JPS582163B2

JPS582163B2 - アナタ−ゼコウノシヨリホウホウ

Info

Publication number: JPS582163B2
Application number: JP2707674A
Authority: JP
Inventors: 清水豊五; 鍛美雄; 福永史朗
Original assignee: Ishihara Mining & Chemical Co
Current assignee: Ishihara Mining & Chemical Co
Priority date: 1974-03-11
Filing date: 1974-03-11
Publication date: 1983-01-14
Also published as: BR7501384A; JPS50121111A; GB1499172A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は新しく見い出された含チタン鉱であるアナター
ゼ鉱からチタン化合物製造用原料に適した高チタンスラ
ッグを製造する方法に関する。

チタン化合物製造用原料として一般に用いられている天
然チタン鉱は、イルメナイト鉱、ルチル鉱である。

前者はチタン分をイルメナイト（ＴｉＦｅＯ３）として
含有し、普通、磁選を主体とする比較的簡単な選鉱によ
り、容易にＴｉＯ２品位が５０〜６０％で硫酸に対する
反応性（蒸解性）が良好な精鉱が得られ、主に硫酸法二
酸化チタン製造用原料として使用されている。

後者はチタン分をルチルＴｉＯ２として含み普通、静電
選鉱を主体とする比較的簡単な選鉱により、ＴｉＯ２品
位約９５％以上の精鉱が得られ、普通塩素法二酸化チタ
ン製造用原料、熔接棒用原料或は金属チタン製造用原料
として使用されている。

一方、近年の著るしい二酸化チタン顔料の需要増に伴っ
てチタン鉱の消費も激増し、これまでチタン化合物製造
用原料として利用されなかった新しい鉱石をも利用する
必要性が生じてきた。

新しいチタン原料として最近ブラジル等で発見されたア
ナターゼ鉱が注目されている。

このアナターゼ鉱はカーボナタイト鉱床より産出し、主
要鉱物はアナターゼＴｉＯ２とマグネタイトであるが、
いくつかの試みにもかかわらず、未だ工業原料として利
用されるに至っていない。

すなわちこのものは選鉱が難しく通常の選鉱方法でチタ
ン分品位の高い精鉱を得ようとすれば低いチタン分収率
しか望めず、チタン分収率を上げようとすれば、チタン
分品位の比較的低い精鉱しか得られない。

また得られた精鉱は硫酸に対する蒸解性が良好でない上
、リン分等の二酸化チタン製造工程に悪い影響を及ぼす
有害不純物を多く含んでいるので、チタン化合物製造用
原料として不適当である。

本発明者達はかかるアナターゼ鉱をチタン化合物製造原
料、特に二酸化チタン製造用原料として利用すべく広範
囲に研究を進めたところ、（１）精鉱品位目標をＴｉＯ
２２５〜５０％程度にとどめた場合は、スクラツビング
及び比重選鉱によって比較的容易にかつ高いＴｉＯ２収
率で選鉱できること、（２）前記精鉱は熔融製錬してチ
タン分をスラッグ中に濃縮するに適しており、ＴｉＯ２
品位７０％以上の高チタンスラッグが容易に製造できる
こと、（３）得られる高チタンスラッグは原鉱又は精鉱
と異なシ硫酸に対する蒸解性が良好であり、かつ有害不
純物であるリン分をほとんど含まないものとなっている
こと、などの事実を見い出し、本発明に到達したもので
ある。

本発明の目的は工業的利用の難しかったアナターゼ鉱の
新規な利用の道を提供することにある。

本発明の他の目的は工業的実施に適合ししかも済的に有
利に、アナターゼ鉱からチタン化合物特に二酸化チタン
原料に適した高チタンスラッグと銑鉄とを製造するアナ
ターゼ鉱の新規な処理方法を提供することにある。

