特表 2024-545256 選鉱のための方法及びシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-12-05

(54)【発明の名称】選鉱のための方法及びシステム

(51)【国際特許分類】

   B02C 4/30 20060101AFI20241128BHJP

   B02C 4/00 20060101ALI20241128BHJP

   B02C 4/32 20060101ALI20241128BHJP

   C22B 1/00 20060101ALI20241128BHJP

   C22B 34/32 20060101ALI20241128BHJP

   C22B 7/00 20060101ALI20241128BHJP

【ＦＩ】

B02C4/30

B02C4/00

B02C4/32

C22B1/00 101

C22B34/32

C22B7/00 E

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024536120

(86)(22)【出願日】2022-07-19

(85)【翻訳文提出日】2024-07-29

(86)【国際出願番号】 IB2022056624

(87)【国際公開番号】W WO2023111697

(87)【国際公開日】2023-06-22

(31)【優先権主張番号】2118460.1

(32)【優先日】2021-12-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】524226634

【氏名又は名称】イーエステック インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＥＥＳＴＥＣＨ ＩＮＣ

【住所又は居所原語表記】１６１９２ Ｃｏａｓｔａｌ Ｈｉｇｈｗａｙ Ｌｅｗｅｓ， Ｄｅｌａｗａｒｅ １９９５８， Ｕ．Ｓ．Ａ．

(71)【出願人】

【識別番号】523468161

【氏名又は名称】イーエステック ヨーロッパ ホールディングス ベスローテン フェンノートシャップ

【氏名又は名称原語表記】ＥＥＳＴＥＣＨ ＥＵＲＯＰＥ ＨＯＬＤＩＮＧＳ ＢＶ

【住所又は居所原語表記】Ｋｉｎｇｓｆｏｒｄｗｅｇ １５１，１０４３ ＧＲ Ａｍｓｔｅｒｄａｍ， Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ

(74)【代理人】

【識別番号】100169904

【弁理士】

【氏名又は名称】村井 康司

(74)【代理人】

【識別番号】100217412

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 亜子

(72)【発明者】

【氏名】チャド ダニエル リーマン

(72)【発明者】

【氏名】マリー ジェームス ベイリー

【テーマコード（参考）】

4D063

4K001

【Ｆターム（参考）】

4D063CC07

4D063GA07

4D063GC17

4D063GD03

4D063GD12

4K001AA08

4K001BA22

4K001CA01

4K001CA02

4K001CA03

(57)【要約】

本発明は、選鉱のための方法及びシステムに関する。特に、本発明は、採掘及びプロセス廃棄物からの合金、金属、及び鉱物の回収、例えば、あまり望ましくない材料からのフェロクロム（ＦｅＣｒ）の回収に関する。開示される選鉱方法によって生成される生成物は、９５％のクロム単位のクロム濃縮物を含む。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

シリンダに面するハードフェーシングタイルを備えるロールクラッシャを備える選鉱システム。

【請求項2】

前記タイルが八角形状である、請求項１に記載の選鉱システム。

【請求項3】

前記タイルが、離間ギャップによって互いに離間されている、請求項１又は２に記載の選鉱システム。

【請求項4】

前記離間ギャップが６ｍｍ未満である、請求項３に記載の選鉱システム。

【請求項5】

前記ロールクラッシャの上流に第１の篩を備えて、最大寸法が４００マイクロメートル未満の粉砕前のデブリが前記ロールクラッシャによって粉砕されるのを防止する、請求項１～４のいずれか一項に記載の選鉱システム。

【請求項6】

前記第１の篩が、少なくとも２軸運動で音速で動作するように構成される、請求項５に記載の選鉱システム。

【請求項7】

前記第１の篩が、それぞれが目詰まりのない篩を備える複数の篩分デッキを備える、請求項５又は６に記載の選鉱システム。

【請求項8】

前記第１の篩が、乾燥状態で前記粉砕前のデブリに対して作用するように構成される、請求項５、６、又は７に記載の選鉱システム。

【請求項9】

前記ロールクラッシャの下流に、前記ロールクラッシャによって提供される粉砕後のデブリに対して作用するように構成された第２の篩を備える、請求項１～８のいずれか一項に記載の選鉱システム。

【請求項10】

前記第２の篩が、前記粉砕後のデブリを、特定の範囲の粒径をそれぞれ有する別個の粒径ストリームに分別するための複数のデッキを備える、請求項９に記載の選鉱システム。

【請求項11】

前記第２の篩が、前記粉砕後のデブリを、最大寸法が３００～４００マイクロメートルの範囲内にある粒子の第１の異なる粒径ストリーム、及び／又は最大寸法が２００～３００マイクロメートルの範囲内にある粒子の第２の異なる粒径ストリーム、及び／又は最大寸法が１００～２００マイクロメートルの範囲内にある粒子の第３の異なる粒径ストリーム、及び／又は最大寸法が１０～１００マイクロメートルの範囲内にある粒子の第４の異なる粒径ストリームに分離するための複数のデッキを備える、請求項９に記載の選鉱システム。

【請求項12】

前記第２の篩が、湿潤状態で前記粉砕後のデブリに対して作用するように構成される、請求項９、１０、又は１１に記載の選鉱システム。

【請求項13】

脈石及び／又はミドリングから濃縮物を分離するために、各異なる粒径のストリームの下流にそれぞれの重力分離機を備える、請求項１０～１２のいずれか一項に記載の選鉱システム。

【請求項14】

それぞれの重力分離機が、３００ｇ未満の重力を印加して、少なくとも９５重量％のクロム単位のクロム濃縮物として前記濃縮物を生成するように構成される、請求項１３に記載の選鉱システム。

【請求項15】

前記クロム単位が、未変換のＣｒ_２Ｏ_３鉱石、部分的に還元されたクロム相のスピナル、及び／又は完全に還元されたクロム相のフェロクロム金属からなる、請求項１４に記載の選鉱システム。

【請求項16】

前記第２の篩の上流で前記粉砕後のデブリを湿潤させるように構成された処理水供給部を備える、請求項１３に記載の選鉱システム。

【請求項17】

前記処理水供給部が、水中に二元化合物を含み、前記二元化合物が、脈石及び／又はミドリングの粒子の表面に化学的に結合することができる、請求項１６に記載の選鉱システム。

