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2021 年度 実施状況報告書

超微量粉末電気化学の展開による次世代型湿式精錬プロセスの開発

研究課題

研究課題/領域番号 21K18923
研究機関九州大学

研究代表者

三木 一  九州大学, 工学研究院, 准教授 (10706386)

研究期間 (年度) 2021-07-09 – 2023-03-31
キーワード電気化学 / 超微量粉末電極 / 酸化還元剤 / 酸化還元反応 / 銅鉱物 / 含ヒ素銅鉱物 / 浮遊選別
研究実績の概要

研究代表者の開発した、超微量粉末電気化学の確立のために各種実験を行った。微量の粉末試料を懸濁し、導電性電極上に懸濁液微量を展開し乾燥させることにより、定量的に超微量粉末電極を作成することが出来る。安定した硫化銅鉱を得るため、銅線と硫黄粉末を嫌気中で加熱することにより、純粋なCuS試料、Cu2S試料を得ることが出来た。定量的な大きさの超微細粉末を得るため、#2000の研磨紙上でエタノールを用いた湿式研磨を行い、研磨試料を凍結真空乾燥することにより、極めて安定した試料が得られた。導電性電極は、周囲がテフロン加工されたカーボン電極を用いた。これらの工夫により、再現性の良い結果が得られている。CuS(銅藍)、Cu2S(輝銅鉱)については、酸化の起こる電位が低く、その他黄銅鉱などの難処理銅鉱石との浸出挙動の違いが確認された。これまで浸出挙動が明らかでなかった、含ヒ素銅鉱物となる硫ヒ銅鉱について、電位走査を行うことにより、3つの電位による酸化ピークが得られたため、これらのピークにおける反応について検討を行っている。また、浮遊選別における鉱物表面の酸化還元反応の評価を行った。モリブデンと銅鉱物、および含ヒ素銅鉱物と銅鉱物の分離において、適切な酸化還元剤を添加することにより、銅鉱物表面を選択的に酸化し、親水性の酸化生成物が被覆されたが、銅鉱物自身の酸化反応、添加した酸化還元剤の反応、液中の沈殿反応などについて、XPS表面分析やSEM-EDX表面観察の結果と組み合わせ、鉱物表面の酸化還元電位、液中酸化還元電位と熱力学的平衡の関係などから評価を行った。

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

超微量粉末電極の作成にあたり、より再現性の高い試料調整法、電極作成法について検討できた。また、天然物が多い鉱物試料について、純度の高い硫化銅鉱物を焼成の方法で作成できた。本法は安価でまた簡便な方法であった。また、浸出の促進が課題とされている硫ヒ銅鉱について、電気化学的手法により3段階の酸化の電位を得ることが出来、浸出挙動の解明の足掛かりとなる結果が得られた。各種浮遊選別における表面反応の挙動を解析するために、酸化還元剤添加時の銅鉱物、モリブデン鉱物、含ヒ素銅鉱物表面の反応を電位と熱力学平衡から予測できた。

今後の研究の推進方策

改善した超微量粉末電気化学手法により、含ヒ素硫化銅鉱物をはじめとした、反応挙動の解明が課題とされている鉱物について、より詳細な解析を行い、浸出の促進、適切な酸化反応の制御などについて検討を行う。酸化還元反応槽を作成し、実際の湿式製錬、浮遊選別など鉱物処理分野における、難処理銅鉱物、含ヒ素銅鉱物の浸出促進、難処理銅精鉱からの不純物除去のための浮遊選別など、課題となっている反応機構の解明を行い、対応策について検討を行う。

次年度使用額が生じた理由

超微量粉末電極の改良について、基礎的な改善部分が多く、改善するほど良い結果が得られたため、基礎研究が多くなった。また、鉱物試料について、購入する予定だったものが、極めて安価に焼成する方法により得られた。浮遊選別などにおける反応挙動の予測についても、既存の熱力学計算ソフトなどを使用したため、これらの費用が掛からなかった。最終年度においては、反応槽の作成、反応槽を制御するための電気化学制御ソフトなどが必要となるため、初年度と合わせた財源により研究を行う。初年度に行った研究成果について、最終年度において、論文、学会で発表を行う。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Effect of Sodium Metabisulfite on Selective Flotation of Chalcopyrite and Molybdenite2021

