ヒープリーチング

Heap_leaching
ヒープリーチングは、特定の鉱物を吸収し、他の地球材料から分離した後にそれらを再分離する一連の化学反応を使用して、鉱石から貴金属、銅、ウラン、およびその他の化合物を抽出するために使用される工業採掘プロセスです。インシチュリーチングと同様に、ヒープリーチマイニングは、鉱石をライナーに配置し、点滴灌漑システムを介して化学物質を鉱石に追加するという点で異なりますが、インシチュリーでは鉱業はこれらのライナーを欠いており、ミネラルを得るために妊娠中の溶液を引き上げます。ヒープリーチングは、浮選、攪拌、バットリーチングなどの従来の処理方法と比較して低コストで目的の精鉱を生産するため、現代の大規模採掘作業で広く使用されています。
ゴールドヒープリーチング
さらに、ダンプリーチングはほとんどの銅採掘作業の重要な部分であり、他の要因とともに生産された材料の品質グレードを決定します
ダンプリーチングは採掘プロセスにもたらす収益性、つまりマイニングプロセスの経済的実行可能性に大きく貢献できるため、リーチング操作の結果をプロジェクト全体の経済評価に含めることが有利です。
このプロセスには古代の起源がコッペラス（硫酸鉄）を製造するための古典的な方法の1つは、黄鉄鉱を積み上げ、その山から浸出液を収集し、次に鉄と一緒に煮沸して硫酸鉄（II）を生成することでした。

コンテンツ
1 プロセス
1.1 貴金属 1.2 銅鉱石 1.3 ニッケル鉱 1.4 ウラン鉱石 1.5 装置
2 環境への懸念
2.1 効果 2.2 政府の規制 2.3 文化的および社会的懸念
3 例
4 も参照してください
5 参考文献
6 外部リンク

プロセス

  左：凝集のない鉱石の微粉。右：凝集後の鉱石の微粉-凝集の結果としてパーコレーションが改善されました。
採掘された鉱石は通常、小さな塊に粉砕され、不浸透性のプラスチックまたは粘土で裏打ちされた浸出パッドに積み上げられ、浸出液で灌漑して貴重な金属を溶解することができます。スプリンクラーは灌漑に使用されることがありますが、多くの場合、操作では点滴灌漑を使用して蒸発を最小限に抑え、浸出液をより均一に分配し、露出したミネラルの損傷を防ぎます。次に、溶液はヒープに浸透し、ターゲットと他のミネラルの両方を浸出します。「リーチサイクル」と呼ばれるこのプロセスは、通常、単純な酸化物鉱石（ほとんどの金鉱石など）の場合は1〜2か月、ニッケルラテライト鉱石の場合は2年かかります。次に、溶解したミネラルを含む浸出液を収集し、プロセスプラントで処理してターゲットミネラルを回収し、場合によっては他のミネラルを沈殿させ、試薬レベルを調整した後、ヒープにリサイクルします。対象となる鉱物の最終的な回収率は、硫化銅鉱石を浸出する鉱山の廃坑の30％から、最も浸出しやすい鉱石、一部の酸化物金鉱石の90％以上にまで及ぶ可能性が
ヒープリーチングのプロセス中に対処する必要のある重要な質問は次のとおりです。
鉱石を粉砕する投資は、回収率と回収率の潜在的な増加によって正当化できますか？
経済的に処理できる溶液を生成するために、酸の濃度を時間の経過とともにどのように変更する必要がありますか？
ヒープの形式は、回復とソリューションのグレードにどのように影響しますか？
特定の状況下で、浸出液の品質が臨界限界を下回る前に、どのような種類の回復が期待できますか？
どのような回復（定量化可能な測定）が期待できますか？
近年、凝集ドラムの追加により、より効率的な浸出が可能になり、ヒープ浸出プロセスが改善されました。タイヤ駆動のSeproAgglomerationDrumなどの回転ドラム凝集装置は、破砕された鉱石の微粉を取り、それらをより均一な粒子に凝集させることによって機能します。これにより、浸出液がパイルを浸透しやすくなり、粒子間のチャネルを通過します。
凝集ドラムを追加すると、浸出液を鉱石微粉と事前に混合して、より濃縮された均質な混合物を実現し、ヒープの前に浸出を開始できるという追加の利点も
ヒープ浸出の設計は、新しい材料の使用と改善された分析ツールによって過去数年間で大きな進歩を遂げましたが、産業経験は、設計プロセスをライナーを超えて岩盤自体に拡張することから大きな利点があることを示しています。リーチ用鉱石の物理的および水力学的（流体力学的）特性の特性評価は、鉱石の主要な特性の直接測定に焦点を当てています。
ヒープの高さと鉱石のかさ密度の関係（密度プロファイル）
かさ密度とパーコレーション容量の関係（導電率プロファイル）
かさ密度、気孔率、およびその成分（ミクロおよびマクロ）の関係
含水率とパーコレーション容量の関係（導電率曲線）
前述のパラメータと鉱石の準備方法（採掘、破砕、凝集、硬化、配置方法）との関係
理論的および数値的分析、および運用データは、これらの基本的なメカニズムがスケール、次元、および不均一性によって制御されることを示しています。これらはすべて、実験室から現場までの冶金学的および流体力学的特性のスケーラビリティに悪影響を及ぼします。これらのメカニズムの却下は、ヒープの存続期間を通じて共鳴し、運用の経済的利益に影響を与える多くの実際的および経済的な問題を引き起こす可能性が一般的に採用されている冶金学的試験を超えた手順と、リアルタイム3Dモニタリングを通じて収集されたデータの統合により、ヒープ環境の物理化学的特性のより完全な代表的な特性が得られます。この改善された理解により、ヒープ内の環境の真に代表的なサンプルを作成するという点で、精度が大幅に向上します。
上記の特性を順守することにより、ヒープ浸出環境のより包括的なビューを実現でき、業界は事実上のブラックボックスアプローチから物理化学的に包括的な工業用反応器モデルに移行できます。

