JP2010037626A - 亜鉛硫化物の分離方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】浸出及び固液分離工程、中和工程、脱亜鉛工程、及びニッケル回収工程を含むニッケル酸化鉱石を高温高圧浸出法により湿式製錬する方法において、ニッケル及びコバルトとともに亜鉛を含む中和終液に、硫化剤を添加することにより亜鉛硫化物を形成し、亜鉛硫化物を分離し、ニッケル及びコバルトを含むニッケル回収用母液を得る脱亜鉛工程に際し、亜鉛硫化物のろ過性を改善することにより、ろ布の目詰まりを抑制し、ろ布の洗浄作業及び交換作業の頻度を低減するとともに、ニッケル回収率の低下を抑制することができる亜鉛硫化物の分離方法を提供する。
【解決手段】中和工程において、浸出液中に浸出残渣を添加し、かつ中和終液のｐＨが３．０〜３．５になるように調整するとともに、脱亜鉛工程に際して、該中和終液中に、その濁度が１００〜４００ＮＴＵになるように、中和澱物及び浸出残渣からなる懸濁物を残留させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、亜鉛硫化物の分離方法に関し、さらに詳しくは、浸出及び固液分離工程、中和工程、脱亜鉛工程、及びニッケル回収工程を含むニッケル酸化鉱石を高温高圧浸出法により湿式製錬する方法において、ニッケル及びコバルトとともに亜鉛を含む中和終液に、硫化剤を添加することにより亜鉛硫化物を形成し、該亜鉛硫化物を分離して、ニッケル及びコバルトを含むニッケル回収用母液を得る脱亜鉛工程に際して、形成される亜鉛硫化物のろ過性を改善するとともに、ニッケル回収率の低下を抑制することができる亜鉛硫化物の分離方法に関する。
近年、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬法として、硫酸を用いた高圧酸浸出法（Ｈｉｇｈ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ａｃｉｄ Ｌｅａｃｈ）が注目されている。この方法は、従来の一般的なニッケル酸化鉱の製錬方法である乾式製錬法と異なり、還元及び乾燥工程等の乾式工程を含まず、一貫した湿式工程からなるので、エネルギー的及びコスト的に有利であることとともに、ニッケル品位を５０質量％程度まで上昇したニッケルとコバルトを含む硫化物（以下、ニッケルコバルト混合硫化物と呼称する場合がある。）を得ることができるという利点を有している。
上記高圧酸浸出法としては、例えば、下記工程を含む。
（ａ）ニッケル酸化鉱石のスラリーに硫酸を添加し、高温高圧下で浸出し、続いて浸出スラリーを多段洗浄しながら、残渣を分離して、ニッケル及びコバルトとともに不純物元素を含む浸出液を得る浸出及び固液分離工程、
（ｂ）前記浸出液のｐＨを調整し、不純物元素を含む中和澱物を分離して、ニッケル及びコバルトとともに亜鉛を含む中和終液を得る中和工程、
（ｃ）前記中和終液に、硫化水素ガスを添加することにより亜鉛硫化物を形成し、該亜鉛硫化物を分離して、ニッケル及びコバルトを含むニッケル回収用母液を得る脱亜鉛工程、及び
（ｄ）前記ニッケル回収用母液に、硫化水素ガスを添加することによりニッケル及びコバルトを含む混合硫化物を形成し、該混合硫化物を分離するニッケル回収工程
ここで、中和工程では、例えば、前記浸出及び固液分離工程から得られる浸出液を、中和槽に導入し、炭酸カルシウムスラリーを添加して中和し、得られる水酸化物沈殿を固液分離し、中和澱物と中和終液を得る。
また、脱亜鉛工程では、前記中和終液を硫化反応槽内に導入し、硫化水素ガスや水硫化ソーダなどの硫化剤を添加して、該中和終液中に含有される亜鉛や銅などを硫化し、その後フィルタプレス等で固液分離し、亜鉛硫化物とニッケル及びコバルトを含むニッケル回収用母液とを得る（例えば、特許文献１、２参照。）。ところで、上記高圧酸浸出法で得られた混合硫化物は、さらに電気ニッケルや電気コバルトまで精製する原料として用いられるため、脱亜鉛工程では、終液中のＺｎ濃度を０．００１ｇ／Ｌ以下にまで低下させることが要求される。
