KR20140095829A

KR20140095829A - 금속 전해 회수 장치

Info

Publication number: KR20140095829A
Application number: KR1020130008706A
Authority: KR
Inventors: 이창원
Original assignee: 이창원
Priority date: 2013-01-25
Filing date: 2013-01-25
Publication date: 2014-08-04
Also published as: KR101442143B1

Abstract

본 발명은 전해를 통해 수용액 속에 함유된 물질을 회수하는 전해 회수 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이온화된 금속이 함유된 수용액 속에서 금속을 정밀하게 회수하기 위한 금속 전해 회수 장치에 관한 것이다. 본 발명 금속 전해 회수 장치는, 금속이 함유된 수용액이 유입되고 다시 유출되도록 이루어지며, 외부로부터 양극의 전원이 인가되어 흐르는 전해조; 및 전해조 내에 삽입되고 외부로부터 음극의 전원이 인가되어 흐르는 음극체;를 포함하여, 수용액이 전해조 내에서 흐르면서 수용액에 포함된 금속이 전해에 의해 음극체에 전착 및 포집되도록 이루어진다. 이와 같이 구성된 본 발명 금속 전해 회수 장치에 따르면, 수용액이 수용되는 전해조 자체가 양극 전원이 흐르는 양극체가 되기 때문에 전해 회수 장치 전체의 구조가 간단해지고, 제작비용이 절감되는 장점이 있다.

Description

금속 전해 회수 장치{EQUIPMENT FOR ELECTROLYTIC WITHDRAWAL OF METAL}

본 발명은 전해를 통해 수용액 속에 함유된 물질을 회수하는 전해 회수 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이온화된 금속이 함유된 수용액 속에서 금속을 정밀하게 회수하기 위한 금속 전해 회수 장치에 관한 것이다.

일반적으로 도금폐액, 도금공정에 사용된 세정액, 광석의 침출용액, 폐 스크랩의 침출액 등에는 금과 같은 귀금속뿐만 아니라 동이나 니켈 등과 같은 각종 금속이 함유되어 있는 경우가 많다. 이에, 상기와 같은 수용액 속에 함유된 금속을 추출하기 위한 방법들이 개발되고 있으며, 그 대표적인 예가 이온교환수지법 및 금속치환법 등이 있다.

이온교환수지법은 수지흡착에 의해서 금속을 회수하는 방식이다. 즉, 금속을 흡착시킨 후 이온수지를 소각하고 이를 왕수 공정에 투입한 다음 다시 소각하는 과정을 반복하는 후처리를 통해 금속을 회수하는 방식이다. 이러한 금속 회수장치에서 금속의 회수율을 높이기 위하여는 금속 이온이 포함된 처리수의 유입 및 배출순환이 원활하게 이루어지며, 금속 흡착수지의 표면적이 활성화될 것이 요구된다.

이온교환수지법을 이용한 금속 회수장치의 경우, 저농도에서는 금속이 효과적으로 흡착되지만 고농도에서는 파괴점이 빨리 오면서 회수율이 저하되는 단점이 있으며, 수지에 흡착된 금속을 회수하려면 소각단계를 수회 반복해야 하기 때문에 소각 처리비용 및 시간이 별도로 소모되고, 소각시에는 악취 및 공해가 발생되며, 운전을 수시로 관리해야 하는 등 유지관리가 어려운 문제점이 있다.

금속치환법은 치환제를 사용하여 금속을 회수하는 방법으로서 공정이 노동집약적이고 작업장의 조건 및 금속 함유 용액의 조성, 작업자의 숙련도에 따른 회수율의 변화 등의 단점이 있으며, 저농도에서는 응집이 안 되어 금속 회수가 쉽지 않은 문제점이 있다.

상기와 같은 회수방법 외에 전해에 의해 수용액에 포함된 금속을 회수하는 전해 회수 방법을 이용한 회수 장치가 제안되어 있다. 전해를 이용한 금속 회수장치의 예가 대한민국 등록특허공보 제10-1188479호에 ‘전해를 이용한 금속회수장치’라는 명칭으로 개시되어 있고, 대한민국 등록특허공보 제10-1188475호에 ‘금속 회수장치용 전해조’라는 명칭으로 개시되어 있다.

이와 같은 선행문헌들에 따르면, 양극에서 음극으로 이동하는 전류의 흐름을 이용하여 수용액에 포함된 금속 입자가 전극 부재에 부착되도록 하여 금속을 회수할 수 있다. 선행문헌들에 따른 금속 회수장치는, 금속이 함유된 수용액이 유입되고 내부에서 전해가 이루어지는 전해통, 전해통의 내부에 각각 배치되는 양극체 및 음극체를 포함한다. 양극체 및 음극체는 판 형상으로 제작되며, 전해통 내에서 교대로 배치된다.

