KR20120055350A - 인쇄회로기판 스크랩으로부터 금을 선택적으로 회수하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인쇄회로기판 스크랩 또는 폐인쇄회로기판으로부터 금을 선택적으로 회수하는 방법에 관한 것으로 전기분해에 의해 염소가스를 생성하여 침출조(30)에 공급하는 염소가스 전해생성 및 공급단계(S200)와; 전해생성 염소가스가 공급되는 상기 침출조(30)에 인쇄회로기판 스크랩을 투입하여 전해생성 염소에 의해 구리를 침출시키는 구리 침출단계(S300)와; 상기 구리 침출단계(S300)에서 생성된 구리 침출액을 회수하고 난 용액에 농도가 낮은 염산용액을 다시 주입하고 전해생성 염소를 공급하여 금을 침출시키는 금 침출단계(S400) 및; 상기 금 침출단계(S400)에 의해 생성된 금 침출액을 이온교환 컬럼에 공급하여 금을 이온교환수지에 흡착시킨 후 이온교환수지에 흡착된 금을 용리하는 금 흡착 및 회수단계(S400)를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.
상기와 같이 본 발명은 염산용액을 사용하여 인쇄회로기판 스크랩으로부터 금을 침출시키기 때문에 시안 또는 왕수를 사용하여 금을 침출시키는 것보다 친환경적이며 또한 고순도의 금을 고수율로 회수할 수 있다.

Description

인쇄회로기판 스크랩으로부터 금을 선택적으로 회수하는 방법{Selective Recovery Method of Gold from Scrapped Printed Circuit Boards(PCBs)}
본 발명은 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board) 스크랩에 함유되어 있는 금(Au)을 선택적으로 회수하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 개인용 컴퓨터 및 휴대폰 등의 전자제품을 구동시키는 데에 사용되는 인쇄회로기판을 제조하는 과정에서 발생되는 인쇄회로기판 스크랩 또는 사용 후 폐기되는 전자제품에 포함된 폐인쇄회로기판으로부터 금을 회수하는 방법에 관한 것이다.
인쇄회로기판은 전기?전자제품의 구동을 위한 핵심 구성품으로서 거의 모든 전기?전자제품에 탑재되어 있으며, 전기?전자제품의 생산량이 급격히 증가함에 따라 필연적으로 인쇄회로기판의 제조량도 증가하고 있다.
전기?전자제품의 구동에 필요한 인쇄회로기판은 매우 엄격한 정밀도가 요구되며 이에 따라 제조과정 중 불량품으로 폐기되는 인쇄회로기판 스크랩의 양도 급격히 증가하고 있다. 또한 기술개발과 기술의 첨단화가 급속히 진행됨에 따라 제품의 교체주기가 짧아져 사용 후 버려지는 폐전기?전자제품의 발생량이 증가되면서 폐인쇄회로기판의 양도 크게 증가하고 있다.
이러한 인쇄회로기판 스크랩과 폐인쇄회로기판(이하에서는 이들을 “인쇄회로기판 스크랩”이라 통칭한다.)에는 금, 은, 팔라듐 등과 같은 귀금속뿐만 아니라 구리, 니켈, 주석 등과 같은 유용금속들이 상당량 함유되어 있기 때문에 최근 들어 도시광산 자원으로 불리우는 이들 자원을 회수하여 재활용하기 위한 기술개발이 활발히 진행되고 있다. 특히 휴대폰에 탑재되어 있는 인쇄회로기판의 경우 1톤에 약 350g의 금이 포함되어 있으며, 이러한 금의 함량은 현재 광물자원의 경제성에 따른 채굴조건인 2?3g/ton-광석 함량의 약 150배 정도로서 상당히 부가가치가 높기 때문에 최근 이들 인쇄회로기판 스크랩을 단순히 폐기 처리하지 않고 회수하여 재활용하는 방안이 강구되고 있다.
인쇄회로기판 스크랩으로부터 금을 회수하는 방법은 건식제련법과 습식제련법으로 대별되는데, 건식제련법은 한 번에 대량의 인쇄회로기판 스크랩을 처리할 수 있다는 이점은 있으나 금을 회수까지의 시간이 오래 걸리고, 인쇄회로기판 스크랩을 용융시키는 용융로가 구비되어야 하기 때문에 설비투자비가 매우 높으며, 또한 처리공정 중에 필연적으로 슬래그가 생성되며 이 슬래그를 제거하는 과정에서 슬래그와 함께 금도 유출됨으로써 일부의 금이 손실되는 단점이 있다.
이에 반해 습식제련법은 침출제로서 시안 또는 왕수를 사용하는데, 이러한 침출제는 회수과정에서 NO 가스와 시안 화합물이 생성되므로 인체와 환경에 유해하며 폐수가 발생되는 등의 문제가 있을 뿐만 아니라 과도한 시약(reagent)이 소모되는 단점이 있다.
