초록 ▼

□ 최종 (연차) 목표
○ 폐솔더 도시광석의 순환활용기술 개발
• 금속회수율: 주석 ≥ 95%, 은 ≥ 99%, 구리 ≥ 99%, 순도; 산업소재원료용
• 유해금속 (납 등) 제거율 99%

□ 개발내용 및 결과
○ 폐솔더 도시광석으로부터 주석, 은, 구리 등과 같은 유용금속을 추출하여 회수하는 순환활용기술의 개발을 수행하였음으며 당해연도는 3차년도로서 2차년도에 탐색, 개발된 기반기술을 바탕으로 폐솔더의 순환활용을 위한 최적공정 및 기술을 도출하였음
○ 장단점, 경제성, 환경성, 현장 적용성

□ 최종 (연차) 목표
○ 폐솔더 도시광석의 순환활용기술 개발
• 금속회수율: 주석 ≥ 95%, 은 ≥ 99%, 구리 ≥ 99%, 순도; 산업소재원료용
• 유해금속 (납 등) 제거율 99%

□ 개발내용 및 결과
○ 폐솔더 도시광석으로부터 주석, 은, 구리 등과 같은 유용금속을 추출하여 회수하는 순환활용기술의 개발을 수행하였음으며 당해연도는 3차년도로서 2차년도에 탐색, 개발된 기반기술을 바탕으로 폐솔더의 순환활용을 위한 최적공정 및 기술을 도출하였음
○ 장단점, 경제성, 환경성, 현장 적용성 평가를 통하여 전해분리 기술을 상용성이 유망한 기술로 선정하였음
○ 전해분리기술을 이용하여 Pb-free 솔더로부터 순도≥99.9% Sn과 은의 함량이 45wt.% 이상인 양극슬라임을 회수함
○ 질산침출 및 환원석출법으로 양극슬라임으로부터 순도≥99.9% Ag를 회수하였으며 관련기업과 상용화 상담중

□ 기대효과
○ 도시광석의 순환자원화에 의한 금속소재원료의 확보 및 국내산업 경쟁력 강화
○ 환경부하·에너지 저감형 Pb-free 폐솔더 순환활용기술의 선제 확보

□ 적용분야
○ 타 도시광석의 순환활용기술개발에 적용 가능한 순환자원화 실증 모델을 도출
○ 고온용융-전기화학의 복합 신분리기술의 개발로 난용성 타 도시광석의 순환활용기술 개발에 응용

(출처 : 최종(연차)보고서 요약서 4p)

Abstract ▼

IV. Results

○ Stannic acid of high purity could be recovered from waste solder(63.6 wt.% Sn -31.6 wt.% Cu) by removing Cu completely using the nitric acid treatment. The leaching of Cu was enhanced by raising the nitric acid concentration and leaching time in the range 1.0 ~ 5.0 M and 25 ~ 90

IV. Results

○ Stannic acid of high purity could be recovered from waste solder(63.6 wt.% Sn -31.6 wt.% Cu) by removing Cu completely using the nitric acid treatment. The leaching of Cu was enhanced by raising the nitric acid concentration and leaching time in the range 1.0 ~ 5.0 M and 25 ~ 90 min, respectively. The pulverization of waste solder also increased the leaching rate. High-purity stannic acid could be recovered with the complete leaching of Cu at the conditions: nitric acid concentration - 2.0M, leaching temperature -90℃, reaction time - 60 min, pulp density - 10g/L, milling time - 4min.

○ Carbon reduction of stannic acid obtained by the nitric acid treatment of waste solder was carried out using activated carbon as the reducing agent. The optimum condition of the carbon reduction is a carbon equivalent of 2, a reaction temperature of 950℃, a gas flow rate of 500 ml/min (nitrogen) and a reaction time of 120 min, at which the reduction ratio of tin oxide is over 98%. However, it was observed that some of SnO compound is volatilized over 800℃.

○ The reduction rate of stannic acid by hydrogen increased with increasing in hydrogen partial pressure and temperature. The hydrogen reduction reaction of stannic acid was found to follow the nucleation and growth model. The reduction was a first-order reaction for the hydrogen partial pressure with the activation energy of 62.5 KJ/mol. Also, it was analyzed in the hydrogen reduction of tin oxide that the reduction ability of hydrogen decreases at over 5wt% humidity.