【請求項18】

前記二元化合物がケイ酸塩ベースの二元化合物を含み、前記粒子それぞれをケイ酸塩ガラスの層で封止する、請求項１７に記載の選鉱システム。

【請求項19】

前記二元化合物が、前記処理水及び粉砕後のデブリを含む懸濁液中で最大寸法が４００マイクロメートル未満の粒子を互いに反発させる分散剤を含む、請求項１７又は１８に記載の選鉱システム。

【請求項20】

前記二元化合物が、ｐＨ８、１０、１２以上のアルカリ溶液を含む、請求項１７、１８、又は１９に記載の選鉱システム。

【請求項21】

前記濃縮物及び／又は脈石及び／又はミドリングから水を除去するための脱水篩を備える、請求項１３～２０のいずれか一項に記載の選鉱システム。

【請求項22】

砂を含む、請求項１～２１のいずれか一項に記載の選鉱システムを利用する選鉱方法によって生成された生成物。

【請求項23】

前記砂が主として亜角粒子を含む、請求項２２に記載の選鉱方法によって生成された生成物。

【請求項24】

ケイ酸塩ガラスの層で封止された粒子を含む、請求項２２又は２３に記載の選鉱方法によって生成された生成物。

【請求項25】

少なくとも９５重量％のクロム単位のクロム濃縮物を含む、請求項１～２１のいずれか一項に記載の選鉱システムを用いた選鉱方法によって生成された生成物。

【請求項26】

請求項１～２１のいずれか一項に記載の選鉱システムを使用する選鉱方法であって、前記ロールクラッシャを使用して、ターゲット物質と脈石との間の境界線に沿って凝集物の粒子を破壊するステップを含む、方法。

【請求項27】

請求項１～２１のいずれか一項に記載の選鉱システムを使用する選鉱方法であって、前記ロールクラッシャの前記シリンダでの前記ハードフェーシングタイルを張り替えるまでに２５，０００時間超にわたって連続して稼働する選鉱方法。

【請求項28】

前記ロールクラッシャによって破砕された粉砕後のデブリの粒子を、予め選択された最大寸法を少なくとも有する過大な粒子と、それよりも小さい最大寸法を有する規格適合粒子とに分別し、前記過大な粒子を、前記ロールクラッシャに流入する粉砕前のデブリに戻して、自生破砕を行うステップを含む、請求項２６又は２７に記載の選鉱方法。

【請求項29】

前記粉砕後のデブリの４００％再循環負荷を含む、請求項２８に記載の選鉱方法。

【請求項30】

前記流入する材料への粉砕後の材料の返還を伴って又は伴わずに、前記ローラクラッシャを単一ステップで使用することを含む、請求項２６～２９のいずれか一項に記載の選鉱方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、選鉱のための方法及びシステムに関する。特に、本発明は、採掘及びプロセス廃棄物からの合金、金属、及び鉱物の回収、例えば、あまり望ましくない物質からのフェロクロム（ＦｅＣｒ）の回収に関する。

【背景技術】

【0002】

採掘産業では、選鉱は、下流での鉱物、酸化物、又は金属の精製のために高品質の濃縮物を生成するために使用され、製錬及び精製のステップに先立つ。

【0003】

選鉱のプロセス中、採掘された鉱石本体又は廃棄物（炉スラグやプロセス尾鉱など）中の望ましくない要素（脈石と呼ばれ、例えばシリカ、アルミナ、及び他の低価値の物質を含む）から、ターゲット鉱物、酸化物、又は金属が分離される。次いで、得られたターゲット濃縮物はさらに精製される。

【0004】

現在の慣行によれば、選鉱は、以下の３段階の製粉（破砕、磨砕、切断、振動、又は他の手段による粒径の縮小）を含む。すなわち、通常はジョークラッシャ又は軌道圧縮コーンを用いて達成される一次製粉（大製粉）；セージミル、コーンクラッシャ、又はインパクトクラッシャで実現される二次製粉（小製粉）；及び典型的にはボールミル又はロッドミルで行われて１ｍｍ未満の材料を生成する三次製粉（粉砕）である。

【0005】

製粉が完了した後、破砕及び粉砕された材料は、脈石、ミドリング（すなわち、脈石から完全には解放されていないターゲット物質）、及び濃縮物（所望のターゲット物質）に選鉱（分別）される。

【0006】

しかし、そのような方法は非効率的である。というのも、この方法は遅く；かなりの電気エネルギー入力を必要とし；摩耗ライナの頻繁で高価な交換を必要とし、これが処理プラントのダウンタイムにつながり；さらに重要なことに、鉱石及びスラグが非効率的に破砕され、すなわち境界線（そのような用語は、凝集体を構成する材料の縁部を意味するために使用される）に沿って破砕されないからである。したがって完全な解放が得られず、これは下流の選鉱プロセスを複雑化する。

【0007】

慣例によれば、破砕及び磨砕の方法は、摩滅（粒子同士の衝突によって鉱物が擦り減らされるプロセス）に基づいている。しかし、摩滅は、境界線分離を実現しない。

【0008】

さらに、比重の差が３を超える粒子については、重力分離による粒子の分離が非常に効率的であるが、異なる物質粒子の比重が近いときには、重力分離機は、粒径と粒子比重を区別することができない。例えば、比重が２の１００μｍ粒子は、比重が１の２００μｍ粒子と同じ挙動をする。両方の粒子が同じ質量を有するので、分離機システム内で同じ引力を受ける。粒径と粒子比重との間のこの相反により、比重に基づいて分割することができる重力分離システムの能力が打ち消され、重力分離の効率が制限される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明は、選鉱のための方法及びシステムに関する。特に、本発明は、採掘廃棄物からの合金、金属、及び鉱物の回収、例えば、あまり望ましくない物質からのフェロクロム（ＦｅＣｒ）の回収に関する。

