힙 침출

Heap leaching
금 더미 침출물

힙 침출은 특정 광물을 흡수하는 일련의 화학반응을 이용해 광석에서 귀금속, 구리, 우라늄 등 화합물을 추출해 다른 지구물질과 분리한 후 다시 분리하는 데 사용되는 산업용 채굴 공정이다. 현장 채굴에서와 유사하게, 힙 침출수 채굴은 라이너에 광석을 설치한 다음 드립 시스템을 통해 광석에 화학물질을 첨가한다는 점에서 차이가 있는 반면, 현장 채굴에서는 이러한 라이너가 부족하고 광물을 얻기 위해 임산용 용액을 끌어올린다. 힙 침출은 플롯팅, 동요, 바트 침출 등 기존 처리방식에 비해 저렴한 비용으로 원하는 농축액을 생산해 현대 대규모 채굴작업에 널리 사용되고 있다.[1]

또한 덤프 침출은 대부분의 구리 채굴 작업에서 필수적인 부분이며 다른 요소들과 함께 생산된 재료의 품질 등급을 결정한다.

덤프 리싱이 채굴 공정에서 가지는 수익성, 즉 채굴 공정의 경제적 생존성에 실질적으로 기여할 수 있기 때문에, 침출 작업의 결과를 경제 전반적 프로젝트 평가에 포함하는 것이 유리하다.[2]

그 과정은 고대의 기원을 가지고 있다; 구리(황산철)를 제조하는 고전적인 방법 중 하나는 철 피라이트를 쌓고 그 더미에서 침출수를 채취하는 것이었다. 그리고 나서 철로 끓여서 철을 생산하는 것이었다.II) 황산염.[3]

과정

왼쪽: 광석 오염 방지 벌금. Right: 응고 후 광석 - 응고 후 광석 오염 개선.

채굴된 광석은 보통 작은 덩어리로 으깨어지며, 침출수로 관개하여 귀중한 금속을 용해할 수 있는 불침투성 플라스틱 또는 점토 선 침출물 패드에 쌓인다. 스프링클러가 관개를 위해 가끔 사용되는 반면, 보다 많은 작업에서는 증발을 최소화하기 위해 드립 관개를 사용하고 침출액의 보다 균일한 분포를 제공하며 노출된 광물을 손상시키지 않는다. 그리고 용액은 더미를 통해 스며들어 대상과 다른 미네랄을 모두 흡수한다. "레치 사이클"이라고 불리는 이 과정은 보통 단순한 산화 광석(예: 대부분의 금 광석)의 경우 1~2개월에서 니켈 라테 광석의 경우 2년이 걸린다. 그런 다음 용해된 광물을 함유한 침출액을 채취하여 대상 광물을 회수하기 위해 공정 공장에서 처리하고 어떤 경우에는 다른 광물을 침전시키고 시약 수준을 조정한 후 더미로 재활용한다. 대상 미네랄의 궁극적인 회복은 황화 구리 광석을 침출하는 광석의 30%에서 침출하기 가장 쉬운 광석의 90% 이상까지 다양하다.

힙 리딩 프로세스 중에 해결해야 할 필수 질문은 다음과 같다.[4]

  • 광석을 파쇄하는 투자는 잠재적 회복률과 회복률의 증가로 정당화될 수 있는가?
  • 경제적으로 치료할 수 있는 용액을 생산하기 위해 시간이 지남에 따라 산의 농도를 어떻게 변화시켜야 하는가?
  • 힙의 형태가 복구 및 솔루션 등급에 어떤 영향을 미치는가?
  • 특정 상황에서 침출액 품질이 임계 한계 이하로 떨어지기 전에 어떤 유형의 회수를 기대할 수 있는가?
  • 어떤 회복(정확한 조치)을 기대할 수 있는가?

