資源各論1 (金，白金，銅) Mineral Resources 1 Gold, Platinum, Copper
(2024.9.2)
1 金
Gold
2 白金 Platinum
3 銅 Copper
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要点
・金の生産量は20世紀初めの7倍となっている
・白金は，南アフリカ，ジンバブエ，ロシアで世界の90％を生産
・銅の生産量は20世紀初めの38倍になる
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自習を能率的にするため，本文中の問いをまとめる。
問１ 金の生産の多い国はどこか，3つあげよ。世界全体で何トン産出されたか。
回答例は1のまとめの下に記す。 →回答へ
参考：最近の世界の金生産量国別ランキング(グローバルノートより)
https://www.globalnote.jp/post-1922.html
問2 南アフリカの白金生産量は何トンか。世界全体の生産量は何トンか。南アフリカの生産量は世界の何パーセントか。
回答例は.2のまとめの下に記す。 →回答へ
参考：最近の世界の白金生産量国別ランキング(グローバルノートより)
https://www.globalnote.jp/post-3144.html
問3 銅生産量の多い国を３つあげる。
回答例を3まとめの下に記す。 →回答へ
参考：世界の銅生産量(グローバルノートより)
https://www.globalnote.jp/post-1845.html
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1 金 Gold
生産
1900年から最近までの1世紀余りの変化を見ると，金の生産量は約7倍，世界の人口は4倍になっている。金の生産量で一番の国は，長く南アフリカだったが徐々に生産が減り，最近は，中国が一番である。
参考文献; Price (2016):
The world is changing. GSA Today,
26, 4-10.
1900年から2014年の金の生産の変遷(Price, 2016)から次のことがわかる。
・金の生産量は7倍になった。
・一人あたり消費量は約2倍となった。
・2007年まで南アフリカが世界最大の産金地だった(地名：ウイットウォーターズランド)。
・2007年以降，中国が世界一の産出国になっている。
補足： 2023年の金生産 (ton) (USGSより)
1 中国 370，2 オーストラリア 310，3 ロシア 310
4 カナダ 200，5 米国 170 世界全体 3000
最近の世界の金生産量国別ランキング(グローバルノートより)
https://www.globalnote.jp/post-1922.html
問１ 最近のデータで金の生産の多い国はどこか，3つあげよ。世界全体で何トン産出されたか。
回答例は1のまとめの下に記す。
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金の主な用途
世界全般で次の通り。
・通貨
・宝飾品や美術工芸品
・電気・電子部品の材料
・歯科治療
・投資商品
日本国内の需要と用途
国内需要59.5t，主な内訳は以下の通り。
・電気通信・機械部品 28.4t
・宝飾用 8.6t
・歯科医療用 7.5t
出典：JGMEG(2019)より2017年の実績から
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鉱石から素材(金)へ
参考文献 西山 孝(2022)元素ふるさと図鑑．化学同人．
砂金，金鉱石，硫化物鉱石から素材(金)が得られる。
・砂金→ 採鉱→ 選鉱(粉砕→比重選鉱)→ 精製
↓
・金鉱石→採鉱→選鉱(粉砕→比重選鉱)→製錬→素材(金)
採鉱から硫化物製錬に↓ (注) ↑
・硫化物鉱石→採鉱→選鉱→製錬(溶錬→電解製錬)
(銅,亜鉛,鉛) (露天堀,坑内掘)
注)金鉱床の製錬法はシアン化法(青化法)，金アマルガム法，カーボン吸着法などがある。
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1のまとめ
金の生産は１世紀余りの間に約７倍の生産となった。かつては南アフリカがもっとも多く生産していたが，今は中国がもっとも多く生産している。日本での金の用途は，電気通信，宝飾，歯科医療である。
問１の回答例
グローバルノートは適宜更新されている。この資料ではkgの値であることにも注意。
例
2017年
中国(４２６トン)，オーストラリア(３０１トン)，ロシア(２７０トン)， 世界全体で３２３０トン生産。
2018年
中国(４０１トン)，オーストラリア(３１５トン)，ロシア(３１１トン)， 世界全体で３３１０トン生産。
2019年
中国(３８０トン)，オーストラリア(３２５トン)，ロシア(３０４トン)， 世界全体で３３００トン生産。日本も約６トン生産している。それは九州の菱刈鉱山による。
最新版ではどうか。各自整理する。
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2 白金族 Platinum Group
白金はプラチナのこと。白金とその仲間(白金族元素)は生産国が限られる。自動車の触媒に使うなど需要は多く，白金族のパラジウムは価格が金より高い。
本章の主な参考文献
Zientek et al. (2014):
Platinum-group elements in southern Africa-Mineral inventory and an assessment
of undiscovered mineral resources.
