KR940001026B1 - 탈지액중의 킬레이트 시약 투입량 결정방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

탈지액중의 킬레이트 시약 투입량 결정방법

본 발명은 제철소 냉간 압연 공장에서 강판의 표면에 부착된 기름 및 각종 오염물질들을 제거하기 위하여 사용되는 탈지약중의 금속이온을 제거하기 위하여 킬레이트(chelate) 시약을 투입할시 그 투입량의 결정 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 기 출원된 대한민국 특허출원 제91-11897호의 개량에 관한 것이다.

일반적으로, 냉연강판은 특정목적에 맞게 설계된 기게적 성질과 깨끗하고 미려한 표면이 요구되는 철강제품이다. 냉연제품은 대부분의 경우 도장 및 도금등의 후처리 공정을 거쳐 표면피복을 실시한 후 최종 제품화되기 때문에, 그 표면형상은 기계적 성질과 함께 제품의 질을 결정하는 주요 요인이 되고 있으며, 강판표면에 부착된 각종 오염물질들을 완전히 제거하는 일은 우수한 제품의 생산을 위한 필수적인 과정이다.

통상, 냉간압연공정을 거친 강판의 표면에는 압연유, 그리스, 철분 및 여러가지 물질들이 부착되게 되는데, 이러한 부착물들은 완전히 제거되지 않고 소둔공정으로 넘어갈 경우 연소하여 탄화물로 변화한 후 강판표면에 잔류되어 이후에 실시될 도장 및 도금처리시 제품에 치명적인 결함을 주는 원인이 된다.

따라서 냉연공장에서는 알칼리세정 및 전해세정법을 이용하여 탈지공정에서 이들을 제거시켜 주고 있으나, 탈지액중에 Ca²⁺, Mg²⁺등의 금속이온들이 함유되어 있는 경우에는 탈지과정에서 금속이온들이 강판 표면에 잔류되어 소둔공정에서 건조, 산화되고, 완제품이 된 후에는 수분을 흡수하여 녹을 발생시키는 주요요인으로 작용하게 된다.

이와같은 탈지액중의 금속이온들의 잔류에 의한 녹발생 원인을 제거시키기 위한 목적으로 탈지액에 킬레이트 시약을 첨가시켜 주는데, 이때 사용되는 킬레이트 시약이란 비공유전자쌍을 2개 이상 포함하고 있는 화합물로서 금속이온과 안정한 킬레이트 고리를 형성하여 금속이온들이 다른 화학 작용을 일으키지 못하도록 방지해 주는 약품들을 말하며, 그 중 에틸렌 디아민 테드라 아세트산(Ethylene Diamine Tetra Acetic acid, 이하 ″E.D.T.A″라 칭함)이 가장 효과가 뛰어나 이것이 주로 사용되고 있다.

일반적으로, 상기와같이 탈지액중의 금속이온들을 안정한 킬레이트 화합물로 만들기 위한 탈지액 중으로의 킬레이트 시약 투입량은 탈지중에 함유된 금속이온들의 함량에 의해 결정되는데, 금속이온의 양에 비해 킬레이트 시약의 투입량이 적은 경우에는 금속이온들을 완전히 봉쇄하지 못하여 녹이 발생하게 되며, 필요 이상으로 투입량이 많은 경우에는 탈지력의 감소에 의한 제품의 품질저하는 물론 고가시약의 낭비에 의한 많은 경제적인 손실을 입게되기 때문에 탈지액중에 함유된 금속이온들의 양을 정확히 측정한 후 그에 맞게 킬레이트 시약의 투입량을 조절해 주어야만 한다.

따라서, 킬레이트 시약의 투입량을 결정하기 위해서는 정확한 금속이온의 정량분석이 필수적으로 선행되어져야 하는데, 이와같은 금속이온 정량법으로는 원자흡광분석법과 이온 크로마토 크래피법을 들 수 있다.

그러나, 상기 원자 흡광분석법을 사용하여 탈지액을 분석할 경우, 킬레이트 화합물로 존재하는 것과 이온상태로 존재하는 금속이온이 모두 함께 측정되기 때문에 이온상태로 남아 있는 금속이온만을 선택적으로 정량하는 것은 불가능하고, 또한 각조 이온들의 분석에 널리 사용되고 있는 상기 이온 크로마토그래피법도 시료용액중에 E.D.T.A.와 같은 유기물질의 킬레이트 시약이 존재할 경우 고가의 컬럼(Column)을 오염시켜 못쓰게 할 뿐만 아니라 컬럼의 오염으로 인해 탈지 용액중의 금속이온 분석이 불가능한 문제점들이 있기 때문에 상기와같은 종래의 방법으로는 킬레이트 시약의 투입량을 결정하는 것은 매우 어려운 일이었다.

