Dowex 21K XLT 수지를 이용하여 산업폐수 내에 존재하는 금과 납-시안 착화합물에 대한 연속흡착 및 회수 특성을 조사하였다. 충전층에 충진된 Dowex 21K XLT 수지는 0.5mL/min의 유입유속에서 금-시안 착화합물을 520 bed volume까지 95% 이상 연속적으로 제거할 수 있지만, 납-시안 착화합물은 전혀 제거할 수 없었다. Dowex 21K XLT 수지에 흡착된 금-시안 착화합물은 HCl과 Acetone을 7:3의 비율로 섞은 혼합액을 탈착제로 이용하였을 때, 8 bed volume 내에서 96% 탈착되어졌다. 또한 두 번 재사용된 Dowex 21K XLT 수지의 금-시안 착화합물에 대한 bed volume이 490을 유지하여 향후 금 이온을 포함하고 있는 산업폐수 처리공정에 충분히 적용될 수 있을 것으로 판단된다.
최근 저품위 (폐)광석으로부터의 금 회수를 위한 침출기술이 각광을 받고 있다. 현재 침출기술은 경제성과 효율성 측면에서 시안을 이용하는 것이 효과적이나 시안은 독극물의 일종으로 환경오염의 우려가 있어 규제 및 관리가 요구된다. 특히 이러한 문제는 최근 주목받고 있는 저비용 침출기술인 Dump 혹은 Heap leaching 적용시 더욱 현저하다. 이를 해결하기 위해 티오황산염(thiosulfate) 이나 할로겐화합물 등 시안을 대체할 대안침출제의 개발이 활발하게 진행되고 있으나 이들은 아직 상용화에 이르기까지 여러 어려움이 있으며 추가적인 연구개발이 필요하다. 저비용 친환경적인 생물학적 금침출도 상용화되고 있으나 이는 대부분 직접 금 침출이 아닌 시안침출의 전처리 산화공정(pre-oxidation process)으로 적용되고 있다. 그러나 생물학적 침출을 통한 직접 금 회수도 이론적으로 가능하며 향후 Dump나 heap bioleaching을 통한 직접 금 침출로 시안이 필요없는 저품위 금 회수 상용화가 시급하다고 판단된다.
전세계적으로 시안화법은 일차 광물 혹은 정광으로부터 금을 회수하기 위해 널리 사용되어 왔다. 그러나 이 공정에서 발생하는 다량의 유독한 잔사 및 시안 함유 폐액은 주변 환경 및 생태계에 심각한 문제를 야기할 수 있어 그 사용에 대해 문제가 제기되어 왔으므로 시안화법 이용 시 반드시 시안 함유 폐액의 적절한 처리가 필요하다. 본 연구에서는 금광으로부터 금을 회수하기 위한 습식제련공정인 시안화법과 연계하여 시안 처리 공정을 설계하기 위한 기초연구로서 금 제련에 사용되는 시안화합물의 사용, 규제 및 처리 기술의 국내외 현황을 분석하였다. 또한 무배출 금 회수 및 처리 공정을 설계하기 위한 생물학적 공정에 대하여 소개하였다.
대우조선해양 S.M.C는 국내에서 가행중인 유일한 금광산으로 현재 160 ton/day의 원광을 처리하여 금을 생산하고 있으며, 150 ton/day 이상의 광미가 발생하고 있다, 광미 중 일부는 탈수 건조 후 갱도 충전재로 사용하고 있으나 대부분 광미댐에 적치하고 있다. 광미의 성분을 분석한 결과 Au 품위 1.5~2.0 g/ton이 함유되어 있어, 하루에 버려지는 금은 225~300 g 이므로 이를 회수하고 재활용할 수 있는 방안의 마련이 시급한 실정이다. 본 연구에서는 광미에 함유된 Au를 회수하기 위한 기술을 개발하기 위해 부유선별법을 이용하여 일련의 실험을 실시하였으며, 포수제 KAX (97.2 g/ton), 기포제 AF 65 (248 ml/ton), 억제제 sodium silicate (4kg/ton)의 조건에서 Au품위 21.31 g/ton, 실수율 62.73% 산물을 얻을 수 있었다. 따라서 폐광미로부터 얻어진 정광을 다시 l차 조선공정에 재급광할 경우 대표적인 귀금속인 금을 회수할 수 있다.
