浮選法は非硫化鉱石にどのように作用しますか？
浮選法は、貴重な鉱物を脈石から分離するための広く使用されている鉱物処理技術であり、硫化鉱石に最も一般的に関連付けられていますが、非硫化鉱石にも適用できます。非硫化鉱石の浮選の原理は、硫化鉱石に使用されるものと概ね類似していますが、鉱物化学、表面特性、および必要な試薬のばらつきにより、いくつかの重要な違いがあります。
浮遊選鉱の主な原理
浮遊選鉱は、鉱物の表面特性の違いを利用します。疎水性（水をはじく）粒子は気泡に付着し、表面に浮上し、親水性（水を吸い付く）粒子はスラリに残って尾鉱として排出されます。
非硫化鉱石の場合、目的の鉱物を選択的に疎水性にする一方で、硫化物と比べて表面特性が大きく異なる脈石鉱物を抑制することが課題となることが多いです。
2. 非硫化鉱石の種類
非硫化鉱石には、様々な鉱物が含まれます。例えば:
- 酸化物(例：赤鉄鉱、磁鉄鉱、イルメナイト)
- ケイ酸塩(例：長石、スフェン)
- 炭酸塩(例：方解石、ドロマイト)
- リン酸塩(例：アパタイト)
- 工業鉱物(例：蛍石、重晶石)
鉱物の化学組成の違いから、それぞれの鉱石の種類に対して、特別な試薬と手法が必要となります。
3. 非硫化鉱石浮選に用いる試薬
非硫化鉱石の浮選に用いる試薬は、硫化鉱石の浮選に用いる試薬とは大きく異なります。
コレクター
- コレクターを用いて、目的とする鉱物の表面を撥水性にする。
- 非硫化鉱物の場合、陰イオンコレクター(例えば、脂肪酸、スルホン酸塩、リン酸塩)は酸化物や炭酸塩によく使用されます。
- 陽イオンコレクター(例えば、アミン)はケイ酸塩、特に逆浮選法(目的鉱物ではなく脈石を浮上させる方法)で使用されます。
抑制剤
- 抑制剤は、不要な鉱物が浮上するのを防ぐために使用されます。
- 例としてはケイ酸ナトリウム、デンプンおよびポリリン酸塩などが挙げられ、ケイ酸塩、粘土、または炭酸塩を抑制することができます。
泡立て剤
- 泡立て剤(例えば、メチルイソブチルカルビノール、松油)は、泡を安定させ、気泡のサイズを制御するために使用されます。
pH調整剤
- pH制御は、鉱物の表面電荷と回収剤の有効性に影響するため、非常に重要です。
- 石灰、硫酸、炭酸ナトリウムが、pH調整に一般的に使用されます。
活性化剤と不活性化剤
- 活性化剤（例：Cu²⁺のような金属イオン）は、特定の鉱物の表面特性を改変して、回収剤の付着を改善するために使用される場合があります。
- 不活性化剤（例：シアン化物または亜硫酸塩）は、不要な鉱物を抑制するために使用されます。
非硫化物鉱物のフロート選鉱プロセス
浮選プロセスは、鉱石の種類に合わせて以下の手順で一般的に行われます。
A. 直接浮選
- 目的鉱物は疎水化され、浮上し、脈石鉱物はスラリー中に残ります。
- 例：脂肪酸をコレクターとして用いたリン酸塩（アパタイト）の浮選。
B. 逆浮選
- 脈石鉱物が浮上し、目的鉱物はスラリー中に残ります。
- 例：アミンをコレクターとして用いた鉄鉱石からの石英（ケイ酸塩）の浮選。
C. 差次的浮選
- 複数の鉱物が、段階的に、一度に一つの鉱物を選択的に浮遊させるプロセスによって分離されます。
5. 非硫化物浮遊法における課題
- 表面化学の複雑さ:非硫化物鉱物は、硫化物鉱物に比べて表面特性がより変化しやすい傾向があり、選択的浮遊をより困難にします。
- 微粒子:非硫化物鉱石は、粉砕中にしばしば微粒子を生成し、その低い質量と高い表面積のために浮遊させることが困難です。
- 水質化学的感受性:非硫化物フロート選鉱は、水質（例えば、硬度、不純物）に非常に敏感です。
- 薬剤消費量:非硫化物フロート選鉱は、大量の薬剤を必要とする場合があり、コストが増加します。
6. 非硫化物鉱石フロート選鉱の例
- 鉄鉱石:赤鉄鉱と磁鉄鉱は、カチオン性コレクターを用いた逆フロート選鉱によって、ケイ酸塩脈を分離するために使用されることがよくあります。
- リン鉱石:アパタイトは、アルカリ性媒体中で脂肪酸系コレクターを使用してフロート選鉱されます。
- 工業鉱物:長石やスボドゥメンなどの鉱物は、仕様に応じてアミンまたは脂肪酸でフロート選鉱されます。
7. 最近の進歩
- カラムフロテーション：微粒子に対する選択性と回収率の向上。
- 微細気泡浮遊選鉱：気泡と粒子の相互作用のための表面積の増加。
- 試薬の革新:より選択的かつ環境に優しい試薬（例えば、生分解性コレクター）の開発。
要約すると、非硫化鉱物浮選は、これらの鉱物の固有の表面特性を考慮した注意深い試薬選択とプロセス最適化を必要とする多用途な技術です。基本的な原理は硫化鉱物浮選と類似していますが、使用する具体的な方法と試薬は、それに合わせて調整されています。
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