KR101200185B1 - Method for regenerating nickel sludge occurred in production process of nitrogen trifluoride gas - Google Patents
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Abstract
본 발명은 삼불화질소(NF3) 가스의 제조 시 발생된 니켈 슬러지(Ni Sludge)의 재생방법에 관한 것이다. 본 발명은 삼불화질소(NF3) 가스의 제조 시 발생된 니켈 슬러지를 열분해로에 투입하여, 니켈 슬러지에 포함된 산성 불화암모늄(NH4HF2)을 열분해시켜 제거하는 단계; 및 상기 산성 불화암모늄(NH4HF2)이 제거된 니켈 슬러지를 용융시킨 다음, 니켈-전극판으로 주조하는 단계를 포함하는, 삼불화질소(NF3) 가스의 제조 시 발생된 니켈 슬러지의 재생방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 니켈 슬러지에 포함된 산성 불화암모늄(NH4HF2)이 열분해를 통해 효과적으로 제거되어, 재생 니켈-전극판의 전류밀도 및 전기전도도 등의 전기적 특성이 향상되고, 니켈 슬러지의 발생량이 최소화되어 수명이 연장된다. The present invention relates to a method for regenerating nickel sludge generated in the production of nitrogen trifluoride (NF 3 ) gas. The present invention includes the steps of adding nickel sludge generated during the production of nitrogen trifluoride (NF 3 ) gas to a pyrolysis furnace to thermally remove and remove acidic ammonium fluoride (NH 4 HF 2 ) contained in the nickel sludge; And melting the nickel sludge from which the acidic ammonium fluoride (NH 4 HF 2 ) has been removed, and then casting the nickel sludge into a nickel-electrode plate, regeneration of the nickel sludge generated during the production of nitrogen trifluoride (NF 3 ) gas. Provide a method. According to the present invention, the acidic ammonium fluoride (NH 4 HF 2 ) contained in the nickel sludge is effectively removed through thermal decomposition, thereby improving electrical characteristics such as current density and electrical conductivity of the regenerated nickel-electrode plate, and generating amount of nickel sludge. Is minimized to extend life.
Description
본 발명은 삼불화질소(NF3) 가스의 제조 시 발생된 니켈 슬러지(Ni Sludge)의 재생방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 삼불화질소(NF3) 가스를 제조하는 과정에서 발생된 니켈 슬러지(Ni Sludge)를 니켈-전극판으로 재생하되, 니켈 슬러지에 포함된 불순물을 열분해를 통해 효과적으로 제거함으로써, 재생 니켈-전극판의 전기적 특성이 향상되고, 니켈 슬러지의 발생량이 최소화되어 수명을 연장할 수 있는 니켈 슬러지의 재생방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for regenerating nickel sludge (Ni Sludge) generated during the production of nitrogen trifluoride (NF 3 ) gas, more specifically nickel sludge generated in the process of producing nitrogen trifluoride (NF 3 ) gas. (Ni Sludge) is recycled to the nickel-electrode plate, but by effectively removing impurities contained in the nickel sludge through pyrolysis, the electrical characteristics of the recycled nickel-electrode plate are improved, and the amount of nickel sludge is minimized to extend the life. The present invention relates to a method for regenerating nickel sludge which can be used.
삼불화질소 가스(이하, 'NF3 가스'라 한다.)는 반도체의 드라이 에칭제나 CVD 장치의 클리닝 가스 등으로 유용하게 사용되고 있다. 최근, 반도체 산업의 활성화로 인해 NF3 가스의 수요는 점점 증가되고 있다. Nitrogen trifluoride gas (hereinafter referred to as "NF 3 gas") is usefully used as a dry etching agent for semiconductors or as a cleaning gas for CVD apparatuses. Recently, the demand for NF 3 gas is increasing due to the activation of the semiconductor industry.
