KR101043398B1 - Copper recovery method using zinc concentrate and copper electrolyte production method - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 구리 회수 방법은, 구리를 포함하는 침전 원액에 아연 정광을 투입하여 제1침전물을 생성하는 침전 단계 및 구리를 포함하는 정제 원액에 상기 제1침전물을 투입하여 제2침전물을 생성하는 정제 단계를 포함할 수 있다.In a method for recovering copper according to an embodiment of the present invention, a precipitation step of injecting zinc concentrate into a precipitation stock solution containing copper to generate a first precipitate and a second precipitate by introducing the first precipitate into a refined stock solution containing copper It may comprise a purification step to produce a precipitate.
아연 정광, 구리, 전해액 Zinc concentrate, copper, electrolyte
Description
본 발명은 구리 회수 방법으로, 더 상세하게는 아연 정광을 이용한 구리 회수 방법 및 구리 전해액 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a copper recovery method, and more particularly, to a copper recovery method using a zinc concentrate and a method for producing a copper electrolyte.
구리(Cu)는 전성, 연성 및 가공성이 뛰어날 뿐만 아니라 전기 전도성이 은(Ag) 다음으로 우수하므로 구리판, 각종 전기전자제품, 합금재료, 기계부품, 건축재 등 거의 모든 분야에서 광범위하게 활용된다. 구리는 알루미늄, 아연 등과 함께 비철금속재료 중 가장 중요한 금속 중의 하나로 전기 및 열 전도도가 우수하고, 가공이 용이하며, 화학적 저항력이 커서 부식이 잘 되지 않으며, 아연(Zn), 주석(Sn), 니켈(Ni) 등과 용이하게 합금을 형성하여 전기공업, 황동, 청동, 기계부품, 건축, 화폐 등 산업 전반에 걸쳐 널리 사용되고 있다.Copper (Cu) is excellent in malleability, ductility and processability, and has excellent electrical conductivity after silver (Ag), so it is widely used in almost all fields such as copper plates, various electrical and electronic products, alloy materials, mechanical parts, and building materials. Copper is one of the most important metals among nonferrous metals, such as aluminum and zinc, and has excellent electrical and thermal conductivity, easy processing, and high chemical resistance, which makes it difficult to corrode. Zinc (Zn), tin (Sn), nickel ( Ni) easily forms alloys and is widely used throughout the electrical industry, brass, bronze, mechanical parts, construction, money and other industries.
동정광에서 동을 고순도 금속으로 회수하는 방법은 크게 건식제련법과 습식제련법으로 대별할 수 있다. 건식제련법으로는 자용로 공법, 미츠비시 연속공법, 반사로 공법 등이 있으며 황화광 상태의 동정광을 용련(smelting)을 거쳐 동 매 트(Cu matte)를 형성한 후, 전로에서 조동(blister copper)를 만든 후에 최종적으로 전해정련를 통해 고순도 동을 생산하는 방법으로 대부분의 제련소에서 도입하고 있는 방법이다.Recovery of copper as a high-purity metal from copper concentrate can be largely classified into dry smelting and wet smelting. The dry smelting methods include the self-furnace method, the Mitsubishi continuous method, and the refraction furnace method.The copper matte is melted through the melting of sulfide ore, and then copper matt is formed in the converter. After the process, the final method of producing high-purity copper through electrolytic refining is introduced in most smelters.
습식제련법으로는 용매추출-전해채취(Solvent Extraction-Electro-Winning, SX-EW) 공법, 박테리아 침출법 등을 들 수 있으며 SX-EW 공법이 가장 널리 이용된다. SX-EW 공법에서는 산화광 또는 저품위 황화광에 포함된 동을 황산으로 침출한 뒤 용매추출을 통해 동을 분리/농축하여 최종적으로 전해채취를 통해 금속 상태의 동을 회수한다.Wet smelting methods include Solvent Extraction-Electro-Winning (SX-EW) and bacterial leaching. SX-EW is the most widely used method. In the SX-EW method, the copper contained in the oxide or low grade sulfide is leached into sulfuric acid, and then the solvent is extracted to separate / concentrate the copper, and finally, copper is recovered through electrolytic extraction.
본 발명은 아연 정광을 사용하는 구리 회수 방법을 제공하기 위한 것이다. 또한 구리 회수 단계에서 구리의 회수와 동시에 아연 정광에 포함된 아연을 침출할 수 있는 더블 타겟 프로세스 (Double target process)를 제공하기 위한 것이다.The present invention is to provide a copper recovery method using zinc concentrate. In addition, to recover the copper in the copper recovery step to provide a double target process (Double target process) capable of leaching the zinc contained in the zinc concentrate.
본 발명의 일 실시예에 따른 구리 회수 방법은, 구리를 포함하는 침전 원액에 아연 정광을 투입하여 제1침전물을 생성하는 침전 단계 및 구리를 포함하는 정제 원액에 상기 제1침전물을 투입하여 제2침전물을 생성하는 정제 단계를 포함할 수 있다.In a method for recovering copper according to an embodiment of the present invention, a precipitation step of injecting zinc concentrate into a precipitation stock solution containing copper to generate a first precipitate and a second precipitate by introducing the first precipitate into a refined stock solution containing copper It may comprise a purification step to produce a precipitate.
상기 침전 단계에서 상기 아연 정광을 상기 구리의 함량 대비 1.5 당량 이상 2.0 당량 이하로 투입할 수 있다. 또한, 상기 아연 정광은 평균 입도가 1㎛보다 크 고 10㎛ 이하일 수 있다. 한편, 상기 침전 단계를 6시간 이상 10시간 이내에서 수행하거나 75℃ 이상 100℃ 이하에서 수행할 수 있다.In the precipitation step, the zinc concentrate may be added in an amount of 1.5 equivalents or more and 2.0 equivalents or less relative to the copper content. In addition, the zinc concentrate may have an average particle size larger than 1 μm and 10 μm or less. On the other hand, the precipitation step may be carried out in more than 6 hours 10 hours or less than 75 ℃ 100 ℃.
상기 정제 단계에서, 상기 정제 원액 1L 당 상기 제1침전물을 50g 이상 100g 이하로 투입할 수 있다. 또한, 상기 정제 단계를 4시간 이상 8시간 이내에서 수행할 수 있다.In the purification step, the first precipitate may be added to 50g or more and 100g or less per 1L of the purified stock solution. In addition, the purification step may be performed within 4 hours or more within 8 hours.
상기 침전 원액은 철을 포함하고, 상기 철의 40% 이상은 3가 철일 수 있다.The precipitation stock solution contains iron, and at least 40% of the iron may be trivalent iron.
상기 침전 단계 전에 상기 아연 정광을 분쇄하는 분쇄 단계를 더 포함할 수도 있다.It may further comprise a grinding step of grinding the zinc concentrate before the precipitation step.
상기 침전 단계에서 침전 여액을 생성하고, 상기 정제 단계에서 상기 침전 여액을 상기 정제 원액으로 사용할 수 있다. 한편, 상기 정제 단계에서 정제 여액을 생성하고, 상기 침전 단계에서 상기 정제 여액을 상기 침전 원액으로 사용할 수도 있다.The precipitation filtrate may be produced in the precipitation step, and the precipitation filtrate may be used as the purification stock solution in the purification step. Meanwhile, a purification filtrate may be generated in the purification step, and the purification filtrate may be used as the precipitation stock solution in the precipitation step.