貴金属
破砕された鉱石は、希アルカリ性シアン化物溶液で灌漑されます。妊娠中の溶液に溶解した貴金属を含む溶液は、ヒープの下部にあるライナーに到達するまで粉砕された鉱石を浸透し続け、そこで貯蔵（妊娠中の溶液）池に排出されます。貴金属を妊娠中の溶液から分離した後、希薄なシアン化物溶液（現在は「不毛の溶液」と呼ばれます）は通常、ヒープリーチプロセスで再利用されるか、場合によっては工業用水処理施設に送られ、そこで残留シアン化物が処理されます。残留金属が除去されます。熱帯地方などの非常に降雨量の多い地域では、余剰水があり、処理後に環境に排出され、処理が適切に行われないと水質汚染の可能性が
この方法で1つの金の指輪を製造すると、20トンの廃棄物が発生する可能性が
抽出段階では、金イオンがシアン化物と錯イオンを形成します。Au +（（ s
）。+ 2 N − （（ aq
）。⟶ u（（ CN
）。 （（ aq ）。 { { ce {{Au +（s）} + 2CN ^-（aq）-> Au（CN）2 ^-（aq）}}}
{Zn(CN)4^{2}-(aq)}+2Au(s)}}}””>   溶液から金を除去する最も一般的な方法は、活性炭を使用して金を選択的に吸収するか、亜鉛粉末を添加して金と亜鉛を沈殿させるメリルクロー法のいずれかです。細かい製品は、ドレ（金-銀の棒）または亜鉛-金のスラッジのいずれかであり、その後、他の場所で精製されます。

銅鉱石
この方法は、硫酸を使用して鉱石から銅を溶解することを除いて、上記のシアン化物法と同様です。酸は溶媒抽出回路からリサイクルされ（溶媒抽出-電解採取、SX / EWを参照）、浸出パッドで再利用されます。副産物は硫酸鉄（II）、ジャロサイトであり、黄鉄鉱の浸出の副産物として生成され、場合によってはプロセスに必要な同じ硫酸でさえ浸出サイクルは大きく異なり、硫化物の浸出にはバクテリアまたはバイオリーチの成分が必要ですが、酸化物鉱石と硫化物鉱石の両方を浸出させることができます。
2011年の浸出では、ヒープ浸出と現場浸出の両方で、世界の生産量の22％にあたる340万メートルトンの銅が生産されました。最大の銅ヒープ浸出事業は、チリ、ペルー、および米国南西部に
ヒープリーチングは低コストのプロセスですが、通常、回収率は60〜70％です。通常、低品位の鉱石で最も収益性が高くなります。高品位の鉱石は通常、より複雑な粉砕プロセスを経て、回収率が高くなると追加コストが正当化されます。選択されるプロセスは、鉱石の特性によって異なります。
最終製品は陰極銅です。

