해남 가사도 금광석의 분쇄 및 부유 선별 공정의 전산 모사에 관한 연구

Abstract

해남 가사도 금광산 광석의 분쇄 및 계면 화학적 특성을 조사 및 분석하였고, 이를 활용하여 분쇄 및 부유 선별 공정의 전산 모사에 대하여 연구하였다. 분쇄 일지수를 이용하여 광석의 분쇄 특성을 파악 후, 선택 함수, 분쇄 함수 실험을 이용하여 각 입도의 광석이 특정 분쇄 조건에서 분쇄되는 확률 및 분쇄 산물의 입도를 측정할 수 있었다. 실험 조건에서의 결과를 Austin의 스케일업 함수를 활용하여 실제 금광산 플랜트에서 분쇄되는 조건에 맞춰 전산 모사한 후, 이를 플랜트에서 측정한 자료와 비교해 보았다. 전산 모사 결과와 측정된 플랜트의 자료가 거의 일치함을 확인할 수 있었다. 볼밀에서 분쇄 매체 크기, 채움 비율, 회전 속도 관련 공정 변수를 전산 모사 한 결과, 80 mm와 50 mm 볼에서 80 mm 볼의 투입 비율이 1에서 0.5로 작아지면, 분쇄 산물의 누적 80 wt.% 입도(P80)가 31% 감소함을 확인할 수 있었다. 또한 채움 비율이 0.5에서 0.4로 낮아지면, P80이 25% 감소함을 확인하였다. 마지막으로, 회전 속도가 0.95에서 0.75로 임계 속도에서 벗어나면, P80이 39% 감소하는 것으로 나타났다. 접촉각 및 제타 포텐셜을 측정하여 가사도 금광석을 구성하는 광물의 계면 화학적 특성을 파악하였다. 실험실 규모의 Denvor 부유선별기를 이용하여 순수 광물 부유선별 실험을 수행하였다. 계면 화학적 특성을 입력하여 전산 모사한 결과를 실험 결과와 비교하니, 측정된 값과 전산 모사 값이 거의 일치함을 확인할 수 있었다. 광물의 접촉각과 입도를 바꾸어가며 전산 모사를 수행한 결과, 접촉각이 35―85 범위에서 증가하면 부유 선별 속도 상수가 8-10배까지 증가하는 것으로 나타났다. 또한, 입도가 25―180 ㎛ 범위에서 클수록 부유선별 속도 상수가 10배까지 증가함을 확인할 수 있었다.; A study on the grinding and flotation process for the gold ore in Haenam Gasado gold ore was performed using grinding and interfacial characteristic analysis. Bond grindability test was utilized to characterize gold ore grinding properties. In addition, selection and breakage function were measured to quantify the probability of breakage and product size distribution. These experimental data was scaled up to the gold ore plant condition. The scale-up data was compared with the plant data and matched well. Ball mill process variables such as ball size, ball filling ratio, and rotation speed were investigated. As the 80 mm ball ratio to 50 mm, ball filling ratio, ball mill rotation speed to critical speed decreased from 1 to 0.5, 0.5 to 0.4, and 0.95 to 0.75 each, it was identified that P80 was reduced by 31%, 25%, and 39%. Minerals’contact angle and zeta potential constituting Gasado gold ore was measured to obtain interfacial characteristics. Denvor flotation machine was chosen to perform flotation experiment using pure minerals. Simulation result utilizing interfacial information was compaered with experimental data and matched well. Froth flotation process variables such as contact angle and particle size of minerals were investigated. As the mineral contact angle and particle size increase from 35 to 85 degree and 25 to 180 ㎛ each, it was identified that flotation rate increased 8―10 times and 10 times.