KR0145346B1 - 할로겐 염을 이용하여 광물 또는 다른 귀금속 함유물질에서 귀금속을 추출하는 방법 - Google Patents

할로겐 염을 이용하여 광물 또는 다른 귀금속 함유물질에서 귀금속을 추출하는 방법

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KR0145346B1 KR1019940013125A KR19940013125A KR0145346B1 KR 0145346 B1 KR0145346 B1 KR 0145346B1 KR 1019940013125 A KR1019940013125 A KR 1019940013125A KR 19940013125 A KR19940013125 A KR 19940013125A KR 0145346 B1 KR0145346 B1 KR 0145346B1
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Abstract

백금족 금속, 금과 은이 암모늄 이온과 산소가 존재하는 상태에서 칼륨 또는 나트륨의 요오드화물 또는 브롬화물과 같은 할로겐염을 포함하는 용액으로 귀금속 함유 물질을 침출함으로써 복합 광석, 자동차 폐물질, 내화성 광석 및 자연적으로 발생하는 것으로부터 추출된다. 귀금속 함유 물질과 반응물은 고온과 고압이 유지되는 반응 구역에 장입되어 귀금속 이온 용액을 함유하는 슬러리를 형성하게 된다. 귀금속 이온 용액이 슬러리로부터 분리되고 귀금속 회수 방법을 거치어 귀금속이 회수된다.

Description

[발명의 명칭]
할로겐 염을 이용하여 광물 또는 다른 귀금속 함유물질에서 귀금속을 추출하는 방법
[발명의 상세한 설명]
본 발명은 침출법(leaching)에 의해 광물 또는 기타 귀금속 함유 물질로부터 귀금속을 회수하는 귀금속 추출방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 할로겐염을 이용하여 소정의 온도 및 압력하에 오토클레이브(autoclave)에서 백금족 금속, 금 및 은을 추출하는 방법에 관한 것이다.
백금족 금속(백금, 이리듐, 오스뮴, 팔라듐, 로듐 및 루테늄)의 주원천은 Cu-Ni 광상(鑛床)과 관련이 깊으며, 이들 금속은 통상적으로 비철금속 황화물 광석과 관련하여 발생한다. 특히 미합중국에서 중요해지고 있는 백금족 금속의 다른 원천은 제2의 원천, 이를 테면, 여러 가지 컴퓨터 부품, 인쇄회로기판, 컨넥터 및 자동차용 배기가스 촉매 변환 장치의 폐물질이다.
백금족 금속은 전통적으로 왕수(aqua regia) 또는 HCl/Cl2에 의해 회수된다. 오늘날 처리되는 거의 모든 백금족 금속의 황화물 광석은 거품 부유선광을 포함한 농축 공정을 거치게 된다. 부유선광 농축물은 통상 배소공정 (roasting)을 거쳐 대부분의 황이 제거된다. 황화물 광석과 결합된 백금족 금속은 흔히 내화물이기 때문에 상기와 같은 품질 개선공정(up-grading process)이 필수적으로 요구된다. 다른 방법으로는 부유선광 농축물을 직접 제련하여 매트(matte)를 생산하는 것이다. 이 공정은 통상적으로 1,250-1,350℃에서 실시되는데, 이로 인해 운영비 및 설비투자비가 높아진다. 이어서, 배소 및 제련된 제품에 대해 침출공정을 실시한다. 먼저, 약산성 환경에서의 구리와 니켈의 침출 공정을 왕수 또는 HCl/Cl2을 이용한 후속의 침출 공정과 함께 실시함으로써 백금, 팔라듐 및 기타 백금족 금속을 추출한다. 백금족 금속은 매우 불활성이기 때문에 이를 추출하는데는 상당히 많은 비용이 든다. 시약 소비와 관련된 비용이 많이 들기 때문에, 예를 들면 자동차의 촉매 변환 장치로부터 이들 금속을 추출하는데는 엄청나게 많은 비용이 드는 것으로 알려져 있다. 이들 금속을 처리하는데 사용되는 방법은 흔히 백금족 금속의 모재(bese matrix)인 실리카와 알루미나조차도 용해시키는 경향이 있다. 결과적으로 공정은 과다한 산의 소비와 산에 의한 심각한 산 부식 문제로 어려움을 겪는다.
세계적으로 광석에서 현재 생산되는 거의 모든 금은 시안화법 침출법에 의해 추출된다. 그러나, 이 추출 방법에는 몇 가지 문제점이 있다. 먼저, 시안화물은 맹독성 화합물이므로 운송, 저장 및 세척 절차에 많은 비용이 든다. 더욱이, 시안화물을 이용한 금과 은의 침출 반응은 매우 느리다. 침출 지속 시간이 통상 2-4일이다.
