KR20130073507A - 폐초경 스크랩 재활용을 통한 텅스텐 화합물 및 코발트 화합물의 제조 방법 - Google Patents
폐초경 스크랩 재활용을 통한 텅스텐 화합물 및 코발트 화합물의 제조 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20130073507A KR20130073507A KR1020110141388A KR20110141388A KR20130073507A KR 20130073507 A KR20130073507 A KR 20130073507A KR 1020110141388 A KR1020110141388 A KR 1020110141388A KR 20110141388 A KR20110141388 A KR 20110141388A KR 20130073507 A KR20130073507 A KR 20130073507A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- cobalt
- tungsten
- cemented carbide
- compound
- extract
- Prior art date
Links
- 150000001869 cobalt compounds Chemical class 0.000 title claims abstract description 18
- 150000003658 tungsten compounds Chemical class 0.000 title claims abstract description 16
- 238000004064 recycling Methods 0.000 title claims abstract description 11
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 63
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims abstract description 63
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 63
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 30
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 27
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 24
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N nonaoxidotritungsten Chemical compound O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 11
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 54
- 229910021503 Cobalt(II) hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 45
- ASKVAEGIVYSGNY-UHFFFAOYSA-L cobalt(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Co+2] ASKVAEGIVYSGNY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 45
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 18
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 15
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 14
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 8
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 8
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 6
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 claims description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 5
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 5
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 claims description 4
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 claims description 3
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 claims description 2
- 229910001429 cobalt ion Inorganic materials 0.000 claims description 2
- XLJKHNWPARRRJB-UHFFFAOYSA-N cobalt(2+) Chemical compound [Co+2] XLJKHNWPARRRJB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 6
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 abstract description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 abstract description 3
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 abstract description 2
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(ii) oxide Chemical class [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- LBFUKZWYPLNNJC-UHFFFAOYSA-N cobalt(ii,iii) oxide Chemical compound [Co]=O.O=[Co]O[Co]=O LBFUKZWYPLNNJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 238000010979 pH adjustment Methods 0.000 abstract 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 19
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 7
