구리 함유 금광석 사이안화에서 구리 침출을 억제하는 시약

개요

시안화는 금을 함유한 광석, 특히 구리를 함유한 금광석에서 금을 추출하는 데 널리 사용되고 효과적인 방법입니다. 그것은 다음의 능력을 기반으로 합니다. 시안화물 이온s는 금과 안정된 복합체를 형성하여 광석 매트릭스에서 금을 용해할 수 있도록 합니다. 금의 시안화 공정에서 기본적인 화학 반응은 4Au + 8NaCN+O_2 + 2H_2O=4Na[Au(CN)_2]+4NaOH입니다. 이 공정은 비교적 높은 효율성과 잘 알려진 기술로 인해 XNUMX세기 이상 금 채굴 산업의 초석이 되었습니다.

그러나 구리를 함유하는 금광석을 다루는 경우에는 구리 광물s는 상당한 과제를 제기합니다. 황동석(CuFeS_2), 황동석(Cu_2S), 공작석(Cu_2(OH)_2CO_3), 청동석(Cu_3(OH)_2(CO_3)_2)과 같이 금과 관련된 일반적인 구리 광물은 시안화물 용액에서 매우 반응성이 높습니다. 예를 들어, 시안화물이 포함된 매질에서 황동석은 다음과 같이 반응할 수 있습니다. Cu_2S + 4NaCN=2Na[Cu(CN)_2]+Na_2S. 이러한 반응은 많은 양의 시안화물 소모로 이어집니다. 시안화물의 과도한 소모는 생산 비용을 증가시킬 뿐만 아니라 시안화물의 독성으로 인해 환경에 영향을 미칩니다.

또한 구리의 용해는 후속 공정을 방해할 수 있습니다. 금 회수. 시안화물 용액에 구리가 많이 포함되어 있으면 금-시안화물 복합체 형성 효율이 떨어져 금 함량이 감소할 수 있습니다. 침출 속도. 이는 구리가 용액에서 시안화물 이온과 산소를 ​​위해 금과 경쟁하여 효율적인 금 용해에 필요한 화학적 평형을 깨뜨리기 때문입니다. 어떤 경우에는 구리의 존재로 인해 금 회수를 위한 아연 시멘테이션이나 펄프 내 탄소(CIP)와 같은 하류 공정에서 문제가 발생하여 금 회수율이 낮아지고 제품 품질이 저하될 수 있습니다.

따라서 구리 함유 금광석의 사이안화 과정에서 구리의 침출을 억제하는 효과적인 시약을 찾는 것은 매우 중요합니다. 이러한 시약은 사이안화 공정을 최적화하고, 시안화물 소비, 그리고 금 추출의 전반적인 효율성을 개선하여 채굴 작업을 경제적으로 실행 가능하고 환경 친화적으로 만듭니다. 다음 섹션에서는 이 목적을 위해 연구되고 사용된 다양한 시약을 살펴보겠습니다.

시안화물 용액에서 구리의 침출 특성

시안화물 용액에서 금과 관련된 구리 광물은 뚜렷한 침출 거동을 보입니다. 황동석(CuFeS_2) 및 황동석(Cu_2S)과 같은 일반적인 2차 구리 광물과 말라카이트(Cu_2(OH)_3CO_3), 청금석(Cu_2(OH)_3(CO_2)_5), 보나이트(Cu_4FeS_2), 구리석(Cu_XNUMXO) 및 천연 구리는 비교적 용해성이 있습니다.

이러한 구리 광물은 실온(25^{\circ}C)에서 침출될 수 있습니다. 구리의 침출 속도는 5~10%에서 90% 이상까지 매우 다양합니다. 예를 들어, 구리-탄산염 광물인 말라카이트와 청동석은 시안화물 용액에서 매우 반응성이 높습니다. 말라카이트와 시안화물의 화학 반응은 Cu_2(OH)_2CO_3+4NaCN + H_2O = 2Na[Cu(CN)_2]+Na_2CO_3 + 2NaOH로 표현할 수 있습니다. 이는 시안화물의 작용으로 말라카이트의 구리가 효과적으로 용해될 수 있음을 보여줍니다.

