시안화나트륨 금 추출에서 침출 보조제의 역할

개요

시안화물 침출법은 높은 효율성과 비교적 저렴한 비용 덕분에 오랫동안 금 추출의 주요 방법으로 사용되어 왔습니다. 그러나 이 공정에는 몇 가지 어려움이 있습니다. 예를 들어, 긴 침출 시간이 필요하고, 시안화물 소모량이 많으며, 금 용해를 방해하는 난용성 광물이 존재할 수 있습니다. 바로 이 부분에서 침출 보조제가 중요한 역할을 합니다. 침출 보조제는 시안화물 침출 용액에 첨가되어 금 추출을 향상시키고, 금 채굴에 더욱 효율적이고 경제적인 방법을 제공합니다.

침출 보조제의 작동 원리

용존산소 증가

많은 침출 보조제의 주요 기능 중 하나는 시안화물 용액의 용존 산소 함량을 높이는 것입니다. 금이 시안화물 용액에 용해되려면 금의 산화와 시안화물 이온과의 결합을 촉진하는 산화제인 산소가 필요합니다. 정상적인 조건에서는 공기에서 공급되는 산소가 부족한 경우가 많아 금의 용해 속도가 제한됩니다. 과산화물이나 과황산염과 같은 침출 보조제는 분해되어 산소를 방출하여 슬러리 내 용존 산소 농도를 높일 수 있습니다. 예를 들어, 과산화수소는 분해되어 금과 시안화물의 반응에 필요한 추가적인 산소 공급원을 제공합니다.

갈바닉 셀(중금속염) 형성

납염, 수은염, 비스무트 염과 같은 특정 중금속염은 국소적인 갈바닉 전지를 형성하여 침출 보조제로 작용할 수 있습니다. 이러한 중금속을 시안화물 슬러리에 첨가하면 금 입자 표면에 침전됩니다. 이로 인해 금과 침전된 중금속 사이에 전위차가 발생하여 금의 용해 속도가 빨라집니다. 금은 산화가 일어나는 양극 역할을 하고, 중금속으로 코팅된 부분은 음극 역할을 합니다. 이러한 전기화학적 과정은 금의 침출 속도를 크게 향상시킵니다.

킬레이션 및 불순물 제거

일부 침출 보조제는 시안화물 침출 공정을 방해할 수 있는 광석 내 불순물과 결합하거나 제거할 수 있습니다. 구리, 아연, 철과 같은 금속 이온을 함유한 광석에서 이러한 불순물은 시안화물과 반응하여 시안화물을 소모시키고 금 용해에 필요한 양을 감소시킬 수 있습니다. 침출 보조제에 함유된 킬레이트제는 이러한 불순물 이온과 안정적인 착물을 형성하여 불순물 이온을 차단하고 시안화물과의 반응을 방지합니다. 이는 시안화물 소모를 줄일 뿐만 아니라 금 침출 공정의 전반적인 효율을 향상시킵니다.

침출 보조제의 종류와 그 역할

산화제

1.과산화물

• 과산화수소 : 과산화수소는 가장 흔하게 사용되는 산화성 침출 보조제 중 하나입니다. 시안화물 용액의 용존 산소 함량을 빠르게 증가시킬 수 있습니다. 산업 현장에서 시안화물 침출 시스템에 과산화수소를 첨가하면 침출 시간을 크게 단축할 수 있습니다. 예를 들어, 일부 금광에서는 과산화수소를 침출 보조제로 사용할 경우 침출 시간을 최대 50%까지 줄일 수 있습니다. 또한 금의 산화가 촉진되어 시안화물을 더욱 효율적으로 활용할 수 있으므로 시안화물 소비량 감소에도 도움이 됩니다.

• 과산화칼슘 : 과산화칼슘은 특히 황 함량이 높은 광석에 유용합니다. 과산화수소보다 분해 속도가 느려 산소 방출이 더 오래 지속됩니다. 또한, 황 함유 광물에 의한 시안화물의 촉매 분해를 억제할 수 있습니다. 황 함량이 높은 금광석에서 과산화칼슘을 침출 보조제로 사용하면 기존의 시안화물 침출법에 비해 금 회수율이 10~15% 증가할 수 있습니다.

• 과산화바륨 : 과산화바륨은 산소를 느리고 안정적으로 방출하는 독특한 성질을 가지고 있습니다. 이는 슬러리 내 용존 산소 농도를 장기간 높은 수준으로 유지시켜 줍니다. 금 용해 속도는 과산화바륨 첨가량 증가에 따라 선형적으로 증가하는 반면, 시안화물 소모량은 비교적 안정적으로 유지됩니다. 또한, 제조 및 적용이 간편하여 실제 채광 작업에 적합합니다.

2.과황산염

• 과황산염은 강력한 산화제입니다. 시안화물 침출 시스템에 첨가되면 분해되어 반응성이 매우 높은 황산염 라디칼을 형성합니다. 이 라디칼은 산소 분자보다 금을 더 효과적으로 산화시켜 금 침출 속도를 크게 증가시킵니다. 경우에 따라 공기를 산소원으로 사용하는 기존 시안화물 침출법보다 금 용해 속도가 최대 8배까지 향상될 수 있습니다.

중금속염

1. 납염

• 납염은 시안화물 침출에 널리 사용됩니다. 황철석이나 황비소석과 같은 황화물 광물을 함유한 광석에서 이러한 광물은 시안화물과 산소와 반응하여 이를 소모시키고 금 침출 효율을 저하시킬 수 있습니다. 납염은 황화물 광물 표면에 부동태화층을 형성하여 시안화물 및 산소와의 반응을 억제할 수 있습니다. 동시에 납은 금과 갈바닉 셀을 형성하여 금 용해를 촉진할 수 있습니다. 캐나다의 한 시안화물 공장에서는 납염을 첨가하고 적절한 용존 산소 농도를 유지함으로써 황화물 광물이 시안화에 미치는 악영향을 성공적으로 극복하여 금 회수율을 10~15% 증가시켰습니다.