또한, 금을 함유하는 내화성 광석의 직접 시안화법 침출법은 바람직하지 않다. 추출 금속 산업이 현재 당면하고 있는 주요 난제의 하나는 내화성 광석에서 귀금속을 효율적으로 회수하는 것이다. 내화성 황화물 광석을 처리하기 위해 산업적으로 다양한 방법이 실시되어 왔다. 황화물 광석을 처리하는데 통상적으로 실시되는 방법은 광석의 고온 배소 및 후속의 침출 공정을 포함한다. 다른 방법으로서, 이들 광석을 오토클레이브에서 가압 산화한 다음, 광석으로부터 귀금속을 추출한다. 이처럼 두 단계의 공정을 포함하는 전술한 방법들은 비용이 많이 드는 것으로 밝혀졌고, 이에 따라 연구자들은 오랫 동안 이 내화성 광석을 처리하는 대안을 모색하여 왔다. 탄소질 내화성 광석의 경우에, 금을 추출하기 전에 탄소질 물질을 파괴하거나 처리한다. 탄소질 물질을 종종 오존, 염소, 차아염소산 나트륨, 과망간산염, 과염소산염 및 산소를 이용하여 산화시킨다. 이들 탄소질 광석을 처리하는데는 통상 염소가 사용된다. 그러나, 염소는 고가이기 때문에 다른 광석 처리 방법을 찾는 것이 바람직하다.
과거에는 금을 함유하는 광석으로부터 금을 추출하는데 할로겐 원소를 이용하였다. 미합중국 특허 제3,957,505호 및 제4,557,759호에는 금을 함유하는 물질을 포함하는 용액에 원소 요오드와 요오드화물을 도입함으로써 금을 함유하는 물질로부터 금을 습식야금으로 회수하는 방법이 개시되어 있다.
미합중국 특허 제3,709,681호, 제3,826,750호 및 제3,778,252호에는 주위 온도에서 유기 용매와 할로겐 원소 또는 화합물을 이용하여 귀금속을 함유하는 물질로부터 백금, 팔라듐 및 금과 같은 귀금속을 추출하는 방법이 개시되어 있다. 이들 공정은 요드화물 및/또는 요오드를 사용하여 다른 원천으로부터 귀금속을 추출하는 방법에 관한 것이지만, 본 발명의 경우와 비교할 때, 이들 공정에서 사용되는 매체는 유기물적이고, 사용되는 조건은 매우 다르며, 이들 금속이 관련되는 환경이 매우 한정적이다.
미합중국 특허 제4,319,923호에는 요오드화물-요오드 에칭 용액 또는 유사 용액으로부터 금 및/또는 팔라듐을 회수하는 방법이 개시되어 있다. 이러한 방법은 일단 이들 귀금속이 용해된 형태로 용액 내에 존재하는 경우, 이 용액 내의 다른 금속들로부터 귀금속을 분리하는 방법에 관한 것이다.
따라서, 다양한 물질로부터 효율적이고 경제적인 방식으로 백금족 금속, 금과 은을 추출할 필요가 생겼다. 이러한 필요성에 부응하여, 본 발명은 종래 기술에서 전술한 문제점을 극복하는, 광석이나, 또는 폐물질과 같은 물질을 포함하는 기타의 귀금속 함유 물질로부터 귀금속을 추출하는 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 추출 방법은 증가된 pH 수준에서 귀금속을 추출함으로써 부식과 산에 용해되는 종류에 관한 문제를 막을 수 있다. 본 발명의 추출 방법에 의하면 종래에 작업하기 어려웠던 내화성 및 탄소질의 금 함유 광석에서 귀금속이 회수될 수 있다.
본 발명의 추출 방법은 또한 고온 고압의 조건하에서, 백금족 금속 및 금과 은 모두를 추출하는 데 매우 효과적이어서 귀금속의 회수를 개선시킨다.
따라서, 본 발명의 목적은 내화성 광석, 폐물질, 촉매 및 배소/제련 제품을 포함하는 다양한 원천으로부터 백금족 금속, 은 및 금을 추출하는 개선된 방법을 제공하는 것이다. 본 발명에 따른 방법에 의하면 종래 방법에서의 하나 또는 그 이상의 문제점을 실질적으로 극복할 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 시안화물 또는 강산을 사용하지 않으면서 백금족 금속, 은과 금을 이들의 광석, 폐물질, 촉매 및 배소/제련 제품으로부터 추출하는 개선된 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 종래 기술의 방법보다 비용이 덜 들고, 더 경제적이면서 더 안전한 공정이며, 백금족 금속 및 금과 은을 더 높은 수율로 제공하는 다양한 원천 물질로부터 상기 백금족 금속 및 금과 은을 추출하는 개선된 공정을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 공정 중 할로겐을 재순환시킴으로써 더 적은 반응물로도 금, 은 및 백금족 금속을 수득하는 추출 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가적인 이점은 하기의 상세한 설명에 의해 참조함으로써 당업자들에게는 명백하게 될 것이다.