고농도 구리 금 농축물을 다룰 때, 시안화 동안의 침출 과정은 몇 가지 "임상적" 증상을 보입니다. 시안화물의 소비가 극도로 높아집니다. 일반적으로 다양한 구리 광물의 경우 1그램의 구리를 용해하려면 2.3~3.4그램의 시안화 나트륨. 동시에 구리의 용해는 용액 속의 산소도 소모합니다. 예를 들어, 황동석의 침출 과정에서는 2Cu_2S+8NaCN + O_2+2H_2O = 4Na[Cu(CN)_2]+2Na_2S + 4NaOH 반응이 발생하는데, 이는 많은 양의 시안화물을 소모할 뿐만 아니라 상당량의 산소도 소모합니다.

게다가, 침출 효과는 비교적 나빠집니다. 시안화물 용액에 구리가 많이 들어가면 금-시안화물 복합체 형성의 효율이 떨어질 수 있습니다. 구리는 용액에서 시안화물 이온과 산소를 ​​얻기 위해 금과 경쟁합니다. 그 결과, 효율적인 금 용해에 필요한 화학적 평형이 깨집니다. 이로 인해 금 침출 속도가 감소하고 아연 시멘트화 또는 펄프 내 탄소(CIP)와 같은 후속 금 회수 공정에서 문제가 발생하여 궁극적으로 금 회수율이 낮아지고 제품 품질이 저하됩니다.

구리 침출을 억제하기 위한 일반적인 시약

납염

납염은 종종 구리 함유 금광석의 사이안화에서 구리 침출을 억제하는 시약으로 사용됩니다. 일반적으로 사용되는 납염에는 질산납(Pb(NO_3)_2), 아세트산납(C_4H_6O_4Pb_cdot3H_2O), 산화납(PbO)이 있습니다.

예를 들어 아세트산납을 살펴보자. 연구에 따르면 시안화물 침출 전에 아세트산납을 첨가하면 구리 침출을 효과적으로 억제하고 금과 은의 침출을 향상시키며 소비를 줄일 수 있다. 시안화 나트륨. 구리 함량이 4.92%인 특정 금 농축액에 대해, 침출 전에 150g/t의 아세트산 납을 직접 첨가할 때, -0.037mm의 분쇄 미립도가 95%를 차지하고, 침출 시간이 48시간, 시안화나트륨 농도가 0.5%, pH가 12, 펄프 농도가 40%인 조건에서, 침출 잔류물의 금 등급은 1.20g/t로 감소할 수 있고, 금 침출률은 97.55%에 도달하고, 은 회수율은 60.28%, 시안화나트륨 소모량은 14.37kg/t입니다. 이는 이 공정에서 아세트산 납의 긍정적 효과를 명확히 보여줍니다.

납염의 억제 메커니즘은 불용성 화합물의 형성과 관련이 있을 수 있습니다. 예를 들어, 납은 광석의 황 함유 물질과 반응하여 불용성 황화납을 형성할 수 있습니다. 이 반응은 구리 광물과 반응할 수 있는 황 함유 물질의 양을 줄여 구리 광물의 용해를 억제합니다. 또한 납염은 구리 광물의 표면 특성에 영향을 미쳐 시안화물 용액에서의 반응성을 감소시킬 수도 있습니다.

킬레이트제(예: 구연산)

구연산과 같은 킬레이트제는 사이안화 동안 구리 침출을 억제하는 데에도 역할을 할 수 있습니다. 구연산과 같은 킬레이트형 침출 보조제는 독특한 메커니즘을 통해 작동합니다. 구연산에는 카르복실기와 히드록실기가 포함되어 있어 펄프의 Cu^{2 +}, Zn^{2+}, Fe^{2+}, Fe^{3+}와 같은 유해한 이온과 킬레이트화하여 안정적인 킬레이트를 형성할 수 있습니다.

