KR20210078990A - Method for pretreatment of titanium scraps by using ultrasonic cleaning in alkaline solution with low concentration and high temperature drying - Google Patents

Method for pretreatment of titanium scraps by using ultrasonic cleaning in alkaline solution with low concentration and high temperature drying Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a titanium scrap pretreatment method by ultrasonic immersion cleaning and high temperature drying in a low-concentration alkali solution, and more specifically, comprising steps of: (S1) immersing a titanium scrap in an aqueous solution containing sodium pyrophosphate (Na4P2O7, TSPP), and washing the titanium scrap by applying ultrasonic waves to the aqueous solution; and (S2) drying the washed titanium scrap at a temperature of 100 to 400°C.

Description

저농도 알칼리 용액에서의 초음파 침지 세척 및 고온 건조에 의한 타이타늄 스크랩 전처리 방법{METHOD FOR PRETREATMENT OF TITANIUM SCRAPS BY USING ULTRASONIC CLEANING IN ALKALINE SOLUTION WITH LOW CONCENTRATION AND HIGH TEMPERATURE DRYING}Method for pretreatment of titanium scrap by ultrasonic immersion cleaning and high temperature drying in low-concentration alkaline solution

본 발명은 저농도 알칼리 용액에서의 초음파 침지 세척 및 고온 건조에 의한 타이타늄 스크랩 전처리 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 산 또는 유기용제의 사용을 배제하여 친환경적이고, 비교적 저농도의 알칼리 용액을 사용하여 경제적인 방법으로 타이타늄 스크랩을 세척할 수 있고, 고온건조 단계를 거쳐 탄소, 산소 및 질소 함유량을 크게 저감시킬 수 있는 타이타늄 스크랩의 전처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a titanium scrap pretreatment method by ultrasonic immersion cleaning and high-temperature drying in a low-concentration alkali solution, and more particularly, it is eco-friendly by excluding the use of acids or organic solvents, and is economical by using a relatively low-concentration alkali solution. It relates to a pre-treatment method of titanium scrap that can wash titanium scrap by the method and can greatly reduce carbon, oxygen and nitrogen contents through a high-temperature drying step.

일반적으로, 국내의 타이타늄 금속은 스크랩의 일부 재활용을 제외하고는 전량 수입에 의존하고 있으며, 이는 본질적으로 타이타늄 광석으로부터 스폰지 타이타늄을 제조하는 산업적 기반이 전무하기 때문인 것으로 볼 수 있다.In general, domestic titanium metal is entirely dependent on imports except for some recycling of scrap, which can be seen because there is essentially no industrial base for manufacturing sponge titanium from titanium ore.

한편, 타이타늄 스크랩이 대량으로 발생되는 미국, 일본 등 선진국의 경우, 경, 대형 전문 타이타늄 전처리 업체를 보유하고 타이타늄 스크랩의 재용해에 의한 타이타늄 잉곳을 제조하고 있다. 그러나, 국내의 타이타늄 스크랩 시장은 저가에 수출하고 고가에 수입하는 수요/공급이 불안정한 상태로서, 타이타늄 스크랩의 재활용 기술 산업 기반이 취약한 실정이다.On the other hand, advanced countries such as the United States and Japan, where a large amount of titanium scrap is generated, have small and large specialized titanium pretreatment companies and manufacture titanium ingots by remelting titanium scrap. However, in the domestic titanium scrap market, the demand/supply of exporting at low prices and importing at high prices is unstable, and the industrial base for recycling technology for titanium scrap is weak.

향후 항공기 시장뿐 아니라 일반 공업용, 민생품 수요도 꾸준히 성장하는 추세를 보여 지속적으로 세계 수요가 생산을 상회할 것으로 보이지만, 상대적으로 타이타늄 재활용 시장은 그 기반이 취약하다.In the future, demand for general industrial and consumer products as well as aircraft market will continue to grow and global demand will continue to exceed production. However, the titanium recycling market is relatively weak.

이와 같은 요구에 의해 근래에는 타이타늄의 재활용에 대한 요구가 제기되고 있으며, 금속 스크랩 또는 스폰지 등을 정련하여 재활용하는 기술이 각광받고 있다.Due to such a request, a request for recycling of titanium has been raised in recent years, and a technique for refining and recycling metal scrap or sponge is in the spotlight.