USGS Scientific Investigations Report 2010-5090-Q, pp. 126.
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白金族元素とは
・白金族元素(PGM)：ルテニウム(Ru)，ロジウム(Rh)，パラジウム(Pd)，オスニウム(Os)，イリジウム(Ir)，白金(Pt)の総称。
・酸や塩基に侵されにくい特徴がある。
用途(Use)：
・自動車の排気ガス浄化，ガラス工業，鉄鋼，ハイオク燃料，化学製品(抗がん剤を含む)，装飾具，電子工業
価格(2023年)：
・白金 1000ドル/トロイオンス
・パラジウム 1500ドル/トロイオンス
地質：白金族鉱床は，超苦鉄質岩類に産出する
生産国：世界の生産の90%が次の3ヶ国の鉱床地域に集中している。
・南アフリカ ブッシュフェルド
・ジンバブエ グレートダイク
・ロシア ノリルスク
最近の世界の白金生産量国別ランキング(グローバルノートより)
https://www.globalnote.jp/post-3144.html
問2
このグローバルノートで，この年の南アフリカの白金生産量は何トンか。世界全体の生産量は何トンか。南アフリカの生産量は世界の何パーセントか。
回答例は2のまとめの下に記す。
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生産国が限られる白金鉱床
白金は，1920年までロシアやコロンビアの超苦鉄質岩類由来の漂砂鉱床(白金ナゲット)から採取されていた。砂白金である。
以後，マグマ性硫化物鉱床が資源となり，カナダのサドベリーがその代表である。最近は南アフリカ，ジンバブエ，ロシアで白金が生産されている。
南アフリカのブッシュフェルド岩体がもっとも有名な白金の産地である。今も十分な量が確保されているが，将来に向けた資源量調査が行われている。
白金族資源生産国の変遷(Zientek et al. 2014)
1950年前後はカナダが最も多く生産していたが，最近は南アフリカが多く生産している。ロシアも多い。その他の国と黒い部分のほとんどがジンバブエの生産量。問2の前の統計表と数値が合わないが，統計表は白金，こちらの図は白金を含めたPGE(白金族)全体の生産量を示す。
最近の世界の生産量
白金 186 ton (2019)，170 ton (2020), 180 ton (2021)，174 ton (2022),
180 ton (2023)
パラジウム 227 ton (2019),210 ton (2020), 200 ton (2021),
203 ton (2022), 210 ton (2023)
2023年の生産 (kg) USGS
(2024)より
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白金 |
パラジウム |
|
南アフリカ |
120,000 |
71,000 |
|
ロシア |
23,000 |
92,000 |
|
ジンバブエ |
19,000 |
15,000 |
|
世界計 |
180,000 |
210,000 |
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資源量
南アフリカとジンバブエで未開発鉱床の資源量がわかっている。
・白金42000t，パラジウム29000t，ロジウム5200t
・このうちの9割が南アフリカのブッシュフェルド岩体，残りの大部分がジンバブエのグレートダイクという地質体。
南アフリカ共和国の地図(ウィキペディアより)
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0b/Sf-map.png
南アフリカ北東部から北のジンバブエにかけて白金の鉱床がある。
ブッシュフェルド岩体，位置と個々の鉱山の説明
https://resource.ashigaru.jp/mine/bushveldcomplex.html
ブッシュフェルド岩体の地質と鉱床
・20億年前に形成，66000平方kmの広がりがあり，層状岩は8kmの厚さがある。
・苦鉄質―超苦鉄質岩からなる。
・PGE(白金族)に富む層準が2つある。PGE品位は20g/t。両者の間に5-10g/t の層準もある。
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鉱石から素材(白金族)へ
西山(2022)を簡略化
