KR20180001441A - 구리 석출 방법 및 이에 사용되는 구리 석출 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산성 용액에 철을 투입하여 철을 이온화시킨 후 구리가 함유된 산성용액을 첨가하여 인공적으로 수소핵융합 반응을 일으켜서 철원소를 구리원소로 변성시키는 구리 석출 방법으로서, 비교적 짧은 시간에 다량의 구리를 석출시킬 수 있어서 마치 구리광산을 얻는 것과 같은 경제적인 효과를 얻을 수 있는 철 변성에 의한 구리 석출 방법및 이에 사용되는 구리 석출 제조장치에 관한 것이다.

Description

철 변성에 의한 구리 석출 방법 및 이에 사용되는 구리 석출 제조장치{Copper extracting method by iron modification and copper extracting manufacture device used in the method}

본 발명은 철 변성에 의한 구리 석출 방법 및 이에 사용되는 구리 석출 제조장치 에 관한 것이다.

일반적으로 철은 각종 산업 기자제, 건설 자재 등의 주원료로서 널리 사용되고 있으며, 지구상에 다량으로 존재하여 저렴한 가격으로 이용 할 수 있다.

한편, 구리는 철에 비해 고가의 물질로서 전기적 특성이 우수하여 각종 도선용 재료로서 유용하게 사용되고 있으므로 철을 구리로 변성하는 경우 경제적인 가치를 배가시킬 수 있게 된다.

과학자인 페르미(Emrico·Femi 1901-1954) 는 원자핵이 느린 중성자를 포획하여 새로운 원소를 만들 수 있다. 이에 따르면, 수소, 헬륨, 산소원소를 제외하고는 원소에 중성자를 주입시켜 방사성 동위원소를 만들어 낼 수 있다. 통상 중성자는 물속의 수소 원자와 충돌하여 속도가 저하되며, 속도가 저하된 중성자는 원소의 핵에 들어가 동위원소를 생성할 수 있게 된다.

[선행기술]

1. 등록특허 제10 -0962214호 구리 분말 제조방법; 을 개시하고 있으나, 선행기술은 구리 잉곳를 왕수에 용해 시켜, 염화구리용액을 제조하여, 상기 용액에 히드라진 같은 유기 환원제를 투입한 용액을, 교반기에 철편을 부착시킨 장치에 투입하여 교반기를 돌려 구리 분말을 제조하는 방법이다.

치환법을 사용하여 구리분 말을 제조 할마다 교반기에 철편을 부착시키는 대공사를 하는 번거로움이 단점이 있어 실용화되는 어렵다.

. 본 발명은 도 2에 도시된 제1반응기 하나로 구리 석출 제조장치를 이용하여,

상기 철 분말이 투입된 제1반응기에, 명세서에 명시된 산성용액 1종과 산성구리용액 1종을 투입하여 산소와 수소를 투입하여 제1반응기에 투입하여 교반기를 회전시켜 구리 분말을 석출하는 방법이다.

예를 들면, 철 분말이 투입되면 구리 분말이, 0.3mm 철 조각 투입되면 0.3mm 구리 조각과 구리 가루가 석출된다.

소량의 구리이온으로 다량의 철을 변성시켜 구리원소로 바뀌는 수소 핵융합 반응이다.

종래기술처럼 교반기에 철편 부치는 번거로움 없이

본 발명은 항시 철 분말만 있으면 용이하게 구리분말을 제조할 수 있다.

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2 등록특허 제10-1539458호 간단한 구조의 합금 동 제조장치;

상기 종래기술은 [도 5] 대표도에 도시된 도면과 같이,

구리를 용해하는 제1 반응조(30)에 염화구리 혼합액과 철 용해 하는제2 반응조 (30),가 염화철 혼합용액 반응조가 각기 분리되어 설치되어있다.

상기 반응조에서 생성된 염소가스를 제1반응조, 제2반응조로 유통 시키는

상기 제1가스공급로(80), 제2가스공급로(90)가 각각 분리되어있다.

왕수공급도 제1반응조에 제1왕수공급로, 제2반응조에 제2왕수공급로, 혼합반응조에 제3왕수공급로 공급됨을 알수 있다.

상기 제1 왕수 공급로(20), 제2 왕수 공급로(40), 제3 왕수 공급로(120), 가 각각 분리설치되어, 제1공급파이프(21), 제2공급파이프(41), 제3공급파이프(111), 제4공급파이프(121),가 각분리 되어있다.

제1역류방지벨브(23), 제2역류방지벨브(43), 제3역류방지벨브(63), 제4역류방지벨브(73), 제5역류방지벨브(113), 제6역류방지벨브(123), 제7역류방지벨브,(143)으로 구성되어 있어 공정과정이 매우 복잡하게 설계됨을 알 수 있다.

