JP6977458B2 - ニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法 - Google Patents
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Description
鉱石スラリー化工程S1は、ニッケル酸化鉱石をスラリー化する。具体的には、本実施形態の鉱石スラリー化工程S1では、原料鉱石であるニッケル酸化鉱石に対して、所定の分級点で分級してオーバーサイズの鉱石粒子を除去した後に、アンダーサイズの鉱石粒子に水を添加して鉱石スラリーとする。
分別工程S2では、鉱石スラリー化工程S1で生成された鉱石スラリーに対して浸出処理を施すに先立ち、当該鉱石スラリーに前処理を施す。本実施形態では、分別工程S2では、鉱石スラリー化工程S1を経て得られた鉱石スラリーに前処理を施して当該鉱石スラリーから高マグネシウム含有粒子を分別する。
鉱石スラリー濃縮工程S3では、前述した分別工程S2における第1分離工程S21にて分離した細粒部を含む鉱石スラリーと、第2分離工程S22にて分離した重比重部の鉱石スラリーと、振動篩工程S23にて分離した篩下の鉱石粒子を含む鉱石スラリーとを固液分離装置に装入し、その鉱石スラリー中に含まれる水分を分離除去して鉱石成分を濃縮し、濃縮された鉱石スラリーを得る。この濃縮された鉱石スラリーが浸出工程S4における浸出処理に供される鉱石スラリーとなる。
浸出工程S4では、製造した鉱石スラリーに対して、例えば、オートクレーブ等の圧力容器や保温容器を使用して、高圧酸浸出法を用いた浸出処理を施す。具体的には、原料となるニッケル酸化鉱石を含有する鉱石スラリーに硫酸を添加し、220℃〜280℃の高い温度条件下で加圧しながら鉱石スラリーを攪拌し、浸出液と浸出残渣とからなる浸出スラリーを生成させる。すなわち、浸出工程S4では、製造された鉱石スラリーに硫酸を添加して高温高圧下で浸出処理を施す。
Ma/2O+H2SO4→Ma/2SO4+H2O ・・・(i)
(なお、式中Mは、Ni、Co、Fe、Zn、Cu、Mg、Cr、Mn等を表し、aは、価数を表す)
2Fe(OH)3+3H2SO4→Fe2(SO4)3+6H2O ・・・(ii)
FeO+H2SO4→FeSO4+H2O ・・・(iii)
・高温熱加水分解反応
2FeSO4+H2SO4+1/2O2→Fe2(SO4)3+H2O ・・・(iv)
Fe2(SO4)3+3H2O→Fe2O3+3H2SO4 ・・・(v)
固液分離工程S5では、浸出工程S4を経て得られた浸出スラリーを多段で洗浄しながら、ニッケル及びコバルトと共に不純物元素を含む浸出液と、浸出残渣とを分離する。本実施形態の固液分離工程S5では、例えば、浸出スラリーを洗浄液と混合した後、シックナー等の固液分離設備により固液分離処理を施す。具体的には、先ず、浸出スラリーが洗浄液により希釈され、次に、スラリー中の浸出残渣がシックナーの沈降物として濃縮される。これにより、浸出残渣に付着するニッケル分をその希釈の度合いに応じて減少させることができる。なお、固液分離処理においては、例えば、アニオン系の凝集剤を添加して行うようにしてもよい。
中和工程S6では、固液分離工程S5にて分離された浸出液のpHを調整して、不純物元素を含む中和澱物を分離して、ニッケルやコバルトを含む中和終液を得る。具体的には、中和工程S6では、分離された浸出液の酸化を抑制しながら、得られる中和終液のpHが4以下、好ましくは3.0〜3.5、より好ましくは3.1〜3.2になるように、その浸出液に炭酸カルシウム等の中和剤を添加して、中和終液と不純物元素として3価の鉄やアルミニウム等を含む中和澱物とを生成させる。中和工程S6では、このようにして不純物を中和澱物として除去し、ニッケル回収用の母液となる中和終液を生成させる。
硫化工程S7では、ニッケル回収用の母液である中和終液に対して、硫化水素ガス等の硫化剤を吹き込んで硫化反応を生じさせて、ニッケル(及びコバルト)を含む硫化物(以下、単に「ニッケル硫化物」ともいう)と貧液とを生成させる。ニッケル回収用の母液である中和終液は、浸出液から中和工程S6を経て不純物成分が低減された硫酸溶液である。なお、このニッケル回収用母液には、不純物成分として鉄、マグネシウム、マンガン等が数g/L程度含まれている可能性があるが、これら不純物成分は、硫化物としての安定性が低く(回収するニッケル及びコバルトに対して)、生成するニッケル硫化物に含有されることはない。
最終中和工程S8では、硫化工程S7にて排出された鉄、マグネシウム、マンガン等の不純物元素を含む貧液に対して、排出基準を満たす所定のpH範囲に調整する中和処理による無害化処理を施す。この最終中和工程S8では、固液分離工程S5における固液分離処理から排出された浸出残渣も併せて処理することもできる。
