JP2010031341A

JP2010031341A - ニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法

Info

Publication number: JP2010031341A
Application number: JP2008197208A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Shibayama; 敬介柴山; Osamu Nakai; 修中井; Keichi Ozaki; 佳智尾崎
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2008-07-31
Filing date: 2008-07-31
Publication date: 2010-02-12
Anticipated expiration: 2028-07-31
Also published as: US20100028227A1; AU2009203045B2; US20140048987A1; AU2009203045A1; US9719153B2; JP5287010B2

Abstract

【課題】高圧酸浸出法を用いたニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法において、浸出工程以外の他工程のトラブルに際し、浸出工程が運転停止に追い込まれることを防止して、プロセス全体としての高い操業効率を維持することができるニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法を提供する。
【解決手段】浸出工程以外の他工程のトラブルに際し、浸出工程において、鉱石スラリー７の受け入れと硫酸の添加とを停止するとともに、高圧酸浸出設備を構成する（ｃ）の手段から排出された浸出スラリー８は、前記高圧酸浸出設備を構成する（ａ）の手段に移送することにより、該高圧酸浸出設備内で自己循環させることを特徴とする。（ａ）鉱石スラリー７を予備的に昇温昇圧する。（ｂ）予備的に昇温昇圧された鉱石スラリーに硫酸を添加し、かつ高圧水蒸気と高圧空気とを吹込みながら浸出し、浸出スラリー８を形成する。（ｃ）形成された浸出スラリーの加圧状態を解消する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法に関し、さらに詳しくは、ニッケル酸化鉱石をスラリー化する鉱石スラリー調製工程、該鉱石スラリーを、高圧酸浸出設備に移送し、ニッケル及びコバルトを浸出し、浸出スラリーを得る浸出工程、及び該浸出スラリーの固液分離工程を含む高圧酸浸出法を用いたニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法において、前記浸出工程以外の他工程のトラブルに際し、前記浸出工程が運転停止に追い込まれることを防止して、プロセス全体としての高い操業効率を維持することができるニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法に関する。

近年、鉄が主成分で、ニッケルを１〜２質量％含有するニッケル酸化鉱石から、ニッケル及びコバルトを回収する湿式製錬プロセスとして、硫酸を用いた高圧酸浸出法（ＨｉｇｈＰｒｅｓｓｕｒｅＡｃｉｄＬｅａｃｈ）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石の製錬方法と異なり、乾燥及び焙焼工程等の乾式処理工程を含まず、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。すなわち、前記高圧酸浸出法では、浸出工程において、加圧浸出反応器内の浸出液の酸化還元電位及び温度を制御することにより、主要不純物である鉄をヘマタイト（Ｆｅ_２Ｏ_３）の形で浸出残渣に固定することにより、鉄に対し選択的にニッケル及びコバルトを浸出することができるので、非常に大きなメリットがある。

前記高圧酸浸出法では、例えばニッケル酸化鉱石をスラリー化し、鉱石スラリーを調製する工程（鉱石スラリー調製工程）、前記鉱石スラリーに、硫酸を添加し、オートクレーブを用いた２２０〜２８０℃の高温高圧下で浸出し、ニッケル及びコバルトを浸出して、浸出スラリーを得る工程（浸出工程）、浸出スラリー中の浸出残渣とニッケル及びコバルトを含む浸出液とを固液分離する工程（固液分離工程）、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のｐＨを３〜４に調整し、鉄等の不純物元素を中和分離する工程（中和工程）、及び中和分離後の浸出液に硫化水素ガスを供給し、ニッケルコバルト混合硫化物を回収する工程（硫化工程）を含む（例えば、特許文献１参照。）。

ここで、上記鉱石スラリー調製工程では、ニッケル酸化鉱石を湿式にて粉砕、篩別することによって、所定の粒度に調整された鉱石スラリーを得る。また、上記浸出工程では、まず、鉱石スラリーを多段のヒーター内を通過させて、段階的に昇温昇圧する。続いて、オートクレーブで、硫酸を添加し、高圧水蒸気で形成される高圧高温下で、ニッケルとコバルトをはじめ一部の不純物元素が液中に浸出される。最後に、多段のフラッシュタンクを通過させて、段階的に降温降圧する。