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 6
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 6
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 3
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940044175 cobalt sulfate Drugs 0.000 description 1
- 229910000361 cobalt sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- KTVIXTQDYHMGHF-UHFFFAOYSA-L cobalt(2+) sulfate Chemical compound [Co+2].[O-]S([O-])(=O)=O KTVIXTQDYHMGHF-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 239000003923 scrap metal Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 description 1
- 238000005292 vacuum distillation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G51/00—Compounds of cobalt
- C01G51/04—Oxides; Hydroxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G41/00—Compounds of tungsten
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
본 발명은 폐초경합금 공정 스크랩 및 제품 스크랩에서 텅스텐 및 코발트를 회수함에 있어서 습/건식 공정을 복합적으로 적용하여 저농도의 산으로 환경 부담을 줄이며 회수율을 높이고, 간단한 정제 공정을 거쳐 텅스텐 및 코발트를 고품위로 회수함과 동시에 상용 가능한 화합물로 제조하는 방법으로 고농도 산소 분위기에서 산화 시키는 단계와 산화된 폐초경을 분쇄하는 단계와 산성 용액에서 용해도의 차이를 이용하여 텅스텐과 코발트를 분리 후 pH 조절을 통해 코발트 외의 불순물을 제거하고 침전시켜, 텅스텐 화합물과 코발트 화합물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 폐초경합금 스크랩에 함유되어 있는 텅스텐 및 코발트를 추출하여 화합물로 회수하는 방법으로, 폐초경합금 스크랩을 산화 열처리 후 분쇄 처리하고, 이에 산을 이용하여 텅스텐과 코발트를 분리 추출한 후 침전하여 텅스텐 화합물 및 코발트 화합물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 텅스텐(W)과 코발트(Co)를 주성분으로 하는 폐초경합금의 재활용을 통해 텅스텐과 코발트를 분리하고 이를 화합물로 제조하는 방법에 관한 것이다. 텅스텐 초경합금은 탄화텅스텐(WC)을 코발트(Co)로 결합시킨 복합재료로써 주로 절삭, 절단용 공구, 내마모용 부품 및 금형 소재로 이용되고 있다. 초경합금을 구성하는 원소는 고융점의 희유 금속으로서 공구, 초전도체, 광통신 등의 산업에서 광범위하게 사용되고 있으나, 이들 희유 금속은 고가이며 매장량이 적고, 금속 원료를 대부분 수입에 의존하고 있으므로 자원 보존 측면에서 폐초경의 재활용이 매우 필요하다. 폐초경 스크랩의 재활용 기술은 크게 공정 중 스크랩에 대해 분쇄 등의 단순 처리를 통해 원료 분말로 재사용이 되거나, 물리적, 화학적 방법으로 재생하는 방법이 있으나, 후자의 경우 폐초경합금의 고융점, 고강도의 특성 때문에 재생에 어려움이 많고, 환경 문제도 크게 야기시킨다. 이 같은 폐초경의 재활용을 위한 회수 방법으로는 산처리법, 아연용융법, 고온 열처리법, 고속 분쇄법 등이 알려져 있다. 이 중 아연 용융법은 용융 아연 중에 초경합금을 침지 시켜 코발트를 아연에 결합시켜 분리하고, 진공 증류를 통해 아연을 제거하여 회수하는 방법으로 이러한 방법은 대량의 아연 사용에 의한 환경 문제 및 복잡한 설비에 의한 초기 투자비용이 높은 단점이 있다. 또한 고온 열처리법은 고온의 산화 공정에 의한 에너지 소모가 크며, 고속 분쇄법은 고가의 특수 파쇄기를 도입해야 하는 문제점이 있다. 산처리법의 경우 스크랩을 산용액 처리 후 텅스텐을 회수하는 방법으로 텅스텐과 코발트의 분리가 용이하나 산용액의 사용에 의한 환경 부담이 큰 단점이 있다.
본 발명에서는 폐초경합금 공정 스크랩 및 제품 스크랩에서 텅스텐 및 코발트를 회수함에 있어서 습/건식 공정을 복합적으로 적용하여 저농도의 산으로 환경 부담을 줄이며 회수율을 높이고, 간단한 정제 공정을 거쳐 텅스텐 및 코발트를 회수함과 동시에 상용 가능한 화합물로 제조하는 방법을 제공함에 있다.
본 발명에서는 금속 탄화물계의 초경합금 제조 공정 및 초경 합금 공구 사용 후 발생하는 폐초경 스크랩의 재활용을 통한 텅스텐 화합물 및 코발트 화합물의 제조 방법에 있어서,
(a) 초경합금을 고농도 산소 분위기에서 산화 시키는 단계와,
(b) 상기 산화된 폐초경합금 산화물 스크랩을 분쇄기로 분쇄하는 단계와,
(c) 상기 분쇄된 폐초경합금 산화물 분말에서 텅스텐과 코발트를 분리하기 위해 산성 용액에서 용해도의 차이를 이용하여 분리 후 산화 텅스텐 침전물과 코발트 추출액으로 여과/분리하여 텅스텐 화합물 침전물을 얻는 단계와,
(d) 상기 코발트 추출액으로부터 pH 조절을 통해 코발트 외의 불순물을 제거하는 단계와,
(e) 상기 코발트 추출액을 중화시켜 수산화 코발트로 침전하고, 여과/수세 후 건조하여 코발트 화합물로 회수하는 단계를 포함한다.
상기 (a) 단계는 폐초경합금 스크랩을 산소 조건 하에서 산화시키는 단계로 산소를 10~50L/min의 농도로 주입하며, 700~1100℃의 온도 범위에서 6~48시간 동안 유지하는 것이 바람직하다.
상기 (b) 단계는 분쇄기를 이용하여 초경합금 산화물을 분쇄하는 단계로 이때 분쇄기로는 유성밀, Jet mill, Jaw crusher가 있으며, 그 중 유성밀을 적용하는 것이 가장 바람직하다. 유성밀은 스테인레스 스틸 재질의 용기와 초경합금으로된 볼을 적용하여, 100~200rpm의 속도로 24~60시간을 분쇄하는 것이 바람직하다.
상기 (c) 단계는 염산, 질산, 황산 중 하나 이상의 무기산을 순수와 1:1로 희석한 산성 용액을 100~300℃로 가열하면서 200~300rpm으로 교반하고, 1~5시간 동안 코발트를 추출 후 여과하는 것이 바람직하다.
상기 (d) 단계는 상기 코발트 추출액에 수산화 나트륨, 수산화 칼륨, 암모니아수 중 한 가지 물질의 수용액을 이용하여 pH를 2~5로 조절하여 불순물을 제거하는 것이 바람직하다.
