JPS62144771A - 鉱物質のカラム浮遊選鉱方法とその装置 - 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】 本発明は鉱物その細粒状物質の浮遊選鉱法とその装置に
関する。特に本発明は炭素質物質、特に石炭のカラム浮
遊選鉱法とその装置に関する。

有価物質は普通天然に比較的多量の不用・鉱石と混合し
ておシ、結果として鉱物含量を濃縮するには普通鉱石を
選鉱する必要がある。鉱物と鉱石の微粉砕粒子混合物は
分離できそれから既知浮遊選鉱法によって鉱物濃化物か
えられる。一般に浮遊選鉱法は鉱石と鉱石粒子混合物の
パルプが曝気されたときパルプを構成する鉱物又は鉱石
のいづれがの浮遊を促進する１又は２以上の浮遊選鉱剤
を使って鉱物と鉱石粒子混合物の水性スラリ又はパルプ
を処理するのである。処理パルプはその中に多くの微細
気泡を吹き込まれて曝気され泡はパルプの鉱物又は鉱石
粒子のいづれかに付着し易く、この粒子はパルプ液面に
上昇し浮遊部分となシ装置から溢流し又は取去られる。

石炭は供給が比較的豊富なので米国においては極めて価
値ある天然資源である。米国では石油、天然ガス、オイ
ルシェールおよびタール砂の天然資源合計よりも多くの
エネルギーが石炭の形で利用できると推定されている。

最近のエネルギー払底は豊富な石炭貯蔵の利用性および
原油利用に関する絶えざる不安定性と共に石炭をより便
利なエネルギー源に変える改良法の開発を不可避なとと
としたのである。

石炭の最終使用形態に関係なく石炭又は石炭燃焼生成物
はかなりの量の金属不純物と共に実質的量のいおう、窒
素化合物および鉱物質を含むので、清浄化の必要がある
。燃焼中これらの物質は２酸化いおう、酸化窒素および
金属不純物化合物として環境に入る。石炭を主エネルギ
ー源として使用しようとするならば環境汚染を防ぐため
石炭の燃焼生成物を清浄とし又は石炭自体を燃焼前に清
浄としいづれかによって清浄化する必要がある。

したがって物理的並びに化学的清浄化法（選鉱法）は研
究されている。一般に物理的石炭清浄化法には、一般に
石炭の粉砕度が不純物の分離度を支配するので、不純物
分離のための石炭粉砕法がある。しかし、石炭製造経費
は処理される微粉量と共に指数的に上昇するので粒径減
少には経済的最適点がある。更に石炭を極小微粒に粉砕
してさえ全不純物除去に有効とは限らない。石炭を不純
物から分離させる物理的性質に基づいて物理的石炭清浄
化法は一般に４範躊二重力法、浮遊選鉱法、磁力法およ
び電気法にわけられる。物理的石炭清浄化法に対して化
学的方法は発達初期段階にある。知られた化学的石炭清
浄化法には例えば石炭酸化脱硫法（空気酸化によるいお
うの水溶性形への転化）、第２鉄塩浸漬法（パイライト
いおりの硫酸第２鉄による酸化）および過酸化水素−硫
酸浸漬法がある。

特に好ましい選炭法は比較的最近公告された米国特許第
４４１４８４３号、第４，３４７，１２６号、第４，３
４７，１２７号および第４，５１４，２９１号に発表さ
れている。

米国特許第４，４１４８４３号は表面処理薬品を使い石
炭粒子を極めて疎水親油性とする浮遊選鉱法を発表して
いる。

米国特許第４，３４７，１２６号と第４，３４７，１２
３号は浮遊選鉱法にスプレーノズルをうまく利用する米
国特許第４．４１２，８４３号の方法と共に使用できる
改良選炭法を発表している。米国特許第４，５１４，２
９１号は前記方法よりも更に便利なスパイラル形スプレ
ーノズルを用いる選炭法を発表している。

スラリから鉱物を含む泡を分離するに流出泡沫による普
通浮遊選鉱法および降下洗浄水流中を泡が上昇する向流
方式として運転される円柱粉遊選鉱法を含む種々の方式
が使われる。

