| 研究課題/領域番号 |
24360370
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 研究機関 | 秋田大学 |
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研究代表者 |
柴山 敦 秋田大学, 大学院・工学資源学研究科, 教授 (30323132)
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| 研究分担者 |
芳賀 一寿 秋田大学, 大学院・工学資源学研究科, 助教 (10588461)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| キーワード | 浮選 / 浸出 / ミネラルプロセシング / 不純物 |
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| 研究概要 |
銅鉱石中の不純物であるヒ素、アンチモン等の選択除去を目的に、平成24年度は、鉱物処理技術である浮遊選鉱法(浮選:1stステージ)と浸出等の湿式分離プロセス(2ndステージ)を利用し、個別条件の調査と分離性の評価を行った。
まず浮選の研究では、主要鉱物として黄銅鉱(CuFeS_2)と硫砒銅鉱(Cu_3AsS_4)を用い、各種浮選試験の結果から鉱物学的な特徴と界面化学に基づく分離メカニズムを考察した。また、浮選の分離挙動と気泡・粒子間相互作用の解明を目的に、ハイスピードマイクロスコープ(VW-9000)を用いた画像解析と気泡の運動状態を観察・評価した。その結果、硫砒銅鉱は酸性条件下(pH4以下)で他の鉱物よりも短時間で高い回収率し、他の鉱物とは異なる分離性が得られることを確認した。その理由として、pH4では硫砒銅鉱表面のCuが溶解することでAs_2S_3が生成し、粒子表面の疎水性が高まり高い浮遊性が発現したものと推察された。一方、ハイスピードマイクロスコープを用いた観察結果から、気泡径が小さく、浮選セル内の気泡密度の高い条件下では、粒子の浮上性と回収率が高まり、泡沫層(液面上の気泡層:フロス層)の形成が回収率に影響を与えていることが明らかになった。
次いで浸出試験では、NaOHとNaHS混合浴でのアルカリ浸出をベースに、主に四面銅鉱(Cu_<12>Sb_4S_<13>)の浸出試験を行った。この際、浸出温度や薬剤濃度を制御することでアンチモンの浸出率は90%以上を達成し、ほぼ全ての銅を硫化物として沈殿回収した。さらに浸出液中のヒ素、アンチモンは、固体硫黄S^0を添加することで、Na3AsS4とNa_3SbS_4の固体硫黄塩として析出し分離回収することができた。以上の結果から、浮選とアルカリ浸出の基本条件を見いだすことができ、不純物除去プロセスの構築に必要な各種鉱物粒子の基礎分離性を明らかにした。
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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
平成24年度の研究では、硫砒銅鉱の浮選における鉱液pH、捕収剤など浮選薬剤と添加量の影響を調べたほか、浮選速度論などの分離性を評価した。また、一部の砒化銅鉱石に関しては、XPS(X線光電子分光分析)、FTLIRを用い、浮選条件の変化から生じる鉱物粒子表面のキャラクタリゼーション解析を行った。浸出試験に関しては、四面銅鉱を対象にNaHS-NaOHを用いた浸出条件の検討ならびにヒ素・アンチモンの選択的な析出分離条件を明らかにした。これら成果を国内学会(資源・素材学会)で2件発表するなど、研究計画は概ね順調に進展したと判断される。
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| 今後の研究の推進方策 |
浮遊選鉱試験(1stステージ研究)では、鉱物粒子表面に作用する浮選剤の効果を、接触角、ゼータ電位などの測定結果から考察し、各種鉱物が有する浮遊性や分離性を定量的に解明する。また、XPSにより鉱物粒子表面の元素状態を観察しFT-IRを用いた粒子表面の解析によって、粒子表面で起こる反応機構の考察と分離メカニズムの解明を試みる。同じく、気泡運動の画像解析や粒子-気泡間の付着・脱着現象を、本年度購入予定の「高速カラーカメラユニットVM-600C(KEYENCE)」によって撮影し、気泡とヒ素・アンチモン鉱物あるいはそれ以外の鉱物との付着メカニズムを微視的に観察・解析する。これによって鉱物粒子と気泡の接着および浮上性に及ぼす物理的要因について論考する。
一方、浮選によって回収された濃縮鉱石あるいはヒ素・アンチモンを含む天然鉱物を対象に浸出試験を行い(2ndステージ)、平成24年度と同じく結晶塩の生成条件と溶液中の不純物(ヒ素・アンチモン)濃度との関係を明らかにする。また結晶塩の生成条件では、結晶塩を生成する際の硫黄、ヒ素、アンチモンの量的関係を明らかにし、ヒ素とアンチモンの固定化条件を実験的かつ論理的に究明する。加えて、ヒ素およびアンチモン除去後の溶液を用いた鉱石の再浸出試験を試み、浸出液を循環させる湿式分離プロセスの可能性を探る。
以上の計画から、浮選を主とする1stステージと浸出・沈殿による2ndステージを結合させたアドバンスト・コンビネーションプロセスの基礎技術を確立する。
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