高粘土金鉱石向けCIL/CIP高効率金回収ソリューション｜専門的な選鉱プロセスで回収率の向上を支援

粘土分が多い金鉱石は、金鉱選鉱場において「手強い相手」として知られています。スラリーが粘着すると、撹拌できなくなり、浸出液が浸透せず、活性炭が泥に包み込まれてしまいます。金自体は鉱石の中に存在しているにもかかわらず、回収率がどうしても向上しないのです。多くの鉱山経営者が通常の金鉱山用のCIL/CIPプロセスをそのまま導入した結果、槽の底に堆積物が固着し、配管が詰まり、薬剤の消費量が倍増し、操業開始早々に改造を余儀なくされています。高粘土金鉱石でもシアン化物による金抽出が不可能というわけではありませんが、まず「粘土」という変数を処理してからでなければ、CILかCIPかを検討することはできません。本記事では、粘土が金抽出に及ぼす干渉メカニズムから解説し、高粘土金鉱石のプロセス案、設備構成、実施上の要点を体系的に整理することで、鉱山経営者が無駄な回り道をしないよう支援します。

一、高粘土金鉱石の金抽出が困難な理由とは？

高粘土金鉱石の核心的な問題は「金」ではなく、「粘土」にある。粘土鉱物（モンモリロナイト、カオリン、イリサイトなど）の含有量が高いと、シアン化物による金抽出に4つの妨げをもたらす：

第一に、スラリーの粘度が上昇し、撹拌と物質移動が悪化すること。粘土が吸水して膨張すると、スラリーの見かけの粘度が著しく上昇し、浸出槽内に「デッドゾーン」が形成される。これにより、シアン化物や溶存酸素が各鉱粒の表面に均一に分布しにくくなり、浸出の動力学が低下し、浸出時間が長引く。

第二に、泥化による被覆と吸着による干渉である。微細な泥が金粒子の表面を被覆して泥膜を形成し、金シアン化物錯体の溶出を阻害する。同時に、粘土粒子は比表面積が大きいため、すでに溶解した金シアン化物錯体の一部を吸着し、「溶解済み金」の損失を引き起こす。

第三に、濃密処理と固液分離への影響である。粘土分が多い鉱漿は沈降速度が遅く、圧縮性が悪いため、濃密機のオーバーフローが濁り、洗浄効率が低下し、貴金属液の澄明度が基準に達せず、その後の活性炭吸着や亜鉛粉置換の効果が大幅に損なわれる。

第四に、活性炭の「中毒」である。スラリー中の微細な泥や有機物は、活性炭の細孔を塞ぎ、活性サイトを覆い隠すことで、金負荷容量を低下させる。また、泥質物質はスラリーとともに脱吸電解システムに流入し、脱吸効率や金泥の品質に影響を与える。

これら4つの要因が重なり合う結果、浸出率の低下、吸着率の低下、薬剤消費量の増加、設備の故障率の上昇を招く。したがって、高粘土質金鉱石のCIL/CIPプロセスにおいて、第一歩は槽の選定ではなく、「泥の処理」である。

二、高粘土金鉱石のCIL/CIPプロセスの全体的な考え方

GoldProcessingPlantが提案する高粘土金鉱石の金回収プランは、「まず泥処理、次に浸出、パラメータ制御、吸着の安定化」という全体的な論理に従っており、具体的には以下の4つの段階に分かれる：

工程1：鉱石洗浄と脱泥の強化。破砕後、粉砕前に鉱石洗浄工程を設け、ドラム式洗浄機またはスクリュー式洗浄機を用いて鉱石から粘土を剥離・分散させ、ドラムスクリーンまたは高周波振動スクリーンと組み合わせて脱泥・分級を行う。除去された微細な泥は、金含有品位に応じて処理先が決定されます。品位が低いものは直接尾鉱処理システムに送られ、無意味に浸出プロセスに入り薬品を消費することを防ぎます。品位が高いものは個別に濃縮された後、浸出システムに合流させ、金が泥とともに流失するのを防ぎます。この工程を適切に行うことで、その後の浸出槽におけるスラリーの粘度と薬剤消費量を著しく低減できる。

