KR101358428B1 - Apparatus for manufacture of metal cyanide solution with excellent leaching efficiency and manufacturing method of metal cyanide using the same - Google Patents

Apparatus for manufacture of metal cyanide solution with excellent leaching efficiency and manufacturing method of metal cyanide using the same Download PDF

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Abstract

침출 효율이 우수한 시안화금속 용액 제조 장치 및 그를 이용한 시안화금속 제조 방법을 개시한다.
본 발명에 따른 시안화금속 용액 제조 장치는 시안용액을 수용하는 셀; 상기 셀에 저장된 시안용액에 침지되며, 서로 다른 극성을 갖는 전극들; 및 상기 셀의 전극들 각각에 전압을 인가하는 전압 인가부;를 포함하며, 상기 전극들 중 양극 전극은 제조하고자 하는 시안화금속의 금속 성분을 포함하는 것을 특징으로 한다.
Disclosed are a metal cyanide solution production apparatus excellent in leaching efficiency and a metal cyanide production method using the same.
Metal cyanide solution production apparatus according to the present invention includes a cell containing the cyan solution; Electrodes immersed in the cyan solution stored in the cell and having different polarities; And a voltage applying unit configured to apply a voltage to each of the electrodes of the cell, wherein the anode of the electrodes includes a metal component of a metal cyanide to be manufactured.

Description

침출 효율이 우수한 시안화금속 용액 제조 장치 및 그를 이용한 시안화금속 제조 방법{APPARATUS FOR MANUFACTURE OF METAL CYANIDE SOLUTION WITH EXCELLENT LEACHING EFFICIENCY AND MANUFACTURING METHOD OF METAL CYANIDE USING THE SAME}Apparatus for producing a metal cyanide solution excellent in leaching efficiency and a method for producing a metal cyanide using the same

본 발명은 도금용 시안화금속에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 침출 효율이 우수한 시안화금속 용액 제조 장치 및 그를 이용한 시안화금속 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a metal cyanide for plating, and more particularly, to a metal cyanide solution production apparatus excellent in leaching efficiency and a metal cyanide production method using the same.

오늘날 전기회로 소자나 반도체 소자는 계속 소형화, 고집적화되는 추세에 있다. 정밀한 회로 라인을 설계하기 위해서는 낮은 비저항을 갖고 정밀하게 가공이 가능한 금속 소재의 선택이 필수적이다.Today, electric circuit devices and semiconductor devices continue to be miniaturized and highly integrated. In order to design precise circuit lines, it is essential to select metal materials with low resistivity and precision processing.

이러한 성질에 부합되는 원료로서 가장 많이 사용되는 원료는 금(Au)과 은(Ag)으로 알려져 있다. 금과 은을 회로기판에 적용하기 위해서는 전연성을 이용하여 직접 사용하기보다는, 금과 은을 산화시켜 제조한 착화합물을 이용하여 회로에 적용하고, 전기도금방식으로 환원시켜서 정밀 회로를 제조하는 방법이 일반화되어 있다.The most commonly used raw materials that meet these properties are known as gold (Au) and silver (Ag). In order to apply gold and silver to a circuit board, rather than directly using the malleability, a method of manufacturing a precision circuit by applying it to a circuit using a complex compound prepared by oxidizing gold and silver and reducing it by electroplating is common. It is.

금과 은의 착화합물로서 반도체 전극라인, 인쇄회로기판(Printed Circuit Board; PCB) 전극라인, 도금(Plating) 등에 가장 폭넓게 사용되는 물질은 PGC(Potassium Gold Cyanide) 또는 PSC(Potassium Silver Cyanide)이다. PGC나 PSC는 2차 가공성이 양호하고 균일 전착성이 뛰어나기 때문에 프레스(Press) 가공 후 복잡한 형상의 제품에 유용하게 사용된다.As a complex compound of gold and silver, materials most widely used for semiconductor electrode lines, printed circuit board (PCB) electrode lines, plating, and the like are PGC (Potassium Gold Cyanide) or PSC (Potassium Silver Cyanide). PGC and PSC have good secondary processability and excellent electrodeposition property, so they are useful for products of complex shape after press processing.

일반적으로, 금과 은의 시안화합물을 합성하기 위한 주된 방법은 화학합성법이다. 화학합성법은 침출, 합성, 결정화의 3단계 공정으로 이루어져 있다. 이러한 화학합성법은, 먼저, 금과 은을 질산에 반응시켜 용해한 후, NaCN으로 침전시켜서 AuCN, AgCN 결정을 만들고, KCN 용액에 다시 용해한 후 결정화 과정을 통해 시안화합물 분말을 합성하는 방법이다.In general, the main method for synthesizing cyanide compounds of gold and silver is chemical synthesis. Chemical synthesis consists of three steps: leaching, synthesis and crystallization. In this chemical synthesis, first, gold and silver are reacted with nitric acid to dissolve, and then precipitated with NaCN to form AuCN and AgCN crystals, which are dissolved in KCN solution and then synthesized with cyanide powder through crystallization.

그러나 이 방법은 시안 독극물의 유독성, 반응물의 다량 소비, 독성 폐수의 다량방출 등의 단점이 있다. 최근에 독성이 강한 시안을 쓰지 않고 무전해 도금을 이용한 은도금을 진행하려는 연구가 진행되고 있으나, 아직 시안도금에 비해 결정입자가 크고 밀착성이 불량하여 상용화에는 어려움이 있다.However, this method has disadvantages such as toxicity of cyan toxin, consumption of large amount of reactants, and large amount of toxic wastewater discharged. Recently, research has been conducted to proceed silver plating using electroless plating without the use of highly toxic cyanide, but it is still difficult to commercialize due to the larger crystal grains and poor adhesion compared to cyan plating.

관련 선행문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제10-1990-0018419호(1990.12.21. 공개)에 개시되어 있는 전해산화법에 의한 시안화금칼륨의 제조 방법이 있다.Related prior art documents include a method for producing potassium cyanide by the electrolytic oxidation method disclosed in Republic of Korea Patent Publication No. 10-1990-0018419 (published on December 21, 1990).

본 발명의 하나의 목적은 화학적 침출에 비하여 침출 효율을 증가시킬 수 있는 시안화금속(Metal Cyanide) 용액 제조 장치를 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide an apparatus for preparing a metal cyanide solution which can increase the leaching efficiency compared to chemical leaching.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 시안화금속 용액 제조 장치를 이용하여 전기화학적 침출 및 결정화를 통한 시안화금속 제조 방법을 제공하는 것이다.
In addition, another object of the present invention to provide a metal cyanide manufacturing method through the electrochemical leaching and crystallization using the metal cyanide solution production apparatus.

상기 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 시안화금속 용액 제조 장치는 시안(Cyanide)용액을 수용하는 셀; 상기 셀에 저장된 시안용액에 침지되며, 서로 다른 극성을 갖는 전극들; 및 상기 셀의 전극들 각각에 전압을 인가하는 전압 인가부;를 포함하며, 상기 전극들 중 양극 전극은 제조하고자 하는 시안화금속의 금속 성분을 포함하는 것을 특징으로 한다.Metal cyanide solution manufacturing apparatus according to the present invention for achieving the above object is a cell containing a cyanide (Cyanide) solution; Electrodes immersed in the cyan solution stored in the cell and having different polarities; And a voltage applying unit configured to apply a voltage to each of the electrodes of the cell, wherein the anode of the electrodes includes a metal component of a metal cyanide to be manufactured.

또한, 상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 시안화금속 제조 방법은 상기에 기재된 시안화금속 용액 제조 장치를 이용하여, 전기화학적 침출을 통한 시안화금속 용액을 제조하는 단계; 및 (b) 상기 시안화금속 용액의 냉각을 통하여, 상기 시안화금속의 용해도 감소에 의한 결정화를 유도하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
In addition, the metal cyanide manufacturing method according to the present invention for achieving the above another object comprises the steps of preparing a metal cyanide solution through the electrochemical leaching, using the metal cyanide solution manufacturing apparatus described above; And (b) inducing crystallization by reducing the solubility of the metal cyanide by cooling the metal cyanide solution.

본 발명에 따른 시안화금속 용액 제조 장치는 전기화학적 침출공정을 적용하여 화학적 침출에 비해 시안용액 내 금속 성분의 침출속도를 증가시킴으로써 침출 효율이 우수한 시안화금속 용액의 제조가 가능하다.Metal cyanide solution manufacturing apparatus according to the present invention by applying an electrochemical leaching process to increase the leaching rate of the metal component in the cyan solution compared to the chemical leaching it is possible to manufacture a metal cyanide solution excellent in leaching efficiency.

또한, 시안화금속 용액 제조 장치는 시안용액에 에어 버블링이나 교반을 적용하여 보다 시안용액 내 금속 성분의 용해속도를 높여 금속 성분의 침출율을 증가시킬 수 있다.In addition, the metal cyanide solution manufacturing apparatus can increase the dissolution rate of the metal component by increasing the dissolution rate of the metal component in the cyan solution by applying air bubbling or stirring to the cyan solution.

또한, 본 발명은 상기 시안화금속 용액 제조 장치를 이용하여 전기화학적 침출 및 결정화를 통해 손쉽게 시안화금속을 제조할 수 있다.
In addition, the present invention can be easily produced metal cyanide through the electrochemical leaching and crystallization using the metal cyanide solution manufacturing apparatus.

도 1은 시안의 농도와 전압값을 이용한 Au 화합물의 형성 도표이다.
도 2는 본 발명에 따른 시안화금속 용액 제조 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 시안화금속 용액 제조 장치를 이용한 시안화금속 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 금침출 공정에 대한 실시예 1~5의 전압별 침출 반응 시간에 따른 금전극의 질량 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 금침출 공정에 대한 실시예 2~5의 전압에 따른 반응 속도를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 금침출 공정에 대한 실시예 1~5의 반응 시간에 따른 전류 밀도를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 금침출 공정에 대한 실시예 2~5의 전압에 따른 밀도를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 은침출 공정에 대한 실시예 1, 2 및 비교예의 침출 반응시간에 따른 은전극의 질량 변화량을 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 은침출 공정에 대한 실시예 1, 2 및 비교예의 침출 반응시간에 따른 전류의 변화량을 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 은침출 공정에 대한 실시예 1, 2 및 비교예의 침출 반응시간에 따른 용존산소량을 나타낸 그래프이다.
1 is a formation chart of Au compounds using concentrations of cyan and voltage values.
2 is a view schematically showing an apparatus for preparing a metal cyanide solution according to the present invention.
Figure 3 is a flow chart for explaining a metal cyanide manufacturing method using a metal cyanide solution manufacturing apparatus according to the present invention.
4 is a graph showing the mass change of the gold electrode according to the leaching reaction time for each voltage of Examples 1 to 5 for the gold leaching process of the present invention.
5 is a graph showing the reaction rate according to the voltage of Examples 2 to 5 for the gold leaching process of the present invention.
6 is a graph showing the current density according to the reaction time of Examples 1 to 5 for the gold leaching process of the present invention.
7 is a graph showing the density according to the voltage of Examples 2 to 5 for the gold leaching process of the present invention.
8 is a graph showing the mass change of the silver electrode according to the leaching reaction time of Examples 1, 2 and Comparative Example for the silver leaching process of the present invention.
9 is a graph showing the amount of change in current according to leaching reaction time of Examples 1, 2 and Comparative Example for the silver leaching process of the present invention.
10 is a graph showing the dissolved oxygen amount according to leaching reaction time of Examples 1, 2 and Comparative Example for the silver leaching process of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 시안화금속(Metal Cyanide) 용액 제조 장치 및 그를 이용한 시안화금속 제조 방법에 관하여 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
Hereinafter, an apparatus for preparing a metal cyanide solution and a method for preparing a metal cyanide using the same will be described with reference to the accompanying drawings. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and the manner of achieving them, will be apparent from and elucidated with reference to the embodiments described hereinafter in conjunction with the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but is capable of many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

먼저, 본 발명에 따른 금(Au) 또는 은(Ag) 재질의 양극 전극을 이용한 시안화금칼륨(Potassium Gold Cyanide, KAu(CN)2; 이하 'PGC'라 칭함) 및 시안화은칼륨(Potassium Silver Cyanide, KAg(CN)2; 이하 'PSC'라 칭함) 합성에 대한 이론적 배경을 설명한다.
First, potassium cyanide (Potassium Gold Cyanide, KAu (CN) 2 ) using a positive electrode made of gold (Au) or silver (Ag) according to the present invention; hereinafter referred to as 'PGC' and potassium cyanide (Potassium Silver Cyanide, The theoretical background for the synthesis of KAg (CN) 2 hereinafter referred to as 'PSC' is described.

