KR102201618B1 - Distillating apparatus for cadmium and distillating method for the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 카드뮴 증류 장치 및 증류 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액체음극 전착물에 포함된 카드뮴을 분리 및 이동시켜서 상부에 염 층이 없는 상태로 카드뮴 증류가 가능한 카드뮴 증류 장치 및 증류 방법에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명에 따른 카드뮴 증류 장치는, 파이로프로세스의 전해제련 공정에서 발생한 액체음극 전착물에 포함된 카드뮴을 증류하는 카드뮴 증류 장치에 있어서, 액체음극 전착물이 수용되는 증류 도가니가 구비된 증류탑과, 상기 증류 도가니로부터 증발된 카드뮴을 응축시키는 응축부 및 상기 증류탑의 내부에 진공압을 형성하는 진공부를 포함하되, 상기 증류 도가니에는 액체음극 전착물을 가열해서 염과 카드뮴을 분리하는 염 분리부와, 상기 염 분리부를 통해 분리된 액체 상태의 카드뮴을 증발시키는 증발부가 구비된다.The present invention relates to a cadmium distillation apparatus and a distillation method, and more particularly, to a cadmium distillation apparatus and a distillation method capable of distilling cadmium without a salt layer thereon by separating and moving cadmium contained in a liquid cathode electrodeposition. will be. In the cadmium distillation apparatus according to the present invention for this purpose, in the cadmium distillation apparatus for distilling cadmium contained in the liquid cathode electrodeposits generated in the electrosmelting process of the pyroprocess, the distillation column provided with a distillation crucible in which the liquid cathode electrodeposition is accommodated And, a condensation unit for condensing cadmium evaporated from the distillation crucible and a vacuum unit for forming a vacuum pressure inside the distillation column, wherein the distillation crucible includes a salt separation for separating salt and cadmium by heating a liquid cathode electrodeposition A portion and an evaporation portion for evaporating the liquid cadmium separated through the salt separation portion is provided.

Description

카드뮴 증류 장치 및 증류 방법{DISTILLATING APPARATUS FOR CADMIUM AND DISTILLATING METHOD FOR THE SAME}Cadmium distillation apparatus and distillation method {DISTILLATING APPARATUS FOR CADMIUM AND DISTILLATING METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 카드뮴 증류 장치 및 증류 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액체음극 전착물에 포함된 카드뮴을 분리 및 이동시켜서 상부에 염 층이 없는 상태로 카드뮴 증류가 가능한 카드뮴 증류 장치 및 증류 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cadmium distillation apparatus and a distillation method, and more particularly, to a cadmium distillation apparatus and a distillation method capable of distilling cadmium without a salt layer thereon by separating and moving cadmium contained in a liquid cathode electrodeposition. will be.

파이로프로세스의 전해제련 공정에서는 용융염 전해질 속에 녹아있는 악티나이드 금속을 세라믹 도가니에 담긴 액체음극에 전기를 인가하여 전착시킨다. 이후 제련 공정이 끝난 후 액체음극(카드뮴)에 들어 있는 전착물을 회수하기 위해서는 액체금속인 카드뮴을 분리해야 하며, 일반적으로는 진공 증류에 의해 카드뮴을 분리한다.In the electrolytic smelting process of the pyroprocess, the actinide metal dissolved in the molten salt electrolyte is electrodeposited by applying electricity to the liquid cathode contained in the ceramic crucible. After the smelting process is over, in order to recover the electrodeposits contained in the liquid cathode (cadmium), cadmium, which is a liquid metal, must be separated, and in general, cadmium is separated by vacuum distillation.

진공 증류는 탑 상부에 전착물이 함유된 액체음극(LCC, Liquid Cadmium Cathode) 도가니를 넣고 외부에 설치된 히터를 이용하여 가열하며, 냉각되는 하부 응축 부위에 카드뮴 및 공융염 회수 도가니를 두어 증발된 카드뮴 및 염을 응축 회수하는 공정이다. 도가니에 남아 있는 분말 상태의 전착물은 온도를 추가로 올려 용융시키거나 잉곳제조장치로 옮긴 후 용융시켜서 잉곳으로 제조한다.Vacuum distillation involves placing a liquid cathode (LCC) crucible containing electrodeposits at the top of the tower and heating it using an external heater, and evaporated cadmium by placing a cadmium and eutectic salt recovery crucible at the lower condensation area to be cooled. And condensation and recovery of salts. The powdery electrodeposition remaining in the crucible is melted by further raising the temperature or transferred to an ingot manufacturing apparatus and then melted to produce an ingot.

카드뮴의 진공 증류는 염의 증류와 달리 증기압이 매우 높아 증류 과정에서 끓어 넘치거나 액체 방울이 튀어 올라 액체 속의 악티나이드 성분이 손실될 위험이 있다. 또한, 액체금속 도가니의 상단에는 전해질인 염이 덮여 있어서 함께 증류해야 하므로 악티나이드의 손실이 없이 조업하기가 매우 어려운 한계가 있다.Unlike the distillation of salt, the vacuum distillation of cadmium has a very high vapor pressure, so there is a risk of loss of actinide components in the liquid due to boiling over or splashing of liquid droplets during the distillation process. In addition, since the top of the liquid metal crucible is covered with an electrolyte salt and must be distilled together, it is very difficult to operate without loss of actinide.