이에, 본 발명자는 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 작업현장에서 누구나 간단한 실험을 통하여 탈지액중의 금속이온의 존재여부를 확인할 수 있음은 물론 금속이온들을 킬레이트 화합물로 하여 제거시키는 데 필요한 탈지용액중의 킬레이트 시약의 투입량을 손쉽게 계산할 수 있는 킬레이트 시약의 투입량 결정방법을 기 출원된 대한민국 특허출원 제91-11897호에서 제안한 바 있다.

본 발명자가 기 출원에서 제안한 방법은 옥살산 암모늄시약을 사용하여 다음의 반응식에 의한 백색침전생성

Ca²⁺+C₂O₇ ^2-→ CaC₂O₇↓

Mg²⁺+C₂O₇ ^2-→ MgC₂O₇↓

유무로부터 탈지용액중의 금속이온 존재유무를 확인한 후 다시 침전이 소멸될때까지 킬레이트 시약을 첨가하고, 그 소요량을 측정하여 킬레이트 시약의 투입량을 손쉽게 결정할 수 있는 방법이다.

그러나, 상기 방법은 탈지용액중에 금속이온이 미량 함유되어 있는 경우에는 용액자체가 혼탁할 뿐만 아니라 침전의 생성량이 극히 적어 침전의 생성유무를 육안으로 구별하기가 불가능하고 그 결과로서 금속이온에 의한 녹 발생원인을 완저히 봉쇄하기 못하여 녹이 발생되는 문제점이 있음이 확인되었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 용액의 색상변화에 의해 금속이온의 존재 유무의 확인 및 킬레이트 시약의 소요량 측정을 행하므로서, 탈지용액중의 금속이온의 존재유무를 보다 명확히 확인할 수 있음은 물론 이들 이온들을 봉쇄시키는데 필요한 킬레이트 시약의 투입량을 손쉽게 계산할 수 있는 보다 향상된 킬레이트 시약투입량 결정 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 탈지액중에 킬레이트 시약을 투입하여 탈지액 중의 금속이온을 제거하는데 있어서, 금속이온이 함유되어 있는 탈지액으로부터 일정량을 분취하여 분취탈지액을 준비하는 단계 ; 상기 분취 탈지액의 Ph가 7.5∼11.6이 되도록 조정하는 단계 ; 상기와같이 pH가 조정된 분취탈지액에 E.B.T(Eriochrome Black T) 또는 칼마자이트(Calmagite) 용액을 1-2방울 가하여 용액의 색깔이 빨간색으로 변화하는 색상변화에 의해 금속이온의 존재유무를 확인하는 단계 ; 상기 확인단계에서 용액의 색상이 빨간색으로 변화하는 경우 용액의 색깔이 파란색으로 변화될때까지 킬레이트 시약을 첨가하고, 이때 소요되는 킬레이트 시약의 소요량을 측정하는 단계 ; 및 상기 탈지액의 양, 분취탈지액의 양 및 킬레이트 시약의 소요량으로부터 다음식

에 의해 킬레이트 시약 투입량을 구하는 단계를 포함하여 구성되는 탈지액중의 킬레이트 시약 투입량 결정방법에 관한 것이다.

상기 E.B.T용액은 알카리성이 너무 강하면 통상, pH가 11.6 이상이 되면 그 자체가 금속이온이 존재하지 않더라도 오렌지색으로 변화하는 성질을 갖는다.

또한, 상기 칼마자이트(calmagite) 용액도 강알카리성이되면, 보통, pH가 12.5 이상이되면 그 자체가 금속이온이 존재하지 않더라도 오렌지색으로 변화되는 성질을 갖는다.

상기 pH가 7.5 이하인 경우에는 상기한 E.B.T용액 및 칼마자이트 용액이 파란색이 아닌 다른 색깔로 변화되기 때문에 발명의 효과를 달성할 수 없고, pH가 11.6 이상인 경우에는 E.B.T용액 또는 칼마자이트 용액을 가하는 경우 금속이온이 존재하지 않더라도 오렌지색으로 변화되므로 금속이온의 존재 유무를 효과적으로 확인할 수 없기 때문에 탈지용액의 pH는 7.5∼11.6으로 제한하는 것이 바람직한데, 칼마자이트 용액을 사용하는 경우에는 용액의 pH가 12.5인 경우까지도 적용될 수 있다.

이하, 본 발명을 일례로 들어 보다 상세히 설명한다.

