ホームスタック式金鉱石回収・選鉱プロセスおよび生産ライン一式ソリューション
ホームステーク型金鉱山の回収・選鉱プロセスおよび生産ライン一式ソリューション
ホームステーク型金鉱は、米国サウスダコタ州のホームステーク（Homestake）金鉱にちなんで名付けられ、鉄鉱床（BIF）に金を含む金鉱の典型的な例です。この種の鉱石の主な特徴は、金と鉄鉱物が密接に共生していることであり、金粒は磁鉄鉱、赤鉄鉱、黄鉄鉱などの鉄鉱物や珪質帯に微細な粒として浸透しているため、通常の重選法では直接回収が困難であり、プロセスルートの選択を誤ると回収率が著しく低下します。本稿では、ホームステーク型金鉱山の鉱石特性、回収プロセス、および生産ライン全体の構成について詳しく解説する。
一、ホームスタック型金鉱床の鉱石の特徴
ホームストック型金鉱床は、帯状鉄構造（BIF）における金鉱化に属し、その鉱石の特徴が選鉱上の難点を決定づけている：
第一に、金と鉄鉱物が密接に共生していることである。金は、磁鉄鉱、赤鉄鉱、黄鉄鉱などの鉄鉱物中に微細な浸透鉱化として存在し、一部の金は珪質帯や硫化物中に包有されている。金粒子の粒度は微細であり、単体化には十分な粉砕細度が必要となる。
第二に、鉄鉱物の含有量が高く、選別方法に影響を与える。磁鉄鉱は磁選で回収可能だが、赤鉄鉱には強磁選または浮選が必要であり、金を含む黄鉄鉱は浮選に依存する。鉄鉱物は金を含む母岩であると同時に分離すべき対象でもあるため、プロセス設計では金の回収と鉄の処理方針の両方を考慮しなければならない。
第三に、硫化物の含有量が異なるため、浮選の位置づけが決まる。黄鉄鉱などの含金硫化物の含有量が高い鉱区では、浮選が金回収の主力となる。一方、硫化物が少なく、金が遊離状態で存在する鉱区では、重選別やシアン化法の方がより直接的である。
第四に、鉱石の硬度が高く、粉砕コストも低くない。鉄鉱物が岩石を緻密で堅くしているため、破砕・粉砕のエネルギー消費量が高く、「多砕少磨」の原則に従い、粉砕細度を合理的に決定することが、運営コストに直接影響する。
二、ホームスタック型金鉱山の回収プロセス
ホームスタック型金鉱山には単一の「万能」プロセスはなく、金の賦存状態や鉄鉱物の組成に応じて以下のプロセスに分かれる：
プロセス1：浮選＋精鉱のシアン化処理（主流プロセスの一つ）
黄鉄鉱などの硫化物に含まれる金が主成分である鉱区に適用される。粉砕により金を含む硫化物が単体で解離し、浮選によって金精鉱が得られ、精鉱はシアン化浸出へ送られるか、直接製錬へ送られる。浮選により金を硫化物精鉱に濃縮することで、後工程の処理量を削減できるため、硫化物含有型のホルムスタック型金鉱山において一般的に採用されるプロセスである。
浮選プロセスは、「粗選1回・精選2回・掃選2回」から「粗選1回・精選3回・掃選3回」まで組み合わせることができ、粉砕の細かさが解離度を決定し、薬剤体系（捕集剤、活性化剤、pH調整剤）が選択性を決定する。
プロセス2：磁選＋浮選の併用
磁鉄鉱と金含有硫化物が共生する鉱区に適用される。まず磁選により磁鉄鉱を回収し（磁鉄鉱自体に金が含まれている場合があり、磁選精鉱の行先は金品位によって決定される）、磁選尾鉱を浮選にかけ、金含有硫化物を回収する。磁選と浮選の順序、粉砕細度、磁場強度は、鉱石の性質に基づいて試験を行い決定する必要がある。
プロセス3：重選別＋浮選＋シアン化処理の併用
粗粒金と微粒包有金が共存し、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用される。粉砕回路に遠心選鉱機を配置し、粗粒の単体金を事前に回収する。浮選で含金硫化物を回収し、浮選残渣は品位に応じて再シアン化処理を行うか、再粉砕・再選鉱を行う。複合プロセスの各工程の選択が、全体の回収率を決定する。
プロセス4：全泥シアン化（CIL/CIP）
金が主に遊離状態で存在し、硫化物含有量が低く、ヒ素・炭素・アンチモンなどの干渉元素を含まない鉱区に適している。破砕・粉砕後、濃密脱水を行い、浸出槽にシアン化物を添加する。CILでは浸出と吸着を同時に行うか、CIPでは浸出後に吸着を行い、金含有炭を脱吸着して電解精錬する。鉄分を含む鉱石をシアン化処理する前に、鉄鉱物がシアン化物を消費することに注意し、薬剤コストを算定する必要がある。
プロセス5：焙焼／生物酸化前処理＋シアン化
