KR20030003974A - Method for recovering tantalum from condenser scrap - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 콘덴서 스크랩으로부터 탄탈륨의 회수 방법에 관한 것으로,The present invention relates to a method for recovering tantalum from a capacitor scrap,
좀 더 상세하게는 컴퓨터 및 휴대폰 등과 같이 사용 후 폐기되고 있는 폐정보전자기기의 인쇄회로기판(Printed Circuit Board)으로부터 수거한 탄탈륨 콘덴서 스크랩을 수소화(hydriding) 반응을 이용하여 콘덴서의 주성분인 탄탈륨(Ta)을 탄탈륨 수소화물(TaH2)로 변환시키고 이를 분쇄한 다음 분급함으로서, 수소화 반응이일어난 탄탈륨과 수소화 반응이 일어나지 않는 콘덴서 스크랩 외장 성분과의 단체분리 효율을 향상시키는 동시에 간단한 체질 가르기 분급을 통하여 미분체화 된 탄탈륨을 회수하는 리싸이클링 기술로 자원을 유용하게 사용하도록 하며, 이로 인해 폐정보전자기기로부터 탄탈륨을 물리적으로 선별하여 회수하는 방법에 대한 실시 사용의 신뢰도를 극대화하도록 하고, 전체적인 정보전자기기에 대한 산업상의 경제성을 향상하도록 하는 콘덴서 스크랩으로부터 탄탈륨의 회수 방법에 관한 것이다.More specifically, tantalum capacitor scrap collected from a printed circuit board of waste information and electronic devices, such as a computer or a mobile phone, which is disposed of after being used, is hydrided to produce tantalum capacitor scrap. ) Is converted to tantalum hydride (TaH 2 ), pulverized and classified, thereby improving the separation efficiency of tantalum with hydrogenation and condenser scrap exterior components without hydrogenation, and at the same time, Recycling technology that recovers embodied tantalum is used to make the resources useful, thereby maximizing the reliability of the practical use of the method of physically selecting and recovering tantalum from waste information and electronic equipment, and Cones to Improve Industrial Economics Document relates to a method of the tantalum recovered from the scrap.
일반적으로, 컴퓨터 또는 휴대폰은 사용 후 폐기되는데 기술의 급격한 발달과 더불어 고기능을 추구하는 정보화 시대를 맞이하여 제품의 사용주기(life cycle)가 짧아짐에 따라 버려지는 폐컴퓨터 및 폐휴대폰의 배출량이 급격히 증가하고 있는 추세이다.In general, computers or mobile phones are discarded after use. As the technology progresses rapidly and the information age pursues high performance, the life cycle of products is shortened, and the emission of discarded computers and mobile phones is rapidly increased. The trend is.
상기 폐컴퓨터 및 폐휴대폰과 같은 폐정보통신기기에 내장되어 있는 인쇄회로기판 스크랩의 발생은 필연적이며 또한 폐기물로서 처리되어야 하는 것이다.Generation of printed circuit board scrap embedded in waste information and communication devices such as waste computers and waste cell phones is inevitable and must be disposed of as waste.
그러나, 상기 인쇄회로기판 스크랩에 실장 되어있는 전자부품에 함유되어 있는 희유금속 원소들의 하나인 탄탈륨은 첨단산업의 소재 원료로 매우 중요한 위치를 차지하고 있을 뿐만 아니라 고가로 부가가치가 높기 때문에 폐기물로 처리하기에는 매우 아까운 자원으로 자원재활용의 목적에 의한 재회수가 국가 경제적으로 요구되는 실정이다.However, tantalum, one of the rare metal elements contained in the electronic components mounted on the printed circuit board scrap, occupies a very important position as a raw material for high-tech industries, and is very expensive to be added to waste because of its high added value. As a waste of resources, the recovery of resources for the purpose of resource recycling is a national economic requirement.
