KR20160030266A

KR20160030266A - 금속 회수

Info

Publication number: KR20160030266A
Application number: KR1020167003266A
Authority: KR
Inventors: 나라하리 푸자리; 시울리 사르카르; 바와 싱; 다니엘 고스와미
Original assignee: 알파 메탈즈, 인코포레이티드
Priority date: 2013-07-08
Filing date: 2014-07-02
Publication date: 2016-03-16
Also published as: EP3019635B1; CN105723005A; WO2015004427A1; TW201510230A; US10494696B2; TWI619814B; EP3019635A1; US20160304989A1

Abstract

기재로부터 주석 및/또는 주석 합금을 회수하기 위한 방법으로서, 주석 및/또는 주석 합금을 위에 지니는 기재를 제공하고; 주석 및/또는 주석 합금을 무기산 및 퍼설페이트 화합물을 포함하는 스트립핑 용액과 접촉시키고; 스트립핑 용액으로부터 침전된 주석 염 및/또는 주석 합금 염을 회수하고; 주석 염 및/또는 주석 합금 염으로부터 주석 및/또는 주석 합금을 각각 회수함을 포함하는 방법이 본원에 제공된다.

Description

금속 회수{METAL RECOVERY}

본 발명은 기재로부터 주석 및/또는 주석 합금을 회수하기 위한 방법, 및 이러한 방법에 사용하기에 적합한 스트립핑 용액(stripping solution)에 관한 것이다.

전자 폐기물(electronic waste), 예를 들어, 광기전력 전지(photovoltaic cell)로부터의 폐 연결재(connection) 및 폐 인쇄 회로 기판(printed circuit board: PCB)은 다량의 유용한 금속을 함유할 수 있다. 환경적 관심, 및 그러한 금속의 비용 증가를 고려해 볼 때, 그러한 폐기물로부터 금속을 회수하기 위한 보다 효과적인 방법이 필요하다.

구리 표면으로부터 주석 및/또는 주석-납 코팅을 스트립핑하도록 고안된 조성물이 당해 기술 분야에 공지되어 있다. 이러한 조성물들의 대부분은 특히 인쇄 회로 기판으로부터 땜납(solder)을 회수하도록 고안되었다.

과산화물-기반 스트립핑 용액이 공지되어 있다[참조예: US 3,926,669호, US 4,673,521호 및 US 5,223,087호). 이러한 용액은 구리 표면으로부터 주석 및 주석-기반 합금을 스트립핑하는데 효과적이지만, 반응이 매우 발열성이고, 스트립핑 용액이 가열됨에 따라서 구리 표면 자체의 공격을 방지하기 위해 흔히 냉각 코일(cooling coil)의 사용을 필요로 한다. 그러한 용액은 또한 탈기되기 쉽다.

질산 및 철염을 함유하는 스트립핑 용액이 주석-스트립핑에 또한 효과적이다[참조예: US 4,713,144호). 그러나, 반응의 속도가 전형적으로 제어가능하지 않아서 슬러지 형성 및 구리 에칭을 초래한다. 이러한 스트립핑 용액은 또한 매우 발열성이고, 위험한 물질을 포함하기 때문에 취급 및 처분 문제를 제기한다.

유기 및 무기 설폰산-기반 스트립퍼는 안전하고 비-발열성인 방식으로 스트립핑할 수 있다[참조예: US 4,957,653호, US 4,944,851호 및 US 4,921,571호). 그러나, 그러한 스트립핑 용액은 고가이고, 스트립핑 배쓰로부터 구리 상에 주석의 재침착을 초래하기 쉬운데, 이는 구리 상에서 과도한 공격 없이 제거하기 어려울 수 있다. 이들은 또한 슬러지 형성으로 인한 어려움이 있다.

상기 스트립핑 용액 모두에는 스트립핑 용액으로부터 금속을 회수하기 위해 추가 단계가 필요한데, 이는 전체 공정 비용을 증가시킨다. 또한, 예를 들어, 주석-은 및 주석-비스무트 합금과 같은 상이한 주석-함유 합금에 대하여 그러한 스트립핑 용액이 효과적으로 작용하는지는 불확실하다. 이는 스트립핑 용액이, 예를 들어, 전형적으로 그러한 합금을 함유하는 상호 연결 리본 또는 부스바(busbar)와 같은 광기전력 스크랩(photovoltaic scrap) 상에 사용되어야하는 경우에 특히 문제가 된다.

본 발명은 종래 기술과 연관된 문제들 중 적어도 일부를 다루거나, 적어도 이에 상업적으로 허용가능한 대안적인 해결책을 제공하고자 한다.

