KR20070089876A - 전도성 복합재의 전기화학 용해 - Google Patents

전도성 복합재의 전기화학 용해 Download PDF

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KR20070089876A
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빈 웨이
패드라익 오네일
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다이아몬드 이노베이션즈, 인크.
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Abstract

본 발명은 추가로 사용하거나 재사용하기 위해 전도성 매트릭스 복합재(200)로부터 회수 가능한 성분(210)을 분리시키는 방법 및 장치에 관한 것이다. 하나의 양태에 있어서, 당해 방법은 캐소드(220)와 애노드를 포함하는 전기화학 장치를 사용한다. 전도성 복합재는 애노드에 전기적으로 연결되어 있으며, 비산성 전해질(250)은 캐소드와 애노드 사이의 전극간 갭에 공급된다.
전도성 매트릭스 복합재, 캐소드, 애노드, 전기화학 장치, 비산성 전해질, 전극간 갭

Description

전도성 복합재의 전기화학 용해{Electrochemical dissolution of conductive composites}
관련 출원 및 우선권 주장
본원은 전문이 본원에 참고로 인용되어 있는, 2004년 12월 23일에 출원된 미국 가특허출원 제60/638,763호에 대한 우선권을 주장한다. 본원은 또한 전문이 본원에 참고로 인용되어 있는, 2005년 1월 24일에 출원된 국제 특허출원 제PCT/US05/22852호의 일부 연속 출원이며, 이에 대한 우선권을 주장한다.
기술 분야
본원은 하나 이상의 전도성 성분과 하나 이상의 비전도성 성분을 갖는 전도성 복합재로부터 구성 성분들을 방출하고 회수하기 위한 전기화학적 방법 및 시스템에 관한 것이다.
배경
강화 금속 및 탄소 매트릭스 복합재는 항공 우주 및 자동차 산업에서 널리 적용되고 있다. 이러한 강화 복합재는 강화되지 않은 금속 합금 또는 통상의 물질 에 대한 기계적, 물리적, 전기적 및 화학적 이점을 제공한다. 이러한 강화된 물질의 용도가 증가함에 따라, 복합재의 구성 성분의 회수는 경제, 생태학적 또는 전략적인 값을 증가시킨다. 재순환 또는 재사용하기 위해 고가의 붕소 또는 텅스텐과 같은 강화 상의 회수는 경제적 중요성을 갖는다. 코발트 또는 내화 금속과 같은 금속 매트릭스 합금 성분의 회수는 전략적인 중요성을 갖는다. 다수의 이러한 강화 복합재는 전기 전도성 매트릭스 상과 덜 전도성이거나 덜 화학적으로 반응성인 분산된 보강 상을 갖는다. 이전에 언급한 바와 같이, 전도성 매트릭스는 금속 또는 탄소상일 수 있으나, 기타의 전도성 매트릭스가 공지되어 있거나 개발중에 있다.
화학 방법은 복합재 성분을 회수하는 데 사용되어 왔다. 이러한 화학 공정은 느릴 수 있으며, 고가의 장비 또는 유지비가 높은 장비를 포함할 수 있으며, 일반적으로 위험한 화학약품을 사용하며, 환경적으로 해로운 부산물을 생성할 수 있다. 화학적 회수 공정은 강한 부식성 물질, 예를 들면, 불화수소산, 황산 및 질산을 사용할 수 있다. 이러한 공정으로부터 반응 폐기물의 회수, 재순환 또는 처리는 고가이다. 이러한 느린 화학적 방법은 반응 영역을 증가시키기 위해 복합재 크기를 감소시키고, 회수 공정의 온도 또는 압력을 증가시키고, 높은 진탕 속도를 사용함으로써 촉진될 수 있다. 이러한 촉진은 추가로 당해 장비의 비용을 증가시킬 수 있거나, 발생되는 위험한 폐기물의 양을 증가시킬 수 있거나, 유지비를 증가시킬 수 있거나, 공정 위험성을 도입할 수 있거나, 회수하고자 하는 물질을 손상시킬 수 있다.
전기화학적 방법은 순수 화학 공정과 비교하는 경우, 복합재 성분의 회수를 촉진시킬 수 있다. 이러한 전기화학 공정은 일반적으로 (1) 부식성 매질; (2) 복합재 물질의 작은 크기로의 감축 및/또는 (3) 낮은 전류 밀도를 포함한다. 예를 들면, 러시아 공개특허공보 제SU 1528727 A1호[발명의 명칭: 다이아몬드의 재생방법]에는, 소비된 금속 매트릭스 연마 기구로부터 다이아몬드 입자 회수용 전해 공정이 기재되어 있다. 금속 매트릭스는 전극 영역의 낮은 전류 밀도에서 약 0.09 내지 약 0.13A/㎠에서 HNO3 및 NaF 또는 KF의 높은 산성 수용액 속에 용해된다. 당해 공정은 복합재를 1 내지 3mm의 차원으로 감소시켜 용해를 촉진시킴을 포함한다. 일반적으로, 이러한 전기화학 공정은 5.0 미만의 pH의 높은 산성 전해질, 정적 또는 부드럽게 진탕된 욕, 및 큰 전극 스페이싱을 필요로 한다. 전기화학 회수 방법이 순수 화학 방법보다 더 신속할 수 있지만, 낮은 전류 밀도는 느린 용해 속도를 제공한다. 부식성 전해질 및 위험한 폐기물의 문제점은 여전히 남아 있다.
위의 회수 방법은 강산을 사용한다. 요구되는 위험한 폐기물 처리 및 회수 장비의 생성된 부식성 마모도는 이러한 회수 공정의 비용 및 복잡성을 증가시킨다. 따라서, 기계적으로 가공한 강산 용액을 사용하지 않거나 위험한 폐기물의 처리를 요구하지 않는 전도성 복합재용 전기화학 회수 방법을 제공할 필요성이 여전히 남아 있다.
금속을 머시닝하기 위한 전기화학적 방법은 통상의 연마, 터닝 및 기타 커팅 방법에 대해 수립되는 대안이다. 예를 들면, 터보 기계장치용 블레이드를 제조하는 데 통상 사용되는 바와 같이, 전기화학 머시닝은 금속 작업편에 대한 특정한 및 높게 억제된 형태 또는 윤곽을 부여한다. 일반적으로, 전기화학 머시닝은 작업편 질량 또는 용적의 작은 부분만을 제거한다. 복합재의 전기화학 머시닝은 널리 수행되지 않는다. 한 가지 예는 전문이 참고로 인용되어 있는 히하라(Hihara) 등의 미국 특허공보 제6,110,351호[발명의 명칭: 미립 금속-매트릭스 복합재(MMc)의 전기화학 머시닝(ECM) 방법]에 기재되어 있다. 이렇게 하여 머시닝된 전도성 복합재는 탄화규소 세라믹 미립으로 강화된 알루미늄 금속 또는 알루미늄 합금 매트릭스를 포함한다. 언급한 머시닝 방법은 전류 밀도 10A/㎠ 미만, 바람직하게는 약 2A/㎠ 미만을 사용한다. 물질 제거 속도가 전류 밀도에 비례하므로, 용해는 비교적 느리다. 추가로, 이러한 전기화학 공정은 MMC를 특정 형상으로 형성하면서 MMC에 대한 통상의 커팅방법의 어려움을 극복하는 데 에 관한 것이며, 당해 특허는 금속 또는 비전도성 복합재 성분에 대한 회수 방법을 설명하지 않는다.