상기 정제 단계 후에 상기 정제 여액 중 황산제1철을 황산제2철로 산화하는 산화 단계를 더 포함하고, 상기 산화 단계를 거친 상기 정제 여액을 상기 침전 원액으로 사용할 수 있다.After the purification step, the step of oxidizing the ferrous sulfate in the purified filtrate to ferric sulfate may further include, wherein the purified filtrate subjected to the oxidation step may be used as the precipitation stock solution.
상기 산화 단계를 60℃ 이상 80℃ 이하에서 수행할 수 있다. 또한, 상기 산화 단계에서, 4시간 이내에서 상기 정제 여액에 산소를 공급할 수 있다.The oxidation step may be performed at 60 ° C. or higher and 80 ° C. or lower. In addition, in the oxidation step, oxygen may be supplied to the purified filtrate within 4 hours.
본 발명의 일 실시예에 따른 구리 전해액 제조 방법은, 구리를 포함하는 침전 원액에 아연 정광을 투입하여 제1침전물을 생성하는 침전 단계, 구리를 포함하는 정제 원액에 상기 제1침전물을 투입하여 제2침전물을 생성하는 정제 단계 및 용 해 원액에 상기 제2침전물을 투입하여 용해하는 용해 단계를 포함할 수 있다.Copper electrolytic solution production method according to an embodiment of the present invention, the precipitation step of producing a first precipitate by injecting zinc concentrate to the precipitation stock solution containing copper, by adding the first precipitate to the purification stock solution containing copper It may include a purification step of producing a second precipitate and a dissolution step of dissolving the second precipitate in the dissolved stock solution.
상기 용해 단계에서 상기 제2침전물을 상기 용해 원액 1L 당 100g 이상 200g 이하로 투입할 수 있다. 또한, 상기 용해 단계를 80℃ 이상 100℃ 이하에서 수행하거나 12시간 이상 16시간 이내에서 수행할 수 있다.In the dissolving step, the second precipitate may be added at 100 g or more and 200 g or less per 1 L of the dissolution stock solution. In addition, the dissolution step may be performed at 80 ° C. or higher and 100 ° C. or lower, or 12 hours or more and 16 hours or less.
상기 용해 원액은 구리 전해 미액일 수 있다.The dissolution stock solution may be a copper electrolytic fine liquid.
상기 용해 단계 전에, 상기 용해 원액을 80℃ 이상 100℃ 이하로 가열하는 가열 단계를 더 포함할 수 있다.Before the dissolving step, the dissolution stock solution may further include a heating step of heating to 80 ℃ 100 ℃.
본 발명에 의하면, 아연 정광을 사용함으로써 구리 회수 공정을 단순화할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 구리 회수 공정에 용해 단계를 추가함으로써 구리 전해액을 제조할 수도 있다. According to the present invention, the copper recovery process can be simplified by using zinc concentrate. In addition, a copper electrolyte may be prepared by adding a dissolution step to the copper recovery process according to the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서, 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 명세서 전체에서 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described an embodiment of the present invention in detail so that those skilled in the art can easily carry out. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted in the drawings, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구리 회수 방법을 나타내는 공정도이다.1 is a process chart showing a copper recovery method according to an embodiment of the present invention.
도1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 구리 회수 방법은 침전 단계 및 정제 단계를 포함한다.Referring to Figure 1, the copper recovery method according to an embodiment of the present invention includes a precipitation step and a purification step.
침전 단계(S100)는 구리를 포함하는 침전 원액에 아연 정광(zinc concentrate)을 투입하여 제1침전물과 침전 여액을 생성하는 단계이다. 침전 단계 전에 아연 정광을 분쇄한 후 침전 원액에 투입할 수도 있다.Precipitation step (S100) is a step of producing a first precipitate and the precipitate filtrate by adding zinc concentrate (zinc concentrate) to the precipitation stock solution containing copper. The zinc concentrate may be ground before the precipitation step and then added to the precipitation stock solution.
정제 단계(S200)에서 생성된 정제 여액을 산화 단계를 거쳐 침전 원액으로 사용하며, 침전 원액은 구리(Cu) 외에 철(Fe), 아연(Zn) 및 기타 불순물을 포함할 수 있다.The purified filtrate generated in the purification step (S200) is used as a precipitation stock solution through an oxidation step, and the precipitation stock solution may include iron (Fe), zinc (Zn) and other impurities in addition to copper (Cu).
아연 정광의 주성분은 황화아연(ZnS)이고, 평균 입도가 1㎛보다 크고 10㎛ 이하이다. 침전 원액에 포함된 구리의 함량 대비 1.5 당량 이상 2.0 당량 이하로 아연 정광을 침전 원액에 투입한다. 아연 정광 투입량이 1.5 당량 미만이면 구리 회수율이 너무 낮아진다. 아연 정광 투입량이 2.0 당량을 넘으면 구리 회수율은 거의 100%에 달할 수 있으나, 반응하지 않고 제1침전물에 남는 미반응 아연 정광이 많이 포함되어 아연 함량이 증가한다. 침전단계에서 투입한 아연정광은 상압조건에서 침전원액에 포함된 구리와 반응하여 황산아연으로 침출된다. 침전단계에서 발생한 침전여액은 아연 정광의 상압 침출 여액과 같은 조성을 갖는 용액으로써 일련의 정제공정을 거쳐 고순도 아연을 제조하는데 사용할 수 있다. The main component of zinc concentrate is zinc sulfide (ZnS), with an average particle size of greater than 1 µm and less than 10 µm. Zinc concentrate is added to the precipitation stock solution in an amount of 1.5 equivalents to 2.0 equivalents based on the amount of copper contained in the precipitation stock solution. If the zinc concentrate input is less than 1.5 equivalents, the copper recovery becomes too low. If the concentration of zinc concentrate exceeds 2.0 equivalents, the copper recovery may reach nearly 100%, but the zinc content is increased because many unreacted zinc concentrates remain in the first precipitate without reacting. The zinc concentrate injected in the precipitation step is leached to zinc sulfate by reaction with copper contained in the precipitation stock solution under atmospheric pressure. The precipitate filtrate generated in the precipitation step is a solution having the same composition as the atmospheric leaching filtrate of zinc concentrate and can be used to produce high purity zinc through a series of purification processes.
침전 단계에서 일어나는 반응은 화학식1로 표현될 수 있다.The reaction occurring in the precipitation step may be represented by the formula (1).
반응식2: CuSO4 + S + 2FeSO4 → CuS + Fe2(SO4)3 Scheme 2: CuSO 4 + S + 2 FeSO 4 → CuS + Fe 2 (SO 4 ) 3
반응식3: CuSO4 + ZnS → CuS + ZnSO4 Scheme 3: CuSO 4 + ZnS → CuS + ZnSO 4
반응식1은 아연 정광에 포함된 황화아연(ZnS)이 황산제2철(Fe2(SO4)3)과 반응하는 것을 나타낸다. 이 반응의 결과 황산제2철(Fe2(SO4)3)은 황산제1철(FeSO4)이 되고 황산아연(ZnSO4)과 황(S)이 생성된다.Scheme 1 shows that zinc sulfide (ZnS) contained in zinc concentrate reacts with ferric sulfate (Fe 2 (SO 4 ) 3 ). As a result of this reaction, ferric sulfate (Fe 2 (SO 4 ) 3 ) becomes ferrous sulfate (FeSO 4 ) and zinc sulfate (ZnSO 4 ) and sulfur (S) are produced.
