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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 유경근
- 발행연도
- 2021
- 저작권
- 한국해양대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수8
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아연제련공정 중 정액 공정은 세멘테이션 반응으로 침출액 중 구리, 니켈, 코발트, 납 등의 불순물을 제거하는 단계이다. 일반적으로 세멘테이션 반응에서 발생한 침전물 중 구리는 금속 상태로 존재하여 황산 용액에서 침출하기 위해서는 오랜 시간이 걸린다. 따라서 본 연구에서는 금속 구리의 침출 속도를 증가시키기 위해 황산 용액에 산소(O2)와 2가 구리이온(Cu2+)을 산화제로 사용하였다. 침출 반응에서 Cu2+가 구리를 1가 구리이온(Cu+)으로 O2가 Cu+을 Cu2+로 산화시켜 산화제인 Cu2+이 용액 내를 순환하면서 침출 속도를 촉진한다.
본 논문은 두 부분으로 구성된다. 첫 번째로 구리 침출 거동에 대한 영향을 확인하였다. 구리 침출 효율은 교반 속도, 온도, 초기 용액 내 2가 구리이온의 농도, 황산 농도가 증가할수록 증가하였지만, 광액 농도는 증가할수록 감소하였다. 또한, 용액 내 산소주입량이 증가하여도 구리 침출 효율은 비슷하였다. 10000 mg/L Cu2+를 포함한 1 mol/L 황산 용액, O2 200 cc/min, 광액 농도 2 %, 600 rpm, 90 °C 조건에서 60분 이내 구리가 100 % 침출되었다.
두 번째로 활성화 에너지를 구하여 침출 메커니즘을 해석하였다. 침출 반응에서 Cu2+ 생성을 고려하기 위해 기존 Shrinking Core Model(SCM) 속도상수 식의 시간에 대한 항을 시간 변화에 따른 2가 구리이온 농도로 수정한 식과 기존 속도상수 식을 모두 적용하여 비교하였다. 10000 mg/L Cu2+를 포함한 1 mol/L 황산 용액에서 O2 200 cc/min, 광액 농도 2 %, 600 rpm 조건에서 30~90°C 온도에 따른 침출 결과에 대한 활성화 에너지값은 16 kJ/mol로 diffusion control이 우세한 반응이다.
본 논문은 두 부분으로 구성된다. 첫 번째로 구리 침출 거동에 대한 영향을 확인하였다. 구리 침출 효율은 교반 속도, 온도, 초기 용액 내 2가 구리이온의 농도, 황산 농도가 증가할수록 증가하였지만, 광액 농도는 증가할수록 감소하였다. 또한, 용액 내 산소주입량이 증가하여도 구리 침출 효율은 비슷하였다. 10000 mg/L Cu2+를 포함한 1 mol/L 황산 용액, O2 200 cc/min, 광액 농도 2 %, 600 rpm, 90 °C 조건에서 60분 이내 구리가 100 % 침출되었다.
두 번째로 활성화 에너지를 구하여 침출 메커니즘을 해석하였다. 침출 반응에서 Cu2+ 생성을 고려하기 위해 기존 Shrinking Core Model(SCM) 속도상수 식의 시간에 대한 항을 시간 변화에 따른 2가 구리이온 농도로 수정한 식과 기존 속도상수 식을 모두 적용하여 비교하였다. 10000 mg/L Cu2+를 포함한 1 mol/L 황산 용액에서 O2 200 cc/min, 광액 농도 2 %, 600 rpm 조건에서 30~90°C 온도에 따른 침출 결과에 대한 활성화 에너지값은 16 kJ/mol로 diffusion control이 우세한 반응이다.
목차
1. 서 론 11.1 세멘테이션 침전물 중 구리의 특징 11.2 구리의 황산 침출법 31.2.1 2가 구리이온에 의한 구리 침출 51.3 2가 구리이온에 대한 구리 침출 반응의 속도론적 해석 81.4 연구목적 102. 이론적 배경 112.1 2가 구리이온과 산소의 구리 침출 메커니즘 112.2 속도상수와 활성화 에너지 153. 세멘테이션 침전물 중 구리 침출 203.1 실험 방법 203.1.1 구리 침전물 회수 203.1.2 세멘테이션 침전물 시료 특성 223.1.3 구리 침전물 침출 실험 243.2 실험 결과 263.2.1 교반 속도에 따른 구리 침출 거동 263.2.2 온도에 따른 구리 침출 거동 283.2.3 산소주입량에 따른 구리 침출 거동 293.2.4 2가 구리이온(Cu2+) 농도에 따른 구리 침출 거동 313.2.5 황산 농도에 따른 구리 침출 거동 353.2.6 광액 농도에 따른 구리 침출 거동 394. 구리의 침출 반응 메커니즘 해석 404.1 속도상수 404.1.1 10000 mg/L Cu2+ 424.1.2 5000 mg/L Cu2+ 444.2 2가 구리이온 농도에 따른 활성화 에너지 464.2.1 10000 mg/L Cu2+ 464.2.2 5000 mg/L Cu2+ 485. 결 론 51참고문헌 53국문초록 60
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