예를 들어, 구연산의 카르복실기는 산소 원자의 고립 전자쌍을 통해 금속 이온과 배위하여 고리와 같은 구조를 형성할 수 있습니다. 구연산은 이러한 금속 이온을 킬레이트함으로써 용액에서 산소 소모를 줄이는 것과 같이 시안화 침출 공정에 미치는 부정적인 영향을 제거할 수 있습니다. 더욱이 구연산은 칼슘 및 마그네슘을 함유한 미네랄과 같은 갱석 미네랄의 용해를 억제할 수 있습니다. 이는 이러한 갱석 미네랄의 표면과 상호 작용하여 표면 전하와 친수성-소수성 특성을 변경하여 시안화물 용액에 용해하기 어렵게 만들 수 있습니다. 갱석 미네랄의 이러한 억제는 펄프의 "유효 활성 산소"를 개선할 수도 있습니다. 갱석 미네랄이 용해될 가능성이 낮을 때 산소 소모량이 줄어들고 금의 시안화에 사용할 수 있는 산소가 늘어나 금의 침출에 유익합니다. 일반적으로 구연산을 첨가하면 금의 시안화에 더 유리한 화학적 환경을 조성하여 다른 금속 이온의 간섭을 줄이고 금 추출 효율을 높이는 데 도움이 됩니다.

기타 (간단한 소개)

위에서 언급한 시약 외에도 시안화물 이온의 농도를 조절하는 것도 구리 용해를 약화시키는 효과적인 방법이 될 수 있습니다. 시안화물 이온의 농도를 일정 범위 내에서 적절히 조절하면 구리 광물과 시안화물의 반응 속도를 줄일 수 있습니다. 예를 들어, 쉽게 용해되는 구리 광물의 함량이 비교적 높은 일부 금광석의 경우, 자유 CN^ 이온의 농도를 비교적 낮은 수준(예: 0.05% - 0.10%)으로 유지하면 구리 광물의 용해 속도를 상당히 늦출 수 있지만 금 광물의 용해 속도는 여전히 비교적 높아 시안화물이 주로 금 광물의 용해에 작용합니다.

또 다른 방법은 암모니아-시안화물 시스템을 사용하는 것입니다. 암모니아-시안화물 시스템에서 암모니아는 구리 이온과 착물을 형성할 수 있으며, 이는 어느 정도 구리의 침출을 억제할 수 있습니다. 그러나 암모니아의 높은 휘발성으로 인해 산업 생산 공정에서 안정적인 농도를 유지하기 어려워 대규모 산업 응용이 제한됩니다. 이 방법은 구리 침출을 줄이는 이점이 있지만 실제 운영 및 비용 효율성의 과제를 추가로 해결해야 합니다.

시약의 효과에 영향을 미치는 요인

구리가 함유된 금광석을 사이안화하는 동안 구리 침출을 억제하는 데 사용되는 시약의 효과는 여러 가지 요인에 영향을 받는데, 이러한 요인은 사이안화 공정을 최적화하는 데 매우 중요합니다.

광석 속성

1. 구리 광물의 종류

1. 다양한 구리 광물은 시안화물 용액에서 각기 다른 반응성을 보입니다. 예를 들어, 말라카이트(Cu_2(OH)_2CO_3) 및 청동석(Cu_3(OH)_2(CO_3)_2)과 같은 구리-탄산염 광물은 황동석(CuFeS_2)과 같은 일부 2차 황화물 구리 광물에 비해 상대적으로 더 반응성이 높습니다. 말라카이트는 Cu_2(OH)_3CO_4+2NaCN + H_2O = 2Na[Cu(CN)_2]+Na_3CO_2 + XNUMXNaOH 반응에 따라 시안화물과 쉽게 반응합니다. 이 높은 반응성은 구리 침출을 억제하기 위해 시약을 사용할 때 이러한 반응성 구리 광물이 풍부한 광석에는 더 높은 투여량이 필요할 수 있음을 의미합니다.

