KR910005057B1 - 티탄, 크롬, 철등을 함유한 혼합 금은 광석으로부터의 백금, 팔라듐 제련법 - Google Patents

Abstract

내용 없음

Description

티탄, 크롬, 철등을 함유한 혼합 금은 광석으로부터의 백금, 팔라듐 제련법

본 발명은 전국에 널리 산재되어 있으면서도 사장되고 있는 티탄, 크롬, 철등을 함유한 혼합 금, 은 광석으로부터 손쉽게 백금, 팔라듐을 채취할 수 있는 백금, 팔라듐 제련법에 관한 것이다.

금, 은 제련용 광석은 일반적으로 광석구성 성분이 규석, 석회석, 유화철등이 모암을 이루고 있고, 통상적으로 용융, 아말감, 청화의 세공정을 겨쳐 금, 은을 제련해 왔으나, 티탄, 크롬, 철등을 함유한 혼합 금, 은 광석을 이러한 통상적인 습식 또는 건식법으로는 금, 은이 채취되지 않으므로 지금까지는 티탄, 크롬, 철을 함유한 혼합 금, 은 광석에는 금, 은이 함유되어 있지 않은 것으로 단정되어 왔다.

이를 좀더 자세히 설명하면 티탄, 크롬, 철이 함유된 금, 은 광석은 티탄, 크롬등의 고온 용융금속이 금, 은을 감싸고 있어서 이 고온 용금금속이 용융되기 전에는 금, 은의 함유 여부를 확인할 수 없는데, 현행 통상의 금, 은 제련법은 광석(금, 은함유 보통광석)과 용제를 중량비로 광석을 1000으로 할 때 소석회 : 300, 붕사 : 100, 형석 : 100, 규사 : 100, 탄소 : 50 리서어지 또는 동 : 200의 비율로 배합하여 1200-1300℃에서 용융제련이 가능하나, 티탄, 크롬등 고용융금속을 함유한 금, 은 광석은 통상적인 상기의 방법으로는 제련이 불가능한 것이다.

본 발명은 이러한 점에 감안하여 창안한 것으로써, 용융온도의 소정과 특수한 용제를 배합 사용하여 금, 은이 방해를 받지 않고 용융되어 메탈과 슬래그(Slag)가 용이하게 분리 형성되므로 그 메탈에서 금, 은을 분리 채취하여 정련함을 목적으로 한다.

본 발명의 목적 대상 광석의 성분은 대략 다음과 같다.

본 발명을 각 공정별로 상세히 설명하면 다음과 같다.

[제1공정] 광석의 파쇄 분쇄 및 선광

분쇄하기에 용이하게 광석을 약 3cm 크기로 파쇄한 다음 분쇄기에서 부유선광 또는 비중선광에 적합한 립도인 약 70mesh로 분쇄하여 선광한다. 이때 금 30g/톤, 은 6000g/톤, 백금 65g/톤, 팔라듐 650g/톤의 원광석 4톤을 선광한 정광석의 풀위는 금 117g/톤, 은 23500g/톤, 백금 235g/톤, 팔라듐 2350g/톤 정도의 품위의 광석을 얻는다.

[제 2공정] 원료(광석 및 용제)의 배합

제1공정에 의해 분쇄선광된 광석분을 아래의 용제들과 배합기에서 배합하되 배합비는 다음과 같다.

[제3공정] 단결(Briquetting)

용융로 내부의 공기 소통을 원활히하여 용융 온도상승을 효과적으로 촉진하기 위해 배합된 원료를 단결기에서 약 3cm크기로 괴상화 한다.

[제4공정] 용융

단결된 원료를 용융로에서 1800-2000℃로 가열용융하여 90-100분간 지속하여 메탈(Cu-Zu-metal)과 슬래그(Slag)로 분리시킨다. 이때 1800℃이하가 되면 광석 성분 중 일부 고융점 광물 성분이 미용융상태가 되어 금속의 환원 침강이 불량하고 광재에 유용금속 성분이 잔류한다. 또한 온도가 2000℃이상 과열되면 화학 반응의 격열로 노내벽의 침식의 주요인이 된다.

[제5공정] 정련 및 정제

1) 침강된 메탈은 다시 소형 도가니에서 재용융하여 수사(水射)해서 임상화 한다. 이것을 100mesh로 분쇄하여 왕수로 용해시키고 용해된 용액 24시간 공냉하면 염화은(AgCl)이 침전된다. 이때 100mesh 정도가 왕수에 용해 작용속도가 빠르고 안정하다. 이보다 입도가 클경우는 화학작용이 격열하며 용해시간이 오래 소요된다. 100mesh 보다 미분쇄시는 불필요한 경비가 소모된다.

