KR20190072828A - Apparatus for extracting metals - Google Patents

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KR20190072828A
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Abstract

The present invention relates to a metal extraction apparatus. According to an embodiment of the present invention, the metal extraction apparatus comprises: a reaction tank (10) disposed in a mineral carrier (1) and storing minerals (M); a badge (20) including ballast water (21) and stored in the reaction tank (10); and a strain part (40) including a microorganism (41) and a mold (42) and extracting metal from the minerals (M) by being injected into the badge (20).

Description

금속 추출 장치{APPARATUS FOR EXTRACTING METALS}[0001] APPARATUS FOR EXTRACTING METALS [0002]

본 발명은 금속 추출 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광물을 운반하는 선박 내에 장착되어 습식 제련 기술을 이용해 광물에서부터 금속을 추출하는 광물 제련 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a metal extracting apparatus, and more particularly, to a mineral smelting apparatus that is installed in a ship that transports minerals and extracts metal from minerals using a wet smelting technique.

광물자원은 일부 국가에 편중되어 매장되어 있다. 따라서 우리나라를 비롯한 많은 국가는 해외에서 원료 광물을 수입하고 있다. 이때, 광물자원은 대부분 광석이나 유용금속이 농집된 정광(concentrate) 형태로 수입된다. 광물자원을 수송하는 수단으로는 대표적으로 선박이 있다. 선박 중 포장하지 않은 화물을 그대로 선창에 적재하여 수송하는 화물전용선을 벌크선(bulk carrier)이라고 하는데, 석탄전용선, 광석전용선, 시멘트전용선, 곡물전용선 등이 있다. 이러한 선박을 통해 광물자원을 수송하기 위해서는 대륙별로 차이가 있지만 대략 15 ~ 60일 정도의 기간이 소요되고, 매우 많은 운반비를 지불해야 한다.Mineral resources are buried in some countries. Therefore, many countries including Korea are importing raw materials from abroad. At this time, mineral resources are mostly imported in the form of concentrate in which ore or valuable metal is concentrated. Representative means of transporting mineral resources are ships. Bulk carrier is a bulk carrier, which carries unpacked cargo on the dock as it is, and there are coal leased line, ore leased line, cement leased line and grain leased line. In order to transport mineral resources through these vessels, it takes about 15 to 60 days to complete and there is a lot of transportation cost.

이렇게 수입된 광물은 수입국의 제철소 및 제련소에서 금속으로 제조된다. 정광으로부터 금속을 추출하기 위한 공법에는 건식 제련 공법과 습식 제련 공법이 있는데, 그 중 습식 제련은 정광을 배소(roasting)하고, 용출(leaching)한 후, 농축 공정(enriched process)을 거친 뒤, 전해 채취(electrowinning)를 통해 금속을 추출한다. 습식 제련 기술은 하기 선행기술문헌의 특허문헌에 개시되어 있다.These imported minerals are made of metals in steel mills and smelters of importing countries. Methods for extracting metals from concentrates include dry metallurgy and wet metallurgy. Of these, wet metallurgy involves roasting and leaching concentrates, followed by enriched processes, followed by electrolysis The metal is extracted through electrowinning. Wet smelting techniques are disclosed in the following prior art documents.

이에 해외에서의 광물 채굴에서부터 해양운반 및 제련에 상당한 시간과 비용이 소요되는 문제가 발생하는바, 그 문제점을 해결하기 위한 방안이 절실히 요구되고 있다.Therefore, there is a problem that it takes considerable time and expense to transport and smelten the marine from the mining of foreign minerals, and there is a desperate need to solve the problem.

KRKR 10-170708910-1707089 B1B1

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 일 측면은 광물운반선 내에 장착되고, 선박평형수를 배지로 활용하며, 배지 내에 미생물 및 곰팡이 균주가 혼합 주입되어 습식 제련 방식에 따라 광물로부터 금속을 추출하는 금속 추출 장치를 제공하고자 하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art described above, and one aspect of the present invention is to provide a method for producing a microorganism, which is mounted in a mineral carrier and utilizes ship equilibrium water as a medium, And to provide a metal extracting apparatus for extracting metal from minerals.

또한, 본 발명의 다른 측면은 광물운반선 내의 배기가스를 미생물 및 곰팡이 균주의 에너지원으로 활용하고, 광물운반선에서의 폐열을 활용하여 미생물 및 곰팡이 배양과 서식에 최적화된 환경을 구현하여 금속의 용출효율이 증대되는 금속 추출 장치를 제공하는 데 있다.Another aspect of the present invention is to utilize exhaust gas in a mineral carrier as an energy source for microorganisms and fungi strains and utilize waste heat from a mineral carrier to realize an environment optimized for microbial and fungal culture and culture, And to provide an increased metal extraction apparatus.

본 발명에 따른 금속 추출 장치는 광물운반선에 배치되고, 광물을 수용하는 반응조; 선박평형수를 포함하고, 상기 반응조 내에 수용되는 배지; 및 미생물 및 곰팡이 균주를 포함하고, 상기 배지 내에 주입되어 상기 광물로부터 금속을 추출하는 균주부;를 포함한다.The metal extracting apparatus according to the present invention includes a reaction vessel disposed in a mineral carrier and containing a mineral; A medium containing vessel equilibrium water and accommodated in the reactor; And a bacterium containing microorganism and fungal strain and being injected into the medium to extract metal from the mineral.

또한, 본 발명에 따른 금속 추출 장치에 있어서, 상기 선박평형수를 저장하는 상기 광물운반선의 평형수탱크로부터, 상기 반응조 내부로, 상기 선박평형수를 공급하는 평형수공급부;를 더 포함한다.The metal extracting apparatus according to the present invention further includes a ballast water supply unit for supplying the ballast water from the ballast water tank of the mineral carrier to the inside of the reaction tank for storing the ballast water.

