPP가 이미 정량적으로 혼합하여 조성이 맞추어져 있다. 니켈 추출 탱크 (7)내의 등유 내에는 BAPP가 DNNSA와 용해하여 선택적으로 니켈을 추출한다. Therefore, when the concentration of nickel in the corrosion solution is increased in this way, the
본 발명에서 사용가능한 착화제인 BAPP는 피리딘 고리 (pyridine ring)를 근간으로 해서 본 발명자들에 의해 개발된 신규한 화합물로서, 니켈과 보다 강한 결합을 형성하기 때문에 철의 영향 없이 니켈을 추출할 수 있다. 또한 추출 조건이 부식용액의 조건과 동일하기 때문에 특별한 화학적 조건이 없이 추출을 수행할 수 있다는 장점을 지닌다.BAPP, which is a complexing agent usable in the present invention, is a novel compound developed by the present inventors based on the pyridine ring, and since nickel forms a stronger bond with nickel, nickel can be extracted without the influence of iron. . In addition, the extraction conditions are the same as the conditions of the corrosion solution has the advantage that the extraction can be carried out without special chemical conditions.
니켈 추출 탱크 내에 있는 레벨 센서(20)가 작동하게 되면 이 신호는 교반모터(22)로 신호를 주게 되어 이미 세팅된 시간 값에 의한 PLC 프로그램에 따른 교반이 시작된다. 교반시간이 끝남과 동시에 전자제어 밸브(11)를 작동하여 니켈이 제거된 용액이 염화철 회수 탱크(8)로 이송된다. 이러한 염화철 용액은 니켈이 제거된 용액으로 재사용될 수 있는 용액이 되어 탄소 필터(9)를 통하여 용액의 정제를 마무리한 후 펌프(10)에 의해 초기의 폐부식용액 탱크(4)로 이송되어 계속적인 연속 작업이 이루어지게 된다. When the
이와 같이 하여 반복적인 회전 순환을 통화여 니켈을 흡입한 등유층은 일정량이 이상의 니켈 농도를 가진 등유층이 된다. In this way, the kerosene layer in which nickel is sucked through repeated rotational circulation becomes a kerosene layer having a nickel concentration of a predetermined amount or more.
이 때 세팅된 값 이상의 반복 수거가 이루어진 후에 이 등유는 등유안에 녹아져 있는 니켈 이온을 빼내기 위하여 전자 밸브(12)의 제어에 의하여 등유 회수 탱크(15)로 이송된다. 등유 회수 탱크 (15)에서 염산용액과 합쳐지고 제어부(21)의 제어에 의해 모터(14)의 작동이 이루어지게 된다. 이러한 반복작업은 등유 회수 탱크(15)에서 계속적으로 이루어지며, 이러한 반복의 마무리는 제 2 RGB 컬러 제어기(16)가 등유 회수 탱크(15) 내에 있는 염산내의 니켈의 색상을 기준 비교될 테이블과의 비교 검증을 통한 입력된 데이터 값과 상호 비교하면서 적정치의 수치에 이르게 되면 전자밸브 (18)와 펌프(17)를 작동시켜 보관탱크(19)로 이송한다.After the repetitive collection of the set value or more is made, the kerosene is transferred to the
본 발명의 다른 양상은 염화철 부식용액 중의 니켈 이온 추출하는 방법에 관계한다. 본 발명에 의해 염화철 부식용액 중의 니켈을 추출하는 경우에는 먼저 RGB 컬러 제어기를 이용하여 부식용액의 부식능력을 모니터하고, 모니터 결과 부식 용액의 부식능력이 소정의 임계치 이하로 판단되는 경우, BAPP와 DNNSA를 첨가하여 부식용액을 재생한다. 염화철 부식용액의 모니터링 단계에서는 염화철 부식용액을 RGB 컬러 제어기로 측정하여 RGB 광 데이터를 수득하고, 이렇게 해서 수득된 RGB 광 데이터를 부식능력이 손상되지 않은 부식 용액의 기설정된 컬러 패턴 데이터와 비교하여 부식 용액의 재생 여부를 판단한다. 폐부식용액의 재생시에는 부식 용액 내에 BAPP와 DNNSA를 혼합한다.Another aspect of the invention relates to a method for extracting nickel ions in an iron chloride corrosion solution. In the case of extracting nickel in the iron chloride corrosion solution according to the present invention, first, the corrosion capability of the corrosion solution is monitored by using an RGB color controller, and when the result of the monitoring determines that the corrosion capability of the corrosion solution is below a predetermined threshold, BAPP and DNNSA Add the corrosion solution to regenerate. In the monitoring of the iron chloride corrosion solution, the iron chloride corrosion solution is measured with an RGB color controller to obtain RGB optical data, and the obtained RGB optical data is compared with the preset color pattern data of the corrosion solution in which the corrosion capability is not impaired. Determine whether the solution is regenerated. When reclaiming the waste corrosion solution, mix BAPP and DNNSA in the corrosion solution.
본 발명에 의하면, 사전에 철을 제거하지 않고도 니켈만을 선택적으로 제거할 수 있고, 기존에 회수되지 못하고 폐기 처분되는 부식용액을 반영구적으로 재활용함으로써 환경 오염 문제를 방지하고, 용액 교체 및 조절에 소요되던 인적/물적 비용을 절감하여 전체 공정의 생산성을 증대시키는 효과가 있다. 또한 인-라인으로 니켈을 제거하여 생산 효율 증대 및 제품의 균일화 효과를 수득할 수 있다. According to the present invention, it is possible to selectively remove only nickel without removing iron in advance, and to prevent the environmental pollution problem by semi-permanently recycling the corrosion solution, which is not recovered and disposed of in the past, and was required for solution replacement and control. It has the effect of increasing the productivity of the entire process by reducing human and material costs. In addition, it is possible to remove nickel by in-line to increase production efficiency and to homogenize the product.
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JPH02270973A (en) * | 1989-04-11 | 1990-11-06 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Method for regenerating iron solution |
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