シアン化ナトリウムで金を回収するにはどうすればいいですか?

イントロダクション

シアン化ナトリウムを用いた金の回収は、鉱業および貴金属産業において広く採用されている方法です。シアン化物は金と可溶性錯体を形成する特異な性質を持ち、低品位鉱石、鉱滓、特定の電子廃棄物など、様々な供給源から金を抽出することを可能にします。しかし、シアン化物は毒性が非常に高いため、このプロセスは極めて慎重に、かつ安全および環境規制を厳守して実施する必要があります。

シアン化ナトリウムによる金回収の原理

天然の金は、鉱石中で他の鉱物と混ざった状態で見つかることが多い。金を含む鉱石にシアン化ナトリウムを加えると、化学反応が起こる。酸素と水が存在する条件下で、金はシアン化物と反応して可溶性の化合物を形成する。この反応によって金はシアン化物溶液に効果的に溶解し、鉱石中の他の不溶性鉱物から分離される。

ステップバイステップのプロセス

鉱石の準備

1. 破砕と粉砕：最初のステップは、鉱石のサイズを小さくすることです。大きな鉱石の塊は、まず破砕機を使って小さな破片に砕かれます。次に、砕かれた鉱石はミルで微粉末に粉砕されます。これにより鉱石の表面積が増加し、金を含む粒子とシアン化物溶液との接触がより効率的になります。例えば、一般的な金鉱山では、鉱石は最初の破砕段階で10mm未満の大きさに砕かれ、その後、粉砕段階で粒子の約80%が75マイクロメートル未満になるように粉砕されます。

2. 前処理（必要な場合）：鉱石に硫化物鉱物やシアン化物浸出プロセスを阻害する可能性のあるその他の不純物が含まれている場合、前処理が必要になります。例えば、鉱石に多量の黄鉄鉱が含まれている場合、黄鉄鉱は酸素とシアン化物を消費し、金抽出の効率を低下させる可能性があります。このような場合、鉱石は焙焼または生物酸化処理を受けることがあります。焙焼は、硫化物鉱物を酸化するために空気中で鉱石を加熱する処理であり、生物酸化は、より環境に優しい方法で、より低い温度で特定の細菌を利用して硫化物鉱物を酸化する処理です。

浸出工程

1. シアン化物溶液の調製：希釈したシアン化ナトリウム溶液を調製します。シアン化物溶液の濃度は、鉱石の特性や金含有量に応じて、一般的に0.05%～0.2%（w/v）の範囲です。pHを10～11の範囲に調整するために、シアン化物溶液に石灰を添加することがよくあります。このアルカリ性環境は、有毒なシアン化水素ガスの発生を防ぐとともに、金の溶解を促進します。

2. 浸出プロセス：粉砕した鉱石は、大型タンク内またはヒープリーチング装置内でシアン化物溶液と混合されます。タンクリーチングでは、鉱石とシアン化物の混合物を機械的または空気注入によって攪拌し、金を含む粒子とシアン化物との接触を良好に保ち、反応速度を高めます。低品位鉱石に適したヒープリーチングでは、粉砕した鉱石を不浸透性のライナーの上に積み上げ、その上にシアン化物溶液を噴霧します。溶液は鉱石に浸透し、金を溶解していきます。浸出プロセスは、鉱石の種類、粒径、浸出条件などの要因によって、数時間から数日かかる場合があります。

固体と液体の分離

浸出プロセスの後、得られるスラリーは、固形廃棄物（尾鉱）と金シアン化合物を含む溶液で構成されます。固体成分と液体成分を分離することが重要です。これは、ろ過や沈降などの方法で実現できます。ろ過では、スラリーをろ布やフィルタープレスなどのろ材に通します。固形の尾鉱はフィルター上に保持され、溶解した金を含む透明な溶液（貴液）は通過します。沈降では、重力によって固形粒子がタンクの底に沈降します。上澄み液（貴液）は、その後、慎重に注ぎ出すことができます。

妊娠溶液からの金の回収

1. 亜鉛沈殿法（メリル・クロウ法）：金を含む溶液から金を回収する一般的な方法の一つに、亜鉛沈殿法があります。亜鉛粉末または亜鉛削り屑を溶液に加えます。亜鉛は金よりも反応性が高いため、金とシアン化物化合物から金を置換します。すると、金は不純物とともに固体として沈殿します。反応後、固体沈殿物を濾過し、さらに処理します。得られた金を含む固体を精錬して純金を得ます。

2. 活性炭吸着（炭素吸着パルプ法／CIP法および炭素吸着浸出法／CIL法）：CIP法では、浸出工程後に活性炭をスラリーに添加します。活性炭は表面積が大きいため、溶液中の金-シアン化物化合物を吸着します。吸着された金-炭素化合物は、ふるい分けによってスラリーから分離されます。CIL法では、活性炭は浸出工程中に添加されます。金が吸着した活性炭は、その後システムから除去されます。金は、高濃度のシアン化物溶液またはその他の抽出剤を用いて活性炭から抽出できます。抽出後、金は電解採取やさらなる沈殿などの方法によって抽出液から回収できます。

精錬

沈殿または吸着によって得られる金は通常、純粋ではなく、他の金属や非金属などの不純物を含んでいます。高純度の金（通常99.9%以上）を得るには、精錬プロセスが用いられます。一般的な精錬方法の一つは電解精錬です。このプロセスでは、不純な金を電解槽の陽極として設置し、純金の陰極を使用します。適切な電解液（塩化金溶液など）を使用します。電解槽に電流が流れると、陽極の金が溶解して陰極に沈殿します。不純物は電解液中に残留するか、電解槽の底にスラッジとして堆積します。

安全と環境への配慮

1. シアン化物の毒性：シアン化ナトリウムは極めて毒性が強い物質です。シアン化物を吸入、摂取、または皮膚に接触すると、死に至る可能性があります。シアン化物を扱う作業はすべて換気の良い場所で行い、作業者は呼吸器、手袋、防護服などの適切な個人用保護具を着用しなければなりません。シアン化物の漏洩や暴露に備え、緊急対応計画を策定しておく必要があります。

2. 環境への影響：シアン化物は、適切に管理されないと環境に有害となる可能性があります。金回収工程で発生する尾鉱には、残留シアン化物が含まれている場合があります。これらの尾鉱は、環境へのシアン化物の放出を防ぐため、安全な貯水池に保管する必要があります。尾鉱を放出または処分する前に、化学酸化や生物分解などの処理方法を用いて、尾鉱中のシアン化物を分解することができます。さらに、金回収作業現場付近の水源を厳密に監視し、シアン化物による汚染が発生しないようにすることが不可欠です。

結論

シアン化ナトリウムを用いた金回収は、複雑ながらも効果的なプロセスです。鉱石の準備から金の回収、精錬まで、複数のステップを踏む必要があります。様々な資源から金を効率的に抽出できる一方で、それに伴う安全リスクと環境リスクを慎重に管理する必要があります。適切な手順を踏み、適切な技術を使用し、規制を遵守することで、金回収産業は持続可能かつ責任ある事業運営を継続することができます。