JP2010090420A

JP2010090420A - 非鉄製錬用の精鉱の砒素除去方法及び該方法より得られた非鉄製錬用の精鉱

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Publication number: JP2010090420A
Application number: JP2008260091A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Shibayama; 敦柴山; Masayoshi Matsumoto; 政義松本
Original assignee: Dowa Metals and Mining Co Ltd; Akita University NUC
Current assignee: Dowa Metals and Mining Co Ltd; Akita University NUC
Priority date: 2008-10-06
Filing date: 2008-10-06
Publication date: 2010-04-22
Anticipated expiration: 2028-10-06
Also published as: JP5296482B2

Abstract

【課題】高砒素濃度の精鉱から砒素を除去する技術として湿式製錬技術を用いた新規前処理技術を用いることで、精鉱中の砒素濃度（砒素品位）を数質量％から０．５質量％以下の低濃度にすることができ、もって、製錬で通常通り溶錬することが可能な精鉱を得ることができる非鉄製錬用の精鉱の砒素除去方法及び該方法より得られた非鉄製錬用の精鉱の提供。
【解決手段】本発明の非鉄製錬用の精鉱の砒素除去方法は、砒素を含む非鉄製錬用の精鉱からパルプ濃度５００ｇ／Ｌ〜２，０００ｇ／Ｌのパルプスラリーを作製するパルプスラリー作製工程と、前記パルプスラリー１Ｌに対して、ＮａＨＳを６０ｇ〜２００ｇ、ＮａＯＨを５０ｇ〜２００ｇ加えて、前記精鉱から砒素を浸出する浸出工程とを含むことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、非鉄製錬における鉱石から所望の金属または除去対象金属を浸出（抽出）する処理に関し、製錬工程で処理できない高濃度砒素精鉱の前処理としての非鉄製錬用の精鉱の砒素除去方法及び該方法より得られた非鉄製錬用の精鉱に関する。

従来、非鉄製錬における精鉱中の不純物として、中でも特にＡｓ（砒素）を高濃度に含有するものは、砒素の処理がコストを増高させることから、処理が産業上においてできないために資源として利用されていなかった。最近の資源価格高、資源確保の観点から、高濃度の砒素を含有する精鉱を処理できる技術が求められている。
例えば、特許文献１に示すように、砒素を含む銅精鉱を９０℃〜１２０℃で加熱処理した後、リパルプして浮選し、砒素鉱物を浮遊させて除去すると共に、沈鉱として砒素品位の低い銅精鉱を回収する。リパルプ後の銅精鉱には、黄血塩（フェロシアン化カリウム）を銅精鉱１トン当たり１０ｋｇ〜１５ｋｇ添加する技術が開示されている。
一方、銅製錬で許容できる砒素濃度は最大１質量％と想定されており、製錬工程で処理するためには前もって除去する前処理方法が必要であった。この分野での前処理技術はほとんどなく、いわゆる特許文献１のように選鉱による物理的処理が中心で、湿式法を用いた前処理法は前例がなく、研究開発が開始されたばかりである。
最近の銅資源の事情によれば、鉱床の深部付近を採掘するために、銅精鉱中の砒素品位は急激に上昇する傾向にある。また、銅価格の高騰により従来採掘できなかった高砒素含有鉱石の資源化が急務となっている。
海外の銅鉱山、特にチリの銅精鉱中の砒素濃度（砒素品位）はほぼ３質量％、高いもので８質量％にもなり、銅製錬で許容できる濃度にするための前処理が大きな課題であり、新規前処理技術が求められている。最近の研究によってＮａＨＳ（水硫化ソーダ）とＮａＯＨ（苛性ソーダ）を用いた浸出法が有効であるとの知見が得られている。発明者らは更なる研究を進め、高い砒素除去率が得られる処理方法を明らかにした。

特開２００６−２３９５５３号公報

本発明は、従来における前記問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、高砒素濃度の精鉱から砒素を除去する技術として湿式製錬技術を用いた新規前処理技術を用いることで、精鉱中の砒素濃度（砒素品位）を数質量％から０．５質量％以下の低濃度にすることができ、もって、製錬で通常通り溶錬することが可能な精鉱を得ることができる非鉄製錬用の精鉱の砒素除去方法及び該方法より得られた非鉄製錬用の精鉱を提供することを目的とする。

