JPS6184336A - 白金族金属の抽出法 - Google Patents

Abstract

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め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は種々の供給原料から白金族金属を、後の分離お
よび精製に適する形態で分離することに関する。

種々の供給原料から捕収剤金属中に濃縮させることによ
り白金族金属（本明細書中に、ときにはｒＰＧＭｊとし
て示される）を回収する従来技術の乾式冶金法は、一部
はＰＧＭが捕収剤金属中に蓄積し回収可能な層に分離す
るのに要する長い時間（滞留時間）のために十分満足な
結果を与えなかった。これは種々の供給原料の処理のた
めに多様の大きさおよび型の炉を設けることを必要にす
る。

例えば、アーク炉を用いる方法ではサブマージド電極間
の電流を融解スラグに通ずことによりスラグを加熱する
と局所加熱および温度匂配を生じ、それが融成物中にか
なりの粘度匂配を生ずる。高いスラグ粘度がＰＧＭおよ
び捕収剤金属の非常に微細な粒子の凝集および沈降並び
にスラグの移動を妨げ、従って捕収剤金属に関連したＰ
ＧＭの回収可能層の形成を遅らせる。

微粒物質からＰＧＭを回収する従来技術の他の不利益は
供給原料をＰＣ，Ｍの分離を容易にする形態にする前処
理、例えばペレタイジング、がしばしば必要なことであ
る。当該技術によく知られるようにペレクイジングには
微粉砕および供給原料と適当な融剤、捕収剤金属、結合
剤などとの混合、並びに混合物を、スラグ表面上で開放
構造層を形成し使用されるいかなる炉の加熱帯域にも仕
較的完全に運ばれるような十分な大きさの大きい粒子お
よび塊に処理することが含まれる。従って、融成物成分
の凝集および反応ガスの逸出に関連する問題が回避され
る。

従来技術の方法の他の不利益は異なる種類の供給原料の
処理に対する許容度が低いことである。

典型的な供給原料は微粉砕、磁気分離、選鉱、浮選など
を含む方法によりクロマイト含有鉱石から生成したＰＧ
Ｍ精鉱である。白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウ
ム、イリジウムおよびオスミラムを含むＰＧＭはときに
はクロマイト含有鉱石に関連してクロマイト粒界、クロ
マイト粒内または鉱石に関連する母岩物質中に見出され
、それらは一般にまたニッケル、銅および鉄の硫化物と
関連している。クロマイト含有鉱石に関連した白金族金
属の広大な鉱床は南アフリカ共和国および米国、殊にモ
ンタナ州のスチルウォーター・コンプレックス（Ｓｔｉ
ｌｌｗａｔｅｒ　Ｃｏｍｐｌｅｘ）に存在する。もちろ
ん、ＰＧＭの多くの工業形態はそれらを見出側ことがで
きる鉱石以外の多くの追加の供給原料を生ずる。従って
、多様の供給原料から経済的かつ有効にＰＧＭを回収で
きる有用な方法が非常に望まれる。典型的にはクロマイ
トは超苦鉄質火成岩に関連して層状またはさや状（ｐａ
ｄ　ｉ　ｆ　ｏｒｍ）の鉱床として存在する。ＰＧＭは
例えば多くの化学反応に触媒または不活性物質として用
途が認められる重要な工業的有用物である。それらは石
油工業に触媒として、ガラス繊維製造用ダイの！ｌｉ！
！造、開閉器接点として電気工業に、また窒素、炭素お
よび硫黄の無毒性酸化物にするための接触転化器におけ
る自動車廃ガスの処理に広範に使用される。他の用途は
歯科装置および宝石類に対してである。鉱石からの白金
族金属の主な商業生産は南アフリカ共和国、ソ連および
カナダに限定されるけれども、多くの国に再生、精製お
よび加工の設備がある。

クロマイトを少惜含むかまたは含まない鉱石、例えば南
アフリカ共和国のマレンスキー・リーフ（Ｍａｒｅｎ、
ｓｋｙ　１ｌｃｃｌ’）　　鉱、から白金族金属を分離
する慣用法は白金族金属並びにニッケル、銅および鉄の
硫化物を含む精鉱を生成するための微粉砕および浮選か
ら成る。１；ｈ鉱はザブマーシトアーク炭素電極炉中で
数時間の平均滞留時間で連続法で溶錬して白金族金属を
持込む金属マットおよびスラグに形成する。マット中の
鉄および硫黄はその後鉄と反応させフエヤライトスラグ
を形成させるためにンリカを加える空気吹込転炉からな
る別の工程段階において除去される。スラグは再加熱お
よび白金族金属を含む同伴粒子の回収並びに廃物として
のアーク炉からの究極的排出のためにアーク炉に液状形
態で再循環される。転炉からの生成物は、粒化し、電解
的に処理してニッケルおよび銅を分離し、ＰＧＭ含有残
留物を個々の白金族金属の分離、精製に適する形態で生
成させる。

白金族金属を含むクロマイト含有鉱石をこの方法により
処理するとＰＧＭ供給原料中の残留クロマイト粒子が工
程段階を妨害し、白金族金属の損失および炉中の望まし
くない付着を生ずることが認められた。クロマイトがア
ーク炉中で炭素電極物質と反応して、白金族金属を合金
化し、白金族金属を容易に分離できないフェロクロムを
形成すると思われる。さらに、電極から遠いクロマイト
粒子が炉壁および炉床上に沈降して上記の好ましくない
付着を形成し、それが炉の滑らかな運転を妨げるように
思われる。

発明の概要 本発明の目的は捕収剤金属およびＰＧＭを含む回収可能
な層が速やかに、好ましくは数分内で形成されて種々の
供給原料の炉滞留時間を低減するＰＧＭ回収法を提供す
ることである。

本発明の他の目的は多様の供給原料からＰＧＭを有効に
回収でき、また供給原料の広範囲な前処理を要しない方
法を提供することである。

一本発明の他の目的は種々の供給原料からＰＧＭを回収
する有用な方法を記載することである。

本発明の他の目的はクロマイト含有鉱石を処理してそれ
から白金族金属を回収する方法を記載することである。

この記載の過程において、ニッケル、銅およびコバルト
の金属または鉱物が白金族金属とともに存在すれば鉱石
からニッケル、銅およびコバルトを回収する方法が記載
される。