2. 대조적으로 황동석은 더 복잡한 구조를 가지고 있으며 시안화물 용액에 용해되기 위해 더 많은 에너지와 특정 반응 조건이 필요합니다. 그러나 특정 조건에서는 여전히 상당한 시안화물 소비에 기여할 수 있습니다. 광석에서 지배적인 구리 광물 유형을 이해하는 것이 적절한 시약과 그 투여량을 결정하는 첫 번째 단계입니다.

2. 구리 미네랄 함량

1. 광석의 구리 광물 함량이 높을수록 구리 침출 및 해당 시안화물 소모 가능성이 커집니다. 예를 들어, 구리 함량이 5%인 금이 함유된 광석에서 구리 침출 반응에 의해 소모되는 시안화물의 양은 구리 함량이 1%인 광석보다 훨씬 더 많을 것입니다. 결과적으로 구리 침출을 억제하는 데 필요한 시약은 비례적으로 조정해야 합니다. 구리 함량이 높은 광석은 구리 용해를 효과적으로 억제하기 위해 더 많은 양의 납염 또는 킬레이트제가 필요할 수 있습니다. 연구에 따르면 광석에서 쉽게 용해되는 구리 함량이 1% 증가할 때마다 동일한 수준의 구리 침출 억제를 유지하기 위해 납염 기반 억제제의 소모량을 10~20g/t 늘려야 할 수 있습니다.

공정 조건

1. 시안화물 농도

1. 용액 내 시안화물 농도는 구리 침출과 억제제의 효과에 이중적인 역할을 합니다. 시안화물 농도가 낮으면 구리 침출 반응 속도가 감소합니다. 예를 들어, 자유 시안화물 농도(CN^-)를 0.05%~0.10%로 유지하면 구리 광물의 용해 속도가 상당히 느려질 수 있습니다. 그러나 시안화물 농도가 너무 낮으면 금의 침출 속도에도 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.

2. 납염과 같은 시약을 사용할 때, 그 효과를 위한 최적의 시안화물 농도는 다를 수 있습니다. 어떤 경우에는 납염 억제제가 광석에 있는 유황 함유 물질과 불용성 화합물을 형성하여 구리 침출을 효과적으로 억제할 수 있도록 약간 더 높은 시안화물 농도(약 0.15%-0.20%)가 필요할 수 있습니다. 그러나 시안화물 농도가 너무 높으면 억제제가 존재함에도 불구하고 구리 광물의 용해를 촉진할 수 있습니다.

2. PH 값

1. 시안화물 용액의 pH는 구리 침출과 억제제 작용에 모두 중요합니다. 일반적으로 시안화 공정은 알칼리성 매질에서 수행되며, 일반적으로 pH는 10~11 범위입니다. 이 pH 범위에서 시안화물 이온의 안정성이 유지되고 시안화물의 가수분해가 최소화됩니다.

2. 구연산과 같은 킬레이트제의 경우 용액의 pH가 킬레이트 능력에 영향을 미칩니다. 구연산에는 금속 이온과 킬레이트하는 카르복실기와 히드록실기가 포함되어 있습니다. 알칼리성 매질에서는 이러한 작용기의 해리가 촉진되어 구리 이온과의 킬레이트 능력이 향상됩니다. 그러나 pH가 너무 높으면(12 이상) 킬레이트제의 효과를 감소시킬 수 있는 부작용이 발생할 수 있습니다. 예를 들어, 고알칼리성 용액에서는 일부 금속-킬레이트 복합체가 분해되어 킬레이트된 구리 이온이 용액으로 다시 방출될 수 있습니다.

