KR20120059857A - 폐실리콘 슬러지 고효율 재생방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폐실리콘 슬러지의 재생시 발생되는 각종 화학물질의 재생 및 이의 재사용으로 인한 재생효율 극대화 와 오염물질 배출 저감하고 고순도의 탄화규소(SiC)와 규소(Si)로 분리 재생하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 폐실리콘 슬러지를 알콜 등 휘발성 유기용제로 교반하여 오일을 제거하는 알콜세정부와, 폐실리콘 슬러지로부터 액상분을 추출하여 이를 가열하여 기화시켜 알콜을 재생하고 남은 오일을 재생하는 알콜재생부와, 폐실리콘 슬러지에 함유된 철분 등의 불순물을 제거하는 염산세정부와, 폐실리콘 슬러지로부터 잔류 염산을 제거하는 제1세척부와, 폐실리콘 슬러지로부터 탄화규소 및 규소를 각각 분리하는 중액분리부와, 폐실리콘 슬러지로부터 분리된 고순도의 탄화규소 및 규소를 각각 세척하는 제2세척부와, 폐실리콘 슬러지로부터 분리된 액상에서 중액 및 물을 분리재생하는 유수분리부와, 폐실리콘 슬러지로부터 분리된 고순도의 탄화규소 및 규소를 각각 건조하는 건조부를 포함하는 것을 특징으로 하며, 중액분리에 사용되는 중액은 텅스텐을 함유하는 액상화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

폐실리콘 슬러지 고효율 재생방법 및 장치{Recycling method and system of sludge in semi-conductor producing process}
본 발명은 반도체 웨이퍼 제조공정에서 발생되는 폐실리콘 슬러지의 고효율 재생방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 폐실리콘 슬러지의 재생시 발생되는 각종 화학물질의 재생 및 이의 재사용으로 인한 재생효율 극대화 와 오염물질 배출을 저감하고 고순도의 탄화규소(SiC)와 규소(Si)로 분리 재생하는 방법 및 장치에 관한 것이다
최근 IT(Information Technology)산업의 급격한 성장과 석유고갈 및 지구 온난화 방지를 위해 탄소배출권이 제한되는 추세에 따라 태양광 에너지를 이용하는 산업이 급속히 발전하면서 실리콘웨이퍼의 수요는 앞으로 더욱 증가될 전망이다.
일반적으로 실리콘 웨이퍼는 와이어소(Wire Saw) 및 평균 입경 20㎛의 탄화규소(SiC)와 절삭유 등을 함유한 절단용 슬러리를 사용하여 실리콘 잉곳(Silicon Ingot)을 절단하여 제조된다. 이러한 절단공정에서는 실리콘 잉곳(Silicon Ingot)에서 떨어져 나온 평균 입경 1~2㎛의 규소(Si)분말과 평균 입경 11㎛의 연마제인 탄화규소(SiC), 절삭유(Oil) 외에 소재(Fe, 세라믹 등)의 절삭 잔류분이 섞여 있고 높은 점성을 가지고 있기 때문에 특수 폐기물로 분류되어 전량 소각 또는 매립되고 있다.
그러나 이러한 특수환경 폐기물의 처리방법은 고비용이 소요될 뿐만 아니라 주위환경을 심각하게 오염시키는 문제가 있다.
최근 폐실리콘 슬러지를 재활용하기 위한 방법이 안출되고 있으나, 이러한 폐실리콘 슬러지 재생을 위해 사용되는 각종 화학적 처리 및 세정 등의 공정은 고순도의 탄화규소 및 규소의 분리재생효율은 높은 편이나 또 다른 폐수 등의 환경오염을 발생시키는 문제뿐만 아니라 사용된 화학 용제의 재활용이 어려워 고비용의 문제를 안고 있다. 또한 고비용이 필요한 화학적 반응이 아닌 원심분리 등의 물리적 방법은 탄화규소 및 규소의 분리의 효율이 비교적 떨어지는 문제가 있었으며, 특히 이러한 저순도(99.5~99.99%)의 규소는 과거와 같이 고순도 실리콘의 가격이 폭등한 상황에서는 부가가치가 있었다고 할 수 있으나, 현재와 같이 고순도(6N~11N)의 실리콘 가격이 폭락한 상황에서 건축용 원료 등의 저부가가치 활용에 머물 수밖에 없는 문제가 있었다.