これらおよび他の目的は、 融剤、捕収剤物質およびＰＧＭを含む供給原料の装入物
を炉に導入し、 装入物を少くとも１３５０℃に加熱することによりスラ
グの第１層右よび供給原料からのＰＧＭの大部分に関連
した捕収剤物質の第２層を含む融成物を形成し、 スラグ層の表面にプラズマアークを衝突させて前記表面
上に過熱パッドルを形成させそれにより混合および第２
層の形成を促進する、 段階を含む方法を提供することにより述成される。

過熱パッドルは、フレーム源、プラズマトーチ、が表面
に近いがしかしプラズマトーチの早期破壊を生ずるほど
近くなく配置されたときプラズマアークフレームが典型
的には約５．０００〜１０．０００℃の温度でスラグ表
面に接触するスラグ層の表面における高温領域である。

過熱パッドルは好ましくは融成物より約１００〜５００
℃高温である。過熱パッドルの領域において、温度匂配
のための熱流およびスラグ表面に衝突するプラズマフレ
ームの力のための流体流の両方により生ずる混合作用が
ＰＧＭと補数剤金属との非常に速やかな関連および補数
剤金属に関連したＰＧＭの分離した回収可能な第２層中
への速やかな沈降を起させると思われる。

ＰＧＭおよび補数剤金属の非常に早い関連およびスラグ
外の回収可能な第２層中への沈降は、ＰＧＭを従来技術
で可能でないかまたは予期されない速さで供給原料から
移動させる過熱パッドルに供給原料を連続的に供給でき
る連続法を可能にする。

本発明の１態様に従って、とりわけ湿式強力磁気分離か
ら生じた磁性物質部分を処理してそれと関連しているこ
とができる白金族金属を回収するクロマイト鉱石からＰ
ＧＭを回収する方法が記載される。その方法は、関連し
た１種またはより多くの白金族金属を含むクロマイト含
有鉱石を粉砕し；粉砕鉱石を１段階または多段階湿式強
力磁気分；雄にかけ磁性物質部分および鉱石中に含まれ
た白金族金属の実質部分を含む非磁性物質ｉＱＢ分を分
離し；鉱石中に含まれたクロマイトの実質部分を含む磁
性物質部分をクロマイトおよび１廿岩の複合体粒子の粉
砕力よび再分離を組合せたフローシート中の重力分離に
かけ、そして尾鉱を白金族金属が関連していることがで
きる鉄の硫化物および他の磁性硫化物の粉砕および浮選
、または白金族金属粒子の粉砕とその後の比重選鉱にか
け、あるいは非磁性物資からの尾鉱中の残留クロマイト
を分離するために尾鉱を７湿式強力磁気分離にかけ；こ
れらの非磁性物質を初めの鉱石から生じた非磁性物質に
加え；合せた非磁性物質生成物またはクロマイト磁性物
質の重力分離から生じた前記尾鉱から生成した浮選また
は重力精鉱を加えた初めの鉱石からの非磁性物質を粉砕
および浮選工程にかけて、とりわけ白金族金属またはそ
れらの化合物を含む精鉱に形成し；白金族金属に対する
補数剤物質、補数効率を改良するための活性剤および適
当な融剤を加え；これらの物質および精鉱を強力加熱炉
中で溶錬してスラグ層並びに、補数剤物質、白金族金属
並びに炉中で溶錬した精鉱中に存在すればニッケル、銅
およびコバルトからなる層を形成し；液状スラグおよび
補数剤物質を同時にまたは別々に炉から排出し；補数剤
物質層をスラグ層から分離して補数剤物質およびスラグ
を冷却し；白金族金属並びに存在すればニッケル、銅お
よびコバルトを補数剤物質から、補数剤物質を鉱酸で浸
出し次いでニッケル、銅およびコバルトの浸出溶液から
、同様に経済的に容認されれば浸出容器内に白金族金属
を不溶性残留物またはゲルに形成した補数剤物質から分
離し；残留物またはゲルから周知の工業的方法により個
々の白金族金属を分離、精製し；同伴粒子の回収が経済
的に容認されることが認められればスラグを粉砕および
金属粒子の分離にかけ、金属粒子を補数剤物質、活性剤
物質、融剤および精鉱に溶錬前に加え、あるいは金属粒
子を補数剤物質および鉱石中に存在する他の金属から白
金族金属を分離するのに使用する浸出容器に加える、段
階を含む。

発明の詳細な説明 第１図について説明すると、白金族金属を含むクロマイ
ト含有鉱石は適当な方法により１において採掘され、２
において母岩からのクロマイト粒の分離に適し、さらに
次の磁気分離に適する大きさに粉砕される。例えば南ア
フリカ鉱石を過大粒子の再循環を有する普通のボールミ
ル回路を用いて鉱石の実質上すべての粒子が６０メッン
ユ八ＳＴＭ（２５０μ）ふるいを通過できろ大きさに粗
砕、粉砕した。粉砕鉱石の典型的な大きさは次のとおり
であった； ふ　　る　　い　　目　　　　　　　　　　粒度分布粉
砕鉱石は、次いで磁性クロマイト粒子を鉱石中の白金族
金属の実質部分を含む非磁性母岩粒子から分離するため
３において湿式強力磁気分離にかける。湿式強力磁気分
離工程において、粉砕鉱石と水との十分混合したスラリ
ーは、スラリーが金属媒質例えばスラリーの流れ方向に
垂直に磁束を強める形状の溝付プレート、鉄線またはボ
ールを入れた容器に通りながら磁束をうける。磁性粒子
、クロマイト、は媒質上に保持され、非磁性母岩粒子は
容器を通過する。容器へのスラリーの流れを間欠的に停
止し、媒質に（＝１着した磁性物質を洗浄して同伴した
非磁性物質および弱磁性粒子を除去し、次いで磁界を除
いて磁性粒子を媒質から洗い落す。磁界を復帰させて再
びスラリーを同系列の段階で容器に通す。この間欠サイ
クルは環の周囲に配置された固定電磁石に対し垂直に連
続回転する環の環状セグメントとして容器を製作するこ
とにより便宜に自動化される。