상기의 탄탈륨을 제대로 회수하지 못하여 재사용이 불가능 함으로 인해 콘덴서 제조비용이 절감되지 못하는 문제와, 자원을 유용하게 이용하지 못하는 문제가 있는 것이다.Since the tantalum is not properly recovered and cannot be reused, there is a problem in that the manufacturing cost of the capacitor is not reduced, and there is a problem in that resources cannot be usefully used.
한편, 콘덴서 스크랩은 버려지는 컴퓨터 및 휴대폰 등과 같은 폐정보통신기기의 인쇄회로기판으로부터 발생하는 것으로서 용도에 따라 다양한 형상을 가지고 있다.On the other hand, the condenser scrap is generated from printed circuit boards of discarded information and communication devices such as computers and mobile phones that are discarded and have various shapes depending on the purpose.
즉, 첨부도면 도 1에 도시된 바와 같이, 탄탈륨 콘덴서는 90% 이상의 탄탈륨 분말 소결체로 구성된 내부소자(10)로 되어 있고, 상기 내부소자(10)의 외부에는 산화망간(MnO2, 11), 카본층(12), 은페이스트층(Ag paste, 13)의 순서로 코팅층이 형성되어 있으며, 상기 내부소자(10)는 에폭시 수지류의 외부케이스(14)로 보호되고, 양극과 음극의 단자로서 셀을 구성하고 있으며, 각종 콘덴서 스크랩에 포함될 수 있는 주요 금속 불순물은 Ta, Mn, Pb, Sn, Ag, Cu, Ni, Zn 등이 있다.That is, as shown in Figure 1, the tantalum capacitor is composed of an internal element 10 composed of 90% or more tantalum powder sintered body, the outside of the internal element 10, manganese oxide (MnO 2 , 11), The coating layer is formed in the order of the carbon layer 12 and the silver paste layer 13, and the inner element 10 is protected by an outer case 14 of epoxy resin, and is used as a terminal of a positive electrode and a negative electrode. The major metal impurities that make up the cell and may be included in various capacitor scraps include Ta, Mn, Pb, Sn, Ag, Cu, Ni, and Zn.
미 설명부호 15는 산화피막이고, 16은 탄탈륨(Ta) 와이어이며, 17은 리드선을 나타낸 것이다.Reference numeral 15 is an oxide film, 16 is a tantalum (Ta) wire, and 17 is a lead wire.
상기의 콘덴서 스크랩으로부터 탄탈륨 금속을 회수하는 종래의 방법은 콘덴서 스크랩의 탄탈륨 성형체와 이를 둘러싸고 있는 외장을 단체 분리하기 위하여 콘덴서 스크랩을 분쇄한 다음 물리적 선별 공정을 통하여 탄탈륨을 분리하여 회수하는 것이다.The conventional method for recovering tantalum metal from the capacitor scrap is to separate and recover the tantalum through the physical sorting process by grinding the capacitor scrap to separate the tantalum molded body of the capacitor scrap and the enclosure surrounding it.
또한, 분쇄가 용이하지 않은 외장을 먼저 열분해하여 제거한 다음 분쇄, 물리적 선별 공정을 통하여 탄탈륨을 회수하는 것이다.In addition, the outer surface is not easily pulverized by removing the thermal decomposition first, and then recover the tantalum through the pulverization, physical sorting process.
그러나, 상기와 같은 방법들은 콘덴서 스크랩의 소각처리 없이 단순 분쇄하는 경우 콘덴서 외장의 분쇄가 쉽지 않아 탄탈륨과 외장의 단체 분리가 비효율적이어서 탄탈륨의 회수율이 저하되는 문제가 있고, 소각처리 시 가스 발생에 의한 대기 오염이 발생되는 문제가 있으며, 땜납 등과 같은 융점이 낮은 금속의 용융으로 인한 후 처리공정의 어려움 등이 뒤 따르는 문제가 있는 것이다.However, in the above methods, when the simple grinding is performed without the incineration of the condenser scrap, the condenser exterior is not easily crushed, so that the separation of the tantalum and the exterior is inefficient, resulting in a decrease in recovery of the tantalum. There is a problem that air pollution occurs, and there is a problem that is accompanied by difficulty of the post-treatment process due to melting of a low melting point metal such as solder or the like.