ところで、上記高圧酸浸出法によるニッケル酸化鉱石の湿式製錬の実用プラントにおいて、前述したような亜鉛を亜鉛硫化物として分離する方法を採用した場合、生成した硫化物をろ布を用いてろ過分離する際に、ろ布の目詰まりが発生するため、ろ過速度を改善するためのろ布の洗浄作業とろ布の交換作業が行われていた。しかも、ろ布の洗浄作業又は交換作業の頻度としては、数日に１回程度から数時間に１回程度と大きくばらついていた。すなわち、通常、ニッケル及びコバルトとともに亜鉛を含む硫酸水溶液の硫化水素を用いた硫化反応は、微細粒子からなる硫化物殿物を生成させる反応であるため、生成した硫化物が電極等の制御機器の表面を被覆し、ｐＨの正確な測定が困難となるばかりでなく、さらに、生成した硫化物を、ろ布を用いてろ過分離する際に、ろ布の目詰まりが発生するため、徐々にろ過速度が低下し、終にはろ過が進まなくなる。このため、ろ過速度を改善するためのろ布の洗浄作業とろ布の交換作業の頻度が多くなると、操業上の効率を大幅に悪化させる要因となっていた。さらに、このようにろ過性の悪い硫化物には、付着水分とともに、ニッケル及びコバルトが付随して系外へ排出されてロスになっていた。
この解決策として、凝集剤を添加し微細粒子からなる硫化物殿物を凝集させる等、一般的に知られているろ過性の改善策を試みたが、いずれも有効な成果が得られなかった。
以上の状況から、ニッケル及びコバルトと亜鉛を含む硫酸水溶液に、硫化水素ガスを添加することにより亜鉛硫化物を形成し、該亜鉛硫化物を分離する方法において、形成される亜鉛硫化物のろ過性を改善することができる亜鉛硫化物の分離方法が望まれていた。
特開平０６−１１６６６０号公報（第１頁、第２頁） 特開２００５−３５０７６６号公報（第１頁、第２頁）
本発明の目的は、上記の従来技術の問題点に鑑み、浸出及び固液分離工程、中和工程、脱亜鉛工程、及びニッケル回収工程を含むニッケル酸化鉱石を高温高圧浸出法により湿式製錬する方法において、ニッケル及びコバルトとともに亜鉛を含む中和終液に、硫化剤を添加することにより亜鉛硫化物を形成し、該亜鉛硫化物を分離して、ニッケル及びコバルトを含むニッケル回収用母液を得る脱亜鉛工程に際して、形成される亜鉛硫化物のろ過性を改善するとともに、ニッケル回収率の低下を抑制することができる亜鉛硫化物の分離方法を提供することにある。
本発明者らは、上記目的を達成するために、浸出及び固液分離工程、中和工程、脱亜鉛工程、及びニッケル回収工程を含むニッケル酸化鉱石を高温高圧浸出法により湿式製錬する方法において、ニッケル及びコバルトとともに亜鉛を含む中和終液に、硫化水素ガスを添加することにより亜鉛硫化物を形成し、該亜鉛硫化物を分離して、ニッケル及びコバルトを含むニッケル回収用母液を得る脱亜鉛工程について、鋭意研究を重ねた結果、中和工程において、浸出液中に浸出残渣を添加し、かつｐＨを特定条件になるように調整するとともに、脱亜鉛工程に際して、該中和終液中に、特定の濁度になるように、中和澱物及び浸出残渣からなる懸濁物を残留させたところ、形成される亜鉛硫化物のろ過性が安定的に改善されるとともにニッケルのロスも低減することができることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明の第１の発明によれば、下記工程を含むニッケル酸化鉱石を高温高圧浸出法により湿式製錬する方法において、
前記中和工程において、浸出液中に前記浸出残渣を添加し、かつ前記中和終液のｐＨが３．０〜３．５になるように調整するとともに、前記脱亜鉛工程に際して、該中和終液中に、その濁度が１００〜４００ＮＴＵになるように、前記中和澱物及び浸出残渣からなる懸濁物を残留させることを特徴とする亜鉛硫化物の分離方法が提供される。
（ａ）ニッケル酸化鉱石のスラリーに硫酸を添加し、高温高圧下で浸出し、続いて浸出スラリーを多段洗浄しながら、残渣を分離して、ニッケル及びコバルトとともに不純物元素を含む浸出液を得る浸出及び固液分離工程、
（ｂ）前記浸出液のｐＨを調整し、不純物元素を含む中和澱物を分離して、ニッケル及びコバルトとともに亜鉛を含む中和終液を得る中和工程、
（ｃ）前記中和終液に、硫化水素ガスを添加することにより亜鉛硫化物を形成し、該亜鉛硫化物を分離して、ニッケル及びコバルトを含むニッケル回収用母液を得る脱亜鉛工程、及び
（ｄ）前記ニッケル回収用母液に、硫化水素ガスを添加することによりニッケル及びコバルトを含む混合硫化物を形成し、該混合硫化物を分離するニッケル回収工程