액체 카드뮴이 넘치는 것을 막기 위해서는 증류 온도를 낮추는 것이 중요하지만, 상부에 염 층이 있으면 증발이 잘 일어나지 않아서 증발속도가 너무 낮아지고, 이에 따라 증류 온도를 올려야 할 필요성이 있다. 그러나 증류 온도가 높으면 액체의 끓어 넘치는 현상이 발생하게 되며 원활한 조업이 어려워진다. 즉, 카드뮴보다 염의 증기압이 낮아 증발을 위해 더 높은 온도로 올리게 되면 카드뮴이 도가니 밖으로 더 잘 넘칠 수 있고, 카드뮴을 덮고 있는 염 층으로 인해 카드뮴 층 내에서 발생한 증기가 갇혀 있다가 일시에 분출되면서 넘치기도 하는 문제도 있다.It is important to lower the distillation temperature in order to prevent overflow of liquid cadmium, but if there is a salt layer on the top, evaporation does not occur well, so the evaporation rate is too low, and accordingly, there is a need to increase the distillation temperature. However, when the distillation temperature is high, a phenomenon of liquid overflow occurs and smooth operation becomes difficult. In other words, when the vapor pressure of the salt is lower than that of cadmium, and the vapor pressure is raised to a higher temperature for evaporation, cadmium can more easily overflow out of the crucible. There is also a problem to do.

따라서 이러한 문제에 대한 해결이 필요한 실정이다.Therefore, there is a need for a solution to this problem.

일본 공개특허공보 제1996-054493호(1996.02.27. 공개)Japanese Unexamined Patent Publication No. 1996-054493 (published on February 27, 1996)

본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 액체음극 전착물에 포함된 카드뮴을 분리 및 이동시켜서 상부에 염 층이 없는 상태로 카드뮴 증류가 가능한 카드뮴 증류 장치 및 증류 방법을 제공하는 것이다.The technical problem to be solved in the present invention is to provide a cadmium distillation apparatus and a distillation method capable of distilling cadmium without a salt layer thereon by separating and moving cadmium contained in a liquid cathode electrodeposition.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 카드뮴 증류 장치는, 파이로프로세스의 전해제련 공정에서 발생한 액체음극 전착물에 포함된 카드뮴을 증류하는 카드뮴 증류 장치에 있어서, 액체음극 전착물이 수용되는 증류 도가니가 구비된 증류탑과, 상기 증류 도가니로부터 증발된 카드뮴을 응축시키는 응축부 및 상기 증류탑의 내부에 진공압을 형성하는 진공부를 포함하되, 상기 증류 도가니에는 액체음극 전착물을 가열해서 염과 카드뮴을 분리하는 염 분리부와, 상기 염 분리부를 통해 분리된 액체 상태의 카드뮴을 증발시키는 증발부가 구비된다.In the cadmium distillation apparatus according to the present invention for solving the above technical problem, in the cadmium distillation apparatus for distilling cadmium contained in the liquid cathode electrodeposition produced in the electrosmelting process of the pyroprocess, the liquid cathode electrodeposition is accommodated. A distillation column equipped with a distillation crucible, a condensation unit for condensing cadmium evaporated from the distillation crucible, and a vacuum unit for forming a vacuum pressure inside the distillation column, wherein the distillation crucible includes a salt and salt by heating a liquid cathode electrodeposition. A salt separation unit for separating cadmium and an evaporation unit for evaporating liquid cadmium separated through the salt separation unit are provided.

또한, 본 발명에 따른 카드뮴 증류 방법은, 파이로프로세스의 전해제련 공정에서 발생한 액체음극 전착물을 증류 도가니에 구비된 염 분리부로 옮기는 단계와, 상기 염 분리부를 가열해서 카드뮴을 용융시키는 단계와, 연결 유로를 통해 액체 상태의 카드뮴을 증발부로 이동시키는 단계 및 상기 증발부를 가열해서 카드뮴을 증발시키는 단계를 포함한다.In addition, the cadmium distillation method according to the present invention includes the steps of transferring the liquid cathode electrodeposition generated in the electrosmelting process of the pyro process to a salt separation unit provided in a distillation crucible, and heating the salt separation unit to melt cadmium, And moving the liquid cadmium to the evaporation unit through the connection passage, and heating the evaporation unit to evaporate cadmium.

상기한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 카드뮴 증류 장치 및 증류 방법은 액체음극 전착물에 포함된 카드뮴을 분리 및 이동시켜서 상부에 염 층이 없는 상태로 카드뮴 증류가 가능하므로 낮은 증류 온도에서도 카드뮴을 효과적으로 증발시킬 수 있고, 이를 통해 증류 조업이 용이해지게 된다.In the cadmium distillation apparatus and distillation method according to an embodiment of the present invention having the above configuration, cadmium distillation can be performed without a salt layer thereon by separating and moving cadmium contained in the liquid cathode electrodeposition, so even at a low distillation temperature Cadmium can be evaporated effectively, thereby facilitating the distillation operation.

또한, 카드뮴 증류 시 낮은 증류 온도를 사용하게 되므로 카드뮴이 증류 도가니 외부로 넘치는 것을 방지함으로써 액체음극에 포함된 악티나이드 손실을 최소화할 수 있게 된다.In addition, since a low distillation temperature is used during cadmium distillation, it is possible to minimize the loss of actinide contained in the liquid cathode by preventing cadmium from overflowing to the outside of the distillation crucible.