본원에 포함되는 명세서는 위에서 언급한 한 가지 이상의 문제점을 해결하는 방법 및 시스템을 설명한다.
요약
한 가지 양태에서, 전도성 복합재 본체로부터 물질을 회수하는 공정은 고형물 전도성 복합재 본체의 적어도 부분적인 전해 용해 및 용해 동안에 복합재로부터 방출되는 하나 이상의 물질의 회수를 포함한다. 복합재는 전기 전도성 매트릭스와 하나 이상의 비전도성 상을 포함한다. 전도성 복합재의 비전도성 상은 복합재를 약 5용적% 이상 또는 또 다른 퍼센트, 예를 들면, 약 95용적% 이하 제조할 수 있 다. 회수 공정은 캐소드와 애노드를 포함하는 전기화학 장치를 사용할 수 있다. 전도성 복합재는 애노드를 형성하거나, 기계적, 전기적, 공압식, 자기 또는 기타 힘을 사용하여 애노드에 접착된다. 임의로, 갭 크기는 실질적으로 균일할 수 있으며 약 10mm 미만일 수 있고, 갭 크기는 캐소드, 전도성 복합재, 또는 캐소드와 전도성 복합재 본체 둘 다를 이동시킴으로써 당해 공정 동안에 억제될 수 있다.
회수 공정은 중성 또는 염기성 전해질, 예를 들면, pH 약 6 내지 약 11의 전해질의 존재하에 전도될 수 있다. 전해질은 캐소드와 복합재 본체 사이의 전극간 갭으로 유동하도록 투입되거나, 달리 전달될 수 있다. 전해질 유량은 전극 영역의 약 1 내지 5리터/min/㎠에서 임의의 적절한 속도로 조절될 수 있다. 적절한 전압, 예를 들면, 약 10 내지 약 50V, 및/또는 전류 밀도, 예를 들면, 약 10A/㎠ 내지 약 100A/㎠가 인가될 수 있다. 복합재의 용해는 통과 전압 방식으로 전도될 수 있다. 전해질은 알칼리 금속, 알칼리 토금속염 또는 암모늄염을 포함할 수 있으며, 전도도는 약 10 내지 약 90℃의 온도에서 100밀리시멘스(millisiemens)를 초과한다. 전도성 복합재로부터 방출되는 물질 중의 일부 또는 전부가 분리되어 하나 이상의 복합재 성분을 회수할 수 있다. 임의로, 전도성 복합재의 용적의 약 25% 이상이 용해될 수 있다. 또한, 임의로, 전해질이 0 내지 약 15%의 농도 범위에서 방출된 입자를 포함하더라도, 당해 공정에서 재사용될 수 있다.
또 다른 양태에 있어서, 전도성 복합재 성분을 회수하는 공정은 고형물 전도성 복합재 본체의 적어도 부분적인 전해 용해 및 용해 동안에 복합재로부터 방출되는 하나 이상의 물질의 회수를 포함한다. 회수 공정은 전해질의 존재하에 전기화 학 장치 속에 복합재 본체를 위치시켜 전도성 복합재 본체가 애노드로서 작용하며 캐소드에 대향함을 포함할 수 있다. 전해질은 전극간 갭에 존재한다. 당해 장치는 적어도 복합재의 부분적 용해가 발생하도록 적절한 전압, 예를 들면, 약 5 내지 약 50V 또는 약 10 내지 약 40V의 전압 및 약 100A/㎠ 이상의 전류 밀도에 영향을 받는다. 전위차 또는 전류 측정 방법론 용해 공정을 조절하는 데 사용할 수 있다. 임의로, 다중 복합재 본체가 당해 장치에 위치하여 물질들이 동시에 모든 본체로부터 방출된다. 이어서, 본체로부터 방출되는 하나 이상의 복합재 성분이 회수될 수 있다. 회수는 분리 장치 또는 기타 적절한 장치 속에서 수행될 수 있다.
또 다른 양태에 있어서, 다이아몬드를 포함하는 전도성 복합재 본체를 용해시키는 공정은 고형물 전도성 복합재 본체의 적어도 부분적 전해 용해 및 용해 동안에 복합재로부터 방출되는 하나 이상의 물질의 회수를 포함한다. 임의로, 전도성 복합재는 금속, 흑연, 기타 전기 전도체 또는 이의 조합물 및 비전도성 물질을 포함할 수 있다. 복합재 내의 금속은 주기율표의 IIIA족 내지 VIIA족, VIII족, 및 IB족, IIB족, IIIB족 및 IVB족 중의 어느 하나로부터의 임의의 금속, 예를 들면, 니켈, 코발트, 철 또는 이의 합금을 포함할 수 있다. 회수 공정은 전도성 복합재 본체를 애노드와 캐소드를 포함하는 전기화학 장치에 위치시켜, 복합재 본체를 애노드에 전기적으로 연결함을 포함한다. 전도성 복합재는 기계식, 자기식, 공압식, 유압식 및/또는 기타 수단을 통해 애노드에 연결할 수 있다. 임의로, 하나의 층 또는 기타 양의 전도성 물질은 애노드와 복합재 사이에 존재할 수 있다. 전도성 물질은 전도성 액체, 전도성 고형물, 또는 이러한 액체와 고형물의 조합물일 수 있 다. 전극간 갭은 복합재와 캐소드 사이에 제공할 수 있다. 임의로, 당해 공정은 목적하는 갭 크기를 유지하도록 조절될 수 있다. 전기화학 장치는 목적하는 갭 크기를 유지하기 위해 전극 중의 하나가 다른 전극을 향하도록 진행시키거나, 두 개의 전극을 서로 마주보도록 진행시키는 시스템을 포함할 수 있다. 이 방법은 전해질의 전극간 갭으로의 유동을 전달함을 포함할 수 있다. 임의로, 전해질은 캐소드에서 하나 이상의 개구부를 통해 전극간 갭으로 제공할 수 있다. 전해질은 pH가 약 6 내지 약 11이거나, 약 6.5 내지 약 9이거나, 또 다른 적절한 pH를 가질 수 있다. 당해 방법은 캐소드와 전도성 복합재 사이에 전류를 인가함을 포함할 수 있다. 당해 공정은 임의의 적절한 전해질 압력, 예를 들면, 약 1 내지 약 5bar에서 수행할 수 있다.
