KR102504964B1 - 니켈도금의 NdFeB계 소결자석 폐스크랩으로부터 니켈성분을 회수하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 니켈도금의 NdFeB계 소결자석의 폐스크랩으로부터 니켈성분을 다양한 니켈화합물의 원료가 되는 수산화니켈로 회수하는 방법에 관한 것이며, 회수된 니켈도금의 NdFeB계 소결자석의 폐스크랩 정선단계, 니켈도금막 박리단계, 열처리 및 분쇄단계, 자석분말과 니켈도금막을 분리하는 단계, 분리된 니켈도금막을 용해시킨 용액으로부터 구리성분, 철성분을 순차적으로 분리 및 제거한 다음, pH를 조절하여 니켈성분을 수산화니켈로 회수하는 단계로 이루어진다.
본 발명에 따른 니켈성분의 회수방법은 니켈이 도금된 NdFeB계 소결자석의 폐스크랩으로부터 니켈성분을 효율적으로 회수할 수 있으며, 회수되는 수산화니켈(Ni(0H)2)은 순도가 높고, 다양한 니켈화합물의 원료로 전환하여 사용될 수 있어 그 응용의 폭이 넓어 산업적으로 매우 유리한 장점이 있다.

Description

니켈도금의 NdFeB계 소결자석 폐스크랩으로부터 니켈성분을 회수하는 방법{Method for recovering nickel components as nickel hydroxide from waste NdFeB sintered magnets}
본 발명은 폐 NdFeB계 소결자석으로부터 니켈성분을 회수하는 방법에 관한 것이며, 구체적으로는 니켈이 도금된 Nd-Fe-B계 소결자석의 폐스크랩으로부터 니켈성분을 수산화니켈로 회수하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 NdFeB계 소결자석은 낮은 내식성으로 인하여 대기중에서 쉽게 산화에 의해 부식되어 기계적, 자기적 특성이 저하되므로 이를 방지하기 위하여 니켈 등의 도금막으로 표면처리를 하고 있다.
니켈 등으로 도금된 NdFeB계 소결자석은 전기자동차, 하이브리드 전기자동차의 구동모터, 통신기기, 측정기, 전기 음향기기, 전기공학, 자석 치료기계, 자기력 기계, 자석 분리공정, 자화기술 등 고자력 자석을 요구하는 부품에 광범위하게 사용되고 있고, 그 수요도 급증하고 있어 이에 따라 폐스크랩의 발생량도 증가하고 있는 추세이다.
NdFeB계 소결자석의 폐스크랩으로부터 유효성분의 회수는 부가가치가 높은 희토류 금속인 Nd를 주로하여 회수가 이루어지고 있고, 희토류 금속인 Nd에 비하여 함량과 중요도 등 회수가치가 낮은 니켈의 회수율은 떨어지지만 세계 전기차 시장 확대에 따른 NCA(니켈-코발트-알루미늄계), NCM(니켈-코발트-망간계) 등 양극재의 수요가 증가하고 있으므로 니켈의 비중이 높은 하이니켈계 양극재의 시장 규모도 매년 상승하고 있어 이에 따라 니켈의 수요도 증가할 것이므로 NdFeB계 소결자석의 폐스크랩으로부터 니켈성분의 회수에 관해서도 많은 개발이 이루어져야 할 것이다.
NdFeB계 소결자석의 폐스크랩으로부터 유효성분의 회수와 관련한 선행기술로는 특허문헌 1, 특허문헌 2 등에서 NdFeB계 소결자석의 폐스크랩으로부터 희토류 금속인 Nd의 회수가 주를 이루고 있다.
NdFeB계 소결자석의 폐스크랩으로부터 니켈성분의 회수와 관련해서는 특별한 선행기술이 없는 것으로 보이며, 니켈함유 페기물 등에서 니켈성분을 회수하는 기술이 대부분이다. 특허문헌 3에 니켈 매트를 분쇄하는 분쇄 단계, 상압 하에서 제1 침출 용액을 반응조에 넣고 온도를 80℃ 이상 85℃ 이하로 유지하고, 상기 반응조에 산소를 투입하며, 상기 반응조에 상기 분쇄한 니켈 매트를 투입하는 제1 침출 단계, 상기 제1 침출 용액을 침출 잔사와 침출 여액으로 분리하는 제1 분리 단계, 상압 하에서 제2 침출 용액을 반응조에 넣고 온도를 90℃ 이상 95℃ 이하로 유지하고, 상기 반응조에 산소를 투입하며, 상기 반응조에 상기 침출 잔사를 투입하는 제2 침출 단계 및 상기 제2 침출 용액을 최종 침출 잔사와 최종 침출 여액으로 분리하는 제2 분리 단계를 포함하는 니켈 및 유가금속을 회수하는 방법을 개시하고 있다.