鉱石の性質により、磁界を通る磁性物質または非磁性物
質の１回またはより多くのパスを高効率の分離を得るた
めに必要とすることができる。弱磁性粒子を含む洗浄水
を再循環することができる。

南アフリカ鉱石に対して、１０〜３０重量％固形分のス
ラリーパルプ濃度を用いて非磁性物質＋洗浄水の２パス
が、第１および第２パスに対して異なるプレート配置で
第３図の２１および２２に示したように必要であった。

この場合に、磁性物質の重量回収率は７５〜８０％で、
磁性物質に対するクロムの回収率は９５〜９７重量％で
あった。

非磁性物質に対する白金族金属の回収率は６５〜７０重
量％であった。

磁性物質部分と非磁性物質部分との間の白金族金属の分
布は鉱石中の白金族金属の鉱物に大きく依存する。例え
ば、南アフリカ鉱石において白金族金属粒子の約１０％
がクロマイト粒子内に固定され、粒子の約９０％が母岩
中に位置し、その場合それらはときにはクロマイト粒界
に、またしばしばニッケルおよび銅の硫化物と関連して
見出された。白金族金属粒子は磁性物例えば鉄含有白金
であることができる。

鉱石からの白金族金属の高い回収率を得るために、磁性
物質生成物は第１図中の４において重力分離法によりさ
らに処理することができる。南アフリカ鉱石を処理する
とき第３図中の２３における粗選機段階、２４における
１段階またはより多くの精選機段階およびスカベンジャ
ー前の２５における再粉砕段階を有する粗選機および精
選機尾鉱に対するスカベンジャ一段階２６からなるスパ
イラル重力分離回路に磁性物質生成物を通すことが有利
であると認められた。スカベンジャー精鉱は再処理のた
めに粗選機フィードへ戻される。磁性物質生成物に持込
まれる白金族金属のかなりの部分を含むスカベンジャー
尾鉱は浮選、残留クロマイト粒子を除去するだめの湿式
強力磁気分離、または重力法例えばテープリングにより
白金族金属の選鉱のためにさらに処理することができる
。

湿式強力磁気分離の場合に、尾鉱物質は第３図に示した
ように磁気分離の第２段階に対するフィードに加えるこ
とができる。

第１図の３からの非磁性物質生成物、並びに第１図中の
５における磁性物質生成物の比重選鉱からの非磁性物質
生成物、それが格上げに用いた方法であれば重力尾鉱、
は鉱石中に存在する白金族金属の実質部分を含む。この
物質を、母岩物質からの硫化物を分離するように設計さ
れた第１図中の浮選工程７にかけ、従って硫化物として
、または銅およびニッケル８１トびに鉄の硫化物に関連
して、存在する白金族金属をさらに選鉱する。

磁気分離からの非磁性物質生成物の再粉砕度により、迅
速かつ効率的な浮選を達成するために浮選前に６におい
て非磁性物質生成物を粉砕することを必要とすることが
できる。南アフリカ鉱石に対しては、浮選の最適大きさ
は粒子の約８０％が２００メツシュ八ＳＴＭ　（７４μ
）ふるいを通過するものであることが８忍められた。

浮選回路は非磁性物質部分を粗選機、精選機、再精選機
およびスカベンジャーのセルバンク（ｓｃａｖｅｎｇｅ
ｒ　ｃｅｌｌ　ｂａｎｋ）　　における一連の浮選に、
適当なコンディショナーおよび［）１１調節剤例えば硫
酸銅、硫酸、水酸化ナトリウム、起泡剤例えばクレゾー
ル酸、７ｏタノール（ＦＩｏＬａｎｏｌ）　Ｆ　、およ
び補数剤例えばイソブチルキザントゲン酸を添加してか
けることを含め、そのような物質の格上げに適当に設計
し最適化した任意の回路であることができる。

典型的な浮選フローシートは第３図に示される。

再粉砕非磁性物質部分は、硫化物および白金族金属粒子
の分離に適した粒度分布を達成するために液体ザイクロ
ン、スパイラルスクリュー分級器またはスクリーンのよ
うな粒度分離装置を有する閉回路中で粉砕ロールで再粉
砕される。所望の大きさより粗い粒子はフィードに戻さ
れ、再粉砕用のミルへ送られる。

ミルにより生じたスラリーは浮選に送る前に脱スライム
することが有益であることができる。南アフリカ鉱石は
液体ザイクロンを用いて約１０ミクロンで脱スライムし
、脱スライムした鉱石のその後の浮選における白金族金
属の回収率を高めた。

脱スライム鉱石中の白金族金属の約８０〜９０％の回収
が浮選によりｉＩ　ＤＩされた。スライムは粉砕ロール
２７に対する非磁性物質フィード中の白金族金属のかな
りの部分を含むことができる。南アフリカ鉱石に対して
は粉砕鉱の約１８％が一１０ミクロンスライムとして除
去され、このスライムは脱スライド液体ザイクロンに対
するフィード中の白金族金属の約１５％を含有した。従
って、スライｌ、は濃厚化および濃厚化したスライムの
噴霧乾燥並びにそれと脱スライム非磁性物質から生じた
浮選精鉱とを配合することにより溶錬のために回収すべ
きである。

適当な大きさにした粒子のスラリーのパルプ濃度は前記
の粒子の浮選剤、コンディショナー、起泡剤、補収剤と
の有効な混合およびコンディショニングに適する濃度に
調整され、さらに浮選に対する最適値に濃度調整した後
それを粗選機セル２９のバンク中で浮選にかける。この
セルのバンクからの精鉱はその後最終選鉱のための精選
機セル３０のハングに進ませる。白金族金属の含量を枯
渇させる尾鉱物質は濃度を高め、再粉砕ロール３１に送
り、白金族金属、硫化物および母岩が混合している複合
物粒子を分間１するためにそれを粒度制御なく開回路で
運転することができる。再粉砕ロールからの生成物の典
型的な大きさは２００メ・ンシュへＳＴＭ　（７４μ）
未ｉｔａ　’１００％である。

