KR102508600B1 - Multi Plasma Torch Assembly and Metal Powder Manufacturing Method Using the Same - Google Patents

Multi Plasma Torch Assembly and Metal Powder Manufacturing Method Using the Same Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 다단 플라즈마 토치 어셈블리는, 원료 화합물이 유입되는 원료 화합물 유입구와, 제1반응가스가 유입되는 제1반응가스 유입구와, 제2반응가스가 유입되는 제2반응가스 유입구와, 잔류가스가 배출되는 잔류가스 배출부를 포함하는 처리유로가 형성된 플라즈마 반응 처리기, 상기 원료 화합물 유입구에 고체 상태의 금속 원료 화합물을 공급하는 원료 화합물 공급부, 상기 제1반응가스 유입구에 제1반응가스를 공급하는 제1반응가스 공급부, 상기 제2반응가스 유입구에 제2반응가스를 공급하는 제2반응가스 공급부, 상기 처리유로 내부에 제1반응가스에 의한 플라즈마를 발생시켜 상기 원료 화합물을 기화시키는 제1플라즈마 토치 및 상기 처리유로 내부에 제2반응가스에 의한 플라즈마를 발생시켜, 상기 제1플라즈마 토치에 의해 기화된 원료 화합물에서 목표 금속 원소의 분말과 잔류가스를 분리시키는 제2플라즈마 토치를 포함한다.The multistage plasma torch assembly according to the present invention includes a raw material compound inlet through which a raw material compound flows, a first reaction gas inlet into which a first reaction gas flows, a second reaction gas inlet into which a second reaction gas flows, and residual gas A plasma reaction processor having a processing flow path including a residual gas discharge unit through which residual gas is discharged, a raw material compound supply unit supplying a solid metal raw material compound to the raw material compound inlet, and a first reaction gas supplied to the first reaction gas inlet. A first reaction gas supply unit, a second reaction gas supply unit supplying a second reaction gas to the second reaction gas inlet, a first plasma torch for vaporizing the raw material compound by generating plasma by the first reaction gas inside the processing passage and a second plasma torch for generating plasma by a second reaction gas inside the processing passage to separate powder of a target metal element and residual gas from the raw material compound vaporized by the first plasma torch.

Description

다단 플라즈마 토치 어셈블리 및 이를 이용한 금속분말 제조방법{Multi Plasma Torch Assembly and Metal Powder Manufacturing Method Using the Same}Multi-stage plasma torch assembly and metal powder manufacturing method using the same {Multi Plasma Torch Assembly and Metal Powder Manufacturing Method Using the Same}

본 발명은 다단 플라즈마 토치 어셈블리 및 이를 이용한 금속분말 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 서로 다른 반응가스를 매개로 플라즈마를 발생시켜 원료 화합물을 복수 회 처리함에 따라 목표 금속 분말의 수득량을 증대시킬 수 있는 다단 플라즈마 토치 어셈블리 및 이를 이용한 금속분말 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-stage plasma torch assembly and a method for manufacturing metal powder using the same, and more particularly, to increase the yield of a target metal powder by processing a raw material compound multiple times by generating plasma through different reaction gases. It relates to a multi-stage plasma torch assembly and a method for manufacturing metal powder using the same.

금속분말은 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있으며, 최근에는 이와 같은 금속분말을 제조하기 위해 플라즈마 토치(Plasma Torch)를 이용하는 방식이 보편화되고 있다.Metal powder is widely used in various industrial fields, and recently, a method using a plasma torch has become common to manufacture such a metal powder.

플라즈마 토치는 특정 가스를 소스로 하여 플라즈마를 발생시키는 장치로서, 금속 화합물을 플라즈마로 가열하여 개별 원소로 해리시키고, 분말 형태의 금속을 수득하도록 한다.A plasma torch is a device that generates plasma using a specific gas as a source, and heats a metal compound with plasma to dissociate into individual elements and obtains a metal in powder form.