ところで、上記浸出工程では、例えばチタン、セラミック、及びステンレス鋼といった非常に高価な材料が使用された加圧容器（オートクレーブ）等を用いて、温度としては、通常２４０〜２６０℃という高温高圧下に操業が行なわれるので、それに用いる高圧酸浸出設備では、計画的な点検及び補修などのための停止又は立ち上げの際にも、安全の確保と設備の保全のため、基準に基づく十分な管理が不可欠である。例えば、立ち上げ時の昇温速度及び停止時の降温速度としては、設備保全の観点から、１０〜１５℃／ｈ程度以下の略一定の速度に、かつ最大速度であっても２５℃／ｈを超えないように管理する必要がある。

例えば、上記高圧酸浸出設備の立ち上げ時には、まず、それを構成するヒーター、オートクレーブ、及びフラッシュタンクは、それぞれが個別に分離された状態で昇温される。さらに、オートクレーブにおいては、内部に事前に水張りがなされ、しかも攪拌機やそのシールなどの付属設備の運転状態下に昇温される。
次いで、各設備の温度が１５０〜１８０℃程度にまで昇温されたとき、ヒーター、オートクレーブ、及びフラッシュタンクが設備として接続される。なお、この段階では、未だ温度が低く、適切な操業条件に到達していないため、原料としての鉱石スラリーを供給することはできない。そのため、ヒーターには、定常操業時に供給される鉱石スラリーの代わりに、工業用水を供給する。この際に供給された工業用水は、オートクレーブを経由しフラッシュタンクから、後続する予備中和工程、固液分離工程に送られ、最終的に排水となる。
その後、各設備の温度が２２０℃程度に到達したとき、ヒーターへの供給を工業用水から鉱石スラリーに切り替える。さらに、２３０℃程度に到達したとき、オートクレーブ内に硫酸を添加して、鉱石スラリーからニッケルやコバルトの浸出が開始され、その時点で立ち上げは終了し、その後は、定常操業に移行する。

なお、ここで、１５０〜１８０℃程度に到達するまで、ヒーター、オートクレーブ及びフラッシュタンクがそれぞれに分離された状態で昇温する利点としては、工業用水の使用量と工程からの排水量の削減である。すなわち、例えば１５０℃未満の温度でこれらを接続する際には、鉱石スラリーの代わりに供給する工業用水の使用量が増加し、その結果として発生する排水が多くなる。この意味では、１８０℃に近いできるだけ高温側の温度で、これらを接続するほうが望ましい。しかしながら、１８０℃を超える温度、例えば２００℃以上でこれらを接続する際には、オートクレーブの蒸気圧とフラッシュタンクの蒸気圧の差が大きくなり、接続時にフラッシュタンクに圧力的な衝撃が発生し、最悪の場合、フラッシュタンクのバルブや内張りレンガを破損する。

一方、上記高圧酸浸出設備の停止時の降温に際しては、これらの設備を接続したままで鉱石スラリーの代わりに工業用水を供給することによって冷却すること、或いは、各設備を分離し、個別に冷却することのどちらのやり方も選択することができる。
前者の場合は、工業用水を使用するため、その分排水が発生するが、冷却速度は大きく短時間で降温することができる。ここで、降温速度は、概ね１０〜１５℃／ｈである。また、後者の場合は、排水が発生しないものの、冷却速度は小さく降温するのに長時間を要する。ここで、降温速度は概ね５〜１０℃／ｈである。なお、両者の降温時間の比としては、概ね３倍くらいである。

