KR20120083447A - 폐기물로부터 금속을 회수하기 위한 습식 야금 공정 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속을 회수하기 위한 특히 도시 폐기물 소각장과 같은 폐기물 소각장(4)의 저회(bottom ash)로부터 금속을 회수하기 위한 공정 및 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 회(ash)를 함유하는 공급물이 산화 유닛(1)에 공급되고, 상기 금속의 적어도 일부가 1종 이상의 산 및 적어도 1종의 산소 주개의 존재 하에서 산화되고, 이렇게 하여 금속 이온을 포함하는 스트림을 생성한다. 이런 스트림으로부터 용매 추출 유닛(2) 내에서 관심 금속이 선택되고 농축되고, 그 후에 전해 채취 유닛(electrowinning unit)(3) 내에서 금속 형태로 전환된다.

Description

폐기물로부터 금속을 회수하기 위한 습식 야금 공정 및 장치 {Hydrometalurgical process and apparatus for recovering metals from waste material}

본 발명은 금속을 회수하기 위한, 특히 도시 폐기물 소각장과 같은 폐기물 소각장의 회(ash)로부터 금속을 회수하기 위한 공정 및 장치에 관한 것이다.

폐기물의 소각은 일반적으로 저회(bottom ash) 및 연도 가스(flue gases)를 생성하고, 이는 미립자를 함유할 수 있다. 이런 미립자는 연진(flue dust) 또는 비산회(fly ashes)로 불린다. 이런 비산회는 주로 산화 칼슘, 이산화규소 및 다양한 금속 산화물로 구성된다. 보통, 연도 가스는 대기 중에 배출되기 이전에 세척하는 단계를 거친다. 저회는 모든 불연 재료, 전형적으로 염 및 금속을 함유한다. 금속은 이들의 중성 (금속성) 형태 및/또는 금속이 이온 형태로 존재하는 염으로 존재할 수 있다. 이의 조성은 소각 공정의 공급물에 매우 의존한다.

본 기술 분야에 있어서, 폐기물 소각장으로부터의 저회는 대개 투기하거나, 예를 들면, 벤토나이트(bentonite)에 회를 채움으로써, 여과할 수 있는 화합물을 고정한 후에 건설용 자재로 사용하여 처리한다.

구리와 같은 금속의 입수 가능성은 수요의 증가 및 천연 자원의 고갈로 인하여 최근 감소하였다.

현재의 방법들은 폐기물로부터 자기적(magnetic) 및 기계적 추출의 조합에 기초한 추출 방법을 사용하여 구리와 같은 가치가 큰 금속을 회수한다. 이런 알려진 방법들은 4 mm 미만의 크기를 갖는 입자들을 제거하는데 매우 효율적이지 않고, 1 mm 미만의 크기를 갖는 입자에 대해서는 실행 불가능하다고 여겨진다. 더욱이, 이런 자기적/기계적 방법들은 재사용될 수 있기 이전에 추가적인 정제를 요구하는 금속 부스러기 혼합물을 일반적으로 생성한다. 게다가, 전술한 회가 건설용으로 사용되는 경우, 이런 방법들은 지하수 오염과 같은 환경적 문제들의 주요인인 금속염을 누설한다.

EP-A-0 274 059는 열분해된 전기 배터리, 조립된 프린트 회로기판 및 전자 부품으로부터 전기분해를 사용하여 금속을 재활용하는 공정을 설명한다. EP-A-0 274 059에 설명된 전기분해 단계 동안 수집된 금속은, 그런 다음에, 상기 전기분해 단계 이후에 알려진 야금적 또는 전기화학적 방법들을 사용하여 서로 분리된다. 그러나, 이 공정은 전기분해 이후에 금속을 분리하기 위하여 추가적인 공정 단계를 필요로 한다는 단점을 갖는다. 또한, EP-A-0 274 059의 공정은 이의 용도에 있어서 전기 전도성 입력 스트림(input streams)에 한정된다.

