[국내논문]폐전기전자기기(廢電氣電子機器) 스크랩으로부터 귀금속(貴金屬) 및 유가금속(有價金屬) 회수(回收)를 위한 건식공정(乾式工程) 기술(技術) 현황(現況) Current Status on the Pyrometallurgical Process for Recovering Precious and Valuable Metals from Waste Electrical and Electronic Equipment(WEEE) Scrap원문보기
각종 전기전자제품의 제조과정 또는 사용 후 해체 과정에서 배출되는 폐전기전자기기(WEEE) 스크랩으로부터 금, 은, 팔라듐등 귀금속과 구리, 주석, 니켈등 유가금속의 회수는 금속 재활용측면뿐만 아니라 환경 유해물질 저감의 측면에서도 매우 중요하다. 일반적으로 WEEE 스크랩은 여러 종류의 금속과 합금뿐만 아니라 내화 산화물과 플라스틱 성분 등으로 구성된 복합물질이다. WEEE 스크랩에 함유된 귀금속과 유가금속은 가스휘발공정, 건식공정 또는 습식공정으로 회수될 수 있다. 그러나 가스휘발공정과 습식공정은 아직 기초연구단계에 머물고 있는 실정으로, 현재 WEEE 스크랩으로부터 금, 은, 팔라듐 및 구리 등을 회수하기위한 상업적인 플랜트의 대부분은 건식공정으로 이루어지고 있다. 따라서 본 논문에서는 WEEE 스크랩으로부터 귀금속 및 유가금속을 회수하는 건식공정에 대하여 소개하고, 폐동슬래그를 슬래그 형성제로 활용하여 WEEE 스크랩으로부터 귀금속 및 유가금속을 회수하기 위한 규모 확대 실험에 대한 결과를 제시한다.
각종 전기전자제품의 제조과정 또는 사용 후 해체 과정에서 배출되는 폐전기전자기기(WEEE) 스크랩으로부터 금, 은, 팔라듐등 귀금속과 구리, 주석, 니켈등 유가금속의 회수는 금속 재활용측면뿐만 아니라 환경 유해물질 저감의 측면에서도 매우 중요하다. 일반적으로 WEEE 스크랩은 여러 종류의 금속과 합금뿐만 아니라 내화 산화물과 플라스틱 성분 등으로 구성된 복합물질이다. WEEE 스크랩에 함유된 귀금속과 유가금속은 가스휘발공정, 건식공정 또는 습식공정으로 회수될 수 있다. 그러나 가스휘발공정과 습식공정은 아직 기초연구단계에 머물고 있는 실정으로, 현재 WEEE 스크랩으로부터 금, 은, 팔라듐 및 구리 등을 회수하기위한 상업적인 플랜트의 대부분은 건식공정으로 이루어지고 있다. 따라서 본 논문에서는 WEEE 스크랩으로부터 귀금속 및 유가금속을 회수하는 건식공정에 대하여 소개하고, 폐동슬래그를 슬래그 형성제로 활용하여 WEEE 스크랩으로부터 귀금속 및 유가금속을 회수하기 위한 규모 확대 실험에 대한 결과를 제시한다.
In terms of resources recycling and resolving waste disposal problems, it is very important to recover precious metals like Au, Ag and Pd and valuable metals like Cu, Sn and Ni from the scraps of waste electrical and electronic equipment(WEEE) that consists of detective electrical and electronic par...
In terms of resources recycling and resolving waste disposal problems, it is very important to recover precious metals like Au, Ag and Pd and valuable metals like Cu, Sn and Ni from the scraps of waste electrical and electronic equipment(WEEE) that consists of detective electrical and electronic parts discarded during manufacturing electrical and electronic equipments and waste electrical and electronic parts generated during disassembling them. In general, the scraps of WEEE are composed of various metals and alloys as well as refractory oxides and plastic components. Precious and valuable metals from the scraps of WEEE can be recovered by gas-phase-volatilization, hydrometallurgical, or pyrometallurgical processes. However, the gas-phase-volatilization and hydrometallurgical processes have been suggested but not yet commercialized. At the present time, most of the commercial plants for recovering precious and valuable metals from the scraps of WEEE adopt pyrometallurgical processes. Therefore, in this paper, the technical and environmental aspects on the important pyrometallurgical processes through literature survey are reviewed, and the scale-up result of a new pyrometallurgical process for recovering the precious and valuable metals contained in the scraps of WEEE using waste copper slag is presented.
In terms of resources recycling and resolving waste disposal problems, it is very important to recover precious metals like Au, Ag and Pd and valuable metals like Cu, Sn and Ni from the scraps of waste electrical and electronic equipment(WEEE) that consists of detective electrical and electronic parts discarded during manufacturing electrical and electronic equipments and waste electrical and electronic parts generated during disassembling them. In general, the scraps of WEEE are composed of various metals and alloys as well as refractory oxides and plastic components. Precious and valuable metals from the scraps of WEEE can be recovered by gas-phase-volatilization, hydrometallurgical, or pyrometallurgical processes. However, the gas-phase-volatilization and hydrometallurgical processes have been suggested but not yet commercialized. At the present time, most of the commercial plants for recovering precious and valuable metals from the scraps of WEEE adopt pyrometallurgical processes. Therefore, in this paper, the technical and environmental aspects on the important pyrometallurgical processes through literature survey are reviewed, and the scale-up result of a new pyrometallurgical process for recovering the precious and valuable metals contained in the scraps of WEEE using waste copper slag is presented.