PGCPGC 합성에 대한 이론 Theory of Synthesis

Au 처럼 매우 안정한 귀금속의 용해반응은 전기화학반응과 같이 하기의 두 반쪽 반응(half cell reaction)으로 나눠서 생각할 수 있다고 한다.The dissolution reaction of very stable noble metals like Au can be thought of as split into two half cell reactions like electrochemical reactions.

양극 반응: Au + Au+ + e, E0=-1.69V Anode Reaction: Au + Au + + e, E 0 = -1.69V

음극 반응:        Cathode reaction:

산성 용액에서, 2H+ + 0.5O2 + 2e = H2O, E0 = 1.23VIn acidic solution, 2H + + 0.5O 2 + 2e = H 2 O, E 0 = 1.23 V

알칼리 용액에서, H20 + 0.5O2 - 2e = 2OH-, E0 = 1.23VIn alkaline solution, H 2 0 + 0.5O 2 - 2e = 2OH -, E 0 = 1.23V

산성 용액에서 전반응(overall reaction)           Overall reaction in acidic solution

2Au + 2H+ + 0.5O2 = 2Au+ + H2O, E0=-0.46V2Au + 2H + + 0.5O 2 = 2Au + + H 2 O, E 0 = -0.46V

상기 양극과 음극 반응에 대한 표준전위값을 보면 음극반응에 비해 양극반응의 표준전위가 작으므로 전반응의 표준전위는 -0.46V이다. 따라서, 금이나 은과 같이 귀금속을 단순한 산성용액에서 산소가스를 주입하여 침출시키는 것은 열역학적으로 불가능함을 알 수 있다. Nernst식을 이용하여 상기 양극반응의 전위를 금이온의 농도로 표현하면 하기의 [식 1]과 같다.The standard potential of the positive and negative reactions is lower than that of the negative electrode, so the standard potential of the positive reaction is -0.46V. Therefore, it can be seen that it is thermodynamically impossible to leach precious metals such as gold or silver by injecting oxygen gas in a simple acid solution. When the potential of the anodic reaction is expressed by the concentration of gold ions using the Nernst equation, the following equation [1] is used.

Figure 112012008933796-pat00001
---- [식 1]
Figure 112012008933796-pat00001
---- [Equation 1]

즉, 금 침출반응의 양극반응의 전위를 감소시키기 위해서는 금의 용해에 의해 생성된 금이온의 활동도를 감소시켜야 한다. 보통 금이온의 활동도를 감소시키기 위해 금이온과 착물(complex)을 형성하려는 경향이 강한 시안이온을 첨가하며 이 경우 하기의 [식 2]와 같은 착물형성반응에 의해 금이온의 활동도가 급격히 감소한다.In other words, in order to reduce the potential of the anodic reaction of the gold leaching reaction, the activity of the gold ions generated by the dissolution of gold must be reduced. In general, cyan ions having a strong tendency to form complexes with gold ions are added to reduce the activity of gold ions. Decreases.

Au+ + 2CN- = Au(CN)2 - ---- [식 2] Au + + 2CN - = Au ( CN) 2 - ---- [ Formula 2]

따라서, 금과 은을 침출하기 위해 NaCN용액을 이용하는 경우 전체 침출반응을 하기의 [식 3]과 같이 나타낼 수 있다.Therefore, in the case of using NaCN solution to leach gold and silver can be represented by the total leaching reaction as shown in [Equation 3].

[식 3][Equation 3]

4Au = Au+ + 4e- 4Au = Au + + 4e -

4Au+ + 8CN- = 4Au(CN)2 - 4Au + + 8CN - = 4Au ( CN) 2 -

2H20 + O2 + 4e- = 4OH- 2H 2 0 + O 2 + 4e - = 4OH -

전반응 : 4Au + O2 + 8CN- + 2H20 = 4Au(CN)2 - + 4OH- Before the reaction: 4Au + O 2 + 8CN - + 2H 2 0 = 4Au (CN) 2 - + 4OH -

시안이온은 수용액에서 수소이온과 HCN을 형성한다. 따라서 청화법을 이용하여 금이나 은을 침출하기 위한 적정 조건을 설정하기 위해서는 수용액의 pH에 따른 시안농도를 조절할 필요가 있다. 이때, 금의 침출에 필요한 시안농도를 하기의 [식 5]와 같이 구할 수 있다. 먼저, 25℃에서 HCN의 해리상수는 하기의 [식 4]와 같다. Cyan ions form HCN with hydrogen ions in aqueous solution. Therefore, it is necessary to adjust the cyan concentration according to the pH of the aqueous solution in order to set the proper conditions for leaching gold or silver using the blue water method. At this time, the cyan concentration required for leaching of gold can be obtained as shown in [Equation 5] below. First, the dissociation constant of HCN at 25 ° C. is as shown in Equation 4 below.

Figure 112012008933796-pat00002
---- [식 4]
Figure 112012008933796-pat00002
---- [Equation 4]

침출 용액에서 시안의 전체농도를 하기의 [식 5]와 같이 나타낼 수 있다.The total concentration of cyan in the leaching solution may be expressed as shown in [Formula 5] below.

Figure 112012008933796-pat00003
---- [식 5]
Figure 112012008933796-pat00003
---- [Equation 5]

금을 함유하고 있는 광석 또는 폐기물에서 금의 농도가 2g/t이라고 하면, 이러한 자원에서 금을 회수하기 위해 용액의 pH가 9인 조건에서 침출하는 경우 전술한 [식 5]를 이용하여 침출에 필요한 NaCN의 농도를 하기의 [식 6]과 같이 구할 수 있다.If the concentration of gold is 2 g / t in the ore or waste containing gold, it is necessary to leach using Equation 5 above if the solution is leached under a pH of 9 to recover gold from these resources. The concentration of NaCN can be obtained as shown in Equation 6 below.

Figure 112012008933796-pat00004
---- [식 6]
Figure 112012008933796-pat00004
---- [Equation 6]

NaCN에 의한 금 침출반응을 보면 금 1몰(M)을 침출하는데 2몰의 시안이온이 필요하므로 침출액에서 금이온의 농도를 0.01M로 하기 위해서는 시안의 농도가 적어도 0.02M이상이어야 한다. 따라서, 이러한 조건에서 금을 침출하는데 필요한 NaCN의 농도는 0.04M 인 것을 하기의 [식 7]에서 알 수 있다. 0.04M의 NaCN의 농도를 질량%로 변환하면 다음과 같다.In the gold leaching reaction by NaCN, 2 moles of cyan ions are required to leach 1 mole (M) of gold, so that the concentration of cyan should be at least 0.02 M in order to set the concentration of gold ions to 0.01 M. Therefore, it can be seen from Equation 7 below that the concentration of NaCN necessary for leaching gold under these conditions is 0.04M. Converting the concentration of 0.04M NaCN to mass% is as follows.

Figure 112012008933796-pat00005
---- [식 7]
Figure 112012008933796-pat00005
---- [Equation 7]

일반적으로 pH 9에서 금 함유량이 2g/t인 자원을 침출시 NaCN의 농도를 0.1%로 유지하므로 상기 계산결과와 잘 맞는다는 것을 알 수 있다. 한편 전술한 [식 6]을 금의 용해반응에 대한 반쪽 반응의 전위에 관한 식에 대입하면 pH에 따른 용해반응의 전위의 변화를 얻을 수 있다. 용액의 pH가 0에서 9로 증가함에 따라 용해반응의 전위가 직선적으로 감소하다가 그 이후의 pH범위에서는 일정하므로 pH 9인 용액에서 음극반응과 양극반응의 전위차가 최대가 되므로 pH를 9 이상으로 유지하면서 금을 침출시킨다.
In general, when the leaching of the gold content of 2g / t at pH 9, the concentration of NaCN is maintained at 0.1%, it can be seen that it fits well with the calculation results. On the other hand, by substituting [Equation 6] into the equation for the potential of the half reaction to the dissolution reaction of gold, it is possible to obtain a change in the dislocation reaction according to pH. As the pH of the solution increases from 0 to 9, the potential of the dissolution reaction decreases linearly and is constant in the pH range thereafter. Leaching gold.

Kirk 연구 그룹에 의하면, Au가 시안용액에서 침출되어 시안화금을 합성하는 반응은 하기의 [식 8] 내지 [식 10]의 세단계로 이루어져 있는 것으로 제시하였다. According to Kirk's research group, Au is leached from the cyan solution to synthesize gold cyanide, and it is shown that the reaction consists of three steps of the following [Formula 8] to [Formula 10].

Au + CN- (adsorption) → AuCNads - ---- [식 8] Au + CN - (adsorption) → AuCN ads - ---- [ Equation 8]

AuCNads - (oxidation) → AuCNads + e- ---- [식 9] AuCN ads - (oxidation) → AuCN ads + e - ---- [ Equation 9]

AuCNads + CN- (dissolution) → Au(CN)2 - ---- [식 10] AuCN ads + CN - (dissolution) → Au (CN) 2 - ---- [ Equation 10]

Au를 침출시켜 Au(CN)2 -를 합성할 때, 1 당량의 전자의 이동이 있음을 알 수 있다. 이 결과를 활용하여 이론적 전기화학당량을 계산해보면, 2.041 mg/C, 7.3476g/hr이다.
When Au is leached to synthesize Au (CN) 2 , it can be seen that there is a movement of one equivalent of electrons. Using this result, the theoretical electrochemical equivalent is calculated to be 2.041 mg / C and 7.3476 g / hr.

침출 반응 중 세부 반응을 살펴보면 이 과정에서 산소가 관여하는 것으로 알려져 있다. Habashi는 PGC 합성반응에서 산소가 공급되며 생성물에서는 과산화수소가 생성되는 하기의 [식 11] 및 [식 12]와 같은 반응식과 속도상수를 제안하였다. Looking at the detailed reaction during the leaching reaction, it is known that oxygen is involved in this process. Habashi proposed the following reaction formulas and rate constants such as [Equation 11] and [Equation 12] where oxygen is supplied in the PGC synthesis reaction and hydrogen peroxide is produced in the product.

2Au + 4KCN + O2 + 2H2O → 2KAu(CN)2 + 2KOH +H2O2 ---- [식 11]2Au + 4KCN + O 2 + 2H 2 O → 2KAu (CN) 2 + 2KOH + H 2 O 2 ---- [Equation 11]

Figure 112012008933796-pat00006
---- [식 12]
Figure 112012008933796-pat00006
---- [Equation 12]

Jeffrey 연구팀 역시 하기의 [식 13]과 같은 반응식을 제시하여 PGC의 생성에 산소가 관여되어 있음을 제시하였다. 또한, 시안의 농도와 전압값을 이용하여 도 1에 도시된 바와 같이 1~5 영역에서 Au 화합물의 형성 도표를 제안하였다.Jeffrey's team also suggests that oxygen is involved in the production of PGC by presenting the following reaction equation [13]. In addition, using the concentration of cyan and the voltage value as shown in Figure 1 proposed a formation chart of the Au compound in the region 1-5.

