鹽酸溶液에서 PC88A와 비누화 PC88A에 의한 Nd와 Sm의 分離推出

이만승,이광섭,이진영,김성돈,김준수,Lee, Man-Seung,Lee, Gwang-Seop,Lee, Jin-Young,Kim, Sung-Don,Kim, Joon-Soo 한국자원리싸이클링학회 2005 資源 리싸이클링 Vol.14 No.2

Nd와 Sm이 혼합된 염산용액에서 PC88A에 의한 두 금속의 분리에 대한 실험을 수행하였다. 또한 PC88A의 비누화가 두 금속의 추출 및 분리에 미치는 영향을 조사하였다. 본 연구에서 수행한 실험조건에서 Sm의 분배계수가 Nd의 분배계수보다 크며, 분리인자는 수상의 pH에 따라 증가하였다. 비누화 PC88A로 추출하는 경우 PC88A로 추출하는 경우에 비해 분배계수와 분리인자 모두 증가하였다. PC88A와 비누화 PC88A에 의한 추출시 초기추출조건으로부터 Nd와 Sm의 분배계수와 분리인자를 예측할 수 잇는 모델을 개발하였다. 본 연구에서 개발된 모델을 초기추출조건에 적용하여 예측한 Nd와 Sm의 분배계수는 실험으로 측정한 값과 서로 잘 일치하였다. Solvent extraction experiments have been performed to separate Nd and Sm from chloride solution with PC88A. The effect of the saponification of PC88A on the extraction and separation of the two metals were studied. In the experimental ranges conducted in this study, the distribution coefficients of Sm were higher than those of Nd and separation factor between them increased with the equilibrium pH of aqueous solution. Saponification of PC88A enhanced the distribution coefficients of Sm and Nd and the separation factor. A chemical model was developed to predict the distribution coefficients of metals and separation factor from the initial extraction conditions. The measured distribution coefficients of Nd and Sm with PC88A and saponified PC88A agreed well with those calculated in this study.

25℃에서 ZnSO₄-Fe₂(SO₄)₃-Na₂SO₄-H₂SO₄-NaOH-H₂O계에 대해 Pitzer식과 Vasil'ev식에 의한 이온평형해석 비교

이만승,이경주,남상호,Lee, Man-Seung,Lee, Kyoung-Ju,Nam, Sang-Ho 한국분석과학회 2003 분석과학 Vol.16 No.2

아연산화광 황산침출액에 적용가능한 이온평형모델을 개발하기 위해 Vasil'ev식과 Pitzer식에 의한 해석방법을 비교하였다. 이온강도가 9 m정도로 증가할수록 Vasil'ev식보다는 Pitzer식에 의한 용액의 이온평형결과가 정확하였다. 아연산화광 황산침출액을 모사하기위해 $25^{\circ}C$에서 $ZnSO_4-Fe_2(SO_4)_3-Na_2SO_4-H_2SO_4-NaOH-H_2O$계에 대해 전해질의 농도를 변화시키며 혼합한 용액의 pH 측정값과 본 연구에서 계산한 pH값은 서로 잘 일치하였다. To develop an ionic equilibria model applicable to the sulfuric acid leaching solutions of zinc oxide ore, the method of the Pitzer equation and that of the Vasil'ev equation were compared. As the ionic strength of the solution increased to 9 m, the results of ionic equilibria by the Pitzer equation were more accurate than those by Vasil'ev. To simulate the sulfuric acid leaching solutions of zinc oxide ore, the mixed solutions with the various composition of $ZnSO_4-Fe_2(SO_4)_3-Na_2SO_4-H_2SO_4-NaOH-H_2O$ were prepared. The pH values calculated in this study agreed well with those measured at $25^{\circ}C$.

