微細粒金の選鉱は難しい？CIP/CILプロセスと選鉱プラントのトータルソリューションの選び方
微細粒金の採鉱・選鉱は困難か？CIP/CILプロセスと選鉱プラント全体のソリューションの選び方
微細粒金は、金鉱石の選鉱・製錬において、広く「難題」の一つと認識されています。金粒子の粒度が極めて細かいため、通常の粉砕では十分に解離させることが困難であったり、硫化物や珪質中に「不可視金」として包埋されていたりするため、直接シアン化浸出による回収率は往往にして向上しません。多くの鉱山所有者は、微細粒金鉱石を手にした際、最も気にするのは「この鉱石にはCIPとCILのどちらを採用すべきか？」「まず浮選による濃縮を行うべきか？」「選鉱プラント全体をどのように構成すべきか？」という点です。本記事では、プロセスの論理に沿って、微細粒金の採選における難点、CIP/CILプロセスの選択、および選鉱プラント全体の構成について解説します。
一、微細粒金の選鉱が困難な理由
微細粒金の選鉱が困難な根本的な原因は、「解離」という二文字にある。
第一に、金粒子の埋蔵粒度が微細であり、粉砕によって十分に解離させることが困難である。金粒子はミクロン級、あるいはサブミクロン級で脈石や硫化物中に浸透しており、通常の細度まで粉砕しても一部の金は包有されたままとなる。単体解離が不十分であるため、シアン化液が金に接触できず、当然ながら浸出率は低くなる。
第二に、包埋金の割合が高いことである。微細粒金は、しばしば黄鉄鉱、砒砂、珪質中に包埋金の形態で存在しており、物理的粉砕によってこれを開放するにはコストが高く、たとえさらに細かく粉砕しても解離できない場合さえある。
第三に、泥化による干渉である。微粉砕の過程で脈石の泥化が進行し、鉱漿の粘度が上昇するため、浸出および吸着効率に影響を及ぼす。また、活性炭が鉱泥によって汚染され、金含有活性炭の吸着能力が低下する。
第四に、伴生元素による干渉である。ヒ素、炭素、アンチモンを含む微細粒金鉱石では、ヒ素がシアン化物を消費し、炭素が金を奪い、アンチモンが浸出を妨げるため、通常のシアン化物浸出率はわずか20～50％にとどまる可能性がある。
二、CIPとCILの選定方法
CIP（炭漿法）とCIL（炭浸法）はいずれも全泥シアン化法による金抽出の主流プロセスであり、その核心的な違いは浸出と吸着の順序にある。
CIL（炭浸法）
浸出と活性炭吸着が同時に行われ、鉱漿は浸出槽内でシアン化物と活性炭を添加され、浸出と吸着が並行して進行する。プロセスがコンパクトで槽の数が少なく、中小規模から大規模の選鉱所に適している。活性炭は最後の槽で投入され、逆流して前方へ移動し、鉱漿と逆方向に接触する。
CIP（炭スラリー法）
まず浸出を完了させ、その後吸着槽に移して活性炭を加える。浸出と吸着は別々の槽で行われ、浸出時間がより十分に確保されるため、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用いられる。
選定の判断
- 微細粒の金の浸出速度が比較的遅く、長い浸出時間を必要とする場合は、CIPを選択する方が確実である。浸出と吸着を別々に制御できるため、浸出時間が確保される。
- プロセスをコンパクトにまとめ、投資コストの抑制を優先し、浸出速度がまずまずの場合には、CILを選択する。槽の数が少なく、設置面積も小さい。
- どちらでも選択可能な場合は、試験データ（浸出時間曲線、吸着速度、活性炭消費量の試算）を参考にし、データに基づいて判断する。
ただし、強調しておかなければならないのは、微細粒金の被覆が著しい場合、CIP/CILのみでは浸出率が向上しないため、事前に浮選による濃縮または前処理を行う必要がある。CIP/CILは万能薬ではなく、プロセスルートは金の存在状態に応じて決定すべきである。
三、微細粒金の選鉱プラント全体の構成案
微細粒金の選鉱プラントに「画一的な」構成はなく、被覆の程度や伴生元素に応じてプロセスを分ける。
プロセス1：浮選による濃縮 ＋ 精鉱のシアン化処理（CIP/CIL）
硫化物に包埋されており、浮選によって濃縮可能な微細粒金鉱石に適用される。粉砕により金含有硫化物が単体解離するまで処理し、浮選で金精鉱を生産する。精鉱を再粉砕した後、シアン化浸出（CIP/CIL）を行うか、または直接製錬に送る。浮選により金を精鉱に濃縮することで、後工程のシアン化処理量を削減し、薬剤コストを低減できる。これは微細粒金の処理において最も一般的に用いられるプロセスの一つである。
主要設備：破砕・粉砕設備、浮選機、精鉱再粉砕設備、浸出槽、活性炭吸着システム、脱着電解設備、金溶解炉。
プロセス2：全泥シアン化（CIP/CIL）
