廢電子스크랩에서 Thiobacillus ferrooxidans를 이용한 Cu, Al, Zn, Ni, Co, Sn 및 Pb의 浸出

안재우,김명운,정진기,이재천,김동진,안종관,Ahn, Jae-Woo,Kim, Myeong-Woon,Jeong, Jin-Ki,Lee, Jae-Chun,Kim, Dong-Gin,Ahn, Jong-Gwan 한국자원리싸이클링학회 2005 資源 리싸이클링 Vol.14 No.1

폐전자스크랩으로부터 미생물 침출법에 의해 유가금속을 회수하기 위한 기초 연구로 Thiobacillus ferrooxidans를 이용하여 Cu, Zn, Al, Co, Ni, Sn 및 Pb의 침출 거동을 조사하였다. 예비실험으로 각 금속의 침출 거동을 조사하기 위해 먼저 폐전자스크랩 대신 각 금속분말을 이용하여 침출 실험을 실시하였는데, 금속분말의 양이 증가함에 따라 츰출율을 감소하는 경향을 보였으며 각각의 금속분말의 농도가 5 g/L이하에서 Cu, Co 및 Zn의 경우 85%이상의 침출율을 나타내었다. 한편 폐전자스크랩을 이용한 침출실험 결과 고액농도가 100 g/L에서 Cu, Co의 경우는 90%이상의 침출율을 보이고 있으나 Al, Zn 및 Ni의 경우는 40%이하의 침출율을 나타내었다. Pb의 경우는 PbSO$_4$ 형태로 Sn의 경우는 SnO 형태로 침전되어 침출액중으로는 거의 용출되지 않았다. In order to recover valuable metals from the waste electronic scrap, bioleaching of Cu, Zn, Al, Co, Ni, Sn and Pb was carried out using Thiobacillus ferrooxidans as a leaching microorganism in a shaking flask. In a preliminary study, to obtain the data on the leaching of Cu, Zn, Al, Co and Ni, the metal leaching was accomplished using metal powers instead of electronic scrap. The leaching percentaga of Cu, Zn, Co, Al and Ni powers was reduced with the increase of metal power concentration in solution. Below the metal concentration of 0.5 g/L, more than 85% of Cu, Co and Zn powers was leached out. At the electronic scrap concentration of 100 g/L, Thiobacillus ferrooxidans were able to leach more than 90% of the available Cu and Co while Al, Zn and Ni were able to leach less than 40%. Pb and Sn were not detected in the leachate. Pb was precipitated as PbSO$_4$, whereas Sn precipitated probably as SnO.

함(含)루테늄 스크랩으로부터 질산침출(窒酸浸出)에 의한 불순물(不純物) 제거(除去)

안재우,정동화,서재성,이기웅,이강명,이재훈,Ahn, Jae-Woo,Chung, Dong-Wha,Seo, Jae-Seong,Lee, Ki-Woong,Yi, Kang-Myung,Lee, Jae-Hoon 한국자원리싸이클링학회 2009 資源 리싸이클링 Vol.18 No.5

폐스크랩으로부터 Ru을 회수하기 위한 전처리 공정으로 질산을 침출제로 사용하여 Pb, Ba, Zn, Al, Bi, Ag Fe, Co, Zr, Si 등의 침출 거동을 고찰하고, 이들 성분들을 제거 할 수 있는 최적조건을 도출하고자 하였다. 실험결과 고액농도 250 g/L에서 10-15% 질산 용액으로 약 90%의 Pb를 침출시켜 제거할 수 있었다. 또한 Ba의 경우도 Pb와 유사한 침출 거동을 나타내었으며, 기타 금속원소들 중 Zn, Al, Bi, Ag, Fe, Co, Zr은 질산농도 증가에 따라 침출율이 증가하나 질산농도가 10% 이상에서는 침출율이 거의 일정하였다. 한편, Ru의 경우는 약 100 ppm 이하로 침출율이 미미하였고, 질산침출 후 잔사중에 Ru이 50%이상으로 농축됨을 알 수 있었다. A recovery process of Ruthenium from waste electronic scrap has been investigated by means of nitric acid leaching as a part of development for scrap pretreatment process to obtaining an optimum conditions for removal of removing various impurities such as Pb, Bi, Zn, Al, Bi, Ag Fe, Co, Zr, Si. From the experiments, 90% of Pb leached with 250 g/l pulp density in 10-15% nitric acid. Leaching behavior of Ba was also similar to that of the Pb, but those of other metal impurities, such as Zn, Al, Bi, Ag, Fe, Co, Zr, showed different behavior, in which the dissolution rate increased as the concentration of nitric acid in solution is increased up to the 10% $HNO_3$ in solution and then it was constant above 10% $HNO_3$ concentrations. Meanwhile, the dissolution of Ru in $HNO_3$ solution was less then 100ppm, and that the total content of Ru in undissolved residue scrap was resulted in an increment of 50%.