일반적으로, NF3 가스는 산성 불화암모늄(NH4HF2)의 용융염을 전해조 내에서 전기 분해하는 방법으로 제조된다. 이때, 상기 전해조에는 양극 및 음극의 전극과, 상기 양극과 음극을 구획하는 격막이 설치되어 있다. 격막은 양극에서 발생되는 양극 가스(NF3 가스 등)와 음극에서 발생되는 음극 가스(H2 등)의 혼합을 방지한다. 전기 분해를 통한 NF3 가스의 제조 공정에 있어서는 열이나 발생 가스에 대한 안정성이 확보되어야 하고, 전극을 장기간 동안 사용할 수 있어야 한다. 또한, 목적물인 NF3 가스의 생성율은 높아야 하고 부산물의 생성율은 낮아야 한다.In general, NF 3 gas is prepared by the electrolysis of a molten salt of acidic ammonium fluoride (NH 4 HF 2 ) in an electrolytic cell. At this time, the electrolytic cell is provided with electrodes of the positive electrode and the negative electrode, and a diaphragm for dividing the positive electrode and the negative electrode. The diaphragm prevents mixing of anode gas (NF 3 gas, etc.) generated at the anode and cathode gas (H 2, etc.) generated at the cathode. In the process of producing NF 3 gas through electrolysis, stability to heat or generated gas must be ensured and the electrode can be used for a long time. In addition, the production rate of NF 3 gas, which is a target product, should be high and the production rate of by-products should be low.
예를 들어, 대한민국 공개특허 제10-1991-0008172호[특허문헌 1]에는 양극(또는 음극)과 격막 간의 거리, 양극(또는 음극)의 하단과 전해조 저면 간의 거리 등을 조절하여 발생 가스에 대한 안정성과 장기간 사용성을 도모한 기술이 제시되어 있다. 그리고 대한민국 등록특허 제10-0742484호[특허문헌 2] 및 대한민국 등록특허 제10-0515412호[특허문헌 3]에는 전해조 상판 등에 냉각관이나 열교환 수단을 설치하여 열이나 발생 가스를 억제하기 위한 기술이 제시되어 있다. 또한, 대한민국 등록특허 제10-0541978호[특허문헌 4]에는 용융염의 전기 분해 시 암모늄산 불화물의 NH4F에 대한 HF의 비율 조절을 통해 NF3 가스의 생성 효율을 증가시키기 위한 기술이 제시되어 있다. For example, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-1991-0008172 [Patent Document 1] describes a distance between an anode (or cathode) and a diaphragm, a distance between a bottom of an anode (or cathode) and a bottom of an electrolytic cell, and the like for a generated gas. Techniques aimed at stability and long-term usability have been proposed. And the Republic of Korea Patent No. 10-0742484 [Patent Document 2] and Republic of Korea Patent No. 10-0515412 [Patent Document 3] has a technology for suppressing heat or generated gas by installing a cooling tube or heat exchange means in the electrolytic cell upper plate Presented. In addition, Korean Patent No. 10-0541978 [Patent Document 4] is proposed a technique for increasing the production efficiency of NF 3 gas through the control of the ratio of HF to NH 4 F of ammonium fluoride during the electrolysis of molten salt have.
상기 선행 특허문헌들에서도 제시된 바와 같이, NF3 가스를 용융염 전기 분해를 통해 제조함에 있어서는 전극으로서 니켈 플레이트(Ni Plate)가 주로 사용된다. 즉, 상기 전해조에는 양극과 음극의 전극으로서 Ni-전극판이 설치된다. 이때, 전기 분해 시에는 니켈 슬러지(Ni Sludge)가 발생된다. 그리고 이러한 니켈 슬러지에는 니켈과 함께 불순물로서 다량의 산성 불화암모늄(NH4HF2)이 포함되어 있다. As also shown in the preceding patent documents, nickel plate (Ni Plate) is mainly used as an electrode in the production of NF 3 gas through molten salt electrolysis. That is, the electrolytic cell is provided with a Ni-electrode plate as an electrode of the positive electrode and the negative electrode. At this time, nickel sludge is generated during electrolysis. The nickel sludge contains a large amount of acidic ammonium fluoride (NH 4 HF 2 ) as an impurity together with nickel.
또한, 일반적으로 상기 니켈-전극판은 위와 같은 니켈 슬러지를 재생하여 사용하고 있다. 구체적으로, 전기 분해 과정에서 발생된 니켈 슬러지를 회수하여 고온의 용광로에서 용융시킨 다음, 주조(casting)를 통해 니켈-전극판으로 재생하여 사용하고 있다. In general, the nickel-electrode plate is used by regenerating the nickel sludge as described above. Specifically, the nickel sludge generated during the electrolysis process is recovered and melted in a high temperature furnace, and then regenerated and used as a nickel-electrode plate through casting.
