KR20120128295A - 폐전지로부터 복합 미네랄을 제조하는 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 망간 및 아연을 함유하는 알카리망간 폐전지에서 복합미네랄을 제조하기 위해 상기 폐전지를 분해한 분쇄물을 황산수에 넣고 침출하여 황산제1철, 황산아연, 황산망간, 황산칼륨, 황산코발트가 혼합물로 존재하는 복합미네랄을 제조하는 것이며 복합미네랄을 제조하기 위한 침출단계에서 일정량의 금속물을 넣어 침출시키므로서 황산제1철, 황산망간, 황산아연, 황산코발트, 황산칼륨이 혼합형태로 존재하는 복합미네랄을 효과적으로 제조할 수 있게 하고 이렇게 제조된 복합미네랄을 의약품, 음료수, 식품, 비료를 비롯하여 동물사료제조에 이용할 수 있도록 하는 것이다.
Description
본 발명은 폐전지로부터 복합미네랄을 제조하는 방법이다.
본 발명이 이용하고저 하는 폐전지는 망간 및 아연을 함유하는 알칼리망간 폐전지로 이산화망간(Mn02 30?35중량%, 산화아연(Zno)20?25중량%, 산화철(Fe2O3) 5?9중량%, 코발트(CoO) 0?1중량%, 칼륨(K)1?4%, 철(Fe) 12?18중량%를 함유하고 있는 것과 리튬 코발트 산화물전지로서 산화코발트가 주를 이루는 것에서 선택되어지며 이들은 거의가 폐기물로 분류되어 있는 현실에 있다.
본 발명은 상기 폐전지를 분쇄기로 분쇄하여 철(Fe)성분은 5?10mm크기로 나머지는 평균입경이 100?120메쉬 크기의 가루로 분쇄하고 이를 황산수에 넣고 가열교반하여 침출하되 침출단계에서 금속물이 일정량을 유지하도록 조성하여 침출함으로써 황산망간의 침출을 완벽하게 하며 침출에서 얻어진 용액에 아연분말을 첨가하여 중금속을 제거한 다음, 여과한 침출용액을 가열건조함으로써, 황산제1철(FeSO4), 황산망간(MnSO4), 황산아연(ZnSO4), 황산코발트(CoSO4), 황산칼륨(K2S04)이 복합형태로 존재하는 복합미네랄을 얻는 것이다.
또한 본 발명은 폐전지를 분쇄하여 얻은 분쇄물에 아연성분과 철성분 및 망간성분이 부족한 경우 이를 보완하기 위해 철강공장의 전기로더스트와 페로망간제조공장의 전기로 분진을 일정량 혼합하여 분쇄물에 필요한 성분의 구성비를 맞추어서 복합미네랄을 제조하는 것이 포함되는 발명이다.
종래에는 폐전지를 이용하여 황산망간 또는 황산아연을 제조하는 방법이 제시되어 있으나, 폐전지로부터 복합미네랄을 제조하는 것은 알려 지지 않고 있다.
본 발명의 상기의 결점을 보안하기 위하여 발명된 것이다.
본 발명은 망간 및 아연을 함유하는 알카리망간 폐전지를 비롯하여 리튬코발트 산화물전지를 수집한 후 분쇄하여 황산수에 넣고 가열교반하는 침출하되 침출단계에서 일정량의 금속물(예: Fe, FeMn, Fezn)을 넣어 침출시키므로서 황산제1철, 황산망간, 황산아연, 황산코발트, 황산칼륨의 침출작을 원활하게 하여 혼합형태로 존재하는 복합미네랄을 보다 저렴하게 제조할 수 있고 이를 의약품, 음료수, 식품, 비료를 비롯하여 동물사료제조에 이용할 수 있게 되며, 또 폐전지분쇄물에 철성분이나 망간, 아연, 코발트 성분이 부족할 경우 철강공장 전기로더스트, 페로망간 공장의 페로망간분진을 추가하여 부족한 성분을 보완함으로써 황산아연과 황산망간 황산제1철의 함량을 맞추는 방법이 용이하게 되며 이를 통해 보다 다양성 있는 복합 미네랄을 제조할 수 있도록 하는 것이다.