본 발명은 [도 2][도 3]도시된 도면 제1반응기 구리 석출 제조 장치로서 하나의 제1반응기로 철에 산성용액을 투입하여 산화반응부터,가스배출,가스투입,반응물배출,철이 구리로 변성되는 변성반응, 냉각, 중화제투입, 세척수투입, 세척수배출,온풍기투입, 건조; 로 구성되어 있어 모든 전 과정이 처음공정부터 결과물 획득 공정에 이르기까지 제1반응조에서 한 시스템에서 수행이 이루어지는 공정과정이 종래의 기술과 차이점이다.

1. KR 등록특허 제10-0962214호(2010년 06월 01일) 2. KR 등록특허 제10-1539458호(2015년 07월 20일)

본 발명이 해결하고자 하는 제1과제는 효율적인 방법을 사용하여 저렴한 철로부터 고가인 구리를 경제적으로 대량 생산할 수 있는 구리 석출 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 제2과제는 상기 구리 석출 방법에 사용되는 구리 석출 제조 장치를 제공하는 것이다.

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제1과제 발명을 달성하기 위하여,

본 발명의 일, 실시 예에 따른 구리 석출 방법은,

준비된 제1반응기에 산성용액을 투입한 용액에 철을 투입한 후, 상기 용액에 산소를 투입하여 철를 숙성 산화시킬수있다.

상기 제1반응기에 구리가 함유된 산성용액을 투입한 후, 상기 용액에 수소를 투입 할수있다.

상기 산성용액은 염산, 황산, 질산, 초산, 붕산, 인산 및 아세트산으로부터 선택된 1종 이상을 첨가할 수 있다.

상기 산성용액에 산소가스, 산소수 군중 1종을 선택하여 투입할 수 있다.

상기 구리이온이 함유 산성용액은 염화구리, 황산구리, 질산구리, 초산구리, 붕산구리, 인산구리, 아세트산구리 군중 선택된 1종 이상을 첨가할 수 있다.

상기 구리이온이 함유된 산성용액에 수소가스, 수소수, 군중 선택된 1종을 투입 할 수있다.

철은 철 가루, 철 조각으로 제조하여 사용할 수 있다.

제2과제 발명을 달성하기 위하여,

본 발명의 일, 구리석출 제조장치는 한 시스템으로 구성된 제1반응기의 기능은 산성용액에 철을 투입하여 산화 반응시킬 때 산화반응 신속하게 산화시킬 뿐 아니라, 제1반응기 한 시스템인 제1반응기에서 철에 산성용액을 투입하여 산화반응, 가스 배출, 가스투입, 철이 구리로 변성반응, 냉각, 반응물 배출, 중화, 세척, 건조 및 발명 물의 획득에 이르기까지 제1반응조인 한 시스템에서 수행이 이루어지는 공정과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 구리석출 제조장치의 재료는 스테인레스강을 사용한다. 상기 스테인레스강은 강도가 우수하고 내식성을 보유하기 때문이다.

본 발명의 외부, 내부 형태는 볼면체, 직사면체, 오면체 , 육면체,칠면체,구면체, 십면체 십일면체, 십이면체, 십삼면체, 십사면체, 십오면체, 십육면체, 십칠면체 십구면체, 이십면체 타원형체의 형태 형상, 군중 선택된 1종 형태의 형상일 수 있다.

상기 반응기의 면체의 모서리 부분은 외부와 내부 형태는 약간 둥굴게 돌리는 것을 특징으로 한다.

상기 면체 형태 형상은 도 2, 도 3에 개시된 것처럼 제1 반응기, 교반기, 출입구, 반응물배출구, 가스투입구, 가스배출구, 냉온 풍기, 건조;

를 한 시스템 제1반응기에서 전체 공정으로 구성을 포함하는 것을 특징으로 하는 구리 석출 제조 장치이다.

본 발명에 따르면, 철과 산성용액을 이용하여 경제적인 방법으로 고가의 구리를 다량으로 비교적 단시간에 석출시킬 수 있는 철 변성에 의한 구리 석출 방법 및 이에 유용하게 사용할 수 있는 구리 석출 제조 장치를 제공할 수 있게 된다. 따라서 구리를 전적으로 수입에 의존하는 우리나라로서는 구리광산을 얻는 것과 같은 경제적인 효과를 얻을 수 있다. 더욱이 산성을 띠는 폐수와 고철 등을 사용하는 경우에는 한층 더 저렴한 코스트로 구리를 석출할 수 있으므로 경제적이다.

특히, 철을 산성용액으로 산화시키는 과정에서 산소 가스 또는 산소수를 공급하면 철의 산화가 가속화되어 구리의 수득률이 향상되고 반응시간도 단축될 뿐 만아니라 산화된 철을 구리가 함유된 산성용액과 반응시키는 과정에서 수소수를 사용하면 구리로 변성 과정이 급속히 일어나게 되어 구리의 수득률이 향상되고 반응시간도 단축되므로 비교적 단시간에 순도가 높은 구리를 다량으로 석출시킬 수 있다.

