KR20150124884A - 냉각 결정화 및 탈수공정을 이용한 시안화금속의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉각 결정화 및 탈수공정을 이용한 시안화금속의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 양이온교환막이 구비된 전해침출장치의 양극이 구비된 양극실과 음극이 구비된 음극실에 전해액을 넣은 후 상기 양극실과 음극실의 온도를 55 ~ 60 ℃로 유지시키고 전압을 인가하여 시안화금속 용액을 제조하는 단계; 및 상기 제조된 시안화금속 용액을 10 ~ 15 ℃로 냉각시켜 결정화한 후 탈수공정으로 고액분리하여 시안화금속을 수득하는 단계;를 포함하는 냉각 결정화 및 탈수공정을 이용한 시안화금속의 제조방법에 관한 것이다.

Description

냉각 결정화 및 탈수공정을 이용한 시안화금속의 제조방법{Preparation method of metal cyanide using cooling crystallization and dewatering process}
본 발명은 냉각 결정화 및 탈수공정을 이용한 시안화금속의 제조방법에 관한 것이다.
오늘날 전기회로 소자나 반도체 소자는 계속 소형화, 고집적화되는 추세에 있다. 정밀한 회로 라인을 설계하기 위해서는 낮은 비저항을 갖고 정밀하게 가공이 가능한 금속 소재의 선택이 필수적이다.
이러한 성질에 부합되는 원료로서 가장 많이 사용되는 원료는 금(Au)과 음(Ag)으로 알려져 있다. 금과 은을 회로기판에 적용하기 위해서는 전연성을 이용하여 직접 사용하기보다는 금과 은을 산화시켜 제조한 착화합물을 이용하여 회로에 적용하고, 전기도금방식으로 환원시켜서 정밀 회로를 제조하는 방법이 일반화되어 있다.
금과 은의 착화합물로서 반도체 전극라인, 인쇄회로기판(Printed Circuit Board; PCB) 전극라인, 도금(Plating) 등에 가장 폭넓게 사용되는 물질은 PGC(Potassium Gold Cyanide) 또는 PSC(Potassium Silver Cyanide)이다. PGC나 PSC는 2차 가공성이 양호하고 균일 전착성이 뛰어나기 때문에 프레스(Press) 가공 후 복잡한 형상의 제품에 유용하게 사용된다.
일반적으로, 금과 은의 시안화합물을 합성하기 위한 주된 방법은 화학합성법이다. 화학합성법은 침출, 합성, 결정화의 3단계 공정으로 이루어져 있다. 이러한 화학합성법은 먼저, 금과 은을 질산에 반응시켜 용해한 후, NaCN으로 침전시켜서 AuCN, AgCN 결정을 만들고, KCN 용액에 다시 용해한 후 결정화 과정을 통해 시안화합물 분말을 합성하는 방법이다.
그러나 이 방법은 시안 독극물의 유동성, 반응물의 다량 소비, 독성 폐수의 다량방출 등의 단점이 있다. 최근에 독성이 강한 시안을 쓰지 않고 무전해 도금을 이용한 은도금을 진행하려는 연구가 진행되고 있으나, 아직 시안도금에 비해 결정입자가 크고 밀착성이 불량하여 상용화에는 어려움이 있다.
관련 선행문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제10-1990-0018419호(1990.12.21. 공개)에 개시되어 있는 전해산화법에 의한 시안화금칼륨의 제조방법이 있다.