이와 같이 플라즈마 토치에 의한 금속분말 제조 방식은 저렴한 원료를 통해 금속분말을 얻을 수 있으므로, 경제적이며 친환경적이라는 장점을 가진다.As described above, the metal powder manufacturing method using the plasma torch has the advantage of being economical and environmentally friendly because the metal powder can be obtained through inexpensive raw materials.

다만, 현재까지 플라즈마 토치에 의한 금속분말 제조 방식은 금속 화합물로부터 획득하는 목표 금속의 분리 효율이 약 60%정도로 그다지 높지 않다는 문제가 있다. 따라서 수득하는 금속분말의 양에 대비하여 투입되는 금속 화합물의 양이 상대적으로 매우 클 수밖에 없으며, 이는 사업성을 저하시키는 원인으로 작용하고 있다.However, up to now, the metal powder manufacturing method using the plasma torch has a problem in that the separation efficiency of the target metal obtained from the metal compound is not so high as about 60%. Therefore, the amount of the metal compound introduced in comparison to the amount of metal powder to be obtained is inevitably very large, which acts as a cause of lowering business efficiency.

따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구된다.Therefore, a method for solving these problems is required.

선행기술문헌 한국공개특허 제10-2014-0102665호Prior art literature Korea Patent Publication No. 10-2014-0102665

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 원료 화합물로부터 목표 금속 분말의 수득량을 증대시킴에 따라 처리 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 다단 플라즈마 토치 어셈블리 및 이를 이용한 금속분말 제조방법을 제공하기 위한 목적을 가진다.The present invention is an invention made to solve the problems of the prior art described above, and a multi-stage plasma torch assembly capable of improving processing efficiency by increasing the yield of a target metal powder from a raw material compound and manufacturing a metal powder using the same It has a purpose to provide a method.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The tasks of the present invention are not limited to the tasks mentioned above, and other tasks not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다단 플라즈마 토치 어셈블리는, 원료 화합물이 유입되는 원료 화합물 유입구와, 제1반응가스가 유입되는 제1반응가스 유입구와, 제2반응가스가 유입되는 제2반응가스 유입구와, 잔류가스가 배출되는 잔류가스 배출부를 포함하는 처리유로가 형성된 플라즈마 반응 처리기, 상기 원료 화합물 유입구에 고체 상태의 금속 원료 화합물을 공급하는 원료 화합물 공급부, 상기 제1반응가스 유입구에 제1반응가스를 공급하는 제1반응가스 공급부, 상기 제2반응가스 유입구에 제2반응가스를 공급하는 제2반응가스 공급부, 상기 처리유로 내부에 제1반응가스에 의한 플라즈마를 발생시켜 상기 원료 화합물을 기화시키는 제1플라즈마 토치 및 상기 처리유로 내부에 제2반응가스에 의한 플라즈마를 발생시켜, 상기 제1플라즈마 토치에 의해 기화된 원료 화합물에서 목표 금속 원소의 분말과 잔류가스를 분리시키는 제2플라즈마 토치를 포함한다.In order to achieve the above object, the multi-stage plasma torch assembly of the present invention includes a raw material compound inlet through which a raw material compound flows, a first reaction gas inlet through which a first reaction gas flows, and a second reaction gas into which a second reaction gas flows. A plasma reaction processor having a processing flow path including a gas inlet and a residual gas discharge unit through which residual gas is discharged, a raw material compound supply unit supplying a metal raw material compound in a solid state to the raw material compound inlet, and a first gas inlet to the first reaction gas inlet. A first reaction gas supply unit for supplying a reaction gas, a second reaction gas supply unit for supplying a second reaction gas to the second reaction gas inlet, a plasma generated by the first reaction gas inside the processing passage to produce the raw material compound A first plasma torch for evaporation and a second plasma torch for separating the powder of the target metal element and the residual gas from the raw material compound vaporized by the first plasma torch by generating plasma by the second reaction gas inside the treatment passage. includes

이때 상기 제1플라즈마 토치는 상기 제2플라즈마 토치보다 상부에 구비될 수 있다.In this case, the first plasma torch may be provided above the second plasma torch.

