KR20210098577A - 폐촉매로부터 백금을 회수하는 방법 및 이를 사용한 염화백금산의 제조방법 - Google Patents

폐촉매로부터 백금을 회수하는 방법 및 이를 사용한 염화백금산의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20210098577A
KR20210098577A KR1020200012051A KR20200012051A KR20210098577A KR 20210098577 A KR20210098577 A KR 20210098577A KR 1020200012051 A KR1020200012051 A KR 1020200012051A KR 20200012051 A KR20200012051 A KR 20200012051A KR 20210098577 A KR20210098577 A KR 20210098577A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
platinum
spent catalyst
recovering
metal compound
based spent
Prior art date
Application number
KR1020200012051A
Other languages
English (en)
Inventor
강신철
유호진
Original Assignee
(주) 네오디엠
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주) 네오디엠 filed Critical (주) 네오디엠
Priority to KR1020200012051A priority Critical patent/KR20210098577A/ko
Publication of KR20210098577A publication Critical patent/KR20210098577A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B11/00—Obtaining noble metals
    • C22B11/04—Obtaining noble metals by wet processes
    • C22B11/042—Recovery of noble metals from waste materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B3/00—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
    • C22B3/04—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes by leaching
    • C22B3/12—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes by leaching in inorganic alkaline solutions
    • C22B3/14—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes by leaching in inorganic alkaline solutions containing ammonia or ammonium salts
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

본 발명은 폐촉매로부터 백금을 회수하는 방법 및 이를 사용한 염화백금산의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 측면은, 백금계 폐촉매에 왕수를 첨가하여 금속 화합물 용액을 제조하는 단계; 상기 금속 화합물 용액을 여과하여 불용성 고체를 분리하는 단계; 상기 불용성 고체가 분리된 금속 화합물 용액에 염화암모늄을 첨가하여 침전물을 형성시키는 단계; 상기 침전물이 여과된 금속 화합물 용액 잔여액에, 등유 및 트리옥틸아민(Trioctylamine)의 혼합물을 첨가 및 교반하여, 수용액층 및 유기층을 형성시키는 단계; 및 상기 수용액층 및 상기 유기층을 분리하고, 분리된 수용액층으로부터 백금을 회수하는 단계;를 포함하는, 백금계 폐촉매로부터 백금을 회수하는 방법을 제공한다.

Description

폐촉매로부터 백금을 회수하는 방법 및 이를 사용한 염화백금산의 제조방법{METHOD FOR RECOVERING PLATINUM FROM SPENT CATALYST AND MANUFACTURING METHOD OF PLATINUM CHLORIDE USING THE SAME}
본 발명은 폐촉매로부터 백금을 회수하는 방법 및 이를 사용한 염화백금산의 제조방법에 관한 것이다.
촉매(Catalyst)는 각종 공정 중에서 반응 속도(Reaction Rate Control)를 조절하기 위해 사용하는데, 반응속도를 빠르게 하는 것을 정촉매, 반응 속도를 느리게 하는 것을 부촉매라고 부른다. 촉매는 주로 화학회사, 석유정제회사, 에너지 관련회사, 식품회사, 제약회사 등에서 제품 생산 시 많이 사용되고 있으며, 사용이 끝난 후 그 기능이 떨어져 폐기되는 것을 폐촉매(Spent Catalysts)라고 한다.
일반적으로 백금족 금속(Platinum Group Matals, PGM)들은 우수한 물리·화학적 성질로 인해 촉매의 소재원료로 사용되고 있으며, 산업이 발달함에 따라 그 수요가 급증하고 있다. 특히, 연료의 산화에 의해서 생기는 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 연료전지가 차세대 에너지원으로 각광받으면서 자동차 산업에서 연구가 활발히 진행됨에 따라 연료전지 전극촉매용 백금족의 수요가 크게 증가할 것으로 예상되고 있다. 하지만, 백금족 금속은 고가일 뿐만 아니라 매장량이 제한되어 있으므로, 백금족 금속의 재활용에 대한 관심이 높아지고 있다.
선진국에서는 이미 기술을 개발하여 상업적으로 폐촉매로부터 Pt, Pd, Rh 등의 귀금속을 추출, 회수하고 있지만 우리나라의 경우 이러한 백금족 금속을 추출, 회수하는 기술을 보유하고 있지 못하여, 고가의 귀금속을 함유하고 있는 폐촉매를 저가로 수출하고 다시 고가의 고순도 백금족을 수입하는 악순환을 거듭하고 있다.