再粉砕ロールからの生成物のパルプ濃度は浮選に対する
最適値に調整され、追加の試薬、例えば気浩剤および補
数剤、を３２におけるスカベンジャー浮選前に添加する
ことができる。スカベンジャーセルからの精鉱はさらに
格」二げのために精選機セル３３のバンクへ送られる。

スカベンジャー浮選セルからの尾鉱は水の回収および再
循環のために尾鉱油へ排出される。

精選機セル３３の精鉱は３０における精選機浮選セル中
の再浮選前に粗選機セル２９から生じた精鉱へ送り混合
する。精選機セル３３および精選機セル３０からの尾鉱
は３１における再粉砕前に粗選機セル２９からの尾鉱に
送り一緒にする。

非磁性物質部分中に白金族金属の実質部分を含む精選機
浮選セル３０からの最終精鉱は次いで第１図中の８およ
び第３図中の３５における溶錬前に３４において濾過し
乾燥される。

第２図中に示される強力加熱炉１１中の浮選精鉱を融剤
、補数剤物質および活性剤とともに溶錬する目的は白金
族金属およびその補数剤または補数剤類からなる金属層
並びに浮選精鉱からの残留物、スライ１２および低融点
を有する流動性スラグを生成させるために加えた融剤か
らなるスラグ層を生成させることである。

好ましい強力加熱炉は、例えばテトロエクス・リサーチ
・アンド・デベロプメント社（ＴｅｔｒｏｎｉｃｓＲｅ
ｓｅａ、ｒｃｈ　ａｎｄ　ＤＣｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｉ
’）ｏ、）　　により製造されるエクスパンデッド・プ
レセシブ・プラズマアーク装置（例えば米国再発行特許
第２８．５７０号、１９７５年１０月１４日、参照）を
用いるプラズマアーク炉である。そのような炉中に１つ
またはより多くのそのようなプラズマ装置を用いて白金
族金属精鉱並びに適当な粉末補数剤、融剤および他の薬
品を含む粉末フィード物質を融解すると炉から別々に排
出することができる分離した流動性スラグおよび金属が
得られる。

本発明の重要な特徴は、本明細書に記載した方法が鉱石
から白金族金属を分冊するだめの公知の溶錬法による場
合よりも加熱炉中のクロマイトの存在に対する感受性が
非常に少ないことが見出されたことである。これらの方
法において、サブマージドアーク炭素電極炉に供給して
精鉱中のクロマイトの１．０重量％程度の少量の存在が
前記公知の方法において白金族金属の回収で問題を起す
ことができる。本発明の方法は加熱炉に対するフィード
中の少くとも７％のクロマイトをそのような困難に遭遇
することなく許容することができる。

クロマイト含有ＰＧＭ供給原料を使用する強力加熱炉の
構造は、生ずることができるフェロクロムが前記のよう
に白金族金属の回収をかなり損なうので非制御量の炭素
または炭素質物質が炉に対するフィード中に存在するク
ロマイトに接触しないようにあるべきである。従って炉
耐火物ライニングまたは構造物中に炭素が存在すべきで
ないか、もし存在すれば約Ｌ’１００℃以上の高温でク
ロマイトに接触する可能性に対して適当に保護すべきで
ある。これは第６図にみられるようにるつぼ６５に対し
て適当な非炭素質耐火物を用い、陽極７１を延ばして補
数剤金属層６４に接触させることにより達成することが
できる。

炉に対するフィード中の少量の炭素または硫黄の存在は
補数剤金属と白金族金属の良好な回収を得るのに有益で
あることが認められた。活性剤と称される炭素または硫
黄の効果はフィード粉末中の残留酸素を補集して炉中に
中性または多少還元性の雰囲気を保証することである。

この目的に対して有用性が認められた炭素または硫黄の
量は炉へ入れた供給原料に含まれる白金族金属の乾燥重
量の約０．５〜３．０％である。

本発明の方法において、強力加熱は白金族金属に対し有
効な補数剤であると認められた１種またはより多くの金
属の存在下に行なわれる。用いた用語の「補数剤物質」
には銅、ニッケル、コバルトおよび鉄の金属またはそれ
らの混合物あるいは白金族金属が溶錬工程中に持込まれ
る他の適当な金属、並びにプロセス条件のもとで補数剤
金属に還元される化合物が含まれる。さらに補数剤物質
（類）はそれからの白金族金属の終局的回収が非常に困
難または不経済でないように選ぶべきである。

前記のような補数剤金属の若干はまた、炉中で還元剤例
えば炭素質物質で金属に還元するのに適していればそれ
らの酸化物または水酸化物あるいは他の化合物の形態で
炉に入れることができる。

溶錬工程中のクロマイトの還元に対する炭素の悪い影響
はプロセスの例として前に記載したけれども、フィード
とともに導入される還元剤炭素質物質の量を注意深く制
御して補数剤金属酸化物、水酸化物または他の化合物の
選択的還元後炭素質物質が存在しないことを保証できる
。

典型的には、補数剤物質は炉へ入れた白金族金属含有浮
選精鉱およびスライムの乾燥重量の約３〜約ｌＯ％の爪
で存在する。同様の量は他の供給原料で有用である。炉
に対するフィード中に約５％のクロマイトを含む南アフ
リカ鉱石から生じた精鉱には３％の銅または鉄粉あるい
は５％のへマタイト鉄鉱石細粒を適当な炭素質還元剤と
ともに使用することができる。

補数剤金属はそれらを炉に入れる前に供給原料と混合す
ることにより、または供給原料の導入前に炉中にそれら
の液体層を与えるために炉内または炉外でこれらの物質
を別々に融解することにより炉中へ導入することができ
る。

