KR102183802B1 - 은 스크랩으로부터 은을 회수하는 방법 및 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 은 스크랩 소각재로부터 습식공정으로부터 분리된 염화은을 니켈스크랩으로 은을 분리하고 염화니켈화된 니켈스크랩을 재생함을 포함하는, 은 회수 방법 및 시스템에 관한 것이다.

Description

은 스크랩으로부터 은을 회수하는 방법 및 시스템{Method and system for recovering silver from silver scrap}

본 발명은 은 스크랩 소각재로부터 은을 회수하는 방법에 관한 것이다.

은분말 제조 기술의 수요는, 일예로서 태양광 Ag 전극의 저가화 기술을 위해, 계속 증가하고 있으나, 대량생산에 적합하거나 경제적으로 타당한 은분말 제조 기술은 없는 실정이다.

특히 자원 재활용 측면에서, 폐 은 스크랩으로부터 은 회수 기술이 요구되며, Ag 스크랩으로부터 Ag 회수기술이 존재한다.

예를 들어, 종래의 은회수 기술은 습식방법과 건식방법으로 나뉘는데, 습식방법은 상기 질산은 용액에서 은을 화학적으로 환원시켜 석출하고 이를 정제하여 은분말을 제조하는 방법이고, 건식방법은 상기 질산은 용액을 분무장치를 이용하여 미세 액적 상태로 만든 후 운반가스(carrier gas)에 날려 고온의 반응기를 통과시키는 열분해과정을 거쳐 은분말을 제조하는 방법이다.

그러나, 이러한 종래 기술은 회수 비용이 많이 들며, 제조 공정이 간단하지 않은 문제가 있다. 특히, 질산은 용액으로부터 은을 환원하는 습식 방법의 경우, 환원이후 환원제의 재활용이 어려운 문제가 있다.

본 발명은 폐 은스크랩으로부터 은을 회수하는 습식 방법으로서, 종래의 습식 방법에 비해 회수율이 높고, 환원제 금속을 계속 재활용해서 사용할 수 있는 방법을 제공한다.

일 측면으로서, 본 발명은, 염화은을 니켈과 반응시킴을 포함하는, 은 회수 방법을 제공한다.

상기 염화은은 물과 혼합된 페이스트 상태임을 특징으로 한다. 염화은분말과 약간의 증류수가 섞인 페이스트 상태는 니켈과의 반응의 효율을 높일 수 있다.

상기 니켈은 니켈 스크랩일 수 있다.

상기 니켈 스크랩을 상기 염화은 페이스트 내에서 휘젓음(stir)을 통해 니켈과 염화은의 반응을 유도할 수 있다.

상기 염화은과 반응된 상기 니켈을, 수증기와 반응시킨 후, 수소와 반응시켜 재생하는 단계를 추가로 포함한다. 상기 수증기와 반응 후 NiO가 생성되고, 상기 수소와의 반응 후 NiO로부터 Ni이 환원됨을 특징한다.

상기 재생 중, 다른 니켈로 상기 염화은 페이스트와 반응시켜 은 회수율을 높임을 특징으로 한다.

상기 재생 단계 후의 재생된 니켈로 상기 염화은 페이스트와 반응시켜 은 회수율을 높임을 특징으로 한다.

상기 염화은과 반응된 니켈을, 반응로에 위치시키고, 상기 반응로에 수증기를 유입시키면서 오프가스(off-gas)를 배기시키고, 이후 수소 가스를 유입시키면서 오프가스 배기시킴을 포함한다.

상기 염화은은 은스크랩 소각재를 질산에 용해시켜 침전물을 분리한 용액을 염산과 반응시킨 후 수득한 염화은을 증류수로 세척한 후 얻어진 페이스트임을 특징으로 한다.

상기 질산과의 용해는 70~90℃의 질산에서 수행함을 특징으로 한다.

상기 염산과의 반응은 상온에서 수행함을 특징으로 한다.

다른 측면으로서, 본 발명은, 은스크랩 소각재와 질산용액을 반응시키는 질산용해수단; 상기 질산용액기로부터 침전물을 분리하여 용액을 회수하는 용액회수수단; 상기 질산은 용액을 염산과 반응시키는 염산반응수단; 상기 염산반응수단으로부터 침전물을 분리하여 회수하는 침전물분리수단; 상기 침전물을 수세하는 수세수단; 및 상기 수세수단으로 수세된 염화은 페이스트를 니켈 스크랩과 반응시키는 니켈스크랩 반응 수단을 포함하는, 은스크랩으로부터 은을 회수하는 은회수 장치를 제공한다.

상기 은회수 장치는, 니켈스크랩 반응 수단의 상기 염화은과 반응된 니켈 스크랩을, 수증기와 반응시킨 후 수소가스와 반응시켜 니켈을 재생시키는 니켈 재생 수단을 추가로 포함함을 특징으로 한다.

