전자제품에 사용되는 회로 기판(PCB)에는 소량의 금이 포함되어 있습니다. 특히 컴퓨터, 스마트폰, TV, 가전제품 등의 내부 부품에는 금이 도금된 부분이 많습니다. 이러한 전자기판에서 금을 추출하는 과정은 크게 분류 → 분쇄 → 화학적 처리 → 금 회수 → 정제 단계로 진행됩니다.
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1. 금이 포함된 전자 부품 분류
전자기판에 있는 모든 부품이 금을 포함하고 있는 것은 아닙니다. 따라서 금이 많이 포함된 부품을 선별하는 과정이 필요합니다.
✔ 금이 많이 들어 있는 부품
- CPU(컴퓨터 프로세서): 금 핀이 많이 포함됨.
- RAM(메모리 칩): 금 도금된 커넥터가 있음.
- 메인보드(PCB 회로 기판): 특정 부분에 금 도금이 있음.
- 커넥터 및 단자: 금 도금된 핀이 포함된 경우가 많음.
📌 이 부품들을 따로 분리하여 금만 추출하는 작업을 진행합니다.
2. 전자기판 분쇄 및 금속 분리
전자기판을 그대로 처리하기는 어렵기 때문에 잘게 부순 후 금속과 비금속을 분리하는 과정이 필요합니다.
🔹 분쇄 방법
- 망치나 수공구 사용: 소량 처리 시 가능하지만 비효율적.
- 기계 분쇄(해머밀, 볼밀 사용): 빠르고 균일하게 부술 수 있음.
- 체망 사용: 분쇄된 입자를 크기별로 분류.
🔹 금속과 비금속 분리
- 자석 이용(자기 분리법): 철, 니켈 같은 자성을 띠는 금속 제거.
- 비중 차이 이용(중력 분리법): 무거운 금속(금, 구리 등)과 가벼운 플라스틱 분리.
- 정전기 분리법: 금속과 비금속을 정전기를 이용해 구분.
📌 이 과정을 통해 금이 포함된 미세한 입자를 모아 화학적 추출을 진행할 준비를 합니다.
3. 화학적 방법을 이용한 금 추출
금은 일반적인 방법으로 쉽게 녹지 않기 때문에 화학 용액을 사용해 용해시킨 후 회수합니다.
① 기타 금속 제거 (전처리 과정)
- 질산(HNO₃) 처리: 구리(Cu), 니켈(Ni), 주석(Sn) 같은 불필요한 금속을 먼저 녹여 제거.
- 반응식: 3Cu+8HNO3→3Cu(NO3)2+2NO+4H2O3Cu + 8HNO_3 → 3Cu(NO_3)_2 + 2NO + 4H_2O
- 이 과정을 거치면 금만 남게 됨.
② 왕수를 이용한 금 용해
왕수(염산 + 질산 3:1 혼합액)를 이용해 금을 녹이는 과정입니다.
- 반응식: Au+3HNO3+4HCl→H[AuCl4]+3NO2+H2OAu + 3HNO_3 + 4HCl → H[AuCl_4] + 3NO_2 + H_2O
- 이 과정에서 금이 녹아 테트라클로로금산(H[AuCl₄]) 용액이 생성됩니다.
📌 주의 사항: 왕수는 강한 부식성(초강산)을 가지고 있어 매우 위험하니 반드시 보호 장비를 착용해야 하며, 환기 시설이 갖춰진 곳에서 작업해야 합니다. 왕수는 반드시 플라스틱 용기(내산성)에 담아 사용해야 합니다.
4. 금 회수 (침전법)
왕수에 녹아 있는 금을 다시 회수하는 과정입니다.
🔹 아황산나트륨(Na₂SO₃) 침전법
- 아황산나트륨을 첨가하면 금 이온이 다시 금속 형태로 변합니다.
- 반응식: 2AuCl4−+3SO2+6H2O→2Au+3SO42−+8HCl2AuCl_4^- + 3SO_2 + 6H_2O → 2Au + 3SO_4^{2-} + 8HCl
- 결과적으로 금이 미세한 가루 형태로 침전됩니다.
🔹 아연 분말 침전법
- 아연(Zn) 분말을 넣으면 금이 환원되어 가라앉습니다.
- 반응식: 2AuCl4−+3Zn→2Au+3ZnCl22AuCl_4^- + 3Zn → 2Au + 3ZnCl_2
📌 이 과정이 끝나면 금이 침전된 상태로 남게 됩니다.
