KR20120139701A

KR20120139701A - 습식야금공정 및 금속의 추출방법

Info

Publication number: KR20120139701A
Application number: KR1020127021972A
Authority: KR
Inventors: 존 버바
Original assignee: 몰리코프 미네랄스, 엘엘씨
Priority date: 2010-01-22
Filing date: 2011-01-21
Publication date: 2012-12-27
Also published as: EP2526213B1; US20150197826A1; MY169850A; ES2712553T3; JP2013528696A; EP2526213A1; EA024210B1; EA201201035A1; DK201270462A; CN102939397B; US20110182786A1; WO2011091231A1; CN102939397A; US8936770B2; AU2011207307A1; AU2011207307B2; US10179942B2; AP2012006439A0; CA2787515C; CN107385207B

Abstract

귀금속들을 추출용으로써, 전기에너지 및 폐열을 시설에 공급하기 위한 코젠플랜트(cogen plant), 염으로부터 무기산을 생성하기 위한 전기화학적 산 생성 플랜트를 포함하는 광물 처리 시설을 제공한다.

Description

습식야금공정 및 금속의 추출방법{Hydrometallurgical process and method for recovering metals}

본 출원은 모두 동일한 제목을 가지는 2010년 1월 22일자로 출원된 가출원번호 US 61/297,536, 2010년 12월 28일자로 출원된 가출원번호 US 61/427,745, 및 2011년 1월 12일자로 출원된 US 61/432,075에 우선권의 이익을 주장하며, 상기 문헌은 전체로서 본 명세서에 참조로 포함된다.

본 발명은 광물처리 플랜트 및 시설, 특히 금속 추출을 위한 습식야금 플랜트 및 시설에 관한 것이다.

광석 및 농축물로부터 귀금속들을 추출하는 일반적인 방법은 무기산(mineral acid)을 통한 침출에 의한 것이다. 예를 들어, 희토류 금속들은 일반적으로 염산을 통해 모암(host rock)을 침출시켜 바스트네사이트(bastnaesite)로부터 추출된다. 우라늄은 인산을 통한 침출에 의해 우라늄 함유 모암으로부터 추출될 수 있다. 구리, 베릴륨, 니켈, 철, 납, 몰리브덴, 알루미늄 및 망간은 질산을 통한 침출에 의해 모암으로부터 추출될 수 있다. 구리, 베릴륨, 니켈, 철, 납, 몰리브덴, 알루미늄, 게르마늄, 우라늄, 금, 은, 코발트 및 망간은 황산 또는 염산을 통한 침출에 의해 모암으로부터 추출될 수 있다.

침출은 귀금속을 용해시키는데 효과적이지만, 다양한 장애물들과 만나게 된다. 습식야금공정은 물을 요구한다. 물은 오직 제한된 양만 사용가능할 수 있다. 사용가능한 물은 보통 염수(saline)이다. 나아가, 생산된 모든 공정제는 처리에 적합할 수 있다. 일반적으로, 공정제는 건설비용이 비쌀 수 있고 또한 환경에 유해한 증발용 저장부를 이용하여 처리된다. 증발용 저장부는 특히 오랜 기간 동안에 환경에 흔적을 남긴다. 나아가, 침출 공정은 전기 에너지를 요구한다. 전기 에너지는 특히 광산(deposit)이 오지에 있는 경우, 얻기 어렵거나 비쌀 수 있다. 이는 일반적으로 많은 자본금 및 구동 비용, 충분한 전력 생산 시설을 갖춰 건설할 수 있는 광산경영자를 요구한다.

본 발명의 목적은 습식야금공정 및 금속의 추출방법을 제공하는 데 있다.

이들 및 다른 요구들은 기재된 다양한 양태, 실시예 및 구성들에 의해 설명되어질 수 있다.

일 실시예에 있어서, 예를 들어 클로르알칼리 셀(chloralkali cell) 또는 이중막 전기투석(bipolar membrane electrodialysis) 시스템과 같은 전기화학적 산 생성 공정에 의해 생산된 무기산을 사용하여 귀금속-함유 물질로부터 귀금속을 추출하기 위한 공정이 나타내어진다.

일 구성에 있어서, 상기 공정은

(a)용존성 귀금속을 포함하는 귀액침출용액(pregnant leach solution)을 형성시키기 위하여 귀금속함유물질 및 산성침출용액을 접촉시키는 단계;

(b)귀금속 생산물 및 부산물 염용액, 즉, 일반적으로 접촉 및 추출 단계 중 하나 또는 모두에서 산 및 염기의 반응으로부터 파생된 적어도 부산물 염용액의 대부분을 형성시키기 위하여 상기 용존된 귀금속을 추출하는 단계;

(c)적어도 클로르알칼리 및 이중막 전기투석 셀 중 하나 또는 그 이상에 의해, 상기 부산물 염용액을 상기 산 및 염기로 변환하는 단계; 및

(d) 적어도 상기 산및 염기의 대부분을 상기 접촉 및/또는 추출 단계로 재순환하는 단계를 포함한다.

공통적으로, 적어도 부산물 염 용액의 대부분은 산 및 염기로 변환되고, 또한 적어도 산 및 염기의 대부분은 재순환된다.

일 적용예에 있어서, 상기 산 성분은 침출 용액의 구성요소이고, 상기 귀금속은 희토류이며, 상기 산 구성요소는 염산이고, 부산물 염용액 중 염은 염화나트륨 및 염화칼륨 중 하나 또는 그 이상이며, 상기 염기는 수산화나트륨 및 수산화 칼륨 중 하나 또는 그 이상이고, 상기 귀금속 생산물은 희토류 산화물이다.

다른 적용예에 있어서, 상기 산 성분은 침출용액의 구성요소이고, 상기 이중막 전기투석 셀이 적용되며, 상기 귀금속은 구리, 베릴륨, 니켈, 철, 납, 몰리브덴 및 망간 중 하나 또는 그 이상이고, 상기 산 구성요소는 질산이며, 상기 부산물 염용액의 염은 질산나트륨 및 질산칼륨 중 하나 또는 그 이상이고, 상기 염기는 수산화나트륨 및 수산화칼륨 중 하나 또는 그 이상이다.

또 다른 적용예에 있어서, 상기 산 성분은 침출용액의 구성요소이고, 상기 이중막 전기투석 셀이 적용되며, 상기 귀금속은 우라늄이고, 상기 산 구성요소는 인산이며, 상기 부산물 염용액의 염은 인산나트륨 및 인산칼륨 중 하나 또는 그 이상이고, 상기 염기는 수산화나트륨 및 수산화칼륨 중 하나 또는 그 이상이다.

또 다른 적용예에 있어서, 상기 산 성분은 침출 용액의 구성요소이고, 이중막 전기투석 셀이 적용되며, 상기 귀금속은 백금족 금속, 구리, 베릴륨, 니켈, 철, 납, 몰리브덴, 알루미늄, 게르마늄, 우라늄, 금, 은, 코발트, 아연, 코발트, 주석, 티타늄, 크롬 및 망간 중 하나 또는 그 이상이고, 상기 부산물 염용액의 염은 황산나트륨 및 황산칼륨 중 하나 또는 그 이상이며, 상기 산 구성요소는 황산(황화수소산)이고, 상기 염기는 수산화나트륨 및 수산화칼륨 중 하나 또는 그 이상이다.

또 다른 적용예에 있어서, 상기 산 성분은 침출 용액의 구성요소이고, 상기 귀금속은 이트륨, 스칸듐, 란타나이드, 백금족 금속, 구리, 크롬, 베릴륨, 니켈, 철, 납, 몰리브덴, 알루미늄, 게르마늄, 우라늄, 금, 은, 코발트, 아연, 코발트, 주석, 티타늄, 및 망간 중 하나 또는 그 이상이며, 상기 부산물 염용액의 염은 염화나트륨 및 염화칼륨 중 하나 또는 그 이상이고, 상기 산 구성요소는 염산이며, 상기 염기는 수산화나트륨 및 수산화칼륨 중 하나 또는 그 이상이다.

상기 공정 구성(들)은 전기화학적 산 생성 플랜트의 상층흐름인 부산물 용액을 정제하는 것을 포함할 수 있다. 일 예로, 적어도 선택된 다가의 불순물의 대부분은 부산물 염용액으로부터 제거되어 정제된 염용액을 형성시킨다. 상기 선택된 다가의 불순물은 공통적으로 상기 염기를 부산물 염용액과의 접촉으로 인한pH 변화에 의해 유도된 침전으로 인해 제거된 양이온이다. 또 다른 예로, 상기 제거된 불순물은 원료물질에서 유래되거나 및/또는 공정에서 유기반응물을 사용함에 의한 결과물로부터 유래될 수 있는 유기물이다.

상기 공정 구성(들)은 또한 농축 및 정제된 염 용액을 형성시키기 위하여 염 농축기로 정제된 염 용액을 농축하고, 양극액 재순환 탱크에 농축 및 정제된 용액 및 선택적으로 무기산을 투입하는 것을 포함할 수 있다. 상기 염 용액은 회수되어, 전기화학적 산 생성 플랜트에 공급된다.

효과적으로 염산을 생산하기 위하여, 상기 변환 단계에서 생산된 염소 및 수소 가스 간의 근사 화학양론적 균형은 일반적으로 유지된다.

상기 공정은 특히 염 부산물 용액을 제조하기 위하여 산 성분 및 염기가 반응하는 금속 추출 공정에 적용될 수 있다. 상기 염 부산물 용액은 전기화학적으로 산 성분 및 염기 성분으로 재생산되며, 이는 공정에서 재사용된다.

또 다른 실시예에 있어서, 폐열 및 전기 에너지를 금속 추출 공정 중 적절한 공정 단계로 공급하기 위하여 코젠플랜트(cogen plant)가 사용될 수 있다.

상기 실시예들, 양태 및 구성들은 특정 구성에 따라 다양한 효과들을 제공할 수 있다. 첫째, 상기 공정은 지상 체수층(terrestrial acquifer)으로부터 및/또는 산업적 공정들에 의해 생산된 폐 소금물(brine solution)을 경제적으로 처리하는 데 사용될 수 있다. 상기 전기화학적 산 생성 플랜트는 증발용 저장부 및 지상 체수층으로부터 폐 염수(예를 들어, 염화나트륨)를 무기산(예를 들어 염산) 및 수산화나트륨 및 차아산염소산나트륨과 같은 다른 가치있는 제품으로 변환할 수 있다. 상기 무기산 및 다른 가치있는 제품은 산업 공정(예를 들어, 습식야금 귀금속 추출 공정)에서 사용될 수 있고 및/또는 판매될 수 있다. 상기 물질 순환은 산성 및 가성의 반응요구물을 매우 감소시킬 수 있다. 상기 코젠 플랜트는 전력 및 열을 상기 산 생성 플랜트에 공급할 수 있다. 이러한 조합은 긍정적인 환경 영향을 형성할 수 있다. 일례로, 936,000 lb/년의 물 및 104,000,000 lb의 염분이 광물 처리 플랜트로 재순환된다. 이러한 방법론은 구동비용을 감소시킴과 동시에 환경적으로 흔적을 오랜 기간동안 남기는 폐수 저장부가 요구되는 것을 피할 수 있다. 예를 들어, 반응 비용 및 수송요건을 상당히 감소시킬 수 있다. 상기 물은 내부적으로 재순환되기 때문에, 상기 신선한 물의 요구를 매우 감소시킬 수 있다.

이들 및 다른 효과들은 하기에서 나타내어 질 것이다.

본 명세서에 있어서, "적어도 하나", "하나 또는 그 이상", 및 "및/또는"은 확장가능한 표현들로, 구동 중 결합된 형태와 분리된 형태 모두일 수 있다. 예를 들어, "적어도 A, B, 및 C 중 적어도 하나", "적어도 A, B, 또는 C 중 적어도 하나", "A, B, 및 C 중 하나 또는 그 이상", "A, B, 또는 C 중 하나 또는 그 이상", 및 "A, B, 및/또는 C" 각각의 표현들은 A 단독, B 단독, C 단독, A 및 B를 함께, A 및 C를 함께, B 및 C를 함께, 또는 A, B, 및 C를 함께 라는 의미이다.

상기 "a" 또는 "an" 독립체는 하나 또는 그 이상의 독립체를 나타낸다. 이와 같이, "a (또는 "an")", "하나 또는 그 이상", 및 "적어도 하나"는 상호교환적으로 사용될 수 있다. 상기 "comprising", "including", 및 "having"은 상호교환적으로 사용될 수 있다.

"흡수"는 하나의 상에서 또 다른 상으로 물질이 결합되는(예를 들어, 고체에 흡수된 액체 또는 액체에 흡수된 가스)것이다. 흡수는 가스, 액체, 또는 고체 물질인 몇 가지 벌크 상으로 들어가는 원자, 분자 또는 이온 내부에서의 물리적 또는 화학적 현상 또는 공정이다. 이는 흡수당하는 분자들의 표면의 증가(흡착의 예시로서)가 아닌 부피가 증가하는 점에서 흡착과는 다른 공정이다.

"흡착"은 표면에 원자, 이온, 이분자, 또는 가스, 액체, 또는 표면에 용해된 고체 분자가 접착되는 것이다. 이러한 공정은 흡착제의 표면상에 흡착물질(분자 또는 원자들이 축적된) 필름을 만든다. 이는 내부로 유체가 투과하거나, 또는 액체 또는 고체에 의해 용해될 수 있는 면에서 흡수와는 다르다. 표면장력과 유사하게, 흡착은 일반적으로 표면에너지의 결과이다. 상기 결합의 정확한 본질은 관련된 종들의 세부사항에 달려있으나, 상기 흡착 공정은 일반적으로 물리적 흡착(약한 반데르발스 힘의 특징) 또는 화학적 흡착(공유결합의 특징)으로 분류된다. 이는 또한 정전기적 인력에 의해서도 일어날 수 있다.

"분쇄기"는 원료물질로부터 금속 또는 금속 함유 광물을 일반적인 추출에 의해, 또는 본질적으로 분리해내어 금속-함유 물질을 제조하는 어떠한 시설 또는 시설들의 세트를 나타낸다. 일반적으로 상기 분쇄는 크러셔(crusher), 자생분쇄기(autogenous grinding mills), 반자생분쇄기(semi-autogenous grinding mills), 또는 비자생분쇄기(non-autogenous grinding mills)를 포함하는 개방 또는 폐쇄 분쇄회로를 포함한다.

"무기산"은 황산, 질산, 또는 염산과 같은 무기물 산이다.

"희토류"는 스칸듐(원자번호 21), 이트륨(원자번호 39), 및 원자번호 57(란탄)에서 원자번호 71(루테튬)까지의 15개 원소(란타나이드로 알려진)를 포함하는 화학원소들의 대분류 중 어떠한 것이다.

"염"은 이온성 화합물로, 산 및 염기의 중화반응의 결과물이다. 염은 양이온(양전하를 나타내는 이온) 및 음이온(음전하 이온)으로 구성되어, 상기 생산물은 전기적으로 중성(전체 전하는 제외)이다. 이들 구성 이온들은 염소이온(Cl^-)과 같은 무기물, 뿐만 아니라 아세테이트(CH₃COO^-)와 같은 유기물 및 불소 이온(F^-)과 같은 1가의 이온, 뿐만 아니라 황산염(SO₄ ² ^-)과 같은 다가의 이온일 수 있다. 물에 용해될 때, 가수분해하여 수산화이온을 생산하는 염은 염기 염이고, 또한 물에서 가수분해하여 히드로늄 이온을 생산하는 염은 산 염이다. 중성 염은 이러한 산 또는 염기 염이 아닌 것이다.

"흡수제"는 또 다른 물질을 흡수하는 물질이다: 이는 흡수에 의해 커질 수 있는 능력 또는 특성을 갖는다.

