JP2019152559A

JP2019152559A - 圧潰治具及びこれを用いた鉱石サンプルの圧潰方法

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Publication number: JP2019152559A
Application number: JP2018038556A
Authority: JP
Inventors: 貴大諏訪; Takahiro Suwa
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2018-03-05
Filing date: 2018-03-05
Publication date: 2019-09-12
Anticipated expiration: 2038-03-05
Also published as: JP7098960B2

Abstract

【課題】手の小さい作業者でも力を入れやすく容易に圧潰作業を行うことが可能な圧潰治具を提供する。【解決手段】底面が平坦な円板状基部１１と、円板状基部１１の周縁部から立設する円筒部１２とからなる金属製の圧潰治具１０であって、円筒部１２の内側に平面視十文字形状の金属製の把持部１３が好適には円板状基部１１の上面から少なくとも１５ｍｍ隔離して設けられており、把持部１３はその中心部から円筒部１２に向って放射状に延在する水平方向に平たい４本の角柱部材から形成され、該４本の棒状部材は各々円筒部１２側末端部に円板状基部１１から立設する支持部１４を有している。【選択図】図３

Description

本発明は、鉱石試料を圧潰して微粉末にする圧潰治具及びこれを用いた鉱石サンプルの圧潰方法に関し、特に浮遊選鉱プロセスの性能を評価すべく精鉱や尾鉱などの鉱石サンプルをＩＣＰ分析用に数ミクロンオーダーまで微粉砕する圧潰治具及びこれを用いた鉱石サンプルの圧潰方法に関する。

金属製錬においては、鉱山で採掘された鉱石を一般に数十ミクロン〜数百ミクロンオーダーのサイズまで粉砕した後、選鉱により製錬目的となる金属が濃縮された精鉱を残渣の尾鉱から分離する。この金属製錬の原料となる鉱石には様々な種類があり、同じ種類でも産地によって構成する鉱物の組成やサイズが微妙に異なる。そのため、サンプリングした鉱石試料（鉱石サンプル）を用いて予め選鉱試験を行うことで適切な選鉱プロセスを決定することが行われている。

例えば特許文献１には、製鉄・製鋼プロセスの原料となる鉄鉱石の分析試料の調製のため、鉱石のスクリーニング、秤量、破砕、縮分、及び乾燥処理を行うことが開示されている。また、決定された選鉱プロセスで操業を開始した以降においても、より高い効率での操業を目指して適宜選鉱試験が行われる。この選鉱試験では、精鉱や尾鉱に対して例えばＩＣＰ分析などにより目的金属の含有率を測定することで、精鉱中に効果的に目的金属が濃縮されているか否か確認したり、尾鉱中に目的金属がロスしていないか確認したりすることが一般的に行われている。

この選鉱試験において分析試料として使用される鉱石質量は１０ｇ程度であるため、上記の粉砕後のサイズのままでは原料鉱石の組成を正確に反映したサンプリングが困難になり、サンプルの代表性が損なわれるおそれがある。そこで従来は、鉱石試料の圧潰用の治具を用いて粉砕後の鉱石試料を更に数ミクロンオーダーのサイズの微粒子まで圧潰することが行われている。このように数ミクロンオーダーのサイズであれば、鉱物サイズより小さくできるので、縮分の際にサンプルの代表性を損なうことはない。なお、選鉱試験のＩＣＰ分析用の試料は、例えば１００ｇの試料から１０ｇ程度を選ぶ縮分が行われる。

上記のように精鉱や尾鉱を数ミクロンオーダーのサイズに微粉砕するため、従来、圧潰治具として底面が平坦仕上げされ且つ上部に内径１２０ｍｍ、深さ１５ｍｍ程度の凹状部が形成された、外径１４０ｍｍ、高さ２０ｍｍ程度の質量約１ｋｇの円盤状の金属塊からなる圧潰治具が用いられていた。この圧潰治具を用いて圧潰作業を行う場合は、微粉砕前の鉱石粒子を定盤上において、その上から圧潰治具の底面で鉱石粒子を擦りつけるようする。

特開昭５３-０１２６８９号公報

しかしながら、上記のような外径１４０ｍｍ程度の圧潰治具では手の小さい作業者の場合は外縁部を把持しにくいので、底面に全面的に力がかかるようにしながら圧潰治具を動かすのが困難となり、圧潰作業に時間がかかりすぎることがあった。特に力作業に慣れていない作業者の場合はより一層時間がかかることが問題になっていた。本発明は上記した従来の圧潰治具が抱える問題点に鑑みてなされたものであり、手の小さい作業者でも底面に全面的に力をかけやすく、よって効率的に圧潰作業を行うことが可能な圧潰治具を提供することを目的としている。

