Cu-Ni-Co 함유 중금속 용액으로부터 용매추출법에 의한 Cu의 분리 회수

Abstract

Using the Extractant LIX 84I (40 vol.% diluted with kerosene), the solvent extraction of copper was investigated to separate and recover from solution containing copper, nickel and cobalt. LIX 84I was selected considering the good separation of copper, high extraction and stripping efficiency, easy to regenerate and recycle of extractant to the extraction stream in continuous operations. The synthetic solution contained 10.68 g/L Cu, 16.89g/L Ni and 1.91g/L Co with pH 2.2 Optimum conditions such as equilibrium pH, extractant concentration, aqueous to organic phase ratio and stripping conditions has been tested. Counter-current simulation for maximizing the recovery of copper during extraction-stripping stages have been established on lab scale. Under best extraction conditions 40% LIX 84I in kerosene and O:A=1, the extraction efficiencies of copper is 83.22%, while nickel and cobalt co-extraction is < 5%, And best stripping conditions 35g/L Cu, 180 H2SO4 and O:A=1, stripping efficiencies of copper is 80.5%. The McCabe-Thiele diagram predicts that at an O:A=1, pH=2.2 with LIX 84I, three stages are required to extract quantitative copper(> 99%)from feed solution and two stages are required to strip copper(> 90%) from loaded organic. Based on the studies, a continuous mixer-settler is preposed to be operated to separate and copper selectively from the aqueous leaving all of nickel and cobalt in the raffinate.;급속한 인구성장과 고도의 산업발달 이면에는 인간의 활동으로 인한 다량의 폐기물방출과 동시에 그 종류가 더욱 다양해지고 발생하는 유해 산업폐기물의 침출수 및 폐수 슬러지에는 다량의 중금속이 함유되어 있다. 이러한 유해 폐기물들은 환경오염 방지를 위해 적정 처분 되어야 하고, 현재에는 오염 물질 처리의 사후 처리 차원에서 벗어나 자원과 에너지 절약 및 효율적 이용 측면에서 중금속의 회수 중요성이 증대되고 있다. 본 연구에서는 Cu-Ni-Co가 함유된 중금속 용액으로부터 고 순도의 Cu를 효율적으로 분리 회수하기 위하여 킬레이트 용매추출제인 LIX 84I 을 이용하여 용매추출실험을 행하였다. Cu 추출률에 미치는 요인을 조사하기 위하여 추출제의 농도, 평형 pH, 유기상과 수상의 비, 반응시간에 따른 영향을 조사하였더니, 40% LIX 84I, O/A비 1, 초기 pH 2.2에서 80%이상의 추출률을 보였다. 이 결과를 바탕으로 McCabe-Thiele diagram을 이용하여 추출단수를 예측해 보았더니 100%의 Cu 추출을 위하여 3단의 탈거조업이 필요함을 알 수 있었고, 35g/ℓ Cu, 180g/ℓ의 H2SO4를 탈거용액으로 사용해서 탈거을 행할 경우 90% 이상의 탈거율을 얻기 위해서는 2단의 탈거 조업이 필요함을 알 수 있었다. 또한 counter-current 방법을 사용하여 각 단에서의 Cu의 물질수지를 조사해본 결과 1단의 추출에서는 79%, 2단의 추출에서는 95.5%, 3단에서는 99.4%가 추출됨을 알 수 있었고, 탈거 조업 시에는 1단에서는 84.7%, 2단에서는 88.6%가 탈거됨을 알 수 있었다. 한편 공업적으로 쓰이고 있는 mixer-settler를 자체적으로 제작하여 용매추출실험을 행하였다. McCabe-Thiele diagram에서 예측한 바와 같이 3단의 추출과 2단의 탈거 실험을 행한 다음 추출단에서의 추출률은 각각 1단에서는 59.1%, 2단에서는 83.2%, 3단에서는 91.4%를 보였고, 탈거단에서는 85.6%의 결과로 conter-current simulation 방식으로 조사한 물질 수지와 크게 차이 나지는 않았지만, mixer-settler의 경우 solvent 를 탈거 후 재사용 하는 과정에서 약간의 오차가 발생한 것으로 사료된다. 위의 결과를 바탕으로 10.68 g/ℓ Cu, 16.89 g/ℓ, Ni, 1.91 g/ℓ Co의 중금속이 함유된 용액으로 부터 공업적으로 쓰이고 있는 방식인 mixer-settler을 사용해 Cu를 분리 회수할 경우 3단의 추출조업과 2단의 탈거조업이 필요함을 알 수 있었다.