また、本発明の第２の発明によれば、第１の発明において、前記中和工程において、浸出液中に添加する浸出残渣は、該浸出液１Ｌ当たり７〜２２．５ｇであることを特徴とする亜鉛硫化物の分離方法が提供される。
また、本発明の第３の発明によれば、第２の発明において、前記浸出残渣は、スラリー濃度が１．４〜１．５ｔ／ｍ３になるように調整した後、該スラリーを、該浸出液に対し流量割合で０．５〜１．５質量％添加することを特徴とする亜鉛硫化物の分離方法が提供される。
また、本発明の第４の発明によれば、第１〜３いずれかの発明において、前記濁度の調整は、前記中和工程において、凝集剤の添加量を調整して中和終液中の中和澱物及び浸出残渣からなる懸濁物量を調節することを特徴とする亜鉛硫化物の分離方法が提供される。
また、本発明の第５の発明によれば、第１〜３いずれかの発明において、前記脱亜鉛工程において、さらに、前記中和終液中に、前記亜鉛硫化物を添加することにより、その全濁度が実質的に１００〜４００ＮＴＵになるように、前記中和澱物及び浸出残渣とともに亜鉛硫化物からなる懸濁物を形成させること特徴とする亜鉛硫化物の分離方法が提供される。
また、本発明の第６の発明によれば、第５発明において、前記亜鉛硫化物の添加割合は、前記中和澱物及び浸出残渣からなる懸濁物による濁度を２０〜１００ＮＴＵに相当する量に調節するとともに、そのときの前記全濁度の残部に相当する量であることを特徴とする亜鉛硫化物の分離方法が提供される。
本発明の亜鉛硫化物の分離方法は、上記ニッケル及びコバルトとともに亜鉛を含む中和終液に、硫化水素ガスを添加することにより亜鉛硫化物を形成し、該亜鉛硫化物を分離して、ニッケル及びコバルトを含むニッケル回収用母液を得る脱亜鉛工程に際して、形成される亜鉛硫化物のろ過性を改善し、ろ布の目詰まりを防止し、ろ布の洗浄作業及び交換作業の頻度を低減することができるとともに、亜鉛硫化物に付随してロスとなっていたニッケルを回収することも可能であるので、その工業的価値は極めて大きい。
以下、本発明の亜鉛硫化物の分離方法を詳細に説明する。
本発明の亜鉛硫化物の分離方法は、下記工程を含むニッケル酸化鉱石を高温高圧浸出法により湿式製錬する方法において、
前記中和工程において、浸出液中に前記浸出残渣を添加し、かつ前記中和終液のｐＨが３．０〜３．５になるように調整するとともに、前記脱亜鉛工程に際して、該中和終液中に、その濁度が１００〜４００ＮＴＵになるように、前記中和澱物及び浸出残渣からなる懸濁物を残留させることを特徴とする。
（ａ）ニッケル酸化鉱石のスラリーに硫酸を添加し、高温高圧下で浸出し、続いて浸出スラリーを多段洗浄しながら、残渣を分離して、ニッケル及びコバルトとともに不純物元素を含む浸出液を得る浸出及び固液分離工程、
（ｂ）前記浸出液のｐＨを調整し、不純物元素を含む中和澱物を分離して、ニッケル及びコバルトとともに亜鉛を含む中和終液を得る中和工程、
（ｃ）前記中和終液に、硫化水素ガスを添加することにより亜鉛硫化物を形成し、該亜鉛硫化物を分離して、ニッケル及びコバルトを含むニッケル回収用母液を得る脱亜鉛工程、及び
（ｄ）前記ニッケル回収用母液に、硫化水素ガスを添加することによりニッケル及びコバルトを含む混合硫化物を形成し、該混合硫化物を分離するニッケル回収工程
本発明の分離方法において、上記中和工程において、浸出液中に浸出残渣を添加し、上記脱亜鉛工程に際して、中和終液中に、その濁度が１００〜４００ＮＴＵ、好ましくは１００〜２００ＮＴＵになるように、中和澱物及び浸出残渣からなる懸濁物を残留させることが重要である。これによって、硫化反応が液中の懸濁物を核として進行されるので、生成される亜鉛硫化物中の微細粒子の割合としては、懸濁物がないときの亜鉛硫化物の場合と比べて少なくなる。このため、本発明においては、懸濁物がないときの亜鉛硫化物の場合と比べて、粘性が低い亜鉛硫化物が形成される。このように、亜鉛硫化物中の微細粒子割合の低下、亜鉛硫化物の粘性の低下などにより、亜鉛硫化物のろ過性が改善されるので、ろ布の目詰まりが起こりにくくなり、ろ布の洗浄作業及び交換作業の頻度を大幅に低減することができる。
