KR100243922B1

KR100243922B1 - 광석으로부터 금속을 제조하기 위한 공정

Info

Publication number: KR100243922B1
Application number: KR1019940704769A
Authority: KR
Inventors: 피터 케네스 에베레트
Original assignee: 피터 케네스 에베레트; 인텍피티와이.리미티드
Priority date: 1992-06-26
Filing date: 1993-06-25
Publication date: 2000-03-02
Also published as: ES2139009T3; JP2857930B2; FI946086A0; WO1994000606A1; NO945025D0; EP0646185B1; EP0646185A4; ATE184659T1; AU4299993A; US5487819A; ZA934594B; DE69326462T2; CA2138777A1; JPH07508073A; MY109934A; DE69326462D1; HU220835B1; NO303786B1; FI946086A; CA2138777C

Abstract

본 발명은 광석(12)으로 부터 하나 또는 그 이상의 금속을 제조하기 위한 공정을 제공하려는 것이다. 광석은 침출장치(10)로 제공된다. 침출장치에서 광석은 전해질(14)과 접촉한다. 침출장치는 산화전위가 감소하는 영역(17,18,19,20)을 갖는다. 전해질(14A)의 흐름은 영역(20)으로 부터 제거되며, 전해질에 의해서 금속이 회수되기 전에 처리 유니트(25A)에 존재하는 불순물과 원하지 않는 금속을 제거하도록 처리된다. 전기분해후에 전해질은 침출 유니트(10)로 복귀된다. 제 2 전해질 흐름은 추가의 금속을 회수하기 위해서 영역(19)으로 부터 제거된다. 전해질(14B)은 전해질에 의해서 금속이 회수되기전에 처리 유니트(25B)에서 불순물 및 원하지 않는 금속을 제거하도록 처리된다. 전해질은 전기 분해후에 침출 유니트(10)로 복귀된다. 본 발명에 따른 공정은 금을 포함하여 침출이 곤란한 광석을 침출시킬 수 있고, 고순도를 갖는 하나 또는 그 이상의 금속을 만들어낼 수 있다.

Description

광석으로부터 금속을 제조하기 위한 공정

하나 이상의 금속을 포함하고 있는 광석으로부터 금속(들)을 제거하기 위한 공정들은 널리 알려져 있다. 이러한 공정(들)은 복잡한 조성을 갖는 광석들을 처리하는 경우에, 그 운용방식이 매우 복잡하며 비용 또한 많이 든다.

금속의 회수를 위해서 광석을 처리할 때 생기는 폐기물 및 부산물의 처분은 현재 및 미래에 있어서 주요한 문제로서 대두된다. 황을 함유하는 광석을 처리하는데 있어서, 이러한 문제는 한층 심각해진다. 통상적으로 황의 부산물은 이산화황 가스 또는 황산의 형태로서 발생한다. 산성비를 포함하여 이산화황의 생성으로부터 대기오염 문제가 발생하며, 황산을 생산함으로써 이산화황을 재생하는 방법이 사용되어 오고 있다. 그러나, 황산은 대량으로 발생하기 때문에, 현장에서 이를 제거하는데에는 많은 비용이 소모된다.

광석을 처리할 때 생기는 심각한 폐기물과 부산물 처분 문제, 특히 이산화황 및 황산의 처분 문제를 해결하기 위해서, 이들 부산물의 처분 및/또는 재활용을 단순화하려는 시도가 이루어져 왔다.

시프러스 메탈러지컬 프로세스 코포레이션(Cyprus Metallurgical Process Corporation)에게 허여된 미합중국 특허 제 3,673,061호에는 전기-화학적인 셀의 양극에서 슬러리 중의 구리황화물을 산화시키는 방법이 개시되어 있는데, 이를 위해서는 구리황화물을 분해하는데 제곱피트당 적어도 12암 페어의 양극 전류 밀도가 필요하다. 많은 광석에 존재하는 철은 철의 산화에 소비되는 전력으로 인하여 이러한 공정에서 구리에 대한 낮은 양극 전류 효율을 야기한다. 이러한 공정에서, 철의 전해 제조는 비용이 많이 소모된다. 따라서, 이러한 공정은 전류 효율 및 전체 경비의 측면에서 볼 때 경제적이지 못하다.

두발 코포레이션(Duval Corporation)에게 허여된 오스트레일리아 특허 제 46913/72호에는 구리황화물 원광으로부터 염화철(III)과 염화구리(II)를 침출시키는 단계를 포함하는 공정이 개시되어 있다. 이 공정은 복잡하며, 3.5 기압에 달하는 압력하에서 약 140℃의 온도와 순수한 산소가 요구된다.

덱스텍 메탈러지컬 피티와이 리미티드(Dextec Metallurgical Pty Ltd)에게 허여된 미합중국 특허 제 4,061,552호에는 전해전지의 양극에서 구리황화물을 전기분해시키고 이와 동시에 침전 철에 공기를 추가함으로써, 비교적 높은 온도와 압력의 결점을 극복하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 이러한 공정으로부터 순수한 금속을 만들어내는 것은 어렵다.

또다른 공정으로 쿠프렉스(Cuprex) 공정이 있다. 이 공정에는 염화철(III) 용액으로부터 용매를 추출한 후, 세정집진, 스트리핑(stripping) 및 전기분해를 수행하여, 염화철(III) 용액으로부터 구리 정광을 침출시키는 단계가 포함되어 있다. 이와 같은 쿠프렉스(Cuprex) 공정은 비용이 많이 소모되는 공정이다. 즉, 전력 소모가 많고, 고자본 및 고작동 비용이 소모된다. 게다가 작동과정 또한 복잡하며, 금과 같은 생성물은 바람직하지 못한 영향을 끼치는 종래의 방법을 사용하여 제거되어야만 한다.

그러므로, 종래기술의 결점을 개선시킨 금속 제조 공정을 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명은 광석으로부터 금속을 제조하는 것에 관한 것이며, 특히 원광과 정광으로부터 기지금속 및 귀금속을 제조(구리의 제조포함)하는 것에 관한 것이다.

본 발명은 하기에서 황을 함유하는 원광의 처리과정을 참조하여 설명될 것이다. 그러나, 본 발명지는 본 발명을 이러한 타입의 용도로서 한정하려는 것은 아니다. 여기에서 사용되고 있는 용어 "광석" 또는 "광석들"은 원광, 정광, 일정정도 정련된 금속화합물, 금속산화물, 금속황화물 및 연도분진 등을 함유하고 있는 금속함유 화합물을 포함하도록 의도된 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.

제1도는 본 발명에 따라서 하나 또는 그 이상의 금속을 제조하기 위한 공정을 개략적으로 나타낸 도면이다.

제2도는 구리와 관련된 하나 또는 그 이상의 금속제조공정을 개략적으로 나타낸 도면이다.

제3도는 본 발명에 따른 바람직한 임펠러의 단면도이다.

제4도는 저장한 전기 에너지의 증가에 따른 할로겐화물 착물의 산화 전위를 나타낸 그래프이다.

제5도는 전해질을 함유한 할로겐화물 착물에 용해되는 금입자의 백분율을 시간에 대하여 나타낸 그래프이다.

제1도를 참조하면, 본 발명에 따른 공정은 역류 접촉유니트(10)를 포함한다. 이 접촉유니트로 광석(12)이 제공되고, 전해질(14)이 하나 또는 그 이상의 금속과 접촉하여 광석으로부터 하나 또는 그 이상의 금속을 침출시키도록 역방향으로 이동된다.

통상적으로, 광석은 황철광, 휘수연광, 황비철석, 황동광, 펜틀란다이트, 코우벨라이트, 섬아연석, 휘동광, 자류철석, 방연석 또는 이와 유사한 것과 같은 원광을 함유하는 황을 포함한다. 전해질은 통상적으로 염화나트륨 1리터당 250 내지 300g의 염화나트륨 전해질이다.

본 발명의 공정은 원광, 정광, 화합물을 함유한 반(semi-)정화 금속을 포함하는 재료를 수용할 수 있다. 본 발명에 따른 공정의 잇점은 종래의 공정에 비해서 본 발명의 공정으로 공급될 재료에 예비처리 및/또는 정화를 덜 수행해도 무방하다는 것이다.

유니트(10)는 할로겐화물 착물영역(17), 통기영역(18), 용해된 금속영역(19) 및 금속석출영역(20)으로 분할된다.

광석의 침출을 지원하기 위해서, 하나 또는 그 이상의 임펠러(하기에서 설명됨)를 통하여 공기 또는 산소가 통기영역으로 제공된다. 대기압하에서 작동되는 공정에 있어서, 전해질의 온도는 70℃이상이고, 전해질의 pH는 0.5 내지 3 사이인 것이 바람직하다. 이것은 높은 작동온도와 압력이 요구되는 종래의 공정에서 특히 바람직하다. 전해질의 pH는 3.5 이하에서 유지되고, pH 3.5 이상에서는 구리의 회복을 방해하는 옥시염화구리, 즉 애터캐마이트 Cu4Cl2(OH)6가 형성되는 경향이 있다.

광석(12)은 Cu, Pb, Zn, Fe, Co, Ni, As, Sb, Bi, Hg, Ag, Au 및 백금그룹 금속을 포함하며, 석출영역 및/또는 용해된 금속영역으로 제공된다. 여기에서, 전해질을 이용한 침출이 수행된다. 채용된 침출용기는 침출탱크내의 침전실로 통합된다. 그리하여, 특정중력의 차이때문에 슬러리 영역(제공된 광석으로부터 형성됨)보다 높은 위치에 깨끗한 액체영역이 조성된다. 이것은 전해질이 역방향으로 광석 슬러리로 운반되게 한다.

유니트(10)를 통해서 광석이 운반됨에 따라, 광석은 점진적으로 증가하는 산화전위를 갖는 지역들내로 이동한다. 그리하여, 각각의 영역에서 특정금속의 상당부분들이 침출되고, 각기 다른 지점에서 유니트(10)를 통하여 전해질을 추출함으로써 특정금속이 얻어진다.

일단, 광석이 침출되면, 침출공정은 유입되는 광석중의 황화물이 원소황으로서 현저하게 석출되도록 유도된다(하기 화학식(1),(5) 및 (6) 참조). 원소 황은 슬러지(23)와 함께 공정으로부터 제거되고, 그 다음에는 종래의 기술에 의해서 분리된다. 이에 의해, 종래의 공정에서 발생하였던 황의 처분 문제가 해소된다. 왜냐하면, 황은 황산으로서 재생하지 않아도 되고, 이산화황 가스를 만들지도 않기 때문이다.

금속회수-제 1 루우프

유니트(10)를 떠나는 전해질은 두 흐름(14A, 14B)으로 나누어진다. 흐름(14A)을 참조하면, 전해질은 회수를 위해서 하나 또는 그 이상의 금속을 함유하는 석출영역을 떠난다. 일실시예에 있어서, 공정으로 공급된 광석이 납, 니켈 및 아연을 포함하는 경우, 이들은 흐름(14A)로부터 회수되도록, 유니트(10)를 떠나는 전해질내로 침출될 수 있다. 제 1도는 납과 아연의 회수만을 보여준다(추가로, 광석의 구리를 포함하는 경우, 이 구리는 회수를 위해서 흐름(14B)에서 유니트(10)를 떠나는 전해질내로 침출된다). 일반적으로, 용해된 금속영역으로부터 금속석출영역으로 전해질과 함께 이동하는 모든 이온성 구리는 석출영역(20)에서 석출된다(하기 화학식(8),(9) 및 (10) 참조). 그러므로, 처리유니트(25)로 들어가기 전에 전해질(14A)로부터 구리가 제거된다.

