KR101858873B1 - Solvent extraction method for cobalt recovery - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 용매추출법에 의하여 원료용액으로부터 코발트를 회수하는 용매추출방법에 대한 것이다. The present invention relates to a solvent extraction method for recovering cobalt from a raw material solution by a solvent extraction method.
기존 산업 부산물 및 폐기물 또는 이들의 혼합물로부터 코발트 또는 이를 포함한 유가금속을 회수함에 있어서 용매추출(Solvent extraction) 공정은 범용적으로 사용되어 왔다.Solvent extraction processes have been used universally in the recovery of cobalt or valuable metals including them from existing industrial by-products and wastes or mixtures thereof.
용매추출 공정은 크게 비누화(Saponification), 추출(Extraction), 세정(Scrubbing), 탈거(Stripping) 공정의 단위공정들로 구성되어 있으며, 이를 위해 일반적으로 연속다단 혼합침강조(Multi-stage mixer-settler) 설비를 통해 이뤄지고 있다. 또한 용매추출 공정의 각각의 단위공정들은 연속다단 혼합침강조 설비로 구성되는 것이 일반적이다.The solvent extraction process consists of unit processes such as saponification, extraction, scrubbing, and stripping. For this purpose, a multi-stage mixer-settler ) Facilities. In addition, each of the unit processes of the solvent extraction process is generally composed of a continuous multi-stage mixed precipitating facility.
혼합침강조 설비는 크게 혼합영역(Mixing zone), 침강영역(Settling zone), 분리영역(Separating zone)으로 구성된다. 혼합 침강조의 작동 원리는 도 1로부터 알 수 있다. 도 1은 혼합 침강조를 위에서 본 평면도, 정면에서 본 정면도 및 분리영역 측에서 본 측면도를 나타낸 도면이다.The mixed sedimentation system consists of a mixing zone, a settling zone and a separating zone. The working principle of the mixed sedimentation can be seen from FIG. Fig. 1 is a plan view of the mixed sedimentation enhancer taken from above, a front view seen from the front, and a side view seen from the separation region side.
도 1을 참조하면, 혼합침강조 설비는 혼합영역에 존재하는 회전하는 교반기(rotating impeller)에 의해 이웃하는 2개의 혼합침강조 분리영역으로부터 각각 유기상(Organic phase)과 수상(Aqueous phase)이 흡입(Suction)되어 혼합되는 원리로 동작한다. Referring to FIG. 1, the mixed sedimentation accelerator is configured to separate organic phases and aqueous phases from two neighboring mixed sedimentation-enhancing separation regions by a rotating impeller in the mixing region Suction).
이와 같이 종래의 용매추출 공정의 각각의 단위공정들은 연속다단 혼합침강조 설비로 구성되어 있어서 다수의 혼합침강조 설비가 필요하며, 이로 인해 설비 투자비가 증가하는 문제점이 있다.As described above, each of the unit processes of the conventional solvent extraction process is constituted by a continuous multi-stage mixed sedimentation equipment, so that a large number of mixed sedimentation equipment is required.
본 발명은 산업 부산물로부터 코발트 금속을 회수하기 위하여 용매추출 공정을 활용함에 있어서, 공정의 최적화를 통하여 사용되는 연속다단 혼합침강조 설비의 개수를 최소화함으로써, 투자비를 감소시키는 기술을 제공하고자 한다.The present invention provides a technique for reducing the investment cost by minimizing the number of continuous multi-stage mixed precipitating equipment used through optimization of the process in utilizing the solvent extraction process for recovering cobalt metal from industrial byproducts.
본 발명은 코발트 이온을 포함하는 원료용액인 수상용액으로부터 코발트를 추출제를 포함하는 유기상 용액을 사용하여 용매추출하는 방법으로서, 등유 희석액에 비스(2,4,4-트리메틸페닐)포스폰산 추출제를 0.25 내지 0.35몰농도로 희석한 유기상 용액과 수상 용액을 유기상/수상 2 내지 5의 부피비로 혼합침강조에 흡입하여 수상 용액으로부터 코발트를 유기상 용액으로 추출한 후 수상 용액과 유기상 용액을 분리하여 유기상 추출 용액을 회수하는 단계 및 세정공정을 거치지 않고 상기 유기상 추출액과 탈거액을 혼합침강조에 흡입하여 상기 유기상 용액으로부터 코발트를 탈거액으로 탈거하고, 수상 용액과 유기상 용액을 분리하여 수상 탈거 용액을 회수하는 단계를 포함하는 용매추출에 의해 코발트를 회수하는 방법을 제공한다.The present invention relates to a method for solvent extraction of cobalt from an aqueous solution which is a raw material solution containing cobalt ions by using an organic phase solution containing an extractant, wherein a kerosene diluent is a bis (2,4,4-trimethylphenyl) phosphonic acid extractant Was diluted to a concentration of 0.25 to 0.35 mol, and the aqueous phase solution was sucked into the mixed precipitate at a volume ratio of 2 to 5 of the organic phase / water phase to extract cobalt from the aqueous phase solution into the organic phase solution. The aqueous phase solution and the organic phase solution were separated, Removing the organic phase solution from the organic phase solution, removing the organic phase solution from the organic phase solution, removing the organic phase solution from the organic phase solution, And recovering the cobalt by solvent extraction.
