KR101723086B1 - A producing method of metal oxide and apparatus of it - Google Patents

A producing method of metal oxide and apparatus of it Download PDF

Info

Publication number
KR101723086B1
KR101723086B1 KR1020150161372A KR20150161372A KR101723086B1 KR 101723086 B1 KR101723086 B1 KR 101723086B1 KR 1020150161372 A KR1020150161372 A KR 1020150161372A KR 20150161372 A KR20150161372 A KR 20150161372A KR 101723086 B1 KR101723086 B1 KR 101723086B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
earth metal
alkali
alkaline earth
decomposition reaction
metal oxide
Prior art date
Application number
KR1020150161372A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
은희철
최정훈
한승엽
이기락
박환서
안도희
Original Assignee
한국원자력연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국원자력연구원 filed Critical 한국원자력연구원
Priority to KR1020150161372A priority Critical patent/KR101723086B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101723086B1 publication Critical patent/KR101723086B1/en

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01D—COMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
    • C01D1/00—Oxides or hydroxides of sodium, potassium or alkali metals in general
    • C01D1/02—Oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F1/00—Methods of preparing compounds of the metals beryllium, magnesium, aluminium, calcium, strontium, barium, radium, thorium, or the rare earths, in general

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)

Abstract

The present invention relates to a method and an apparatus for manufacturing an oxide from an alkali or alkaline-earth metal carbonate at the low temperature. According to the method of the present invention, the decomposition temperature can be lowered through a decompression and heating method of decomposing a carbonate into carbon dioxide and oxide. Through a method of manufacturing an oxide at the room temperature with a simple process, an industrially high value-added alkali or alkaline-earth metal carbonate can be provided in an easy manner.

Description

알칼리 또는 알칼리토 금속산화물 제조방법 및 장치 {A producing method of metal oxide and apparatus of it} BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method and apparatus for producing an alkali or alkaline earth metal oxide,

본 발명은 알칼리 또는 알칼리토 금속탄산화물을 이용하여 산화물을 제조하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for the production of oxides using alkali or alkaline earth metal carbonates.

알칼리 또는 알칼리토 금속산화물은 고부가가치의 소재산업에서 다양한 목적으로 활용되고 있다. 특히, 고순도의 알칼리 금속산화물인 Li2O(리튬산화물)와 알칼리토 금속산화물인 SrO(스트론튬 산화물)는 활용목적에 따라 필요한 물성을 향상시키기 위한 첨가제 또는 주요 구성요소로써 광범위하게 사용되고 있다. 그러나 이러한 고순도의 알칼리 또는 알칼리 금속산화물은 일반 금속산화물과 비교하여 가격이 최소 2배에서 최대 60배까지 높은 가격 차이를 보이는 실정이다. 일반적으로 알칼리 또는 알칼리토 금속탄산화물은 상압에서 1,000℃를 초과하는 고온의 열처리를 통해 산화물과 CO2로 분해되며, 이러한 특성을 이용하여 알칼리 또는 알칼리토 금속산화물을 제조할 수 있다. Alkali or alkaline earth metal oxides are used for various purposes in high value added materials industries. In particular, Li 2 O (lithium oxide), which is an alkali metal oxide of high purity, and SrO (strontium oxide), which is an alkaline earth metal oxide, are widely used as an additive or a main component for improving necessary physical properties. However, such high-purity alkaline or alkali metal oxides show a price difference of at least 2 times to 60 times higher than that of a common metal oxide. Generally, alkali or alkaline earth metal carbonates are decomposed into oxides and CO 2 through high-temperature heat treatment at a temperature higher than 1,000 ° C. at normal pressure, and alkali or alkaline earth metal oxides can be produced by using these properties.

그러나 이와 같이 1,000℃를 초과하는 고온으로 가열하여 제조하는 방법은 산화물이 매우 단단한 고형물질로 형성되고, 분해반응용기에서 잘 분리되지 않는 등 취급이 곤란한 문제점이 있다.However, such a method of manufacturing by heating at a high temperature exceeding 1,000 ° C. has a problem that the oxide is formed of a solid material having a very hard oxide and is difficult to be handled, for example, it is not easily separated from the decomposition reaction vessel.

US 2008-0145308US 2008-0145308 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0071540호Korean Patent Publication No. 10-2014-0071540

본 발명의 목적은 알칼리 또는 알칼리토 금속탄산화물을 이용한 산화물 제조방법에 있어서 1,000℃ 이하의 낮은 온도조건에서 제조 가능한 감압가열 방법 및 장치를 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide a reduced pressure heating method and apparatus that can be manufactured at a low temperature of 1,000 ° C or lower in an oxide production method using an alkali or alkaline earth metal carbonate.

본 발명은 알칼리 또는 알칼리토 금속탄산화물을 분해 반응시키기 위한 반응 영역을 포함하는 분해반응로로부터 배출된 기체를 분석하기 위한 가스분석기 및 상기 분해반응로 하단에 연결된 글로브박스를 포함하는 알칼리 또는 알칼리토 금속산화물 제조 장치를 제공한다.The present invention relates to a gas analyzer for analyzing a gas discharged from a decomposition reactor including a reaction zone for decomposing an alkali or alkaline earth metal carbonate and an alkaline or alkaline earth including a glove box connected to the bottom of the decomposition reactor A metal oxide production apparatus is provided.

