KR20230109151A - 귀금속 및 친동금속의 침출 - Google Patents

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엘사이드 압델라디 오라비 압달라
야코부스 요하네스 엑스틴
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마이닝 앤드 프로세스 솔루션즈 피티와이 엘티디
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Abstract

귀금속 및/또는 친동금속(들)을 함유하는 물질로부터, 각각 본 명세서에 정의된 바와 같은 귀금속 및 친동금속으로부터 선택된 하나 이상의 표적 금속을 회수하기 위한 방법으로서, 상기 방법은: (i) 수용액으로 금속 함유 물질을 침출하여 표적 금속(들)을 함유하는 침출수를 생산하는 단계; 및 (ii) 침출수에서 금속을 추출하는 단계;를 포함하고, 상기 수용액은 아미노산을 포함하는 "금속 유리자"; 및 암모니아, 암모늄 염, 카르복실산, 카르복실산 염, 디카르복실산, 디카르복실산 염, 히드록시-카르복실산, 히드록시-카르복실산 염, 에틸렌 디아민 테트라-아세트산(EDTA) 및 EDTA 염 중 하나 이상을 포함하는 "금속 리테이너";를 함유한다.

Description

귀금속 및 친동금속의 침출
귀금속 및/또는 친동금속(chalcophile metal)(들)을 함유하는 물질로부터, 귀금속 및 친동금속으로부터 선택된 하나 이상의 표적 금속을 회수하기 위한 방법이 개시되어 있다. 이 방법은 광석, 광석 정광 또는 광미로부터, 또는 보석류, 전자 스크랩 및 기타 스크랩 물질을 포함하는 기타 금속 함유 물질로부터 금속을 회수하는 데 사용될 수 있다. 방법은 특히 인시츄(in situ), 힙 또는 탱크 침출 접근법에서 저등급 광석, 광석 정광 또는 광미를 침출하는 맥락에서 사용될 수 있다. 또한 공정 중간체 및/또는 2차 또는 폐기물을 침출하는 데 사용될 수도 있다. 폐기물은 도시 폐기물, 전자 및 전기 스크랩("e-폐기물"), 광물 광미, 연진, 침출 잔류물, 슬래그, 전해채취 및 전해정제 슬라임 및 슬러지, 기타 금속 함유 슬라임 및 슬러지 및 드로스와 같이 인간의 활동, 제조 또는 가공에서 유래된 모든 고체 물질을 비제한적으로 포함할 수 있다. 금속 함유 물질은 오염된 토양을 포함할 수도 있다.
본 명세서에서 사용될 때, 용어 "귀금속"은 금(Au), 은(Ag) 및 백금족 금속: 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 및 백금(Pt)을 의미한다. 그러나, 이 방법은 이러한 귀금속 중에서, 금, 은, 팔라듐 및 백금 중 하나 이상의 회수에 특히 적용될 수 있으므로 논의는 이러한 귀금속에 초점을 맞출 것이다.
본 명세서에서 사용될 때, 용어 "친동금속"은 구리(Cu), 니켈(Ni), 코발트(Co), 아연(Zn), 납(Pb), 카드뮴(Cd), 탈륨(Tl), 인듐(In), 수은(Hg), 갈륨(Ga), 주석(Sn) 및 비스무트(Bi)를 의미한다. 그러나, 이 방법은 이러한 친동금속 중에서, 특히 Ni, Co, Zn 및 Cu, 보다 특히 Ni, Co 및 Cu의 회수에 적용될 수 있으므로 논의는 이러한 친동금속에 초점을 맞출 것이다. 이 방법은 철, 마그네슘, 망간, 실리콘 및 알루미늄과 같은 다른 금속보다, 이러한 금속에 대해 더 선택적이다. 이 방법은 예컨대 니켈 및 코발트 광석으로부터 침출 용액에서 이들 금속의 침출 가능성 및 안정성을 증가시킴으로써, 니켈 및 코발트의 회수에 보다 특히 적용될 수 있다.
본 명세서에서 사용될 때, 용어 "릭시비언트(lixiviant)"는 표적 금속이 릭시비언트와 복합체를 형성하는 상 전이(즉, 물질의 고체에서 액체 용액 상태로)를 보장하는 용해제를 지칭하고 릭시비언트의 존재 없이 금속은 액체 상태로 용해되지 않을 것이다.
귀금속 및/또는 친동금속의 회수는 습식 제련 공정에 의해 일상적으로 수행된다. 일반적으로 광석 환경의 pH 체계에 따라 구리 및/또는 귀금속을 침출하기 위해 이전에 다양한 유형의 시약이 사용되었다. 이러한 시약 중 다수는 독성, 비용, 선택성 부족 및 낮은 추출 속도와 같은 불리한 특성을 가지고 있으며, 이에 대해서는 아래에서 자세히 논의한다.
일부 광석은 알칼리성 환경과 관련이 있다. 기존의 알칼리성 환경에서는 가능한 릭시비언트로서 시안화물을 사용할 수 있다. 그러나, 시안화물은 매우 유독하다.
위에서 언급한 알칼리성 관련 광석과 달리, 많은 광석은 직접적인 환경에서 산성 조건을 가지거나 산성 사전 산화 공정이 선행되는 조건과 관련된다. 이러한 환경에서는, 산성 침출 공정이 더 일반적으로 사용되었다. 그러나, 이러한 산성 공정에도 수반되는 문제가 있을 수 있다. 많은 릭시비언트가 산성 환경(예컨대 산화제의 존재 하에 티오시아네이트, 염소-염소 시스템, 하이포클로라이트, 브롬-브로마이드 시스템, 산-티오우레아)에서 사용된다. 예를 들어, 산성 티오우레아는 일부 금 매장지에서 금을 추출하기 위한 알칼리성 시안화물에 대한 하나의 대안적인 침출 시스템이다. 그러나, 이러한 릭시비언트의 사용은 적어도 독성 및 비용으로 인해 문제가 있다.
본 발명자들은 친동금속 및/또는 귀금속과 같은 표적 금속의 침출을 위한 가능한 릭시비언트로서 아미노산의 사용을 이전에 제안한 바 있다. 아미노산은 환경적으로 안전하고 상대적으로 저렴하기 때문에 기존의 다른 릭시비언트에 대한 매력적인 대안이다. 그러나, 아미노산을 단독으로 사용하는 경우 표적 금속이 제한된 용해도를 나타낼 수 있음이 밝혀졌다. 더욱이, 이러한 릭시비언트는 다운스트림 공정에서 오염물질을 도입할 수 있는 용액 중 다른 종(예컨대 촉매)의 존재를 필요로 할 수 있다. 또한, 본 발명자들에 의해 개발된 이전의 아미노산 기반 침출 시스템은 제한된 물리화학적 조건, 특히 제한된 용액 pH 범위에서만 종종 효과적이다.