・砂白金 → 採鉱 → 選鉱 → 精製↓
・白金鉱石 → 採鉱 → 選鉱 →製錬 → 素材(白金，パラジウム，ロジウム)
・硫化物鉱石→ 採鉱 → 選鉱 →製錬→ 精製↑
(銅,ニッケル) (露天，坑内)
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白金族鉱床の将来
まだ見つかっていない鉱床を見つけるために，現在の鉱床が深度3kmまで延長できるとして，地質構造などから鉱床を推定できる。3ｋｍまで現在は掘り進んでいないが，採掘技術が進歩してその深さでも操業できることを想定している。
未発見鉱床推定方法
ブッシュフェルト岩体メレンスキーリーフとUG2クロマイト岩について，現在わかっている地質を単純化して，幾何学的に傾斜方向に延長して深度3kmの鉱床を見積もった。将来はこのくらいの深さでも採掘が可能と想定。
その結果，期待できる資源量は，南アフリカとジンバブエの2ヶ国で75000トンを予想。この量は現在の見つかっている鉱床とほぼ同じ資源量である。
結論
・南アフリカとジンバブエの2ヶ国で15万トン。
・内訳は，既知鉱床78000トン(未開発鉱床)，今後見つかると期待できる鉱床75000トンである。
・この量は世界で開発が始まってから100年間の生産量の20倍。
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2のまとめ
白金族資源産出国は南アフリカ，ジンバブエ，ロシアに限られる。今後発見されるだろう鉱床を含め十分な資源量が確保されている。
問２の回答例
グローバルノートは適宜更新されている。この資料ではkgの値であることにも注意。
例
2019年
南アフリカ112トン，世界全体166トン，南アフリカが67％を占める。
最新のデータではどうか。各自整理してみる。
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3 銅
銅は身近な生活の中で大量に使われている。開発の歴史は古く，現在でも社会を支える資源として大量に生産されている。
１９００年から最近に至るまでに世界の人口は4倍となった。銅の生産量は38倍となり，一人あたりの消費量は1世紀余りの間に約9倍となる。
二つの鉱床タイプが世界の銅の8割を供給している。6割が斑岩銅鉱床，2割が堆積性層状規制銅鉱床である。
世界の銅鉱床
銅の生産量と人口の変遷 (Price,
2016)は，1900年から2014年で次のようになる。
・世界の人口は4倍になった。
・銅生産量は38倍になった。
・1人当たりの消費量は約9倍となる。
・Price (2014)は少々ふるくなってきたので最近の生産量を記す。
2019年2040万トン，2020年2060万トン，2021年2100万トン，
2022年2190万トン，2023年2200万トン
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鉱床タイプの変遷
・銅鉱床は，銅の硫化鉱物，酸化鉱物，炭酸塩鉱物などが濃集していて，鉱石は普通１％以上の銅分を含有する。
・日本では銅鉱脈，キースラーガー，黒鉱鉱床が主要な銅鉱床。日本は戦前そして戦後の一時期まで有数の銅生産国だった(例；足尾，日立，別子)。
20世紀後半から対象鉱床タイプが変わった。
・1960年頃から，製錬技術が進歩して低品位の鉱床を大量に処理するようになった。
斑岩銅鉱床(はんがんどうこうしょう)
花こう岩質の貫入岩類(斑岩)の頂部とその周辺の岩石中に生じた鉱染状銅鉱床。一般に低品位(銅品位1％以下)であるが，含銅量1000万t以上に達する大規模な鉱床が多く，世界の銅埋蔵量の50％以上を占める。副産物としてモリブデンと金が重要。主要鉱床はビンガム(アメリカ)，チュキカマタ
(チリ)，アトラス(フィリピン) など。プレートの周辺に位置する。
チュキカマタ鉱山(ウィキペディアより)
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/1a/Chuquicamata-003_02.jpg
そのほかの鉱床タイプ
堆積性銅鉱床(たいせきせいどうこうしょう)
世界の銅鉱床の20％を占める。大陸に偏在する。ヨーロッパで盛んに採掘されていたことがある。現在，ザンビアからコンゴにかけて伸びるカッパーベルトが最大のものである。
かつては主要な銅鉱床であったが，現在は全体に占める割合が少なくなった鉱床として次のものがある。日本の銅鉱床の多くはこのタイプである。