본 발명은, (a) 알칼리 또는 알칼리토 금속탄산화물을 분해반응로 내부에 투입한 후, 감압 및 가열하여 분해반응시키는 단계; (b) 상기 (a) 단계의 분해반응 중 배출되는 가스를 분석하여 분해반응 종료시점을 결정하는 단계; 및 (A) introducing alkali or alkaline earth metal carbonates into a decomposition reactor, decompressing the alkaline or alkaline earth metal carbonates by decompression and heating; (b) analyzing the gas discharged during the decomposition reaction in the step (a) to determine a decomposition reaction end point; And

(c) 상기 (b) 단계의 분해반응 종료 후, 상기 분해반응로를 냉각하여 알칼리 또는 알칼리토 금속산화물을 회수하는 단계를 포함하는 알칼리 또는 알칼리토 금속산화물 제조방법을 제공한다.(c) after completion of the decomposition reaction in the step (b), cooling the decomposition reaction furnace to recover alkali or alkaline earth metal oxides.

본 발명은, 알칼리 또는 알칼리토 금속탄산염을 염산(HCl)과 같은 산으로 처리하여 녹이고 침전제를 이용하여 분리하는 복잡한 공정 없이, 1,000 ℃ 이하의 낮은 온도조건에서 알칼리 또는 알칼리토 금속탄산화물을 이용하여 산화물을 제조함에 있어서, 이산화탄소 가스 농도 측정 방법을 이용함으로써 반응 종료시점을 용이하게 판단할 수 있고, 산화물로 전환하기 위한 공정으로서 저가의 단순한 공정을 도입함으로써, 산업적 이용도가 높은 고부가가치의 산화물을 제조할 수 있는 이점이 있다.The present invention relates to a process for the production of an alkali metal or alkaline earth metal carbonate using an alkali or alkaline earth metal carbonate at a temperature of less than 1,000 DEG C without complicated processes of dissolving the alkaline or alkaline earth metal carbonate with an acid such as hydrochloric acid In the production of the oxide, the end point of the reaction can be easily judged by using the carbon dioxide gas concentration measuring method, and a low-cost simple process is introduced as a process for converting into an oxide, thereby obtaining a high-value-added oxide There is an advantage that it can be manufactured.

또한, 본 발명은 화합물 함유 성분 중 제거가 가능한 불순물을 감압휘발 공정을 통하여 간단히 제거 가능한 활용성이 높은 기술을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.In addition, the present invention is expected to provide a highly usable technology that can easily remove impurities that can be removed from the compound-containing components through a depressurization and volatilization process.

도 1은 이산화탄소 농도분석기가 부착되어 있는 감압가열 장치의 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 일실시 예로서 상압에서의 탄산리튬(Li2CO3) 분해과정에서 일어나는 무게 감량을 나타내는 그래프.
도 3은 본 발명에 따른 일실시 예로서 탄산스트론튬(SrCO3) 분해과정에서 일어나는 무게감량을 나타내는 그래프. 1 is a configuration diagram of a reduced-pressure heating apparatus to which a carbon dioxide concentration analyzer is attached.
FIG. 2 is a graph showing a weight loss occurring in the decomposition process of lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) at normal pressure according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing a weight loss occurring in the decomposition process of strontium carbonate (SrCO 3 ) according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 알칼리 또는 알칼리토 금속탄산화물을 이용한 산화물 제조방법은 저온에서 이산화탄소와 산화물로 분해하는 공정에 있어서 기존 처리온도인 1,000℃ 보다 낮은 온도에서 탄산화물을 산화물과 이산화탄소(CO2)로 분해 가능하도록 구성 되어져있다. The process for producing oxides using alkali or alkaline earth metal carbonates of the present invention can decompose carbonates into oxides and carbon dioxide (CO 2 ) at a temperature lower than the conventional treatment temperature of 1,000 ° C. in the process of decomposing into carbon dioxide and oxide at low temperature .

상기의 알칼리 또는 알칼리토 금속탄산화물을 이용한 산화물 제조 방법은 상압 보다 낮은 압력에서 가열하는 방법으로, 상압에서 탄산화물을 분해하기 위해 필요한 온도보다 낮은 조건에서 탄산화물을 산화물과 이산화탄소(CO2)로 분해할 수 있어서 공정효율을 높일 수 있는 이점이 있다. The method for producing oxides using alkali or alkaline earth metal carbonates is a method of heating at a pressure lower than atmospheric pressure. In this method, carbonates are converted into oxides and carbon dioxide (CO 2 ) under a condition lower than the temperature required for decomposing carbonates at normal pressure So that the process efficiency can be improved.

본 발명의 알칼리 또는 알칼리토 금속탄산화물을 이용한 산화물은 후술하는 장치를 이용하여 다음과 같은 방법으로 제조 가능하다.The oxide using the alkali or alkaline earth metal carbonate of the present invention can be produced by the following method using the apparatus described below.

알칼리 또는 알칼리토 금속탄산화물을 분해하기 위한 감압 및 가열조건을 설정한 후 시료를 분해반응로(102) 내부에 놓인 분해반응용기(101) 내부에 투입한 후, 감압 및 가열하여 분해반응시키는 단계(a); 상기 (a) 단계의 분해반응 중 배출되는 가스를 분석하여 분해반응 종료시점을 결정하는 단계(b); 및 상기 (b) 단계의 분해반응 종료 후, 상기 분해반응로를 냉각하여 알칼리 또는 알칼리토 금속탄산화물을 회수하는 단계(c)를 포함하는 것을 특징으로 한다.After the decompression and heating conditions for decomposing the alkali or alkaline earth metal carbonate are set, the sample is introduced into the decomposition reaction vessel 101 placed in the decomposition reactor 102, decompressed and heated to decompose (a); (B) determining the end of the decomposition reaction by analyzing the gas discharged during the decomposition reaction of the step (a); And (c) after completion of the decomposition reaction in the step (b), recovering the alkali or alkaline earth metal carbonate by cooling the decomposition reaction furnace.