친동금속 및/또는 귀금속의 용해도를 개선한 아미노산 기반 침출 공정 및 침출 용액을 제공하는 것이 바람직할 것이다. 또한 보다 넓은 범위의 공정 조건에서 효과적인 아미노산 기반 침출 공정 및 침출 용액을 제공하는 것이 바람직할 것이다. 또한 보다 넓은 범위의 용액 pH 조건 하에서 효과적인 침출 공정 및 침출 용액을 제공하는 것이 바람직할 것이다. 또한 새로운 시약의 첨가를 제한하여 시스템의 화학을 단순화한 침출 공정 및 침출 용액을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
배경 기술에 대한 상기 언급은 해당 기술이 본 기술분야의 숙련자의 통상적인 일반 지식의 일부를 형성한다는 인정을 구성하지 않는다. 상기 언급은 본 명세서에 개시된 바와 같은 장치 및 방법의 적용을 제한하려는 의도도 아니다.
본 발명자들은 놀랍게도 아미노산(또는 염과 같은 이의 유도체)을 포함하는 하나 이상의 금속 유리자(metal liberator), 및 하나 이상의 금속 리테이너(metal retainer)를 함유하는 침출 용액의 사용이 용액 내 친동금속 및/또는 귀금속의 용해 속도 및/또는 용해 정도를 넓은 pH 범위에 걸쳐 상승적으로 향상시킨다는 것을 발견하였다.
본 명세서에서 사용될 때, 용어 "금속 유리자"는 침출되는 물질로부터 표적 금속을 유리하는 기능을 하는 종을 지칭한다. 본 경우의 금속 유리자는 일반적으로 표적 금속의 이온이 릭시비언트와 수성 복합체를 형성하는 상 전이(즉, 물질의 고체로부터 액체 용액 상태로)를 보장하는 아미노산 또는 그의 유도체를 포함하는 릭시비언트이다.
본 명세서에서 사용될 때, 용어 "금속 리테이너"는 표적 금속(들)의 유리된 이온과 착화되고 유리된 이온의 용해도 한계를 확장시키는 수성 종을 지칭한다.
일단 아미노산이 유리되면 그 자체로는 용액에서 상당한 농도의 표적 금속을 유지할 수 없다는 것이 밝혀졌다. 이 속성은, 예를 들어 광석 등급이 낮은 경우와 같이 처리되는 물질이 낮은 농도의 표적 금속을 함유하는 경우, 반드시 문제가 되는 것은 아니다. 금과 같은 귀금속은 일반적으로 광석에 백만분율(톤 당 그램) 범위와 같이 낮은 등급으로 존재한다. 대조적으로, 니켈 및 코발트와 같은 친동금속은 일반적으로 백분율(또는 적어도 1%의 분율)로 표현되는 광석 등급을 가지며, 이는 4 또는 5 자릿수가 다른 것이다. 후자의 경우, 훨씬 더 많은 표적 금속이 존재하기 때문에, 아미노산이 "금속 유리자"로 작용하는 동안 친동금속을 용액에 유지하기 위해 "금속 리테이너"가 필요하다. 예를 들어, 글리신은 일반적으로 용액에서 구리 약 5g/L 이상 및 니켈 약 8g/L 이상을 유지할 수 없다. 이는 e-폐기물과 같이 표적 금속 수준이 높은 물질을 처리할 때 문제가 될 수 있다. 예를 들어, e-폐기물은 약 30 내지 50g/L와 같이 용액 중 상응하는 높은 구리 농도로 해석되는, 높은 수준의 구리를 가질 수 있다.
본 발명자들은 침출 용액에 하나 이상의 금속 리테이너를 포함시키면 용액에 보유되는 표적 금속의 양을 눈에 띄게 증가시킬 수 있음을 발견하였다. 그러나, 표적 금속이 귀금속인 경우 금속 리테이너의 필요성이 중요하지 않을 수 있다.
본 발명자들은 또한 침출 용액에 하나 이상의 금속 리테이너를 포함시키는 것이 물리화학적 조건, 특히 pH 범위, 용액 중 표적 금속의 용해도를 눈에 띄게 확장시킬 수 있음을 발견하였다.
제1 측면에서, 귀금속 및/또는 친동금속(들)을 함유하는 물질로부터, 각각 본 명세서에 정의된 바와 같은 귀금속 및 친동금속으로부터 선택된 하나 이상의 표적 금속을 회수하는 방법이 개시되며, 상기 방법은:
(i) 수용액으로 금속 함유 물질을 침출하여 표적 금속(들)을 함유하는 침출수를 생산하는 단계; 및
(ii) 침출수에서 금속을 추출하는 단계;를 포함하고,
상기 수용액은 아미노산을 포함하는 "금속 유리자"; 및
암모니아, 암모늄 염, 카르복실산, 카르복실산 염, 디카르복실산, 디카르복실산 염, 히드록시-카르복실산, 히드록시-카르복실산 염, 에틸렌 디아민 테트라-아세트산(EDTA) 및 EDTA 염 중 하나 이상을 포함하는 "금속 리테이너";를 함유한다.
제2 측면에서, 상기 방법에 의해 회수된 표적 금속이 개시된다.
본 명세서에서 사용될 때, 용어 "아미노산"은 카르복실(-COOH) 및 아미노(-NH2) 작용기를 둘 다 함유하는 유기 화합물을 의미한다. 논의의 편의를 위해, 본 명세서에서 용어 "아미노산"은 아미노산의 유도체를 포함하는 것으로 의도된다. 유도체는 아미노산 염, 예컨대 알칼리 금속 염, 예를 들어, 나트륨 또는 칼륨 글리시네이트, 또는 알칼리 토류 염, 예를 들어 칼슘 염, 또는 암모늄 염을 포함할 수 있다. 유도체는 대안적으로 또는 추가적으로 펩티드를 포함할 수 있다.
많은 경우에, 아미노산은 -CHR 또는 CH2 기를 함유한다. 대부분의 경우 아미노(-NH2) 기 및 카르복실(-COOH) 기는 동일한 -CHR 또는 -CH2 연결 기에 연결되고 1차 α-아미노산이라고 지칭된다. -CHR 연결 기의 "R" 기는 지방족 탄화수소 기부터 방향족 기, 헤테로사이클릭 기, 및 다핵 기 또는 다양한 기타 유기 기를 포함하는 복잡한 유기 구조와 같은 임의의 유기 구조일 수 있다. 가장 단순한 형태에서, R 기는 오직 수소이며, 이 경우 분자는 글리신이라고 하는 가장 단순한 1차 α-아미노산이 된다. 아미노산은 글리신, 히스티딘, 발린, 알라닌, 페닐알라닌, 시스테인, 아스파르트산, 글루탐산, 라이신, 메티오닌, 세린, 트레오닌, 및 티로신 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 아미노산은 글리신(Gly)(식 NH2CH2CO2H에 의해 화학적으로 정의됨)일 수 있다. 글리신은 산업적 이용가능성이 가장 높고 산업적 규모로 생산하기 쉽고 저렴한 단순한 아미노산이다. 하기 논의는 주로 아미노산으로서 글리신 및 그의 염의 사용에 초점을 맞출 것이지만, 본 발명은 다른 아미노산, 특히 글루탐산으로 확장된다는 것을 이해해야 한다. "글리신"은 이 이름으로 통상적으로 알려진 아미노산, 또는 그의 임의의 염(예컨대 나트륨 또는 칼륨 글리시네이트)을 지칭할 수 있다. 글리신의 다른 일반적인 이름에는 아미노아세트산 또는 아미노에탄산이 포함된다. 일 구현예에서, 아미노산은 알칼리, 또는 알칼리 토류, 금속 수산화물(예컨대 수산화나트륨 또는 수산화칼륨 또는 수산화칼슘)의 수용액 중에서 제공된다.
