JP5393153B2 - 希土類および放射性元素の含有量の低い合成ルチルを得るためのアナターゼ機械濃縮物の濃縮のためのプロセス - Google Patents

Description

本発明は、機械濃縮プロセスによって得られるアナターゼ濃縮物からの二酸化チタン顔料製造の塩素法の原料として使用するのに適したチタン濃縮物を提供するためのプロセスに関する。

ブラジルでは、ミナスジェライス州およびゴイアス州のいわゆるアルカリパイプに、チタンの膨大な埋蔵量が存在する。しかし、ブラジルの鉱床で採掘される鉱物は、他の地域で一般的なルチルおよびイルメナイトではなく、アナターゼである。今日、技術上の指示および製品の仕様のいくつかの制限により、ブラジルのアナターゼ鉱床の工業的な開発が妨げられている。この中には、最終濃縮物に含まれる不純物の含有量が高いという問題があり、この量は、二酸化チタン顔料製造の塩素法の仕様を越えている。最も多い不純物は、アルカリ土類元素、希土類、ならびにウランおよびトリウムを含有する無機物である。ＴｉＯ_２顔料の生産は、今日ではチタン含有原料の最大の工業用途となっていることを強調すべきである。

このような困難を解決するため、および商業価値をもつアナターゼベースの製品を得るために、いくつかのプロセスが提案されてきた。しかし、これらのプロセスは、市場の仕様に適した製品の回収を行うことができないため、あるいは必要となる単位作業のコストが高いという点から、多くの欠点がある。

このため、本発明の目的の１つは、アナターゼ機械濃縮物を高品位化し、これによって、希土類および放射性元素の含有量が低い合成ルチルを得るためのプロセスを提供することにある。この結果、品質が高く、従来の処理経路に関わるコストよりも製造コストの低い製品が得られる。

本発明は、アナターゼ機械濃縮物から、希土類および放射性元素の含有量の低い合成ルチルを得るためのプロセスであって、流動床またはロータリーキルンにおいて、４００℃〜６００℃の温度で、１５〜６０分間、前記アナターゼ濃縮物を焙焼し、水和酸化鉄が水和水が除去されたのちに赤鉄鉱に変換され、次の工程の所用時間を短縮する工程（１）と、流動床またはロータリーキルンにおいて、水素、天然ガスまたは冶金用コークス、木炭、石油コークス、黒鉛などの任意の炭素ベースの還元剤を使用して、４００℃〜６００℃の温度で５〜３０分間、前記焙焼生成物を還元して、その結果、赤鉄鉱が磁鉄鉱に変換される工程（２）と、永久磁石およびドラムの磁気選鉱機において、６００〜８００ガウスの範囲の磁界強度で、前記還元生成物の乾式または湿式の低強度磁気選鉱を行ない、前記還元工程で生成された磁性分画を廃棄する工程と（３）、希土類永久磁石を有するドラムまたはロール式の選鉱機において、１００００〜１５０００ガウスの範囲の磁界強度で、前記低強度選鉱の前記非磁性分画の乾式高強度高勾配磁気選鉱を行い、ケイ酸塩、二次リン酸塩、モナザイト、カルジルタイト（calzirtite）、ジルコノライト（zircolinite）、ならびにウランおよびトリウムを含有する無機物を抽出する工程（４）と、撹拌されたタンクまたは流動床カラムにおいて、２０〜２５ｗ／ｗ％ＨＣｌ溶液により、固液比１／２ ｗ／ｗ、温度９０℃〜１０７℃で、浸出滞留時間２〜４時間、前記高強度高勾配磁気選鉱の磁性分画を浸出させ、鉄、アルミニウム、リン酸塩、マグネシウム、バリウム、カルシウム、ストロンチウム、希土類、ウランおよびトリウムに富む不純物を可溶化させる工程（５）と、前記浸出生成物をベルトフィルタで濾過する工程と、回転式または流動床乾燥機において前記濾過した生成物を乾燥させる工程と、ロータリーキルンまたは流動層反応装置において、アルカリ金属（主にリチウム、ナトリウムおよびカリウム）硫酸塩、アルカリ金属（主にリチウム、ナトリウムおよびカリウム）炭酸塩、リン酸（Ｈ_３ＰＯ_４）、最終的には塩化ナトリウムの物質の混合物の存在下で、９００℃〜１２００℃の範囲の温度で、前記乾燥させた生成物を酸化させる工程（６）と、水または圧縮空気で前記酸化生成物を急冷する工程と、撹拌されたタンクまたはカラムにおいて、前記急冷した生成物を浸出する工程（７）であって、前記浸出が、２５．０ｗ／ｗ％の塩酸（ＨＣｌ）溶液、固液比１：２ ｗ／ｗ、９０℃〜１０７℃の範囲の温度、２〜４時間、あるいは、５５．０ｗ／ｗ％の硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）溶液、固液比１：２ ｗ／ｗ、２〜４時間、温度１３５℃を使用して行われる工程と、前記第２浸出（７）からの生成物をベルトフィルタで濾過する工程と、回転式または流動床乾燥機において前記濾過した生成物を乾燥させる工程と、希土類永久磁石（１００００〜１５０００ガウス）を有するドラムまたはロール式の選鉱機において、前記第２浸出の生成物を、最終的に乾式高強度高勾配磁気選鉱して、磁性分画を廃棄し、非磁性分画を最終生成物（Ｐ）（すなわち目的の合成ルチル）として回収する工程（８）と、を有するプロセスを提供する。