따라서, 본 발명은 인체에 유해한 질소 산화물 및 시안가스 발생을 억제할 수 있으며, 시안화금속을 최대로 용해시킬 수 있는 온도에서 전해침출시키고 이를 냉각 결정화시켜 시안화금속의 수득율 및 순도를 향상시키고 탈수 공정으로 고액분리하여 금과 은의 함량을 높일 수 있는 냉각 결정화 및 탈수공정을 이용한 시안화금속의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)는 이하의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 양이온교환막이 구비된 전해침출장치의 양극이 구비된 양극실과 음극이 구비된 음극실에 전해액을 넣은 후 상기 양극실과 음극실의 온도를 55 ~ 60 ℃로 유지시키고 전압을 인가하여 시안화금속 용액을 제조하는 단계; 및 상기 제조된 시안화금속 용액을 10 ~ 15 ℃로 냉각시켜 결정화한 후 탈수공정으로 고액분리하여 시안화금속을 수득하는 단계;를 포함하는 냉각 결정화 및 탈수공정을 이용한 시안화금속의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 전해침출장치를 이용하여 인체에 유해한 질소산화물(NOx) 및 시안가스(HCN)를 차단할 수 있고, 침전 및 용해 공정이 필요하지 않아 연속공정이 가능하고 불순물이 유입되지 않으므로, 공정 시간 단축과 함께 고순도의 시안화금속을 제조할 수 있다.
또한, 전해침출 공정으로 금속 이온과 전해액의 반응 속도를 증가시켜 원료 물질의 사용량을 감소할 수 있으며, 냉각 결정화법으로 시안화금속을 수득하여 수득율을 향상시킬 수 있다.
또한, 종래 진공여과 방법으로 고액분리시 시안화금속 내 은 또는 금 함량이 낮아져 시안화금속을 상업적으로 이용할 수 없는 문제를 인지하여 탈수공정을 이용한 고액분리로 이를 해결함으로써, PSC 중 Ag 함량 54 중량%, PGC 중 Au 함량 68 중량%인 시안화금속을 제조할 수 있어 시안화금속을 상업적으로 이용가능한 동시에 이윤 손실을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 냉각 결정화 및 탈수공정을 이용한 시안화금속의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 포타슘 실버시아나이드의 온도에 따른 용해도를 나타낸 그래프이다.
도 3은 포타슘 골드시아나이드의 온도에 따른 용해도를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 냉각 결정화 및 탈수공정을 이용한 시안화금속의 제조방법으로 제조된 포타슘 실버시아나이드의 사진이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명은 양이온교환막이 구비된 전해침출장치의 양극이 구비된 양극실과 음극이 구비된 음극실에 전해액을 넣은 후 상기 양극실과 음극실의 온도를 55 ~ 60 ℃로 유지시키고 전압을 인가하여 시안화금속 용액을 제조하는 단계; 및
상기 제조된 시안화금속 용액을 10 ~ 15 ℃로 냉각시켜 결정화한 후 탈수공정으로 고액분리하여 시안화금속을 수득하는 단계;를 포함하는 냉각 결정화 및 탈수공정을 이용한 시안화금속의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 냉각 결정화 및 탈수공정을 이용한 시안화금속의 제조방법은 전해침출장치를 이용하여 인체에 유해한 질소산화물(NOx) 및 시안가스(HCN)를 차단할 수 있고, 침전 및 용해 공정이 필요하지 않아 연속공정이 가능하고 불순물이 유입되지 않으므로, 공정 시간 단축과 함께 고순도의 시안화금속을 제조할 수 있다. 또한, 전해침출 공정으로 금속 이온과 전해액의 반응 속도를 증가시켜 원료 물질의 사용량을 감소할 수 있으며, 냉각 결정화법으로 시안화금속을 수득하여 수득율을 향상시킬 뿐 아니라 탈수공정으로 고액분리하여 시안화금속의 은 또는 금 함량을 높이고 상업적으로 이용가능한 수준으로 정확하게 조절할 수 있다(PSC 중 Ag 함량 54 중량%, PGC 중 Au 함량 68 중량%).
도 1은 본 발명에 따른 냉각 결정화 및 탈수공정을 이용한 시안화금속의 제조방법을 나타낸 순서도이다. 이하, 도 1을 참고하여 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 냉각 결정화 및 탈수공정을 이용한 시안화금속의 제조방법은 양이온교환막이 구비된 전해침출장치의 양극이 구비된 양극실과 음극이 구비된 음극실에 전해액을 넣고 상기 양극실과 음극실의 온도를 55 ~ 60 ℃로 유지하면서 전압을 인가하여 시안화금속 용액을 제조하는 단계(S10)를 포함한다.