이러한 구성을 갖는 금속 회수장치에 따르면, 전류가 흐르지 않는 전해통 외에 양극체 및 음극체를 모두 구비해야 하므로 구조가 복잡할 뿐만 아니라, 양극체 및 음극체가 판 형상으로 형성되므로 수용액과 접촉되는 시간이 짧아 금속 회수효율이 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 구조가 간단하고, 수용액과 음극체 사이의 접촉시간을 증대시켜 금속 회수효율을 향상시키는 금속 전해 회수 장치를 제공하는데 있다.

본 발명 금속 전해 회수 장치는, 금속이 함유된 수용액이 유입되고 다시 유출되도록 이루어지며, 외부로부터 양극의 전원이 인가되어 흐르는 전해조; 및 전해조 내에 삽입되고 외부로부터 음극의 전원이 인가되어 흐르는 음극체;를 포함하여, 수용액이 전해조 내에서 흐르면서 수용액에 포함된 금속이 전해에 의해 음극체에 전착 및 포집되도록 이루어진다.

음극체에는 여러 겹으로 말리며 말린 겹 사이로 간극이 형성되어 간극을 통해 수용액이 통과하면서 전해가 이루어지도록 하는 음극판이 구비된다.

음극체에는 서로 다른 직경을 가지고 간극을 형성하면서 동심원으로 배치되어 간극을 통해 수용액이 통과하면서 전해가 이루어지도록 하는 복수 개의 음극판이 구비된다.

음극체는 음극판의 상단부와 하단부에는 음극판이 전해조의 내측면에 접촉되는 것을 방지하는 부도체의 간극부재가 구비된다.

전해조에는 음극체가 각각 삽입되는 복수 개의 전해실이 구비되며, 각 전해실은 수용액이 흐를 수 있도록 서로 연결된다.

본 발명에 따른 금속 전해 회수 장치에 따르면 다음과 같은 효과가 발생한다.

첫째, 수용액이 수용되는 전해조 자체가 양극 전원이 흐르는 양극체가 되기 때문에 전해 회수 장치 전체의 구조가 간단해지고, 제작비용이 절감되는 장점이 있다.

둘째, 하나의 음극판이 여러 겹으로 말리면서 말린 겹 사이로 간극이 형성되고 간극을 통해 수용액이 통과되도록 이루어지거나, 직경이 다른 복수 개의 음극판을 동심원상으로 배열하여 각 음극판 사이의 간극을 통해 수용액이 통과되도록 이루어짐으로써, 수용액이 음극판을 통과하면서 속도가 느려지므로 전해되는 수용액의 양이 많아지고 회수되는 금속의 양도 많아진다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 금속 전해 회수 장치의 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 전해조의 사시도.
도 3은 도 1에 도시된 전해조의 정면도.
도 4는 도 2의 A-A 선단면도.
도 5는 도 2에 도시된 수용액 통로의 다른 실시 형태를 나타낸 사시도.
도 6은 도 1에 도시된 음극체의 사시도.
도 7은 도 1에 도시된 음극체의 정면도.
도 8은 도 6의 B-B 선단면도.
도 9는 도 6에 도시된 음극판의 일 예를 나타낸 평면도.
도 10은 도 6에 도시된 음극판의 다른 예를 나타낸 평면도.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 금속 전해 회수장치를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 금속 전해 회수 장치의 단면도이다.

본 발명에 다른 금속 전해 회수 장치는 전해조(100) 및 음극체(200)를 포함하여, 전해를 통해 이온화된 금속이 함유된 수용액 속에서 금속을 정밀하게 회수할 수 있다.

전해조(100)는 내부에서 전해가 이루어지는 곳으로, 이온화된 금속이 함유된 수용액이 유입된 후 내부를 흐르면서 유출되도록 이루어진다. 전해조(100)에는 외부로부터 양극의 전원이 인가되므로 전해조(100) 자체가 양극체가 된다. 전해조(100)의 일측 하부에는 외부로부터 수용액이 유입되는 유입구(101)가 형성되고, 전해조(100)의 타측 상부에는 전해과정을 거친 수용액을 외부로 유출하는 유출구(102)가 형성된다. 전해조(100)에는 복수 개의 전해실이 구비되며, 유입구(101)를 통해 제1 전해실(103)의 하부로 유입된 수용액은 상승하여 제1 전해실(103)의 상부를 통해 제2 전해실(104)의 상부로 유입되고, 제2 전해실(104) 내에서 하강한 후 제2 전해실(104)의 하부를 통해 제3 전해실(105)로 유입되며, 제3 전해실(105) 내에서 상승한 후 제3 전해실(105)의 상부를 통해 제4 전해실(106)로 유입되고, 제4 전해실(106) 내에서 하강한 후 제4 전해실(106)의 하부를 통해 제5 전해실(107)로 유입되며, 제5 전해실(107)의 상부 및 유출구(102)를 통해 외부로 유출된다. 이처럼 전해조(100) 내의 수용액은 상하방향으로 흐르되 흐름 방향을 지그재그로 바꾸면서 흐른다.