粉砕工程S9は、分別工程S2で分別された高マグネシウム含有粒子を粉砕する。本発明者らは、前述した目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、浸出工程S4に供するニッケル酸化鉱石中の高マグネシウム含有粒子を、すなわち、粗粒の鉱石を2段階の比重分離法とそれに続く振動篩によって分別した高マグネシウム含有粒子を粉砕して浸出工程S4から排出される浸出スラリーに添加することによって、硫酸使用量を増加させずに高マグネシウム含有粒子からニッケルを回収できることを見出し、本発明を完成するに至った。
実施例1では、下記の表1に示す組成を有するニッケル酸化鉱石を水と混合してスラリー化し(鉱石スラリー化工程)、ハイドロサイクロン(ソルターサイクロン社製,SC1030−P型)へ固形分60t/hの流量で供給して分級分離処理を施し、続いて、ハイドロサイクロンからのアンダーフローをデンシティセパレータ(シーエフエス社製,6×6型)へ供給して比重分離処理を施した。なお、これらの分離処理の工程を第1分離工程とする。この第1分離工程における分離処理により、デンシティセパレータのアンダーフロー固形分中における粒径45μm未満の粒子の含有量が25質量%である鉱石スラリー(粗粒部)を得た。
デンシティセパレータのアンダーフローとオーバーフローの分配比率を変えた点以外は、実施例1と同様の操作を行った。第1分離工程において、デンシティセパレータのアンダーフロー固形分中における粒径45μm未満の粒子の含有量が30質量%である鉱石スラリー(粗粒部)を得た。
振動篩で得る篩上の固形分を粉砕する代わりに工程外へ払い出し、粉砕粒子スラリーを浸出スラリーに添加しなかった点以外は、実施例1と同様の操作を行った。振動篩の篩上としてニッケル品位が1.1質量%、マグネシウム品位が7.8質量%の固形分が得られた。振動篩工程における振動篩の篩下の鉱石スラリー、上述した第1分離工程で分離された細粒部の鉱石スラリー(各オーバーフロー)、及び第2分離工程で分離された重比重部の鉱石スラリーは、シックナーにより鉱石スラリー濃縮工程を行った上で浸出工程に供給した。
振動篩で得る篩上の固形分を粉砕する代わりに工程外へ払い出し、粉砕粒子スラリーを浸出スラリーに添加しなかった点以外は、実施例2と同様の操作を行った。振動篩の篩上としてニッケル品位が1.1質量%、マグネシウム品位が7.5質量%の固形分が得られた。振動篩工程における振動篩の篩下の鉱石スラリー、上述した第1分離工程で分離された細粒部の鉱石スラリー(各オーバーフロー)、及び第2分離工程で分離された重比重部の鉱石スラリーは、シックナーにより鉱石スラリー濃縮工程を行った上で鉱石に対する浸出処理を施す浸出工程に供給した。
表1に組成を示したニッケル酸化鉱石をスラリー化し、その鉱石スラリーに対して前処理(第1分離工程、第2分離工程、及び振動篩工程)も粉砕も行わず、浸出工程に供給して浸出処理を行った。このとき、鉱石スラリー化工程に供給した鉱石中のニッケルのうち92%が浸出スラリーの液中に浸出回収された。浸出工程における硫酸消費量は、282kg/乾燥鉱石トンであった。また、最終中和工程の消石灰消費は、44kg/乾燥鉱石トンであった。このように、比較例3では、浸出工程における硫酸使用量、及び、最終中和工程における消石灰使用量が多くなった。
Claims (1)
- 高圧酸浸出法を用いてニッケル酸化鉱石からニッケルを浸出処理して回収するニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法であって、
前記ニッケル酸化鉱石をスラリー化する鉱石スラリー化工程と、
前記鉱石スラリー化工程を経て得られた鉱石スラリーを粒径45μm未満の粒子の割合が10質量%以上30質量%以下である粗粒部と、粒径45μm未満の粒子の割合が前記粗粒部よりも高い細粒部に分離し、該細粒部を前記浸出処理に供給する第1分離工程と、
前記第1分離工程にて分離した前記粗粒部をスパイラルコンセントレータで比重が4.0〜5.0である重比重部と比重が2.7〜3.7である軽比重部に分離し、該重比重部を前記浸出処理に供給する第2分離工程と、
前記第2分離工程にて分離した前記軽比重部を目開きが300μm以上500μm以下である振動篩によって篩上と篩下に分離し、該篩下の鉱石スラリーを前記浸出処理に供給する振動篩工程と、
前記篩上で回収された高マグネシウム含有粒子を、80質量%の粒子の粒径が100μm未満となるよう粉砕する粉砕工程と、を有し、
前記第1分離工程は、
前記鉱石スラリーをハイドロサイクロンに供給して分級分離する分級分離工程と、
前記分級分離工程において前記ハイドロサイクロンにより分級されたアンダーフローをデンシティセパレータに供給して比重分離する比重分離工程と、を有し、
前記比重分離工程後のアンダーフローを前記粗粒部とし、前記分級分離工程後のオーバーフロー及び前記比重分離工程後のオーバーフローを前記細粒部とし、
前記粉砕工程で粉砕された前記高マグネシウム含有粒子を前記浸出処理で排出される硫酸酸性の浸出スラリーに添加することを特徴とするニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法。
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