또 다른 양태에서, 전도성 매트릭스 복합재 본체로부터 물질을 회수하기 위한 전기화학 장치는 애노드로서 작용하는 전도성 복합재 본체에 전기적으로 연결되거는 애노드(i), 애노드와 캐소드 사이에 전극간 갭을 형성하도록 위치하는 캐소드(ii), 전해질 공급원(iii) 및 비전도성 입자 회수 시스템(iv)을 포함한다. 당해 장치는 또한 갭을 실질적으로 균일한 크기로 유지하기 위해 이동성 애노드(s) 및/또는 캐소드(s)를 포함할 수 있다. 당해 장치는 또한 직류 또는 교류 전력 공급원을 포함할 수 있다. 회수 시스템은 침강 및/또는 재순환 장치를 포함할 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1은 전기화학적 용해 장치의 예시적인 성분을 도시하는 블럭 다이아그램 이다.
도 2는 예시적인 전기화학적 용해 공정을 도시하는 블럭 다이아그램이다.
도 3은 한 가지 양태에 따라 비전도성 입자 회수용 전도성 복합재를 용해할 수 있는 예시적인 전기화학적 용해 장치를 도시하는 계통도이다.
도 4는 전기화학 용해 장치의 또 다른 양태의 예시적인 성분을 도시하는 블럭 다이아그램이다.
도 5는 한 가지 양태에 따라 전도성 복합재를 전기화학적으로 용해시키고, 비전도성 입자를 회수하며, 전해질 용액을 임의로 재순환시키는 예시적인 공정을 도시하는 계통도이다.
상세한 설명
다음 명세서에서, 본 발명에 대한 철저한 이해를 제공하기 위해 수많은 상세한 사항들을 열거한다. 그러나, 당해 분야의 통상의 숙련가에게는, 본 발명이 제한 없이 다양한 방식으로 수행될 수 있음은 명백하다.
또한, 본원 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태 "a", "an" 및 "the"는 문맥이 달리 명백하게 지시하지 않는 한 다수의 참조부호를 포함함을 주목해야 한다. 달리 정의하지 않는 한, 본원에 사용되는 모든 기술 및 과학 용어는 당해 분야의 통상의 숙련가가 통상 이해하는 바와 동일한 의미를 갖는다. 본원에 기재한 바와 유사하거나 등가의 임의의 방법이 본 발명의 양태의 실시 또는 시험에서 사용될 수 있지만, 바람직한 방법은 지금부터 기재한다. 본원에 언 급한 모든 공보 및 통계학적 데이타는 참고로 인용되어 있다. 본원에서 본 발명이 이러한 문서 또는 데이타를 예상하도록 권리를 받지 않은 것을 허가로서 해석되어서는 안된다.
한 가지 양태에 있어서, 전기 전도성 매트릭스 및 비전도성 상으로 구성되는 고형물 전도성 복합재 본체의 부분적, 실질적 또는 완전한 전해 용해를 위한 방법 및 시스템이 제공된다. 도 1을 참고하면, 고형물 복합재 본체(180)는 장방형, 프리즘, 원통형 또는 구체를 포함하지만 이로써 제한되지 않는 임의의 형태일 수 있다. 전도성 매트릭스(140)는 단일한 전기 전도성 물질, 합금 또는 전기 전도성 물질의 혼합물을 포함할 수 있다. 적절한 전도성 물질은 주기율표의 IIIA족 내지 VIIA족, VIII족, 및 IB족, IIB족, IIIB족 및 IVB족 중의 어느 하나로부터의 금속을 포함할 수 있으며, 크롬, 망간, 철, 코발트, 니켈, 구리, 아연 및/또는 알루미늄; 전도성 유기 복합재 및/또는 흑연을 포함하지만, 이로써 제한되지는 않는다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "고형물 본체(solid body)"는 본체가 홀 또는 내부 스페이스 없이 완전히 고형물이어야 함을 내포하는 것을 의미하지는 않는다. 오히려, 용어 "고형물"은 물징의 상태(즉, 액체, 가스 또는 플라즈마는 아님)를 의미한다.
복합재 속에 함유되어 있는 비전도성 성분(150)은 복합재의 전체 용적의 약 5 내지 약 95%, 약 10 내지 약 90% 또는 또 다른 분획물로 구성될 수 있다. 비전도성 분획물은 임의의 비전도성 또는 반-전도성 물질을 포함할 수 있거나, 예를 들면, 금속 탄화물, 질화규소, 탄화규소, 산화알루미늄, 탄화텅스텐, 질화알루미늄, 질화붕소, 탄화붕소, 기타 질화물 및/또는 산화물, 붕소, 다이아몬드, 실리케이트 유리, 수지, 중합체, 유기 물질 및/또는 하나 이상의 비전도성 탄소 다형태와 같은 물질로 구성될 수 있으며, 이중 어느 것은 매트릭스의 전도성 분획물보다 전기 전도도가 실질적으로 낮다. 비전도성 분획물은 또한 전도성 매트릭스와는 반응성이 상이한 상일 수 있다.
비전도성 성분(150)은 개별 입자, 과립물, 구체, 입자의 응집물, 휘스커, 섬유, 및/또는 직물 매트릭스를 포함하지만, 이로써 제한되지는 않는 임의의 형태를 갖는 형상으로 존재할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "입자" 및 "미립"은 임의의 이러한 형상 또는 등가의 형상을 의미할 수 있으며, 입자, 섬유, 휘스커, 직물 매트릭스 또는 기타의 형상을 포함하지만, 이로써 제한되지는 않는다. 비전도성 미립은 예를 들면, 고형물 복합재 본체의 최소 차원의 크기의 약 1/5보다 작고/거나 약 5mm 미만의 직경 또는 폭을 갖는 크기 임의의 크기 또는 크기의 분포로 구성될 수 있다. 임의로, 비전도성 성분은 가공되는 복합재 본체의 폭보다 큰 길이를 가질 수 있는, 심지어는 크기의 차원만큼 큰 휘스커 또는 섬유로부터 제조되거나 직조된 보강 구조물을 포함할 수 있다.
다시 도 1을 참고하면, 전력 공급원(100)의 양극은 애노드(180)에 전기적으로 연결될 수 있다. 도 1은 다른 양태에서 복합재가 분리된 애노드 부재와 전기적으로 연결되기 때문에 애노드로서 사용하거나 애노드를 제공할 수 있지만, 전도성 복합재가 애노드(180)인 한 가지 양태를 나타낸다. 이러한 애노드 부재는, 예를 들면, 모놀리식 부재, 와이어, 와이어 그룹, 메시 또는 또 다른 전도성 아이템을 포함할 수 있다. 전력 공급원(100)의 음극은 캐소드(120)에 전기적으로 연결되며, 전도성 복합재 본체(180)와 캐소드(120) 사이에 전극간 갭(130)을 형성하도록 애노드(180) 반대편에 위치할 수 있다.
