KR20100015659A - 금속 회수장치 - Google Patents

Abstract

금속함유 용액으로부터 금속을 전기분해에 의해 회수할 때에 사용되는 장치로서, 종래부터 알려져 있는 회수장치보다 공간절약화·설비부하의 저감화를 실현할 수 있고, 또한 단시간에 금속을 회수할 수 있는 금속 회수효율이 매우 우수한 장치를 제공한다. 상기 장치는 축을 중심으로 해서 회전하는 기둥형상 또는 통형상의 회전 음극과, 상기 회전 음극과 대향하도록 배치된 양극과, 망형상 또는 다공질형상의 도전체를 갖고, 상기 양극과 대향하는 상기 회전 음극의 면 중 적어도 일부는 상기 도전체로 피복되어 있도록 구성하면 된다. 또한, 상기 장치는 축을 중심으로 해서 회전하는 기둥형상 또는 통형상의 회전 음극과, 상기 회전 음극과 대향하도록 배치된 양극을 갖고, 상기 양극과 대향하는 상기 회전 음극의 면 중 적어도 일부에 요철 가공하여 구성하여도 좋다.

금속 회수장치

Description

금속 회수장치{METAL RECOVERING DEVICE}

본 발명은 금속을 함유하는 용액으로부터 전기분해법에 의해 금속을 회수하는 금속 회수장치에 관한 것이다.

공장 등으로부터 배출되는 폐액(예를 들면 처리액 등)에는, 예를 들면 Au나 Ag, Cu, 백금족 원소 등의 금속을 함유하고 있는 것이 있고, 이들 금속은 폐액으로부터 회수해서 재이용된다. 폐액으로부터 금속을 회수하는 방법으로서는 전기분해법이 알려져 있다.

전기분해법을 사용한 금속 회수장치로서, 예를 들면 특허문헌 1에는 음극으로서 원통형상의 내부전극과, 양극으로서 상기 내부전극의 주위에 외부전극을 설치하고, 상기 음극은 회전 가능하게 구성되어 있으며, 금속이 석출되는 음극의 표면 근방에는 음극의 표면에 석출된 금속을 깎아내어 떨어뜨리도록 접촉 또는 근접한 상태에서 플라스틱 회수판을 설치한 회수장치가 제안되어 있다. 특허문헌 1의 방법에 의하면, 음극 표면에 석출된 금속을 전극에 부착시키지 않고 플라스틱 회수판을 이용하여 깎아내어 떨어뜨려서 음극의 하방에 퇴적시킨 후, 금속을 회수할 수 있다고 기재되어 있다.

그런데, 폐액으로부터 금속을 공업적으로 회수하기 위해서는 금속을 가능한 한 단시간에 회수할 수 있도록 회수효율을 높이는 것이 요망된다. 그러나 상기 특허문헌 1에 개시되어 있는 회수장치에서는, 금속의 회수효율이 나빠서 금속의 회수에 장시간이 걸렸다. 또한 상기 특허문헌 1에서는, 음극 표면에 전착된 금속을 플라스틱 회수판을 이용하여 깎아내어 떨어뜨림으로써 금속을 음극의 하방에 퇴적시켜서 회수하고 있기 때문에 회수장치를 공간절약화할 수 없었다. 또한 폐액의 종류에 따라서는 음극의 하방에 퇴적된 금속이 폐액 중에 재용해되는 경우가 있어, 폐액으로부터 금속을 충분히 회수할 수 없었다.

금속의 회수효율을 높이는 방법으로서는, 예를 들면 특허문헌 2나 특허문헌 3에는 음극 원판(圓板)을 사용하는 방법이 제안되어 있다.

상기 특허문헌 2에는, 원판형상의 음극을 회전시키면서 전기분해를 행함으로써 음극과 전해액의 접촉을 양호하게 해서 금속의 회수효율을 높이는 것이 기재되어 있다. 또한 상기 특허문헌 3에는, 전해조 내의 용액을 효율적으로 교반하여 금속의 회수효율을 향상시키기 위해서, 양극 또는 음극 중 어느 한쪽을 회전시키는 회전 구동기구를 구비한 형태나, 양극 또는 음극에 교반 날개를 설치한 형태가 기재되어 있다.

그러나, 상기 특허문헌 2와 같이 음극 원판을 사용했을 경우, 금속의 회수효율을 높이기 위해서는 음극의 회전수를 과도하게 높일 필요가 있어, 설비부하가 커지는 등의 문제가 있다.

한편, 금속의 회수효율을 높이기 위해서 제안된 기술은 아니지만, 특허문헌 4에는 파이프 형상의 양극과 통형상의 음극을 구비하고, 상기 음극의 내주에 음극 과 전기적으로 접속되는 망형상 또는 라스(lath)형상의 통체를 배치한 금속 회수장치가 제안되어 있다.

특허문헌 4의 회수장치에 있어서, 음극의 내주에 배치된 망형상 또는 라스형상의 통체는, 전기분해가 진행되어 음극에 전착된 금속이 음극으로부터 박리되었을 때에, 전착금속과 양극의 접촉에 의한 단락 발생 방지를 위해서 배치되어 있다. 특허문헌 4의 도 1에 의하면, 망형상 또는 라스형상의 통체는 음극과 밀착되지 않고 공간(스페이스)을 형성해서 배치되어 있다. 또한 음극 표면에 전착된 금속의 일부는 음극으로부터 박리되어 음극의 하방에 퇴적되어 있다.

[특허문헌 1] 일본 특허공개 소61-104096호 공보

[특허문헌 2] 일본 특허공개 2006-70364호 공보

[특허문헌 3] 일본 특허공개 2005-314742호 공보

[특허문헌 4] 일본 특허공개 2006-28555호 공보

본 발명의 목적은, 금속함유 용액으로부터 금속을 전기분해에 의해 회수할 때에 사용되는 장치로서, 공간절약화·설비부하의 저감화를 실현할 수 있고, 또한 단시간에 금속을 회수할 수 있는 회수효율이 매우 뛰어난 장치를 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결할 수 있었던 본 발명에 따른 금속 회수장치는, 금속함유 용액을 전기분해해서 금속을 회수하는 장치이며, 상기 장치는 축을 중심으로 해서 회전하는 기둥형상 또는 통형상의 회전 음극과, 상기 회전 음극과 대향하도록 배치된 양극과, 망형상 또는 다공질형상의 도전체를 갖고 있고, 상기 양극과 대향하는 상기 회전 음극의 면 중 적어도 일부는 상기 도전체로 피복되어 있는 점에 요지를 갖고 있다.

본 발명의 금속 회수장치에서는 예를 들면 귀금속 함유 수용액으로부터 귀금속을 회수할 수 있다.

상기 도전체로서는, 예를 들면 평균 메쉬 크기가 0.5∼3㎜인 금속망이나, 평균 선지름이 0.3∼0.5㎜인 금속망을 사용하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 평균 메쉬 크기가 0.5∼3㎜이고, 또한 평균 선지름이 0.3∼0.5㎜인 금속망을 사용하는 것이 바람직하다. 또, 상기 도전체로서 상기 범위의 평균 메쉬 크기나 평균 선지름에 상당하는 개구부를 갖는 다공질 형상체를 사용하는 것도 바람직하다.

본 발명의 다른 금속 회수장치는 축을 중심으로 하여 회전하는 기둥형상 또는 통형상의 회전 음극과, 상기 회전 음극과 대향하도록 배치된 양극을 갖고, 상기 양극과 대향하는 상기 회전 음극의 면 중 적어도 일부는 요철로 가공되어 있는 점에 요지를 갖고 있다. 또한, 상기 양극과 대향하는 상기 회전 음극의 면 중 적어도 일부는 망형상 또는 다공질형상의 도전체로 피복되어 있는 것이 바람직하다.

(발명의 효과)

본 발명에 의하면, 양극과 대향하는 회전 음극의 면 중 적어도 일부가 망형상·다공질의 도전체로 밀착해서 피복되어 있지만, 상기 회전 음극 자체가 가공되어서 표면에 요철을 갖고 있기 때문에 회전 음극의 채용에 의한 금속 회수효율 향상 효과에 추가하여, 이하의 효과가 현저하게 발휘된다.

(1)음극의 표면적이 커져서 금속의 회수효율이 비약적으로 향상된다.

(2)음극에서의 금속의 전착성이 향상되기 때문에 음극에 일단 전착된 금속의 박리를 방지할 수 있다. 그 때문에 음극으로부터 벗겨져 떨어진 금속을 회수하기 위한 특별한 기구를 별도로 설치할 필요가 없어져서, 회수장치의 공간절약화를 실현할 수 있다.

(3)그 자체가 가공된 음극을 사용하면 음극에 도전체를 피복한 형태에 비하여 반복 사용에 의한 도전체의 열화나 박리 등의 문제가 없기 때문에 내구성이 높아진다.

도 1은 제 1 실시형태의 금속 회수장치의 단면을 나타내는 개략 설명도이다.

도 2는 전해시간(hr)에 대한 처리액의 Au 농도(㎎/L)의 변화를 나타내는 그래프이다.

도 3은 전해시간(hr)에 대한 처리액의 Au 농도(㎎/L)의 변화를 나타내는 그래프이다.

