금시안화

Gold cyanidation

시안화 금법(시안화물법 또는 맥아더-포레스트법이라고도 함)은 금을 수용성 배위 복합체로 변환하여 저급 광석에서 금을 추출하는 수성 금속 수술 기법이다.이것은 금 [1]추출에 가장 일반적으로 사용되는 침출 공정이다.

금을 회수하기 위한 광물 가공용 시약 생산량은 전 세계 시안화물 소비량의 70% 이상을 차지한다.구리, 아연, 은을 포함한 다른 금속들이 이 공정에서 회수되지만,[1] 금은 이 기술의 주된 원동력이다.시안의 독성이 매우 강하기 때문에, 그 과정은 논란이 되고 심지어 세계 일부 지역에서는 사용이 금지되어 있다.시안화물은 금광산업에서 [2]안전하게 사용될 수 있다.시안화물의 안전한 사용을 위한 주요 기능은 10.5 이상의 알칼리성 pH 수준에서 적절한 pH 제어를 보장하는 것입니다.산업 규모에서 pH 제어는 주로 금 [3]가공에서 중요한 활성화 시약인 석회를 사용하여 이루어집니다.

역사

1783년, 칼 빌헬름 쉴레는 금이 시안화물 수용액에 녹는다는 것을 발견했다.바그라티온(1844년), 엘스너(1846년), 패러데이(1847년)의 연구를 통해, 금의 각 원자는 하나의 시안화 이온, 즉 용해성 화합물의 화학량 측정이 필요하다는 것이 밝혀졌다.

산업 공정

존 스튜어트 맥아더는 1887년에 금 추출을 위한 시안화물 공정을 개발했다.

남아프리카 공화국의 랜드에서 발견된 새로운 광상들이 황철광석을 포함하는 경향이 있었기 때문에 금 채굴의 확대는 1880년대에 둔화되기 시작했다.이 화합물에서는 당시 이용 가능한 어떤 화학적 과정이나 [4]기술로도 금을 추출할 수 없었다.1887년, 존 스튜어트 맥아더는 스코틀랜드 글래스고의 테넌트 컴퍼니를 위해 로버트, 윌리엄 포레스트 형제와 협력하여 금광에서 금을 추출하기 위한 맥아더-포레스트 공정을 개발했습니다.여러 개의 특허가 같은 [5]해에 발행되었다.파쇄된 광석을 시안화물 용액에 현탁시킴으로써 최대 96%의 순금을 분리할 [6]수 있었다.이 과정은 1890년에 랜드에서 처음 사용되었고, 운영상의 결함에도 불구하고, 더 큰 금광이 [7][4]열리면서 투자 붐을 일으켰다.

1891년까지 네브래스카의 약사 길버트 S. 페이튼은 "미국 최초로 [8][9]금광석 시안화물 공정을 상업적으로 성공시킨 광산"인 유타에 있는 머큐어 광산의 공정을 개선했다.1896년, 보들렌더는 이 과정에 산소가 필요하다는 것을 확인했고, 맥아더에 의해 의심받았던 어떤 것이었고,[7] 과산화수소가 중간체로 형성되었다는 것을 발견했다.1900년경, 미국의 야금학자 찰스 워싱턴 메릴(1869-1956)과 그의 엔지니어 토마스 베넷 크로우는 진공과 아연 분진을 사용하여 시안화물 침출수의 처리를 개선했습니다.이 프로세스는 메릴-크로우 [10]프로세스입니다.

화학 반응

오로시아니드 또는 디시아노아우산염 착화 음이온의 볼 앤 스틱 모델, [Au(2−[11]CN)]
네바다주 엘코 인근 금광 사업장에서 시안화물 침출 "히프"

금의 용해에 대한 화학 반응인 "엘스너 방정식"은 다음과 같습니다.

4 Au + 8 NaCN + O2 + 22 HO → 4 Na[Au(CN)]2 + 4 NaOH

시안화나트륨 대신 시안화칼륨과 시안화칼슘이 사용되기도 한다.

금은 시안화 이온과 산소가 있을 때 녹는 몇 안 되는 금속 중 하나입니다.수용성 금종은 디시아노아우레이트이다.[12]활성탄에 [13]흡착하여 회수할 수 있습니다.

어플

그 광석은 분쇄기계를 사용하여 분쇄된다.광석에 따라서는 거품 부상이나 원심(중력) 농도에 의해 더 농축되기도 한다.물을 첨가하여 슬러리 또는 펄프를 만든다.기본 광석 슬러리는 시안화나트륨 또는 시안화칼륨 용액과 결합될 수 있습니다. 많은 작업에서는 보다 비용 효율적인 시안화칼슘을 사용합니다.

가공 중 유독성 시안화수소의 생성을 방지하기 위해 추출액에 석회(수산화칼슘) 또는 소다(수산화나트륨)를 첨가하여 시안화 시 산도가 pH 10.5 - 강염기 이상으로 유지되도록 한다.질산납은 특히 부분적으로 산화되는 광석을 가공할 때 금 침출 속도와 회수량을 개선할 수 있습니다.