2Au + 4CN- + O2 + 2H2O → 2Au(CN)2 - + 2OH- + H2O2 ---- [식 13]
2Au + 4CN - + O 2 + 2H 2 O → 2Au (CN) 2 - + 2OH - + H 2 O 2 ---- [Equation 13]

PSCPSC 합성에 대한 이론 Theory of Synthesis

은(Ag)이 시안(CN)과 반응할 때, Ag은 전자교환을 통해서 1가의 산화수를 가져야 되며[식 14], 결합비 1:2에서, 즉 Ag(CN)2 -가 가장 안정된 화합물을 형성하는 것으로 알려져 있다[식 15]. Ag이 CN에 침출되는 과정은 전자이동이 필요하며, 하기한 [식 14]과 [식 15]의 두 단계의 반응이 관여하는 것이 일반적이다.When silver (Ag) reacts with cyanide (CN), Ag must have a monovalent oxidation number through electron exchange [Equation 14], and at a binding ratio of 1: 2, that is, Ag (CN) 2 - is the most stable compound. It is known to form [Formula 15]. The process of leaching Ag into CN requires electron transfer, and it is common to involve two steps of reactions described in Equations 14 and 15 below.

Ag + CN-→ AgCN + e- ----- [식 14] Ag + CN - → AgCN + e - ----- [ Equation 14]

AgCN + CN-→ Ag(CN)2 - ----- [식 15]
AgCN + CN - → Ag (CN ) 2 - ----- [ Equation 15]

이 과정을 좀더 세밀하게 분석하여, Habashi나 Hiskey 등은 은(Ag)의 침출 공정에서 산소의 필요성을 언급하였는데, 일 단계로 Ag가 시안화칼륨 용액에 침출되면서 전자를 방출하는 것은 상술한 [식 14]의 반응 메커니즘과 동일하지만, 산소가 전자를 흡수하는 과정에서 차이가 있다.
In a more detailed analysis of the process, Habashi and Hiskey and others mentioned the need for oxygen in the silver leaching process. In one step, the release of electrons by leaching Ag into potassium cyanide solution is described in Eq. 14 ] Is the same as the reaction mechanism, but differs in the way oxygen absorbs electrons.

고순도 Ag에서는 하기의 [식 16]과 같이 그리피스(Griffith) 모델에 의한 4개의 전자를 한꺼번에 흡착하여 반응하지만, 비스무스(Bi)나 납(Pb)이 불순물로 섞여있는 경우 [식 17]과 같이 파울링 모델(Pauling model)에 의해 2개의 전자를 먼저 흡착하여 반응 후, 다시 2개의 전자를 흡착하는 다단 반응이 일어난다고 언급하였다.In high-purity Ag, four electrons by the Griffith model are adsorbed and reacted at the same time as shown in Equation 16 below. According to the Pauling model, two electrons are first adsorbed, and then a multistage reaction is carried out to adsorb two electrons again.

Ag + CN-→ AgCN + e- ---- [식 14] Ag + CN - → AgCN + e - ---- [ Equation 14]

O2 + H2O + 4e-→ 4OH- ---- [식 16]O 2 + H 2 O + 4e - → 4OH - ---- [ Equation 16]

O2 + H2O + 2e-→ HO2 -+ OH-, HO2 - + H2O + 2e-→ 3OH- ---- [식 17]O 2 + H 2 O + 2e - → HO 2 - + OH -, HO 2 - + H 2 O + 2e - → 3OH - ---- [ Equation 17]

Ag + 2KCN + 1/4O2 + 1/2H2O → KAg(CN)2 + KOH --- [식 18]
Ag + 2KCN + 1 / 4O 2 + 1 / 2H 2 O → KAg (CN) 2 + KOH --- [Equation 18]

상기한 반응이 진행되는 과정에서 양극에서는 PSC가 합성되고 음극에서는 OH-가 형성되는 것을 알 수 있다[식 18]. In the course of the reaction described above, it can be seen that PSC is synthesized at the anode and OH is formed at the cathode [Equation 18].

이때, 양극의 경우 2 당량의 KCN에서 1 당량의 PSC가 만들어지므로 1당량의 K+이온은 반응에 참여하지 않고 양극 전해질 용액에 남게 된다. 양극 전해질 용액에 남겨진 이온은 양이온교환막을 거쳐서 음극으로 이동하여 OH-이온과 전기적으로 중화되며, 음극의 pH가 높아질 것을 예상할 수 있다.In this case, since one equivalent of PSC is made from two equivalents of KCN, one equivalent of K + ions does not participate in the reaction and remains in the positive electrolyte solution. The ions remaining in the positive electrolyte solution are transferred to the negative electrode through the cation exchange membrane to be electrically neutralized with the OH ions, and the pH of the negative electrode may be expected to increase.

즉, 양이온교환막을 이용하여 양극 전해액에서 K+을 제거하여, 음극으로 선택적으로 투과시킴으로써 반응시스템의 당량비를 제어하는 효과가 가능함을 알 수 있다.
In other words, it can be seen that the effect of controlling the equivalence ratio of the reaction system is possible by removing K + from the positive electrolyte using a cation exchange membrane and selectively permeating the negative electrode.

도 2는 본 발명에 따른 시안화금속 용액 제조 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.2 is a view schematically showing an apparatus for preparing a metal cyanide solution according to the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 시안화금속 용액 제조 장치(100)는, 시안용액(110)을 수용하는 셀(120), 셀(120)에 저장된 시안용액(110)에 침지되며, 서로 다른 극성을 갖는 전극들(130, 140) 및 셀(120)의 전극들(130, 140) 각각에 전압을 인가하는 전압 인가부(150)를 포함하며, 전극들(130, 140) 중 양극 전극(Anode Electrode, 130)은 제조하고자 하는 시안화금속(Metal Cyanide)의 금속 성분을 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 2, the metal cyanide solution manufacturing apparatus 100 according to the present invention may be immersed in a cell 120 containing the cyan solution 110 and a cyan solution 110 stored in the cell 120. And a voltage applying unit 150 for applying a voltage to each of the electrodes 130 and 140 having the polarity and the electrodes 130 and 140 of the cell 120. Anode Electrode (130) is composed of a metal component of the metal cyanide (Metal Cyanide) to be prepared.

이에 더하여, 시안화금속 용액 제조 장치(100)는 양이온교환막(160), 에어 버블러(Air Bubbler, 170), 교반기(180) 등을 더 포함하여 구성될 수 있다.
In addition, the metal cyanide solution manufacturing apparatus 100 may further include a cation exchange membrane 160, an air bubbler 170, an agitator 180, and the like.

셀(120)은 시안용액(110)을 수용하여 제조하고자 하는 시안화금속 용액을 저장하기 위한 전해조이다. 셀(120)은, 일례로, 시안용액(110)과의 반응성을 최소화하기 위하여 아크릴(Acryl) 재질로 형성될 수 있다. 셀(120)의 크기는 서로 다른 극성의 전극들(130, 140)을 수용할 수 있다면 특별히 제한되는 것은 아니며, 일례로, 135mmⅹ100mmⅹ90mm일 수 있다.The cell 120 is an electrolytic cell for storing the metal cyanide solution to be prepared by receiving the cyan solution 110. The cell 120 may be formed of, for example, an acrylic material to minimize reactivity with the cyan solution 110. The size of the cell 120 is not particularly limited as long as it can accommodate the electrodes 130 and 140 having different polarities. For example, the cell 120 may be 135 mm × 100 mm × 90 mm.

도면으로 도시하지는 않았으나, 셀(120)은 전극들(130, 140)을 투입하고, 고정하기 위한 투입구를 구비한 덮개를 더 포함하여 밀폐된 구조를 가질 수도 있다.Although not shown in the drawings, the cell 120 may further include a cover having an inlet for inserting and fixing the electrodes 130 and 140.

여기서, 시안용액(110)은 전해질(Electrolyte) 역할을 하는 것으로, 일례로, 제조하고자 하는 시안화금속의 금속 성분과 반응하여 이들의 착화합물을 포함한 용액의 제조가 용이한 시안화칼륨(Potassium Cyanide; 이하 'KCN'이라 칭함) 용액을 사용할 수 있다.Here, the cyan solution 110 serves as an electrolyte, for example, potassium cyanide (hereinafter referred to as 'Potassium Cyanide'), which easily reacts with a metal component of a metal cyanide to be prepared to prepare a solution including a complex compound thereof. KCN ') solution can be used.

이러한 시안용액(110)은 제조하고자 하는 시안화금속 용액 내 금속 성분의 침출(leaching 또는 용출)이 활발히 일어날 수 있도록 물(H2O)에 KCN이 용해된 2중량% 내지 10중량%의 KCN 용액 1L일 수 있다. The cyan solution 110 is 1L of KCN solution of 2% by weight to 10% by weight of KCN dissolved in water (H 2 O) so that leaching (leaching or eluting) of the metal component in the metal cyanide solution to be produced is active. Can be.

시안용액(110)이 2중량% 미만일 경우, 제조하고자 하는 시안화금속 용액 내 금속 성분의 침출량을 충분히 확보할 수 없다. 반면, 시안용액(110)이 10중량%를 초과하는 경우, 시안화금속의 금속 성분의 침출에 관여하지 않고 잔류되는 양이온이 증가되므로 재료비 상승을 초래할 수 있다.
If the cyan solution 110 is less than 2% by weight, it is not possible to sufficiently secure the leaching amount of the metal component in the metal cyanide solution to be prepared. On the other hand, when the cyan solution 110 is more than 10% by weight, the cation remaining without increasing the metal component of the metal cyanide is increased, which may cause a material cost increase.

전극들(130, 140) 중 하나는 양극 전극(130)이고, 나머지 하나는 음극 전극(140)일 수 있다.One of the electrodes 130 and 140 may be the anode electrode 130, and the other may be the cathode electrode 140.

양극 전극(130)은 시안용액(110) 중에 제조하고자 하는 시안화금속의 금속 성분을 침출(leaching)시키는데 기여한다. 이를 위해, 양극 전극(130)은 제조하고자 하는 시안화금속의 금속 성분을 포함하며, 이 금속 성분은 정밀한 회로 라인을 설계하기 위하여 낮은 비저항을 갖고 정밀 가공이 가능한 것이 바람직하다. 양극 전극(130)은, 일례로, 금(Au) 또는 은(Ag) 재질의 금속 성분을 포함할 수 있고, 판(plate)상일 수 있다.The anode electrode 130 contributes to leaching the metal component of the metal cyanide to be prepared in the cyan solution 110. To this end, the anode electrode 130 includes a metal component of a metal cyanide to be manufactured, which preferably has a low specific resistance and can be precisely processed to design a precise circuit line. The anode electrode 130 may include, for example, a metal component made of gold (Au) or silver (Ag), and may be in a plate shape.

이에 반해, 음극 전극(Cathode Electrode, 140)은 양극 전극(130)의 상대 전극(Counter Electrode)으로서, 시안용액(110)에 대한 불용성 금속 재질을 이용하는 것이 바람직하다. 음극 전극(140)은, 일례로, 스테인리스 스틸(stainless steel; SUS) 재질의 판상일 수 있다.In contrast, the cathode electrode 140 is a counter electrode of the anode electrode 130, and an insoluble metal material for the cyan solution 110 is preferably used. The cathode electrode 140 may be, for example, a plate shape made of stainless steel (SUS).

이러한 전극들(130, 140)은 셀(120) 내부의 시안용액(110)에 고정되어 일부가 침지될 수 있으며, 전술한 셀(110) 덮개에 형성된 투입구에 의해 고정되거나 전극 홀더(미도시)에 의해 고정될 수도 있다.
The electrodes 130 and 140 may be fixed to the cyan solution 110 inside the cell 120 to be partially immersed. The electrodes 130 and 140 may be fixed by an inlet formed in the cover of the cell 110 or an electrode holder (not shown). It may be fixed by.

전압 인가부(150)는 시안용액(110)상에서 전극들(130, 140) 각각에 직접 전압을 인가하여 양극 전극(130)의 금속 성분의 이온화를 유도하여 시안화반응을 진행시킨다. 전압 인가부(150)는 셀(120)의 전극들(130, 140)을 서로 연결시키는 전선(미도시)을 포함할 수 있다.The voltage applying unit 150 directly applies a voltage to each of the electrodes 130 and 140 on the cyan solution 110 to induce ionization of the metal component of the anode electrode 130 to proceed with the cyanation reaction. The voltage applying unit 150 may include a wire (not shown) connecting the electrodes 130 and 140 of the cell 120 to each other.