硫化物や珪質に密に包埋されており、通常のシアン化浸出率が低い難処理鉱区に適している。浮選により金含有硫化物を濃縮した後、精鉱を焙焼、生物酸化、または加圧酸化により包埋を解き、その後シアン化処理を行って金を回収する。前処理方法の選択は、硫化物含有量、ヒ素含有量、および包埋の程度によって決まる。
具体的にどのプロセスを採用するかは、代表的な鉱石試料を用いて選鉱試験を行い、決定しなければならない。ホームスタック型鉱山では、鉱区ごとに鉄鉱物の組成や金の存在状態が著しく異なる可能性があるため、試験は異なる鉱区を網羅するように行う必要がある。
三、ホームスタック型金鉱山の生産ライン設備構成
主流のプロセス（浮選＋精鉱のシアン化処理、または磁選＋浮選の併用）に基づいて構成され、主要設備の一覧は以下の通りである：
破砕・粉砕工程
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）、ボールミル（第1段：グリッド型＋第2段：オーバーフロー型の2段粉砕）、スパイラル分級機またはハイドロサイクロン（閉回路分級）。鉄鉱石の硬度が高いため、破砕工程は十分な設備を配置し、粉砕細度は試験に基づいて決定する。
磁選工程（該当する場合）
湿式永久磁石選鉱機、高勾配磁選機。磁鉄鉱を回収し、状況に応じて金を含む鉄鉱物を分離する。
重選工程（該当する場合）
遠心選鉱機（粉砕回路からの粗粒金の回収）、シェーカー（重選精鉱の選別）。
浮選工程
浮選機（SF型自吸式、XCF/KYF型エア注入式、BF型、JJF型の全シリーズ）を組み合わせて、粗選、掃選、精選ユニットを構成。スラリー調整・薬剤添加設備。
シアン化処理工程（該当する場合）
浸出槽（撹拌・通気機能付き）、活性炭吸着システム、金含有活性炭分離スクリーン、脱着電解装置（常温常圧／高温高圧）、金溶解炉、濃密機、尾鉱フィルタープレス。
濃縮・脱水工程
濃密機、フィルタープレス（精鉱脱水、尾鉱の乾式排出）。
補助設備
フィーダー、ベルトコンベア、撹拌槽、スラリーポンプ。
GoldProcessingPlantは、金鉱石選鉱の全工程をカバーする設備を提供しています：破砕・選別、粉砕・分級、重選、浮選、磁選、浸出・吸着（CIL/CIPシステム）、脱吸着・電解、濃縮・脱水、供給・搬送。単体販売、セット供給が可能で、鉱石の特性やプロセス要件に合わせて構成し、在庫に基づいて構成することはありません。
4、ホームスタック型金鉱処理における4つの一般的な落とし穴
- 落とし穴1：一般的な石英脈型のプロセスをそのまま適用して鉄鉱山を建設すること。ホームスタック型鉱山では金と鉄鉱物が共生しているため、磁選、浮選、シアン化の順序とパラメータは鉱石サンプルに基づいて再設定する必要があります。石英脈型のプロセスをそのまま適用しても、回収率は向上しません。
- 落とし穴2：粉砕細度が不十分で、包埋金が解離しない。金は鉄鉱物や珪質中に微細粒として浸透しており、粉砕細度が基準に達していないと、浮選やシアン化処理のいずれでも回収できない。細度は試験を経て決定し、解離度とエネルギー消費の両方を考慮する必要がある。
- 落とし穴3：鉄鉱物によるシアン化物の消費を軽視している。鉄鉱石に含まれる磁鉄鉱や赤鉄鉱はシアン化物を消費するため、全鉱石をシアン化処理する前に薬剤コストを試算し、必要に応じて事前に磁選や浮選を行って一部の鉄鉱物を除去する必要がある。
- 落とし穴4：鉱石サンプルの検証を行わずに設備を導入すること。ホームストック型鉱山では、鉱区ごとに鉄鉱物の組成や金の含有状態に大きな差異がある。代表的な鉱石サンプルによる試験データがなければ、設備の選定は経験に基づく推測に過ぎない。GoldProcessingPlant のアプローチは、まず鉱石を調査し、次に試験を行い、その後設備を選定するというものです。鉱石サンプルの選別試験には、重選試験、浮選のオープン回路／クローズド回路試験、磁選試験、シアン化浸出試験が含まれ、試験報告書には設備選定リストと概算予算が直接添付されます。
5. なぜホームスタック型金鉱山の計画策定にGoldProcessingPlantを選んだのか
プロセス優先、テンプレートに縛られない
