표백제이용 금 추출

[불바다]

표백제(락스)를 이용한 금정광이나 사금 추출물에서 금 침출 방법

해외에서 금 광산이나 사금 광산을 운영하는 분들을 보면 정광을 만들어 놓고 마지막으로 금을 추출하는데 많은 어려움을 겪고 있는것을 볼 수 있습니다.

그러다 보니 거의 대부분의 지역에서 불법인 수은등을 많이 사용하시는걸 볼 수 있습니다.

물론 추출된 금 정광이 전기로에 바로 녹일 수 있는 3% 이상 정도의 품위를 갖는다면 별다른 방법을 사용하지 않아도 붕사등 몇가지를 첨가하여 간단하게 금을 추출할 수도 있겠지만 대부분의 금 정광에서는 그런 상황을 보기가 힘이 듭니다.

여기에서 소개하는 방법 이외에도 추출할 수 있는 방법은 다양하지만 오늘은 주위에서 흔히 볼 수 있는 표백제를 이용하여 현지에서 보다 쉽게 금을 추출할 수 있도록 많은 도움을 줄 수 있는 방법입니다.​

금은 반응을 잘 하지 않는 물질에 속하지만, 할로겐 원소(염소, 브롬, 불소 및 요오드 등)를 통해 용해될 수 있으며 그 중에서 염소의 사용은 저렴하면서도 사용자의 요구를 만족 시킬 수 있는 금 추출 방법 중 하나입니다.

염소를 이용한 금 침출 공정은 아주 오래 전부터 사용되었던 방법이지만, 여기서 발생하는 가스가 발암 물질이고 인체 건강을 위협 한다고 하여 한동안 사용하지 않았던 방법입니다.

하지만, 이러한 문제를 해결하여 작업을 한다면 금 정광에서 99.9%의 금을 생산할 수 있는 쉬운 방법중의 하나이며 이미 특정 지역에서는 일반화되어 이미 성공적으로 사용하는 방법중 하나입니다.

소규모 광산에서 오래전부터 사용되어온 수은을 사용하는 아말감법은 황철석처럼 황화광물을 함유하고 있는 금은 다루기가 힘들고 금의 회수율도 많이 떨어지지만, 염소를 이용한 추출법은 이러한 황화광물에서 금을 추출하는데 전혀 문제가 되지 않으며 98% 이상의 회수율을 보여주기 때문에 아주 효과적인 방법이라 할 수 있습니다.

또한, 정광에서 금을 녹이는 시간이 4시간 정도로 시안화처럼 작업 시간이 오래 걸리지도 않고, 순도 99.9%의 금이 생성이 되기 때문에 소규모 광산의 수입 증가에도 많은 도움을 줄 것으로 기대합니다.

1차로 이 공정은 금을 침출하기 위해 물로 희석된 염산과 표백제를 사용합니다.

2차로 용액으로 만든 금을 회수하기 위해 활성탄, 수지, 메타중아황산 나트륨 중 하나를 사용 합니다.

이 공정의 장점은 금의 빠른 용해속도, 침출 시약의 낮은 가격, 오염시키지 않는 성질등이 있습니다.

준비물

-    표백제 (NaOCl, Sodium Hypochlorite, 14~16%, 차아 염소산 나트륨)

-    수영장 산 (Pool Acid, HCl, dilute Hydrochloric Acid, 물로 희석된 15% 염산)

-    메타 중아황산 나트륨 (Na2S2O5, Sodium Meta Bisulphate), 이온수지(예를들어 Amberlite XAD-7), 활성탄 중 한가지

-    침출/침전 탱크 (금을 녹일 때나 침전할 때 사용, 염소에의해 산화되지 않는 PVC 나 플라스틱을 사용)

-    필터 (여과를 할 때 사용)

-    스크러버 (작업시 발생하는 유독 가스를 중화할 때 사용, 매우 중요하며 꼭 사용하여야 건강상의 문제를 일으키지 않음)

수영장 산과 표백제를 섞으면 강한 발열반응이 생기고 염소 가스를 생성합니다. ​이 염소가스는 독성이 강하기 때문에 서로 혼합할때 주의하셔야 하며 가능하면 가스를 정화할 수 있는 스크러버를 사용 하시기 바랍니다.

반응식을 보면

​NaOCℓ + 2HCℓ⇒NaCℓ + H2O + Cℓ2 …….…………….1

Au + Cℓ2+ H2O → AuCℓ2+ H2O ……………………….2

Ag + Cℓ2+ H2O → AgCℓ2+ H2O .………………………3

여기에서 발생하는 염소가 금과 반응하여 다음과 같이 염화금을 만들어 냅니다.

2 Au + 3 Cℓ2 + H2O → 2 AuCℓ3 + H2O

작업순서

1. 슬루스박스나 진동 테이블을 이용하여 금 정광을 추출한 후 금 정광 1kg을 준비합니다.

2. 염산을 물을 이용하여 15%로 희석합니다.

​   - 산을 희석할 때는 주의가 필요하며 산에다 물을 넣으면 안되고 교반하면서 물에 산을 천천히 추가합니다.

3. 침출 탱크에 정광 1kg을 넣습니다.

    - 이 공정은 염소에 의해 산화되지 않는 PVC 나 다른 플라스틱에서 작업을 해야 합니다.

4. 침출탱크에 있는 정광에 15%로 희석된 염산 1.5리터를 넣습니다.

5. 표백제 150ml를 투입합니다.

표백제의 투입 양은 현장에서 최초 작업시나 실험실 테스트등으로 해당 광석에 대한 산화환원 전위차를 측정하여, 그 값에 따라 추가하는 표백제의 양이나 시간을 결정한 후, ​그 데이타를 근거로 현장에서 작업을 하는게 효율을 높일 수 있습니다.

