금 회수에 활성탄 적용

금 추출 산업에서 활성탄은 시안화물 용액에서 저농도 금을 흡착하고 농축하는 데 사용되는 핵심 재료입니다.- 핵심 기능은 물리적 흡착을 통해 큰 기공 구조에서 시안화금 착물을 선택적으로 풍부하게 하여 질량 농도를 천{2}}배 증가시키고 후속 효율적인 회수를 위한 기반을 마련하는 것입니다.

 

I. 금 회수에서 활성탄의 역할

 

금광석의 시안화물 침출 후, 금은 일반적으로 매우 낮은 농도의 시안화금 음이온(Au(CN)2⁻)으로 용액에 존재합니다. 그러한 희석 용액에서 금을 직접 회수하는 것은 경제적으로 어렵습니다. 매우 높은 비표면적(약 1000m²/g)과 특정 기공 구조를 가진 활성탄은 용액에서 금을 농축하는 데 이상적인 매체가 됩니다.

산업 생산에서는 코코넛 껍질 활성탄이 주로 사용됩니다. 증기 활성화를 통해 생산되며 펄프 공정의 탄소-마모를 견딜 수 있을 만큼 충분한 경도와 내마모성을 갖추고 있습니다.

 

II. 금 흡착 메커니즘: Ion pair Gold 시안화물 음이온은 음전하를 띠고 있는 반면, 활성탄 표면은 전기적으로 중성이므로 직접적인 흡착이 불가능합니다. 금 흡착은 "이온 쌍"의 형성에 의존합니다. 용액의 칼슘 이온(Ca²⁺, 일반적으로 첨가된 석회에서 유래)은 두 개의 시안화금 음이온과 결합하여 전기적으로 중성인 칼슘-시안화금 이온 쌍: Ca[Au(CN)₂]₂를 형성합니다. 이러한 중성 이온쌍은 반데르발스 힘을 통해 활성탄의 기공 표면에 물리적으로 흡착됩니다.

이는 가역적 동적 평형 과정입니다. 용액의 금 농도와 활성탄의 금 부하 사이에는 상응하는 관계가 있습니다. 용액 내 금 농도를 지속적으로 감소시키고 탄소에 대한 금 부하를 증가시키기 위해 역류 접촉 방법이 채택되었습니다. 금- 함유 펄프는 일련의 흡착 탱크를 통해 순차적으로 흐르고 활성탄은 반대 방향으로 이동합니다. 신선한 탄소는 마지막 탱크에서 추가되어 금 농도가 가장 높은 첫 번째 탱크로 흐릅니다. 펄프는 첫 번째 탱크에서 마지막 탱크로 흐릅니다. 이러한 방식으로, 마지막 탱크에서 배출된 광미의 금 농도는 극도로 낮은 수준으로 감소될 수 있는 반면, 첫 번째 탱크에서 꺼내진 금{5}}함유 탄소는 높은 적재 용량을 달성합니다.

III. 금 흡착 효율에 영향을 미치는 주요 요인 금 흡착 효율은 다양한 작동 및 화학적 조건에 의해 영향을 받습니다.

 

1. 물리적 조건: 탄소 입자의 균일한 현탁을 보장하고 침전이나 부유를 방지하려면 펄프 밀도가 활성탄의 습윤 밀도(약 1.3-1.5 t/m3)에 가까워야 합니다. 적절한 교반은 탄소 입자 표면의 액체 경계층의 두께를 감소시키고 금이 탄소 입자로 물질 전달 및 확산을 가속화할 수 있습니다.

 

2. 활성탄 특성: 탄소 입자 크기가 작을수록 흡착 동역학을 가속화하는 데 도움이 되지만 스크리닝 및 회수가 어려워집니다. 산업적으로 일반적으로 사용되는 입자 크기 범위는 1~3mm(예: 6×12 메쉬 또는 8×16 메쉬)입니다. 탄소의 경도는 교반, 펌핑 및 재생 과정에서 마모를 견뎌야 하기 때문에 매우 중요합니다. 코코넛 껍질 탄소는 이 점에서 탁월한 성능을 발휘합니다.

 

3. 경쟁적 흡착 및 독극물: 이는 회수율에 영향을 미치는 주요 문제입니다.

- 유기 독성 물질: 부양 시약(예: 크산틴산염), 윤활유 및 부식산과 같은 유기 물질은 흡착 부위를 놓고 금과 경쟁하며 모공을 막을 수도 있습니다. 특정 부양 시약은 활성탄의 흡착 활성을 60% 이상 감소시킬 수 있습니다. 이러한 유기 독물은 주로 후속 열 재생 단계를 통해 제거됩니다.

- 무기 독물: 주로 다른 금속(예: 구리, 니켈, 은)의 시안화물 착물입니다. 그들은 또한 흡착될 이온쌍을 형성하여 활성 부위를 차지할 수 있습니다. 구리의 영향에 특별한 주의를 기울여야 합니다. 용액 내 시안화물 형태는 pH에 따라 변하며, pH가 10.5 미만일 때 더 쉽게 흡착됩니다. 대부분의 무기독은 산 세척으로 제거할 수 있습니다.

- 스케일링: CIP 공정 중에 칼슘 이온과 탄산염이 활성탄 표면에 탄산칼슘(CaCO₃)과 같은 침전물을 형성할 수 있습니다. 이러한 스케일층은 주로 퇴적되어 탄소입자의 메조기공과 거대기공의 입구를 막아 금이 미세기공으로 확산되는 것을 방해한다. 정기적인 산세척으로 이러한 스케일층을 효과적으로 제거할 수 있습니다.

