KR101504193B1 - 전자 폐 재료로부터 희귀금속을 재생하는 방법 및 이의 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전자 폐 재료들로부터 희귀금속들을 재생하는 방법 및 이의 장치에 관한 것이다. 상기 방법은 다음 단계를 포함한다: 전자 폐 재료들을 기계적으로 분쇄하는 단계; 정전기 분리에 의해 고무 및 플라스틱 재료들을 제거하는 단계; 자기 분리에 의해 강자성 금속들을 제거하는 단계; 마이크로파 열분해에 의해 잔여 고무와 플라스틱 재료들을 제거하는 단계; 마이크로파를 사용하여 간접적으로 가열함으로써 저 용융점 금속들을 제거하는 단계; 재생을 위해 저 용융점 금속으로부터 고 용융점 금속까지 차례로 희귀금속들을 서로 분리하는 단계. 상기 장치는 마이크로파 하우징을 포함한다. 여과 스크린은 하우징의 내벽 상에 수평하게 위치하며, 수직으로 배열되고 끝이 개방된 가열 파이프들은 여과 스크린 위에 위치된다. 상기 방법과 장치는 전자 폐 재료들에서 원료들을 적절하게 재생할 수 있다.
Description
본 발명은 산업용-폐기물 처리, 더욱 구체적으로 희귀금속들을 함유하는 전자 폐 재료로부터 희귀금속들을 재생하는 방법 및 이의 장치에 관한 것이다.
"희귀금속들을 함유하는 전자 폐 재료들"은 금, 은, 백금, 팔라듐, 로듐, 루테늄, 이리듐 및 다른 희귀금속들을 함유하는 폐 부품, 폐 잔류물 및 폐수를 의미한다. 원료들의 다양한 출처가 광물, 제련, 전자기술, 전기도금, 화학 산업에 집중되어있다. 희귀금속들은 희박하며, 정제하기 어렵고 가치가 있기 때문에, 희귀금속들을 함유하는 폐 재료들로부터 희귀금속들을 재생하는 것은 큰 경제적 및 사회적 이득을 가진다.
전자기술로부터 얻은 희귀금속들을 함유하는 폐 재료들은 폐 회로기판(인쇄회로기판, 집적회로판 포함)이며, 통상적으로 사용된 처리 기술들은 기계적 분쇄, 습식 야금(hydrometallurgy), 열 야금 또는 이들의 조합을 포함한다. 그럼에도 불구하고, 재생 방법은 에너지 낭비, 오염 유발, 낮은 생산성, 높은 비용 등의 단점들을 가진다.
공개공보 번호 CN1927480A의 중국 특허는 전자 폐기물을 빠르게 열분해하고, 반응 온도 600~800℃에서 납과 주석을 분리하고, 반응 온도 900~1500℃에서 구리, 아연, 은, 니켈을 분리하기 위해 마이크로파 조사를 사용하는 전자 폐기물 처리 방법을 제공하였다. 그러나, 이 발명은 어떻게 용융된 금속들이 전자 부품들로부터 분리되는지의 과정 또는 마이크로파 반응기의 구조에 대해 기술하지 않았다.
공개공보 번호 CN200958111Y의 중국 특허는 하우징, 내부 용광로, 용광로 마개, 연속 공급 장치, 적외선 온도 탐지기 등의 유닛을 포함하는 산업용 마이크로파 제련 장비를 제공하였다. 그러나 그 안의 적외선 온도 탐지기는 하우징의 상부에 위치하여서, 용광로에서 제련 온도를 나타내는데 실패하였다. 또한, 금속들을 환원하고 제련하기 위한, 금속들이 제련된 후 잔류물들을 냉각하기 위한 실용신안을 사용하여서, 밀폐 루프(closed-loop) 수 냉각 시스템을 제공하여, 마이크로파 제련 장비의 구조의 복잡함뿐만 아니라 제조 비용을 증가시킨다. 더욱 중요한 것은, 이런 실용신안은 마이크로파를 흡수할 수 있는 다른 물질들과 폐 재료를 직접 혼합함으로써 광석과 금속을 가열하는데 사용되었고, 이것이 단순한 폐 재료 부품들을 복잡하게 만들었고, 이는 희귀금속들을 분리하는데 유리하지 않다.
상기 문제들을 해결하기 위해서, 본 발명은 전자 폐 재료들로부터 희귀금속들을 재생하는, 에너지 절약적이며 고 효율이며, 제어하기 쉽고 오염이 없는 방법을 제공하는 것을 목표로 하며, 전자 폐 재료들로부터 희귀금속들을 재생하는 장치를 제공하는 것을 목표로 한다. 합리적인 디자인을 갖기 때문에, 본 발명의 장치는 반응에 집중하고 희귀금속들을 용융할 때 고체와 액체를 분리하는데 적합하며 자동 작업에 편리하다.
본 발명의 한 양태는 희귀금속들을 함유하는 전자 폐 재료들로부터 희귀금속들을 재생하는 방법을 제공하며, 다음 단계들을 포함한다:
(1) 희귀금속들을 함유하는 전자 폐 재료들을 이용하여, 기계적으로 분쇄하고 체질하여 희귀금속들을 함유하는 전자 폐 분말을 얻는 단계;
(2) 희귀금속들을 함유하는 전자 폐 분말을 이용하여, 정전기 분리에 이해 고무와 플라스틱 재료를 제거하고, 희귀금속이 풍부한 부분을 수집하는 단계;
(3) 희귀금속이 풍부한 부분을 이용하여, 자기 분리에 의해 강자성 금속들을 제거하고, 강자성 제거 금속이 풍부한 부분을 수집하는 단계;
(4) 강자성 제거 금속이 풍부한 부분을 이용하여, 마이크로파 반응기의 공급 입구로부터 가열 챔버 속으로 강자성 제거 금속이 풍부한 부분을 공급하고, 공급 입구 밸브 및 채널들을 연결하는 밸브를 닫고, 마이크로파에 의해 고열 반응 온도 T1= 400~600℃로 가열하고, 배출구에서 열분해에 의해 발생된 기체들을 수집하는 단계;
(5) 마이크로파에 의해 용융 온도 T2= 700~900℃로 가열하고, 주석, 납, 안티몬 및 다른 저 용융점 금속들을 용융하고, 5~30분 동안 용융을 지속하고, 용융된 저 용융점 금속 액체를 여과 스크린에 통과시키고, 여과물 A와 잔류물 A를 개별적으로 수집하는 단계;
(6) 마이크로파에 의해 잔류물 A를 용융 온도 T3= 990~1020℃로 가열을 지속하고, 금속 은을 용융하고, 5~30분 동안 용융을 유지하고, 용융된 은 액체를 여과 스크린에 통과시키고, 여과물 B와 잔류물 B를 개별적으로 수집하는 단계;
(7) 잔류물 B를 이용하여, 하나 이상의 희귀금속들을 개별적으로 분리하기 위해 마이크로파-용융, 산-액체 여과, 전기분해 및 추출 중 하나 이상의 방법을 사용하는 단계.
본 발명의 단계(1)~(3)은 희귀금속들을 함유하는 전자 폐 재료들을 분쇄하고 사전에 정제하고, 고무 및 플라스틱 재료들과 그 안에 혼합된 강자성 금속 혼합들을 제거하는 것을 목표로 하는 재료들에 대한 전처리이다.
용어 "희귀금속들을 함유하는 전자 폐 재료들"은 금, 은 및 백금 그룹 금속(루테늄, 로듐, 팔라듐, 오스뮴, 이리듐 및 백금)의 8개 금속 원소들을 함유하는 전자 폐 재료들 또는 부품들을 의미하며, 또한 고무 및 플라스틱 재료들, 비금속들(base metals) 및 기타를 함유할 수 있다. 희귀금속들은 용융점이 높아지는 순서로 나열된다: 960℃의 용융점을 가진 은, 1063℃의 용융점을 가진 금, 1552℃의 용융점을 가진 팔라듐, 1772℃의 용융점을 가진 백금, 1966℃의 용융점을 가진 로듐, 2250℃의 용융점을 가진 루테늄, 2454℃의 용융점을 가진 이리듐 및 3045℃의 용융점을 가진 오스뮴.