本発明の更に別の目的は以後の記述から明らかであろう
。

本発明はアナターゼ鉱の処理方法であって以下の二つの
工程を組合せでなることを特徴とするアナターゼ鉱の処
理方法である。

（１）アナターゼ鉱をスクラツビングと比重選鉱とを含
む選鉱手段によって選鉱して、ＴｉＯ２が２５〜５０％
、Ａｌ２Ｏ３とＳｉＯ２との合量がＴｉＯ２基準で１８
％以下の精鉱を得、該精鉱をそのままで、或は更に選鉱
して、または該精鉱に品位調節材を配合して、ＴｉＯ２
品位３５〜５５係、全Ｆｅ２５％以上のスラッグ原料を
調製する。

（２）該スラッグ原料を炭素質還元剤の存在下に熔融製
錬して、チタン分をスラッグ中に濃縮し、ＴｉＯ２品位
７０％以上の高チタンスラッグを製造する。

本発明において原料鉱石として使用するアナターゼ鉱は
ペロブスカイトの変成鉱物であって、カーボナタイト鉱
床において産出し、一般にアナターゼと共にマグネタイ
ト、アパタイト、バーミユキュライト、ボーキサイド質
ラテライトを共生する。

またそれらと共に該アナターゼ鉱石の変成前鉱石である
ペロブスカイトが共生する場合もある。

通常の品位はＴｉＯ２２０〜３５％、全Ｆｅ１５〜４０
係程度である。

この鉱石ではチタン分の全部がアナターゼ粒子として存
在せず、一部がイルメナイトの形で固溶体或は離溶体の
形でマグネタイトに混入し、マグネタイトは普通ＴｉＯ
２を１０％程度含有している。

一方脈石鉱物はアパタイト、バーミユキュライト、ボー
キサイト質ラテライト、石英等であるが、これらのうち
特にボーキサイド質ラテライトは鉱石表面を覆い、その
一部はアナターゼの結晶中、あるいは結晶内の空洞周縁
に分布して分離しにくい。

更にアナターゼの大部分はマグネタイト、脈石鉱物と片
刃粒子をつくっているため、単体分離しようとすれば微
粉砕が必要であるが、その場合粉砕特性からしてアナタ
ーゼが先に微粉化し、以後の処理工程における損失が大
きくなりやすい。

本発明ではまず、かかるアナターゼ鉱をスクラツビング
と比重選鉱とを含む選鉱手段によって選鉱して、ＴｉＯ
２２５〜５０％望ましくは３０〜４５％、Ａｌ２Ｏ３と
ＳｉＯ２との合量がＴｉＯ２基準で１８％以下の精鉱を
得る。

処理対象のアナターゼ鉱の破砕程度は、鉱石の性状によ
り異なり一概に言えないが、普通粒径１ｍｍ以上の大粒
がなくなる程度にとどめ、あまり細かくなることは避け
るのが望ましい。

スクラツビングは一般的に比重選鉱に先立っておこなわ
れるべき必須の手段である。

スクラツビングは、通常の粉砕にくらべて弱い力で、ク
レーの様な物質を破砕したり粒子間の結合や粒子表面へ
の沈着物をはがしたりする一種の解砕であり、攪拌や回
転、揺動の力、或は噴射水の圧力などを利用しておこな
われる。

スクラツビングにはいくつかの手段が知られているが、
その中最も望ましいのはアトリツションスクラツピンク
である。

とれは普通アトリツションマシーンを用い、鉱石を水と
共に投入して高濃度スラリー、例えば固液濃度３０〜７
５％程度の水性スラリーとし、約５〜２０分位強く攪拌
することによっておこなう。

このほかドラム・スクラツバー、ブレンド・ミル、ログ
・ウオツシャーなどを用いる回転攪拌によるスクラツビ
ング、硬板製シュート中を落下する鉱石に水を噴射する
ジェット・スクラツビングなどの手段がある。

このスクラツビングによって膠結されている鉱石粒子は
解砕され、粒子表面に固着していたボーキサイド質ラテ
ライトなどが単離される。

しかし、必要以上に鉱石が細粉化しアナターゼがスライ
ム化することはなく、鉱石は以降の処理に適したも夕の
となる。

スクラツビングによって処理された鉱石は、分級、分粒
などの処理を経て、比重選鉱される。

比重選鉱法は、外力による鉱粒の運動の大きさが鉱物の
比重によって異なることを利用した選別法としてよく知
られている。

各種の比重選鉱法を適用し、アナターゼ、マグネタイト
を主体とするフラクションを重鉱物として、アナターゼ
およびマグネタイトの片刃粒子を含むバーミキュライト
、石英を主体とするフラクションを軽鉱物として分離す
る。