본 발명에 따른 냉각 결정화 및 탈수공정을 이용한 시안화금속의 제조방법에서 전해침출장치는 양극실과 음극실로 나누어져 있으며, 양극실과 음극실 사이에는 양이온교환막이 구비되어 양극실에서 음극실로 양이온의 이동이 용이할 수 있다. 상기 양극실에는 Ti 바스켓을 이용하여 양극 물질이 구비되고, 상기 양극 물질은 Ag 또는 Au이다. 양극 물질과 음극 물질에 직류 전원이 인가되면 양극의 금속이 전해침출되고 양극이 구비된 양극실의 전해액과 반응한 후 잔류하는 양이온은 양이온교환막을 통해 음극으로 이동하게 되므로, 시안화금속을 제조하는데 당량비 제어가 가능하다.
이때, 상기 양극실에 Ag가 구비되는 경우 인가되는 전압은 1.5 ~ 4V인 것이 바람직하다. 상기 전압이 1.5V 미만인 경우에는 Ag의 침출속도가 느려 침출율이 저하되는 문제가 있고, 4V를 초과하는 경우에는 Ag 양극 표면에 산화막이 형성되어 Ag가 더 이상 침출되지 않는 문제가 있다.
또한, 상기 양극실에 Au가 구비되는 경우 인가되는 전압은 2 ~ 3V인 것이 바람직하다. 상기 전압이 2V 미만인 경우에는 Au의 침출속도가 느려 침출율이 저하되는 문제가 있고, 3V를 초과하는 경우에는 Au 양극 표면에 산화막이 형성되어 Au가 더 이상 침출되지 않는 문제가 있다.
상기 음극은 스테인리스스틸을 사용할 수 있고, 상기 전해액은 양극 물질과 반응하여 이들의 착화합물을 포함한 용액의 제조가 용이한 시안화칼륨(KCN) 용액을 사용할 수 있다.
상기 전해액은 양극 물질에 대해 2 ~ 2.5의 당량비로 포함되는 것이 바람직하다. 전해액이 2 당량비 미만으로 포함되는 경우에는 양극에서 전해침출되는 물질과의 반응이 원활하지 않아 시안화금속 용액이 제조되지 않는 문제가 있고, 2.5 당량비를 초과하는 경우에는 시안 이온의 농도가 너무 높아 시안화금속 용액의 제조가 어렵고 과량의 전해액이 사용되어 공정비용이 증가하는 문제가 있다.
또한, 본 발명에 따른 냉각 결정화 및 탈수공정을 이용한 시안화금속의 제조방법은 양극실과 음극실의 온도를 55 ~ 60 ℃로 유지하는 것이 바람직하다. 상기 온도가 55 ℃ 미만인 경우에는 양극 물질의 침출율이 저하될 뿐 아니라 수득되는 시안화금속의 양이 적은 문제가 있고, 60 ℃를 초과하는 경우에는 다량의 전해액이 증발되어 전해침출 공정이 원활히 이루어지지 못하고 전해액의 수위조절이 어려우며 과량의 전해액이 소모되는 문제가 있다.
또한, 상기 양이온교환막은 탄소(C) 16.03 중량%, 산소(O) 9.55 중량%, 불소(F) 69.94 중량% 및 황(S) 4.48 중량%를 포함하는 설폰 작용기가 첨가된 테트라플루오로에틸렌이다.
본 발명에 따른 냉각 결정화법 및 탈수공정을 이용한 시안화금속의 제조방법에서 상기 전해침출장치는 공기 주입관을 포함하여 전해액에 공기가 공급될 수 있고, 공기가 공급됨으로써 양극 물질의 전해액 내의 용해속도를 증가시켜 양극 물질의 침출속도를 증가시킬 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 냉각 결정화 및 탈수공정을 이용한 시안화금속의 제조방법은 상기 제조된 시안화금속 용액을 10 ~ 15 ℃로 냉각시켜 결정화한 후 탈수공정으로 고액분리하여 시안화금속을 수득하는 단계(S20)를 포함한다.