融剤もまた生ずるスラグ層の粘度、融解温度および塩基
度を制御または変更するために供給原料に添加できる。

工業実務において、白金族金属含有供給原料を、添加し
た補数剤物質とともに炉へ連続的に供給し、炉中の補数
剤物質液体層を白金族金属の回収のために補数剤物質／
ＰＧＭ層をさらに処理するのに殊に適した濃度まで連続
的に白金成金に富むように添加した補数剤物質の量を徐
々に低下させると便宜であるかもしれない。

融剤はまた生ずるスラグ層の粘性、融解温度および塩基
度を制御または変更するために炉に加えることができる
。適当な融剤物質は例えば石灰およびドロマイトである
。典型的なスラグは約１、１００〜約１．３００℃の範
囲に融点を有する。

さらに他の鉱物例えばマグネシオクロマイト（ｍａｇｎ
ｅｓｉｏ−ｃｈｒｏｍｉｔｅ）　　が形成されるかもし
れない。

白金族金属および補数剤金属の小粒子の速やかな混合お
よび効率的分離を達成するために低スラグ粘度を得るこ
とが重要である。

強力加熱炉内で流動性スラグおよび金属層に分離すると
スラグ層は湯出しされ、第２図に示すように廃棄のため
にさらに処理される。全工程の効率および経済性により
、ある場合には１２において粒化し、１３においてスラ
グを粉砕し、次いで１４において重力分離法により白金
族金属および補数剤物質の小粒子をスラグから選鉱し、
それらを白金族金属精鉱と適当な補数剤とともに再融解
してその中の残留白金族金属を第２図に示すように回収
し、あるいは粒子を炉からの金属層とともに浸出１６へ
送ることが望ましいかもしれない。

白金族金属の実質部分に関連した金属補数剤を含む金属
層は次いで炉から排出され、されに処理されて白金族金
属またはそれらの混合物が回収される。例えば第３図に
おいて金属層を３６において粒化し、次いで３７におい
て酸浸出にかけそれにより金属層を酸、例えば硫酸、塩
酸またはそれらの混合物、に溶解し、白金族金属は沈澱
および（または）コロイドを形成し濾過により不溶性ス
ラッジとして分離される。

あるいは炉からの金属層をプレートに鋳造し、直接電解
により処理し、補数剤物質を除去し白金族金属含有スラ
ッジを残すことができる。どの場合にも金属層の処理か
らの白金族金属含有スラッジ（類）は次に公知方法で処
理され単一の金属または金属類あるいはそれらの混合物
が回収される。

第６図に本発明の実施に適応させたプラズマア−り炉が
例示されている。第６図において、プラズマトーチ６７
の先端からスラグ層−・向って流れるイオン化したガス
の噴流、すなわちプラズマフレームがスラグ層上に衝突
してスラグを衝突帯域で過熱する。プラズマガスの温度
は、約Ｌ　５００〜２．０００℃の温度にある周囲炉雰
囲気の同伴の攪により約５．０００〜１０．０００℃で
あることができる。衝突フレームの位置は融解スラグ層
７６の表面に過熱パッドルア５を生ずるように調整され
る。過熱パッドルア５の形成および大きさはプラズマガ
スの温度、流量、圧力およびトーチの先端からスラグ層
の表面までの距離による。本発明の方法のために適当に
調整するとスラグ層の表面に対するプラズマフレームの
衝突は表面に顕著なくぼみを生ずる。パッドル周囲のス
ラグの領域は、高温フレーム衝突帯域（過熱パッドル）
中のスラグの非常に低い粘度とフレームによるスラグの
物理的変位のために第６図に曲矢印７７により示される
ような激しい流循環様式にさらされる。示した態様にお
いてプラズマトーチのすりこぎ運動が高温スラグの「ド
ーナツ」状帯域を形成させ、それがスラグ層中に生ずる
非常に有効な混合を起させると思われる。スラグ層の深
さは好ましくは約１：５〜１：１０の深さ対直径比であ
り、体積流量を基にしたスラグの滞留時間が２０分を超
えない、ように選ばれる。供給原料中の非常に細かいミ
クロンおよびミクロン以下の大きさのＰＧＭ粒子はバラ
ドル中の流動スラグの循環運動中の物理的な接触により
速やかに凝集し、速やかに補数剤物質に関連する。この
「パッドル循環」効果の従来予期されなかった有効性は
従来のザブマーシトアーク炉に要した数時間に比較して
約２０分未満の平均スラグ滞留時間で達成できる９０〜
９５％の範囲の補数剤物質中のＰＧＭ回収率により示さ
れる。

第６図について説明すると、プラズマアーク溶錬炉は便
宜上数部分に作られ、高いプロセス温度に適し、スラグ
、融剤および供給原料による攻撃に対する良好な化学抵
抗を有する耐火物６１、例えば高アルミナ耐火物、でラ
イニングされた円形鋼シェルからなる。水冷パネル６２
が、耐火物ライニング６１上にスラグの凝固層を形成さ
せてスラグによる攻撃から防ぐためにスラグ層帯域に使
用される。水冷したスラグオーバーフローロ６３はスラ
グがＰＧＭ−補数剤物質層６４のすぐ近くを流れた後連
続的に炉を去ることを可能にする。

ＰＧＭ捕収補数属層は、例えば黒鉛から製造した電導性
るつぼ６５中に蓄積される。ＰＧＭに関連した補数剤金
属は間欠的に湯出し口６６を通して炉から湯出しされる
。第６図に示したプラズマアークトーチ６７は前記テト
ロエクス・リサーチ・アンド・デベロプメント社により
製造される可変長エクスパンデッド・プラズマアーク炉
のものである。このプラズマトーチはモータ６９により
ベアリング６８の周りにすりこぎ運動して回転円錐を画
く。トーチの下端からスラグ層の表面までの距離および
炉の垂直軸からのすりこぎ運動の角度はともに調整でき
る。スラグ表面を横切るプラズマアークの移動速度は実
質的に均一なパッドル温度を与えるように選ばれ、典型
的には約１５０〜４５０ｍ　（５００〜１．５００ｆｔ
）毎分である。