この場合粗粒に対しては重液選鉱法が適当であり、細粒
に対してはジグ選鉱や薄流選鉱が適している。

これらを単独又は組合せて適用できるが、予め分粒して
二以上のフラクションに分け、重液選鉱と他の比重選鉱
とを併用するのがよい。

重液選鉱法は普通１ｍｍ程度の粗粒に適用し、例えばフ
エロシリコン及びマグネタイトを水中に懸濁させて擬重
液としたもの或いは四臭化エタンなどの真重液を用いて
、コーン型、ドラム型、スパイラル型、サイクロン型等
の各種重液選鉱機を用いて行なうことができる。

重液選鉱の具体的条件は重液選鉱機の種類、鉱石粒度、
鉱石の組成に応じて適尚に設定するが、通常擬重液の組
成を２．０〜３．２に調製して行なう。

ジグ及び薄流選鉱は普通１ｍｍ程度以下の粒度のものを
処理するのに適している。

例えば、プランジャージグ、ダイヤフラムジグ、流し樋
、丸テーブル、スパイラル選鉱機、揺動テーブル等が使
用される。

鉱石中に微粉が多くかつその中にアナダーゼが比較的多
く含まれる場合は、微細フラクションについては浮遊選
鉱を適用して、チタン分の損失を防ぐのがよい。

以上述べたスクラビング及び比重選鉱手段は鉱石の性状
に応じて適宜選択され組合されて適用される。

もちろんこの選鉱工程は、少くとも１回のアトリツショ
ンスクラビング及び比重選鉱の他に、粉砕、水洗、分級
、分粒などの手段を包含してよく、必要あれば磁選、電
選などの他の選鉱手段を組み合せてもよい。

以上に述べた選鉱工程では、精鉱の品位が、ＴｉＯ２が
２５〜５０％、望ましくは３０〜４５体Ａｌ２Ｏ３とＳ
ｉＯ２との含量がＴｉ０２基準で１８％以下の範囲内に
なるようにすればよい。

前記スクラツビング及び比重選鉱は、操作が比較的容易
でボーキサイド質ラテライト、バーミキュライト、石英
等の大部分を効果的に除去することができ、かつチタン
分の損失を極力防ぐことができる。

得られる精鉱中のＴｉＯ２品位が２５％以下の場合には
後の処理に適さず、逆に精鉱ＴｉＯ２品位５０％以上に
しようとすれば、選鉱自体容易ではなく、ＴｉＯ２収率
が低下する。

本発明においては、選鉱によって得られた前記品位の精
鉱を、そのままで、或は更に選鉱して、または該精鉱に
品位調節材を配合してスラッグ原料とする。

第一の態様は、選鉱によって得られたアナターゼ鉱がＴ
ｉＯ２３５〜５０％のものであって、脈石鉱物が比較的
少なく、製錬工程に用いて所望の品位のスラッグを得ら
れるような組成のものであるとき、この精鉱をそのまま
スラッグ原料とする。

第二の態様は、精鉱のＴｉＯ２品位が２５〜３５係と比
較的低く、製錬工程で所望の品位を得ることが困難であ
る場合には該精鉱を更に選鉱し、ＴｉＯ２３５〜５５％
、全Ｆｅ２５％以上のスラッグ原料を調製する。

この場合の選鉱手段は磁選によりマグネタイトに富んだ
部分の一部を除去する。

一般に前記精鉱の一部を磁選して、アナターゼに富んだ
部分（非磁着部分）とマグネタイトに富んだ部分（磁着
部分）とに分離し、非磁着部分を該精鉱の残部に混合し
てスラッグ原料とする。

また前記精鉱の全部を磁選してアナターゼに富んだ部分
（非磁着部分）とマグネタイトに富んだ部分（磁着部分
）とを分離し、磁着部分の全部を除去して非磁着部分を
混合してスラッグ原料としてもよい。