반응식2는 반응식1에서 생성된 황(S)이 황산구리(CuSO4) 및 황산제1철(FeSO4)과 반응하는 것을 나타낸다. 이 반응의 결과 황산제1철(FeSO4)은 황산제2철(Fe2(SO4)3)이 되고 황화구리(CuS)가 생성된다.Scheme 2 shows that sulfur (S) produced in Scheme 1 reacts with copper sulfate (CuSO 4 ) and ferrous sulfate (FeSO 4 ). As a result of this reaction, ferrous sulfate (FeSO 4 ) becomes ferric sulfate (Fe 2 (SO 4 ) 3 ) and copper sulfide (CuS) is produced.
반응식1과 반응식2는 동시에 진행되는 두 반응을 각각 나타낸 것이며, 두 반응식은 반응식3으로 요약된다. 다만, 아연 정광이 황산제2철에 의해 분해되는 반응이 개시 반응이며, 이는 반응식1로 나타난다. 이 개시 반응이 일어나려면, 3가철(Fe(III))의 함량이 구리 함량에 대한 질량 비로 0.2 배 이상은 있어야 한다.Scheme 1 and Scheme 2 represent two reactions that proceed simultaneously, and both schemes are summarized in Scheme 3. However, the reaction in which zinc concentrate is decomposed by ferric sulfate is an initiation reaction, which is represented by Scheme 1. For this initiation reaction to occur, the content of trivalent iron (Fe (III)) must be at least 0.2 times the mass ratio to the copper content.
침전 단계는 75℃ 이상 100℃ 이하에서 6시간 이상 10시간 이내로 수행할 수 있다. 반응 온도가 75℃ 미만이면 구리 회수율이 너무 낮아지고 100℃를 넘으면 비용이 너무 많이 소요된다. 또한, 반응 시간이 6시간 미만이면 구리 회수율이 너무 낮아지고 12시간을 넘으면 비용이 너무 많이 소요된다.The precipitation step may be performed at 75 ° C. or more and 100 ° C. or less for 6 hours or more and within 10 hours. If the reaction temperature is less than 75 ℃ copper recovery is too low, if it exceeds 100 ℃ it is too expensive. In addition, if the reaction time is less than 6 hours, the copper recovery is too low, if more than 12 hours is too expensive.
제1침전물의 주성분은 황화구리(CuS)이다. 침전 단계에서 반응하지 않은 아연 정광이 제1침전물에 포함될 수도 있다.The main component of the first precipitate is copper sulfide (CuS). Zinc concentrate that has not reacted in the precipitation step may be included in the first precipitate.
정제 단계(S200)는 구리를 포함하는 정제 원액에 제1침전물을 투입하여 제2침전물과 정제 여액을 생성하는 단계이다.The purification step (S200) is a step of generating a second precipitate and a purified filtrate by inputting the first precipitate to the refined stock solution containing copper.
정제 원액 1L 당 제1침전물을 50g 이상 100g 이하로 투입할 수 있다. 제1침전물 투입량이 50g 미만이면 침전단계에서 발생한 제1침전물을 전량 처리하기 위하여 대용량의 정제설비 및 침전 설비가 필요하므로 설비의 투자비용 및 운영비용이 많이 소요되는 문제가 있다. 제1침전물 투입량이 100g을 넘으면 제2침전물에 아연이 많이 포함되어 추후 용해 단계에서 용해 여액 중 아연 함량이 많아질 수 있다.The first precipitate may be added to 50 g or more and 100 g or less per 1 L of the purified stock solution. If the amount of the first precipitate is less than 50g, a large-capacity purification facility and a precipitation facility are required to process the entire amount of the first precipitate generated in the precipitation step, which requires a lot of investment and operating costs. When the amount of the first precipitate added is more than 100 g, the second precipitate may contain a large amount of zinc, which may increase the zinc content in the dissolved filtrate in the later dissolution step.
정제 단계는 4시간 이상 8시간 이내로 수행될 수 있다. 반응 시간이 4시간 미만이면 반응이 충분히 일어나지 않아 제2침전물 중 아연 함량이 많아진다. 반응 시간이 8시간을 넘으면 필요 이상의 체류시간으로 운영 유지비용이 많이 소요되는 문제가 있다.The purification step can be performed at least 4 hours and no more than 8 hours. If the reaction time is less than 4 hours, the reaction does not occur sufficiently and the zinc content in the second precipitate is increased. If the reaction time exceeds 8 hours, there is a problem in that the operation and maintenance costs are high due to the residence time more than necessary.
이 단계에서는 제1침전물에 포함된 황화아연을 정제 원액과 반응하게 함으로써 미반응 아연정광을 용해하여 제1침전물로부터 제거할 수 있다. 정제 원액으로는 구리 정광(copper concentrate)의 습식 침출 여액이 황산제2철과 황산을 포함하고 있어 화학식1의 반응식1에 의한 미반응 아연 정광을 제1침전물로부터 용해 제거할 수 있으므로 정제원액으로 사용할 수 있다.In this step, the zinc sulfide contained in the first precipitate may be reacted with the purified stock solution to dissolve unreacted zinc concentrate and remove it from the first precipitate. As the purified stock solution, the wet leaching filtrate of copper concentrate contains ferric sulfate and sulfuric acid, so that unreacted zinc concentrate according to Scheme 1 of Chemical Formula 1 can be dissolved and removed from the first precipitate. Can be.
또한, 화학식2를 참조하면, 묽은 황산을 정제 원액으로 사용하여 황화아연을 제거할 수도 있다. 이 경우 유독성 기체인 황화수소(H2S)가 발생하며, 이를 제거하려면 스크러버 등 별도의 장비를 설치해야 한다. 환경에도 해롭고 비용도 많이 소 요되므로 묽은 황산을 정제 원액으로 사용하는 것은 바람직하지 않다.In addition, referring to Chemical Formula 2, zinc sulfide may be removed using dilute sulfuric acid as a purified stock solution. In this case, hydrogen sulfide (H 2 S), which is a toxic gas, is generated and separate equipment such as a scrubber needs to be installed. It is not recommended to use dilute sulfuric acid as the purification stock because it is harmful to the environment and expensive.
제2침전물의 주 성분은 황화구리(CuS)이다. 즉 침전 단계와 정제 단계를 거쳐 구리는 황화구리 형태로 회수된다. 이 황화구리에서 구리는 35% 이상 55% 이하이고 황은 25% 이상 40% 이하일 수 있다. 제2침전물은 미세한 분말일 수 있는데, 평균 입도가 1㎛ 이상 3㎛ 이하이고 최대 입도는 10㎛일 수 있다.The main component of the second precipitate is copper sulfide (CuS). That is, copper is recovered in the form of copper sulfide through a precipitation step and a purification step. In this copper sulfide, copper may be 35% or more and 55% or less and sulfur may be 25% or more and 40% or less. The second precipitate may be a fine powder, with an average particle size of 1 μm or more and 3 μm or less and a maximum particle size of 10 μm.
침전 단계에서 투입하는 아연 정광에 철이 5% 미만으로 포함된 경우 제2침전물에는 철이 3% 이하로 포함될 수 있다.If the zinc concentrate introduced during the precipitation step contains less than 5% iron, the second precipitate may contain less than 3% iron.