3. 침출 시간

1. 침출 시간은 구리 침출 정도와 억제제의 성능에 영향을 미칠 수 있습니다. 침출 시간이 길어질수록 효과적으로 억제되지 않으면 더 많은 구리가 용해될 수 있습니다. 예를 들어, 단기 침출 공정(12시간 미만)에서 침출되는 구리의 양은 비교적 적을 수 있으며 억제제는 구리 침출 속도를 더 쉽게 제어할 수 있습니다. 그러나 침출 시간을 48시간 이상으로 연장하면 구리 침출 반응의 누적 효과가 더 커질 수 있습니다.

2. 납-염 억제제의 경우, 침출 시간이 길어질수록 억제제의 초기 투여량이 더 높아질 수 있습니다. 이는 시간이 지남에 따라 형성된 납 함유 불용성 화합물이 점차 소모되거나 시안화물 용액에 반응성 물질이 지속적으로 존재하기 때문에 효과가 감소할 수 있기 때문입니다. 따라서 구리 침출 억제에 사용할 시약의 양과 종류를 결정할 때 침출 시간을 신중하게 고려해야 합니다.

사례 연구 및 실제 적용

사례 1: 남아프리카 금광에서의 납염 적용

남아프리카의 금광에서 구리 함량이 약 3%인 구리 함유 금광석을 가공하고 있었습니다. 납염을 억제제로 사용하기 전에는 시안화 공정이 여러 가지 어려움에 직면했습니다. 시안화물의 소모가 매우 높아서 광석 15t당 80kg에 달했고 금 침출율은 약 XNUMX%에 불과했습니다. 광석의 높은 구리 함량으로 인해 시안화 공정 중에 상당한 구리 용해가 발생하여 많은 양의 시안화물이 소모되었을 뿐만 아니라 금 침출 공정도 방해되었습니다.

질산납(Pb(NO_3)_2)을 광석 200t당 8g의 투여량으로 첨가한 후, 현저한 변화가 관찰되었습니다. 시안화물 소비량은 광석 47t당 90kg으로 감소하여 약 50%가 감소했습니다. 금 침출율은 XNUMX%로 증가했습니다. 경제적 이익은 상당했습니다. 시안화물 가격과 회수된 추가 금의 가치를 고려할 때, 광산은 처리된 광석 XNUMXt당 약 XNUMX달러를 절약했습니다. 환경적 관점에서, 시안화물 소비량 감소는 시안화물 누출 및 폐기와 관련된 환경적 위험이 줄어드는 것을 의미했습니다. 시안화물이 포함된 폐기물의 양도 감소하여 지역 생태 ​​환경에 이롭습니다.

사례 2: 호주 금광에서의 킬레이트제(구연산) 적용

호주의 금광에서, 광석에는 상당량의 구리 광물, 주로 황동석과 일부 구리-탄산염 광물이 포함되어 있었습니다. 킬레이트제를 사용하지 않은 초기 시안화 공정의 금 침출률은 75%, 구리 침출률은 30%였습니다. 높은 구리 침출률로 인해 시안화물 소모량이 높아져 광석 12t당 약 XNUMXkg이 소모되었습니다.

시안화 공정에 1kg/t의 광석으로 구연산을 첨가했을 때 상황이 개선되었습니다. 구리 침출률은 10%로 감소했고 금 침출률은 85%로 증가했습니다. 시안화물 소비량은 광석 6t당 300,000kg으로 감소했습니다. 경제적으로 구연산 첨가 비용은 시안화물 소비 절감과 금 회수 증가에 비해 비교적 낮았습니다. 광산은 연간 이익을 약 XNUMX만 달러 늘릴 수 있을 것으로 추산했습니다. 환경적으로 구리 침출 감소는 구리 함유 폐수가 줄어 처리하기 쉽고 주변 지역의 수자원에 미치는 영향이 적다는 것을 의미했습니다.