主に遊離状態の金を含み、包有度が低く、ヒ素・炭素・アンチモンなどの干渉元素を含まない微細粒金鉱石に適している。破砕・粉砕後、濃密脱水を行い、浸出槽でシアン化処理を施し、CIPまたはCILによる吸着を経て、金担持炭からの脱吸・電解・溶融を行う。
主要設備：破砕・粉砕設備、濃密機、浸出槽、活性炭吸着システム、金担持炭分離ふるい、脱着電解装置、金溶解炉、尾鉱フィルタープレス。
プロセス3：前処理＋シアン化
適用対象：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の低い、処理が困難な微細粒金鉱石。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、加圧酸化、または化学酸化により包埋を解き、その後シアン化処理で金を回収する。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ります。GoldProcessingPlantは、ヒ素・炭素を含む難処理鉱石向けに独自の薬剤による前処理ソリューションを提供しており、通常の浸出率向上が見込めない鉱石に対しては、複合プロセスとカスタマイズされた薬剤処方を用いて包埋金を解き放ちます。
プロセス4：重選別＋浮選＋シアン化の複合プロセス
粗粒金と微細粒の包埋金が共存する複雑な鉱石に適用されます。粉砕回路に遠心選鉱機を配置して、あらかじめ粗粒の単体金を回収し、浮選で含金硫化物を回収します。浮選残渣は品位に応じて、さらにシアン化処理を行います。複合プロセスの各工程の選択が、全体的な回収率を決定します。
具体的にどのルートを採用するかは、代表的な鉱石試料を用いて選鉱性試験を行い、決定しなければならない。微細粒金鉱石では、鉱区ごとに金包有の程度に顕著な差異が生じる可能性があるため、試験では異なる鉱区を網羅し、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、全泥シアン化CIL／CIP比較試験を実施する必要がある。
4. 微細粒金選鉱プラントの設備配置の要点
粉砕工程： 微細粒金鉱石は、解離を保証するために十分な粉砕細度を必要とする。第1段の格子型ボールミル＋第2段のオーバーフロー型ボールミルによる2段粉砕を行い、第2段はハイドロサイクロンと組み合わせて閉回路循環を構成する。細度は試験に基づいて決定し、解離度とエネルギー消費のバランスを考慮する。過度の粉砕は泥化を助長する。
浮選工程（該当する場合）： 浮選機を粗選、掃選、精選のユニットに組み合わせ、薬剤処方は金含有硫化物に合わせて調整する。ヒ素を含む鉱石については、ヒ素の浮選を抑制するか、ヒ素金精鉱を別途浮選する必要がある。
浸出・吸着工程： 浸出槽（撹拌・通気機能付き）、活性炭吸着システム、金含有炭分離スクリーン（炭分離スクリーン／エアリフター）。CILには二羽根式高効率炭浸槽を使用し、浸出と吸着を同時に行う。CIPには複数の槽を直列に接続した浸出＋吸着槽を使用する。
脱着・電解工程：常温常圧脱着装置（通常処理に適する）または高温高圧脱着装置（処理効率が高く、脱着がより徹底されるため、大規模鉱山や脱着困難な鉱石に適する）、電解槽、金溶解炉。
濃縮・脱水工程：濃密機、フィルタープレス（尾鉱の乾式排出、精鉱の脱水）。微細粒鉱石は泥化しやすいため、重液化、濃密、およびフィルタープレスの各工程を十分に確保する必要がある。
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、炭回収ポンプ。
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、浸出・吸着（CIL/CIPシステム）、亜鉛粉置換、解析・電解システム（常温常圧／高温高圧）、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基づいて構成され、在庫状況に基づいた構成ではありません。
五、微細粒金の採掘・選鉱における4つのよくある落とし穴
- 落とし穴1：金粒子が硫化物や珪質に強く包埋されているにもかかわらず、無理に全泥シアン化処理を行うこと。微細粒の金は硫化物や珪質に包埋されており、いくら細かく粉砕しても解離せず、直接シアン化処理を行っても浸出率が低すぎて採算が合わない。必ず事前に浮選による濃縮または前処理を行う必要がある。
- 落とし穴2：粉砕細度が不十分で、解離が不十分である。微細粒金は粉砕細度に敏感であり、細度が基準に達していないと、浮選でもシアン化浸出でも回収できない。細度は試験によって決定すべきであり、経験則で決めるものではない。
- 落とし穴3：泥化が浸出・吸着に与える影響を軽視している。微細粉砕は泥化を促進し、スラリーの粘度が上昇する。これにより、活性炭が鉱泥で汚染され、吸着能力が低下する。濃密分離や脱泥工程を十分に確保し、必要に応じて薬剤の配合を調整する必要がある。
