JP2019042612A

JP2019042612A - 選鉱方法

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Publication number: JP2019042612A
Application number: JP2017164962A
Authority: JP
Inventors: 直樹廣吉; Naoki Hiroyoshi; 伊藤　真由美; Mayumi Ito; 真由美伊藤; タベリンカリート; Baltazar Tabelin Calito; ボシーホーン; Bothy Horn; 亮介山澤; Ryosuke Yamazawa; 有二今泉; Yuji Imaizumi; 樹人黒岩; Tatsuhito Kuroiwa; 昌史牧; Masashi Maki
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd; Hokkaido University NUC
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd; Hokkaido University NUC
Priority date: 2017-08-30
Filing date: 2017-08-30
Publication date: 2019-03-22
Anticipated expiration: 2037-08-30
Also published as: JP6999109B2

Abstract

【課題】銅鉱物の微細粒子を効率よく回収できる選鉱方法を提供する。【解決手段】選鉱方法は、粒子径Ｄ５０が５μｍ以下の銅鉱物の微細粒子を含む鉱物スラリーにケロシンを添加し、銅鉱物の微細粒子を凝集させる凝集工程と、鉱物スラリーを用いて浮遊選鉱を行う浮遊選鉱工程とを備える。凝集工程におけるケロシンの添加量を銅鉱物１ｔに対して５〜１５Ｌとする。銅鉱物の微細粒子が凝集し、浮遊選鉱において浮遊しやすくなる。そのため、銅鉱物の微細粒子を効率よく回収できる。【選択図】図１

Description

本発明は、選鉱方法に関する。さらに詳しくは、銅鉱物の微細粒子を回収するための選鉱方法に関する。

銅精錬の分野では、銅を含有する銅鉱石や銅精鉱などの原料から銅を回収する様々な方法が提案されている。例えば、銅鉱石から銅を回収するには以下の処理が行われる。

（１）選鉱工程
選鉱工程では、鉱山で採掘された銅鉱石を粉砕した後、水を加えてスラリーとし、浮遊選鉱を行う。浮遊選鉱では、スラリーに抑制剤、起泡剤、捕収剤などで構成される浮選剤を添加し、空気を吹き込んで銅鉱物を浮遊させつつ、脈石を沈降させて分離を行う。これにより銅品位３０％前後の銅精鉱が得られる。

（２）乾式製錬工程
乾式製錬工程では、選鉱工程で得られた銅精鉱を自溶炉などの炉を用いて熔解し、転炉および精製炉を経て銅品位９９％程度の粗銅にまで精製する。粗銅は次工程の電解工程で用いられるアノードに鋳造される。

（３）電解工程
電解工程では、硫酸酸性溶液（電解液）で満たされた電解槽に前記アノードを挿入し、カソードとの間に通電して電解精製を行う。電解精製によって、アノードの銅は溶解し、カソード上に純度９９．９９％の電気銅として析出する。

選鉱工程で行われる浮遊選鉱では、一般に、銅鉱石を粒子径Ｄ５０が数十〜数百μｍとなるように粉砕して、水を加えてスラリーとする。しかし、銅鉱石に含まれる銅鉱物が脈石に比べて粉砕されやすい場合には、銅鉱物は粒子径Ｄ５０が５μｍ以下の微細粒子にまで粉砕されることがある。銅鉱物が微細粒子となると、疎水性を有する銅鉱物であっても浮遊しにくくなり、銅鉱物の浮選回収率が低下する。

特許文献１には、７０℃未満の沸点を有する非極性で水に不溶の架橋炭化水素を使用し、疎水性物質の凝集物を形成し、その凝集物を親水性物質を含有するスラリーから分離することが開示されている。しかし、特許文献１の技術は石炭を回収する技術であり、銅鉱物を回収する技術には適用できない。

特開昭５８−１１９３０７号公報

本発明は上記事情に鑑み、銅鉱物の微細粒子を効率よく回収できる選鉱方法を提供することを目的とする。

第１発明の選鉱方法は、粒子径Ｄ５０が５μｍ以下の銅鉱物の微細粒子を含む鉱物スラリーにケロシンを添加し、該銅鉱物の微細粒子を凝集させる凝集工程と、前記凝集工程の後、前記鉱物スラリーを用いて浮遊選鉱を行う浮遊選鉱工程と、を備え、前記凝集工程におけるケロシンの添加量を前記銅鉱物１ｔに対して５〜１５Ｌとすることを特徴とする。
第２発明の選鉱方法は、第１発明において、前記凝集工程において前記鉱物スラリーにカリウム・アミル・ザンセートを、前記銅鉱物１ｔに対して５０ｇ以上添加することを特徴とする。
第３発明の選鉱方法は、第１または第２発明において、前記凝集工程において、前記鉱物スラリーを撹拌することを特徴とする。
第４発明の選鉱方法は、第１、第２または第３発明において、前記銅鉱物が黄銅鉱であることを特徴とする。

