コバルトリッチクラストの 開発に向けての取り組み ～コバル...

コバルトリッチクラストのコバルトリッチクラストの開発に向けての取り組み開発に向けての取り組み

～～コバルトリッチクラストの選鉱コバルトリッチクラストの選鉱～～

北海道大学 大学院工学研究科環境循環システム専攻資源再生工学研究室伊藤真由美・恒川昌美

コバルトリッチクラストとは？コバルトリッチクラストとは？

Cu,Pt等Co,Fe等付随金属

Mn,Co,NiMn,Ni,Cu主要金属

多い微量付随岩石

層状または球状（厚さor粒径:数mm～10cm）

球状

（粒径0.5～25cm）形状

800～2400m海山斜面部や平頂部

4000～6000m海底に賦存

賦存水深

コバルトクラストマンガン団塊

核（岩）

表層（ｸﾗｽﾄ部）

基盤岩部

ｸﾗｽﾄ部

中心に岩を含んでいる

コバルトリッチクラストとは？コバルトリッチクラストとは？

層状で下層は基盤岩

層状タイプ 球状タイプ

採鉱段階で岩の混入が避けられない→陸上への運搬コストの増大→製錬時に岩の混入により問題発生（特に，PやCaなど）

クラスト /岩の分離技術の確立

岩石除去の効果岩石除去の効果岩石混入率は，試料によりばらつきあり

基盤岩（%）クラスト（%）

15 85 AD0732 68 AD0628 72 AD0516 84 AD0416 84 AD03

クラスト部分

岩石除去によりおよそ15-30vol%の削減

が可能 基盤岩

資源処理技術：少ない手間とエネルギーで分離し、精錬での負荷、エネルギー消費を抑制

人工の複合物質

採掘

鉱石天然の複合物質

選鉱処理製錬処理

（（Mineral Processing)Mineral Processing)

素材・部材

製品化

リサイクル処理（解体，選別）

((Resource recycling)Resource recycling)

循環型社会

選鉱技術の応用

選鉱技術の高度化

Mineral Processing and Resource RecyclingMineral Processing and Resource Recycling

廃棄

・選択破砕

・比重選鉱etc

採鉱

800～2400m

片刃

基盤岩

船上選鉱（粗選）

精錬所へ

クラスト主体

陸上選鉱（精選）

製錬

選鉱工程：クラスト/岩を分

離し，クラストの品位（純度）を増大させ，製錬工程へ

適正処理

ｸﾗｽﾄ選鉱とは？ｸﾗｽﾄ選鉱とは？

粉砕 選別

ｸﾗｽﾄ選鉱処理の流れｸﾗｽﾄ選鉱処理の流れ

試料 製錬

クラスト

基盤岩

クラスト岩

（層状）

（球状）

クラスト単体

岩 単体

粉砕

片刃粒子

最適処理フローの確立

1～150硬さ，脆さ選択粉砕

0.005～0.5水に対する濡れ性浮 選

0.1～4導電性または摩擦帯電時の符号静電選別

5～40導電性渦電流選別

0.02～5磁 性磁力選別（湿式）

0.15～5磁 性磁力選別（乾式，細粒用）

5～200磁 性磁力選別（乾式，塊用）

0.5～30比 重重液選別（細粒用）

5～300比 重重液選別（塊用）

0.5～50比 重比重選別（エアーテーブル）

0.05～1比 重比重選別（揺動テーブル）

0.5～200比 重比重選別（ジグ）

20～150蛍光X線蛍光X線選別30～120放射能放射能選別

5～150色または反射率色彩選別

30～100色およびその他の外観手 選

粒 径（ｍｍ）利用される物理的性質選 別 法

選鉱で利用される主な選別法

それぞれの粒子の物理的性質の差を利用して選別を行なう

過去の研究事例（コバルト・リッチ・クラストの選鉱）

試料を-0.5mm程度に粉砕し，→濡れ性の差を利用した選別（浮選）を適用（W.C.Hirt他）→比重差を利用した選別を適用

選別精度はそれほど高くない

一般的に微粒子の選別は，粗粒子の選別より難しい

そこで本研究では，「粗砕→粗粒子の段階での粗選別→微粉砕→精選別」のフローの適用を検討

・粗砕

・粗選別

採鉱

800～2400m

・微粉砕・精選別

製錬所

片刃

基盤岩

クラスト主体

（2）選別試験：比重差利用粗粒・細粒JIG，エアテーブル

（1）破砕試験破砕（選択破砕）→片刃測定

（３）選別試験：微粒子浮選試験

検討項目（検討項目（H17H17，，H18H18年度）年度）

高比重粒子（ex. 岩）

低比重粒子（ex.クラスト）

水室

入排気口

空気室

選別室

網

石炭とズリ（同伴岩石）の選別に世界中で利用

適用事例・ジグ選別によるASR等の分離精製・廃OA機器、家電機器

のプラスチックの種類別分離・廃コンクリートの骨材/モルタル分離

比重差を利用する選別：比重差を利用する選別：JIGJIG選別選別

0.290.380.750.560.250.20.20.2

0.2

0.2比重差 岩の構成鉱物試料名

岩比重

ｸﾗｽﾄ比重

2.152.172.172.652.232.6>2.6>2.6>

2.6>

2.6>

2.442.552.923.212.482.82.82.8

2.8

2.8

灰長石、沸石AD30弗素燐灰石、長石、沸石、方解石AD29弗素燐灰石、方解石AD20弗素燐灰石、長石、ゲーサイト(orグラウト鉱)AD16弗素燐灰石、灰長石、沸石AD15弗素燐灰石、長石、マグヘマイトAD07弗素燐灰石、長石、ゲーサイト(orグラウト鉱)AD06