그리고 본 발명은 상기 처리유로에 생성된 상기 목표 금속 원소의 분말을 회수하는 분말 포집부를 더 포함할 수 있다.The present invention may further include a powder collection unit for recovering the powder of the target metal element generated in the processing passage.

또한 상기 제1플라즈마 토치 및 상기 제2플라즈마 토치는 플라즈마 형성원으로써 마이크로 웨이브를 이용할 수 있다.In addition, the first plasma torch and the second plasma torch may use microwaves as a plasma generation source.

그리고 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다단 플라즈마 토치 어셈블리를 이용한 금속분말 제조방법은, 원료 화합물 공급부를 통해 플라즈마 반응 처리기 내부에 형성된 처리유로의 원료 화합물 유입구에 원료 화합물을 공급하는 (a)단계, 제1반응가스 공급부를 통해 상기 처리유로의 제1반응가스 유입구에 제1반응가스를 공급하는 (b)단계, 제1플라즈마 토치를 통해 상기 처리유로 내부에 제1반응가스에 의한 플라즈마를 발생시켜 상기 원료 화합물을 기화시키는 (c)단계, 제2반응가스 공급부를 통해 상기 처리유로의 제2반응가스 유입구에 제2반응가스를 공급하는 (d)단계 및 제2플라즈마 토치를 통해 상기 처리유로 내부에 제2반응가스에 의한 플라즈마를 발생시켜, 상기 제1플라즈마 토치에 의해 기화된 원료 화합물에서 목표 금속 원소의 분말과 잔류가스를 분리시키는 (e)단계를 포함한다.In addition, the metal powder manufacturing method using the multi-stage plasma torch assembly of the present invention for achieving the above object is a step (a) of supplying the raw material compound to the raw material compound inlet of the processing passage formed inside the plasma reaction processor through the raw material compound supply unit (b) supplying a first reaction gas to the first reaction gas inlet of the processing passage through a first reaction gas supply unit, generating plasma by the first reaction gas inside the processing passage through a first plasma torch (c) step of vaporizing the raw material compound, (d) step of supplying a second reaction gas to the second reaction gas inlet of the treatment passage through a second reaction gas supply unit, and a second plasma torch to the treatment passage and (e) generating plasma by a second reaction gas therein to separate the powder of the target metal element and the residual gas from the raw material compound vaporized by the first plasma torch.

이때 상기 원료 화합물은 이염화니켈(NiCl2) 또는 염화리튬(LiCl) 중 어느 하나일 수 있다.In this case, the raw material compound may be either nickel dichloride (NiCl 2 ) or lithium chloride (LiCl).

그리고 상기 (b)단계는, 상기 제1반응가스로서 질소를 공급할 수 있으며, 상기 (d)단계는, 상기 제2반응가스로서 수소를 공급할 수 있다.In the step (b), nitrogen may be supplied as the first reaction gas, and in the step (d), hydrogen may be supplied as the second reaction gas.

한편 상기 원료 화합물이 염화리튬(LiCl)인 경우, 상기 (e)단계 이후에는, 상기 목표 금속 원소인 리튬의 분말을 기 설정된 온도로 처리하여 산화가 이루어지기 전에 기화시키는 (f)단계가 더 수행될 수 있다.On the other hand, when the raw material compound is lithium chloride (LiCl), after the step (e), a step (f) of vaporizing the powder of lithium, the target metal element, is further performed by treating it at a predetermined temperature to vaporize it before oxidation occurs. It can be.