처리유니트(25A)는 전기분해에 의해서 회수된 금속의 순도에 악영향을 미칠 수 있는 전해질 및/또는 금속중의 불순물을 제거하도록 구성된다. 그러므로, 처리유니트(25A)는 3단계의 처리공정전에 불순물을 제거하기 위한 농축 및/또는 여과단계를 포함한다(제 2도를 참조로 한 하기 설명참조). 그러므로, 처리유니트(25A)는 제 1 처리단계(26), 제 2 처리단계(28) 및 제 3 미립자 금속처리단계(30)를 포함할 수 있다.

제 1 처리단계는 은과 수은을 제거하며, 제 2 처리단계는 고순도의 금속을 제조하고 부수적인 전기분해 공정에서 방해를 받지않는 수준이하로 추가의 금속(들)을 제거한다. 제거된 금속은 흐름(31)으로서 철, 비소, 비스무트, 수은 및 안티몬 등을 포함할 수 있다. 처리공정은 종래의 공정으로는 만들어내기 어려운 고순도의 금속을 제조할 수 있다. 또한, 각각의 처리유니트는 제 1 단계, 제 2 단계 및 제 3 단계 중 하나 또는 그 이상의 단계를 포함한다.

납이 제 1 전해전지(32)에서 제조되는 경우, 제 3 처리단계는 과립자상의 납층을 통해서 전해질을 통과하는 단계를 포함한다. 처리후에, 전해질은 음극격실(33)과 양극격실(34)을 포함하는 전해전지(32)로 운반된다. 제 1 도를 참조하면, 납(Pb)은 전해전지의 하나 또는 그 이상의 음극을 형성하는 제 1 전해전지에서 제조된다. 통상적으로, 음극들은 하기에서 설명하는 바와같으며(즉, 움푹들어간 구리시이트), 납은 다수의 와이퍼 날을 이용하여 각각의 음극으로부터 제거된다. 전해전지(32)는 전해전지의 바닥으로부터 제거되는 납제품(35)을 만들어낸다.

전해전지는 비다공성막(38)(즉, Na₂SiO₃피복된 막)을 포함하는데, 이 비다공성막은 음극격실(즉, 음극액)내의 전해질이 양극격실(즉, 양극액)내로 이동하는 것을 방지한다.

음극격실(33)로부터 나오는 음극액은 제 2 처리유니트(40)에서 더 한층 처리된다. 유니트(40)는 통상적으로 과립상 금속처리단계(3)를 포함한다. 과립상의 금속은 제 2 전해전지(42)에서 제조될 금속과 함께 처리된다. 제 1도를 참조하면, 유니트(40)내의 미립자층은 과립상 아연이다. 전해질에 남아있는 납을 제거하기 위하여, 소비된 납 전지전해액이 아연/납 제품(43)으로서 이동된다. 이와는 달리, 납/아연 혼합물은 전해질이 전해전지(42)로 이동하기전에 중간 전해전지(도시하지 않음)에서 만들어진다.

제 2 전해전지는 막(38)에 의해서 분리된 음극격실(33)과 양극격실(34)을 또한 포함한다. 아연은 전해전지(42)에서 제조되고, 아연제품(45)으로서 전해전지의 바닥으로부터 제거된다. 소모아연 전해전지 음극액은 양극액을 형성하도록 전해전지의 양극격실으로 공급된다.

또다른 장치에 있어서, 점선(47)으로 나타낸 바와같이, 소모아연 전기 음극액은 제 1 전해전지의 양극격실로 역으로 이동한다. 그리하여, 음극액과 양극액이 역류하지 않고 동일방향으로 흐르게 된다. 음극액과 양극액의 동일방향 또는 역방향 유동은 3개 이상의 전지로 구성되는 전해전지열로 제공된다. 이와는 달리, 광석조성 및 제거될 금속에 따라서, 전해전지들을 모두 병렬로, 또는 일부는 직렬로 또다른 일부는 병렬로 배열된다. 이때, 음극액은 역방향 접촉유니트(10)로 복귀한다.

전해질은 많은 염화물을 함유하며, 이온성 구리를 갖는 것이 일반적이다. 이온성 구리는 역방향 접촉유니트(10)에서 다수의 침출반응을 촉진한다. 그러나, 금속석출영역을 떠나는 전해질 흐름(14A)에서의 금속제조에는 개입되지 않는다. 둘 또는 그 이상의 할로겐화물이 전해질 흐름(14A)에 존재하는 경우, 하나 또는 그 이상의 할로겐화물 착물이 형성된다. 할로겐화물 착물은 할로겐화물 착물을 형성하기 위해서 용액중의 할로겐화물 종들을 산화시킴으로써 각각의 전해전지의 양극에 형성된다. 통상적인 산화반응은 하기의 식(15)에서 나타난다.

할로겐화물 착물은 많은 양의 양극에너지를 저장할 수 있는 능력을 갖는다(제 4도 참조). 이에 의해, 복귀전해질(14R)의 산화준위가 상승한다. 전해전지(32)로부터 나온 양극액이 접촉유니트(10)로 복귀되는 경우, 할로겐화물 착물 침출영역에 고산화 준위가 형성된다. 이러한 고산화 준위는 광석으로부터 금속들을 침출시키는 것을 지원한다.

제 1 철 또는 제 1 구리를 제 2 철 또는 제 2 구리로 산화시키거나, 염소가스를 만들어내도록 염화물 용액을 산화시킴으로써, 양극에너지를 저장하는 것이 알려져 있다. 그러나, 이러한 3가지 양극에너지 저장방식은 위에서 언급한 바와같이 각각 결점을 가지고 있다. 할로겐화물 착물을 형성하면 이와같은 결점들을 극복할 수 있으며, 할로겐화물 착물침출영역(17)에서 사용하기 위하여 다량의 산화에너지를 저장할 수가 있다.

제 4도는 각기 다른 3개의 전해질에 대하여 산화전위 대 전기에너지 입력을 나타낸 그래프이다. 곡선 1은 900 내지 1000mV(Ag/AgCl 참조)에서 BrCl2-의 형성을 보여주는 곡선으로서, 280gpl NaCl에 28gpl NaBr을 첨가한 것이다. 곡선 1은 하기의 식(15)에 따른 BrCl₂-의 형성에 의한 전해질의 산화전위 변화를 나타낸다. 곡선 1의 제 2 부분은 자유 Br-함유량이 감소하고 염소가스의 발생으로 산화전위를 발생시키는 경합반응이 될 때의 반응에서 전류효율의 증가를 나타낸다.

곡선 2는 가스발생을 중지시키는 NaBr의 첨가에 이은 즉각적인 염소 가스발생으로 Br-을 함유하지 않는 280gpl NaCl 용액의 산화전위를 나타내고 있다. 곡선 3은 280gpl NaCl 전해질, +28gpl NaBr, +12gplCu+의 산화전위를 나타낸다. +600과 +1000mV(Ag/AgCl) 사이의 곡선의 아래 면적은 저장가능한 에너지를 나타낸다. 이 저장가능한 에너지는 황철광과 황비철석과 같은 광석공급에서 금 및 침출저항광석을 침출하는데 사용될 수 있으며, 용융가능한 형태를 갖는다. 음이온성 브롬화물은 브롬화물 이온저장용 염소분자들로서 간주될 수 있다. 이것은 구리 제 2 철의 질량에 기초할때 1.5배정도 효과적이며, 이러한 비율은 전기분해 공정에서 형성된 납 또는 아연 생성물을 오염시키지 않고 고전위에서 형성되는 추가의 장점을 부여한다.

침출공정에서 산화물질의 일부로서 할로겐화물 착물을 사용함으로써 얻는 장점은 할로겐화물 착물이 염소가스 형성시보다 낮은 준위에서 형성된다는 것이다. 그러므로, 전해질을 함유하는 할로겐화물 착물은 염소가스의 형성 및 그에 수반되는 문제점 없이 바람직하게 형성된다.

[역방향 검출]

위에서 언급한 바와같이, 제 1도에 도시된 역방향 접촉유니트는 4개의 영역을 갖는다. 구리를 제조하기 위해서 상기 공정을 사용하는 경우에는 금속석출영역(20)이 생략된다. 이와는 달리, 구리가 제조되지 않는 경우, 즉 구리전기분해 회수루우프(14B)가 없는 경우에는 이온성 구리가 전해질에 존재하는 것이 바람직하다. 이온성 구리는 할로겐화물 착물침출영역에서 할로겐화물 착물의 침출을 위한 전기분해(화학식(14) 참조)를 지원하며, 통기영역(18)(철석출, 화학식(12)참조)에서의 산화침출을 지원하고, 용해된 금속영역(19)(예를들어 화학식(1) 및 (9) 참조)에서의 광석침출(특히 납 침출)을 지원한다. 이온성 구리는 역방향 침출유니트(10)에서 다수의 전이과정을 거친다. 그러나, 필수적인 전이는 할로겐화물 착물침출 영역에 있는 제 2 구리가 용해 금속영역의 제 1 구리로 바뀌는 것이다.

광석(12)은 금속석출영역이나 용해된 금속영역 또는 이들 두 영역으로 공급된다. 여기에서, 광석은 전해질(14)과 접촉하게 된다. 금속석출영역(20)에서, 이온성 구리의 대부분은 황화 제 1 구리 또는 황하 제 2 구리와 같이 전해질 석출물에 존재하며, 광석 황화물을 침출한다(화학식(8),(9) 및 (10)참조). 납, 니켈, 아연 및 몰리브덴과 같은 금속은 침출되거나 전해질(상류로부터 나오는)에 존재하며, 추후의 회수를 위해서 흐름(14A)에서 유니트(10) 밖으로 이동한다.

바람직한 일실시예에 있어서, 금속석출영역은 역방향 침출공정과 분리된다. 그리하여, 유니트(10)로 공급된 광석은 분리된 금속석출영역과 용해된 금속영역(19) 사이의 침전탱크로부터 나온다. 침전탱크는 분리침출/금속 회수장치로부터 부분적으로 침출된 광석을 수용한다. 그러므로, 분리된 금속회수장치는 용이하게 침출된 금속에 대하여 동시에 작동될 수 있고, 그리하여 유니트(10)로 공급된 광석은 용이하게 침출된 금속(즉, 납)에 대하여 적어도 부분적으로 침출된다. 그러므로, 별도로 침출된 금속은 침출공정에 개입되지 않는다. 물론, 이러한 바람직한 실시예에서 금속석출영역은 유니트(10)의 일부를 형성하지만, 공급된 광석은 쉽게 침출되는 하나 또는 그 이상의 금속에 대하여 부분적으로 침출된다.

