JPH07507359A - 連続的鉱石反応方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 連続的鉱石反応方法 発明の背景 本出願は、米国特許出願筒０７／７４９．８６３号の一部継続出願である。

本発明は、改善された連続的鉱石反応方法に関する。他の鉱石反応方法が知られ ているけれども、それらは１以上の欠点を有するように見える。本発明の方法の 利点及び本発明の方法によって解決される先行技術の方法の欠点のいくつかは、 （１）大気圧を越えた圧力で効率的かつ経済的に運転する能力、（２）工程中に 導入された鉱石の一部であるか又は工程の間に発生する、鉱石の細かな粒子を効 率的かつ経済的に除去する能力、（３）工程を出る鉱石スラリーを急速に冷却し そして工程からの液状試薬の流れを遅（する能力、 （４）連続的なベースで効率的かつ経済的に運転する能力、（５）反応器中に可 動部品例えば複雑な密封機構を必要とし、そのすべては殊に高められた温度及び 圧力で過剰な腐食及び浸食を受ける櫂羽根又は撹拌機構を何ら備えずに運転する 能力、（６）可動部品が存在しないので、高価な金属又は合金よりはむしろ、耐 酸性レンガの反応器を建設する能力、（７）最適な反応方法を実施するために最 適な流動化を計算する能力、並びに （８）向流撹拌されたタンク浸出反応器の腐食止め効果を達成する能力 を含む。

高められた温度の、そして殊に約１５０℃よりも高い温度では、高価な金属及び 合金だけが酸による攻撃に耐えるので、項目（５）及び（６）は重要であること に注目すべきである。か（して、本発明の方法は、高温で運転することができそ してかつ建設の安価な材料を利用することができる反応器システムの建設を可能 にする。同様に、項目（３）は、それが反応した鉱石を受ける反応器の下流で安 価な建設の材料の使用を可能にするので重要である。

発明の要旨 液状試薬がカラムのボトムにおいて導入され、粒状鉱石がカラムのトップにおい て導入され、反応した粒状鉱石がカラムのボトムにおいて除去され、そして廃液 状試薬がカラムのトップにおいて除去される、向流垂直カラム中で粒状鉱石を液 状試薬と反応させるための連続的方法において、 （ａ）垂直カラムのための上方及び下方室を装備し、ここで、前記室の各々は室 の直径のものよりも小さい直径を有するボトム出口を有し、 （ｂ）粒状鉱石が加湿されモして脱気され、その少なくともいくらかの細かな粒 子が除去のために上に運ばれ、そしてその残りが沈降しそして下方室に入るよう に、上方室中の液状試薬の十分な上向き流れを維持し、 （ｃ）鉱石との所望の量の反応が起こり、反応プロセスから発生する及び／又は 粒状鉱石と共に導入される細かな鉱石粒子の少なくともいくらかが除去のために 伴出されそして上向きに運ばれ、そして反応した粒状鉱石が下方室から出るよう に、下方室中での十分な流動化及び滞留時間を維持する ことから成る改善を含む方法。

本発明の好ましい実施態様によれば、酸がカラムのボトムにおいて導入され、粒 状鉱石がカラムのトップにおいて導入され、浸出された粒状鉱石がカラムのボト ムにおいて除去され、モして廃酸がカラムのトップにおいて除去される、向流垂 直カラム中で粒状鉱石を酸によって浸出するための連続的方法において、（ａ） 　垂直カラムのための上方及び下方室を装備し、ここで、前記室の各々は室の直 径のものよりも小さい直径を有するボトム出口を有し、 （ｂ）　粒状鉱石が加湿されそして脱気され、その少なくともいくらかの細かな 粒子が除去のために上に運ばれ、そしてその残りが沈降しそして下方室に入るよ うに、上方室中の酸の十分な上向き流れを維持し、 （Ｃ）　所望の量の不純物が粒状鉱石から浸出され、浸出プロセスから発生する 及び／又は粒状鉱石と共に導入される細かな鉱石粒子の少な（ともい（らかが除 去のために伴出されそして上向きに運ばれ、そして浸出された粒状鉱石が下方室 から出るように、下方室中での十分な流動化及び滞留時間を維持することから成 る改善を含む方法が提供される。

本発明の方法は、粒状鉱石を液状試薬と反応させるいずれの方法にも適切である 。“反応させる”とは、溶解、浸出、酸化、還元、キレート化、結晶化、挿入又 はその他のやり方で反応させる又はこれらの組み合わせのいずれも意味する。

