(57)【要約】【課題】酸化銅鉱や二次硫化銅鉱を多く含む銅鉱石に対して、磨鉱工程及び浮選工程を行った際の、銅鉱物の浮遊性の悪化を有効に防止することができる銅の分離方法および銅の回収方法を提供する。【解決手段】この発明の銅の分離方法は、銅鉱石が混ぜ合わされたスラリー中で、当該銅鉱石を粉砕する湿式磨鉱処理を施す磨鉱工程、ならびに、磨鉱工程を経た前記スラリーに対して浮遊選鉱を行い、前記銅鉱石から銅鉱物を分離させる浮選工程を含み、前記銅鉱石に酸化銅鉱および二次硫化銅鉱が含まれ、磨鉱工程で鉄を含有する鉱石粉砕用の磨鉱材を用い、磨鉱工程でｐＨ調整剤を添加することにより、磨鉱工程終了時の前記スラリーのｐＨが８〜１２になるように調整する。【選択図】図１
2019070170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅鉱石が混ぜ合わされたスラリー中で、当該銅鉱石を粉砕する湿式磨鉱処理を施す磨鉱工程、ならびに、磨鉱工程を経た前記スラリーに対して浮遊選鉱を行い、前記銅鉱石から銅鉱物を分離させる浮選工程を含む、銅の分離方法であって、
前記銅鉱石に酸化銅鉱および二次硫化銅鉱が含まれ、磨鉱工程で鉄を含有する鉱石粉砕用の磨鉱材を用い、
磨鉱工程でｐＨ調整剤を添加することにより、磨鉱工程終了時の前記スラリーのｐＨが８〜１２になるように調整する、銅の分離方法。
【請求項２】
前記銅鉱石中の酸化銅鉱および二次硫化銅鉱の合計含有割合が一次硫化銅鉱の含有割合より高い、請求項１に記載の銅の分離方法。
【請求項３】
磨鉱工程での前記ｐＨ調整剤の添加により、磨鉱工程終了時の前記スラリーのｐＨが９〜１０になるように調整する、請求項１又は２に記載の銅の分離方法。
【請求項４】
磨鉱工程を経て磨鉱機から排出される前記スラリーのｐＨを計測し、当該ｐＨの計測値に応じて、磨鉱工程でのｐＨ調整剤の添加量を調整する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の銅の分離方法。
【請求項５】
前記銅鉱石中の酸化銅鉱、一次硫化銅鉱および二次硫化銅鉱の合計含有量における酸化銅鉱の含有量の占める割合が１０質量％以上である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の銅の分離方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の銅の分離方法を用いることを含む、銅の回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、銅鉱石と液体が混ぜ合わされたスラリー中で、銅鉱石を粉砕する湿式磨鉱処理を施した後、そのスラリーに対して浮遊選鉱を行って、銅鉱石から銅を分離させる銅の分離方法および銅の回収方法に関するものであり、特には、所定の銅鉱石で所定の磨鉱処理を施した場合における銅鉱物の浮遊性の悪化を防止することのできる技術を提案するものである。
【背景技術】
【０００２】
銅鉱物は、様々な鉱石に含まれ得るものであり、鉱石によっては一次硫化銅鉱、酸化銅鉱および二次硫化銅鉱を含有することがある。
【０００３】
銅鉱石から銅を分離させて銅精鉱を得るには、浮遊選鉱法が広く用いられている。このような浮遊選鉱法では一般に、浮遊選鉱の実施に先立って磨鉱を行う。磨鉱工程は具体的には、銅鉱石を水などの液体とともに磨鉱機に投入し、磨鉱機内で銅鉱石を液体中に混ぜ合わせてスラリーとするとともに、磨鉱機内に、銅鉱石を粉砕するための鉄製ボール等の磨鉱材を投入し、内部を回転させつつ、スラリー中での磨鉱材と銅鉱石との衝突及び摩擦により、銅鉱石を所定の大きさになるように粉砕して微細化する。
