Removal of Arsenic from Complex Sulfide Minerals by Flotation

부유선별법에 의한 복합 황화광으로부터 As 제거

최 진 영, 한 오 형, 박 철 현

조선대학교, 에너지자원공학과

Removal of Arsenic from Complex Sulfide Minerals by Flotation Jin-young Choi, Oh-Hyung Han, Chul-hyun Park

Department of Energy & Resources Engineering, Chosun University, Gwangju,501-759, Korea (Received : Jan. 17, 2017, Revised : Mar. 23, 2017, Accepted : Mar. 27, 2017)

Abstract : In Korea, Janggun mine that produces the concentrate of galena (PbS) /sphalerite (ZnS) containing arsenic of 1.3% charges a penalty of US$ 1000/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 Pb 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).

Keyword : Arsenic, flotation, Galena, Sphalerite

1. 서 론

1)

세계의 여러 나라들은 산업 전반에 활용되는 광물자 원의 가격 상승 및 자원의 고갈에 대비하여 광물자원 확보에 많은 노력을 기하고 있다. 이에 따라 우리나라 에서도 종합계획을 수립하고 전략 광물을 지정하는 등 해외자원개발을 위한 재정투자를 확대하고 있다.

한편 국내 광업계는 매장량의 고갈 및 저품위화로 인 하여 대부분의 광산이 폐광상태였으나 광물 가격의 상 승, 선별기술의 발달 및 정부의 지원 등으로 다시 가행 되는 광산이 생겨나고 있다. 이중 개발 가치가 큰 금속

†Corresponding Author 성 명 : 박 철 현

소 속 : 조선대학교 에너지자원공학과

주 소 : 광주 동구 필문대로 309 조선대학교, 에너지자원공학과 전 화 : 062-230-7238

E-mail : chpark@chosun.ac.kr

광산인, 경북 봉화군에 위치한 장군광산에서 연·아연광 이 채광 및 생산이 이루어지고 있다[1].

연·아연광의 주 광물은 일반적으로 방연석(PbS), 섬 아연석(ZnS) 및 황비철석(FeAsS)으로 다른 황화광물 들과 함께 부존한다. 특히 섬아연석은 거의 방연석과 함께 수반되어 나타나며 이들은 단독으로 거의 산출되 지 않는 것으로 알려져 있다. 방연석과 섬아연석의 분 리는 대부분 부유선별법에 의해 처리되고 있다. 이들의 대표적인 분리공정은 먼저 방연석을 직접우선부선하고 섬아연석을 억제시켜 방연석을 정광으로 1차적으로 처 리하고 1차 광미를 대상으로 억제되었던 섬아연석을 활 성 및 부선시켜 정광으로 회수하는 방식이다. 또한 방 연석과 섬아연석 등 황화광물을 종합부선하여 순차적으 로 방연석과 섬아연을 선별하고 맥석광물들을 억제하는 방식이 있다[2].

그러나 앞서 언급한 바와 같이 복합황화광(complex sulfide)의 부존 특성에 따라 비소(As)을 함유하는 황 비철석도 수반된다. 따라서 방연석 및 섬아연석의 부유 선별시 황화광물의 부선특성에 따라 황비철석도 정광에

동반하게 된다. 동반된 황비철석 즉, 비소(As)는 인체 유해한 물질로써 페널티원소로 지정되어 있다. 현재 가 행되고 있는 장군광산은 생산되고 있는 정광에 대하여 유해물질 제거 및 용광로 부식 등의 이유로 LS-Nikko 에 USD 1,000/ton의 페널티를 지불하고 있는 실정이 다. 국외의 경우, 현재 페널티 원소인 As의 함량이 0.5% 이상시 수출입이 불가하며 As의 함량이 0.2%∼

1.0%의 경우 0.1%의 As함량당 US 3/ton을 페널티 로 지불하고 있는 실정이다.

따라서 본 연구에서는 장군광산 복합황화광을 대상으 로 기존 부선공정을 유지하면서 안정적인 연·아연의 정 광생산과 함께 페널티 원소인 As를 효과적으로 제거할 수 있는 부선특성 기술을 개발하는데 있다.

