본 연구는 고온 산소가압 하에서의 황동광(칠레산 에스콘디다광석) 황산침출에 관한 연구로 침출시간, 침출온도, 산소압력에 따른 Cu 침출율 및 침출거동에 대하여 고찰하였다. 침출온도가 Cu의 침출율에 미치는 영향이 가장 켰으며, 산소압력은 큰 영향을 미치지 않았다. 침출온도 $200^{\circ}C$, 산소압력 10 atm인 조건으로 2시간 침출하여 87.1%의 Cu를 침출하였으며, 이 때 함께 침출된 Fe는 대부분 hematite($Fe_2O_3$) 형태로 재침전이 일어났다. 산소가압 하에 고온($150^{\circ}C$ 이상) 침출조건에서 황동광 침출반응은 주로 산소의 산화작용에 의한 분해인 것을 확인하였으며, 황은 대부분 황산염 형태로 산화되어 단체황 생성으로 인한 passivating 현상은 일어나지 않은 것으로 사료된다.
본 연구는 고온 산소가압 하에서의 황동광(칠레산 에스콘디다광석) 황산침출에 관한 연구로 침출시간, 침출온도, 산소압력에 따른 Cu 침출율 및 침출거동에 대하여 고찰하였다. 침출온도가 Cu의 침출율에 미치는 영향이 가장 켰으며, 산소압력은 큰 영향을 미치지 않았다. 침출온도 $200^{\circ}C$, 산소압력 10 atm인 조건으로 2시간 침출하여 87.1%의 Cu를 침출하였으며, 이 때 함께 침출된 Fe는 대부분 hematite($Fe_2O_3$) 형태로 재침전이 일어났다. 산소가압 하에 고온($150^{\circ}C$ 이상) 침출조건에서 황동광 침출반응은 주로 산소의 산화작용에 의한 분해인 것을 확인하였으며, 황은 대부분 황산염 형태로 산화되어 단체황 생성으로 인한 passivating 현상은 일어나지 않은 것으로 사료된다.
In the present work, the high temperature oxygen pressure leaching behavior of chalcopyrite was studied in sulfuric acid solution. The influence of leaching time, temperature and oxygen partial pressure on leaching process were examined. Leaching rate of copper increased significantly with increasin...
In the present work, the high temperature oxygen pressure leaching behavior of chalcopyrite was studied in sulfuric acid solution. The influence of leaching time, temperature and oxygen partial pressure on leaching process were examined. Leaching rate of copper increased significantly with increasing leaching temperature. Copper recovery reached 87.1% within 2 hours at $200^{\circ}C$ and 10 atm oxygen pressure, while most of the solubilized iron readily re-precipitates as hematite($Fe_2O_3$). It was confirmed that e main leach reaction of chalcopyrite occurred through oxidation with oxygen under oxygen pressure and high temperature(above $150^{\circ}C$). Because sulfur was oxidized entirely to sulfate, passivating elemental sulfur layer was not formed.
In the present work, the high temperature oxygen pressure leaching behavior of chalcopyrite was studied in sulfuric acid solution. The influence of leaching time, temperature and oxygen partial pressure on leaching process were examined. Leaching rate of copper increased significantly with increasing leaching temperature. Copper recovery reached 87.1% within 2 hours at $200^{\circ}C$ and 10 atm oxygen pressure, while most of the solubilized iron readily re-precipitates as hematite($Fe_2O_3$). It was confirmed that e main leach reaction of chalcopyrite occurred through oxidation with oxygen under oxygen pressure and high temperature(above $150^{\circ}C$). Because sulfur was oxidized entirely to sulfate, passivating elemental sulfur layer was not formed.
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문제 정의
본 연구는 autoclave를 이용한 황동광 습식제련에 관. 한 기초연구로서 침출시간, 침출온도, 산소압력이 구리침출율에 미치는 영향에 대하여 살펴보았으며, 고온 .
