礫岩型金鉱床における全泥シアン化処理技術の解析と高効率な金回収方案

1. 金は遊離態および半遊離態が主である。

礫岩型金鉱床において、金は通常、結合質、礫の割れ目、または石英粒子の隙間中に存在し、粗粒金と細粒金が共存する可能性がある。カリン型鉱床のような「硫化物の結晶格子に包まれた目に見えない金」とは対照的に、礫岩型鉱床の金は比較的容易に解離する――これが、全泥シアン化処理の実現可能性を前提としている。

2. 硫化物の含有量は通常高くない。

多くの礫岩型金鉱床では、黄鉄鉱や砒砂などの金含有硫化物の含有量が限られており、金は硫化物担体に完全に依存しているわけではない。硫化物が少ないということは、シアン化物を消費する物質が少なく、シアン化浸出環境が比較的「クリーン」であることを意味する。

3. 干渉元素を一つずつ精査する必要がある。

これが鍵となる。礫岩型鉱床は個体差が極めて大きい。鉛、炭素、アンチモンの含有量が非常に低く、直接シアン化処理が可能である鉱区もあれば、結合岩中に炭素質物質やヒ素鉱物を含み、直接シアン化処理を行った場合の浸出率が大幅に低下する鉱区もある。「礫岩型」であるという理由だけで直接シアン化が可能だと決めつけることはできず、鉱石試料の分析データに基づいて判断しなければならない。

4. 礫岩体の構造は不均一であり、鉱石の性質に大きな変動が生じる可能性がある。

異なる礫帯や異なる深度の鉱石では、金の粒度、硫化物の含有量、泥化の程度に差異が生じる可能性があるため、計画策定時には変動範囲と操業上の許容誤差を考慮する必要がある。

条件1：金が主に遊離状態で存在し、包有金の割合が低いこと。

粉砕後に金が十分に露出することで、初めてシアン化物が接触できるようになる。分析の結果、相当な割合の金が微細な粒子として硫化物や脈石に包埋されていることが判明した場合、いくら細かく粉砕しても解離せず、直接シアン化浸出率は向上しない。

条件2：ヒ素、炭素、アンチモンなどの干渉元素を含まない、または含有量が少ないこと。

ヒ素はシアン化物を消費し、金粒子の表面を不活性化させる。炭素質物質は「金を奪う」作用があり、すでに溶解した金シアン錯体を再吸着してしまう。アンチモンも浸出を妨げる。これらの含有量が高い場合は、前処理を行ってから浸出するか、浮選による濃縮プロセスに切り替える必要がある。

条件3：シアン化物消費量が少ないこと。

鉱石中の銅、鉄硫化物、酸化鉱物などはシアン化物を消費し、シアン化物消費量が高くなると薬剤コストが上昇するため、経済性を再計算する必要がある。

条件4：粉砕細度が経済的に解離要件を満たせること。

全鉱石シアン化処理では、原鉱石全体を微細に粉砕する必要があり、粉砕のエネルギー消費は全プロセスにおいて最大のコスト項目のひとつである。金の粒度分布が細かすぎて、解離に超微細粉砕が必要な場合、粉砕コストが利益を食い尽くす可能性がある。

CIL（炭浸法）

浸出と活性炭吸着を同時に行い、浸出しながら吸着する。活性炭は最終槽から投入され、逆流して前方へ移動し、鉱漿と逆方向に接触する。プロセスがコンパクトで槽数が少なく、中小規模から大規模の選鉱所に適しており、現在最も広く採用されている構成である。

CIP（炭スラリー法）

まず浸出を完了させ、その後、吸着槽に移行して活性炭を添加します。浸出時間がより十分に確保でき、段階的な制御もより精細に行えるため、浸出速度が速く、段階的な制御が必要な鉱石に適しており、大規模な選鉱所でよく採用されています。

1. pH制御。

浸出はアルカリ性条件下で行われ、pHは通常10～11に制御され、石灰または水酸化ナトリウムを用いて調整される。pHが低すぎるとシアン化物が揮発して損失しやすく、高すぎると浸出速度や石灰の消費量に影響を与える。石灰の添加は安定かつ連続的に行わなければならない。