본 발명에 따른 냉각 결정화 및 탈수공정을 이용한 시안화금속의 제조방법은 양극실과 음극실의 온도를 시안화금속이 최대로 용해될 수 있는 온도 범위인 55 ~ 60 ℃로 유지시켜 전해침출공정을 수행하여 제조된 시안화금속 용액에는 시안화금속이 최대로 포함되어 있으며, 이를 10 ~ 15 ℃로 냉각시켜 결정화하여 시안화금속의 수득율을 향상시킬 수 있다. 이때, 상기 온도가 10 ℃ 미만인 경우에는 더 이상 결정화가 이루어지지 않고, 15 ℃를 초과하는 경우에는 최대로 용해된 시안화금속을 충분히 냉각 결정화시키지 못해 수득율이 저하되는 문제가 있다.
상기 제조되는 시안화금속은 포타슘 실버시아나이드(PSC) 또는 포타슘 골드시아나이드(PGC)이다.
또한, 본 발명에 따른 냉각 결정화 및 탈수공정을 이용한 고순도 시안화금속의 제조방법은 냉각결정화된 시안화금속을 건조공정 또는 진공여과 공정으로 고액분리시 PSC 중 Ag 함량이 낮아지고, PGC 중 Au 함량이 낮아지는 문제점을 인지하여 탈수공정으로 고액분리하여 은 또는 금 함량을 향상시키고 은 또는 금 함량이 제어된 시안화금속을 제조할 수 있다. 상기 탈수공정은 1000 ~ 1300 rpm으로 수행되는 것이 바람직하다. 상기 탈수공정이 1000 rpm 미만인 경우에는 냉각결정화된 시안화금속에 고상의 KCN이 존재하여 Ag 또는 Au의 함량이 저하되는 문제가 있고, 1300 rpm을 초과하는 경우에는 탈수공정이 특정 장비에 한정되고 공정 효율 대비 과량의 에너지가 소비되는 문제가 있다.
실시예 1: 포타슘 실버시아나이드의 제조 1
전해침출장치의 양극실에 Ti 바스켓을 이용하여 Ag 그래뉼 10g을 구비하고, 음극실에는 50 ㎜×150 ㎜ 크기의 SUS판을 구비하였다. 전해침출장치 내부의 양극실과 음극실 사이에 탄소 16.03 중량%, 산소 9.55 중량%, 불소 69.94 중량% 및 황 4.48 중량%로 구성된 설폰 작용기가 첨가된 테트라플루오로에틸렌 양이온교환막을 구비하여 두 전극 반응의 상호영향을 배제하였다. 양극실에 Ag에 대해 2몰 당량비로 제조된 시안화칼륨(SAMCHUN, 순도 98%) 용액 2.5L를 넣고, 음극실에는 0.1 몰의 시안화칼륨 용액 2L를 첨가한 후 양극실과 음극실의 온도를 60 ℃로 유지시키고 양극실에 구비된 Ag와 음극실에 구비된 SUS에 전선을 연결한 후 직류전압 2V를 인가하여 5시간 동안 전해침출시켜 포타슘 실버시아나이드 용액을 제조하였다. 이때, 전해침출의 반응성을 증가시키기 위해 공기를 불어넣었다. 양극에서는 은이 전해침출되고, 양극이 구비된 양극실의 전해액은 K+ 이온과 CN- 이온으로 분리되었으며, 양극에서 침출된 은 이온은 전해액의 CN- 이온 및 K+ 이온과 함께 결합되었으며, 잉여의 K+ 이온은 양이온 교환막을 통해 음극으로 이동하였다.
상기 제조된 포타슘 실버시아나이드 용액을 10 ℃로 냉각시켜 결정화한 후 1250 rpm의 탈수공정으로 고액분리하여 약 470 g/L의 포타슘 실버시아나이드를 수득하였다.
실시예 2: 포타슘 실버시아나이드의 제조 2
양극실에 Ag에 대해 2.3몰 당량비로 제조된 시안화칼륨 용액 2.5L를 넣은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 포타슘 실버시아나이드를 제조하였다.
실시예 3: 포타슘 실버시아나이드의 제조 3
양극실에 Ag에 대해 2.5몰 당량비로 제조된 시안화칼륨 용액 2.5L를 넣은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 포타슘 실버시아나이드를 제조하였다.