또한, 본 발명에 따른 금속 추출 장치에 있어서, 상기 선박평형수는 상기 광물운반선의 평형수 처리장치(BWTS)에 의해 수처리되어, 상기 반응조로 공급된다.Further, in the metal extracting apparatus according to the present invention, the ballast water is water-treated by the ballast water treatment apparatus (BWTS) of the mineral carrier and supplied to the reaction tank.

또한, 본 발명에 따른 금속 추출 장치에 있어서, 상기 미생물은 산화 박테리아, 및 황산화 박테리아 중 어느 하나 이상을 포함한다Further, in the metal extraction apparatus according to the present invention, the microorganism includes at least one of oxidized bacteria and sulfated bacteria

또한, 본 발명에 따른 금속 추출 장치에 있어서, 상기 곰팡이는 검정곰팡이, 및 푸른곰팡이 중 어느 하나 이상을 포함한다.Further, in the metal extracting apparatus according to the present invention, the fungus includes at least one of a black fungus and a blue fungus.

또한, 본 발명에 따른 금속 추출 장치에 있어서, 상기 광물운반선의 배기가스에서 이산화탄소를 포집하여, 상기 배지로 공급하는 이산화탄소공급부;를 더 포함한다.Further, the metal extracting apparatus according to the present invention further includes a carbon dioxide supply unit for collecting carbon dioxide from the exhaust gas of the mineral carrier and supplying the carbon dioxide to the medium.

또한, 본 발명에 따른 금속 추출 장치에 있어서, 상기 광물운반선에서 발생하는 폐열을 회수하여, 상기 배지가 소정의 반응온도를 유지하도록, 상기 선박평형수를 가열하는 폐열회수공급부;를 더 포함한다.The metal extraction apparatus according to the present invention further includes a waste heat recovery and supply unit for recovering waste heat generated from the mineral carrier and heating the marine equilibrium water so that the medium maintains a predetermined reaction temperature.

또한, 본 발명에 따른 금속 추출 장치에 있어서, 상기 반응온도의 범위는 25 ~ 50 ℃이다.Further, in the metal extracting apparatus according to the present invention, the reaction temperature ranges from 25 to 50 占 폚.

또한, 본 발명에 따른 금속 추출 장치에 있어서, 상기 배지 내에 첨가되는 철이온;을 더 포함한다.Further, in the metal extraction apparatus according to the present invention, it further includes iron ions added to the medium.

또한, 본 발명에 따른 금속 추출 장치에 있어서, 상기 배지의 온도, pH, 및 상기 미생물 및 상기 곰팡이의 농도를 모니터링하는 모니터링부;를 더 포함한다.Further, in the metal extraction apparatus according to the present invention, a monitoring unit for monitoring the temperature, the pH, and the concentrations of the microorganisms and the fungus in the medium are further included.

또한, 본 발명에 따른 금속 추출 장치에 있어서, 개구부를 구비한 용기 형태로 형성되고, 상기 반응조 내부에 배치되며, 상기 개구부를 통해 상기 평형수공급부로부터 상기 선박평형수를 공급받아 저장하였다가, 상기 반응조 내부로 공급하는 저수조;를 더 포함한다.In the metal extraction apparatus according to the present invention, the ballast water is supplied from the ballast water supply unit through the opening and is stored in the vessel, And a water storage tank for supplying water into the reaction tank.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.The features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Prior to that, terms and words used in the present specification and claims should not be construed in a conventional and dictionary sense, and the inventor may properly define the concept of the term in order to best explain its invention It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

본 발명에 따르면, 광물운반선 내에 장착되어 장시간이 소모되는 해양운반 중에, 적재된 광물로부터 금속을 추출할 수 있으므로, 유용 광물의 품위를 향상시킬 수 있고, 광물 제련에 소요되는 시간을 단축할 수 있다. INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, metal can be extracted from the loaded minerals during marine transportation, which is installed in a mineral carrier and consumed for a long time, so that the quality of useful minerals can be improved and the time required for mineral smelting can be shortened .

또한, 배지 내 미생물의 촉매작용을 기반으로 광물로부터 금속을 추출하되, 미생물뿐만 아니라, 곰팡이가 혼합 배양됨으로써, 금속의 용출효율을 증대시킨다.Further, metal is extracted from minerals based on the catalytic action of microorganisms in the medium, and not only microorganisms but also fungi are mixed and cultured, thereby increasing the elution efficiency of the metal.

나아가, 선박평형수를 배지로 활용하므로, 선박에 별도의 해수담수화 장치를 장착하거나 담수를 저장할 필요가 없고, 광물운반선에서 배출되는 가스와 폐열을 활용하여 미생물과 곰팡이의 서식 환경을 제어하므로, 금속 제련 장치의 구성 및 제련 공정을 단순화할 수 있다. Furthermore, since the ballast water is used as a medium, there is no need to install a separate seawater desalination device or store fresh water in the ship, and the environment of microorganisms and fungi is controlled by utilizing the gas and waste heat discharged from the mineral carrier, The constitution of the smelting apparatus and the smelting process can be simplified.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 금속 추출 장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 금속 추출 장치의 일부분을 절단한 단면도이다.
도 3는 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속 추출 장치의 일부분을 절단한 단면도이다.FIG. 1 is a schematic view illustrating a metal extraction apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of a portion of a metal extraction apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of a portion of a metal extraction apparatus according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The objectives, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG. It should be noted that, in the present specification, the reference numerals are added to the constituent elements of the drawings, and the same constituent elements are assigned the same number as much as possible even if they are displayed on different drawings. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the following description of the present invention, detailed description of related arts which may unnecessarily obscure the gist of the present invention will be omitted.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 금속 추출 장치를 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 금속 추출 장치의 일부분을 절단한 단면도이다.FIG. 1 is a schematic view illustrating a metal extraction apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a portion of a metal extraction apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 금속 추출 장치는 광물운반선(1)에 배치되고, 광물(M)을 수용하는 반응조(10), 선박평형수(21)를 포함하고, 반응조(10) 내에 수용되는 배지(20), 및 미생물(41) 및 곰팡이(43) 균주를 포함하고, 배지(20) 내에 주입되어 광물(M)로부터 금속을 추출하는 균주부(40)를 포함한다.1 and 2, a metal extracting apparatus according to an embodiment of the present invention includes a reaction tank 10 disposed in a mineral carrier 1 and containing mineral M, a ship ballast water 21 A microorganism 41 and a microorganism 41 and a microorganism 41 and microorganism 41 which are contained in the reaction tank 10 and which are injected into the medium 20 to extract metal from the mineral M, ).

