KR100902521B1 - Electrolytic process for the production of metallic copper and apparatus therefor - Google Patents
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Abstract
다공성 부재에 의해 서로 분리된 양극챔버 및 음극챔버, 양극챔버내에 위치한 양극, 및 음극챔버내에 위치한 음극을 포함하는 전해조에서 금속구리를 생산하기 위한 전해공정. 상기 전해공정은, 양극챔버 및 음극챔버 각각에 디아민 제1구리 이온을 함유하는 암모니아성 알칼리성 전해질 용액을 제공하는 단계, 및 양극 및 음극에 직류를 인가하여, 음극상에서 금속구리를 생산하고 양극상에서 테트라민 제2구리 이온을 생산하는 단계를 포함한다. 다공성 부재에 의해 서로 분리된 양극챔버 및 음극챔버, 양극챔버내에 위치한 양극, 음극챔버내에 위치한 음극, 및 상기 양극 및 음극에 연결되는 직류전원을 포함하는 전해조 장치로서, 상기 양극챔버 및 음극챔버 각각은 디아민 제1구리 이온을 함유하는 암모니아성 알칼리성 전해질 용액을 포함한다.An electrolytic process for producing metal copper in an electrolytic cell comprising an anode chamber and a cathode chamber separated from each other by a porous member, an anode located in the anode chamber, and a cathode located in the cathode chamber. The electrolytic process comprises the steps of providing an ammoniacal alkaline electrolyte solution containing diamine cuprous ions in each of the anode and cathode chambers, and applying direct current to the anode and cathode to produce metal copper on the cathode and tetra Producing a cuprous ions. An electrolytic cell apparatus comprising an anode chamber and a cathode chamber separated from each other by a porous member, an anode located in the anode chamber, a cathode located in the cathode chamber, and a direct current power source connected to the anode and the cathode. Ammoniacal alkaline electrolyte solution containing diamine cupric ions.
전해공정Electrolysis Process
Description
도 1 은 본 발명에 따른 전해조 장치의 일 실시예의 대략도이다.1 is a schematic view of one embodiment of an electrolyzer device according to the invention.
[도면의 주요부호에 대한 설명][Description of Major Symbols in Drawing]
1: 전해조 2: 다공성 부재1: electrolyzer 2: porous member
3: 음극챔버 4: 양극챔버3: cathode chamber 4: anode chamber
5: 음극 6: 양극5: cathode 6: anode
7: 전해액 8: 직류전원7: electrolyte 8: DC power
9: 재생챔버 10,11 : 라인9:
12: 정화장치12: Purifier
본 발명은 일반적으로 금속구리를 생산하기 위한 공정 및 장치, 더 구체적으로 구리가 금속 또는 구리 화합물의 형태로 존재하는 구리-함유 폐기물로부터 금속구리를 생산하기 위한 전해 공정 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates generally to a process and apparatus for producing metal copper, and more particularly to an electrolytic process and apparatus for producing metal copper from copper-containing waste in which copper is present in the form of a metal or copper compound.
자원절약 및 환경보호의 요구는 중요하고 절박한 문제가 되었다. 구리는 가장 중요한 금속중의 하나이며 구리-함유 폐기물로부터 구리를 회수하기 위한 많은 연구가 행해졌다. 종래, 구리-함유 폐기물로부터의 구리의 회수는 제련에 의해 구리광석으로부터 구리를 생산하는 공정으로 행해졌다. 그러나, 구리광석과 함께 처리되도록 구리-함유 폐기물의 양을 증가시키는 것은 불가능하다. 구리-함유 폐기물로부터 구리를 회수하는 다른 공지의 방법은 습식공정이며, 이 공정에서 폐기물은 황산 또는 염산 등의 산으로 처리된다. 이 공정에서는, 구리 뿐만 아니라 다양한 다른 금속들이 산성 용액에서 표백되므로, 구리의 순도를 높이기 위해서 구리 화합물과 다른 금속 화합물을 분리할 필요가 있다.The need for resource conservation and environmental protection has become an important and pressing issue. Copper is one of the most important metals and many studies have been done to recover copper from copper-containing waste. Conventionally, recovery of copper from copper-containing waste has been carried out in a process of producing copper from copper ore by smelting. However, it is not possible to increase the amount of copper-containing waste to be treated with copper ore. Another known method for recovering copper from copper-containing waste is a wet process, in which the waste is treated with an acid such as sulfuric acid or hydrochloric acid. In this process, not only copper but also various other metals are bleached in an acidic solution, it is necessary to separate the copper compound and other metal compounds in order to increase the purity of the copper.
