이하, 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명은 스텐레스 부산물의 재활용 공정에서 발생하는 2차 더스트에 바람직하게 적용되는 것으로서, 본 발명에 보다 바람직하게 적용될 수 있는 2차 더스트는 The present invention is preferably applied to the secondary dust generated in the recycling process of stainless by-products, secondary dust that can be more preferably applied to the present invention
중량%로서 T-Fe: 1~ 10%, Si: 1~ 6%, Ca: 2~8 %, Mn: 0.1~2.0 %, Zn: 20~45 %, Mg: 1~5 %, Ni: 0.1~ 1%, Cr:0.3 ~2 %, Cd: 0.1~1 %, Pb: 1~ 8%, 및 K: 3~10 %를 포함하는 2차 더스트이다. T-Fe: 1 to 10% by weight, Si: 1 to 6%, Ca: 2 to 8%, Mn: 0.1 to 2.0%, Zn: 20 to 45%, Mg: 1 to 5%, Ni: 0.1 ˜1%, Cr: 0.3-2%, Cd: 0.1-1%, Pb: 1-8%, and K: 3-10%.
하기 표 1에는 본 발명에 적용될 수 있는 스텐레스 부산물의 재활용 공정에서 발생하는 2차 더스트의 일례의 조성을 2회 분석한 결과가 나타나 있다.Table 1 below shows the results of analyzing the composition of one example of the secondary dust generated in the recycling process of the stainless by-products applicable to the present invention.
표 1 T-Fe | Si | Ca | Mn | Zn | Mg | Ni | Cr | Cd | Pb | K |
7.24
| 4.84
| 7.00 | 0.78
| 30.20 | 3.33 | 0.35 | 1.43 | 0.15 | 3.82 | 6.10
|
6.83 | 3.71 | 6.89 | 0.78 | 29.46
| 3.47
| 0.30 | 1.37 | 0.14 | 4.02 | 5.83
|
Table 1 T-Fe | Si | Ca | Mn | Zn | Mg | Ni | Cr | CD | Pb | K |
7.24 | 4.84 | 7.00 | 0.78 | 30.20 | 3.33 | 0.35 | 1.43 | 0.15 | 3.82 | 6.10 |
6.83 | 3.71 | 6.89 | 0.78 | 29.46 | 3.47 | 0.30 | 1.37 | 0.14 | 4.02 | 5.83 |
상기 표 1에도 나타나 있는 바와 같이, 스텐레스 부산물의 재활용 공정에서 발생하는 2차 더스트중의 아연 농도는 30% 정도로 매우 높으나 Si,Mn,Cr,Ni,Mg,Pb 등이 매우 높으며 음이온으로 F 성분(5% 내외)과 염소 성분(10%내외)이 다량 혼입되어 있다.As shown in Table 1, the zinc concentration in the secondary dust generated in the recycling process of stainless by-products is very high, about 30%, but Si, Mn, Cr, Ni, Mg, Pb, etc. are very high, and an anion F component ( 5%) and chlorine components (about 10%) are mixed in a large amount.
그런데, 상기 2차 더스트에서 불순물을 효과적으로 제거하는 것이 어려워 2차 더스트를 경제적으로 재활용하는 것은 매우 어려웠다.However, since it is difficult to effectively remove impurities from the secondary dust, it is very difficult to economically recycle the secondary dust.
본 발명은 불순물 정제 기술을 개선함으로써 스텐레스 부산물의 재활용 공정에서 발생하는 2차 더스트에서 고순도 산화아연을 보다 경제적으로 제조하는 방법을 제공하는 것이다.The present invention provides a method for more economically producing high purity zinc oxide in secondary dust generated in the recycling process of stainless by-products by improving impurity purification techniques.
본 발명에서는 스텐레스 더스트를 재활용하는 공정에서 발생하는 2차 더스트를 산성 수용액으로 침출하여 아연을 선택적으로 용해하는 것이 필요하다.In the present invention, it is necessary to selectively dissolve zinc by leaching secondary dust generated in the process of recycling stainless dust with an acidic aqueous solution.
상기 산성 침출 수용액으로는 염산, 황산, 및 질산 수용액등을 사용할 수 있지만, 이 중에서도 염산 수용액이 가장 바람직하다.As the acidic leaching aqueous solution, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid aqueous solution and the like can be used, but among these, hydrochloric acid aqueous solution is most preferred.
상기와 같이 산성 침출 수용액으로 염산을 사용하는 것이 가장 바람직한 이유에 대하여 설명한다. The reason why it is most preferable to use hydrochloric acid as an acidic leaching aqueous solution as above is demonstrated.
산성 침출 수용액으로 염산 수용액을 사용하는 경우에는 2차 더스트가 Mn과 같은 제3그룹 불순물들을 함유한 것이어서 이들 불순물을 제거하기 위하여 행하는 중화 공정에서 중화제로서, 바람직하게는 소석회의 사용이 가능하게 되고, 또한 환경부하를 줄일 수 있다.In the case of using an aqueous hydrochloric acid solution as the acidic leaching aqueous solution, the secondary dust contains third group impurities such as Mn, so that the neutralizing agent can be used as a neutralizing agent in the neutralization step performed to remove these impurities, and preferably, It can also reduce the environmental load.
각 산성 수용액별 침출 반응과 중화 반응을 화학식으로 표현하면 다음과 같다.The leaching reaction and neutralization reaction for each acidic aqueous solution are expressed as follows.
[반응식 1]Scheme 1
염산 수용액 침출 : ZnO + 2HCl =ZnCl2 중화) ZnCl2 + Ca(OH)2=Zn(OH)2 + CaCl2
Hydrochloric acid aqueous solution leaching: ZnO + 2HCl = ZnCl 2 neutralization) ZnCl 2 + Ca (OH) 2 = Zn (OH) 2 + CaCl 2
[반응식 2]Scheme 2
황산 수용액 침출 : ZnO + H2SO4 =ZnSO4 중화) ZnSO4 + Ca(OH)2=Zn(OH)2 + CaSO4
Leaching of sulfuric acid solution: ZnO + H 2 SO 4 = ZnSO 4 neutralization) ZnSO 4 + Ca (OH) 2 = Zn (OH) 2 + CaSO 4
[반응식 3]Scheme 3
질산 수용액 침출 : ZnO + 2HNO3 =ZnNO3 중화) ZnNO3 + Ca(OH)2=Zn(OH)2 + Ca(NO3)2
Nitric acid leaching: ZnO + 2HNO 3 = ZnNO 3 neutralization) ZnNO 3 + Ca (OH) 2 = Zn (OH) 2 + Ca (NO 3 ) 2
각각의 산성 수용액 종류별로 침출 및 중화 반응으로 생성되는 염은 CaCl2,CaSO4, Ca(NO3)2이다.Salts produced by leaching and neutralization by acidic aqueous solution are CaCl 2 , CaSO 4 and Ca (NO 3 ) 2 .
