JP2000512338A - 電気化学システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 電気化学セルを用いて金属の化合物から金属を抽出及び回収するための電気化学装置及びシステムであって、陽極液（１０）は陰極液に、各電解液に浸漬された独立の一組の電極（１３、１４）を通して電気的に接続されており、また導体（１０）により互いに接続されている。明細書は、この原理の商業規模のセルへの応用について及び溶液から、現場で鉱石から、堆積物の状態で及び固定床の鉱石から、陽極セル若しくは分離濾過容器中のいずれかに溶解した精製金属濃縮液から、金属を抽出するためのシステムについて詳細に説明している。また、ニッケル及び銅の抽出及び回収をそれらの酸化物鉱石から行うためのアルカリ性電解液が与えられている。鉱石または残渣から金を抽出するための方法もまた含まれている。

Description

【発明の詳細な説明】電気化学システム 技術分野 本発明は、硫化鉱石、酸化鉱石及び合金からの卑金属及び貴金属の、並びにプ ロセス流中の金属、副生成物及び廃物の、商業規模の電気化学的な抽出及び回収 に関する。発明の背景 本発明の核は、我々のオーストラリア特許No.654774に開示した高い反応速度 並びに個別のアノード室及びカソード室を可能にする電気化学電池の新しいコン セプトにある。本発明は、我々のオーストラリア特許No.654774中の原理を用い た商業規模の装置及びジステムについて詳述する。 本発明は、小規模では充分に機能するがパイロットプラントや商業規模のプラ ントに適用したときには巧く機能しない多くの電解プロセスの事情に取り組むも のである。 従来、酸化及び還元反応を行う電気化学電池は、隔膜によって隔てられたアノ ード室及びカソード室からなり、アノードで生成したイオンは隔膜を通って還元 されるカソードへ移動しなければならない。このプロセスは遅すぎ、不純物がカ ソードにおいて目的の金属と共析出するのを防ぐことが出来ない。従来技術 陽極液を陰極液に連絡する通常の方法は、その２つの溶液に共通の多孔性の隔 膜または膜を通すことである。イオン交換材料やケイ酸ナトリウム含浸隔膜等の 半導体を使用することも.報告されている。この電気または電子接続の方法では 電子回路中で高抵抗となり、反応速度が減少する。 金属の商業的な電解採取は、アノード及びカソードが電解液中に浸り両電極が 約１００ミリメートル離れたセル中で行われる。金属はカソードに析出するが、 アノードの酸化力は酸素の生成によって失われ、それは通常大気から消える。 最近、オーストラリア特許651439（1992年2月12日）が取り扱うＥＭＥＷ電池 が提案され、この電池は直径約１００ｍｍのカソードシリンダー及び中心を通る アノードチューブからなる。この電解セルは、カソードシリンダー中に接して供 給された電解液による流体サイクロン中の乱流の周知の原理を用いている。 ＥＭＥＷ電池は従来方法に比べて電解液をより良く撹拌するが、対立するアノー ド及びカソード反応が同じ容器中で互いに近接して位置するという従来の電解セ ルの基本的な欠点をなおも有する。更に、ＥＭＥＷ電池は回収される金属がすで に溶解している場合にのみ機能する。発明の概要 電気化学電池を機能させるためには、電源を通り電気化学電池自身を通る電子 が移動する完全な閉回路が必要である。本発明では、陽極液と陰極液を下記のい ずれかによって電気的に接続することができる： １．隔膜を通しての溶液接続、 ２．共通の電導性壁を通しての溶液接続、または ３．陽極液及び陰極液に浸漬しかつ導体によって接続した溶液電極を通しての溶 液接続。 従ってある態様では、本発明はアノードセル、該アノードセル中のアノード電 極アセンブリー及び該アノードセル中の第１溶液電極アセンブリー、カソードセ ル、該カソードセル中のカソード電極アセンブリー及び該カソードセル中の第２ 溶液電極アセンブリー、該第１溶液電極アセンブリー及び第２溶液電極アセンブ リー間の電気的接続、該アノード電極アセンブリー及びカソード電極アセンブリ ー間の直流電源、並びに該アノードセルから該カソードセルに金属濃度の高い電 解液を移動する手段及び該カソードセルから該アノードセルに金属濃度の乏しい 電解液を移動する手段を具備する電気化学金属回収装置にあると言える。 本発明の好ましい態様では、第１溶液電極アセンブリー及び第２溶液電極アセ ンブリーは共同してアノードセルとカソードセルとの間に電気電導性の壁を構成 する。 本発明の別の好ましい態様では、第１溶液電極アセンブリーは少なくとも一つ のカーボン製または電導性の電極を具備し、第２溶液電極アセンブリーは少なく とも一つのカーボン製または電導性の電極を具備する。 本発明の好ましいオプションは溶液電極の使用である。なぜなら、この使用に より高い反応速度のための大きな表面積が与えられ、アノード室及びカソード室 を別々の容器に入れることが出来るからである。これは多くの商業プロセスにお いて有利であり、アノード及びカソードでの対立する反応を隔離するのみならず 、金属の析出前に電解液を容易に精製することもできる。 溶液電極の使用により、電気化学プロセスを商業的に広く様々に適用すること が出来る。 本発明の原理は、電気メッキ及びメッキ及び化学プロセス工業にも適用しうる 。 さらに別の態様では、本発明はアンモニア、硫酸アンモニウムまたは塩化アン モニウム、岩塩、抽出すべき金属のイオン、並びに酸化物特にニッケル、コバル ト、及び銅酸化物鉱石からの金属の抽出のために本明細書に開示したいずれかの 電気化学金属回収装置と関連して用いられる他のハロゲン化イオンやホウ素化合 物等の触媒、を含むアルカリ性電解液にあると言える。 さらに別の態様では、本発明は本明細書に開示する電気化学金属回収装置中で の金の回収方法にあると言える。この方法では、金は、金含有材料をタンク内の ｐＨ４ないしアルカリ性の塩水に泥化し、アノードセルから生成される塩素を吸 収するための吸収塔を通過させ、そのようなスラリーを金を溶解させて約７００ のレドックスを維持するように運転されているアノードセルを通過させ、金属濃 度の乏しいスラリーを液体／固体分離ステージを通過させ、新たな鉱石またはよ りポテンシャルの低い液流の添加により金含有溶液のレドックスポテンシャルを 約５００に減少させ、活性炭素上への沈殿または金アノードセルに接続されたカ ソードセル内での電解により金を回収し、金含有量の乏しくなった溶液を泥化タ ンクにリサイクルする、微細に粉砕した鉱石または先行する電気化学システムの 残渣から抽出される。 ここでは本発明を概説するが理解を助けるため次に本発明に係るプロセスの実 験的研究及び本発明の好ましい態様について言及する。実験研究 溶液からの金属の抽出 両端にＰＶＣキャップの付いた内径３５．７ｍｍ、長さ２３０ｍｍの３１６ス テンレス鋼管のカソードセル、並びに溶液電極として８本の外径６．