金鉱山向けCIL設備のトータルサプライヤー：炭浸システムと回収工程はどのように連携させるべきか？
金鉱山向けCIL設備のトータルサプライヤー――炭浸システムと回収工程はどのように連携するのか？
金鉱CIL（炭浸法）プロセスの核心となるロジックは、たった一言で表されます。「浸出と吸着を同時に行う」ということです。シアン化物が鉱石から金を溶かし出し、活性炭が同時に溶解した金を吸着して取り除きます。これにより、個別の浸出槽や吸着槽が不要となり、プロセスがコンパクトで、投資コストも抑えられます。しかし、CIL選鉱プラントが目標指標を達成できるかどうかを真に決定づけるのは、個々の浸出槽ではなく、炭浸システムと後段の回収工程が適切に連携しているかどうかである。炭分離スクリーンからの炭漏れ、炭回収装置による炭の回収不能、脱着電解能力と金含有活性炭の生産量の不一致などが起これば、いずれかの工程で不具合が生じれば、CILシステム全体から金を回収することはできません。
本稿では、システム全体のサプライヤーの視点から、炭浸システムと回収工程をどのように組み合わせるべきかを解説します。
一、まずCILシステムの全工程を確認する：鉱漿の槽投入から精製金の出荷まで
完全なCILシステムのプロセスは以下の通りです：
破砕・粉砕 → 濃縮・脱水 → 浸出槽（シアン化物添加、石灰によるpH 10-11への調整）→ ダブルインペラー式高効率炭浸槽（浸出と吸引を同時に行い、活性炭は最終槽から投入され、逆流して前方へ移動）→ 炭分離スクリーン（金含有活性炭と鉱漿を分離）→ 活性炭回収装置（金含有活性炭を抽出）→ 酸洗浄 → 脱吸着・電解（常温常圧または高温高圧）→ 金スラッジの溶融 → 精製金
同時に、尾鉱は濃密機、フィルタープレスで脱水・乾燥排出される。このプロセスにおいて、炭浸段は「浸出」と「吸着」が同時に起こる反応区であり、回収段は「炭に吸着された金を金塊に変える」精製区であるため、両段の処理能力は互いに整合していなければならない。
二、炭浸システムの構成：6つの主要設備
1. 浸出槽（撹拌・通気機能付き）
シアン化ナトリウムと石灰を添加してpHを調整し、金を金シアン化物錯体として溶解させる。撹拌強度は、スラリーが沈降せず、薬剤が均一に分布するよう確保する必要があり、通気は溶存酸素を供給する。複数の槽を直列に接続することで、浸出時間を確保する。
2. ダブルインペラー式高効率炭浸槽
CILの中核設備である。浸出を行いながら、活性炭で金を吸着させる。二重インペラー設計により、活性炭が槽内で均一に懸濁され、底に沈殿したり、鉱漿とともにショートパスで流失したりしないようにする。
3. 活性炭分離スクリーン
活性炭が鉱漿とともに流失するのを防ぎ、同時に鉱漿が次の槽へスムーズに流れるようにする。スクリーンの目開きサイズは活性炭の粒径に合わせなければならない――目開きが大きすぎると活性炭が流失し、小さすぎると鉱漿が詰まる。これはCIL現場で最もよく見られる故障原因の一つである。
4. 活性炭揚昇機（エアリフト）
金を吸着した金含有活性炭を槽から持ち上げて抽出し、脱着工程へ送る。活性炭の搬出能力は金含有活性炭の生産量に見合うものでなければならない。搬出できない場合、槽内に活性炭が蓄積し続け、吸着効率が低下する。
5. 活性炭供給システム
新しい活性炭または再生活性炭を、所定の量だけ最終段階の炭浸槽に補充し、逆流させて前方へ移動させる。活性炭濃度と補充ペースは、吸着率および金含有活性炭の品位に直接影響を与える。
6. 槽の直列配置と段数の設定
CILは通常4～6段が直列に接続されており、段数は鉱石の浸出速度、処理量、および目標回収率によって決まる。段数が不足すると浸出時間が足りなくなり、段数が多すぎると投資額と敷地面積が増加する。具体的な段数は浸出試験を通じて決定する必要がある。
重要な判断基準：活性炭浸出システムの設備は、セットとして設計され、各パラメータが互いに整合していなければならない。浸出槽の滞留時間、活性炭浸出槽の段数、活性炭濃度、活性炭分離スクリーンの目開き、活性炭回収装置の処理能力、これら5つのパラメータは連立方程式を成す。A社から浸出槽を、B社から活性炭分離スクリーンを、C社から活性炭回収装置を購入して無理に組み合わせても、接続部やパラメータが合わず、稼働させると活性炭の漏れ、槽の詰まり、吸着率の低下といった問題が発生する。
三、回収工程の構成：金担持活性炭から精製金まで
1. 酸洗浄
金担持炭は脱着工程に入る前に酸洗浄を行い、炭酸カルシウムや鉄などの不純物を除去し、脱着システム内でのスケール発生や電解液の汚染を防ぐ。
2. 脱着電解装置
金担持炭上の金を溶液中に溶出させ、電解して金スラッジとする。2つの構成：
- 常温常圧脱着電解：通常の処理や中小規模の選鉱所に適しており、投資コストが比較的低い。
- 高温高圧脱着電解：脱着がより徹底され、効率が高く、大規模鉱山や脱着が困難な鉱石に適している。
機種選定の判断基準：脱着電解の処理能力は、金担持活性炭の1日当たりの生産量と一致していなければならない。 炭浸システムが1日に生産する金担持活性炭の量に応じて、脱着電解装置もそれに見合った日処理能力を備えている必要がある。脱着能力が不足すると、金担持活性炭が滞留し、システム内での循環が滞って吸着効率が直接低下する。一方、脱着能力が過剰だと、投資の無駄となる。