【課題を解決するための手段】

【0010】

一態様によれば、シリンダに面するハードフェーシングタイルを備えるロールクラッシャを備える選鉱システムがある。ロールクラッシャは、高圧ロールクラッシャでよい。ローラへの供給材料は、回収すべき合金、金属、及び／又は鉱物を比較的低い濃度で有する鉱石、スラグ、採掘廃棄物、又は他の物質を含むことがある。供給材料は、ハードフェーシングタイルを備える１つ又は複数の高圧ロールクラッシャを使用して、好ましくは連続的に破砕することができる。

【0011】

各ハードフェーシングタイルは、多角形又は多角形状でよい。それらはすべて、偶数個の辺又は奇数個の辺を有することがある。すべてのハードフェーシングタイルが、同数の多角形の辺を有することがある。ハードフェーシングタイルは、長さがすべて等しい多角形の辺を有することがあり、又は向かい合う多角形の辺が等しい長さであることがあり、又は１つおきの多角形の辺が等しい長さであることがあり、又は多角形の辺が異なる長さであることもある。すべてのハードフェーシングタイルは同じ形状を有することがあり、すべてのハードフェーシングタイルが同じサイズを有することがあり、又はハードフェーシングタイルのいくつかが他のタイルとは異なる形状若しくはサイズを有することもある。ハードフェーシングタイルは、正方形、長方形、五角形、六角形、七角形、八角形でよく、又はより多くの辺を有することもある。

【0012】

各ハードフェーシングタイルは、シリンダの円筒面に固定された１つ又は複数の他のハードフェーシングタイルに隣接することがある。ハードフェーシングタイルは、１つのハードフェーシングタイルの辺を別のハードフェーシングタイルの辺に隣接して配置するパターンで互いに隣接することがある。典型的には、隣接するハードフェーシングタイルの隣接する辺は互いに平行であるが、他の形状も可能である。

【0013】

各ハードフェーシングタイルは、その辺のうちの１つおきの辺が別のハードフェーシングタイルの１辺に隣接しており、後者のハードフェーシングタイルも、その辺のうちの１つおきの辺がさらに別のハードフェーシングタイルの１辺に隣接している。別のタイルに隣接していない辺は、別のタイルの平行な辺から少なくとも１辺の長さぶん離れている。

【0014】

シリンダ上のハードフェーシングタイルのすべて又はいくつかは、タイルのパターンを形成するグループ内にあり得る。六角形タイルのグループがあり得る。各六角形タイルは、別の六角形タイルの一辺にそれぞれ個別に隣接する３つの辺を有することがあり、後者の六角形タイルも、さらに別の六角形タイルの一辺にそれぞれ個別に隣接する３つの辺を有することがある。別の六角形タイルの辺に隣接するこれらの辺は、別のタイルに隣接していない辺と交互であり得る。別のタイルに隣接していない辺は、別のタイルの平行な辺から少なくとも１辺の長さぶん離れている。他のタイルの辺に隣接していない六角形タイルの辺は、そのグループ内に、タイルのないスペースを形成し得る。スペースは、ハードフェーシングタイルの辺によって画定される六角形になり得る。

【0015】

八角形タイルのグループもあり得る。各八角形タイルは、別の八角形タイルの一辺にそれぞれ個別に隣接する４つの辺を有することがあり、後者の八角形タイルも、さらに別の八角形タイルの一辺にそれぞれ個別に隣接する４つの辺を有することがある。別の八角形タイルの辺に隣接するこれらの辺は、別のタイルに隣接していない辺と交互であり得る。別のタイルに隣接していない辺は、別のタイルの平行な辺から少なくとも１辺の長さぶん離れている。他のタイルの辺に隣接していない八角形タイルの辺は、そのグループ内に、タイルのないスペースを形成する。スペースは、ハードフェーシングタイルの辺によって画定される正方形又は長方形になり得る。

【0016】

シリンダの円形の縁部付近にあるハードフェーシングタイルは、他の３つのハードフェーシングタイルと隣接することがある。円形の縁部に近いこれらのハードフェーシングタイルは、タイルのグループの角で他の２つのハードフェーシングタイルにのみ隣接することがある。丸い縁部に近いこれらのハードフェーシングタイルは、他の３つのハードフェーシングタイルにのみ隣接することがある。

【0017】

このように、タイルは、離間ギャップによって互いに離間される。ハードフェーシングタイルの隣接する辺の間の離間ギャップの距離は、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、又は６ｍｍ未満であり得る。

【0018】

高圧ロールクラッシャは、ロールに新しいハードフェーシングタイルを張り替えなければならなくなるまで、２５，０００時間超にわたって連続して稼働することがある。したがって、本発明により、ライナの保守及び交換による「ダウンタイム」を最小限に抑えることができるという利点がある（例えば、稼働時間が７２０～１，２００時間であり、ライナの交換が７２０～１，２００時間ごとに１回の場合と比較して、稼働時間が２５，０００時間を超え、ライナの交換が３０，０００時間ごとに１回）。

【0019】

一態様によれば、選鉱方法は、ロールクラッシャのシリンダでのハードフェーシングタイルを張り替えるまでに２５，０００時間超にわたって連続して稼働することを含む。破砕は、一実施形態では、クラッシャのハードフェーシングタイル間の小さなギャップ（例えば、６ｍｍ～４ｍｍ以下のギャップ）が噛み込みエッジを提供し、供給材料に切り込んで、材料を高圧破砕ロールのピンチポイントに引き込むことによって、単一のステップで実現することができる。好ましくは、ロールクラッシャへの供給材料中の粒子の最大寸法は、ロールクラッシャが粒子を引き裂く及び／又は粒子を破砕する際にピンチポイントが粒子を把持する助けとなるように、４０ｍｍ、３０ｍｍ、２０ｍｍ、又は４００マイクロメートル以下である。

【0020】

ロールクラッシャの上流に第１の篩が存在することがあり、最大寸法が４０ｍｍ、又は３０ｍｍ、又は２０ｍｍ、又は４００マイクロメートル未満の粉砕前のデブリがロールクラッシャによって粉砕されるのを防止する。第１の篩は、少なくとも２軸運動で音速で動作するように構成される。２軸乾式篩分システムを使用して、過大な材料を篩分することができる。過大な材料は高圧ロールクラッシャに戻して再循環することができる。