여기서 말하는 산화화원 전위 (ORP, Oxidation Reduction Potential)는 어떤 물질이 산화되거나 환원되려는 경향의 세기​를 말하며 이값이 커지면 산화력이 강해지고 작아지면 환원력이 강해 집니다.

​​이때, ORP값이 400mV 이하로 떨어지면 금 침출 작업을 중지하므로 400mV 이하로 떨어지지 않도록 하는게 중요하며, 1,000mV 주위를 유지하도록 표백제를 추가하는 게 좋습니다. 이 ORP값을 측정하면서 표백제의 투입 시간이나 투입량을 확인하여 그 데이타를 근거로 현장작업에 이용하시는게 유리합니다.

6. 금과 화학물질이 접촉을 유지하도록 저어준다.

침출은 보통 4시간정도가 소요되며 황화물 등이 있는 경우는 침출 시간이나 침출 액이 증가합니다.

금광석에 많이 들어있는 황철석, 황비철석 그리고 철과의 반응은

FeS2+ Cℓ2+ H2O → FeCℓ2+ H2SO3 …….……………...4

FeAsS + Cℓ2+ H2O → AsCℓ2+ FeCℓ2+ H2SO .………..5

Fe + Cℓ2+H2O → FeCℓ2+ H2SO  …………...…………..6

7. 여과를 하여 용액을 침전탱크에 담습니다.  

8. 여과된 용액에 메타중아황산 나트륨을 넣습니다.

금을 침전하기 위해 메타 중아황산 나트륨을 테이블 스푼 하나만큼을 직접 첨가하는 방법과 메타 중아 황산 나트륨을 물로 용해한 후 첨가하는 방법이 있습니다.

-    이것은 물과 반응하여 중아황산나트륨 용액으로 만들어 진다.

-    금 염화물 용액에 중아황산나트륨 용액을 추가한다.

이 반응식은

Na2S2O5 + H2O --> 2 NaHSO3

3 NaHSO3 + 2 AuCℓ3 + 3H2O = 3 NaHSO4 + 6HCℓ + 2 Au

중아황산나트륨은 대표적인 환원제로 할로겐분자의 환원제로 이용됩니다.

메타 중아황산 나트륨을 첨가하면 금은 갈색이나 흑색 등의 파우더로 침전됩니다.

9. 4시간 정도 지나 침전이 끝나면 금 분말을 여과하고 건조 합니다.

10. 금 분말을 불에 녹에 금 덩어리를 만듭니다.

작업시 주의사항

산은 부식성이 강하므로 작업 시 가능하면 장갑을 착용합니다.

산과 표백제를 담은 용기는 열이 발생합니다.

염소는 독성 가스이므로 반드시 스크러버를 설치하여 가스를 중화시켜야 합니다.

부득이한 경우에는 야외에서 바람을 등지고 작업 하시기 바랍니다.

스크러버

집진기는 NaOH(수산화 나트륨) 용액을 사용하여 가스를 중화합니다.

폐수처리

침출 공정에서 생성된 폐수는 친환경적이 아니고 배출하기 전 환경에 문제가 되지 않도록 중화하고 불순물 등을 제거해야 합니다. 비소를 포함한 용액은 소석회나 생석회로 중화하기 전 인회석을 사용하며 슬러리도 동일한 절차로 진행합니다.

폐기물 처리

금을 추출하는 동안 거의 대부분의 광물은 위 반응식 4, 5, 6에서 보듯이 산화되고 반응하지 않는 광물은 주로 환경 친화적인 규산염 광물로 남는 경향이 있습니다. 공정에서 생산된 고형 폐기물은 금속을 없애거나 침전이 필요한 경우 인회석을 추가하고 석회나 석회석을 사용하여 중화한 후 환경에 문제가 없도록 만들어 배출합니다.

자 이렇게 작업을 완료하면 아무 문제 없이 금은 추출 하였지만 직접 작업을 해보니 한가지 문제점이 발견되었습니다.

4시간 동안의 금 침출 시간으로는 98%의 회수율이 나오지 않고 조금 더 떨어졌습니다.

그래서 여기에 여러 자료들을 취합하여 분석한 후 추가 실험을 실시 하였습니다.

추가 실험에는 다음 두가지가 추가 되었습니다.

- 작업온도: 50도

- 교반속도: 800회/분당

이렇게 두가지를 추가하여 작업하니 3시간 작업 후 99%에 근접하는 회수율을 보여 주었습니다.

전체 작업 기본 조건

- 정광 1kg

- 고체 액체 비율: 1/1.5

- 작업 온도: 50~70도

- 작업 시간: 3시간

- 교반 속도: 800회/분당

- 염산 농도: 3M

- NaOcl 농도: 6%

- 산화환원 전위차: 900mV

여러분도 참고 하셔서 기회 되시면 한번쯤 도전해 보시길 바랍니다.

위 방법은 금 정광의 압축율이 좋을때(예를들어 200:1의 압축처럼 10톤의 광석을 투입하여 50kg 의 정광을 추출할 때)는 효과가 좋지만 그렇지 않을 경우에는 생산 비용이 많이 올라가 어쩔수 없이 시안화를 사용하여야 합니다.

하지만 시안화의 단점은 작업시간이 오래 걸리고 회수율이 떨어 지는데 있습니다.

다음에 또 기회가 되면 시안화를 가지고 금 정광에서 1시간만에 금을 침출할 수 있는 방법에 대해 알려 드리겠습니다.

[출처] 표백제(락스)를 이용한 금정광이나 사금 추출물에서 금 침출 방법|작성자 골드사랑