金鉱石のCIP/CILプロセスはどのように選べばよいか？専門的な選鉱プランで、効率的な金回収を実現します
金鉱石のCIP/CILプロセスはどのように選べばよいか？専門的な選鉱ソリューションが、効率的な金回収を支援します
CIPとCILは、全鉱石シアン化法による金抽出の2つの主流プロセスです。名称はたった1文字の違いですが、選択を誤ると浸出率、投資額、運営コストの面で不利益を被ることになります。多くの鉱山所有者は、シアン化処理可能な金鉱石を入手した後、最も気にするのは「CIPとCILの具体的な違いは何か」「自分の鉱山にはどちらが適しているか」「選鉱プラントをどのように構成すべきか」という点です。本記事では、CIPとCILの原理的な違い、選定基準、および選鉱プラントの構成について詳しく解説します。
一、CIPとCILの具体的な違い
両者の共通点：いずれも全鉱石シアン化法による金抽出であり、シアン化物溶液を用いて金を金シアン錯体に溶解させ、活性炭を用いてスラリーから金を吸着させ、その後、脱着・電解・精錬を行う点です。核心的な違いは、浸出と吸着の順序にあります。
CIL（炭浸法、Carbon in Leach）
浸出と吸着が同時に行われる。鉱漿は浸出槽内でシアン化物と活性炭が添加され、金は溶解しながら活性炭に吸着され、浸出と吸着が並行して進行する。活性炭は最後の槽に投入され、逆流して前方へ移動し、鉱漿と逆方向に接触する。利点は、プロセスがコンパクトで、槽の数が少なく、設置面積が小さいことである。欠点は、浸出と吸着が互いに制約し合い、パラメータ調整の余地が限られていることである。
CIP（カーボン・イン・パルプ法、Carbon in Pulp）
まず浸出を完了させ、その後、吸着槽に移して活性炭を添加する。浸出と吸着は別々の槽で行われ、浸出時間をより十分に確保でき、段階的な制御が可能である。利点は、浸出が徹底され、パラメータ調整が柔軟であることで、浸出速度が比較的遅い鉱石や大規模な選鉱工場に適している。欠点は、槽の数が多く、プロセスが長く、投資コストが比較的高いことである。
一言でまとめると：CILは槽の数が少なく、プロセスがコンパクトである。CIPは浸出が徹底しており、制御が精細である。
二、CIPとCILのどちらを選ぶかどうかの判断基準
選択の基準は鉱石の浸出特性であり、安易な判断で決めるものではない。判断の4つの基準：
第一に、浸出速度。 金の溶解速度が速く、浸出時間が短い鉱石の場合、CILの「浸出と吸着を同時に行う」方式で十分対応でき、プロセスがコンパクトで投資も抑えられます。浸出速度が比較的遅く、長い浸出時間を必要とする鉱石の場合は、CIPを選択する方が確実です。浸出時間が確保され、吸着工程が時間を奪うことで浸出が不完全になることを防げます。
第二に、鉱石の性質の変動です。品位や性質の変動が大きい鉱石の場合、CIPでは浸出と吸着を別々に制御できるため、調整の余地が広くなります。一方、CILでは浸出と吸着が連動しているため、パラメータの調整が互いに影響し合い、変動の激しい鉱石では片方を優先すると他方が犠牲になりがちです。
第三に、処理規模である。中小規模の選鉱場では、CILは槽数が少なく、設置面積が小さく、投資コストも低いため、コストパフォーマンスが高い。一方、大規模な選鉱場では、CIPは浸出時間が十分に確保され、制御も精細であるため、長期的な運転指標がより安定しており、大規模な選鉱場では一般的にCIPが採用される。
第四に、干渉元素である。ヒ素、炭素、アンチモンを含む処理困難な鉱石の場合、CIPであれCILであれ、直接浸出率は向上せず、事前に前処理または浮選による濃縮を行う必要がある。炭素を含む鉱石の炭素質物質は「金を奪う」作用があり、溶解した金のシアン化物錯体を吸着するため、この種の鉱石については、まず炭素質物質を抑制または不活性化してから、CIPかCILかを検討する必要がある。
最終的な選定にあたっては、代表的な鉱石試料を用いて全泥シアン化CIL/CIP比較試験を行い、浸出時間曲線、吸着速度、活性炭消費量、金回収率を測定し、データに基づいて判断する必要があります。試験データこそが選定の唯一の根拠であり、経験はあくまで参考にとどまります。
三、適切なプロセスが決定された後、選鉱プラントの構成
CIP/CIL選鉱プラントの標準的なプロセスは、破砕・粉砕 → 濃縮・脱水 → 浸出・吸着 → 金担持炭の分離 → 脱吸着・電解 → 金スラリーの溶融 → 尾鉱処理である。
破砕・粉砕工程
ジョークラッシャーによる粗破砕、コーンクラッシャーによる中・細破砕、ボールミルによる粉砕を行い、スクリュー分級機またはハイドロサイクロンを用いた閉回路とする。「破砕を多く、粉砕を少なく」という原則に従い、粉砕細度は解離度試験に基づいて決定する。
濃密工程
濃密機による脱水で鉱漿濃度を高め、オーバーフロー水は循環利用する。
浸出・吸着工程
CILには、2つのインペラを備えた高効率炭浸槽を使用し、浸出と吸着を同時に行う。CIPには、複数の浸出槽を直列に接続したものと吸着槽を組み合わせる。これに加え、炭分離スクリーン、炭回収装置、活性炭添加装置を装備する。
脱着・電解工程
常温常圧での脱着は通常の処理に適しており、高温高圧での脱着はより徹底的で効率が高く、大規模鉱山や脱着が困難な鉱石に適している。電解槽から金泥が析出する。
精錬工程
金泥を酸洗浄、乾燥、配合した後、金溶解炉で溶解し、純金を生産する。
尾鉱処理工程
フィルタープレスで脱水し、尾鉱は乾燥排出するか、環境保護要件に従って処理する。貧液は循環させるか、環境処理工程に送る。
設備構成の核心は、槽の数、容量、浸出時間を試験データに基づいて決定することであり、標準モデルを機械的に適用するものではない。
四、CIP/CIL選定における4つのよくある落とし穴
- 落とし穴その1：比較試験を行わずにプロセスを決定すること。CIPとCILのどちらを選択するか、槽を何台配置するか、浸出時間をどの程度に設定するかは、すべて浸出試験データに基づいて算出する必要がある。経験則だけで安易に判断すると、浸出率が向上しないのは必然的な結果となる。