이때 상기 (f)단계에서의 기 설정된 온도는 1600℃ 이상일 수 있다.At this time, the predetermined temperature in step (f) may be 1600 ° C or higher.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다단 플라즈마 토치 어셈블리 및 이를 이용한 금속분말 제조방법은, 다단으로 배치된 플라즈마 토치를 이용하여, 각각이 서로 다른 반응가스를 매개로 플라즈마를 발생시켜 원료 화합물을 복수 회 처리하게 됨에 따라 목표 금속 분말의 수득 효율을 크게 향상시킬 수 있으며, 따라서 종래 대비 금속 분말의 생산량을 획기적으로 증대시킬 수 있는 장점이 있다.A multi-stage plasma torch assembly and a metal powder manufacturing method using the same of the present invention for solving the above problems are, using plasma torches arranged in multiple stages, generating plasma through different reaction gases to prepare a plurality of raw material compounds. According to the ash treatment, it is possible to greatly improve the efficiency of obtaining the target metal powder, and thus, there is an advantage in that the yield of the metal powder can be dramatically increased compared to the prior art.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 플라즈마 토치 어셈블리의 모습을 나타낸 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 플라즈마 토치 어셈블리를 구성하는 각 구성요소를 개략적으로 나타낸 도면; 및
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 플라즈마 토치 어셈블리를 이용한 금속분말 제조방법의 각 과정을 나타낸 도면이다.1 is a view showing the appearance of a multi-stage plasma torch assembly according to an embodiment of the present invention;
Figure 2 is a view schematically showing each component constituting a multi-stage plasma torch assembly according to an embodiment of the present invention; and
3 is a view showing each process of a metal powder manufacturing method using a multi-stage plasma torch assembly according to an embodiment of the present invention.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention in which the object of the present invention can be realized in detail will be described with reference to the accompanying drawings. In describing the present embodiment, the same name and the same reference numeral are used for the same configuration, and additional description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 플라즈마 토치 어셈블리의 모습을 나타낸 도면이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 플라즈마 토치 어셈블리를 구성하는 각 구성요소를 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a view showing the appearance of a multi-stage plasma torch assembly according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic view of each component constituting the multi-stage plasma torch assembly according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 플라즈마 토치 어셈블리는 플라즈마 반응 처리기(10), 원료 화합물 공급부(12), 제1반응가스 공급부(13), 제1플라즈마 토치(100), 제2플라즈마 토치(200) 및 분말 포집부(20)를 포함한다.1 and 2, the multi-stage plasma torch assembly according to an embodiment of the present invention includes a plasma reaction processor 10, a raw material compound supply unit 12, a first reaction gas supply unit 13, a first plasma It includes a torch 100 , a second plasma torch 200 and a powder collecting unit 20 .

플라즈마 반응 처리기(10)는 내부에 처리유로(11)가 형성되며, 이와 같은 처리유로(11)와 연통되어 원료 화합물이 유입되는 원료 화합물 유입구와, 제1반응가스가 유입되는 제1반응가스 유입구와, 제2반응가스가 유입되는 제2반응가스 유입구와, 잔류가스가 배출되는 잔류가스 배출부가 형성된 형태를 가진다.The plasma reaction processor 10 has a processing passage 11 formed therein, a raw material compound inlet communicating with the treatment passage 11 and a raw material compound inlet through which a raw material compound flows, and a first reaction gas inlet through which a first reaction gas flows. And, it has a form in which a second reaction gas inlet through which the second reaction gas is introduced and a residual gas outlet through which residual gas is discharged.

그리고 원료 화합물 공급부(12)는 플라즈마 반응 처리기(10)의 원료 화합물 유입구에 고체 상태의 금속 원료 화합물을 공급하도록 구비된다.Also, the source compound supply unit 12 is provided to supply a metal source compound in a solid state to the source compound inlet of the plasma reaction processor 10 .

또한 제1반응가스 공급부(13)는 플라즈마 반응 처리기(10)의 제1반응가스 유입구에 제1반응가스를 공급하며, 제2반응가스 공급부(14)는 플라즈마 반응 처리기(10)의 제2반응가스 유입구에 제2반응가스를 공급하도록 구비된다.In addition, the first reaction gas supply unit 13 supplies the first reaction gas to the first reaction gas inlet of the plasma reaction processor 10, and the second reaction gas supply unit 14 supplies the second reaction gas of the plasma reaction processor 10. It is provided to supply the second reaction gas to the gas inlet.

