KR20170071266A - Anode for electrolysis with improved feeding system of raw material and electrolytic cell comprising the same - Google Patents

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Abstract

일 말단부는 개방되고 타 말단부는 폐쇄된 파이프형 양극을 포함하며, 상기 폐쇄된 말단부 측면에 상기 개방된 말단부와 연통되는 개구부를 갖는 전해용 양극 및 이를 포함하는 전해조에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 전해 공정에 필요한 원료를 상기 전해조에 원활하게 공급할 수 있고, 전해조에 원료를 직접 주입함으로 인해 발생하는 안전사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to an electrolytic anode and an electrolytic cell including the electrolytic anode, wherein the electrolytic anode has an open end and an open end, the open end of which is closed and the closed end includes a closed pipe anode, It is possible to smoothly supply the raw material necessary for the electrolytic process to the electrolytic cell and to prevent a safety accident caused by directly injecting the raw material into the electrolytic cell.

Description

원료 공급이 용이한 전해용 양극 및 이를 포함한 전해조{ANODE FOR ELECTROLYSIS WITH IMPROVED FEEDING SYSTEM OF RAW MATERIAL AND ELECTROLYTIC CELL COMPRISING THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an electrolytic cell and an electrolytic cell including the electrolytic cell. [0001] The present invention relates to an electrolytic cell,

본 발명은 원료 공급이 용이한 전해용 양극 및 이를 포함한 전해조에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrolytic anode and an electrolytic bath containing the same.

희토류는 자석, 형광체, 촉매 및 연마재 등 다양한 분야에 사용되고 있는 필수적인 자원으로서 중국이 세계 희토류 수출량의 대부분을 차지하고 있다. 2010년 중국과 일본의 센카쿠 충돌로 중국이 환경·자원보호라는 이유로 희토류 수출을 제한하자, 2011년 일부 희토류의 가격은 다섯배 이상으로 급등하였다. 일본은 1차 가공제품 형태로 희토류를 수입한 후 첨단제품에 사용할 수 있는 형태로 희토류를 가공하여 우리나라로 수출하므로, 국내에서는 고부가가치 산업인 희토류 분리정제, 희토류 금속제조 및 제품에 적용하는 기술 개발이 필요하다.Rare earths are an essential resource used in various fields such as magnets, phosphors, catalysts and abrasives, and China accounts for most of the world's rare earths exports. In 2010, when China and Japan collapsed in Sennikaku, China restricted the export of rare earths because of environmental and resource protection. In 2011, the price of some rare earths surged more than five times. Japan imports rare earths as a first processed product and then processes it as raw material for the high-tech products and exports it to Korea. In Korea, the technology development for the separation of high-value-added rare earths, Is required.

유사 희토류 원소로 분류되는 원자번호 21번 스칸듐(Sc, Scandium)은 알루미늄(Al, Aluminum) 합금에 소량 첨가되는 합금원소로, 상기 스칸듐이 알루미늄 합금에 소량 첨가되면 알루미늄 합금의 기계적 특성, 용접성, 내식성 및 연신율을 크게 향상시키는 것으로 보고되고 있다. 이러한 스칸듐 금속 환원기술은 EP0238185, JP2600282 및 JP5094031 등의 특허에서 제시되어 있으나, 이는 모두 금속 열환원법(Metallothermic reduction)에 근거하고 있다. Scandium (Sc, Scandium) No. 21, which is classified as a rare earth element, is an alloy element added to a small amount of aluminum (Al, Aluminum) alloy. When a small amount of scandium is added to the aluminum alloy, the mechanical properties, weldability, And the elongation percentage are remarkably improved. Such scandium metal reduction techniques are disclosed in patents such as EP0238185, JP2600282, and JP5094031, all based on the metallothermic reduction method.