すなわち、中和終液の濁度が１００ＮＴＵ未満では、懸濁物の量が少なく、核としての効果が小さいので、粒子の成長に多大な時間を要するので、ろ過性の改善効果が低い。一方、中和終液の濁度が４００ＮＴＵを超えると、核となる懸濁物の量が多く、逆に粒子径が充分に成長できないので、ろ過性が悪くなるためである。
上記濁度の調整は、中和終液を脱亜鉛工程に装入する流路に、濁度計を設置して監視し、上記濁度範囲になるように、中和工程での凝集剤の添加量を調節することにより最終的に調整される。
上記分離方法に用いる高圧酸浸出法によりニッケル酸化鉱石を湿式製錬する方法としては、例えば、図１に表す工程フローにより行われる。図１は、脱亜鉛工程を含む高圧酸浸出法によるニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法の実施態様の一例を表す工程図である。なお、図中の破線は、本発明の浸出残渣を中和工程に添加する流路と亜鉛硫化物を繰返して添加する流路を示す。
図１において、ニッケル酸化鉱石６は、最初に、浸出工程１で、硫酸を用いた高温加圧浸出に付され、浸出スラリー７が形成される。次いで、浸出スラリー７は、固液分離工程２に付され、多段洗浄された後ニッケル及びコバルトを含む浸出液８と浸出残渣９に分離される。浸出液８は、中和工程３に付され、３価の鉄水酸化物を含む中和澱物スラリー１０と中和終液１１が形成される。続いて、中和終液１１は、脱亜鉛工程４に付され、亜鉛硫化物１２とニッケル回収用母液１３に分離される。最後に、ニッケル回収用母液１２は、ニッケル回収工程５に付され、ニッケルコバルト硫化物１４とニッケル等が除去された貧液１５に分離される。
本発明の分離方法において、中和工程３では、浸出液８中に浸出残渣９を添加し、かつ中和終液１１のｐＨが３．０〜３．５、好ましくは３．１〜３．２になるように調整する。すなわち、最終のｐＨが３．０未満となる反応条件では、遊離酸の中和が不十分なので加水分解反応が進まず、鉄、アルミニウム、クロム等の不純物元素濃度が目標値まで低下しなくなる。また、次工程である脱亜鉛工程４で生成する亜鉛硫化物１２が再溶解してしまうためである。一方、最終のｐＨが３．５を超える反応条件では、液中に含まれるＳＳ（微粒子成分）量の制御が難しく、脱亜鉛工程４へ持ち込まれる粒子量が多くなる結果、脱亜鉛工程４におけるスラリーのろ過性を悪化させてしまう。また、脱亜鉛工程４において亜鉛だけではなく、ニッケル及びコバルトの一部も析出してしまう。
上記中和工程でのｐＨ調整には、中和剤の添加量を調節すればよい。前記中和剤としては、水酸化アルカリ金属及び／又は炭酸アルカリ金属塩の水溶液またはスラリーを用いられるが、工業的に安価な炭酸カルシウムを用いられることが好ましい。この場合、以下の反応式（１）〜（４）で示されるように、各不純物元素は遊離酸の中和により加水分解され沈澱、析出する。
反応式（１）：Ｈ２ＳＯ４＋ＣａＣＯ３＋Ｈ２Ｏ＝ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２↑
反応式（２）：Ｆｅ２（ＳＯ４）３＋３ＣａＣＯ３＋９Ｈ２Ｏ＝２Ｆｅ（ＯＨ）３＋３ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ＋３ＣＯ２↑
反応式（３）：Ｃｒ２（ＳＯ４）３＋３ＣａＣＯ３＋９Ｈ２Ｏ＝２Ｃｒ（ＯＨ）３＋３ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ＋３ＣＯ２↑
反応式（４）：Ａｌ２（ＳＯ４）３＋３ＣａＣＯ３＋９Ｈ２Ｏ＝２Ａｌ（ＯＨ）３＋３ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ＋３ＣＯ２↑
上記分離方法で、中和工程において、浸出液中に添加する浸出残渣量としては、特に限定されるものではないが、脱亜鉛工程に際して、中和終液中に、その濁度が１００〜４００ＮＴＵになるように、中和澱物及び浸出残渣からなる懸濁物を残留させるためには、浸出液１Ｌ当たり７〜２２．５ｇであることが好ましい。すなわち、脱亜鉛工程に持ち込まれる中和終液中の中和澱物及び浸出残渣からなる懸濁物量としては、中和工程での凝集剤の添加量により最終的に調整されるが、浸出液中に上記範囲で浸出残渣を添加すれば、濁度を所定範囲に調整することが可能となる。ここで、浸出残渣の添加量が浸出液１Ｌ当たり２２．５ｇを超えると、浸出残渣量が過剰となり、濁度が４００ＮＴＵを超えてしまう。一方、浸出残渣の添加量が浸出液１Ｌ当たり７ｇ未満では、濁度が１００ＮＴＵ未満になる。
