KR920002415B1 - 금속 전해 회수 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]

금속 전해 회수 방법

[도면의 간단한 설명]

제1도는 1차 및 2차 처리조를 도시한 것으로서, 본 발명을 실시하는 금속 회수 시스템의 개략도.

제2도는 제1도의 선2-2를 평면에서 본 것으로서, 제1도의 2차 처리조의 단면도.

제3도의 제1도의 선3-3을 평면에서 본 것으로서, 제1도의 2차 처리조의 단면도.

제4도는 제1도와 2차 처리조를 부분적으로 절개한 부분 동작도.

[발명의 상세한 설명]

[발명의 분야]

본 발명은 용액에서 금속을 전해 회수하는 방법에 관한 것으로서, 특히 용액에서 금속을 분말상으로 거의 완전하게 즉 최종 처리된 용액에 잔류하는 금속을 백만분의 일 이하로 되는 정도까지 회수하는 금속 회수 방법에 관한 것이다.

[발명의 배경]

용액으로부터 금속의 전해 회수는 예로서, 미합중국 특허 제3,785,950호에, 제3,535,218호, 제1,839,905호 및 제3,579,431호 등에 기재되어 공지되어 있다.

본 발명은 금속을 소량 함유하고 있는 용액에서 금속을 음극에 분말상으로 부착시키는 방법으로 금속을 회수하는데 특히 적합한 것이다. 이와같은 방법의 예로서는 인쇄 회로 기판에 사용된 부식액에서 구리를 회수하는 방법이 있는데, 본 발명은 그 기술범위내에서 설명할 것이다. 인쇄 회로 기판의 부식에서는 일반적인 부식액을 사용하는데, 구리가 부식액에 도입됨에 따라 염화 제2구리 암모늄 또는 염화 제1구리 암모늄이 생성된다. 구리는 이와같이 사용된 부식액과 농축 제2 및 제1구리 암모늄염을 함유하는 부식액에서 유효하게 회수된다. 구리를 전해 회수함으로써 부식액을 실질적으로 재생시킬 수 있다. 그러나 처리 부식액은 여전히 용액에 어느 정도의 구리를 포함하여 용액은 부식액으로서 부적당하게 된다. 어떤 구리 회수법에서는 다수의 교대의 양극과 음극을 갖는 조를 사용하는데, 전해액은 암모니아성 염화 암모늄이다. 양극은 흑연, 음극은 구리로 되어 있다. 산소는 양극에서 유리되어 음극에서 다음과 같은 실효 반응을 나타낸다.

Cu(NH₃)₄Cl₂+H₂=Cu+2NH₄Cl+2NH₃

따라서 유출하는 용액은 재생 부식액으로 되지만, 그러나 어느 정도의 구리는 여전히 용액에 남는다.

상기 회수 방법에서 구리는 조에서 발생하는 전해로 인해 음극상에 분말상으로 부착되고, 유출하는 용액은 실질적으로 구리 함량이 감소된 인쇄 회로 기판의 재생 부식액이 된다. 구리 분말은 음극에 쌓이고, 때대로 부착된 분말이 조의 바닥에 떨어지기도 한다. 조의 바닥에 포집된 구리 분말은 펌핑이나 다른 통상적인 방법으로 회수된다. 상술한 종류의 방법에서는 약 2그램/리터의 구리를 함유하고 있다.

본 발명은 분말상의 부수적인 구리를 회수하는 부식액의 2차 처리를 위한 방법과 백만분의 일 이하의 구리를 함유하는 정화 부식액을 제공한다. NH₃를 첨가한 후 최종 처리된 부식액은 본질적으로 원부식액에 상당한다.

용액내의 금속 함량은 전해뿐만 아니라 통상 이온 교환, 수소 환원 및 용제 추출 등과 같은 다른 기술을 사용하는 1차 처리에 의해 감소될 수 있다.

[발명의 요약]

본 발명은 상술한 바와같이 1차 처리 시스템에서 유출하는 배출물을 수용하는 처리 시스템을 제공한다. 실상 2차 처리조는 다수의 1차 처리조의 배출물을 투입시킬 때 수용하거나, 또는 이미 처리된 부식액을 포집실에서 수용한다.

