KR101570795B1 - 불소 함유 니켈 슬라임으로부터 고순도 니켈의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 불소 함유 니켈 슬라임으로부터 고순도 니켈의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로 니켈 슬라임을 산세 및 수세시킨 후 수산화물을 첨가하고 여과시켜 니켈 슬라임에 포함된 철 및 불소를 제거하는 단계; 전해정련 장치의 전해조에 전해액을 공급하고 외부 순환관을 통해 전해액을 리시브 탱크로 배출시킨 후 펌프를 이용하여 전해조의 음극이 구비되는 음극 포켓에 상기 전해액을 공급하여 전해액을 순환시키는 단계; 및 상기 철 및 불소가 제거된 니켈 슬라임을 전해조의 양극이 구비되는 양극 포켓에 구비시키고 상기 양극 및 음극에 전류를 인가하는 단계;를 포함하는 불소 함유 니켈 슬라임으로부터 고순도 니켈의 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 니켈 슬라임에 포함된 철 및 불소를 제거하고 전해액을 순환시키는 전해정련 공정을 이용하여 불소 함유 니켈 슬라임으로부터 고순도의 니켈을 제조하는 방법에 관한 것이다.
삼불화질소 가스(NF3)는 비점이 약 -129 ℃이고, 융점은 약 208 ℃인 무색의 가스로서, 통상 CVD 장치의 플라즈마 세정용 가스 및 실리콘, 폴리실리콘, Si3N4, WSi2, MoSi2 등의 반도체 드라이 에칭용 가스 및 엑시머 레이저용 가스로 사용되고 있으며, 최근 반도체 산업의 활성화로 인해 NF3 가스의 수요가 점점 증가하고 있다.
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 있고, 격막은 양극에서 발생되는 양극 가스(NF3, 질소 등)와 음극에서 발생되는 음극 가스(H2)의 혼합을 방지한다. NF3 가스는 NH3의 N- 이온과 HF의 F- 이온이 결합하여 생성되는데, 니켈전극판의 Ni+ 이온이 양극판에서 분리되어 음극판 쪽으로 이동하며, 이 중 일부는 음극에 붙지만 일부는 전해조의 바닥에 쌓이게 된다. 이러한 공정을 반복하다 보면 많은 양의 니켈 슬라임(전해에 참여하지 않고 침적되거나 부유되는 잔여 찌꺼기)이 전해조의 바닥에 쌓이게 되고, 이렇게 쌓여진 니켈 슬라임은 일반적으로 폐기 처분되지만, 이를 재생하여 사용하려는 방법이 개발되고 있다.
구체적으로, 전기분해 과정에서 발생된 니켈 슬라임을 회수하여 고온의 용광로에서 용융시킨 다음, 주조(casting)를 통해 니켈 전극판으로 재생하여 사용할 수 있으나, 위와 같은 방법으로 재생된 니켈 전극판은 전기적 특성이 낮고, 수명이 짧은 문제가 있다.
이와 관련된 선행문헌으로는 대한민국 등록특허 제10-1086715호(2011.11.24. 공고)에 기재되어 있는 니켈 재생 방법이 있다.
따라서, 본 발명은 고농도의 불소가 함유된 니켈 슬라임으로부터 고순도의 니켈을 제조하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)는 이하의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 니켈 슬라임을 산세 및 수세시킨 후 수산화물을 첨가하고 여과시켜 니켈 슬라임에 포함된 철 및 불소를 제거하는 단계; 전해정련 장치의 전해조에 전해액을 공급하고 외부 순환관을 통해 전해액을 리시브 탱크로 배출시킨 후 펌프를 이용하여 전해조의 음극이 구비되는 음극 포켓에 상기 전해액을 공급하여 전해액을 순환시키는 단계; 및 상기 철 및 불소가 제거된 니켈 슬라임을 전해조의 양극이 구비되는 양극 포켓에 구비시키고 상기 양극 및 음극에 전류를 인가하는 단계;를 포함하는 불소 함유 니켈 슬라임으로부터 고순도 니켈의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 산세 및 수세 후 수산화물을 이용하여 니켈 슬라임에 포함된 철 및 불소를 제거할 수 있다.
