(51) Int. Cl. (19) 대한민국특허청 (KR) (12) 등록특허공보 (B1) C22B 9/10 (2006.01) (21) 출원번호 10-2007-0096777 (22) 출원일자 2007 년 09 월 21 일 심사청구일자 2007 년 09 월 21 일 (65) 공개번호 10-2009-0031006 (43) 공개일자 2009 년 03 월 25 일 (56) 선행기술조사문헌 JP60056030 A* JP63128136 A* JP63128135 A JP11229053 A * 는심사관에의하여인용된문헌 (45) 공고일자 2010년01월29일 (11) 등록번호 10-0939577 (24) 등록일자 2010년01월22일 (73) 특허권자 탐트랜 싱가폴, #05-03, 타워 3 에이, 케칠로드메 4 라 30 타나 " 이스트메도우즈 " (72) 발명자 탐트랜 싱가폴, #05-03, 타워 3 에이, 케칠로드메 4 라 30 타나 " 이스트메도우즈 " 김명준 광주광역시북구양산동호반리젠시빌 201 동 110 1 호 ( 뒷면에계속 ) (74) 대리인 최병길 전체청구항수 : 총 1 항심사관 : 김수성 (54) 저순도금을이용한초고순도금의제조방법 (57) 요약 본발명은저순도금을이용한초고순도금의제조방법에관한것으로, 금의함량이 60% 75% 인저순도금을 99.999%( 이하, 5N) 이상의초고순도금으로제조하고이를기존고순도방법보다간단하고용이하며경제적으로대량정제함을목적으로한다. 본발명에의한저순도금을이용한초고순도금의제조방법은, 저순도금을왕수 (Aqua Regia) 용액에용해하여냉각여과한금함유용액에수산화나트륨 (NaOH) 를이용하여불순물로존재하는철을제거하는단계와 ; 상기불순물이제거된금함유왕수 (Aqua Regia) 용액에용매추출제인디에틸렌글리콜디엔부틸에테르 (Diethylene Glycol Di-n-butyl Ether=(CH 3 (CH 2 ) 3 OCH - 2) 2 )O=218.33) 와반응시켜금이온을추출한후염산 (HCl) 으로세정한금함유유 기상에암모니아수 (NH 4 OH) 와반응시켜풀미네이팅골드 (Fulminating Gold)(Au 2 O 3 3NH 3 ) 를제조하는단계와 ; 그리고, 상기제조된풀미네이팅골드 (Fulminating Gold) 에암모니아수 (NH 4 OH) 와환원제인하이드라진 (N 2 H 4 ) 또는 과산화수소수와동시반응시켜초고순도금파우더 (Au Powder) 를제조하는단계를포함하여이루어진다. 대표도 - 도 1-1 -
(72) 발명자 정병희 광주광역시남구백운동 350-14 번지 국남표 광주광역시남구진월동 484 번지삼익세라믹 3 차 APT 301 동 504 호 박이용 광주광역시남구봉선동 1034-4 번지 안전웅 전남화순군화순읍만연리부영아파트 506 동 110 호 - 2 -
특허청구의범위청구항 1 삭제청구항 2 저순도금함유물을왕수 (Aqua Regia) 용액에첨가하여 90~100 C 에서 30분간가열한후실온 (25 C) 까지냉각한다음수산화나트륨 (NaOH) 를첨가하여불순물로존재하는철을제거하여불순물이제거된금함유왕수 (Aqua Regia) 용액을얻는단계와 ; 상기불순물이제거된금함유왕수 (Aqua Regia) 용액에용매추출제인디에틸렌글라이콜디엔부틸에테르 (Diethylene Glycol Di-n-butyl Ether= (CH 3 (CH 2 ) 3 O CH - 2) 2 )O) 와 30분간반응시켜금이온을분리한후염산 (HCl) 을이용하여 30분간세정하고 8mole의암모니아수와 1:1의부피비로 90~100 C 에서 30분간교반하면서풀미네이팅골드 (Fulminating Gold) 를제조하는단계와 ; 상기제조된풀미네이팅골드 (Fulminating Gold) 에 8mole의암모니아수와 1:1의부피비로교반시키고동시에환원제인하이드라진 (N 2 H 4 ) 또는과산화수소 (H 2 O 2 ) 와반응시켜금파우더 (Gold Powder) 를제조하는단계와 ; 상기제조된금파우더 (Gold Powder) 를질산 (HNO 3 ) 용액에 45~55 C 에서 25~35분간반응시켜극미량의불순물을제거한후여과하여금파우더 (Gold Powder) 를회수한후도가니에넣고전기로등을이용하여 1200 C 이상까지용융시켜초고순도의금을정련하는단계를포함하여이루어진것을특징으로하는저순도금을이용한초고순도금의제조방법. 