○ The scale-up electrolytic separation of waste solder (Sn-Ag(2~4 wt.%) - Cu(<0.9 wt.%)) produced high-purity Sn (≥99.9%) and anode slime containing over 45 wt.% Ag at the current efficiency of 84%. The electrochemical behavior of the waste solder was examined by cyclic voltammetry in NaOH solution to determine the optimum conditions for electrolytic separation.

○ Resulting in high purity electrodeposited Sn and Ag-concentrated anode slime. The characteristic of our process developed during last two years was the use of ecofriendly designed electrolyte based on sulfuric acid containing chloride ion. the electrolyte prevented a precipitation of Sn oxide and increased the Ag enrichment ratio of anode slime. These merits were kept on the scale-up experiment having 84.3 % current efficiency and close to 100% Ag enrichment ratio. On the other hand, the energy consumption of the process was 151 Wh/kg-Sn, which is competitive one compare with commercialized Sn electrorefining processes.

In the metal solvent extraction experiment, 39% Ag could be removed by attaching to Zn plate which was inserted in the melt of 1170g waste solder at 200℃ for 2 hours. This confirms that Zn plate is more effective than Zn powders to recover Ag using this method.

○ The maximum lead removal (i.e., 23.83±4.18%) was observed in the presence of 0.01 M of acetic acid

○ Acetogen produced up to 0.35±0.03 M of acetic acid by utilizing 237 g/L of ethanol

(출처 : SUMMARY 11p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 최종(연차)보고서 요약서 ... 4
• 요약문 ... 6
• SUMMARY ... 10
• CONTENTS ... 14
• 목차 ... 16
• 표목차 ... 18
• 그림목차 ... 20
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 24
• 제1절 연구개발의 목적 및 필요성 ... 24
• 제2절 연구개발의 목표 및 내용 ... 27
• 1. 최종목표 ... 27
• 2. 연차별 연구 목표 및 내용 ... 27
• 3. 추진체계 ... 28
• 4. 추진전략 및 방법 ... 29
• 제2장 국내·외 폐솔더 순환활용의 현황 ... 31
• 제1절 도시광산(Urban Mining)의 개요 ... 31
• 1. 정의 ... 31
• 2. 도시광산 확보 및 개발의 필요성 ... 32
• 3. 도시광산 자원 범위 및 분류 ... 34
• 4. 세계 도시광석 매장량 ... 36
• 제2절 국내 폐솔더 도시광석의 발생 현황 ... 38
• 1. 솔더의 정의 및 분류 ... 38
• 2. 솔더의 생산 구조 ... 42
• 3. 폐솔더 도시광석의 매장량 ... 46
• 제3절 폐솔더 주성분(주석, 은)의 물질 흐름 ... 50
• 1. 주석(Sn)의 물질 흐름 ... 50
• 2. 은(Ag)의 물질 흐름 ... 58
• 제4절 국내·외 폐솔더 순환활용기술 현황 ... 71
• 1. 폐솔더 순환활용기술 및 연구개발 현황 ... 71
• 2. 폐솔더 순환활용기술의 특허분석 ... 74
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 77
• 제1절 서언 ... 77
• 제2절 폐솔더 실험재료 ... 78
• 제3절 화학분리기술에 의한 폐솔더의 순환활용 ... 82
• 1. 폐솔더의 질산처리 분야 ... 82
• 2. 주석산의 탄소환원 분야 ... 91
• 3. 주석산의 수소환원 분야 ... 97
• 제4절 전해분리기술에 의한 폐솔더의 순환활용 ... 110
• 1. 황산염 전해분리기술 분야 ... 110
• 2. 알칼리 전해분리기술 분야 ... 118
• 제5절 금속용매추출기술에 의한 폐솔더의 순환활용 ... 126
• 1. 금속용매추출 분리기술 ... 126
• 제6절 아세트산 생산 미생물을 이용한 폐솔더의 순환활용 ... 139
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 145
• 1. 최종 연구목표의 달성도 ... 145
• 2. 당해연도 연구목표의 달성도 ... 145
• 3. 관련분야에의 기여도 ... 146
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 148
• 1. 기대성과 ... 148
• 2. 실용화/상업화 계획 ... 148
• 제6장 참고문헌 ... 149
• 끝페이지 ... 151