KR101397980B1 - Remove the copper ions and process for preparing copper powder from mixed solution containing copper ions - Google Patents

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Abstract

본 발명은 구리이온을 포함하는 혼합 용액을 pH 0.5 ~ 3.5로 조절하고, 수소가스를 이용하여 구리이온을 선택적으로 환원시키는 것을 특징으로 하는 구리이온 제거 및 구리분말 제조 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명에 따라 제조되는 구리분말의 순도가 99.9%이상인 것인 구리분말에 관한 것이다.The present invention relates to a method for removing copper ions and a method for producing copper powder, which comprises adjusting a mixed solution containing copper ions to pH 0.5 to 3.5 and selectively reducing copper ions using hydrogen gas. The copper powder produced according to the present invention has a purity of 99.9% or more.

Description

구리이온을 포함하는 혼합 용액으로부터 구리이온을 제거하여 분말을 형성하는 구리분말 제조 방법{Remove the copper ions and process for preparing copper powder from mixed solution containing copper ions}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method for preparing a copper powder which removes copper ions from a mixed solution containing copper ions to form a powder,

본 발명은 구리이온을 포함하는 혼합 용액으로부터 구리이온을 제거하여 분말을 형성하는 구리분말 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 구리이온, 니켈이온 및 코발트이온이 혼합되어 있는 혼합용액으로부터 구리이온을 선택적으로 환원시켜 구리이온를 제거함과 동시에 구리분말을 제조할 수 있는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of producing copper powder by removing copper ions from a mixed solution containing copper ions to form powders, and more particularly, to a method of producing copper powders from a mixed solution containing copper ions, nickel ions and cobalt ions To remove copper ions and to simultaneously produce a copper powder.

구리분말은 우수한 도전율과 열전달율을 갖는 특성 때문에 전기, 전자산업에 널리 이용되고 있다. 또한 우수한 기계적 성질로 인하여 분말야금에 있어서 철, 주석, 아연 그리고 니켈 등과 혼합하여 합금분말로 사용되며 윤활제, 코팅제, 촉매 등에도 광범위하게 이용되고 있으며, 이에 사용하기 위해서 요구되는 구리분말의 순도는 99.9% 이상이다.Copper powders are widely used in the electric and electronic industries because of their excellent conductivity and heat conductivity. Due to its excellent mechanical properties, it is used as an alloy powder by mixing with iron, tin, zinc and nickel in powder metallurgy. It is also widely used in lubricants, coatings and catalysts, and the purity of copper powder required for its use is 99.9 %.

이에 따라 구리분말을 제조하기 위하여 구리를 포함하는 혼합 용액으로부터 구리이온을 선택적으로 분리하고, 환원제를 이용하여 구리금속으로 환원하는 기술또는 구리분말을 제조하는 기술이 요구되어 있고 있는 실정이다. Accordingly, there has been a demand for a technique for selectively separating copper ions from a mixed solution containing copper and reducing the copper ions to copper using a reducing agent or a technique for producing copper powders for producing copper powders.

한국공개특허 제 10-2005-0003164호 “ 구리분말 제조 방법”에는 황산구리 또는 염산구리 등의 구리염을 수용액 중에 용해시킨 후 히드라진 등의 유기환원제를 첨가하여 구리이온을 환원시켜는 방법에 대하여 기재되어 있고, 한국공개특허 제 10-2010-0091532호 “구리분말의 제조방법”에는 황산구리 수용액에 수산화나트륨을 첨가하여 수산화구리 침전물을 만든 후 환원제로서 지방족 알데히드를 사용하여 구리 분말을 제조하는 방법에 대하여 기재되어 있다. 그러나, 사용되는 환원제가 고가이며 제조경비가 높은 문제점이 있으며, 구리이온이 용해되어 있는 용액으로부터 구리이온을 환원시켜 구리분말을 제조하는 기술에 대하여 기술하고 있다. Korean Patent Laid-Open No. 10-2005-0003164 describes a method for dissolving a copper salt such as copper sulfate or copper chloride in an aqueous solution and then adding an organic reducing agent such as hydrazine to reduce the copper ion Korean Patent Laid-Open No. 10-2010-0091532 entitled " Process for producing copper powder " describes a process for preparing a copper hydroxide precipitate by adding sodium hydroxide to an aqueous solution of copper sulfate and then producing copper powder using aliphatic aldehyde as a reducing agent . However, there is a problem in that a reducing agent used is expensive and a manufacturing cost is high, and a technique for producing copper powder by reducing copper ions from a solution in which copper ions are dissolved is described.

또한 한국공개특허 제 10-2012-0055365호 “ 2차 금속자원의 침출액으로부터 용매추출에 의한 구리, 아연, 카드뮴 니켈 및 니켈을 추출 및 분리하는 방법” 은 침출액으로부터 구리, 아연, 카드뮴 및 니켈을 추출 및 분리하는 방법에 관한 것으로, 구리이온을 추출한 후 다시 역추출하는 단계를 걸쳐 그 단계가 매우 복잡한 단점이 있다. Also, Korean Patent Laid-Open No. 10-2012-0055365 entitled " Method for Extracting and Separating Copper, Zinc, Cadmium Nickel and Nickel by Solvent Extraction from Leachate of Secondary Metal Resources " extracts copper, zinc, cadmium and nickel from the leached solution And a method of separating copper ions, and there is a disadvantage in that the step is very complicated through a step of extracting copper ions and back-extracting them again.

한국공개특허 제 10-2005-0003164호 (2005. 01. 10)Korean Patent Publication No. 10-2005-0003164 (2005. 01. 10) 한국공개특허 제 10-2010-0091532호 (2010. 08. 19)Korean Patent Publication No. 10-2010-0091532 (2010. 08. 19) 한국공개특허 제 10-2012-0055365호 (2012. 05. 31)Korean Patent Laid-Open No. 10-2012-0055365 (2012.05.31)

본 발명은 구리이온을 포함하고 있는 혼합물로부터 구리이온을 선택적으로 제거하여 분말을 형성하는 구리분말 제조하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a method for producing copper powder which selectively removes copper ions from a mixture containing copper ions to form powders.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양태로는, 구리이온을 포함하는 혼합 용액을 pH 0.5 ~ 3.5로 조절하고, 수소가스존재하에 구리이온을 선택적으로 환원시켜 구리이온을 제거하여 분말을 형성하는 구리분말 제조 방법에 관한 것이다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method for producing copper oxide, comprising: adjusting a mixed solution containing copper ions to pH 0.5 to 3.5, selectively reducing copper ions in the presence of hydrogen gas to remove copper ions to form a powder; The present invention relates to a method for producing copper powder.

또한 본 발명은 Also,

a) 구리이온을 포함하는 혼합용액의 pH를 조절하는 단계;a) adjusting the pH of a mixed solution containing copper ions;

b) 상기 a)단계 후 용액을 수소가스를 이용하여 구리이온을 선택적으로 환원시켜 슬러리를 제조하는 단계; 및b) preparing a slurry by selectively reducing copper ions by using hydrogen gas after the a) step; And

c)상기 슬러리를 용액으로부터 분리하는 단계;를 포함하는 구리이온을 제거하여 분말을 형성하는 구리분말 제조 방법에 관한 것이다.and c) separating the slurry from the solution, wherein the copper ions are removed to form a powder.