따라서, 상기와 같은 문제들로 인해 상기 탄탈륨의 회수율이 저하되어 콘덴서의 생산비용이 상승되는 동시에 종래의 탄탈륨 선별 회수방법에 대한 실시 사용의 신뢰도가 극소화되어 전체적인 정보전자기기에 대한 산업상의 경제성이 저하되는 문제점들이 항상 있는 것이다.Therefore, due to the above problems, the recovery rate of the tantalum is lowered, the production cost of the capacitor is increased, and the reliability of the practical use of the conventional tantalum sorting and recovery method is minimized, thereby reducing the industrial economics of the entire information electronic device. There are always problems.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술이 갖는 제반 문제점들을 해결하고자 창출된 것으로 다음과 같은 목적을 갖는다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above has the following object.
본 발명은 컴퓨터 및 휴대폰 등과 같이 사용 후 폐기되고 있는 폐정보전자기기의 인쇄회로기판으로부터 수거한 탄탈륨 콘덴서 스크랩을 수소화 반응을 이용하여 콘덴서의 주성분인 탄탈륨(Ta)을 탄탈륨 수소화물(TaH2)로 변환시키고 이를 분쇄한 다음 분급함으로서, 수소화 반응이 일어난 탄탈륨과 수소화 반응이 일어나지 않는 콘덴서 스크랩 외장 성분과의 단체분리 효율을 향상시켜 탄탈륨을 손실 없이 회수하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.According to the present invention, tantalum (Ta), which is a main component of a capacitor, is converted to tantalum hydride (TaH 2 ) using a hydrogenation reaction of tantalum capacitor scrap collected from printed circuit boards of waste information and electronic devices that are discarded after use such as computers and mobile phones. The object of the present invention is to provide a method for recovering tantalum without loss by improving the separation efficiency between the tantalum in which the hydrogenation reaction occurs and the capacitor scrap exterior component in which the hydrogenation reaction does not occur by converting and pulverizing and classifying it.
본 발명의 다른 목적은 간단한 체질 가르기 분급을 통하여 미분체화 된 탄탈륨을 회수하는 리싸이클링 기술로 자원을 유용하게 사용하는데 있다.Another object of the present invention is to utilize the resources as a recycling technique for recovering finely divided tantalum through a simple sifting classification.
본 발명의 또 다른 목적은 이로 인해 폐정보전자기기로부터 탄탈륨을 물리적으로 선별하여 회수하는 방법에 대한 실시 사용의 신뢰도를 극대화하고, 전체적인 정보전자기기에 대한 산업상의 경제성을 향상시키는데 있다.Another object of the present invention is to maximize the reliability of the practical use of the method for physically sorting and recovering tantalum from waste information electronic devices, and to improve the industrial economics of the overall information electronic device.
도 1은 통상의 탄탈륨 콘덴서의 구성을 보여주기 위해 개략적인 단면도,1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a conventional tantalum capacitor,
도 2는 본 발명에 따라 실시하는 회수방법을 개략적으로 보여주기 위한 실시공정도.Figure 2 is an implementation process diagram for schematically showing a recovery method carried out in accordance with the present invention.
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞<Description of the code | symbol about the principal part of drawing>
10 : 탄탈륨 내부소자 11 : 산화망간(MnO2)10: tantalum internal device 11: manganese oxide (MnO 2 )
12 : 카본층 13 : 은페이스트12: carbon layer 13: silver paste
이하, 상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예에 대해 첨부도면을 참조하여 구체적으로 살펴보기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment for achieving the above object of the present invention will be described in detail.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 방법에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or method may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라 질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.The following terms are terms set in consideration of functions in the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the producer, and the definitions should be made based on the contents throughout the present specification.