３５ｍｍの 炭素棒及び１本の外径９．５３ｍｍの炭素棒を用いて実験を行った。カソードセ ルの頂部に接続したアノードセルは、アノード電極として８本の外径６．３５ｍ ｍの炭素棒及び１本の外径９．５３ｍｍの炭素棒溶液電極付きの、外径３６．８ ｍｍ×長さ２７０ｍｍのＰＶＣ管であった。電解液は、４９グラムの硫酸銅を加 えた２．５リットルの脱イオン水であり、ｐＨ２．５の酸性とした。ポンプによ って電解液はカソードセルを通り、次いでアノードセルへ１分当り約９．５リッ トルで循環し,た。温度は３３℃〜３７℃であった。 最初の試験は、溶液を通じて生じる電気的接続というよりも銅線によって接続 した溶液電極を用いた陰極液と陽極液の接続の原理を実証するために行った。 結果は： 溶液電極を接続したときには、電池電流が相当増加したことが分かる。電流増 加速度は電圧に伴って増加したが、６．００ボルト以降は増加速度は減少した。 これらは本コンセプトを発展するのに重要な観察である。 同じ装置構成(set-up)及び銅線によって接続した溶液電極を用い、３．３ボル トでほぼ３時間両セル中に電流を流した。銅シートがカソードに析出し、結果は 下記の通りであった： カソードに析出した銅の重量は、最初の試験中に析出した銅を含め１１．８グ ラムであった。２価の銅のファラデーの法則を用いたところ、電解液の分析に基 づく電流効率は約９９．９５％の電流効率であった。 この実験は、導体によって接続した溶液電極を用いた陰極液と陽極液の接続の 原理、及び金属がカソードに析出することを実証した。また、本発明の電気化学 電池は電解液中の金属濃度が非常に低くとも高い電流効率で作動できることも分 かる。銅−コバルト硫化物濃縮物を溶解する実験 資源が限られ、また、熱い腐食性スラリーを扱う小さなポンプが利用できなか った為、この実験を行うのは困難であった。 本装置のアノードセルは、アノード用に７本の外径１９ｍｍ×長さ６１０ｍｍ の半円形の炭素棒、及び互いに隣り合って丸くなる様に配置した同様数の溶液電 極を取り付けた、内径１１５ｍｍ×長さ６２５ｍｍのポリプロピレン管アノード から成るものであった。熱い湿った空気を底にポリプロピレンフィルター布を通 して１分当り６リットルの割合で導入した。シリカ管ヒーターを取り付けたカソ ードセルは、循環竪穴(well)及びスタンドに載せた種々のスピードの電気ドリル によって駆動するガラス製プロペラを取り付けた、２つの区画９０ｍｍ×２００ ｍｍ×２３０ｍｍの深いポリ−プロピレン箱から成るものであった。カソードは 、４枚の６０ｍｍ×浸漬長さ２００ｍｍ×厚さ１．０ｍｍの３１６ステンレス鋼 板であった。溶液電極は、このカソード板の各々の間に一列に配置した６０本の 外径６．３５ｍｍの炭素棒であった。４つのシリカ管ヒーター付きの直径４００ ｍｍのポリプロピレンコーン(cone)を、沈殿分離装置(thickener)としてアノー ドセルとカソードセルの間で用いた。操作温度が８５〜９０℃であったので、全 ての装置を断熱した。 この実験では３０．４％銅、０．０９６％コバルト硫化物濃縮物を４７４グラ ム使用した。電解液はリットル当り約１５グラムの銅を含む酸性岩塩硫酸銅溶液 であった。ｐＨは２．５０未満に保持した。実験の間、沈殿分離装置の下層流と カソードセルの流出量はアノードセルへポンプされた。残渣スラリーはアノード セルから沈殿分離装置へ流出した。沈殿分離装置の流出量はカソードセル中へ絶 えず流れ込んだ。陰極液はカソードセルの一定レベルの管から流れ、アノードセ ルへポンプされた。 前記試験に関するデータは以下のとおりであった。 前記試験を実施中、沈殿濃縮装置の必要とされるポンプ流速は非常に小さいこ と、および微細な硫化物並びに反応生成物が陰極槽にあふれ出ることが確認され た。前記試験後、沈殿濃縮装置の斜面、陰極、スラリーポンプおよびパイプに、 固形物が沈殿していることが確認された。反応に加わっていない相当量の固形物 があった。 この試験的なハンディキャップを心に留めておくと、６０．１９パーセントの 銅および３４．２４パーセントのコバルトが抽出されたに過ぎなかった。濃縮物 から抽出された２価の銅を基準とした電流効率は、５０．６８％に過ぎなかった 。沈殿した銅は９９％の銅と２５ｐｐｍのコバルトを含有していた。 この試し実験は本発明の電気化学装置が陽極上の固形物を溶かし、陰極上に金 属を沈殿させるという原理を説明している。この概念の重要な変数(variables) を確認したり、システムを最も最適化するためには、より大きな設備が必要であ る。電解液は別として、電極間の間隔、電極の形並びに電流密度が、装置の効率 にとって重要であることは明らかである。 本発明の電解槽と、先行技術の欄で議論したイー・エム・イー・ダブリュー （ＥＭＥＷ）電解槽との違いを検査するために、本発明の電解槽に用いられるも のと同じ内径３５．７ｍｍ、長さ２３０ｍｍの３１６エスエスチューブ(SStube) および、エスエスチューブの中心を通る陽極として外径９．５３ｍｍの炭素棒を 使用して、硫酸銅溶液を用いて平行して試験を行った。試験のデータおよび結果 は以下のとおりである。 これらの結果は、本発明の装置が、溶液中に溶解する金属をより低濃度になる まで、かつより低いエネルギー消費およびより高い電流効率で抽出できることを 示している。 図面の簡単な説明 図１は、陽極槽と陰極槽との間に隔板または電導性壁を配置した、本発明の電 気化学装置の概略図であ.る。 図２は、陽極電極と陰極電極との間に、溶液電極および電気接続を配置した、 本発明の電気化学装置の概略図である。 図３Ａおよび図３Ｂは、本発明の電気化学装置の具体例を示している。 図４Ａ、図４Ｂおよび図４Ｃは、本発明の電気化学装置の代わりの具体例を示 している。 図５Ａおよび図５Ｂは、本発明の電気化学装置の陽極槽の１具体例を示してい る。 図６は本発明の電気化学装置の陽極槽の代わりの具体例を示している。 図７Ａ、図７Ｂおよび図７Ｃは、本発明の電気化学装置の陰極槽の１具体例の 様々な図を示している。 図８は、本発明の電気化学装置の陰極槽の代わりの具体例を示している。 図９Ａおよび図９Ｂは、本発明の電気化学装置の代わりの具体例を示している 。 図１０Ａ、図１０Ｂ、図１０Ｃ、図１０Ｄ、図１０Ｅおよび図１０Ｆは、様々 な金属抽出の状況を表した本発明の電気化学装置の代わりの具体例を示している 。 図１１は、特に金の抽出用に適した、本発明の電気化学装置の代わりの具体例 を示している。 図面の詳細な説明 図１および図２は、陽極液と陰極液が電気的に接続されるという本発明の原理 を説明するために提出されている。 図１は、陽極槽と陰極槽との間に電導性壁を利用した、本発明の電気化学装置 の概略図である。タンク１は電気電導性壁２によって陽極槽３と陰極槽４に分け られている。陽極５は陽極槽３中にあり、陰極６は陰極槽４中にある。