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아연제련공정의 전력저감을 위한 불용성 MMO 전극 적용 특성에 관한 연구
박미정(Mijung Park),이택순(Taeksoon Lee) 대한환경공학회 2020 대한환경공학회지 Vol.42 No.9
목적 : 에너지 다소비 산업인 전해 제련 산업분야의 에너지 사용 절감을 위하여 현재 사용 중인 Pb+Ag합금 전극과 불용성 복합 금속산화물(MMO, Mixed Metal Oxide) 전극 전력 사용량을 비교 연구를 하였다. 방법 : 실제 현장 아연 제련액과 ZnSO₄ 모사액을 제조하여 전류밀도 500 A/m² 조건에서 전극의 과전압, 전압, 아연석출 효율, 수명 특성을 연구 평가하였다. 결과 및 토의 : 불용성 MMO 전극의 과전압은 28.9% 더 낮고 전압은 최소 12.5% 더 낮았다. 효율은 실제 현장 아연 제련액은 1.93% 정도 높았으며, 모사액은 6.3% 정도 높았다. 사용 중인 Pb+Ag합금 전극과 비교 시 불용성 MMO 전극이 과전압이 낮고 전압특성이 양호하며 높은 전류효율 특성을 나타내었다. 결론 : Pb+Ag합금 전극과 불용성 MMO 전극의 전력소비량을 비교・평가한 결과 불용성 MMO 전극 전력 소비량이 실제 현장 아연 제련액은 17%, ZnSO₄ 모사액은 23.8% 낮음을 알 수 있었다. Objective : The zinc electrowinning industry is one of the high energy consumption industries where energy saving is required. In the zinc electrowining process, electrode is a high energy consuming part. In order to reduce energy use in the electrolytic smelting industry, a comparative study was conducted on the current usage of Pb+Ag alloy electrode and insoluble composite metal oxide (MMO) electrode. Methods : In this study, a comparative evaluation of energy consumption was conducted between the generally used Pb+Ag alloy electrode and an insoluble MMO electrode. Aluminum was used as a reducing electrode. The actual on-site zinc electrowinning solution and ZnSO₄ simulated solution were prepared to estimate the electrode potential, voltage, zinc deposition efficiency, and lifetime characteristics under the current density of 500 A/m². Results and Discussion : The overvoltage of the insoluble MMO electrode was 28.9% lower and the voltage was 15.0% l o wer than that of Pb+Ag alloy electrode. The zinc deposition efficiency of the insoluble MMO electrode was higher 1.9% in the actual on-site zinc electrowinning solution and 6.3% in the simulated solution. Compared with the Pb+Ag alloy electrode in use, the insoluble composite metal oxide electrode exhibited low overvoltage, good voltage characteristics, and high current efficiency characteristics. Conclusions : When the energy consumption of the Pb+Ag alloy and the insoluble MMO electrodes was compared, The insoluble MMO electrode showed 17.0% lower energy consumption in the actual on-site zinc electrowinning solution and 23.8% lower in the ZnSO₄ simulated solution than Pb+Ag alloy electrode.
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