도 4의 (A)는 제 2 실시형태의 금속 회수장치에 사용하는 원통형상 회전 음극을 나타내는 사시도이고, (B)는 (A)에 나타낸 원통형상 회전 음극의 표면 단면을 일부 확대한 도면이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 전해조 2 : 양극

3 : 회전축 4 : 원통형상 회전 음극

5 : 모터 6 : 순환조

7 : 펌프 8 : 도전체(티타늄제 망)

본 발명자들은 장치의 공간절약화, 설비부하의 저감화를 실현할 수 있고, 또한 금속의 회수효율이 우수한 회수장치를 제공하기 위해 예의 검토를 행하여 왔다. 그 결과, 회전 음극의 표면적을 증대시키기 위해서 양극과 대향하는 회전 음극의 면 중 적어도 일부에 망형상 또는 다공질형상의 도전체를 피복하거나, 또는 양극과 대향하는 회전 음극의 면 중 적어도 일부를 요철로 가공하면, 상기 회전 음극에 전착되는 금속의 전착성이 향상되어 상기 회전 음극에 일단 전착된 금속의 박리를 유효하게 방지할 수 있는 것, 그 결과, 금속의 회수효율이 현저하게 향상되는 것을 찾아내고, 본 발명을 완성하였다.

이하, 설명의 편의상 양극과 대향하는 면 중 적어도 일부에 망형상 또는 다공질형상의 도전체가 피복된 회전 음극을 사용한 회수장치를 「제 1 실시형태」, 양극과 대향하는 면 중 적어도 일부가 요철로 가공된 회전 음극을 사용한 회수장치를 「제 2 실시형태」라 부르는 경우가 있다.

제 1 실시형태도 제 2 실시형태도 회전 음극의 표면적을 바람직하게는 3.0배 이상으로 높여서 금속의 회수효율을 높이고 있는 점에서는 공통하고 있다. 또한, 어느 실시형태나 결과적으로 회전 음극의 표면에 요철이 발생되기 때문에, 금속의 전착성이나 내박리성이 향상되는 점에서도 공통되고 있다. 그러나, 양자는 그 구체적 수단이 상이하고, 제 1 실시형태에서는 회전 음극에 도전체를 피복하는 「외적 수단」을 실시한 것에 대하여, 제 2 실시형태에서는 회전 음극 자체를 가공하여 표면에 요철을 형성하는 「내적 수단」을 실시한 점에서 다르다. 단, 본 발명의 회수장치는 이들 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 취지를 손상하지 않는 범위에서 설계 변경하는 것은 물론 가능하다.

《제 1 실시형태》

본 실시형태에 따른 금속 회수장치는, 축을 중심으로 해서 회전하는 기둥형상 또는 통형상의 회전 음극과, 상기 회전 음극과 대향하도록 배치된 양극과, 망형상 또는 다공질형상의 도전체를 갖고, 상기 양극과 대향하는 상기 회전 음극의 면 중 적어도 일부는 상기 도전체로 피복되어 있다.

최초로, 본 실시형태를 가장 특징짓는 「망형상 또는 다공질형상의 도전체」에 대하여 설명한다. 본 실시형태에 사용되는 도전체의 형상은, 망형상(격자형상을 포함한다) 또는 다공질형상이다(이하, 「망형상·다공질형상」이라고 하는 경우가 있다). 망형상이나 격자형상의 형태는 특별하게 한정되지 않고, 수직방향과 수평방향으로 신장되어 있는 선재가 교차한 형태이여도 좋고, 수직방향에 대하여 경사방향으로 신장되어 있는 선재가 교차한 형태라도 좋다. 망형상이나 격자형상의 개구부의 간격도 특별하게 한정되지 않고, 도전체를 구성하는 선재 중, 일방향이 빽빽하고 다른쪽이 성기도록 짜서 개구부의 형상이 직사각형이 되도록 구성해도 좋고, 망형상 또는 격자형상의 개구부의 형상이 마름모꼴이나 정사각형이 되도록 구성해도 좋다. 또한 펀칭 메탈(punching metal), 익스팬드 메탈 등과 같이 복수의 구멍이 관통되어 있는 다공질형상의 형상도 사용된다.

또한 「도전체」란, 전기분해 가능한 정도로 도전성을 갖고, 또한 금속함유 용액(즉 전해액)에 용해되지 않고, 또한 전해시에도 용출되지 않는 불용성일 필요가 있다. 구체적으로는, 예를 들면 티타늄이나 스테인레스, 또는 회수 대상으로 하는 금속 자체 등을 들 수 있다.

상기 「망형상 또는 다공질형상의 도전체」는, 회전 음극의 적어도 일부를 덮도록 피복되어 있고, 상기 피복된 회전 음극면은 양극과 대향하도록 배치된다. 상기 도전체와 회전 음극이 접하는 부분에는, 상술한 특허문헌 4와 같이 공간(스페이스)은 없다. 이렇게, 양극과 대향하는 회전 음극 표면의 일부가 망형상·다공질형상의 도전체에 의해 간극없이 덮여짐으로써 회전 음극의 표면에 요철이 생기고, 그 요철의 표면에 금속이 전착해서 서로 응집되어, 전착된 금속이 회전 음극의 표면으로부터 박리되기 어렵게 되기 때문에 금속의 전착성이 현저하게 향상된다. 또한 상기 구성을 채용함으로써 회전 음극의 표면적이 증대하기 때문에 전해 효율이 향상되고, 금속의 회수효율이 높아진다.

또, 상기 도전체는 양극과 대향하는 회전 음극의 전체면에 설치할 필요는 없고, 전해 효율이 저하해서 금속 회수효율이 저해되지 않는 범위 내이면, 상기 회전 음극의 적어도 일부에 설치되어 있으면 된다.

상기 망형상 또는 다공질형상의 도전체가 금속망일 경우에는, 평균 메쉬 크기가 0.5∼3㎜이거나, 평균 선지름이 0.3∼0.5㎜인 것이 바람직하다. 또, 평균이란, 금속망의 복수 개소에 있어서의 메쉬 크기와 선지름을 측정해서 이것을 평균하여 구한 값이다.

금속망의 평균 메쉬 크기가 0.5㎜ 미만이면 지나치게 망눈이 촘촘하고, 또 평균 메쉬 크기가 3㎜를 초과하면 망눈이 지나치게 성기기 때문에 처리액의 교반 효과가 저감되거나, 회전 음극의 면적을 증대시킬 수 없어, 전해 효율을 높여서 금속의 회수효율을 개선하는 효과가 발휘되기 어렵다.

금속망을 구성하는 선재의 평균 선지름이 0.3㎜ 미만에서는 선지름이 지나치게 작고, 또 평균 선지름이 0.5㎜를 초과하면 선지름이 지나치게 크기 때문에, 처리액의 교반 효과가 저감되거나, 회전 음극의 면적을 증대시킬 수 없어, 전해 효율을 높여서 금속의 회수효율을 개선하는 효과가 발휘되기 어렵다.

상기 금속망은, 특히 평균 메쉬 크기가 0.5∼3㎜이고, 또한 평균 선지름이 0.3∼0.5㎜인 것이 바람직하다.

또, 상기 망형상 또는 다공질형상의 도전체가 다공질 형상체일 경우에는, 상기 범위의 평균 메쉬 크기나 평균 선지름에 상당하는 개구부를 갖고 있는 다공질체를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 금속망은 회전 음극의 표면에 2∼4겹으로 되도록 접착하는 것이 바람직하다. 금속망의 권취수를 2겹 권취 이상으로 함으로써 회전 음극의 면적을 충분히 증대시킬 수 있고, 금속의 회수효율을 한층더 높일 수 있다. 단, 금속망을 4겹을 초과하여 권취하여도 금속망을 접착하는 효과가 포화해서 금속의 회수효율은 거의 변화되지 않기 때문에, 금속망의 권취수는 4겹 이하로 하는 것이 바람직하다.

망형상·다공질형상의 도전체를 회전 음극의 표면에 피복하는 방법은 특별히 규정되지 않지만, 예를 들면 회전 음극의 표면에 금속망을 동일한 간격으로 스폿 용접해서 회전 음극의 표면과 금속망 사이에 간극이 생기지 않도록 고정하면 좋다.

《제 2 실시형태》

본 실시형태에 따른 금속의 회수장치는 축을 중심으로 해서 회전하는 기둥형상 또는 통형상의 회전 음극과, 상기 회전 음극과 대향하도록 배치된 양극을 갖고, 상기 양극과 대향하는 상기 회전 음극의 면 중 적어도 일부가 요철로 가공되어 있는 것에 특징이 있다. 회전 음극 자체의 표면에 요철을 형성하여 회전 음극의 표면적을 증대시킴으로써 금속의 회수효율을 높이는 것이 가능한 것 이외에, 회전 음극을 장기에 걸쳐서 반복 사용하는 것이 가능해진다. 즉, 상기 제 1 실시형태와 같이, 회전 음극의 표면에 도전체를 피복하는 구성에서는 회전 음극을 장기간 사용함으로써 표면에 피복된 도전체가 회전 음극의 표면으로부터 박리될 우려가 있다. 장기간 사용함으로써 도전체의 선지름이 가늘어져서 망목(網目)이 느슨해지거나, 용접부가 떨어지는 경우가 있기 때문이다. 이것에 대하여, 제 2 실시형태에서는 회전 음극 자체를 가공하여 도전체를 사용하는 일없이 표면적을 증대시키고 있기 때문에, 도전체에 기인하는 상기 문제는 발생하지 않는다. 그 때문에 장기간에 걸쳐서 안정 조업이 가능해진다.