본 발명은 구리 석출 방법에있어서 구리 석출 제조장치를 이용하여 구리 석출를 제조하므로 비교적 짧은 시간에 경제적이며 가장효과적인 구리 석출을 효율적으로 생산하는 방법이 효과를 상승할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 제조공정을 나타내는 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 구리 석출 장치의 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 구리 석출 장치의 작동 상태도.
도 4는 실시 예1, 시험 결과지.
도 5는 실시 예2, 구리 석출 사진.
도 6은 선행기술 등록번호 제10 -1539458의 대표도
.

이하에서, 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명의 반응기는 하나밖에 없으므로 제1반응기라 한다.

본 발명에 따른 구리 석출 방법은,

제1 반응기에 산성용액과 철을 투입한, 상기 제1반응기에 산소수를 투입시켜 교반기를 회전시킴으로써 반응을 촉진 시킨 후, 상기 제1반응기에서 산화과정에서 발생된 가스를 가스배출구로 배출시킨다.

상기 수득한 산화철이 내장된 제1반응기에 구리이온 함유한 산성용액을 투입한 용액에 수소수를 투입시켜, 교반기를 회전시켜 반응시켜 철을 구리로 변성시킨다.

상기 철이 구리로 변성되는 과정에서 발생 되는 열을 제1반응기에 냉풍을 투입시켜 냉각시킨다.

상기 제1반응기의 변성 단계가 종료된 후, 반응액을 제거하여 구리를 수득한다.;

상기 제1 반응기의 교반기를 회전시켜 수득 물인 구리를 탄산나트륨용액으로 중화시킨 후, 상기 제1반응기의 중화시킨 불순물을 제거한 후, 상기 제1반응기에 세척수를 투입하여 교반기를 회전시겨 세척한 후, 상기 반응의 세척한 불순물을 제거한 후, 상기 제1반응기에 온풍을 투입하여 교반기를 회전시켜 건조하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 철 변성에 의한 구리 석출 방법에 따르면, 장시간이 소요되지 않으면서도 가열 등의 별도 공정이 요구되지 않아 공정에 의해 효율적으로 철로부터 구리를 생산하는 것이 가능해진다.

본 발명은 철 원소가 구리 원소로 변성된다. 수소, 헬륨, 산소원소를 제외하고는 인공적으로 원소에 중성자를 주입시켜 핵융합 시킴으로써 방사성 동위원소를 만들 수 있다. 수소 4개가 연쇄 반응을 일으키어 헬륨(H4) 한 개가 만들어진다. 여기서 수소 핵융합반응이 일어나 양성자와 중성자가 연쇄반응을 일어나게 하므로, 헬륨에서 감마선 광자에 의해 철 56 원자핵이 파괴된다. 구리이온은 팽창하여 철 질량의 변화없이 구리원소로 바뀌는 사건이 발생한다. 산성구리 용액에서 철 성분이 합쳐질 때 철 원자핵이 파괴되면서 에너지를 발생시키면서, 동시에 철 원자핵이 파괴된 곳에 구리원소가 들어가 철 원소가 구리원소로 변성된다.

이러한 이론에 근거하여, 본 발명의 구리 석출 방법은 도 1에 도시한 바와 같이, 철을 산성용액에 산소가스를 투입하여 산화시킨 후, 유해가스를 가스배출기로 배출시킨 후, 산화된 철에 구리이온 함유 산성용액에 수소가스를 투입하여 철을 구리로 변성하는 단계로 구성되는데 각 과정에 대해 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

(1) 철을 산성용액에 투입하여 산화시키는 단계:

철은 반응성이 상당히 큰 금속이기 때문에 물에 투입하면, 수소가 발생하면서 하기와 같은 이온화과정이 발생한다.

H₂O + Fe -> FeO + 2H⁺ + 2e^-

상기 이온화 과정은 서서히 일어나기 때문에, 철은 물속에서 서서히 부식된다.

이때, 반응을 촉진하기 위해 철은 작은 조각이나 가루형태로 사용하는 것이 바람직하다. 따라서 철을 조각이나 가루형태로 만들어 사용할 수 있다. 예를 들어 철를 평균 입경이 대략 0.001 내지 10mm 정도의 철 가루이나 조각으로 만들어 사용한다. 고철은 표면이 이미 산화된 상태(Fe2O3)이므로 산성용액에서 반응을 일으키지 않는다. 따라서 고철을 사용하는 경우에는 산화된 부분을 제거한 후 분쇄하여 사용하는데, 고철을 사용하면 코스트를 줄일 수 있어서 경제적이다.