전해채취공정은 구리-함유 용액으로부터 고순도의 구리금속을 회수하는 효과적인 방법이다. Cu(Ⅱ)이온 전해질 용액을 활성화시켜 음극상에서 금속구리를 형성하고 양극상에서 산소를 형성하는 이 공정은, 전기분해를 실시하는데 많은 전기에너지를 소비한다.The electrowinning process is an effective method for recovering high purity copper metals from copper-containing solutions. This process of activating the Cu (II) ion electrolyte solution to form metal copper on the negative electrode and oxygen on the positive electrode consumes a lot of electrical energy to conduct electrolysis.
따라서, 본 발명의 목적은 감소된 전기 에너지로 전기분해하여 금속구리를 회수할 수 있는 경제적인 공정을 제공하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide an economical process that can recover metal copper by electrolysis with reduced electrical energy.
본 발명의 다른 목적은 금속구리를 함유하는 인쇄 배선판과 같은 폐기물로부터 금속구리를 회수할 수 있는 상술한 형태의 전해공정을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide an electrolytic process of the above-described form capable of recovering metal copper from waste such as a printed wiring board containing metal copper.
본 발명의 또 다른 목적은 구리-함유 용액으로부터 금속구리를 효과적으로 생산할 수 있는 전해조 장치를 제공하는 것이다.It is yet another object of the present invention to provide an electrolyzer device capable of effectively producing metal copper from a copper-containing solution.
전술한 목적을 달성하기 위해, 다공성 부재에 의해 서로 분리된 양극챔버 및 음극챔버, 양극챔버내에 위치한 양극, 음극챔버내에 위치한 음극을 포함하는 전해조에서 금속구리를 생산하기 위한 전해공정이 본 발명에 따라 제공되다. 상기 공정은, 양극챔버 및 음극챔버 각각에 디아민 제1구리 이온을 함유하는 암모니아성 알칼리성 전해질 용액을 제공하는 단계, 및 양극챔버로부터 음극챔버로 테트라민 제2구리 이온의 실질적인 이동을 방지하면서, 양극 및 음극에 직류를 인가하여, 음극상에서 금속구리를 생산하고 양극상에서 테트라민 제2구리 이온을 생산하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, an electrolytic process for producing metal copper in an electrolytic cell comprising an anode chamber and a cathode chamber separated from each other by a porous member, an anode located in the anode chamber, and a cathode located in the cathode chamber is according to the present invention. Provided. The process comprises the steps of providing an ammoniacal alkaline electrolyte solution containing diamine cuprous ions in each of the anode chamber and the cathode chamber, and preventing substantial migration of tetramine cupric ions from the anode chamber to the cathode chamber. And applying a direct current to the cathode to produce metal copper on the cathode and to produce tetramine cupric ions on the anode.
다른 양태에서, 본 발명은, 다공성 부재에 의해 서로 분리된 양극챔버 및 음극챔버, 상기 양극챔버내에 위치한 양극, 상기 음극챔버내에 위치한 음극, 및 상기 양극 및 음극에 연결되는 직류전원을 포함하는 전해조 장치로서, 상기 양극챔버 및 음극챔버 각각이 디아민 제1구리 이온을 함유하는 암모니아성 알칼리성 전해질 용액을 포함하는 전해조 장치를 제공한다.In another aspect, the present invention, the electrolytic cell device comprising a positive electrode chamber and a negative electrode chamber separated from each other by a porous member, an anode located in the anode chamber, a cathode located in the cathode chamber, and a direct current power source connected to the anode and the cathode The present invention provides an electrolyzer device, wherein each of the anode chamber and the cathode chamber comprises an ammoniacal alkaline electrolyte solution containing diamine cupric ions.