한편, 최근 일본 동경대 Okabe 교수 연구팀에서 전기분해(Electrolysis)를 통한 스칸듐 함유 알루미늄 합금 제조공정을 제시했다. Okabe 교수가 제시한 전기분해 공정은 산화 스칸듐 및 염화칼슘 등의 전해질을 사용하면서, 전기화학적 반응에 의하여 음극에서 알루미늄-스칸듐 합금이 얻어지고 양극에서는 이산화탄소 또는 염소 기체 등이 발생하는 원리로 운영된다.On the other hand, Professor Okabe's team at Tokyo University recently presented a process for manufacturing scandium-containing aluminum alloys through electrolysis. The electrolysis process proposed by Professor Okabe operates on the principle that an aluminum-scandium alloy is obtained from an anode by an electrochemical reaction and carbon dioxide or chlorine gas is generated from an anode while using an electrolyte such as scandium and calcium chloride.

그러나 이러한 전기분해 공정은 상기 산화 스칸듐과 전해질은 전기분해 공정이 진행됨에 따라 함유량이 감소하므로, 작업자가 분말형태의 원료 즉, 산화 스캄듐 및 고체염을 반응 도가니 내에 직접 공급해야 한다. 이와 같은 방법으로 원료를 공급하는 경우 안전사고의 위험이 있을 뿐 아니라, 정량 투입이 어렵다는 문제점이 있다.However, in such an electrolysis process, the scandium oxide and the electrolyte are reduced in content as the electrolysis process proceeds, so that the operator must directly supply the powdery raw materials, that is, the oxidized graphite and the solid salt into the reaction crucible. When the raw material is supplied in this manner, there is a risk of safety accidents, and there is a problem that it is difficult to inject the raw material in a fixed amount.

본 발명은 전해조에 원료를 원활하게 공급할 수 있고, 전해조에 원료를 직접 주입함으로 인해 발생하는 안전사고를 방지할 수 있는 전해용 양극을 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide an electrolytic anode capable of smoothly supplying a raw material to an electrolytic cell and preventing a safety accident caused by directly injecting a raw material into an electrolytic cell.

또한, 본 발명은 원료 공급이 용이한 전해용 양극을 포함하는 전해조를 제공하고자 한다.The present invention also provides an electrolytic cell including an electrolytic anode that is easy to supply raw materials.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 일 말단부는 개방되고 타 말단부는 폐쇄된 파이프형 양극을 포함하며, 상기 폐쇄된 말단부 측면에 상기 개방된 말단부와 연통되는 개구부를 갖는 전해용 양극을 제공하고자 한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided an electrolytic anode having an open end at one end and a closed end at a closed end, the open end communicating with the open end.

상기 개구부는 복수개일 수 있다.The opening may be a plurality of openings.

상기 개방된 말단부에는 산화 스칸듐 및 전해질을 포함하는 원료가 공급될 수 있다.The open end may be supplied with a raw material containing scandium oxide and an electrolyte.

상기 파이프형 양극의 하단과 연결된 교체형 양극을 더 포함할 수 있다.And an exchangeable anode connected to the lower end of the pipe anode.

상기 파이프형 양극은 하단에 형성된 홈을 포함하며, 상기 홈은 내주면이 나사선으로 가공될 수 있다.The pipe-shaped anode includes a groove formed at a lower end thereof, and the inner circumferential surface of the groove may be formed into a thread.

상기 교체형 양극은 이음부를 포함하며, 상기 이음부는 외주면이 나사선으로 가공될 수 있다.The replaceable anode includes a joint portion, and the outer circumferential surface of the joint portion may be threaded.

상기 파이프형 양극은 탄소(C), 철(Fe) 및 니켈(Ni)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 재질로 이루어질 수 있다.The pipe-shaped anode may be made of one or more materials selected from the group consisting of carbon (C), iron (Fe), and nickel (Ni).

상기 교체형 양극은 탄소(C), 철(Fe) 및 니켈(Ni)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 재질로 이루어질 수 있다.The replaceable anode may be made of one or more materials selected from the group consisting of carbon (C), iron (Fe), and nickel (Ni).

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 전해용 양극을 포함하는 전해조를 제공한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided an electrolytic cell including the electrolytic anode.