ところで、上記高圧酸浸出設備の停止に至る事態としては、上記のような計画的な点検及び補修などに伴う停止のほか、安全や環境に多大な悪影響を及ぼす可能性がある工程上のトラブルといった緊急事態の発生時、或いは浸出工程の前工程の鉱石スラリー調製工程や後工程の中和工程や硫化工程などにおける中間生産品の規格外れなどの比較的小規模なトラブルが発生する場合がある。このような、トラブルが発生した場合、前記緊急時以外では、すべての場合に、上記の計画的な点検及び補修などに伴う停止と同様に、設備の保全を重視して、時間をかけて降温、降圧して安全に停止するのが一般的であった。

しかしながら、高圧酸浸出設備を用いる浸出工程以外の工程のトラブルは、上記したように比較的小規模なトラブルが多く、このようなトラブルの場合、高圧酸浸出設備そのものには不具合がないので、高圧酸浸出設備の運転をできるだけ維持することにより、その停止及び立ち上げの頻度を低減するとともに、運転停止時間を短縮し、操業効率の低下を抑制したいという要請があった。この対策として、高圧酸浸出設備の前後に設置したバッファータンクを使用して、一時的にバッファータンク内に液を貯めたり、反対にバッファータンク内の液を使用したりして操業を維持すること、或いはオートクレーブへ供給するスラリーの流量を調節して、高圧酸浸出設備を停止させないようにすることが行なわれていた。ところが、このような対策でも、その限界を超えると、浸出工程の停止が必要であった。

以上の状況から、高圧酸浸出設備を含む浸出工程以外の他工程のトラブルに際し、高圧酸浸出設備からなる浸出工程が運転停止することを防止し、プロセス全体としての高い操業効率を維持することが求められている。
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、ニッケル酸化鉱石をスラリー化する鉱石スラリー調製工程、該鉱石スラリーを、高圧酸浸出設備に移送し、ニッケル及びコバルトを浸出し、浸出スラリーを得る浸出工程、及び該浸出スラリーの固液分離工程を含む高圧酸浸出法を用いたニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法において、前記浸出工程以外の他工程のトラブルに際し、前記浸出工程が運転停止に追い込まれることを防止して、プロセス全体としての高い操業効率を維持することができるニッケル酸化鉱石の湿式製錬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、ニッケル酸化鉱石をスラリー化し、鉱石スラリーを調製する鉱石スラリー調製工程、該鉱石スラリーを、下記の（ａ）〜（ｃ）の手段を備えた高圧酸浸出設備に移送し、ニッケル及びコバルトを浸出し、浸出スラリーを得る浸出工程、及び該浸出スラリーを固液分離する固液分離工程を含む高圧酸浸出法を用いたニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法において、前記浸出工程以外の他工程のトラブルに際し、前記浸出工程において、特定の条件下に、前記浸出スラリーを該高圧酸浸出設備内で自己循環させたところ、前記浸出工程が運転停止に追い込まれることを防止して、プロセス全体としての高い操業効率を維持することができることを見出し、本発明を完成した。
（ａ）鉱石スラリーを予備的に昇温昇圧する。
（ｂ）予備的に昇温昇圧された鉱石スラリーに硫酸を添加し、かつ高圧水蒸気と必要により高圧空気とを吹込みながら浸出し、浸出スラリーを形成する。
（ｃ）形成された浸出スラリーの加圧状態を調節する。

すなわち、本発明の第１の発明によれば、ニッケル酸化鉱石をスラリー化する鉱石スラリー調製工程、該鉱石スラリーを、下記の（ａ）〜（ｃ）の手段を備えた高圧酸浸出設備に移送し、ニッケル及びコバルトを浸出し、浸出スラリーを得る浸出工程、及び該浸出スラリーの固液分離工程を含む高圧酸浸出法を用いたニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法において、前記浸出工程以外の他工程のトラブルに際し、
前記浸出工程において、前記鉱石スラリーの受け入れと硫酸の添加とを停止するとともに、前記高圧酸浸出設備を構成する（ｃ）の手段から排出された浸出スラリーは、前記固液分離工程へ移送することを停止して、前記高圧酸浸出設備を構成する（ａ）の手段に移送することにより、該高圧酸浸出設備内で自己循環させることを特徴とするニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法が提供される。
（ａ）鉱石スラリーを予備的に昇温昇圧する。
（ｂ）予備的に昇温昇圧された鉱石スラリーに硫酸を添加し、かつ高圧水蒸気と高圧空気とを吹込みながら浸出し、浸出スラリーを形成する。
（ｃ）形成された浸出スラリーの加圧状態を調節する。