염산용액에서 Bromley식을 이용한 염화니켈의 이온평형해석

이만승,이광섭,Lee Man-Seung,Lee Gwang-Seop 한국자원리싸이클링학회 2003 資源 리싸이클링 Vol.12 No.3

화학평형, 물질수지 및 전기적 중성식을 고려하고 Bromley식으로 용질들의 활동도계수를 구하여 염산용액에서 염화니켈의 이온평형을 해석하였다. 본 연구에서 고려한 조성범위에서 니켈을 함유한 화학종의 대부분은 $Ni^{2+}$ 와 $NiCl^{+}$ 로 존재하고 니켈수산화물의 농도분율은 매우 낮으나, 용액의 pH가 증가함에 따라 $Ni_4$ $(OH)_{4}^{4+}$ 의 농도분율은 급격히 증가하였다. $NiCl_2$ $-HCl-NaOH-H_2$O 계에 대해 전해질의 농도를 변화시키며 $25^{\circ}C$에서 측정한 pH값과 계산값은 이온강도 9.4m정도의 범위까지 서로 잘 일치하였다. ionic equilbria of nickel chloride in hydrochloric acid solutions were analyzed by considering chemical equilibria, mass and charge balance equations. The activity coefficients of solutes were calculated by using Bromley equation. It was found that most of species containing nickel existed as $Ni^{2+}$ 와 $NiCl^{+}$. The mole fractions of nickel hydroxides were very low in the con-centration ranges considered in this study and the mole fraction of$Ni_4$ $(OH)_{4}^{4+}$ increased greatly with the pH of the solution. The pH values of $NiCl_2$ $-HCl-NaOH-H_2$O system at $25^{\circ}C$ calculated in this study agreed well with those experimentally measured up to ionic strength of 9.4m.

용액(溶液)에서 백금족(白金族) 금속(金屬)의 화학적(化學的) 특성(特性) 및 용해기술(溶解技術)

이만승,Lee, Man-Seung 한국자원리싸이클링학회 2010 資源 리싸이클링 Vol.19 No.5

Platinum group metals with high purity are important raw materials for high technology industry. Since there are no domestic ores containing PGMs, it is of importance to develop a separation process by which ultra pure PGMs can be recovered from diverse spent resources. Data on the chemical properties and dissolution behavior of PGMs were obtained from the literature. A method for the thermodynamic analysis of the HCl solution with chlorine gas was introduced. Utilizing the difference in the chemical properties and dissolution behavior of PGMs would lead to an efficient separation process to recover ultra pure PGMs. 고순도 백금족 금속은 첨단 산업의 기초 소재로 향후 국내 산업의 지속적인 발전에 꼭 필요하다. 국내에는 백금족 금속을 함유한 광물이 전무하므로 백금족 금속을 함유한 여러 폐자원으로부터 백금족 금속을 고순도로 분리 정제할 수 있는 기술의 개발이 시급하다. 백금족 금속의 화학적 성질과 침출거동에 대한 자료를 문헌에서 조사하였다. 또한 향후 백금족 금속과 같은 난용금속의 침출에 이용이 증가할 것으로 예상되는 염소가스를 취입한 염산용액의 열역학적 해석 방법을 소개하였다, 백금족 금속간의 화학적 성질과 침출거동의 미세한 차이정올 이용하면 백금족 금속을 고순도로 회수할 수 있는 기술 개발이 가능하다.

$CuCl_2-NiCl_2-CoCl_2$용액으로부터 Alamine336과 LIX84에 의한 구리의 용매추출

이만승,안종관,안재우,Lee Man-Seung,Ahn Jong-Gwan,Ahn Jae-Woo 한국자원리싸이클링학회 2002 資源 리싸이클링 Vol.11 No.6

$CuCl_2$-$NiCl_2$-$CoCl_2$용액으로부터 구리를 분리하기 위해 추출제로 Alamine336과 LIX84를 사용하여 추출실험을 하였다. 염산용액에서 Alamine336과 LIX84에 의한 구리, 코발트, 니켈의 분배계수와 구리의 분리계수는 금속이온과 염소이온간에 형성되는 착물의 농도에 큰 영향을 받았다. 염소이온농도가 0.5에서 4.0M사이인 용액에서 코발트로부터 구리의 분리성은 LIX84가 Alamine336보다 우수하였다. 염소이온농도가 1.0M인 용액에서 LIX84와 Alamine336의 부피백분율을 5에서 40%까지 변화시켜 추출한 결과 LIX84로 추출하는 경우 Alamine336에 비해 더 높은 구리의 분리계수를 얻었다. Solvent extraction experiments have been performed to separate copper from $CuCl_2$-$NiCl_2$-$CoCl_2$$ solutions using Alamine336 and LIX84. The complex formation tendency between metal ions and chloride ion had a great effect on the distribution coefficients of Cu, Co and Ni ions and separation factor of Cu to Co and Ni. In the experimental ranges of chloride ion concentration from 0.5 to 4.0 M, LIX84 was superior to Alamine336 in separating copper from cobalt. When the volume percentage of LIX84 and Alamine336 was varied from 5 to 40%, LIX84 was more effective than Alamine336 in separating Cu from Co and Ni in solutions in which the chloride ion concentration was 1.0 M.