도 2를 참조하면, 예시적인 공정은 전류의 공급원에 연결되어 있는 전기화학 장치에서 애노드로서 전도성 성분(205)과 비전도성 성분(210)을 포함하는 복합재(200)를 사용함을 포함할 수 있다. 전도성 복합재를 전류 공급원에 연결하는 방법은 전도성 복합재의 형태에 따라 변할 수 있다. 예를 들면, 기계적 클램핑 장치는 전력 공급원과 전기적 접촉을 제공할 수 있다. 임의로, 액체 전극은 전기적 접촉을 개선할 수 있다. 복합재는 목적하는 전류 밀도를 달성하기 위해 전력 공급원에 전기적으로 연결되어 있는 전도성 애노드 부재와 연결되거나 연속되어 있을 수 있다. 애노드 부재에의 연결은 기계적 방법, 예를 들면, 트랩, 블럭, 간섭 피트(하나의 핀 위에 하나의 원통과 같은)를 갖는 형태 또는 기타 방법, 예를 들면, 자기식, 공압식 또는 유압식 강제 방법으로 제조될 수 있다. 임의로, 하나 이상의 피복물, 박막, 페이스트 및/또는 기타 전도성 물질 층은 복합재와 애노드 부재 또는 전력 공급원 사이의 전기적 접촉을 개선시키는 데 사용할 수 있다.
캐소드(들)(220)는 임의의 형태일 수 있다. 그러나, 몇몇 경우, 복합재 본체와 캐소드(220) 사이의 전극간 갭이 비교적 균일하도록 복합재 본체(200)의 표면(230) 윤곽을 대략적으로 비추는 복합재 본체(200)를 향해 있는 캐소드(225)의 표면 윤곽을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 예를 들면, 복합재 본체의 표면(230)이 철면(convex)인 경우, 캐소드의 표면(225)이 요면인 것이 바람직할 수 있다. 이는 심지어는 전도성 입자(210)가 용해가 진행됨에 따라 애노드 와 캐소드 사이의 갭 속으로 또는 근처로 방출되도록 복합재 본체의 용해를 촉진시킬 수 있다. 대안으로, 다공성 전도성 부재, 스크린, 필라멘트 전극, 천공된 금속 전극 또는 기타 부재와 같은 기타 형태의 캐소드가 가능하다.
몇몇 경우, 예를 들면, 복합재의 완전한 용해가 바람직한 바와 같이, 캐소드가 캐소드를 향해 있는 복합재 유사한 차원(240)과 대략적으로 필적하는 표면 폭, 직경 또는 기타의 차원(235)을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 다른 경우, 캐소드는 전해질의 유동을 개선시키고, 반응 표면 영역을 증가시키고/거나 비전도성 상의 배제를 개선시키도록 형상화될 수 있다.
다시 도 2를 참고하면, 전해질(250)은 노즐, 스트림 호스, 파이프 또는 기타 운반 장치(255)를 통해 캐소드와 복합재 사이의 갭으로 도입되거나 지향될 수 있다. 전해질은 거의 중성 또는 염기성 pH 또는 이들 중의 어느 하나와 임의로 기타 물질과의 혼합물의 질산염, 염소산염, 과염소산염, 아질산염 및/또는 염화물과 같은 용액 속에, 예를 들면, 농축된 금속, 알칼리 금속, 알칼리 토금속염 또는 암모늄 염을 포함할 수 있다. 기타 예는 리튬 염; 염과 결합된 유기산 또는 수용성 형태의 유기산의 염(예를 들면, 아세트산 단독 또는 염과 조합된 아세트산, 예를 들면, 암모늄 산 보레이트, 붕산나트륨, 타르타르산나트륨칼륨, 인산암모늄, 아세트산나트륨 또는 아세트산암모늄); 물과 결합될 수 있는 지방족 액체 또는 모노-카복시 유기산의 염, 예를 들면, 프로피온산, 아크릴 산 또는 부티르산; 모노-카복시산, 예를 들면, 락트산, 하이드록시-아크릴산, 크로톤산, 에틸렌 락트산, 디하이드 록시 프로피온산, 이소부티르산, 디에틸 아세트산, 이소아밀 아세트산 및 이소부틸 아세트산의 유도체; 방향족 또는 사이클릭 산, 예를 들면, 크레율산(크레졸) 및 카볼산(페놀); 지방족 및 방향족 형태 중의 어느 하나 또는 둘 다의 유기산과 조합된 무기산의 염; 및 유기 형태, 무기 형태 또는 둘 다의 약산과 조합된 하이드록시-알킬 아민(예를 들면, 모노에탄올아민, 디에탄올아민 또는 트리에탄올아민)으로부터 배합된 용매 전해질을 포함한다.
이러한 전해질은 적절한 온도 범위, 예를 들면, 약 10 내지 약 90℃, 약 10 내지 약 60℃ 또는 기타 범위에서, 예를 들면, 약 100밀리시멘스 초과, 또는 약 100 내지 약 200밀리시멘스 또는 약 100 내지 약 300밀리시멘스 범위의 적절한 수준의 전도도를 제공할 수 있다. 전해질 압력 약 1 내지 약 5bar, 또는 전해질이 액체 상에서 잔류하도록 허용되는 기타 적절한 압력이 인가될 수 있다. 비점 이상의 온도를 포함하는 고온 및 임계점 이하의 전해질은 이의 압력이 비등을 억제하도록 조절되는 경우 가능할 수 있다. 임의로, 전해질은 연마 물질의 양과 혼합될 수 있다.
전도성 복합재(200)는 전극간 갭을 형성하는 캐소드(220)와 가까이 접근할 수 있다. 본원을 참고하면, 갭 크기는 복합재 본체에 대향하는 캐소드 표면(225)과 전도성 복합재 본체의 용해 표면(230) 사이의 거리의 척도이다. 캐소드와 복합재 본체 사이의 정확한 거리는 대향하는 표면들 사이의 위치에서 위치까지 변할 수 있다. 갭 크기는 직접 측정된 다중 측정치의 계산된 평균으로서 단일 위치에서 측정하거나, 복합재 본체와 캐소드의 위치와 같은 하나 이상의 기타 측정치로부터 추 론될 수 있다. 갭 크기는 전도성 매트릭스의 신속하고도 안정한 용해를 보증하기 위해 조절될 수 있다. 이는, 예를 들면, 캐소드를 향해 애노드를 접근시키거나, 애노드를 향해 캐소드를 접근시키거나, 캐소드 및/또는 애노드를 변형시키거나, 용해가 진행됨에 따라 수동식 및/또는 기계적 방법을 사용하여 서로 마주보는 두 개의 전극을 접근시킴으로써 수행할 수 있다. 변형은, 예를 들면, 전극이 전도성 유체를 포함하는 경우, 가능할 수 있다. 예를 들면, 다양한 양태에 있어서, 복합재의 차원에 따라, 갭은 약 10mm 이하, 약 3mm 이하, 약 0.5 내지 약 5mm 또는 또 다른 적절한 크기로 유지될 수 있다. 임의로, 구동 메카니즘은 목적하는 갭 크기를 유지하기 위해 애노드(200), 캐소드(220) 또는 둘 다를 이동시킬 수 있다.