상기 목적과 이점을 만족하도록, 본 발명은 백금, 팔라듐, 로듐, 금 및 은으로부터 선택된 귀금속을 포함하는 귀금속 함유 물질, 상기 귀금속중 적어도 하나를 포함하는 내화성 황화물 광석 또는 내화성 탄소질 광석 및 물, 브롬화물, 요오드화물, 및/또는 그의 염 또는 혼합물로부터 선택되며 그 농도가 0.005-2gram mole/ℓ인 할로겐화물 또는 원소 할로겐 또는 그의 혼합물, 및 황산암모늄, 염화암모늄 또는 질산암모늄을 포함하는 암모늄염 또는 그의 혼합물로부터 선택되며 그 농도가 0.005-2gram mole/ℓ인 암모늄 이온을 포함하는 침출용액을 반응 영역에 충전시켜서 충전된 반응 영역을 형성하는 단계; 상기 용액의 pH를 3-10의 범위로 조절하는 단계; 고체 슬러리의 농도가 고형물의 6-20wt%가 되도록 조절하는 단계; 및 상기 충전된 반응 영역을 산화 조건하에 약 30-1300psi 범위의 압력에서 약 50-300℃의 온도로 2-4시간 동안의 충분한 시간동안 가열하여 귀금속 함유 광석으로부터 귀금속을 침출해냄으로써 귀금속 이온 용액을 포함하는 슬러리를 생성한 다음, 전해 채취법, 용매 추출법 또는 화학적 침전법과 같은 통상의 방법에 따라 상기 슬러리로부터 상기 귀금속 이온 용액을 분리 및 회수하는 단계를 포함하는, 침출 공정에 의한 귀금속의 추출 방법을 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 있어서, 귀금속의 추출 방법은 내화성 광석 또는 탄소질 광석의 추출에도 사용될 수 있다. 이 방법에서는, 활성화된 탄소를 귀금속 함유 물질, 물, 암모늄 이온, 및 할로겐화물이나 원소 할로겐 또는 이들의 혼합물 중의 어느 하나와 함께 반응 구역에 충전한다. 이어서, 충전된 반응 구역의 공정 조건을 전술한 조건과 유사하게 해준다.
귀금속 물질을 함유한 물질을 반응 구역에 충전하기 전에 먼저 소정의 크기로 분쇄할 수 있다. 형성된 귀금속 이온 용액을 전해 채취(electrowinning), 시멘테이션(cementation), 용매 추출, 가스 환원 및 흡착과 같은 공정에 의해 그에 함유된 귀금속을 회수할 수 있다.
본 발명은 할로겐염을 이용하여 내화성 광석 또는 폐물질을 포함하는 다양한 원천으로부터 금을 추출한다. 본 발명을 내화성 황화물 금광석에 적용하면, 광석 중의 황화 광물질이 산화에 의해서 먼저 파괴될 것이고 그 다음 금 입자는 침출제에 쉽게 접근되어 반응할 수 있게 된다. 한편, 탄소질의 금 함유 광석의 경우에는, 본 발명의 기술은 금을 용해시키고 동시에 일단 용해된 금이 탄소질 물질에 재흡착하는 것을 방지하는 데 효과적이다. 본 기술이 원칙적으로 암모늄염을 필요로 하지 않지만, 할로겐염의 산화 단계는 암모늄 이온의 존재하에서 엄청나게 촉진된다. 암모늄 이온은 요오드화물을 요오드 및 트리요오드 이온으로 산화시키는 공정에서 촉매로서 작용한다. 결과적으로, 요구되는 할로겐염의 농도는 암모늄 이온의 존재하에 크게 감소된다. 그러므로, 암모늄염의 사용은 특히 공정이 4보다 큰 pH에서 실시되는 경우에 경제적이다.
백금족 금속을 추출하기 위해 사용될 수 있는 종래의 기술에 비하여 본 발명에 따른 새로운 방법의 중요한 이점은 본 할로겐염을 기본으로 하는 본 발명의 공정에 의해 4보다 큰 pH에서 백금족 금속을 추출할 수 있다는 것이다. 부식 및 산 용해성 종과 관련된 문제점은 이와 같이 pH값이 높은 경우에 최소화된다.
