분산형 금광석에 대한 전체 슬라임 시안화 공정

1. 소개

금광 산업의 지속적인 발전에 따라 가공이 용이한 금광석 자원은 점차 감소하고 있습니다. 따라서 비소-안티몬 광맥-산포형 금광석과 같은 내화성 금광석의 선광 및 제련 공정을 연구하는 것은 매우 중요합니다. 이러한 금광석은 복잡한 특성을 가지고 있습니다.

x 광물학에서는 황비철석과 휘석이 맥석 광물과 밀접하게 관련되어 산재되어 있어 금 추출이 어렵습니다. 슬라임 시안화 공정은 금 추출에 흔히 사용되는 방법이지만, 이러한 유형의 광석에서는 낮은 금 용출률과 높은 시약 소비량과 같은 문제에 직면하는 경우가 많습니다. 이 공정을 최적화하면 금광의 자원 활용률과 경제적 이익을 효과적으로 향상시킬 수 있습니다.

2. 비소-안티몬 광맥-산포형 금광석의 특성

2.1 광물학적 구성

비소-안티몬 광맥-산포형 금광석에서 황비철석과 휘석은 금 추출에 영향을 미치는 주요 광물입니다. 광석 내 천연 금 입자는 입자 크기가 매우 불균일합니다. 이들은 주로 황철석과 황비철석의 균열과 입계 공간에 분포하거나 그 안에 싸여 있습니다. 때때로 금은 휘석과 공존하며, 일부는 갈철석이나 석영과 같은 맥석 광물에 매립되어 있습니다. 광석 내 황철석의 일부는 맥석 광물 내에 미세립으로 산포되어 존재하며 황비철석 및 백악석과 긴밀한 공생 관계를 보입니다. 황비철석은 일반적으로 비교적 미세한 입자 크기를 가지며 황철석과 밀접하게 결합되어 있습니다. 광석 구조는 주로 맥석-산포형이며, 대부분의 휘석과 황비철석은 맥석 광물과 산포 방식으로 상호 결합되어 있습니다.

2.2 유해 성분

광석에 비소(As)와 안티몬(Sb)이 존재하면 금의 시안화 침출에 매우 불리합니다. 이 원소들은 다음과 반응할 수 있습니다. 시안화물 시안화 공정에서 산소와 결합하여 많은 양의 시약을 소모하고 금의 용출 속도를 감소시킵니다. 예를 들어, 비소는 시안화물 용액에서 다양한 비소 함유 화합물을 형성할 수 있는데, 이는 시안화물을 소모할 뿐만 아니라 금 입자 표면에 부동태 피막을 형성하여 금과 시안화물 이온의 접촉을 방해할 수 있습니다.

3. All-Slime 시안화 공정의 기존 문제점

3.1 낮은 금 용출 속도

비소-안티몬 광맥-산포형 금광석의 직접 전체 슬라임 시안화 반응은 종종 금 용출률을 낮추는 결과를 초래합니다. 복잡한 광물학적 구성과 유해 원소의 존재로 인해 금은 시안화물로 완전히 용해되기 어렵습니다. 일부 광석의 경우 직접 전체 슬라임 시안화 반응 회수율은 약 47.62%에 불과합니다.

3.2 높은 시약 소비량

시안화 공정에는 침출제로 다량의 시안화물이 필요합니다. 그러나 비소, 안티몬 및 기타 유해 원소가 존재할 경우 시안화물의 소비량이 크게 증가합니다. 또한, 광석 내 일부 황화물 광물이 시안화물과 반응하여 시약 소비량이 더욱 증가할 수 있습니다. 예를 들어, 황화물 광물과 시안화물의 반응은 다양한 시아노 착물을 형성하여 슬러리 내 유리 시안화물 농도를 감소시키고 금 침출을 지연시킬 수 있습니다.

4. 모든 슬라임 시안화 공정을 위한 최적화 전략

4.1 전처리 방법

4.1.1 알칼리 침출 전처리

알칼리성 침출제로 NaOH를 사용하면 일부 유해 원소를 효과적으로 제거할 수 있습니다. 직교 요인 실험을 통해 일부 광석의 경우, 광물 분쇄도가 -200메시(85%), 알칼리성 침출 농도가 60kg/t, 알칼리성 침출 시간이 32시간, 알칼리성 침출 온도가 26°C일 때, 후속 시안화 효과가 향상되는 것으로 확인되었습니다. 알칼리성 침출은 일부 비소 및 안티몬 함유 광물을 어느 정도 용해시켜 시안화 공정에 미치는 부정적인 영향을 줄일 수 있습니다.