상기 유기상 용액은 수산화나트륨을 0.6 내지 1.0몰농도로 더 포함하는 것이 바람직하다.The organic phase solution preferably further contains sodium hydroxide in a concentration of 0.6 to 1.0 mol.
상기 탈거액은 0.2 내지 0.35% 농도의 황산일 수 있다.The removal liquid may be sulfuric acid at a concentration of 0.2 to 0.35%.
상기 탈거액은 상기 유기상 추출 용액 100부피부에 대하여 50 내지 500부피부로 투입할 수 있다. The removing solution may be added to skin of 100 parts of the organic phase extract solution to 50 to 500 parts of skin.
본 발명에 따르면 용매추출 공정의 단위 공정 중 하나인 세정 공정을 생략할 수 있어, 코발트 회수를 위한 설비 투자비용을 절감할 수 있다.According to the present invention, it is possible to omit the cleaning process, which is one of the unit processes of the solvent extraction process, and to reduce the cost of equipment investment for recovering cobalt.
도 1은 종래의 혼합 침강조를 위에서 본 평면도, 정면에서 본 정면도 및 분리영역 측에서 본 측면도를 나타낸 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a plan view, a front view, and a side view of a conventional mixed sedimentation enhancer viewed from the side of the separation region; FIG.
본 발명에서는 코발트(Co), 니켈(Ni), 칼슘(Ca), 나트륨(Na) 등이 포함된 용액으로부터 코발트를 선택적으로 추출하고, 이외의 금속인 니켈, 칼슘, 나트륨은 추출하지 않는 공정을 제시함으로써 용매추출 공정의 세정공정을 제외시켜 용매추출공정을 단순화시키고자 한다.In the present invention, a process of selectively extracting cobalt from a solution containing cobalt (Co), nickel (Ni), calcium (Ca), sodium (Na), etc. and not extracting nickel, calcium, By simplifying the solvent extraction process, the cleaning process of the solvent extraction process is excluded.
본 발명에 따른 용매추출공정은 세정공정을 포함하지 않는 것을 제외하고는 일반적으로 적용되는 공정에 의해 수행되는 것으로서, 비누화 공정(saponification), 추출 공정(Extraction) 및 탈거공정(Stripping)을 포함한다.The solvent extraction process according to the present invention is performed by a generally applicable process, except that it does not include a cleaning process, and includes saponification, extraction and stripping.
용매추출 공정은 일반적으로 금속을 포함하는 수상인 원료 용액과 추출제를 포함하는 유기상을 혼합하여 원료용액으로부터 목적하는 금속을 유기상으로 추출하여 금속을 회수하는 공정이다.The solvent extraction process is generally a process of mixing a raw material solution containing a metal and an organic phase containing an extraction agent, extracting the desired metal from the raw solution into an organic phase, and recovering the metal.
예를 들어, 상기 원료 용액에는 목적 금속인 코발트 이외에, 니켈, 칼슘, 나트륨 등의 성분이 함유되어 있을 수 있는데, 용매추출 공정의 단위공정인 추출공정은 수상에 존재하는 목적금속을 유기상으로 추출하는 단계이며, 이때 목적금속 이외에 함께 미량의 원소가 추출되며, 이는 불순물로 작용한다.For example, the raw material solution may contain components such as nickel, calcium, and sodium in addition to cobalt as a target metal. In the extraction process, which is a unit process of the solvent extraction process, the target metal present in the water phase is extracted into an organic phase At this time, a trace element is extracted together with the target metal, which acts as an impurity.
통상적으로, 상기와 같은 목적 금속 이외에 존재하는 원소의 제거를 위해, 상기 추출공정 이후에 연속으로 세정공정을 적용하여 유기상으로 추출된 목적금속 이외의 미량의 원소를 제거한 후 다시 수상으로 역추출하고 있다. 이러한 세정공정에서는 세정을 위해 약산 또는 약염기 용액을 사용하고 있다.Generally, in order to remove elements other than the target metal, a cleaning process is continuously applied after the extraction process to remove trace elements other than the target metal extracted in the organic phase, and then back-extracted with water . In this cleaning process, weak acid or weak base solution is used for cleaning.