본 발명에서는 철을 빨리 산화시키기 위해 산성용액을 사용할 수 있다. 이를 위해 반응조에 철 가루과 함께 산성용액을 투입한다.

이와 같은 산성용액으로는 예를 들어, 염산, 황산, 질산, 초산, 붕산, 인산, 아세트산 군중 선택된 1종 이상, 단독 또는 조합하여 사용할 수 있다. 산성용액을 2종 이상 조합하여 사용하면 철을 산화시키는 시간을 단축 시킬 수 있다. 2종의 산성 용액을 조합하는 경우 또는 1 내지 2 부피비를 사용할 수 있다. 예를 들어 상기 산성용액으로서 10% 황산과 10% 염산을 1:1 부피비로 혼합하여 사용할 수 있다.

산소 용종률은 0.001／Liter O2 이상일 수 있다.

수소 용종률도 0.001／Liter H2 이상일 수 있다.

또한, 산성용액으로 산성 폐수를 사용할 수도 있는데, 폐수를 사용하면 환경오염도 줄일 수 있고, 코스트를 줄일 수 있어서 경제적인 장점이 있다.

상기 강산성 약산성 모두 사용할 수 있으며, 약산성의 것을 사용하는 것이 바람직하다, 이러한 산성용액은 0.01% 내지 70%의 농도로 사용할 수 있다. 상기 % 농도는 용액 100g당 용질의 g 수를 의미한다.

상기 공정에서 철을 산화시키는 시간은 산성용액의 농도 및/또는 철의 사용량에 따라 달라질 수 있다.

상기 산화 공정이 진행되는 제1반응기는, 엔진 모터에 의해 날개 형태의 교반기를 회전시킴으로써 반응을 촉진 시킬 수 있게 된다.

또한, 상기 제1반응기는 지면으로부터 5°내지 180°의 경사도를 가질 수 있다. 그에 따라 반응이 종료된 후 제1반응기를 적절한 각도로 기울여줌으로써, 원료를 출입구로 투입할 수 있으며 수득 물인 구리를 출하할 수 있다.

또한, 내부의 반응액이나 불순물을 배출구를 통해 용이하게 배출할 수 있게 된다.

상기 산화 공정에서 제1반응기의 온도는 상온으로 유지되며, 예를 들어 3℃에서 25℃가 바람직하다.

한편, 상기 공정에서 제1반응기에 기체 상태의 산소가스 또는 액체 상태의 산소수를 투입하면 철의 산화가 가속화되어 산화 공정의 효율을 개선할 수 있게 된다. 기체 상태의 산소는 호수를 통해 제1반응기에 투입할 수 있으며, 액체 상태의 산소수는 산소가 농도로 용해되어 있는 것을 의미한다.

(2) 구리이온 함유 산성용액 투입하여 철을 구리로 변성하는 단계:

상술한 철의 산화 공정이 종료되면, 상기 제1반응기에 구리이온 함유 산성용액을 투여하여 철 원소를 구리 원소로 변성하게 된다.

이때 구리이온이 함유된 산성용액은, 예를 들어 염화구리, 황산구리, 질산구리, 초산구리, 붕산구리, 인산구리, 아세트산구리, 군중 선택된 1종 이상을 물에 용해 시킨 용액을 사용할 수 있다. 바람직하게는 구리가 함유된 산성용액의 구리 함량은 상기 과정에서 사용되는 철100중량% 의 1 내지 40중량% 정도로 할수있다

필요 시, 철의 산화 반응이 종료되면, 반응기에서 반응액과 불순물을 제거하여, 산화된 철만 잔류시킨 후, 구리가 함유된 산성용액을 투입하는 것도 가능하다.

한편, 상기와 같은 구리이온 함유 산성용액의 투입 공정은 반복하여 수행할 수 있다. 즉, 상기 공정을 바람직하게는 2회의 과정으로 나누어 반복하여 수행하면 구리의 석출 효과가 상승 된다. 예를 들어 상기 공정에서 철이 산화되는 반응이 종료되면, 구리가 함유된 산성용액을 투입하여 1차 반응시킨 다음 반응액 및 불순물을 제거하고, 구리가 함유된 산성용액을 다시 투입하여 2차 반응시킬 수 있다.

또한, 상기 공정에서 기체 상태의 수소가스와 액체상태의 수소수, 군중 선택된 1종을 사용하면 수소가 상기 변성반응을 촉진하여 구리 석출 시간이 단축되고, 구리 수득률도 높아지는 효과를 얻을 수 있다.

상기와 같이 산화철 용액을 함유하는 제1반응기에 구리이온 함유 용액을 투여하면 철이 구리로 변성되며, 이와 같은 반응은 발열반응에 해당하므로 별도의 가열 공정은 요구되지 않는다. 발열반응이 끝나면, 이와 같은 냉각 공정은 송풍 장치에 의해 낮은 온도의 공기를 투입구를 통해 반응기에 투입함으로써 반응기 온도를 저하 시키게 된다. 투입된 공기는 별도의 배출구를 통해 배출된다.