실시예 4: 포타슘 골드시아나이드의 제조 1
전해침출장치의 양극실에 Ti 바스켓을 이용하여 Au 판 5g을 구비하고, 음극실에는 50 ㎜×150 ㎜ 크기의 SUS판을 구비하였다. 전해침출장치 내부의 양극실과 음극실 사이에 탄소 16.03 중량%, 산소 9.55 중량%, 불소 69.94 중량% 및 황 4.48 중량%로 구성된 설폰 작용기가 첨가된 테트라플루오로에틸렌 양이온 교환막을 구비하여 두 전극 반응의 상호영향을 배제하였다. 양극실에는 Au에 대해 2몰의 당량비로 제조된 시안화칼륨(SAMCHUN, 순도 98%) 용액 2.5 L를 넣고, 음극실에는 0.1 몰의 시안화칼륨 용액 2L를 첨가한 후 양극실과 음극실의 온도를 60 ℃로 유지시키고 양극실에 구비된 Au와 음극실에 구비된 SUS에 직류전압 3V를 인가하여 5시간 동안 전해침출시켜 포타슘 골드시아나이드 용액을 제조하였다. 이때, 전해침출의 반응성을 증가시키기 위해 공기를 불어넣었다. 양극에서는 금이 전해침출되고, 양극이 구비된 양극실의 전해액은 K+ 이온과 CN- 이온으로 분리되었으며, 양극에서 침출된 금 이온은 전해액의 CN- 이온 및 K+ 이온과 함께 결합되었으며, 잉여의 K+ 이온은 양이온 교환막을 통해 음극으로 이동하였다.
상기 제조된 포타슘 골드시아나이드 용액을 10 ℃로 냉각시켜 결정화한 후 1250 rpm의 탈수공정으로 고액분리하여 약 600 g/L의 고순도 포타슘 골드시아나이드를 수득하였다.
실시예 5: 포타슘 골드시아나이드의 제조 2
양극실에 Au에 대해 2.5몰 당량비로 제조된 시안화칼륨 용액 2.5L를 넣은 것을 제외하고는 상기 실시예 4와 동일한 방법으로 포타슘 골드시아나이드를 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 5의 전해침출 온도, 양극과 음극 물질, 양극실과 음극실에 구비되는 전해액의 농도 및 전해액의 양을 나타낸 것이다.
예 온도 양극 및 음극 물질 전해액 농도 전해액 양 냉각결정화 온도
실시예 1 60℃ 양극 Ag 플레이트, 순도 99.995%
(15㎜×50㎜×0.5T)		 2몰 2.5L 10℃
음극 스테인리스 316L
(50㎜×150㎜)		 0.1몰 2L
실시예 2 60℃ 양극 Ag 플레이트, 순도 99.995%
(15㎜×50㎜×0.5T)		 2.3몰 2.5L 10℃
음극 스테인리스 316L
(50㎜×150㎜)		 0.1몰 2L
실시예 3 60℃ 양극 Ag 플레이트, 순도 99.995%
(15㎜×50㎜×0.5T)		 2.5몰 2.5L 10℃
음극 스테인리스 316L
(50㎜×150㎜)		 0.1몰 2L
실시예 4 60℃ 양극 Ag 플레이트, 순도 99.995%
(15㎜×50㎜×0.5T)		 2몰 2.5L 10℃
음극 스테인리스 316L
(50㎜×150㎜)		 0.1몰 2L
실시예 5 60℃ 양극 Ag 플레이트, 순도 99.995%
(15㎜×50㎜×0.5T)		 2.5몰 2.5L 10℃
음극 스테인리스 316L
(50㎜×150㎜)		 0.1몰 2L
실험예 1: 포타슘 실버시아나이드와 포타슘 골드시아나이드의 용해도 분석
포타슘 실버시아나이드와 포타슘 골드시아타이드의 용해도를 알아보기 위해 전해침출시 상온에서 수행하고 냉각결정화 하지 않고 제조된 포타슘 실버시아나이드와 포타슘 골드시아나이드를 2차 증류수에 용해시킨 후 온도에 따른 용해도를 측정하고, 그 결과를 표 2, 표 3 및 도 2, 도 3에 나타내었다.