- 落とし穴2：金粒子が硫化物や珪質に強固に包埋されているにもかかわらず、無理に全鉱石シアン化処理を行うこと。金が硫化物や珪質に強固に包埋されている場合、どれだけ細かく粉砕しても解離せず、直接シアン化による浸出率は採算が取れないほど低くなる。まず浮選による濃縮または前処理を行う必要があり、CIP/CILでは包埋金を救うことはできない。
- 落とし穴その3：含炭素鉱石において、炭素質物質を処理しないこと。炭素質物質が金を奪い、溶解した金が再吸着されるため、浸出率が大幅に低下する。まず炭素質物質を抑制または不活性化するか、前処理プロセスを採用する必要がある。
- 落とし穴4：環境許可と尾鉱処理を軽視する。 シアン化プロセスの環境許可は厳しいハードルであり、尾鉱の乾式排出、貧液処理、シアン化物管理はすべて事前に計画する必要があり、設備が現場に到着してから手続きを後回しにすることはできない。
五、CIP/CILソリューションにGoldProcessingPlantを選んだ理由
プロセスを最優先し、試験データで実証
「画一的な」ソリューションは提供せず、まず代表的な鉱石サンプルを用いて全泥シアン化CIL/CIPの比較試験を行い、浸出時間曲線、吸着速度、活性炭消費量のデータに基づいてプロセスルートと槽の配置を決定します。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。
自社製造の設備、プロセスとハードウェアの密接な連携
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、脱着電解装置（常温常圧／高温高圧）、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つの主要生産拠点を持ち、年間生産能力は500台セットを超え、製品は50以上の国・地域に輸出されています。ISO9001品質マネジメントシステムを厳格に遵守し、製品はCE認証を取得しています。
難処理鉱石に対する専門技術
ヒ素や炭素を含む処理困難な金鉱石、微細粒の包有金、多金属共生鉱に対しては、それぞれに対応した前処理方案と複合プロセスを有しており、独自の薬剤を用いた前処理方案により包有金を解放します。すべての金鉱石に対して単一の標準プロセスで対応するのではなく、個々の特性に応じた処理を行います。
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、設備のみの購入、エンジニアによる現場調整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。
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30～5,000トン/日です。国際物流、通関手続き、および各国ごとの施工基準に精通しています。アフリカでは電力供給が不安定なためディーゼル発電機を設置し、現地作業員の技術レベルが限られている場合は、手取り足取りの指導を行っています。
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持ち、保証期間終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、およびプロセスの最適化に関する提案を行います。鉱石の性質は採掘深度によって変化するため、浸出および吸着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、当社はその過程を常にサポートします。
金鉱石のCIP/CILプロセスの選定は、結局のところ一言で言えば、「試験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する」ということです。浸出速度によってCIPかCILかが決まり、包覆度によって浮選や前処理の要否が決まり、処理規模によって槽の配置が決まり、環境規制によって尾鉱処理方案が決まります。あらゆる意思決定にはデータに基づく根拠があり、それによって初めて適切なプロセスが選定できるのです。
GoldProcessingPlantのアプローチは次の通りです。まず鉱石の種類と埋蔵状態を確認し、CIL/CIPの比較試験を行ってプロセスルートを決定します。その後、プロセスに基づいて設備を選定し、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います。
お客様が探鉱段階にあり、鉱石のシアン化適性を検証したい場合でも、CIP/CIL生産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プランを提供いたします。
金鉱石のCIP/CILプロセス選定の核心は、「試験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選定する」ことです。CILは浸出と吸着を同時に行い、プロセスがコンパクトで槽の数が少ないため、浸出速度が速く、中小規模の鉱石に適しています。CIPは「浸出後吸着」方式で、浸出時間が十分に確保され、制御の柔軟性が高いため、浸出速度が比較的遅く、鉱石の性質に変動が大きい場合や、大規模な選鉱プラントに適しています。包埋金が著しい場合は、事前に浮選による濃縮または前処理が必要であり、炭素を含む鉱石の場合は、炭素質の物質を事前に抑制または不活性化する必要があります。選定前には、必ず代表的な鉱石試料を用いて全泥シアン化CIL/CIPの比較試験を行い、浸出時間曲線、吸着速度、炭素消費量のデータに基づいてプロセスと槽の配置を決定し、試験を行わずにプロセスを決定したり、被覆金を無理に全泥シアン化処理に投入したり、含炭素鉱石を未処理のまま処理したり、環境許可の取得を怠る、という4つのよくある落とし穴を避ける。