도 1 을 참조하면, 참조번호 (1) 은, 하우징 (1) 의 내부공간을 음극챔버 (3) 와 양극챔버 (4) 로 분할하는 다공성 다이어프램 또는 막 (2) 등의 다공성 부재를 갖는 전해조를 나타낸다. 음극 (5) 및 양극 (6) 는 각각 음극챔버 (3) 및 양극챔버 (4) 내에 배치되며, 직류전원 (8) 에 전기적으로 연결된다.Referring to FIG. 1, reference numeral 1 denotes an electrolytic cell having a porous member such as a porous diaphragm or membrane 2 that divides the internal space of the housing 1 into a
전해질 용액 (7) 투과성 다공성 부재 (2) 는, 예를 들어, 직물 또는 다공성 세라믹일 수 있다. 여과공정용 필터 직물이 다공성 부재 (2) 로서 알맞게 사용될 수 있다. 다공성 세라믹 부재는, 예를 들어 니켈 네트 등의 네트의 형태의 금속기판을 가지며 그 위에 소결된 니켈 카르보닐 분말이 지지된 다공성 시트일 수 있다. 그러한 합성부재는 금속 네트와 함께 니켈 카르보닐 분말층을 롤-프레싱하여 그 네트상에 상기 층을 고정하고, 그 후 산화 분위기하의 약 1000℃ 에서 소결을 행함으로써 얻을 수 있다.Electrolyte solution 7 The permeable porous member 2 can be, for example, a fabric or a porous ceramic. A filter fabric for the filtration process can be suitably used as the porous member 2. The porous ceramic member may be, for example, a porous sheet having a metal substrate in the form of a net such as a nickel net and supported with nickel carbonyl powder sintered thereon. Such a composite member can be obtained by roll-pressing a nickel carbonyl powder layer together with a metal net to fix the layer on the net, and then sintering at about 1000 ° C. under an oxidizing atmosphere.
음극 (5) 은, 예들 들어, 구리, 플라티늄 도금된 티타늄, 스테인리스 강, 티타늄, 니켈, 플라티늄, 합금 42(약 42% 철 및 58% 니켈을 함유하는 합금) 또는 그 위에 금속구리를 전기화학적으로 형성하도록 Cu(Ⅰ)이온에 전자를 줄 수 있는 다른 금속일 수 있다. 양극 (6) 은, 예들 들어, 플라티늄, 니켈, 티타늄, 플라티늄-도금된 티타늄, 이리듐 산화물, 페라이트, 스테인리스 강, 흑연, 탄소섬유, 또는 디멘젼 스테이블 애노드(Dimension Stable Anode)(DSA)일 수 있다. 도 1 에서, 액체 유동을 포함하는 시스템내에 보통 사용되는 펌프, 밸브 등의 장치는 도시되지 않았다.Cathode 5 electrochemically deposits, for example, copper, platinum plated titanium, stainless steel, titanium, nickel, platinum, alloy 42 (alloy containing about 42% iron and 58% nickel) or metal copper thereon. It may be another metal capable of giving electrons to Cu (I) ions to form. The
각각의 음극챔버 (3) 및 양극챔버 (4) 에 함유된 것은 암모니아성 알칼리성 전해질 용액 (7) 이며, 이것은 디아민 제1구리 이온([Cu(NH3)2]+)을 함유하는 Cu(Ⅰ)이온을 포함한다.Contained in each
음극 (5) 및 양극 (6) 이 직류전원 (8) 에 의해 통전되는 경우, 음극 (5) 상에서 다음의 반응이 일어난다:When the negative electrode 5 and the
[Cu(NH3)2]+ + e = Cu + 2NH3 [Cu (NH 3 ) 2 ] + + e = Cu + 2 NH 3
그동안 양극 (6) 상에서 다음의 반응이 일어난다:In the meantime, the following reaction takes place on the anode (6):
[Cu(NH3)2]+ + 2NH3 = [Cu(NH3)4]++ + e [Cu (NH 3 ) 2 ] + + 2 NH 3 = [Cu (NH 3 ) 4 ] ++ + e
여기서 e 는 전자를 나타낸다.Where e represents the former.
상기 전기분해는 온도 15-80℃ 및 전류밀도 200 내지 2,000 A/m2 에서 실시되는 것이 적합하다.The electrolysis is suitably carried out at a temperature of 15-80 ° C. and a current density of 200 to 2,000 A / m 2 .