폐촉매로부터 백금족 금속들을 회수하는 기술은 크게 건식법과 습식법으로 대별되는데, 건식법은 100톤/월 이상의 대용량의 처리에 적합하고 습식법은 30톤/월 정도의 폐촉매를 처리하는데 적합하다고 알려져 있다. 일본과 영국 등 에서는 100톤/월 이상의 대용량의 처리에 적합한 용광로(smelter)를 이용하는 건식법으로 폐촉매를 대량으로 처리하고 있다. 그러나 건식법의 경우 대형 용광로 건설 등 초기 투자비가 과다하며, 부피가 큰 슬래그(slag)의 발생 및 귀금속의 손실이 있으며, 대기오염을 무시할 수 없다는 단점이 있다. 반면에 습식법은 공정 설치비가 적고, 슬래그 발생이 없으며, 담체의 주성분인 탄소, 알루미나, 실리카 등을 회수할 수 있다는 장점이 있다.
습식법의 하나로 백금 스크랩에 왕수를 가하고 가열, 분해하여 염화백금산 용액을 제조하고, 이로부터 백금을 회수하는 방법을 많이 이용하고 있다. 그러나 기존의 방법의 경우 소성온도가 700 ~ 800 ℃ 이상으로 높고, 인체에 유독하고 부식성이 높아 장비에 영향을 끼치는 염소가스(Cl2)가 발생한다는 문제가 있다. 또한, 백금을 왕수에 용해 후, 증발건조 시킴에 따라 낮은 순도의 염화백금산이 제조되는 한계점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 백금계 폐촉매로부터 염소가스와 같은 유독가스를 발생시키지 않으면서 비교적 낮은 온도에서 고순도의 백금을 회수할 수 있는 백금의 회수방법을 제공하는 것이다.
또한, 회수된 백금으로부터 고순도의 염화백금산을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면은, 백금계 폐촉매에 왕수를 첨가하여 금속 화합물 용액을 제조하는 단계; 상기 금속 화합물 용액을 여과하여 불용성 고체를 분리하는 단계; 상기 불용성 고체가 분리된 금속 화합물 용액에 염화암모늄을 첨가하여 침전물을 형성시키는 단계; 상기 침전물이 여과된 금속 화합물 용액 잔여액에, 등유 및 트리옥틸아민(Trioctylamine)의 혼합물을 첨가 및 교반하여, 수용액층 및 유기층을 형성시키는 단계; 및 상기 수용액층 및 상기 유기층을 분리하고, 분리된 수용액층으로부터 백금을 회수하는 단계;를 포함하는, 백금계 폐촉매로부터 백금을 회수하는 방법을 제공한다.
일 실시형태에 따르면, 상기 백금계 폐촉매는, PtCo/C, PtNi/C, Pt/Al2O3, Pt/SiO2, PtRu/C, PtRu black, Pt/C, PtSn, PtPd, PtNi, PtMo, PtOs 및 PtCo 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 왕수의 온도는, 75 ℃내지 90 ℃인 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 금속 화합물 용액을 제조하는 단계는, 상기 백금계 폐촉매에 왕수를 첨가한 후, 50 ℃ 내지 100 ℃의 온도에서 30 분 내지 2시간 동안 유지시키는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 금속 화합물 용액을 제조하는 단계는, 상기 백금계 폐촉매 100 mg에 대하여, 상기 왕수를 1 ml 내지 10 ml로 첨가하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 불용성 고체가 분리된 금속 화합물 용액에 염화암모늄을 첨가하여 침전물을 형성시키는 단계; 이후에, 상기 형성된 침전물을 여과 및 소성하여 백금을 회수하는 단계;를 더 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 소성은, 300 ℃내지 500 ℃에서 수행하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 트리옥틸아민(Trioctylamine)의 함량은, 상기 등유 및 상기 트리옥틸아민(Trioctylamine)의 혼합물 중, 1 중량% 내지 10 중량%인 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 침전물이 분리된 금속 화합물 용액 잔여액 및 등유 및 트리옥틸아민(Trioctylamine)의 혼합물의 부피비는, 1 : 0.1 내지 1 : 10 인 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 분리된 유기층으로부터 희유금속을 회수하는 단계;를 더 포함하고, 상기 희유금속은, Ni, Co 및 Ru로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 백금의 회수율이 95 % 이상이고, 회수된 백금의 순도가 99.9 % 이상인 것일 수 있다.