このとき分離しだマグネタイト中のチタン分が失われ、
ＴｉＯ２収率は若干低下するが、ＴｉＯ２品位は容易に
向上させることができる。

磁選を適用する場合には該精鉱の粒度を一般に１０〜４
００メッシュになるように調節するのがよい。

磁選の具体的条件は磁選機の種類、給鉱量、磁場におけ
る鉱石の移動速度に応じて適当に設定する。

例えば一種のベルト式回転円盤分離機であるラピツド型
磁選機を用いた場合にはベルトの磁束密度が３００カウ
ス以上にして磁選する。

ドラム式、ベルト式などの他の磁選機を用いた場合にも
、前記に相当する磁選条件を適宜設定するのがよい。

もう一つの態様は、精鉱のＴｉＯ２品位が低かったり、
Ｆｅ品位を調節する必要のある場合に、品位調節材を配
合して、ＴｉＯ２３５〜５５％、全Ｆｅ２５％以上のス
ラッグ原料を調製する。

品位調節材としては、例えば、イルメナイト、リューコ
クシンなどの含チタン鉱石、含チタン鉱石の各種処理残
渣、前記磁選で分離したマグネタイトなどかあシ、その
他にも適当な含チタン物質、含鉄物質が用いられる。

この場合調製するスラッグ原料のＴｉ０２品位が３５％
以下の場合は、熔融製錬してＴｉＯ２７０％以上の二酸
化チタン原料として適当なスラッグを製造するのが難か
しく、逆にＴｉＯ２品位を５５％以上とすると熔融製錬
時の還元調整がむつかしくなる。

また全Ｆｅが２５％以下では熔融製錬操作が困難となる
。

本発明においてはこのようにして得られたスラッグ原料
を熔融製錬してＴｉＯ２品位７０％以上の高チタンスラ
ッグと銑鉄とを製造する。

熔融製錬工程は一般に知られている方法に準じて行なう
。

還元剤としては例えば石炭、コークス、木炭等の固形炭
質物を使用する。

スラッグ原料と還元剤の配合割合は生成物の用途、還元
温度によって異なるが、普通、該スラッグ原料に対して
重量割合で１０〜２５％添加する。

炉は例えば電気炉でよく密閉型、開放型いずれのもので
も使用できる。

処理温度は１５００〜１７００℃でチタン分の実質的全
部を含むスラッグと銑鉄とに分れる。

このようにして得られた製品スラッグはＴｉＯ２品位７
０％以上の品位のもので、硫酸法酸化チタン製造用原料
として適当である。

更に高品位のものは塩素法酸化チタン製造用原料として
も使用できる。

硫酸法酸化チタン製造用原料に用いる場合、製品スラッ
グは単独で硫酸と反応させても、或はイルメナイト等と
混合して反応させても非常に良好な蒸解性を示す。

またリン分をほとんど含有していないので、その後の顔
料二酸化チタン製造工程に支障を来たすことはない。

前記したように本発明によれば、鉱石の性状よりして有
効利用が困難であると考えられるアナターゼ鉱からチタ
ン化合物製造用原料として好適な高チタンスラッグを工
業的有利に製造することができる。

しかも（１）選鉱工程は比較的低い品位のものを得るよ
うにすればよいので操作が容易で高い収率が期待でき（
２）熔融製錬工程もマグネタイトの一部が造媛剤として
また融剤として作用するので作業性にすぐれており（３
）マグネタイトの大部分は銑鉄として回収利用できる等
の利益がもたらされる。