음극챔버 (3) 내에 함유된 전해질 용액 (7) 은 전기분해에 필요한 전기에너지의 소비를 감소시키기 위해 가능한 적은 양의 Cu(Ⅱ)이온을 함유하는 것이 바람직하다. 따라서, 전해질 용액 (7) 이 다공성 부재 (2) 를 통해 음극챔버 (3) 로부터 양극챔버 (4) 로 유동하게 함으로써, 테트라민 제2구리 이온이 양극챔버 (4) 로부터 음극챔버 (3) 로 이동하는 것을 실질적으로 방지하면서 전기분해를 실시하는 것이 바람직하다. 이것은, Cu(Ⅰ)이온을 함유하는 용액을 음극챔버 (3) 에 계속적으로 또는 간헐적으로 공급하는 동안 양극챔버 (4) 로부터 전해질 용액 (7) 의 일부를 계속적으로 또는 간헐적으로 방출함으로써 행해질 수 있다.The electrolyte solution 7 contained in the
암모니아성 알칼리성 전해질 용액 (7) 은 디아민 제1구리 이온([Cu(NH3)2]+) 그리고, 필요하다면, 다른 Cu(Ⅰ) 착이온을 함유한다. 디아민 제1구리 이온 이외의 Cu(Ⅰ) 착이온의 예는, 리간드(ligand)로서, Cl, Br, I, 아세토니트릴, 시안, 포스핀(PRH2, PR2H 또는 PR3 로 표현되며, 여기서 R은 메틸, 에틸 또는 프로필 등의 알킬기 또는 페닐, 톨릴 또는 나프틸 등의 아릴기를 나타낸다) 또는 아르신(AsH3, As2H4, AsR3 또는 As2R4 로 표현되며, 여기서 R은 메틸, 에틸 또는 프로필 등의 알킬기 또는 페닐, 톨릴 또는 나프틸 등의 아릴기를 나타낸다)을 갖는 착이온을 포함한다.The ammoniacal alkaline electrolyte solution 7 contains diamine cupric ions ([Cu (NH 3 ) 2 ] + ) and, if necessary, other Cu (I) complex ions. Examples of Cu (I) complex ions other than the diamine cupric ions are, as ligands, represented by Cl, Br, I, acetonitrile, cyanide, phosphine (PRH 2 , PR 2 H or PR 3 ), Wherein R represents an alkyl group such as methyl, ethyl or propyl or an aryl group such as phenyl, tolyl or naphthyl) or arsine (AsH 3 , As 2 H 4 , AsR 3 or As 2 R 4 , where R is Complexes) having an alkyl group such as methyl, ethyl or propyl or an aryl group such as phenyl, tolyl or naphthyl).
전해질 용액 (7) 은 금속구리를 함유하는 폐기물을 구리(Ⅱ)이온 및 착물화제를 함유하는 암모니아성 알칼리성 용액과 반응시킴으로써 바람직하게 생산된다. 착물화제의 예는 황산암모늄 및 염화암모늄을 포함한다.The electrolyte solution 7 is preferably produced by reacting a waste containing copper with an ammoniacal alkaline solution containing copper (II) ions and a complexing agent. Examples of complexing agents include ammonium sulfate and ammonium chloride.
바람직한 실시형태에서, 전해질 용액 (7) 은 금속구리를 황산암모늄 또는 염화암모늄 등의 착물화제의 존재하에서 Cu(Ⅱ)이온을 함유하는 암모니아성 알칼리성 용액과 반응시킴으로써 생산될 수 있다. 따라서, 상기 전해질 용액 (7) 은 테트라민 제2구리 이온 ([Cu(NH3)4]++)을 함유하는 암모니아성 알칼리성 용액을 라인 (10) 을 통해 양극챔버 (4) 로부터 방출시키고 그 방출된 용액을 금속구리를 함유하는 재생챔버 (9) 로 도입시킴으로써 바람직하게 생산될 수 있다. 재생챔버 (9) 에서, 금속구리는 다음과 같이 테트라민 제2구리 이온과 산화하여 디아민 제1구리 이온-함유 암모니아성 알칼리성 용액을 형성하며, 이 용액은 라인 (11) 을 통해 음극챔버 (3) 로 재순환된다.In a preferred embodiment, the electrolyte solution 7 can be produced by reacting metal copper with an ammoniacal alkaline solution containing Cu (II) ions in the presence of a complexing agent such as ammonium sulfate or ammonium chloride. Thus, the electrolyte solution 7 releases an ammoniacal alkaline solution containing tetramine cupric ion ([Cu (NH 3 ) 4 ] ++ ) from the anode chamber 4 via