상기 요철은 회전 음극의 표면 중 적어도 일부에 갖고 있으면 되고, 반드시 전체면에 갖고 있을 필요는 없다. 상술한 바와 같이 본 실시형태에서는, 요철로 가공한 후의 표면적이 가공 전에 비해서 대략 3.0배 이상으로 되도록 요철이 형성되어 있으면 되기 때문이다. 또한, 표면에 형성되는 요철의 형태는 후술하는 가공수단 등에 따라서 변화될 수 있고, 예를 들면 쇼트 블라스트(shot blast)에 의하면 미세한 요철이 형성되고, 절삭가공에 의하면 홈이나 구멍의 오목부가 형성된다. 또는, 특수 가공에 의해서 상어가죽 모양 등으로 가공되어 있어도 좋다. 또한, 요철의 평균 간격이나 요철의 평균 높이(볼록부와 오목부의 차)의 바람직한 범위는, 사용하는 회전 음극의 형상이나 크기 등에 따라서도 상이하지만, 모두 대략 0.5㎜ 이상인 것이 바람직하다. 오목부의 바람직한 형태에 대해서는 뒤에 기재하는 도 4의 장치를 이용하여 상세하게 설명한다.

회전 음극의 표면에 가공되는 요철의 형태는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 오목부는 단속적으로 얕게 형성된 구덩이(이하, 구멍이라 부르는 경우가 있음)이어도 좋고, 음극 표면을 따라 연속적으로 형성된 홈이어도 좋다. 또는 구멍과 홈을 적절히 조합하여 회전 음극의 표면에 요철을 형성해도 좋다.

요철부의 단면 형상은 특별히 한정되지 않고, 음극 표면에 대하여 수직으로 되는 단면을 관찰했을 때의 형상이, 예를 들면 직사각형, 다각형, U형, V형, W형, 파형 등 중 어느 것이라도 좋다.

요철부의 외관도 특별히 한정되지 않고, 예컨대 직선상, 곡선상, 직사각형, 다각형, 원형, 또는 상어가죽과 같은 모양을 띠고 있어도 좋다. 또한, 이들을 적절히 조합하여 회전 음극의 표면에 요철을 형성하여도 좋다.

요철의 가공방법은 특별히 한정되지 않고, 회전 음극의 표면에 공지의 조면화 처리를 실시하여 요철을 형성하면 된다. 조면화 처리로서는, 예를 들면 절삭 가공, 블라스트 가공, 방전 가공, 레이저 가공, 에칭 가공 등을 들 수 있다. 또한, 회전 음극의 소재가 되는 판을 프레스 성형 가공하고, 단면 형상이 예컨대 V형, W 형, 파형 등으로 되도록 가공하고, 이것을 원통형상으로 둥글게 해서 회전 음극으로 해도 좋다. 또한, 회전 음극의 소재가 되는 금속으로서, 예를 들면 분말 야금에 의해 공극이 큰 스폰지 형상 Ti를 소결한 것을 회전 음극으로 해도 좋다.

제 2 실시형태에서는, 요철을 갖는 회전 음극의 표면에 상술한 망형상 또는 다공질형상의 도전체를 더 피복해도 좋다. 도전체를 피복함으로써 회전 음극의 표면적을 한층 증대시킬 수 있다. 예를 들면, 뒤에 기재하는 실험예 23은 도 4에 나타내는 홈이 있는 회전 음극의 표면에 티타늄제 망을 1회 권취한 예이지만, 도 1에 나타내는 홈이 없는 회전 음극의 표면에 티타늄제 망을 1회 권취한 실험예 9에 비해서 표면적이 증대하여 금속을 단시간에 회수할 수 있었다. 홈을 형성한 회전 음극의 표면에 도전체를 피복하는 실시형태에서는 도전체를 1회 권취한 것만으로도 회전 음극의 표면에 요철을 형성하는 것에 의한 표면적 증대 효과와 더불어 회전 음극의 표면적을 증대시킬 수 있다. 그 결과, 단시간에 금속을 회수하는 것이 가능해진다.

상기 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태에 사용되는 회전 음극의 표면적은 도전체에 의한 피복 전, 또는 요철 가공 전의 회전 음극의 표면적에 대해서 3.0배 정도 이상인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 3.3배 이상이고, 더욱 바람직하게는 3.5배 이상이다. 회전 음극의 표면적은 가능한 한 큰 쪽이 바람직하지만, 망형상·다공질형상의 도전체를 지나치게 감으면 회전 음극이 너무 무거워져서 회전에 부하가 지나치게 걸리고, 요철 형성수단에 의한 표면적의 증대도 한계가 있기 때문에 크게 견적해도 상한는 10배 정도이다. 보다 바람직하게는 8배 이하이며, 더욱 바람직하게는 6배 이하이다.

상기 제 1 실시형태 및 상기 제 2 실시형태에 사용되는 회전 음극은, 축을 중심으로 해서 회전하는 기둥형상 또는 통형상의 회전 음극이다. 이러한 회전 음극을 사용함으로써 전해효율이 향상해서 금속의 회수효율이 한층더 높아진다. 본 발명에서는, 상기 특허문헌 2나 특허문헌 3과 같은 원판형상의 회전 음극을 사용했을 경우에 비하여, 적은 회전수로 전해액을 충분히 교반할 수 있기 때문에 설비부하의 저감화도 실현할 수 있다.

여기에서, 「기둥형상」이란 중실체이거나, 혹은 외부로 통하지 않는 공간을 내부에 보유하는 형상을 의미하고, 「통형상」이란 외부로 통하는 공간을 내부에 보유하는 중공체인 것을 의미한다. 본 발명에서는 어느쪽의 형태나 적합하게 사용된다. 본 발명에 사용되는 회전 음극은, 대표적으로는 대략 원기둥형상 또는 대략 원통형상이다. 회전 음극의 단면형상은 원에 한정되지 않고, 예를 들면 원에 매우 가까운 「다각형상」의 형태라도 된다. 단, 회전 음극의 단면형상이 직사각형(예를 들면 사각)이면, 상기 음극을 회전시켰을 때에 용액으로부터 받는 저항이 커지기 때문에 음극을 회전시키기 위해서 설치하는 모터 등의 동력에 부하가 지나치게 걸리는 경우나나, 전해액이 비산하는 경우가 있으므로 설비부하 등을 고려해서 적절하게 선택하면 좋다.

상기 회전 음극의 소재는 전기분해 가능한 정도로 도전성을 갖고, 또한 금속함유 용액(즉, 전해액)에 용해되지 않고, 또한 전해시에도 용출되지 않는 불용성이면 된다. 구체적으로는, 예를 들면 티타늄이나 스테인레스, 또는 회수 대상으로 하 는 금속 자체 등을 들 수 있다.

상기 회전 음극과 양극은 이하와 같이 배치할 수 있다.

우선, 기둥형상의 회전 음극을 사용할 경우, 양극은 상기 기둥형상 회전 음극의 외측(외주)에 배치한다. 기둥형상 회전 음극의 주위에 배치되는 양극의 형상은 특별하게 한정되지 않고, 금속 회수장치에 통상 사용되는 것을 채용할 수 있다. 따라서, 판형상, 통형상의 어느쪽의 양극도 사용할 수 있다. 구체적으로는, 기둥형상 회전 음극의 주위(외주)를 둘러싸도록 판형상 혹은 통형상의 양극을 배치하면 좋다. 판형상의 양극을 사용할 경우, 망형상·다공질형상의 도전체가 피복된 기둥형상 회전 음극의 면, 또는 요철이 형성된 기둥형상 회전 음극의 면에 대향하도록 판형상 양극을 배치한다. 이러한 판형상 양극은 기둥형상 회전 음극의 주위를 둘러싸도록 복수매 배치하면 좋다.

한편, 통형상의 회전 음극을 사용할 경우, 양극은 상기 통형상 회전 음극의 외측에 배치해도 좋고, 통형상 회전 음극의 내측에 배치해도 좋다.

통형상 회전 음극의 주위(외측·내측)에 배치되는 양극의 형상 및 배치 방법은 상기의 기둥형상 회전 음극을 사용했을 때와 실질적으로 같다.

또, 통형상 음극의 내측에 양극을 배치하는 경우에는, 제 1 실시형태에서는 상술한 망형상·다공질형상의 도전체는 통형상 회전 음극의 적어도 내면에 형성하면 좋고, 필요에 따라 통형상 회전 음극의 외표면에도 형성해도 된다. 또한, 제 2 실시형태에서는 통형상 회전 음극 중 적어도 내면에 요철을 형성하면 좋고, 필요에 따라서 통형상 회전 음극의 회표면에도 요철을 형성하여도 좋다. 또한, 양극은 통 형상 회전 음극의 중심축 근방에 배치해도 좋고, 통형상 회전 음극의 중심축 근방을 피해서 배치해도 좋다.