또한, 니켈이 용출된 전해액을 음극 포켓에 직접 공급하여 불순물이 포함되지 않은 니켈이 공급되어 고순도의 니켈을 제조할 수 있고, 전해액을 순환시키고 카본필터를 이용하여 전해액에 포함된 불순물이 음극 포켓에 공급되지 않아 고순도의 니켈을 제조할 수 있으며, 양이온교환막과 같은 고비용의 장치를 이용하지 않아 공정비용을 크게 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 불소 함유 니켈 슬라임으로부터 고순도 니켈의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 불소 함유 니켈 슬라임으로부터 고순도 니켈의 제조방법에 사용되는 전해정련 장치를 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 불소 함유 니켈 슬라임으로부터 고순도 니켈의 제조방법에 사용되는 전해정련 장치를 나타낸 모식도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명은 니켈 슬라임을 산세 및 수세시킨 후 수산화물을 첨가하고 여과시켜 니켈 슬라임에 포함된 철 및 불소를 제거하는 단계;
전해정련 장치의 전해조에 전해액을 공급하고 외부 순환관을 통해 전해액을 리시브 탱크로 배출시킨 후 펌프를 이용하여 전해조의 음극이 구비되는 음극 포켓에 상기 전해액을 공급하여 전해액을 순환시키는 단계; 및
상기 철 및 불소가 제거된 니켈 슬라임을 전해조의 양극이 구비되는 양극 포켓에 구비시키고 상기 양극 및 음극에 전류를 인가하는 단계;를 포함하는 불소 함유 니켈 슬라임으로부터 고순도 니켈의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 불소 함유 니켈 슬라임으로부터 고순도 니켈의 제조방법은 산세 및 수세 후 수산화물을 이용하여 니켈 슬라임에 포함된 철 및 불소를 제거할 수 있다. 또한, 니켈이 용출된 전해액을 음극 포켓에 직접 공급하여 불순물이 포함되지 않은 니켈이 공급되어 고순도의 니켈을 제조할 수 있고, 전해액을 순환시키고 카본필터를 이용하여 전해액에 포함된 불순물이 음극 포켓에 공급되지 않아 고순도의 니켈을 제조할 수 있으며, 양이온교환막과 같은 고비용의 장치를 이용하지 않아 공정비용을 크게 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 불소 함유 니켈 슬라임으로부터 고순도 니켈의 제조방법을 나타낸 순서도이다. 이하, 도 1을 참고하여 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 불소 함유 니켈 슬라임으로부터 고순도 니켈의 제조방법은 니켈 슬라임을 산세 및 수세시킨 후 수산화물을 첨가하고 여과시켜 니켈 슬라임에 포함된 철 및 불소를 제거하는 단계(S10)를 포함한다.
상기 니켈 슬라임에는 고농도의 불소가 포함되어 있으며, 불소 함량이 10 ~ 12 중량%이고, 철이 6 ~ 8 중량%로 포함되어 있다. 이러한 고농도의 불소가 니켈 슬라임에 포함되어 있는 경우 철 및 불소의 제거가 용이하지 않으나, 본 발명에서는 산세, 수세 및 수산화물을 첨가하여 철 및 불소를 제거할 수 있다.
상기 산세는 상기 니켈 슬라임 1kg 당 3 ~ 5 L의 증류수 또는 탈이온수를 첨가하고 교반한 후 산을 첨가하여 수행될 수 있다. 상기 증류수 또는 탈이온수가 니켈 슬라임 1kg 당 3 L 미만으로 첨가되는 경우에는 철의 제거가 어려운 문제가 있고, 5 L를 초과하는 경우에는 사용되는 증류수 또는 탈이온수의 양 대비 철의 제거율이 더 이상 증가하지 않으며 공정 비용이 증가하는 문제가 있다.
이때, 상기 산은 황산, 질산 및 염산 등의 강산을 사용할 수 있으나, 비용 및 환경오염의 측면에서 황산을 사용하는 것이 가장 바람직하며, 황산 이외의 산으로 메탄술폰산(methanesulfonic acid)도 사용할 수 있다.
또한, 상기 산세는 pH 3 ~ 5에서 수행되는 것이 바람직하다. 상기 pH가 3 미만인 경우에는 니켈 슬라임에 포함된 니켈이 손실되는 문제가 있고, 5를 초과하는 경우에는 니켈불화염이 발생되는 문제가 있다.
상기 산세 공정이 종료되면 여과 공정을 수행하여 산세된 니켈 슬라임을 얻을 수 있다.