배경기술에서와 같이 본 발명은 상기와 같은 배경에서 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 반도체웨이퍼 제조공정에서 발생되는 폐실리콘 슬러지로부터 오일(Oil)을 효율적으로 분리 재생하기 위한 알콜세정 방법과, 철분 등의 불순물을 효과적으로 제거하기 위한 염산세정 방법, 그리고 탄화규소와 규소의 비중차를 이용한 중액분리를 통하여 고순도의 탄화규소(SiC) 및 고순도의 규소(Si)을 고효율 분리 재생하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 폐실리콘 슬러지의 분리 재생과정에서 사용되는 화학물(알콜,염산,중액) 및 폐수를 재생하여 재활용함으로써 경제적인 폐실리콘 슬러지 재생방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 폐실리콘 슬러지의 분리 재생과정에서 발생하는 폐기물을 저감함으로써 친환경적인 폐실리콘 슬러지 재생방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 폐실리콘 슬러지 고효율 재생장치는 폐실리콘 슬러지를 알콜 등 휘발성 유기용제로 교반하여 오일을 제거하는 알콜세정부와, 폐실리콘 슬러지로부터 액상분을 추출하여 이를 가열하여 기화시켜 알콜을 재생하고 남은 오일을 재생하는 알콜재생부와, 폐실리콘 슬러지에 함유된 철분 등의 불순물을 제거하는 염산세정부와, 폐실리콘 슬러지로부터 잔류 염산을 제거하는 제1세척부와, 폐실리콘 슬러지로부터 탄화규소 및 규소를 각각 분리하는 중액분리부와, 폐실리콘 슬러지로부터 분리된 고순도의 탄화규소 및 규소를 각각 세척하는 제2세척부와, 폐실리콘 슬러지로부터 분리된 액상에서 중액 및 물을 분리재생하는 유수분리부와, 폐실리콘 슬러지로부터 분리된 고순도의 탄화규소 및 규소를 각각 건조하는 건조부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
알콜재생부는 폐실리콘 슬러지를 알콜교반 후 필터를 통해 걸러진 액상분이 저장되는 제1 챔버와, 제1 챔버의 일측에 설치되어 상기 액상분이 공급되는 액상유입구와, 제1 챔버 내부에 설치되어 제1 챔버 내부를 승온시키는 발열체와, 제1 챔버내의 일측에 설치되어 기화된 알콜을 냉각시키는 냉각체와, 제1 챔버의 일측에 설치되어 냉각체에 냉매를 공급하는 냉각기와, 챔버의 타측에 설치되어 냉각되어 액화된 알콜을 모으는 받침대 및 제2 챔버로 이송하는 이송구와, 상기 액화된 알콜을 저장하는 제2 챔버와, 제2 챔버의 일측에 설치되어 재생된 알콜의 수위를 측정하는 수위센서와, 제2 챔버의 일측에 설치되어 재생된 알콜의 수위의 범위에 따라 압력밸브와 이송모터를 제어하는 컨트롤러와, 챔버내의 알콜의 기화로 인한 손실 방지를 위해 알콜의 유입 및 배출시를 제외하고는 완전밀폐될 수 있도록 고압력 밸브가 구비됨을 특징으로 한다.
중액분리부는 폐실리콘 슬러지를 알콜세정후 고형물을 중액과 교반한 후 투입되는 중액분리챔버와, 분리된 규소(Si)와 중액 및 탄화규소(SiC)를 각각 분리 배출하는 다수의 흡입구(Hole)를 포함한 각각의 흡액파이프와, 상기 흡액파이프의 위치를 지지하는 지지대와, 상기 흡입되는 위치의 상하 비중을 측정하는 비중센서와, 상기 비중센서로부터 비중값을 받아 흡액파이프의 상하위치를 제어하고 개폐밸브 및 이송모터를 제어하는 컨트롤러와, 상기 비중센서의 값이 기준값을 벗어나는 경우 컨트롤러로부터 신호를 받아 와이어를 통하여 흡액파이프의 상하 위치를 조정하는 위치조정기를 포함하는 것을 특징으로한다.