본 발명에서는 기둥형상 또는 통형상의 음극이 상기 음극의 축을 중심으로 해서 회전가능하게 구성되어 있는 회전 음극을 사용한다. 음극을 회전시키면서 전기분해를 행함으로써 전해조 중의 용액(전해액)이 교반되기 때문에, 용액과 음극의 접촉이 효과적으로 행하여져 금속의 회수효율이 향상되어 단시간에 금속을 회수할 수 있다.

상기 회전 음극은 장치 내에 설치된 모터 등의 동력에 접속하여 회전시킬 수 있다. 상기 회전 음극의 주속(회전속도)은 사용하는 전해조의 사이즈, 전해조에 공급하는 용액량, 또는 회수 대상으로 하는 금속의 종류 등에 따라 변화되기 때문에 일의적으로 정하는 것은 곤란하지만, 예를 들면 귀금속을 회수하는 경우에는, 대체로 주속을 0.5∼1.8m/sec의 범위 내로 제어하는 것이 바람직하다.

음극의 주속이 0.5m/sec 미만에서는 전해조 내의 처리액이 교반되지 않고, 처리액이 회전 음극의 표면 근방에 체류하여 전해 효율을 높이는 것이 어렵기 때문이다. 따라서 음극의 주속은 0.5m/sec 이상으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.7m/sec 이상이다.

그러나 음극의 주속이 1.8m/sec를 초과하면 처리액에 기포가 일어나고, 회전 음극에서의 전기분해 반응이 저해되어 전해 효율이 오히려 저하된다. 또한 음극의 주속을 지나치게 높이면 처리 용액에 파동이 일어나고, 처리액이 전해조로부터 넘쳐서 안전성이 나빠진다. 따라서 음극의 주속은 1.8m/sec 이하로 하는 것이 바람직 하다. 보다 바람직하게는 1.6m/sec 이하, 더욱 바람직하게는 1.5m/sec 이하이다.

본 발명의 장치를 적용해서 회수할 수 있는 금속원소로서는, 예를 들면 귀금속 원소나 Cu, Ni 등을 들 수 있다. 귀금속 원소로서는, 예를 들면 Au나 Ag, 또는 백금족 원소(Pd, Pt, Ir, Ru 및 Rh)를 들 수 있다. 특히, 본 발명의 회수장치를 사용하면, Au 등의 고가인 귀금속 원소를 종래에 비해서 단시간에 저비용으로 회수할 수 있기 때문에, 본 발명의 회수장치는 용액으로부터의 귀금속 회수장치로서 매우 유용하다.

본 발명에 사용되는 금속함유 용액은 상기의 금속을 함유하고 있으면 좋고, 대표적으로는 도금 폐액이나, 사진의 현상 폐액, 도금품을 수세한 액, 박리액의 폐액 등을 들 수 있다.

상기 회수장치를 이용하여 금속함유 용액을 전기분해할 때의 전해 조건은 특별하게 한정되지 않고, 예를 들면 전압을 1∼10V, 전류를 10∼25A 정도로 해서 행하면 된다.

전기분해해서 금속함유 용액으로부터 금속을 음극 표면에 전착시킨 후에는, 회수장치로부터 음극을 꺼내고, 이 음극을 회수 대상으로 하는 금속이 용해되는 액중에 침지해서 금속을 용출시켜서 회수하면 된다.

다음에 본 발명의 금속 회수장치에 대해서 도면을 이용하여 한층 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 제 1 실시형태의 금속 회수장치의 단면도이다. 표면에 망형상 또는 다공질형상의 도전체(8)가 밀착되도록 피복된 원통형상의 회전 음 극(4)을 사용하고, 상기 회전 음극(4)의 외측을 둘러싸도록 양극(2)이 배치된 회수장치의 단면도이다. 도 1 중, 1은 전해조, 3은 회전축, 5는 모터, 6은 순환조, 7은 펌프를 나타내고 있다. 또한, 도 1에 나타내는 금속 회수장치는 본 발명의 일례를 나타내는 실시형태이며, 이것에 한정하는 취지는 결코 아니다.

도 1에 나타내는 금속 회수장치는 축을 중심으로 해서 회전하는 원통형상의 회전 음극(4)과, 상기 원통형상 회전 음극(4)과 대향하도록 배치된 4매의 판형상 양극(2)과, 망형상 또는 다공질형상의 도전체(티타늄제 망)(8)를 갖고 있다. 판형상 양극(2)과 대향하는 회전 음극(4)의 면 중 적어도 일부가 티타늄제 망(8)으로 피복되어 있다. 뒤에 기재하는 실험예 1∼20에서는, 이 회수장치를 이용하여 실험을 행했다.

도 4의 (A)는 본 발명에 따른 금속 회수장치 중 제 2 실시형태에서 사용하는 원통형상의 회전 음극(4a)을 나타낸 사시도이다. 도 4의 (B)는 (A)에 나타낸 원통형상 회전 음극(4a)의 4각으로 둘러싼 부분을 확대한 도면이다. (A)에 나타낸 원통형상 회전 음극(4a)의 표면에는 일정 형상의 오목부(홈)가 전체면에 규칙적으로 형성되어 있다. 이 홈은 (B)에 나타내는 바와 같이 폭이 x, 홈과 홈의 간격이 y, 홈의 깊이가 z이다.

홈은 회전 음극의 원주를 따라서 수평방향으로 홈을 형성하여도 좋고, 회전 음극의 축에 평행하게 되도록 수직방향으로 홈을 형성하여도 좋다. 수직방향과 수평방향의 양쪽에 홈을 형성한 격자형상이어도 좋고, 수직방향에 대해서 경사방향으로 홈을 형성하여 마름모꼴의 격자형상이어도 좋다.

오목부의 크기(x)는 0.5㎜ 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1㎜ 이상, 더욱 바람직하게는 1.5㎜ 이상이다. 또한, 오목부의 크기는 오목부가 홈인 경우에는 홈의 폭을 의미하고, 구멍인 경우에는 개구부의 원상당 지름을 의미한다. 홈의 폭은 음극 표면에 대해서 수직으로 되는 단면을 관찰했을 때에 수평방향의 벽면간 거리를 측정했을 때의 최대값을 측정하면 된다.

오목부의 간격(y)은 0.5㎜ 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1㎜ 이상, 더욱 바람직하게는 1.5㎜ 이상이다. 또한, 오목부의 간격이란 홈과 홈의 간격, 구멍과 구멍의 간격, 홈과 구멍의 간격을 의미한다.

요철부의 깊이(z)는 0.5㎜ 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1㎜ 이상, 더욱 바람직하게는 1.5㎜ 이상이다. 또한, 요철부의 깊이란 음극 표면에 대하여 수직으로 되는 단면을 관찰했을 때에 개구부로부터 수직방향의 거리를 측정했을 때의 최대값을 의미한다.

뒤에 기재하는 실험예 21∼24에서는, 도 4에 나타낸 원통형상 회전 음극(4a)을 부착한 금속 회수장치를 이용하여 실험을 행하였다. 또한, 뒤에 기재하는 실험예 23에서는 홈을 형성한 원통형상 회전 음극(4a)의 표면을, 티타늄제 망으로 더 피복한 원통형상 회전 음극(도시 생략)을 이용하여 실험을 행하였다.

[실시예]

이하, 본 발명을 실험예에 의해서 더욱 상세하게 설명하지만, 하기 실험예는 본 발명을 한정하는 성질의 것이 아니라, 전·후기의 취지에 적합할 수 있는 범위에서 적당히 변경해서 실시하는 것도 가능하고, 그들은 어느 것이나 본 발명의 기 술적 범위에 포함된다.

(실험예 1)

실험예 1 및 뒤에 기재하는 실험예 2∼10은, Au함유 시안계 도금품 수세수로부터 Au를 회수했을 때의 회수효율을 조사하기 위해서 행했다.

실험예 1에서는, 상술한 도 1에 나타내는 금속 회수장치를 사용하여 이하와 같이 해서 Au를 회수했다.

전해조(1)(용량은 10L)의 중심에 배치된 회전축(3)에는 원통형상 회전 음극(4)이 부착되어 있고, 상기 원통형상 회전 음극(4)은 모터(5)를 동작시킴으로써 회전축(3)을 중심으로 해서 둘레방향으로 회전시킬 수 있다.

원통형상 회전 음극(4)은 티타늄제이고, 지름 160㎜, 길이 200㎜의 원통형상이며, 외표면에는 도전체(8)로서 평균 메쉬 크기가 1㎜, 평균 선지름이 0.3㎜(20메쉬)의 티타늄제 망이 2겹으로 감겨 있다. 티타늄제 망은 원통형상 회전 음극(4)의 표면에 밀착되도록 스폿 용접으로 접착되어 있다.

또, 원통형상 회전 음극(4)과 티타늄제 망이 접촉하는 부분 등을 고려하지 않고 표면적을 계산하면, 원통형상 회전 음극(4)의 표면에 상기 티타늄제 망을 접착했을 경우의 표면적은, 티타늄제 망을 접착하지 않은 원통형상 회전 음극(4)의 표면적과 비교해서 약 3.9배 증가했다.

전해조(1)의 내벽면에는 각 벽면에 판형상의 불용성 양극(100㎜×250㎜)이 1매씩, 합계 4매 형성되어 있다.

