JP2005248245A

JP2005248245A - ニッケル浸出溶液の精製方法

Info

Publication number: JP2005248245A
Application number: JP2004059936A
Authority: JP
Inventors: Tomoshi Matsumoto; 智志松本; Kazuhisa Kawakami; 和寿川上; Izumi Sugita; 泉杉田
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2004-03-04
Filing date: 2004-03-04
Publication date: 2005-09-15

Abstract

【課題】ニッケルの湿式精錬法において、塩素ガスと炭酸ニッケルを用いた酸化中和法によるニッケル浸出液の浄液工程で発生する炭酸ガスを再利用することにより、炭酸ガスの排出量を低減すると共に、浄液工程でアルカリ剤として用いる炭酸ニッケルの製造に必要な炭酸ソーダの使用量を削減する。
【解決手段】酸化中和法によるニッケル浸出液の浄液工程で発生した炭酸ガスを含む排ガスを、ｐＨ９.５以上の苛性ソーダ水溶液と接触させて炭酸分を捕集し、得られた炭酸ソーダ水溶液を浄液工程で用いる炭酸ニッケルの製造工程に繰り返す。繰り返された炭酸ソーダ水溶液はニッケル電解廃液と混合し、生成した炭酸ニッケルを回収して浄液工程に供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ニッケルの湿式精錬法において、不純物を含むニッケル浸出液から炭酸塩を用いた酸化中和法により不純物を除去するニッケル浸出溶液の精製方法に関するものである。

従来の技術

ニッケルの湿式精錬の一方法として、従来から行われている塩素浸出電解採取法では、ニッケル硫化物を主成分とするニッケルマットを粉砕した後、これを塩化物溶液にリパルプして塩素ガスを吹き込み、ニッケルを含む金属を浸出する。そのニッケル浸出液から、原料中の不純物である銅、コバルト、鉄などを化学的処理によって除去した後、得られた塩化ニッケル水溶液から電解法によってカソードにニッケルを電着させ、ニッケル地金を生産している。

このニッケルの湿式精錬法において、不純物を含むニッケル浸出液から不純物を除去する方法（浄液工程）として、酸化剤としての塩素ガスとアルカリ剤としての炭酸塩を用いる酸化中和法がある。この酸化中和法は、コバルトや鉄などの重金属が高次の酸化イオンになると、低いｐＨ領域で水酸化物になりやすい性質を利用したものであり、上記した湿式精錬の浄液工程をはじめ、重金属を含む排水処理などに汎用されている方法である。

一般に、酸化中和法に用いられる薬剤については、酸化剤として、塩素ガス、次亜塩素酸、酸素、空気などが用いられる。また、アルカリ剤としては、苛性ソーダなどの水酸化物、アンモニア、炭酸塩などが使用されている。これらの薬剤はプロセス条件に適合した組み合わせが使用されているが、上記ニッケルの湿式精錬プロセスでは、酸化剤として塩素ガス及びアルカリ剤として炭酸ニッケルを用いることが一般的である。

ニッケルの湿式精錬法の浄液工程において、酸化剤として塩素ガスを用いる理由は、塩素ガスは工程内で発生する強酸化剤であり、利用しやすいためである。また、アルカリ剤として炭酸ニッケルを使用するのは、プロセス全体中のニッケル、ナトリウム、硫酸等のイオン濃度を制御することと共に、酸化中和の際の反応性が良いためである。

かかるニッケルの湿式精錬法において、電解工程で発生した塩素ガスは、ニッケルマットの浸出に利用されている（特開平１１−２３６６３０号公報）。同様に、ニッケル浸出液の浄液工程で用いる酸化剤及びアルカリ剤についても、プロセス内で供給することが望ましい。

浄液工程で用いる酸化剤としては、電解工程で発生した塩素ガスを利用することができる。しかし、アルカリ剤である炭酸ニッケルは、炭酸ソーダを温水に溶解した炭酸ソーダ水溶液に、工程内のニッケル水溶液であるニッケル電解廃液を反応させ、得られた炭酸ニッケルを回収して、アルカリ剤として浄液工程に供給している現状である。