2. 시료 및 실험방법 2.1 시료

본 연구에 사용된 시료는 경북 봉화군 소재 장군광산 의 복합황화광을 대상으로 하였다. Fig. 1은 원 시료 중에 존재하는 광물감정 결과를 위한 XRD 분석결과를 나타낸 것이다. 분석결과, Pb와Zn의 근원광물은 방연 광(PbS)와 섬아연광(ZnS)이였으며, 주요 맥석광물은 석영(SiO2), 황철석(FeS2) 그리고 황비철석(FeAsS) 등이 존재하는 것으로 나타났다.

Table. 1은 복합황화광 원광의 화학분석 결과를 나 타낸 것으로, 목적원소의 함량은 Pb의 품위 2.0%, Zn 함량은 4.2%이었으며, 주요 맥석 황화광물을 이루는 Fe함량은 22.5% 그리고, 페널티 원소인 As의 함량은 1.3%이였다.

Figure 1. X-ray diffraction pattern of raw sample Table 1. Result of AAS analysis for raw sample

(%)

Pb Zn As Fe

2.0% 4.2% 1.3% 22.5 Table. 2는 파분쇄된 원시료의 습식 입도분석 결과 를 나타낸 것으로, +100mesh 입도가 약 30% 이상으 로 조립질의 입도가 다소 높은 것을 알 수 있으며 -270~500mesh 입도가 약 7%로 미립자는 상대적으 로 낮은 것을 알 수 있다. 한편–500mesh 입도의 경 우 Pb, Zn 그리고 As의 함량이 각각 5.7%와 12.3%

그리고 3.9%로써 다른 입도 구간에 비해 상대적으로 높은 값을 나타내어 미립자 구간에 단체분리된 광물들 이 농축되어 있음을 확인하였다. 그러나 무게비가 약

15%로 다소 증가하는 것을 알 수 있는데, 이는 파분쇄 시 다소 과분쇄된 것으로 판단된다.

따라서 본 연구에서 주 목적광물인 방연석 및 섬아연 석의 선별효율을 높이기 위한 공정개발과 규산염광물 및 황비철석의 억제를 위한 pH 조절 및 억제제 선정이 중요한 선별요소로 작용할 것으로 판단되었다. 또한 부 선시 과분쇄된 –500mesh의 극미립자로 존재하는 맥 석광물들의 영향이 고려되어야할 것으로 판단된다.

Table 2. Result of wet screen analysis for raw sample

(Mesh)Size weight (%)

UnderCum (Wt.%)

(%)Pb Zn

(%) As (%) +60 15.27 100 1.49 3.09 1.22 -60/+100 14.42 84.73 0.97 1.50 0.58 -100/+140 17.80 70.31 0.97 1.85 0.61 -140/+200 17.14 52.51 1.29 2.69 0.85 -200/+270 13.10 35.37 2.44 4.71 1.50 -270/+325 2.41 22.27 1.91 3.95 1.43 -325/+400 1.74 19.86 2.02 4.27 1.35 -400/+500 2.87 18.12 2.32 4.93 1.57 -500 15.25 15.25 5.76 12.31 3.92 Total 100 2.0 4.25 1.35

* Cumulative Under : 무게비 누적치 2.2 실험방법

Fig 2.는 복합황화광 선별을 위한 부유선별 공정도 를 나타낸 것으로, 먼저 복합황화광 원광을 조크러셔와 디스크밀로 파분쇄하여 -60mesh로 입도조절을 한 후, 방연석 회수를 위한 직접우선부선을 수행하였다. 방연 석의 부선실험 순서은 먼저 광액농도 20%에서 교반속 도를 1,100rpm으로 고정시킨 후 As 억제제 아황산수 소나트륨(NaHSO3)과 섬아연석 억제제 황산아연 (ZnSO4)을 순차적으로 첨가하였다. 이때 반응시간은 각각 5분이었으며, 이후 가성소다(NaOH)를 이용하여 pH를 8.5로 조정한 다음 포수제인 AP242와 기포제인 AF65를 첨가하고 각각 10분 및 5분 동안 반응 시켰 다. 이후 10분간 방연석 조선정광을 회수하였으며, 정 선 1회를 거쳐 방연석 최종 정광을 회수하였다.