본 발명의 일실시예에 따른 폐실리콘 슬러지 고효율 재생방법은 폐실리콘 슬러지를 알콜과 제1 교반하는 단계와, 상기 교반된 혼합물을 필터로 여과하는 단계와, 상기 필터를 통과한 액상은 가열하여 발생된 기화알콜을 냉각시켜 다시 알콜로 재생하는 단계와, 상기 가열한 액상에서 알콜이 증발된 후 잔여 오일을 추출하는 단계와, 상기 필터를 통해 걸러진 고형물을 염산과 함께 제2 교반하는 단계와, 상기 교반 후 상부 액상에 포함된 염화철 등의 불순물은 필터로 여과하여 염산을 재활용하는 단계와, 상기 필터 여과 후의 고형물에 물을 투입하여 세척하는 단계와, 상기 세척된 폐슬러지 중 액상은 필터링을 통하여 폐수처리 하는 단계와, 상기 세척된 폐슬러지 중 고형물은 중액으로 분리하는 중액 분리 단계와, 상기 중액분리에 따라 탄화규소(SiC)와 중액 및 규소(Si)를 분리 배출하는 단계와, 상기 분리된 중액은 필터를 통하여 중액 저장고로 보내는 단계와, 상기 분리된 탄화규소(SiC) 및 규소(Si)를 각각 물로 세척하는 단계와, 상기 세척된 탄화규소(SiC) 및 규소(Si)를 각각 필터를 통하여 탈수하는 단계와, 상기 탈수된 액상은 유수분리기를 통하여 물과 비중용액으로 분리후 재활용하는 단계와, 상기 각각 탈수된 탄화규소(SiC) 및 규소(Si)를 각각 고온건조하는 단계를 포함한다.
상기와 같이 구성된 폐실리콘 슬러지 고효율 재생방법은, 오일(Oil)을 제거하고 재활용하기 위해 효과적인 알콜세정과, 철분 등의 불순물을 제거하기 위한 염산세정과, 고효율의 탄화규소(SiC) 및 규소(Si)의 분리를 위해 비중차이를 이용한 중액 분리를 통하여 고순도의 탄화규소(SiC) 및 규소(Si)의 재생효율을 향상시킬 수 있는 유용한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 폐실리콘 슬러지 고효율 재생방법은 폐슬러에 함유된 오일(Oil)과 함께 필터를 통해 걸러진 알콜은 가열함으로써 기화된 알콜은 냉각하여 재사용하고, 오일(Oil)은 가열 후 분리하여 재생되며, 폐슬러리에 함유된 철분 등의 불순물을 제거하기 위해 사용된 염산은 필터링(Filtering) 후 재사용되고, 잔류 불순물 세척을 위해 사용된 물과 고순도의 탄화규소(SiC)와 규소(Si)의 효과적인 분리를 위해 사용된 중액은 유수분리를 통해 재활용함으로써 재생비용의 절감 과 폐화학물질 배출저감을 통한 친환경적인 재생에 유용한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐실리콘 슬러지 고효율 재생장치의 구성도이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐실리콘 슬러지 고효율 재생방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐실리콘 슬러지 고효율 재생장치의 알콜재생부 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐실리콘 슬러지 고효율 재생장치의 중액분리부의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐실리콘 슬러지 고효율 재생장치의 유수분리부의 구성도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐실리콘 슬러지 고효율 재생장치의 구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폐실리콘 슬러지 고효율 재생장치는 도1에 도시된 바와 같이 폐실리콘 슬러지를 알콜 