최근 몇 년 동안, 더 효율적인 침출수를 허용함으로써 응집 드럼의 추가가 힙 침출과정에 개선되었다. 타이어 구동 세프로 응집 드럼과 같은 회전식 드럼 응집기는 찌그러진 광석의 미세한 부분을 더 균일한 입자로 응집시켜 작동한다. 이것은 침출액이 더미를 통해 스며들어 입자 사이의 채널을 통해 빠져나가는 것을 훨씬 쉽게 만든다.

응고 드럼을 추가하면 더 농축되고 균일한 혼합물을 얻기 위해 광석 잔해와 침출용액을 미리 혼합할 수 있고 침출물이 힙보다 먼저 시작되도록 할 수 있다는 이점도 추가된다.[5]

힙 침출물 설계는 지난 몇 년간 신소재 사용과 향상된 분석 도구를 통해 상당한 진전을 이루었지만, 산업 경험은 설계 프로세스를 라이너를 넘어 암석 더미 자체로 확장함으로써 상당한 이점이 있음을 보여준다. 광석의 물리적 및 유압적(유압적) 성질의 특성화는 광석의 주요 성질을 직접 측정하는데 초점을 맞춘다. 즉, 다음과 같다.

  • 힙 높이와 광석 대량 밀도 사이의 관계(밀도 프로파일)
  • 대량 밀도와 과대합성 용량 사이의 관계(전도도 프로파일)
  • 대량 밀도, 다공성 및 그 구성 요소 사이의 관계(마이크로 및 매크로)
  • 수분 함량과 퍼콜레이션 용량의 관계(전도 곡선)
  • 앞서 언급한 매개변수와 광석 준비 작업(광석 채굴, 파쇄, 응집, 경화 및 배치 방법) 간의 관계

이론 및 수치 분석과 운영 데이터는 이러한 기본 메커니즘이 규모, 차원성, 이질성에 의해 제어된다는 것을 보여주는데, 이 모든 것이 실험실에서 현장까지 야금 및 유체역동성의 확장성에 악영향을 미친다. 이러한 메커니즘의 해제는 힙의 수명 전체에 걸쳐 울려 퍼질 많은 실제적이고 재정적인 문제를 야기할 수 있다. 공통으로 채용되는 야금 시험과 실시간 3D 모니터링을 통해 수집된 데이터의 통합을 넘어 힙 환경의 물리화학 특성에 대한 보다 완벽한 대표성을 확보한다. 이렇게 이해도가 향상되면 힙 내에서 진정으로 대표적인 환경의 표본이 생성된다는 측면에서 정확도가 상당히 높아진다.[6]

위에서 파악한 특성을 고수함으로써 힙 침출수 환경에 대한 보다 포괄적인 관점을 실현할 수 있어 산업계가 사실상의 블랙박스 접근 방식에서 물리화학적으로 포괄적 산업용 원자로 모델로 이동할 수 있다.

귀금속

부순 광석은 희석된 알칼리성 청산가리로 관개한다. 임산용액에 용해된 귀금속을 함유한 용액은 찌그러진 광석을 통해 계속 스며들어 그것이 저장용액(예약용액) 연못으로 흘러 들어가는 더미 하단의 라이너에 도달할 때까지 계속된다. 임산용액에서 귀금속을 분리한 후 희석된 청산가리용액(현재의 "바렌용액"이라 함)은 보통 힙리치 공정에서 재사용하거나 가끔 산업용수처리시설로 보내어 남아있는 청산가리를 처리하고 잔류금속을 제거한다. 열대 지방과 같은 매우 높은 강우량 지역에서는 처리 후 환경에 배출되는 여분의 물이 있는 경우도 있으며, 치료가 제대로 수행되지 않을 경우 수질 오염이 발생할 수 있다.[citation needed]

이 방법을 통해 금반지 1개를 생산하면 20t의 폐자재를 발생시킬 수 있다.[7]

추출 단계에서 금 이온은 청산가리와 함께 복잡한 이온을 형성한다.

금의 회복은 재반복으로 쉽게 달성할 수 있다.