상기 전해조는, 금속 산화물 및 전해질로 채워진 전해조 본체, 및 상기 전해조 본체의 바닥에 배치된 알루미늄을 포함하는 음극을 더 포함할 수 있다.The electrolytic bath may further include an electrolytic bath main body filled with a metal oxide and an electrolyte, and a cathode including aluminum disposed on the bottom of the electrolytic bath main body.

본 발명에 따른 전해용 양극 및 이를 포함하는 전해조는, 전해 공정에 필요한 원료를 상기 전해조에 원활하게 공급할 수 있고, 전해조에 원료를 직접 주입함으로 인해 발생하는 안전사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.The electrolytic anode according to the present invention and the electrolytic bath containing the electrolytic solution can supply the raw materials necessary for the electrolytic process to the electrolytic bath smoothly and prevent a safety accident caused by directly injecting the raw material into the electrolytic bath.

도 1 내지 3은 본 발명에 따른 전해용 양극의 단면을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 통상적인 전해조의 단면을 모식적으로 나타낸 도면이다.1 to 3 are schematic views showing cross sections of an electrolytic anode according to the present invention.
4 is a diagram schematically showing a cross section of a conventional electrolytic bath.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.

도 1 내지 3은 본 발명에 따른 전해용 양극의 단면을 모식적으로 나타낸 도면이다.1 to 3 are schematic views showing cross sections of an electrolytic anode according to the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 전해용 양극은 전해 공정이 이루어지는 전해조에 포함될 수 있는바, 산화 반응이 이루어지는 양극의 역할을 하는 동시에, 전해 공정에 공급되는 원료를 전해조에 용이하게 공급할 수 있다.The electrolytic anode according to an embodiment of the present invention can be included in an electrolytic cell in which an electrolytic process is performed, and can serve as a cathode for an oxidation reaction and can easily supply a raw material supplied to an electrolytic process to an electrolytic bath.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전해용 양극은 일 말단부는 개방되고 타 말단부는 폐쇄된 파이프형 양극(1)을 포함하며, 상기 폐쇄된 말단부 측면에 상기 개방된 말단부와 연통되는 개구부(2)를 가질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the electrolytic anode includes a pipe-shaped anode (1) whose one end is open and the other end is closed, and an opening portion (2) communicating with the open end portion ).

도 4는 통상적인 전해조의 단면을 모식적으로 나타낸 도면으로, 종래에는 상기 전해조에 원료 투입구를 추가적으로 구비하여 이를 통해 전해 공정에 필요한 원료를 공급했다. 전해 공정이 진행됨에 따라 전해질은 기화되거나 산화되고 음극에서는 금속이 환원된다. 따라서, 상기 전해조에 추가적으로 원료를 공급할 필요가 있으므로, 종래에는 작업자가 직접 분말형태의 원료를 상기 원료 투입구를 통해 전해조에 공급했다. 그러나 이와 같은 방법으로 원료를 공급하는 경우 투입된 분말로 인해 700℃ 이상의 고온의 전해질이 작업자에게 튀어 화상을 입힐 위험이 있으며, 또한, 원료를 정량적으로 전해조에 투입하기 어려운 문제점이 있다.FIG. 4 is a diagram schematically showing a cross section of a conventional electrolytic bath. In the prior art, the electrolytic bath is additionally provided with a raw material inlet to supply raw materials necessary for the electrolytic process. As the electrolytic process progresses, the electrolyte is vaporized or oxidized and the metal is reduced at the cathode. Therefore, since it is necessary to supply the raw material to the electrolytic cell additionally, conventionally, the worker directly supplied the raw material in powder form to the electrolytic bath through the raw material input port. However, when the raw material is supplied in such a manner, there is a risk that the electrolytic material having a high temperature of 700 ° C or more is spattered and burnt to the operator due to the charged powder, and the raw material is difficult to be quantitatively introduced into the electrolytic bath.