도 1은 본 발명에 따른 증류탑을 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증류 도가니를 이용해서 카드뮴을 증발시키는 과정을 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 증류 도가니를 이용해서 카드뮴을 증발시키는 과정을 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 증류 도가니를 이용해서 카드뮴을 증발시키는 과정을 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 카드뮴 증류 방법을 이용해서 카드뮴을 증발시키는 과정을 도시한 순서도이다.
도 6은 본 발명에 따른 카드뮴 증류 방법을 이용해서 염을 증발시키는 과정을 도시한 순서도이다.1 is a cross-sectional view showing a distillation column according to the present invention.
2 is a cross-sectional view showing a process of evaporating cadmium using a distillation crucible according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view showing a process of evaporating cadmium using a distillation crucible according to another embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view showing a process of evaporating cadmium using a distillation crucible according to another embodiment of the present invention.
5 is a flow chart illustrating a process of evaporating cadmium using the cadmium distillation method according to the present invention.
6 is a flow chart illustrating a process of evaporating a salt using the cadmium distillation method according to the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참고부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily implement the present invention. The present invention may be implemented in various different forms, and is not limited to the embodiments described herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and the same reference numerals are assigned to the same or similar components throughout the specification.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.In the present specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the possibility of addition or presence of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof is not preliminarily excluded. In addition, when a part such as a layer, film, region, plate, etc. is said to be "on" another part, this includes not only the case where the other part is "directly above", but also the case where there is another part in the middle. Conversely, when a part such as a layer, film, region, plate, etc. is said to be "under" another part, this includes not only the case where the other part is "directly below", but also the case where there is another part in the middle.

도 1은 본 발명에 따른 증류탑을 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증류 도가니를 이용해서 카드뮴을 증발시키는 과정을 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a distillation column according to the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view showing a process of evaporating cadmium using a distillation crucible according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 파이로프로세스의 전해제련 공정에서 발생한 액체음극 전착물에 포함된 카드뮴을 증류하는 카드뮴 증류 장치는, 액체음극 전착물이 수용되는 증류 도가니(100)가 구비된 증류탑(10)과, 증류 도가니(100)로부터 증발된 카드뮴을 응축시키는 응축부(20), 및 증류탑(10) 내부에 진공압을 형성하는 진공부(30)를 포함한다. 1 and 2, the cadmium distillation apparatus for distilling cadmium contained in the liquid cathode electrodeposition produced in the electrosmelting process of the pyro process includes a distillation crucible 100 in which the liquid cathode electrodeposition product is accommodated. And a distillation column 10, a condensing unit 20 for condensing cadmium evaporated from the distillation crucible 100, and a vacuum unit 30 for forming a vacuum pressure inside the distillation column 10.

이러한 파이로프로세스에서는 용융된 염을 전해질로 하고, 고체음극을 사용하여 사용 후 핵연료 중의 우라늄 성분을 제거하고, 잔여 우라늄과 TRU(TRans Uranic) 금속의 합인 악티나이드 금속을 액체음극을 이용하여 회수한다. 액체음극으로는 보통 카드뮴이 사용되며, 도가니에 카드뮴을 담고 용융염 중에서 전기화학적으로 악티나이드 성분들을 전착시킨다. 전착된 악티나이드 성분들 중에서 진공증류 공정을 통해 카드뮴을 분리 및 증발시켜서 회수한다.In such a pyro process, a molten salt is used as an electrolyte, a solid cathode is used to remove the uranium component in the nuclear fuel after use, and the actinide metal, which is the sum of residual uranium and TRU (TRans Uranic) metal, is recovered using a liquid cathode. . Cadmium is usually used as a liquid cathode, and cadmium is placed in a crucible and actinide components are electrochemically electrodeposited in a molten salt. Among the electrodeposited actinide components, cadmium is separated and evaporated through a vacuum distillation process to recover.

즉, 증류탑(10)의 증류 도가니(100)에서 카드뮴이 증발되며, 증발된 카드뮴은 응축부(20)가 구비된 위치로 이동하여 응축되는 방식으로 카드뮴을 회수하게 된다. 이러한 응축부(20)와 인접한 부분에는 응축된 카드뮴이 회수될 수 있도록 별도의 수거 용기(11)가 구비된다.That is, cadmium is evaporated in the distillation crucible 100 of the distillation column 10, and the evaporated cadmium moves to a location where the condensing unit 20 is provided and is condensed to recover cadmium. A separate collection container 11 is provided at a portion adjacent to the condensing unit 20 so that the condensed cadmium can be recovered.

응축부(20)의 내부에는 냉각수와 같은 냉각 유체가 흐르게 되는데, 이러한 냉각 유체의 유량을 조절함으로써 카드뮴의 응축 속도를 조절할 수 있도록 구성된다.A cooling fluid such as cooling water flows inside the condensing unit 20, and it is configured to control the rate of condensation of cadmium by adjusting the flow rate of the cooling fluid.

이때, 증류탑(10)의 내부에는 증류 도가니(100)가 구비되고, 이러한 증류 도가니(100)에는 액체음극 전착물을 가열해서 염과 카드뮴을 분리하는 염 분리부(110)와 카드뮴을 증발시키는 증발부(120)가 구비된다.At this time, a distillation crucible 100 is provided inside the distillation column 10, and the distillation crucible 100 heats a liquid cathode electrodeposition to separate salt and cadmium, and evaporation to evaporate cadmium. A portion 120 is provided.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 염 분리부(110)를 통해 염과 카드뮴을 각각 분리하고, 분리된 카드뮴을 증발부(120)로 이동시켜서 증발시키게 되는 것이다.That is, as shown in FIG. 2, the salt and cadmium are separated through the salt separation unit 110, and the separated cadmium is moved to the evaporation unit 120 to evaporate.

이와 같이 구성하게 되면 증발부(120)로 이동한 카드뮴의 상부에는 염 층이 없게 되므로 낮은 증류 온도에서도 카드뮴을 효과적으로 증발시킬 수 있게 되고, 카드뮴 증류 시 낮은 증류 온도를 사용하게 되므로 카드뮴이 증류 도가니(100)의 외부로 넘치는 것을 방지함으로써 액체음극에 포함된 악티나이드 손실을 최소화할 수 있게 된다.When configured in this way, since there is no salt layer on the top of cadmium moved to the evaporation unit 120, cadmium can be effectively evaporated even at a low distillation temperature, and a low distillation temperature is used during cadmium distillation. 100) can be prevented from overflowing, thereby minimizing the loss of actinide contained in the liquid cathode.

