산화된 납-아연 광물(세루사이트, 앵글사이트, 스미스소나이트, 헤미모르파이트 등)은 친수성 표면을 가지고 있어 크산테이트 집진제를 사용하여 직접 부유선별할 수 없습니다. 황화나트륨을 첨가하면 광석이 황화되어 이후 크산테이트의 흡착이 가능해집니다. 황화 및 활성화 기능 외에도 황화나트륨은 선택적 침전 억제, 슬러리 pH 조절 및 시약 제거 기능도 제공하므로 산화된 납-아연 처리에서 매우 중요한 시약입니다.
I. 황화 및 활성화
- 반응 메커니즘
황화나트륨은 물에서 가수분해되어 S²⁻ 및 HS⁻ 이온을 생성하며, 이 이온들은 산화된 납-아연 광물의 표면 금속 이온과 용해-침전 반응을 통해 소수성 황화물 막을 형성합니다.
세루사이트:
PbCO₃ + 2HS⁻ → PbS + CO₂ + H₂O (설명 반응식; 이미지 자리 표시자)
스미스소나이트:
ZnCO₃ + 2HS⁻ → ZnS + CO₂ + H₂O (설명 반응식; 이미지 자리 표시자)
형성된 PbS 막은 밀도가 높고 안정적이며, 잔테이트를 단단히 흡착하여 산화된 납에 황화물과 같은 부유성을 부여합니다. ZnS 막은 느슨하고 산화 및 박리되기 쉽습니다. 따라서 황화나트륨만으로는 산화된 아연을 부유시키기에 불충분하며, 추후 아민 집진제를 이용한 2차 활성화가 필요합니다.
- 응용 가치
황화나트륨이 없으면 산화 납-아연의 전체 회수율이 낮습니다. 적절한 황화 처리를 하면 납 회수율이 크게 증가합니다. 황화 처리는 산화 광석 부유선광의 필수 조건입니다. 실제로 황화 처리를 위해 황화나트륨을 먼저 첨가한 후, 선택적 납 부유선광을 위해 잔테이트를 첨가합니다.
II. 선택적 억제
- 섬아연석 및 황철석과 같은 불순물의 감소
펄프 내 과잉 S²⁻는 갈레나, 스팔레라이트, 황철석 표면을 코팅하여 크산테이트 흡착을 방해하고 억제 효과를 나타냅니다.
대량 납 부유선별 단계에서는 산화된 납만 활성화시키기 위해 적절한 양의 황화나트륨을 사용합니다. 과량의 황화나트륨은 납의 생성을 억제하는 동시에 1차 섬아연석의 생성을 크게 억제하여 아연-납 분리를 가능하게 합니다.
아연 부유선별 단계에서는 납 광미를 철저히 세척하여 잔류 황화나트륨 농도를 낮추고 침전물 생성을 억제한 후, 아민 집진제를 사용하여 아연을 회수해야 합니다. - 복용량 규정
투여량 부족: 얇고 불완전한 황화물 막, 낮은 납 회수율.
적정 투여량: 산화 납의 완전 활성화 및 섬아연석의 적절한 억제, 최적의 분리 효과.
과다 투입: 과잉 S²⁻는 산화 납과 섬아연석 모두를 억제하여 납과 아연 회수율을 급격히 떨어뜨립니다.
III. 펄프 조절
- pH 조절
황화나트륨의 가수분해는 강알칼리성 용액을 생성하며, 이는 펄프의 pH를 8.5~11의 바람직한 범위로 자연스럽게 유지시켜 줍니다. 이러한 알칼리성 환경은 황화물 막의 산화적 분해를 방지하여 황화 안정성을 향상시킵니다. - Eh 제어
환원성 황화 이온은 펄프의 산화 전위를 낮춰 PbS 피막의 산화적 비활성화를 방지합니다. 고도로 산화된 광석의 경우, 환원제로 일정량의 황화나트륨을 과량으로 유지해야 합니다. - 유해 중금속 이온의 침전
펄프 내의 유리 Pb²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺ 및 Fe³⁺ 이온은 맥석 광물을 비선택적으로 활성화시켜 선택성을 저하시킵니다. S²⁻는 이러한 이온들을 황화물로 침전시켜 간섭을 제거하고 불필요한 시약 소모를 줄입니다. - 슬라임 분산
알칼리 가수분해 생성물은 미세한 점액질을 부드럽게 분산시켜 대상 광물 표면의 점액질 코팅을 완화합니다.
IV. 억제/탈착 작용
납-아연 혼합 산화 정광을 생산할 때, 다량의 황화나트륨(S²⁻)을 고농도로 첨가할 수 있습니다. S²⁻는 광물 표면에 흡착된 잔테이트를 경쟁적으로 치환하여 집광제를 완전히 제거합니다. 세척 및 재펄프화 후, 단계적 황화 및 분리 공정을 적용하여 고착된 납-아연 혼합물(intergrowth)을 분리합니다. 이는 복잡한 다금속 산소-황화물 혼합 광석 부유선광 공정에서 흔히 사용됩니다.
V. 황화나트륨이 납 광물과 아연 광물에 미치는 영향의 차이
- 산화납(세루사이트)은 조밀한 PbS 막을 형성하며, 적정량의 황화나트륨이면 안정적인 부유선별이 가능하고, 과량일 경우 부유선별 효율이 저하됩니다. 크산테이트 기반의 대량 납 부유선별에 적합합니다.
- 산화 아연(스미소나이트)은 느슨한 ZnS 막을 형성하며, 황화나트륨만으로는 부유시킬 수 없습니다. 황화나트륨은 전처리 용도로만 사용되며, 옥타데실아민이나 도데실아민과 같은 양이온성 집진제가 필요합니다. 잔류 황화나트륨은 산화 아연의 부유선별 효율을 크게 저하시킵니다.
VI. 주요 산업 현장 실무 팁
- 분할 첨가: 분쇄 단계와 조부유선별 단계 모두에 첨가하여 황화 반응 접촉 시간을 연장합니다.
- 납 부유선별 잔여물은 아연 부유선별 전에 잔류 황화나트륨을 줄이기 위해 희석 및 세척 과정이 필요합니다.
- 산화 정도가 높고 점토 함량이 높은 광석의 경우, 환원제(철 분말) 및 분산제(헥사메타인산나트륨)와 혼합하여 황화물 막을 안정화시키십시오.
부작용: 독성이 있는 황화수소(H₂S) 가스 발생 - 환기 필요; 과다한 시약 사용으로 비용 증가; 폐수 내 황화물 농도 기준치 초과.
특별 참고 사항: NaHS를 사용할 경우, 쉽게 분해됩니다.
게시 시간: 2026년 7월 13일