本発明によれば、銅鉱物の微細粒子が凝集し、浮遊選鉱において浮遊しやすくなる。そのため、銅鉱物の微細粒子を効率よく回収できる。

実施例における鉱物粒子の粒度分布を示すグラフである。実施例における浮選回収率の測定結果を示すグラフである。

つぎに、本発明の実施形態を説明する。
本発明の一実施形態に係る選鉱方法は、（１）凝集工程と、（２）浮遊選鉱工程とを備えている。

原料である鉱石には、少なくとも、銅を含有する鉱物（以下、「銅鉱物」と称する。）が含まれていればよい。銅鉱物としては黄銅鉱（ＣｕＦｅＳ₂）、斑銅鉱（Ｃｕ₅ＦｅＳ₄）、硫砒銅鉱（Ｃｕ₃ＡｓＳ₄）、輝銅鉱（Ｃｕ₂Ｓ）、砒四面銅鉱（(Ｃｕ，Ｆｅ，Ｚｎ)₁₂(Ｓｂ，Ａｓ)₄Ｓ₁₃）などが挙げられる。

鉱石を粉砕して鉱物粒子を得る。鉱物粒子の粒度は、鉱石に含まれる鉱物の大きさに合わせて、単独鉱物が得られるように調整される。黄銅鉱の場合、通常篩下１００μｍ程度に調整することが一般的である。しかし、銅鉱石に含まれる銅鉱物が脈石に比べて粉砕されやすい場合には、銅鉱物は粒子径Ｄ５０が５μｍ以下の微細粒子にまで粉砕されることがある。

本実施形態の選鉱方法は、粒子径Ｄ５０が５μｍ以下の銅鉱物の微細粒子を回収することを目的としている。ここで、「粒子径Ｄ５０」とはレーザー回折法にて測定した粒度分布から得られる体積基準での積算分布値が５０％であるときの粒子径をいい、メジアン径とも称される。

鉱石を粉砕して得られた鉱物粒子に水を加えて鉱物スラリーを製造する。必要に応じて鉱石に含まれる脈石を除去することが好ましい。脈石の除去には浮遊選鉱をはじめとする種々の選鉱方法を採用できる。

（１）凝集工程
凝集工程では鉱物スラリーにケロシンを添加する。これにより、鉱物スラリーに含まれる銅鉱物の微細粒子を凝集させる。銅鉱物の微細粒子が凝集することで、次工程の浮遊選鉱において浮遊しやすくなる。そのため、銅鉱物の微細粒子を効率よく回収できる。

例えば、黄銅鉱の粒子径を適切（篩下１００μｍ程度）に調整した場合、浮遊選鉱における黄銅鉱の回収率は９０％程度となることが知られている。しかし、黄銅鉱の粒子径Ｄ５０が３μｍである場合、浮遊選鉱における黄銅鉱の回収率は３０％程度まで低下する。

この理由は、銅鉱物が微細粒子となると、疎水性を有する銅鉱物であっても浮遊選鉱処理で発生した泡に出会いにくくなり、浮遊しにくくなるためであると考えられる。そこで、銅鉱物の微細粒子を凝集させて粒子径を大きくすれば、泡に出会いやすくなり、浮遊しやすくなると考えられる。

鉱物スラリーにケロシンを添加すると、銅鉱物の微細粒子間に架橋が形成されて、微細粒子が互いに引き寄せられて凝集する。自然疎水性を持つ黄銅鉱などの微細粒子に疎水性のケロシンが付着して、ケロシンが架橋液体として働き、水の中で微細粒子を凝集させる。

凝集工程におけるケロシンの添加量を鉱物スラリーに含まれる銅鉱物１ｔに対して５〜１５Ｌとすることが好ましい。ケロシンの添加量をこの範囲に調整すれば、銅鉱物が微細粒子を十分に凝集させることができ、浮遊選鉱における銅鉱物の回収率を高めることができる。