본 발명은 해외에서 생산된 광물을 운반하는 선박 내에 장착되어, 습식 제련 기술을 이용해, 광물에서부터 금속을 추출하는 광물 제련 장치에 관한 것이다. 해외에서 채굴된 광물은 수입국가까지 벌크선과 같은 선박에 선적되어 운송되고, 그 수입국가에 하역되어 제련 공정을 거치게 된다. 이때, 해양운반 및 제련에 상당한 시간과 비용이 소요되는 문제가 발생하는바, 그 문제점을 해결하기 위한 방안으로서 본 발명이 안출되었다.The present invention relates to a mineral smelting apparatus which is installed in a vessel for transporting minerals produced overseas to extract metal from minerals by using a wet smelting technique. Minerals mined overseas are shipped to the importing country on a ship such as a bulk carrier, unloaded to the importing country and subjected to a smelting process. In this case, a considerable time and expense is required for ocean transportation and smelting, and the present invention has been devised as a solution to the problem.

구체적으로, 본 발명에 따른 금속 추출 장치는 반응조(10), 배지(20), 및 균주부(40)를 포함한다.Specifically, the metal extracting apparatus according to the present invention includes a reaction tank 10, a medium 20, and a stirrer 40.

반응조(10)는 광물운반선(1) 내에 배치되어, 운송되는 광물(M)을 수용하도록 형성된 용기 형태의 구조물이다. 광물운반선(1)은 광물 수송용 벌크선(bulk carrier)으로서, 광물(M)을 수송하는 선박인 한, 그 구조 및 형태에 특별한 제한이 없다. 일반적으로 벌크선 내에는 다수의 셀(cell)이 구비되는데, 그 셀의 구조를 조정하여 반응조(10)를 형성할 수 있다. 일례로, 광물(M)을 적재하도록 구획된 선창을 반응조(10)로 사용할 수 있다. 다만, 선창이 반드시 반응조(10)로 제공되어야 하는 것은 아니고, 별도로 반응조(10)를 형성하여 광물운반선(1) 내에 장착해도 무방하다.The reaction tank 10 is a container-shaped structure disposed in the mineral carrier 1 and configured to receive the mineral M to be transported. The mineral carrier 1 is a bulk carrier for transporting minerals and is not particularly limited in its structure and form as long as it is a vessel for transporting the mineral M. In general, a plurality of cells are provided in a bulk wire, and the structure of the cell can be adjusted to form the reaction tank 10. For example, a reservoir compartmented for loading the mineral M can be used as the reaction tank 10. However, the pier may not necessarily be provided in the reaction tank 10, but the reaction tank 10 may be separately formed and mounted in the mineral carrier 1.

여기서, 광물(M)은 유용 광물을 함유하는 광석(ore), 또는 그 광석을 선광하여 얻어진 높은 품위를 갖는 정광(concentrate) 형태로 운송되는바, 반응조(10) 내에 수송되는 광물(M)은 광석, 또는 정광일 수 있다. 한편, 반응조(10)는 이러한 광물(M) 이외에, 배지(20)를 수용한다.Here, the mineral M is transported in the form of a concentrate having a high quality obtained by ore containing the beneficial minerals, or the minerals extracted from the ore, and the mineral M transported in the reactor 10 Ore, or concentrate. On the other hand, the reaction tank 10 accommodates the medium 20 in addition to these minerals M.

배지(20)는 후술할 균주부(40)에 의한 미생물(41) 및 곰팡이(43)를 배양할 수 있는 증식환경을 제공한다. 여기서, 배지(20)는 액상으로, 기본적으로는 광물운반선(1)의 선박평형수(ballast water, 21)를 포함한다. 선박평형수(21)는 선박을 유지하기 위해 선박 내에 저장되는 해수(sea water, S)로서, 본 발명의 광물운반선(1) 내의 평형수탱크(3)에 저장되었다가 반응조(10) 내로 공급되어 배지(20)로 활용된다. 해수(S) 내에는 다양한 종류의 무기 염류가 존재하기 때문에, 해수(S)를 배지(20)의 기본용액으로 사용하는 경우, 별도의 영양물질을 추가로 공급하지 않더라도 미생물(41) 및 곰팡이(43)를 효과적으로 배양할 수 있다. 또한, 해수(S)를 기반으로 배지(20)가 제조되므로, 별도로 배양액을 제조·공급하는 것과 비교하여 경제적이다.The medium 20 provides a proliferative environment in which the microorganisms 41 and the fungi 43 can be cultured by the microbial part 40 to be described later. Here, the medium 20 is in a liquid phase and basically includes ballast water 21 of the mineral carrier 1. The ballast water 21 is stored in the ballast tank 3 in the mineral carrier 1 of the present invention as sea water S stored in the vessel in order to maintain the vessel and is supplied into the reaction tank 10 And is used as the medium 20. Since various kinds of inorganic salts are present in the seawater S, when the seawater S is used as the basic solution of the medium 20, the microorganisms 41 and fungi 43) can be effectively cultured. Further, since the medium 20 is manufactured based on the seawater S, it is economical compared with the case where the culture medium is separately prepared and supplied.

