白金族金属の鉱石

7.5.1 鉱物およびPGM鉱石の分類

化学的には、6つの主要なプラチナ族元素（PGE）であるルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、プラチナは、鉄、ニッケル、コバルトも属する第VII族遷移金属に分類されます。 これらの元素は、金や銀とひとまとめにされ、長い間「貴金属」と見なされてきました。しかし、実際には、銀や金の鉱物学や地球化学はPGEのそれとは相関していないため、この見方は誤解を招くものです。.

また、文献では、PGEとプラチナ族鉱物（PGM）という2つの用語が用いられています。浮選の観点からは、PGMの方がより一般的な用語です。したがって、本稿ではPGMという用語を使用します。.

6種類のPGEと鉄、ニッケル、コバルトとの間に化学的類似性があることから、地質学的過程の結果として、これらが共に濃集する傾向がある。これは、PGM鉱石の形成だけでなく、選鉱においても極めて重要である。.

プラチナ族鉱物には100種類以上が存在する。最も一般的なプラチナ族鉱物（PGM）の一部を表7.11に示す。 挙げられたPGMのほとんどについて化学組成は明らかになっているが、表7.11に示されているように、これらの鉱物は幅広い元素置換を受けるため、個々の鉱物の理想式と、さまざまな産地から採取された鉱物の実際の組成との間には、ほとんど一貫性が見られない。.

表7.11　一覧 白金族鉱物 およびそれらの構成（Srdjan M. Bulatovic、2010年）

PGM	理想的な処方	その他に含まれる成分
Anduoite	RuAs₂	(RuOslr)As
アルセノパラディナイト	Pd₈As₂.₅Sbo.₅	(PdCu)AsSb
アテナイ人	(PdHg)₃As	(PdHgAuCu)AsSb
アトカイト	PdSn	(PdPt)Sn
ボロフスカイト	Pd₈SbTe₄	(PdPtNFe)SbBiTe
ブラッギト	(PtPd)S	(PINiPd)S
クーパー石	PtS	(PtNiPd)S
ダオマナイト	PtCuAsS₂	(PICuAs)S
エリチャマナイト	OsS₂	(OsRhIrPdRu)S
フルーダイト	PdBi₂	(PdPt)Bi
ゲンキナイト	(PtPd)₄Sb₃	(PtPdRhNiCu)SbAsBi
ゲバーサイト	PISb₂	Pt(SbBi)
グアンリナイト	Pd₃As	(Pd)As
ホリングワース石	RhAsS	(RhPdPtLr)AsS
ホンシイト派	Pt(Cu)	(Pt)Cu
イラルサイト	IrAsS	(IrRuRhPt)AsS
イリジウム	Ir	(IrPtFeOsRhPdNi)
イソフェロプラチナ	Pt₃Fe	(PtFeCuNi)
コトゥルスキト	PtTe	(PdPt)(TeBiSb)
マジャカイト	PtNiAs	(PdNiAs)
モンシェイト	PtTe₃	PtPd(TeBi)
ナイグライト	PtSn	(PtBiSb)Sn
オメイテ	OsAs₂	(OsRuFeNilrCo)As
オスミウム	Os	(OsIrRuPt)
パラスタンイド	Pd₈(SnAs)₃	(PdPtAuCu)(AsSnSb)
パラジウム	Pd	PdHg
プラチニリジウム	(IrPt)	(IrPtFeOsCuNi)
ロジウム	Rh	RhPt
ルテニウム	Ru	RulrRhOsPdFe
ルテノスミリジウム	(IrOsRu)	(IrRuOsPtRhFeNiPd)
PGM	理想的な処方	その他に含まれる成分
スペライライト	PtAs₂	(Pt)(AsSb)
テマガミテ	PdHgTe₃	(PdHg)(TeBi)
ヴィソツキー派	PdS	(PdFePt)
シンジョンサイト	(IrCuRh)S	(IrCuRhFePbPtOs)S
ズヴィャギンツェフ派	Pd₃Pb	(PdPtFeNiCu)Pb

白金族金属の鉱石

7.5.1 鉱物およびPGM鉱石の分類

化学的には、6つの主要なプラチナ族元素（PGE）であるルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、プラチナは、鉄、ニッケル、コバルトも属する第VII族遷移金属に分類されます。 これらの元素は、金や銀とひとまとめにされ、長い間「貴金属」と見なされてきました。しかし、実際には、銀や金の鉱物学や地球化学はPGEのそれとは相関していないため、この見方は誤解を招くものです。.

また、文献では、PGEとプラチナ族鉱物（PGM）という2つの用語が用いられています。浮選の観点からは、PGMの方がより一般的な用語です。したがって、本稿ではPGMという用語を使用します。.

6種類のPGEと鉄、ニッケル、コバルトとの間に化学的類似性があることから、地質学的過程の結果として、これらが共に濃集する傾向がある。これは、PGM鉱石の形成だけでなく、選鉱においても極めて重要である。.

プラチナ族鉱物には100種類以上が存在する。最も一般的なプラチナ族鉱物（PGM）の一部を表7.11に示す。 挙げられたPGMのほとんどについて化学組成は明らかになっているが、表7.11に示されているように、これらの鉱物は幅広い元素置換を受けるため、個々の鉱物の理想式と、さまざまな産地から採取された鉱物の実際の組成との間には、ほとんど一貫性が見られない。.

表7.11 プラチナ族鉱物の一覧とその組成（Srdjan M. Bulatovic、2010年）

一般的に、PGMは地殻中に濃縮されており、その形成には2つの異なるメカニズムが関与している：(1) 地殻に堆積した金属を豊富に含む溶岩（マントル）が浸出されることで、これは「化学的風化」として知られており、特にシリカやマグネシアが溶出されやすい高温の気候下で生じる。 これにより、PGM元素を含む鉄とニッケルが富化した残留物が生成される；（2）マントルの一部が融解すると、超塩基性または玄武岩質の溶岩が生成され、これが地球内部の圧力によって上方へ押し上げられ、地殻に貫入したり、地表に溶岩を噴出させたりする。 このマグマはニッケルやPGMを特に豊富に含んでいるわけではないが、VⅢ族金属は親鉄性であるため、同時に親硫性でもあり、つまり酸素よりも硫黄と結合する傾向が強い。.