첫 번째 양태에서, 본 발명은 기재로부터 주석 및/또는 주석 합금을 회수하기 위한 방법으로서,

주석 및/또는 주석 합금을 위에 지니는 기재를 제공하고;

주석 및/또는 주석 합금을 무기산 및 퍼설페이트 화합물을 포함하는 스트립핑 용액과 접촉시키고;

스트립핑 용액으로부터 침전된 주석 염 및/또는 주석 합금 염을 회수하고;

주석 염 및/또는 주석 합금 염으로부터 주석 및/또는 주석 합금을 각각 회수함을 포함하는 방법을 제공한다.

본원에 규정된 바와 같은 각각의 양태 또는 구체예는 명백히 달리 나타내지 않는 한, 어떠한 다른 양태(들) 또는 구체예(들)와 조합될 수 있다. 특히, 바람직하거나 유리한 것으로 나타난 어떠한 특징들은 바람직하거나 유리한 것으로 나타난 어떠한 다른 특징과 조합될 수 있다.

본원에서 사용되는 용어 "퍼설페이트 화합물"은 퍼옥사이드 기가 산소 기들 중 하나 이상을 대신하는 퍼옥소설페이트 이온, 즉, 설페이트 이온을 함유하는 화합물을 지칭할 수 있다.

본원에서 사용되는 용어 "기재"는 금속 및/또는 금속 합금 및/또는 비금속을 포함하는 기재를 포함할 수 있다.

본원에서 사용되는 용어 "구리 기재"는 구리 금속 및/또는 구리 합금으로 형성된 기재를 포함할 수 있다.

본원에서 사용되는 용어 "전자 폐기물"은 어떠한 폐기되는 전기 또는 전자 장치를 포함할 수 있다. 전자 폐기물은, 예로서, 컴퓨터, 휴대폰 및 그 밖의 가전 장치를 포함한 다수 형태를 지닐 수 있다. 전자 폐기물은 매우 다양한 여러 물질들, 예를 들어, 혼합된 플라스틱, 금속 및 합금을 함유할 것이다. 전자 페기물은 인쇄 회로 기판 폐기물 또는 광기전력 폐기물, 예컨대, 광기전력 상호연결 리본 및 부스바를 포함하거나 이로 구성될 수 있다.

본 발명자들은 놀랍게도 본원에 개시된 방법이 기재로부터 주석 및/또는 주석 합금을 선택적으로 회수할 수 있음을 발견하였다. 또한, 주석 염 및/또는 주석 합금 염의 침전은 단일 단계로 발생하는데, 이는 후속적인 전해 채취(electrowinning) 및/또는 pH 침전 단계가 필요하지 않음을 의미한다.

이론으로 국한되지 않으면서, 퍼설페이트 화합물은 주석 및/또는 주석-합금 상에서 작용하여 반응을 개시하지만, 무기산은 주석 및/또는 주석 합금, 전형적으로 옥사이드 또는 설페이트의 높은 수불용성 염을 형성시키도록 작용하는 것으로 여겨진다. 이러한 두 성분들에 의해 나타나는 이점은 특히 둘 모두가 조합하여 사용되는 경우에 향상된다.

무기산은 또한 스트립핑 속도를 안정화시키고 불균일함 없이 균일한 스트립을 보장하는 역할을 할 수 있다.

본 방법은, 예를 들어, 납, 은, 구리 및 비스무트 중 하나 이상을 함유하는 합금을 회수할 수 있다. 이에 따라서, 본 방법은, 예를 들어, 광기전력 폐기물과 같은 폐기물로부터 주석 및/또는 주석 합금을 회수하는데 특히 효과적인데, 그 이유는 그러한 폐기물이 전형적으로 다량의 그러한 합금을 함유하기 때문이다.

본 방법은 경제적인 방식으로 대용량의 폐기물에 대하여 수행될 수 있다. 전형적인 배치 크기는 500 kg 이상만큼 큰, 또는 또한 1 톤 이상만큼 클 수 있다.

침전 후, 스트립핑 용액은 재사용될 수 있다. 이에 의해서 방법의 비용 및 환경적 영향이 감소된다.

본 발명의 방법은 또한 신속하며, 전형적으로 30분 이내에 완료된다. 종래 기술의 방법는 대조적으로, 본 발명의 방법은 No_x와 같은 독성 가스의 발생을 초래하지 않는다.

