(57)【要約】【課題】鉄塩廃棄物等の処理を不要とし、容易に金属鉄と酸化チタンとを選鉱する。【解決手段】少なくとも磁鉄鉱及びチタン鉄鉱が混在した原鉱を酸化焙焼し、原鉱中の酸化第１鉄を酸化第２鉄に酸化する。その後、酸化焙焼後の原鉱に炭素系還元剤を添加して還元焙焼し、原鉱中の酸化鉄を金属鉄に還元する。還元焙焼後の還元物を物理的手段により銑鉄原料物としての金属鉄と酸化チタン原料物とに選鉱する。【選択図】図１
2009221530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも磁鉄鉱及びチタン鉄鉱が混在して含まれる原鉱から金属鉄及び酸化チタン原料物を選鉱する方法であって、
上記原鉱を酸化焙焼して該原鉱中の酸化第１鉄を酸化第２鉄に酸化する酸化焙焼工程と、
上記酸化焙焼工程後の原鉱に炭素系還元剤を添加して還元焙焼することで該原鉱中の酸化鉄を金属鉄に還元する還元焙焼工程と、
上記還元焙焼工程後の還元物を物理的手段により銑鉄原料物としての金属鉄と酸化チタン原料物とに選鉱する選鉱工程とを含むことを特徴とする金属鉄及び酸化チタン原料物の選鉱方法。
【請求項２】
請求項１の金属鉄及び酸化チタン原料物の選鉱方法において、
上記原鉱は、上記磁鉄鉱中にチタン鉄鉱が錯綜して物理的手段により選鉱困難な状態で混在しているものであることを特徴とする金属鉄及び酸化チタン原料物の選鉱方法。
【請求項３】
請求項１または２の金属鉄及び酸化チタン原料物の選鉱方法において、
上記選鉱工程後に上記酸化チタン原料物から、該酸化チタン原料物に含まれている酸化アルミニウムを回収する酸化アルミニウム回収工程をさらに含むことを特徴とする選鉱方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つの金属鉄及び酸化チタン原料物の選鉱方法において、
上記選鉱工程における物理的手段は、磁力による選鉱手段であることを特徴とする金属鉄及び酸化チタン原料物の選鉱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも磁鉄鉱とチタン鉄鉱とが混在した原鉱から金属鉄及び酸化チタン原料物を選鉱する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、イルメナイト等のチタン鉄鉱から酸化鉄と酸化チタンとを分離し、酸化鉄を製鉄原料とするとともに、酸化チタンを顔料や塗料、光触媒等に利用することが行われている。チタン鉄鉱を酸化鉄と酸化チタンとに分離する方法として、例えば、特許文献１に示すように、チタン鉄鉱を硫酸に浸出処理する硫酸法や、塩素に浸出処理する塩素法が知られている。
【０００３】
また、別の方法として、特許文献２に示すようなチタンスラグ法も知られている。このチタンスラグ法は、チタン鉄鉱を溶鉱炉や電気アーク炉等で溶融還元精錬して銑鉄を製造するとともに、チタン酸化物をスラグに集めてチタンスラグとしてチタン酸化物製造用原料とするものである。  
【特許文献１】特開２００３−１０５４５７号公報
【特許文献２】特公昭３５−１７２０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１の硫酸法により分離する方法では、チタン鉄鉱が比較的多量の鉄を含んでいるため、鉄の溶解に多量の酸を消費することとなり、処理後の廃硫酸の処置によって生成する鉄塩廃棄物は環境汚染の原因となり、これを処理するためにはコストがかかってしまうという問題がある。これは、上記塩素法による方法でも同様の問題が生じる。
【０００５】
