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平成26年度第4回金属資源関連成果発表会
バイオリーチング事業の進捗について
金属資源技術研究所
神谷 太郎
事業概要（１）
1
（１）銅の湿式製錬技術とバイオ・リーチングの現状
・世界の銅資源の約６５％を占める斑岩銅鉱床は、通常、地表部から深部に向か
い、酸化鉱物帯、二次硫化鉱物帯 （二次富化帯）、一次硫化鉱物帯で構成さ
れる。
地表
表土層
マグマから分離
した金属分を含
む岩石（鉱石）
酸
化
鉱
深度
銅品位1％以下
存在量比
銅 鉱 物
数百m
Cu2O （赤銅鉱）、Cu2CO3(OH)2 （孔雀石）
Cu2S （輝銅鉱）、CuS （銅藍）
30%
二次硫化鉱
1～数％
数百m
一次硫化鉱
0.5～1％
700～
CuFeS2 （黄銅鉱）、Cu5FeS4 （斑銅鉱）
800m 以深
マグマから分離し
固化した初生鉱石
酸化鉱
地下から上昇し
てきたマグマが
固化した岩石。
金属分の供給源
もともとあった
鉱床周辺の岩石
（母岩）
0.5%以下
：一次硫化鉱が地表付近で風化、
酸化した鉱石。
二次硫化鉱：酸化鉱が雨水により溶解し、地
下に浸透。酸素の無い状態で再
度硫化物として沈殿したもの。
斑
鉱床形成の流れ
岩
斑岩銅鉱床
模式断面図
一次硫化鉱
(初生鉱)
酸化鉱
二次硫化鉱
70%
事業概要（２）
2
・初期投資、操業コスト低減、さらにはコスト競争力、環境問題等の観点から、
これまで低品位のためズリであった酸化鉱が湿式製錬（SX-EW法）の技術開
発の結果、鉱石となる（通常、乾式製錬で処理される硫化鉱に対してもその適
用拡大に向けた研究が世界で展開中）
・硫化鉱を湿式製錬で処理する場合の問題点は、その浸出速度が遅く経済的
に銅を回収できないこと。このため、
電解採取（ＥＷ）工程
浸出（Ｌ）工程
バイオ等を活用した浸出速度向上に
関する研究が盛んに実施される。
・二次硫化鉱の湿式製錬は確立され、
実操業化しているが、一次硫化鉱は
実操業化の事例がない。
溶媒抽出（ＳＸ）工程
湿式製錬（SX-EW法）模式図
低品位一次硫化銅鉱を対象としたバイオリーチング研究の実施
事業概要（３）
3
（２）目的
我が国民間企業の海外鉱山開発を支援する
⇒低品位銅鉱床を経済的に開発可能とする湿式製錬技術開発を実施
（３）事業期間・実施場所
・事業期間：
第１期平成１７～１９年度（３年間）
第２期平成２０～２４年度（５年間）
第３期平成２５年度～
・実施場所：金属資源技術研究所
（秋田県鹿角郡小坂町）
基礎的な研究項目の一部について
は、大学等の研究機関と共同研究を
実施することにより、部分的に連携。
金属資源技術研究所
事業概要（４）
4
（４）スケジュール（第２期～第３期）
H20
年度
H21
H22
１． カラム試験
①二次硫化鉱
②一次硫化鉱
２．バクテリアの検索・培養・能力評価
①国内鉱山及び温泉地からの検索
②実証試験対象鉱山からの検索
３．実証試験での検討
①ミニプラント試験
②現地実証試験
実施済み
予定
H23
H24
H25
H26
H27
各試験の目的
（１）フラスコ試験（数g程度）
化学的基礎試験・バクテリアの性能試験
5
（１）
（２）カラム試験（鉱石量：5～15kg）
基礎的条件の検討
粒度、温度、アグロメレーション、硫酸濃度、
散布量、バクテリア接種効果の確認など。
（２）
（３）
（３）ミニプラント試験（約4t）
パイロットプラント試験条件の検討及び課題抽出
パイロットプラント運転方法の確認
（４）現地実証試験（約200t×4条件）
集大成の大規模試験
（４）
対象鉱石の特徴
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対象鉱山：アタカマ鉱山（チリ共和国）、鉱床タイプ：IOCG鉱床
銅品位：１％前後
鉱石の特徴：脈石として磁鉄鉱等の酸化鉄鉱物が非常に多く、斑岩銅鉱床の
銅鉱石とは脈石の構成が非常に異なる。
＜化学分析値＞
Cu
（%）
Fe
（%）
S
（%）
Si
（%）
Al
（%）
Mg
（%）
Ca
（%）
K
（%）
アタカマ鉱山粗鉱（チリ）
0.734
18.5
1.81
23.6
5.14
1.31
1.68
2.86
斑岩銅鉱床粗鉱①
0.63
3.14
0.97
31.6
7.37
1.33
0.50
2.74
斑岩銅鉱床粗鉱②
0.39
4.72
1.45
28.8
8.06
1.37
2.46