【０００４】
磨鉱工程の後の浮選工程として、磨鉱機から排出されたスラリーを浮遊選鉱槽内に投入し、たとえば特許文献１に記載されているように、所望の鉱物のみを浮遊させるための捕収剤、フロスを形成するための起泡剤、その他の薬剤を添加する他、ｐＨ調整剤を添加し、スラリーのｐＨを、たとえばアルカリ側に移行させて、浮遊選鉱を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−１８９４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、酸化銅鉱や二次硫化銅鉱を含有する銅鉱石に対し、先述したような磨鉱工程および浮選工程を順次に行うと、特に酸化銅鉱および二次硫化銅鉱の含有量が比較的多い場合は、一次硫化銅鉱を主体とする銅鉱石に比して、浮選工程での銅鉱物の浮遊性が悪化することが解かった。この場合、それに伴って銅の採収率が低下することになる。
【０００７】
この発明は、このような問題を解決することを課題とするものであり、酸化銅鉱や二次硫化銅鉱を多く含む銅鉱石に対して、磨鉱工程および浮選工程を行った際の、銅鉱物の浮遊性の悪化を有効に防止することができる銅の分離方法および銅の回収方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明者は、上述した問題を解決するべく鋭意検討した結果、酸化銅鉱および二次硫化銅鉱を含有する銅鉱石を浮遊選鉱の対象とした場合、浮選工程前の磨鉱工程で鉄を含有する磨鉱材を用いると、磨鉱工程で銅鉱物中の易溶性の銅成分が液中に溶出し、その銅イオンが磨鉱材に含まれる鉄と反応して、鉄イオンが生成される結果として、磨鉱工程終了時のスラリーのｐＨが、たとえば５〜６程度と低くなることが解かった。そして、そのような低いｐＨのスラリーを用いて浮選工程を行うと、当該浮選工程でｐＨ調整剤を添加した際に、銅鉱物表面に水酸化鉄の被膜が形成され、これによって銅鉱物の浮遊が阻害されるとの知見を得た。このような銅鉱物の浮遊性の悪化は、銅鉱石中の酸化銅鉱および二次硫化銅鉱の合計含有割合が一次硫化銅鉱の含有割合より高い場合にさらに顕著となる。
【０００９】
このことに対し、発明者は、浮選工程で添加すべきｐＨ調整剤の量を可能な限り減らし、又は浮選工程でのｐＨ調整剤の添加を不要にするため、その前工程である磨鉱工程でｐＨ調整剤を添加し、磨鉱工程終了時に浮選工程の浮遊選鉱の実施に望ましい所定のｐＨとなるように予め調整しておくことで、銅鉱物の浮遊性の悪化を防止できることを見出した。これはすなわち、磨鉱工程でｐＨ調整剤の添加によって、銅鉱物表面に水酸化鉄の被膜が形成されたとしても、ここでは磨鉱されてそのような被膜が除去され、内部の銅鉱物表面が露出することになるので、その後の浮選工程で、当該銅鉱物表面の露出が維持された状態で浮遊選鉱を実施できることによるものと考えらえるが、この発明は、このような理論に限定されるものではない。
【００１０】
上述した知見の下、この発明の銅の分離方法は、銅鉱石が混ぜ合わされたスラリー中で、当該銅鉱石を粉砕する湿式磨鉱処理を施す磨鉱工程、ならびに、磨鉱工程を経た前記スラリーに対して浮遊選鉱を行い、前記銅鉱石から銅鉱物を分離させる浮選工程を含むものであって、前記銅鉱石に酸化銅鉱および二次硫化銅鉱が含まれ、磨鉱工程で鉄を含有する鉱石粉砕用の磨鉱材を用い、磨鉱工程でｐＨ調整剤を添加することにより、磨鉱工程終了時の前記スラリーのｐＨが８〜１２になるように調整することにある。
