KR100557412B1 - 고순도 은(銀)을 정제하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고순도로 은(銀)을 정제하는 방법에 관한것으로, 그 목적은 은(銀) 함량이 75wt%～99wt%인 은괴를 정제하여 은의 순도를 99wt% 이상으로 향상시키면서도 독성이 없고, 폐수처리 비용이 낮은 화학정제방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 구성은 은의 화학정제 방법에 있어서, 은괴(銀塊)에 질산을 첨가 후 가열, 분해하여 질산은용액을 제조하고, 이 질산은용액 중에 불순물로 함유되어 있는 철, 동, 아연을 제거하기 위하여 암모니아수를 첨가하여 pH를 10～11로 보정한 후 교반시키고, 교반된 용액에 포도당(C₆H₁₂O₆)을 증류수에 용해한 수용액을 서서히 첨가하여 은(銀)이온을 선택적으로 환원, 석출한후 여과, 세척 및 건조단계를 거쳐 하여 고순도 은(銀)으로 정제하는 방법을 특징으로 한다.

화학정제방법, 고순도, 은, 포도당, 무독성

Description

고순도 은(銀)을 정제하는 방법{High purity refining method of silver}

도 1은 본 발명 고순도 은 정제공정을 나타낸 일 실시예도이다.

본 발명은 은의 정제방법에 관한 것으로, 특히 독성이 없고 폐수처리 비용이 낮으면서도 은을 고순도로 정제하는 화학정제방법에 관한 것이다.

은(銀)은 많은 양이 산업용으로 이용되는데 화폐, 주방기기, 필름제조, 화학공업에서의 은도금 및 약품, 도료, 전지, 전기접점, 땜납, 바이메탈, 진공증착, 베어링, 치과용 등 그 활용범위가 매우 넓다.

또한 예로부터 금 다음으로 애호하여 세공의 재료로도 이용되었는데 은선, 은박, 은분으로 만들어 쓰기도 하며, 장신구, 보석함, 꽃병, 촛대, 상패 등 장식품을 만드는데 주요 재료로 사용하고 있다. 특히 급속도로 성장을 더해가고 있는 전자산업 및 통신산업에서 필수적으로 사용되고 있는 소재이다. 이렇게 다용도로 사 용되는 은의 순도는 99.99wt% 이상을 유지하여야 하고 귀금속으로 가격이 고가이므로 은 함량이 낮은 은괴를 인체에 무해하고 저렴한 정제방법을 적용하여 고순도 은으로 빨리 정제하는 것이 금리 면에서 매우 중요하다.

종래에 은을 정제하는 방법으로는 은 함량이 낮은 은괴에 질산을 가하여 가열, 분해한 후 이 용액에 하이드로 퀴논, 포름알데히드, 히드라진 수용액 첨가하여 은 이온을 환원, 석출시켜 정제하는 화학정제 방법과 은괴를 용융하여 양극으로 주조한 후 전기분해하여 정제하는 전해정제 방법이 있다.

그러나 상기 방법 중 화학정제방법은 은 함량이 낮은 은괴를 질산을 가하여 가열, 분해한 후 하이드로퀴논, 포름알데히드, 히드라진 수용액을 사용하는데 이들은 환원력이 강하기 때문에 은 이온을 환원, 석출시킬 때 용액 중에 불순물로 함유되어 있는 철, 동, 아연의 일부가 동시에 석출하게 되어 은의 순도를 99wt% 이상으로 향상시킬 수 없으며 또한 독성이 높아 인체에 해로울 뿐만 아니라 폐수처리 비용이 높은 단점이 있다.