普通の浮遊選鉱法の種々の形態をカラム浮選法と比較す
る文献がある。これらにはマチュウの゛モリブデン鉱石
濃化用の浮選カラムと普通の浮選法の比較”（Ｅｘｔｒ
ａｃｔｉｖｅＭｅｔａｌｌｕｒｇｙ、　１−５ページ（
１９７２））；サストリーらの１向流浮遊選鉱カラムの
理論的分析”（ＴｒａｎａａｃｔｉｏｎａＳＭＥ／ＡＩ
ＭＥ、２４７、Ａ１．４６−５２　（１９７０））；お
よびデルの”石炭カラム浮遊選鉱−容易な分離法”（１
９７６）がおる。種々のカラム浮遊選鉱法と装置を記載
している特許には米国特許第４，４３６，６１７号、第
３．３７１，７７９号、第３，３３９，７３０号、第３
２９８．５１９号、第２，８９７，１４４号、第４０４
７，９８９号、第１，３６７゜３３２号、第１，３１４
，３１６号、第１，２２３，０３３号、第２１３．１４
１号およびスエーデン特許第１２１，９９１号がある。

上記から多くの努力が選鉱、特に選炭についてなされて
いることは明らかであるが、特に石炭や他の固体炭素質
燃料源が主エネルギー源として広く受入れられる前に更
に研究や改良がまだ必要であシ望ましい。

したがって本発明の目的は鉱石成分の浮遊選鉱分離用の
方法と装置の提供にある。

本発明の他の目的は固体炭素質物質、特に石炭の選鉱用
方法と装置の提供にある。

更に本発明の他の目的はカラム浮遊選鉱法を用いる鉱石
成分の浮遊分離用の改良方法と装置の提供にある。

更に本発明の目的はカラム浮選法を用いる選炭用改良方
法と装置を提供することにおる。

これらの目的は鉱石スラリ成分の浮遊選鉱による分離用
装置によって達成できる。

上記装置は （ｉ）　　上部、中間部および下部をもつ浮遊選鉱カラ
ム、（ｉｉ）上記カラムの上記中間部に水性媒質を入れ
降下水流とする部材、 （ｉｉｉ）　　上記カラムの上記下部にある少なくとも
１のスプレーノズル、および ＧＶ）　　上記少なくとも１のスプレーノズルに空気を
送る部材より成る。

本発明の目的はまた鉱石粉砕混合物の浮遊選鉱法による
成分分離によって達成できる。上記方法は（１）垂直に
伸びた領域内中間部に入れた水性媒質を上記領域内で降
下流として保ち、 （ｉｉ）上記垂直に伸びた領域の下部に鉱石粉砕混合物
の曝気した水性粒子スラリを入れて粒状鉱物質を含む泡
沫を生成し上記泡沫の上昇移動流をつくシ保つ工程より
成る。

図１は本発明の方法と装置の１態様の概略図である。

図２は本発明の方法と装置の他の態様の概略図である０
図１において浮遊選鉱力２ム１０は上部１２、中間部１
４および下部１６より成る０浮遊選鉱力２ム１０の断面
は円形、長円形、正方角、矩形であってもよく、又は平
面幾伺字形をもつ他の断面でもよい。断面は図１に示す
とおり円形がよい。図１と２において上部と中間部は円
形であり下部は円錐形である。カラムの長さは巾より大
きいことが必要で長さ：重比率は約３：１乃至約１００
：１が一般に適当である。カラムの内面は柱壁にそって
泡沫排水をおとさせる様親水性物質でできているとよい
。