그러나 위와 같은 종래의 방법으로 재생된 니켈-전극판은 전기적 특성이 낮고, 니켈 슬러지의 발생량이 많아 수명이 짧은 문제점이 있다. 구체적으로, 전술한 바와 같이 니켈 슬러지에는 다량의 산성 불화암모늄(NH4HF2)이 포함되어 있는데, 이러한 니켈 슬러지를 별도의 처리 없이 바로 용융, 주조하게 되면, 고온의 용융 과정에서 산성 불화암모늄(NH4HF2)이 열분해되어 가스가 발생된다. 이때, 니켈-전극판의 표면에 미처 빠져나가지 못한 산성 불화암모늄(NH4HF2)의 가스로 인해, 가스 포집 체류(Gas pocket hold-up) 현상이 발생하고, 이러한 가스 포집 체류 현상에 의해 미세 구멍(hole)이 형성되어 재생 Ni-전극판의 집적도가 현저하게 떨어지게 된다. 이로 인해, 재생 Ni-전극판을 사용하여 전기 분해 시, Ni-전극판이 가지는 전류밀도 및 전기전도도 등의 전기적 특성이 낮고, 기포에 의해 내부 크랙(crack)이 발생한다. However, the nickel-electrode plate regenerated by the conventional method as described above has a problem of low electrical characteristics, and a large amount of nickel sludge is generated, thereby shortening the lifespan. Specifically, as described above, the nickel sludge contains a large amount of acidic ammonium fluoride (NH 4 HF 2 ). If the nickel sludge is melted and cast directly without any treatment, the acidic ammonium fluoride ( NH 4 HF 2 ) is pyrolyzed to generate gas. At this time, a gas pocket hold-up phenomenon occurs due to the gas of the acidic ammonium fluoride (NH 4 HF 2 ) that is not able to escape to the surface of the nickel-electrode plate, and the gas collection retention phenomenon causes fine Holes are formed so that the degree of integration of the regenerated Ni-electrode plate is significantly reduced. For this reason, during electrolysis using the regenerated Ni-electrode plate, the electrical characteristics such as current density and electrical conductivity of the Ni-electrode plate are low, and internal cracks are generated by bubbles.
또한, 상기 발생된 크랙(crack)으로 인해, Ni-전극판이 덩어리 상태로 분리, 침적되어 니켈 슬러지의 발생량이 많고 니켈-전극판의 수명이 단축된다. 이에 따라, 종래 재생 Ni-전극판을 사용하여 전기 분해 후 생성된 니켈 슬러지는 통상 30% 이상으로서 발생량이 많다. 예를 들어, 27.5kg 정도의 재생 니켈-전극판을 사용하는 경우, 전기 분해 후 약 9.0kg 이상의 니켈 슬러지가 발생하고 있다.
In addition, due to the cracks generated, the Ni-electrode plate is separated and deposited in the form of agglomerates, thereby generating a large amount of nickel sludge and shortening the life of the nickel-electrode plate. Accordingly, nickel sludge produced after electrolysis using a conventionally regenerated Ni-electrode plate is usually 30% or more and has a large amount of generation. For example, when using a regenerated nickel-electrode plate of about 27.5 kg, nickel sludge of about 9.0 kg or more is generated after electrolysis.