2차 처리조는 교대의 양극과 음극의 설비를 포함하는데, 음극은 양극 하단의 분말 구리의 층 또는 용액으로부터 회수될 다른 금속의 층내로 연장되어 있다. 분말 구리의 층은 여과천에 의해 덮힌 다공판상의 조의 바닥 위에 지지된다. 이와같은 배치로써 처리된 부식액이 시스템으로부터 회수되기 전에 여과되기 위해 통과해야 하는 처리로써 처리된 부식액으로부터 모든 구리가 유효하게 회수되고, 재사용용으로서 본질적으로 미상용의 원특성을 갖는 부식액이 제공된다.

본 발명의 목적은 소량의 금속을 함유하는 용액에서 금속을 회수하기 위한 신규이고 개량된 방법 및 장치와 본질적으로 금속을 함유하지 않은 정화 용액을 제공하는 것을 목적으로 한다.

신규한 본 발명의 특징은 본 명세서의 결론 부분인 특허청구범위에 표시했고 또 특정지워 놓았다. 또한 본 발명의 다른 목적 및 이점과 함께 그 공정과 구성을 첨부된 도면을 참조로 하여 하기에서 상세히 설명한다.

[실시예의 상세한 설명]

본 발명을 실시하는 시스템은 제1도에 개략적으로 도시했다. 이 시스템(10)은 1차 처리조(12)와 2차 처리조(13)를 포함한다. 조(12)는 측벽, 단부벽 및 하부벽으로 구성된 용기를 포함하고, 조(13)에서 설명한 복수개의 교대의 양극 및 음극(비도시)를 내포한다.

조의 벽내부는 폴리프로필렌과 같은 전기 절연 물질로 피복되어 있다. 처리할 유출물, 예로서 염화 제2구리 암모늄은 도관(14)을 통해 1차 처리조(12)로 도입되고, 다시 도관(15)을 통해 2차 처리조(13)로 들어간다. 조(12)는 구리를 다량 함유한 부식액 2그램/리터의 구리 함유 용액으로 감소시키는 단지 어떠한 조 또는 시스템을 나타낸다. 부식액은 구리 함량이 130그램/리터에 도달할 때 통상 소모된 것으로 본다.

전해하에서 구리는 음극에 미세하게 분열되고, 느슨하게 붙은 분말로서 부착된다. 조(12)의 바닥에 떨어지는 구리 분말은 주기적으로 펌핑하여 여과하고 세정한다. 조(12)는 연속 작동하여 1차 처리조(12)에서 재생 부식액을 연속 배출한다.

2차 처리조(13)는 1처리조(12)로부터 도관(15)을 경유하여 1차 처리된 유출물을 받는다. 실제로 2차 처리조 다수의 1차 처리조로부터 1차 처리된 부식액을 받는다. 2차 처리조는 1차 처리조(12)가 아닌 1차 처리된 부식액을 위한 포집실과 같은 다른 공급처에서 부식액을 받을 수도 있다. 1차 처리는 원격 위치에서 행해질 수도 있다. 만약 부식액이 약 2그램/리터 정도의 낮은 금속 농도를 가진다면 부식액은 1차 처리를 받을 필요가 없다.

본 발명은 용액이 1차 처리 받은 여부에 관계없이 금속 함량이 낮은 용액의 정화에 적용할 수 있다.

1차 처리된 부식액은 1차 처리조(12)로부터 도관(15)을 경유하여 2차 처리조(13)로 연속 이동된다. 2차 처리조(13)는 폴리프로필렌을 피복하여 전기 절연된 내벽을 갖는 용기를 포함한다. 정극성 버스(positive bus)(25)는 2차 처리조(13)내로 매달려 있는 복수개의 양극(26)에 전기 접속되어 있고, 부극성 버스(negative bus)(27)는 양극(26)의 자유 단부(free end)하단에서 분말 구리의 층(29)내로 연장되어 있는 복수개의 음극(28)에 전기 접속되어 있다.

분말 구리의 층은 여과천(31)으로 덮혀있는 다공판(30)위에서 지지된다. 다공판(30)은 어느 한쪽면이 폴리프로필렌으로 피복되어 전기 절연되어 있다. 다공판(30)은 후술한 수단에 의하여 조(12)의 하부벽 위에서 지지되고 저장소 또는 포집실(32)을 형성한다.

