(57)【要約】【課題】比較的小さいエネルギーかつ簡単な工程で、処理コストを低減することができる、銅鉱石からのヒ素の選択分離方法を提供する。【解決手段】銅鉱石を乾式粉砕する第１の工程と、第１の工程で粉砕した粉砕物に、水または水とアルカリ成分とを添加して湿式粉砕する第２の工程と、第２の工程後、ヒ素が溶解した水分と銅鉱石成分とを固液分離する第３の工程とを有する。第１の工程および／または第２の工程での粉砕は、ボールミルと複数のボールとを使用することが好ましい。第１の工程のアルカリ成分は、ＮａＯＨで、その濃度は、０．５ｍｏｌ／Ｌ以上、１．５ｍｏｌ／Ｌ以下であることが好ましい。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅鉱石中に含まれるヒ素の選択分離方法において、
銅鉱石を乾式粉砕する第１の工程と、
前記第１の工程で粉砕した粉砕物に、水または水とアルカリ成分とを添加して湿式粉砕する第２の工程と、
前記第２の工程後、ヒ素が溶解した水分と銅鉱石成分とを固液分離する第３の工程とを
有することを特徴とする銅鉱石からのヒ素の選択分離方法。
【請求項２】
前記第１の工程および／または前記第２の工程での粉砕は、ボールミルと複数のボールとを使用することを特徴とする請求項１記載の銅鉱石からのヒ素の選択分離方法。
【請求項３】
前記アルカリ成分は、ＮａＯＨで、その濃度は、０．５ｍｏｌ／Ｌ以上、１．５ｍｏｌ／Ｌ以下であることを特徴とする請求項１または２記載の銅鉱石からのヒ素の選択分離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銅鉱石中に含まれる有害物のヒ素を選択的に分離する、銅鉱石からのヒ素の選択分離方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、銅鉱石から銅精鉱を生産する際には、粉砕および磨鉱工程によって鉱石を破砕し、浮選工程によって鉱物群の分離を行っている。現在の鉱山操業では、銅精鉱中の銅品位と鉱石から精鉱への銅回収率とが優先されているため、銅鉱石から銅精鉱を生産する各工程において、ヒ素を分離することを目的とした技術は確立されていない。
【０００３】
銅鉱石から銅精鉱を生産する各工程において、ヒ素を分離することを目的とした技術としては、砒素を含む銅鉱石を焙焼して銅鉱石から砒素を含む揮発物を抽出し、この揮発物に熱処理を施した熱処理物に対してコーティングを施した上で、更に所定の熱処理を行うことで、砒素含有化合物を従来よりも短時間で、長期的な貯蔵及び保存に適した安定的な形態に処理する方法（例えば、特許文献１参照）や、砒素を含む銅鉱石を非酸化性雰囲気下において焙焼し、黄銅鉱と、砒素硫化物を含む揮発物とに分離させる焙焼工程と、焙焼工程で得られた揮発物を、非酸化性雰囲気下において熱処理し、揮発物中の砒素硫化物を溶融させる熱処理工程と、熱処理工程後の揮発物を粉砕する粉砕工程と、粉砕工程後の揮発物を加熱して再溶融させる再溶融工程とを含むことを特徴とする砒素の処理方法（例えば、特許文献２参照）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１９６８４８号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ２０１５／１５１９０３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１および２に記載の処理方法ではいずれも、焙焼の加熱エネルギーが大きく、工程が煩雑になり、高コストになるという課題があった。また、銅鉱石の粉砕工程において、ヒ素分離を前提とした粉砕技術を確立することができれば、今後予想される環境規制、資源環境の変化に対応しつつヒ素を分離することが可能になると考えられる。
【０００６】