本発明について、添付の図面を参照して後述する。

本発明は、鉱物処理の最新技術において公知の単位作業を独特に組み合せたことを特徴としており、その結果、アナターゼ機械濃縮物から希土類および放射性元素の含有量が低い合成ルチルが生産される。

本発明の目的を達成するために、アナターゼ機械濃縮物は、原アナターゼ鉱石を加工する際に、脱凝集、粉砕、選鉱、ミリング、および０．０７４〜１．０００ｍｍの粒径範囲の分級、ならびに低（８００ガウス）および中（２０００ガウス）強度の磁気選鉱の順の単位作業を使用して得られた物質として定義され、このアナターゼ機械濃縮物は、２０００ガウスでの選鉱から得られた非磁性分画である。

本明細書で提案するプロセスは、空気存在下、４００℃〜６００℃の範囲の温度での１５〜６０分間のアナターゼ機械濃縮物の焙焼から始まり、続いて、同じ温度範囲で、５〜１５分間、水素、天然ガスまたは任意の炭素ベースの固体還元剤（冶金用コークス、木炭、石油コークス、グラファイトなど）の燃焼によって生じた気体である一酸化炭素による還元が行われる。焙焼操作と還元操作をこのように組み合わせて使用する目的は、鉱石に含まれる酸化鉄および水酸化鉄の部分還元を促進して磁鉄鉱を生成させ、この相を磁気選鉱によって容易に除去できるようにすることにある。ブラジル特許第ＰＩ９５０１２７２−９号に記載されているプロセスでは、「磁化還元」について言及されているが、上記特許では、この操作の前に焙焼ステップが行われていない。更に、上記特許で言及されている還元工程の滞留時間は、３０〜６０分である。還元の前に焙焼操作を行うことによって、６０分の還元時間を、５〜１５分の間の時間に短縮することが可能であることが示されており、残りの高品位化プロセスによい影響を与え、これにより、その後実施される浸出工程の効率が向上することが示唆される。

還元生成物は、乾式操作、湿式操作のいずれでも実施することができる低強度磁気選鉱工程（６００〜１０００ガウス）に供給され、磁性分画（基本的には合成磁鉄鉱を含む）が除去されて、非磁性分画が目的の物質となる。次に、この分画が、乾式高強度高勾配磁気選鉱操作（１００００〜１５０００ガウス）に送られ、ケイ酸塩、二次リン酸塩ならびにジルコニウム、ウランおよびトリウムを含有する無機物に富む非磁性分画（廃棄される）と、チタンに富む磁性分画（次の処理ステップのために選鉱される）との２種類の生成物が得られる。別法では、この高強度磁気選鉱に代えて、遠心ジグで実施することができる重力選鉱を実施してもよい。この代替法では、ジグ選鉱工程から得られる、ケイ酸塩、マイカ、二次リン酸塩のほか、ジルコニウム、ウランおよびトリウムを含有する無機物を多量に含む軽量分画が廃棄され、チタンに富む重量分画が、次の処理ステップに移される。

