KR20050006158A - 금의 회수 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 구리 원료의 침출로 형성된 철과 황을 함유한 잔류물 또는 중간 생성물로부터, 구리를 습식제련으로 생산하는 것과 관련된 금의 회수 방법에 관한 것이다. 구리와 금 둘 다의 회수는 염화물 환경에서 실시한다. 잔류물 또는 중간 물질에 함유된 금은, 산화-환원 전위가 최대 650 mV 이고 pH 가 적어도 1 인 환경에서, 염화구리(Ⅱ)-염화나트륨 용액내의 2가 구리와 산소를 사용하여 침출된다. 잔류물에 함유된 철과 황은 대부분 용해되지 않고 남아있다.

Description

금의 회수 방법{METHOD FOR THE RECOVERY OF GOLD}

종래 기술에서는, 염화물계 구리 회수 공정과 관련된 황 및 철 함유 재료로부터 금을 침출하는데 사용되는 일부 방법이 알려져 있다.

미국특허 제 4,551,213 호에는, 황 함유 재료, 특히 습식제련 공정의 잔류물로부터 금을 침출시키는 방법이 개시되어 있다. 이러한 방법을 위한 유리한 원료는 CLEAR 공정으로부터 발생된 잔류물이다. CLEAR 공정은, 염화물 환경에서 압력이 증가된 상태에서 실시하는 습식제련식 구리 회수 공정이다. 금 함유 잔류물은 물에서 슬러리로 되고, 얻어진 현탁물 중에서 염화물의 함량이 12 ~ 38 중량% 가 되도록 조절된다. 산소 환원 전위는 650 ~ 750 mV 의 범위로 조정되고 pH 는 0 이하가 된다. 상기 현탁물에 염화구리(Ⅱ) 또는 염화철이 첨가되어 원료내에 포함된 금을 산화시켜 금을 용해시킨다. 상기 미국특허에 의하면, 산화 환원 전위는 750 mV 이상으로 상승하면 안되는데, 그 이유는 그 이상에서는 황이 용해될 수 있기 때문이다. 그러나, 용해된 황 또는 철의 양에 대한 정보는 언급되어 있지 않다.

유럽특허 제 646185 호에서는, 대기 상태에서의 염화물 침출을 사용하여 황화 농축물로부터 구리를 회수하는 것에 대해서 개시하였다. 금은 침출 잔류물로부터 염화나트륨 및 브롬화나트륨 등의 2 종 이상의 할로겐화물을 포함하는 전해질로 침출된다. 이러한 목적은, 구리 전해 양극상에 브롬 착물을 위한 산화 전력을 저장하여 잔류물내의 금을 침출하기 위해 이 전력을 사용한다.

전술한 방법에는 몇몇 단점이 있다. 미국특허 제 4,551,213 호의 방법에서 침출 조건은 매우 엄격하다. 이 특허에는, 이 특허의 조건에서 황이 여전히 용해되지 않지만 이 특허에 기재된 원소 황과 철 화합물의 용해 경향은 황과 철 화합물의 생성 방법에 따라 변하기 때문에 광범위하게 적용할 수 없다고 기재되어 있다. 본 출원인이 수행한 실험에 의하면, 대기 상태에서 형성된 침출 잔류물이 상기 특허의 조건하에서 처리될 때 황과 철이 상당히 용해되었다. 이러한 용해는 공정의 경제성에 영향을 준다는 것이 명백하다. 다른 한편으로는, 브롬 착물을 사용하는 유럽 특허 제 646185 호에 사용된 금의 침출 방법은 환경적인 관점에서는 유리하지 않은데, 그 이유는 농축물 침출 단계에서 해로운 브롬화물이 방출될 수 있기 때문이다.

본 발명은, 구리 원료의 침출시에 생성되는 철과 황을 함유한 잔류물 또는 중간 생성물로부터, 구리를 습식제련 (hydrometallurgical) 으로 생산하는 것과 관련된 금의 회수 방법에 관한 것이다. 구리와 금 둘 다의 회수는 염화물 환경 (chloride milieu) 에서 실시한다. 잔류물 또는 중간 물질에 함유된 금은, 산화-환원 전위가 최대 650 mV 이고 pH 가 적어도 1 인 환경에서, 염화구리(Ⅱ)-염화나트륨 용액내의 2가 구리와 산소를 사용하여 침출된다. 잔류물에 함유된 철과 황은 대부분 용해되지 않고 남아있다.

도 1 은 본 발명의 방법을 도시한 순서도.