또 특허문헌 4에는 니켈전극을 포함하는 폐전지로부터 니켈전극을 분리하는 분리단계와; 상기 분리된 니켈전극을 용광로 내에 투입시키는 투입단계와; 상기 용광로를 가열하면서 니켈전극을 용융시키는 용융단계와; 상기 용광로 내부에서 용융된 니켈 중으로 산소를 주입하는 산소주입단계와; 상기 산소주입단계 완료 후 상기 용광로로부터 니켈을 회수하는 회수단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 폐전지로부터 고순도 니켈의 회수방법을 개시하고 있으며, 특허문헌 5에 적층세라믹콘덴서(MLCC) 제조 공정중 발생한 니켈을 함유하는 고상 슬러지 또는 니켈도금 공정 중 발생한 폐액으로부터 황산니켈을 효율적으로 회수할 수 있는 니켈을 함유하는 폐기물로부터 황산니켈을 회수하는 방법을 개시하고 있다.
본 발명의 발명자는 NdFeB계 소결 자석의 폐스크랩으로부터 니켈성분을 다양한 니켈화합물의 원료가 되는 수산화니켈로 회수하고 본 발명을 완성하였다.
KR 10-1935826 B1 KR 10-2289085 B1 KR 10-1043399 B1 KR 10-2009-0114276 A KR 10-2266892 B1
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 NdFeB계 소결자석의 폐스크랩으로부터 니켈성분을 회수하는 방법의 제공에 관한 것이며, 상세하게는 니켈도금의 NdFeB계 소결자석의 폐스크랩으로부터 니켈성분을 다양한 니켈화합물의 원료가 되는 수산화니켈로 회수하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
위와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 본 발명의 니켈도금의 NdFeB계 소결자석 폐스크랩으로부터 니켈성분을 회수하는 방법에 따른 일 실시형태는 a) 회수된 Nd계 자석 폐스크랩로부터 이물질을 제거하고 정선하는 제1단계공정, b) 정선된 Nd계 자석 폐스크랩으로부터 니켈도금막을 박리 및 파쇄하여 자석표면과 파단면을 노출시키는 제2단계공정, c), 자석표면과 파단면이 노출된 Nd계 자석과 니켈도금막을 수소분위기 하에서 열처리하여 니켈도금막과 자석파쇄물을 얻는 제3단계공정 d). 니켈도금막과 자석파쇄물을 미분쇄한 후, 체가름하여 자석분말을 제거하고, 니켈도금막을 분리하는 제4단계공정, e). 분리된 니켈도금막을 황산 및 과산화수소로 용해시켜 니켈도금막을 용액으로 제조하는 제5단계공정, f). 상기 니켈도금막 용액에 황화수소나트륨을 투입하여 구리성분을 분리 및 제거하고 제1용액을 얻는 제6단계공정, g). 제1용액에 과황산암모늄을 투입하여 철성분을 분리 및 제거하고 제2용액을 얻는 제7단계공정 및 h). 제2용액을 알칼리로 pH를 조절한 다음 수산화니켈을 수득하는 제8단계공정을 포함하는 것으로 이루어진다.
여기서, 상기 제3단계공정은 1 ~ 10기압의 수소 가압분위기 하에서 100 ~ 500 ℃로 가열하여 열처리하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제4단계공정은 니켈도막과 자석파쇄물을 볼밀수단으로 100메시 정도로 미분쇄하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제5단계공정은 황산 10부피% 수용액 및 반응촉진제로 과산화수소를 첨가하고 60℃에서 용해시켜 니켈도금막을 용액으로 제조하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제8단계공정은 알칼리로 수산화나트륨을 사용하여 pH를 8.5 ~ 9.1로 조절하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 니켈도금의 NdFeB계 소결자석 폐스크랩으로부터 니켈성분을 회수하는 방법에 따른 또 다른 실시형태는 상기 제4단계공정에 후속하여 니켈도금막에 잔존하는 자석분말의 제거를 위하여 분리된 니켈도금막을 산으로 침출하여 잔존하는 자석분말을 제거하고, 니켈도금막을 수득하는 제4-1단계공정을 추가하는 것을 포함하여 이루어진다.
