리튬이온전지 재활용공정 효율 향상을 위한 공정개선 연구동향

유경근,허원화,김범중,Kyoungkeun Yoo,Wonhwa Heo,Bumchoong Kim 한국자원리싸이클링학회 2024 資源 리싸이클링 Vol.33 No.2

리튬이온전지 재활용 공정은 직접 재활용, 습식제련공정, 건식제련공정으로 분류되어 왔으며, 습식제련공정 기반 상용공정은 해체, 파분쇄, 열처리, 선별 등으로 구성된 전처리 공정으로 블랙매스를 생산하고 습식제련공정으로 각 금속을 회수한다. 개발 중인 모든 리튬이온전지 재활용공정은 전구체 원료 제조를 위해 전처리공정 후 침출 등의 습식제련공정을 진행하기 때문에 이 글에서는 재활용공정의 전처리공정에 따른 분류법을 제시하였다. 현재 개발 중인 주요 공정은 황산염배소, 탄소열환원, 합금제조 등이며, 전처리공정에서 미이용 부산물의 활용이 가능할 경우 리튬이온전지 재활용 공정의 경제성 향상이 가능하리라 판단된다.

사문석으로부터 마그네슘의 黃酸浸出과 물유리의 製造

유경근,김동진,정헌생,김민석,이재천 한국자원공학회 2008 한국자원공학회지 Vol.45 No.3

The optimization of Mg leaching from serpentine and the utilization of leaching residue are required for practical use of CO2 sequestration by carbonation of serpentine. Magnesium was leached from serpentine with sulfuric acid and then glass water was prepared using leaching residue obtained from the leaching test. The effects of concentration of sulfuric acid, temperature and time of leaching, and pulp density on leaching of magnesium were investigated. Leaching efficiency increased to 95% under the optimum conditions; 4.0 M in sulfuric acid, 90°C in temperature, 60 minutes in leaching time, 200 g/L in pulp density. The leaching residue contained about 80% Si and is porous with 350 m2/g in surface area. The effects of NaOH concentration, temperature and time of reaction, pulp density on dissolution rate of the residue were investigated. When glass water was synthesized at room temperature, the SiO2/Na2O ratio in glass water was 3.817. Therefore, the new process in this study was found to be an attractive alternative to conventional processes operated at high temperature.

반려동물 자가진료 금지에 대한 올바른 이해 - 반려동물 자가진료 금지의 의미와 범위, 그리고 목적

유경근,Yu, Gyeong-Geun 대한수의사회 2016 대한수의사회지 Vol.52 No.8

Leaching of copper and silver from ground mobile phone printed circuit boards using nitric acid

유경근,정진기,이재천,Le, Long Hoang,Yoo, Kyong-Keun,Jeong, Jin-Ki,Lee, Jae-Chun 한국자원리싸이클링학회 2008 資源 리싸이클링 Vol.17 No.3

핸드폰 기판 내 구리와 은의 침출거동에 미치는 질산농도, 반응온도, 교반속도, 광액농도의 영향을 조사하기 위하여 질산을 이용한 핸드폰 기판침출실험을 수행하였다. 질산농도와 반응온도의 증가에 따라 침출율은 빠르게 증가하였다. 최적 침출 조건인 $80^{\circ}C$, 2mol/L $HNO_3$, 120g/L의 조건에서 구리와 은의 침출율은 반응시간 20분 동안 $98{\sim}99%$에 달하였다. 수축핵 모델(Shrinking core model)에 기초하여 각 침출실험결과를 분석하고 속도상수를 결정하였다. 활성화에너지는 2mol/L 질산용액을 이용하여 온도범위 $35{\sim}80^{\circ}C$에서 분석한 결과, 구리와 은에 대하여 각각 45.5kJ/mol과 60.5kJ/mol을 나타내었다. Leaching of copper and silver from mobile phone PCBs(printed circuit boards) with nitric acid was performed to investigate the effects of nitric acid concentrations, leaching temperatures, agitation speeds, and pulp densities on the leaching behaviors of Cu and Ag. The leaching rate considerably increased with increasing acid concentration and temperature. The leaching ratios of Cu and Ag were found to be 96.4% and 96.5%, respectively, under the optimum condition; at $80^{\circ}C$ with 2mol/L $HNO_3$ and 120g/L in pulp density within 39minutes. The kinetic parameters were determined based on the shrinking core model with reaction control corresponding to small particles. The activation energies for the leaching of copper and silver were found to be 45.5kJ/mol and 60.5kJ/mol at $35{\sim}80^{\circ}C$ with 2mol/L $HNO_3$, respectively.

