시안화나트륨으로 금을 회수하려면 어떻게 해야 할까?

개요

시안화나트륨을 이용한 금 회수법은 광업 및 귀금속 산업에서 널리 사용되는 방법입니다. 시안화물은 금과 용해성 착물을 형성하는 독특한 성질을 가지고 있어 저품위 광석, 광미, 특정 전자 폐기물 등 다양한 원료에서 금을 추출할 수 있습니다. 그러나 시안화물 의 높은 독성 때문에 이 공정은 극도의 주의를 기울여 수행해야 하며 안전 및 환경 규정을 엄격히 준수해야 합니다.

시안화나트륨을 이용한 금 회수 원리

금은 자연 상태에서 종종 다른 광물과 섞인 채 광석에 함유되어 있습니다. 금이 함유된 광석에 시안화나트륨을 첨가하면 화학 반응이 일어납니다. 산소와 물이 있는 환경에서 금은 시안화물과 반응하여 용해성 화합물을 형성합니다. 이 반응으로 금은 시안화물 용액에 효과적으로 용해되어 광석에 있는 다른 불용성 광물과 분리됩니다.

단계별 프로세스

광석 준비

1. 분쇄 및 연삭 : 첫 번째 단계는 광석의 크기를 줄이는 것입니다. 큰 광석 덩어리는 먼저 분쇄기를 사용하여 더 작은 조각으로 분쇄됩니다. 그런 다음 분쇄된 광석을 분쇄기에서 미세한 분말로 갈아냅니다. 이렇게 하면 광석의 표면적이 증가하여 금을 함유한 입자와 시안화물 용액 사이의 접촉이 더욱 효율적으로 이루어집니다. 예를 들어, 일반적인 금광에서는 1차 분쇄 단계에서 광석을 10mm 미만의 크기로 분쇄한 다음, 연삭 단계에서 입자의 약 80%가 75마이크로미터 미만이 되도록 분쇄할 수 있습니다.

2. 전처리(필요시) : 광석에 시안화물 침출 공정을 방해할 수 있는 황화물 광물이나 기타 불순물이 포함되어 있는 경우 전처리가 필요합니다. 예를 들어, 광석에 황철석이 상당량 함유되어 있으면 산소와 시안화물을 소모하여 금 추출 효율을 저하시킬 수 있습니다. 이러한 경우 광석을 소성하거나 생물학적 산화 처리를 할 수 있습니다. 소성은 공기 중에서 광석을 가열하여 황화물 광물을 산화시키는 공정이며, 생물학적 산화는 특정 박테리아를 이용하여 더 낮은 온도에서 환경 친화적인 방식으로 황화물 광물을 산화시키는 공정입니다.

침출

1. 시안화나트륨 용액 제조 : 묽은 시안화 나트륨 용액을 제조합니다. 시안화나트륨 용액의 농도는 광석의 특성과 금 함량에 따라 일반적으로 0.05%~0.2%(w/v)입니다. 시안화나트륨 용액의 pH를 10~11 범위로 조절하기 위해 석회를 첨가하는 경우가 많습니다. 이러한 알칼리성 환경은 독성 시안화수소 가스의 생성을 방지하고 금의 용해를 촉진합니다.

2. 침출 공정 : 분쇄된 광석은 대형 탱크 또는 더미 침출 장치를 통해 시안화물 용액과 혼합됩니다. 탱크 침출 방식에서는 광석-시안화물 혼합물을 기계적 교반 또는 공기 주입을 통해 교반하여 금 함유 입자와 시안화물 사이의 접촉을 원활하게 함으로써 반응 속도를 높입니다. 저품위 광석에 더 적합한 더미 침출 방식에서는 분쇄된 광석을 불투과성 라이너 위에 쌓고 시안화물 용액을 더미 위에 분사합니다. 용액은 광석 속으로 스며들면서 금을 용해시킵니다. 침출 공정은 광석의 종류, 입자 크기, 침출 조건 등의 요인에 따라 수 시간에서 수일까지 소요될 수 있습니다.

