WO2021101186A1 - 셀렌화아연의 재생방법 - Google Patents

셀렌화아연의 재생방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2021101186A1
WO2021101186A1 PCT/KR2020/016062 KR2020016062W WO2021101186A1 WO 2021101186 A1 WO2021101186 A1 WO 2021101186A1 KR 2020016062 W KR2020016062 W KR 2020016062W WO 2021101186 A1 WO2021101186 A1 WO 2021101186A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
zinc selenide
zinc
heating
scrap
selenide
Prior art date
Application number
PCT/KR2020/016062
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
송병호
Original Assignee
송병호
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 송병호 filed Critical 송병호
Publication of WO2021101186A1 publication Critical patent/WO2021101186A1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B19/00—Selenium; Tellurium; Compounds thereof
    • C01B19/007—Tellurides or selenides of metals

Definitions

  • the present invention relates to a method for regenerating zinc selenide (ZnSe), and more particularly, unlike the prior art, zinc selenide scrap generated during laser or infrared optical lens processing is not disposed of, and cosmetics, abrasives, food additives, It relates to a method for regenerating zinc selenide that can be recycled as zinc selenate (ZnSeO 3 ) that can be used in inorganic fertilizers.
  • ZnSe zinc selenide
  • the refractive index is large, heat dissipation and absorption should be small, reflective coating should be easy and durability should be good, it is manufactured using an optical glass such as zinc selenide (ZnSe) or zinc sulfide (ZnS), not ordinary glass.
  • ZnSe zinc selenide
  • ZnS zinc sulfide
  • the thermal imaging camera system which requires the use of such an infrared transmissive lens, has been mainly used in the military field, but in recent years, it is rapidly expanding to civilian fields such as night vision for vehicles and security/surveillance, and in particular, it can be installed and used in smartphones in recent years.
  • external infrared cameras which have been reduced in size to a certain level, it is predicted that these infrared lenses will be developed in the direction of increasing their thermal and optical characteristics while being smaller in size so that they can be embedded in various types of mobile electronic devices in the future.
  • crystalline optical glass such as zinc selenide (ZnSe) or zinc sulfide (ZnS) is inherently expensive in raw materials, and uses a diamond turning machining (DTM) method to increase the shape and surface accuracy of the lens. Since it is manufactured by direct processing, there is a problem that the process or cost efficiency is not good.
  • DTM diamond turning machining
  • the scrap which is the part cut to form the lens in the lens processing step, is not reusable and is treated in a way that is disposed of, so there is a problem that the cost of the infrared lens or laser lens is further increased, especially in the case of zinc selenide.
  • the cost of disposal is high, and it is harmful to workers and the atmosphere environment by generating toxic gas even in reprocessing, so it is safe and economical while neutralizing the toxicity of zinc selenide.
  • Patent Document 1 Registered Patent No. 10-1075262 (registered on October 13, 2011)
  • zinc selenide (ZnSe) scraps in an oxygen (O 2 ) atmosphere in a vacuum of more than 200°C and less than 400°C.
  • the pulverization step is performed in a ball mill pulverization method, and the rotation speed of the pulverizer is preferably controlled in a range of about 450 to 800 rpm, and the pretreatment step is performed at a temperature range of more than 200°C and less than 500°C. It is more preferable.
  • the synthesis step is preferably carried out in a pressure range of 10 kbar or more and 15 kbar or less and a temperature range of more than 500° C. and less than 1200° C., and if necessary, ultrasonic waves may be additionally applied to the pretreated mixture.
  • the method for regenerating zinc selenide of the present invention it is eco-friendly and economical because it is possible to recycle the zinc selenide scrap that was previously discarded, and since no toxic substances are generated in the regeneration of zinc selenide, it is friendly to workers and the atmosphere. There is this.
  • FIG. 1 is a process diagram schematically showing a process system of a method for regenerating zinc selenide according to an embodiment of the present invention.
  • 2 and 3 are graphs of EDS analysis results of a material obtained through the powdering step of the present invention.
  • the present invention regenerates zinc selenide scrap generated in the process of cutting zinc selenide (ZnSe) to manufacture lenses for infrared cameras and lenses for laser devices, thereby regenerating selenic acid that can be used in various industrial fields. It relates to a method for regenerating zinc selenide synthesized from zinc (ZnSeO 3 ).
  • the yield is less than 60%, so the process efficiency is low, but selenic acid using the zinc selenide scrap of the present invention
  • the zinc manufacturing method has an advantage of excellent process efficiency as it is about 85% or more.
  • zinc selenide (ZnSe) scrap is heated and pulverized in an oxygen (O 2 ) atmosphere in a vacuum to prepare zinc oxide (ZnO) and selenium dioxide (SeO 2 ) powder. , It is heated and pressurized again to react zinc oxide (ZnO) and selenium dioxide (SeO 2 ) to synthesize zinc selenate (ZnSeO 3 ).
  • a powdering step of heating and pulverizing zinc selenide (ZnSe) scrap to a temperature range of more than 200°C and less than 400°C in an oxygen atmosphere of vacuum A pretreatment step of heating the powder mixture obtained through the powdering step in a vacuum state; And a synthesis step of synthesizing zinc selenate (ZnSeO 3 ) by pressing and heating the mixture subjected to the pretreatment step.
  • the pulverization step is a step in which zinc selenide (ZnSe) scrap is pulverized and pulverized, and is not a process in which zinc selenide powder is formed by pulverizing under general pulverizing conditions, but zinc selenide (ZnSe) scrap is vacuum It is a step in which oxidation and pulverization are simultaneously performed by heating and pulverization in an oxygen (O 2 ) atmosphere of zinc oxide (ZnO) and selenium dioxide (SeO 2 ) powder.
  • ZnSe zinc selenide
  • the pulverization of zinc selenide may be performed by a ball mill pulverization method, and may be pulverized so that the maximum particle diameter becomes 1 ⁇ m through pulverization.
  • the maximum particle diameters of zinc oxide and selenium dioxide are the same, the yield of zinc selenate synthesized in the subsequent reaction step is improved, and zinc selenate of stable quality can be synthesized. It is desirable to be.
  • the rotational speed of the ball mill grinder may be 450 to 800 rpm, and if it is less than 450 rpm, the particle diameter of the powder produced by insufficient pulverization is excessively large and the particle diameter distribution appears wide. It is difficult to obtain zinc selenate of uniform quality when synthesizing zinc, and if it exceeds 800 rpm, the effect of further improvement of yield or quality is insignificant, so it is preferable that the pulverization proceeds so as to have the above-described rotational speed range. Do.