【0021】

本発明の利点は、破砕ステップが、従来の２又は３ステップ製粉プロセスよりも少ない電力、例えば３分の１～２分の１の電力しか消費しないことである。

【0022】

粉砕後のデブリは、ロールクラッシャの出口から排出される。次いで、６００マイクロメートル未満、４００マイクロメートル未満、又は１００マイクロメートル未満の最大寸法を有する粉砕後のデブリの粒子など、「規格適合」材料のための篩があり得る。篩は、乾式篩でよく、及び／又は密閉された篩分機器を含むこともある。ダストは収集され、ロールクラッシャに再循環され得る。過大サイズの材料は、自生破砕を行うために高圧ロールクラッシャに再循環され得る。規格適合の粉砕後のデブリは、乾式篩を通過し、湿式篩分装置に運ばれることがあり、湿式篩分装置は、デブリを粒径範囲に分別する。

【0023】

高圧ロールクラッシャでは、４００％再循環負荷（本明細書では、そのような用語は、破砕又は粉砕される材料が所望のサイズに縮小されるまでに製粉プロセスを通過する回数又は平均回数を表す）を実行することができる。これは、自生破砕（そのような用語は、材料がそれ自体で破砕することを説明するために使用される）を誘発する。４００％再循環負荷を受けた微細材料が、ロールに流入する粉砕前、破砕前の供給材料に戻されることによって行われる自生破砕により、粒子整形が成される。これは、３０ｍｍの粒径寸法を有する粉砕前、破砕前の供給の最大寸法によって補助される。粒子整形は、各粒子の角を丸めることによって、角張った粒子を亜角粒子に変換する。これにより、供給材料、特にスラグの非晶質ガラス相が貴重な鋳物砂生成物に変換される。高圧ロール破砕は、ターゲット物質からの脈石及び／又は非晶質ガラススラグを、これらの成分物質（供給材料を構成する鉱物及び／又は金属などであり得る）間の境界に沿って砕く。したがって、鉱物は、選鉱プロセスでより分離しやすくなる。

【0024】

一態様によれば、選鉱方法は、ロールクラッシャを使用して、ターゲット物質と脈石との中間の境界線に沿って凝集物の粒子を破壊するステップを含む。この方法によって使用される選鉱システムは、ロールクラッシャのシリンダでのハードフェーシングタイルを張り替えるまでに２５，０００時間超にわたって連続して稼働することがある。

【0025】

この方法は、ロールクラッシャによって破砕された粉砕後のデブリの粒子を、予め選択された最大寸法を少なくとも有する過大な粒子と、それよりも小さい最大寸法を有する規格適合粒子とに分別し、過大な粒子をロールクラッシャに流入する粉砕前のデブリと共に戻して、自生破砕を行うステップを含むことがある。粉砕後のデブリの２００％、３００％、４００％、又は５００％再循環負荷があり得る。この方法は、流入する材料への粉砕後の材料を返還を伴って又は伴わずに、ローラクラッシャを単一ステップで使用することを含むことがある。

【0026】

ターゲット物質は、金属鉱物、天然金属、又はクロム単位若しくは他の金属単位を含むことがある。ハードフェーシングタイル、それらの硬度、組成、周囲形状、及び／又はタイル縁部間のスペースのギャップによって、脈石及び／又は非晶質ガラススラグは、ロールクラッシャへの供給材料の粒子中でのそれらの間の境界に沿ってターゲット物質から引裂、磨砕、又は破砕されることがある。

【0027】

篩システムは、高圧ロールクラッシャから４０ｍｍ、３０ｍｍ、２０ｍｍ、又は４００μｍ未満のスラグを篩分するために、音速での２軸動作を含むことがある。第１の篩は、乾燥状態で粉砕前のデブリに対して作用するように構成され得る。目詰まりのない篩を、複数の（独立した）篩分デッキ（例えば４つ）で同時に採用して、乾式微細篩分の毎時の高い収量（例えば４００トン）を実現することができる。第１の篩は、目詰まりのない篩をそれぞれ備える複数の篩分デッキを備えることがある。

【0028】

したがって、本発明の利点は、標準的な乾式篩分プロセスの時間、エネルギー要件、及びコストを５分の１以下に低減することである：例えば、標準的な乾式篩分は、毎時４００トンを実現するには２０個よりも多くの篩分ユニットが必要となる；過大なスラグ、鉱石粒子、及び／又は採掘デブリなどの粉砕後の過大な材料は、高圧ロールクラッシャに再循環されて戻され、自生破砕を行う。

【0029】

ロールクラッシャの下流に、ロールクラッシャによって提供される粉砕後のデブリに対して作用するように構成された第２の篩があり得る。第２の篩は、湿潤状態で粉砕後のデブリに対して作用するように構成される。粉砕後のデブリは、ロール破砕後、又は密閉された篩分機器での乾式篩を通過した後に直接、湿式篩分装置で処理されることがある。湿式選鉱装置は、重力分離機の上流にあり、金属を比較的多く含む粒子を脈石及びミドリングから分離することによって選鉱を行うことができる。

【0030】

第２の篩は、粉砕後のデブリを、特定の範囲の粒径をそれぞれ有する別個の粒径ストリームに分別するための複数のデッキを備えることがある。第２の篩は、粉砕後のデブリを分別するための複数のデッキを備える。例えば、湿式篩分装置は、湿式のトリプルデッキ篩分を備えることがある。粉砕されたスラグ及び粉砕後のデブリは、破片サイズに分別されることがある。例えば、最大粒径が４００ｍｍの粉砕後のデブリは、トリプルデッキによって、以下の４つの破片サイズに分別される：４００μｍ～３００μｍ；３００μｍ～２００μｍ；２００μｍ～１００μｍ；及び１００μｍ～１０μｍ。これにより、重力分離システムにおける比重と粒径との間の相反を克服するために、粒径の狭い帯域幅が作成される。