3) 생성물인 구리의 수득 공정:

상기 변성 공정이 종료되면, 제1반응기의 반응액을 제거하여 최종 결과물인 구리를 수득하게 된다. 생성물인 구리는 산성용액으로 오염되어 있으므로 탄산나트륨, 탄산칼륨, 계면활성제, 군중 선택된 1종을 사용하여 용액을 투여하여 중화시킬 수 있다. 이후 세척 및 건조 공정을 거쳐 구리를 최종 결과물로서 수득하게 된다.

상기와 같은 반응을 수행하기 위하여 본 발명에서는 별도로 설계된 구리 석출 제조 장치를 사용한다. 이에 대해서 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

본 발명에서 사용되는 구리 석출 제조 장치는 스테인레스강으로 제작되며, 제1반응기의 내주면 및/또는 외주면은 섬유강화 플라스틱(FRP)으로 코팅되어 부식 방지 처리된다. 이러한 섬유강화 플라스틱은 고열에 견딜 수 있도록 내열성 소재인 것이 바람직하다.

상기 구리 석출 제조 장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 볼면체 형태의 형상를 가지는데, 이 제1반응기(100)는 내부에 챔버가 형성되어 있다. 상기 챔버에는 원료들을 고르게 잘 혼합시키기 위한 교반기(108)가 내장된다.

상기 교반기(108)는 회전축 상에 장착된 회전날개(960)를 구비하며, 반응을 촉진시키기 위해 빠르게 회전하여 반응기 내부의 반응물을 신속하게 혼합시킨다. 이러한 교반기(108)는 외부에서 동력을 전달받게 되며, 예를 들어 엔진 모터(102)에 의해 구동될 수 있다. 상기 엔진 모터(102)는 전기적인 힘으로 움직이므로 별도의 전력을 공급받게 된다.

상기 제1반응기(100)는 이중 구조로 이루어져 있으며, 챔버에 원료를 투입할 수 있고, 발명물을 배출할 수 있는 출입구(110), 철이 산성용액에 의해 산화될 때 발생 되는 가스를 배출하기 위한 가스 배출구(120), 수득 물을 세척하는 세척수를 투입하기 위한 세척수 투입구(130), 반응기(100)를 냉각시키기 위한 냉풍과 수득된 구리를 건조 시키기 위한 온풍을 투입하는 냉 온풍 투입구(140) 및 냉 온풍 배출구(150), 반응액을 배출시키기 위한 반응액 배출구(160)가 형성된다. 상기 반응액 배출구(160)에는 거름망(162)이 구비되어 반응액을 배출시킬 때 석출된 구리가 배출되는 것이 방지된다.

상기 가스 배출구(120), 가스투입구(128), 세척수 투입구(130), 냉 온풍 투입구(140), 냉 온풍 배출구(150), 냉 온풍기(148), 및 반응액 배출구(160)에는 배관 또는 호스가 착탈식으로 연결될 수 있다.

상기 가스 배출구(120)에서 배출되는 가스는 별도의 가스는 활성탄이 내장된 중발가스처리장치를 통해 유해가스를 제거한 후, 가스압축냉동장치에 저장된 후, 소각시설이나 난방시설 등의 연료로 사용한다. 가스를 연료로 사용하지 않는 경우에는 활성탄이 내장된 증발가스처리장치를 통해 유해성분이 제거된 후 배출되어 환경오염을 줄이도록 한다. 그리고 상기 반응액 배출구에서 배출되는 반응액은 폐수 처리 조를 통해 중화 및 정화처리되어 배출된다. 이와 같은 처리를 위해 상기 가스 배출구(120)에 연결된 증발가스 제어장치를 구비할 수 있다.

한편, 상기 반응기(100)는 승강판(200)에 설치되고, 이 승강판(200)은 바퀴(310)가 구비된 기대(300) 위에 놓이는데, 상기 승강판(200)의 일측에는 승강 부재(400)가 설치되어 승강판(200)의 일측이 기대(300)에 대해 승강 된다. 따라서 승강판(200)이 기대(300)에 대해 경사지게 되고, 이에 따라 제1반응기(100)가 일 측으로 기울어진다. 바람직하게는 승강판(200)의 일측이 상향으로 들어 올려져서 경사지게 되면 반응기(100)의 반응액배출구(160)가 형성된 부위가 하향으로 기울어지도록 상기 승강 부재(400)와 승강판(200)의 결합위치가 조절된다. 본 실시 예에서는 승강판(200)의 승강 부재(400)와 연결된 측에 대향되는 타측이 기대(300)에 힌지결합된 것으로 도시되었으나, 승강판(200)이 승강부재(400)에 연결되어 기대(300)에 놓인 상태가 유지되기 때문에, 승강판(200)의 기대(300)에 필수적으로 힌지결합 될 필요는 없다.

