[국내논문]납-시금법을 이용한 산성광산배수 철수산화물로부터 Gold 회수 가능성 연구 The Possibility of Gold Recovery from the Iron-Hydroxide in the Acid Mine Drainage by Lead-Fire Assay원문보기
산성광산배수로부터 형성되는 철수산화물로부터 납-시금법을 이용하여 금을 회수하고자하였다. 폐광석으로부터 산성광산배수가 생성되고 있으며 이로부터 철수산화물이 침전되어 주변지역이 심각하게 오염되고 있다. 철수산화물에는 Fe가 평균 520.29 mg/kg, 황이 평균 4,414.62 mg/kg 그리고 금이 평균 16.19 mg/kg이 각각 포함되어 있다. 철수산화물에 대하여 XRD분석을 수행한 결과 석영과 침철석이 나타났다. 철수산화물에 대하여 납-시금법을 수행한 결과 평균 0.174 g/ton의 순수한 금을 회수 하였고, 유리질 슬래그로 평균 1.37 mg/kg의 금이 손실되었다. 유리질 슬래그로 금이 손실되는 원인은 유리질 슬래그에 방연석과 납이 형성되었기 때문이다. 유리질 슬래그에 방연석과 납이 포함되어 있는 것을 XRD분석으로 확인하였다.
산성광산배수로부터 형성되는 철수산화물로부터 납-시금법을 이용하여 금을 회수하고자하였다. 폐광석으로부터 산성광산배수가 생성되고 있으며 이로부터 철수산화물이 침전되어 주변지역이 심각하게 오염되고 있다. 철수산화물에는 Fe가 평균 520.29 mg/kg, 황이 평균 4,414.62 mg/kg 그리고 금이 평균 16.19 mg/kg이 각각 포함되어 있다. 철수산화물에 대하여 XRD분석을 수행한 결과 석영과 침철석이 나타났다. 철수산화물에 대하여 납-시금법을 수행한 결과 평균 0.174 g/ton의 순수한 금을 회수 하였고, 유리질 슬래그로 평균 1.37 mg/kg의 금이 손실되었다. 유리질 슬래그로 금이 손실되는 원인은 유리질 슬래그에 방연석과 납이 형성되었기 때문이다. 유리질 슬래그에 방연석과 납이 포함되어 있는 것을 XRD분석으로 확인하였다.
In order to recover gold from iron-hydroxide in acid mine drainage, a lead-fire assay has been used. Acid mine drainage is generated from mining waste rocks, and iron-hydroxide precipitates from acid mine drainage, which severely contaminates the area surrounding the mine. Iron-hydroxide samples con...
In order to recover gold from iron-hydroxide in acid mine drainage, a lead-fire assay has been used. Acid mine drainage is generated from mining waste rocks, and iron-hydroxide precipitates from acid mine drainage, which severely contaminates the area surrounding the mine. Iron-hydroxide samples contain on average 520.29 mg/kg of Fe, 4,414.62 mg/kg sulfur, and 16.19 mg/kg Au. In an XRD analysis, quartz and goethite were observed along with the iron-hydroxide. Using a lead-fire assay, the recovery of pure gold was on average 0.174 g/ton from the iron-hydroxide, whereas the gold not recovered in the process was on average 1.37 mg/kg. This unrecovered gold was lost to the glass slag due to the galena and lead formation. The galena and lead in the glass slag was identified through XRD.
In order to recover gold from iron-hydroxide in acid mine drainage, a lead-fire assay has been used. Acid mine drainage is generated from mining waste rocks, and iron-hydroxide precipitates from acid mine drainage, which severely contaminates the area surrounding the mine. Iron-hydroxide samples contain on average 520.29 mg/kg of Fe, 4,414.62 mg/kg sulfur, and 16.19 mg/kg Au. In an XRD analysis, quartz and goethite were observed along with the iron-hydroxide. Using a lead-fire assay, the recovery of pure gold was on average 0.174 g/ton from the iron-hydroxide, whereas the gold not recovered in the process was on average 1.37 mg/kg. This unrecovered gold was lost to the glass slag due to the galena and lead formation. The galena and lead in the glass slag was identified through XRD.