니켈 재생 수단은, 상기 염화은과 반응된 니켈 스크랩이 위치하는 반응로; 상기 반응로를 가열하시는 가열수단; 상기 반응로로 수증기 및 수소가스를 주입하는 가스주입구; 및 상기 오프가스를 배출하는 가스배출구를 포함한다.

상기 은회수 장치는 둘 이상의 니켈스크랩 반응 수단을 포함하며, 하나의 니켈스크랩 반응 수단으로부터의 염화은과 반응된 니켈 스크랩이 상기 재생 수단에 의해 재생 중에, 다른 니켈스크랩 반응 수단에 의해 염화은 페이스트와 반응하도록 구성되어, 염화은 페이스트로부터 은 회수율을 높임을 특징으로 한다.

본 발명은 폐 은스크랩으로부터 은을 회수하는 새로운 습식 방법을 제공하며, 종래의 습식 방법에 비해 은 회수율을 높일 수 있고, 은 회수시 사용되는 환원제 금속을 계속 재활용할 수 있는 방법을 제공하고 재활용을 통해 은 회수율을 더 높일 수 있는 경제적인 은회수 방법을 제공한다.

도 1은 본 발명의 공정의 순서를 예시하는 도면이다.
도 2 및 3은 본 발명의 실시예1의 과정을 보여주는 사진과 도면이다.
도 4는 본 발명의 니켈 재생 공정과 장치를 예시하는 도면이다.
도 5는 실시예2의 니켈 재생 공정의 결과를 보여주는 XRD 결과이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 회수 공정 순서를 보여준다.

본 발명의 은분말 제조 공정은, 은스크랩 소각재를 준비하고, 상기 은스크랩 소각재를 질산에 용해시켜 질산은 용액과 침전물을 형성하는 질산용해 단계;

상기 침전물을 분리하고 질산용해 단계의 용액을 염산과 반응시켜 염화은을 침전시키는 염산첨가 단계;

상기 염화은을 물로 수세하는 수세단계;

상기 수세된 염화은 페이스트를 니켈스크랩과 반응시키는 단계를 포함하는 방법에 의해 은을 회수한다.

도 2에서와 같이, 은 스크랩 소각재을 80℃의 68중량%의 질산에 대기 중에서 1-3시간 용해시켰다. 은스크랩과 질산의 무게비는 1:30 이내였다. 은 스크랩과 질산의 반응을 통해 질산은 용액을 얻고 은스크랩에 포함된 불순물은 침전으로 통해 분리하였다. 상기 상온의 질산은 용액에 30중량%의 염산을 첨가하여 염화은을 얻고 침전된 염화은을 분리하였다.

도 3에서와 같이, 상기 분리된 염화은을 증류수로 수세하여 염화은 페이스트를 수득한 후, 니켈 스크랩으로 염화은 페이스트를 휘저어 니켈과 염화은을 반응시켰다. 니켈은 염화니켈이 되면서 염화은 페이스트를 회수하였다.

도 4에서와 같이, 본 발명은, 니켈 재사용 공정을 포함한다. 니켈 스크랩은 염화니켈이 되면서 은 페이스트로부터 은 회수율은 한계에 다다르게 된다. 종래의 염화은으로부터 은을 회수하는 금속들은 염화금속으로 형성 후 재생이 매우 어렵고 비경제적이어서 새로운 금속을 계속 사용해야하는 등 비효율적이었다. 그러나 본 발명은 니켈을 사용하였고 염화니켈을 쉽고 경제적은 방법으로 재생할 수 있으며, 이를 다시 사용함에 의해 염화은으로부터 은의 회수율을 높일 수 있다.

상기 염화은과 반응된 상기 니켈 스크랩을, 수증기와 반응시켜 NiO 및 HCl를 형성시킨 후, NiO로 바뀐 스크랩을 수소와 반응시켜 Ni과 수증기로 형성시켜 니켈 스크랩을 회수한다.

이러한 니켈 재생 공정을 위해, 본 발명은, 니켈 재생 수단을 제공하며, 상기 니켈 재생 수단(100)은, 상기 염화은과 반응된 니켈 스크랩이 위치하는 반응로(110); 상기 반응로를 가열하시는 가열수단(120); 및 상기 반응로로 수증기 및 수소가스를 주입하는 가스주입구; 상기 오프가스를 배출하는 가스배출구를 포함한다.

도 4의 본 발명의 니켈 재생 수단 장치에서, 실시예1로부터의 염화니켈 부산물 스크랩을 반응로에 위치시키고 800℃~900℃로 가열하면서 수증기를 유입시키면서 오프가스를 배출하였다. 수득물의 결과를 XRD 분석하였으며, 그 결과를 도 5(a)에 도시하였다. 확인되는 바와 같이 염화 니켈은 NiO로 바뀌었다.