황산 수용액 사용 시에는 고상 물질인 CaSO4 가 다량 생성되어 아연 수산화물과 분리제거가 용이하지 않고 강알카리 침출 시 침출 효율을 저하시키며 폐기 슬러지 량을 증가시키기 때문에 바람직하지 않다. The use of aqueous sulfuric acid solution is not preferable because a large amount of solid material CaSO 4 is produced, it is not easy to separate and remove the zinc hydroxide and lower the leaching efficiency and increase the amount of waste sludge during strong alkali leaching.
상기 질산 수용액을 사용하는 경우 생성되는 질산염은 물에 가용하나 생물학적 환경 처리가 요구되므로 바람직하지 않다.In the case of using the aqueous nitric acid solution, the nitrate produced is soluble in water but is not preferable because biological environment treatment is required.
따라서, 염화칼슘 형태의 수용성 염을 만드는 염산 수용액이 가장 효과적이다.Thus, aqueous hydrochloric acid solution, which produces a water-soluble salt in the form of calcium chloride, is most effective.
다음에, 상기와 같이 산성 수용액의 침출에 의하여 아연을 선택적으로 용해하여 얻은 아연 수용액과 잔류물을 여과하여 제1그룹불순물을 분리 제거하는데, 이에 대하여 설명하면 다음과 같다.Next, the first group impurity is separated and removed by filtering the zinc aqueous solution and the residue obtained by selectively dissolving zinc by leaching the acidic aqueous solution as described above.
이 때, 상기와 같이 아연 수용액으로부터 분리된 잔류물(슬러지)을 산수세한 후 여과하고, 여과에 의해 얻은 여액을 상기 아연 수용액에 첨가하여 사용할 수도 있다At this time, the residue (sludge) separated from the aqueous zinc solution as described above may be washed with water, filtered, and the filtrate obtained by the filtration may be added to the aqueous zinc solution.
상기 제1그룹불순물은 상기 2차 더스트에 함유된 것으로서 산성 수용액으로 침출되지 않는 불순물로서 예를 들면, 철, 크롬,니켈, 납, 실리콘 및 불소등을 들 수 있다.The first group impurity is an impurity which is contained in the secondary dust and does not leach into an acidic aqueous solution, and examples thereof include iron, chromium, nickel, lead, silicon and fluorine.
상기 2차 더스트의 침출 시 pH는 바람직하게는, 4-6이며, 보다 바람직하게는 The pH at the time of leaching of the secondary dust is preferably 4-6, more preferably
5-18% 약 염산으로 pH가 4-6 인 조건에서 침출을 행하는 것이다.Leaching is carried out at a pH of 4-6 with 5-18% weak hydrochloric acid.
강산성 수용액, 예를 들면 강염산 수용액으로 침출하면 급격한 pH 저하가 일어나 pH가 4이하가 되기 쉬워 pH 조절에 문제가 있으므로 5-18%의 염산을 사용하는 것이 유리하다. Leaching with a strongly acidic aqueous solution, for example, a strong hydrochloric acid solution, may cause a sharp drop in pH, which may cause the pH to be 4 or less.
침출 시 산성 수용액의 pH가 4미만이 되면 침출용액내로 아연외의 금속성 불순물이 다량 유입되며 특히 불소 성분이 급격히 유입된다. If the pH of the acidic solution is less than 4 during leaching, a large amount of metallic impurities other than zinc flows into the leaching solution, and especially fluorine is rapidly introduced.
침출 pH가 6을 초과할 경우 산용해 속도가 느려져 아연 침출속도가 느리고 아연 회수율 저하라는 바람직하지 못한 결과를 얻는다. If the leaching pH exceeds 6, the acid dissolution rate is slowed down, which leads to an undesirable result of a slow zinc leaching rate and a low zinc recovery rate.
약산성 수용액, 예를 들면 약염산 수용액 등으로 침출하여도 침출율이 좋은 이유는 다음과 같다. The reason why the leaching rate is good even when leaching with a weakly acidic aqueous solution, for example, a weak hydrochloric acid aqueous solution is as follows.
일반적인 탄소강 제조공정에서 발생하는 일차 더스트는 아연이 대부분 아연 페라이트(ZnOFe2O3) 스핀넬상으로 구성되어 있어 아연을 침출하기 위해서는 강한 염산과 같은 강산성 수용액을 사용하여만 한다. The primary dust generated in the general carbon steel manufacturing process is that zinc is mainly composed of zinc ferrite (ZnOFe 2 O 3 ) spinel phase, so to leach zinc, a strong acidic solution such as strong hydrochloric acid should be used.
그러나, 스텐레스 2차 더스트는 대부분 아연이 ZnO 상으로 구성되어 있으며 일부 만이 ZnOFe2O3 스핀넬 상으로 되어 있다. However, most of the stainless steel secondary dust is composed of zinc in the ZnO phase and only a part in the ZnOFe 2 O 3 spinel phase.
특히, 중금속 불순물인 Ni,Cr,Pb 등이 대부분 (NiPb)O(CrFe)2O3 스핀넬 형태로 존재한다. In particular, most of the heavy metal impurities Ni, Cr, Pb, etc. are present in the form of (NiPb) O (CrFe) 2 O 3 spinel.
상기 (NiPb)O(CrFe)2O3 등의 스핀넬 상은 산에 대한 저항성이 매우 크므로 약산으로 낮은 침출 pH로 침출할 경우 용해되어 유입되는 금속이온이 극히 제한적이다. The spinel phase, such as (NiPb) O (CrFe) 2 O 3 , has a very high resistance to acids, and therefore, metal ions are dissolved and introduced when leaching with a weak acid at low leaching pH.
그러나, ZnO는 알카리적 성질을 띄므로 저농도 염산과 같은 약산성 수용액으로 낮은 침출 pH 조건에서 침출하여도 아연 침출에는 문제가 없다. However, ZnO has an alkaline property, so even if it is leached at low leaching pH conditions with a weakly acidic aqueous solution such as low concentration hydrochloric acid, there is no problem with zinc leaching.
특히, 불소성분은 대부분 CaF2 형태로 존재하는데, CaF2는 pH가 4미만에서는 거의 용해되지 않는 성질을 가지므로 침출 시 불소가 이온상으로 용해되지 않는다. In particular, the fluorine component is present in majority in the form of CaF 2, CaF 2 is not a pH of less than 4 because the substantially insoluble nature of leaching when fluoride is dissolved in the ion.
또한, Si도 SiO2 형태로 존재하여 용해되지 않는다. In addition, Si also exists in the form of SiO 2 and does not dissolve.