글리신 및/또는 그의 염은 다음과 같은 이유로 바람직한 아미노산이다:
·대규모 생산 및 벌크 이용가능성;
·낮은 생산 비용;
·운송 용이성;
·화학적 및 열적 안정성;
·물에 대한 높은 용해도;
·저렴한 가격; 및
·낮은 분자량.
글리신 대신(또는 추가로) 다른 아미노산을 사용할 수 있지만, 일반적으로 비용이 더 많이 들고, 발생하는 추가 비용으로 인해 성능 이점을 정당화할 수 없는 경우가 많다. 글리신은 물에 대한 용해도가 매우 높고, 열적으로 안정적이며, 묽은 과산화수소, 이산화망간 및 산소와 같은 약한 산화제의 존재 하에 안정적이다. 이것은 무독성이며 환경적으로 안전하고 안정적인 시약이다. 이것은 가격도 저렴하고 벌크로 이용가능하다. 산성 용액에서 글리신을 쉽게 재생, 회수 및 재사용할 수 있는 능력은 경제적 관점에서 볼 때 글리신의 가장 중요한 특성 중 일부이다.
또 다른 구현예에서 아미노산은 글루탐산이다. 글리신과 마찬가지로 글루탐산도 저렴하고 벌크로 이용가능하다. 그러나, 글리신보다 훨씬 높은 분자량(글리신의 경우 75.05g/몰과 비교하여 147.13g/몰)은 글리신보다 취급하기 더 어려울 수 있음을 의미한다.
용액 중 아미노산 농도는 리터 당 0.01 내지 250g으로 다양할 수 있다. 일부 구현예에서, 농도는 50g/L만큼 높을 수 있다. 최소 농도는 0.01g/L일 수 있지만, 일반적으로 적어도 0.1g/L이다. 일부 구현예에서, 아미노산의 농도는 적어도 0.3g/L이다. 아미노산의 농도는 바람직하게는 적어도 1g/L이다. 일 구현예에서, 아미노산의 농도는 적어도 5g/L이고, 적어도 7g/L일 수 있다. 또 다른 구현예에서, 아미노산의 농도는 적어도 10g/L이다.
용액은 바람직하게는 티오설페이트, 티오시아네이트, 티오우레아, 염소, 브롬, 불화수소산 함유 종, 전이 금속 염 및 H2O2와 같은 강한 산화제와 같은 하나 이상의 잠재적으로 유해한 종의 의도적인 첨가가 실질적으로 없어야 한다. 대부분의 경우, 이는 용액에 그러한 유해한 종이 실질적으로 없음을 의미할 것이다. 그러나, 용액에서 의도하지 않은 반응으로 인해 이러한 해로운 종이 용액에서 인시츄 발생하는 경우가 있을 수 있다.
금속 리테이너(들)는 바람직하게는 다음 군으로부터 선택된다:
암모니아, 암모늄 염, 카르복실산, 카르복실산 염, 디카르복실산, 디카르복실산 염, 히드록시-카르복실산, 히드록시-카르복실산 염, 에틸렌 디아민 테트라-아세트산(EDTA) 및 EDTA 염.
카르복실산 염 및 디카르복실산 염의 예는 아세테이트, 옥살레이트(예로, 제2철 옥살레이트), 말론산 및 포름산의 염을 포함한다.
히드록시-카르복실산 및 이들의 염의 예는 글루콘산, 시트르산, 푸마르산, 타르타르산, 숙신산, 락트산 및 말산의 염을 포함한다.
일 구현예에서, 금속 리테이너는 암모니아 또는 암모늄 염을 포함한다. 암모늄 염은 황산암모늄을 포함할 수 있다. 대안적으로, 암모늄 염은 염화암모늄, 브롬화암모늄 또는 요오드화암모늄과 같은 할로겐화암모늄일 수 있다. 또 다른 구현예에서, 암모늄 염은 탄산암모늄일 수 있다. 또 다른 구현예에서, 암모늄 염은 질산암모늄일 수 있다. 또 다른 구현예에서, 암모늄 염은 옥살산암모늄일 수 있다. 또 다른 구현예에서, 암모늄 염은 아세트산암모늄일 수 있다.
본 방법에서, 암모니아 또는 암모늄 이온은 표적 금속과 복합체를 형성하여 그의 용해도를 높이는 역할을 하며 단순히 용액 pH를 조절하기 위해 첨가되는 것이 아니다. 따라서, 암모니아 또는 암모늄 이온은 금속 리테이너 기능을 수행하기에 충분한 농도로 용액에 존재해야 한다.
금속 리테이너의 농도는 침출하고자 하는 물질 중 표적 금속의 유형 및 양에 따라 달라질 것이다. 일 구현예에서, 금속 리테이너의 농도는 적어도 0.001M이다. 또 다른 구현예에서, 금속 리테이너의 농도는 적어도 0.005M이다. 또 다른 구현예에서, 금속 리테이너의 농도는 적어도 0.01M이다. 또 다른 구현예에서, 금속 리테이너의 농도는 적어도 0.05M이다. 또 다른 구현예에서, 금속 리테이너의 농도는 적어도 0.1M이다. 또 다른 구현예에서, 금속 리테이너의 농도는 적어도 0.2M이다. 또 다른 구현예에서, 금속 리테이너의 농도는 적어도 0.5M이다. 또 다른 구현예에서, 금속 리테이너의 농도는 적어도 0.7M이다. 또 다른 구현예에서, 금속 리테이너의 농도는 적어도 0.75M이다. 또 다른 구현예에서, 금속 리테이너의 농도는 적어도 0.8M이다. 또 다른 구현예에서, 금속 리테이너의 농도는 적어도 0.9M이다. 또 다른 구현예에서, 금속 리테이너의 농도는 적어도 1.0M이다. 또 다른 구현예에서, 금속 리테이너의 농도는 적어도 1.2M이다. 또 다른 구현예에서, 금속 리테이너의 농도는 적어도 1.5M이다. 또 다른 구현예에서, 금속 리테이너의 농도는 적어도 1.7M이다. 또 다른 구현예에서, 금속 리테이너의 농도는 적어도 2M이다.
금속 리테이너의 농도는 최대 2.5M일 수 있다. 일 구현예에서, 금속 리테이너의 농도는 최대 2M일 수 있다. 또 다른 구현예에서, 금속 리테이너의 농도는 최대 1.5M이다. 또 다른 구현예에서, 금속 리테이너의 농도는 최대 1.25M이다. 또 다른 구현예에서, 금속 리테이너의 농도는 최대 1.2M이다. 또 다른 구현예에서, 금속 리테이너의 농도는 최대 1M이다. 또 다른 구현예에서, 금속 리테이너의 농도는 최대 0.75M이다.