금속석출영역에서 부분적으로 침출된 광석은 금속석출영역보다 높은 산화전위를 가지며 침출이 또한 진행되는 용해된 금속영역(19)으로 전달된다. 용해된 금속영역에 존재하는 제 2 구리는 제 1 구리, 철 및 원소황을 만들어내도록 황화물 광물(화학식 1참조)의 침출을 야기한다. 황은 광석 슬러리내로 석출되며, 다른 반응에는 더이상 개입되지 않는다. 황은 슬러지(23)로 유니트(10)로부터 운반되고, 생성물(24)로서 분리된다. 그러므로, 용해된 금속영역(1)에서의 침출은 제 2 구리에 의해서 수행되며, 제 2 구리는 광석이 점진적으로 침출됨에 따라서 제 1 구리로 환원된다.

흐름(14B)으로서 유니트(10)로부터 제거된 전해질은 제 1 구리상태의 용융구리를 포함한다. 제 1 구리상태는 구리의 전해채취라는 관점에서 볼때 가장 바람직한 상태이다. 즉, 많은 전기분해 공정에서 구리는 제 2 구리 상태로 전기도금된다. 구리가 1가 상태로 전해 채취되는 경우는 구리가 2가 상태로 전해 채취되는 경우에 비해서 약 절반정도의 전력만이 소모된다. 또한, 전해질을 함유하는 제 1 구리가 고도의 순도를 갖는 경우, 큰 음극 전류 밀도가 전해전지에 가해지며, 구리의 전해채취는 증가될 수 있다. 구리의 침출공정은 하기에서 상세하게 설명될 것이다.

부분적으로 침출된 광석은 더 한 층의 침출을 위해서 통기영역(18)으로 운반된다. 공기의 형태로 통기영역흐름(22)내로 도입된 산소는 하기에 설명하는 바와 같이 축방향 유동 통기 임펠러를 통해서 유동한다. 전해질의 공기산화는 제 1 구리를 제 2 구리로 산화시킨다(화학식(11) 참조). 통기는 또한 안정한 전해질의 pH를 유지시킨다. 중요하게도, 통기는 침출된 철(통상적으로, 철 이온의 형태)의 석출을 초래한다. 화학식(11),(12) 및 (13)으로 부터 식(14)을 유추해낼 수 있다. 그러므로, FeOOH(아카가네이트(akaganeite)가 광석슬러지내로 석출된다(결과적으로는 슬러지 라인(23)으로 유니트(10) 밖으로 이동한다).

공정으로 공급된 광석이 황동광을 포함하는 경우, 통기영역에서 수행되는 침출은 식(15)을 참조하면 쉽게 이해될 수 있다.

산화침출된 광석은 통기영역으로부터 할로겐하물 착물 침출영역(17)으로 운반된다. 잔류하는 침출되지 않은 광석은 고산화 전위를 갖는 할로겐화물 착물침출영역에서 실질적으로 침출된다. 제 1 루우프의 전해전지(32, 42)의 양극과 제 2 루우프의 구리 전해전지(52) 전해질 복귀유동(14R)과 함께 할로겐화물 착물침출영역으로 운반된다. 할로겐화물 화합물은 광석황화물을 침출시키기 어렵고(화학식(17) 참조) 금을 침출시키기 어려운(화학식(18) 참조) 침출을 유발시킨다. 할로겐화물 착물은 제 2 구리 이온을 만들어 내도록 제 1 구리이온과 반응하며, 광석의 침출산화(화학식(15) 참조)를 유발시킨다.

구리 전해전지에 있어서, 제 2 구리는 양극 격실내의 양극에서 제 1 구리로부터 양극에서 생성된다. 제 2 구리는 광석의 침출을 지원하기 위해서 할로겐화물 착물침출영역으로 재순화된다. 할로겐화물 착물침출영역(17)에서 침출된 금은 일부분(14p)을 금회수유니트로 운반시킴으로써, 금회수유니트(50)에서 회수된다.

그러므로, 유니트(10)에서 이온성 구리가 다수의 전이과정을 거쳐서 할로겐화물 착물침출영역(17)에서 제 2 구리로 생성되고 용해된 금속영역(19)에서 제 1 구리로 생성되며 석출영역(20)에서 필수적으로 석출되는 것을 확인할 수 있다.

[금 회수공정]

침출된 금 함유 전해질부분(14p)은 활성탄소층을 포함하는 금회수 유니트(50)로 순환된다. 전해전지(52)의 음극부분(33)으로부터 나오는 소모 음극액(54)의 흐름은 전해질(14p)과 접촉하기 위해서 회수유니트로 이동된다. 소모음극액은 저산화 전위를 가지며, 전해질과 접촉하는 경우에 용액이 산화 전위를 600mV(Ag/AgCl) 이하로 저하시켜서 금이 원소금으로서 용액으로부터 회수되어 활성탄소의 표면위로 흡수되게 한다. 탄소/금 생성물은 흐름(56)으로서 금을 만들어내도록 회수되기 전에 유니트(50)로부터 분리된다. 금이 고갈된 전해질 부분(14p)은 할로겐화물 착물침출영역으로 복귀한다.

금이 이온의 형태로서 용액내로 침출되기 때문에, 시안화물을 침출시킬 필요가 없으며, 공정에 수반된 모든 문제점들이 제거된다. 본 발명의 공정은 금을 회수하기에 매우 효과적이고 경제적인 수단을 제공한다. 제 5도에는 양극에서 발생된 할로겐화물 착물중에 의해서 금이 침출되는 것이 나타나 있다. 금은 단시간내에 광석으로부터 완벽하게 침출될 수 있어서 공정의 효율이 향상된다.

[구리 회수공정]

제 1도 및 제 2도를 참조하면(동일한 참조부호는 각각의 도면에서 동일한 공정 유니트에 사용됨), 먼저 제 1도에 있어서, 구리는 용해된 금속영역(1a)으로부터 전해질(14B)의 흐름을 제거하고 이것을 처리유니트(25B)에서 처리한 후 전해질이 접촉유니트(10)로 복귀하기 전에 구리전해전지(52)에서 전해채취하는 것으로 금속회수루우프(2)에서 제조된다.

흐름(14B)에 존재하는 구리는 제 1 구리상태이다. 따라서, 전해채취를 하는데는 전력이 적게 소모된다(대략적으로, 제 2 구리이온상태로부터 구리를 전해채취하는데 소비되는 전력의 절반 정도가 소모됨). 처리유니트(25B)는 공정으로부터 제거된 슬러지(23)의 일부를 형성하도록 전해질[즉, 농축기(58)]중의 과립상 고체를 제거한다. 제 1 단계 처리유니트(26)는 은을, 또한 수은의 존재시 수은을 흐름(60)으로서 제거한다. 제 2 단계 처리유니트는 전기분해과정에서 제조된 구리의 순도를 해칠 수 있는 잔여 금속들을 제거한다. 잔여 금속들은 흐름(62)으로서 제거되고, 구리의 제조에 있어서 Pb, Zn, As, Sb, Ni, Fe, Co 등을 포함한다. 이들 제거된 금속은 이어서 종래의 회수공정에서 재생된다.

처리후 전해채취를 위해 전해질이 전해전지(52)로 전달된다. 이 본질적인 제 1 구리 함유전해질은 구리증기로서 제거되는 구리를 생성하기 위한 음극 격실내에서 제거된다. 이 미립자 구리는 유니트(66)에서 여과, 세척 그리고 건조되고, 이어서 단광장치(68)에서 단광될 수도 있거나 또는 컴폼장치(Conform machine)(69)에서 와이어로 형성된다.

음극격실(33)로부터 나오는 음극액은 음극액흐름(70)으로서 양극격실에 전달된다. 막은 양극과 음극 사이의 전해액의 흐름은 허용하지 않고 다만 전류만 흐르게 한다(이 막은 하기에 더 상세하게 기술하였다). 양극 격실에서, 음극 격실로 전달된 음극액 흐름(70)에서의 임의의 제 1 구리는 제 2 구리로 산화되고 또한 할로겐화물 착물이 생성된다. 이어서 산출된 양극액은 전해액 환류흐름으로서 유니트(10)에 환류된다.

전형적인 제 1 구리 80gpl을 함유한 전해액이 전지(52)로 공급되고 50gpl의 구리가 음극에서 형성되도록 전해되며, 이때 30gpl의 제 1 구리가 흐름(70)으로 양극 격실로 전달된다. 일반적으로 대부분의 30gpl의 제 1 구리는 제 2 구리로 산화된다. 이에 따라 할로겐화물 착물을 포함한 전해액은 실질적으로 제 2 구리를 포함하고, 이에 따라 할로겐화물 착물침출 영역에서 광석을 침출시키기 위한 높은 산화전위를 갖는다.

제 2도에 도시된 공정에서, 일련의 5개의 침출탱크는 규정 유니트(10)로서 도시하였다. 왼쪽에서 오른쪽으로 이동될 때, 다음 2개의 탱크 중 하나 또는 양쪽은 통기영역으로 이루어지는데 그곳으로 공기(22)가 공급되고, 이때 4번째 및 5번째 탱크는 더 낮은 산화전위영역, 전형적으로는 용해된 금속영역을 형성한다. 그러나 이해하여야 할 것은 이러 배치들은 많은 변화가 가능하다는 것이다.

일반적으로 제 2도를 참조하면, 이 광석은 종종 광석원으로부터 오며, 이후에 분쇄 및 연마(73)되며 부유선광에 의해 농축되고, 이때 농밀화(75) 및 여과(76)가 유니트(10)에 공급되기 전에 일어난다. 여과로부터 얻어진 미광은(77)에서 슬러지(23) 미광(78)으로서 제거된다. 이 농후기(58)로부터 그리고 침출공정(10)으로 부터의 슬러지(23)는 서지탱크(79)로 밀려 들어오고 여과기(80)에서 여과되고 그리고 황 흐름(24)을 생성하기 위해 슬러지로부터 황을 분리하기 위해 황 회수유니트(82)를 통해 통과된다.

[제 1 처리단계]

제 1 단계인 정화단계는 임의의 또는 모든 처리유니트(25A),(25B) 및 (40)에서 수행될 수도 있으며 제 2도에 유니트(26)로서 도시되었다. 상기 제 1 단계인 정화단계는 실시예 5에서 상세하게 설명되었으며, 바람직하게는 이온화 수은이 부가된 티타늄의 높은 표면적 음극상에서 낮은 전류밀도의 전해 채취단계를 포함한다. Cu/Hg/Ag 혼합물은 음극상에서 형성되고 전해액전지(32),(42) 및 (52)에서와 동일한 방법으로 분해된다. 이 혼합물은 제 1 처리단계에서 재순환되는 제 1 구리 및 수은이온으로 혼합물이 분해되는 구리전해액 전지로부터 회수되는 양극액 흐름으로 용해될 수도 있다.

연속되는 회수양극액 용액의 희석은 계속해서 열적으로 처리되어 은금속을 생성할 수도 있는 염화물을 침전시킨다. 또한 제 1 단계처리는 구리 접촉단계를 포함하고, 여기서 전해액은 처음으로 원소구리를 거쳐 그위의 시멘트 은으로 통과되고, 그리고 그것을 은 회수전지로 통과시키기 전에 전해액에서 15ppm의 함량으로 은을 감소시킨다.

통상적으로 이 전지는 임펠러에 의해 교반되어지고 원통형 티타늄 메쉬 음극에 의해 둘러싸여진 구리양극을 포함한다. 또한 이 구리양극은 티타늄 바스켓내에서 입상 또는 단광된 구리에 의해 형성될 수도 있다. 제 1 단계 처리에서 용액중의 모든 은을 높은 수준의 순도로 실제적으로 제거함과 동시에 은 생성물을 상대적으로 용이하게 생성하는 것이 가능하다.