한편, 선박평형수(21)는 광물운반선(1)의 평형수 처리장치(BWTS, 5)에 의해 수처리되어, 반응조(10) 내로 공급될 수 있다. 선박평형수(21)는 평형수탱크(3)에 저장되었다가 다시 해양으로 배출되는데, 이때 해양생태계 파괴와 교란을 방지하기 위해 평형수 처리장치(5)에 의해, 해수(S)로부터 유입되는 미생물 및 부유성 물질이 필터링되고 전기분해·자외선 등에 의해 살균처리되어 배출된다. 이러한 경우, 수처리된 선박평형수(21)를 사용함으로써, 보다 안정적인 증식환경을 조성할 수 있다. 여기서, 평형수 처리장치(5)는 일반적으로 필터, 전해조 등으로 구성되고, 해수(S)가 평형수 처리장치(5)를 관류하여 평형수탱크(3)에 채워지도록 구조화되는데, 반드시 이러한 구성 및 구조로 형성되어야 하는 것은 아니다. 이렇게 해수(S)로부터 공급되는 선박평형수(21)는 평형수공급부(30)를 통해 반응조(10)로 주입될 수 있다.On the other hand, the ballast water 21 can be water-treated by the ballast water treatment apparatus (BWTS) 5 of the mineral carrier 1 and supplied into the reaction tank 10. The ballast water 21 is stored in the ballast water tank 3 and then discharged to the ocean. At this time, the ballast water 21 is discharged from the seawater S by the ballast water treatment apparatus 5 to prevent destruction of the marine ecosystem and disturbance Microorganisms and floating substances are filtered and sterilized by electrolysis, ultraviolet rays, etc., and then discharged. In this case, by using the water-treated ship ballast water 21, a more stable growth environment can be created. The ballast water treatment apparatus 5 is generally constituted by a filter and an electrolytic tank and is structured such that the seawater S flows through the ballast water treatment apparatus 5 and is filled in the ballast water tank 3. However, And the structure is not necessarily formed. The ballast water 21 supplied from the seawater S can be injected into the reaction tank 10 through the ballast water supply unit 30. [

여기서, 평형수공급부(30)는 평형수탱크(3)로부터 반응조(10) 내부로 선박평형수(21)를 공급하도록 형성된 장치이다. 기본적으로는, 평형수탱크(3)와 반응조(10)를 연결하는 관로로 구현될 수 있다. 또한, 관로를 따라 흐르는 선박평형수(21)의 유량을 측정하는 유량계(flowmeter), 선박평형수(21) 흐름의 개폐 및 유량을 제어하는 밸브, 및/또는 관로를 통해 선박평형수(21)를 수송하는 펌프 등을 더 포함할 수 있다. 즉, 평형수공급부(30)는 평형수탱크(3)로부터 반응조(10)로 선박평형수(21)를 공급할 수 있도록 형성되는 한, 특별한 제한 없이 모든 공지의 배관설비에 의해 제공될 수 있다.The ballast water supply unit 30 is a device configured to supply the ballast water 21 from the ballast water tank 3 to the inside of the reaction tank 10. Basically, it can be realized as a conduit connecting the ballast water tank 3 and the reaction tank 10. It is also possible to use a flowmeter for measuring the flow rate of the ballast water 21 flowing along the pipeline, a valve for controlling the opening and closing flow of the ballast water flow 21 and / And the like. That is, the ballast water supply unit 30 can be provided by any known piping facility without any particular limitation, as long as it is formed so as to be capable of supplying the ballast water 21 from the ballast water tank 3 to the reaction tank 10.

한편, 균주부(40)는 배지(20) 내에 주입되는 다수의 균주를 포함한다. 여기서, 균주는 미생물(41) 및 곰팡이(43) 균주로서, 배지(20) 내에서 배양된다. 배양된 미생물(41) 및 곰팡이(43)는 배지(20) 내의 광물(M)로부터 금속을 추출한다. 미생물(41)은 철과 황을 산화시키는 촉매로서, 황화광물 등의 광물(M)을 용해 침출시킴으로써, 이에 함유된 철, 구리, 니켈, 또는 아연 등의 금속을 추출한다. 그 일례로, 미생물(41)의 촉매작용으로 +2가의 철(ferrous iron)을 +3가의 철(ferric iron)로, 황을 황산으로 산화시키고, +3가의 철은 황화광물에 있는 황화이온을 황으로 산화시키면서 자신은 +2가의 철로 환원되는데, 이와 같이 금속은 황화물 광물(M)로부터 황산구리가 되어 수용액에 용해된 금속이온으로 분리되어 궁극적으로 금속으로 산출된다. 다만, 광물(M)이 반드시 황화광물 등에 한정되는 것은 아니고, 추출되는 금속 또한 전술한 금속 이외에 납, 비소, 안티몬, 몰리브덴, 금, 은, 코발트 등을 포함할 수 있다. 이때, 추출된 금속 중 구리와 같은 일부 금속(M1)은 배지(20) 내의 수중에 부유하고, 금과 같은 다른 금속(M2)은 반응조(10) 바닥에 가라앉는다.On the other hand, the bacteria section 40 includes a plurality of strains injected into the culture medium 20. Here, the strain is cultured in the medium 20 as a microorganism (41) and a fungal (43) strain. The cultured microorganisms 41 and fungi 43 extract the metal from the mineral M in the medium 20. The microorganism 41 is a catalyst for oxidizing iron and sulfur. The microorganism 41 dissolves and leaches minerals (M) such as sulfide minerals to extract metals such as iron, copper, nickel, or zinc contained therein. For example, the microorganism 41 catalyzes the oxidation of ferrous iron to ferric iron, sulfur to sulfuric acid, and ferrous iron to sulfide ions in sulfide minerals As it is oxidized to sulfur, it is reduced to +2 iron by itself, thus the metal becomes copper sulfate from the sulfide mineral (M) and is separated into metal ions dissolved in the aqueous solution and ultimately produced as metal. However, the mineral M is not necessarily limited to the sulfide minerals, and the metal to be extracted may include lead, arsenic, antimony, molybdenum, gold, silver, cobalt and the like in addition to the above-mentioned metals. At this time, some metal (M1) such as copper in the extracted metal floats in the water in the medium (20), and another metal (M2) such as gold sinks to the bottom of the reaction tank (10).