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문제 정의
산성광산배수는 폐석의 황화광물이 소진될 때까지 계속하여 금을 분리시켜 철수산화물에 농축시킬 것이다. 따라서 본 연구의 목적은 산성광산배수의 철수산화물에 포함되어 있는 금에 대해서 지구화학적으로 고찰하고, 납-시금법을 이용하여 철수산화물로부터 금 회수 가능성을 제시하고자하였다.
제안 방법
0.45 µm 여과지로 여과한 후 원자흡광분광기로 Au, Ag, Fe함량을 측정하였다.
도가니는 머플(muffle)도가니에 넣고 공기를 공급하면서 940℃에서 40분간 가열하였다. 용융시키는 과정에서 용융물질이 넘치지 않도록 소금과 철못을 첨가하였다. 이후, 공기를 차단한 상태로 1150℃로 1시간 동안 용융시켰다.
용융체를 철 거푸집(iron mold)에 붓고 자연 냉각시켰다. 유리질 슬래그와 납추(lead button)를 망치로 가격하여 분리하였으며, 납추를 큐펠 도가니에 넣고 940℃에서 40분간 가열하여 납을 큐펠레이션 하였다. 도가니 바닥에 남은 silver bead를 회수하여 무게를 재고, 히팅 블록(heating block)에서 20% 질산 15 ml를 가하여 150℃로 30분간 용해시켜 Ag를 제거하였다.
도가니 바닥에 남은 silver bead를 회수하여 무게를 재고, 히팅 블록(heating block)에서 20% 질산 15 ml를 가하여 150℃로 30분간 용해시켜 Ag를 제거하였다. 금 잔유물에 포함되어 있는 silver 및 불순물을 제거하기 위하여 다시 850oC에서 5분 동안 가열한 후, 순수한 금을 회수하여 품위를 계산하였다.
산성광산배수에 용해된 ferrous iron(Fe2+)함량은 O-페난트로린법으로 자외선흡광분광기(UV-Spectrometer, Model: aquamate plus, Thermo)를 이용하여 흡광도 510 nm에서 분석하였다. 그리고 ferric iron 함량은 AAS에서 분석한 total iron의 차이로 결정하였다(Ghosh et al., 1967). 건조한 철수산화물과 fire assay 과정에서 생성된 유리질 슬래그를 -200 mesh이하로 미분쇄하여 각각 XRD((X-ray diffraction, Rigaku, Geigerflex D/max rA)와 화학분석을 수행하였다.
, 1967). 건조한 철수산화물과 fire assay 과정에서 생성된 유리질 슬래그를 -200 mesh이하로 미분쇄하여 각각 XRD((X-ray diffraction, Rigaku, Geigerflex D/max rA)와 화학분석을 수행하였다. XRD 분석 조건은 Cu-Ka 선을 이용하여 가속전압 40 kV, 전류 30 mA, 주사속도 2°/min.
으로 3°~70°의 2θ 구간을 분석하였다. 화학분석은 철수산화물과 유리질 슬래그 0.75 g를 각각 heating block(model; DMB-2, 24 hole)에서 70℃로 1시간 동안 분해하였다. 0.
45 µm 여과지로 여과한 후 원자흡광분광기로 Au, Ag, Fe함량을 측정하였다. 그리고 SO4 함량은 이온크로마토그래피로 측정하였다(Langhans et al., 1995; Celep et al., 2009). 납-시금 과정에서 얻은 silver bead 표면과 순수한 금(gold)표면을 EDS(energy dispersive analyzer, Japan, Hitachi, S4800)로 분석하였다.
, 2009). 납-시금 과정에서 얻은 silver bead 표면과 순수한 금(gold)표면을 EDS(energy dispersive analyzer, Japan, Hitachi, S4800)로 분석하였다.
산성광산배수에 대하여 pH, 산화환원전위, 철(total iron)함량을 측정하였다. 광산배수의 pH는 3.
산성광산배수로부터 형성된 철수산화물을 거리별로 채취하여 XRD분석, Fe, S 및 Au 함량을 분석하였다. 철수산화물에 대하여 XRD분석을 수행한 결과 침철석(goethite, FeOOH)과 석영의 회절선이 나타났다.
4의 Fe 함량, 즉 철수산화물 중의 Fe 함량은 상류에서는 낮게 나타나지만 하류에서 높게 나타난다. 철수산화물에 함유된 S를 측정하기 위하여 철수산화물을 왕수분해하고 황산염(SO42-)을 이온크로마토그래피(IC)로 분석하였다. 황산염을 S로 환산하여 거리별로 나타낸 결과 대체적으로 하류보다 상류에서 높게 나타난다(Fig.