・火山性硫化鉱床
・浅熱水鉱床
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銅の製錬と銅の用途
概略
鉱山からの採掘物は，砕かれ，選鉱で銅を含んだ鉱物を分離して集める。製錬(精錬)で，銅の化合物から不要な成分を取り除く(銅を抽出する)。その作業にはハイドロメタルジーとバイオリーチングがある。
送電線に代表されるように産業の基盤で利用されている。最近は，太陽光発電のソーラーパネルでシリコン結晶に代わるものとして利用が進められている。
以下やや詳しく見てみる。
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銅鉱石から素材(銅) 西山(2022)より
・銅鉱石(0.5% Cu)→採鉱(露天掘り，坑内掘り)→
↳ 溶媒抽出-電解採取(SX-EW)法(注)→素材
→選鉱(粉砕→浮遊選鉱 20-40%
Cu)→銅精鉱
↳ 副産物(レアメタル)
→製錬(溶錬 93-99% Cu) →電解製錬
99.99% Cu)→素材(線，伸銅)
↳
副産物(レアメタル)
選鉱場(神子畑選鉱場，ヒョーゴアーカイブより)
https://web.pref.hyogo.lg.jp/archives/c244.html
注)溶媒抽出-電解採取(SX-EW)法
鉱石に直接硫酸をかけ(リーチング)，溶け出した銅溶液を電気分解して銅をとりだす。選鉱行程がいらない。対象となるのは，酸化銅と輝銅鉱からなる酸化鉱の場合。
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銅の抽出
・ハイドロメタルジー(湿式製錬，hydrometallurgy)：重クロム酸塩などを使い，100℃以上の高い温度をかけ，銅の抽出を行う。
・バイオリーチング：銅，コバルト，ニッケル，亜鉛，ウランの回収で一般的になりつつある。バクテリアの金属酸化機能を利用すると，バクテリアが存在しない状態より，硫化物の分解が早くそして効率的に行われる。
銅の用途
・銅は現代生活に必須のもので，ことに鉛工業，電線，自動車，携帯電話，風力などのエネルギーシステムで用途がある。
世界の銅生産量(グローバルノートより)
https://www.globalnote.jp/post-1845.html
問3
上の資料から銅生産量の多い国を３つあげる。
回答例を3まとめの下に記す。
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銅鉱床の将来
世界で同定されている鉱床21億トンに加え，未発見鉱床35億トンを期待できる。
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銅利用の拡大
・ソーラー発電に使うソーラーセルの多くはシリコン結晶を半導体物質として使っている。
・黄銅鉱複合体は薄いフィルムのソーラーセルでは半導体となる。
・この銅 インジウム ガリウム ジセレニド(copper indium gallium
diselenide, CIGS)合金は，安価なため，次の世代のソーラーセルの薄いフィルムとなりつつある。
住宅用太陽光発電では，シリコン系の「結晶シリコンソーラーパネル」が国内市場の8割近くを占め，残りの2割が同じシリコン系の「薄膜シリコンソーラーパネル」と化合物系の「CIGS系(CIS)ソーラーパネル」となっている。
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発電効率 |
導入費用 |
入手性 |
設置のしやすさ |
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結晶シリコンソーラーパネル |
◎ (13-20％) |
△-◎ |
◎ |
形状の選択肢が豊富 |
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薄膜シリコンソーラーパネル |
△ (7-10％) |
△-◎ |
△ |
薄型軽量柔軟な製品あり |
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CIGS系ソーラーパネル |
〇 (8-12％) |
〇-◎ |
〇 |
黒くてデザイン性が良い |
(グリエネHPより)
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3のまとめ
