金鉱山におけるシアン化バット浸出法の適用範囲とプロセスフロー

はじめに

シアン化槽浸出法は、金鉱石から金を抽出するための重要なプロセスです。この方法は、適用範囲が明確で、一連の明確に定義されたプロセスステップから成り立っており、金資源の効率的な抽出において重要な役割を果たします。

2. 適用範囲

2.1 鉱石粒子サイズの要件

バットリーチング法に適した金鉱石は、通常、金が細粒状に分散しています。鉱石中の金粒子が非常に微細な場合、重力分離などの単純な物理的分離法では分離が困難です。このような場合、シアン化バットリーチング法が適用できます。例えば、一部の酸化物型金鉱石では、金が細粒状で存在することが多く、バットリーチング法で効果的に処理できます。

2.2 鉱石品位要件

この方法は、特に低品位または極低品位の金鉱石に適しています。高品位の金鉱石の場合は、より効率的で時間のかからない抽出方法が好まれる場合があります。しかし、鉱石の単位質量あたりの金含有量が比較的低い低品位鉱石の場合、一定の条件下ではバットリーチング法でも経済的な抽出が可能です。バットリーチング法は比較的低コストであるため、このような鉱石の処理には現実的な選択肢となります。

2.3 鉱石の透過性要件

浸透性の低い鉱石も、槽浸出法に適しています。浸透性の高い鉱石の場合、シアン化物溶液が鉱石内を速く流れすぎてしまい、シアン化物と金との接触時間が不十分となり、金の浸出率が低下する可能性があります。一方、浸透性の低い鉱石の場合、槽浸出法では、鉱石中のシアン化物溶液の流量と接触時間を制御することで、より良好な浸出結果を得ることができます。例えば、微細な金を含む酸化鉄被覆型鉱石や、微細な金を含む酸化石英脈型鉱石は、浸透性が比較的低く、槽浸出法に非常に適しています。このような鉱石の場合、槽浸出法によって70～90%の選鉱回収率を達成できます。

3. 処理の流れ

3.1 浸出槽の準備

この工程で使用される浸出槽は、通常、木材、鉄、コンクリートなどの材料で作られています。槽の底は平坦またはわずかに傾斜しており、形状は円形、長方形、正方形です。槽内には、耐酸性の穴あき板で作られた偽底が設置されています。偽底の上に濾布を敷き、その上に木片または耐腐食性の金属片で作られた格子を覆います。偽底は鉱石を濾過し、保持するために使用されます。浸出工程を開始する前に、槽、特に浸出槽と貧液槽が不浸透性で、基本的に乾燥していることを確認する必要があります。

3.2 鉱石の前処理 - 粉砕と選別

採掘された金含有鉱石は、一定の粒径に粉砕する必要があります。まず、鉱石は粉砕段階に投入され、簡単に分離されます。必要な鉱石の粒径に応じて、粗粉砕、中粉砕、微粉砕の操作があります。通常、粗粉砕にはジョークラッシャーが使用され、粒径は約50〜100mmに低減できます。次に、中粉砕と微粉砕操作にはコーンクラッシャーが使用され、粒径は5〜25mmの範囲に低減されます。粉砕後、鉱石は振動スクリーンでふるいにかけられ、均一な粒径が確保されます。要件を満たさない粗粒の鉱石は、再粉砕のためにクラッシャーに戻され、適切なサイズの鉱石が次の工程に入ります。

3.3 浸出プロセス

1. 鉱石を槽に投入する：粉砕および選別された鉱石を浸出槽に投入します。

2. 浸出液の調製：貧液槽では、浸出剤としてアルカリ性シアン化物溶液を調製します。シアン化物溶液の濃度は通常、一定の範囲内（一般的には0.05%～0.1%）に制御され、これは鉱石の特性に応じて実験によって決定されます。この濃度により、環境への影響を最小限に抑えつつ、効率的な金抽出が可能になります。

3. 浸出操作：調製した浸出液を浸出槽にポンプで送り込みます。浸出工程中、浸出液は鉱石層をゆっくりと浸透していきます。鉱石中の金は、酸素（通常は槽内に空気を導入）の作用により、溶液中のシアン化物と反応します。主な化学反応式は、\(4Au + 8NaCN+O_2 + 2H_2O = 4Na[Au(CN)_2]+4NaOH\)です。この反応で、金は可溶性の金-シアン化物錯体を形成し、溶液に溶解します。浸出時間は比較的長く、鉱石の性質、鉱石の粒径、浸出液の濃度などの要因によって、通常は数日から数週間に及びます。浸出工程においては、浸出反応が最適な条件下で進行するように、浸出液の濃度、pH値、および溶液中の金含有量を定期的に測定する必要がある。

3.4 金の分離 - 含有溶液（リッチ - 液体）

浸出が一定時間に達し、液の濃度と品位が基準を満たしていることが確認されると、金を含む溶液（リッチリキッド）がタンクの底から排出されます。リッチリキッドには溶解した金とシアン化物との錯体が含まれており、金を回収するためには更なる処理が必要です。

3.5 金の回収

1. 亜鉛粉末（シート）置換法：金回収の一般的な方法の一つに、亜鉛粉末（シート）置換法があります。亜鉛は金よりも強い還元力を持っています。亜鉛粉末または亜鉛シートを金を含む液体に加えると、置換反応が起こります。化学反応式は次のとおりです。\(2Na[Au(CN)_2]+Zn = 2Au+Na_2[Zn(CN)_4]\)。金は亜鉛によって金シアン化物錯体から置換され、固体粒子として沈殿します。置換反応後、固体と液体の混合物を濾過して金を含む固体を得、それをさらに製錬処理します。

2. 活性炭吸着法：もう一つの方法は活性炭吸着法です。活性炭は比表面積が大きく、吸着能力が高いという特徴があります。濃縮液を活性炭を充填したカラムに通します。溶液中の金シアン化物錯体は活性炭の表面に吸着されます。吸着後、金が吸着した活性炭（吸着活性炭）を溶液から分離します。次に、吸着活性炭を脱着処理します。通常、脱着溶液（例えば、水酸化ナトリウムとシアン化ナトリウムの混合物）を用いて、一定の温度と圧力で活性炭から金を脱着させます。脱着された金含有溶液を電気分解して金を得ます。

3.6 尾鉱および廃液の処理

1. 尾鉱処理：金回収後、残った尾鉱には一定量のシアン化物やその他の不純物が含まれています。環境保護要件を満たすためには、尾鉱を処理する必要があります。一般的な方法の一つは、メタ重亜硫酸ナトリウムや硫酸銅などの試薬を尾鉱に添加し、シアン化物を分解・除去することです。処理後、尾鉱は適切に保管するか、さらに加工することができます。

2. 廃液処理：製造工程で発生する廃液には、シアン化物などの有害物質が含まれています。排出前に、化学沈殿、イオン交換、生物処理などの処理を行い、有害物質の含有量を低減して、国の排出基準を満たす必要があります。

4. 結論

シアン化バット浸出法は、金鉱業において独自の適用範囲を有しており、特に細粒、低品位、低浸透性の金鉱石に有効です。一連の厳格な工程を経て、この方法は鉱石から効果的に金を抽出できます。ただし、工程中にシアン化物を使用するため、作業員の安全を確保し、環境への影響を最小限に抑えるために、厳格な安全・環境保護対策を講じる必要があります。採掘技術の継続的な発展に伴い、このプロセスのさらなる改善と最適化により、金の抽出効率の向上とコスト削減が期待され、環境への配慮も確保されます。