高強度選鉱、または重力選鉱から回収された重量分画から得られた磁性分画が、第１浸出に送られる。第１浸出は、濃度２０〜２５％ＨＣｌ（ｗ／ｗ）の塩酸、固液比１／２ ｗ／ｗ、９０℃〜１０７℃の範囲の温度で、２〜４時間、撹拌されたタンクまたはカラム内（流動床浸出）で実施されうる。この浸出の間に、濃縮物に含まれる不純物、詳細には、鉄、アルミニウム、マンガン、リン、アルカリ土類元素（カルシウム、マグネシウム、バリウムおよびストロンチウム）、希土類元素、ならびにトリウムがかなり可溶化する。

洗浄、固液分離および乾燥を行ったのち、浸出残留物が、ロータリーキルンまたは流動床炉内で、下記に詳述する添加物の混合物の存在下で、３０〜１２０分間の範囲の時間、温度９００℃〜１２００℃で酸化される。この操作中は、高酸化度の雰囲気を維持することが必須であり、このため空気または酸素が連続的に注入される。

酸化工程で使用される添加混合物には、アルカリ金属（主にリチウム、ナトリウムおよびカリウム）硫酸塩、アルカリ金属（ここでも主にリチウム、ナトリウムおよびカリウム）の炭酸塩、リン酸（Ｈ_３ＰＯ_４）、最終的には塩化ナトリウムの各物質が含まれている。これらの物質の相対量については、本提案の最後に記載する例で詳述する。この添加物の混合物の目的は、鉱石に含まれる不純物と結合させ、その後行われる浸出操作および高強度磁気選鉱操作で、チタンに富む無機物から除去される相を形成させることにある。酸化中に、アナターゼがルチルに不可逆的に変換され、これが得られるチタン相になる。

酸化生成物は急冷する必要があり、これは、好ましくは、室温の水浴中での急速冷却によって行われる。

酸化で得られた濃縮物が、再び撹拌されたタンクまたはカラム中での第２浸出工程に送られる。このときの浸出剤は、塩酸（ＨＣｌ）または硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）のいずれかである。この第２浸出の条件（時間、温度、酸濃度およびパルプ濃度）については、本稿の最後に記載する例で説明する。鉄、アルミニウム、リン、カルシウム、残留希土類元素、ウランおよびトリウムなどの残留不純物が、攻撃されて溶液に移され、その結果、固体残留物中のチタンが濃縮される。

本発明者によるブラジル特許出願第ＰＩ０３０４４４３−２号に詳述されているプロセスでは、本明細書に詳述するものと同様の酸化／浸出のシーケンスが記載されている。しかし、高温酸化工程で使用される添加物にはシリカ／フッ化ナトリウム（ＳｉＯ_２／ＮａＦ）の混合物が含まれているため、酸化後に行われる浸出は、ＨＦまたはＮａＦの存在下で実施される場合、すなわちフッ化物イオン（Ｆ−）の存在下の浸出の場合にしか有効ではない。さらに、ＮａＦ／ＳｉＯ_２混合物を酸化に使用すると、その後の浸出中の不純物の除去には、塩酸しか有効でなくなる。驚くべきことに、上記の添加物の混合物（アルカリ金属の硫酸塩／炭酸塩のほかリン酸、最終的には塩化ナトリウム）を高温酸化で使用する大きな利点として、その後の浸出でフッ化物イオンを使用する必要がないという点のほか、ＨＣｌまたはＨ２ＳＯ_４のいずれも浸出剤として有効に使用することができるという点にあることがわかっている。

洗浄、固液分離および乾燥を行ったのち、２次浸出の残留物が、乾式高強度高勾配磁気選鉱操作（１００００〜１５０００ガウス）に送られる。この目的は、磁性分画中の、鉄、マンガン、カルシウム、ならび残留ウランおよびトリウムの含有量の高い物質を選鉱することにあり、これらはその後廃棄される。ＴｉＯ２に富み、チタン顔料製造の塩素法に害をおよぼす不純物の含有量の低い合成ルチルである非磁性分画が、目的の製品となる。