임의로, 캐소드는 연마 물질이 작업편에 닿도록 비전도성 연마 외부 표면을 위치시킬 수 있다. 이러한 상황에서, 연마 물질은 애노드로부터 돌출되고 갭의 일부 또는 전부를 충전시킬 수 있다. 그러나, 다른 양태에서, 갭은 작업편과 캐소드의 모든 부품 사이에 유지될 수 있다.
임의로, 캐소드(220)는 축에 대하여 회전시킬 뿐만 아니라 애노드를 향해 이동시는 회전 캐소드를 갖는 방전 연마기와 같이 다중 방향으로 이동할 수 있다. 이러한 회전은 이러한 방향에 대해 수직이거나 달리 위치시킨 애노드를 향해 이동 방향에 대해 평행인 축을 따라 수행될 수 있다.
또한, 임의로, 캐소드(220)는 작업편이 캐소드 내부에 위치할 수 있도록 원통형, 배럴형 또는 다른 형상(예를 들면, 다수의 바를 위치시켜 원통형 그룹을 형성하는)일 수 있다. 이어서, 애노드는 작업편이 캐소드 내에서 회전되거나, 캐소 드가 작업편 주위로 회전될 수 있도록 작업편에 연결될 수 있다. 캐소드는 캐소드와 작업편/애노드 사이의 갭을 유지시키기 위해 압착되거나 달리 내부로 이동될 수 있는 외부 직경을 가질 수 있다. 임의로, 다수의 캐소드는 작업편이 점진적으로 더 작은 내부 직경을 갖는 시리즈의 다수의 캐소드를 통해 압출되도록 하나의 패턴에 배열될 수 있다.
복합재의 부분적 용해가 넓은 범위의 인가된 전압에 걸쳐 발생할 수 있으나, 한 가지 양태에서, 매트릭스의 용해는 금속 표면의 통상의 패시베이션이 파열되는 조건인 통과 방식으로 가장 효과적일 수 있다. 용해 공정은 전위차(전압-조절), 전류 측정(전류-조절), 또는 전위차와 전류 측정 방법의 조합에 의해 조절될 수 있다. 전기화학 장치를 따라 인가되는 적절한 전압은, 예를 들면, 약 5 내지 약 50V 또는 약 10 내지 약 40V의 전압 범위를 포함한다. 직류가 바람직하지만, 교류, 예를 들면, 편향 교류 또는 펄스시킨 교류도 역시 사용할 수 있다. 교류가 인가되는 경우, 이후의 용해 반응용 전압은, 예를 들면, 약 5 내지 약 50V RMS일 수 있다. 전극 영역의 약 10 내지 약 100A/㎠, 약 15 내지 약 80A/㎠의 전류 밀도는 당해 장치에서 달성될 수 있다. 본원에 언급한 바와 같인 전류 밀도는 전도성 복합재에 접하는 캐소드 표면(225) 또는 캐소드에 접하는 복합재 본체 표면(230)의 더 작은 영역을 기본으로 하여 측정된다. 기타의 전압 및 전류 밀도는 가능하다. 용해 속도가 일반적으로 전류 밀도에 비례하므로, 이러한 전류 밀도는 신속한 복합재 본체 용해를 제공할 수 있다. 전해질의 과열이 발생하지 않는 조건하에 인가되는 경우, 보다 높은 전류 밀도가 가능할 수 있다. 예를 들면, 높은 전류 밀도는 당해 용해 공정 동안에 전해질 또는 복합재를 냉각시킴으로써 달성될 수 있다.
전해질(250)은 전도도를 유지시키고 복합재의 비전도성 상(210) 및 용해 제품(260)을 제거하기 위해 전도성 복합재와 캐소드 사이의 갭을 통해 플러슁될 수 있다. 전해질(250)은 캐소드(220)를 통해, 복합재(200)를 통해 및/또는 외부 공급원[예: 노즐(255)]으로부터 직접 갭으로 도입될 수 있다. 전해질 유량은, 특히 용해되는 복합재 표면에 접하는 캐소드의 영역을 기준으로 하여 시스템의 형태를 적합시키도록 조절될 수 있다. 일반적으로, 기타의 유량이 가능하지만, 복합재에 접하는 캐소드 영역의 약 300㎖/min/㎠ 초과, 약 1L/min/㎠ 내지 약 5L/min/㎠, 및/또는 약 1200㎖/min/㎠ 초과의 전해질 유량을 사용할 수 있다. 임의로, 전해질은 또한, 예를 들면, 기계적 또는 초음파 진탕을 통해 진탕될 수 있다.
인가된 전압 및 전해질 유동은 비전도성 미립 상을 방출시키면서 전도성 매트릭스를 전해로 용해할 수 있다. 정화를 위해, 복합재의 "용해"에 관하여 언급하는 경우, 비전도성 미립이 전해질로 필수적으로 용해되는 것을 수반함을 의미하지는 않으나, 오히려 전도성 매트릭스가 분리되거나, 용해되거나, 달리 반응하여 비 전도성 미립을 물리적으로 및 화학적으로 유리시킨다. 이어서, 비전도성 성분은 유동 전해질, 중력 또는 기타 힘에 의해 멀리 운반될 수 있다. 몇몇 양태에서, 전도성 복합재의 용적 또는 질량의 약 25% 이상이 당해 공정에서 방출될 수 있다. 다른 양태에서, 복합재 본체는 실질적으로 또는 완전히 용해될 수 있다. 기타 퍼센트는 가능하다.
도 2를 참고하면, 전도성 상(205)이 용해됨에 따라, 일반적으로 금속 수산화 물 침전물 및/또는 기타 화합물(260)로 전환될 수 있다. 이러한 용해 제품(260)은 실질적으로 현탁액에 여전히 잔류하며 전해질 스트림(250)에서 멀리 운반된다. 전해질이 폐기되거나 재순환되기 전에 재사용하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 상황에서, 전해질 속에 함유되거나 용해되는 금속 수산화물 및/또는 기타 매트릭스 용해 제품의 수준은 용해 공정에 대한 해로운 효과의 부재하에 약 1중량%, 약 5중량%, 약 10중량%, 약 15중량% 이하 등에 이를 수 있다.