본 발명의 전해용 양극은 일 말단부는 개방되고 타 말단부는 폐쇄된 파이프형 양극(1)을 포함하며, 상기 폐쇄된 말단부 측면에 상기 개방된 말단부와 연통되는 개구부(2)가질 수 있다. 상기 개방된 말단부를 통해서 원료(4)가 공급될 수 있으며, 상기 원료는 개방된 말단구와 연통된 개구부를 통해 배출될 수 있다. 이로 인해, 종래에 작업자가 원료를 전해조에 직접 공급함으로 인해 발생하는 안전사고를 방지할 수 있으며, 또한, 전해조에 원료를 원활하게 공급할 수 있다. The electrolytic anode of the present invention has an open end (2) communicating with the open end at the closed end side surface, the one end end being open and the other end being closed. The raw material 4 may be supplied through the opened end portion, and the raw material may be discharged through an opening communicated with the opened end opening. Therefore, it is possible to prevent a safety accident caused by the worker supplying the raw material directly to the electrolytic cell in the past, and also to smoothly supply the raw material to the electrolytic cell.

도 1 내지 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전해용 양극의 단면을 개략적으로 도시한 도면이나, 상기 전해용 양극의 실시 형태는 이에 한정되는 것이 아니고 실시 형태는 다양한 다른 형태로 변형 가능하다.FIGS. 1 to 3 schematically show a cross section of an electrolytic anode according to an embodiment of the present invention, but the embodiment of the electrolytic anode is not limited thereto, and the embodiment can be modified into various other forms.

도 1에 따르면, 상기 전해용 양극은 일 말단부는 개방되고 타 말단부는 폐쇄된 파이프형 양극(1)을 포함하며, 상기 폐쇄된 말단부 측면에 상기 개방된 말단부와 연통되는 개구부를 갖질 수 있다. 상기 개방된 말단부로부터 공급된 원료(4)는 상기 개구부를 통해 배출될 수 있다. 나아가, 배출된 원료를 전해조에 공급할 수 있다. According to Fig. 1, the electrolytic anode has an open end communicating with the open distal end on the closed end side surface, one end of which is open and the other end is closed. The raw material 4 fed from the open end can be discharged through the opening. Further, the discharged raw material can be supplied to the electrolytic bath.

한편, 상기 개구부(2)는 폐쇄된 말단부 측면에 위치함으로써, 상기 말단부 측면에 형성된 개구부에서 배출되는 원료는 고온의 전해질에 가까운 높이에서 투입될 수 있다. 이로 인해 전해질이 튀어 올라 작업자에게 화상을 입히는 안전사고를 방지할 수 있다.On the other hand, since the opening 2 is located on the side surface of the closed end portion, the raw material discharged from the opening formed in the side surface of the end portion can be introduced at a height close to the high temperature electrolyte. This can prevent a safety accident where the electrolyte splashes and burns the operator.

한편, 상기 파이프형 양극(1)의 개방된 말단부는 원료 공급장치와 연결되어 원료(4)를 전해조에 정량적으로 공급할 수 있다. 상기 원료 공급장치는 본 발명의 전해용 양극의 개방된 말단부와 연결되어 전해조에 정량적으로 연료를 공급할 수 있는 원료 공급장치라면 특별히 제한하지 않으나, 예를 들어, 특허출원번호 10-2009-0132314의 염화마그네슘 분말 공급장치를 사용할 수 있다.On the other hand, the open end of the pipe anode 1 can be connected to the raw material supply device to quantitatively supply the raw material 4 to the electrolytic cell. The raw material supply device is not particularly limited as long as it is connected to the open end of the electrolytic anode of the present invention to supply quantitatively fuel to the electrolytic cell. For example, A magnesium powder feeder may be used.

도 2에 따르면, 본 발명의 전해용 양극은 2개의 개구부(2)가 형성될 수 있다. 상기 개구부의 직경은 원료(4)가 용이하게 배출될 수 있는 크기라면 특별히 한정하지 않는다. 한편, 본 발명의 전해용 양극은 3개 이상의 개구부(2)가 형성될 수 있으며, 나아가, 상기 양극에 형성되는 개구부의 개수를 조절하여 배출되는 원료(4)의 양을 조절할 수 있다.2, the electrolytic anode of the present invention may be formed with two openings 2. The diameter of the opening is not particularly limited as long as the raw material 4 can be easily discharged. Meanwhile, the electrolytic anode of the present invention may have three or more openings 2, and the amount of the discharged raw material 4 may be adjusted by controlling the number of openings formed in the anode.