  • the powdering step may be performed in a temperature range of more than 200°C and less than 400°C, and in this case, when the temperature is less than 200°C, there is a problem that the oxidation reaction of selenium and zinc does not occur uniformly, resulting in excessive generation of impurities, When the temperature is higher than 400° C., selenium is evaporated before reacting with oxygen, resulting in loss of selenium, and as a result, the production yield of zinc selenate is significantly lowered. Therefore, it is preferable to perform it within the above-described temperature range.
  • reaction system 10 is a process chart schematically showing the reaction system of the zinc selenide regeneration method of the present invention.
  • This reaction system includes a first reaction system 10 in which a powdering step is performed and a first reaction system in which a pretreatment step and a synthesis step are performed.
  • 2 reaction system 20 is a process chart schematically showing the reaction system of the zinc selenide regeneration method of the present invention.
  • This reaction system includes a first reaction system 10 in which a powdering step is performed and a first reaction system in which a pretreatment step and a synthesis step are performed.
  • 2 reaction system 20 is a process chart schematically showing the reaction system of the zinc selenide regeneration method of the present invention.
  • zinc selenide scrap which is a main raw material, is supplied to the ball mill crusher 100, and then oxygen is supplied, and a vacuum state is established by a vacuum pump (not shown). It is maintained, and heat is supplied by a heat supply means (not shown) so that the zinc selenide scrap is oxidized and pulverized into zinc oxide and selenium dioxide powder.
  • the ball mill pulverizer 100 is a batch reactor, in which zinc selenide scrap, which is a main raw material, is supplied to the reactor, and when the reaction is completed after a predetermined period of time, zinc oxide and selenium dioxide are obtained.
  • the oxygen concentration inside the ball mill pulverizer 100 is excessively high, a risk of explosion may occur, so that the partial pressure of oxygen inside the ball mill pulverizer 100 is maintained within a predetermined range, continuously or through the flow controller 120 It is desirable to be supplied intermittently.
  • the reaction system in which this pulverization step is performed is a heat supply means (not shown) and a cooling means (not shown) so that the temperature inside the ball mill grinder 100 is measured and the internal temperature is maintained above 200°C and below 400°C.
  • a temperature controller 110 for controlling the operation of the city) is provided.
  • the types of the heat supply means (not shown) and the cooling means (not shown) are not particularly limited, and any means may be used as long as they can be used for the same purpose.
  • the powdering step is preferably carried out for 4 to 7 hours, and when the reaction is carried out within such a time range, zinc oxide and selenium dioxide of the most uniform and excellent quality can be obtained in maximum yield.
  • EDS energy-dispersive X-ray spectroscopy
  • a pretreatment process for removing impurities contained in a powder mixture obtained through a powdering step and a powder mixture subjected to the pretreatment process are reacted to react with zinc selenate.
  • the synthetic process to obtain is carried out sequentially in a batch manner.
  • the main components of the powder mixture obtained through the pulverization step as described above are zinc oxide and selenium dioxide, but other various impurities are included. Therefore, when zinc selenate is synthesized immediately in this state, the yield of zinc selenate and The quality is degraded. Accordingly, the synthesis step does not proceed immediately, and a pretreatment step for removing impurities is performed.
  • the pretreatment step is a step of removing impurities by heating the powder mixture obtained through the powdering step in a vacuum state, and the heating may be performed at a temperature range of more than 200°C and less than 500°C.
  • heating is performed at a temperature of 200°C or lower, the effect of removing impurities is insignificant.
  • heating is performed at a temperature of 500°C or higher, the synthesis reaction of zinc selenate proceeds in the state of containing impurities, resulting in the yield and quality of zinc selenate. Since there is a problem of this deterioration, it is preferable that the heat treatment is performed so as to satisfy the above-described temperature range.
  • pressurization may be performed in a pressure range of 10 kbar or more and 15 kbar or less, and heating may be performed in a temperature range of more than 500°C and less than 1200°C.
  • This pressure and temperature range is an optimum range for minimizing unreacted and side reactions, maximizing the synthesis yield of zinc selenate, and obtaining zinc selenate of uniform quality.
  • the synthesis of zinc selenate is not smoothly performed, and if the pressurization pressure and heating temperature are higher than the maximum conditions, the yield and quality of zinc selenate synthesis due to side reactions may be deteriorated. It is preferred that heating takes place.
  • Such a pretreatment step and synthesis step are performed in the synthesis reactor 200, which is a batch reactor, and a pressure supply means (not shown) by measuring the pressure inside the synthesis reactor 200 in order to maintain the above-described pressurization pressure and heating temperature.
  • a pressure controller 210 for controlling the operation of Si) and a temperature controller 220 for controlling the operation of the heat transfer means (not shown) by measuring the temperature inside the synthesis reactor 200 are provided.
  • the pressure controller 210 includes a pressure supply means (not shown), as well as a flow rate of a line through which an inert gas such as argon (Ar) or nitrogen (N 2) is supplied for purge after the reaction. It is connected to the regulator 230 and controls the pressure inside the synthesis reactor 200 by controlling the operation of the pressure supply means (not shown) and the flow rate of the inner gas supply together.
  • a pressure supply means not shown
  • an inert gas such as argon (Ar) or nitrogen (N 2)
  • the temperature controller 220 functions to maintain a constant temperature inside the synthesis reactor 200 by controlling the operation of a heat transfer means (not shown) such as a heating coil device and a cooling water circulation device.
  • an ultrasonic probe 240 for applying vibration to the reactant in order to accelerate the synthesis reaction of zinc oxide and selenium dioxide in the synthesis step may be further provided, and the second reaction system 20
  • An ultrasonic probe controller 241 for controlling driving of the ultrasonic probe 240 may be further provided in the.
  • Existing zinc selenide scrap is synthesized by processing zinc selenide scrap, which has been disposed of in the past, into zinc selenate, which can be used in cosmetics, abrasives, food additives, and inorganic fertilizers, through the above-described method of recycling zinc selenide.
  • the cost of disposal can be reduced, and air pollution accompanying the disposal can be prevented.
  • the above-described method for regenerating zinc selenide has excellent process efficiency because it is possible to obtain zinc selenate in a high yield unlike the conventional zinc selenide manufacturing method.
  • first reaction system 20 second reaction system
  • pressure controller 240 ultrasonic probe