本発明は、本発明者による前記知見に基づくものであり、前記課題を解決するための手段としては以下の通りである。即ち、
＜１＞砒素を含む非鉄製錬用の精鉱からパルプ濃度５００ｇ／Ｌ〜２，０００ｇ／Ｌのパルプスラリーを作製するパルプスラリー作製工程と、前記パルプスラリー１Ｌに対して、ＮａＨＳを６０ｇ〜２００ｇ、ＮａＯＨを５０ｇ〜２００ｇ加えて、前記精鉱から砒素を浸出する浸出工程とを含むことを特徴とする非鉄製錬用の精鉱の砒素除去方法である。
＜２＞浸出工程において、大気圧下、浸出温度６０℃以上で精鉱から砒素を浸出する前記＜１＞に記載の非鉄製錬用の精鉱の砒素除去方法である。
＜３＞パルプスラリー１Ｌに対するＮａＨＳ及びＮａＯＨの添加量がそれぞれ１００ｇであり、前記ＮａＨＳ、前記ＮａＯＨ、及び前記パルプスラリーの反応時間が３時間〜６時間である前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の非鉄製錬用の精鉱の砒素除去方法である。
＜４＞非鉄製錬用の精鉱が銅精鉱であり、前記銅精鉱中の砒素濃度が１質量％以上である前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の非鉄製錬用の精鉱の砒素除去方法である。
＜５＞前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の非鉄製錬用の精鉱の砒素除去方法により得られ、砒素濃度が０．５質量％以下であることを特徴とする非鉄製錬用の精鉱である。

本発明によると、従来における諸問題を解決でき、高砒素濃度の精鉱から砒素を除去する技術として湿式製錬技術を用いた新規前処理技術を用いることで、精鉱中の砒素濃度（砒素品位）を数質量％から０．５質量％以下の低濃度にすることができ、もって、製錬で通常通り溶錬することが可能な精鉱を得ることができる非鉄製錬用の精鉱の砒素除去方法及び該方法より得られた非鉄製錬用の精鉱を提供することができる。

（精鉱の砒素除去方法）
本発明の精鉱の砒素除去方法は、少なくとも、パルプスラリー作製工程と、浸出工程とを含み、さらに、必要に応じて適宜選択した、その他の工程とを含む。

＜パルプスラリー作製工程＞
前記パルプスラリー作製工程は、砒素を含む非鉄製錬用の精鉱からパルプ濃度５００ｇ／Ｌ〜２，０００ｇ／Ｌのパルプスラリーを作製する工程である。

＜＜精鉱＞＞
前記精鉱としては、非鉄金属を得るために製錬の原料として用いられるものであれば適用可能であり、鉱石における所望金属を濃縮したもの、例えば、銅精鉱、亜鉛精鉱、エナジャイト（硫砒銅鉱）などが挙げられる。
前記精鉱中の砒素濃度は、０．５質量％以上または１．０質量％以上であり、３質量％〜８質量％以上であってもよい。

＜＜パルプスラリー＞＞
前記パルプスラリーは、前記精鉱に水等を加えたものである。前記パルプスラリーのパルプ濃度は、５００ｇ／Ｌ〜２，０００ｇ／Ｌであり、設備費、運転費の観点から、高濃度であることが好ましい。前記パルプスラリーのパルプ濃度が５００ｇ／Ｌ〜２，０００ｇ／Ｌであると、産業機器における利用に適している。

＜浸出工程＞
前記浸出工程は、パルプスラリー１Ｌに対して、ＮａＨＳを６０ｇ〜２００ｇ、ＮａＯＨを５０ｇ〜２００ｇ加えて、前記精鉱から砒素を浸出する工程である。
即ち、精鉱を含有するパルプスラリーに、砒素を選択的に浸出するためのＮａＨＳ及びＮａＯＨを加える。

＜＜ＮａＨＳ及びＮａＯＨ＞＞
前記ＮａＨＳ及びＮａＯＨは、パルプスラリー１Ｌに対して、ＮａＨＳが６０ｇ〜２００ｇ添加され、ＮａＯＨが５０ｇ〜２００ｇ添加されれば、特に限定されるものではない。例えば、ＮａＨＳ及びＮａＯＨを固体のままパルプスラリーに、同時乃至順次添加してもよく、また、ＮａＨＳとＮａＯＨとを含有する水溶液を添加してもよい。ＮａＨＳとＮａＯＨとを含有する水溶液は、事前にＮａＨＳを含む水溶液とＮａＯＨを含む水溶液との両方を混合してもよく、ＮａＯＨを含む水溶液とＮａＯＨを含む水溶液とを個別に加えながら浸出してもよい。