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문제 정의
본고에서는 문헌을 통하여 조사된 건식공정들을 간략히 소개하고, 또한 가장 최근에 본 연구자들에 의해서 수행된 폐동슬래그를 활용한 WEEE 스크랩 처리 기술의 규모 확대 실험결과를 간략히 소개하고자 한다.
산화/환원 탑브로잉 공법은 WEEE 스크랩을 적절한 용재와 혼합하여 700℃ 정도에서 소각하고 이어서 125CTC 정도에서 산화 용융과 환원 공정을 거쳐 귀금속과 유가금속을 합금 상으로 회수하는 공법이다. 산화용융 공정에서는 납과 아연을 환원 휘발하여 기상으로 분리회수를 목적으로 하며, 환원 공정에서는 슬래그의 유동성과 합금의 회수율을 증대시키기는 것을 목적으로 한다. 배출되는 슬래그는 SiO2, AI2O3, CaO와 MgO> 주로 포함한다.
가설 설정
1) 용융온도가 낮을 것
2) 점성이 낮을 것
3) 표면장력이 클 것
4) 밀도가 작을 것
5) 로벽 침식이 적을 것
6) 귀금속 및 유가금속의 포집능력이 작을 것
제안 방법
한 예로 WEEE 스크랩의 구성물 중 폐 PCB (printed circuit board)로부터 귀금속과 유가 금속을 회수하기 위한 기술개발에서 슬래그 조성 선택과정을 설명하면 다음과 같다. 먼저 폐 PCB의 화학분석을 통하여 슬래그성분을 사전 분석하고 그에 대한 주 3원계 조성을 3원계 슬래그 상태도에 Fig. 6과 같이 표시하여 용융온도를 조사한다. Fig.
성능/효과
보고되고 있다.2)반면에 국내적으로는 2005년 추정치를 근거로 대략 29만 톤 정도의 폐전기전자제품이 발생되고 있는 것으로 추산 된다.3)
이 공법은 슬래그 형성제로 동 제련소에서 배출되는 폐동슬래그을 재활용하기 때문에 부 원료비를 절감할 수 있다는 장점이 있다. 규모 확대 실험에서 WEEE 스크랩은 대략 1250℃ ~1300℃ 부근에서 완전히 용융되어 슬래그상과 합금 상으로 분리되는 것이 관측되었다. 폐 휴대폰에서 발생된 WEEE 스크랩 5 kg과 폐동슬래그 5 kg 그리고 첨가제로 CaO 0.
규모 확대 실험에서 WEEE 스크랩은 대략 1250℃ ~1300℃ 부근에서 완전히 용융되어 슬래그상과 합금 상으로 분리되는 것이 관측되었다. 폐 휴대폰에서 발생된 WEEE 스크랩 5 kg과 폐동슬래그 5 kg 그리고 첨가제로 CaO 0.5 kg를 혼합하여 카아본 도가니 에 장입 한 후대기 중 1350℃에서 30분 동안 고온 용융한 결과 합금 상이 대략 1.7 kg 정도 회수되었으며, 회수된 합금 상에는 구리, 철, 주석, 니켈이 각각 70%, 12%, 3%, 2% 정도 함유되었고, Au는 대략 9000 ppm, Ag는 대략 20000 ppm 정도 함유되었다. 일반적으로 WEEE 스크랩이 고온용융되는 경우 합금상과 슬래그상 그리고 기상으로 분리된다.
후속연구
그러나 가스휘발공정과 습식공정은 아직 기초연구단계에 머물고 있는 실정으로, 현재 WEEE 스크랩으로부터 금, 은, 팔라듐 및 구리 등을 회수하기위한 상업적인 플랜트의 대부분은 건식공정으로 이루어지고 있다. 따라서 폐전기전자기기로부터 귀금속 및 유가금속의 회수기술에 관한 조사를 바탕으로 향후 폐 전기 전자기기로부터 금, 은, 팔라듐 등 귀금속과 폐전기전자기기에 가장 많이 함유된 구리와 같은 유가금속 회수는 기존의 연 및 구리제련 설비를 활용하는 건식공정인의 하나인 비철 제련공정 활용 공법이 더욱더 많이 이루어질 것으로 판단된다. 또한 금, 은, 팔라듐 및 구리와 더불어 폐 전기 전자기기에 상당량 함유된 주석, 니켈 등 유가 금속의 회수기술은 자동차 폐촉매 같은 귀금속 및 유가 금속을 함유한 각종 폐기물 그리고 폐동슬래그 같은 비철 제련부산물들과 함께 동시에 처리할 수 있는 효율적이면서 환경친화적인 기술 개발이 앞으로 활발히 진행될 것으로 예측된다.
따라서 폐전기전자기기로부터 귀금속 및 유가금속의 회수기술에 관한 조사를 바탕으로 향후 폐 전기 전자기기로부터 금, 은, 팔라듐 등 귀금속과 폐전기전자기기에 가장 많이 함유된 구리와 같은 유가금속 회수는 기존의 연 및 구리제련 설비를 활용하는 건식공정인의 하나인 비철 제련공정 활용 공법이 더욱더 많이 이루어질 것으로 판단된다. 또한 금, 은, 팔라듐 및 구리와 더불어 폐 전기 전자기기에 상당량 함유된 주석, 니켈 등 유가 금속의 회수기술은 자동차 폐촉매 같은 귀금속 및 유가 금속을 함유한 각종 폐기물 그리고 폐동슬래그 같은 비철 제련부산물들과 함께 동시에 처리할 수 있는 효율적이면서 환경친화적인 기술 개발이 앞으로 활발히 진행될 것으로 예측된다.
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