상기 개구부(2)는 통해 배출되는 원료(4)는 전해 공정에 필요한 원료라면 특별히 한정하지 않으나, 예를 들어, 산화 스칸듐 및 전해질을 포함할 수 있다. 본 발명의 전해용 양극은 알루미늄-스칸듐 합금을 제조하는 전해 공정에 이용되는 양극일 수 있으며, 상기 양극을 포함한 전해조를 이용하여 알루미늄-스칸듐 합금을 회수할 수 있다.The raw material 4 to be discharged through the opening 2 is not particularly limited as long as it is a raw material necessary for the electrolytic process, and may include, for example, scandium oxide and an electrolyte. The electrolytic positive electrode of the present invention may be a positive electrode used in an electrolytic process for producing an aluminum-scandium alloy, and an aluminum-scandium alloy may be recovered using an electrolytic bath containing the positive electrode.

상기 전해조는 전해조 본체, 상기 양극 및 음극을 포함할 수 있으며, 상기 전해조 본체는 전해질로 채워지며, 양극의 일부는 전해질에 잠기고, 상기 음극은 전해조 본체의 바닥에 배치된 알루미늄을 포함할 수 있다. 상기 전해조에서 이루어지는 전해 공정은 700℃ 이상의 고온에서 이루어지므로 상기 전해조에 포함된 전해질 및 알루미늄은 용융 상태이고, 이를 각각 용융염 및 용융 알루미늄이라 할 수 있다.The electrolytic bath may include an electrolytic bath body, the anode and the cathode, the electrolytic bath body is filled with an electrolyte, a part of the anode is immersed in an electrolyte, and the cathode includes aluminum disposed on the bottom of the electrolytic bath body. Since the electrolytic process in the electrolytic cell is performed at a high temperature of 700 ° C or more, the electrolyte and aluminum contained in the electrolytic cell are in a molten state, and they can be referred to as molten salt and molten aluminum.

도 4는 통상적인 전해조의 단면을 모식적으로 나타낸 도면으로, 도 4에 나타난 탄소 양극을 본 발명의 전해용 양극으로 치환하여 사용할 수 있다. 이러한 전해조를 이용한 전해 공정은, 상기 전해용 양극을 이용하여 상기 원료(4), 즉, 산화 스칸듐 및 전해질을 공급할 수 있다.4 is a diagram schematically showing a cross section of a conventional electrolytic bath. The carbon anode shown in Fig. 4 can be used by substituting the electrolytic anode of the present invention. The electrolytic process using such an electrolytic cell can supply the raw material (4), that is, scandium oxide and an electrolyte, using the electrolytic anode.

상기 전해질은 알루미늄-스칸듐 합금을 제조하는 전해 공정에서 사용하는 전해질의 종류라면 특별히 한정하지 않으나, 예를 들어, 상기 전해질은 불화물, 염화물 또는 이들의 혼합물인 것이 바람직하다. 상기 불화물은 헥사플루오로알루민산나트륨(Na3AlF6), 헥사플루오로알루민산칼륨(K3AlF6), 플루오린화알루미늄(AlF3), 플루오린화칼슘(CaF2), 플루오린화나트륨(NaF), 플루오린화칼륨(KF), 플루오린화브로민칼륨(KBrF4), 플루오린화수소칼륨(KHF2), 헥사플루오로인산칼슘(KPF6), 헥사플루오로규산칼륨(K2SiF6), 헥사플루오로알루민산리튬(Li3AlF6), 헥사플루오로알루민산암모늄((NH4)3AlF6) 및 플루오로인산칼륨(KPO2F2)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다. 상기 염화물은 염화리튬(LiCl), 염화칼륨(KCl), 염화크롬(CrCl2), 염화칼슘(CaCl2) 및 염화브롬(BrCl)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.The electrolyte is not particularly limited as long as it is an electrolyte used in an electrolytic process for producing an aluminum-scandium alloy. For example, the electrolyte is preferably a fluoride, a chloride or a mixture thereof. The fluoride may be selected from the group consisting of sodium hexafluoroaluminate (Na 3 AlF 6 ), potassium hexafluoroaluminate (K 3 AlF 6 ), aluminum fluoride (AlF 3 ), calcium fluoride (CaF 2 ), sodium fluoride ), Potassium fluorofluoride (KF), potassium bromofluoride (KBrF 4 ), potassium fluoride (KHF 2 ), calcium hexafluorophosphate (KPF 6 ), potassium hexafluorosilicate (K 2 SiF 6 ) , Lithium hexafluoroaluminate (Li 3 AlF 6 ), ammonium hexafluoroaluminate ((NH 4 ) 3 AlF 6 ), and potassium fluorophosphate (KPO 2 F 2 ). The chloride may be at least one selected from the group consisting of lithium chloride (LiCl), potassium chloride (KCl), chromium chloride (CrCl 2 ), calcium chloride (CaCl 2 ) and bromine chloride (BrCl).