정제 단계에서는 제2침전물과 함께 정제 여액도 생성된다. 정제 여액에는 구리가 20g/L 이상 30g/L 이하로 포함될 수 있으므로 정제 여액을 침전 단계에서 침전 원액으로 사용하면 구리를 회수할 수 있다.In the purification step, a purification filtrate is also produced along with the second precipitate. Since the purified filtrate may contain 20 g / L or more and 30 g / L or less, the purified filtrate may be used to recover the copper by using the precipitation filtrate in the precipitation step.
앞서 언급했듯이, 침전 원액 중 철의 40% 이상이 황산제2철로 존재해야 하므로, 정제 여액을 그대로 침전 원액으로 사용하기는 어렵다. 별도의 산화 단계를 거쳐, 정제 여액 중 황산제1철을 산화함으로써 황산제2철의 함량을 늘려야 한다.As mentioned above, since at least 40% of iron in the precipitation stock solution must be present as ferric sulfate, it is difficult to use the purified filtrate as a precipitation stock solution as it is. Through a separate oxidation step, the content of ferric sulfate must be increased by oxidizing ferrous sulfate in the purified filtrate.
산화 단계에서는 정제 여액에 산소를 투입함으로써 황산제1철을 황산제2철로 산화한다. 이 단계는 60℃ 이상 80℃ 이하에서 4시간 이내로 수행될 수 있다. 온도가 60℃ 미만이면 산화 효율이 너무 낮다. 온도가 80℃를 넘으면 에너지 비용이 증가한다. 또한 침전단계의 반응 온도가 증가하므로 침전단계의 반응온도를 조절하기 위해서 별도의 열교환기와 같은 냉각설비가 필요한 문제가 있다.In the oxidation step, ferrous sulfate is oxidized to ferric sulfate by adding oxygen to the purified filtrate. This step can be performed within 4 hours at 60 ° C. or higher and 80 ° C. or lower. If the temperature is below 60 ° C, the oxidation efficiency is too low. If the temperature exceeds 80 ° C, the energy cost increases. In addition, since the reaction temperature of the precipitation step increases, there is a problem that a separate cooling device such as a heat exchanger is required to control the reaction temperature of the precipitation step.
이 산화 단계를 거친 정제 여액을 침전 단계에서 침전 원액으로 사용할 수 있다.The purified filtrate which has undergone this oxidation step can be used as the precipitation stock liquor in the precipitation step.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 구리 전해액 제조 방법을 나타내는 공정도이다.2 is a process chart showing a method for producing a copper electrolyte according to an embodiment of the present invention.
도2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 구리 전해액 제조 방법은 침전 단계, 정제 단계 및 용해 단계를 포함한다.Referring to Figure 2, the copper electrolyte preparation method according to an embodiment of the present invention includes a precipitation step, a purification step and a dissolution step.
침전 단계(S300)와 정제 단계(S400)은 구리 회수 방법에서 설명한 것과 동일하므로 그에 관한 설명은 생략한다.Precipitation step (S300) and purification step (S400) is the same as described in the copper recovery method, so a description thereof will be omitted.
용해 단계(S500)는 용해 원액에 제2침전물을 투입하여 용해함으로써 용해 여액을 생성하는 단계이다.Dissolution step (S500) is a step of producing a dissolution filtrate by dissolving the second precipitate into the dissolution stock solution.
용해 원액으로는 구리 전해 미액이 사용될 수 있고 용해 여액은 구리 전해액으로 사용될 수 있다. 예를 들어 구리 전해 미액은 구리, 철, 아연 및 황산을 포함할 수 있다. 이 경우 구리는 35g/L 내지 45g/L, 철은 4g/L 내지 10g/L, 아연은 15g/L 내지 45g/L, 황산은 160g/L 내지 200g/L일 수 있다.As the dissolution stock solution, copper electrolytic fine liquid may be used and the dissolution filtrate may be used as copper electrolyte. For example, copper electrolytic tailings may include copper, iron, zinc and sulfuric acid. In this case, copper may be 35 g / L to 45 g / L, iron may be 4 g / L to 10 g / L, zinc may be 15 g / L to 45 g / L, and sulfuric acid may be 160 g / L to 200 g / L.
용해 원액을 80℃ 이상 100℃ 이하로 미리 가열한 후 제2침전물을 투입할 수 있다.After melt | dissolution stock is previously heated to 80 degreeC or more and 100 degrees C or less, a 2nd sediment can be thrown in.
제2침전물은 정제 단계(S400)에서 생성된 것이다. 제2침전물을 용해 원액 1L 당 100g 이상 200g 이하로 투입할 수 있다.The second precipitate is produced in the purification step (S400). The second precipitate may be added at 100 g or more and 200 g or less per 1 L of the dissolved stock solution.
제2침전물의 양이 100g 미만이면 용해 여액 중 구리 농도가 84.6g/L 미만으 로 낮아지는 반면 제2침전물에 포함돼 있던 철이 용해 여액으로 많이 용해되어 철 함량이 높아지는 문제가 있다.If the amount of the second precipitate is less than 100g, the copper concentration in the dissolved filtrate is lowered to less than 84.6g / L, while the iron contained in the second precipitate is dissolved in a lot of the dissolved filtrate, there is a problem that the iron content is increased.
제2침전물의 양이 200g을 넘으면 용해 여액 중 구리 농도가 130g/L 이상이 되어 용해 여액이 과포화할 수 있다. 이렇게 과포화한 용해 여액을 전해조로 이송하는 과정에서 황화구리 결정이 석출하여 구리가 손실되거나 배관이 막히는 문제가 발생할 수 있다.If the amount of the second precipitate exceeds 200 g, the copper concentration in the dissolved filtrate is 130 g / L or more, and the dissolved filtrate may be supersaturated. In the process of transferring the supersaturated dissolved filtrate to the electrolytic cell, copper sulfide crystals may precipitate, causing copper loss or clogging.
용해 단계에서 일어나는 반응은 화학식3으로 나타낼 수 있다.The reaction taking place in the dissolution step can be represented by the formula (3).
반응식5: 4FeSO4 + 2H2SO4 + O2 → 2Fe(SO4)3 + 2H2OScheme 5: 4FeSO4 + 2H 2 SO 4 + O 2 → 2Fe (SO 4 ) 3 + 2H 2 O
반응식6: CuS + H2SO4 + 0.5O2 → CuSO4 + S + H2OScheme 6: CuS + H 2 SO 4 + 0.5O 2 → CuSO 4 + S + H 2 O
여기서, 반응식4는 제2침전물에 포함된 황화구리(CuS)가 황산제2철(Fe2(SO4)3)과 반응하는 것을 나타낸다. 이 반응의 결과 황산제2철(Fe2(SO4)3)은 황산제1철(FeSO4)이 되고 황산구리(CuSO4)와 황(S)이 생성된다.Here, Scheme 4 shows that copper sulfide (CuS) contained in the second precipitate reacts with ferric sulfate (Fe 2 (SO 4 ) 3 ). As a result of this reaction, ferric sulfate (Fe 2 (SO 4 ) 3 ) becomes ferrous sulfate (FeSO 4 ) and copper sulfate (CuSO 4 ) and sulfur (S) are produced.