また、本発明の第２の発明によれば、第１の発明において、前記浸出スラリーを高圧酸浸出設備内で自己循環する際、該浸出スラリーのｐＨを、３．０〜５．０に調整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が提供される。

また、本発明の第３の発明によれば、第１又は２の発明において、前記浸出スラリーを高圧酸浸出設備内で自己循環する際、該高圧酸浸出設備を構成する（ｂ）の手段の温度は、２００〜２６０℃であることを特徴とするニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法が提供される。

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（ａ）〜（ｃ）の手段は、それぞれ次の設備を用いることを特徴とする
ニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法が提供される。
（ａ）の手段：鉱石スラリーを段階的に昇温昇圧する多段のヒーター、
（ｂ）の手段：鉱石スラリーを高温高圧下で浸出し高温高圧の浸出スラリーを形成するオートクレーブ、及び
（ｃ）の手段：浸出スラリーを段階的に降温降圧する多段のフラッシュタンク

また、本発明の第５の発明によれば、第１〜４いずれかの発明において、前記浸出工程以外の他工程のトラブルは、それに伴う浸出工程の停止予想時間が、高圧酸浸出設備を停止して、各設備を分離して降温し、その後再度昇温する場合の所要時間以内であることを特徴とするニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法が提供される。

また、本発明の第６の発明によれば、第５の発明において、前記停止予想時間は、１２時間以内であることを特徴とするニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法が提供される。

本発明のニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法は、上記高圧酸浸出法を用いたニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法において、前記浸出工程以外の他工程のトラブルに際し、前記浸出工程において、前記鉱石スラリーの受け入れと硫酸の添加とを停止するとともに、前記高圧酸浸出設備を構成する（ｃ）の手段から排出された浸出スラリーは、前記固液分離工程へ移送することを停止して、前記高圧酸浸出設備を構成する（ａ）の手段に移送することにより、該浸出スラリーを該高圧酸浸出設備内で自己循環させることによって、前記浸出工程が運転停止に追い込まれることを防止し、必要に応じて直ぐに鉱石スラリーに切り替えられること、また、工業用水を使用しないことから排水がほとんど発生しないこと、さらに、循環する浸出スラリーのｐＨを適切に制御すれば、高圧酸浸出設備のヒーターやポンプなどの設備の腐食トラブルを防止することにより、高い操業効率を維持することができるので、その工業的価値は極めて大きい。

以下、本発明のニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法を詳細に説明する。
本発明のニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法は、ニッケル酸化鉱石をスラリー化する鉱石スラリー調製工程、該鉱石スラリーを、下記の（ａ）〜（ｃ）の手段を備えた高圧酸浸出設備に移送し、ニッケル及びコバルトを浸出し、浸出スラリーを得る浸出工程、及び該浸出スラリーの固液分離工程を含む高圧酸浸出法を用いたニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法において、前記浸出工程以外の他工程のトラブルに際し、
前記浸出工程において、前記鉱石スラリーの受け入れと硫酸の添加とを停止するとともに、前記高圧酸浸出設備を構成する（ｃ）の手段から排出された浸出スラリーは、前記固液分離工程へ移送することを停止して、前記高圧酸浸出設備を構成する（ａ）の手段に移送することにより、該高圧酸浸出設備内で自己循環させることを特徴とする。
（ａ）鉱石スラリーを予備的に昇温昇圧する。
（ｂ）予備的に昇温昇圧された鉱石スラリーに硫酸を添加し、かつ高圧水蒸気と高圧空気とを吹込みながら浸出し、浸出スラリーを形成する。
（ｃ）形成された浸出スラリーの加圧状態を調節する。