본 발명은 원소 할로겐, 할로겐화물 또는 할로겐염을 기준 용매(key solvent)로서 사용하여 백금족 금속, 은과 금을 천연 상태, 복합 광석, 폐물질 또는 촉매와 같은 이들의 고체 형태로부터 용해시킨다. 바람직한 할로겐화물로는 브롬화 칼륨, 요오드화 칼륨, 브롬화 나트륨, 요오드화 나트륨 또는 이들의 혼합물과 같은 알칼리 금속 할로겐화물이 있다. 요오드화 암모늄과 같은 다른 할로겐화물도 또한 본 발명의 방법에 이용될 수 있다. 공정이 4를 초과하는 pH에서 실시되는 경우에는 황산 암모늄, 탄산 암모늄, 염화 암모늄 또는 질산 암모늄과같은 암모늄염을 용액에 가하여 용해 반응을 촉진시킬 수 있다.
할로겐, 산소와 암모늄염을 이용함으로써, 백금족 금속, 은과 금을 이들의 천연 상태, 복합 광석, 내화성 광석, 자동차 촉매 및 그 밖의 제2의 원천으로부터 추출한다. 본 발명은 다음과 같은 단계로 구성된다. 먼저, 이들 금속 또는 광석 또는 폐물질과 같은 금속 함유 물질과, 칼륨 또는 나트륨의 할로겐화물, 즉 칼륨 또는 나트륨의 요오드화물 또는 브롬화물, 또는 이들의 혼합물, 암모늄염 및 산소를 포함하는 침출 용액을 충전물로서 혼합한다. 이어서, 이 충전물을 압력 용기 또는 오토클레이브에 넣고 가압하여 액상-고상 현탁액을 수득한다. 또한, 현탁액을 가열하여 용해 반응을 촉진시킨다.
통상, 광석 시료의 크기를 감소시켜서 금속의 추출 효율을 향상시킨다. 통상, 백금족 금속, 은과 금을 함유하는 물질을 100메시(U.S.) 미만으로 분쇄한다. 물론, 원료의 특성에 따라 크기를 달리할 수 있다.
침출 용액은 할로겐염, 산소, 및 경우에 따라서는 암모늄 이온, 바람직하게는 암모늄염을 포함한다. 바람직한 암모늄염은 황산 암모늄, 질산 암모늄, 염화 암모늄 및 탄산 암모늄이다. 용액의 바람직한 pH는 3.0 내지 10.0이다. 이 pH 수준에서 부식과 산의 소비와 관련된 문제점이 거의 없다. 바람직하게는, 할로겐염 또는 원소 할로겐의 농도는 용액 1리터 당 0.005 내지 2그램-몰이 된다. 내화성 광석에서 금과 은을 회수할 때, 바람직한 농도 범위는 용액 1리터 당 0.005 내지 1.0그램-몰이다. 백금족 금속, 금과 은을 회수할 때, 바람직한 범위는 1리터 당 0.001 내지 1.0그램-몰이다. 암모늄염의 농도는 통상 1리터당 0.005 내지 2그램-몰이며, 산소의 분압은 30psi(207kN/m2) 정도로 낮거나, 1300psi(8970kN/m2) 정도로 높을 수 있다. 산소 대신에, 차아염소산염, 요오드, 브롬과 이산화망간과 같은 산화제가 사용될 수 있다. 그러나, 산소가 저렴하고 구입이 용이하다는 점에서 바람직하다.
이어서, 압력 용기 또는 오토클레이브의 내용물을 약 50 내지 300℃, 바람직하게는 150 내지 200℃의 온도로 가열한다. 전반적인 용해 반응은 표면 화학 반응에 의해 제어되기 때문에, 이들 금속의 용해는 시스템의 온도에 대단히 민감하다.
시스템의 압력은 적어도 채용된 온도에 대해 상응하는 평형 수압이다. 그러나, 압력은 시스템에 사용된 산소의 양에 따라 증가한다. 사용될 수 있는 통상의 압력은 30 내지 1,300psig(207 내지 8970kN/m2)이다.
백금족 금속, 금과 은이 용액 내로 침출될 때, 이들 금속은 용매 추출, 이온 교환 가스 환원, 시멘테이션 또는 흡착과 같은 종래의 기술에 의해 용액에서 분리될 수 있는데 이들 기술이 해당 기술 분야에서 공지되어 있기 때문이다. 용액은 여과와 같은 통상적인 방법에 의해 잔류 고체물에서 분리될 수 있다.
