KR20220081214A - 텅스텐광의 품위 향상 및 비소 제거 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 텅스텐광의 품위 향상 및 비소 제거 방법은, (가) 원광을 파쇄하는 단계; (나) 파쇄된 원광을 전처리하는 단계; (다) 전처리된 원광을 분쇄하는 단계; 및 역부선 단계와 정부선 단계를 포함하는 (라) 비소 제거 단계;를 포함한다.
또한, 본 발명은, (라) 비소 제거 단계에서, 황화 광물의 역부선 단계와 회중석의 정부선 단계를 더 포함할 수 있다.

Description

텅스텐광의 품위 향상 및 비소 제거 방법{BENEFICIATION OF TENGSTEN ORE AND REMOVAL OF ARSENIC}
본 발명은 텅스텐광의 품위 향상 및 비소 제거 방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 비소가 포함되어 있는 텅스텐광으로부터 비소를 제거하여 텅스텐광의 품위를 향상시키면서 이와 동시에 비소를 제거하는 방법에 관한 것이다.
텅스텐(Tungsten)은 원소 번호가 74이고, 중석(重石)이라고도 불리며, 녹는점이 3400 ℃ 정도로 매우 높을 뿐만 아니라 밀도나, 인장 강도, 탄성 계수, 고온 강도, 열팽창 계수 등의 여러 가지 물리적 특성이 우수하다.
우리 나라에서는 대표적으로 경상 북도 소재 달성 광산과 강원도 소재 상동 광산 등으로부터 텅스텐을 채굴하여 수출까지 하였으나, 중국의 시장 개방 정책과 이에 따른 세계 텅스텐 시장으로의 진출 이후 국내에서는 채산성의 문제로 인해서 텅스텐을 더 이상 채굴하지 않고 있다.
그런데, 텅스텐을 더 이상 채굴하지 않아 폐광된 이후 상당량의 채광물이 적치장에 잔존하게 되었으며, 적치장의 댐이 붕괴되어 주변 환경을 오염시키거나 폐광 또는 적치장으로부터 유해한 성분이 자연 환경으로 노출될 우려가 상존하고 있었다.
따라서, 폐광 또는 적치장에 버려진 저품위 채광물로부터 효과적으로 텅스텐광의 품뤼를 높일 수 있다면 환경 보호를 도모할 수 있을 뿐만 아니라 자원을 재활용할 수도 있을 것으로 기대되었다.
종래, 텅스텐광의 품위를 높이기 위한 방법으로는 물리적 방법과 화학적 방법이 있다.
전자는 자력 선별, 비중 선별 등을 사용하는 방법이고, 후자는 부유 선별을 사용하는 방법이다.
일반적으로 자력 선별 및 비중 선별법을 적용하는 경우 대량의 광석을 간단하게 처리할 수 있다.
그러나, 텅스텐광의 경우 불순물(예컨대, 비소(As))이 포함되면 취성이 나타나기 때문에 파분쇄 시 미립 입자가 다량 발생하여 선별을 용이하게 수행할 수 없다는 문제가 있다.
이와 같은 문제를 극복하기 위하여 입도가 비교적 작은 입자라고 하더라도 입자 표면의 특성을 사용하여 광물 간의 분리가 가능한 부유 선별법을 이용하는 방법을 적용하여 텅스텐광의 품위를 높일 수 있다.
그런데, 상술한 바와 같이, 텅스텐광에 비소(As)가 포함되어 있는 경우, 이 비소를 제거하는 것이 바람직하며, 특히, 비소가 주로 포함되어 있는 황화 광물을 분리하는 기술을 적용할 필요가 있다.
그 이유는 텅스텐광 내에 비소가 일정 함량 이상 존재하는 경우, 패널티가 적용되어 최종 시판 텅스텐의 판매 가격에 불리하게 작용할 수 있다.
그렇기 때문에 전처리 단계에서부터 최종 선별 단계까지 이 비소를 효과적으로 제거하기 위한 기술 개발이 필요하다.
또한, 당연하지만, 비소를 제거하더라도 텅스텐광의 품위 및 회수율의 저하는 최소화되어야 한다.
따라서 본 발명의 발명자들은 각고의 노력 끝에 비소가 다소 포함된 텅스텐광으로부터 비소를 효율적으로 제거하여 텅스텐광의 품위 향상 및 비소 제거 방법을 창출하였다.
대한민국 등록특허공보 제10-1399290호 (2014.05.27. 공고) 대한민국 등록특허공보 제10-1576927호 (2015.12.14. 공고) 대한민국 등록특허공보 제10-1576928호 (2015.12.14. 공고)
따라서, 본 발명의 과제는 비소가 다소 함유(예컨대, 2 ~ 3 %)되어 있는 텅스텐광으로부터 비소를 효과적으로 제거하여 고품위이면서도 높은 회수율로 텅스텐광을 회수하는 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들) 역시 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자("통상의 기술자")라면 명확하게 이해할 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 본 발명의 텅스텐광의 품위 향상 및 비소 제거 방법은, (가) 원광을 파쇄하는 단계; (나) 파쇄된 원광을 전처리하는 단계; (다) 전처리된 원광을 분쇄하는 단계; 및 (라) 비소 제거 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 (가) 단계에서의 상기 원광은 텅스텐광이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 (가) 단계에서의 상기 파쇄는 죠 크러셔 또는 롤 크러셔에 의해서 수행될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 (가) 단계에서의 상기 파쇄는 상기 원광을 입도 1 mm 이하로 파쇄할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 (나) 단계에서의 상기 전처리는 비중 선별 및 자력 선별이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 (나) 단계의 비중 선별은 진동 테이블(shaking table)에서 수행될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 진동 테이블은 습식 진동 테이블(wet type shaking table)이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 비중 선별 결과 중광물은 분리하고, 경광물은 광미(tailings)로 처리할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 (나) 단계에서 상기 비중 선별 결과 얻어진 중광물을 사용하여 자력 선별을 수행 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 자력 선별은 습식 자력 선별이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 습식 자력 선별은 5000 - 10000 G에서 수행될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 자력 선별 결과 비자성 산물은 분리하고, 자성 산물은 광미로 처리할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 (다) 전처리된 원광을 분쇄하는 단계는 상기 비자성 산물을 150 - 200 메시(100 ㎛ - 74 ㎛)의 입도로 분쇄하는 단계이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 분쇄는 로드 밀 또는 볼 밀을 이용하여 수행될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 (라) 비소 제거 단계는 역부선 단계와 정부선 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 역부선 단계는, 광액 제조 단계; 상기 광액의 pH 조절 단계; 상기 광액을 컨디셔닝하는 단계; 및 황화 광물을 역부선하여 부유하지 않은 산물을 분리하고, 부유하고 있는 산물은 광미로 처리하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 정부선 단계는, 상기 부유하지 않은 산물을 이용하여 광액을 제조하는 단계; 이 광액을 컨디셔닝하는 단계; 회중석을 정부선하여 부유하고 있는 산물을 걷어내어 최종 정광으로 회수하고, 부유하지 않은 산물을 광미로 처리하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 역부선 단계와 상기 정부선 단계에서의 광액의 농도는 25 %이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 역부선 단계에서의 상기 광액은 황산(H2SO4)을 투입하여 pH가 3 내지 5로 조절될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 역부선 단계에서의 상기 광액을 컨디셔닝하는 단계는 pH가 조절된 상기 광액에 퀘브라쵸(Quebracho) 100 - 200 g/t(3 - 7 분 반응), KAX 100 - 300 g/t(3 - 7 분 반응), 및 AF-65 100 g/t(0.5 - 2 분 반응)을 투입하여 컨디셔닝할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 황화 광물의 역부선 단계는 조선 1 회 및 청소 부선 4 회를 포함하여 수행될 수 있으며, 상기 컨디셔닝이 조선에 대응할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 청소 부선은 KAX 200 g/t, AF-65 100 g/t을 투입하여 수행될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 황화 광물의 역부선 단계에서 부유하지 않는 산물을 분리하고, 부유하여 걷어내어진 산물은 광미로 처리할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 정부선 단계에서의 광액의 컨디셔닝은 광액에 탄산 나트륨(Sodium carbonate) 2 - 5 kg/t (3 - 7 분 반응), 규산 나트륨(Sodium silicate) 3 - 6 kg/t(3 - 7 분 반응), 올레산(Oleic acid) 300 - 600 g/t(0.5 - 2 분 반응), 및 랭크로폴(Lankropol) K-8300 50-200 g/t(0.5 - 2 분 반응)을 투입하여 컨디셔닝할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 역부선 단계와 상기 정부선 단계에서 각각 교반할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 역부선 단계에서의 교반 속도는 1500 RPM이고, 상기 정부선 단계에서의 교반 속도는 1200 RPM이다.