사례 3: 중국 금광에서의 새로운 억제제(MZY) 적용

중국의 금광은 내화성 구리 함유 금광석을 다루고 있었습니다. 전통적인 사이안화 공정은 금 침출율이 70%에 불과하고 구리 침출율이 높아서 시안화물 소모량이 많았습니다. 새로운 억제제 MZY를 일정량 첨가하고 석회 18kg/t, 시안화나트륨 1.2kg/t를 첨가하는 등 공정 조건을 최적화한 후, 금 침출율은 83%-84%에 도달했고 구리 침출율은 4%-5%로 감소했습니다.

이 새로운 공정은 금 침출 효율을 개선할 뿐만 아니라 시안화물 소비를 크게 줄였습니다. 경제적 이점은 두 가지였습니다. 금 회수 증가는 생산에 더 많은 가치를 더했고, 시안화물 소비 감소는 비용을 절감했습니다. 환경 보호 측면에서 시안화물 소비 감소와 구리 함유 폐기물 감소는 환경적 부담을 줄여 채굴 작업을 더 지속 가능하게 만들었습니다. 이러한 사례 연구는 경제적 이점과 환경 보호 측면에서 구리 함유 금광석의 시안화에서 구리 침출을 억제하기 위해 시약을 사용하는 것의 실질적인 가치를 분명히 보여줍니다.

맺음말

구리 함유 금광석의 시안화 공정에서 구리의 침출은 시안화물의 높은 소모로 이어질 뿐만 아니라 금의 침출 속도와 그에 따른 금 회수 공정에 부정적인 영향을 미칩니다. 따라서 구리 침출을 억제하기 위한 시약의 사용은 매우 중요합니다.

질산납, 아세트산납, 산화납과 같은 납염은 광석에 있는 유황 함유 물질과 불용성 화합물을 형성하거나 구리 광물의 표면 특성을 변화시켜 구리 침출을 효과적으로 억제할 수 있습니다. 구연산과 같은 킬레이트제는 구리 이온 및 기타 유해한 금속 이온과 킬레이트하여 시안화 공정에 미치는 부정적인 영향을 줄일 수 있습니다. 또한 시안화물 농도를 제어하고 암모니아-시안화물 시스템을 사용하면 구리 용해를 어느 정도 약화시키는 데에도 역할을 할 수 있습니다.

이러한 시약의 효과는 다양한 요인에 의해 영향을 받습니다. 구리 광물의 종류와 함량을 포함한 광석 특성은 광석 내 구리의 반응성을 결정하고 따라서 필요한 시약의 양에 영향을 미칩니다. 시안화물 농도, pH 값, 침출 시간과 같은 공정 조건도 시약의 성능에 상당한 영향을 미칩니다. 예를 들어, 적절한 시안화물 농도와 pH 값은 시안화물 용액의 안정성과 시약의 효과를 보장할 수 있는 반면, 침출 시간은 구리-침출 반응의 누적 효과에 영향을 미칠 수 있습니다.

사례 연구를 통해 이러한 시약의 실제적 적용 가치를 확인했습니다. 남아프리카 공화국에서 금광에서 질산납을 사용하면 시안화물 소비가 감소하고 금 침출 속도가 증가하여 상당한 경제적 이익과 환경적 이점을 가져왔습니다. 호주에서 금광에 구연산을 첨가하면 구리 침출과 시안화물 소비가 효과적으로 감소하는 동시에 금 침출 속도가 증가하여 경제적, 환경적 측면에서 모두 유익했습니다. 중국 금광에서 새로운 억제제 MZY를 사용하고 공정 조건을 최적화하여 금 침출 효율을 개선하고 구리 침출 속도를 줄여 좋은 경제적, 환경적 결과를 얻었습니다.

일반적으로 구리 함유 금광석의 사이안화를 다룰 때 광석의 특성과 공정 요구 사항을 종합적으로 고려하고 적절한 시약 및 작동 조건을 선택해야 합니다. 향후 연구는 보다 효율적이고 환경 친화적인 시약을 추가로 탐색하고 시약과 공정 매개변수의 조합을 최적화하여 보다 효율적이고 경제적이며 환경적으로 지속 가능한 금 추출 공정을 달성하는 데 집중할 수 있습니다.