용어 "고무 및 플라스틱 재료들"은 고무 및 플라스틱 재료들의 집합적 이름을 의미하며, 고무 및 플라스틱 재료들은 정전기 특성들을 가진다.
용어 "강자성 금속들"은 철, 코발트, 니켈 등과 같은 실온 이상에서 강자성을 갖는 금속을 의미한다.
단계(1)는 원료 재료들로서 희귀금속들을 함유하는 전자 폐 재료들을 이용하여, 희귀금속들을 함유하는 전자 폐 재료들을 기계적으로 사전에 분쇄하고, 체질한 후, 희귀금속들을 함유하는 전자 폐 분말을 수집하는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 희귀금속들을 함유하는 전자 폐 재료들은 4 내지 10mm의 크기를 갖는 입자들로 사전에 분쇄한 후, 추가로 분쇄하고, 3~5 메시 체에 통과된다.
희귀금속들을 함유하는 전자 폐 재료들의 주요 형태들은 폐 회로기판, 전자 부품, 폐 휴대폰 및 사용종료된 컴퓨터 등이다.
단계(2)에서 정전기 분리는 고무 및 플라스틱 재료의 정전기 특성을 이용하는 분리 방법이다. 정전기 분리 동안, 정전기력, 중력 및 원심력의 결과로 얻은 힘의 작용에 의해, 고무 및 플라스틱 재료는 전하들을 운반하며, 그 결과 고무와 플라스틱 재료는 분리될 수 있다. 나머지들은 희귀금속이 풍부한 부분이며, 또한 적은 고무와 플라스틱 재료를 포함할 수 있다.
단계(3)에서 자기 분리는 재료들의 자성 차이를 이용함으로써 자기장 및 다른 힘들의 작용하에서 실행된 분리 방법이다. 철, 코발트, 니켈 및 다른 자기 금속들은 자기 분리 동안 분리될 수 있다; 나머지들은 강자성 제거 금속이 풍부한 부분이다.
단계(3) 이후, 소량의 강자성 제거 금속이 풍부한 부분을 이용하여 성분들을 측정하고 희귀금속들의 용융점의 높아지는 순서에 따라 표적 금속들의 재생 순서를 결정한다.
단계(4)~(7)은 저온에서 강자성 제거 금속이 풍부한 부분에서 잔여 고무 및 플라스틱 재료 및 저 용융점 비금속들을 제거하고, 이들의 다른 용융점에 따라 각 희귀금속을 분리하기 위한 목적으로 마이크로파에 의한 가열 단계이다.
마이크로파에 의한 가열의 모든 과정들은 마이크로파 반응기에서 실행된다. 마이크로파 반응기는 마이크로파 하우징, 마이크로파 하우징의 내벽 상에 위치한 마이크로파 전달장치, 공급을 위해 마이크로파 하우징 내부에 위치한 공급 입구, 속이 빈 마이크로파 하우징에 형성된 마이크로파 챔버, 하우징의 내벽 상에 수평하게 위치한 여과 스크린, 여과 스크린 위에 위치한 희귀금속들을 함유하는 전자 폐 분말을 가열하는데 사용되는 하나 이상의 가열 파이프, 내부 공간이 희귀금속들을 함유하는 전자 폐 분말들이 통과하여 놓이게 되도록 제공된 가열 챔버인 가열 파이프들은 수직으로 배열되고 끝이 개방되며, 가열 파이프들의 온도를 탐지하는데 사용되는, 가열 파이프들 위에 위치한 온도 탐지기, 열분해에 의해 발생된 기체들을 제거하기 위해 사용되는, 마이크로파 하우징 위에 위치한 배출구 및 재료들을 배출하기 위해 사용되는, 마이크로파 하우징의 바닥에 위치한 하부-파이프라인을 포함한다. 공급 입구, 배출구 및 하부-파이프라인은 모두 밸브를 가진다.
단계(4)는 강자성 제거 금속이 풍부한 부분을 이용하여, 강자성 제거 금속이 풍부한 부분을 마이크로파 반응기의 공급 입구로부터 가열 챔버 속으로 공급하고, 공급 입구 밸브와 파이프라인 밸브를 닫고, 마이크로파에 의해 고열 반응 온도 T1= 400~600℃로 가열하는 단계를 포함한다. 강자성 제거 금속이 풍부한 부분에 있는 잔여 고무 및 플라스틱 재료들은 열에 의해 분해되어 기체들을 발생시킨다. 열분해에 의해 발생된 기체들은 배출구에 수집된다. 바람직하게는, 열분해 온도 T1은 500℃이다.
단계(5)는 마이크로파에 의해 용융 온도 T2= 700~900℃로 가열하고, 주석, 납, 안티몬 및 다른 저 용융점 금속들을 용융하고, 5~30분 동안 용융을 지속하는 단계를 포함한다. 용융 온도 T2는 금속 안티몬의 용융점 630.5℃보다 높아야 하며 금속 은의 용융점 960℃보다 낮아야 한다. 금속 주석, 납 및 안티몬을 용융시켜 혼합된 용융 액체를 형성한 후 위에서부터 아래로 여과 스크린을 통해 여과시켜 여과물 A를 형성할 수 있다. 하부-파이프라인 밸브를 개방하고 여과물을 수집한다. 용융점에 도달하는데 실패한 잔존 금속들은 강자성 제거 금속이 풍부한 부분에 여전히 수집되어 여과 스크린 위에 잔여물 A를 형성한다.
본 발명에서 "저 용융점 금속들"은 231.9℃의 용융점을 가진 주석, 327℃의 용융점을 가진 납 및 630.5℃의 용융점을 가진 안티몬과 같은 900℃보다 낮은 용융점을 가진 금속들을 의미한다. 이런 저 용융점 금속들은 용융 온도 T2=700~900℃에서 용융된 액체를 형성하는 경향이 있어서, 분리될 수 있다. 바람직하게는, 용융 온도 T2는 700℃이다.
바람직하게는, 마이크로파 반응기는 마이크로파 하우징의 바닥에 위치한 서브-파이프라인에 연결된 진공 하우징, 진공 하우징 위에 위치한 진공 펌프 및 상기 진공 하우징의 바닥에 위치한 공급 출구, 속이 빈 진공 하우징에 형성된 진공 챔버를 더 포함한다. 강자성 제거 금속이 풍부한 부분은 단지 소수의 희귀금속을 함유하기 때문에, 용융된 후 용융되지 않은 금속들에 부착될 수 있고; 또는 비금속들이 용융된 후 비금속들이 희귀금속들 잔여물들/분말들을 내부에 덮을 수 있어서, 고체-용융물 분리를 이루기 어렵다. 진공 챔버에 연결된 하부-파이프라인은 마이크로파 반응기의 바닥에 제공되며, 압력하에서 용융된 금속들을 여과할 수 있어서, 더 나은 고체-용융물 분리를 얻을 수 있다. 진공 여과를 보증하기 위해서, 공급 입구 밸브 및 배출구를 계속 밀폐하는 것이 허용된다. 따라서, 바람직하게는, 단계(5)는 마이크로파에 의해 용융 온도 T2=700~900℃로 가열하고, 5~30분 동안 용융을 지속하고, 진공 펌프를 개방하고, 주석, 납, 안티몬 및 다른 저 용융점 금속들을 0.2~0.5 기압에서 용융하고, 진공 여과하고, 여과물 A와 잔류물 A를 개별적으로 수집하는 단계를 포함한다. 이때에 여과물 A는 주석, 납 및 안티몬의 혼합된 용융 액체이며, 진공 챔버 속으로 자연적으로 흐를 수 있다. 공급 출구 밸브를 개방하고, 여과물을 수집한다. 은, 금, 구리, 백금 족 금속(루테늄, 로듐, 팔라듐, 오스뮴, 이리듐 및 백금) 및 다른 고 용융점 금속들을 함유하는 강자성 제거 금속이 풍부한 부분인 잔류물 A는 여과 스크린 위에 갇힌다.