[제 2 처리단계]

처리공정(28)은 임의의 또는 모든 처리유니트(25A),(25B) 및 (40)에서 이용될 수도 있다. 이 2단계 처리공정은 제 1 단계처리로부터 전해액을 수용하며 그리고 본질적으로는 pH 상승/분리 처리이다. 전해액의 pH는 3.5 이하의 수준으로부터, 전형적으로 pH6 내지 6.5까지 증가된다. 그러나 pH의 상한 수준은 용액중의 제 1 구리가 침전되지 않도록 모니터된다(높은 염화물 용액에서, 화학식(3)에서 보는 바와같이 제 1 구리는 용액내에서 pH가 대략적으로 6.5 내지 6.7에 이르기까지는 안정화된다).

이 pH는 바람직하게는 탄산나트륨 Na2CO3 및 임의적으로는 제 1 철 이온의 공급원을 부가함에 의해 바람직하게 상승된다. 비소 및 철은 FeASO4로서 대략 pH 4 내지 5이고, 아연은 ZnCO₃로서 대략 pH가 5.5이고 BiOCl, PbO 및 Sb₂O₃로서 비스무트, 납 및 안티몬과 같은 금속은 대략 pH가 5.5에서 6이다. 이 전해액은 침전된 염으로부터 분리되고, 이것은 흐름(62)으로서 제거된다. 계속해서 이 전해액은 전지(52)에서 구리전해채취를 위해 준비된다.

이전 공정에서 250A/㎡의 범위에서의 음극전류밀도를 사용하여 전형적인 황산구리 용액으로부터 구리를 전해채취하는 것이 통상적이다. 종래의 공정은 전형적으로 99.99% 순도의 구리를 생성한다. 그러나 유니트(10)의 독특한 침전배치와 함께 본 공정의 제 1 처리단계 및 제 2 처리단계를 수행하면, 고순도의 전해용액으로부터 구리를 전해채취하는 것이 가능하다(99.999%의 구리 순도수준을 얻음). 고순도의 전해액 때문에 음극전류밀도는 1000A/㎡, 즉 종래의 음극 전류밀도의 4배로 증가될 수 있다. 제 1 구리로부터 전해 채취되어 결합된 이것은 종래 기술로서의 구리제조된다. 즉, 8배가 증가되는 결과를 초래한다. 이것은 종래의 구리공정에 비해 현저한 발전이다.

[전해전지에서 사용하기 위한 셀]

특별한 음극이 전해전지(32),(42) 및 (52)에서 사용될 수도 있지만, 그러나 이 음극은 이들 셀 이외도 더 광범위한 응용을 발견할 수 있다. 전형적으로 이 음극은 그위에 금속이 전착되는 다수의 지점을 갖춘 구리시트로 부터 그것 및 모든 다른 지점 사이에서의 절연물질을 제공함에 의해 분리된다. 이 절연물은 딤플 사이에서 배치되고, 부틸 고무와 같은 적절한 절연수단으로부터 형성될 수도 있다. 이 부틸고무는 딤플 사이의 임의의 금속형성을 막고 이에 따라 이 금속 수지상과 같은 형태로 딤플로부터 성장된다. 이 금속은 시트표면상에서 특별하게는 딤플상에서 하나 또는 그이상의 와이퍼 날을 가동함에 의해 시트로부터 용이하게 닦아낼 수 있으며, 이때 이 금속은 수집 및 제거를 위해 셀의 바닥에 떨어진다.

[막]

전해전지(32),(42) 및 (52)는 특별한 막을 사용할 수도 있지만, 이러한 전해전지 이외의 다른 셀로서 사용할수도 있다. 사용시, 이 막은 통상 지지프레임 예를들어, 유리섬유 프레임상에서 셀의 양극둘레에 부착된다. 이 막은 통상적으로, 지지물질(전형적으로 유리천을 지지하는 물질)에 합성된 Na₂SiO₃를 고정(페인팅) 시킴으로써 형성된다.

사용시, 이 막은 Na₂SiO₃유도 겔을 형성하고 이것은 양극 및 음극구획 사이의 전류전달에 극히 효과적으로 작용하고, 비-다공성이다. 또한 이 막은 통상적으로 사용되는 막, 예를들어 듀폰사에 의해 제조되는 Nafion^TM막보다 매우 저가로 제조된다.

[임펠러]

유니트(10)의 공기영역은 제 3도에 도시된 바와같은 임펠러를 사용할 수도 있다. 그러나 이 임펠러는 이러한 용도에만 제한되는 것은 아니다.

제 3도를 참조로 하면, 이 임펠러는 모터 드라이브에 부착하도록 개조된 제 1 단부(102)를 포함하고 이때 커플링 부분은 임펠러의 샤프트를 포함한다.

이 커플링(104)는 그것의 자유단부에서 배치된 임펠러 날을 갖춘 단부부재(106)를 수용하도록 개조된다. 축보어(108)는 분리 원으로부터 임펠러의 축을 통해 실린더내의 공동챔버로 공기를 공급하기 위해 임펠러를 통해 공기 분배 실린더(11)로 오른쪽으로 이어져 있다. 다수의 종방향 슬롯(112)은 챔버로부터 공기를 배출하기 위해, 실린더 주변둘레에 형성된다. 이 슬롯은 실린더(110)의 주변둘레에 통상, 동일하게 이격된 다수의 날 사이내에서 공기를 방출한다. 상기 임펠러 날은 실린더 및 또한 임펠러의 베이스 또는 단부를 규정하는 원형평판(116)에 설치된다. 상기 임펠러의 배치는 공기를 공기영역을 통해 통과하는 미네럴 슬러리에 가해지게 하여 광석입자가 광석의 빠른 산화침출을 일으키는 표면에 공기가 흡수되도록 한다.

본 발명에 따른 공정의 장점은 환경을 오염시키지 않으면서 고순도의 금속(들)을 경제적으로 편리하게 제조할 수 있다는 것이다.

단순하고 효율적인 공정 작동 매개변수에 의해서 작동비용이 크게 절감되며, 전력소모가 적어지고 높은 산출량을 얻을수 있다.

다음의 비제한적인 실시예는 본 발명에 따른 공정의 다양한 실시형태를 설명한다.

[제 1 실시예]

이 실시예는 다음의 화학식에 따라서 이루어지는 방연광중의 납과 자류철석(pyrrhotite)중의 철의 교환반응에 의해서 유니트(10)의 금속석출영역(20)에서 공정전해질로부터 가용성 구리를 제거하는 것을 나타낸다.

2Cu+ + PbS ------------------→ Cu2S + Pb++ (9)

2Cu+ + FeS ------------------→ Cu2S + Fe++ (10)

5kg의 황동광 농축물이 제 1 구리의 형태인 32.4gpl의 이온성구리, 280gpl의 NaCl, 28gpl의 NaBr을 포함하는 전해질 10ℓ와 함께 pH 2.7하에서 교반된다. 온도는 60분 동안 85℃로 유지된다.

[결과]

구리의 99%는 60분 동안에 용액으로부터 석출되고 91%의 납과 13%의 철이 용액으로 들어간다.

[제 2 실시예]

이 실시예는 공정전해액중의 가용성 구리가 다음의 화학식에 따라서 제 2 구리상태에서 제 1 구리상태로 환원되는 것을 나타낸다.

3Cu₂+ + CuFeS₂------------------→ 4Cu+ + Fe++ + 2S° (1)

유니트(1)의 용해된 금속영역에서, 통기영역으로부터 나오는 전해질은 석출영역으로부터 나오는 구리농축물과 접촉한다. 제 1 실시예로부터 나오는 잔류물(2.2kg)은 280gpl NaCl, 28gpl의 NaBr, 71gpl의 제 1 구리 및 7gpl의 제 2 구리를 함유하는 전해질 10ℓ와 pH 2.6하에서 교반된다. 온도는 3시간 동안에 85℃로 유지된다.

[결과]

제 2 구리는 3시간 동안에 10%에서 1%로 줄어들었다.

[제 3 실시예]

이 실시예는 침출작동의 통기영역에서 결합된 공기와 황동광의 제 2 구리가 다음의 화학식에 따라 산화되는 것을 나타낸다.

CuFeS₂+ + Cu₂+ 3/4O₂+ 1/2H₂O ----------→ 2Cu+ + FeOOH + 2S° (13)

제 2 실시예로부터 나오는 잔여물질(1.4kg)은 280gpl의 NaCl, 28gpl의 NaBr 및 3.1gpl의 가용성 구리 (0.8gpl은 제 2 구리형태)를 포함하는 전해질 14ℓ와 함께 교반된다.

침출탱크는 깨끗한 액체를 제거할 수 있도록 필터 '소크(sock)'와 끼워맞추어진다. 깨끗한 액체는 소형전해전지의 양극챔버를 통해서 펌핑되어 침출 슬러리로 복귀된다. 침출액체중의 제 1 구리를 제 2 구리로 산화시키도록 직류 전력이 전해전지에 인가된다. 이 동안에 제 2 구리 대 제 1 구리의 비가 약 80%에 도달할 때까지 pH를 2 내지 3으로 안정되게 유지하기 위해서 공기가 부표형 임펠러를 통해서 슬러리내로 분사된다.

[결과]

95%를 초과하는 구리가 1.1gpl의 최대 전해질 철 함유량으로 침출되고, 제 2 구리비율에 있어서 총 구리함량의 9 내지 83%로부터 증가된다.

[제 4 실시예]

이 실시예는 할로겐화물 착물 침출영역에서의 잔여구리의 할로겐화착물침출 및 화학식(17)과 (18)에 따라서 이루어지는 금의 침출을 나타낸다.

제 3 실시예의 장치는 축방향으로 유동하는 임펠러를 부표형 임펠러로 교체하고 침출용기를 밀봉함으로써 변경된다. 깨끗한 액체는 잔여 제 1 구리를 제 2 구리의 형태로 전환시키도록 소형 전해전지의 양극챔버를 통해서 다시 펌핑된다. 이러한 점에서, 전해질의 산화환원 전위(ORP)는 약 450(Ag/AgCl 표준전극)이다.

전해질내에 잔여 제 1 구리가 존재하지 않는 경우, 할로겐화물 착물이 양극에서 발생되고, 전해질의 산화환원전위가 급격하게 증가된다. 제 4 도는 전해질에 저장된 전기에너지와 산화환원전위 사이의 관계를 나타낸다. 직류전력은 구리와 금의 고침출을 보장하는 약 700mV(Ag/AgCl)에서 안정화 될때까지 유지된다.

[결과]

할로겐화물 착물 침출영역에서 전체적인 구리침출은 99%이고, 금의 침출은 98%이다.

[제 5 실시예]

이 실시예는 풍부한 전해질로부터 가용성 은을 제거하기 위한 처리과정을 나타낸다.

제 1 처리 단계에는 큰 면적의 티타늄 음극상에서 이온성 수은이 추가된 상태로 저 전류밀도의 전해채취를 포함한다. Cu/Hg/Ag 아말감은 구리제품과 동일한 방식으로 음극으로부터 유리된다. 전해전지는 고체의 구리양극을 채용하였고, 티타늄 바스켓에서 구리 브리케트가될 수 있다.