그러나, 이러한 세정 공정은 설비의 비대화 및 복잡화를 야기하여 설비 투자비용을 증대시킨다. 이에, 본 발명은 상기와 같은 세정공정을 제거할 수 있는 방법을 제공하고자 한다. 이와 같은 세정공정을 생략하기 위해서는 상기 추출공정에서의 선택성을 높이는 것이 바람직하다.However, such a cleaning process increases the cost of equipment investment by causing enlargement and complication of facilities. Accordingly, the present invention provides a method for removing the cleaning process. In order to omit such a washing step, it is preferable to increase the selectivity in the extraction step.
상기한 바와 같은 용매추출제를 유기상으로 하고, 코발트, 니켈, 나트륨, 칼슘 등의 금속을 포함하는 수상인 용매와 혼합침강조의 혼합영역에 주입하여 혼합한 후, 침강영역에서 유기상과 수상으로 분리하고, 분리영역에서 유기상과 수상으로 분리한다.The solvent extractant as described above is used as an organic phase, mixed with a water-insoluble solvent containing a metal such as cobalt, nickel, sodium and calcium, and mixed with the mixed sedimentation mixture. The mixture is then separated into an organic phase and an aqueous phase And separated into organic phase and water phase in the separation region.
본 발명에서 상기 용매추출제는 용매추출 공정에서 일반적으로 사용되는 것이라면 본 발명에서도 적합하게 사용될 수 있을 것이다. 그러나, 본 발명은 용액 중의 코발트 금속을 추출하기 위한 것으로서, 코발트 추출을 위한 용매추출제를 사용할 수 있다. In the present invention, the solvent extractant may be suitably used in the present invention as long as it is generally used in a solvent extraction process. However, the present invention is for extracting cobalt metal in a solution, and a solvent extractant for cobalt extraction can be used.
이러한 코발트 추출을 위한 용매 추출제로는, 일반적으로 사용되는 용매추출제를 사용할 수 있으나, 본 발명에서는 다음의 구조식 1로 표시되는 비스(2,4,4-트리메틸페닐)포스폰산(bis(2,4,4-trimethylpentyl)phosphinic acid)을 사용할 수 있다. As a solvent extractant for cobalt extraction, a commonly used solvent extractant may be used. In the present invention, bis (2,4,4-trimethylphenyl) phosphonic acid (bis (2, 4,4-trimethylpentyl) phosphinic acid may be used.
[구조식 1][Structural formula 1]
이와 같은 용매추출제는 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 구조식 1의 분자구조를 갖는 화합물이 이합체의 형태로 존재한다. As shown in Fig. 2, such a solvent extractant is present in the form of a dimer in the form of a compound having the molecular structure of the structural formula (1).
수상인 용매로부터 코발트의 금속이온을 추출할 때, 상기 이합체의 두 개의 분자가 코발트 등의 금속 이온과의 결합반응에 참여한다. 즉, 상기 용매추출제는 상기 수상인 용매로부터 코발트 이온과 선택적으로 반응하여 목적으로 하는 코발트 등의 금속 이온을 유기상으로 추출시킨다.When the metal ion of cobalt is extracted from the water-soluble solvent, the two molecules of the dimer participate in the bonding reaction with a metal ion such as cobalt. That is, the solvent extractant selectively reacts with cobalt ions from the water-phosphorous solvent to extract metal ions such as cobalt as an organic phase.
용매추출제의 코발트 이온 추출반응은 평형반응으로서, 다음의 반응식 (1)과 같이 나타낼 수 있다.The cobalt ion extraction reaction of the solvent extractant is an equilibrium reaction, and can be represented by the following reaction formula (1).
[반응식 1][Reaction Scheme 1]
M2+ + 2(HA)2 MA2↔(AH)2 + 2H+ M 2+ + 2 (HA) 2 MA 2? (AH) 2 + 2H +
상기 반응식 1에서 M은 추출하고자 하는 금속이온, 즉, Co 이온이며, A는 용매추출제를 나타낸다.In the above reaction scheme 1, M represents a metal ion to be extracted, that is, Co ion, and A represents a solvent extractant.
상기 반응식 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 금속이온이 용매추출제로 추출될 때, H+ 이온이 생성되어 수상에 존재하게 되는데, 이에 따라 수상의 pH가 하강하게 되는 현상이 발생하게 된다. 이러한 수상의 pH 변화는 금속이온의 추출율을 저하시키는데 영향을 미치게 된다.As can be seen from the above reaction scheme 1, when metal ions are extracted with a solvent extracting agent, H + ions are generated and exist in the water phase, so that the pH of the water phase is lowered. The pH change of the water phase influences the extraction rate of metal ions.