상기 (a) 단계의 분해반응로(102)는 최대 1,200 ℃ 까지 가열 가능하며, 감압장치는 1 ×10-3 Torr 까지 감압이 가능한 것을 특징으로 한다. The decomposition reaction furnace 102 of the step (a) is capable of heating up to 1,200 ° C., and the decompression apparatus is capable of reducing the pressure to 1 × 10 -3 Torr.

한편, 상기 (a) 단계에서 제조된 산화물은 아르곤 가스로 충진된 글로브박스(124) 내부에 감압 가열장치를 설치하고, 열분해 공정을 수행한다. 시료인 알칼리 또는 알칼리토 금속산화물은 공기 중 수분과 쉽게 반응하여 수산화물로 전환되는 특성이 있기 때문에, 글로브박스(124)는 불활성 가스를 포함하고, 글로브박스(124) 내부의 수분 함유량이 10 ppm 이하로 조절되는 것을 특징으로 한다.Meanwhile, in the oxide produced in the step (a), a decompression heating device is installed in the glove box 124 filled with argon gas, and a pyrolysis process is performed. Since the alkali or alkaline earth metal oxide as a sample is easily reacted with moisture in air and converted into hydroxide, the glove box 124 contains an inert gas, and the water content in the glove box 124 is 10 ppm or less .

상기 (b) 단계의 알칼리 또는 알칼리토 금속탄산화물의 분해상태를 관찰하는 단계는 가스분석기(107)를 통하여 초기 고농도의 이산화탄소 가스가 검출되는 것을 확인할 수 있으며, 이것은 알칼리토 금속탄산화물의 분해반응이 원활히 진행됨을 의미한다. 또한, 본 발명의 일실시 예로서, 상기의 알칼리토 금속탄산화물의 분해 상태를 관찰하는 단계는, 시료의 열분해 반응이 종료됨에 따라, 이산화탄소 배출 농도가 급격히 감소한 후 일정한 값을 유지하며 검출되는 것을 확인함으로써 전체 분해반응이 종료됨을 용이하게 관찰할 수 있도록 한다.In the step (b) of observing the decomposition state of the alkali or alkaline earth metal carbonate, it is confirmed that the initial high concentration of carbon dioxide gas is detected through the gas analyzer 107. This is because the decomposition reaction of the alkaline earth metal carbonate This means that it is proceeding smoothly. Further, in one embodiment of the present invention, the step of observing the decomposition state of the alkaline earth metal carbonates may be performed such that the carbon dioxide emission concentration is rapidly decreased and then kept at a constant value as the pyrolysis reaction of the sample is terminated Thereby confirming completion of the entire decomposition reaction.

상기 (b) 단계의 가스분석기(107)는 반응 종료시점에서 매우 낮은 농도의 가스를 감지할 수 있도록 수 vol% 에서 수십 vol% 또는 최대 10,000 ppm의 농도검출 범위와 ± 0.1 vol% 또는 ± 1 ppm의 정밀도를 갖는 것이 바람직하다. The gas analyzer 107 of the step (b) may detect a concentration of several vol% to several tens vol% or a maximum of 10,000 ppm and a detection range of ± 0.1 vol% or ± 1 ppm And the like.

한편, 알칼리 또는 알칼리토 금속탄산화물을 산화물로 전환하는 방법은 후술하는 방법과 같다.On the other hand, a method of converting an alkali or alkaline earth metal carbonate into an oxide is the same as the method described below.

상기 (a) 단계는 알칼리 또는 알칼리토 금속탄산화물을 분해하기 위한 감압 및 가열조건을 설정하고 시료를 분해반응용기(101) 내부에 투입한 후 알칼리 또는 알칼리토 금속탄산화물을 감압·가열하여 분해하는 운전조건 설정 단계이다. In the step (a), the decompression and heating conditions for decomposing the alkali or alkaline earth metal carbonate are set, the sample is put into the decomposition reaction vessel 101, and the alkali or alkaline earth metal carbonate is decompressed and heated to decompose Is a driving condition setting step.

상기 반응 영역의 압력은 1 × 10-3 Torr 이하로 유지하고, 상기 반응 영역의 온도는 10℃ 내지 1000℃로 유지되도록 조절한다. 승온 반응 시작 온도범위는 10℃ 내지 50℃이고, 승온 반응 마침의 온도 범위는 600℃ 내지 1000℃로 조절하도록 한다. The pressure of the reaction zone is maintained at 1 × 10 -3 Torr or less, and the temperature of the reaction zone is controlled to be maintained at 10 ° C. to 1000 ° C. The temperature raising reaction start temperature range is from 10 to 50 캜, and the temperature raising reaction end temperature range is from 600 to 1000 캜.

보다 상세하게는, 대상 탄산화물의 종류에 따라 마침 온도 범위를 설정하되 600 ℃ ~ 900℃로 하고, 승온 속도는 2 ~ 20℃/min로 하되 보다 바람직하게는 5 ~ 10 ℃/min로 제어하는 것을 특징으로 한다. More specifically, the finish temperature range is set according to the type of the target carbonic acid, and the temperature is set to 600 to 900 DEG C, the temperature increase rate is controlled to 2 to 20 DEG C / min, more preferably 5 to 10 DEG C / min .

다음으로, 대상 시료를 분해반응 용기(101) 내부에 투입한 후 하부 플랜지 모듈을 열어 높이 조절 받침(110) 상부에 위치시킨다. Next, the target sample is put into the decomposition reaction vessel 101, and then the lower flange module is opened to be positioned above the height adjustment pedestal 110.