ホームスタック型鉱床は、石英脈型、変質岩型、カリン型とは鉱床の状態が異なるため、プロセスパラメータも同様にすべきではありません。20年以上にわたる金鉱選鉱プロセスの設計および設備製造の経験を持ち、重選、浮選、磁選、CIP/CIL、堆積浸出などの中核プロセスを深く掘り下げ、選鉱・製錬が困難な鉱石や複雑な鉱体の処理に長けています。
設備の自社製造により、プロセスとハードウェアを密接に連携
破砕機、ボールミル、磁選機、遠心選鉱機、浮選機、CIL浸出槽をすべて自社製造しており、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、プロセス図面に基づいて設備を製造することで、「設計図と設備の寸法が合わない」といった不整合の問題を回避しています。2つの生産製造拠点は総面積約5万平方メートルを誇り、年間生産能力は500台セットを超えます。製品は50以上の国と地域に輸出されており、ISO9001品質マネジメントシステムを厳格に遵守し、CE認証を取得しています。
難処理鉱石に対する専門能力
微細粒子に包埋された金、多金属共生鉱、高硫化物を含む難処理鉱石に対しては、すべての金鉱山に一律の標準プロセスを適用するのではなく、それぞれに対応した複合プロセスと専門的なソリューションを用意しています。
世界的なプロジェクト実績
プロジェクトは、アフリカのガーナ、マリ、タンザニア、南米のペルー、コロンビア、中央アジアのロシア、カザフスタン、および東南アジアなど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トンです。また、国際物流、通関手続き、および各国ごとの施工基準にも精通しています。
柔軟な段階別対応、強制的なパッケージ化なし
お客様は、選鉱試験のみ、プロセス設計および設備選定案のみ、設備の購入のみ、エンジニアによる現場での試運転のみを行うことも可能ですし、EPCターンキー方式を選択することも可能です。初期段階で支払われた選鉱試験費および設計費は、後日設備またはEPC契約を締結する際、設備代金から全額相殺されます。
継続的な技術サポート
保証期間中は設備の品質に責任を負い、保証期間満了後も長期にわたり予備部品の供給、技術コンサルティング、およびプロセス最適化の提案を行います。鉱石の性質は採掘深度によって変化するため、回収パラメータもそれに合わせて調整する必要がありますが、当社は常にサポートいたします。
ホームスタック式金鉱石回収の難点は、単一の設備にあるのではなく、「鉱石－プロセス－設備」の3者が適切に連携しているかどうかにあります。金と鉄鉱物の共生関係が把握できていないため、磁選と浮選の順序が誤っている；粉砕の細度が不十分で、包埋された金が解離されない；鉄鉱物によるシアン化物の消費を無視すると、薬剤コストが採算に合わなくなります。鉱石サンプルの検証を行わずに設備を導入すれば、投資が無駄になります――こうした意思決定の誤りは、すべて尾鉱中の金の損失につながります。
GoldProcessingPlantのアプローチは、まず鉱石の種類と産出状態を確認し、プロセスルートを決定した上で、そのプロセスに合わせて設備を選定し、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というものです。ホームズタック型金鉱山では、浮選＋精鉱のシアン化処理、あるいは磁選＋浮選の複合プロセスが主流です。具体的なパラメータは鉱石試料試験に基づいて決定されますが、このプロセスを正しく選択すれば、回収率と投資収益率の両方が保証されます。
探査段階にあり、鉄鉱床に金鉱が存在するかどうかを検証したい場合でも、あるいは新しい選鉱ラインの建設を計画している場合でも、GoldProcessingPlantは専門的なコンサルティングと包括的な実施計画を提供します。
ホームスタック型金鉱山の回収・選鉱における核心は、「まず鉱石を調査し、プロセスを決定し、設備を選定する」ことです：金の産在状態と鉄鉱物の組成に基づき、浮選＋精鉱シアン化、磁選＋浮選、重選＋浮選＋シアン化、全泥シアン化、焙焼／生物酸化前処理＋シアン化などのプロセスの中から選択します。設備は、破砕・粉砕、磁選、重選、浮選、シアン化、濃縮・脱水の全工程にわたって配置されます。選定前には、必ず代表的な鉱石試料を用いて重選別、浮選、磁選およびシアン化浸出試験を行い、石英脈型プロセスの流用、粉砕細度の不足、鉄鉱物によるシアン化剤消費の軽視、検証なしでの設備導入という4つのよくある落とし穴を回避する。