本発明の方法は、上方室及び下方室を有する垂直なカラムを利用する。上方室の 主な目的は、液状試薬と共に供給される粒状鉱石を加湿し、それを脱気し、そし て鉱石微粒子のいくらかの除去のために上向きに運ぶことである。その主な機能 ではないけれども、いくらかの鉱石の反応は上方室中で起きる可能性がある。下 方室の目的は、反応プロセスを実施することモしてまた発生する鉱石微粒子が上 向きに上方室へ運び去られることを可能にすることである。本発明の好ましい実 施態様においては、上方室の径は下方室の径の少な（とも二倍である。

一般的には、上方室及び下方室に関する流動化指数は、前のパラグラフ中で述べ た機能を実施するのに十分な範囲内にある。流動化指数は以下のように定義され る： Ｘ＝Ｌ／Ｇｍｆ＋　（（Ｓ／Ｇｉｆ）×（Ｐ＋）×（Ｅ／（Ｐｓ）　（１−Ｅ） 　）〔式中、 Ｘは流動化指数であり、 Ｌは液体上向き流れ速度であり、 Ｓは固体下向き流れ速度であり、 Ｇｍｆはそれから固体が引き出されない固体の床に関する最小流動化速度であり 、 Ｐ、は液体密度であり、 Ｐｓは固体密度であり、そして Ｅは設計条件での空隙分率である］。

好ましくは、上方室中の流動化指数は、約５〜６、更に好ましくは約５．１〜５ ．９、そして最も好ましくは約５．４〜５．６である。上方室のための殊に好ま しい流動化指数は約５．５である。好ましくは、下方室中の流動化指数は、約１ 〜２、更に好ましくは約１．１〜１．９、そして最も好ましくは約１．４〜１． ６である。下方室のための殊に好ましい流動化指数は約１．５である。好ましい 条件下では、粒状鉱石の完全な（ｇｌｏｂａｌ）混合は一般的に存在しないであ ろう。

通常は、各々の室は、室の直径のそれよりも小さな直径を有するボトム出口を有 する。好ましくは、各々の室の出口は漏斗の形でよい。好ましくは、漏斗の角度 は、処理される粒状鉱石の安息角よりも大きいと思われる。

本発明の方法の重要な態様は、それを圧力下で運転することができることである 。方法が圧力下で運転され、そして乾いた粒状鉱石が使用される場合には、鉱石 を上方室中に導入するために適切な供給装置が必要とされる。このような適切な 装置は二重ロックホッパーである。このような装置においては、鉱石は、供給点 で周期的に密閉される上方室に入る。次に、鉱石を出口開口から第二室中へ流れ るようにせしめ、次に第二室は、その中の鉱石が加圧されたカラムに供給され得 るように密閉される。加圧されたカラム中に鉱石を供給するための代わりの手段 は、鉱石を液体中に混ぜてスラリーを作ること、又は鉱石を液状試薬中に混ぜて スラリーを作ることであり、これらのどちらもが次に反応器に供給される。

本発明の別の重要な態様においては、液体が下方室の出口又は出口から通じる導 管中に注入され、そしてこのような注入が、（ａ）下方室を出る前記反応した粒 状鉱石及び液状試薬を冷却するのに、そして（ｂ）前記液状試薬の下向き流れを 制限するのに十分な容量及び速度で行われる。本発明のこの態様により実現され る冷却のために、反応した鉱石のための受槽は、冷却が起きないと仮定した場合 に必要とされるであろうよりも安価な材料で建設することができる。また、この やり方において液状試薬の流れを制限することにより、結果として液状試薬の廃 物は少な（なる。何故ならば、より少ないそれしか鉱石と共に工程から出ないか らである。

本発明のなお別の態様は、反応器中に可動部品例えば複雑な密封機構を必要とし 、そのすべては殊に高められた温度及び圧力で過剰な腐食及び浸食を受ける横羽 根又は撹拌機構を何ら備えずに運転するその能力である。そして、本発明は何ら 可動部品を必要としないので、反応器それ自体も安価な耐酸性レンガで建設する ことができる。

本発明の方法のための液状試薬 本発明の方法における使用のための適切な試薬は、溶解、浸出、酸化、還元、キ レート化、結晶化又は挿入又はその他のやり方で鉱石との所望の反応を実施する ものを含む。適切な試薬の例は、単独の又は水性媒体中の溶液若しくは分散液中 の、酸、塩基、キレート化剤、酸化剤及び還元剤を含む。

本発明の方法における使用のために適切な酸は、鉱酸例えば塩酸、硝酸、硫酸、 リン酸、フッ化水素酸及びこれらの混合物を含む。殊に好ましいのは、塩酸、硝 酸、フッ化水素酸及びこれらの混合物である。最も殊に好ましいのは塩酸であり 、殊にチタン鉱石又はチタン含有材料の浸出のために好ましい。