これらの硫化鉱床は、これらの金属を100～1000 g/tの濃度まで濃縮することができ、貴金属、ニッケル、銅とともにPGM鉱床を形成する。PGM鉱床には、ほぼ例外なくニッケル鉱物が含まれている。.

PGM鉱床は、次の2つのグループに分類することができる：(1) PGMが主成分となる鉱床、および(2) ニッケル・銅が主成分となる鉱床。.

PGMを主成分とする鉱床の処理特性に基づき、これらを以下の3つのグループに分類することができる：(1) モレンスキー型、(2) 熱水鉱床、および (3) 砂鉱床。.

7.5.2 白金族鉱物の回収

PGM鉱物の回収については、既刊文献においてほとんど注目されてこなかった。これは主に、主要なPGM生産者が極秘主義を貫いているためであり、その結果、PGMの回収に関する商業プロセスも研究内容も一般に公開されていない。 処理の観点から見ると、PGM含有鉱石は、概ね以下の3つのグループに分類できる。すなわち、重力選鉱による予備濃縮が可能な鉱石、浮選が可能な鉱石、そして湿式冶金法によってのみ処理可能な鉱石である。.

7.5.2.1 重力式前濃縮に適した鉱石

これらの鉱石の最も重要な特徴は、(1) 有価成分が高密度の鉱物として存在すること、(2) 中間鉱物が存在しないこと、および (3) 粒度分布が重力選鉱法を効果的に適用できる範囲にあることである。 重力選鉱による予備濃縮が用いられる鉱石の種類には、アラスカ型鉱床、沖積鉱床、および化石プラッサー鉱床が含まれる。アラスカ型鉱床において、主要なPGM鉱物には、Pt-Fe合金、イソフェロプラチナ（Pt₂Fe）、およびプラチニリジウム（Ir,Pt）が含まれる。 これらの鉱石を処理する生産プラントがいくつかあり、主に（ソ連の）山間部の農村地域に立地している。沖積鉱床は20世紀初頭に処理が行われた。これらの鉱床に含まれるPGMは合金として存在し、通常はPtを豊富に含む緩やかな粒状やナゲットの形態をとっている。 アラスカ産のPGM鉱石には磁鉄鉱が含まれており、重力選鉱による予備濃縮の前にこれを取り除く。化石砂鉱床は、実際には金を含む礫岩であり、金、ウラン、その他の重鉱物とともに少量のPGMを含んでいる。 一部の化石砂鉱床には、Ir-Os-Ru合金、スペリライト、イソフェロプラチナなど、約22種類のPGMが含まれている。.

7.5.2.2 浮選に適した鉱石

浮選処理の特性に基づき、これらの鉱石は以下の主要なグループに分類することができる：

(1) PGM硫化物主体の鉱床。. これらの鉱床において、PGMは一般的に、硫化物とケイ酸塩の粒界として、卑金属硫化物と共生している。場合によっては、PGMが硫化物と固溶体として存在することもある。 これらの鉱床からは、PGMは銅・ニッケル・コバルト・PGMの混合精鉱として回収され、さらに熱冶金法を用いて精製される。多くの場合、これらの鉱石には、タルクや緑泥石など、浮選可能な非不透明な脈石鉱物が含まれている。.

(2) PGEが主成分となる鉱床。. これは実際には、硫化物がまばらに含まれ、PGMの含有量が5 g/tから30 g/tの範囲にある層状鉱床を指す用語である。 これらの鉱床は、さまざまな脈石鉱物と、コオペレート（PIS）、ブラギット[(PtPd)S]、ヴィソツキット（PdS）などのPGM硫化鉱物の含有量が高いことを特徴としています。 なお、これらの鉱物は希少であり、PGMを含むほとんどの銅・ニッケル硫化物鉱床には存在しない。.

7.5.2.3 副産物としてPGMを含む銅・ニッケル鉱床および硫化ニッケル鉱床

モレンスキー・リーフのPGM鉱床が発見される以前は、カナダ・オンタリオ州およびノリリスク（ソ連）の銅・ニッケル鉱床が、PGM生産の主要な供給源でした。しかし、世界のPGM生産量の約40%は、さまざまな銅・ニッケル鉱床から産出されています。 このグループに属する主要な鉱床については、以下の各節で解説する。.

(1) カナダ・オンタリオ州のサドベリー周辺。. これらの鉱石の鉱物学的調査により、さまざまなPGMおよびそれらの共生鉱物が確認された。ミケナライト（PdBiTe）とスペリライト（PtAs₂）は、サドベリー地域の多くの鉱床において最も一般的なプラチナ・パラジウム鉱物である。 これらの鉱床から発見されたその他の経済的価値のある鉱物としては、モンシェイト（PtTe₃）、フルーダイト（PdBi₂）、インズワイト（PtBi₂）、イラースサイト（IrAsS）、ニグリイト（PISn）、およびメルティエイト （PdSb₃）などがある。これらの鉱物のほとんどは、比較的粗い粒度（40～200 μm）で遊離している。.

(2) ロシアのノリリスク・タルナフ鉱石。. この地域では、PGMは以下の形態で産出している：1) 散在性硫化鉱物、主に磁黄鉄鉱、黄銅鉱、およびペントランダイト。主なプラチナ鉱物は、Pt-Fe合金、クーパーサイト（PIS）、およびスペリライト（PtAs₂）である； 2) 塊状硫化鉱石。ここでの主なPGMはPt-Fe合金、ルステンブルグ鉱（Pt₃Sn）、およびスペリライト（PtAs₂）であり、黄銅鉱や磁鉄鉱中に微細な包有物として産出する；そして最後に； 3) 主に黄銅鉱または磁鉄鉱から構成される可能性のある散在鉱脈および角礫鉱。これらの鉱石中のPGMは、Pt-(クーパーサイト)およびPd-(ヴィソツカイト)硫化物として存在している。.

(3) ペチェンガ・カラ半島（ソ連）。. この地域の鉱石は、PGMの含有量が比較的少ないCu-Ni硫化物を含むトーレイアイト質貫入岩である。 これらの鉱石において、パラジウムの大部分はペントランダイトに共生しており、プラチナとロジウムは主にパイロティトに共生している。これまでのところ、これらの鉱石からはスペリライトとPt-Fe合金のみが発見されている。.

