금 추출 화학 산업 솔루션
금 추출은 광업 분야에서 가장 까다로운 화학 공정 중 하나로, 회수 과정의 각 단계에서 적절한 재료를 선정하고 기술을 철저히 관리해야 합니다. 광석 생산부터 시안화물 추출, 탄소 추출, 용출액, 전기정제, 최종 정제까지, 금 회수율을 극대화하고 운영 비용을 최소화하며 더욱 엄격해진 환경 기준을 준수하기 위해서는 화학 물질의 뛰어난 성능이 필수적입니다. 훌륭한 화학 파트너는 단일 물질뿐만 아니라, 전체 금 처리 공정에 걸쳐 일관되고 용도에 적합한 솔루션을 제공합니다.
금 추출 공정 흐름도 및 화학 물질
1단계: 분쇄 및 연마
어떤 화학 처리를 시작하기 전에, 광석을 분쇄하여 분말로 만들어 금 입자를 기질에서 분리하고 입자 크기를 줄여야 하며, 이를 통해 광석이 침출액과 충분히 접촉할 수 있도록 해야 합니다. 이 단계는 순전히 기계적인 과정이지만, 적절한 분쇄 크기(일반적으로 전통적인 침출 회로의 경우 75~150 마이크로미터)에 도달하기 위해 하류 화학 공정은 매우 효율적입니다. 과도한 분쇄는 전력 비용을 증가시키고 과도한 미세 입자를 생성하여 후속 공정에서 액상과 고상 분리를 더 어렵게 만드는 반면, 분쇄가 불충분하면 금이 온전한 암석에 갇혀 총 수율이 감소합니다. 따라서 분쇄 회로의 올바른 설계와 제어는 화학 약품의 사용을 최적화하고 후속 단계에서 금의 추출을 극대화하는 데 필수적입니다.
2단계: 시안화물 침출
기존 침출 공정 (CIP 전 처리)
일반적인 시안화 공정에서는 분쇄된 광석 슬러지를 일련의 교반 탱크에서 알칼리 용액(pH 10.5–11.5)으로 처리하여 금을 용해성 금-시안화물 복합체(Au(CN)₂n)로 용해시킵니다. 산화적 용해 반응을 유지하기 위해 산소나 공기가 주입됩니다. 침출 시간은 광물의 광물학적 특성, 금 등급 및 시안화물 소비율에 따라 일반적으로 24~48시간 사이입니다. 효율적인 pH 조절이 매우 중요합니다. 알칼리 성분이 부족하면 유독한 시안화수소(HCN) 가스가 발생하고, 석회가 과다하면 약제 비용이 증가할 뿐만 아니라 금속 표면이 비활성화될 수 있습니다. 시안화물 농도, 용존 산소(DO), 온도는 금 용해 동역학 및 전반적인 침출 효율을 최적화하는 주요 요인입니다.
필요한 화학 물질:
활성탄
시안화나트륨
압력 산화(POX) 전처리
황화철광이나 비소황화철광과 같은 황화광물 내에 금이 함유된 난처리 금광석의 경우, 기존의 시안화법으로는 수용할 수 없을 정도로 낮은 회수율을 보입니다. 침출 전에 전처리(POX)를 적용하여 고온 및 고압(180~225°C, 20~35bar)에서 황화물 매트릭스를 산화시켜, 캡슐화된 금을 분리하고 후속 시안화물 침출이 가능하도록 합니다. 시안화물 침출 공정을 진행하기 위해서는 산성 산화 페이스트를 완전히 용해시켜야 합니다. POX는 자본 집약적이지만, 경제성이 있는 다른 난처리 광상보다 훨씬 더 많은 양의 금을 생산하며, 전 세계적으로 고품위의 산재 광상이 고갈됨에 따라 점점 더 널리 사용되고 있습니다.
