구리스파이스 중 구리의 용해에 대한 볼밀 분쇄와 염산침출의 영향

Abstract

공정 부산물을 처리하는 TSL(Top Submerged Lance) 공정에서 비중차를 이용하여 철 등 불순물을 함유하는 슬래그와 안티몬과 비소 및 유가금속을 함유하는 스파이스로 분리할 수 있다. 이때 구리 스파이스는 약 65%의 구리와 23%의 안티몬, 2%의 은과 0.04%의 금으로 구성된다. 침출공정과 귀금속 회수공정을 거치면 귀금속을 회수할 수 있지만, 이때 구리가 함유되어 있을 경우 귀금속의 순도 및 회수율을 감소시키기 때문에 침출 공정 단계에서 구리의 제거가 필수적이다. 구리 스파이스의 침출 후 잔사 중 구리함유율은 2% 이하로 제거해야 귀금속 회수에 영향을 미치지 않는 것으로 알려져 있다. 최근 안티몬의 함량이 증가하며 침출잔사 중 구리의 함량 증가가 관찰되었다. 이에 구리의 침출을 저해하는 정확한 원인을 파악하고 침출을 증가시키기 위한 연구가 필요하다. 황산용액에 Cu2+, Cl-, Fe3+를 각각 투입하여 구리스파이스의 침출을 진행하였다. 황산만을 사용한 경우 잔사 속 구리의 양은 31%였으나 Cu2+ 5000mg/L를 첨가한 경우 7%, Cl- 1000mg/L를 첨가한 경우 8%, Fe3+ 300mg/L를 첨가한 경우 4%로 감소하였다. 구리침출이 개선됨에 따라 잔사 중 구리의 양은 감소하였으나 공정에서 요구하는 2%보다 높은 수준이다. 구리의 침출을 방해하는 원인을 규명하기 위해 SEM 및 EDS 분석을 통해 구리에 비해 침출되는 속도가 느린 구리-안티몬의 합금이 그물구조로 존재하여 구리와 침출액의 접촉을 방해하는 것을 확인하였으며, 그물구조를 물리적으로 제거하기 위해 볼밀 분쇄 후 침출과 화학적 제거를 위해 염산 침출을 수행하였다. 볼밀 분쇄 시 그물구조를 파괴할 만큼 충분한 크기의 미립자를 만들기 어려웠으며, 분쇄 후 동일한 입도에서 구리의 침출효율 감소가 관찰되었다. 안티몬의 습식제련법에서 주로 이용되는 염산용액을 이용하여 침출했을 때, 1000cc/min의 산소를 주입할 때 600rpm에서 구리는 100% 침출되었으며 0.31%의 구리가 침출 잔사에 잔존하였다. 이에 구리와 안티몬의 합금은 구리의 침출효율을 저해하며, 염산용액에서 안티몬이 용해되어 더 많은 구리의 침출이 가능하였다.|In the TSL process, which processes by-products, the difference of specific gravities can be used to separate slag containing impurities such as iron and speiss containing valuable metals with As and Sb. The copper speiss contains about 65% copper, 23% antimony, 2% silver and 0.04% gold. Although precious metals can be recovered through leaching and precious metal recovery processes, the removal of copper is essential in the leaching process step because copper remained in the residue could reduce the recovery and purity of precious metals. It is known that the amount of copper in the leaching residue should be below 2% not to affect the recovery of precious metals. Recently, the amount of copper in the leach residue increased with increasing the amount of antimony in Cu speiss. Therefore, the reason why the leaching efficiency of Cu decreased should be investigated and the method that improve the leaching efficiency should be developed in this study. Some leaching tests of Cu speiss were carried out by adding Cu2+, Cl-, Fe3+ into leach solution. When only sulfuric acid was used for Cu speiss leaching, the amount of copper in the residue was 31%, while the amounts of Cu in the leach residue were 7%, 8%, and 4% with 5000 mg/L Cu2+, 1000 mg/L Cl-, and 300mg/L Fe3+, respectively. The amount of Cu in the leach residue decreased by improving Cu leaching from Cu speiss, but the amounts of Cu were still higher than 2%. SEM and EDS analyses revealed that the alloy of copper-antimony, which could reduce the leaching rate of copper, existed as a net structure to hinder the contact between copper and leaching solution. Therefore, two processes were investigated; firstly, ball milling to remove the alloy physically, followed by leaching, and secondly, hydrochloric acid leaching to remove the alloy chemically. It was difficult to produce fine particles of Cu speiss enough to destroy the net structure during ball mill grinding, and the leaching efficiency of copper decreased at the same particle size after grinding When leaching with hydrochloric acid solution, which is mainly used in antimony hydrometallurgy, most of copper was dissolved at 600rpm with 1000 cc/min oxygen, and 0.31% of copper remained in the leach residue. Therefore, the alloy of copper and antimony inhibits the leaching efficiency of copper, and antimony is dissolved in the hydrochloric acid solution to allow more copper leaching.