따라서, 상기 추출제에 의한 추출 공정 중에 수상의 pH 변화에 따른 추출율의 변화를 줄이기 위하여, 상기 추출제에 대하여 비누화 공정을 수행한 후에 수상과 혼합하는 것이 바람직하다. Therefore, in order to reduce the change of the extraction ratio according to the pH change of the aqueous phase during the extraction process by the extractant, it is preferable that the extraction agent is subjected to a saponification process and then mixed with the aqueous phase.
상기 추출제의 비누화는 상기 용매추출제와 희석된 수산화나트륨(NaOH) 용액과 반응시킴으로써 용매추출제의 말단 수소(H+)의 일부를 수산화나트륨의 Na+로 치환할 수 있다. 이에 의해 금속이온 추출시 발생하는 H+ 이온의 발생량을 감소시킴으로써 pH 하강 폭을 낮출 수 있다.The saponification of the extractant may be accomplished by reacting the solvent extractant with a dilute sodium hydroxide (NaOH) solution to replace a portion of the terminal hydrogen (H + ) of the solvent extractant with Na + of sodium hydroxide. Thus, by decreasing the amount of H.sup. + Ions generated during metal ion extraction, the pH drop width can be reduced.
이때, 상기 비누화를 위하여 수산화나트륨은 0.6몰농도 내지 1.0몰농도 범위로 사용하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.7 내지 0.9몰농도, 가장 바람직하게는 0.8몰농도로 사용할 수 있다. 수산화나트륨을 0.6몰농도 이하로 사용할 경우 비누화 정도가 낮아 추출 공정에서 수상의 pH 하강이 클 수 있으며, 이로 인해 추출률 저하를 초래할 수 있다. 한편, 수산화나트륨을 1.0몰농도 초과의 범위로 사용하는 경우에는 유기상과 수상 이외에 원하지 않는 3상(third phase)이 발생하여 공정 운영을 저해할 수 있다. At this time, sodium hydroxide is preferably used in a concentration range of 0.6 to 1.0 mol, more preferably 0.7 to 0.9 mol, most preferably 0.8 mol, for the saponification. When sodium hydroxide is used at a concentration of 0.6 mol or less, the degree of saponification is low and the pH of the aqueous phase may be lowered during the extraction process, which may result in a decrease in the extraction rate. On the other hand, when sodium hydroxide is used in a concentration exceeding 1.0 molar concentration, undesired third phases may occur in addition to the organic phase and the water phase, thereby hindering the operation of the process.
본 발명에서 유기상은 추출제를 포함하며, 상기 추출제는 앞서 설명한 바와 같은 비누화를 수행한 후에 또는 비누화 없이 희석하여 사용한다. 상기 희석을 위하여 본 발명은 등유를 희석액으로 사용할 수 있다. 이러한 등유로는 특별히 한정하지 않으며, 용매추출공정에서 일반적으로 사용되는 것이라면 본 발명에서도 적합하게 사용할 수 있다. 예를 들면, Exxon Mobil Chemical사제의 Escaid 110 등을 들 수 있다.In the present invention, the organic phase comprises an extractant, which is used after being saponified as described above or diluted without saponification. For the dilution, kerosene may be used as a diluent. Such kerosene is not particularly limited and may be suitably used in the present invention as long as it is generally used in a solvent extraction process. For example, Escaid 110 manufactured by Exxon Mobil Chemical Co., Ltd. and the like.
본 발명에 있어서, 상기 추출제가 희석제에 의해 희석된 유기상은 상기 추출제의 농도가 0.25 내지 0.35몰농도가 되도록 희석되는 것이 바람직하며, 가장 바람직하게는 유기상 내에서의 유기상은 0.3몰농도이다. 추출제의 농도가 0.25몰농도 미만인 경우에는 목적하는 금속의 추출이 적다. 한편, 0.35몰농도를 초과하는 경우에는 목적하는 금속인 코발트 이온의 추출 선택성이 저하하여 다른 금속 이온에 대한 추출율이 높아지게 되며, 이로 인해 목적 금속의 회수를 위한 세정 공정을 수행해야 한다. 따라서, 상기 범위의 농도로 추출제를 포함하는 것이 목적하는 코발트의 선택적 추출율을 높일 수 있어, 이후의 세정공정을 생략할 수 있다.In the present invention, the organic phase diluted with the diluent is preferably diluted so that the concentration of the extracting agent is 0.25 to 0.35 mol, and most preferably, the organic phase in the organic phase is 0.3 molar. If the concentration of the extractant is less than 0.25 molar, the extraction of the desired metal is less. On the other hand, when the concentration exceeds 0.35 mol, the extraction selectivity of the target metal, cobalt ion, is lowered, so that the extraction rate with respect to other metal ions is increased. Therefore, a cleaning process for recovering the target metal must be performed. Therefore, the inclusion of the extractant at the concentration in the above range can increase the selective extraction ratio of the desired cobalt, and the subsequent cleaning step can be omitted.