반응식5는 반응식4에서 생성된 황산제1철(FeSO4)이 황산과 산소와 반응하여황산제2철로 산화되는 것을 나타낸다. 이 반응의 결과 황산제1철(FeSO4)은 황산제2철(Fe2(SO4)3)이 된다. Scheme 5 shows that ferrous sulfate (FeSO 4 ) generated in Scheme 4 is oxidized to ferric sulfate by reacting with sulfuric acid and oxygen. As a result of this reaction, ferrous sulfate (FeSO 4 ) becomes ferric sulfate (Fe 2 (SO 4 ) 3 ).
반응식4와 반응식5는 동시에 진행되는 두 반응을 각각 나타낸 것이며, 두 반응 식은 반응식6으로 요약된다. Scheme 4 and Scheme 5 represent two reactions that proceed simultaneously, and the two schemes are summarized in Scheme 6.
용해 단계는 80℃ 이상 100℃ 이하에서 12시간 이상 16시간 이내로 수행될 수 있다.The dissolution step may be performed at 80 ° C. or higher and 100 ° C. or lower for 12 hours or more and within 16 hours.
온도가 80℃ 미만이면 반응 시간을 길게 해야 하므로 에너지가 많이 소비되고 비용이 증가한다. 온도가 100℃를 넘으면 고온고압 상태를 견딜 수 있는 재질로 반응조를 만들어야 하므로 역시 비용이 증가한다.If the temperature is lower than 80 ° C, the reaction time needs to be long, which consumes a lot of energy and increases the cost. If the temperature exceeds 100 ℃, the reactor must be made of a material that can withstand the high temperature and high pressure state also increases the cost.
반응 시간이 12시간 미만이면 반응이 충분히 일어나지 않으므로 용해 여액으로 용해되는 구리가 적다. 반응 시간이 16시간을 넘으면 용해되는 구리는 많으나 비용이 많이 소요된다.If the reaction time is less than 12 hours, the reaction does not occur sufficiently, so less copper is dissolved into the dissolution filtrate. If the reaction time is more than 16 hours, there is a lot of dissolved copper, but it is expensive.
용해 단계가 끝나면 용해 여액과 용해 잔사를 분리한다. 용해 여액을 구리 전해액으로 사용할 수 있다. 용해 잔사는 황산납 1% 이상 15% 이하, 황 40% 내지 70%, 구리 0.5% 미만 및 유가 금속을 소량 포함할 수 있다.At the end of the dissolution step, the dissolution filtrate and the dissolution residue are separated. The dissolved filtrate can be used as a copper electrolyte. The dissolved residue may contain at least 1% of lead sulfate, up to 15%, sulfur 40% to 70%, less than 0.5% copper, and small amounts of valuable metals.
실험예1Experimental Example 1
구리 30g/L, 2가철 20g/L 및 황산 50g/L를 포함하는 정제 여액 2L를 3L의 반응기에 넣고 반응 온도까지 가열한 후 산소를 투입하였다. 습식적정법으로 황산제2철의 함량을 정량 분석함으로써 황산제1철의 산화율을 계산하였다. 실험 조건과 결과는 아래 표1과 같다.2 L of a purified filtrate containing 30 g / L copper, 20 g / L ferric acid, and 50 g / L sulfuric acid was placed in a 3 L reactor, heated to the reaction temperature, and oxygen was added thereto. The oxidation rate of ferrous sulfate was calculated by quantitative analysis of ferric sulfate content by wet titration. The experimental conditions and results are shown in Table 1 below.
(℃)Reaction temperature
(℃)
(NL/min)Oxygen
(NL / min)
실시예1Example 1 ~3의 실험 결과Experiment result of ~ 3
실시예1에서 4시간 경과 후 황산제1철의 산화율은 58.2%로 나타났다.After 4 hours in Example 1, the oxidation rate of ferrous sulfate was 58.2%.
실시예2에서 4시간 경과 후 황산제1철의 산화율은 61.9%로 나타났다.After 4 hours in Example 2, the oxidation rate of ferrous sulfate was 61.9%.
실시예3에서 4시간 경과 후 황산제1철의 산화율은 64.4%로 나타났다.In Example 3, after 4 hours, the oxidation rate of ferrous sulfate was 64.4%.
비교예1Comparative Example 1 ~3의 실험 결과Experiment result of ~ 3
비교예1에서 4시간 경과 후 황산제1철의 산화율은 17.7%로 나타났다.After 4 hours in Comparative Example 1, the oxidation rate of ferrous sulfate was 17.7%.
비교예2에서 4시간 경과 후 황산제1철의 산화율은 23.9%로 나타났다.After 4 hours in Comparative Example 2, the oxidation rate of ferrous sulfate was 23.9%.
비교예3에서 4시간 경과 후 황산제1철의 산화율은 65.2%으로 실시예3의 64.4%보다 높다. 다만, 비교예3의 반응 온도는 90℃로 실시예3의 80℃보다 높다. 이렇게 반응 온도가 높으면, 산화 단계에서 산화된 정제여액을 침전단계로 보내기 전에 열교환기와 같은 별도의 냉각 설비를 사용하여 정제여액의 온도를 낮춰야 한다. 이 경우 비용이 많이 소요되므로 바람직하지 않다.After 4 hours in Comparative Example 3, the oxidation rate of ferrous sulfate was 65.2%, which is higher than that of Example 3, 64.4%. However, the reaction temperature of the comparative example 3 is 90 degreeC, and is higher than the 80 degreeC of Example 3. If the reaction temperature is high, the temperature of the purified filtrate must be lowered by using a separate cooling facility such as a heat exchanger before sending the purified filtrate oxidized in the oxidation step to the precipitation step. This is undesirable because of the high cost.
실험예2Experimental Example 2
실시예4Example 4
구리 30g/L, 2가철 20g/L 및 황산 50g/L를 포함하는 정제 여액 2L를 3L의 반응기에 넣고 60℃에서 산소를 1시간 동안 투입하였다. 이후 정제 여액을 80℃까지 가열하였다. 구리 0.2wt%, 아연 58.1wt%, 철 1.5wt%, 황 33.0wt%를 포함하고 평균 입도 및 최대 입도가 각각 3㎛ 및 10㎛인 아연 정광 1.5 당량을 정제 여액에 투입하여 8시간 동안 반응하게 했다. 생성된 침전 여액을 여과하여 구리 회수율을 조사하였다. 원자흡수분광광도법으로 제1침전물과 침전 여액 중 구리, 아연 및 철의 함량을 정량 분석하였다.2 L of a purified filtrate containing 30 g / L copper, 20 g / L ferric acid and 50 g / L sulfuric acid was put in a 3 L reactor and oxygen was added at 60 ° C. for 1 hour. The purified filtrate was then heated to 80 ° C. 1.5 wt% of zinc concentrate containing 0.2wt% of copper, 58.1wt% of zinc, 1.5wt% of iron, and 33.0wt% of sulfur and having an average particle size and a maximum particle size of 3 µm and 10 µm, respectively, was added to the filtrate for reaction for 8 hours. did. The resulting precipitate filtrate was filtered to investigate the copper recovery. The content of copper, zinc and iron in the first precipitate and the precipitate filtrate was quantitatively analyzed by atomic absorption spectrophotometry.
실시예5Example 5
아연 정광을 1.7 당량 투입하는 것을 제외하고는 실시예4와 동일한 방법으로 실험하였다.Except that 1.7 equivalents of zinc concentrate was tested in the same manner as in Example 4.
실시예6Example 6
아연 정광을 2.0 당량 투입하는 것을 제외하고는 실시예4와 동일한 방법으로 실험하였다.Except that 2.0 equivalents of zinc concentrate was tested in the same manner as in Example 4.
