KR20000076429A - 게르마늄을 회수하기 위한, 광섬유 예형 제조용 유니트에서 나오는 기상 폐기물의 처리 방법 - Google Patents

게르마늄을 회수하기 위한, 광섬유 예형 제조용 유니트에서 나오는 기상 폐기물의 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은
- 폐액이 기상 폐기물로부터 형성되는 단계,
- 게르마늄이 상기 폐액 중에 침전되는 단계
를 포함하고, 광섬유 예형 제조용 유니트에서 나오는 게르마늄 함유 기상 폐기물의 처리 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 침전은 폐액에 MgO를 가하여 수행된다.

Description

게르마늄을 회수하기 위한, 광섬유 예형 제조용 유니트에서 나오는 기상 폐기물의 처리 방법 {Method for the Treatment of Gaseous Discharges of a Unit Manufacturing an Optical-Fibre Preform for Recovering Germanium}
본 발명은 게르마늄을 함유하고 광섬유 예형 제조용 유니트에서 나오는 기상 폐기물의 처리 방법에 관한 것이다.
통상적인 방식으로는, 광섬유 예형을 제조하기 위한 유니트는 염화규소 SiCl4및 사염화게르마늄 GeCl4류의 기체가 고온에서 산소와 반응하도록 한다. 그 결과 생성되는 산화규소 SiO2는 연속적인 층으로 퇴적되어 원통형 예형을 형성한다. 게르마늄 옥사이드가 예형의 중심층에 퇴적되어 실리카와는 굴절률이 다른 코어를 형성한다.
단지 소량의 사염화게르마늄만이 산소와 반응한다. 반응하지 않은 사염화게르마늄 및 퇴적되지 않은 게르마늄 옥사이드는 염화수소 (HCl)와 함께 제조 유니트로부터 배출된다. 이들 기체는 그 상태로 환경으로 배출될 수는 없다. 이 때문에 이들 기체를 처리하는 것이 필요하다.
더욱이, 환경을 보호하기 위해서뿐만 아니라 제조 비용을 절감하기 위하여 광섬유 예형의 제조에 후속적으로 재사용하도록 게르마늄을 재순환시키기 위해서도 게르마늄을 회수하는 것이 바람직하기도 하다.
미국 특허 제4 385 915호를 통해 공지된 방법은 이러한 기상 폐기물을 처리하고 게르마늄을 회수하는 것이다. 이 방법은 구체적으로
- 예를 들어, 기상 폐기물을 가성 소다와 반응시킴으로써 기상 폐기물로부터 게르마늄뿐만 아니라 차아염소산염을 함유하는 폐액을 형성하는 단계,
- 예를 들어 산소 포화수를 가함으로써 차아염소산염을 환원시키는 단계, 및
- 황산마그네슘을 가함으로써 이러한 방식으로 처리된 폐액 중의 게르마늄을 침전시키는 단계
를 포함한다.
폐액에 함유된 게르마늄의 황산마그네슘에 의한 침전은 상층액상에 환경에 해로운 화합물인 황산염을 배출한다.
그러므로, 본 발명의 목적은 침전 후에 환경적으로 해로운 화합물이 배출되지 않는 게르마늄 함유 기상 폐기물의 가공 방법을 개발하는 것이다.
이를 위해, 본 발명은
- 기상 폐기물로부터 폐액을 형성하는 단계,
- 상기 폐액 중의 게르마늄을 침전시키는 단계
를 포함하며, 상기 침전이 상기 폐액에 마그네시아 MgO를 가함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는, 게르마늄을 함유하고 광섬유 예형 제조용 유니트에서 나오는 기상 폐기물의 처리 방법을 제공한다.
마그네시아를 첨가하면 황산염과 같이 환경적으로 해로운 화합물을 방출하지 않으면서 폐액 중에 함유된 게르마늄을 침전시켜 재순환 목적으로 회수하는 것이 가능해진다.
게르마늄은 게르마늄산염의 형태로 침전한다. 폐액에 도입되는 마그네시아의 양은 대개 1.5 대 1인 마그네슘 대 게르마늄의 화학량론적 비에 상응하며, 게르마늄을 침전시키는 데 마그네시아가 적게 소모되게 한다.
본 발명의 일면으로는, 기상 폐기물은 사염화게르마늄 GeCl4의 형태로 게르마늄을 포함하고, 폐액을 형성하는 단계는 가성 소다가 상기 기상 폐기물과 반응하여 폐액이 게르마늄 및 차아염소산염을 함유하도록 하는 것으로 이루어진다.
차아염소산염을 환원시키기 위하여, 포름산 등을 사용하는 것이 가능하다.
실례로서, 사용되는 마그네시아는 비정제되고 분말 형태일 수 있다. 마그네시아는 게르마늄이 폐액 중에 침전하도록 폐액의 pH를 8 내지 10으로 상승시키는 분량으로 폐액 중에 도입된다. 가성 소다를 미리 첨가하지 않고 pH가 4인 상태에서 폐액을 처리하거나, 가성 소다를 가하여 pH가 7로 상승된 후에 폐액을 처리할 수도 있다. 첫번째 경우에서는, 산 매질 중에서 작업할 수 있으므로 가성 소다의 소비량을 감소시키는 것이 가능하다.