이때 원료 화합물은 제한없이 다양한 금속 화합물일 수 있으며, 본 실시예의 경우 원료 화합물로서 이염화니켈(NiCl2) 또는 염화리튬(LiCl) 중 어느 하나를 사용하는 것으로 예시한다.In this case, the raw material compound may be various metal compounds without limitation, and in the case of the present embodiment, it is exemplified that either nickel dichloride (NiCl 2 ) or lithium chloride (LiCl) is used as the raw material compound.

또한 제1반응가스 및 제2반응가스는 서로 다른 이종의 가스일 수 있으며, 그 종류 역시 어느 하나로 제한되지는 않는다. 본 실시예에서는 제1반응가스로서 질소를 공급하는 것으로 하고, 제2반응가스로서 수소를 공급하는 것으로 예시하도록 한다.In addition, the first reaction gas and the second reaction gas may be different types of gases, and the type is not limited to either one. In this embodiment, nitrogen is supplied as the first reaction gas, and hydrogen is supplied as the second reaction gas.

제1플라즈마 토치(100)는 플라즈마 반응 처리기(10)의 처리유로(11) 내부에 제1반응가스에 의한 플라즈마를 발생시켜 원료 화합물을 기화시키도록 구비되며, 제1플라즈마 토치(200)는 플라즈마 반응 처리기(10)의 처리유로(11) 내부에 제2반응가스에 의한 플라즈마를 발생시켜, 제1플라즈마 토치(100)에 의해 기화된 원료 화합물에서 목표 금속 원소의 분말과 잔류가스를 분리시키는 구성요소이다.The first plasma torch 100 is provided to vaporize a raw material compound by generating plasma by a first reaction gas inside the processing passage 11 of the plasma reaction processor 10, and the first plasma torch 200 is a plasma Configuration of generating plasma by the second reaction gas inside the processing passage 11 of the reaction processor 10 to separate the powder of the target metal element and the remaining gas from the raw material compound vaporized by the first plasma torch 100 is an element

즉 제1플라즈마 토치(100)를 통해 원료 화합물의 상 변화를 유도하게 되며, 이후 제2플라즈마 토치(200)를 통해 처리하여 목표 금속 원소의 분말을 분리하게 된다.That is, the phase change of the raw material compound is induced through the first plasma torch 100, and then processed through the second plasma torch 200 to separate the powder of the target metal element.

특히 본 실시예에서 제1플라즈마 토치(100)는 제2플라즈마 토치(200)보다 상부에 구비되어, 플라즈마 반응 처리기(10)의 원료 화합물 유입구에 투입된 원료 화합물이 중력 방향으로 낙하하면서 순차적으로 처리되도록 한다.In particular, in this embodiment, the first plasma torch 100 is provided above the second plasma torch 200 so that the raw material compound introduced into the raw material compound inlet of the plasma reaction processor 10 is sequentially processed while falling in the direction of gravity. do.

더불어 본 실시예의 경우, 제1플라즈마 토치(100) 및 제2플라즈마 토치(200)는 플라즈마 형성원으로써 마이크로 웨이브를 이용할 수 있으며, 이는 원료 화합물의 상 변화를 위한 충분한 에너지를 공급할 수 있도록 하기 위한 것이다.In addition, in the case of this embodiment, the first plasma torch 100 and the second plasma torch 200 may use microwave as a plasma formation source, which is to supply sufficient energy for phase change of the raw material compound. .

그리고 분말 포집부(20)는 이와 같은 제1플라즈마 토치(100)는 제2플라즈마 토치(200)에 의해 플라즈마 반응 처리기(10)의 처리유로(11)에 생성된 목표 금속 원소의 분말을 회수하도록 구비되며, 분말 포집부(20)에 의해 목표 금속 원소의 분말이 분리된 잔류가스는 플라즈마 반응 처리기(10)의 잔류가스 배출부를 통해 외부로 배출된다.And the powder collecting unit 20 is such that the first plasma torch 100 recovers the powder of the target metal element generated in the processing passage 11 of the plasma reaction processor 10 by the second plasma torch 200. The residual gas from which the powder of the target metal element is separated by the powder collecting unit 20 is discharged to the outside through the residual gas discharge unit of the plasma reaction processor 10 .