例えば、プラズマフレームの長さくプラズマトーチとス
ラグ表面との間の距離）が約２５〜５１ｃｍ（１０〜２
０インチ）であり、フレームすりこぎ運動の角度が垂直
から約１０°までであるプラズマアーク炉において、ス
ラグ表面上のフレームに対する好ましい移動速度は約３
０’Ｏｍ　（１，０００ｆｔ）　　毎分である。電気は
ケーブル７０を通してトーチに供給され、アノード７１
はるつぼ６５および電力供給源に戻るケーブル７２に連
結される。

供給原料はいくつかのフィード管７３（明確にするため
他は省略した）を通って炉に入り、廃ガスは排気ロア４
を通って炉を去る。ある場合には迅速溶錬のために供給
原料を直接プラズマアーク中へ向かわせるようにフィー
ド管７３を配置することが望ましい。前記方法はフィー
ドがこれらの図にそれぞれ参照数字８．１１および３５
により示した段階で工程に入ることを除き、第１、第２
および第３図に関連して記載したものに相当することは
当業者により認められよう。

本発明の方法は次の非制限的実施例によりさらに例示さ
れる。

実施例１ 白金族金属約５ｇ毎トンを含むクロマイト含有鉱石を粉
砕し、ジョンズ・フエロマグネチックスセパレーク（Ｊ
ｏｎｅｓ　Ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓ　５ｅｐａｒ
ａｔｏｒ）を用い非磁性物質の２パスで湿式強力磁気分
離にかけた。白金およびパラジウムの試合はこれらが特
定鉱石の白金族金属含量のそれぞれ約５０％および２５
％を示すとして与えられる。

スラリーパルプ濃度は第１パスに対して３０％固形分（
重量）および第２パスに対して２０％固形分（重量）で
あった。磁界強さは両パスに対し１、　Ｏテスラ（ｔｅ
ｓｌａ）　　であった。

実施例２ 湿式強力磁気分離により生じた非磁性物質を第４図に示
したフローシートに従ってパイロット浮選設備中で処理
した。フィード鉱石は３９において１０ミクロンで脱ス
ライムし、脱スライムした鉱石を４０においてミルと閉
回路で液体ザイクロンおよびスクリーンからなる４１に
おける分級器を用いて−２００メツシユへＳＴＭ　３　
Ｑ％に粉砕した。

粉砕した鉱石を約５０％固形分のパルプ濃度に調整し、
コンディショナー薬品を３攪拌コンデイシヨナータンク
４２に順次加えた。コンディショニング時間は硫酸銅（
水和物基２４’１１００ｇ毎トンで１０分、イソブチル
キサントゲン酸ナトリウム１００ｇ毎トンで４分であっ
た。コンディショニングしたパルプをｐｌ＋８．５で３
０重量％固形分に希釈し、浮選１５分間粗選機浮選セル
４３へ送った。

粗選機浮選からのｌ’ｉ！ｊ鉱を浮選１０分間精選機’
１１選セル４４へ送った。粗選機浮選からの尾鉱を浮選
２５分間スカベンジャー浮選セル４５へ送り、スカベン
ジャー浮選からの尾鉱は廃物として廃棄した。スカベン
ジャー浮選からの精鉱を、精選機７・２選セル４７から
の尾鉱とともにＩＯ分間浮選のために再粉砕ロール４６
へ送った。精選機浮選セル４７からのｔｌＩｆ鉱は精選
機浮選セル４４へ送る前に粗選機浮選セル４３からの精
鉱へ送って混合した。

精選機浮選セル４７からの尾鉱はスカベンジャー浮選セ
ル４５へ送る前に粗選機浮選セル４３からの尾鉱へ送っ
て混合した。精選機浮選セル４４からの精鉱は最終精鉱
であり、脱スライム液体ザイクロン３９から生じたスラ
イムと混合する前に濾過し、乾燥した。

脱スライム液体サイクロン アンダーフロー　８２，３　　　Ｂ、９　　４．１　　
８５．２　８４．ｉオーバーフロー　１７．７　　　？
、２３．５　　１４．８　１５．５ヘツド　　　　１０
０．０　　　Ｂ、６　　４．０　１００．０１００．０
精　　鉱　　　　　　　１４，５　　　４７，０　　　
２３．９　　　７９．２　８０．２尾　　鉱　　　　　
　　８５，５　　　　２，１　　　　１，０　　　２０
．８　１９．８計算ヘツド　　１００．・０　　８，６
　　４，３　１００．０１００．０試金フイード　　　
　　　８．８　　４．２実施例３ 白金３２ｇ／ｌ、バナジウム１７．５　ｇ　／　ｔおよ
びＣｒ２［１，７，８％を含む浮選精鉱を石灰、銅粉お
よび炭素と７２　／　１９　／　７．５　／　１．、５
の重量比で混合し、強力ガスだき炉中で１５００℃で加
熱した。

金属相をスラグ相から分離し、生成物の重量分布および
試金は次のとおりであった。： 金　　属　　　　　　２．７’？　　２６０　　　　１
１５　　　　　４６．０　４５．０スラグ　　　９７，
２３　　　Ｂ、７　　４．０　　５４．０−５５．．０
計算ヘツド　１００．００１５．７　　　？、　１　１
００．０　＋００．０実施例４ 白金３２ｇ／ｌ、パラジウム１７．５　ｇ　／　ｔおよ
びＣｒ２’０．７．８％を含む浮選精鉱を石灰、酸化第
二鉄および炭素と７４／２０／４／２の重量比で混合し
、強力ガスだき炉中でＬ　５００℃で加熱した。

金属相をスラグ相から分離し、生成物の重量分布および
試金は次のとおりであった： 金　　属　　　　　　１．２７　　４３２　　　　２０
９　　　　４Ｂ、５　３２．５スラグ　　　９Ｂ、７３
　　５．９　　５，６　５１．５　６７．５計算ヘツド
　１００．００　　２１．３　　１５．４　１００．０
１００．０実施例５ パイロットプラント中で南アフリカ鉱石の湿式強力磁気
分離により生じた磁性物質を回分ベースで第５図に示し
たフローシートに従いスパイラルおよび湿式強力磁気分
離機により処理した。磁性物質生成物を１．２を毎時の
供給速度、約３５重量％固形分で粗選機スパイラル４８
に供給し、精鉱を精選機スパイラル４９へ供給して２生
成物、精鉱および尾鉱、を生成させた。粗選機および精
選機スパイラルに対する物質および試合の収支は次のと
おりであった： 第３図において、精選機スパイラルからの尾鉱を粗選機
スパイラルからの尾鉱と混合し、スカベンジャースパイ
ラルで分離する前に２５において再粉砕する。」１表に
示した試合結果を組合せて第３図のスカベンジャースパ
イラル２６に対するクロマイト精鉱およびフィードの品
質と回収率とを−示すことができる。