본 발명의 다른 측면은, 상기 백금을 회수하는 방법에 의해 회수된 백금을 왕수에 용해하여 백금 화합물을 형성시키는 단계; 및 상기 백금 화합물을 감압증류하여 질산기를 제거하는 단계;를 포함하는, 백금계 폐촉매로부터 염화백금산을 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 폐촉매로부터 백금을 회수하는 방법은, 백금계 폐촉매에 왕수를 가하여 염화백금산 용액을 제조한 후, 용매 추출법을 이용하여 백금을 회수함으로써, 염소 가스와 같은 유독 가스를 발생시키지 않으면서 낮은 온도에서 백금을 회수할 수 있는 효과가 있으며, 이를 통해, 백금 회수 시 설비 부식의 문제를 예방하고 에너지 소비를 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 회수된 백금을 사용하여 감압 증류법으로 염화백금산을 제조함으로써, 고순도의 염화백금산을 수득할 수 있는 효과가 있다.
도 1은, 본 발명 일 실시형태에 따른 백금계 폐촉매로부터 백금 회수 및 회수된 백금을 사용한 염화백금산 제조공정을 도식화한 것이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 백금계 폐촉매로부터 백금을 회수하는 방법 및 백금계 폐촉매로부터 염화백금산을 제조하는 방법에 대하여 실시예 및 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명이 이러한 실시예 및 도면에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 측면은, 백금계 폐촉매에 왕수를 첨가하여 금속 화합물 용액을 제조하는 단계; 상기 금속 화합물 용액을 여과하여 불용성 고체를 분리하는 단계; 상기 불용성 고체가 분리된 금속 화합물 용액에 염화암모늄을 첨가하여 침전물을 형성시키는 단계; 상기 침전물이 여과된 금속 화합물 용액 잔여액에, 등유 및 트리옥틸아민(Trioctylamine)의 혼합물을 첨가 및 교반하여, 수용액층 및 유기층을 형성시키는 단계; 및 상기 수용액층 및 상기 유기층을 분리하고, 분리된 수용액층으로부터 백금을 회수하는 단계;를 포함하는, 백금계 폐촉매로부터 백금을 회수하는 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 백금계 폐촉매로부터 백금을 회수하는 방법은, 용매 추출법을 이용하여 백금을 회수함으로써, 염소가스와 같은 유독가스를 발생시키지 않으면서 낮은 온도 조건에서 고순도의 백금 및 희유금속을 높은 회수율로 수득할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 백금계 폐촉매로부터 백금을 회수하는 방법에 있어서, 첫번재 단계는, 백금계 폐촉매에 왕수를 첨가하여 금속 화합물 용액을 제조하는 단계이다.
상기 왕수는 질산(HNO3) 및 염산(HCl)이 1 : 3의 부피비로 혼합된 혼합액으로, 왕수를 가함으로써 폐촉매 중의 백금이 염화백금산을 형성할 수 있다.
이에 따라, 상기 금속 화합물 용액은, 염화백금산, 백금계 폐촉매 내 포함된 백금 이외의 금속, 탄소, 알루미나, 실리카 등과 같은 담체 등을 포함할 수 있다.
상기 염화백금산은, 수소와 염화백금의 화합으로 이루어진 물질로, H2PtCl4, H2PtCl6와 같이 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
상기 백금계 폐촉매는, 백금을 포함하고 있는 모든 종류의 촉매일 수 있고, 탄소, 알루미나, 실리카 등과 같은 담체에 백금이 담지된 형태의 촉매일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 백금계 폐촉매는, PtCo/C, PtNi/C, Pt/Al2O3, Pt/SiO2, PtRu/C, PtRu black, Pt/C, PtSn, PtPd, PtNi, PtMo, PtOs 및 PtCo 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 왕수의 온도는, 75 ℃내지 90 ℃인 것일 수 있다.
상기 왕수의 온도가 75 ℃미만일 경우, 촉매 중에 함유된 백금이 염화백금산으로 완전히 녹아나오지 않고 잔존하여 백금 회수율이 떨어지는 문제점이 있을 수 있고, 상기 왕수의 온도가 90 ℃를 초과할 경우, 백금의 용해도 면에서 효과상의 실익이 미미하므로, 상기 범의의 온도가 바람직하다.
일 실시형태에 따르면, 상기 금속 화합물 용액을 제조하는 단계는, 상기 백금계 폐촉매에 왕수를 첨가한 후, 50 ℃ 내지 100 ℃의 온도에서 30 분 내지 120 분 동안 유지시키는 것일 수 있다.