용해시킨 후, 복합재 본체(200)의 전기 전도성 분획물(205)은 금속 수산화물 및/또는 기타 용해 제품으로서 전해질 유동(250)이 수반될 수 있다. 이는 임의의 적절한 방법, 예를 들면, 침강, 부양, 여과, 선택적 습윤, 원심분리, 스키밍 등에 의해 전해질로부터 분리될 수 있다. 이어서, 회수된 매트릭스 용해 제품(260)은 크롬, 망간, 철, 코발트, 니켈, 구리, 아연, 및 알루미늄; 전도성 유기물 및/또는 흑연을 포함하지만, 이로써 제한되지는 않는, 주기율표의 IIIA족 내지 VIIA족, VIII족, 및 IB족, IIB족, IIIB족 및 IVB족 중의 어느 하나로부터의 금속을 포함할 수 있는 금속 화합물의 공급원으로서 사용할 수 있다. 전도성 매트릭스 속에 최초로 삽입되며 전해질 속에 방출된 미립으로서 수반되는 복합재 물질의 임의의 비전도성 분획물(210)은 재사용을 위해 개선되도록 하기 위해 임의의 적절한 방법, 예를 들면, 여과, 침강, 증발, 원심분리, 부양 및/또는 세광에 의해 전해질(250) 및 금속 수산화물 및 기타의 매트릭스 용해 제품(260)으로부터 분리될 수 있다. 예를 들면, 이 방법으로 가공하는 경우, 전도성 매트릭스에서 코발트 금속 매트릭스와 텅스텐 카바이드 입자로 구성되는 전도성 복합재는, 용해 후, 텅스텐 카바이드 및 수산화코발트의 현탁액을 함유하는 전해질을 수득할 수 있다. 텅스텐 카바이드 입자는 전해질과 수산화코발트로부터 임의의 적절한 방법으로, 예를 들면, 침강 장치(settling device) 속에서 밀도 차이를 이용함으로써 분리할 수 있다. 비전도성 성분을 제거한 후, 수산화코발트는, 예를 들면, 기타의 공지된 방법 또는 장치를 사용하여 여과법, 원심분리법, 증발법 또는 침강법에 의해 전해질로부터 분리될 수 있다.
또 다른 양태에서, 매트릭스의 전도성 분획물은 전해질과 반응하여 전해질 속으로 함유될 수 있는 수산화물을 형성할 수 있다. 복합재 속에서 비 전도성의 분산 또는 강화 입자가 또한 실질적으로 미반응 상태로 전해질 스트림 속으로 함유되고, 전극간 갭으로부터 제거될 수 있다. 특정 양태에서, 언급한 공정은 복합재의 적어도 상당일부분을 용해시키고, 수집 및 사용을 위해 성분들을 방출시킬 수 있다. 한 가지 양태에서, 비전도성 입자는 당해 표면에 접착되는 잔사에 의한 오염이 없거나 실질적으로 없는 전도성 매트릭스로부터 방출될 수 있다. 이는 용해되는 복합재 본체에 따라 변할 수 있는 전해질 조성, 압력 및/또는 온도를 조절함으로서 달성될 수 있다.
다양한 양태에서, 현재 언급한 공정 및 장치는 전기화학 용해 공정에서 부식성 산의 필요를 필요. 추가로, 수많은 양태에서, 복합재 본체를 밀링 또는 분쇄하는 예비 가공 단계가 억제될 수 있다. 몇 가지 변수는 용해되는 복합재 본체에 따라 전기화학 공정에서 최적화될 수 있다. 이러한 변수의 예는 전류 밀도, 전압, 전극간 갭 크기, 전해질 조성물 및/또는 농도, 전해질 유량 및 전해질 온도를 포함 하지만, 이로써 제한되지는 않는다. 이들 변수 중의 일부 또는 전부는 복합재로부터 방출되는 비전도성 입자에 대한 해로운 효과가 거의 없거나 전혀 없는 에너지 효과적이고, 신속하고 안정한 용해 공정을 제공하도록 조절될 수 있다. 전기 파라미터, 예를 들면, 전류, 전압 및/또는 갭 크기는 전기화학 장치의 단락을 억제함으로써 안전한 조작을 보증하도록 조절될 수 있다. 변수는 또한 염소 및 암모니아 가스의 잠재적 형성에 의한 전해질의 분해와 같은, 최소화 당해 장치 내에서의 바람직하지 않은 부반응을 억제하거나 최소화하도록 조절될 수 있다. 이러한 부반응은 전해질의 pH를 조절함으로써 억제되거나 감소될 수 있다. 예를 들면, 다양한 양태에서, pH는 약 6 내지 약 11, 또는 약 6.5 내지 약 10, 또는 약 6.5 내지 약 9, 또는 약 7 내지 약 10 또는 또 다른 적절한 범위내에서 유지될 수 있다.
위의 설명이 당해 방법을 사용하여 용해되는 단일 복합재 본체를 의미하지만, 이러한 방법은 단일 애노드 또는 다중 애노드에 접착되는 임의의 수의 복합재 본체에 인가되고 단일 캐소드 또는 다중 캐소드 및 전해질 도입 지점을 사용하여 용해될 수 있다. 추가로, 캐소드, 애노드, 복합재 및 전해질 도입 지점은 임의의 방식으로, 절대적으로 및 서로 상대적으로 배향될 수 있다. 수많은 가능한 배열 중의 하나는 도 3에 도시되며, 여기서 3개의 복합재 본체(300)의 배치는 클램핑되거나 달리 위의 각각의 복합재 본체(300)와 수직으로 정렬된 캐소드(320)에 의해 애노드(310)에 전기적으로 연결된다. 이 양태에서, 전해질은 하나 이상의 캐소드에서 하나 이상의 포트(330)를 통해 전극간 갭으로 도입될 수 있다. 포트는 별개의 개구부 또는 단순히 통로를 포함할 수 있으며, 예를 들면, 전극이 다공성, 직포 및/또는 메시(스크린과 함께)인 경우에 존재할 수 있다. 물론, 특정한 적용에 따라 기타의 것보다 더욱 적합하고도 더욱 효율적일 수 있는 상이한 수의 캐소드와 같은 특정한 배열이 존재할 수 있다.
도 4는 하나 이상의 캐소드가 용해를 추가로 촉진시키기 위해 각각의 복합재 본체에 대해 사용할 수 있음을 나타내는 또 다른 양태를 예시한다. 도 4를 참고하면, 복합재 본체(400)는 두 개의 캐소드(420) 및 (425) 사이에 위치할 수 있다. 따라서, 제1 캐소드 표면(430)은 복합재 본체의 한 면(440)에서 용해를 촉진시키고, 제2 캐소드 표면(435)은 복합재 본체의 또 다른 면(450)에서 용해를 촉진시킨다. 복합재 본체당 기타의 수의 캐소드를 사용할 수 있다.