상기 분해반응 용기(101) 내부에 투입된 알칼리 또는 알칼리 토금속 탄산화물의 높이는 10mm ~ 30mm 이하가 되도록 하는 것이 바람직하며, 상기 알칼리 또는 알칼리 토금속 탄산화물의 높이가 10mm 이하가 되면 1회 처리 가능한 시료의 양이 적어 공정 효율이 떨어지고 시료 전체의 중량이 적어짐에 따라 열용량이 작아지고 열적 요동(thermal fluctuation)이 쉽게 일어남에 따라 안정적 열분해 반응을 저해하는 요인이 된다.The height of the alkali or alkaline earth metal carbonate charged into the decomposition reaction vessel 101 is preferably 10 mm to 30 mm or less, and when the height of the alkali or alkaline earth metal carbonate is 10 mm or less, The process efficiency is lowered and the weight of the entire sample is decreased. As a result, the heat capacity is decreased and thermal fluctuation easily occurs, which is a factor that hinders stable pyrolysis reaction.

상기 알칼리 또는 알칼리 토금속 탄산화물의 높이가 30mm 이상이 되면 투입된 시료의 두께 방향으로 가운데 높이 영역까지 열전달이 고르게 일어나지 않고, 이산화탄소의 배출이 원활하지 못하여 안정적 열처리 반응을 확보하기 어려워진다. 결국, 알칼리 또는 알칼리토 금속산화물로의 전환율이 낮아지는 문제점이 발생하게 된다.If the height of the alkali or alkaline earth metal carbonate is 30 mm or more, the heat transfer does not occur evenly in the thickness direction of the charged sample to the middle height region, and the discharge of carbon dioxide is not smooth and it becomes difficult to secure a stable heat treatment reaction. As a result, the conversion rate to alkali or alkaline earth metal oxide becomes low.

상기 높이 조절 받침(110)은 분해반응 용기(101) 내부에 투입된 알칼리 또는 알칼리토 금속탄산화물을 반응 영역까지 위치하도록 공압 실린더를 조작하여 높이를 조절하는 기능을 포함하는 것을 특징으로 한다. The height adjustment pedestal 110 may include a function of adjusting a height of the decomposition reaction vessel 101 by operating the pneumatic cylinder so that the alkali or alkaline earth metal carbonate loaded into the decomposition reaction vessel 101 is located up to the reaction zone.

상기 반응 영역은 시료의 산화율을 최대로 높일 수 있는 균일한 온도 분포를 나타내는 영역이며 시료인 알칼리 또는 알칼리토 금속탄산화물이 모두 산화물로 전환될 수 있도록 반응기 외부의 전기 히터(108)를 제어하여 균일한 온도 조절이 가능한 영역이다. 상기 반응 영역은 전기 히터(108)가 설치된 위치로서, 상기 분해반응로(102)의 최상부로부터 1/5 내지 4/5 사이에 형성되는 것을 특징으로 한다.The reaction zone is a region showing a uniform temperature distribution that can maximize the oxidation rate of the sample, and controls the electric heater 108 outside the reactor so that all the alkali or alkaline earth metal carbonate as the sample can be converted into oxide, It is a temperature controllable region. The reaction zone is a position where the electric heater 108 is installed, and is formed between 1/5 and 4/5 from the top of the decomposition reaction furnace 102.

이후, 반응기 상부 가스 배출관에 연결된 진공밸브를 열고 감압을 시작한다. 반응기 본체 내부 압력이 약 5 Torr에 이르는 것을 확인하고, 설정온도에 이를 때까지 가열한 후 온도를 유지하도록 전기히터(108)의 전기 출력 용량을 조절한다. Thereafter, the vacuum valve connected to the upper gas outlet pipe of the reactor is opened to start the decompression. It is confirmed that the pressure inside the reactor body reaches about 5 Torr, and the electric output capacity of the electric heater 108 is adjusted so as to maintain the temperature after reaching the set temperature.

상기 (b) 단계는 알칼리 또는 알칼리토 금속탄산화물 분해조건에서 배출되는 가스는 이산화탄소, 일산화탄소, 메탄, 황, 질소 및 산소를 분석할 수 있으며, 이중 이산화탄소 가스 배출량을 실시간 관찰하면서 알칼리 또는 알칼리토 금속탄산화물 분해상태를 관찰하는 단계이다.In the step (b), the gas discharged under the decomposition conditions of the alkali or alkaline earth metal carbonate may be analyzed as carbon dioxide, carbon monoxide, methane, sulfur, nitrogen and oxygen. It is a step to observe the carbonic acid decomposition state.

상기 (b) 단계에서는 알칼리 또는 알칼리토 금속탄산화물 분해조건에서 배출되는 가스 중 이산화탄소의 농도 변화를 관찰할 수 있다. 이때 검출 농도가 0ppm에 이르는 것을 확인한 후 분해반응의 종료 시점을 확인할 수 있다. 따라서 원재료인 알칼리 또는 알칼리토 금속탄산화물의 불순물로 포함된 화합물로부터 열분해 되어 배출되는 가스들의 분석 또한 가스 분석기의 사양에 따라 선택 가능하나, 본 발명의 알칼리 또는 알칼리 토금속 산화물의 분해 반응의 반응 종료시점을 결정하는 것은 이산화탄소 배출량을 기준으로 한다. 따라서, 본 발명에서의 알칼리 또는 알칼리 금속산화물 제조 장치의 상기 배출되는 가스의 정량 또는 정성 분석 기준은 이산화탄소 가스를 기준으로 하는 것을 특징으로 한다.In the step (b), it is possible to observe a change in the concentration of carbon dioxide in the gas discharged under the alkaline or alkaline earth metal carbonate decomposition condition. At this time, after confirming that the detection concentration reaches 0 ppm, the end point of the decomposition reaction can be confirmed. Therefore, the analysis of gases pyrolyzed and discharged from a compound contained as an impurity of alkali or alkaline earth metal carbonate, which is a raw material, can also be selected according to the specification of the gas analyzer. However, when the decomposition reaction of the alkali or alkaline earth metal oxide of the present invention Is based on carbon dioxide emissions. Therefore, the quantitative or qualitative analysis standard of the discharged gas of the alkali or alkali metal oxide production apparatus of the present invention is characterized in that it is based on carbon dioxide gas.

