KR20120074167A - 동 제련 슬래그로부터의 유가금속 회수 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 동 제련 슬래그로부터의 유가금속 회수 방법에 관한 것으로, 동 제련 슬래그로부터의 유가금속 회수 방법으로서, (i) 동 제련 슬래그를 파쇄하는 단계, (ii) 상기 동 제련 슬래그, 철원 및 탄소재를 균일하게 혼합하는 단계, (ⅲ) 상기 (ⅱ) 단계에서 얻어진 혼합물을 열처리하여 용융합금화시키는 단계, (iv) 실리콘을 첨가한 후 상온으로 냉각시킴으로써 잉곳을 형성하는 단계, 및 (v) 상기 잉곳을 산처리하여 유가금속을 침출 및 회수하는 단계를 포함하는 동 제련 슬래그로부터의 유가금속 회수 방법이 제공된다. 본 발명에서는 동제련시 발생하는 부산물을 철계 금속에 합금화 하는 과정에서, 실리콘 등 철과 합금을 이루었을 경우, 취성이 발생하는 원소를 투입하여 합금화 이후 습식으로 산을 처리하는 과정에서 폐산 발생율을 최소화할 수 있다.
Description
본 발명은 동 제련 슬래그로부터의 유가금속 회수 방법에 관한 것으로, 동 제련시 발생하는 부산물로부터 유가금속 회수시 발생되는 폐산의 양을 최소한으로 줄이면서 유가금속을 용이하게 회수할 수 있는 동 제련 슬래그로부터의 유가금속 회수 방법에 관한 것이다.
동의 제련과정에서 발생하는 부산물인 동 제련 슬래그(copper slag)는 순수한 동 1kg을 생산할 시에 약 1.4kg 정도가 발생하며, 국내의 경우 연간 약 60만톤 정도가 발생하고 있다. 더욱이, 앞으로 지속적인 동 소비의 증가에 따른 동 생산업체의 설비증설로 동 제련 슬래그는 계속 증가할 것으로 예상되는데, 종래에는 이러한 동제련 슬래그를 매립 등의 처리방법에 의해 폐기처분하기도 하였으며, 이에 따르 처리비용이 소요될 뿐만 아니라, 매립지가 확보되어야 하는 문제점이 있다.
광물자원과 2차 자원(제조공정에서 발생하는 스크랩과 폐기물 그리고 사용 후 버리지는 폐제품 등)으로부터 백금족 금속과 같은 유가금속을 회수하는 제련공정은 유가금속의 농축, 추출, 분리정제 그리고 회수공정으로 이루어져 있다.
또한, 습식법에 의한 유가금속의 회수방법으로서, 스크랩을 분체로 파쇄한 다음 산이나 가성 소오다에 용해하고난 이후, 용매추출, 화학침전, 시멘테이션, 이온 교환법 등으로 목적 금속을 분리 농축하는 방법이 있다. 그 중 미국의 Bureau of Mines에서 개발된 방법은 3단계의 침출공정으로 이루어져 있는데, 먼저 고장력 분리기로 금과 은이 함유된 스크랩을 분리한 다음, 가성 소오다를 사용하여 알루미늄을 용해하여 제거하고, 남은 잔사는 황산으로 용해하여 니켈과 동을 침출 회수하며, 최종 잔사에 남아 있는 은과 금은 먼저 질산으로 은을 추출한 다음 왕수로 금을 용해하여 회수한다.
그러나, 이와 같이, 습식의 방법으로 유가금속을 분리 정제하는 방법은 처리 후 폐산을 처리함에 있어 추가 환경부담이 존재한다.
또 다른 방법으로서 건식법이 알려져 있다. 건식법은 유기물질을 분리하기 위한 산화제 및 유가금속을 회수하기 위한 포집금속을 스크랩과 함께 장입하여 고온에서 반응시켜서, 유기물질을 연소시키고 남은 슬래그와 금속중에서 금속을 분리한 후, 상기 분리된 금속에 대하여 2차 분리, 정제 과정을 거쳐서 필요한 유가금속을 얻는 방법이다. 이러한, 건식법은 모든 형태의 인쇄 회로 기판 스크랩을 처리할 수 있으며, 인쇄 회로 기판의 물리적인 형태가 습식법에서 요구되는 것처럼 중요하지 않으므로 처리전에 기계적인 처리 등이 반드시 필요하지는 않다는 장점이 있다.