바람직하게는, 상기 백금계 폐촉매에 왕수를 첨가한 후, 60 ℃ 내지 90 ℃의 온도에서 40 분 내지 100 분 동안 유지시키는 것일 수 있으며, 더욱 바람직하게는, 70 ℃ 내지 90 ℃의 온도에서 40 분 내지 80 분 동안 유지시키는 것일 수 있다.
상기 온도 및 시간 범위는, 백금계 촉매에 왕수를 첨가한 후, 백금계 촉매 내 포함된 백금, 코발트나 니켈 등과 같은 희유금속, 탄소 등과 같은 담체를 왕수에 완전히 용해하기 위해 요구될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 금속 화합물 용액을 제조하는 단계는, 상기 백금계 폐촉매 100 mg에 대하여, 상기 왕수를 1 ml 내지 10 ml로 첨가하는 것일 수 있다.
바람직하게는, 상기 백금계 폐촉매 100 mg에 대하여, 상기 왕수를 1 ml 내지 5 ml로 첨가하는 것일 수 있고, 더욱 바람직하게는, 상기 백금계 폐촉매 100 mg에 대하여, 상기 왕수를 2 ml 내지 5 ml로 첨가하는 것일 수 있으며, 더욱 더 바람직하게는, 상기 백금계 폐촉매 100 mg에 대하여, 상기 왕수를 2 ml 내지 3 ml로 첨가하는 것일 수 있다.
만일, 상기 백금계 폐촉매 중량을 기준으로, 상기 왕수의 부피가 상기 범위 미만으로 첨가될 경우, 백금계 폐촉매 내 성분들을 충분히 용해하지 못할 수 있고, 상기 백금계 폐촉매 중량을 기준으로, 상기 왕수의 부피가 상기 범위를 초과하여 첨가될 경우, 침전물 형성 시 속도가 느려질 수 있다.
본 발명에 따른 백금계 폐촉매로부터 백금을 회수하는 방법에 있어서, 이어지는 단계는, 상기 금속 화합물 용액을 여과하여 불용성 고체를 분리하는 단계이다.
상기 금속 화합물 용액을 여과하여 불용성 고체를 분리하는 단계는, 상기 금속 화합물 용액 내 왕수에 용해되지 않는 탄소, 알루미나, 실리카 등의 담체와 기타 불순물 등을 여과하여 분리하는 단계이다.
여기서, 상기 여과는, 멤브레인 필터(membrane filter)를 사용할 수 있고, 담체 및 불순물에 흡수되어 있는 염화백금산 용액을 회수하기 위해 담체 및 불순물을 아세톤, 에틸알코올 등의 유기용매로 충분히 세정하면서 여과를 실시하는 것이 바람직하다.
상기 여과를 통해 불용성 고체가 분리된 금속 화합물 용액은, 세정 과정에서 유입된 유기 용매를 증발시키는 과정을 거치는 것이 바람직하며, 상기 불용성 고체가 분리된 금속 화합물 용액을 상온에서 방치함으로써, 유입된 유기 용매를 증발시킬 수 있다.
본 발명에 따른 백금계 폐촉매로부터 백금을 회수하는 방법에 있어서, 이어지는 단계는, 상기 불용성 고체가 분리된 금속 화합물 용액에 염화암모늄을 첨가하여 침전물을 형성시키는 단계이다.
상기 불용성 고체가 분리된 금속 화합물 용액에 염화암모늄을 첨가하여 침전물을 형성시키는 단계에 있어서, 상기 침전물은 염화백금산암모늄을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 침전물은 금속 화합물 용액으로부터 여과되고, 상기 여과는 멤브레인 필터를 사용하여 수행될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 불용성 고체가 분리된 금속 화합물 용액에 염화암모늄을 첨가하여 침전물을 형성시키는 단계; 이후에, 상기 형성된 침전물을 여과 및 소성하여 백금을 회수하는 단계;를 더 포함하는 것일 수 있다.
즉, 상기 여과된 침전물을 소성하는 단계를 통해 추가적으로 백금을 회수할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 소성은, 300 ℃내지 500 ℃에서 수행하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 여과된 침전물은, 소성 전 유기 용매로 세정되는 것일 수 있고, 상기 유기 용매는, 알코올류일 수 있다.
구체적인 일례로, 메일알코올, 에틸알코올 또는 이들의 혼합물을 사용하여 세정될 수 있다.