등 휘발성 유기용제로 교반하여 오일을 제거하는 알콜세정부(10)와, 폐실리콘 슬러지로부터 액상분을 추출하여 이를 가열하여 기화시켜 알콜을 재생하고 남은 오일을 재생하는 알콜재생부(11)와, 폐실리콘 슬러지에 함유된 철분 등의 불순물을 제거하는 염산세정부(20)와, 폐실리콘 슬러지로부터 잔류 염산을 제거하는 제1세척부(30)와, 폐실리콘 슬러지로부터 탄화규소 및 규소를 분리하는 중액분리부(40)와, 폐실리콘 슬러지로부터 분리된 고순도의 탄화규소 및 규소를 각각 세척하는 제2세척부(50)와, 폐실리콘 슬러지로부터 분리된 고순도의 탄화규소 및 규소를 각각 건조하는 건조부(60)와, 폐실리콘 슬러지로부터 분리된 액상에서 중액 및 물을 분리재생하는 유수분리부(51) 등을 포함한다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐실리콘 슬러지 고효율 재생방법을 나타낸 순서도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폐실리콘 슬러지 고효율 재생방법은 먼저 폐실리콘 슬러지(S100)가 알콜(S110)과 함께 제1교반기(S120)로 투입되는데, 이때 오일(Oil)의 효과적인 분산을 위해 사용되는 휘발성 유기용제는 알콜류, 아세톤, 케톤류 등의 사용이 가능하나 아세톤의 경우, 독성의 문제가 있으며, 비용의 문제를 감안하면 IPA의 사용이 바람직하다.
상기 폐실리콘 슬러지와 알콜의 혼합비는 20~75 : 80~25 의 비율이 바람직하며, 교반시간은 10분 ~ 30분이 바람직하다. 상기 교반기에서 교반된 혼합물은 필터(S130)를 통해 여과되며, 사용되는 필터(S130)로는 필터프레스(Filter Press) 또는 하이드로사이클론(Hydrocyclone)이 사용될 수 있다.
상기 필터(S130)를통과한 액상(S140)은 가열챔버(S141)로 주입되어 가열되며, 가열되는 온도는 81 ~ 85℃가 바람직하다. 상기 가열되어 기화된 알콜(S143)이 냉각(S144)되어 액화되면 알콜(S110)로 재사용된다. 가열챔버(S141)에서 알콜이 기화된 후 하부에 남은 오일은 오일저장탱크(S142)로 배출한다.
상기 필터(S130)에서 여과된 고형물(S150)은 폐실리콘 슬러지에 포함된 철분 등의 불순물 제거를 위해 염산(S160)과 함께 제2교반기(S170)로 투입된다.
상기 염산(S160)은 황산으로 대체될 수 있으나 독성문제로 인해 염산사용이 바람직하다. 기존의 철분 등의 불순물 제거를 위해 안출된 방법으로 마그네틱을 활용하여 자력으로 철분 등의 불순물을 제거하는 방법이 있는데, 이는 불순물(철분 등) 제거효율이 떨어져서 결과적으로 고순도의 탄화규소 및 규소를 얻을 수 없는 원인이 되기도 하므로 상기와 같이 염산(S160)을 통한 불순물제거가 가장 효율적이라고 할 수 있으며, 염산의 농도는 5 ~ 10% 가 바람직하다
고형물(S150)과 염산(S160)의 혼합비는 5~50 : 95~50의 비율이 바람직하며, 교반시간은 5분 ~ 10분이 바람직하다. 상기 투입된 염산(S160)은 폐슬러지내의 탄화규소 및 규소에 부착되어 있는 철분 등의 불순물과 반응하여 상기 탄화규소 및 규소로부터 불순물을 유리시키며, 상기 교반을 거쳐 염화철분 등이 포함된 상부 액상분(S180)을 토출시켜 필터2(S181)를 통해 염산(S160)으로 재활용된다.
상기 상부 액상분(S180)을 제거후 나머지 고형물은 Water(S171)가 첨가되고 세척(S190)되며, 필터3(S200)을 통해 액상(S210)은 폐수처리(S211)된다.