또한 본 발명은 상기 a)단계에서 구리이온을 포함하는 혼합용액은 구리이온, 니켈이온 및 코발트이온이 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 구리이온을 제거하여 분말을 형성하는 구리분말 제조 방법에 관한 것이다.Further, the present invention relates to a method for producing copper powder by removing copper ions from a mixed solution containing copper ions, copper ions, nickel ions and cobalt ions in the step a).

또한 본 발명은 상기 c)단계 후 c-1) 분리된 슬러리를 세척 및 건조하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구리이온을 제거하여 분말을 형성하는 구리분말 제조 방법에 관한 것이다.Further, the present invention may further comprise: washing and drying the separated slurry after step c); And removing the copper ions to form a powder.

또한 본 발명은 상기 b)단계에서 환원반응시 170℃ ~ 210℃ 온도범위에서 수행하는 것을 특징으로 하는 구리이온을 제거하여 분말을 형성하는 구리분말 제조 방법에 관한 것이다.The present invention also relates to a method for producing copper powder by removing copper ions, which is performed at a temperature ranging from 170 ° C to 210 ° C during the reduction reaction in the step b).

또한 본 발명은 상기 b)단계에서 환원반응시 수소분압이 20 kg/cm2 ~ 50 kg/cm2인 것을 특징으로 하는 구리이온을 제거하여 분말을 형성하는 구리분말 제조 방법에 관한 것이다.Also, the present invention relates to a method for producing copper powder by removing copper ions, which is characterized in that the hydrogen partial pressure is 20 kg / cm 2 to 50 kg / cm 2 during the reduction reaction in the step b).

또한 본 발명은 상기 b)단계에서 환원반응시 3가 철이온을 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 구리이온을 제거하여 분말을 형성하는 구리분말 제조 방법에 관한 것이다.Further, the present invention relates to a method for producing copper powder by removing copper ions to form a powder, wherein a trivalent iron ion is further added during the reduction reaction in the step b).

또한 본 발명은 상기 3가 철 이온의 농도가 50 ~ 100ppm인 것을 특징으로 하는 구리이온을 제거하여 분말을 형성하는 구리분말 제조 방법에 관한 것이다.The present invention also relates to a method for producing copper powder by removing copper ions to form a powder, wherein the concentration of the trivalent iron ion is 50 to 100 ppm.

또한 본 발명은 상기 b)단계에서 환원반응시 소디움 헥사메타포스페이트(Sodium hexameta- phosphate), 소디움 폴리포스페이트(Sodium Polyphosphate), 소디움 포스페이트(Sodium phosphate), 소디움 피로포스페이트(Sodium pyrophosphate) 및 리그노설포네이트(lignosulfonates)에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 첨가제를 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 구리이온을 제거하여 분말을 형성하는 구리분말 제조 방법에 관한 것이다.The present invention also relates to a method for preparing a compound of formula (I) wherein, in the step b), sodium hexametaphosphate, sodium polyphosphate, sodium phosphate, sodium pyrophosphate and lignosulfonate and lignosulfonates. The present invention also relates to a method for producing copper powder by removing copper ions.

또한 본 발명은 상기 첨가제는 구리이온을 포함하는 혼합 용액 100중량부에 대하여 1 ~ 2중량부 포함하는 것을 특징으로 하는 구리이온을 제거하여 분말을 형성하는 구리분말 제조 방법에 관한 것이다.The present invention also relates to a method for producing copper powder by removing copper ions to form a powder, wherein the additive is included in an amount of 1 to 2 parts by weight based on 100 parts by weight of a mixed solution containing copper ions.

또한 본 발명의 다른 양태로는, 상기의 방법 중에서 선택되는 어느 하나의 제조방법으로 제조된 구리분말의 순도가 99% ~ 99.9%인 것인 구리분말에 관한 것이다.According to another aspect of the present invention, there is provided a copper powder having a purity of 99% to 99.9% of a copper powder produced by any one of the above methods.

또한 본 발명은 구리이온을 포함하고 있는 혼합용액으로부터 구리이온을 선택적으로 제거함과 동시에 순도 높은 구리분말을 제조할 수 있어, 제조공정이 간단하고, 경제적 효과가 있다.
Further, the present invention can selectively remove copper ions from a mixed solution containing copper ions, and at the same time, it is possible to produce copper powders with high purity, and the manufacturing process is simple and economical.

이하 본 발명의 각 구성에 대하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, each configuration of the present invention will be described in detail.

본 발명은 구리이온을 포함하는 혼합 용액을 pH 0.5 ~ 3.5로 조절하고, 수소가스존재하에 구리이온을 선택적으로 환원시켜 구리이온을 제거하여 분말을 형성하는 구리분말 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 The present invention relates to a method of producing copper powder by controlling a mixed solution containing copper ions at a pH of 0.5 to 3.5 and selectively reducing copper ions in the presence of hydrogen gas to remove copper ions to form powders, The

a) 구리이온을 포함하는 혼합용액의 pH를 조절하는 단계;a) adjusting the pH of a mixed solution containing copper ions;

b) 상기 a)단계 후 용액을 수소가스를 이용하여 구리이온을 선택적으로 환원시켜 슬러리를 제조하는 단계; 및b) preparing a slurry by selectively reducing copper ions by using hydrogen gas after the a) step; And

c)상기 슬러리를 용액으로부터 분리하는 단계; 를 포함한다.c) separating the slurry from the solution; .

상기 a)단계는 구리이온을 포함하는 혼합용액의 pH를 조절하는 단계로, 상기 구리이온을 포함하는 혼합용액은 구체적으로, 구리이온, 니켈이온 및 코발트이온이 혼합되어 있는 것일 수 있다. 그러나 이에 제한되는 것은 아니며, 구리이온을 포함되어 있는 혼합용액이면 사용가능하다. In the step a), the pH of the mixed solution containing copper ions is controlled. The mixed solution containing the copper ions may be a mixture of copper ions, nickel ions and cobalt ions. However, the present invention is not limited thereto, and a mixed solution containing copper ions can be used.

본 발명에서 상기 구리이온을 포함하는 혼합용액의 pH는 구리이온을 선택적으로 환원시킬 수 있는 범위로, pH 0.5 ~ 3.5인 것이 바람직하며, 상기 pH범위가 0.5미만이거나 3.5를 초과하게 되면 구리수화물이 침전되거나, 구리이온의 환원율이 현저하게 낮아진다. 상기 혼합용액의 pH조절시 산 또는 알칼리 용액을 사용하는 것이 바람직하며, 좋게는 황산 또는 수산화나트륨 수용액등을 사용할 수 있다. 그러나 이에 제한되지는 않는다.In the present invention, the pH of the mixed solution containing copper ions is preferably in the range of 0.5 to 3.5, preferably in the range capable of selectively reducing copper ions. When the pH range is less than 0.5 or more than 3.5, copper hydrate Or the reduction rate of the copper ion is remarkably lowered. When adjusting the pH of the mixed solution, it is preferable to use an acid or an alkali solution, preferably sulfuric acid or an aqueous solution of sodium hydroxide. However, it is not limited thereto.

상기 b)단계는 구리이온을 포함하는 혼합용액을 pH 0.5 ~ 3.5로 조절한 후 수소가스를 이용하여 구리이온을 선택적으로 환원시켜 구리금속을 포함하는 슬러리를 제조하는 단계로, 수소가스분압 20 kg/cm2 ~ 50 kg/cm2인 것이 바람직하다. In the step b), a mixed solution containing copper ions is adjusted to pH 0.5 to 3.5, and then copper ions are selectively reduced using hydrogen gas to produce a slurry containing copper metal. The hydrogen gas partial pressure is 20 kg / cm < 2 > to 50 kg / cm < 2 >.