특히, 전압 인가부(150)는 양극 전극(130)이 은(Ag) 재질의 금속 성분을 포함하는 경우 셀(120)의 전극들(130, 140) 각각에 1.529V 내지 5V 범위 내에서 일정한 전압을 인가할 수 있다. 바람직하게, 전압 인가부(150)는 시안용액(110) 내 은(Ag)의 침출속도를 일정 속도 이상 유지하기 위하여 2.5V로 일정한 전압을 인가할 수 있다.
In particular, the voltage applying unit 150 has a constant voltage within the range of 1.529V to 5V for each of the electrodes 130 and 140 of the cell 120 when the anode electrode 130 includes a metal component of silver (Ag). Can be applied. Preferably, the voltage applying unit 150 may apply a constant voltage at 2.5V to maintain the leaching rate of silver (Ag) in the cyan solution 110 or more.

Ag 전해침출을 위한 최소전압을 살펴보면, Ag의 표준환원전압 E0 [ Ag ] =0.799V이며([식 19] 참조), 산소의 표준환원전압 E0 [O] = 0.23V, 수소표준환원전압 E0 [H]=0V이다([식 21] 참조). 용액의 저항(R)값을 전체 전압의 50 %로 계산하였을 때, Ag 전해침출을 위한 최소전압은 1.529V임을 알 수 있다([식 20] 및 [식 21] 참조).Looking at the minimum voltage for the electrolytic leaching of Ag, the standard reduction voltage of Ag E 0 [ Ag ] = 0.799 V (see [Equation 19]), the standard reduction voltage of oxygen E 0 [O] = 0.23 V, hydrogen standard reduction voltage E 0 [H] = 0 V (see Equation 21). When the resistance (R) value of the solution is calculated as 50% of the total voltage, it can be seen that the minimum voltage for Ag electroleaching is 1.529V (see [Equation 20] and [Equation 21]).

여기서, 전기화학당량은 1A의 전류가 1초간 흘렀을 때 전극에 석출되는 원소의 질량을 나타내는 것으로, Ag의 이론적 침출양은 1.1180 mg/C, 4.0248g/hr이다.Here, the electrochemical equivalent represents the mass of the element precipitated on the electrode when the current of 1A flows for 1 second, the theoretical leaching amount of Ag is 1.1180 mg / C, 4.0248 g / hr.

Ag = Ag+ + e-, E0 [ Ag ] =0.799V ---- [식 19] Ag = Ag + + e -, E 0 [Ag] = 0.799V ---- [ Equation 19]

E0 [ Ag ] + E0 [O] + E0 [H] + R (용액의 저항) = 1.529V ---- [식 20]E 0 [ Ag ] + E 0 [O] + E 0 [H] + R (resistance of solution) = 1.529 V ---- [Equation 20]

0.799V + 0.23V + 0V + 0.5V(전체 전압의 50 %) = 1.529V --- [식 21]
0.799V + 0.23V + 0V + 0.5V (50% of full voltage) = 1.529V --- [Equation 21]

이와는 달리, 전압 인가부(150)는 양극 전극(130)이 금(Au) 재질의 금속 성분을 포함하는 경우, 3.0V 내지 6.0V 범위 내에서 인가되는 전압을 변화시키면서 셀(120)의 전극들(130, 140) 각각에 변화되는 전압을 인가할 수 있다.On the contrary, when the anode electrode 130 includes a metal material of Au material, the voltage applying unit 150 changes the voltages applied within the range of 3.0V to 6.0V while the electrodes of the cell 120 are changed. Voltages that are varied may be applied to the respective ones 130 and 140.

이때, 전압 인가부(150)에 의해 전극들(130, 140)에 인가되는 전압이 3.0V 미만일 경우, 시안화금속 용액 내 금(Au)의 침출속도가 느려 침출율이 저하될 수 있다. 반면, 전압 인가부(150)에 의해 전극들(130, 140)에 인가되는 전압이 6.0V를 초과하는 경우, 시안용액(110)상에서 더 이상의 금(Au)의 침출 효과를 기대할 수 없다.
At this time, when the voltage applied to the electrodes 130 and 140 by the voltage applying unit 150 is less than 3.0V, the leaching rate of the gold (Au) in the metal cyanide solution may be lowered. On the other hand, when the voltage applied to the electrodes 130 and 140 by the voltage applying unit 150 exceeds 6.0V, the leaching effect of gold Au may not be expected on the cyan solution 110.

Au 전해침출을 위한 최소전압을 계산하기 위해 금속의 표준환원전극전위 E0 를 이용하여 계산하였다. 이때, Au의 E0 [ Au ] = 1.692V이며([식 22] 참조), E0 [O] = 0.23V, E0 [H] = 0V이다([식 24] 참조). 시안용액(110)의 저항(R)값은 전체 전압의 50%로 계산하였으며, 이때, Au 전해침출을 위한 최소전압은 2.0V였다([식 24] 참조). 이는 이론적인 전압이기 때문에 실제 실험의 초기 전압은 2.5V로 결정하는 것이 바람직하다.In order to calculate the minimum voltage for Au electroleaching, the standard reduction electrode potential E 0 of metal was calculated. At this time, E 0 [ Au ] = 1.692 V of Au (see [Equation 22]), E 0 [O] = 0.23 V, and E 0 [H] = 0 V (see [Equation 24]). The resistance (R) value of the cyan solution 110 was calculated as 50% of the total voltage, wherein the minimum voltage for Au electrolytic leaching was 2.0V (see [Equation 24]). Since this is a theoretical voltage, it is desirable to determine the initial voltage of the actual experiment to 2.5V.

Au = Au+ + e-, E0 [ Au ] = 1.692V ---- [식 22]Au = Au + + e-, E 0 [ Au ] = 1.692 V ---- [Equation 22]

E0 [ Au ] + E0 [O] + E0 [H] + R(용액의 저항) = 2V ---- [식 23]E 0 [ Au ] + E 0 [O] + E 0 [H] + R (resistance of solution) = 2V ---- [Equation 23]

1.692V + 0.23V + 0V + 0.9V(전체 전압의50 %) = 2V ---- [식 24]
1.692V + 0.23V + 0V + 0.9V (50% of total voltage) = 2V ---- [Equation 24]

한편, 양극 전극(130)과 음극 전극(140) 사이에는 양이온교환막(Proton Exchange membrane; PEM, 150)을 더 형성하여 양극 전극(130)과 음극 전극(140)을 서로 분리할 수 있다. 이러한 양이온교환막(150)을 통해 양극 전극(130)으로부터 음극 전극(140)으로의 양이온 이동 조절이 용이하다.Meanwhile, a proton exchange membrane (PEM) 150 may be further formed between the positive electrode 130 and the negative electrode 140 to separate the positive electrode 130 and the negative electrode 140 from each other. It is easy to control the cation movement from the positive electrode 130 to the negative electrode 140 through the cation exchange membrane 150.

양이온교환막(150)은, 일례로, 이온전도도가 우수한 나피온(Nafion)으로 대표되는 불소계 고분자 전해질막을 사용할 수 있다. 일례로, 양이온교환막(150)은 Nafion 117(Dupont 제조)를 사용할 수 있다.As the cation exchange membrane 150, for example, a fluorine-based polymer electrolyte membrane represented by Nafion having excellent ion conductivity may be used. For example, the cation exchange membrane 150 may use Nafion 117 (manufactured by Dupont).

양이온교환막(150)을 형성할 경우, 양극 전극(130)과 음극 전극(140)은 양이온교환막(150)에 의해 서로 분리되어 하나의 셀(120)은 양극 전극(130)을 포함하는 양극실(미도시)과 음극 전극(140)을 포함하는 음극실(미도시)로 분리될 수 있다.
When the cation exchange membrane 150 is formed, the anode electrode 130 and the cathode electrode 140 are separated from each other by the cation exchange membrane 150 such that one cell 120 includes an anode chamber including the anode electrode 130 ( It may be separated into a cathode chamber (not shown) including a cathode electrode 140 and not shown.

시안화금속 용액 제조 장치(100)는 시안용액(110)에 에어 버블러(170)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 에어 버블러(170)는 셀(120)에 저장된 시안용액(110)에 공기, 실질적으로는 산소를 공급하여 은(Ag) 재질의 금속 성분을 포함하는 양극 전극(130)에 한해 시안화반응의 반응속도를 향상시킴으로써 시안용액(110) 내 은(Ag)의 용해속도를 증가시켜 시안용액(110) 내 은(Ag)의 침출속도를 증가시킬 수 있다. The metal cyanide solution manufacturing apparatus 100 may further include an air bubbler 170 in the cyan solution 110. The air bubbler 170 supplies the air and substantially oxygen to the cyan solution 110 stored in the cell 120 to react the cyanation reaction only with the anode electrode 130 including a metal component of silver (Ag). By increasing the speed, the dissolution rate of silver (Ag) in the cyan solution 110 may be increased to increase the leaching rate of silver (Ag) in the cyan solution 110.

이러한 에어 버블러(170)는 공기방울(175)을 발생시켜 전극들(130, 140)이 침지된 시안용액(110)에 공기를 공급할 수 있다. 특히, 전극들(130, 140) 중 시안화반응에 참여하는 양극 전극(130)이 포함된 시안용액(110)에 공기를 공급하는 것이 바람직하다.The air bubbler 170 may generate air bubbles 175 to supply air to the cyan solution 110 in which the electrodes 130 and 140 are immersed. In particular, it is preferable to supply air to the cyan solution 110 including the anode electrode 130 participating in the cyanation reaction of the electrodes (130, 140).

전술한 바와 같이, Habashi나 Hiskey 등은 은(Ag)의 침출 공정에서 산소의 필요성을 언급하였다. 따라서, 은(Ag)의 침출 공정에서 시안용액(110)상에 에어 버블링을 실시하면 시안용액(110) 내 은(Ag)의 용해속도를 높여 은(Ag)의 침출율을 증가시킬 수 있다.As mentioned above, Habashi or Hiskey and others mentioned the need for oxygen in the leaching process of silver (Ag). Therefore, when air bubbling on the cyan solution 110 in the leaching process of silver (Ag) can increase the dissolution rate of silver (Ag) by increasing the dissolution rate of silver (Ag) in the cyan solution (110). .

에어 버블러(170)를 이용한 시안용액(110)의 에어 버블링은 시안용액(110)에 충분한 산소를 공급하여 은(Ag)의 용해율이 100%를 달성할 수 있도록 30분 내지 2시간 동안 실시할 수 있다.Air bubbling of the cyan solution 110 using the air bubbler 170 is performed for 30 minutes to 2 hours to supply sufficient oxygen to the cyan solution 110 to achieve a dissolution rate of silver (Ag) of 100%. can do.

에어 버블링을 30분 미만으로 실시할 경우, 시안용액(110) 내 은(Ag)의 침출율이 100%가 될 수 없다. 반면, 에어 버블링을 2시간을 초과하여 실시할 경우, 더 이상의 시안용액(110) 내 은(Ag)의 침출 효과를 기대할 수 없고, 생산성이 저하될 수 있다.When air bubbling is performed in less than 30 minutes, the leaching rate of silver (Ag) in the cyan solution 110 may not be 100%. On the other hand, when the air bubbling is performed for more than 2 hours, the leaching effect of silver (Ag) in the cyan solution 110 may not be expected any more, and productivity may be lowered.

에어 버블러(170)는 도시된 바와 같이 셀(120)의 내부에 구비될 수 있다. 도면으로 도시하지는 않았으나, 이와는 다르게, 에어 버블러(170)는 셀(120)의 외부에 구비되어 시안용액(110)에 공기를 공급할 수도 있으며, 시안용액(110)에 공기를 공급할 수 있는 한 에어 버블러(170)의 위치는 특별히 제한되지 않는다.
The air bubbler 170 may be provided inside the cell 120 as shown. Although not illustrated in the drawings, the air bubbler 170 may be provided outside the cell 120 to supply air to the cyan solution 110, and as long as the air can supply air to the cyan solution 110. The position of the bubbler 170 is not particularly limited.