이하에서는, 이상 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 플라즈마 토치 어셈블리를 통해 수행되는 금속분말 제조방법에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, a metal powder manufacturing method performed through the multi-stage plasma torch assembly according to an embodiment of the present invention described above will be described.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 플라즈마 토치 어셈블리를 이용한 금속분말 제조방법의 각 과정을 나타낸 도면이다.3 is a view showing each process of a metal powder manufacturing method using a multi-stage plasma torch assembly according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 플라즈마 토치 어셈블리를 이용한 금속분말 제조방법은 먼저 원료 화합물 공급부(12)를 통해 플라즈마 반응 처리기(10) 내부에 형성된 처리유로(11)의 원료 화합물 유입구에 원료 화합물을 공급하는 (a)단계와, 제1반응가스 공급부(13)를 통해 처리유로(11)의 제1반응가스 유입구에 제1반응가스를 공급하는 (b)단계가 수행된다.As shown in FIG. 3, in the method of manufacturing metal powder using a multi-stage plasma torch assembly according to an embodiment of the present invention, first, the processing passage 11 formed inside the plasma reaction processor 10 through the raw material compound supply unit 12 The step (a) of supplying the raw material compound to the inlet of the raw material compound and the step (b) of supplying the first reaction gas to the inlet of the first reaction gas of the processing passage 11 through the first reaction gas supply unit 13 is carried out

이때 전술한 바와 같이, 본 실시예에서 (a)단계에 의해 공급되는 원료 화합물은 이염화니켈(NiCl2) 또는 염화리튬(LiCl) 중 어느 하나를 사용하는 것으로 하였으며, 또한 (b)단계에 의해 공급되는 제1반응가스는 질소인 것으로 하였다.At this time, as described above, in this embodiment, the raw material compound supplied by step (a) was to use either nickel dichloride (NiCl 2 ) or lithium chloride (LiCl), and also by step (b) The supplied first reaction gas was nitrogen.

이후 제1플라즈마 토치(100)를 통해 처리유로(11) 내부에 제1반응가스에 의한 플라즈마를 발생시켜 원료 화합물을 기화시키는 (c)단계가 수행되며, 이와 같은 (c)단계에 의해 원료 화합물의 상 변화가 이루어져 이염화니켈(NiCl2) 또는 염화리튬(LiCl)은 고체에서 기체 상태로 기화된다.Thereafter, a step (c) of vaporizing the raw material compound by generating plasma by the first reaction gas inside the processing passage 11 through the first plasma torch 100 is performed, and the raw material compound is vaporized by such a step (c). A phase change is made so that nickel dichloride (NiCl 2 ) or lithium chloride (LiCl) is vaporized from a solid to a gaseous state.

그리고 제2반응가스 공급부(14)를 통해 처리유로(11)의 제2반응가스 유입구에 제2반응가스를 공급하는 (d)단계와, 제2플라즈마 토치(200)를 통해 처리유로(11) 내부에 제2반응가스에 의한 플라즈마를 발생시켜, 제1플라즈마 토치(100)에 의해 기화된 원료 화합물에서 목표 금속 원소의 분말과 잔류가스를 분리시키는 (e)단계가 각각 수행된다.
제2 플라즈마 토치는 상기 처리유로 상에 제2 플라즈마 토치의 플라즈마 발생영역, 플라즈마 발생영역의 하측에 형성되며, 제2 반응가스가 유입되는 영역인 유입영역 및 플라즈마 발생영역의 상측에 형성되는 배출영역을 구비할 수 있다.
상기 (e)단계에서는 상기 제2 반응가스가 순차적으로 유입영역, 플라즈마 발생영역 및 배출영역을 통과할 수 있다.And (d) supplying the second reaction gas to the second reaction gas inlet of the processing flow path 11 through the second reaction gas supply unit 14, and the processing flow path 11 through the second plasma torch 200 A step (e) of separating the powder of the target metal element and the remaining gas from the raw material compound vaporized by the first plasma torch 100 by generating plasma by the second reaction gas inside is performed.
The second plasma torch is formed below the plasma generating region and the plasma generating region of the second plasma torch on the processing passage, and the inflow region, which is an region into which the second reaction gas flows, and the discharge region formed above the plasma generating region. can be provided.
In the step (e), the second reaction gas may sequentially pass through an inlet area, a plasma generating area, and an exhaust area.