일반적으로 수소가스에 의한 금속이온의 환원은 수소가스의 분압과 용액의 pH에 많은 영향을 받으며, 구리이온의 경우 열역학적으로 수소분압이 1기압 일 때, 모든 pH범위에서 구리 금속으로 환원이 가능하다.(도 2참조) 그러나, 구리이온을 선택적 순도가 높고 환원율이 높게 환원시키기 위해서는 수소가스 분압이 20 kg/cm2 ~ 50 kg/cm2인 것이 바람직하며, 이때 혼합용액의 pH는 0.5 ~ 3.5인 것이 바람직하다. In general, the reduction of metal ions by hydrogen gas is greatly influenced by the partial pressure of hydrogen gas and the pH of the solution. In the case of copper ions, it can be reduced to copper metal at all pH ranges when the hydrogen partial pressure is thermodynamically 1 atm (See FIG. 2). However, in order to reduce the copper ion to a high selective purity and a high reduction ratio, the hydrogen gas partial pressure is preferably 20 kg / cm 2 to 50 kg / cm 2 , .

따라서 구리이온의 환원반응시 상기의 수소가스 분압범위와 pH의 범위일 때 구리이온의 환원율이 100%일 수 있으며, 이때 제조되는 구리분말의 순도가 99.9%이상이 될 수 있기 때문에 상기의 범위를 만족하는 것이 바람직하다.Therefore, the reduction rate of copper ion may be 100% at the hydrogen gas partial pressure range and pH range during the reduction reaction of copper ion, and since the purity of the copper powder to be produced may be 99.9% or more, It is preferable to satisfy it.

또한 상기 구리이온을 구리금속으로 환원반응시 170℃ ~ 210℃ 온도범위에서 반응을 수행하는 것이 바람직하며, 상기 온도가 170℃미만이면, 구리이온의 환원율이 낮아지며, 210℃초과시 구리분말의 순도가 낮아지게 된다. 따라서 상기의 범위에서 구리이온의 환원반응 수행하는 것이 구리를 포함하는 구리이온의 환원율 및 구리분말의 순도를 높일 수 있다.In addition, when the copper ion is reduced to copper metal, the reaction is preferably performed at a temperature in the range of 170 ° C to 210 ° C. When the temperature is lower than 170 ° C, the reduction rate of copper ion is lowered. . Accordingly, performing the reduction reaction of copper ions within the above range can increase the reduction rate of copper ions including copper and the purity of the copper powder.

또한 본 발명은 상기 환원반응시 3가 철 이온 또는 첨가제를 더 첨가할 수 있으며, 상기 3가 철 이온은 50ppm ~ 100ppm의 농도로 더 첨가하는 것이 환원반응시간을 단축시키는데 바람직하며, 환원율 또한 높일 수 있는 요인이 된다. Further, in the present invention, trivalent iron ions or additives may be further added during the reduction reaction, and further adding the trivalent iron ions at a concentration of 50 ppm to 100 ppm is preferable for shortening the reduction reaction time, It becomes a factor.

상기 첨가제는 소디움 헥사메타포스페이트(Sodium hexameta- phosphate), 소디움 폴리포스페이트(Sodium Polyphosphate), 소디움 포스페이트(Sodium phosphate), 소디움 피로포스페이트(Sodium pyrophosphate) 및 리그노설포네이트(lignosulfonates)등에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있으나, 이에 제한되지는 않으며, 바람직하게는 소디움 헥사메타포스페이트를 사용하는 것이 좋다. 상기의 첨가제를 더 첨가하여 환원반응하게 되면, 생성되는 구리분말의 입도를 더욱 균질하게 할 수 있고 입자들 사이에 뭉치는 현상을 방지할 수 있기 때문에 좋다. The additive may be one or two selected from sodium hexametaphosphate, sodium polyphosphate, sodium phosphate, sodium pyrophosphate and lignosulfonates, and the like. But is not limited thereto. It is preferable to use sodium hexametaphosphate. When the additive is further added to perform the reduction reaction, it is possible to make the particle size of the produced copper powder more homogeneous and to prevent the phenomenon of aggregation between the particles.

또한 상기의 첨가제는 구리이온을 포함하는 혼합용액 100중량부에 대하여 1 ~ 2중량부 포함하는 것이 바람직한데, 상기의 범위로 첨가제를 포함하는 경우 생성되는 구리분말이 반응기 내부에 피복되는 것을 방지할 수 있으며, 구리분말의 입자들 사이에 뭉치현상을 방지 할 수 있다.It is preferable that the additive is added in an amount of 1 to 2 parts by weight based on 100 parts by weight of the mixed solution containing copper ions. In the case where the additive is included in the range, copper powder is prevented from being coated inside the reactor And the bundle phenomenon between the particles of the copper powder can be prevented.

또한 본 발명은 상기 c)단계 후 c-1) 분리된 슬러리를 세척 및 건조하는 단계; 를 더 포함할 수 있으며, 상기 분리는 여과망을 이용하거나 원심분리, 채질, 스크류 프레스, 필터 프레스 및 벨트 프레스 등에서 선택되는 어느 하나의 방법으로 할 수 있으나, 액체와 슬러리를 분리할 수 있는 방법이면 제한되지 않고 사용가능하다. Further, the present invention may further comprise: washing and drying the separated slurry after step c); The separation may be performed by using a filter net or by any one of centrifugal separation, grinding, screw press, filter press, belt press, etc. However, if the liquid and slurry can be separated from each other, Can be used without being.

상기 분리된 슬러리를 세척시 바람직하게는 역류식방법(counter current) 또는 초음파 세척기를 이용할 수 있으며, 이는 구리분말 표면에 니켈이나 코발트 이온이 흡착되어 있지 않게 충분히 세척 하여주어야 한다. 그러나 이에 제한되지 않는다. When washing the separated slurry, a counter current or an ultrasonic washing machine may be used, and it is necessary to sufficiently clean the surface of the copper powder so as not to adsorb nickel or cobalt ions. However, it is not limited thereto.

또한 상기 건조는 분리된 구리분말 표면에 있는 수분을 완전히 제거하기 위한 것이며, 건조 중에 발생할 수 있는 구리분말의 표면산화를 막기 위하여 진공건조기 (진공도 10 torr.)에서 온도 30 ~ 90 ℃에서 하는 것이 바람직하다. 그러나, 구리분말의 표면산화를 방지하면서 수분을 제거할 수 있는 건조방법이면 제한되지 않고 이용할 수 있다.In addition, the drying is for completely removing moisture on the surface of the separated copper powder, and in order to prevent surface oxidation of the copper powder which may occur during drying, it is preferable to perform the drying at a temperature of 30 to 90 ° C in a vacuum drier (vacuum degree: 10 torr.) Do. However, any drying method capable of removing moisture while preventing surface oxidation of the copper powder can be used without limitation.

본 발명의 또 다른 양태로, 상기의 구리이온을 제거하여 분말을 형성하는 구리분말 제조 방법에 의해 제조되는 구리분말에 관한 것으로, 순도가 99.9% 이상인 구리분말에 관한 것이다. According to still another aspect of the present invention, there is provided a copper powder produced by a method for producing a copper powder by removing the copper ion to form a powder, wherein the copper powder has a purity of 99.9% or more.