본 발명은 그 중에서도 더욱 다양한 용도로 쓸 수 있는 방법들을 제공하기 위한 것이며, 이것은 전기 전도성이 없거나 매우 낮은 스트림의 처리용으로 또한 사용될 수 있다. 이것은 특히 전기 전도성이 아닌 저회에 대한 경우이다.

본 발명은 현재 사용되는 공정의 일부 단점을 극복하고, 소각 공정으로 생성되는 저회 스트림과 같은 전기 전도성이 낮거나 없는 원료로부터 구리, 주석, 금, 은, 아연, 납, 백금 및 이들의 혼합물을 포함하나 이에 한정되지 않는, 가치가 큰 금속을 회수하기 위한 공정 및 장치를 제공하기 위한 것이다.

이런 목적은 1종 이상의 금속성 금속을 함유하는 회의 폐기물 스트림으로부터 상기 금속을 회수하기 위한 공정을 제공함으로써 달성될 수 있음이 밝혀졌고, 상기 공정은 하기 단계를 포함한다:

- 침출(leaching) 또는 산화 유닛에 상기 회의 폐기물 스트림을 공급하는 단계로서, 여기서 상기 금속성 금속의 적어도 일부는 1종 이상의 산성 물질 및 1종 이상의 산소 주개의 존재 하에서 산화되고, 이렇게 하여 상응하는 금속 이온을 포함하는 스트림을 생성하고;

- 상기 상응하는 금속 이온을 포함하는 스트림으로부터 1종 이상의 금속 이온을 농축하는 단계로서, 이렇게 하여 농축된 금속 이온의 스트림을 생성하고;

- 상기 농축된 금속 이온의 스트림으로부터 상기 금속 이온의 적어도 일부를 환원하는 단계로서, 이렇게 하여 금속 형태(metallic form)로 상기 1종 이상의 금속을 생성한다.

회의 폐기물 공급 스트림은, 바람직하게는, 폐기물 소각장, 더욱 바람직하게는, 도시 폐기물용 폐기물 소각장으로부터의 저회이다. 본 발명의 공정은 특히 저회 처리에 적합한데, 저회가 경제적으로 상당한 수준의 금속을 함유하고 다량으로 생성되기 때문이다.

관심 금속은 본 발명을 위한 공급물로서 사용되는 회 내에 그들의 금속성 형태, 그들의 산화된 형태 또는 다른 염 형태로 존재한다. 대개, 회는 몇몇의 다른 유형의 금속들, 예를 들면 구리 및 다른 금속들의 혼합물을 함유한다. 본 발명자들은 전형적으로 관심 금속, 특히 구리는 종종 금속 형태, 즉 염 또는 이온이 아닌 형태로 존재한다는 것을 인식하였고, 이런 금속을 선택하고 농축하기 위하여, 산 및 산소가 산화 반응을 매우 가속하기 때문에, 산 및 산소의 존재 하에 가장 효과적으로 수행되는 산화 단계를 처음으로 수행할 필요가 있다는 것을 인식하였다. 산화 단계에서 수행되는 공정은 침출로 또한 알려져 있다. 침출은 일반적으로 수성 매체에 금속염을 용해시키기 위하여 사용된다. 침출은 상대적으로 수행하기 쉽고 기상 오염을 최소화하기 때문에 이롭다. 침출이 낮은 효율을 갖는다고는 하나, 본 발명자들은 본 발명의 목적을 위하여 이것이 금지되지 않는다는 것을 인식하였다.

본 기술 분야에 있어서, 침출은 대개 금이 현저하게 제외된 황화물 또는 산화물 광석 상에서 수행된다. 금속성 또는 자연 금속을 함유하는 광석은 대개 중력법(gravity methods) 또는 전술한 기계적 방법으로 처리되나, 이들은 전통적인 방법으로 주목할만한 시간 내에 상당히 침출될 수 없다. 그러므로, 본 발명은 금속성 금속을 함유하는 폐기물 스트림을 처리하는 것에 특징이 있다.