第５図中の粗選機スパイラル４８から生じた尾鉱を再粉
砕しないでスカベンジャースパイラル５０に供給した生
成物の物質および試合は次表に示される。

これらの結果はスカベンジャーフィードの再粉砕が複合
物粒子からのクロマイトと白金族金属との分離に重要で
あることを示す。

スカベンジャースパイラル５０からの２つの生成物を１
．５テスラの磁界強さで研究室規模の湿式強力磁気分離
にかけた。再粉砕の効果を、スパイラル精鉱を８０ミク
ロン通過１００％に粉砕することにより試験し、スパイ
ラル尾鉱は同条件で、しかし再粉砕しないで分離した。

これらの結果からスカベンジャースパイラルに対するフ
ィードの再粉砕の利点を明らかにみることができる。さ
らに、クロマイトおよび白金族金属の追加の回収が第３
図に２２で示す湿式強力磁気分離によりスカベンジャー
生成物を処理することによって可能であることをみるこ
とができる。

実施例６ 白金５５ｇ／ｌおよびパラジウム２８ｇ／を並びにＣｒ
２０３５．９％を含む浮選精鉱を石灰、銅粉および固定
炭素７０％を含む木炭と７０／２５／２／３の重量比で
混合した。混合物を銅金属２０ｋｇの融解層を含むプラ
ズマアーク炉に供給した。炉温は電気エネルギー人力お
よび供給速度の制御により混合物の供給中１．５００〜
１．６００℃に維持した。混合物８０ｋｇの供給の終り
に炉を３０分間１、５５０〜１．６５０℃の温度に維持
し、次いで炉中のスラグおよび金属をとりべに注いだ。

冷却後銅金属をスラグから分離し、白金族金属を銅から
分離した。

実施例７ シエル直径１．５ｍ、内径１．０　ｍを有し、可変長エ
クスパンデッド・プレセシブ・プラズマアークトーチを
ｌ１ｔｆｉえたプラズマアーク炉を用いて鉄補数剤金属
層中に白金族金属を回収するため白金約３８０ｇ／ｌ、
パラジウム２００ｇ／ｌを含むアルミナペレッ）　２１
．５　）ンを処理した。石灰を融剤として用い酸化鉄（
ミルスケール）および炭素（石炭）を供給混合物に加え
鉄補数剤金属を発生させて融解鋳鉄４５ｋｇの初期層を
補足させ、炉内に還元性雰囲気を維持した。試験中に炉
の耐火物ライニングの約３５０　ｋｇがスラグの侵食に
より溶解した。フィード中の成分は供給原料がスラグ層
の表面上のイオン化したアルゴンガスプラズマフレーム
の衝突により生じたスラグのドーナツ形過熱パッドル付
近に落下するようにプラズマトーチの周りに等間隔に配
置した炉蓋の４供給口を通して炉に導入する前にリボン
ブレンダー（ｒｉｂｂｏｎｂｌｅｎｄｅｒ）中で配合し
た。フィード混合物中の成分の割合は次のとおりであっ
た； ペレット　　　　　４８．７ 石　　灰　　　　　　　　４８．７ 酸化鉄　　　　　０．２ 石　　炭　　　　　　　　２．４ １００．０ フィード混合物を約Ｌ　４００℃の平均スラグ層温度で
平均約７００ｋｇ／時の流量、１，０００ｋｇ／時まで
の速度で処理した。過熱パッドル中の過熱スラグの温度
は測定しなかったが、しかし炉側中の観察口を通してパ
ッドル中の非常に流動性の状態を観察することができた
。試験中スラグは炉から連続的にオーバーフローした。

スラグの定期試料を試合目的のため炉から排出するスラ
グ流から自動的に捕集した。炉からの廃ガスは固体ドロ
ップアウト室を通過し、炉中の石炭と酸化物の還元反応
から発生ずるＣＯおよび１１□ガスのために燃焼室、バ
ッグハウス並びに排気送風機および煙突を備えた。ドロ
ップアウト物質およびバッグハウスダストを試金のため
に捕集し試料にした。廃ガスは間欠的ベースで試金した
。ジルコン砂（２０ｋｇ）を炉中のスラグの滞留時間を
測定するトレーサー物質として数試験に用いた。スラグ
のジルコニア含量のピークは供給孔中へ注入後５〜６分
で生じ、スラグの大部分に対する非常に短かい滞留時間
を示した。試験の終りに補数剤金属湯出し口を開き、金
属および炉中に残留するスラグを排出して試料をとり試
金した。フィード物質および生成物の典型的な試金（重
量％）は次表に示される。

補数剤金属％ ＣＳｉ　　　Ｃｒ　　Ｎｉ　　ＣＬＩ　　　ｌ？ｅ　　
　Ｐｔ　　　Ｉ’ｄ３．７　０．０８　７．８　０．５
　０．ｆｉ　　７６．３　３．８７　１．４２試験に対
するＰＣ，Ｍおよび他の主要成分の物質収支は次のとお
りであった： 投入量 ＰＧＭ　　　　　　他の成分 Ｐｔ７．９９ｋｇ　　　　ＡＬＬ　１７，７７３ｋｇＰ
ｄ　４．２０　　　　Ｃａｎ　　　２０，３３１合計１
２．１９ 全　　収　　支 Ｐｔ　　　７．５８　７．９９　　（０，４１）　　９
４．９ｐｄ３．０６　４．２０　　（１，１４）　　７
２．９計　　　　　　１０．６４　　１２．１９　　　
　（１，５５）　　　　　’８７：　３八β２０３１Ｂ
、３０８　１７．７７３　　　５３５　　　　１’０３
．０Ｃａｎ　　２０，０ｇ７２０，３３１　　（２４４
）　　９８．８種々の試験生成物中のＰＧＭの回収率は
次のとおりであった； スラグ　　　　　　　５，１　３，７　　５．４　　５
．１ハツクハウスダスト　　２．８　　Ｂ、１　　３．
０　１１．０ドロツプアウト物質　１．２　１．９　　
１，３　　２．６耐火物　　　　　　　１．１　０．７
　　１．１　　１．０ドロップアウト物質および耐火物
中のＰＧＭは望むなら商業実施において炉に再循環でき
る。またバッグハウスダスト中のＰＧＭを従来の貴金属
鉛溶練所実務により回収することができる。バッグハウ
スダストへの高いパラジウム損失の理由は過剰の酸素の
ための炉中の酸化であったと思われる。