본 발명에 따른, 구리이온을 제거하여 분말을 형성하는 구리분말 제조 방법에 의하여, 구리이온, 니켈이온 및 코발트이온이 혼합된 혼합용액으로부터 구리이온을 선택적으로 제거하는 동시에 구리분말을 제조할 수 있어, 기존의 방법에 비하여 공정이 간단하고 제조비용을 낮출 수 있는 효과가 있다. 또한 수소가스를 이용하여 구리이온을 환원시켜 환원율을 100%까지 높일 수 있으며, 이에 따라 구리분말의 수율을 높일 수 있는 효과가 있다. 또한 이때 제조되는 구리 분말의 순도가 99.9%이상으로 순도가 우수한 구리분말을 제조할 수 있다. According to the present invention, copper ions can be selectively removed from a mixed solution in which copper ions, nickel ions and cobalt ions are mixed, and simultaneously copper powders can be produced by a method for producing copper powders by removing copper ions to form powders , The process is simple and the manufacturing cost can be lowered compared with the conventional method. In addition, it is possible to reduce the copper ion by hydrogen gas to increase the reduction ratio to 100%, thereby increasing the yield of the copper powder. Also, copper powder having a purity of 99.9% or more and excellent in purity can be produced.

도 1는 본 발명에서 사용한 니켈, 코발트, 구리 혼합용액으로부터 구리이온을 제거하여 분말을 형성하는 구리분말 제조 방법의 제조공정도이다.
도 2는 구리와 니켈의 Eh-pH 그래프 (농도; 1M, 온도: 25℃) 이다.
도 3은 본 발명의 실시예 5에 따라 제조된 구리분말의 XRD 패턴이다.
도 4의 (a)는 본 발명의 실시예 4에 따라 제조된 구리분말의 SEM이미지 이고, (b)는 본 발명이 비교예 14에 따라 제조된 구리분말의 SEM이미지 이다. 또한 (c)는 본 발명의 실시예 10에 따라 제조된 구리분말의 SEM이미지이고, (d)는 본 발명의 실시예 11에 따라 제조된 구리분말의 SEM이미지 이다.
FIG. 1 is a manufacturing process diagram of a copper powder manufacturing method for forming a powder by removing copper ions from a nickel, cobalt, and copper mixed solution used in the present invention.
2 is an Eh-pH graph (concentration: 1M, temperature: 25 ° C) of copper and nickel.
3 is an XRD pattern of a copper powder produced according to Example 5 of the present invention.
Fig. 4 (a) is an SEM image of the copper powder produced according to the fourth embodiment of the present invention, and Fig. 4 (b) is an SEM image of the copper powder prepared according to the comparative example 14 of the present invention. (C) is an SEM image of copper powder produced according to Example 10 of the present invention, and (d) is an SEM image of copper powder produced according to Example 11 of the present invention.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 구체적으로 설명한다. 이하 실시예는 본 발명을 상세하게 설명하기 위한 하나의 예시에 지나지 않으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. The following examples are only illustrative of the present invention in detail, but the present invention is not limited thereto.

이하 물성은 다음과 같은 방법으로 측정하였다.The following physical properties were measured by the following methods.

1. 원자흡광분석기 측정1. Atomic absorption analyzer measurement

원자흡광분석기는 Atomic Absorption Spectrometer, Perkin Elmer사 제품, 모델 AA-400를 이용하여 측정하였다. 10% 염산에 측정하고자 하는 시료을 희석시켜 샘플을 제조하였다. 이때 wavelength는 구리 324.8nm, 철 248.3nm, 코발트 240.7nm 그리고 니켈 232.0nm에서 분석을 하였다.The atomic absorption spectrometer was measured using Atomic Absorption Spectrometer, model Perkin Elmer, model AA-400. A sample to be measured was diluted with 10% hydrochloric acid to prepare a sample. At this time, the wavelength was analyzed at 324.8 nm of copper, 248.3 nm of iron, 240.7 nm of cobalt and 232.0 nm of nickel.

2. 구리분말의 XRD측정2. XRD measurement of copper powder

RIGAKU사의 R4-200 기종을 사용하였다. 측정은 분말시료 약 0.4g을 준비하여 스캐닝 각도 (scanning angle) 10 ~ 80o에서 측정하였다. 일치하는 XRD peak는 SRD Data process software를 사용하여 확인하였다. RIGAKU's R4-200 model was used. About 0.4 g of a powder sample was prepared and measured at a scanning angle of 10 to 80 ° C. Matching XRD peaks were confirmed using SRD Data process software.

3. 구리분말의 SEM 측정3. SEM measurement of copper powder

구리분말의 입자크기와 형상은 SEM (일본, JEAL회사, 모델명: JEL6380LA)을 사용하여 측정하였다.
The particle size and shape of the copper powder were measured using an SEM (Japan, JEAL Co., model name: JEL6380LA).

[제조예] 구리이온, 니켈이온 및 코발트 이온의 혼합용액의 제조[Preparation Example] Preparation of a mixed solution of copper ion, nickel ion and cobalt ion

황산니켈 (NiSO46H2O) 134.36g 황산코발트 (CoSO47H2O) 14.31g3) 1.83g 및 황산구리 (CuSO45H2O) 98.20g을 증류수 500ml에 용해시키고, 증류수의 총 부피가 1L가 되도록 증류수를 첨가하였다. 이때 혼합용액의 금속이온들의 농도는 표 1과 같으며 이는 심해저망간단괴 제련시 얻어지는 매트상의 침출용액의 조성과 유사하다. (NiSO 4 6H 2 O) 134.36 g Cobalt sulfate (CoSO 4 7H 2 O) 14.31 g 3 ) and 98.20 g of copper sulfate (CuSO 4 5H 2 O) were dissolved in 500 ml of distilled water, and the total volume of distilled water was adjusted to 1 L And distilled water was added thereto. The concentrations of the metal ions in the mixed solution are shown in Table 1, which is similar to the composition of the mat-phase leach solution obtained in the deep-sea manganese nodule smelting.

(표 1)(Table 1)

Figure 112012081098047-pat00001
Figure 112012081098047-pat00001

[[ 실시예Example 1] One]

상기 제조예에서 제조한 혼합용액 1L를 2L의 반응용기(제조회사 미국 PARR, 모델명 4843)에 첨가하고, 혼합용액의 pH를 황산을 이용하여 1.0으로 제조하였다. 그리고 180℃로 반응기의 온도를 맞추고, 300rpm으로 교반하는 동시에 수소가스를 25 Kg/cm2으로 흘려주며 120분간 환원반응을 진행하여 구리금속을 포함하는 슬러지를 제조하였다. 1 L of the mixed solution prepared in the above Preparation Example was added to a 2 L reaction vessel (manufactured by PARR, model 4843, USA), and the pH of the mixed solution was adjusted to 1.0 using sulfuric acid. Then, the temperature of the reactor was adjusted to 180 ° C., the mixture was stirred at 300 rpm, hydrogen gas was supplied at 25 Kg / cm 2, and a reduction reaction was carried out for 120 minutes to produce a sludge containing copper metal.