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

본 발명은 셀렌화아연(ZnSe) 스크랩을 진공의 산소(O2) 분위기에서 200℃ 초과 및 400℃ 미만의 온도 범위로 가열하며 분쇄하는 분말화 단계, 상기 분말화 단계를 통해 얻어진 분말 혼합물을 진공상태에서 가열하는 전처리 단계 및 상기 전처리 단계를 거친 혼합물을 가압 및 가열하여 셀렌산아연(ZnSeO3)을 합성하는 합성 단계를 포함하는, 셀렌화아연의 재생방법에 관한 것으로, 적외선 카메라 시스템이나 레이저 장치에 사용되는 셀렌화아연 소재의 렌즈를 가공할 때 발생하는 셀렌화아연 폐자원인 셀렌화아연 스크랩(scrap)을 재활용하여, 다양한 산업분야에 사용될 수 있는 셀렌산아연(ZnSeO3)을 고수율로 합성할 수 있는 효과가 있다.

Description

셀렌화아연의 재생방법
본 발명은 셀렌화아연(ZnSe)의 재생방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 종래와 달리 레이저 또는 적외선 광학렌즈 가공시 발생하는 셀렌화아연 스크랩을 폐기처리하지 않고, 화장품, 연마재, 식품첨가제, 무기비료 등에 사용될 수 있는 셀렌산아연(ZnSeO3)으로 재활용 할 수 있는 셀렌화아연의 재생방법에 관한 것이다.
굴절률이 크면서 열 분산과 흡수는 작아야 하며, 반사 코팅이 용이하고 내구성이 좋아야 하므로, 일반 유리가 아닌 셀렌화아연(ZnSe)이나 황화아연(ZnS)과 같은 광학 초자를 이용하여 제조된다.
이러한 적외선 투과 렌즈의 사용이 필수적인 열화상 카메라 시스템은 주로 군수 분야에서 사용되었으나, 최근에는 차량용 나이트 비전, 보안/감시 등의 민수 분야로 급격히 확대되고 있으며, 특히, 최근 들어 스마트폰에 장착하여 사용할 수 있는 수준으로 크기가 작아진 외장형 적외선 카메라가 상용화됨에 따라 이러한 적외선 렌즈는 향후 다양한 종류의 이동식 전자기기에 내장될 수 있도록 크기가 더욱 작아지는 동시에 열적, 광학적 특성은 높아지는 방향으로 개발될 것으로 예측된다.
그러나, 셀렌화아연(ZnSe)이나 황화아연(ZnS)과 같은 결정질의 광학 초자는 태생적으로 원자재의 가격이 높고, 렌즈의 형상과 표면의 정도를 높이기 위해 DTM(Diamond turning machining) 방식을 이용하여 직가공으로 제작되므로 공정이나 비용 효율이 좋지 못한 문제가 있다.
특히, 렌즈 가공 단계에서 렌즈를 형성하기 위해 절삭된 부분인 스크랩은, 재사용이 불가능하여 폐기하는 방식으로 처리되기에, 적외선 렌즈나 레이저 렌즈의 비용이 더욱 높아지는 문제가 있었으며, 특히 셀렌화아연의 경우에는 독성물질로 분류되어, 분해 및 중화 처리를 하여 폐기해야 하므로 폐기 비용이 높으며, 재처리에 있어서도 유독가스를 발생시켜 작업자 및 대기 환경에 유해하므로, 셀렌화아연의 독성을 중화하면서 안전하고 경제적인 방식으로 셀렌화아연 스크랩을 재활용할 수 있는 기술에 대한 개발이 요구되고 있다.
(특허문헌 1) 등록특허 제10-1075262호(2011.10.13 등록)
본 발명에서는 기존에 폐기 처리되던 셀렌화아연(ZnSe) 스크랩을 가공하여 다양한 산업분야에 적용될 수 있는 소재인 셀렌산아연(ZnSeO3)으로 재생하는 방법을 제공하고자 한다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 형태에 따른 셀렌화아연의 재생방법은, 셀렌화아연(ZnSe) 스크랩을 진공의 산소(O2) 분위기에서 200℃ 초과 및 400℃ 미만의 온도 범위로 가열하며 분쇄하는 분말화 단계; 상기 분말화 단계를 통해 얻어진 분말 혼합물을 진공상태에서 가열하는 전처리 단계; 및 상기 전처리 단계를 거친 혼합물을 가압 및 가열하여 셀렌산아연(ZnSeO3)을 합성하는 합성 단계;를 포함한다.
상기 분말화 단계는, 볼밀 분쇄 방식으로 수행되며, 분쇄기의 회전 속도를 약 450~800 rpm의 범위로 제어되는 것이 바람직하고, 상기 전처리 단계는, 200℃ 초과 및 500℃ 미만의 온도 범위에서 수행되는 것이 더욱 바람직하다.