スプレー棒１８の様な水性媒質の降下流をつくる手段は
中間部１４につけられている。スプレー棒１８は例えば
浮遊選鉱カラムに水の微噴霧を無数につくるに適してい
る。

スプレーノズル２０はスパイラル中空円錐形又は完全円
錐形が好ましいカラムの下部１６にある。スプレーノズ
ル２０は空気導入部材２３をもつ。

浮遊選鉱カラムの部分１２．１４および１６の寸法は重
要ではない。上部１２けスプレー棒１８の上にあるカラ
ム部分で泡沫中の不用親水性物質除去に十分な泡沫排出
時間を与えまた除去前の泡沫に最適固体割合をえさせる
に十分な長さと巾をもつものである必要がある。十分と
思われる排出時間は分離される粒状物質の型、踊石割合
および泡沫の除去域への上昇能力によって変る。中間部
１４は上部１２のすぐ下、即ちスプレー棒１８の周囲で
、上記下部１６にあるスプレーノズル２０への入口２４
の上にあるカラム１゜の部分であシ、直接洗浄水スプレ
ーに出会う前に安定した泡沫を形成するに十分な長さと
巾をもつものでなければならない。次に下部１６はスプ
レーノズル２０への入口２４の下にある塔１０の部分で
ある。一般に下部１４は泡沫を形成させまた適当に尾鉱
を除去するに十分な容量をもつものでなければならない
。

操作では例えば米国特許第４，４１２，８４３号に発表
された様な表面処理剤で処理された石炭水性スラリは入
口２４から入れられスプレーノズル２０に達する前に入
口２３から入れられた空気により曝気される。上記特許
は参考のため本明細書に加えておく。曝気されたスラリ
はスプレーノズル２０を出た後泡沫を形成する。泡沫が
形成されると殆んどの親水性踊石を含む水はカラムの底
へ流れる。望む固体炭素質成分を含む泡沫はカラムを上
昇する。水は入口２５からスプレー棒１８に入れられカ
ラムに噴射されてカラムを下方に向流となるので泡沫か
ら親水性物質を排出させる。エタノールその他のアルコ
ールの様な種々の試薬溶液および起泡剤、苛性ソーダの
様な分散剤、パイン油等の様な水の表面張力を減少する
他の溶液は泡沫からの親水性粒子除去を更に促進するた
め水と共に向流中に使用できる。

カラムの上部に達した石炭の様な固体炭素質粒子を含む
泡沫は捕集パン２６に入る。尾鉱と親水性踊石は出口３
０で排出される。

本発明の装置と方法の操作法は図１に関して更に浮遊選
炭法につき詳述する。もちろんこれは選鉱したい鉱石又
は他の固体炭素質物質にも同様に適用できる。

不純物を含む微粉砕石炭粒子および必要ならばモノマー
、化学反応開始剤、触媒および液体炭化水素担体の水性
スラリは入口２４からカラム１０の下部１６の図示され
たノズル出口の下でスプレーノズル２０を、と１おして
水に入れられる。スラリは一般に約５乃至約４０　ｐｓ
ｉ　、好ましくは約１５乃至２０　ｐｓｉの圧力のもと
てスプレーノズル２０に供給される。水は入口２５から
カラム１０の中間部１４に供給されスプレー棒１８から
カラム内に噴射される。空気は入口２２からスプレーノ
ズル２０に入れられる。スプレーノズル２０を出た曝気
スラリは泡沫を形成し泡沫ができるにつれ多量の親水性
貼石を含む水はカラムの底におちる。石炭粒子を含む泡
沫はカラムを上昇する。スプレー棒１８から噴射された
水は嬬石汚水を生ずる。一度泡沫がカラム頂部に達する
や捕集パン２６に導かれる。

図２は本発明の浮遊選鉱カラムの他の実施態様を示して
いるが、浮遊選鉱カラム４０の下部４５は上部４１と中
間部４３よりも巾広くなっている。図１と同様にスプレ
ー棒１８の様な水性媒質の降下流をつくる部材が中間部
４３にある。スプレーノズル２０はカラム４０の下部４
５内にある。この実施態様においてもまた各部分４１．
４３および４５の寸法は重要ではないが、図１の同じ部
分１２．１４および１４とそれぞれ同様である。石炭水
性スラリは入口２４から入りスプレーノズル２０に到る
前に入口２３から入れられた空気によグ曝気される。曝
気スラリはスプレーノズル２０を出た後泡沫を形成する
。泡沫ができると殆んどの親水性鑓石を含む水はカラム
の底に流れる。図１におけるとおシ望む炭素質成分を含
む泡沫はカラムを上昇する。水は入口２５からスプレー
棒１８に入れられカラム内に噴射されてカラムを流下す
る向流となるので泡沫から親水性物質を排出させる。カ
ラムの頂部に達した泡沫は捕集パンに入シ出口５０から
除去返れる。泡沫は捕集パン２６がら掻取シ手段又は排
出手段によって除去される。尾鉱と親水性鑓石は弁を開
けて出口３０から捨てられる。図２にスプレーノズル２
０から泡沫上昇を防ぐための保護壁２１が示されている
。