ニッケル鉱
この方法は、シアン化物溶液の代わりに硫酸を使用して破砕鉱石から対象鉱物を溶解するという点で、銅法と同様の酸ヒープリーチング法です。必要な硫酸の量は銅鉱石よりもはるかに多く、鉱石1トンあたり1，000 kgの酸が必要ですが、500kgがより一般的です。この方法は、もともとオーストラリアの鉱夫BHPが特許を取得しており、BHPの完全所有子会社であるコロンビアのCerroMatosoによって商品化されています。ブラジルのヴェイル; トルコ、フィンランドのタルビバーラ鉱山、バルカン半島、フィリピンの岩石ラテライト鉱床用のヨーロッパニッケル。現在、商業規模のニッケルラテライトヒープ浸出事業は稼働していませんが、フィンランドでは硫化物HLが稼働しています。
浸出液からのニッケル回収は銅よりもはるかに複雑であり、鉄とマグネシウムの除去のさまざまな段階が必要であり、このプロセスでは、回収プラントから浸出した鉱石残留物（「リピオス」）と化学沈殿物（主に酸化鉄残留物、マグネシウム）の両方が生成されます。硫酸塩と硫酸カルシウム）をほぼ等しい割合で。したがって、ニッケルヒープリーチングのユニークな特徴は、尾鉱処分エリアの必要性です。
最終生成物は、水酸化ニッケル沈殿物（NHP）または混合金属水酸化物沈殿物（MHP）であり、これらはその後、従来の製錬を受けて金属ニッケルを生成します。

ウラン鉱石

  ウランのヒープ浸出回収の図（US NRC）
酸化銅のヒープリーチングと同様に、希硫酸を使用します。リオティントはこの技術をナミビアとオーストラリアで商品化しています。フランスの核燃料会社オラノは、ニジェールに2つの鉱山とナミビアがそして他のいくつかの会社がその実現可能性を研究しています。
最終製品はイエローケーキであり、燃料グレードの飼料を生産するためにさらにかなりの処理が必要です。

装置
ほとんどの鉱業会社は、以前に受け入れられていたスプリンクラー方式から、シアン化物や硫酸などの選択化学物質を実際の鉱床に近づけるようにゆっくりと滴下する方法に移行しましたが、ヒープ浸出パッドは長年にわたってあまり変化しパッドには、従来型、ダンプリーチ、バレーフィル、オン/オフパッドの4つの主要なカテゴリが通常、各パッドには、パッドごとに1つのジオメンブレンライナーのみがあり、最小厚さは1.5mm、通常はそれよりも厚くなります。
設計が最も単純な従来のパッドは、ほとんどが平坦または穏やかな領域に使用され、砕いた鉱石の薄い層を保持します。ダンプリーチパッドはより多くの鉱石を保持し、通常は平坦性の低い地形を処理できます。谷の塗りつぶしは、谷の底またはレベルに配置されたパッドであり、そこに落ちるすべてのものを保持できます。オン/オフパッドでは、パッドに非常に大きな負荷をかけ、サイクルごとにパッドを取り外してリロードします。
以前は約15メートルの掘削深度を持っていたこれらの鉱山の多くは、材料を採掘するためにこれまでになく深く掘削しています。約50メートル、場合によってはそれ以上です。つまり、移動するすべての地面に対応するには、パッドを保持する必要がより小さな領域に含まれるより多くの破砕された鉱石からのより高い重量（Lupo2010）。蓄積の増加に伴い、収量または鉱石の品質が低下する可能性があり、ライニングの弱点または圧力蓄積が増加した領域のいずれかが発生する可能性がこの蓄積は、ライナーにパンクを引き起こす可能性が2004年の時点で、潜在的なパンクとその漏れを減らすことができるクッションファブリックは、クッションに大きすぎる表面に過度の重量がかかるとリスクが高まる傾向があるため、まだ議論されていました（Thiel and Smith2004）。さらに、一部のライナーは、その組成に応じて、土壌中の塩や化学浸出からの酸と反応して、ライナーの成功に影響を与える可能性がこれは時間の経過とともに増幅される可能性が
環境への懸念編集