시안화금속 용액 제조 장치(100)는 셀(120)에 저장된 시안용액(110)을 교반(Stirring)하는 교반기(180)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 교반기(180)는 전류 세기를 증가시켜 양극 전극(130)의 금속 성분과 시안용액(110) 간 시안화반응의 반응속도를 향상시키기 위한 구성요소이다.The metal cyanide solution manufacturing apparatus 100 may further include a stirrer 180 that stirs the cyan solution 110 stored in the cell 120. The stirrer 180 is a component for improving the reaction rate of the cyanation reaction between the metal component of the positive electrode 130 and the cyan solution 110 by increasing the current intensity.

일례로, 교반기(180)는 프로펠러(propeller)형, 터빈(turbine)형, 노(row)형, 스크류(screw)형 등을 사용할 수 있다. 일례로, 도 2에 도시된 것처럼, 교반기(180)는 모터(motor) 등을 통해 회전을 구동하는 회전구동부(182), 회전구동부(182)에 결합된 교반날개(impeller)를 이용하여 시안용액(110)을 교반하는 교반부(184) 및 회전구동부(182)에 결합되어 회전구동부(182)를 지지하는 지지부(186)를 포함하여 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 다양하게 변형될 수 있다.
For example, the stirrer 180 may use a propeller type, a turbine type, a row type, a screw type, or the like. For example, as shown in Figure 2, the stirrer 180 is a cyan solution using a stirring drive coupled to the rotary drive unit 182, the rotary drive unit 182 to drive the rotation through a motor (motor), etc. It may be configured to include a support unit 186 coupled to the stirring unit 184 and the rotary driving unit 182 to support the rotary driving unit 182, but is not limited thereto and may be variously modified. have.

본 발명에 따른 시안화금속 용액 제조 장치(100)는 전기화학적 침출공정을 적용하여 화학적 침출에 비해 시안용액(110) 내 금속 성분의 침출속도를 증가시킴으로써 침출 효율이 우수한 시안화금속 용액의 제조가 가능하다. 또한, 에어 버블링 및/또는 교반을 적용하여 보다 시안용액(110) 내 금속 성분의 용해속도를 높여 금속 성분의 침출율을 증가시킬 수도 있다.
Metal cyanide solution manufacturing apparatus 100 according to the present invention by applying an electrochemical leaching process to increase the leaching rate of the metal component in the cyan solution 110 compared to chemical leaching it is possible to manufacture a metal cyanide solution excellent in leaching efficiency. . In addition, by applying air bubbling and / or stirring to increase the dissolution rate of the metal component in the cyan solution 110 may increase the leaching rate of the metal component.

이하, 본 발명에 따른 시안화금속 용액 제조 장치를 이용한 시안화금속 제조 방법을 설명한다.
Hereinafter, a metal cyanide manufacturing method using the metal cyanide solution manufacturing apparatus according to the present invention will be described.

도 3은 본 발명에 따른 시안화금속 용액 제조 장치를 이용한 시안화금속 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.Figure 3 is a flow chart for explaining a metal cyanide manufacturing method using a metal cyanide solution manufacturing apparatus according to the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 시안화금속 제조 방법은, 전기화학적 침출을 통한 시안화금속 용액 제조 단계(S210) 및 냉각을 통한 시안화금속 결정화 유도 단계(S220)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the metal cyanide manufacturing method according to the present invention includes preparing a metal cyanide solution through electrochemical leaching (S210) and inducing metal cyanide crystallization through cooling (S220).

전기화학적 침출을 통한 시안화금속 용액 제조 단계(S210)에서는 전술한 본 발명에 따른 시안화금속 용액 제조 장치(도 2의 100 참조)를 이용하여 전기화학적 침출을 통한 시안화금속 용액을 제조한다.In the step of preparing a metal cyanide solution through electrochemical leaching (S210), a metal cyanide solution through electrochemical leaching is prepared using the above-described metal cyanide solution manufacturing apparatus (see 100 of FIG. 2).

구체적으로, 전기화학적 침출을 통한 시안화금속 용액 제조 단계(S210)에서는 셀(120)에 저장된 시안용액(110)에 침지된 음극 전극(140) 및 금(Au) 또는 은(Ag) 재질의 양극 전극(130)에 전선을 연결한 후 전압 인가부(150)로부터 양극 전극(130) 및 음극 전극(140) 각각에 일정한 전압을 인가하여 시안화 반응을 통해 금(Au) 또는 은(Ag)을 시안용액(110)에 침출시킨다. 그러면, 전술한 PGC 또는 PSC 합성에 대한 이론에 따라 전기화학적 전해침출반응이 진행되는 과정에서 양극 전극(130)에서는 PGC 또는 PSC가 합성된다.Specifically, in the step of preparing a metal cyanide solution through electrochemical leaching (S210) After connecting the electric wire to the cathode electrode 140 and the anode electrode 130 of gold (Au) or silver (Ag) material immersed in the cyan solution 110 stored in the cell 120, the anode from the voltage applying unit 150 A constant voltage is applied to each of the electrode 130 and the cathode electrode 140 to leach gold (Au) or silver (Ag) into the cyan solution 110 through a cyanation reaction. Then, PGC or PSC is synthesized in the anode electrode 130 in the course of the electrochemical electroleaching reaction according to the above-described theory of PGC or PSC synthesis.

이때, 양극 전극(130)이 금(Au) 재질로 형성될 경우, 3.0V 내지 6.0V 범위 내에서 인가되는 전압을 금(Au)의 침출속도가 증가될 수 있도록 승압하여 변화시킬 수 있다.In this case, when the anode electrode 130 is formed of gold (Au) material, the voltage applied within the range of 3.0V to 6.0V may be increased by changing the voltage so that the leaching speed of gold (Au) may be increased.

반면에, 양극 전극(130)이 은(Ag) 재질로 형성될 경우, 1.529V 내지 5V의 범위 내에서 일정한 전압을 인가할 수 있다. 특히, 전극들(130, 140) 각각에 전압을 인가한 후 30분 내지 2시간 동안 에어 버블링을 실시하여 시안용액(110)에 은(Ag)의 용해에 필요한 산소를 충분히 공급함으로써 시안화 반응의 반응성을 증가시켜 시안용액(110) 내 은(Ag)의 침출율을 증가시킬 수 있다.
On the other hand, when the anode electrode 130 is formed of silver (Ag) material, it is possible to apply a constant voltage within the range of 1.529V to 5V. In particular, after applying a voltage to each of the electrodes (130, 140), air bubbling is performed for 30 minutes to 2 hours to supply sufficient oxygen to dissolve the silver (Ag) to the cyan solution 110, By increasing the reactivity, the leaching rate of silver (Ag) in the cyan solution 110 may be increased.

그리고, 전기화학적 침출을 통한 시안화금속 용액 제조 단계(S210)에서 시안용액(110)을 교반하여 전류 세기를 증가시켜 시안용액(110) 내 제조하고자 하는 시안화금속의 금속 성분(일례로, 금 또는 은)의 침출율을 증가시킬 수 있음은 물론이다.
In addition, the metal component of the metal cyanide (eg, gold or silver) to be prepared in the cyan solution 110 by increasing the current intensity by stirring the cyan solution 110 in the step of preparing a metal cyanide solution through electrochemical leaching (S210). Of course, the leaching rate of) can be increased.

한편, 양극 전극(130)과 음극 전극(140) 사이에 양이온교환막(160)이 더 형성될 때에는 양극 전해질 용액에 남겨진 양이온을 양이온교환막(160)을 거쳐서 음극으로 선택적으로 투과시켜을 OH-이온과 전기적으로 중화시킴으로써 반응시스템의 당량비를 제어하는 효과가 가능하다.
On the other hand, when the cation exchange membrane 160 is further formed between the anode electrode 130 and the cathode electrode 140, the cations left in the cathode electrolyte solution may be selectively permeated through the cation exchange membrane 160 to the cathode to be electrically connected with the OH ions. By neutralizing this, the effect of controlling the equivalence ratio of the reaction system is possible.

다음으로, 냉각을 통한 시안화금속 결정화 유도 단계(S220)에서는 냉각을 이용하여 시안화금속 용액을 과포화시켜, 시안화금속을 결정화시킨다.Next, in the metal cyanide crystallization induction step (S220) through cooling, the metal cyanide solution is supersaturated using cooling to crystallize the metal cyanide.

시안화금속 용액을 냉각할 경우, 용해도 감소에 의해 과포화가 발생하며, 이에 따라 시안화금속이 결정화될 수 있다.When cooling the metal cyanide solution, supersaturation occurs due to a decrease in solubility, and thus metal cyanide may crystallize.

이때, 시안화금속은 시안화금칼륨(PGC) 또는 시안화은칼륨(PSC)으로 결정화될 수 있다.In this case, the metal cyanide may be crystallized with gold potassium cyanide (PGC) or silver potassium cyanide (PSC).

이후, 결정화된 시안화금속은 건조하여 분말상의 시안화금속으로 제조할 수 있다.
Thereafter, the crystallized metal cyanide may be dried to prepare a powdered metal cyanide.

이하, 본 발명에 따른 PGC 용액 제조 방법을 하기 실시예들로서 구체적으로 설명하지만, 본 발명이 이들 실시예들에 의해 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, a method for preparing a PGC solution according to the present invention will be described in detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples.

실시예Example 1 One

25℃ 온도 및 1atm의 압력 하에서, 크기가 135mmⅹ100mmⅹ90mm인 아크릴 재질의 셀을 마련하였다. 셀은 양이온교환막으로 분리되어 음극실과 양극실로 구성되어 있다. 이때, 양극 전극으로는 50mmⅹ150mm 크기의 금판을 사용하고, 음극 전극으로는 50mmⅹ150mm 크기의 스테인리스 스틸 강판을 사용하였다. 양극 전극과 음극 전극은 2.5 cm 이격되었다.Under a temperature of 25 ° C. and a pressure of 1 atm, an acryl cell having a size of 135 mm × 100 mm × 90 mm was prepared. The cell is separated by a cation exchange membrane and is composed of a cathode chamber and an anode chamber. At this time, a gold plate of 50 mm × 150 mm size was used as the anode electrode, and a stainless steel sheet of 50 mm × 150 mm size was used as the cathode electrode. The positive electrode and the negative electrode were spaced 2.5 cm apart.

양극 전극과 음극 전극 사이에는 8.0cmⅹ8.0cm 크기의 Nafion 117로 양이온교환막을 설치하여 양이온 이동 조절을 용이하게 하였다. 용액은 4.0중량% KCN 용액 1L(Junsei 제조)를 사용하였으며, 양극실에는 500㎖, 음극실에는 200㎖를 사용하였다. 각 실의 전극에 전선을 연결한 후 2.5V의 전압을 인가하여 반응시켰다.
A cation exchange membrane was installed between Nafion 117 having a size of 8.0 cm × 8.0 cm between the anode electrode and the cathode electrode to facilitate cation transport control. As a solution, 1 L of 4.0 wt% KCN solution (manufactured by Junsei) was used, and 500 ml was used for the anode chamber and 200 ml was used for the cathode chamber. After connecting wires to the electrodes of each chamber, a voltage of 2.5V was applied and reacted.

실시예Example 2 2

3V의 전압을 인가한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 Au 전해침출공정을 실시하였다.
The electrolytic leaching process of Au was carried out in the same manner as in Example 1 except that a voltage of 3V was applied.

실시예Example 3 3

4V의 전압을 인가한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 Au 전해침출공정을 실시하였다.
The Au electrolytic leaching process was performed in the same manner as in Example 1 except that a voltage of 4V was applied.

실시예Example 4 4

5V의 전압을 인가한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 Au 전해침출공정을 실시하였다.
The electrolytic leaching process of Au was carried out in the same manner as in Example 1 except that a voltage of 5 V was applied.

실시예Example 5 5

6V의 전압을 인가한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 Au 전해침출공정을 실시하였다.
The electrolytic leaching process of Au was carried out in the same manner as in Example 1 except that a voltage of 6 V was applied.