이와 같이 된 본 발명은 폐전지 속에 함유되어 있는 망간이 이산화망간 형태로 존재하기 때문에 황산수에 넣고 침출시킬 때 침출이 되지 않으므로 황산수에 일정량의 금속물을 넣어 침출을 시킴으로써 이산화망간이 황산망간으로 반응되어 침출이 용이하게 된다.
그리고 금속물은 철(Fe), 아연(Zn) 또는 철강공장전기로더스트를 환원시켜 만든 금속철(Fe,Zn) 또는 페로망간(FeMn)을 사용할 수 있어서 저렴하게 폐전지분쇄물 원료내에 함유되어 있는 산화철, 산화아연, 산화코발트 칼륨과 같은 성분이 황산제1철, 황산아연, 황산코발트로 황산칼륨으로 완전 침출되게 할 수 있고 1차여과후 이물질을 제거하고 여과된 용액에 아연분말을 넣어 중금속을 고형화시킨 후 침출용액을 여과한 다음 최종단계에서 얻어진 침출용액을 가열건조함으로써, 황산칼륨, 황산제1철, 황산아연, 황산망간, 황산코발트가 혼합물로 존재하는 복합미네랄을 얻을 수 있게 된다.
따라서 이렇게 제조한 복합미네랄은 식품, 의약품, 비료, 음료수 및 동물사료제조에 사용할 수 있어서 폐전지를 자원화 할수 있게 되고, 폐전지로 인한 환경오염도 방지할 수 있는 일거양득의 효과를 얻을 수 있게 되며
특히, 침출단계에서 복합미네랄구성에 필요한 산화코발트, 망간, 아연, 철성분이 부족할 경우 상기 성분을 보충할 수 있는 특정성분을 추가하여 황산수에 침출함으로써 복합미네랄에서 부족한 성분을 보완하여 구성비율이 적합한 복합미네랄을 만들 수 있도록 되는 것이다.
따라서 본원 발명은 간편하면서도 저렴한 비용으로 여러가지 미네랄이 공존하는 복합미네랄의 제조가 가능하여 경제성이 높은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 망간 및 아연성분을 함유하는 알카리망간 폐전지 또는 리튬 코발트산화물전지와 같은 폐전지를 수집하여 분쇄하되 철(Fe)성분은 5?10mm크기로 나머지는 평균입경 100?120멧쉬크기로 분쇄하는 원료 준비단계와;
준비된 폐전지분쇄물을 황산과 물이 6:5 ? 5:5의 중량비로 혼합된 황산수에 넣고 95℃로 1~3시간 가열교반하여 침출시키되 침출단계에서 금속물의 총량이 1?15중량% 되는 범위로 유지되게 조성하여 침출시키는 침출단계와;
침출된 용액을 1차 여과하여 종이프라스틱과 같은 이 물질을 제거하는 이 물질제거단계와,
이물질이 제거된 침출물에 아연분말(Znpowder) 1~2중량%를 첨가하여 중금속을 고형화시키고 침출용액을 여과하여 중금속제거하는 중금속제거 단계와;
중금속이 제거된 침출용액을 220~260℃로 가열 건조시켜서 황산제1철(FeSO4), 황산망간(MnSO4), 황산아연(ZnSO4), 황산칼륨(K2SO4), 황산코발(CoSO4)가 혼합물로 존재하는 복합미네랄을 제조하는 방법이다.
이때 얻어지는 복합미네랄은 황산제1철 32%, 황산망간31%, 황산아연33%, 황산칼륨2%, 황산코발드2%의 혼합비를 갖게 된다.
