전기 아연 도금공장의 Zn-Ni 도금액 청정화 기술

목차

1. 서 론

2. 연구 방법

3. 연구 결과 및 고찰
3.1 도금액내 불순이온과 스러지 발생량

3.2 도금액 청정 시스템(E.C.S) 기본 원리

3.3 E.C.S. 운영을 위한 실험 결과

3.4 현장적용 시험결과

4. 결론

본문내용

여 동일한 pH 유지가 필요하며 이로 인하여 NaOH (B 용액) 투입량이 달라지게 된다.
따라서 상기 표준액에서는 pH를 4.0으로 고정시키고 Fe+3 투입량만을 달리하여 스러지 함량이 다른 시료를 제조할 수 있었다. 한편, Zn 표준시료의 경우도 동일한 방법으로 Fe(OH)3 기준으로 스러지 함량이 각기 10ppm 에서 100ppm 까지 다른 시료를 제조하였다.
● 스러지 농도 측정장치 검량선 측정결과
제작된 스러지 농도 측정장치의 정확한 검량선을 산출하기 위하여 미리 제작된 표준시료(스러지 함량 10ppm - 100ppm)를 사용하여 스러지 농도에 따른 빛의 투과도를 측정하였다. Fig. 7는 pure Zn 도금액의 스러지 농도에 따른 빛의 투과량을 전기적 신호로 바꾸어 얻어진 수치 즉, transmittance 의 변화를 나타낸것이다. 빛의 투과량은 스러지 농도에 따라 지수함수적으로 감소하는 경향을 나타내었다.
스러지가 전혀없는 도금액에서의 빛의 투과량(transmittance : 3451)으로 스러지 존재함에 따른 빛의 투과량을 나눈 상대 투과도(I/Io)를 구한후 상대 투과도와 스러지농도의 관계를 그리면 Lambert-Beer 법칙에 의하여 지수 함수적으로 감소하게 된다. 그후 상대 투과도를 log 를 취하고 스러지 농도에 따른 상관관계를 구하면 Fig. 8과 같은 직선식을 얻을 수 있다. Fig. 8의 검량선을 얻은 후 혼탁도 측정 장치에서 빛의 투과량을 측정하면 도금액내의 스러지 농도의 측정이 가능하다.
본 연구를 통하여 제작된 장치는 pure Zn 도금액 뿐만 아니라 Fig. 9 에서 알 수 있는 바와 같이 Zn-Ni 도금액에서도 R = 0.99 이상의 완벽한 상관관계를 갖는 매우 정밀한 스러지 농도 측정장치가 제작되었음을 확인 할 수 있었다.
3.4 현장적용 시험결과
스러지 처리장치를 포항제철 도금공장에 설치하여 장치운영에 따른 청정화 효과를 조사하였다. Zn-Ni 도금시 스러지 처리장치 연속가동을 하면서 조업시간에 따른 스러지 발생량을 조사하였다. Fig.2의 도금조(Cell)에서 pH=2.5-3.0을 유지하고 스러지 처리장치(reactor)에서는 과산화수소수를 30-60ppm이 되도록 연속 투입하였으며 pH는 3.5-4.0을 유지하는 현장 적용 시험을 하였다. 현장 적용하기전 Zn-Ni 도금시의 도금액내의 스러지 농도와 스러지 처리장치를 연속적으로 가동시킨 후 스러지 농도를 비교하여 Fig.10 에 나타내었다.
현장 적용후 스러지 함량에는 큰 차이를 나타내었다. 현장 적용 전에는 작업 개시 초기에 55ppm 에서 출발하여 도금작업을 하면 스러지 함량이 최대 120ppm 정도까지 증가하였다. 그러나 스러지 처리장치를 본격적으로 가동시킨 97년 5월 이후 조업에서는 스러지 함량이 초기 25ppm 을 제외하고는 10ppm 이하 수준까지 떨어졌다. 특히 스러지 발생량이 조업시간에 따라 더욱 감소하는 결과를 나타낸다. 이는 스러지 처리장치가동으로 스러지 발생이온이 완전히 제거되어 스러지발생이온의 축적이 일어나지 않고 바로 스러지화해서 스러지 처리장치에서 제거됨을 단적으로 시사한다. 스러지 처리장치를 가동한 97년 3월 이후 Zn-Ni 도금 강판원판과 Zn-Ni도금강판을 소재로 하는 유기피복강판의 생산성과 주문외 1, 2급 발생율을 96년 평균치와 비교하여 table 3에 나타내었다.
Table 3 현장적용 전후의 생산성 및 결함 발생율 변화
Zn - Ni
유 기 피 복
생산성(ton/hr)
주문외율
생산성(ton/hr)
주문외율
현장 적용전
37.69
2.31
32.54
5.92
현장 적용후
38.62
1.88
34.72
4.87
생산성이 96년 대비 Zn-Ni 유기피복 포함하여 1.5 ton/hr 이상 개선되었으며 주문외율은 Zn-Ni 과 유기피복 평균 0.74% 떨어졌다. 도금액 청정도 향상으로 제품 생산성이 향상되었으며 결함 발생율이 크게 저하 했음을 알 수있다. 도금액 청정성과 생산성 및 품질향상과의 관계는 향후 장기간의 분석을 통해 그 효과가 크게 부각되리라 기대된다.
4. 결론
Zn-Ni 전기 아연 도금용액의 청정도 향상을 위하여 도금액 청정 시스템을 개발하여 포항제철 전기아연 도금공장에 적용하기 위한 연구 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
1. 스러지 처리 장치를 개발하여 포항제철 전기아연 도금공장에 적용한 결과 스러지 농도를 종전보다 1/10 까지 낮출 수 있었다.
2. 스러지 발생량을 최소화하기 위해서는 스러지 발생 seed 라고 할 수 있는 스러지 발생이온(Fe,Si,Al)을 연속적으로 도금액에서 제거하는 것이 필요하다.
3. 도금액내 스러지를 효과적으로 제거하기 위해서는 여과하기 전에 H2O2를 투여하여 존재하는 Fe+2 이온을 Fe+3 이온으로 산화시키고 pH를 3.5 이상으로 상승시켜 Fe를 스러지로 생성시켜 여과하면 슬러지 발생이온의 거의 완전한 제거가 가능하다.
4. 개발된 스러지 농도 측정장치는 스러지 농도와 빛의 투과량과의 R=0.99이상의 거의 완벽한 상관관계를 나타내었으며 Zn 및 Zn-Ni 도금액 모두 적용이 가능하다.
5. 참고문헌
1. 이재영 : RIST 硏究論文 8 (1994) 451
2. Kinya Yanagawa : The 4th AES Continuous Strip Plating Symp.(1984) E1
3 이재영 : RIST 硏究論文 8 (1994) 458
4 Shoji Nakamura : CAMP-ISIJ 3 (1990) 941
5. 일본특허 공보 평 1-15230 " 電氣 亞鉛 めっき液の 不純物 除去方法"
6. 이재영 : 대한금속학회지 to be published in 1998
7. Jackson : Hydrometallurgical Extraction & Reclamation", John Willey & Sons, New York (1986) 155
8. 이재영 : 도금액 청정도 향상 기술 개발, 포항제철 연구 보고서 (1997) 1
9. 신윤경 : 정량분석, 동명사, 서울 (1977) 232
10. 이승우 : 자외선 흡광 분석법 개론, 한국 표준연구소 연구보고서 (1984) P41

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