【００１１】
この発明の銅の分離方法は、前記銅鉱石中の酸化銅鉱および二次硫化銅鉱の合計含有割合が一次硫化銅鉱の含有割合より高い場合に特に有効である。
【００１２】
この発明の銅の分離方法では、磨鉱工程での前記ｐＨ調整剤の添加により、磨鉱工程終了時の前記スラリーのｐＨが９〜１０になるように調整することが好ましい。
【００１３】
また、この発明の銅の分離方法では、磨鉱工程を経て磨鉱機から排出される前記スラリーのｐＨを計測し、当該ｐＨの計測値に応じて、磨鉱工程でのｐＨ調整剤の添加量を調整することが好ましい。
【００１４】
そしてまた、この発明の銅の分離方法では、前記銅鉱石中の酸化銅鉱、一次硫化銅鉱および二次硫化銅鉱の合計含有量における酸化銅鉱の含有量の占める割合が１０質量％以上であることが好適である。
【００１５】
この発明の銅の回収方法は、上記のいずれかの銅の分離方法を用いることを含むものである。
【発明の効果】
【００１６】
この発明の銅の分離方法によれば、磨鉱工程でｐＨ調整剤を添加することにより、磨鉱工程終了時の前記スラリーのｐＨが８〜１２になるように調整するので、酸化銅鉱および二次硫化銅鉱を含有する銅鉱石に対して、磨鉱工程で、鉄を含有する鉱石粉砕補助用の磨鉱材を用いても、その後の浮選工程での銅鉱物の浮遊性の悪化を有効に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の一の実施形態に係る銅の分離方法を示すフロー図である。
【図２】実施例の鉱石Ａについての磨鉱工程終了時のｐＨと銅の採収率との関係を示すグラフである。
【図３】実施例の鉱石Ｂ、Ｃについての磨鉱工程終了時のｐＨと銅の採収率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、この発明の実施の形態について詳細に説明する。
この発明の一の実施形態に係る銅の分離方法は、図１に示すように、銅を含む銅鉱石が混ぜ合わされたスラリー中で、当該銅鉱石を粉砕する湿式磨鉱処理を施す磨鉱工程と、磨鉱工程を経たスラリーに対して浮遊選鉱を行い、前記銅鉱石から銅鉱物を分離させる浮選工程とを含む。そしてここでは、銅鉱石が、酸化銅鉱および二次硫化銅鉱を含む銅鉱石であること、ならびに、磨鉱工程で、鉄を含有する鉱石粉砕用の磨鉱材を用いることを前提とし、この場合に、磨鉱工程でｐＨ調整剤を添加することにより、磨鉱工程終了時の前記スラリーのｐＨが８〜１２になるように調整する。それにより、浮選工程で銅鉱物を有効に浮遊させることができ、その結果として、銅の高い採収率を実現できる。
【００１９】
この発明の実施形態で処理の対象とする銅鉱石は、たとえば鉱石に所要の処理を施して得られたものであり、品位として、典型的には銅を０．３０重量％〜１．５０重量％で含むことがある。その他、さらに、鉄を１．００重量％〜５．００重量％含む場合がある。
このような銅鉱石は、一次硫化銅鉱、二次硫化銅鉱、酸化銅鉱に区別される。具体的には、二次硫化銅鉱中の銅鉱物としては、輝銅鉱、銅藍等を挙げることができる。一次硫化銅鉱中の銅鉱物としては、黄銅鉱、班銅鉱、硫砒銅鉱等を挙げることができる。酸化銅鉱中の銅鉱物としては、ブロシャン銅鉱等を挙げることができる。
【００２０】
この発明の実施形態では、酸化銅鉱および二次硫化銅鉱の合計含有割合が一次硫化銅鉱の含有割合より高い銅鉱石を対象とすることが好適である。より好ましくは、酸化銅鉱および二次硫化銅鉱の合計含有割合が、一次硫化銅鉱の含有割合の１．５倍以上である場合を対象とする。このような銅鉱石は、後述するように、その一部の銅成分が磨鉱工程で溶液中に溶出しやすく、それに起因して、浮選工程での銅鉱物の浮遊性を悪化させるところ、この発明の実施形態は、この銅鉱物の浮遊性の悪化に対処するものだからである。