단계(6)는 마이크로파에 의해 잔류물 A를 용융 온도 T3=990~1020℃로 가열을 지속하고, 금속 은을 용융하고, 5~30분 동안 용융을 유지하는 단계를 포함한다. 용융 온도 T3는 금속 은의 용융점 960℃보다 높아야하고 금속 금의 용융점 1063℃보다 낮아야한다. 금속 은은 용융되어 용융된 액체를 형성할 수 있고, 그런 후에 위에서 아래로 여과 스크린을 통과하여 여과되어 여과물 B를 형성할 수 있고, 자연적으로 냉각되고 주조된다. 하부-파이프라인 밸브를 개방하고, 여과물 B를 수집하였다. 용융점에 도달하는데 실패한 잔존하는 금속들은 강자성 제거 금속이 풍부한 부분에 여전히 수집되어 금속 금, 구리 및 백금 족 금속들(루테늄, 로듐, 팔라듐, 오스뮴, 이리듐 및 백금)의 하나 이상을 함유하는 잔류물 B를 여과 스크린 위에 형성한다.
선택적으로, 단계(6)는 바람직하게는 마이크로파에 의해 용융 온도 T3=990~1020℃로 가열하고, 5~30분 동안 용융을 유지하고, 진공 펌프를 개방하고, 0.2~0.5 기압에서 금속 은을 용융하고, 진공 여과하고, 여과물 B와 잔류물 B를 개별적으로 수집하는 단계를 포함한다.
단계(7)는 잔류물 B를 이용하여, 마이크로파-용융, 산-액체 여과, 전기분해 및 추출 중 하나 이상의 방법을 사용하여 하나 이상의 희귀금속들을 개별적으로 분리하는 단계를 포함한다. 여기서, 희귀금속들은 금 및 백금 족 금속들(루테늄, 로듐, 팔라듐, 오스뮴, 이리듐 및 백금) 중 하나 이상일 수 있으며, 또한 비금속 구리를 함유할 수 있다. 희귀금속들, 특히 금, 팔라듐 및 백금이 가장 일반적이다.
바람직하게는, 잔류물 B를 이용하여, 마이크로파에 의해 용융 온도 T4=1070~1075℃로 가열하고, 금속 금을 용융하고 5~30분 동안 용융을 유지하고, 용융된 금 액체를 여과 스크린에 통과시키고, 여과물 C와 잔류물 C를 개별적으로 수집하고; 잔류물 C를 이용하여, 마이크로파에 의해 용융 온도 T5=1480~1520℃로 가열하고, 금속 구리를 용융하고, 5~30분 동안 용융을 유지하고, 용융된 구리 액체를 여과 스크린에 통과시키고, 여과물 D와 잔류물 D를 개별적으로 수집하고; 잔류물 D를 이용하여, 마이크로파에 의해 용융 온도 T6=1580~1750℃로 가열하고, 금속 팔라듐을 용융하고, 5~30분 동안 용융을 유지하고, 용융된 팔라듐 액체를 여과 스크린에 통과시키고, 여과물 E와 잔류물 E를 개별적으로 수집하고; 잔류물 E를 이용하여, 마이크로파에 의해 용융 온도 T7=1800~1900℃로 가열하고, 금속 백금을 용융하고, 5~30분 동안 용융을 유지하고, 용융된 백금 액체를 여과 스크린에 통과시키고, 여과물 F와 잔류물 F를 개별적으로 수집하는 마이크로파-용융 방법이 단계(7)에서 사용된다. 전체 작업 단계들은 상기 단계(5) 및 (6)과 유사하며, 바람직하게는 진공 여과를 채택할 수 있고, 여과물은 진공 챔버 속으로 자연적으로 흐를 수 있고, 공급 출구를 밸브를 개방한 직후 수집될 수 있다. 여기서, 용융 온도 T4는 금속 금의 용융점 1063℃보다 높아야하며 금속 구리의 용융점 1083℃보다 낮아야한다. 바람직하게는, 용융 온도 T4=1070℃. 여과물 C는 용융된 금속 금 액체이며, 자연적으로 냉각하고 주조하기 위해 이용된다. 잔류물 C는 구리, 백금 및 팔라듐을 함유하는 강자성 제거 금속이 풍부한 부분이다. 용융 온도 T5는 금속 구리의 용융점 1083℃보다 높아야하며 금속 팔라듐의 용융점 1552℃보다 낮아야한다. 바람직하게는, 용융 온도 T5=1480℃. 여과물 D는 용융된 금속 구리 액체이다. 잔류물 D는 백금과 팔라듐을 함유하는 강자성 제거 금속이 풍부한 부분이다. 용융 온도 T6는 금속 팔라듐의 용융점 1552℃보다 높아야하며 금속 백금의 용융점 1772℃보다 낮아야한다. 바람직하게는, 용융 온도 T6=1580℃. 여과물 E는 용융된 금속 팔라듐 액체이며, 자연적으로 냉각하고 주조하기 위해 이용된다. 잔류물 E는 백금을 함유하는 강자성 제거 금속이 풍부한 부분이다. 용융 온도 T6는 금속 팔라듐의 용융점 1552℃보다 높아야하며 금속 백금의 용융점 1772℃보다 낮아야한다. 바람직하게는, 용융 온도 T7=1800℃. 여과물 F는 용융된 금속 백금 액체이며, 자연적으로 냉각하고 주조하기 위해 이용되며, 잔류물 F는 버린다.
바람직하게는, 잔류물 B를 이용하여, 염산, 질산, 황산 및 다른 일반적인 강산과 같은 강산을 첨가하고, 전체 금속 구리 및 이의 산화제, 이의 염화물 등을 산 액체에 용해하고 여과 스크린에 통과시켜 여과물 G 및 잔류물 G를 형성하는 산-액체 여과 방법이 단계(7)에 사용된다. 희귀금속 금 및 백금 족 금속들(루테늄, 로듐, 팔라듐, 오스뮴, 이리듐 및 백금)은 강산에 용해되지 않으며, 따라서 여과 스크린 위에 갇혀서 잔류물 G를 형성한다. 잔류물 G가 단지 금과 백금 족 금속들 중 하나를 함유할 때, 분리할 필요가 없다. 잔류물 G가 단지 금과 백금 족 금속들 중 여럿을 함유할 때, 전통적인 기술의 전기분해 또는 추출이 사용될 수 있고 희귀금속들은 따로 수집된다.
바람직하게는, 잔류물 B를 이용하여, 염산, 질산, 황산 및 다른 일반적인 강산과 같은 강산을 첨가하고, 전체 금속 구리 및 이의 산화제, 이의 염화물 등을 산 액체에 용해하고 여과 스크린에 통과시켜 여과물 G 및 잔류물 G를 형성한다. 잔류물 G가 단지 금과 백금 족 금속들 중 하나를 함유할 때, 분리할 필요가 없다. 잔류물 G가 단지 금과 백금 족 금속들 중 여럿을 함유할 때, 잔류물 G를 이용하여, 마이크로파에 의해 용융 온도 T8=1070~1075℃로 가열하고, 금속 금을 용융하고, 5~30분 동안 용융을 유지하고, 용융된 금 액체를 여과 스크린에 통과시키고, 여과물 H와 잔류물 H를 개별적으로 수집하고; 잔류물 H를 이용하여, 마이크로파에 의해 용융 온도 T9=1580~1750℃로 가열하고, 금속 팔라듐을 용융하고, 5~30분 동안 용융을 유지하고, 용융된 팔라듐 액체를 여과 스크린에 통과시키고, 여과물 I와 잔류물 I를 개별적으로 수집하고; 잔류물 I를 이용하여, 마이크로파에 의해 용융 온도 T10=1800~1900℃로 가열하고, 금속 백금을 용융하고, 5~30분 동안 용융을 유지하고, 용융된 백금 액체를 여과 스크린에 통과시키고, 여과물 J와 잔류물 J를 개별적으로 수집하는 산-액체 여과 방법 및 마이크로파-용융 방법이 단계(7)에서 사용된다.