効果
ヒープリーチマイニングは、大量の低品位鉱石に適しています。これは、ミリングと比較して同等量の鉱物を抽出するために、鉱石の冶金処理（粉砕）を減らす必要があるためです。大幅に削減された処理コストは、通常約60〜70％の歩留まりの低下によって相殺されます。ヒープリーチングによって引き起こされる全体的な環境への影響の量は、多くの場合、従来の手法よりも低くなります。また、この方法を使用するために必要なエネルギー消費量も少なくて済みます。これは、多くの人が環境の代替手段であると考えています。

政府の規制
米国では、1872年の一般鉱業法により、公有地での探鉱と採掘が許可されました。元の法律は、採掘後の開拓を要求していませんでした（Woody et al.2011）。連邦土地の採掘された土地の埋め立て要件は、1976年に連邦土地政策管理法が可決されるまで、州の要件に依存していました。現在、連邦土地の採掘は、採掘を開始する前に政府承認の採掘および埋め立て計画を持っている必要が再生債が必要です。連邦、州、または私有地での採掘は、大気浄化法および水質浄化法の要件の対象となります。
開拓問題に対して提案された解決策の1つは、採掘される土地の民営化です（Woody et al.2011）。

文化的および社会的懸念
環境保護運動の台頭に伴い、社会正義への評価も高まり、最近では鉱業も同様の傾向を示しています。潜在的な採掘現場の近くにある社会は、公的または私的な採掘地に加えられた変更によって環境が影響を受け、最終的には社会構造、アイデンティティ、および身体的健康に問題を引き起こす可能性があるため、不正にさらされるリスクが高くなります（フランク2009）。多くのは、地元の市民を通じて鉱山の権力を循環させることにより、この不一致を緩和できると主張しています。これは、両方の利害関係者が将来の目標において共有し、平等な意見と理解を持っているためです。ただし、企業の鉱業の利益を地域の社会的利益と一致させることはしばしば困難であり、不一致の成功の決定要因はお金であることがよくコミュニティが地域の環境や社会に関する問題について有効な理解と力を持っていると感じることができれば、鉱業に伴うプラスのメリットを許容し、奨励するだけでなく、浸出液を積み上げるための代替方法をより効果的に促進する可能性が高くなります。地域の地理に関する深い知識を使用したマイニング（Franks 2009）。

例

も参照してください
青化法
金の抽出
インシチュリーチング
尾鉱
ミネラル処理
イエローケーキ
環境正義

参考文献
^ Petersen、J.、およびDixon、DG（2002）。黄銅鉱精鉱の好熱性ヒープリーチング。鉱物工学、 15（11）、777-785。
^ Bouffard、Sylvie C.、およびDavidG.Dixon。「ヒープリーチングプロセスの流体力学に関する調査研究。」冶金および材料取引B32.5（2001）：763-776。
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^ ローマン、ロナルドJ.、ブレアR.ベナー、ジョージW.ベッカー。「ヒープリーチングの拡散モデルとそのスケールアップへの応用」TRANS SOC MIN ENG、AIME 256.3（1974）：247-252。
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^ Guzmán-Guzmán、A.、Y.CáceresHernández、O。、Srivastava、R。、＆W。Jones、J.（2014）ヒープ浸出性能を強化する統合プロセス制御。ペルーのリマで開催された第2回ヒープリーチソリューションに関する国際会議で発表された論文。
^ Gage B.＆ G。2008.AmericanOutrage。アメリカ：ヒューマン・ライツ・ウォッチ。
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^ Krauth、RichardG.1991制御されたパーコレーションシステムとヒープリーチマイニングの方法。米国特許5，005，806。1991年4月9日。
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外部リンク
地下水へのヒープの浸出は、レンセラー工科大学工学部の主要な健康問題です。
欧州ニッケルPLC公式サイト
USGS2005鉱物年鑑-ニッケル”