7.5.2.4 PGMを伴うクロム鉱床

この種の鉱床には、さまざまな成因を持つものが数多く存在する。経済的に最も価値のあるPGMクロマイト鉱床の多くは、次のように説明されている：

(1) ポディフォーム型クロマイト鉱床は、「アルパイン型」と呼ばれる超塩基性岩体に産出し、チベットおよび中国北西部に位置している。.

(2) 層状クロム鉄鉱鉱床は、ブッシュベルド（南アフリカ）やグレート・ダイク（ジンバブエ）など、さまざまな層状貫入岩体に産出する。 数多くの操業中の製錬所を有する、最もよく知られたクロム鉄鉱鉱床は、モレンスキー・リーフの下に位置するUG2コンプレックスである。その厚さは15 cmから255 cmの範囲に及び、ブッシュヴェルド複合体の中心に向かって5°～70°の角度で傾斜している。鉱物学的には、 主にクロム鉄鉱（60%-90%）またはトピロキセン（5%-25%）および斜長石（5%-15%）から構成されており、卑金属硫化物はごく微量しか含まれていない。.

PGMは通常、ラウライト（RuS₂）、コオペレート（PtS）、ブラッグサイト［(PtPd)S］、Pt-Fe合金、スペリライト（PtAs₂）、ヴィソツカイト（PdS）などの硫化物と密接に関連している。.

各地域から採取されたPGMの平均化学分析結果は、表7.12に示されている。.

表7.12 UG2鉱床の各地域から採取されたPGMの平均化学分析値

エリア	グループ	測定値（g・t⁻¹）
		Pt	Pd	Rh	Ru	Ir	Au	合計
マリコマ	A1	1.58	1.29	0.49	0.72	<1.0	<0.2	4.08
	A2	3.09	0.77	0.51	0.90	<0.5	<0.2	5.27
イギリス人	A3	2.91	0.99	0.28	1.17	<1.0	0.06	5.41
	A4	2.85	1.34	0.49	1.06	<0.5	<0.03	5.77
フークフォンテイン	A5	2.55	0.23	0.40	0.86	<0.5	<0.1	4.04
南西部	一	2.61	1.87	0.49	0.99	0.05	0.17	6.18
ブッシュヴェルド複合体	A	2.67	1.53	0.51	0.93	<0.5	0.03	5.68
	B	3.04	2.50	0.56	1.00	<0.5	0.07	7.17
モアンダグチョーク	C	4.33	3.92	0.95	1.22	0.16	0.07	10.65
	D	5.25	3.53	0.73	1.40	<0.1	<0.1	10.91
北東部	E	3.14	3.09	0.81	0.97	0.45	0.09	8.55
ブッシュヴェルド複合体	F	4.31	2.43	0.91	1.51	0.09	0.02	9.30

7.5.3 PGM含有鉱石の浮選

PGM含有鉱石の浮選に関する公表データはほとんどない。 PGM鉱石の選鉱に関する開発研究は、鉱山会社自身や、PGMを生産する鉱山会社と密接な関係にある少数の研究機関によって行われてきた。PGM鉱石を処理する多くの稼働中のプラントでは、従来の浮選技術が採用されているが、そのうちの多くのプラントにおいて、冶金学的成果は最適レベルに達していない。.

鉱石の種類ごとに、異なるフローシートや薬剤投与計画が必要となります。これは、鉱石の鉱物組成や地質的条件、さらにはPGM含有鉱物の種類によって決まります。以下の節では、さまざまな鉱石の種類における浮選特性と実務について解説します。.

7.5.3.1 硫化鉱が主体となる鉱床由来の貴金属（PGM）の浮選特性

現在、硫化鉱物を主成分とする鉱床からPGMを精製する商業生産のほとんどは、南アフリカ（モレンスキー・リーフ）、スティルウォーター鉱山（米国モンタナ州）、およびラック・デ・イル（カナダ・オンタリオ州）で行われています。 処理の観点から見ると、これらの鉱石のほとんどには、PGMの回収率に悪影響を及ぼすタルクなどの疎水性の脈石鉱物が含まれています。 PGM の浮選回収率に影響を与えるもう 1 つの主な要因は、パイロタイト、ペントランダイト、カルコパイライト、ヴィオラライト、黄鉄鉱など、さまざまな硫化鉱物の存在です。PGM は、これらすべての硫化鉱物と共生しています。 さらに、一部の稼働中のプラントでは、PGM の一部がブラギット、ヴィソツカイト、モンシェイト、および Pt-Fe 合金で構成されています。.

一般的に、硫化鉱物が主成分である鉱床からの貴金属（PGM）の浮選特性は、鉱石中に含まれる個々の硫化鉱物の比率、および鉱石中に存在する疎水性の脈石鉱物の性質や分布状況に大きく左右される。.

PGMの母鉱である各硫化鉱物（すなわち、パイロトイト、黄鉄鉱、ペントランダイトなど）は、特定の浮選条件下において、それぞれ異なる浮選特性を示します。 硫化鉱物と脈石鉱物との選択性は、原則として比較的低いため、ほとんどの場合、疎水性の脈石抑制剤を使用する必要があります。.

PGM硫化物が主成分である鉱石に含まれる個々の硫化鉱物の浮選挙動は、次のように説明できる。

• パイロタイト 比較的浮遊速度の遅い鉱物であり、特にこれらの鉱石種に通常含まれる単斜晶系の黄鉄鉱が該当する。 また、グアーガムやデキストリンなどの特定の疎水性鉱物抑制剤を使用すると、黄鉄鉱の浮遊性も低下する。硫酸銅（CuSO₄）を少量添加することで、黄鉄鉱の浮選効率が向上する場合がある。.
• 黄銅鉱とペントランダイト キサンテート系回収剤を使用することで良好なフロート選鉱が可能であり、特定の操業条件では、回収率が90%を超えることもある。.
• ヴィオラライト これはすべての硫化鉱物の中で最も浮遊性が低く、多くの鉱山における浮選尾鉱からPGMが大量に失われる原因となっている。.