상기한 바와 같은 추출제를 포함하는 유기상을 원료용액인 수상을 혼합침강조의 혼합영역에 흡입되어 혼합되고, 이어서, 수상과 유기상의 혼합물에서 반응식 1과 같은 반응에 의해 수상 중의 목적 금속을 유기상으로 추출하는 반응이 수행된다. 본 발명의 상기 혼합침강조 설비는 특별히 한정하지 않으며, 통상적으로 사용되는 것으로서, 도 1에 나타낸 바와 같은 것이라면 본 발명에서도 적합하게 사용할 수 있다.The organic phase containing the above-mentioned extractant is mixed with the water phase as a raw material solution by being sucked into a mixed region of mixed sedimentation, and then the target metal in the aqueous phase is converted into an organic phase The extraction reaction is carried out. The mixed sedimentation accelerator of the present invention is not particularly limited and is commonly used, and can be suitably used in the present invention as long as it is as shown in Fig.
상기 혼합 침강조에서의 추출반응의 효율을 높이기 위해, 유기상과 수상은 부피비(유기상/수상)로 2 내지 5를 갖는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 4 내지 5일 수 있으며, 가장 바람직하게는 4이다. 상기 유기상과 수상의 부피비가 2 미만이면 목적하는 금속의 추출율이 낮아 불순물 금속의 혼입비율이 상대적으로 높아지게 되며, 이로 인해 후단의 세정공정을 수행하여야 할 필요성이 증대된다. 한편, 5를 초과하는 경우에는 목적 금속의 선택적 추출에 대한 추가적인 상승효과가 얻어지지 않으며, 추출제의 사용량이 증대하여 비경제적이다.In order to increase the efficiency of the extraction reaction in the mixed sedimentation enhancement, it is preferable that the organic phase and the water phase have 2 to 5 in the volume ratio (organic phase / water phase). More preferably 4 to 5, and most preferably 4. If the volume ratio of the organic phase and the water phase is less than 2, the extraction rate of the target metal is low, and the incorporation rate of the impurity metal becomes relatively high, thereby increasing the necessity of performing the subsequent cleaning process. On the other hand, if it exceeds 5, an additional synergistic effect for selective extraction of the target metal is not obtained, and the amount of the extractant used increases, which is uneconomical.
상기 용매추출공정으로부터 유기상과 수상을 분리 회수한 후, 상기 유기상으로부터 목적하는 금속을 얻기 위하여 탈거공정을 수행한다. 상기 탈거공정은 목적하는 금속이 존재하는 유기상으로부터 수상으로 목적금속을 역추출하는 단계이다. After the organic phase and water phase are separated and recovered from the solvent extraction step, a stripping process is performed to obtain a desired metal from the organic phase. The stripping step is a step of back-extracting the target metal from the organic phase in which the target metal is present, to the water phase.
상기 목적 금속의 역추출을 위하여 상기 목적금속을 포함하는 유기상에 탈거액으로 강산 또는 강염기 용액을 사용할 수 있다. 이와 같은 탈거액은 용매추출공정에서 코발트를 탈거하기 위해 일반적으로 사용되는 것이라면 본 발명에서도 적합하게 사용할 수 있는 것으로서, 특별히 한정하지 않는다. 예를 들면, 황산, NaOH, NH4OH 등을 들 수 있다.In order to back-extract the target metal, a strong acid or strong base solution may be used as a deblocking liquid in the organic phase containing the target metal. Such a stripping liquid is not particularly limited as it can be suitably used in the present invention as long as it is generally used for stripping cobalt in a solvent extraction process. Examples thereof include sulfuric acid, NaOH, and NH 4 OH.
이때, 황산을 사용하는 경우, 상기 황산은 0.2 내지 0.35%의 농도로 희석하여 사용하는 것이 유기상의 추출액으로부터 코발트를 높은 비율로 탈거할 수 있다.At this time, when sulfuric acid is used, the sulfuric acid may be diluted to a concentration of 0.2 to 0.35%, which can be removed from the organic phase extract at a high ratio of cobalt.
상기 탈거액은 유기상 추출액 100 부피부에 대하여 50 내지 500 부피부 투입할 수 있다. 탈거액의 양이 너무 적으면, 코발트의 탈거가 원활히 이루어지지 않을 수 있다. 탈거액을 많이 사용하더라도 Sc의 탈거에 한계가 있고, 폐 탈거액이 불필요하게 발생할 수 있다. 따라서 전술한 범위로 탈거액을 사용할 수 있다.The removing solution may be added to the skin of the organic phase extract in an amount of 50 to 500 parts per 100 parts of the skin. If the amount of the removing solution is too small, the removal of cobalt may not be performed smoothly. Even if a large amount of devolatilization liquid is used, there is a limit to the removal of Sc, and a waste droplet removal amount may be unnecessarily generated. Therefore, the devolatilization liquid can be used in the above-mentioned range.