그러나, 종래에는 타이타늄이 갖는 고융점과 높은 화학적 활성으로 인해 제련-정련-용해공정에는 고도의 기술과 많은 에너지가 소모되어 타이타늄 자체의 난가공성과 더불어 제조비용이 높아 타이타늄 소재의 범용화에 장애 요소가 되는 문제점이 있었다.However, conventionally, due to the high melting point and high chemical activity of titanium, high technology and a lot of energy are consumed in the smelting-refining-melting process. There was a problem being

또한, 양질의 타이타늄 스크랩의 경우 재용해를 통한 잉곳 생산이 가능하지만 판재, 선재 등의 가공 시에 주로 발생되는 불순물(산소, 질소, 탄소 등) 함유량이 높은 타이타늄 스크랩은 별도의 정련 공정이 없기 때문에 고순도의 타이타늄을 얻기가 곤란하다.In addition, in the case of high-quality titanium scrap, it is possible to produce ingots through remelting, but titanium scrap with a high content of impurities (oxygen, nitrogen, carbon, etc.) mainly generated during processing of plate and wire rods does not have a separate refining process. It is difficult to obtain high-purity titanium.

한편, 이처럼 불순물이 많은 타이타늄 스크랩의 불순물 제거를 위해, 종래에는 질산, 염산 또는 불산 등의 산을 이용하여 세척하거나, 알코올 및 아세톤 등과 같은 유기용제를 이용하여 세척하였으나, 전처리 세척용액으로 산 또는 유기용제를 사용함에 따른 환경 및 안전성에 문제점이 야기되고 있다.On the other hand, in order to remove impurities from titanium scrap having many impurities, conventionally, it was washed using an acid such as nitric acid, hydrochloric acid, or hydrofluoric acid, or was washed using an organic solvent such as alcohol and acetone. There are problems in the environment and safety due to the use of solvents.

그리고, 알칼리 용액을 이용하여 세척을 하는 경우에도 타이타늄 스크랩에 묻어있는 절삭유를 용해해 제거하기 때문에 고농도의 알칼리 용액을 사용해야 한다는 비효율적인 문제가 있다.In addition, even when washing using an alkali solution, there is an inefficient problem in that a high-concentration alkali solution must be used because the cutting oil attached to the titanium scrap is dissolved and removed.

따라서, 본 발명의 목적은 타이타늄 스크랩의 재활용을 위한 전처리 공정 시, 산 및 유기용제의 사용을 배제함으로써 친환경적인 타이타늄 스크랩의 전처리 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide an eco-friendly pretreatment method of titanium scrap by excluding the use of acids and organic solvents during the pretreatment process for recycling of titanium scrap.

또한, 비교적 저농도의 알칼리 용액을 사용하여 비용 경제적이고, 세척 후 고온건조 단계를 거쳐 탄소, 산소 및 질소 함유량을 크게 저감시킬 수 있는 타이타늄 스크랩의 전처리 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for pretreatment of titanium scrap that is cost-effective by using a relatively low-concentration alkali solution and can greatly reduce carbon, oxygen and nitrogen contents through a high-temperature drying step after washing.

본 발명의 일 측면에 따른 타이타늄 스크랩의 전처리 방법은, (S1) 피로인산나트륨(Na4P2O7, TSPP)을 포함하는 수용액에 타이타늄 스크랩을 담근 후, 상기 수용액에 초음파를 가하여 상기 타이타늄 스크랩을 세척하는 단계; 및 (S2) 세척된 상기 타이타늄 스크랩을 100 내지 400 ℃의 온도에서 건조시키는 단계를 포함한다.The pretreatment method of titanium scrap according to an aspect of the present invention includes (S1) immersing the titanium scrap in an aqueous solution containing sodium pyrophosphate (Na 4 P 2 O 7 , TSPP), and then applying ultrasonic waves to the aqueous solution to apply ultrasonic waves to the titanium scrap. washing; and (S2) drying the washed titanium scrap at a temperature of 100 to 400 °C.