이렇게 광물(M)로부터 금속을 추출시키는 미생물(41)의 일례로, 철산화 박테리아, 및 황산화 박테리아 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있는바, 미생물(41) 균주는 철산화 박테리아 균주, 또는 황산화 박테리아 균주, 또는 이들의 혼합 균주군일 수 있다. 이러한 박테리아 균주는 광산산성배수(AMD), 폐광산지역 갱내수로부터 분리동정하여 배양함으로써 취득할 수 있는데, 이들은 해수(S) 기원의 박테리아이므로 본 발명에 따른 배지(20) 내에서 용이하게 배양될 수 있다.As an example of the microorganism 41 that extracts the metal from the mineral M, the microorganism 41 may include any one or more of iron oxide bacteria and sulfated bacteria. The microorganism 41 may be a ferric oxide bacterial strain, A bacterial strain, or a mixed strain thereof. These bacterial strains can be obtained by isolating and culturing by isolating and identifying from mine acidic wastewater (AMD) and mine waste water in the abandoned mine area. These bacteria can be easily cultivated in the medium 20 according to the present invention since they are bacteria of seawater (S) origin .

한편, 본 발명에 따른 균주부(40)에는 전술한 미생물(41) 이외에도, 곰팡이(43) 균주가 포함된다. 여기서, 곰팡이(43)는 검정곰팡이, 및 푸른곰팡이 중 어느 하나 이상일 수 있다. 따라서, 검정곰팡이, 또는 푸른곰팡이, 또는 이들 모두가 배지(20) 내에서 배양될 수 있다. 이러한 곰팡이(43)는 하수종말 처리장, 쓰레기매립장에서 분리동정하여 배양함으로써 취득할 수 있다. 순수한(pure) 미생물(41)을 이용해 광물(M)로부터 금속을 추출하는 경우, 금속 추출량이 제한되므로, 미생물(41)과 함께 곰팡이(43)를 사용하여 대량으로 금속을 추출할 수 있다. 즉, 미생물(41)과 곰팡이(43)를 함께 혼합하여 배양함으로써, 용출효율을 상승시킬 수 있다. Meanwhile, the microbial cell 41 according to the present invention includes a fungal strain 43 in addition to the microorganism 41 described above. Here, the fungus 43 may be at least one of a black fungus and a blue fungus. Thus, black fungus, or blue fungus, or both, can be cultured in medium 20. Such fungus (43) can be obtained by separating and culturing at a sewage end treatment plant or a landfill. When the metal is extracted from the mineral M by using the pure microorganism 41, the metal extraction amount is limited, so that the metal 43 can be extracted in a large amount using the mold 43 together with the microorganism 41. In other words, by dissolving the microorganisms 41 and the fungi 43 together and culturing them, the dissolution efficiency can be increased.

종합적으로, 본 발명에 따르면, 광물운반선(1) 내에 장착되어 장시간의 소모되는 해양운반 중에 적재된 광물(M)로부터 금속을 추출할 수 있으므로, 유용 광물의 품위를 향상시킬 수 있고, 광물 제련에 소요되는 시간을 단축할 수 있다. 또한, 배지(20) 내 미생물(41)의 촉매작용을 기반으로 광물(M)로부터 금속을 추출하되, 미생물(41)뿐만 아니라, 곰팡이(43)가 혼합 배양됨으로써, 금속의 용출효율을 증대시키며, 나아가 선박평형수(21)를 배지(20)로 활용하므로, 선박에 별도의 해수(S)담수화 장치를 장착하거나 담수를 저장할 필요가 없이 미생물(41)과 곰팡이(43)의 서식 환경을 제어할 수 있다. 이뿐만 아니라, 습식처리로 인해 하역 시 비산에 의한 오염물질을 감소시킬 수 있다.In general, according to the present invention, since the metal can be extracted from the mineral M loaded in the marine transportation which is installed in the mineral carrier 1 and consumed for a long time, the quality of the useful mineral can be improved, The time required can be shortened. In addition, metal is extracted from the mineral M based on the catalytic action of the microorganism 41 in the medium 20, and not only the microorganism 41 but also the fungus 43 are mixed and cultured to increase the elution efficiency of the metal And the ballast water 21 is used as the medium 20 to control the habitat environment of the microorganism 41 and the fungus 43 without the need to install a seawater desalination apparatus or to store fresh water, can do. In addition to this, it is possible to reduce pollutants caused by scattering during unloading due to wet treatment.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 금속 추출 장치는, 이산화탄소공급부(50)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the metal extraction apparatus according to the embodiment of the present invention may further include a carbon dioxide supply unit 50.

