시안화 금 추출: 교반 시안화 공정에 대한 심층 분석

금 추출 분야에서 시안화법은 한 세기가 넘게 중요한 위치를 차지해 왔습니다. 1887년 금광석과 은광석 추출을 위해 처음 사용된 이후, 이 방법은 끊임없이 발전하여 높은 회수율, 다양한 광석 유형에 대한 적응성, 그리고 국내 생산 가능성 덕분에 가장 널리 사용되는 기술 중 하나로 자리 잡았습니다.

1. 금 추출에서의 시안화 이해

시안화는 화학적 공정으로 다음과 같은 능력을 활용합니다. 시안화물 이온을 금과 용해성 복합체를 형성합니다. 산소와 물이 존재할 때, 시안화물 이온은 금 원자와 반응합니다. 이 반응은 금이 시안화물 이온과 결합한 용해성 화합물을 생성하여 금을 용액에 용해시킵니다. 이 공정은 금 추출에 매우 효과적이지만, 시안화물은 독성 물질이기 때문에 심각한 환경 및 안전 문제를 야기합니다.

2. 시안화법의 종류

시안화법은 대체로 교반 시안화법과 침투 시안화법의 두 가지 주요 범주로 분류할 수 있습니다.

• 교반 시안화: 이 방법은 주로 부유 금 정광 처리 또는 모든 슬라임 시안화 처리에 사용됩니다. 이 방법은 광석 펄프를 시안화물 용액과 격렬하게 혼합하는 과정을 포함합니다. 이를 통해 광석 내 금을 함유하는 입자가 시안화물 이온과 최대한 접촉하여 금 추출을 용이하게 합니다.

• 침투 시안화: 저품위 금광석에 적합한 침투 시안화법은 시안화물 용액이 광석층을 통과하도록 하여 작동합니다. 이 방법은 교반 시안화법에 비해 에너지 소비가 적습니다. 그러나 침투성이 좋아 시안화물 용액이 쉽게 흐를 수 있는 광석에만 적용됩니다.

3. 교반 시안화 금 추출 공정

동요 시안화 금 추출 이 공정은 크게 두 가지 하위 공정으로 구성됩니다. 하나는 시안화-아연 치환 공정이고, 다른 하나는 여과되지 않은 시안화 공정입니다. 탄소 슬러리 공정.

3.1 시안화 - 아연 대체 공정(CCD 및 CCF 방법)

• 침출 원료 준비: 첫 번째 단계는 광석을 침출 공정에 투입할 준비를 하는 것입니다. 여기에는 종종 광석을 더 작은 조각으로 파쇄한 후 고운 입자로 분쇄하는 과정이 포함됩니다. 경우에 따라 광석 내 금 입자의 접근성을 높이기 위해 전처리가 수행되기도 합니다. 이 전처리의 목표는 광석과 시안화물 용액 사이의 상호작용을 개선하는 최적의 입자 크기를 가진 펄프를 만드는 것입니다.

• 교반 시안화 침출: 준비된 광석 펄프는 교반 탱크로 옮겨져 시안화물 용액이 첨가됩니다. 이 탱크에는 펄프와 시안화물 용액이 잘 혼합되도록 하는 교반기가 장착되어 있습니다. 산소는 통기 또는 산화제를 통해 탱크에 공급됩니다. 이 산소는 시안화물 용액에 금을 용해시키는 화학 반응을 촉진합니다.

• 고체-액체 분리를 위한 역류 세척: 침출 공정 후 생성된 슬러리는 고형 잔류물과 용해된 금을 포함하는 임신액(pregnant solution)으로 알려진 액상으로 구성됩니다. 이 두 성분을 분리하기 위해 역류 세척 시스템에서 일련의 증점제 또는 필터를 사용합니다. 연속 역류 침출법(CCD) 또는 연속 역류 여과법(CCF)과 같은 방법을 사용하여 고형 잔류물과 함께 손실되는 금의 양을 최소화하면서 금을 함유하는 용액을 최대한 회수합니다.

• 침출액 정제 및 탈산: 고액 분리 단계에서 얻은 임신액에는 불순물과 용존 산소가 포함될 수 있습니다. 이후 금 회수 공정을 방해할 수 있는 부유 고형물 및 기타 오염 물질을 제거하기 위해 정제 과정이 시행됩니다. 산소는 금-시안화물 화합물의 재산화를 유발하여 이후 이어지는 아연 치환 공정의 효율을 저하시킬 수 있으므로, 탈산 또한 매우 중요합니다.

• 아연 분말(실크) 대체 및 피클링: 정제되고 탈산된 임신 용액에 아연 분말 또는 아연 실크를 첨가합니다. 아연은 금보다 반응성이 크기 때문에 침출 과정에서 생성된 화합물에서 금을 치환합니다. 이로 인해 금과 아연이 포함된 고체 침전물, 즉 골드 머드(gold mud)가 형성됩니다. 치환 반응 후, 골드 머드는 일반적으로 산성 용액으로 처리하여 과도한 아연 및 기타 불순물을 제거합니다.

• 주괴 제련: 시안화-아연 치환 공정의 마지막 단계는 금머드를 제련하여 순금괴를 생산하는 것입니다. 금머드를 용광로에서 고온으로 녹인 후, 일련의 정련 단계를 거쳐 잔류 불순물을 제거하여 고순도 금괴를 생산합니다.