特開平１１−２３６６３０号公報

上記したように、ニッケルの湿式精錬法において、不純物を含むニッケル浸出液から酸化中和法により不純物を除去する浄液工程で、アルカリ剤として用いる炭酸ニッケルは、系外から投入される炭酸ソーダを原料として製造されていた。そのため、浄液工程における酸化中和で使用する炭酸ニッケル量が多くなるほど、炭酸ソーダ使用量が増大し、経済性が悪化するという問題があった。

また、浄液工程で炭酸ニッケルを使用することによって、ニッケル浸出液中の不純物である重金属イオンが水酸化物を生成すると同時に酸が発生し、この酸により液が酸性となるため炭酸イオンが溶解し難くなり、炭酸ガスとなって気相に分配される。その結果、排ガスとして大気中に放出される炭酸ガス量が増え、環境面における課題となっている。

本発明は、このような従来の事情に鑑み、酸化中和法によるニッケル浸出液の浄液工程で発生する炭酸ガスを再利用し、同時にアルカリ剤として用いる炭酸ニッケルの製造に必要な炭酸ソーダの使用量を削減することができ、経済面及び環境面において有利なニッケル浸出液の精製方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明が提供するニッケル浸出液の精製方法は、塩素ガスと炭酸ニッケルを用いた酸化中和法によりニッケル浸出液から不純物を除去するニッケル浸出溶液の精製方法であって、該酸化中和法による浄液工程で発生した炭酸ガスを含む排ガスを苛性ソーダ水溶液に接触させて炭酸分を捕集し、得られた炭酸ソーダ水溶液を前記浄液工程で用いる炭酸ニッケルの製造工程に繰り返すことを特徴とする。

上記本発明のニッケル浸出溶液の精製方法では、前記炭酸ニッケルの製造工程において、繰り返された炭酸ソーダ水溶液をニッケル電解廃液と混合し、生成した炭酸ニッケルを回収して前記浄液工程に供給する。また、前記炭酸ガスを含む排ガスを苛性ソーダ水溶液に接触させて炭酸分を捕集する中和除害工程においては、苛性ソーダ水溶液のｐＨを９.５以上とすることが好ましい。

本発明によれば、塩素ガスと炭酸ニッケルを用いて酸化中和を行うニッケル浸出液の浄液工程で発生する炭酸ガスを苛性ソーダで捕集し、炭酸ソーダ水溶液として浄液工程での酸化中和に用いる炭酸ニッケルを製造する工程へ繰り返すことによって、系外から投入する資材としての炭酸ソーダの使用量を削減することができ、同時に系外への炭酸ガスの排出量を低減することができる。

発明の実施の形態

ニッケルの湿式精錬法において、本発明の酸化中和法によるニッケル浸出液の精製方法のフローチャートを図１に示す。まず、ニッケル浸出液の浄液工程においては、塩素ガスと炭酸ニッケルを用いた酸化中和法により、ニッケル浸出液からコバルトなどの不純物が除去される。その際、塩素ガスと炭酸ニッケルは、下記化学式１に示すように、ニッケル浸出液中の不純物であるＣｏ^２＋などを酸化中和して、水酸化物として析出させる。

［化学式１］
Ｃｏ^２＋＋０.５Ｃｌ_２＋ＮｉＣＯ_３＋２Ｈ_２Ｏ→Ｃｏ(ＯＨ)_３＋ＣＯ_２↑＋Ｎｉ^２＋＋ＨＣｌ

このとき、浄液工程の反応液は酸性となっているため、発生した炭酸ガスは液中に溶解し難く、気相へ脱離する。従来であれば、この浄液工程で発生した炭酸ガスは、そのまま大気中に放出されていた。

これに対して、本発明においては、下記化学式２に示すように、浄液工程で発生する炭酸ガスを含む排ガスを効率良く苛性ソーダ水溶液と接触させる中和除害工程により、排ガス中の炭酸ガスを炭酸ソーダ水溶液として捕集する。尚、浄液工程で発生する炭酸ガスは塩素を含むため、中和除害工程の前工程として、亜硫酸ソーダなどの還元性で且つ酸性の液中に吹き込み、酸化性の塩素ガスを除去（塩素還元工程）することが望ましい。

