KR20090103727A - 가스성 불소 생산에 사용되는 전해질 셀로부터 오염 전해질을 회수하는 방법 - Google Patents

Abstract

가스성 불소의 생산에 사용되는 전해질 셀에서 오염된 전해질을 회수하는 방법. 상기 오염된 전해질은 그 안에 금속 이온을 갖는 중불화칼륨과 플루오르화 수소산의 혼합물이다. 상기 방법은 a) 오염된 전해질을 셀로부터 처리 탱크로 이동시키는 단계; b) 상기 처리 탱크내 오염된 전해질에 리튬 화합물을 첨가하여 금속 이온의 적어도 일부의 침전을 유도하는 단계; c) 상기 금속 이온을 처리 탱크의 바닥으로 침전시키는 단계; d) 침전된 금속 이온을 처리 탱크의 바닥으로부터 제거하여 회수된 전해질을 형성하는 단계; 및 e) 회수된 전해질을 상기 셀로 되돌리는 단계를 포함한다.

Description

가스성 불소 생산에 사용되는 전해질 셀로부터 오염 전해질을 회수하는 방법{Process for reclaiming a contaminated electrolyte from an electrolytic cell used in the production of gaseous fluorine}

본 발명은 가스성 불소 생산에 사용되는 전해질 셀로부터 오염 전해질을 회수하는 방법에 관한 것이다.

가스성 불소(F₂)는 플루오르화 수소산(HF)의 분열로부터 (다른 산물로서 가스성 수소(H₂)와 함께) 제조된다. 분열은 전해질 셀에서 일어난다. 각 셀은 일반적으로 "용융물(melt)"로 불리는 중불화칼륨(KHF₂)과 HF의 혼합물의 액체 전해질을 전형적으로 함유한다. 전류가 액체 전해질을 통해 통과하여 산물을 형성한다.

전해질 셀의 작동 도중에, 셀 바디내 금속 성분 및 셀의 헤드는 시간이 경과함에 따라 부식되어 이온을 형성하며, 이는 용융물에 용해 및/또는 현탁된다. 철 이온이 가장 일반적이다. 전해질내 금속 이온의 수준이 (전해질의 총 중량을 기준으로) 약 1중량%에 이르는 경우, 셀 성능은 악화되기 시작한다. 2중량%에서, 성능은 전해질이 일반적으로 폐기되고, 셀은 새로운 전해질로 보충될 정도로 손상된다.

전해질내 이온 오염의 문제를 해결하기 위해 산업상 이용되는 한 방법은 (예를 들어, LiF로부터 얻어지는) 리튬 이온의 공급원을 첨가하는 것이다. 리튬 이온은 철 이온을 포함하는 다른 금속의 이온을 진정시킨다.

통상적인 공정에서 부닥치는 한 문제는 리튬 이온의 과다 사용은 전해질 셀내에서 부식률을 악화시킨다는 점이다. 또 다른 문제는 오염된 전해질의 처분이다. 오염된 전해질은 폐기물 처리 설비로 처리/가공되어야 한다.

전해질 셀에서 오염이 조절될 수 있는 방법을 갖는 것이 요구된다. 또한 폐기되는 오염 전해질의 양이 감소되는 방법을 갖는 것이 요구된다.

본 발명에 따르면, 가스성 불소의 생산에 사용되는 전해질 셀에서 오염된 전해질을 회수하기 위한 방법이 제공된다. 오염된 전해질은 그 안에 금속 이온을 갖는 중불화칼륨과 플루오르화 수소산의 혼합물이다. 상기 방법은 하기 단계를 갖는다: a) 오염된 전해질을 셀로부터 처리 탱크로 이동시키는 단계; b) 상기 처리 탱크내 오염 전해질에 리튬 화합물을 첨가하여 금속 이온의 적어도 일부, 바람직하게 실질적으로 모두의 침전을 유도하는 단계; c) 상기 금속 이온을 처리 탱크의 바닥으로 침전시키는 단계; d) 침전된 금속 이온을 처리 탱크의 바닥으로부터 제거하여 회수된 전해질을 형성하는 단계; 및 e) 회수된 전해질을 상기 셀로 되돌리는 단계.

본 발명에 따르면, 가스성 불소의 생산에 사용되는 전해질 셀로부터 오염된 전해질을 회수하는 경우에 오염 신뢰도(pollution credits)를 생성하는 방법이 제공된다.

본 발명의 방법은 일반적으로 그 전체가 가공용 폐 처리 설비로 이송되어야 하는 오염된 전해질의 양을 현저히 감소시킨다. 본 발명의 방법을 이용하면, 전형적으로 전해질의 약 30%가 폐 처리로 소실된다. 따라서, 재료 및 폐 처리 절감은 약 70%이다.

전해질은 성분들 중불화칼륨 및/또는 플루오르화 수소산으로 주로 구성된다. 중불화칼륨은 전형적으로 약 58-62중량%로 존재하며, 그리고 보다 전형적으로 약 59-61중량%로 존재한다. 플루오르화 수소산은 전형적으로 약 38-42중량%로 존재하며, 그리고 보다 전형적으로 약 39-41중량%로 존재한다.