3. 金溶解炉
金スラッジを溶解し、金インゴットまたは合金金に精錬する。これには、るつぼ、溶剤、鋳造用金型が備え付けられている。
4. 亜鉛粉置換装置（代替プロセス）
貴液中の銀含有量が高い場合や、活性炭による吸着効果が不十分な場合は、活性炭吸着の代わりに亜鉛粉置換を検討することができる。プロセスは以下の通りである：金含有貴液の清澄化・ろ過 → 真空脱酸素 → 亜鉛粉添加による置換 → 金スラッジの圧濾 → 酸洗浄による亜鉛除去 → 溶解。貴液は、浮遊物質が10 ppm未満、脱酸素後の溶存酸素が1 mg/L未満となるまで澄清する必要があり、置換率は通常99％以上です。注意：亜鉛粉による置換は清液のみを処理可能であり、鉱漿の直接処理には適しません。また、CILの活性炭吸着プロセスとは、二者択一または段階的な組み合わせの関係にあります。
四、システム全体のサプライヤーの選び方：4つの必須条件
第一に、プロセス設計と設備製造が同一のチームによるものかどうか。
炭浸槽の段数、炭分離スクリーンの目開き、炭回収装置の処理能力といったパラメータは、プロセスに精通した者が決定し、その後、設備製造者が図面に基づいて製造する必要があります。プロセス設計と設備製造が別々の会社に分かれていると、問題が発生した際に「設計事務所が作成した図面を設備メーカーが認めない、設備メーカーの要求を設計事務所が修正しない」といった事態が生じます。
第二に、炭浸システムと回収システムがセットで供給されるかどうか。
浸出槽、炭浸槽、炭分離スクリーン、炭回収装置、脱着電解装置、溶解炉を同一のサプライヤーが一式で供給して初めて、接続部の寸法、処理能力、制御ロジックが互いに整合する。他社製の炭浸槽に脱着カラムを単体で購入して組み合わせると、パラメータが合わないのが常である。
第三に、処理が困難な鉱石に対応する能力があるかどうか。
ヒ素や炭素を含む鉱石を直接CILに投入すると浸出率が低くなるため、まず浮選で金含有硫化物を濃縮し、次に前処理で包埋構造を破壊し、最後にシアン化処理を行う必要がある。サプライヤーがCIL槽の販売しかできず、前処理のノウハウを持たない場合、鉱石の性質が少しでも変わると対応できなくなる。
第四に、海外への納入および試運転能力です。
CILシステムの試運転には、粉砕細度、薬剤処方、浸出パラメータ、活性炭濃度など、多くの変数が関わります。エンジニアは現場に常駐し、原料を用いた連動試運転を主導し、最初の合格品となる金を選別できるまで継続しなければなりません。出荷のみを行い現場管理を怠り、海外納入の経験が不足しているサプライヤーの場合、試運転期間が長引いてプロジェクトを頓挫させる恐れがあります。
五、投資概算の参考：CIP/CILプラント主要設備の価格帯
金鉱山のCIP/CIL/全泥シアン化/浸出プロセス用主要設備一式を例とする（万米ドル、土木工事、据付、物流および副資材は含まない）：
| 1日当たりの処理量（トン/日） | 主要設備一式の価格帯（万米ドル） |
|---|---|
| 30 | 20–35 |
| 50 | 25–40 |
| 100 | 35–50 |
| 200 | 45–75 |
| 300 | 60–90 |
| 500 | 90–135 |
| 800 | 125–170 |
| 1000 | 150–190 |
| 1500 | 205–270 |
| 2000 | 265–335 |
| 2500 | 300–380 |
範囲の下限は、標準構成、通常の酸化鉱石または単純な硫化鉱石、通常の稼働条件に対応します。上限は、非標準の特注仕様、複雑な鉱石、特殊な稼働条件、またはより充実した構成のソリューションに対応します。具体的な見積もりは、鉱石の種類、プロセスフロー、現場の条件を総合的に考慮して決定されます。
六、まとめ：CIL設備一式は、「単体装置」ではなく「システム」として構成されています
CILプロセスは一見単純に見えます――浸出槽への炭の投入、炭の選別、炭の回収、脱着電解、精錬。しかし、実際に目標指標を達成している選鉱プラントは、炭浸システムと回収工程の能力が適切にマッチしていることに依存しています。すなわち、浸出時間が十分か、炭分離スクリーンに漏れがないか、炭回収装置が十分に稼働できるか、脱着電解工程が毎日の金含有炭を処理しきれるか、といった点です。
設備一式を供給するベンダーを選ぶということは、本質的に、この一連のプロセスを最初から最後までシームレスに連携させることができるチームを選ぶことに他なりません。まず鉱石サンプルの浸出試験を行い、グレードとパラメータを決定し、そのパラメータに基づいて設備一式を構成し、最後にエンジニアを現場に派遣して金回収が達成されるまで調整を行う――この順序は逆にしてはなりません。
CIL/CIP選鉱プラントの計画中の方、あるいは既存の炭浸システムで炭の漏れ、槽の詰まり、金含有炭の滞留、脱着能力の不足などの問題を抱えている方は、GoldProcessingPlantまでご連絡いただき、鉱石サンプルの試験やプロセス診断をご依頼ください。