黄銅鉱の微細粒子（Ｄ５０≦５μｍ）２０ｇに対して、ケロシンの添加量を０．１〜０．３ｍＬとすると、黄銅鉱の回収率が特に高くなる。ケロシンの添加量が０．１ｍＬより少ないと全粒子に対して十分に架橋液体（ケロシン）が配分されず、造粒されない粒子の割合が多くなる。また、ケロシンの添加量が０．３ｍＬを超えると粒子がケロシンの液滴に浸漬した状態になり造粒体の強度が低下したり、造粒体が過度に大きくなって重量が増す。そのため、浮遊選鉱における微細な気泡の浮力では造粒体が液面まで浮上しなくなる。

凝集工程において鉱物スラリーにケロシンを添加するのに加えて、カリウム・アミル・ザンセート（ＫＡＸ）を添加してもよい。カリウム・アミル・ザンセートを添加すれば、ケロシンによる微細粒子を凝集させる効果をさらに高めることができる。これは、ＫＡＸが黄銅鉱に吸着して疎水性を高め、ケロシンによる粒子間の架橋作用を促進するためである。

カリウム・アミル・ザンセートの添加量を鉱物スラリーに含まれる銅鉱物１ｔに対して５０ｇ以上とすることが好ましい。これにより、銅鉱物の微細粒子を十分に凝集させることができる。

凝集工程において鉱物スラリーを撹拌することが好ましい。銅鉱物の微細粒子は静置すると沈殿してケーキ化する。そうすると、銅鉱物とケロシンとが十分に接触しない。鉱物スラリーを撹拌することで、銅鉱物を分散し、ケロシンと十分に接触させることができる。

凝集工程における鉱物スラリーの固形分濃度は、銅鉱物とケロシンとが十分に接触できる程度であれば特に限定されない。ただし、鉱物スラリーの固形分濃度が高い方が、処理効率を向上させることができる。

（２）浮遊選鉱工程
浮遊選鉱工程では鉱物スラリーを用いて浮遊選鉱を行う。浮遊選鉱により銅鉱物を浮鉱として回収する。浮遊選鉱に用いる装置や方式は特に限定されない、一般的な多段式浮遊選鉱装置を用いればよい。

浮遊選鉱工程では鉱物スラリーに抑制剤、起泡剤、捕収剤などで構成される浮選剤を添加する。鉱物スラリーの液相が浮遊選鉱に適したｐＨとなるように、ｐＨ調整を行うことが好ましい。

ｐＨ調整剤は特に限定されないが、アルカリとして水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化カルシウム（Ｃａ(ＯＨ)₂）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ₃）などを用いることができ、酸として塩酸（ＨＣｌ）などを用いることができる。ｐＨ調整剤を水溶液の形態で用いる場合には、その濃度は特に限定されず、鉱物スラリーを目的のｐＨに調整することが困難とならない濃度であればよい。

鉱物スラリーのｐＨ調整は浮遊選鉱工程の前に行えばよい。すなわち、ｐＨ調整を凝集工程で行ってもよい。また、浮遊選鉱工程において処理時間の経過に伴って液相のｐＨが変化する場合には、工程途中であってもｐＨ調整を行ってもよい。

前述のごとく、鉱物スラリーにケロシンを添加することにより、銅鉱物の微細粒子が凝集し、銅鉱物が浮遊しやすくなる。そのため、銅鉱物の微細粒子を効率よく回収できる。

なお、凝集工程から浮遊選鉱工程までを、浮遊選鉱装置内で順次進行させるよう構成してもよい。そうすれば、鉱物スラリーの移送の手間が省ける。

つぎに、実施例を説明する。
（実施例１）
試料として純粋な黄銅鉱２０ｇを準備した。試料を粉砕装置（Retsch社製 RS100）で粉砕した。粉砕後の鉱物粒子の粒度分布を粒度分布測定装置（マイクロトラック社製 MT3300SX、以下同じ）で測定した。その結果、黄銅鉱の粒子径Ｄ５０は３μｍであった。

試料に水を添加して鉱物スラリーを製造した。鉱物スラリーの体積は４００ｍＬであり、固形分濃度は５％である。

鉱物スラリーを回分式浮遊選鉱機（平工製作所製 FT-1000）に装入し、回転数１，０００ｒｐｍで５分間撹拌した。つぎに、鉱物スラリーにケロシン（和光純薬工業、特級）を添加し、回転数１，５００ｒｐｍで３０分間撹拌した。ケロシンの添加量を０．１ｍＬとした。これは銅鉱物１ｔに対して５Ｌに相当する。鉱物スラリーの一部（２〜３ｍＬ程度）を取り出し、鉱物粒子の粒度分布を粒度分布測定装置で測定した。