먼저 탈지공정에서 사용되고 있는 탈지용액을 약 10ml정도 채취한 후 증류수 40ml를 가하여 pH가 8-11이 되도록 희석시킨 다음 여기에 E.B.T(Eriochrome Black T)용액 1-2방울을 가한다. 이때 탈지용액중에 킬레이트 화합물을 형성하지 않은 금속이온들이 존재할 경우에는 다음식의 반응식에 의해서 용액의 색깔이 빨강색으로 변하게 되며 금속이온이 존재하지 않는 경우에는 E.B.T시약 고유의 색깔인 파랑색을 나타내게 된다.

이때 킬레이트 화합물을 형성하고 있는 금속이온들은 매우 안정한 고리 화합물을 형성하고 있기 때문에 E.B.T용액과 반응하지 않게 되며, 킬레이트 화합물을 형성하지 못한 금속이온들만 E.B.T용액과 반응하여 빨간색으로 변하게 되므로 색깔변화를 관찰하므로서 탈지용액중의 금속이온들의 존재여부를 확인할 수 있게 된다.

만약 용액의 색깔이 빨간색으로 변하여 금속이온들이 존재하고 있음을 확인한 경우 이들 이온들을 봉쇄시키는데 필요한 킬레이트 시약의 투입량 결정방법은 빨간색을 나타내고 있는 탈지용액에 킬레이트 시약(예로서 E.D.T.A용액)을 가하면 다음의 치환 반응에 의해 용액의 색깔이 파란색으로 변하게되는데 이때 소요된 킬레이트 시약의

약(Vml)은 탈지액 10ml중에 함유되어 있는 금속이온들을 봉쇄하는데 필요한 킬레이트 시약의 첨가량을 나타내며 그 값을 다음식에 대입하면 탈지액중의 킬레이트 시약 투입량을 쉽게 계산할 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

[실시예]

A와 B로 표시된 1ℓ용량의 메스 플라스크 2개를 준비한 후 CaCl₂, 0.1109g을 평량하여 A플라스크에 넣고 탈지용액으로 사용되는 3% 올소규산소다 용액으로 표선까지 채워 Ca²⁺이온의 농도가 40ppm인 용액을 조제하였다.

또한 B플라스크에는 CaCl₂를 넣지 않고 3% 올소규산소다 용액만으로 표선까지 채운다. 위의 용액을 300ml 비이커에 100ml씩 각각 분취한 후 E.B.T용액 1∼2방울을 첨가하였다. 그 결과 Ca²⁺이온이 함유된 A용액은 빨간색으로 변화되었으나, Ca²⁺이온이 존재하지 않는 B용액은 파란색을 나타내었다. 빨간색을 나타낸 A용액에 다시 0.01M-E.D.T.A.용액을 가해준 결과 첨가량이 9.98ml가 되었을때 용액의 색깔이 파란색으로 변하였다.

상기 실험결과 40ppm의 Ca²⁺이온을 킬레이션 시키는데 소요된 E.D.T.A.의 양은 9.98ml임을 알수 있는데, 이 양은 화학반응식으로부터 이론적으로 계산한 소요량 10ml와 오차범위내에서 잘 일치함을 알 수 있다.

상술한 바와같이, 본 발명은 킬레이트 시약 투입량의 신속한 계산은 물론 금속 이온들의 함량에 따른 정확히 계산된 양의 킬레이트 시약을 투입함으로서 탈지용액중에 킬레이트 시약을 투입할때 작용하는 경우 과량첨가시 발생하는 탈지불량 및 경제적 손실을 제거할 수 있으며, 금속이온들에 의한 녹 발생원인을 근원적으로 봉쇄함으로서 제품의 품질향상과 불량률감소에 의한 막대한 경제적 이익을 얻을 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 탈지액중에 킬레이트 시약을 투입하여 탈지액중의 금속이온을 제거하는데 있어서, 금속이온의 함유되어 있는 탈지액으로부터 일정량을 분취하여 분취탈지액을 준비하는 단계 ; 상기 분취 탈지액의 pH가 7.5∼11.6이 되도록 조정하는 단계 ; 상기와 같이 pH가 조정된 분취탈지액에 E.B.T(Eriochrome Black T) 또는 칼마자이트(Calmagite) 용액을 1-2방울 가하여 용액의 색깔이 빨간색으로 변화하는 색상변화에 의해 금속이온의 존재유무를 확인하는 단계 ; 상기 확인단계에서 용액의 색상이 빨간색으로 변화하는 경우 용액의 색깔이 파란색으로 변화될때까지 킬레이트 시약을 첨가하고 이때 소요되는 킬레이트 시약의 소요량을 측정하는 단계 ; 및 상기 탈지액의 양, 분취 탈지액의 양 및 킬레이트 시약의 소요량으로 부터 다음식에 의해 킬레이트 시약 투입량을 구하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 탈지액중의 킬레이트 시약 투입량 결정방법.