또한 전해정제 방법은 은괴의 순도가 97% 이상인 경우에는 전해정제하여 은의 순도를 99.99wt%로 정제할 수 있으나 은괴의 순도가 97% 이하인 경우에는 전해정제할 때에 용융, 주조한 양극표면에 산화 피막이 형성되어 부동태 현상을 초래하기 때문에 분극전압의 상승으로 인한 전해정제 반응이 진행되지 않기 때문에 은괴를 양극으로 용융, 주조하기 전에 화학정제하여 양극의 은 함량을 97%이상으로 유지시켜야하므로 이 과정에서 귀금속인 은이 정제공정에 장시간 체류하게 되므로 원 재료에 대한 금리의 부담이 높은 불리점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 은 함량이 75wt%～99wt%인 은괴를 정제하여 은의 순도를 99wt% 이상으로 향상시키면서도 독성이 없고, 폐수처리 비용이 낮은 화학정제방법을 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명의 실시예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 고순도 은 정제공정을 나타낸 일 실시예도인데, 단계별 공정을 설명하자면 은 함량이 75wt%～99wt%인 은괴(銀塊)에 질산을 첨가하여 가열, 분해하여 용액을 제조한 후, 이 용액 중에 불순물로 함유되어 있는 철, 동, 아연을 제거하기 위하여 암모니아수를 첨가하여 pH를 10～11로 보정한 후 용액의 온도를 50～60℃로 유지하여 교반시키고, 여기에 포도당(C₆H₁₂O₆)을 증류수에 용해한 수용액을 서서히 첨가하여 은(銀)이온을 선택적으로 환원석출하고, 이어서 환원 석출된 은을 여과, 세척 및 건조하여 순도가 99.99% 이상인 은으로 정제하는 공정이다.

이때 도 1에 기재된 온도는 해당 일 실시예에 따른 수치로 이와 같은 수치만이 본 발명의 해당 단계 수치를 한정하지는 않는다.

상기에서 질산이란 질산이 농도가 12N인 것을 말하는데, 질산은 은괴 10g을 기준으로 질산 50㎖가 투입되는 정비례관계를 가지도록 투입한다. 이와 같은 혼합 비율을 가지는 것은 은괴 10g에 투입되는 질산의 양이 50㎖ 보다 적으면 은괴가 완전히 용해되지 않고, 50㎖ 이상을 투입하면 완전히 녹기 때문에 상기와 같은 수치조건이면 충분하다.

상기에서 질산은 용액을 만들 때의 가열온도는 90℃ 이상을 유지한다. 가열온도 90℃ 이하에서도 용해하나 온도가 낮을 수록 용해시간이 장시간 필요하다. 따라서 가열온도는 용해가 충분히 일어나는 90℃ 이상을 유지하면 바람직하다.

상기에서 질산은 용액과 암모니아수의 혼합비율은 pH가 10～11로 나올 때 까지 혼합한다.

상기에서 질산은 용액에 암모니아수를 첨가하여 pH를 10～11로 보정한 후 용액의 온도를 50～60℃로 유지한다. 50℃ 이하에서도 포도당을 첨가하면 은은 환원석출하나 환원반응 시간이 장시간 소요된다. 따라서 50～60℃일 경우가 환원석출 및 환원반응 시간이 적절하다.

상기에서 암모니아수가 첨가된 질산은 용액에 투입되는 증류수에 희석된 포도당(C₆H₁₂O₆)과의 혼합 비율은 은괴 10g에 대하여 질산 50㎖를 가하여 제조한 질산은을 은으로 환원반응시키는데 필요한 포도당의 양은 40g이며 은이 전량회수된다. 이때 포도당의 양을 40g이하로 첨가하면 은은 완전히 석출되지 않게 된다. 즉 은의 회수율이 낮아진다. 또한 40g보다 많게 되면 포도당이 손실이 높아진다. 따라서 40g이면 충분하다.

증류수에 희석된 포도당의 양은 바람직하게 농도가 100g/ℓ인 포도당 수용액 400㎖이다.

또한 상기 건조단계의 온도는 70℃를 유지하는 것이 가장 바람직한 고순도 은의 수율을 나타내었다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 이와 대비되는 비교예이다.

실시예 1

화학조성이 Ag 75.2wt%, Fe 12.3wt%, Cu 7.4wt%, Zn 5.1wt%인 은괴(銀塊) 10g을 내부가 테프론으로 코팅된 파이렉스제 용기에 넣고 질산 50㎖를 첨가하고 가열하여 온도를 90℃를 유지, 은괴를 완전히 분해하여 제조한 질산은 용액을 제조한다. 이 용액에 암모니아수를 가하여 pH를 11로 보정한 후 용액을 가열하여 용액의 온도를 분당 10℃ 속도로 승온하여 60℃에 도달하면 온도를 유지하여 교반하고 여기에 농도가 100g/ℓ인 포도당 수용액 400㎖을 서서히 첨가하여 30분간 반응시켜 용액 중에 함유되어 있는 은이온을 선택적으로 환원, 석출하였다. 환원, 석출된 은을 여과, 세척하여 70℃로 건조하여 원자흡광 분석법으로 결과 환원, 석출된 은 중에는 불순물로 Fe 62ppm, Cu 22ppm, Zn 16ppm이 함유되어 있었다.