먼저, 첨부도면 도 2는 본 발명을 설명하기 위해 나타낸 것으로, 본 발명에 따라 실시하는 회수방법을 개략적으로 보여주기 위한 실시공정도를 나타낸 것이다.First, the accompanying drawings, Figure 2 is shown to explain the present invention, it shows an embodiment process diagram for schematically showing a recovery method carried out in accordance with the present invention.
우선, 상기한 바와 같은 본 발명은 폐컴퓨터 및 폐휴대폰의 인쇄회로기판으로부터 수거한 탄탈륨 콘덴서 스크랩으로부터 탄탈륨을 회수하기 위해 콘덴서 스크랩을 수소화 처리한 다음 분쇄하여 미분체화 하고, 이것을 체질하여 분리, 회수하는 것을 특징으로 한다.First, the present invention as described above is to recover the tantalum from the tantalum capacitor scrap collected from the printed circuit boards of waste computers and mobile phones, hydrogenated capacitor scrap and then pulverized and pulverized, separated and recovered It is characterized by.
즉, 본 발명은 폐컴퓨터 및 폐휴대폰의 인쇄회로기판으로부터 수거한 탄탈륨 콘덴서 스크랩을 롤밀(Roll mill)에서 5mm 이하로 파쇄시키는 단계와, 상기의 콘덴서 스크랩이 파쇄되면서 내장되어 있던 탄탈륨 성형제가 외부로 노출되는 단계와,상기에서 5mm 이하로 파쇄된 탄탈륨 콘덴서 스크랩은 수소를 1∼1000㎖/min로 공급하는 수소 분위기 하에서 반응온도 200∼800℃ 상태의 반응시간 10분∼600분 동안 수소화 처리하는 단계와, 상기에서 수소화 처리된 탄탈륨 콘덴서 스크랩을 볼밀 (Ball mill)에 장입하고 -300㎛ 이하로 분쇄하는 단계와, 상기의 분쇄한 뒤 체질 가르기를 하여 미분체화된 탄탈륨이 회수되는 단계로 실행하여 이루어지는 것이다.That is, the present invention is a step of shredding the tantalum capacitor scrap collected from the printed circuit board of the waste computer and the mobile phone to 5mm or less in a roll mill, and the tantalum forming agent that was built while the capacitor scrap is crushed to the outside The exposed step, and the tantalum capacitor scrap crushed to 5mm or less in the hydrogenation process for 10 minutes to 600 minutes of reaction time at a reaction temperature of 200 ~ 800 ℃ state in a hydrogen atmosphere supplying hydrogen at 1 ~ 1000mL / min And charging the hydrogenated tantalum condenser scrap into a ball mill and pulverizing it to -300 µm or less, and pulverizing and then sieving the finely divided tantalum to recover the finely divided tantalum. will be.
한편, 본 발명은 상기의 단계적으로 적용되는 방법에 있어 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다.On the other hand, the present invention can be variously modified in the method applied step by step and can take various forms.
하지만, 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It is to be understood, however, that the present invention is not limited to the specific forms referred to in the above description, but rather includes all modifications, equivalents and substitutions within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It should be understood to do.
상기에서 실시하는 방법의 조건에서 수소화 처리하면 탄탈륨(Ta)은 수소화 반응이 일어나 취성이 강하게 되고, 이때 분쇄가 용이한 탄탈륨 수소화물로 변환하지만 콘덴서 스크랩의 외장이나 콘덴서 스크랩에 함유되어 있는 망간(Mn), 구리 (Cu), 니켈(Ni), 납(Pb), 주석(Zn), 은(Ag) 등과 같은 금속들은 수소화 반응이 일어나지 않는다.Hydrogenation under the conditions of the method described above results in the hydrogenation of tantalum (Ta), resulting in a brittle brittleness. At this time, manganese (Mn) contained in the condenser scrap or the condenser scrap is converted to tantalum hydride, which is easily crushed. ), Copper (Cu), nickel (Ni), lead (Pb), tin (Zn), silver (Ag) and the like metals do not occur hydrogenation.
