JP2005298309A - 塩化ニッケル溶液の精製方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 不純物として少なくともコバルトと鉄を含んだ塩化ニッケル溶液の浄液において、澱物の濾過性を著しく悪化させる鉄が増加しても濾過装置への負荷の増加を抑制することができ、効率的で経済的な塩化ニッケル溶液の精製方法を提供する。
【解決手段】 塩化ニッケル溶液のｐＨと酸化還元電位を調整して２段階処理とし、その第１工程で鉄を優先的に除去した後、第２工程でコバルトを除去して高純度の塩化ニッケル溶液とする。第１工程では液のｐＨを２.０〜２.５及び酸化還元電位（Ａｇ／ＡｇＣｌ）を４５０〜９００ｍＶに調整し、後の第２工程ではｐＨを４.０〜６.０及び酸化還元電位を６００〜１１００ｍＶに調整する。
【選択図】 なし

Description

本発明は、高純度電気ニッケルの製造に用いる塩化ニッケル溶液の精製方法に関し、特に、塩化ニッケル溶液中に不純物として含まれる鉄及びコバルトを除去し、高純度の塩化ニッケル水溶液を得る方法に関する。

高純度電気ニッケル製造工程の一部として、原料である硫化ニッケルや亜硫化ニッケルを塩素ガスで浸出し、得られたコバルトや鉄等の不純物を含んだ塩化ニッケル溶液から、これら不純物を酸化中和法により除去する浄液工程がある。この浄液工程では、中和剤の添加によりｐＨを調整すると共に酸化剤の添加により酸化還元電位を調整することによって、前記不純物が水酸化物を形成して沈澱除去される。尚、一般的に、中和剤としては炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、炭酸ニッケル、水酸化ニッケル等が使用され、酸化剤としては塩素ガス、過酸化水素水等が使用される。

また、この浄液工程においては、コバルトや鉄等の不純物のみが水酸化物を形成するのではなく、主成分のニッケルも同様に反応するため、多量のニッケルの共沈澱が生じる。生成した澱物を含む塩化ニッケル溶液は濾過装置で濾過された後、清澄塩化ニッケル溶液は高純度電気ニッケルを製造する電解工程へ送られ、澱物はニッケル並びにコバルト等を回収する工程へ送られる。このようなニッケルとコバルトの経済的な分離については、本出願人によって、例えば、特公昭６０−４８４５２号公報及び特許第２５６４００７号公報等に、塩化ニッケル水溶液からのコバルト、鉄の分離除去方法が開示されている。

ところで、上記塩化ニッケル溶液の浄液工程において、原料である硫化ニッケルや亜硫化ニッケル中のコバルト、鉄などの不純物品位が上昇すると、浄液工程で生成する澱物量が増加し、濾過装置への負荷が増大することとなる。中でも鉄は澱物の濾過性を著しく悪化させるため、原料中の鉄品位の上昇は澱物量の増加に加え濾過装置の能力を低下させることになり、著しい場合には清澄塩化ニッケル溶液が得られないなど電気ニッケルの生産に支障をきたすことがあった。

しかも、近年においては原料中のコバルト並びに鉄の品位が上昇する傾向にあり、将来も更に上昇することが予想される。そのため、濾過性の悪い澱物量の増加に備えて濾過能力を増強するための大幅な設備投資が予測されることから、原料中のコバルト並びに鉄の品位上昇に対応し得る、効率的で経済的な塩化ニッケル溶液の精製方法が望まれている。

特公昭６０−４８４５２号公報 特許第２５６４００７号公報

本発明は、上記した従来の事情に鑑み、不純物として少なくともコバルトと鉄を含んだ塩化ニッケル溶液から予め鉄を優先的に除去し、その後にニッケルとコバルトを分離することができ、従って不純物としての鉄品位が増加しても濾過装置への負荷の増加を抑制することができる、効率的で経済的な塩化ニッケル溶液の精製方法を提供することを目的とするものである。

上記目的を解決するため、本発明においては、原料中の不純物である鉄品位が増加した場合でも澱物の濾過に支障がないように、従来1段で処理していた浄液工程を、塩化ニッケル溶液のｐＨと酸化還元電位を調整して２段階処理とし、第１工程で鉄を優先的に除去し、その後の第２工程でコバルトを除去して高純度の塩化ニッケル溶液とする。

即ち、本発明が提供する塩化ニッケル溶液の精製方法は、不純物として少なくともコバルトと鉄を含有する塩化ニッケル溶液から、ｐＨ調整剤と酸化剤の添加によりｐＨと酸化還元電位を調整してコバルトと鉄を沈澱除去する方法において、塩化ニッケル溶液のｐＨを２.０〜２.５及び酸化還元電位（Ａｇ／ＡｇＣｌ）を４５０〜９００ｍＶに調整して鉄を優先的に除去する第１工程と、その後ｐＨを４.０〜６.０及び酸化還元電位（Ａｇ／ＡｇＣｌ）を６００〜１１００ｍＶに調整してコバルトを除去する第２工程とからなることを特徴とする。