상기 전해질을 이용한 전해 공정에서, 상기 전해용 양극에서는 염소가스, 불소가스, 이산화탄소 또는 일산화탄소 등의 부생 가스가 생성될 수 있다. 한편, 상기 전해조 본체에 공급된 상기 산화 스칸듐은 음극인 용융 알루미늄과 전해질의 경계면에서 환원되어 알루미늄-스칸듐 합금이 생성될 수 있다.In the electrolytic process using the electrolyte, by-produced gases such as chlorine gas, fluorine gas, carbon dioxide, or carbon monoxide may be generated at the electrolytic anode. On the other hand, the scandium oxide supplied to the electrolytic bath body may be reduced at the interface between the molten aluminum as the cathode and the electrolyte to produce an aluminum-scandium alloy.

이러한 전해 공정이 진행됨에 따라, 상기 산화 스칸듐은 스칸듐 금속으로 환원되어 함유량이 감소하고, 상기 전해질은 일부 기화되거나 산화되어 함유량이 감소할 수 있다. 따라서, 함유량이 감소된 산화 스칸듐 및 전해질을 보충하기 위하여 고체 상태의 산화 스칸듐 및 전해질을 본 발명의 전해용 양극을 통해 보충할 수 있다. 상기 전해용 양극을 사용함으로써, 상기 알루미늄-스칸듐 전해 공정에 필요한 원료인 산화 스칸듐 및 전해질을 상기 전해질 내로 원활하게 공급할 수 있고, 전해조에 상기 원료를 직접 주입함으로 인해 발생하는 안전사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.As the electrolytic process proceeds, the scandium oxide is reduced to scandium metal to decrease its content, and the electrolyte may be partially vaporized or oxidized to decrease its content. Therefore, scandium oxide and an electrolyte in a solid state can be supplemented through the electrolytic anode of the present invention to supplement scandium oxide and electrolyte which have been reduced in content. By using the electrolytic anode, it is possible to smoothly supply the scandium oxide and the electrolyte, which are the raw materials necessary for the aluminum-scandium electrolytic process, into the electrolyte, and to prevent a safety accident caused by direct injection of the raw material into the electrolytic bath It is effective.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 전해용 양극은 상기 파이프형 양극(1)의 하단과 연결된 교체형 양극(3)을 더 포함할 수 있다. 도 3은 본 발명에 따른 전해용 양극의 단면을 나타낸 도면으로, 이에 따르면, 상기 파이프형 양극의 하단에 교체형 양극이 연결될 수 있다. 상기 교체형 양극의 형태는 상기 파이프형 양극에 연결 가능한 형태라면 특별히 한정하지 않으나, 도 3과 같이 원기둥 형태일 수 있다. According to another embodiment of the present invention, the electrolytic anode may further include a replaceable anode (3) connected to the lower end of the pipe anode (1). FIG. 3 is a cross-sectional view of an electrolytic anode according to the present invention, wherein a replaceable anode is connected to the lower end of the pipe anode. The shape of the replaceable anode is not particularly limited as long as it can be connected to the pipe anode, but it may be a cylindrical shape as shown in FIG.