3.2 무여과 시안화 탄소 슬러리 공정(CIP 및 CIL 방법)

• 침출 물질 준비: 시안화-아연 치환 공정과 유사하게, 첫 번째 작업은 침출을 위해 광석을 준비하는 것입니다. 이를 위해서는 파쇄 및 분쇄 작업을 통해 광석을 적절한 입자 크기로 줄여야 합니다.

• 교반 침출 및 역류 탄소 흡착탄소침출법(CIP)에서는 먼저 일련의 교반 탱크에서 시안화물 침출 공정이 진행됩니다. 금이 용액에 완전히 용해되면, 활성탄 활성탄은 금-시안화물 화합물에 대한 강한 친화력을 가지고 있어 용해된 금을 표면에 흡착합니다. 탄소침출법(CIL)에서는 활성탄을 시안화물 용액과 동시에 침출조에 첨가하므로 침출과 흡착 과정이 동시에 일어납니다. CIP와 CIL 모두에서 활성탄과 펄프의 역류를 유지하여 활성탄에 흡착되는 금의 양을 최대화합니다.

• 금 함유 탄소 탈착: 흡착 과정 후, 금이 포함된 탄소를 펄프에서 분리해야 합니다. 그런 다음, 뜨거운 가성 시안화물 용액을 사용하여 탄소에서 금을 제거합니다. 이 용액은 금 시안화물 화합물과 탄소 사이의 결합을 끊어 금을 용액으로 다시 방출합니다.

• 전기분해: 탈착 공정을 통해 얻은 금이 풍부한 용액은 전해채취 과정을 거칩니다. 이 과정에서 용액에 전류를 흘려보내면 용액 속 금 이온이 환원되어 음극에 침전되어 고체 금 침전물이 형성되고, 이 침전물은 추가 정제가 가능합니다.

• 주괴 제련: 전해채취로 얻은 금은 비교적 순도가 높지만 불순물이 포함되어 있을 수 있습니다. 금을 더욱 정제하고 원하는 순도의 잉곳으로 주조하기 위해 제련이 수행됩니다.

• 탄소 재생: 금이 탈착된 후, 소모된 탄소는 재생하여 재사용할 수 있습니다. 이는 탄소를 고온 처리하여 흡착된 불순물을 제거하고 금 흡착 능력을 회복하는 것을 포함합니다.

4. CIP 및 CIL 프로세스 비교

• 프로세스 기간: 일반적으로 CIP 공정은 CIL 공정보다 전체적으로 더 오래 걸립니다. CIP에서는 침출과 흡착이 별도의 공정으로 진행되기 때문입니다. CIL에서는 침출과 흡착이 동시에 진행되므로 전체 공정을 더 짧은 시간 안에 완료할 수 있습니다. 그러나 CIL 공정은 두 공정이 동시에 진행되므로 더 복잡한 제어가 필요합니다.

• 탄소 및 슬러리 관리: CIL 공정에서는 순환하는 탄소량이 더 많고, 슬러리 내 탄소 농도는 CIP 공정보다 낮습니다. 따라서 CIL에서 탄소 이송을 위해 운반해야 하는 슬러리량은 일반적으로 CIP의 몇 배(약 4배)입니다. 이는 장비 크기 및 에너지 소비에 영향을 미칩니다.

• 용액 내 금속 백로그 및 금 등급: CIP 공정에서는 시스템에 상당한 양의 금속(금속 백로그)이 남아 있으며, 이 금속은 활성탄과 용액 사이에 비교적 고르게 분포됩니다. CIL 공정에서는 대부분의 금속이 활성탄에 흡착됩니다. 또한, CIL 공정에서는 용액 내 금 농도가 CIP보다 높습니다. 이는 CIL 공정에서 금이 침출되면서 지속적으로 흡착되어 용액 내 용해된 금이 보충되기 때문입니다. 반면, CIP 공정은 단일 단계 흡착 공정으로 용해된 금의 보충이 제한적입니다.

5. 환경 및 안전 고려사항

시안화, 특히 교반 시안화는 효율성에도 불구하고 심각한 환경 및 안전 위험을 초래합니다. 시안화물은 독성이 매우 강하며, 누출이나 부적절한 취급은 심각한 환경 오염을 초래하고 인체 건강에 위협이 될 수 있습니다. 이러한 위험을 해결하기 위해 금 채굴 작업은 엄격한 안전 규정을 준수합니다. 여기에는 시안화물의 적절한 보관 및 취급, 누출 방지를 위한 격리 시스템 설치, 그리고 시안화물이 함유된 폐수의 처리가 포함됩니다. 또한, 금 추출 시 시안화물을 대체할 수 있는 독성이 덜한 대체 침출제 개발을 위한 연구가 지속적으로 진행되고 있습니다.

6. 결론

교반 시안화법은 현대 금광 산업에서 중요한 역할을 하며, 다양한 광석에서 고속으로 금을 추출할 수 있도록 합니다. 두 가지 주요 하위 공정인 시안화법(아연 치환법)과 무여과 시안화 탄소 슬러리는 각각 고유한 장점을 가지고 있으며, 광석의 특성, 운영 규모, 그리고 경제적 타당성 등의 요소를 고려하여 선택됩니다. 그러나 금광 산업은 금 추출의 지속가능한 미래를 보장하기 위해 시안화물 사용과 관련된 환경 및 안전 문제를 지속적으로 해결해야 합니다.