상기 (c) 단계는 탄산화물의 분해반응 종료 후 분해반응로(102)를 실온으로 냉각하여 산화물을 회수하는 단계이다. In the step (c), after the decomposition reaction of the carbonic acid is completed, the decomposition reaction furnace 102 is cooled to room temperature to recover the oxide.

이때, 실온으로 냉각하는 방법은 반응기 본체 내부의 압력을 감압 상태로 유지하면서 실온으로 냉각하고, 반응기 상부의 진공밸브를 닫은 후 하부 플랜지에 연결되어 있는 아르곤 가스 공급배관을 열어 감압상태의 반응기 내부를 상압으로 조절한다. At this time, in the method of cooling to room temperature, the pressure inside the reactor body is kept at a reduced pressure, and the reactor is cooled to room temperature. After the vacuum valve at the upper part of the reactor is closed, the argon gas supply pipe connected to the lower flange is opened, Adjust to normal pressure.

마지막으로, 상압으로 조절된 반응기의 하부 플랜지 모듈을 열어 시료를 회수한다.Finally, the lower flange module of the reactor controlled at normal pressure is opened to recover the sample.

이하, 상기와 같이 구술된 방법으로 알칼리 또는 알칼리토 금속탄산화물을 이용한 산화물 제조장치를 첨부된 예시 도면에 의거 설명한다.Hereinafter, an apparatus for producing an oxide using alkali or alkaline earth metal carbonate in the above-described manner will be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 일 실시예로, 도 1에 알칼리 또는 알칼리토 금속탄산화물을 이용한 산화물 제조 장치를 나타내었다.In one embodiment of the present invention, FIG. 1 shows an apparatus for producing an oxide using an alkali or alkaline earth metal carbonate.

도 1에 도시한 바와 같이 본 발명은 분해 반응용기(101), 분해반응로(102), 압력센서(103), 온도센서(104), 감압장치인 진공밸브(105)와 진공펌프(106) 및 이산화탄소 농도측정기(107), 분해반응로의 온도를 조절하는 전기히터(108), 방열판(109), 반응용기의 높이 조절 받침(110), 하부플랜지(121), 아르곤 가스를 주입하기 위한 아르곤 가스 공급관(123)과 니들밸브(122) 및 글로브박스(124)로 구성된 것을 특징으로 하는 알칼리 또는 알칼리토 금속탄산화물을 산화물로 전환하는 장치에 관한 것이다. 1, the present invention includes a decomposition reaction vessel 101, a decomposition reactor 102, a pressure sensor 103, a temperature sensor 104, a vacuum valve 105 as a decompression device, a vacuum pump 106, A carbon dioxide concentration measuring device 107, an electric heater 108 for controlling the temperature of the decomposition reaction furnace, a heat sink 109, a height adjustable support 110 of the reaction vessel, a lower flange 121, argon The present invention relates to an apparatus for converting an alkali or alkaline earth metal carbonate into an oxide, characterized in that it comprises a gas supply pipe 123, a needle valve 122 and a glove box 124.

본 발명의 알칼리 또는 알칼리토 금속탄산화물을 산화물로 전환하는 장치는 글로브박스(124) 내에서 시료의 회수가 가능하도록 하부 플랜지 모듈이 글로브박스 내에서 개폐 가능한 것을 특징으로 한다. The apparatus for converting an alkali or alkaline earth metal carbonate of the present invention into an oxide is characterized in that the lower flange module can be opened and closed in the glove box so that the sample can be recovered in the glove box 124.

한편, 알칼리 또는 알칼리토 금속탄산화물을 산화물로 전환하는 감압가열장치는 반응기 모듈, 열관리 모듈 및 하부 플랜지 모듈을 포함하도록 구성된다.On the other hand, the reduced pressure heating apparatus for converting an alkali or alkaline earth metal carbonate into an oxide is configured to include a reactor module, a thermal management module, and a lower flange module.

반응기 모듈의 상부는 가스분석기(107)를 포함하고 반응기 본체 내부의 압력을 측정할 수 있는 압력센서(103) 및 반응기 본체 내부의 온도를 측정할 수 있는 온도센서(104)를 포함한다.The top of the reactor module includes a gas analyzer 107 and includes a pressure sensor 103 capable of measuring the pressure inside the reactor body and a temperature sensor 104 capable of measuring the temperature inside the reactor body.

상기 반응기 모듈의 상부에는 분해반응에 의해 발생되는 가스 배출용 배관이 연결되며 가스 배관을 통하여 외부로 배출되는 가스 농도 측정을 위해 가스분석기(107)를 설치한다. 상기 가스분석기는 상기 분해반응 중 배출되는 가스의 정량 또는 정성 분석을 통하여 분해반응 종료시점을 결정하기 위한 것으로 가스분석기(107)와 압력센서(103) 사이에 감압장치인 진공밸브와 진공펌프를 추가로 구비함으로써 시료 회수 조건을 설정할 수 있도록 하였다.The gas analyzer 107 is installed in the upper part of the reactor module to connect the gas discharge pipe generated by the decomposition reaction and to measure the gas concentration discharged to the outside through the gas pipe. The gas analyzer is used to determine the end point of the decomposition reaction through quantitative or qualitative analysis of the gas discharged during the decomposition reaction, and a vacuum valve and a vacuum pump as a decompression device are added between the gas analyzer 107 and the pressure sensor 103 So that the sample collection conditions can be set.