철수산화물에 함유된 금을 납-시금법을 이용하여 직접 회수하였다. 철수산화물을 fire clay crucible 도가니에 용융시킨 후 유리질슬래그와 납추(lead button)를 분리 후, 큐펠레이션 으로부터 얻은 silver bead를 SEM으로 관찰하였다(Fig. 7). Fig.
이때 여러 가지 요인에 의하여 금이 lead button으로 포집되지 못하고 유리질 슬래그로 손실된다. 유리질 슬래그에 함유된 금을 AAS로 분석하고 그 함량을 거리별로 나타냈다(Fig. 10). Fig.
유리질 슬래그로 손실되는 금은 상류 보다 하류지점에서 더 높게 나타났다. 금이 손실되고 있는 유리질 슬래그에 대하여 XRD분석을 수행하였다.
37 mg/kg이 손실되었다. 유리질 슬래그로 금이 손실되는 원인은 유리질 슬래그에 방연석과 납이 포함되기 때문이며, 유리질 슬래그에 방연석과 납이 포함되어 있는 것을 XRD분석으로 확인하였다. 산성광산배수는 폐광석에 포함되어 있는 금을 분리시켜 철수산화물에 흡착시켜주고 있다.
대상 데이터
산성광산배수와 황갈색 철수산화물은 전남 광양군 광양읍 사곡리 본정광산 배수로에서 각각 19개 지점에서 채취하였다. 산성광산배수는 콘크리트 구조물의 배출구로부터 유출되어 약 240 m구간의 콘크리트 배수로를 통과하면서 황갈색 철수산화물을 침전시킨다.
산성광산배수는 콘크리트 구조물의 배출구로부터 유출되어 약 240 m구간의 콘크리트 배수로를 통과하면서 황갈색 철수산화물을 침전시킨다. 산성광산배수와 철수산화물은 하류에서부터 상류로 올라가면서 동일 지점에서 각각 채취하였다. 산성광산배수는 현장에서 0.
model; AA-7000, Shimadzu)와 이온크로마토그래피(ion chromatograph, model: Metrohm 883 Basic IC plus)로 각각 측정하였다. 산성광산배수에 용해된 ferrous iron(Fe2+)함량은 O-페난트로린법으로 자외선흡광분광기(UV-Spectrometer, Model: aquamate plus, Thermo)를 이용하여 흡광도 510 nm에서 분석하였다. 그리고 ferric iron 함량은 AAS에서 분석한 total iron의 차이로 결정하였다(Ghosh et al.
철수산화물에 함유된 금을 납-시금법을 이용하여 직접 회수하였다. 철수산화물을 fire clay crucible 도가니에 용융시킨 후 유리질슬래그와 납추(lead button)를 분리 후, 큐펠레이션 으로부터 얻은 silver bead를 SEM으로 관찰하였다(Fig.
성능/효과
19 mg/kg이 각각 포함된 철수산화물이 형성되고 있다. 철수산화물에 대하여 XRD분석을 수행한 결과 석영과 침철석이 나타났다. 철수산화물에 대하여 납-시금법을 수행한 결과 평균 0.
산성광산배수로부터 형성된 철수산화물을 거리별로 채취하여 XRD분석, Fe, S 및 Au 함량을 분석하였다. 철수산화물에 대하여 XRD분석을 수행한 결과 침철석(goethite, FeOOH)과 석영의 회절선이 나타났다. 침철석과 석영의 회절선에 대한 변화는 상류 지점(K19, K18), 중간 지점(K11, K10) 그리고 하류 지점의 시료(K3, K2)에서 나타나지 않았다(Fig.
이 철수산화물은 ferrihydrite 혹은 lepidocrocite로 상변화되고 다시 침철석으로 그리고 적철석으로 전이된다. 철수산화물에 대하여 Fe 함량을 AAS로 측정하고 거리별로 나타낸 결과 상류에서 하류로 갈수록 Fe 함량이 증가하였다(Fig. 4). 상류(0 m)에서 Fe 함량은 478.