第一溶液 電極および第二溶液電極は共に電導性壁２によって形成される。濃縮電解液用流 出路７は、陽極槽から陰極槽へと設けられ、流出路８は廃電解液用または消耗し た電解液用として、陰極槽から陽極槽へと設けられる。直流電源９は陽極５と陰 極６の間を接続している。陽極槽の内側や、その外側の別個の容器内において金 属が溶解するにもかかわらず、濃縮電解液は常に陰極槽へと流れていく。 図２は、溶液電極および陽極電極と陰極電極との間に電気接続を利用した、本 発明の電気化学装置の概略図である。この具体例において、陽極槽１０および陰 極槽１１は分離しており、陽極槽中の第一溶液電極１３と陰極槽１１中の第二溶 液電極１４との間に、電気接続１２によって溶液の電気接続が設けられる。濃縮 電解液用流出路１５は、陽極槽から陰極槽へと設けられ、流出路１６は廃電解液 用または消耗した電解液用として、陰極槽から陽極槽へと設けられる。直流電源 １７は陽極１８および陰極１９の間に接続されている。陽極槽１０においてまた は陽極槽１０と陰極槽１１の間にある別個の浸出容器において、金属の溶解が起 こり得る。 本発明の電気化学装置に適した、市販されている様々な大きさの陽極槽および 陰極槽は、陽極液と陰極液を電気的に接続するという概念を用いることができ、 以下にこのような陽極槽および陰極槽を列挙する。 本発明の小さな円筒形の電気化学装置は、溶液から金属を抽出する小さな流れ に適している。このような流れは、野積み浸出(heap leaching)または現場浸出( in-situ leaching)などの作用や、精製装置およびプロセスプラントのプロセス 流から生じうる。 図３Ａおよび図３Ｂは、小さいサイズのプロセスに適した本発明に係る電気化 学装置の配列を示している。 図３Ａには、陰極槽２０が示され、ここで供給溶液から金属粉が形成される。 溶液電極２１は中心にあり、陰極ボタン２２は、非電導性円筒状タンク２４に埋 め込まれている。供給溶液は、入口管２５を通って接線方向に一端に送り込まれ 、陰極ボタン２２上に金属が沈殿しながらかつ、放出装置２７を用いて規則的に 放出されかつボートぎり(auger)のような抽出器２８を用いてシリンダーの底か ら回収され得る樹脂状結晶を形成しながら、出口管２６を通ってもう一端から排 出される。代わりの配列においては、金属プレート沈積物はまた、円筒壁２４と して仕上げプレート陰極（finished plate cathode）を用いて生成し得る。この ような陰極プレート２４は、プレート沈積物を簡単に取り除くために、対向して 配置された２つの垂直な絶縁体（非図示）を有していてもよい。 中心を通る溶液電極３２と円筒状外側プレート陽極３１とからなる陽極槽３０ に貧溶液(lean solution)が通される前に、これらの陰極槽をいくつか連続して 連絡させてもよい。供給溶液は、入口管３３を通って接線方向に一端に送り込ま れ、出口管３４を通ってもう一端から排出される。この溶液は、連続したいくつ かのこれら陽極槽を通って流れてもよい。直流電源３５は、陽極３１と陰極２２ との間に電位を与える。 接線方向の供給による十分な攪拌は通常、小さい直径のシリンダーに抑えられ る。これが接線方向の供給概念の限界であり、これは電解液の流速が小さい場合 は一層悪くなる。 図３Ｂには代わりの具体例が示され、ここで図３Ａに示された構成要素と同じ 機能を有するものは、同じ番号を付してある。かかる具体例において、陰極区域 および陽極区域それぞれに循環チューブ３６が加えられかつ、それぞれの電解槽 （セル）に流れを生じさせるために攪拌器３７が使用される。循環チューブ３６ は、溶液電極２１および３２それぞれの働きをする。 この電気化学装置は、一日に約１〜１０トンの金属を生成するプラント用に用 いてもよい。典型的には、それぞれの電解槽の直径は２００〜５００ミリメート ルで、長さは２〜３メートルの範囲で良い。 本発明のその他の具体例の電気化学装置の陰極槽または陽極槽のどちらかに適 した、大きな円筒状電解槽が図４Ａおよび図４Ｂに示され、一日に１０トンを超 える金属を製造するプラントとしてより大きな容量のためのより大きな活性領域 を提供する。 この電解槽は環状体を含み、ここで外側表面４０は陰極壁または陽極壁をもた らし、内側壁４１はそれぞれの溶液電極をもたらす。別の陰極または陽極として 働く別の内側リング（非図示）をつけ加えて、さらに電解槽の容量を増大させる ことも可能である。接線方向入口４２および接線方向出口４３を設けて、電解槽 において乱流および良好な混合を生じさせてもよい。非電導性ふた４４が電解槽 において用いられ、電気接続が陽極／陰極および溶液電極に与えられる。 典型的には、この電解槽の直径を１〜３メートル、深さ約１．５〜３．０メー トルとしてもよい。金属粉または金属プレートを製造してもよい。プレート沈積 物を簡単に取り除くために、プレートが生成された場合、垂直の絶縁体を陰極に 取りつけてもよい。 図４Ｃは、陽極槽または陰極槽でもよい電解槽の配列を示している。円筒状外 側壁４５はそれぞれ陰極または陽極として働き、循環チューブ４６は各溶液電極 として働く。駆動軸４８によって駆動される攪拌器４７は、電解槽内において循 環を維持する。電解液は入口４９を通って入り込み、出口４９ａから出て行く。 この形式のセル設計は小さなまたは大きな流速の電解液に用いられるであろう 。 図５ＡおよびＢは中央循環チューブ５５をスラリーの取扱のため下へ伸ばして いるシャフト５４により運転されるインペラー５６による機械的な攪拌機能が備 わった円筒状の陽極セル５０を示す。溶液電極５２および陽極５３は陽極セル中 へ伸びている。電極ロッドが示されているが、溶液電極および陽極として適当な 導電材料の同心円の板または網を用いることも可能である。熱い空気がインペ ラーシャフト５４を通して加熱のためと反応に加担するため供給される。固体が 十分に細かな用途では、攪拌の為に空気のみを用いることも可能であり、この空 気はタンクの底の細かな目の網を通して供給される。タンクはプラスチックまた はガラス繊維のような非導電性の材料で作られてよい。 このタイプの陽極セルは一般的に一日あたり金属が１００トン以上の大きなプ ラントで用いられ、電圧を下げる配列(step down arrangement)では直列に結合 されれば良い。これらは直径約４．０から８．０ｍそして６．０から１０．０ｍ の高さを持てる。 ある工程に於ては、陽極セルに導入されたスラリーの固体と電極の間の接触は 望ましくないかまたは有害である。図６は固体が電極と接触してない陽極セルを 示している。陽極は溶液に働きそして固体と溶液の間で反応が起こる。 陽極セルは１階層的に重なった三ゾーンを有するタンク６０を含む。一番下の スラリーゾーン６１は攪拌器６２によりスラリーが攪拌されるスラリーの反応ゾ ーンである。空気またはガスが中空の攪拌シャフト６６を通して加熱とスラリー 反応ゾーンのスラリーと反応するため供給される。