本発明の性質および範囲は、以下の実施例に基づき深く理解することができるであろう。これらの実施例は例示に過ぎず、本プロセスを限定するものとみなすべきではない点を指摘すべきである。

この実施例に関連する単位作業のシーケンスが図１に示される。質量１０００ｇの表１に示す化学組成のアナターゼ機械濃縮物のサンプルが、５００℃、１５分間の空気中での焙焼工程、５００℃、５分間の水素還元工程に逐次的に送られた。この２つの工程とも、垂直ステンレス鋼キルン（流動床）が含まれる抵抗加熱炉の同じ実験室規模で実施された。還元中に形成される磁性相の再酸化を防ぐために、還元の生成物が、流動層反応装置の内部で窒素雰囲気下で冷却された。この生成物は、質量９４５ｇであり、次に、磁界強度８００ガウスの、実験室規模のドラム式永久磁石湿式選鉱機で実施される低強度磁気選鉱に送られた。磁鉄鉱に富む質量２６９ｇの磁性分画は廃棄され、乾燥後の質量６７６ｇの表１に示す化学組成を有する非磁性分画が、以下の高強度磁気選鉱工程の主サンプルとなる。この選鉱は、高勾配の磁界強度１００００ガウスの希土類ロールおよび永久磁石の乾式実験用選鉱機で実施された。この操作によって、不純物、詳細にはリン、ケイ素およびカルシウムの含有量の高い３２ｇの非磁性体（廃棄された）と、表１に示す化学組成を有する６４４ｇの磁性物質との２つの物質が得られた。磁性分画が、実験室規模の装置で実施された、温度１０５℃、４時間、浸出剤に２５ｗ／ｗ％の塩酸使用、固液比１／２ ｗ／ｗの条件下での浸出工程に供給された。この装置は、加熱用マントルを有し、その内部には、再流および機械撹拌が行われるガラス反応炉が設けられている。洗浄、濾過および乾燥の各工程ののちに、表１に示す化学組成を有する４１７ｇの濃縮物が回収された。次に、硫酸ナトリウム（Ｎａ_２ＳＯ_４）４５重量部、炭酸ナトリウム（Ｎａ_２ＣＯ_３）４３重量部、およびリン酸（Ｈ_３ＰＯ_４）（８５％）１２重量部を含む混合物が、濃縮物の質量の１５％に相当する量で、浸出生成物と混合された。均質化ののちに、得られた混合物が、実験室規模の水平炉で連続的に実施された酸化工程に供給された。この水平炉の内部には、管軸を中心として連続的に回転させる装置に連結されたムライトチューブが設けられている。炉の加熱ゾーンにおいて約１時間の鉱石／添加物の投入量（charge）の滞留時間を促進するために、炉の温度が１０００℃に設定され、炉／チューブ装置の操作条件（回転数および傾斜角）が調節された。酸化生成物の急冷を促進する目的で、受容物（recipient）を含む水が、ムライトチューブの出口に供給された。濾過および乾燥ののちに、得られた物質が、再流および機械撹拌が行われているベンチスケールのガラス反応炉において、２５ｗ／ｗ％ＨＣｌ溶液によって、固液比１／２ ｗ／ｗ、温度１０５℃で、４時間浸出された。洗浄、濾過および乾燥の各工程ののちに、表１に示す化学組成を有する２７９ｇの中間濃縮物が回収された。最後に、浸出生成物が、乾式の実験室選鉱機（希土類ロールおよび永久磁石の高勾配および磁界強度１５０００ガウス）での高強度磁気選鉱に送られた。この操作によって、８ｇの磁性分画（廃棄された）と、表１に示す化学組成を有する２７１ｇの非磁性分画（目的の合成ルチルである）との２つの物質が得られた。この生成物は、ＴｉＯ_２の含有量が高く、ウランおよびトリウムの量（ＵとＴｈの合計が１００ｐｐｍ未満）であることに加えて、Ｆｅ、Ａｌ、Ｍｎ、アルカリ土金属（Ｃａ、ＢａおよびＳｒ）、希土類元素の含有量が非常に低く（ＣｅおよびＬａの含有量によって示される）、二酸化チタン製造の塩素法の原料としての使用に完全に適合していることがわかる。ＵおよびＴｈの含有量がこのように低いという要件は、ＴｉＯ_２顔料産業による原料の使用と排液の処分に関して、全世界で現在実施されている環境立法に準拠している。