상기 (e) 단계는 상기 코발트 추출액에 수산화 나트륨, 수산화 칼륨, 암모니아수로부터 선택되는 1종 물질의 수용액을 이용하여 pH를 9~13으로 조절하여 용해되어 있는 코발트 이온을 수산화 코발트로 침전시키고, 이 화합물을 안정화시키기 위해 400~600rpm 속도로 1~3시간 동안 교반하는 것이 바람직하다.
회수된 수산화 코발트 슬러리를 순수를 이용하여 3회 이상 세척 후 50~100℃의 온도에서 건조시켜 수산화 코발트 분말을 얻는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면, 폐초경 스크랩을 건식과 습식의 복합 회수 기술을 통하여 높은 회수율로 텅스텐 및 코발트를 회수할 수 있으며, 회수와 동시에 텅스텐과 코발트를 각각 산업에 적용 가능한 화합물을 제조함으로써 회수 효율성을 극대화하는 장점이 있다.
도 1은, 폐초경 스크랩 재활용을 통한 텅스텐 화합물 및 코발트 화합물을 제조하는 공정도이다.
도 2는, 본 발명의 실시예 1에서 폐초경합금 스크랩을 산화 열처리 후 변화된 초경합금의 조직을 주사전자현미경으로 관찰한 도면이다.
도 3은, 본 발명의 실시예 1에서 산화된 폐초경합금을 유성밀로 분쇄한 후 그 입자 형상을 주사전자현미경으로 관찰한 도면이다.
도 4는, 본 발명의 실시예 1에 의해 합성 제조된 수산화 코발트 분말을 주사전자현미경으로 관찰한 도면이다.
도 2는, 본 발명의 실시예 1에서 폐초경합금 스크랩을 산화 열처리 후 변화된 초경합금의 조직을 주사전자현미경으로 관찰한 도면이다.
도 3은, 본 발명의 실시예 1에서 산화된 폐초경합금을 유성밀로 분쇄한 후 그 입자 형상을 주사전자현미경으로 관찰한 도면이다.
도 4는, 본 발명의 실시예 1에 의해 합성 제조된 수산화 코발트 분말을 주사전자현미경으로 관찰한 도면이다.
본 발명은, (a) 초경합금을 고농도 산소 분위기에서 산화시키는 단계와, (b) 상기 산화된 폐초경합금 산화물 스크랩을 분쇄기로 분쇄하는 단계와, (c) 상기 분쇄된 폐초경합금 산화물 분말에서 텅스텐과 코발트를 분리하기 위해 산성 용액에서 용해도의 차이를 이용하여 분리 후 산화 텅스텐 침전물과 코발트 추출액으로 여과하여 텅스텐 화합물 침전물을 얻는 단계와, (d) 상기 코발트 추출액으로부터 pH 조절을 통해 코발트 외의 불순물을 제거하는 단계 및 (e) 상기 코발트 추출액을 중화시켜 수산화 코발트로 침전하고, 여과/수세 후 건조하여 코발트 화합물로 회수하는 단계를 포함하는 폐초경합금 회수로부터 텅스텐 화합물 및 코발트 화합물 제조하는 방법에 관한 것이다.
초경합금을 산화시키는 단계에 있어서 700~1000℃ 사이의 온도 범위에서는 초경합금이 산소와 결합되어 산화됨과 동시에 팽창하면서 조직 사이가 멀어져 분쇄가 용이하게 되는데, 600℃이하의 온도에서는 이러한 현상이 발생하지 않고, 산화 전 합금 상태와 거의 유사하며, 1200℃이상이 되면 초경합금이 용융되면서 액화되어 도가니에 흡착하게 되고, 이 두 경우는 뒤에 분쇄 공정을 진행하기에 적합하지 않다. 이에 700~1100℃ 사이의 온도 구간으로 산화시킬 시에 분쇄에 가장 적합한 형태의 산화물 조직을 얻을 수 있으며, 이 공정에서 분쇄에 가장 적합한 형태로 효율을 최적화하기 위해서는 6~48시간의 열처리가 필요하며, 이때 산소를 10~50L/min으로 주입할 시엔 더 큰 효과를 볼 수 있다.