スラリー６３は供給チューブ ６４を通って電解溶液６７と共にスラリーゾーン６１へ供給される。循環パイプ ６５はスラリーゾーン６１から供給チューブ６４へ伸びて取り付けられ、そして スラリーがチューブ６４への流れによりそのチューブの中へ引き込まれそして再 循環されるような角度で曲がっている。 スラリーゾーンの上にはスラリー中の固体が金属濃度の高い電解溶液から分離 される離脱ゾーン６８がある。残渣スラリーは離脱ゾーン６８から除去パイプ６ ９を通して取り除かれる。 本態様の離脱ゾーン６８は円錐台(frustoconical)形状でありその為スラリー の流れは固体と溶液の分離を助けるためゆっくりとなる。 最上部の電解ゾーン７０において、スラリーと反応した電解溶液が陽極７１及 び溶液電極７２の間へ供給される電気電位により酸化される。電解ゾーン７０に は複数の陽極７１および溶液電極７２がある。オーバーフローの樋７３が、酸化 され濃厚となった電解溶液を陰極セル（図示されてない）へ取り除く為電解ゾー ン７０の最上部に取り付けられている。 この実施例による陽極セルの配列は直列に配置されそして有利さは電解溶液に 対し逆流で固体を移動させることであり、これは残渣の中の金属のより低い値と 電解溶液中での金属のより高い選択となる。 大きなプラントほど大容量の陰極セルを必要としそして図７に示されているよ うな立方体のセルがこれを提供する。そのようなセルの図７Ａは平面図であり、 図７Ｂは正面図そして図７Ｃは側面図である。 この実施例では陰極セル８０は攪拌器８３により与えられる機械的攪拌を有効 に用いるため中央循環通路(central circulation trough)８２の両側に配置され た数多くの個別セル８１を含む。それぞれの個別セル８１は金属板陰極８５を有 しておりそして溶液電極８６により個別セルをそのすぐ隣りの個別セルから隔て ている。陰極セル中の電解液の流れは本来中央循環通路を下に向かってでありセ ルの底で広がりどちらの側でもそれぞれの個別セルを上に向かって流れ、そして そこでセルの上端を越しそして中央循環通路を下へ戻る。新しく酸化され濃縮さ れた電解質溶液がセルに供給されそして薄い還元された電解溶液はセルから取り 除かれる。 この実施例に於ては金属は陰極上に金属板として電着する。金属板製品は金属 加工工業では望ましい選択である。ステンレススティール陰極素材板および従来 のはぎ取り機がこれらのセルと共に用いられるであろう。 大きな表面積の陰極が溶液からまたは廃液流から低い濃度の金属を除去するの に必要とされる。銅の工場では、銅の電着前に少量の銀の除去が高品質の電解銅 を生産するのに重要である。図８に示されたような流動床陰極は非常に大きな陰 極面積を与えるであろう。 陰極セルは非導電性のタンク９０を含む。酸化され濃縮された電解溶液がタン ク９０の底にパイプ９１を通して供給され、そして微細な金属粉末がタンク９０ の側面にライン９２を通して供給される。金属粉末はシャフト９５により運転さ れる攪拌器９４により懸濁状態に保たれる。金属濃度の乏しい電解溶液はタンク ９０の上部の回りのオーバーフロー樋９６からライン９７へ取り除かれる。陰極 ９８および溶液電極９９は流動化された金属粉末の中へ下へ伸びている。 金属粉末はタンクからライン１００で取り除かれそしてスクリーン１０１でふ るい分けられる。粗い金属生成物９３はスクリーン１０１の上部から製品として 取り除かれ、中位の大きさの粉末はライン１０３により粉砕器１０２へ供給され そして細かな物は陰極タンクへ再循環される。粉砕器１０２からの粉砕された生 成物は再びふるい分けするためスクリーン１０１へライン１０５で戻される。 この流動床の他の実施例では、流動化された金属粉末を含有するタンク９０の 下の部分は伝導体となり得そして溶液電極９９が流動床へ伸びて入り込んでいる 時のみ陰極として働く。 実際に、この実施例のいくつかの流動床陰極は直列で運転されそして金属生成 物に対し一つのスクリーン１０１および粉砕器１０２で役に立てられる。 図１に図示されているような型の隔膜型電気化学装置は図９に示されているよ うに複数の陽極セルおよび複数の陰極セルを持ち得る。図９Ａは平面図でそして 図９Ｂは正面図である。 図９Ａおよび図９Ｂに示されている隔膜型装置１１０はそれぞれが陰極１１５ を有する陰極セル１１４の中で陰極溶液に浸っている立方体の隔膜袋１１２の中 にある陽極１１１を有する。 濃厚溶液がライン１１６により陰極部１１７へ導入され陰極１１５を通過して 陰極セルを移動する。金属は陰極１１５へ電着する。ライン１１８を通って陰極 セルから引かれた希薄溶液はスラリー準備ステージ１２０で新たなスラリーを準 備するのに用いられそしてこの目的の為にスラリーを含有する物の応用としてラ イン１２１からの微細鉱物の濃縮物と混合される。溶液のみの用途では、希薄溶 液は堆積物の濾過のような工程に送られる前に酸化される陽極部へ送られる。ス ラリーは各段階で酸化されながら陽極セル１１２を下方へ通過する。濾された残 渣スラリーはライン１２２によりいかなる残りの反応も起こせる反応容器１２３ へ取り除かれる。このスラリーはその後、液／個分離ステージ１２４へ送られる 。固体はライン１２５を通って残渣へ送られそして濃縮された電解溶液はライン １１６を通って陰極部へ移動される前に溶液精製ステージへ送られる。 陰極部１１７の陰極溶液の水準は隔膜袋内の隙間が詰るのを避けるよう個々の 隔膜袋１１２でのスラリーの水準よりわずかに高いことが好ましい。 図９は隔膜セルが立方体状の場合を示しているがしかし円柱状の陽極セルが円 柱状の陰極セルへ結合されそしてこれらのグループが直列または並列に連結され ることももまた可能である。 この装置は溶液のみまたは溶液およびスラリーの処理に使用できる。電解液 いくつかのタイプの電解液が本発明の電気化学的装置で使用できる。これらは 水性の、有機のまたは半有機、酸性のまたはアルカリ性であろう。これら溶液の いくつかは、 １．第二鉄イオン存在または非存在での酸性化した金属硫酸塩水溶液 ２．金属イオンおよび第二鉄イオンの存在での酸性化した塩化ナトリウム溶液 。 ３．上記２項と同様な電解液しかし臭素および塩素のより強力な酸化体混合物 を生成する為の臭素のような他のハロゲン化物と共に。 ４．シアン化物錯体の存在するアルカリ電解液、主に金または銀の抽出用。 我々の研究室での実験研究によれば、酸性の電解液は酸化ニッケルを含有する ラテライト鉱石のような酸化物鉱石に対しては理想的でない。電解液の適切なpH を維持する為の酸の消費が多くなり工程の制御が難しくなる。 以下のアルカリ性電解液はある硫化物鉱石用に用いられるようこの発明に包含 されるがしかしニッケルまたは銅の酸化物鉱石と共により多く用いられる。 １．岩塩および金属イオンと共にアンモニアー硫酸アンモニウム ２．