상기 반응기 모듈은 반응기 본체와 내부에 반응 시료를 담기 위한 분해반응용기(101) 및 분해반응용기(101)의 위치를 조절하기 위한 높이 조절 받침(110)을 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.The reactor module is configured to include a decomposition reaction vessel 101 for containing a reaction sample and a height adjustment vessel 110 for adjusting the position of the decomposition reaction vessel 101 in the reactor body.

열관리 모듈은 반응기 본체를 가열하기 위한 전기 히터(108)를 포함하며, 글로브박스(124)에 인접한 분해반응로(102) 하부에 냉각 영역으로서 방열판(109)을 포함하도록 구성하여 반응기 본체와 글로브박스(124) 내부에 들어있는 하부 플랜지 모듈 사이에서 열을 효과적으로 외부로 방출할 수 있는 기능을 갖는다.The thermal management module includes an electric heater 108 for heating the reactor body and is configured to include a heat sink 109 as a cooling region below the decomposition reaction furnace 102 adjacent to the glove box 124, And has the function of effectively discharging heat to the outside between the lower flange modules contained in the lower flange module.

상기 하부 플랜지 모듈의 상·하 구동을 용이하게 하기 위하여 공압 실린더(air cylinder)를 사용한다. 이때, 공압 실린더(air cylinder) 구동용 가스로는 산화반응성이 없는 아르곤 가스를 사용한다. A pneumatic cylinder is used to facilitate the up and down operation of the lower flange module. At this time, argon gas having no oxidation reactivity is used as a gas for driving a pneumatic cylinder.

또한 하부 플랜지 모듈은 감압된 반응기 내부의 압력을 아르곤 가스 분위기에서 상압으로 조절할 수 있도록 아르곤 가스를 주입할 수 있는 공급부로서 아르곤 가스 주입관(123)과 니들밸브(122)를 포함하도록 구성된 것을 특징으로 한다.The lower flange module is configured to include an argon gas injection tube 123 and a needle valve 122 as a supply part capable of injecting argon gas so as to adjust the pressure inside the reduced pressure reactor to an atmospheric pressure in an argon gas atmosphere do.

<실시예> 탄산리튬과 탄산스트론튬의 열분해에 의한 무게 감량 분석<Examples> Weight loss analysis by thermal decomposition of lithium carbonate and strontium carbonate

본 발명의 일실시 예의 하나로, 도 2와 3에는 본 발명의 감압가열장치를 이용하여 탄산리튬(Li2CO3)과 탄산스트론튬(SrCO3)을 분해하는 과정에서 확인할 수 있는 열적무게감량 곡선을 나타낸 것이다. In one embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 show a thermal weight loss curve which can be confirmed by decomposing lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) and strontium carbonate (SrCO 3 ) using the reduced pressure heating apparatus of the present invention .

도 2에 나타낸 탄산리튬(Li2CO3) 열분해의 경우 상온에서 가열이 시작된 후 약 750℃ 영역에서 산화리튬(Li2O)으로 분해되기 시작하는 것으로 나타났으며, 900℃에 이르는 50분 동안 시료 중량의 40 wt%의 무게감량이 일어나고 이후 900℃로 유지되는 동안 시료 중량의 최대 60 wt%의 무게 감량이 일어나는 것을 확인할 수 있었다. In the case of the thermal decomposition of lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) shown in FIG. 2, decomposition into lithium oxide (Li 2 O) starts at about 750 ° C. after the start of heating at normal temperature. It was confirmed that weight loss of 40 wt% of sample weight occurred and weight loss of maximum 60 wt% of sample weight occurred while maintaining at 900 캜.

한편, 도 3의 탄산스트론튬(SrCO3)이 산화스트론튬(SrO)으로 분해되는 과정을 측정한 결과로부터, 750℃에서 분해가 시작되어 950℃에서 시료 중량의 29.93 wt%에 해당되는 무게 감량이 나타나는 것을 확인할 수 있다. On the other hand, as a result of measuring the decomposition process of strontium carbonate (SrCO 3 ) of FIG. 3 into strontium oxide (SrO), decomposition started at 750 ° C. and weight loss corresponding to 29.93 wt% of the sample weight at 950 ° C. .

따라서, 본 발명의 발명자들은 상기와 같은 알칼리 금속 또는 알칼리토 금속탄산화물로부터 감압 운전 조건에서 1,000℃ 이하로 분해반응 온도를 낮출 수 있는 산화물 제조 방법을 확보할 수 있었다.Accordingly, the inventors of the present invention have been able to secure an oxide production method capable of lowering the decomposition reaction temperature to 1,000 ° C. or less under the reduced pressure operating condition from the above alkali metal or alkaline earth metal carbonic acid.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.