금속급(金屬級) 실리콘에서 산세척(酸洗滌)에 의한 불순물(不純物)의 제거(除去)

이만승,김동호,Lee, Man-Seung,Kim, Dong-Ho 한국자원리싸이클링학회 2011 資源 리싸이클링 Vol.20 No.1

Impurity removal from metallurgical grade silicon by acid washing at $50^{\circ}C$ was investigated by employing sulfuric, nitric acid and the mixture of hydrochloric and hydrofluoric acid. Acid washing treatment had no effect on the removal of boron and the concentration of this clement after treatment was rather increased. In our experimental range, the removal percentage of phosphorus was 60%. In the acid washing with sulfuric and nitric acid, the removal percentage of major impurities was below 50%, which indicates that refining effect was not great with these acids. Acid washing with the mixture of hydrochloric and hydrofluoric acid led to removal percentage of higher than 90%. Data on the purity of silicon after acid washing at various conditions are reported. 산세척을 통해 금속급 실리콘을 정련하기 위해 황산, 질산, 염산과 불산의 혼산 용액을 사용하여 $50^{\circ}C$에서 불순물의 제거 거동을 조사하였다. 금속급 실리콘에 함유된 불순물중 붕소는 산세척으로 제거되지 않았고, 농축효과로 인해 처리 후 농도가 종가하였다. 본 실험범위에서 인은 약 60% 정도 제거되었다. 황산과 질산용액으로 처리시 주요 불순 금속의 제거율은 50% 미만으로 정련 효과가 크지 않았다. 염산과 불산의 혼산으로 산세척하면 주요 불순 금속이 90% 정도 제거되었다. 각 산세척조건에서 얻은 실리콘의 순도와 주요 불순 금속들의 제거율에 대한 자료를 제시하였다.

FeCl$_3$ 에칭廢液으로부터 溶媒抽出과 化學沈澱에 의한 니켈金屬 回收

이만승,김명식,Lee, Man-Seung,Kim, Myoung-Sik 한국자원리싸이클링학회 2005 資源 리싸이클링 Vol.14 No.3

FeCl$_3$용액으로 니켈프레임을 에칭하는 과정에서 발생한 폐액으로부터 철과 니켈을 분리, 회수하기 위해 용매추출과 환원실험을 수행했다. 추출제로 Alamine336을 사용하여 철과 니켈의 분리가 가능했으며, 유기상과 에칭폐액의 부피비가 7이상의 조건에서 99%의 철의 추출율을 얻었다. 0.01 M농도의 염산용액을 탈거액으로 사용하여 탈거액과 유기상의 부피비가 7인 조건에서 99%의 철 탈거율을 얻었다. 추출여액의 pH가 10.5이고 반응온도가 100$^{\circ}C$인 조건에서 환원제로 히드라진을 첨가하여 99%의 순도를 지닌 니켈 금속 분말을 얻었다. 용매추출과 화학환원을 이용하여 에칭폐액으로부터 니켈금속을 회수하고, 에칭액을 재생할 수도 있는 공정을 제시하였다. Solvent extraction and chemical reduction experiments have been performed to separate iron and nickel from a spent FeCl$_3$ etching solution and to recover nickel metal. It was possible to separate iron and nickel by extracting the spent solution with Alamine336. At the O/A ratio of 7:1, iron extraction percentage of 99% was obtained. In the stripping of the loaded organic with 0.01 M HCl solution, iron stripping percentage of 99% was obtained when the A/O ratio was 7:1. When the pH of the raffinate was controlled to be 10.5, nickel metal powder with 99% purity was obtained by using hydrazine as a reducing agent at 100$^{\circ}C$. A process was suggested to recover nickel metal from the spent FeCl$_3$ solution and to regenerate etching solution.

염산용액(鹽酸溶液)에서 코발트(II)와 망간(II)의 이온 평형(平衡) 및 Alamine336에 의한 용매추출(溶媒抽出) 비교(比較)