Cu + [Cu(NH3)4]++ = 2[Cu(NH3)2]+ Cu + [Cu (NH 3 ) 4 ] ++ = 2 [Cu (NH 3 ) 2 ] +
재생챔버 (9) 에 사용된 금속구리가, Ni, Co 및 Zn 로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 추가적인 금속성분이 공존하는 물질에 포함되는 경우, 재생챔버 (9) 로부터의 디아민 제1구리 이온-함유 용액은 추가적인 금속성분의 이온을 추가적으로 함유할 수 있다. 그러한 경우, 재생챔버 (9) 로부터 방출된 디아민 제1구리 이온-함유 용액은, 음극챔버 (3) 로 도입되기 전에, 추가적인 금속성분을 제거하기 위해 음이온 교환 수지-충전 이온 교환기 관, 이온 킬레이트제를 함유하는 충전관 또는 용매 추출관 등의 정화장치 (12) 에서 바람직하게 처리된다.When the metal copper used in the
암모니아성 알칼리성 전해질 용액 (7) 은 침전의 방지를 위해 8 내지 12 의 pH를 갖는 것이 바람직하다. 또한 침전의 방지를 위해 암모니아성 알칼리성 전해질 용액 (7) 내의 Cu(Ⅰ)이온의 농도는 암모니아성 알칼리성 전해질 용액 (7) 내에 함유된 NH3 농도의 적어도 5배가 되는 것이 바람직하다. 암모니아성 알칼리성 전해질 용액 (7) 내의 Cu(Ⅰ)이온의 농도는 음극 (5) 에서의 수소 형성을 방지하기 위해 적어도 6.3 g/L 인 것이 더욱 바람직하다. It is preferable that the ammoniacal alkaline electrolyte solution 7 has a pH of 8 to 12 in order to prevent precipitation. Also, in order to prevent precipitation, the concentration of Cu (I) ions in the ammoniacal alkaline electrolyte solution 7 is preferably at least five times the NH 3 concentration contained in the ammoniacal alkaline electrolyte solution 7. More preferably, the concentration of Cu (I) ions in the ammoniacal alkaline electrolyte solution 7 is at least 6.3 g / L to prevent hydrogen formation at the negative electrode 5.
음극 (5) 및 양극 (6) 에서 발생하는 반응으로부터 알수 있듯이, 양성자 이온 또는 수산기 이온의 농도는 전기분해 동안 변하지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 공정은 전기분해 동안 전해질 용액의 pH 조절을 필요로하지 않는다. 그러나, 산소가 존재하여 전해질 용액과 접촉하는 경우, 다음의 반응이 일어나, 전해질 용액의 pH 가 변하게 된다.As can be seen from the reactions occurring at the cathode 5 and
2[Cu(NH3)2]+ + 4NH3 + 0.5O2 + 2H+ = 2[Cu(NH3)4]++ + H2O 2 [Cu (NH 3) 2 ] + +
이것은 전기분해를 순조롭게 실시하기 위해 pH 조절제의 추가를 필요로 하는 결과를 수반한다. 따라서 전해질 용액은 실질적으로 산소와의 접촉이 방지되는 것이 바람직하다. 이것은, 예를 들어, 기밀한 전해조 및/또는 질소 분위기 등의 불활성 가스 분위기를 사용하여 달성될 수 있다.This entails the need for the addition of a pH adjuster to facilitate the electrolysis. Therefore, it is preferable that the electrolyte solution is substantially prevented from contacting with oxygen. This can be accomplished, for example, using an inert gas atmosphere, such as an airtight electrolyzer and / or a nitrogen atmosphere.
다음의 실시예는 본 발명을 더욱 명확히 할 것이다.The following examples will further clarify the invention.