기타 본 발명의 바람직한 실시예의 구체적인 내용은 이하의 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 항목 및 첨부 도면에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 이를 달성하는 방법은 첨부 도면을 참조하여 설명하고 있는 이하 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 항목의 각 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 설명하는 실시예만으로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 본 발명의 각 실시예는 단지 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 기술자에게 본 발명의 범위 및 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐, 본 발명은 청구 범위의 각 청구항의 범위에 의해 정의됨을 알아야 한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 간소한 공정에 의해서 고품위의 텅스텐광을 회수할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 텅스텐광 중에 존재하는 불순물인 비소(As)를 효과적으로 제거하여 고품위의 텅스텐광을 회수할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과만으로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구 범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 다른 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 텅스텐광의 품위 향상 및 비소 제거 방법의 개략적인 공정 단계를 나타낸 순서도이다.
도 2는, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 텅스텐광의 품위 향상 및 비소 제거 방법의 상세 공정 단계를 나타낸 공정 흐름도이다.
도 3은, 본 발명에서 사용한 텅스텐광에 대한 XRD 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는, 본 발명의 비소 제거 단계 중 제 1 실시예의 역부선 단계를 나타낸 공정 흐름도.
도 5는, 본 발명의 비소 제거 단계 중 제 2 실시예의 역부선 단계를 나타낸 공정 흐름도.
도 6은, 본 발명의 비소 제거 단계 중 제 3 실시예의 역부선 단계를 나타낸 공정 흐름도.
도 7은, 본 발명의 비소 제거 단계 중의 회중석 정부선 단계를 나타낸 공정 흐름도.
도 8은, 본 발명의 비소 제거 단계 중 제 1 실시예의 역부선 단계에서 얻은 산물의 광물학적 조성에 대한 XRD 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 9는, 본 발명의 비소 제거 단계 중 제 1 실시예의 역부선 단계에서 얻은 광미의 광물학적 조성에 대한 XRD 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 10은, 본 발명의 비소 제거 단계 중 제 1 실시예의 역부선 단계에서 얻은 산물을 정부선한 산물의 광물학적 조성에 대한 XRD 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 11은, 본 발명의 비소 제거 단계 중 제 1 실시예의 역부선 단계에서 얻은 산물을 정부선한 광미의 광물학적 조성에 대한 XRD 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 가지 실시예에 대해서 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명에 대해서 상세하게 설명하기 전에, 본 명세서에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 무조건 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 각종 용어의 개념을 적절하게 정의하여 사용할 수 있고, 더 나아가 이들 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 알아야 한다.
즉, 본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위해서 사용되는 것일 뿐이고, 본 발명의 내용을 구체적으로 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니며, 이들 용어는 본 발명의 여러 가지 가능성을 고려하여 정의된 용어임을 알아야 한다.
또한, 본 명세서에 있어서, 단수의 표현은 문맥상 명확하게 단수의 의미만을 가지는 것으로 지시하지 않는 이상, 복수의 표현을 포함할 수 있으며, 유사하게 복수로 표현되어 있다고 하더라도 단수의 의미를 포함할 수 있음을 알아야 한다.
더욱이, 본 명세서 전체에 걸쳐서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소를 "포함"한다고 기재하는 경우에는, 특별히 반대되는 의미의 기재가 없는 한 임의의 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 임의의 구성 요소를 더 포함할 수 있음을 의미할 수 있다.
더 나아가서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"고 기재한 경우에는, 이 구성 요소가 다른 구성 요소와 직접적으로 연결되어 있거나 접촉하여 설치되거나, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있을 수도 있으며, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있는 경우에 대해서는 해당 구성 요소를 다른 구성 요소에 고정 내지 연결시키기 위한 제 3 구성 요소 또는 수단이 존재할 수 있으며, 이때 제 3 구성 요소 또는 수단에 대한 설명은 생략될 수도 있음을 알아야 한다.
반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결"되어 있다거나, 또는 "직접 접속"되어 있다고 기재되는 경우에는, 이 제 3 구성 요소 또는 수단이 존재하지 않는 것으로 이해하여야 한다.
마찬가지로, 각 구성 요소 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~ 사이에"나 "바로 ~ 사이에", 또는 "~에 이웃하는"이나 "~에 직접 이웃하는" 등의 표현도 동일한 취지를 가지고 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에 있어서 "일면", "타면", "일측", "타측", "제 1", "제 2" 등의 용어는, 사용된다면, 하나의 구성 요소에 대해서 이 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소로부터 명확하게 구별될 수 있도록 하기 위해서 사용되며, 이와 같은 용어에 의해서 해당 구성 요소의 의미가 제한적으로 사용되는 것은 아님을 알아야 한다.
또한, 본 명세서에서 "상", "하", "좌", "우" 등의 위치와 관련된 용어는, 사용된다면, 해당 구성 요소에 대해서 관련 도면에서의 상대적인 위치를 나타내고 있는 것으로 이해하여야 하며, 이들의 위치에 대해서 절대적인 위치를 특정하지 않는 이상은, 이들 위치 관련 용어가 각 구성 요소의 절대적인 위치를 언급하고 있는 것으로 이해하여서는 아니된다.