상기의 수소화 반응이 일어난 탄탈륨(Ta)은 수소화 반응 후 볼밀(Ball mill) 분쇄공정에서 미분체로 분쇄되지만 상기의 수소화 반응이 일어나지 않은 콘덴서 스크랩의 외장이나 콘덴서 스크랩에 함유되어 있는 망간(Mn), 구리(Cu), 니켈(Ni), 납(Pb), 주석(Zn), 은(Ag) 등과 같은 금속들은 상기의 볼밀(Ball mill) 분쇄공정에서 탄탈륨 수소화물에 비하여 초대한 입자가 얻어지므로 분쇄 후 체질 가르기를 하면 탄탈륨을 탄탈륨 수소화물의 형태로 분리하여 회수할 수가 있는 것이다.Tantalum (Ta), which has undergone the hydrogenation reaction, is pulverized into fine powder in a ball mill crushing process after the hydrogenation reaction, but manganese (Mn) and copper contained in the exterior of the condenser scrap or the condenser scrap where the hydrogenation reaction does not occur. Metals such as (Cu), nickel (Ni), lead (Pb), tin (Zn), silver (Ag), and the like are obtained in the above-mentioned ball mill milling process, because superfine particles are obtained as compared to tantalum hydride. When sieving, tantalum can be separated and recovered in the form of tantalum hydride.
상기 본 발명에 대한 구체적인 내용을 하기의 실시예를 통해 살펴보기로 하되, 하기의 실시예는 본 발명의 범주를 한정한 것이 아님을 밝혀두는 바이다.The present invention will be described in detail with reference to the following examples, which are to be understood that the following examples do not limit the scope of the present invention.
(실시예 1)(Example 1)
폐컴퓨터의 인쇄회로기판에서 수거한 탄탈륨 콘덴서 스크랩의 1㎏을 롤밀 (Roll mill)에서 5mm이하로 파쇄하고, 이때 파쇄된 콘덴서 스크랩을 로에 장입시키게 된다.1 kg of tantalum capacitor scrap collected from a printed circuit board of a closed computer is shredded to 5 mm or less in a roll mill, and the shredded capacitor scrap is loaded into a furnace.
상기 콘덴서 스크랩이 장입된 로에 수소를 100㎖/min로 공급하면서 600℃에서 150분간 수소화 반응시킨 후에 볼밀(Boll mill)에서 15분간 분쇄시키고, 이때 얻어진 분쇄물을 325메쉬(mesh) 표준체를 사용하여 체질 가르기를 행한 동시에 분급한 탄탈륨(Ta)은 98% 이상인 -325메쉬(mesh) 정도로 회수되었다.Hydrogenation reaction was carried out at 600 ° C. for 150 minutes while supplying hydrogen at 100 ml / min to the furnace in which the condenser scrap was charged, and then pulverized in a ball mill for 15 minutes, and the resulting pulverized product was prepared using a 325 mesh standard. At the same time as sifting, the classified tantalum (Ta) was recovered to about -325 mesh (98% or more).
(실시예 2)(Example 2)
폐핸드폰의 인쇄회로기판에서 수거한 탄탈륨 콘덴서 스크랩 1㎏을 롤밀(Roll mill)에서 5mm이하로 파쇄하고, 이때 파쇄된 콘덴서 스크랩을 가압반응조 (autoclave)에 장입시키게 된다.1 kg of tantalum capacitor scrap collected from the printed circuit board of a waste cell phone is shredded to 5 mm or less in a roll mill, and the shredded capacitor scrap is charged into an autoclave.