아말감은 물에 용해될 수 있는 구리이온과 수은이온을 형성하도록 복귀양극액에 용해된다. 전해액을 희석하면 염화은이 석출되는데, 이 염화은은 은금속을 만들어내도록 열처리된다. 제 2 구리, 수은 및 잔여 은 이온들은 은 회수셀로 재순환된다. 공급물중에 존재하는 수은때문에 장치내에 수은이 축적되는 경우, 블리드(bleed) 흐름으로부터 구리금속상에 석출되는 석출물이 이용된다.

제 1 구리형태인 81-1gpl 구리와 15ppm 은을 포함하는 40리터의 풍부한 전해질이 85℃의 온도와 10암페어의 직류전압하에서 셀내에서 교반되었다. 음극은 40A/㎡의 전류밀도에서 0.25㎡의 표면적을 갖는다. 10gpl의 수은용액이 4mls/분로 셀내로 들어간다.

[결과]

이 시험은 5시간 경과후에 은이 0.17ppm이 될 때 종결되었다. L.M.E. A 등급내역(25ppm Ag)의 구리를 만들어 내기 위한 이론적인 은의 수준은 1.25ppm이다. 그러나, 은을 0.2ppm 미만이 되게 제거함으로써, 99.999% 순도의 구리가 생산될 수 있다.

시험은 완수되었을 때 잔여가용성 수은은 전해질에서 0.2ppm 미만이 되었다.

[제 6 실시예]

이 실시예는 은과 수은 이외의 오염된 금속이온들을 제거하기 위한 처리공정(제 2 처리단계)를 나타낸다.

제 2 처리단계는 약 pH6에 도달할 때까지의 제 1 구리의 높은 안정성을 기초로 삼는다. 제 1 처리단계로부터 나오는 액체는 은 제거후에 거의 제로(0)에 가까운 제 2 구리를 포함한다. 이것은 제 2 구리가 pH 2.8 내지 3.0 이상에서 안정하지 않은 경우에, 불용성 산화염화물을 형성하는 단계에서 매우 중요하다. 액체의 pH는 탄산나트륨을 추가함으로써 pH6까지 상승한다. 이때, 산화물과 탄산염의 복합 혼합물로서 오염물질들이 석출되는데, 이것은 침전되어 쉽게 여과된다.

제 5 실시예로부터 나오는 40리터의 전해질은 40%의 W/V 용액으로서 탄산나트륨을 추가함으로써 85℃에서 정화된다. 건조 탄산나트륨은 대규모의 공장에 사용된다.

[결과]

대다수의 철이 석출되는 동안에 pH는 5의 수치로서 일정하게 유지되고, 구리가 석출되기 시작할 때까지 pH6.0 내지 6.2로 계속해서 증가한다. 구리가 손실되기 전에 알칼리의 추가는 pH5.9에서 중지된다. 그러나, 잔여 가용성 알칼리의 느린 반응속도가 2gpl 구리의 손실을 수반하면서 pH를 6.2까지 상승시킨다. pH의 이러한 상승은 이 단계에서 양호한 pH조절을 위하여 필수적이다.

납과 아연은 각각 2.4gpl과 3.2gpl로서 안정화된다. 그러나, 이 수준에서 구리제품을 오염시키지는 않는다.

철과 비소는 각각 5ppm과 1ppm 미만으로 환원된다. 안티몬과 비스무트는 시험과정동안에 모니터되지 않으며, 정화된 전해질에서 각각 1ppm미만과 2ppm 미만으로 분석되었다.

본 발명은 다수의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

본 발명의 제 1 실시형태에 따르면, 본 발명은 광석으로부터 하나 또는 그 이상의 금속을 제조하기 위한 공정을 제공한다. 여기에서, 광석은 고산화 영역과 저산화 영역을 포함하는 침출공정으로 전달되며, 산 pH의 전해질이 고산화 영역으로부터 저산화 영역으로 이동된다. 본 발명에 따른 공정은, 적어도 일부의 금속 또는 각각의 금속이 광석으로부터 침출되고, 이렇게 침출된 적어도 일부의 금속 또는 각각의 금속이 저산화 원자가 상태에 놓이도록 광석을 전해질에 접촉시키기 위하여 저산화 영역으로 광석을 제공하는 단계와, 하나 또는 그 이상의 금속을 제조하고 전해공정을 거치는 전해질의 산화전위를 증가시키기 위하여 전기분해 공정에서 저산화 영역을 거치는 전해질을 전기분해시키는 단계와, 증가된 산화전위를 갖는 전해질을 침출공정의 고산화 영역으로 복귀시키는 단계와, 그리고 전해질이 고산화 영역으로부터 저산화 영역으로 이동함에 따라서 전해질의 산화전위를 전기분해 실시전의 수준으로 감소시키는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 공정은 전기분해 공정을 침출 공정과 분리시킴으로써, 하기에서 설명되는 바와 같은 다수의 바람직한 단계를 포함할 수 있다.

전해질의 산화전위는 전해질이 고산화 영역으로부터 저산화 영역으로 이동함에 따라서 전해질을 산화가능한 물질과 역류접촉시킴으로써 감소되는 것이 바람직하다. 바람직하게도 산화가능한 물질은 광석이며, 전해질은 광석으로부터 일부의 금속 또는 각각의 금속을 침출시키도록 광석이 저산화 영역으로부터 고산화 영역으로 이동함에 따라서 광석과 연속적으로 접촉하게 된다.

전해질은 둘 또는 그 이상의 할로겐화물을 포함하는 것이 바람직하며, 전해질의 산화전위에서의 증가는 하나 또는 그 이상의 할로겐화물 착물을 형성함으로써 초래된다. 할로겐화물 착물은 전해질이 고산화 영역을 통과함에 따라서 광석으로부터 하나 또는 그 이상의 금속의 침출을 야기한다.

본 명세서에 사용되고 있는 용어 "할로겐화물 착물(halide complex)"은 F-, Cl-, Br- 및 I-를 함유하는 둘 또는 그 이상의 할로겐화물의 조합으로부터 형성된 종들을 포함하도록 의도된 것이다. 예를 들면, 본 발명의 바람직한 공정에서 형성되는 할로겐화물 착물은 BrCl2-이다.

할로겐화물 착물을 채용하면, 본 발명의 최선 실시예에 다수의 장점들이 제공된다. 이 장점들은 종래 기술로는 달성되지 않는다. 전해전지의 양극에서 염소가스를 만들어내도록 염화물 용액을 산화시키거나, 제 1 철 및 제 1 구리를 각각 제 1 철 이온과 제 1 구리이온으로 산화시킴으로써, 양극 에너지를 저장시키는 방법이 널리 알려져 있다. 이러한 3가지 형태의 양극 에너지 저장 방법은 결점이 있다. 즉, 제 1 철 이온과 제 1 구리 이온을 이용한 양극 에너지 저장 방법은 제 1 철 및 제 1 구리의 발생을 야기하는데, 이 이온들은 전기분해 과정에서 금속 제품을 오염시키게 된다. 한편, 염소 가스를 이용하여 양극 에너지를 저장하기 위해서는 많은 용적의 염소가스가 필요하다. 그러나, 할로겐화물 착물을 형성하면 양극 에너지를 용해가능한 형태로 저장할 수가 있다. 이러한 형태는 금속 제품을 오염시키지 않으며, 고산화 전위에서 양극 전해액의 제어를 가능하게 한다. 양극 전해액은 광석중에서 다른 특정한 금속들, 즉 귀금속들을 침출시키는데 사용될 수 있다.

바람직하게도, 전해질은 염화물과 용해된 구리를 포함한다. 용해된 구리는 전해질로서 제 2 구리의 상태로 고산화 영역으로 들어가며, 금속의 제조를 위해서 전해질이 침출 과정으로부터 추출되는 경우에 제 1 구리의 형태를 취한다.

구리는 본 발명에 따른 바람직한 공정에서 촉매로서 가능하다. 침출 공정에서 촉매들의 다양한 반응들은 광석의 할로겐화물 착물산화, 공기산화 및 납 침출 반응(하기에 설명됨)을 포함한다.

고산화 영역은 전기분해 공정으로부터 회수된 전해질이 이동하게 되는 할로겐화물 착물 침출 영역을 포함한다. 이 영역에서 광석의 최종적인 침출은 광석이 침출 공정으로부터 제거되기 전에 발생한다. 고산화 영역은 또한 통기 영역을 포함하는데, 할로겐화물 작물 침출 영역으로부터 나오는 전해질이 통기 영역으로 이동하여 통기된다. 또한, 저산화 영역으로부터 나오는 부분적으로 침출된 광석은 고산화 영역으로 운반되기 전에 더 한층 침출되도록 통기 영역으로 이동된다. 광석 중에 존재하거나 또는 통기 영역에서 적어도 몇몇의 제 1 구리가 제 2 구리로 산화되는 경우에, 철은 통기침전 침출된다.

바람직하게도, 전해질은 저산화 영역을 떠나서 전기분해 공정으로 들어가기 전에 처리된다. 이러한 처리공정은 전해질에 존재하는 불순물을 제거하는 단계 및/또는 전기분해 공정에서 만들어지는 금속 또는 각각의 금속을 오염시킬 수 있는 소정의 금속들을 제거하는 단계를 포함한다. 소정의 금속(들)은 하기에 설명되는 pH 증가 공정과 함께 은제거 공정에 의해서 제거된다.

바람직하게도, 하나 또는 그 이상의 금속들은 하나 또는 그 이상의 전해전지에서 만들어진다. 각각의 전해전지는 음극과 양극을 분리시키는 막을 포함한다. 음극액은 전해전지의 음극쪽에서 형성되고, 양극액은 전해전지의 양극쪽에서 형성된다. 바람직하게도, 상기 막은 비다공성이며, 하기에 설명되는 본 발명의 제 8 실시형태의 것이 최선의 막이다.

본 발명의 제 1 실시형태에 있어서, 전기분해 공정은 주어진 전해전지로부터 나오는 음극액이 부수적인 전해전지의 음극 격실로 전달되는 다수의 전해전지를 사용하여 수행된다. 양극액은 음극액에 대하여 동일방행 또는 역방향으로 일련의 전해전지를 통해서 전달될 수 있다.

바람직하게도 Ni, Pb 및 Zn은 전기분해 공정으로 제공된 광석 중에 존재하는 경우에 일련의 전해전지에서 만들어진다.

바람직하게도, 저산화 영역은 용해된 구리 영역 및 구리석출 영역으로 구성된다. 용해된 구리 영역에서 구리 중 적어도 일부는 용해된 형태를 갖는다. 반면에, 구리석출 영역에서는 전해질에서 모든 용해된 구리 중 적어도 일부가 전해질로부터 석출되어 소정의 광석과 혼합된다. 여기에서, 광석은 구리석출 영역에서 침출공정에 제공되는 광석이다. 상기의 혼합에 의해서 이루어진 혼합물은 침출공정을 통해서 역방향으로 운반된다. 고산화 전위 영역으로부터 나오는 전해질은 먼저 용해된 구리 영역을 통과하여 구리석출 영역으로 이동한다. 이때, 광석은 침출 공정으로 제공되어 용해된 구리 영역 및 구리석출 영역으로 공급된다. 바람직하게도, 구리는 전해분해 과정의 일부로서 적어도 하나의 구리 전해전지에서 만들어진다. 적어도 하나의 구리 전해전지는 직렬 전해전지들에 대하여 병렬로 접속된다. 구리 전해전지에 대한 전해질은 용해된 구리 영역으로부터 취해진다.