01 mg/kg으로 나타났다. 철수산화물을 왕수 분해하여 Au 함량을 AAS로 측정하여 거리별로 나타낸 결과 상류보다는 하류에서 Au 함량이 높게 나타났다(Fig. 6). 상류지점(0 m)에서 Au 함량은 15.
순수한 금 입자의 함량을 거리별로 나타낸 결과 상류지역보다 대체적으로 하류지역의 철수산화물에서 상대적으로 약간 높게 나타났다(Fig. 9). 금 함량은 최소 0.
상류 지점(K19, K18), 중간 지점((K11, K10) 그리고 하류 지점(K3, K2)의 슬래그에 대하여 XRD분석을 수행한 결과 방연석(galena), 소금(halite), 납(lead)에 해당되는 회절선들이 나타났다(Fig. 11). 철수산화물에 대한 XRD분석(Fig.
평균 16.19 mg/kg의 금이 함유되어 있는 철수산화물에 대하여 납-시금법을 적용한 결과 평균 0.174 g/ton의 금이 회수되었다. 비록 많은 양의 금이 철수산화물에 포함되어 있지만 납-시금법을 적용하는 경우 많은 양의 금이 회수되지 못하였다.
낮은 pH, 중금속과 Fe가 고 농도로 용해되어 있는 산성광산배수를 효과적으로 처리하여 철수산화물로 침전시킨다면 많은 양의 중금속과 금이 포함될 것이다. 따라서 본 연구에서 철수산화물에 포함된 금을 납-시금법으로 회수 가능함을 확인하였다. 그러므로 철수산화물에 포함된 중금속을 회수하는 연구를 점차 수행한다면 철수산화물로부터 유용금속 회수는 물론 환경오염도 동시에 감소될 것으로 사료된다.
철수산화물에 대하여 XRD분석을 수행한 결과 석영과 침철석이 나타났다. 철수산화물에 대하여 납-시금법을 수행한 결과 평균 0.174 g/ton의 금이 회수되었으며, 유리질슬래그로 평균 1.37 mg/kg이 손실되었다. 유리질 슬래그로 금이 손실되는 원인은 유리질 슬래그에 방연석과 납이 포함되기 때문이며, 유리질 슬래그에 방연석과 납이 포함되어 있는 것을 XRD분석으로 확인하였다.
후속연구
유리질 슬래그로 손실되는 금이 최소가 되도록 시금 조건들을 조절한다면 철수산화물로부터 더 많은 금을 회수할 수 있을 것이다. 현재, 산성광산배수는 계속하여 폐광석으로부터 금을 분리하여 철수산화물에 농축시켜주고 있다.
따라서 본 연구에서 철수산화물에 포함된 금을 납-시금법으로 회수 가능함을 확인하였다. 그러므로 철수산화물에 포함된 중금속을 회수하는 연구를 점차 수행한다면 철수산화물로부터 유용금속 회수는 물론 환경오염도 동시에 감소될 것으로 사료된다.
산성광산배수는 폐광석에 포함되어 있는 금을 분리시켜 철수산화물에 흡착시켜주고 있다. 따라서 산성광산배수와 철수산화물을 효과적으로 처리한다면 환경오염 감소는 물론 금과 중금속을 유용금속으로 회수할 수 있을 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
산성광산배수가 형성되는 것은?
산성광산배수가 형성되는 것은 저항성 황화광물, 즉 금을 함유하고 있는 폐광석이 무기적 혹은 생물학적으로 산화되는 과정이다. 이와 같은 산화작용은 황화광물과 화학적으로 강하게 결합되어 있는 금을 단체분리시킨다.
비정질의 철수산화물이 여러종류의 중금속을 흡착하는 이유는?
Fe2+가 산화되어 Fe3+가 형성되며, Fe3+는 물과 반응하여 비정질의 철수산화물인 Fe(OH)3를 형성한다. 비정질의 철수산화물은 일반적으로 표면적이 매우크기 때문에 여러 종류의 중금속을 흡착한다(Schwertmann and Fischer, 1973; Henmi et al., 1980).
산성광산배수가 배출되었을 때 금의 안정도가 감소하는 이유는?
산성광산배수는 하류로 가면서 지류와 혼합되어 pH가 증가하기 때문에 금의 안정도가 감소한다. 금-복합물들로부터 환원된 Au0는 1 µm 이하의 콜로이드 입자를 형성한다.
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