本発明のニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法において、浸出スラリーを得る浸出工程以外の他工程のトラブルに際し、前記浸出スラリーを高圧酸浸出設備内で自己循環させることが重要である。このためには、前記浸出工程において、前記鉱石スラリーの受け入れと硫酸の添加とを停止するとともに、前記高圧酸浸出設備を構成する（ｃ）の手段から排出された浸出スラリーは、前記固液分離工程へ移送することを停止して、前記高圧酸浸出設備を構成する（ａ）の手段に移送する。すなわち、前記浸出スラリーを前記高圧酸浸出設備内で自己循環させることによって、高圧酸浸出設備内において、特に（ｂ）の手段において、定常操業に近い高温及び高圧条件を保持することができるので、必要に応じて直ぐに鉱石スラリーに切り替えて操業を立ち上げられ、高い操業効率を維持することができる。また、従来の停止時と異なり、工業用水への切り替えが不要であり、これによる排水が発生しないことも、操業効率の向上に貢献する。

本発明の湿式製錬方法に関わる高圧酸浸出法によるニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法としては、ニッケル酸化鉱石をスラリー化し、鉱石スラリーを調製する鉱石スラリー調製工程、該鉱石スラリーを、上記の（ａ）〜（ｃ）の手段を備えた高圧酸浸出設備に移送し、ニッケル及びコバルトを浸出し、浸出スラリーを得る浸出工程、及び該浸出スラリーを固液分離する固液分離工程を含むものであり、プロセス全体の工程としては、例えば、図１に示すものである。

図１は、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定常状態での実施態様の一例を表す工程図である。
図１において、ニッケル酸化鉱石６は、最初に、鉱石スラリー調製工程１で、所定の鉱石粒度とスラリー濃度を有する鉱石スラリー７が調製され、続いて浸出工程２で、硫酸を用いた高温加圧浸出に付され、浸出スラリー８が形成される。次いで、浸出スラリー８は、固液分離工程３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９と浸出残渣１０に分離される。浸出液９は、中和工程４に付され、３価の鉄水酸化物を含む中和澱物スラリー１１とニッケル回収用母液１２が形成される。最後に、ニッケル回収用母液１２は、硫化工程５に付され、ニッケル及びコバルトを含む硫化物１３とニッケル等が除去された貧液１４に分離される。ここで、中和澱物スラリー１１と貧液１４は、必要により、固液分離工程３へ循環される。さらに、固液分離工程３に先立って、図中に示していない、浸出スラリー８中の遊離硫酸を予備的に中和する工程（予備中和工程）を備えることができる。

ここで、浸出工程２以外の他工程（例えば、鉱石スラリー調製工程１、固液分離工程３、中和工程４、硫化工程５又は予備中和工程）のトラブルに際し、浸出工程２において、鉱石スラリー７の受け入れと硫酸の添加とを停止するとともに、浸出工程２を構成する高圧酸浸出設備の出口側の設備から排出された浸出スラリー８は、固液分離工程３又は予備中和工程へ移送することを停止して、高圧酸浸出設備の入口側の設備へ移送して、高圧酸浸出設備内で自己循環させる。

上記ニッケル酸化鉱石としては、特に限定されるものではなく、主としてリモナイト鉱及びサプロライト鉱等のいわゆるラテライト鉱である。前記ラテライト鉱のニッケル含有量は、通常、０．８〜２．５重量％であり、水酸化物又はケイ苦土（ケイ酸マグネシウム）鉱物として含有される。また、鉄の含有量は、１０〜５０重量％であり、主として３価の水酸化物（ゲーサイト）の形態であるが、一部２価の鉄がケイ苦土鉱物に含有される。

上記浸出スラリーを得る浸出工程、すなわち浸出工程の定常状態での浸出反応としては、例えば、次の式（１）〜（３）で表される浸出反応と式（４）、（５）で表される高温熱加水分解反応により行なわれる。