코발트, 니켈, 칼슘, 나트륨 등의 금속을 포함하는 용액으로부터 코발트를 추출함에 있어서, 상기한 바와 같은 본 발명에 따라 용매추출공정을 수행하는 경우에는 코발트의 선택적 추출율을 높일 수 있으며, 이로 인해 세정공정을 생략할 수 있어 공정을 간소화할 수 있다.When extracting cobalt from a solution containing a metal such as cobalt, nickel, calcium or sodium, the solvent extraction process according to the present invention as described above can increase the selective extraction rate of cobalt, The process can be simplified.
실시예Example
이하, 본 발명을 실시예를 들어 보다 구체적으로 설명한다. 이하의 실시예는 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 일 예시로도, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. The following examples are illustrative of the present invention, but the present invention is not limited thereto.
실시예Example 1 One
희석제로 Escaid 110(ExxonMobil 제조)에 비누화제로 수산화나트륨 0.8몰농도(Molarity) 및 추출제로 Cyanex 272를 0.2몰농도 내지 0.5몰농도 범위에서 변화시켜 혼합함으로써 비누화공정을 수행하여 유기상 용액을 제조하였다.A saponification process was performed by mixing Escaid 110 (manufactured by ExxonMobil) as a diluent with 0.8 molar concentration of sodium hydroxide as a saponifying agent and Cyanex 272 as an extracting agent in a concentration range of 0.2 to 0.5 molar ratio to prepare an organic phase solution.
상기 제조된 유기상 용액을 코발트 1500ppm 및 니켈 390ppm을 포함하는 원료용액과 1:1의 부피비로 용매추출조의 혼합영역에 흡입시켜 용매추출공정을 수행하였다.The solvent was extracted by sucking the prepared organic phase solution into a mixing zone of a solvent extraction tank at a volume ratio of 1: 1 with a raw material solution containing 1500 ppm of cobalt and 390 ppm of nickel.
상기 용매추출조의 분리영역을 통해 분리 배출된 유기상과 수상을 각각 회수하고, 유기상과 수상에 포함된 코발트와 니켈의 함량을 각각 분석하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.The organic phase and water phase separated and discharged through the separation region of the solvent extraction tank were respectively recovered, and the contents of cobalt and nickel contained in the organic phase and water phase were respectively analyzed, and the results are shown in Table 1.
No.Experiment
No.
상기 표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 추출제의 농도가 0.2몰농도인 경우(실험 1)에는 추출이 거의 일어나지 않았다. As can be seen from the above Table 1, in the case where the concentration of the extracting agent was 0.2 molar (Experiment 1), extraction was scarcely occurred.
반면, 추출제의 농도가 0.3몰농도인 경우(실험 2)에는 코발트의 추출율이 41% 수준이나, 니켈은 미량 추출되어, 코발트에 대한 선택성이 매우 높은 결과를 나타내었다.On the other hand, when the concentration of the extractant was 0.3 mole (Experiment 2), the extraction rate of cobalt was 41%, but nickel was trace extracted, and the selectivity to cobalt was very high.
한편, 추출제가 0.4몰농도(실험 3) 및 0.5몰농도인 경우(실험 4)에는 코발트는 거의 100% 추출되었으나, 니켈도 대부분 추출되어 코발트에 대한 선택성은 거의 나타내지 못하였다. 이로 인해 추출공정 후 세정공정이 반드시 요구됨을 알 수 있다.On the other hand, when the extraction agent was 0.4 molar concentration (Experiment 3) and 0.5 molar concentration (Experiment 4), almost 100% of cobalt was extracted, but nickel was largely extracted and little selectivity to cobalt was shown. As a result, it can be seen that a cleaning process is necessarily required after the extraction process.
이와 같은 결과로부터, 목적금속인 코발트의 추출율을 확보하면서 불순물인 니켈의 추출률은 거의 없는 결과를 얻기 위해서는 추출제로 Cyanex 272를 사용하는 경우 0.3몰농도 조건으로 포함하는 것이 높은 추출율을 얻을 수 있음을 알 수 있다.From these results, it was found that the extraction rate of nickel, which is an impurity, is almost the same as that of cyanite, .