工程2：粉砕細度の最適化と過度の粉砕による泥化の防止。粘土分が多い鉱石は、もともと泥質含有量が高いため、粉砕段階で過度に細かく粉砕すると、泥化をさらに悪化させるだけである。試験を通じて、金の解離度と泥化抑制の両立が図れる粉砕細度を決定し、格子型ボールミルなど、強制排鉱が可能で過粉砕になりにくい構成を採用すべきである。さらに、ハイドロサイクロンによる分級を組み合わせ、すでに解離した微粒子を速やかに分離し、繰り返しの粉砕を削減する。

第三段階：CILまたはCIPプロセスの選定とパラメータの最適化。 泥化対策が適切に行われた後、鉱石の特性に応じてCIL（浸出と吸着を同時に行う）またはCIP（浸出後に吸着を行う）を選択する。粘土分が多い鉱石は浸出速度が遅くなりがちであるため、CIPではまず浸出を完了させてから吸着槽へ移るため、浸出時間がより十分に確保され、浸出動力学が劣る鉱石に対してより適している。一方、スラリー条件が改善されて浸出速度が一定程度確保できる場合は、CILプロセスの工程がよりコンパクトで槽の数も少なく、中小規模の選鉱所においてより経済的である。主要なパラメータについては、pHを10～11に制御してシアン化物の揮発による損失を防ぐ；シアン化物濃度を適切に高め、段階的な薬剤添加を行う；浸出槽では通気と撹拌強度を確保し、必要に応じて二重インペラー式の高効率撹拌装置を採用する；活性炭は逆流移動方式で段階的に添加し、金吸着容量を定期的に検査して適時に交換し、「炭中毒」を回避する。

工程4：濃縮・洗浄および貴液の清澄化の強化。粘土分が多いスラリーは固液分離が困難であるため、高効率濃縮機を設置し（必要に応じて凝集剤を添加）、洗浄効率を確保する；吸着または置換工程に入る貴液は必ず澄明でなければならない。浮遊物が多すぎると、活性炭の容量や亜鉛粉を大量に消費してしまう。尾鉱側にはフィルタープレスを設置して乾式排出を行い、環境保護要件を満たすと同時に、プロセス用水も回収する。

三、特殊な状況：粘土含有量が高すぎる場合はどうするか？

粘土含有量が極めて高く、撹拌浸出の安定運転が困難な場合、あるいは鉱区が遠隔地にある、鉱石の品位が低い場合は、造粒・堆積浸出方式を検討することができる：鉱石を適切な粒度に破砕した後、セメントや石灰を結合剤として添加して造粒を行い、鉱堆の透水性を改善し、さらに不透水性の底敷きの上に浸出液を散布する。堆積浸出法はプロセスが単純で投資コストも低いですが、浸出率は撹拌浸出法よりも低く、浸出期間は通常30～90日です。低品位の酸化型高粘土金鉱山や分散した鉱床に適しています。堆積浸出法を採用するかどうかは、カラム浸出試験を通じて透水性と浸出率を検証した上で決定する必要があります。

4. 高粘土金鉱石向けCIL/CIPの中核設備構成

計画の実現には設備が不可欠である。GoldProcessingPlantによる高粘土金鉱向けの設備一式には、通常以下が含まれる：

鉱石洗浄・脱泥工程： ドラム式鉱石洗浄機／スクリュー式鉱石洗浄機、ドラムスクリーン（移動式を含む）、高周波振動スクリーン、ハイドロサイクロン（分級／脱泥／濃縮）。

破砕・粉砕工程： ジョークラッシャーによる粗破砕、コーンクラッシャーによる中・細破砕、グリッド型ボールミル＋スクリュー分級機またはハイドロサイクロンによる閉回路粉砕。