상기 환원반응완료 후 반응기의 온도를 30℃로 냉각하고 여과지 (Toyo Roshi Kai놈 Ltd. 제품, 5C type, 직경 110mm)를 사용하여 반응여액과 생성된 슬러지를 고액 분리하였다. 상기 얻어진 슬러지를 초음파 세척기에서 증류수를 사용하여 세척하였으며, 이때 세척액에 니켈이온 또는 코발트이온이 검출되지 않을 때까지 충분히 세척을 수행 하였다.(1L × 3번) 이때 얻어진 슬러지는 수분을 함유하고 있으므로, 진공건조기 (진공도 10 torr)에서 90℃ 온도에서 6시간동안 건조하여 수분이 완전히 제거된 구리분말을 제조하였다. After completion of the reduction reaction, the temperature of the reactor was cooled to 30 ° C, and the reaction filtrate and the resulting sludge were subjected to solid-liquid separation using a filter paper (product of Toyo Roshi Kai Noom, 5C type, diameter 110 mm). The obtained sludge was washed with distilled water in an ultrasonic washing machine and sufficiently washed until no nickel ion or cobalt ion was detected in the washing liquid (1L × 3 times). Since the obtained sludge contained moisture, The copper powder was dried in a vacuum dryer (vacuum degree: 10 torr) at a temperature of 90 ° C for 6 hours to prepare a copper powder whose moisture was completely removed.

그리고 상기 환원반응시 구리이온의 환원율과 제조된 구리분말의 순도를 측정하여 하기 표 6에 나타내었다.
The reduction rate of the copper ion and the purity of the copper powder produced during the reduction reaction were measured and are shown in Table 6 below.

[실시예 2 내지 7][Examples 2 to 7]

실시예 1과 동일한 방법으로 환원반응을 진행하여 구리분말을 제조하였으며, 이때 실험 조건은 하기 표 2에 기재하였다. 그리고 상기 환원반응시 구리이온의 환원율과 제조된 구리분말의 순도를 측정하여 하기 표 6에 나타내었다. The reduction reaction was carried out in the same manner as in Example 1 to prepare a copper powder. The experimental conditions are shown in Table 2 below. The reduction rate of the copper ion and the purity of the copper powder produced during the reduction reaction were measured and are shown in Table 6 below.

(표 2)(Table 2)

Figure 112012081098047-pat00002
Figure 112012081098047-pat00002

[실시예 8][Example 8]

상기 제조예에서 제조한 혼합용액 1L에 황산 제 2철(Fe2(SO4)3)을 첨가하여 3가 철이온의 농도가 50 ppm이 되도록 했다. 그리고 2L의 반응용기(제조회사 미국 PARR, 모델명 4843)에 첨가하고, 혼합용액에 황산을 이용하여 pH 3.0으로 제조하였다. 그리고 180℃로 반응기의 온도를 맞추고, 300rpm으로 교반하는 동시에 수소가스를 30 Kg/cm2으로 흘려주며 120분간 환원반응을 진행하여 구리금속을 포함하는 슬러지를 제조하였다.Ferric sulfate (Fe 2 (SO 4 ) 3 ) was added to 1 L of the mixed solution prepared in the above Preparation Example so that the concentration of ferric ion was 50 ppm. Was added to a 2 L reaction vessel (manufacturer PARR, model 4843) and the mixed solution was made to pH 3.0 using sulfuric acid. Then, the temperature of the reactor was adjusted to 180 ° C, the mixture was stirred at 300 rpm, hydrogen gas was supplied at 30 Kg / cm 2, and a reduction reaction was performed for 120 minutes to prepare a sludge containing copper metal.

상기 환원반응완료 후 반응기의 온도를 30℃로 냉각하고 여과지 (Toyo Roshi Kai놈 Ltd. 제품, 5C type, 직경 110mm)를 사용하여 반응여액과 생성된 슬러지를 고액 분리하였다. 상기 얻어진 슬러지를 초음파 세척기에서 증류수를 사용하여 세척하였으며, 이때 세척액에 니켈이온 또는 코발트이온이 검출되지 않을 때까지 충분히 세척을 수행 하였다.(1L × 3) 이때 얻어진 슬러지는 수분을 함유하고 있으므로, 진공건조기 (진공도 10 torr)에서 90℃ 온도에서 6시간동안 건조하여 수분이 완전히 제거된 구리분말을 제조하였다. After completion of the reduction reaction, the temperature of the reactor was cooled to 30 ° C, and the reaction filtrate and the resulting sludge were subjected to solid-liquid separation using a filter paper (product of Toyo Roshi Kai Noom, 5C type, diameter 110 mm). The obtained sludge was washed with distilled water in an ultrasonic washing machine and sufficiently washed until no nickel ion or cobalt ion was detected in the washing liquid. (1 L x 3) Since the obtained sludge contained moisture, The copper powder was dried in a dryer (vacuum degree: 10 torr) at a temperature of 90 ° C for 6 hours to prepare a copper powder whose moisture was completely removed.

그리고 상기 환원반응시 구리이온의 환원율과 제조된 구리분말의 순도를 측정하여 하기 표 6에 나타내었다.
The reduction rate of the copper ion and the purity of the copper powder produced during the reduction reaction were measured and are shown in Table 6 below.

[실시예 9 내지 11][Examples 9 to 11]

상기 실시예 8과 동일한 실험 조건으로 구리분말을 제조하였으며, 다만 혼합용액내에 3가 철이온의 농도 또는 소디움헥사메타포스페이트의 양을 조절하여 환원반응을 진행하였다. 3가 철이온의 농도 또는 소디움헥사메타포스페이트의 양은 하기 표 3에 기재하였으며, 환원반응시 구리이온의 환원율과 제조된 구리분말의 순도를 측정하여 하기 표 6에 나타내었다. Copper powder was prepared under the same experimental conditions as in Example 8 except that the concentration of trivalent iron or sodium hexametaphosphate was controlled in the mixed solution. The concentration of trivalent iron ion or the amount of sodium hexametaphosphate is shown in Table 3 below, and the reduction rate of copper ion and the purity of the copper powder produced during the reduction reaction were measured and shown in Table 6 below.

(표 3)(Table 3)

Figure 112012081098047-pat00003
Figure 112012081098047-pat00003

[비교예 1][Comparative Example 1]

상기 제조예에서 제조한 혼합용액 1L를 2L의 반응용기(제조회사 미국 PARR, 모델명 4843)에 첨가하고, 혼합용액의 pH를 황산을 이용하여 5.0으로 제조하였다. 그리고 180℃로 반응기의 온도를 맞추고, 300rpm으로 교반하는 동시에 수소가스를 25 Kg/cm2으로 흘려주며 120분간 환원반응을 진행하여 구리금속을 포함하는 슬러지를 제조하였다. 1 L of the mixed solution prepared in the above Preparation Example was added to a 2 L reaction vessel (manufactured by PARR, Model 4843, USA), and the pH of the mixed solution was adjusted to 5.0 using sulfuric acid. Then, the temperature of the reactor was adjusted to 180 ° C., the mixture was stirred at 300 rpm, hydrogen gas was supplied at 25 Kg / cm 2, and a reduction reaction was carried out for 120 minutes to produce a sludge containing copper metal.