관. 한 기초연구로서 침출시간, 침출온도, 산소압력이 구리침출율에 미치는 영향에 대하여 살펴보았으며, 고온 . 산소 가압 조건에서의 황동광 침출거동에 대하여 고찰하였다.
제안 방법
0.1 M 황산 용액 300 ml에 시료 9 g을 장입한 후 autoclave에서 침출시간 1-4h, 침출온도 100-200℃, 산소압력 5-15 atm 범위로 실험하였으며 , 테프론 재질의 임펠러를 이용하여 600rpm으로 교반하면서 침출하였다. 침출 종료 후 침출액과 침출잔사를 분리하여 침출액의 pH(Orion 920A 사용)를 측정하였으며, 침출액 내 Cu, Fe 농도는 AAS(Perkin Elmer, AAnalyst 400)를 사용하여 분석하였다.
침출 종료 후 침출액과 침출잔사를 분리하여 침출액의 pH(Orion 920A 사용)를 측정하였으며, 침출액 내 Cu, Fe 농도는 AAS(Perkin Elmer, AAnalyst 400)를 사용하여 분석하였다. 건조시킨 침출잔사는 침출 후 무게 변화와 함께 XRD(RIGAKU RU-200) 분석을 통하여 실험조건에 따른 침출잔사의 특성을 살펴보았다.
본 연구에 사용된 황동광 시료에는 황철광이 함께 혼합되어 있으므로 황철광(Pyrite)의 침출반응도 함께 고찰하였다. 황철광은 150℃ 이하의 sulfate media에서 매우 안정하며, 높은 온도에서 식 (5), (6), ⑺과 같이 분해되어 황산제철을 생성한다.
한 기초연구로서 침출시간, 침출온도, 산소압력이 구리침출율에 미치는 영향에 대하여 살펴보았으며, 고온 . 산소 가압 조건에서의 황동광 침출거동에 대하여 고찰하였다.
1 M 황산 용액 300 ml에 시료 9 g을 장입한 후 autoclave에서 침출시간 1-4h, 침출온도 100-200℃, 산소압력 5-15 atm 범위로 실험하였으며 , 테프론 재질의 임펠러를 이용하여 600rpm으로 교반하면서 침출하였다. 침출 종료 후 침출액과 침출잔사를 분리하여 침출액의 pH(Orion 920A 사용)를 측정하였으며, 침출액 내 Cu, Fe 농도는 AAS(Perkin Elmer, AAnalyst 400)를 사용하여 분석하였다. 건조시킨 침출잔사는 침출 후 무게 변화와 함께 XRD(RIGAKU RU-200) 분석을 통하여 실험조건에 따른 침출잔사의 특성을 살펴보았다.
대상 데이터
황동광 침출실험을 위하여 -200 mesh 칠레산 에스콘디다 광석을 시료로 사용하였으며, 시료의 성분 분석 .결과를 Table 1에 나타내었다.
성능/효과
1) 침출온도 150℃, 산소압력 10 atm 조건에서 침출시간이 증가함에 따라 Cu의 침출율이 증가하여 80% 이상의 Cu를 침출할 수 있었으며, 2시간 이후의 조건에서는 침출율이 크게 증가하지 않았다.
5는 침출온도 150℃와 20WC에서 각각 2시간씩 침출한 후 잔사를 XRD 분석한 결과이다. 15CTC에서는 pyrite가 분해되지 않고 침출잔사 내에 hematite와 함께 존재하는 것을 확인하였으며, 200℃ 침출의 경우 pyrite 는 반응식 (9)에서와 같이 완전히 분해되어 침출잔사에는 hematite만 존재하는 것을 알 수 있었다.
2) 침출온도가 증가함에 따라 Cu의 침출율이 크게 증가하였으며 , 침출온도 200℃, 산소압력 10 atm인 조건에서 2시간 침출하여 Cu 87.1%를 침출하였다.