이에, 본 발명은 삼불화질소(NF3) 가스의 제조 시에 발생된 니켈 슬러지를 재생(재활용)함에 있어, 특정의 처리를 통해 산성 불화암모늄(NH4HF2)을 제거한 후에 재생함으로써, 재생 니켈-전극판의 전기적 특성이 향상되고, 니켈 슬러지의 발생량이 최소화되어 수명을 연장할 수 있는 니켈 슬러지의 재생방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
Accordingly, in the present invention, in the regeneration (recycling) of the nickel sludge generated during the production of nitrogen trifluoride (NF 3 ) gas, by regeneration after removing the acidic ammonium fluoride (NH 4 HF 2 ) through a specific treatment, It is an object of the present invention to provide a method for regenerating nickel sludge which can improve the electrical characteristics of the nickel-electrode plate and minimize the amount of nickel sludge to extend its life.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, The present invention to achieve the above object,
삼불화질소(NF3) 가스의 제조 시 발생된 니켈 슬러지(Ni Sludge)를 열분해로에 투입하여, 니켈 슬러지에 포함된 산성 불화암모늄(NH4HF2)을 열분해시켜 제거하는 단계; 및 Adding nickel sludge (Ni Sludge) generated during the production of nitrogen trifluoride (NF 3 ) gas to a pyrolysis furnace to thermally remove and remove acidic ammonium fluoride (NH 4 HF 2 ) contained in the nickel sludge; And
상기 산성 불화암모늄(NH4HF2)이 제거된 니켈 슬러지를 용융시킨 다음, 니켈-전극판으로 주조하는 단계를 포함하는, 삼불화질소(NF3) 가스의 제조 시 발생된 니켈 슬러지의 재생방법을 제공한다. The acidic ammonium fluoride (NH 4 HF 2) This was removed molten nickel sludge and then, nickel-play of a nickel sludge generated during the preparation of comprising the step of casting the electrode plate, a nitrogen trifluoride (NF 3) gas method To provide.
이때, 상기 열분해로의 온도는 100 ~ 300℃인 것이 바람직하다. 또한, 상기 열분해로는 회전식이 좋다.
At this time, the temperature of the pyrolysis furnace is preferably 100 ~ 300 ℃. In addition, the pyrolysis furnace is preferably a rotary type.
본 발명에 따르면, 삼불화질소(NF3) 가스의 제조 시에 발생된 니켈 슬러지를 재생함에 있어, 니켈 슬러지에 포함된 산성 불화암모늄(NH4HF2)이 열분해를 통해 효과적으로 제거되어, 재생 니켈-전극판의 전류밀도 및 전기전도도 등의 전기적 특성이 향상되고, 니켈 슬러지의 발생량이 최소화되어 수명이 연장되는 효과를 갖는다.
According to the present invention, in regenerating nickel sludge generated during the production of nitrogen trifluoride (NF 3 ) gas, the acidic ammonium fluoride (NH 4 HF 2 ) contained in the nickel sludge is effectively removed through pyrolysis, thereby regenerating nickel The electrical characteristics such as current density and electrical conductivity of the electrode plate are improved, and the amount of nickel sludge is minimized, thereby extending the service life.
도 1은 본 발명에 사용될 수 있는 열분해 장치의 예시적인 구성도이다.1 is an exemplary schematic diagram of a pyrolysis apparatus that may be used in the present invention.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명은 삼불화질소(NF3) 가스의 제조 시에 발생된 니켈 슬러지(Ni Sludge)를 니켈-전극판으로 재생함에 있어, 니켈 슬러지를 용융, 주조하기 이전에 열분해(cracking)를 통해 산성 불화암모늄(NH4HF2)을 분해 제거한 후에 재생한다. In the present invention, in regenerating nickel sludge (Ni Sludge) generated during the production of nitrogen trifluoride (NF 3 ) gas into a nickel-electrode plate, acid fluoride through pyrolysis before melting and casting the nickel sludge. Ammonium (NH 4 HF 2 ) is decomposed and regenerated.
구체적으로, 본 발명은 삼불화질소(NF3) 가스의 제조 시 발생된 니켈 슬러지를 열분해로(cracking furnace)에 투입하여, 니켈 슬러지에 포함된 산성 불화암모늄(NH4HF2)을 제거하는 열분해 단계, 및 상기 산성 불화암모늄(NH4HF2)이 제거된 니켈 슬러지를 용융시킨 다음, 니켈-전극판으로 주조하는 용융/주조 단계를 포함한다. 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. Specifically, the present invention is a pyrolysis to remove the acidic ammonium fluoride (NH 4 HF 2 ) contained in the nickel sludge by injecting nickel sludge generated in the production of nitrogen trifluoride (NF 3 ) gas into a cracking furnace. And melting / casting the molten nickel sludge from which the acidic ammonium fluoride (NH 4 HF 2 ) has been removed, and then casting the nickel sludge into a nickel-electrode plate. More specifically described as follows.