[실시예]
하기의 구체적인 실시예들은 예시적이며, 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니다. 하기의 실시예에서 특별히 고려된 조건 외의 다른 조합에 의해 유사한 결과가 얻어질 수 있음은 물론이다.
[실시예 Ⅰ]
이 실시예는 본 발명의 실례가 되는 것이다.
하기의 성분을 하기의 첨가량만큼 오토클레이브에 첨가하였다.
품목 A는 자동차의 촉매 변환 장치로부터 얻어진 것으로서 인치 당 150메시의 미합중국 표준 스크린을 통과하도록 분쇄된 물질이었고, 알루미나 매트릭스에 들어있는 400ppm의 백금과 130ppm의 팔라듐을 포함하고 있었다. 요오드화 칼륨의 농도는 리터 당 0.2그램-몰, 브롬화 나트륨의 농도는 리터 당 0.5그램-몰이었고, 황산 암모늄의 농도는 리터 당 0.5그램-몰이었다.
오토클레이브를 밀폐하고 용액 중의 산소 가스의 분압이 145psi가 될 때까지 산소 가스를 가하였다. 오토클레이브 내의 교반기를 350rpm의 속도로 작동시켰다. 용액의 pH는 5.6이었다. 오토클레이브와 그 내용물을 185℃의 온도로 가열하고, 이 온도에서 4시간 동안 유지한 다음, 오토클레이브를 냉각시키고 대기 중으로 배기한 후 개봉하였다. 오토클레이브의 내용물을 슬러리와, 고형물 농도가 17.8wt%인 귀금속 이온 함유 용액인 것으로 판명되었다. 이어서, 상기 용액을 여과시켜서 고체로부터 분리하였다.
백금과 팔라듐의 회수율은 원자 흡수 스펙트로포토미터/유도 결합식 플라즈마(Atomic Absorption Spectrophotometer/Inductively Coupled Plasma)를 이용하여 용액 내의 백금과 팔라듐의 함량을 분석함으로써 측정하였다. 또한, 고체 잔류물을 불꽃 시험에 의해 분석하여 최종 회수물인 것을 확인하였다.
전술한 조건하에서 침출한 후 백금과 팔라듐의 회수율은 통상 각각 95%와 96%이었다.
[실시예 Ⅱ]
이 실시예는 본 발명의 실례가 되는 것이다.
하기의 성분을 하기의 첨가량만큼 오토클레이브에 첨가하였다.
실시예 Ⅰ에 기재된 것과 동일한 물질을 사용하였다. 그러나, 사용된 조건을 실시예 Ⅰ에서와는 다르게 하였다. 요오드화 칼륨의 농도는 리터 당 0.1그램-몰, 브롬화 나트륨의 농도는 리터 당 0.5그램-몰이었고, 황산 암모늄의 농도는 리터 당 0.5그램-몰이었다.
오토클레이브를 밀폐하고, 산소 가스를 첨가하지 않았다. 오토클레이브 내의 교반기를 350rpm의 속도로 작동시켰다. 용액의 pH는 5.6이었다. 오토클레이브와 그 내용물을 185℃의 온도로 가열하고, 이 온도에서 2시간 동안 유지한 다음, 오토클레이브를 냉각시키고 대기 중으로 배기한 후 개봉하였다. 오토클레이브의 내용물은 슬러리와, 고형물 농도가 10wt%인 귀금속 이온 함유 용액인 것으로 판명되었다. 이어서, 상기 용액을 여과시켜서 고체로부터 분리하였다.
백금과 팔라듐의 회수율은 실시예 Ⅰ에서와 동일한 방법으로 측정하였다.
전술한 조건하에서 침출한 후 백금과 팔라듐의 회수율은 통상 각각 95%와 96%이었다. 이 실험에서 원소 요오드는 산소가 없는 상태에서 사용되었다는 것을 주목해야 한다. 이 실험에서, 원소 요오드가 다 사용되었을 때, 더 이상의 반응이 발생하지 않았다는 것을 주목하는 것이 중요하다. 반면에, 실시예 Ⅰ의 실험에서는, 요오드 및/또는 트리요오드 이온이 산화 반응 중 생산된 요오드화물의 산화로 인해 재발생되었다. 결과적으로, 사용된 시약의 계속적인 재순환으로 시약이 절약될 수 있다.
[실시예 Ⅲ]
이 실시예는 본 발명의 실례가 되는 것이다.
하기의 성분을 하기의 첨가량만큼 오토클레이브에 첨가하였다.
