銅の抽出を理解する：なぜ硫化鉱が生産を支配しているのか

銅鉱山採掘に関して言えば、すべての鉱石が同じではありません。銅を含む岩石の大部分はガングと呼ばれる不要物質であり、採掘者が銅を抽出できる効率は、どのタイプの鉱石を扱っているかに大きく依存します。業界は主に二つのカテゴリーに焦点を当てており、それは酸化銅鉱と硫化銅鉱であり、それぞれ全く異なる処理方法を必要とします。

硫化物の優位性

硫化銅鉱は業界の主力であり、世界の銅生産のおよそ50％を占めています。最も一般的な硫化鉱物は黄銅鉱であり、その高い銅含有量と無価値な岩石からの分離の容易さから評価されています。酸化鉱床よりも希少ではありませんが、硫化鉱は鉱物組成と抽出効率の面で優れているため、より高い収益性を提供します。

硫化銅鉱の処理方法は濃度レベルによって異なります。高品位の濃度は溶鉱炉での溶解によって処理でき、一方で低濃度の場合は水熱処理技術が必要です。一部の鉱床では、硫化物を硫酸に変換するためにバクテリア酸化ヒープ浸出を利用し、同時に硫酸を用いた浸出により硫酸銅溶液を生成します。これらの溶液は次に溶媒抽出と電気亜鉛法（SX-EW）(SX-EW)を経て純粋な銅を回収します。あるいは、濃厚な硫化鉱床は泡沫浮選技術を用いて濃縮されることもあります。

酸化鉱：コスト効率の良い代替手段

銅酸化鉱は品位が低いため探鉱者にとって魅力が少ないように見えますが、硫化鉱に比べて処理コストが低いため、経済的な利点があります。これらの酸化鉱床は一般的に水熱処理を用いて処理されます。硫酸を用いて溶解させた可溶性の酸化鉱物、例えば炭酸銅は硫酸銅溶液に変換されます。この濃縮された浸出液はSX-EWプラントで銅を抽出され、高純度の銅が得られます。

二次的な方法としては、鉄粉を用いた沈殿法もあります。これは、スクラップ鉄が濃縮液に接触して銅を沈殿させる方法です。ただし、沈殿法で得られる銅は一般的にSX-EW法で得られる銅よりも純度が低いです。

硫化鉱床の形成過程

銅硫化鉱の起源を理解することは、これらの鉱床がなぜ非常に価値があるのかを理解する上で重要です。巨大硫化鉱床は、通常、火山活動によって駆動される超高温の流体—主に海水—が岩層を循環することで形成されます。これらの熱水は下降し、加熱されると、溶解した硫酸塩は硫化物に変化したり沈殿したりします。同時に、これらの流体はマグネシウムを失い、pHが低下して酸性条件となり、さまざまな岩石元素を複雑な溶液に溶かし込みます。

これらの高温流体が地表や海底付近で冷却されると、黄鉄鉱、黄銅鉱、閃亜鉛鉱、方鉛鉱などの鉱物が沈殿し、巨大硫化鉱床を形成します。最も大規模なこれらの鉱床は、古代のアーケアン地塊内のグリーンストーン帯に位置し、特に南アフリカやカナダに多く見られます。これらの鉱床は、銅だけでなく鉛、亜鉛、銀の主要な供給源でもあります。

堆積物に囲まれた巨大硫化鉱は、熱水が上層の堆積層を通過して沈殿が起こる前に、流体の化学組成を変化させる変種です。この過程により、火山性の鉱床に比べて鉱物の種類や濃度が広くなります。これらの鉱床は、銅に比べて鉛、亜鉛、銀の濃度が高いことが一般的です。代表的な例として、カナダのサリバン鉱床やオーストラリアのブロークンヒルがあります。

これが重要な理由

銅硫化鉱の種類と処理方法の違いは、採掘経済性と銅供給に直接影響します。再生可能エネルギーや電子機器分野での銅需要が増加する中、どの鉱床が経済的に採算が取れるかを理解することは、投資家や業界関係者が生産能力や将来の供給シナリオを追跡する上で非常に重要です。