염화 제 1 구리용액으로부터 은을 제거하기 위한 처리공정은, 음극과 구리양극을 갖는 전해전지로 염화 제 1 구리용액을 이동시키는 단계와, 전해전지에서 염화 제 1 구리용액에 가용성 수은을 추가하는 단계와, 그리고 음극에 Cu/Hg/Ag 아말감을 형성하도록 합성용액을 전기분해시키는 단계를 포함한다.

일반적으로 3.5 이하의 pH를 갖는 염화 제 1 구리용액으로부터 소정의 금속(들)을 제거하기 위한 처리공정은, 제 1 구리가 석출되기 바로전에 염화 제 1 구리용액의 pH를 6 내지 6.5의 범위로 증가시키는 단계로서, 하나 또는 그 이상의 소정의 pH 범위를 pH 3.5와 상기 pH 범위 사이에서 단계적으로 증가시키며, 각각의 pH 범위는 염화 제 1 구리용액으로부터 하나 또는 그 이상의 소정의 금속(들) 석출물들의 pH에 대응하는 단계, 및 각각의 pH 범위에서 염화 제 1 구리용액으로부터 하나 또는 그 이상의 소정의 금속(들)을 제거하는 단계를 포함한다.

이와 같은 공정은 전해전지에서 만들어지는 금속을 오염시킬 수 있는 소정의 금속(들)을 제거하기 위해서 언급한 바 있는 처리공정들에 포함된다.

바람직하게도, 전해질은 침출공정에 공급되는 광석중의 금속을 침출시킨다. 고산화 영역에서 전해질의 일부는 제거되어 금 회수공정으로 이동된다.

본 발명의 제 2 실시형태에 따르면, 광석으로부터 하나 또는 그 이상의 금속을 침출시키기 위한 역류침출공정이 제공된다. 이 침출공정은 고산화전위영역과 저산화 전위영역을 채용하고 있어서, 높은 산화전위와 산성도를 갖는 전해질이 고산화 전위영역으로 제공되고 광석이 저산화 전위영역으로 공급된다. 이러한 침출공정은, (a) 전해질은 고산화전위영역으로부터 저산화전위영역으로 이동시키고, 전해질의 유동방향과는 반대방향으로 저산화 전위영역으로부터 고산화 전위영역으로 광석을 운반하는 단계로서, 전해질로부터 하나 또는 그 이상의 금속들중 적어도 일부를 침출시키기 위하여 전해질이 광석과 연속적으로 접촉하게 되고, 이에 의해 전해질의 산화전위가 낮아지게 되는 단계와 그리고 (b) 하나 또는 그 이상의 금속을 함유하고 있는 전해질을 저산화 전위영역으로부터 제거하고 부분적으로 또는 실질적으로 침출된 광석을 저산화영역으로부터 제거하는 단계를 포함한다.

여기에서, 고산화 전위영역으로 제공된 전해질은 하나 또는 그 이상의 할로겐화물 착물을 포함한다.

본 발명의 제 1 실시형태에서 정의된 바와같은 공정에 사용가능한 장치는, 광석으로부터 하나 또는 그 이상의 금속을 침출시키도록 전해질이 광석과 접촉할 수 있게 광석과 전해질을 수용하기에 적합한 하나 또는 그 이상의 용기, 및 하나 또는 그 이상의 전해전지를 포함한다.

각각의 전해전지는 전해질내로 침출된 금속(들)로부터 하나 또는 그 이상의 금속을 제거하고 전해질을 용기(들)로 회수하기 위해서, 용기(들)로부터 전해질과 접촉된 광석을 수용하기에 적합하다.

바람직하게도, 상기 장치는 전해전지(들)로 전해질을 공급하기 전에 전해질 및/또는 소정의 금속들로부터 불순물(전기분해공정에서 생성된 금속 또는 각각의 금속을 오염시킬 수 있다)을 제거하기 위해서 용기(들)과 전해 전지(들) 사이에 배치된 전해질 처리수단을 더 포함한다.

바람직하게도 하나 또는 그 이상의 용기는 광석의 산화침출을 위해서 그 내부에 공기를 공급하기에 적합하며, 각각의 용기내에서 광석을 섞는데 적합한 임펠러 수단을 포함한다.

바람직하게도, 각각의 전해전지는 하나 또는 그 이상의 음극을 포함하는 음극격실, 및 하나 또는 그 이상의 양극을 포함하는 양극격실로 분할된다. 각각의 전해전지는 다공성 또는 비다공성인 막에 의해서 분할된다.

본 발명은 또한 구동수단에 의해서 회전하기에 적합한 일단부 및 대향단부를 갖춘 속이 빈 축을 포함하는 임펠러를 제공한다. 이 임펠러는 각각의 용기에서 사용하기에 적합다. 임펠러의 대향단부는 횡단판 및 횡단판에 정착된 다수의 날개를 갖추고 있다. 다수의 날개는 대향단부 및 그 근처에서 축으로부터 측방향과 외측 반경방향으로 연장되게 장착되어 있다. 공기나 산소가 대향단부에서 임펠러로 배출되도록 축을 통해서 공급된다.

본 발명의 제 3 실시형태에 따르면, 전해전지에 사용하기에 적합한 음극이 제공된다. 이 음극은 도전재료로 제조되고, 전기분해공정동안에 하나 또는 그 이상의 금속이 형성될 수 있는 다수의 고립 노출된 도전재료 입지(site)를 갖추고 있다. 각각의 입지는 입지 사이의 지역에서 음극상에 금속이 형성되는 것을 방지하기 위한 절연수단을 음극상에 제공함으로써, 모든 다른 입지들과 단절된다.

음극은 구리 시이트로 형성되고, 입지들은 구리시이트에 형성된 다수의 딤플이다. 절연수단은 금속의 형성을 위해서 돌출입지로서 딤플을 이탈하는 딤플 사이의 시이트에 고정된 절연물질이다.

본 발명은 전해전지에 사용하기에 적합한 막을 제공한다. 이 막은 전해질이 유동하는 것을 방지한다. 실제 사용에 있어서, 막은 지지기판상에 배열된 Na2SiO3 유도겔을 포함한다.

바람직하게도, 전해전지는 하나 또는 그 이상의 다른 전해전지와 일렬로 배열되거나 또는 평행하게 배열된다.