Figure 2. Flowsheet of froth flotation

방연석의 직접우선부선 후 광미를 대상으로 섬아연석 회수를 위한 부선실험을 수행하였다. 실험순서는 교반 속도 1,100 rpm에서 As 억제제인 아황산수소나트륨 (NaHSO3) 및 섬아연석 활성제인 황산동(CuSO4)을 순차적으로 첨가하였고 이때 반응시간은 각각 5분이었 다. 이후 가성소다(NaOH)를 이용하여 pH를 11로 조 정한 다음 포수제 AP211과 기포제 AF65를 첨가하고 각각 10분 및 5분간 교반시켰다. 이후 10분간 섬아연 석 조선정광을 회수하였으며 정선 1회를 거쳐 섬아연석 최종 정광을 회수하였다.

3. 실험결과 및 고찰 3.1 광물의 부선특성

3.1.1 접촉각

부유선별기초특성 연구를 위해 주된 광물들의 접촉각 을 각각 측정하였다. 측정에 사용된 시료는 복합황화광 중 비교적 순수한 방연석, 섬아연석 및 황비철석이 분 포된 부분으로써 이를 채취하여 연마편을 제작하였다.

이후 접촉각 장치(Seo社의 Phoenix)를 이용하여 연마 편 시료위에 pH 3, 5, 7, 9 및 11로 제조된 증류수 방울을 떨어뜨리고 각각의 접촉각을 측정하였다.

(a) galena (pH 7)

(b) sphalerite (pH 11)

(c) arsenopyrite (pH 9) Figure 3. Contact angle of minerals

Fig. 3은 각 광물시료의 접촉각 측정결과를 나타낸 것이다. 먼저 Fig.3(a)에서 보는바와 같이 방연석의 경 우 pH 7∼9구간에서 63˚~61˚로 가장 컸으며, 섬아연 석의 접촉각은 Fig.3(b)에서와 같이 pH 3∼7구간에서 점차 감소하다 pH 7 이상에서 점차 증가하여 pH 11 에서 59˚로 가장 큰 것을 알 수 있었다. 방연석과 섬아 연석의 pH 변화에 따른 접촉각 비교시 pH 7∼9구간에 서 방연석이 섬아연석보다 접촉각이 더 큰 것을 알 수 있는데, 이로 인해 pH 7∼9 구간에서 방연석이 섬아연

석에 비해 소수성이 보더 더 증가할 것으로 판단된다.

따라서 광액의 pH조절시 방연석이 섬아연석 보다 더 잘 부유할 것으로 예상되어 방연석을 우선부선 대상으 로 하였다. 방연석 회수 후 섬아연석 부선에서는 약 pH 11이 적정한 조건으로 판단된다.

한편 Fig.3(c)와 같이 페널티 원소인 As를 함유한 황비철석의 경우, pH 7∼11에서 방연석 및 섬아연석 각각의 부유선별시 적정 pH 범위 보다 다소 낮은 접촉 각을 나타내었으나 큰 차이는 나지 않는 것으로 판단된 다. 따라서 부유선별시 비소 억제를 감안한 pH 조절과 함께 비소 억제제의 선정 및 부선시약들 간의 첨가량 조절이 요구된다.

3.1.2 제타전위

Fig. 4는 pH 변화에 따른 방연석, 섬아연석, 황비철 석 및 석영의 제타전위 측정값을 나타낸 것으로, 먼저 방연석의 등전점은 pH 2이었으며, 이후 pH가 증가할 수록 제타전위 값은 증가하여 pH 11에서 가장 높은 -59.04 mV를 나타내었다. 섬아연석의 경우 방연석과 같이 등전점은 pH 2이었으며, pH 11에서 가장 높은 –56.94 mV를 나타내었다. 방연석과 섬아연석의 제타 전위 비교시 pH 7∼9 구간에서 방연석의 제타전위 값 이 더 높은 값을 나타내었다. 따라서 앞서 언급한 접촉 각 측정의 결과에서와 같이 이 구간의 pH에서 직접우 선부선을 수행한다면 방연석을 1차로 회수할 수 있을 것으로 판단되었다.