주석 합금은 납을 함유할 수 있다. 대안적으로, 주석 합금은 납-비함유일 수 있다. 주석 합금은, 예를 들어, 주석 납 합금(예를 들어, Sn₆₀Pb₄₀), 주석-납-은 합금 (예를 들어, Sn₆₂/Pb₃₄/Ag₂), 주석-은 합금, 주석-비스무트 합금, 주석-구리 합금 및 주석-은-구리 합금 (예를 들어, SAC₃0₅ 등)을 포함할 수 있다.

주석 및/또는 주석 합금은 기재 상에서, 예를 들어, 연납땜(solder) 또는 용접(weld) 또는 경납땜(braze) 물질의 형태일 수 있다.

회수된 주석 및/또는 주석 합금은, 예를 들어, 인쇄 회로 기판 또는 광기전력 상호연결 리본 또는 부스바에서 금속 땜납에 사용될 수 있다.

바람직하게는, 기재는 구리 및/또는 구리 합금을 포함한다. 본원에 개시된 방법은 구리의 실질적인 공격 없이 주석 및/또는 주석 합금을 선택적으로 회수할 수 있다. 소량의 구리는 스트립핑 용액에 용해될 수 있다. 그러나, 이러한 용해된 구리의 침전은 무기산의 존재에 의해 감소될 수 있다. 이에 따라서, 회수된 주석 및/또는 주석 합금 염의 구리 오염이 감소될 수 있다. 구리-함유 기재가 주석 또는 주석 합금으로 코팅되는 경우, 구리-주석 합금의 얇은 층 또는 막(금속간)은 전형적으로 층 계면에서 형성된다. 이에 따라서, 기재로부터 구리-주석 합금을 회수할 수 있다는 것은 본 발명의 방법의 특정 이점이다.

바람직하게는, 주석 및/또는 주석 합금은 제련(smelting)에 의해 주석 염 및/또는 주석 합금 염으로부터 회수된다. 재련은 주석 및/또는 주석 합금을 고순도로 회수할 수 있다.

주석 합금은 바람직하게는 주석, 납, 비스무트 및 은 중 하나 이상을 포함한다. 그러한 합금은 전형적으로 전자 폐기물, 특히 광기전력 폐기물에 함유되어 있다.

기재는 바람직하게는 전자 폐기물, 예를 들어, 광기전력 전지를 위한 인쇄 회로 기판(PCB) 또는 연결재(connector)의 일부이다. 기재는 폐기물, 예를 들어, 절단된 납, 브로커(broker), 라디에이터(radiator), 와이어 또는 케이블의 일부일 수 있다. 더욱 바람직하게는, 구리 표면은 광기전력 상호연결 리본 또는 부스바의 일부이다. 그러한 물질은 전형적으로 회수에 적합한 고수준의 주석 및/또는 주석 합금을 함유한다. 본 발명의 방법은 그러한 물질로부터 주석 및/또는 주석 합금을 회수하는데 특히 효과적이다.

폐기물은 전형적으로 회수 용액과 접촉되기 전에 기계적 처리, 예를 들어, 기계적 파쇄(shredding) 또는 입상화(granulating)에 주어진다.

바람직하게는, 주석 및/또는 주석 합금은 적어도 약 1분, 더욱 바람직하게는 적어도 약 5분, 더욱더 바람직하게는 약 10 내지 약 40분, 훨씬 더욱더 바람직하게는 10 내지 30분, 훨씬 더욱더 바람직하게는 25 내지 30분 동안 스트립핑 용액과 접촉된다. 접촉 시간을 증가시키는 것은 침전되는 금속 염의 양을 증가시키고, 그에 따라서 회수되는 금속의 양도 증가시킨다. 그러나, 편의를 위하여, 주석 또는 주석 합금은 일반적으로 약 40분 이상 동안 스트립핑 용액과 접촉되지 않는데, 그 이유는 약 40분 후에 나타나는 침전의 수준이 전형적으로 높지 않기 때문이다. 실질적으로, 주석 및/또는 주석 합금 모두는 전형적으로 40분 이내에, 더욱 전형적으로 30분 이내에 기재로부터 제거되는데, 이는 기재가 "순수한" 형태로 회수될 수 있음을 의미한다. 에를 들어, 기재가 구리로 형성되는 경우에, 전형적으로 스트립핑되는 구리를 약 99.5 %의 순도로 회수하는 것이 가능하다.

접촉시키는 단계 동안, 스트립핑 용액은 바람직하게는 약 80 내지 약 200℉, 바람직하게는 약 100 내지 약 150℉의 온도에 있다. 상승된 온도는 금속의 보다 빠른 스트립핑 및 침전을 야기한다. 약 200℉ 초과의 온도는 바람직하게는 에너지 효율 및 안전 의식을 고려해 볼 때 피해진다. 그러나, 방법은 실온, 즉, 예를 들어, 약 15℃ 내지 약 25℃, 전형적으로 약 20℃에서 충분히 작용할 것이다.