산화된 초경합금은 일반적인 재질인 스테인레스 스틸 재질이나 알루미늄 재질의 커팅날이 장착된 분쇄기를 적용하게 되면, 시료 분쇄가 용이하지 않거나, 이형 재질에 의한 오염이 발생한다. 이에 따라 동일 소재인 초경합금 소재의 볼을 사용하는 유성밀을 적용하게 되면 스테인레스 스틸이나 알루미늄 등에 의한 오염을 최소화하고 더 적은 시간으로도 재료의 분쇄가 가능하다. 그 외 스테인레스 스틸 유성밀 용기에 의한 오염을 최소화하기 위해서 유성밀의 회전 속도는 100~200rpm이 바람직하다. 분쇄된 분말을 100um 사이즈의 채질기로 분급하고, 입도 분석기를 통해 입도 사이즈를 측정하는데, D(90)값이 50um이하의 입도를 가져야만 산 추출 공정에서 회수율을 높일 수 있다.
분쇄된 초경합금 산화 분말은 염산, 질산, 황산과 같은 무기산으로 용해하는 과정을 거쳐 텅스텐 산화물과 코발트 추출액으로 분리할 수 있는데, 이때 적용하는 무기산은 순수에 1:1로 희석된 산을 적용하면, 시판된 고농도의 산과 비교해서 동등의 추출률을 나타내며, 텅스텐의 오염을 최소화한 상태의 코발트 추출액을 얻을 수 있다.
추출 후 여과를 통해 텅스텐 산화물과 코발트 추출액으로 분리가 가능하며, 텅스텐 산화물은 여과시 수세를 통해 코발트 및 기타 잔여물의 제거가 가능하고, 이 공정을 거치면 중간 산출물인 산화텅스텐의 노란 분말을 얻을 수 있다. 코발트 추출 여액은 농축을 통해 코발트 농도를 높여야만 중화 침전 시 높은 회수율을 얻을 수 있으며, 이때 코발트의 농도는 10~50% 수준이 적당하다.
또한, 코발트 추출액은 암모니아수, 수산화 나트륨, 수산화 칼륨 중 하나의 물질을 순수에 용해하여 제조한 알칼리 수용액을 통해 pH를 조절하고, 이를 통해 불순물을 제거하는 효과를 얻을 수 있는데, 이때 제거 가능한 불순물로는 대표적으로는 Fe, Cr, Cu, Al, Si이며, 이 외의 원소도 일부 제거 효과를 볼 수 있다. pH 조절로 인해 코발트의 회수율이 떨어질 우려가 있기 때문에 정제를 위한 pH 조건으로는 pH2~5 정도가 적당하다. 이후 코발트를 화합물로 회수 제조하는데 있어서도 암모니아수, 수산화 나트륨, 수산화 칼륨 중 하나의 물질을 수용액화 하여 적용하며, 코발트를 수산화물로 침전시키기 위해서는 pH 9~13의 조건이 바람직하며, 이보다 낮은 pH로 코발트를 회수할 시엔 수산화 코발트 형태가 아닌 염화, 황산 코발트 형태의 분말이 전체 혹은 일부 포함되게 되어 이형 형태의 화합물이 잔존하거나, Cl 및 S을 불순물로써 함유하게 된다. 침전이 완료된 후엔 이 반응을 안정시키기 위해 400~600rpm으로 교반하면서 1~3시간 동안 반응을 숙성시키고, 이를 여과하여 수산화 코발트를 케이크 형태로 얻을 수 있다. 수산화 코발트는 순수를 이용하여 3회 이상 수세하여야만 Na, K 등 침전용 알칼리 용액에 의한 오염원을 제거할 수 있다. 오염원을 충분히 제거한 수산화 코발트 케이크는 50~100℃의 온도로 1~10시간 동안 건조하여 수산화 코발트 분말을 얻을 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 이하의 실시예는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[
실시예
1]
WC의 함량이 87%, Co함량이 13%인 초경 합금을 800℃에서 48시간 동안 열처리하고 방냉한 후 꺼내고, 초경볼을 산화된 시료의 1/6 비율로 넣고 150 rpm으로 60시간 동안 분쇄하였다. 이렇게 하여 얻어진 분말을 순수와 1:1로 혼합한 염산 50ml에 넣고, 100℃로 200rpm으로 교반하면서 1시간 동안 가열하였다. 가열 후 시료를 여과하여 텅스텐 산화물과 코발트 추출여액으로 분리한 후 코발트 추출여액에 NaOH 수용액을 이용하여 pH3으로 적정하였다. 적정 후 생성된 불순물잔사는 여과를 통해 제거하고, 여과된 여액에 NaOH 수용액을 다시 첨가하여 수산화 코발트를 제조하였다. 이때의 pH는 12에 맞추었다. 수산화 코발트 슬러리를 여과하여 수산화 코발트 케이크를 얻고, 이를 3회 순수로 세척 후 70℃에서 3시간 건조하여 수산화 코발트 분말을 얻을 수 있었다. 이때의 코발트 회수율은 90.6%, 순도는 99.4%의 결과를 나타냈다.