그러나, 건식법에 의할 경우 유가금속을 슬래그로부터 분리하는 것이 용이하지 않아 유가금속 분리에 많은 시간이 소요되거나, 유가금속의 분리 실수율이 낮아진다는 문제가 있다.
또한 동 제련 부산물 중 유가금속을 합금화하여 회수하는 방법이 있으나, 이는 철계 합금내 높은 탄소농도로 인하여 유가금속을 회수하는 과정에서 수율이 저하하는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 동 제련시 발생하는 부산물로부터 유가금속을 용이하게 회수할 수 있는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 일견지에 의하면, 동 제련 슬래그로부터의 유가금속 회수 방법으로서, (i) 동 제련 슬래그를 파쇄하는 단계, (ii) 상기 동 제련 슬래그, 철원 및 탄소재를 균일하게 혼합하는 단계, (ⅲ) 상기 (ⅱ) 단계에서 얻어진 혼합물을 열처리하여 용융합금화시키는 단계, (iv) 실리콘을 첨가한 후 상온으로 냉각시킴으로써 잉곳을 형성하는 단계, 및 (v) 상기 잉곳을 산처리하여 유가금속을 침출 및 회수하는 단계를 포함하는 동 제련 슬래그로부터의 유가금속 회수 방법이 제공된다.
본 발명의 일 바람직한 구현으로, 상기 방법에 있어서, 상기 동 제련 슬래그, 철원 및 탄소재는 동 제련 슬래그 46~50중량%, 철원 46~50중량% 및 탄소재 2~4중량%로 혼합되는 것을 특징으로 하는 동 제련 슬래그로부터의 유가금속 회수 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 바람직한 구현으로, 상기 방법에 있어서, 상기 실리콘은 총 중량의 3~4 중량%로 첨가되는 것을 특징으로 하는 동 제련 슬래그로부터의 유가금속 회수 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 바람직한 구현으로, 상기 방법에 있어서, 상기 산처리는 황산 또는 질산이 사용되는 것을 특징으로 하는 동 제련 슬래그로부터의 유가금속 회수 방법이 제공된다.
본 발명에서는 동제련시 발생하는 부산물을 철계 금속에 합금화 하는 과정에서, 실리콘 등 철과 합금을 이루었을 경우, 취성이 발생하는 원소를 투입하여 합금화 이후 습식으로 산을 처리하는 과정에서 폐산 발생율을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 동 제련 슬래그로부터의 유가금속 회수 방법의 공정 흐름도를 나타낸 것이다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에서는 동제련시 발생하는 부산물을 철계 금속에 합금화 하는 과정에서, 실리콘을 투입하여 철과 합금을 이루었을 경우, 취성이 발생시켜 합금화 이후 습식으로 산을 처리하는 과정에서 폐산 발생율을 최소화할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 동 제련 슬래그로부터의 유가금속 회수 방법에 따르면, 먼저, 동 제련 슬래그를 파쇄하고, 그 다음, 파쇄된 동 제련 슬래그에 철원 및 탄소재를 균일하게 혼합한다. 이때 상기 동 제련 슬래그와 혼합되는 철 성분을 함유하는 것이라면 어느 것도 사용될 수 있으며, 특별히 한정되지 않는다. 상기 철원은 예를 들어, 철계 금속과 같은 철 성분을 함유하는 것이다. 마찬가지로, 상기 탄소재는 탄소 성분을 함유하는 것이라면 어느 것도 사용될 수 있으며, 특별히 한정되지 않는다. 또한, 이때 상기 동 제련 슬래그, 철원 및 탄소재의 혼합비는 특별히 한정하는 것은 아니나, 바람직하게는 동 제련 슬래그, 철원 및 탄소재가 46~50% 동 제련 슬래그, 46~50% 철원과 2~4% 탄소재의 중량비로 혼합되며, 이러한 비율로 혼합되어야 용융합금화가 잘 이루어지며, 유가금속의 회수가 용이해진다.