주석 염 및/또는 주석 합금 염은 바람직하게는 여과 또는 원심분리에 의해 스트립핑 용액으로부터 회수된다. 그러한 기술은 효과적이고 수행하기 간단하다.

무기산은 바람직하게는 황산, 염산 및 알칸 설폰산으로부터 선택된다. 그러한 산은 금속 염의 침전을 유발하는데 특히 효과적이다. 알칸 설폰산은 바람직하게는 화학식 RSO₃H을 지니고, 상기 화학식에서 R은 1 내지 5개의 탄소 원자, 바람직하게는 1 또는 2개의 탄소 원자를 지니는 저급 알킬 기, 즉, 메탄 설폰산 및 에탄 설폰산이다. 황산, 전형적으로 98 % 황산은 이의 취급 용이성 및 저렴한 비용 때문에 본 발명에서 특히 바람직한 무기산이다. 스트립핑 용액은 바람직하게는 약 10 내지 약 500 g/l의 황산, 바람직하게는 약 50 내지 약 300 g/l의 황산을 포함한다. 산의 농도가 너무 높은 경우, 산-가용성 염, 예를 들어, 틴 설페이트가 형성될 수 있다. 산 농도가 너무 낮은 경우, 주석 염 및/또는 주석 합금 염은 형성되지 않을 수 있다.

퍼설페이트 화합물은 바람직하게는 암모늄 퍼설페이트, 소듐 퍼설페이트, 바륨 퍼설페이트, 리튬 퍼설페이트 및 이들 중 둘 이상의 조합물로부터 선택된다. 그러한 퍼설페이트는 본 발명에 특히 효과적이고, 비용이 저렴하다. 암모늄 퍼설페이트는 금속 오염을 방지하기 때문에 특히 바람직하다. 퍼설페이트 화합물은 퍼옥소모노설페이트 이온 또는 퍼옥소디설페이트 이온을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 퍼설페이트 화합물은 퍼옥소디설페이트 이온을 포함한다.

스트립핑 용액은 바람직하게는 적어도 약 50 g/l의 퍼설페이트 화합물, 바람직하게는 약 100 내지 약 500 g/l의 퍼설페이트 화합물을 포함한다. 농도가 약 50 g/l 미만인 경우, 충분한 스트립핑 능력이 나타나지 않아서 기재로부터 주석 및/또는 주석 합금이 적어도 일부만 제거된다.

바람직하게는, 스트립핑 용액은 추가로 이미다졸, 피리딘, 트리아진, 트리아졸 및 이들의 유도체들 중 하나 이상을 포함한다. 그러한 화합물은 구리의 부식을 억제하고, 스트립핑 용액에서 구리 용해를 감소시킨다. 적합한 이미다졸 유도체의 예로는 2-메틸이미다졸, 2-에틸이미다졸, 2-프로필이미다졸, 2-아미노이미다졸, 4-메틸이미다졸, 4-에틸이미다졸, 및 4-프로필이미다졸 등이 포함된다. 적합한 피리딘 유도체의 예로는 2-메틸피리딘, 2-아미노피리딘, 2-아미노메틸피리딘, 2-카복시피리딘, 2-메틸피리딘, 4-아미노피리딘 및 4-아미노메틸피리딘이 포함된다. 적합한 트리아진 유도체의 예로는 2,4-디아미노-6-메틸트리아진, 및 2,4-디아미노-6-에틸트리아진 등이 포함된다. 적합한 트리아졸 유도체의 예로는 벤조트리아졸, 카복시벤조트리아졸, 톨리트리아졸 및 이들의 염이 포함된다. 벤조트리아졸은 특히 바람직한 구리 부식 억제제이다. 벤조트리아졸의 농도는 바람직하게는 약 0.1 내지 약 10 g/l, 더욱 바람직하게는 약 0.3 내지 약 10 g/l이다. 더 낮은 농도의 벤조트리아졸은 구리 부식의 억제에 대하여 단지 제한된 효과를 지닐 수 있다. 더 높은 농도는 구리 부식 억제에 어떠한 추가의 증가를 야기하지 않을 수 있다. 이에 따라서, 벤조트리아졸 농도는 전형적으로 비용 이익 때문에 낮게 유지된다.