상기 환원 반응완료 후 반응기의 온도를 30℃로 냉각하고 여과지 (Toyo Roshi Kai놈 Ltd. 제품, 5C type, 직경 110mm)를 사용하여 반응여액과 생성된 슬러지를 고액 분리하였다. 상기 얻어진 슬러지를 초음파 세척기에서 증류수를 사용하여 세척하였으며, 이때 세척액에 니켈이온 또는 코발트이온이 검출되지 않을 때까지 충분히 세척을 수행 하였다.(1L × 3) 이때 얻어진 슬러지는 수분을 함유하고 있으므로, 진공건조기 (진공도 10 torr)에서 90℃ 온도에서 6시간동안 건조하여 수분이 완전히 제거된 구리분말을 제조하였다. After completion of the reduction reaction, the temperature of the reactor was cooled to 30 ° C, and the reaction filtrate and the resulting sludge were subjected to solid-liquid separation using a filter paper (product of Toyo Roshi Kai Noom, 5C type, diameter 110 mm). The obtained sludge was washed with distilled water in an ultrasonic washing machine and sufficiently washed until no nickel ion or cobalt ion was detected in the washing liquid. (1 L x 3) Since the obtained sludge contained moisture, The copper powder was dried in a dryer (vacuum degree: 10 torr) at a temperature of 90 ° C for 6 hours to prepare a copper powder whose moisture was completely removed.

그리고 상기 환원반응시 구리이온의 환원율과 제조된 구리분말의 순도를 측정하여 하기 표 7에 나타내었다. The reduction rate of the copper ion and the purity of the copper powder were measured during the reduction reaction and are shown in Table 7 below.

[비교예 2 내지 9] [Comparative Examples 2 to 9]

비교예 1과 동일한 방법으로 구리분말을 제조하였으며, 이때 실험의 조건은 하기 표 4에 기재하였다. 그리고 상기 환원반응시 구리이온의 환원율과 제조된 구리분말의 순도를 측정하여 하기 표 7에 나타내었다. The copper powder was prepared in the same manner as in Comparative Example 1, and the conditions of the experiment are shown in Table 4 below. The reduction rate of the copper ion and the purity of the copper powder were measured during the reduction reaction and are shown in Table 7 below.

(표 4) (Table 4)

Figure 112012081098047-pat00004
Figure 112012081098047-pat00004

[비교예 10][Comparative Example 10]

상기 제조예에서 제조한 혼합용액 1L에 첨가제로 황산 제 2철(Fe2(SO4)3)을 첨가하여 3가 철이온의 농도가 10 ppm이 되도록 했다. 그리고 2L의 반응용기(제조회사 미국 PARR, 모델명 4843)에 첨가하고, 혼합용액의 pH를 황산을 이용하여 3.0으로 제조하였다. 그리고 180℃로 반응기의 온도를 맞추고, 300rpm으로 교반하는 동시에 수소가스를 30 Kg/cm2으로 유지하며 120분간 환원반응을 진행하여 구리금속을 포함하는 슬러지를 제조하였다.Ferric sulfate (Fe 2 (SO 4 ) 3 ) was added as an additive to 1 L of the mixed solution prepared in the above Production Example, so that the concentration of ferric ion was 10 ppm. Was added to a 2L reaction vessel (manufacturer PARR, model 4843) and the pH of the mixed solution was adjusted to 3.0 using sulfuric acid. Then, the temperature of the reactor was adjusted to 180 ° C., and the reaction was continued for 120 minutes while maintaining the hydrogen gas at 30 Kg / cm 2 while stirring at 300 rpm to produce a sludge containing copper metal.

상기 환원 반응완료 후 반응기의 온도를 30℃로 냉각하고 여과지 (Toyo Roshi Kai놈 Ltd. 제품, 5C type, 직경 110mm)를 사용하여 반응여액과 생성된 슬러지를 고액 분리하였다. 상기 얻어진 슬러지를 초음파 세척기에서 증류수를 사용하여 세척하였으며, 이때 세척액에 니켈이온 또는 코발트이온이 검출되지 않을 때까지 충분히 세척을 수행 하였다.(1L × 3) 이때 얻어진 슬러지는 수분을 함유하고 있으므로, 진공건조기 (진공도 10 torr)에서 90℃ 온도에서 6시간동안 건조하여 수분이 완전히 제거된 구리분말을 제조하였다. After completion of the reduction reaction, the temperature of the reactor was cooled to 30 ° C, and the reaction filtrate and the resulting sludge were subjected to solid-liquid separation using a filter paper (product of Toyo Roshi Kai Noom, 5C type, diameter 110 mm). The obtained sludge was washed with distilled water in an ultrasonic washing machine and sufficiently washed until no nickel ion or cobalt ion was detected in the washing liquid. (1 L x 3) Since the obtained sludge contained moisture, The copper powder was dried in a dryer (vacuum degree: 10 torr) at a temperature of 90 ° C for 6 hours to prepare a copper powder whose moisture was completely removed.

그리고 상기 환원반응시 구리이온의 환원율과 제조된 구리분말의 순도를 측정하여 하기 표 7에 나타내었다. The reduction rate of the copper ion and the purity of the copper powder were measured during the reduction reaction and are shown in Table 7 below.

[비교예 11 내지 15][Comparative Examples 11 to 15]

상기 비교예 5와 동일한 실험 조건으로 구리분말을 제조하였으며,다만 혼합용액내에 3가 철이온의 농도 또는 소디움헥사메타포스페이트의 양을 조절하여 환원반응을 진행하였다. 3가 철이온의 농도 또는 소디움헥사메타포스페이트의 양은 하기 표 5에 기재하였으며, 환원반응시 구리이온의 환원율과 제조된 구리분말의 순도를 측정하여 하기 표 7에 나타내었다. Copper powder was prepared under the same conditions as in Comparative Example 5 except that the concentration of trivalent iron or sodium hexametaphosphate was controlled in the mixed solution. The concentration of trivalent iron ion or the amount of sodium hexametaphosphate is shown in the following Table 5, and the reduction rate of copper ion and the purity of the copper powder produced during the reduction reaction were measured and shown in Table 7 below.

(표 5)(Table 5)

Figure 112012081098047-pat00005
Figure 112012081098047-pat00005

(표 6)(Table 6)

Figure 112012081098047-pat00006
Figure 112012081098047-pat00006

(표 7) (Table 7)

Figure 112012081098047-pat00007
Figure 112012081098047-pat00007

상기 표 6을 살펴보면, 상기 실시예 1 내지 2는 혼합용액의 pH범위에 따른 구리이온의 환원율을 알아보기 위한 것으로, pH가 1.0인 실시예 1과 pH가 3.0인 실시예 2를 살펴보면, 90분 경과시 혼합용액의 구리이온이 모두 환원된 것을 알 수 있으며, 이때 환원되어 제조되는 구리 분말의 순도가 99.9%이상으로 매우 높은 순도의 구리분말을 얻을 수 있음을 알 수 있다. 그러나, 표 7의 pH가 5.0인 비교예 1은 구리이온을 환원 반응시키기 전에 구리이온의 일부분이 구리수화물로 침전되어 구리이온의 환원반응이 적절하게 일어나지 않음을 알 수 있으며, 용액의 pH가 3.7인 비교예 3역시 구리이온의 일부분이 구리수화물로 침전됨을 알 수 있었다. 또한 pH가 0.3인 비교예 2는 구리의 환원율이 현저하게 떨어짐을 확인 할 수 있었다.In Example 1 and Comparative Example 2, the reduction ratio of copper ions according to the pH range of the mixed solution was examined. In Example 1 with a pH of 1.0 and Example 2 with a pH of 3.0, It can be seen that the copper ions in the mixed solution are all reduced at the time of elution, and that the purity of the reduced copper powder is 99.9% or more, so that a copper powder with a very high purity can be obtained. However, in Comparative Example 1 in which the pH of Table 7 is 5.0, it can be seen that a part of copper ions precipitates as copper hydrate before the reduction reaction of copper ions, so that the reduction reaction of copper ions does not occur properly. In Comparative Example 3, it was also found that a part of copper ions precipitated as copper hydrate. Also, in Comparative Example 2 in which the pH was 0.3, it was confirmed that the reduction rate of copper remarkably decreased.