一方、上記特許文献２のチタンスラグ法では、チタンスラグは、高温で溶融し固化したガラス状スラグに酸化チタンが溶解しているため、酸化チタンの抽出が困難である。また、チタンスラグ中の鉄分は還元の進行に伴って少なくなるが、チタン酸化物の結晶化等により酸への溶解が困難になるとともに、電力の消費が増大するため、スラグ中にある程度の鉄分を残存させてチタニアの純度を抑制することを行うため、上記硫酸法と同様に鉄塩廃棄物の処理の問題が生じる。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、鉄塩廃棄物等の処理を不要とし、容易に金属鉄と酸化チタンとを選鉱することにある。
【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、第１の発明に係る金属鉄及び酸化チタン原料物の選鉱方法は、少なくとも磁鉄鉱及びチタン鉄鉱が混在して含まれている原鉱から金属鉄及び酸化チタン原料物を選鉱する方法であって、上記原鉱を酸化焙焼して該原鉱中の酸化第１鉄を酸化第２鉄に酸化する酸化焙焼工程と、上記酸化焙焼工程後の原鉱に炭素系還元剤を添加して還元焙焼することで該原鉱中の酸化鉄を金属鉄に還元する還元焙焼工程と、上記還元焙焼工程後の還元物を物理的手段により銑鉄原料物としての金属鉄と酸化チタン原料物とに選鉱する選鉱工程とを含む。
【０００８】
上記の構成によると、原鉱を酸化焙焼して原鉱中の酸化第１鉄を酸化第２鉄に酸化した後、炭素系還元剤を添加して還元焙焼することで、酸化鉄が金属鉄に容易に還元され、金属鉄と酸化チタン原料物とが分離する。この金属鉄と酸化チタン原料物とを物理的手段により選鉱分離し、金属鉄を製鉄して銑鉄を得る一方、酸化チタン原料物から酸化チタンを得る。
【０００９】
なお、上記炭素系還元剤としては、メタン等のガスや、石炭、木炭等の固体の還元剤を用いることができる。
【００１０】
第２の発明に係る金属鉄及び酸化チタン原料物の選鉱方法は、上記第１の発明に係る金属鉄及び酸化チタン原料物の選鉱方法において、上記原鉱は、上記磁鉄鉱中にチタン鉄鉱が錯綜して物理的手段により選鉱困難な状態で混在しているものである。
【００１１】
ここで、チタン鉄鉱は、磁鉄鉱と混在して存在していることが多い。このような原鉱は、磁力選鉱等の物理的手段によりチタン鉄鉱と磁鉄鉱とに分離することができる変成度の高い原鉱もあるが、その量は年々少なくなってきている。
【００１２】
一方、磁鉄鉱中にチタン鉄鉱が微細に錯綜した状態で混在した変成度の低い原鉱は、その潜在的な量が多いが、選鉱による鉄とチタンとの分離濃縮が不可能であるため、製鉄または酸化チタン製造用原料として用いられず放置されていた。
【００１３】
そして、本発明の選鉱方法によると、原鉱が磁鉄鉱中にチタン鉄鉱が錯綜し、物理的手段により選鉱困難な状態で混在している変成度の低いものである場合でも、金属鉄と酸化チタンとを分離することができる。すなわち、還元焙焼工程の前に、原鉱を酸化焙焼して原鉱中の酸化第１鉄を酸化第２鉄に酸化すると、原鉱中の磁鉄鉱（Fe３O４）が赤鉄鉱（Fe２O３）に変換されて鉱粒の体積が増すとともに、鉱粒の表面にクラックが生じる。このため、後の還元焙焼工程において、CO等の還元性ガスが鉱粒内部まで浸透して還元反応が促進され、酸化鉄が容易に還元変換される。
【００１４】
第３の発明に係る金属鉄及び酸化チタン原料物の選鉱方法は、上記第１又は第２の発明に係る金属鉄及び酸化チタン原料物の選鉱方法において、上記選鉱工程後に上記酸化チタン原料物から、該酸化チタン原料物に含まれている酸化アルミニウムを回収する酸化アルミニウム回収工程をさらに含む。
【００１５】