2. 粉砕細度。

金の解離度を決定するものであり、全鉱石シアン化法における回収率の第一の変数である。細度が不十分だと、包埋された金が溶出されない。一方、過度に粉砕するとエネルギー消費と泥化が増加し、後工程の濃縮および吸着に影響を及ぼす。細度は、粉砕試験と浸出試験を併せて実施し、決定する。

3. シアン化物濃度と使用量。

濃度が低すぎると浸出が遅くなり、高すぎると薬剤の浪費につながり、環境処理の負担も増大する。鉱石のシアン消費特性に基づいて動的に調整し、専用の薬剤添加システムを用いて精密に制御する必要がある。

4. 浸出時間と槽の段数。

複数の槽を直列に接続することで浸出時間を確保し、段数は浸出動力学に基づいて決定する。浸出時間が不足すると金が完全に溶解せず、段数が多すぎると投資の無駄となる。

5. 活性炭濃度と金担持炭の管理。

活性炭の濃度は吸着率に影響を与える。金含有活性炭は適時に引き上げ・脱着を行い、システム内で「飽和」して吸着能力を失うのを防ぐ必要がある。活性炭引き上げ装置の能力と脱着電解能力は、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。

6. 溶存酸素。

シアン化物浸出には酸素の関与が必要であるため、浸出槽には空気を供給しなければならない。空気供給が不足すると浸出が遅くなり、過剰になるとエネルギー消費が高くなる。

7. 濃密脱水。

粉砕後のスラリー濃度は浸出要件に合わせて調整する必要があり、濃密機による脱水は重要な工程である。特に、泥分含有量の高い礫岩鉱石においては重要である。

破砕・粉砕工程：

振動フィーダー → 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 → ボールミル（第1段：格子型＋第2段：オーバーフロー型、または規模に応じて単段構成）→ スクリュー分級機／ハイドロサイクロンによる閉回路。「破砕を多く、粉砕を少なく」という原則に従う。

濃縮・脱水工程：

高効率濃縮機（スラリー濃度調整）、泥分が多い場合は凝集剤添加システムを装備可能。

浸出・吸着工程：

浸出槽（撹拌・通気機能付き、複数槽の直列接続）→ ダブルインペラー式高効率炭浸槽（CIL、浸出・吸引同時進行）または吸着槽（CIP）→ 炭分離スクリーン（金含有炭と鉱漿の分離）→ 炭回収装置（金含有炭の抽出）→ 活性炭添加システム。

脱着・電解工程：

酸洗浄 → 脱着電解装置（常温・常圧は通常処理に適し、高温・高圧では脱着がより徹底され、大規模鉱山や脱着困難な鉱石に適する）→ 電解槽 → 溶金炉から合金金を排出。

尾鉱処理工程：

尾鉱濃縮機 → プレート・フレーム式フィルタープレス（尾鉱の乾式排出）→ 排水処理およびシアン化物分解システム（環境基準適合）。

補助設備：

スラリーポンプ、炭回収ポンプ、ベルトコンベア、撹拌槽、薬剤調製・添加システム、電圧安定化およびソフトスタート用電気設備。

金の包埋度が高く、直接浸出率が低い場合：

まず浮選により金を含む硫化物を濃縮して精鉱とし、精鉱の前処理（独自薬剤／焙焼／加圧酸化／生物酸化）で包埋を解除してから、シアン化処理を行う。浮選の価値は、前処理を必要とする大量の原鉱を少量の精鉱に削減することにある。

ヒ素や炭素による干渉が顕著な場合：

浮選により炭素質物質を抑制するか、ヒ素・金精鉱を単独で浮選し、前処理によって金奪取や不活性化効果を排除した後に浸出を行う。

粗粒の遊離金と微粒の包埋金が共存する場合：

粉砕回路に遠心選鉱機を配置して粗粒金を早期に回収し、浮選で硫化物を濃縮した後、精鉱を前処理してシアン化処理を行う。「重選＋浮選＋シアン化」の複合プロセスとする。粗粒金は「早期に多く回収」し、過度の粉砕による損失を回避する。