또한 상기 실시예 2 내지 3은 환원반응시 온도를 각각 180℃와 200℃에서 구리이온을 환원 반응시킨 것으로, 90분 경과시 구리이온이 모두 환원되었으며, 이때 제조되는 구리분말의 순도가 99.9%이상으로 매우 높은 순도를 나타냄을 알 수 있다. 그러나, 표 7에서 환원반응시 온도가 165℃인 비교예 4와 150℃인 비교예 5을 살펴보면 반응시간이 120분이 지났음에도 불구하고, 구리이온의 일부가 환원되지 않아, 환원율이 90%미만이며, 이때 환원된 구리분말의 순도 역시 90%이하로 낮은 순도를 나타냄을 알 수 있다. 한편 반응온도가 220℃인 비교예 6를 살펴보면 200℃의 경우와 비교하여 시간의 변화에 따른 구리 환원율에 큰 변화가 없었으나 니켈과 코발트가 일부 같이 환원 침전되어 구리분말의 순도가 저하되었다. 또한 상기 실시예 2 및 실시예 4 내지 7은 환원반응시 수소가스의 분압을 20 kg/cm2 부터 50 kg/cm2 까지 변화하여 실험한 것으로, 시간변화에 따른 구리의 환원율은 수소가스의 분압이 높아짐에 따라 조금 증가하는 경향이 있으나 모든 경우 환원반응 90분 경과시 환원율이 100%에 달하고, 이때 제조되는 구리 분말의 순도 역시 99.9%이상이었다. 반면에 수소가스의 분압이 10 Kg/cm2 인 비교예 7, 수소가스의 분압이 15 Kg/cm2인 비교예 8을 살펴보면 환원반응시간이 120분이 자남에도 불구하고, 환원율이 90%미만으로 낮았다. 한편 수소가스의 분압이 60 Kg/cm2인 비교예 9 을 살펴보면 시간변화에 따른 구리의 환원율이 수소분압이 50 kg/cm2 경우와 비슷하였으나 비교 예 6과 동일하게 니켈과 코발트가 일부 환원되어 구리분말의 순도가 저하되는 현상이 발생하였다. In Examples 2 to 3, the copper ions were reduced at 180 ° C and 200 ° C during the reduction reaction, respectively. After 90 minutes, the copper ions were all reduced. The purity of the copper powder produced was 99.9% As shown in Fig. However, in Comparative Example 4 having a temperature of 165 ° C in the reduction reaction and Comparative Example 5 having a temperature of 150 ° C in Table 7, although the reaction time was 120 minutes, a part of the copper ion was not reduced and the reduction ratio was less than 90% , And the purity of the reduced copper powder is also 90% or less. On the other hand, in Comparative Example 6 in which the reaction temperature was 220 ° C, there was no significant change in the copper reduction rate according to the change of time as compared with the case of 200 ° C, but the purity of the copper powder was lowered due to reduction precipitation of nickel and cobalt. In Example 2 and Examples 4 to 7, the partial pressure of hydrogen gas was reduced from 20 kg / cm 2 to 50 kg / cm 2 The reduction rate of copper with time increases slightly as the partial pressure of hydrogen gas increases. However, in all cases, the reduction rate reaches 100% after 90 minutes of reduction reaction. In this case, The purity was also over 99.9%. On the other hand, when the partial pressure of the hydrogen gas is 10 Kg / cm 2 Comparative Example 7, in which the partial pressure of hydrogen gas was 15 Kg / cm 2 , showed a reduction ratio of less than 90% despite the reduction reaction time of 120 minutes. In Comparative Example 9 in which the partial pressure of hydrogen gas was 60 Kg / cm 2 , the reduction rate of copper with time varied from 50 kg / cm 2 The nickel and cobalt were partially reduced as in Comparative Example 6, and the purity of the copper powder was lowered.

따라서 상기와 같은 결과로 구리를 포함하는 혼합용액에서 구리이온을 선택적으로 제거 및 구리분말을 제조할 때에 용액의 pH, 온도 및 환원제인 수소가스의 분압이 구리이온을 선택적으로 제거 하는 동시에 구리분말을 제조할 수 있는 중요한 반응조건임을 알 수 있다. Therefore, when the copper ions are selectively removed from the mixed solution containing copper and the copper powder is produced, the pH of the solution, the partial pressure of the hydrogen gas as the reducing agent selectively remove the copper ions, It can be seen that this is an important reaction condition that can be produced.

상기 표 6에서 실시예 8 내지 9는 3가 철이온이 환원반응시 미치는 영향을 알아보기 위한 것으로, 혼합용액에 3가 철이온을 첨가하기 위하여 황산 제 2철(Fe2(SO4)3)을 첨가하여 3가 철 이온의 영향에 대하여 알아보았다. 상기 3가 철이온을 50ppm으로 첨가한 실시예 8과 100ppm으로 더 첨가한 실시예 9를 살펴보면, 환원반응 60분 경과 후에 구리이온이 100%로 환원되어 환원반응이 종료되어 철 이온을 첨가하지 않은 경우보다 구리의 환원반응 속도가 빨라짐을 알 수 있다. 또한 이때 제조되는 구리분말의 순도역시 99.9%이상으로 매우 높은 순도를 나타냄을 알 수 있다. 그러나, 3가 철 이온을 10ppm, 30ppm, 또는 40ppm 으로 첨가한 비교예 10내지 12은 90분이 지나야 구리가 100% 환원되며, 이는 3가 철이온을 첨가하지 않은 경우에 비하여 구리의 환원반응속도가 별로 향상되지 않았음을 알 수 있다. 한편 3가 철이온을 120ppm 첨가 시 비교예 13에서 보는 바와 같이 구리의 환원반응속도가 3가 철이온 100ppm 첨가 시와 유사하나 구리의 순도는 99.90% 로 다소 낮아졌다. In Table 6, Examples 8 to 9 illustrate the effect of trivalent iron ions on the reduction reaction. To add trivalent iron ions to the mixed solution, ferric sulfate (Fe 2 (SO 4 ) 3 ) The effect of trivalent iron ions was investigated. Example 8 in which 50 ppm of trivalent iron was added and Example 9 in which 100 ppm was further added showed that copper ions were reduced to 100% after 60 minutes of the reduction reaction and the reduction reaction was terminated, The reduction reaction rate of copper is higher than that of copper reduction reaction. Also, the purity of the copper powder produced at this time is also 99.9% or more, indicating a very high purity. However, in Comparative Examples 10 to 12 in which trivalent iron ions were added at 10 ppm, 30 ppm, or 40 ppm, copper was reduced to 100% within 90 minutes, and the reduction rate of copper was lower than that in the case where trivalent iron ions were not added It can be seen that it has not improved much. On the other hand, when 120 ppm of trivalent iron ion was added, as shown in Comparative Example 13, the reduction rate of copper was similar to that of 100 ppm of trivalent iron, but the purity of copper was somewhat lowered to 99.90%.