먼저, 삼불화질소(NF3) 가스의 제조 시, 전기 분해 과정에서 발생된 니켈 슬러지를 회수한다. 구체적으로, 전해조 내의 니켈 슬러지를 여과 등을 통해 분리, 회수한다. 이후, 상기 회수된 니켈 슬러지를 열분해로(12, 도 1 참조)에 투입하여 열분해(cracking)시킨다. 니켈 슬러지에는 니켈 이외에 산성 불화암모늄(NH4HF2)이 포함되어 있는데, 상기 산성 불화암모늄(NH4HF2)은 열에 의해 가스(gas)로 열분해된다. 구체적으로, 산성 불화암모늄(NH4HF2)은 열에 의해 NH4F 가스와 HF 가스로 열분해된다. First, in the production of nitrogen trifluoride (NF 3 ) gas, the nickel sludge generated during the electrolysis process is recovered. Specifically, the nickel sludge in the electrolytic cell is separated and recovered by filtration or the like. Thereafter, the recovered nickel sludge is introduced into a pyrolysis furnace 12 (see FIG. 1) to be cracked. Nickel sludge contains acidic ammonium fluoride (NH 4 HF 2 ) in addition to nickel, and the acidic ammonium fluoride (NH 4 HF 2 ) is thermally decomposed into a gas by heat. Specifically, acidic ammonium fluoride (NH 4 HF 2 ) is thermally decomposed into NH 4 F gas and HF gas by heat.
이때, 상기 열분해로(12)는, 산성 불화암모늄(NH4HF2)은 열분해되면서 니켈은 휘발되지 않는 온도로 유지하면 좋다. 상기 열분해로(12)의 온도는, 바람직하게는 100 ~ 300℃인 것이 좋다. 이때, 열분해로(12)의 온도가 100℃ 미만인 경우, 산성 불화암모늄(NH4HF2)의 열분해 효율(제거 효율)이 낮아질 수 있다. 그리고 열분해로(12)의 온도가 300℃를 초과하는 경우, 니켈이 휘발될 수 있다. 이러한 점을 고려할 때, 상기 열분해로(12)의 온도는 180 ~ 220℃로서, 200℃에 근접할수록 좋다. At this time, the pyrolysis furnace 12, the acidic ammonium fluoride (NH 4 HF 2 ) may be maintained at a temperature at which nickel does not volatilize while pyrolysis. The temperature of the
상기 열분해 공정에서는 다양한 열분해 장치가 사용될 수 있다. 상기 열분해 장치는, 투입된 니켈 슬러지에 적정 온도의 열을 가하는 열분해로(12)를 포함하는 것이면 제한되지 않는다. 상기 열분해 장치는 예를 들어 로타리 퀼른(rotary kiln)식 장치를 사용할 수 있다. 도 1은 본 발명에 사용될 수 있는 열분해 장치의 예시적인 구성도로서, 로타리 퀼른 설비의 개략적인 구성도를 보인 것이다. Various pyrolysis devices may be used in the pyrolysis process. The pyrolysis apparatus is not limited as long as it includes a
도 1을 참조하면, 상기 열분해 장치는 본 발명의 예시적인 형태에 따라서, 열분해부(10)와, 상기 열분해부(10)의 후단에 설치된 분리부(20)를 포함할 수 있다. 그리고 상기 열분해부(10)는, 니켈 슬러지가 투입되는 열분해로(12)와, 상기 열분해로(12)에 열을 공급하는 열 공급수단(16)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the pyrolysis apparatus may include a
이때, 상기 열분해로(12)는, 열이 균일하게 공급되어 열분해 효율이 좋도록 회전식, 즉 회전이 가능한 것이 바람직하다. 이러한 열분해로(12)는, 예를 들어 회전 드럼(rotary drum) 등으로부터 선택될 수 있다. 그리고 상기 열 공급수단(16)은 열분해로(12)에 열을 공급할 수 있는 것이면 제한되지 않는다. 상기 열 공급수단(16)은, 예를 들어 전기에 의해 발열하는 열선(heating wire)이나, 화석 연료(가솔린, 경유, 등유, 석탄 등) 등에 의해 열을 발생시키는 버너(burner) 등으로부터 선택될 수 있다. At this time, the