 

4. 용액 화학 환경:

- pH 및 시안화물 농도: 산업적으로 pH는 독성 HCN 가스의 생성을 제어하기 위해 일반적으로 10-11 사이로 유지됩니다. 충분한 유리 시안화물 농도는 금의 효과적인 용해와 안정성을 보장하는 데 필요한 조건입니다.

- 온도: 금 흡착은 발열 과정이므로 온도가 낮을수록 흡착이 잘됩니다. 많은 공장에서는 추운 계절에 더 높은 회수율을 달성하는 경우가 많습니다. 대조적으로, 후속 탈착 공정에는 높은 온도가 필요합니다.

- 이온 강도: 시안화금 이온 쌍을 형성하려면 칼슘 및 마그네슘과 같은 알칼리 토금속 이온의 존재가 필요합니다.

 

IV. 탈착: 활성탄에서 금 탈착 고농도 금에 흡착된 금-함유 탄소는 전해 정제를 위해 금을 다시 용액으로 옮기기 위해 탈착(용리) 처리를 거쳐야 합니다.

 

탈착의 기본 원리는 흡착에 불리한 조건을 만들어 흡착 과정을 역전시키는 것입니다. 산업적으로는 AARL 방법과 Zadra 방법의 두 가지 성숙한 프로세스가 주로 채택됩니다. 둘 다 다음 단계를 기반으로 합니다.

1. 고온에서는 고농도 나트륨 이온(수산화나트륨에서 유래) 용액을 사용하여 이온 교환을 통해 시안화금 이온 쌍의 칼슘 이온을 나트륨 이온으로 대체하여 덜 안정적인 나트륨-시안화금 이온 쌍을 형성합니다.

2. 고온은 불안정한 나트륨-시안화금 이온 쌍의 분해를 촉진하고, 시안화금 음이온이 활성탄 표면에서 용액으로 다시 방출됩니다.

이 둘의 주요 차이점은 공정 조합에 있습니다. AARL 방법은 배치 작업이며 탈착된 금{0}}풍부 용액(임신 용액)은 독립적인 전기분해 작업장으로 보내집니다. Zadra 방식은 탈착탑과 전해조를 직렬로 연결하여 폐쇄-루프 사이클을 형성하고 탈착과 전기분해를 동시에 실현합니다. 채택된 방법에 관계없이 목표는 흡착 회로로 반환되는 희박 탄소의 금 함량을 톤당 약 50g 미만으로 줄여 흡착 용량을 복원하는 것입니다.

 

V. 주요 프로세스 흐름: CIP, CIL 및 Pumpcell

 

활성탄 금 추출 공정에는 세 가지 주요 형태가 있습니다.

펄프 내 탄소(CIP): 광석은 먼저 독립적인 시안화물 침출 탱크를 통해 대부분의 금 용해를 완료한 다음, 펄프는 금 흡착을 위해 일련의 흡착 탱크에 들어갑니다. 펄프는 앞으로 흐르고 활성탄은 역류로 운반됩니다. '농축 비율'(금-함유 탄소 등급과 공급 용액 금 등급의 비율)은 일반적으로 1000-1200입니다.

CIL(Carbon in Leach): 침출과 흡착은 동일한 일련의 탱크에서 결합되어 동시에 수행됩니다. 이 공정은 "금-강탈" 물질(금을 흡착할 수 있는 다른 물질)을 함유한 광석에 특히 적합합니다. 활성탄이 용해된 금을 보호하기 위해 광석과 경쟁할 수 있기 때문입니다. 그러나 침출이 불완전할 때 용액의 금 농도가 낮기 때문에 일반적으로 더 많은 활성탄 재고가 필요하며 농축 비율은 일반적으로 800-1000입니다.

 

펌프셀 프로세스: "즐거운-이동-"과 유사한 작동 모드를 채택합니다. 역류 흐름은 탄소 펄프의 물리적 이동 없이 펄프 공급 지점과 광미 배출 지점을 규칙적으로 회전시켜 달성됩니다. 이 방법은 역혼합을 줄이고, 탄소를 일괄적으로 관리하며, 더 높은 농축 비율(1500-2500 이상)을 달성할 수 있고, 장비 용량이 더 컴팩트합니다.

공정 선택은 광석 속성, 설계 규모, 투자 및 운영 비용과 같은 다양한 요소에 따라 달라집니다.

 

6. 프로세스 모니터링 및 균형 CIP/CIL 플랜트의 안정적인 운영은 주로 두 가지 "측면"을 통해 평가되는 주요 매개변수의 모니터링에 달려 있습니다.

 

- 용액 내 금 농도: 각 흡착 탱크 출구에서 용액 내 금 함량을 모니터링합니다. 이는 상당한 단계적{1}}단계별-하향 추세를 보여야 합니다.

- 금-함유 탄소의 금 농도: 각 흡착 탱크에서 활성탄의 금 함량을 모니터링합니다. 이는 앞에서 뒤로 단계별로{2}}하향하는 추세를 보여야 합니다.-

활성탄의 흡착 운동 속도(활성)에 대한 테스트와 결합된 이러한 측면에 대한 정기적인 분석은 공장이 독성 축적, 장비 효율성 감소 또는 운영 불균형과 같은 문제를 적시에 식별하여 최적의 금 회수율을 유지하는 데 도움이 될 수 있습니다.

활성탄은 금 회수에서 대체할 수 없는 역할을 합니다. 시안화금 이온 쌍을 흡착하는 기본 원리부터 유기 및 무기 독물과 스케일링의 실제 문제 해결, 탈착 회수 및 공정 선택에 이르기까지 전체 공정은 복잡하고 효율적인 기술 시스템을 구성합니다. -활성탄 특성, 공정 조건 및 시스템 균형에 대한 심층적인 이해와 정밀한 제어는 효율적이고 경제적인 금 회수를 달성하는 핵심입니다.