上記の構成によると、上記還元焙焼工程において炭素系還元剤によって還元焙焼することで、金属鉄とアルミニウムを含む酸化チタン原料物とが分離されるので、選鉱工程で選鉱された酸化チタン原料物から酸化アルミニウムが回収される。
【００１６】
第４の発明に係る金属鉄及び酸化チタン原料物の選鉱方法は、上記第１から第３のいずれか１つの発明に係る金属鉄及び酸化チタン原料物の選鉱方法において、上記選鉱工程における物理的手段は、磁力による選鉱手段である。
【００１７】
上記の構成によると、選鉱工程において、磁力による物理的手段で、磁性物である金属鉄と、非磁性物である酸化チタン原料物とが選鉱される。
【発明の効果】
【００１８】
上記第１の発明によれば、原鉱を酸化焙焼した後、炭素系還元剤を添加して還元焙焼することで、原鉱中の酸化鉄を容易に金属鉄に還元して、金属鉄と酸化チタン原料物とを分離して、物理的手段によりこれらを選鉱することができる。このため、硫酸や塩酸を用いずに金属鉄を酸化チタン原料物から分離することができるので、鉄塩廃棄物等の処理の必要がないとともに、金属鉄と酸化チタン原料物とを物理的手段により容易に選鉱することができる。
【００１９】
そして、酸化チタン原料物が金属鉄と分離されているので、有害な廃棄物を生成せずに、酸化チタン原料物を硫酸や塩酸に溶かして酸化チタンを得ることができる。
【００２０】
上記第２の発明によれば、還元焙焼工程の前に、原鉱を酸化焙焼して原鉱中の酸化第１鉄を酸化第２鉄に酸化することで、還元焙焼工程において還元反応が促進されるので、酸化鉄が容易に還元変換される。このため、原鉱が磁鉄鉱中にチタン鉄鉱が錯綜して物理的手段により選鉱困難な状態で混在している変成度の低いものである場合でも、金属鉄と酸化チタン原料物をと容易に選鉱することができる。
【００２１】
そして、従来は放置されていた変成度の低い原鉱を製鉄及び酸化チタン原料物として利用することができる。
【００２２】
上記第３の発明によれば、炭素系還元剤による還元焙焼によって、金属鉄と酸化アルミニウム（アルミナ）を含む酸化チタン原料物とを分離することができるので、酸化チタン原料物からさらに酸化アルミニウムを回収することができる。これは、特に、酸化アルミニウムが多く含まれている原鉱を原料とする場合、特に有用である。
【００２３】
上記第４の発明によれば、磁力による物理的手段で容易に金属鉄と酸化チタン原料物とを選鉱することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２５】
本発明の実施形態に係る選鉱方法で原料とする原鉱は、少なくとも磁鉄鉱（Fe３O４）と、チタン鉄鉱として例えばイルメナイト（FeO・TiO２）とが混在するものである。この原鉱としては、例えば、インドネシア等の海岸で採取される鉱石を用いる。本発明は、この原鉱から、銑鉄の原料となる金属鉄及び酸化チタンを選鉱し、さらには、上記海岸の鉱石に多く含まれる酸化アルミニウム（アルミナ）も採取する選鉱方法に係る発明である。
【００２６】
上記原鉱は、磁鉄鉱とチタン鉄鉱とが磁力選鉱等の物理的手段により分離できるような変成度の高いものである場合と、磁鉄鉱中にチタン鉄鉱が微細に錯綜した状態で混在する変成度の低いものである場合とがある。
【００２７】
まず、図１及び図２に示すように、上記原鉱を原鉱粉砕部１で粉砕した後、フィルター２を介して、湿式磁選機３に投入する。この湿式磁選機３では、磁力選鉱により磁性を有する磁性物を選鉱し、乾燥部４に送り乾燥する。湿式磁選機３で選鉱された非磁性の少量の尾鉱は廃棄する。
【００２８】