図7.11は、さまざまな硫化物の浮選率を示している。これらの実験では、一次捕集剤としてキサンテートが、二次捕集剤としてジチオリン酸塩が使用された。.

硫化鉱が主体となる鉱床からのPGM選鉱に関連する主要な問題の一つは、タルク、クロライト、炭酸塩、アルミノケイ酸塩などの疎水性脈石の存在である。 モレンスキー・リーフ（南アフリカ）のほとんどの鉱山で生産される濃縮物のPGM合計含有量は80 g/tから150 g/tの範囲であり、不純物の大部分はケイ酸塩、アルミノケイ酸塩、およびタルク（すなわち最大60%）である。 主に使用される疎水性脈石抑制剤は、カルボキシメチルセルロース（CMC）およびグアーガムのさまざまな改質品である。.

近年、グアーガムと有機酸で改質された低分子量ポリアクリレートを混合した、極めて効果的な新しい疎水性脈石抑制剤が開発されました。 これらの抑制剤を使用することで、回収率を低下させることなく、PGM濃縮物の品位を100 g/tから400 g/tまで高めることが可能となります。.

7.5.3.2 白金族金属（PGM）硫化物が主成分となる鉱石の浮選における試薬の取り扱い

PGM鉱石の浮選に関する公開情報は、全般的に極めて少ない。 PGM硫化鉱を主成分とする鉱石を処理するほとんどの操業では、疎水性脈石抑制剤の選択が異なる場合を除き、同様の薬剤体系が採用されている。これらのプラントのほとんどは、主要な硫化物活性化剤としてCuSO₄を使用している。過去10年間、より優れた脈石抑制剤を見出すことを目的として、広範な研究が行われてきた。.

現在稼働中のほとんどのプラントで使用されている主な硫化物活性化剤は、少量のCuSO₄であり、通常は二次粉砕段階およびスカベンジャー浮選段階に添加される。CuSO₄はPGMの回収率を向上させるが、過剰なCuSO₄は脈石鉱物を活性化させるため、濃縮物の品位を低下させる可能性もある。 図7.12は、モレンスキー・リーフ・プラントAの鉱石について、CuSO₄の添加量がPGMの品位と回収率の関係に及ぼす影響を示している。これらの実験では、カルボキシメチルセルロース（CMC）が主要な脈石抑制剤として使用された。.

PGMの総品位（g·t）¹
図7.12 CuSO₄の濃度によるPGMの品位と回収率の関係への影響

近年、いくつかの代替活性化剤が検討された。その結果、有機酸、および有機酸とチオ尿素の混合物がCuSO₄に取って代わり、PGMの回収率と選択性を著しく向上させることが判明した。モレンスキー鉱石に対して異なる活性化剤を用いて得られた結果を、表7.13に比較して示す。 シュウ酸とチオ尿素の混合物を使用した場合、最も高い精鉱品位とPGM回収率が得られた。CuSO₄を活性剤として使用する場合、添加時点および使用する抑制剤の種類との関係について検討が行われた。その結果、試薬の添加時点がPGM回収率に重要な役割を果たしていることが明らかになった。.

表7.13 各種活性化剤がPGMの浮選および精製に及ぼす影響

アクティベーター	製品	重量／%	測定値／g・t¹			流通／%
			Pt	Pd	Au	Pt	Pd	Au
CuSO₄＝220g/t	PGMクリーナー濃縮液	1.67	120	61.8	8.26	70.0	67.0	60.0
	PGM粗選鉱	6.90	35.5	18.2	2.20	85.3	81.4	66.3
	PGMラウガー・テール	93.10	0.45	0.31	0.08	14.7	18.6	33.7
	フィード（ケール）	100.00	2.87	1.54	0.23	100.0	100.0	100.0
シュウ酸／DETA（80：20の比率）＝350g/t	PGMクリーナー濃縮液	1.10	198	101	13.2	74.2	70.5	60.6
	PGM粗選鉱	5.70	44.4	23.8	2.77	88.5	88.4	67.8
	PGMラウガー・テール	94.3	0.35	0.19	0.08	11.5	11.6	32.2
	フィード（ケール）	100.00	2.87	1.54	0.23	100.0	100.0	100.0
シュウ酸／チオ尿素（60：40の比率）＝350g/t	PGMクリーナー濃縮液	0.87	250	132	19.9	75.0	74.0	63.0
	PGM粗選鉱	4.02	66.6	35.9	3.78	92.3	93.3	69.1
	PGMラウガー・テール	95.98	0.23	0.11	0.07	7.7	6.7	30.9
	フィード（ケール）	100.00	2.90	1.55	0.22	100.0	100.0	100.0

PGM浮選で使用される一次捕集剤はキサンテートである。二次捕集剤としては、一部の稼働プラントでジチオホスフェートやメルカプタンが使用されている。キサンテートの種類は、PGMの回収率に大きな影響を与える。 米国鉱山局がスティルウォーター・コンプレックスで実施した研究によると、キサンテートの種類がPGMの回収率に著しい影響を及ぼすことが示された（表7.14）。 PGMの回収率が最も高かったのは、アミルキサンテートナトリウムおよびイソブチルキサンテートナトリウムを使用した場合であった。メルカプタン系集金剤のみを使用した場合、PGMの回収率は低かった。しかし、キサンテートとメルカプタンを併用すると、PGMの回収率が大幅に改善された。.

表7.14 スティルウォーター鉱石（米国）からのPGM回収率に対するキサンテート種の影響
 

キサンテートの種類	集中する				テイルリング
	測定値（g・t⁻¹）		流通／%		測定値（g・t⁻¹）		流通／%
	Pt	Pd	Pt	Pd	Pt	Pd	Pt	Pd
K-アミル・キサンテート	34.1	89.9	64	54	1.24	4.96	36	46
ナ-アミル・キサンテート	34.2	80.6	83	63	0.62	3.72	17	37
ナトリウムイソブチルキサンテート	31.0	77.5	81	65	0.61	3.70	19	35
メルカプタン	55.8	114.7	53	35	1.55	6.51	47	65
ナトリウムイソブチルキサンテート＋メルカプタン	31.0	83.7	90	80	一	一	10	20

最近の研究において、「PMシリーズ」として知られる新しいPGM回収剤が開発された。これらの回収剤は、キサンテートとメルカプタンをエステル修飾した混合物である。 反応生成物は、油性の緑がかった液体を形成する。PMシリーズの捕集剤を用いて得られた結果は、表7.15に示されている。アミルキサンテートナトリウムと捕集剤PM301を併用することで、高いPGM回収率が得られた。PM300シリーズの中で、捕集剤PM306が最も選択性の高い捕集剤であった。.