바람직하게는, 마이크로파-용융, 산-액체 여과, 전기분해 및 추출 중 하나 이상의 방법이 단계(7)에서 사용될 때, 여과는 여과가 단계들에 포함되는 경우 진공 여과일 수 있으며, 여과물은 자연적으로 진공 챔버 속으로 흐를 수 있고 공급 출구 밸브를 개방한 직후 수집될 수 있다.
희귀금속들을 함유하는 폐 재료들은 또한 로듐, 루테늄, 이리듐 및 오스뮴의 희귀금속들 중 하나 이상을 함유할 수 있다. 마찬가지로, 이들은 용융점의 높아지는 순서에 따라 분리되고 재생될 수 있다.
바람직하게는, 단계(7) 이후, 상기한 대로 로듐, 루테늄, 이리듐 및 오스뮴(로듐의 용융점은 1966℃이며, 루테늄의 용융점은 2250℃이며, 이리듐의 용융점은 2454℃이며 오스뮴의 용융점은 3045℃이다)의 희귀금속들 중 하나 이상을 분리하기 위해 마이크로파-용융 방법을 사용한다.
본 발명의 다른 양태는 희귀금속들을 함유하는 전자 폐 재료들로부터 희귀금속들을 재생하기 위한 장치를 제공하는 것이며, 마이크로파 하우징, 마이크로파 하우징의 내벽 상에 위치한 마이크로파 전달장치, 공급을 위해 마이크로파 하우징 내부에 위치한 공급 입구, 속이 빈 마이크로파 하우징에 형성된 마이크로파 챔버, 하우징의 내벽 상에 수평하게 위치한 여과 스크린, 여과 스크린 위에 위치한 희귀금속들을 함유하는 전자 폐 분말을 가열하는데 사용된 하나 이상의 가열 파이프, 내부 공간이 희귀금속들을 함유하는 전자 폐 분말들이 통과하여 놓이게 되도록 제공된 가열 챔버인 가열 파이프들은 수직으로 배열되고 끝이 개방되며, 가열 파이프들의 온도를 탐지하는데 사용된, 가열 파이프들 위에 위치한 온도 탐지기, 열분해에 의해 발생된 기체들을 제거하기 위해 사용된, 마이크로파 하우징 위에 위치한 배출구 및 재료들을 배출하기 위해 사용된, 마이크로파 하우징의 바닥에 위치한 하부-파이프라인을 포함한다.
마이크로파 전달장치는 마이크로파 하우징의 내벽 상에 위치되며, 마이크로파 전달장치는 마이크로파 하우징 내에 열을 발생시키기 위해 마이크로파를 공급할 수 있다. 마이크로파 가열은 다음 이점을 가진다: (1) 빠른 가열: 종래의 가열의 경우, 재료의 표면으로부터 내부로의 열 전달은 코어 온도를 증가시키며; 마이크로파 가열은 종래 가열과 구별되는 종류의 가열 방법이며, 전자기 복사가 유전 재료를 가열하고 전달하여, 유전 재료들의 외부 및 내부 공간 모두를 가열하며, 따라서, 짧은 시간에 고르게 가열하는 것이 가능하다; (2) 고른 가열: 마이크로파에 의해 가열될 때, 재료가 어떤 형태를 나타내던, 마이크로파는 균일하게 투과하여 열을 발생시킬 수 있고, 따라서 균일성을 크게 향상시켜서, 외부에 냉기 및 내부에 열의 동시 존재에 의해 특징을 나타내는 현상을 피할 수 있다; (3) 에너지 절약 및 고효율: 상이한 재료들은 밀폐된 마이크로파 챔버에서 상이한 마이크로파 흡수율을 가지며, 전자기파는 새어나갈 수 없으나 내부가 가열되는 재료에 의해 흡수될 수 있으며, 마이크로파 챔버에 있는 공기 및 상응하는 마이크로파 하우징은 가열되지 않아서, 열 효율은 높은 동시에, 작업장의 온도는 증가하지 않을 것이며 생산 환경은 현저하게 개선된다; (4) 쉬운 제어: 마이크로파 동력은 스위치와 노브를 조절함으로써 제어되며, 이것이 마이크로파 동력을 즉시 사용을 위해 이용할 수 있게 하며, 열 관성(thermal inertia)이 없고, 동력은 연속적으로 조절될 수 있고, 자동으로 작동하기 쉽다.
그러나, 금속들은 마이크로파를 흡수하지 않는데, 즉, 마이크로파-가열은 여러 이점을 가진다는 사실에도 불구하고, 금속들을 바로 용융하는데 사용될 수 없다. 본 발명의 장치는 이런 문제를 해결하는데 매우 중요한 해결책이다.
가열 파이프들은 고온 저항성 세라믹 재료들로 제조되며, 역할은 가열 챔버를 형성하는 것이며, 가열 파이프들은 가열 챔버에 위치한 희귀금속들을 함유하는 전자 분말들과 열을 교환할 수 있으며 희귀금속들을 용융하기 위해 이들을 간접적으로 가열할 수 있다. 가열 파이프들은 마이크로파 챔버에 위치되며, 수직으로 배열되고 끝이 개방된다. 이들의 내부 공간은 희귀금속들을 함유하는 전자 폐 분말들이 통과하여 놓이게 되도록 제공된 가열 챔버이다. 마이크로파의 작용은 가열 파이프들을 가열한 후, 희귀금속들을 함유하는 전자 폐 분말들에 열을 전달하여, 희귀금속들이 그 안에서 용융되게 하는 것이다.
파이프 지름이 너무 큰 경우, 가열되고 용융되도록 희귀금속들을 함유하는 전자 폐 분말들이 가열 파이프들과 잘 접촉할 수 없고; 파이프 지름이 너무 작은 경우, 희귀금속들을 함유하는 전자 폐 분말들이 가열 챔버를 채우고 분산되는 것이 어려우나, 가열 파이프들 위에 축적될 수 있어서, 나쁜 가열 작용을 초래한다. 바람직하게는, 가열 파이프들의 높이는 10~100cm의 범위이며, 파이프 지름은 3~10cm의 범위이다. 가열 파이프들의 수는 제한되지 않는다.
가열 파이프들의 온도를 나타낼 수 있는 온도 탐지기는 가열 파이프들 위에 위치된다.
여과 스크린은 하우징의 내벽 상에 그리고 가열 파이프들 아래에 놓이며, 용융되지 않은 고체 금속들과 용융된 금속들을 분리하는데 사용되어, 고체-용융물 분리를 얻는다.
마이크로파 하우징은 또한 붙박이 밸브들을 모두 가지는 공급 입구와 배출구를 가지며, 재료들의 흐름을 제어하는데 사용된다. 고무와 플라스틱 재료들의 열분해 이후, 배출구 밸브를 개방하여 열분해에 의해 발생된 기체들을 배출하고 수집한다.
마이크로파 하우징의 바닥에, 붙박이 밸브를 가지는 하부-파이프라인이 있으며, 마이크로파 하우징에 있는 재료들은 하부-파이프라인 밸브를 개방한 후 수집될 수 있다.
마이크로파 하우징의 내벽, 가열 파이프들, 여과 스크린, 하부-파이프라인 및 공급 입구의 밸브들, 배출구 및 하부-파이프라인은 모두 고온 저항성 세라믹 재료들로 제조된다.
희귀금속들을 함유하는 전자 폐 분말들은 단지 몇몇의 희귀금속을 함유하기 때문에, 용융된 후 용융되지 않은 금속들에 부착될 수 있고; 또는 비금속들은 비 금속들이 용융된 후 희귀금속들 잔여물들/분말들을 내부에 감쌀 수 있어서, 고체-용융물 분리를 이루기 어렵다. 진공 챔버에 연결된 하부-파이프라인은 마이크로파 반응기의 바닥에 제공되며, 압력하에서 용융된 금속들을 여과할 수 있어서, 더 나은 고체-용융물 분리를 얻을 수 있다.