"흡수하다"는 흡수를 통해 액체 또는 가스를 받아들이는 것이다.

"흡수"는 흡착 및 흡수를 나타내며, 이와 동시에 탈착은 흡착의 반대이다.

전술한 내용은 본 발명의 양태, 실시예 및 구성 중 몇 가지 양태의 이해를 제공하기 위한 간단한 요약이다. 상기 요약은 양태, 실시예 또는 구성의 확장, 철저한 개요가 아니다. 이는 상기 양태, 실시예 또는 구성 범위를 상세히 나타내기 위한 것도, 조성(key) 또는 중요 원소를 나타내기 위한 것이 아니며, 하기에 더욱 상세하게 나타내기 위한 소개로써 단순화된 형태로 선택된 개념을 나타내기 위한 것이다. 나아가, 다른 양태, 실시예 및 구성들은 단독 또는 조합하여 활용할 수 있으며, 전술한 하나 또는 그 이상의 기능 또는 하기의 상세한 설명에서 평가될 것이다.

본 발명에 따른 습식야금공정 및 금속의 추출방법은 지상 체수층(terrestrial acquifer)으로부터 및/또는 산업적 공정들에 의해 생산된 폐 소금물(brine solution)을 경제적으로 처리하는 데 사용될 수 있다. 상기 전기화학적 산 생성 플랜트는 증발용 저장부 및 지상 체수층으로부터 폐 염수(예를 들어, 염화나트륨)를 무기산(예를 들어 염산) 및 수산화나트륨 및 차아산염소산나트륨과 같은 다른 가치있는 제품으로 변환할 수 있다. 상기 무기산 및 다른 가치있는 제품은 산업 공정(예를 들어, 습식야금 귀금속 추출 공정)에서 사용될 수 있고 및/또는 판매될 수 있다. 상기 물질 순환은 산성 및 가성의 반응요구물을 매우 감소시킬 수 있다. 상기 코젠 플랜트는 전력 및 열을 상기 산 생성 플랜트에 공급할 수 있다. 이러한 조합은 긍정적인 환경 영향을 형성할 수 있다.

첨부된 도면들은 본 명세서의 양태, 실시예, 또는 구성의 예를 나타내기 위해 포함되고, 명세서의 일부를 형성한다. 상기 도면들, 설명들 모두는 상기 양태, 실시예, 또는 구성의 이론을 설명한다. 상기 도면은 상기 양태, 실시예, 또는 구성들이 어떻게 만들어질 수 있고, 어떻게 사용될 수 있는지에 대한 바람직한 예, 및 대체예들을 간단하게 나타내며, 이는 상기 양태, 실시예, 또는 구성들을 제한하기 위해 나타내어진 것이 아니고, 오직 예시(들)을 나타내고 묘사하기 위한 것이다.나아가, 특성 및 효과들은 하기의 도면들을 참고로하여 나타내어지는 하기의 상세한 설명에서 다양한 양태, 실시예, 또는 구성들로부터 나타내어질 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 플랜트를 묘사하는 블록 다이어그램이고;
도 2는 일 실시예에 따른 플랜트를 묘사하는 블록 다이어그램이고;
도 3은 일 실시예에 따른 정제공정을 묘사하는 블록 다이어그램이고;
도 4는 원료 용액 내의 이가(divalent)의 마그네슘, 칼슘, 스트론튬 및 바륨 양이온의 농도를 각각 나타낸 것이고 및 이후의 침출 스테이지 M1, M2, M3 및 이온 교환 스테이지 IX1 및 IX2 을 각각 나타낸 것이고;
도 5는 원료 용액 내의 3가(trivalent)의 란타늄, 세륨, 프라세오디뮴, 네오디뮴, 사마륨, 및 철 양이온의 농도를 각각 나타낸 것이고 및 이후의 침출 스테이지 M1, M2, M3 및 이온 교환 스테이지 IX1 및 IX2 을 각각 나타낸 것이고;
도 6은 약 21 ℃에서 약 2.5 mL/분의 유속으로 약 83 mg 란타늄/L(란타늄 염화물로서)을 포함하는 용액이 적용된 Amberlite 748i(약 4 g)의 챌린지 커브(challenge curve)를 나타내며, x-축은 란타늄 용액이 적용된 Amberlite 748i의 전체 부피이고, y-축은 적용된 컬럼으로부터의 유출물 중 란타늄의 농도(mg/L)를 나타내고;
도 7은 란타늄이 인가된 Amberlite 748i 수지로부터 수집된 각각의 부분 내에 포함된 란탄의 농도를 나타내며;
도 8은 란타늄이 인가된 IPC 747 수지로부터 수집된 각각의 부분 내에 포함된 란탄의 농도를 나타내고;
도 9는 75 g NaCl/L의 농도인 용액 12L의 염 분리 공정 동안에 전류, 전압, 온도 및 염도의 변화를 나타낸 것이며; 및
도 10은 95 g NaCl/L의 농도인 염 원료의 염 분리 공정의 전류, 전압 및 온도를 시간의 함수로 나타낸 것이며; 염 원료의 NaCl 농도의 감소, 및 염 분리 셀의 산 및 염기 탱크 내의 산 및 염기 농도 각각의 증가 결과를 나타낸 것이다.

제 1 실시예는 원료 물질 104 을 처리하기 위한 산업 플랜트 100 이다. 먼저 상기 산업 플랜트 100 를 도 1을 참고하여 논의하기로 한다. 상기 산업플랜트 100 는 분쇄기 108, 처리플랜트 112, 전기화학적 산 생성 플랜트 116, 및 코젠플랜트(cogen plant) 120 를 포함한다. 상기 산업플랜트 100 는 귀금속-함유 원료물질 104 을 처리한다.

상기 귀금속-함유 원료물질 104 은 채굴광석, 농축물, 환원물, 야금잔사물 또는 이의 혼합물을 포함할 수 있다. 보통, 상기 귀금속-함유 원료물질 104 은 산용성 금속을 포함한다. 주기율표를 참고하면, 일반적으로 상기 귀금속은 전이금속, 기타금속, 악티나이트 금속, 또는 희토류 금속(예를 들면, 란타나이드)이다. 상기 금속은 경금속 또는 중금속일 수 있다. 귀금속의 구체적인 예는 안티몬, 우라늄, 란타나이드, 구리, 베릴륨, 니켈, 철, 납, 몰리브덴, 알루미늄, 게르마늄, 우라늄, 티타늄, 크로뮴, 금, 은, 코발트, 주석, 아연, 카드뮴, 망간 및 백금족 금속을 포함한다. 상기 귀금속-함유 물질 104에서 상기 금속은 일반적으로 화성암(심해 (abyssal), 심성암, 반심성암, 또는 분출암(extrusive or effusive)), 변성암(화성암 또는 퇴적암의 기원이 되는 물질), 또는 황화물, 산화물, 인산염, 탄산염, 할로겐화물, 황산염, 규산염, 텔루르화합물, 산화물염, 황화물염 및 이의 혼합물과 같은 퇴적암(쇄설성 퇴적물 또는 화학적 침전물) 광물의 형태이다. 바람직한 희토류-함유 광물은 바스트네사이트(불화-탄소 광물) 및 모나자이트(monazite)를 포함한다. 이외의 희토류-함유 광물은 에쉬나이트(aeschynite), 갈렴석(allanite), 인회석, 브리소라이트(britholite), 브로카이트(brockite), 세라이트(cerite), 플루오세라이트(fluorcerite), 형석(fluorite), 가돌린석, 파리사이트(parisite), 스틸웰라이트(stillwellite), 신시사이트(synchisite), 티타나이트(titanite), 제노타임(xenotime), 지르콘(zircon), 및 지르코노라이트(zirconolite)를 포함한다. 바람직한 우라늄 광물은 우라니나이트(UO₂), 피치블렌드(혼합된 산화물, 보통 U₃O₈), 브란네라이트(brannerite)(울라늄, 희토류, 철 및 티타늄의 복합산화물), 코피나이트(coffinite)(우라늄 규산염), 카르노타이트(carnotite), 오투나이트(autunite), 데이비다이트(davidite), 구마이트(gummite), 토버나이트(torbernite) 및 우라노페인(uranophane)을 포함한다. 바람직한 구리 광물은 커프라이트(cuprite), 캘커레이트(chalcolate), 코벨라이트 (covelite), 보나이트(bornite), 말라카이트(malachite), 아주라이트(azurite), 크리소콜라(chryscolla), 및 캘커파이라이트(chalcopyrite)를 포함한다. 바람직한 니켈 광물은 밀러라이트(millerite) 및 스몰타이트(smaltite)를 포함한다. 바람직한 코발트 광물은 스몰타이트 (smaltite)또는 스파이스 코발트(speiss cobalt)로 알려진 아서나이드 Co(As₂); 코발타이트(cobaltite) 또는 코발트 글란스(cobalt glance)로 알려진 코발트 설파서나이드(CoAsS); 및 이리스라이트 (erythrite)또는 코발트 블룸(cobalt bloom)으로 알려진 아서네이트 수화물(Co(AsO₄)₂.8H₂O)을 포함한다. 바람직한 몰리브덴 광물은 말리브디나이트(MoS₂) 및 울퍼나이트(PbMoO₄)를 포함한다. 상기에 언급된 귀금속들은 당업자에게 알려진 다양한 종류의 다른 광물들을 포함한다. 나아가, 상기 귀금속-함유 원료물질 104 은 다른 금속의 광물의 혼합물 및/또는 귀금속-함유 광물의 혼합물, 비귀금속-함유 광물, 및/또는 비금속-함유 광물을 포함할 수 있다.

상기 귀금속-함유 원료물질 104 은 상기 분쇄기 108 에 투입되어 분쇄된 물질 122 및 폐기물 124 을 생산한다. 상기 귀금속-함유 원료물질 104 에 따라, 상기 분쇄기 108 는 서로 다른 다양한 구성을 가질 수 있다.

일 구성에 있어서, 상기 분쇄기 108 는 습식(물 128 을 사용) 및/또는 건식 분쇄 회로를 포함하여 유입되는 귀금속-함유 원료물질 104 의 평균 또는 중앙값 크기를 감소시키고, 하나 또는 그 이상의 조절 용기를 포함하여, 이후의 공정을 위하여 상기 분쇄된 원료물질을 조절하고, 그리고 직 또는 역 부상 회로를 포함하여 상기 금속-함유 광물(들) 각각을 농축물 또는 환원물의 일부에서 고립시킨다. 상기 부상 회로는 고온(상기 주위온도 및/또는 상기 분쇄된 원료물질의 온도와 관련된)에서 작동할 수 있다. 상기 분쇄기 108 는 다른 농축 장치 또는 중력 또는 비중 분리 메커니즘(예를 들면, 경사 회로, 사이클론, 수력 분급기, 기계적 분급기, 침전조 등), 크기 분리 메커니즘(예를 들면, 고정식 또는 진동식 스크린, 필터, 그리즐리(grizzlies), 트롬멜(trommels) 등), 자기적 분리 메커니즘, 및 색 분리 메커니즘과 같은 메커니즘을 포함할 수 있다. 상기 분쇄기 108 는 다른 구성을 포함할 수 있고, 건조기, 슬러리 용기, 혼합 또는 조절 용기, 펌프, 점증기(thickener), 컨베이어, 스크류 피더, 교반기 등을 포함할 수 있다. 물 128 은 이후의 공정에서 상기 원료물질을 슬러지화 하는 데 사용된다.

상기 처리 플랜트 112 는 상기 분쇄된 물질 122 을 금속-함유 생산물 136 및 부산물 또는 폐기물 132로 변환시킨다. 상기 분쇄된 물질 122 에 따라, 상기 처리 플랜트 122, 상기 분쇄기 108 는 다양한 다른 구성을 가질 수 있다.

일 구성에 있어서, 상기 처리 플랜트 112 는 대기압 또는 과대기압에서의 산화 또는 비산화 침출 회로, 바트(vat) 및/또는 침출수 탱크를 포함할 수 있고, 주위온도 또는 고온에서 수행되어, 침출제를 상기 분쇄된 물질 122 에 적용하여 화학적 및 /또는 생물학적으로 침출 및/또는 용해시켜, 상기 분쇄기에서 분쇄된 물질 122 로부터 적어도 대부분의 상기 귀금속 중 하나 또는 그 이상을 부산물 및/또는 폐기물 132 로 배출시킨다. 상기 부산물 물질 132 은 빈약한 귀금속-함유 물질을 포함할 수 있다. 또한, 대안적으로 상기 침출제는 황화물, 탄산염, 산화물, 인산염, 할로겐화물, 규산염 등 일부 귀금속-함유 물질 104 을 함유하는 물질의 저해효과를 극복하는 데 사용될 수 있다.

상기 침출제의 조성은 상기 귀금속-함유 물질 104 의 조성에 따라 달라진다. 일반적으로 침출제들은 황산, 질산, 인산, 브롬화수소산, 염산, 아이오딘수소산, 플루오린화수소산, 및 이들의 혼합물과 같은 무기산이다. 상기 침출제는 다른 무기물 및 유기물 산을 포함할 수 있다. 일단 용해되면, 상기 귀금속은 침전, (양이온의 및/또는 음이온의)이온 교환(예를 들면, 수지 또는 용제에 의한), 흡착(예를 들면, 활성탄을 투입하여 침출시켜 귀금속을 흡착시키는 방법(CIL,Carbon-in-leach) 및 수지를 투입하여 침출시켜 귀금속을 흡착시키는 방법(RIL, Resin-in-leach), 용제 추출, 전기화학(예를 들면, 전해채취), 하소, 로스팅, 용융, 아말감화, 교결, 중량분석과 같은 정제의 다른 형태 및 상기 방법들의 조합과 같은 적절한 추출 기술을 통해 철과 같은 불순물로부터 고립된다. 상기 처리 플랜트 112 는 다른 구성을 포함할 수 있으며, 건조기, 슬러리 용기, 혼합 용기, 조절 용기, 펌프, 점증기, 컨베이어, 필터, 스크류 피더, 교반기 등을 포함할 수 있다. 나아가, 무기산 및 염은 이온 교환 매체(예를 들면, 수지 또는 용제) 또는 흡착제 및/또는 전해채취 내의 전해질로부터 귀금속을 제거하기 위한 탈염제로 사용될 수 있다.

상기 처리 플랜트 112 의 일 구성에 있어서, 가성소다(NAOH)는 용제추출에서 사용되고, 나트륨 이온을 상기 이온 교환 수지에 공급한다. 희토류 금속 이온은 상기 이온 교환 수지상에서 상기 나트륨 이온을 대체한다. 상기 희토류 금속 이온은 당업자들의 추출 야금 기술에서 알려진 기술을 통해 이후의 추출 단계에서 염산에 의해 상기 수지로부터 제거된다.

상기 산업 플랜트 100 는 전기화학적 산 생성 플랜트 116 를 더 포함한다. 상기 전기화학적 산 생성 플랜트 116 는 보통 염 118 으로부터 적어도 상기 침출제, 탈염제 및/또는 상기 처리 플랜트 112에서 사용되는 전해질 중 하나 또는 그 이상의 대부분을 생산한다. 상기 전기화학적 산 생성 플랜트 116 는 할로겐-함유 알칼리 금속염을 전기분해시켜, 상기 할로겐 및 알칼리 금속 수산화물의 기본적인 형태로 생산한다. 상기 전기화학적 산 생성 플랜트 116 는 다른 구성을 가질 수 있으며, 보통 클로르알칼리 전기분해 공정, 염 분해 전기분해 공정 또는 이중막 전기투석 공정, 또는 이의 조합 중 하나를 포함할 수 있다.

