폐무연솔더(Sn-Ag-Cu)의 전해재활용 시 주석과 은의 전기화학적 거동 연구

• Published in: Resources recycling Vol. 31; no. 3; pp. 61 - 72
• Main Authors: 김민석, 이재천, 김리나, 정경우, Kim, Min-seuk, Lee, Jae-chun, Kim, Rina, Chung, Kyeong-woo
• Format: Journal Article
• Language: Korean
• Published: 한국자원리싸이클링학회 01.06.2022
• Subjects: 자원공학
• ISSN: 2765-3439; 2765-3447
• DOI: 10.7844/kirr.2022.31.3.61

We investigated the electrochemical behavior of Sn (93.0 %)-Ag (4.06 %)-Cu (0.89 %) during electrolysis of Pb-free solder waste to recover tin and silver. A thin strip of the solder waste produced by high-temperature melting and casting was used as a working electrode to perform electrochemical analysis. During anodic polarization, the current peak of an active region decreased with an increase in the concentration of sulfuric acid used as an electrolyte. This resulted in the electro-dissolution of the working electrode in the electrolyte (1.0 molL-1 sulfuric acid) for a constant current study. The study revealed that the thickening of an anode slime layer at the working surface continuously increased the electrode potential of the working electrode. At 10 mAcm-2, the dissolution reaction continued for 25 h. By contrast, at 50 mAcm-2, a sharp increase in the electrode potential stopped the dissolution in 2.5 h. During dissolution, silver enrichment in the anode slime reached 94.3% in the 1 molL-1 sulfuric acid electrolyte containing a 0.3 molL-1 chlorine ion, which was 12.7% higher than that without chlorine addition. Moreover, the chlorine enhanced the stability of the dissolved tin ions in the electrolyte as well as the current efficiency of tin electro-deposition at the counter electrode. 주요성분이 Sn(93.0 %)-Ag(3.26 %)-Cu(0.89 %)로 구성되는 SAC 폐무연솔더로부터 주석과 은을 회수하기 위한 전기화학적인 방법을 연구하였다. 폐무연솔더의 건식용해, 주조를 통해 제조한 작업전극을 사용하여 분극거동 조사와 정전류 전해용해를 실시하였다. 분극시험 시 활성화영역의 산화전류피크는 전해액의 황산 농도가 높아질수록 감소하였으며, 1 molL-1 황산농도가 전해용해를 위해 가장 적절한 것으로 나타났다. 정전류 용해 시 전극표면의 부동태층인 양극슬라임이 두꺼워짐에 따라 전극전위가 지속적으로 높아졌으며, 10 mAcm-2에서 25시간동안 지속적인 전해용해가 가능한 반면 50 mAcm-2에서는 2.5 시간 이후부터 전극전위가 급상승하여 전해용해반응이 중단되었다. 정전류 전해용해 시 은은 양극슬라임에 농축되었으며, 전해액내 염소이온의 농도가 0.3 molL-1인 경우 농축율이 미첨가 조건보다 12.7% 높은 94.3%를 나타내었다. 또한 염소이온의 첨가에 의해 전해액내 주석이온의 안정성을 높이고 주석의 전착전류효율을 향상시킬 수 있었다.