바람직하게는, 마이크로파 반응기는 마이크로파 하우징의 바닥에 위치한 하부-파이프라인에 연결된 진공 하우징, 진공 하우징 위에 위치한 진공 펌프 및 진공 하우징의 바닥에 위치한 공급 출구, 속이 빈 진공 하우징에 형성된 진공 챔버를 더 포함한다. 진공 여과를 보증하기 위해서, 공급 입구 밸브와 배출구는 계속 밀폐될 수 있다.
바람직하게는, 진공 하우징, 진공 펌프 및 공급 출구는 고온 저항성 재료들로 모두 제조된다.
본 발명은 전자 폐 재료로부터 희귀금속들을 재활용하기 위한 방법 및 이의 장치를 제공하며, 다음 유익한 효과들을 가진다:
(1) 본 발명의 방법은 마이크로파 장치를 사용함으로써 희귀금속들을 함유하는 전자 폐기물을 가열하고, 이를 빠르게 용융하는데 사용되어, 희귀금속들의 용융점의 높아지는 순서에 따라, 차례로 희귀금속들이 분리될 수 있고 재생될 수 있다. 본 방법은 빠른 가열, 에너지 절약적인 고른 가열, 쉬운 제어, 오염 제거 및 낮은 비용의 이점을 가진다. 본 발명의 방법은 또한 용융점에 큰 차이를 갖는 다른 일반적인 금속들을 분리하고 재생하는데 사용될 수 있고, 재료들의 마이크로파 흡수성에 제한되지 않는다. 희귀금속들을 함유하는 전자 폐기물 이외에, 본 발명은 또한 치과 재료, 보석 등과 같은 희귀금속들을 함유하는 다른 폐 재료들을 재생하는데 사용될 수 있다.
(2) 합리적인 디자인을 갖기 때문에, 본 발명의 장치는 반응에 집중하고, 희귀금속들을 용융할 때 고체-액체 분리에 적합하며 자동 작동에 편리하다.
(3) 본 발명은 폐 재료들의 원료의 최대 사용인 희귀금속들을 재생하는 것이며 큰 경제적 및 사회적 이익을 가진다.
도 1은 본 발명의 방법의 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 방법의 흐름도 A이다.
도 3은 본 발명의 방법의 흐름도 B이다.
도 4는 본 발명의 방법의 흐름도 C이다.
도 5는 본 발명의 장치의 단면도 A이다.
도 6은 본 발명의 장치의 단면도 B이다.
도 5 및 6에 제공된 참조 번호는 다음과 같다: 1. 마이크로파 하우징, 2. 마이크로파 전달장치, 3. 공급 입구, 4. 온도 탐지기, 5. 가열 파이프, 6. 여과 스크린, 7. 배출구, 8. 하부-파이프라인, 9. 진공 하우징, 10. 진공 펌프, 11. 공급 출구.
도 2는 본 발명의 방법의 흐름도 A이다.
도 3은 본 발명의 방법의 흐름도 B이다.
도 4는 본 발명의 방법의 흐름도 C이다.
도 5는 본 발명의 장치의 단면도 A이다.
도 6은 본 발명의 장치의 단면도 B이다.
도 5 및 6에 제공된 참조 번호는 다음과 같다: 1. 마이크로파 하우징, 2. 마이크로파 전달장치, 3. 공급 입구, 4. 온도 탐지기, 5. 가열 파이프, 6. 여과 스크린, 7. 배출구, 8. 하부-파이프라인, 9. 진공 하우징, 10. 진공 펌프, 11. 공급 출구.
본 발명의 추가 설명은 목적, 기술적 해결책 및 이점들을 더 분명히 하기 위해, 도면들의 실시태양들과 조합하여 기술될 것이다. 본 발명은 특정 실시태양들을 참조하여 기술되었으나, 실시태양들은 예시적이며 본 발명의 범위는 이렇게 제한되지 않는다는 것이 이해될 것이다.
본 발명의 희귀금속들을 함유하는 전자 폐 재료로부터 희귀금속들을 재생하는 방법의 흐름도는 도 1에 도시된다.
실시예 1(본 실시태양의 방법의 흐름도 A는 도 2에 도시된다)
원료: 폐 컴퓨터 회로기판(1 톤)
| 플라스틱 | Cu | Fe | Pd | Sn | Ni | Sb | Ag | Au | Pt | Pd | |
| 함량/kg | 272 | 130 | 41 | 29 | 20 | 18 | 10 | 9 | 0.45 | 0.05 | 0.02 |
| 용융점/℃ | 500 | 1083 | / | 327 | 231.9 | 1455 | 630.5 | 960 | 1063 | 1772 | 1552 |
과정:
단계(1)
폐 회로기판들을 손으로 분리한 후, 배터리, 변압기 등과 같은 유해한 전자 부품들 및 재사용가능한 부분들을 분해하고, 나머지들을 스크레이퍼 컨베이어에 의해 1차 분쇄기에 먼저 옮기고, 20mm 미만의 크기를 가진 입자들로 분쇄한 후, 5mm 미만의 크기를 가진 입자들로 분쇄하기 위해 2차 분쇄기에 옮겼다.
단계(2)
상기 재료들을 정전기 분리를 위해 정전기 분리 장치에 놓고 280kg의 금속이 풍부한 부분과 720kg의 플라스틱이 풍부한 부분을 얻었다.
단계(3)
자기 분리 장치 속에 넣어 철, 코발트, 니켈 등과 같은 강자성 금속들을 함유하는 재료들을 제거한 후, 70kg의 철과 니켈을 함유하는 분말, 210kg의 강자성 제거 금속이 풍부한 부분을 얻었고, 3~5 메시 체를 통과시켰다.
단계(4)
공급 입구로부터 마이크로파 가열 장치 속에 상기 재료들을 공급한 후 공급 입구 밸브와 하브-파이프라인 밸브를 밀폐한다. 마이크로파에 의해 열분해 온도 T1=400℃로 가열하여 금속이 풍부한 부분에서 잔여 유기 물질들을 제거하고, 배출구 밸브를 열고 열분해에 의해 발생한 기체들을 수집한다.
금속이 풍부한 부분을 분석하였고, 결과는 은 9kg, 금 0.4kg, 백금 0.05kg, 팔라듐 0.02kg이었다. 표적 희귀금속들은 희귀금속들의 용융점의 높아지는 순서에 따라 배열하였다.
| 표적 희귀금속들 |
I | II | III | IV |
| 은 | 금 | 팔라듐 | 백금 | |
| 용융점 | 960℃ | 1063℃ | 1552℃ | 1772℃ |
단계(5)
은 재생: 컴퓨터에 의해 명령을 받아, 마이크로파에 의해 용융 온도 T2(T2는 은의 용융점보다 낮아야 하고 주석과 안티몬의 용융점보다 높아야 한다)로 가열하고, 본 실시태양의 용융 온도 T2=700℃, 30분 동안 용융을 유지한다. 진공 챔버의 압력을 0.2기압으로 감소시키기 위해 진공 펌프를 개방한다. 진공 펌프, 공급 입구 밸브, 배출구 밸브, 공급 출구 밸브를 밀폐하고, 하부-파이프라인 밸브를 개방한다. 진공 여과하고, 여과물은 주석, 안티몬 및 납의 혼합된 용융 액체이었고, 잔류물은 은, 구리, 금, 백금 및 팔라듐을 함유하는 금속이 풍부한 부분이었다. 여과물은 자연적으로 진공 챔버 속으로 흘러간다. 공급 출구 밸브를 개방하고 주석, 안티몬 및 납의 용액을 빼내면서 하부-파이프라인 밸브 및 공급 출구 밸브를 밀폐한다.