［化学式２］
ＣＯ_２＋２ＮａＯＨ → Ｎａ_２ＣＯ_３＋Ｈ_２Ｏ

上記中和除害工程で得られた炭酸ソーダ水溶液は、炭酸ニッケル製造工程に繰り返され、下記化学式３に示すように、例えば、ニッケル電解廃液中のニッケルイオンと反応させることによって、炭酸ニッケルが析出する。析出した炭酸ニッケルは、ろ過して前記浄液工程に供給される。その際、ろ液中に分配されるナトリウムは、排水処理工程へ送られて処理される。

［化学式３］
Ｎａ_２ＣＯ_３＋Ｎｉ^２＋→ ＮｉＣＯ_３↓＋２Ｎａ^＋

ニッケル浸出液から不純物を除去する浄液工程において、塩素ガスと炭酸ニッケルを用いた酸化中和法により発生した炭酸ガスを含む排ガスを気液接触型循環塔に送り、中和除害工程において苛性ソーダ水溶液と接触させて炭酸ガスを捕集した。ただし、浄液工程で発生する炭酸ガスは、酸化性の塩素ガスを含むため、中和除害の前工程である塩素還元工程で、亜硫酸ソーダの水溶液中に吹き込むことにより、予め塩素ガスを除去した。

上記の中和除害工程において、気液接触型循環塔内の苛性ソーダ水溶液（捕集液）の設定ｐＨを変化させ、設定ｐＨごとに得られた循環液中の炭酸ソーダ濃度を下記表１に示した。この表１から、捕集液である苛性ソーダ水溶液の設定ｐＨが高くなるほど、炭酸ガスの捕集量が大きくなることが分る。

実操業面では、炭酸ニッケル製造工程での炭酸ソーダ水溶液の濃度は数十ｇ／ｌ以上で使用することが経済的に好ましいことが判明しており、従って捕集液である苛性ソーダ水溶液のｐＨを少なくとも９.５以上とすることが好ましいことが分る。ただし、ｐＨを上昇させ過ぎると、捕集液に使用するＮａＯＨ量が増加し、また寒冷期に凝固しやすくなるため、ｐＨ１１程度を上限とすることが工業的には好ましい。

次に、捕集液として設定ｐＨを９.７とした苛性ソーダ水溶液を用い、上記と同様に中和除害工程を行い、気液接触型循環塔内から得られた循環液（炭酸ソーダ水溶液）を炭酸ニッケル製造工程に繰り返した。この炭酸ニッケル製造工程で、炭酸ソーダ水溶液をニッケル濃度９０ｇ／ｌのニッケル電解廃液と混合し、得られた炭酸ニッケル澱物の組成を下記表２に示した。比較例として、市販の炭酸ソーダを用いた従来の製造方法について、得られた炭酸ニッケル澱物の組成を表２に併せて示した。

表２に示すように、本発明例で得られた炭酸ニッケル澱物は、炭酸ニッケル純分が従来例の方法で得られたものよりも低くなっているが、この炭酸ニッケル濃度でもプロセス上の支障はなく、また粒径についても目立った変化は見られない。従って、本発明例の炭酸ニッケル澱物を浄液工程に供給することによって、系外から投入する炭酸ソーダの削減及び系外へ排出する炭酸ガスの低減という効果が得られる。

本発明によるニッケル浸出液の精製方法のフローチャートである。

Claims

塩素ガスと炭酸ニッケルを用いた酸化中和法によりニッケル浸出液から不純物を除去するニッケル浸出溶液の精製方法であって、該酸化中和法による浄液工程で発生した炭酸ガスを含む排ガスを苛性ソーダ水溶液に接触させて炭酸分を捕集し、得られた炭酸ソーダ水溶液を前記浄液工程で用いる炭酸ニッケルの製造工程に繰り返すことを特徴とするニッケル浸出溶液の精製方法。
前記炭酸ニッケルの製造工程において、繰り返された炭酸ソーダ水溶液をニッケル電解廃液と混合し、生成した炭酸ニッケルを回収して前記浄液工程に供給することを特徴とする、請求項１に記載のニッケル浸出溶液の精製方法。
前記炭酸ガスを含む排ガスを苛性ソーダ水溶液に接触させて炭酸分を捕集する中和除害工程において、苛性ソーダ水溶液のｐＨを９.５以上とすることを特徴とする、請求項１又は２に記載のニッケル浸出溶液の精製方法。