상기 콘덴서 스크랩이 장입된 가압반응조에 수소압을 25psig로 하고, 300℃에서 300분간 수소화 반응시킨 후에 볼밀(Boll mill)에서 20분간 분쇄시키고, 이때얻어진 분쇄물을 325메쉬(mesh) 표준체를 사용하여 체질 가르기를 행한 동시에 분급한 탄탈륨은 95% 이상인 -325메쉬(mesh) 정도로 회수되었다.The hydrogen pressure was 25 psig in the pressurized reaction tank loaded with the condenser scrap, hydrogenated at 300 ° C. for 300 minutes, and then pulverized in a ball mill for 20 minutes, and the pulverized product obtained by using the 325 mesh standard was used. At the same time as sifting, the classified tantalum was recovered to about -325 mesh (95% or more).
따라서, 본 발명은 폐컴퓨터 및 폐휴대폰의 인쇄회로기판에서 수거한 탄탈륨 콘덴서 스크랩으로부터 탄탈륨을 회수하고자 탄탈륨 콘덴서 스크랩을 수소화 반응시킨 후 분쇄함으로서 간단한 체질 가르기 분급을 통하여 미분체화 된 탄탈륨을 회수하는 리싸이클링 기술로서, 이는 수소화 반응에서 수소 유량은 1∼1,000 ㎖/min, 수소화 반응온도는 200∼800℃, 반응시간은 10∼600분으로 실시하여 탄탈륨 콘덴서 스크랩으로부터 탄탈륨을 회수하기 위한 것이다.Accordingly, the present invention is a recycling technique for recovering finely divided tantalum through a simple sifting classification by hydrogenating and grinding the tantalum capacitor scrap to recover the tantalum from the tantalum capacitor scrap collected from the printed circuit boards of a waste computer and a mobile phone. This is for recovering tantalum from the tantalum capacitor scrap by performing the hydrogen flow rate in the hydrogenation reaction at 1 to 1,000 ml / min, the hydrogenation reaction temperature at 200 to 800 ° C, and the reaction time at 10 to 600 minutes.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 컴퓨터 및 휴대폰 등과 같이 사용 후 폐기되고 있는 폐정보전자기기의 인쇄회로기판으로부터 수거한 탄탈륨 콘덴서 스크랩을 수소화(hydriding) 반응을 이용하여 콘덴서의 주성분인 탄탈륨을 탄탈륨 수소화물로 변환시키고 이를 분쇄한 다음 분급함으로서, 수소화 반응이 일어난 탄탈륨과 수소화 반응이 일어나지 않는 콘덴서 스크랩 외장 성분과의 단체분리 효율을 향상시키는 효과와, 간단한 체질 가르기 분급을 통하여 미분체화 된 탄탈륨을 회수하는 리싸이클링 기술로 자원을 유용하게 사용하는 효과로 인해 폐정보전자기기로부터 탄탈륨을 물리적으로 선별하여 회수하는 방법에 대한 실시 사용의 신뢰도가 극대화되고, 전체적인 정보전자기기에 대한 산업상의 경제성이 향상되는 등의 여러 효과를 동시에 거둘 수 있는 매우 유용한 발명임이 명백하다.As described above, the present invention utilizes a tantalum hydride of tantalum, which is a main component of a capacitor, by hydriding tantalum capacitor scrap collected from printed circuit boards of waste information and electronic devices that are discarded after use such as computers and mobile phones. By converting into crushed and ground and classifying it, the effect of improving the separation efficiency between the tantalum hydrogenated and the condenser scrap exterior components which are not hydrogenated, and the recovery of finely divided tantalum through simple sifting classification Due to the effective use of resources through technology, the method of physically selecting and recovering tantalum from waste information and electronic equipment is maximized, and the industrial economic efficiency of the overall information and electronic equipment is improved. Hanging effect at the same time To be a very useful invention that can be apparent.
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