이때, 상기 (S1) 단계에서, 상기 초음파의 주파수는 25 내지 40 kHz일 수 있다.In this case, in the step (S1), the frequency of the ultrasonic wave may be 25 to 40 kHz.

그리고, 상기 (S1) 단계는 교반장치를 통해 이루어지는 것일 수 있다.And, the step (S1) may be made through a stirring device.

또한, 상기 (S1) 단계에서, 상기 수용액의 pH는 9.5 내지 10.5일 수 있다.In addition, in step (S1), the pH of the aqueous solution may be 9.5 to 10.5.

그리고, 상기 (S1) 단계에서, 상기 수용액 중 상기 나트륨염의 농도는 10 내지 20 g/L일 수 있다.And, in the step (S1), the concentration of the sodium salt in the aqueous solution may be 10 to 20 g / L.

한편, 상기 (S2) 단계는 상기 온도에서 30 내지 90 분간 수행하는 것일 수 있다.Meanwhile, the step (S2) may be performed at the temperature for 30 to 90 minutes.

본 발명의 일 실시예에 따른 타이타늄 스크랩의 전처리 방법에 의하면, 산 또는 유기용제의 사용을 배제하여 친환경적인 방법으로 타이타늄 스크랩을 세척할 수 있고, 이러한 방법으로 전처리하면, 타이타늄 스크랩의 불순물 함량이 극감된다.According to the pretreatment method of titanium scrap according to an embodiment of the present invention, it is possible to wash the titanium scrap in an eco-friendly way by excluding the use of an acid or an organic solvent, and when the pretreatment is performed in this way, the impurity content of the titanium scrap is greatly reduced do.

또한, 초음파 세척을 통해 세척 효율을 높여, 종래 알칼리 용액 농도 대비 저농도의 알칼리 용액을 사용할 수 있어 경제적이고, 세척 후 고온건조 단계를 거쳐 공정시간을 단축할 수 있으며, 탄소, 산소 및 질소 등의 불순물 함유량을 크게 저감시킬 수 있다.In addition, by increasing cleaning efficiency through ultrasonic cleaning, it is economical to use an alkaline solution with a lower concentration compared to the conventional alkaline solution concentration, and it is possible to shorten the process time through a high-temperature drying step after cleaning, and to reduce impurities such as carbon, oxygen and nitrogen. The content can be greatly reduced.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 타이타늄 스크랩을 보여주는 사진이다.
도 2는 타이타늄 스크랩에 부착된 불순물의 접촉각 및 roll-up 메커니즘을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 건조 온도에 따른 타이타늄 스크랩 내의 불순물 함량을 나타낸 그래프이다.
The following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical spirit of the present invention together with the detailed description of the present invention to be described later, so the present invention is described in such drawings should not be construed as being limited only to
1 is a photograph showing a titanium scrap.
2 is a view schematically showing a contact angle and a roll-up mechanism of impurities attached to titanium scrap.
3 is a graph showing the impurity content in the titanium scrap according to the drying temperature.

이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명의 일 측면에 따른 타이타늄 스크랩의 전처리 방법은, (S1) 피로인산나트륨(Na4P2O7, TSPP)을 포함하는 수용액에 타이타늄 스크랩을 담근 후, 상기 수용액에 초음파를 가하여 상기 타이타늄 스크랩을 세척하는 단계; 및 (S2) 세척된 상기 타이타늄 스크랩을 100 내지 400 ℃의 온도에서 건조시키는 단계를 포함한다.The pretreatment method of titanium scrap according to an aspect of the present invention includes (S1) immersing the titanium scrap in an aqueous solution containing sodium pyrophosphate (Na 4 P 2 O 7 , TSPP), and then applying ultrasonic waves to the aqueous solution to apply ultrasonic waves to the titanium scrap. washing; and (S2) drying the washed titanium scrap at a temperature of 100 to 400 °C.