상기 수세는 산세된 니켈 슬라임 1kg 당 3 ~ 5 L의 증류수 또는 탈이온수를 첨가하고 교반한 후 여과하여 수행될 수 있고, 니켈 슬라임에 잔류하는 철 및 불순물을 완전히 제거하기 위해 여과 공정을 3회 반복적으로 수행할 수 있다. 상기 증류수 또는 탈이온수가 니켈 슬라임 1kg 당 3 L 미만으로 첨가되는 경우에는 철 및 불소의 제거율이 적은 문제가 있고, 5 L를 초과하는 경우에는 사용되는 증류수 또는 탈이온수의 양 대비 철 및 불소의 제거율이 더 이상 증가하지 않고 공정 비용이 증가하는 문제가 있다.
또한, 상기 수산화물은 NaOH, Ca(OH)2 및 KOH로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종을 사용할 수 있고, 상기 수산화물은 10 중량% 농도로 수세된 니켈 슬라임 1kg 당 3 ~ 5 L로 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 수산화물이 3 L 미만으로 첨가되는 경우에는 불소 제거율이 낮은 문제가 있고, 5 L를 초과하는 경우에는 니켈 슬라임의 pH가 높아지고 Na의 함량이 높아지는 문제가 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 불소 함유 니켈 슬라임으로부터 고순도 니켈의 제조방법은 전해정련 장치의 전해조에 전해액을 공급하고 외부 순환관을 통해 전해액을 리시브 탱크로 배출시킨 후 펌프를 이용하여 전해조의 음극 포켓에 전해액을 공급하여 전해액을 순환시키는 단계(S20)를 포함한다.
본 발명에 따른 불소 함유 니켈 슬라임으로부터 고순도 니켈의 제조방법에서 상기 전해액은 황산니켈 또는 염화니켈을 사용할 수 있다.
상기 전해조에 공급된 전해액을 리시브 탱크로 배출하고 전해액을 재공급함으로써, 전해액에 포함된 불순물을 침전시켜 추가적으로 제거할 수 있으므로, 불순물이 없는 전해액만을 전해조에 공급할 수 있어 고순도의 니켈 제조가 용이하게 할 수 있다.
이때, 상기 전해액의 pH는 3.5 ~ 4.5인 것이 바람직하다. 상기 pH 3.5 미만인 경우에는 잔존하는 철이 제거되지 않아 고순도 니켈을 제조할 수 없는 문제가 있고, 4.5를 초과하는 경우에는 음극에 균일하게 니켈이 전착되지 않아 니켈 제조가 원활하지 않은 문제가 있다.
본 발명에 따른 불소 함유 니켈 슬라임으로부터 고순도 니켈의 제조방법은 상기 철 및 불소가 제거된 니켈 슬라임을 전해조의 양극이 구비되는 양극 포켓에 구비시키고 상기 양극 및 음극에 전류를 인가하는 단계(S30)를 포함한다.
본 발명에 따른 불소 함유 니켈 슬라임으로부터 고순도 니켈의 제조방법에서 양극 및 음극에 전류를 인가하면 양극 포켓에 구비된 니켈 슬라임에서 니켈이 전해액으로 용출되고, 니켈이 용출된 전해액은 외부 순환관을 통해 리시브 탱크로 배출되며, 배출된 전해액의 불순물은 리시브 탱크에 침전되고, 음극 포켓에 불순물이 제거된 니켈 함유 전해액이 공급되어 음극에는 고순도의 니켈이 석출된다.
이때, 상기 음극 포켓에 전해액이 공급되기 전에 카본필터에 전해액이 지나가게 함으로써 니켈이 용출된 전해액에 포함된 철을 제거할 수 있다.
상기 전해정련 장치의 음극은 판상의 니켈을 사용할 수 있고, 상기 양극은 티타늄을 사용할 수 있다.
이때, 상기 전류 인가시 전해조의 온도는 45 ~ 55 ℃인 것이 바람직하다. 상기 온도가 45 ℃ 미만인 경우에는 음극에서의 니켈 전착이 원활히 이루어지지 않는 문제가 있고, 55 ℃ 초과하는 경우 전해액이 증발하여 전해액을 순환시키기 위한 계속적인 수위조절이 필요한 문제가 있다.