실시예7Example 7
반응 온도를 75℃로 한 것을 제외하고는 실시예6과 동일한 방법으로 실험하였다.The experiment was carried out in the same manner as in Example 6 except that the reaction temperature was 75 ° C.
실시예8Example 8
반응 온도를 85℃로 한 것을 제외하고는 실시예6과 동일한 방법으로 실험하였다.The experiment was carried out in the same manner as in Example 6 except that the reaction temperature was 85 ° C.
실시예9Example 9
반응 온도를 90℃로 한 것을 제외하고는 실시예6과 동일한 방법으로 실험하였다.Experiment was carried out in the same manner as in Example 6 except that the reaction temperature was 90 ℃.
실시예10Example 10
반응 온도를 95℃로 한 것을 제외하고는 실시예6과 동일한 방법으로 실험하였다.Experiment was carried out in the same manner as in Example 6 except that the reaction temperature was 95 ℃.
실시예11Example 11
반응 온도를 100℃로 한 것을 제외하고는 실시예6과 동일한 방법으로 실험하였다.Experiment was carried out in the same manner as in Example 6 except that the reaction temperature was 100 ℃.
실시예12Example 12
반응 시간을 6시간으로 한 것을 제외하고는 실시예6과 동일한 방법으로 실험하였다.Experiment was carried out in the same manner as in Example 6, except that the reaction time was 6 hours.
실시예13Example 13
반응 시간을 10시간으로 한 것을 제외하고는 실시예6과 동일한 방법으로 실험하였다.Experiment was carried out in the same manner as in Example 6 except that the reaction time was 10 hours.
비교예4Comparative Example 4
아연 정광을 1.0 당량 투입하는 것을 제외하고는 실시예4와 동일한 방법으로 실험하였다.Experiment was carried out in the same manner as in Example 4, except that 1.0 equivalent of zinc concentrate was added.
비교예5Comparative Example 5
반응 온도를 75℃로 한 것을 제외하고는 실시예6과 동일한 방법으로 실험하였다.The experiment was carried out in the same manner as in Example 6 except that the reaction temperature was 75 ° C.
비교예6Comparative Example 6
반응 온도를 70℃로 한 것을 제외하고는 실시예6과 동일한 방법으로 실험하였다.Experiment was carried out in the same manner as in Example 6 except that the reaction temperature was 70 ℃.
비교예7Comparative Example 7
반응 온도를 60℃로 한 것을 제외하고는 실시예6과 동일한 방법으로 실험하였다.Experiment was carried out in the same manner as in Example 6 except that the reaction temperature was 60 ℃.
비교예8Comparative Example 8
반응 시간을 2시간으로 한 것을 제외하고는 실시예6과 동일한 방법으로 실험하였다.Experiment was carried out in the same manner as in Example 6, except that the reaction time was 2 hours.
비교예9Comparative Example 9
반응 시간을 4시간으로 한 것을 제외하고는 실시예6과 동일한 방법으로 실험하였다.Experiment was carried out in the same manner as in Example 6, except that the reaction time was 4 hours.
이상과 같이 실험한 결과를 하기 표2에 나타냈다.The results of the experiment as described above are shown in Table 2 below.
(당량)Zinc concentrate
(equivalent weight)
(℃)Reaction temperature
(℃)
(시간)Reaction time
(time)
(%)Copper recovery
(%)
실시예4Example 4 ~13의 실험 결과Experimental result of ~ 13
실시예4에서 구리 회수율을 측정한 결과 96.3%로 나타났다.In Example 4, the copper recovery was measured and found to be 96.3%.
실시예5에서 구리 회수율을 측정한 결과 99.9%로 나타났다.In Example 5, the copper recovery was measured and found to be 99.9%.
실시예6에서 구리 회수율을 측정한 결과 100%로 나타났다.In Example 6, the copper recovery was measured and found to be 100%.
실시예7에서 구리 회수율을 측정한 결과 93.8%로 나타났다.In Example 7, the copper recovery was found to be 93.8%.
실시예8에서 구리 회수율을 측정한 결과 99.9%로 나타났다.In Example 8, the copper recovery was measured and found to be 99.9%.
실시예9에서 구리 회수율을 측정한 결과 99.9%로 나타났다.In Example 9, the copper recovery was measured and found to be 99.9%.
실시예10에서 구리 회수율을 측정한 결과 100%로 나타났다.In Example 10, the copper recovery was measured and found to be 100%.
실시예11에서 구리 회수율을 측정한 결과 99.9%로 나타났다.In Example 11, the copper recovery was measured and found to be 99.9%.
실시예12에서 구리 회수율을 측정한 결과 92.6%로 나타났다.In Example 12, the copper recovery was measured and found to be 92.6%.
실시예13에서 구리 회수율을 측정한 결과 100%로 나타났다.In Example 13, the copper recovery was measured and found to be 100%.
비교예4Comparative Example 4 ~9의 실험 결과Experimental result of ~ 9
비교예4에서 구리 회수율을 측정한 결과 78.4%로 나타났다. 반응하지 않고 제1침전물에 남은 아연은 4.7wt%로 상대적으로 매우 낮게 나타났다.In Comparative Example 4, the copper recovery was measured and found to be 78.4%. The zinc remaining in the first precipitate without reacting was relatively low at 4.7 wt%.
비교예5에서 구리 회수율을 측정한 결과 89.7%로 나타났다. 반응하지 않고 제1침전물에 남은 아연은 6.2wt%로 상대적으로 매우 낮게 나타났다.Copper recovery was measured in Comparative Example 5 as a result of 89.7%. The zinc remaining in the first precipitate without reacting was relatively low at 6.2 wt%.
비교예6에서 구리 회수율을 측정한 결과 68.3%로 나타났다.Copper recovery was measured in Comparative Example 6 as a result of 68.3%.
비교예7에서 구리 회수율을 측정한 결과 10.4%로 나타났다. 이렇게 낮은 구리 회수율은 침전 반응이 거의 진행되지 않았음을 나타낸다.Copper recovery was measured in Comparative Example 7 as a result of 10.4%. This low copper recovery indicates little precipitation progress.
비교예8에서 구리 회수율을 측정한 결과 35.1%로 나타났다.In Comparative Example 8, the copper recovery was measured and found to be 35.1%.
비교예9에서 구리 회수율을 측정한 결과 68.3%로 나타났다.Copper recovery was measured in Comparative Example 9 as a result of 68.3%.
실험예3Experimental Example 3
실시예14Example 14
구리 40g/L, 철 20g/L (3가철 40% 이상), 황산 60g/L를 포함하는 구리 정광의 상압 침출 여액 1L에 제1침전물을 50g 투입하여 8시간 동안 반응하게 했다. 제1침전물은 실시예5에서 생성된 것이다. 제2침전물이 생성되고 난 후 이를 소량의 순수로 수세하여 가용성 구리를 제거하였다. 이후 제2침전물은 100℃의 건조기에서 12시간동안 건조하였다. 원자흡수분광광도법으로 제2침전물과 정제 여액 중 구리와 아연의 함량을 정량 분석하였다.50 g of a first precipitate was added to 1 L of an atmospheric leaching filtrate of copper concentrate containing 40 g of copper, 20 g / L of iron (40% or more of trivalent iron), and 60 g / L of sulfuric acid to react for 8 hours. The first precipitate was produced in Example 5. After the second precipitate formed, it was washed with a small amount of pure water to remove soluble copper. Thereafter, the second precipitate was dried in a drier at 100 ° C. for 12 hours. The contents of copper and zinc in the second precipitate and the purified filtrate were quantitatively analyzed by atomic absorption spectrophotometry.
