JP5811010B2

JP5811010B2 - 微細鉱物を含む鉱石の選鉱方法

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Publication number: JP5811010B2
Application number: JP2012085129A
Authority: JP
Inventors: 秀征岡本; 高橋　佳久; 佳久高橋; 卓矢忰山
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2012-04-04
Filing date: 2012-04-04
Publication date: 2015-11-11
Anticipated expiration: 2032-04-04
Also published as: JP2013212478A

Description

本発明は、微細な雲母や粘土鉱物を含有する鉱石から、有価鉱物を高い実収率で回収する選鉱方法に関する。

工業的に銅鉱石などから銅を回収する方法としては、各種の方法が知られている。例えば、含銅物の一つである硫化銅鉱石からの銅を回収する場合には、選鉱工程、乾式製錬工程、電解工程の各段階を経て回収する方法が一般的に行われている。

即ち、選鉱工程においては、鉱山で採掘された硫化銅鉱石を粉砕してスラリーとし、浮遊選鉱を行う。浮遊選鉱では、スラリーに抑制剤、起泡剤、捕収剤などで構成する浮選剤を添加し、空気を吹き込んで含銅鉱物を浮上させると共に、脈石などを沈降させて分離する。この浮遊選鉱で浮上した含銅鉱物（浮鉱）は回収され、銅精鉱として次工程の乾式製錬工程に送られる。

次の乾式製錬工程においては、上記銅精鉱を自溶炉などの炉を用いて熔解し、転炉及び精製炉を経て銅品位９９％程度の粗銅にまで精製する。粗銅はアノードに鋳造され、電解工程に送られる。一方、銅精鉱に含有される黄鉄鉱中の鉄成分は、酸化物として主にスラグに分配され、水砕して埋立て材などに利用される。銅精鉱の熔解に伴って発生したダストは炉に繰り返される。また、銅精鉱中の硫黄は亜硫酸ガスとして分離され、硫酸の原料となる。

電解工程においては、上記粗銅を鋳造して得たアノードを硫酸酸性溶液で満たした電解槽に装入し、カソードとの間に通電して電解する。この電解精製によってアノードは溶解され、溶解された銅はカソード上に純度９９.９９％の電気銅として析出し、製品となる。

ところで、近年では原料事情が変化し、銅鉱石中の不純物、特に多くの割合を占める黄鉄鉱が年々増加する傾向となり、その結果、選鉱工程において得られる銅精鉱中の銅品位は低くなってきている。具体的に例示すると、以前の銅精鉱の銅品位は３０〜４０％程度であったが、近年では２５％を下回る銅品位となる場合も珍しくない。従って、銅精鉱から得られる銅メタルの生産量が以前と同じ場合でも、原料として処理する銅精鉱の量は増加し、処理コストが増大するという問題が顕著になってきた。

銅鉱石から不純物である黄鉄鉱を分離する方法としては、例えば特許文献１に、銅鉱石や銅精鉱などの黄鉄鉱を含有する含銅物を粉砕してスラリー化し、このスラリーに抑制剤、起泡剤、補修剤を添加して、空気を吹き込む浮遊選鉱により黄鉄鉱を分離する際に、抑制剤として亜硫酸ナトリウムなどの亜硫酸塩を含む化合物を用いることが記載されている。

上記特許文献１に記載の方法により銅鉱石から黄鉄鉱を分離することはできるが、最近では銅鉱石中の不純物として雲母や粘土鉱物等の微細な鉱物を含む銅鉱石も増えている。具体的にはオーストラリア産の銅鉱石に多く見られるように、雲母や粘土鉱物などの大きさ５μｍ以下の微細な鉱物を含有している銅鉱石があり、この種の微細鉱物は銅鉱石の浮遊選鉱工程の障害となっている。

即ち、雲母や粘土鉱物などの微細鉱物を含有する銅鉱石を浮遊選鉱すると、雲母や粘土鉱物などの微細鉱物は銅などの有価鉱物表面に付着して浮選剤の吸着を妨げるため、有価鉱物の浮遊が妨害される。また、微細鉱物は浮遊した銅精鉱に付着するため、回収された銅精鉱の品位が低下するという問題もある。更に、５μｍ以下の微細鉱物は表面積が大きいため、浮選剤を吸着して消費してしまうことからコスト増を招く結果となっている。

一般的に、有価鉱物表面での微細鉱物の凝集や付着を防止する方法としては、界面活性剤などを添加することによって水中の微細鉱物を分散状態に保つ方法が知られている。一方、水中に分散している微細鉱物は、界面活性剤の働きを阻害する。そのため、銅鉱石の浮遊選鉱工程において微細鉱物は上記した幾つかの問題を引き起こし、起泡剤など過剰な浮選剤の添加が必要となっていた。