次に、上記乾燥部４で乾燥した磁性物を酸化ロータリーキルン５で酸化焙焼する。この酸化焙焼工程により、原鉱中の酸化第一鉄は酸化第二鉄に酸化される。また、原鉱中の磁鉄鉱（Fe３O４）は赤鉄鉱（Fe２O３）に変換されて鉱粒の体積が増すとともに、鉱粒の表面にクラックが生じる。この酸化焙焼工程により、後の還元焙焼工程において、CO等の還元性ガスが鉱粒内部まで浸透して還元反応を促進することができ、酸化鉄を容易に還元変換することができる。
【００２９】
したがって、上記酸化焙焼工程によって、変成度の低い磁鉄鉱とチタン鉄鉱とが混在した原鉱を用いた場合でも、酸化鉄から還元鉄への還元変換を容易に行うことができる。
【００３０】
なお、変成度の高い原鉱を用いる場合は、上記酸化還元工程を省略してもよく、原鉱の変成度に応じて酸化焙焼の程度を加減すればよい。
【００３１】
次に、上記酸化焙焼工程後の原鉱、または、変成度が高く、酸化還元工程を省略した原鉱に還元剤投入部（6）から還元剤を加える。この還元剤としては、メタン等のガスまたは固体の炭素系還元剤を用いる。固体の炭素系還元剤としては、木炭、石炭等を用いることができるが、低灰分の木炭を使用することが望ましい。また、ガスの炭化水素系還元剤を用いると、更に純度が良好な酸化物（酸化アルミニウム、酸化チタン等）を得ることができる。
【００３２】
また、原鉱中のCr、Mn、V等の酸化物、いわゆる有色酸化物は、酸化チタンを製品として用いる際に混入していると好ましくない。このため、溶剤投入部１５から、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、珪弗化アルカリ等の溶液を少量添加することで、有色酸化物を後の還元工程で水溶性として除去する。
【００３３】
そして、上記炭素系還元剤を加えた原鉱を還元ロータリーキルン７に投入し、還元焙焼する。この還元焙焼工程により、原鉱の磁鉄鉱及びイルメナイト中の酸化鉄を金属鉄に還元する。
【００３４】
そして、上記還元焙焼工程における上記原鉱の還元反応の進行に伴って、金属鉄（還元鉄）の微細小片が複数生じ、これらの微細小片が互いに合体して成長していき、銑鉄原料物としての金属鉄と酸化チタンを含む酸化チタン原料物とが容易に分離する。ここで、酸化鉄が金属鉄になると、原鉱中に含まれるその他の酸化物、例えば二酸化ケイ素（SiO２）、酸化カルシウム（CaO）、酸化マグネシウム（MgO）、酸化アルミニウム（Al２O３）等は、金属鉄に対して、表面的に付着するだけで、固着することはない。
【００３５】
次に、上記金属鉄と酸化チタン原料物とが混在したものを破砕機８に投入して破砕する。このとき、上記SiO２等のその他の酸化物は、この破砕により容易に金属鉄から分離する。
【００３６】
そして、上記破砕機８により破砕されたものを磁選機９に投入する。この磁選機９によって、金属鉄と、酸化チタン及びその他の酸化物（例えば、酸化アルミニウム）とが磁力による物理的手段により選鉱される。
【００３７】
上記磁選機９によって磁性物として選鉱された銑鉄原料物としての金属鉄は、上記還元剤投入部６から投入された炭素系還元剤と共存した状態で、アーク炉１０で溶融還元して精錬し、銑鉄とすることができる。アーク炉１０の代わりに小型溶鉱炉を用いてもよい。
【００３８】
上記アーク炉１０における溶融還元は、ほぼ純鉄に近い金属鉄（還元鉄）が主体となるため、吸炭及びケイ素（Si）、マンガン（Mn)等を添加することで、溶融温度が低下して銑鉄となり、高温還元による不純物元素の混入が少ないため、高炉による銑鉄よりも高品質の高級鋼製造用及び鋳造用の材質の優れた銑鉄を製造することができる。
【００３９】
一方、上記磁選機９によって非磁性物として選鉱された酸化チタン原料物を水洗浄部１１で洗浄する。この水洗浄部１１で、上記溶剤投入部１５から投入された溶液によって水性となっている有色酸化物を水洗により除去できる。