음극체(200)는 각 전해실(103)(104)(105)(106)(107) 내에 수직으로 삽입되며 외부로부터 음극의 전원이 인가되어 흐른다. 각 전해실(103)(104)(105)(106)(107) 내로 유입되는 수용액은 음극체(200)를 거치게 된다.

전해조(100)와 음극체(200)에 의해 각 전해실(103)(104)(105)(106)(107) 내에는 전류가 흐르게 되고, 수용액 속에 함유된 양이온을 띄는 금속은 전해되어 음극체(200)에 전착 및 포집된다. 금속이 제거된 수용액은 후속공정에서 정화된 후 재사용될 수 있다.

한편, 전해조(100)의 일측에는 모터가 설치되는 모터 설치부(300)가 마련된다.

도 2는 도 1에 도시된 전해조의 사시도이고, 도 3은 도 1에 도시된 전해조의 정면도이며, 도 4는 도 2의 A-A 선단면도이고, 도 5는 도 2에 도시된 수용액 통로의 다른 실시 형태를 나타낸 사시도이다.

전해조(100)는 위로 개방된 복수 개의 전해실(103)(104)(105)(106)(107)이 나란히 연결된다. 제1 전해실(103)과 제2 전해실(104), 제3 전해실(105)과 제4 전해실(106)은 상부가 제1 연결부(108)를 통해 서로 연결되며 제1 연결부(108) 내에는 제1 수용액 통로(108a)가 형성된다. 제2 전해실(104)과 제3 전해실(105), 제4 전해실(106)과 제5 전해실(107)은 하부가 제2 연결부(109)를 통해 서로 연결된다. 제2 연결부(109) 내에는 제2 수용액 통로(109a)가 형성된다.

제1 전해실(103)의 하부에는 외부로부터 수용액이 유입되는 유입구(101)가 형성되고, 제5 전해실(107)의 상부에는 외부로 수용액이 유출되는 유출구(102)가 형성된다. 제5 전해실(107)의 하부에는 외부로부터 전해조(100)로 양극의 전원을 인가하기 위한 양전극 접속부(110)가 형성된다. 전해실(103)(104)(105)(106)(107), 연결부(108)(109) 및 양전극 접속부(110)는 모두 도체로 제작되므로 양전극 접속부(110)를 통해 공급되는 양극 전원은 전해조(100) 전체로 흐르게 되며 전해조(100) 자체가 양극체가 된다.

한편, 제1 연결부(108)에 형성되는 제1 수용액 통로(108a)는 도 2 및 도 4와 같이 인접한 전해실로만 개방되고 상부는 폐쇄된 형태로 형성되나, 이에 한정되지 않고 도 5와 같이 인접한 전해실 뿐만 아니라 상부로도 개방된 형태로 형성될 수도 있다.

상기와 같이 구성된 전해조(100)에 따르면 외부로부터 공급되는 수용액은 유입구(101)를 통해 전해조(100) 내로 유입되고, 제1 전해실(103), 제1 수용액 통로(108a), 제2 전해실(104), 제2 수용액 통로(109a), 제3 전해실(105), 제1 수용액 통로(108a), 제4 전해실(106), 제2 수용액 통로(109a), 제5 전해실(107) 및 유출구(102)를 통해 흐르게 된다. 이 과정에서 물의 흐름은 상,하 지그재그 형태가 된다.

도 6은 도 1에 도시된 음극체의 사시도이고, 도 7은 도 1에 도시된 음극체의 정면도이며, 도 8은 도 6의 B-B 선단면도이고, 도 9는 도 6에 도시된 음극판의 일 예를 나타낸 평면도이며, 도 10은 도 6에 도시된 음극판의 다른 예를 나타낸 평면도이다.