US-B-6 878 356처럼 아연 철판 상의 얇은 아연 코팅으로부터의 아연 회수 공정과 같은, 폐기물 스트림으로부터 금속성 금속을 침출하는 일부 기존의 습식 야금 공정과 달리, 본 발명은 산성 물질 및 산소 주개로 금속성 금속의 산화를 가속함으로써, 얇은 코팅 뿐만 아니라 더 큰 금속 조각도 용해할 수 있게 한다.

금속이 산화되는 제1 단계는 산성 조건 하에서, 또는 일부 금속에 대해서는 또한 알칼리성 조건 하에서 일어날 수 있고, 본 명세서에서 사용된 것처럼 산성 물질이란 용어는 물에서 해리되어 수소 이온 (H⁺)을 얻을 수 있는 물질 또는 전자 쌍을 받을 수 있는 물질, 즉, 루이스 산(Lewis acid)을 나타낸다. 하기 반쪽 반응은 수소 이온에 대한 예이다:

2H⁺ + ½O₂ + 2 e^- → H₂O (1)

알칼리 수성 조건(alkaline aqueous conditions) 하에서, 상응하는 반쪽 반응은 때때로 하기와 같이 기술된다.

H₂O + ½O₂ + 2 e^- → 2 OH^- (2)

반쪽 반응 (1)은 반응식의 왼쪽과 오른쪽에 한 개의 물 분자(H₂O)를 제거하고, 두 개의 히드록시 이온(OH^-)을 첨가하는 경우에, 반응 (2)와 동일하다.

알칼리성 조건 하에서 실현 가능한 침출 단계에 대하여, 금속 이온은 알칼리성 용액에 상당한 양으로 용해되는 것이 요구된다. 경제적으로 실현 가능하기 위해서는, 구리에 대하여 현재 적어도 1 내지 5 g/L가 필요하다. 알칼리성 용액에 금속 이온을 용해시키기 위해서는 금속 착물 형성이 적합한 접근법이다.

아연 또는 납과 같은 일부 금속에 대하여, 히드록시 이온은 그들 스스로 금속 이온과 착물을 형성, 예를 들면 수용성 아연산염을 생성할 수 있다. 현재, 경제적인 공정에 대하여, 히드록시 이온의 농도는 충분한 금속 이온, 즉, 아연에 대해 5 내지 10 몰을 용해하기 위하여 매우 높을 것이 요구된다. 알칼리성 용액은 수산화 나트륨 또는 수산화 칼륨과 같은 용해성 염을 포함할 수 있는 염기성 물질을 첨가함으로써 얻어질 수 있다.

구리, 아연 및 은과 같은 전이 금속 이온에 대하여, 암모니아는 금속 이온을 착화하기 위하여 사용될 수 있고, 그들을 더욱 가용성으로 만들 수 있다. 다른 금속에 대해서, 다른 수용성 킬레이트제가 금속 이온과 착화하기 위하여 사용될 수 있고, 예는 EDTA 및 D₂EHPA (디(2-에틸헥실) 인산)이다. 암모니아 또는 다른 킬레이트제의 사용은 금속 이온을 착화하기 위하여 히드록시 이온을 사용하는 것보다 더욱 유리하기 때문에, 히드록시 이온의 농도가 그렇게 높을 필요가 없고, 용매가 물이기 때문에, 수소 이온의 농도가 더 높을 수 있다. 이것은 반쪽 반응 (1)의 반응 속도를 높이기 때문에, 더 많은 반응물 수소 이온을 이용할 수 있다. 이런 수소 이온 농도를 증가시키기 위하여, 염산, 용해된 이산화탄소 또는 황산과 같은 산이 용액에 첨가될 수 있다.