나아가, 상기 클로르알칼리 공정은 막 전기분해 셀, 격막 전기분해 셀, 또는 수은(예를 들면, 카스트너-절너(Castner-Kellner) 공정) 전기분해 셀로 구성될 수 있다. 수은과 관련된 환경문제 때문에, 상기 셀 유형으로는 막 셀이 선호된다.

막 셀 중에서, 상기 클로르알칼리 공정은 양극 부분에서, 포화 또는 실질적으로 포화된 할로겐-함유(보통 알칼리 금속-함유)염(예를 들면, 염소를 함유하는 염)을 전기분해시켜, 상기 할로겐(예를 들면, 염소가스) 및 염 양이온(예를 들면, 알칼리 금속)수산화물의 기본적인 형태를 생산한다. 보통, 상기 수산화물은 가성소다,(예를 들면, 수산화나트륨)을 포함한다. 양극 및 음극은 전기적으로 상호연결되어 있고, 전위는 코젠 플랜트(cogen plant) 120 를 통해 상기 양극 및 음극에 인가되고, 상기 양극 및 음극 간에 전류가 흐른다. 상기 양극에서, 염화물 이온은 염소로 산화된다:

2 Cl^- → Cl₂ + 2e^- (1)

상기 음극에서, 물 중에 수소는 수소가스로 환원되고, 수산화이온은 용액 내에 잔류한다.

2H₂O + 2e^- → H₂ + 2OH^- (2)

상기 클로르알칼리 공정은 상기 양극 및 음극 부분을 분리하는 이온투과막을 포함한다. 상기 양극 및 음극 부분 간의 전하 균형을 유지하기 위하여, 상기 양이온(예를 들면, Na⁺ 또는K⁺)은 이온투과막을 통해 양극 부분에서 음극 부분으로 통과하여, 여기서 상기 양이온들은 수산화이온과 반응하여, 예를 들면 가성소다(NaOH)를 생산한다. 적어도 할로겐 음이온(염화물 음이온과 같은) 및 다른 음이온(수산화이온과 같은)의 대부분은 상기 막을 통과하지 못하여, 양극 부분 내에 남아있게 된다. 상기 소금물로 NaCl을 가정하면, 상기 소금물의 전기분해되는 전체 반응은 다음과 같다:

2NaCl + 2H₂O → Cl₂ + H₂ + 2NaOH (3)

상기 염 118 으로서 염화칼륨의 경우, 상기 염의 전기분해를 통해 양극 부분에서 염소가스가 생산되고, 음극 부분에서 수산화칼륨이 생산된다.

상기 막은 염소 이온 및 수산화 이온 간의 반응을 저해한다. 만약, 상기 반응이 일어날 경우, 상기 염소는 균형을 잃게 되어, 염화물 및 하이포아염소산 이온을 형성시킨다.

Cl₂ + 2OH^- → Cl^- + ClO^- + 2H₂O (4)

약 60 ℃를 초과하는 온도에서는, 염소산염이 생성될 수 있다:

3Cl₂ + 6OH^- → 5Cl^- + ClO₃ ^- + 3H₂O (5)

만약 상기 양극에서 생산된 염소 가스 및 상기 음극에서 생산된 수산화나트륨이 결합할 경우, 치아염소산나트륨(sodium hypochlorite )(NaClO) (하기 식 6 참고) 및/또는 염소산 나트륨이 생산될 수 있다.

상기 격막 셀에서, 양극 및 음극 부분은 이온 투과 격막을 통해 분리되어 있다. 소금물은 양극 부분에 투입되어 음극부분으로 흐르게 된다. 상기 막 셀과 같이, 할로겐 이온은 양극에서 산화되어 할로겐 원소를 생산하고, 음극에서는 물이 분해되어 예를 들면 가성소다 및 수소가스를 생산하게 된다. 상기 격막은 상기 가성소다와 할로겐 간의 반응을 저해한다. 상기 희석된 가성 소금물은 상기 셀에서 배출된다. 상기 가성소다는 일반적으로 약 50 %로 농축되어 있고, 상기 염은 제거된다. 이러한 공정은 증발 공정(하기에서 논의된다.)을 사용하여 행해진다. 상기 할로겐은 보통 액화 및 증발에 의해 제거된 분자상태의 산소를 함유한다.

상기 이온 교환 막은 어떠한 양이온- 또는 음이온- 이온 투과막 또는 이중막, 보통 수산화물 음이온이 존재하더라도 실질적으로 안정하다. 흔히, 상기 이온 막은 알칼리 이온을 투과시키고, 실질적으로 수산화물 및/또는 할로겐화물 음이온을 투과시키지 않는다. 상기 이온 투과막은 하나 또는 그 이상의 펜던트 술폰산기를 갖는 불소중합체, 하나 또는 그 이상의 술폰산기를 갖는 불소중합체 복합체, 및 하나 또는 그 이상의 카르복시산기를 갖는 불소중합체 및/또는 술폰아미드기 및 불소계 막으로 구성될 수 있다. 바람직한 막으로는 듀폰(DuPont)에서 생산된 나피온(Nafion^TM)을 들 수 있으며, 상기 막은 실질적으로 양이온은 통과시키지만 실질적으로 중성자 및 음이온은 투과시키지 않는다.

상기 격막은 모든 적절한 이온 투과성 물질이 될 수 있다. 일반적으로, 상기 격막은 석면으로부터 제조된 이온 투과 막일 수 있다.

나아가, 상기 클로르알칼리 공정을 +1의 전하를 갖는 알칼리 양이온의 관점에서 논의해보면, 상기 공정은 알칼리 양이온 이외의 양이온을 포함할 수 있다. 상기 다른 양이온은 +2, +3, 또는 +4의 전하를 가질 수 있다. 상기 이온 막은 상기 다른 양이온을 투과시키거나 및/또는 선택된 이온 및/또는 수력학적 반지름을 갖는 양이온을 통과시키기 위한 구성을 가질 수 있다.

다수의 생산물이 형성될 수 있다. 바람직한 소금물 용액으로써, 염화나트륨을 사용하면:

Cl₂ + 2NaOH → 2 NaClO_(표백제) (6)

Cl₂ + H₂ → 2 HCl_(g) (7)

HCl_(g) + H₂O → HCl₍ _aq ₎ (8)

식 7은 알칼리 토금속, 일반적으로 칼슘에 의해 촉진된다.

이때, K 이 Na 으로 치환되는 경우에는, 상기 식들은 KCl 염에 적용된다.

상기 식들은 또한 산화 상태의 차이에 따라 적절한 변화가 제공되면, 염소 이외에 할로겐에도 적용된다.

또 다른 실시예에 있어서, 상기 이온 막은 이중막 전기투석 막 공정을 포함할 수 있다. 일반적으로, 상기 이중막 전기투석 공정은 음극 부분과 같은 원료(희석된) 부분, 및 양극 부분과 같은 농축(소금물) 부분을 갖는 이중막 전기투석 셀에서 수행되며, 상기 음극 및 양극 부분은 상기 양극 및 음극 부분 사이에 위치한 하나 또는 그 이상의 음이온 교환 막 및 하나 또는 그 이상의 양이온 교환 막에 의해 분리되어 있다. 대부분의 이중막 전기투석 공정에서, 다중 이중 막 전기투석 셀은 이중 막 전기투석 스택을 형성하는 교차 음이온 및 양이온 교환 막으로 구성된 이중 막 전기투석 스택으로 구성으로 배열되어 있다. 이중막 전기투석 공정은 증류 기술 및 용해된 귀금속이 반대방향이 아닌 원료 스트림과 이격되어 이동하는 다른 막을 기반으로 하는 공정(역삼투와 같은)과 특히 비교된다.

이중막 전기투석, 또는 "물 분해"공정, 은 일반적으로 화학제의 첨가없이 수성의 염 용액을 산과 염기로 변환하여, 부산물 또는 폐 스트림 및 비용이 많이 드는 다운 스트림의 정화 단계를 생략할 수 있다. 전기장이 작용하에서, 이중막은 물을 수소(H+, 실제로 "하이드로늄" H3O+)및 수산화(OH-)이온으로 분해한다. 상기 막은 음이온- 및 양이온- 교환 층 및 얇은 경계면의 형태이며, 여기에서 상기 물은 외부의 수성의 염용액으로부터 확산된다. 상기 이중막 외부에서, 물이 분해 반응으로부터 얻어진 상기 H+ 및 OH- 이온의 이동은 상기 이중막이 완전히 전기적으로 통할 경우에 가능하다. 상기 양극과 마주한 음이온-교환 측 및 상기 음극과 마주한 양이온-교환 측에서, 상기 수산화 음이온은 음이온 교환 막을 가로질러 운반되고, 상기 수소 양이온은 상기 양이온 교환막을 가로질러 운반된다. 상기 생성된 수산화 이온 및 수소 이온은 전기투석 스택에서 사용되어, 상기 양이온 및 상기 염의 음이온이 결합하여 산 및 염기를 생산한다.

이중막 전기투석은 다양한 셀 구성을 가질 수 있다. 예를 들면, 종래 전기투석 셀에서 상기 이중막의 위치에 따라 셀은 세 부분으로 나뉠 수 있다. 상기 이중막은 음이온- 및 양이온- 교환 막 측에 위치하여 상기 셀을 세 부분으로 나누며, 상기 이중막 및 음이온 교환막 사이를 산이라 칭하고, 상기 이중막 및 양이온 교환막 사이를 염기라 칭하며, 및 상기 양이온 교환막 및 음이온 교환막 사이를 염으로 칭한다. 전기투석 스택으로서, 많은 셀들은 하나의 스택 및 다양한 원료물질들의 시스템이 모든 해당구역에서 병렬의 형태로 설치될 수 있으며, 상기 스택을 가로질러 세 개의 회로가 생성된다:산, 염기, 염. 다른 구성으로는 두 부분으로 나눠진 셀을 포함하고, 상기 셀은 이중막 및 양이온 교환 막으로 이루어지거나, 이중막 및 음이온 교환 막으로 이루어진다.

나아가, 상기 전기화학적 산 생성 플랜트 116 는 클로르알칼리 공정 전 및/또는 이후에 수행되는 이중막 전기투석 공정을 포함할 수 있다. 상기 이중막 전기투석 공정은 양극 및 음극 부분을 통해 각각 생산되는 상기 수성의 스트림을 더 정제한다.

보통 적어도 상기 무기산 142 및 수산화물 190 의 대부분은 적절한 염으로부터 전기화학적 산 생성 플랜트 116 에서 생성되며, 처리플랜트에서 침출제, 탈염제, 제생재 또는 전해질로 사용된다. 예를 들면, 염산은 알칼리 금속 염화물로부터 생산되며, 일반적으로 적절한 촉매하에서(상기 식 7 참고), 양극 부분의 염소가스 및 음극부분의 수소가스를 태움으로써 생산된다. 황화수소산 또는 황산은 염 분해 또는 이중막 전기투석 기술을 사용하여 알칼리 금속 황산염으로부터 생산된다. 다른 예에 있어서, 질산은 알칼리 금속 질산염으로부터 생산되고, 인산은 알칼리 금속 인산염으로부터 생산되고, 브롬화수소산은 알칼리 금속 브롬화물로부터 생산되고, 아이오딘수소산은 알칼리 금속 요오드화물로부터 생산되고, 플루오린화수소산은 알칼리 금속 플루오르화물로부터 생산된다.

상기 전기화학적 산 생성 플랜트 116 은 판매용인 생산물 140 을 생산할 수 있고, 재순환을 위한 물 198 을 생산할 수 있다. 예를 들면, 상기 생산물에는 수소가스, 할로겐 가스(염소가스, 브롬가스, 요오드 가스 등과 같은), 가성소다, 표백제(하이포아염소산과 같은) 등이 포함된다.

일 구성에 있어서, 상기 염-함유 용액 150 은 상기 처리 플랜트 112 에서 배출된다. 예를 들면, 상기 염-함유 용액 150 은 하나 또는 그 이상의 침출, 용제 추출 및 전해채취 공정에 의해 생성된다. 일 처리 플랜트 구성 12에 있어서, 가성소다는 용제 추출시 사용되어, 나트륨 이온을 이온 교환 수지에 제공한다. 귀금속 이온은 이온 교환 수지상에서 상기 나트륨 이온을 대체한다. 상기 귀금속 이온은 당업에서 알려진 추출제련 기술을 통해 이후의 추출 단계에서 염산에 의해 상기 수지로부터 제거된다.

일 전기화학적 산 생성 플랜트에 있어서, 상기 염-함유 용액 150 은 일차 정제 시스템에서 가성소다(또는 상기 플랜트 116 의 음극부분으로부터 셀 액), 탄산나트륨, 및/또는 다른 첨가물을 사용하는 화학적 처리 대상이 되며, 칼슘, 마그네슘, 및 철과 같은 적어도 다가의 금속 이온 불순물의 대부분을 제거한다. 이러한 다가의 양이온은 상기 반응 및 이온 교환 막 및/또는 이중막 전기투석 스택의 작동수명에 불리하게 작용한다. 적어도 점증기(thickener) 및 필터 중 하나는 일반적으로 상기 다가의 불순물들을 제거한다.

상기 처리된 염-함유 용액은 이차 정제 시스템을 통과하여 잔류하는 다가의 양이온의 대부분을 제거한다. 상기 이차 정제 시스템에 투입되기 전에, 가성소다는 상기 처리된 염 함유 용액의 pH를 약 pH 7 이상으로 조절하는 데 사용된다. 막 작동과 관련된 모든 종래 이차 소금물 정제 처리 시스템은 킬레이트 이온 교환 수지와 같은데 사용될 수 있다. 소금물의 인산 처리 또한 사용될 수 있다. 인산은 막에서 젤 코트(gel coat)를 형성할 수 있어, 막의 효율을 더 잘 유지할 수 있다. 상기 정제된 염-함유 용액은 증발기, 에너지 효율 증기 압축기, 또는 이들을 조합과 같은 염 농축기를 통해 처리된다. 이러한 단위의 적절한 디자인과 복열장치 및 세정 부분의 적절한 사용은 에너지 효율적이고, 원심분리기를 필요로 하지 않고, 슬러리로부터 고형의 염을 분리할 필요없이 요구되는 슬러리의 농도를 쉽게 조절할 수 있다. 상기 슬러리는 양극액 재순환 탱크로 투입되고, 또한 염산(염소가스 및 수소가스로부터 생산된)역시 함께 투입된다. 양극액 재순환 탱크로부터, 상기 슬러리는 양극 부분에 투입된다. 이러한 공정은 막 보다는 격막을 사용하는 클로르알칼리 셀에서는 요구되지 않는다.

코젠 플랜트 120 에 대해 이야기하면, 상기 코젠 플렌트 120 는 모든 적절한 연료 원료 160 를 사용하여 전력 170 및 폐열 180 (예를 들면, 증기)을 생산한다. 상기 전력 170 은 단위 작동시에 사용되며, 상기 분쇄기 108, 처리 플랜트 112, 및 전기화학적 산 생성 플랜트 116 중 하나 또는 그 이상의 단위를 작동시키는 데 사용된다. 나아가, "코젠" 또는 코제너레이션(cogeneration)은 열 엔진 또는 전력 스테이션을 사용하여 전기 및 유용한 열 모두를 즉시 생산한다. 비록 모든 코제너레이션은 사용될 수 있으나, 보통 코젠 플랜트는 가스 터빈의 연료 가스에서 발생하는 폐열을 사용하는 가스 터빈 코젠 플랜트, 코제너레이션에 맞게 순환 전력 플랜트에 결합된 왕복 가스 엔진을 사용하는 가스 엔진 코젠 플랜트, 스팀 터빈의 증기 응축기로 가열 시스템을 사용하는 증기 터빈 코젠 플랜트, 및 가열에 적합한 고온의 배기를 갖는 용융-탄산염 연료 셀을 포함한다. 일반적으로 소형의 코젠 플랜트는 왕복 엔진 또는 스털링(Stirling) 엔진을 사용한다. 상기 열은 배기 및 상기 라디에이터(radiator)로부터 제거된다.