본 발명에 따른 백금계 폐촉매로부터 백금을 회수하는 방법은, 상기 여과된 침전물을 소성 전 알코올류의 유기 용매로 세정한 뒤, 300 ℃내지 500 ℃의 온도에서 소성함으로써, 비교적 낮은 소성 온도에서 백금을 회수할 수 있을 뿐만 아니라, 추가적인 백금의 회수를 통해 백금의 회수율이 향상될 수 있는 특징이 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 소성은, 1 시간 내지 5 시간 동안 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 백금계 폐촉매로부터 백금을 회수하는 방법에 있어서, 이어지는 단계는, 상기 침전물이 여과된 금속 화합물 용액 잔여액에, 등유 및 트리옥틸아민(Trioctylamine)의 혼합물을 첨가 및 교반하여, 수용액층 및 유기층을 형성시키는 단계이다.
상기 수용액층 및 유기층을 형성시키는 단계는, 상기 침전물이 여과된 금속 화합물 용액 잔여액에서 용매 추출법을 통해 백금과 니켈, 코발트 등의 희유금속을 분리하기 위한 단계이다.
이 때, 상기 침전물이 여과된 금속 화합물 용액 잔여액에, 등유 및 트리옥틸아민(Trioctylamine)의 혼합물을 첨가 및 교반하면, 첨가된 등유 및 트리옥틸아민(Trioctylamine) 성분은 유기층을 형성하고, 금속 화합물 용액 잔여액은 수용액층을 형성하면서 상분리가 이루어진다.
이 때, 상기 수용액층 내에는 백금이 포함되어 있고, 상기 유기층 내에는 백금 이외의 희유금속들이 포함되어 있으므로, 상기 수용액층과 유기층을 분리한 뒤, 각각으로부터 백금과 희유금속을 회수할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 트리옥틸아민(Trioctylamine)의 함량은, 상기 등유 및 상기 트리옥틸아민(Trioctylamine)의 혼합물 중, 1 중량% 내지 10 중량%인 것일 수 있다.
바람직하게는, 상기 등유 및 상기 트리옥틸아민(Trioctylamine)의 혼합물 중, 1 중량% 내지 8 중량%인 것일 수 있고, 더욱 바람직하게는, 상기 등유 및 상기 트리옥틸아민(Trioctylamine)의 혼합물 중, 3 중량% 내지 8 중량%인 것일 수 있다.
상기 트리옥틸아민(Trioctylamine)의 함량이 상기 범위 미만일 경우, 유기층 내로 희유 금속이 충분히 이동하지 않을 수 있고, 상기 범위를 초과할 경우 등유 내 잘 섞이지 않을 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 침전물이 분리된 금속 화합물 용액 잔여액 및 등유 및 트리옥틸아민(Trioctylamine)의 혼합물의 부피비는, 1 : 0.1 내지 1 : 10인 것일 수 있다.
바람직하게는, 상기 침전물이 분리된 금속 화합물 용액 잔여액 및 등유 및 트리옥틸아민(Trioctylamine)의 혼합물의 부피비는, 1 : 0.5 내지 1 : 5인 것일 수 있고, 더욱 바람직하게는, 상기 침전물이 분리된 금속 화합물 용액 잔여액 및 등유 및 트리옥틸아민(Trioctylamine)의 혼합물의 부피비는, 1 : 0.5 내지 1 : 2인 것일 수 있다.
상기 부피비 범위에서, 수용액층과 유기층이 바람직한 비율로 형성됨으로써, 수용액층과 유기층 내 포함된 성분들의 분리가 충분히 이루어질 수 있으며, 수용액층과 유기층의 분리가 용이해질 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 수용액층 및 유기층을 형성시키는 단계는, pH 3 내지 5에서 수행되는 것일 수 있다. 상기 pH 범위는 고순도의 백금 회수에 유리하게 작용할 수 있다.
본 발명에 따른 백금계 폐촉매로부터 백금을 회수하는 방법에 있어서, 이어지는 단계는, 상기 수용액층 및 상기 유기층을 분리하고, 분리된 수용액층으로부터 백금을 회수하는 단계이다.
일 실시형태에 따르면, 상기 수용액층 및 상기 유기층은 분별깔대기를 사용하여 분리할 수 있고, 교반 후 일정 시간 동안 정치시킨 후 분리할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 백금은, 상기 분리된 수용액층으로부터 수용매를 증발시킴으로써 회수될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 분리된 유기층으로부터 희유금속을 회수하는 단계;를 더 포함하고, 상기 희유금속은, Ni, Co 및 Ru로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 희유금속은, 상기 분리된 유기층으로부터 유기용매를 증발시킴으로써 회수될 수 있다.