상기 필터3(S200)에서 여과되지 않은 고형물은 중액(S220)과 함께 중액분리(S230)되는데, 상기 중액(S220)은, 규소(Si) 및 탄화규소(SiC)를 효율적으로 분리하기 위하여 비중이 2.4~3.0 g/ml의 범위가 바람직하다. 따라서 상기 비중을 만족할 중액(S220)은 리튬메타텅스테이트(Lithium Metatungstate), 소듐폴리텅스테이트(Sodium Polytungstate), 소듐폴리텅스테이트(Sodium Polytungstate), 리튬헤테로폴리텅스테이트(Lithium Heteropolytungstate) 등의 텅스텐 포함 중액(Heavy Liquid)과, 다이브로민화메테인(CH2Br2), 테트라브로모에테인(Br2CHCHBr2), 사브로민화탄소(CBr4)등의 브롬 포함 중액이 사용될 수 있는데 상기 브롬 포함 할로겐유기물은 매우 강한 독성물질로서 사용에 문제가 있거나, 비중이 적합하지 않으므로 텅스텐을 포함한 중액 사용이 바람직하며, 실시 예로서 리튬메타텅스테이트(Lithium Metatungstate)가 가장 우수한 중액분리 성능을 보였다. 따라서 본 발명에서는 중액이 텅스텐을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 중액분리(S230)는 비중이 가장 낮은 규소(Si)는 상부에, 중부에는 중액이, 가장 비중이 높은 탄화규소(SiC)는 하부로 분리되며, 상기 중액분리(S230)를 통해 분리된 탄화규소(SiC)(S250)은 D.I Water(S260)로 세척2(S270)을 거쳐 필터4를(S280)를 통해 탈수되어 액상(S290)은 유수분리(S390)되며, 중액(S392)은 중액(S260)으로 재활용되고 상기 유수분리(S390)된 Water(S391) 역시 Water(S171)로 재활용된다.
상기 중액분리(S230)을 통해 분리된 규소(Si)(S320)은 D.I Water(S330)로 세척3(S340)되어 필터5(S350)을 통해 탈수되어 액상(S360) 상기 S390~S392의 과정과 동일하다.
또한 상기 필터1~5는 고형분과 액상분을 분리하기 위한 것으로 폐실리콘 슬러지의 상태와 종류에 따라 원심분리기의 일종인 디캔터(Decanter) 또는 하이드로사이클론(Hydrocyclone) 또는 필터프레스(Filter Press)가 사용될 수 있다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐실리콘 슬러지 고효율 재생장치의 알콜재생부의 구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폐실리콘 슬러지 고효율 재생장치의 알콜재생부는 도3에 도시된 바와 같이 폐실리콘 슬러지가 알콜과 교반된 후 필터를 거쳐 액상이 이송모터(201) 및 밸브(202) 및 이송파이프(203)를 통하여 제1 챔버(200)으로 투입되며, 전원(203)을 공급받는 발열체(204)는 발열되어 액상을 가열시키며, 상기 액상분 중 알콜은 기화되어 제1 챔버(200)의 상부로 올라가고 냉각체(207)의 표면에 기화알콜이 액화되어 받침대(208)로 모아져서 이송파이프(301)를 통해 제2 챔버(300)로 보내진다. 이 때에 냉각체(207)는 냉매를 공급하는 냉각기(205)와 냉매이송파이프(206)를 통하여 냉각되며, 압력센서(210)과 온도센서(209,211)를 통하여 적절한 압력조절과 온도조절이 될 수 있도록 한다. 상기 제1 챔버(200)에서 알콜이 기화된 후 제1 챔버(200)의 하부에 잔류한 액상은 개폐밸브(212) 및 이송모터(213)을 통해 오일 저장탱크(도시하지 않음)로 이송되어 오일을 재생하게 된다. 상기 제2 챔버(300)에 이송된 액화 알콜은 수위센서(302)를 통해 그 양이 측정되고 수위측정게이지(307)로부터 수위에 관한 정보를 콘트롤러(306)에 전달하며, 상기 콘트롤러(306)는 밸브(304) 및 이송모터(305)를 제어하여 배출파이프(303)를 통하여 액화된 알콜을 알콜저장탱크(도시하지 않음)로 배출함으로써 알콜을 재사용하게 된다.