【0031】

プロセスは連続でよく、最大寸法が３００～４００マイクロメートルの範囲内にある粒子の第１の異なる粒径ストリーム、及び／又は最大寸法が２００～３００マイクロメートルの範囲内にある粒子の第２の異なる粒径ストリーム、及び／又は最大寸法が１００～２００マイクロメートルの範囲内にある粒子の第３の異なる粒径ストリーム、及び／又は最大寸法が１０～１００マイクロメートルの範囲内にある粒子の第４の異なる粒径ストリームが存在し得る。例えば、ストリーム中の最大粒径の帯域幅は、上記の例におけるように１００マイクロメートル又は９０マイクロメートルであり得る。各ストリームの帯域幅は、５００マイクロメートル、３００マイクロメートル、又は５０マイクロメートルであり得る。すべてのストリームが同じ帯域幅を有することがあり、又は特定のストリームが、他のストリームとは異なる最大粒径帯域幅を有することもある。

【0032】

ロールクラッシャのすぐ下流にある粉砕後の材料の粒径の範囲と比較して、各ストリームでの最大粒径の帯域幅が比較的狭いことは、比重に基づいて粒子を分けることができる標準的な重力分離システムの能力を打ち消す粒径と粒子の比重との相反を克服するのに役立つ；また比重差が３未満の材料に対する重力分離の制限を克服するのに役立つ。

【0033】

脈石及び／又はミドリングから濃縮物を分離するために、各異なる粒径のストリームの下流にそれぞれの重力分離機があり得る。

【0034】

例えば、１００μｍ未満の帯域幅を有する物質のストリームは、専用の重力分離機に送給され、完全な分別又はほぼ完全な分別を実現することができる。金属酸化物を含むことがある望ましい材料が生成され得る。非晶質ガラススラグ成分の残差から、重量で少なくとも７０％、８０％、８５％、９０％、９３％、９５％、９７％、又は９７％のクロム濃縮物の分離があり得る。

【0035】

重力分離機は、１００ｇ、２００ｇ、３００ｇ、４００ｇ、又は６００ｇ未満の重力を加えることがある。金属酸化物を含むことがある望ましい材料の濃縮物が生成され得る。重力分離機から、少なくとも９５重量％のクロム単位のクロム濃縮物としての濃縮物が生成され得る。粉砕後のデブリでのクロム単位の３つの相を、そのストリームのための重力分離機によって各ストリームから回収することができる。例えば、クロム単位相は、未変換のＣｒ_２Ｏ_３鉱石、スピナルと呼ばれる部分的に還元されたクロム相、及びフェロクロム金属と呼ばれる完全に還元されたクロム相でよい。

【0036】

本明細書に開示される選鉱システムを利用する選鉱方法の一態様によれば、少なくとも８５％重量～９５重量％のクロム単位のクロム濃縮物を含む生成物が生成される。

【0037】

第２の篩の上流で粉砕後のデブリを湿潤させるように構成された処理水供給部が存在し得る。処理水供給部が、水中に二元化合物を含むことがあり、二元化合物が、脈石及び／又はミドリングの粒子の表面に化学的に結合することができる。

【0038】

重力分離機によって行われる湿式篩分及び湿式選鉱プロセスで使用される処理水に、二元化合物が添加されることがある。二元化合物は、材料の表面に化学的に結合し、各粒子の表面をケイ酸塩ガラスの層で封止することが可能であり得る。二元化合物は、ケイ酸塩ベースの化合物を含むことがある。

【0039】

各粒子の表面のそのような封止は、尾鉱砂粒子が残留重金属を環境に浸出するのを防ぐことが利点である。

【0040】

本明細書に開示される選鉱システムを利用する選鉱方法の一態様によれば、砂を含む生成される生成物がある。

【0041】

各粒子の表面のそのような封止により、下流での用途で尾鉱砂を使用できるようになることがさらなる利点である。例えば、開示される方法及びシステムによって生成される砂は、熱的に安定しており、高圧ローラクラッシャによって亜角粒子に整形され、二元化合物によって封止され、非危険物質として分類される。したがって、高価値の鋳物砂として使用することができる。

【0042】

二元化合物は、分散剤を含むこともある。二元化合物は、処理水懸濁液中で、６００μｍ、４００μｍ、２００μｍ、又は１００μｍ未満の粒子を分解して互いに押し離すことができ、これにより重力分離プロセスの効率をさらに向上させる。処理水懸濁液は、処理水中に懸濁された粉砕後のデブリを含むことがある。

【0043】

この二元化合物は、工場処理水のｐＨのバランスを取るのに役立つ高アルカリ性の溶液を含むことがある。高アルカリ溶液は、７．５、８、８．５、９、１０、１１、１２以上のｐＨを有することがある。高アルカリ溶液は、水酸化ナトリウムでよく、水性化学貯蔵タンクからの下流の流れと混合されて処理水を提供する。次いで、粉砕後、破砕後のデブリと共に処理水が使用されるとき、処理水は、７．１、７．５、８、８．５、９、１０、１１以上のｐＨを有することがある。

【0044】

濃縮物及び／又は脈石及び／又はミドリングから水を除去するための脱水篩が存在し得る。回収されたターゲット濃縮物（例えば、ＦｅＣｒ）は脱水篩に通され、脱水篩は、低い水分含有量、例えば２０重量％未満の水分含有量まで濃縮物を脱水する。超音波脱水篩を使用することができる。回収された水は、再循環のために水貯留タンクに戻される。水貯留タンクは、水性化学貯蔵タンク及び／又は二元化合物貯蔵タンクの下流にあってもよい。超音波脱水篩を使用して、生成されたターゲット濃縮物と尾鉱砂との両方を脱水することができる。本発明がウォーターニュートラル又はウォーターポジティブプロセスを可能にすることが、超音波脱水篩の使用の利点である。

【0045】

本明細書に記載の選鉱システムを利用する選鉱方法によって生成される生成物は、砂を含むことがある。これは尾鉱から得られた砂であり得る。生成される砂は、主として亜角粒子を含むことがある。粒子は、ケイ酸塩ガラスの層で封止されることがある。