본 발명에 따른 백금을 회수하는 방법은, 백금계 폐촉매로부터 백금 뿐만 아니라 희유금속을 고순도로 회수함으로써, 고가의 귀금속이 재활용될 수 있는 장점이 있다.
일 실시형태에 따르면, 본 발명에 따른 백금을 회수하는 방법은, 백금의 회수율이 95 % 이상이고, 회수된 백금의 순도가 99.9 % 이상인 것일 수 있다.
본 발명의 다른 측면은, 상기 백금을 회수하는 방법에 의해 회수된 백금을 왕수에 용해하여 백금 화합물을 형성시키는 단계; 및 상기 백금 화합물을 감압증류하여 질산기를 제거하는 단계;를 포함하는, 백금계 폐촉매로부터 염화백금산을 제조하는 방법을 제공한다.
일 실시형태에 따르면, 상기 백금 화합물을 감압 증류하여 질산기를 제거하는 단계는, 회전 증발기를 이용하여 수행하는 것일 수 있다.
상기 회전 증발기는, 회전 농축기라고도 하며 성분들의 끓는점 차이를 이용하여 성분을 분리, 증류, 농축하는 기능을 가진다.
상기 백금 화합물은, 염산백금산 및 질산기(NO3-) 성분을 포함하며, 상기 백금 화합물에서 질산기를 감압 증류 방식으로 제거함으로써, 고순도의 염산백금산이 제조될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 백금 화합물을 감압 증류하여 질산기를 제거하는 단계; 이 후에, 염산(HCl)을 첨가하여 감압 증류하는 단계;를 더 포함하는 것일 수 있다.
즉, 질산기 성분이 제거된 염화백금산에 염산(HCl)을 첨가하고 한번 더 감압 증류하여 미량의 질산기를 완전히 제거함으로써, 고순도의 염화백금산을 수득할 수 있다.
본 발명에 따른 방법에 의해 회수된 백금 및 염화백금산은 연료전지 전극 촉매에 사용될 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예에 의하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예>
500 mg의 PtCo/C, PtNi/C 촉매를 50 mL 비커에 넣고 왕수 10 mL를 첨가한 후, 80 ℃ 온도에서 1시간 유지하여 담지된 백금 및 코발트, 니켈을 완전히 녹인 금속화합물 용액을 제조하였다.
상기 금속화합물 용액을 상온까지 식히고 이를 멤브레인 필터를 사용하여 여과한 후, 걸러진 불용성 탄소 담체는 다시 아세톤으로 세정하면서 여과를 실시하여 담체를 분리하였다.
불용성 탄소 담체가 여과된 금속화합물 용액은 상온에 방치하여 세정 시 유입된 아세톤을 모두 증발시켰다. 이후, 금속화합물 용액에 염화암모늄(NH4Cl)을 첨가하였다. 이에따라 형성된 침전물을 멤브레인 필터로 여과하였다.
여과된 침전물을 에탄올로 세정한 뒤, 400 ℃ 온도로 소성하여 백금을 회수하였다.
침전물이 여과된 금속화합물 용액 잔여액에 등유에 섞은 트리옥틸아민(Trioctylamine) 추출제를 사용하여 수용액층과 유기층을 분리한 뒤, 수용액층으로부터 고순도 백금을 회수하고, 유기층으로부터 코발트, 니켈을 회수하였다.
이후, 회수한 백금을 왕수에 용해시킨 후, 회전 증발기를 이용하여 질산기를 완전히 제거하여 고순도 염화백금산을 제조하였다.
도 1은, 본 발명 일 실시형태에 따른 백금계 폐촉매로부터 백금 회수 및 회수된 백금을 사용한 염화백금산 제조공정을 도식화한 것이다.
도 1을 참조하면, 백금계 폐촉매인 PtCo/C, PtNi/C 촉매로부터 백금을 회수하고, 회수된 백금으로부터 염화백금산을 제조하는 일련의 공정을 이해할 수 있다.
구체적으로, 백금계 폐촉매인 PtCo/C, PtNi/C 촉매에 왕수를 첨가하여 제조된 금속화합물 용액을 여과하여 불용성 고체인 탄소를 분리하고, 불용성 고체를 여과한 여과액인 금속화합물 용액에 염화암모늄을 첨가하여 침전물을 형성시킨다.
침전물을 여과 및 세정한 후, 침전물을 소성하여 백금을 회수하고, 침전물이 여과된 금속화합물 용액 잔여액으로부터 용매 추출을 통해 백금을 회수한다.