실시예Example 2 2
희석제로 Escaid 110(ExxonMobil 제조)에 비누화제로 수산화나트륨 0.8몰농도(Molarity) 및 추출제로 Cyanex 272 0.3몰농도를 혼합함으로써 비누화공정을 수행하여 유기상 용액을 제조하였다.The saponification process was carried out by mixing Escaid 110 (manufactured by ExxonMobil) as a diluent with 0.8 molar concentration of sodium hydroxide as a saponifying agent and 0.3 molar concentration of Cyanex 272 as an extracting agent to prepare an organic phase solution.
상기 제조된 유기상 용액을 코발트 1600ppm 및 니켈 430ppm을 포함하는 수상인 원료용액을 용매추출조의 혼합영역에 흡입시켜 용매추출공정을 수행하였다. 이때, 상기 유기상과 수상을 아래 표 2에 나타낸 바와 같은 조건으로 흡입시켰다.The organic phase solution thus prepared was subjected to a solvent extraction process by sucking the aqueous phase raw material solution containing 1600 ppm of cobalt and 430 ppm of nickel into the mixing region of the solvent extraction tank. At this time, the organic phase and water phase were inhaled under the conditions shown in Table 2 below.
상기 용매추출조의 분리영역을 통해 분리 배출된 유기상과 수상을 각각 회수하고, 유기상과 수상에 포함된 코발트와 니켈의 함량을 각각 분석하고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.The organic phase and water phase separated and discharged through the separation zone of the solvent extraction tank were respectively recovered, and the contents of cobalt and nickel contained in the organic phase and water phase were respectively analyzed, and the results are shown in Table 2.
(유기상/수상)Mixing volume ratio
(Organic phase / water phase)
상기 표 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 유기상과 수상의 부피비가 1인 경우(실험 5)에는 코발트의 추출율이 낮고 니켈의 추출율이 높아, 세정공정이 요구된다. 한편, 부피비가 2인 경우(실험 6) 및 4인 경우(실험 7)에는 코발트의 추출율이 비교적 높은 반면, 니켈의 추출율이 낮은 결과를 나타내는바, 높은 순도로 코발트를 추출할 수 있어, 세정공정을 생략할 수 있는 정도이다.As can be seen from the above Table 2, when the volume ratio of the organic phase and the water phase is 1 (Experiment 5), the extraction rate of cobalt is low and the extraction rate of nickel is high. On the other hand, when the volume ratio is 2 (Experiment 6) and 4 (Experiment 7), the extraction rate of cobalt is relatively high while the extraction rate of nickel is low. As a result, cobalt can be extracted with high purity, It can be omitted.
실시예Example 3 3
희석제로 Escaid 110(ExxonMobil 제조)에 비누화제로 수산화나트륨 0.8몰농도(Molarity) 및 추출제로 Cyanex 272를 0.3몰농도로 혼합함으로써 비누화공정을 수행하여 유기상 용액을 제조하였다.The saponification process was performed by mixing Escaid 110 (manufactured by ExxonMobil) as a diluent with 0.8 molar concentration of sodium hydroxide as a saponifying agent and 0.3 molar ratio of Cyanex 272 as an extracting agent to prepare an organic phase solution.
상기 제조된 유기상 용액을 코발트 1706ppm 및 니켈 448ppm을 포함하는 원료용액과 4:1의 부피비로 용매추출조의 혼합영역에 흡입시켜 용매추출공정을 수행하였다.The organic phase solution thus prepared was sucked into a mixed region of a solvent extraction bath at a volume ratio of 4: 1 with a raw material solution containing 1706 ppm of cobalt and 448 ppm of nickel to perform a solvent extraction process.
상기 용매추출조의 분리영역을 통해 분리 배출된 유기상과 수상을 각각 회수하고, 수상에 잔류하는 코발트와 니켈의 함량을 각각 분석하였는바, 코발트는 183ppm이고, 니켈은 424ppm이었다. The organic phase and water phase separated and discharged through the separation region of the solvent extraction tank were respectively recovered and the contents of cobalt and nickel remaining in the water phase were analyzed respectively. The cobalt content was 183 ppm and the nickel content was 424 ppm.
상기 용매추출조의 분리영역으로부터 얻어진 유기상(코발트: 1523ppm, 니켈: 24ppm)에 대하여 세정공정 없이 바로 탈거공정을 수행하여 코발트를 역추출하였다. The organic phase (cobalt: 1523 ppm, nickel: 24 ppm) obtained from the separation zone of the solvent extraction tank was directly subjected to a stripping process without a washing process to back-extract cobalt.
상기 탈거공정의 탈거액으로는 황산(2% 용액)을 사용하되, 표 3에 나타낸 바와 같이 농도를 0.15% 및 0.3%로 희석하여 사용하였다. Sulfuric acid (2% solution) was used as the stripping solution in the stripping step, and the concentrations were diluted to 0.15% and 0.3% as shown in Table 3. [
이때, 탈거공정의 유기상과 수상은 부피비로 1:1로 고정하였다.At this time, the organic phase and water phase of the stripping process were fixed at a volume ratio of 1: 1.