폐(廢)리튬일차전지(一次電池)의 안정적(安定的) 해체(解體)를 위한 연구(硏究)

유경근,김명화,신선명,양동효,강진구,손정수,Yoo, Kyoung-Keun,Kim, Myoung-Hwa,Shin, Shun-Myung,Yang, Dong-Hyo,Kang, Jin-Gu,Sohn, Jeong-Soo 한국자원리싸이클링학회 2007 資源 리싸이클링 Vol.16 No.4

고열 및 파절단에 의하여 폭발위험이 있는 폐리튬일차전지를 재활용하기 위해서는 폐리튬일차전지의 안정적 해체공정이 필수적이다. 본 연구에서는 폐리튬일차전지의 안정적 해체를 위한 최적 방전공정 조건을 연구하였다. $0.5kmol{\cdot}m^{-3}$ 황산용액을 이용하여 안정화를 진행한 결과, $35^{\circ}C$에는 4일째에 그리고 $50^{\circ}C$에는 1일째에 안정적 파쇄가 가능하였으며, 높은 반응온도에서 보다 빠른 안정화 결과를 얻을 수 있었다. 황산만을 사용하여 안정화를 진행할 경우, 재활용 가능한 폐리튬일차전지 금속의 손실이 크기 때문에 황산과 증류수를 이용하여 2단으로 안정화하는 공정을 제안하였으며, $0.5kmol{\cdot}m^{-3}$ 황산으로 6시간 안정화시킨 후, 증류수로 24시간 안정화한 결과, 폐리튬일차전지는 안정적으로 파쇄되었으며 금속의 손실도 적어 향후 재활용공정의 경제성 향상이 가능하다고 판단되었다. Dismantlement of lithium primary batteries without explosion is required to recycle the lithium primary batteries which could be exploded by heating too much or crushing. In the present study, the optimum discharging condition was investigated to dismantle the batteries without explosion. When the batteries were discharged with $0.5kmol{\cdot}m^{-3}$ sulfuric acid, the batteries became inert after 4 days at $35^{\circ}C$ and after 1 day at $50^{\circ}C$, respectively. This result shows that higher temperature accelerates inert of the batteries. Because loss of metals recycled increases when the batteries are discharged only with the sulfuric acid, discharging process using acid solution and water was newly proposed. When the batteries were discharged with water during 24 hours after discharging with $0.5kmol{\cdot}m^{-3}$ sulfuric acid during 6 hours, the batteries discharged were dismantled without explosion. Because decrease in loss of metals was accomplished by new process, the recycling process of the batteries could become economic by the 2-step discharging process.

암모니아 침출공정(浸出工程) 기술개발(技術開發) 동향(動向)

유경근,김현중,Yoo, Kyoungkeun,Kim, Hyunjung 한국자원리싸이클링학회 2012 資源 리싸이클링 Vol.21 No.5

암모니아 습식제련공정은 철과 칼슘의 용해를 억제하며 구리 등의 금속을 선택적으로 침출이 가능한 장점이 있어 구리, 금, 니켈 및 코발트 등의 금속을 선택적으로 침출하기 위한 연구가 수행되어왔다. 이 글에서는 모터스크랩과 폐인쇄회로기판으로부터 구리의 선택적 침출, 티오황산염 사용 등 시안의 대체 및 저감을 위한 금의 암모니아침출, 산화니켈광 및 망간단괴처리공정 중간산물로부터 니켈과 코발트를 회수하기 위한 암모니아침출 기술개발동향을 정리하고 국내 연구개발방향을 제시하고자 하였다. Selective leaching processes for copper, gold, nickel, and cobalt have been investigated because there is an advantage of ammoniacal hydrometallurgy that metal such as copper could be selectively extracted restricting the dissolution of iron or calcium. In the present article, the studies for selective ammoniacal leaching of copper from motor scraps and waste printed circuit boards (PCBs), for ammoniacal leaching of gold to decrease the amount of cyanide used or to substitute cyanide by thiosulfate, and for ammoniacal leaching to recover nickel and cobalt from nickel oxide ore and intermidiate obtained from manganese nodule treatment process were summarized and further studies were proposed for domestic technology development for ammoniacal hydrometallurgy processes.