따라서, 저농도 산을 함유하는 약산성 수용액을 사용하고 적절한 pH 하에서 침출한 수용액중의 아연은 대부분 금속 이온으로 존재하지만 불소와 불순물 금속 성분(Ni,Pb,Cr,Fe,Si) 등은 고체상태로 있게 되므로 고액 분리를 하면 불소와 불순물 금속 성분(Ni,Pb,Cr,Fe)를 상당량 제거할 수 있다.Therefore, zinc in the aqueous solution using a weakly acidic solution containing a low concentration of acid and leached under an appropriate pH is mostly present as a metal ion, while fluorine and impurity metal components (Ni, Pb, Cr, Fe, Si), etc., remain in a solid state. Therefore, the solid-liquid separation can remove a considerable amount of fluorine and impurity metal components (Ni, Pb, Cr, Fe).
그러나, 상기 아연 수용액에는 스핀넬화 되지 않았던 일부의 Pb 성분과 Cd 성분 등과 같은 제2그룹불순물이 소량 혼입되므로 이를 제거하여야 한다.However, a small amount of the second group impurity such as Pb component and Cd component, which were not spinnelized, is mixed in the aqueous zinc solution, so it must be removed.
즉, 상기와 같이 분리 여과된 아연 수용액에 금속 성분의 아연을 함유하는 더스트를 투입하여 제2그룹불순물을 제거한다.That is, the dust containing the metal component zinc is thrown into the aqueous zinc solution separated and filtered as described above to remove the second group impurities.
상기 제2그룹불순물은 상기 아연 수용액에 함유된 것으로서 금속 성분의 아연을 함유하는 더스트를 투입하여 제거할 수 있는 불순물로서 예를 들면, Pb 및 Cd등을 들 수 있다.The second group impurity is contained in the aqueous zinc solution, and impurities such as Pb, Cd, and the like that can be removed by adding dust containing zinc of a metal component.
상기 Pb와 Cd 이온은 전기화학적으로 귀한 금속이온이므로 금속아연을 포함하는 더스트 성분을 투여하면 다음과 같은 반응에 의하여 상기 아연이 금속 Pb와 Cd로 치환 석출이 일어나 이를 여과 분리 시 완전하게 제거할 수 있다.Since the Pb and Cd ions are electrochemically precious metal ions, administration of a dust component containing metal zinc results in substitution precipitation of zinc with the metal Pb and Cd by the following reaction, which can be completely removed during filtration separation. have.
[반응식 4]Scheme 4
(Pb,Cd)Cl2 + Zn = (Pb,Cd)0 + ZnCl2
(Pb, Cd) Cl 2 + Zn = (Pb, Cd) 0 + ZnCl 2
납과 카드늄을 제거하기 위한 금속 성분의 아연을 함유하는 더스트는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 금속 아연을 제련하는 과정에서 얻어지는 금속아연 함량 40-90%인 더스트 또는 전기아연 도금 공정에서 발생하는 아연 슬라임(아연볼 잔사)를 사용하는 것이 바람직하다. The dust containing zinc as a metal component to remove lead and cadmium is not particularly limited, but zinc slime generated from dust or electro zinc plating processes having a metal zinc content of 40 to 90% obtained during the smelting of metal zinc ( Zinc ball residues).
상기 금속 아연 함량이 40% 미만인 더스트와 슬러지(슬라임)는 상기 치환 석출 반응 속도가 느려 바람직하지 못하며 금속 아연 함량이 90% 이상인 더스트는 고가이므로 사용이 제한적이다. Dust and sludge (slime) having a metal zinc content of less than 40% are not preferable because the substitution precipitation reaction rate is slow, and dust having a metal zinc content of 90% or more is expensive and thus limited in use.
한편, 상기 2차 더스트에 Mn 및 Mg등과 같은 제3그룹 불순물을 포함하는 경우에는 상기와 같이 제2그룹 불순물이 제거된 수용액에 알카리제를 가하여 아연 및 제3그룹 불순물을 수산화물로 중화 침전시킨 후, 수용액을 여과하여 중화염과 염화물을 얻는 단계를 선택적으로 추가할 수 있다.On the other hand, when the secondary dust contains a third group impurities such as Mn, Mg, etc. as described above, by adding an alkali agent to the aqueous solution from which the second group impurities have been removed, neutralizing and precipitating zinc and the third group impurities with hydroxides. The step of filtering the aqueous solution to obtain neutral salts and chlorides may optionally be added.
이에 대하여 설명하면 다음과 같다.This will be described as follows.
상기와 같이 납과 카드늄을 제거한 아연 수용액에 가성소다를 넣고 pH가 13.5 이상에서 교반 반응시키면 산화 아연이 만들어진다. As described above, when caustic soda is added to an aqueous zinc solution from which lead and cadmium are removed, the reaction is stirred at a pH of 13.5 or more to form zinc oxide.
이렇게 만들어진 산화 아연은 색상이 매우 어둡고 산화아연 분석 결과 순도가 95% 이하에 불과하였다. The zinc oxide thus produced was very dark in color and was only 95% pure in zinc oxide analysis.
이 원인을 조사한 결과, 상기와 같이 납과 카드뮴을 제거한 아연 수용액에는 Mn과 Mg 등을 포함하고 있었다. As a result of investigating this cause, Mn, Mg, etc. were contained in the zinc aqueous solution which removed lead and cadmium as mentioned above.
상기 Mn은 백색도 저하의 큰 원인이 되고, 상기 Mg는 순도 저하의 큰 원인 이었다. 따라서, 상기 Mn 및 Mg 을 제거하기 위하여 별도의 정제 공정을 행한다.The said Mn was a big cause of the whiteness fall, and the said Mg was a big cause of the fall of purity. Therefore, in order to remove said Mn and Mg, a separate purification process is performed.
즉, 상기와 같이 납과 카드늄을 제거한 수용액에 알카리제를 가하여 아연 및 불순물 금속 성분(Mn,Mg)들을 수산화물로 중화 침전시킨다.That is, an alkali is added to the aqueous solution from which lead and cadmium are removed as described above to neutralize and precipitate zinc and impurity metal components (Mn, Mg) with hydroxides.
상기 아연 수용액에 예를 들면, 알칼리제로서 소석회를 투여하면 다음과 같은 중화 반응이 일어난다.For example, when slaked lime is administered as an alkali agent to the aqueous zinc solution, the following neutralization reactions occur.
MCl2 +ZnCl2 +Ca(OH)2=M(OH)2+Zn(OH)2+CaCl2 (Mn,Mg,Si)MCl 2 + ZnCl 2 + Ca (OH) 2 = M (OH) 2 + Zn (OH) 2 + CaCl 2 (Mn, Mg, Si)
즉, 아연 이온 뿐만 아니라 망간과 마그네슘도 수산화물로 모두 침전한다.That is, not only zinc ions but also manganese and magnesium precipitate as hydroxides.