국내 금 광산 폐광미로부터 비금속광물을 분리, 선별하는 공정 중에서 황비철광, 방연광 등이 혼합된 금속광물이 부산물로 회수되며, 이 부산물에는 Au, Pb, As, Fe 성분들이 매우 높게 농축되어진다. 이 부산물로부터 Au의 효율적 회수를 위해서는 우선 금 제련공정에 해로운 거동을 나타내는 금속성분들을 분리, 제거할 필요가 있다. 본 연구에서는 금 광산 폐광미로부터 회수된 금속광물 부산물로부터 Pb, As, Fe등을 제거, 분리하는 실험을 수행하였다. Pb는 알칼리 가압산화침출에 의하여 $120^{\circ}C$, 2M NaOH, 100psi $Po_2$, 250r.p.m., 4 wt.% 고체, 30 min. 침출조건에서 3% 이하 까지 제거시킬 수 있었으며, 침출잔사를 배소 및 자력선별처리하여 As 0.2% 이하, Fe 3% 이하 및 8,000 ppm 이상의 Au 함량을 갖는 비자성산물을 얻을 수 있었다.
본 연구는 마이크로웨이브-질산용출과 자력/수력선별을 이용하여 정광으로부터 자연 금을 회수하는 것을 목표로 하였다. 마이크로웨이브-질산용출실험을 통해 용출용액으로부터 불용성-잔류물을 여과하였다. 용출용액을 원자흡수분광기(AAS)로 분석한 결과 Au는 전혀 용출되지 않은 것을 그리고 불용성-잔류물을 후방산란전자영상(BSE)으로 관찰한 결과 자연 금이 단체분리된 것으로 확인되었다. 불용성-잔류물을 자력/수력선별 하여 자성광물과 비-자성광물로 선별하였다. 자성광물에서 자철석이 회수되었고, 비-자성광물을 다시 수력선별한 결과 자연 금이 회수되었다. 자연 금은 X선 회절 분석(XRD)과 BSE 영상에서 확인되었다.
본 연구 목적은 비-가시성 금 정광을 마이크로웨이브-질산용출 시키고, 여과지를 이용하여 금을 단순하게 얻고자 하였다. 본 실험에서 사용된 시료의 경우 질산농도별로 마이크로웨이브-질산용출실험을 수행한 결과 Fe, Te, Ag 등은 완전용출(100%) 되었지만, Au는 용해되지 않았다. 용출용액을 3장의 여과지로 여과하여 SEM/EDS 분석한 결과 첫 번째, 두 번째 및 세 번째 여과지의 표면 및 단면 모두에서 Au가 검출되었다. 고체-잔류물이 포함된 여과지 3장을 모두 납-시금법에 사용한 결과 질산농도 모두에서 금 입자들이 회수되었다. 최대 금 입자(452.50g/t)가 얻어진 용출조건은 질산농도 6M에서 그리고 마이크로웨이브 조사시간 12분에서였다.
산성광산배수로부터 형성되는 철수산화물로부터 납-시금법을 이용하여 금을 회수하고자하였다. 폐광석으로부터 산성광산배수가 생성되고 있으며 이로부터 철수산화물이 침전되어 주변지역이 심각하게 오염되고 있다. 철수산화물에는 Fe가 평균 520.29 mg/kg, 황이 평균 4,414.62 mg/kg 그리고 금이 평균 16.19 mg/kg이 각각 포함되어 있다. 철수산화물에 대하여 XRD분석을 수행한 결과 석영과 침철석이 나타났다. 철수산화물에 대하여 납-시금법을 수행한 결과 평균 0.174 g/ton의 순수한 금을 회수 하였고, 유리질 슬래그로 평균 1.37 mg/kg의 금이 손실되었다. 유리질 슬래그로 금이 손실되는 원인은 유리질 슬래그에 방연석과 납이 형성되었기 때문이다. 유리질 슬래그에 방연석과 납이 포함되어 있는 것을 XRD분석으로 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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