상기 콘트롤러(306)를 통하여 밸브(304) 및 이송모터(305)를 제어하는 이유는 알콜의 가열에 따라 증가된 압력이 제1 챔버(200)와 제2 챔버(300)의 압력을 증가시키므로, 기화된 알콜이 외부로 유출됨으로써 발생할 수 있는 손실을 방지하기 위하여 상기와 같이 밀폐를 유지함을 목적으로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐실리콘 슬러지 고효율 재생장치의 중액분리부의 구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폐실리콘 슬러지 고효율 재생장치의 중액분리부는 도4에 도시된 바와 같이 규소(Si)와 중액 및 탄화규소(SiC)로 분리 배출하기 위해 구성된 각각의 흡액파이프(405,436,437)는 그 구성이 동일하므로 흡액파이프(405)를 대표적으로 설명하기로 한다. 폐실리콘 슬러지로부터 알콜세정을 거친 이후 고형물을 중액과 함께 이송모터(401)와 개폐밸브(402)를 거쳐 중액분리챔버(400)으로 이송된다. 상기 이송된 고형물 및 중액은 비중차에 따라 중액 분리되어 상층에는 비중이 낮은 규소(Si)가 분포되고 중층에는 중액이, 비중이 가장 큰 탄화규소(SiC)는 중액분리챔버(400)의 하부에 분포되며, 상기 각층별로 분리된 규소(Si)와 탄화규소(SiC) 및 중액층으로부터 규소(Si)를 분리배출하기 위해 구성된 흡액파이프(405)는 다수개의 흡입구(Hole,406)를 구비하고 있으며, 흡입된 규소(Si)는 배출파이프(423)와 개폐밸브(426) 및 이송모터(430)을 통해 규소(Si)저장탱크로 이송된다.
상기 흡액파이프(405)를 일정 위치에 지지하기 위한 지지대(414)는 상기 중액분리챔버(400)의 일측에 설치되며, 상기 흡액파이프(405) 및 비중센서(407,408)를 포함한 비중센서장치(413)와 체결된 연결장치(417)가 상기 지지대(414)의 상하로 움직일 수 있도록 체결되고. 상기 흡액파이프(405)를 거쳐
상기 분리된 규소(Si)를 흡입배출하는 동안 그 양이 줄어들게 되면, 상기 비중센서(407,408)로부터 정보전달케이블(420)을 통해 컨트롤러(440)로 전달되며, 상기 비중센서(407,408)중 어느 하나의 값이 규소(Si)의 비중치를 벗어날 경우, 상기 컨트롤러(440)에서 위치조정기(415)를 제어하여 와이어(416)을 통해 연결된 연결장치(417)를 상하로 움직이게 하여 최적의 분리배출이 될 수 있도록 한다. 또한 상기 비중센서(407,408) 모두의 값이 규소(Si)의 비중치를 벗어날 경우, 상기 컨트롤러(440)에서는 개폐밸브(427)를 닫고 이송모터(430)의 작동을 중지하게 됨으로써 고순도의 규소(Si)분리가 가능하며, 배출 이후의 잔류 규소 분리층은 다음 배치(Batch)의 중액분리 과정에 포함된다.
또한 배치(Batch) 생산에 있어서 새로운 고형물(SiC 및 Si)과 중액이 투입되면 흡액파이프(405)의 다수개의 흡입구(406)을 통하여 혼합물이 혼입될 수 있는데, 이때에는 중액분리의 마지막 단계에서 이송모터(430)을 역회전하여 배출파이프(423)내에 들어있는 Si의 일부분을 중액분리챔버(400) 내로 역주입하며, 상기 역주입된 Si는 흡입구(406)에 혼입된 SiC 및 Si와 함께 중액분리과정을 다시 거치게 됨으로써 흡입구(406)로 인한 SiC 및 Si의 혼입을 방지할 수 있다.