岩塩および金属イオンと共にアンモニアー塩化アンモニウム これらのアルカリ性電解液は硼素化混合物のような触媒やまたは他の臭素のよ うなハロゲン化物を含有しててもよい。貴金属の抽出のようなある反応では陽極 に酸素を必要とする。 硫酸アンモニウムを用いたニッケル酸化物鉱石についての反応の例は、 陽極反応 （１）ＮｉＯ＋（ＮＨ₄）₂ＳＯ₄＋Ｈ₂Ｏ→ＮｉＳＯ₄＋２ＮＨ₄ＯＨ （２）ＮｉＳＯ₄＋８ＮＨ₄ＯＨ→Ｎｉ（ＮＨ₃）₆Ｈ＋（ＮＨ₄）₂ＳＯ₄＋７Ｈ₂Ｏ ＋1/2Ｏ₂ 陰極反応 （３）Ｎｉ（ＮＨ₃）₆ ⁺⁺＋２ｅ＋６Ｈ₂Ｏ→ＮｉＯ＋６ＮＨ₄ＯＨ 似たような型の反応が酸化銅または炭酸塩鉱石からの銅の抽出について仮定で きる。 これらのアルカリ性電解液はアルカリ性成分が陰極で再生され、その結果薬品 の消費は理論上ゼロとなるので好ましい。アルカリ性電解液は鉄やビスマスのよ うな不純物もまた溶液から取り除く。 本発明の電気化学的装置は状況の範囲内で商業規模で溶液からまたは金属鉱石 および混合物から金属を抽出するのに用いることができる。 これらは図表として図１０Ａから図１０Ｆに示されている。用いるセルは隔膜 型セルを用いた図９の溶液電極を用い図３から図８で説明するどのセルでも良い 。 図１０Ａは溶液からの金属イオンの除去を示している。これは銅のような金属 を含有する製造工場の廃液または鉱山からの液体のような液体の流れから金属イ オンが除かれる最も単純なシステムである。 金属イオン含有溶液がライン１３１を通じてカソードセル１３０に供給され、 金属の枯渇した溶液は次いでライン１３４を経てアノードセル１３３に移され、 一方金属沈殿がライン１３５を通じて取り除かれる。電気的溶液接続１３６はカ ソードセル１３０とアノードセル１３３との間に設けられる。 もしも、広いカソード領域が要求される場合、流動床カソードセルを使用し得 る。 図１０Ｂは、現場鉱石からの金属の回収を示す。しばしば、環境的または経済 的理由により、低層または深部沈殿から金属を抽出する唯一の手段は図１０Ｂに 示されるように現場での浸出によるものである。 再生成した浸出溶液はライン１４１を通じて地下に通され、破砕された地下鉱 石体１４０へ浸透し、そして高濃度溶液はライン１４２を通じて地表に運ばれ、 精製ステージ１４４で、適宜ｐＨ調節、溶剤抽出またはセメンテーションのよう な手段で精製される。幾らかの溶液１４２はアノードセルにバイパスされ、 １４１において要求される金属イオン濃度を維持してもよい。 金属イオン含有高濃度溶液はライン１５１を通じてカソードセル１５０に供給 され、金属の枯渇した溶液は次いでライン１５３を経てアノードセル１５２に移 され、一方金属沈殿がライン１５５を通じて取り除かれる。電気的溶液接続１５ ６はカソードセル１５０とアノードセル１５２との間に設けられる。 溶液中の金属はカソードで回収され、そこでは酸電解液において酸が生じ、あ るいは、もしもアンモニア電解液が使用されればアンモニアが、アルカリシアン 化物電解液が使用されればシアン化物イオンが生じる。還元された溶液はアノー ドに供給され、そこで鉄（II）および銅（Ｉ）イオンのような活性イオンは（も しも存在すれば）酸化され、それによって活性浸出剤を再生成する。 このシステムは低品位の銅鉱石現場での浸出において、重要な利益を提供する ものである。これらの沈殿物は通常、より地表近くでそしてより酸化された野積 み浸出された鉱石よりも、黄銅鉱のような主要な硫化銅を含んでいる。このシス テムを使用する酸性化した岩塩硫酸銅／硫酸第２鉄は、酸のみがカソードで再生 成されて事実上前記主要な硫化物がそのまま残る従来の方法よりも効果的である 。水性岩塩硫酸銅／硫酸第２鉄電解液を使用したこのシステムにおいて、以下の 反応が提案される。 カソードにおいて、 （４）ＣｕＳＯ₄＋２ｅ→ＣＵ＋Ｈ₂ＳＯ₄ アノードにおいて、 （５）２Ｆｅ（II）−２ｅ→２Ｆｅ（III） （６）２Ｃｕ（Ｉ）−２ｅ→２Ｃｕ（II） 現場鉱石沈殿において、 （７）ＣｕＦｅ₂Ｓ＋３Ｃｕ（II）→４Ｃｕ（Ｉ）＋Ｆｅ（II）＋２Ｓ （８）ＣｕＦｅ₂Ｓ＋２Ｃｕ（Ｉ）→ＣｕＳ＋Ｃｕ₂Ｓ＋Ｆｅ（II） （９）ＣｕＳ＋Ｆｅ（III）→Ｃｕ（Ｉ）＋Ｆｅ（II）＋Ｓ このシステムは、炭酸銅または酸化物鉱石沈殿のために、酸性化岩塩硫酸銅溶 液またはアンモニアー硫酸アンモニウム溶液を使用した、低品位の硫化銅鉱石現 場での経済的な浸出として最大の期待を提供するものである。抽出はハライドハ レックス［halide halex］または硼酸のような触媒の使用により加速される。 野積みや集積物からの銅の抽出は５０年代後半にブルーバードマイン(Bluebir d mine)が最初に確立して以来、一般的なものとなっている。金の野積み浸出も また現在騰貴の傾向を見せている。バクテリアを使用するまたはしない硫酸銅水 溶液をリキジビアント［the lixiviant］という。溶剤抽出は、高純度の銅カソ ードが電解採取によって製造される純粋な電解液の中に銅を抽出するのに使用さ れる。そのような従来技術のシステムではアノードの酸化力は酸素が大気中に失 われるために消耗し、溶剤抽出ステージでは酸のみが再生成される。この従来の システムは、もしも野積み中の銅鉱物が酸化物または二次生のものである場合に は十分に良く機能する。 図１０Ｃは、野積みや集積物からの金属バリューの抽出を示す。図１０Ｃに示 されるシステムは、アノードにおいて第１鉄イオンの第２鉄イオンへの酸化によ る更なる浸出力を提供し、天然銅および輝銅鉱のような二次生の銅鉱物の溶解を 助ける。要するに、このアノードは第２鉄イオンが生成される幾つかのバクテリ ア工程の機能に取って代るであろう。 再生成された浸出溶液はライン１６０を通され、鉱石の野積みまたは集積物１ ６１を通じて浸透され、高濃度溶液はライン１６２を通じて収集され、精製ステ ージ１６４で適宜、ｐＨ調節、溶剤抽出またはセメンテーションのような手段で 精製される。幾らかの溶液１６２はアノードにバイパスされ、溶液１６０におい て要求される金属イオン濃度を維持する。 金属イオン含有高濃度溶液はライン１６２を通じてカソードセル１６５に供給 され、金属の枯渇した溶液は次いでライン１６７を経てアノードセル１６６に移 され、一方金属沈殿がライン１６８を通じて取り除かれる。電気的溶液接続１６ ９はカソードセル１６５とアノードセル１６６との間に設けられる。 現在、溶液から第１銅イオンを抽出するための溶剤は未だ開発されていない。 もしも、岩塩硫酸銅／硫酸第２鉄水溶液が図１０Ｃに示す工程で使用されたら、 アノードセルの後ろに配置されるであろう溶剤抽出ステージのために第２銅イオ ンが生成されるべくアノード及びカソードセルの位置は入れ替えられる。 小規模な銅プラントのために、本発明に係る小さな円筒状セルを使用した場合 には、溶剤抽出ステージ無しで十分に純粋な銅カソードを製造することが可能と なるかもしれない。このような条件は各々の応用を試験することにより確立して もよい。 