금광에서의 시안화물 침출 공정: 용해에서 회수까지의 완전한 공정

개요

금광석에서 금을 추출하는 것은 수세기 동안 큰 관심의 대상이었습니다. 이용 가능한 다양한 방법 중에서, 시안화물 침출 상업 분야에서 가장 널리 사용되는 기술 중 하나로 떠올랐습니다. 금 채굴 산업. 이 공정은 호스트 물질에서 금을 효율적으로 용해하여 귀금속을 더 농축된 형태로 회수할 수 있게 합니다. 이 기사에서는 시안화물 용액에서 금을 처음 용해하는 것부터 금속을 최종 회수하는 것까지 금 채굴에서 시안화물 침출의 전체 공정을 자세히 살펴봅니다.

시안화물 용액에서 금의 용해

관련 화학 반응

시안화물 용액에서 금이 용해되는 것은 복잡한 일련의 화학 반응에 기초합니다. 전체 반응은 다음 방정식으로 표현할 수 있습니다.

4Au + 8NaCN + O₂ + 2H₂O → 4Na[Au(CN)₂] + 4NaOH

이 반응에서 금(Au)은 다음과 반응합니다. 시안화 나트륨 (NaCN)을 산소(O₂)와 물(H₂O)의 존재 하에 반응시켜 디시아노금산나트륨(Na[Au(CN)₂])과 수산화나트륨(NaOH)을 형성합니다. 이 반응에서 산소의 역할은 산화제 역할을 하여 금의 용해를 촉진하기 때문에 중요합니다.

최적 용해 조건

금을 효율적으로 용해하려면 몇 가지 조건을 신중하게 제어해야 합니다. 용액의 시안화물 농도는 중요한 요소입니다. 일반적으로 0.05~0.1% NaCN 농도가 침출 공정에 사용됩니다. 농도가 높으면 금 용해가 비례적으로 증가하지 않고 시안화물 소모가 증가할 수 있는 반면, 농도가 낮으면 침출이 느리고 불완전할 수 있습니다.

용액의 pH도 중요한 역할을 합니다. 침출 공정은 약알칼리성 매질에서 가장 효과적이며, pH 범위는 9.5~11입니다. 이 pH에서 시안화물 이온은 해리되지 않은 형태(HCN)로 존재하며, 이는 금에 대한 반응성이 더 큽니다. pH를 조정하는 것은 일반적으로 침출 용액에 석회(CaO)를 첨가하여 달성됩니다.

온도는 또 다른 중요한 매개변수입니다. 반응은 주변 온도에서 발생할 수 있지만, 약 25~35°C의 약간 높은 온도는 금 용해 속도를 높일 수 있습니다. 그러나 온도를 너무 높이면 시안화물이 분해되어 효과가 감소할 수 있습니다.

광석의 전처리

분쇄 및 연삭

시안화물 침출 공정을 시작하기 전에 금이 함유된 광석을 사전 처리해야 합니다. 이 사전 처리의 첫 번째 단계는 일반적으로 다음과 같습니다. 눌러 터뜨리는 연마. 광석은 크기를 줄이기 위해 분쇄된 다음 미세한 입자로 분쇄됩니다. 이렇게 하면 광석의 표면적이 늘어나 침출 과정에서 금 입자와 시안화물 용액 사이의 접촉이 더 효율적으로 이루어집니다.

분쇄 정도는 신중하게 제어됩니다. 과도한 분쇄는 미세한 슬라임의 형성으로 이어질 수 있으며, 이는 이후의 고체-액체 분리 단계에서 문제를 일으킬 수 있습니다. 반면, 과소 분쇄는 금 입자의 노출이 충분하지 않아 침출이 불완전해질 수 있습니다.

로스팅과 생물산화

어떤 경우에는 금광석에 시안화물에 의한 금의 직접 용해를 막는 내화성 광물이 들어 있을 수 있습니다. 이러한 광석의 경우 로스팅이나 생물 산화와 같은 추가 전처리 방법이 필요할 수 있습니다.

로스팅은 황화물과 같은 내화성 광물을 산화시키기 위해 공기가 있는 곳에서 광석을 가열하는 것을 포함합니다. 이 산화 과정은 광물을 분해하여 금 입자를 방출하고 시안화물 용액에 더 쉽게 접근할 수 있게 합니다.