도 3은 승강판(200)이 기울여진 것을 보인 것인데, 승강판(200)이 기울어져서 제1반응기(100)도 기울어지면, 반응액 배출구(160)로 반응액을 배출시키기가 용이하다. 상기 반응액 배출구(160)는 반응시에는 뚜껑에 의해 밀폐된 구조를 가지며, 이 뚜껑은 반응액 배출시 제거된다. 상기 뚜껑은 밸브로 대체될 수도 있다.

한편, 기대(300)의 일측에는 석출 장치의 작동을 제어 및 모니터링하기 위한 제어부(500)가 구비된다.

본 실시 예에서는 기대(300)에 바퀴(310)가 구비되어 석출 장치가 이동식으로 구성된 것으로 도시되었으나, 필요에 따라서는 고정식으로 구성될 수 있음은 당연하다. 또한, 본 실시 예에서는 승강 부재(400)가 내부실린더(600)로 이루어진 것으로 도시되었으나, 승강 부재(400) 역시 공지된 다양한 구성으로 대체될 수 있음은 당연하다.

본 발명은 구리를 수입하는 나라로 구리는 전반에 걸쳐, 공예, 전기, 건축 자제, 영양소 미네랄 제조에 이용한다. 값이 저렴한 철로 값이 비싼 구리를 제조하므로 경제적효과가크다.

이하에서 실시 예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1 ]

반응기에 10% 황산 50ml 및 10% 염산 50ml를 가하고, 철 가루 45g을 투입한 후, 상온에서 48시간 동안 반응시켜 철 가루를 산화시켰다. 산화 반응이 종료된 후, 산화된 철 가루만 반응기 내에 잔류하도록 하였다.

상기 황산구리 5 수화물 22.5g(구리함량. 5.71g)을 증류수 100ml에 용해 시켜 투입하였다. 이어서 반응기에서 48시간 동안 변성 반응을 수행하고, 반응이 종료되면 반응액 및 불순물을 반응액 배출구를 통해 여과하여 제거하고, 다시 1% 황산구리수용액 200ml (구리함량 100ml당 0.31g, 합계 0.62g)를 투입하여, 1시간 동안 더 반응시킨 다음, 2차 반응액과 불순물을 같은 방법으로 제거하였다. 이와 같은 구리 변성 공정은 발열반응에 해당하여 다량의 열이 발생하므로 별도의 가열 공정은 수행하지 않았다.

이어서 반응기 내의 반응 결과물인 산성구리를 탄산나트륨 수용액으로 중화시킨 다음, 세척하였으며, 냉온 풍 투입구를 통해 온풍을 가함으로써 80℃에서 건조 시켜서 43.2g의 구리를 수득하였다. 수득 된 구리의 순도를 한국화학융합시험연구원에 의뢰하여 확인한 결과 96.1%였다.

상기 실시예1는 본 발명에서 1군 발명 이전 실시 예 내용이다.

따라서 철 45g이 구리함량 6.33g인 산성용액과 만나 43.2g의 구리로 변성되었음을 확인할 수 있었으며, 이는 상기 공정에 의해 철 원소가 구리원소로 변성되었음을 보여준다.

[실시예 2]

제1반응기에 산소수 200ml에 20% 염산을 혼합하여 산소 용종량는 0.01%/liter인 염산용액을 준비하였다. 이와 별도로 구리 함량이 7.3g인 염화구리를 수소수 용종량는0.01%／liter인 수소수 200ml에 용해시켜 염화구리 용액을 준비하였다.

제1반응기에 미리 준비한 상기 염산 용액을 가하고, 철 가루 45g을 투입한 후, 산소를 투입한 후, 교반기를 회전시켜 상온에서 3시간 동안 반응시켜 철 가루를 산화시켰다.

상기 제1반응기의 철 산화 반응이 종료된 후, 상기 제1반응기에 미리 준비한 상기 염화구리 용액을 투입하여 반응시킨 후, 상기 제1반응기에 수소수를 투입한 후. 상기 제1반응기를 2시간 동안 교반기를 회전시킨 후, 변성 반응을 수행하고, 반응이 종료되면 반응액 및 불순물을 반응액 배출구를 통해 여과하여 제거하였다. 이와 같은 구리 변성 공정은 기포를 발생하면서 발열 반응을 하므로 다량의 열이 발생하기 때문에 별도의 가열 공정은 수행 하지 않았다

상기 제1반응기의 반응이 종료되면, 냉풍을 투입시켜 냉각시킨 후,

상기 제1반응기 교반기를 회전시켜 발명 물, 즉 결과물인 산성구리를 탄산나트륨 수용액으로 중화시킨 불순물을 반응물 배출구로 배출시키고, 상기 제1반응기의 교반기를 회전시켜 세척수를 투입하여 세척하고 세척물을 배출시키고, 상기 제1반응기의 결과물인 구리(발명물)를 온풍으로 80℃'~100℃에서 건조 시켜 50g의 구리를 수득하였다.