- 落とし穴4：鉱石サンプルの検証を行わずにCIP/CILを決定してしまうこと。微細粒金の浸出速度、吸着速度、活性炭消費量はすべて試験データに基づいて算出する必要がある。CIPとCILのどちらを選択するか、槽を何基設置するか、浸出時間をどの程度にするかは、試験結果によって決定される。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。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。
六、微細粒金のソリューションに GoldProcessingPlant を選んだ理由
プロセス優先、テンプレートに縛られない
微細粒金鉱石は、石英脈型や変質岩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石選鉱プロセスの設計および設備製造の経験を持ち、CIP/CIL、浮選、重選、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を得意としています。
難処理鉱石に対する専門能力
ヒ素・炭素を含む処理困難な金鉱石、微細粒包有金、多金属共生鉱、高泥化酸化鉱に対し、対応する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。独自の薬剤による前処理ソリューションで包有金を解放し、すべての金鉱石に画一的な標準プロセスを適用するのではなく、個々の特性に応じた処理を行います。
設備の自社製造、プロセスとハードウェアの密接な連携
破砕機、ボールミル、浮選機、CIL/CIP浸出・吸着システム、脱吸着電解装置、金溶解炉はすべて自社製造であり、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。
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販売なし
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。また、EPCターンキー方式を選択することもできます。初期段階で支払った選鉱試験費および設計費は、後日設備契約または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。微細粒金鉱石の品位や包埋度は採掘区間によって変化するため、回収パラメータを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。
微細粒金鉱石の採選は困難を極めます。その難しさは、解離、包埋、および泥化による干渉にあります。CIP/CILは全泥シアン化処理の主流プロセスですが、その前提として金が解離できることが必要です。包埋が著しい鉱石については、まず浮選による濃縮または前処理を行う必要があります。そうしなければ、CIP/CILを用いても浸出率を向上させることはできません。
GoldProcessingPlantのアプローチは、まず鉱石の種類と産出状態を確認してプロセスルートを決定し、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。微細粒の金は、浮選による濃縮＋精鉱のシアン化、あるいは前処理＋シアン化のルートを採用し、CIP/CILは試験データに基づいて選定します。この道筋が正しければ、回収率と投資収益率の両方が保証されます。
探鉱段階にあり、微細粒金の選鉱可能性を検証したい場合でも、新しい選鉱プラント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プランを提供します。
微細粒金の採掘・選鉱ソリューションの中核は、「まず鉱石を調査し、プロセスを決定し、CIP/CILを選択し、設備を選定する」という流れです：金の包有度や伴生元素に応じて、浮選濃縮＋精鉱シアン化、全泥シアン化、前処理＋シアン化、重選＋浮選＋シアン化の組み合わせなどのプロセスから選択します。CIPは浸出速度が比較的遅く、長い浸出時間を要する鉱石に適しており、CILはプロセスがコンパクトで投資を優先するシナリオに適しています。最終的には、浸出時間曲線、吸着速度、および活性炭消費量の試験データに基づいて決定されます。設備は、粉砕、浮選、浸出・吸着、脱着・電解、濃縮・脱水の全工程にわたって配置し、包埋金が含まれる鉱石を無理に全泥シアン化処理に投入すること、粉砕細度の不足、泥化処理の軽視、検証なしにCIP/CILを決定する、という4つのよくある落とし穴を回避する。