반면 생물 산화는 미생물을 사용하여 내화성 광물을 산화시킵니다. 이는 더 낮은 온도에서 작동하고 유해한 배출물을 덜 생성하기 때문에 로스팅보다 환경 친화적인 대안입니다. 일반적으로 박테리아나 곰팡이인 미생물은 광석에 존재하는 특정 내화성 광물을 산화하는 능력에 따라 선택됩니다.

침출 과정

교반 탱크 침출

교반 탱크 침출은 시안화물 침출에 가장 일반적으로 사용되는 방법 중 하나입니다. 이 공정에서 사전 처리된 광석은 대형 교반 탱크에서 시안화물 용액과 혼합됩니다. 탱크에는 광석과 용액의 철저한 혼합을 보장하는 교반기가 장착되어 금 입자와 시안화물 이온 간의 접촉을 촉진합니다.

침출 시간은 광석의 특성과 운영 조건에 따라 달라질 수 있습니다. 일반적으로 침출 과정은 몇 시간에서 며칠까지 걸릴 수 있습니다. 이 기간 동안 침출수 샘플을 주기적으로 채취하여 분석하여 금 용해 진행 상황을 모니터링합니다.

힙 침출

힙 리칭은 특히 저품위 금광석에 널리 사용되는 또 다른 방법입니다. 이 공정에서 분쇄된 광석은 불투과성 라이너 위에 큰 더미로 쌓입니다. 그런 다음 시안화물 용액을 더미 위에 뿌려 광석을 통해 스며들게 합니다. 용액이 더미를 통과하면서 금 입자를 용해하고 결과적으로 생긴 임신 용액은 더미 바닥에 수집됩니다.

힙 리칭은 다음과 같은 방법에 비해 비용 효율적인 방법입니다. 교반 탱크 침출 장비에 대한 자본 투자가 덜 필요하기 때문입니다. 그러나 더 느린 공정이며 비교적 금 함량이 낮은 광석에 더 적합합니다.

고액 분리

여과기

침출 과정이 완료된 후 다음 단계는 용해된 금이 포함된 임신 용액에서 고체 잔류물(테일링)을 분리하는 것입니다. 여과는 고체-액체 분리에 가장 일반적으로 사용되는 방법 중 하나입니다. 이 과정에서 슬러리(고체와 액체의 혼합물)를 필터 천이나 필터 프레스와 같은 필터 매체에 통과시킵니다. 고체 입자는 필터 매체에 유지되는 반면 액체(임신 용액)는 통과하여 수집됩니다.

필터 매체의 선택은 고체 입자의 특성과 작동 조건에 따라 달라집니다. 예를 들어, 고체 입자가 매우 미세한 경우 더 미세한 메시 필터 천이 필요할 수 있습니다.

경사분리

데칸테이션은 고체-액체 분리에 사용할 수 있는 또 다른 방법으로, 특히 고체 입자가 비교적 크고 쉽게 침전될 때 유용합니다. 이 공정에서 슬러리는 침전 탱크에 일정 시간 동안 방치합니다. 고체 입자는 중력으로 인해 탱크 바닥에 침전되고, 맑은 상층액(임신 용액)은 조심스럽게 데칸테이션합니다.

데칸테이션은 여과에 비해 더 간단하고 에너지 집약도가 낮은 방법입니다. 그러나 매우 미세한 고체 입자를 분리하는 데는 효과적이지 않을 수 있습니다.

임신 용액에서 금 회수

활성탄 흡착

임신용액에서 금을 회수하는 가장 일반적인 방법 중 하나는 다음과 같습니다. 활성탄 흡착. 이 공정에서 활성탄을 임신 용액에 첨가합니다. 금-시안화물 복합체는 활성탄 표면에 대한 강한 친화력을 가지고 있으며, 결과적으로 금이 탄소 입자에 흡착됩니다.

그런 다음 탄소 입자는 일반적으로 선별 또는 여과를 통해 용액에서 분리됩니다. 그런 다음 금이 적재된 탄소는 금을 탈착하기 위해 추가로 처리됩니다. 이는 일반적으로 탄소를 고온 증기 처리하거나 화학적 탈착제를 사용하여 수행됩니다.

아연 침전

아연 침전, Merrill-Crowe 공정이라고도 알려진 이 방법은 금 회수를 위한 또 다른 방법입니다. 이 공정에서 아연 가루를 임신 용액에 첨가합니다. 아연은 금보다 전기 양성도가 더 강해서 결과적으로 금-시안화물 복합체에서 금을 대체합니다. 이 반응은 다음 방정식으로 표현할 수 있습니다.

