礫岩型金鉱の処理―高効率な金抽出プロセスと設備ソリューション―専門選鉱プラントのオーダーメイド

礫岩型金鉱は、金鉱の一種の中でも「外見だけでは見分けがつきにくい」タイプです。礫岩自体は構造活動や火山活動の産物であり、鉱石は大小さまざまな礫と結合物質で構成されています。金は礫の内部に存在する場合もあれば、結合物質に富集している場合もあります。結合物質は珪質、鉄質、あるいは泥質、炭酸塩質である可能性があります。この「二重の担体＋成分の多様性」という構造により、角礫岩型金鉱では、同一鉱体内であっても金の品位や賦存状態が大きく変動する可能性があります。単一の鉱石を前提として設備を選定し、プロセスを決定すると、「採掘する区間ごとに指標が低下する」という状況に陥りやすくなります。本稿では、礫岩型金鉱石の処理ロジックを中心に、高効率な金抽出プロセスの決定方法、設備構成の策定方法、選鉱プラントのカスタマイズ方法について解説する。

一、礫岩型金鉱の鉱石特性と選鉱上の課題

礫岩型金鉱床の典型的な特徴は、以下の4点に要約できる。

構造上、「礫＋結合物」という二重の担体である。礫の組成は複雑で、初期の母岩や初期の鉱化体である場合もあれば、熱液置換産物である場合もある。結合物は礫の間に充填されており、その組成は珪質、鉄質から泥質、炭酸塩質まで様々である。金の富集位置は、しばしば結合物の種類と密接に関連している――鉄質や珪質結合物には金が顕著に富集する一方、泥質結合物は選鉱上の干渉を引き起こしやすい。

金の存在形態は多岐にわたる。 金は、礫の割れ目や結合質の細孔中に遊離状態で存在する場合もあれば、微細金や亜微細金の形態で硫化物（黄鉄鉱、毒砂など）や珪質結合質に包有されている場合もある。粗粒金と微細粒金が共存するのが一般的である。

通常、硫化物や泥質物が伴生する。硫化物に金が含有されていることは、浮選が有効な選鉱法であることを意味する。一方、泥質結合物の含有量が高い場合、鉱漿の粘度が上昇し、粉砕時の泥化が進行し、浮選泡の質が悪化するため、泥質を含む金鉱石と同様の処理上の課題が生じる。

鉱体内の品位と性質の変動が大きい。異なる角礫岩帯や深度によって、角礫の組成や膠結物の種類が著しく異なる可能性があるため、選鉱プラントのプロセス適応性は、鉱石の配合調整やパラメータの調整によって確保しなければならない。

これに伴う選鉱上の課題：

• 金の分布が不均一であり、単一のプロセスでは完全に回収できない。礫中の粗粒金は重選法によって早期に回収し、結合物中の細粒金および金含有硫化物は浮選またはシアン化法によって回収するため、複合プロセスが一般的である。
• 結合物の種類がプロセスの方向性を決定する。珪質・鉄質の結合物が主であれば、浮選またはシアン化処理は比較的円滑に進む。泥質の結合物が主である場合は、まず洗鉱による脱泥を強化し、粉砕細度を最適化しなければならない。そうしないと、その後の全プロセスに支障をきたす。
• 鉱石の変動に対応するため、プロセスには調整の余地が必要である。設計段階では、鉱区ごとの性質の違いを考慮し、操業上の調整余地や局所的なプロセス切り替えの可能性をあらかじめ確保しなければならない。

二、高効率な金抽出プロセスの策定方法とは？

礫岩型金鉱山には「万能なプロセス」は存在せず、鉱石の性質に応じて分流する以下のルートを推奨する：

ルート1：重選＋浮選の併用。金が主に遊離状態で存在し、粗粒金と含金硫化物が共存し、膠結物が主に珪質／鉄質である鉱区に適している。粉砕回路に遠心選鉱機（ニールセン遠心機など）またはジャグリング機を設置し、粗粒の単体金を事前に回収する。重選精鉱はシェーカーによる選別を経て、製錬または外部販売に回す。重選残渣は浮選工程に送られ、「1粗選・2精選・2洗浄」または「1粗選・3精選・3洗浄」のプロセスで含金硫化物を浮選し、得られた金精鉱は製錬またはシアン化処理に送られます。これは角礫岩型金鉱山で最も一般的に用いられる主要プロセスです。

