황금 회수용 활성탄: 소규모 채광에서 어떻게 작동하나요

활성탄을 이용한 금 흡수의 과학

활성탄은 소규모 금 채굴에 매우 적합한 흥미로운 구조를 가지고 있습니다. 이는 많은 작은 구멍을 가지고 있으며, 이러한 미세 다공성 구조는 특별한 기능을 수행할 수 있게 해줍니다. 활성탄은 화학흡착이라는 과정을 통해 싸이안화물 용액에서 금을 선택적으로 흡수할 수 있습니다. 활성탄은 500에서 1500 m²/g에 이르는 큰 표면적을 가지고 있어, 금-싸이안화물 복합체가 부착할 수 있는 많은 장소를 제공합니다. 소규모 채굴 작업에서는 일반적으로 교반되거나 진동되는 탱크에서 이러한 과정이 이루어집니다. 탄 입자는 이러한 탱크 내부에서 움직이며 가능한 한 많은 금이 포함된 펄프와 접촉할 수 있도록 합니다. 이는 대규모 CIP/CIL 시스템과는 다소 다릅니다. 제한된 예산과 인프라로 작업하는 수작업 채굴자들은 보통 설치 및 관리가 더 쉬운 단순한 컬럼 기반 설계를 사용합니다.

작은 규모의 금 추출을 위한 단계별 구현

금 회수에서 활성탄이 이론적으로 어떻게 작동하는지 알았으니, 이제 소규모 광부들이 이를 과정에서 실제로 어떻게 사용하는지 살펴보겠습니다. 먼저, 그들은 광석을 75μm 크기의 입자로 분쇄합니다. 그런 다음, 그들은 분쇄된 광석에서 금을 용출하기 위해 싸이안화물을 사용합니다. 금을 포함한 용액, 즉 임신된 용액은 활성탄으로 가득 찬 반응기들을 통과합니다. 12~24시간 동안 탄소는 일반적으로 톤당 300~600g의 상당량의 금을 흡수할 수 있습니다. 광부들은 공정이 원활하게 진행되도록 정기적으로 탄소를 교체해야 합니다. 탄소가 금으로 가득 차면, 그들은 그것을 꺼내 산 세척을 실시합니다. 그런 후, 그들은 열을 사용하여 탄소를 재활성화하여 다시 사용할 수 있도록 합니다. 서아프리카 광산에서는 모듈형 처리 장치에서 코코넛 껍질 탄소를 사용하여 현장 테스트가 수행되었습니다. 이러한 테스트 결과는 하루에 1~10톤의 광석만 처리하는 운영에 비추어 볼 때 금 회수율이 85~92%에 달한다는 것을 보여주었습니다. 이는 매우 좋은 성과입니다.

공예 광산에서 최적의 활성탄 선택하기

우리는 소규모 금 채굴 과정을 살펴보았지만, 이 광부들은 어떻게 적절한 활성탄을 선택할까요? 음, 탄소의 구멍 크기가 중요한 요소입니다. 2-50nm 크기의 메조포어는 금-시안화물 복합체가 갇히기에 적합합니다. 현장 시험에서는 코코넛에서 유래된 탄소가 석탄으로 만든 탄소보다 18% 더 많은 금을 흡수할 수 있었습니다. 광부들이 활성탄을 선택할 때에는 두 가지 중요한 사항을 확인해야 합니다. 하나는 최소 1000 mg/g이어야 하는 요오드 수치이고, 다른 하나는 최소 95% 이상의 내마모성을 의미하는 경도입니다. 최근에는 흥미로운 발전이 이루어졌습니다. 사람들은 농업 폐기물, 예를 들어 바이오매스에서 활성탄을 만들고 있습니다. 파일럿 프로젝트에서 이러한 방식은 비용을 줄이면서도 금을 엘류션(탈출)할 수 있는 효율이 90-94%에 달해 가능성을 보여주고 있습니다.

콤팩트 회수 시스템에서의 일반적인 과제 극복하기

적절한 탄소를 선택하는 것이 중요하지만, 소규모 금 회수 시스템에서도 몇 가지 과제가 있습니다. 큰 문제 중 하나는 탄소 오염입니다. 환경에 유기 오염 물질이 있을 경우 탄소의 금 흡착 용량이 40-60% 감소할 수 있습니다. 인도네시아 지역 광산과 같은 곳에서는 이를 해결하는 방법을 찾았습니다. 그들은 과산화수소를 사용하여 용액을 사전 산화시키고, 이는 매우 효과적입니다. 또 다른 문제는 특히 플레이서 광상에서 발생하는 수은 경쟁입니다. 그러나 이 문제에도 해결책이 있습니다. 황이 함유된 수정된 탄소는 금을 선택적으로 흡수하는 데 30% 더 효과적일 수 있습니다. 또한 휴대용 XRF 분석기도 이용 가능합니다. 이는 채광업자들이 실시간으로 탄소 상태를 확인할 수 있도록 해주어 매우 유용합니다. 이로 인해 최적의 탄소 교체 시점을 파악하고, 결과적으로 재제 비용을 18-22% 절감할 수 있습니다.

회수 효율성을 극대화하기 위한 고급 기술

우리는 도전 과제들에 대해 이야기하고 그것을 어떻게 극복할지 논의했지만, 금 회수를 더욱 효율적으로 만드는 방법은 무엇일까요? 매우 유용한 몇 가지 고급 기술이 있습니다. 예를 들어, 펄스 엘류션 시스템은 3% NaOH/0.2% NaCN 용액을 110°C에서 사용합니다. 이 방법으로 그들은 단지 6시간 주기로 흡착된 금의 98%를 회수할 수 있습니다. 이는 과거 방식이 72시간이 걸렸던 것과 비교됩니다. 짐바브웨 협동조합에서는 흡착 중 용액의 pH를 10.5-11.0 사이로 유지함으로써 생산량을 23% 증가시킬 수 있음을 발견했습니다. 또한 새로운 전기화학적 탈착 기술도 등장하고 있습니다. 이러한 기술은 높은 온도를 사용하지 않고도 금의 99.5%를 제거할 수 있어 오프그리드 운영에서 특히 유용합니다. 태양광으로 구동되는 반응기를 사용하는 경우에도 매우 효과적입니다.

환경을 고려한 지속 가능한 채굴 실천

효율성은 중요하지만, 오늘날의 세계에서는 지속가능성도 큰 문제입니다. 콜롬비아 소규모 광산에서는 폐쇄형 탄소 재생 시스템을 도입했습니다. 이러한 시스템은 매우 효과적입니다. 이 시스템은 신규 원시탄의 필요성을 65% 줄일 수 있습니다. 또 다른 지속가능한 옵션으로는 맥아더 너트 껍질로 만든 바이오차를 사용하는 것이 있습니다. 이는 상업용 활성탄과 동등하게 작동하며, 동시에 지역 공급망을 형성하는 데 도움을 줍니다. 물도 채광에서 중요한 문제입니다. 5-7 m³/톤의 높은 물 수요를 해결하기 위해 그들은 우수를 수집하는 시스템을 통합했습니다. 또한 침전지와 활성탄 필터를 사용합니다. 이를 통해 그들은 처리 과정에서 사용된 물의 95%를 재사용할 수 있어, 환경 보호청(EPA) 배출 기준을 충족하고 환경적으로 더 친화적인 방식으로 운영할 수 있습니다.