【0046】

本明細書で述べる選鉱システムを利用する選鉱方法によって生成される生成物は、少なくとも９５重量％のクロム単位のクロム濃縮物を含むことがある。

【0047】

本発明を、添付図面を参照して単に例として述べる。

【図面の簡単な説明】

【0048】

【図1】選鉱のためのシステム及び方法において、ロールクラッシャ、及び粉砕後の材料用の密閉した篩分装置を使用するためのプロセス図である。

【図2】図１に示されるロールクラッシャの上流で、供給及び篩分装置を使用して粉砕前の材料中の粒子を篩分するプロセス図である。

【図3】図１に示されるロールクラッシャ及び密閉された篩分機器の下流で湿式篩装置を使用するプロセス図である。

【図4】図３に示される湿式篩装置の下流に重力分離機を備えた選鉱装置を使用するためのプロセス図である。

【図5】図５に示される選鉱装置の下流で、脱水装置を使用して尾鉱を乾燥させ、クロム濃縮物を乾燥させるプロセス図である。

【図6】処理水を二元化合物で処理し、処理水のアルカリ度を調整するための処理水貯蔵及び処理装置を示す図である。

【図7】シリンダに面するハードフェーシングタイルを備えたロールクラッシャを示す図である。

【図8】シリンダでの八角形ハードフェーシングタイルの４つのグループを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0049】

図１に示されるように、高圧ロールクラッシャ１００は、ターゲット構成材料と不均質に結合されたデブリ粒子非晶質ガラススラグを含む粉砕前の材料を砕く、破砕する、及び引裂する。

【0050】

図７はロールクラッシャ１００のロール１０２の側面図である。ロール１０２の円筒面に、ハードフェーシングタイル１０６、１０７、１０８、１０９が示されている。例示の目的で、円周上の一部にのみタイルを有してロールが示されているが、実際には、いくつかの実施形態では全周にわたってハードフェーシングタイルが存在する。

【0051】

図８に示されるように、タイル１０８、１０９、１１０、１１１の隣接する辺の間には、離間ギャップ１２０、１２３、１２４、１２５がある。各ハードフェーシングタイル１０６、１０７、１０８、１０９、１１０、１１１は、その辺のうちの１つおきの辺が別のハードフェーシングタイルの１辺に隣接しており、後者のハードフェーシングタイルも、その辺のうちの１つおきの辺がさらに別のハードフェーシングタイルの１辺に隣接している。タイルは八角形である。他のタイルの辺に隣接していない八角形タイルの辺は、そのグループ内に、タイルのないスペース１３０を形成する。各辺は長さが実質的に等しいので、スペースは実質的に正方形である。

【0052】

ハードフェーシングタイル１０６ １０６、１０７、１０８、１０９、１１０、１１１の辺のいくつかは、シリンダ１０２の軸線と平行又はほぼ平行である。これらの辺は、シリンダの表面の形状に適合するように直線又はほぼ直線である。ハードフェーシングタイル１０６ １０６、１０７、１０８、１０９、１１０、１１１の他の辺は、シリンダの円方向と平行又はほぼ平行である。これらの辺は、ハードフェーシングタイルの面が取り付けられるシリンダ１０２の円筒面１０４の形状に適合するように、円弧状の断面プロファイルを有する。

【0053】

ロールクラッシャが、約２、４、６、又は８ｍｍのギャップ１２０、１２１、１２２、１２３、１２４、１２５によって離間されたシリンダに面するハードフェーシングタイルを備えることにより、粉砕前の材料は、ロールクラッシャ内で４０ｍｍ、２０ｍｍ、１０００μｍ、４００μｍ、又は１００μｍに粉砕される。デブリ粒子は、スラグとターゲット物質との境界線に沿って、いくらか又は大部分を破壊される。粉砕後の材料は、脈石／スラグ、ミドリング、及びターゲット物質の粒子を含む。これは、下流の選鉱プロセス中にターゲット物質をスラグ及びミドリングからより容易に分離できるようにする。

【0054】

図２に示されるように、ロールクラッシャ１の上流で、鉱石、尾鉱、採掘廃棄物、及び／又はスラグデブリを含む供給材料が、コンベアシステム７で給入（一次）ホッパ１０に輸送される。コンベア７は、スラグ源（例えばスラグダンプ）が枯渇するにつれて伸び、フロントエンドローダ８によるスラグの容易な装荷を可能にする。水噴霧システム９は、コンベアシステムに噴霧してダストを制御する。

【0055】

一次供給ホッパ１０は、例えば４ｍ×４ｍの供給ホッパである。例えば４ｍ×４ｍの一次供給ホッパ１０が毎時１３０トンを超えるスラグを提供することによって、スラグが処理プラントに連続的に提供される。

【0056】

給入ホッパシステムには水噴霧システム１１が装備されており、装荷中のダスト発生を最小限に抑える。

【0057】

流入するスラグはスカルピングユニット１２を通過して、過大なスラグ及び大きな異物が除去される。過大なスラグは、サイズ減少のために破砕施設１４に戻される。

【0058】

４０ｍｍ以下の最大寸法を有する供給材料の粒子は、スカルピングユニット１２を通過して下流へ進む。次いで、それらの粒子は磁気篩分システム１３を通り、供給材料から異物金属が除去される。異物金属はトランプメタル（ｔｒａｍｐ ｍｅｔａｌ）１６として収集され、現地のリサイクル施設に送られる。

【0059】

異物金属を除去された供給材料は、第２の振動供給ホッパ１７を通って下流に進み、図１に示されるロールクラッシャ１００を備える乾式製粉機に供給される。こうして、粉砕前の供給材料が、粉砕後の材料になる。４００μｍを超える粒径を有する粉砕後の材料は、密閉された篩分機器３によって篩分され、コンベア４によってローラクラッシャ１００に戻される。製粉プロセスは密閉されており、発生したダストをすべて抽出するためのダスト収集システム５が装備されている。最大寸法で４００μｍ未満の粒径を有する粉砕後の材料は、第１のポンプによって圧送されて下流へスラリホッパ６に進む。