품목 A는 몬타나주의 광산 회사로부터 입수한 금-황화물 광석이었다. 광석은 얼마간의 금과 은의 입자가 결합되어 있는 황석철광을 주성분으로 하는 것이다. 그러므로, 광석은 내화성을 나타낸다. 이 경우에, 내화성 황화물 광석의 부유 농축물(flotation concentrate)은 광산 회사에 의해 공급되었다. 농축물 중의 금과 은의 함량은 각각 1.4와 10.0oz/ton이었다. 자유 암모니아의 농도는 리터 당 1.0그램-몰이었고, 요오드화 칼륨의 농도는 리터 당 0.016그램-몰이었다.
오토클레이브를 밀폐하고 용액 중의 산소 가스 분압이 145psi가 될 때까지 산소 가스를 가하였다. 오토클레이브 내의 교반기를 350rpm의 속도로 작동시켰다. 오토클레이브와 그 내용물을 175℃의 온도로 가열하고, 이 온도에서 2시간 동안 유지한 다음, 오토클레이브를 냉각시키고 대기 중으로 배기한 후 개봉하였다. 오토클레이브의 내용물은 슬러리와, 고형물 농도가 6wt%인 귀금속 이온 함유 용액인 것으로 판명되었다. 이어서, 상기 용액을 여과시켜서 고체로부터 분리하였다. 용액의 초기 pH는 11이었고 최종 pH는 3이었다.
금과 은의 회수율은 실시예 Ⅰ에서와 동일한 방법으로 측정하였다.
전술한 조건하에서 침출 후 금의 회수율은 97%보다 더 양호하였지만, 은의 회수율은 단지 1%이었다. 광석이 자유 암모니아와의 반응에 의해 황산 암모늄을 생산하는 황을 포함하기 때문에, 이 실험에서는 암모늄염 대신의 자유 암모니아가 사용되었다는 것에 주목해야 한다. 그러므로, 최종 pH는 11에서 3으로 떨어졌다. 은의 회수율은 발명자의 선행 발명(미합중국 특허 제5,114,687호, 그 내용이 참고 자료로서 본 명세서에 인용됨)에 의해 명시된 바와 같이 암모니아를 이용한 다른 침출 단계에 의해 90%보다 더 양호하게 개량되었다.
[실시예 Ⅳ]
이 실시예는 본 발명을 예시하는 것이 아니나 비교의 목적으로 제시되었다.
주위 조건하에 하기의 성분을 하기의 첨가량만큼 반응로에 첨가하였다.
품목 A는 실시예 Ⅲ에서 사용된 것과 동일한 금-황화물 광석이었다. 실시예 Ⅲ에 나타난 바와 같이, 농축물 중의 금과 은의 함량은 각각 1.4와 10.0oz/ton이었다.
반응로를 밀폐하고, 25℃의 대기 조건하에서 산소 가스를 버블링시켰다. 반응로 내의 교반기를 350rpm의 속도로 작동시켰다. 금 용해 시험을 24시간 동안 계속하였다. 오토클레이브의 내용물은 슬러리와 귀금속 이온 함유 용액인 것으로 판명되었다. 용액의 pH는 약 10.5였다. 금의 회수율운 실시예 Ⅰ의 경우와 같은 방법으로 측정하였다.
전술한 조건하에서 침출 후 금의 회수율은 40-50%에 불과한 것으로 밝혀졌고, 이것은 우리에게 광석 시료를 제공하는 회사의 경험과 일치하였다.
[실시예 Ⅴ]
이 실시예는 본 발명의 실례가 되는 것이다.
하기의 성분을 하기의 첨가량만큼 오토클레이브에 첨가하였다.
품목 A는 네바다주의 광산 회사로부터 입수한 탄소질 금광석이었다. 광석은 맥석 매트릭스(gangue matrix) 및 탄소질 매트릭스 전체에 분산된 약 0.23oz/ton의 금을 포함한다. 맥석 광물은 점토와 석영인 것을 특징으로 한다. 요오드화 칼륨 농도는 리터 당 0.01그램-몰이었고 황산 암모늄 농도는 리터 당 0.25그램-몰이었다. 활성탄 농도는 침출 용액 400ml 당 5그램이었다.
실시예 Ⅳ에 예시된 바와 같이, 이 광석의 통상적인 시안화법에 의하면 24시간 동안의 침출 후 70% 미만의 회수율을 얻었다.
전술한 조건하에서 이 광석에 관한 다수의 시험을 실시하였다. 오토클레이브를 밀폐하고 용액 중의 산소 가스 분압이 145psi가 될 때까지 산소 가스를 가하였다. 오토클레이브 내의 교반기를 350rpm의 속도로 작동시켰다. 오토클레이브와 그 내용물을 180℃의 온도로 가열하고, 이 온도에서 4시간 동안 유지한 다음, 오토클레이브를 냉각시키고 대기 중으로 배기한 후 개봉하엿다. 오토클레이브의 내용물은 슬러리와, 고형물 농도가 20wt%인 귀금속 이온 함유 용액인 것으로 판명되었다. 이어서, 상기 용액을 여과시켜서 고체로부터 분리하였다. 용액의 pH는 5.6이었다.