한편, 본 발명은 침출단계에서 금속성분의 량을 조정하기 위해 철강공장 전기로더스트 페로망간제조공장의 전기로 분진을 선택적으로 추가하여 교반침출하는 것이 포함되며 분쇄원료준비단계에서 폐전지를 분쇄하여 산화철과 고철(Fe)성분을 분리하지 않고 페로망간 제조공장의 전기로 분진 또는 철강공장 전기로더스트를 일정비율로 혼합하여 분쇄원료를 조성하는 것이 포함되며, 또한 폐전지분쇄물에 전기로더스트를 추가할 때는 이산화망간과 탄산망간이 포함된 망간광석분쇄물을 일정량 추가하여 조성하는 것이 포함되고 침출단계에서 황산수에 마그네슘, 산화코발트를 추가하여 침출하는 것이 포함되며 또한 건조된 복합미네랄에 크롬, 요오드, 바나듐, 설레늄과 같은 특정물질을 일정비율로 추가하여 복합미네랄을 제조하는 것이 포함되는 방법이다.
실시례1
황산수 360g에 금속철성분을 포함한 폐전지분쇄물 120g을 넣고 온도 95℃로 유지하면서 3?5시간 교반반응시키고 여과한 액에 아연분말 5?7g을 넣어서 중금속을 고형화시켜 여과망을 통과하지 못하게 만든 다음, 1시간 교반후, 반응액을 여과시켜 얻은 여액을 210℃로 가열하여 건조했다.
이때 중금속(pb,cd등)0.01PPM 이하이며, 황산제1철 27g, 황산아연 37g, 황산망간 33g, 황산코발트 1g, 황산칼륨2g이 혼합물로 존재하는 복합 미네랄을 얻었다.
실시례2
황산수 360g에 폐전지분쇄물 120g을 넣고 온도 95℃로 유지하면서 1시간 동안 반응 후, 금속물 20g을 넣고 2?3시간 반응시키고 여과한 액에 아연분말 5?7g을 넣어서 중금속을 고형화시켜 여과망을 통과하지 못하게 만든 다음, 1시간 교반후, 반응액을 여과시켜 얻은 여액을 220℃로 가열하여 건조함 이때 중금속(pb,cd등)0.01PPM 이하이며, 황산제1철 30g, 황산아연 31g, 황산망간 34g, 황산코발트 3g, 황산칼륨2g이 혼합물로 존재하는 복합 미네랄을 얻었다.
실시례3
황산수 360g에 전기로더스트 120g을 넣고, 온도 95℃로 유지하면서 1시간 동안 반응 후, 금속물 20g을 넣고 2?3시간 반응시키고 여과한 액에 아연분말 5?7g을 넣어서 중금속을 고형화시켜 여과망을 통과하지 못하게 만든 다음, 1시간 교반후, 반응액을 여과시켜 얻은 여액을 225℃로 가열하여 제품을 얻었다.
이때 중금속(pb,cd등)0PPM 이하이며, 황산제1철 34g, 황산아연 32g, 황산망간 29g, 황산코발트 3g, 황산칼륨2g이 혼합물로 존재하는 복합 미네랄을 얻었다.
실시예4
황산수 360g에 전기로더스트 60g을 넣고, 온도95℃로 유지하면서, 교반1?2시간 반응 후, 금속철이 포함된 알칼리 망간 폐전지분쇄물 60g을 더 넣고 2?3시간 교반 반응시켜서, 여과한 여액에 아연분말 7g을 넣어 1시간 교반 후, 반응액을 여과하여, 얻은 여액을 223℃로 가열건조 제품을 얻었다.
이때 중금속(pb.cd등) 0PPM 이하이며, 황산제1철 33g, 황산아연 35g, 황산망간32g,이 혼합물로 존재하는 복합 미네랄을 얻었다.
실시례5
황산수 360g에 금속철이 포함된 폐전지분쇄물117g과 리튬, 산화코발트 전지분쇄물3g을 혼합한 분쇄물 120g을 넣고 온도 95℃로 2?3시간 교반한 후, 반응물을 여과하여 얻은 여액에 아연분말 7g을 넣어 1시간 교반하고 여과하여 얻은 여액을 210℃로 가열건조 제품을 얻었다.