上記浸出残渣の添加方法としては、例えば、浸出残渣スラリーを、スラリー濃度が１．４〜１．５ｔ／ｍ３になるように調整した後、浸出残渣のスラリーを、該浸出液に対し流量割合で０．５〜１．５質量％添加することが好ましい。
上記分離方法において、上記脱亜鉛工程では、亜鉛硫化物の形成に際しては、特に限定されるものではないが、例えば、加圧された容器内に、上記ニッケル及びコバルトとともに亜鉛を含む中和終液を導入し、かつ、気相中へ硫化水素ガスを吹き込み、亜鉛をニッケル及びコバルトに対して選択的に硫化する方法が用いられる。すなわち、加圧された容器内で気相中へ所定の濃度になるように硫化水素ガスを吹き込むことにより、液相の酸化還元電位を制御することができ、上記ｐＨ条件下の中和終液を用いて、亜鉛をニッケル及びコバルトに対して選択的に硫化することができる。
上記分離方法としては、さらに、中和工程において、浸出残渣を浸出液中に添加するとともに、脱亜鉛工程において、中和終液中に、生成された亜鉛硫化物の一部を繰り返して添加することができる。その際、亜鉛硫化物を添加することにより、その全濁度が実質的に１００〜４００ＮＴＵになるように、前記中和澱物及び浸出残渣とともに亜鉛硫化物からなる懸濁物を形成させる。すなわち、繰り返して添加する亜鉛硫化物は、すでにろ過機にてろ過され、種晶として適切な数〜十数μｍの粒子であるため、脱亜鉛工程において生成する亜鉛硫化物の粒径を更に成長させことになり、ろ過性向上の効果が、より安定して得られる。さらに、従来は系外に排出されていた亜鉛硫化物に含まれるニッケルを工程内に繰り返すことにより、ロスしていたニッケルが回収できる。
このとき、上記亜鉛硫化物の添加割合としては、特に限定されるものではないが、前記中和澱物及び浸出残渣からなる懸濁物による濁度を２０〜１００ＮＴＵに相当する量に調節するとともに、そのときの前記全濁度の残部に相当する量であることが好ましい。すなわち、中和澱物及び浸出残渣からなる懸濁物を、濁度換算で２０〜１００ＮＴＵ程度の調節し、不足分に相当する懸濁物を、亜鉛硫化物で補えば良い。すなわち、中和澱物及び浸出残渣からなる懸濁物を含む中和終液中に亜鉛硫化物を添加した際の濁度を測定し、濁度が１００〜４００ＮＴＵ、好ましくは１００〜２００ＮＴＵとなるように管理する。この際、予め添加する亜鉛硫化物のスラリー濃度および添加量を適切な範囲に管理して、脱亜鉛工程の硫化反応槽に直接添加することができる。なお、脱亜鉛工程のろ過機以降に、亜鉛硫化物スラリーの回収槽を設置し、繰り返し装入するための流路に流量計及び濁度計を設置すれば、容易に実施可能である。
以下に、本発明の実施例及び比較例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例によってなんら限定されるものではない。なお、実施例及び比較例で用いた金属の分析、亜鉛硫化物の濁度の測定及びろ過性の評価並ぶにニッケル回収量の評価は、次の通りである。
（１）金属の分析方法：ＩＣＰ発光分析法で行った。
（２）亜鉛硫化物の濁度の測定：透過度測定方式の濁度計（ＬａＭｏｔｔｅ製、２０２０型）を用いた。
（３）亜鉛硫化物のろ過性の評価：脱亜鉛工程後に得られた亜鉛硫化物スラリー１００ｍＬを、ろ紙（０．４５μｍ）を用いてろ過したときのろ過速度で評価した。表１では、ろ過速度が１０ｍ３／ｍ２・ｈ未満の場合は「×」、１０〜１８ｍ３／ｍ２・ｈの場合は「○」、１８ｍ３／ｍ２・ｈを超える場合は「◎」という符号で表示した。
（４）ニッケル回収量の評価：従来亜鉛硫化物に付随してロスしていた量に対する回収量で評価し、表１では、回収量が４０％未満の場合は「×」、４０〜７０％の場合は「○」、７０％を超える場合は「◎」という符号で表示した。
（実施例１）