【００２１】
なかでも、酸化銅鉱の含有割合が高くなるほど浮遊性悪化が顕著になることから、酸化銅鉱、一次硫化銅鉱および二次硫化銅鉱の合計含有量における酸化銅鉱の占める含有量の割合が１０質量％以上に対して、この発明の実施形態を適用することが一層効果的である。より具体的には、銅鉱物中の酸化銅鉱、一次硫化銅鉱および二次硫化銅鉱の合計含有量における酸化銅鉱の含有量の占める割合が５質量％〜２０質量％であり、及び／又は、酸化銅鉱、一次硫化銅鉱および二次硫化銅鉱の合計含有量における二次硫化銅鉱の含有量の占める割合が５０質量％〜８０質量％である場合に特に有効である。
【００２２】
銅鉱石中の酸化銅鉱、一次硫化銅鉱および二次硫化銅鉱の各含有割合は、所定のシーケンシャル分析により測定する。このシーケンシャル分析は、はじめに、酸化銅鉱分析として、対象の銅鉱石を一定粒度に粉砕したサンプルにクエン酸を加え一定時間撹拌して、溶出した銅を定量し、これを酸化銅鉱の量（ＣｕＡＣ）とする。次いで、二次硫化銅鉱分析として、酸化銅鉱分析後に固液分離して得られた固体部分にシアン化ソーダ液を加え一定時間撹拌して、溶出した銅を定量し、これを二次硫化銅鉱の量（ＣｕＣＮＳ）とする。最後に、一次硫化銅鉱分析として、二次硫化銅鉱分析後に固液分離して得られた固体部分に硝酸及び過塩素酸を加え、ホットプレート上で乾固後、塩酸と蒸留水を加え、固体を溶解させ、溶出した銅を定量し、これを一次硫化銅鉱の量（ＣｕＩＮＳ）とする。各分析において、溶出した銅の定量は、ＩＣＰ発光分光分析法（ＩＣＰ−ＡＥＳ）を用いて行う。
【００２３】
（磨鉱工程）
磨鉱工程では、銅鉱石に対し、湿式磨鉱処理を施す。ここでは、銅鉱石と水若しくは石灰水等の液体とを、鉄製ボール等の磨鉱材とともに磨鉱機内に投入し、内部でそれらを回転させる。それにより、銅鉱石が混ぜ合わされたスラリー中で、磨鉱材と銅鉱石とが衝突して銅鉱石が摩擦されるとともに粉砕される。このような一般的な磨鉱は公知であり、以前から広く行われている。
【００２４】
ここにおいて、上述したような酸化銅鉱および二次硫化銅鉱の含有割合が比較的高い場合は、酸化銅鉱および二次硫化銅鉱等が液体に溶解しやすいことに起因して、磨鉱時に銅鉱物中の銅成分の一部が、液中に溶出する。溶出した銅鉱物の他成分によりスラリーのｐＨを５〜６程度に低下させる。また液中の銅イオンは、磨鉱材の少なくとも外表面を構成する鉄と反応して、鉄イオンをもたらす。
この場合、従来技術のようにその後の浮選工程で石灰等のｐＨ調整剤を比較的多量に添加してｐＨを調整すると、液中の鉄イオンが水酸化鉄となり、銅鉱物の周囲に水酸化鉄の被膜が形成され、これが銅鉱物の浮遊性を悪化させる。
【００２５】
この問題に対処するため、この発明の実施形態では、浮選工程に先立つ磨鉱工程で、スラリーにｐＨ調整剤を添加することにより、磨鉱工程終了時のスラリーのｐＨが８〜１２になるように予め調整する。
【００２６】
このことによれば、磨鉱工程でｐＨ調整剤の添加によって銅鉱物周囲に水酸化鉄の被膜が形成されたとしても、磨鉱工程では当該銅鉱物が磨鉱材で磨鉱されるので、水酸化鉄の被膜が磨鉱材等との衝突ないし摩擦によって剥離して除去され、それにより銅鉱物表面が露出する。したがって、後述の浮選工程では、スラリー中の銅鉱物の表面が露出した状態で浮遊選鉱を行うことができ、また既に浮遊選鉱に適したｐＨに調整されていることから、ｐＨ調整剤の添加量が十分少なくなり又はｐＨ調整剤の添加が不要となって、その際の水酸化鉄の被膜の形成を抑制することができる。その結果として、浮遊工程での銅鉱物の浮遊性の悪化を有効に防止することができる。