폐(廢)리튬이온전지(電池) 양극활물질(陽極活物質)에서 유기산(有機廳)을 이용(利用)한 코발트 및 리튬의 화학적(化學的) 침출(浸出)

안재우,안효진,Ahn, Jae-Woo,Ahn, Hyo-Jin 한국자원리싸이클링학회 2011 資源 리싸이클링 Vol.20 No.4

페리튬이온전지 양극활물질인 $LiCoO_2$로부터 코발트와 리튬을 회수하기 위한 기초 연구로 환경친화적인 유기산을 이용하여 코발트와 리튬의 침출에 관한 연구를 실시하였다. 주요 실험 변수로는 유기산 종류 및 농도, 과산화수소 농도, 반응 시간 및 온도 그리고 고액농도비 등 코발트와 리튬의 침출에 영향을 미칠 수 있는 인자들에 대하여 고찰하여 최적 조건을 얻고자 하였다. 실험 결과 사용한 유기산중에서 Latic acid가 코발트 및 리튬의 침출율이 99.9%로 가장 우수 하였다. 한편, 구연산을 이용하여 창출 실험한 결과에서 과산화수소의 농도, citric acid의 농도 및 반응온도가 증가함에 따라 코발트 및 리튬의 침출율이 증가하였다. 그러나 고액농도비가 증가함에 따라 침출율은 감소하는 경향을 보였다. Environmental friendly leaching process for the recovery of cobalt and lithium from the $LiCoO_2$ was investigated by organic acids as a leaching reagent. The experimental parameters, such as organic acid type, concentrations of leachant and hydrogen peroxide, reaction time and temperature as well as the pulp density were tested to obtain the most effective conditions for the leaching of cobalt and lithium. The results showed that the latic acid was the most effective leaching reagent for cobalt and lithium among the organic acids and was reached about 99.9% of leaching percentage respectively. With the increase of the concentration of citric acid, hydrogen peroxide and temperature, the leaching rate of cobalt and lithium increased. But the increase of pulp density decreased the leaching rate of cobalt and lithium.

Silicon wafer 에칭공정시 발생(發生)되는 폐(廢)에칭액 으로부터 초산(醋酸), 질산(窒酸) 및 불산(弗酸)의 분리.회수(分離.回收)에 관한 연구(硏究)

안재우,Ahn, Jae-Woo 한국자원리싸이클링학회 2007 資源 리싸이클링 Vol.16 No.1

실리콘 웨이퍼 제조공정 중 발생되는 초산, 질산 및 불산을 함유한 3성분계 폐혼산으로부터 개별산으로 분리하여 재활용할 목적으로 용매추출법을 적용하였다. 각 산의 분리를 위해 사용한 추출제로는 초산의 경우는 EHA(2-Ethylhexlalcohol)를 사용하였고, 질산과 불산의 경우에는 TBP(Tri-butylphosphate)를 사용하여 각 산의 분리과정에 대한 공정설계를 위한 기초 data를 얻고자 하였다. 3성분계 폐혼산에서 초산을 추출 분리하고 이후 추출여액 중 질산 및 불산을 순차적으로 추출 분리 할 수 있는 연속공정개발을 위하여 기초 실험 자료와 McCabe-Thiele해석을 통해 최적 투입유량비(O/A), 소요단수(Stage) 등을 결정하였다. 분석 결과 혼산으로부터 초산의 회수율은 90%이상 이었으며 초산 추출여액에서 질산의 회수율은 90%, 최종 추출잔류액에서 불산의 회수율은 67%이상 이었다. Recovery of acids from the waste etching solution of containing acetic, nitric and hydrofluoric acid discharged from silicon wafer manufacturing process has been attempted by using solvent extraction method. EHA(2-Ethylhexlalcohol) for acetic acid and TBP(Tri-butly Phosphate) for nitric and hydrofluoric acid as a extraction agent was used to the experiment to obtain the process design data in separation procedure. From the experimental data and McCabe-Thiele diagram analysis, we obtained the optimum conditions of phase ratio(O/A) and stages to separate each acid sequently from the mixed acids. The recovery yield was obtained above 90% for acetic acid from the acid mixtures, 90% for nitric acid from acetic acid extraction raffinate and then above 67% for hydrofluoric acid from final extraction raffinate.