2) 침전된 염화은과 용액을 여과 분리하여 이 용액을 요소 또는 과산화수소로 완전 중화시킨 후 아유산소다(Na₂SO₄·7H₂O)를 투입하여 약 72시간 공냉하면 금(Au)이 침전되고, 침전된 금을 여과하여 용액과 분리시킨다.

이상과 같은 제련 공정에 사용된 특수용제의 특성 및 작용효과에 대해 구체적으로 기술한다.

본 발명에 사용되는 혼합 광석의 주요 구성성분은 철, 티탄, 규석, 크롬, 닉켈, 코발트, 바나듐등 고온융점 광물이 85-87% 정도 혼합 구성되어 있고, 그 구성체에 금, 은, 백금, 팔라디움등 유용금속이 함유되어 있으므로 목적 금속의 환원 침강 및 광재 형성 작용을 화학적으로 용이하게 진행시키기 위해서는 특수용제 사용이 불가결한 것이다.

1) 가성소다

알카리성 융제로서 탄산소다와 함께 철, 티탄, 규사의 용융작용을 촉진한다. 본 발명의 배합 수치를 미달할 시는 초석과 화학적 상호반응 부족으로 용융상태의 불량으로 광채에 목적 유용금속이 다량 잔류하고 초과시는 화학반응 작용의 과잉으로 용융노내벽의 침식등을 초래한다.

2) 초석

산화성 융제로서 철, 크롬용융 촉진제로 사용되고 가성소다, 탄산소다와 함께 티타늄, 닉켈, 코발트, 비소의 용융에 상호 반응작용을 한다. 배합량이 부족할 시는 용융 상호반응 작용이 활발치 못하여 광재 형성이 불양하고 과다시는 노벽의 침식을 가져온다.

3) 아연, 동, 합금분, 탄소, 망초(아유산소다, 유화소다)

강력한 환원 침강제로서 금, 은, 백금, 팔라듐의 환원 작용에 가장 적합하고, 아연, 동 합금분은 촉매제 역할도 한다. 배합량의 부족시는 광재에 목적 금속이 잔류하고 과다시는 용융비, 정제비과중을 초래한다. 망초, 유화소다, 아유산소다가 과다시는 노벽을 손상시킨다.

4) 형석 소석회, 중탄산소다, 규사, 붕사

비철금속 제련에서 형석, 소석회, 중탄산소다는 철분제거제, 열처리제로서 가열효과 상승과 광재 형성의 모체를 이루고, 규사는 특히 광재를 유리질로 만들어서 환원금속의 잔류를 억제하고, 붕사는 광재의 부상작용을 촉진시킨다. 배합량의 부족시는 가열효과 및 광재 형성의 불양을 초래하고 과다시는 용융비의 과중 및 노벽 손상을 초래한다.

5) 용융온도가 목적하는 온도보다 낮을시는 광석 성분중 미용융 성분이 발생하여 목적 금속이 환원침강이 어렵고 온도가 너무 높을시는 화학반응의 격열로 노벽의 침식이 초래된다.

상기 제5공정에서 금, 은을 채취한 여액중에 함유되어 있는 유용금속이 백금(Pt), 팔라듐(Pd) 채취법에 관해서 기술한다.

1) 백금(Pt) 제련법

금, 은을 침전 여과하여 채취하고 남은 용액을 공냉한후 황색의 침전물이 생성될때까지 염화 암모늄(NH₄Cl)을 투입한다.

이와 같은 침전물의 여과 채취 작업을 황색 침전물이 생성되지 않을 때까지 3-4회 반복하여 채취된 침점물을 매칠알콜로 2-3회 세척하여 건조한후, 침점물에 대하여 붕사 40%, 소다회 40%, 규사 10%, 탄소 5%를 중량비로 배합하여 2000℃까지 가열 용융하면 슬래그와 분리되어 순도 90-99.5%의 백금 200g/톤이 얻어진다.

이때 붕사만 100% 사용하여도 얻을 수 있다.

이때 침전물을 물세척하면 백금, 팔라듐 침전물은 물에 용해되는 성질이 있어 메칠알콜로 세척해야 한다.

또한, 용융온도 2000℃는 백금의 융점을 기준하여 조정하는 것이며 미달시는 슬래그의 형성불량으로 백금의 회수율이 낮아진다.

상기 백금을 채취한 여과 용액에 용액의 약 20%(중량비)의 질산(HNO₃)을 가하여 90℃로 가열하고 이에 염화 암모늄을 첨가하여 갈색의 침전물이 생성할때까지 진행시킨다.