도 1은 타이타늄 스크랩을 보여주는 사진이다. 타이타늄 금속은 고가의 금속이기 때문에, 타이타늄 금속 가공 시에 발생하는 타이타늄 스크랩, 더욱 정확하게는 타이타늄 터닝 스크랩은 반드시 재활용되어야 한다. 이때 타이타늄 스크랩은 합금 잉곳의 원재료로 많이 사용되고 있다.1 is a photograph showing a titanium scrap. Since titanium metal is an expensive metal, titanium scrap generated during processing of titanium metal, or more precisely, titanium turning scrap, must be recycled. At this time, titanium scrap is widely used as a raw material for alloy ingots.

타이타늄은 밀링 등과 같은 기계 가공을 통해 터닝 스크랩이 발생되며, 이때 열화 현상으로 인해 스크랩에 산소 및 질소 등의 불순물 함량이 증가하게 되고, 절삭유 및 오일류에 따른 오염으로 인해 탄소 불순물 함량이 급격하게 증가하게 된다. 이러한 스크랩을 사용하여 합금 잉곳을 제조하게 되면, 잉곳 내에도 산소, 질소 및 탄소 등의 불순물 함량이 증가하게 되어 최종 제품의 물성에도 악영향을 미친다.In titanium, turning scrap is generated through machining such as milling. At this time, the content of impurities such as oxygen and nitrogen in the scrap increases due to deterioration, and the content of carbon impurities increases rapidly due to contamination by cutting oil and oils. do. When an alloy ingot is manufactured using such scrap, the content of impurities such as oxygen, nitrogen and carbon also increases in the ingot, which adversely affects the physical properties of the final product.

종래에는 질산, 염산 또는 불산 등의 산을 이용하여 세척하거나, 알코올 및 아세톤 등과 같은 유기용제를 이용하여 세척하였으나, 산 또는 유기용제를 사용함에 따른 환경 및 안전성에 문제가 있었다. 하지만, 본 발명에서는 피로인산나트륨(Na4P2O7, TSPP)을 포함하는 수용액을 이용함으로써, 안전성을 확보함과 동시에 친환경적인 세척이 가능하게 되었다.Conventionally, washing was performed using an acid such as nitric acid, hydrochloric acid, or hydrofluoric acid, or washing using an organic solvent such as alcohol and acetone, but there was a problem in environment and safety due to the use of an acid or an organic solvent. However, in the present invention, by using an aqueous solution containing sodium pyrophosphate (Na 4 P 2 O 7 , TSPP), it is possible to secure safety and environmentally friendly washing.

나아가, 본 발명에서는 상기 수용액에 초음파를 가해 줌으로써 세척 효율을 높여, 종래 알칼리 용액 농도 대비 저농도의 알칼리 용액을 사용할 수 있어 경제적이고, 세척 후 고온건조 단계를 거쳐 공정시간을 단축할 수 있으며, 탄소, 산소 및 질소 등의 불순물 함유량을 크게 저감시킬 수 있다.Furthermore, in the present invention, by applying ultrasonic waves to the aqueous solution, the washing efficiency is increased, so that it is possible to use an alkali solution with a low concentration compared to the conventional alkali solution concentration, which is economical, and it is possible to shorten the process time through a high temperature drying step after washing, carbon, The content of impurities such as oxygen and nitrogen can be greatly reduced.

이때, 상기 (S1) 단계의 세척은 20 ℃ 정도의 실온에서 약 10 분간 진행되는 것일 수 있다.In this case, the washing in step (S1) may be performed at room temperature of about 20° C. for about 10 minutes.

여기서, 상기 (S1) 단계에서, 상기 초음파의 주파수는 25 내지 40 kHz일 수 있다. 초음파의 주파수가 25 kHz인 경우에는, 초음파에 의해 발생하는 cavitation(미소 공동)의 크기가 3.5 ㎛ 정도로 생성되고, 40 kHz인 경우에는, cavitation의 크기가 2.8 ㎛ 정도로 생성되어 세척에 적당한 크기이다. 하지만, 상기 초음파의 주파수가 상기 수치범위 미만이면, cavitation의 크기가 커지고, 반대로 상기 수치범위를 초과하면, cavitation의 크기가 작아져서 오일을 제거함에 있어서 효율이 떨어진다.Here, in the step (S1), the frequency of the ultrasonic wave may be 25 to 40 kHz. When the frequency of ultrasound is 25 kHz, the size of cavitation (microcavity) generated by ultrasound is about 3.5 μm, and in the case of 40 kHz, the size of cavitation is about 2.8 μm, which is a suitable size for cleaning. However, when the frequency of the ultrasonic wave is less than the numerical range, the size of cavitation increases, and on the contrary, when it exceeds the numerical range, the size of the cavitation becomes small and the efficiency in removing oil is lowered.

