シアン化法による金抽出：撹拌シアン化法の詳細

金の抽出において、シアン化法は1887世紀以上にわたり重要な位置を占めてきました。XNUMX年に金・銀鉱石の抽出に用いられて以来、この方法は進化を続け、高い回収率、様々な鉱石種への適応性、そして現地生産の実現可能性から、現在も最も広く利用されている技術の一つとなっています。

1. 金抽出におけるシアン化の理解

シアン化法は、シアン化物イオンが金と可溶性錯体を形成する性質を利用した化学プロセスです。酸素と水が存在する環境下で、シアン化物イオンは金原子と反応します。この反応により、金とシアン化物イオンが結合した可溶性化合物が生成され、金は溶液に溶解します。このプロセスは金の抽出に非常に効果的ですが、シアン化物は有毒物質であるため、環境面および安全面で重大な懸念も伴います。

2. シアン化法の種類

シアン化法は、攪拌シアン化法と浸透シアン化法の 2 つの主なカテゴリに分類できます。

• 撹拌シアン化法：この方法は主に浮選金精鉱の処理、または全スライムシアン化処理に用いられます。鉱石スラリーとシアン化物溶液を激しく混合することで、鉱石中の金含有粒子がシアン化物イオンと最大限に接触し、金の抽出を促進します。

• 浸透式シアン化法：低品位金鉱石に適した浸透式シアン化法は、シアン化物溶液を鉱石層に滴下させることで機能します。この方法は、攪拌式シアン化法に比べてエネルギー消費量が少なくて済みます。ただし、シアン化物溶液が容易に浸透できる、良好な透水性を持つ鉱石にのみ適用可能です。

3. 撹拌シアン化金抽出プロセス

撹拌式シアン化金抽出プロセスは、シアン化亜鉛置換プロセスと、ろ過されていないシアン化炭素スラリープロセスの2つの主要なサブプロセスから構成されます。

3.1 シアン化 - 亜鉛置換プロセス（CCD法およびCCF法）

• 浸出原料の準備：最初のステップは、鉱石を浸出プロセスに適した状態にすることです。これには、鉱石を細かく砕き、さらに細かく粉砕することが含まれます。場合によっては、鉱石中の金粒子をより容易に浸出させるために、前処理も行われます。目的は、鉱石とシアン化物溶液との相互作用を促進する最適な粒径のパルプを作成することです。

• 撹拌シアン化浸出法：調製された鉱石スラリーは撹拌槽に移送され、そこでシアン化物溶液が加えられます。これらの槽には、スラリーとシアン化物溶液をよく混合するための撹拌機が備えられています。酸素は、曝気または酸化剤の添加によって槽内に導入されます。この酸素は、シアン化物溶液中の金を溶解する化学反応を促進するのに役立ちます。

• 向流洗浄による固液分離：浸出工程後、得られるスラリーは、固体残渣と、溶解した金を含む液相（浸出液）から構成されます。これら2つの成分を分離するために、向流洗浄装置では一連の濃縮器またはフィルターが使用されます。連続向流デカンテーション（CCD）や連続向流ろ過（CCF）などの方法を用いて、固体残渣とともに失われる金の量を最小限に抑えつつ、金を含む溶液を可能な限り多く回収します。

• 浸出液の精製と脱酸素：固液分離工程で得られた浸出液には、不純物や溶存酸素が含まれている可能性があります。精製工程は、懸濁固形物や、その後の金回収工程を阻害する可能性のあるその他の汚染物質を除去するために実施されます。脱酸素も同様に重要です。酸素は金シアン化物化合物の再酸化を引き起こし、その後の亜鉛置換工程の有効性を低下させる可能性があるためです。

• 亜鉛粉末（亜鉛シルク）置換と酸洗：精製・脱酸化された浸出液に亜鉛粉末または亜鉛シルクを添加します。亜鉛は金よりも反応性が高いため、浸出プロセス中に形成された化合物から金を置換します。これにより、金と亜鉛を含む固体沈殿物（一般に金泥と呼ばれる）が生成されます。置換反応後、金泥は通常、過剰な亜鉛やその他の不純物を除去するために酸溶液で処理されます。

• 金塊の製錬：シアン化法（亜鉛置換法）の最終段階は、金泥を製錬して純金の金塊を製造することです。金泥は炉内で高温で溶融され、一連の精製工程を経て残存する不純物が除去され、高純度の金塊が得られます。