상기 연료 원료 160 로는 모든 연소 연료 원료가 적절할 수 있으며, 상기 연료 원료는 압축 또는 액화 가스, 석탄, 메탄, 석유, 액화석유가스, 디젤연료, 등유, 석탄, 프로판, 이외의 화석연료, 방사성 물질(예를 들면, 우라늄), 및 바이오디젤, 바이오알코올(메탄올, 에탄올 및 부탄올), 수소, HCNG, 액화질소, 압축 공기, 비-화석 메탄, 비-화석 천연가스, 식물성 기름 및 바이오매스 소스와 같은 대체 연료 원료를 포함한다.

상기 폐열 180 은 열 교환 루프에 의해 부상, 침출 등과 같은 하나 또는 그 이상의 작동 단위에 직접 제공될 수 있으며, 구체적으로 가열되는 작동 유닛에서 상기 물질과 열적으로 접촉함으로써 열 교환 루프를 통해 상기 코젠 플랜트 120 로부터 폐열 180 은 순환한다. 그렇지 않으면, 중간 열 교환기 매체는 첫번째 열 교환기 루프를 통해 상기 폐열 180 을 수집할 수 있어, 상기 폐열 180 에서 두번째 열 교환기 루프를 통해 열 에너지를 물질에 제공하여 가열시킨다.

상기 산업 플랜트 100의 작동은 몇 개의 실시예를 통해 논의될 것이다.

도 1을 참조하면, 상기 귀금속함유 원료 물질 104은 상기 분쇄기 108 에 투입되어 분쇄된 물질 122 을 생산한다. 일 구성에 있어서, 상기 원료 물질 104 은 파쇄 및 분쇄된 하나 또는 그 이상의 희토류-함유 광물을 포함한다. 상기 분쇄된 물질은 고온(약 30 내지 70 ℃ 범위일 수 있다)에서 바로 부상되며, 보통 당업에서 사용되는 거품제, 콜렉터, 액티베이터, 및/또는 강하제가 사용하여, 적어도 상기 희토류 무기물 및 환원물의 대부분을 포함하는 농축물(또는 분쇄된 물질 120)을 생산한다. 상기 환원물은 보통 상기 희토류를 분해하고 실질적으로 감소시키는데 적합하다.

상기 코젠 플렌트 120 는 분쇄 및 부상 셀 교반기에 전력을 공급하고, 일반적으로 부상 작동 전에 분쇄된 물질을 슬러리화하고, 상기 폐열 180 을 증기의 형태로 제공한다.

상기 분쇄된 물질 122, 또는 농축된 일부는 이후의 공정을 위해 상기 처리 플랜트 112 에 제공된다.

귀금속 추출을 위한 보통의 일 구성에 있어서, 분쇄된 물질 122 은 바트(vat) 또는 일반적으로 수화된 염산 용액과 같은 무기산에 의한 압력 침출의 대상이 되어, 귀금속을 용해시키고, 상기 농축물 일부에 상기 귀금속의 대부분을 포함하는 귀액 침출 용액을 형성시킨다. 상기 귀액 침출 용액은 용제 추출 또는 이온 교환의 대상이 되어 상기 용액으로부터 적어도 용해된 귀금속의 대부분을 제거하고, 상기 제거된 귀금속을 함유하는 적재된 수지 및 상기 침출 공정에서 재순환을 위한 빈액 침출 용액을 형성시킨다. 상기 인가된 수지는 탈염제 용액과 접촉하여, 적어도 제거된 귀금속의 대부분을 용해시키고, 상기 용제 추출 단계에서 재순환을 위한 메마른 수지를 형성시켜, 적어도 상기 귀금속의 대부분을 함유하는 탈염제 용액을 인가시킨다. 상기 용해된 귀금속은 석출, 이후의 용제 추출, 또는 상 전이 추출(질소-함유 상 전이제와 같은)과 같은 인가된 탈염제 용액으로부터 분리되어 있어, 상기 용제 추출 단계에서의 재순환을 위한 빈액탈염용액 및 분리된 귀금속-함유 물질을 형성시킨다.

상기 코젠 플랜트 120 는 펌프 및 상기 처리 플랜트 112 에서의 다른 공정 시설에 전력 170 을 제공하고, 필요에 따라, 폐열 180 을 적절한 단위 작동시에 제공한다. 일 구성에 있어서, 상기 침출제 및/또는 염산을 포함하는 탈염제 용액, 및 상기 처리 플랜트 112 에서 단위 공정은 부산물 염용액을 생산하며, 일부 적용예에서는, 산성의 소금물 용액을 생산한다. 명시된 바와 같이, 이러한 용액은 상기 전기화학적 산 생성 단위에 투입되기 전에 정제되는 동안 첫번째 및 두번째 처리회로에서 재순환되어 더 많은 산 142 및 이 다른 생산물 140 을 생성한다. 상기에 명시된 바와 같이, 상기 첫 번째 및 두 번째 처리회로는 처리된 또는 정제된 부산물 염 용액을 상기 전기화학적 산 생성 단위에 투입하기 전에 적어도 다가의 양이온의 대부분을 제거하기 위하여 부산물 염용액을 처리한다.

상기에 명시된 바와 같이, 상기 전기화학적 산 생성 플랜트 116에서, 상기 부산물 염용액은 가성소다, 하이포아염소산 나트륨, 수소가스 및 염소가스로 변환된다. 상기 수소가스 및 염소가스는 상기 처리 플랜트 112 로 재순환되기 위하여 열적으로 반응하여 염산 142 을 생산한다. 상기 수소가스의 일부가 소실되고 실질적으로 수소가스 및 염소가스 간의 화학양론적 불균형(상기 식 1 - 6 참고)이 존재하기 때문에, 상기 염소가스의 일부는 판매용 표백제를 제조하는 데 사용된다. 그렇지 않으면, 상기 염소가스는 염소화 용제 또는 염소화 유기물의 제조와 같이 다른 용도로 판매될 수 있다. 이러한 관점에서, 수소가스 및 염소가스 간의 근사 화학양론적 균형은 상기 공정에서 유지된다. 상기 코젠 플랜트 120 는 상기 전기화학적 산 생성 플랜트 116 에서 적절한 작동 유닛에 전력 170 및 폐열 180(일반적으로 증기의 형태)을 제공한다. 상기 플랜트 116 에서 부산물 물 128 은 상기 코젠 플랜트 120, 분쇄기 108, 및 처리 플랜트 112 에서 재순환된다.

도 2를 참고하여, 제 2 실시예를 논의한다.

상기 (산용성)귀금속-함유 물질 104 은 상기 분쇄기 108 에서 분쇄된다. 상기 분쇄기에 있어서, 상기 물질 104 은 개방형 또는 폐쇄형 회로에서 습식 및/또는 건식 파쇄 및 분쇄용 분쇄기에 의해 분쇄되어, 분쇄된 물질(미도시)을 생산한다. 상기 분쇄된 물질은 보통 부상 또는 크기 또는 무게 분리 기술에 의해 농축되어 보통 슬러리 형태의 농축물 200 을 생산한다.

상기 농축물(슬러리) 200 은 상기 처리 플랜트 112 에 투입된다. 상기 처리 플랜트 112 에 있어서, 상기 농축물 220 은 무기산을 포함하는 침출 용액(미도시)에 의해 생물학적 및/또는 화학적으로 바트 또는 압력 침출(204단계)되어, 적어도 상기 침출 용액 내 귀금속의 대부분을 용해시켜 귀액 침출 용액 208 을 형성한다. 상기 귀액 침출 용액 208 은 선택적으로 분리되어(212단계) 귀금속 빈액 물질 132, 귀금속-빈액 염용액 216, 및 귀금속-부액 용액 220을 생산한다. 상기 귀금속-부액 용액 220 은 적어도 상기 귀액 침출 용액 내 용해된 귀금속의 대부분을 포함한다.

일 구성에 있어서, 상기 분리는 역전류 경사회로와 같은 점증기/세정 회로를 포함하여 고상의 귀금속-빈액 물질 132 을 상기 귀금속 부액상(미도시)으로부터 제거한다. 나아가, 여과, 스크리닝, 사이클론 및 다른 크기 또는 무게 분리 기술과 같은 다른 고/액 분리 기술도 쓰일 수 있다.

상기 귀금속-부액 상은 흡수(이온 교환 또는 킬레이트 수지 사용과 같은) 또는 막 여과의 대상이 되며, 상기 액상으로부터 적어도 상기 귀금속의 대부분을 제거하고, 상기 귀금속 용해 단계 204 에서 재순환을 위한 귀금속-빈액 침출 용액을 형성시킨다. 상기 흡착제는 이온교환수지 또는 킬레이트 수지, 다공성 매체(예를 들면, 활성탄, 제올라이트, 및 이 외의 다공성 매체) 등 일 수 있다. 흡착 및 막 분리는 선택된 귀금속 또는 대상이 되는 귀금속의 제거의 관점에서 논의되고 있지만, 상기 흡착 분리 및/또는 막 분리는 또한 사용될 수 있다. 추가적으로 대상이 되는 귀금속을 흡착하는 대신에, 상기 대상이 되는 귀금속 함유 귀액 침출 용액을 정제함으로써 이외의 귀금속 또는 비귀금속과 같은 불순물을 제거하기 위한 분리 212 를 수행할 수 있다.

상기 흡착된 대상이 되는 귀금속은 박리 용액(예를 들면, 용리제)에 의해 온도 및/또는 pH(상기 대상이 되는 귀금속의 흡착제가 존재에 따라 변화됨)가 변화(상기 귀액침출용액과 관련됨)됨에 따라 상기 흡착제(미도시)로부터 제거되어, 대상이 되는 귀금속이 풍부한 박리용액(미도시) 및 상기 귀액 침출 용액 208 과 재접촉하기 위한 박리용액을 형성시킨다.

상기 대상이 되는 귀금속이 풍부한 박리 용액은 대상이 되는 귀금속 생산물(미도시)(작동 136) 및 부산물 염용액 224 으로 형성된다. 귀금속 생산물의 형성은 예를 들면, 전기분해 또는 전해채취, 침전(예를 들면, 대상이 되는 금속 황화물 또는 대상이 되는 금속 산화물), 흡착(활성탄의 사용과 같은), 막여과, 교결, 및/또는 아말감화를 통해 이루어진다.

상기 분쇄기 108 및 처리 플랜트 112에 있어서, 귀금속으로서 희토류 금속을 추출하는 공정은 다양하다.

일 공정 구성에 있어서, 이것은 특히 선택적으로 산화된 희토류로서 바스트네사이트에 적용할 수 있다. 세륨은 세륨(III)에서 세륨(IV)로 산화된 후에 분리되어, 이후의 공정에서 세륨이 덜 풍부한 란타나이트의 이후의 분리공정을 단순화시킨다. 산화는 분자상태의 산소가 존재하고, 일반적으로 적어도 약 500 ℃ 및 600 ℃ 를 초과하는 온도에서 바스트네사이트가 가열될 때, 또는 분자상태의 산소가 존재하고 일반적으로 약 120 내지 130 ℃의 온도범위에서 희토류 산화물이 건조될 때 일어난다. 세륨(IV)은 희석된 산에 3가의 희토류를 선택적으로 용해시키거나 농축된 산에 3가의 종을 완전히 용해시킴에 이어서, 세륨을 포함하는 수산화물을 선택적으로 침전하거나 세륨 (IV)의 용제추출을 통하여 상기 3가의 희토류로부터 분리된다. 수성의 용액에서, 세륨(III)은 전기분해를 통해 또는 과산화수소 또는 치아염소산나트륨의 처리를 통해 (NaClO) 세륨(IV) 으로 산화된다. 산화 세륨 수화물의 침전은 보통 적어도 pH가 약 pH 3으로 조절되거나 약 pH 3 내지 pH 7의 범위에서 조절될 때 일어난다.

희토류의 추출을 위한 또 다른 공정 구성은 미국특허 5,207,995 및 5,433,931에 나와있으며, 상기 특허를 참조로 한다. 상기 공정은 바스트네사이트로부터 희토류를 추출하는데 특히 유용하다. 상기 공정에서, 희토류 광석은 100 메쉬(타일러(Tyler))의 P₉₀ 크기(또는 일반적인 평균값, 중앙값(mean, median) 또는 약 1 내지 100 마이크론 및 더 일반적으로는 약 5 내지 25 범위의 P₉₀ 크기)로 분쇄된다. 상기 분쇄된 광석은 부상하여 희토류 농축물(쿼츠(quartz), 바라이트(barite), 칼사이트(calcite), 및 환원물에서 분리된 스트란티어나이트(strontianite)와 희토류 광석에서 대부분의 바스트네사이트를 포함)을 형성한다. 일반적으로 상기 농축물은 적어도 약 25 중량% 및 더 일반적으로는 약 35 내지 75 중량% 의 희토류를 포함한다. 상기 농축물은 희석된 염산(pH 약 1.0)에 제 1 산 침출되어, 상기 농축물 및 로스팅된 침출된 광석으로부터 상기 알칼리토류 성분의 일부를 제거한다. 일반적으로 상기 로스팅은 분자상태의 산소 존재 하에서 약 400 ℃ 내지 약 800 ℃에서 수행되어, 불화탄소 광물을 플루오르화물 및 산화물의 혼합물로 변환시키고, 세륨을 세륨 (IV)로 산화시킨다. 상기 로스팅된 광석에 더 농축된 염산 용액(일반적으로 약 0.1 내지 0.5N, 0.1 내지 0.2N의 염산)을 포함하는 제 2 산 침출액이 적용되어 잔류하는 알칼리토류 성분을 제거하고, 이외의 희토류 산화물로부터 세륨을 분리시킨다. 상기 광석에 더욱 농축된 염산 용액(예를 들면, 일반적으로는 적어도 약 25 중량%, 더 일반적으로는 약 35 내지 약 75 중량% , 더욱 일반적으로는 약 40 내지 약 50 중량%의 염산)을 포함하는 제 3 산 침출액이 적용되어 이후의 공정에서의 세륨의 용해도를 높인다. 일반적으로 상기 귀액 침출 용액은 적어도 상기 희토류 농축물의 희토류 성분의 대부분을 포함하고, 더욱 일반적으로는 약 25 내지 95 중량%의 희토류를 포함한다.

바스트네사이트에 사용되는 또 다른 공정 구성에 있어서, 상기 희토류 농축물은 희석 또는 농축된 염산에 침출되어, 상기 광석으로부터 상기 불소와 중합된 상기 희토류를 부분적으로 용해시킨다. 상기 혼합된 희토류-불소 잔사물은 일반적으로 약 100 내지 약 300 ℃ 의 온도범위에서 가성소다를 사용함으로써 분해시킬 수 있다. 상기 결과물인 희토류 수산화물은 희석 또는 농축된 염산에 침출된다. 상기 공정의 또 다른 형태에 있어서, 염산 대신 희석 또는 농축된 황산을 사용하여 일반적으로 약 200 내지 약 500 ℃의 온도 범위에서 상기 잔사물을 용해시킨다. 상기 용해된 희토류는 수용성 황산염에 의해 추출된다. 철과 같은 다가의 불순물은 pH 중화공정을 통해 제거된다.