シアン化物の水性溶液もまた、ある種の鉱石から金又は銀を溶解しその結果次に それらを回収することができる浸出剤として使用することができる。

適切な塩基の例は、アルカリ金属化合物例えば水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウ ム、水酸化カリウム、炭酸カリウム、水酸化リチウム及び炭酸リチウムを含む。

好ましいのは、水酸化ナトリウム及び炭酸ナトリウムである。最も好ましいのは 、水酸化ナトリウムである。

液状試薬は、効果的な量、即ち、粒状鉱石との所望の量の反応を実施するのに十 分な量及び濃度で利用されなければならない。鉱石との理論的量の反応のしばし ば少なくとも１０％、好ましくは少なくとも３０％そして最も好ましくは少なく とも５０％が起きる。例えば、液状試薬が酸又は塩基である場合には、それは、 除去されることが望まれる不純物を実質的に可溶化するのに十分な量で使用され るべきである。浸出物、即ち、溶解された不純物を含む酸又は塩基溶液、及び浸 出された鉱石の分析により、酸の量及び／又は濃度が十分であるか否かを容易に 決定することができる。

典型的には、液状試薬は、活性成分の水性溶液又は懸濁液の形である。しばしば 、液状試薬中の活性成分の濃度は、溶液又は分散液の全重量を基にして約０．５ 〜５０％、好ましくは約３〜３０％、そして最も好ましくは約１５〜２５重量％ である。チタン含有鉱石の品位向上のために硫酸が使用される場合には、上述の 範囲内の比較的低い濃度が好ましいであろう。何故ならば、比較的高い濃度の硫 酸は望ましくない量のＴｉｅ、を溶解する可能性があるからである。

温度、圧力、滞留時間及びその他のパラメーター反応は、一つの温度及び圧力で 、そして粒状鉱石との所望の量の反応を実施するのに十分である時間の間に起き るはずである。

通常は、本発明の方法における鉱石の滞留時間は少なくとも約５分である。時間 の典型的な範囲は、約１０分〜７１時間、好ましくは約１０分〜２時間そして最 も好ましくは約１ｏ分〜１時間である。

温度は通常はほぼ周囲温度〜３００℃である。多くの鉱石に関しては、周囲温度 を越え約３００℃まで、好ましくは約１００〜３００”Ｃ１更に好ましくは約１ ５０〜３００℃、そして最も好ましくは約１６０〜２５０’Ｃの温度で改善され た結果（例えば、工程中の鉱石のより少ない滞留時間及び改善された反応又は不 純物の除去）がしばしば得られる。二酸化チタン含有鉱石に関しては、好ましい 範囲は約１５０〜２５０そして更に好ましくは約１９０〜２１０℃である。

大気圧での運転によってしばしば適切な結果を得ることができる。

しかしながら、大気圧を越えた圧力例えば約２〜１００、好ましくは約５〜７５ 、そして最も好ましくは約１０〜６ｏ絶対気圧での運転によってしばしば改善さ れた結果を得ることができる。しばしば圧力は一般的には、自発の、即ち反応条 件下で閉じたプロセス容器中で発生する圧力である。しかしながら、追加の加圧 も所望の場合には加えることができ、これはある種の鉱石からの不純物の除去を 速める可能性がある。加圧されたシステムはまた、蒸発した酸を凝縮し、従って その損失を最小にするのに望ましいことがあり得ることに注目すべきである。

一般的には、反応工程から発生する及び／又は粒状鉱石と共に導入される細かな 鉱石粒子の少なくともい（らがは、除去のために伴出されそして上向きに運ばれ る。しばしば、このような細かな鉱石粒子の少なくとも約１０％、好ましくは少 なくとも約３０％、そして最も好ましくは少なくとも約５０重量％が、除去のた めに伴出されそして上向きに運ばれる。除去のために上向きに運ばれる細かな粒 子の粒径は、液状試薬及び鉱石の密度、反応の所望の度合、並びに反応器を出る 鉱石の所望の粒径に依存して変わり得る。しばしば、除去のだめに上向きに運ば れる粒子のサイズは、流速、温度、及び／又は反応器の径を操作することによっ て調節することができる。

一般的には、カラムの上方室及び下方室中の固体濃度は、約ｌθ〜７０％、好ま しくは約１５〜６０％そして最も好ましくは約２０〜６０％である。最適な結果 は、しばしば約４０〜６０％そして殊に約４５〜５５％で得られる。このパラグ ラフ中で使用される時には、百分率は液状試薬及び鉱石の全重量を基にした重量 による。