ルート2：浮選＋シアン化処理の併用。 これは、金が主に硫化物中に存在し、浮選によって含金鉱物を効果的に濃縮できる鉱区に適している。浮選により金精鉱が得られた後、精鉱はシアン化浸出（CIL/CIP）にかけるか、直接外部の製錬所に販売される。浮選尾鉱については、金品位に応じて再選鉱を行うか、直接脱水して排出するかを決定する。ヒ素を含む鉱区では、浮選工程においてヒ素鉱を抑制するか、ヒ素・金精鉱を別途浮選し、ヒ素が後段のシアン化システムに流入してシアン化剤を消費することを防ぐ必要がある。

プロセス3：全鉱石シアン化法（CIL/CIP）。酸化度が比較的深く、金が主に遊離状態で存在し、銅・ヒ素・アンチモン・炭素などの干渉元素を含まず、膠結物が単純な鉱区に適している。プロセスは、破砕・粉砕→濃縮→浸出・吸着→脱吸着・電解→精錬である。泥質結合物の含有量が高い場合は、前処理として鉱石の洗浄・脱泥を行い、浸出パラメータを最適化する必要がある。

ルート4：重選＋浮選＋シアン化の併用。粗粒と細粒が共存し、単一プロセスでは回収率が基準に達しない複雑な鉱区に適している。プロセス構造が長く、設備が多く、試運転の要件も高いが、回収率を確実に確保する能力が最も高い。

分流判断の根拠：金相分析（遊離金、硫化物に包埋された金、脈石に包埋された金の割合）、含金鉱物の種類、膠結物の成分と泥質含有量、伴生元素（ヒ素、炭素、アンチモン、銅）、酸化率、粗粒金の割合。これらのデータは選鉱試験によって得られなければならない。礫岩型金鉱山では鉱区ごとの差異が大きいため、サンプリングの際にはブレンドの代表性を考慮し、可能であれば鉱区ごとに個別に試験を行い、その結果を総合して主プロセスと調整案を決定することが望ましい。

三、設備構成はどうすべきか？

上記のプロセスルートに基づき、礫岩型金鉱山の選鉱プラントの中核となる設備構成は以下の通りである：

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）、円振動スクリーン／直線振動スクリーン、振動フィーダー、ベルトコンベア。硬岩の礫岩には「ジョークラッシャー＋コーンクラッシャー」の組み合わせが推奨される。排出粒度が均一で、耐摩耗性に優れている。

鉱石洗浄・脱泥（泥質結合鉱石区間には必須）： 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、高周波振動スクリーン、ハイドロサイクロン。まず泥質結合鉱石を除去してから粉砕工程に送り込み、泥化による全工程への干渉を回避する。

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段の微粉砕）または単段構成とし、スクリュー分級機またはハイドロサイクロンを組み合わせた閉回路とする。粉砕細度は、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（粉砕回路からの粗粒金の回収主力）、跳汰機、6-Sシェーカー／多層シェーカー（精選）、スパイラルチャネル（粗選・尾鉱除去）。

浮選設備：SF型（自吸式スラリー）、XCF/KYF型（エア注入式、大型化には本方式を優先）、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。ヒ素を含む鉱石区間には、対応する抑制剤添加システムを設置する必要がある。

シアン化物浸出および吸着（必要に応じて設置）： 浸出槽、二重インペラー式高効率炭浸槽、活性炭吸着システム、炭分離スクリーン、炭回収装置、脱吸着電解装置、金溶融炉；泥質鉱石区間の浸出槽における撹拌方式、通気方式、および底面固着防止設計は、状況に応じて適切に構成する必要がある。

濃縮・脱水：高効率濃縮機（泥質スラリーには凝集剤を添加）、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：スラリーポンプ、炭回収ポンプ、清水ポンプ、循環水システム、配電・制御システム；海外プロジェクトではディーゼル発電機セットを統合可能。

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されています。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。礫岩型金鉱石の鉱石特性の変動性に対応するため、設計段階から調整の余地を設けています。浮選段数は鉱区に応じて調整可能、重選設備の位置は粗粒金の割合に応じて最適化可能、浸出パラメータは泥分含有量に応じて調整可能です。高シリカ含有で摩耗性の高い鉱石に対しては耐摩耗性材料をアップグレードし、酸性浸出環境に対しては防食対策をカスタマイズしています。

