금 추출에서의 시안화나트륨 소모 설명

시안화 화합물에서 금을 추출하는 과정에서 시안화나트륨은 여러 가지 방식으로 소모됩니다. 시안화나트륨은 금 추출에 가장 흔히 사용되는 침출제 이며, 이론적으로는 금 1g을 침출하는 데 시안화나트륨 0.5g만 필요합니다. 그러나 대부분의 금 시안화 공장에서는 실제 시안화나트륨 소모량이 이론치보다 50~100배나 더 많습니다.

금 시안화 공정 에서 시안화물 소비량이 많은 주요 요인은 다음과 같습니다.

1. 금 용해 공정에서의 시안화물 소모

시안화물 공장에서는 침출액에서 금을 회수하기 위해 광석에서 금을 용해시키는 데 시안화나트륨을 사용해 왔습니다 . 관련된 화학 반응은 다음과 같습니다.

• [2Au+4NaCN+O2+2H2O→2Na[Au(CN)2]+2NaOH+H2O2]

• [ 2Au+4NaCN+H2O2→2Na[Au(CN)2]+2NaOH]

전기화학 반응을 통해, 금 1g을 용해하는 데 시안화나트륨 0.92g이 필요하다는 것이 알려졌습니다.

2. 관련 기본 금속과의 반응에서 시안화물 소모

(1) 일부 금광석에는 황철석, 자철석, 황동석, 황산염 광물, 수산화물, 산화물과 같은 관련 광물이 포함되어 있습니다. 분쇄 단계에서 철 분말이 생성되는데, 이는 시안화나트륨과 천천히 반응하여 시안화물 소모량을 증가시킵니다 . 반응은 다음과 같습니다.

• [ FeS2+NaCN→FeS+NaCNS]

• [ Fe(OH)2+2NaCN→Fe(CN)2+2NaOH]

• [ Fe+6NaCN+2H2O→Na4Fe(CN)6+2NaOH+H2↑]

• [ S+NaCN→NaCNS]

(2) 금광석에 여러 종류의 구리 광물이 포함되어 있으면 시안화나트륨과 반응하여 시안화구리 복합체를 형성하고 이 과정에서 시안화물을 소모합니다. 반응은 다음과 같습니다.

• [ 2CuSO4+4NaCN→Cu2(CN)2+2Na2SO4+(CN)2↑]

• [ 2Cu2S+4NaCN+2H2O+O2→Cu2(CN)2+Cu2(CNS)2+4NaOH]

시안화나트륨은 많은 구리 광물과 강한 반응성을 띄기 때문에 일반적으로 2.3g의 구리를 용해하려면 3.4~1g의 시안화물이 필요합니다.

(3) 원래 금광석에 섬아연석이나 스미소나이트가 포함되어 있으면 시안화나트륨과 반응하여 시안화아연과 탄산염을 형성합니다. 반응은 다음과 같습니다.

• [ ZnS+4NaCN→Na2[Zn(CN)4]+Na2S]

• [ ZnCO3+4NaCN→Na2Zn(CN)4+Na2CO3]

(4) 금광석에 황비철석, 수은, 셀레늄, 텔루륨 등이 포함되어 있으면 시안화나트륨과도 반응한다. 광체에 탄소질 암석, 특히 유기탄소가 풍부한 암석이 포함되어 있으면 시안화물의 흡착이 강해져 금의 시안화물 용출이 더욱 어려워진다.

3. 시안화물의 가수분해

용액 상태에서 시안화물은 pH에 따라 다양한 정도로 가수분해되며, 생성되는 시안화수소의 양은 용액의 알칼리도와 관련이 있습니다. 이 반응은 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.

• [NaCN + H2O → NaOH + HCN↑]

• [CN⁻ + 2H2O → HCOO⁻ + NH3]

가수분해 후, 시안화물의 일부는 시안화수소를 생성하고, 다른 일부는 산화적으로 가수분해되어 점차적으로 포름산과 암모니아를 생성합니다. 100°C에서 CN⁻은 50%를 잃고, 130°C에서 85%를 잃습니다.

금 채굴을 위한 시안화 공정에서 시안화수소는 매우 독성이 강한 가스입니다. 적절하게 관리하지 않으면 NaCN의 사용량이 늘어나 생산 비용이 상승하고 환경 오염이 발생할 수 있으며 운영자에게 건강 위험을 초래할 수 있습니다. 생성되는 HCN의 양은 용액의 pH에 ​​따라 다릅니다. pH 10.5에서는 시안화수소의 6.1%만 생성됩니다. pH 10에서는 17%로 증가합니다. pH 9.5에서는 39.2%에 도달합니다. pH 9.0에서는 67.1%입니다. 따라서 금 CIP(Carbon-in-Pulp) 공장에서는 일반적으로 pH를 11~12 사이로 조정하여 시안화물의 가수분해를 제어합니다.

4. 용존산소(O2)에 의한 시안화물(CN-)의 산화

금의 용해 속도를 높이려면 CN-과 O2가 모두 반응에 관여해야 합니다. 실온과 상압에서 산소의 최대 용해도는 8.2mg/L입니다. 강력한 산화제를 첨가하면 용액의 산소 농도가 증가하여 침출 과정이 상당히 가속화될 수 있습니다. 그러나 산소와 시안화물의 비율은 균형을 이루어야 합니다. 그렇지 않으면 침출 속도가 감소할 수 있습니다. 용존 산소는 시안화물과 반응하여 알칼리성 용액에서 안정한 시안산염을 형성합니다. 그러나 pH가 7보다 낮으면 가수분해되어 암모니아와 중탄산염을 생성합니다. 반응 방정식은 다음과 같습니다.

• [1/2 O2 + CN– → (CNO)–]

• [(CNO)– + 2 H2O → HCO3– + NH3]

따라서 이 반응은 침출이나 전기분해 과정에서 시안화물의 소모로 이어질 수 있습니다.

5. 점토에 의한 시안화물의 흡착

시안화 공정 동안, 광석의 황화철은 수산화철을 생성하는 반면, 광석의 규산염은 알칼리성 매질에서 콜로이드 실리카를 형성합니다. 이 두 물질은 모두 시안화물을 흡착하는 일정한 용량을 가지고 있어 침출 잔류물과 함께 시안화물이 손실됩니다.

6. 다른 물질에 의한 시안화물의 소비

(1) 슬러리를 교반하면서 공기를 채우면 용액 속에 CO2가 함유된다. CO2는 시안화물과도 반응한다.

• [2NaCN+CO2+H2O→Na2CO3+2HCN↑]

(2) 원광석 중의 황철석 등 황화물 광물은 광석 펄프 중의 용존산소(O2)와 반응하여 생성되는 아황산염, 황산염도 시안화물과 반응한다.

• [FeS+2O2→FeSO4]

• [FeSO4+6NaCN→Na4Fe(CN)6+Na2SO4]

침출 전에 소량의 CaO 또는 Ca(OH)2를 첨가하여 산을 중화시키고 위의 반응이 일어나는 것을 방지할 수 있습니다.

결론적으로

위의 내용은 금 사이안화 공정에서 사이안화물 소모의 6가지 측면입니다. 금의 정상적인 용해에 필요한 사이안화물 외에도 다른 관련 광물과의 반응, 자가 가수분해 등 많은 비필수 소모가 있습니다. 

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