또 다른 공정 구성에 있어서, 모나자이트에 존재하는 상기 희토류를 가성소다를 사용하는 산업 소화를 통해 추출할 수 있다. 상기 광석의 인산 함유량은 트리소듐포스페이트 및 희토류 수산화물과 같은 희토류에 따라 알 수 있다. 일반적으로 상기 침출제는 약 125 내지 200 ℃의 온도 범위에서 약 25 내지 약 75 중량%의 수산화나트륨 또는 수산화칼륨 용액을 함유한다. 상기 결과물인 희토류 수산화물 및 토륨 수산화물 침전물은 염산 및/또는 질산에 용해되어, 적어도 상기 토륨 및 이외의 비-희토류 원소들의 대부분을 제거되고, 상기 각각의 희토류를 추출한다.

또 다른 공정 구성에 있어서, 로파라이트(loparite)에 존재하는 희토류는 염소처리 기술을 통해 추출된다. 이 기술은 탄소가 존재하고, 일반적으로 약 500 내지 약 1000 ℃의 온도범위에서 가스화된 염소를 사용하여 수행된다. 휘발성의 염화물은 칼슘-나트륨-희토류로 융합된 염화물로부터 분리되고, 상기 결과물인 침전물은 물에 용해된다. 상기 용해된 희토류는 적절한 기술을 통해 추출된다.

또 다른 공정 구성에 있어서, 로파타이트(loparite)에 존재하는 희토류는 황산화 기술을 통해 추출된다. 이 기술은 황산암모늄이 존재하고, 약 100 내지 약 250 ℃ 의 온도범위에서 황산 용액(일반적으로 약 50 내지 약 95 중량%의 황산을 포함)을 사용하여 수행된다. 상기 희토류의 복황산염이 상기 잔사물에 잔류하는 동안에 상기 생산물은 물에 침출된다. 상기 티타늄, 탄탈륨, 및 니오븀의 황산염은 상기 용액으로 이동한다. 상기 잔사물은 희토류 탄산염으로 변환되어 질산에 용해되어, 적절한 기술을 통해 고립된다.

상기 공정 구성에 있어서, 상기 농축된 희토류는 다른 모든 기술에 의해 추출될 수 있다. 일 구성에 있어서, 상기 농축된 희토류는 이온교환을 통해 분리된다. 예를 들면, pH에 의존하는 희토류 복합체는 시트르산 또는 아미노폴리카복실레이트(aminopolycarboxylate) 용리제(예를 들면, 에틸렌디아민아세트산(EDTA) 및 하이드록시에틸렌디아민트리아세트산(hydroxyethylenediaminetriacetic)(HEEDTA))를 형성한다. 인산염 미사용 수지는 수지로부터 상기 희토류의 불완전 용리로 인한 수지의 희토류 오염을 방지하기 위하여 더 선호된다. 상기 희토류는 염화암모늄 또는 염화나트륨과 같은 1가의 염의 농축된 용액을 사용하는 용리를 통해 추출된다. 상기 다양한 종류의 란타나이트에 대하여 상당히 다른 친화도를 나타내는 착화제가 상기 용리제에 첨가되는 경우에는 분리가 일어난다. 또 다른 구성에 있어서, 유-용성 화합물은 산성 , 염기, 및/또는 중성의 추출용 용제를 사용하는 액-액 추출을 통해 희토류와 분리된다. 전형적인 산성, 염기, 및 중성의 추출용 용제는 상기 추출용 용제의 카르복시산, 유기인산 및 에스테르를 포함하고, 테트라알칼리암모늄 염, 알코올, 에테르 및 케톤을 포함한다. 또 다른 구성에 있어서, 희토류 할로겐화물은 칼슘, 리튬, 나트륨, 칼륨, 및 알루미늄과 같이 전기적으로 더욱 양성을 나타내는 금속의 반응을 통해 금속을 환원시킨다. 또 다른 구성에 있어서, 전해환원은 디디뮴(didymium)(Nd-Pr 혼합물)을 포함하는 경란타나이드 금속을 생산하는 데 사용된다. 또 다른 구성에 있어서, 분별증류는 희토류 금속을 추출 및 분리하는데 사용된다. 또 다른 구성에 있어서, 존 용융법(zone melting)은 희토류를 추출 및 분리하는 데 사용된다. 희토류는 선천적으로 전기적으로 매우 높은 양성을 나타내기 때문에, 희토류 금속은 융합된 염의 전기분해 또는 금속열환원법을 통해 수성의 용액으로부터 형성된다.

상기 부산물 염용액 224 및 염용액 216은 각각 다양한 다가의 불순물을 포함하며, 상기 다가의 불순물은 약 20 ppb 이상의 2가의 칼슘, 약 20 ppb 이상의 2가의 마그네슘, 약 100 ppb 이상의 2가의 스트론튬, 약 500 ppb 이상의 2가의 바륨, 약 100 ppb 이상의 3가의 알루미늄, 약 1 ppm이상의 3가의 철, 약 15 ppm 이상의 2가의 수은, 약 10 g/L 이상의 2가의 황산 음이온, 약 10 ppm 이상의 규산염,약 400 ppb 이상의 1가의 불소, 약 100 ppm 이상의 방사성 핵종 (예를 들면, 라듐, 우라늄, 및 토륨) 및 상기 물질들의 딸원소(daughters), 및 약 10 ppb 이상의 2가의 니켈 중 하나 또는 그 이상을 포함한다.

상기 부산물 염용액 224 은 상기 염용액 216 과 중합되어 있고, 상기 중합된 용액 228 은 선택적으로 무기 오염 물질 정제(232단계)의 대상이 되어, 1차적으로 정제된 용액 236을 형성시킨다. 비록 모든 오염 물질 제거 기술이 사용될 수는 있지만, 무기 오염 물질 제거는 포화, 침전(나트륨 또는 칼륨의 수산화물, 산화물 또는 탄산염과 같은), 흡착(이온교환 또는 킬레이트 수지(예를 들면, 아미노메틸포스포닉-형, 이미노2아세틱-형, 또는 티올 작용기를 갖는 수지), 활성탄, 제올라이트, 알루미나, 실리카 알루미나, 등을 사용하는 것과 같은), 전기분해, 탈염소, 교결, 및 아말감화)을 통해 수행될 수 있다. 일 구성에 있어서, 칼슘, 마그네슘, 철, 및 이외의 불순물과 같은 적어도 상기 용해된 다가의 무기 불순물의 대부분은 산화물, 탄산염, 및/또는 수산화물로서 침전을 통해 제거된다. 이것은 일반적으로 탄산나트륨 및 수산화나트륨과 같은 1가의 양이온을 갖는 침전제의 사용에 영향을 미친다. 상기 침전된 불순물은 증점 회로, 스크리닝, 여과, 사이클론 등을 통해 액상으로부터 제거되거나 분리된다. 일 구성에 있어서, 적어도 상기 용해된 다가의 무기 불순물의 대부분은 이온교환수지 또는 킬레이트수지에 의해 제거된다. 상기 귀금속이 희토류일때, 상기 수지는 상기 희토류의 불완전 용리로 인한 상기 수지의 희토류의 "오염"을 방지하기 위하여 실질적으로 인산기를 포함하고 있지 않아야 한다. 일 구성에 있어서, 황산염 및 이외의 다가의 음이온은 상기 오염물 외부로 냉동 및 결정화, 증발 결정화, 및/또는 염화를 통해 제거된다.

1차적으로 정제된 용액 236 은 선택적으로 유기 오염 물질 제거(240 단계) 대상이 되어, 2차적으로 정제된 용액 244 을 형성시킨다. 비록 모든 오염 제거 기술이 상기 1차적으로 정제된 용액 236 으로부터 적어도 상기 유기물의 대부분을 제거하는데 사용될 수 있으나, 유기 오염 물질의 제거는 보통 진공 증류, 투과증발법(perevaporation), 증기의 탈염, 흡착(이온교환수지 또는 킬레이트 수지를 사용하는 것과 같은), 및 막여과 중 하나 또는 그 이상을 사용하여 수행된다.

상기 2차적으로 정제된 용액 244 은 선택적으로 추적 이온 제거(단계 248) 대상이 되어, 적어도 잔류하는 모든 다가의 이온의 대부분을 제거하고, 3차적으로 정제된 용액 252 을 형성시킨다. 사실상 단계 238은 연마를 수행하는 작동이다. 비록 모든 기술이 다가의 이온을 제거하기 위하여 사용될 수 있으나, 보통 연마 메카니즘은 상기 잔류하는 다가의 무기 불순물의 흡착(이온교환수지 또는 킬레이트 수지를 사용하는 것과 같은)에 해당한다. 상기 3차적으로 정제된 용액 252 은 상기 전기화학적 산 생성의 특정 유형에서 사용될 수 있는 불순물의 수준을 만족해야 한다. 일 구성에 있어서, 상기 3차적으로 정제된 용액 252 은 물에 용해된 염이 약 23 내지 28중량% 일 때, 포화(처리 작동 온도 및 압력하에서)되어 염을 갖는다.

도 3은 특히 귀금속 추출 공정에 적용되는 중합된 용액 228 의 정제를 위한 하나의 특정 구성을 나타낸다.

불순물의 침전 제 1 단계 304에 있어서, 가성소다와 같은 염기가 상기 중합된 용액 228 에 첨가되어, 일반적으로 pH 8을 초과하지 않는 상기 중합된 용액 228의 pH를 적어도 약 pH 9로 증가시킨다. 상기 다가의 양이온 불순물의 어떤 것은, 즉 3가의 희토류, 2가의 알칼리토금속, 2가의 스트론튬, 2가의 바륨, 2가의 니켈, 및 3가의 알루미늄 탄산염 침전물을 형성한다. 일반적으로 3가의 철은 제1 침전 단계에서 침전되지 않는다.

불순물의 침전 제 2 단계 308 에 있어서, 수산화나트륨과 같은 강염기가 상기 중합된 용액 228 에 첨가되어, 상기 중합된 용액 228 과 접촉하여 일반적으로 상기 중합된 용액의 pH 를 적어도 약 pH 10 으로 더 증가시키고, 더 일반적으로는 적어도 약 pH 11로 증가시킨다. 상기 다가의 양이온 불순물 즉, 3가의 희토류, 2가의 알칼리토금속, 2가의 스트론튬, 2가의 바륨, 3가의 철 , 2가의 니켈 및 3가의 알루미늄들은 오히려 수산화물로 침전된다. 상기 제 1 및 제 2 단계 이후에, 일반적으로 상기 다가의 양이온 및 음이온의 대부분, 더 일반적으로는 적어도 약 75% 및 더욱 일반적으로는 약 90 %는 침전물의 형태를 갖는다.

상기 제 2 침전 단계 308 이후에, 상기 중합된 염 용액 228 은 응집제(coagulant 및 flocculent)와 접촉하여, 적절한 기술을 통해 단계 312 에서 액/고 분리의 대상이 된다. 적절한 기술은 필터, 사이클론, 중력 침전, 경사, 증점, 및 이들의 조합과 같은 크기 및/또는 분리 기술을 포함하며, 보통 상기 용액 228 으로부터 상기 침전물의 대부분, 더 일반적으로는 적어도 약 75 % 및 더욱 일반적으로는 약 95 % 를 제거한다.

액/고 분리 이후에, 상기 중합된 용액 228은 316 단계에서 pH-조절 용액과 흡착제를 접촉시킴으로써 pH가 조절되어, 적어도 유기물의 대부분을 제거한다. 상기 흡착제로는 보통 활성탄을 사용한다. 상기 유기물은 보통 용해된 용제 추출 또는 이온 교환 수지, 계면활성제, 부상제(예를 들면, 콜렉터 및 거품제), 응집제(coagulants, and flocculants)를 포함한다. 일 적용예에 있어서, 상기 중합된 용액 228 의 pH는 무기산의 첨가로 인해 pH가 감소하며, 상기 용액의 pH는 약 pH 8을 초과하지 않는다.

상기 용액 228 은 324단계에서 적어도 잔류하는 3가 및 그 이상의 원자가 양이온의 대부분이 이온 교환 제거 대상이 된다. 상기 수지는 보통 이미노2아세틱-형 작용기를 갖는 수지가 사용된다.

상기 용액 228 이 음이온 및 양이온 교환 수지의 혼합 베드를 통과하면서, 적어도 잔류하는 황산염(SO₄ ² ^-) 및 질산염(NO₃ ² ^-)과 같은 2가의 양이온 및 다가의 음이온의 대부분을 제거할 수 있다. 상기 양이온-교환 수지로는 보통 아미노메틸포스포닉 작용기를 갖는 수지가 사용된다. 황산염 및 질산염 이온은 대부분의 강-염기 음이온-교환 수지와 강한 인력이 작용한다. 바람직한 음이온-교환 수지는 폴리스티렌 수지(예를 들면, Amberlite사의 IRA-400, 402, 404, 900, 및 Aldrich 사의 996^TM, Duolite 사의 A-101D^TM, Ionac사의 ASB-1 또는 2^TM 및 Ionac사의 SR-7^TM 및 Lewatit 사의 OC-1950^TM, 폴리아크릴 수지 (예를 들면, Amberlite사의 IRA-458 and 958^TM), 피리딘 수지 (예를 들면, Reillex 사의 HPQ^TM, B-1^TM, 및 DP-1^TM), 및 강한 산의 양이온-교환기를 형성시켜 술폰화되거나, 강한 염기 또는 약한 염기 음이온-교환기를 형성시켜 아민화되는 스티렌-디비닐벤젠 공중합체를 포함할 수 있다.

상기 처리되는 과정에서 상기 이미노2아세틱-형 수지 또는 아미노메틸포스포닉-작용기를 갖는 수지의 순서는 상기 아미노메틸포스포닉-작용기를 통해 상기 2가의 양이온을 제거하기 전에, 이미노2아세틱-형 작용기를 통해 적어도 잔류하는 3가 또는 그 이상의 원자가 양이온의 대부분을 제거할 수 있다. 명시된 바와 같이, 3가 및 그 이상의 원자가 양이온 중 특히 3가의 희토류는 상기 양이온의 불완전 용리에 의해 상기 아미노메틸포스포닉-작용기를 오염시킬 수 있다.

적어도 대부분의 일부 예에서, 상기 이전의 정제 단계에서 상기 중합된 용액 228의 불소의 상당 부분이 제거되지 않아, 상기 불소가 전기화학적 산 생성 시스템의 백금 전극을 손상시키기 때문에, 적절한 기술을 통해 상기 단계 322에서 일반적으로는 적어도 대부분의 불소 및 더 일반적으로는 적어도 약 85 %의 초과의 불소가 제거된다. 불소를 제거하기 위한 하나의 기술은 상기 용액 228 을 알루미늄 산화물 연마 컬럼에 통과시키는 기술이다. 불소를 제거하기 위한 또 다른 기술은 상기 용액228 을 희토류-함유 컬럼에 통과시키는 기술이다. 상기 컬럼은 담지될 수 있거나 또는 담지될 수 없는 희토류-함유 입자를 함유한다. 상기 입자는 무게 및 몰 기준으로 주로 희토류 화합물을 포함한다. 선호되는 희토류 입자는 무게 및 몰 기준으로 상에서 주로 세륨(III), (IV), 또는 이들의 혼합물의 복합체로 구성된다. 명시된 다른 방법은, 상기 희토류-함유 입자의 상기 희토류 성분은 주로 세륨이다.

상기 용액 228 은 최종적으로 연마 컬럼을 통과하여, 적어도 잔류하는 모든 양이온의 대부분을 제거시키고, 3차적으로 정제된 용액 252을 형성시킨다. 보통 연마 컬럼은 제올라이트를 포함한다.