다음에, 상기 수용액중의 중화염(CaCl2)과 염화물을 여과 분리하여 제거한다.Next, neutralized salt (CaCl 2 ) and chloride in the aqueous solution are removed by filtration.
상기 염화물은 더스트에 포함되어 있던 것이다.The chloride was contained in the dust.
상기 중화염으로는 예를 들면, CaCl2등을 들 수 있고, 상기 염화물로는 예를 들면, KCl등을 들 수 있다.The neutralized salt with, for example, there may be mentioned, such as CaCl 2, the chloride with, for example, there may be mentioned, such as KCl.
염화칼슘과 같은 중화염은 이온 상으로 존재하므로 수세를 통해 완전히 제거할 수 있다. Neutralization salts such as calcium chloride are present in the ionic phase and can be removed completely by washing with water.
즉, 칼슘이온 외에 더스트 성분에서 유입된 KCl 등도 이 수세 및 여과 공정에서 모두 제거된다.That is, KCl introduced from the dust component in addition to calcium ions is also removed in this washing and filtration process.
칼슘이온을 수세하여 제거하지 않으면 후속 강알카리 침출효율이 떨어진다.If calcium ions are not washed with water, subsequent strong alkali leaching efficiency will be reduced.
이것은 다음과 같은 반응이 일어나 후속 강알카리 침전제인 가성소다 소비량을 늘리기 때문이다.This is because the following reaction occurs to increase the consumption of caustic soda, a subsequent strong alkali precipitant.
[반응식 5]Scheme 5
CaCl2 + 2NaOH=Ca(OH)2 +2NaClCaCl 2 + 2NaOH = Ca (OH) 2 + 2NaCl
한편, 상기 알카리제(중화제)로는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 소석회를 사용하는 것이 바람직한데, 그 이유는 염화칼슘이라는 제거 가능한 염을 만드는 알카리제 중에서 가장 저렴하기 때문이다. On the other hand, the alkali agent (neutralizing agent), although not particularly limited, it is preferable to use hydrated lime, because it is the cheapest among the alkaline agents for making a removable salt called calcium chloride.
특히, 소석회를 알카리제로 사용하는 경우에는 소석회가 용액내의 Mn,Mg외에 미량 존재하는 Si 불순물을 CaO·SiO2 형태로 응집하는 효과가 있어 Si 제거 효과도 거둘 수 있다. In particular, when slaked lime is used as an alkali agent, slaked lime has an effect of aggregating trace amounts of Si impurities present in addition to Mn and Mg in the solution in the form of CaO · SiO 2 , thereby achieving a Si removal effect.
상기 제3그룹불순물은 상기 아연 수용액에 함유된 것으로서 알카리제를 가한 경우 수산화물을 형성하는 불순물로서 예를 들면, Mn 및 Mg등을 들 수 있다.The third group impurity is contained in the aqueous zinc solution, and, for example, Mn and Mg may be mentioned as impurities which form a hydroxide when an alkali agent is added.
다음에, 상기와 같이 제3그룹 불순물이 제거된 수용액에 NaOH를 가하여 pH가 14이상, 바람직하게는 pH가 14-15범위에서 아연을 알카리 아연 수용액으로 용해시키고 여과한다.Next, NaOH is added to the aqueous solution from which the third group impurities are removed as described above, and the zinc is dissolved in an aqueous alkaline zinc solution at a pH of 14 or more, preferably in a range of 14-15, and filtered.
이때, 침출은 예를 들면, 30∼95℃의 고온에서 행하는 것이 바람직하다.At this time, leaching is preferably performed at a high temperature of 30 to 95 ° C, for example.
한편, 상기와 같이 제3그룹불순물을 제거하는 공정이 추가되는 경우에는 CaCl2 등의 중화염과 염화물이 제거된 중화 침전물(아연,망간,마그네슘 수산화물)에 NaOH를 가하여 pH가 14이상, 바람직하게는 pH가 14-15범위에서 침출시켜 아연을 알카리 아연 수용액으로 용해시키고 여과한다.On the other hand, when the process of removing the third group impurity as described above is added to the neutralized precipitate (zinc, manganese, magnesium hydroxide) and neutralized salts such as CaCl 2 and the like to remove the pH is 14 or more, preferably The pH is leached in the range of 14-15, dissolving zinc in an aqueous alkaline zinc solution and filtering.
상기와 같이, 중화 침전물에 NaOH를 가하여 침출시키게 되면, 아연만이 알카리 아연 수용액으로 용해된다. As described above, when NaOH is added to the neutralized precipitate and leached, only zinc is dissolved in an aqueous alkaline zinc solution.
이를 여과 분리하면 아연함유 알카리 용액과 불순물인 망간,마그네슘 수산화물 슬러지를 분리할 수 있다.Filtration can separate the zinc-containing alkaline solution and impurities such as manganese and magnesium hydroxide sludge.
상기 침출 시 pH가 14미만인 경우에는 아연 용해가 불완전하여 아연 침출 회수율이 낮으므로 강알카리인 pH가 14 이상인 조건에서 침출시켜야 한다. When the leaching pH is less than 14, zinc dissolution is incomplete and the zinc leaching recovery rate is low. Therefore, the leaching should be performed under the condition of strong alkali pH of 14 or more.
침출 시 pH가 14 이상의 강알카리 침출로 얻어진 아연은 다음과 같은 형태로 존재한다.In leaching, zinc obtained by leaching strong alkalis with a pH above 14 is present in the following form:
[반응식 6]Scheme 6
Zn(OH)2+ 6NaOH = ZnNa2(OH)4 + 4NaOHZn (OH) 2 + 6NaOH = ZnNa 2 (OH) 4 + 4NaOH
상기 ZnNa2(OH)4는 이온 상태로 존재하는 아연의 알카리 용해물이다.ZnNa 2 (OH) 4 is an alkali lysate of zinc present in an ionic state.
침출 속도를 높이기 위해서 가온을 하여야 한다. Warm up to speed up leaching.
상기 침출은 예를 들면, 30∼95℃의 고온에서 행하는 것이 바람직하다.It is preferable to perform the said leaching at high temperature of 30-95 degreeC, for example.
침출온도가 30℃미만 이면 침출속도가 나쁘며 온도가 95℃를 초과하는 경우에는 강알카리 이므로 여과 재질 선택이 어려워진다. If the leaching temperature is less than 30 ℃, the leaching rate is bad. If the temperature exceeds 95 ℃, it is difficult to select the filtration material because it is strong alkali.