절연체인 급수주(33)는 포집실(32)과 연통되어 있고, 다공판(30)은 급수주(33)가 그 사이로 통하도록 잘려있다.

제2도는 음극(28)을 도시한 것으로서, 2차 처리조(13)의 단면도이다. 2차 처리조(13)는 하부벽(38)으로 부터 연장되어 있는 직립 측벽(34)을 갖는다. 버스(25,27)는 각각 절연 스트립(36,37)위에 지지되어 측벽(34,35)의 상단부에 고정되어 있다. 전극 캐리어(38a)는 후술하는 바와 같이 음극(28)을 지지한다. 캐리어(38a)의 한 단부는 절연 슬리브(39)를 갖는다. 따라서 도전체인 음극 캐리어(38a)는 부극성 버스(27)에는 전기 접속되지만 정극성 버스(25)에는 전기 절연되어 있다.

음극(28)은 층(29)을 지나 다공판(30)과 여과천(31)근처까지 연장되어 있다.

다공판(30) 복수개의 지지 및 이격부재(40,41,42,43)상의 하부벽(38)위에 지지되어 있으며, 전극의 평면에 실질적으로 직각으로 연장되어 있다. 부재(41,42)는 구멍이 나있어 저장소내의 액체의 급수주(33)로 이동할 수 있도록 되어 있다. 측벽 보강부재(44,45)와 하부벽 보강부재(46)는 필요에 따라 제공된다.

제3도에 도시한 바와 같이, 각각의 양극(26)은 캐리어(52)에 매달려 있는 복수개의 도전부재(47 내지 51)로 구성된다. 캐리어(52)는 부극성 버스(27)에 위치하는 절연 슬리브(53)를 갖는 구리와 같은 도전성부재이다. 따라서 양극을 위한 캐리어는 정극성 버스(25)와 전기 접속되고, 부극성 버스(27)와는 절연된다. 도면을 간단하게 하기 위하여 급수주(33)는 제3도에 도시하지 않았다.

제4도는 도면을 간단하게 하기 위하여 단지 3개의 양극과 2개의 음극을 갖는 조를 도시한 것이다. 양극 캐리어(52)의 각각 양극(26)을 그 사이에서 유지하며 조내에 걸려있는 양극을 지지하는 격리된 도전봉(54,55)을 갖는다. 음극 캐리어(38a)의 각각은 음극(28)을 그 사이에서 유지하는 격리된 도전봉(56,57)을 가지며, 음극은 조에서 음극성 층(29)내에 걸려 있다. 제4도에 도시한 바와같이 다공판(30)을 위한 이격부재(40 내지 43)는 전극의 평면에 실질적으로 직각으로 연장되어 있다. 이격부재(41,42)는 구멍이 나있어 처리된 액체가 그 사이로 흐르도록 되어 있다. 보조판 지지부재(58,59)는 조(12)의 어느 한쪽 단부에 구비되어 다공판(30)을 위한 상자형 지지 구조체를 형성한다. 도관(62)는 급수주(33)내로 하향 연장되고 벽(34)을 통해 외부로 연장되어 음극성 층(29)을 통해 여과된 용액을 빨아 올리거나 펌핑할 수 있도록 되어 있다.

분말 금속의 음극성 층(29)과 상기 층(29)에 연장되는 음극으로 구성함으로써 음극의 본질적으로 무한한 영역이 설정되고 2차 처리조에서 처리된 용액내의 금속을 백만분의 일 이하로 효과있게 감소시킬 수 있다.

이 결과, 인쇄 회로 기판용 부식액의 처리에 있어서 본질적으로 구리를 함유하지 않은 재사용에 적합한 부식액이 생성된다.

본 발명은 가로, 세로, 높이가 1.2×1.2×1.5(미터)(4'×4'×5')인 2차 처리조(13)를 이용하여 가로, 세로, 높이가 3×1.2×1.5(미터)(10'×4'×5')인 1차 처리조 4개의 배출물을 수용할 수 있도록 하고 있다.

인쇄 회로 기판의 부식액 처리에서 양극은, 탄소, 음극은 구리로 되어 있으며, 양조에서 전극 사이의 간격은 7.6센티미터이다.