본 발명의 회수방법에 의해 NdFeB계 소결자석의 폐스크랩으로부터 수산화니켈(Ni(0H)2)을 순도 높게 회수할 수가 있으며, 수산화니켈(Ni(0H)2)은 황산니켈, 니켈아세테이트 등 다양한 니켈화합물의 원료로 전환하여 사용될 수 있어 그 응용의 폭이 넓은 장점이 있다.
본 발명에 따른 니켈성분의 회수방법은 니켈이 도금된 NdFeB계 소결자석의 폐스크랩으로부터 니켈성분을 효율적으로 회수할 수 있으며, 회수되는 수산화니켈(Ni(0H)2)은 순도가 높고, 다양한 니켈화합물의 원료로 전환하여 사용될 수 있어 그 응용의 폭이 넓어 산업적으로 매우 유리한 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 회수방법을 개략적으로 나타낸 공정도
도 2는 수소 열처리 후 자석분말과 혼재되어 있는 니켈도금막으로부터 분리한 자석분말과 니켈도금막 및 분리한 니켈도금막의 용액을 나타낸 도면
도 3은 pH조절에 따른 니켈회수율을 나타낸 도표
이하에서는 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용과 <실시예> 및 <시험예>에 의해 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 아래 실시예의 기재에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 회수방법을 개략적으로 나타낸 공정도이며, 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 니켈회수 방법을 설명하기로 한다.
본 발명에서는 상기 ‘니켈도금의 NdFeB계 소결자석의 폐스크랩’을 이하에서 ‘Nd계 자석 폐스크랩’으로 정의하여 본 발명을 설명합니다.
본 발명의 니켈도금의 NdFeB계 소결자석 폐스크랩으로부터 니켈성분을 회수하는 방법은 회수된 Nd계 자석 폐스크랩 정선단계, 니켈도금막 박리단계, 열처리 및 분쇄단계, 자석분말과 니켈도금막을 분리하는 단계, 분리된 니켈도금막을 용해시킨 용액으로부터 구리성분, 철성분을 순차적으로 분리 및 제거한 다음, pH를 조절하여 니켈성분을 수산화니켈로 회수하는 단계로 이루어진다.
보다 구체적으로는 니켈도금의 NdFeB계 소결자석 폐스크랩으로부터 니켈성분을 회수하는 방법은 a) 회수된 Nd계 자석 폐스크랩로부터 이물질을 제거하고 정선하는 제1단계공정, b) 정선된 Nd계 자석 폐스크랩으로부터 니켈도금막을 박리 및 파쇄하여 자석표면과 파단면을 노출시키는 제2단계공정, c) 자석표면과 파단면이 노출된 Nd계 자석과 니켈도금막을 수소분위기 하에서 열처리하여 니켈도금막과 자석파쇄물을 얻는 제3단계공정 d) 니켈도금막과 자석파쇄물을 미분쇄한 후, 체가름하여 자석분말을 제거하고, 니켈도금막을 분리하는 제4단계공정, e) 분리된 니켈도금막을 황산 및 과산화수소로 용해시켜 니켈도금막을 용액으로 제조하는 제5단계공정, f) 상기 니켈도금막 용액에 황화수소나트륨을 투입하여 구리성분을 분리 및 제거하고 제1용액을 얻는 제6단계공정, g) 제1용액에 과황산암모늄을 투입하여 철성분을 분리 및 제거하고 제2용액을 얻는 제7단계공정 및 h) 제2용액을 알칼리로 pH를 조절한 다음 니켈성분을 수산화니켈로 회수하는 제8단계공정을 포함하는 것으로 이루어진다.
본 발명에 따른 상기 제1단계공정은 회수된 Nd계 자석 폐스크랩으로부터 오염물질 등 이물질을 제거하기 위해 세정하는 정선공정이며, 에탄올 또는 아세톤 등의 용제를 이용하여 회수된 Nd계 자석 폐스크랩를 세정하여 오염물질 등 이물질을 제거하며, 초음파 세정기 등을 이용하여 세정하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 상기 제2단계공정은 정선된 Nd계 자석 폐스크랩으로부터 니켈도막의 분리효과를 향상시키기 위하여 전처리하는 공정이며, 정선된 Nd계 자석 폐스크랩의 표면을 스크래치하여 자석의 표면을 노출시키는 것으로 이루어진다.