또한 상기 중액분리챔버(400)에는 중액분리층을 확인할 수 있는 투명창(404)이 구비되며, 하부의 배출구(433)을 통하여 정비 등의 문제에 대비할 수 있다.
또한, 상기 흡액파이프(405)는 비중별 흡액이 이루어지는 동안 상하로 움직이게 될 때 비중 분리층의 동요를 최소화하도록 길고 가늘게 제작하는 것이 바람직하며, 상기 흡액파이프(405)에 포함된 흡입구(Hole,406)는 흡입효율의 극대화를 위하여 흡액파이프(405)의 성상을 유지하기 위해 문제가 없는 한 최대한의 개수를 구비함이 바람직하다.
전술한 바와 같이 중액 및 탄화규소(SiC)의 흡입배출과정은 상기의 과정과 동일하므로 흡액파이프(436,437)의 설명은 생략하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐실리콘 슬러지 고효율 재생장치의 유수분리부의 구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폐실리콘 슬러지 고효율 재생장치의 유수분리부는 도4의 투명창(404)과 도5의 유수분리기(500)의 내부와 관통되어 외측에 설치되는 투명창(504)을 제외하고는 도4와 도5의 구조와 작동원리가 동일하므로 설명을 생략하기로 한다.
상기와 같이, 본 명세서는 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 이해하고 재현될 수 있도록 도면에 도시한 실시예를 참고로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에 통상적인 지식을 지닌자라면 본 발명의 실시예들로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
200: 제1 챔버
201,213,305,309:이송모터
202,212,304,308:밸브
203: 전원
204: 발열체
205: 냉각기
206: 냉매이송파이프
207: 냉각체
208: 받침대
209,211,311: 온도센서
210,310: 압력센서
300: 제2 챔버
302: 수위센서
306: 컨트롤러
307: 수위게이지
400: 중액분리챔버
500: 유수분리챔버
405,436,437, 505,536,537: 흡액파이프
404,504: 투명창
406,506: 흡입구(Hole)
407~412,507~512: 비중센서
414,514: 지지대
416,438,439,516,538,539: 케이블
415,515: 위치조정기
420,421,422,520,521,522: 정보전달 케이블
423,424,425,523,524,525: 배출파이프
426,427,428,434: 밸브
430,431,432,435: 이송모터
440,540: 컨트롤러

Claims (6)

  1. 폐실리콘 슬러지를 알콜 등 휘발성 유기용제로 교반하여 오일을 제거하는 알콜세정부와, 폐실리콘 슬러지로부터 액상분을 추출하여 이를 가열하여 기화시켜 알콜을 재생하고 남은 오일을 재생하는 알콜재생부와, 폐실리콘 슬러지에 함유된 철분 등의 불순물을 제거하는 염산세정부와, 폐실리콘 슬러지로부터 잔류 염산을 제거하는 제1세척부와, 폐실리콘 슬러지로부터 탄화규소 및 규소를 분리하는 중액분리부와, 폐실리콘 슬러지로부터 분리된 고순도의 탄화규소 및 규소를 세척하는 제2세척부와, 폐실리콘 슬러지로부터 분리된 액상에서 중액 및 물을 분리재생하는 유수분리부와, 폐실리콘 슬러지로부터 분리된 고순도의 탄화규소 및 규소를 건조하는 건조부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐실리콘 슬러지 고효율 재생장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 알콜재생부는 폐실리콘 슬러지를 알콜교반 후 필터를 통해 걸러진 액상분이 저장되는 제1 챔버와, 제1 챔버의 일측에 설치되어 상기 액상분이 공급되는 액상유입구와, 제1 챔버 내부에 설치되어 제1 챔버 내부를 승온시키는 발열체와, 제1 챔버내의 