なお、本明細書中の係は重量基準、メッシュはタイラー
基準で示した。

実施例１表１に示す化学組成のアナターゼ鉱（ブラジル産）４０
０ｇを８メッシュの篩を用いて分粒し、オーバーサイズ
を更に破砕して、８メッシュ以下とした。

この鉱石に水５００ｇを加えスラリーとシ、アトリツシ
ョンマシーンに入れ、１０７０ｒ．ｐ．ｍ．で１０分間
攪拌してアトリツション１スクラツビングを行なった。

４００メッシュ篩を用い湿式分級により微粉を除去した
後、鉱石を沢別乾燥し重液選別に供した。

表１前記乾燥鉱石を２００ｍｌトールビー力に入れ、比重２
．９６の四臭化エタン重液を用い重液選別を行なった。

沈鉱をエタノールを使用して乾燥し表２の組成の精鉱２
６２ｇを得た。

なお該精鉱のＴｉＯ２収率は８５．７％であった。

表２表２の組成の鉱石２００ｇに表３に示す組成のＧ．Ｌ．
コークス１５ｇをよく混合し、黒鉛ルツボに入れ４０Ｋ
ＶＡタンマン炉中で１６００℃で約１０分間加熱した。

加熱後、ルツボを炉から取り出し熔融物を別の容器に移
して放冷しだ。

冷却物を容器から取出し約４８メッシュ以下に粉砕後、
磁選によりスラッグ９９ｇと銑鉄５０ｇとを分離採取し
た。

表４にスラッグの組成を示した。得られたスラッグを粒
径約５３μ以下に粉砕し、これをこのスラッグと同様に
粉砕した表５に示す組成のイルメナイトを重量比で６５
：３５に混合して、これから６０．９を秤量して試料と
した。

磁製ビーカに９３％硫酸溶液を１１３ｇ入れて、前記試
料に添加し、ビーカを約２００℃で保持したオイルバス
に浸漬させ、このまま１時間保持して反応させたのち、
更に温水を加えて浸出した。

浸出液中のＴｉＯ２を測定して硫酸と反応したチタン分
とし、原料中のＴｉＯ２重量％を算出し、ＴｉＯ２蒸解
率とした。

このスラッグの蒸解率は９２％で極めて良好であった。

表５実施例２表６に示す化学組成のアナターゼ鉱（ブラジル産）２８
９ｋｇをローヘッドスクリーンにかけて８メッシュ以下
のものを採取し、８メッシュ以上のものは、ジョークラ
ツシャーにて破砕して８メッシュ以下になるように調整
した。

このものを直径３００ｍｍ、高さ６００ｍｍ、容積２０
ｌのアトリツションマシンに入れ、６２０ｒ．ｐ．ｍ．
で１０分間攪拌してアトリツションスクラビングを行っ
た。

これを２０メッシュのローヘッドスクリーンで分粒し、
２０メッシュ以上のものを８０．１ｋｇ２０メッシュ以
下のものを２０８．９ｋｇを得た。

前記篩上物は巾２４０ｍｍ、長さ３４０ｍｍで２区のデ
ンバー型ミネラルジグを用いて比重選鉱し、精鉱および
中鉱として、それぞれ５８．４ｋｇ、１７．６ｋｇを得
た。

前記篩下物は直径５０ｍｍの湿式サイクロンを用いて４
００メッシュを分級点として分級し、アンダフローおよ
びオーバーフローとして、それぞれ１２５．７ｋｇ、８
３．２ｋｇを得た。

アンダーフローは更に水圧分級機（２７５×４７５ｍｍ
）を用いて１００メッシュを分級点として分級し、スピ
ゴットおよびオーバーフローとしてそれぞれ８８．０ｋ
ｇ、３７．７ｋｇを得た。

スピゴットは５ターンのハンフレイスパイラル選鉱機を
用いて比重選鉱し、精鉱および中鉱として、それぞれ７
３．０ｋｇ、１０．６靴を得だ。

オーバーフローはウイルフレーテーブル（４７０×１０
１５ｍｍ）を用いて比選し、精鉱および中鉱として、そ
れぞれ２５．８ｋｇ、８．０ｋｇを得た。

ジグおよびスパイラル比重選鉱の中鉱２８．２題は直径
３７０ｍｍ、長さ１７５ｍｍのコニカルボールミルを用
いて１００メッシュ以下に粉砕し、テブル比重選鉱の中
鉱８．０ｋｇと共にウイルフレーテプルに戻した。