황화구리 농축물의 대기압 황 침출 (atmospheric chloride leaching) 시에 생성되는 철 및 황을 포함한 침출 잔류물 또는 중간 생성물로부터 금을 침출하기 위한 새로운 방법이 개발되었다. 산소 함유 가스를 염화구리(Ⅱ) - 염화나트륨 수용액에 공급하여, 이 수용액에서 철 및 황 함유 재료로부터 구리를 침출시킬 수 있음을 발견하였다. 따라서, 산화 환원 전위가 650 mV 이하이고 용액의 pH 가 1 ~ 3 의 범위인 조건에서 2 가 구리와 산소에 의해 침출이 실시된다. 이러한 방법에 따른 작업 범위는 종래 기술에 기재된 작동 범위보다 보다 더 유리한데, 그 이유는 이러한 조건에서 철은 여전히 용해되지 않고 황은 대부분 용해되지 않기 때문이다. 이는 용액으로부터 철 및 황을 제거하는데 발생하는 비용을 없애준다. 침출은, 대기압 조건에서 실온 내지 용액의 끓는점 사이, 바람직하게는 80℃ ~ 용액의 끓는점 사이의 온도에서 실시된다. 전기분해 등의 종래 기술의 몇몇 방법을 사용하여 또는 활성탄으로 용액으로부터 금을 회수한다. 남아있는 침전물은 폐기물이다.

본 발명의 주요한 특징은 첨부된 청구항에서 명백할 것이다.

금을 포함한 잔류물 또는 중간 생성물이 염화구리(Ⅱ) 를 포함한 염화나트륨 용액에 펄프화되어 현탁물을 형성하고, 금을 침출시키는데 필요한 산화 환원 전위는 특별히 2 가 구리 및 산소를 사용하여 얻어진다. 산화 환원 전위는 Pt 및 Ag/AgCl 전극으로 측정되고, 이 전위는 650 mV 이하의 값, 바람직하게는 최대 620 mV 로 유지된다. 산화 환원 전위가 650 mV 이하의 값으로 유지될 때, 황은 잔류물로부터 용해되지 않는다. 바람직한 pH 범위는 1.5 ~ 2.5 이다. pH 값이 1 이하이면, 고형물 중의 철이 용해되기 시작하는데 이는 바람직하지 않다. 공기, 산소 농후 공기, 또는 산소가 산화 가스로서 사용될 수 있다. 용액내에서 2 가 구리 (Cu²⁺) 의 양은 바람직하게는 40 ~ 80 g/l 이고, 염화나트륨의 양은 200 ~ 330 g/l 의 범위이다.

염화구리 농축물 침출 공정의 부공정 (sub-process) 로서 본 방법을 결부시키는 것이 유리하다. 이러한 유형의 방법은 미국특허 제 6,007,600 호에 기재되어 있다. 이 미국특허의 방법에서, 농축물 등의 염화구리를 포함한 원료는, 여러 단계에서 염화나트륨-염화구리(Ⅱ) 용액 (NaCl-CuCl₂) 으로 대향류 방식으로 침출되어서 염화구리(Ⅰ) 용액 (CuCl) 을 형성한다. 침출물시에, 주로 원료의 황과 철 및 원료에 포함된 금을 포함하는 잔류물이 남게 된다. 개량된 상기 방법은 전술한 유형의 공정으로 형성된 잔류물로부터 금을 침출하는 것이다.

본 발명의 방법은 도 1 의 순서도에 더 기재되어 있고, 금의 회수는 구리의 습식제련식 회수와 연관있다. 순서도는 본 발명의 일실시형태의 일예를 도시하였다. 도 1 에 도시된 굵은 화살표는 고형물의 이동을 나타내고, 가는 화살표는 용액의 흐름을 나타낸다.

황화구리 농축물 (1) 등의 구리의 황 원료가 제 1 침출 단계의 침출 반응기 (2) 로 유입되고, 또한 뒷 공정 단계로부터 재순환된 용액 (3), 즉 염화구리(Ⅱ)-염화나트륨 수용액도 유입된다. 굵은 화살표는 고형물의 흐름을 나타내고, 가는 화살표는 용액의 흐름을 나타낸다. 구리 농축물 중 구리는 상기 공정 용액에 용해되고, 이 용액은 농후화 단계 (4) 로 간다. 농후화 단계를 거친 후, 오버플로우 (5) 는 염화구리 (주로 일가 형태의 약 70 g/l 의 구리) 를 함유하며, 이 오버플로우는 구리 회수 공정 (자세히 도시되지 않음) 으로 가게 된다. 언더플로우 (6) 에 포함된 고형물은 제 2 침출 단계의 반응기 (7, 8) 에서 뒷 공정 단계에서 얻어진 용액 (9) 으로 계속 침출된다. 제 2 침출 단계로 간 용액 (9) 중에서 Cu²⁺의 함량은 NaCl 용액으로 최적으로 조절된다. 이 단계에서, 침출을 강화하기 위해 반응기에 공기가 유입된다. 농후화 단계 (10) 는 상기 단계의 끝에 있다.