상기 실시예2에서는 철을 산화시키는 과정, 제1반응기에 반응물에 산소수를 투입함에 따라 산소에 의해 철의 산화가 가속화되어 철의 산화반응이 신속하게 이루어지므로 효율이 개선될 수 있다. 그에 따라 실시예2에서는 철을 산화시키는 반응을 3시간을 수행하였다,

상기 제1반응기에 산성구리용액을 투입한 용액에 수소수를 투입함에 수소 핵융합반응이 신속히 일어나므로 철 원소가 파괴되어 구리원소로 변성되어 50g의 구리가 수득 되었음을 알 수 있다.

실시예2에서와 같이 소량 일 때 산소수, 수소수를 사용할 수 있다.

대량 생산 일 때에는 산소가스, 수소가스를 직접 제1반응기에 반응물에 호스로 투여한다.

상기 실시 예 2에서 사용된 산소수는 물에 산소의 미세기포를 함유시켜서, 산소의 용존량을 높인 물이다. 이러한 산소수는 물에 산소를 공급하고 기포미분화 장치를 통과시켜서 산소 기포를 미분화시켜 제조되는데, 다양한 종류의 산소수 제조장치가 공지되어 있는바, 이에대한 상세한설명은 생략한다.

또한, 상기 실시예 에서는 수소수에 염화구리를 용해 시켜 사용하기 때문에 수소수에 의해 다량의 수소가 제1반응기 내에 발생하고, 이로 인해 철 원자의 수소 포획 반응이 급속히 일어나서 구리 석출 시간이 단축되고 구리 수득량도 증가하게 된다. 수소수는 물에 수소가스의 미세기포를 함유시켜 수소의 용존량을 높인 물이다. 이러한 수소수는 물에 수소가스를 공급하고 기포 미분화장치를 통과시켜 수소가스 기포를 미분화시켜서 제조되는데, 다양한 종류의 수소수 제조장치가 공지되어 있는 바, 이에대한 상세한설명은 생략한다.

하기 표 1은 상기 실시 예 1 내지 3의 공정조건 및 결과를 정리한 것이다.

상기 실시 예 1에 비해 실시 예 2의 구리 수득률이 더 높은데, 상기 실시예 2는 산소수를 사용하므로 철 산화 숙성도와 수소수를 사용하므로 중성자 포화 반응이 일어나므로 수소 핵융합반응 신속히 일어나 7.3g 구리이온이 50g 철 원소가 변성함을 확인하였다.

또한, 실시 예2는 가장 짧은 시간 반응시켰음에도 구리 수득률이 가장 높았는데, 이는 산소수와 수소수를 사용함에 따라 철의 산화가 가속화되고, 수소 핵융합반응이 급속히 일어났기 때문이다.

이러한 실시예들을 통해 치환법이 아니고 수소 핵융합반응에 의해 소량의 구리를 이용하여 다량의 철이 생성됨을 확인할 수 있다.

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[도 2][도 3]개략도.

100; 제 1 반응기. 102; 엔진 모터.
102; 교반기. 110; 출입구.
120; 가스배출구. 128; 가스투입구.
130; 세척수 투입구. 140; 냉 온풍투입구.
148; 냉 온풍기. 160; 반응액 배출구.
162; 거름망. 200; 승강판.
300; 기대. 310; 바퀴.
400; 승강 부재. 500; 제어부.
600; 내부실린더. 700; 동력 전달부.
800; 섬유강화 프라스틱(FRP). 920; 바퀴 분리장치.
960; 교반기 날개.

Claims (8)