또한, 상기 열 공급수단(16)으로서 화석 연료가 이용되는 버너를 사용하는 경우, 상기 열분해부(10)는 도 1에 도시한 바와 같이 가마(14, kiln) 및 스택(18, stack)을 더 포함할 수 있다. 그리고 가마(14)에는 회전식 열분해로(12)가 내삽된 형태로 설치될 수 있다. 상기 스택(18)은 가마(14)의 상단에 설치되어, 화석 연료의 연소 시에 발생되는 연기를 배출한다. In addition, when a burner using fossil fuel is used as the heat supply means 16, the
위와 같은 열분해 장치의 열분해로(12)에 니켈 슬러지를 투입하여 열분해시킨다. 이때, 니켈 슬러지에 포함된 산성 불화암모늄(NH4HF2)은 열분해로(12)에서 NH4F 가스와 HF 가스로 열분해된다. 이후, 열분해 공정을 거친 처리물을 분리부(20)로 공급하여, 처리물 중의 가스는 분리 제거한다. 구체적으로, 열분해를 통해 생성된 NH4F 가스와 HF 가스는 분리부(20)에서 분리 제거하고, 거의 순수에 가까운 니켈 슬러지를 얻는다. Nitrogen sludge is added to the
상기 분리부(20)는 제한되지 않는다. 분리부(20)는 열분해를 통해 생성된 NH4F 가스와 HF 가스를 분리 제거할 수 있으면 좋다. 분리부(20)는 예를 들어 자연 중력 방식으로 가스를 분리하는 기화탑으로 구성될 수 있으며, 이러한 기화탑이 다단이어도 좋다. 아울러, 상기 분리 제거된 NH4F 가스와 HF 가스는 포집하여 스크러빙(scrubbing) 처리하거나, 산성 불화암모늄(NH4HF2)으로 재 합성하여 전기 분해의 용융염으로 재사용할 수 있다. The
본 발명에 따르면, 위와 같은 열분해를 통해 니켈 슬러지를 사전 처리하는 경우, 니켈 슬러지에 포함된 산성 불화암모늄(NH4HF2)이 효과적으로 제거되어, 고순도의 니켈 슬러지, 즉 거의 순수 Ni만을 포함하는 생성물을 얻을 수 있다. 이때, 열분해는 특별히 한정하는 것은 아니지만, 예를 들어 10초 내지 5분 동안 진행할 수 있다. 열분해는 보다 구체적으로 20초 내지 2분 동안, 더욱 구체적으로는 약 1분 내외로 진행할 수 있다. According to the present invention, when pre-treating nickel sludge through the above pyrolysis, the acidic ammonium fluoride (NH 4 HF 2 ) contained in the nickel sludge is effectively removed, so that the product containing only high purity nickel sludge, that is, almost pure Ni Can be obtained. At this time, the pyrolysis is not particularly limited, but may be, for example, 10 seconds to 5 minutes. The pyrolysis can be carried out more specifically for 20 seconds to 2 minutes, more specifically about 1 minute.
다음으로, 위와 같이 열분해를 통해 산성 불화암모늄(NH4HF2)을 제거한 다음, 용융/주조한다. 즉, 산성 불화암모늄(NH4HF2)이 제거된 니켈 슬러지를 용융시킨 다음, 주조(casting)를 통해 니켈-전극판으로 재생한다. Next, acidic ammonium fluoride (NH 4 HF 2 ) is removed through pyrolysis as described above, followed by melting / casting. That is, the nickel sludge from which the acidic ammonium fluoride (NH 4 HF 2 ) has been removed is melted, and then regenerated into a nickel-electrode plate through casting.
상기 용융은 니켈의 융점(melting point) 이상의 온도에서 진행하는 것이면 제한되지 않는다. 상기 용융은, 예를 들어 용광로 등에서 1455℃ 이상의 온도에서 진행할 수 있다. 상기 용융은, 구체적인 예를 들어 1460℃ ~ 1650℃의 온도에서, 더욱 구체적인 예를 들어 1500℃ ~ 1600℃의 온도에서 진행할 수 있다. The melting is not limited as long as it proceeds at a temperature above the melting point of nickel. For example, the melting may be performed at a temperature of 1455 ° C. or higher in a furnace or the like. The melting may be performed at a temperature of 1460 ° C to 1650 ° C, for example, and at a temperature of 1500 ° C to 1600 ° C.