전기화학적으로 용해되는 전도성 매트릭스 복합재의 연속 또는 반-연속 공정은 도 5에서 도시한 바와 같이 하나의 양태에서 기재된다. 전도성 매트릭스 복합재(580)는 용해 챔버(520)에 위치시키며, 여기서 전해질 공급원 탱크(540) 또는 기타의 공급원으로부터, 임의로 용해 펌프(545) 또는 기타의 운반 메카니즘으로부터 공급되는 전해질은 용해 챔버로부터 비전도성 입자 및 매트릭스 용해 제품을 플러슁할 수 있다. 용해 챔버(520)는 통풍구(525)를 포함하거나 이에 연결되어 당해 용해 공정 동안에 형성되는 증기를 제거할 수 있다. 용해 챔버(500)를 이탈하며 방출된 비전도성 입자 및 전도성 매트릭스 용해 제품을 함유하는 전해질 스트림은 분리 장치(530)에서 침강법, 원심분리법, 여과법, 증발법 또는 기타의 분리 방법과 같은 하나 이상의 방법으로 처리하여 몇몇 또는 모든 비전도성 미립(590)을 제거하고, 재사용하기 위해 전해질의 재순환을 허용할 수 있다. 분리기(530)로부터, 전 해 용액은 제2 분리 장치(550)로 운반되어 일부 또는 전체의 금속 수산화물 또는 이러한 화합물(570) 또는 복합재(580)의 전해 용해 동안에 형성될 수 있는 네가티브 소자를 제거할 수 있다. 선행 분리 단계의 순서는 역전될 수 있다. 당해 화합물의 완전한 또는 부분적 제거 후, 당해 전해질은 전해질 재순환 탱크(500)로 운반되거나 전해질 공급원 탱크(540)로 직접(595) 운반될 수 있다. 대안으로, 분리기(530)에서 이탈하는 전해질은 전해질 공급 탱크(540)로 직접 운반될 수 있다. 임의로, 전해질의 충분한 공급원이 이용 가능함을 보증하기 위해, 고형물 성분으로 수행되거나 반응으로 손실된 전해질은 재순환 탱크(500), 공급 탱크(540) 또는 또 다른 적절한 소자에 연결할 수 있는 전해질 제조 공급원(505)으로부터 대체할 수 있다. 분리된 매트릭스 용해 제품(570)은 슬러지 또는 케이크 방출에서 생성되는 여과법과 같은 적절한 방법으로 추가로 농축될 수 있다.
임의로, pH 센서(510)는 전해질의 pH를 검출할 수 있다. 산성 또는 알칼리성 용액(535)은 적합한 pH, 예를 들면, 약 6 내지 약 11 또는 약 6.5 내지 약 9.를 유지하기 위해 전해질에 첨가될 수 있다. 전해질 pH는 알칼리-금속 수산화물의 형태로 임의의 적절한 산, 예를 들면, 질산 또는 염산 또는 알칼리를 가함으로써 조절할 수 있다. 조절된 전해질은 용해 챔버(520)에 전달될 수 있다. 따라서, 전해질의 연속적이거나 실질적으로 연속적인 재순환, 용해 제품의 제거, 및 전도성 복합재로부터의 비전도성 입자의 회수에 관한 공정은 본원에 기재되어 있다.
실시예
실시예 1: 탄화규소 미립 약 10용적%를 함유하는 알루미늄 합금 금속 매트릭스 복합재 프리즘은 100kg/㎠의 범위에서 기계적 클램핑 힘에 의해 전기화학 장치의 구리 애노드에 전기적으로 및 기계적으로 확보될 수 있다. 복합재에 접하는 캐소드 표면의 영역은 30㎠일 수 있다. 캐소드는 구리로부터 제조되고 복합재 프리즘에 대향하게 위치하여 전극간 갭을 형성할 수 있다. 캐소드와 복합재 본체 사이의 갭은 용해 동안에 약 2mm(+/- 1mm)의 크기로 조절될 수 있다. 농도 약 25%, pH 약 7.5 및 온도 약 50℃에서의 전해질인 질산나트륨은 약 70L/min의 속도로 캐소드를 통해 전극간 갭으로 플러슁할 수 있다. 약 25V(DC)의 전위가 전류 밀도 약 30A/㎠가 생성되는 전기화학 장치에 인가될 수 있다. 전도성 복합재는 전해질과 반응하여, 주로 수산화알루미늄 및 탄화규소 입자를 제조한다. 탄화규소 입자는 전해질 용액으로부터 침강시킴으로써 회수될 수 있다.
실시예 2: 다이아몬드를 다이아몬드 대략 13중량% 및 흑연 대략 25중량%를 함유하는 니켈/철/흑연/다이아몬드 복합재로부터 분리시킨다. 전도성 복합재는 30㎠ 플랫 말단 영역을 갖는 직원기둥의 형태로 존재한다. 하나의 플랫 말단은 전기화학 회수 장치의 플랫 플레이트 애노드에 자기적으로 확보된다. 당해 장치의 캐소드는 공급 전해질에 중앙 오리피스를 갖는 구리 직원기둥이다. 복합재에 접하는 캐소드의 플랫 말단은 전도성 복합재의 플랫 말단과 직경이 대략 동일하다. NaNO3 약 20중량%의 농도, pH 약 7 및 온도 약 50℃의 전해질인 질산나트륨 수용액을 압력 약 1 내지 5bar에서 약 70L/min의 속도로 캐소드를 통해 복합재 본체(애노드)와 캐소드 사이의 갭으로 플러슁한다. 직류 전압 약 23 내지 약 28V을 당해 장치에 인가하여, 전극 영역의 전류 밀도 대략 30A/㎠를 생성한다. 캐소드와 복합재 본체 사이의 갭은 복합재를 용해시키는 동안에 대략 2mm(+/- lmm)로 조절된다. 표 1에서 도시한 바와 같이, 몇 번의 수행에서, 복합재의 약 60 내지 약 210cm3가 1 내지 2.5시간에 용해된다. 비전도성 다이아몬드 입자를 함유하는 용출물과 수산화철, 수산화니켈 및 흑연을 함유하는 용해 제품을 수집한다. 다이아몬드를 침강시킨다. 수산화철, 수산화니켈 및 흑연을 함유하는 전해질을 경사 여과시키고 다이아몬드를 추가의 가공을 위해 회수한다.
시험 번호 시간(분) 캐소드 접근 속도 (mm/분) 전압(V DC) 전류(A) 전해질 압력(파스칼) 온도(℃) pH
1 130 0.48 25-26 1040-1070 200-275 47-51 6.9
2 60 0.38 23-24 980-1040 200-275 49-54 6.9
3 145 0.48 26-28 1090-1190 200-275 47-54 6.9
4 55 0.38 26-27 950-1050 170-200 49-54 6.9
실시예 3: 실시예 2에 대한 유사한 조성 및 형태의 복합재를 도 1에서 기재한 전기화학 장치에 위치시킨다. 복합재를 복합재 원통의 한 말단에 기계적 클램프를 갖는 당해 장치의 애노드에 접착시킨다. 시험은 실시예 2에서와 동일한 방식으로 전도시키되, 전해질이 각각 약 2:1의 중량비에서 질산나트륨과 나트륨 염소산염의 용액 혼합물임을 제외한다. 당해 실시예에서, 직류 전위 약 18V를 당해 장치에 인가한다. 캐소드는 약 0.3mm/min에서 복합재에 접근한다. 이러한 조건하에, 당해 장치 약 820A의 전류를 소비한다. 전해질을 온도 30℃, 유량 0.5 내지 1.0L/min/㎠, 및 압력 대략 2bar에서 공급한다. 용출물 전해질로부터 침강시킨 후, 다이아몬드 결정을 회수한다.
본원에 기재되고 예시되는 것은 이의 약간의 변경과 함께 본 발명의 각종 양태를 포함한다. 본원에서 사용되는 용어, 명세서 및 도면은 단지 예시에 의해 열거되는 것이며 이를 제한하는 것을 의미하지는 않는다. 당해 분야의 숙련가는 수많은 변경이 본 발명의 취지 및 범주내에서 가능하며, 다음의 청구의 범위 및 이의 등가에 의해 한정되는 것으로 해석되어야 하며, 달리 언급되지 않는 한 모든 용어가 이의 가장 넓은 합리적인 개념을 의미함을 인식할 것이다.