저회와 같이 공급물 스트림이 높은 탄산염 함량을 갖고, 요구되는 생성물이 구리 또는 아연인 경우, 암모니아 용액 및 용해된 이산화탄소의 조합을 사용하는 것이 매우 유리하다. 용해된 이산화탄소는 탄산을 형성하고, 고체 탄산염으로 용액은 pH 9 정도로 pH 완충된다. 이런 방법으로, 더 낮은 pH에서 일어나는 많은 이산화탄소의 방출을 피할 수 있다. 뿐만 아니라, 약 50%의 용해된 암모니아는 pH 9에서 수소 이온이 부가되어 암모늄 이온 즉, 반쪽 반응 (1)에 대하여 매우 적합한 수소 이온 소스를 형성한다. 그 다음, 용해된 암모니아의 나머지는 구리 또는 아연 이온을 착화하기 위하여 사용될 수 있다. 세 번째로, 암모니아는 요구되는 생성물을 선택적으로 착화하는 반면에, 용해된 이산화탄소는 원하지 않는 이온과 침전된다. 이것은 폐수를 상당히 감소시킨다. 그리고 네 번째로, 이산화탄소는 소각 공정에서 충분히 이용할 수 있다.

매우 유리하게, 산은 배출 가스 처리(off-gas treatment) 단계, 즉, NO_x, 염소, 금속 산화물 및 황 산화물 (특히 SO₂ 및 SO₃)과 같은 해로운 성분이 예를 들면 폐기물 소각기의 배출 가스(off-gas)로부터 제거되는 단계로부터 얻어진다. 이런 알려진 배출 가스 처리 단계에서, 오염된 기체 스트림은 예를 들면 습식 스크러버(wet scrubber)에서 기체를 액체로 스크러빙(scrubbing)함으로써, 기체를 액체를 통해 분무함으로써, 기체를 액체 풀(pool)을 통과하게 함으로써, 또는 다른 접촉 방법으로써 전형적으로 액체와 접촉된다. 산은 부식성 기체를 중성화하는 공정에서 생성된다. 예를 들면, 폴리염화비닐 (PVC)과 같은 염소 함유 생성물은 소각되는 경우, HCl 기체가 형성되고, 이것은 물과 접촉하는 경우, 염산을 생성한다. 이런 배출 가스 처리 조작은 일반적으로 산, 바람직하게는 황산, 염산 및 이들의 조합과 같은 강산의 스트림을 초래한다. 보통 배출 가스 처리는 소각이 일어난 직후의 현장에서 수행되기 때문에, 이런 산 스트림은 높은 경제적 이점을 갖고 사용될 수 있다. 부가적인 이점은 이들이 폐수 처리장에서 높은 비용으로 처리될 필요가 없다는 것이다.

전술한 바와 같이, 공기 형태로 산소를 적용하는 것은 금속성 금속의 산화 반응을 가속하는데 도움을 준다는 것이 더 밝혀졌다. 전형적으로 하기 반응이 일어나고, 여기서 구리는 예로써 사용되었다:

Cu + 2 H⁺ + ½O₂ → H₂O + Cu^{2 +} (3)

부가적으로, 유닛 내에 공기를 불어넣는 것은 액상에서 수행되는 산화 단계에서 탁월한 혼합을 제공한다. 공기를 산화 유닛을 통해 흐르도록 함으로써, 산화 단계는 상당히 빨라질 수 있다.