本発明の好ましい実施態様においては、酸又は塩基又は任意のその他の適切な化 学試薬は、鉱石中の不純物を実質的に可溶化するために使用される。酸又は塩基 が使用される本発明の方法を記述するために本明細書中で使用される時には、“ 実質的に可溶化する”という術語は、全不純物の少なくとも約１０重量％を可溶 化する酸又は塩基の濃度並びに温度、圧力及び時間の条件を意味する。好ましく は、全不純物の少なくとも５０％が可溶化される。しばしば、除去される不純物 の量と比較した、酸又は塩基の濃度並びに温度及び時間の条件のグラフは、傾向 及び最適化を決定するのを助けるである本発明の方法及びその運転を、図面を参 照して説明する。この図面は圧力下で運転する方法を図示しているが、本発明の 方法は大気圧下でも運転することができることが理解される。この方法は、液状 試薬が酸の水性溶液である方法を図示している。しかしながら、処理される粒状 鉱石に対して所望の反応を実施するのに適切である任意のその他の液状試薬を使 用することができることが理解される。

図面においては、粒状鉱石は、点１でこの工程に入り、そしてロックホッパー４ 中へそして次にロックホッパー５中へ移動する。バルブ２及び３は鉱石の流れを 規制するが、これらのバルブは、工程において必要とされる鉱石のレベルを検出 する放射線エミッター１３及びセンサー１４によって制御される。バルブ２及び ３は両方が同時には開いていないような制御論理を有するが、これは鉱石が加圧 された工程に入ることを可能にする。この方法が大気圧下で運転されていると仮 定するならば、この二重ロックホッパーシステムは必要としないことに注目すべ きである。鉱石を供給するための代わりの方法は、スラリーの形で鉱石をこの方 法中に導入することである。

次に、鉱石７は供給チューブ６を通って上方室８に入る。漏斗導管９が上方室８ の下方部分を形成しそして鉱石３５の貯蔵が上方室８中で維持されることを可能 にする。

鉱石は点ｌＯで上方室８を出てそして下方室１２に入る。酸は点１１でこの工程 に供給され、そして次にバイブ３６及び３７を通って下方室１２に入る。バイブ ３６は必要に応じたものであるので、それは、上向きに流れる酸中の鉱石の細か な粒子の伴出を増進することができ、その結果それらを４（イブ３９を通して除 去することができる好ましい実施態様を表す。

酸の流速はバルブ３３そして、必要な場合には、バルブ３８によって制御される 。しばしば、比較的一定な酸の流れが望ましいであろう。

バルブ３３を通る流れは、固体流速及び粒径に依存する。センサー１５．１６及 び１７、並びにそれらに伴われた制御論理が、バルブ２６及び２８並びにこの工 程への補給水２９及びこの工程から出る水／酸の流れを作動させる。廃酸及び鉱 石微粒子は、バイブ３９を通って点９でこの工程を出る。

鉱石４０の貯蔵は、所望の反応が起きるように下方室１２中で、好ましくは流動 化された条件下で、維持される。下方室Ｉ２中で起きる反応工種において発生し た細かな粒状鉱石４１は、上昇しそして漏斗導管９を通って上方室８に入る。

浸出された鉱石／酸スラリー４２は、漏斗導管１８を通って下方室１２から出る 。水２９は、バイブ４１を通って漏斗導管１８に入りそして点４３で浸出された 鉱石酸スラリーと界面を作る。水２９は、受槽２０及び３１を安価な材料で建設 することができるように、浸出された鉱石／酸スラリー４２を冷却する。水２９ はまた浸出された鉱石／酸スラリー４２の流れを妨げて、その結果この流れをバ イブ１９及び３０を通って受槽２０及び３１に向けることができる。

重量センサー２１．４４．４５及び４６は、受槽２０及び３１中の鉱石の量を検 出する。バルブ４７及び４８は制御論理によって重量センサー２１．４４．４５ 及び４６に接続されていて（池の特徴を示すことができるように、図面中には示 さない）、その結果浸出された鉱石を受槽２０又は３１のどちらかに切り換える ことができる。２つの受槽の代わりに、単一の受槽、濾過手段又はその他の分離 手段例えば遠心分離機を使用することもできる。浸出された鉱石から分離された 酸は、バイブ２０及び３１を通って受けるタンク２０及び３１から除去される。