상기 제2단계공정은 후속하는 제3단계공정의 수소 열분해공정에서 반응면적을 증가시켜 수소 열분해 효율을 높이기 위한 것이며, 상기 폐스크랩의 표면을 스크래치에 의해 니켈도막을 박리시키면서 자석표면을 노출시키는 것으로 이루어진다.
상기 반응면적을 증가시키기 위하여 Nd계 자석 폐스크랩 표면의 스크래치와 함께 파쇄하여 파단면을 노출시키는 것이 보다 바람직하며, 상기 폐스크랩의 표면은 규소기판 절단용 다이아몬드 펜슬 혹은 유리 절단용 칼을 이용하여 니켈도금의 두께 이상의 깊이로 스크래치한다.
본 발명에 따른 상기 제3단계공정은 자석표면 및 파단면이 노출된 상기 폐스크랩을 수소분위기 하에서 가열하여 열처리하는 공정이다.
상기 제3단계공정의 열처리 과정은 수소가스가 NdFeB 소결 자석 내부로 침투하여 파쇄된 자석으로부터 니켈도막을 분리하며, NdFeB 소결 자석 내부로 수소가스의 침투효율을 높이기 위하여 1 ~ 10기압의 수소 가압 분위기에서 가열처리하는 것으로 이루어지며, 수소압력조건이 높을수록 가열온도를 낮출 수가 있다.
또 상기 열처리 과정의 가열조건은 100℃ 이상이면 가능하지만 NdFeB계 소결 자석이 자성을 잃는 퀴리온도(Curie temperature)인 300 ~ 400℃ 보다 높은 온도로 가열하는 것이 바람직하며, 400 ~ 500 ℃로 가열하여 열처리하는 것이 보다 바람직하다.
도 2는 본 발명의 회수방법에서 열처리후 제4단계공정, 제4-1단계공정 및 제5단계공정에서 수득하는 니켈도금막과 자석미분쇄물이 혼재된 상태, 분리된 니켈도금막 및 자석분말, 분리한 니켈도금막으로 제조한 니켈도금막 용액을 나타낸 영상물이며, 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 상기 제4단계공정은 열처리된 NdFeB 소결 자석으로부터 니켈도금과 자석분말의 분리효율을 높이기 위하여 니켈도금막과 자석파쇄물을 볼밀수단으로 100메시 정도로 미분쇄한 다음, 체가름에 의해 자석분말을 제거하고 니켈도금막을 분리하는 것으로 이루어진다.
본 발명에 따른 상기 제5단계공정은 상기 제4단계공정에서 분리한 니켈도금막으로부터 불필요한 성분을 순차적으로 제거하고, 니켈성분만을 회수하기 위하여 니켈도금막을 용해시켜 용액상태로 제조하는 공정이다.
상기 제5단계공정은 상기 제4단계공정에서 분리한 니켈도금막을 황산 및 과산화수소용액으로 용해시켜 용액상태로 제조하며, 상기 과산화수소는 용해반응을 촉진시키기 위하여 사용하며, 용해반응은 60℃ 정도에서 수행하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 상기 제5단계공정을 수행하기 전 즉, 상기 제4단계공정에 후속하여 분리된 니켈도금막을 산으로 침출하여 잔존하는 자석분말을 제거하고, 니켈도금막을 수득하는 제4-1단계공정을 추가하는 것을 포함하며, 산침출에 이용되는 산은 7부피% 농도의 황산수용액(H2SO4)이 바람직하다.
본 발명에 따른 제6단계공정은 상기 니켈도금막 용액으로부터 구리성분을 분리 및 제거하는 공정이며, 니켈도금막 용액에 황화수소나트륨을 투입하여 구리성분을 침전시켜 고액분리에 의해 구리성분을 제거하고 상등액인 제1용액을 수득하는 것으로 이루어진다.
본 발명에 따른 제7단계공정은 니켈도금막 용액으로부터 구리성분을 제거한 다음, 후속하여 철성분을 제거하는 공정으로, 상기 제1용액으로부터 철성분을 분리 및 제거하는 공정이다.