그리고, 상기 (S1) 단계의 세척 방법으로는, 상기 수용액에 타이타늄 스크랩을 단순히 담근 후, 초음파를 가하여 세척하는 것일 수 있고, 상기 수용액에 타이타늄 스크랩을 담근 후, 교반장치를 통해 교반함과 동시에 초음파를 가하여 세척하는 것일 수 있다. 이때, 드럼 세탁기 등의 교반장치를 활용하여 교반하게 되면, 강한 교반력이 작용하게 되므로, 상기 수용액에 포함되는 물질의 농도를 낮추게 되더라도, 불순물의 저감 효과가 동등 또는 더 우수할 수 있다.And, as the washing method of the step (S1), after simply immersing the titanium scrap in the aqueous solution, ultrasonic wave may be applied to washing, and after immersing the titanium scrap in the aqueous solution, stirring through a stirring device and ultrasonic wave at the same time may be added and washed. At this time, when a stirring device such as a drum washing machine is used to stir, a strong stirring force is applied, so even if the concentration of a substance contained in the aqueous solution is lowered, the effect of reducing impurities may be equal or superior.

그리고, 상기 (S1) 단계에서, 상기 수용액의 pH는 9.5 내지 10.5일 수 있다. 상기 수용액의 pH가 상기 수치범위를 만족하는 경우, 오일 등의 불순물이 타이타늄 스크랩의 표면에 부착되어 이루고 있는 접촉각(contact angle)이 커지게 되는데, 이처럼 접촉각이 커지게 되면, 타이타늄 스크랩의 표면에 부착되어 있는 불순물을 들어내는데 필요한 힘이 적어져 roll-up 메커니즘이 발생하기 쉬워진다.And, in the step (S1), the pH of the aqueous solution may be 9.5 to 10.5. When the pH of the aqueous solution satisfies the numerical range, the contact angle formed by the attachment of impurities such as oil to the surface of the titanium scrap increases. As the force required to lift the impurities is reduced, the roll-up mechanism tends to occur.

도 2는 타이타늄 스크랩에 부착된 불순물의 접촉각 및 roll-up 메커니즘을 개략적으로 보여준다.Figure 2 schematically shows the contact angle and roll-up mechanism of impurities attached to the titanium scrap.

그리고, 상기 (S1) 단계에서, 상기 수용액 중 상기 나트륨염의 농도는 10 내지 20 g/L일 수 있다. 상기 나트륨염의 농도는 종래 사용되어 오던 알칼리 용액 농도 대비 저농도를 나타내며, 초음파 세척을 함으로써 이처럼 저농도의 용액을 사용하더라도 불순물 제거 성능이 동등 또는 더 우수하다.And, in the step (S1), the concentration of the sodium salt in the aqueous solution may be 10 to 20 g / L. The concentration of the sodium salt represents a lower concentration compared to the concentration of an alkali solution that has been used in the prior art, and even when a solution of such a low concentration is used by ultrasonic cleaning, the impurity removal performance is equal or superior.

한편, 상기 수용액은 수산화나트륨을 포함하지 않고, TSPP 등의 나트륨염만을 포함하는 경우, 세척이 더 잘 되는 경향을 나타내기도 한다. 이는 TSPP 등의 나트륨염이 용액 중 완충제로 작용하여 세척 과정을 거치더라도, 세척 전과 후의 수용액의 pH가 크게 변화하지 않고, 비교적 일정(pH 9.5 ~ 10.5 정도)하게 유지하게 된 결과인 것으로 판단된다.On the other hand, when the aqueous solution does not contain sodium hydroxide and contains only sodium salts such as TSPP, washing tends to be better. This is considered to be the result of maintaining a relatively constant pH (pH 9.5 to 10.5) without significantly changing the pH of the aqueous solution before and after washing, even though sodium salt such as TSPP acts as a buffer in the solution and undergoes a washing process.