예 온도(?) Ag 용해도(g/L) PSC 환산량(g/L)
제조예 1 10 102.7 190.2
20 116.6 215.9
40 235.1 435.4
60 340.8 631.1
80 359 664.8
제조예 2 10 85 157.4
20 104.8 194.1
40 224.2 415.2
60 337.5 625
80 421.6 780.7
제조예 3 10 83.52 154.7
20 135.7 251.3
40 258.3 478.3
60 363.3 672.8
80 446.2 826.3
상기 제조예 1 내지 3은 각각 본 발명에 따른 실시예 1 내지 3에서 전해침출 공정을 상온에서 수행하고 용액을 증발시켜 제조된 포타슘 실버시아나이드를 나타낸다. PSC의 이론적 용해도는 20 ℃에서 250 g/L이고, PSC 중 Ag 함량은 54 중량%였다.
상기 표 2 및 도 2에 나타난 바와 같이, 온도가 증가함에 따라 Ag 용해도 또한 증가하였으며, 80 ℃에서는 10 ℃일 때보다 용해도가 약 6.5배 증가한 것을 알 수 있다.
따라서, 전해침출시 60 ℃에서 침출 후 10 ℃까지 냉각시키면 약 470 g/L의 PSC를 얻을 수 있는 것으로 판단된다.
예 온도 Au 용해도(g/L) PGC 환산량(g/L)
제조예 4 20 103.1 151.62
40 263.5 387.50
60 334 491.18
80 568 835.29
제조예 5 20 137.3 201.91
40 222.4 327.06
60 460.2 676.76
80 474.7 698.09
상기 제조예 4 내지 5는 각각 본 발명에 따른 실시예 4 내지 5에서 전해침출공정을 상온에서 수행하고 용액을 증발시켜 제조된 포타슘 골드시아나이드를 나타낸다. PGC의 이론적 용해도는 20 ℃에서 140 g/L이고, PGC 중 Au 함량은 68 중량%였다.
상기 표 3 및 도 3에 나타난 바와 같이, 온도가 증가함에 따라 Au 용해도 또한 증가하였으며, 80 ℃에서는 10 ℃일 때보다 용해도가 약 6.2배 증가한 것을 알 수 있다.
따라서, 전해침출시 60 ℃에서 침출 후 10 ℃까지 냉각시키면 약 600 g/L의 PGC를 얻을 수 있는 것으로 판단된다.
실험예 2: 침출효율 분석
본 발명에 따른 전해침출시 침출효율을 분석하고, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
하기 수학식 1을 이용하여 이론적 Ag 침출양을 계산한 후 하기 수학식 2를 이용하여 침출효율을 계산하였다.
[수학식 1]
이론적 Ag 침출양 = 4.0248 g×전류(A)×시간(hr)
[수학식 2]
Ag 침출효율 = Ag 침출양/이론적 Ag 침출양×100
예 침출전 Ag 무게(g) 침출후 Ag 무게(g) 침출효율(%)
실시예 1 115.97 14.42 85.67
실시예 2 130.58 13.84 97.54
실시예 3 124 15.87 100
상기 표 4에 나타난 바와 같이, 침출효율은 실시예 3이 가장 높고, 실시예 2, 실시예 1 순으로 높게 나타났으며, 실시예 3의 경우 당량비로 Ag:KCN = 1:2.5로 하였을때 침출효율이 가장 높은 것을 알 수 있다. 하지만, 당량비가 2.5를 초과하는 경우에는 침출공정시 비용이 증가하므로 당량비는 2.5 이하인 것이 바람직하였다.
실험예 3: PSC 및 PGC 용액의 냉각 결정화에 따른 수득율 분석
본 발명에 따른 냉각 결정화 및 탈수공정을 이용한 시안화금속의 제조방법으로 얻어진 PSC와 PGC 분말의 수득율을 분석하고, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
예 용액 농도(g/L) 용액양(L) 온도(?) 시간(hrs)
실시예 3 58.87 2.5 10 3
상기 표 5를 참고하면, 침출효율이 100%로 가장 높은 실시예 3의 침출용액 58.87 g/L를 바탕으로 Ag 함량 54%로 계산하여 예상 수득양 109.02g을 얻었으며, 실제 수득한 PSC의 양은 98.27g으로 나타나 수득율은 90.13%로 나타났다.
