탈수공정 - CCD: 흐름도(Flowsheet) 및 세정효율

CCD(Counter-Current Decantation) 공정은 2개 이상의 침전조 및 부가적인 장비(Mixer Tank 등)를 설치함으로써 아래의 두 가지 주요목적을 달성하기 위한 것 입니다.

*[참고] CCD의 목적 및 잔사의 세정방법

 

• 고액분리(Solid-Liquid Separation): 잔사(Tailing)와 침출후액(PLS)의 분리

• 세정(Washing): 잔사를 세정하여 잔사들과 함께 빠져나가는 침출후액의 손실 최소화

 

침전조 내에서 고액분리가 이루어진 다음 Underflow(U/F)는 펌프를 이용하여, Overflow(O/F)는 수두차를 이용하여 다음 단계로 보내어 집니다. 따라서, CCD 공정 내에서 각 침전조들끼리 구배가 있도록 설치되어야 합니다.

 

I. CCD's Flowsheet and Wash Efficiency

 

(1) CCD Flowsheet

 

아래의 모식도는, CCD 공정 내에서 잔사와 침출후액이 흐르는 방향을 나타낸 것 입니다. 만약 침전조 총 n개(CCD#1 ~ CCD#n)가 설치되어 있다고 하였을 때, CCD#1의 O/F는 다음 공정(SX-EW Stage)으로, CCD#n의 U/F는 TSF(Tailing Storage Facility)로 보내어 집니다.*

 

*중화가 필요한 경우, 중화단계를 거친 이후 TSF로 보냄

일반적인 CCD Flowsheet

 

• (CCD#1) 침출단계로부터 오는 슬러리가 들어오며, O/F되는 상등액은 다음 공정으로 이동

• (CCD#n) 세정을 위한 용액(물, 바닷물, 라피네이트 등)이 들어오며 U/F되는 잔사는 TSF로 이동**

 

**마지막 CCD에서 빠져나가는 액체에 포함된 목적금속은 추가공정 없이 회수 불가능

 

세정은 위의 흐름도에서 알 수 있듯이 이전 단의 U/F와 다음 단의 O/F가 섞이며, 모든 침전조에서 이루어집니다. 이로써 CCD 공정은, 개별로 설치되는 침전조와 차별되는 역할인 세정을 통해 목적금속의 손실을 최소화할 수 있습니다. 따라서, 세정효율은 목적금속의 회수율과 직결되므로 CCD를 운전할 때의 중요한 요소입니다.

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(2) Wash Efficiency

 

아래는 CCD 공정 내 N번째의 침전조를 기준으로 유입, 배출되는 Stream을 표시한 것입니다.  (단, 1<N<n)

Stream In & Out from CCD#N

아래는 세정효율과 관련된 중요 주요 용어에 대한 설명입니다.

• Wash Efficiency: 침출액의 손실정도에 대한 지표. 세정효율이 좋을수록 손실되는 침출액(목적금속)의 양이 적은 것을, 반대로 낮을수록 손실되는 침출액(목적금속)의 양이 많은 것을 의미

• Wash Ratio: Feed Slurry내 액체에 대한 Wash water의 비율. CCD#N에 유입되는 두 Stream에 대해 Q_(N+1)/Q_(N-1)로 표시할 수 있으며, 이 수치가 높을수록 CCD#N에서 빠져나가는 용액 내 목적금속의 농도가 낮음

• Wash Water: 대부분의 경우 마지막 단계를 제외한 Wash Water는 다음 단계으로부터 유입되는 O/F를 의미하며, 마지막 단계인 CCD#n에서는 주로 물, 바닷물 혹은 용매추출단으로부터 오는 Raffinate(라피네이트)에 해당함

 

아래의 식 (1)은, CCD Circuit 전체에 대한 세정효율을 나타내는 것 입니다.

 

 

W.E.: Wash Efficiency

C_N: N번째(혹은 마지막) CCD U/F 내 특정 용질(Solute)의 농도

C₁: 첫번째 CCD에 유입되는 슬러리(침출후액 등) 내 특정 용질의 농도

*[참고] CCD 세정효율의 계산