【００２７】
なおここで、磨鉱工程でのｐＨ調整剤の添加の時期は、磨鉱機に銅鉱石を投入したときから、その銅鉱石が磨鉱されてスラリーが磨鉱機から排出されるまでの間とすることができる。また、ここでいう「磨鉱工程終了時」は、磨鉱機内で銅鉱石が磨鉱されたスラリーが磨鉱機から排出されるときとすることができる。このときにスラリーのｐＨを測定し、そのｐＨの測定値が上述したような所定の範囲内であればよい。
【００２８】
磨鉱工程終了時のスラリーのｐＨが８を下回る場合は、銅鉱物が本来持っている浮遊特性により銅鉱物が浮遊しない状態となることが懸念され、また当該ｐＨが１２を上回る場合は、ｐＨ調整のために過剰な量を添加することによる薬剤コストの上昇を招く。この観点より、磨鉱工程でのｐＨ調整剤の添加によって、磨鉱工程終了時のスラリーのｐＨが９〜１０となるように調整することが好ましい。なお一般に、磨鉱工程とその後の浮選工程は、連続的かつ継続的にスラリーを移動させて行われるので、磨鉱工程終了時にスラリーのｐＨは、浮選工程開始時のスラリーのｐＨと等しくなることが多い。
【００２９】
上述したように磨鉱工程終了時のスラリーのｐＨを有効に制御するため、磨鉱機内のスラリーのｐＨを管理することが好適である。具体的には、磨鉱機から排出されるスラリーのｐＨを計測して監視し、そのｐＨの計測値が所定の基準範囲から外れた場合は、磨鉱機へのｐＨ調整剤の添加量を増減させること等によって、磨鉱工程でのｐＨ調整剤の添加量を調整することができる。ここでいうｐＨの所定の基準範囲は、先述したところと同様の、８〜１２、好ましくは９〜１０とすることができる。
【００３０】
ここで、ｐＨ調整剤はアルカリ剤とすることができ、その具体例としては、生石灰（ＣａＯ）、消石灰（Ｃａ（ＯＨ）2）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、ソーダ灰（Ｃａ2ＣＯ3）等を挙げることができるが、なかでも消石灰が低コスト、高効率であることから好ましい。
【００３１】
このようなｐＨ調整剤の添加時の形態として、液体として添加してもよく、あるいは固体の状態で添加してもよい。ここではｐＨ調整剤を磨鉱工程で添加するので、固体のｐＨ調整剤であっても磨鉱機内で有効に粉砕されることになる。
たとえばｐＨ調整剤として石灰を用いる場合は、固体のままで添加することにより、石灰消和工程が不要になる他、磨鉱機内で消和し、その発熱反応によって高まった温度にて浮選工程の浮遊選鉱を行うことができるという利点がある。
【００３２】
（浮選工程）
浮選工程では、浮遊選鉱槽に、磨鉱工程を経た後のスラリーを投入するとともに、捕収剤、起泡剤や所要の薬剤を添加し、所定のｐＨになるようにｐＨ調整剤を添加したところで大気の導入ガスを給気し、スキンマーの回転下で浮遊選鉱を行い、フロスを回収する。また、浮遊選鉱槽から自然にオーバーフローさせることもある。
【００３３】
ここでは、上述したように磨鉱工程でｐＨ調整剤が添加されたことによって、浮選工程開始時のｐＨは既に、浮遊選鉱を行うに適した８〜１２、好ましくは９〜１０となっていることから、浮選工程では、従来技術のような多量のｐＨ調整剤を添加することを要しない。つまり、浮選工程では、添加すべきｐＨ調整剤の量が十分少なくなるか、又はｐＨ調整剤を全く添加しなくてもよくなる。