本発明者は、従来の圧潰治具では圧潰作業に時間がかかりすぎることが多く、その原因について調査したところ、従来の圧潰治具は上記したように手のサイズが小さいと把持しにくく、よって底面に全面的に力をかけにくいことが分かった。そこで底面中央部の真上で把持できる把持部を設けることで、上記目的を達成しうることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明に係る圧潰治具は、底面が平坦な円板状基部と、該円板状基部の周縁部から立設する円筒部とからなる金属製の圧潰治具であって、前記円筒部の内側に平面視十文字形状の金属製の把持部が該円板状基部の上面から離間して設けられていることを特徴としている。

また、本発明に係る圧潰方法は、圧潰治具を用いて粒度が数十〜数百ミクロンオーダーのサイズを有する鉱石サンプルを粒度が数ミクロンオーダーのサイズまで圧潰する方法であって、前記鉱石サンプルを定盤上における前記圧潰治具の前記底面より狭い範囲内に載置した後、該鉱石サンプルの上に該圧潰治具を載せ、前記把持部を把持して該圧潰治具全体を該定盤の上面に沿って円運動させることによって該鉱石サンプルを擦り潰すことを特徴としている。

本発明によれば、手の小さい作業者でも底面に全面的に力をかけやすいので効率的に鉱石サンプルを圧潰することが可能になる。

本発明の圧潰治具の圧潰対象となる鉱石サンプルの生成方法を示すブロックフロー図である。従来の圧潰治具の斜視図である。本発明の圧潰治具の一具体例の正面図及びそのＡ−Ａ切断面での矢視図である。図３の圧潰治具を用いて鉱石サンプルを圧潰している様子を示す斜視図である。

先ず、本発明の実施形態の圧潰治具の圧潰対象となる鉱石サンプルについて図１を参照しながら説明する。鉱山から採掘される鉱石は塊状で坑外に移送されるため、そのサイズは通常は最大でも数十ｃｍ程度である。この塊状の鉱石は、浮遊選鉱（単に浮選とも称される）工程や製錬工程での取り扱いが容易となるように、粉砕工程Ｓ１で例えばジョウクラッシャーやボールミルなどの粉砕装置で数十μｍ程度の微粉末〜数百μｍ程度の粉末のサイズにまで粉砕される。

上記の数十〜数百ミクロンオーダーまで粉砕された鉱石は、次に浮遊選鉱で処理すべくスラリー化工程Ｓ２において水を添加してスラリー状にされる。その際、通常は粒子を表面処理（条件付けとも称する）するため、酸性化合物やアルカリ性化合物などの条件付け用の薬剤が添加される。上記スラリー化工程Ｓ２で調製された鉱石スラリーは、次に浮遊選鉱工程Ｓ３において気泡を生成させるための起泡剤と、条件付け用の薬剤の一種としての捕収剤とが添加されて浮選が行われる。

上記の浮遊選鉱工程Ｓ３では、通常は目的金属成分を多く含む粒子の表面を疎水性にすることで気泡を付着させてスラリー中を浮上させ、表面に浮遊する泡と共にこの粒子を回収する。この浮遊側の粒子を浮鉱といい、これをサンプリングした試料を浮遊側鉱石サンプルと称する。一方、目的金属成分の少ない粒子は表面を親水性にすることで気泡の付着を抑制し、スラリー中を沈降させる。この沈降側の粒子を沈鉱といい、これをサンプリングした試料を沈降側鉱石サンプルと称する。これら浮遊選鉱工程Ｓ３で得られる２種類の鉱石サンプルのサイズは、いずれも浮選前の鉱石のサイズと同程度の数十μｍ〜数百μｍ程度である。

前述したように、これら浮遊側鉱石サンプル及び沈降側鉱石サンプル、並びに必要に応じてサンプリングした浮選前の鉱石に含まれる金属成分を分析することにより、条件付けの効果や浮遊選鉱条件の効果を確認することができる。また、浮選試験で得た浮鉱及び沈鉱の分析、条件付けや浮選工程で添加する適切な薬剤種類やその最適量を選択するために役立たせることができる。更に採掘の状況によって変化する鉱石の変化にともなって、実操業時の操業条件の微調整をするために上記分析結果を役立たせることができる。