【0060】

図１に示される乾式製粉機では、高圧ロールクラッシャ１を使用して、フェロクロムスラグ及び／又は脈石及び／又は採掘若しくは粉砕廃棄物が、単一ステップで破砕される。

【0061】

図７は、高圧ロールクラッシャが、シリンダにハードフェーシングタイルを装備されている様子を示す。図８は、シリンダにあるハードフェーシングタイルのグループを示す。ハードフェーシングタイルは、図８では八角形タイルとして示されている。ハードフェーシングタイルの隣接する辺の間のギャップの離間距離は、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、又は６ｍｍ未満である。隣接するハードフェーシングタイルの隣接する辺は互いに平行である。

【0062】

破砕は、２５，０００時間を超える又は３０，０００時間を超える期間にわたって連続して行われる。その後、ロールクラッシャが点検され、新たなハードフェーシングタイルに張り替える。ハードフェーシングタイル間のギャップは、噛み込みエッジを提供し、これは、最大寸法が２０ｍｍ、３０ｍｍ、又は４０ｍｍ未満の粉砕前の材料の粒子に切り込み、粒子を高圧破砕ロールの「ピンチポイント」に引き込む。

【0063】

図１に示されるように、２軸超音波乾式篩分システム３が、過大な材料を篩分し、高圧ロールクラッシャ１に再循環して戻す。「規格適合」材料、例えば最大寸法が４００μｍ未満の粒子を含む材料は、乾式篩３を通過し、図３に示される湿式篩分プロセスに入る。湿式篩分プロセスは、規格適合材料を狭い帯域幅に分別する。湿式篩分プロセスは、第１の湿式篩１８、第２の湿式篩１９、及び第３の湿式篩２０によって達成される。３つの湿式篩１８、１９、２０は、ストリームを並列に処理する。図１に示される篩分機器３及び移送コンベア４は、高圧ロールクラッシャ１において４００％の再循環負荷を可能にする。これは、自生破砕を誘発する。流入する３０ｍｍ未満の粉砕前の材料に微細な材料を再循環して戻すことによる自生破砕により、粒子整形が行われ、それにより、各粒子の角を丸くすることによって、角張った粒子が亜角粒子にされる。これは、スラグの非晶質ガラス相を、貴重な鋳物砂生成物に変換する。

【0064】

最大寸法が４００μｍ未満の粉砕後のデブリは、篩分システム３を通過し、スラリホッパ６に進む。スラリホッパ６及び第１のポンプは、図１及び３に示されている。

【0065】

２軸超音波乾式篩分システム３は、多数の独立した篩分デッキに目詰まりのない篩を採用して、毎時数百トンの乾式微細篩分能力を実現する。例えば、２軸超音波乾式篩分システムは、４つの独立した篩分デッキに目詰まりのない篩を採用して、毎時４００トンの乾式微細篩分能力を実現する。

【0066】

乾式製粉及び篩分システム３は、図１に示される中央ダスト収集システム５に接続されている。中央ダスト収集システム５は、空気／ダスト分離サイクロン及びバグハウス濾過システムを備える。回収されたダストは、スラリホッパに供給され、破砕されたスラグと共に湿式選鉱システムで処理される。例えば、ダスト収集システムは、製粉及び篩分システムによって生成された微細ダストを毎時約０．６４トン収集し、この微細ダストは、密閉スクリューコンベアを介して湿式スラリホッパ６に移送され、それによりダストがプラント内で空中に浮遊するのを防ぐ。破砕された粉砕後のデブリ及びダスト収集システムからの微細デブリは、スラリホッパ６内で水と混合されて、湿式選鉱用の４０％重量の固体スラリを生成する。このスラリは、連続的に撹拌され、図３及び４に示される湿式選鉱回路に供給される。湿式篩１８、１９、２０は、湿式トリプルデッキを備える。図３に示されるように、最大粒径が４００マイクロメートル未満の粉砕後のデブリは、様々な破片サイズに分別される。いくつかの実施形態では、最大粒径が６００マイクロメートル未満、２００マイクロメートル未満、又は１００マイクロメートル未満の粉砕後のデブリが分別される。例えば、図３には４つの破片サイズが示されており、図３に示される３００μｍ～４００μｍの第１の破片サイズ２１、２５、２９が含まれている。また、２００μｍ～３００μｍの第２の破片サイズ２２、２６、３０、１００μｍ～２００μｍの第３の破片サイズ２３、２７、３１、及び１０μｍ～１００μｍの第４の破片サイズ２４、２８、３２も存在する。第１の破片サイズは、重量で５０％～７０％であり、典型的には６０％である。第２の破片サイズは、重量で１０％～３０％であり、典型的には２０％である。第３の破片サイズは、重量で５％～２０％であり、典型的には１５％である。第４の破片サイズは、重量で１％～１０％であり、典型的には５％である。合計は１００％であり、例えば第１の破片サイズが７０％である場合、１つ又はすべての他の破片サイズは、それに従ってその範囲の下限に近づくことになる。

【0067】

したがって、粒径の狭い帯域幅が作成される。プロセスは連続的であり、スラリホッパ及び第２のポンプ３３によって第１の重力分離機３７に提供される３００μｍ～４００μｍの粒子の第１のストリームがある。また、スラリホッパ及び第３のポンプ３４によって第２の重力分離機４０に提供される２００μｍ～３００μｍの粒子の第２のストリーム、スラリホッパ及び第５のポンプ３５によって第４の重力分離機３７に提供される１００μｍ～２００μｍの粒子の第３のストリーム、並びにスラリホッパ及び第５のポンプ３６によって第４の重力分離機４５に提供される１０μｍ～１００μｍの粒子の第４のストリームも存在する。

【0068】

いくつかの実施形態では、粉砕後のデブリは、１０００マイクロメートル未満、６００マイクロメートル未満、２００マイクロメートル未満、又は１００マイクロメートル未満で重力分離機に提供される。次いで、狭帯域幅のストリームが調整される。帯域幅は、比例的に、又はターゲット物質及び脈石に応じて別の方式で調整することができる。

【0069】

粒径の狭い帯域幅のストリームは、図４に示される重力分離システムにおいて比重と粒径との相反を克服する。１００μｍ以下の帯域幅を専用の重力分離機３７、４０、４３、４６、３９、４２、４５、４８に供給すると、クロム濃縮物を非晶質ガラススラグ成分の残差からほぼ完全に、又は少なくとも重量で７０％、８０％、８５％、９０％、９３％、９５％、９７％、又は９７％を超えるレベルで完全に分離することができる。