이때 중금속(pb.cd등) 0.001PPM 이하이며, 황산코발트 3g, 황산제1철 30g, 황산아연 30g, 황산망간 37g의 혼합물로 존재하는 복합 미네랄을 얻었다.
실시례6
황산수 360g에 철강공장 전기로분진 80g, 페로망간 공장 전기로더스트 40g을 넣고, 온도 95℃로 1시간 가열 교반하여, 페로망간분말 3g, 고철분말 2g, 전기로더스트로 만든 금속 5g을 넣고, 2?3시간 더 가열 교반하여 반응액을 여과하여 얻은 여액에 아연분말 5?7g을 넣어 1시간 교반하고, 반응물을 여과하여 얻은 여액을 220℃로 가열 건조함으로써 중금속(pb.cd등) 0PPM이하이며, 황산제1철 30g, 황산아연,34g, 황산망간,33g, 황산코발트 3g이 혼합물로 존재하는 복합 미네랄을 얻었다.
실시례7
황산수 360g에 철강공장 전기로더스트 70g, 이산화망간 광석분쇄물 35g을 넣고 95℃로 1시간 가열 교반하여, 고철분말 5g, 제강공장 전기로더스트로 만든 금속 3g, 페로망간분쇄물과 폐전지분쇄고철 3g을 넣고 3시간 더 가열 교반하여, 반응액을 여과한 여액에 아연분말 6g 넣어 1시간 교반, 여과액은 205℃로 가열 건조함으로써, 중금속이 0 PPM이며, 황산제1철 33g, 황산아연 34g, 황산망간 33g이 혼합물로 존재하는 복합 미네랄을 얻었다.
실시례8
황산수 360g, 리튬 산화코발트전지분쇄물 120g을 넣고 95℃로 2시간 가열 교반하여 반응액을 PH 5로 조정하여 여과한 액을 가열 건조후 황산코발트 250g을 얻었다.
Claims (4)
- 망간 및 아연성분을 함유하는 알카리망간 폐전지를 비롯하여 리듐 코발트 산화물전지와 같은 폐전지를 수집하여 분쇄하되 철(Fe)성분은 5?10mm크기로 나머지는 평균입경 100?120메쉬 크기로 분쇄하는 원료준비단계와
상기 폐전지 분쇄물을 황산과 물이 6:5 ? 5:5의 중량비로 혼합된 황산수에 넣고 95℃로 1~3시간 가열교반하여 침출시키되 침출단계에서 금속물의 총량이 1?15중량% 범위로 유지되도록 조성하여 침출시키는 침출단계와
침출된 용액을 여과하여 이물질을 제거하는 이물질 제거단계와
이물질이 제거된 침출용액에 아연분말 1?2중량%를 첨가하여 중금속을 고형화시키고 여과하여 여액 속의 중금속을 제거하는 중금속제거단계와
중금속이 제거된 침출용액을 220~280℃로 가열건조하여 황산제1철, 황산망간, 황산아연, 황산칼륨, 황산코발트가 혼합물로 존재하는 복합미네랄을 제조하는 것을 특징으로 하는 폐전지로부터 복합미네랄을 제조하는 방법
- 제1항에 있어서 폐전지분쇄물은 폐전지 분쇄물에 페로망간제조공장의 분진 또는 철강공장의 전기로더스트가 일정량 또는 단독으로 혼합되어 조성되는 것을 포함하는 폐전지로부터 복합 미네랄을 제조하는 방법
- 제1항에 있어서 폐전지분쇄물에 철강공장전기로더스트를 혼합할 때 망간광석분쇄물을 일정량 추가시켜 조성하는 것이 포함되는 폐전지로부터 복합 미네랄을 제조하는 방법
- 제1항에서 금속물은 철강공장전기로더스트를 가공한 철 또는 철과 아연의 혼합금속(FeZn) 또는 폐로망간(FeMn)분쇄물 또는 고철(Fe)분쇄물일 것을 포함하는 폐전지로부터 복합 미네랄을 제조하는 방법
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