폐인쇄회로기판 침출액 중 금의 선택적 분리

Abstract

전자폐기물(e-waste) 중 컴퓨터나 휴대폰의 인쇄회로기판(printed circuit board, PCB)에는 일반적인 금 원광 보다 최대 250배 많은 금이 함유되어 있어 재활용 기술의 중요성이 점점 증가하고 있다. 이러한 전자폐기물의 재활용에는 주로 습식제련 공정이 적용되며, 그 중 분리․정제 공정은 더욱 효율적인 방법을 개발하기 위한 연구가 지속적으로 수행되고 있다. 따라서 본 연구에서는 대표적인 금 침출제인 염화물과 시안화물을 이용하여 침출한 폐PCB 침출액으로부터 흡착 및 침전을 통해 금을 분리하고자 하였다.

첫 번째로 염화물 침출액에서는 자철석을 이용하여 금을 흡착시켜 분리하였다. 자철석은 반도체이므로 고-액 계면 사이에서 전자를 전달하는 역할을 하며, 강한 자성을 가지고 있어 추후 분리가 용이해 흡착제로 사용될 수 있다. 흡착 실험을 위해 금을 100mg/L 함유한 염화물 침출 모사액을 제조하였으며, 자철석 (0.3-3.6g) 및 NaCl (0.01-1M) 첨가량, pH (2-12), 온도 (25-90℃), 교반속도 (0-150rpm), 기타 불순물 (Cu, Ni)의 영향에 대한 금의 흡착 거동을 조사하였다. 그 결과 0.1M NaCl, 3.6g 자철석, 90℃, 150rpm 조건에서 6시간 만에 금이 100% 흡착되었다.

두 번째로 시안화물 침출액에서는 차아염소산나트륨을 이용하여 구리를 침전시켜 분리하였다. 차아염소산나트륨을 투입하면 차아염소산에 의해 시안이온이 제거되며, 이 과정에서 수산화이온의 영향을 받아 구리 이온이 수산화구리로 침전된다. 시안화물로 침출한 폐PCB 침출액을 이용해 차아염소산나트륨 투입량 (0.3-0.7%), 교반속도 (0-150rpm), 온도 (25-90℃), 시안 농도 (0.1-0.4%)의 영향에 대한 구리의 침전 거동을 조사하였다. 그 결과 0.7% 차아염소산나트륨, 90℃, 150rpm 조건에서 30분 내에 구리가 100% 침전되었다.

자철석에 의한 흡착 및 차아염소산나트륨에 의한 침전을 통해 금을 성공적으로 분리할 수 있었으며, 동시에 기존 공정에서의 체 막힘 현상, 시안의 추가 투입과 같은 문제점을 해결함으로써 공정 효율 개선이 가능할 것이라 생각된다.|There is an increasing importance of recycling technology as the printed circuit boards (PCB) of computers or cell phones among e-waste has been found to have as much as 250 times more gold than gold ore. The recycling of such e-waste usually employs hydrometallurgical processes, and the research on the separation and purification process of valuable metals has been developed for higher efficiency. This study aims to separate the gold from the PCB leachate through adsorption and precipitation from leaching tests with chloride and cyanide, which are representative leaching reagents.

First, gold was adsorbed and separated using magnetite in the chloride leachate. Since magnetite is a semiconductor, it plays the role of transferring electrons between the solid-liquid interface and has strong magnetic properties that is advantageous for simple separation between gold and slurry, which is the reason why it can be used as an absorbent. The simulated chloride leaching solution containing 100mg/L of gold was prepared to investigate the influence of the amount of magnetite (0.3-3.6g), NaCl (0.01-1M), pH (2-12), temperature (25-90℃), agitation speed (0-150 rpm), and other impurities (Cu, Ni) upon the adsorption behavior of gold. As a result, gold was fully adsorbed in 6hours under the conditions of 0.1M NaCI, 3.6g magnetite, temperature of 90℃, and 150 rpm.

Second, in the cyanide leachate, sodium hypochlorite was used to precipitate and separate copper ion. The addition of sodium hypochlorite decomposed the cyanide ions by the hypochlorite ions. Hydroxide ions precipitated the copper ion as copper hydroxide during the decomposition process. Using the waste PCB leaching solution leached by the cyanide solution, the influence of the amount of sodium hypochlorite (0.3-0.7%), agitation speed (0-150rpm), temperature (25-90℃), and cyanide concentration (0.1-0.4%) was investigated. The results showed that all copper ion was precipitated under conditions of 0.7% sodium hypochlorite, temperature of 90℃, and 150rpm.

Gold was successfully separated through adsorption on magnetite and the precipitation with sodium hypochlorite. Therefore, these processes could contribute to solve the current issues such as clogging and additional addition of cyanide in gold hydrometallurgical processes, which could enhance economic efficiency of the processes.