그 다음, 상기 혼합된 동 제련 슬래그, 철원 및 탄소재의 혼합물을 열처리하여 용융합금화시킨다. 이때 열처리시 온도는 상기 혼합물이 용융되기에 충분한 온도이면 어느 범위의 온도이러다도 좋다. 당 기술분야의 숙련자는 이러한 열처리 온도를 쉽게 결정할 수 있을 것이나, 바람직하게는 1450 - 1600℃의 온도범위로 열처리하여 용융합금화시킨다.
상기 열처리후, 형성된 용융합금물에 실리콘을 첨가한 후 혼합하고 이를 상온으로 냉각시켜 잉곳(ingot)을 형성한다. 이러한 실리콘을 첨가하게 되면 취성, 즉, 외부에서 힘을 받았을 때 물체가 소성 변형을 거의 보이지 아니하고 파괴되는 현상이 발생되어 합금화 이후 습식으로 산을 처리하는 과정에서 폐산 발생율을 최소화할 수 있다. 이때 상기 실리콘의 첨가량은 특별히 한정하는 것은 아니나, 용융합금물의 총 중량을 기준으로 3~4 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 만일, 실리콘의 첨가량이 3중량%미만인 경우에는 충분한 취성이 발생되지 않아 폐산 발생율이 높아질 수 있으며, 실리콘의 첨가량이 4중량%를 초과하게 되면 제련슬래그로부터의 회수가 원활하게 일어나지 않게 되는 문제가 발생할 수 있다. 이와 같이 철-실리콘 합금와 무해화된 슬래그는 비중차에 의해 분리가능하기 때문에, 용융 상태에서 상부의 무해 슬래그를 분리한 후, 철-실리콘 합금을 응고, 잉곳을 형성시킬 수 있다.
그 다음, 상기 잉곳을 산처리하여 유가금속을 침출 및 회수한다. 이는 일반적으로 알려진 습식법에 의해 산처리하여 유가금속을 회수하는 방법이 사용될 수 있다. 상기 산처리는 예를 들어, 황산 또는 질산이 사용하여 이루어질 수 있다. 일 구현으로, 상기 잉곳을 황산으로 용해하여 니켈과 동을 침출 회수하며, 최종 잔사에 남아 있는 은과 금과 같은 유가금속은 먼저 질산으로 은을 추출한 다음 왕수로 금을 용해하여 회수한다.
Claims (4)
- 동 제련 슬래그로부터의 유가금속 회수 방법으로서,
(i) 동 제련 슬래그를 파쇄하는 단계,
(ii) 상기 동 제련 슬래그, 철원 및 탄소재를 균일하게 혼합하는 단계,
(ⅲ) 상기 (ⅱ) 단계에서 얻어진 혼합물을 열처리하여 용융합금화시키는 단계,
(iv) 실리콘을 첨가한 후 상온으로 냉각시킴으로써 잉곳을 형성하는 단계, 및
(v) 상기 잉곳을 산처리하여 유가금속을 침출 및 회수하는 단계
를 포함하는 동 제련 슬래그로부터의 유가금속 회수 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 동 제련 슬래그, 철원 및 탄소재는 동 제련 슬래그 46~50중량%, 철원 46~50중량% 및 탄소재 2~4중량%로 혼합되는 것을 특징으로 하는 동 제련 슬래그로부터의 유가금속 회수 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 실리콘은 총 중량의 3 ~ 4중량%로 첨가되는 것을 특징으로 하는 동 제련 슬래그로부터의 유가금속 회수 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 산처리는 황산 또는 질산이 사용되는 것을 특징으로 하는 동 제련 슬래그로부터의 유가금속 회수 방법.
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2010
- 2010-12-27 KR KR20100136133A patent/KR20120074167A/ko not_active Application Discontinuation
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