2.20
＜鉱物組成＞
和名
英名
化学式
黄銅鉱
斑銅鉱
輝銅鉱
黄鉄鉱 磁鉄鉱
赤鉄鉱
脈石
Chalcopyrite Bornite Chalcocite Pyrite Magnetite Hematite Gangue
CuFeS2
FeS2
Cu 5FeS4
Cu 2S
Fe 3O4
Fe 2O3
アタカマ鉱山粗鉱（チリ）
1 .2 9
0 .0 0
0 .0 4
2 .4 9
1 2 .8 8
0 .1 8
8 3 .1 2
斑岩銅鉱床粗鉱①
0.94
0.00
0.02
1.50
0.10
1.00
95.8
斑岩銅鉱床粗鉱②
0.52
0.00
0.00
1.20
1.16
0.74
96.4
※アタカマ鉱山粗鉱はアタカマ・コーザン鉱山特約会社より平成22年度に提供された銅鉱石
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現地実証試験①
①試験装置本体（Gavion）の模式図
本試験はJOGMEC単独の研究事業であるが、
日鉄鉱業株式会社とアタカマ・コーザン鉱山
特約会社から鉱石や場所などの提供等に関
する協力関係を築き、アタカマ鉱山の敷地内
で実施。
実施場所：アタカマ鉱山（チリ共和国）
主要銅鉱物：黄銅鉱（品位1%程度）
鉱床タイプ：IOCG鉱床銅粗鉱
5m
10m
10m
現地実証試験②
②実証試験フロー
＜基本となる条件＞
Gavionの寸法：10m×10m×5m
（Gavion内部を4分割し、1槽は5m
×5m×5m）
鉱石量：約200 t×4 条件
散布方法：ドリッパーによる散布
その他；
・槽内から浸出液を採取し、金属
イオン濃度等を分析
・槽内部の温度測定
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主な設備
9
オフィス・分析棟
硫酸タンク
硫酸調製タンク
Raffinateタンク
pH調整槽
アグロメレーター
廃液ポンド
Gavion PLSタンク
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Gavionの構造
コンクリート壁と遮水シート
の間に断熱材を配置
底面には砂利を敷き、集水管
とエアレーション管を配置
採水管及び温度センサーの配置
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熱電対
浸出液のサンプリング： 4箇所／レベル×5レベル＝20箇所
温度測定: 10箇所／レベル×4レベル＝40箇所
採水管
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Gavion内部
Gavion外部
鉱石上部
Irrigation Pipe 400 mm間隔
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断熱材
実証試験の実績
1月
2013年
2014年
2月
3月
14
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月 11月 12月
第1条件
第2条件
 2013年2月から第1回目の試験（第1条件）を開始
 第1条件の目的はスケールアップに伴う問題点の把握や基本的な条件の設定
 2013年12月から第2回目の試験（第2条件）を開始
 バクテリアを接種し、バイオリーチング効果を検証
第1条件で得られた結果
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• 基本的なフローは問題ない
• 大量の鉱石による酸消費と鉄の沈殿
• 工業用水に含まれるカルシウムから石膏が沈
殿
pH調整のための硫酸投入量
1日当たり80 kg以上の硫酸を使用
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浸出銅当たりの硫酸使用量
17
バイオリーチングを行わない場合
銅1 kg当たり約250 kgの硫酸が必要
ヒープ断面の観察
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第1条件終了後、Gavionから鉱石を取出しながら、断面を観察
40 cm(Irrigation Pipeの間隔)
茶
黄
灰
ヒープ断面の観察
19
3–4m
2–3m
1–2m
0–1m
• 概ね黄、茶、灰色
の部分に分けられ