4.1.2 산 전처리

질산(HNO₃) 및 염산(HCl)과 같은 산 전처리도 효과적일 수 있습니다. 산 전처리는 시안화물 소비량을 줄일 수 있습니다. 예를 들어, 산 전처리 후 시안화물 소비량은 각각 340mg/L에서 210mg/L로 감소할 수 있으며, 이에 따라 금 회수율은 98.87%와 95.11%로 증가할 수 있습니다. 산 전처리는 일부 물질을 용해시킬 수 있습니다. 탄소광석에 함유된 광물과 일부 황화광물을 분해하여 시안화 공정에서 이러한 광물의 간섭을 줄였습니다.

4.1.3 로스팅 전처리

시안화 처리 전 600~1000°C에서 0.5~2시간 동안 광석을 배소하는 것도 좋은 결과를 얻을 수 있습니다. 배소된 시료에 대한 시안화 처리 결과는 시안화물 소모량이 1150mg/L로 크게 감소하고 금 회수율이 5.2% 증가하는 것을 보여줍니다. 또한, 비소, 안티몬, 카드뮴 등의 함량이 감소했습니다. 수은 로스팅된 샘플(1000°C에서 2시간 동안 로스팅)에서는 금이 현저히 감소합니다. 로스팅은 황화물 광물을 금속 산화물로 전환시켜 금을 시안화물 침출에 더 쉽게 접근할 수 있도록 합니다.

4.2 시안화 조건 최적화

4.2.1 시안화물 농도

다양한 특성을 가진 광석의 경우, 적절한 시안화물 농도를 결정해야 합니다. 비소와 안티몬 함량이 높은 10.5ppm의 금을 함유한 첫 번째 유형의 광석 시료의 경우, 최적 시안화물 농도는 4000mg/L입니다. 반면, 금 함량은 낮지만(2.5ppm) 은 함량은 높은(160ppm) 두 번째 유형의 광석 시료의 경우, 최적 시안화물 농도는 2500mg/L입니다. 광석의 특성에 따라 시안화물 농도를 조절하면 시약 낭비를 줄이는 동시에 효율적인 금 침출을 보장할 수 있습니다.

4.2.2 pH 값

시안화 용액의 pH 값 또한 침출 효과에 상당한 영향을 미칩니다. 첫 번째 시료의 최적 pH는 11.1이고, 두 번째 시료의 최적 pH는 10.5입니다. 적절한 pH 값을 유지하면 시안화물 용액의 안정성을 보장하고 금과 시안화물 이온 간의 반응을 촉진할 수 있습니다.

4.2.3 시안화 시간

시안화 시간 또한 최적화되어야 합니다. 위에서 언급한 두 가지 유형의 시료 모두에 대해 적절한 시안화 시간은 24시간입니다. 시안화 시간을 연장한다고 해서 금 회수율이 크게 증가하는 것은 아니며, 오히려 생산 비용이 증가할 수 있습니다. 따라서 적절한 시안화 시간을 결정하는 것은 생산 효율 향상에 매우 중요합니다.

4.2.4 산화제 사용

H₂O₂(0.015 M), 공기(0.15 L/분), 또는 H₂O₂와 공기의 혼합물과 같은 산화제를 사용하면 금 추출 속도를 향상시킬 수 있습니다. 그중에서도 공기 주입은 침출 속도에 가장 큰 효과를 발휘합니다. 산화제는 광석 내 일부 환원 물질을 산화 상태로 전환시켜 금의 용해를 촉진할 수 있습니다.

5. 사례 연구

간쑤성의 한 금광에서 비소-안티몬 광맥-산포형 금광석의 전슬라임 시안화 공정을 최적화했습니다. NaOH를 이용한 알칼리 침출 전처리를 통해 분쇄 미립도, 알칼리 침출 농도, 시간, 온도를 최적화하고, 적절한 NaCN 농도와 시안화 시간으로 시안화를 진행한 결과, 시안화물 침출률이 초기 47.62%에서 85.04%로 증가했습니다. 또 다른 사례에서는 광석 조성이 복잡한 금 광상에서 산 전처리와 배소 전처리 후, 시안화 조건금 회수율이 크게 향상되었고, 시안화물 소비량이 효과적으로 감소했습니다.

6. 결론

비소-안티몬 광맥-산포형 금광석에 대한 전슬라임 시안화 공정을 최적화하는 것은 금 추출 효율을 높이고 생산 비용을 절감하는 효과적인 방법입니다. 알칼리 침출, 산 전처리, 배소 전처리와 같은 적절한 전처리 방법을 선택하고 시안화물 농도, pH, 시안화 시간, 산화제 사용 등 시안화 조건을 최적화함으로써 금 침출 속도와 시약 사용량을 크게 향상시킬 수 있습니다. 각 금광은 최상의 경제적, 환경적 이점을 얻기 위해 자체 광석 특성에 맞는 최적화 전략을 선택해야 합니다.