금속 리테이너가 암모니아 또는 암모늄 이온을 포함하는 경우, 귀금속 침출을 위한 등가 암모니아 농도는 최소 50ppm(3mmol/L)일 수 있다. 일 구현예에서, 귀금속 침출을 위한 최소 암모니아 농도는 100ppm(6mmol/L)일 수 있다. 금속 리테이너가 암모니아 또는 암모늄 이온을 포함하는 경우, 친동금속 침출을 위한 등가 암모니아 농도 범위는 최소 1,000ppm(60mmol/L)일 수 있다. 두 경우 모두 최대 암모니아 농도는 85,000ppm(5mol/L)일 수 있다.
용액 중 금속 리테이너의 질량은 용액 중 금속 유리자의 질량의 절반 이상일 수 있다. 금속 유리자:금속 리테이너의 질량비는 10:1 이하, 예컨대 7:1 이하일 수 있다. 일 구현예에서, 금속 유리자:금속 리테이너의 질량비는 5:1 이하, 예컨대 3:1 이하이다. 또 다른 구현예에서, 금속 유리자:금속 리테이너의 질량비는 2:1 이하, 예컨대 2:1.5 이하이다. 또 다른 구현예에서, 금속 유리자:금속 리테이너의 질량비는 2:1.7 이하일 수 있다. 또 다른 구현예에서, 금속 유리자:금속 리테이너의 질량비는 2:1.8 이하일 수 있다. 또 다른 구현예에서, 금속 유리자:금속 리테이너의 질량비는 1:1 이하일 수 있다. 또 다른 구현예에서, 금속 유리자:금속 리테이너의 질량비는 1:1.5 이하일 수 있다.
침출수에서, 용액 중 표적 금속 이온 및 금속 리테이너 사이의 몰비는 적어도 1:2일 수 있다. 몰비는 1:8만큼 높을 수 있다. 일 구현예에서, 몰비는 적어도 1:2.5일 수 있다. 또 다른 구현예에서, 몰비는 적어도 1:3일 수 있다. 또 다른 구현예에서, 몰비는 적어도 1:4일 수 있다. 또 다른 구현예에서, 몰비는 적어도 1:5일 수 있다.
침출 방법은 산화제의 존재 하에 수행될 수 있다. 바람직하게는, 산화제는 H2O2와 같은 강한 산화제가 아니다. 사용될 수 있는 단순한 산화제의 예는 공기(기체 및 용해 상태) 및 산소(기체 및 용해 상태)를 포함한다. 다른 산화제는 할로겐, 제2철 또는 구리 이온, 오존, 니트레이트, 클로라이트, 하이포클로라이트, 퍼술페이트를 포함할 수 있고, 요오드도 사용될 수 있다.
침출 방법은 침출 용액에 소량의 촉매를 추가로 포함하여 수행될 수 있다. 촉매는 요오드 및/또는 요오다이드, 브롬 및/또는 브로마이드, 티오우레아, 및 시안화물, 또는 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다.
침출 용액은 산성, 중성 또는 알칼리성일 수 있다. 일 구현예에서, 용액 pH는 적어도 3이다. 또 다른 구현예에서, 용액 pH는 적어도 3.5이다. 또 다른 구현예에서, 용액 pH는 적어도 4이다. 또 다른 구현예에서, 용액 pH는 13 미만이다. 또 다른 구현예에서, 용액 pH는 12 미만이다. 또 다른 구현예에서, 용액 pH는 11 미만이다. 또 다른 구현예에서, 용액 pH는 10.5 이하이다. 또 다른 구현예에서, 용액 pH는 10 이하이다.
일 구현예에서, 침출 단계 (i)은 산성 조건 하에 수행된다. 방법은 0 내지 7의 pH 범위를 갖는 중간정도의 산성 용액을 이용하여 수행될 수 있다. 또 다른 구현예에서, pH 범위는 1 내지 6이다. 또 다른 구현예에서, pH는 3 내지 6이다. 또 다른 구현예에서, pH는 4 내지 6이다.
또 다른 구현예에서, 침출 단계 (i)은 알칼리성 조건 하에서 수행된다. 방법은 13 미만의 용액 pH를 갖는 침출수를 이용하여 수행될 수 있다. 또 다른 구현예에서, 용액 pH는 12 미만이다. 또 다른 구현예에서, 용액 pH는 11 미만이다. 또 다른 구현예에서, 용액 pH는 10.5 이하이다. 또 다른 구현예에서, 용액 pH는 10 이하이다.
필요한 경우, pH 조절제를 용액에 첨가하여 pH를 조절할 수 있다. pH를 낮추기 위해, pH 조절제는 임의의 산(유기 또는 무기), 예를 들어 황산일 수 있다. 산 형성은 또한 산소(또는 다른 산화제)와 물의 존재 하에 황화물 광물의 인시츄 산화로 인해, 또는 자연적으로 산성인 물, 뿐만 아니라 산성 광산 배수 또는 산성 암석 배수에서 유래된 물에 의해 발생할 수 있다. 대신 pH를 높이는 것이 바람직하다면, NaOH와 같은 알칼리성 종을 용액에 첨가할 수 있다.
귀금속 및/또는 친동금속을 함유하는 물질은 광석 또는 광석 정광(본 명세서에서 논의의 편의를 위해 집합적으로 "광석"이라고 함)을 포함할 수 있다. 물질은 광미와 같은 광업 폐기물, 비산회와 같은 산업 폐기물, 또는 컴퓨터, 키보드, 텔레비전, 휴대폰 등과 같은 전자 폐기물("e-폐기물")을 포함하는 폐기물을 대안적으로 포함할 수 있다. 물질은 전기 및 도시 폐기물이다. 물질은 건식 야금 처리 작업에서 유래된 드로스, 슬래그, 연진 및 매트일 수 있다. 물질은 대신 침전물, 잔류물, 또는 금속 함유 슬러지 또는 슬라임(예로, 전해채취 및 전해정제에서 유래됨)과 같은 채광 또는 야금 공정 중간체일 수 있다. 물질은 금속으로 오염된 토양일 수 있다. 다음 논의는 광석 처리를 위한 회수 방법의 사용에 초점을 맞출 것이지만, 이는 이것에 제한되지 않고 모든 고체 귀금속 및/또는 친동금속 함유 물질에 적용될 수 있음을 이해해야 한다.
귀금속 및/또는 친동금속 함유 물질은 광석에서 황화물 광물로서 가장 자주 발생하지만, 산화물, 비화물, 설포-비화물, 천연 금속, 텔루르화물, 설페이트, 카보네이트, 클로라이드, 실리케이트, 히드록실화 염 및 수산화물 광물도 흔히 발생할 수 있다.