회수된 백금으로부터 감압 증류법을 통해 고순도의 염화 백금산을 제조한다.
<실험예> 폐촉매로부터 백금과 희유금속의 회수율과 순도
상기 실시예의 회수 방법을 통해 폐촉매(PtCo/C, PtNi/C)로부터 회수된 백금, 코발트, 니켈의 회수율과 순도를 측정하였다.
회수된 백금, 코발트, 니켈의 순도는 ICP(Inductively Coupled Plasma Spectrometer)를 사용하여 측정하였다.
표 1은, PtCo/C 폐촉매로부터 회수된 백금과 코발트의 회수율과 순도를 나타낸 것이고, 표 2는, PtNi/C 폐촉매로부터 회수된 백금과 니켈의 회수율과 순도를 나타낸 것이다.
Pt Co
초기 (mg) 333.44 54.35
회수 (mg) 327.94 53.85
회수율 (%) 98.35 99.08
최종순도 (%) > 99.9 > 99.9
Pt Ni
초기 (mg) 42.3 34.47
회수 (mg) 40.24 34.28
회수율 (%) 95.13 99.44
최종순도 (%) > 99.9 > 99.9
표 1 및 표2의 결과에 따르면, 회수된 백금은 95 % 이상의 회수율과 99.9 % 이상의 순도를 나타냈으며, 회수된 코발트와 니켈 모두 99 % 이상의 회수율과 99.9 % 이상의 순도를 나타내는 것을 확인할 수 있다.
이를 통해, 본 발명에 따른 백금의 회수 방법은, 고온의 소성과정이나 독성가스의 방출없이, 고회수율 및 고순도의 백금을 회수할 수 있을 뿐만 아니라, 코발트, 니켈과 같은 희유금속을 고회수율 및 고순도로 회수할 수 있음을 알 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (12)

  1. 백금계 폐촉매에 왕수를 첨가하여 금속 화합물 용액을 제조하는 단계;
    상기 금속 화합물 용액을 여과하여 불용성 고체를 분리하는 단계;
    상기 불용성 고체가 분리된 금속 화합물 용액에 염화암모늄을 첨가하여 침전물을 형성시키는 단계;
    상기 침전물이 여과된 금속 화합물 용액 잔여액에, 등유 및 트리옥틸아민(Trioctylamine)의 혼합물을 첨가 및 교반하여, 수용액층 및 유기층을 형성시키는 단계; 및
    상기 수용액층 및 상기 유기층을 분리하고, 분리된 수용액층으로부터 백금을 회수하는 단계;를 포함하는,
    백금계 폐촉매로부터 백금을 회수하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 백금계 폐촉매는,
    PtCo/C, PtNi/C, Pt/Al2O3, Pt/SiO2, PtRu/C, PtRu black, Pt/C, PtSn, PtPd, PtNi, PtMo, PtOs 및 PtCo 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것인,
    백금계 폐촉매로부터 백금을 회수하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 왕수의 온도는, 75 ℃내지 90 ℃인 것인,
    백금계 폐촉매로부터 백금을 회수하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 금속 화합물 용액을 제조하는 단계는,
    상기 백금계 폐촉매에 왕수를 첨가한 후, 50 ℃ 내지 100 ℃의 온도에서 30 분 내지 2시간 동안 유지시키는 것인,
    백금계 폐촉매로부터 백금을 회수하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 금속 화합물 용액을 제조하는 단계는,
    상기 백금계 폐촉매 100 mg에 대하여, 상기 왕수를 1 ml 내지 10 ml로 첨가하는 것인,
    백금계 폐촉매로부터 백금을 회수하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 불용성 고체가 분리된 금속 화합물 용액에 염화암모늄을 첨가하여 침전물을 형성시키는 단계; 이후에,
    상기 형성된 침전물을 여과 및 소성하여 백금을 회수하는 단계;를 더 포함하는 것인,
    백금계 폐촉매로부터 백금을 회수하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 소성은, 300 ℃내지 500 ℃에서 수행하는 것인,
    백금계 폐촉매로부터 백금을 회수하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 트리옥틸아민(Trioctylamine)의 함량은,
    상기 등유 및 상기 트리옥틸아민(Trioctylamine)의 혼합물 중, 1 중량% 내지 10 중량%인 것인,
    백금계 폐촉매로부터 백금을 회수하는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 침전물이 분리된 금속 화합물 용액 잔여액 및 등유 및 트리옥틸아민(Trioctylamine)의 혼합물의 부피비는, 1 : 0.1 내지 1 : 10 인 것인,
    백금계 폐촉매로부터 백금을 회수하는 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 분리된 유기층으로부터 희유금속을 회수하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 희유금속은, Ni, Co 및 Ru로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인,
    백금계 폐촉매로부터 백금을 회수하는 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    백금의 회수율이 95 % 이상이고,
    회수된 백금의 순도가 99.9 % 이상인 것인,
    백금계 폐촉매로부터 백금을 회수하는 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 백금을 회수하는 방법에 의해 회수된 백금을 왕수에 용해하여 백금 화합물을 형성시키는 단계; 및
    상기 백금 화합물을 감압증류하여 질산기를 제거하는 단계;를 포함하는,
    백금계 폐촉매로부터 염화백금산을 제조하는 방법.