이만승,신선명,Lee, Man-Seung,Shin, Shun-Myung 한국자원리싸이클링학회 2010 資源 리싸이클링 Vol.19 No.4

염산 용액에서 코발트(II)와 망간(II)의 이온평형을 해석하여 염산농도에 따른 착물의 농도분포를 구했다. 염산농도 4에서 10 M 사이의 범위에서 코발트의 대부분은 $CoCl_2$로, 망간은 $MnCl_{3}^-$와 $MnCl_2$로 존재한다. Alamine336에 의한 코발트와 망간 추출반응의 평형상수를 이용하여 두 금속의 등온추출곡선을 구했다. 망간 추출반응의 평형상수가 코발트의 평형상수보다 크나, 등온추출곡선을 비교하면 동일한 추출조건에서 코발트가 망간보다 Aalmine336에 효율적으로 추출된다. Distribution diagram of $CoCl_2$ and $MnCl_2$ was obtained by analyzing ionic equilibria of the two metals in HCl solution. In the HCl concentration range of 4 and 10 M, most of cobalt exists as $CoCl_2$, whereas Mn exists $MnCl_{3}^-$ and $MnCl_2$. Extraction isotherm of Co(II) and Mn(II) was calculated by using the equilibrium constant for the solvent extraction of the two metals by Alamine336. Although the equilibrium constant for the solvent extraction of Mn was higher than that of Co, extraction isotherm indicated that cobalt could be extracted more efficiently than manganese at the same initial extraction conditions.

교토류광석(橋土類鑛石)의 제련(製鍊) 및 분리(分離) 기술(技術)

이만승,전호석,Lee, Man-Seung,Jeon, Ho-Seok 한국자원리싸이클링학회 2010 資源 리싸이클링 Vol.19 No.6

희토류 원소의 합금과 화합물은 첨단 산업용 소재의 구성성분이다. 국내에 모나자이트가 매장되어 있으나 자원개발에 많은 어려움이 있다. 희토류광석은 극히 일부 국가에만 매장되어 있고 자국산업의 보호를 위해 수출 통제의 대상이 되고 있다. 희토류 광석의 95%를 차지하는 bastnasite, monazite와 xenotime로부터 희토류 성분을 회수하는 습식과 건식제련공정을 조사하였다. 또한 첨단 소재용으로 사용되는 희토류 화합물은 6N정도의 순도가 요구되므로 희토류 성분을 분리할 수 있는 분별결정, 분별석출, 이온교환 및 용매추출에 대해 조사하였다. Rare earth alloys and compounds are the raw materials for the manufacture of advanced materials. Although domestic monazite ores have been found, there are some difficulties in recovering rare earth from these ores. Rare earth ores are found in few countries and these countries put an embargo on the export of rare earth ores for the protection of their industry. We gathered some information on the hydrometallurgical and pyrometallurgical processes to recover rare earths from bastnasite, monazite, and xenotime which consist of 95% of the total rare earth ores. Since rare earth with the purity more than 6N is needed for use in advanced materials, some separation methods such as fractional crystallization, precipitation, ion exchange, and solvent extraction were introduced.

등온적출곡선(等溫摘出曲線)에 의한 염산용액(鹽酸溶液)에서 TBP와 Alamine336의 철 추출(抽出) 비교(比較)

이만승,곽영기,Lee, Man-Seung,Kwak, Young-Ki 한국자원리싸이클링학회 2008 資源 리싸이클링 Vol.17 No.3

이온강도가 센 염산용액에서 Alamine336과 TBP에 의한 염화 제 2철의 용매추출거동을 MaCabe-Thiele도를 이용하여 비교하였다. 초기 추출조건으로부터 수상과 유기상에서 철의 평형농도를 계산하여 두 추출제에 의한 철 추출의 등온추출곡선을 구했다. 평형농도 계산시 수상에서 착물형성반응과 물질수지 및 추출반응을 고려하였다. 1M의 Aalmine336으로 0.5M의 철을 3M의 염산용액에서 수상과 유기상의 부피비가 6/5인 조건에서 추출시 2단에 철의 대부분이 유기상으로 추출되는 것을 MaCabe-Thiele도에서 알 수 있었다. 1M의 Alamine336은 염산용액에서 철의 추출능력면에서 TBP 2-3M과 비슷하였다. MaCabe-Thiele도와 두 추출제의 물리적 특성으로부터 Alamine336이 TBP보다 염산용액에서 철의 추출특성이 우수한 것을 알 수 있었다. Solvent extraction behaviors of iron(III) from chloride solution at high ionic strength condition between Alamine336 and TBP were compared by using MaCabe-Thiele diagram. Extraction isotherms of iron by the two extractants were obtained by calculating the equilibrium concentrations of iron in both phases from the initial extraction conditions. In calculating the equilibrium concentration of iron, chemical equilibria in the aqueous phase and mass balance together with the solvent extraction reaction were considered. MaCabe-Thiele diagram of iron by 1M Alamine336 indicated that two extraction stages could lead to complete extraction of 0.5M iron from 3M HCl solution at an A/O ratio of 6/5. The extraction power of 1M Alamine336 was found to be the same as 2-3M TBP. MaCabe-Thiele diagram together with the physical properties of the two extractants indicated that Alamine336 is superior to TBP in extracting ferric iron from chloride solution.