아울러 이러한 염 분리부(110)와 증발부(120)의 사이에는 별도의 격벽 부재(12)가 구비될 수 있다. 이러한 격벽 부재(12)는 증발부(120)에서 증발된 카드뮴이 염 분리부(110)로 다시 이동하지 않도록 차단하게 된다. 만일 증발된 카드뮴이 염 분리부(110)로 다시 이동할 경우 염 분리부(110)의 낮은 조업 온도로 인해 증발된 카드뮴이 염 층의 상부에서 다시 응축되면서 염 분리부(110)로 이동하게 되고, 이러한 과정이 반복되면 카드뮴의 증류 공정에 소요되는 시간이 길어지는 문제가 있을 수 있으므로 이를 방지하고자 염 분리부(110)와 증발부(120)의 사이에는 격벽 부재(12)가 구비된다.In addition, a separate partition member 12 may be provided between the salt separation unit 110 and the evaporation unit 120. The partition member 12 blocks the cadmium evaporated from the evaporation unit 120 from moving back to the salt separation unit 110. If the evaporated cadmium moves back to the salt separation unit 110, the evaporated cadmium is condensed at the top of the salt layer again due to the low operating temperature of the salt separation unit 110 and moves to the salt separation unit 110, If this process is repeated, there may be a problem that the time required for the distillation process of cadmium may be lengthened, and thus a partition member 12 is provided between the salt separation unit 110 and the evaporation unit 120 to prevent this.

염 분리부(110)를 통해 염과 카드뮴이 분리된 상태에서 액체 상태의 카드뮴이 증발부(120)로 이동하도록 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 염 분리부(110)와 증발부(120) 사이에는 이들을 상호 연통시키는 연결 유로(130)가 구비된다.As shown in Figs. 1 and 2 so that the liquid cadmium moves to the evaporation unit 120 while the salt and cadmium are separated through the salt separation unit 110, the salt separation unit 110 and the evaporation unit ( A connection flow path 130 is provided between them to communicate with each other.

이러한 연결 유로(130)에는 액체 상태의 카드뮴이 중력에 의해 이동 가능하도록 하향 경사(θ)가 형성된다. 즉, 염 분리부(110)가 가열됨으로써 용융된 액체 상태의 카드뮴은 하향 경사(θ)가 형성된 연결 유로(130)를 따라 중력 방향으로 흐르면서 증발부(120)로 이동하게 되는 것이다.A downward slope θ is formed in the connection passage 130 so that cadmium in a liquid state can be moved by gravity. That is, when the salt separation unit 110 is heated, the molten liquid cadmium flows in the direction of gravity along the connection flow path 130 having a downward slope θ and moves to the evaporation unit 120.

이와 같이 용융된 액체 상태의 카드뮴이 중력에 의해 연결 유로(130) 내부를 이동하므로 별도의 구동부가 필요하지 않게 되고, 따라서 증류탑(10)의 구성이 간단해지게 된다.Since the cadmium in the molten liquid state moves inside the connection channel 130 by gravity, a separate driving unit is not required, and thus the configuration of the distillation column 10 is simplified.

아울러 연결 유로(130)에는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 액체 상태의 카드뮴의 이동을 조절하는 밸브 부재(131)가 구비된다. 즉, 이와 같이 밸브 부재(131)가 구비되면 연결 유로(130)를 통해 카드뮴이 이동하는 양을 조절할 수 있으며, 증발부(120)에 일정량의 카드뮴이 이동하게 되면 밸브 부재(131)를 이용해서 연결 유로(130)를 차단한 후 증발부(120)를 가열해서 카드뮴을 증발시킬 수 있게 된다.In addition, the connection flow path 130 is provided with a valve member 131 for controlling the movement of cadmium in a liquid state, as shown in FIGS. 1 and 2. That is, when the valve member 131 is provided in this way, the amount of cadmium moving through the connection flow path 130 can be controlled, and when a certain amount of cadmium is moved to the evaporation unit 120, the valve member 131 is used. After blocking the connection flow path 130, the evaporation unit 120 is heated to evaporate cadmium.

또한, 카드뮴의 이동이 완료되면 연결 유로(130)를 통해 염 분리부(110) 내부의 염이 이동하지 않도록 밸브 부재(131)를 이용해서 연결 유로(130)를 차단할 수도 있게 된다.In addition, when the movement of cadmium is completed, the connection flow path 130 may be blocked by using the valve member 131 so that the salt inside the salt separation unit 110 does not move through the connection flow path 130.

이를 위해 연결 유로(130)를 통해 카드뮴이나 염이 이동하는지 여부를 감지할 수 있는 감지 부재(미도시)가 별도로 구비될 수 있으나, 이러한 밸브 부재(131)를 이용해서 연결 유로(130)를 통해 카드뮴이나 염이 이동하는지 여부를 감지하고, 연결 유로(130)를 직접 차단할 수 있도록 구성하는 것도 가능하다.To this end, a sensing member (not shown) capable of detecting whether cadmium or salt is moving through the connection flow path 130 may be separately provided, but through the connection flow path 130 using the valve member 131 It is also possible to configure to detect whether cadmium or salt is moving, and to directly block the connection flow path 130.