浸出された鉱石は点２２及び４９でこの工程から出る。

鉱石 本発明の方法においては任意の適切な鉱石を使用することができると信じられる 。適切な鉱石は、回収し、純度を高め又は濃縮されることか望まれる金属がチタ ン、ニオブ、ニッケル、コバルト、銅、亜鉛、鉛、カドミウム、アルミニウム、 銀及び金である鉱石を含む。

好ましいのは、チタン含有鉱石例えばイルメナイト及び鋭錐石（カーボナタイト ソースからの鋭錐石例えばブラジル鋭錐石を含む）の形のそれらの鉱石である。

本明細書中で使用される時には、“鉱石”という術語は、未加工鉱石それ自体、 他の方法によって選鉱され若しくはグレードアップされた鉱石、又は池の方法の 副生成物である鉱石を含む。このような副生成物の例は、カナダの５ｏｒｅｌの チタン含有鉄鉱石からの鉄製造の間に得られる副生成物である５ｏｒｅｌのスラ グ、及びＴｉＯ２鉱石を塩素化するための流動床反応器から吹き飛ばされた細か な鉱石を含む。このような反応器は、二酸化チタン顔料を作るための塩化物プロ セスにおける第一ステップとしてしばしば使用される。

鉱石不純物 本発明の方法による除去のために、そして殊に酸の水性溶液が浸出プロセスのた めに使用される時に、適切である不純物は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、 希土類金属、鉄、アルミニウム、リン、トリウム、ウラニウム、クロム、マンガ ン、バナジウム及びイツトリウムを含む。本発明の方法による除去のために殊に 適切であるのは、鉄、リン、アルミニウム、カルシウム、バリウム、ストロンチ ウム、クロム、マンガン、バナジウム、イツトリウム、ランタン、セリウム、ネ オジム、トリウム及びウラニウムの不純物である。リン、アルミニウム、鉄、カ ルシウム、バリウム、ストロンチウム及び放射性核種例えばトリウム及びウラニ ウムの不純物は、Ｔｉｅ２顔料を作るための塩化物プロセスにとって殊に有害で ある。このような不純物は、高められた温度及び圧力の条件下での本発明の方法 による受け入れられるレベルへの減少のために殊に適切である。また、アルミニ ウム、希土類、リン、トリウム及びウラニウムの不純物は従来の化学的又は機械 的手段による除去に対して殊に抵抗するけれども、それらは、高められた温度及 び圧力の条件下での本発明の方法による受け入れられるレベルへの減少のために 殊に適切である。

鉱石の粒径 本発明の方法のためには、好ましくは、鉱石は粒状でなＩＪればならない。処理 されることが望まれる任意の鉱石のための最適粒径は、鉱石を数個の異なる粒径 に粉砕（例えば粉砕、破砕、磨砕なと）しそして本発明の方法によって除去され た不純物の量を評価することによって容易に決定することができる。

一般には、鉱石から分離されるべき鉱物を遊離させること、即ち、鉱石を、粒子 中の鉱物分離又は殆どの鉱物分離が改善されるように実施可能な程度に細かな粒 子に粉砕することが望ましいであろう。

通常は、鉱石は約４分の１インチ未満の粒径を有するべきである。

好ましくは、鉱石は約−２０メツシユ〜＋４００メツシユの粒径を有する。勿論 、いくつかの鉱石はそれらの天然の状態でこの範囲内の粒径を有する。そのよう な場合には、更に粉砕する必要はない。

鉱石の選鉱 所望の場合には、本発明の工程に付すに先立って鉱石に選鉱を施すことができる 。選鉱とは、望ましくない不純物のいくらかを除去することができる機械的方法 、例えばスライム除去（サイクロン、すりつぶし又は沈降方法によって細かな粒 子を除去すること）、破砕すること、粉砕すること、分級、篩別、浮選、静電分 離及び磁気分離を意味する。磁気分離は、低、中及び高強度の磁界強度及び／又 は勾配を含んで良く、好ましくは、低、中及び高強度の磁界強度による連続する 段階的な磁気分離を含む。適切な選鉱方法は、米国特許第４．２４３．１７９号 中に述べられており、その開示は参照により本明細書中に組み込まれる。選鉱を 使用する場合には、鉱物遊離及び本発明の方法における使用のための好ましい粒 径の両方を満足させるために、鉱石を所望の粒径に減らすように、それをデザイ ンすることができる。

低温還元焙焼及び磁気分離 鉱石が鉄発生起源のものである場合には必要に応じて、本発明の反応方法に先立 って、鉱石に低温還元焙焼を施すことができる。このような低温還元焙焼の目的 は、鉱石中に鉄含有鉱物が存在する場合、そのいくらかを磁気形に転換すること であり、これは次に磁気分離技術によって除去することができる。