곰팡이균(Aspergillus niger)을 이용(利用)한 전자스크랩중 유가금속(有價金屬)의 미생물(微生物) 침출(浸出) 연구(硏究)

안재우,정진기,이재춘,김동진,Ahn, Jae-Woo,Jeong, Jin-Ki,Lee, Jae-Chun,Kim, Dong-Gin 한국자원리싸이클링학회 2005 資源 리싸이클링 Vol.14 No.5

In order to recover valuable metals from fine-grained electronic waste, bioleaching of Cu, Zn, Al, Co, Ni, Fe, Sn and Pb were carried out using Aspergillus niger as a leaching microorganism in a shaking flask. Aspergillus niger was able to grow in the presence of electronic scrap. The formation of organic acids(citric and oxalic acid) from Aspergillus niger caused the mobilization of metals from waste electronic scrap. In a preliminary study, in order to obtain the data on the leaching of Cu, Zn, Al, Fe, Co and Ni from electronic scrap, chemical leaching using organic acid(Citric acid and Oxalic acid) was accomplished. At the electronic scrap concentration of 50 g/L, Aspergillus niger were able to leach more than 95% of the available Cu, Co. But Al, Zn, Pb and Sn were leached about 15-35%. Ni and Fe were detected in the leachate less than 10%. 폐전자스크랩에서 유가금속을 회수하기 위하여 곰팡이균으로 Aspergillus niger를 이용한 Cu, Zn, Al, Co, Ni, Fe, Sn, Pb의 침출 거동을 조사하였다. Aspergillus niger는 전자스크랩의 존재 하에 배양이 가능하였고 신진대사 작용에 의해 유기산(구연산 및 옥살산)을 생성함으로써 폐전자스크랩에서 각 금속들을 침출시키는 것을 알 수 있었다. 예비실험으로 먼저 구연산 및 옥살산을 이용한 화학침출 실험으로부터 Cu, Zn, Al, Co, Fe, Sn, Pb의 침출거동을 조사하였다. Aspergillus niger를 이용한 미생물 침출 실험의 결과 전자스크랩의 농도가 50g/L인 경우 Cu 및 Co의 침출율은 95%이상이었고, Al, Zn, Pb 및 Sn의 경우는 15-35%의 침출율을 나타냈으며 Ni 및 Fe의 경우는 10%이하의 침출율을 보였다.

폐(廢)리튬이온전지(電池) 양극활물질(陽極活物質)의 황산(黃酸) 침출용액(浸出溶液)에서 PC88A에 의한 Ni 및 Li의 용매추출(溶媒抽出)

안재우,안효진,손성호,이기웅,Ahn, Jae-Woo,Ahn, Hyo-Jin,Son, Seong-Ho,Lee, Ki-Woong 한국자원리싸이클링학회 2012 資源 리싸이클링 Vol.21 No.6