現在，銅の多くは，斑岩銅鉱床と堆積性銅鉱床という鉱床タイプから産出しています。生産量のトップはチリです。未発見鉱床にも多くの資源量が期待されています。
用途は，鉛工業，電線，自動車などにあり，さらに新しいソーラーセルに利用されつつある。
参考 JX金属HP 操業フェーズ
https://www.jx-nmm.com/company/industry/resource/process02.html
問3の回答例
2018年
チリ (5832万トン)，ペルー(2437万トン)，中国(1591万トン)
最新のデータではどうか。各自確認してみる。
この表は会員限定ページで十分なデータを見ることができないが，USGSの資料によると，世界の生産量はほぼ毎年2000万トンである。
消費量は，粗く言うと，中国が400万トン，米国が200万トン，日本が100万トンである。米国は銅産出国だが国内需要に足らず輸入をしている。
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日本の銅鉱山
すでに地学史の中でふれたが，日本はかつて世界有数の銅生産国だった。以下復習を兼ね日本の銅鉱山をふりかえる。
日本は世界有数の銅産出国だった。大きな銅鉱山は財閥に成長した。
主な銅鉱山
別子鉱山 1691-1973
→住友グループに成長
足尾鉱山
1610-1973
→古河グループに成長
日立鉱山
1861-1981
→日立グループに成長
18世紀の世界の産銅量 (JOGMEC, 2006)
日本 (Japan 1716-1754) 2,240 t/year※1
チリ
(Chile 1721-1740) 250 t/year ※2
イギリス (UK 1726-1754) 924 t/year ※3
世界 (World
1726-1754) 2,586 t/year ※3
※1 葉賀七三男 (1990)
※2 EL COBRE
CHILENO (1975)
※3 World –Ferrous Metal Production and Prices (1700-1976)
注：イギリス中心の情報のため，世界の総量に日本の生産量が十分反映していない。
足尾鉱山の歴史
・鉱床：新第三紀熱水鉱脈鉱床
・江戸時代
1610 足尾銅山開山
1661-1687
銅山最盛期
・戦前
1877 古河市兵衛が経営に携わる(後の古河鉱業)
1884 銅生産量日本一
1890 鉱毒被害深刻
・戦後
1961 貿易自由化で鉱山経営難に
1973 閉山
・閉山後
1980 足尾銅山観光オープン
2007 産業遺産に
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付録 参考資料
青空文庫 芥川龍之介「日光小品」
底本初版は1950年(昭和25年)，作品自体は明治４４年ころ。
日光周辺をめぐったときの作品である。この中の「工場」に足尾鉱山での精錬のようすが記されている。
https://www.aozora.gr.jp/cards/000879/files/110_15223.html
動画：
佐渡金山，観光用に再現された江戸時代の鉱山のようす 4分56秒
https://www.youtube.com/watch?v=tFy6qI60YsI
日鉄鉱業 アタカマ鉱山 8分28秒
https://www.nittetsukou.co.jp/saiyo/atakama/
三井物産 コジャワシ鉱山 2分26秒
https://api01-platform.stream.co.jp/apiservice/plt3/NjYw%23MjUw%23320%231c2%230%2333C300D04000%23
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遠隔授業の場合の課題
金の相場は，国際的には「1トロイオンスあたりドル」で表す。日本国内では「1グラムあたり円」で表すことが多い。
(1)2022年5月の市場で，1トロイオンス＝1848ドルであった。1ドル＝130円，1トロイオンス＝31グラムとして，金の価格は1グラムが何円か？
ヒント：
・1トロイオンスあたり1848ドルを円で表す，1ドルが130円だから，何円か。小数点以下は切り捨てる。
・この価格は31グラムあたりの価格。そこで1グラムの価格はいくらになるか。
(2) 質問や感想があれば記す。
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