5. 금 정제 및 제련
금의 순도를 높이고, 순금으로 만들기 위한 과정입니다.
🔹 금 세척
- 증류수와 산세척(HCl + 물)을 이용해 불순물 제거.
🔹 건조 및 용융
- 1,064°C 이상의 고온에서 용융 후 금괴(골드 바)로 주조.
🔹 전해 정제 (Electrolytic Refining)
- 전기분해를 통해 99.99% 이상의 순금 제작.
📌 이 과정을 통해 고순도 금을 회수할 수 있습니다.
6. 환경 보호 및 폐기물 처리
금 추출 과정에서는 강산과 중금속이 포함된 폐기물이 발생할 수 있어 적절한 처리 과정이 필요합니다.
✔ 폐액 중화 처리
- 폐액에 **수산화나트륨(NaOH) 또는 석회수(Ca(OH)₂)**를 넣어 중화 후 배출.
- 반응식: HNO3+NaOH→NaNO3+H2OHNO_3 + NaOH → NaNO_3 + H_2O
✔ 금 외의 귀금속 회수
- 남아 있는 구리(Cu), 은(Ag), 팔라듐(Pd) 등도 추가 공정을 통해 회수 가능.
전자기판에서 금을 추출하는 과정은 기계적 분쇄 → 화학적 용해 → 침전 회수 → 정제로 이루어지며, 안전한 작업 환경과 폐기물 처리 절차가 필수적입니다. 이 과정을 거치면 99.99% 순도의 금을 회수할 수 있으며, 적절한 방법을 사용하면 경제적으로도 높은 가치를 창출할 수 있습니다.
참고. 폐 왕수 처리 방법
왕수(Aqua Regia)로 금을 추출한 후 폐 왕수는 매우 강한 산성과 독성을 가지므로, 반드시 안전한 방법으로 중화 및 처리해야 합니다. 아래와 같은 절차를 따르면 안전하게 처리할 수 있습니다.
1. 왕수 성분 확인
왕수는 염산(HCl)과 질산(HNO₃)의 혼합물로, 금을 녹이는 과정에서 염화금(III)(AuCl₃) 및 질산 이온(NO₃⁻)이 포함됩니다. 또한, 일부 중금속 이온이 용해될 수 있으므로 주의가 필요합니다.
2. 중화 과정 (필수)
왕수를 직접 버리면 환경 오염과 위험을 초래하므로 중화 과정을 거쳐야 합니다.
(1) 중화제 준비
- 탄산수소나트륨(베이킹소다, NaHCO₃) 또는 **수산화나트륨(NaOH, 가성소다)**을 사용하여 중화할 수 있습니다.
- 일반적으로 탄산수소나트륨이 더 안전한 선택입니다.
(2) 중화 과정
- 폐 왕수를 플라스틱 용기(내산성 용기)에 담는다.
- 절대 유리나 금속 용기를 사용하지 마세요.
- 환기가 잘되는 곳에서 작업하세요.
- 중화제(탄산수소나트륨 또는 수산화나트륨)를 천천히 추가한다.
- 거품과 가스(이산화탄소 CO₂)가 발생할 수 있으므로 천천히 넣어야 합니다.
- pH 측정지를 사용하여 pH 7~8 수준이 될 때까지 조절합니다.
3. 침전물 제거 및 여과
중화 과정이 끝난 후 중금속 침전물이 발생할 수 있습니다. 이를 제거하려면:
- 응집제(예: 황화나트륨, Na₂S)를 추가하여 중금속을 침전시킨다.
- 침전물을 여과(커피 필터 또는 미세 여과지 사용)하여 별도 보관한다.
- 남은 액체(pH 중화된 용액)는 많은 물과 함께 희석하여 하수 처리 가능하다.
- 단, 한국의 환경법상 특정 유해물질이 포함된 폐액은 폐기물 처리업체를 통해야 할 수도 있음.
- 반드시 관련법을 확인하세요.
4. 침전물 처리
여과 후 남은 중금속 침전물(주로 금속 산화물이나 염화물)은 일반 쓰레기로 버리지 않고, 유해 폐기물 수거 업체에 맡기는 것이 좋습니다.
5. 환경법 및 규정 확인
- 한국에서는 화학폐기물 처리를 위한 환경법이 적용됩니다.
- 대량의 폐 왕수를 처리하는 경우, 환경부 지정 폐기물 처리 업체를 이용해야 할 수도 있습니다.
- 지역 보건소 또는 환경부에 문의하여 적절한 처리 방법을 확인하세요.