금광에서의 교반 시안화 침출의 주요 공정

개요

1887년부터 산업 생산에 사용되어 온 시안화침출법은 시안화 용액을 침출제로 사용하여 금과 은을 함유하는 광물 원료에서 금과 은을 추출하는 광물 침출 공정 입니다 . 교반 시안화침출법은 시안화침출법의 중요한 방법 중 하나이며, 금광 산업에서 널리 사용됩니다.

교반 시안화 침출의 원리

시안화물, 예를 들어 시안화나트륨 (NaCN)은 시안화 공정의 핵심 시약입니다. 시안화나트륨은 무색 투명한 결정이며, 불순물로 인해 회황색을 띠는 경우가 많습니다. 물에 매우 잘 녹으며, 용해도는 20% 이상입니다. 수용액의 pH를 7로 낮추면 시안화물은 거의 완전히 휘발성 시안화수소 가스로 분해되는데, 이는 무색의 매우 유독한 기체입니다. 용액 내에서 시안화수소는 약산이며 이온화가 어렵고 금과 은에 대한 침출 효과가 없습니다. pH가 12가 되면 용액 내 시안화물은 거의 완전히 시안화 이온으로 해리됩니다. 따라서 시안화 공정은 반드시 알칼리성 환경에서 수행해야 합니다.

일반적으로 산소가 존재하는 환경에서 금의 시안화 침출은 전기화학적 부식 과정입니다. 시안화물은 산소와 함께 알칼리성 환경에서 금과 반응하여 수용성 금-시안화물 복합체를 형성하여 광석에서 금을 용해시킵니다.

교반 시안화 침출 공정

1. 침출 원료의 준비

• 분쇄 : 채굴된 원광석은 먼저 분쇄기에 투입되어 분쇄됩니다. 분쇄 과정은 조분쇄, 중분쇄, 정분쇄로 나뉩니다. 조분쇄기와 원추형 분쇄기는 주로 조분쇄와 중분쇄에 사용되며, 큰 광석 덩어리를 수 센티미터 크기의 작은 입자로 부수는 데 주로 사용됩니다. 해머 분쇄기는 주로 정분쇄에 사용됩니다.

• 분쇄 : 분쇄된 광석은 볼밀에 투입되어 적절한 입자 크기로 추가 분쇄됩니다. 일반적으로 금 광물이 완전히 분리되도록 광석 입자 크기가 200메쉬 이하가 60%~90%를 차지해야 합니다. 일반적으로 격자형 볼밀은 조분쇄에, 오버플로우형 볼밀은 미분쇄에 사용됩니다.

• 슬러리 제조 : 분쇄된 광석 펄프를 교반 탱크에 넣습니다. 적절한 양의 물을 첨가하여 광석 펄프의 농도를 조절하는데, 일반적으로 30%~50%로 유지합니다. 동시에 석회와 같은 조절제를 첨가하여 광석 펄프의 pH를 10~11로 조절합니다. 이는 시안화 침출에 유리하고 다른 불순물의 용해를 억제하는 알칼리성 환경을 조성하기 위함입니다.

2. 교반 시안화 침출

• 침출제 첨가 : 시안화나트륨 (NaCN) 또는 시안화칼륨(KCN) 과 같은 시안화제를 조정된 광석 슬러리에 첨가합니다. 완전 교반 조건에서 시안화물은 금과 화학 반응을 일으켜 수용성 금 시안화물 착물을 형성합니다.

• 침출 설비 : 침출 공정은 일반적으로 여러 개의 교반 탱크를 직렬로 연결하여 진행됩니다. 교반 탱크는 혼합 방식에 따라 압축 공기 교반 탱크, 기계식 교반 탱크, 혼합 교반 탱크의 세 가지 유형으로 나눌 수 있습니다.

• 침출 조건 : 광석 슬러리 내 시안화나트륨 농도는 일반적으로 0.02%~0.1%입니다. 공정 중 석회를 첨가하여 광석 슬러리의 pH를 9~12로 유지합니다. 용존 산소 농도와 시안화나트륨 농도의 최적 비율을 유지하기 위해 공기를 주입합니다. 금이 완전히 용해되도록 침출 시간은 일반적으로 24~48시간입니다.