「浸出反応」
式（１）：ＭＯ＋Ｈ_２ＳＯ_４＝ＭＳＯ_４＋Ｈ_２Ｏ・・・（１）
（式中Ｍは、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｍｎ等を表す。）
式（２）：２Ｆｅ（ＯＨ）_３＋３Ｈ_２ＳＯ_４＝Ｆｅ_２（ＳＯ_４）_３＋６Ｈ_２Ｏ・・・（２）
式（３）：ＦｅＯ＋Ｈ_２ＳＯ_４＝ＦｅＳＯ_４＋Ｈ_２Ｏ・・・（３）

「高温熱加水分解反応」
式（４）：２ＦｅＳＯ_４＋Ｈ_２ＳＯ_４＋１／２Ｏ_２＝Ｆｅ_２（ＳＯ_４）_３＋Ｈ_２Ｏ・・・（４）
式（５）：Ｆｅ_２（ＳＯ_４）_３＋３Ｈ_２Ｏ＝Ｆｅ_２Ｏ_３＋３Ｈ_２ＳＯ_４・・・（５）

上記浸出工程の定常状態での温度としては、２２０〜２８０℃であり、２４０〜２７０℃が好ましい。すなわち、この温度範囲で反応を行うことにより、鉄はヘマタイトとして大部分が固定される。温度が２２０℃未満では、高温熱加水分解反応の速度が遅いため反応溶液中に鉄が溶存して残るので、鉄を除去するための浄液負荷が増加し、ニッケルとの分離が非常に困難となる。一方、２８０℃を超えると、高温熱加水分解反応自体は促進されるものの、高温加圧浸出に用いる容器の材質の選定が難しいだけでなく、温度上昇にかかる水蒸気コストが上昇するため不適当である。

上記浸出工程の定常状態でのスラリー濃度としては、特に限定されるものではないが、浸出スラリーのスラリー濃度が３０〜４５質量％になるように調製することが好ましい。すなわち、浸出スラリーのスラリー濃度が３０質量％未満では、浸出の際、同じ滞留時間を得るために大きな設備が必要となり、酸の添加量も残留酸濃度を調整のため増加する。また、得られる浸出液のニッケル濃度が低くなる。一方、スラリー濃度が４５質量％を超えると、設備の規模は小さくできるものの、高濃度スラリーの搬送が困難（管内閉塞の頻発、エネルギーを要するなど）という問題が生じることとなる。

上記浸出工程の定常状態での硫酸の添加量としては、特に限定されるものではなく、ニッケル酸化鉱石中の鉄が浸出されるような過剰量が用いられるが、例えば、鉱石１トン当り２５０〜４００ｋｇであり、鉱石１トン当りの硫酸添加量が４００ｋｇを超えると、硫酸コストが大きくなり好ましくない。

本発明の湿式製錬方法で用いる高圧酸浸出設備としては、上記の（ａ）〜（ｃ）の手段から構成されるものであり、前記（ａ）〜（ｃ）の手段としては、特に限定されるものではないが、それぞれ次の設備を用いることが好ましい。
（ａ）の手段：鉱石スラリーを段階的に昇温昇圧する多段のヒーター、
（ｂ）の手段：鉱石スラリーを高温高圧下で浸出し高温高圧の浸出スラリーを形成するオートクレーブ、及び
（ｃ）の手段：浸出スラリーを段階的に降温降圧する多段のフラッシュタンク
ここで、浸出スラリーを高圧酸浸出設備内で自己循環する際には、前記フラッシュタンクと予備中和工程又は固液分離工程を繋ぐ配管上のバルブを利用して、これと前記ヒーターと繋ぐ自己循環用の配管を設けることにより行なわれる。

本発明の湿式製錬方法において、浸出スラリーを高圧酸浸出設備内で自己循環する際、該浸出スラリーのｐＨとしては、特に限定されるものではないが、３．０〜５．０に調整することが好ましく、４．０〜５．０がより好ましい。すなわち、ｐＨが３．０未満では、設備の腐食を抑制する効果が低い。一方、ｐＨが５．０を超えると、工業用水の使用量、すなわち排水量も多くなるため好ましくない。