다음에, 상기 반응식(6)으로 얻어진 알카리 아연 수용액에 염화아연(ZnCl2)을 OH 몰수: 아연 몰수의 비가 2.0-3.0이 되도록 가하면 다음과 같은 반응이 일어나면서 산화아연이 수용액에서 직접 정출된다.Next, zinc oxide (ZnCl 2 ) is added to the aqueous alkali zinc solution obtained by the reaction formula (6) so that the ratio of the number of moles of OH and the number of moles of zinc is 2.0-3.0. The following reaction occurs and zinc oxide is directly crystallized from the aqueous solution.
[반응식 7]Scheme 7
ZnNa2(OH)4 + 4NaOH +2ZnCl2 = 3ZnO +2NaOH + 4NaCl ( OH: 아연 몰 비=8/3)ZnNa 2 (OH) 4 + 4NaOH + 2ZnCl 2 = 3ZnO + 2NaOH + 4NaCl (OH: zinc molar ratio = 8/3)
상기 OH 몰수: 아연 몰수의 비가 2.0이하에서는 산화아연이 만들어지지 않고 아연 수산화물이 만들어지고, 3.0을 초과하는 경우에는 아연의 알카리 용해로 ZnO 생성 수율이 저하한다. When the ratio of the number of moles of OH to the number of zinc is 2.0 or less, zinc oxide is not produced without zinc oxide, and when the ratio is more than 3.0, ZnO production yield is reduced due to alkali dissolution of zinc.
염화아연의 순도는 산화아연의 순도와 직결되므로 염화아연은 공업용 고순도(>99%)를 사용하는 것이 바람직하다. Since the purity of zinc chloride is directly related to the purity of zinc oxide, it is preferable to use zinc chloride for industrial high purity (> 99%).
특히, 상기 고순도 염화아연으로는 폐 아연 도금용액을 정제하여 얻은 염화 아연 수용액이나 아연 부산물을 염산과 반응하여 염화 아연 건중량 대비 Ni+Cr+Pb+Cd+Mn+Mg+F+Si<0.5 중량% 가 되도록 정제된 염화 아연 수용액을 사용할 수 있다.In particular, the high-purity zinc chloride is Ni + Cr + Pb + Cd + Mn + Mg + F + Si <0.5% by weight of zinc chloride by reacting zinc chloride aqueous solution or zinc by-product obtained by purifying waste zinc plating solution with hydrochloric acid Aqueous zinc chloride solution can be used.
또한, 상기 고순도 염화아연으로는 상기 아연 부산물로서, 탄소강 더스트를 2차 증발 농축한 2차 더스트를 사용하고, 이 2차 더스트를 산과 반응시켜 염화 아연 건중량 대비 Ni+Cr+Pb+Cd+Mn+Mg+F+Si<0.5 중량% 가 되도록 정제된 염화 아연 수용액을 사용할 수 있다.As the high purity zinc chloride, a secondary dust obtained by secondary evaporation of carbon steel dust as a zinc by-product is used, and the secondary dust is reacted with an acid to form Ni + Cr + Pb + Cd + Mn + relative to the dry weight of zinc chloride. An aqueous zinc chloride solution purified to be Mg + F + Si <0.5 wt% may be used.
상기와 같이 정출된 고순도 산화아연 슬러지를 수세하여 NaCl을 제거하고, 고순도 산화아연 슬러지를 여과 및 건조한다.The purified high purity zinc oxide sludge is washed with water to remove NaCl, and the high purity zinc oxide sludge is filtered and dried.
상기 슬러지는 케익형태로 제조할 수 있다.The sludge may be prepared in the form of a cake.
상기 슬러지는 1회 이상 수세 및 여과를 행한 후, 건조하는 바람직하다.The sludge is preferably dried after washing with water and filtration once or more.
상기와 같이 건조된 산화아연 슬러지를 분쇄하여 분말형태로 사용할 수도 있다.The zinc oxide sludge dried as described above may be pulverized and used in powder form.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
(실시예 1)(Example 1)
상기 표 1의 조성을 가지는 스텐레스 부산물의 재활용 공정에서 발생하는 2차 더스트 100g을 농염산(35%) 1리터와 가성소다 50% 1리터로 2시간 용해한 후, 미용해된 슬러지를 여과하여 제거하고 아연 용출량과 불순물을 분석하고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.After dissolving 100 g of the secondary dust generated in the recycling process of the stainless by-product having the composition shown in Table 1 with 1 liter of concentrated hydrochloric acid (35%) and 50% 1 liter of caustic soda, the undissolved sludge was filtered and removed. The amount of elution and impurities were analyzed and the results are shown in Table 2 below.
한편, 2차 더스트 100g을 물에 용해한 후 염산 농도 7.5% 수용액을 만들어 더스트 혼합 용액에 투입하여 2시간 침출을 하였다. On the other hand, after dissolving 100 g of secondary dust in water to make a 7.5% aqueous solution of hydrochloric acid concentration was added to the dust mixed solution and leached for 2 hours.
이때 침출 pH를 1.5-6.5까지 범위가 되도록 염산 투입 속도를 조절하였다. At this time, the hydrochloric acid input rate was adjusted to range the leaching pH to 1.5-6.5.
침출 pH에 따라 투입 염산량은 달라지며, 최종 물의 투입량을 달리하여 침출용액은 1리터가 되도록 고정하였다.The amount of hydrochloric acid added varies depending on the leaching pH, and the leaching solution is fixed to 1 liter by changing the amount of the final water.
침출 반응 후 미용해 슬러지와 침출액을 여과 분리하였다. After the leaching reaction, the undissolved sludge and the leachate were separated by filtration.
침출액내의 아연의 용출량과 불순물 정도를 ICP로 분석하고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The amount of zinc eluted in the leaching solution and the degree of impurities were analyzed by ICP and the results are shown in Table 2 below.