低温還元焙焼が使用される場合には、それは、一般的に、炭素質還元剤の存在下 で周囲条件を越え約４００℃までの温度で実施される。

好ましくはこの温度は約２００〜４００そして最も好ましくは約２５０〜３００ ℃である。適切な炭素質還元剤は、コークス、亜炭木炭、炭、石炭、亜炭、石油 例えば残油、−酸化炭素、発生炉ガス、水素、ガス状炭化水素及び天然ガスを含 む。好ましいのは一酸化炭素である。−酸化炭素以外の還元剤を使用するために は、焙焼温度が約３００℃を越えなければならないことに注意されたい。焙焼は 、還元的な条件下で、即ち、空気若しくは酸素の実質的な非存在下で又は酸化よ りもむしろ還元に好都合である条件下で行われるべきである。

低温焙焼が使用される場合には、それは任意の適切な手段、方法又は装置によっ て実施することができる。例えば、固定床、ロータリーキルン、流動床、プラズ マジェット、バッチ式又は連続式方法を利用することができる。

低温焙焼ステップのために必要とされる時間は、数個の実験的な試みを行いそし て最も低い温度及び最も少ない時間で所望の結果をもたらし、その結果生産を最 適化することができそしてエネルギー消費を最小にすることができる試みを選択 することによって容易に決定することができる。適切な時間は、しばしば、約５ 分〜８時間、好ましくは約５分〜２時間、そして最も好ましくは約１５分〜１時 間の範囲にある。

低温焙焼ステップが使用される場合には、磁気形に転換された鉄含有物質を除去 するために、好ましくはそのステップには湿式又は乾式磁気分離が続くべきであ る。

低温還元焙焼はある種のタイプの鉱石中のリン、アルミニウム、トリウム及びウ ラニウムを、殊に浸出方法を実施するために酸を使用する場合には、本発明の反 応方法に対して一層耐性にする可能性があることが見い出された。それ故、これ らの不純物が相当量存在する場合には、低温還元焙焼は適切ではないであろう。

二三の実験的な試験を行うことにより、低温還元焙焼が有益であるか否かを容易 に決定することができる。

鉱石の高温還元焙焼 本発明の方法が鉱酸による鉱石の浸出を実施する場合には、必要に応じて、浸出 に先立って、鉱石に高温還元焙焼を施すことができる。このような焙焼は磁石中 のリン化合物の爪を更に減らしそして反応方法のために必要とされる温度を低下 させることができることが、ある種のタイプの鉱石において見い出された。高温 還元焙焼が使用される場合には、それは一般的には炭素質還元剤の存在下で約９ ００〜１７００℃の温度で実施される。適切な炭素質還元剤は、コークス、亜炭 木炭、炭、石炭、亜炭、石油例えば残油、−酸化炭素、発生炉ガス、水素及び天 然ガスを含む。焙焼は、還元的な条件下で、即ち、空気若しくは酸素の実質的な 非存在下で又は酸化よりもむしろ還元に好都合である条件下で行われるべきであ る。好ましい温度範囲は約１１００〜１５００℃である。高温還元焙焼はトリウ ム及びウラニウムの除去を増進し得るがアルミニウムの除去については不利であ る可能性があることもまた見い出された。

高温焙焼が使用される場合には、それは任意の適切な手段、方法又は装置によっ て実施することができる。例えば、固定床、ロータリーキルン、流動床、プラズ マジェット、バッチ式又は連続式方法を利用することができる。

高温焙焼ステップのために必要とされる時間は、数個の実験的な試みを行いそし て最も低い温度及び最も少ない時間で所望の結果をもたらし、その結果生産を最 適化することができそしてエネルギー消費を最小にすることができる試みを選択 することによって容易に決定することがてきる。適切な時間は、しばしば、約５ 分〜８時間、好ましくは約５分〜２時間、そして最も好ましくは約１５分〜１時 間の範囲にある。

本発明の方法に従って鉱酸によってチタン含有鉱石を処理するためには、一般的 に低温又は高温還元焙焼は必要としないことが強調される。かくして、チタン含 有鉱石に関しては、本発明の実質的な利点は、還元焙焼を必要としないので、よ り低い投資及び運転コストで運転する可能性のあることである。

鉱石の予備浸出 所望の場合には、本発明の方法に先立って、鉱石に予備浸出操作を施すことがで きる。予備浸出ステップの目的は、以下に述べる反応ステップよりも温和な条件 によって除去することができる不純物を除去することである。予備浸出ステップ の使用は、方法の経済性を増進する可能性がありそして、ある種のグレードの鉱 石においては、殊にチタン含有鉱石に関しては、品質を改善する可能性があるで あろう。