表7.15 PMシリーズのコレクターがPGMに及ぼす影響 モレンスキー鉱山におけるA鉱石の採掘からの回復

コレクター		PGMクリーナー濃縮液				PGM粗選鉱
		測定値（g・t⁻¹）		流通／%		測定値（g・t⁻¹）		流通／%
		Pt	Pd	Pt	Pd	Pt	Pd	Pt	Pd
ナ-イソブチル	キサンテート+R3477	110	60.5	71	65	36.2	17.8	84.3	82.2
ナ-イソブチル	キサンテート+PM301	160	98.5	82.3	80.6	65.2	36.1	94.4	94
ナ-イソブチル	キサンテート+PM305	180	100.3	76.6	74	45.3	24.1	87.4	86.8
ナ-イソブチル	キサンテート＋PM306	244	128	73.3	71.8	67.2	37.7	86.6	84.3
ナ-イソブチル	キサンテート＋PM308	120.5	62.3	73.1	70.0	37.2	19.6	85.5	84.0

疎水性脈石の沈降に用いる沈降剤の選択は、鉱石に含まれる脈石の種類によって異なります。タルクを含む鉱石の処理では、通常、カルボキシメチルセルロース（CMC）が脈石沈降剤として使用されますが、一部の操業ではグアーガムとCMCの混合物が用いられることもあります。 タルクを含む鉱石の代表的な例としては、スティルウォーター・コンプレックス（米国）およびラック・デ・イル（カナダ）が挙げられる。いずれの鉱山でも、タルクの沈降にはCMCが使用されている。 スティルウォーター鉱山では、CMCの添加量が比較的多く（最大600 g/t）、ボールミル、PGM粗選機および精選機に添加されている。.

スティルウォーター鉱石に関する実験室およびパイロットプラントでの研究により、CMCの分子量がPGMの品位と回収率の両方に影響を与えることが明らかになった。 図7.13は、CMCの分子量がPGMの品位と回収率の関係に及ぼす影響を示している。最も良好な結果は、平均分子量300,000（粘度3,000 cps以上）のCMCを使用した場合に得られた。.

ケープタウン大学（南アフリカ）の研究者らによる研究では、CMCの添加タイミングが硫化物（PGMの担体）の品位および回収率に著しい影響を与えることが示された。 なお、モレンスキー・リーフおよびスティルウォーター・コンプレックスにある、冶金結果が入手可能ないくつかの稼働中のプラントでは、PGMの総回収量は82%から85%の範囲にある。 モレンスキー鉱区からの濃縮物の品位は、80 g/t から約 120 g/t の範囲にあります（プラント A および B）。不純物の大部分はケイ酸塩およびタルクです。.

7.5.3.3 PGMを副産物とするCu-NiおよびNi鉱石の浮選における試薬の取り扱い

Cu-Ni鉱石およびNi鉱石の浮選においては、通常、Cu-NiおよびNiの回収率と精鉱品位が重視されており、これらの鉱石に関する研究の大部分は、Cu-Niの回収率向上やペントランダイトとパイロティトの分離の改善に向けられてきた一方で、PGMの回収率向上にはほとんど、あるいは全く注目されてこなかった。 カナダのサドベリー地域における操業では、PGMはCu-Ni精鉱の副産物として回収されている。Inco Metal社（カナダ・サドベリー）のPGM回収フローシートの理想化された図は、図7.14に示されている。.

同じくサドベリー地域産のファルコンブリッジ社鉱石を用いて実施された実験室研究により、二次集金剤を使用することでPGMの回収率を向上させることができることが示された。図7.15は、Cu-Niバルク濃縮物におけるPGM回収率に対する二次集金剤の濃度の影響を示している。 二次捕集剤としてジチオホスフェートイソブチルエステルを使用した場合、最も高いPGM回収率が得られた。.

コッパー・クリフ鉱山のプラントデータによると、銅・ニッケル精鉱から約85%のプラチナが回収されており、その大部分はニッケル精鉱に由来するものであった。プラントの冶金結果は表7.16に示されている。インコ社の他の事業拠点でも、同様のプラント結果が得られた。.

表7.16 カッパー・クリフ工場におけるプラチナの回収率

製品	重量／%	アッセイ／%(g・t⁻¹)			流通／%
		Cu	Ni	Pt	Cu	Ni	Pt
銅精鉱	13.0	29.2	0.91	1.80	83.0	3.0	17.0
ニッケル精鉱	29.0	2.28	12.8	3.04	14.0	85.0	65.0
テイルズ	58.0	0.93	0.22	0.41	3.0	12.0	18.0
フィード	100.00	4.58	4.42	1.39	100.0	100.0	100.0

ノリリスク地方では、オクチャブリスキーの散在性銅・ニッケル・PGM鉱石に関する研究が行われた。この鉱石には高品位のPGMが含まれており、その大部分はパラジウムである。 各種集鉱剤を用いた結果は表7.17に示されている。一次集鉱剤としてキサンテート、二次集鉱剤としてジチオホスフェートを用いた場合、PGMの全体的な回収率が向上した。二次集鉱剤としてメルカプタンを用いた場合、冶金学的結果にわずかな改善が見られた。.