일측에 설치되어 기화된 알콜을 냉각시키는 냉각체와, 제1 챔버의 일측에 설치되어 냉각체에 냉매를 공급하는 콤프레셔와, 챔버의 타측에 설치되어 냉각되어 액화된 알콜을 모으는 받침대 및 타챔버로 이송하는 이송구와, 액화된 알콜을 저장하는 제2 챔버와, 제2 챔버의 일측에 설치되어 재생된 알콜의 수위를 측정하는 센서와, 제2 챔버의 일측에 설치되어 재생된 알콜의 수위의 범위에 따라 압력밸브와 이송모터를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐실리콘 슬러지 고효율 재생장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 중액분리부는 폐실리콘 슬러지를 알콜세정후의 고형물을 중액과 교반한 후 투입되는 중액분리챔버와, 분리된 규소(Si)와 중액 및 탄화규소(SiC)를 분리배출하는 다수의 흡입구(Hole)를 포함한 각각의 흡액파이프와, 흡액파이프의 위치를 지지하는 지지대와, 각각의 흡액파이프로부터 흡입되는 위치의 상하 비중을 각각 측정하는 비중센서와, 각각의 비중센서로부터 비중값을 받아 흡액파이프의 상하위치 와 개폐밸브 및 이송모터를 제어하는 컨트롤러와, 비중센서의 값이 기준값을 벗어나는 경우 컨트롤러로부터 제어를 받아 와이어를 통하여 각각의 흡액파이프 상하 위치를 조정하는 위치조정기를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐실리콘 슬러지 고효율 재생장치.
  4. 폐실리콘 슬러지를 알콜과 제1 교반하는 단계와, 상기 교반된 혼합물을 필터로 여과하는 단계와, 상기 필터를 통과한 액상은 가열하여 발생된 기화알콜을 냉각시켜 다시 알콜로 재생하는 단계와, 상기 가열한 액상에서 알콜이 증발된 후 잔여 오일을 추출하는 단계와, 상기 필터를 통해 걸러진 고형물을 염산과 함께 제2 교반하는 단계와, 상기 교반 후 상부 액상에 포함된 염화철 등의 불순물은 필터로 여과하여 염산을 재활용하는 단계와, 상기 필터여과 후의 고형물에 물을 투입하여 세척하는 단계와, 상기 세척된 폐슬러지 중 액상은 필터링을 통하여 폐수처리 하는 단계와, 상기 세척된 폐슬러지 중 고형물은 중액으로 분리하는 중액 분리 단계와, 상기 중액분리에 따라 탄화규소(SiC)와 중액 및 규소(Si)를 분리 배출하는 단계와, 상기 분리된 중액은 필터를 통하여 중액 저장고로 보내는 단계와, 상기 분리된 탄화규소(SiC) 및 규소를 각각 물로 세척하는 단계와, 상기 세척된 탄화규소(SiC) 및 규소(Si)를 각각 필터를 통하여 탈수하는 단계와, 상기 탈수된 액상은 유수분리기를 통하여 물과 비중용액으로 분리 후 재활용하는 단계와, 상기 각각 탈수된 탄화규소(SiC) 및 규소(Si)를 각각 고온건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐실리콘 슬러지 고효율 재생방법.
  5. 제 4항에 있어서 고형분과 액상분을 분리하는 필터는 디캔터(Decanter) 또는 하이드로사이클론(Hydrocyclone) 또는 필터프레스(Filter Press)중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로하는 폐실리콘 슬러지 고효율 재생방법.
  6. 제 1항 또는 제 3항 또는 제 4항에 있어서 폐실리콘 슬러지로부터 오일과 철분을 제거한 후, 고순도 규소 및 탄화규소를 분리하는 데에 사용되는 중액은 리튬메타텅스테이트(Litium Metatungstate), 소듐메타텅스테이트(Sodium Metatungstate), 소듐폴리텅스테이트(Sodium Polytungstate), 리튬헤테로폴리텅스테이트(Lithium Heteropolytungstate) 등의 텅스텐을 함유하는 액상화합물을 중액으로 사용하는 것을 특징으로 하는 폐실리콘 슬러지 고효율 재생방법 및 장치
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