또한 상기 합성 단계는, 10kbar 이상 및 15kbar 이하의 압력 범위와 500℃ 초과 및 1200℃ 미만의 온도 범위에서 수행되는 것이 바람직하고, 필요에 따라 전처리된 혼합물에 초음파를 추가적으로 가하는 것도 가능하다.
본 발명의 셀렌화아연의 재생방법에 따르면, 기존에 폐기되던 셀렌화아연 스크랩을 재활용할 수 있어 친환경적이고 경제적이며, 셀렌화아연 재생에 있어 독성 물질이 발생되지 않아 작업자 및 대기 환경에 친화적인 장점이 있다.
또한, 종래의 셀렌산아연(ZnSeO3) 제조 공정보다 높은 수율로 셀렌산아연을 제조할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 셀렌화아연 재생방법의 공정 시스템을 간략하게 도시한 공정도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 분말화 단계를 통해 얻어진 물질의 EDS 분석 결과 그래프이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 상세히 설명하기에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 밝혀둔다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하에서는, 본 발명의 실시예를 살펴본다. 그러나 본 발명의 범주가 이하의 바람직한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 당업자라면 본 발명의 권리범위 내에서 본 명세서에 기재된 내용의 여러 가지 변형된 형태를 실시할 수 있다.
본 발명은 적외선 카메라용 렌즈 및 레이저 장치용 렌즈를 제조하기 위해 셀렌화아연(ZnSe)을 절삭 가공하는 과정에서 발생하는 셀렌화아연 스크랩(scrap)을 재생하여 다양한 산업분야에 활용될 수 있는 셀렌산아연(ZnSeO3)으로 합성하는 셀렌화아연의 재생방법에 관한 것이다.
종래에는 렌즈 가공시 발생하는 셀렌화아연 스크랩을 재활용하기 곤란하여 폐기하는 방식으로만 처분되었으나, 본 발명에서는 이와 같이 폐기 처분되던 셀렌화아연 스크랩을 이용하여 셀렌산아연을 합성함으로써, 폐기 처리 비용을 절감하고, 태생적으로 비용이 높은 셀렌화아연을 재활용함에 따라 경제적, 환경적 이점을 얻을 수 있는 장점이 있다.
또한, 종래의 셀렌화아연과 오존을 직접 반응시켜 셀렌산아연을 제조하는 공정의 경우에는 수율이 60% 미만으로 낮아 공정 효율이 낮은 문제가 있으나, 본 발명의 셀렌화아연 스크랩을 활용한 셀렌산아연 제조 방법은 약 85% 이상으로 높아 공정 효율이 우수한 장점이 있다.
이와 같은 본 발명의 셀렌화아연의 재생방법은, 셀렌화아연(ZnSe) 스크랩을 진공의 산소(O2) 분위기에서 가열하며 분쇄함으로써 산화아연(ZnO)과 이산화셀레늄(SeO2) 분말을 제조하고, 이를 다시 가열 및 가압하여 산화아연(ZnO)과 이산화셀레늄(SeO2)을 반응시켜 셀렌산아연(ZnSeO3)을 합성하는 순서로 진행된다.
구체적으로, 셀렌화아연(ZnSe) 스크랩을 진공의 산소 분위기에서 200℃ 초과 및 400℃ 미만의 온도 범위로 가열하며 분쇄하는 분말화 단계; 상기 분말화 단계를 통해 얻어진 분말 혼합물을 진공상태에서 가열하는 전처리 단계; 및 상기 전처리 단계를 거친 혼합물을 가압 및 가열하여 셀렌산아연(ZnSeO3)을 합성하는 합성 단계;를 포함한다.
먼저, 상기 분말화 단계는, 셀렌화아연(ZnSe) 스크랩이 분쇄되어 분말화되는 단계로, 일반적인 분쇄 조건에서 분쇄되어 셀렌화아연 분말이 형성되는 공정이 아니라, 셀렌화아연(ZnSe) 스크랩이 진공의 산소(O2)분위기에서 가열되며 분쇄됨으로써 산화와 분쇄가 동시에 이루어져, 산화아연(ZnO) 및 이산화셀레늄(SeO2) 분말이 형성되는 단계이다.
이와 같이 진공의 산소 분위기에서 분쇄가 이루어짐에 따라 불순물 가스에 의한 부반응 및 이에 따른 순도 저하 문제가 발생하지 않고, 입자간의 분쇄 및 충돌열에 의해 셀렌화아연을 형성하는 셀레늄과 아연의 상호 결합력이 약화되어 산소와 쉽게 결합되는 장점이 있다. 뿐만 아니라, 산화반응과 동시에 분쇄가 진행됨에 따라 산화아연과 이산화셀레늄이 균일하게 혼합된 혼합 분말을 얻을 수 있어, 이후 합성 단계에서 산화아연과 이산화셀레늄의 반응에 의한 셀렌산아연의 생성 수율이 향상될 수 있다.