용존산소의 영향

산소는 시안화 과정에서 소비되는 시약 중 하나이며, 금에서 전자를 받아 들일 수 있으며, 용존 산소가 부족하면 침출 속도가 느려집니다.공기 또는 순수 산소 가스는 용해 산소 농도를 최대화하기 위해 펄프를 통해 퍼지할 수 있습니다.용액에 접촉하는 산소의 분압을 증가시켜 대기압에서 용존산소 농도를 포화도보다 훨씬 높게 하기 위해 친밀산소-펄프 접촉기를 사용한다.과산화수소 용액을 과육에 투여함으로써 산소를 첨가할 수도 있다.

통기 전 및 광석 세척

일부 광석, 특히 부분적으로 황화된 광석에서는 높은 pH로 물 속의 광석의 통기성(시안화물 도입 전)이 철, 황 등의 원소를 시안화물에 대한 반응성이 낮아져 금 시안화 처리가 보다 효율화된다.구체적으로는 철에서 철(III) 산화물로의 산화 및 그 후의 수산화철로서의 침전에 의해 시안화철 복합체의 형성에 의한 시안의 손실을 최소한으로 억제할 수 있다.황화합물이 황산 이온으로 산화되면 시안화물이 티오시안산염(SCN−) 부산물로 소비되지 않습니다.

시안화물 용액에서 금 회수

경제효율을 낮추기 위해 용액에서 가용화된 금을 회수하기 위한 일반적인 프로세스는 다음과 같습니다(특정 프로세스는 기술적 요인에 의해 사용이 금지될 수 있습니다).

시안화물 복구 프로세스

금 식물에서 나오는 꼬리에 남아 있는 시안화물은 잠재적으로 위험하다.따라서 일부 작업은 시안화물이 함유된 폐기물을 해독 공정으로 처리한다.이 단계는 이러한 시안화합물의 농도를 낮춥니다.INCO 허가 과정과 Caro의 산 과정은 시안화물을 시안산염으로 산화시켜 시안화물 이온만큼 독성이 없으며, 시안화물은 반응하여 탄산염과 암모니아를 형성할 수 있습니다.

CN−
 + [O] → OCN−
OCN−
 + 2
2 HO → HCO−
3 + NH
3

Inco 공정은 일반적으로 시안화물 농도를 50mg/L 이하로 낮출 수 있지만, Caro의 산 공정은 시안화물 농도를 10~50mg/L로 낮출 수 있으며, 슬러리가 아닌 용액 흐름에서 달성할 수 있는 낮은 농도로 할 수 있다.Caro's acid – Peroxomonosulfic acid (HSO25) - 시안화물을 시안산염으로 변환합니다.시안산염은 암모늄과 탄산 이온으로 가수분해된다.Caro의 산 공정은 WAD의 배출 레벨을 50 mg/L 미만으로 달성할 수 있으며, 이는 일반적으로 테일링으로의 배출에 적합합니다.과산화수소 및 염기성 염소화도 시안화물 산화에 사용될 수 있지만, 이러한 접근법은 흔하지 않다.

현재 전세계 90개 이상의 광산이 잉코 SO2/공기 해독 회로를 사용하여 폐기물이 미류지로 배출되기 전에 시안화물을 훨씬 독성이 낮은 시안산염으로 변환합니다.일반적으로 이 프로세스는 압축 공기를 테일링에 불어넣고 메타설파이트나트륨을 첨가하여 SO를 방출합니다2.pH를 8.5 정도로 유지하기 위해 석회를 사용하며, 광석 추출물에 구리가 부족할 경우 촉매로 황산동을 첨가한다.이 절차는 "WAD(Weak Acid Disoliable)" 시안화물의 농도를 EU 광산 폐기물 지침에서 규정한 10ppm 이하로 낮출 수 있습니다.이는 바이아마레 [15]연못의 유리 시안화물 66-81ppm, 총 시안화물 500-1000ppm과 비교된다.남은 유리 시안화물은 연못에서 분해되는 반면, 시안산 이온은 암모늄으로 가수 분해된다.연구 결과에 따르면 금광에 갇힌 잔류 시안화물은 독성 금속(예를 들어 수은)[16][17]을 지하수와 지표수 시스템으로 지속적으로 방출한다.

환경에 미치는 영향

다음 항목도 참조하십시오.금광 재해 목록
캘리포니아 주 메이슨에 있는 버려진 케멍 광산의 시안화나트륨 드럼

금 [18]생산의 90%에 사용됨에도 불구하고, 금 시안화는 시안의 독성 특성 때문에 논란이 되고 있다.시안화물 수용액은 햇빛에 빠르게 분해되지만, 시안산염과 티오시아네이트와 같은 덜 독성이 강한 제품은 몇 년 동안 지속될 수 있습니다.이 유명한 재앙으로 인해 몇 명의 사람들이 목숨을 잃었습니다 – 사람들은 물을 마시거나 오염된 물 근처에 가지 말라는 경고를 받을 수 있지만, 시안화물 유출은 강에 파괴적인 영향을 미칠 수 있으며, 때로는 수 마일 하류에서 모든 것을 죽일 수도 있습니다.시안화물은 곧 강에서 떠내려가고, 유기체가 오염되지 않은 지역에서 상류로 이동할 수 있는 한, 영향을 받은 지역은 곧 다시 서식할 수 있습니다.루마니아 당국에 따르면 바이아마레 강 하류 소메 강에서는 플랑크톤이 유출된 지 16일 만에 정상의 60%로 돌아왔다. 헝가리나 유고슬라비아는 [15]이 수치를 확인하지 않았다.유명한 시안화물 유출은 다음과 같습니다.