표 2 시편No. | 침출조건 | 아연및 불순물농도 (g/리터) |
침출제 | 농도 | pH | Zn | Si | Ni | Cr | Fe | Pb | Mn |
비교예 1 | HCl | 35% | 1.0 | 30.1 | 0.21 | 0.30 | 0.56 | 2.53 | 1.78 | 0.7 |
비교예 2 | NaOH | 50% | >15 | 25.0 | 1.4 | Tr. | Tr. | 0.01 | 3.88 | Tr |
비교예 3 | NaOH | 15% | 13.8 | 5.4 | 0.7 | Tr. | Tr. | Tr | 0.35 | Tr |
발명예 1 | HCl | 15% | 4.1 | 28.4 | 0.12 | 0.10 | 0.11 | 0.28 | 0.25 | 0.3 |
발명예 2 | HCl | 10% | 5.2 | 25.8 | 0.05 | 0.08 | 0.10 | 0.23 | 0.12 | 0.28 |
비교예 4 | HCl | 3% | 6.2 | 7.7 | 0.02 | 0.05 | 0.08 | 0.11 | 0.10 | 0.24 |
TABLE 2 Specimen No. | Leaching condition | Zinc and impurity concentrations (g / liter) |
Leaching agent | density | pH | Zn | Si | Ni | Cr | Fe | Pb | Mn |
Comparative Example 1 | HCl | 35% | 1.0 | 30.1 | 0.21 | 0.30 | 0.56 | 2.53 | 1.78 | 0.7 |
Comparative Example 2 | NaOH | 50% | > 15 | 25.0 | 1.4 | Tr. | Tr. | 0.01 | 3.88 | Tr |
Comparative Example 3 | NaOH | 15% | 13.8 | 5.4 | 0.7 | Tr. | Tr. | Tr | 0.35 | Tr |
Inventive Example 1 | HCl | 15% | 4.1 | 28.4 | 0.12 | 0.10 | 0.11 | 0.28 | 0.25 | 0.3 |
Inventive Example 2 | HCl | 10% | 5.2 | 25.8 | 0.05 | 0.08 | 0.10 | 0.23 | 0.12 | 0.28 |
Comparative Example 4 | HCl | 3% | 6.2 | 7.7 | 0.02 | 0.05 | 0.08 | 0.11 | 0.10 | 0.24 |
상기 표 2에서 Tr. 은 Tr.< 0.01g/리터를 나타낸다.In Table 2 above, Tr. Represents Tr. ≪ 0.01 g / liter.
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 알카리제로 침출하면(비교예2) 고농도 가성소다에서 침출이 가능하지만 아연 침출량이 고농도 염산 침출(비교예1)에 비하여 83% (25.0/30.1)에 불과하고, 또한, 침출 정제 곤란한 Pb 및 Si이 다량 침출된다(비교예2).As shown in Table 2, leaching with alkaline agent (Comparative Example 2) allows leaching in high concentration caustic soda, but the amount of zinc leaching is only 83% (25.0 / 30.1) compared to high concentration hydrochloric acid leaching (Comparative Example 1), and Pb and Si, which are difficult to leach and purify, are leached in large amounts (Comparative Example 2).
이와 같이, 더스트의 알카리 침출 시 아연 침출율이 떨어지는 이유은 다음과 같은 더스트내 산화아연의 침출 반응[반응식 (8)]으로서 상기 반응식(6)과 같은 수산화물에서 침출이 아니므로 침출 반응속도가 느리기 때문이다. As described above, the reason why zinc leaching rate is lowered during alkali leaching of dust is because leaching reaction of zinc oxide in dust [Reaction Formula (8)] is not leaching from hydroxide as in Reaction Formula (6). to be.
[반응식 8]Scheme 8
ZnO+ 6NaOH = Zn0Na2(OH)3 + 4NaOHZnO + 6NaOH = Zn0Na 2 (OH) 3 + 4NaOH
따라서, 알카리농도를 낮추면 아연 침출율이 극히 저하되므로 바람직하지 않다(비교예3).Therefore, lowering the alkali concentration is not preferable because the zinc leaching rate is extremely reduced (Comparative Example 3).
한편, 염산 침출의 경우 농염산(35%)를 사용하여 침출 pH가 낮으면 침출율은 좋으며 알카리 고농도 침출보다 Si이나 Pb 함량이 줄어들어 잇점이 있으나 Fe,Mn, F의 혼입이 심해지고 목표하는 pH 조절이 어려운 문제점이 있으며 후속 단계에서 Fe,Mn,F 불순물로 인한 슬러지 증가가 일어나므로 바람직하지 않다(비교예1).On the other hand, in the case of hydrochloric acid leaching, if the leaching pH is low using concentrated hydrochloric acid (35%), the leaching rate is good. It is difficult to control and is not preferable because the sludge increase due to Fe, Mn, F impurities in the subsequent step (Comparative Example 1).
따라서, 산 농도를 낮추어 pH=4-6에서 침출하면 아연 침출율도 양호하고 불순물 함량이 급격히 줄어들어 후속 불순물 제거 공정에 유리하다(발명예1,2).Therefore, when the acid concentration is lowered and leached at pH = 4-6, the zinc leaching rate is also good and the impurity content is drastically reduced, which is advantageous for the subsequent impurity removal process (Invention Examples 1 and 2).
산 농도가 너무 낮아 유지 pH가 높으면 침출 시간이 오래 걸려 목표한 아연 농도를 얻을 수 없다(비교예 4).If the acid concentration is too low and the retention pH is high, the leaching time is long and the target zinc concentration cannot be obtained (Comparative Example 4).
(실시예 2)(Example 2)
실시예 1의 침출액 중 아연 침출량과 불순물 함량 면에서 가장 양호한 조건(발명예 1, 비교예5) 에서 제조된 침출액 1리터에 금속 아연 함량이 다른 부산물을 투입량(단위 :그램), 종류, 아연 금속 농도(단위 :중량%) 별로 첨가하여 침출액내의 아연의 용출량과 불순물 정도를 ICP로 분석하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.The amount of by-products having different metal zinc contents was added to 1 liter of the leachate prepared in the best conditions (inventive example 1, comparative example 5) in terms of zinc leachate and impurity content in the leachate of Example 1 (unit: gram), type, zinc The elution amount and impurity of zinc in the leachate were added by metal concentration (unit: weight%) by ICP, and the results are shown in Table 3 below.
표 3 시편 No. | 중금속 제거 조건 | 아연및 불순물농도 (g/리터) |
종류 | 아연금속농도 | 투입량(g) | Zn | Mg | Fe | Ni | Cd | Pb | Mn |
비교예 5 | - | - | - | 28.4 | 2.4 | 0.28 | 0.1 | 0.28 | 0.25 | 0.3 |
발명예 3 | 도금 슬러지 | 65% | 4 | 29.2 | 2.4 | 0.1 | 0.05 | Tr. | Tr. | 0.3 |
발명예 4 | 제련 더스트 | 50% | 4 | 29.1 | 2.4 | 0.1 | 0.06 | Tr. | Tr. | 0.3 |
비교예 6 | 제련 더스트 | 35% | 6 | 29.0 | 2.4 | 0.2 | 0.09 | 0.2 | 0.2 | 0.3 |
발명예 5 | 제련 더스트 | 80% | 3 | 29.2 | 2.4 | 0.1 | 0.02 | Tr. | Tr. | 0.3 |
TABLE 3 Psalm No. | Heavy metal removal condition | Zinc and impurity concentrations (g / liter) |
Kinds | Zinc Metal Concentration | Input amount (g) | Zn | Mg | Fe | Ni | CD | Pb | Mn |
Comparative Example 5 | - | - | - | 28.4 | 2.4 | 0.28 | 0.1 | 0.28 | 0.25 | 0.3 |
Inventive Example 3 | Plated sludge | 65% | 4 | 29.2 | 2.4 | 0.1 | 0.05 | Tr. | Tr. | 0.3 |
Inventive Example 4 | Smelting Dust | 50% | 4 | 29.1 | 2.4 | 0.1 | 0.06 | Tr. | Tr. | 0.3 |
Comparative Example 6 | Smelting Dust | 35% | 6 | 29.0 | 2.4 | 0.2 | 0.09 | 0.2 | 0.2 | 0.3 |
Inventive Example 5 | Smelting Dust | 80% | 3 | 29.2 | 2.4 | 0.1 | 0.02 | Tr. | Tr. | 0.3 |
상기 표 3에서 Tr.는 Tr.<0.01g/리터를 나타낸다.In Table 3, Tr. Represents Tr. <0.01 g / liter.