【0070】

４つのスラリホッパと、第６、第７、第８、及び第９のポンプ３８、４１、３３、４７とが、狭帯域幅の粒子の４つの個別のストリームをそれぞれ第５、第６、第７、及び第８の重力分離機３９、４２、４５、４８に供給する。

【0071】

図３及び４に示される湿式選鉱回路は、図６に示される１００立方処理水貯留タンク６２を使用して、スラリホッパ６及び第１のポンプに水を供給して、湿式選鉱用の４０重量％の固体スラリを生成する。

【0072】

スラリは、図４に示されるようにクロム単位を脈石（尾鉱）から分離する選鉱システムなど、いくつかの選鉱システムを通過する。いくつかの実施形態では、最大で２、４、６、８、又は１０個の選鉱システムが存在することがある。

【0073】

尾鉱の第５のストリームが、重力分離機３７、４０、４３、４６、３９、４２、４５、４８から引き出される。第５のストリームは、図４及び図５に示されるスラリ移送ポンプステーション４９に送られ、次いで図５に示される第１の脱水篩５１に送られる。

【0074】

ターゲット濃縮物の第６のストリームが、重力分離機３７、４０、４３、４６、３９、４２、４５、４８から引き出される。第６のストリームは、図４及び図５に示される第２の脱水篩５０に送られる。

【0075】

処理水はｐＨを監視され、それに従って、例えば図６に示される水酸化ナトリウム６１で調整されて、処理水のｐＨを中性に保ち、処理機器の酸性腐食を回避する。

【0076】

一実施形態では、選鉱システムは、コンクリートの床に設置され、こぼれた処理水が環境に漏れるのを防ぐために囲壁によって囲まれた閉ループシステムである。

【0077】

処理水は、図５及び図６に示されるクロスフロー濾過システム６４を通して濾過され、超微粒子が除去される。クロスフローフィルタは、図６に示される小さな沈降タンク６３に逆流し、ここで水は選鉱システムに戻され、超微粒子は尾鉱に混合される。

【0078】

図４に示される重力分離機３７、４０、４３、４６、３９、４２、４５、４８は、最大で３００ｇの重力を印加し、非晶質ガラススラグからクロム単位を重量で最大７０％、８０％、８５％、９０％、９３％、９５％、９７％、又は９７％まで選鉱することを可能にする。クロム単位相は、未変換のＣｒ_２Ｏ_３鉱石、スピナルと呼ばれる部分的に還元されたクロム相、及びフェロクロム金属と呼ばれる完全に還元されたクロム相を含む。

【0079】

図６に示されるように、オフロードポンプを備えた化学的な雨水タンク６０は、水移送ポンプ６２を備える水リザーバに供給する。図３及び４に示される湿式篩分及び湿式選鉱プロセスで使用される処理水６２に、（ケイ酸塩ベースの）二元化合物が添加される。二元化合物は、各粒子の表面をコーティングし、それをケイ酸塩ガラスの層で封止する。これは、尾鉱砂粒子が残留重金属を環境に浸出するのを防ぎ、下流での用途で尾鉱砂を使用できるようにする。図５に示される水移送ポンプ５４、５４は、水を圧送して、クロスフロー濾過システム６４及び沈降タンク６３を介して主リザーバ６２に戻す。

【0080】

一実施形態では、図５に示される尾鉱砂は、本明細書に記載のフェロクロムスラグ選鉱プロセスによって生成される。この尾鉱砂は、熱的に安定しており、亜角粒子で構成され、二元化合物によって封止され、したがって非危険物質として分類される高価値の鋳物砂である。鉄道車両積載部５２の上流にある脱水篩５１は、砂から水分を１８％まで除去する。

【0081】

この二元化合物は強力な分散剤でもあり、処理水懸濁液中で、最大寸法が６００マイクロメートル未満、４００マイクロメートル未満、又は１００マイクロメートル未満のすべての粒子を分解し、互いに押し離す。これは、重力分離プロセスの効率をさらに高める。

【0082】

この二元化合物は、工場処理水のｐＨバランスを取るのに役立つ無色、無臭、高アルカリ性の溶液である。図６に示される水酸化ナトリウム定量供給システム６１も、工場処理水のｐＨを調整するのに役立つ。

【0083】

図４に示される第２の段階の重力分離機３９、４２、４５、４８は、７３％の金属鉱物、天然金属、又はクロム単位若しくは他の金属単位の濃縮物を、図５に示される第２の脱水篩５０に提供する。いくつかの実施形態では、濃縮物は、５０％、６０％、７０％、８０％、又は９０％以上の金属鉱物、天然金属、又はクロム単位、若しくは他の金属若しくはターゲット鉱物の単位である。

【0084】

回収されたターゲット濃縮物５６（例えばＦｅＣｒ）は超音波脱水篩５０に通され、超音波脱水篩５０は、１８重量％の水分含有量（すなわち、処理プラントに入る生のスラグの水分含有量以下）まで濃縮物を脱水する。いくつかの実施形態では、水分含有量は、重量で３０％、２０％、１０％、又は５％以下まで低下される。回収された水は、水移送ポンプ５５によって再循環のために１００立方処理水貯留タンク６２に戻される。ウォーターニュートラル動作又はウォーターポジティブ動作が実現される。

【0085】

ターゲット濃縮物５６は、水の流出を防ぐために囲壁を有するコンクリートパッド上に蓄積することができ、濃縮物からゆっくりと逃げる水が処理水回路に戻される。

【0086】

ターゲット濃縮物（例えば、ＦｅＣｒ）は、製錬のための製錬棟内に位置された乾燥及び混合施設に移送される。

【0087】

本発明を例示の目的でのみ説明してきた。したがって、上記のことは、本発明の原理の例示に過ぎないとみなされる。さらに、当業者には多数の修正及び変更が容易に想到されるので、本発明を図示及び説明した正確な構成及び動作に限定することは望ましくなく、したがって特許請求の範囲内ですべての適切な修正形態及び均等形態を採用することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【国際調査報告】