上記本発明の塩化ニッケル溶液の精製方法は、前記第１工程において、塩化ニッケル溶液のｐＨを２.０〜２.３及び酸化還元電位（Ａｇ／ＡｇＣｌ）を４５０〜８００ｍＶに調整することが好ましい。また、前記第２工程において、塩化ニッケル溶液のｐＨを４.０〜５.０及び酸化還元電位（Ａｇ／ＡｇＣｌ）を１０００〜１１００ｍＶに調整することが好ましい。

本発明によれば、高純度電気ニッケルの製造に用いる塩化ニッケル溶液を精製する際に、最初に塩化ニッケル溶液から澱物の濾過性を著しく悪化させる鉄を優先的に除去し、その後ニッケルとコバルトを効率的に分離することができる。従って、原料中の鉄品位が高い場合であっても、濾過装置への負荷の増加を抑えることができ、大きな設備投資を行うことなく、経済的に高純度の塩化ニッケル溶液を得ることができる。

本発明方法において、不純物として少なくともコバルトと鉄を含んだ塩化ニッケル溶液を精製する際に、第１工程では、塩化ニッケル溶液のｐＨを２.０〜２.５、好ましくは２.０〜２.３に調整し、且つ酸化還元電位（Ａｇ／ＡｇＣｌ、以下同じ）を４５０〜９００ｍＶ、好ましくは４５０〜８００ｍＶに調整することにより、鉄を優先的に水酸化物として沈澱させて除去することができ、同時に共沈するニッケル量及びコバルト量を抑制することが可能である。

この第１工程で、溶液のｐＨが２.０未満か又は酸化還元電位が４５０ｍＶ未満の場合には、塩化ニッケル溶液からの鉄の除去が不十分となり、後の第２工程でコバルトを除去した際に生成する澱物中に鉄が含有されることとなるため、澱物の濾過性が悪化して濾過装置の能力を著しく低下させる結果となる。更には、後の第２工程で生成した澱物からコバルトを回収する後工程において、その澱物から更に鉄を除去する工程を別途設置しなければならない。

また、第１工程でのｐＨが２.５を超えるか又は酸化還元電位が９００ｍＶを超える場合には、第１工程で生成する澱物中に鉄と共にニッケル及びコバルトが多量に含まれるために、そのまま澱物を廃棄する場合はニッケル並びにコバルトのロスが発生することとなり、また澱物中のニッケルとコバルトを回収する場合には新たに回収設備を設置することが必要となる。

一方、第２工程においては、第１工程で得られた濾液（塩化ニッケル溶液）のｐＨを４.０〜６.０、好ましくは４.０〜５.０に調整し、且つ酸化還元電位を６００〜１１００ｍＶ、好ましくは１０００〜１１００ｍＶに調整することによって、溶液中のコバルトを水酸化物として効率よく沈殿除去し、高純度の塩化ニッケル溶液を得ることができる。

この第２工程において、溶液のｐＨが４.０未満か又は酸化還元電位が６００ｍＶ未満では、酸化が不十分となるため、コバルトを初め、残っている鉄や鉛等の不純物の除去が十分に行われない。一方、溶液のｐＨが６.０を超えるか又は酸化還元電位が１１００ｍＶを超えると、ニッケルの酸化によりニッケルの共沈量が大幅に増加することとなる。

尚、ｐＨ調整剤及び酸化剤は、従来から塩化ニッケル溶液の浄液工程に使用されているものであってよく、例えば、ｐＨ調整剤としては炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、炭酸ニッケル、水酸化ニッケル等を使用することができ、酸化剤としては塩素ガス、過酸化水素水等を使用することができる。

このように２段階に分けて塩化ニッケル溶液の浄液を行うことによって、澱物の濾過性を著しく悪化させる鉄を予め除去してからコバルト等の他の不純物を除去するので、原料中の鉄の品位が高くなった場合においても、濾過能力を増強するための大きな設備投資を行うことなく、コバルトや鉄等の不純物を効率的に除去してニッケル電解用に適した高純度の塩化ニッケル溶液が得られる。

［実施例１］
下記表１に示す組成の処理液を、容量８ｍ^３の反応槽に１００リットル／分の流量で連続して供給し、槽内の液のｐＨが２.０となるように炭酸ニッケルを添加すると共に、酸化還元電位（Ａｇ／ＡｇＣｌ）が４５０ｍＶとなるように塩素ガスを吹き込んで反応させた（第１工程）。