表１−実施例１：高品位化プロセスの各種工程における鉱石の主成分の含有量（質量％）

（１）：機械濃縮物
（２）：低強度磁気選鉱後の濃縮物
（３）：高強度磁気選鉱後の濃縮物
（４）：ＨＣｌによる第１浸出後の濃縮物
（５）：ＨＣｌによる第２浸出後の濃縮物
（６）：最終合成ルチル

この実施例に使用された単位作業のシーケンスは図１に示されたものである。実施例１に記載した質量１０００ｇの化学組成の同じアナターゼ機械濃縮物のサンプルが、５００℃、３０分間の焙焼工程、１５分間のＣＯ−Ｈ_２−ＣＯ_２−Ｎ_２含有ガス混合物による還元工程に逐次的に送られた。この２つの工程とも、同じ実験室規模の流動床反応装置で実施された。次に、これが、酸化工程まで、実施例１に記載したのと同じ単位作業のシーケンス、すなわち、湿式低強度磁気選鉱、乾式高強度急傾斜磁場選鉱、濃度２５ｗ／ｗ％の塩酸、温度１０５℃、固液比１／２ ｗ／ｗ、４時間の浸出に送られた。洗浄、濾過および乾燥後の、浸出から得られた濃縮物は質量４１１ｇであり、表２に示す化学組成を有していた。次に、この物質が、実施例１に詳述したのと同じ添加物（Ｎａ_２ＳＯ_４／Ｎａ_２ＣＯ_３／Ｈ_３ＰＯ_４）と混合されて、実験室規模の水平回転炉において、１０００℃で６０分間、酸素を連続的に流通させて酸化された。酸化の生成物が水中で急冷され、次に、実施例１に記載したのと同様の実験室規模の装置において、５５．０ｗ／ｗ％Ｈ_２ＳＯ_４、固液比１／２ ｗ／ｗ、４時間、温度１３５℃で浸出された。洗浄、固液分離および乾燥を行ったのち、表２に示す化学組成を有する２９６ｇの物質が得られた。第２浸出の生成物が、前の実施例で説明したのと同じ装置において、最終的な高強度高勾配磁気選鉱操作に送られた。この操作の結果、質量１０ｇの磁性分画（廃棄された）と、２８６ｇの非磁性分画との２つの物質が得られた。後者は、その化学組成が表２に示されており、目的の製品である。純水素の代わりにＣＯ−Ｈ２ベースの還元ガス混合物を使用し、第２浸出に塩酸の代わりに硫酸を使用した結果、前の実施例と同等の品質の最終生産物が回収されたことがわかる。

表２−実施例２：濃縮プロセスの各種工程における鉱石の主成分の含有量（質量％）

（１）：機械濃縮物
（２）：低強度磁気選鉱後の濃縮物
（３）：高強度磁気選鉱後の濃縮物
（４）：ＨＣｌによる浸出後の濃縮物
（５）：Ｈ_２ＳＯ_４による浸出後の濃縮物
（６）：最終合成ルチル