상기 파이프형 양극(1)은 하단에 형성된 홈을 포함하며, 상기 홈은 내주면이 나사선으로 가공될 수 있다. 또한, 상기 교체형 양극(3)은 이음부를 포함하며, 상기 이음부는 외주면이 나사선으로 가공될 수 있다. 따라서, 상기 파이프형 양극의 홈과 상기 교체형 양극의 이음부는 내주면 및 외주면 각각에 나사선으로 가공될 수 있으며, 필요에 따라 나사선을 중심으로 상기 파이프 형 양극 및 교체형 양극을 부착 또는 탈착시킬 수 있다.The pipe anode 1 includes a groove formed at a lower end thereof, and the inner circumferential surface of the groove can be formed into a thread. Also, the replaceable anode 3 includes a joint portion, and the joint portion may be formed into a threaded outer peripheral surface. Therefore, the grooves of the pipe-shaped anode and the joints of the replaceable anode can be threaded into the inner circumferential surface and the outer circumferential surface, respectively, and if necessary, the pipe-shaped anode and the replaceable anode can be attached or detached around the screw thread .

나아가, 상기 교체형 양극(3)이 소모되는 경우, 상기 교체형 양극의 이음부를 상기 파이프형 양극(1)의 홈으로부터 탈착시키고, 새로운 교체형 양극을 상기 파이프형 양극에 연결하는 방법으로 상기 교체형 양극을 교체할 수 있다. Further, when the replaceable anode (3) is consumed, the joint of the replaceable anode is detached from the groove of the pipe anode (1), and a new replaceable anode is connected to the pipe anode, The positive electrode can be replaced.

상기 파이프형 양극(1)의 재질은 전기가 잘 통하고 파이프 형태로 가공이 용이한 재질이라면 특별히 제한하지 않으나, 예를 들어, 탄소(C), 철(Fe) 및 니켈(Ni)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 교체형 양극(3)의 재질은 전기를 잘 통하고 고온의 전해질(즉, 용융염)에 녹지 않는 불활성 전극이라면 특별히 제한하지 않으나, 탄소(C), 철(Fe) 및 니켈(Ni)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 재질로 이루어질 수 있다. The material of the pipe anode 1 is not particularly limited as long as it is a material having good electrical conductivity and easy to be processed into a pipe shape. For example, the pipe anode 1 is made of carbon (C), iron (Fe) And the like. The material of the replaceable anode 3 is not particularly limited as long as it is an inert electrode that does not dissolve in a high-temperature electrolyte (i.e., a molten salt) ). ≪ / RTI >

상기 파이프형 양극(1)과 교체형 양극(3)은 동일한 재질이거나 서로 다로 재질로 제조될 수 있으나, 전기 저항을 최소화하기 위하여 상기 파이프형 양극과 교체형 양극은 동일한 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.The pipe anode 1 and the replaceable anode 3 may be made of the same material or made of different materials. However, in order to minimize the electrical resistance, the pipe anode and the replaceable anode are preferably made of the same material.

본 발명은 다른 실시예에 따르면, 상기 전해용 양극을 포함하는 전해조를 제공할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, an electrolytic cell including the electrolytic anode may be provided.

상기 전해조는 전해조 본체, 상기 양극 및 음극을 포함할 수 있으며, 상기 전해조 본체는 전해질로 채워지며, 양극의 일부는 전해질에 잠기고, 상기 음극은 전해조 본체의 바닥에 배치된 알루미늄을 포함할 수 있다. 상기 전해조에서 이루어지는 전해 공정은 700℃ 이상의 고온에서 이루어지므로 상기 전해조에 포함된 전해질 및 알루미늄은 용융 상태일 수 있다.The electrolytic bath may include an electrolytic bath body, the anode and the cathode, the electrolytic bath body is filled with an electrolyte, a part of the anode is immersed in an electrolyte, and the cathode includes aluminum disposed on the bottom of the electrolytic bath body. Since the electrolytic process in the electrolytic bath is performed at a high temperature of 700 ° C or more, the electrolyte and aluminum contained in the electrolytic bath may be in a molten state.