上記の鉱石サンプルの分析方法としては、ＩＣＰ（高周波誘導結合プラズマ）分析法（以下ＩＣＰ分析と称する）が分析所要時間が比較的短く、且つ分析精度が高いので好ましい。このＩＣＰ分析の手順としては、例えば０.５ｇの試料を、フッ化水素酸、硝酸、過酸化水素水などで処理することにより溶解して１００ｍＬ程度の試料溶液を作成し、この試料溶液を分析装置にセットすることで分析が行われる。

この分析に際して、正確な試料の作成すなわち分析試料の代表性が重要であることが広く知られている。浮選試験の場合には、装置サイズの要請から少なくとも１００ｇ程度の浮鉱、沈鉱を得る規模の試験でなければ信頼性の高い試験結果が得られないため、１００ｇ程度の量から最終的には上記０.５ｇ程度の量まで代表性を損なうことなく縮分することが望ましい。

しかしながら、鉱石サンプル中に含まれる粒子のサイズは、前述の通り最大で数百μｍであるため、しばしば適切な縮分を妨げる要因となる。すなわち、鉱石サンプルに含まれている粒子には、特定鉱物のサイズが２００μｍ程度の場合があり、これは鉱石サンプルにおいて特定鉱物に含まれる金属成分が局在している状態であるので、縮分の際にその粒子を選択するかしないかで、サンプリングした鉱石の分析結果が大幅に変動するためである。

従って、上記の金属成分の局在による悪影響がほとんど生じない程度まで鉱石サンプルの粒子のサイズを小さくしたうえで適切な縮分操作をすることで、どの部分を選択しても平均的な組成を得ることができる。このような、いわゆる単体分離性が良好な鉱石サンプルのサイズは、一般的には数μｍ程度である。そこで、従来は図２に示すような圧潰治具を使用して鉱石サンプルを数μｍ程度のサイズまで圧潰することが行われていた。ところが、従来の圧潰治具は治具の上側周縁部にしか把持部がなく、この周縁部の外径よりも手の大きさが小さい作業者では上側から全体を覆うようにして把持するのが困難であるため圧潰の際に力を入れにくく、圧潰作業に時間がかかっていた。

これに対して、図３に示すような本発明の実施形態の圧潰治具１０は、底面が平坦な鉄などの金属製の円板状基部１１と、該円板状基部１１の周縁部から立設する鉄などの金属製の円筒部１２とからなり、該円筒部１２の内側に嵌合するように、平面視十文字形状の好ましくは該円筒部１２と同じ材質の把持部１３が該円板状基部１１の上面から離間して設けられている。これにより、手の小さい作業者でも図４に示すように該把持部１３の中央部を把持して圧潰治具１０全体を円運動させることができ、よって圧潰治具１０の底面に全面的に力をかけることができるので効率よく圧潰作業を行うことが可能になる。

すなわち、所定量の鉱石サンプルを定盤上における圧潰治具１０の円板状基部１１の底面より狭い範囲内に載置した後、該載置した鉱石サンプルの上に該圧潰治具１０を載せ、該把持部１３の中央の十字部を片手で把持して圧潰治具１０全体を該定盤の上面に沿って円運動させることによって、鉱石サンプルを効率よく擦り潰すことができる。

上記圧潰治具１０の大きさは作業者が一人で定盤の上面に沿って円運動させることができるのであれば特に制約はなく、例えば円板状基部１１は外径が１００〜１５０ｍｍ程度、肉厚が５〜１０ｍｍ程度が好ましい。また、円筒部１２は高さが２０〜４０ｍｍ程度、肉厚が５〜１０ｍｍ程度が好ましい。上記の圧潰治具１０は円板状基部１１と円筒部１２とが溶接等により互いに接合されたものでもよいし、一体成形品でもよい。また把持部１３は円筒部１２の内壁部又は上端部に溶接で接合されていてもよいし、ネジ止め等の結合手段により取り外し可能に取り付けられていてもよい。