분말화 단계에서 셀렌화아연의 분쇄는 볼밀 분쇄 방식으로 수행될 수 있으며, 분쇄를 통해 최대 입경이 1㎛가 되도록 분쇄될 수 있다. 산화아연과 이산화셀레늄의 최대 입경이 이와 같을 경우, 이후의 반응 단계에서 합성되는 셀렌산아연의 수율이 향상되고, 안정적인 품질의 셀렌산아연이 합성될 수 있으므로, 상술한 최대 입경을 갖도록 분쇄가 수행되는 것이 바람직하다.
분말화 단계에서 볼밀 분쇄기의 회전 속도는 450~800 rpm일 수 있으며, 450 rpm 미만인 경우에는 불충분한 분쇄에 의해 생성된 분말의 입경이 과도하게 크게 형성되고, 입경 분포가 넓게 나타나기 때문에, 이후 셀렌산아연 합성시 균일한 품질의 셀렌산아연을 획득하는 것이 곤란하고, 800 rpm을 초과하는 경우에는 추가적인 수율 향상이나 품질 개선 등의 효과가 미미하므로, 상술한 회전 속도 범위를 갖도록 분쇄가 진행되는 것이 바람직하다.
분말화 단계는, 200℃ 초과 및 400℃ 미만의 온도 범위에서 수행될 수 있으며, 이때 온도가 200℃ 이하인 경우에는 셀레늄과 아연의 산화반응이 균일하게 일어나지 않아 불순물이 과도하게 생성되는 문제가 있고, 400℃ 이상인 경우에는 셀레늄이 산소와 반응하기 전 기화되어 셀레늄의 손실이 발생하여, 결과적으로 셀렌산아연의 생성 수율이 현저히 저하되므로, 상술한 온도 범위 내에서 수행되는 것이 바람직하다.
도 1은 본 발명의 셀렌화아연 재생 방법의 반응 시스템을 간략하게 도시한 공정도로, 이러한 반응 시스템은, 분말화 단계가 수행되는 제1 반응 시스템(10)과 전처리 단계 및 합성 단계가 수행되는 제2 반응 시스템(20)을 포함한다.
도 1의 제1 반응 시스템(10)을 참조하면, 먼저, 볼밀 분쇄기(100)에 주 원료인 셀렌화아연 스크랩이 공급된 후, 산소가 공급되고, 진공펌프(미도시)에 의해 진공 상태가 유지되며, 열 공급 수단(미도시)에 의해 열이 공급되어 셀렌화아연 스크랩이 산화아연과 이산화셀레늄 분말로 산화 및 분쇄된다.
볼밀 분쇄기(100)는 배치(batch)식 반응기로, 주 원료인 셀렌화아연 스크랩을 반응기에 공급한 뒤, 소정 시간 경과 후 반응이 완료되면 산화아연과 이산화셀레늄을 수득하는 방식으로 반응이 이루어진다.
이때 볼밀 분쇄기(100) 내부의 산소 농도가 과도하게 높으면 폭발 등의 위험이 발생할 수 있으므로, 볼밀 분쇄기(100) 내부의 산소의 분압이 소정 범위 내에서 유지되도록 유량조절기(120)를 통해 연속적으로 혹은 간헐적으로 공급되는 것이 바람직하다.
이러한 분말화 단계가 수행되는 반응 시스템은, 상기 볼밀 분쇄기(100) 내부의 온도를 측정하여, 내부의 온도가 200℃ 초과 및 400℃ 미만으로 유지되도록 열 공급수단(미도시) 및 냉각수단(미도시)의 동작을 제어하는 온도 컨트롤러(110)가 구비된다. 이때, 상기 열 공급수단(미도시)과 냉각수단(미도시)의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 동일한 목적으로 사용될 수 있는 수단이라면 어떠한 방식이라도 사용될 수 있다.
분말화 단계는 4~7시간 동안 수행되는 것이 바람직하고, 이와 같은 시간 범위 내에서 반응이 수행될 때 가장 균일하고 우수한 품질의 산화아연과 이산화셀레늄을 최대 수율로 얻을 수 있다.
이와 같은 반응을 통해 산화아연과 이산화셀레늄을 포함하는 분말 혼합물이 얻어진다.
도 2 및 도 3은 이와 같은 분말화 단계를 통해 얻어진 물질의 EDS(Energy-dispersive X-ray spectroscopy) 분석 결과 그래프로, 아연(Zn), 셀레늄(Zn) 및 산소(O) 피크가 검출된 것을 확인할 수 있으며, 이러한 결과로부터 상기와 같은 분말화 단계를 통해 얻어진 분말에 산화아연 및 이산화셀레늄이 존재함을 알 수 있다.
다시 도 1을 참조하여 설명하면, 제2 반응 시스템(20)에서는, 분말화 단계를 통해 얻어진 분말 혼합물에 포함되어 있는 불순물을 제거하는 전처리 공정과, 전처리 공정을 거친 분말 혼합물을 반응시켜 셀렌산아연을 수득하는 합성 공정이 배치(batch) 방식으로 순차적으로 수행된다.