염산용액에서의 황동광 침출에 대한 산화환원전위의 영향

유경근,이재천,정진기,손정수 한국지구시스템공학회 2008 한국지구시스템 공학회지 Vol.45 No.1

침출속도를 개선하기 위한 방법으로서 황동광 침출의 산화환원전위 의존성이 연구되었고, 상대적으로 낮은 산화환원전위대에서 높은 침출속도를 나타내는 최적전위가 존재한다고 보고되었다. 본 연구에서는 산화제로서 Fe<SUP>3+</SUP> 이온을 포함하는 염산용액을 사용하여 50℃와 80℃에서 각각 침출실험을 진행하고 염산용액에서 황동광 침출의 산화환원전위 의존성을 조사하였다. 구리의 농도는 침출이 진행됨에 따라 증가하였으며, 80℃ 실험에서는 20분 후에, 50℃ 실험에서는 7시간 후에 농도가 급격히 증가하였다. 황동광 침출이 진행됨에 따라서 Fe<SUP>2+</SUP> 이온농도가 증가하여 산화환원전위는 감소하였다. 침출속도는 50℃ 침출실험에 비하여 80℃ 침출실험에서 빠르게 나타났으며, 440 mV(Ag/AgCl)에서 침출속도가 가장 빠른 것을 알 수 있었다. 이 결과는 염산용액에서도 황동광의 침출은 산화환원전위 의존성을 갖는다는 사실을 나타낸다.

황동광 간접침출기술의 연구동향

유경근,이재천,정진기,손정수,김수경 한국지구시스템공학회 2008 한국지구시스템 공학회지 Vol.45 No.2

황동광은 황화계동광 중 가장 풍부하여 구리 확보를 위한 주요한 해외자원개발대상이다. 황동광은 건식제련법에 의하여 처리되어왔으나, SO<SUB>2</SUB> 가스 발생 등의 문제가 있어 습식제련법이 연구되어왔다. 이 글에서는 황동광 습식제련법 중 중간생성물을 이용하는 황동광 침출법을 금속을 환원제로 사용하는 방법, 산화환원전위를 조절하는 방법, 배소법, SO<SUB>2</SUB>를 이용하는 방법으로 나누어 고찰하고 관련 연구결과들을 정리하였다.

염산용액에서의 황동광 침출에 대한 산화환원전위의 영향

유경근,이재천,정진기,손정수 한국자원공학회 2008 한국자원공학회지 Vol.45 No.1

Redox potential dependence of chalcopyrite leaching has been investigated to improve low leaching rate of chalcopyrite and it was reported that there is an optimum redox potential for high leaching rate in relatively low redox potential zone. In the present study, chalcopyrite leaching test was performed in chloride media with ferric ions at 50℃ or 80℃, and the redox potential dependence was investigated. The concentration of copper increases gradually with time, and then rapidly increases after around 20 minutes at 80℃ and after around 7 hours at 50℃, respectively. Oxidation-reduction potential (ORP) decreases with time because ferrous ions are leached from chalcopyrite. Leaching rate of chalcopyrite is much faster in the experiment at 80℃ than at 50℃. There is the highest leaching rate around 440 mV (vs Ag/AgCl), and this result indicates that chalcopyrite leaching depends on redox potential in chloride media.

The Extraction of Arsenic from Tailing Using NaOH and NaHS

유경근,왕제필,이광석,박홍기 한국자원공학회 2011 Geosystem engineering Vol.14 No.4

An arsenic leaching test was performed to extract arsenic contaminant from tailing sediment under basic condition with NaHS. The effects of particle size, NaHS concentration,temperature, and agitation speed were investigated to determine optimum leaching condition for the removal of arsenic from the tailing sediment. The leaching rate increases with decreasing the particle sizes of enargite and tailing sediment,which would result from the fact that arsenic distributes uniformly in the enargite and tailing sediment particle. The addition of NaHS accelerated the arsenic leaching rate, and this result suggests that some of arsenic in the tailing would exist as enargite or be bound to enargite. The arsenic leaching rates increased with increasing temperature and agitation speed. The arsenic leaching rates of enargite and tailing sediment were found to be 87% and 63%, respectively, under the conditions;particle size, -75 μm; temperature, 80°C; NaHS concentration,1.5 kmol m-3; NaOH concentration, 1.1 kmol m-3; agitation speed, 400 rpm; pulp density, 5 kg m-3 (enargite) and 25 kg m-3(tailing sediment).