【００４０】
ここで、上記有色酸化物が除去された後の酸化チタン原料物には、酸化チタンとともに、SiO２、CaO、MgO、Al２O３等の酸化物が含まれている。
【００４１】
そして、上記水洗浄部１１で洗浄された酸化チタン原料物を硫酸溶解部１２に投入する。この硫酸溶解部１２では、濃硫酸に酸化チタン原料物を溶解させ、溶解しないゼラチン状の不溶性SiOは、凝集剤を使用して沈降させて除去する。
【００４２】
上記硫酸溶解部１２では、さらに硫酸の濃度を上げていくと、溶解度の低い硫酸アルミニウムAl２(SO４)３が析出する。そして、この硫酸アルミニウムを濾過して回収し、酸化アルミニウム（アルミナ）に変えて製品とする。
【００４３】
さらに、硫酸チタンを含む溶解液に水を加えて希釈し、加水分解することでTi(OH)２を析出させる。さらに、このTi(OH)２を洗浄して焙焼することで酸化チタンを得ることができる。
【００４４】
（実施形態の効果）
したがって、本実施形態の選鉱方法においては、還元焙焼工程の前に、原鉱を酸化焙焼して原鉱中の酸化第１鉄を酸化第２鉄に酸化することで、還元焙焼工程において還元反応が促進されるので、酸化鉄が容易に還元変換される。このように原鉱中の酸化鉄を金属鉄に還元して、金属鉄と酸化チタン原料物とを分離して、物理的手段によりこれらを選鉱することができる。このため、硫酸や塩酸を用いずに金属鉄を酸化チタン原料物から分離することができるので、鉄塩廃棄物等の処理の必要がないとともに、金属鉄と酸化チタン原料物とを物理的手段により容易に分離することができる。
【００４５】
また、原鉱が磁鉄鉱中にチタン鉄鉱が錯綜して物理的手段により選鉱困難な状態で混在している変成度の低いものである場合でも、金属鉄と酸化チタン原料物とを容易に選鉱することができる。
【００４６】
そして、従来は放置されていた変成度の低い原鉱を製鉄及び酸化チタン原料物として利用することができる。このように、利用できる資源を拡大することができるので、原料の価格を下げることができる。
【００４７】
また、炭素系還元剤による還元焙焼によって、金属鉄とアルミニウムを含む酸化チタン原料物とを分離することができるので、酸化チタン原料物から容易に酸化アルミニウムを回収することができる。これは、特に、アルミニウムが多く含まれている原鉱を原料とする場合、特に有用である。
【００４８】
また、磁力による物理的手段で容易に金属鉄と酸化チタン原料物とを選鉱（分離）することができる。
【００４９】
なお、上述の実施形態は、本発明の例示であって、本発明はこの例に限定されるものではない。例えば、以下のような構成としてもよい。
【００５０】
すなわち、上記実施形態では、磁選機９によって選鉱された酸化チタン原料物を硫酸溶解部１２で硫酸に溶解させることで、酸化チタンを得ることとしたが、酸化チタン原料物から酸化チタンを得る方法はこれには限定されず、塩素に融解させてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上説明したように、本発明は、少なくとも磁鉄鉱とチタン鉄鉱とが混在した原鉱から銑鉄及び酸化チタン原料物を選鉱する方法について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施形態に係る選鉱方法の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係る選鉱方法を示すフローチャートである。
【図１】
2009221530.tif 000003
【図２】
2009221530.tif 000004