제 2 단계의 농후화 단계 (10) 로부터 생성된 오버플로우 (3) 는 제 1 단계로 가서 농축물을 침출한다. 언더플로우 (11) 중 고형물은, 남아있는 구리와 금을 침출하기 위해서 제 3 단계의 반응기 (12, 13, 14) 에서 계속 침출된다. 본 발명의 방법에서의 반응기 개수는 순서도에 있는 반응기의 개수에 제한되지 않는다. 제 3 침출 단계, 즉 금의 침출 단계에서, 잔류물은, Cu²⁺의 함량이 60 ~ 100 g/l 이고 염화나트륨의 함량이 200 ~ 330 g/l 인 염화구리(Ⅱ)-염화나트륨의 진한 용액 (strong solution)(15) 으로 침출된다. 상기 반응기로 바람직하게는 공기 형태의 산소가 유입된다. 침출 단계가 종결되면 슬러리는 농후화 단계 (16) 로 간다. 농후화 단계로부터의 오버플로우 (17) 는 원래 그대로 또는 여과된 후 금 회수 과정을 거치게 되며, 이 과정은 본 실시형태에서는 활성탄을 사용하는 탄소 칼럼 (18) 내에서 실시된다. 상기 칼럼으로부터 금 생성물 (19) 을 얻게 된다. 칼럼에서 제거된 용액은 금이 없는 용액 (9) 이고, 이 용액은 제 2 침출 단계로 재순환되며 필요하다면 침출에 적절한 양의 염화구리(Ⅱ) 를 얻기 위해 염화나트륨 용액 (20) 이 공급된다. 금 회수 단계의 농후화 단계로부터의 언더플로우 또는 잔류물은, 여과 및 세척 (자세히 도시되지 않음) 등의 일반적인 후처리를 받은 후, 농축물 중의 황 및 철을 거의 전부 포함하는 최종 폐기물 (21) 이 된다. 이 잔류 여과물 및 세정수는 예를 들어 농축물 침출 공정으로 되돌아간다.

구리 원료의 다단계 침출은 순서도에서 대향류 방식의 침출로서 도시되어 있고, 이 단계에서 고형물과 용액은 일 반응기에서 다른 반응기로 기본적으로 균일하게 이동한다. 하지만, 침출을 강화하기 위해서는, 공정내에서 고형물을 되돌아오게 함으로써 고형물을 재순환시킬 수 있다. 따라서, 여러 개의 반응기를 포함하는 일단계내에서 고형물은 그 단계의 맨 뒤의 반응기에서 맨 앞의 반응기로 되돌아올 수 있고, 또는 개별 반응기내에서도 재순환이 실시될 수 있다. 매 단계의 끝에서 또는 각각의 반응기 이후에서, 일반적으로 농후기 (thickener) 를 사용하여 액체와 고형물간의 분리가 실시된다. 단계 사이의 분리로 얻어진 용액, 즉 오버플로우는 고형물의 흐름 방향으로 이전 단계로 가게 되고, 잔류 고형물 또는 언더플로우는 주로 다음의 침출 단계로 가게 된다. 따라서, 일 단계 또는 각 단계의 언더플로우의 일부는 이전의 침출 단계 또는 동일한 침출 단계의 반응기로, 바람직하게는 제 1 반응기로 되돌아갈 수 있다.

도 1 의 순서도에서는 구리 함유 원료의 침출과 연관된 금의 침출 방법을 도시하였지만, 본 발명의 방법은 이 순서도에서 구리 함유 원료의 침출 공정에만 꼭 한정되는 것은 아니다. 본 방법의 핵심은, 용액의 전위가 650 mV 이하, 바람직하게는 530 ~ 620 mV 이며 pH 가 1 이상, 바람직하게는 적어도 1. 5 ~ 2.5 의 값인 조건하에서, 2 가 구리 및 산화 가스로 금 함유 재료의 침출이 실시된다는 것이다. 산화 가스가 공기인 경우에, 반응기의 구조는 간단하게 형성될 수 있다.

본 발명을 다음의 예로 더 설명한다.

(예 1)

금을 회수하기 위한 종래기술 (미국특허 제 4551213 호) 에 따른 조건을 예로서 사용하였다. 실험에 사용된 침출 잔류물은 대기압 조건에서 황화구리 농축물을 염화물로 침출하여 얻어진 것이다. 잔류물의 습도는 31 중량% 이고 건조 중량으로 측정된 3.7% 의 Cu, 28.9% 의 Fe, 32.4% 의 S, 및 5.8 ppm 의 Au 을 포함하였다.