図１０Ｄは、微細鉱物または合金からの抽出を示す。微細鉱物または合金は、 空気／酸素１７１および熱が加えられる本発明に係るアノードセルにおいて最も 浸出される。撹拌１７２は機械的または空気により提供される。幾らかの溶液１ ７３が精製前にアノードセルにバイパスされアノードセル１７０における活性イ オン強度を維持する。一組のアノードセル１７０およびカソードセル１７４並び にアノードセルの後にアノード反応を完了するための反応コンテナ１７５を設け てもよい。アノードセルとカソードセルの間の精製は、濃縮器とフィルターまた はフィルターのみを使用した液体／固体分離を含んでもよい。また、精製は、溶 剤抽出や、卑金属、鉄、ビスマス、カドミウムのような不純物を除去するための ｐＨ調節、セメンテーション、電解、イオン交換等の如何なる従来の方法を含ん でもよい。 図１０Ｅは、鉱石からの金属抽出用固定床システムを示す。固定床システムは 中間品位鉱石を処理するのに好適である。鉱石１８１は一般的に野積み抽出より も細かく破砕され、大きい立方体または円筒状のコンテナ１８０内に置かれる。 電解液１８２はコンテナを浸し、破砕した鉱石１８１を通じて流れる。幾らかの 電解液１８８はアノードにバイパスされ、残りは上述した野積み浸出操作におけ るのと同様にカソードおよびアノードステージの中を通る前に精製ステージ１８ ３で精製される。電気的接続１８４はアノードセル１８５およびカソードセル１ ８６内の溶液電極に接続する。金属はライン１８７を通じて回収される。 図１０Ｆは、分離スラリー容器システムを示す。このシステムは固体が早く浸 出する場合に好適である。このシステムは間欠的運転であっても連続運転であっ てもよく、１または２〜３のスラリー容器１９０を有してもよい。連続的工程に おいては、新しい固形原料が第１の浸出器に連続的に加えられる。精製方法およ びカソードおよびアノードステージは、図１０Ｄに記載されているのと同じであ る。浸出されたスラリーはカソードセル１９３へ進む前に、最初に固体液体分離 １９１を、次いで精製１９２を経由する。枯渇した電解液はスラリー器１９０で 再使用される前にアノードセル１９４内で再生成される。電気的接続１９５はア ノードセル１９４およびカソードセル１９３内の溶液電極を接続する。金属はラ イン１９６を通じて回収される。 図１１は、金鉱石または本発明の電気化学装置を適用した銅濃縮液残渣から夫 々金を抽出するための金抽出工程を示す。多くの硫化銅濃縮液は、銅と共に能率 的に回収されるべき、かなりの金を含有している。金は、電解液の酸化還元電位 (redox potential)が甘汞電極に比して約５００までしか上がらないため通常の 電気化学系では抽出されない。金を溶解するには酸化還元電位は７００以上に上 げられなければならない。 図１１において微細金鉱石または浸出銅濃縮液残渣２００は泥化器２０１にて ｐＨ４以上で塩水電解質で再泥化される。次いで、このスラリーは密閉アノード セル２０３から収集された塩素がライン２０９を経て供給されている吸収塔２０ ２へ供給される。幾らかまたは総ての塩素は吸収塔の代わりに泥化器２０１に供 給されてもよい。各アノードセルはアノード２０６と溶液電極２０７を有する。 このアノードセル２０３は、以下のように金を溶解する少量の塩素を生成するの に十分に高い電圧で運転される。 （１０）Ａｕ＋３／２Ｃｌ₂→ＡｕＣｌ₃ 酸素または空気は金の酸化を補助するために要求されてもよい。金を回収する ために、溶液は液体／固体分離ステージ２０５で濾過され、金溶液電位は新しい 鉱石または低電位の液流を加えることにより約５００まで低減される。次いで、 金は活性炭上または金アノードセルと電気的に接続しているカソードセル２０４ で析出してもよい。金はライン２０８を通じて回収される。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成９年５月６日（１９９７．５．６） 【補正内容】 図１０Ｃは、野積みや集積物からの金属バリューの抽出を示す。図１０Ｃに示 されるシステムは、アノードにおいて第１鉄イオンの第２鉄イオンへのおよび第 １銅から第２銅への 酸化による更なる浸出力を提供し、天然銅および輝銅鉱のよ うな二次生の銅鉱物の溶解を助ける。要するに、このアノードは第２鉄イオンが 生成される幾つかのバクテリア工程の機能に取って代るであろう。 再生成された浸出溶液はライン１６０を通され、鉱石の野積みまたは集積物１ ６１を通じて浸透され、高濃度溶液はライン１６２を通じて収集され、精製ステ ージ１６４で適宜、ｐＨ調節、溶剤抽出またはセメンテーションのような手段で 精製される。幾らかの溶液１６２はアノードにバイパスされ、溶液１６０におい て要求される金属イオン濃度を維持する。 金属イオン含有高濃度溶液はライン１６２を通じてカソードセル１６５に供給 され、金属の枯渇した溶液は次いでライン１６７を経てアノードセル１６６に移 され、一方金属沈殿がライン１６８を通じて取り除かれる。電気的溶液接続１６ ９はカソードセル１６５とアノードセル１６６との間に設けられる。 現在、溶液から第１銅イオンを抽出するための溶剤は未だ開発されていない。 もしも、岩塩硫酸銅／硫酸第２鉄水溶液が図１０Ｃに示す工程で使用されたら、 アノードセルの後ろに配置されるであろう溶剤抽出ステージのために第２銅イオ ンが生成されるべくアノード及びカソードセルの位置は入れ替えられる。 小規模な銅プラントのために、本発明に係る小さな円筒状セルを使用した場合 には、溶剤抽出ステージ無しで十分に純粋な銅カソードを製造することが可能と なるかもしれない。このような条件は各々の応用を試験することにより確立して もよい。 図１０Ｄは、微細鉱物または合金からの抽出を示す。微細鉱物または合金は、 空気／酸素１７１および熱が加えられる本発明に係るアノードセルにおいて最も 浸出される。撹拌１７２は機械的または空気により提供される。幾らかの溶液１ ７３が精製前にアノードセルにバイパスされアノードセル１７０における活性イ オン強度を維持する。一組のアノードセル１７０およびカソードセル１７４並び にアノードセルの後にアノード反応を完了するための反応コンテナ１７５を設け てもよい。アノードセルとカソードセルの間の精製は、濃縮器とフィルターまた はフィルターのみを使用した液体／固体分離を含んでもよい。また、精製は、溶 剤抽出や、卑金属、鉄、ビスマス、カドミウムのような不純物を除去するための ｐＨ調節、セメンテーション、電解、イオン交換等の如何なる従来の方法を含ん でもよい。 図１０Ｅは、鉱石からの金属抽出用固定床システムを示す。固定床システムは 中間品位鉱石を処理するのに好適である。鉱石１８１は一般的に野積み抽出より も細かく破砕され、大きい立方体または円筒状のコンテナ１８０内に置かれる。 電解液１８２はコンテナを浸し、破砕した鉱石１８１を通じて流れる。