3.2 ろ過なしのシアン化炭素スラリープロセス（CIP法およびCIL法）

• 浸出用原料の準備：シアン化亜鉛置換法と同様に、最初の作業は浸出用の鉱石を準備することです。これには、破砕や粉砕などの工程を経て、鉱石を適切な粒径にまで小さくする必要があります。

• 撹拌浸出法と向流式活性炭吸着法：炭素含有パルプ（CIP）法では、まず一連の撹拌槽でシアン化物浸出プロセスが行われます。金が溶液に溶解したら、活性炭がパルプに添加されます。活性炭は金-シアン化物化合物に対して強い親和性を持ち、溶解した金を表面に吸着します。炭素含有浸出（CIL）法では、活性炭はシアン化物溶液と同時に浸出槽に添加されるため、浸出プロセスと吸着プロセスが同時に起こります。CIP法とCIL法の両方において、炭素とパルプの向流を維持することで、炭素に吸着される金の量を最大化します。

• 金吸着カーボンの脱着：吸着処理後、金が吸着したカーボンをパルプから分離する必要があります。次に、高温の苛性シアン化物溶液を用いてカーボンから金を除去します。この溶液は、金とシアン化物の化合物とカーボンとの結合を切断し、金を溶液中に放出します。

• 電解採取：脱着プロセスで得られた金を豊富に含む溶液は、電解採取されます。このプロセスでは、溶液に電流が流されます。これにより、溶液中の金イオンが還元され、陰極上に析出し、さらに精製可能な金の固体が形成されます。

• 金塊の製錬：電解採取によって得られた金は比較的純度が高いものの、不純物が残っている場合があります。製錬は、金をさらに精製し、所望の純度の金塊に鋳造するために行われます。

• 炭素の再生：金が脱着された後の使用済み炭素は、再生して再利用することができます。これには、炭素を高温処理して吸着した不純物を除去し、金を吸着する能力を回復させる工程が含まれます。

4. CIPプロセスとCILプロセスの比較

• 処理時間：一般的に、CIPプロセスはCILプロセスに比べて全体的に時間がかかります。これは、CIPでは浸出と吸着が別々の工程であるためです。CILでは、浸出と吸着が同時に行われるため、プロセス全体をより短時間で完了できます。ただし、CILプロセスでは両方の工程が同時に行われるため、より複雑な制御が必要となります。

• 炭素およびスラリーの管理：CILプロセスでは、循環する炭素の量が多く、スラリー中の炭素濃度はCIPよりも低くなります。そのため、CILで炭素を移送するために輸送する必要のあるスラリーの量は、通常CIPの数倍（約4倍）になります。これは、設備のサイズ選定やエネルギー消費量に影響を与えます。

• 金属残留量と溶液中の金濃度：CIPプロセスでは、システム内にかなりの量の金属（金属残留量）が残留し、この金属は活性炭と溶液にほぼ均等に分布しています。CILでは、金属の大部分が活性炭に吸着されます。さらに、CILプロセスにおける溶液中の金濃度はCIPよりも高くなります。これは、CILでは金が浸出されると同時に継続的に吸着され、溶液中の溶解金が補充されるためです。一方、CIPは単一ステップの吸着プロセスであり、溶解金の補充は限定的です。

5. 環境と安全への配慮

シアン化法、特に撹拌シアン化法は、その効率性にもかかわらず、環境および安全上の重大なリスクを伴います。シアン化物は非常に毒性が強く、漏洩や不適切な取り扱いは深刻な環境汚染につながり、人体への脅威となる可能性があります。これらのリスクに対処するため、金採掘事業では厳格な安全プロトコルが遵守されています。これには、シアン化物の適切な保管と取り扱い、漏洩を防ぐための封じ込めシステムの設置、シアン化物を含む廃水の処理などが含まれます。さらに、金の抽出におけるシアン化物に代わる、より毒性の低い代替浸出剤の開発を目指した研究が進行中です。

6. 結論

撹拌シアン化法は現代の金鉱業において重要な役割を果たし、多様な鉱石から高効率で金を抽出できる。シアン化法には、亜鉛置換シアン化法と無濾過カーボンスラリーシアン化法という2つの主要なサブプロセスがあり、それぞれに独自の利点があり、鉱石の特性、操業規模、経済性などの要因に基づいて選択される。しかしながら、金採掘の持続可能な未来を確保するために、業界はシアン化物の使用に伴う環境および安全上の課題に継続的に取り組まなければならない。