つぎに、浮遊選鉱機内の鉱物スラリーに起泡剤としてＭＩＢＣ（メチルイソブチルケトン）（東京化成、特級）を添加した。ＭＩＢＣの添加量は鉱物スラリー１Ｌに対して２５μＬとなる量である。

浮遊選鉱機に備えられたインペラ（１，０００ｒｐｍ）を稼働させ、外気の導入量を１Ｌ／分とし、浮遊選鉱を行った。浮遊選鉱の開始から１分、３分、５分、７分、１０分の各タイミングにおいてスラリー槽の上面に溜まった浮鉱を掻きとって別の容器に回収した。浮選時間１分で得られた浮鉱を浮鉱１、浮選時間３分で得られた浮鉱を浮鉱２、浮選時間５分で得られた浮鉱を浮鉱３、浮選時間７分で得られた浮鉱を浮鉱４、浮選時間１０分で得られた浮鉱を浮鉱５と称する。

浮選回収率を以下の手順で求めた。まず、浮遊選鉱前の鉱物スラリーに含まれる黄銅鉱の重量を求めておく。浮遊選鉱の後、回収された浮鉱１〜５の重量を測定する。そして、次式にしたがい、黄銅鉱の投入量に対する浮鉱として回収された黄銅鉱の量（回収量）の割合として浮選回収率を求めた。
浮選回収率［％］＝（回収量／投入量）×１００

（実施例２）
実施例１と同様の手順で鉱物粒子の粒度分布を測定し、浮選回収率を求めた。ただし、ケロシンの添加量を０．３ｍＬとした。これは銅鉱物１ｔに対して１５Ｌに相当する。

（比較例１）
実施例１と同様の手順で鉱物粒子の粒度分布を測定し、浮選回収率を求めた。ただし、ケロシンを添加しなかった。

実施例１、２および比較例１で測定された鉱物粒子の粒度分布を図１に示す。
粒度分布から粒子径Ｄ５０を求めた。実施例１では粒子径Ｄ５０＝５．３μｍ、実施例２では粒子径Ｄ５０＝５．８μｍ、比較例１では粒子径Ｄ５０＝４．６μｍであった。

図１より、実施例１の粒度分布は比較例１に比べて、粒子径が比較的大きい２０〜６０μｍの範囲における頻度が高くなっていることが分かる。これは、黄銅鉱が凝集して粒子径が大きくなっていることを意味する。また、実施例２の粒度分布は、粒子径が１５μｍの付近で頻度が高くなっていることが分かる。これは、黄銅鉱が凝集して粒子径が１５μｍ程度の凝集物が生成されていることを意味する。以上より、鉱物スラリーにケロシンを添加することで、黄銅鉱が凝集することが確認された。

実施例１、２および比較例１で測定された黄銅鉱の浮選回収率を表１および図２に示す。なお、浮選回収率は浮鉱１〜５から求められた浮選回収率の積算値である。

実施例１では、浮選時間を４分以上とすると浮選回収率が５０％を超え、浮選時間を１０分にすると浮選回収率が５５％に達することが分かる。また、実施例２では、浮選時間を７分以上とすると浮選回収率が４５％を超えることが分かる。一方、比較例１では浮選時間を１０分としても浮選回収率が約３５％であることが分かる。以上より、鉱物スラリーにケロシンを添加すれば、黄銅鉱の浮選回収率が向上することが確認された。

Claims

粒子径Ｄ５０が５μｍ以下の銅鉱物の微細粒子を含む鉱物スラリーにケロシンを添加し、該銅鉱物の微細粒子を凝集させる凝集工程と、
前記凝集工程の後、前記鉱物スラリーを用いて浮遊選鉱を行う浮遊選鉱工程と、を備え、
前記凝集工程におけるケロシンの添加量を前記銅鉱物１ｔに対して５〜１５Ｌとする
ことを特徴とする選鉱方法。
前記凝集工程において前記鉱物スラリーにカリウム・アミル・ザンセートを、前記銅鉱物１ｔに対して５０ｇ以上添加する
ことを特徴とする請求項１記載の選鉱方法。
前記凝集工程において、前記鉱物スラリーを撹拌する
ことを特徴とする請求項１または２記載の選鉱方法。
前記銅鉱物が黄銅鉱である
ことを特徴とする請求項１、２または３記載の選鉱方法。