상기 제7단계공정은 제6단계공정에서 수득한 상등액인 상기 제1용액에 과황산암모늄을 투입하여 철성분을 침전시켜 고액분리에 의해 철성분을 제거하고 상등액인 제2용액을 수득하는 것으로 이루어진다.
본 발명에 따른 제8단계공정은 니켈도금막 용액으로부터 니켈성분을 회수하는 공정이며, 구리성분 및 철성분이 제거된 상기 제2용액에 알칼리로 수산화나트륨(NaOH)을 사용하여 pH를 8.5 ~ 9.1로 조절하여 니켈성분을 수산화니켈로 침전시킨 후, 여과하여 수산화니켈[Ni(OH)2]을 수득하는 것으로 이루어지며, 수산화니켈을 정제수로 세정하여 회수하는 것이 보다 바람직하다.
이하에서는 <실시예> 및 <시험예>에 의해 본 발명에 따른 니켈도금의 NdFeB계 소결자석 폐스크랩으로부터 니켈성분을 회수하는 방법에 대하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
<실시예>
- 제1단계공정(이물질 제거를 위한 세정 및 정선공정)
회수된 니켈도금의 NdFeB계 소결자석의 폐스크랩을 에탄올을 사용하여 30분간 세정과정을 수행하여 정선한 후, ICP-OES(iCAP 6000 SERIES)를 이용하여 NdFeB계 소결자석의 폐스크랩에 대한 성분을 분석하고, 그 결과를 아래 [표 1]로 나타내었다.
성분 Fe Nd Dy Pr La Ce Y Ni Cu
함량(wt%) 59.3 21.6 1.9 2.6 1.8 0.1 0.002 1.4 0.5
- 제2단계공정(자석표면 노출 및 파단면 노출)
상기 정선된 니켈도금의 NdFeB계 소결자석의 폐스크랩을 다이아몬드 공구를 이용하여 스크래치 및 파쇄하여 상기 폐스크랩으로부터 니켈도막을 박리시키면서 자석표면과 파단면을 노출시켜 박리된 니켈도막이 포함된 폐스크랩을 제작하였다.
- 제3 및 제4단계공정(열처리 및 자석 미분쇄)
상기 박리된 니켈도막이 포함된 폐스크랩을 튜브 전기로(Tube Furnace)에 장입하고, 수소분위기에서 400℃에서 2시간 열처리를 수행한 후, 진공펌프로 전기로 내의 수소를 배출시킨 다음, 상온으로 냉각시켜 자석파쇄물을 포함하고 있는 니켈도금막을 수득하였다.
상기 자석파쇄물을 포함하고 있는 니켈도금막을 20mm 알루미나 볼, 지르코니아 jar를 사용했으며 400rpm으로 교반하면서 미분쇄한 다음, 체진동 분리기에 의해 자석분말을 제거하고 니켈도금막을 수득하였다.
상기 체진동 분리기에 의해 니켈도금막으로부터 자석분말의 제거는 표준체 #18, #50 및 #100으로 순차 체가름하여 니켈도금막과 자석분말을 각각 수득하였으며, 수득한 니켈도금막과 자석분말 각각에 대하여 Fe, Ni 및 Cu성분을 중심으로 분석하고 그 결과를 아래 [표 2] 및 [표 3]으로 나타내었다.
구분 니켈도금막
성분 Fe Ni Cu 기타
함량(wt%) 55.19 9.69 4.17 30.95
구분 자석분말
성분 Fe Ni Cu 기타
함량(wt%) 60.01 0.10 0.25 39.64
- 제4-1단계공정(산침출 공정)
온도조절기가 장착된 핫플레이를 이용하여 상기 제4단계공정에서 수득한 니켈도금막에 7부피%의 황산용액을 첨가하고 60℃에서 2시간 산침출을 수행한 후 고액분리에 의해 니켈도금막을 수득하였다.
- 제5단계공정(니켈도금막 용해공정)
상기에서 수득한 니켈도금막을 준비한 반응조에 투입한 다음, 황산 10부피% 수용액을 첨가하고 60℃에서 300rpm으로 교반 하에 반응을 진행하면서 반응촉진을 위하여 과산화수소(H2O2)를 소량 첨가하고 계속해서 반응시켜 니켈도금막을 완전히 용해시킨 후, 여과하여 이물질을 제거하고, 니켈도금막 용액을 수득하였다.