바람직하게는, 스트립핑 용액은 추가로 계면활성제를 포함한다. 계면활성제의 존재는 구리 표면 상에서 금속 또는 금속 합금의 재침착을 억제할 수 있다. 계면활성제는 또한 스트립핑된 구리의 광택제(brightener)로서 작용할 수 있다. 계면활성제는 불소계 계면활성제일 수 있다. 한 부류로서 불소계 계면활성제는 매우 낮은 농도에서 효과적인 강력한 표면 활성제이다. 실제로, 계면활성제는 일반적으로 조성물의 약 2.0중량% 미만의 농도로 존재한다. 비이온성, 양이온성 및 양쪽성 계면활성제가 또한 사용될 수 있다. 본 발명에 사용하기에 적합한 계면활성제의 예로는 E. I. DuPont de Nemours & Co., Inc.로부터 입수가능한 Zonyl FSN 플루오로계면활성제 (퍼플루오로알킬 에톡실레이트로 기재됨), 3M의 Industrial Chemical Products Division으로부터 입수가능한 Fluorad FC-430 (플루오로지방족 폴리머 에스테르로서 기재됨), Imperial Chemical Industries로부터 입수가능한 ATSURF 플루오로계면활성제, 알콕시실란(예를 들어, 폴리알킬렌옥사이드 개질된 헵타메틸트리실록산), 에테르(예를 들어, 알릴록시폴리에틸렌글리콜 메틸 에테르 및 폴리옥시에틸렌세틸 에테르), 폴리옥시에틸렌소르비탄 모노올레이트, 헥사데실 트리메틸 암모늄 브로마이드, 세틸피리디늄 클로라이드(CPC), 벤즈알코늄 클로라이드(BAC), 벤즈에토늄 클로라이드(BZT), 5-브로모-5-니트로-1,3-디옥산, 디메틸디옥타데실암모늄 클로라이드, 세트리모늄 브로마이드, 디옥타데실디메틸암모늄 브로마이드(DODAB), 에틸렌 글리콜 기반의 수용성 에틸렌 옥사이드 첨가물, 프로필렌 글리콜 기반의 수용성 에틸렌 옥사이드-프로필렌 옥사이드 첨가물, 폴리카복실산(3개 이상의 탄소 원자를 지니는 디카복실산), 이량체화 카복실산, 및 중합된 카복실산 등이 포함된다.

바람직하게는, 스트립핑 용액은 추가로 응집제를 포함한다. 대안적으로, 응집제는 주석 염 및/또는 주석 합금 염의 회수 전에 스트립핑 용액에 첨가될 수 있다. 응집제의 존재는 주석 및/또는 주석 합금 침전물 및 콜로이드성 입자의 침강을 돕고, 그에 의해서 회수를 도울 수 있다. 응집제의 첨가는 스트립핑 용액에서 실질적으로 모든 콜로이드성 및 현탁된 입자가 약 2분 이내에 침강되게 할 수 있다.

용어 "응집제", "응집 제제" 또는 "응고 제제"는 교체가능하게 사용될 수 있다. 이들은 입자들 사이에 브릿지(bridge)를 형성시켜 입자를 "플록"이라 불리는 무작위의 3차원 다공질 구조로 결합시키는 구조를 지니는 화합물이다. 따라서, 응집 제제는 콜로이드 내에 전기 이중 층의 반발 포텐셜을 감소시킴으로써 정전기로만 작용하는 화합물을 포함하지 않는다. 응집 제제는 분산 시에 플록 배열을 형성시키기 위한 구조를 지닌다. 바람직한 응집 제제는 주어진 공정 조건에 따라 선택될 수 있다. 응집 제제를 포함하는 응집 용액은 용매 및 적어도 하나의 응집 제제를 포함하는 용액을 의미한다. 응집 용액은 상이한 응집 제제들의 조합물을 함유할 수 있으며, 또한 추가의 화학물질을 포함할 수 있다 용매는 물을 포함하지만, 요망에 따라 마찬가지로 다른 화합물을 포함할 수 있다. 킬로그램 당을 기준으로 한 저렴한 무기 응집제, 예컨대, 페릭 클로라이드, 페릭 설페이트, 알루미늄 설페이트, 폴리알루미늄 클로라이드 및 소듐 알루미네이트가 주석 및/또는 주석 합금 염을 응집시키는데 사용될 수 있다. 이러한 제품은 효과적이지만, 침전된 물질의 부피를 증가시키고 흔히 물의 입방 미터 당을 기준으로 고가라는 단점을 지닌다. 또한, 불필요한 금속이 케이크로 도입된다. 응집제는 폴리머 응집제인 것이 바람직하다. 본원에서 사용되는 용어 "폴리머 응집제"는 어떠한 적합한 양이온성, 비이온성 및 음이온성 응집제를 의미하는 것으로 이해된다.