2Na[Au(CN)2] + Zn → XNUMXAu + NaXNUMX[Zn(CN)₄]

침전된 금은 반응하지 않은 아연과 함께 고체 슬러지를 형성합니다. 이 슬러지는 그런 다음 용액에서 분리되고 금은 더 정제되어 순수한 제품을 얻습니다.

금의 정제

제련

임신 용액에서 금을 회수한 후에는 일반적으로 남아 있는 불순물을 제거하기 위해 정제해야 합니다. 제련은 금 정제의 가장 일반적인 방법 중 하나입니다. 이 공정에서 금이 포함된 물질은 붕사와 같은 플럭스가 있는 상태에서 고온으로 가열됩니다. 플럭스는 금의 녹는점을 낮추는 데 도움이 되며 불순물과 반응하여 용융된 금에서 분리할 수 있는 슬래그를 형성합니다.

녹은 금은 주형에 부어 잉곳을 형성합니다. 이 잉곳은 추가로 가공되거나 반제품으로 판매될 수 있습니다.

전해정제

전해 정련은 금 정련을 위한 보다 진보된 방법입니다. 이 공정에서 금이 포함된 양극은 순수한 금 음극과 함께 전해 셀에 놓입니다. 전해질은 일반적으로 염화금 또는 기타 금 염의 용액입니다. 전류가 셀을 통과하면 양극의 금이 전해질에 용해된 다음 음극에 침전됩니다.

금보다 전기 양성도가 높은 불순물은 전해질에 용해되지만 음극에는 침전되지 않는 반면, 금보다 전기 양성도가 낮은 불순물은 셀 바닥에 슬러지로 남습니다. 이로 인해 매우 순도가 높은 금 제품이 생성됩니다.

환경 고려 사항

시안화물 관리

시안화물은 매우 독성이 강한 물질이며, 금 채굴 과정에서 시안화물을 적절히 관리하는 것이 매우 중요합니다. 많은 국가에서 금 채굴에서 시안화물을 사용하는 것은 환경과 인간 건강에 미치는 영향을 최소화하기 위해 엄격하게 규제됩니다.

시안화물 관리의 핵심 측면 중 하나는 시안화물 유출을 방지하는 것입니다. 광산 작업에는 시안화물이 포함된 용액이 환경으로 누출되는 것을 방지하기 위한 적절한 격리 시스템이 필요합니다. 또한 시안화물이 포함된 폐수의 처리도 중요합니다. 시안화물이 포함된 폐수를 처리하는 데에는 화학적 산화, 생물학적 처리, 이온 교환과 같은 여러 가지 방법이 있습니다.

테일링스 처리

금 회수 과정 후 생성된 고형 잔류물(미사일)도 적절히 폐기해야 합니다. 미사일에는 미량의 시안화물과 기타 중금속이 포함될 수 있으며, 올바르게 관리하지 않으면 환경에 위협이 될 수 있습니다.

꼬리물 폐기의 일반적인 방법 중 하나는 꼬리물 댐에 저장하는 것입니다. 이 댐은 꼬리물을 담고 환경으로 오염 물질이 방출되는 것을 방지하도록 설계되었습니다. 어떤 경우에는 꼬리물을 재처리하여 남아 있는 귀중한 광물을 회수하거나 환경 영향을 줄일 수도 있습니다.

맺음말

금 채굴에서 시안화물 침출 공정은 시안화물 용액에 금을 용해하고, 광석을 사전 처리하고, 침출하고, 고체-액체 분리하고, 금 회수하고, 정제하고, 환경 관리하는 복잡하고 여러 단계로 이루어진 공정입니다. 이 공정의 각 단계는 환경 영향을 최소화하면서 금의 효율적인 추출과 회수를 보장하기 위해 신중하게 제어됩니다. 시안화물 사용과 관련된 어려움에도 불구하고, 이 공정은 높은 효율성과 비교적 낮은 비용으로 인해 상업용 금 채굴 산업에서 중요하고 널리 사용되는 방법으로 남아 있습니다. 그러나 보다 환경 친화적이고 지속 가능한 대체 방법을 개발하기 위해 지속적인 연구와 개발이 수행되고 있습니다.