[
실시예
2]
WC의 함량이 87%, Co함량이 13%인 초경 합금을 800℃에서 48시간 동안 열처리하고 방냉한 후 꺼내고, 초경볼을 산화된 시료의 1/6 비율로 넣고 150 rpm으로 60시간 동안 분쇄하였다. 이렇게 하여 얻어진 분말을 순수와 1:1로 혼합한 염산 50ml에 넣고, 200℃로 200rpm으로 교반하면서 1시간 동안 가열하였다. 가열 후 시료를 여과하여 텅스텐 산화물과 코발트 추출여액으로 분리한 후 코발트 추출여액에 NaOH 수용액을 이용하여 pH4로 적정하였다. 적정 후 생성된 불순물잔사는 여과를 통해 제거하고, 여과된 여액에 NaOH 수용액을 다시 첨가하여 수산화 코발트를 제조하였다. 이때의 pH는 12에 맞추었다. 수산화 코발트 슬러리를 여과하여 수산화 코발트 케이크를 얻고, 이를 3회 순수로 세척 후 70℃에서 3시간 건조하여 수산화 코발트 분말을 얻을 수 있었다. 이때의 코발트 회수율은 92.4%, 순도는 99.8%의 결과를 나타냈다.
[
실시예
3]
WC의 함량이 87%, Co함량이 13%인 초경 합금을 900℃에서 48시간 동안 열처리하고 방냉한 후 꺼내고, 초경볼을 산화된 시료의 1/6 비율로 넣고 150 rpm으로 60시간 동안 분쇄하였다. 이렇게 하여 얻어진 분말을 순수와 1:1로 혼합한 염산 50ml에 넣고, 100℃로 200rpm으로 교반하면서 1시간 동안 가열하였다. 가열 후 시료를 여과하여 텅스텐 산화물과 코발트 추출여액으로 분리한 후 코발트 추출여액에 NaOH 수용액을 이용하여 pH3으로 적정하였다. 적정 후 생성된 불순물잔사는 여과를 통해 제거하고, 여과된 여액에 NaOH 수용액을 다시 첨가하여 수산화 코발트를 제조하였다. 이때의 pH는 12에 맞추었다. 수산화 코발트 슬러리를 여과하여 수산화 코발트 케이크를 얻고, 이를 3회 순수로 세척 후 70℃에서 3시간 건조하여 수산화 코발트 분말을 얻을 수 있었다. 이때의 코발트 회수율은 91.1%, 순도는 99.6%의 결과를 나타냈다.
[
실시예
4]
WC의 함량이 87%, Co함량이 13%인 초경 합금을 900℃에서 48시간 동안 열처리하고 방냉한 후 꺼내고, 초경볼을 산화된 시료의 1/6 비율로 넣고 150 rpm으로 60시간 동안 분쇄하였다. 이렇게 하여 얻어진 분말을 순수와 1:1로 혼합한 염산 50ml에 넣고, 200℃로 200rpm으로 교반하면서 1시간 동안 가열하였다. 가열 후 시료를 여과하여 텅스텐 산화물과 코발트 추출여액으로 분리한 후 코발트 추출여액에 NaOH 수용액을 이용하여 pH4로 적정하였다. 적정 후 생성된 불순물잔사는 여과를 통해 제거하고, 여과된 여액에 NaOH 수용액을 다시 첨가하여 수산화 코발트를 제조하였다. 이때의 pH는 12에 맞추었다. 수산화 코발트 슬러리를 여과하여 수산화 코발트 케이크를 얻고, 이를 3회 순수로 세척 후 70℃에서 3시간 건조하여 수산화 코발트 분말을 얻을 수 있었다. 이때의 코발트 회수율은 93.5%, 순도는 99.8%의 결과를 나타냈다.