101 : 분해반응용기 108 : 전기 히터
102 : 분해반응로 109 : 방열판
103 : 압력센서 110 : 높이 조절 받침
104 : 온도센서 121 : 하부플랜지
105 : 진공벨브 122 : 니들밸브
106 : 진공펌프 123 : 아르곤 가스 주입관
107 : 가스분석기 124 : 글로브박스
101: decomposition reaction vessel 108: electric heater
102: decomposition reactor 109: heat sink
103: Pressure sensor 110: Height adjustable base
104: Temperature sensor 121: Lower flange
105: Vacuum valve 122: Needle valve
106: vacuum pump 123: argon gas injection tube
107: gas analyzer 124: glove box

Claims (12)

알칼리 또는 알칼리토 금속탄산화물을 분해 반응시키기 위한 반응 영역을 포함하는 분해반응로;
상기 분해반응로로부터 배출된 기체를 분석하기 위한 가스분석기; 및
상기 분해반응로 하단에 연결된 글로브박스;를 포함하며,
상기 분해반응로는 내부에 분해반응용기를 포함하고, 상기 분해반응용기는 높이 조절 수단을 통해 상기 반응 영역에 위치하도록 조절되는,
알칼리 또는 알칼리토 금속산화물 제조 장치.
A decomposition reaction furnace comprising a reaction zone for decomposing an alkali or alkaline earth metal carbonate;
A gas analyzer for analyzing the gas discharged from the decomposition reactor; And
And a glove box connected to the lower end of the decomposition reaction,
Wherein the decomposition reaction vessel comprises a decomposition reaction vessel therein and the decomposition reaction vessel is adjusted to be positioned in the reaction zone through a height adjustment means,
An apparatus for producing an alkali or alkaline earth metal oxide.
제 1항에 있어서,
상기 반응 영역은 상기 분해반응로의 최상부로부터 1/5 내지 4/5 사이에 형성되는
알칼리 또는 알칼리토 금속산화물 제조 장치.
The method according to claim 1,
The reaction zone is formed between 1/5 and 4/5 from the top of the decomposition reaction furnace
An apparatus for producing an alkali or alkaline earth metal oxide.
제 1항에 있어서,
상기 반응 영역의 압력은 1 × 10-3 Torr 이하로 유지되고, 상기 반응 영역의 온도는 10℃ 내지 1000℃로 유지되는
알칼리 또는 알칼리토 금속산화물 제조 장치.
The method according to claim 1,
The pressure of the reaction zone is maintained at 1 x 10 &lt; -3 &gt; Torr or less, and the temperature of the reaction zone is maintained at 10 &lt;
An apparatus for producing an alkali or alkaline earth metal oxide.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 분해반응로는 상기 반응 영역 하부에 냉각 영역을 추가로 포함하는
알칼리 또는 알칼리토 금속산화물 제조 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the decomposition reaction furnace further comprises a cooling zone below the reaction zone
An apparatus for producing an alkali or alkaline earth metal oxide.
제 1항에 있어서,
상기 분해반응로와 상기 가스분석기 사이에 진공밸브 및 진공펌프로 구성된 감압장치를 추가로 구비하는
알칼리 또는 알칼리토 금속산화물 제조 장치.
The method according to claim 1,
Further comprising a decompression device composed of a vacuum valve and a vacuum pump between the decomposition reaction furnace and the gas analyzer
An apparatus for producing an alkali or alkaline earth metal oxide.
제 1항에 있어서,
상기 가스분석기는 상기 분해반응 중 배출되는 가스의 정량 또는 정성 분석을 통하여 분해반응 종료시점을 결정하기 위한 것인
알칼리 또는 알칼리토 금속산화물 제조 장치.
The method according to claim 1,
The gas analyzer is for determining the end point of the decomposition reaction through quantitative or qualitative analysis of the gas discharged during the decomposition reaction
An apparatus for producing an alkali or alkaline earth metal oxide.
제 7항에 있어서,
상기 배출되는 가스의 정량 또는 정성 분석은 이산화탄소 가스를 기준으로 하는 것을 특징으로 하는
알칼리 또는 알칼리토 금속산화물 제조 장치.
8. The method of claim 7,
Characterized in that the quantitative or qualitative analysis of the discharged gas is based on carbon dioxide gas
An apparatus for producing an alkali or alkaline earth metal oxide.
제 1항에 있어서,
상기 글로브박스는 불활성 가스를 포함하고, 수분함유량이 10 ppm 이하인
알칼리 또는 알칼리토 금속산화물 제조 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the glove box contains an inert gas and has a moisture content of 10 ppm or less
An apparatus for producing an alkali or alkaline earth metal oxide.
(a) 알칼리 또는 알칼리토 금속탄산화물을 분해반응로 내부에 투입한 후, 감압 및 가열하여 분해반응시키는 단계;
(b) 상기 (a) 단계의 분해반응 중 배출되는 가스를 분석하여 분해반응 종료시점을 결정하는 단계; 및
(c) 상기 (b) 단계의 분해반응 종료 후, 상기 분해반응로를 냉각하여 알칼리 또는 알칼리토 금속산화물을 회수하는 단계를 포함하며,
상기 분해반응로는 알칼리 또는 알칼리토 금속탄산화물을 분해 반응시키기 위한 반응 영역을 포함하고, 하단에 글로브박스가 연결되어 있으며,
상기 분해반응로는 내부에 분해반응용기를 포함하고, 상기 분해반응용기는 높이 조절 수단을 통해 상기 반응 영역에 위치하도록 조절되는,
알칼리 또는 알칼리토 금속산화물 제조방법.
(a) introducing alkali or alkaline earth metal carbonates into a decomposition reaction furnace, decompressing and decomposing the alkaline or alkaline earth metal carbonates by decompression and heating;
(b) analyzing the gas discharged during the decomposition reaction in the step (a) to determine a decomposition reaction end point; And
(c) after completion of the decomposition reaction in the step (b), cooling the decomposition reactor to recover the alkali or alkaline earth metal oxide,
The decomposition reaction furnace includes a reaction zone for decomposing an alkali or alkaline earth metal carbonate, and a glove box is connected to the bottom,
Wherein the decomposition reaction vessel comprises a decomposition reaction vessel therein and the decomposition reaction vessel is adjusted to be positioned in the reaction zone through a height adjustment means,
A method for producing an alkali or alkaline earth metal oxide.
제 10항에 있어서, 상기 (a) 단계에서 감압은 1 ×10-3 Torr 이하의 압력으로 수행되는
알칼리 또는 알칼리토 금속산화물 제조방법.
11. The method of claim 10, wherein the reduced pressure in step (a) is performed at a pressure of 1 x 10 &lt; -3 &gt; Torr or less
A method for producing an alkali or alkaline earth metal oxide.
제 10항에 있어서, 상기 (a) 단계에서 승온 반응 시작의 온도 범위는 10℃ 내지 50℃고, 승온 반응 마침의 온도 범위는 600℃ 내지 1000℃인
알칼리 또는 알칼리토 금속산화물 제조방법.The method according to claim 10, wherein the temperature range for starting the temperature raising reaction in step (a) is 10 ° C to 50 ° C, and the temperature range for the temperature raising reaction is 600 ° C to 1000 ° C
A method for producing an alkali or alkaline earth metal oxide.
KR1020150161372A 2015-11-17 2015-11-17 A producing method of metal oxide and apparatus of it KR101723086B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150161372A KR101723086B1 (en) 2015-11-17 2015-11-17 A producing method of metal oxide and apparatus of it

