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파일럿 규모에서 철-니켈 합금 에칭폐액 재생
Recovery of Iron-Nickel Alloy Etching Waste Solution in Pilot Scale 원문보기

청정기술 = Clean technology, v.23 no.4, 2017년, pp.393 - 400  

채병만 ((주)케이엠씨) ,  김대원 (고등기술연구원 신소재공정센터) ,  황성옥 ((주)케이엠씨) ,  김득현 ((주)케이엠씨) ,  이상우 ((주)케이엠씨)

초록
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본 연구에서는 염화제이철의 재생공정으로 기존 용매추출법에서 사용하고 있는 용매인 TBP 및 Alamine336 대신에 새로운 용매를 통해 용액 내에 존재하는 Ni과 Fe를 분리 및 회수하는 공정을 개발하였다. Lab 실험을 통하여 실험조건을 최적화하였으며, 이를 바탕으로 상업화를 위한 $10L\;h^{-1}$급 파일럿 설비를 구축하였다. 또한 파일럿 실험을 통하여 양산을 위한 공정 데이터를 확보하였으며, 제조된 염화제이철의 부식실험을 통하여 사용할 수 있는 제품 품질에 문제없음을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, we have developed a process for separating and recovering Ni and Fe in solution through a new solvent instead of TBP and Alamine336, which are solvents used in the conventional solvent extraction method. Experimental conditions were optimized through lab test and a $10L\;h^{-1}$<...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그러나 염화철을 재생하기 위하여 기존 용매추출제로서 많은 사용된 TBP와 Alamine336의 용매는 실제 산업적으로 사용하기에는 여러 가지 문제점을 가지고 있기 때문에 본 연구에서는 기존 용매를 이용한 용매추출 실험을 비교하기 위하여 새로운 용매를 통해 염화철 재생실험을 실시하였으며, 나아가 산업적으로 활용하기 위하여 파일럿 규모의 용매추출 실험을 실시하였다. 또한 제조된 염화제이철 용액이 에칭용액으로서 사용이 가능한지 부식실험을 실시하였으며 그 결과를 보고하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
염화제이철의 사용 분야는 어떠한가? 염화제이철(ferric chloride, FeCl3) 농축 수용액은 다른 산 용액에 비해 작업성 및 유해성 측면에서 많은 장점을 가지고 있기 때문에 organic light emitting diode (OLED) shadow mask와 printed circuit board (PCB), lead frame 등의 정밀 전자 부품 제조 시 다양한 금속을 식각하는데 널리 사용되고 있다[1-3]. 그러나 식각 공정이 진행됨에 따라 염화제이철의 성분인 Fe3+가 Fe2+로 환원되면서 식각 효율이 저하되고, 또한 금속식각으로 인한 여러 가지 중금속 이온들이 용출되어 나오기 때문에 더 이상 사용하지 못하고 염화철 에칭용액은 폐액으로 배출된다.
용매추출 파일럿 설비를 통한 염화제이철의 부식속도가 빠른 이유는 무엇인가? 16 mg cm-2 xmin-1로 분석되었다. 재생 염화제이철 용액이 기존 염화제이철 용액보다 부식속도가 약 6% 정도 향상됨을 확인할 수 있었으며, 이는 재생 염화제이철이 용매추출 공정을 거치면서 불순물이 많이 제거되어 에칭효율에 영향을 미친 것으로 판단된다.
염화철 에칭용액이 폐액으로 배출되는 이유는 무엇인가? 염화제이철(ferric chloride, FeCl3) 농축 수용액은 다른 산 용액에 비해 작업성 및 유해성 측면에서 많은 장점을 가지고 있기 때문에 organic light emitting diode (OLED) shadow mask와 printed circuit board (PCB), lead frame 등의 정밀 전자 부품 제조 시 다양한 금속을 식각하는데 널리 사용되고 있다[1-3]. 그러나 식각 공정이 진행됨에 따라 염화제이철의 성분인 Fe3+가 Fe2+로 환원되면서 식각 효율이 저하되고, 또한 금속식각으로 인한 여러 가지 중금속 이온들이 용출되어 나오기 때문에 더 이상 사용하지 못하고 염화철 에칭용액은 폐액으로 배출된다.
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참고문헌 (14)

  1. Lee, K. J., "Separation of $FeCl_3$ from Spent Etching Solutions Containing Nickel by Solvent Extraction," M.S. Dissertation, University of Mokpo, Mokpo (2003). 

  2. Lee, H. M., Park, M., Park, G. H., and Park, C., "Wet Etching of Stainless Steel Foil by Aqueous Ferric Chloride Solution," Korean Chem. Eng. Res., 50(2), 211-216 (2012). 

  3. Allen, D. M., and Almond, H. J. A., "Characterisation of Aquous Ferric Chloride Etchants Used in Industrial Photochemical Machining," J. Mater. Proc. Technol., 149, 238-245 (2004). 

  4. Allen, D. M., and Ler, L. T., "Increasing Utilisation Efficiency of Ferric Chloride Etchant in Industrial Photochemical Machining," J. Environ. Monit., 1, 103-108 (1999). 

  5. Lee, H. Y., Ahn, E. S., Park, C. H., and Tak, Y. S., "Regenration of Waste Ferric Chloride Etchant Using HCl and $H_2O_2$ ," Appl. Chem. Eng., 24(1), 67-71 (2013). 

  6. Yoo, K. G., Jha, M. K., Kim, M. S., Yoo, J. M., Jeong, J. K., and Lee, J. C., "Separation of Ni and Fe from $H_2SO_4$ Leaching Solution of Scrapped Fe-Ni Alloy," J. Korean Inst. Resour. Recycl., 17(1), 80-87 (2008). 

  7. Ahn, J. W., and Yang, J. W., "Solvent Extraction for the Recovery of Copper from Hydrochloric Etching Solutions by Alamine336," J. Korean Inst. Resour. Recycl., 6(3), 9-14 (1997). 

  8. Lee, M. S., and Kim M. S., "Recovery of Nickel Metal from the Spent $FeCl_3$ Etching Solution by Solvent Extraction and Chemical Reduction," J. Korean Inst. Resour. Recycl., 14(3), 48-54 (2005). 

  9. Lee, M. S., and Chae, J. G., "Stripping of Ferric Chloride by Mineral Acid Solution from the Loaded Alamine336 Phase," J. Korean Inst. Resour. Recycl., 17(5), 37-43 (2008). 

  10. Lee, M. S., and Kwak, Y. K., "Comparison of Solvent Extraction of Iron(III) from Chloride Solution between Alamine336 and TBP by Using Extraction Isotherm," J. Korean Inst. Resour. Recycl., 17(3), 29-34 (2008). 

  11. Park, M. Y., Kim, Y. W., Park, J. H., and Park, C. H., " Separation of Iron and Nickel from Heavily Concentrated Aqueous Ferric Chloride Solution by Liquid-liquid Extraction," Clean Technol., 13(4), 274-280 (2007). 

  12. Lee ,M. S., and Lee, K. J., "Solvent Extraction Equilibria of $FeCl_3$ with Alamine336 Salt," J. Korean Inst. Met. & Mater., 42(2), 205-211 (2004). 

  13. Perry, R. H., and Don, W. G., "Perry's Chemical Engineers Handbook," McGraw-Hill Professional, 15-29 (1999). 

  14. Park, I. J., Kim, D. W., Kim, G. H., Chae, H. J., Lee, S. W., and Jung, H. C., "The Optimization of Solvent Extraction Process of Iron Chloride Etching Waste Solution," Clean Technol., 23(3), 279-285 (2017). 

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