ICP-OES(iCAP 6000 SERIES)를 이용하여 상기 수득한 니켈도금막 용액에 대하여 성분을 분석하고 그 결과를 아래 [표 4]로 나타내었다.
성분 Ni Cu Fe 기타
함량(wt%) 69.3 29.9 O.7 0.1
상기 [표 4]에 의해 산침출공정을 수행하여 잔존하는 자석분말을 제거한 후의 니켈도금막 용액은 니켈(Ni)와 구리(Cu)성분이 주성분을 이루고 있는 것을 확인할 수가 있다.
- 제6단계공정(구리성분이 제거된 제1용액 수득)
준비한 반응조에 상기 니켈도금막 용액을 투입한 다음, 황화수소나트륨(NaHS)을 투입하여 아래 [반응식 1]로 나타낸 바와같이 구리성분을 황화구리(CuS)로 침전시킨 후, 고액분리에 의해 침점물을 제거하고, 상등액인 제1용액을 수득하였다.
[반응식 1]
Cu + NaHS → CuS↓(침전 분리) + 상등액(제1용액)
- 제7단계공정(제1용액으로부터 철성분을 제거하고 제2용액 수득)
준비한 반응조에 상기 제1용액을 투입한 다음, 과황산암모늄[(NH4)S2O8]을 투입하여 아래 [반응식 2]로 나타낸 바와같이 철성분을 과황산제1철(FeS2O8)로 침전시켜 고액분리에 의해 침전물을 제거하고, 상등액인 제2용액을 수득하였다.
[반응식 2]
Fe + (NH4)S2O8 → FeS2O8↓ + 2NH4 + 함유 상등액(제2용액)
상기 제6단계공정 및 제7단계공정에 의해 구리 및 철성분을 제거한 제2용액에 대하여 ICP-OES(iCAP 6000 SERIES)으로 성분을 분석하고, 그 결과를 아래 [표 5]로 나타내었다.
성분 Ni Cu Fe 기타
함량(wt%) 98.8 0 0 0.2
상기 [표 5] 및 [표 4]에 의해 본 발명에 따른 제6단계공정 및 제7단계공정에 의해 니켈도금막 용액으로부터 구리 및 철성분이 제거되었음을 확인할 수가 있다.
- 제8단계공정(니켈성분 회수공정)
먼저, 상기 제2용액에 대한 니켈성분을 분석한 다음, 준비된 반응조에 상기 제2용액을 첨가하고 수산화나트룸으로 pH를 8.5로 조절한 다음, 여과에 의해 침전물만을 분리하여 수산화니켈을 수득한 후, 남은 여액에 대하여 니켈성분을 분석하였다.
상기 제2용액으로부터 니켈성분의 회수 여부를 확인하기 위하여 상기 제2용액에 대한 니켈성분 분석결과와 침전물을 분리하고 남은 여액에 대한 니켈성분 분석결과를 아래 [표 6]으로 나타내었다.
구분 제2용액 수산화니켈 회수 후 여액
니켈 함량(㎎/ℓ) 228 4
상기 [표 6]에 의해 니켈도금막용액으로부터 구리 및 철성분을 제거한 제2용액으로부터 제8단계공정에 의한 알칼리로 pH를 조절함으로써 니켈성분을 회수할 수 있는 것을 확인할 수가 있다.
<시험예 1>
본 발명에 따른 제4-1단계공정인 산침출공정에서 무기산의 종류 및 농도에 대하여 잔여 자석분말을 제거 한 후의 니켈도금막 분리회수율을 조사하였다.
<시험예 1>에서는 본 발명에 따른 제4단계공정에서 수득한 잔여 자석분말이 부착되어 있는 니켈도금막을 시료로 하여 염산 17.5부피% 수용액, 염산 35부피% 수용액 및 황산 7부피% 수용액으로 각각 산침출을 수행하였으며, 상기 염산수용액 및 황산수용액의 산침출에 대한 니켈도금막 분리회수율을 조사하고 그 결과를 아래 [표 7]로 나타내었다.
구분 염산 17.5% 수용액 염산 35% 수용액 황산 7% 수용액
니켈도금막 분리회수율(%) 0 77 98
상기 [표 7]에 나타난 바와 같이 잔여 자석분말이 부착된 니켈도금막으로 부터 잔여 자석분말을 제거하고 니켈도금막 만을 분리회수하는 산침출 공정인 본 발명에 따른 제4-1단계공정은 무기산의 종류 및 농도가 영향을 미치는 것을 알 수 있으며, 황산 7부피% 수용액이 니켈도금막의 분리회수율이 가장 높은 것을 확인할 수 있다.