일 구현예에서, 방법은 비귀금속을 회수한다. 방법은 니켈, 코발트 또는 구리 회수에 적용될 수 있다. 더욱 특히 니켈 및 코발트 광석과 같은 니켈 및 코발트의 회수에 적용될 수 있다.
방법은 전자 폐기물(e-폐기물)에서, 구리와 같은 금속을 회수하는 데 적용될 수 있다.
일 구현예에서, 침출은 "인시츄" 또는 "제자리에서"(즉, 유정을 통해 지하 암반에서) 일어날 수 있다. 또 다른 구현예에서, 침출은 일반적으로 200㎜ 미만의 블라스팅되었지만 파쇄되지 않은 입자를 침출하는 것과 같은, 덤프 침출(dump leaching)을 포함할 수 있다. 또 다른 구현예에서, 침출은 일반적으로 25㎜ 미만의 거친 파쇄 입자를 침출하는 것과 같은, 힙 침출(heap leaching)을 포함할 수 있다. 또 다른 구현예에서, 침출은 일반적으로 4㎜ 미만의 미세 분쇄 입자를 침출하는 것과 같은, 배트 침출(vat leaching)을 포함할 수 있다. 또 다른 구현예에서, 침출은 일반적으로 약 0.1 ㎜/100 마이크로미터 미만의 입자를 갖는 밀링된 물질을 침출하는 것과 같은, 교반 탱크 침출을 포함할 수 있다. 또 다른 구현예에서, 침출은 압력 침출 오토클레이브에서 일어날 수 있고 일반적으로 100 마이크로미터 미만의 침출 입자를 포함할 수 있다.
금속 리테이너가 암모니아 또는 암모늄 이온을 포함하는 경우, 침출 방법은 암모니아가 증발성이고 잠재적 독성이 있다는 점에서 바람직하게는 인시츄, 덤프 또는 힙 침출을 포함하지 않는다.
회수 방법은 주어진 시스템 압력에서 물이 액체 상태로 유지되는 온도 범위에서 수행될 수 있다. 일 구현예에서, 방법은 주위 온도 또는 약간 상승된 온도에서 수행된다. 방법은 -10℃ 내지 200℃, 예컨대 0℃ 내지 100℃에서 수행될 수 있다. 온도가 상승하는 경우, 온도는 최소 30℃, 예컨대 적어도 40℃일 수 있다. 최대 온도는 용액의 끓는점일 수 있다. 일 구현예에서 방법은 최대 75℃의 온도에서 수행될 수 있다. 일 구현예에서, 방법은 20℃ 내지 65℃의 온도에서 수행된다.
회수 방법은 대기압(평균 해면으로부터 평균 해면 고도 위 약 6000미터 고도에서의 낮은 대기압까지)에서 편리하게 수행될 수 있다. 그러나, 일부 구현예에서, 방법은 상승된 압력 또는 대기압 미만의 압력에서 수행될 수 있다. 압력은 0.01bar 내지 1000bar 범위일 수 있다. 그러나, 이것은 일반적으로 0.5 내지 1.5bar이다.
침출 단계는 예를 들어 폭기 또는 산소처리를 통해 제공될 수 있는 다양한 양의 용존 산소의 존재 하에 발생할 수 있다. 용존 산소(DO) 농도는 용액 내 CPM의 산소 요구량(OD) 및 침출 방법의 압력에 따라, 용액 내 리터 당 0.1-100㎎, 예컨대 2-30㎎/L로 달라질 수 있다.
방법은 다양한 물 유형, 즉 수돗물, 강물, 해수뿐만 아니라 용액에 나트륨, 마그네슘, 칼슘, 클로라이드, 설페이트 및 카보네이트 이온을 함유하는 상당한 용해 염이 있는 식염수 및 과염수 염수(hypersaline brine)와 함께 사용될 수 있다.
귀금속 및/또는 친동금속 함유 물질 및 침출수는 반응하여 표적 금속(들)을 침출수로 침출시킨다. 이론에 의해 제한하고자 하는 것은 아니나, 금속 유리자(일반적으로 아미노산)는 물질로부터 표적 금속을 용해시키는 것으로 여겨진다. 금속 리테이너의 존재는 물질로부터 금속의 유리를 더욱 향상시키고 또한 아미노산 단독인 경우보다 더 큰 정도로 표적 금속(들)과 복합체를 형성한다.
고체 귀금속 및/또는 친동금속 함유 물질 대 릭시비언트의 비율은 다양할 수 있다. 예를 들어, 인시츄 침출의 경우, 고체 대 액체 비율은 최대 100:1과 같이 높을 수 있다. 교반 탱크 침출에서 고체 대 액체 비율은 중량 기준으로 약 50:50, 또는 1:1과 같이 훨씬 더 낮을 수 있다(즉, 50㎏의 고체 대 50㎏의 수용액). 광물 정광을 침출하는 경우, 비율은 수용액 90㎏ 당 약 10㎏의 고체(즉, 1:9)와 같이 더 낮을 수 있다. 약간의 금속/광물 함유 고체가 존재하는 것 외에는, (릭시비언트 함유) 액상에 비해 최소량의 고체는 없다.
따라서, 개시된 방법에 사용되는 침출 시스템은 최소한 다음 구성요소를 포함한다:
·관심 있는 귀금속 및/또는 친동금속을 함유하는 고체 물질.
·물과 같은 이온화 용매.
·선택적으로, 강한 무기산(예컨대 황산) 또는 염기(예컨대 NaOH)와 같은 pH 조절제.
·일반적으로 아미노산을 포함하는 금속 유리자.
·암모니아, 암모늄 염, 카르복실산, 카르복실산 염, 디카르복실산, 디카르복실산 염, 히드록시-카르복실산, 히드록시-카르복실산 염, 에틸렌 디아민 테트라-아세트산(EDTA) 및 EDTA 염 중 하나 이상을 포함하는 금속 리테이너. 금속 리테이너는 용액에 첨가하기 전에 사전 준비되거나 용액에서 인시츄 형성될 수 있다.
침출된 금속은 다양한 추출 단계 중 하나를 이용하여 수용액에서 회수될 수 있다.
가능한 회수 단계는 금속을 고체 상태(예컨대 전해채취 금속, 수소 침전된 금속 분말, 또는 금속 황화물 침전물로서)로 회수하는 것과 같은 화학적 회수를 포함할 수 있다. 귀금속은 아연 시멘테이션(예로, 용액에서 귀금속 회수에 일반적으로 사용되는 Merrill Crowe 공정)에 의해 회수될 수도 있다. 대안적인 회수 단계는 이온 교환(IX) 수지, 용매 추출(SX) 유기 용매, 활성탄, 분자 인식(MR) 수지, 또는 코팅된 흡착제(CA's)의 사용을 포함할 수 있고, 이것은 폴리에틸렌 이민(PEI) 코팅된 규조토, 자성유체, 및 고체 매트릭스에 접목된 CPM 선택적 유기 흡착제를 포함할 수 있다.