2.수은 및 비스무트 염

• 수은염과 비스무트염은 시안화물 침출에서 촉진제로 작용할 수 있습니다. 납염과 마찬가지로 금과 갈바니 전지를 형성하여 침출 속도를 향상시킵니다. 그러나 수은 의 독성 과 비스무트의 상대적으로 높은 가격 때문에 납염에 비해 사용 범위가 제한적입니다. 하지만 광석이 독특한 특성을 지닌 특정 경우에는 이러한 염들이 여전히 효과적인 침출 보조제로 고려될 수 있습니다.

킬레이트제 및 기타

1.구연산

• 구연산은 시안화물 금 추출 에서 침출 보조제로 사용될 수 있습니다 . 구리, 아연, 철과 같은 금속 이온을 함유한 광석에서 이러한 이온들은 시안화물과 산소를 ​​소모하여 금 침출 효율을 저하시킬 수 있습니다. 구연산은 이러한 금속 이온과 결합하여 안정적인 착물을 형성합니다. 예를 들어, 구리-구연산염 착물을 형성합니다. 이는 불순물 이온에 의한 시안화물과 산소 소모를 줄일 뿐만 아니라 맥석 광물의 분산을 도와 전반적인 침출 환경을 개선합니다. 일부 실험실 실험에서 시안화물 침출 용액에 구연산을 첨가하면 금 회수율이 5~10% 증가하는 것으로 나타났습니다.

2. 암모니아 기반 화합물

• 경우에 따라, 특히 구리-금 광물을 함유한 광석에서 암모니아 기반 화합물을 침출 보조제로 사용할 수 있습니다. 암모니아는 구리 이온과 착물을 형성하여 금의 시안화물 침출 시 구리의 간섭을 줄일 수 있습니다. 침출 용액에서 암모니아-시안화물 비율을 조절하면 구리의 용해를 최소화하면서 금을 선택적으로 용해할 수 있어 후속 금 회수 공정에 유리합니다.

응용 사례

1. 호주의 금광에서

• 광산에서는 품위가 낮고 유황 함량이 높은 금광석을 가공하고 있었습니다. 과산화수소와 납염을 침출 보조제로 사용하여 상당한 개선을 이루었습니다. 금 침출률은 기존 시안화물 침출법보다 8~10% 증가했습니다. 과산화수소를 첨가하여 산소를 추가로 공급하여 금의 산화를 촉진하는 한편, 납염은 황화물 광물의 부정적인 영향을 억제했습니다. 시안화물 소비량도 약 20% 감소하여 상당한 비용 절감 효과를 얻었습니다.

2. 복잡한 광석을 다루는 중국 금광

• 이 광산의 광석에는 구리와 철 불순물이 다량 함유되어 있었습니다. 시안화물 침출 공정에서 구연산을 침출 보조제로 사용함으로써 금 회수율이 70%에서 78%로 증가했습니다. 구연산은 구리 및 철 이온과 결합되어 금-시안화물 반응에 대한 방해를 줄였습니다. 침출 시간 또한 약간 단축되어 채굴 작업의 전반적인 생산성이 향상되었습니다.

침출 보조제 선택 및 사용 시 고려 사항

1. 광석 특성

• 광석의 성분은 적절한 침출 보조제를 결정하는 데 매우 중요합니다. 황 함량이 높은 광석의 경우, 과산화칼슘이나 과산화바륨과 같은 산화제가 더 적합할 수 있는데, 이는 산소를 공급할 뿐만 아니라 황의 부정적인 영향을 줄일 수 있기 때문입니다. 불순물 금속 이온 함량이 높은 광석의 경우, 구연산이나 암모니아 계열 화합물과 같은 킬레이트제를 고려해야 합니다.

2. 비용 효율성

• 구매 가격, 운송비, 보관비 등 침출 보조제의 비용을 평가해야 합니다. 특정 비스무트염과 같은 일부 침출 보조제는 효과적이지만 상대적으로 비쌀 수 있습니다. 이러한 경우, 비용과 금 회수율 향상 간의 균형을 맞춰야 합니다. 또한, 침출 보조제 사용으로 인한 시안화물 소비량 및 침출 시간 단축 효과도 비용-효과 분석에 반영해야 합니다.

3. 환경에 미치는 영향

• 시안화물 침출법은 시안화물의 독성으로 인해 이미 환경 문제를 야기하고 있으므로, 침출 보조제를 선택할 때에도 환경에 미치는 영향을 고려해야 합니다. 예를 들어, 일부 산화제는 적절한 처리가 필요한 부산물을 생성할 수 있습니다. 수은염 은 일부 경우에 효과적이지만, 극심한 독성과 환경적 위험성 때문에 사용이 엄격하게 제한됩니다.

맺음말

침출 보조제는 시안화물 금 추출에 중요한 역할을 합니다. 금 회수율 증가, 침출 시간 단축, 시안화물 소비량 감소를 통해 침출 공정의 효율성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 다양한 종류의 침출 보조제, 그 작동 원리, 그리고 광석 특성에 따라 가장 적합한 침출 보조제를 선택하는 방법을 이해함으로써 금광 채굴자는 작업을 최적화할 수 있습니다. 금 수요가 지속적으로 증가함에 따라 시안화물 침출에서 침출 보조제의 사용이 더욱 확대되어 더욱 지속 가능하고 효율적인 금 채굴 관행에 기여할 것으로 예상됩니다.