本発明の湿式製錬方法において、浸出スラリーを高圧酸浸出設備内で自己循環する際、該該高圧酸浸出設備を構成する（ｂ）の手段の温度としては、２００〜２６０℃であることが好ましく、２２０〜２４０℃がより好ましい。すなわち、上記定常状態の温度を維持することが最も望ましいが、温度が２００℃未満では、再度立ち上げする際、昇温時間の短縮化の効果が低くなる。一方、２６０℃を超えると、降温が必要になる場合があり、高圧水蒸気が無駄になる。なお、温度を維持、制御するためには、オートクレーブへの水蒸気の供給を継続し、調整すればよい。

本発明の湿式製錬方法は、上記浸出スラリーを得る浸出工程以外の他工程のトラブルに際して適用することができるが、その中で、該トラブルに伴う浸出工程の停止予想時間を判断して、それに応じて、本発明の浸出スラリーを高圧酸浸出設備内で自己循環する方法で対応するやり方、又は従来方法である、各設備を接続したままで鉱石スラリーの代わりに工業用水を供給することによって冷却するか、或いは各設備を分離し個別に冷却するどちらかのやり方で対応するか、いずれのやり方が操業効率上最適であるかを判断して、高圧酸浸出設備をどのような状態で待機させるかの対応を決定することが好ましい。これによって、実操業において、前記他工程のトラブルが発生した場合、定常操業での各トラブルの復旧時間を基準にした前記浸出工程の停止予想時間に応じて、例えば表１に示す判断基準で対応することができる。

表１において、対応の判断基準としての前記停止予想時間としては、１２時間である。すなわち、本発明の浸出スラリーを高圧酸浸出設備内で自己循環する方法は、前記停止予想時間が１２時間以内であるときに好ましく適用することができる。ここで、基準となる前記停止予想時間を１２時間以内としたのは、高圧酸浸出設備を停止して、各設備を分離して降温し、その後、再度昇温する場合には、１５０〜１８０℃まで温度を低下させるのに通常６〜８時間程度、そして再度昇温するのに４〜６時間程度の時間を要し、平均して合計１２時間程度の時間が必要となるからである。すなわち、トラブルの復旧時間が１２時間を超える場合は、従来方法で対応することで充分である。なお、トラブルの復旧時間が２４時間を超えるような場合には、オートクレーブの保温に消費される水蒸気のコストを考慮して、さらに温度をさげる対応をしてもよい。
なお、表１の判断基準では、１２時間を目安にしているが、これは、従来の対応方法によって停止から立ち上げまでに要する時間を基準としており、この所要時間が変動する場合には、適宜調整して、基準時間を変動させればよい。

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。
（実施例１）
図１に工程を示す高圧酸浸出法を用いたニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法において、浸出工程以外の他工程のトラブルが発生した場合、浸出工程において、鉱石スラリーの受け入れとオートクレーブへの硫酸の添加とを停止するとともに、浸出工程の高圧酸浸出設備を構成する３段のフラッシュタンクから排出された浸出スラリーを、高圧酸浸出設備を構成する３段のヒーターの入口側に移送することにより、該浸出スラリーを該高圧酸浸出設備内で自己循環させる対応をとることを準備した。なお、自己循環する浸出スラリーのｐＨは３．７で、オートクレーブ内の温度は２２０℃に管理した。
１年間（２００７年１〜１２月）の操業を実施したところ、当該期間に発生したトラブルの回数は６回であったが、高圧酸浸出設備の停止予想時間が１２時間を超えるトラブルは、１回に留まった。この結果、高圧酸浸出設備の停止も１回（８時間）に留まった。結果を表２に示す。
なお、ヒーターへの供給ポンプ、メカシール設備など腐食によるトラブルは認められなかった。