生成した澱物を含む液を濾別し、得られた反応終液と澱物の分析を行って、その結果を下記表２に示した。この結果から、反応終液の鉄濃度は分析下限の０.００１ｇ／リットル以下となり、且つコバルトについては処理前の濃度と同等であることが確認された。また、澱物品位においても鉄が主成分となっており、Ｎｉ品位／Ｆｅ品位の比率が０.０６１であり且つ澱物のＣｏ品位／Ｆｅ品位の比率が０.００２０であることから、優先的に鉄が除去されたことが確認できた。

次いで、上記第１工程で得られた反応終液（表２に記載の組成）を反応槽に供給し、槽内の液のｐＨが４.５となるように炭酸ニッケルを添加すると共に、酸化還元電位（Ａｇ／ＡｇＣｌ）が１０２０ｍＶとなるように塩素ガスを吹き込んで反応させた（第２工程）。生成した澱物を含む液を濾別し、得られた反応終液と澱物の分析を行って、その結果を下記表３に示した。この結果から、反応終液のコバルト濃度は分析下限の０.００１ｇ／リットル以下になっていることが確認できた。

［比較例１］
実施例１と同様の方法により、下記表４に示す組成の処理液を反応槽に供給し、槽内の液のｐＨを２.２及び酸化還元電位（Ａｇ／ＡｇＣｌ）を４００ｍＶとなるように調整して、第１工程の処理を行った。得られた反応終液及び澱物の分析結果を表４に併せて示した。

上記の結果から、反応終液の鉄濃度は０.０３ｇ／リットルであり、鉄の除去が不十分であることが分る。また、澱物品位においても鉄品位が低いうえ、澱物のＣｏ品位／Ｆｅ品位の比率が０.００３７であるのに対してＮｉ品位／Ｆｅ品位の比率が０.６０９であることから、澱物中の鉄に対するニッケルの比率が高いことが分る。

［比較例２］
実施例１と同様の方法により、下記表５に示す組成の処理液を反応槽に供給し、槽内の液のｐＨを２.２及び酸化還元電位（Ａｇ／ＡｇＣｌ）を１０５０ｍＶとなるように調整して、第１工程の処理を行った。得られた反応終液及び澱物の分析結果を表５に併せて示した。

上記の結果から分るように、反応終液の鉄濃度は分析下限の０.００１ｇ／リットル以下となっているが、反応終液中のニッケル及びコバルトの濃度も大きく低下している。そして、澱物品位においても、澱物のＮｉ品位／Ｆｅ品位の比率が０.４３０であり、Ｃｏ品位／Ｆｅ品位の比率が０.００８７であることから、鉄と共にニッケル及びコバルトの共沈殿が認められた。

［比較例３］
下記表６に示す組成の処理液を反応槽に供給し、従来と同様の反応条件で、即ち槽内の液のｐＨを４.５及び酸化還元電位（Ａｇ／ＡｇＣｌ）を１０２０ｍＶとなるように調整して、１段のみの処理を行った。得られた反応終液及び澱物の分析結果を表６に併せて示した。

この条件によれば、液中のコバルトと鉄が同時に沈澱除去され、反応終液のコバルト濃度及び鉄濃度は何れも分析下限以下となっている。しかし、発生した澱物品位については、Ｎｉ品位／Ｆｅ品位の比率が４.１７１であり、Ｃｏ品位／Ｆｅ品位の比率が０.８８５７であることから、鉄と共にコバルトが沈殿するだけでなく、多量のニッケルの共沈澱が生じることが分る。

Claims (3)

1. 不純物として少なくともコバルトと鉄を含有する塩化ニッケル溶液から、ｐＨ調整剤と酸化剤の添加によりｐＨと酸化還元電位を調整してコバルトと鉄を沈澱除去する方法において、塩化ニッケル溶液のｐＨを２.０〜２.５及び酸化還元電位（Ａｇ／ＡｇＣｌ）を４５０〜９００ｍＶに調整して鉄を優先的に除去する第１工程と、その後ｐＨを４.０〜６.０及び酸化還元電位（Ａｇ／ＡｇＣｌ）を６００〜１１００ｍＶに調整してコバルトを除去する第２工程とからなることを特徴とする塩化ニッケル溶液の精製方法。
2. 前記第１工程において、塩化ニッケル溶液のｐＨを２.０〜２.３及び酸化還元電位（Ａｇ／ＡｇＣｌ）を４５０〜８００ｍＶに調整することを特徴とする、請求項1に記載の塩化ニッケル溶液の精製方法。
3. 前記第２工程において、塩化ニッケル溶液のｐＨを４.０〜５.０及び酸化還元電位（Ａｇ／ＡｇＣｌ）を１０００〜１１００ｍＶに調整することを特徴とする、請求項１又は２に記載の塩化ニッケル溶液の精製方法。