파분쇄공정 - 단체분리(Liberation)

광석은 광상(Deposit)에서 채굴된 경제성을 가지는 유용광물 또는 이를 포함하는 암석이며, 따라서 유용광물 뿐만 아니라 무용광물 혹은 맥석광물을 포함하고 있는 상태입니다.

 

즉, 유용광물들은 회수될 수 있도록 노출되어 있는 상태가 아닌 무용광물과 맥석들에 의하여 둘러 쌓여 있으며(Locking) 이는 금속을 생산하기 위하여 분리된 상태로 만들어져야 합니다 (Unlocked 또는 Liberated).

 

이와 같이 유용광물과 맥석광물을 분리하는 것을 단체분리(Liberation)라 하며, 주로 파분쇄(Comminution) 공정이 단체분리를 위한 공정에 해당됩니다. 

단체분리의 과정 (Comminution)

 

파분쇄의 산물 중 분리된 입자와 그렇지 못한 입자를 각각 분리입자(Free Particle) 그리고 미분리입자(Locked Particle)라 합니다. 

Free Particle & Locked Particle

단체분리는 대다수의 자원처리 과정에서 필수적이며, 파분쇄를 통한 단체 분리가 불충분하면 그만큼 광물선별 및 회수에 불리할 것이고 반대로 과한 경우에는 CAPEX 및 OPEX의 손실 등으로 이어질 수 있습니다.

 

I. Degree of Liberation (DL): 단체분리도

 

단체분리도란, 파분쇄 이후에 광석입자의 총 개수(혹은 입자의 총 중량) 중 분리된 상태로 존재하는 입자의 개수(혹은 입자의 중량)을 백분율로 나타낸 것입니다.

 

 

DL: 단체분리도(Degree of Liberation)

N_free: 분리입자의 개수(혹은 중량)

N_locked: 미분리입자의 개수(혹은 총 중량)

 

이 때, N_free와 N_locked는 파분쇄된 시료를 광학현미경(Optical Microscopy) 혹은 주사전자현미경(SEM, Scanning Electron Microscopy) 등을 이용하여 분석할 수도 있으나, 최근에는 이러한 화상분석(Image Analysis) 과정을 아래와 같은 자동화된 분석기를 통하여 실시합니다.

• QEMSCAN: Quantitative Evaluation of Minerals by SCANning electron microscopy

• MLA: Mineral Liberation Analyzer

 

이전에 언급되었다시피, Lab Scale, Pilot Test 등 수 차례 실험(Testworks)을 수행하여 과도한 분쇄를 방지하고 비용손실이 최소화되도록 하여야 합니다. (이는, 단체분리가 100%가 되는 것은 사실상 불가능하기 때문)