증류탑(10)에는 도 1에 도시된 바와 같이, 염 분리부(110)를 가열하는 제1가열부재(140)와 증발부(120)를 가열하는 제2가열부재(150)가 각각 구비된다. 즉, 전술한 바와 같이, 염 분리부(110)를 가열해서 염과 카드뮴을 분리하기 위해서는 카드뮴이 용융될 정도의 증류 온도까지만 염 분리부(110)를 가열하고, 용융된 카드뮴이 증발부(120)로 이동하게 되면 카드뮴이 증발하는 증류 온도까지 증발부(120)를 가열하게 되므로 이들 염 분리부(110)와 증발부(120)를 각각 가열하도록 제1가열부재(140)와 제2가열부재(150)를 각각 구비하는 것이다.As shown in FIG. 1, the distillation column 10 includes a first heating member 140 for heating the salt separation unit 110 and a second heating member 150 for heating the evaporation unit 120, respectively. That is, as described above, in order to separate the salt and cadmium by heating the salt separation unit 110, the salt separation unit 110 is heated only to a distillation temperature such that cadmium is melted, and the molten cadmium is evaporated. ), the evaporation unit 120 is heated to the distillation temperature at which cadmium evaporates, so the first heating member 140 and the second heating member heat the salt separation unit 110 and the evaporation unit 120, respectively. Each is provided with 150.

이때, 증발부(120)의 증류 온도가 염 분리부(110)의 증류 온도보다 상대적으로 더 높게 형성되도록 제1가열부재(140)와 제2가열부재(150)를 각각 독립적으로 제어하게 된다.In this case, the first heating member 140 and the second heating member 150 are independently controlled so that the distillation temperature of the evaporation unit 120 is relatively higher than the distillation temperature of the salt separation unit 110.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 증류 도가니를 이용해서 카드뮴을 증발시키는 과정을 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing a process of evaporating cadmium using a distillation crucible according to another embodiment of the present invention.

즉, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 증류 도가니(100)에 구비된 염 분리부(110)의 내부에 액체음극 전착물만 옮겨서 카드뮴을 증류하는 공정을 진행하는 것이 바람직하나, 또는, 도 3에 도시된 바와 같이, 염 분리부(110)의 내부에 액체음극 전착물이 전착된 세라믹 재질의 용기 부재(161)를 직접 넣은 상태로 카드뮴 증류 공정을 진행하는 것도 가능하다.That is, as shown in Figs. 1 and 2, it is preferable to carry out a process of distilling cadmium by transferring only the liquid cathode electrodeposited material inside the salt separation unit 110 provided in the distillation crucible 100, or, As shown in FIG. 3, it is also possible to perform a cadmium distillation process in a state in which a ceramic container member 161 to which a liquid cathode electrodeposition is deposited is directly placed in the salt separation unit 110.

이러한 경우 액체음극 전착물이 전착된 용기 부재(161)의 입구가 중력 방향을 따라 하측을 향하도록 배치한 상태에서 염 분리부(110)를 가열하게 된다. 물론 이와 같이 용기 부재(161)의 입구가 중력 방향을 따라 하측으로 배치할 경우 염보다 카드뮴이 상측에 배치될 수 있으나, 염 분리부(110)가 가열됨에 따라 카드뮴이 용융되면 밀도 차이에 의해 카드뮴이 하측으로 이동하면서 연결 유로(130)를 통해 증발부(120)로 이동하게 된다.In this case, the salt separation unit 110 is heated in a state in which the inlet of the container member 161 to which the liquid cathode electrodeposition has been electrodeposited faces downward in the direction of gravity. Of course, when the inlet of the container member 161 is disposed downward in the direction of gravity, cadmium may be disposed above salt, but when cadmium is melted as the salt separating unit 110 is heated, cadmium due to the density difference As it moves downward, it moves to the evaporation unit 120 through the connection flow path 130.

다만, 이와 같은 경우 카드뮴 증류 공정이 종료되면 용기 부재(161)를 별도로 제거할 필요가 있게 된다.However, in this case, when the cadmium distillation process is finished, it is necessary to remove the container member 161 separately.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 증류 도가니를 이용해서 카드뮴을 증발시키는 과정을 도시한 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing a process of evaporating cadmium using a distillation crucible according to another embodiment of the present invention.

즉, 파이로프로세스의 전해제련 공정에서 발생한 액체음극 전착물을 염 분리부(110)에 옮기는 전처리부(160)가 더 포함되는 것이다. 이와 같이 전처리부(160)를 통해 액체음극 전착물만 염 분리부(110)로 옮긴 상태에서 카드뮴 증류 공정을 진행하게 되면 증류 공정의 속도가 향상되고, 카드뮴 증류 이후에 별도로 용기 부재(161)를 제거할 필요가 없으므로 공정이 간소화될 수 있게 된다.That is, the pretreatment unit 160 for transferring the liquid cathode electrodeposition generated in the electrolytic smelting process of the pyro process to the salt separation unit 110 is further included. In this way, if the cadmium distillation process is performed while only the liquid cathode electrodeposition is transferred to the salt separation unit 110 through the pretreatment unit 160, the speed of the distillation process is improved, and the container member 161 is separately removed after the cadmium distillation. Since there is no need to remove, the process can be simplified.

이러한 전처리부(160)는 도 4에 도시된 바와 같이, 액체음극 전착물이 수용되는 용기 부재(161)와, 이러한 용기 부재(161)가 염 분리부(110)의 상방에 위치하도록 고정하는 고정 부재(162), 및 용기 부재를 가열하는 보조 가열부재(163)를 포함한다.As shown in FIG. 4, the pretreatment unit 160 includes a container member 161 in which a liquid cathode electrodeposition is accommodated, and the container member 161 is fixed to be positioned above the salt separation unit 110. It includes a member 162, and an auxiliary heating member 163 for heating the container member.