응집 제제는 유기 폴리머 응집제일 수 있다. 폴리머 응집제는 약 10,000,000 초과와 같은 고분자량, 또는 저분자량을 지닐 수 있다. 고분자량 폴리머는 더 많은 내전단성 플록을 형성시키는 경향이 있을 수 있지만, 요망되는 투입량에서 더 많은 점성 응집제 용액을 생성시킨다. 응집 제제는 음이온성, 양이온성, 비이온성일 수 있으며, 다양한 분자량 및 구조를 지닐 수 있다. 예로서, 응집 제제는 천연 폴리머, 예컨대, 젤라틴, 전분 및 알지네이트 등 또는 유기 폴리머 응집제, 예컨대, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리아크릴아미드, 음이온성 폴리머, 다가전해질, 전분, 폴리아크릴아미드- 폴리아크릴레이트- 기반일 수 있는 코폴리머, 또는 또 다른 유형의 유기 폴리머 응집제일 수 있다. 유기 폴리머 응집제는 응집제 공급업체로부터 얻어지며, 특정 상업적 적용에 이의 적합성을 결정하기 위한 선택에 주어질 수 있다. 상업적 물질의 예로는 비이온성 응집제인 Meca floc 21, 강한 양이온성 응집제인 Thermax Maxfloc C22 및 음이온성 응집제인 Maxfloc A11를 포함하지만, 이로 제한되지 않는다. 알루미늄 염을 포함하는 물 중의 용액인 Mitco ITFLOC^® 5845L, 및 고분자량의 고 전하 밀도의 다가전해질(양이온성) 등은 본 발명에 사용하기에 적합한 것으로 밝혀졌다. 양이온성 폴리머 응집제 물질은 널리 공지되어 있으며, 적합한 물질이 당업자에 의해 용이하게 선택될 수 있다. 응집제의 첨가량이 너무 적은 경우, 응집 효과는 관찰되지 않을 수 있다. "하한 농도"를 넘어선 더 높은 응집제 양에서 응집 과정은 효과적이다. "상한 농도"를 넘어서 응집제 농도가 추가로 증가되는 경우, 현탁되는 입자의 재안정화가 발생할 수 있다. 따라서, 폴리머 응집제의 효율은 특정 농도로 제한되며, 이러한 특정 농도 자체는 스트립핑되는 용액에서 현탁되는 입자의 농도에 좌우된다. 콜로이드성 금속 입자를 침전시키는데 약 50 ppm 내지 약 2000 ppm, 바람직하게는 50 ppm 내지 200 ppm의 응집제가 전형적으로 사용된다.

주석 및/또는 주석 합금을 스트립핑 용액과 접촉시키는 것은 바람직하게는 스트립핑 용액에 주석 및/또는 주석 합금을 침지시킴을 포함한다.

바람직하게는, 스트립핑 용액은 수성 용매를 포함한다. 수성 용매는 비용이 저렴하고, 취급하기 용이하다. 주석 및/또는 주석 합금 염의 침전은 수성 용매로부터 용이하게 발생할 수 있다. 수성 용매는 전형적으로 실질적으로 순수(pure water)이다.

방법은 회분식 방법 또는 연속식 방법일 수 있다. 방법은 또한 분무에 의해 수행될 수 있다. 분무가 수행되는 경우, 스트립핑 용액은 전형적으로, 용액의 효율이 확실히 높게 유지되도록 구리 농도가 약 50 g/l이 될 때까지 연속적으로 재생(re-cycling)된다.

바람직하게는, 방법은 회분식 방법이고, 추가로 회분 간에 스트립핑 용액을 재생시킴을 포함한다. 스트립핑 용액이 재생될 수 있으므로 방법의 비용 효과가 증가된다. 스트립핑 용액은 다수의 사용 후에 소진될 수 있다. 스트립핑 용액의 수명은 회분 간에 새로운 퍼설페이트 화합물을 첨가함으로써 증가될 수 있다.

추가의 양태에서, 본 발명은 구리 기재로부터 주석 및/또는 주석 합금을 제거하는 방법으로서,

주석 및/또는 주석 합금을 위에 지니는 구리 기재를 제공하고;

주석 및/또는 주석 합금을 무기산과 퍼설페이트 화합물을 포함하는 스트립핑 용액과 접촉시킴을 포함하는 방법을 제공한다.