따라서 3가 철이온의 첨가도 중요하지만 첨가시, 3가 철이온의 첨가량 역시 환원반응속도와 구리순도에 중요한 역할을 함을 알 수 있다. Therefore, the addition of trivalent iron ions is also important, but the addition of trivalent iron ions also plays an important role in the reduction reaction rate and copper purity.

마직막으로 생성되는 구리분말의 입도가 균질하고 구리분말이 고온고압 반응기의 표면에 피복되는 것을 방지하기 위한 방법하기 위하여 표면활성제의 일종인 Sodium Hexa-Meta Phosphate [(Na2PO3)6]를 첨가제로 투입하여 그 효과를 검토하였다. 소디움헥사메타포스페이트을 1.0 중량부 또는 2.0중량부를 첨가하여 환원반응한 실시예 10 내지 11을 살펴보면, 이를 첨가하지 않고 환원반응한 것과 환원율에서는 크게 차이가 없는 것을 알 수 있으며 이때 제조되는 구리분말의 순도역시 크게 차이가 없는 것으로 나타났다. 그러나 하기 도 4의 (c) 및 (d)의 SEM 이미지 사진에서 보는 바와 같이, 입자간에 뭉침현상이 없는 것을 알 수 있다. 이 경우에는 또한 반응용기 표면에 구리피복현상도 일어나지 않았다. 한편 하기 도 4의 (a)와 (b)는 소디움헥사메타포스페이트를 첨가하지 않은 경우와 0.5중량부 첨가한 것 (비교예 14)으로 입자간에 뭉침현상을 육안으로 확인할 수 있으며 반응용기 표면에 구리피복현상도 발생하였다. In order to prevent the homogeneity of the copper powder produced in the last step and to prevent the copper powder from being coated on the surface of the high-temperature high-pressure reactor, Sodium Hexa-Meta Phosphate [(Na 2 PO 3 ) 6 ] And the effect was examined. Examples 10 to 11 in which 1.0 part by weight or 2.0 parts by weight of sodium hexametaphosphate was added to reduce the purity of the copper powder were shown in Table 10, There was no significant difference. However, as shown in the SEM image photographs of FIGS. 4 (c) and 4 (d), it can be seen that there is no aggregation between the particles. In this case also, the copper coating phenomenon did not occur on the surface of the reaction vessel. On the other hand, FIGS. 4 (a) and 4 (b) show that the aggregation phenomenon between particles can be visually confirmed by adding sodium hexametaphosphate and 0.5 part by weight of sodium hexametaphosphate (Comparative Example 14) Coating phenomenon also occurred.

또한 소디움헥사메타포스페이트 3.5중량부를 포함하여 제조된 구리 분말도 같은 패턴의 이미지를 얻을 수 있었으며, 소디움헥사메타포스페이트를 첨가하지 않은 실시예 1과 유사한 SEM이미지(도 4(a))와 유사함을 알 수 있었다.Copper powders prepared with 3.5 parts by weight of sodium hexametaphosphate were also similar in appearance to SEM images (FIG. 4 (a)) similar to Example 1 in which no sodium hexametaphosphate was added Could know.

또한 소디움헥사메타포스페이트를 3.0 중량부 첨가한 경우 (비교예 15)에는 구리의 환원속도가 느려지는 현상이 나타났다.Also, when 3.0 parts by weight of sodium hexametaphosphate was added (Comparative Example 15), the reduction rate of copper was slow.

Claims (11)

구리이온을 포함하는 혼합 용액을 pH 0.5 ~ 3.5로 조절하고, 수소가스존재하에 구리이온을 선택적으로 환원시켜 구리이온을 제거하여 분말을 형성하는 구리분말 제조 방법.A method for producing copper powder, which comprises adjusting a mixed solution containing copper ions to pH 0.5 to 3.5 and selectively reducing copper ions in the presence of hydrogen gas to remove copper ions to form powders. 제 1항에 있어서,
a) 구리이온을 포함하는 혼합용액의 pH를 조절하는 단계;
b) 상기 a)단계 후 용액을 수소가스를 이용하여 구리이온을 선택적으로 환원시켜 슬러리를 제조하는 단계; 및
c)상기 슬러리를 용액으로부터 분리하는 단계; 를 포함하는 구리이온을 제거하여 분말을 형성하는 구리분말 제조 방법.
The method according to claim 1,
a) adjusting the pH of a mixed solution containing copper ions;
b) preparing a slurry by selectively reducing copper ions by using hydrogen gas after the a) step; And
c) separating the slurry from the solution; ≪ / RTI > to form a powder.
제 2항에 있어서,
상기 a)단계에서 구리이온을 포함하는 혼합용액은 구리이온, 니켈이온 및 코발트이온이 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 구리이온을 제거하여 분말을 형성하는 구리분말 제조 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the mixed solution containing copper ions in step a) is a mixture of copper ions, nickel ions and cobalt ions, and removing the copper ions to form powders.
제 2항에 있어서,
상기 c)단계 후 c-1) 분리된 슬러리를 세척 및 건조하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구리이온을 제거하여 분말을 형성하는 구리분말 제조 방법.
3. The method of claim 2,
Washing and drying the separated slurry after step c); c-1) washing and drying the separated slurry; And removing the copper ions to form a powder.
제 2항에 있어서,
상기 b)단계에서 환원반응시 170℃ ~ 210℃ 온도범위에서 수행하는 것을 특징으로 하는 구리이온을 제거하여 분말을 형성하는 구리분말 제조 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the reducing step is carried out in a temperature range of 170 ° C to 210 ° C during the reduction reaction in the step b).
제 2항에 있어서,
상기 b)단계에서 환원반응시 수소가스 분압이 20 kg/cm2 ~ 50 kg/cm2인 것을 특징으로 하는 구리이온을 제거하여 분말을 형성하는 구리분말 제조 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the hydrogen gas partial pressure is 20 kg / cm 2 to 50 kg / cm 2 during the reduction reaction in the step b).
제 2항에 있어서,
상기 b)단계에서 환원반응시 3가 철이온을 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 구리이온을 제거하여 분말을 형성하는 구리분말 제조 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the copper ions are added to form a powder by adding a trivalent iron ion during the reduction reaction in the step b).
제 7항에 있어서,
상기 3가 철이온의 농도가 50 ~ 100ppm인 것을 특징으로 하는 구리이온을 제거하여 분말을 형성하는 구리분말 제조 방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the concentration of the trivalent iron ion is 50 to 100 ppm.
제 2항에 있어서,
상기 b)단계에서 환원반응시 소디움 헥사메타포스페이트, 소디움 폴리포스페이트, 소디움 포스페이트, 소디움 피로포스페이트 및 리그노설포네이트에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 첨가제를 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 구리이온을 제거하여 분말을 형성하는 구리분말 제조 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein one or more additives selected from sodium hexametaphosphate, sodium polyphosphate, sodium phosphate, sodium pyrophosphate and lignosulfonate are further added during the reduction reaction in the step b) Of copper powder.
제 9항에 있어서,
상기 첨가제는 구리이온을 포함하는 혼합 용액 100중량부에 대하여 1 ~ 2중량부 포함하는 것을 특징으로 하는 구리이온을 제거하여 분말을 형성하는 구리분말 제조 방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the additive is added in an amount of 1 to 2 parts by weight based on 100 parts by weight of the mixed solution containing copper ions.
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