실시예 1Example 1
31.8 g/L 의 Cu(Ⅰ)이온(디아민 제1구리 이온), 5.0 mol/L 의 NH3 및 1 mol/L 의 황산암모늄을 함유하는 암모니아성 알칼리성 전해질 용액을 기밀한 전해조에 채워넣었으며, 이 용기의 내부는 필터 직물에 의해 구리음극이 위치하는 음극챔버와 플라티늄 양극이 위치하는 양극챔버로 분리되었다. 전해조의 내부공간은 공기를 빼고 질소 분위기로 유지되었다. 전기분해는 음극 및 양극에 직류(전류밀도: 500 A/m2)를 인가하여 25℃에서 실시되었다. 금속구리는 이론적인 수율에 근거하여 98% 의 전류효율로 음극에 형성되는 반면, 구리(Ⅱ)이온(테트라민 제2구리 이온)은 이론적인 수율에 근거하여 99% 의 전류효율로 양극에 형성되는 것을 관찰하였다. 음극챔버내의 전해질은 무색투명한 반면, 양극챔버내의 전해질은 푸르게 변하였다. 소비된 전력은 190 kWh/t 이며, 이것은 황산 전해질을 사용하는 전해채취공정에 의해 금속구리를 생산하기 위해 필요한 전력(2,000 내지 2,500 kWh/t)보다 휠씬 더 적었다.An ammoniacal alkaline electrolyte solution containing 31.8 g / L Cu (I) ion (diamine cupric ion), 5.0 mol / L NH 3 and 1 mol / L ammonium sulfate was charged into an airtight electrolytic cell, The interior of the vessel was separated by a filter fabric into a cathode chamber in which the copper cathode was located and an anode chamber in which the platinum anode was located. The inner space of the electrolyzer was degassed and kept in a nitrogen atmosphere. Electrolysis was performed at 25 ° C. by applying direct current (current density: 500 A / m 2 ) to the cathode and the anode. Metal copper is formed on the anode with a current efficiency of 98% based on the theoretical yield, while copper (II) ions (tetramine cupric ion) are formed on the anode with a current efficiency of 99% based on the theoretical yield Was observed. The electrolyte in the cathode chamber was colorless and transparent, while the electrolyte in the anode chamber turned blue. The power consumed was 190 kWh / t, which was much less than the power needed to produce metal copper (2,000 to 2,500 kWh / t) by the electrowinning process using sulfuric acid electrolyte.
실시예 2Example 2
28% 의 암모니아수를 사용하여 25.2 g/L 의 Cu(Ⅰ)이온, 6.3 g/L 의 Cu(Ⅱ)이온, 5.0 mol/L 의 NH3 및 1 mol/L 의 황산암모늄을 함유하는 암모니아성 알칼리성 전해질 용액을 준비하였다. 이 암모니아성 알칼리성 전해질 용액을 기밀한 전해조에 채워넣었으며, 이 용기의 내부는 필터 직물에 의해 구리음극이 위치하는 음극챔버와 플라티늄 양극이 위치하는 양극챔버로 분리되었다. 전해조의 내부공간은 공기를 빼고 질소 분위기로 유지되었다. 전기분해는 음극 및 양극에 직류(전류밀도: 500 A/m2)를 인가하여 25℃에서 실시되었다. 금속구리는 이론적인 수율에 근거하여 78% 의 전류효율로 음극에 형성되는 반면, 구리(Ⅱ)이온은 이론적인 수율에 근거하여 96% 의 전류효율로 양극에 형성되는 것을 관찰하였다. 상기 공정을 60℃ 의 온도에서 실시하는 것을 제외하고 상술한 동일한 방법으로 반복하는 경우, 금속구리가 이론적인 수율에 근거하여 48% 의 전류효율로 음극에 형성되는 것을 관찰하였다.Ammonia alkaline with 25.2 g / L Cu (I) ions, 6.3 g / L Cu (II) ions, 5.0 mol / L NH 3 and 1 mol / L ammonium sulfate using 28% aqueous ammonia An electrolyte solution was prepared. The ammoniacal alkaline electrolyte solution was filled into an airtight electrolytic cell, and the inside of the vessel was separated by a filter fabric into a cathode chamber where a copper cathode was located and an anode chamber where a platinum anode was located. The inner space of the electrolyzer was degassed and kept in a nitrogen atmosphere. Electrolysis was performed at 25 ° C. by applying direct current (current density: 500 A / m 2 ) to the cathode and the anode. Metal copper was formed on the cathode with a current efficiency of 78% based on the theoretical yield, while copper (II) ions were formed on the anode with a current efficiency of 96% based on the theoretical yield. When the process was repeated in the same manner as described above except that the process was carried out at a temperature of 60 ° C., it was observed that metal copper was formed on the cathode with a current efficiency of 48% based on the theoretical yield.
실시예 3Example 3
5.0 mol/L 의 NH3 , 0.25 mol/L 의 황산구리(Ⅱ) 및 1 mol/L 의 황산암모늄을 함유하는 수용액에, 금속구리 배선을 갖는 인쇄 배선판을 침지시켰다. 공급원료로써 사용되었던 실질적으로 무색인 용액(디아민 제1구리 이온을 함유하는 암모니아 알칼리성 용액)을 얻기 위해 상기 수용액을 질소 분위기하에서 8시간 동안 저었다.Of 5.0 mol / L in an aqueous solution containing ammonium sulfate of NH 3, 0.25 mol / L of copper sulfate (Ⅱ) and 1 mol / L, it was immersed in a printed wiring board having a metal wiring of copper. The aqueous solution was stirred under nitrogen atmosphere for 8 hours to obtain a substantially colorless solution (ammonia alkaline solution containing diamine cupric ions) that was used as feedstock.
