난분해성 금속광물의 미생물 침출기술 개발연구
상세정보
| 자료유형 | KIGAM 보고서 |
|---|---|
| 서명 | 난분해성 금속광물의 미생물 침출기술 개발연구 |
| 저자 | 김동진 |
| 언어 | KOR |
| 청구기호 | KR-2001-(연차)-14-2001-R |
| 발행사항 | 한국지질자원연구원, 2001 |
| 초록 | : ●연구개발의 목적 및 필요성: 국내 산업과 경제발전에 따라 광물자원의 소비는 연평균 12% 이상 증가하고 있으나 우리나라의 경우 대부분의 광물자원을 수입에 의존하고 있는 실정이기 때문에 ('00년도 수입의존도 98% 이상) 국내 산업의 발전에 필수적인 소재원료의 안정적인 공급을 확보하기 위하여 국내 난용성/저품위 광물자원, 제련중간상, 폐기물로부터 유가금속을 경제적으로 회수, 활용하기 위한 관련 기술의 개발이 필요한 시점이다. 현재 국내 부존자원의 종류는 다양하나 광채 규모가 작고 품위가 낮기 때문에 기존의 처리방법으로는 개발 경제성이 없어 대부분 휴·폐광된 상태이다. 따라서 단기적으로는 난용성/저품위 광물자원을 경제적으로 처리할 수 있는 기술의 개발이 필요하며 장기적으로는 휴·폐광된 광산의 폐광석이나 광미, 또는 중금속 함유 폐기물로부터 유가자원을 회수하고 폐수로 오염된 토양과 지하수 등 심각한 환경 오염 문제를 해결할 수 있는 환경 친화적인 처리법 마련이 시급하다. 1674년 레벤 훅에 의하여 번식력과 생존력이 우수한 미생물의 존재가 확인된 후 활용분야가 확대되었으며 최근에는 고/저온용 세제, 석유분해, 항생제, 악취제거용 등으로 활용되고 있다. 특히 1950년대부터 미생물의 생물학적 대사작용을 이용하여 황화물 광석, 광미 또는 폐기물로부터 금속을 회수하는 미생물 침출(bioleaching or microbial mining)기술이 개발, 응용되기 시작하였다. 미생물 침출법은 미생물의 직·간접 반응기구에 의하여 금속광석의 물리·화학적 성질을 변화시켜 목적 금속을 이온상태로 침출시키는 공정이다. 미생물 침출법은 화학반응에 비해 반응속도는 느리지만, 저 에너지 소비형 기술이며 설비가 단순하여 초기 투자비가 작고, 침출액으로 인한 환경오염 문제발생을 최소화 할 수 있다. 또한 광석 채굴현장이나 광산 내에서 직접처리 할 수 있기 때문에 운송비 절감이 가능하고, 공정제어가 용이하며, 고도의 기술적 지식을 요하지 않는 장점을 갖고 있기 때문에 bioleaching법은 기존 공정의 보완 또는 대체가 가능한 차세대/환경 친화적인 신 제련기술로 평가되고 있다. 본 연구에서는 난분해성 금속광물 또는 제련중간산물로부터 미생물을 이용한 유가금속의 침출기술 개발과 생물학적 침출액의 효율적인 고/액 분리공정 확립을 최종 연구목표로 삼았다. ●연구개발의 내용 및 범위: 1차년도 연구내용 및 범위에는 미생물 침출공정을 적용할 합성황화물(CuS) 및 천연복합황화물(CuFeS2) 시료의 전처리, 시료에 대한 물리·화학적 특성조사, 호기공정용 제련 미생물의 확보 및 배양, 호기공정에 의한 합성황화물 및 천연 황동광으로부터 구리 침출시 침출율에 미치는 반응인자의 영향 규명(pH, ORP, 반응온도, 미생물 접종양, pulp density) 등을 포함하였다. ●연구개발 결과: 광석으로부터 친환경적이고 경제적인 방법으로 유가금속을 회수할 수 있는 방법인 미생물 침출법(bioleaching)을 이용하여 CuS와 CuFeS2로부터 구리를 회수하기 위한 연구한 수행한 결과, 다음과 같은 결론을 도출하였다.1. pH 2인 무기염 배지에서 CuS 광석을 첨가하여 구리를 침출한 경우, 제련미생물인 T. ferrooxidans의 접종에 의해 구리의 침출율이 크게 향상되지 않았다. 이는 pH 2의 무기염 배지에서 황산에 의해 화학적으로 구리가 고농도로 침출되고 침출된 구리에 의해 T. ferrooxidans의 활성이 저해 받기 때문으로 사료되었다.2. CuFeS2를 대상으로 대표적인 제련미생물인 Thiobacillus ferrooxidans를 이용하여 구리의 생물학적 침출기구을 규명한 결과, T. ferrooxidans에 의한 CuFeS2의 직접적인 산화과정보다는 기질로 첨가한 FeSO4를 균주가 산화하여 생성한 Fe2(SO4)3에 의한 간접적인 산화과정에 의한 구리가 침출되는 기여율이 높았다.3. T. ferrooxidans를 이용하여 CuFeS2로부터 구리를 침출시 첨가하는 기질의 영향을 조사한 결과 3∼9g/ℓ의 철농도 범위에는 구리의 침출율이 유사하였다. 즉 3g/ℓ의 낮은 농도의 철을 첨가하여도 구리가 침출되었다. 4. T. ferrooxidans를 이용하여 CuFeS2로부터 구리를 침출시 광석의 pulp density의 영향을 조사한 결과 200g/ℓ의 높은 pulp density 조건에서도 구리가 효율적으로 침출되었다. .5. T. ferrooxidans를 이용하여 CuFeS2로부터 구리를 침출시 광석의 입자크기의 영향을 조사한 결과 입자크기가 작을수록 구리의 침출율이 높았다. ●연구개발 결과의 활용계획: 1.국내 부존 저 품위 광석을 경제적이고 환경 친화적으로 제련할 수 있는 차세대 신 제련 기술개발. 2.제철 찌꺼기, 도금폐수 슬러지 등과 같은 금속 함유폐기물, 또는 광미와 같은 채광 또는 제련 폐기물로부터 유가금속의 회수에 활용가능. 3.광미나 중금속 함유폐기물 등으로 오염된 토양의 복원에 활용가능. 4.하수 슬러지, 소각재, 퇴적 오니 등 각종 금속 오염원으로부터 중금속의 제거에 활용 |
| 페이지 | 65 p. |
| 키워드 | 난분해성, 금속광물, 미생물, 침출기술, 황동광 |
| 원문 |
http://library.kigam.re.kr/report/2001/난분해성금속광물의미생물침출기술개발연구.pdf |
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