【００３４】
それにより、先にも述べたように、この浮選工程では、スラリー中の鉄イオンが水酸化鉄の被膜を形成せず、また磨鉱工程で形成された水酸化鉄の被膜は磨鉱により除去されていて銅鉱物表面が露出しているので、かかる被膜の存在による銅鉱物の浮遊性の悪化を有効に防止することができる。
【００３５】
以上の条件で浮選工程を行うことにより、酸化銅鉱および二次硫化銅鉱を高い割合で含有する銅鉱石であっても、銅鉱物の浮遊性が効果的に改善されるので、銅の採収率の低下を有効に防止することができる。
【実施例】
【００３６】
次に、この発明の銅の分離方法を試験的に実施し、その効果を確認したので以下に説明する。但し、ここでの説明は単なる例示を目的としたものであり、それに限定されることを意図するものではない。
【００３７】
表１に示す割合で一次硫化銅、二次硫化銅及び酸化銅鉱を含有する鉱石Ａ〜Ｃのそれぞれに対し、磨鉱及び浮選を順次に行い、磨鉱工程で石灰を添加した場合と、添加しなかった場合のそれぞれについて、試験を実施し、浮選工程後の銅の採収率を算出した。鉱石Ａについての試験の結果を図２にグラフで示し、また、鉱石Ｂ及びＣのそれぞれについての試験の結果を図３にグラフで示す。図２及び３のグラフは、横軸を磨鉱工程終了時のｐＨとし、縦軸を銅の採収率としたものである。鉱石Ｂ及びＣの試験結果については、表２にも数値で示す。なお表１中、「ＣｕＴ」は銅鉱物の総量を意味する。
【００３８】
【表１】
2019070170.tif 000003
【００３９】
【表２】
2019070170.tif 000004
【００４０】
ここで、鉱石Ａは、一次硫化銅鉱の含有割合が５４％であり、酸化銅鉱および二次硫化銅鉱の合計含有割合が一次硫化銅鉱の含有割合より低い銅鉱石であった。また、鉱石Ｂ及びＣは、それぞれ一次硫化銅鉱の含有割合が１％、４０％であり、いずれも酸化銅鉱および二次硫化銅鉱の合計含有割合が一次硫化銅鉱の含有割合より高い銅鉱石であった。
【００４１】
なお、磨鉱工程は、ポットミルに磨鉱材としての鉄製のボール、鉱石および水を、固体濃度が６５％なるように投入し、試験によってはさらに石灰を投入し、蓋をして回転させることにより行った。
【００４２】
一次硫化銅鉱主体の鉱石Ａでは、浮選工程でのｐＨは１０とした。つまり、磨鉱工程終了時にｐＨが１０に満たなかったものについては、浮選工程で石灰を添加してｐＨが１０になるように調整し、浮遊選鉱を行った。
図２に示すように、磨鉱工程で石灰を添加しなかった場合は、磨鉱工程でのｐＨが８程度となり、この一方で、磨鉱工程で石灰を添加した場合は、磨鉱工程でのｐＨが９．５程度となった。図２に示すところから、一次硫化銅鉱主体である鉱石Ａは、磨鉱工程での石灰添加の有無に関わらず、８５〜９０％という比較的高い銅の採収率が得られた。
【００４３】
一方、二次硫化銅鉱および酸化銅鉱を主体とする鉱石Ｂ、Ｃでは、図３に示すように、磨鉱工程で石灰を添加しない場合、磨鉱工程終了時のｐＨは５〜６程度まで低下する。この場合、浮選工程でｐＨを１０にするために石灰を添加すると、銅の採収率は８０％を大きく下回った。これに対し、磨鉱工程で石灰を添加し、磨鉱工程終了時のｐＨを８〜１２とした場合は、図３のグラフより、Ｃｕ採収率は８０％前後〜９０％近くまで上昇する傾向が見て取れる。
以上より、この発明によれば、銅鉱物の浮遊性の悪化を有効に防止できることが解った。
【図１】
2019070170.tif 000005
【図２】
2019070170.tif 000006
【図３】
2019070170.tif 000007