또한, 상기 주조에서는 용융을 통해 얻어진 니켈 용융물을 주조 형틀에 부어 원하는 형상의 니켈-전극판으로 성형하여 재생한다. 이때, 주조 형틀은 다양한 형상 및 크기(용적)를 가질 수 있으며, 이는 특별히 제한되지 않는다. In addition, in the casting, the nickel melt obtained through melting is poured into a casting mold and molded into a nickel-electrode plate having a desired shape and regenerated. At this time, the casting mold may have various shapes and sizes (volumes), which are not particularly limited.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 방법으로 재생된 니켈-전극판은 열분해를 통해 산성 불화암모늄(NH4HF2)이 효과적으로 제거되어, 용융/주조 과정에서 가스 발생량이 현저히 작아 니켈의 집적도가 향상된다. 이에 따라, 재생된 니켈-전극판은 전류밀도 및 전기전도도 등의 전기적 특성이 우수하다. 특히, 전기 분해 시, 니켈 슬러지의 발생량이 최소화되어 장수명 특성을 갖는다.
In the nickel-electrode plate regenerated by the method according to the present invention described above, the acidic ammonium fluoride (NH 4 HF 2 ) is effectively removed through pyrolysis, so that the amount of gas generated during the melting / casting process is significantly smaller, thereby improving the degree of integration of nickel. Accordingly, the regenerated nickel-electrode plate has excellent electrical characteristics such as current density and electrical conductivity. In particular, during electrolysis, the generation amount of nickel sludge is minimized to have a long service life.
이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 예시한다. 하기의 실시예는 본 발명의 이해를 돕도록 하기 위해 예시적으로 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, examples and comparative examples of the present invention will be exemplified. The following examples are provided to illustrate the present invention in order to facilitate understanding of the present invention, and thus the technical scope of the present invention is not limited thereto.
[실시예] [Example]
삼불화질소(NF3) 가스의 제조 시에 발생된 니켈 슬러지를 도 1에 보인 바와 같은 로타리 퀼른(rotary kiln) 설비에 투입하여 열분해시켰다. 이때, 열분해로(12)의 온도, 즉 로타리 퀼른 설비의 회전 드럼 내부의 온도를 200℃로 유지하였다. 그리고 열분해 통해 생성된 가스 상의 물질은 휘발 제거하고, 고형분의 니켈 슬러지를 분리 회수하였다. 이후, 상기 회수된 니켈 슬러지를 1500℃에서 용융시킨 다음, 주조 형틀에 부어 27.5kg의 Ni-전극판을 성형(주조)하여 재생하였다. Nickel sludge generated during the production of nitrogen trifluoride (NF 3 ) gas was introduced into a rotary kiln facility as shown in FIG. 1 and pyrolyzed. At this time, the temperature of the
그리고 상기 재생된 Ni-전극판을 사용하여 산성 불화암모늄(NH4HF2)이 수용된 전해조에서 통상적인 공정으로 전기 분해하였다. 전기 분해 후, 전해조 내에 생성된 니켈 슬러지의 중량(발생량) 및 발생율을 측정하고, 그 결과를 하기 [표 1]에 나타내었다. 이때, [표 1]에서, 발생율(%)은 아래의 수학식 1에 따라 산정된 값이다.
The regenerated Ni-electrode plate was then used for electrolysis in a conventional process in an electrolytic cell containing acidic ammonium fluoride (NH 4 HF 2 ). After the electrolysis, the weight (generation amount) and the generation rate of the nickel sludge generated in the electrolytic cell were measured, and the results are shown in the following [Table 1]. In this case, in Table 1, the occurrence rate (%) is a value calculated according to Equation 1 below.
[수학식 1][Equation 1]
발생율(%) = (전기 분해 후 생성된 니켈 슬러지의 중량/전기 분해 전 재생 니켈-전극판의 중량) x 100
% Incidence = (weight of nickel sludge produced after electrolysis / weight of regenerated nickel-electrode plate before electrolysis) x 100
[비교예] [Comparative Example]
상기 실시예와 비교하여, 니켈 슬러지를 열분해 처리하지 않는 것을 제외하고는 동일한 방법으로 Ni-전극판을 성형(주조)하여 재생하였다. 구체적으로, 삼불화질소(NF3) 가스의 제조 시에 발생된 니켈 슬러지를 열분해 처리하지 않고, 동일한 조건에서 용융 및 주조하여 27.5kg의 Ni-전극판을 재생하였다. 그리고 재생된 Ni-전극판을 이용하여 상기 실시예와 동일한 방법으로 전기 분해한 후, 생성된 니켈 슬러지의 중량(발생량) 및 발생율을 측정하고, 그 결과를 하기 [표 1]에 함께 나타내었다.