혼합 반응기에는 염화물로서 40 g/l 의 Cu²⁺와 약 300 g/l 의 NaCl 을 포함한 500 ml 의 용액과 220 g 의 습한 침출 잔류물이 들어갔다. 용액의 온도는40℃ 이고 침출 시간은 12 시간이다. 침출 시간동안, 반응기내의 슬러리의 산화 환원 전위는 염소 가스를 사용하여 680 mV 의 표준값 (Pt 및 Ag/AgCl 전극으로 측정) 으로 유지되었다. 실험시 슬러리의 pH 는 최초값 2 내지 최종값 0.1 에서 자유롭게 변하게 하였다. 실험의 종결시 용액과 고형물의 분석은 다음과 같다.

용액 Fe g/l S g/l Au mg/l

42.6 9.33 1.28

고형물 Fe % S % Au ppm

19.7 46.4 3.1

실험 결과에 의하면, 철의 약 절반이 용해되어 이는 제조 공장에서 매우 큰 제거 비용을 유발하게 됨을 보여준다. 단지 약 절반의 금이 용해되었다.

(예 2)

본 예는 본 발명의 방법에 따라서 실시되었다. 황화구리 농축물 (CuFeS₂) 은 혼합 반응기내에서 CuCl₂-NaCl 용액과 공기로 침출되어서, 다음과 같은 함량 (건조 중량으로 측정) 의 침출 잔류물이 형성되었다.

Cu % Fe % S % Au ppm

0.7 41.6 28.6 3.9

최초 농축물은 약 6.8 ppm 의 금을 포함하였고, 따라서 농축물이 침출될 때 금의 일부는 이미 용해되었다. 이후에, 침출 잔류물 및 87 g/l 의 침출 잔류물을 포함한 새로운 용액과 다음을 포함한 원 용액으로부터 슬러리가 형성되었다.

Cu g/l Fe g/l S g/l Au mg/l

71.2 0.08 0.553 0.016

원 용액의 구리는 2 가 구리 형태이다. 슬러리는 100℃ 의 온도에서 12 시간동안 5 리트의 공기가 유입되는 혼합 반응기내에서 유지되었다. 침출 공정은 다음의 측정 및 분석 결과 (표 1 에 도시) 로 나타나 있다.

시간(h)	pH(반응기)	전위(mV)	용액	잔류물
			Cumg/l	Feg/l	Sg/l	Auppm
0	2.4	552	0.016	0.008	0.53	3.9
4	2.7	572	0.136	0.002	0.86
8	2.6	610	0.240	0.003	1.09
12	2.6	608	0.260	0.005	1.21	0.8

전위: Pt 및 Ag/AgCl 전극으로 측정

최종 실험에서 400 ml 의 여과물이 얻어졌고, 평균 입자 크기가 1.5 mm 인 10 g 의 활성탄이 첨가되었으며, 그 후 25℃ 의 온도에서 4 기간동안 혼합되었다. 혼합이 종결된 후 용액이 분석되었고 0.005 mg/l 미만의 Au 가 포함된 것으로 나타났다.

분석 결과에 의하면, 철은 불용성 형태로 남아있고 또한 황은 단지 약 0.7 g/l 로 적게 용해되었음이 나타났다. 최초 금 함량이 낮음에도 불구하고, 침출율은 약 80% 로 양호하였다.

Claims (11)

1. 황화구리 원료의 대기압 염화물 침출시에 생성되어 철과 황을 함유한 침출 잔류물 또는 중간 생성물로부터 금을 회수하는 방법에 있어서,

   상기 금은, 형성된 현탁물의 산화-환원 전위가 650 mV 이하이고 pH 가 1 ~ 3 인 조건하에서, 염화구리(Ⅱ)-염화나트륨의 수용액내의 2 가 구리와 산소 함유 가스의 도움으로 대기압 상태에서 금을 상기 수용액에서 잔류물 또는 중간 생성물로부터 침출시키며, 철 및 황은 주로 용해되지 않고, 용해된 금은 공지된 방법으로 회수되며, 용해되지 않은 잔류물은 버려질 폐기물로 되는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 산화 환원 전위는 530 ~ 620 mV 범위로 유지되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 현탁물의 pH 는 1.5 ~ 2.5 범위로 유지되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 현탁물내의 2 가 구리의 양은 40 ~ 100 g/l 인 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 현탁물내의 염화나트륨의 양은 200 ~ 330 g/l 인 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 1 항에 있어서, 온도는 80℃ 내지 현탁물의 끓는점 사이의 범위로 유지되는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 산소 함유 가스는 공기인 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 산소 함유 가스는 산소 농후 공기인 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 산소 함유 가스는 산소인 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제 1 항에 있어서, 용해된 금은 활성탄을 사용하여 회수되는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제 1 항에 있어서, 용해된 금은 전기분해에 의해 회수되는 것을 특징으로 하는 방법.