필요한 화학 물질:
시안화나트륨
생물학적 산화(BIOX) 전처리
생물산화는 천연 산성 세균(주로 Acidithiobacillus)을 활용하여 황을 함유한 난처리성 금광석을 전처리하는 또 다른 방법입니다. 페로옥시다ンス 그리고 아지디티오바실러스 티오옥시단스)는 중온(35~45°C)에서 황화물 광물의 산화에 사용됩니다. BIOX는 POX에 비해 자본 비용과 전력 비용이 낮아, 중규모 내화성 광산에 매력적인 대안입니다. 생물학적 산화 과정을 거친 슬러지는 정제 및 중화 과정을 거쳐 일반적인 시안화 처리 공정으로 이송됩니다. 생물학적 산화 주기 전반에 걸쳐 박테리아의 활성을 유지하고 산화 속도를 일정하게 유지하기 위해서는 pH와 온도를 세심하게 제어하고 영양분을 보충해야 한다.
필요한 화학 물질:
시안화나트륨
3단계: 탄소 흡착
CCIP (펄프 내 탄소)
CIP 루프에서 시안화물 추출이 완료되면, 활성탄이 일련의 교반 용기로 유입됩니다. 활성탄은 침출 슬러지 내로 반대 방향으로 흐르며, 저수조 캐스케이드 내에서 접촉 시간이 길어짐에 따라 용액 속의 금-시안화물 복합체를 서서히 흡수합니다. 각 단계에서 침전물에서 금을 흡착한 활성탄은 여과되어 제거되며, 밀도가 높은 활성탄은 용출 단계로 이동하고, 신규 또는 재생된 활성탄은 후단부로 이동합니다. CIP는 자유 제련이 가능하고 프리겔이 없는 광물의 처리를 위한 산업 표준입니다. 이 공법은 운영이 용이하고, 확장성이 뛰어나며, 다양한 광물 및 금 등급에 걸쳐 일관된 성능을 발휘하는 것으로 인정받고 있습니다.
필요한 화학 물질:
활성탄
시안화나트륨
압력 산화(POX) 전처리
CIL 공정은 단일 용기 내에서 탄소의 추출과 흡착을 결합한 방식으로, 시안화물 생산 전 과정에 걸쳐 활성탄이 존재합니다. 이 방식은 특히 프리겔링 광석에 적합하며, 이러한 광석에서는 광석 내의 천연 탄소 함유 광물이 용해된 금의 흡착을 놓고 공정용 탄소와 경쟁 관계를 형성합니다. 시안화물과 동시에 활성탄을 투입함으로써, 공정용 탄소는 프리겔링 광물과 경쟁하여 금이 돌이킬 수 없이 손실되기 전에 이를 포집할 수 있습니다. CIL은 일반적으로 CIP에 비해 더 많은 양의 탄소를 필요로 하며, 이로 인해 탄소가 더 거친 기계적 작용에 노출되므로, CIL 공정에 적합한 탄소를 선정할 때 내마모성이 특히 중요합니다.
필요한 화학 물질:
활성탄
CIC (탄소 컬럼법)
CIC는 힙 리치 공정에서 금을 흡수하는 데 선호되는 방식입니다. 이 공정에서는 광석에서 금을 함유한 침전물을 분리하여 고체 형태의 포장된 PAC 컬럼으로 펌핑합니다. 용액의 정화를 통해 탄소 마모를 최소화하면서 훨씬 더 높은 유량을 확보할 수 있으므로, CIC는 대량 및 저품위 광석에서 매우 효과적인 방식으로 활용됩니다. 필러는 리드(lead), 중간(intermediate), 폴리싱(polishing) 순서로 순차적으로 가동되어, 폐용액이 힙으로 되돌아가기 전에 금이 완전히 포집되도록 합니다. CIC는 유기물에 장기간 노출되어 발생하는 생물 오염에 저항력이 있으며, 우수한 유동 성능을 갖춘 탄소가 필요합니다.