대신에 또는 부가적으로, 과산화수소와 같은 액상 산화 주개(liquid oxidizing donor)가 사용될 수 있다. 공급 스트림 내의 임의의 구리는 촉매로서 작용하여, 과산화수소로부터 산소를 유리시킨다. 이런 방법으로, 산소의 이용가능성은 증가하고 반응 속도가 증가한다. 과산화수소 그 자체는 하기의 환원 반응을 따라 산화제로서 또한 작용할 수 있다:

H₂O₂ + 2 H⁺ + 2 e^- → 2 H₂O (4)

그러나, 예상될 수 있는 것에 반하여, 반응 (4)는 구리 또는 니켈과 같은 금속 이온의 침출을 촉진하지 않는다. 대신에, 이런 금속의 표면 상에 보호 패시브 층(protecting passive layer)을 형성하여, 이들의 더 상당한 침출을 방지한다. 그러므로, 과산화수소를 산화 주개로 사용하는 경우, 올바른 물질의 첨가 순서를 따르는 것이 매우 바람직하다. 이 때문에, 처음에 폐기물 스트림이 산 또는 킬레이트제, 예를 들면 암모니아를 함유하는 용액에 함침된다. 그 다음에만, 과산화수소가 첨가된다.

침출 또는 산화는 수성 매체 내에서 적합한 조건에서 수행된다. 침출은 더 높은 온도에서 더 빨리 진행하나, 에너지 사용을 고려할 때 온도는 바람직하게는 20 내지 30℃이다. 소각기의 잉여열이 이용 가능한 경우, 바람직한 온도는 60 내지 80℃이다. 킬레이트제를 사용하지 않는 침출 용액의 pH는 바람직하게는 -1 내지 4이고, 더욱 바람직하게는 -1 내지 1이다. 알칼리성 용액의 pH는 바람직하게는 약 8 내지 10이고, 더욱 바람직하게는 9이고, 이는 모든 탄산 이온이 저회로부터 고체 형태로 남아 있게 하는 반면에, 반응을 위한 충분한 수소 이온을 이용 가능하게 한다.

이는 높은 금속 농도, 예를 들면 1 내지 10 g/L의 구리 농도를 초래한다.

금속성 금속이 적어도 일부, 바람직하게는 상당한 양, 예를 들면 99% (중량 기준으로) 이상으로 산화된 이후에, 원하는 산화된 금속이 선택되고 농축될 것이 요구된다. 이것은 바람직하게는 분리된 유닛, 특히 용매 추출 유닛에서 행해진다. 배출액을 직접 전해 채취 단계에 공급하고, 상기 전해 채취 단계에서 조건을 선택하여 원하는 금속의 선택 및 농도가 산화된 형태로든 또는 금속 형태로든 얻어지는 것이 또한 가능하다; 그러나, 실제로 이것은 종종 쉽게 달성되지 않는다. 용매 추출은 액체-액체 추출이고, 서로 섞이지 않거나 섞이기 어려운 2종의 서로 다른 액체 내에서 이들의 상대적인 용해도를 기초로 화합물을 분리하는 방법이다. 대개, 물 및 유기 용매가 상기 액체들로 사용된다. 대개, 착화제는 침출 단계 이후에 얻어진 용액으로부터 원하는 금속을 선택적으로 추출하기 위하여 사용된다. 금속은 용액으로부터 농축된 형태로 침출 이후에 회수될 수 있다. 결과는 일 물질의 하나의 액상으로부터 다른 액상으로의 추출이다.

이런 목적을 위한 매우 적합한 추출제(extractant)는 LIX 84^TM이고, 이는 코그니스 코오퍼레이션(cognis corporation)으로부터 상업적으로 얻을 수 있다. 원하는 금속은 함축한 침출액으로부터 유기 추출제로, 두 액체를 혼합함으로써 추출되고, 침강 이후에 상기 두 액체가 중력에 의해 분리된다. 그 다음, 상기 금속은 상기 추출제로부터 농축된 산으로 농도 기울기에 따라, 혼합 및 침강의 유사한 공정을 사용하여 분리된다. 이런 혼합 및 침강은 예를 들면, 다단계 혼합기-침강기 설정, 맥동탑(pulsed column) 또는 다른 기구로 수행될 수 있다.