상기 (S2) 단계는 상기 온도에서 30 내지 90 분간 수행하는 것일 수 있다.The step (S2) may be performed at the temperature for 30 to 90 minutes.

더욱 상세하게 설명하면, 건조기의 승온 속도를 약 10 ℃/min으로 조절하여, 100 내지 400 ℃의 온도 중 원하는 온도에 도달하였을 때부터 유지시간을 대략 30 내지 90 분간 건조시키는 것일 수 있다.More specifically, by controlling the temperature increase rate of the dryer to about 10 ° C./min, the holding time may be dried for about 30 to 90 minutes from when the desired temperature among the temperatures of 100 to 400 ° C is reached.

바람직하게는, 300 ℃ 정도의 온도에서 유지시간을 대략 30 분 정도로 하여 건조시키는 것일 수 있고, 승온 속도 10 ℃/min으로 300 ℃까지, 승온시간을 고려하여 총 1 시간 정도의 시간동안 건조기 내에서 건조시키는 것일 수 있다.Preferably, it may be dried with a holding time of about 30 minutes at a temperature of about 300 ° C., and up to 300 ° C. at a temperature increase rate of 10 ° C./min. Considering the temperature increase time, in the dryer for a total of about 1 hour. It may be drying.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art can easily carry out the present invention. However, the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

1. 세척 수용액 농도 및 세척 조건에 따른 타이타늄 스크랩의 탄소 함유량1. Carbon content of titanium scrap according to washing solution concentration and washing conditions

단순 교반simple stirring 저감률(%)Reduction rate (%) 교반+초음파 처리Stirring + Ultrasonic Treatment 저감률(%)Reduction rate (%) 스크랩 원재료scrap raw material 6,820 ppm6,820 ppm NaOH 1MNaOH 1M 1,001 ppm1,001 ppm 85.3285.32 1,132 ppm1,132 ppm 83.40 ppm83.40 ppm NaOH 1MTSPP 10g/LNaOH 1MTSPP 10g/L 686 ppm686 ppm 89.9489.94 773 ppm773 ppm 88.67 ppm88.67 ppm NaOH 1MTSPP 20g/LNaOH 1MTSPP 20g/L 693 ppm693 ppm 89.8489.84 435 ppm435 ppm 93.62 ppm93.62 ppm NaOH 0.5MNaOH 0.5M 1,170 ppm1,170 ppm 82.8482.84 942 ppm942 ppm 86.19 ppm86.19 ppm NaOH 0.5MTSPP 10g/LNaOH 0.5MTSPP 10g/L 881 ppm881 ppm 87.0887.08 523 ppm523 ppm 92.33 ppm92.33 ppm NaOH 0.5MTSPP 20g/LNaOH 0.5MTSPP 20g/L 553 ppm553 ppm 91.8991.89 478 ppm478 ppm 92.99 ppm92.99 ppm

상기 표 1의 탄소 불순물 함량은 ASTM E1019-11에 의한 방법으로 측정한 것이다. 표 1을 참조하면, 타이타늄 스크랩 원재료 내의 탄소 함량이 6,820 ppm으로 분석되었고, 세척 수용액의 조성 및 세척 조건에 따라 타이타늄 스크랩을 각각 세척한 결과를 참고하면, 단순 교반에 따른 세척보다 초음파 처리를 해주는 방법이 대체적으로 탄소 함량을 더욱 저감시키는 것을 확인할 수 있다.The carbon impurity content in Table 1 was measured by the method according to ASTM E1019-11. Referring to Table 1, the carbon content in the titanium scrap raw material was analyzed to be 6,820 ppm, and referring to the results of washing each titanium scrap according to the composition of the washing solution and the washing conditions, the method of ultrasonic treatment rather than washing by simple stirring In general, it can be confirmed that the carbon content is further reduced.

