大規模鉱脈型金鉱山向け加工設備およびプロセスソリューション｜高効率な金抽出で鉱山の付加価値向上を支援

大脈型金鉱床は、岩金鉱床の中でも極めて代表的な鉱体の一種であり、鉱脈が厚く、埋蔵量が大きく、金と石英および硫化物が密接に共生しており、粗粒金と細粒金がしばしば共存しています。この種の鉱石は一見「選鉱しやすい」ように見えますが、実際には2つの損失要因が潜んでいます。粗粒金は粉砕回路で繰り返し粉砕され、過粉砕された後、微細な泥とともに尾鉱に流出してしまうこと。また、細粒金と金を含む硫化物が十分に解離されず、浮選で回収できないことです。多くの選鉱工場では回収率が8割前後で頭打ちになっていますが、その原因は往々にして「重選で十分に回収できていない、浮選で完全に浮上させていない」ことにあります。本稿では、大脈型金鉱の鉱石の特徴を中心に、処理設備の構成とプロセス案を体系的に解説し、鉱山所有者が回収すべき金を確実に回収できるよう支援します。

一、大脈型金鉱の鉱石特性と選鉱上の課題

大脈型金鉱床とは、通常、石英脈型およびそれと密接に関連する破砕・変質岩型の金鉱床を指し、鉱体は脈状を呈し、厚みが大きく、延長が長い。典型的な鉱石の特徴は以下の通りである：

金鉱物の形態が多様である。金は主に割れ目金や粒間金であり、粗粒金と細粒金が共存している。粗粒金はミリメートル級に達し、肉眼で確認できる。細粒金は、黄鉄鉱などの硫化物中や石英粒子の隙間に、微細な金として存在している。

金を含む鉱物は黄鉄鉱が主体である。金は黄鉄鉱と密接な関係にあり、一部の鉱区では砒砂、黄銅鉱、方鉛鉱などが伴生する。金は硫化物と共に産在するため、浮選による金含有硫化物の回収は主要な処理工程の一つである。

脈石は石英が主体で、絹雲母などの変質鉱物が伴生する。石英含有量が高いことは、粉砕時のエネルギー消費量と摩耗性が高いことを意味する。また、変質・泥化鉱物の含有量が増加すると、浮選時の泡や精鉱の品位に影響を及ぼす。

これに対応する選鉱上の難点としては、主に以下の3点が挙げられる：

• 粗粒金の過粉砕による流失。粗粒の単体金はボールミル内で繰り返し粉砕され、粒度が細かくなりすぎると重選や浮選での回収が困難になるほか、粉砕回路内でライナーや鋼球に「金メッキ」される。
• 微細粒金の解離不足。粉砕細度が不十分だと、金を含む硫化物と脈石が十分に解離されず、浮選の選択性が低下し、精鉱品位が向上しない。
• 粗粒・細粒を単一のプロセスでは完全に回収できない。重選のみでは細粒金を回収できず、浮選のみでは粗粒金が粉砕段階で既に流失してしまう。複合プロセスを採用する必要がある。

二、推奨されるプロセス案：重選＋浮選の併用、鉱石条件に応じた分流

GoldProcessingPlantが大型脈状金鉱山に対して推奨する基本プロセスは「重選＋浮選の併用」であり、粉砕回路においては「早期回収・多量回収」の原則を徹底する：

第一段階：破砕・粉砕、重選による粗粒金の早期回収。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・細破砕を行い、「破砕を多め、粉砕を少なめ」の原則に従う；粉砕回路には遠心選鉱機（ニールセン遠心分離機など）または跳汰機を設置し、粉砕・分級循環の段階で、すでに解離した粗粒の単体金を早期に回収することで、過度の粉砕による損失を回避する。重選精鉱は、シェーカーによる選別を経て、直接精錬して規格適合の金を生産するか、あるいは高品位精鉱として外部販売することができる。

第二段階：金含有硫化物の浮選濃縮。 重選残渣を浮選工程に送り、「粗選1回・精選2回・洗浄2回」または「粗選1回・精選3回・洗浄3回」のプロセスを採用する。pH調整剤、活性化剤、捕集剤、発泡剤の配合により、黄鉄鉱などの金含有硫化物を金と共に浮上させ、金精鉱を生産する。浮選精鉱は製錬工場へ送られて処理されるか、現地でシアン化浸出処理が行われる。

第三段階：鉱石の条件に応じて尾鉱を分流する。浮選尾鉱の金品位が依然として高く、かつ鉱石の酸化度が深く、銅、ヒ素、アンチモン、炭素などの干渉元素を含まない場合は、尾鉱または全泥に対してシアン化浸出（CIL/CIP）による最終処理を検討することができる。鉱石が原生硫化鉱であり、金が主に硫化物中に存在する場合、浮選精鉱をシアン化処理するか、外部の製錬所に販売すればよく、尾鉱は直接脱水して排出する。

分流の判断基準：金の存在形態（遊離金の割合、金含有鉱物の種類）、酸化率、干渉元素の含有量、粗粒金の割合。これらは選鉱試験データによって裏付けられなければならない――石英脈型鉱区と変質岩型鉱区ではプロセスパラメータが異なることが多く、一つのパラメータセットで全鉱区を統一することはできない。

