| 研究課題/領域番号 |
22H00310
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分31:原子力工学、地球資源工学、エネルギー学およびその関連分野
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
三木 一 九州大学, 工学研究院, 准教授 (10706386)
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| 研究分担者 |
笹木 圭子 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (30311525)
Suyantara Gde・Pandhe・Wisnu 九州大学, 工学研究院, 特任助教 (70932367)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
42,250千円 (直接経費: 32,500千円、間接経費: 9,750千円)
2025年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円)
2024年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
2023年度: 9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円)
2022年度: 13,000千円 (直接経費: 10,000千円、間接経費: 3,000千円)
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| キーワード | 浮遊選別 / 含ヒ素銅鉱物 / 含モリブデン銅精鉱 / 過酸化水素水 / ピロ亜硫酸ナトリウム / 輝水鉛鉱 / 分離機構 / 疎水化 / 親水性沈殿 / 銅ヒ素分離 / 銅モリブデン分離 / 海水利用 / 電気化学 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
銅資源の需要は高まっているが、銅鉱山は、複雑化・難処理化の傾向にある。また、多数の銅鉱山は乾燥地帯にあり、鉱業用水を海水の淡水化により対応している場合が多い。申請者らは、難処理銅鉱石からのCu-As、Cu-Mo分離を、酸化還元剤等の添加後、海水浮選で分離回収する方法を見出してきた。本研究では、各種鉱物の捕収剤吸着速度測定、精密な電気化学手法と各種表面分析、浮選試験等により、銅鉱物、含As銅鉱物、Mo鉱物の表面性状変化を詳細かつ定量的に調べ、これら鉱物の浮選分離メカニズムを明らかにする。回分式、連続式浮選試験による最適分離プロセス、混合鉱石の浮選産物回収率予測法を確立し、実操業への適用を目指す。
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| 研究実績の概要 |
銅精鉱からの不純物除去について広く研究を行った。銅鉱物として黄銅鉱だけではなく、輝銅鉱、斑銅鉱について検討を行い、ヒ素鉱物（硫ヒ銅鉱）およびモリブデン鉱物（輝水鉛鉱）との浮遊選別による分離を行えることを明らかにしてきている。また、これらの分離においては、各種酸化還元反応を利用し、酸化剤として過酸化水素水を、還元剤としてピロ亜硫酸ナトリウムを用いることで、環境負荷の少ない手法を提案してきた。これらのメカニズムについても検討を行い、原子間力顕微鏡やXPS表面分析などの手法で、捕収剤や抑制剤の作用機構について検討を行った。その結果、各種還元剤が銅の捕収剤を脱離させる上に銅を親水化することにより抑制されることが明らかとなった。一方で、モリブデン鉱物の捕収剤について還元剤が作用しないことについても明らかとし、これらの作用の組み合わせで銅鉱物とモリブデン鉱物の選択浮遊選別が起こることが分かった。一方で、鉛鉱物や亜鉛鉱物についても選択浮遊選別を行い、鉛鉱物を浮鉱として回収する一方で亜鉛鉱物を抑制できる条件が得られた。これらの結果は、国際学会において7件、学術論文において12件の発表を行っている。国際学会（Quality In Research,バリ、インドネシア）においては、最優秀ポスター発表賞を得た。精鉱、鉱石においても同様の結果が得られている。また、連続浮遊選別機の予備試験において、予備的に石炭の脱灰の浮遊選別について検討し、最適なパルプ濃度と流量についても検討を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
これまで難しいとされてきた銅精鉱からのヒ素分離、モリブデン分離について実用的な浮遊選別を行ってきている。高純度鉱物の分離について、ミニカラム浮選器を用いた試験を行い、銅鉱物として黄銅鉱、輝銅鉱、斑銅鉱を、ヒ素鉱物として硫ヒ銅鉱を、モリブデン鉱物として輝水鉛鉱を用いて試験を行った。どの鉱物においてもある程度の分離効率が得られ、添加物として、環境負荷の小さな各種酸化還元剤を利用し、従来困難であった銅ヒ素分離、従来法に匹敵する銅モリブデン分離を行うことが出来ている。含ヒ素および含モリブデン銅精鉱においても同様の浮選試験をデンバー浮選機およびファーレンワルド型浮選器を用いて行い、純粋鉱物を用いた時以上の分離効率が得られた。これらの分離メカニズムについても提案し、矛盾の無い説明が出来ている。これらのほかに、鉛鉱物として方鉛鉱や硫酸鉛、亜鉛鉱物として閃亜鉛鉱を用いた選択浮遊選別についても検討し、高純度鉱物および鉱石、精鉱においても分離を行うことが出来ている。これらの手法を連続浮遊選別機において適用するため、予備試験を石炭と粘土鉱物を含んだ鉱物においても行ってきている。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、銅ヒ素分離および銅モリブデン鉱物分離について、予備試験でさらに良い結果が得られ、また広いpHにおいても適用できる亜硫酸水素ナトリウムにおいて詳細に検討し、論文発表を行う予定である。銅の抑制剤としてより環境にやさしいナノ鉄沈殿、シュウ酸などについても、予備試験の結果良い結果が得られているため、これらについても早急に論文発表を行う予定である。これらについて、想定されるメカニズムについて検討を行う。鉛鉱物や亜鉛鉱物における応用についても検討する。これまで行ってきた手法を用いてこれらの分離を行うことが出来るものと思われる。また、連続浮選器での最適な分離法について検討を行う。試薬の添加および使用の供給速度は、LabViewなどにおいて制御する予定である。
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