한편 주요 맥석 광물인 석영의 경우 pH가 증가할수 록 방연석 및 섬아연석보다 더 높은 제타전위 값을 나 타내었다. 즉 석영은 황화광물보다 수용액에 보다 더 안정한 상태로 분산이 잘 이루어지기 때문에 pH 4∼

10.5 영역에서 이들의 제거는 가능할 것으로 판단되며 또한 페털티 원소인 As를 함유한 황비철석의 경우 pH 전영역에서 제타전위 값이 낮아 적절한 억제제의 선정 및 첨가량에 따라 분리효율이 높을 것으로 사료된다.

Figure 4. Zeta potential of galena, sphalerite, arsenopyrite and quartz as a function of pH 3.2 방연석 부유선별

3.2.1 포수제 종류의 영향

방연석은 황철석, 섬아연석 등 황화광물과 석영 등 맥석광물이 함께 존재하므로 선택적 부유선별이 필요하

다. 이에 기초연구로 포수제의 종류 및 첨가량을 달리 하여 실험을 실시하였다. Fig. 5는 방연석의 직접우선 부선시 적정 포수제를 선정하기 위한 포수제 종류별 비 교실험을 나타낸 것으로, 조선부선만으로 수행된 결과 이며 품위와 회수율 및 비소제거율을 나타낸 것이다.

비교된 포수제 종류는 AP31, Dithiophospate25, 그 리고 AP242, Dithiophospate25S 이었으며, 이때 부 선조건은 교반속도 1,100rpm, 광액의농도 20%, 포수 제 첨가량 40g/ton, pH 8.5 그리고 기포제 (AF65) 50g/t이었다.

실험결과, AP242 포수제를 사용하였을 경우 Pb의 품위와 회수율이 각각 71%와 88%를 그리고 As제거 율이 83%로써 다른 포수제들에 비해 가장 높은 분리효 율 및 As제거율을 나타내었다. 한편 방연석 부유선별에 효과적으로 알려진 Dithiophospate25S를 첨가한 경 우 AP242 포수제와 비교하여 큰 차이는 없었으나 다 소 낮은 선별효율을 나타내어 방연석 부선에 적합한 포 수제로 AP242를 선정하였다.

Figure 5. The effect of kinds of collector in galen flotation

3.2.2 포수제 첨가량의 영향

Fig. 6은 방연석 직접우선 부유선별시 방연석의 선 별효율에 대한 포수제(AP242)의 영향을 나타낸 것으 로, 포수제(AP242)의 첨가량을 30g/t에서 90g/t까지 변화시켜 실험한 결과이다.

실험결과, 포수제의 첨가량이 증가하면 Pb의 품위는 일정하게 감소하는 반면 회수율은 50%까지 증가하다 그 이상에서 뚜렷한 변화가 없을 것을 알 수 있었다.

이는 일반적으로 포수제의 첨가량이 증가하면 단체분리 가 되지 않은 입자들까지 포집력을 증가시켜 정광으로 회수되기 때문에 회수율은 증가하나 단체분리가 이루어 지지 않은 맥석들이 정광으로 회수되어 품위는 감소하 게 되는 것으로 생각된다. 즉 포수제의 첨가량 50g/t까 지는 Pb의 회수율이 다소 증가하면서도 품위가 크게 감 소하지 않아 50g/ton이 최적 포수제 첨가량임을 확인 할 수 있었다. 또한, 적정첨가량이 더 증가하면 뚜렷한 Pb의 회수율 증가가 없이 품위만 감소되고 시약사용량 의 증가되기 때문에 효과적이지 않음을 알 수 있었다.

Figure 6. The effect of dosage of collector on Pb grade & recovery, and As removal 3.2.3 억제제 종류의 영향

Fig. 7은 방연석의 직접우선 부선시 적정 As 억제제 를 선정하기 위한 억제제 비교실험을 나타낸 것으로, 조선부선만으로 수행된 결과이다. 비교된 As 억제제 종 류는 아황산수소나트륨(NaHSO3)과 황산반토(Al2(SO4)3) 와 규산나트륨(Na2SiO3)이었으며 이때 부선조건은 교 반속도 1,100rpm, 광액농도 20%, 포수제(AP242) 40g/t, pH 8.5, 기포제(AF65) 50g/t으로 실시하였 다. 실험결과 아황산수소나트륨(NaHSO3) 사용하였을 경우 Pb의 품위와 회수율이 각각 67.3%와 83.3%를 그리고 As 제거율이 86%로써 황산반토(Al2(SO4)3) 비해 다소 높은 선별효율 과 As 제거율을 나타내어, 방 연석 직접우선부선 실험에서 As 억제제로 아황산수소나 트륨을 선정하였다.