本発明は、このような課題に着目してなされたもので、比較的小さいエネルギーかつ簡単な工程で、処理コストを低減することができる、銅鉱石からのヒ素の選択分離方法を提供することを目的とする。これにより、今後予想される環境規制、資源環境の変化に対応しつつヒ素を分離することが可能になる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る銅鉱石からのヒ素の選択分離方法は、銅鉱石中に含まれるヒ素の選択分離方法において、銅鉱石を乾式粉砕する第１の工程と、前記第１の工程で粉砕した粉砕物に、水または水とアルカリ成分とを添加して湿式粉砕する第２の工程と、前記第２の工程後、ヒ素が溶解した水分と銅鉱石成分とを固液分離する第３の工程とを有することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る銅鉱石からのヒ素の選択分離方法で、前記第１の工程および／または前記第２の工程での粉砕は、ボールミルと複数のボールとを使用することが好ましい。また、前記アルカリ成分は、ＮａＯＨで、その濃度は、０．５ｍｏｌ／Ｌ以上、１．５ｍｏｌ／Ｌ以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、比較的小さいエネルギーかつ簡単な工程で、処理コストを低減することができる、銅鉱石からのヒ素の選択分離方法を提供することができる。また、本発明により、今後予想される環境規制、資源環境の変化に対応しつつヒ素を分離することが可能になるという効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態の銅鉱石からのヒ素の選択分離方法に関する、鉱石試料の各成分の水への溶出試験手順を示すフロー図である。
【図２】図１に示す溶出試験の（ａ）未粉砕、（ｂ）乾式粉砕後、（ｃ）湿式粉砕後の鉱石に対する溶出挙動を示すグラフである。
【図３】本発明の実施の形態の銅鉱石からのヒ素の選択分離方法に関する、粉砕時間を変更した場合の粉砕後鉱石の溶出試験結果の、（ａ）ヒ素、（ｂ）銅、（ｃ）鉄の溶出割合を示すグラフである。
【図４】本発明の実施の形態の銅鉱石からのヒ素の選択分離方法に関する、乾式粉砕における回転速度の影響についての溶出試験手順および実験条件を示すフロー図である。
【図５】図４に示す溶出試験の、ヒ素および銅の溶出割合を示すグラフである。
【図６】本発明の実施の形態の銅鉱石からのヒ素の選択分離方法に関する、乾式粉砕時間の影響についての溶出試験手順および実験条件を示すフロー図である。
【図７】図６に示す溶出試験の、ヒ素および銅の溶出割合を示すグラフである。
【図８】本発明の実施の形態の銅鉱石からのヒ素の選択分離方法に関する、湿式粉砕を行う際にアルカリ性の水溶液を用いた溶出試験手順および実験条件を示すフロー図である。
【図９】図８に示す溶出試験の、ヒ素および銅の溶出割合を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、溶出試験の結果に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
簡単な水洗でヒ素を溶出させることができれば、銅鉱石からのヒ素の分離が容易になる。そこで、まず、未粉砕、乾式粉砕後、湿式粉砕後の鉱石に対して溶出試験を行い、高周波誘導結合プラズマ(ICP)を光源とする発光分光分析（ICP-AES）により、ヒ素の溶出率を測定した。粉砕機には遊星型ボールミル「P-7（フリッチュ社製）」を用い、ポットおよびボールはジルコニア製とし、ボール径 15 mm、ボール個数 7個、回転速度 600 rpmとした。試料充填量は 4 g、湿式粉砕の場合は蒸留水を 20 ml加えて粉砕を行った。
【００１２】
溶出試験の手順を、図１に示す。また、未粉砕の溶出挙動、ならびに、乾式粉砕および湿式粉砕のいずれも粉砕時間を４時間とした際の溶出挙動を、図２に示す。なお、試験に用いた銅鉱石は精鉱石で、その組成を表１に示す。
【００１３】
【表１】
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【００１４】
図２（ａ）の未粉砕の場合、ヒ素（As）、銅（Cu）、鉄（Fe）のいずれも、溶出時間を増加させてもほとんど溶出しなかった。図２（ｂ）の乾式粉砕を行った場合、ヒ素と鉄が、溶出時間約２時間において約15％溶出することがわかった。溶出時間を増加させるとそれらの溶出割合は減少するが、反対に銅の溶出割合が徐々に増加することがわかる。一方で、図２（ｃ）の湿式粉砕を行った場合、溶出時間によらず、ヒ素と鉄は溶出しないが、銅は約15％溶出することがわかった。このことから、粉砕によって鉱石が水に溶出しやすい形態に変化することがわかり、乾式粉砕と湿式粉砕ではその効果が異なることがわかる。