실시예15Example 15
제1침전물을 100g 투입한 것을 제외하고는 실시예14와 동일한 방법으로 실험하였다.Experiment was carried out in the same manner as in Example 14, except that 100 g of the first precipitate was added.
실시예16Example 16
반응 시간을 4시간으로 한 것을 제외하고는 실시예15와 동일한 방법으로 실험하였다.Experiment was carried out in the same manner as in Example 15, except that the reaction time was 4 hours.
실시예17Example 17
반응 시간을 6시간으로 한 것을 제외하고는 실시예15와 동일한 방법으로 실험하였다.Experiment was carried out in the same manner as in Example 15 except that the reaction time was 6 hours.
실시예18Example 18
반응 시간을 10시간으로 한 것을 제외하고는 실시예15와 동일한 방법으로 실험하였다.Experiment was carried out in the same manner as in Example 15, except that the reaction time was 10 hours.
비교예10Comparative Example 10
제1침전물을 200g 투입한 것을 제외하고는 실시예14와 동일한 방법으로 실험하였다.Experiment was carried out in the same manner as in Example 14, except that 200 g of the first precipitate was added.
비교예11Comparative Example 11
제1침전물을 300g 투입한 것을 제외하고는 실시예14와 동일한 방법으로 실험하였다.Experiment was carried out in the same manner as in Example 14, except that 300 g of the first precipitate was added.
비교예12Comparative Example 12
반응 시간을 2시간으로 한 것을 제외하고는 실시예15와 동일한 방법으로 실험하였다.Experiment was carried out in the same manner as in Example 15, except that the reaction time was 2 hours.
비교예13Comparative Example 13
정제 원액 중 구리가 0g/L인 것을 제외하고는 실시예16과 동일한 방법으로 실험하였다.Experiment was carried out in the same manner as in Example 16, except that copper was 0 g / L in the purified stock solution.
비교예14Comparative Example 14
정제 원액 중 구리가 0g/L인 것을 제외하고는 실시예17과 동일한 방법으로 실험하였다.Experiment was carried out in the same manner as in Example 17, except that copper was 0 g / L in the purified stock solution.
비교예15Comparative Example 15
정제 원액 중 구리가 0g/L인 것을 제외하고는 실시예15와 동일한 방법으로 실험하였다.Experiment was carried out in the same manner as in Example 15, except that copper was 0 g / L in the purified stock solution.
이상과 같이 실험한 결과를 하기 표3에 나타냈다.The results of the experiment as described above are shown in Table 3 below.
(시간)Reaction time
(time)
(g/L)Copper
(g / L)
(g)input
(g)
(wt%)Copper
(wt%)
(wt%)zinc
(wt%)
(g/L)Copper
(g / L)
(wt%)Copper
(wt%)
(wt%)zinc
(wt%)
실시예14Example 14 ~18의 실험 결과Experimental Results of ~ 18
실시예14에서 제1침전물과 제2침전물을 비교하면 구리 함량은 35.9wt%에서 47.2wt%로 늘었고 아연 함량은 13.2wt%에서 1.3wt%로 줄었다. 이는 제1침전물에 포함되었던 아연이 정제 원액으로 용해되는 반면 정제 원액 중의 구리는 제2침전물로 회수되었기 때문이다.In Example 14, when comparing the first precipitate and the second precipitate, the copper content increased from 35.9 wt% to 47.2 wt% and the zinc content decreased from 13.2 wt% to 1.3 wt%. This is because the zinc contained in the first precipitate was dissolved into the purified stock solution while the copper in the purified stock solution was recovered as the second precipitate.
실시예15에서 구리 함량은 45.6wt%가 되었고 아연 함량은 3.8wt%가 되었다.In Example 15 the copper content was 45.6 wt% and the zinc content was 3.8 wt%.
실시예16에서 구리 함량은 42.9wt%가 되었고 아연 함량은 6.0wt%가 되었다.In Example 16 the copper content was 42.9 wt% and the zinc content was 6.0 wt%.
실시예17에서 구리 함량은 44.1wt%가 되었고 아연 함량은 4.7wt%가 되었다.In Example 17 the copper content was 44.1 wt% and the zinc content was 4.7 wt%.
실시예18에서 구리 함량은 45.7wt%가 되었고 아연 함량은 3.1wt%가 되었다.In Example 18 the copper content was 45.7 wt% and the zinc content was 3.1 wt%.
비교예10Comparative Example 10 ~15의 실험 결과Experimental result of ~ 15
비교예10과 비교예11에서 제2침전물 중 아연 함량이 각각 7.2wt%와 9.3wt%로 다소 높게 나타났다. 이는 제1침전물 투입량이 각각 200g과 300g으로 실시예1 내지 실시예18에 비해 많았기 때문이다.In Comparative Example 10 and Comparative Example 11, the zinc content of the second precipitate was somewhat higher, at 7.2 wt% and 9.3 wt%, respectively. This is because the input amount of the first precipitate was 200g and 300g, respectively, compared with Examples 1 to 18.
비교예12에서 제2침전물 중 아연 함량이 8.9wt%로 나타났다. 이는 반응 시간이 2시간으로 비교적 짧아서 제1침전물 중의 아연이 정제 원액에 충분히 용해되지 않았기 때문이다.In Comparative Example 12, the zinc content of the second precipitate was 8.9 wt%. This is because the reaction time was relatively short at 2 hours, and zinc in the first precipitate was not sufficiently dissolved in the purified stock solution.
비교예13 내지 비교예15에서 제2침전물 중 아연 함량은 각각 8.3wt%, 6.7wt% 및 5.2wt%로 다양하게 나타났다. 다만, 구리를 포함하지 않은 묽은 황산을 정제 원액으로 사용하였기 때문에 황화수소가 다량 발생하였다.In Comparative Examples 13 to 15, the zinc content in the second precipitate was varied to 8.3 wt%, 6.7 wt% and 5.2 wt%, respectively. However, a large amount of hydrogen sulfide was generated because dilute sulfuric acid containing no copper was used as a purified stock solution.
실험예4Experimental Example 4
실시예19Example 19
구리 40 g/L, 철 8 g/L, 황산 180 g/L를 포함하는 구리 전해 미액 1 L를 2 L 용량의 반응조에 넣고 90℃까지 가열하였다. 실시예 15에서 생성된 제2침전물 100g을 반응조에 투입하였다. 반응조에 산소를 연속 투입하여 반응 후의 최종 산화환원 전위를 은/염화은 기준전극에 대하여 450 mV 이상이 되도록 조절하면서 16시간 동안 혼합액을 침출한 후 여과하였다. 이 과정에서 생성된 용해 잔사를 소량의 순수로 수세하여 가용성 구리를 제거한 후 100℃의 건조기에서 12시간동안 건조하였다. 원자흡수분광광도법으로 제2침전물과 정제 여액 중 구리와 아연의 함량을 정량 분석하였다.1 L of copper electrolytic fine liquid containing 40 g / L of copper, 8 g / L of iron, and 180 g / L of sulfuric acid was put into a 2 L reactor and heated to 90 ° C. 100 g of the second precipitate produced in Example 15 was added to the reactor. Oxygen was continuously added to the reactor, and the final redox potential after the reaction was adjusted to be 450 mV or more with respect to the silver / silver chloride reference electrode, and the mixed solution was leached and filtered for 16 hours. The dissolved residue produced in this process was washed with a small amount of pure water to remove soluble copper and dried in a drier at 100 ° C. for 12 hours. The contents of copper and zinc in the second precipitate and the purified filtrate were quantitatively analyzed by atomic absorption spectrophotometry.