즉, 용기 부재(161)는 전술한 바와 같이, 파이로프로세스의 전해제련 공정에서 액체음극 전착물이 전착된 세라믹 재질의 용기 부재(161)일 수 있으며, 이러한 용기 부재(161)는 액체음극 전착물이 전착된 상태로 고정 부재(162)에 의해 위치가 고정된다. 특히, 고정 부재(162)는 용기 부재(161)가 염 분리부(110)의 상방에 위치하도록 고정하게 된다. 또한, 이러한 용기 부재(161)를 가열하는 보조 가열부재(163)가 된다.That is, as described above, the container member 161 may be a ceramic container member 161 in which a liquid cathode electrodeposition is electrodeposited in the electrolytic smelting process of the pyro process, and this container member 161 is The position is fixed by the fixing member 162 while the complex is electrodeposited. In particular, the fixing member 162 is fixed so that the container member 161 is located above the salt separation unit 110. In addition, it becomes an auxiliary heating member 163 for heating the container member 161.

즉, 용기 부재(161)가 염 분리부(110)의 상방에 위치가 고정된 상태에서 보조 가열부재(163)로 용기 부재(161)를 가열하게 되면 용기 부재(161) 내부의 액체음극 전착물이 일부 용융되면서 용기 부재(161)로부터 이탈하게 되고, 이후 염 분리부(110) 내부로 옮겨지게 된다.That is, when the container member 161 is heated with the auxiliary heating member 163 while the position of the container member 161 is fixed above the salt separation unit 110, the liquid cathode electrodeposition inside the container member 161 As this part is melted, it is separated from the container member 161 and is then transferred into the salt separation unit 110.

아울러 용기 부재(161)의 입구가 도 4에 도시된 바와 같이, 염 분리부(110)를 향하도록 하향 배치한 상태에서 보조 가열부재(163)로 가열하는 것이 바람직하나, 용기 부재(161)를 이와 같이 배치하는 것이 용이하지 않은 경우에는 용기 부재(161)의 입구가 상향 배치된 상태로 고정하고, 이후 고정 부재(162)를 이용해서 용기 부재(161)의 입구가 하향 배치되도록 용기 부재(161)를 회전시키는 것도 가능하다.In addition, it is preferable to heat the container member 161 with the auxiliary heating member 163 in a state in which the inlet of the container member 161 is disposed downwardly toward the salt separation unit 110 as shown in FIG. 4. If it is not easy to arrange in this way, the inlet of the container member 161 is fixed in an upwardly disposed state, and the container member 161 is then used so that the inlet of the container member 161 is disposed downward using the fixing member 162. ) Is also possible to rotate.

이하에서는 도 5 및 도 6을 참조하여 액체음극 전착물에 포함된 카드뮴을 증류하는 방법을 설명하도록 한다.Hereinafter, a method of distilling cadmium contained in a liquid cathode electrodeposition will be described with reference to FIGS. 5 and 6.

도 5는 본 발명에 따른 카드뮴 증류 방법을 이용해서 카드뮴을 증발시키는 과정을 도시한 순서도이고, 도 6은 본 발명에 따른 카드뮴 증류 방법을 이용해서 염을 증발시키는 과정을 도시한 순서도이다.5 is a flow chart showing a process of evaporating cadmium using the cadmium distillation method according to the present invention, Figure 6 is a flow chart showing a process of evaporating a salt using the cadmium distillation method according to the present invention.

즉, 본 발명에 따른 카드뮴 증류 방법은 크게 액체음극 전착물에 포함된 카드뮴을 증류하는 방법과, 카드뮴 증류 이후에 남은 염을 증류하는 방법을 포함한다.That is, the cadmium distillation method according to the present invention largely includes a method of distilling cadmium contained in a liquid cathode electrodeposition, and a method of distilling a salt remaining after cadmium distillation.

먼저, 전착물에 포함된 카드뮴을 증류하는 방법은 도 5에 도시된 바와 같이, 파이로프로세스의 전해제련 공정에서 발생한 액체음극 전착물을 증류 도가니(100)에 구비된 염 분리부(110)로 옮기는 단계(S100)와, 염 분리부(110)를 가열해서 카드뮴을 용융시키는 단계(S200)와, 연결 유로(130)를 통해 액체 상태의 카드뮴을 증발부(120)로 이동시키는 단계(S300), 및 증발부(120)를 가열해서 카드뮴을 증발시키는 단계(S400)를 포함한다.First, the method of distilling cadmium contained in the electrodeposition is as shown in FIG. 5, the liquid cathode electrodeposition generated in the electrolytic smelting process of the pyroprocess is transferred to the salt separation unit 110 provided in the distillation crucible 100. Transferring (S100), heating the salt separation unit 110 to melt cadmium (S200), and moving the liquid cadmium to the evaporation unit 120 through the connection channel 130 (S300) , And heating the evaporation unit 120 to evaporate cadmium (S400).

이때, 액체음극 전착물을 염 분리부(110)로 옮기는 단계(S100)는 전술한 전처리부(160)를 이용해서 액체음극 전착물만 염 분리부(110)로 옮기는 단계이거나, 또는, 액체음극 전착물이 전착된 용기 부재(161)를 염 분리부(110) 내부에 배치하는 단계일 수 있다.At this time, the step (S100) of transferring the liquid cathode electrodeposition to the salt separation unit 110 is a step of transferring only the liquid cathode electrodeposition to the salt separation unit 110 using the pretreatment unit 160 described above, or It may be a step of disposing the container member 161 to which the electrodeposited material is electrodeposited in the salt separation unit 110.

염 분리부(110)를 가열해서 카드뮴을 용융시키는 단계(S200)는 염 분리부(110)를 가열하는 제1가열부재(140)를 이용해서 염 분리부(110)를 카드뮴 용융 온도까지 가열하는 단계일 수 있다.The step of melting cadmium by heating the salt separation unit 110 (S200) is to heat the salt separation unit 110 to the cadmium melting temperature using the first heating member 140 that heats the salt separation unit 110. It can be a step.