浸出・吸着工程： 浸出槽（撹拌・通気機能付き）、二羽根式高効率炭浸槽（CIL）、活性炭吸着システム、炭分離スクリーン（スラリーによる活性炭の流失防止）、炭回収装置、常温常圧または高温高圧脱着・電解装置、金溶解炉。粘土分が高い条件下では、浸出槽の撹拌方式、通気方式、および底面固着防止設計を状況に応じて適切に設定する必要がある。

濃縮・脱水工程：高効率濃縮機、プレート＆フレーム式フィルタープレス（尾鉱の乾式排出、精鉱の脱水）、脱水スクリーン。

補助システム： 凝集剤添加装置、スラリーポンプ、炭回収ポンプ、循環水システム。

GoldProcessingPlantは山東省と江西省に2つの自社製造拠点を有しており、上記の主要設備は自社製造しています。プロセスエンジニアと機械エンジニアが同一チームで連携し、設備はプロセス図面に基づいて製造されるため、インターフェースの不整合を回避しています。高粘土や強腐食性などの特殊な条件に対しては、設備の材質、撹拌構造、モーター出力を非標準仕様にカスタマイズすることが可能です。

五、提携モデルとプロジェクト期間

GoldProcessingPlantは強制的なパッケージ販売を行わず、お客様はご自身の段階に応じて柔軟に選択可能です：

• 選鉱試験のみ： 代表的な鉱石サンプルを用いて、鉱石洗浄・脱泥試験、CIL/CIP比較試験、カラム浸出試験を実施し、報告書には設備選定リストと概算予算を添付します。
• プロセス設計／施工図面の購入のみ： プロセスフロー図、設備構成リスト、工場敷地平面配置図、土木工事条件図を作成します。
• 設備のみの購入：単体または一式での供給。在庫状況ではなく、鉱石の特性に合わせて選定します。
• エンジニアによる現場での試運転のみ： 現場に常駐して設置を指導し、単機試運転および実鉱石を用いた連動試運転を主導します。土木工事および一般的な設置作業員は、お客様が現地で手配します。
• EPCターンキー：設計、設備、据付指導、試運転・トレーニングを包括的に統括し、生産開始時の指標達成に責任を負います。

初期試験費および設計費は、後日締結される設備またはEPC契約において全額相殺可能です。通常のプロジェクトでは、プロセス設計の開始から操業開始まで約8～15ヶ月を要します。高粘土鉱石の場合、選鉱・脱泥工程および浸出パラメータの調整に高い精度が求められるため、試験および調整のための余裕期間を十分に確保することをお勧めします。

六、品質保証：指標は鉱石に基づき、契約に明記

高粘土金鉱の回収率は、粘土鉱物の種類と含有量、金の存在状態、粒度分布、伴生元素など、多岐にわたる要因の影響を受けるため、鉱石サンプルのデータから逸脱した絶対的な保証は信頼できません。GoldProcessingPlantが約束するのは、厳格なプロセス検証と対象に特化した設計を通じて、お客様の高粘土金鉱石の条件において実現可能な最高回収率のプロセスを設計することです。試運転目標を契約書に明記し、同一鉱源・同一操作条件に基づき合理的な検収基準を定めます。保証期間内の設備品質問題については無償で部品を交換し、保証期間満了後も長期にわたり部品を供給するとともに、プロセス最適化の提案を行います――鉱石の性質変化、薬剤コストの変動、回収率の変動に対し、私たちは継続的に調整をサポートします。

当社のプロジェクトは、アフリカ、南米、中央アジア、東南アジアなど、世界の主要な金鉱産地に及んでおり、処理規模は1日あたり30～5,000トンで、岩金、砂金、難処理鉱石、および尾鉱の再選別を網羅しています。高粘土分・高泥化酸化鉱石からの金回収という難題こそが、まさに当社が専門的に取り組んでいる分野です。

高粘土含有金鉱からの金回収において、必要なのは単なるCIL/CIP設備一式ではなく、「まず泥を理解し、次に金を理解する」という姿勢を持ち、鉱石サンプルから金回収までの全工程を確実にサポートするチームです。GoldProcessingPlant――まず鉱石を理解し、その上で設備を選定します。