이에 의해 얻어진 탈거액에 포함된 코발트 및 니켈의 농도와 역추출율을 표 3에 함께 나타내었다.Table 3 shows the concentrations of cobalt and nickel contained in the removal liquid thus obtained and the reverse extraction ratio.
(황산 희석농도)Removal amount
(Sulfuric acid dilution concentration)
표 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 방법에 따르면 세정공정을 거치지 않더라도 높은 순도로 코발트를 추출할 수 있음을 알 수 있다. 나아가, 탈거공정에서 탈거액으로는 As can be seen from Table 3, according to the method of the present invention, cobalt can be extracted at a high purity even without a washing step. Furthermore, in the removal process,
상기 기술한 바와 같이 용매추출 공정의 단위 공정 중 세정 공정을 생략하여, 비누화 공정, 추출 공정, 탈거 공정의 선정된 조건을 바탕으로 연속다단 혼합침강조를 운영하였으며, 탈거 공정을 통해 회수한 코발트 함유 용액을 분석한 결과 도 8과 같다. As described above, the washing process in the unit process of the solvent extraction process was omitted, and the continuous multi-stage mixed sedimentation was operated based on the selected conditions of the saponification process, the extraction process and the stripping process, and the cobalt content recovered through the stripping process The results of analysis of the solution are shown in FIG.
상기 실시예를 바탕으로 본 발명을 통해 세정 공정을 생략한 비누화 공정, 추출 공정, 탈거 공정으로 이뤄진 연속다단 혼합침강조를 이용한 용매추출 공정을 적용함으로써, 투자비를 절감할 수 있다. Based on the above-described embodiments, the present invention can reduce the investment cost by applying the solvent extraction process using the continuous multi-stage mixed sedimentation process, which comprises the saponification process, the extraction process, and the stripping process.
Claims (4)
등유 희석액에 비스(2,4,4-트리메틸페닐)포스폰산 추출제를 0.25 내지 0.35몰농도로 희석한 유기상 용액과 수상 용액을 유기상/수상 2 내지 5의 부피비로 혼합침강조에 흡입하여 수상 용액으로부터 코발트를 유기상 용액으로 추출한 후 수상 용액과 유기상 용액을 분리하여 유기상 추출 용액을 회수하는 단계;
세정공정을 거치지 않고 상기 유기상 추출 용액과 탈거액을 혼합침강조에 흡입하여 상기 유기상 추출 용액으로부터 코발트를 탈거액으로 탈거하고, 수상 용액과 유기상 용액을 분리하여 수상 탈거 용액을 회수하는 단계
를 포함하는 용매추출에 의해 코발트를 회수하는 방법.
1. A method for extracting cobalt from an aqueous solution which is a raw material solution containing cobalt ions by using an organic phase solution containing an extractant,
The organic phase solution in which the bis (2,4,4-trimethylphenyl) phosphonic acid extractant is diluted to a concentration of 0.25 to 0.35 mol in the kerosene diluent and the aqueous solution are sucked into the mixed precipitate at a ratio of 2 to 5 of the organic phase / water phase to prepare an aqueous solution Extracting cobalt from the organic phase solution, separating the aqueous phase solution and the organic phase solution, and recovering the organic phase extraction solution;
Withdrawing the organic phase extracting solution and the removing liquid from the organic phase extracting solution by sucking the organic phase extracting solution and the elimination liquid through a washing step, separating the aqueous solution and the organic phase solution, recovering the water-
≪ RTI ID = 0.0 > cobalt < / RTI >
The method of claim 1, wherein the organic phase solution further comprises sodium hydroxide at a concentration of 0.6 to 1.0 mole.
The method according to claim 1, wherein the removing solution is recovered from cobalt by solvent extraction with a concentration of 0.2 to 0.35% sulfuric acid.
The method of recovering cobalt according to claim 1, wherein the removing solution is introduced into skin of 100 parts of the skin of the organic phase extraction solution by 50 to 500 parts of the skin.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020160178552A KR101858873B1 (en) | 2016-12-23 | 2016-12-23 | Solvent extraction method for cobalt recovery |
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KR (1) | KR101858873B1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101083351B1 (en) | 2010-08-17 | 2011-11-15 | 한국지질자원연구원 | Method of extracting cobalt and manganese from waste cmb catalyst and method of manufacturing cmb catalyst using the same |
KR101210983B1 (en) | 2012-05-25 | 2012-12-11 | 한국지질자원연구원 | Methods of seperating and collecting manganese from cobalt and nickel with high selectivity using screening effect of an extractant mixture |
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2016
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