<시험예 2>
본 발명에 따른 제8단계공정인 수산화니켈 회수공정에서 pH조절과 관련하여 니켈성분의 회수율을 시험하였다.
<시험예 2>에서는 상기 <실시예>의 제2용액에 대한 니켈성분을 분석한 제2용액을 시료로 하여 수산화나트륨으로 pH7.1, pH8.5 및 pH9.1로 각각 조절한 후, 침전물인 수산화니켈을 여과 분리하고, 남은 여액에 대하여 ICP-OES로 분석하여 여액에 남아있는 니켈 함량의 변화를 확인하고 그 결과를 도 3의 도표로 나타내었다.
도 3의 도표에 나타난 바와 같이 pH 7.1에서의 니켈 회수율은 27.6%, pH 8.5에서의 니켈 회수율은 98.2%, pH 9.1에서의 니켈 회수율은 99.9%인 것을 알 수 있으며 이로부터 니켈도금막 용액으로부터 구리 및 철성분을 제거한 제2용액의 pH가 니켈 회수율에 큰 영향을 미치는 것을 확인할 수가 있다.

Claims (6)

  1. a) 회수된 니켈도금의 NdFeB계 소결자석 폐스크랩으로부터 이물질을 제거하고 정선하는 제1단계공정,
    b) 정선된 니켈도금의 NdFeB계 소결자석 폐스크랩을 스크래치 및 파쇄하여 상기 폐스크랩으로부터 니켈도금막을 박리시키면서 자석표면과 파단면을 노출시키는 제2단계공정,
    c) 자석표면과 파단면이 노출된 NdFeB계 소결자석과 니켈도금막을 수소분위기 하에서 열처리하여 니켈도금막과 자석파쇄물을 얻는 제3단계공정,
    d) 니켈도금막과 자석파쇄물을 미분쇄한 후, 체가름하여 자석분말을 제거하고, 니켈도금막을 분리하는 제4단계공정,
    e) 분리된 니켈도금막을 황산 및 과산화수소로 용해시켜 니켈도금막을 용액으로 제조하는 제5단계공정,
    f) 상기 니켈도금막 용액에 황화수소나트륨을 투입하여 구리성분을 분리 및 제거하고, 제1용액을 얻는 제6단계공정,
    g) 제1용액에 과황산암모늄을 투입하여 철성분을 분리 및 제거하고, 제2용액을 얻는 제7단계공정 및
    h) 제2용액을 알칼리로 pH를 조절한 다음, 니켈성분을 수산화니켈로 회수하는 제8단계공정을 포함하되,
    상기 제8단계공정은 알칼리로 수산화나트륨을 사용하여 pH를 8.5 ~ 9.1로 조절하는 것을 특징으로 하는 니켈도금의 NdFeB계 소결자석 폐스크랩으로부터 니켈성분을 회수하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 제3단계공정은 1 ~ 10기압의 수소 가압분위기 하에서 100 ~ 500 ℃로 가열하여 열처리하는 것을 특징으로 하는 니켈도금의 NdFeB계 소결자석 폐스크랩으로부터 니켈성분을 회수하는 방법.
  3. 청구항 2에 있어서, 제4단계공정은 니켈도막과 자석파쇄물을 볼밀수단으로 미분쇄하는 것을 특징으로 하는 니켈도금의 NdFeB계 소결자석 폐스크랩으로부터 니켈성분을 회수하는 방법.
  4. 청구항 3에 있어서, 제5단계공정은 황산 10부피% 수용액 및 반응촉진제로 과산화수소를 첨가하고 60℃에서 용해시켜 니켈도금막을 용액으로 제조하는 것을 특징으로 하는 니켈도금의 NdFeB계 소결자석 폐스크랩으로부터 니켈성분을 회수하는 방법.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 제4단계공정에 후속하여 분리된 니켈도금막에 7부피% 농도의 황산수용액(H2SO4)으로 60℃에서 침출하여 잔존하는 자석분말을 제거하고 니켈도금막을 수득하는 제4-1단계공정을 추가하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 니켈도금의 NdFeB계 소결자석 폐스크랩으로부터 니켈성분을 회수하는 방법.
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