図１の工程フローによるニッケル酸化鉱の高圧酸浸出法を用いた製錬プラントから産出した浸出液、及び浸出残渣を用いた。なお、前記浸出液（中和始液）の組成としては、ニッケル濃度が４．１ｇ／Ｌ、コバルト濃度が０．３ｇ／Ｌ、鉄濃度が１．２ｇ／Ｌ及び亜鉛濃度が０．０７ｇ／Ｌの組成を有し、ｐＨが２．５であった。また、浸出残渣の組成としては、Ｎｉ品位が０．１質量％以下、Ｃｏ品位が０．０１質量％以下、Ｆｅ品位が５２質量％、及びＺｎ品位が０．０２質量％であった。
（１）中和工程
まず、中和工程において、浸出工程から得られた上記浸出残渣を、濃度が１．４５ｔ／ｍ３のスラリーに調整したうえで、上記浸出液に対し流量割合で１．５質量％添加した。すなわち、浸出液１Ｌ当たり２１．８ｇの浸出残渣を添加した。
ここで、中和剤としてＣａＣＯ３スラリー（濃度：２５質量％程度）を添加して、ｐＨを３．２に調整し、ろ液中の中和澱物及び浸出残渣からなる懸濁物の量を、凝集剤の添加量を調整することにより調節して、濁度を１００ＮＴＵに調整した中和終液を得た。ここで、ろ過機として、沈降分離型ろ過機を用いた。
なお、得られた中和終液の組成は、ニッケル濃度が４．１ｇ／Ｌ、コバルト濃度が０．３ｇ／Ｌ、鉄濃度が０．４ｇ／Ｌ及び亜鉛濃度が０．０７ｇ／Ｌの組成を有し、ｐＨが３．２であった。
（２）脱亜鉛工程
次いで、脱亜鉛工程において、上記中和終液を用いて、硫化反応槽に、その容器圧力を０．０２ＭＰａに保持するように硫化用ガスを気相部に挿入し、亜鉛硫化物を生成し、次いでフィルタプレスにより、亜鉛硫化物を分離した。ここで、硫化反応槽には、中和終液を連続的に挿入し、液温度を５５℃に保持しながら攪拌しつつ反応させた。
ここで、得られた脱亜鉛終液の組成は、ニッケル濃度が４．１ｇ／Ｌ、コバルト濃度が０．３ｇ／Ｌ、鉄濃度が０．４ｇ／Ｌ及び亜鉛濃度が０．００１ｇ／Ｌ以下の組成を有し、ｐＨが３．２であった。また、亜鉛硫化物の組成は、Ｎｉ品位が０．１質量％、Ｃｏ品位が０．１質量％以下、Ｆｅ品位が４．７質量％、及びＺｎ品位が７．９質量％であった。
その後、得られた亜鉛硫化物のろ過性の評価とニッケル回収量の評価を行なった。結果を表１に示す。
（実施例２）
中和工程において、浸出残渣の添加割合を浸出液に対し流量割合で１．０質量％添加（浸出液１Ｌ当たり１４．５ｇ）したこと、及び中和終液の濁度を２５３ＮＴＵに調整したこと以外は、実施例１と同様に行い、その後、得られた亜鉛硫化物のろ過性の評価とニッケル回収量の評価を行なった。結果を表１に示す。
（実施例３）
中和工程において、ｐＨを３．３に調整したこと、及び中和終液の濁度を３５４ＮＴＵに調整したこと以外は、実施例１と同様に行い、その後、得られた亜鉛硫化物のろ過性の評価とニッケル回収量の評価を行なった。結果を表１に示す。
（実施例４）
中和工程において、浸出残渣の添加割合を浸出液に対し流量割合で０．５質量％添加（浸出液１Ｌ当たり７．３ｇ）したこと、ｐＨを３．４に調整したこと、及び中和終液の濁度を３８５ＮＴＵに調整したこと以外は、実施例１と同様に行い、その後、得られた亜鉛硫化物のろ過性の評価とニッケル回収量の評価を行なった。結果を表１に示す。
（実施例５）
中和工程において、浸出残渣の添加割合を浸出液に対し流量割合で０．５質量％添加（浸出液１Ｌ当たり７．３ｇ）したこと、及び中和終液の濁度を９０ＮＴＵに調整したこと、さらに、脱亜鉛工程において、得られた中和終液に亜鉛硫化物を添加して、脱亜鉛始液の濁度を実質的に３５０ＮＴＵに調整したこと以外は、実施例１と同様に行い、その後、得られた亜鉛硫化物のろ過性の評価とニッケル回収量の評価を行なった。結果を表１に示す。
（実施例６）
中和工程において、浸出残渣の添加割合を浸出液に対し流量割合で０．５質量％添加（浸出液１Ｌ当たり７．３ｇ）したこと、及び中和終液の濁度を２０ＮＴＵに調整したこと、さらに、脱亜鉛工程において、得られた中和終液に亜鉛硫化物を添加して、脱亜鉛始液の濁度を１３０ＮＴＵに調整したこと以外は、実施例１と同様に行い、その後、得られた亜鉛硫化物のろ過性の評価とニッケル回収量の評価を行なった。結果を表１に示す。
（実施例７）
中和工程において、浸出残渣の添加割合を浸出液に対し流量割合で０．５質量％添加（浸出液１Ｌ当たり７．３ｇ）したこと、ｐＨを３．３に調整したこと、及び中和終液の濁度を１５０ＮＴＵに調整したこと、さらに、脱亜鉛工程において、得られた中和終液に亜鉛硫化物を添加して、脱亜鉛始液の濁度を実質的に１８０ＮＴＵに調整したこと以外は、実施例１と同様に行い、その後、得られた亜鉛硫化物のろ過性の評価とニッケル回収量の評価を行なった。結果を表１に示す。