본 발명의 공정의 마지막 단계에서, 금속 이온은 환원되어 금속 형태로 금속 침전물을 형성한다. 바람직하게는, 이는 실질적으로 산화된 형태의 하나의 단일 금속, 예를 들면 Cu^{2 +} 이온을 함유하는 농축된 배출액을 환원 단계를 거치게 함으로써 행해진다. 바람직하게는, 이 단계는 음극의 캐소드 및 양극의 애노드의 쌍이 존재하는 갈바니 전지(galvanic cell)를 사용하여 수행된다. 금속 이온은 캐소드 상에서 환원되어, 그 위에 이후에 쉽게 제거될 수 있는 금속 침전물을 형성한다. 일 구현예에 있어서, 전해 채취 단계는 WO-A-98/58090에 설명된 장치 및 공정을 사용하여 수행된다.

WO-A-98/58090은 전기화학 전지를 사용하여 흐름으로부터 금속을 회수하는 장치 및 방법을 설명한다. WO-A-98/58090는 또한 관심 이온을 선택하는 어떠한 방법도 설명하거나 시사하지 않고, 이것은 용매 추출 수단에 의하여 달성될 수 있지도 않다.

바람직한 구현예에 있어서, 도 1에 개략적으로 도시된 것처럼, 침출(즉, 금속성 금속의 이들의 상응하는 이온으로의 산화)은 폐기물 스트림 내의 금속 그레인에 외부 전압을 적용함으로써 더욱 향상된다. 이것은 특히 용액 내에 존재하는 구리의 적어도 일부를 도금하는데 유용하다. 금속의 나머지는 분별 용매 추출 및 전해 채취 단계로 처리될 수 있다. 전압을 인가하기 위하여, 회는 판상의, 거의 수평의(예를 들면 표면과 10°미만, 바람직하게는 4° 내지 8°의 경사각을 갖는) 비활성 애노드 상에 펼쳐져서, 금속 그레인이 애노드 플레이트에 닿는다. 애노드 플레이트는 회를 지지하기 위해서 어느 정도 수평일 필요가 있다. 작은 경사가 회를 이송하는데, 예를 들면 회를 흔들어 움직이게 하는 것 이후에 유용하다. 애노드는 형상화될 수 있고, 금속 그래인과 접촉 면적이 예를 들면, 이것을 거즈 구조의 형태로 제공함으로써 최대화될 수 있다. 이것은 예를 들면 티타늄 합금, 예를 들면 ASTM 7 등급 티타늄으로부터 만들어질 수 있다. 산 및 첨가제, 예를 들면 용해된 황산 구리 및 적은 양의 염소가 들어있는 황산 및 다른 첨가제로 채워진 관 안에 애노드는 캐소드와 함께 위치한다. 예를 들면 316 타입 스테인레스 스틸로부터 만들어진 캐소드는 애노드 위에 짧은 거리, 전형적으로 몇 센티미터, 예를 들면 1 내지 5cm에 위치한다. 조절된 전압 차이(바람직하게는 0.1 내지 1V, 예를 들면 0.3V 정도)는 두 개의 전극 상에 적용되고, 이는 금속성 금속의 빠른 침출(용해), 즉, 이들을 이들의 상응하는 이온으로의 산화를 초래할 수 있다. 캐소드에서 구리 이온이 직접 도금될 수 있다. 이런 구현예는 설치의 단순성 때문에 매우 유리하다. 사실, 이런 구현예에 있어서, 산화, 선택 및 이온을 이들의 상응하는 금속으로의 도금의 세 단계는 한 개의 장치에서 결합된다.

구리 이온의 농도는 상기 설치에서 일정하거나 또는 실질적으로 일정하게 유지되는 것이 요구된다. 그러나, 구리 이온은 침출된 모든 구리가 아닌 금속에 대해서 확장될 수 있고, 철의 침출은 전해질의 Cu를 격감시키는 하기 반응을 따른다: Fe(s) + Cu^{2 +} → Fe^{2 +} + Cu(s).