용액에서 금을 제거하는 가장 일반적인 방법은 활성탄을 사용하여 선택적으로 흡수하거나, 금과 아연의 침전을 유발하기 위해 아연 분말을 첨가하는 메릴-크로웨 공정이다. 미세한 제품은 도레(금은실버 바) 또는 아연금 슬러지로 다른 곳에서 정제할 수 있다.

동광

황산이 광석에서 구리를 녹이는 데 쓰이는 것을 제외하면 위의 청산가리 방법과 비슷하다. 산은 용제 추출 회로에서 재활용되며(용제 추출 전기화, SX/EW 참조) 침출물 패드에서 재사용된다. 부산물은 철이다.II) 황산염, 자로사이트는 피라이트를 침출하는 부산물로 생산되며, 때로는 그 과정에 필요한 황산과 같은 황산도 생산된다. 침출 주기가 많이 다르고 황화 침출물에는 박테리아, 즉 생물 침출물이 필요하지만 산화물과 황화 광석은 모두 침출물이 가능하다.

2011년, 힙 침출과 현장 침출 모두 세계 생산량의 22%인 340만톤의 구리를 생산했다.[8] 가장 큰 구리 더미 침출수는 칠레, 페루, 그리고 미국 남서부에 있다.

힙 침출은 낮은 비용 프로세스지만, 보통 60-70%의 복구율을 가진다. 그것은 보통 낮은 등급의 광석으로 가장 수익성이 높다. 더 높은 등급의 광석은 대개 더 복잡한 제분 과정을 거치게 되는데, 더 높은 수준의 복구가 추가 비용을 정당화한다. 선택한 과정은 광석의 특성에 따라 달라진다.

최종 산물은 음극동이다.

니켈 광석

이 방법은 시안화 용액 대신 황산을 이용해 부순 광석에서 대상 미네랄을 용해한다는 점에서 구리법과 같은 산성 더미 침출법이다. 필요한 황산의 양은 구리 광석보다 훨씬 많으며, 광석 톤당 1,000 kg에 달하지만, 500 kg이 더 흔하다. 이 방법은 원래 호주 광부 BHP가 특허를 냈으며, BHP의 전 소유 자회사인 콜롬비아의 세로 마토소, 브라질의 베일, 유럽 니켈이 터키의 암석 라테이트 퇴적물, 핀란드의 탈비바라 광산과 발칸, 필리핀의 발칸 광산을 위해 상용화되고 있다. 현재 영업 중인 상용 규모의 니켈 라테이트 힙 침출수는 없지만 핀란드에는 황화수소 HL이 있다.

침출액으로부터의 니켈 회수는 구리보다 훨씬 복잡하고 철분과 마그네슘 제거의 다양한 단계가 필요하며, 그 과정에서 침출된 광석 잔류물("리피오스")과 화학 침전물(주로 철산화물 잔류물, 황산 마그네슘, 황산칼슘)이 거의 동일한 비율로 회수 공장에서 생성된다. 따라서, 니켈 힙 침출의 독특한 특징은 미행 처리 구역의 필요성이다.

최종 생산물은 니켈 수산화물 침전물(NHP) 또는 혼합금속 수산화물 침전물(MHP)일 수 있으며, 금속 니켈을 생산하기 위해 기존 제련에 따른다.

우라늄 광석

우라늄에 대한 힙 침출수 회수 다이어그램(미국 NRC)

산화 구리 더미 침출과 유사하며, 또한 희석된 황산을 사용한다. 리오 틴토는 이 기술을 나미비아와 호주에서 상용화하고 있으며, 프랑스 핵연료 회사인 오라노는 2개의 광산과 나미비아를 보유하고 있으며, 몇몇 다른 회사들은 그 타당성을 연구하고 있다.

최종 제품은 옐로케이크 제품이며 연료 등급의 사료를 생산하기 위해서는 상당한 추가 처리가 필요하다.