단계(6)
컴퓨터에 의해 명령을 받아, 마이크로파에 의해 용융 온도 T3(T3는 은의 용융점보다 높아야 하고 구리, 납, 금, 백금 및 팔라듐의 용융점보다 낮아야 한다)로 가열하고, 본 실시태양의 용융 온도 T3=990℃, 20분 동안 용융을 유지한다. 진공 챔버의 압력을 0.3기압으로 감소시키기 위해 진공 펌프를 개방한다. 진공 펌프 및 공급 출구 밸브를 밀폐하고, 하부-파이프라인 밸브를 개방하고, 진공 여과하고, 여과물은 용융된 은 액체이었고, 잔류물은 구리, 금, 백금 및 팔라듐을 함유하는 금속이 풍부한 부분이었다. 용융된 은 액체는 자연적으로 진공 챔버 속으로 흘러간다. 공급 출구 밸브를 개방하고 용융된 은 액체를 빼내고, 자연스럽게 냉각하고 주조한다. 하부-파이프라인 밸브 및 공급 출구 밸브를 밀폐한다.
단계(7) 마이크로파-용융 방법을 사용하였다.
금 재생: 컴퓨터에 의해 명령을 받아, 마이크로파에 의해 용융 온도 T4(T4는 금의 용융점보다 높아야 하고 구리, 백금 및 팔라듐의 용융점보다 낮아야 한다)로 가열하고, 본 실시태양의 용융 온도 T4=1070℃, 10분 동안 용융을 유지한다. 진공 챔버의 압력을 0.4 이하 기압으로 감소시키기 위해 진공 펌프를 개방한다. 진공 펌프 및 공급 출구 밸브를 밀폐하고, 하부-파이프라인 밸브를 개방하고, 진공 여과하고, 용융된 금 액체는 자연적으로 진공 챔버 속으로 흘러간다. 공급 출구 밸브를 개방하고 용융된 금 액체를 빼내고, 자연스럽게 냉각하고 주조한다. 하부-파이프라인 밸브 및 공급 출구 밸브를 밀폐한다.
팔라듐 재생: 컴퓨터에 의해 명령을 받아, 마이크로파에 의해 용융 온도 T5(T5는 팔라듐의 용융점보다 낮아야 하고 구리의 용융점보다 높아야 한다)로 가열하고, 본 실시태양의 용융 온도 T5=1480℃, 10분 동안 용융을 유지한다. 진공 챔버의 압력을 0.5기압으로 감소시키기 위해 진공 펌프를 개방한다. 진공 펌프 및 공급 출구 밸브를 밀폐하고, 하부-파이프라인 밸브를 개방하고, 진공 여과하고, 여과물은 용융된 구리 액체이었고, 잔류물은 백금과 팔라듐을 함유하는 금속이 풍부한 부분이었다. 여과물은 자연적으로 진공 챔버 속으로 흘러간다. 공급 출구 밸브를 개방하고 용융된 구리 액체를 빼내고, 하부-파이프라인 밸브 및 공급 출구 밸브를 밀폐한다. 컴퓨터에 의해 명령을 받아, 마이크로파에 의해 용융 온도 T6(T6는 팔라듐의 용융점보다 높아야 하고 백금의 용융점보다 낮아야 한다)로 가열하고, 본 실시태양의 용융 온도 T6=1580℃, 10분 동안 용융을 유지한다. 진공 챔버의 압력을 0.5기압으로 감소시키기 위해 진공 펌프를 개방한다. 진공 펌프 및 공급 출구 밸브를 밀폐하고, 하부-파이프라인 밸브를 개방하고, 진공 여과하고, 여과물은 용융된 팔라듐 액체이었고, 잔류물은 백금이었다. 용융된 팔라듐 액체는 자연적으로 진공 챔버 속으로 흘러간다. 공급 출구 밸브를 개방하고 용융된 팔라듐 액체를 빼내고, 하부-파이프라인 밸브 및 공급 출구 밸브를 밀폐한다.
백금 재생: 컴퓨터에 의해 명령을 받아, 마이크로파에 의해 용융 온도 T7(T7는 백금의 용융점보다 높아야 한다)로 가열하고, 본 실시태양의 용융 온도 T7=1800℃, 10분 동안 용융을 유지한다. 진공 챔버의 압력을 0.5기압으로 감소시키기 위해 진공 펌프를 개방한다. 진공 펌프 및 공급 출구 밸브를 밀폐하고, 하부-파이프라인 밸브를 개방하고, 진공 여과하고, 용융된 백금 액체는 자연적으로 진공 챔버 속으로 흘러간다. 공급 출구 밸브를 개방하고 용융된 백금 액체를 빼내고, 자연스럽게 냉각하고 주조한다. 하부-파이프라인 밸브 및 공급 출구 밸브를 밀폐한다.
실시예 2(본 실시태양의 방법의 흐름도 B는 도 3에 도시된다)
원료 및 단계(1)~(6)는 실시예 1과 유사하였고, 차이는 실시예 2에서, 열분해 온도 T1=600℃, 용융 온도 T2=900℃, 용융 온도 T3=1020℃, 진공 여과의 과정 동안 모든 진공 압력은 0.5기압이었고, 용융의 시간은 10분이었다라는 사실이다.
단계(7) : 산-액체-여과, 전기분해, 추출 및 다른 방법을 사용하였다.
공급 입구로부터 황산(10%)을 공급하여 잔류물을 가라앉히고, 금속 구리 및 이의 산화제, 염화물을 산 액체에 모두 용해하고 여과하였다. 30분 후, 진공 펌프 및 공급 출구 밸브를 밀폐하고, 하부-파이프라인 밸브를 개방하고, 진공 여과하고, 비금속들의 식염수는 자연적으로 진공 챔버 속으로 흐른다. 공급 출구 밸브를 개방하고 비금속들의 염 용액을 빼내고, 공급 입구를 세정하고, 여과한다. 하부-파이프라인 밸브 및 공급 출구 밸브를 밀폐한다.
당업계에 주지된 전기분해, 추출 및 다른 방법들을 사용하여 각각 금, 백금 및 팔라듐을 분리하고 재생하였다.
실시예 3(본 실시태양의 방법의 흐름도 C는 도 4에 도시된다)
원료 및 단계(1)~(6)는 실시예 1과 유사하였고, 차이는 실시예 3에서, 열분해 온도 T1=500℃, 용융 온도 T2=800℃, 용융 온도 T3=1000℃, 진공 여과의 과정 동안 모든 진공 압력은 0.2~0.5기압의 범위로 허용되며, 용융의 시간은 5~30분의 범위로 허용되었다는 사실이다.
단계(7) : 산-액체-여과 및 마이크로파-용융 방법을 사용하였다.
공급 입구로부터 가라앉은 잔류물에 황산(10%)을 공급하고, 금속 구리 및 이의 산화제, 염화물을 산 액체에 모두 용해하고 여과 스크린을 통과시켰다. 30분 후, 진공 펌프 및 공급 출구 밸브를 밀폐하고, 하부-파이프라인 밸브를 개방하고, 진공 여과하고, 비금속들의 식염수는 자연적으로 진공 챔버 속으로 흐른다. 공급 출구 밸브를 개방하고 비금속들의 염 용액을 빼내고, 공급 입구를 세정하고, 여과한다. 하부-파이프라인 밸브 및 공급 출구 밸브를 밀폐한다. 마이크로파에 의해 용융 온도 T8=1070℃로 가열하고, 금속 금을 용융하고, 10분 동안 용융을 유지하고, 용융된 금 액체를 여과 스크린에 통과시키고, 여과물 및 잔류물을 개별적으로 수집하고, 여과물은 용융된 금이었고, 잔류물은 금속 팔라듐과 백금을 함유한다. 잔류물을 이용하여, 마이크로파에 의해 용융 온도 T9=1750℃로 가열하고, 금속 팔라듐을 용융하고, 10분 동안 용융을 유지하고, 용융된 팔라듐 액체를 여과 스크린에 통과시키고, 여과물 및 잔류물을 개별적으로 수집하고, 여과물은 용융된 팔라듐이었고, 잔류물은 금속 백금이었다. 잔류물을 이용하여, 용융 온도 T10=1800℃로 가열하고, 금속 백금을 용융하고, 10분 동안 용융을 유지하고, 용융된 백금 액체를 여과 스크린에 통과시키고, 여과물을 수집하고, 여과물은 용융된 백금이었다.