더욱 구체적으로, 하기 두 반쪽 반응은 철 및 구리에 대해서 일어난다:

애노드에서: Fe(s) → Fe^{2 +} + 2e^-, 및

캐소드에서: Cu^{2 +} + 2e^- → Cu(s).

이런 이유로, 일 구현예에 있어서, 처음에 침출 유체 내에서 비한 금속(less noble metal)이 침출되고, 애노드 및 캐소드 상에 회가 펼쳐지는 경우, 용해된 황산 구리 없이, 선택적으로 상기 설치에 의하여 또한 가속된다. 이런 경우에 있어서, 캐소드에서 반쪽 반응은

Cu^{2 +} + 2e^- → Cu(s)이 아니라,

2H⁺ + 2e^- → H₂(g)이다.

산화되는 금속성 금속은 이어지는 용매 추출 및 전해 채취 단계로 처리될 수 있다. 인가되는 전위가 충분히 낮은(0.34V 미만) 경우, 구리와 같은 반귀금속(half noble metal), 은 및 금과 같은 귀금속이 고체 형태로 남고, 따라서 침출 단계에서 황산 구리로 전술한 방법에 따라 처리될 수 있다.

사용되는 산은 습식 스크러버로부터 얻어질 수 있다.

도 2는 본 발명을 수행하는데 적합한 일 구현예의 도식적인 표현이다. 도 2에서, 소각기 (4) 내에서 생성된 회의 폐기물 스트림 (10)은 산화 유닛 (1)에 공급되고, 여기서 금속 원자는 산소가 풍부한 공급물 (7) 및 산 공급물 (11)을 공급함으로써 그들의 상응하는 이온으로 산화된다. 도 2에서, 산 공급물 (11)은 소각기 공정의 기체 배출액 처리 단계 (5)로부터 유래하고, 소각기 공정의 세정된 연도 가스는 굴뚝 (6)을 통해 배출된다. 산화기 (1)의 배출액 (8)은 용매 추출 유닛 (2)에 공급되고, 이는 원하는 금속 이온의 요구되는 선택 및 농축을 수행하는 것의 예이다. 원하는 금속의 이온을 높은 농도로 함유하는 배출액 (9)은 전해 채취 단계 (3)에 공급된다. 용매 추출 단계의 배출액 (14)은 분별 추출 단계를 거쳐 추가적인 공정을 위하여 다른 이온을 추출할 수 있다. 전해 채취 단계 (3)에서, 애노드 (12) 및 캐소드 (13)는 금속 이온을 그들의 금속 형태로 환원하기 위하여 사용된다. 이제, 상기 이온을 더 낮은 농도로 함유하는 배출액 (15)은 재사용을 위하여 용매 추출 유닛으로 돌려 보내진다.

실시예

서로 다른 두 개의 실험을 150±5kg의 건조 중량을 갖는 폐기물 소각기 저회에 수행하였다. 물에 용해된 10w% 암모니아 150kg을 45cm의 지름 및 2m의 높이를 갖는 관에 첨가하였다. 이 실험들에서, 산을 추가하지 않았고, 산을 소비하기 때문에 pH 증가가 초래된다. 제1 실험에 있어서, KNF Laboport^TM 60W 다이어프램 펌프로 관의 바닥으로부터 거품을 내며 공기를 통과시켰다. 제2 실험에 있어서, 두 개의 Prominent^TM 다이어프램 펌프로 관을 통과하도록 침출 유체를 펌핑하였고, 과산화수소를 계속적으로 순환된 침출 유체에 첨가하였다. 하기 표에서, 침출된 금속의 양을 표시하였다.

*) 건물량(dry matter) 기준.

이들 실험에 있어서, 용매 추출 단계는 포함하지 않았다. 용매 추출을 포함하는 경우, 더 빠른 침출이 관찰되었다.