따라서 환경규제가 점점 엄격해지는 추세를 고려하여 친환경적이며 금을 더욱 쉽고 효율적으로 회수할 수 있는 방법의 개발이 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 요구에 부응하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 인쇄회로기판 스크랩으로부터 고수율로 고순도의 금을 선택적으로 회수할 수 있는 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 인쇄회로기판 스크랩으로부터 금을 선택적으로 회수하는 방법을, 전기분해에 의해 염소가스를 생성하여 침출조에 공급하는 염소가스 생성 및 공급단계와; 전해생성염소가 공급되는 상기 침출조에 인쇄회로기판 스크랩을 투입하여 염소에 의해 구리를 침출시키는 구리 침출단계와; 상기 구리 침출단계에서 생성된 구리 침출액을 회수하고 난 용액에 염산용액을 다시 주입하고 전해생성염소를 공급하여 금을 침출시키는 금 침출단계 및; 상기 금 침출단계에 의해 생성된 금 침출액을 이온교환 컬럼에 공급하여 금을 이온교환수지에 흡착시킨 후 이온교환수지에 흡착된 금을 용리하는 금 흡착 및 회수단계를 포함하여 구성하는 것에 의해 달성된다.
본 발명은 염산용액을 사용하여 인쇄회로기판 스크랩으로부터 금을 침출시키기 때문에 침출 과정에서 NO 가스, 시안 화합물 등이 생성되지 않아 시안 또는 왕수를 사용하여 금을 침출시키는 방법에 비해 더 친환경적이다.
또한 본 발명은 다른 습식제련법을 이용하여 인쇄회로기판 스크랩으로부터 금을 회수하는 방법에 비해 고순도의 금을 고수율로 회수할 수 있다.
이에 더하여 본 발명은 적은 양의 시약으로도 쉽게 금을 회수할 수 있어 효율적이며 경제적이다.
도 1은 본 발명에 따른 인쇄회로기판 스크랩으로부터 금을 회수하는 방법을 도시한 순서도이고,
도 2는 본 발명의 사용되는 전해생성조와 침출조를 나타낸 도면이다.
이하에서는 본 발명의 구성과 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
본 발명은 인쇄회로기판 스크랩으로부터 고순도의 금을 효과적으로 회수하는 방법을 제공하고자 하는 것으로, 이를 위해 본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 크게 염소가스 전해생성 및 공급단계, 구리 침출단계, 금 침출단계, 금 흡착 및 회수단계를 포함한다.
(1) 인쇄회로기판 스크랩 절단단계(S100)
이 단계는 인쇄회로기판 스크랩을 침출조에 장입할 수 있는 정도의 적당한 크기로 절단하는 단계로서 선택적 과정이며, 이때 절단된 스크랩의 크기는 1, 2, 5mm 정도인 것이 바람직하다.
(2) 염소가스 전해생성 및 공급단계(S200)
이 단계는 상기 인쇄회로기판 스크랩 절단단계(S100)에서 절단된 인쇄회로기판 스크랩의 조각 또는 원형 상태의 인쇄회로기판 스크랩으로부터 구리 또는 금을 용해시키는 데에 사용되는 염소가스를 전해생성하여 공급하는 단계로서 이를 위해 본 발명에는 전해생성조와 침출조가 구비된다.
도 2는 본 발명에 사용되는 전해생성조(10)와 침출조(30)를 도시한 도면으로서 이 도면에 도시된 바와 같이 전해생성조(10)는 이온교환막(13)에 의해 음극실(11)과 양극실(12)로 구획되고, 침출조는(30) 그 내부에 교반봉(32)이 설치된다.
상기와 같은 구조로 이루어진 전해생성조(10)의 음극실(11)과 양극실(12)에 각각 1?6몰, 1?5몰 농도의 염산용액을 주입한 후, 전류를 인가하게 되면 전해생성조(10)의 양극실(12)에서 염산용액의 전기분해에 의해 염소가스(16)가 생성되어 튜브(20)를 통해 침출조(30)로 공급되며, 이때 전해생성조(10)에 인가되는 전류의 전류밀도는 100?1,000A/m2이다. 이때 음극실(11)에서는 수소가스(15)가 생성된다.
(3) 구리 침출단계(S300)
이 단계는 상기 염소가스 전해생성 및 공급단계(S200)에 의해 공급된 염소가스에 의해 인쇄회로기판 스크랩으로부터 구리를 용해시키는 단계이다.