본 발명의 배지(20) 내에서 증식되는 미생물(41), 및 곰팡이(43)에 있어, 생육 영향인자로서, 탄소원은 매우 중요한 요소이다. 탄소원은 생체에 흡수되어 생체구성탄소로 이용되는 탄소화합물로, 미생물(41)은 주로 이산화탄소(CO2)를 탄소원으로 하는데, 본 발명은 이산화탄소공급부(50)가 그 이산화탄소를 배지(20) 내로 공급한다. 이때, 이산화탄소는 광물운반선(1)의 배기가스에서 포집된다. 광물운반선(1)의 동력을 발생시키는 동력부의 엔진에서 배기가스가 발생하는데, 이산화탄소공급부(50)가 그 배기가스로부터 이산화탄소를 포집하여 배지(20)로 공급하는 것이다. 이러한 이산화탄소공급부(50)는 이산화탄소 포집 및 저장(Carbon Dioxide Capture & Storage, CCS) 기술이 적용되어 구현될 수 있다. 연소 후 배기가스에 포함된 이산화탄소를 포집하기 위해서는, 용매 흡수, 막분리, 흡착기술 등이 활용되는데, 이산화탄소공급부(50)는 이러한 기술을 통해 이산화탄소를 포집하고, 관로, 밸브 등의 배관설비를 통해 그 이산화탄소를 반응조(10) 내로 공급할 수 있다. 다만, 이산화탄소공급부(50)는 광물운반선(1) 내에서 발생하는 이산화탄소를 포집하여 반응조(10) 내로 공급할 수 있는 한, 전술한 구성 및 구조에 특별히 한정되는 것은 아니고, 공급되는 이산화탄소량을 측정하기 위한 유량계 등도 추가적으로 설치될 수 있다.The carbon source is a very important factor as a growth-influencing factor in the microorganism 41 and the fungus 43 that are grown in the medium 20 of the present invention. The carbon source is absorbed in the living body and used as bio-constituting carbon. The microorganism 41 mainly uses carbon dioxide (CO 2 ) as a carbon source. In the present invention, the carbon dioxide supplying unit 50 supplies the carbon dioxide into the medium 20 do. At this time, the carbon dioxide is collected in the exhaust gas of the mineral carrier 1. An exhaust gas is generated from the engine of the power unit generating the power of the mineral carrier 1, and the carbon dioxide supply unit 50 collects carbon dioxide from the exhaust gas and supplies the carbon dioxide to the medium 20. The carbon dioxide supply unit 50 may be implemented using carbon dioxide capture and storage (CCS) technology. In order to collect the carbon dioxide contained in the exhaust gas after combustion, solvent absorption, membrane separation, adsorption technique and the like are utilized. The carbon dioxide supply unit 50 collects carbon dioxide through such a technology, And the carbon dioxide can be supplied into the reaction tank 10. However, the configuration and structure of the carbon dioxide supply unit 50 are not particularly limited as long as the carbon dioxide generated in the mineral carrier 1 can be collected and supplied into the reaction tank 10, and the amount of carbon dioxide supplied may be measured A flowmeter for the < / RTI >

또한, 본 실시예에서, 폐열회수공급부(60)가 더 포함될 수 있다. In this embodiment, a waste heat recovery and supply unit 60 may further be included.

폐열회수공급부(60)는, 전술한 미생물(41) 및 곰팡이(43)가 효과적으로 금속을 용출하기 위해서, 열(heat)을 공급하여 배지(20)의 온도를 소정의 반응온도로 유지한다. 이때, 공급되는 열은 광물운반선(1)의 폐열을 회수하여 활용한다. 여기서, 폐열은 동력부 및/또는 보일러실에서 방출되는 연소 배기가스로 배출되는데, 폐열회수공급부(60)가 그 배기가스의 폐열을 회수하고, 배지(20)를 구성하는 선박평형수(21)를 가열함으로써, 배지(20)의 온도를 일정하게 유지할 수 있다.The waste heat recovery / supply unit 60 supplies heat to the microorganism 41 and the mold 43 to effectively leach out the metal to maintain the temperature of the medium 20 at a predetermined reaction temperature. At this time, the supplied heat collects and utilizes the waste heat of the mineral carrier 1. The waste heat recovery / supply unit 60 recovers the waste heat of the exhaust gas and supplies the waste water to the ship ballast water 21 constituting the culture medium 20, The temperature of the medium 20 can be kept constant.

일례로, 폐열회수공급부(60)는 배기가스에 의해 가열되는 열회수기(보일러)로 구현되어, 고온의 스팀을 생성하고, 그 스팀을 이용해 선박평형수(21)를 가열할 수 있다. 이때, 선박평형수(21)는 평형수공급부(30)를 통해 반응조(10)로 공급되는 해수(S)이거나, 또는 반응조(10) 내에 배지(20) 형태로 수용된 해수(S)일 수 있다. 따라서, 폐열회수공급부(60)는 평형수공급부(30)를 이루는 관로 주변으로 고온 스팀을 공급하거나, 반응조(10) 주변으로 고온 스팀을 공급하도록 형성될 수 있다. 이때, 폐열회수공급부(60)는 열회수기와 소통되도록 연결된 유체 관로를 통해, 고온 스팀을 공급할 수 있다.For example, the waste heat recovery and supply unit 60 can be implemented as a heat recovery apparatus (boiler) heated by exhaust gas, thereby generating high-temperature steam, and heating the ship ballast water 21 using the steam. The ballast water 21 may be seawater S supplied to the reaction tank 10 through the ballast water supply unit 30 or seawater S contained in the reaction tank 10 in the form of a medium 20 . Therefore, the waste heat recovery / supply unit 60 may be configured to supply the high-temperature steam to the periphery of the conduit constituting the ballast water supply unit 30 or to supply the high-temperature steam to the periphery of the reaction tank 10. At this time, the waste heat recovery and supply unit 60 can supply the high-temperature steam through the fluid pipe connected to communicate with the heat recovery unit.