분리된 설치에서, 함축한 침출 유체를 용매 추출 유닛을 통해 공급하였고, 18560ppm 구리를 함유하는, 황산 구리가 풍부한 전해질이 묽은 황산으로부터 성공적으로 생성되었다. 이런 전해질로부터 캐소드는 구리로 도금되었다.

Claims (14)

1종 이상의 금속성 금속을 함유하는 폐기물 공급 스트림으로부터 1종 이상의 상기 금속성 금속을 회수하기 위한 공정으로서,
- 산화 유닛에 상기 스트림을 공급하는 단계로서, 상기 금속성 금속의 적어도 일부는 1종 이상의 산성 물질, 적어도 1종의 산소 주개 및 선택적으로 착화제의 존재하에 산화되고, 이렇게 하여 금속 이온을 포함하는 스트림을 생성하고; 이어서, 관심 이온을 선택하고 상기 관심 이온을 상기 관심 이온의 금속 형태로 전환하는 단계
를 포함하는 공정.

제1항에 있어서, 상기 관심 이온을 선택하고 상기 관심 이온을 상기 관심 이온의 금속 형태로 전환하는 단계는:
- 상기 금속 이온을 포함하는 상기 스트림으로부터 1종 이상의 상기 금속 이온을 농축하는 단계로서, 이렇게 하여 농축된 금속 이온의 스트림을 생성하고;
- 상기 농축된 금속 이온의 스트림으로부터 상기 금속 이온의 적어도 일부를 환원하는 단계로서, 이렇게 하여 금속 형태(metallic form)로 상기 1종 이상의 금속을 생성하는 것
을 포함하는 공정.

제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 산소 주개는 산소를 함유하는 용해된 기체, 바람직하게는 공기, 또는 액체, 바람직하게는 과산화수소인 공정.

제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속성 금속의 산화는 금속을 양극성(anodic)으로 만드는 유도 전위(induced electrical potential)로 가속되는 공정.

제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속의 일부는 산화 유닛 내의 캐소드 상에서 환원되고, 이렇게 하여 금속 형태로 상기 금속을 생성하는 공정.

제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 1종 이상의 산성 물질은 H₂SO₄, HCl, HNO₃, CO₂ 및 이들의 조합으로부터 선택되는 공정.

제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 1종 이상의 (착물 형성) 염기성 물질은 수산화 나트륨, 수산화 칼륨 또는 암모니아로부터 선택되는 공정.

제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 1종 이상의 금속 이온을 농축하는 단계는 용매 추출 단계에서 수행되는 공정.

제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 농축된 금속 이온의 스트림으로부터 상기 금속 이온의 적어도 일부를 환원하는 단계는 전해 채취(electrowinning) 단계에서 수행되는 공정.

제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속성 금속은 구리인 공정.

제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 1종 이상의 금속성 금속을 함유하는 상기 폐기물 공급 스트림은 폐기물 소각장, 특히 도시 폐기물용 폐기물 소각장으로부터의 회, 특히 저회인 공정.

제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 1종 이상의 산성 물질은 저회를 생성하는 폐기물 소각장의 연도 가스 처리 단계로부터 얻어지는 공정.

제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 회수 공정을 수행하기 위한 장치로서,
- 산화 유닛으로서, 금속성 금속을 함유하는 폐기물 스트림, 특히 소각장으로부터의 저회를 포함하는 공급물을 공급하기 위한 개구부, 산을 공급하기 위한 덕트 및 산소를 함유하는 기체를 공급하기 위한 덕트를 포함하는 산화 유닛;
- 상기 산화 유닛의 배출액을 받기 위한 덕트를 구비한 용매 추출 유닛; 및
- 상기 산화 유닛의 배출액을 받기 위한 덕트를 구비한 전해 채취 유닛
을 포함하는 장치.

제13항에 있어서, 상기 산화 유닛은 거의 수평의 애노드를 바람직하게는 포함하는 1쌍의 전극을 더 포함하는 장치.

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