더욱이, 본 발명의 명세서에서, "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는, 사용된다면, 하나 이상의 기능이나 동작을 처리할 수 있는 구성 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있음을 알아야 한다.
또한, 본 명세서에서는 첨부 도면에 나타낸 각각의 구성 요소에 대해서 그 도면 부호를 명기함에 있어서, 동일한 구성 요소에 대해서는 이 구성 요소가 비록 다른 도면에 표시되더라도 동일한 도면 부호를 가지고 있도록, 즉 명세서 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호에 의해서 지시하고 있다.
또한, 첨부 도면에서 본 발명을 구성하는 각 구성 요소의 크기, 위치, 결합 관계 등은 본 발명의 사상을 충분히 명확하게 전달할 수 있도록 하기 위해서 또는 설명의 편의를 위해서 일부 과장 또는 축소되거나 생략되어 기술되어 있을 수 있고, 따라서 그 비례나 축척은 엄밀하지 않을 수 있다.
또한, 본 명세서에 있어서 단계를 포함하는 방법의 기재는, 기재되는 경우, 각 단계의 표시를 위한 식별 부호(도면 부호)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것일 뿐이며, 이들 식별 부호는 각 단계의 순서를 확정적으로 지정하여 설명하는 것이 아니며, 문맥상 각 단계의 특정 순서를 명시적으로 기재하지 않는 이상 본 명세서에 기재된 단계의 순서와 상이하게 발생할 수도 있다.
즉, 본 발명의 각 단계는 본 명세서에서 기재된 순서대로 발생할 수도 있고, 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며, 필요하다면 순차적으로 진행하는 것이 아니라 이와 정반대로 역방향의 순서대로 수행될 수도 있으며, 필요에 따라서 일부 단계를 생략한 채로 수행될 수도 있음을 알아야 한다.
또한, 이하에서, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성, 기타 통상의 기술자라면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 구성, 및 종래 기술을 포함하는 공지 기술에 대한 구성 등에 대한 상세한 설명은 생략될 수도 있음을 알아야 한다.
본 명세서의 첨부 도면을 참조하면서 본 명세서 중의 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 항목에 기재된 다양한 특징적인 구성 및 실시예를 참조하게 되면 본 발명 및 본 발명이 청구하고자 하는 범위를 완전히 이해할 수 있을 것이다.
이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 텅스텐광의 품위 향상 및 비소 제거 방법에 대해서 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 텅스텐광의 품위 향상 및 비소 제거 방법의 개략적인 공정 단계를 나타낸 순서도이다.
도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 텅스텐광의 품위 향상 및 비소 제거 방법은 파쇄 단계(S100), 비중 선별 단계(S200), 자력 선별 단계(S300), 분쇄 단계(S400), 및 비소 제거 단계(S500)를 포함하고 있다.
본 발명에서 사용한 텅스텐광은 경상북도 울진군 서면 쌍전리에 있는 쌍전 광산(Ssang Jeon mine)에서 획득하였다.
쌍전 광산에는 텅스텐 이외에도 은 금 은, 중석, 구리, 납, 아연도 매장되어 있다.
또한, 쌍전 광산 일대의 지질은 선캄브리아기의 원남층과 분천 화강 편마암, 염기성 암맥, 산성 암맥 등으로 구성되어 있다.
광상은 모암의 엽리와 평행하게 발달된 열극을 충전한 함중석 페그마타이트 석영맥으로, 상부는 원남층의 각섬석 편암이며, 하부는 분천 화강 편마암으로 구성되어 있으며, 광맥의 너비는 약 10 - 40 m이며, 길이는 약 200 - 300 m로 알려져 있다.
한편, 중석 광물로는 철망간 중석과 회중석 등이 산출된다.
1969 년부터 개발이 시작됐으며, 1983 년 8 월 휴광 이후 1986 년 11 월부터 재개발이 되었으나, 1980 년 말에 폐광된 상태로 남아 있다.
특히, 폐광 이후 대략 9 만 ㎥ 가량의 채광물이 적치장에 남아 있었으며, 상술한 바와 같이, 적치장의 댐이 붕괴되면서 다량의 채광물이 주변 하천에 흘러 들어가서 자연 환경을 오염시켰다.
본 발명에 있어서, 텅스텐광은 쌍전 광산에서와 같이 폐광 또는 적치장에 적치된 텅스텐광일 수 있다.
본 발명의 파쇄 단계(S100)는 이와 같은 텅스텐광을 파쇄하는 단계로서, 바람직하게는, 입수한 텅스텐광을 죠 크러셔 또는 롤 크러셔를 사용하여 파쇄하는 단계일 수 있다.
이때 파쇄는 텅스텐광을 1 mm 이하의 입도로 파쇄하는 것일 수 있다.
파쇄는 1 차 파쇄기, 2 차 파쇄기와 같이 복수의 파쇄기를 사용하여도 좋으며, 상술한 바와 같이, 죠 크러셔 또는 롤 크러셔를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 입도는 엄밀하게 지켜질 필요는 없으나, 대략적으로 1 mm 이하의 입도를 유지하도록 텅스텐광을 파쇄하는 것이 좋다.
본 발명에 있어서, 파쇄된 텅스텐광을 전처리하는 단계는 비중 선별 단계(S200) 및 자력 선별 단계(S300)를 포함할 수 있다.
비중 선별 단계(S200)는 진동 테이블(shaking table)에서 수행되면 바람직하다.
이때, 진동 테이블은 습식 진동 테이블(wet type shaking table)이면 더욱 바람직하다.
본 비중 선별 단계(S200)에서의 비중 선별 결과 중광물은 분리하고, 경광물은 광미(tailings)로 처리한다.
진동 테이블은 요동치는 경사진 테이블에 광액을 얇은 층으로 흘려 보내고 수력, 중력, 테이블의 요동에 의해 발생되는 운동 차이에 의하여 입자를 선별하는 비중 선별 장비이다.
따라서, 진동 테이블은 크기 및 비중 차이로서 입자를 분리할 수 있다.
진동 테이블은 무거운 입자는 가벼운 입자보다 앞쪽으로 나아가는 경향이 크며, 경사를 내려가는 입자의 양은 적지만, 비중이 동일한 입자라면 비중이 큰 입자가 더 많은 경사를 내려가게 되는 원리를 이용하고 있다.
또한, 물이 얇은 막으로 흐르는 경사진 테이블 위의 광물 입자의 거동은 테이블 면과의 마찰력과 입자의 흐름, 테이블에 설치된 리플(riffle)에 의해서 정해지며, 구체적인 거동이나 동작 양상은 통상의 기술자에게 잘 알려져 있으므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 전처리 단계에 있어서, 비중 선별 결과 얻어진 중광물을 원료로 하여 자력 선별을 수행할 수 있다.
자력 선별은 습식(wet type) 자력 선별이면 바람직하다.
또한, 자력 선별은 5000 - 10000 G의 자기장 강도에서 수행되면 더욱 바람직하다.