3에 150℃, 10 atm 하에서 2시간과 4시간 침출후 침출잔사의 XRD 분석결과를 각각 나타내었다. 2시간 침출 후의 잔사는 붉은색의 hematite와 검은색의 미반응된 pyrite가 분산된 상태였으나, 3시간 이상 침출후의 잔사에서는 pyrite가 직경 2-3 mm 정도의 검은색 덩어리 형태로 둥글게 응집되는 현상이 나타났다. 이러한 현상은 본 실험조건에서 용융된 황(용융점 : 119T) 에의한 응집현상으로 보여지며, R.
3) 본 실험조건에서 산소압력은 침출율에 큰 영향을 미치지 않았으며 , 5 atm 이상에서 침출반응에 필요한 산소를 충분히 공급해 줄 수 있는 것으로 판단되었다.
4) 침출잔사 XRD 분석결과 및 침출액 pH 변화 등을 통하여 산소압력하에 150이상의 침출조건에서 황동광 침출반응은 주로 산소의 산화작용에 의한 분해인 것을 확인하였으며, 황은 모두 황산염 형태로 산화되어 단체황 생성으로 인한 passivating 현상은 일어나지 않은 것으로 사료된다.
각 실험조건에서의 침출잔사 무게는 Cu 침출율 증가에 반비례하여 감소하는 경향을 보였으며, 특히 200℃ 침출조건에서는 pyrite의 분해로 인해 침출잔사의 무게가 크게 감소했다.
본 실험조건에서 산소압력은 침출율에 큰 영향을 미치지 않았으며, 5 atm 정도면 침출반응에 필요한 산소를 충분히 공급해 줄 수 있는 것으로 판단되었다.
결과를 Table 1에 나타내었다. 시료 내에는 Cu, Fe, S 외 SiO2, A12O3 등 불순물이 상당량 포함되어 있었으며, XRD 분석결과(Fig. 1 참조) 황동광, 황철광, SiO2 등이 혼합된 시료임을 확인하였다.
2는 침출온도 150℃, 산소압력 10 atm에서 침출시간에 따른 시료중의 Cu와 Fe 침줄율을 나타내고 있다. 침출시간이 증가함에 따라 Cu의 침출율이 증가하였으며, 2시간 이후에는 증가 폭이 크지 않았다. 4시간 침출 후 Cu 85.
8%가 침출되었다. 침출액 내 Fe 농도가 낮은 것은 Fe가 침출된 후 hematite 형태로 침전된 결과로 보여지며, XRD 분석결과를 통하여 침출잔사는 대부분 hematite와 pyrite인 것을 확인하였다.
4에 나타내었다. 침출온도가 증가함에 따라 Cu 침출율이 크게 증가하였으며, 200℃에서 87.1%의 Cu가 침출되었다. 이 경우에도 Fe는 침줄되었다가 hematite로 재침전되어 용액 내 농도가 낮게 나타난 것으로 볼 수 있다.
참고문헌 (8)
최대규, 1987: 황산제이철에 의한 황동광의 침출(1), 대한 금속학회지, 25(12), pp. 845-851
David Dreisinger, 2006: Copper leaching from primary sulfide: Options for biological and chemical extraction of copper, Journal of Hydrometallurgy 83, pp. 10-20
J. Peacey, X.J. Guo and E. Robles, 2003: Copper hydrometallurgy - Current status, preliminary economics, future direction and positioning versus smelting, COPPER 2003-COBRE 2003, pp. 205-222
K. Baxter, G. Richmond and D.B. Dreisinger, Wider applications for the Mount Gordon ferricleach process, COPPER 2003-COBRE 2003, pp. 253-269
H.S. Yu, CK Hanson and M.E. Wadsworth, 1973: A Kinetic study of leaching of chalcopyrite at eledetav temperatures, 2nd International Symposium on Hydrometallurgy, pp. 375-402
A. Akcil, 2002: A preliminary research on acid pressure leaching of pyritic copper ore in Kure Copper Mine, Turkey, Minerals Engineering 15, pp. 1193-1197
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