反応ステップに関して本明細書中で述べる酸及び酸の濃度を使用することができ る。また、所望の場合には、浸出ステップからの廃酸を予備浸出ステップのため の供給物として使用することができる。

適切な温度は、約５０〜１００℃、好ましくは約６０〜９０℃そして最も好まし くは７０〜８０℃である。圧力は通常はほぼ大気圧であろう。

アルカリ金属化合物による洗浄 必要に応じて、ある種の鉱石に関しては、鉱石に本発明の方法を施した後で、液 状試薬が鉱石から除去された後で鉱石にアルカリ金属化合物の水性溶液による洗 浄を施しても良い。このような洗浄は、リン、アルミニウム及びシリコン不純物 の量を更に減らすことを助ける可能性がある。アルカリ金属化合物による洗浄は 、ＴｉＯ２鉱石そして殊に鋭錐石鉱石にとって有益であろう。

使用することができる適切なアルカリ金属化合物は、水酸化ナトリウム、炭酸ナ トリウム、水酸化カリウム、炭酸カリウム、水酸化リチウム及び炭酸リヂウムを 含む。好ましいのは水酸化ナトリウム及び炭酸ナトリウムである。最も好ましい のは水酸化ナトリウムである。

アルカリ金属化合物は、効果的な量、即ち、少なくともいくつかの不純物を実質 的に可溶化するのに十分な量及び濃度で使用されるべきである。浸出物、即ち、 溶解した不純物を含むアルカリ金属化合物の溶液、及び浸出された鉱石の分析に より、アルカリ金属化合物の量及び濃度が十分であるか否かを容易に決定するこ とができる。

通常は、アルカリ金属化合物の濃度は、溶液の全重量を基にして約３〜３０％、 好ましくは約５〜１５％、そして最も好ましくは約１０〜１５重量％である。

アルカリ金属化合物の水溶液による洗浄処理は、残りの鉱物不純物の少なくとも 一部分を可溶化するのに十分である温度、圧力及び時間で行われる。通常は、必 要とされる時間は少なくとも１分の約半分である。時間の典型的な範囲は、１分 の約半分〜３時間、好ましくは約１分〜１時間、そして最も好ましくは約１分〜 １時間である。温度は通常はほぼ周囲温度〜洗浄溶液の沸点である。高められた 温度はしばしば必要とされる洗浄時間の長さを減らすことが注目されるべきであ る。一般的には、大気圧が適切であろうが、所望の場合には高められた圧力を使 用することもできる。方法のこのステップのために大気圧だけが使用される場合 には、液状試薬が鉱石から除去された後で、フィルター又はスクリーンの上にあ る鉱石の上にアルカリ溶液を噴霧することによって洗浄を行うことができる。

浸出物の除去 本発明の方法、そしてアルカリ金属洗浄が使用される場合にはそれに引き続いて 、液状試薬は処理された鉱石から除去される。好ましくは、これは、液状試薬を 除去しそれに引き続いて水で洗浄することによって又は水で洗浄することだけに よって行われる。液状試薬は任意の適切な手段、例えば濾過、傾斜、遠心分離又 はヒドロクロン（ｈｙｄｒｏｃｌｏｎｅ）の使用によって除去することができる 。好ましくは、水は熱水、即ちその沸点に達するものである。必要とされる洗浄 の員は、不純物、酸及び／又はアルカリの存在に関して洗浄水を分析することに よって容易に決定することができる。

処理された鉱石の用途 鉱石を本発明の方法に従って処理した後で、所望の金属価値物を回収又は利用す るためにそれに付加的な処理を施すことができる。

例えば、チタン含有鉱石が本発明の方法に従って処理される場合には、次にそれ は、ＴｉＯ２顔料若しくはチタン金属を作るために使用することができ又は選鉱 されたチタン鉱石が望まれる任意の方法において使用することができる。好まし くは、本発明の方法によって処理されたチタン含有鉱石は、ＴｉＯ２顔料を作る ために、そして最も好ましくは、塩化物法によってＴｌＯ２顔料を作るために使 用することができる。本発明の方法に従って処理されたチタン鉱石を使用するた めの適切な塩化物法及び反応器は、米国特許第２．４８８．４３９号、第２、４ ８８．４４０号、第２．５５９．６３８号、第３．２０３．７６３号、第２．８ ３３．６２６号、第３、２８４．１５９号及び第２．６５３．０７８号中に開示 されており、この開示は参照により本明細書に組み入れる。