전해조(1) 내에, 처리액으로서 Au 농도가 97㎎/L인 Au함유 시안계 도금품 수 세수 30L를 충전하고, 전해조(1)로부터 오버플로우해서 넘친 처리액은 순환조(6)에 저장된 후, 펌프(7)에 의해 순환조(6)로부터 전해조(1)의 바닥 부근에 공급하여, 전해조(1) 내를 순환시켰다.

전해조(1) 내를 순환하는 액량은 10L/분으로 하고, 전압을 4∼6V, 전류를 12A, 원통형상 회전 음극(4)의 주속을 1.0m/sec(회전수 120rpm)로 해서 전기분해를 행하였다.

전기분해를 개시하고나서 수시간 경과마다 처리액의 Au 농도를 측정한 결과를 하기 표 1에 나타낸다. 또한 전해시간(hr)에 대한 처리액의 Au 농도(㎎/L)의 변화를 도 2에 ■로 나타낸다.

하기 표 1로부터 명백한 바와 같이, 전기분해를 3시간 행한 시점에서 처리액의 Au 농도는 1㎎/L까지 저하되고, 처리액 중의 Au는 원통형상 회전 음극(4)의 표면에 전착되었다.

(실험예 2)

실험예 2에서는 티타늄제 망이 Au의 회수효율에 끼치는 영향을 조사했다. 구체적으로는, 상기 실험예 1에 있어서 원통형상 회전 음극(4)으로서 표면에 티타늄제 망을 설치하고 있지 않은 지름 160㎜, 길이 200㎜의 원통형상 회전 음극(4)을 사용한 점 이외는, 상기 실험예 1과 같은 조건으로 처리액을 전기분해했다. 전기분해를 개시하고나서 수시간 경과마다 처리액의 Au 농도를 측정한 결과를 하기 표 1에 나타낸다. 또한 전해시간(hr)에 대한 처리액의 Au 농도(㎎/L)의 변화를 도 2에 ◆로 나타낸다.

하기 표 1로부터 명백한 바와 같이, 처리액의 Au 농도를 1㎎/L로까지 저하시키기 위해서는 15시간 필요했다.

실험예 2의 결과와 상기 실험예 1의 결과를 비교하면, 실험예 2의 결과는 처리액의 Au 농도를 1㎎/L로까지 저하시키는데에 요하는 시간이 약 5배가 된다. 따라서 원통형상 회전 음극(4)의 표면에 티타늄제 망을 설치해서 표면적을 약 3.9배 증가시키는 것만으로, Au의 회수효율을 약 5배로 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있다.

(실험예 3)

실험예 3에서는, 회전 음극의 주속이 Au의 회수효율에 미치는 영향을 조사했다.

상기 실험예 2에 있어서, 원통형상 회전 음극(4)의 주속을 2.0m/sec(회전수 240rpm)로 2배로 높인 점 이외는, 상기 실험예 2와 같은 조건으로 처리액을 전기분해했다. 전기분해를 개시하고나서 수시간 경과마다 처리액의 Au 농도를 측정한 결과를 하기 표 1에 나타낸다. 또한 전해시간(hr)에 대한 처리액의 Au 농도(㎎/L)의 변화를 도 2에 ▲로 나타낸다.

하기 표 1로부터 명백한 바와 같이, 처리액의 Au 농도를 1㎎/L로까지 저하시키기 위해서는 12시간 필요했다.

실험예 3의 결과와 상기 실험예 2의 결과를 비교하면, 원통형상 회전 음극(4)의 주속을 2배로 하여도 전해시간은 3시간 단축할 수 있는 것에 머물며, Au의 회수효율은 20%정도밖에 개선되지 않았다.

또한, 원통형상 회전 음극(4)의 주속은 2.0m/sec(회전수 240rpm) 정도가 한 계이며, 이 이상 주속을 높이면 처리액의 파동이 커져서 안전 조업할 수 없었다.

도 2로부터 명백한 바와 같이, 원통형상 회전 음극(4)의 표면에 티타늄제 망을 설치하지 않은 경우(도 2 중의 ◆와 ▲)보다 원통형상 회전 음극(4)의 표면에 티타늄제 망을 설치함으로써(도 2 중의 ■), 전해시간이 현저하게 짧아져 Au의 회수효율이 현격하게 향상되어 있는 것을 알 수 있다.

(실험예 4)

실험예 4와 후술하는 실험예 5는, 회전 음극의 주속이 Au의 회수효율에 끼치는 영향을 조사한 다른 실험이다.

상기 실험예 1에 있어서, 원통형상 회전 음극(4)의 주속을 0.3m/sec(회전수 40rpm)로 1/3로 저감한 점 이외는, 상기 실험예 1과 같은 조건으로 처리액을 전기분해했다. 전기분해를 개시하고나서 수시간 경과마다 처리액의 Au 농도를 측정한 결과를 하기 표 1에 나타낸다.

하기 표 1로부터 명백한 바와 같이, 처리액의 Au 농도를 1㎎/L로까지 저하시키기 위해서는 6시간 필요했다.

실험예 4의 결과와 상기 실험예 1의 결과를 비교하면, 원통형상 회전 음극(4)의 주속을 지나치게 작게 하면, 전해시간이 길어져 Au의 회수효율이 그다지 개선되어 있지 않은 것을 알 수 있었다. 회수효율이 개선되어 있지 않은 이유는 처리액의 교반 부족에 의한 것이라 생각되고, 전기분해반응이 진행되기 어려워졌기 때문이라 생각된다.

(실험예 5)

상기 실험예 1에 있어서, 원통형상 회전 음극(4)의 주속을 2.0m/sec(회전수240rpm)로 2배로 높인 점 이외는, 상기 실험예 1과 같은 조건으로 처리액을 전기분해했다. 전기분해를 개시하고나서 수시간 경과마다 처리액의 Au 농도를 측정한 결과를 하기 표 1에 나타낸다.

하기 표 1로부터 명백한 바와 같이, 처리액의 Au 농도를 1㎎/L로까지 저하시키기 위해서는 5시간 필요했다.

실험예 5의 결과와 상기 실험예 1의 결과를 비교하면, 실험예 5의 결과는 처리액의 Au 농도를 1㎎/L로까지 저하시키기 위해서 요하는 시간이 약 1.7배가 되고, 원통형상 회전 음극(4)의 주속이 지나치게 클 경우에는 Au의 회수효율이 도리어 나빠지는 것을 알 수 있었다. Au의 회수효율이 나빠진 것은, 주속이 지나치게 큰 것에 의해 처리액의 기포가 발생하고, 발생한 기포에 의해 원통형상 회전 음극(4)과 처리액의 접촉 면적이 감소해서 전기분해 반응이 진행되기 어려워졌기 때문이라 생각된다.

하기 표 1로부터 명백한 바와 같이, 원통형상 회전 음극(4)의 주속을 지나치게 작게 해도, 지나치게 높게 해도, 상기 실험예 1의 결과보다 Au의 회수 시간은 길어져 Au의 회수효율은 그다지 향상되고 있지 않은 것을 알 수 있다.

(실험예 6)

실험예 6 및 후술하는 실험예 7, 8은, 티타늄제 망의 메쉬 크기나 선지름이 Au의 회수효율에 끼치는 영향을 조사한 실험이다.

상기 실험예 1에 있어서, 티타늄제 망으로서 평균 메쉬 크기가 5㎜, 평균 선 지름이 1㎜(4메쉬)인 망을 사용한 점 이외는, 상기 실험예 1과 같은 조건으로 처리액을 전기분해했다. 또, 원통형상 회전 음극(4)과 티타늄제 망이 접촉하는 부분 등을 고려하지 않고 표면적을 계산하면, 원통형상 회전 음극(4)의 표면에 상기 티타늄제 망을 접착했을 경우의 표면적은 티타늄제 망을 접착하지 않는 원통형상 회전 음극(4)의 표면적과 비교해서 3.1배 정도의 증가이었다.

전기분해를 개시하고나서 수시간 경과마다 처리액의 Au 농도를 측정한 결과를 하기 표 1에 나타낸다.

하기 표 1로부터 명백한 바와 같이, 처리액의 Au 농도를 1㎎/L로까지 저하시키기 위해서는 6시간 필요했다.

실험예 6의 결과와 상기 실험예 1의 결과를 비교하면, 티타늄제 망으로서 망눈이 지나치게 성긴 망을 사용하면, Au의 회수에 시간이 걸리고, Au의 회수효율은 그다지 개선되어 있지 않은 것을 알 수 있었다.

(실험예 7)

상기 실험예 1에 있어서, 티타늄제 망으로서 평균 메쉬 크기가 2㎜, 평균 선지름이 0.5㎜(10메쉬)인 망을 사용한 점 이외는, 상기 실험예 1과 같은 조건으로 처리액을 전기분해했다. 또한, 원통형상 회전 음극(4)과 티타늄제 망이 접촉하는 부분 등을 고려하지 않고 표면적을 계산하면, 원통형상 회전 음극(4)의 표면에 상기 티타늄제 망을 접착했을 경우의 표면적은 티타늄제 망을 접착하지 않는 원통형상 회전 음극(4)의 표면적과 비교해서 3.5배 정도의 증가이었다.

전기분해를 개시하고나서 수시간 경과마다 처리액의 Au 농도를 측정한 결과 를 하기 표 1에 나타낸다.