표적 금속이 친동금속인 경우, 회수 단계는 용매 추출(SX)을 포함할 수 있다. 회수 단계는 전해채취 단계(EW)를 추가로 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 회수 단계는 용매 추출 및 전해채취(SX/EW)를 포함한다. SX/EW에서, 금속 이온은 침출 수용액에서 용매로 선택적으로 추출된다. 이후, 금속 이온은 용매에서 제거되고 전해 방법을 이용하여 전극에 증착된다.
표적 금속이 귀금속인 경우, 회수 단계는 활성탄을 사용하여 그 위에 귀금속을 흡착시키는 것을 포함할 수 있다. 이후 활성탄 및 흡착된 귀금속을 분리 및 처리하여 흡착된 금속을 회수한다.
요약에 제시된 바와 같은 장치 및 방법의 범위 내에 속할 수 있는 임의의 다른 형태에도 불구하고, 특정 구현예는 이제 첨부된 도면을 참조하여 단지 예로서 설명될 것이다:
도 1은 pH 10, 실온에서 40% 고형물로, 릭시비언트로서 다음을 함유하는 용액에서 니켈 회수율(%) 대 시간(시간)을 보여주는 그래프이다:
GlyAmm: 46.3g/L 글리신, 63g/L(0.5M 황산암모늄)(다이아몬드);
Gly: 46.3g/L 글리신(삼각형):
Amm: 63g/L(0.5M 황산암모늄)(정사각형).
도 2는 pH 10, 실온에서 40% 고형물로, 릭시비언트로서 다음을 함유하는 용액에서 코발트 회수율(%) 대 시간(시간)을 나타내는 그래프이다:
GlyAmm: 46.3g/L 글리신, 63g/L(0.5M 황산암모늄)(다이아몬드);
Gly: 46.3g/L 글리신(삼각형):
Amm: 63g/L(0.5M 황산암모늄)(정사각형).
도 3은 0.3M의 상이한 첨가제의 부재 또는 존재 하에 아미노산 용액을 사용한 경우 황동광으로부터의 구리 추출(%) 대 시간(시간)을 나타내는 그래프이다. 아미노산 용액은 글리신(십자 표시), 글루탐산(십자선 표시), 글리신 및 암모니아(패쇄형 원), 글루탐산 및 암모니아(사각형), 글리신 및 아세테이트(다이아몬드) 및 글리신 및 시트레이트(삼각형)이다.
도 4는 암모니아의 부재(사각형) 또는 존재(원) 하에 글리신 용액을 사용한 경우 구리 추출(%) 대 시간(시간)을 나타내는 그래프이다.
실시예
귀금속 및 친동금속에서 선택되는 하나 이상의 원소를 회수하는 방법의 비제한적인 예를 아래에서 설명한다. 릭시비언트에 대해 다음 약어를 사용한다: "GlyAmm"은 글리신-암모늄 시스템에 사용되고, "Gly"는 글리신을 지칭하고, "Amm"은 암모늄을 지칭한다. 모든 실시예의 압력 및 온도는 각각 1기압 및 실온(20℃)이었다.
실시예 1.
0.67% Ni을 함유하는 니켈 광석의 사이클론 오버플로우는 pH 10, 실온에서 40% 고형물의 46.3g/L 글리신 및 63g/L(0.5M 황산암모늄)를 함유하는 용액(GlyAmm)으로 침출시켰다. 시간 대비 니켈 회수율을, 동일한 조건에서 각각 46.3g/L 글리신(Gly) 및 63g/L(0.5M 황산암모늄)(Amm)을 포함하는 2개의 다른 침출수를 사용한 경우와 비교하였다. 결과를 도 1에 나타낸다. Gly 용액(삼각형) 또는 Amm 용액(사각형)으로 침출할 때보다 GlyAmm 용액(다이아몬드)으로 침출할 때 니켈 회수율이 훨씬 더 높은 것을 알 수 있다. 또한, GlyAmm 용액으로 침출할 때 니켈 회수율은 Gly 및 Amm 용액을 이용한 회수율의 합보다 크며, 이는 GlyAmm 용액의 시너지 효과를 나타낸다.
실시예 2.
0.15% Co를 함유하는 니켈-코발트 광석 정광의 사이클론 오버플로우는 pH 10, 실온에서 40% 고형물의 46.3g/L 글리신 및 63g/L(0.5M 황산암모늄)를 함유하는 용액(GlyAmm)으로 침출시켰다. 시간 대비 코발트 회수율을, 동일한 조건에서 각각 46.3g/L 글리신(Gly) 및 63g/L(0.5M 황산암모늄)(Amm)를 포함하는 2개의 다른 침출수를 사용한 경우와 비교하였다. 결과를 도 2에 나타낸다. 유사하게, 실시예 1의 니켈 회수의 경우, Gly 용액(삼각형) 또는 Amm 용액(정사각형)으로 침출할 때보다 GlyAmm 용액(다이아몬드)으로 침출할 때 코발트 회수율이 훨씬 더 높은 것을 알 수 있다. 또한, GlyAmm 용액으로 침출할 때 코발트 회수율은 Gly 및 Amm 용액을 이용한 회수율의 합보다 크며, 이는 GlyAmm 용액의 시너지 효과를 나타낸다.
실시예 3.
병 롤러에 0.5M 글리신을 함유하는 Gly 용액과, 0.5M 글리신 및 1M 암모니아를 함유하는 GlyAmm 용액의 두 가지 침출 용액으로 분쇄된 황동광 정광을 침출시켰다. 두 경우 모두 침출은 실온에서, pH 10 및 병 롤러 속도 100rpm에서 수행되었다. 결과를 표 1에 나타낸다. 귀금속 금과 은의 회수율이 GlyAmm 시스템에서 훨씬 더 높았다는 것을 알 수 있다(금의 경우 최대 5배). 구리 회수율은 또한 GlyAmm으로 침출했을 때 85%로 글리신 단독으로 침출했을 때 단지 50%인 것과 비교하여 훨씬 더 높았다.
[표 1]
실시예 4.
22.1% Cu를 함유하는 황동광 광석을 다음 조건 하에서 다양한 아미노산 기반 용액으로 침출시켰다: 10g/L 아미노산, 1% 고체 함량, 입자 크기: 100% -45㎛, pH 10.5, 실온. 결과를 도 3에 나타내며, 침출 시간(시간)에 대한 구리 추출(%)을 표시한다. 아미노산 용액은 글리신 또는 글루탐산을 단독으로 포함하거나 0.3M의 상이한 각각의 첨가제의 존재 하에 포함한다. 아미노산 용액은 글리신(십자 표시), 글루탐산(십자선 표시), 글리신 및 암모니아(폐쇄형 원), 글루탐산 및 암모니아(사각형), 글리신 및 아세테이트(다이아몬드) 및 글리신 및 시트레이트(삼각형)이다.
결과는 글리신 또는 글루탐산을 이용한 침출이 암모니아, 아세테이트 이온 또는 시트레이트 이온과 같은 금속 리테이너의 존재 하에서 향상됨을 보여준다. 일반적으로, 글리신 기반 용액은 임의의 주어진 침출 시간 동안 글루탐산 기반 용액보다 더 큰 회수율을 제공한다. 도 3에 나타낸 3가지 금속 리테이너 중에서, 암모니아는 가장 높은 구리 회수율을 제공하는(48시간 침출 후 90% 회수) 글리신 및 암모니아의 조합으로, 구리 용해도를 가장 크게 개선한다.