2. pH 9.5 내지 10.5 범위 내 초음파 세척시 수용액 조건에 따른 탄소 함유량2. Carbon content according to aqueous solution conditions during ultrasonic cleaning within the pH range of 9.5 to 10.5

초음파 세척시 탄소 함량(ppm)Carbon content in ultrasonic cleaning (ppm) 저감률 (%)Reduction rate (%) NaOH 3.2×10-5M(pH 9.50)NaOH 3.2×10 -5 M (pH 9.50) 670670 90.1890.18 TSPP 10g/L(pH 9.66)TSPP 10 g/L (pH 9.66) 166166 97.5797.57 TSPP 20g/L(pH 10.00)TSPP 20 g/L (pH 10.00) 225225 96.7096.70

상기 표 2를 참조하면, 수산화나트륨이 포함되지 않고, TSPP만이 포함된 수용액에서 탄소의 저감률이 월등하게 높은 것을 확인할 수 있다. 이는 TSPP가 용액 중, 해리되어 pH 농도를 비교적 일정하게 유지하게 된 결과인 것으로 보인다.Referring to Table 2, it can be seen that the carbon reduction rate is significantly high in the aqueous solution containing only TSPP without sodium hydroxide. This appears to be the result of TSPP dissociating in solution to maintain a relatively constant pH concentration.

나아가, TSPP의 농도가 10 g/L인 경우, 20 g/L의 경우보다 탄소 저감률이 더욱 크다는 점에서 유의미한 결과로 보인다.Furthermore, when the concentration of TSPP is 10 g/L, it seems to be a significant result in that the carbon reduction rate is larger than that of 20 g/L.

하기 표 3은 세척 수용액의 세척 전과 후의 pH를 나타낸 것으로, NaOH가 포함되지 않고, TSPP만이 포함된 수용액은 세척 전과 후의 pH 변화가 거의 없다는 것을 확인할 수 있다.Table 3 below shows the pH before and after washing of the washing aqueous solution, and it can be seen that the aqueous solution containing only TSPP without NaOH has little change in pH before and after washing.

세척 전(pH)Before washing (pH) 세척 전(pH)Before washing (pH) NaOH 1MNaOH 1M 1414 1414 NaOH 3.2×10-5MNaOH 3.2×10 -5 M 9.509.50 7.807.80 TSPP 10g/LTSPP 10g/L 9.669.66 9.649.64 TSPP 20g/LTSPP 20g/L 10.0010.00 9.969.96

3. 고온 건조에 따른 타이타늄 스크랩 내의 불순물 함량 측정3. Measurement of impurity content in titanium scrap by high temperature drying

유지 온도holding temperature 탄소(C)carbon (C) 저감률(%)Reduction rate (%) 산소(O)Oxygen (O) 질소(N)Nitrogen (N) 스크랩 원재료scrap raw material 4,500 ppm4,500 ppm -- 70 ℃(진공건조, 2시간)70 ℃ (vacuum drying, 2 hours) 430 ppm430 ppm 90.4490.44 2,122 ppm2,122 ppm 90 ppm90 ppm 100 ℃100 ℃ 613 ppm613 ppm 86.3886.38 2,018 ppm2018 ppm 54 ppm54 ppm 200 ℃200 ℃ 145 ppm145 ppm 96.7896.78 1,970 ppm1,970 ppm 60 ppm60 ppm 300 ℃300 ℃ 116 ppm116 ppm 97.4297.42 1,815 ppm1,815 ppm 46 ppm46 ppm 400 ℃400 ℃ 91 ppm91 ppm 97.9897.98 2,310 ppm2,310 ppm 69 ppm69 ppm

상기 표 4의 불순물 함량과 관련하여, 산소와 질소는 ASTM E1409-13에 의한 방법으로 측정하였고, 탄소는 ASTM E1019-11에 의한 방법으로 측정한 것이다.With respect to the impurity content of Table 4, oxygen and nitrogen were measured by the method according to ASTM E1409-13, and carbon was measured by the method according to ASTM E1019-11.