연도 내꺼 나라 사고
1985-91 서밋빌 미국 침출수 패드에서 누출
1980년대-현재 오케이 테디 파푸아뉴기니 비제한 폐기물 배출
1995 오마이 가이아나 후미 댐 붕괴
1998 금토르 키르기스스탄 트럭이 다리를 건너갔다.
2000 바이아 마레 루마니아 격납용기 댐 붕괴(2000 Baia Mare 시안화물 유출 참조)
2000 톨루쿠마 파푸아뉴기니 헬리콥터가 열대우림으로[19] 상자를 떨어뜨렸다.
2018 산디마스 멕시코 트럭에서 시안화물 용액 200l가 두랑고[20] 피아스트라 강으로 유출됐다.

이 같은 유출로 루마니아 로시아 몬타너, 호주 코왈호, 칠레 파스쿠아 라마, 말레이시아 부킷 코만 등 시안화물 채굴과 관련된 새로운 광산에서 격렬한 시위가 벌어졌다.

시안화물 대체품

시안화물은 값싸고, 효과적이며, 생분해성이 있지만, 그 높은 독성으로 인해 덜 독성이 있는 시약을 사용하여 금을 추출하는 새로운 방법이 생겨났다.티오황산염(SO232−), 티오요소(SC(NH2),2 요오드/요오드화물, 암모니아, 액체 수은 및 알파-시클로덱스트린을 포함한 다른 추출물이 검사되었다.시약 비용과 금 회수 효율이 과제입니다.티오요소는 스티브나이트를 [21]함유한 광석을 위해 상업적으로 개발되어 왔다.

시안화에 대한 또 다른 대안은 글리신 기반 리시바인트의 패밀리이다.GlyLeach™ 및 GlyCat™는 총칭하여 글리신 침출 기술 "GLT"[22]라고 합니다.글리신산나트륨 금속이온 선택성

법령

참고 항목: 금 시안화 금지

미국[23] 몬태나주와 [24]위스콘신주, 체코공화국,[25][26] 헝가리는 시안화물 채굴을 금지했다.유럽위원회는 기존 규정(아래 참조)이 적절한 환경 및 보건 [27]보호를 제공한다는 점에 주목하면서 그러한 금지 제안을 거부했다.루마니아에서 금 시안화를 금지하려는 여러 시도가 루마니아 의회에 의해 거부되었다.현재 루마니아에서는 시안화물 채굴 금지를 요구하는 시위가 벌어지고 있다(2013년 로치아 몬타너 프로젝트에 대한 루마니아 시위 참조).

EU에서 유해 화학물질의 산업적 사용은 1976년 다이옥신 재난 이후 도입된 원래의 세베소 지침(82/501/EEC[29])을 대체한 이른바 세베소 II 지침(지침 96/82/[28]EC)에 의해 통제된다."유리의 시안화물 및 용액 중 유리 시안화물을 방출할 수 있는 화합물"은 지하수 지침(Directive 80/68/EEC)[30]의 목록 I에 따라 더욱 제어되며, 이는 당시 또는 미래에 지하수의 수질을 악화시킬 수 있는 크기의 방류를 금지한다.지하수 지령은 2000년에 물 프레임워크 지령(2000/60/EC)[31]으로 대체되었다.

2000년 바이아마르의 시안화물 유출에 대응하여 유럽의회와 평의회는 추출산업 [32]폐기물 관리에 관한 지침 2006/21/EC를 채택했다.제13조 제(6)항은 "최상의 이용 가능한 기술을 사용하여 연못 내 약산 해리성 시안화물의 농도를 가능한 한 낮은 수준으로 낮출 것"을 요구하고 있으며, 2008년 5월 1일 이후에 시작된 모든 광산은 최대 10ppm 이상의 시안화물을 포함한 폐기물을 방출할 수 없으며, 그 이전에 건설되거나 허가된 광산은 처음에는 50ppm 이하로 허용된다.2013년에는 25파운드, 2018년에는 10파운드로 떨어졌다.

제14조에 따라 기업은 광산이 끝난 후 청소가 이루어지도록 재정보증을 서야 한다.이는 특히 EU에 금광 건설을 원하는 소규모 기업들이 이러한 종류의 보증을 할 수 있는 자금력을 갖추지 못할 가능성이 높기 때문에 영향을 미칠 수 있다.

업계에서는 기업의 시안화물 관리에 대한 제3자 감사를 통해 환경에 미치는 영향을 줄이기 위한 자발적인 '시아나이드 코드'[33]를 내놓았다.

레퍼런스

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외부 링크

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