또한, 상기 전류는 양극 및 음극에 2 ~ 6 A/dm2(A/100 cm2, ASD)의 전류밀도가 형성되도록 인가되는 것이 바람직하다. 상기 전류밀도가 2 A/dm2 미만인 경우에는 니켈판의 석출속도가 낮아 전해정련 공정이 장시간 소요되는 문제가 있고, 6 A/dm2를 초과하는 경우에는 니켈판 표면이 균일하게 전착되지 않으며 니켈판 표면에 그을음이 생기는 문제가 있다.
도 2는 본 발명에 따른 불소 함유 니켈 슬라임으로부터 고순도 니켈의 제조방법에서 사용되는 전해정련 장치를 나타낸 모식도이다. 도 2를 참고하면, 전해정련 장치(100)는 양극 포켓(111)과 음극 포켓(112)이 구비되고 전해액이 구비되는 전해조(110), 상기 전해조(110)의 전해액이 배출되는 외부 순환관(120), 상기 배출된 전해액이 공급되는 리시브 탱크(130) 및 전해조(110)에 전해액을 재공급하는 펌프(140)를 포함하고, 상기 양극 포켓(111)과 음극 포켓(112) 각각에는 양극(113) 및 음극(114)이 구비된다. 상기 양극(113) 및 음극(114)에 전류가 인가되고, 상기 양극 포켓(111)에 구비된 니켈 슬라임에서 니켈이 전해액으로 용출되며, 니켈이 용출된 전해액은 외부 순환관(120)을 통해 리시브 탱크(130)로 배출된다. 또한, 리시브 탱크(130)로 공급된 전해액은 펌프(140)를 통해 음극 포켓(112)으로 니켈이 용출된 전해액이 공급된다. 이때, 음극 포켓(112)의 전해액의 수위는 전해조(110)의 전해액 수위보다 높게 구성하여 니켈만이 음극(114)에서 반응시켜 음극(114)에서의 니켈 석출 반응을 용이하게 할 수 있고, 니켈의 석출 속도를 증가시킬 수 있다. 전해정련 장치(100)의 일측에는 니켈이 용출된 전해액을 음극 포켓(112)으로 공급하기 전에 니켈이 용출된 전해액에 포함된 철을 제거하기 위해 카본필터(150)가 구비된다. 상기 양극 포켓(111)의 재질은 티타늄이고, 상기 음극 포켓(112)의 재질은 유화 캔버스이며, 상기 양극(113)은 티타늄이고, 상기 음극(114)은 니켈이다. 전술한 바와 같이 전해액이 순환되는 상태에서 양극(113) 및 음극(114)에 전류를 인가하여 니켈 슬라임으로부터 니켈만을 전해액에 용출시킬 수 있고, 니켈이 용출된 전해액을 음극 포켓(112)으로 공급하여 음극(114)에 고순도의 니켈을 석출시킬 수 있다.
실시예 1: 고순도 니켈의 제조
1. 니켈
슬라임에
포함된 철 및 불소 제거
니켈 슬라임 1 kg을 물 3L에 투입하고 교반한 후 황산을 투입하여 용액의 pH를 3 ~ 5로 조정한 후 1시간 동안 교반하고 여과하였다. 상기 산세 공정 후 니켈 슬라임에 물 3L에 투입한 후 1시간 동안 교반하고 여과하는 공정을 총 3회 반복하였다. 수세 후 여과된 니켈 슬라임에 10 중량%의 NaOH 용액 3L를 넣고 1시간 동안 교반한 후 여과시켜 철 및 불소가 제거된 니켈 슬라임을 얻었다.
하기 표 1은 니켈 슬라임 1 kg에 포함된 성분 및 함량을 나타낸 것이고, 표 2는 철 및 불소 제거 후 니켈 슬라임(944.904 g)에 포함된 성분 및 함량을 나타낸 것이다.
| 성분 | Ni(%) | F(ppm) | Fe(ppm) | Cr(ppm) | 기타(ppm) |
| 함량 | 81.66 | 113132 | 63592 | 3489 | 3187 |
| 성분 | Ni(%) | F(ppm) | Fe(ppm) | Cr(ppm) | 기타(ppm) |
| 함량 | 98.66 | 4924 | 8040 | 100 | 336 |
상기 표 1 및 표 2에 나타난 바와 같이, 철 및 불소를 제거하는 공정을 수행하여 니켈 슬라임에 포함된 철 및 불소 함량을 크게 낮춘 것을 알 수 있다.