Claims

하나 또는 그 이상의 금속을 이들 금속을 함유하는 광석으로부터 제조하기 위한 공정으로서, 고산화 전위 영역과 저산화 전위영역으로 이루어진 침출 공정으로 광석이 운반되고 산성 pH의 전해질이 상기 고산화 전위영역으로부터 상기 저산화 전위영역으로 이동되는 공정에 있어서, 상기 금속들중 적어도 일부 또는 각각의 상기 금속이 저산화 원자가 상태로서 상기 광석으로부터 침출될 수 있게 상기 전해질과 접촉하도록 상기 광석을 상기 저산화 전위영역으로 공급하는 단계와, 전기 분해공정을 떠나는 상기 전해질의 산화 전위를 증가시키고 상기 하나 또는 그 이상의 금속을 생성하도록 상기 전기 분해공정에서 상기 저산화 전위영역을 떠나는 상기 전해질을 전해 채취하는 단계와, 증가된 산화 전위를 갖는 상기 전해질을 상기 침출공정의 상기 고산화 전위영역으로 복귀시키는 단계와, 그리고 상기 전해질이 상기 고산화 전위영역으로부터 상기 저산화 전위영역으로 이동됨에 따라서 상기 전해질의 산화전위를 상기 전기분해 공정전의 수준으로 감소시키는 단계를 포함하는 공정.
제1항에 있어서, 상기 전해질의 산화 전위는 상기 전해질이 상기 고산화 전위영역으로부터 상기 저산화 전위 영역으로 이동함에 따라서 상기 전해질을 산화가능한 물질과 역류 접촉시킴으로써 줄어들게 되는 공정.
제2항에 있어서, 상기 산화 가능한 물질은 광석이고, 상기 광석으로부터 상기 광석들 중 일부 또는 각각의 상기 금속을 침출시키도록 상기 저산화 전위영역으로부터 상기 고산화 전위영역으로 상기 광석이 이동함에 따라서 상기 전해질이 상기 광석과 연속적으로 접촉하는 공정.
제3항에 있어서, 상기 전해질은 둘 또는 그 이상의 할로겐 화물을 포함하고 있고, 상기 광석이 상기 고산화 전위영역을 통과함에 따라서 상기 광석으로부터 하나 또는 그 이상의 금속을 침출시킬 수 있는 하나 또는 그 이상의 할로겐화물 착물을 형성함으로써 상기 전해질의 산화전위가 증가하는 공정.
제4항에 있어서, 상기 전해질은 염화물과 용융구리를 포함하고 있고, 용융 구리는 전해질로서 제 2 구리 상태로 상기 고산화 전위 영역으로 들어가며, 전해질로서 제 1 구리 상태로 상기 저산화 전위영역을 떠나는 공정.
제4항에 있어서, 상기 전해질은 상기 고산화 전위 영역에서 용융구리를 포함하고 있고, 상기 고산화 전위영역은 상기 전기 분해공정으로부터 복귀하는 전해질이 이동하고 상기 광석이 상기 침출공정으로부터 제거되기 전에 상기 광석의 최종적인 침출이 일어나는 할로겐화물 착물 침출영역, 및 상기 할로겐화물 착물 침출영역으로부터 나온 전해질이 이동하여 통기되고 상기 저산화전위 영역으로부터 나오는 부분 침출된 광석이 상기 할로겐화물 착물 침출 영역으로 운반되기전에 더 한층 침출되도록 이동하게 되는 통기영역으로 이루어져 있으며, 침출된 철이 광석중에 존재하는 경우에 통기 석출되거나 또는 상기 통기영역에 존재하는 제 1 구리중 적어도 일부가 제 2 구리로 산화되는 공정.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전해질은 저산화 전위영역을 떠난후 전기 분해공정으로 들어가기 전에 처리되며, 상기 처리의 진행과정은 상기 전해질내의 불순물을 제거하는 단계(a)와, 상기 전기 분해공정에서 제조된 상기 금속들 중 일부 또는 각각의 상기 금속을 오염시키는 소정의 금속(들)을 제거하는 단계(b), 또는 이들 중 어느 한 단계를 포함하는 공정.
제7항에 있어서, 상기 단계(b)는 용액중의 상기 금속들중 일부 또는 각각의 상기 금속을 보존시키기에 충분한 수준으로 상기 전해질의 pH를 상승시키는 단계를 포함하며, 상기 소정 금속(들) 중 적어도 일부가 석출되고, 그 석출물이 상기 전해질로부터 분리되는 공정.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 전기분해 공정은 하나 또는 그 이상의 전해 전지에서 하나 또는 그 이상의 금속을 제조하는 단계 및 음극과 양극을 분리시키는 단게를 포함하고 있고, 상기 전해전지들 또는 각각의 상기 전해전지는 막을 포함하고 있으며, 상기 금속들 또는 각각의 상기 금속은 주어진 전해전지의 음극에서 발생되고, 상기 전해질은 상기 전해전지의 음극쪽에서 음극액을 형성하고 상기 전해전지의 양극쪽에서 양극액을 형성하며, 상기 음극액의 적어도 일부분은 직접 또는 막을 통해서 상기 양극액으로 전달되거나, 하나 이상의 전해전지를 거쳐서 간접적으로 상기 양극액으로 전달되는 공정.
제9항에 있어서, 상기 막은 비 다공성이고, 상기 음극액은 상기 막을 우회하여 유동하는 공정.
제9항에 있어서, 상기 전기 분해공정은 동일방향으로 유동하거나 반대방향으로 유동하는 음극액과 양극액을 갖는 직렬로 배열된 다수의 전해전지를 포함하고 있으며, 상기 음극액과 상기 양극액은 동일방향으로 유동하거나 반대방향으로 유동하며, 상기 음극액과 상기 양극액이 반대방향으로 유동하는 경우, 주어진 전해전지로부터 나오는 상기 음극액 줌 적어도 일부는 상기 전해전지의 상기 음극액 줌 적어도 일부를 형성하도록 부수적인 전해전지로 전달되고, 상기 부수적인 전재전지에서 상기 음극액 중 적어도 일부분은 주어진 전해전지에서 상기 양극액중 적어도 일부분을 형성하도록 상기 주어진 전해전지로 복귀되며, 상기 음극액과 상기 양극액이 동일방향으로 유동하는 경우, 상기 주어진 전해전지로부터 나오는 상기 음극액 중 적어도 일부분은 상기 전해전지의 상기 음극액중 적어도 일부분은 상기 부수적인 전해전지의 상기 양극액중 적어도 일부분을 형성하도록 전달되며, 제1전해전지에 대한 음극액 중 적어도 일부는 저산화 전위 영역으로부터 나오는 전해질이고, 고산화 전위영역으로 복귀된 전해질 중 적어도 일부는 상기 음극액과 상기 양극액이 반대방향으로 유동하는 경우에 상기 제 1 전해전지로부터 나오는 양극액이거나, 상기 양극액과 상기 음극액이 동일방향으로 유동하는 경우에 상기 제1전해전지로부터 나오는 양극액인 공정.
제11항에 있어서, 상기 음극액과 상기 양극액이 반대방향으로 유동하는 경우, 최종 전해전지로부터 나오는 상기 음극액중 적어도 일부는 상기 최종 전해전지의 상기 양극액을 형성하도록 전달되고, 상기 음극액과 상기 양극액이 동일방향으로 유동하는 경우, 상기 최종 전해전지로부터 나오는 상기 음극액중 적어도 일부는 상기 최종 전해전지의 상기 양극액을 형성하도록 전달되는 공정.
제11항에 있어서, 전해질에 존재하는 불순물을 제거하고 상기 전해전지에서 제조된 금속들 또는 각각의 금속을 오염시킬 수 있는 소정의 금속(들)을 제거하기 위해서, 각각의 상기 전해전지로 전해질을 도입하도록 처리공정이 채용되는 공정.
제11항에 있어서, 침출공정으로 공급된 광석은 니켈(Ni), 납(Pb) 및 아연(Zn)을 포함하고 있고, 전해전지들중 하나의 전지는 니켈(Ni)의 제조에 사용되며, 다른 전지는 납(Pb) 또는 납(Pb)/아연(Zn)의 제조에 사용되고, 또다른 전해전지는 아연(Zn)의 제조에 사용되는 공정.
제14항에 있어서, 처리공정은 니켈의 제조를 위한 전해전지전에 입자상 니켈을 통해서 전해질을 이동시키는 단계를 포함하고, 납 제조를 위한 전해전지전에 입자상 납을 통해서 전해질을 이동시키는 단계를 포함하며, 아연의 제조를 위한 전해전지전에 입자상 아연을 통해서 전해질을 이동시키는 단계를 포함하는 공정.
제5항에 있어서, 침출공정으로 공급된 광석은 황화물 형태의 구리를 포함하고 있고, 상기 침출 공정을 통해서 광석이 운반됨으로써 원소황이 석출되며, 상기 원소황은 상기 침출공정을 떠나는 침출 광석과 함께 제거되는 공정.
제5항, 6항 또는 16항에 있어서, 저산화 전위 영역은 구리의 적어도 일부가 용융된 형태로 존재하는 용융된 구리 영역 및 구리 석출 영역으로 구성되며, 상기 구리 석출 영역에서 전해질중의 용융된 구리중 적어도 일부가 상기 석출 영역에서 상기 침출 공정으로 제공되는 소정의 광석과 혼합되도록 상기 전해질로부터 석출되고, 혼합된 혼합물은 상기 침출 공정을 통해서 역방향으로 전달되며, 고산화 전위영역으로부터 나오는 전해질은 먼저 용융 구리 영역을 통과하고, 다음에는 상기 구리 석출 영역을 통과하며, 상기 용융 구리 영역과 상기 구리 석출영역 중 어느 하나 또는 모두에 대하여 상기 침출 공정으로 광석이 제공되는 공정.
제17항에 있어서, 전기 분해 공정은 적어도 하나의 구리 전해전지에서 구리를 제조하는 단계를 포함하고 있고, 상기 구리 전해전지로 이동하는 전해질은 상기 저산화 전위 영역으로부터 나오는 공정.
제7항에 있어서, 제 1 구리 염화물 용액으로부터 은을 제거하기 위한 공정이, 음극과 구리양극을 갖춘 전해전지로 상기 제 1 구리 염화물 용액을 이동시키는 단계와, 상기 전해전지에서 상기 구리 염화물 용액에 가용성 수은을 추가하는 단계와, 그리고 상기 음극상에 Cu/Hg/Ag 아말감을 형성시키도록 합성 용액을 전해 채취하는 단계를 포함하는 공정.
제19항에 있어서, 아말감을 제거하여 산화용액으로 용융시키는 단계와, 염화은으로서 은을 석출하도록 상기 산화 용액을 희석시키는 단계 및 잔여 용액으로부터 염화은을 분리시키는 단계를 더 포함하는 공정.
제19항에 있어서, 상기 전기 분해공정이 저음극 전류밀도를 채용하는 공정.
제19항에 있어서, 음극재료는 티타늄이고, 구리 양극은 다공성 티타늄 바스켓내에서 불균일한 블록 또는 입자들로서 형성되는 공정.
제7항에 있어서, 3.5 이하의 pH를 갖는 제 1 염화물 용액으로 부터 소정의 금속(들)을 제거하기 위한 공정이, 상기 제 1 염화물 용액의 pH를 6 내지 6.5 범위 또는 제 1 구리가 석출되기 전의 수치까지 증가시키는 단계로, 상기 제 1 염화물 용액의 pH는 pH 3.5와 상기 수치 사이의 하나 또는 그 이상의 소정 pH 범위로 단계적으로 증가하고, 각각의 pH 범위는 하나 또는 그 이상의 소정금속이 상기 제 1 염화물 용액으로부터 나오는 지점에 대응하는 단계, 및 각각의 pH 범위에서 상기 제 1 염화물 용액으로부터 상기 하나 또는 그 이상의 소정 금속의 석출물을 제거하는 단계를 포함하는 처리 공정.
제23항에 있어서, 석출된 금속들이 철, 비소, 안티몬, 비스무트, 납, 아연, 니켈 및 제2구리를 포함하는 처리 공정.
제23항에 있어서, 가용성 철염이 상기 제 1 염화물 용액에 추가되고, 탄산나트륨(Na2CO3)을 상기 제 1 염화물 용액에 추가함으로써 상기 제 1 염화물 용액의 pH가 증가되는 처리공정.
제18항에 있어서, 상기 전해질은 저산화 전위영역을 떠나서 구리 전해전지를 들어가기 전에 처리되며, 그 처리 공정은 상기 전해질에 존재하는 불순물을 제거하는 단계(a)와, 사익 구리 전해전지에서 제조된 구리를 오염시키는 소정의 금속(들)을 제거하는 단계(b), 또는 이 단계들 중 어느 한 단계로 구성되는 처리공정.
제26항에 있어서, 침출 공정으로 공급된 광석은 소정 금속으로서 하나 또는 그 이상의 납(Pb), 아연(Zn), 비소(As), 안티몬(Sb), 비스무트(Bi), 수은(Hg), 은(Ag) 및 철(Fe)을 포함하며, 상기 소정의 금속을 제거하는 상기 단계(b)는, 상기 전해질에 존재하는 은(Ag)과 수은(Hg)을 제거하도록 제19항 내지 제21항 중 어느 한 항에서 정의된 것(c)과 잔여 소정금속을 제거하도록 제22항 내지 제25항 중 어느 한 항에 정의된 것(d) 또는 이들 중 어느 하나로서 정의되는 처리공정에서 전해질을 처리하는 과정을 포함하는 처리공정.