실시예 4
원료: 폐 휴대폰(1 톤)
| 플라스틱 | 배터리 | 플라스틱 덮개, 액정 디스플레이 | Cu | Pb | Ag | Au | Pd | |
| 함량/kg | 350 | 303 | 210 | 130 | 0.1 | 3.5 | 0.34 | 0.14 |
| 용융점/℃ | 500 | / | / | 1083 | 327 | 960 | 1063 | 1552 |
과정:
단계(1)
배터리, 플라스틱 덮개 및 액정 디스플레이를 분리하고 분쇄한다. 대략 500kg의 잔존하는 폐 재료들을 20mm 미만의 크기를 갖는 입자들로 분쇄한 후 2차 분쇄기에 옮기고 5mm 미만의 크기를 갖는 입자들로 분쇄한다.
단계(2)
상기 재료들을 정전기 분리를 위해 정전기 분리 장치에 놓고 137kg의 금속이 풍부한 부분과 350kg의 플라스틱이 풍부한 부분을 얻었다.
단계(3)
자기 분리 장치 속에 넣어 철, 코발트, 니켈 등과 같은 강자성 금속들을 함유하는 재료들을 제거하고, 3~5 메시 체를 통과시켰다.
단계(4)
공급 입구로부터 마이크로파 가열 장치 속에 상기 재료들을 공급하면서 공급 입구 밸브와 하브-파이프라인 밸브를 밀폐한다. 마이크로파에 의해 열분해 온도 T1=500℃로 가열하여 금속이 풍부한 부분에서 잔여 유기 물질들을 제거하고, 배출구 밸브를 열고 열분해에 의해 발생한 기체들을 수집한다.
금속이 풍부한 부분을 분석하였고, 결과는 은 3.5kg, 금 0.34kg, 팔라듐 0.14kg이었다. 표적 희귀금속들은 희귀금속들의 용융점의 높아지는 순서에 따라 배열하였다.
| 표적 희귀금속들 |
I | II | III |
| Ag | Au | Pd | |
| 용융점 | 960℃ | 1063℃ | 1552℃ |
단계(5)
은 재생: 컴퓨터에 의해 명령을 받아, 마이크로파에 의해 용융 온도 T2(T2는 은의 용융점보다 낮아야 하고 주석과 안티몬의 용융점보다 높아야 한다)로 가열하고, 본 실시태양의 용융 온도 T2=800℃, 10분 동안 용융을 유지하고, 공급 입구 밸브 및 배출구 밸브를 밀폐하고, 하부-파이프라인 밸브를 개방하고, 저 용융점 금속의 용융된 액체를 여과 스크린에 통과시키고, 여과물은 주석, 안티몬 및 납의 혼합된 용융 액체이었고, 잔류물은 은, 구리, 금, 백금 및 팔라듐을 함유하는 금속이 풍부한 부분이었다. 주석, 안티몬 및 납의 용액을 빼내면서 하부-파이프라인 밸브를 밀폐한다.
단계(6)
컴퓨터에 의해 명령을 받아, 마이크로파에 의해 용융 온도 T3(T3는 은의 용융점보다 높아야 하고 구리, 납, 니켈, 금, 백금 및 팔라듐의 용융점보다 낮아야 한다)로 가열하고, 본 실시태양의 용융 온도 T3=1000℃, 10분 동안 용융을 유지한다. 하부-파이프라인 밸브를 개방하고, 용융된 은 액체를 여과 스크린에 통과시키고, 여과물은 용융된 은 액체이었고, 잔류물은 구리, 금, 백금 및 팔라듐을 함유하는 금속이 풍부한 부분이었다. 용융된 은 액체를 빼내고, 자연스럽게 냉각하고 주조한다. 하부-파이프라인 밸브를 밀폐한다.
단계(7) 산-액체-여과 및 마이크로파-용융 방법을 사용하였다.
공급 입구로부터 가라앉은 잔류물에 황산(10%)을 공급하고, 금속 구리 및 이의 산화제, 염화물을 산 액체에 모두 용해하고 여과 스크린을 통과시켰다. 30분 후, 하부-파이프라인 밸브를 개방하고, 비금속들의 식염수를 빼낸다. 공급 입구를 세정하고, 진공 여과한다. 하부-파이프라인 밸브를 밀폐한다. 마이크로파에 의해 용융 온도 T8=1070℃로 가열하고, 금속 금을 용융하고, 10분 동안 용융을 유지하고, 용융된 금 액체를 여과 스크린에 통과시키고, 여과물 및 잔류물을 개별적으로 수집하고, 여과물은 용융된 금이었고 잔류물은 금속 팔라듐 및 백금이었다. 잔류물을 이용하여, 마이크로파에 의해 용융 온도 T9=1750℃로 가열하고, 금속 팔라듐을 용융하고, 10분 동안 용융을 유지하고, 용융된 팔라듐 액체를 여과 스크린에 통과시키고, 여과물과 잔류물을 개별적으로 수집하고, 여과물은 용융된 팔라듐이었고, 잔류물은 금속 백금이었다. 잔류물을 이용하여, 마이크로파에 의해 용융 온도 T10=1800℃로 가열하고, 금속 팔라듐을 용융하고, 10분 동안 용융을 유지하고, 용융된 백금 액체를 여과 스크린에 통과시키고, 여과물을 수집하고, 여과물은 용융된 백금이었다.
실시예 5
원료: 희귀금속들인 납, 니켈, 은, 금, 구리, 백금 및 로듐을 함유하는 폐 재료.
단계(1)~(7)은 실시예 1과 유사하였고, 차이는 본 실시태양에서, 온도 T7은 백금의 용융점보다 높아야 하고 로듐의 용융점보다 낮아야 하며 다음을 추가로 포함한다는 사실이다:
로듐 재생: 컴퓨터에 의해 명령을 받아, 마이크로파에 의해 용융 온도 T8(T8는 로듐의 용융점보다 높아야 한다)로 가열하고, 본 실시태양의 용융 온도 T8=2000℃, 10분 동안 용융을 유지한다. 진공 챔버의 압력을 0.5기압으로 감소시키기 위해 진공 펌프를 개방한다. 진공 펌프 및 공급 출구 밸브를 밀폐하고, 하부-파이프라인 밸브를 개방하고, 진공 여과하고, 용융된 로듐 액체는 자연적으로 진공 챔버 속으로 흘러간다. 공급 출구 밸브를 개방하고 용융된 로듐 액체를 빼내고, 자연스럽게 냉각하고 주조한다. 하부-파이프라인 밸브 및 공급 출구 밸브를 밀폐한다.
실시예 6
원료: 희귀금속들인 납, 니켈, 은, 금, 구리, 백금, 로듐, 이리듐 및 오스뮴을 함유하는 폐 재료.
단계(1)~(7)은 실시예 1과 유사하였고, 차이는 본 실시태양에서, 온도 T7은 백금의 용융점보다 높아야 하고 로듐의 용융점보다 낮아야 하며 다음을 추가로 포함한다는 사실이다:
로듐 재생: 컴퓨터에 의해 명령을 받아, 마이크로파에 의해 용융 온도 T8(T8는 로듐의 용융점보다 높아야 한다)로 가열하고, 본 실시태양의 용융 온도 T8=2000℃, 10분 동안 용융을 유지한다. 진공 챔버의 압력을 0.5기압으로 감소시키기 위해 진공 펌프를 개방한다. 진공 펌프 및 공급 출구 밸브를 밀폐하고, 하부-파이프라인 밸브를 개방하고, 진공 여과하고, 용융된 로듐 액체는 자연적으로 진공 챔버 속으로 흘러간다. 공급 출구 밸브를 개방하고 용융된 로듐 액체를 빼내고, 자연스럽게 냉각하고 주조한다. 하부-파이프라인 밸브 및 공급 출구 밸브를 밀폐한다.