前記ジグ、スパイラルおよびテーブル比選により精鉱と
して合計１７７．１ｋｇを得た。

この操作を繰返すことにより表７の組成の精鉱約２ｔを
得た。

なお、ＴｉＯ２選鉱収率は７７．１％であった。

表６表７の組成の鉱石１．８６ｔに表３の組成のＧ．Ｌ．コ
ークス２１７ｋｇを混合し、１バッチ当り鉱石６０〜１
００ｋｇ、還元剤１０〜１４ｋｇを単相ジロー型電気炉
へ装入し製錬した。

１９回の還元を連続して行ない、各回共終了後１つのタ
ツプロから熔融メタル及び熔融スラッグを同時に抜出し
、カーボンライニングした取鍋中に注入し冷却した。

大部分のメタルは取鍋中でメタル層を形成しスラッグ層
から分離できるが、一部のメタルはスラッグ中に巻込ま
れたまま冷却した。

この為冷却後取鍋から取出したスラッグを１ｍ前後に粉
砕した後磁選により巻込みメタルを分離除去した。

得られたスラッグ９００ｋｇの組成を表８に示した。

得られたスラッグを実施例１と同様な方法でＴｉＯ２蒸
解率を測定した結果、ＴｉＯ２蒸解率は９０％で良好で
あった。

実施例３表９に示す化学組成のアナターゼ鉱（ブラジル産）５０
０がを実施例１と同様な方法で分粒、破砕、、アトリツ
ションスクラビング、分級、四臭化エタン重液（比重２
．９６）による重液選別を行い表１０に示す精鉱３２０
ｇを得た。

ＴｉＯ２収率は８２．３％であった。

該精鉱の一部２１．３ｇを分粒、粉砕して１４メッシュ
以下とし、磁選に供した。

磁選機はラビット．マグネテイツク．マシーン社製ラピ
ツドＯ型磁選機を用い、ベルト速度３．９ｍ／分、単層
給鉱、ベルト上の磁束密度が３００ガウスの条件で磁選
し、非磁着部分と磁着部分とに分別した。

それらの重量は前者が１０３ｇ、後者が１１０ｇであっ
た。

該非磁着部分を前記精鉱の残部１０７ｇに配合し、Ｔｉ
Ｏ２品位及び全Ｆｅ品位を調整し、混合物２１０ｇを得
た。

該精鉱の化学組成を表１１に示した。

なお本磁選工程までの総合ＴｉＯ２収率は７０．２％で
あった。

表１１表１１の組成の精鉱２００ｇに表３の組成のＧ．Ｌ．コ
ークス１５ｇをよく混合し、実施例１と同様な方法で製
錬して表１２の組成のスラッグ９２ｇを得た。

得られたスラッグを実施例１と同様な方法でＴｉＯ２蒸
解率を測定した結果、ＴｉＯ２蒸解率は９２％できわめ
て良好であった。

実施例４実施例３の表１０に示した精鉱１７８ｇに表１３に示す
化学組成のイルメナイト（セイロン産）７２ｇを配合し
、表１４の化学組成の混合物２５０ｇを得だ。

表１４の組成の混合精鉱２００ｇに表３の組成のＧ．Ｌ
．コークス１５ｇをよく混合し、実施例１と同様な方法
で製錬して表１５の組成のスラッグ８１ｇを得た。

得られたスラッグを実施例１と同様な方法でＴｉＯ２蒸
解率を測定した結果、ＴＴｉＯ２蒸解率は９２％できわ
めて良好であった。

表１５

Claims

【特許請求の範囲】１アナターゼ鉱の処理方法であって以下の二つの工程
を組合せてなることを特徴とするアナターゼ鉱の処理方
法。（１）アナターゼ鉱をスクラッピングと比重選鉱とを含
む選鉱手段によって選鉱して、ＴｉＯが２５〜５０％、
Ａｌ２Ｏ３とＳｉＯ２との合量がＴｉＯ２基準で１８％
以下の精鉱を得、該精鉱をそのままで、或は更に選鉱し
て、または該精鉱に品位調節材を配合して、ＴｉＯ２品
位３５〜５５％、全Ｆｅ２５％以上のスラッグ原料を調
製する。（２）該スラッグ原料を炭素質還元剤の存在下に熔融製
錬して、チタン分をスラッグ中に濃縮し、ＴｉＯ２品位
７０％以上の高チタンスラッグを製造する。