다른 일례로, 폐열회수공급부(60)는 열교환기 형태로 구현될 수도 있다. 따라서, 평형수공급부(30)의 관로, 및/또는 반응조(10) 내의 선박평형수(21)와 배기가스 사이에 열교환이 일어나도록, 폐열회수공급부(60)가 배치되어, 선박평형수(21)를 가열할 수 있다.As another example, the waste heat recovery and supply unit 60 may be implemented in the form of a heat exchanger. Therefore, the waste heat recovery / supply unit 60 is disposed so as to cause heat exchange between the equilibrium water supply unit 30 and the ship ballast water 21 in the reaction tank 10 and the exhaust gas, so that the ship ballast water 21 ) Can be heated.

이렇게 폐열회수공급부(60)가 선박평형수(21)에 폐열을 공급할 때에, 배지(20)는 미생물(41) 및 곰팡이(43)가 효과적으로 금속을 용출할 수 있도록, 25 ~ 50 ℃의 반응온도로, 적합하게는 30 ℃의 반응온도로 유지될 수 있다. 이러한 반응온도에서 유용 금속의 용해도 및 용출효율이 증가한다.When the waste heat recovery and supply unit 60 supplies waste heat to the ballast water 21, the medium 20 is heated to a reaction temperature of 25 to 50 ° C so that the microorganisms 41 and the mold 43 can effectively leach out the metal. Preferably at a reaction temperature of < RTI ID = 0.0 > 30 C. < / RTI > At these reaction temperatures, the solubility and elution efficiency of the useful metals increases.

또한, 본 발명에 따른 미생물(41) 및 곰팡이(43)를 이용한 생물학적 용출에의 최적화를 위해서, 전술한 반응온도 이외에, pH가 중요한 인자인바, 반응 초기에 황산을 이용하여 pH를 1.4 ~ 2.0으로 조정할 수 있다.In addition, in order to optimize the biological effluent using the microorganism (41) and the fungus (43) according to the present invention, the pH is an important factor in addition to the reaction temperature described above. The pH is adjusted to 1.4 to 2.0 Can be adjusted.

나아가, 초기의 생물학적 용출을 유도하기 위해서, 배지(20) 내에 철이온이 첨가될 수 있다. 여기서, 철이온은 초기 반응 시에만 첨가된다. 왜냐하면, 반응이 일어나기 시작할 때에는, 금속 이온들이 용출되어 이를 활용할 수 있기 때문이다. Further, iron ions may be added to the medium 20 to induce initial biological elution. Here, iron ions are added only in the initial reaction. This is because when the reaction starts to take place, the metal ions can be eluted and utilized.

도 3는 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속 추출 장치의 일부분을 절단한 단면도이다.3 is a cross-sectional view of a portion of a metal extraction apparatus according to another embodiment of the present invention.

본 실시예에서, 본 발명에 따른 금속 추출 장치는, 모티터링부(70)를 더 포함할 수 있다. In the present embodiment, the metal extracting apparatus according to the present invention may further include a monitoring unit 70.

여기서, 모티터링부(70)는, 최적의 용출 조건을 유지하기 위해, 배지(20)의 온도, pH, 및 배양되는 미생물(41, 도 2 참조)과 곰팡이(43, 도 2 참조)의 농도를 모니터링한다. 이에, 모티터링부(70)는 온도측정기(71), pH측정기(73), 및 UV lamp(75)를 포함할 수 있다.Here, in order to maintain the optimum elution condition, the monitoring unit 70 sets the concentration of the microorganism 41 (see FIG. 2) and the fungus 43 (see FIG. 2) Lt; / RTI > Accordingly, the monitoring unit 70 may include a temperature measuring device 71, a pH measuring device 73, and a UV lamp 75.

또한, 반응조(10) 내로 공급하는 선박평형수(21)의 양을 제어하기 위해서, 저수조(80)가 반응조(10) 내에 배치될 수 있다.In order to control the amount of ballast water 21 to be supplied into the reaction tank 10, a water storage tank 80 may be disposed in the reaction tank 10.

저수조(80)는 내부에 공간이 형성된 용기 형태로, 내부 공간과 소통되는 개구부를 구비하여, 개구부를 통해, 평형수공급부(30)로부터 선박평형수(21)를 공급받아 일시적으로 저장했다가, 반응조(10) 내부로 공급한다. 여기서, 이산화탄소공급부(50)를 통해 공급되는 이산화탄소도 저수조(80) 내로 공급될 수 있다.The water tank 80 is provided in the form of a container having a space therein and is provided with an opening communicating with the inner space. The ballast water 21 is supplied from the ballast water supply unit 30 through the opening, temporarily stored, And supplied into the reaction tank (10). Here, the carbon dioxide supplied through the carbon dioxide supply unit 50 may also be supplied into the water storage tank 80.

한편, 반응조(10)에는, 금속이 용출된 용출용액이 외부로 배출되도록, 배출관(11)이 연결될 수 있다. 이때, 배출관(11)은 반응조(10)의 하부에 연결되어 펌프에 의하지 않고, 용출용액을 토출할 수 있도록 구성될 수 있다. 여기서, 용출용액은 배지(20) 내에 용출된 금속이 혼합된 용액을 의미하고, 하역 시 배출관(11)을 통해 광물운반선(1) 외부로 배출된다.On the other hand, in the reaction tank 10, the discharge pipe 11 can be connected so that the eluting solution from which the metal is eluted is discharged to the outside. At this time, the discharge pipe (11) is connected to the lower part of the reaction tank (10) and can be configured to discharge the eluting solution without depending on the pump. Here, the leaching solution means a solution in which metal eluted in the medium 20 is mixed, and is discharged to the outside of the mineral carrier 1 through the discharge pipe 11 at the time of unloading.