이리듐 재생: 컴퓨터에 의해 명령을 받아, 마이크로파에 의해 용융 온도 T9(T9는 이리듐의 용융점보다 높아야 한다)로 가열하고, 본 실시태양의 용융 온도 T9=2500℃, 10분 동안 용융을 유지한다. 진공 챔버의 압력을 0.5기압으로 감소시키기 위해 진공 펌프를 개방한다. 진공 펌프 및 공급 출구 밸브를 밀폐하고, 하부-파이프라인 밸브를 개방하고, 진공 여과하고, 용융된 이리듐 액체는 자연적으로 진공 챔버 속으로 흘러간다. 공급 출구 밸브를 개방하고 용융된 이리듐 액체를 빼내고, 자연스럽게 냉각하고 주조한다. 하부-파이프라인 밸브 및 공급 출구 밸브를 밀폐한다. 여과 스크린 위의 나머지는 희귀금속 오스뮴의 원료 여과액이었다.
실시예 7
본 방법은 또한 치과 재료, 보석 등과 같은 희귀금속들을 함유하는 다른 폐 재료들을 재생하는데 사용될 수 있다. 구체적인 단계는 실시예 1 ~ 실시예 4와 유사하였고, 고무 및 플라스틱을 포함하지 않는 희귀금속들을 함유하는 폐 재료들의 경우, 단계(2)는 생략될 수 있으며; 강자성 금속들을 포함하지 않는 희귀금속들을 함유하는 폐 재료들의 경우, 단계(3)은 생략될 수 있다.
실시예 8
도 5에 도시된 대로, 희귀금속들을 함유하는 전자 폐 재료들로부터 희귀금속들을 재생하기 위한 장치는 마이크로파 하우징(1), 마이크로파 전달장치(2), 공급 입구(3), 온도 탐지기(4), 가열 파이프들(5), 여과 스크린(6), 배출구(7), 하부-파이프라인(8)을 포함한다. 마이크로파 하우징(1)은 속이 비어서, 마이크로파 챔버를 내부에 형성한다. 마이크로파 전달장치(2)는 마이크로파 하우징(1)의 내벽 상에 위치하였고, 마이크로파 하우징 내에 열을 발생시키기 위해 마이크로파를 공급할 수 있다. 마이크로파 하우징(1)의 내벽은 용융되지 않은 고체 금속들과 용융된 금속들을 분리하여, 고체-용융물 분리를 달성하도록 사용된 여과 스크린(6)을 가진다. 여과 스크린(6)은 희귀금속들을 함유하는 전자 폐 재료들을 가열하기 위해 사용된 상기 180개 가열 파이프(5)(라인 당 18개, 전체 10개 라인)를 가진다. 가열 파이프들(5)은 수직으로 배열되고 끝이 개방되었고, 높이 10cm, 파이프 지름 3mm이었다. 가열 파이프들(5)의 내부 공간들은 희귀금속들을 함유하는 전자 폐 분말들이 통과하여 놓이게 되도록 제공된 가열 챔버들이었다. 가열 파이프들(5)은 가열 챔버에 놓인 희귀금속들을 함유하는 전자 분말들과 열을 교환할 수 있으며 희귀금속들을 용융하기 위해 이들을 간접적으로 가열할 수 있다. 가열 파이프들의 온도를 탐지하는데 사용된 온도 탐지기(4)는 가열 파이프들(5) 상에 위치하였고, 가열 파이프들의 온도를 나타낼 수 있다.
마이크로파 하우징은 또한 붙박이 밸브들을 모두 가지는 공급 입구(3)와 배출구(7)를 가지며, 재료들의 흐름을 제어하는데 사용되었다. 고무와 플라스틱 재료들의 열분해 이후, 배출구 밸브를 개방하여 열분해에 의해 발생된 기체들을 배출하고 수집한다.
마이크로파 하우징의 바닥에, 붙박이 밸브를 가지는 하부-파이프라인(8)이 있으며, 마이크로파 하우징에 있는 재료들은 하부-파이프라인 밸브를 개방한 후 수집될 수 있다.
마이크로파 하우징(1)의 내벽, 가열 파이프들(5), 여과 스크린(6), 하부-파이프라인(8) 및 공급 입구(3)의 밸브들, 배출구(7) 및 하부-파이프라인(8)은 모두 고온 저항성 세라믹 재료들로 제조된다.
실시예 9
도 6에 도시된 대로, 희귀금속들을 함유하는 전자 폐 재료들로부터 희귀금속들을 재생하기 위한 장치는 마이크로파 하우징(1), 마이크로파 전달장치(2), 공급 입구(3), 온도 탐지기(4), 가열 파이프들(5), 여과 스크린(6), 배출구(7), 하부-파이프라인(8)(이런 단위의 구조는 실시예 6과 유사하였다)을 포함한다. 게다가, 또한 진공 하우징(9), 진공 펌프(10) 및 공급 출구(11)를 포함한다. 가열 파이프들의 수는 90 개였고, 높이는 100cm이며, 파이프 지름은 10mm이었다.
진공 하우징(9)은 마이크로파 하우징(1)의 바닥에 위치한 하부-파이프라인(8)과 연결된다. 진공 하우징(9)은 진공 펌프(10)를 가진다. 진공 하우징(9)은 속이 비어서, 진공 챔버를 형성하고, 진공 챔버는 마이크로파 챔버와 연결되며; 진공 하우징(9)은 바닥에 공급 출구(11)를 가진다. 진공 여과를 보증하기 위해서, 공급 입구 밸브 및 배출구는 여과 동안 계속 밀폐될 수 있다.
진공 하우징(9), 진공 펌프(10) 및 공급 출구(11)는 모두 고온 저항성 세라믹 재료들로 제조된다.
강자성 제거 금속이 풍부한 부분에 소수의 희귀금속들이 존재하였기 때문에, 용융 후 용융되지 않은 금속들에 부착될 수 있고 또는 비금속들이 용융된 후 희귀금속들 잔여물/분말은 비금속들 내부에 덮일 수 있어서, 고체-용융물 분리를 이루기 어렵다. 진공 챔버에 연결된 하부-파이프라인은 마이크로파 반응기의 바닥에 제공되며, 압력하에서 용융된 금속들을 여과할 수 있어서, 더 나은 고체-용융물 분리를 얻을 수 있다. 합리적인 디자인을 갖기 때문에, 본 발명의 장치는 반응에 집중하고, 희귀금속들을 용융할 때 반응을 고정하고 고체와 액체를 분리하는데 적합하며, 자동 작업에 편리하다.
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- 마이크로파 하우징, 마이크로파 하우징의 내벽 상에 위치한 마이크로파 전달장치, 공급을 위해 상기 마이크로파 하우징 내부에 위치한 공급 입구, 속이 빈 상기 마이크로파 하우징에 형성된 마이크로파 챔버를 포함하는, 희귀금속들을 함유하는 전자 폐 재료들로부터 희귀금속들을 재생하기 위한 장치로서,
여과 스크린이 하우징의 내벽 상에 수평하게 위치하며,
하나 이상의 가열 파이프가 여과 스크린 위에 위치한 희귀금속들을 함유하는 전자 폐 분말을 가열하는데 사용되며,
가열 파이프들의 온도를 탐지하는데 사용된 온도 탐지기가 가열 파이프들 위에 위치하며,
열분해에 의해 발생된 기체들을 제거하기 위해 사용되는 배출구가 상기 마이크로파 하우징 위에 위치하며,
재료들을 배출하기 위해 사용되는 하부-파이프라인이 상기 마이크로파 하우징의 바닥에 위치하며,
내부 공간이 희귀금속들을 함유하는 전자 폐 분말들이 통과하여 놓이게 되도록 제공된 가열 챔버인 상기 가열 파이프들은 수직으로 배열되고 끝이 개방되는 장치. - 제 8 항에 있어서,
상기 가열 파이프들의 높이는 10~100cm의 범위이며, 파이프 지름은 3~10cm의 범위인 장치. - 제 8 항에 있어서,
마이크로파 하우징의 바닥에 위치한 하부-파이프라인에 연결되는 진공 하우징, 상기 진공 하우징 위에 위치한 진공 펌프, 및 상기 진공 하우징의 바닥에 위치한 공급 출구, 속이 빈 상기 진공 하우징에 형성된 진공 챔버를 더 포함하는 장치.
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