この実施例の単位作業のシーケンスが図２に示される。質量１０００ｇの表３に示す組成のアナターゼ機械濃縮物のサンプルが、酸化工程まで、実施例１に記載したのと同じ単位作業のシーケンスで実施された。すなわち、１５分間の空気存在下での焙焼工程、５分間の水素還元工程であり、この２つの工程とも、５００℃で同一の流動床反応装置で実施された。その後、湿式低強度磁気選鉱、乾式高強度急傾斜磁場選鉱、濃度２５ｗ／ｗ％ＨＣｌの塩酸中の、温度１０５℃、４時間の浸出が続き、これらは全て、同じ実験室規模で実施された。浸出、洗浄、固液分離および乾燥を行ったのち、表３に示す化学組成を有する４０７ｇの中間物質が回収された。次に、浸出生成物が、濃縮物の質量の１５％と等しい割合の硫酸ナトリウム（Ｎａ_２ＳＯ_４）４２ｗ／ｗ部、炭酸ナトリウム（Ｎａ_２ＣＯ_３）４０ｗ／ｗ部、およびリン酸（Ｈ_３ＰＯ_４）（８５％）１２ｗ／ｗ部を含む添加物と混合された。得られた混合物が酸化に送られた。この酸化は、前の例で詳述したのと同じ設備および同じ実験条件下（滞在時間６０分、温度１０００℃）で連続的に実施された。酸化生成物が水中で急冷され、濾過工程と乾燥工程ののちに、前の実施例で説明したのと同じ実験室規模の、高勾配高強度磁気選鉱機によって処理された。得られた磁性分画が廃棄され、非磁性分画が、ＨＣｌによる最終浸出工程に送られた。この浸出は、ＨＣｌ濃度＝２５ｗ／ｗ％、固液比＝１／２ ｗ／ｗ、温度＝１０５℃、時間＝４時間の条件下で、前の実施例で説明したものと同様の実験室用装置で実施された。浸出残留物の洗浄、濾過および乾燥の各工程ののちに、表３に示す化学組成を有する３０４ｇの最終生成物が回収された。第２浸出の前に最終磁気選鉱を実施すると共に、酸化工程で塩化ナトリウムを使用する別法により、前の実施例に記載したものと匹敵する品質の高純度の合成ルチルが生産されることがわかる。

表３−実施例３：濃縮プロセスの各種工程における鉱石の主成分の含有量（質量％）

（１）：機械濃縮物
（２）：低強度磁気選鉱後の濃縮物
（３）：高強度磁気選鉱後の濃縮物
（４）：ＨＣｌによる第１浸出後の濃縮物
（５）：最終合成ルチル

この実施例の単位作業のシーケンスは図３に示したものである。１０００ｇの実施例３に記載した同じアナターゼ機械濃縮物のサンプルが、１５分間の連続空気流下での焙焼、１０分間のＨ２還元の単位作業のシーケンスで実施された。この２つの工程とも、同一の流動床反応装置中、５００℃で実施された。その後、湿式低強度磁気選鉱に送られた。これらは全て、同じ実験室規模で実施された。次に、低強度選鉱の非磁性分画が、実験室規模の遠心ジグで行われた重力選鉱に供給された。ジグから回収された重量分画は、質量６４２ｇであり、ＨＣｌによる浸出に送られた。これは、ＨＣｌ濃度＝２５ｗ／ｗ％、固液比＝１／２ ｗ／ｗ、温度＝１０５℃、時間＝４時間という、前の実施例で説明したものと同じ条件下で、同じ実験室用装置で実施された。洗浄、濾過および乾燥を行ったのち、浸出残留物が、実施例１および２で記載したのと同じ相対割合および量の同じ添加物（Ｎａ_２ＳＯ_４／Ｎａ_２ＣＯ_３／Ｈ_３ＰＯ_４の混合物）での酸化に送られた。この操作は、前の実施例に記載したのと同じ実験室規模の装置で実施された。酸化生成物は、水中で急冷されたのちに、前の実施例で説明したものと同様の実験室規模の装置において、２５ｗ／ｗ％ＨＣｌ中で、固液比１／２ ｗ／ｗ、温度１０５℃で、４時間、浸出された。第２浸出の残留物が、洗浄、濾過および乾燥ののちに、前の実施例で説明したのと同様の装置において、最終的な高強度高勾配磁気選鉱操作に送られた。この操作の結果、１１ｇの磁性分画（廃棄された）と、質量３０１ｇの非磁性分画との２つの生成物が得られた。この非磁性分画は、本明細書に詳述したプロセスの目的である対象の合成ルチルに対応している。ケイ酸塩、二次リン酸塩、ならびにジルコニウム、ウランおよびトリウムを含有する無機物に富む不純物の除去のために、高強度磁性選鉱の代わりに、重力選鉱を使用しても、上記の実施例に示した生成物と同じ品質を示す合成ルチル（すなわち、ＴｉＯ_２の濃度が高く、二酸化チタン顔料の製造の塩素法に害を与える異物の含有量が低い）が回収されることがわかる。