도 3은 건조 온도에 따른 타이타늄 스크랩 내의 불순물 함량을 나타낸 그래프이다. 도 3 및 표 4를 참조하여 설명하면, 건조기의 승온 속도는 10 ℃/min으로 조절하였고, 유지시간은 30분으로 설정하였다. 건조 온도를 200 ℃로 한 경우, 100 ℃인 경우에 비해, 탄소함량이 급격하게 감소하였다. 건조 온도가 300 ℃인 경우까지, 건조 온도가 증가할수록 불순물의 함량도 꾸준히 감소하는 경향을 나타내었다.3 is a graph showing the impurity content in the titanium scrap according to the drying temperature. Referring to FIGS. 3 and 4, the temperature increase rate of the dryer was adjusted to 10° C./min, and the holding time was set to 30 minutes. When the drying temperature was set to 200 °C, the carbon content was sharply decreased compared to the case of 100 °C. Until the drying temperature was 300 °C, the content of impurities also showed a tendency to steadily decrease as the drying temperature increased.

다만, 건조 온도가 400 ℃를 넘어가면서부터, 산소의 함량이 급격하게 증가하는 것으로 보아, 400 ℃ 정도에서 타이타늄 스크랩이 산화되었음을 유추할 수 있었다. 그리고, 질소함량은 큰 변화가 없었지만 400 ℃ 정도에서부터 미량의 증가세를 보였다.However, it can be inferred that the titanium scrap was oxidized at about 400 °C, as the oxygen content rapidly increased from the drying temperature exceeding 400 °C. And, although there was no significant change in nitrogen content, it showed a slight increase from about 400 °C.

본 실험결과, 고온 건조의 최적 조건은 300 ℃ 정도이고, 승온시간 및 유지시간을 고려시, 건조시간은 총 1 시간 정도 소요되었다.As a result of this experiment, the optimum conditions for high-temperature drying were about 300 °C, and considering the temperature increase time and the holding time, the drying time was about 1 hour in total.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiment of the present invention has been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims are also provided. is within the scope of the

Claims (6)

(S1) 피로인산나트륨(Na4P2O7, TSPP)을 포함하는 수용액에 타이타늄 스크랩을 담근 후, 상기 수용액에 초음파를 가하여 상기 타이타늄 스크랩을 세척하는 단계; 및
(S2) 세척된 상기 타이타늄 스크랩을 100 내지 400 ℃의 온도에서 건조시키는 단계를 포함하는 타이타늄 스크랩의 전처리 방법.
(S1) immersing the titanium scrap in an aqueous solution containing sodium pyrophosphate (Na 4 P 2 O 7 , TSPP), washing the titanium scrap by applying ultrasonic waves to the aqueous solution; and
(S2) A pretreatment method of titanium scrap comprising the step of drying the washed titanium scrap at a temperature of 100 to 400 ℃.
제1항에 있어서,
상기 (S1) 단계에서, 상기 초음파의 주파수는 25 내지 40 kHz인 것을 특징으로 하는 타이타늄 스크랩의 전처리 방법.
According to claim 1,
In the step (S1), the frequency of the ultrasonic wave is a pretreatment method of titanium scrap, characterized in that 25 to 40 kHz.
제1항에 있어서,
상기 (S1) 단계는 교반장치를 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이타늄 스크랩의 전처리 방법.
According to claim 1,
The (S1) step is a pretreatment method of titanium scrap, characterized in that made through a stirring device.
제1항에 있어서,
상기 (S1) 단계에서, 상기 수용액의 pH는 9.5 내지 10.5인 것을 특징으로 하는 타이타늄 스크랩의 전처리 방법.
According to claim 1,
In the step (S1), the pH of the aqueous solution is a pretreatment method of titanium scrap, characterized in that 9.5 to 10.5.
제1항에 있어서,
상기 (S1) 단계에서, 상기 수용액 중 상기 나트륨염의 농도는 10 내지 20 g/L인 것을 특징으로 하는 타이타늄 스크랩의 전처리 방법.
According to claim 1,
In the step (S1), the concentration of the sodium salt in the aqueous solution is a pretreatment method of titanium scrap, characterized in that 10 to 20 g / L.
제1항에 있어서,
상기 (S2) 단계는 상기 온도에서 30 내지 90 분간 수행하는 것을 특징으로 하는 타이타늄 스크랩의 전처리 방법.
According to claim 1,
The step (S2) is a pretreatment method of titanium scrap, characterized in that performed at the temperature for 30 to 90 minutes.
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