기구

대부분의 광업 회사들이 이전에 받아들여졌던 스프링클러 방식에서 실제 광석에 가까이 시안화나 황산을 포함한 선택 화학 물질들이 서서히 떨어지는 형태로 변화해 왔지만,[9] 힙 리치 패드는 몇 년 동안 크게 변하지 않았다. 패드의 주요 범주는 여전히 재래식, 덤프 리치, 계곡 채우기, 온/오프 패드의 네 가지 범주가 있다.[10] 일반적으로 각 패드에는 각 패드당 하나의 지엠브레인 라이너만 있으며, 최소 두께는 1.5mm로 보통 두께가 두껍다.

디자인에서 가장 단순한 기존의 패드는 대부분 평평하거나 부드러운 부위에 사용되며, 부순 광석의 얇은 층을 가지고 있다. 덤프 리치 패드는 더 많은 광석을 가지고 있고 보통 덜 평평한 지형을 다룰 수 있다. 계곡 채우는 계곡 바닥이나 그 안에 떨어지는 모든 것을 담을 수 있는 층에 위치한 패드다. 온/오프 패드에는 패드에 상당히 큰 하중을 가한 후 매 사이클 후에 패드를 제거하고 다시 장착하는 작업이 포함된다.

이전에 약 15미터 깊이의 땅을 파던 많은 광산들이 그 어느 때보다도 더 깊이 파내서 재료들을 채굴하고 있는데, 이는 지반이 옮겨지는 것을 수용하기 위해서는 패드가 더 작은 지역에 들어 있는 찌그러진 광석으로부터 더 높은 무게를 지탱해야 한다는 것을 의미한다(Lupo 20).10).[11] 이러한 증가는 수율 또는 광석의 품질 저하와 더불어 라이닝의 약점 또는 압력 증강이 발생하는 영역에 잠재적으로 발생한다. 이 증축은 여전히 라이너에 구멍을 낼 수 있는 가능성을 가지고 있다. 2004년 현재 쿠션 천은 너무 큰 표면에 너무 큰 무게를 두면 위험을 증가시키는 경향이 있기 때문에 잠재적 구멍과 누수를 줄일 수 있는 쿠션 천은 여전히 논의되고 있다(Thiel과 Smith 2004).[12] 또한, 일부 라이너들은 그 조성에 따라, 라이너의 성공에 영향을 주기 위해 화학적 침출물의 산뿐만 아니라 토양에 있는 소금과 반응할 수 있다. 이것은 시간이 지남에 따라 증폭될 수 있다.[citation needed]

환경 문제

효과

맷집 채굴은 밀링과 비교했을 때 동등한 양의 광물을 추출하기 위해서는 광석의 야금 처리(배출)를 줄여야 하기 때문에 낮은 등급의 광석이 대량으로 쌓이면 효과가 좋다. 현저하게 감소된 처리비용은 보통 약 60-70%의 감소된 수익률로 상쇄된다. 힙 침출에 의한 전반적인 환경 영향의 양은 종종 더 많은 전통적인 기술보다 낮다.[citation needed] 또한 많은 사람들이 환경 대안으로 여기는 이 방법을 사용하기 위해 에너지 소비를 덜 요구한다.

정부규정

미국에서는 1872년의 일반 채굴법이 공공영역에서 탐사하고 채굴할 수 있는 권리를 주었다. 원래의 법은 채굴 후 매립을 요구하지 않았다(Woody et al. 2011). 연방 토지에 대한 채굴된 토지 매립 요건은 1976년 연방 토지 정책 및 관리법이 통과되기 전까지 주의 요건에 따라 결정되었다. 현재, 연방 토지에서의 채굴은 채굴을 시작하기 전에 정부가 승인한 채굴 및 매립 계획을 가지고 있어야 한다. 간척 채권이 필요하다.[13] 연방, 주 또는 개인 토지에 대한 채굴은 공기청정법과 물청정법의 요건에 따른다.

매립 문제에 제안된 한 가지 해결책은 채굴할 토지의 사유화(Woody et al. 2011)이다.