금의 회수율은 실시예 Ⅰ의 경우와 같은 방법으로 측정하였다.
전술한 조건하에서 침출 후 금의 회수율은 87%보다 더 양호하였다. 이러한 종류의 광석과 관련된 문제점의 하나는 일단 용해되었던 금이 광석의 유기 탄소 기재 상에 재흡착한다는 것이다. 그와 같은 재흡착 현상은 프레그-로빙(preg-robbing)이라고 알려졌다. 프레그-로빙을 방지하기 위하여, 광석 중에 존재하는 유기 탄소보다 더 우수한 흡착제인 것으로 믿어지는 활성탄을 침출액에 가하였다. 또한 잔류물이 아직 뜨거울 때 이를 여과함으로써 프레그-로빙 현상을 크게 감소시켰다.
[실시예 Ⅵ]
이 실시예는 본 발명의 실례가 되는 것이다.
하기의 성분을 하기의 첨가량만큼 오토클레이브에 첨가하였다.
품목 A는 몬타나주의 광산 회사로부터 제공된 내화성 황화물 금광석 시료였다. 광석은 황화 광물 뿐만 아니라 탄소질 물질을 포함하며 내화성을 나타내었다. 이 광석은 0.16oz/ton의 금을 포함하고 있다. -200메시 광석 시료에 대하여 통상적인 시안화법을 실시한 결과, 단지 45%의 금 회수율을 얻었다. 황산 암모늄 농도는 리터 당 0.2그램-몰이었고 요오드화 칼륨 농도는 리터 당 0.019그램-몰이었다. -200메시 광물 시료는 하기에 명시된 조건하에 침출하였다.
오토클레이브를 밀폐하고 용액 중의 산소 가스 분압이 145psi가 될 때까지 산소 가스를 가하였다. 오토클레이브 내의 교반기를 350rpm의 속도로 작동시켰다. 오토클레이브와 그 내용물을 160℃의 온도로 가열하고, 이 온도에서 2시간 동안 유지한 다음, 오토클레이브를 냉각시키고 대기 중으로 배기한 후 개봉하였다. 오토클레이브의 내용물은 슬러리와 귀금속 이온 함유 용액인 것으로 판명되었다. 이어서, 상기 용액을 여과시켜서 고체로부터 분리하였다. 용액의 초기 pH는 5.5였고 최종 pH는 8.5였다. 고체 농도는 20wt%였다.
금의 회수율은 실시예 Ⅰ의 경우와 같은 방법으로 측정하였다.
전술한 조건하에서 침출 후 금의 회수율은 95%보다 더 양호하였다. 용해된 금이 광석 시료 상에 재흡착하는 현상이 실시예 Ⅴ에서 사용된 시료보다 덜 심했기 때문에, 이 광석은 활성탄의 도움없이도 더 우수한 회수율을 얻을 수 있었다.
[실시예 Ⅶ]
이 실시예는 본 발명의 실례가 되는 것이다.
하기의 성분을 하기의 첨가량만큼 오토클레이브에 첨가하였다.
품목 A는 네바다주의 광산 회사로부터 입수한 내화성 탄소질 및 내화성 황화물 광석이었다. 이 광석은 0.84oz/ton의 금과 1.6oz/ton의 은을 포함하고 있었다. 전술한 조건하에 -150메시 광물 시료에 대해 침출 공정을 실시하였다.
오토클레이브를 밀폐하고 용액 중의 산소 가스 분압이 145psi가 될 때까지 산소 가스를 가하였다. 오토클레이브 내의 교반기를 350rpm의 속도로 작동시켰다. 요오드화 칼륨의 농도는 리터 당 0.016그램-몰이었고 황산 암모늄의 농도는 리터 당 0.25그램-몰이었다. 활성탄 농도는 침출 용액 400ml 당 10그램이었다. 오토클레이브와 그 내용물을 160℃의 온도로 가열하고, 이 온도에서 4시간 동안 유지한 다음, 오토클레이브를 냉각시키고 대기 중으로 배기한 후 개봉하였다. 오토클레이브의 내용물은 슬러리와 귀금속 이온 함유 용액인 것으로 판명되었다. 이어서, 상기 용액을 여과시켜서 고체로부터 분리하였다. 용액의 pH는 실험중 내내 약 3이었다.