시간이 지나고 사용함에 따라, 전해질 셀의 전해질(용융물)은 금속 이온으로 오염된다. 금속 이온은 전형적으로 셀 바디, 셀 헤드, 다른 금속 성분들, 및 전해질 셀내의 다른 금속 접촉 표면에서의 부식으로부터 생긴다. 상기 이온은 철, 니켈 및 마그네슘을 포함하는 셀내 어느 접촉 금속의 것일 수 있다. 상기 금속 이온은 용융물내에 용해된다.

오염된 전해질을 회수하기 위해, 전해질은 전해질 셀로부터 별도의 처리 탱크로 이동, 즉, 철회된다. 침전제, 리튬 화합물은 금속 이온의 침전을 유도하기 위해 처리 탱크에 첨가된다. 유용한 리튬 화합물은 리튬 플루오라이드(LiF)이다. 금속 이온(리튬 이온 뿐만 아니라)은 처리 탱크의 바닥에 침전된다.

침전된 금속 이온은 폐 스트림으로 처리 탱크의 바닥으로부터 제거되고 처분된다. 전형적으로, 이 폐 스트림은 침전된 금속 이온의 슬러리성 혼합물의 형태를 소 비율(minor proportion)의 탈오염 전해질로 취할 것이다. 상기 폐 스트림은 전형적으로 처리용 폐 처리 설비로 이송될 것이다. 주요 비율(major proportion)의 탈오염 전해질은 회수된 전해질로서 셀로 되돌려질 것이다. 필요에 따라, 회수된 전해질은 셀로 되돌려지기 전에 일정 기간동안 처리 탱크로부터 오수 탱크로 이동될 수 있다. 임의로, 중불화칼륨 및/또는 플루오르화 수소산(HF)은 함량을 원하는 기준 수준(들)으로 복구하기위해 회수된 전해질에 필요한 만큼 첨가될 수 있다.

본 발명의 방법은 일반적으로 그 전체가 가공용 폐 처리 설비로 이송되어야 하는 오염된 전해질의 양을 현저히 감소시킨다. 본 발명의 방법을 이용하면, 전형적으로 전해질의 약 30%가 폐 처리로 소실된다. 따라서, 재료 및 폐 처리 절감은 약 70%이다.

재료 및 폐 처리 절감에 부가적으로, 본 발명의 방법은 전해질 회수후 전해질 셀내 리튬 함량을 최소화하는 부가적인 잇점을 제공한다. 처리 탱크내 전해질에 첨가된 대부분의 리튬 이온은 침전되고 주료 비율의 탈오염 전해질(회수된 전해질의 나머지)이 셀로 되돌려지기전에 다른 금속 이온과 함께 제거된다. 회수된 전해질내 리튬 이온의 비율은 미량이다. 따라서, 셀에서 전극과 접촉 표면의 리튬 이온에 대한 노출은 최소화된다. 전극과 다른 금속 접촉 표면의 리튬 이온에 대한 노출을 최소화하는 것은 부식 속도 증가의 위험을 최소화한다.

본 발명의 다른 견지는 가스성 불소의 생산에 사용되는 전해질 셀로부터 오염된 전해질을 회수하는 방법을 회수된 그리고 폐 처리 설비에서 처리되지 않은 전해질의 양 또는 비율의 관점에서 오염 신뢰도를 생성하는 방법으로서 사용하는 용도이다.

상기 설명은 단지 본 발명을 예시하는 것으로 이해되어야 한다. 다양한 택일 및 변형은 본 발명을 벗어나지 않고 당해 기술분야의 숙련자에 의해 고안될 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위내에 있는 이러한 택일, 변형 및 변화는 모두를 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (7)

1. a) 오염된 전해질을 셀로부터 처리 탱크로 이동시키는 단계;

   b) 상기 처리 탱크내 오염된 전해질에 리튬 화합물을 첨가하여 금속 이온의 적어도 일부의 침전을 유도하는 단계;

   c) 상기 금속 이온을 처리 탱크의 바닥으로 침전시키는 단계;

   d) 침전된 금속 이온을 처리 탱크의 바닥으로부터 제거하여 회수된 전해질을 형성하는 단계; 및

   e) 회수된 전해질을 상기 셀로 되돌리는 단계

   를 포함하며, 상기 오염된 전해질은 그 안에 금속 이온을 갖는 중불화칼륨과 플루오르화 수소산의 혼합물인, 전해질 셀에서 오염된 전해질을 회수하는 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 회수된 전해질은 셀로 되돌려지기전에 오수 탱크로 이동되는 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 리튬 화합물은 리튬 플루오라이드인 방법.
4. 제 1항에 있어서, 중불화칼륨 및/또는 플루오르화 수소산은 원하는 기준 수준(들)으로 함량이 복구되도록 회수된 전해질에 첨가되는 방법.
5. 제 1항에 있어서, 상기 오염된 전해질은 중불화칼륨 약 58-62중량% 및 플루오르화 수소산 약 38-42중량%를 갖는 방법.
6. 제 1항에 있어서, 상기 오염된 전해질은 중불화칼륨 약 59-61중량% 및 플루오르화 수소산 약 39-41중량%를 갖는 방법.
7. 제 1항의 방법을 이용하여 회수된 전해질의 비율의 관점에서 오염 신뢰도를 생성하는 방법.