특성평가Character rating

<Au 전극의 질량 및 전류의 변화량><Amount of change in mass and current of Au electrode>

금침출 공정에 대한 실시예 1~5의 전부 또는 일부에 대해 일정시간 침출반응을 진행시키면서 반응시간에 따른 Au전극의 질량 및 전류의 변화를 측정하였고, 침출반응 60분 경과 후 초기 질량에 대한 침출율 및 전류 효율을 각각 표 1과 표2 에 나타냈다While the leaching reaction was performed for all or a part of Examples 1 to 5 for the gold leaching process, the change of the mass and current of the Au electrode according to the reaction time was measured, and the leaching of the initial mass after 60 minutes of the leaching reaction was performed. Rate and current efficiency are shown in Table 1 and Table 2, respectively.

이때, Au전극의 질량 변화량은 침출반응 중 침출액을 채취한 후 유도결합플라즈마 발광분광계(Inductively Coupled Plasma-Optical Emission Spectrometer; ICP-OES) Optima 7300DV(PerkinElmer 제조)를 사용한 분석을 통해 Au 침출량을 조사하여 측정하였고, 그 결과를 도 4에 나타냈다. Au전극의 전류 변화량은 Vupower K3010(㈜아이켄 제조)를 사용하여 측정하였고, 그 결과를 도 5에 나타냈다.
At this time, the mass change amount of the Au electrode was investigated by using an inductively coupled plasma-spectral spectrometer (ICP-OES) Optima 7300DV (manufactured by PerkinElmer) after collecting the leachate during the leaching reaction. Was measured, and the results are shown in FIG. The current change amount of the Au electrode was measured using Vupower K3010 (manufactured by Aiken Co., Ltd.), and the results are shown in FIG. 5.

<수소이온농도 및 용존산소량>Hydrogen ion concentration and dissolved oxygen content

금침출 공정에 대한 실시예 1~5의 전부 또는 일부에 대해 일정시간 침출반응을 진행시키면서 각 전극의 KCN 용액에서 Orion 3 star(Theromoscientific 제조)를 사용하여 반응시간에 따른 수소이온농도를 측정하고, Model 58(Yellow Springs Instruments Co., Inc., 제조)를 사용하여 반응시간에 따른 용존산소량을 측정하였다.
While the leaching reaction for a predetermined time to all or part of the gold leaching process Examples 1 to 5 using Orion 3 star (manufactured by Theromoscientific) in the KCN solution of each electrode to measure the hydrogen ion concentration according to the reaction time, Model 58 (Yellow Springs Instruments Co., Inc.) was used to determine the amount of dissolved oxygen over the reaction time.

< Au 이온의 농도><Concentration of Au Ion>

금침출 공정에 대한 실시예 2의 양극 전극 및 음극 전극 전해질 용액에서 금(Au) 이온의 농도를 측정하고, 그 결과를 표 3에 나타냈다.
The concentration of gold (Au) ions in the positive electrode and negative electrode electrolyte solutions of Example 2 for the gold leaching process was measured, and the results are shown in Table 3.

도 4는 본 발명의 금침출 공정에 대한 실시예 1~5의 전압별 침출 반응 시간에 따른 금전극의 질량 변화를 나타낸 그래프이고, 도 5는 본 발명의 금침출 공정에 대한 실시예 2~5의 전압에 따른 반응 속도를 나타낸 그래프이며, 하기의 표 1은 금침출 공정에 대한 실시예 1~5에 대해 침출반응 60분 경과 후 초기 질량에 대한 침출율을 나타낸 것이다.Figure 4 is a graph showing the mass change of the gold electrode according to the leaching reaction time for each voltage of Examples 1 to 5 for the gold leaching process of the present invention, Figure 5 is a Example 2-5 for the gold leaching process of the present invention It is a graph showing the reaction rate according to the voltage, Table 1 below shows the leaching rate for the initial mass after 60 minutes of the leaching reaction for Examples 1 to 5 for the gold leaching process.

[표 1][Table 1]

Figure 112012008933796-pat00007
Figure 112012008933796-pat00007

도 4 및 표 1을 참조하면, 실시예1~5에서 전압이 증가할수록 금의 침출율이 측정 전압에 따라 비례하여 증가되는 것을 확인할 수 있었다. 특히, 6V의 전압을 인가한 실시예 5의 경우, 시간당 163mg의 금이 침출되며, 60분이 경과한 후 초기 질량에 비해서 14.4%의 질량이 침출된 것을 확인할 수 있었다. 반면, 2.5V의 전압을 인가한 실시예 1의 경우, 시간당 2mg의 금이 침출되며, 60분이 경과한 후 초기 질량에 비해서 0.81%의 질량이 침출된 것을 확인할 수 있었다.
Referring to FIG. 4 and Table 1, it can be seen that in Examples 1 to 5, as the voltage increases, the leaching rate of gold increases in proportion to the measured voltage. In particular, in the case of Example 5 to which a voltage of 6 V was applied, 163 mg of gold was leached per hour, and after 60 minutes, it was confirmed that 14.4% of the mass was leached compared to the initial mass. On the other hand, in Example 1 to which a voltage of 2.5V was applied, 2 mg of gold was leached per hour, and after 60 minutes, 0.81% of the mass was leached compared to the initial mass.

도 5를 참조하면, 실시예 2~5의 3V내지 6V 범위에서 전압에 따른 Au 침출 반응 속도에 대해서 회귀분석을 시도하였을 때, 전압을 1V 증가시킬 때마다 시간당 침출량이 49.1mg 더 증가하는 것을 알 수 있었다.Referring to FIG. 5, when the regression analysis was performed for the Au leaching reaction rate according to the voltage in the range of 3V to 6V of Examples 2 to 5, each time the voltage was increased by 1V, the leaching amount per hour increased by 49.1 mg. Could.

도 4, 도 5 및 표 1을 통해, 전압을 승압하는 방법으로 금의 침출율을 높일 수 있음을 알 수 있었다.
4, 5 and Table 1, it can be seen that the leaching rate of gold can be increased by the method of boosting the voltage.

도 6은 본 발명의 금침출 공정에 대한 실시예 1~5의 반응 시간에 따른 전류 밀도를 나타낸 그래프이고, 도 7은 본 발명의 금침출 공정에 대한 실시예 2~5의 전압에 따른 밀도를 나타낸 그래프이다.6 is a graph showing the current density according to the reaction time of Examples 1 to 5 for the gold leaching process of the present invention, Figure 7 is a density according to the voltage of Examples 2 to 5 for the gold leaching process of the present invention The graph shown.

도 6을 참조하면, 실시예 1~5에서 시간의 경과에 따라서 전류값은 일정한 양상을 보였는데, 이는 반응 과정에서 전체질량에 비해 상대적으로 적은 양의 금이 침출되므로 금 전극의 표면적이 거의 변화가 없어서 전류량이 일정한 것으로 볼 수 있다.Referring to FIG. 6, in Examples 1 to 5, the current value showed a constant pattern over time. Since the amount of gold leached relative to the total mass during the reaction, the surface area of the gold electrode was almost changed. It can be seen that the current amount is constant because

특히, 2.5V 전압을 인가한 실시예 1에 비해 2.4배의 전압을 증가시켜 6V의 전압을 인가한 실시예 5의 경우, 5.6mA에서 292mA로 52배 전류가 증가하는 것을 확인할 수 있었다.
In particular, in the case of Example 5 to which the voltage of 6V was applied by increasing the voltage 2.4 times compared to Example 1 to which the 2.5V voltage was applied, it was confirmed that 52 times the current increased from 5.6mA to 292mA.

도 7을 참조하면, 실시예 2~5의 3V내지 6V 범위에서 전압에 따른 평균전류량의 변화량을 회귀분석 해보았을 때, 전압이 1V 증가할 때마다, 전류량이 82mA/cm2 증가하는 것을 알 수 있었다. 즉, 전압 변화에 따라 전류량이 민감하게 변하는 것을 알 수 있었다.Referring to FIG. 7, when the regression analysis of the change in the average current amount according to the voltage in the range of 3V to 6V of Examples 2 to 5, it can be seen that each time the voltage increases by 1V, the current amount increases by 82mA / cm 2 there was. That is, it can be seen that the current amount is sensitively changed by the voltage change.

전압에 따른 전류밀도는 도 5의 전압에 따른 질량변화 그래프와 거의 유사한 형태의 결과를 얻을 수 있었다. 이를 통해, 전압과 전류량이 밀접하게 관련되어 있음을 알 수 있었고, 전류가 금의 침출 속도변화에 중요한 요소임을 확인할 수 있었다.
The current density according to the voltage was obtained in the form almost similar to the graph of the mass change according to the voltage of FIG. Through this, it can be seen that the voltage and current amount are closely related, and it is confirmed that the current is an important factor in the change of leaching rate of gold.

하기의 표 2는 금침출 공정에 대한 실시예 1~5에 대해 침출반응 60분 경과 후 초기 질량에 대한 전류 효율을 나타낸 것이다.Table 2 below shows the current efficiency for the initial mass after 60 minutes of the leaching reaction for Examples 1 to 5 for the gold leaching process.

[표 2][Table 2]

Figure 112012008933796-pat00008
Figure 112012008933796-pat00008

표 2를 참조하면, 금의 이론상 전기화학당량인 2.041mg/C과 비교하여 실시예 1~5에서 전류 효율을 계산하여 보았을 때, 전류 효율은 인가전압 범위에서 3.75 내지 4.85%로 대체로 낮았다. 이는 인가된 전류가 금을 침출하는데 쓰이지 못하고 물을 전기분해하여 산소와 수소를 발생시키는데 소모되었기 때문으로 볼 수 있다.Referring to Table 2, when the current efficiency was calculated in Examples 1 to 5 compared to 2.041 mg / C, which is the theoretical electrochemical equivalent of gold, the current efficiency was generally low at 3.75 to 4.85% in the applied voltage range. This may be because the applied current was not used to leach gold, but was consumed to electrolyze water to generate oxygen and hydrogen.

도시하지는 않았으나, 반응이 진행되는 과정에서 용존산소량을 측정하였을 때, 용존산소량이 시간에 따라서 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 6V 전압을 인가한 실시예 5의 경우는 4V 전압을 인가한 실시예 3에 비해서 용존산소 증가량이 3.6배 빠른 것을 확인할 수 있었다. 즉, 반응과정에서 물이 전기분해되어 산소가 발생하여 용존산소량이 증가한 것으로 볼 수 있다. 전류효율을 고려하였을 때, 인가된 전류의 대부분이 금을 침출하는데 사용되지 못하고 산소를 발생시키는데 사용된 것을 알 수 있었다.
Although not shown, when the amount of dissolved oxygen was measured in the course of the reaction, it was confirmed that the amount of dissolved oxygen increased with time. In the case of Example 5 to which the 6V voltage was applied, it was confirmed that dissolved oxygen increase was 3.6 times faster than Example 3 to which the 4V voltage was applied. That is, it can be seen that the amount of dissolved oxygen is increased by the electrolysis of water in the reaction process. Considering the current efficiency, it can be seen that most of the applied current was used to generate oxygen rather than leaching gold.

하기의 표 3은 금침출 공정에 대한 실시예 2의 양극 전극 및 음극 전극 전해질 용액에서 금(Au) 이온의 농도를 나타낸 것이다.Table 3 below shows the concentration of gold (Au) ions in the positive electrode and negative electrode electrolyte solutions of Example 2 for the gold leaching process.

[표 3][Table 3]

Figure 112012008933796-pat00009
Figure 112012008933796-pat00009

표 3을 참조하면, 양극과 음극의 용액을 채취하여 금의 함량을 ICP-OES를 이용하여 분석하여 보았을 때, 양극은 시간이 지남에 따라서 금의 함량이 증가하였지만, 음극에서는 금이 검출되지 않았다.Referring to Table 3, when the solution of the positive electrode and the negative electrode was taken and analyzed for the content of gold using ICP-OES, the positive electrode increased the gold content over time, but no gold was detected at the negative electrode. .