명세서 발명의상세한설명 [0001] 기술분야본발명은초고순도금의제조방법에관한것으로서, 더욱상세하게는금의함량이 60% 75% 의저순도금을왕수 (Aqua Regia) 에용해한후초고순도의가장큰불순물로존재하는철을수산화나트륨 (NaOH) 를이용하여제거하고금함유유기상에암모니아수 (NH 4 OH) 를반응시켜풀미네이팅골드 (Fulminating Gold)(Au 2 O 3 3NH 3 ) 를제조한 후제조된 Fulminating Gold 에 NH 4 OH 와환원제인하이드라진 (N 2 H 4 ) 또는과산화수소수와동시반응시켜 5N 이상 의초고순도금으로제조할수있는저순도금을이용한초고순도금의제조방법에관한것이다. [0002] [0003] [0004] [0005] 배경기술일반적으로산업용금 ( 金 ) 은금도금업이나인쇄회로기판, 인쇄업에사용되고, 반도체제조업이나의약품과같은정밀분야에는고순도의금이사용되고있다. 상기금은그순도가 99.995% 이상이어야만한다. 초고순도금 (99.999% 이상 ) 의종래제조기술은국내에서아직발표된적이없는것으로사료되며, 고순도금 (99.99%) 정제방법으로는다음과같은기술이있다. 예컨대종래기술에의한고순도금정제방법은 85% 98% 의지금 ( 地金 ) 을왕수에용해한후여과하여불순물인염화은을제거하고 2차불순물을제거하기위하여염화금산용액에유기용매인디부틸케비톨 (DI-BUTHYL- CAPITOL) 을가하여금이온을용매추출하여불순물을제외하고금이온만을유기상으로상분리한후, 금이함유된유기상을 1.5N 농도의염산으로역추출한금이온을증발, 건고하여금을일차적으로회수하고회수된금을다시진한황산에용해하여그용액을 200 로유지하여아황산가스를발생시켜금을선택적으로환원, 석출시킨후이를여과, 세척및건조하여순도가 99.995% 이상인고순도금을정제하는방법과상기의일부방법으로지금을용해하여화학적환원석출시켜 1차정제한후양극으로주조한후전기분해하여정제하는전해정련방법이보고되었다. 그러나, 전술한바와같은종래기술에의한고순도금정제방법은기존왕수작업후금이함유된유기상을 1.5N 농도의염산으로역추출한금이온을증발, 건고하여금을일차적으로회수하고, 회수된금을다시진한 - 3 -
황산에용해하여그용액을 200 로유지하여아황산가스를발생시켜금을선택적으로환원, 석출시킨후이를여과, 세척및건조하는등의일련정제공정이복잡하고금함유유기상을진한황산에용해하여그용액을 200 로유지하여아황산가스를발생시켜야하는등의신속하고용이하지못하며대용량의처리를할수없다는문제점이있어현재국내에서는적용되지않고있다. 또한전해정련방법은불순물로함유되어있는은이양극표면에염화은의피막이형성되어부동태현상을초래하므로다량의전력소모와원료금의함량이 98.5% 이상이되어야만고순도금의제조가원활하다는문제점이보고되었다. 발명의내용 [0006] 해결하고자하는과제본발명은상기와같은문제점을해결하기위한것으로, 금의함량이 60% 75% 의저순도금을간단하고용이하며경제적인방법을통해 5N(99.999%) 이상의초고순도금을제조할수있는저순도금을이용한초고순도금의제조방법을제공하려는데그목적이있다. [0007] 과제해결수단전술한바와같은목적을달성하기위한본발명에의한저순도금함유물을왕수 (Aqua Regia) 용액에첨가하여 90~100 C 에서 30분간가열한후실온 (25 C) 까지냉각한다음수산화나트륨 (NaOH) 를첨가하여불순물로존재하는철을제거하여불순물이제거된금함유왕수 (Aqua Regia) 용액을얻는단계와 ; 상기불순물이제거된금함유왕수 (Aqua Regia) 용액에용매추출제인디에틸렌글라이콜디엔부틸에테르 (Diethylene Glycol Di-n-butyl Ether= (CH 3 (CH 2 ) 3 O CH - 2) 2 )O) 와 30분간반응시켜금이온을분리한후염산 (HCl) 을이용하여 30분간세정하고 8mole의암모니아수와 1:1의부피비로 90~100 C 에서 30분간교반하면서풀미네이팅골드 (Fulminating Gold) 를제조하는단계와 ; 상기제조된풀미네이팅골드 (Fulminating Gold) 에 8mole의암모니아수와 1:1의부피비로교반시키고동시에환원제인하이드라진 (N 2 H 4 ) 또는과산화수소 (H 2 O 2 ) 와반응시켜금파우더 (Gold Powder) 를제조하는단계와 ; 상기제조된금파우더 (Gold Powder) 를질산 (HNO 3 ) 용액에 45~55 C 에서 25~35분간반응시켜극미량의불순물을제거한후여과하여금파우더 (Gold Powder) 를회수한후도가니에넣고전기로등을이용하여 1200 C 이상까지용융시켜초고순도의금을정련하는단계를포함하여이루어진것을특징으로한다. [0008] 효과 본발명에의한저순도금을이용한초고순도금의제조방법에의하면, 가장큰불순물로존재하는철을수산화 나트륨 (NaOH) 을이용하여간단히제거하고, 금함유유기상에암모니아수 (NH 4 OH) 를반응시켜풀미네이팅골드 (Fulminating Gold) 를제조하며, 제조된풀미네이팅골드 (Fulminating Gold) 에암모니아수 (NH 4 OH) 와환원제인하이드라진 (N 2 H 4 ) 또는과산화수소수와동시반응시켜금의함량이 60% 75% 의저순도금을 99.999% 이상의초고순도금으로제조함으로써작업속도의향상및공정의간편화를통해종래의방법에비해비용적인면과금의순도향상면에서현저한효과가있다. [0009] 첨언하면, 이로인해기존금함유유기상을진한황산에용해하여그용액을 200 로유지하여아황산가스를발생시켜야하는등의신속하고용이하지못하며대용량의정제처리를할수없어국내에적용되지않고있다는문제점과아울러전해정련방법은금함량이 98.5% 이상이되어야만원활하다는문제점을동시에해결할수있으며또한작업공정을단순화하여제조시간이짧고용이하게 99.999% 이상의반도체용및의료용초고순도금을제조할수있는경제적효과와수입대체할수있는효과가있다. [0010] [0011] 발명의실시를위한구체적인내용도 1은본발명에따른저순도금을이용한초고순도금의제조방법의공정도로서, 이하, 본발명에의한구체적인공정을설명한다. (S10) 철불순물제거 - 4 -
[0012] 60% 75% 의저순도금함유물을왕수 (Aqua Regia) 용액 (HCl:HNO 3 =3:1) 에첨가하여 90 100 의상온에서 30 분간 가열하여용해하고실온 (25 ) 까지냉각하여여과한용액에 3 Mole 의수산화나트륨 (NaOH) 을첨가하면서 ph 농 도를 3.5 로조절하면철불순물 (Goethite, FeOOH) 이침전되므로이를여과하여제거하고 ph 가 3.5 로조절된금 함유용액에기첨가한수산화나트륨 (NaOH) 과동일한 Mole 량만큼의 HCl 을첨가하여 ph 를 0 으로조절한다. [0013] [0014] (S20) Fulminating Gold(Au 2 O 3 3NH 3 ) 제조 상기철불순물이제거된금함유왕수 (Aqua Regia) 용액에용매추출제인디에틸렌글리콜디엔부틸에테르 (Diethylene Glycol Di-n-butyl Ether=(CH 3 (CH 2 ) 3 OCH - 2) 2 )O=218.33; 이하 DGDE) 를금함량 50g 당 1L 를첨가하여 30 분간반응시켜유기상금이온를분리하고 2M 의염산 (HCl) 을이용하여 (HCl:DGDE=2:1) 금을함유한 DGDE 를 30 분간세정하고분리한다. [0015] [0016] [0017] 상기분리된금함유유기상에암모니아수 (25%, 8M) 와 1:1의부피비로상온에서 30분 100rpm의속도로교반하면서반응시키고여과하면노란색침전물의풀미네이팅골드 (Fulminating Gold) 가제조된다. Diethylene Glycol Di-n-butyl Ether=(CH 3 (CH 2 ) 3 OCH - 2) 2 )O=218.33 1) DEGE-AuCl 4 Reacion formula [0018] [0019] 2) Fulminating gold formation [0020] [0021] [0022] (S30) Gold powder 제조 풀미네이팅골드 (Fulminating Gold)(Au 2 O 3 3NH 3 ) 로제조된금에암모니아수 (NH 4 OH)(25%, 8M) 를상기 S20 에서첨가 한양만큼투입하여교반시키고동시에환원제 (N 2 H 4 or H 2 O 2 ) 를금의함량비만큼천천히첨가하면갈색의금용 액이제조되며이를 20 분간정치하여여과하면초고순도금파우더 (Gold powder) 가제조된다. [0023] Au reduction process [0024] [0025] 상기금파우더 (Gold powder) 를질산 (HNO 3 ) 용액 (Gold 1kg/ 질산 1L) 에 45 55 에서 25~35 분간반응시켜극미량 의불순물을제거한후여과하여금파우더 (Gold powder) 를회수한후 Quartz 도가니에넣고전기로등을이용 하여 1200 이상까지용융시켜반도체용초고순도의금을정련한다. [0026] [0027] [0028] 이하, 본발명의구체적인실시예들을상세히설명한다. [ 실시예 1] 저순도금 ( 시중 14k, 18k) 25g을 0.5L의왕수 (Aqua Regia) 용액에용해한후원자흡광분석법 (Atomic Absorption Spectrophotometer, 이하 AAS) 를이용해정량분석한결과가아래의표와같다. - 5 -
