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목적금속 산화물과 전해염이 내부에 구비된 철 도가니를 포함하는 전해조;상기 전해조 내부 하단에 구비되고, 유해성 가스를 발생시키지 않으면서, 용융된 상기 전해염에 용해된 목적금속 산화물의 용융염전해를 통한 전해제련공정에 의해 목적금속을 생산하기 위한 금속 또는 금속합금으로 구성된 액체금속 음극; 및상기 전해조 내부에 구비되고, 전해시 생성되는 기포 배출이 용이하도록 원뿔(Cone) 형상으로 구비된 금속, 금속합금 또는 비금속의 양극;을 포함하는 전해제련장치를 포함하고,상기 목적금속 산화물의 전해제련공정에 의해 생성된 액체금속 음극과 목적 금속의 합금을 진공증류공정으로 분리하여 목적금속을 생산하는 진공증류장치를 포함하며, 상기 액체금속 음극은 상기 철 도가니 바닥의 탄소 블럭을 통하여 전하를 공급받고, 상기 원뿔 형상의 양극은 상기 전해염에 침지되며, 상기 원뿔 형상의 양극은 상기 액체금속 음극과 평행하게 상면하지 않고 이격거리를 가지며 상하 위치로 서로 마주보도록 배치되어, 전해시 생성되는 상기 기포가 상기 원뿔 형상의 양극의 경사면으로 배출되도록 하고,상기 진공증류장치는최하단에 상기 액체금속 음극과 목적금속의 합금 용융물이 마련되고, 증류 영역 내에서 온도 구배가 이루어지는 진공 증류탑을 포함하고,상기 진공증류장치는상기 진공 증류탑 내부에 상기 액체금속 음극과 목적금속의 합금 용융물이 투입되는 도가니를 포함하며, 상기 도가니는 금속, 금속합금 또는 비금속으로 제조되는 것을 특징으로 하는액체금속 음극을 이용한 금속 제련장치
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제1항에 있어서,상기 목적금속은 Mg, Be, Li, Sb, Zn, Pb, Ga, Sn, 및 Mn으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는액체금속 음극을 이용한 금속 제련장치
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제1항에 있어서,상기 목적금속 산화물은 하기 화학식 1을 만족하는 금속 제련장치
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제 1항에 있어서, 상기 목적금속 산화물은 마그네슘 산화물, 베릴륨 산화물, 리튬 산화물, 안티모니 산화물, 아연 산화물, 납 산화물, 갈륨 산화물, 주석 산화물, 및 망간 산화물로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는액체금속 음극을 이용한 금속 제련장치
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제1항에 있어서,상기 액체금속 음극은 구리, 은, 또는 주석의 금속 원소와 상기 금속 원소의 합금인 것을 특징으로 하는액체금속 음극을 이용한 금속 제련장치
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제1항에 있어서, 상기 전해염은 알칼리금속 할로겐화물, 알칼리토금속 할로겐화물, 알칼리금속 산화물, 및 알칼리토금속 산화물로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는액체금속 음극을 이용한 금속 제련장치
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제1항에 있어서,상기 전해제련장치는 상기 전해조의 외부면에 설치되는 복수개의 히터를 구비하는 가열부를 더 포함하고,상기 복수개의 히터 중 적어도 하나가 상기 전해염에 용해된 목적금속 산화물을 용융시켜 용융물을 제조하거나,상기 용융물의 전해반응시 작동되고, 상기 용융물에 포함된 불순물의 침전 및 하부 영역으로의 농축 중 적어도 하나를 위해, 상기 불순물이 이동하는 위치에 따라 상기 복수개의 히터가 순차적으로 작동하는 액체금속 음극을 이용한 금속 제련장치
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제1항에 있어서,상기 전해제련장치는 상기 전해조의 외부면에 설치되는 복수개의 쿨러를 구비하는 냉각부를 더 포함하고, 상기 복수개의 쿨러 중 적어도 하나가 상기 전해염에 용해된 목적금속 산화물을 용해시켜 제조한 용융물을 냉각하거나,상기 용융물의 전해 생성물을 냉각하기 위하여 작동되고, 상기 용융물에 포함된 불순물의 침전 및 하부 영역으로의 농축 중 적어도 하나를 위해, 상기 불순물이 이동하는 위치에 따라 상기 복수개의 쿨러가 순차적으로 작동하는 액체금속 음극을 이용한 금속 제련장치
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제1항에 있어서,상기 전해제련장치는 상기 전해조 내부에 설치되어 상기 전해염에 용해된 목적금속 산화물 또는 상기 전해염에 용해된 목적금속 산화물을 용해시켜 제조한 용융물을 수용하는 전해 도가니를 더 포함하고,상기 전해 도가니는 알루미나, 철 금속 또는 철 산화물로 제조되는 것을 특징으로 하는액체금속 음극을 이용한 금속 제련장치
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제1항에 있어서,상기 전해제련장치는 상기 전해조 상단부에 설치되는 가스 투입구 및 가스 배출구를 더 포함하고,상기 가스 투입구는 아르곤, 질소, 또는 공기를 투입하며,상기 가스 배출구는 전해 생성물 가스, 산소, 이산화탄소, 또는 불순물 가스를 배출하는 것을 특징으로 하는액체금속 음극을 이용한 금속 제련장치
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제1항에 있어서,상기 진공증류장치에서 상기 액체금속 음극은 진공증류 후 상기 목적금속과 분리되어 상기 증류탑 하단부의 도가니에 저장되는 것을 특징으로 하는액체금속 음극을 이용한 금속 제련장치
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(i) 액체금속 음극이 내부 하단에 구비되고 전해염을 포함하는 전해조를 사용하여, 용융염전해 공정온도에서 목적금속 산화물의 용융염전해를 통해 액체금속 음극과 목적금속 간의 합금을 형성하는 단계; 및 (ii) 상기 용융염전해를 통해 생성된 액체금속 음극과 목적금속간 합금을 진공증류 온도에서 진공증류공정을 통해 분리하고, 고순도의 목적금속을 회수하는 단계;를 포함하는, 제 1항에 의한 금속 제련장치를 이용한 금속 제련방법
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제15항에 있어서,상기 액체금속 음극-목적금속 합금은 상기 전해염 대비 더 큰 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는액체금속 음극을 이용한 금속 제련방법
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제15항에 있어서,상기 용융염전해 공정온도는 하기 관계식1을 만족할 수 있는 액체금속 음극을 이용한 금속 제련방법
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제15항에 있어서,상기 용융염전해의 전류밀도(J)는 0
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제15항에 있어서,상기 진공증류 온도는 하기 관계식 2를 만족하는 것을 특징으로 하는액체금속 음극을 이용한 금속 제련방법
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