실시예 5.
30% Ni 및 2.5% Co를 함유하는 혼합 수산화물 침전물(MHP- 니켈 라테라이트 광석의 습식 제련 공정 중에 생성된 중간 생성물)은 암모니아가 있거나 없는 각각의 글리신 용액을 사용하여 침출시켰다. 각각의 경우에, 용액 조건은 40g/L 글리신, 1% 고체 함량, pH 10, 실온 및 4시간의 침출 시간이었다. GlyAmm 용액은 0.3M 암모니아를 추가로 포함하였다.
결과를 아래 표 2에 나타낸다:
[표 2]
암모니아가 침출 용액에 존재할 때 약간 더 높은 니켈 회수율이 달성되었지만, GlyAmm 용액을 사용할 때 코발트 회수율은 상당히 더 높았다(>20%).
실시예 6.
구리 및 니켈(설페이트) 염의 혼합물을 추가 금속 리테이너가 있거나 없는 아미노산을 함유하는 알칼리성 용액(pH 10.5)에 실온에서 용해시켰다. 각각의 용액은 1M 아미노산 및, 적절한 경우, 1M 금속 리테이너를 포함하였다. 결과를 하기 표 3에 나타낸다.
[표 3]
상기 결과는, 이 특정 샘플의 조건 하에서, 글루탐산 또는 글리신 자체를 함유하는 용액으로 샘플을 처리할 때 비교적 낮은 구리 및 니켈 회수율이 관찰되었음을 나타낸다. 금속 리테이너를 아미노산 용액에 각각 첨가했을 때 회수율이 크게 향상되었다. 대부분의 경우, 니켈 농도는 각각의 용액에서 구리 농도보다 높았다. 암모니아 또는 시트레이트 이온이 금속 리테이너일 때 유사한 회수율이 관찰되었다. 글루콘산이 금속 리테이너일 때 약간 더 높은 회수율이 관찰되었다. 글리신 및 EDTA의 조합을 사용했을 때 가장 높은 회수율을 수득하였다.
실시예 7
66% 말라카이트, 16.7% 석영 및 3.35% 적철광을 함유하는 구리 산화물 광석 샘플을 pH 10.5 및 실온에서 0.3M 암모니아의 부재 및 존재 하에 20g/L 글리신으로 침출시켰다. 결과를 도 4에 결과를 나타내며, 침출 시간(시간)에 대한 구리 회수율(%)의 도표이다. 사각형은 암모니아의 부재 하에서 구리 회수율을 나타내고 원은 암모니아의 존재 하에서 구리 회수율을 나타낸다. 암모니아가 존재하는 경우, 구리 회수율은 6시간 후 100%에 도달했다. 그러나, 암모니아의 부재 하에서 최대 회수율은 약 90%에 불과했다.
실시예 8
43% Zn, 51% Mn 및 0.5% Cu를 함유하는 금속 산화물 알칼리성 배터리 폐기물을 포함하는 샘플을 pH 10.5 및 실온에서 24시간 동안 (각각) 0.4M 암모니아의 부재 및 존재 하에 20g/L 글리신을 함유하는 용액에서 침출시켰다. 또한 20g/L 글루탐산 및 0.4M 암모니아를 함유하는 용액에서 샘플을 침출시켰다. 결과를 표 4에 나타낸다.
[표 4]
상기 결과는 망간보다 아연 및 구리에 대해 매우 우수한 선택성을 보여준다. 또한, 글리신 단독으로 침출한 것과 비교하여 폐기물이 글리신 및 암모니아의 조합으로 침출할 때 아연, 구리 각각의 회수율이 상당히 개선된다. 또한, 글리신 및 암모니아의 조합을 이용한 침출은 또한 글루탐산 및 암모니아를 이용한 침출과 비교하여 두 금속의 회수율을 향상시킨다.
실시예 9
펜틀란다이트로서 니켈 황화물을 포함하고 17% Ni, 0.45% Co, 및 0.15% Zn을 함유하는 물질을 pH 10, 실온에서 20g/L 아미노산(글리신)을 갖는 글리신 기반 용액으로 침출시켰다. 제1 침출 용액에서, 글리신(20g/L)-암모니아(10g/L NH3) 혼합물을 사용하여 펜틀란다이트를 침출시켰다. 필요한 경우, 암모니아를 추가로 첨가하여 침출하는 동안 pH를 pH 10으로 재조정하였다. 제2 침출 용액에서, 글리신 단독 용액을 사용하였고 필요에 따라 pH 재조정을 위해 수산화나트륨(NaOH)을 사용하였다.
제1 및 제2 용액으로 침출한 결과를 각각 표 5 및 6에 나타낸다.
[표 5]
[표 6]
표 5 및 6의 결과는 단순히 pH 수정을 위해 NaOH를 함유한 침출 용액과 비교했을 때 글리신과 조합하여 암모니아를 함유하는 침출 용액을 사용하면 니켈, 코발트 및 아연의 회수율이 훨씬 더 나음을 입증한다.
동일한 물질을 pH 4의 용액에서 글리신 및 시트레이트를 포함한 산성 침출 용액으로도 침출시켰다. 용액은 20g/L 글리신 및 20g/L 시트르산을 함유했다. 결과를 표 7에 나타낸다.
[표 7]
표 7의 결과는 Ni, Co 및 Zn의 상대적으로 높은 회수율은 글리신 및 암모니아 용액 대신 글리신 및 시트레이트 용액으로 침출함으로써 산성 pH에서도 달성될 수 있음을 나타낸다. 산성 침출은 e-폐기물뿐만 아니라 특정 유형의 광석 물질에 바람직할 수 있다. 그러나, 이러한 산성 조건 하에서 물질의 다른 원소, 특히 Fe 및 Mg에 비해 표적 금속의 선택성이 손실된다는 점에 유의한다. 따라서 침출 단계 후에 중화 단계를 포함하고, 이후에 용액에서 다른 원소를 침전시키는 것이 필요할 수 있다.
실시예 10
아미노산 및 암모니아를 함유한 침출 용액을 사용하여 니켈 정광에서 팔라듐 및 백금을 포함한 귀금속을 추출하는 것을 시험하였다. 표 8은 귀금속 및 PGM 금속을 포함하여, 시험된 니켈 정광의 금속 함량을 나열한다.
[표 8]
표 9는 pH 10.2에서 0.5mol/L 글리신 및 1.1mol/L 암모니아를 함유하는 용액을 사용하여 침출할 때 귀금속 및 PGM(팔라듐 및 백금) 금속을 함유하는 Ni-정광으로부터의 침출 조건 및 추출된 금속(%)을 제시한다.