즉, 금은 전기화학적 방법으로 용출되면서 시안과 반응하여 음이온의 착물을 형성하는 것으로 볼 수 있다. 즉 음이온 착화합물이 양이온교환막을 통과하지 못하므로 음극에서 검출되지 않은 것으로 생각되며, 연속공정 설계시에 양극용액만 순환하여 PGC를 합성하는 공정설계가 가능할 것으로 생각된다.
In other words, gold is eluted by an electrochemical method and reacted with cyan to form an anion complex. That is, it is thought that the anion complex did not pass through the cation exchange membrane, so it was not detected at the cathode.

결과적으로, 금을 전기화학 방법을 이용하여 전해 침출하기 위해서는 전압을 승압하는 방법이 금의 침출율 향상 측면에서 가장 좋은 방법임을 확인 할 수 있었다.
As a result, it was confirmed that the method of boosting the voltage is the best method in terms of improving the leaching rate of gold in order to electrolyze gold by electrochemical method.

이하, 본 발명에 따른 PSC 용액 제조 방법을 하기 실시예들로서 구체적으로 설명하지만, 본 발명이 이들 실시예들에 의해 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the PSC solution preparation method according to the present invention will be described in detail by the following examples, but the present invention is not limited by these examples.

실시예Example 1 One

25℃ 온도 및 1atm의 압력 하에서, 크기가 135mmⅹ100mmⅹ90mm인 아크릴 재질의 셀을 마련하였다. 셀은 양이온교환막으로 분리되어 음극실과 양극실로 구성되어 있다. 이때, 양극 전극으로는 50mmⅹ150mm 크기의 은판을 사용하고, 음극 전극으로는 50mmⅹ150mm 크기의 스테인리스 스틸판을 사용하였다. 양극 전극과 음극 전극은 2.5 cm 이격되었다. Under a temperature of 25 ° C. and a pressure of 1 atm, an acryl cell having a size of 135 mm × 100 mm × 90 mm was prepared. The cell is separated by a cation exchange membrane and is composed of a cathode chamber and an anode chamber. At this time, a silver plate of 50 mm × 150 mm size was used as the anode electrode, and a stainless steel plate of 50 mm × 150 mm size was used as the cathode electrode. The positive electrode and the negative electrode were spaced 2.5 cm apart.

양극 전극과 음극 전극 사이에는 8.0cmⅹ8.0cm 크기의 Nafion 117로 양이온교환막을 설치하여 양이온 이동 조절을 용이하게 하였다. 용액은 물(H2O)에 KCN이 용해된 4중량% KCN 용액 1L((Junsei 제조)를 사용하였으며, 양극실에는 500㎖, 음극실에는 200㎖를 사용하였다.A cation exchange membrane was installed between Nafion 117 having a size of 8.0 cm × 8.0 cm between the anode electrode and the cathode electrode to facilitate cation transport control. As a solution, 1 L of 4 wt% KCN solution (manufactured by Junsei) in which KCN was dissolved in water (H 2 O) was used, and 500 ml was used for the anode chamber and 200 ml was used for the cathode chamber.

각 실의 전극에 전선을 연결한 후 2.5V의 일정한 전압을 인가하고, 에어 버블링을 실시하여 반응시켰다.
After connecting the wires to the electrodes of each chamber, a constant voltage of 2.5V was applied, and air bubbled to react.

실시예Example 2 2

에어 버블링을 실시할 때, KCN 용액을 추가로 교반한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 Ag 전해침출공정을 실시하였다.
When carrying out air bubbling, the Ag electroleaching process was performed in the same manner as in Example 1 except that the KCN solution was further stirred.

비교예Comparative Example

에어 버블링을 실시하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 Ag 전해침출공정을 실시하였다.
Except not performing air bubbling, the Ag electrolytic leaching process was performed in the same manner as in Example 1.

특성평가Character rating

<Ag 전극의 질량 및 전류의 변화량><Amount of Mass and Current of Ag Electrode>

은침출 공정에 대한 실시예 1, 2 및 비교예에 대해 일정시간 침출반응을 진행시키면서 반응시간에 따른 Ag전극의 질량 및 전류의 변화를 측정하고, 그 결과를 각각 도 8과 도 9에 나타내었다. 또한, 은침출 공정에 대한 실시예 1, 2 및 비교예에서의 전기화학당량을 계산하여 표 4에 나타냈다.In Example 1, 2 and Comparative Examples for the silver leaching process, while changing the mass and current of the Ag electrode with the reaction time was measured for a certain time, the results are shown in Figures 8 and 9, respectively. . In addition, the electrochemical equivalents of Examples 1, 2 and Comparative Examples for the silver leaching process were calculated and shown in Table 4.

이때, Ag전극의 질량 변화량은 침출반응 중 침출액을 채취한 후 ICP-OES Optima 7300DV(PerkinElmer 제조)를 사용한 분석을 통해 Ag 침출량을 조사하여 측정하였다. Ag전극의 전류 변화량은 Vupower K3010(㈜아이켄 제조)를 사용하여 측정하였다.
At this time, the mass change of the Ag electrode was measured by measuring the leaching amount of Ag through the analysis using the ICP-OES Optima 7300DV (manufactured by PerkinElmer) after the leaching solution during the leaching reaction. The current variation of the Ag electrode was measured using Vupower K3010 (manufactured by Aiken).

<수소이온농도 및 용존산소량>Hydrogen ion concentration and dissolved oxygen content

실시예 1, 2 및 비교예에 대해 일정시간 침출반응을 진행시키면서 각 전극의 KCN 용액에서Orion 3 star(Theromoscientific 제조)를 사용하여 반응시간에 따른 수소이온농도를 측정하고, Model 58(Yellow Springs Instruments Co., Inc., 제조)를 사용하여 반응시간에 따른 용존산소량을 측정하고, 그 결과를 각각 표 5와 도 10에 나타냈다.
While conducting a leaching reaction for a predetermined time for Examples 1, 2 and Comparative Example, the hydrogen ion concentration of the reaction time was measured using Orion 3 star (manufactured by Theromoscientific) in KCN solution of each electrode, and Model 58 (Yellow Springs Instruments Co., Inc., the amount of dissolved oxygen according to the reaction time was measured, and the results are shown in Table 5 and FIG. 10, respectively.

< Ag 이온의 농도><Ag ion concentration>

실시예 1 및 비교예의 양극 전극 및 음극 전극 전해질 용액에서 은(Ag) 이온의 농도를 측정하고, 그 결과를 표 6에 나타냈다.
The concentration of silver (Ag) ions in the positive electrode and negative electrode electrolyte solutions of Example 1 and Comparative Example was measured, and the results are shown in Table 6.

도 8은 본 발명의 은침출 공정에 대한 실시예 1, 2 및 비교예의 침출 반응시간에 따른 은전극의 질량 변화량을 나타낸 그래프이고, 도 9는 본 발명의 은침출 공정에 대한 실시예 1, 2 및 비교예의 침출 반응시간에 따른 전류의 변화량을 나타낸 그래프이다. 8 is a graph showing the mass change of the silver electrode according to the leaching reaction time of Examples 1, 2 and Comparative Examples of the silver leaching process of the present invention, Figure 9 is a first embodiment of the silver leaching process of the present invention And it is a graph showing the amount of change of the current according to the leaching reaction time of the comparative example.

도 8을 참조하면, 실시예 1이 실시예 2 및 비교예와 비교하여, KCN 용액에 은전극이 용해되는 속도가 가장 빠름을 확인할 수 있었다. 실시예 1은 20분이 경과하였을 때, 은전극이 초기 질량에 비해 80.9%가 용해되었고, 30분이 경과하기 전에 KCN 용액에 담긴 은전극이 모두 용해되는 것을 확인할 수 있었다. 특히, 실시예 1은 비교예에 비해 4배 정도 빠른 속도로 은전극이 용해되는 것을 확인할 수 있었다.Referring to FIG. 8, it was confirmed that the rate of dissolving the silver electrode in the KCN solution was the fastest compared to Example 2 and the comparative example. In Example 1, when 20 minutes had elapsed, 80.9% of the silver electrode was dissolved relative to the initial mass, and all the silver electrodes contained in the KCN solution were dissolved before 30 minutes had elapsed. In particular, in Example 1, it was confirmed that the silver electrode was dissolved at a rate about four times faster than the comparative example.

하지만, 에어 버블링을 실시한 실시예 1과 에어 버블링과 교반을 동시에 실시한 실시예 2는 거의 유의차를 보이지 않았다.However, Example 1 which carried out air bubbling and Example 2 which carried out air bubbling and stirring at the same time showed little difference.

이처럼, 비교예에 비해 실시예 1, 2 경우에서 KCN 용액에 용해되는 은전극의 용해속도가 빠른 것으로 보아 공기 중의 산소가 반응에 관여하는 것을 알 수 있었다.As described above, it was found that oxygen in the air was involved in the reaction because the dissolution rate of the silver electrode dissolved in the KCN solution was faster in Examples 1 and 2 than the comparative example.

다만, 교반과 에어 버블링을 동시에 수행하였을 때, 은전극의 용해속도가 가장 빠를 것으로 기대하였지만, 용액을 교반할 경우, 교반에 의해 전해질 용액의 와류에 의해서 에어 버블링만 한 경우에 비해 은전극 표면에 산소공급이 오히려 원활하지 않음을 관찰할 수 있었다.
However, when the stirring and air bubbling were performed at the same time, the dissolution rate of the silver electrode was expected to be the highest. It was observed that the oxygen supply to the surface was rather smooth.

도 9를 참조하면, 실시예 1, 2는 비교예에 비해 초기에 대략 4~4.8배 정도 강한 전류가 흐르는 것을 관찰했다. 특히, 실시예 1이 실시예 2 및 비교예에 비해 전류의 흐름이 가장 좋았고, 비교예에 비해 대략 4배 정도 전류의 흐름이 좋았다.Referring to FIG. 9, Examples 1 and 2 observed that an electric current flowed about 4 to 4.8 times stronger than the comparative example. In particular, Example 1 had the best current flow compared to Example 2 and Comparative Example, and the current flow was about four times better than Comparative Example.

그리고, 실시예 2는 실시예 1보다는 대략 1.3배 정도 전류의 흐름이 나빴지만, 비교예에 비해 대략 3배 정도 전류의 흐름이 좋았다. 이는 전해질 용액인 시안화칼륨 용액의 버블링이나 교반이 시안화칼륨 용액 내 이온의 흐름을 활성화시켜서 전류흐름을 좋게 한 것으로 볼 수 있다.And in Example 2, the current flowed about 1.3 times worse than that in Example 1, but the current flowed about 3 times as compared with the comparative example. This can be seen that the bubbling or stirring of the potassium cyanide solution, which is an electrolyte solution, activates the flow of ions in the potassium cyanide solution to improve the current flow.

한편, 실시예 1, 2 및 비교예에서, 전류는 시간이 지나면서 약간 감소하는 경향을 보였는데, 이는 시간이 지남에 따라 은전극이 용해되어 반응 표면적이 줄어들게 되어 전류가 감소한 것으로 볼 수 있다.
On the other hand, in Examples 1, 2 and Comparative Examples, the current tended to decrease slightly over time, which can be seen as the current decreases as the silver electrode dissolves and the reaction surface area decreases over time.

상기한 침출 반응시간에 따른 은전극의 질량 변화량과 전류의 변화량 측정 결과를 통해, 실시예 1, 2 및 비교예에 따른 질량의 변화와 전류의 세기의 양상이 동일함을 확인하였으며, 전류변화 요인이 은전극의 용해와 서로 밀접하게 관련되어 있음을 알 수 있었다.Through the measurement results of the mass change amount and the current change amount of the silver electrode according to the leaching reaction time, it was confirmed that the change of mass and the intensity of the current according to Examples 1, 2 and Comparative Examples are the same. It was found that the silver electrode was closely related to the melting of the silver electrode.