三、主要加工設備の構成

破砕・選別： ジョークラッシャー（粗破砕）、コーンクラッシャー（中・細破砕）、円振動ふるい／直線振動ふるい、振動フィーダー、ベルトコンベア。硬岩の破砕には「ジョークラッシャー＋コーンクラッシャー」の組み合わせを優先する。これにより、排出粒度が均一で、耐摩耗性に優れる。

粉砕・分級： グリッド型ボールミル（第1段、強制排鉱、過粉砕しにくい）＋オーバーフロー型ボールミル（第2段、微粉砕）による2段粉砕、または規模に応じて単段粉砕を配置する。これに合わせて、スパイラル分級機またはハイドロサイクロンを用いた閉回路を採用する。粉砕の細度は、金の解離度試験に基づいて決定する。

重選設備： 遠心選鉱機（粉砕回路における粗粒単体金の回収を担う主力設備）、跳汰機（粗粒級、処理能力大）、シェーカー（6-Sシェーカー／多層シェーカー、細粒の精選）、スパイラルチャネル（粗選・尾鉱除去）。重選設備は粉砕・分級回路の重要な位置に配置され、粗粒金の回収率に直接影響を与える。

浮選設備：SF型（自吸式スラリー、粗選・掃選の前段に適する）、XCF/KYF型（通気式、大型化に最適）、BF型、JJF型の全シリーズを組み合わせ、粗選・掃選・精選ユニットを構成する。浮選機の選定は、処理量と通気量の要件に合わせて行う。

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

シアン化法による金抽出（ニーズに応じて構成）：プロセスにシアン化工程が含まれる場合、浸出槽、活性炭吸着システム（CIL/CIP）、脱着電解装置、金溶解炉、亜鉛粉置換装置を構成します。

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、上記の破砕、粉砕、重選、浮選、浸出・吸着、濃縮・脱水といった中核設備を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整合性と生産能力の最適化が図られています。高シリカ含有の摩耗性鉱石に対しては、流路部品を高クロム合金または耐摩耗性ゴムにアップグレード可能です。また、酸性浸出環境に対しては、耐腐食性ステンレス鋼や内張りコーティングのカスタマイズにも対応しています。

4. ソリューションの実現：鉱石サンプルから金回収までの協力プロセス

大規模鉱脈型金鉱山のプロジェクト実施にあたっては、以下のプロセスに従って推進することを推奨します：

第一段階：選鉱試験とプロセス検証。代表的な鉱石サンプルを採取し、重選試験、浮選のオープン回路／クローズド回路試験を実施し、必要に応じてシアン化物浸出の比較試験を行い、粗粒金の割合、粉砕細度、浮選段数、薬剤配合を確定します。試験報告書には、設備選定リストと予備予算を直接添付します。

第二段階：プロセス設計と施工図面。プロセスフロー図、設備構成リスト、工場敷地平面配置図、設備基礎図、土木工事条件図を作成し、土木工事の入札および現場の組織運営に供する。

第三段階：設備の製造と供給。図面に基づき中核設備を製造し、ポンプ、配管、電気制御などの付属品を統括的に手配し、出荷前品質検査を経て出荷する。

第4段階：据付指導および連動試運転。 現地にエンジニアを派遣し、設備の設置、配管接続、電気設備の設置を指導するとともに、単機試運転および原料を用いた連動試運転を主導し、粉砕細度、浮選薬剤の配合、重選パラメータを最適化し、合格基準を満たす金精鉱または合質金が生産されるまで支援を行う。また、顧客チームに対して理論および実技のトレーニングを実施する。

GoldProcessingPlantでは、サービスの組み合わせを強制しません。試験のみ、図面の購入のみ、設備の調達のみ、エンジニアによる試運転のみといった個別依頼も可能ですし、EPCによるターンキー方式での一括請負も可能です。事前の試験費用および設計費用は、後日締結される設備契約またはEPC契約において全額相殺されます。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ヶ月を要しますが、各工程を適切に組み込むことで総工期を短縮可能です。海外プロジェクトの場合は、通関手続きの余裕期間を確保する必要があります。

五、品質保証：指標は鉱石に基づき、契約に明記

大規模鉱脈型金鉱山の回収率は、鉱石の固有の特性——粗粒金の割合、含金鉱物の種類、埋蔵粒度、伴生元素——によって決定され、これら各項目が最終的な指標に影響を与えます。GoldProcessingPlantは、鉱石サンプルのデータから乖離した絶対的な数値を約束するものではありません。約束するのは、厳密なプロセス設計と的確な設備構成を通じて、お客様の鉱石に対して、その条件下で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。品質保証期間は12ヶ月で、期間内の設備品質問題については無料で部品を交換し、期間満了後も長期にわたり部品を供給するとともに、プロセスの最適化に関する提案を行います。

当社のプロジェクトは、アフリカ（ガーナ、マリ、タンザニア、スーダン）、南米（ペルー、コロンビア）、中央アジア（ロシア、カザフスタン）、東南アジアなど、世界の主要な金鉱産国をカバーしており、処理規模は30～5,000トン/日で、岩金、砂金、難処理鉱石、尾鉱の再選別を網羅しています。石英脈型、変質岩型の大脈金鉱における粗粒金の回収および複合プロセスの設計は、まさに当社の得意分野です。

大規模鉱脈型金鉱山の処理において、必要なのは単なる遠心分離機や浮選機一台ではなく、粗粒金の回収方法、微粒金の回収方法、そしてプロセスと設備の連携を熟知したチームです。GoldProcessingPlant――まず鉱石を理解し、その上で設備を選定します。