幾らかの 電解液１８８はアノードにバイパスされ、残りは上述した野積み浸出操作におけ るのと同様にカソードおよびアノードステージの中を通る前に精製ステージ１８ ３で精製される。電気的接続１８４はアノードセル１８５およびカソードセル１ ８６内の溶液電極に接続する。金属はライン１８７を通じて回収される。 図１０Ｆは、鉱物スラリーまたは金属合金用の分離浸出容器システムを示す。 このシステムは固体が早く浸出する場合に好適である。このシステムは間欠的運 転であっても連続運転であってもよく、１または２〜３の浸出容器１９０を有し てもよい。連続的工程においては、新しい固形原料が第１の浸出器に連続的に加 えられる。精製方法およびカソードおよびアノードステージは、図１０Ｄに記載 されているのと同じである。浸出された材料はカソードセル１９３へ進む前に、 最初に固体液体分離１９１を、次いで精製１９２を経由する。枯渇した電解液は浸出 器１９０で再使用される前にアノードセル１９４内で再生成される。電気的 接続１９５はアノードセル１９４およびカソードセル１９３内の溶液電極を接続 する。金属はライン１９６を通じて回収される。 図１１は、金鉱石または本発明の電気化学装置を適用した銅濃縮液残渣から夫 々金を抽出するための金抽出工程を示す。多くの硫化銅濃縮液は、銅と共に能率 的に回収されるべき、かなりの金を含有している。金は、電解液の酸化還元電位 （redox potential）が甘汞電極に比して約５００までしか上がらないため通常 の電気化学系では抽出されない。金を溶解するには酸化還元電位は７００以上に 上げられなければならない。 図１１において微細金鉱石または浸出銅濃縮液残渣２００は泥化器２０１にて ｐＨ４以上で塩水電解質で再泥化される。次いで、このスラリーは密閉アノード セル２０３から収集された塩素がライン２０９を経て供給されている吸収塔２０ ２へ供給される。幾らかまたは総ての塩素は吸収塔の代わりに泥化器２０１に供 給されてもよい。各アノードセルはアノード２０６と溶液電極２０７を有する。 このアノードセル２０３は、以下のように金を溶解する少量の塩素を生成するの に十分に高い電圧で運転される。 （１０）Ａｕ＋３／２Ｃｌ₂→ＡｕＣｌ₃ 酸素または空気は金の酸化を補助するために要求されてもよい。金を回収する ために、溶液は液体／固体分離ステージ２０５で瀘過され、金溶液電位は新しい 鉱石または低電位の液流を加えることにより約５００まで低減される。次いで、 金は活性炭上または金アノードセルと電気的に接続しているカソードセル２０４ で析出してもよい。金はライン２０８を通じて回収される。 請求の範囲 １．アノードセル、アノードセル内のアノードアセンブリーおよびアノードセ ル内の第１溶液電極アセンブリー、 カソードセル、カソードセル内のカソードアセンブリーおよびカソードセル内 の第２溶液電極アセンブリー、 第１溶液電極アセンブリーと第２溶液電極アセンブリーとの間の電気接続、 アノードアセンブリーとカソードアセンブリーとの間の直流電圧源、ならびに 金属リッチな電解液をアノードセルからカソードセルへ移動する手段および金属 濃度の乏しい電解液をカソードセルからアノードセルへ移動する手段 を具備することを特徴とする、溶液から、現場で若しくは堆積物の状態で金属 鉱石からの金属、金属鉱物濃縮物若しくは合金からの金属、または金属化合物か らの貴金属を商業規模で金属を抽出するのに適した 電気化学的金属回収装置。 ２３．酸化物、特にニッケル、コバルトおよび酸化銅鉱石から金属を抽出する ための請求項１〜２２のいずれか１つに記載の装置と組み合わせて用いる場合、 用いられるアンモニア、硫化アンモニウムまたは塩化アンモニウム、岩塩、抽出 しようとする金属のイオン、および他のハロゲンイオンまたは臭素化合物等の触 媒を含有するアルカリ電解液。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２５Ｃ 7/02 ３０５ Ｃ２５Ｃ 7/02 ３０５ (31)優先権主張番号 ＰＮ５８２９ (32)優先日 平成７年10月６日(1995．10．6) (33)優先権主張国 オーストラリア（ＡＵ） (31)優先権主張番号 ＰＮ５８４６ (32)優先日 平成７年10月９日(1995．10．9) (33)優先権主張国 オーストラリア（ＡＵ） (31)優先権主張番号 ＰＮ６６０３ (32)優先日 平成７年11月16日(1995．11．16) (33)優先権主張国 オーストラリア（ＡＵ） (31)優先権主張番号 ＰＮ６８３０ (32)優先日 平成７年11月27日(1995．11．27) (33)優先権主張国 オーストラリア（ＡＵ） (31)優先権主張番号 ＰＮ６９２１ (32)優先日 平成７年12月４日(1995．12．4) (33)優先権主張国 オーストラリア（ＡＵ） (31)優先権主張番号 ＰＮ９２３４ (32)優先日 平成８年４月15日(1996．4．15) (33)優先権主張国 オーストラリア（ＡＵ） (31)優先権主張番号 ＰＮ９４８４ (32)優先日 平成８年４月26日(1996．4．26) (33)優先権主張国 オーストラリア（ＡＵ） (31)優先権主張番号 ＰＯ１０５５ (32)優先日 平成８年７月17日(1996．7．17) (33)優先権主張国 オーストラリア（ＡＵ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ， ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，Ｇ Ｅ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ， ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，Ｐ Ｌ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．アノードセル、アノードセル内のアノードアセンブリーおよびアノードセ ル内の第１溶液電極アセンブリー、 カソードセル、カソードセル内のカソードアセンブリーおよびカソードセル内 の第２溶液電極アセンブリー、 第１溶液電極アセンブリーと第２溶液電極アセンブリーとの間の電気接続、 アノードアセンブリーとカソードアセンブリーとの間の直流電圧源、ならびに 金属リッチな電解液をアノードセルからカソードセルへ移動する手段および金 属濃度の乏しい電解液をカソードセルからアノードセルへ移動する手段 を具備することを特徴とする電気化学的金属回収装置。 ２．第１溶液電極アセンブリーと第２溶液電極アセンブリーは共に導電性の壁 を備えている請求項１記載の電気化学的金属回収装置。 ３．第１溶液電極アセンブリーは少なくとも１個のカーボンまたは導電性金属 電極を備え、第２溶液電極アセンブリーは少なくとも１個のカーボンまたは導電 性金属電極を備えている請求項１記載の電気化学的金属回収装置。 ４．アノードセルは一端に貧電解液用接線インレットを、他端に酸化された電 解液用接線アウトレットを有する円筒状延長体を備え、アノードはアノードセル の円筒壁備え、第１溶液電極はアノードセル内で円筒体の軸方向に延びている請 求項１記載の電気化学的金属回収装置。 ５．カソードセルは一端に金属含有電解液用接線インレットを、他端に貧電解 液を有する円筒状延長体を備え、カソードセルの円筒壁はカソードとカソードセ ル内で円筒体の軸方向に延びている第２溶液電極とを具備している請求項１記載 の電気化学的金属回収装置。 ６．カソードは複数の金属ボタンを備え、円筒壁は絶縁材料製である請求項５ 記載の電気化学的金属回収装置。 ７．アノードセルとカソードセルのいずれか一方またはアノードセルとカソー ドセルの双方が内側および外側円筒壁を有しこれらの内側円および外側円筒壁の 間に規定される環状体を備え、外側円筒壁はそれぞれアノードまたはカソード、 内側円筒壁はそれぞれの溶液電極であり、そして電解液接線インレットが環状体 の一方の軸端に設けられ、電解液接線アウトレットが環状体の他方の軸端に設け られている請求項１記載の電気化学的金属回収装置。 ８．装置の容量を増加させるためのもう一つのアノードまたはカソードとして 作用させるためにさらに内側の円筒が付加されている請求項７記載の電気化学的 金属回収装置。 ９．アノードセルがタンク、タンク内で垂直に延びている循環チューブ、およ びタンク内を攪拌するために循環チューブの底部に配置されたインペラーを備え 、インペラーはタンク内へのエアーの進入を可能にするための空洞であるインペ ラードライブシャフトを含む請求項１記載の電気化学的金属回収装置。 １０．アノードセルがスラリー反応領域である最下部領域とスラリー遊離領域 である中間領域と電解領域である最上部領域との３領域からなる３領域タンク、 タンク内で電解領域からスラリー反応領域まで垂直に延びている循環チューブ、 およびタンク内を攪拌するために循環チューブの底部に配置されたインペラーを 備え、インペラーはタンク内へのエアーの進入を可能にするための空洞であるイ ンペラードライブシャフトを含み、タンク内ではスラリーと電解液が循環チュー ブに供給され、残渣スラリーがスラリー遊離領域で除去され、かつ濃縮された電 解液が電解領域の頂上のオーバーフロー樋によって除去され、そして電解領域内 でのみ延びているアノードアセンブリーおよび溶液電極を含む請求項１記載の電 気化学的金属回収装置。 １１．循環チューブが、スラリー反応領域内のスラリーの循環を可能にする循 環パイプを含む請求項１０記載の電気化学的金属回収装置。 １２．カソードセルが、中央循環トラフの両サイドに配置された多数の個別カ ソードセルを備え、各個別カソードセルは金属板カソードを有し直接隣接する個 別カソードセルと第２溶液電極により分離されており、そして、カソードセル内 の電解液溶液流は基本的に個別カソードセル内のいずれかの側を上へ流れ、個別 カソードセルの頂上を横切って流れ、かつ中央循環トラフに流下するようにセル の底部に広がっている中央循環トラフを下り、機械的攪拌が中央循環トラフ内の 攪拌器により提供される請求項１記載の電気化学的金属回収装置。 １３．カソードセルは金属粉の流動床を備え、この金属粉流動床がその中へ延 びている複数のカソードと第２溶液電極を有する請求項１記載の電気化学的金属 回収装置。 １４．金属粉の抽出チューブ、および抽出された粉を粗い生産物と流動床へリ サイクルするための微細物とに分別するスクリーンをさらに備える請求項１３記 載の電気化学的金属回収装置。 １５．カソードセルの流動金属粉床に接触する部分が導電性金属であり、金属 粉流動床内へ延長する第２溶液電極とともにカソードとして作用する請求項１３ 記載の電気化学的金属回収装置。 １６．カソードタンク内に複数のアノードセルを有し、各アノードセルはアノ ードアセンブリーを封入する多孔膜バッグを備え、多孔膜バッグ内の開口の封栓 を避けるようにカソードタンク内の電解液のレベルが各多孔膜バッグ内のスラリ ーのレベルより僅かに高く、そしてカソードアセンブリーがアノードセルの間に 位置している請求項１記載の電気化学的金属回収装置。 １７．金属イオンを有する廃液から金属バリューを回収するために適用される 請求項１記載の電気化学的金属回収装置。 １８．地下鉱石デポジットまたは閉鎖廃坑もしくは廃採掘場から、アノードセ ルに選択的に付加されたエアーを用いる現場抽出によって金属バリューを回収す るために適用される請求項１記載の電気化学的金属回収装置。 １９．金属バリューの破砕堆積物または低品位廃鉱石からアノードセルに選択 的に添加されたエアーを用いて金属バリューを回収するために適用される請求項 １記載の電気化学的金属回収装置。 ２０．微細金属化合物のスラリーを攪拌、熱および攪拌用エアーを与えるアノ ードセルに溶解し、金属がカソードセル内で回収される前に金属含有電解液を反 応容器に保持して精製し、金属濃度の乏しい電解液をアノードセルに戻す前に新 たな微細金属化合物を混合して供給する請求項１記載の電気化学的金属回収装置 。 ２１．アノードセルに選択的に添加されたエアーを用いて酸化された電解液を あふれさせるのに適用されるコンテナーに配置された微粉砕された高品位材料を 回収するために適用され、そしてカソードセルで金属を回収する前に金属リッチ な電解液を精製する請求項１記載の電気化学的金属回収装置。 ２２．分離スラリー反応容器を含み、アノードセルに選択的に添加されたエア ーとともに分離スラリー反応容器に金属濃度の乏しい酸化された電解液が供給さ れ、濃縮精製された電解液は金属の析出のためにカソードセルを通過させられる 請求項１記載の電気化学的金属回収装置。 ２３．酸化物、特にニッケル、コバルトおよび酸化銅鉱石から金属を抽出する ための請求項１〜２２のいずれか１つに記載の装置と組み合わせて用いられるア ンモニア、硫化アンモニウムまたは塩化アンモニウム、岩塩、抽出しようとする 金属のイオン、および他のハロゲンイオンまたは臭素化合物等の触媒を含有する アルカリ電解液。 ２４．金含有材料をタンク内のｐＨ４ないしアルカリ性の塩水に泥化し、アノ ードセルから生成される塩素を吸収するための吸収塔を通過させ、そのようなス ラリーを金を溶解させて約７００のレドックスを維持するように運転されている アノードセルを通過させ、金属濃度の乏しいスラリーを液体／固体分離ステージ を通過させ、新たな鉱石またはよりポテンシャルの低い液流の添加により金含有 溶液のレドックスポテンシャルを約５００に減少させ、活性炭素上への沈殿また は金アノードセルに接続されたカソードセル内での電解により金を回収し、金含 有量の乏しくなった溶液を泥化タンクにリサイクルする、微細に粉砕した鉱石ま たは先行する電気化学システムの残渣から金を抽出する請求項１の電気化学的金 属回収装置内で金を回収する方法。