（実施例８）
中和工程において、浸出残渣の添加割合を浸出液に対し流量割合で０．５質量％添加（浸出液１Ｌ当たり７．３ｇ）したこと、ｐＨを３．４に調整したこと、及び中和終液の濁度を３８５ＮＴＵに調整したこと、さらに、脱亜鉛工程において、得られた中和終液に亜鉛硫化物を添加して、脱亜鉛始液の濁度を実質的に３９５ＮＴＵに調整したこと以外は、実施例１と同様に行い、その後、得られた亜鉛硫化物のろ過性の評価とニッケル回収量の評価を行なった。結果を表１に示す。
（比較例１）
中和工程において、ｐＨを２．９に調整したこと、及び中和終液の濁度を２２０ＮＴＵに調整したこと以外は、実施例１と同様に行い、その後、得られた亜鉛硫化物のろ過性の評価とニッケル回収量の評価を行なった。結果を表１に示す。
（比較例２）
中和工程において、浸出残渣を添加しなかったこと、及び中和終液の濁度を３２５ＮＴＵに調整したこと以外は、実施例１と同様に行い、その後、得られた亜鉛硫化物のろ過性の評価とニッケル回収量の評価を行なった。結果を表１に示す。
（比較例３）
中和工程において、浸出残渣の添加割合を浸出液に対し流量割合で２．０質量％添加（浸出液１Ｌ当たり２９ｇ）したこと、及び中和終液の濁度を５２１ＮＴＵに調整したこと以外は、実施例１と同様に行い、その後、得られた亜鉛硫化物のろ過性の評価とニッケル回収量の評価を行なった。結果を表１に示す。
（比較例４）
中和工程において、浸出残渣の添加割合を浸出液に対し流量割合で０．５質量％添加（浸出液１Ｌ当たり７．３ｇ）したこと、ｐＨを３．１に調整したこと、及び中和終液の濁度を３５ＮＴＵに調整したこと、さらに、脱亜鉛工程において、得られた中和終液に亜鉛硫化物を添加して、脱亜鉛始液の濁度を実質的に６０ＮＴＵに調整したこと以外は、実施例１と同様に行い、その後、得られた亜鉛硫化物のろ過性の評価とニッケル回収量の評価を行なった。結果を表１に示す。
（比較例５）
中和工程において、浸出残渣の添加割合を浸出液に対し流量割合で０．５質量％添加（浸出液１Ｌ当たり７．３ｇ）したこと、ｐＨを２．９に調整したこと、及び中和終液の濁度を１０ＮＴＵ未満に調整したこと、さらに、脱亜鉛工程において、得られた中和終液に亜鉛硫化物を添加して、脱亜鉛始液の濁度を実質的に１７０ＮＴＵに調整したこと以外は、実施例１と同様に行い、その後、得られた亜鉛硫化物のろ過性の評価とニッケル回収量の評価を行なった。結果を表１に示す。
（比較例６）
中和工程において、浸出残渣の添加割合を浸出液に対し流量割合で０．５質量％添加（浸出液１Ｌ当たり７．３ｇ）したこと、及び中和終液の濁度を１７０ＮＴＵに調整したこと、さらに、脱亜鉛工程において、得られた中和終液に亜鉛硫化物を添加して、脱亜鉛始液の濁度を実質的に４１０ＮＴＵに調整したこと以外は、実施例１と同様に行い、その後、得られた亜鉛硫化物のろ過性の評価とニッケル回収量の評価を行なった。結果を表１に示す。
（比較例７）
中和工程において、浸出残渣の添加割合を浸出液に対し流量割合で０．５質量％添加（浸出液１Ｌ当たり７．３ｇ）したこと、ｐＨを３．３に調整したこと、及び中和終液の濁度を３５４ＮＴＵに調整したこと、さらに、脱亜鉛工程において、得られた中和終液に亜鉛硫化物を添加して、脱亜鉛始液の濁度を実質的に４３０ＮＴＵに調整したこと以外は、実施例１と同様に行い、その後、得られた亜鉛硫化物のろ過性の評価とニッケル回収量の評価を行なった。結果を表１に示す。
（比較例８）
中和工程において、浸出残渣の添加割合を浸出液に対し流量割合で０．５質量％添加（浸出液１Ｌ当たり７．３ｇ）したこと、ｐＨを３．０に調整したこと、及び中和終液の濁度を２５ＮＴＵに調整したこと、さらに、脱亜鉛工程において、得られた中和終液に亜鉛硫化物を添加して、脱亜鉛始液の濁度を実質的に４２０ＮＴＵに調整したこと以外は、実施例１と同様に行い、その後、得られた亜鉛硫化物のろ過性の評価とニッケル回収量の評価を行なった。結果を表１に示す。
Figure 2010037626