실시예 2

화학조성이 Ag 82.5wt%, Fe 7.8wt%, Cu 5.1wt%, Zn 4.6wt%인 은괴(銀塊) 10g을 실시예 1에 표기한 동일한 방법으로 은을 환원, 석출하여 분석한 결과 환원, 석출된 은 중에는 불순물로 Fe 61ppm, Cu 20ppm, Zn 15ppm이 함유되어 있었다.

실시예 3

화학조성이 Ag 87.4wt%, Fe 5.5wt%, Cu 4.4wt%, Zn 2.7wt%인 은괴(銀塊)) 10g을 실시예 1에 표기한 동일한 방법으로 은을 환원, 석출하여 분석한 결과 환원, 석출된 은 중에는 불순물로 Fe 60ppm, Cu 20ppm, Zn 13ppm이 함유되어 있었다.

실시예 4

화학조성이 Ag 93.6wt%, Fe 3.6wt%, Cu 2.2wt%, Zn 1.6wt%인 은괴(銀塊)) 10g을 실시예 1에 표기한 동일한 방법으로 은을 환원, 석출하여 분석한 결과 환원, 석출된 은 중에는 불순물로 Fe 58ppm, Cu 19ppm, Zn 13ppm이 함유되어 있었다.

실시예 5

화학조성이 Ag 96.8wt%, Fe 1.8wt%, Cu 0.9wt%, Zn 0.5wt%인 은괴(銀塊)) 10g을 실시예 1에 표기한 동일한 방법으로 은을 환원, 석출하여 분석한 결과 환원, 석출된 은 중에는 불순물로 Fe 55ppm, Cu 18ppm, Zn 12ppm이 함유되어 있었다.

실시예 6

화학조성이 Ag 98.6wt%, Fe 0.8wt%, Cu 0.4wt%, Zn 0.3wt%인 은괴(銀塊)) 10g을 실시예 1에 표기한 동일한 방법으로 은을 환원, 석출하여 분석한 결과 환원, 석출된 은 중에는 불순물로 Fe 54ppm, Cu 16ppm, Zn 11ppm이 함유되어 있었다.

비교예 1

화학조성이 Ag 75.2wt%, Fe 12.3wt%, Cu 7.4wt%, Zn 5.1wt%인 은괴(銀塊) 10g을 내부가 테프론으로 코팅된 파이렉스제 용기에 넣고 질산 50㎖를 첨가하고 가열하여 온도를 90℃를 유지, 은괴를 완전히 분해하여 제조한 질산은 용액을 제조한다. 이 용액에 암모니아수를 가하여 pH를 11로 보정한 후 용액을 가열하여 용액의 온도를 분당 10℃ 속도로 승온하여 60℃에 도달하면 온도를 유지하여 교반하고 여기에 농도가 100g/ℓ인 하이드로퀴논 수용액 400㎖을 서서히 첨가하여 30분간 반응시켜 용액 중에 함유되어 있는 은 이온을 선택적으로 환원, 석출하였다. 환원, 석출된 은을 여과, 세척하여 70℃로 건조하여 원자흡광 분석법으로 결과 환원, 석출된 은 중에는 불순물로 Fe 0.5wt%, Cu 0.3wt%, Zn 0.2wt%가 함유되어 있었다.

비교예 2

화학조성이 Ag 75.2wt%, Fe 12.3wt%, Cu 7.4wt%, Zn 5.1wt%인 은괴(銀塊) 10g을 내부가 테프론으로 코팅된 파이렉스제 용기에 넣고 질산 50㎖를 첨가하고 가열하여 온도를 90℃를 유지, 은괴를 완전히 분해하여 제조한 질산은 용액을 제조한다. 이 용액에 암모니아수를 가하여 pH를 11로 보정한 후 용액을 가열하여 용액의 온도를 분당 10℃ 속도로 승온하여 60℃에 도달하면 온도를 유지하여 교반하고 여기에 농도가 100g/ℓ인 포름알데히드 수용액 400㎖을 서서히 첨가하여 30분간 반응시켜 용액 중에 함유되어 있는 은 이온을 선택적으로 환원, 석출하였다. 환원, 석출된 은을 여과, 세척하여 70℃로 건조하여 원자흡광 분석법으로 결과 환원, 석출된 은 중에는 불순물로 Fe 0.7wt%, Cu 0.5wt%, Zn 0.3wt%가 함유되어 있었다.