表7.17 二次集熱器の影響 PGMについて、以下より そのノリリスク（ロシア）産 銅・ニッケル・貴金属（Cu/Ni-PGM）鉱床  ore

製品	重量／%	アッセイ／%(g・t⁻¹)				流通／%
		Cu	Ni	Pt	Pd	Cu	Ni	Pt	Pd
CuCl濃縮液	10.25	29.6	0.8	6.5	55.0	92.0	9.1	13.9	32.2
Ni/PGM濃縮物	5.58	2.0	12.8	55.0	188	3.4	79.4	75.0	60.0
バルク濃縮物	15.83	19.88	5.03	26.95	101.9	95.4	88.5	88.9	92.2
バルク・フロット・テール	84.17	0.18	0.12	0.63	1.62	4.6	11.5	11.1	7.8
ヘッド（スケール）	100.00	3.3	0.9	4.8	17.5	100.0	100.0	100.0	100.0
CuCl濃縮液	10.60	30.3	0.7	5.8	49.5	94.5	9.2	12.9	30.7
Ni/PGM濃縮物	6.45	1.32	11.41	58.98	180.9	2.5	80.0	80.1	68.0
バルク濃縮物	17.05	19.34	4.81	25.92	98.97	97.0	89.2	93.0	98.7
バルク・フロット・テール	82.95	0.13	0.12	0.40	0.27	3.0	10.8	7.0	1.3
ヘッド（スケール）	100.00	3.4	0.92	4.75	17.1	100.0	100.0	100.0	100.0
CuCl濃縮液	11.49	27.5	1.2	6.1	52.0	90.3	15.1	14.9	35.4
Ni/PGM濃縮物	6.29	1.16	9.83	52.4	165.5	2.1	68.0	70.1	60.2
バルク濃縮物	17.78	18.19	4.26	22.47	93.05	92.4	83.1	85.0	95.6
バルク・フロット・テール	82.22	0.31	0.18	0.86	0.92	7.6	16.9	15.0	4.4
ヘッド（スケール）	100.00	3.5	0.91	4.7	17.3	100.0	100.0	100.0	100.0

7.5.3.4 クロム含有鉱石からの貴金属（PGM）浮選における試薬の取り扱い

高クロム鉱石の処理に伴う主な問題には、以下のものが挙げられる：

(1) PGM精鉱中のクロム含有量が高いと、熱法および湿法による冶金処理に悪影響を及ぼす。.

(2) PGMの主な含有鉱物には、さまざまな鉱物や合金が含まれており、これらのPGM鉱物や合金の浮選特性は十分に解明されていない。これらの鉱石には、PGMを含む硫化物がほとんど、あるいはまったく含まれていない。.

近年、より効果的なPGM回収剤およびクロム抑制剤を見出すことを目的として、これらの鉱石種について広範な研究が行われてきた。本研究では、UG2高クロム鉱石を対象に研究が行われた。本研究で使用した高クロム鉱石の詳細な化学分析結果は、表7.18に示されている。.

要素	プラチナム	パラジウム	ニッケル	硫黄	銅	クロム	鉄	ゴールド
	Pt	Pd	w(Ni)	w(S)	w(Cu)	w(Cr)	w(Fe)	Au
アッセイ	2.06g/t	1.29g/t	0.10	0.04	0.011	20.0	18.5	<0.02g/t

この鉱石に含まれるPGM鉱物には、さまざまなPGM鉱物（スペリライト）およびその合金が含まれている。この種の鉱石の処理に関連して特定された主な問題は、以下の通りである。

(1) 濃縮物の品位が低い；;

(2) PGMの浮選回収率が低いこと；;

(3) PGM精鉱へのクロムの過剰な計上；;

(4) コレクターの消費量が多い。.

コレクターの消耗量が高かった原因は、少量ではあるものの、無視できない量の粘土状のスライムが存在したことによるものでした。このコレクターの消耗量の多さが、PGM濃縮物中に過剰な量のクロム（主に微粉として）が混入した主な原因でした。.

研究では、二次捕集剤の種類について広範に検討が行われた。図7.16は、二次捕集剤がPGMの品位と回収率の関係に及ぼす影響を示している。アミン＋エステルで修飾されたキサンテートである捕集剤PM443を使用した場合、最高のPGM回収率が得られた。 評価対象となったクロムスライム抑制剤には、有機酸の修飾混合物、RQ抑制剤、および低分子量ポリアクリル酸とピロリン酸の混合物が含まれていた。さまざまなクロム抑制剤がPGM濃縮物のクロム含有量に及ぼす影響を図7.17に示す。.

有機酸と低分子量アクリル酸の混合物であるKMシリーズの抑制剤を使用することで、クロムの抑制において著しい改善が達成された。したがって、PGM浮選中にクロムを抑制すると同時に、集鉱剤の消費量を削減することが可能である。 集鉱剤の添加量とKM3抑制剤の添加量との関係は、表7.19に示されている。この表のデータは、スライム／クロム抑制剤であるKM3を使用することで、集鉱剤の総消費量を50%削減できることを示している。 同時に、PGM濃縮物中のクロム含有量は3.8%から0.9% Crへと減少した。クリーナー濃縮物中のクロム含有量が高いのは、集鉱剤の消費量が多いことが原因であることは明らかである。.

表7.19 抑制剤KM3がコレクターの消費量に及ぼす影響 duリングPGMの浮選法による UG2高クロム鉱石

試薬/g ·r¹		PGMクリーナー濃縮液						PGM粗選鉱
		アッセイ／%(g・t⁻¹)			流通／%			アッセイ／%(g・t⁻¹)			流通／%
コレクター	抑制剤	Pt	Pd	Cr	Pt	Pd	Cr	Pt	Pd	Cr	Pt	Pd	Cr
330	0	80.1	54.3	3.8	57	61	0.4	21.0	13.0	7.3	82	80	4.1
330	200	90	60.9	2.5	60	64	0.2	28.2	17.4	6.0	84	82	2.6
200	200	110	71	2.2	70	71	0.2	33.2	20.5	4.2	86	84	1.5
200	200	120	77.6	2.0	75	76	0.15	38.3	23.9	3.8	88	87	1.3
160	400	135.1	86.2	0.9	77	77	0.02	40.2	25.2	2.5	90	89	0.14

現在稼働中のプラントで採用されている試薬スキームと、ウォーターヴァル・プラント（南アフリカ）の鉱石に関する研究の中で開発された新しい試薬スキームを用いて、連続ロックサイクル比較試験を実施した。これらの結果を表7.20に比較して示す。.