자력 선별은 광물 간의 고유한 자화율(magnetic susceptibility) 즉, 자성의 차이를 이용하는 선별 방법이다.
자력 선별에 있어서, 광물은 크게 강자성, 약자성, 비자성 등을 갖는 광물로 분류될 수 있다.
본 발명에서는 영구 자석을 사용하였다.
또한, 선행 비중 선별 단계(S200)가 습식으로 수행되었기 때문에, 본 자력 선별 단계(S300) 역시 습식형 타입 자력 선별기를 사용하여 광물을 분리하는 것이 바람직하다.
본 자력 선별 단계(S300)에서의 자력 선별 결과 비자성 산물은 분리하고, 자성 산물은 광미로 처리하는 것이 바람직하다.
다음으로, 분쇄 단계(S400)가 수행될 수 있다.
본 분쇄 단계(S400)는 상술한 전처리 단계에서 수득한 원광을 분쇄하는 단계로서, 상기 비자성 산물을 150 - 200 메시(100 ㎛ - 74 ㎛)의 입도로 분쇄할 수 있다.
이때, 분쇄는 로드 밀 또는 볼 밀을 이용하여 수행되면 바람직하다.
또한, 분쇄와 함께 체질(Sieving)을 수행하여 광물의 단체 분리도(degree of liberation)를 증가시키면 더욱 바람직하다.
전처리 산물 내의 비소(As)를 제거하고 또한 WO3의 품위 향상을 위해서 전처리 산물로부터 비소가 포함되어 있는 황비철석을 역부선(reverse flotation)으로 부유시켜 제거하고, 부유되지 않는 산물로부터 회중석을 정부선(flotation)으로 부유시켜 회수하는 공정을 수행할 수 있다.
마지막으로, 본 발명에서는 역부선 단계와 정부선 단계를 포함하는 비소 제거 단계(S500)가 수행될 수 있다.
먼저, 역부선 단계는, 광액 제조 단계; 상기 광액의 pH 조절 단계; 상기 광액을 컨디셔닝하는 단계; 및 황화 광물을 역부선하여 부유하지 않은 산물을 분리하고, 부유하고 있는 산물은 광미로 처리하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 정부선 단계는, 상기 부유하지 않은 산물을 이용하여 광액을 제조하는 단계; 이 광액을 컨디셔닝하는 단계; 회중석을 정부선하여 부유하고 있는 산물을 걷어내어 최종 정광으로 회수하고, 부유하지 않은 산물을 광미로 처리하는 단계;를 포함할 수 있다.
역부선 단계와 정부선 단계에서의 광액 농도는 25 %일 수 있다.
역부선 단계에서는 황산(H2SO4)을 투입하여 광액의 pH를 3 내지 5로 조절할 수 있으며, 역부선 단계에서의 광액 컨디셔닝은 이렇게 pH가 조절된 광액에 퀘브라쵸(Quebracho) 100 - 200 g/t(3 - 7 분 반응), KAX 100 - 300 g/t(3 - 7 분 반응), 및 AF-65 100 g/t(0.5 - 2 분 반응)을 투입하여 컨디셔닝하는 것이 바람직하다.
또한, 황화 광물의 역부선 단계는 조선 1 회 및 청소 부선 4 회를 포함하면 더욱 바람직하다.
황화 광물의 역부선 단계에서 부유하지 않는 산물을 분리하고, 부유하여 걷어내어진 산물은 광미로 처리하며, 분리된 부유하지 않은 산물을 이용하여 광액을 제조한 다음, 이 광액에 탄산 나트륨(Sodium carbonate) 2 - 5 kg/t (3 - 7 분 반응), 규산 나트륨(Sodium silicate) 3 - 6 kg/t(3 - 7 분 반응), 올레산(Oleic acid) 300 - 600 g/t(0.5 - 2 분 반응), 및 랭크로폴(Lankropol) K-8300 50-200 g/t(0.5 - 2 분 반응)을 투입하여 컨디셔닝하고, 회중석을 정부선할 수 있다.
정부선 단계와 역부선 단계 모두 교반이 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 역부선 단계에서의 교반 속도는 1500 RPM이고, 상기 정부선 단계에서의 교반 속도는 1200 RPM일 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아님을 알아야 한다.
실시예
도 2를 참조하여 본 발명에서 사용한 텅스텐광의 파쇄 단계와 전처리 단계 및 분쇄 단계, 그리고 비소 제거 단계에 대해서 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 텅스텐광의 품위 향상 및 비소 제거 방법의 상세 공정 단계를 나타낸 공정 흐름도이다.
도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 텅스텐광을 공급하고(Feed), 이를 분쇄(Crushing)한 다음, 비중 선별(Gravity separation)을 통해서 중광물(Heavy products)과 경광물(Light products)을 분리한 다음, 경광물(Heavy products)에 대해서 자력 선별(Magnetic separation)을 수행하여 자성 산물(Magnetic products)과 비자성 산물(Non-magnetic products)로 분리하고, 분리된 비자성 산물(Non-magnetic products)을 분쇄(Grinding)한 다음, 황화 광물의 역부선(Sulfide flotation)과 회중석의 정부선(Scheelite flotation)을 수행할 수 있다.
황화 광물의 역부선(Sulfide flotation)에서는 25 % 광액을 제조하고, 이 광액에 황산을 투입하여 pH를 3 내지 5, 바람직하게는 4로 조절하였다.
또한, 광액을 컨디셔닝할 수 있으며, 컨디셔닝은 퀘브라쵸(Quebracho)를 억제제로 사용(160 g/t, 5 분 반응)하고, KAX를 포수제로 사용(200 g/t, 5 분 반응)하고, AF-65를 기포제로 사용(100 g/t, 1 분 반응)하여 수행될 수 있다.
황화 광물의 역부선(Sulfide flotation)에서 가라앉은 광물을 사용하여 회중석의 정부선(Scheelite flotation)에서의 광액으로 이용할 수 있다.
회중석의 정부선에서의 광액 역시 농도는 25 %인 것이 바람직하며, 황화 광물의 역부선에서와 마찬가지로 이 광액에 황산을 투입하여 pH를 4로 조절하였다.
회중석의 정부선에서의 컨디셔닝은 이 광액에 Sodium carbonate 2 - 5 kg/t (3 - 7 분 반응), sodium silicate 3 - 6 kg/t (3 - 7 분 반응), oleic acid 300 - 600 g/t (0.5 - 2 분 반응), lankropol K-8300 50-200 g/t (0.5 - 2 분 반응) 투입하여 반응시킬 수 있다.
더욱 구체적으로, Sodium carbonate를 조절제로 사용(3 kg/t, 5 분 반응)하고, sodium silicate를 억제제로 사용(5 kg/t, 5 분 반응)하며, Oleic acid를 포수제로 사용(500 g/t, 1 분 반응)하고, Lankropol K-8300 (100 g/t, 1 분 반응)을 사용하여 반응시키면 더욱 바람직하다.
황화 광물의 역부선(Sulfide flotation)과 회중석의 정부선(Scheelite flotation)에서의 공통적인 공정 온도는 25 도, pH는 11인 것이 바람직하다.