이후, 상기 반응로에 800℃~900℃로 가열하면서 수소가스를 유입시켜 NiO를 수소와 반응시켜 Ni로 환원시켰다. 수득물의 결과를 XRD 분석하였으며, 그 결과를 도 5(b)에 나타냈었다. 확인되는 바와 같이 산화니켈(NiO)는 니켈로 완전히 환원되었다.

Claims (18)

1. 제1 챔버에서 염화은 페이스트 및 제1 니켈스크랩을 반응시켜 은을 회수하는 제1 단계;
   상기 제1 챔버와 분리된 별도의 공간인 제2 챔버에서 상기 반응된 제1 니켈스크랩을 수증기와 반응시킨 후, 수소와 반응시켜 상기 제1 니켈스크랩을 재생하는 제2 단계; 및
   상기 제2 단계로부터 재생된 제1 니켈스크랩을 상기 제1 챔버의 상기 염화은 페이스트와 반응시켜 은을 회수하는 제3 단계를 포함하고,
   은 회수율을 높임을 특징으로 하는,
   은 회수 방법.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 니켈 스크랩을 상기 염화은 페이스트 내에서 휘젓음(stir)을 특징으로 하는,
   은 회수 방법.
   
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 제2 단계에서, 상기 수증기와 반응 후 NiO가 생성됨을 특징으로 하는,
   은 회수 방법.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 제2 단계에서, 상기 수소와의 반응 후 NiO로부터 Ni이 환원됨을 특징으로 하는,
   은 회수 방법.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 제2 단계 동안, 제2 니켈스크랩을 이용하여 상기 제1 단계를 수행함으로써, 은 회수율을 높임을 특징으로 하는,
   은 회수 방법.
   
9. 삭제
10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 단계는, 상기 제2 챔버에 상기 수증기를 유입시키면서 오프가스(off-gas)를 배기시키고,
    이후 상기 수소 가스를 유입시키면서 오프가스 배기시킴을 포함하는,
    은 회수 방법.
    
11. 제1항에 있어서,
    상기 염화은 페이스트는,
    은스크랩 소각재를 질산에 용해시켜 침전물을 분리한 용액을 염산과 반응시킨 후 수득한 염화은을 증류수로 세척한 후 얻어진 페이스트임을 특징으로 하는,
    은 회수 방법.
    
12. 제11항에 있어서,
    상기 질산과의 용해는 70~90℃의 질산에서 수행함을 특징으로 하는,
    은 회수 방법.
13. 제11항에 있어서,
    상기 염산과의 반응은 상온에서 수행함을 특징으로 하는,
    은 회수 방법.
14. 염화은 페이스트를 수용할 수 있는 내부 공간을 구비하는 제1 챔버;
    상기 제1 챔버에서 상기 염화은 페이스트와 제1 니켈스크랩을 반응시키는 니켈스크랩 반응 수단; 및
    상기 제1 챔버와 별도로 분리되어 위치하고, 상기 반응 수단에 의해 상기 염화은과 반응된 상기 제1 니켈스크랩을 수용하는 내부 공간을 구비하고, 수증기 및 수소 가스가 유입되는 가스 유입구 및 오프 가스가 배출되는 가스 배출구를 포함하여 상기 염화은과 반응된 상기 제1 니켈스크랩을 재생시키는 제2 챔버를 포함하고,
    상기 제2 챔버로부터 재생된 니켈스크랩을 다시 상기 반응 수단에 도입하도록 구성되어, 은 회수율을 높이는 것을 특징으로 하는,
    은스크랩으로부터 은을 회수하는 은회수 장치.
    
15. 제14항에 있어서,
    상기 은회수 장치는,
    상기 염화은 페이스트 장치를 더 포함하고,
    상기 염화은 페이스트 장치는,
    은스크랩 소각재와 질산용액을 반응시키는 질산용해수단;
    상기 질산용해수단으로부터 침전물을 분리하여 용액을 회수하는 용액회수수단;
    상기 용액회수수단에 의해 회수된 용액을 염산과 반응시키는 염산반응수단;
    상기 염산반응수단으로부터 침전물을 분리하여 회수하는 침전물분리수단; 및
    상기 침전물을 수세하는 수세수단을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    은스크랩으로부터 은을 회수하는 은회수 장치.
    
16. 제14항에 있어서,
    상기 제2 챔버는,
    상기 염화은과 반응된 상기 제1 니켈스크랩을 수용하는 내부 공간을 가열하는 가열수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    은스크랩으로부터 은을 회수하는 은회수 장치.
    
17. 제14항에 있어서,
    상기 은회수 장치는
    상기 제2 챔버에서 상기 제1 니켈스크랩을 재생하는 동안에,
    제2 니켈스크랩을 상기 반응 수단에 의해 상기 염화은 페이스트와 반응하도록 구성되어, 상기 염화은 페이스트로부터 은 회수율을 높이는 것을 특징으로 하는,
    은스크랩으로부터 은을 회수하는 은회수 장치.
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