하기 표 1로부터 명백한 바와 같이, 전기분해를 4시간 행한 시점에서 처리액의 Au 농도는 1㎎/L 미만으로까지 저하했다.

실험예 7의 결과와 상기 실험예 1의 결과를 비교하면, 티타늄제 망이 10메쉬에서도 20메쉬에서도 처리액의 Au 농도가 1㎎/L 정도에 도달할 때까지의 시간은 거의 같고, Au의 회수효율은 거의 같았다.

(실험예 8)

상기 실험예 1에 있어서, 티타늄제 망으로서 평균 메쉬 크기가 0.3㎜, 평균 선지름이 0.1㎜(60메쉬)인 망을 사용한 점 이외는, 상기 실험예 1과 같은 조건으로 처리액을 전기분해했다. 또, 원통형상 회전 음극(4)과 티타늄제 망이 접촉하는 부분 등을 고려하지 않고 표면적을 계산하면, 원통형상 회전 음극(4)의 표면에 상기 티타늄제 망을 접착한 경우의 표면적은 티타늄제 망을 접착하지 않는 원통형상 회전 음극(4)의 표면적과 비교해서 4.1배 정도의 증가이었다.

전기분해를 개시하고나서 수시간 경과마다 처리액의 Au 농도를 측정한 결과를 하기 표 1에 나타낸다.

하기 표 1로부터 명백한 바와 같이, 처리액의 Au 농도를 1㎎/L로까지 저하시키기 위해서는 5시간 필요했다.

실험예 8의 결과와 상기 실험예 1의 결과를 비교하면, 티타늄제 망으로서 눈이 지나치게 촘촘한 망을 이용하여도 전해시간을 그다지 단축할 수 없어, Au의 회수효율은 개선할 수 없는 것을 알 수 있었다.

하기 표 1로부터 명백한 바와 같이, 티타늄제 망의 눈을 지나치게 성기게 해도, 지나치게 촘촘하게 해도, 상기 실험예 1의 결과나 상기 실험예 7의 결과보다 Au의 회수에 시간이 걸려, Au의 회수효율은 개선되어 있지 않은 것을 알 수 있다.

(실험예 9)

실험예 9 및 후술하는 실험예 10은, 티타늄제 망의 권취수가 Au의 회수효율에 끼치는 영향을 조사한 실험이다.

상기 실험예 1에 있어서, 원통형상 회전 음극(4)의 표면에 감는 티타늄제 망의 권취수를 1겹으로 하는 점 이외는, 상기 실험예 1과 같은 조건으로 처리액을 전기분해했다. 또, 원통형상 회전 음극(4)과 티타늄제 망이 접촉하는 부분 등을 고려하지 않고 표면적을 계산하면, 원통형상 회전 음극(4)의 표면에 상기 티타늄제 망을 접착했을 경우의 표면적은 티타늄제 망을 접착하지 않는 원통형상 회전 음극(4)의 표면적과 비교해서 2.4배 정도의 증가이었다.

전기분해를 개시하고나서 수시간 경과마다 처리액의 Au 농도를 측정한 결과를 하기 표 1에 나타낸다.

하기 표 1로부터 명백한 바와 같이, 처리액의 Au 농도를 1㎎/L로까지 저하하기 위해서는 5시간 필요했다.

실험예 9의 결과와 상기 실험예 1의 결과를 비교하면, 원통형상 회전 음극(4)의 표면에 감는 티타늄제 망의 권취수를 지나치게 줄이면, 티타늄제 망을 감는 효과가 충분히 얻어지기 어려운 것을 알 수 있다.

(실험예 10)

상기 실험예 1에 있어서, 원통형상 회전 음극(4)의 표면에 감는 티타늄제 망의 권취수를 4겹으로 하는 점 이외는, 상기 실험예 1과 같은 조건으로 처리액을 전기분해했다. 또, 원통형상 회전 음극(4)과 티타늄제 망이 접촉하는 부분 등을 고려하지 않고 표면적을 계산하면, 원통형상 회전 음극(4)의 표면에 상기 티타늄제 망을 접착했을 경우의 표면적은 티타늄제 망을 접착하지 않는 원통형상 회전 음극(4)의 표면적과 비교해서 6.8배 정도의 증가이었다.

전기분해를 개시하고나서 수시간 경과마다 처리액의 Au 농도를 측정한 결과를 하기 표 1에 나타낸다.

하기 표 1로부터 명백한 바와 같이, 전기분해를 3시간 행한 시점에서 처리액의 Au 농도는 1㎎/L까지 저하했다.

실험예 10의 결과와 상기 실험예 1의 결과를 비교하면, 원통형상 회전 음극(4)의 표면에 감는 티타늄제 망의 권취수를 지나치게 늘려도 티타늄제 망을 감는 효과는 포화되는 것을 알 수 있다.

하기 표 1로부터 명백한 바와 같이, 티타늄제 망의 권취수를 지나치게 적게 하면 상기 실험예 1의 결과나 상기 실험예 10의 결과보다 전해시간이 길어져 Au의 회수효율을 개선하기 어려운 것을 알 수 있다.

(실험예 11)

실험예 11 및 뒤에 기재하는 실험예 12, 13에서는, Au 회수공정을 반복해 행했을 때의 티타늄제 망의 영향을 조사했다.

상기 실험예 1에 있어서, 처리액으로서 Au함유 시안계 도금품 수세수 30L를 도 1에 나타낸 금속 회수장치에 충전하고, 상기 폐액의 Au 농도가 1㎎/L가 될 때까지 전기분해한 후, 원통형상 회전 음극(4)에 전착한 Au를 회수하지 않고 새로운 Au함유 시안계 도금품 수세수 30L를 충전하는 공정을 반복해서 30회 행하였다. 상기 Au함유 시안계 도금품 수세수의 Au 농도는 97㎎/L이다. 원통형상 회전 음극(4)에 전착한 Au가 박리해서 전해조(1)의 밑바닥에 퇴적한 Au량을 측정했다. 측정 결과를 하기 표 2에 나타낸다.

또, Au함유 시안계 도금품 수세수로서는 합계로 900L 사용했다. 상기 폐액에 포함되어 있는 총 Au량은 87.3g이었다.

하기 표 2로부터 명백한 바와 같이, 30회 반복해서 전기분해를 행한 후, 원통형상 회전 음극(4)에 전착되어 있는 Au량은 86.1g이며, 전해조의 밑바닥에 퇴적된 Au량은 0.3g이었다. 따라서 원통형상 회전 음극(4)으로부터 박리된 Au율은 0.3%이었다.

(실험예 12)

상기 실험예 11에 있어서, 원통형상 회전 음극(4)으로서 표면에 티타늄제 망을 설치하고 있지 않은 지름 160㎜, 길이 200㎜의 원통형상 회전 음극(4)을 사용한 점 이외는, 상기 실험예 11과 같은 조건으로 처리액을 전기분해했다.

하기 표 2로부터 명백한 바와 같이, 30회 반복해서 전기분해를 행한 후, 원통형상 회전 음극(4)에 전착되어 있는 Au량은 81.3g이며, 전해조의 밑바닥에 퇴적된 Au량은 5.1g이었다. 따라서 원통형상 회전 음극(4)으로부터 박리된 Au율은 5.8%이었다.

(실험예 13)

상기 실험예 11에 있어서, 원통형상 회전 음극(4)의 표면에 티타늄제 망을 감을 때에, 티타늄제 망과 원통형상 회전 음극의 상부 복수 개소를 도선으로 연결시키고, 티타늄제 망이 원통형상 회전 음극(4)의 표면에 밀착하지 않도록 스페이서를 넣어서 1㎜정도의 간극을 두고서 2겹이 되도록 감은 원통형상 회전 음극(4)을 사용한 점 이외는, 상기 실험예 11과 같은 조건으로 처리액을 전기분해했다.

하기 표 2로부터 명백한 바와 같이, 30회 반복해서 전기분해를 행한 후, 원통형상 회전 음극(4)에 전착되어 있는 Au량은 85.0g이며, 전해조의 밑바닥에 퇴적된 Au량은 1.4g이었다. 따라서 원통형상 회전 음극(4)으로부터 박리된 Au율은 1.6%이었다.

상기 실험예 11∼13의 결과를 비교하면, 원통형상 회전 음극(4)의 표면에 티타늄제 망을 접착시킴으로써 원통형상 회전 음극(4)으로의 전착성을 높일 수 있고, 원통형상 회전 음극(4)의 표면으로부터 Au를 박리시키지 않고 회수할 수 있는 것을 알 수 있다. 그 때문에 원통형상 회전 음극(4)의 표면으로부터 박리되어 떨어진 금속을 회수하기 위한 특별한 기구를 별도로 설치할 필요가 없어져서, 회수장치의 공간 절약화를 실현할 수 있다.

(실험예 14)

실험예 14 및 뒤에 기재하는 실험예 15, 16은, Au함유 왕수(aqua regia) 박리액의 폐액으로부터 Au를 회수했을 때의 회수효율을 조사한 실험이다.