[
비교예
1]
WC의 함량이 87%, Co함량이 13%인 초경 합금을 1000℃에서 48시간 동안 열처리하고 방냉한 후 꺼내고, 초경볼을 산화된 시료의 1/6 비율로 넣고 150 rpm으로 60시간 동안 분쇄하였다. 이렇게 하여 얻어진 분말을 순수와 1:1로 혼합한 염산 50ml에 넣고, 50℃로 200rpm으로 교반하면서 1시간 동안 가열하였다. 가열 후 시료를 여과하여 텅스텐 산화물과 코발트 추출여액으로 분리한 후 코발트 추출여액에 NaOH 수용액을 이용하여 pH6으로 적정하였다. 적정 후 생성된 불순물잔사는 여과를 통해 제거하고, 여과된 여액에 NaOH 수용액을 다시 첨가하여 수산화 코발트를 제조하였다. 이때의 pH는 12에 맞추었다. 수산화 코발트 슬러리를 여과하여 수산화 코발트 케이크를 얻고, 이를 3회 순수로 세척 후 70℃에서 3시간 건조하여 수산화 코발트 분말을 얻을 수 있었다. 이때의 코발트 회수율은 67.8%, 순도는 99.8%의 결과를 나타냈다.
[
비교예
2]
WC의 함량이 87%, Co함량이 13%인 초경 합금을 1000℃에서 48시간 동안 열처리하고 방냉한 후 꺼내고, 초경볼을 산화된 시료의 1/6 비율로 넣고 150 rpm으로 60시간 동안 분쇄하였다. 이렇게 하여 얻어진 분말을 순수와 1:1로 혼합한 왕수 50ml에 넣고, 200℃로 200rpm으로 교반하면서 1시간 동안 가열하였다. 가열 후 시료를 여과하여 텅스텐 산화물과 코발트 추출여액으로 분리한 후 코발트 추출여액에 NaOH 수용액을 이용하여 pH1로 적정하였다. 적정 후 생성된 불순물잔사는 여과를 통해 제거하고, 여과된 여액에 NaOH 수용액을 다시 첨가하여 수산화 코발트를 제조하였다. 이때의 pH는 9에 맞추었다. 수산화 코발트 슬러리를 여과하여 수산화 코발트 케이크를 얻고, 이를 3회 순수로 세척 후 70℃에서 3시간 건조하여 수산화 코발트 분말을 얻을 수 있었다. 이때의 코발트 회수율은 85.1%, 순도는 97.5%의 결과를 나타냈다.
[표 1]
Claims (7)
- 금속 탄화물계의 초경합금 제조 공정 및 초경 합금 공구 사용 후 발생하는 폐초경 스크랩의 재활용을 통한 텅스텐 화합물 및 코발트 화합물의 제조 방법에 있어서,
(a) 초경합금을 고농도 산소 분위기에서 산화시키는 단계와,
(b) 상기 산화된 폐초경합금 산화물 스크랩을 분쇄기로 분쇄하는 단계와,
(c) 상기 분쇄된 폐초경합금 산화물 분말에서 텅스텐과 코발트를 분리하기 위해 산성 용액에서 용해도의 차이를 이용하여 분리 후 산화 텅스텐 침전물과 코발트 추출액으로 여과/분리하여 텅스텐 화합물 침전물을 얻는 단계와,
(d) 상기 코발트 추출액으로부터 pH 조절을 통해 코발트 외의 불순물을 제거하는 단계와,
(e) 상기 코발트 추출액을 중화시켜 수산화 코발트로 침전하고, 여과/수세 후 건조하여 코발트 화합물로 회수하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 텅스텐 화합물 및 코발트 화합물을 제조하는 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 (a) 단계는, 폐초경합금 스크랩을 고농도 산소 분위기에서 산화시키는 단계에서 산소를 10~50L/min의 농도로 주입하며, 700~1000℃의 온도 범위에서 6~48시간 동안 유지하는 것을 특징으로 하는 텅스텐 화합물 및 코발트 화합물을 제조하는 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 (b) 단계는, 분쇄기를 이용하여 초경합금 산화물을 분쇄하는 단계로 이때 분쇄기로는 유성밀, Jet mill, Jaw crusher가 있으며, 그 중 유성밀을 적용하는 것이 가장 바람직하다. 유성밀은 스테인레스 스틸 재질의 용기와 초경합금으로된 볼을 적용하여, 100~200rpm의 속도로 24~60시간을 분쇄하는 것을 특징으로 하는 텅스텐 화합물 및 코발트 화합물을 제조하는 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 (c) 단계는, 염산, 질산, 황산 중 하나 이상의 무기산을 순수와 1:1로 희석한 산성 용액을 100~300℃로 가열하면서 200~300rpm으로 교반하고, 1~5시간 동안 코발트를 추출 후 여과하는 것을 특징으로 하는 텅스텐 화합물 및 코발트 화합물을 제조하는 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 (d) 단계는, 상기 코발트 추출액에 수산화 나트륨, 수산화 칼륨, 암모니아수 중 한 가지 물질의 수용액을 이용하여 pH를 2~5로 조절하여 불순물을 제거하는 것을 특징으로 하는 텅스텐 화합물 및 코발트 화합물을 제조하는 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 (e) 단계는, 상기 코발트 추출액에 수산화 나트륨, 수산화 칼륨, 암모니아수로부터 선택되는 1종 물질의 수용액을 이용하여 pH를 9~13으로 조절하여 용해되어 있는 코발트이온을 수산화 코발트로 침전시키고 이를 400~600rpm으로 교반함과 동시에 안정화 시간 1~3시간을 주어 회수하는 것을 특징으로 하는 텅스텐 화합물 및 코발트 화합물을 제조하는 방법. - 제 6항에 있어서,
