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I. 제목
금광 광미로부터 유가금속 회수 및 광미 자원화기술 개발
II. 연구개발의 목적 및 필요성
○ 2000년대 중반 자원가격 폭등은 국내 광업계에도 영향을 미쳐 이와 같은 수요에 부응하기 위하여 과거에는 경제성 문제로 인해 개발을 하지 않았던 광물자원에 대해서도 새로운 측면에서의 개발을 검토하고 있는 실정임. 광산폐기물은 크게 폐석과 선광공정에서 배출되는 광미로 구분되는 미활용 광물자원으로서, 자원 고갈에 따른 재이용 및 환경보전 측면에서 관심이 높아지고 있음. 광미의 경우 일반적으로 함유된 유가자원의 품위는 원광에 비해서 낮으나 처리비용은 낮으므로 최근 세계적으로 광미재처리에 관련된 연구가 새롭게 대두되고 있음.
○ 전라남도 해남군에 위치한 골든썬(주)에서 개발되고 있는 금광산에서 일일 250톤의 광석을 채굴한 후 선광하여 정광을 생산하는 과정에서 금광 광미가 발생하고 있으며 그 발생량은 연간 약 5~10마나 톤으로 전량 광미댐에 적치하고 있음.
○ 본 연구에서는 이 광미를 대상으로 폐석회석, 적니 등을 융제로 활용하여 함께 펠렛 타이징한 후 1,500℃ 내외의 고온에서 용융하여 합금상과 슬래그를 얻는 고온 환원 용융공정을 개발하고자 함.
○ 합금상에는 광미에 남아있는 금, 은 등이 포집재인 동합금 스크랩과 함께 용융된 상태로 존재하며 이 합금상에 고온고압침출법 또는 전해침출법을 적용하여 합금상 내 유가금속을 자원하고자 함. 슬래그는 용융 상태에서 고압의 공기와 접촉, 비산시켜 구형의 슬래그볼을 제조하게 되며 이에 따라 광미 전량을 자원화할 수 있는 공정을 개발하고자 함.
○ 본 연구에서 개발되는 슬래그볼은 구형의 균일한 입자상으로 제조하여 자전거도로용 바닥재, 연마재, 웨이트재, 수처리재, 토양오염 복원재, 콘크리트 잔골재 등으로 판매가 가능함.
○ 건식-습식 융합제련기술을 적용, 광미 내 유가금속을 합금상의 재자원화를 통한 기존 미활용 자원에서의 자원회수 및 광산부산물인 적니와 폐석회석, 합금 스크랩 및 제련 드로스를 이용하여 공정의 효율 및 경제성을 향상시키고자 함. 또한 별도로 품위가 낮은 광미를 대상으로 화학침출기술 및 생물습식제련기술을 적용하여 환경친화적이며 저렴하고 조업이 간단한 금속회수기술을 개발하고자 함.
III. 연구개발의 내용 및 범위
○ 최종 연구목표
- 슬래그 아토마이징에 의한 광미 자원화 공정 개발
- 슬래볼 제조 (슬래그볼 구형화율 ≥ 80%, 자원화율 ≥ 70%)
- 광미 고온용융공정 최적화 (적니/폐석회석을 융제로 활용한 저융점 (＜ 1500℃), 저점성 (＜ 10 poise) 슬래그 개발)
- 합금상 전해침출 및 고온고압침출공정 개발 (농축율 ≥ 600%)
○ 광미로부터 직접침출을 통한 금 회수
- 금광 광미로부터 금의 화학침출/분리정제/회수 기술 개발)
(회수율 ≥ 80%, 순도 99.9%)
- 금광 광미로부터 미생물을 이용한 연속식 금 침출/회수 기술 개발 및 무배출 공정 확립
IV. 연구개발결과
○ 광미 고온용융 및 슬래그 아토마이징 공정 개발
- 직경 5mm 내외 슬래그볼 제조
- 적니/폐석회석 첨가비율 조절을 통한 저융점 (≤1500℃) 슬래그 조성 개발
- 동합금 스크랩을 이용한 용융회수기술
○ 합금상 전해침출 및 고온고압침출공정 개발
- 합금상 전해분리 최적 조건 도출 및 귀금속 농축율 851% 달성
- 합금상을 이루는 구성성분 금속의 조성비와 염산/황산 농도에 따른 고온고압 침출거동 분석
○ 금광 정광 및 광미로부터 금의 직접침출 기술 개발
- 금광 정광 및 광미의 시안침출 조건 최적화(시안농도, 온도, 반응시간, 광액농도, 금침출율 최대화, 시안소모율 최소화)
○ 금광 광미로부터 미생물을 이용한 연속식 무배출 공정 설계
- Chromobacterium violaceum을 이용한 생물학적 시안 처리 공정 설계 (수리학적 체류시간, 미생물 농도, 배지 조성)
○ 개발공정(4 case)에 대한 경제성 분석
- 물질수지계산, 에너지수지계산, 단위기기선정, 생산제품에 대한 원가계산 및 경제성검토 수행
V. 연구개발결과의 활용계획
○ 광미 재활용에 대한 국·내외 기술동향에 대한 조사·분석을 통하여 중복투자 사전방지 등 R&D사업의 효율적인 관리
○ 관련 기술의 시장규모 및 적용가능 분야를 파악하여 개발 기술의 상용화 추진에 활용
○ 향후 환경오염에 대비하여 광미를 안정적으로 처리할 수 있을 뿐 아니라 최근 품위가 감소하고 있는 금광석 확보에 적용 가능한 기술로서 연간 50억원 이상의 경제적 효과
○ 고온음용기술, 습식제련기술, BT기술 등을 포함하는 융합기술로서 공정개발 후 요소기술들은 공정 부산물의 재활용 기술 개발에 활용될 수 있으며, 저품위 미활용 광물자원 자원화 분야에 적용 가능
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