또한, 황화 광물의 역부선과 회중석의 정부선에서 각각 교반이 행해지면 더욱 바람직하다.
구체적으로, 황화 광물의 역부선에서의 교반 속도는 1500 RPM이고, 회중석의 정부선에서의 교반 속도는 1200 RPM인 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 쌍전 광산에서 입수한 텅스텐광에 대해서 파쇄 단계(S100)와 비중 선별 단계(S200) 및 자력 선별 단계(S300)를 거쳤으며, 이렇게 하여 얻은 전처리 산물에 대해서 그 광물학적인 조성을 확인하기 위해서 XRD 분석(X-ray Diffraction Analysis)을 수행하였다.
도 3은 본 발명에서 사용한 텅스텐광에 대한 XRD 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3으로부터, 본 발명에서 사용한 텅스텐광에는 회수하고자 하는 목적 광물인 회중석광(Scheelite, CaWO4), 제거하고자 하는 황비철석(Arsenopyrite, FeAsS), 일반적인 맥석 광물로 잘 알려져 있는 석영(Quartz, SiO2) 등이 포함되어 있는 것을 확인할 수 있다.
또한, 전처리 산물 중에서 회수하고자 하는 텅스텐(W)과 제거하고자 하는 비소(As)의 농도를 확인하기 위하여 ICP 분석(Inductively Coupled Plasma Spectrometer)한 결과, WO3 26.7 %, As 0.91 %를 포함하고 있음을 확인하였다.
즉, 본 발명에서는 국내 부존 텅스텐 광(WO3의 품위 0.42 %, As 함량 2.3 %)을 사용하였다.
파쇄 단계(S100)를 통해서, 텅스텐광을 1 mm 이하로 파쇄하였다.
상술한 바와 같이, 텅스텐광의 파쇄는 죠 크러셔나 롤 크러셔 등과 같은 파쇄기를 사용하여 수행될 수 있다.
파쇄된 산물에 대해서, 비중 선별과 자력 선별을 포함하는 전처리를 적용할 수 있다.
비중 선별은 습식 진동 테이블을 사용하여 수행될 수 있고, 비중 선별 결과 얻어진 중광물에 대해서, 재차 습식 자력 선별을 수행하였다.
비중 선별 이후 회중석이 주로 포함되어 있는 중광물(Heavy products)에 대해서 ICP 분석한 결과, WO3의 품위는 6.52 %, As 함유량은 1.32 %였다.
또한, 자력 선별 이후 회중석이 주로 포함되어 있는 비자성 산물(Non-magnetic products)에 대해서 ICP 분석한 결과, WO3의 품위는 26.7 %, As 함유량은 0.91 %였다.
습식 자력 선별시에는 8000 G의 자기장 강도를 인가하였으며, 비자성 산물을 분리하고, 자성 산물은 광미로 처리하였다.
비자성 산물 중에서 비소(As)를 제거하기 위해서, 황화 광물의 역부선과 회중석 정광의 정부선을 수행하였다.
황화 광물의 역부선과 회중석 정광의 정부선을 수행하기 전에, 먼저, 로드 밀 또는 볼 밀을 이용하여 100 ㎛ 이하의 크기로 비자성 산물을 분쇄하였다.
상술한 바와 같이, 분쇄된 비자성 산물의 입도는 150 ~ 200 메시(mesh)(100 ~74 ㎛)인 것이 바람직하다.
분쇄된 비자성 산물을 이용하여 25 % 광액을 제조할 수 있다.
이 광액에 황산(H2SO4)을 투입하여 pH를 4로 조절하였다.
이 광액에 대해서, 억제제로 Quebracho(160 g/t, 5 분 반응)를, 포수제로 KAX(200 g/t, 5 분 반응)를, 기포제로 AF-65(100 g/t, 1 분 반응)를 사용하여 컨디셔닝하였다.
구체적으로, 본 발명의 발명자들은 황화 광물의 역부선에 있어서, 조선(Sulfide rougher flotation)과 청소 부선(Sulfide scavenging)의 조건을 동일하게 또는 다르게 하면서, 특히 청소 부선의 반복 횟수가 회중석 정광의 회수에 미치는 영향을 알아 보았다.
황화 광물의 역부선은 황비철석(Arsenopyrite, FeAsS)을 포함하는 황화 광물을 제거하는 황화 광물의 조선(Sulfide rougher flotation)을 수행한 다음, 부유되지 않은 산물에 포함되어 있는 황화 광물을 최대한 제거하여 비소의 농도를 낮추기 위하여 황화 광물 청소 부선(Sulfide scavenging) 공정을 포함한다.
본 발명의 역부선 공정에서는 황화 광물만 선택적으로 부유시키기 위하여 pH를 산성 조건으로 조절하기 위한 조절제로 황산(Sulfuric acid, H2SO4)과 억제제 (Depressant)를 투입하게 되며, 이때 억제제는 실리케이트 광물(Silicate minerals)의 억제제 및 분산제(Dispersant) 역할을 하는 규산 나트륨(Sodium silicate, Na2SiO3)과 케브라초(Quebracho)를 사용하였다.
또한, 본 발명의 황화 광물의 역부선 공정에서는 억제제의 투입 이후에 황화 광물을 부유시키기 위하여 포수제로는 KAX(Potassium Amyl Xanthate)를 사용하였으며, 기포제로는 AF-65(AeroFroth 65, Cytec Solvay Group, 수용성 Ethylene glycol 계열 시약)와 같이 통상적으로 사용하는 시약을 선정하여 사용하였다.
특히, 청소 부선(Scavenging) 공정에서는 조절제 및 억제제는 투입하지 않았고, 포수제와 기포제도 조선 공정과 비교하여 상대적으로 낮은 양을 투입하였다.
도 4는 본 발명의 비소 제거 단계 중 제 1 실시예의 역부선 단계를 나타낸 공정 흐름도이고, 도 5는 본 발명의 비소 제거 단계 중 제 2 실시예의 역부선 단계를 나타낸 공정 흐름도이며, 도 6은 본 발명의 비소 제거 단계 중 제 3 실시예의 역부선 단계를 나타낸 공정 흐름도이다.
제 1 실시예 내지 제 3 실시예의 각 조건은 해당 실시예와 관련된 도면, 즉 도 4 내지 도 6에 나타낸 바와 같다.
여기에서, 제 1 실시예는 도 4에 나타낸 바와 같이 황화 광물의 역부선을 위한 조선(Sulfide rougher flotation)을 1 회 실시하고, 청소 부선(Sulfide scavenging)을 4 회 실시하였다.
조선은 25 % 광액의 pH를 4로 조정하고, 퀘브라쵸(Quebracho) 160 g/t, KAX 200 g/t, 및 AF-65 100 g/t을 투입한 조건에서 실시하였다.
청소 부선은 KAX 100 g/t, AF-65 50 g/t의 조건에서 실시하였다.