필요한 화학 물질:
활성탄
수산화나트륨 (NaOH)
4단계: 용출 (스트리핑)
흡착 루프에서 활성탄은 용출 타워로 이송되며, 가열된 가성 시안화물 용액을 통해 탄소 표면에서 시안화금 화합물이 제거되어 농축 용액으로 되돌려집니다. 가장 널리 사용되는 두 가지 용출 기술은 약 110°C에서 물 세척 및 가성 시안화 처리 단계를 연속적으로 거치는 AARL(ARL)과, 90~95°C에서 가성 시안화 용액이 컬럼을 통해 지속적으로 흐르는 ZADRA입니다. 두 공정 모두 금이 풍부한 용출액을 생성하며, 이 용출액은 금 회수를 위한 전기 제련 공정으로 보내집니다. 철저한 용출은 매우 중요합니다. 흡착 회로로 되돌려진 불완전하게 제거된 탄소에는 잔류 금이 포함되어 있어, 회로의 유효 용량을 감소시키고 회수율을 직접적으로 저하시킵니다.
필요한 화학 물질:
수산화나트륨 (NaOH)
5단계: 전기분해
용출 과정에서 생성된 금이 풍부한 용출액은 전기제련 셀에서 처리되며, 여기서 직류 전류를 통해 금과 함께 공침된 은 및 기타 금속들이 용액에서 강모 음극으로 침전됩니다. 금 성분이 제거된 전해액(빈 용출액)은 재사용을 위해 용출 회로로 되돌려집니다. 금이 침전된 양극 슬러지는 정기적으로 수거하여 세척한 후 제련소로 보내집니다. 전기제련의 효율은 용출액 내 금 농도, 용액의 전도도 및 작동 온도에 따라 달라집니다. 높은 전류 효율을 확보하고 전기침전된 금 슬러지의 순도를 극대화하기 위해서는 전지 환경을 깨끗하고 스케일 없이 유지하며, 전해액의 화학적 조성을 적절히 조절하는 것이 매우 중요합니다.
필요한 화학 물질:
나트륨 라우레스 설페이트
6단계: 제련 및 정제
전기 제련 과정에서 발생하는 금 함유 음극 슬러지는 건조된 후, 플럭스와 혼합되어 약 1,100~1,200 °C의 유도 용해로 또는 가스 연소로에서 제련되어, 정제소로 운송될 도레(doré) 바(원시 금-은 합금괴)가 생산됩니다. 용제 선택은 매우 중요합니다. 용제 혼합물은 철, 구리, 납을 포함한 비금속 불순물을 효율적으로 슬래그로 제거하는 동시에, 액체 상태이며 쉽게 분리될 수 있는 슬래그를 유지해야 합니다. 이 단계에서 도레의 순도는 광석의 광물학적 특성과 상류 공정 효율에 따라 일반적으로 금 60~95% 범위입니다. 99.99%(4N) 순도의 금으로의 최종 정제는 특정 귀금속 정제소에서 염소화(밀러법) 또는 전기분해(볼윌법)를 통해 수행됩니다.
필요한 화학 물질:
나트륨 라우레스 설페이트
7단계: 광미 처리 및 시안화물 제거
CIP/CIL 루프에는 시안화물, 시안화물 화합물 및 미량의 중금속 잔류물이 포함되어 있으며, 이는 환경 규정을 준수하여 배출하거나 저장하기 전에 적절히 처리되어야 합니다. 국제 시안화물 관리 규약(ICMC)은 시안화물 배출에 관한 일반적으로 인정되는 기준을 규정하고 있습니다. INCO SO₂/공기 방식은 시안화물을 분해하는 데 가장 널리 사용되는 방법으로, 이 방식은 유리 시안화물과 약산성 시안화물(WAD)을 독성이 덜한 시안 형태로 산화시킨 후, 최종적으로 질소와 탄산염으로 전환시킵니다. 또한 정제 단계에서 활성탄을 사용하여 최종 방류 전에 처리 폐수에서 잔류 유기 오염 물질과 미량 금속을 제거할 수 있습니다.
필요한 화학 물질:
나트륨 라우레스 설페이트