비교예 2

화학조성이 Ag 75.2wt%, Fe 12.3wt%, Cu 7.4wt%, Zn 5.1wt%인 은괴(銀塊) 10g을 내부가 테프론으로 코팅된 파이렉스제 용기에 넣고 질산 50㎖를 첨가하고 가열하여 온도를 90℃를 유지, 은괴를 완전히 분해하여 제조한 질산은 용액을 제조한다. 이 용액에 암모니아수를 가하여 pH를 11로 보정한 후 용액을 가열하여 용액의 온도를 분당 10℃ 속도로 승온하여 60℃에 도달하면 온도를 유지하여 교반하고 여기에 농도가 100g/ℓ인 히드라진 수용액 400㎖을 서서히 첨가하여 30분간 반응시켜 용액 중에 함유되어 있는 은 이온을 선택적으로 환원, 석출하였다. 환원, 석출된 은을 여과, 세척하여 70℃로 건조하여 원자흡광 분석법으로 결과 환원, 석출된 은 중에는 불순물로 Fe 0.9wt%, Cu 0.7wt%, Zn 0.6wt%가 함유되어 있었다

상기 실시예 및 비교예에 표시한 바와 같이 본 발명에 의한 포도당을 사용하여 정제한 은의 순도는 99.99wt%이상을 나타내고 있으나, 종래 수산 하이드로퀴논, 포름알데히드, 히드라진을 사용하여 정제한 은의 순도는 최대 99wt%를 나타냄을 알 수 있어 본 발명의 정제방법은 종래 정제방법에 비해 현저한 작용효과를 가지고 있음을 알 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

상기와 같이 본 발명은 은 함량이 75wt%～99wt%인 은괴를 질산에 가열, 분해하여 제조한 질산은 용액에에 포함된 주원소인 은과 불순물인 철, 동 및 아연 중에서 고순도의 은을 환원석출하여 정제시 종래처럼 하이드로 퀴논, 포름알데히드, 히드라진과 같은 독성이 강한 화공약품을 사용하지 않고, 인체에 대한 독성이 전혀 없는 포도당 수용액을 첨가하는 공정으로 은 이온을 선택적으로 환원, 석출시켜 정 제하기 때문에 종래의 방법보다 순도가 높은 은을 정제할 수 있고, 독성이 없고, 폐수처리 비용이 낮은 화학정제방법이라는 장점을 가진 유용한 발명으로 산업상 이용이 크게 기대되는 발명인 것이다.

Claims (7)

1. 은의 화학정제 방법에 있어서,

   은의 함량이 75wt～99wt%인 은괴(銀塊)에 질산을 첨가 후 가열, 분해하여 질산은용액을 제조하고, 이 질산은용액 중에 불순물로 함유되어 있는 철, 동, 아연을 제거하기 위하여 암모니아수를 첨가하여 pH를 10～11로 보정한 후 용액의 온도를 50～60℃로 유지하면서 교반시키고, 교반된 용액에 포도당(C₆H₁₂O₆)을 증류수에 희석하여 용해한 수용액을 서서히 첨가하여 은(銀) 이온을 선택적으로 환원, 석출한 후 여과, 세척 및 건조단계를 거쳐 고순도 은(銀)으로 정제하되,

   상기 은괴에 질산을 첨가시의 조건은 은괴 10g을 기준으로 농도 12N인 질산 50㎖가 정비례관계로 투입하고,

   상기 암모니아수가 첨가된 질산은 용액과, 증류수에 희석된 포도당(C₆H₁₂O₆)과의 혼합 비율은 은괴 10g에 대하여 질산 50㎖를 가하여 제조한 질산은에 포도당 40g을 정비례관계로 투입하고,

   상기 증류수에 희석된 포도당 양은 농도가 100g/ℓ인 포도당 수용액 400㎖인 것을 특징으로 하는 고순도 은(銀)을 정제하는 방법.
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