침출 - Heap leaching, 리칭 패드 건설

힙 스태킹: Heap stacking

 

힙을 쌓는 방법에는 주로 세 개의 방법이 있으며, 이는 (1) 컨베이어를 이용(conveyor stacking)하거나 (2) 하울링 트럭을 이용(truck stacking) 혹은 굴착기를 이용(excavator stacking)하는 방법입니다. 이전 글 Heap Leaching의 구조에서 보았듯, 일반적인 힙리칭 패드의 면적은 상당히 넓으며 패드를 디자인할때 이러한 방법들이 사용 가능한지 고려되어야 합니다.

 

(1) Conveyor stacking

 

컨베이어를 이용한 스택킹은 힙리칭에서 흔히 사용됩니다. 광산과 파쇄로부터 이어지는 오버랜드 컨베이어(overland conveyor)를 통해 리칭 패드까지 광석을 전달합니다. 본격적인 스택킹은 아래의 그림과 같은 순서로 진행될 수 있습니다.

Conveyor stacking

① Overland conveyor

② Belt tripper

③ Grasshopper conveyor: 'Portable conveyor'라고도 불리는 컨베이어로, 여러 개를 이어 원하는 위치까지 광석을 이동시키도록 설치할 수 있음 (규격은 다양하나, 일반적으로 약 40미터 정도의 길이). 트리퍼*가 있는 오버랜드 컨베이어로부터 광석을 받아 다음 컨베이어(패드 건설시, ④Radial stacker conveyor)로 전달

④ Radial stacker conveyor: 그래스호퍼 컨베이어로부터 전달받은 광석을 원호(radial)형태로 스택킹

*[참고] 이동식 컨베이어벨트(Belt Tripper)

그 외 아래의 컨베이어가 사용될 수 있습니다.

 

⑤ Horizontal indexing conveyor

 

그림에 나와있듯, 스택킹 컨베이어들은 앞에서부터 뒤로 후퇴하며 패드를 쌓습니다. 상부층을 쌓는 경우, 장비의 하중에 의한 압밀(compaction)을 최소화하기 위해 면적이 넓은 타이어나 스키드를 사용하거나, 장비의 무게를 최소한으로 할 필요가 있습니다.

 

(2) Truck / Excavator stacking

 

트럭이나 굴착기를 이용한 스택킹의 경우, 컨베이어를 이용하는 것보다 운전비(Operating expenditure, OPEX)이 높지만 자본(Capital expenditure, CAPEX)가 낮다는 특징이 있습니다. 그러나 스택킹의 높이는 컨베이어보다 낮은 한계가 있습니다.

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투수성 확보를 위한 광석의 응집: Agglomeration technique

 

파쇄 혹은 점토질의 광석을 대상으로 힙리칭 실시하는 경우에는 입자들끼리 어느정도 단단하게 뭉쳐질 수 있도록(agglomerate)하여 투수성(permeability)이 확보되어야 합니다.  실제로 이러한 방법은 다수의 광산에서 이용되고 있으며, 침출 시간의 감소, 회수율 증가 등 공정을 개선하는데 도움이 되는 것으로 알려져 있습니다 (과도한 양의 점토 혹은 파쇄 공정에서 발생하는 미립분들은 힙 내부에서 침출제의 균일한 흐름을 방해하고, 결국에는 유용금속의 회수율 저하로 이어집니다).

leachate flow in agglomerated ore vs non-agglomerated ore

이러한 결합체를 형성하는데 주로 사용되는 결합제(binder)는 포틀란드 시멘트(portland cement), 석회(lime) 등이 있습니다.

 

앞서 언급되었듯, agglomeration의 주요 목적은 미립과 조립의 분리(segregation)을 방지하는 것입니다. 이 분리는 힙을 형성하는 과정 혹은 침출과정에서 침출액 등을 따라 이동(migration)하며 발생하며, 미립자들은 조립자 사이의 통로를 막음으로써 투수성이 상당히 낮은 구간을 형성합니다. 따라서, 침출액은 상대적으로 투수성이 높은 통로를 따라 이동을하게 됩니다. 이는 결과적으로 더 오랜 침출 시간과 낮은 침출률, 시약의 소모량 증가 등의 결과로 이어집니다.