상기 표 3에 나타난 바와 같이, 처리하지 않은 시료(비교예5)에 대비하여 아연 금속 함량이 40% 이상 인 더스트와 슬러지는 Pb와 Cd 제거 효과가 뚜렷함을 알 수 있다.As shown in Table 3, compared to the untreated sample (Comparative Example 5), it can be seen that dust and sludge having a zinc metal content of 40% or more have a clear effect of Pb and Cd removal.
반면에, 아연 함량 40% 미만인 제련 더스트(비교예 6)의 경우는 아연 금속 절대량 (6g*0.35=2.1g)이 발명재4 보다도 많지만 Pb와 Cd 제거 효과가 거의 없음을 알 수 있다.On the other hand, in the case of smelting dust (Comparative Example 6) having a zinc content of less than 40%, the absolute amount of zinc metal (6 g * 0.35 = 2.1 g) is higher than that of Inventive Material 4, but it can be seen that there is little effect of removing Pb and Cd.
즉, 금속 아연 표피에 산화물 등이 많아 금속 함량이 일정량 이하로 저하되면 중금속 제거 효과가 거의 나타나지 않게 된다. In other words, when the metal zinc has a large amount of oxides or the like and the metal content is lowered to a certain amount or less, the heavy metal removal effect is hardly seen.
아연 금속의 절대 투입량은 반응식(4)에 나타낸 바와 같이 제거하려는 Cd과 Pb의 몰수의 합 이상을 투입하여야 한다.The absolute dose of zinc metal should be at least as high as the sum of the moles of Cd and Pb to be removed, as shown in Scheme (4).
(실시예 3)(Example 3)
상기 표 3과 같이 정제된 용액 1리터에 NaOH 1몰 용액 1리터를 가하고 pH=13.5 이상 조건에서 교반하면서 산화아연을 직접 합성하였다. 1 liter of NaOH 1 mol solution was added to 1 liter of the purified solution as shown in Table 3, and zinc oxide was directly synthesized while stirring at a condition of pH = 13.5 or more.
그러나, 이 산화 아연은 색상이 매우 어둡고 산화아연 분석 결과 순도가 95% 이하에 불과한 결과를 얻었다. However, the zinc oxide is very dark in color and zinc oxide has been found to be less than 95% pure.
이 원인을 조사한 결과 정제된 아연 수용액에는 Mn과 Mg을 포함하고 있었다. As a result of investigating the cause, the purified aqueous zinc solution contained Mn and Mg.
Mn은 백색도 저하의 큰 원인 이었으며 Mg은 순도 저하의 큰 원인이었다. Mn was a major cause of whiteness deterioration and Mg was a major cause of purity deterioration.
따라서 Mn,Mg 을 제거하는 별도의 정제 공정을 도입하였다.Therefore, a separate purification process for removing Mn and Mg was introduced.
즉 납과 카드늄을 분리 제거한 정제된 수용액에 알카리제를 가하여 아연을 포함하여 불순물 금속 성분(Mn,Mg)을 수산화물로 중화 침전시켰다. In other words, an alkali was added to the purified aqueous solution from which lead and cadmium were separated, and the impurity metal components (Mn, Mg) including zinc were neutralized and precipitated with hydroxides.
그 후 중화염(CaCl2)과 더스트에 포함된 KCl등의 염화물을 여과 분리하여 제거하고 상기 여과 분리 단계에서 얻어진 중화 침전물 100g(함수율 35% 이므로 건중량 65g) 에 NaOH 수용액을 가하여 고알카리에서 침출 pH, 온도별로 고온 침출하여 아연을 알카리 아연 수용액으로 용해시켰다. Thereafter, neutralized salt (CaCl 2 ) and chlorides such as KCl contained in the dust were removed by filtration, and NaOH aqueous solution was added to 100 g (neutral weight: 65 g because of 35% water content) of the neutralized precipitate obtained in the filtration separation step. After leaching at high temperature, the zinc was dissolved in an aqueous alkaline zinc solution.
알카리 침출 조건에 따른 침출용액을 ICP로 성분 분석하고, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.The leaching solution according to alkaline leaching conditions was analyzed by ICP, and the results are shown in Table 4 below.
표 4 | 침출조건 | 아연 및 불순물 농도 (g/리터) |
중화제 | 침출제 | 온도(oC) | pH | Zn | Si | Ni | Cr | Fe | Pb | Mn |
비교예 7 | NaOH | Ca(OH)2
| 80 | 12.5 | 0.3 | 0.05 | Tr. | Tr. | Tr. | Tr. | Tr. |
발명예 6 | Ca(OH)2
| NaOH | 80 | 14.5 | 39.1 | 0.01 | Tr. | Tr. | Tr. | Tr. | Tr. |
비교예 8 | NaOH | NaOH | 80 | 14.5 | 39.1 | 0.10 | Tr. | Tr. | Tr. | Tr. | Tr. |
비교재 9 | Ca(OH)2
| NaOH | 25 | 14.5 | 28.4 | 0.01 | Tr. | Tr. | Tr. | Tr. | Tr. |
비교재10 | Ca(OH)2
| NaOH | 60 | 13.5 | 15.4 | 0.01 | Tr. | Tr. | Tr. | Tr. | Tr. |
발명재 7 | Ca(OH)2
| NaOH | 45 | 14.8 | 40.0 | 0.01 | Tr. | Tr. | Tr. | Tr. | Tr. |
Table 4 | Leaching condition | Zinc and impurity concentrations (g / liter) |
corrector | Leaching agent | Temperature ( oC ) | pH | Zn | Si | Ni | Cr | Fe | Pb | Mn |
Comparative Example 7 | NaOH | Ca (OH) 2 | 80 | 12.5 | 0.3 | 0.05 | Tr. | Tr. | Tr. | Tr. | Tr. |
Inventive Example 6 | Ca (OH) 2 | NaOH | 80 | 14.5 | 39.1 | 0.01 | Tr. | Tr. | Tr. | Tr. | Tr. |
Comparative Example 8 | NaOH | NaOH | 80 | 14.5 | 39.1 | 0.10 | Tr. | Tr. | Tr. | Tr. | Tr. |
Comparative material 9 | Ca (OH) 2 | NaOH | 25 | 14.5 | 28.4 | 0.01 | Tr. | Tr. | Tr. | Tr. | Tr. |
Comparative Material 10 | Ca (OH) 2 | NaOH | 60 | 13.5 | 15.4 | 0.01 | Tr. | Tr. | Tr. | Tr. | Tr. |
Invention Material 7 | Ca (OH) 2 | NaOH | 45 | 14.8 | 40.0 | 0.01 | Tr. | Tr. | Tr. | Tr. | Tr. |
상기 표 4에서 Tr.는 Tr<0.01g/리터를 나타낸다.In Table 4, Tr. Represents Tr <0.01 g / liter.