앞서 설명한 바와 같은 분말화 단계를 통해 얻어진 분말 혼합물의 주 성분은 산화아연과 이산화셀레늄이나, 이 외의 각종 불순물이 포함되어 있으므로, 이 상태에서 바로 셀렌산아연을 합성하는 경우에는 셀렌산아연의 수율 및 품질이 저하된다. 이에, 합성 단계가 바로 진행되지 않고, 불순물을 제거하기 위한 전처리 단계가 수행된다.
전처리 단계는 분말화 단계를 통해 얻어진 분말 혼합물을 진공상태에서 가열하여 불순물을 제거하는 단계로, 이때 가열은 200℃ 초과 및 500℃ 미만의 온도 범위에서 수행될 수 있다. 가열이 200℃ 이하의 온도로 수행되는 경우에는 불순물 제거 효과가 미미하고, 500℃ 이상의 온도로 수행되는 경우에는 불순물이 포함된 상태에서 셀렌산아연의 합성 반응이 진행되어 셀렌산아연의 수율 및 품질이 저하되는 문제가 있으므로, 상술한 온도 범위를 만족하도록 열처리가 수행되는 것이 바람직하다.
다음으로, 전처리 단계를 거쳐 불순물이 제거된 분말 혼합물을 가열 및 가압하여 셀렌산아연을 합성하는 합성 단계가 수행된다.
합성 단계에서 가압은 10kbar 이상 및 15kbar 이하의 압력 범위에서 수행될 수 있고, 가열은 500℃ 초과 및 1200℃ 미만의 온도 범위에서 수행될 수 있다. 이러한 압력과 온도 범위는 미반응 및 부반응을 최소화하고 셀렌산아연의 합성 수율을 최대화하며, 균일한 품질의 셀렌산아연을 수득하기 위한 최적의 범위로, 가압 압력과 가열 온도가 상기 최저 조건보다 낮을 경우에는 셀렌산아연의 합성이 원활하게 이루어지지 않고, 가압 압력과 가열 온도가 최고 조건보다 높은 경우에는 부반응에 의한 셀렌산아연 합성 수율 및 품질이 저하될 수 있으므로, 상술한 조건을 만족하도록 가압 및 가열이 이루어지는 것이 바람직하다.
이와 같은 전처리 단계와 합성 단계는 배치(batch) 반응기인 합성반응기(200)에서 이루어지며, 상술한 가압 압력과 가열 온도를 유지시키기 위해 합성반응기(200) 내부의 압력을 측정하여 압력 공급 수단(미도시)의 동작을 제어하기 위한 압력 컨트롤러(210)와 합성반응기(200) 내부의 온도를 측정하여 열 전달 수단(미도시)의 동작을 제어하기 위한 온도 컨트롤러(220)가 구비된다.
상기 압력 컨트롤러(210)는, 압력 공급 수단(미도시) 뿐만 아니라, 반응 후 퍼지(purge)를 위해 아르곤(Ar), 질소(N2) 등의 이너트(inert) 가스가 공급되는 라인의 유량조절기(230)과 연결되어, 압력 공급 수단(미도시)의 동작과 이너트 가스 공급 유량을 함께 조절함으로써 합성반응기(200) 내부의 압력을 조절한다.
상기 온도 컨트롤러(220)는 가열 코일 장치, 냉각수 순환 장치 등의 열 전달 수단(미도시)의 동작을 제어하여 합성반응기(200) 내부의 온도를 일정하게 유지시키는 기능을 수행한다.
상기 합성반응기(200) 내부에는, 합성 단계에서 산화아연과 이산화셀렌의 합성 반응을 촉진시키기 위해 반응물에 진동을 가하는 초음파 프로브(240)가 추가로 더 구비될 수 있으며, 제2 반응 시스템(20)에는 초음파 프로브(240)의 구동을 제어하기 위한 초음파 프로브 컨트롤러(241)가 추가로 더 구비될 수 있다.
상기와 같은 셀렌화아연의 재생방법을 통해, 기존에 폐기 처분되던 셀렌화아연 스크랩을 가공하여 화장품, 연마재, 식품첨가제, 무기비료 등에 사용될 수 있는 셀렌산아연으로 합성함으로써, 기존의 셀렌화아연 스크랩 폐기에 따른 비용을 절감할 수 있고, 폐기에 수반되는 대기 오염을 예방할 수 있다. 뿐만 아니라, 상술한 셀렌화아연의 재생방법은, 기존의 셀렌화아연 제조방법과는 달리 고수율로 셀렌산아연을 수득할 수 있으므로 공정 효율이 우수하다.
본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.
** 부호의 설명 **
10: 제1 반응 시스템 20: 제2 반응 시스템
100: 볼밀 분쇄기 110, 220: 온도 컨트롤러
120, 230: 유량조절기 200: 합성반응기
210: 압력 컨트롤러 240: 초음파 프로브
241: 초음파 프로브 컨트롤러

