니켈 함유 산화 광석의 개선된 더미 침출 공정 document_id A220623068620

니켈과 코발트를 함유하는 니켈 함유 산화 광상(대체로, 라테라이트 광상)은 일반적으로 동일한 광상에서 산화물형 광석인 갈철광(limonite)과 규산염형 광석인 사프롤라이트(saprolite)를 함유한다. 니켈 함량이 높은 사프롤라이트는 배소 및 전기 제련 기술을 수반하는 건식 제련 공정에 의해 상업적으로 처리되어 페로니켈(ferronickel)을 생성한다. 니켈 함량이 적은 갈철광 및 갈철광/사프롤라이트 혼합물은 전력 조건 및 니켈 광석에 대한 철광석의 높은 비율로 인하여, 이러한 제조 공정 비용이 지나치게 높고, 이러한 광석들은 일반적으로 고압 산 침출(HPAL: High Pressure Acid Leach) 공정 또는 캐론 환원 배소(Caron reduction roast)- 탄산암모늄 침출 공정 등의 건식 제련 및 습식 제련 공정의 조합에 의해 상업적으로 처리된다. 기존의 고압 산 침출 (HPAL) 방법 외에도, 지난 십년 동안 니켈 함유 산화 광석을 선광하는 산 침출 방법이 많이 개발되었다. 예를 들면, 비에이치피 빌리톤(BHP Billiton)의 미국 특허 제6,379,636호는 고압 산 침출(EPAL; Enhanced Pressure Acid Leach)을 개시한다. 비에이치피 빌리톤(BHP Billiton)의 미국 특허 제6,261,527호는 자로사이트(jarosite)로서 철 침전물을 이용하는 대기압 교반 침출 공정을 개시한다. 큐엔아이 테크놀로지(QNI Technology)의 호주 출원 제2003-209829호는 침철광(goethite)으로서 철 침전물을 이용하는 대기압 교반 침출 공정을 개시한다. 컬럭(Curlook)의 미국 특허 제6,379,637호는 사프롤라이트 성분의 직접 대기압 침출 공정을 개시한다. 더미 침출(heap leaching)은 저급 광석으로부터 금속을 경제적으로 추출할 수 있는 방법으로, 구리, 금, 우라늄 및 은과 같은 물질을 회수하는 데에 성공적으로 이용되어 왔다. 일반적으로, 더미 침출은 광상으로부터 원광석을 다양한 높이의 더미(heap)로 직접 적재하는 단계를 포함한다. 침출 용액(leaching solution)은 더미의 상부에 도입되어 더미를 통과하여 아래로 삼투된다. 방출액(effluent liquor)은 더미의 바닥에서 배출되어 금속물이 회수되는 처리 설비로 이동한다. 예컨대 비에이치피 빌리톤의 미국 특허 제5,571,308호와 제6,312,500호에 개시되어 있는 바와 같이, 니켈 및 코발트 회수 공정에 더미 침출이 제안되어 왔으나, 아직 상용화되지 못한 실정이다. 그러나, 더미 침출은 HPAL 공정에 요구되는 고가, 고유지비, 고압인 장비를 필요로 하지 않으므로 저비용 공정이 될 가능성이 있다. 니켈과 코발트를 함유하는 니켈 함유 산화 광석의 더미 침출을 저해하는 문제점은 광석 내에 있는 상당량의 점토 성분이다. 점토 성분의 종류는 모암과 점토 형성의 물리화학적 환경에 따라 다를 수 있지만, 대부분의 점토는 광석을 통과하는 침출 용액의 삼출(percolation)에 악영향을 미친다. 비에이치피 미네랄즈 인터내셔날 인코포레이티드(BHP Minerals International, Inc)의 미국 특허 제5,571,308호는 사프롤라이트와 같은 마그네슘 함량이 높은 라테라이트 광석의 더미 침출 공정을 개시한다. 상기 특허는 점토형 사프롤라이트의 침투성이 나쁘기 때문에, 이에 대한 대책으로, 더미를 통해 침출 용액이 분배될 수 있도록 하기 위해서는 광석의 펠릿화(pelletisation)가 필수라는 점을 지적하고 있다. 비에치피 미네랄즈 인터내셔날 인코포레이티드의 미국 특허 제6,312,500호도 니켈을 회수하기 위한 라테라이트의 더미 침출 공정을 개시하고 있으며, 이 공정은 상당량의 점토 성분(10 중량% 초과)을 포함하는 광석에 특히 효과적이다. 상기 공정은 광석을 분립하는(sizing) 단계와, 필요한 경우에는, 광석을 분리액(lixiviant)과 접촉시켜 펠릿을 형성하는 단계와, 광석을 응집시키는 단계를 포함한다. 펠릿으로 더미를 형성하고 황산으로 침출하여 금속 유가물을 추출한다. 침출 용액으로서 황산 보강 해수를 이용할 수 있다. 상기 두 특허는 성공적인 더미 침출에 필요한 더미의 침투성을 향상시킬 수 있도록 공급되는 광석 전체를 펠릿화할 필요가 있음을 교시한다. 습식 제련 공정은 그 자체 특성에 의해 많은 양의 물을 필요로 한다. 니켈 함유 산화 광상이 발견되는 세계의 많은 지역에서 양질의 물은 그 공급량이 부족하며, 고가 자원이다. 오스트레일리아의 건조 지역에서는, 예를 들면, 염분이 높은 지하수만을 상당량 얻을 수 있고, 작은 섬에서 라테라이트가 발견되는 인도네시아와 필리핀에서는 해수만을 상당량 이용할 수 있다. 오스트레일리아의 두 설비(plant)에서는 고압 산 침출 공정에 고염수를 이용하였으나, 낮은 니켈 회수율, 산의 높은 이용량, 염화 이온의 함량이 높은 용액 조건을 견디는 데 요구되는 복잡한 제련법으로 인한 침출 장치의 고가와 고유지비 측면에서 문제점이 보고되었다. 문헌, 논문 등의 상기 설명은 단지 본 발명의 배경 기술을 제공하기 위한 목적으로만 본 명세서에 기재되어 있다. 이러한 사항들의 일부 또는 전부는, 본 출원의 우선권 주장일 이전에 오스트레일리아 내에 공지된 종래 기술의 기저를 구성하는 것으로 제안되거나, 본 발명의 관련 분야에서의 일반적인 상식으로 알려져 있는 것은 아니다. 본 발명의 목적은 종래 기술과 관련된 문제점들 중에서 하나 이상을 해결하거나 적어도 경감시키는 것이다.