또한, 연결 유로(130)를 통해 용융된 액체 상태의 카드뮴을 증발부(120)로 이동시키는 단계(S300)는 액체 상태의 카드뮴이 중력에 의해 이동 가능하도록 하향 경사(θ)가 형성된 연결 유로(130)를 통해 증발부(120)로 이동하는 단계일 수 있다.In addition, the step (S300) of moving the molten liquid cadmium to the evaporation unit 120 through the connection flow path 130 is a connection flow path having a downward slope θ so that the liquid cadmium can be moved by gravity. It may be a step of moving to the evaporation unit 120 through 130).

아울러 증발부(120)를 가열해서 카드뮴을 증발시키는 단계(S400)는 증발부(120)를 가열하는 제2가열부재(150)를 이용해서 증발부(120)를 카드뮴의 증발 온도까지 가열하는 단계일 수 있다.In addition, heating the evaporation unit 120 to evaporate cadmium (S400) is a step of heating the evaporation unit 120 to the evaporation temperature of cadmium using the second heating member 150 for heating the evaporation unit 120 Can be

이와 같은 방법을 통해 액체음극 전착물에 포함된 카드뮴을 증발시켜서 회수하게 되면 이후에는 염 분리부(110)에 남아있는 염을 증발시켜서 회수하게 된다.When the cadmium contained in the liquid cathode electrodeposition is recovered by evaporating through such a method, the salt remaining in the salt separation unit 110 is recovered by evaporation.

즉, 증발부(120)를 가열해서 카드뮴을 증발시키는 단계(S400) 이후에는, 염 분리부(110)를 가열해서 염을 용융시키는 단계(S500)와, 연결 유로(130)를 통해 액체 상태의 염을 증발부(120)로 이동시키는 단계(S600) 및 증발부(120)를 가열해서 염을 증발시키는 단계(S700)를 더 포함한다.That is, after the step of evaporating cadmium by heating the evaporation unit 120 (S400), the step of melting the salt by heating the salt separation unit 110 (S500) and the liquid state through the connection flow path 130 A step of moving the salt to the evaporation unit 120 (S600) and heating the evaporation unit 120 to evaporate the salt (S700).

염 분리부(110)를 가열해서 염을 용융시키는 단계(S500)는 염 분리부(110)를 가열하는 제1가열부재(140)를 이용해서 염 분리부(110)를 가열하되, 염의 용융 온도까지 가열하게 단계일 수 있다.In the step of melting the salt by heating the salt separation unit 110 (S500), the salt separation unit 110 is heated using the first heating member 140 for heating the salt separation unit 110, but the melting temperature of the salt It can be a step to heat up.

이후 연결 유로(130)를 통해 용융된 액체 상태의 염을 증발부(120)로 이동시키는 단계(S600)는 액체 상태의 카드뮴이 중력에 의해 이동 가능하도록 하향 경사(θ)가 형성된 연결 유로(130)를 통해 증발부(120)로 이동하는 단계일 수 있다.Subsequently, the step of moving the molten liquid salt to the evaporation unit 120 through the connection flow path 130 (S600) is a connection flow path 130 having a downward slope θ so that the liquid cadmium can be moved by gravity. ) Through the evaporation unit 120 may be a step of moving.

아울러 증발부(120)를 가열해서 염을 증발시키는 단계(S700)는 증발부(120)를 가열하는 제2가열부재(150)를 이용해서 증발부(120)를 염의 증발 온도까지 가열하는 단계일 수 있다.In addition, the step of evaporating the salt by heating the evaporation unit 120 (S700) is a step of heating the evaporation unit 120 to the evaporation temperature of the salt using the second heating member 150 that heats the evaporation unit 120 I can.

즉, 제1가열부재(140)와 제2가열부재(150)는 용융 또는 증발되는 대상물에 따라 그 온도를 각각 독립적으로 조절할 수 있도록 구성된다.That is, the first heating member 140 and the second heating member 150 are configured to independently adjust their temperatures according to the object to be melted or evaporated.

이와 같은 방법을 통해 카드뮴 증류 이후에 남은 염도 모두 증류하여 회수할 수 있게 된다.Through this method, all salts remaining after distillation of cadmium can be distilled and recovered.

이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.Although an embodiment of the present invention has been described above, the spirit of the present invention is not limited to the embodiment presented in the present specification, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention can add components within the scope of the same idea. It will be possible to easily propose other embodiments by changing, deleting, adding, etc., but it will be said that this is also within the scope of the present invention.

10 : 증류탑 11 : 수거 용기
12 : 격벽 부재 20 : 응축부
30 : 진공부 100 : 증류 도가니
110 : 염 분리부 120 : 증발부
130 : 연결 유로 131 : 밸브 부재
140 : 제1가열부재 150 : 제2가열부재
160 : 전처리부 161 : 용기 부재
162 : 고정 부재 163 : 보조 가열부재
θ : 경사10: distillation column 11: collection container
12: partition member 20: condensing part
30: vacuum unit 100: distillation crucible
110: salt separation unit 120: evaporation unit
130: connection flow path 131: valve member
140: first heating member 150: second heating member
160: pretreatment unit 161: container member
162: fixing member 163: auxiliary heating member
θ: slope

Claims (10)