또 다른 구성에 있어서, 상기 다양한 분리방법은 침전 제 1 단계 304 및 침전 제 2 단계 308이 전 또는 이후에 상기 용액 228에 적용되는 막 필터의 사용에 따라 영향을 받는다. 예를 들면, 침전된 불순물의 제거 312 이후에, 상기 용액 228 은 마이크로여과 및/또는 한외여과 막을 처음으로 통과하여, 첫번째 농축물에서 적어도 현탁 및 콜로이드 고체 및 유기 오염물질의 대부분을 제거하고, 적어도 무기 이온의 대부분을 포함하는 첫번째 투과물을 형성시키고, 그리고 상기 첫번째 투과물은 한외여과, 나노여과, 및/또는 누설 역삼투막을 통과하여 두번째 농축물에서 적어도 상기 용액 228 내에서 상기 다가의 이온의 대부분을 제거하고, 두번째 농축물을 통과시켜 상기 용액 228 내의 1가의 이온 대부분을 제거한다. 상기 두번째 농축물은 선택적으로 연마 대상이 되어 적어도 잔류하는 다가의 이온 및/또는 원치않는 1가의 이온, 특히 불소의 대부분을 제거한다.

수행되는 입자 정제 기술에 상관없이, 상기 세번째 정제된 용액 252 는 약 20 ppb이내의 2가의 칼슘 및 마그네슘, 약 100 ppb 이내의 2가의 스트론튬, 약 500 ppb 이내의 2가의 바륨, 약 100 ppb 이내의 3가의 알루미늄, 약 1 ppm 이내의 3가의 철, 약 15 ppm 이내의 2가의 수은, 약 10 g/L이내의 2가의 황산 음이온, 약 10 ppm 이내의 규산염(2가의 칼슘 및 3가의 알루미늄 존재하에서), 약 400 ppb 이내의 1가의 요오드(2가의 바륨 존재하에서), 및 약 10 ppb 이내의 2가의 니켈을 포함한다. 일부 적용예에서는, 상기 세번째 정제된 용액 252의 불순물은 약 1 ppm의 농도로 존재한다.

상기의 정제 단계는 일반적으로 용액에서 적어도 상기 염 양이온 및 음이온(예를 들면, 나트륨이온 및 염소이온)의 대부분, 더 일반적으로는 적어도 약 75%, 및 더욱 일반적으로는 적어도 약 95%로 유지하도록 수행된다. 상기 여러 단계는 따라서 선택적으로 수행될 수 있어, 상기 염 성분이 제거되는 것을 방지하기 위하여 다가의 오염 물질 및 유기 오염 물질을 제거한다. 명시된 다른 방법에서, 상기 언급한 상기 양이온 및 음이온 교환 수지 및 활성탄은 상기 용액 228의 상태에 따라 일반적으로 나트륨 또는 염소 이온 (상기 염이 염화나트륨 일 때) 모두가 제한되거나 친화성이 없을 수 있다.

필요한 경우, 상기 3차적으로 정제된 용액 252 은 염 농축물(256단계)의 대상이 되어 전기화학적 산 생성에 적절한 수준으로 상기 용액 252의 염도가 조절된다. 상기 염 농축기는 다목적 증발기, 에너지 효율 증기 압축기, 압축기, 및 이들의 조합을 포함한다. 필요한 경우, 상기 3차적으로 정제된 용액 252 의 pH는 전기화학적 산 생성 작동 280을 통해 생산된 산 또는 염기를 사용하여 수행된다.

상기 3차적으로 정제된 용액 252 은 상기 전기화학적 산 생성 작업 280 에 투입되어, 상기 염을 상기 언급된 최종 생산물의 원하는 혼합물로 변환한다. 도 2의 구성에 있어서, 상기 최종 생산물은 수성의 무기산 용액 260 및 수성의 수산화나트륨 용액 264 이다. 상기 수성의 무기산 용액 260 은 상기 귀금속 용해 작업으로 이동한다. 상기 수성의 염기 용액 264 은 필요에 따라 상기 분리 작업 212 및 생산물 형성 작업 136으로 이동한다. 지표수, 도시 용수, 산업 용수, 응축 증기, 해수, 소금물, 또는 종합적으로 생산된 염수와 같이 추가되는(신선한) 염용액 268 은 필요에 따라 첨가되어 상기 다양한 단위 작업에서 각각의 손실을 대체한다.

상기 산 또는 염기 용액은 각각 임의의 농축기 278 및 272 을 통해 농축될 수 있어, 원하는 산 또는 염기 농축물을 생산한다. 일반적으로, 상기 산 및 염기 용액은 산 또는 염기 농축물을 약 90 중량% 이내, 더 일반적으로는 75 중량%이내, 더욱 일반적으로는 50 중량%이내로 포함할 수 있다. 바람직한 농축기는 증발기 및 증류기 컬럼이다. 일부 적용예에서, 상기 산 또는 염기 용액은 적당한 농도 수준을 갖기 위해 희석이 필요할 수 있다.

작업 282 에서 상기 염기 용액은 필요에 따라 산성의 pH 조절기 또는 염기의 pH 조절기와 같은 적절한 pH 조절기를 사용하여 pH가 조절될 수 있다. 일반적으로, 상기 기본 pH 조절기는 전기화학적 산 생성 116 동안에 생산된 수산화나트륨 또는 수산화칼륨이다.

비록 도시는 되지 않았지만, 상기 공정 중에 수소의 손실을 상쇄시키기 위해 추가로 수소가스를 공급해야 할 수 있다.

상기 공정에서 물 균형은 다중-효용 증발 단계를 통해 유지될 수 있다. 이것은 상기 염이 과포화로 인하여 침전이 일어날 수 있는 공정 회로에서 발생할 수 있다. 상기 침전된 염은 상기 전기화학적 산 생성 작업 280 으로 다시 재순환될 수 있다.

<실시예 A>

실시예 A 는 염 분해 공정 전에 2가 및 3가의 양이온을 제거하기 위한 다단계 침전 및 이온교환 공정을 명시한 것이다. 도 4 및 도 5 각각은 각 상기 침전 단계 및 이온 교환 단계 이후에 2가의 알칼리토류(상세하게는, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬 및 바륨) 및 3가의 알칼리토류(란타늄, 세륨, 프라세오디뮴, 네오디뮴, 사마륨 및 철)양이온이 감소됨을 나타낸다.

M1은 약 pH 7인 염 용액(상기에 설명한, 상기 부산물 염용액 224, 상기 귀금속-빈액 염용액 216 또는 이들의 조합(중합된 용액 228))과 약 pH 9.5 인 탄산나트륨과 접촉시켜 금속 탄산염 슬러리를 형성하는 제 1 침전 단계(도 3)를 나타낸 것이다. 물에 용해된 탄산나트륨과 교반은 탄산나트륨 수용액을 형성한다. 상기 금속 탄산염 슬러리는 해수에 분산된 금속 탄산염 침전물을 포함한다. 상기 침전된 금속 탄산염은 일반적으로 란타늄 탄산염, 세륨 탄산염, 프라세오디뮴 탄산염, 네오디뮴 탄산염, 사마륨 탄산염, 마그네슘 탄산염, 스트론튬 탄산염, 바륨 탄산염, 칼슘 탄산염, 납 탄산염, 우라늄 탄산염 및 알루미늄 탄산염이다.

M2는 상기 금속 탄산염 슬러리와 약 8 중량%의 NaOH를 포함하는 수산화나트륨 용액과 접촉시켜 pH 를 pH11 에서 약 pH2 로 더 증가시키고, 용액 내에 잔류하는 상기에 확인된 모든 금속(란타늄, 세륨, 프라세오디뮴, 네오디뮴, 사마륨, 마그네슘, 스트론튬, 바륨, 칼슘, 납, 우라늄 및 알루미늄과 같은)을 수산화물로 더 침전시키는 제 2 침전 단계(도 3)를 나타낸 것이다.

M3은 알럼(Al₂(SO₄)₃)과 같은 응집제와 상기 금속 탄산염 및 수산화물(이하, 금속 고형체로 명한다.)을 접촉시키는 제 3 침전 단계(도 3)를 나타낸 것이다. 상기 응집제와 상기 금속 고형체의 접촉은 상기 금속 고형체를 응집시키고 및/또는 크기를 증가시켜, 상기 용액상으로부터 상기 금속 고형체의 분리 효율을 증가시킨다. 상기 액상은 NaCl, 유기물을 포함하고, 상기 염 용액(도 4 및 도 5)과 비교하여 2가 및 3가의 양이온의 양을 감소시킨다. 염 농도가 높은 용액의 응고 및 응집은 어렵다. 그러나, 클로르알칼리 공정을 수행하기 전에 2가 및 3가 이온 및/또는 고형체를 제거하는 것이 더 선호된다. 염산(약 18 중량%의 HCl)은 상기 수성의 스트림에 첨가되어 pH를 약 pH 7로 조절한다.

상기 pH 가 조절된 수성의 스트림은 상기 수성의 스트림과 제 1 IX1 이온교환수지 IX1(도 3)를 접촉시키기 전에 여과시키고, 활성탄 필터에 통과되어 여과된다. 상기 제 1 이온교환수지는 Rohm & Haas 로부터 Amberlite IRC-748i 란 상품명으로 판매되는 이미노2아세틱 작용기 수지이며, 상기 pH조절된 수성의 스트림에 비해 2가 및 3가의 양이온의 함량이 감소된 제 1 이온 교환 용액을 형성시킨다(도 4 및 5).

상기 제 1 이온 교환 용액은 제 2 이온 교환 수지 IX2(도3)와 접촉하여 상기 첫번째로 이온 교환된 용액에 비해 2가 및 3가의 이온 함량이 감소된 제 2 이온 교환 용액을 형성시킨다(도 4 및 5). 상기 제 2 이온교환수지는 Rohm & Haas 로부터 Amberlite IRC-747 란 상품명으로 판매되는 아미노메틸포스포닉 작용기 수지이다.

<실시예 B>

실시예 B 는 킬레이트 이온 교환 수지상에 3가 양이온의 인가량을 명시한 것이다 (도 3중 IX1). 상기 평가된 킬레이트 이온 교환 수지는 Rohm & Haas 로부터 Amberlite IRC-748i 란 상품명으로 판매되는 이미노2아세틱 작용기 수지이다. 상기 3가의 양이온은 란타늄이다. 란타늄 공급 용액은 pH 가 약 pH 4이고, 약 50 g/L 의 NaCl 및 83 mg/L 의 란타늄(LaCl₃등)을 포함하며, 염산(약 3.7 ml 의 2 N HCl)에 400 mg 의 란타늄 산화물 (La₂O₃)을 용해시켜 제조된다. 상기 란타늄 산화물을 용해시킨 후, 200 g의 NaCl이 첨가하고, 1 N NaOH로 상기 pH를 pH4로 조절하고, 탈이온수를 첨가하여 최종 부피가 약 4L가 되도록 하였다. 컬럼은 Amberlite IRC-748i 수지로 채워졌다. 상기 란타늄 공급 용액은 상기 채워진 컬럼을 약 21 ℃에서 약 2.05 mL/min 의 속도로 통과된다 (도 6 참고). 상기 이미노2아세틱 수지의 최대 3가 양이온 양은 수지 1 g 당 약 117 mg 의 란타늄 또는 약 29 mg 의 란타늄으로 결정된다. 상기 수지는 약 108 mg 의 란타늄으로 인가되어 있다. 상기 총 인가량은 격변곡선 하단의 면적에 의해 계산된다(도 6).

<실시예 C>

실시예 C 는 실시예 B 에서 상기 수지 IX1에 인가된 3가의 양이온의 제거량을 명시한 것이다. 상기 테스트된 수지는 Rohm & Haas 에서 Amberlite IRC-748i 란 상품명으로 판매되는 이미노2아세틱 작용기 수지이다. 상기 3가의 양이온은 란타늄이다. 약 4 g의 Amberlite 748i를 함유하는 수지컬럼에 인가된 란타늄은 약 108 mg이다. 상기 컬럼에 인가된 란타늄은 약 2.6 N의 규정농도를 갖는 염산으로 재생성되고, 이때 상기 염산 용액의 유량은 약 2.7 mL/분이었다. 일부는 약 매 5분마다 수집되었다. 상기 첫 5 부분은 검출할 수 있는 란타늄의 양을 포함한다(도 7 참고). 상기 첫번째 5 부분은 란타늄을 총 104 mg 을 포함하므로, 상기 컬럼에 인가된 란타늄이 108 mg의 실험오차 내에 든다. 상기 두 번째 부분은 약 7.5 g/L으로 란타늄의 농도가 가장 높게 나타났다. 상기 5 번째 부분을 초과하는 부분에서는 검출할 수 있는 란타늄의 양을 포함하지 않는다. 이 실시예로부터 란타늄과 같은 3가 양이온이 인가된 이미노2아세틱 작용기 수지는 염산으로 재생산될 수 있음을 추측할 수 있다.

<실시예 D>

실시예 D 는 상기 소금물의 최종 공정인 IX2에서 수지상에 인가된 3가 양이온의 제거량을 명시한 것이다. 상기 실험된 수지는 Rohm & Haas 에서 Amberlite IRC-747 란 상품명으로 판매되는 아미노메틸포스포닉 작용기 수지이다. 상기 3가의 양이온은 란타늄이다. 약 4 g의 Amberlite 747을 함유하는 수지컬럼에 인가된 란타늄은 약 88 mg이다. 상기 인가된 컬럼은 약 2.6 N의 규정농도를 갖는 염산으로 재생성된다. 상기 2.6 N HCl 용액의 유량은 약1.9 mL/분이었다. 일부는 약 매 5분마다 수집되었다. 상기 컬럼으로부터 20 부피율이 수집되었다. 분획물은 매 5분마다 수집되었다. 란타늄은 20 부피율 동안 매 부피율마다 검출되었다. 란타늄의 88 mg이 상기 컬럼상에 인가되었다고 나타나 있는 반면, 란타늄의 약 117 mg 은 상기 컬럼으로부터 인가되지 않음을 나타내었다(도 8). 이러한 불일치는 분석 오류로 인한 것으로 사료된다. 더욱 상세하게는, 상기 컬럼에 약 42 mg 란타늄/L 이 아닌 약 60 mg 란타늄/L을 포함하는 공급용액이 인가된 것으로 사료된다. 상기 컬럼상에 상기 60 mg 란타늄/L 용액으로부터 약 125 mg의 란타늄이 인가되었다면, 이것과 맞물려 상기 컬럼으로부터 인가되지 않은 란타늄이 117 mg 인가되었을 것이다.

<실시예 E>

실시예 E 는 정상상태, 연속모드에서 상기 염의 분해 작업 전에 염의 분해를 위한 최적의 작업 조건을 명시하였다. 상기 소금물 원료의 순도를 확인하기 위해 유도 결합형 플라즈마 발광 분광 분석법(ICP-AES)을 사용하였다. 상기 소금물 원료는 2가의 철을 약 0.5 ppm 이내로 포함한다. 상기 원료조의 염도는 전도도센서로 측정되었고 약 7.8 mmhos 로 확인되었다. 상기 전도도센서는 전도도가 각각 0.82, 6.84 및 13.21 mmhos 을 갖는 5, 50 및 100 g/L 염의 표준에 맞게 재조정되었다. 전류 및 전압 수준은 염 스플리터 DC-전력 공급장치에서 읽을 수 있었다. 상기 소금물 원료 용액은 이중막 전기투석 스택, 즉 음이온 교환 막, 양이온 교환 막 및 이중막, 가스킷, 유량 분포, 전극을 통해 분당 0.8 갤런으로 순환되었다. 이러한 순환 속도는 약 12 ℓ의 용액을 포함하는 각 해수 원료, 산, 염기 및 질산성질소 탱크를 약 매 4분에 걸쳐 순환하도록 하였다. 상기 산 및 염기 염 스플리터 탱크는 탈이온수를 포함한다. 상기 질소성질소 탱크는 2N NaOH 용액 및 약 75 g 의 NaCl/ ℓ를 포함하는 소금물 원료 용액을 포함하며, pH 는 약 pH 2이다. 상기 막 스택을 통해 일정된 흐름을 갖고, 용액에 기포가 발생하지 않은 후에, DC 전력 공급 장치를 활성화시켰다. 상기 DC전력 공급장치는 상기 소금물 용액에 약 16 A의 전류를 통과시키기 위하여 전압을 변화시킴으로써 조절되었다. 상기 소금물 원료 NaCl 함량이 대체로 약 0이 될 때까지, 상기 전도도, 전류, 전압, 원료 용액 온도 및 산 및 염기의 규정 농도는 시간의 함수에 의해 결정되었다(도 9). 상기 소금물 원료의 NaCl함량은 약 3.5시간 이후에 모두 고갈되었다. 상기 산 및 염기 부분의 최종농도는 각각 약 0.8 N HCl 및 약 0.8 N NaOH을 나타내었다.