KR1020200012051A 2020-01-31 2020-01-31 폐촉매로부터 백금을 회수하는 방법 및 이를 사용한 염화백금산의 제조방법 KR20210098577A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200012051A KR20210098577A (ko) 2020-01-31 2020-01-31 폐촉매로부터 백금을 회수하는 방법 및 이를 사용한 염화백금산의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200012051A KR20210098577A (ko) 2020-01-31 2020-01-31 폐촉매로부터 백금을 회수하는 방법 및 이를 사용한 염화백금산의 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210098577A true KR20210098577A (ko) 2021-08-11

Family

ID=77314154

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200012051A KR20210098577A (ko) 2020-01-31 2020-01-31 폐촉매로부터 백금을 회수하는 방법 및 이를 사용한 염화백금산의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20210098577A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230097378A (ko) 2021-12-24 2023-07-03 엘티메탈 주식회사 연료전지용 폐촉매로부터 고순도 백금을 회수하는 방법
KR20240102620A (ko) 2022-12-26 2024-07-03 엘티메탈 주식회사 연료전지용 백금-니켈 폐촉매의 재활용 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230097378A (ko) 2021-12-24 2023-07-03 엘티메탈 주식회사 연료전지용 폐촉매로부터 고순도 백금을 회수하는 방법
KR20240102620A (ko) 2022-12-26 2024-07-03 엘티메탈 주식회사 연료전지용 백금-니켈 폐촉매의 재활용 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101226946B1 (ko) 백금계 촉매로부터 백금의 회수방법
US20240021905A1 (en) Methods for purifying and recycling lead from spent lead-acid batteries
KR101613258B1 (ko) 루테늄이 로딩된 알루미늄 옥사이드의 폐촉매제로부터 루테늄을 회수하는 방법
KR101609803B1 (ko) 피셔-트롭쉬 합성에서 Co-Ru/Al2O3 폐촉매제로부터 금속 코발트, 루테늄 및 알루미늄의 종합적인 회수를 위한 공정
CN111630001B (zh) 高纯度氧化钪的制造方法
KR20210098577A (ko) 폐촉매로부터 백금을 회수하는 방법 및 이를 사용한 염화백금산의 제조방법
EP4141134A1 (en) Method for recovering precious metal from precious metal-containing waste catalyst
TWI411581B (zh) Method for recovering ruthenium from waste containing ruthenium
CN102516222B (zh) 利用碳负载型钌催化剂催化加氢制备环己基冠醚的方法
KR100888040B1 (ko) 폐촉매로부터 백금족 금속을 회수하는 방법
EP3673999A1 (en) Non-destructive method for removing metals, metal ions and metal oxides from alumina-based materials
KR20160136633A (ko) 폐 막-전극 접합체로부터 백금을 회수하는 방법
CN111378842A (zh) 利用盐酸体系综合回收废fcc催化剂的方法
CN100410395C (zh) 铑的回收方法
EP1743044B1 (en) Method for recovery of palladium
CN110760689B (zh) 一种贵金属铑回收过程除铁的方法
TWI391495B (zh) Rhodium recovery method
KR101312086B1 (ko) Ｍｅａ의 합금 회수 방법
CN109110828B (zh) 一种高效制备固体亚硝酰硝酸钌的方法
CN100408706C (zh) 从Rh溶液的Te分离方法
CN112645900B (zh) 促进剂dcbs的合成方法
KR102129041B1 (ko) 폐 촉매로부터 회수된 Pd을 이용한 Pd/C 촉매 제조방법
CN108821354B (zh) 一种制备硝酸铱溶液的方法
CN109930006B (zh) 一种回收tdi焦油残渣中贵金属铂的方法
CN113953526A (zh) 一种超细钯粉的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
E601 Decision to refuse application