Figure 7. The effect of types of depressant on Pb grade & recovery and As removal 3.2.4 억제제 첨가량의 영향

Fig. 8은 방연석 직접우선 부유선별 시 방연석 선별 효율에 대한 As 억제제(NaHSO3) 의 영향을 나타낸 것으로 NaHSO3의 첨가량을 400g/t에서 1000g/ton 까지 변화시켜 실험한 결과이다. 이 때의 부선조건은 교반속도 1,100rpm, 광액농도 20%, 포수제(AP242) 50g/ton, Zn 억제제(ZnSO4) 400g/t, pH 8.5, 기포 제(AF65) 50g/ton으로 실험을 실시하였다. 억제제

400∼600g/t까지 회수율은 크게 감소하나 그 이상에 서 뚜렷한 변화가 없는 것을 알 수있다. 억제제의 첨가 량이 증가할수록 Pb품위와 As제거율은 증가하나 Pb의 품위와 회수율을 고려한 적정 As 억제제 첨가량은 600g/t으로 결정되었으며 이때 Pb의 품위와 회수율이 각각 71.5%와 85.3% 그리고 As제거율 79.7%인 Pb 정광을 얻을 수 있었다.

Figure 8. The effect of dosage of depressant on Pb grade & recovery, and As removal 3.3 섬아연석 부유선별

3.3.1 포수제 종류의 영향

Fig. 9는 아연 부유선별시 적정 포수제를 선정 하기 위해 포수제 종류에 따른 부유선별효과를 나 타낸 것이다.

Figure 9. The effect of types of collector on Zn grade

& recovery and As removal

비교 된 포수제 종류는 KEX, AP211, Dithioposphate25 이었으며, 부선조건은 교반속도 1,100rpm, 광액농도 20%, As 억제제(NaHSO3) 400g/t, Zn 활성제 (CuSO4) 1.2kg/t, pH 11, 기포제(AF65) 100g/t, 포수제첨가량 100g/t으로 고정한 후 실시하였다.

포수제 AP211을 사용한 경우 Zn의 품위와 회수율 이 48%와 86%를 그리고 As제거율이 87%로 다른 포 수제들에 비해 높은 분리 효율을 나타내었다. 한편 Dithiophospate25를 첨가한 경우 AP211포수제와 비

교시 큰 차이는 없으나 좀 더 낮은 품위의 선별효율을 나타내어 섬아연석 부선시 적합한 포수제로 AP211로 선정하였다.

3.3.2 포수제 첨가량의 영향

Fig. 10은 섬아연석 부유선별 시 선별효율에 대한 포수제(AP211)의 영향을 나타낸 것으로 포수제(AP211) 의 첨가량을 60g/t에서 120g/t까지 변화시켜 실험한 결과이다. 이때 부선조건은 교반속도 1,100rpm, 광액 농도 20%, As 억제제(NaHSO3) 400g/t, Zn 활성제 (CuSO4) 1.2kg/t, pH 11, 기포제(AF65) 100g/t 이었다. 포수제의 첨가량이 증가하면 Zn의 회수율은 일 정하게 증가한 반면 품위는 100g/t까지 완만하게 감소 하다 그 이상에서 급격히 감소하는 것을 알 수 있었다.

즉 포수제의 첨가량 100g/t 까지는 Zn의 회수율이 점 차 증가하면서도 품위가 크게 감소되지 않아, 이 조건 이 최적 포수제 첨가량임을 확인 하였다. 따라서 품위 와 회수율을 고려한 최적 포수제 (AP211)의 첨가량 100g/t으로 결정되었으며, 이때 Zn의 품위와 회수율이 각각 46.3%와 83.1%인 섬아연석 정광을 얻을 수 있 었다.