[0029] [0030] 상기성분조성을갖는저순도금 25g을분말화하여왕수 (Aqua Regia) 용액 0.5L에넣고 100 까지 30분간완전히용해하고실온 (25 ) 까지냉각시켜여과한용액에 3M의수산화나트륨 (NaOH) 을첨가하면서 ph를 3.5로조절하면불순물인 Geothite (FeOOH) 가침전되고이를여과하여제거한다음상기 NaOH 투입량만큼의염산 (HCl)(10M) 을첨가하여왕수 (Aqua Regia) 용액의 ph를 "0" 이하로조절하였다. [0031] [0032] [0033] 상기철불순물이제거된왕수 (Aqua Regia) 용액에 DGDE 0.5L 와 30 분간교반시켜금이온을 DGDE 에흡장시켜분 리하고 2M 의염산 (HCl) 을 1L 첨가하여 30 분간세정하고분리하였다. 상기분리된금함유유기상에암모니아수 (NH 4 OH, 25%, 8M) 0.5L 를실온에서 30 분 100rpm 의속도로교반, 반응 시키고여과하여노란색침전물의풀미네이팅골드 (Fulminating Gold) 를제조하였다. [0034] [0035] 상기풀미네이팅골드 (Fulminating Gold) 로제조된금에암모니아수 0.5L 를투입하면서교반시키고여기에환원 제 (N 2 H 4 or H 2 O 2 ) 25ml 를천천히첨가하면갈색의금파우더 (Powder) 가제조되고이를 20 분간정치, 여과하여 고순도금파우더 (Gold powder) 를제조하였다. [0036] [0037] 상기금파우더 (Gold powder) 를 3M 의질산 (HNO 3 ) 0.5L 에 50 에서 30 분간반응시켜여과하고 Quartz 도가니에 넣은다음전기로를이용하여 1200 이상까지용융시켜초고순도의금을정련하였고정제제조된금의순도는 ICP-MS 분석결과 99.99975% 의순도였다. 이때, 금파우더 (Gold Powder) 중의불순물로는구리 (Cu) 45ppb 가함 유되어있었다. [0038] [0039] [ 실시예 2] 저순도금 50g 을 1L 의왕수 (Aqua Regia) 에용해한후 AAS 를이용해정량분석한결과가아래의표와같다. [0040] - 6 -
[0041] [0042] [0043] 상기성분조성을갖는저순도금을실시예 1과동일한방법과상대적비율의시약첨가로실시한결과, 금파우더 (Gold Powder) 중의불순물로는구리 (Cu) 90ppb가함유되어있어 99.99978% 의순도를나타냈다. [ 실시예 3] 저순도금 100g을 2L의왕수 (Aqua Regia) 에용해한후 AAS를이용해정량분석한결과가아래의표와같다. [0044] [0045] [0046] [0047] 상기성분조성을갖는저순도금을실시예 1과같은동일한방법과상대적비율의시약첨가로실시한결과, 금파우더 (Gold Powder) 중의불순물로는 Cu 450ppb가함유되어있어 99.9994% 의순도를나타냈다. [ 실시예 4] 저순도금 21g을 0.5L의왕수 (Aqua Regia) 용액에용해한후 AAS를이용해정량분석한결과가아래의표와같다. [0048] [0049] [0050] [0051] 상기성분조성을갖는저순도금을실시예 1과같은동일한방법과상대적비율의시약첨가로실시한결과, 금파우더 (Gold Powder) 중의불순물로는백금 (Pt) 95ppb, 팔라듐 (Pd) 4ppb가함유되어있어 99.9993% 의순도를나타냈다. [ 실시예 5] 저순도금 10g을 0.2L의왕수 (Aqua Regia) 용액에용해한후 AAS를이용해정량분석한결과가아래의표와같다. [0052] [0053] 상기성분조성을갖는저순도금을실시예 1 과같은동일한방법과상대적비율의시약첨가로실시한결과, Gold Powder 중의불순물로는구리 (Cu) 47ppb 가함유되어있어 99.9993% 의순도를나타냈다. [0054] 도면의간단한설명 도 1 은본발명에따른저순도금을이용한초고순도금의제조공정도. - 7 -
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