Removal of Impurities from Waste Carbon Sludge for the Recycling

폐 카본슬러지의 재활용을 위한 不純物 분리 제거

Impurities removal from waste carbon black was carried out to produce high-grade carbon black. A large amount of hydrophilic carbon black is produced as a byproduct of the hydrogen production process by flame decomposition of water. Due to its impurities content such as sulphur, iron, ash, etc., it can only be used as low-grade carbon or burnt out. High-grade hydrophilic carbon black is 3~5 times more expensive than oil-based carbon black because of high production cost associated with process complexly and pollutant treatment. Hydrophilic carbon is normally used for conductive materials for batteries, pigment for plastics, electric wire covering, additives for rubber, etc. In these applications, impurity content must be blow 1 fe. In this study, magnetic separation, froth flotation and ultrasonic treatment were employed to remove impurities from the low-grade hydrophilic carbon black. Results showed that the ash, iron and sulphur content of product decreased to less than 0.01 wt.%, 0.01 wt.% and 0.3 wt % respectively and the surface area of product was about 930 $m^2$/g for conductive materials.

본 연구는 폐 카본 슬러지로부터 불순물을 제거하여 고품위 수성 카본을 제조하고자 수행되었다. 수성 카본 슬러지는 NH$_3$를 제조하기 위해서 물의 불꽃 반응에 의해 수소가스를 생산하는 동안 부산물로써 다량 발생된다. 발생된 카본 슬러지는 황, 철, 애쉬 등의 다량의 불순물을 함유하고 있어 탈수 후 일부 저품위 카본 원료로 사용되고, 나머지는 소각되어지고 있다. 고품위 수성 카본은 기능성 카본 블랙으로써 제조가 어려울 뿐만 아니라 제조시 환경오염문제와도 밀접한 관련이 있기 때문에 오일블랙에 비해 3~5배의 가격이 비싸다. 고품위 수성 카본은 일반적으로 밧데리, 플라스틱 착색제, 전선피복 고무 첨가제 등에 사용되어지고 있다. 수성카본 슬러지를 전도체로써 사용하기 위해서는 99%이상의 탄소와 매우 낮은 불순물을 함유하고 있어야한다 따라서 제품에 막대한 영향을 미치게되는 불순물의 제거가 필수적으로 이루어져야 한다. 본 연구는 폐카본슬러지로부터 불순물을 제거하기 위해서 분쇄, 자력선별. 부유선별, 초음파처리 등을 포함한 불순물 정제실험을 수행하였다. 실험결과 전도체로써 사용하기 위한 조건을 만족하는 애쉬0.01%, 철 0.01%, 황 0.3%이하로 대부분의 불순물을 제거하였고, 비표면적은 930 m$^2$/g을 나타냈다.