<실시예 F>

실시예 F 는 리터당 약 95 g의 NaCl을 포함하는 염 원료의 변환 속도를 명시한 것이다. 상기 소금물 원료의 순도는 ICP-AES를 사용하여 확인하였다. 상기 소금물 원료는 2가의 철을 약 0.5 ppm 이내로 포함한다. 상기 원료조의 염도는 전도도센서로 측정되었고 약 7.8 mmhos 로 확인되었다. 상기 전도도센서는 전도도가 각각 0.82, 6.84 및 13.21 mmhos 을 갖는 5, 50 및 100 g/L 염의 표준에 맞게 재조정되었다. 전류 및 전압 수준은 염 스플리터 DC-전력 공급장치에서 읽을 수 있었다. 상기 소금물 원료 용액은 이중막 전기투석 스택을 통해 분당 0.8갤런으로 순환되었다. 이러한 순환 속도는 약 12 ℓ 의 용액을 포함하는 각 해수 원료, 산, 염기 및 질산성질소 탱크를 약 매 4 분에 걸쳐 순환하도록 하였다. 상기 산 및 염기 염 스플리터 탱크는 각각 약 0.5 N HCl 및 약 0.5 N NaOH을 포함한다. 상기 질소성질소 탱크는 2N NaOH 용액 및 약 95 g NaCl/ℓ를 포함하는 소금물 원료 용액을 포함하며, pH 는 약 pH 2이다. 상기 막 스택을 통해 일정된 흐름을 갖고, 용액에 기포가 발생하지 않은 후에, 상기DC 전력 공급 장치를 활성화시켰다. 상기 DC 전력 공급장치는 상기 소금물 용액에 약 16 A의 전류를 통과시키고, 상기 전압을 변화시킴으로써 조절되었다. 약 30 분간 작동 이후에, 상기 적용된 전압 및 전류는 각각 19 V 및 16 A로 안정화 되었다(도 10). 상기 전도도, 전류, 전압, 원료 용액 온도 및 산 및 염기의 규정 농도는 시간의 함수에 따라 측정되었다(도 10). 상기 소금물 원료의 NaCl함량은 전기분해되는 동안 감소하였고, 약 5 시간의 전기분해 동안에 약 95 g/L 에서 약 17 g/L로 감소하였다. 나아가, 상기 전기분해가 5 시간을 초과하면, 934 g 의 NaCl은 염산 및 수산화나트륨으로 변환되었다. 평균 변환 속도는 분당 제곱미터(전극 표면적의) 당 약 22g이다. 상기 산 및 염기 부분의 최종 규정 농도는 각각 약 2 N HCl 및 약 2 N NaOH이다. 상기 공정에서 약 물의 800g이 전기분해된다. 전기분해를 통해 시간당 소비되는 공급 용액 내 NaCl의 양의 정량 분석은 하기 이차방정식을 통해 얻을 수 있다.

C _i [g/L] -2.34t ² －1.76t + 95.81, 여기서 t는 시간이다.

상기 DC 전력 공급장치는, 평균적으로, 19 전압에서 약 16 A의 전류를 적용한다. 생산되는 NaOH 및 HCl의 이론적인 등가는 시간당 약 4.2 등가로 확인되었고, 전류 효율은 약 76 %로 확인되었다. NaCl을 염화수소 및 수산화나트륨으로 변환하는 데 사용된 전력은 약 생산된 NaCl의 kg당 1.6 kW hours 였다.

다양한 변화 및 수정은 사용될 수 있다. 다른 구성들의 제공 없이 일부 구성들이 제공될 수도 있다.

상기 다양한 양태, 실시예, 및 구성은 본 발명에서 도시되고 설명됨으로써 다양한 실시예, 구성, 양태, 하위조합, 및 하위집합을 포함하는 부품, 방법, 공정, 시스템 및/또는 시설을 포함한다. 본 공지가 받아들여진 이후에 당업의 기술은 상기 양태, 실시예, 또는 구성을 만들고 사용하는 방법을 여기에 공개될 수 있다. 상기 다양한 양태, 실시예, 및 구성은 여기에 도시 및/또는 설명되지 않은 항목이 부재된 장치 및 공정을 포함하거나 또는 이러한 항목들이 부재된 다양한 실시예, 구성, 또는 양태는 예를 들면 성능의 향상을 쉽게 달성하기 위해서 및/또는 구현 비용을 줄이기 위해서 이전의 장치 또는 공정이 사용될 수 있다.

전술한 논의는 도면 및 설명의 목적을 위하여 제공되었다. 상기 전술한 내용은 상기 양태, 실시예, 또는 구성을 제한하기 위해 의도된 것이 아니고, 본 발명을 상세하게 나타내려고 하는 것이다. 예를 들어, 전술한 상세한 설명에서, 상기 양태, 실시예, 또는 구성의 다양한 특징은 예를 들면, 본 발명을 간단히 나타내기 위한 목적에서 하나 또는 그 이상의 실시예, 구성, 또는 양태는 함께 그룹화된다. 상기 양태, 실시예, 또는 구성의 특징은 상기에서 논의된 바와 다른 양태, 실시예, 또는 구성과 조합할 수 있다. 본 발명의 이러한 방법은 상기 양태, 실시예, 또는 구성은 각 특허청구범위에서 청구항에서 인용하는 것보다 더 많은 특징이 요구되는 것으로 해석될 수 없다.

오히려, 다음의 특허청구범위는 단일 전술한 실시예, 구성, 또는 양태의 모든 특징 이내에서 창의적인 측면을 반영한다. 그러므로, 다음의 특허청구범위는 본 발명의 상세한 설명에 포함되며, 각각의 특허청구범위는 자체적으로 별도의 양태, 실시예, 또는 구성을 포함한다. 또한, 본 발명이 공개된 이후에, 본 설명이 하나 또는 그 이상의 양태, 실시예, 또는 구성 및 특정 변화 및 수정을 포함하고 있다 하더라도, 다른 변화, 조합 및 수정들은 예를 들면, 당업의 기술 및 지식 내의 상기 양태, 실시예, 또는 구성의 범위 내에 있을 수 있다. 이것은 이러한 특허청구범위에 대하여 대체, 호환 및/또는 동등한 구성, 기능, 범위 또는 단계를 포함하는 허용하는 한도 내에서, 선택적으로 실시예, 구성, 또는 양태를 포함하는 권리를 취득하기 위함이며, 이러한 대체, 호환 및/또는 동등한 구성, 기능, 범위 또는 단계는 여기에 공개하나, 공개적으로 모든 특허 주제를 제공하려는 것은 아니다.