회수된 수산화 코발트 슬러리를 순수를 이용하여 3회 이상 세척하는 공정을 포함하는 텅스텐 화합물 및 코발트 화합물을 제조하는 방법.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020110141388A KR101431706B1 (ko) | 2011-12-23 | 2011-12-23 | 폐초경 스크랩 재활용을 통한 텅스텐 화합물 및 코발트 화합물의 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020110141388A KR101431706B1 (ko) | 2011-12-23 | 2011-12-23 | 폐초경 스크랩 재활용을 통한 텅스텐 화합물 및 코발트 화합물의 제조 방법 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20130073507A true KR20130073507A (ko) | 2013-07-03 |
KR101431706B1 KR101431706B1 (ko) | 2014-08-21 |
Family
ID=48987949
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020110141388A KR101431706B1 (ko) | 2011-12-23 | 2011-12-23 | 폐초경 스크랩 재활용을 통한 텅스텐 화합물 및 코발트 화합물의 제조 방법 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101431706B1 (ko) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101538034B1 (ko) * | 2014-03-11 | 2015-07-22 | 한국세라믹기술원 | 폐초경합금 스크랩을 산화시키기 위한 회전식 산화반응로 시스템 및 이의 구동방법 |
KR20150106126A (ko) | 2014-03-11 | 2015-09-21 | 한국세라믹기술원 | 폐초경합금 스크랩을 활용한 고순도 파라텅스텐산암모늄 제조방법 |
KR20170032906A (ko) | 2015-08-26 | 2017-03-24 | 한국기계연구원 | 폐 초경합금으로부터 텅스텐 화합물의 회수방법 |
CN106947865A (zh) * | 2016-05-25 | 2017-07-14 | 江西理工大学 | 一种废旧硬质合金高效节能氧化方法 |
KR20200082191A (ko) * | 2018-12-28 | 2020-07-08 | 충북대학교 산학협력단 | 재활용 초경소재 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 초경소재 |
CN116081705A (zh) * | 2023-03-23 | 2023-05-09 | 科立鑫(珠海)新能源有限公司 | 一种通过含钴废料制备钴氧化物的工艺 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10161017B2 (en) | 2015-06-08 | 2018-12-25 | Korea Institute Of Geoscience And Mineral Resources | Method for crushing hard tungsten carbide scraps |
KR102133278B1 (ko) | 2020-05-27 | 2020-07-14 | 한국지질자원연구원 | 텅스텐 카바이드 스크랩의 파쇄 방법, 산화구리의 회수방법 및 텅스텐과 코발트의 회수방법 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5728197A (en) * | 1996-07-17 | 1998-03-17 | Nanodyne Incorporated | Reclamation process for tungsten carbide/cobalt using acid digestion |
KR100537430B1 (ko) * | 2003-08-26 | 2005-12-16 | 한국기계연구원 | 폐초경 스크랩을 이용한 금속-탄화물계 초경복합분말의제조방법 |
KR101020704B1 (ko) * | 2008-08-25 | 2011-03-09 | 삼보중공업(주) | 폐초경합금을 이용한 고순도 산화텅스텐 분말의 제조방법 |
KR101143566B1 (ko) * | 2009-09-22 | 2012-05-09 | 리컴 주식회사 | 왕수 습식처리법에 의한 텅스텐 초경합금 슬러지로부터 텅스텐과 코발트의 회수 |
-
2011
- 2011-12-23 KR KR1020110141388A patent/KR101431706B1/ko active IP Right Grant
