分散型金鉱石の全スライムシアン化プロセス

はじめに

金鉱業の継続的な発展に伴い、容易に処理できる金鉱石資源は徐々に減少しています。そのため、ヒ素・アンチモン鉱脈型金鉱石などの難処理金鉱石の選鉱・製錬プロセスを研究することは非常に重要です。これらの鉱石は、複雑な構造を特徴としています。

x鉱物学では、硫砒鉄鉱と輝安鉱が脈石鉱物と密接に散在しており、金の抽出が困難です。オールスライムシアン化法は金抽出の一般的な方法ですが、この種の鉱石では、金の浸出率が低い、試薬消費量が多いなどの問題に直面することがよくあります。このプロセスを最適化することで、金鉱山の資源利用率と経済的利益を効果的に向上させることができます。

2. ヒ素・アンチモン鉱脈・分散型金鉱石の特徴

2.1 鉱物組成

ヒ素‐アンチモン脈‐鉱染型金鉱石では、硫砒鉄鉱と輝安鉱が金の抽出に影響を与える主な鉱物です。鉱石中の天然の金粒子は粒径が非常に不均一で、主に黄鉄鉱と硫砒鉄鉱の亀裂や粒界に分布しているか、それらに包み込まれています。金は輝安鉱と共存することがあり、その一部は褐鉄鉱や石英などの脈石鉱物に埋め込まれています。鉱石中の黄鉄鉱の一部は脈石鉱物中に細粒の鉱染として存在し、硫砒鉄鉱や白鉄鉱と密接な共生関係にあります。硫砒鉄鉱は一般に比較的細かい粒径で、黄鉄鉱と密接に関連しています。鉱石構造は主に脈状鉱染型で、ほとんどの輝安鉱と硫砒鉄鉱は脈石鉱物と鉱染状に共生しています。

2.2 有害物質

鉱石中にヒ素（As）とアンチモン（Sb）が存在すると、金のシアン化浸出にとって極めて不利となる。これらの元素はシアン化プロセスにおいてシアン化物や酸素と反応し、大量の試薬を消費して金の浸出速度を低下させる。例えば、ヒ素はシアン化物溶液中で様々なヒ素含有化合物を形成する可能性があり、これらの化合物はシアン化物を消費するだけでなく、金粒子の表面に不動態皮膜を形成し、金とシアン化物イオンの接触を阻害する可能性がある。

3. 全スライムシアン化プロセスにおける既存の問題

3.1 金の浸出率が低い

ヒ素・アンチモン鉱脈・鉱染型金鉱石を直接オールスライムシアン化処理すると、金の浸出率が低くなることがよくあります。鉱物組成が複雑で有害元素が含まれているため、金はシアン化物で完全に溶解することが困難です。一部の鉱石では、直接オールスライムシアン化処理による回収率はわずか47.62%程度です。

3.2 試薬の消費量が多い

シアン化プロセスでは、浸出剤として大量のシアン化物を必要とします。しかし、ヒ素、アンチモンなどの有害元素が存在する場合、シアン化物の消費量が大幅に増加します。さらに、鉱石中に含まれる一部の硫化鉱物もシアン化物と反応し、試薬消費量をさらに増加させます。例えば、硫化鉱物とシアン化物が反応すると、様々なシアノ錯体が形成され、スラリー中の遊離シアン化物濃度が低下し、金の浸出が遅れることがあります。

4. 全スライムシアン化プロセスの最適化戦略

4.1 前処理方法

4.1.1 アルカリ浸出前処理

NaOHをアルカリ浸出剤として用いることで、一部の有害元素を効果的に除去できます。直交要因実験の結果、一部の鉱石において、粉砕粒度が-200メッシュ（85%）、アルカリ浸出濃度が60kg/t、アルカリ浸出時間が32時間、アルカリ浸出温度が26℃の場合、その後のシアン化効果が向上することが確認されました。アルカリ浸出は、一部のヒ素およびアンチモン含有鉱物をある程度溶解し、シアン化プロセスへの悪影響を軽減します。