Claims

(a)용해성 귀금속을 포함하는 귀액침출용액(pregnant leach solution)을 형성시키기 위하여 귀금속함유물질 및 산성침출용액을 접촉시키는 단계;
(b)귀금속 생산물 및 상기 침출용액의 산 성분과 염기와의 반응으로부터 파생된 부산물 염용액을 형성시키기 위하여 상기 용해성 귀금속을 추출하는 단계;
(c)적어도 클로르알칼리 및 이중막 전기투석 셀 중 하나에 의해 상기 부산물 염용액을 상기 산 성분 및 염기로 변환하는 단계;
(d)상기 산성침출용액의 일부로서 산 성분을 단계(a)로 재순환하는 단계; 및
(e)적어도 단계(a) 및 단계(b) 중 한 단계에서 염기를 재순환하는 단계를 포함하는 공정.
제1항에 있어서, 적어도 부산물 염용액의 대부분은 산 성분 및 염기로 변환되고, 적어도 상기 산 성분 및 염기의 대부분은 재순환되는 것을 특징으로 하는 공정.
제1항에 있어서, 상기 귀금속은 희토류이고, 상기 산 성분은 염산이고, 상기 부산물 염용액 중 염은 염화나트륨 및 염화칼륨 중 하나 또는 그 이상이고, 상기 염기는 수산화나트륨 및 수산화칼륨 중 하나 또는 그 이상이고, 상기 귀금속 생산물은 희토류산화물인 것을 특징으로 하는 공정.
제1항에 있어서, 적어도 상기 클로르알칼리 및 이중막 전기투석 셀 중 하나는 이중막 전기투석 셀이고, 상기 귀금속은 구리, 베릴륨, 니켈, 철, 납, 몰리브덴 및 망간 중 하나 또는 그 이상이고, 상기 산 성분은 질산이고, 상기 부산물 염용액 중 염은 질산나트륨 및 질산칼륨 중 하나 또는 그 이상이고, 상기 염기는 수산화나트륨 및 수산화칼륨 중 하나 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 공정.
제1항에 있어서, 적어도 상기 클로르알칼리 및 이중막 전기투석 셀 중 하나는 이중막 전기투석 셀이고, 상기 귀금속은 우라늄이고, 상기 산 성분은 인산이고, 상기 부산물 염용액 중 염은 인산나트륨 및 인산칼륨 중 하나 또는 그 이상이고, 상기 염기는 수산화나트륨 및 수산화칼륨 중 하나 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 공정.
제1항에 있어서, 적어도 상기 클로르알칼리 및 이중막 전기투석 셀 중 하나는 이중막 전기투석 셀이고, 상기 귀금속은 백금족 금속, 구리, 베릴륨, 니켈, 철, 납, 몰리브덴, 알루미늄, 게르마늄, 우리늄, 금, 은, 코발트, 아연, 코발트, 주석, 티타늄, 크롬 및 망간 중 하나 또는 그 이상이고, 상기 부산물 염용액 중 염은 황산나트륨 및 황산칼륨 중 하나 또는 그 이상이고, 상기 산 성분은 황산이고, 상기 염기는 수산화나트륨 및 수산화칼륨 중 하나 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 공정.
제1항에 있어서, 상기 귀금속은 이트륨, 스칸듐, 란타나이드, 백금족 금속, 구리, 크로뮴, 베릴륨, 니켈, 철, 납, 몰리브덴, 알루미늄, 게르마늄, 우라늄, 금, 은, 코발트, 아연, 코발트, 주석, 티타늄, 및 망간 중 하나 또는 그 이상이고, 상기 부산물 염용액 중 염은 염화나트륨 및 염화칼륨 중 하나 또는 그 이상이고, 상기 산 성분은 염산이고, 상기 염기는 수산화나트륨 및 수산화칼륨 중 하나 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 공정.
제1항에 있어서, 상기 산 성분은 염산이고, 상기 변환 단계에서 수소가스 및 염소가스를 생산하고, 상기 변환 단계는 염산을 생산하기 위하여 염소가스를 수소가스와 반응시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
제1항에 있어서, 상기 변환단계는:
정제된 염용액을 형성시키기 위하여 부산물 염용액으로부터 적어도 선택된 다가의 불순물 의 대부분을 제거하는 단계;및
산 성분 및 염기를 형성하기 위하여 적어도 클로르알칼리 및 이중막 전기투석 셀 중 하나에 상기 정제된 염용액을 투입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
제9항에 있어서, 상기 선택된 다가의 불순물은 양이온이고, 상기 선택된 다가의 양이온은 상기 염기와 부산물 염 용액과의 접촉으로 인한 pH 변화에 의해 유도된 침전으로 인해 제거되고, 상기 투입단계는:
추가적으로 다가의 양이온의 불순물을 제거하기 위하여 정제된 염용액을 이온교환수지와 접촉시키는 단계;
이후, 농축 및 정제된 염용액을 형성시키기 위하여 염 농축기로 정제된 염 용액을 처리하는 단계; 및
양극액 순환 탱크에 농축 및 정제된 용액 및 무기산을 투입하는 단계를 포함하며, 상기 농축 및 정제된 염용액은 적어도 클로르알칼리 및 이중막 전기투석 셀 중 하나에 투입되는 것을 특징으로 하는 공정.
제1항에 있어서, 코젠 플랜트(cogen plant)로부터 전기에너지를 받고, 상기 전기에너지는 접촉, 추출, 변환 및 재순환 단계 중 하나 또는 그 이상에서 사용되는 단계;
상기 코젠 플랜트(cogen plant)로부터 폐열을 받고, 상기 폐열은 접촉, 추출, 변환 및 재순환 단계 중 하나 또는 그 이상에서 사용되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
제1항에 있어서, 상기 변환 단계에서 생산된 염소 및 수소가스 간의 근사 화학양론적 균형을 유지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
제1항에 있어서, 상기 부산물 염용액은 유기오염물질을 포함하고,
상기 변환 단계는:
정제된 염용액을 형성시키기 위하여 적어도 유기오염물질의 대부분을 제거하고, 상기 산 성분 및 염기를 형성시키기 위하여 상기 정제된 염용액은 적어도 클로르알칼리 및 이중막 전기투석 셀 중 하나에 투입되는 것을 특징으로 하는 공정.
제1항에 있어서, 상기 각각의 재순환 단계에서, 상기 산 성분 및 염기는 농축 및/또는 pH 가 조절되는 것을 특징으로 하는 공정.
제1항의 공정에 의해 추출되는 귀금속 생산물.
(a) 적어도 귀금속함유 광물을 포함하는 원료물질을 분쇄시키거나 상기 귀금속함유 광물로부터 상기 귀금속함유 광물을 포함하는 농축물을 형성시키는 것 중 하나를 수행하는 분쇄기(mill);
(b) 적어도 상기 분쇄기 및 처리플랜트 중 하나는 무기산 및 염기로부터 부산물 염용액을 생성하는 귀금속함유 광물로부터 귀금속을 추출하기 위한 처리플랜트; 및
(c)부산물 염용액으로부터 무기산 및 염기를 생성하고, 무기산을 적어도 분쇄기 및 처리플랜트 중 하나에 제공하기 위하여 적어도 클로르알칼리 및 이중막 전기투석 셀 중 하나를 포함하는 전기화학적 산 생성 플랜트;를 포함하는 시설.
제16항에 있어서, 상기 귀금속은 희토류이고, 상기 산 성분은 염산이고, 상기 부산물 염용액 중 염은 염화나트륨 및 염화칼륨 중 하나 또는 그 이상이고, 상기 염기는 수산화나트륨 및 수산화칼륨 중 하나 또는 그 이상이고, 상기 귀금속 생산물은 희토류산화물인 것을 특징으로 하는 시설.
제16항에 있어서, 적어도 상기 클로르알칼리 및 이중막 전기투석 셀 중 하나는 이중막 전기투석 셀이고, 상기 귀금속은 구리, 베릴륨, 니켈, 철, 납, 몰리브덴 및 망간 중 하나 또는 그 이상이고, 상기 산 성분은 질산이고, 상기 부산물 염용액은 질산나트륨 및 질산칼륨 중 하나 또는 그 이상이고, 상기 염기는 수산화나트륨 및 수산화칼륨 중 하나 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 시설.
제16항에 있어서, 적어도 상기 클로르알칼리 및 이중막 전기투석 셀 중 하나는 이중막 전기투석 셀이고, 상기 귀금속은 우라늄이고, 상기 산 성분은 인산이고, 상기 부산물 염용액 중 염은 인산나트륨 및 인산칼륨 중 하나 또는 그 이상이고, 상기 염기는 수산화나트륨 및 수산화칼륨 중 하나 또는 그 이상 인 것을 특징으로 하는 시설.
제16항에 있어서, 적어도 상기 클로로알칼리 및 이중막 전기투석 셀 중 하나는 이중막 전기투석 셀이고, 상기 귀금속은 백금족 금속, 구리, 베릴륨, 니켈, 철, 납, 몰리브덴,알루미늄, 게르마늄, 우라늄, 금 ,은, 코발트, 아연, 코발트, 주석, 티타늄, 크로뮴 및 망간 중 하나 또는 그 이상이고, 상기 부산물 염용액 중 염은 황산나트륨 및 황산칼륨 중 하나 또는 그 이상이고, 상기 산 성분은 황산이고, 상기 염기는 수산화나트륨 및 수산화칼륨 중 하나 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 시설.
제16항에 있어서, 상기 귀금속은 이트륨, 스칸듐, 란타나이드, 백금족 금속, 구리, 크로뮴, 베릴륨, 니켈, 철, 납, 몰리브덴, 알루미늄, 게르마늄, 우라늄, 금, 은, 코발트, 아연, 코발트, 주석, 티타늄, 및 망간 중 하나 또는 그 이상이고, 상기 부산물 염용액 중 염은 염화나트륨 및 염화칼륨 중 하나 또는 그 이상이고, 상기 산 성분은 염산이고, 상기 염기는 수산화나트륨 및 수산화칼륨 중 하나 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 시설.
제16항에 있어서, 상기 산 성분은 염산이고, 상기 전기화학적 산 생성 플랜트는 수소가스 및 염소가스를 생성하고, 염산을 생산하기 위하여 염소가스를 수소가스와 반응시키는 것을 특징으로 하는 시설.
제16항에 있어서, 상기 전기화학적 산 생성 플랜트는:
정제된 염용액을 형성시키기 위하여 부산물 염용액으로부터 적어도 선택된 다가의 불순물의 대부분을 제거하고; 및
상기 산 성분 및 염기를 형성시키기 위하여 상기 정제된 염 용액을 적어도 클로르알칼리 및 이중막 전기투석 셀 중 하나에 투입하는 것을 특징으로 하는 시설.
제23항에 있어서, 상기 선택된 다가의 불순물은 양이온이고, 상기 선택된 다가의 양이온은 상기 염기와 부산물 염 용액과의 접촉으로 인한 pH 변화에 의해 유도된 침전으로 인해 제거되고, 상기 전기화학적 산 생성 플랜트는:
추가적으로 다가의 양이온의 불순물을 제거하기 위하여 상기 정제된 염용액을 이온교환수지와 접촉시키고;
이후, 농축 및 정제된 염용액을 형성시키기 위하여 염 농축기로 상기 정제된 염 용액을 처리하고;
양극액 순환 탱크에 농축 및 정제된 용액 및 무기산을 투입하고, 상기 농축 및 정제된 염용액은 적어도 클로르알칼리 및 이중막 전기투석 셀 중 하나에 투입되는 것을 특징으로 하는 시설.
제16항에 있어서, 분쇄기 및 처리플랜트 중 하나 또는 그 이상에 전기 및 폐열 에너지를 제공하기 위한 코젠플랜트(cogen plant)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시설.
제16항에 있어서, 상기 부산물 염용액은 유기오염물질을 포함하고, 상기 전기화학적 산 생성 플랜트는 정제된 염용액을 형성시키기 위하여 적어도 유기오염물질의 대부분을 제거하고, 상기 산 성분 및 염기를 형성시키기 위하여 상기 정제된 염 용액은 적어도 클로르알칼리 및 이중막 전기투석 셀 중 하나에 투입되는 것을 특징으로 하는 시설.
(a)적어도 귀금속함유 광물을 포함하는 원료물질을 분쇄시키거나 상기 귀금속함유 광물로부터 상기 귀금속함유 광물을 포함하는 농축물을 형성시키는 것 중 하나를 수행하는 분쇄기(mill);
(b)귀금속함유 광물로부터 귀금속을 추출하기 위한 처리플랜트; 및
(c)적어도 상기 분쇄기 및 처리플랜트 중 하나에 전기 에너지 및 폐열을 제공하기 위한 코젠플랜트(cogen plant)를 포함하는 시스템.
제27항에 있어서, 적어도 클로르알칼리 및 이중막 전기투석 셀 중 하나를 포함하여, 부산물 염용액으로부터 무기산 및 염기를 생성하고, 무기산을 적어도 분쇄기 및 처리플랜트 중 하나에 제공하는 전기화학적 셀 생성 플랜트를 더 포함하는 시스템.
제28항에 있어서, 상기 귀금속은 희토류이고, 상기 산 성분은 염산이고, 상기 부산물 염용액 중 염은 염화나트륨 및 염화칼륨 중 하나 또는 그 이상이고, 상기 염기는 수산화나트륨 및 수산화칼륨 중 하나 또는 그 이상이고, 상기 귀금속 생산물은 희토류산화물인 것을 특징으로 하는 시스템.
제28항에 있어서, 적어도 상기 클로르알칼리 및 이중막 전기투석 셀 중 하나는 이중막 전기투석 셀이고, 상기 귀금속은 구리, 베릴륨, 니켈, 철, 납, 몰리브덴 및 망간 중 하나 또는 그 이상이고, 상기 산 성분은 질산이고, 상기 부산물 염용액 중 염은 질산나트륨 및 질산칼륨 중 하나 또는 그 이상이고, 상기 염기는 수산화나트륨 또는 수산화칼륨 중 하나 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 시스템.
제28항에 있어서, 적어도 상기 클로르알칼리 및 이중막 전기투석 셀 중 하나는 이중막 전기투석 셀이고, 상기 귀금속은 우라늄이고, 상기 산 성분은 인산이고, 상기 부산물 염용액 중 염은 인산나트륨 및 인산칼륨 중 하나 또는 그 이상이고, 상기 염기는 수산화나트륨 및 수산화칼륨 중 하나 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 시스템.
제28항에 있어서, 적어도 상기 클로르알칼리 및 이중막 전기투석 셀 중 하나는 이중막 전기투석 셀이고, 상기 귀금속은 백금족 금속, 구리, 베릴륨, 니켈, 철, 납, 몰리브덴, 알루미늄, 게르마늄, 우리늄, 금, 은, 코발트, 아연, 코발트, 주석, 티타늄, 크롬 및 망간 중 하나 또는 그 이상이고, 상기 부산물 염용액 중 염은 황산나트륨 및 황산칼륨 중 하나 또는 그 이상이고, 상기 산 성분은 황산이고, 상기 염기는 수산화나트륨 및 수산화칼륨 중 하나 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 시스템.
제28항에 있어서, 상기 귀금속은 이트륨, 스칸듐, 란타나이드, 백금족 금속, 구리, 크로뮴, 베릴륨, 니켈, 철, 납, 몰리브덴, 알루미늄, 게르마늄, 우라늄, 금, 은, 코발트, 아연, 코발트, 주석, 티타늄, 및 망간 중 하나 또는 그 이상이고, 상기 부산물 염용액 중 염은 염화나트륨 및 염화칼륨 중 하나 또는 그 이상이고, 상기 산 성분은 염산이고, 상기 염기는 수산화나트륨 및 수산화칼륨 중 하나 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 시스템.
제28항에 있어서, 상기 산 성분은 염산이고, 상기 전기화학적 산 생성 플랜트는 수소가스 및 염소가스를 생산하고, 염소가스를 수소가스와 반응시켜 염산을 생성하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제28항에 있어서, 상기 전기화학적 산 생성 플랜트는:
정제된 염용액을 형성시키기 위하여 부산물 염용액으로부터 적어도 선택된 다가의 불순물의 대부분을 제거하고; 및
산 성분 및 염기를 형성시키기 위하여 상기 정제된 염용액을 적어도 클로르알칼리 및 이중막 전기투석 셀 중 하나에 투입하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제35항에 있어서, 상기 선택된 다가의 불순물은 양이온이고, 상기 선택된 다가의 양이온은 상기 염기와 부산물 염용액과의 접촉으로 인한 pH 변화에 의해 유도된 침전으로 인해 제거되고, 상기 전기화학적 산 생성 플랜트는:
추가적으로 다가의 양이온의 불순물을 제거하기 위하여 정제된 염용액을 이온교환수지와 접촉시키고;
이후, 농축 및 정제된 염용액을 형성시키기 위하여 염 농축기로 정제된 염 용액을 처리하고; 및
양극액 순환 탱크에 농축 및 정제된 용액 및 무기산을 투입하고, 상기 농축 및 정제된 염용액은 적어도 클로르알칼리 및 이중막 전기투석 셀 중 하나에 투입되는 것을 특징으로 하는 시스템.
제28항에 있어서, 상기 분쇄기 및 처리플랜트 중 하나 또는 그 이상에 전기 및 폐열 에너지를 제공하기 위한 코젠플랜트(cogen plant)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제28항에 있어서, 상기 부산물 염용액은 유기오염물질을 포함하고, 상기 전기화학적 산 생성 플랜트는 정제된 염용액을 형성시키기 위하여 적어도 유기오염물질의 대부분을 제거하고, 산 성분 및 염기를 형성시키기 위하여 상기 정제된 염용액은 적어도 클로르알칼리 및 이중막 전기투석 셀 중 하나에 투입되는 것을 특징으로 하는 시스템.
용해성 귀금속을 포함하는 귀액침출용액(pregnant leach solution)을 형성시키기 위하여 귀금속함유물질 및 산성침출용액을 접촉시키는 단계;
산 및 염기의 반응으로부터 파생된 부산물 염용액은 적어도 상기 접촉 및 추출단계에서 생성되고, 귀금속 생산물을 형성시키기 위하여 용해성 귀금속을 추출하는 단계;
적어도 클로르알칼리 및 이중막 전기투석 셀 중 하나에 의해 상기 부산물 염용액을 상기 산 및 염기로 변환하는 단계;
적어도 상기 접촉 및 추출단계 중 한 단계에서 상기 산 및 염기를 재순환하는 단계를 포함하는 공정.
제39항에 있어서, 적어도 상기 부산물 염 용액의 대부분은 상기 산 및 염기로 변환되고, 적어도 상기 산 및 염기의 대부분은 재순환되는 것을 특징으로 하는 공정.
제39항에 있어서, 상기 산은 침출용액의 성분이고, 상기 귀금속은 희토류이고, 상기 산 성분은 염산이고, 상기 부산물 염용액 중 염은 염화나트륨 및 염화칼륨 중 하나 또는 그 이상이고, 상기 염기는 수산화나트륨 및 수산화칼륨 중 하나 또는 그 이상이고, 상기 귀금속 생산물은 희토류산화물인 것을 특징으로 하는 공정.
제39항에 있어서, 상기 산은 침출용액의 성분이고, 적어도 상기 클로르알칼리 및 이중막 전기투석 셀 중 하나는 이중막 전기투석 셀이고, 상기 귀금속은 구리, 베릴륨, 니켈, 철, 납, 몰리브덴 및 망간 중 하나 또는 그 이상이고, 상기 산 성분은 질산이고, 상기 부산물 염용액 중 염은 질산나트륨 및 질산칼륨 중 하나 또는 그 이상이고, 상기 염기는 수산화나트륨 또는 수산화칼륨 중 하나 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 공정.
제39항에 있어서, 상기 산은 침출용액의 성분이고, 적어도 상기 클로르알칼리 및 이중막 전기투석 셀 중 하나는 이중막 전기투석 셀이고, 상기 귀금속은 우라늄이고, 상기 산 성분은 인산이고, 상기 부산물 염용액 중 염은 인산나트륨 및 인산칼륨 중 하나 또는 그 이상이고, 상기 염기는 수산화나트륨 및 수산화칼륨 중 하나 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 공정.
제39항에 있어서, 상기 산은 침출용액의 성분이고, 적어도 클로르알칼리 및 이중막 전기투석 셀 중 하나는 이중막 전기투석 셀이고, 상기 귀금속은 백금족 금속, 구리, 베릴륨, 니켈, 철, 납, 몰리브덴, 알루미늄, 게르마늄, 우리늄, 금, 은, 코발트, 아연, 코발트, 주석, 티타늄, 크롬 및 망간 중 하나 또는 그 이상이고, 상기 부산물 염용액 중 염은 황산나트륨 및 황산칼륨 중 하나 또는 그 이상이고, 상기 산 성분은 황산이고, 상기 염기는 수산화나트륨 및 수산화칼륨 중 하나 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 공정.
제39항에 있어서, 상기 산은 침출용액의 성분이고, 상기 귀금속은 이트륨, 스칸듐, 란타나이드, 백금족 금속, 구리, 크로뮴, 베릴륨, 니켈, 철, 납, 몰리브덴, 알루미늄, 게르마늄, 우라늄, 금, 은, 코발트, 아연, 코발트, 주석, 티타늄, 및 망간 중 하나 또는 그 이상이고, 상기 부산물 염용액 중 염은 염화나트륨 및 염화칼륨 중 하나 또는 그 이상이고, 상기 산 성분은 염산이고, 상기 염기는 수산화나트륨 및 수산화칼륨 중 하나 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 공정.
제39항에 있어서, 상기 산 성분은 염산이고, 상기 변환 단계는 수소가스 및 염소가스를 생산하고, 상기 변환 단계는:
염소가스를 수소가스와 반응시켜 염산을 생산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
제39항에 있어서, 상기 변환단계는:
정제된 염용액을 형성시키기 위하여 부산물 염용액으로부터 적어도 선택된 다가의 불순물의 대부분을 제거하는 단계; 및
상기 산 성분 및 염기를 형성시키기 위하여 상기 정제된 염용액을 적어도 상기 클로르알칼리 및 이중막 전기투석 셀 중 하나에 투입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
제47항에 있어서, 상기 선택된 다가의 불순물은 양이온이고, 상기 선택된 다가의 양이온은 상기 염기 및 부산물 염용액과의 접촉으로 인한 pH 변화에 의해 유도된 침전으로 인해 제거되고, 상기 투입단계는;
추가적으로 다가의 양이온의 불순물을 제거하기 위하여 정제된 염용액을 이온교환수지와 접촉시키는 단계;
이후, 농축 및 정제된 염용액을 형성시키기 위하여 염 농축기로 정제된 염 용액을 처리하는 단계; 및
양극액 순환 탱크에 농축 및 정제된 용액 및 무기산을 투입하고, 상기 농축 및 정제된 염용액은 적어도 클로르알칼리 및 이중막 전기투석 셀 중 하나에 투입되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
제39항에 있어서, 코젠플랜트(cogen plant)로부터 전기에너지를 받아, 상기 전기에너지는 상기 접촉, 추출, 변환 및 재순환 단계 중 하나 또는 그 이상에서 사용되는 단계;
상기 코젠플랜트(cogen plant)로부터 폐열을 받아, 상기 폐열은 상기 접촉, 추출, 변환 및 재순환 단계 중 하나 또는 그 이상에서 사용되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
제39항에 있어서, 상기 변환 단계에서 생산된 염소 및 수소가스 간의 근사 화학양론적 균형을 유지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
제39항에 있어서, 상기 부산물 염용액은 유기오염물질을 포함하고, 상기 변환 단계는:
정제된 염용액을 형성시키기 위하여 적어도 대부분의 유기오염물질을 제거하고, 산 성분 및 염기를 형성시키기 위하여 상기 정제된 염용액은 적어도 클로르알칼리 및 이중막 전기투석 셀 중 하나에 투입되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
제39항의 공정에 의해 추출되는 귀금속 생산물.