Compared with the above example, the Ni-electrode plate was molded (cast) and regenerated in the same manner except that nickel sludge was not pyrolyzed. Specifically, nickel sludge generated during the production of nitrogen trifluoride (NF 3 ) gas was melted and cast under the same conditions without pyrolysis to regenerate a 27.5 kg Ni-electrode plate. After electrolysis using the regenerated Ni-electrode plate in the same manner as in the above example, the weight (generated amount) and the generation rate of the generated nickel sludge were measured, and the results are shown together in the following [Table 1].
재생 Ni-전극판의 중량Before electrolysis
Weight of Regenerated Ni-electrode Plate
니켈 슬러지의 발생량(중량)After electrolysis
Nickel sludge generation amount (weight)
상기 [표 1]에 보인 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따라 열분해 처리한 후에 재생하여 사용하는 경우, 니켈 슬러지의 발생율이 10.0% 정도로서 현저히 낮음을 알 수 있다. 또한, 니켈 슬러지의 발생율이 낮으면 Ni-전극판을 장기간 사용할 수 있으므로 수명이 연장됨을 알 수 있다.
As shown in Table 1 above, it can be seen that the generation rate of nickel sludge is remarkably low, when used after regeneration after thermal decomposition treatment according to an embodiment of the present invention. In addition, when the incidence of nickel sludge is low, it can be seen that the Ni-electrode plate can be used for a long time, thereby extending the life.
10 : 열분해부 20 : 분리부
12 : 열분해로 14 : 가마
16 : 열 공급수단 18 : 스택(stack)10: pyrolysis unit 20: separation unit
12: pyrolysis 14: kiln
16 heat supply means 18 stack
Claims (3)
상기 니켈 슬러지를 열분해로에 투입하여, 상기 니켈 슬러지에 포함된 산성 불화암모늄(NH4HF2)을 열분해시켜 제거하되, 상기 열분해로에서 10초 내지 5분 동안 열분해시켜 산성 불화암모늄(NH4HF2)을 제거하는 단계; 및
상기 산성 불화암모늄(NH4HF2)이 제거된 니켈 슬러지를 용융시킨 다음, 니켈-전극판으로 주조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 삼불화질소(NF3) 가스의 제조 시 발생된 니켈 슬러지의 재생방법.
In the production of nitrogen trifluoride (NF 3 ) gas, a method of regenerating nickel sludge generated by electrolysis and regenerating nickel sludge containing an acidic ammonium fluoride (NH 4 HF 2 ) into a nickel-electrode plate To
Charged into the nickel sludge in the pyrolysis furnace, wherein the nickel-acidic ammonium fluoride contained in the sludge (NH 4 HF 2) a but the thermal decomposition was removed, the thermal decomposition by thermal decomposition for 10 seconds to 5 minutes acidic ammonium fluoride in a (NH 4 HF 2 ) removing; And
The acidic ammonium fluoride (NH 4 HF 2) This was removed molten nickel sludge and then, nickel-comprising the steps of: casting the electrode plate, a nitrogen trifluoride (NF 3) The nickel generated during the production of gas How to recycle sludge
상기 열분해로의 온도는 100 ~ 300℃인 것을 특징으로 하는, 삼불화질소(NF3) 가스의 제조 시 발생된 니켈 슬러지의 재생방법.
The method of claim 1,
The temperature of the pyrolysis furnace is 100 ~ 300 ℃, characterized in that the regeneration of nickel sludge generated during the production of nitrogen trifluoride (NF 3 ) gas.
상기 열분해로는 회전식인 것을 특징으로 하는, 삼불화질소(NF3) 가스의 제조 시 발생된 니켈 슬러지의 재생방법.The method according to claim 1 or 2,
The pyrolysis furnace is a rotary, characterized in that the regeneration of nickel sludge generated during the production of nitrogen trifluoride (NF 3 ) gas.
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