2. 전해액의 순환
전해정련 장치의 전해조에 17L의 전해액을 공급하고 리시브 탱크에 13L의 전해액을 공급한 후 외부 순환관 및 펌프를 통해 전해액이 순환되게 하고, 전해조에 구비된 음극 포켓에 순환되는 전해액이 공급되게 하였다. 이때, 전해액의 pH를 4.0으로 조절하였으며, 음극 포켓의 전해액 수위는 전해조의 전해액 수위보다 높게 구성하여 니켈 슬라임으로 배출된 니켈이 음극에서 반응하는 것을 방지하고 불순물이 제거된 니켈만을 음극 포켓에 공급하여 고순도의 니켈을 제조하게 하였다.
3. 니켈
슬라임의
전해정련
상기 철 및 불소가 제거된 니켈 슬라임 944.904 g을 전해조의 양극이 구비되는 양극 포켓에 구비시키고 음극이 구비되는 음극 포켓에 전해액이 공급되게 한 후 전해조의 온도를 50 ℃로 승온시켰으며, 양극 및 음극에 2ASD(4.08A)의 전류밀도가 형성되도록 전류를 인가하여 전해정련 반응시켰다. 전해정련 후 음극에서 805.994g의 니켈이 석출된 것을 확인하였다.
하기 표 3은 전해정련 후 석출된 니켈을 분석한 것이다.
| 성분 | Ni(%) | F(ppm) | Fe(ppm) | Cr(ppm) | 기타(ppm) |
| 함량 | 99.79 | 0 | 60 | 1 | 2000 |
상기 표 3에 나타난 바와 같이, 전해정련 후 제조된 니켈에는 99.79%의 니켈이 포함되어 있어 고순도의 니켈이 제조된 것을 알 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 불소 함유 니켈 슬라임으로부터 고순도 니켈의 제조방법에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.
그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 전해정련 장치
110: 전해조
111: 양극 포켓
112: 음극 포켓
113: 양극
114: 음극
120: 외부 순환관
130: 리시브 탱크
140: 펌프
150: 카본필터
110: 전해조
111: 양극 포켓
112: 음극 포켓
113: 양극
114: 음극
120: 외부 순환관
130: 리시브 탱크
140: 펌프
150: 카본필터
Claims (15)
- 철 및 불소를 포함하는 니켈 슬라임을 산세 및 수세시켜 철을 제거한 후 NaOH, Ca(OH)2 및 KOH로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종의 수산화물을 첨가하고 여과시켜 불소를 제거하는 단계;
전해정련 장치의 전해조에 전해액을 공급하고 외부 순환관을 통해 전해액을 리시브 탱크로 배출시킨 후 펌프를 이용하여 전해조의 음극이 구비되는 음극 포켓에 상기 전해액을 공급하여 전해액을 순환시키는 단계; 및
상기 철 및 불소가 제거된 니켈 슬라임을 전해조의 양극이 구비되는 양극 포켓에 구비시키고 상기 양극 및 음극에 전류를 인가하는 단계;를 포함하고,
상기 철 및 불소가 제거된 니켈 슬라임에 잔존하는 철이 제거되지 않아 고순도 니켈을 제조하지 못하는 문제를 방지하고 음극에 균일하게 니켈을 전착시키기 위해 상기 전해액의 pH를 3.5 ~ 4.5로 조절하며,
상기 음극 포켓의 전해액의 수위는 전해조의 전해액 수위보다 높게 구성되어 니켈만을 음극에서 반응시켜 음극에서의 니켈 석출 반응을 용이하게 하고 니켈의 석출 속도를 증가시키며,
상기 전해액이 순환되는 상태에서 양극 및 음극에 전류를 인가하여 니켈 슬라임으로부터 니켈만을 전해액에 용출시키고 니켈이 용출된 전해액을 음극 포켓으로 공급하여 음극에 99.79%의 고순도 니켈을 석출시키는 것을 특징으로 하는 불소 함유 니켈 슬라임으로부터 고순도 니켈의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 음극이 구비되는 음극 포켓은 상기 전해조의 전해액 수위보다 높게 구성되는 것을 특징으로 하는 불소 함유 니켈 슬라임으로부터 고순도 니켈의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 산세는 니켈 슬라임에 증류수 또는 탈이온수를 니켈 슬라임 1kg 당 3 ~ 5 L를 첨가하고 교반한 후 산을 첨가하여 수행되는 것을 특징으로 하는 불소 함유 니켈 슬라임으로부터 고순도 니켈의 제조방법.