또한, 반응조(10)에는, 용출용액을 샘플링하기 위해서, 용출용액을 토출할 수 있는 샘플링관(13)이 연결될 수도 있다. 샘플링관(13)을 통해 용출용액을 샘플링함으로써, 용출 진행 정도 및 용출된 금속 등을 분석할 수 있다.In addition, in the reaction tank 10, a sampling pipe 13 capable of discharging the eluting solution may be connected to sample the eluting solution. By sampling the eluting solution through the sampling tube 13, it is possible to analyze the elution progress and the eluted metal and the like.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the present invention. It is obvious that the modification or improvement is possible.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속한 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

1: 광물운반선 3: 평형수탱크
5: 평형수 처리장치 10: 반응조
20: 배지 21: 선박평형수
30: 평형수공급부 40: 균주부
41: 미생물 43: 곰팡이
50: 이산화탄소공급부 60: 폐열회수공급부
70: 모니터링부 80: 저수조1: mineral carrier 3: ballast tank
5: Ballast water treatment apparatus 10: Reactor
20: Badge 21: Ship ballast water
30: Balanced water supply unit 40:
41: Microorganism 43: Mold
50: carbon dioxide supply unit 60: waste heat recovery supply unit
70: Monitoring section 80:

Claims (11)

광물운반선에 배치되고, 광물을 수용하는 반응조;
선박평형수를 포함하고, 상기 반응조 내에 수용되는 배지; 및
미생물 및 곰팡이 균주를 포함하고, 상기 배지 내에 주입되어 상기 광물로부터 금속을 추출하는 균주부;
를 포함하는 금속 추출 장치.
A reaction vessel disposed in the mineral carrier and containing the mineral;
A medium containing vessel equilibrium water and accommodated in the reactor; And
A microorganism and a fungal strain, the microorganism being injected into the medium to extract metal from the mineral;
And the metal extraction device.
청구항 1에 있어서,
상기 선박평형수를 저장하는 상기 광물운반선의 평형수탱크로부터, 상기 반응조 내부로, 상기 선박평형수를 공급하는 평형수공급부;
를 더 포함하는 금속 추출 장치.
The method according to claim 1,
A ballast water supply unit for supplying the ballast water from the ballast water tank of the mineral carrier to the inside of the reaction tank for storing the ballast water;
Further comprising:
청구항 1에 있어서,
상기 선박평형수는
상기 광물운반선의 평형수 처리장치(BWTS)에 의해 수처리되어, 상기 반응조로 공급되는 금속 추출 장치.
The method according to claim 1,
The ship ballast water
(BWTS) of the mineral carrier, and supplied to the reaction tank.
청구항 1에 있어서,
상기 미생물은
철산화 박테리아, 및 황산화 박테리아 중 어느 하나 이상을 포함하는 금속 추출 장치.
The method according to claim 1,
The microorganism
An oxidizing bacteria, an oxidizing bacteria, an oxidizing bacteria, an oxidizing bacteria, an oxidizing bacteria, an oxidizing bacteria,
청구항 1에 있어서,
상기 곰팡이는
검정곰팡이, 및 푸른곰팡이 중 어느 하나 이상을 포함하는 금속 추출 장치.
The method according to claim 1,
The mold
A black mold, and a blue mold.
청구항 1에 있어서,
상기 광물운반선의 배기가스에서 이산화탄소를 포집하여, 상기 배지로 공급하는 이산화탄소공급부;
를 더 포함하는 금속 추출 장치.
The method according to claim 1,
A carbon dioxide supply unit for collecting carbon dioxide from the exhaust gas of the mineral carrier and supplying the carbon dioxide to the medium;
Further comprising:
청구항 1에 있어서,
상기 광물운반선에서 발생하는 폐열을 회수하여, 상기 배지가 소정의 반응온도를 유지하도록, 상기 선박평형수를 가열하는 폐열회수공급부;
를 더 포함하는 금속 추출 장치.
The method according to claim 1,
A waste heat recovery / supply unit for recovering waste heat generated from the mineral carrier and heating the ballast water so that the medium maintains a predetermined reaction temperature;
Further comprising:
청구항 7에 있어서,
상기 반응온도의 범위는 25 ~ 50 ℃인 금속 추출 장치.
The method of claim 7,
Wherein the reaction temperature ranges from 25 to 50 캜.
청구항 1에 있어서,
상기 배지 내에 첨가되는 철이온;
을 더 포함하는 금속 추출 장치.
The method according to claim 1,
Iron ions added to the medium;
Further comprising:
청구항 1에 있어서,
상기 배지의 온도, pH, 및 상기 미생물 및 상기 곰팡이의 농도를 모니터링하는 모니터링부;
를 더 포함하는 금속 추출 장치.
The method according to claim 1,
A monitoring unit for monitoring a temperature of the culture medium, a pH, and a concentration of the microorganism and the fungus;
Further comprising:
청구항 1에 있어서,
개구부를 구비한 용기 형태로 형성되고, 상기 반응조 내부에 배치되며, 상기 개구부를 통해 상기 평형수공급부로부터 상기 선박평형수를 공급받아 저장하였다가, 상기 반응조 내부로 공급하는 저수조;
를 더 포함하는 금속 추출 장치.
The method according to claim 1,
A reservoir formed in a container form having an opening and disposed in the reaction tank and receiving and storing the ballast water from the ballast water supply unit through the opening and supplying the ballast water to the inside of the reaction tank;
Further comprising:
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