상기 실험예 1에 있어서, 처리액으로서 Au함유 왕수 박리액의 폐액을 사용한 점과, 전압을 1.0∼2.0V, 전류를 20A로 해서 전기분해를 행한 점 이외는, 상기 실험예 1과 같은 조건으로 처리액을 전기분해했다. 상기 Au함유 왕수 박리액의 폐액의 Au 농도는 80㎎/L이다. 전기분해를 개시하고나서 수시간 경과마다 처리액의 Au 농도를 측정한 결과를 하기 표 3에 나타낸다. 또한 전해시간(hr)에 대한 처리액의 Au 농도(㎎/L)의 변화를 도 3에 ■로 나타낸다.

하기 표 3으로부터 명백한 바와 같이, 전기분해를 6시간 행한 시점에서 처리액의 Au 농도는 3㎎/L까지 저하했다. 6시간 경과하는 동안, 원통형상 회전 음극(4)에 전착한 Au가 박리된 모양은 확인되지 않았다.

(실험예 15)

상기 실험예 14에 있어서, 원통형상 회전 음극(4)으로서 표면에 티타늄제 망을 설치하고 있지 않은 지름 160㎜, 길이 200㎜의 원통형상 회전 음극(4)을 사용한 점 이외는, 상기 실험예 14와 같은 조건으로 처리액을 전기분해했다. 전기분해를 개시하고나서 수시간 경과마다 처리액의 Au 농도를 측정한 결과를 하기 표 3에 나타낸다. 또한 전해시간(hr)에 대한 처리액의 Au 농도(㎎/L)의 변화를 도 3에 ◆로 나타낸다.

하기 표 3으로부터 명백한 바와 같이, 전기분해를 12시간 행한 시점에서 처리액의 Au 농도는 10㎎/L까지 저하했지만, 그 후에 원통형상 회전 음극(4)에 전착한 Au가 박리해서 재용해가 일어났기 때문에 Au 농도의 상승이 확인되었다.

또, 원통형상 회전 음극(4)으로부터 박리한 Au는, 잠깐이면 왕수에 용해되어 버리기 때문에 박리된 Au량은 측정할 수 없었다.

(실험예 16)

상기 실험예 14에 있어서, 원통형상 회전 음극(4)의 표면에 티타늄제 망을 감을 때에, 티타늄제 망과 원통형상 회전 음극의 상부 복수 개소를 도선으로 연결시키고, 티타늄제 망이 원통형상 회전 음극(4)의 표면에 밀착되지 않도록 스페이서를 넣어서 1㎜정도의 간극을 두고 2겹이 되도록 감은 원통형상 회전 음극(4)을 사용한 점 이외는, 상기 실험예 14와 같은 조건으로 처리액을 전기분해했다. 전기분해를 개시하고나서 수시간 경과마다 처리액의 Au 농도를 측정한 결과를 하기 표 3에 나타낸다. 또한 전해시간(hr)에 대한 처리액의 Au 농도(㎎/L)의 변화를 도 3에 ▲로 나타낸다.

하기 표 3으로부터 명백한 바와 같이, 전기분해를 3시간 행한 시점에서 원통형상 회전 음극(4)에 전착한 Au가 박리해서 재용해가 일어났다. 처리액의 Au 농도는 20㎎/L 전후에서 추이하고, Au 농도는 더 이상 저하하지 않았다.

또, 원통형상 회전 음극(4)으로부터 박리된 Au는 잠깐이면 왕수에 용해되어 버리기 때문에 박리된 Au량은 측정할 수 없었다.

실험예 14∼16의 결과를 플롯한 도 3으로부터 명백한 바와 같이, 처리액으로서 Au함유 왕수 박리액의 폐액을 사용했을 경우이여도 티타늄제 망을 표면에 접착시킨 원통형상 회전 음극(4)을 사용함으로써(도 3의 ■) 전해시간을 짧게 할 수 있고, Au의 회수효율이 높아지는 것을 알 수 있다. 또한 티타늄제 망을 표면에 접착시킨 원통형상 회전 음극(4)을 사용함으로써(도 3의 ■) 처리액의 Au 농도를 3㎎/L까지 저하시킬 수 있게 되어 있다.

(실험예 17)

실험예 17 및 뒤에 기재하는 실험예 18에서는, Pd함유 폐액으로부터 Pd를 회수했을 때의 회수효율을 조사했다.

상기 실험예 1에 있어서, 처리액으로서 Pd함유 폐액(Pd 농도는 113㎎/L, pH=8)을 사용한 점과, 전압을 7∼8V로 해서 전기분해를 행한 점 이외는, 상기 실험예 1과 같은 조건으로 처리액을 전기분해했다. 전기분해를 개시하고나서 수시간 경과마다 처리액의 Pd 농도를 측정한 결과를 하기 표 4에 나타낸다.

하기 표 4로부터 명백한 바와 같이, 전기분해를 6시간 행한 시점에서 처리액의 Pd 농도는 1㎎/L까지 저하했다.

(실험예 18)

상기 실험예 17에 있어서, 원통형상 회전 음극(4)으로서 표면에 티타늄제 망을 설치하고 있지 않은 지름 160㎜, 길이 200㎜의 원통형상 회전 음극(4)을 사용한 점 이외는, 상기 실험예 17과 같은 조건으로 처리액을 전기분해했다. 전기분해를 개시하고나서 수시간 경과마다 처리액의 Pd 농도를 측정한 결과를 하기 표 4에 나타낸다.

하기 표 4로부터 명백한 바와 같이, 처리액의 Pd 농도를 1㎎/L로까지 저하시키기 위해서는 27시간 필요했다.

실험예 18의 결과와 상기 실험예 17의 결과를 비교하면, 실험예 18의 전해시간은 약 4.5배로 증가되어 있기 때문에, 본 발명에 의하면 원통형상 회전 음극(4)의 표면에 티타늄제 망을 설치해서 표면적을 약 3.9배 증가시키는 것만으로 Pd의 회수효율을 약 4.5배로 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있다.

하기 표 4로부터 명백한 바와 같이, Pd함유 폐액으로부터 Pd를 회수할 경우라도, 원통형상 회전 음극(4)의 표면에 티타늄제 망을 설치하지 않을 때보다 원통형상 회전 음극(4)의 표면에 티타늄제 망을 설치함으로써, 전해시간이 현저하게 짧아져 Pd의 회수효율이 높아져 있는 것을 알 수 있다.

(실험예 19)

실험예 19 및 뒤에 기재하는 실험예 20에서는, Cu함유 황산 폐액으로부터 Cu를 회수했을 때의 회수효율을 조사했다.

상기 실험예 1에 있어서, 처리액으로서 Cu함유 황산 폐액(Cu 농도는 166㎎/L, 산농도는 1mol/L)을 사용한 점과, 전압을 3∼4V로 해서 전기분해를 행한 점 이외는, 상기 실험예 1과 같은 조건으로 처리액을 전기분해했다. 전기분해를 개시하고나서 수시간 경과마다 처리액의 Cu 농도를 측정한 결과를 하기 표 5에 나타낸다.

하기 표 5로부터 명백한 바와 같이, 전기분해를 3시간 행한 시점에서 처리액의 Cu 농도는 5㎎/L로 저하되고, 6시간 행한 시점에서 처리액의 Cu 농도는 1㎎/L 미만으로까지 저하했다.

(실험예 20)

상기 실험예 19에 있어서, 원통형상 회전 음극(4)으로서 표면에 티타늄제 망을 설치하고 있지 않은 지름 160㎜, 길이 200㎜의 원통형상 회전 음극(4)을 사용한 점 이외는, 상기 실험예 19와 같은 조건으로 처리액을 전기분해했다. 전기분해를 개시하고나서 수시간 경과마다 처리액의 Cu 농도를 측정한 결과를 하기 표 5에 나타낸다.

하기 표 5로부터 명백한 바와 같이, 처리액의 Cu 농도를 1㎎/L 미만으로까지 저하시키기 위해서는 24시간 필요했다.

실험예 20의 결과와 상기 실험예 19의 결과를 비교하면, 실험예 20에서는 전해시간이 약 4배로 길어져 있고, 원통형상 회전 음극(4)의 표면에 티타늄제 망을 설치해서 표면적을 약 3.9배 증가시키는 것만으로 Cu의 회수효율을 약 4배로 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있다.

하기 표 5로부터 명백한 바와 같이, 원통형상 회전 음극(4)의 표면에 티타늄제 망을 설치하지 않을 경우보다 원통형상 회전 음극(4)의 표면에 티타늄제 망을 설치함으로써 전해시간이 현저하게 짧아져, Cu의 회수효율이 향상되어 있는 것을 알 수 있다.

(실험예 21)

실험예 21 및 뒤에 기술하는 실험예 22∼24는 상술한 도 1에 나타내는 금속 회수장치에 있어서, 도 4에 나타내는 원통형상 회전 음극(4a)을 부착한 회수장치를 사용하여 Au함유 시안계 도금품 수세수로부터 Au를 회수했을 때의 회수효율을 조사하기 위해서 행하였다. 원통형상 회전 음극(4a)의 표면에는 절삭가공으로 홈이 전체면에 형성되어 있다. 홈의 형상은 규칙적으로 가공되어 있고, 홈의 폭(x)은 1㎜, 홈과 홈의 간격(y)은 1㎜, 홈의 깊이(z)는 3㎜이다. 회전 음극의 표면에 형성한 홈의 단면 형상은 직사각형이며, 홈의 외관은 도 4에 나타내는 바와 같이, 수직방향으로 형성된 홈이 원주방향으로 등간격으로 배열되어 있다.