A study on the solvent extraction for the separation and recovery of Ni and Li from the leaching solution of active cathode materials of Li-ion batteries was investigated using PC88A(2-ethylhexyl phosphonic acid mono-2-ethylhexyl ester). The experimental parameters, such as the pH of the solution, concentration of extractant and phase ratio were observed. Experimental results showed that the extraction percent of Ni and Li and separation factor of Ni/Li were increased with increasing the equilibrium pH. More than 99.4% of Ni and 28.7% of Li were extracted in eq. pH 8.5 by 25% PC88A and the separation factor of Ni/Li was 411.6. From the analysis of McCabe-Thiele diagram, 99% of Ni was extracted by three extraction stages at phase ratio(A/O) of 1.5. Stripping of Ni and Li from the loaded organic phases can be accomplished by sulfuric acid as a stripping reagent and 50-60g/L of $H_2SO_4$ was effective for the stripping of Ni. 리튬이온전지 양극활물질의 황산침출액으로부터 니켈과 리튬을 분리 회수를 위하여 PC88A를 사용하여 니켈 및 리튬의 용매추출 연구를 실시하였다. 수용액상의 pH, 추출제의 농도 및 상비 변화 등 니켈과 리튬의 추출에 영향을 미칠 수 있는 인자들에 대한 추출 실험을 실시하였다. 실험 결과 평형 pH가 증가할 수록 니켈 및 리튬의 추출율 및 분리계수값이 증가하였고, pH 8.5에서 25% PC88A에 의해 니켈의 경우 99.4%, 리튬의 경우 28.7%의 최대 추출율을 보였다. 이 경우 분리인자값은 411.6을 나타내었다. McCabe-thiele 도표 분석 결과로 부터 니켈의 경우 상비(A/O) 1.5에서 3단으로 99%이상 추출이 가능하였다. 한편 탈거액으로 황산을 사용하였고, 최적의 Ni의 탈거를 위해서 필요한 황산농도는 50-60 g/L 이었다.

염산산성(鹽酸酸性) 용액(溶液)중에서 알루미늄에 의한 주석(朱錫)의 치환반응(置換反應)

안재우,소순섭,Ahn, Jae-Woo,So, Sun-Seob 한국자원리싸이클링학회 2008 資源 리싸이클링 Vol.17 No.2

폐전자스크랩, 함주석 폐액 등에서 주석 성분을 회수하기 위한 기초 연구로 주석이 함유된 염산용액에서 알루미늄 분말을 이용한 치환반응에 대한 연구를 실시하였다. 주석이온의 치환 반응에 미칠 수 있는 용액의 pH, 알루미늄 분말 첨가량, 반응온도, 반응시간, 염소이온($Cl^-$) 농도, 불순물 농도 둥에 대해 고찰하였다. 치환실험 결과 알루미늄 분말의 첨가량. 반응온도, pH 및 염소이온 농도가 증가함에 따라 주석이거 치환속도가 증가함을 알 수 있었다. 이들 결과로부터 알루미늄 금속분말을 이용한 금속 주석의 치환 및 회수에 관한 최적 조건을 제시하였다. A study on the cementation for the recovery of tin with aluminium in the hydrochloric acid solution was carried out. Parameters, such as aluminium metal equivalent, pH, reaction time, reaction temperature and the concentration of chloride ions were investigated. The experimental results showed that the cementation rate of Sn(II) ions increased with increase of the addition amount of aluminium powders, temperature, pH and the concentration of chloride ions in hydrochloric acid solution. From the results, the optinum conditions for recovery of metallic tin by cementation with aluminium metal powders were proposed.

전자(電子)스크랩에서 구리 및 주석의 회수(回收)를 위한 질산(窒酸) 침출(浸出) 및 침출액(浸出液)에서 유리질산(遊離窒酸) 제거(除去) 연구(硏究)

안재우,서재성,Ahn, Jae-Woo,Seo, Jae-Seong 한국자원리싸이클링학회 2009 資源 리싸이클링 Vol.18 No.5

Fundamental study has been made on the recovery of copper from the electronic scrap by hydrometallurgical process. Nitric acid was used as a leaching agent to dissolve the metals such as Cu, Sn, Pb, Fe etc. from the crushed electronic scraps. TBP was employed to extract nitric acid from the strong nitric acid leaching solutions and to reclaim nitric acid. From the experimental results, Cu was effectively leached by 3.0-4.0 M nitric acid. And 95% of nitric acid in the leaching solution was extracted by 60% TBP, and 98% of nitric acid was stripped from the loaded organic phase by distilled water and it was possible to reuse as a leaching agent. 전자스크랩중에 함유된 구리 및 주석을 습식공정으로 회수하기 위하여 기초 연구를 실시하였다. 침출제로 질산을 이용하여 분쇄된 전자스크랩에서 구리, 주석, 납, 철 등의 금속 성분들에 대한 침출율을 조사하고 최적 침출조건을 제시 하였다. 이러한 질산 침출 용액으로부터 TBP를 이용하여 유리질산을 분리 추출하여 재활용하기 위한 기초 연구를 실시하였다. 실험 결과 3.0-4.0 M 질산으로 구리를 효과적으로 침출시킬 수 있었으며, 질산 침출액 중 유리질산을 60% TBP에 의해 95%정도 추출이 가능하였고, 유기상에 추출된 질산의 98%를 증류수에 의해 탈거하여 질산침출액으로 재사용이 가능하였다.