음극체(200)는 여러 겹으로 말리면서 말린 겹 사이로 간극이 형성되어 간극을 통해 수용액이 통과하면서 전해 이루어지도록 하는 음극판(201), 음극판(201)의 상단부와 하단부에 끼워져 음극판(201)이 각 전해실(103)(104)(105)(106)(107)의 내측면과 이격되어 서로 접촉되지 않도록 하는 링 형태의 간극유지부재(202), 하부 간극유지부재(202)로부터 하부로 연장되어 각 전해실(103)(104)(105)(106)(107)의 내측 바닥면에 대하여 음극판(201)을 지지하는 지지부재(203), 및 음극판(201)의 상부에 연결되어 외부로부터 음극판(201)으로 음극 전원을 인가하는 음극 접속부(204)를 포함한다. 간극유지부재(202)와 지지부재(203)는 전류가 흐르지 않는 고무재 등의 부도체로 제작된다.

각 전해실(103)(104)(105)(106)(107)로 유입된 수용액은 음극체(200)를 구성하는 음극판(201) 사이를 통과하면서 전해되어 수용액 속의 금속이 음극판(201)에 전착 및 포집된다. 이 과정에서 음극판(201)이 말리면서 형성되는 간극을 통해 수용액이 흐르기 때문에 수용액이 흐르는 속도가 느려지면서 많은 양의 수용액이 전해되어 많은 양의 금속이 음극판(201)에 전착 및 포집된다.

음극판(201)은 도 9와 같이 하나만 구비되어 여러 겹으로 말리는 형태로 형성되나, 이에 한정되지 않고 도 10과 같이 직경이 다른 복수 개가 동심원상으로 배열되고 각 음극판(201) 사이로 수용액이 흐르는 간극을 형성할 수도 있다.

한편, 음극판(201)의 상단과 하단에는 중심부가 십자형으로 이루어진 마감판(205)이 구비된다. 마감판(205)은 도체로 형성되어 음극판(201)과 접촉된다. 음극 접속부(204)는 마감판(205)에 연결되어 음극판(201)으로 음극 전원을 인가하게 된다. 마감판(205)에는 복수 개의 홀(205a)이 형성되며, 이 홀(205a)에는 지지부재(203)가 선택적으로 삽입 고정될 수 있다. 음극판(201)의 상단과 하단에 구비되는 마감판(205)은 동일한 형태로 형성된다. 간극유지부재(202)로 인해 마감판(205)은 전해조(100)에 접촉되지 않는다.

이상과 같이 본 발명에 따른 금속 전해 회수 장치를 바람직한 실시예를 기초로 설명하였으나, 본 발명은 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 해당분야 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 변경할 수 있다.

100 : 전해조 101 : 유입구
102 : 유출구 103 : 제1 전해실
104 : 제2 전해실 105 : 제3 전해실
106 : 제4 전해실 107 : 제5 전해실
108 : 제1 연결부 109 : 제2 연결부
110 : 양전극 접속부 200 : 음극체
201 : 음극판 202 : 간극유지부재
203 : 지지부재 204 : 음극 접속부
205 : 마감판 300 : 모터 설치부

Claims

금속이 함유된 수용액이 유입되고 다시 유출되도록 이루어지며, 외부로부터 양극의 전원이 인가되어 흐르는 전해조; 및
상기 전해조 내에 삽입되고 외부로부터 음극의 전원이 인가되어 흐르는 음극체;를 포함하여,
상기 수용액이 상기 전해조 내에서 흐르면서 수용액에 포함된 금속이 전해에 의해 상기 음극체에 전착 및 포집되도록 이루어진 금속 전해 회수 장치.
제1항에 있어서,
상기 음극체에는 여러 겹으로 말리며 말린 겹 사이로 간극이 형성되어 간극을 통해 수용액이 통과하면서 전해가 이루어지도록 하는 음극판이 구비되는 것을 특징으로 하는 금속 전해 회수 장치.
제1항에 있어서,
상기 음극체에는 서로 다른 직경을 가지고 간극을 형성하면서 동심원으로 배치되어 간극을 통해 수용액이 통과하면서 전해가 이루어지도록 하는 복수 개의 음극판이 구비되는 것을 특징으로 하는 금속 전해 회수 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 음극체는 상기 음극판의 상단부와 하단부에는 음극판이 상기 전해조의 내측면에 접촉되는 것을 방지하는 부도체의 간극부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 금속 전해 회수 장치.
제1항에 있어서,
상기 전해조에는 상기 음극체가 각각 삽입되는 복수 개의 전해실이 구비되며, 상기 각 전해실은 수용액이 흐를 수 있도록 서로 연결된 것을 특징으로 하는 금속 전해 회수 장치.