본 실시예에서 (d)단계에 의해 공급되는 제2반응가스는 수소인 것으로 하였으며, 또한 (e)단계에 의해 이염화니켈(NiCl2) 또는 염화리튬(LiCl)은 각각 금속 원소의 분말과 HCl의 잔류가스로 분리된다. 이와 같은 과정은 이하의 화학식으로 표현될 수 있다.In this embodiment, the second reaction gas supplied by step (d) was hydrogen, and in step (e), nickel dichloride (NiCl 2 ) or lithium chloride (LiCl) were respectively powdered with metal elements and HCl is separated into the residual gas of Such a process can be represented by the following chemical formula.

NiCl2 + Plasma(H) → Ni(s) +HCl(g)NiCl 2 + Plasma(H) → Ni(s) +HCl(g)

LiCl + Plasma(H) → Li(s) +HCl(g)LiCl + Plasma(H) → Li(s) +HCl(g)

그리고 이와 같이 원료 화합물에서 분리된 목표 금속 원소의 분말은 분말 포집부(20)에 의해 포집된다.Also, the powder of the target metal element separated from the raw material compound is collected by the powder collecting unit 20 .

한편 원료 화합물이 염화리튬(LiCl)인 경우, (e)단계 이후에는, 목표 금속 원소인 리튬의 분말을 기 설정된 온도로 처리하여 산화가 이루어지기 전에 기화시키는 (f)단계가 더 수행될 수 있다.On the other hand, when the raw material compound is lithium chloride (LiCl), after step (e), step (f) of vaporizing the powder of lithium, the target metal element, at a predetermined temperature to evaporate before oxidation may be further performed. .

이는 리튬이 산소와 반응성이 매우 높은 특성을 가지기 때문이다. 즉 리튬은 원료 화합물로부터 분리된 직후부터 산화되어 Li2O가 함께 수득될 수 있으므로, 이와 같은 현상을 방지하기 위해 (f)단계에서는 목표 금속 원소인 리튬의 분말을 기 설정된 온도로 처리하여 산화가 이루어지기 전에 기화시킴에 따라 매우 높은 순도를 가지는 리튬을 포집할 수 있게 된다.This is because lithium has a very high reactivity with oxygen. That is, since lithium can be oxidized immediately after being separated from the raw material compound to obtain Li 2 O together, in step (f), the powder of lithium, the target metal element, is treated at a predetermined temperature to prevent oxidation. It is possible to collect lithium having a very high purity by vaporizing it before it is formed.

그리고 이를 위해, (f)단계에서의 기 설정된 온도는 1600℃ 이상으로 설정될 수 있다. 이와 같은 온도 설정은 Li만을 기화될 수 있도록 하는 범위에서 설정될 수 있다.And for this, the preset temperature in step (f) may be set to 1600 ° C or higher. Such temperature setting may be set in a range in which only Li can be vaporized.