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101538034B1 (ko) * | 2014-03-11 | 2015-07-22 | 한국세라믹기술원 | 폐초경합금 스크랩을 산화시키기 위한 회전식 산화반응로 시스템 및 이의 구동방법 |
KR20150106126A (ko) | 2014-03-11 | 2015-09-21 | 한국세라믹기술원 | 폐초경합금 스크랩을 활용한 고순도 파라텅스텐산암모늄 제조방법 |
KR20170032906A (ko) | 2015-08-26 | 2017-03-24 | 한국기계연구원 | 폐 초경합금으로부터 텅스텐 화합물의 회수방법 |
CN106947865A (zh) * | 2016-05-25 | 2017-07-14 | 江西理工大学 | 一种废旧硬质合金高效节能氧化方法 |
KR20200082191A (ko) * | 2018-12-28 | 2020-07-08 | 충북대학교 산학협력단 | 재활용 초경소재 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 초경소재 |
CN116081705A (zh) * | 2023-03-23 | 2023-05-09 | 科立鑫(珠海)新能源有限公司 | 一种通过含钴废料制备钴氧化物的工艺 |
CN116081705B (zh) * | 2023-03-23 | 2023-07-28 | 科立鑫(珠海)新能源有限公司 | 一种通过含钴废料制备钴氧化物的工艺 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR101431706B1 (ko) | 2014-08-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101431706B1 (ko) | 폐초경 스크랩 재활용을 통한 텅스텐 화합물 및 코발트 화합물의 제조 방법 | |
JP5598631B2 (ja) | 希土類元素の回収方法 | |
JP5904459B2 (ja) | 高純度硫酸ニッケルの製造方法 | |
US11760655B2 (en) | Method for recycling iron and aluminum in nickel-cobalt-manganese solution | |
CA2895486C (en) | Method for removing impurity element of magnesium from solution containing nickel | |
JP5374040B2 (ja) | 酸性鉄塩溶液からの酸化鉄の沈殿 | |
EP2450312A1 (en) | Recovery of tungsten from waste material by ammonium leaching | |
US7824633B2 (en) | System and method for conversion of molybdenite to one or more molybdenum oxides | |
CN112375910B (zh) | 废动力电池粉的回收处理方法 | |
JP2013151717A (ja) | 高純度硫酸ニッケルの製造方法、及びニッケルを含む溶液からの不純物元素除去方法 | |
CN110550646A (zh) | 一种硫酸铯和硫酸铷的制备方法 | |
CN101693554A (zh) | 石煤矿提取五氧化二钒的方法 | |
KR101101755B1 (ko) | 폐초경합금 슬러지의 재생 방법 | |
CN111348653B (zh) | 一种利用含钛渣和低纯硅物料制备高纯硅、钛白和高纯氟化物的方法 | |
KR101143566B1 (ko) | 왕수 습식처리법에 의한 텅스텐 초경합금 슬러지로부터 텅스텐과 코발트의 회수 | |
RU2571244C1 (ru) | Способ получения чистой вольфрамовой кислоты | |
CA2775051A1 (en) | Molybdenum refining method | |
CN114873645A (zh) | 一种从钨废料回收制备钨酸钠的方法 | |
CN113666410A (zh) | 一种利用氮化镓废料直接制备氧化镓的方法 | |
KR20140083439A (ko) | 용융법을 이용한 폐초경합금 내 텅스텐 회수 및 세라믹 안료에 적용하는 텅스텐산 나트륨 제조 방법 | |
EP4367277A1 (en) | Recovery of vanadium from leach residues | |
WO2024097221A1 (en) | Lithium recovery | |
WO2023279142A1 (en) | Recovery of vanadium from leach residues using combined hydrometallurgical and pyrometallurgical process |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170705 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190724 Year of fee payment: 6 |