실험 조건은 상기 실험예 1과 같은 조건으로 행하였다. 또한, 요철을 형성한 원통형상 회전 음극(4a)의 표면적은 요철을 형성하지 않은 경우의 표면적과 비교하여 4.0배 증가했다. 표면적의 증가율은 상기 실험예 1과 같다.

전기분해를 개시하고나서 수시간 경과마다 처리액의 Au 농도를 측정한 결과를 하기 표 6에 나타낸다.

하기 표 6으로부터 명백한 바와 같이, 전기분해를 3시간 행한 시점에서 처리액의 Au 농도는 1㎎/L까지 저하되었다. 처리액 중의 Au는 원통형상 회전 음극(4a)의 표면에 전착되었다.

실험예 21과 상기 실험예 1로부터 명백한 바와 같이, Au의 회수효율은 표면에 깊이 3㎜의 홈을 형성한 원통형상 회전 음극(4a)을 이용한 경우와, 원통형상 회전 음극(4a)의 표면에 티타늄제 망을 2겹으로 피복한 경우에서 바뀌지 않고 동등하였다.

(실험예 22)

실험예 22는 홈의 깊이가 Au의 회수효율에 미치는 영향을 조사했다. 구체적으로는 상기 실험예 21에 있어서, 홈의 깊이(z)를 1.5㎜로 얕게 형성한 원통형상 회전 음극(4a)을 이용한 점 이외는, 상기 실험예 21과 같은 조건으로 처리액을 전기분해했다. 또한, 요털을 형성한 원통형상 회전 음극(4a)의 표면적은 요철을 형성하지 않은 경우의 표면적과 비교하여 2.5배의 증가에 머물렀다.

전기분해를 개시하고나서 수시간 경과마다 처리액의 Au 농도를 측정한 결과를 하기 표 6에 나타낸다. 하기 표 6으로부터 명백한 바와 같이, 처리액의 Au 농도를 1㎎/L로까지 저하시키기 위해서는 5시간 필요했다.

실험예 22의 결과와 상기 실험예 21의 결과로부터 명백한 바와 같이, 홈을 깊게 해서 회전 음극의 표면적을 크게 한 쪽이 Au의 회수효율을 개선할 수 있는 것을 알 수 있다.

(실험예 23)

실험예 23은 제 1 실시형태와 제 2 실시형태를 조합시킴으로써 원통형상 회전 음극(4a)의 표면에 피복한 도전체가 Au의 회수효율에 미치는 영향을 조사했다. 구체적으로는, 상기 실험예 22에서 사용한 원통형상 회전 음극(4a)[홈의 깊이(z)는 1.5㎜]의 표면에 도전체로서 평균 메쉬 크기가 1㎜, 평균 선지름이 0.3㎜(20메시)의 티타늄제 망을 1겹으로 권취한 점 이외는, 상기 실험예 21과 같은 조건으로 처리액을 전기분해했다. 티타늄제 망은 원통형상 회전 음극(4a)의 표면에 밀착되도록 스폿 용접으로 접착되어 있다. 또한, 본 실험예에서 사용한 원통형상 회전 음극(4a)(요철 형성 + 도전체 피복)의 표면적은 요철을 형성하지 않고, 또한 도전체로 피복하지 않은 경우의 표면적과 비교하여 3.9배 증가했다.

전기분해를 개시하고나서 수시간 경과마다 처리액의 Au 농도를 측정한 결과를 하기 표 6에 나타낸다. 하기 표 6으로부터 명백한 바와 같이, 처리액의 Au 농도를 1㎎/L로까지 저하시키기 위해서는 3시간 필요했다.

실험예 23과 상기 실험예 22로부터 명백한 바와 같이, 원통형상 회전 음극의 표면에 형성한 오목부에 깊이가 비교적 얕고, 1.5㎜의 경우에도 그 표면에 도전체를 더 피복하면 표면적이 커지기 때문에 원통형상 회전 음극의 표면에 오목부를 3.0㎜로 깊게 형성한 상기 실험예 21과 같은 정도의 Au 회수효율 개선효과가 발휘되는 것을 알 수 있다.

(실험예 24)

실험예 24에서는 상기 실험예 21에 있어서 블라스트 처리를 실시함으로써 원통형상 회전 음극(4a)의 표면에 요철을 형성한 점 이외는, 상기 실험예 21과 같은 조건으로 처리액을 전기분해했다. 블라스트 처리는 입자지름이 120㎛ 정도의 알루미나 입자를 사용했다. 블라스트 처리 후에 있어서의 원통형상 회전 음극(4a)의 볼록부와 오목부의 높이 차는 최대로 0.01㎜ 정도이고, 오목부와 볼록부의 간격은 0.05∼0.06㎜ 정도이었다. 또한, 표면에 블라스트 처리를 실시한 원통형상 회전 음극(4a)의 표면적은 블라스트 처리를 행하지 않은 경우의 표면적과 비교하여 1.1∼1.2배 정도의 증가에 머물렀다.

전기분해를 개시하고나서 수시간 경과마다 처리액의 Au 농도를 측정한 결과를 하기 표 6에 나타낸다. 하기 표 6으로부터 명백한 바와 같이, 처리액의 Au 농도를 1㎎/L로까지 저하시키기 위해서는 15시간 필요하였다.

실험예 24와 상기 실험예 21로부터 명백한 바와 같이, 본 실험예 24에 의한 블라스트 처리에서는 표면적의 증가가 원하는 레벨에 도달하지 않았기 때문에 표면적을 약 4배 증가시킨 상기 실험예 21에 비해서 처리액의 Au 농도를 1㎎/L로까지 저하시키는데 요하는 시간이 5배로 되었다.

(실험예 25)

실험예 25와 뒤에 기술하는 실험예 26은 원통형상 회전 음극의 내구성을 평가하기 위하여 행하였다.

실험예 25에서는 상기 실험예 21에 있어서 Au가 전착한 원통형상 회전 음극(4a)을 장치로부터 분리하고, 가열한 왕수 10L에 600시간 침지시켰다. 왕수는 70∼90℃로 되도록 가열하였다. 또한, 시간경과와 함께 용매의 일부가 증발하여 왕수의 액량이 줄어들기 때문에 새로운 왕수를 적절히 첨가하였다.

600시간 경과 후, 왕수로부터 원통형상 회전 음극(4a)을 인출하고, 세정, 건조한 후에 음극 표면을 육안으로 관찰하여, 침지 전후에 있어서의 원통형상 회전 음극(4a)의 표면의 형상 변화를 평가하였다. 600시간 경과 후, 원통형상 회전 음극(4a)의 표면 형상에는 거의 변화가 확인되지 않았다.

(실험예 26)

실험예 26에서는, 상기 실험예 1에 있어서 Au가 전착된 원통형상 회전 음극(4)을 장치로부터 분리하고, 상기 실험예 25와 같은 조건으로 원통형상 회전 음극(4)을 왕수에 침지시켜서 형상 변화를 평가하였다. 600시간 경과 후의 원통형상 회전 음극(4) 표면의 형상 변화를 육안으로 관찰한 결과, 원통형상 회전 음극(4) 표면에 피복한 티타늄제 망의 일부가 원통형상 회전 음극(4)의 표면으로부터 박리되어 있었다.

실험예 26과 상기 실험예 25의 결과를 비교하면, Au의 회수효율은 동일 정도이지만, Ti제 망 대신에 홈이 있는 회전 음극을 이용함으로써 원통형상 회전 음극의 내구성을 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있다.

본 발명에 의하면, 금속함유 용액으로부터 금속을 전기분해에 의해 회수할 때에 사용되는 장치로서, 공간절약화·설비부하의 저감화를 실현할 수 있고, 또한 단시간에 금속을 회수할 수 있는 회수효율이 매우 우수한 장치를 제공할 수 있다.

Claims (6)

1. 금속함유 용액을 전기분해하여 금속을 회수하는 장치로서:

   상기 장치는 축을 중심으로 해서 회전하는 기둥형상 또는 통형상의 회전 음극과, 상기 회전 음극과 대향하도록 배치된 양극과, 망형상 또는 다공질형상의 도전체를 갖고;

   상기 양극과 대향하는 상기 회전 음극의 면 중 적어도 일부는 상기 도전체로 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 금속 회수장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 금속은 귀금속인 것을 특징으로 하는 회수장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 도전체는 평균 메쉬 크기가 0.5∼3㎜인 금속망인 것을 특징으로 하는 회수장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도전체는 평균 선지름이 0.3∼0.5㎜인 금속망인 것을 특징으로 하는 회수장치.
5. 금속함유 용액을 전기분해하여 금속을 회수하는 장치로서:

   상기 장치는 축을 중심으로 해서 회전하는 기둥형상 또는 통형상의 회전 음극과, 상기 회전 음극과 대향하도록 배치된 양극을 갖고;

   상기 양극과 대향하는 상기 회전 음극의 면 중 적어도 일부는 요철로 가공되어 있는 것을 특징으로 하는 금속 회수장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 양극과 대향하는 상기 회전 음극의 면 중 적어도 일부는 망형상 또는 다공질형상의 도전체로 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 회수장치.

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