弗素燐灰石、長石、マグヘマイト、ゲーサイト(orグラウト鉱)AD05

弗素燐灰石、長石、ゲーサイト(orグラウト鉱（水酸化マンガン）)AD04

弗素燐灰石、長石、沸石AD03

どの試料も 比重差＞0.2， 岩＞クラスト

クラストクラスト//岩の比重岩の比重

1層目

2層目

3層目

4層目

5層目

6層目選別境界

クラストクラスト//岩の岩のJIGJIG選別試験選別試験波高（振幅）・サイクル数（周波数）・波形（台形波など）可変のJIG選別機でクラスト/岩の選別試験を実施

1層目（最上層） 2層目 3層目

4層目 5層目 6層目（最下層）

6層目に岩が多い

クラストクラスト//岩の岩のJIGJIG選別試験選別試験

各層のXRF分析

0% 20% 40% 60% 80% 100%

6層目

5層目

4層目

3層目

2層目

1層目

クラスト

MnO2

Fe2O3

SiO2

CaO

Al2O3

ｅｔｃ

5層目にクラスト /岩境界が存在する。6層目のMn割合は低い（岩が多い）

境界含む

クラスト/岩のJIG選別試験

1cm

上部産物選別境界

JIG産物の定義

JIG選別後の状態

中間産物

下部産物

JIGJIG産物の定義産物の定義

各種試料の各種試料のJIGJIG試験結果試験結果

0 20 40 60 80 100

MnO2 Fe2O3 SiO2 CaO Al2O3 P2O5 etc

クラストJIG上部

クラストJIG上部

クラストJIG上部

クラストJIG上部

クラストJIG上部

AD03

AD04

AD05

AD06

AD07

JIG上部産物とクラスト（手選により回収）のXRF分析値の比較

JIG選別により高純度のクラスト濃縮産物が得られた

0.94 0.86 0.99 0.95 0.92 AD07AD06AD05AD04AD03

クラスト品位（純度） JIG上部産物MnO2/クラスト部MnO2

1cm

上部産物選別境界

JIG選別後の状態

中間産物

下部産物

JIGJIGの中間産物の中間産物

0

20

40

60

80

100

-106+45

-250+106

-500+250

-1000+500

-2000+1000

-4000+2000

+4000

粒径 μm

割合

%片刃割合（単体分離性）測定片刃割合（単体分離性）測定

粗粒JIG適用範囲（+0.5-4mm)では、片刃割合7～25%

片刃粒子

クラスト単体

岩単体基盤岩

クラスト

JIGJIG処理フロー処理フロー

岩主体

クラスト主体

連続式JIG

クラスト主体

岩主体片刃主体：クラスト＋基盤岩

製錬へ

投棄再度JIG or 磨砕

し、微粒子選別へ

選別原理 air

気泡

疎水性粒子が付着

疎水性粒子が浮上濃縮

一方の表面を選択的に表面改質（疎水化） 親水性粒子は気泡

に付着しない

親水基 疎水基

微粒子選別：浮選微粒子選別：浮選

pH3，DAA（陽イオン性捕収剤）カラム浮選

Floth層 Sink層

クラスト 基盤岩

クラストが浮上！！

カラム浮選試験カラム浮選試験

0% 20% 40% 60% 80% 100%

AD03

JIG上部（クラスト部）

JIG中層部

（クラスト＋基盤岩）

JIG下部（基盤岩）

0.5-1mm：細粒JIGへ

-0.5mm：微粒選別へ

磨砕（再粉砕）

-1mm

粗粒JIG 細粒JIG 微粒選別

細粒

微粒

粗砕→篩い分け→粗粒JIG（1-4mm)、細粒JIG(0.5-1mm)→JIG中層部の再粉砕→微粒子浮遊選別（-0.5mm)

クラスト選鉱クラスト選鉱 トータルフロートータルフロー

コバルト・リッチ・クラストの選鉱まとめ

一般的に微粒子の選別は，粗粒子の選別より難しい

そこで本研究では，「粗砕→粗粒子の段階での選別（JIG）→微粉砕→微粒

子浮遊選別」のフローの適用を検討

•JIGでクラスト/岩を精度よく選別可能

•浮選で微粒子の選別が可能

粗砕－篩い分け－JIGで全体の7割を処理でき、JIG中間層微粉砕物、粗砕時微粉を浮選する事で

効率よくクラスト選鉱が行える