【図面の簡単な説明】

第１図はクロマイト含有鉱・石からの白金族金属および
クロマイトを回収する本発明の全工程のフローシートで
あり、 第２図は経済的に容認されれば強力過熱炉からのスラグ
を処理する方法のフローシートであり、第３図はクロマ
イト精鉱、白金族金属を含む残留物、並びに金属または
後の精製工程に適する化合物としてニッケル、銅および
コバルトを生成させるために白金族金属を含む南アフリ
カクロマイト含有鉱石の処理に用いる方法のフローシー
トであり、 第４図は実施例２に記載した浮選格上げ系のフローンー
トであり、 第５図は実施例５に記載したスパイラル格上げおよび湿
式強力磁気分離のフローシートであり、第６図は本発明
の実施に適応さＵ−たプラズマアーク炉の断面図である
。 ６１・・・・耐火物、６３・・・・・オーツ＼フローロ
、６４・・・・・・ＰＧＭ−補数剤物質層、６５・・・
・・るつぼ、６６・・・・・・湯出し口、６７・・・・
・・プラズマアークトーチ、７４・・・・・排気口、７
５・・・・・・過熱パ、ンドル、７６・・・・・融解ス
ラグ層。 手続補正書（方式） ６０．　ｉｏ、　２３ 昭和　　年　　月　　日 １、事件の表示　　　昭和６０年特許願第１３２８６９
号２、発明の名称　　　白金族金属の抽出法３、補正を
する者 事件との関係　　出願人 ４、代理人 ５、補正命令の日付　　昭和６０年９月２４日６、補正
の対象　　　　願　書　　代理権を証明する書面全図面

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）プラズマアーク炉中で白金族金属を含む供給原料
   から白金族金属を回収する方法であって、融剤、捕収剤
   物質および供給原料の装入物をプラズマ炉へ導入し、 装入物を少くとも約１３５０℃に加熱することにより、
   スラグの第１層および供給原料からの白金族金属の少く
   とも若干に関連した捕収剤物質の第２層を含む融成物を
   形成し、 スラグ層の表面にプラズマアークフレームを衝突させて
   前記表面上に過熱パッドルを形成させそれにより第２層
   中の白金族金属の蓄積を促進する、 段階を含む方法。
2. （２）過熱パッドルを増大させるためプラズマアークを
   第１層の表面を横切って移動させる、特許請求の範囲第
   （１）項記載の方法。
3. （３）プラズマアークフレームが過熱パッドルおよびス
   ラグ中に流動流および熱流を生ずる、特許請求の範囲第
   （１）項記載の方法。
4. （４）供給原料中の白金族金属の約９０％以上が、供給
   原料が炉に入った後約２０分以内に第２層中に蓄積する
   、特許請求の範囲第（３）項記載の方法。
5. （５）プラズマアーク炉中で白金族金属を含む供給原料
   から白金族金属を連続的に回収する方法であって、 融剤、捕収剤物質および供給原料の装入物をプラズマ炉
   へ導入し、 装入物を少くとも約１３５０℃に加熱することにより、
   スラグの第１融解層および供給原料からのＰＧＭの実質
   部分に関連した捕収剤物質の第２融解層を含む融成物を
   形成し、 スラグ層の表面にプラズマアークフレームを衝突させて
   前記表面上に過熱パッドルを形成させそれにより第２層
   中のＰＧＭの蓄積を促進し、新供給原料を過熱パッドル
   に連続供給する、段階を含む方法。
6. （６）ＰＧＭを含む供給原料からＰＧＭを連続的に回収
   する方法であって、 約０．０１〜１．０重量％のＰＧＭを含む供給原料、金
   属、金属水酸化物および金属酸化物からなる群から選ば
   れる１種またはより多くの捕収剤物質、融剤、並びに還
   元剤の装入物を導入し、装入物を少くとも１３５０℃に
   加熱して低粘性融解スラグの第１層および供給原料から
   の白金族金属に関連した融解捕収剤物質の第２層を含む
   融成物を形成し、 第１層の表面にプラズマアークフレームを衝突させて前
   記表面上に過熱パッドルを形成させそれにより第２層中
   の白金族金属の蓄積を促進し、 供給原料中の白金族金属の９０％以上が、供給原料が炉
   に入った後約２〜２０分中に第２層中へ蓄積するように
   過熱パッドルに供給原料を連続供給する、 段階を含む方法。
7. （７）プラズマアーク炉中で白金族金属を含む供給原料
   から白金族金属を回収する方法であって、融剤、捕収剤
   物質および供給原料をプラズマアーク炉中へ供給し、 前記供給段階中炉温を１，５００−１，６００℃に維持
   し、 その後スラグの第１層および前記供給原料からの白金族
   金属の少くとも若干に関連した捕収剤物質の第２層を含
   む融成物を形成するためにプラズマアークフレームを前
   記融成物のスラグ層の上面に衝突させて前記表面上に過
   熱パッドルを形成させそれにより第２層中の白金族金属
   の蓄積を促進し、 前記炉から前記スラグおよび金属を排出させ、前記捕収
   剤物質から前記スラグを分離し、 前記捕収剤物質から前記白金族金属を回収する、 段階を含む方法。