    • 著者名/発表者名
      Semoto Yuki、Suyantara Gde Pandhe Wisnu、Miki Hajime、Sasaki Keiko、Hirajima Tsuyoshi、Tanaka Yoshiyuki、Aoki Yuji、Ura Kumika
    • 雑誌名

      Minerals

      巻: 11 ページ: 1377~1377

    • DOI

      10.3390/min11121377

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effect of Na2SO3 on the floatability of chalcopyrite and enargite2021

    • 著者名/発表者名
      Suyantara Gde Pandhe Wisnu、Hirajima Tsuyoshi、Miki Hajime、Sasaki Keiko、Kuroiwa Shigeto、Aoki Yuji
    • 雑誌名

      Minerals Engineering

      巻: 173 ページ: 107222~107222

    • DOI

      10.1016/j.mineng.2021.107222

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Flotation behavior of chalcopyrite and enargite in sodium sulfite aqueous solution2021

    • 著者名/発表者名
      Gde Pandhe Wisnu Suyantara, Tsuyoshi Hirajima, Hajime Miki, Keiko Sasaki, Yoshiyuki Tanaka, Yuji Aoki
    • 雑誌名

      Proceedings of Flotation'21 International Conference

      巻: - ページ: -

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of selective flotation of copper and molybdenum with various redox reagents2021

    • 著者名/発表者名
      Hajime Miki, Tsuyoshi Hirajima, Gde Pandhe Wisnu Suyantara, Yuki Semoto, Keiko Sasaki, Yoshiyuki Tanaka, Yuji Aoki
    • 雑誌名

      Proceedings of Flotation'21 International Conference

      巻: - ページ: -

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 九州大学・住友金属鉱山株式会社における「銅原料中からのヒ素低減技術開発」に向けた取り組み2021

    • 著者名/発表者名
      三木一、沖部奈緒子、Gde Pandhe Wisnu Suyantara、小山恵史、笹木圭子、平島剛、中村壮志、青木悠 二、田中善之、諏訪貴大
    • 雑誌名

      環境資源工学

      巻: 68 ページ: 124~131

    • 査読あり
  • [学会発表] Oxidation treatment for separation of copper sulfide minerals and arsenic-bearing copper minerals using flotation2022

    • 著者名/発表者名
      Gde Pandhe Wisnu Suyantara、三木 一、笹木 圭子、平島 剛、田中善之、滝田絵里
    • 学会等名
      資源・素材学会2022年度春季大会
  • [学会発表] Selective flotation of Copper Mineral and Enargite with PAX and Hydrogen Peroxide2022

    • 著者名/発表者名
      Daniyarov Berdakh、三木 一、Gde Pandhe Wisnu Suyantara、笹木 圭子、平島 剛
    • 学会等名
      資源・素材学会2022年度春季大会
  • [学会発表] Flotation behavior of chalcopyrite and enargite in sodium sulfite aqueous solution2021

    • 著者名/発表者名
      Gde Pandhe Wisnu Suyantara, Tsuyoshi Hirajima, Hajime Miki, Keiko Sasaki, Yoshiyuki Tanaka, Yuji Aoki
    • 学会等名
      Flotation'21 International Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of selective flotation of copper and molybdenum with various redox reagents2021

    • 著者名/発表者名
      Hajime Miki, Tsuyoshi Hirajima, Gde Pandhe Wisnu Suyantara, Yuki Semoto, Keiko Sasaki, Yoshiyuki Tanaka, Yuji Aoki
    • 学会等名
      Flotation'21 International Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] 含ヒ素、含モリブデン銅精鉱における選択浮遊選別による不純物除去の試み2021

    • 著者名/発表者名
      三木 一、Gde Pandhe Wisnu Suyantara、笹木 圭子、平島 剛、青木悠二、黒岩樹人
    • 学会等名
      資源・素材学会 秋季大会

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公開日: 2022-12-28  

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