【００１５】
次いで、粉砕時間の影響を確認するため、粉砕時間を変更した場合の粉砕後鉱石の溶出試験を行った。粉砕時間を１、２、８時間とした場合の溶出試験結果を、図３に示す。図３から、ヒ素と鉄の溶出割合から、乾式粉砕を８時間行った場合にのみそれらが溶出することがわかった。上述した未粉砕との比較実験では、粉砕時間を４時間としていたため、少なくとも４時間以上の粉砕によってヒ素が溶出しやすくなることがわかる。銅の溶出割合では、乾式粉砕時間１時間において最も溶出割合が高く、粉砕時間の増加によって溶出割合が減少していることがわかる。
【００１６】
次いで、乾式粉砕における回転速度の影響について検討を行った。回転速度を300〜700 rpmの範囲で変化させた際の粉砕後溶液のICP分析を行った。実験手順およびその他の実験条件を図４に、溶出試験の結果を図５に示す。図５から、ヒ素の溶出割合は回転速度400 rpmで最大となり、約45％であった。一方で、銅の溶出割合は回転速度300 rpmにおいて最大値約48％を示し、400 rpm以上の回転速度ではほとんど溶出しなかった。
【００１７】
ヒ素の溶出において、回転速度の最適値が存在することがわかったため、粉砕時間に関する検討を行った。実験条件および手順を図６に、図７に溶出試験の結果を示す。図７から、粉砕時間８時間において、最もヒ素溶出割合が高いことがわかる。銅に関しては、粉砕時間１時間で約55％溶出したが、粉砕時間が増加すると溶出しなくなることがわかった。このとき，湿式粉砕を繰り返すことで、さらに溶出割合を増加させることができるのではないかと考え、２回、３回と繰り返した。その結果も、図７に示す。図７に示すように、２回目の湿式粉砕後は、溶出割合が約5％増加した。３回目の粉砕では、２回目からほとんど増加しなかった。
【００１８】
更に、溶液のpHが溶出挙動に影響を及ぼすと考え、湿式粉砕を行う際にアルカリ性の水溶液を用いることで溶出挙動がどのように変化するか検討を行った。実験条件および手順を図８に、溶出試験結果を図９に示す。NaOHの投入量を変化させて検討を行った。このとき、いずれの場合も粉砕後の溶液のpHは約13であった。
【００１９】
図９から、NaOHの投入量を増加させることで、ヒ素の溶出割合が増加し、60％程度の一定値に収束することがわかる。他の溶媒としてK2S、Na2CO3、NaHCO3を試したが、これらの場合のヒ素溶出割合は、それぞれ32.5％、16.3％、7.5％であり、NaOHを用いた場合が最もヒ素溶出割合が高かった。
【００２０】
ここで、他にもボール径や湿式粉砕時の粉砕時間、回転速度等を変更した検討を行い、ヒ素溶出割合が最も高くなる粉砕条件の探索を行ったところ、今回検討を行った範囲では、84.36％のヒ素溶出割合を示したため、図９中に比較対象としてプロットした。このときの粉砕条件は、乾式粉砕ではボール径：10 mm、回転速度：400 rpm、粉砕時間：８時間、湿式粉砕ではボール径：10 mm、回転速度：600 rpm、粉砕時間：30分、溶媒：NaOH水溶液であった。この条件において粉砕した後の残渣の XRF解析を行い、結果を表２に示す。組み合わせ粉砕を行う事により、ヒ素濃度をもともとの 1/4まで減少させ、さらに銅濃度を 1.5倍に増加させることができた。
【００２１】
【表２】
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【産業上の利用可能性】
【００２２】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、銅鉱石を焙焼することなく、乾式粉砕と湿式粉砕とを組み合わせることで、ヒ素を選択分離することが可能となり、低エネルギーで、簡易な工程なので、銅精錬の工程で工業的に利用することが可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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