조(13)는 깨끗한 음극에서 약 1Amp/ft²의 전류 밀도로 조업한다. 전압은 2.5내지 3.5볼트이다. 조(13)에서 용액중의 금속 농도가 낮기 때문에 낮은 전류 밀도를 사용한다. 조(13)에서 층(29)위의 구리 농도는 약 백만분의 50이다.

2차 처리조에서 층 위의 음극은 용액중의 구리 함량을 백만분의 50 내지 100으로 감소시키고, 음극성 층은 용액중의 구리 함량을 백만분의 일 이하로 감소시킨다. 이러한 작업은 분리된 단계, 즉 2단계 및 3단계로 행할 수 있을 것으로 기대되는데, 2단계는 걸려있는 양극과 음극으로 구성되고, 3단계는 양극과 구리 분말의 음극성 층으로 구성된다.

만약 금속을 제거할 필요성이 있는 용액이 분말로서 부착될 금속을 백만분의 100 또는 그 이하로 함유하고 있을 때에는 상기 용액은 양극과 금속 분말의 음극성 층으로 구성되는 3단계에 해당되어 직접 도입될 수 있다.

2차 처리조(13)내의 음극성 층(29)은 최초에는 약 15센티미터(6인치)의 깊이로 설정되고, 음극(28)은 다공판(30) 거의 가까이 연장되도록 치수를 정한다. 구리층(29)이 양극 가까이에 형성되면 구리를 층(29)으로 부터 퍼내어 깊이가 약 15센티미터를 유지하도록 한다.

조업중 1차 처리조(12)는 하루당 금속의 예정량을 회수하기 위하여 전해액내의 금속의 농도와 유속을 예상하여 정한다. 1차 및 2차 처리조의 전류 밀도는 처리할 부식액에의 금속 함량에 따라 선택된다. 전류 밀도는 용액내의 금속 농도가 변함에 따라 변할 것이다.

본 발명은 구리를 2그램/리터로 함유하는 염화제 2구리 암모늄인 인쇄 회로기판용 부식액으로부터 구리를 회수하는 것에 관련하여 설명했지만, 금속 함량이 비교적 낮은 용액에서 어떤 금속을 회수하는데 이용할 수 있으며, 또 금속은 예로서 니켈과 카드뮴으로서 음극에 분말상으로 부착시킬 수도 있다.

부식액이 예로서 황산 구리와 같이 산성이면 양극은 납을 사용한다. 용액이 유출하는 조(12)에서의 구리농도는 2그램/리터 또는 그 이하로 유지하는 것이 적합하다.

이렇게 하여 상술한 설명으로부터 명백할 뿐만 아니라 설명된 본 발명의 목적이 효과적으로 달성되었다. 본 발명의 적합한 실시예는 개시의 목적으로 설명한 것으로서, 본 발명의 개시 실시예의 수정뿐만 아니라 다른 실시예가 본 기술 분야의 숙련자에게 나타날 수 있을 것이다. 따라서 첨부된 청구 범위는 본 발명의 정신과 범주를 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명의 모든 실시예 및 개시 실시예의 수정을 포함하는 것을 의도한 것이다.

Claims (18)