금과 은의 회수율은 실시예 Ⅰ의 경우와 같은 방법으로 측정하였다.
전술한 조건하에서 침출한 후 금과 은의 회수율은 통상 각각 88%와 93%이었다. 은의 회수율이 높은 이유는 은이 용액에서 요오드화 은으로서 용액 중에 침전되기 전에 활성탄 상에 흡착(load)되었기 때문이다.
[실시예 Ⅷ]
이 실시예는 본 발명을 예시하는 것이 아니나 비교의 목적으로 제시되었다.
하기의 성분을 하기의 첨가량만큼 오토클레이브에 첨가하였다.
품목 A는 10메시보다 작은 원소 금 입자였다.
오토클레이브를 밀폐하고 용액 중의 산소 가스 분압이 145psi가 될 때까지 산소 가스를 가하였다. 오토클레이브 내의 교반기를 350rpm의 속도로 작동시켰다. 용액의 pH는 7.0이었다. 오토클레이브와 그 내용물을 160℃의 온도로 가열하고, 이 온도에서 2시간 동안 유지한 다음, 오토클레이브를 냉각시키고 대기 중으로 배기한 후 개봉하였다. 이들 용액의 금 함량을 원자 흡수 스펙트로포토미터를 이용하여 분석한 결과, 황산 암모늄, 질산 암모늄 및 첨가 암모늄 이온 없음에 대하여 각각 928ppm, 1,300ppm 및 100ppm 미만으로 밝혀졌다. 이 결과로부터 이 공정에서 암모늄 이온의 중요하고 독특한 역할을 한다는 것이 입증되었다.
또한, 본 발명의 추출 방법에 의하면 촉매 물질로부터의 로듐 회수율이 40%에 달하였다.
그와 같이, 본 발명이 상기에 제시되었던 바와 같은 본 발명의 각각의 모든 목적을 충족시킬 바람직한 실시예에 의하여 개시되었고, 귀금속 함유물질에서 귀금속을 추출하는 새롭고 개선된 방법이 제공된다.
본 발명의 의도된 정신과 범위로부터 이탈함이 없다면 본 발명의 교시로부터 다양한 변경, 수정과 개조가 당업자들에게는 예견가능하다. 따라서, 본 발명은 첨부된 특허청구의 범위의 표현에 의해서만 제한된다는 것이 의도된다.

Claims (4)

  1. Ⅰ. A. 백금, 팔라듐, 로듐, 금 및 은으로부터 선택된 귀금속을 포함하는 귀금속 함유 물질;
    B. 상기 귀금속중 적어도 하나를 포함하는 내화성 황화물 광석 또는 내화성 탄소질 광석; 및
    C. 물, 브롬화물, 요오드화물, 및/또는 그의 염 또는 혼합물로부터 선택되며 그 농도가 0.005-2gram mole/ℓ인 할로겐화물 또는 원소 할로겐 또는 그의 혼합물, 및 황산암모늄, 염화암모늄 또는 질산암모늄을 포함하는 암모늄염 또는 그의 혼합물로부터 선택되며 그 농도가 0.005-2gram mole/ℓ인 암모늄 이온을 포함하는 침출용액을 반응 영역에 충전시켜서 충전된 반응 영역을 형성하는 단계;
    Ⅱ. 상기 용액의 pH를 3-10의 범위로 조절하는 단계;
    Ⅲ. 고체 슬러리의 농도가 고형물의 6-20wt%가 되도록 조절하는 단계; 및
    Ⅳ. 상기 충전된 반응 영역을 산화 조건하에 약 30-1300psi 범위의 압력에서 약 50-300℃의 온도로 2-4시간 동안의 충분한 시간동안 가열하여 귀금속 함유 광석으로부터 귀금속을 침출해냄으로써 귀금속 이온 용액을 포함하는 슬러리를 생성한 다음, 전해 채취법, 용매 추출법 또는 화학적 침전법과 같은 통상의 방법에 따라 상기 슬러리로부터 상기 귀금속 이온 용액을 분리 및 회수하는 단계를 포함하는, 침출 공정에 의한 귀금속의 추출 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 침출 용액에서 상기 할로겐화물, 원소 할로겐 또는 그의 혼합물의 농도가 0.01-1.0gram mole/ℓ인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 반응 영역에 활성탄을 가하여 용해되어 있는 금과 은을 우선적으로 흡착하는 것을 특징으로하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 귀금속 함유 물질을 100메시(U.S.)를 통과할 수 있는 크기로 분쇄하는 단계; 및 상기 분리 단계 이전에 슬러리를 냉각하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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