表7.20 Waterval Plantの新しいプラント試薬スキームと標準的なプラント試薬スキームを用いた結果の比較

試薬の調製手順	製品	重量／%	アッセイ／%(g・t⁻¹)			流通／%
			Pt	Pd	Cr	Pt	Pd
新たに開発されたスキーム	PGM Cl濃縮物	2.08	89.54	55.54	1.02	89.0	86.1
	PGM コームテール	97.92	0.24	0.19	一	11.0	13.9
	フィード（ケール）	100.00	2.10	1.34	一	100.0	100.0
標準パンツの仕様	PGM Cl濃縮物	2.01	86.01	49.08	2.72	79.8	76.7
	PGM コームテール	97.99	0.45	0.31	一	20.2	23.3
	フィード（ケール）	100.00	2.16	1.29	一	100.0	100.0

新しい試薬スキームを採用した結果、冶金学的結果が大幅に改善された。.

この新しい試薬スキームには、コレクターPM443とデプレッサントKM3が含まれていた。コレクターの種類は、高クロム鉱石からのPGM回収において重要な役割を果たす。いくつかの高クロム鉱石を用いてコレクターを詳細に検討し、その評価にはPMシリーズの新しいコレクターも含まれた。 これらの捕集剤は、キサンテートとジチオホスフェートをエステル修飾した混合物である。その結果を表7.21に示す。イソブチルキサンテートと捕集剤PM303の組み合わせにより、最高のPGM回収率が達成された。.

表 7.21 効果 の タイプ の コレクター on PGM ラフ・スカベンジャー 浮選 出典： 高クロム 鉱石

コレクタータイプ	PGE粗濃縮物				PGE粗精鉱＋スカベンジャー濃縮物
	測定値（g・t⁻¹）		流通／%		測定値（g・t⁻¹）		流通／%
	Pt	Pd	Pt	Pd	Pt	Pd	Pt	Pd
PAX①	110.7	96.8	55.1	54.3	45.5	40.4	81.2	80.3
PAX①R3477②	120.4	98.5	66.3	64.2	44.3	39.8	84.8	83.5
PAX①R404②	110.1	97.0	64.3	62.1	46.3	41.1	85.2	83.6
PAX①PM301	116.6	94.5	70.2	70.0	42.3	38.0	88.5	86.2
PAX①PM305	113.8	96.3	80.2	80.0	43.3	39.6	92.5	91.1
SIBX①PM303	122.4	97.9	82.2	81.0	44.6	40.1	92.3	92.1

7.5.3.5 酸化物系PGM鉱石の浮選

鉱石が開発段階にある既知の酸化型PGM鉱床はごくわずかである。これらの鉱床はブラジルやオーストラリアに見られる。これらの鉱石に含まれるPGMは、通常、さまざまなPGM鉱物や合金として存在し、脈石マトリックス中に微細に散在している。 従来の試薬体系を用いた浮選法では、PGMの回収率は65%から70%の範囲にとどまり、低い値となる。ブラジル産の鉱石を対象とした最近の研究では、有機酸とチオ尿素の混合物が、酸化鉱石からのPGM回収に好影響を与えることが示された。.

図7.18は、酸化PGM鉱石からのPGM浮選に対する有機酸修飾チオ尿素の効果を示している。. このデータは、有機酸で修飾したチオ尿素を使用することで、PGMの品位および回収率が大幅に向上したことを示している。.

7.5.4 貴金属（PGM）鉱石の処理におけるプラント実務

比較的単純な他の硫化物処理のフローシートや試薬構成とは対照的に、PGM鉱石の処理におけるフローシートや試薬構成は極めて複雑になることがあり、鉱石の種類によって異なる。.

一般的に、PGM鉱石の処理に用いられるフローシートの種類は、鉱石の種類に大きく依存する。例えば、硫化物が主成分である鉱石は、フローシートは最も単純であるが、薬剤の配合は比較的複雑である。一方、クロムを含むPGM鉱石は、フローシートは複雑であるが、薬剤の配合は比較的単純である。.

7.5.4.1 硫化物が主成分であるPGM鉱石の処理フローシート

硫化鉱物を主成分とするPMG鉱石の処理に関する一般的なフローシートを図7.19に示す。このフローシートには、(1) クリーナー尾鉱の再処理、(2) スカベンジャー濃縮物の再粉砕、(3) 精選段階の数など、いくつかのバリエーションが存在する。 このフローシートは、ブッシュベルド・コンプレックス（南アフリカ）、スティルウォーター・コンプレックス（米国）、ラック・デ・イル（カナダ）など、いくつかの鉱山で採用されている。.

7.5.4.2 銅・ニッケル含有PGM鉱石の処理フローシート

これらのフローシートは通常、Cu-Ni鉱石の処理を目的として設計されており、PGMは副産物として回収される。Cu-Niを含むPGM鉱石の処理に用いられる代表的なフローシートを図7.20に示す。 これらのフローシートの構成は、鉱石に含まれるパイロティートの量や種類によって、かなり異なる場合がある。鉱石中のパイロティートに高価値のPGMが含まれている場合などには、追加のPGM回収工程が必要となる。.

7.5.4.3 高クロム含有PGM鉱石の処理に用いられるフローシート

クロムは望ましくない不純物であるため、これらのフローシートは、PGM精鉱中のクロム含有量を可能な限り低く抑えるように特別に設計されています。高クロム含有PGM鉱石の処理に関する一般的なフローシートを図7.21に示します。通常、これらのフローシートには2段階のPGM浮選が含まれます。 第1段階では、粗粉砕後に高品位のPGM精鉱が回収される。ラフャーの尾鉱は再粉砕され、その後、第2段階のPGM浮選および選鉱が行われ、そこで低品位の精鉱が回収される。.

7.5.5 PGM含有鉱石の処理に用いられる試薬スキーム

PGM含有鉱石の処理に用いられる試薬スキームは、処理対象となる鉱石の種類によって大きく異なり、その種類に大きく依存する。一部の操業では、低品位の濃縮物を維持しつつ、PGMの回収率を最大化することに重点が置かれている。 表7.22には、一部のPGM鉱山における鉱石の種類と試薬スキーム、および達成された冶金結果が示されている。.