이와 같이, 본 발명은 다단으로 배치된 플라즈마 토치(100, 200)를 이용하여, 각각이 서로 다른 반응가스를 매개로 플라즈마를 발생시켜 원료 화합물을 복수 회 처리하게 됨에 따라 목표 금속 분말의 수득 효율을 크게 향상시킬 수 있으며, 따라서 종래 대비 금속 분말의 생산량을 획기적으로 증대시킬 수 있게 된다.As described above, the present invention uses the plasma torches 100 and 200 arranged in multiple stages to generate plasma through different reaction gases to process the raw material compound multiple times, thereby increasing the efficiency of obtaining the target metal powder. It can be greatly improved, and thus it is possible to dramatically increase the production of metal powder compared to the prior art.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.As described above, the preferred embodiments according to the present invention have been reviewed, and the fact that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit or scope in addition to the above-described embodiments is a matter of ordinary knowledge in the art. It is self-evident to them. Therefore, the embodiments described above are to be regarded as illustrative rather than restrictive, and thus the present invention is not limited to the above description, but may vary within the scope of the appended claims and their equivalents.

10: 플라즈마 반응 처리기
11: 처리유로
12: 원료 화합물 공급부
13: 제1반응가스 공급부
14: 제2반응가스 공급부
20: 분말 포집부
100: 제1플라즈마 토치
200: 제2플라즈마 토치10: plasma reaction processor
11: treatment oil
12: raw material compound supply unit
13: first reaction gas supply unit
14: second reaction gas supply unit
20: powder collection unit
100: first plasma torch
200: second plasma torch

Claims (10)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 원료 화합물 공급부를 통해 플라즈마 반응 처리기 내부에 형성된 처리유로의
원료 화합물 유입구에 원료 화합물을 공급하는 (a)단계;
제1반응가스 공급부를 통해 상기 처리유로의 제1반응가스 유입구에 제1반응
가스를 공급하는 (b)단계;
제1플라즈마 토치를 통해 상기 처리유로 내부에 제1반응가스에 의한 플라즈
마를 발생시켜 상기 원료 화합물을 기화시키는 (c)단계;
제2반응가스 공급부를 통해 상기 처리유로의 제2반응가스 유입구에 제2반응가스를 공급하는 (d)단계; 및
제2플라즈마 토치를 통해 상기 처리유로 내부에 제2반응가스에 의한 플라즈
마를 발생시켜, 상기 제1플라즈마 토치에 의해 기화된 원료 화합물에서 목표 금속 원소의 분말과 잔류가스를 분리시키는 (e)단계;를 포함하며,
상기 원료 화합물은,
이염화니켈(NiCl2) 또는 염화리튬(LiCl) 중 어느 하나이며,
상기 원료 화합물이 염화리튬(LiCl)인 경우,
상기 (e)단계 이후에는,
상기 목표 금속 원소인 리튬의 분말을 기 설정된 온도로 처리하여 산화가 이루어지기 전에 기화시키는 (f)단계가 더 수행되는,
다단 플라즈마 토치 어셈블리를 이용한 금속분말 제조방법.to the processing flow formed inside the plasma reaction processor through the raw material compound supply unit.
(a) step of supplying a raw material compound to the raw material compound inlet;
The first reaction gas is supplied to the first reaction gas inlet of the processing passage through the first reaction gas supply unit.
(b) supplying gas;
Plasma by the first reaction gas inside the treatment passage through the first plasma torch
(c) step of vaporizing the raw material compound by generating hemp;
(d) supplying a second reaction gas to a second reaction gas inlet of the processing passage through a second reaction gas supply unit; and
Plasma by the second reaction gas inside the treatment passage through the second plasma torch
(e) step of separating the powder of the target metal element and the residual gas from the raw material compound vaporized by the first plasma torch by generating a furnace;
The raw material compound,
It is either nickel dichloride (NiCl2) or lithium chloride (LiCl),
When the raw material compound is lithium chloride (LiCl),
After step (e),
The step (f) of vaporizing the powder of the target metal element, lithium, before oxidation by treating it at a predetermined temperature is further performed,
Metal powder manufacturing method using multi-stage plasma torch assembly. 제9항에 있어서,
상기 (f)단계에서의 기 설정된 온도는 1600℃ 이상인,
다단 플라즈마 토치 어셈블리를 이용한 금속분말 제조방법.
According to claim 9,
The preset temperature in step (f) is 1600 ° C or higher,
Metal powder manufacturing method using multi-stage plasma torch assembly.
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