Claims (26)

  1. 전도성 매트릭스와 하나 이상의 비전도성 성분을 포함하는 고형물 본체(solid body)를 전해 용해를 통해 전류 밀도 10A/㎠ 이상에서 적어도 부분적으로 용해시키는 단계 및
    용해시에 본체로부터 방출되는 하나 이상의 물질을 회수하는 단계를 포함하는, 전도성 복합재로부터의 물질 회수방법.
  2. 제1항에 있어서, 용해가 pH 약 6 내지 약 11의 전해질의 존재하에 수행되는, 전도성 복합재로부터의 물질 회수방법.
  3. 제1항에 있어서,
    전해 용해가 캐소드를 사용하고,
    갭이 캐소드와 본체 사이에 존재하며,
    갭이 캐소드, 본체, 또는 캐소드와 본체 둘 다를 이동시킴으로써 크기가 약 10mm 미만으로 유지되는, 전도성 복합재로부터의 물질 회수방법.
  4. 제1항에 있어서,
    전해 용해가 캐소드를 사용하고,
    캐소드 영역 ㎠당 300㎖ 초과/min의 전해질 유량이 캐소드와 본체 사이의 갭 사이로 가해지는, 전도성 복합재로부터의 물질 회수방법.
  5. 제1항에 있어서, 전류 밀도가 약 15 내지 약 100A/㎠인, 전도성 복합재로부터의 물질 회수방법.
  6. 제2항에 있어서, 전해질이 용액 속에 농축된 알칼리 금속, 알칼리 토금속염 또는 암모늄염을 포함하는, 전도성 복합재로부터의 물질 회수방법.
  7. 제1항에 있어서, 비전도성 성분이 다이아몬드 또는 흑연을 포함하고, 방출된 다이아몬드 또는 흑연의 적어도 일부분을 회수용 분리 장치에 공급함을 추가로 포함하는, 전도성 복합재로부터의 물질 회수방법.
  8. 하나 이상의 전도성 물질과 하나 이상의 비전도성 물질로 구성되어 있는 복합재 본체를 캐소드에 대향하는 애노드로서 작용하도록 전해질의 존재하에 장치 내에 위치시키는 단계,
    하나 이상의 비전도성 물질이 본체로부터 방출되도록 전압 약 5 내지 약 50V 및 전류 밀도 10 내지 약 100A/㎠를 인가하는 단계 및
    하나 이상의 방출된 비전도성 물질을 회수하는 단계를 포함하는, 복합재 본체의 하나 이상의 성분의 회수방법.
  9. 제8항에 있어서, 전류 밀도가 약 15 내지 약 100A/㎠인, 복합재 본체의 하나 이상의 성분의 회수방법.
  10. 제8항에 있어서, 본체가 기계식, 자기식, 유압식 또는 전기적 장치를 통해 전도성 애노드 부재와 전기 접촉되고, 1mm 이상의 갭이 캐소드와 본체 사이에 존재하며, 캐소드, 본체, 또는 캐소드와 본체 둘 다를 이동시킴으로써 갭을 유지함을 추가로 포함하는, 복합재 본체의 하나 이상의 성분의 회수방법.
  11. 제8항에 있어서, 전해질이 용액 속에 알칼리 금속, 알칼리 토금속염 또는 암모늄염을 포함하는, 복합재 본체의 하나 이상의 성분의 회수방법.
  12. 제8항에 있어서, 전해질의 전도도가 약 10 내지 약 90℃의 온도 범위에서 약 100밀리시멘스(millisiemens) 초과인, 복합재 본체의 하나 이상의 성분의 회수방법.
  13. 제8항에 있어서, 방출된 비전도성 물질이 다이아몬드 또는 흑연을 포함하는, 복합재 본체의 하나 이상의 성분의 회수방법.
  14. 전도성 복합재 본체를 애노드와 캐소드를 포함하는 전기화학 장치에 제공하여 복합재 본체를 애노드에 전기적으로 연결하고 전극간 갭을 캐소드와 복합재 본 체 사이에 위치시키는 단계,
    pH 약 6 내지 약 11의 전해질을 전극간 갭에 전달하는 단계 및
    전류 밀도 약 10 내지 약 100A/㎠를 캐소드와 애노드 사이에 인가하는 단계를 포함하는, 다이아몬드를 포함하는 전도성 복합재 본체의 제조방법.
  15. 제14항에 있어서, 전해질의 pH가 약 6.5 내지 약 9인, 다이아몬드를 포함하는 전도성 복합재 본체의 제조방법.
  16. 제14항에 있어서, 전도성 복합재 본체가 흑연, 금속 및 비전도성 물질로 구성되는, 다이아몬드를 포함하는 전도성 복합재 본체의 제조방법.
  17. 제14항에 있어서, 전류 밀도가 약 15 내지 약 100A/㎠인, 다이아몬드를 포함하는 전도성 복합재 본체의 제조방법.
  18. 제14항에 있어서, 전해질이 하나 이상의 금속 염소산염, 금속 질산염, 금속 염화물 또는 이들의 혼합물을 포함하는, 다이아몬드를 포함하는 전도성 복합재 본체의 제조방법.
  19. 제14항에 있어서, 복합재 본체가 가공됨에 따라 전극 중의 하나 또는 둘 다를 나머지 전극을 향해 접근시킴을 추가로 포함하는, 다이아몬드를 포함하는 전도 성 복합재 본체의 제조방법.
  20. 제14항에 있어서, 전도성 물질 층이 애노드와 복합재 사이에 위치하는, 다이아몬드를 포함하는 전도성 복합재 본체의 제조방법.
  21. 제14항에 있어서, 가공이 약 1 내지 약 5bar인 전해질 게이지 압력에서 수행되는, 다이아몬드를 포함하는 전도성 복합재 본체의 제조방법.
  22. 전도성 매트릭스 복합재에 전기적으로 연결되어 있는 애노드,
    복합재 본체와 캐소드 사이에 전극간 갭을 형성하도록 위치하는 캐소드,
    비산성 전해질 공급원 및
    비전도성 입자 회수 시스템을 포함하는, 전도성 매트릭스 복합재 본체로부터 비전도성 비금속성 물질의 회수장치.
  23. 제22항에 있어서, 전극 영역의 전류 밀도 약 15 내지 약 100A/㎠를 인가하는 직류 또는 교류 전력 공급원을 추가로 포함하는 회수장치.
  24. 제22항에 있어서, 갭을 실질적으로 균일한 크기로 유지하기 위하여 하나 이상의 애노드 또는 캐소드를 이동시키기 위해 드라이버를 추가로 포함하는 회수장치.
  25. 제22항에 있어서, 회수 시스템이 침강 장치(settling device)를 포함하는 회수장치.
  26. 제22항에 있어서, 회수 시스템이 재생 전해질용 장치를 포함하는 회수장치.
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