Claims (5)

  1. 셀렌화아연(ZnSe) 스크랩을 진공의 산소(O2) 분위기에서 200℃ 초과 및 400℃ 미만의 온도 범위로 가열하며 분쇄하는 분말화 단계;
    상기 분말화 단계를 통해 얻어진 분말 혼합물을 진공상태에서 가열하는 전처리 단계; 및
    상기 전처리 단계를 거친 혼합물을 가압 및 가열하여 셀렌산아연(ZnSeO3)을 합성하는 합성 단계;를 포함하는, 셀렌화아연의 재생방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분말화 단계는, 볼밀 분쇄 방식으로 수행되며, 분쇄기의 회전 속도는 450~800 rpm인 것을 특징으로 하는, 셀렌화아연의 재생방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전처리 단계는, 200℃ 초과 및 500℃ 미만의 온도 범위에서 수행되는 것을 특징으로 하는, 셀렌화아연의 재생방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 합성 단계는, 10kbar 이상 및 15kbar 이하의 압력 범위 및 500℃ 초과 및 1200℃ 미만의 온도 범위에서 수행되는 것을 특징으로 하는, 셀렌화아연의 재생방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 합성 단계에서, 전처리된 혼합물에 초음파를 가하는 것을 특징으로 하는, 셀렌화아연의 재생방법.
PCT/KR2020/016062 2019-11-18 2020-11-16 셀렌화아연의 재생방법 WO2021101186A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190147877A KR102239584B1 (ko) 2019-11-18 2019-11-18 셀렌화아연의 재생방법
KR10-2019-0147877 2019-11-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021101186A1 true WO2021101186A1 (ko) 2021-05-27

