부유선별법을 이용한 복합 황화광으로부터 황비철석 제거

Abstract

In korea, Janggun mine that produces the concentrate of galena (PbS) /sphalerite (ZnS) containing arsenic of 1.3% charges a penalty of US$ 3/ton to LS-Nikko smelter. Hence in this work, flotation tests for removal of arsenopyrite (FeAsS) from sulfide minerals were carried out using lab scale flotation cell, which maintain grade and recovery of PbS and ZnS in comparison to flotation plant. Particularly, this study was focused on investigating the combination of several chemical reagents (depressant, collector, activator and etc.) that affect flotation performance. In the straight differential flotation for PbS, a PbS grade of 67.80% and a recovery of 80.2% could be obtained with FeAsS removal of 84.1% (0.2% As) under the conditions of 20% feed solids concentration, pH 8.5, 50g/t frother (AF65), 50g/t collector (AP242) and 600g/t As depressant (NaHSO3) and 600g/t Zn depressant (ZnSO4). In the ZnS flotation, the maximum separation achievable for ZnS using froth flotation has been shown to be a grade of 50.27% and a recovery of 88.7%. At this time, FeAsS removal of 87.8% (0.16% As) could be successfully accomplished under pH 11, and 1.2kg/t Zn activator (CuSO4), 100g/t frother (AF65), 100g/t collector (AP211) and 400g/t As depressant (NaHSO3).| 세계의 주요국들은 산업의 근간이 되는 광물자원 가격의 상승과 자원의 고갈에 대비하여 자국은 물론 해외 광물자원의 개발 및 투자를 확대하고 있다. 에너지 및 광물자원의 97% 이상을 해외에 의존하고 있는 우리나라 또한 해외자원 투자·개발을 장려하고 있으며 5대 전략광물을 지정하는 등 광물자원 확보를 위한 노력을 기하고 있는 실정이다. 한편 국내 광업계는 매장량의 고갈 및 저품위화로 인하여 대부분의 광산이 폐광상태였으나 광물 가격의 상승, 선별기술의 발달 및 정부의 지원 등으로 다시 가행되는 광산이 생겨나고 있다. 이중 개발 및 부가가치가 큰 금속광산의 경우, 경북 봉화군에 위치한 장군광산은 주로 연·아연광이 채광 및 생산되고 있다(최도영, 2011). 연·아연광의 주 광물은 일반적으로 방연석(PbS), 섬아연석(ZnS) 및 황비철석(FeAsS)으로 다른 황화광물들과 함께 부존한다. 특히 섬아연석은 거의 방연석과 함께 수반되어 나타나며 이들은 단독으로 거의 산출되지 않는 것으로 알려져 있다. 방연석과 섬아연석의 분리는 대부분 부유선별법에 의해 처리되고 있다. 이들의 대표적인 분리공정은 먼저 방연석을 직접우선부선하고 섬아연석을 억제시켜 방연석을 정광으로 1차적으로 처리하고 1차 광미를 대상으로 억제되었던 섬아연석을 활성 및 부선시켜 정광으로 회수하는 방식이다. 또한 방연석과 섬아연석 등 황화광물을 종합부선하여 순차적으로 방연석과 섬아연을 선별하고 맥석광물들을 억제하는 방식이 있다(이길로, 1991). 그러나 앞서 언급한 바와 같이 복합황화광(complex sulfide)의 부존 특성에 따라 비소(As)을 함유하는 황비철석도 수반된다. 따라서 방연석 및 섬아연석의 부유선별시 황화광물의 부선특성에 따라 황비철석도 정광에 동반하게 된다. 동반된 황비철석 즉, 비소(As)는 인체 유해한 물질로써 페널티원소로 지정되어 있다. 현재 가행되고 있는 장군광산은 생산되고 있는 정광에 대하여 유해물질 제거 및 용광로 부식 등의 이유로 LS-Nikko에 USD 1,000/ton의 페널티를 지불하고 있는 실정이다. 국외의 경우, 현재 페널티 원소인 As의 함량이 0.5% 이상시 수출입이 불가하며 As의 함량이 0.2%∼1.0%의 경우 0.1%의 As함량당 USD 3/ton을 페널티로 지불하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 장군광산 복합황화광을 대상으로 기존 부선공정을 유지하면서 안정적인 연·아연의 정광생산과 함께 페널티 원소인 As를 효과적으로 제거할 수 있는 부선특성 기술을 개발하는데 있다.