4.1.2 酸前処理

硝酸（HNO₃）や塩酸（HCl）などの酸前処理も効果的です。酸前処理はシアン化物の消費量を削減できます。例えば、酸前処理後、シアン化物の消費量はそれぞれ340～210 mg/L削減され、それに伴い金の回収率は98.87%と95.11%に向上します。酸前処理は鉱石中の炭酸塩鉱物や硫化物鉱物の一部を溶解し、これらの鉱物がシアン化処理に及ぼす影響を軽減します。

4.1.3 焙煎前処理

シアン化処理の前に鉱石を600～1000℃で0.5～2時間焙焼することでも良好な結果が得られます。焙焼した試料のシアン化処理結果によると、シアン化物の消費量は1150mg/Lも大幅に減少し、金の回収率は5.2%増加しました。さらに、焙焼した試料（1000℃で2時間焙焼）中のヒ素、アンチモン、カドミウム、水銀の含有量も大幅に減少しました。焙焼によって硫化物鉱物が金属酸化物に変化し、金がシアン化物浸出を受けやすくなります。

4.2 シアン化条件の最適化

4.2.1 シアン化物濃度

鉱石の特性に応じて適切なシアン化物濃度を決定する必要があります。例えば、金含有量が10.5ppmでヒ素とアンチモン含有量が高い鉱石サンプルの場合、最適なシアン化物濃度は4000mg/Lです。一方、金含有量は低い（2.5ppm）ものの銀含有量が高い（160ppm）鉱石サンプルの場合、最適なシアン化物濃度は2500mg/Lです。鉱石の特性に応じてシアン化物濃度を調整することで、効率的な金浸出を実現し、試薬の無駄を削減できます。

4.2.2 pH値

シアン化溶液のpH値も浸出効果に大きな影響を与えます。最初のサンプルでは最適pHは11.1、10.5番目のサンプルでは最適pHはXNUMXです。適切なpH値を維持することで、シアン化物溶液の安定性が確保され、金とシアン化物イオンの反応が促進されます。

4.2.3 シアン化時間

シアン化時間も最適化する必要があります。上記の24種類のサンプルにおいて、適切なシアン化時間はXNUMX時間です。シアン化時間を長くしても、金の回収率が大幅に向上するとは限りませんが、生産コストが増加します。したがって、適切なシアン化時間を決定することは、生産効率を向上させる上で非常に重要です。

4.2.4 酸化剤の使用

H₂O₂（0.015 M）、空気（0.15 L/分）、またはH₂O₂と空気の混合ガスなどの酸化剤を使用することで、金の抽出速度を向上させることができます。中でも、空気の注入は浸出速度に最も顕著な効果をもたらします。酸化剤は鉱石中の還元物質を酸化体に変換し、金の溶解を促進します。

5 ケーススタディ

甘粛省の金鉱山において、ヒ素・アンチモン脈状金鉱石の全スライムシアン化処理が最適化された。NaOHを用いたアルカリ浸出前処理、粉砕粒度、アルカリ浸出濃度、時間、温度の最適化、そして適切なNaCN濃度とシアン化時間でのシアン化処理により、シアン化物浸出率は元の47.62%から85.04%に向上した。また別の事例では、複雑な鉱石組成を持つ金鉱床において、酸前処理と焙焼前処理の後、シアン化条件を調整することで、金回収率が大幅に向上し、シアン化物の消費量が効果的に削減された。

6. 結論

ヒ素・アンチモン鉱脈・分散型金鉱石の全スライムシアン化プロセスを最適化することは、金の抽出効率を向上させ、生産コストを削減する効果的な方法です。アルカリ浸出、酸前処理、焙焼前処理などの適切な前処理方法を選択し、シアン濃度、pH値、シアン化時間、酸化剤の使用などのシアン化条件を最適化することで、金の浸出速度と試薬消費量を大幅に改善できます。各金鉱山は、それぞれの鉱石特性に応じて最適化戦略を選択し、経済性と環境性の両面で最大限の効果を発揮する必要があります。