る。
• 黄色い部分は
Gavion上部に多く、
茶色い部分は下部
に多い。
• 上部の黄色い部分
はIrrigation Pipeの
間隔で筋になって
いる。
• 黄色い部分は、茶・
灰色の部分に比べ
て硬い
• 底面から200 mm
の高さの部分が非
常に硬い。
粉末X線回折結果
20
沈殿をはぎ取り、粉末X線回折で同定
Qtz
Bt Amp
Qtz
Ccp Mag
Amp
灰色沈殿物には
石膏が見られる
Gp
Qtz
Gp
Chl Qtz
黄色沈殿物には
ジャロサイトが見られる
Gp
Bt
Amp
Qtz
Qtz
Gp
Jrs
茶色沈殿物には
特徴的な結晶が見られ
ない
Qtz
Gp
Bt Amp Chl
Mag
Chl
Qtz
Gp
Mag
浸出液のpH変化
21
7.0Gavion内のpHをバクテリアの最適生育pHとするために、散布液のpHを変更
6.0
GA01-ENT
GA01-0000-A
GA01-0000-B
GA01-0000-C
5.0
0 mレベル
pH
4.0
3.0
2.0
Gavion出口
1.0
Gavion入口
0.0
0
20
40
60
80
経過時間
100
120
140
160
散布液のpH変更 Fe濃度変化
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散布液のpHを1.0から2.0に変更してから、鉄濃度は減少
排出される鉄の90%以上がFe2+
散布液のpH変更 Cu濃度変化
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散布液のpHを1.0から2.0に変更してから、銅濃度の変化が緩やかになる
Gavion内鉱石の酸溶出試験 Cu
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沈殿が付着したままの鉱石を酸に浸し、沈殿物から溶出してきたイオンを分析
• 茶色の部分は、Cuの溶出量が多い。
➜ Feと共沈した可能性がある。
第2条件での条件変更
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• バクテリアの最適生育pHではないが、鉄の沈
殿を避けるために、散布液のpHを1.0に維持
する。
• 散布流量を大きくし、酸の供給を増やす。
試験条件(1)
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第1条件
鉱石
第2条件
鉱石
鉱石粒度
3/8 inch 以下
鉱石粒度
3/8 inch 以下
アグロメレーション
水4%
アグロメレーション
鉱石量
200 t/条件
水4%
硫酸 5 kg/t
キュアリング2日
鉱石量
200 t/条件
測定項目
測定項目
浸出貴液
pH, ORP, DO, イ
オン濃度,菌体数,
遊離酸
浸出貴液
pH, ORP, DO, イ
オン濃度,菌体数,
遊離酸
堆積槽内部
温度, pH, ORP,
DO,イオン濃度, 菌
体数, 遊離酸
堆積槽内部
温度, pH, ORP,
DO,イオン濃度, 菌
体数, 遊離酸
試験条件(2)
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第1条件
浸出液散布
第2条件
浸出液散布
浸出液量
基本6.8L/h/m2, 循環式
浸出液量
基本10L/h/m2, 循環式
pH
出口pH 2.0～2.5
pH
pH 1.0
操作変数
pH調整
操作変数
pH 1.0、pH 2.0
散布液の加温
45°C
バクテリア接種
Acidithiobacillus属を
主体とした菌
エアレーション
必要に応じて
バクテリア接種
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Gavion散布用のバクテリアは段階的に量を増やし、散布
100 mL
10 L
50 L × 6本
pH調整槽
バクテリア培養液
第2条件散布フロー
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硫酸
調製
タンク
Gavion
6M硫酸
タンク
Raffinate
タンク
硫酸
pH調整槽
ヒーター
PLS
タンク
廃液ポンド
バクテリア
工業
用水
今後の予定
30
 第2条件の試験を継続している
 バクテリアがGavion内に広く分布するような方
法を検討中
終了