본 발명의 첫 번째 양태의 이점 및 바람직한 특징은 또한 본 발명의 이러한 양태에 적용된다.

바람직하게는 본 방법은 추가로 스트립핑 용액으로부터 구리 기재를 회수함을 포함한다. 구리 기재는, 예를 들어, 인쇄 회로 기판 또는 광기전력 상호연결 리본 또는 부스바에서 재사용될 수 있다.

추가의 양태에서, 본 발명은 주석 및/또는 주석 합금을 스트립핑하기 위한 스트립핑 용액으로서,

무기산; 및

퍼설페이트 화합물을 포함하는 스트립핑 용액을 제공한다.

스트립핑 용액은 본원에 기재된 방법에서 사용될 수 있다. 본 발명의 첫 번째 양태의 이점 및 바람직한 특징은 또한 이러한 양태에 적용된다. 특히, 스트립핑 용액은 구리 표면으로부터 주석 및/또는 주석 합금을 스트립핑하는데 특히 효과적이다.

바람직한 구체예에서, 무기산은 설폰산이고, 퍼설페이트 화합물은 암모늄 퍼설페이트이고, 스트립핑 용액은 추가로

벤조트리아졸; 및

계면활성제를 포함한다.

추가의 양태에서, 본 발명은 구리 기재로부터 주석 및/또는 주석 합금을 제거하기 위한 본원에 기재된 바와 같은 스트립핑 용액의 용도를 제공한다.

본 발명은 이제 하기 비제한적인 도면을 참조로 하여 기술될 것이다.

도 1은 본 발명의 구체예에 따른 방법의 흐름도이다.
도 1은 본 발명에 따른 기재로부터 주석 및/또는 주석 합금을 회수하기 위한 방법을 도시한 것이다. 단계 (1)에서, 주석 및/또는 주석 합금은 무기산과 퍼설페이트 화합물을 포함하는 스트립핑 용액과 접촉된다. 단계 (2)에서, 스트립핑 용액으로부터 침전된 주석 염 및/또는 주석 합금 염이 회수된다. 단계 (3)에서, 주석 및/또는 주석 합금은 금속 염으로부터 회수된다.

본 발명은 이제 하기 비제한적인 실시예와 관련되어 기술될 것이다.

실시예 1

3개의 블레이드 교반기가 장착된 10 갤론의 폴리프로필렌 반응기에 5 부피%의 98% 황산 및 0.8 g/l의 벤조트리아졸을 교반하면서 충전하였다. 50 g/l의 암모늄 퍼설페이트를 탱크에 서서히 첨가하고, 용액을 5 min 동안 교반하였다. 1.0 Kg의 PV 상호연결 스크랩 (땜납 코팅된 구리 와이어)을 이후 탱크에 첨가하고, 약 20 min 동안 계속 스트립핑하였다. 매트 피니쉬(matte finish)를 지니는 깨끗한 구리 금속을 땜납의 선택적인 침전과 함께 노출시켰다. 땜납의 약간의 재침착이 관찰되었다. 바닥에서 침전물을 빼고, 원심분리하였다. 땜납 비함유 용액을 이후 다음 배치를 위에 반응기에 다시 충전하였다. 약 50 g/l의 구리가 용액에서 용해될 때까지 용액을 계속 사용하였다. 스트립핑 용액의 효율을 표준 ASP-WI-QC-002S에 따라 산가 방법을 이용함으로써 모니터링하였다. 암모늄 퍼설페이트의 첨가에 의해 용액의 산가를 일정하게 유지하였다. 일반적으로, 산가를 샘플 1g 당 100 mg KOH로 유지하였다.

실시예 2

암모늄 퍼설페이트 대신에 소듐 퍼설페이트를 사용한 점을 제외하고 실시예 1을 반복하였다. 조성물의 스트립핑 속도나 효율의 변화가 관찰되지 않았다.

실시예 3

0.8 g/l의 계면활성제(세틸 트리메틸 암모늄 브로마이드)를 스트립핑 조성물에 첨가한 점을 제외하고 실시예 1을 반복하였다. 밝은 구리를 스트립핑 후에 노출시켰다. 땜납의 재침착이 관찰되지 않았다. 효율 및 산가는 실시예 1의 것과 동일한 것으로 밝혀졌다.

실시예 4

스트립핑 후에 2ℓ의 100ppm 응집 용액(Thermax Maxfloc C22)을 스트립핑된 용액에 첨가한 점을 제외하고 실시예 3을 반복하였다. 현탁되고 콜로이드성의 입자가 바로 침강하는 것이 관찰되었다. 이에 따라서 형성된 마크로플록(Macrofloc)은 비교적 여과하거나 원심분리하기 용이했다. 스트립핑의 품질, 효율 및 산가는 실시예 1에서와 동일한 것으로 밝혀졌다.