상기 표 4에 나타난 바와 같이, 침출제로 Ca(OH)2를 사용하면 침출 pH가 낮아 아연 용출이 거의 일어 나지 않는다(비교재7).As shown in Table 4, when Ca (OH) 2 is used as a leaching agent, the leaching pH is low and zinc elution hardly occurs (Comparative Material 7).
또한, 중화제로 NaOH를 사용하면 Si제거가 매우 느려 목표하는 Si 농도에 달하지 못하므로 바람직하지 못하고(비교재 8), 온도가 낮거나(비교재9) 침출 pH가 낮아도 (비교재 10) 아연의 침출효율은 매우 낮음을 알 수 있다.In addition, the use of NaOH as a neutralizing agent is very undesirable because the removal of Si is too slow to reach the target Si concentration (Comparative Material 8), even if the temperature is low (Comparative Material 9) or the leaching pH is low (Comparative Material 10). It can be seen that the leaching efficiency is very low.
따라서, 중화제로는 소석회를 사용하고 알카리 침출제로 NaOH를 사용하여 침출 pH 는 14이상이 되도록 하며 침출온도는 30 oC 이상이 바람직하다. Therefore, using a lime as a neutralizing agent and NaOH as an alkali leaching agent so that the leaching pH is 14 or more and the leaching temperature is preferably 30 ° C or more.
침출온도가 90 oC 를 초과하는 경우에는 설비 재질의 문제가 발생하므로 침출 온도는 30 oC-90 oC가 바람직하며(발명재6,7), 알카리 침출에 의한 아연 침출율(용해된 아연량/반응전 수산화물내 아연량)은 거의 100%에 달해 침출 잔사에 아연이 거의 남지 않는다.If the leaching temperature exceeds 90 o C, problems of the material of the equipment occur, so the leaching temperature is preferably 30 o C-90 o C (inventive material 6,7), and zinc leaching rate by alkali leaching (dissolved zinc Amount / amount of zinc in the hydroxide before the reaction) is almost 100% so that there is almost no zinc in the leach residue.
(실시예 4)(Example 4)
상기 표 4의 강알카리 아연 침출 용액에 고순도 염화아연을 OH 몰수: 아연 몰수의 비를 조절하면서 2.0-3.0이 되도록 가하면 백색의 아연이 만들어지며 이를 건조 후 XRD 분석 결과 산화아연 단일 상이었으며 XRF로 순도 분석 결과 99.5% 이상 고순도 산화아연이었다. To the strong alkali zinc leaching solution of Table 4, high-purity zinc chloride was added to 2.0-3.0 while controlling the ratio of OH mole number: zinc mole number to make white zinc. After drying, the zinc oxide was a single phase of zinc oxide and was purified by XRF. As a result, more than 99.5% of high purity zinc oxide.
반응식 7에서 OH 몰수: 아연 몰수의 비가 2.0이하에서는 산화아연이 만들어지지 않고 아연 수산화물이 만들어진다. When the ratio of the number of moles of OH: number of zinc in the scheme 7 is less than 2.0, zinc oxide is not produced and zinc hydroxide is formed.
OH 몰수: 아연 몰수의 비가 3.0 이상에서는 아연의 알카리 용해로 아연 이온이 수세과정 중에 유실이 일어나 ZnO 생성 수율이 저하한다. If the ratio of moles of OH to number of zinc is 3.0 or more, zinc ions are lost during washing due to alkali dissolution of zinc, resulting in a decrease in ZnO production yield.
한편, 산화아연 합성을 위한 고순도 염화아연은 폐 아연 도금용액을 정제하여 얻은 염화 아연 수용액이거나 (대한민국 특허 출원 제1998-0056706호, 대한민국 특허 등록 제401991호), 즉 전기아연 도금폐액에 폐액중 Zn몰수의 1/200-1/50에 해당하는 몰수의 KOH를 투여하고 정제된 고순도 염화아연 수용액으로도 제조가 가능하며 아연 부산물, 예를 들면, 고농도 산화아연 더스트의 하나인 일명 RHF(Rotary Hearth Furnace) 더스트로서 탄소강 더스트를 증발 농축하여 얻어지는 고아연농도(>Zn 40%) 더스트를 염산과 반응하여 염화 아연 건중량 대비 Ni+Cr+Pb+Cd+Mn+Mg+F+Si<0.5 중량%가 되도록 정제된 염화아연을 사용하여 부산물 사용으로 인한 원가를 절감하는 것이 공업용 고순도 아연을 사용하는 것 보다 바람직하다. On the other hand, high-purity zinc chloride for the synthesis of zinc oxide is an aqueous zinc chloride solution obtained by purifying the waste zinc plating solution (Korean Patent Application No. 1998-0056706, Korean Patent Registration No. 409951), that is, Zn in waste liquid in an electro zinc plating waste solution. It is also possible to administer moles of KOH corresponding to 1 / 200-1 / 50 of the moles and to prepare a purified high purity zinc chloride aqueous solution. Also known as RHF (Rotary Hearth Furnace), one of zinc by-products, for example, high concentration zinc oxide dust. ) High zinc concentration (> Zn 40%) dust obtained by evaporation of carbon steel dust as dust is reacted with hydrochloric acid to refine Ni + Cr + Pb + Cd + Mn + Mg + F + Si <0.5 wt% It is preferable to use zinc chloride to reduce the cost of using byproducts rather than to use industrial high purity zinc.
특히, 상기한 탄소강 더스트를 RHF(Rotary Hearth Furnace)를 통하여 재활용 할 때 발생하는 2차더스트는 Mn,Mg 함량이 극히 적어 산용해 후, 재활용 공정에 혼입되는 제1그룹 불순물과 제2그룹 불순물의 정제만을 거치더라도 양호한 순도의 염화아연을 얻을 수 있다. Particularly, the secondary dust generated when the carbon steel dust is recycled through RHF (Rotary Hearth Furnace) has extremely low Mn and Mg content, so that the first group impurities and the second group impurities that are mixed in the recycling process after acid dissolution are dissolved. Even through purification, zinc chloride of good purity can be obtained.