이와 같은 침전물의 여과 채취작업을 3-4회 반복하되 갈색의 침전물이 생성되지 않을때까지 진행한다.

이와 같이 채취한 침전물을 메칠알콜로 2-3회 세척하여 건조한후 침점물에 대하여 붕사 40％, 소다회 40%, 규사 10%, 탄소 5%를 배합하여 1700℃까지 서서히 가열 용융하면 슬래그와 분리되어 99.0-99.7%의 팔라듐 2000g/톤을 얻을 수 있다.

이때 붕사만 100% 사용하여도 얻을 수 있다.

또한 질산을 20% 첨가하여 90℃로 가열하는 이유는 백금을 침전시킬 때 사용한 염화 암모늄의 작용으로 용액중에 용해되어 있는 금속을 재용해시켜서 각 금속 분자럴 각각 분리 유리시키고, 용액중에 잔류한 염화 암모늄을 용해 중화시키는데 있다.

1700℃로 서서히 가열하는 이유는 팔라듐 융점을 기준하는 것이며 온도 미달시는 팔라듐 회수율이 낮아진다.

상기한 제련 공정을 도표로 나타내면 별첨 고정도와 같다.

이때 사용되는 용제의 작용효과는 다음과 같다.

염화 암모늄 : 환원 및 침강제로서 침강작용을 한다.

메칠알콜 : 물로 세척하면 침전물이 용해되므로 메칠알콜로 세척해야 한다.

붕사 : 광재의 부상과 규사와 같이 슬래그에 유용금속의 잔류를 억제한다.

소다회 : 열처리제로서 용융을 돕는다.

규사 : 슬래그를 유리질로 형성해서 금속의 잔류를 억제한다.

탄소 : 환원제로서 환원 작용을 한다.

본 발명은 우리나라 전국에 산재되어 사장되고 있는 티탄, 크롬, 철을 함유한 혼합 금, 은 광석으로부터 금, 은을 채취하고 폐자원을 활용할 수 있는 유용한 발명인 것이다.

Claims (1)

1. 발명의 상세한 설명에서 기술한 바와 같은 제1공정-제5공정에서의 금, 은 침전물을 여과 분리한 용액을 공냉후 황색의 침전물이 생성될 때까지 염화 암모늄을 투입하여 여과분리하되 황색 침전물이 안생길 때까지 3-4회 반복하여 채취된 침전물을 메칠알콜로 2-3회 세척하여 건조한 후 침전물에 대하여 중량비로 붕사 40%, 소다회 40%, 규사 10%, 탄소 5%를 배합하여 서서히 가열 용융하여 슬래그와 분리하는 백금 제련 공정과, 상기 백금을 채취한 여과 용액에 대하여 약 20%(중량비)의 질산(HNO₃)을 가하여 90℃로 가열한 후 갈색의 침전물이 생성될때까지 염화 암모늄을 투입하여 여과 분리한 갈색의 침전물이 안생길때까지 3-4회 반복하여 채취된 침전물을 메칠알콜로 2-3회 세척하여 건조한후 침전물에 대하여 중량비로 붕사 40%, 소다회 40%, 규사 10%, 탄소 5%를 배합하여 서서히 가열 용융하여 슬래그와 분리하는 팔라듐 제련 공정을 특징으로 하는 티탄, 크롬, 철 등을 함유한 혼합 금, 은 광석으로부터의 백금, 팔라듐 제련법.

   요약서

   티탄, 크롬, 철을 함유한 혼합 금, 은 광석을 가성소다, 촉석등외 기타 8종류의 용제와 적정 배합비로 배합 가열용융시켜 메탈과 슬래그를 분리시킨후 이를 정련 및 정제시키는 금, 은 채취과정에서 금, 은을 침전 여과하여 채취하고 남은 용액에 염화 암모늄을 투입시켜 이 침전물을 메칠알콜로 세척, 건조하고 붕사, 소다회, 규사, 탄소등을 적정 중량비로 배합시켜 가열 용융시킴으로써, 얻어지는 백금의 제조방법과 위 백금을 채취한 용액에 질산을 가하여 가열하고 이에 염화 암모늄을 첨가후 메칠알콜로 세척 건조시킨다음 붕사, 소다회, 규사, 탄소등을 적정 중량비로 배합하여 가열용융시킴으로써 얻어지는 팔라듐의 제조방법을 포함하는 티탄, 크롬, 철을 함유한 금, 은 광석으로부터의 백금, 팔라듐 제련법.