[표 9]
표 8 및 9의 결과는 Ni 및 Co의 높은 회수율을 나타내고, Au, Ag, Pd 및 Pt를 포함하는 귀금속의 합리적 내지 양호한 회수율은 글리신 및 암모니아 용액으로 침출함으로써 알칼리성 pH에서 달성될 수 있음을 나타낸다.
실시예 11
아미노산 및 암모니아를 함유하는 침출 용액을 사용하여 금 및 백금족 금속(PGM)을 함유한 산화물 샘플에서, 팔라듐 및 백금을 포함한, 귀금속을 추출하는 것을 시험하였다. 표 10은 시험된 산화물 샘플의 금속 함량을 나열한다.
[표 10]
글리신-암모니아 시스템에서 온도, pH, 글리신 농도 및 용존 산소 중 하나 이상을 증가시키면 추출되는 귀금속(팔라듐 및 백금을 포함함)의 양이 증가하는 것으로 밝혀졌다. 침출 용액은 pH 10.2에서 0.5mol/L 글리신 및 1.1mol/L 암모니아를 함유하였다. 고체 함량, 침출 조건 및 추출된 금속 %는 아래 표 11에 나열되어 있다.
[표 11]
표 10 및 11의 결과는 Au, Pd 및 Pt를 포함하는 귀금속의 합리적 내지 양호한 회수율은 글리신 및 암모니아 용액으로 침출함으로써 알칼리성 pH에서 달성될 수 있음을 나타낸다.
다수의 특정 방법 구현예가 설명되었지만, 방법은 많은 다른 형태로 구현될 수 있음을 이해해야 한다.
하기 청구범위 및 앞선 설명에서, 명시적 언어 또는 필요한 의미로 인해 문맥상 달리 요구되는 경우를 제외하고, 단어 "포함하다" 및 "포함하고" 또는 "포함하는"과 같은 변형은 포괄적인 의미로 사용되며, 즉 언급된 특징의 존재를 명시하기 위한 것이지만 본 명세서에 개시된 바와 같은 장치 및 방법의 다양한 구현예에서 추가적인 특징의 존재 또는 첨가를 배제하는 것은 아니다.

Claims (24)

  1. 귀금속 및/또는 친동금속(들)을 함유하는 물질로부터, 각각 본 명세서에 정의된 바와 같은 귀금속 및 친동금속으로부터 선택된 하나 이상의 표적 금속을 회수하기 위한 방법으로서, 상기 방법은:
    (i) 침출 수용액으로 금속 함유 물질을 침출하여 표적 금속(들)을 함유하는 침출수를 생산하는 단계; 및
    (ii) 상기 침출수에서 금속을 추출하는 단계;를 포함하고,
    상기 침출 수용액은
    아미노산을 포함하는 "금속 유리자"; 및
    암모니아, 암모늄 염, 카르복실산, 카르복실산 염, 디카르복실산, 디카르복실산 염, 히드록시-카르복실산, 히드록시-카르복실산 염, 에틸렌 디아민 테트라-아세트산(EDTA) 및 EDTA 염 중 하나 이상을 포함하는 "금속 리테이너";를 함유하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 하나 이상의 표적 금속은 금, 은, 팔라듐, 백금, 구리, 니켈, 코발트 및 아연으로부터 선택되는 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 아미노산은 글리신, 히스티딘, 발린, 알라닌, 페닐알라닌, 시스테인, 아스파르트산, 글루탐산, 라이신, 메티오닌, 세린, 트레오닌, 및 티로신 중 하나 이상을 포함하는 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 아미노산은 글리신 또는 글루탐산을 포함하는 방법.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    용액 중의 아미노산 농도는 리터 당 0.01 내지 250g 범위인 방법.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용액은 티오우레아 및/또는 전이 금속 염의 의도적인 첨가가 실질적으로 없는 것인 방법.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 리테이너는 암모니아 또는 암모늄 염을 포함하는 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 암모늄 염은 황산암모늄, 할로겐화암모늄, 탄산암모늄, 질산암모늄, 옥살산암모늄 및 아세트산암모늄으로부터 선택되는 방법.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 리테이너는 적어도 0.001M의 농도로 용액에 존재하는 방법.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    용액 중의 표적 금속 이온 및 금속 리테이너 사이의 몰비는 적어도 1:2일 수 있는 방법.
  11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    침출은 공기(기체 및 용해 상태) 및 산소(기체 및 용해 상태)로부터 선택되는 산화제의 존재 하에 수행되는 방법.
  12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    침출은 소량의 촉매의 존재 하에 수행되는 방법.
  13. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    침출은 알칼리성 조건 하에서 수행되는 방법.
  14. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    침출은 산성 조건 하에서 수행되는 방법.
  15. 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서,
    귀금속 및/또는 친동금속을 함유하는 물질은 광석, 광석 정광, 폐기물, 채광 또는 야금 공정 중간체 또는 금속으로 오염된 토양으로부터 선택되는 방법.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 하나 이상의 표적 금속은 비귀금속인 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 하나 이상의 표적 금속은 니켈, 코발트 및 구리로부터 선택되는 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 표적 금속은 니켈 및 코발트로부터 선택되는 방법.
  19. 청구항 17에 있어서,
    상기 금속 함유 물질은 니켈 및/또는 코발트 광석인 방법.
  20. 청구항 16에 있어서,
    상기 표적 금속은 구리인 방법.
  21. 청구항 19에 있어서,
    상기 금속 함유 물질은 e-폐기물인 방법.
  22. 청구항 1 내지 청구항 21 중 어느 한 항에 있어서,
    침출 용액은 0.1 내지 100 밀리그램/리터의 용존 산소 농도를 포함하는 방법.
  23. 청구항 1 내지 청구항 22 중 어느 한 항에 있어서,
    금속 유리자:금속 리테이너의 질량비는 적어도 2:1인 방법.
  24. 청구항 1 내지 청구항 23 중 어느 한 항의 방법으로부터 회수되는 표적 금속.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2007115399A1 (en) * 2006-04-07 2007-10-18 Queen's University At Kingston Precious metal recovery from solution
CN104109762B (zh) * 2014-07-09 2015-06-24 大冶市金印化工有限公司 一种环保无毒的提金剂及其制备方法和提金方法
CN107686893B (zh) * 2016-07-28 2019-07-30 昆山金易得环保科技有限公司 退锡液、去除基材上的含锡层的方法和回收单质锡的方法
CN106916952B (zh) * 2017-01-04 2019-01-04 北京化工大学 一种含硫酸铅废料脱硫工艺及其脱硫母液的循环方法
WO2019033154A1 (en) * 2017-08-14 2019-02-21 Curtin University RECOVERY OF PRECIOUS METALS AND CHALCOPHILIC METALS
US20200224290A1 (en) * 2017-09-27 2020-07-16 Curtin University Process for acidic leaching of precious and chalcophile metals
WO2019178051A1 (en) * 2018-03-12 2019-09-19 Jabil Inc. Precious metals recovery processes
CN111394587B (zh) * 2020-04-26 2022-01-04 郑州大学 一种从湿法炼锌的酸洗铜渣中浸出铜的方法

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