마그네시아의 완충제 효과에 의하여, 게르마늄을 침전시킨 후에 폐액의 상층액상의 pH는 침전의 개시시에 얻어진 것과 실질적으로 동일한 pH 9.5에 상당한다. 필요하다면, 표면 물질을 환경으로 배출하는 것이 허용되는 값으로 pH를 감소시키기 위해 산을 가한다.
침전물은 폐액에 포함되었던 게르마늄을 함유한 슬러지의 형태이다. 이 슬러지를 여과하고, 임의적으로 건조하면 재처리하여 게르마늄을 추출할 "케이크"를 얻게 된다.
본 발명의 방법은 수행하기에 간단하고, 게르마늄이 산화되고 실리카 중에 혼입되어 예형의 "코어" 대역에서 도핑 성분을 형성하는 화학 증착식 및 플라스마 증착식 예형 제조 장치에 적용된다.
유일한 도면은 본 발명의 방법의 개략적인 블럭 선도이다.
공기에 의해 운반되어 온 HCl 및 GeCl4류의 염화물 (1)은 화학 증착 유니트 등이 있는 광섬유 예형 제조용 장치 (도시하지 않음)로부터 배출된 것이다.
기상 염화물을 가성 소다 (2)가 소적 형태로 분무되는 타워 (3)에서 스크러빙한다. 기상 염화물은 가성 소다의 액적과 반응하여 타워의 기부에 위치한 탱크 (5)에서 pH가 약 9.5인 염화나트륨 및 차아염소산나트륨 용액 (7)을 발생시킨다. 타워를 통하여 이동하는 공기는 기상 염화물을 스크러빙한 후에 외부 (9)로 배기된다.
타워의 탱크 (5)에 수집된 용액 (7)은 폐액을 형성한다. 환경으로 배출되기 전, 이 폐액을 제2의 탱크 (13)에 붓고 (11) 포름산 (15)을 첨가하여 처리하면 차아염소산염이 염화나트륨으로 환원되고 이산화탄소가 방출된다. 환원시킨 후에, 폐액 (7')의 pH는 약 4.5이다.
폐액 중에 존재하는 게르마늄을 회수하기 위하여, 분말 형태로 가해진 비정제 마그네시아 (21)이 있는 제3의 탱크 (19)에 폐액을 붓는다 (17). 마그네시아는 폐액 (7")의 pH가 실질적으로 9.5가 되어 게르마늄이 침전하도록 하는 양으로 도입한다. 이 양은 대개 1.5:1인 마그네슘 대 게르마늄의 화학량론적 비에 상응한다.
본 발명의 방법의 한 가지 변법에서는, 포름산 (15)을 가하고 마그네시아 (21)을 가하는 사이에 가성 소다 (20)을 가하여 폐액 (7')의 pH를 4.5에서 약 7로 올린다.
침전시, 폐액 (7")의 pH는 초기 값에서 실질적으로 일정하게 유지되어 폐액 중의 마그네시아의 완충 효과를 드러낸다. 필요하다면, 이 값을 상층액상 (23)을 환경 (25)로 배출하는 데 허용되는 값으로 저하시킨다.
침전물은 슬러지 (27)의 형태이고, 이것이 필터 압착기로 이송되어 여과되고 건조되어 게르마늄을 추출하기 위한 처리에 적합한 "케이크"가 얻어진다.

Claims (6)

  1. 게르마늄을 함유하고 광섬유 예형 제조용 유니트에서 나오는 기상 폐기물의 처리 방법에 있어서,
    - 상기 기상 폐기물로부터 폐액을 형성하는 단계, 및
    - 상기 폐액 중의 게르마늄을 침전시키는 단계
    를 포함하며, 상기 침전이 상기 폐액에 마그네시아 MgO를 가함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 기상 폐기물이 사염화게르마늄 GeCl4의 형태로 게르마늄을 함유하고, 폐액을 형성하는 단계가 가성 소다를 상기 기상 폐기물과 반응시켜서 상기 폐액이 게르마늄 및 차아염소산염을 포함하도록 하는 것임을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 차아염소산염이 폐액 형성 단계 후이고 침전 단계 전일 때 환원되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 차아염소산염이 포름산을 사용하여 환원되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 가성 소다가 폐액 형성 단계와 차아염소산염의 환원 사이에 가해지는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서, 폐액에 가해지는 마그네시아의 양이 폐액의 pH가 8 내지 10의 범위가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
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