Family

ID=75482604

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2020/016062 WO2021101186A1 (ko) 2019-11-18 2020-11-16 셀렌화아연의 재생방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102239584B1 (ko)
WO (1) WO2021101186A1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2545413B2 (ja) * 1987-11-05 1996-10-16 住友電気工業株式会社 セレン化亜鉛の製造方法
CN101172584A (zh) * 2007-10-31 2008-05-07 先导（清远）稀有金属化工有限公司 亚硒酸锌的生产方法
CN101759161A (zh) * 2008-12-25 2010-06-30 北京有色金属研究总院 一种高光学质量硒化锌的制备方法
KR101705174B1 (ko) * 2016-08-30 2017-02-10 한국지질자원연구원 티타늄 스크랩 재활용 방법 및 이에 따라 제조되는 티타늄 탄질화물
CN110240125A (zh) * 2018-03-08 2019-09-17 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 一种空心硒化锌纳米晶、其制备方法与应用

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101075262B1 (ko) 2008-10-15 2011-10-19 박달영 수직순환식 주차장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2545413B2 (ja) * 1987-11-05 1996-10-16 住友電気工業株式会社 セレン化亜鉛の製造方法
CN101172584A (zh) * 2007-10-31 2008-05-07 先导（清远）稀有金属化工有限公司 亚硒酸锌的生产方法
CN101759161A (zh) * 2008-12-25 2010-06-30 北京有色金属研究总院 一种高光学质量硒化锌的制备方法
KR101705174B1 (ko) * 2016-08-30 2017-02-10 한국지질자원연구원 티타늄 스크랩 재활용 방법 및 이에 따라 제조되는 티타늄 탄질화물
CN110240125A (zh) * 2018-03-08 2019-09-17 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 一种空心硒化锌纳米晶、其制备方法与应用

Also Published As

Publication number Publication date
KR102239584B1 (ko) 2021-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108780683B (zh) 固体电解质和固体电解质的制造方法
WO2005070831A1 (en) Method for producing calcium fluoride, reusing method and recycling method thereof
Zhang et al. Feasibility of aluminum recovery and MgAl 2 O 4 spinel synthesis from secondary aluminum dross
CN104591259B (zh) 一种植活式纳米氧化锌及其生产工艺
WO2021101186A1 (ko) 셀렌화아연의 재생방법
UY24222A1 (es) Proceso para el tratamiento de finos reactivos
WO2016099022A1 (ko) 레이저를 이용한 나노입자 제조방법
CN102180675A (zh) 化学共沉淀碳热还原法制备γ-AlON粉末的方法
US9764963B2 (en) Method for the production of free flowing synthetic calcium fluoride and use thereof
CN110255689B (zh) 一种硫磺、亚硫酸根水热歧化硫化固砷方法
Khunur et al. Synthesis of fluorite (CaF2) crystal from gypsum waste of phosphoric acid factory in silica gel
US4308299A (en) Lithiated nickel oxide
JP5225340B2 (ja) ゼオライトの製造方法
KR20220082646A (ko) 셀렌화아연 폐기물로 분해산물을 제조하는 방법
CN105731503A (zh) 从盐湖锂矿生产氯化锂的方法
WO2022014884A1 (ko) 패각을 이용한 모노 칼슘 시트레이트의 제조방법 및 이의 응용
US2547901A (en) Process for the manufacture of alkali metal aluminum fluoride
CN87103009A (zh) 复合聚氯化铝的生产方法
WO2016148446A1 (ko) 전기로 더스트로부터 아연화합물을 제조하는 방법
KR20210040638A (ko) 적외선 투과 렌즈용 분말 및 이를 포함하는 적외선 투과 렌즈
CN107540234A (zh) 一种玻璃减薄系统无废酸无玻璃渣排放的方法
KR102661021B1 (ko) 적외선 투과 렌즈용 분말 및 이를 포함하는 적외선 투과 렌즈
KR20230078423A (ko) 셀렌화아연 폐기물로 분해산물을 제조하는 장치
US3728436A (en) Method of obtaining silicon monoxide
JPH03203173A (ja) 使用済ナトリウム／硫黄電池から多硫化ナトリウムを廃棄処理する方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20889310

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20889310

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1