Abstract
We proposed a pyrometallurgical process to achieve gold alloy with an Au content of more than 80wt% from low grade (<35wt%) gold alloys. We performed the heat treatment at a temperature of $1200^{\circ}C$ for 5 hrs using Au35wt%-Ag5wt%-Cu60wt% gold alloys mixed with 1/2 weighed PbO and CaO flux by varying the ratio of PbO/(PbO+CaO) from 0 to 1. We investigated the change in content of the samples with energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) and time of flight secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS). The EDS results showed that the Au content increased from 35.0wt% in the PbO-only sample to 86.7wt% (in the PbO/(PbO+CaO) 1:1 sample), while the other samples achieved more that 84wt%. In addition, the 2/3 flux ratio sample showed the lowest Ag loss into the flux. In the ToF-SIMS results, the PbO only and CaO only fluxes had Au+ peak intensities of 349 and 37, respectively. Although the CaO-only flux might be more favorable considering the loss of Au into the flux, we concluded that the amount of Au lost into the flux could be ignored. Our results imply that that the pyrometallurgical process using a mixed flux is an effective hydrometallurgical process.
본 연구에서는 저품위인 35wt% 금합금에 대해 80.0wt% 이상의 Au를 얻기 위한 건식 정련 공정을 제안하였다. Au35wt%-Ag5wt%-Cu60wt%의 조성을 가진 금합금에 대해 PbO/(PbO+CaO)의 혼합비를 각각 0~1로 변화시키고 플럭스/금합금의 무게비는 1/2로 하여 $1200^{\circ}C$-5시간의 열처리를 진행하였다. 이때 공정 전, 후 시료의 조성 변화는 energy dispersive X-ray spectroscopy(EDS)로 확인하고, 공정이 완료된 후 분리된 플럭스 금속 원소 성분은 time of flight secondary ion mass spectromerty(ToF-SIMS)로 확인하였다. EDS분석 결과 플럭스의 비율이 1(PbO 단일)인 경우 Au의 함량이 35.0wt%에서 86.7wt%로 가장 크게 향상되었고, 다른 플럭스 조성의 경우도 84wt% 이상으로 정련이 가능하였다. 또한 2/3 혼합비의 플럭스에서 Ag가 플럭스부로 빠져나가는 손실이 가장 적었다. 플럭스부의 ToF-SIMS 분석 결과 플럭스의 비율이 1, 0 일 때 $Au^+$의 특성 피크의 강도가 각각 349, 37로 측정되었다. Au의 손실을 고려하였을 때 CaO 단일 플럭스의 사용이 더 유리할 수 있었으나, 이 정도의 신호강도는 무시할 수 있는 정도로 판단되었다. 따라서 혼합플럭스를 이용한 건식 열처리를 통해 효과적인 금의 정련이 가능하여 경제적인 습식제련의 전처리 공정으로 사용될 수 있음을 확인하였다.