파이로프로세스의 전해제련 공정에서 발생한 액체음극 전착물에 포함된 카드뮴을 증류하는 카드뮴 증류 장치에 있어서,
액체음극 전착물이 수용되는 증류 도가니가 구비된 증류탑;
상기 증류 도가니로부터 증발된 카드뮴을 응축시키는 응축부; 및
상기 증류탑의 내부에 진공압을 형성하는 진공부;
를 포함하되,
상기 증류 도가니에는 액체음극 전착물을 가열해서 염과 카드뮴을 분리하는 염 분리부와, 상기 염 분리부를 통해 분리된 액체 상태의 카드뮴을 증발시키는 증발부가 구비되며,
상기 파이로프로세스의 전해제련 공정에서 발생한 액체음극 전착물을 상기 염 분리부에 옮기는 전처리부를 더 포함하는 카드뮴 증류 장치.In a cadmium distillation apparatus for distilling cadmium contained in a liquid cathode electrodeposition produced in an electrolytic smelting process of a pyroprocess,
A distillation column equipped with a distillation crucible in which a liquid cathode electrodeposition is accommodated;
A condensing unit for condensing the cadmium evaporated from the distillation crucible; And
A vacuum unit for forming a vacuum pressure in the distillation column;
Including,
The distillation crucible includes a salt separation unit for separating salt and cadmium by heating a liquid cathode electrodeposition, and an evaporation unit for evaporating the liquid cadmium separated through the salt separation unit,
A cadmium distillation apparatus further comprising a pretreatment unit for transferring the liquid cathode electrodeposits generated in the electrolytic smelting process of the pyro process to the salt separation unit. 제1항에 있어서,
상기 염 분리부와 상기 증발부의 사이에는 용융된 액체 상태의 카드뮴이 이동하는 연결 유로가 구비되되,
상기 연결 유로에는 액체 상태의 카드뮴이 중력에 의해 이동하도록 하향 경사가 형성되는 카드뮴 증류 장치.The method of claim 1,
A connection flow path through which cadmium in a molten liquid state moves is provided between the salt separation unit and the evaporation unit,
A cadmium distillation apparatus in which a downward slope is formed in the connection passage so that cadmium in a liquid state moves by gravity. 제2항에 있어서,
상기 연결 유로에는 액체 상태의 카드뮴의 이동을 조절하는 밸브 부재가 구비되는 카드뮴 증류 장치.The method of claim 2,
A cadmium distillation apparatus provided with a valve member controlling movement of cadmium in a liquid state in the connection passage. 제1항에 있어서,
상기 증류탑에는 상기 염 분리부를 가열하는 제1가열부재와, 상기 증발부를 가열하는 제2가열부재가 각각 구비되는 카드뮴 증류 장치.The method of claim 1,
A cadmium distillation apparatus having a first heating member for heating the salt separation unit and a second heating member for heating the evaporation unit in the distillation column. 제4항에 있어서,
상기 증발부의 증류 온도가 상기 염 분리부의 증류 온도보다 상대적으로 더 높게 형성되도록 상기 제1가열부재와 상기 제2가열부재를 각각 독립적으로 제어하는 카드뮴 증류 장치.The method of claim 4,
A cadmium distillation apparatus for independently controlling the first heating member and the second heating member so that the distillation temperature of the evaporation part is formed relatively higher than the distillation temperature of the salt separation part. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 전처리부는,
액체음극 전착물이 수용되는 용기 부재;
상기 용기 부재가 상기 염 분리부의 상방에 위치하도록 고정하는 고정 부재; 및
상기 용기 부재를 가열하는 보조 가열부재;
를 포함하는 카드뮴 증류 장치.The method of claim 1,
The pretreatment unit,
A container member accommodating a liquid cathode electrodeposition;
A fixing member for fixing the container member to be positioned above the salt separating part; And
An auxiliary heating member for heating the container member;
Cadmium distillation apparatus comprising a. 제7항에 있어서,
상기 고정 부재는 상기 용기 부재의 입구가 상기 염 분리부를 향하도록 회전 가능한 카드뮴 증류 장치.The method of claim 7,
The fixing member is a cadmium distillation apparatus rotatable so that the inlet of the container member faces the salt separation part. 파이로프로세스의 전해제련 공정에서 발생한 액체음극 전착물을 증류 도가니에 구비된 염 분리부로 옮기는 단계;
상기 염 분리부를 가열해서 카드뮴을 용융시키는 단계;
연결 유로를 통해 액체 상태의 카드뮴을 증발부로 이동시키는 단계; 및
상기 증발부를 가열해서 카드뮴을 증발시키는 단계;
를 포함하며,
상기 파이로프로세스의 전해제련 공정에서 발생한 액체음극 전착물을 증류 도가니에 구비된 염 분리부로 옮기는 단계는,
상기 액체음극 전착물이 전착된 전처리부를 통해 상기 액체음극 전착물만 상기 염 분리부로 옮기는 단계인 카드뮴 증류 방법.Transferring the liquid cathode electrodeposited product generated in the electrolytic smelting process of the pyroprocess to a salt separation unit provided in a distillation crucible;
Heating the salt separation unit to melt cadmium;
Moving cadmium in a liquid state to an evaporation unit through a connection passage; And
Evaporating cadmium by heating the evaporation unit;
Including,
The step of transferring the liquid cathode electrodeposited product generated in the electrolytic smelting process of the pyro process to the salt separation unit provided in the distillation crucible,
A cadmium distillation method comprising transferring only the liquid cathode electrodeposited product to the salt separation unit through a pretreatment unit in which the liquid cathode electrodeposition product is electrodeposited. 제9항에 있어서,
상기 증발부를 가열해서 카드뮴을 증발시키는 단계 이후에는,
상기 염 분리부를 가열해서 염을 용융시키는 단계;
연결 유로를 통해 액체 상태의 염을 증발부로 이동시키는 단계; 및
상기 증발부를 가열해서 염을 증발시키는 단계;
를 더 포함하는 카드뮴 증류 방법.The method of claim 9,
After the step of evaporating cadmium by heating the evaporation unit,
Melting the salt by heating the salt separation unit;
Moving the liquid salt to the evaporation unit through the connection passage; And
Heating the evaporation unit to evaporate the salt;
Cadmium distillation method further comprising a.
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