염산용액(鹽酸溶液)에서 TBP 및 Cyanex923을 이용(利用)한 루테늄(III)의 유출(抽出).분리(分離)에 관한 연구(硏究)

안재우,이기웅,Ahn, Jae-Woo,Lee, Ki-Woong 한국자원리싸이클링학회 2011 資源 리싸이클링 Vol.20 No.2

Solvent extraction experiments were carried out to recover and separate Ru(III) from aqueous hydrochloric acid media using TBP and Cyanex923. The efficiency of the extraction was studied under various experimental conditions, such as concentration of HCl and NaCl, concentration of extractant in the organic phase and temperature. The extraction behavior of metal impurities, such as Pt, Bi, Sn, Fe, Pb and Cu in mixed solutions was examined. From the experimental studies, it was found that the Cyanex923 resulted in higher extraction percentage of Ru than TBP. However TBP was more effective for the separation of Ru and Pt, Bi, Sn in mixed solutions than Cyanex923. 염화루테늄 용액에서 루테늄의 분리 및 회수를 위한 기초 연구로 TBP 및 Cyanex923을 이용하여 루테늄의 용매추출 거동을 조사하였다. 루테늄의 추출율에 영향을 미칠 수 있는 수용액상의 염산농도 및 염소이온 농도, 유기상의 추출제 농도, 온도 등에 대해서 고찰하였고, 유기상으로 추출원 루테늄의 탈거거동에 대해서도 조사하였다. 또한 백금, 비스무스, 납, 구리, 철, 주석 등과의 혼합용액에서 염산농도에 따라 각 성분들의 추출거동을 조사하였다. 실험결과 루테늄의 추출을 위해서는 Cyanex923이 효과적이었다. 그러나 TBP를 사용할 경우 루테늄의 추출율은 낮으나 백금, 비스무스, 주석 등의 불순물을 제거하는 데는 효과적이었다.

황산(黃酸) 침출용액(浸出溶液)에서 Cyanex272, PC88A 및 Alamine336을 이용한 바나듐(V) 및 티타늄(Ti)의 용매추출(溶媒抽出)

안재우,안종관,김주엽,유정근,이상훈,김동진,Ahn, Jae-Woo,Ahn, Jong-Gwan,Kim, Ju-Yup,Yu, Jeong-Guen,Lee, Sang-Hun,Kim, Dong-Jin 한국자원리싸이클링학회 2007 資源 리싸이클링 Vol.16 No.3

황산용액중에서 바나듐 및 티타늄의 추출거동을 고찰하기 위하여 추출제로 Cyanex272, PC88A그리고 Alamine336를 추출제로 사용하였다. 용액의 pH 및 추출제의 농도 그리고 추출등온곡선에 대한 연구와 바나듐 및 티타늄의 혼합용액에서 두성분의 분리성에 대한 연구를 실시하여 바나듐 회수를 하기 위해 효과적인 추출제를 선정하고자 하였다. 실험 결과로부터 Alamin336이 바나듐의 추출효과가 가장 좋았고, 티타늄과의 분리성도 가장 우수하였다. A comparative study of the extraction behavior of vanadium and titanium in sulphate solutions using Cyanex272, PC88A and Alamine336 has been carried out. effect of pH in sulphate solutions, concentration of extractant and extraction isotherms has been studied. Solvent extraction separation studies of vanadium and titanium from the mixed solutions were also carried out in order to obtain a criterion for choosing the more effective extraction regent. From the experimental results, it was conformed that Alamine336 was good extractant to extraction of vanadium and separation from titanium from the mixed solutions.