기밀한 전해조는 투과성 필터 직물에 의해 음극챔버와 양극챔버로 분리되었다. 구리판 음극(4cm ×4cm) 및 플라티늄판 양극(4cm ×4cm)은 각각 음극챔버 및 양극챔버에 위치하였으며, 음극판 및 양극판 각각의 두 표면중 한 표면은 전해조의 내벽과 접촉하고 있어, 각 판의 다른 표면만이 이용될 수 있다. 전해조의 내부공간은 공기를 빼고 질소 분위기로 유지되었다. 5.0 mol/L 의 NH3 , 0.1 mol/L 의 Cu(Ⅰ)이온, 0.4 mol/L 의 Cu(Ⅱ)이온 및 1 mol/L 의 황산암모늄을 함유하는 수용액인 양극 용액(200ml)을 양극챔버에 채우는 반면, 5.0 mol/L 의 NH3 , 0.5 mol/L 의 Cu(Ⅰ)이온 및 1 mol/L 의 황산암모늄을 함유하는 수용액인 음극 용액(200ml)을 음극챔버에 채웠다. 자성 교반기로 각각의 챔버내의 전해액을 저었다. 전기분해는 질소 분위기내의 25℃에서 8시간 동안 음극 및 양극에 직류(전류밀도: 500 A/m2)를 가함으로써 실시되었으며, 그 동안 분당 2ml 의 양으로 음극에 공급원료를 공급하면서 동시에 양극챔버로부터 동일한 양의 양극 용액을 방출하였다. 평균 욕 전압은 1.2 V 이며 전류효율은 이론적인 수율에 근거하여 99% 였다. 에너지 소비율은 570 kWh/t 였다.The airtight electrolyzer was separated into a cathode chamber and an anode chamber by a permeable filter fabric. The copper plate cathode (4 cm × 4 cm) and the platinum plate anode (4 cm × 4 cm) were located in the cathode chamber and the anode chamber, respectively, and one of the two surfaces of each of the cathode and anode plates was in contact with the inner wall of the electrolytic cell. Only surfaces can be used. The inner space of the electrolyzer was degassed and kept in a nitrogen atmosphere. Anode chamber (200 ml), an aqueous solution containing 5.0 mol / L NH 3 , 0.1 mol / L Cu (I) ions, 0.4 mol / L Cu (II) ions, and 1 mol / L ammonium sulfate On the other hand, a negative electrode solution (200 ml), an aqueous solution containing 5.0 mol / L of NH 3 , 0.5 mol / L of Cu (I) ion and 1 mol / L of ammonium sulfate, was charged to the negative electrode chamber. Stir the electrolyte in each chamber with a magnetic stirrer. Electrolysis was carried out by applying a direct current (current density: 500 A / m 2 ) to the cathode and anode for 8 hours at 25 ° C. in a nitrogen atmosphere, while supplying feedstock to the cathode in an amount of 2 ml per minute, while maintaining the anode chamber. The same amount of positive electrode solution was released from the. The average bath voltage was 1.2 V and the current efficiency was 99% based on the theoretical yield. The energy consumption rate was 570 kWh / t.
이상 상술한 본 발명에 따르면, 감소된 전기 에너지로 전기분해하여 금속구리를 회수할 수 있는 경제적인 공정을 제공할 수 있다. 또한, 금속구리를 함유하는 인쇄 배선판과 같은 폐기물로부터 금속구리를 회수할 수 있는 상술한 형태의 전해공정을 제공할 수 있으며, 구리-함유 용액으로부터 금속구리를 효과적으로 생산할 수 있는 전해조 장치를 제공할 수 있다.According to the present invention described above, it is possible to provide an economical process capable of recovering metal copper by electrolysis with reduced electrical energy. In addition, it is possible to provide an electrolytic process of the above-described type that can recover metal copper from waste such as a printed wiring board containing metal copper, and to provide an electrolytic cell apparatus that can effectively produce metal copper from a copper-containing solution. have.
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