表１より、実施例１〜４では、中和工程において、浸出液中に浸出残渣を添加し、かつ中和終液のｐＨが３．０〜３．５になるように調整するとともに、中和終液（脱亜鉛始液）の濁度が１００〜４００ＮＴＵになるように調節し、実施例５〜８では、さらに、脱亜鉛工程において、中和終液中に、亜鉛硫化物を添加して、脱亜鉛始液の濁度が１００〜４００ＮＴＵになるように調節して、本発明の方法に従って行われたので、脱亜鉛工程に際して、形成される亜鉛硫化物のろ過性を改善するとともに、ニッケル回収率の低下を抑制することができることが分かる。
これに対して、比較例１〜８では、中和工程において、浸出残渣の添加又はｐＨ、或いは亜鉛硫化物を添加した後の脱亜鉛始液の実質的な濁度がこれらの条件に合わないので、
形成される亜鉛硫化物のろ過性又はニッケル回収率によって満足すべき結果が得られないことが分かる。
以上より明らかなように、本発明の亜鉛硫化物の分離方法は、特に亜鉛を不純物元素として含有する硫酸水溶液から、亜鉛を硫化物として除去分離する際、ろ過性を改善する方法として好適である。
亜鉛の硫化工程を含む高温加圧酸浸出法によるニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法の実施態様の一例を表す工程図である。
符号の説明
１ 浸出工程
２ 固液分離工程
３ 中和工程
４ 脱亜鉛工程
５ ニッケル回収工程
６ ニッケル酸化鉱石
７ 浸出スラリー
８ 浸出液
９ 浸出残渣
１０ 中和澱物スラリー
１１ 中和終液
１２ 亜鉛硫化物
１３ ニッケル回収用母液
１４ ニッケルコバルト硫化物
１５ 貧液

Claims (6)

  1. 下記工程を含むニッケル酸化鉱石を高温高圧浸出法により湿式製錬する方法において、
    前記中和工程において、浸出液中に前記浸出残渣を添加し、かつ前記中和終液のｐＨが３．０〜３．５になるように調整するとともに、前記脱亜鉛工程に際して、該中和終液中に、その濁度が１００〜４００ＮＴＵになるように、前記中和澱物及び浸出残渣からなる懸濁物を残留させることを特徴とする亜鉛硫化物の分離方法。
    （ａ）ニッケル酸化鉱石のスラリーに硫酸を添加し、高温高圧下で浸出し、続いて浸出スラリーを多段洗浄しながら、残渣を分離して、ニッケル及びコバルトとともに不純物元素を含む浸出液を得る浸出及び固液分離工程、
    （ｂ）前記浸出液のｐＨを調整し、不純物元素を含む中和澱物を分離して、ニッケル及びコバルトとともに亜鉛を含む中和終液を得る中和工程、
    （ｃ）前記中和終液に、硫化水素ガスを添加することにより亜鉛硫化物を形成し、該亜鉛硫化物を分離して、ニッケル及びコバルトを含むニッケル回収用母液を得る脱亜鉛工程、及び
    （ｄ）前記ニッケル回収用母液に、硫化水素ガスを添加することによりニッケル及びコバルトを含む混合硫化物を形成し、該混合硫化物を分離するニッケル回収工程
  2. 前記中和工程において、浸出液中に添加する浸出残渣は、該浸出液１Ｌ当たり７〜２２．５ｇであることを特徴とする請求項１に記載の亜鉛硫化物の分離方法。
  3. 前記浸出残渣は、スラリー濃度が１．４〜１．５ｔ／ｍ３になるように調整した後、該スラリーを、該浸出液に対し流量割合で０．５〜１．５質量％添加することを特徴とする請求項２に記載の亜鉛硫化物の分離方法。
  4. 前記濁度の調整は、前記中和工程において、凝集剤の添加量を調整して中和終液中の中和澱物及び浸出残渣からなる懸濁物量を調節することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の亜鉛硫化物の分離方法。
  5. 前記脱亜鉛工程において、さらに、前記中和終液中に、前記亜鉛硫化物を添加することにより、その全濁度が実質的に１００〜４００ＮＴＵになるように、前記中和澱物及び浸出残渣とともに亜鉛硫化物からなる懸濁物を形成させること特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の亜鉛硫化物の分離方法。
  6. 前記亜鉛硫化物の添加割合は、前記中和澱物及び浸出残渣からなる懸濁物による濁度を２０〜１００ＮＴＵに相当する量に調節するとともに、そのときの前記全濁度の残部に相当する量であることを特徴とする請求項５に記載の亜鉛硫化物の分離方法。
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