즉, 전류는 은전극의 용해도의 지표로서 활용이 가능할 것으로 생각되며, 에어를 버블링해주거나 용액을 교반하는 것이 은전극의 시안화반응에 매우 유리함을 확인할 수 있었다.
That is, the current may be used as an indicator of the solubility of the silver electrode, and it was confirmed that the bubbling air or stirring the solution was very advantageous for the cyanation reaction of the silver electrode.

하기의 표 4는 본 발명의 은침출 공정에 대한 실시예 1, 2 및 비교예에서의 전기화학당량을 계산하여 나타낸 것이다.Table 4 below shows the calculated electrochemical equivalents in Examples 1, 2 and Comparative Examples for the silver leaching process of the present invention.

[표 4][Table 4]

Figure 112012008933796-pat00010
Figure 112012008933796-pat00010

표 4를 참조하면, 에어 버블링을 실시한 실시예 1 및 아무 조건을 가하지 않은 비교예가 에어 버블링과 교반을 실시한 실시예 2에 비해 높은 전기화학당량을 보였다. Referring to Table 4, Example 1 subjected to air bubbling and Comparative Example without any condition showed higher electrochemical equivalents than Example 2 subjected to air bubbling and stirring.

비록, 비교예에서 가장 좋은 효율을 보였지만, 반응속도가 느리므로 시안화은 합성에 실제적으로 활용할 방법은 에어 버블링을 실시한 실시예1의 경우가 가장 적합할 수 있다.Although the comparative example showed the best efficiency, the reaction rate is slow, and thus, the method of practically utilizing silver cyanide in synthesis may be most suitable for Example 1 in which air bubbling is performed.

한편, 전기화학당량이 100%가 넘는 것은 은의 시안 침출에 있어서 전해에 의한 용해뿐만 아니라, KCN 용액에 의한 화학적 용해도 작용으로 인한 것으로 볼 수 있다.
On the other hand, the electrochemical equivalent of more than 100% can be considered to be due to the chemical solubility action by KCN solution as well as the electrolytic dissolution in cyanide leaching of silver.

도 10은 본 발명의 은침출 공정에 대한 실시예 1, 2 및 비교예의 침출 반응시간에 따른 용존산소량을 나타낸 그래프이다.10 is a graph showing the dissolved oxygen amount according to leaching reaction time of Examples 1, 2 and Comparative Example for the silver leaching process of the present invention.

도 10을 참조하면, 실시예 1, 2의 경우 비교예 1에 비해 용존산소량이 약 2~3.5ppm 증가된 상태에서 일정하게 유지되며, 용존산소 감소비율이 작은 것을 알 수 있었다. 이는 Hiskey와 Habasi가 언급했듯이 은의 용해에 산소가 필요하다는 것과 일치하는 것을 알 수 있었다.
Referring to FIG. 10, in the case of Examples 1 and 2, it was found that the dissolved oxygen amount was kept constant in the state of about 2 to 3.5 ppm increase compared to Comparative Example 1, and the dissolved oxygen reduction ratio was small. This is consistent with the need for oxygen to dissolve silver, as Hiskey and Habasi mentioned.

하기의 표 5는 본 발명의 은침출 공정에 대한 실시예 1, 2 및 비교예에서 침출 반응시간에 따른 각 전극의 KCN 용액에서의 수소이온농도(pH) 값을 나타낸 것이다.Table 5 below shows the hydrogen ion concentration (pH) values in the KCN solution of each electrode according to leaching reaction time in Examples 1, 2 and Comparative Examples for the silver leaching process of the present invention.

[표 5][Table 5]

Figure 112012008933796-pat00011
Figure 112012008933796-pat00011

표 5를 참조하면, 실시예 1, 2 및 비교예에서, 양극(+)의 경우 pH변화가 거의 없었으며, 음극(-)은 초기에 비해 약 0.7~4.9% 증가하는 경향을 보였다. 이는 물의 전기분해반응으로 인하여 음극(-)에서 수소 기체가 형성되어 양극(+)과 음극(-) 사이에 수소이온농도 구배가 형성되었으며, 양극(+)에서 반응하지 않은 K+이온이 양이온교환막을 통과하여 음극(-)으로 이동하여 OH-이온과 전기적 중성을 이루면서 pH를 증가시킨 것으로 볼 수 있다.Referring to Table 5, in Examples 1, 2 and Comparative Examples, the positive electrode (+) had little pH change, the negative electrode (-) showed a tendency to increase by about 0.7 ~ 4.9% compared to the initial. This negative electrode due to water electrolysis reactions is formed with a hydrogen gas in the positive (+) and negative () (-) it is the pH gradient was formed between the positive electrode non-reactive in the (+) K + ions are cation exchange It can be seen that the pH was increased while passing through the membrane to the cathode (-) to achieve electrical neutrality with OH - ions.

특히, 실시예 1, 2가 비교예에 비해 음극(-)의 pH 변화가 더 큰 것을 확인할 수 있었다. 이를 통해, 은전극의 질량 변화와 pH 변화가 연관되어 있음을 알 수 있었다.
In particular, it can be seen that Examples 1 and 2 have a larger pH change of the negative electrode (-) than the comparative example. Through this, it can be seen that the change in mass and the pH change of the silver electrode.

하기의 표 6은 본 발명의 은침출 공정에 대한 실시예 1 및 비교예에서 양극 전극 및 음극 전극의 KCN 용액에서 은(Ag) 이온의 농도 측정값을 나타낸 것이다.Table 6 below shows the measured concentration of silver (Ag) ions in the KCN solution of the positive electrode and the negative electrode in Example 1 and Comparative Example for the silver leaching process of the present invention.

[표 6]TABLE 6

Figure 112012008933796-pat00012
Figure 112012008933796-pat00012

표 6을 참조하면, 실시예 1 및 비교예 모두 양극 전극에서는 은이온의 양이 시간에 따라 증가하였으나, 음극 전극에서는 은이온이 검출되지 않았다. 이는 은이 KCN 용액상에서 전해용해될 경우 매우 빠른 속도로 시안이온과 즉시 반응하여 중성이나 Ag(CN)2 - 등의 음이온의 착화합물을 형성하기 때문으로 볼 수 있다.Referring to Table 6, in both Example 1 and Comparative Example, the amount of silver ions increased with time at the positive electrode, but silver ions were not detected at the negative electrode. This may be because silver reacts with cyan ions at a very high rate when electrolytically dissolved in KCN solution to form a complex compound of anion such as neutral or Ag (CN) 2 .

만약, 은이 전해되는 과정에서 일부 양이온을 형성할 경우 이 양이온이 양이온교환막을 통과하여 음극 전극으로 이동하므로 음극 전극에서 은이온이 검출될 가능성이 있지만, 본 실험 결과에서는 음극 전극에서 음이온은 검출되지 않았다.
If some cations are formed during electrolysis, silver ions may be detected at the cathode because the cations move through the cation exchange membrane to the cathode, but the anion was not detected at the cathode. .

결과적으로, 은을 전기화학 방법을 이용하여 전해 침출하기 위해서는 에어를 버블링하여 전해질인 KCN 용액 내 용존산소량을 높여주는 것이 은의 침출속도 향상 측면에서 가장 좋은 방법임을 확인할 수 있었다. 또한, 양이온교환막이 시안화은 합성에 도움이 되는 것을 알 수 있었다.
As a result, in order to electrolyze silver by electrochemical method, it was confirmed that it is the best method in terms of improving the leaching rate of silver by bubbling air to increase the dissolved oxygen in the KCN solution. In addition, it was found that the cation exchange membrane is helpful for the synthesis of silver cyanide.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
Although the preferred embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. These changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the scope of the present invention should be determined by the following claims.

100 : 시안화금속 용액 제조 장치
110 : 시안용액 120 : 셀
130 : 양극 전극 140 : 음극 전극
150 : 전압 인가부 160 : 양이온교환막
170 : 에어 버블러 175 : 공기방울
180 : 교반기 182 : 회전구동부
184 : 교반부 186 : 지지부
100: metal cyanide solution production device
110: cyan solution 120: cell
130: anode electrode 140: cathode electrode
150: voltage application unit 160: cation exchange membrane
170: air bubbler 175: air bubbles
180: stirrer 182: rotary drive unit
184: stirring section 186: support section

Claims (15)

시안용액을 수용하는 셀;
상기 셀에 저장된 시안용액에 침지되며, 서로 다른 극성을 갖는 전극들; 및
상기 셀의 전극들 각각에 전압을 인가하는 전압 인가부;를 포함하며,
상기 전극들 중 양극 전극은 은(Ag) 또는 금(Au)을 포함하고,
상기 서로 다른 극성을 갖는 전극들 사이에는 양이온교환막을 포함하여 상기 셀은 양극 전극을 포함하는 양극실과 음극 전극을 포함하는 음극실로 분리되며,
상기 시안용액에 공기를 공급하는 에어 버블러를 포함하는 것을 특징으로 하는 시안화금속 용액 제조 장치.
A cell containing cyan solution;
Electrodes immersed in the cyan solution stored in the cell and having different polarities; And
And a voltage applying unit configured to apply a voltage to each of the electrodes of the cell.
Among the electrodes, the anode electrode includes silver (Ag) or gold (Au),
Including the cation exchange membrane between the electrodes having different polarities, the cell is separated into a cathode chamber including a cathode electrode and a cathode chamber including a cathode electrode,
Metal cyanide solution manufacturing apparatus comprising an air bubbler for supplying air to the cyan solution.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 전압 인가부는
인가되는 전압을 변화시키는 것을 특징으로 하는 시안화금속 용액 제조 장치.
The method of claim 1,
The voltage application unit
Metal cyanide solution production apparatus characterized by changing the applied voltage.
제5항에 있어서,
상기 전압 인가부는
3.0V 내지 6.0V 범위 내에서 인가되는 전압을 변화시키는 것을 특징으로 하는 시안화금속 용액 제조 장치.
6. The method of claim 5,
The voltage application unit
Metal cyanide solution production apparatus, characterized in that for changing the voltage applied within the range of 3.0V to 6.0V.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 시안화금속 용액 제조 장치는
상기 셀에 저장된 시안용액을 교반하는 교반기를 더 포함하는 하는 것을 특징으로 하는 시안화금속 용액 제조 장치.
The method of claim 1,
The metal cyanide solution manufacturing apparatus
Metal cyanide solution production apparatus characterized in that it further comprises a stirrer for stirring the cyan solution stored in the cell.
(a) 제1항에 기재된 장치를 이용하여, 전기화학적 침출을 통한 시안화은칼륨 또는 시안화금칼륨 용액을 제조하는 단계; 및
(b) 상기 시안화금속 용액의 냉각을 통하여, 상기 시안화금속의 용해도 감소에 의한 결정화를 유도하는 단계;를 포함하고,
상기 전기화학적 침출시 전해질은 시안용액이며,
상기 시안용액에 공기를 공급하기 위해 에어 버블링하는 것을 특징으로 하는 시안화금속 제조 방법.
(a) preparing a solution of potassium cyanide or potassium cyanide via electrochemical leaching using the apparatus of claim 1; And
(b) inducing crystallization by reducing the solubility of the metal cyanide through cooling the metal cyanide solution;
In the electrochemical leaching, the electrolyte is cyan solution,
Metal cyanide manufacturing method characterized in that the air bubbling to supply air to the cyan solution.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제9항에 있어서,
상기 (a) 단계에서,
전압 변화를 이용하는 것을 특징으로 하는 시안화금속 제조 방법.
10. The method of claim 9,
In the step (a)
Metal cyanide manufacturing method characterized by using a voltage change.
제13항에 있어서,
상기 전압 변화는
3.0V 내지 6.0V 범위 내에서 변화되는 것을 특징으로 하는 시안화금속 제조 방법.
14. The method of claim 13,
The voltage change is
Metal cyanide manufacturing method characterized in that the change within the range of 3.0V to 6.0V.
제9항에 있어서,
상기 (a) 단계에서,
시안용액을 교반하는 것을 특징으로 하는 시안화금속 제조 방법.
10. The method of claim 9,
In the step (a)
Method for producing a metal cyanide, characterized in that the cyan solution is stirred.
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