Figure 10. The effect of dosage of collector on Zn grade & recovery and As removal 3.3.3 억제제 첨가량의 영향

Fig. 11은 섬아연석 부유선별 시 선별효율에 대한 As 억제제(NaHSO3)의 영향을 나타낸 것으로 NaHSO3의 첨가량을 200g/t에서 500g/t까지 변화시켜 실험한 결 과이다.이 때의 부선조건은 교반속도 1,100rpm, 광액 농도 20%, 포수제(AP211) 50g/t, Zn 활성제(CuSO4) 1.2kg/t, pH 11, 기포제(AF65) 100g/t으로 수행하 였다. 그래프에서 보는바와 같이 Zn의 품위와 회수율 을 고려한 적정 As 억제제 첨가량 400g/t으로 결정되 었으며 이때 Zn의 품위와 회수율이 각각 46%와 81.2%와 As제거율이 86.5%인 Zn 정광을 회수할 수 있었다.

Figure 11. The effect of dosage of depressant on Zn grade & recovery, and As removal

3.3.4 교반속도의 영향

일반부선에서 교반속도는 정광의 품위 및 회수율을 조절할 수 있으므로, 이에 따른 선별효과를 확인하기 위해 교반속도를 1,000∼1,300까지 변화를 주어 실험 을 실시한 결과 Fig. 12와 같았다. 그림에서 알 수 있 듯이 교반속도가 증가할수록 품위와 As제거율은 점점 감소하는 반면, 회수율은 증가하는 것을 알 수 있었으 며 이는 와류가 세게 일어남에 따라 불필요한 맥석광물 과 같이 부유 되기 때문에 품위와 As제거율이 떨어지는 것으로 생각된다. 따라서 교반속도 1,100rpm이 Zn품 위와 회수율이 각각 48.2%와 82.6% 그리고 As제거 율인 87.8%로, 선별효율이 가장 높은 것을 확인하였다.

Figure 12. The effect of Speed of RPM on Zn grade

& recovery and As removal 3.3.5 공기주입량의 영향

앞에서 확인한 적정조건을 적용하여 일반부유선별에 서 회수율 및 품위에 영향을 미치는 중요한 인자 중 하 나인 공기주입량의 변화에 따른 영향을 확인하기 위해, 공기주입량을 9 ∼ 11 L/min 까지 변화를 주어 실험 을 실시하였다. 실험 결과 Fig. 13와 같이 10 L/min 일 때 As제거율 86.2%, Zn회수율 83.1%, Zn 품위 48.4%로 가장 높아 비교적 적정 조건임을 확인하였다.

한편 공기주입량이 10 L/min을 초과하였을 경우 품위 가 감소하는 것을 확인할 수 있는데 이는 공기량이 증

가하게 되면 Cell 내부의 상승류 압력이 커져서 기포의 부력과 부유속도가 증가하여 와류가 생김과 동시에 일 부 맥석광물이 목적광물과 함께 동반 부유시킨 것으로 사료된다.

Figure 13. The effect of dosage of Air rate on Zn grade & recovery, and As removal 3.4 SEM & EDS 분석

Fig. 14는 원 시료의 SEM 및 EDS 분석결과를 나타낸 것으로 그림에 보는바와 같이 대부분이 황화광 물로 이루어진 것을 알 수 있으며 페널티원소인 As의 경우 미단체분리된 일부가 목적광물인 Pb 및 Zn과 같 이 존재하고 있었다. Fig. 15은 최적조건에서 회수된 방연석 정광을 대상으로 한 SEM 및 EDS(원소별 mapping) 분석결과로서 그림에서 보는 바와 같이 불 순물은 제거되어 거의 보이지 않고 Pb가 주로 분포하고 있음을 확인하였다. 또한 Fig. 16의 섬아연석 정광을 대상으로 한 SEM 및 EDS(원소별mapping) 분석에서 도 불순물인 As는 대부분 제거된 것으로 판단되며 Zn 이 주로 분포하고 있음을 확인하였다. 따라서 부유선별 법을 통해 목적한 방연석 및 섬아연석 정광의 회수와 함께 비소(As)가 효과적으로 제거되었음을 확인할 수 있었다.