부유되는 거품(Float product)에 붙어있는 광물 입자를 분리하여 광미로 처리하고, 부유하지 않는 산물(Sink product)은 다음 공정, 예컨대, 조선 --> 1 회차 청소 부선 --> 2 회차 청소 부선 --> 3 회차 청소 부선 --> 4 회차 청소 부선으로 전달하였다.
부유되는 거품(Float product)에 붙어있는 광물 입자는, 각각, 조선에서는 Sulfide 1으로, 1 회차 청소 부선에서는 Sulfide 2, 2 회차 청소 부선에서는 Sulfide 3, 3 회차 청소 부선에서는 Sulfide 4, 4 회차 청소 부선에서는 Sulfide 5로 각각 명명하였으며, 이들 Sulfide 1 내지 5는 모두 광미로 처리된다.
제 1 실시예에 있어서, 파쇄(Rod milling) 이후에 체질(Sieving)을 통해서 입도를 150 메시(mesh) 수준으로 일정하게 유지하면 바람직하다.
한편, 제 2 실시예는 도 5에 나타낸 바와 같이 황화 광물의 역부선을 위한 조선(Sulfide rougher flotation)을 1 회 실시하고, 청소 부선(Sulfide scavenging)을 2 회 실시하였다.
제 2 실시예에서의 조선에서는 25 % 광액의 pH를 3.5로 조정하고, 퀘브라쵸(Quebracho) 160 g/t, KAX 400 g/t, 및 AF-65 100 g/t을 투입하여 조선을 실시하였다.
청소 부선에서의 조건은 KAX 100 g/t 및 AF-65 50 g/t로 모두 동일하게 유지하였다.
제 2 실시예에서도 부유되는 거품(Float product)을 각각 Sulfide 1 내지 Sulfide 3으로 하여 광미로 처리하였으며, 부유하지 않는 산물(Sink product)은 후속 공정, 예컨대, 조선 --> 1 회차 청소 부선 --> 2 회차 청소 부선으로 전달하였다.
제 2 실시예에 있어서도 제 1 실시예와 유사하게 파쇄(Rod milling) 이후에 체질(Sieving)을 통해서 입도를 200 메시(mesh) 수준으로 일정하게 유지하면 바람직하다.
도 6에 나타낸 제 3 실시예에서는 제 1 실시예 및 제 2 실시예와 마찬가지로 파쇄(Rod milling)를 수행하였으나 20 분간 건식 파쇄(Dry ground)를 수행하였다.
황화 광물의 역부선을 위한 조선에서는 25 % 광액의 pH를 3.5로 조정하고, Sodium Silicate 2000 g/t, KAX 300 g/t, 및 AF-65 100 g/t의 조건으로 조선하였으며 기타 청소 부선의 조건은 KAX 100 g/t 및 AF-65 50 g/t로 모두 동일하게 유지하였다.
제 3 실시예에서도 부유되는 거품(Float product)을 모두 모아 Sulfides로 하여 광미로 처리하였으며, 부유하지 않는 산물(Sink product)은 후속 공정으로 전달하여 처리하였다.
참고로, 황화 광물의 역부선은 2 L의 cell을 사용하여 수행하였으며, 상술한 바와 같이, 광액 농도(pulp density)는 25 %로 설정하였으며, Denver Sub-A type의 부선기를 사용하였고, 그 교반 속도를 1500 RPM으로 설정하여 수행하였다.
마지막으로, 도 7에 나타낸 바와 같이 회중석의 정부선을 수행하였다.
회중석의 정부선은 회중석만 선택적으로 부유시키기 위해서 기포를 주입시켜 부유되는 거품과 거품에 붙어있는 광물 입자를 걷어내는 부유 선별 공정이며, 부유되는 거품에 붙어 있는 입자를 최종 정광(Concentrate)으로 회수하고, 부유되지 않은 산물은 광미(tailings)로 처리하는 공정을 의미한다.
회중석을 정부선하는 공정에서는 먼저 회중석 조선(Scheelite rougher flotation) 공정을 수행하였고, 이때 부유되는 산물의 회중석의 밀도가 높기 때문에 포수제와 기포제를 일정 시간 마다 투입하여 회중석이 회수되는 경향을 확인해 볼 수 있다.
도 7은 본 발명의 비소 제거 단계 중의 회중석 정부선 단계를 나타낸 공정 흐름도이다.
황화 광물의 역부선 결과 얻은 부유되지 않은 산물(Sink product)을 사용하여 25 % 광액을 제조하고, 이 광액의 pH를 11로 조정하고, 조절제로 Sodium carbonate(탄산 나트륨, Na2CO3)를 3 kg/t을, 억제제로 Sodium silicate(규산 나트륨, Na2SiO3)를 5 kg/t, 포수제로 Oleic acid(C18H34O2)를 500 g/t, 기포제로 Lankropol K-8300(Lankropol K-8300, AkzoNobel, Disodium Oleamido MIPA Sulfosuccinate 계열 시약)을 100 g/t 투입하였다.
즉, 회중석의 정부선 공정에서는 pH를 염기성 조건으로 조절하기 위한 조절제로서 탄산나트륨(sodium carbonate, Na2CO3)을 투입하였고, 이후에 맥석 광물을 억제시키기 위한 억제제로서 규산 나트륨(Sodium silicate, Na2SiO3)을 투입하여 컨디셔닝(conditioning)을 수행하였다.
또한, 회중석의 정부선 공정에서는 억제제를 투입한 다음에 회중석을 부유시키기 위하여 포수제로는 올레인산(Oleic acid, C18H34O2)을 사용하였으며, 기포제로는 K-8300을 사용하였다.
정부선은 1 L의 cell을 사용하였으며, 상술한 바와 같이, 광액 농도는 25 %로 설정하였고, Denver Sub-A type의 부선기를 사용하였으며, 그 교반 속도를 1200 RPM으로 설정하여 수행하였다.
또한, 제 1 실시예의 산물에 대해서는 20 분간, 제 2 실시예 및 제 3 실시예의 산물에 대해서는 각각 5 분의 부선 시간을 설정하여 수행하였다.
실험례
상술한 실시예 1 내지 실시예 3(각각 도 4 내지 도 6에 대응)에 나타낸 각각의 전처리 이후의 황화 광물의 역부선 공정에서 부유되지 않은 산물에 대한 WO3의 품위(Grade) 및 As의 농도(Concentration)를 ICP 분석하였다.
표 1은 제 1 실시예에 따른 황화 광물의 역부선에서 얻은 산물에 대한 WO3의 품위(Grade) 및 As의 농도(Concentration)를 나타내고 있고, 표 2는 제 2 실시예에 따른 황화 광물의 역부선에서 얻은 산물에 대한 WO3의 품위(Grade) 및 As의 농도(Concentration)를 나타내고 있으며, 표 3은 제 3 실시예에 따른 황화 광물의 역부선에서 얻은 산물에 대한 WO3의 품위(Grade) 및 As의 농도(Concentration)를 나타내고 있다.