고체와 액체의 분리

침출 공정 후 생성된 슬러리는 고형 폐기물(찌꺼기)과 금-시안화물 화합물이 포함된 용액으로 구성됩니다. 고체와 액체 성분을 분리하는 것이 매우 중요하며, 이는 여과 또는 침전과 같은 방법을 통해 달성될 수 있습니다. 여과 과정에서 슬러리는 여과포나 필터 프레스와 같은 여과 매체를 통과합니다. 고형 찌꺼기는 필터에 걸러지고, 용해된 금이 포함된 과립 용액(pregnant solution)이라고 하는 투명한 용액은 통과합니다. 침전은 중력으로 인해 고형 입자가 탱크 바닥에 가라앉도록 하는 과정입니다. 그런 다음 상층액인 과립 용액을 조심스럽게 따라낼 수 있습니다.

임신 용액에서 금 회수

1. 아연 침전법(메릴-크로우 공정) : 금을 회수하는 일반적인 방법 중 하나는 아연 침전법입니다. 아연 분말이나 아연 조각을 용액에 첨가합니다. 아연은 금보다 반응성이 높기 때문에 금-시안화물 화합물에서 금을 치환합니다. 그러면 금이 불순물과 함께 고체로 침전됩니다. 반응 후, 고체 침전물을 여과하고 추가 공정을 거칩니다. 이렇게 얻은 금이 함유된 고체를 제련하여 순금을 얻습니다.

2. 활성탄 흡착(CIP/Carbon-in-Pulp 및 CIL/Carbon-in-Leach) : CIP 공정에서는 침출 단계 후 슬러리에 활성탄 을 첨가합니다. 활성탄은 높은 표면적을 이용하여 용액에서 금-시안화물 화합물을 흡착합니다. 흡착된 금-탄소 화합물은 체질을 통해 슬러리에서 분리됩니다. CIL 공정에서는 침출 과정 중에 활성탄을 첨가합니다. 금이 흡착된 활성탄은 이후 시스템에서 제거됩니다. 금은 고농도 시안화물 용액 또는 다른 추출제를 사용하여 활성탄에서 추출할 수 있습니다. 추출 후, 추출 용액에서 금은 전해 채취 또는 추가 침전과 같은 방법을 통해 회수할 수 있습니다.

정제

침전 또는 흡착 후 얻은 금은 일반적으로 순수하지 않으며, 다른 금속이나 비금속과 같은 불순물을 포함합니다. 고순도 금(보통 99.9% 이상)을 얻기 위해 정제 공정을 사용합니다. 일반적인 정제 방법 중 하나는 전해 정제입니다. 이 공정에서는 불순한 금을 전해조의 양극으로 사용하고, 순금 음극을 사용합니다. 염화금 용액과 같은 적절한 전해질을 사용합니다. 전지에 전류를 흐르게 하면 양극의 금이 용해되어 음극에 침전됩니다. 불순물은 전해질에 남거나 전지 바닥에 슬러지를 형성합니다.

안전 및 환경 고려 사항

1. 시안화물의 독성 : 시안화나트륨은 매우 유독합니다. 시안화물을 흡입하거나 섭취하거나 피부에 접촉하면 치명적일 수 있습니다. 시안화물을 다루는 모든 작업은 환기가 잘 되는 곳에서 수행해야 하며, 작업자는 호흡기, 장갑, 보호복을 포함한 적절한 개인 보호 장비를 착용해야 합니다. 시안화물 유출이나 노출 사고에 대비한 비상 대응 계획을 마련해 두어야 합니다.

2. 환경적 영향 : 시안화물은 적절하게 관리되지 않으면 환경에 유해할 수 있습니다. 금 채굴 과정에서 발생하는 광미에는 잔류 시안화물이 포함될 수 있습니다. 이러한 광미는 시안화물이 환경으로 방출되는 것을 방지하기 위해 안전한 저류 시설에 보관해야 합니다. 화학적 산화 또는 생물학적 분해와 같은 처리 방법을 사용하여 광미를 방출하거나 폐기하기 전에 시안화물을 분해할 수 있습니다. 또한, 금 채굴 작업장 인근의 수원지를 엄격하게 모니터링하여 시안화물 오염이 발생하지 않도록 해야 합니다.

맺음말

시안화나트륨을 사용하여 금을 회수하는 것은 복잡하지만 효과적인 공정입니다. 광석 준비부터 금 회수 및 정련까지 여러 단계가 필요합니다. 다양한 출처에서 금을 추출하는 고효율 방법을 제공하지만, 관련된 안전 및 환경적 위험은 신중하게 관리해야 합니다. 적절한 절차를 따르고, 적절한 기술을 사용하며, 규정을 준수함으로써 금 회수 산업은 지속 가능하고 책임감 있는 방식으로 운영될 수 있습니다.