전술된 상세한 설명은 설명 및 예시를 통해 제공되었고, 첨부된 특허청구범위를 한정하도록 의도되지 않는다. 본원에 예시되어 있는 본 발명의 바람직한 구체예의 다수 변형들은 당업자에게 명백하게 될 것이고, 첨부된 특허청구범위 및 이들의 균등물의 범위 내에 존재할 것이다.

Claims

기재로부터 주석 및/또는 주석 합금을 회수하기 위한 방법으로서,
주석 및/또는 주석 합금을 위에 지니는 기재를 제공하고;
주석 및/또는 주석 합금을 무기산 및 퍼설페이트 화합물을 포함하는 스트립핑 용액과 접촉시키고;
스트립핑 용액으로부터 침전된 주석 염 및/또는 주석 합금 염을 회수하고;
주석 염 및/또는 주석 합금 염으로부터 주석 및/또는 주석 합금을 각각 회수함을 포함하는 방법.
제 1항에 있어서, 기재가 구리 및/또는 구리 합금을 포함하는 방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 주석 및/또는 주석 합금이 제련에 의해 주석 염 및/또는 주석 합금 염으로부터 회수되는 방법.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 기재가 광기전력 상호연결 리본 또는 부스바(busbar) 또는 전자 폐기물(electronic waste)의 일부인 방법.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 주석 및/또는 주석 합금이 약 1분 이상, 바람직하게는 약 5분 이상, 더욱 바람직하게는 약 10 내지 약 30분 동안 스트립핑 용액과 접촉되는 방법.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 주석 염 및/또는 주석 합금 염이 여과 또는 원심분리에 의해 스트립핑 용액으로부터 회수되는 방법.
제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 무기산이 황산, 염산 및 알칸 설폰산으로부터 선택되는 방법.
제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 스트립핑 용액이 약 10 내지 약 500 g/l의 무기산, 바람직하게는 약 50 내지 약 300 g/l의 무기산을 포함하는 방법.
제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 퍼설페이트 화합물이 암모늄 퍼설페이트, 소듐 퍼설페이트, 바륨 퍼설페이트, 리튬 퍼설페이트 및 이들 중 둘 이상의 조합물로부터 선택되는 방법.
제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 스트립핑 용액이 약 50 g/l 이상의 퍼설페이트 화합물, 바람직하게는 약 100 내지 약 500 g/l의 퍼설페이트 화합물을 포함하는 방법.
제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 스트립핑 용액이 이미다졸, 피리딘, 트리아진, 트리아졸 및 이들의 유도체 중 하나 이상을 추가로 포함하는 방법.
제 11항에 있어서, 트리아졸 유도체가 벤조트리아졸이고, 스트립핑 용액이 약 0.1 내지 약 10 g/l의 벤조트리아졸, 바람직하게는 약 0.3 내지 약 8 g/l의 벤조트리아졸을 포함하는 방법.
제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서, 스트립핑 용액이 계면활성제를 추가로 포함하는 방법.
제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서, 응집제가 주석 염 및/또는 주석 합금 염을 회수하기 전에 스트립핑 용액에 첨가되는 방법.
제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서, 주석 및/또는 주석 합금을 스트립핑 용액과 접촉시키는 것이 스트립핑 용액 중에 주석 및/또는 주석 합금을 침지시킴을 포함하는 방법.
제 1항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서, 용액이 수성 용매를 포함하는 방법.
제 1항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 있어서, 방법이 회분식 방법이고, 방법이 회분 간에 스트립핑 용액을 재생(re-cycling)시킴을 추가로 포함하는 방법.
구리 기재로부터 주석 및/또는 주석 합금을 제거하는 방법으로서,
주석 및/또는 주석 합금을 위에 지니는 구리 기재를 제공하고;
주석 및/또는 주석 합금을 무기산과 퍼설페이트 화합물을 포함하는 스트립핑 용액과 접촉시킴을 포함하는 방법.
제 18항에 있어서, 스트립핑 용액으로부터 구리 기재를 회수함을 추가로 포함하는 방법.
주석 또는 주석 합금을 스트립핑하기 위한 스트립핑 용액으로서,
무기산; 및
퍼설페이트 화합물을 포함하는, 스트립핑 용액.
구리 기재로부터 주석 및/또는 주석 합금을 제거하기 위한 제 20항의 스트립핑 용액의 용도.