1. 철 변성에 의한 구리 석출 방법에 있어서,
   [공정 1] 염산, 황산, 질산, 초산, 붕산, 인산, 아세트산 군중 선택된 1종 이상인 상기 산성용액과 철을 제1 반응기에 투입하여 교반기를 회전시켜 철을 산화시키는 단계;
   상기 제1반응기의 반응물에 산소가스, 산소수, 군중 선택된 1종을 투입시켜 상기 제1반응기의 교반기를 회전시켜 철을 산화촉진 반응시키는 단계;
   상기 제1 반응기의 철이 산성용액에 반응할 때 발생하는 발생 가스를 가스배출구로 배출하는 단계;
   [공정 2] 상기 산화철(FeO)가 내장된 제1 반응기에 구리가 함유된 염화구리용액, 황산구리용액, 질산구리용액, 초산구리용액, 붕산구리용액, 인산구리용액, 아세트산구리용액, 군중 선택된 1종 이상인 것을 투입시켜 반응기의 교반기를 회전시켜 철을 구리로 변성시키는 단계;
   상기 철을 구리로 변성시킨 구리 및 반응물이 내장된 제1반응기에 수소가스, 수소수 군중 선택된 1종을 투입시켜 상기 제1 반응기의 교반기를 회전시켜 철을 구리로 변성촉진 반응시키는 단계;
   상기 반응기의 철을 변성시키는 단계에서 발생하는 열을 냉풍을 투입시켜 반응조의 교반기를 회전시켜 냉각시키는 단계;
   [공정 3] 상기 [공정 2 ] 과정이 끝나면, 상기 제1 반응기에 탄산나트륨, 탄산칼륨, 계면활성제 군중 선택된 1종을 투입시켜 교반기를 회전시켜 중화시킨 후, 반응물을 제거하고, 상기 수득물인 구리만 남기는 단계;
   [공정 4] 상기 제1 반응기에 세척수를 투입시켜, 상기 교반기를 회전시켜 수득물인 구리 세척한 후, 세척물을 제거하고, 상기 제1반응기에 수득물인 구리만 남기는 단계;
   [공정 5] 상기 제1 반응기에 온풍을 투입시켜, 교반기를 회전시켜 구리를 건조 시키는 단계;
   상기 모든 공정과정을 제1반응기 한 곳에서 수행하는 단계;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 철 변성에 의한 구리 석출 방법.
2. 제1항 [공정 2] 에 있어서,
   상기 제1반응기에 투입된 철 100 중량부%에 대하여 구리이온은 1~40 중량%;를 포함하는 것을 특징으로 하는 철 변성에 의한 구리 석출 방법.
3. 상기 제1반응기에 투입된 산소 풍부도 0.001% O2이상;
   수소 용종량는 0.001% H2 이상;
   를 더 포함하는 특징으로 하는, 철 변성에 의한 구리 석출 방법.
4. 상기 제1반응기에 사용되는 철은 가로, 세로 0.001mm~10mm ;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는, 철 변성에 의한 구리 석출 방법.
5. 구리 석출 제조 장치에 있어서
   상기 내부 쳄버에 원료를 철, 구리이온, 산성용액을 투입하는 투입구 및 발명물인 구리를 배출할 수 있는 배출구인 출입구(110);
   상기 철과 산성용액을 산화시켜 숙성시키는 제1반응기와 상기 산화철(FeO)과 산성구리 이온용액을 변성시키는 제1반응기(100);
   상기 산소가스 수소가스 투입구(128);
   상기 산화공정 과정에서 발생 되는 가스를 배출시키는 가스배출구(120);
   상기 반응액을 배출시키는 반응액 배출구(160);
   상기 내부로 냉풍 온풍을 공급하는 냉온풍 투입구(140); 및 냉온풍 배출구(150);
   상기 쳄버에는 엔진 모터 (102)에 의해 회전하는 교반기(108) 및 교반기날개(960)가 내장된 제1반응기(100);
   상기 제1반응기가 장착되는 승강판(200);
   상기 승강판(200)이 설치되는 기대(300);
   상기 승강판(2000의 일측과 상기기대(300) 사이에 설치되어있는 상기 승강판(200)의 일측을 상하로 승강시키는 승강부재(400);
   상기 제1반응기(100) 및 승강부재(400)의 작동하는 제어부(500);및
   상기 승강판(200)의일측이 승강됨에 따라 상기제1반응기가 하향으로 기울어지는 반응액 배출구(160);
   상기 제1반응기 는 스텐인레스강으로 제조되며
   상기 제1반응기는 내주면 외주면 또는이들 모두가 섬유강화프라스틱 (FRP)으로 코팅되는 것으로 구성되는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구리 석출 제조장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 구리 석출 제조장치 제1반응기 외부, 내부 형태는 볼면체, 정사면체,직사면체, 팔면체, 구면체, 십면체, 십일면체, 십이면체, 십삼면체,십사면체, 십오면체 십육면체 십칠면체,십팔면체, 십구면체, 이십면체,군중 선택된 1종 이상인 것을 더 포함하는 것을 특징으로하는 구리 석출 제조장치.
7. 상기 제1반응기에서 산화반응, 변성반응시 발생하는 가스를 가스배출구(120)로부터 배출되는 가스를 제어하는 증발장치;
   상기 유해가스를 제어한 가스를 가스압축내동장치;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구리 석출 제조장치
8. 상기 5항에 있어서,
   상기 승강판(200)의 일측됨에 따라 상기 제1반응기(100)가 하향으로 기울어지는 제1반응기는 지면으로부터5℃~180℃ 경사도를 가질 수 있는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 구리 석출 제조장치.

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