上記把持部１３は上記円板状基部１１の上面から少なくとも１５ｍｍ離間しているのが好ましく、２５ｍｍ以上離間しているのがより好ましく、３５ｍｍ以上離間しているのが最も好ましい。これにより多少指が太い作業者でも容易に把持することが可能になる。また、上記把持部１３はその中心部から上記円筒部１２に向って放射状に延在する４本の棒状部材からなり、各棒状部材は水平方向に平たい角柱部材から形成されているのが好ましい。具体的には、上記棒状部材をその延在方向に垂直な面で切断したときの断面形状が、縦１に対して横１.５〜３程度のアスペクト比を有するのが好ましい。これにより、把持部１３と円板状基部１１の上面との上記離間距離を確保しつつ、圧潰治具１０全体としての高さを低く抑えることができるので作業性が向上する。

上記把持部１３を構成する４本の棒状部材は、各々上記円筒部１２側の末端部に上記円板状基部１１から立設する金属製の支持部１４を有しているのが好ましい。この支持部１４は、棒状の金属部材が少なくとも把持部１３の上記末端部に溶接等で結合されたものでもよいし、図３に示すように把持部１３を構成する４本の棒状部材の円筒部１２側の各末端部を下向きに屈曲させて形成したものでもよい。これにより、把持するために把持部１３の下側に回り込んだ指が該把持部１３と円板状基部１１との間に挟まれて怪我するおそれが少なくなる。

［実施例］
先ず圧潰治具１０として、図３に示すように、外径１４０ｍｍ、肉厚６ｍｍの鉄鋼製の円板状基部１１の周縁部に一般構造用炭素鋼管ＳＳ４００を切断して得た高さ２４ｍｍ、肉厚６ｍｍの円筒部１２を溶接し、その内側に、幅１５ｍｍ、肉厚６ｍｍの水平方向に平たい角状部材からなる平面視十文字形状の鉄鋼製の把持部１３を嵌合させたものを用意した。なお、把持部１３の円筒部１２側の末端部は下向きに９０度屈曲させて支持部１４を形成することで該把持部１３を円板状基部１１の上面から１６ｍｍ離間させた。

次に鉱石サンプルとして、数十μｍ〜数百μｍ程度のサイズを有し、Ｃｕを１質量％、Ｆｅを４質量％、ＳｉＯ_２を５４質量％、Ａｌ_２Ｏ_３を１６質量％、その他を２５質量％含有するものを用意した。この鉱石サンプルを数μｍオーダーのサイズにするため、該鉱石サンプル１００ｇを定盤上に載置し、その上に上記の圧潰治具１０を載置して、定盤上で円運動するように擦りつける圧潰作業を行った。その結果、比較的手の小さい女性作業員によって１時間あたり４試料を圧潰することができた。

［比較例］
比較のため、図２に示すように、平面視十文字形状からなる上記支持部１４がない以外は上記実施例と同様の圧潰治具を用いて上記実施例と同様に鉱石サンプルを数μｍオーダーのサイズに圧潰した。その結果、１時間当たり１試料を圧潰するのがやっとであった。

Ｓ１粉砕工程
Ｓ２スラリー化工程
Ｓ３浮遊選鉱工程
１０圧潰治具
１１円板状基部
１２円筒部
１３把持部
１４支持部

Claims

底面が平坦な円板状基部と、該円板状基部の周縁部から立設する円筒部とからなる金属製の圧潰治具であって、前記円筒部の内側に平面視十文字形状の金属製の把持部が該円板状基部の上面から離間して設けられていることを特徴とする圧潰治具。
前記把持部が前記円板状基部の上面から少なくとも１５ｍｍ隔離していることを特徴とする、請求項１に記載の圧潰治具。
前記把持部はその中心部から前記円筒部に向って放射状に延在する４本の棒状部材からなり、各棒状部材は水平方向に平たい角柱部材から形成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の圧潰治具。
前記４本の棒状部材は各々前記円筒部側末端部に前記円板状基部から立設する支持部を有していることを特徴とする、請求項３に記載の圧潰治具。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧潰治具を用いて粒度が数十〜数百ミクロンオーダーのサイズを有する鉱石サンプルを粒度が数ミクロンオーダーのサイズまで圧潰する方法であって、前記鉱石サンプルを定盤上における前記圧潰治具の前記底面より狭い範囲内に載置した後、該鉱石サンプルの上に該圧潰治具を載せ、前記把持部を把持して該圧潰治具全体を該定盤の上面に沿って円運動させることによって該鉱石サンプルを擦り潰すことを特徴とする鉱石サンプルの圧潰方法。
前記鉱石サンプルとして精鉱又は尾鉱の１００ｇを縮分して０.５ｇのＩＣＰ分析用代表サンプルを得ることを特徴とする、請求項５に記載の圧潰方法。