1. 소량의 금속을 함유하는 용액에서 금속을 전해 회수하는 방법에 있어서, 측벽 및 하부벽과, 교대로 매달린 양극과 음극을 가지며, 음극은 양극 아래로 연장되는 조를 제공하는 단계와, 층의 하부에 포집실을 형성하고 액체가 층을 통하여 여과되며, 음극은 층내로 연장되도록 상기 조의 하부벽 위의 다공성부재상에 분말 금속의 층을 설정하는 단계와, 금속을 함유하는 용액을 조내로 도입하는 단계와, 상기 조내에 전해를 발생하도록 상기 양극과 음극을 전기적으로 여기시키는 단계와 층 위에 음극성 전위를 발생시킴으로써 음극과 층위에 금속을 부착시키는 단계와, 용액을 포집실로부터 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 전해 회수 방법.
2. 제1항에 있어서, 처리된 용액은 염화 제2구리 암모늄 또는 염화 제1구리 암모늄이고, 양극은 탄소, 음극은 구리로 되어 있는 것을 특징으로 하는 금속 전해 회수 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 처리된 용액은 황산 구리이고, 양극은 납, 음극은 구리로 되어 있는 것을 특징으로 하는 금속 전해 회수 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 용액은 카드뮴을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 전해 회수 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 용액은 니켈을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 전해 회수 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 층의 금속은 용액중의 금속과 동일한 것을 특징으로 하는 금속 전해 회수 방법.
7. 용액에서 금속을 전해 회수하는 방법에 있어서, 용액으로부터 금속을 제거하여 비교적 낮은 금속 함량의 용액을 제공하는 1차 처리조를 제공하는 단계와, 금속을 함유한 용액을 1차 처리조에 도입하는 단계와, 측벽 및 하부벽과, 교대로 매달린 양극 및 음극을 가지며, 음극은 양극 아래로 연장되는 2차 처리조를 제공하는 단계와, 다공성부재와 하부벽 사이에 포집실을 형성하기 위해 상기 하부벽 위에 다공성부재를 제공하는 단계와, 2차 처리조의 음극과 접촉 상태로 다공성부재 위에 금속의 층을 설정하는 단계와, 처리된 용액을 1차 처리조에서 2차 처리조로 향하게 하는 단계와, 2차 처리조내에 전해가 발생하도록 2차 처리조의 양극과 음극을 전기적으로 여기시키는 단계와, 용액을 포집실에서 추출하는 단계와, 조로부터 금속을 주기적으로 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 전해 회수 방법.
8. 제 7항에 있어서, 상기 처리된 용액은 제2구리 암모늄 또는 염화 제1구리 암모늄이고, 양극은 탄소, 음극은 구리로 되어 있는 것을 특징으로 하는 금속 전해 회수 방법.
9. 제7항에 있어서, 상기 처리된 용액은 황산 구리이고, 양극은 납, 음극은 구리로 되어 있는 것을 특징으로 하는 금속 전해 회수 방법.
10. 제7항에 있어서, 상기 용액은 카드뮴을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 전해 회수 방법.
11. 제7항에 있어서, 상기 용액은 니켈을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 전해 회수 방법.
12. 제7항에 있어서, 상기 층의 금속은 용액중의 금속과 동일한 것을 특징으로 하는 금속 전해 회수 방법.
13. 용액중의 금속 농도가 낮은 용액에서 금속을 전해 회수하기 위한 회수조에 있어서, 측벽과 하부벽, 조에 교대로 매달린 양극과 음극, 조내에서 하부벽 위의 포집실 및 다공판, 다공판 위의 분말 금속의 층, 그리고 용액을 포집실로부터 제거하기 위한 수단을 가지며, 분말로 된 금속은 용액에서 제거된 금속과 동일한 것이며, 음극은 양극 하부를 지나 층내로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 금속 회수조.
14. 소량의 금속을 함유하는 용액에서 금속을 전해 회수하는 방법에 있어서, 측벽 및 하부벽과, 교대로 매달린 양극과 음극을 가지며 음극은 양극 아래로 매달리는 조를 구비하는 단계와, 층의 하부에 포집실을 형성하고 액체가 층을 통하여 여과되도록 하기 위해 상기 조의 하부벽 위의 다공성부재상에 분말 금속의 층을 설정하는 단계와, 금속을 함유한 용액을 조내로 도입하는 단계와, 상기 조에 전해를 발생시키기 위해 앙극과 음극을 전기적으로 여기시키는 단계와, 층 위에 음극성 전위를 발생시킴으로써 음극과 층 위에 금속을 부착시키는 단계와, 용액을 저장소로부터 제거하는 단계를 포함하며, 상기 층의 금속은 용액에서 제거될 금속과 동일한 것이고, 음극은 층내로 연장되는 것을 특징으로 하는 금속 전해 회수 방법.
15. 제14항에 있어서, 상기 처리된 용액은 염화 제2구리 암모늄 또는 염화 제1구리 암모늄이고, 양극은 탄소, 음극은 구리로 되어 있는 것을 특징으로 하는 금속 전해 회수 방법.
16. 제14항에 있어서, 상기 처리된 용액은 황산 구리이고, 양극은 납, 음극은 구리로 되어 있는 것을 특징으로 하는 금속 전해 회수 방법.
17. 제14항에 있어서, 상기 용액은 카드뮴을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 전해 회수 방법.
18. 제14항에 있어서, 상기 용액은 니켈을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 전해 회수 방법.

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