表４−実施例４：濃縮プロセスの各種工程における鉱石の主成分の含有量（質量％）

（１）：機械濃縮物
（２）：低強度磁気選鉱後の濃縮物
（３）：重力選鉱後の濃縮物
（４）：ＨＣｌによる第１浸出後の濃縮物
（５）：ＨＣｌによる第２浸出後の濃縮物
（６）：最終合成ルチル

希土類および放射性元素の含有量が低い合成ルチルを得るための、アナターゼの機械濃縮物の濃縮のためのプロセスのフローシートである。 希土類および放射性元素の含有量が低い合成ルチルを得るための、アナターゼの機械濃縮物の濃縮のための図１に示したプロセスのフローシートの変形例の説明図である。 希土類および放射性元素の含有量が低い合成ルチルを得るための、アナターゼの機械濃縮物の濃縮のための図１に示したプロセスのフローシートの別の変形例の説明図である。

Claims (11)

1. 希土類および放射性元素の含有量の低い合成ルチルを得るためのアナターゼ機械濃縮物の濃縮のためのプロセスであって、
   流動床またはロータリーキルンにおいて、４００℃〜６００℃の温度で、１５〜６０分間、アナターゼ濃縮物を焙焼し、水和酸化鉄が水和水が除去されたのちに赤鉄鉱に変換され、次の工程の所用時間を短縮する焙焼工程（１）と、
   流動床またはロータリーキルンにおいて、水素、天然ガスまたは冶金用コークス、木炭、石油コークス、黒鉛の任意の炭素ベースの還元剤を還元剤として使用して４００℃〜６００℃の温度で５〜３０分間、前記焙焼生成物を還元して、その結果、赤鉄鉱が磁鉄鉱に変換される還元工程（２）と、
   永久磁石およびドラムを備えた磁気選鉱機において、６００〜８００ガウスの範囲の磁界強度で、前記還元生成物の乾式または湿式の低強度磁気選鉱を行ない、前記還元工程（２）で生成された磁性分画を廃棄する磁性分画廃棄工程（３）と、
   希土類永久磁石を有するドラムまたはロール式の選鉱機において、１００００〜１５０００ガウスの範囲の磁界で、前記低強度選鉱の非磁性分画の乾式高強度高勾配磁気選鉱を行い、ケイ酸塩、二次リン酸塩、モナザイト、カルジルタイト、ジルコノライト、ならびにウランおよびトリウムを含有する無機物を抽出する無機物抽出工程（４）と、
   撹拌されたタンクまたは流動床カラムにおいて、２０〜２５ｗ／ｗ％のＨＣｌ溶液により、固液比１：２ ｗ／ｗ、９０℃〜１０７℃の温度で、浸出滞留時間２〜４時間、高強度磁性分画を浸出させ、鉄、アルミニウム、リン酸塩、マグネシウム、バリウム、カルシウム、ストロンチウム、希土類、ウランおよびトリウムに富む不純物の可溶化を促進する第１浸出工程（５）と、
   前記浸出生成物をベルトフィルタで濾過する工程と、
   回転式または流動床乾燥機において前記濾過した生成物を乾燥させる工程と、
   ロータリーキルンまたは流動層反応装置において、アルカリ金属硫酸塩、アルカリ金属炭酸塩、リン酸（Ｈ_３ＰＯ_４）、最終的には塩化ナトリウムの物質の混合物の存在下で、９００℃〜１２００℃の温度範囲で、前記乾燥させた生成物を酸化させる酸化工程（６）と、
   ドラムクーラーまたは浸水により、前記酸化生成物を水または圧縮空気で急冷する工程と、
   撹拌されたタンクまたはカラムにおいて、前記急冷した生成物を浸出する第２浸出工程（７）であって、前記浸出が、２５．０ｗ／ｗ％の塩酸（ＨＣｌ）、固液比１：２ ｗ／ｗ、９０℃〜１０７℃の温度範囲、２〜４時間、あるいは、５５．０ｗ／ｗ％の硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）、固液比１：２ ｗ／ｗ、２〜４時間、温度１３５℃を使用して行われる工程と、
   前記第２浸出工程（７）からの生成物をベルトフィルタで濾過する工程と、