전해 공정이 진행됨에 따라, 상기 전해용 양극에서는 전해액 중에서 산화 반응이 진행되어 염소가스, 불소가스, 이산화탄소 또는 일산화탄소 등의 부생 가스가 생성될 수 있다. 한편, 상기 전해조 본체에 공급된 상기 산화 스칸듐은 음극인 용융 알루미늄과 전해질의 경계면에서 환원 반응이 진행되어 알루미늄-스칸듐 합금이 생성될 수 있다.As the electrolytic process progresses, oxidation proceeds in the electrolytic solution at the electrolytic solution to generate by-product gas such as chlorine gas, fluorine gas, carbon dioxide or carbon monoxide. On the other hand, the scandium oxide supplied to the electrolytic bath body may undergo a reduction reaction at the interface between the molten aluminum as the negative electrode and the electrolyte to produce an aluminum-scandium alloy.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be obvious to those of ordinary skill in the art.

1 : 파이프형 양극
2 : 개구부
3 : 교체형 양극
4 : 원료1: pipe type anode
2: opening
3: Replaceable anode
4: raw material

Claims (10)

일 말단부는 개방되고 타 말단부는 폐쇄된 파이프형 양극을 포함하며,
상기 폐쇄된 말단부 측면에 상기 개방된 말단부와 연통되는 개구부를 갖는, 전해용 양극.
The one end of which is open and the other end of which is closed,
And an open end communicating with said open distal end on said closed distal end side.
제1항에 있어서,
상기 개구부는 복수개인, 전해용 양극.
The method according to claim 1,
And the plurality of openings are plural, the electrolytic anode.
제1항에 있어서,
상기 개방된 말단부에는 산화 스칸듐 및 전해질을 포함하는 원료가 공급되는, 전해용 양극.
The method according to claim 1,
Wherein the open end is supplied with a raw material containing scandium oxide and an electrolyte.
제1항에 있어서,
상기 파이프형 양극의 하단과 연결된 교체형 양극을 더 포함하는, 전해용 양극.
The method according to claim 1,
And an exchangeable anode connected to the lower end of the pipe anode.
제1항에 있어서,
상기 파이프형 양극은 하단에 형성된 홈을 포함하며,
상기 홈은 내주면이 나사선으로 가공된, 전해용 양극.
The method according to claim 1,
The pipe anode includes a groove formed at a lower end thereof,
Wherein the groove has an inner peripheral surface machined by a thread.
제4항에 있어서,
상기 교체형 양극은 이음부를 포함하며,
상기 이음부는 외주면이 나사선으로 가공된, 전해용 양극.
5. The method of claim 4,
The replaceable anode comprising a joint,
Wherein the joint portion is formed by machining an outer circumferential surface thereof with a thread.
제1항에 있어서,
상기 파이프형 양극은 탄소(C), 철(Fe) 및 니켈(Ni)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 재질로 이루어진, 전해용 양극.
The method according to claim 1,
Wherein the pipe anode is made of at least one material selected from the group consisting of carbon (C), iron (Fe), and nickel (Ni).
제4항에 있어서,
상기 교체형 양극은 탄소(C), 철(Fe) 및 니켈(Ni)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 재질로 이루어진, 전해용 양극.
5. The method of claim 4,
Wherein the replaceable anode is made of at least one material selected from the group consisting of carbon (C), iron (Fe), and nickel (Ni).
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 양극을 포함하는 전해조.
An electrolytic cell comprising a cathode according to any one of claims 1 to 8.
제9항에 있어서
상기 전해조는,
전해질로 채워진 전해조 본체; 및
상기 전해조 본체의 바닥에 배치된 알루미늄을 포함하는 음극을 더 포함하는 전해조.The method of claim 9, wherein
The electrolytic bath comprises:
An electrolytic bath main body filled with an electrolyte; And
And an anode including aluminum disposed on the bottom of the electrolytic bath main body.
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