Sample wt.% WO3 (%) As (%)
Grade Recovery Concentration Distribution
Conc. 59.98 44.300 91.131 0.042 1.959
Sulf. 5 0.46 33.900 0.538 0.430 0.155
Sulf. 4 1.42 32.300 1.569 0.530 0.584
Sulf. 3 1.23 31.900 1.342 0.830 0.792
Sulf. 2 2.12 30.200 2.198 1.240 2.046
Sulf. 1 34.80 2.700 3.223 3.490 94.464
표 1에서 Sulf. 1은 도 4에 나타낸 Sulfide 1에, Sulf. 2는 Sulfide 2에 각각 대응한다.
이하, 표 2 및 표 3에서도 동등하게 대응하고 있음을 알아야 한다.
Sample wt.% WO3 (%) As (%)
Grade Recovery Concentration Distribution
Conc. 61.31 38.900 92.501 0.056 2.788
Sulf. 3 1.67 28.100 1.824 0.510 0.693
Sulf. 2 1.75 26.600 1.802 0.790 1.121
Sulf. 1 35.27 2.830 3.872 3.330 95.397
Sample wt.% WO3 (%) As (%)
Grade Recovery Concentration Distribution
Conc. 63.45 39.200 94.082 0.110 5.288
Sulf. 36.55 4.280 5.918 3.420 94.712
또한, 상술한 실시예 1 내지 실시예 3(각각 도 4 내지 도 6에 대응)에 나타낸 황화 광물의 역부선 공정에서 얻은 산물에 대해서 회중석의 정부선을 수행하였고, 이들 각 실시예에서 부유한 산물에 대한 WO3의 품위, As의 농도를 분석하여 표 4 내지 표 6에 나타내었다.
Sample wt.% WO3 (%) As (%)
Grade Recovery Concentration Distribution
Conc. 44.74 76.6 96.33 0.018 21.25
Tail. 55.26 2.36 3.67 0.054 78.75
Sample wt.% WO3 (%) As (%)
Grade Recovery Concentration Distribution
Conc. 1 44.77 76.30 90.56 0.026 27.88
Conc. 2 4.72 49.70 6.21 0.093 10.51
Conc. 3 3.99 15.70 1.66 0.12 11.47
Tail. 46.52 1.27 1.57 0.045 50.14
표 5에서 Conc. 1은 도 4에서의 WO3 Concentrate를 의미하고, Conc. 2는 도 5에서의 WO3 Contentrate를, Conc. 3은 도 6에서의 WO3 Contentrate를, 각각, 의미한다.
또한, Tail.은 광미(Tailings)를 의미한다.
표 5로부터, Conc. 1과 Conc. 2는 WO3의 품위 73.76 %, 회수율(Recovery) 96.77 %를 나타내며, As 농도는 0.032 %임을 알 수 있다.
Sample wt.% WO3 (%) As (%)
Grade Recovery Concentration Distribution
Conc. 1 45.48 66.80 88.03 0.03 19.67
Conc. 2 13.24 19.80 7.60 0.13 24.82
Conc. 3 6.72 10.40 2.03 0.11 10.66
Tail. 34.57 2.34 2.34 0.09 44.86
표 6으로부터, Conc. 1과 Conc. 2는 WO3의 품위 56.20 %, 회수율(Recovery) 95.63 %를 나타내며, As 농도는 0.053 %임을 알 수 있다.
표 1 내지 표 6에 나타낸 각각의 결과를 대비하면, 제 1 실시예에 대응하는 표 4에 나타낸 최종 산물로서의 회중석 정광이 WO3 품위 및 회수율, As 농도 측면에서 가장 우수한 것을 알 수 있다.
구체적으로, WO3의 품위(Grade)는 76.6 %, 회수율(Recovery)은 96.33 %, 비소(As)의 농도(Concentration)는 0.018 %였다.
재차 강조하지만, 제 1 실시예는, 황화 광물의 역부선 공정에 있어서, 광액 농도 25 %, pH를 4로 조절한 조건에서 케브라초 160 g/t, KAX 200 g/t, AF-65 100 g/t를 투입한 조선, 및 KAX 200 g/t, AF-65 100 g/t를 투입하여 4 회 청소 부선을 수행하였으며, 부유되지 않은 산물(Sink product)을 이용하여 pH를 11로 조절하고, 탄산 나트륨 3 kg/t, 규산 나트륨 5 kg/t, 올레인산 500 g/t, K-8300 100 g/t을 투입한 다음 20 분간 회중석의 정부선을 수행한 경우이다.
또한, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 산물(Product)에 대해서 이와 같은 결과를 뒷받침하기 위하여 XRD 분석을 통하여 각 산물을 구성하고 있는 광물학적 조성을 도 8 내지 도 11에 나타내었다.
도 8은 본 발명의 비소 제거 단계 중 제 1 실시예의 역부선 단계에서 얻은 산물의 광물학적 조성에 대한 XRD 분석 결과를 나타낸 그래프이고, 도 9는 본 발명의 비소 제거 단계 중 제 1 실시예의 역부선 단계에서 얻은 광미의 광물학적 조성에 대한 XRD 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
또한, 도 10은 본 발명의 비소 제거 단계 중 제 1 실시예의 역부선 단계에서 얻은 산물을 정부선한 산물의 광물학적 조성에 대한 XRD 분석 결과를 나타낸 그래프이고, 도 11은 본 발명의 비소 제거 단계 중 제 1 실시예의 역부선 단계에서 얻은 산물을 정부선한 광미의 광물학적 조성에 대한 XRD 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 8 및 도 9에 나타낸 바와 같이, 황화 광물의 역부선 이후 부유된 산물은 대부분 황비철석(Arsenopyrite, FeAsS)을 포함하는 기타 산화 광물이며, 회중석을 포함하는 대부분의 산물과 함께 규산염 광물인 석영은 부유되지 않았음을 알 수 있다.
또한, 도 10 및 도 11에 나타낸 바와 같이, 회중석의 정부선 이후 부유된 산물은 대부분 회중석이며, 부유되지 않은 산물은 대부분 규산염 광물인 석영인 것을 알 수 있다.
다만, 도 10 및 도 11에 나타낸 피크(peak)는 대부분 회중석(Scheelite)과 석영(Quartz)의 단일 광물이 최대한으로 농축되어 있는 산물을 나타내고 있기 때문에 ICP 분석시 peak가 유사한 범위의 광물이 표시되어 있음을 알아야 한다.
정리하면, 본 발명은 파쇄 단계(S100), 비중 선별 단계(S200), 자력 선별 단계(S300), 분쇄 단계(S400), 및 비소 제거 단계(S500)의 구성을 포함하고 있으며, 비소 제거 단계(S500)에서 소요되는 시약 및 공정의 숫자를 줄이기 위해서 전처리 공정으로서, 요동 테이블을 사용하는 비중 선별 단계(S200) 및 자력 선별 단계(S300)를 활용하였으며, 유용 광물(예컨대, 텅스텐, W)의 손실을 최소화하면서도 무용 광물(예컨대, 맥석 광물, 석영)을 효과적으로 제거하였고, 비소 제거 단계(S500) 중의 부유 선별 공정을 통하여 최종적으로 비소 함량이 0.02 % 이하인 회중석 정광을 수득할 수 있었다.