3. 고액 분리 및 세척

• 고액 분리 : 침출 후, 광석 슬러리는 농축기 및 여과기와 같은 장비를 통해 고액 분리되어 금 함유 침출액과 침출 잔류물을 얻습니다. 농축기는 중력 침전 원리를 이용하여 광석 슬러리 내 고형 입자를 바닥으로 침전시키고, 상등액이 금 함유 침출액이 됩니다. 여과기는 농축기 하부 유출액을 추가로 여과하여 고액 분리 효율을 향상시킵니다.

• 세척 : 시안화물 침출액과 침출 잔류물을 충분히 분리하기 위해 일반적으로 농축, 여과 또는 이 둘의 조합으로 구성된 3~5단계의 세척 공정이 사용됩니다. 이는 시안화 침출에서 핵심적인 공정입니다. 일반적으로 사용되는 방법은 연속 역류식 데칸테이션법(CCD법)입니다. 이 방법에 사용되는 농축기는 단층형과 다층형으로 나눌 수 있습니다. 중국의 많은 시안화 농축 시설에서는 고액 분리 및 연속 역류 세척을 위해 2~3층 농축기를 사용합니다.

4. 골드 회수

• 아연 분말 치환법 : 금이 함유된 침출액에 아연 분말을 첨가합니다. 아연은 치환 반응을 통해 금 시안화물 착물과 반응하여 금을 금속 금으로 환원시키고 침전시킵니다. 여과 후 금 슬러지를 얻고, 이 금 슬러지를 용융 등의 공정을 거쳐 조금으로 만듭니다.

• 활성탄 흡착법 : 금이 함유된 침출액에 활성탄을 첨가하면 금 시안화물 착물이 활성탄에 흡착됩니다. 그 후, 탈착 및 전해 채취 등의 공정을 통해 활성탄으로부터 금을 회수합니다. 이 방법은 탄소침출법(CIP)과 탄소침출법(CIL)으로 세분화될 수 있습니다.

• CIP 공정 : 먼저 시안화 침출을 실시한 후, 활성탄을 광석 슬러리에 첨가하여 금을 흡착합니다. CIP 공정에서 침출과 흡착은 두 개의 독립적인 공정입니다. 흡착 공정에서는 침출 공정이 기본적으로 완료된 상태이며, 흡착조의 크기, 수량 및 운전 조건은 흡착 매개변수에 따라 결정됩니다.

• CIL 공정 : 활성탄을 침출조에 첨가하여 침출과 흡착을 동시에 진행하는 공정입니다. 일반적으로 침출 작업은 흡착 작업보다 시간이 더 오래 걸립니다. 따라서 침출조의 크기, 통기량, 투입량은 침출 조건에 따라 결정됩니다. 흡착 속도는 용액 내 용해된 금의 농도에 비례하므로, 전단 흡착조에서 용해된 금의 농도를 높이고 동시에 침출 시간을 늘리기 위해 침출 및 흡착 전에 1~2단계의 사전 침출 공정을 추가하는 것이 일반적입니다.

5. 테일링 처리

금 채굴 후 발생하는 광미에는 일반적으로 일정량의 잔류 시안화물과 기타 불순물이 포함되어 있습니다. 환경 보호 요건을 충족하기 위해서는 광미를 적절히 처리해야 합니다. 일반적인 처리 방법으로는 화학적 산화법(예: 이산화황-공기법), 자연 분해법, 생분해법 등이 있으며, 이러한 방법들은 잔류 시안화물 농도를 국가 기준치 이하로 낮추고 환경 오염을 방지하는 데 효과적입니다. 처리된 광미는 적재 또는 기타 적절한 방법으로 폐기할 수 있습니다.

맺음말

교반 시안화침출법은 금광석에서 금을 추출하는 데 중요한 공정입니다. 원료 준비, 교반 침출, 고액 분리, 금 회수 및 광미 처리와 같은 일련의 공정을 통해 금광석에서 금을 효과적으로 추출할 수 있습니다. 그러나 시안화물의 독성 때문에 교반 시안화침출법을 사용할 때는 안전한 생산과 환경 보호에 각별히 주의해야 하며, 이는 금광산업의 지속 가능한 발전을 보장하는 데 필수적입니다.