문화 및 사회적 관심사

환경보호운동이 일어나면서 사회정의에 대한 인식도 높아졌고, 최근 광업도 비슷한 경향을 보이고 있다. 잠재적 광산 현장 근처에 위치한 사회는 그들의 환경이 결국 사회 구조, 정체성 및 신체 건강의 문제를 야기할 수 있는 채굴된 토지(공용 또는 민간)의 변경에 의해 영향을 받기 때문에 부정에 노출될 위험이 증가한다(Franks 2009).[14] 많은 사람들은[who?] 두 이익 집단이 미래의 목표에서 공유되고 동등한 목소리와 이해력을 가졌을 것이기 때문에 지역 시민들을 통해 광산 권력을 순환시킴으로써 이러한 의견 불일치를 완화시킬 수 있다고 주장해왔다. 그러나 기업의 광업 이익과 지역의 사회적 이익을 일치시키는 것은 종종 어려운 일이며, 돈은 종종 의견 불일치의 성공에 결정적인 요인이 된다. 지역 환경과 사회에 관한 문제에서 지역사회가 타당한 이해와 힘을 가지고 있다고 느낄 수 있다면, 그들은 광산에서 오는 긍정적인 이익을 더 잘 받아들이고 장려할 뿐만 아니라, 로카에 대한 그들의 친밀한 지식을 이용하여 침출 채굴을 쌓는 대안적인 방법을 더 효과적으로 홍보할 수 있다.l 지리학 (Franks 2009).

예

참고 항목

참조

  1. ^ 피터슨, J, & 딕슨, D. G. (2002) 찰카피라이트 농축액의 열성 적층물. 광물 공학, 15(11), 777-785.
  2. ^ 부파드, 실비 C, 데이비드 G. 딕슨. "적층 침출 공정의 유체역학에 대한 연구." 금속 및 재료 거래 B 32.5(2001): 763-776.
  3. ^ 18세기 중반의 산업 잉글랜드, 자연, Vol, 83, 2113, 1910년 4월 28일 목요일; 267페이지.
  4. ^ 로만, 로널드 J, 블레어 R. 베너, 그리고 조지 W. 베커. " 힙 침투를 위한 투과 모델 및 스케일업 적용." TRANS SOC MIN ENG, AIME 256.3 (1974년): 247-252.
  5. ^ "Agglomeration Drums in the Heap Leaching Process". FEECO International, Inc. Retrieved 21 February 2013.
  6. ^ 구즈만-구즈만, A. Y. 카세레스 에르난데스, O., 스리바스타바, R. & W. 존스, J. (2014) 힙 침출 성능을 향상시키기 위한 통합 프로세스 제어 페루 리마에서 열린 제2차 힙 리치 솔루션 국제회의에서 발표한 논문.
  7. ^ Gage B. & G. 2008. 아메리칸 인어런스. USA: 휴먼 라이츠 워치.
  8. ^ 미국 지질 조사, 2011 광물 연감 - Copper, 2012.
  9. ^ Krauth, Richard G. 1991년 Hip Leach Mining을 위한 제어된 Percolation System 및 Method. 미국 특허 5,005,806. 1991년 4월 9일.
  10. ^ 힙 리치 패드 설계 문제 실무 검토의 Thiel, Richard 및 Mark E. Smith 2004 State. 지오텍스틸레스 및 지엠브레인 22(5): 555-568
  11. ^ Lupo, John F. 2009 Liner 시스템 설계로 힙 침출물 패드용. 지오텍스틸레스 및 지엠브레인 28(12): 163-173
  12. ^ 힙 리치 패드 설계 문제 실무 검토의 Thiel, Richard 및 Mark E. Smith 2004 State. 지오텍스틸레스 및 지엠브레인 22(5): 555-568
  13. ^ 네바다 주 광물 부서, 현대 광업 재활용 웨이백 머신에 2013-07-02 보관
  14. ^ 프랭크스, 다니엘 2009 광산-지역사회 분쟁 피해: 대화에서 공유된 미래로. 인: 자크 위어츠와 크리스 모란 광산업 환경문제에 관한 제1차 국제세미나 진행. 엔비로민 2009, 칠레 산티아고(x-x) 2009년 9월 30일 10월 2일

외부 링크