鉱石人 に１ 補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の８） 平成６年１１月２８日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）液状試薬がカラムのボトムにおいて導入され、粒状鉱石がカラムのトップに おいて導入され、反応した粒状鉱石がカラムのボトムにおいて除去され、そして 廃液状試薬がカラムのトップにおいて除去される、向流垂直カラム中で粒状鉱石 を液状試薬と反応させるための連続的方法において、 （ａ）垂直カラムのための上方及び下方室を装備し、ここで、前記室の各々は室 の直径のものよりも小さい直径を有するボトム出口を有し、 （ｂ）粒状鉱石が加温されそして脱気され、その少なくともいくらかの細かな粒 子が除去のために上に運ばれ、そしてその残りが沈降しそして下方室に入るよう に、上方室中の液状試薬の十分な上向き流れを維持し、 （ｃ）鉱石との反応の理論的量の少なくとも１０％が起こり、反応プロセスから 発生する及び／又は粒状鉱石と共に導入される細かな鉱石粒子の少なくともいく らかが除去のために伴出されそして上向きに運ばれ、そして反応した粒状鉱石が 下方室から出るように、下方室中での十分な流動化及び滞留時間を維持すること から成る改善を含む方法。 ２）下方室における流動化指数が約１〜２である、請求項１記載の方法。 ３）下方室における流動化指数が約１．１〜１．９である、請求項１記載の方法 。 ４）下方室における流動化指数が約１．４〜１．６である、請求項１記載の方法 。 ５）下方室における流動化指数が約１．５である、請求項１記載の方法。 ６）上方室における流動化指数が約５〜６である、請求項２記載の方法。 ７）上方室における流動化指数が約５〜６である、請求項３記載の方法。 ８）上方室における流動化指数が約５〜６である、請求項４記載の方法。 ９）上方室における流動化指数が約５〜６である、請求項５記載の方法。 １０）液体が下方室の出口又は出口から通じる導管中に注入され、そして該注入 が、（ａ）下方室を出る前記反応した粒状鉱石及び液状試薬を冷却するのに、そ して（ｂ）前記反応した粒状鉱石及び液状試薬の下向き流れを制限するのに十分 な容量及び速度で行われる、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。 １１）各々の室のための出口が漏斗の形であり、そして上方室の直径が下方室の 直径の少なくとも二倍である、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。 １２）温度が約３００℃までであり、そして圧力が約１００絶対気圧までである 、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。 １３）温度が約１６０〜３００℃であり、圧力が約４〜１００絶対気圧であり、 鉱石がチタン含有であり、そして液状試薬が鉱酸である、請求項１から９のいず れか一項に記載の方法。 １４）（ａ）下方室における流動化指数が約１〜２であり、（ｂ）上方室におけ る流動化指数が約５〜６であり、（ｃ）温度が約３００℃までであり、そして圧 力が約１００絶対気圧までであり、 （ｄ）鉱石がチタン含有であり、そして（ｅ）液状試薬が塩酸である、 請求項１記載の方法。 １５）温度が約１５０〜２５０℃である、請求項１４記載の方法。 １６）水が下方室の出口又は出口から通じる導管中に注入され、そして該注入が 、（ａ）下方室を出る前記反応した粒状鉱石及び酸を冷却するのに、そして（ｂ ）前記酸の下向き流れを制限するのに十分な容量及び速度で行われる、請求項１ ５記載の方法。 １７）各々の室のための出口が漏斗の形であり、上方室の直径が下方室の直径の 少なくとも約二倍であり、漏斗のテーパーの角度が粒状鉱石の安息角よりも大き く、そして上方室のための漏斗の形の出口の首が下方室の上方部分中に延びてい る、請求項１６記載の方法。 １８）（ａ）鉱石に本発明の方法を施すのに先立って、鉱石に選鉱を施し、そし て（ｂ）鉱石に本発明の方法を施した後で、残留酸をすべて除去するために鉱石 に水による洗浄を施す、請求項１７記載の方法。 １９）液状試薬がカラムのボトムにおいて導入され、粒状鉱石がカラムのトップ において導入され、反応した粒状鉱石がカラムのボトムにおいて除去され、そし て廃液状試薬がカラムのトップにおいて除去される、向流垂直カラム中で粒状鉱 石を液状試薬と反応させるための連続的方法において、カラムの出口又は出口か ら通じる導管中に液体を注入し、前記注入が、（ａ）下方室を出る前記反応した 粒状鉱石及び液状試薬を冷却するのに、そして （ｂ）前記反応した粒状鉱石及び液状試薬の下向き流れを制限するのに 十分な容量及び速度で行われることから成る改善を含む方法。