상기 염소가스 전해생성 및 공급단계(S200)에 의해 침출조로 공급된 염소가스는 침출조에 존재하는 용액에 의해 녹아 염소이온이 되는데, 이때 상기 인쇄회로기판 스크랩 절단단계(S100)에서 절단된 인쇄회로기판 스크랩의 조각 또는 원형 상태의 인쇄회로기판 스크랩(1)을 침출조(30)에 투입하게 되면 인쇄회로기판 스크랩(1)에 함유된 구리가 용해되어 침출되는데, 이때 침출조(30)의 온도를 25?75℃, 교반속도를 100?700rpm, 반응시간 약 10?180분을 유지하게 되면 더욱 효과적으로 인쇄회로기판 스크랩(1)으로부터 구리를 침출시킬 수 있다.
침출조(30)에서의 용해반응이 진행됨에 따라 구리의 침출양이 점점 증가되고 이로 인해 침출조(30)의 산화-환원 전위가 상승되는데, 일정 시간 경과 후 침출조의 산화-환원전위가 200?400mV에서 1,000mV로 상승되면 전원 공급을 중단시켜 침출공정을 중지시킨 후 침출조(30)로부터 구리 침출액을 회수한다.
(4) 금 침출단계(S400)
상기 구리 침출단계(S300)에서 생성된 구리 침출액을 회수하고 난 침출조(30)에 0.1?1몰 농도의 새로운 염산용액을 주입한 다음, 전해생성조(10)에 다시 전류를 인가하게 되면 금의 침출이 시작되며, 일정 시간 경과 후 전해생성조(10)의 전류 공급을 중단시키면 이에 의해 침출조(30)로의 전해생성 염소가스의 공급이 중단되고 그 결과 금의 침출과정이 종료된다.
(5) 금 흡착 및 회수단계(S500)
상기 금 침출단계(S400)가 완료되면 침출조로부터 금 침출액을 회수한 다음, 이 침출액을 이온교환 컬럼에 공급하여 침출액 속의 금을 이온교환수지에 흡착시킨다. 이후 이온교환수지에 흡착된 금을 용리하기 위하여 아세톤과 1몰 염산용액을 부피비 9:1로 혼합한 다음 이온교환 컬럼에 재차 공급하여 고순도의 금 용액을 회수한다.
본 발명자들은 상기와 같은 단계들로 이루어진 본 발명의 유효성을 확인하기 위해 본 발명의 금 회수방법을 휴대폰에 사용된 폐인쇄회로기판에 적용하여 이로부터 금을 실제로 회수하여 보았으며, 그 결과 약 95%의 고수율로 약 99.9%의 고순도의 금을 회수할 수 있었다.
10: 전해생성조 11: 음극실
12: 양극실 13: 이온교환막
15: 수소가스 16: 염소가스
20: 튜브 30: 침출조
32: 교반봉

Claims (5)

  1. 인쇄회로기판 스크랩으로부터 금을 선택적으로 회수하는 방법에 있어서,
    전기분해에 의해 염소가스를 생성하여 침출조(30)에 공급하는 염소가스 전해생성 및 공급단계(S200)와;
    염소가스가 공급되는 상기 침출조(30)에 인쇄회로기판 스크랩을 투입하여 전기분해에 의해 구리를 침출시키는 구리 침출단계(S300)와;
    상기 구리 침출단계(S300)에서 생성된 구리 침출액을 회수하고 난 용액에 염산용액을 다시 주입하여 금을 침출시키는 금 침출단계(S400) 및;
    상기 금 침출단계(S400)에 의해 생성된 금 침출액을 이온교환 컬럼에 공급하여 금을 이온교환수지에 흡착시킨 후 이온교환수지에 흡착된 금을 용리하는 금 흡착 및 회수단계(S400)를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 스크랩으로부터 금을 선택적으로 회수하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 구리 침출단계(S300)에서 인쇄회로기판 스크랩을 침출조(30)에 투입하기 전에 적당한 크기로 절단하는 인쇄회로기판 스크랩 절단단계(S100)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 스크랩으로부터 금을 선택적으로 회수하는 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 전기분해는 이온교환막(13)에 의해 음극실(11)과 양극실(12)로 구획되는 전해생성조(10)에서 이루어지되,
    상기 전기분해는 음극실(11)과 양극실(12)에 각각 1?6몰, 1?5몰 농도의 염산용액이 주입된 상태에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 스크랩으로부터 금을 선택적으로 회수하는 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 금 침출단계(S400)는 상기 구리 침출단계(S300)에서 생성된 구리 침출액을 회수하고 난 용액에 0.1?1몰 농도의 새로운 염산용액이 주입된 상태에서 행해지는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 스크랩으로부터 금을 선택적으로 회수하는 방법.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금 흡착 및 회수단계(S500)에서 이온교환수지에 흡착된 금을 용리하는 데에 사용되는 용액은 아세톤과 염산용액을 혼합한 용액인 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 스크랩으로부터 금을 선택적으로 회수하는 방법.
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