本発明の原炭を供給原料として使う前記方法を行なうに
は初めに原炭又は他の固体炭素質物質を微粒に粉砕し不
用の岩石、重灰分および採掘で集まった同様物質を除去
するとよい。故に石炭は粉砕され先づ通常石炭が懸濁さ
れおよび（又は）十分にぬらされて流動化された水存在
において清浄化される。石炭は例えばボールミル又はロ
ッドミル、破砕機の様な普通の装置を用いて粉砕される
。

粉砕操作にある水処理剤を用いることは必要ではないが
、一般に望ましい。この添加剤は灰分をより親水性とし
その分離を促進する。本発明の目的に便利な代表的添加
剤には無機および有機の分散剤、表面活性剤、および（
又は）湿潤剤がある。この目的に好ましい添加剤は炭酸
ナトリウム、ピロシん酸ナトリウム等である。

粉砕操作で生成される石炭水性スラリは一般に石炭対水
比率約０．５：１乃至１：５重量部、好ましくは約１：
３重量部をもつものである。上記水処理剤を用いるなら
ば普通例えば乾燥石炭重量を基準に約０．０２５乃至約
５重量−の少量で使用する。石炭粒径が小さい程不純物
がより多く放出されると一般に認められているが、粉砕
度を支配する経済的最適点があるという点で収益減少の
法則があてはまる。

兎も角本発明の目的には一般に石炭を約２８乃至約３２
５メツシユ以下の粒径、好ましくは約８０チの粒子が約
２００メツシユ大（タイラー標準ふるい大きさ）である
様に粉砕することが望ましい。

どんな型の石炭も本発明の選炭法に使用できる。代表的
なものは例えば瀝青炭、亜瀝青炭、無煙炭、褐炭等であ
る。

オイルシェール、タール砂、コークス、グラファイト、
尾鉱、はた炭、石炭微粉、鉱池又は尾鉱がらの粉炭、炭
素質滓なども本発明による処理が期待される。故に本発
明の目的の”石炭“はこの種の他固体炭素質燃料物質を
包含するものと考えられる。

故に本発明によればスプレーノズル、好ましくはスパイ
ラルスプレーノズルを用いるカラム浮遊選鉱法は炭素質
バルブをノズルから押出すときそれに剪断力をかけると
している。噴射作用は固体炭素質粒状物質と灰分粒子を
カラム液面上の空気域に分散させる。空気は粒子を分散
させパルプにさらされる空気量を調節して調節量を浮遊
選鉱速度に及ばずためスプレーノズルに入れられる。ス
プレーノズルはカラムの水性パルプ表面上にあシ水相中
ではなく水面において浮遊選鉱をおこさせる。これは泡
および泡−粒子凝集物が表面泡沫に達するために灰分含
有バルブ中をとおって行く様な従来法でしばしばおこる
泡沫に運ばれる微灰分物質量の減少を助ける。本発明の
スプレー棒使用は泡沫中に排出水を増す水又は試薬溶液
の微噴霧を供給する。故に本発明の方法は泡沫中に含ま
れている灰分量を減少するばかシでなくスプレー棒上の
カラム領域によって泡沫の水分量を減少し泡沫に与えら
れた排水時間を減少する。これは水相中でなく泡沫相中
の清浄石炭から灰分を分離させる。