제27항에 있어서, 상기(c)단계전에, 상기 전해질은 상기 전해질의 은 함량을 15ppm으로 줄이기 위해서 상기 용액중의 제 2 구리를 제 1 구리로 환원시키고 상기 전해질중의 은이 상기 구리상에 접착되도록 구리금속과 접촉하는 처리공정.
제27항에 있어서, 상기 (c)단계에서, 제19항에 정의된 바와같은 제 1 구리 염화물 용액이 전해질이고, 제20항에 정의된 바와같은 산화용액은 적어도 일부의 제 2 구리를 갖는 구리 전해전지로부터 회수 양극액의 일부인 처리공정.
제27항에 있어서, 상기 (c)단계에서, 제거되지 않은 수은(Hg)은 상기 단계(c)로부터 나오는 전해질의 적어도 일부를 구리 금속과 접촉시키고 상기 단계(D)로 회수함으로써 제거되는 처리공정.
제16항에 있어서, 상기 처리 공정은, 은(Ag)과 수은(Hg)을 제거하기 위해서 제19항 내지 제21항 중 어느 한 항에 정의된 공정과 주어진 전해 전지에서 만들어진 금속 또는 각각의 금속을 오염시키는 상기 금속의 잔여 금속을 제거하기 위해서 제22항 내지 제25항 중 어느 한 항에 정의된 공정 또는 이들 중 어느 하나의 공정에서 전해질을 처리하는 단계를 포함하는 처리공정.
제17항에 있어서, 용융 구리 영역을 통해서 고산화 전위 영역으로 운반된 구리 석출물은 상기 고산화 전위영역으로부터 연속적으로 침출되어서, 침출공정을 떠나는 광석에는 구리가 없는 처리 공정.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항, 또는 제6항에 있어서, 고산화 전위영역으로 복귀된 전해질은 Ag/AgCl 표준 전극을 기준으로할때 600mV 이상의 산화 전위영역에 위치하는 처리 공정.
제33항에 있어서, 상기 전해질은 침출 공정으로 공급된 광석에 존재하는 금을 침출시키고, 고산화 전위 영역에서 상기 전해질 중 일부는 제거되어 금회수 공정으로 이동되며, 상기 금 회수 공정은, 상기 전해질 부분을 활성화된 탄소층으로 이동시키는 단계와, 금이 용액으로부터 나와서 상기 활성화된 탄소상에 흡수되도록 산화 전위를 +600mV(Ag/AgCl을 참조) 이하로 감소시키기 위하여 상기 전해질 부분을 저산화 전위 용액과 접촉시키는 단계와, 상기 전해질 부분으로부터 탄소/금 제품을 분리시키는 단계와, 금이 고갈된 전해질 부분을 저산화 전위 영역으로 복귀시키는 단계와, 그리고 상기 탄소/금 제품으로부터 금을 회수하는 단계를 포함하는 공정.
제34항에 있어서, 저산화 전위 영역은 전기분해 공정으로부터 나오는 소모 음극액인 공정.
하나 또는 그 이상의 금속을 이들 금속을 함유하는 광석으로부터 침출시키기 위한 역류 침출 공정으로서, 상기 침출공정은 고산화 전위 영역과 저산화 전위 영역으로 이루어지고, 고산화 전위의 전해질과 산성 pH가 상기 고산화 전위 영역으로 제공되며 광석이 상기 저산화 전위영역으로 제공되는 공정에 있어서, 상기 고산화 전위 영역으로부터 상기 저산화 전위 영역으로 전해질을 이동시키고 상기 전해질의 이동방향과 반대방향으로 상기 저산화 전위 영역으로부터 상기 고산화 전위 영역으로 광석을 운반하는 단계로, 상기 전해질은 상기 광석으로부터 상기 하나 또는 그 이상의 금속 중 적어도 일부를 침출시켜서 산화 전위를 낮추도록 광석과 계속적으로 접촉하는 단계, 및 상기 하나 또는 그 이상의 금속이 존재하는 상기 고산화 전위 영역으로부터 상기 전해질을 제거하고 상기 저산화 전위 영역으로부터 부분적으로 또는 전체적으로 침출된 광석을 제거하는 단계를 포함하고 있으며, 상기 고산화 전위 영역으로 공급된 상기 전해질은 하나 또는 그 이상의 할로겐화물 착물을 포함하는 공정.
제36항에 있어서, 상기 전해질은 염화물과 용해구리를 포함하며, 상기 용해구리는 전해질로서 제 2 구리상태로 고산화 전위 영역으로 들어가는 공정.
제37항에 있어서, 상기 고산화 전위 영역은 상기 전해질이 이동하고 상기 광석이 상기 침출 공정으로부터 제거되기 전에 상기 광석의 최종적인 침출이 일어나는 할로겐화물 착물 침출 영역, 및 상기 할로겐화물 착물 침출 영역으로부터 나온 전해질이 이동하여 통기되고 상기 저산화 전위 영역으로 나오는 부분 침출된 광석이 상기 할로겐화물 착물 침출 영역으로 운반되기 전에 더 한층 침출 되도록 이동하게 되는 통기영역으로 이루어져 있으며, 침출된 철이 광석중에 존재하는 경우에 통기 석출되거나 또는 상기 통기 영역에 존재하는 제 1 구리중 적어도 일부가 제 2 구리로 산화되는 공정.
제37항 또는 38항에 있어서, 상기 저산화 전위 영역은, 적어도 일부가 가용성인 용해된 구리영역 ; 및 상기 전해질중의 용해된 구리 중 적어도 일부가 석출영역으로 공급된 광석, 상기 공정을 떠나기 전에 용해된 구리 영역을 통과한 후 석출 영역을 통과하는 고산화 전위 영역으로부터 나오는 전해질, 및 용해된 구리 영역과 상기 석출 영역중 어느 한 영역 또는 이들 모두의 영역으로 제공된 광석과의 혼합물로부터 석출되는 구리 석출영역을 포함하는 처리 공정.
제39항에 있어서, 공정으로 공급된 광석은 황화물 형태인 구리를 포함하고 있고, 상기 침출 공정을 통해서 상기 광석이 운반됨으로써 원소 황이 석출되며, 상기 원소 황은 상기 침출 공정을 떠나는 침출된 광석과 함께 제거되는 공정.
제39항에 있어서, 상기 용해구리 영역에서의 산화 전위는 상기 석출영역에서의 산화 전위보다 큰 처리 공정.
제1항에 있어서, 상기 공정으로 공급된 광석이 원광을 함유한 황을 포함하는 공정.
제40항에 있어서, 상기 석출 영역에 존재하는 구리는 상기 석출 영역으로 공급되는 광석을 함유하는 황에 침투시켜 구리 석출에 의한 제 2 황화물과 제 1 황화물로서 석출되는 공정.
제1항에 있어서, 상기 공정은 대기압하에서 작동되는 공정.
제1항에 있어서, 전해질은 250 내지 300gpc의 농도를 갖는 염화 나트륨 전해액인 공정.
제1항에 있어서, 전해질의 pH는 3.5 또는 그 이하이며 바람직하게는 0.5 내지 3인 공정.
제1항에 있어서, 전해질의 온도는 금속 또는 각각의 금속을 침출시키고 금속 또는 각각의 금속을 용액내에서 유지시키기에 충분한 공정.
제47항에 있어서, 상기 전해질의 온도는 60℃ 이상이고, 바람직하게는 70℃부터 대기압하에서 상기 전해질의 끓는 점 사이에 유지되는 공정.
제1항에 따른 공정에 사용하기 적합한 장치로서, 광석으로부터 하나 또는 그 이상의 금속을 침출시키기 위하여 전해질이 상기 광석과 접촉하도록 상기 광석과 상기 전해질을 수용하기에 적합한 하나 또는 그 이상의 용기, 및 상기 전해질내로 침출된 금속으로부터 하나 또는 그 이상의 금속을 만들어내고 상기 전해질을 상기 용기로 복귀시키기 위하여 상기 용기로부터 상기 전해질과 접촉한 광석을 수용하기에 적합한 하나 또는 그 이상의 전기 분해 전지를 포함하는 장치.
제49항에 있어서, 상기 용기로부터 전해질과 접촉된 광석을 수용하고 전해질중의 불순물과 전기분해 공정에서 제조된 금속이나 각각의 금속 또는 이들중 어느 하나를 이동시키기 위하여, 상기 용기와 상기 전해전지 사이에 배열된 전해질 처리수단을 더 포함하는 장치.
제49항에 있어서, 하나 또는 그 이상의 용기는 직렬로 제공된 5개의 침출 용기이고, 각각의 용기는 상기 용기의 상부지역에서 전해질 유동을 수용하고 상기 용기의 하부지역에서 광석을 역방향으로 운반하기에 적합하며, 상기 장치의 작동시 상기 광석이 제 1 침출 용기로 공급되고 고산화 전위의 전해질이 용기의 제 5 침출 용기로 복귀되는 장치.
제51항에 있어서, 각각의 침출 용기에 대응하는 침전 용기가 제공되고, 각각의 상기 침전 용기는 상기 침전 용기의 상부지역에서 광석 입자가 없는 전해질을 형성하기 위해서 상기 광석을 침전시키기에 적합하며, 상기 광석은 제 1 침출 용기로 공급되고, 대응하는 제 1 침전 용기의 상부 지역으로부터 전달된 전해질과 접촉하며, 광석은 제 2 침출 용기로 이동하기 전에 침전되도록 제 1 침전 용기로 공급되는 반면에, 전해질은 상기 제 1 침출 용기로 운반되기 전에 제 1 침전 용기로 운반되는 장치.
제51항에 있어서, 하나 또는 그 이상의 제 2 침출 용기, 제 3 침출용기 및 제 4 침출용기는 광석의 산화 침출을 위해서 상기 용기내로 공기를 공급하기에 적합한 장치.
제53항에 있어서, 광석을 산화 침출시키기 위한 각각의 용기는 공기가 광석의 표면에 흡착되도록 각각의 용기내에서 광석을 교반시키기에 적합한 임펠러 수단을 포함하는 장치.
제50항에 있어서, 각각의 전해전지는 음극액을 제조하기에 적합한 하나 또는 그 이상의 음극을 포함하는 음극 격실, 및 양극액을 제조하기에 적합한 하나 또는 그 이상의 양극을 포함하는 양극 격실로 나누어지고, 각각의 전해전지는 다공성이거나 비다공성인 막에 의해서 나뉘는 장치.
제55항에 있어서, 둘 또는 그 이상의 전해전지는 일렬로 배열되고, 주어진 전해전지의 음극 격실로부터 나오는 음극액이 부수적인 전해전지의 음극격실로 운반되기에 적합하며, 주어진 전해전지의 양극액은 상기 부수적인 전해전지의 양극 격실로 운반되어서, 상기 음극액과 상기 양극액은 동일방향으로 유동하거나, 또는 앞선 전해전지의 양극 격실로 운반되어서 음극액과 양극액이 반대방향으로 유동하게 되는 장치.
제56항에 있어서, 일련의 전해전지에 대하여 평행하게 배열된 하나 또는 그 이상의 전해전지를 더 포함하며, 상기 하나 또는 그 이상의 전해전지로부터 나오는 양극액이 상기 용기로 복귀하는 장치.
제57항에 있어서, 일련의 전해전지는 적어도 질소(Ni), 납(Pb) 및 아연(Zn)을 제조하기에 적합하고, 추가의 전해전지는 금속들이 용기로 공급된 광석중에 존재하는 경우에 적어도 구리를 제조하기에 적합한 장치.
제56항 또는 57항에 따른 전해전지에 사용하기 적합한 음극으로서, 도전재료로 형성되며, 전기분해 공정 동안에 하나 또는 그 이상의 금속을 형성하기 위해서 다수의 단절 노출된 도전재료 입지를 갖추고 있고, 각각의 상기 도전재료입지는 상기 도전재료 입지 사이의 지역에서 음극상에 금속을 형성시키는데 사용하는 것을 방지하기 위하여 음극 절연 수단상에 제공함으로써, 모든 다른 입지로부터 단절되며, 상기 음극은 구리시이트로 형성되고, 상기 입지들은 상기 구리시이트에 형성된 다수의 딤플이며, 금속의 형성을 위해서 돌출입자로서 상기 딤플이 제공되고, 상기 절연수단은 상기 딤플 사이에서 상기 구리시이트에 고정된 절연물질인 음극.
제55항 또는 57항에 있어서, 각각의 음극은 제59항에 따른 음극인 장치.
제55항 내지 제57항 중 어느 한 항에 있어서, 제51항에 따른 하나 또는 그 이상의 전해질 처리장치가 전해질/음극액이 각각의 전해전지로 이동하기 전에 상기 전해질/음극액을 처리하도록 제공되는 장치.
제61항에 있어서, 각각의 처리장치는 구리 양극과 상기 전해질내의 불용성 재료로부터 형성된 양극으로 구성된 전기분해 처리 전지를 포함하는 장치.
제62항에 있어서, 각각의 전기분해 처리 전지는 이들 금속이 상기 처리전지내의 전해액에 존재하는 경우 Cu/Hg/Ag 아말감을 형성하는데 사용하기에 적합하고, 음극은 양극을 에워싸는 티타늄 메쉬로부터 형성되는 장치.
제36항에 있어서, 상기 공정으로 공급된 광석이 원광을 함유한 황을 포함하는 공정.
제36항에 있어서, 상기 공정은 대기압하에서 작동되는 공정.
제36항에 있어서, 전해질은 250 내지 300gpc의 농도를 갖는 염화 나트륨 전해액인 공정.
제36항에 있어서, 전해질의 pH는 3.5 또는 그 이하이며, 바람직하게는 0.5 내지 3인 공정.
제36항에 있어서, 전해질의 온도는 금속 또는 각각의 금속을 침출시키고 금속 또는 각각의 금속을 용액내에서 유지시키기에 충분한 공정.