4. 専門選鉱プラントのカスタマイズ：鉱石サンプルから金回収までのプロセス

礫岩型金鉱山の選鉱プラントのカスタマイズは、以下の5つのステップで進められます：

第一段階：選鉱試験とプロセスの検証。 鉱区ごとに代表的な鉱石試料を採取し、化学的多元素分析、金の相分析、埋蔵粒度分析を実施した後、重選試験、浮選のオープン回路／クローズド回路試験、シアン化浸出試験（CIL／CIPの比較を含む）を行い、必要に応じて鉱石洗浄・脱泥試験および沈降性能試験を実施します。試験報告書には、設備選定リストおよび予備予算を添付します。

第2ステップ：プロセス設計と施工図面。試験データに基づき、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、土木条件図を作成し、鉱石の変動性に対応した操作調整範囲と技術説明書を提示します。

第三段階：設備製造およびモジュール化供給。中核設備の製造、関連副資材の統括、出荷前品質検査を実施する。礫岩型金鉱選鉱プラントは、モジュール化の考え方に基づいて分割可能です。破砕モジュール、粉砕・分級モジュール、浮選モジュール、浸出・吸着モジュール、脱着・電解モジュール、配電・制御モジュールを工場でプレハブ化し、現場で迅速に組み立てることで、工期を短縮し、品質を管理します。

第4段階：据付指導および連動試運転。 派遣エンジニアが、設備の設置、配管接続、電気設備の設置を指導し、単機試運転および原料を用いた連動試運転を主導します。粉砕細度、浮選薬剤の配合、重選パラメータ、浸出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調整を行います。また、顧客チームへのトレーニングを実施し、各鉱区ごとのパラメータ調整の要点を伝達します。

第5段階：長期的な技術サポート。保証期間は12ヶ月で、期間内の設備の品質問題については無料で部品を交換します。期間満了後も長期にわたり部品を供給し、プロセス最適化の提案を行います——鉱石の性質の変化、薬剤コストの変動、回収率の変動などに対応し、継続的に顧客と共に調整を行います。

GoldProcessingPlantでは、サービスの強制的なセット販売は行いません。選鉱試験のみ、プロセス設計や施工図面の購入のみ、単体または一式の設備の調達のみ、エンジニアによる現場での試運転のみ、あるいはEPC方式によるターンキープロジェクトの受託など、柔軟に対応可能です。事前の試験費用および設計費用は、後日設備またはEPC契約を締結する際に全額相殺可能です。通常、プロジェクト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、各工程を合理的に組み込むことで総工期を短縮可能です。海外プロジェクトについては、通関手続きの余裕期間を確保しています。

五、品質保証：指標は鉱石に基づいており、画一的なテンプレートによる計画は採用しません

礫岩型金鉱山の回収率は、礫や結合物の種類、金の賦存状態、金含有鉱物、泥質含有量、伴生元素、粗粒金の割合など、多岐にわたる要因の影響を受け、鉱区ごとに指標に顕著な差異が生じる可能性があります。GoldProcessingPlantは、試験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、鉱区ごとに試験を行い、データに基づいてプロセスを決定し、プロセスに合わせて設備を構成し、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ソリューションを設計することです。試運転の目標を契約書に明記し、同一の鉱石源および同一の操業条件に基づき、合理的な検収基準を定めます。また、プラン設計には鉱石の変動に対応するための調整余地を設け、研修において顧客チームに対し適応範囲を明確に説明します。

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び、処理規模は30～5,000トン/日、岩金、砂金、難処理鉱石、尾鉱の再選別を網羅しています。角礫岩型などの構造変質型金鉱山における複合プロセス構成とカスタマイズされた選鉱プラントの設計は、まさに当社の得意分野です。

礫岩型金鉱の処理において、選定すべきは単なる設備一式ではなく、まず礫と結合物に含まれる金の形状を明確に把握し、その上でプロセスを決定し、そのプロセスに基づいて選鉱プラントをカスタマイズするチームです。GoldProcessingPlant――まず鉱石を理解し、その上で設備を組み合わせる。