실시예20Example 20
제2침전물을 150g 투입한 것을 제외하고는 실시예21과 동일한 방법으로 실험하였다.Experiment was carried out in the same manner as in Example 21, except that 150 g of the second precipitate was added.
실시예21Example 21
제2침전물을 200g 투입한 것을 제외하고는 실시예21과 동일한 방법으로 실험하였다.The same procedure as in Example 21 was carried out except that 200 g of the second precipitate was added.
실시예22Example 22
반응 시간을 12시간으로 한 것을 제외하고는 실시예20과 동일한 방법으로 실험하였다.Experiment was carried out in the same manner as in Example 20 except that the reaction time was 12 hours.
비교예16Comparative Example 16
반응 시간을 4시간으로 한 것을 제외하고는 실시예20과 동일한 방법으로 실험하였다.Experiment was carried out in the same manner as in Example 20, except that the reaction time was 4 hours.
비교예17Comparative Example 17
반응 시간을 8시간으로 한 것을 제외하고는 실시예20과 동일한 방법으로 실험하였다.Experiment was carried out in the same manner as in Example 20 except that the reaction time was 8 hours.
비교예18Comparative Example 18
반응 시간을 20시간으로 한 것을 제외하고는 실시예20과 동일한 방법으로 실험하였다.Experiment was carried out in the same manner as in Example 20 except that the reaction time was 20 hours.
비교예19Comparative Example 19
제2침전물을 250g 투입한 것을 제외하고는 실시예20과 동일한 방법으로 실험하였다.The same procedure as in Example 20 was carried out except that 250 g of the second precipitate was added.
비교예20Comparative Example 20
제2침전물을 300g 투입한 것을 제외하고는 실시예20과 동일한 방법으로 실험하였다.Experiment was carried out in the same manner as in Example 20, except that 300 g of the second precipitate was added.
비교예21Comparative Example 21
제2침전물을 400g 투입한 것을 제외하고는 실시예20과 동일한 방법으로 실험하였다.The same procedure as in Example 20 was carried out except that 400 g of the second precipitate was added.
비교예22Comparative Example 22
제2침전물을 50g 투입한 것을 제외하고는 실시예20과 동일한 방법으로 실험하였다.The same procedure as in Example 20 was carried out except that 50 g of the second precipitate was added.
이상과 같이 실험한 결과를 하기 표4에 나타냈다.The results of the experiment as described above are shown in Table 4 below.
(시간)Reaction time
(time)
(g/L)Copper
(g / L)
(wt%)Copper
(wt%)
(wt%)zinc
(wt%)
(g/L)Copper
(g / L)
(wt%)Copper
(wt%)
(wt%)zinc
(wt%)
실시예19Example 19 ~22의 실험 결과Experimental result of ~ 22
실시예19에서 제2침전물과 용해 잔사를 비교하면 구리는 45.6wt%에서 2.6wt%로 줄어 들었다. 제2침전물에 포함되었던 구리의 약 94.3%가 용해 원액에 용해되었다.Comparing the second precipitate and the dissolved residue in Example 19, copper was reduced from 45.6 wt% to 2.6 wt%. About 94.3% of the copper contained in the second precipitate was dissolved in the dissolution stock solution.
실시예20에서 구리는 45.6wt%에서 2.8wt%로 줄어 들었다.In Example 20 copper was reduced from 45.6 wt% to 2.8 wt%.
실시예21에서 구리는 45.6wt%에서 4.2wt%로 줄어 들었다.In Example 21 copper decreased from 45.6 wt% to 4.2 wt%.
실시예22에서 구리는 45.6wt%에서 5.9wt%로 줄어 들었다.In Example 22 copper decreased from 45.6 wt% to 5.9 wt%.
비교예16~22의 실험 결과Experimental results of Comparative Examples 16-22
비교예16에서 구리는 45.6wt%에서 40.9wt%로 줄어 들었다. 제2침전물에 포함되었던 구리의 약 10.3%만 용해 원액에 용해되었을 뿐이다.In Comparative Example 16, the copper was reduced from 45.6 wt% to 40.9 wt%. Only about 10.3% of the copper contained in the second precipitate was dissolved in the dissolved stock solution.
비교예17에서 구리는 45.6wt%에서 20.7wt%로 줄어 들었다. 제2침전물에 포함되었던 구리의 약 54.6%만 용해 원액에 용해되었다.In Comparative Example 17, the copper was reduced from 45.6 wt% to 20.7 wt%. Only about 54.6% of the copper contained in the second precipitate was dissolved in the dissolution stock solution.
비교예18에서 구리는 45.6wt%에서 2.2wt%로 줄어 들어, 대부분 용해 원액에 용해되었다. 다만, 반응 시간이 20시간이어서 비용이 많이 소요되었다.In Comparative Example 18, the copper was reduced from 45.6 wt% to 2.2 wt%, and mostly dissolved in the dissolution stock solution. However, the reaction time was 20 hours, which was expensive.
비교예19 내지 비교예21에서 구리는 45.6wt%에서 각각 18.5wt%, 19.5wt% 및 28.9wt%로 줄었다.In Comparative Examples 19 to 21, copper decreased from 45.6 wt% to 18.5 wt%, 19.5 wt%, and 28.9 wt%, respectively.
비교예22에서 구리는 45.6wt%에서 0.7wt%로 줄어서, 대부분 용해 원액에 용해되었다. 다만, 용해 원액의 구리 농도가 62.7g/L로 실시예19의 84.6g/L에 비해 적게 나타났다.In Comparative Example 22, the copper was reduced from 45.6 wt% to 0.7 wt%, and mostly dissolved in the dissolution stock solution. However, the copper concentration of the dissolved stock solution was 62.7 g / L, which was less than that of 84.6 g / L of Example 19.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다. Although the embodiments of the present invention have been described above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it is within the scope of the present invention.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 구리 회수 방법을 나타내는 공정도이다.1 is a process chart showing a copper recovery method according to an embodiment of the present invention.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 구리 전해액 제조 방법을 나타내는 공정도이다.2 is a process chart showing a method for producing a copper electrolyte according to an embodiment of the present invention.
Claims (20)
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Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR102476685B1 (en) | 2022-06-28 | 2022-12-13 | 고려아연 주식회사 | Method of manufacturing copper sulfate electrolyte |
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| KR930002527A (en) * | 1991-07-19 | 1993-02-23 | 존 시이 한나 | Wet Metallurgy Methods Including Leaching Operations for Copper Recovery |
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2009
- 2009-07-02 KR KR1020090060134A patent/KR101043398B1/en active Active
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| WO2024005307A1 (en) | 2022-06-28 | 2024-01-04 | 고려아연 주식회사 | Method for preparing copper sulfate electrolytic solution |
| US12221716B2 (en) | 2022-06-28 | 2025-02-11 | Korea Zinc Co., Ltd. | Method of manufacturing copper sulfate electrolyte |
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