（比較例１）
図１に工程を示す高圧酸浸出法を用いたニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法において、浸出工程以外の他工程のトラブルが発生した場合、各設備を接続したままで鉱石スラリーの代わりに工業用水を供給することによって冷却するか、或いは各設備を分離し個別に冷却するどちらかのやり方で対応した。
１年間（２００６年１〜１２月）の操業を実施したところ、当該期間に発生したトラブルの回数は７回であり、そのたび毎に高圧酸浸出設備を停止した。結果を表２に示す。

表２より、実施例１では、トラブルの発生時に、高圧酸浸出設備の停止予想時間が１２時間以内のトラブルでは、浸出スラリーを高圧酸浸出設備内で自己循環させる対応をとり、本発明の方法にしたがって行なったので、高圧酸浸出設備の年間の停止時間及び発生排液量が、従来の方法を表す比較例１に比べて、大幅に改善されることが分かる。すなわち、実施例１では、高圧酸浸出設備の年間の停止時間については、４０分の１以下となり、また発生排液量も約３０分の１となり、操業全体として高い操業効率を維持できている。

以上より明らかなように、本発明のニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法は、浸出工程以外の他工程のトラブルに際し、浸出工程が運転停止に追い込まれることを防止して、プロセス全体としての高い操業効率を維持することができるので、高圧酸浸出法を用いたニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法において、トラブルに際しての操業効率の維持策として好適である。

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定常状態での実施態様の一例を表す工程図である。

符号の説明

１鉱石スラリー調製工程
２浸出工程
３固液分離工程
４中和工程
５硫化工程
６ニッケル酸化鉱石
７鉱石スラリー
８浸出スラリー
９浸出液
１０浸出残渣
１１中和澱物スラリー
１２ニッケル回収用母液
１３硫化物
１４貧液

Claims

ニッケル酸化鉱石をスラリー化する鉱石スラリー調製工程、該鉱石スラリーを、下記の（ａ）〜（ｃ）の手段を備えた高圧酸浸出設備に移送し、ニッケル及びコバルトを浸出し、浸出スラリーを得る浸出工程、及び該浸出スラリーの固液分離工程を含む高圧酸浸出法を用いたニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法において、前記浸出工程以外の他工程のトラブルに際し、
前記浸出工程において、前記鉱石スラリーの受け入れと硫酸の添加とを停止するとともに、前記高圧酸浸出設備を構成する（ｃ）の手段から排出された浸出スラリーは、前記固液分離工程へ移送することを停止して、前記高圧酸浸出設備を構成する（ａ）の手段に移送することにより、該高圧酸浸出設備内で自己循環させることを特徴とするニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法。
（ａ）鉱石スラリーを予備的に昇温昇圧する。
（ｂ）予備的に昇温昇圧された鉱石スラリーに硫酸を添加し、かつ高圧水蒸気と高圧空気とを吹込みながら浸出し、浸出スラリーを形成する。
（ｃ）形成された浸出スラリーの加圧状態を調節する。
前記浸出スラリーを高圧酸浸出設備内で自己循環する際、該浸出スラリーのｐＨを、３．０〜５．０に調整することを特徴とする請求項１に記載のニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法。
前記浸出スラリーを高圧酸浸出設備内で自己循環する際、該高圧酸浸出設備を構成する（ｂ）の手段の温度は、２００〜２６０℃であることを特徴とする請求項１又は２に記載のニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法。
前記（ａ）〜（ｃ）の手段は、それぞれ次の設備を用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法。
（ａ）の手段：鉱石スラリーを段階的に昇温昇圧する多段のヒーター、
（ｂ）の手段：鉱石スラリーを高温高圧下で浸出し高温高圧の浸出スラリーを形成するオートクレーブ、及び
（ｃ）の手段：浸出スラリーを段階的に降温降圧する多段のフラッシュタンク
前記浸出工程以外の他工程のトラブルは、それに伴う浸出工程の停止予想時間が、高圧酸浸出設備を停止して、各設備を分離して降温し、その後再度昇温する場合の所要時間以内であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法。
前記停止予想時間は、１２時間以内であることを特徴とする請求項５に記載のニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法。