特開２０１０−２２９５４２号公報

本発明は、このような従来の事情に鑑みてなされたものであり、雲母や粘土鉱物などの大きさが５μｍ以下の微細鉱物を含有する鉱石から、過剰な浮選剤を添加することなく、有価鉱物を効率よく回収することができる選鉱方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明が提供する鉱石の選鉱方法は、大きさ５μｍ以下の微細鉱物を含有する鉱石を粉砕し、そのスラリーを浮遊選鉱する方法において、該スラリーに浮選剤を添加する前に、凝集剤としてジアリルジメチルアンモニウムクロリドを添加することにより微細鉱物を凝集・沈降させた後、浮選剤を添加して浮遊選鉱することを特徴とする。

上記本発明による鉱石の選鉱方法において、前記ジアリルジメチルアンモニウムクロリドの添加量は、鉱石１トン当たり１０〜５０ｇであることを特徴とする。また、前記微細鉱物を含有する鉱石としては、雲母及び／又は粘土鉱物を含む銅鉱石であることが好ましい。

本発明によれば、過剰な浮選剤を添加することなく、大きさが５μｍ以下の雲母や粘土鉱物などの微細鉱物を含有する鉱石から、銅などの有価鉱物を９２％以上の高い実収率で回収することができる。

実施例において使用した選鉱方法を示す概略のフロー図である。実施例の各試料におけるジアリルジメチルアンモニウムクロリドの添加量と銅実収率及び精鉱の銅品位との関係を示すグラフである。

本発明による鉱石の選鉱方法は、大きさ５μｍ以下の微細鉱物を含有する鉱石を対象とする方法であって、当該微細鉱物を含有する鉱石を粉砕してスラリーとし、そのスラリーに浮選剤を添加する前に、凝集剤としてジアリルジメチルアンモニウムクロリド（ＤＡＤＭＡＣ）を添加して微細鉱物を凝集・沈降させる。その後、スラリーに起泡剤や捕収剤など浮選剤を添加して、通常のごとく空気を吹き込みながら浮遊選鉱することを特徴とする。尚、上記浮遊選鉱においてｐＨの調整は特に必要としない。

凝集剤としてスラリーに添加するジアリルジメチルアンモニウムクロリド（ＤＡＤＭＡＣ）の添加量は、原料の鉱石１トン（ｔ）当たり１０〜５０ｇとする。ＤＡＤＭＡＣの添加量が１０ｇ／ｔ未満では、スラリー中の微細鉱物を凝集・沈殿させる効果が小さく、銅などの有価鉱物の実収率を改善する効果が小さい。逆にＤＡＤＭＡＣの添加量が５０ｇ／ｔを超えると、微細鉱物と共に有価鉱物も凝集・沈鉱されるため、有価鉱物の実収率が悪化してしまう。

本発明による鉱石の選鉱方法について更に具体的に説明する。まず、原料となる大きさ５μｍ以下の微細鉱物を含有する鉱石を、ロッドミルやボールミルなど通常の粉砕装置を使用して所定の粒径に、例えば８０％通過粒径が８０〜１５０μｍ程度になるように粉砕する（粉砕工程）。

次に、得られた粉砕物に、パルプにパルプ濃度が３０〜４０％程度となるように水を加えてスラリーとする。このスラリーに凝集剤のＤＡＤＭＡＣを添加し、スラリー中の鉱物がＤＡＤＭＡＣと完全接触するように一定時間撹拌（条件付け）する。この処理によって、スラリー中に分散している雲母や粘土鉱物などの微細鉱物を凝集・沈殿させることができる。

その後、微細鉱物を凝集・沈殿させたスラリーに捕収剤や起泡剤などの必要な浮選剤を添加し、一定時間撹拌（条件付け）する。引き続き撹拌を継続しながら、空気を吹き込むことにより浮遊選鉱を行う（浮遊選鉱工程）。この浮遊選鉱によって、脈石などは沈鉱として分離され、浮上した含銅鉱物などの有価鉱物を浮鉱として回収する。尚、浮遊選鉱は、必要に応じて１回又は複数回行うことができる。

平均銅品位が０.６％であるオーストラリア産銅鉱石を原料とし、図１に示すフローに沿って浮遊選鉱して銅精鉱を得た。具体的に説明すると、オーストラリア産銅鉱石２ｋｇに水１リットルを混合し、ロッドミル及びボールミルで８０％通過粒径が９３μｍになるように粉砕した（粉砕工程）。この粉砕物にパルプ濃度が３５％となるよに水を加えてスラリーとし、デンバー型浮遊選鉱試験機に装入して撹拌を開始した。

上記スラリーに、凝集剤としてＨａｎｇｚｈｏｕＥｌｉｏｎＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＣｏ．，Ｌｔｄ．製のジアリルジメチルアンモニウムクロリド（ＤＡＤＭＡＣ）を、原料の鉱石１トン当たり１０ｇ（即ち１０ｇ／ｔ）の添加量に相当する０.０５ｇ添加し、凝集剤と鉱物とが完全接触するようにスラリーを２分間撹拌した（条件付け１）。

次に、捕収剤としてＣｙｔｅｃＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓＩｎｃ．製のＡＰ３８９４（商品名）を１１ｇ／ｔの添加量に相当する０.０２２ｇ、ＣｙｔｅｃＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓＩｎｃ．製のポタジウムアミルザンセート（商品名ＰＡＸ）を１.５ｇ／ｔの添加量に相当する０.００３ｇ、起泡剤としてＯｒｉｃａＡｕｓｔｒａｌｉａＰｔｙＬｔｄ．製のＤＳＦ１０９Ａ（商品名）を２７ｇ／ｔの添加量に相当する０.０５４ｇ添加して、スラリーを２分間撹拌した（条件付け２）。その後、撹拌を継続し、空気を吹き込みながら４分間浮遊選鉱して、第１浮鉱と第１沈鉱に分離した（第１浮遊選鉱工程）。

上記第１浮鉱を回収した後、残った第１沈鉱に捕集剤のＰＡＸを２.５ｇ／ｔの添加量に相当する０.００５ｇ、起泡剤のＤＳＦ１０９Ａを９ｇ／ｔの添加量に相当する０.０１８ｇ添加して、１分間撹拌した（条件付け３）。その後、撹拌を継続し、空気を吹き込みながら４分間浮遊選鉱して、第２浮鉱と第２沈鉱に分離した（第２浮遊選鉱工程）。回収した第１浮鉱と第２浮鉱を混合して銅精鉱とし、第１沈鉱と第２沈鉱を混合して尾鉱とした。

上記のごとく浮遊選鉱を実施した試料１について、得られた銅精鉱と尾鉱の銅品位を分析し、銅実収率を算出した。得られた銅精鉱の品位と銅実収率を、原料鉱石１トン当たりのＤＡＤＭＡＣ添加量と共に、下記表１に示した。

次に、上記ＤＡＤＭＡＣの添加量を、下記表１に示すように試料２では２５ｇ／ｔの添加量に相当する０.１２５ｇとし、試料３では５０ｇ／ｔの添加量に相当する０.２５ｇ添加したこと以外は、上記試料１と同一条件及び同一手順で浮遊選鉱を実施した。得られた銅精鉱と尾鉱の銅品位を分析して銅実収率を算出し、銅精鉱の品位と銅実収率を原料鉱石１トン当たりのＤＡＤＭＡＣ添加量と共に下記表１に併せて示した。

また、試料４（従来例）として、上記ＤＡＤＭＡＣを添加しなかったこと以外は、上記試料１と同一条件及び同一手順で浮遊選鉱を実施した。得られた銅精鉱と尾鉱の銅品位を分析して銅実収率を算出し、銅精鉱の品位と銅実収率を原料鉱石１トン当たりのＤＡＤＭＡＣ添加量と共に下記表１に併せて示した。

更に、上記ＤＡＤＭＡＣを、試料５では７０ｇ／ｔの添加量に相当する０.３５ｇ、試料比６では１００ｇ／ｔの添加量に相当する０.５ｇ、試料７では１５０ｇ／ｔの添加量に相当する０.７５ｇ、及び試料８では２００ｇ／ｔの添加量に相当する１.０ｇ添加したこと以外は、それぞれ上記試料１と同一条件及び同一手順で浮遊選鉱を実施した。

得られた試料５〜８の銅精鉱と尾鉱の銅品位を分析して銅実収率を算出し、銅精鉱の品位と銅実収率を原料鉱石１トン当たりのＤＡＤＭＡＣ添加量と共に下記表１に併せて示した。また、下記表１におけるＤＡＤＭＡ添加量と銅実収率の関係及びＤＡＤＭＡ添加量と精鉱の銅品位との関係をグラフとして図１に示した。

上記表１及び図１から分かるように、ＤＡＤＭＡＣの添加量を１０〜５０ｇ／ｔとした試料１〜３において、得られた銅精鉱の品位が１０％以上であり、且つ工業的に必要な９２％以上の銅実収率が得られた。また、ＤＡＤＭＡＣの添加量が２５ｇ／ｔの試料２において、銅実収率は９３.８％と最大になった。

一方、ＤＡＤＭＡＣを添加しなかった試料４（従来例）では、銅精鉱の品位は１２.４％と高いが、銅実収率は工業的に必要とされる９２％を下回っている。ＤＡＤＭＡＣの添加量を７０ｇ／ｔ以上に増加させた試料５〜８では、銅精鉱の品位は９.０％以下に大幅に低下し、銅実収率はＤＡＤＭＡＣを添加しなかった試料４（従来例）よりも更に低くなった。

Claims

大きさ５μｍ以下の微細鉱物を含有する鉱石を粉砕し、そのスラリーを浮遊選鉱する方法において、該スラリーに浮選剤を添加する前に、凝集剤としてジアリルジメチルアンモニウムクロリドを添加することにより微細鉱物を凝集・沈降させた後、浮選剤を添加して浮遊選鉱することを特徴とする鉱石の選鉱方法。
前記ジアリルジメチルアンモニウムクロリドの添加量が、鉱石１トン当たり１０〜５０ｇであることを特徴とする、請求項１に記載の鉱石の選鉱方法。
前記微細鉱物を含有する鉱石が、雲母及び／又は粘土鉱物を含む銅鉱石であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の鉱石の選鉱方法。