- 제3항에 있어서,
상기 산은 황산 또는 메탄술폰산인 것을 특징으로 하는 불소 함유 니켈 슬라임으로부터 고순도 니켈의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 산세는 pH 3 ~ 5에서 수행되는 것을 특징으로 하는 불소 함유 니켈 슬라임으로부터 고순도 니켈의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 수세는 산세된 니켈 슬라임 1kg 당 3 ~ 5 L의 증류수 또는 탈이온수를 첨가하고 교반한 후 여과하여 수행되는 것을 특징으로 하는 불소 함유 니켈 슬라임으로부터 고순도 니켈의 제조방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 수산화물은 10 중량% 농도로 수세된 니켈 슬라임 1kg 당 3 ~ 5 L로 첨가되는 것을 특징으로 하는 불소 함유 니켈 슬라임으로부터 고순도 니켈의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 전해액은 황산니켈 또는 염화니켈인 것을 특징으로 하는 불소 함유 니켈 슬라임으로부터 고순도 니켈의 제조방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 전류는 양극 및 음극에 2 ~ 6 A/dm2의 전류밀도가 형성되도록 인가되는 것을 특징으로 하는 불소 함유 니켈 슬라임으로부터 고순도 니켈의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 전류 인가시 전해조의 온도는 45 ~ 55 ℃인 것을 특징으로 하는 불소 함유 니켈 슬라임으로부터 고순도 니켈의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 양극 포켓은 티타늄이고, 상기 음극 포켓은 유화 캔버스인 것을 특징으로 하는 불소 함유 니켈 슬라임으로부터 고순도 니켈의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 전해정련 장치는 니켈이 용출된 전해액이 순환되도록 일측에 외부 순환관을 포함하는 것을 특징으로 하는 불소 함유 니켈 슬라임으로부터 고순도 니켈의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 전해정련 장치는 상기 음극 포켓에 전해액이 공급되기 전 전해액에 포함된 철을 제거하기 위해 카본필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 불소 함유 니켈 슬라임으로부터 고순도 니켈의 제조방법.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110651069A (zh) * | 2017-09-06 | 2020-01-03 | 关东电化工业株式会社 | 电极及其制造方法以及再生电极的制造方法 |
| KR20220095329A (ko) * | 2020-12-29 | 2022-07-07 | 성일하이메탈(주) | 전해정련 장치 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000008129A (ja) * | 1998-06-22 | 2000-01-11 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 硝ふっ酸酸洗廃液からのニッケルの回収方法 |
| KR100603130B1 (ko) * | 2001-08-01 | 2006-07-20 | 닛코킨조쿠 가부시키가이샤 | 고순도 니켈의 제조방법, 고순도 니켈, 동 고순도 니켈로부터 이루어진 스퍼터링 타겟트 및 이 스퍼터링 타겟트에 의해 형성된 박막 |
-
2014
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000008129A (ja) * | 1998-06-22 | 2000-01-11 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 硝ふっ酸酸洗廃液からのニッケルの回収方法 |
| KR100603130B1 (ko) * | 2001-08-01 | 2006-07-20 | 닛코킨조쿠 가부시키가이샤 | 고순도 니켈의 제조방법, 고순도 니켈, 동 고순도 니켈로부터 이루어진 스퍼터링 타겟트 및 이 스퍼터링 타겟트에 의해 형성된 박막 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110651069A (zh) * | 2017-09-06 | 2020-01-03 | 关东电化工业株式会社 | 电极及其制造方法以及再生电极的制造方法 |
| EP3680366A4 (en) * | 2017-09-06 | 2021-06-09 | Kanto Denka Kogyo Co., Ltd. | ELECTRODE AND ITS PRODUCTION PROCESS, AND PROCESS FOR PRODUCING A REGENERATED ELECTRODE |
| TWI790277B (zh) * | 2017-09-06 | 2023-01-21 | 日商關東電化工業股份有限公司 | 電極之製造方法及再生電極之製造方法 |
| US11821099B2 (en) | 2017-09-06 | 2023-11-21 | Kanto Denka Kogyo Co., Ltd. | Electrode production method |
| KR20220095329A (ko) * | 2020-12-29 | 2022-07-07 | 성일하이메탈(주) | 전해정련 장치 |
| KR102512626B1 (ko) * | 2020-12-29 | 2023-03-23 | 성일하이메탈(주) | 전해정련 장치 |
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