本発明は特に選炭に関して記載したが本発明は過去に浮
遊選鉱法によって価値あるものと磁石にうまく分離され
ているどんな鉱石の浮遊選鉱にも応用される。適当する
磁石例には （１）サルファイド、例えば辰砂、コバルタイト、スマ
ルタイト、エリスライド、テヤルコサイト、コヴエライ
ト、チャルコバイライト、ボルナイト、ギャレナ、パイ
ライト、マグネサイト、パイロタイト、アルゼノパイラ
イト、リンネイト、モリブデナイト、リアルガ、アルジ
エンタイトおよびスフアルテライト： （２）天然金属、例えば金、銀、銅およびビスマス；（
３）オキサイド、例えばボーキサイト、キュブライト、
クロマイト、キュブライト、イルメナイト、ヘマタイト
。

スベキュラライト、マグネサイト、モリブダイト、ルタ
イル、アルナイト、アンブレサイトおよびセリサイト； （４）アルカリ金属とアルカリ土金属の非シリケート鉱
物、例えばパライト、カルサイト、セレスタイト、クリ
オライト、ドロマイト、フルオロスパー、マグネサイト
、ストロンチアネイト、ハライドおよびシルヴアイト；
（５）シリケート、例えばアンダルサイト、プルサイト
、オリヴアイン、カイアナイト、マイカ、クォーツおよ
びスボジュメン、および （６）ホスフェート があるが、これらに限定するものでは女い。

本発明の他の修正や変更も上記記述に照らして可能なこ
とは明らかである。したがって本発明の実施態様の変更
は種々可能であり、それらは特許請求範囲に定義してい
るとおシ本発明の範囲内に含まれる。

【図面の簡単な説明】

図１は本発明の方法と装置の概略図である。 図２は本発明の方法と装置の他の態様の概略図でおる。 図中番号、１０．４０・・・浮遊選鉱カラム１２．４１
・・・上部 １４．４３・・・中間部 １６．４５・・・下部 １８・・・スプレー棒 ２０・・・ノズル ２６・・・捕集パン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（ｉ）上部、中間部および下部をもつ浮遊選鉱カラ
   ム、（ｉｉ）上記浮遊選鉱カラムの上記中間部中に水性
   媒質を入れて降下流とするために上記浮遊選鉱カラムの
   上記中間部内に設けた部材、 （ｉｉｉ）上記浮遊選鉱カラムの上記下部にある少なく
   とも１のスプレーノズル、および （ｉｖ）上記少なくとも１のスプレーノズルに空気を供
   給する部材、 より成ることを特徴とする浮遊選鉱法による鉱石スラリ
   の成分分離用装置。 ２、上記浮遊選鉱カラムが円形断面をもつ高いカラムで
   ある特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ３、水性媒質を入れて降下流とする部材が上記浮遊選鉱
   カラムの上記中間部に水平に突出た棒より成り下に向い
   た微噴霧を出すに適しているものである特許請求の範囲
   第１項に記載の装置。 ４、上記少なくとも１のスプレーノズルがスパイラルノ
   ズルである特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ５、（ｉ）垂直にのびた高い領域の中間部に入れた水性
   媒質を上記垂直にのびた高い領域内で降下流として保ち
   、かつ（ｉｉ）上記垂直にのびた高い領域の下部に鉱石
   粒子の曝気した水性スラリを入れて粒状鉱物質を含む泡
   沫を生成し上記泡沫の上昇流を完成し保つ ことを特徴とする浮遊選鉱法による鉱石スラリ成分の分
   離法。 ６、上記鉱石粒子の曝気水性スラリを上記高い領域の上
   記下部に少なくとも１のスプレーノズルをとおし噴射さ
   せて入れる特許請求の範囲第５項に記載の方法。 ７、上記鉱石粒子の水性スラリが石炭水性スラリである
   特許請求の範囲第５項に記載の方法。 ８、上記スプレーノズルがスパイラルノズルである特許
   請求の範囲第５項に記載の方法。 ９、上記泡沫の上昇流が上記垂直にのびた高い領域の上
   部から回収される特許請求の範囲第５項に記載の方法。 １０、上記水性媒質の降下流が無数の徴噴霧によつてで
   きている特許請求の範囲第５項に記載の方法。