   回転式または流動床乾燥機において前記濾過した生成物を乾燥させる工程と、
   希土類永久磁石（１００００〜１５０００ガウス）を有するドラムまたはロール式の選鉱機において、前記第２浸出工程（７）の生成物を、最終的に乾式高強度高勾配磁気選鉱して、磁性分画を廃棄し、非磁性分画を最終生成物（Ｐ）として回収する回収工程（８）と、を有するプロセス。
2. 前記最終的な乾式高強度急磁気選鉱は、前記酸化工程（６）の後に実施でき、前記磁性分画を廃棄し、前記非磁性分画は回収して、第２浸出工程（７）に送る請求項１に記載の希土類および放射性元素の含有量の低い合成ルチルを得るためのアナターゼ機械濃縮物の濃縮のためのプロセス。
3. 前記還元工程後の、鉄、ケイ酸塩、二次リン酸塩、モナザイト、カルジルタイト、ジルコノライト、およびウランおよびトリウムを含有する無機物に富む不純物の前記選鉱は、低強度磁気選鉱および重力選鉱（９）操作を逐次的に使用することによって実施され、後者は、遠心ジグで実施される請求項１または２に記載の希土類および放射性元素の含有量の低い合成ルチルを得るためのアナターゼ機械濃縮物の濃縮のためのプロセス。
4. 前記焙焼工程（１）は、空気または酸素に富む雰囲気中で、４００℃〜６００℃の温度範囲で、１５〜６０分間実施される請求項１〜３のいずれか１項に記載の希土類および放射性元素の含有量の低い合成ルチルを得るためのアナターゼ機械濃縮物の濃縮のためのプロセス。
5. 前記第１浸出工程（５）の生成物の前記酸化工程（６）は、空気または酸素に富む雰囲気中で、３５〜４５重量部のアルカリ金属硫酸塩、３５〜４５重量部のアルカリ金属炭酸塩および１０〜３０重量部のリン酸（Ｈ_３ＰＯ_４）の混合物の存在下で実施される請求項１〜４のいずれか１項に記載の希土類および放射性元素の含有量の低い合成ルチルを得るためのアナターゼ機械濃縮物の濃縮のためのプロセス。
6. 前記酸化工程（６）の前記混合物は、最大１０重量部の塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）を含む請求項１〜５のいずれか１項に記載の希土類および放射性元素の含有量の低い合成ルチルを得るためのアナターゼ機械濃縮物の濃縮のためのプロセス。
7. 使用される前記混合物は、この工程に供給される濃縮物の質量の５〜２０％、に相当する量存在する請求項１〜６のいずれか１項に記載の希土類および放射性元素の含有量の低い合成ルチルを得るためのアナターゼ機械濃縮物の濃縮のためのプロセス。
8. 前記酸化工程（６）は、９００℃〜１２００℃に含まれる温度で実施される請求項１〜７のいずれか１項に記載の希土類および放射性元素の含有量の低い合成ルチルを得るためのアナターゼ機械濃縮物の濃縮のためのプロセス。
9. 前記酸化工程（６）は、１５〜１２０分の滞留時間で実施される請求項１〜８のいずれか１項に記載の希土類および放射性元素の含有量の低い合成ルチルを得るためのアナターゼ機械濃縮物の濃縮のためのプロセス。
10. 前記酸化工程（６）後の前記第２浸出工程（７）は、濃度範囲２０〜３０％の塩酸を使用して、２〜６時間、９０℃〜１０７℃の温度範囲で実施される請求項１〜９のいずれか１項に記載の希土類および放射性元素の含有量の低い合成ルチルを得るためのアナターゼ機械濃縮物の濃縮のためのプロセス。
11. 前記酸化工程（６）後の前記第２浸出工程（７）は、濃度範囲３０〜６０％の硫酸を使用して、２〜６時間、１１０℃〜１４０℃の温度範囲で実施される請求項１〜９のいずれか１項に記載の希土類および放射性元素の含有量の低い合成ルチルを得るためのアナターゼ機械濃縮物の濃縮のためのプロセス。

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