表 7.22 鉱石の種類、試薬 スキーム そして 冶金 ～に起因する稼働中植物（スルジャンM.Bul（アトヴィッチ、2010）

操作名	鉱石の種類／試薬の配合／冶金結果
アムプラッツ社 第1鉱山（南アフリカ、モレンスキー・リーフ）	鉱石：銅、ニッケル、磁黄鉄鉱、および少量の黄鉄鉱からなる、硫化物が主成分のPGM鉱石。この鉱石には、浮選可能な脈石鉱物が相当量含まれている。粉砕：粒度約105μmまで粉砕する。試薬：CuSO₄＝200～300g/t、CMC①＝200～400g/t、メチルキサンテート＝100～250g/t、ジチオホスフェート＝40～80g/t 製錬：PGM濃縮物の総品位＝70～85g/t PGM回収率＝82%～85%
アムプラッツ社 第2鉱山（南アフリカ、モレンスキー・リーフ）	鉱石：ニッケル、黄鉄鉱、および少量の銅を含む、硫化物が主成分のPGM鉱石。浮選性脈石は、タルと緑泥石が主成分であった。粉砕：87μmまで 試薬：CuSO₄＝100～200g/t、ジブチルキサンテート＝320g/t、変性グアーガム＝200～250g/t 製錬：濃縮物中のPGM総量 90～100g/t、PGM回収率＝80%～82%
アムプラッツ - 第3鉱山（南アフリカ、モレンスキー・リーフ）	鉱石：硫化物が主体で、Cu/Niおよび黄鉄鉱と黄鉄鉱鉄鉱の混合物を含むPGM鉱床。主な浮選性脈石は方解石、緑泥石であり、少量のタルが含まれる。 粉砕：Kgo=95μm 試薬：CuSO₄=100-150g/t、イソプロピルキサンテート=150g/t、グアー=150-200g/t、メルカプタン=30-40g/t 選鉱：濃縮物中のPGM総量＝110～120g/t PGM回収率＝84%～86%

	表7.22の続き
操作名	鉱石の種類／試薬の配合／冶金結果
スティルウォーター・コンプレックス、モンタナ州、米国	鉱石：PGMを主成分とする硫化物鉱石で、PGMと共生するCu、Niを含む。浮選による主要な脈石鉱物はタルクである。粉砕：K₈o=115μm 試薬：CMC=400-600g/t、アミルキサンテートナトリウム=80-150g/t、ジチオホスフェート=20-40g/t 選鉱：濃縮物中のPGM総量＝300～600g/t PGM回収率＝86%～88%
ノリリスク複合施設、シベリア、ロシア	鉱石：PGM含有量の高い塊状硫化物銅・ニッケル鉱石。PGMの大部分はペンタランダイトおよび単斜晶系の黄鉄鉱に含まれている。主な脈石鉱物は蛇紋岩および黄鉄鉱である。 粉砕：Kgo=74μm　試薬：石灰＝200～300g/t、CuSO₄＝0～300g/t；キサンタテ混合物＝40～60g/t、エアロフロート＝20～30g/t　冶金：品位は変動する　PGM回収率＝70%～85%
UG2 モレンスキー・リーフ・プラントA	鉱石：PGMが主体で、少量のクロムを含む。主な脈石鉱物は方解石、ケイ酸塩、および少量のアルミノケイ酸塩である。鉱石には適量の粘土状のスライムが含まれている。粉砕：K₈o=85-100μm　再粉砕：中間粒を再粉砕　試薬：アミルキサンテートカリウム＝300-400g/t、ジチオホスフェート＝30-50g/t、グアーガム＝50-100g/t 製錬：濃縮物中のPGM総量＝300～400g/t PGM回収率＝80%～84%
UG2 モレンスキー・リーフ・プラントB	鉱石：PGMを主成分とする鉱石で、硫化物はごくわずかである。主な脈石鉱物には、ケイ酸塩、雲母、アルミノケイ酸塩、および少量のクロムが含まれる。 粉砕：Kgo=95μm　再粉砕：清浄な尾鉱　薬剤：イソブチルキサンテートナトリウム＝280～350g/t、ジチオホスフェート＝50～60g/t、CuSO₄＝50～100g/t、グアーガム＝50～100g/t。冶金：濃縮物中のPGM総量＝180～200g/t、PGM回収率＝80%～82%。

操作名	鉱石の種類／試薬の配合／冶金結果
バリア リーフ プラント WF1	鉱石：高クロム含有のPGM鉱石。主な脈石鉱物はクロム鉄鉱で、一部にケイ酸塩、方解石、粘土状のスライムが含まれる。 粉砕：第1段階 K₈o=150μm、第2段階 K₈o=90μm。再粉砕：クリーナー尾鉱。試薬：キサンテート混合物 =250-300g/t、メルカプタン =30-50g/t、変性グアー＝50～100g/t、CuSO₄＝50～100g/t。冶金処理：濃縮物中のPGM総量＝80～110g/t（2.75%、Cr₂O₃）PGM回収率＝83%
アムプラッツ・バリアリーフ工場 WF2	鉱石：高クロム含有のPGM鉱石。主たる脈石鉱物はクロム鉄鉱であり、不透明な脈石も若干含まれる。鉱石には適量の粘土状スライムが含まれている。粉砕：第1段階 K₈o=150μm、第2段階 K₈o=95μm。試薬：イソブチルキサンテート =200-300g/t、ジチオホスフェート =20-35g/t、変性グアー＝50～100g/t。冶金：濃縮物中のPGM総量＝75～90g/t（95%）、Cr₂O₃換算でのPGM回収率＝83%。

① CMC：カルボキシメチルセルロース。.

ほとんどの操業において、特に高クロム鉱石を処理するプラントでは、集鉱剤の消費量が比較的多くなります。クロム含有量の高いPGM精鉱は、実際には集鉱剤の消費量増加と関連しているようであり、これは通常、精鉱中に微細なクロムが閉じ込められることに起因しています。 実際、集鉱剤の消費量が多いのは、集鉱剤を消費することが知られている粘土状のスライムの存在と関連している。高クロム鉱石を対象とした最近の研究では、適切なスライム抑制剤／分散剤を使用することで、集鉱剤の消費量を大幅に（すなわち最大60%まで）削減できることが示された。.