SEM As

Pb Zn

Figure 14. SEM & EDS of raw sample

SEM As

Pb Zn

Figure 15. SEM & EDS of Pb concentrate

SEM As

Pb Zn

Figure 16. SEM & EDS of Zn concentrate

4. 결 론

본 연구에서는 장군광산 복합황화광으로부터 연·아연 의 정광생산과 함께 페널티 원소인 As를 효과적으로 제 거할 수 있는 부선특성 연구를 수행하였으며 다음과 같 은 결론을 얻었다.

1. 원 시료의 XRD, 화학분석 그리고 입도분석결과, 주 목적광물인 방연석 및 섬아연석의 선별효율을 높이 기 위해 규산염광물 및 황비철석의 억제를 위한 pH 조 절 및 억제제 선정이 중요한 선별요소임을 확인하였다.

2. 부선기초특성 조사결과, 방연석의 접촉각은 pH 7

∼9구간, 섬아연석은 pH 11 그리고 황비철석은 pH 9 에서 각각 63°, 59° 및 58°로 가장 높은 값을 나타내 었다. 각 광물의 등전점(PZC)은 pH 2이었으며 제타전 위 비교시 pH 7~9구간에서 방연석의 제타전위 값이 섬아연석보다 높음을 확인하였다. 따라서 접촉각 및 제 타전위측정 결과로부터 광액의 pH 7∼9 구간에서 방연 석이 우선부선 영역임을 확인할 수 있었고 황비철석의

경우 제타전위 값이 상대적으로 낮아 적절한 분산 및 억제가 필요함을 확인하였다.

3. As 억제제인 아황산수소나트륨(NaHSO3), 황산 반토(Al2(SO4)3) 및 규산나트륨(Na2SiO3)의 비교실험 결과, 아황산수소나트륨(NaHSO3)이 방연석과 섬아연 석의 선별효율을 저하시키지 않은 범위에서 As를 효과 적으로 제거시킬 수 있었다.

4. 방연석 정광회수를 위한 1차 부선실험 결과, 최적 조건인 교반속도: 1,100rpm, 공기주입량: 10L/min, 섬아연석 억제제(ZnSO4): 600g/t, 비소 억제제 (NaHSO3): 600g/t, 포수제(AP242): 50g/t 그리고 기포제(AF65): 50g/t에서 Pb품위 71.4%, Pb회수율 84.3%, 그리고 As제거율 83.2%인 정광을 회수할 수 있었다.

5. 섬아연석 정광회수를 위한 2차 부선실험 결과, 최 적조건인 교반속도: 1,100rpm, 공기주입량: 10L/min, 비소 억제제 (NaHSO3): 400g/t, 포수제(AP211):

100g/t 그리고 기포제(AF65): 100g/t에서 Zn품위 51.2%, Zn회수율 85.4% 그리고 As제거율 87.2%의 정광을 회수할 수 있었다.

감 사

이 논문은 2016년도 지식경제부 자원개발특성화대학 사업(연구단)에 의해 지원되었으며 이에 감사드립니다.

참고문헌

1. Choi, D, Y, Characteristics of flotation of lead-zinc ore in janggun limestone formation at Rycongnam massif., Chonnam National University 1(2011).

2. Lee, G, R, Lead and zinc oxide mineral dressing (Focusing on the Sunshine operation of Jang gun mine), Mining promotion, 33, pp. 110-115. 199 3. Lee, G, M, 1985 : Mineral Processing Engineering,

pp219~305 Bando Publishing Co. Seuol, Korea 4. Houot, R. and Raveneau, P., Activation of sphalerite

flotation in the presence of lead ions, International Journal of Mineral Processing, Volume 35, Issues 3-4, pp. 253-271, 1992.

5. Seke, M. D. and Pistorius, P. C., Effect of cuprous cyanide, dry and wet milling on the selective flotation of galena and sphalerite, Mineral Engineering, 19, pp.

1-11, 2006.

6. Trahar, W. J., G. D. Senior, G. W. Heyes and M. D.

Creed, The activation of sphalerite by lead a flotation perspective, International —Journal of Mineral Processing, Volume 49, Issues 3-4, pp. 121-148, 1997.