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150161372A KR101723086B1 (en) 2015-11-17 2015-11-17 A producing method of metal oxide and apparatus of it

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101723086B1 true KR101723086B1 (en) 2017-04-05

Family

ID=58587087

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150161372A KR101723086B1 (en) 2015-11-17 2015-11-17 A producing method of metal oxide and apparatus of it

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101723086B1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08133724A (en) * 1994-10-31 1996-05-28 Tetsugen:Kk Method for continuously firing shell
JPH11209124A (en) * 1998-01-20 1999-08-03 Japan Atom Energy Res Inst Production of fine lithium oxide sintered particulates
JPH11209123A (en) * 1998-01-20 1999-08-03 Japan Atom Energy Res Inst Production of lithium oxide granule
US20080145308A1 (en) 2006-12-15 2008-06-19 Honeywell International Inc. Method For Producing Alkaline Earth Metal Oxides
JP2014047117A (en) * 2012-09-03 2014-03-17 Toray Fine Chemicals Co Ltd Method of producing lithium oxide
KR20140071540A (en) 2012-11-20 2014-06-12 주식회사 엘지화학 Method for Recovering of Lithium Carbonate from Spent Liquor from Manufacturing of Lithium Iron Phosphate and Lithium Carbonate Prepared Therefrom

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08133724A (en) * 1994-10-31 1996-05-28 Tetsugen:Kk Method for continuously firing shell
JPH11209124A (en) * 1998-01-20 1999-08-03 Japan Atom Energy Res Inst Production of fine lithium oxide sintered particulates
JPH11209123A (en) * 1998-01-20 1999-08-03 Japan Atom Energy Res Inst Production of lithium oxide granule
US20080145308A1 (en) 2006-12-15 2008-06-19 Honeywell International Inc. Method For Producing Alkaline Earth Metal Oxides
JP2014047117A (en) * 2012-09-03 2014-03-17 Toray Fine Chemicals Co Ltd Method of producing lithium oxide
KR20140071540A (en) 2012-11-20 2014-06-12 주식회사 엘지화학 Method for Recovering of Lithium Carbonate from Spent Liquor from Manufacturing of Lithium Iron Phosphate and Lithium Carbonate Prepared Therefrom

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101705857B1 (en) Vacuum distillation/condensation recovery type thermal behavior analysis device and method
WO2013174229A1 (en) Graphite crucible, heating furnace and preparation method for cadmium telluride
JPH11157982A (en) Production of calcium difluoride crystal and treatment of raw material
Miller et al. A mechanistic study of nitrous oxide adsorption and decomposition on zirconia
JP5532435B2 (en) Pretreatment metal fluoride and method for producing fluoride crystal
US20130157474A1 (en) Substrate processing apparatus, method of processing substrate and method of manufacturing semiconductor device
US20210115556A1 (en) Treatment Method and Cleaning Method for Metal Oxyfluorides
KR101723086B1 (en) A producing method of metal oxide and apparatus of it
JP2009227514A (en) Silicon production process
KR102355088B1 (en) Method for manufacturing silicon using silica reduction and device therefor
KR102165349B1 (en) Production method of single crystal silicon
JP4096919B2 (en) Compound semiconductor crystal manufacturing method and compound semiconductor crystal
US8290626B2 (en) Chemical process optimization method that considers chemical process plant safety
US12060277B2 (en) Method for producing polycrystalline silicon
JPWO2014156780A1 (en) Method for producing sapphire single crystal
US20180087186A1 (en) Method of producing carbide raw material
KR102162293B1 (en) Method for manufacturing lithiumchlorid and device of the same
KR102259092B1 (en) Process for preparing polycrystalline silicon
JPH11186257A (en) Manufacture of semiconductor device
KR101589559B1 (en) Method of Preparation for Oxygen-selective Oxide Adsorbent Using High Pressure Hydrogen Firing
JP2005314485A (en) Method for separating and recovering high-concentration hydrogen gas from coke oven gas
EP4085995B1 (en) Furnace atmosphere control for lithium-ion battery cathode material production
CN103603028A (en) Method for preparing lithium oxide or monocrystal lithium hydroxide
JP2647328B2 (en) Method for producing silicon sulfide
KR101869513B1 (en) Equipment and method for the treatment of halogenated organic compounds or halogen gas and fabrication of halogenated alkali metal with a high purity

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200102

Year of fee payment: 4