한편, 도 4는 본 발명에 따른 냉각 결정화 및 탈수공정을 이용한 시안화금속의 제조방법으로 제조된 포타슘 실버시아나이드의 사진이다. KS 규격에 따라 Ag를 제외한 불순물로 Pb, Cu, Fe, Zn, Cr, Ni, Co를 ICP로 분석하였으며, 불순물이 검출되지 않아 PSC의 순도가 99.995% 이상으로 나타났다.
이를 더욱 구체적으로 살펴보면, 탈수공정을 거치지 않고 진공여과로 고액분리한 시안화금속에는 Ag(53% 이하) 또는 Au(67% 이하)의 함량이 낮았으나, 탈수공정을 이용한 고액분리를 이용함으로써 PSC 중 Ag 함량이 54 중량%, PGC 중 Au 함량이 68 중량%로 나타나 Ag 및 Au 함량이 낮아져 상업적으로 이용가능하지 않은 문제를 해결하였다.
지금까지 본 발명에 따른 냉각 결정화 및 탈수공정을 이용한 시안화금속의 제조방법에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.
그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (9)

  1. 양이온교환막이 구비된 전해침출장치의 양극이 구비된 양극실과 음극이 구비된 음극실에 전해액을 넣은 후 상기 양극실과 음극실의 온도를 55 ~ 60 ℃로 유지시키고 전압을 인가하여 시안화금속 용액을 제조하는 단계; 및
    상기 제조된 시안화금속 용액을 10 ~ 15 ℃로 냉각시켜 결정화한 후 탈수공정으로 고액분리시켜 시안화금속을 수득하는 단계;를 포함하고,
    상기 양극실에 포함되는 전해액은 양극에 대해 2.3 ~ 2.5의 몰 당량비로 제조된 시안화칼륨 용액을 포함시켜 양극의 침출효율이 97 ~ 100%이며,
    상기 시안화금속이 포타슘 실버시아나이드(PSC)인 경우 440 ~ 518 g/L로 수 득되고, 포타슘 골드시아나이드(PGC)인 경우 575 ~ 600 g/L로 수득되는 것을 특징으로 하는 냉각 결정화 및 탈수공정을 이용한 시안화금속의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 양극실은 Ag 또는 Au가 구비되는 것을 특징으로 하는 냉각 결정화 및 탈수공정을 이용한 시안화금속의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 양극실에 Ag가 구비되는 경우 인가되는 전압은 1.5 ~ 4V인 것을 특징으로 하는 냉각 결정화 및 탈수공정을 이용한 시안화금속의 제조방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 양극실에 Au가 구비되는 경우 인가되는 전압은 2 ~ 3V인 것을 특징으로 하는 냉각 결정화 및 탈수공정을 이용한 시안화금속의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 음극은 스테인리스스틸인 것을 특징으로 하는 냉각 결정화 및 탈수공정을 이용한 시안화금속의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 음극실에 포함되는 전해액은 시안화칼륨 용액인 것을 특징으로 하는 냉각 결정화 및 탈수공정을 이용한 시안화금속의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 양이온교환막은 탄소(C) 16.03 중량%, 산소(O) 9.55 중량%, 불소(F) 69.94 중량% 및 황(S) 4.48 중량%를 포함하는 설폰 작용기가 첨가된 테트라플루오로에틸렌인 것을 특징으로 하는 냉각 결정화 및 탈수공정을 이용한 시안화금속의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 탈수공정은 1000 ~ 1300 rpm으로 수행되는 것을 특징으로 하는 냉각 결정화 및 탈수공정을 이용한 시안화금속의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 전해침출장치는 공기 주입관을 포함하여 전해액에 공기가 공급되는 것을 특징으로 하는 냉각 결정화 및 탈수공정을 이용한 시안화금속의 제조방법.
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