더욱 구체적으로, WO3의 품위는 76.6 %, 회수율 84.29 %의 회중석 정광을 얻을 수 있었다.
지금까지 본 발명에 따른 텅스텐광의 품위 향상 및 비소 제거 방법에 관한 여러 가지 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능하다.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 청구 범위뿐만 아니라 이 청구 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 청구 범위에 의하여 나타내어지며, 그 청구 범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
S100 : 파쇄 단계
S200 : 비중 선별 단계
S300 : 자력 선별 단계
S400 : 분쇄 단계
S500 : 비소 제거 단계

Claims (24)

  1. (가) 원광을 파쇄하는 단계;
    (나) 파쇄된 원광을 전처리하는 단계;
    (다) 전처리된 원광을 분쇄하는 단계; 및
    (라) 비소 제거 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    텅스텐광의 품위 향상 및 비소 제거 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 (가) 단계에서의 상기 원광은 텅스텐광인 것을 특징으로 하는,
    텅스텐광의 품위 향상 및 비소 제거 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 (가) 단계에서의 상기 파쇄는 죠 크러셔 또는 롤 크러셔에 의해서 수행되는 것을 특징으로 하는,
    텅스텐광의 품위 향상 및 비소 제거 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 (가) 단계에서의 상기 파쇄는 상기 원광을 입도 1 mm 이하로 파쇄하는 것을 특징으로 하는,
    텅스텐광의 품위 향상 및 비소 제거 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 (나) 단계에서의 상기 전처리는 비중 선별 및 자력 선별인 것을 특징으로 하는,
    텅스텐광의 품위 향상 및 비소 제거 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 (나) 단계의 비중 선별은 진동 테이블(shaking table)에서 수행되는 것을 특징으로 하는,
    텅스텐광의 품위 향상 및 비소 제거 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 진동 테이블은 습식 진동 테이블(wet type shaking table)인 것을 특징으로 하는,
    텅스텐광의 품위 향상 및 비소 제거 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 비중 선별 결과 중광물은 분리하고, 경광물은 광미(tailings)로 처리하는 것을 특징으로 하는,
    텅스텐광의 품위 향상 및 비소 제거 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 (나) 단계에서 상기 비중 선별 결과 얻어진 중광물을 사용하여 자력 선별을 수행하는 것을 특징으로 하는,
    텅스텐광의 품위 향상 및 비소 제거 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 자력 선별은 습식 자력 선별인 것을 특징으로 하는,
    텅스텐광의 품위 향상 및 비소 제거 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 습식 자력 선별은 5000 - 10000 G에서 수행되는 것을 특징으로 하는,
    텅스텐광의 품위 향상 및 비소 제거 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 자력 선별 결과 비자성 산물은 분리하고, 자성 산물은 광미로 처리하는 것을 특징으로 하는,
    텅스텐광의 품위 향상 및 비소 제거 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 (다) 전처리된 원광을 분쇄하는 단계는 상기 비자성 산물을 150 - 200 메시(100 ㎛ - 74 ㎛)의 입도로 분쇄하는 단계인 것을 특징으로 하는,
    텅스텐광의 품위 향상 및 비소 제거 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 분쇄는 로드 밀 또는 볼 밀을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는,
    텅스텐광의 품위 향상 및 비소 제거 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 (라) 비소 제거 단계는 역부선 단계와 정부선 단계를 더 포함하며,
    상기 역부선 단계는,
    광액 제조 단계;
    상기 광액의 pH 조절 단계;
    상기 광액을 컨디셔닝하는 단계; 및
    황화 광물을 역부선하여 부유하지 않은 산물을 분리하고, 부유하고 있는 산물은 광미로 처리하는 단계;를 포함하며,
    상기 정부선 단계는,
    상기 부유하지 않은 산물을 이용하여 광액을 제조하는 단계;
    이 광액을 컨디셔닝하는 단계;
    회중석을 정부선하여 부유하고 있는 산물을 걷어내어 최종 정광으로 회수하고, 부유하지 않은 산물을 광미로 처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    텅스텐광의 품위 향상 및 비소 제거 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 역부선 단계와 상기 정부선 단계에서의 광액의 농도는 25 %인 것을 특징으로 하는,
    텅스텐광의 품위 향상 및 비소 제거 방법.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 역부선 단계에서의 상기 광액은 황산(H2SO4)을 투입하여 pH가 3 내지 5로 조절되는 것을 특징으로 하는,
    텅스텐광의 품위 향상 및 비소 제거 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 역부선 단계에서의 상기 광액을 컨디셔닝하는 단계는 pH가 조절된 상기 광액에 퀘브라쵸(Quebracho) 100 - 200 g/t(3 - 7 분 반응), KAX 100 - 300 g/t(3 - 7 분 반응), 및 AF-65 100 g/t(0.5 - 2 분 반응)을 투입하여 컨디셔닝하는 것을 특징으로 하는,
    텅스텐광의 품위 향상 및 비소 제거 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 황화 광물의 역부선 단계는 조선 1 회 및 청소 부선 4 회를 포함하여 수행되는 것을 특징으로 하는,
    텅스텐광의 품위 향상 및 비소 제거 방법.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 청소 부선은 KAX 200 g/t, AF-65 100 g/t을 투입하여 수행되는 것을 특징으로 하는,
    텅스텐광의 품위 향상 및 비소 제거 방법.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 황화 광물의 역부선 단계에서 부유하지 않는 산물을 분리하고, 부유하여 걷어내어진 산물은 광미로 처리하는 것을 특징으로 하는,
    텅스텐광의 품위 향상 및 비소 제거 방법.
  22. 청구항 21에 있어서,
    상기 정부선 단계에서의 광액의 컨디셔닝은 광액에 탄산 나트륨(Sodium carbonate) 2 - 5 kg/t (3 - 7 분 반응), 규산 나트륨(Sodium silicate) 3 - 6 kg/t(3 - 7 분 반응), 올레산(Oleic acid) 300 - 600 g/t(0.5 - 2 분 반응), 및 랭크로폴(Lankropol) K-8300 50-200 g/t(0.5 - 2 분 반응)을 투입하여 컨디셔닝하는 것을 특징으로 하는,
    텅스텐광의 품위 향상 및 비소 제거 방법.
  23. 청구항 15에 있어서,
    상기 역부선 단계와 상기 정부선 단계에서 각각 교반하는 것을 특징으로 하는,
    텅스텐광의 품위 향상 및 비소 제거 방법.
  24. 청구항 23에 있어서,
    상기 역부선 단계에서의 교반 속도는 1500 RPM이고,
    상기 정부선 단계에서의 교반 속도는 1200 RPM인 것을 특징으로 하는,
    텅스텐광의 품위 향상 및 비소 제거 방법.
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