ＮａＨＳの添加量は、パルプスラリー１Ｌに対して６０ｇ〜２００ｇＬであり、ＮａＯＨの添加量は、パルプスラリー１Ｌに対して５０ｇ〜２００ｇである。
ＮａＨＳの添加量がパルプスラリー１Ｌに対して６０ｇ未満では、砒素の浸出率が下降してしまう。
また、パルプスラリー１Ｌに対するＮａＨＳ及びＮａＯＨの添加量をそれぞれ１００ｇ程度とした場合が最も砒素の浸出率が高く、ＮａＨＳ添加量及びＮａＯＨ添加量のいずれかが低くても浸出率は低下する。この条件下ではいろんな鉱種を用いても同様に良好な浸出率が得られる。

また、ＮａＨＳ添加量とＮａＯＨ添加量との比が１：１〜２：１程度となるのが好ましい。
ＮａＯＨ添加量は、ＮａＨＳ添加量との組合わせにおいて重要である。ＮａＯＨ添加量とＮａＨＳ添加量との組合せにおいて、例えば、銅精鉱であれば、砒素を選択的にスラリー液に移行する浸出が可能となり、銅が殆どスラリー液に移行しない画期的な浸出が可能となる。

浸出工程における浸出反応液の温度、すなわち浸出温度は、６０℃〜１００℃であることが好ましく、８０℃〜１００℃であることがより好ましい。例えば、浸出反応液の温度を８０℃とすることは、高山地帯での操業を考えても適切である。
また、浸出工程においては、大気圧下で浸出可能である。
また、浸出時間は、原料精鉱にも依存するが、２時間以上が好ましく、２〜８時間程度がより好ましく、３時間〜６時間が特に好ましい。
なお、浸出工程に用いられる装置としては、耐アルカリ性容器（タンク）であって、撹拌等を行うことができる装置であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、市販の容器、攪拌機、ポンプ、ろ過機などが挙げられる。また、浸出工程では、特別な薬剤を使わないため、入手容易な仕様の装置を利用することができ、設備費が安価にすることができるというメリットがある。

＜その他の工程＞
前記その他の工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記浸出工程に行われる固液分離工程などが挙げられる。

＜固液分離工程＞
前記固液分離工程は、精鉱の浸出後に、ろ過機などにより固液分離をする工程である。固液分離工程後の液側に砒素が浸出し、固体側（残渣側）には、銅などが残留した砒素をほとんど含有しない精鉱が得られる。得られた精鉱は、銅製錬などの非鉄製錬原料として利用できる。また、得られた精鉱は、砒素をほとんど含まないため、後工程の製錬工程において砒素処理がほとんど不要となり、コスト減、設備仕様の安価を助長する。また、砒素が浸出された液には、精鉱に含まれる大部分の砒素が含まれているので、砒素処理を集中的に行うことができ、コスト減、設備減となる。

本発明の精鉱の砒素除去方法の好ましい例としては、銅精鉱をパルプ濃度が５００ｇ／Ｌ以上の高濃度スラリー状のパルプスラリーを作製し、この作製したパルプスラリーに、パルプスラリー１Ｌに対して、ＮａＨＳを１００ｇ、ＮａＯＨを１００ｇ加えて、浸出温度（スラリー液温度）８０℃以上で３時間攪拌浸出し、銅精鉱中の砒素を水溶性のＮａ_３ＡｓＳ_３の形態でスラリー液中に溶解させ、未溶解の銅精鉱はろ過回収する。これにより、銅精鉱に含まれる砒素を８０質量％以上浸出することができ、銅精鉱に含まれる銅は１００％未溶解の銅精鉱中に入るために完全回収される。また、上記精鉱の砒素除去方法において、浸出温度（スラリー液温度）を８０℃以上として反応時間をさらに長くすれば砒素の浸出率を９５％にすることもできる。
これにより、得られた銅精鉱の砒素濃度を通常の精鉱並み（数質量％から０．５質量％以下の低濃度）として、銅溶錬工程に投入することができ、今まで資源化できなかった鉱石や精鉱が容易に処理できる。

なお、本明細書において、ｗｔ％とあるのは、質量％である。Ｌとあるのは、単位でリットルである。

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
（原料の準備）
原料を下記の表１に示す３種類の原料（精鉱）を用意した。即ち、（１）銅精鉱は、Ａｓ（砒素）１．６７質量％、Ｃｕ（銅）１１．４９質量％、Ｆｅ（鉄）１８．１７質量％であり、（２）銅精鉱は、Ａｓ（砒素）３．１１質量％、Ｃｕ（銅）３３．４６質量％、Ｆｅ（鉄）１４．３４質量％であり、（３）エナジャイトは、Ａｓ（砒素）８．３２質量％、Ｃｕ（銅）３３．７１質量％、Ｆｅ（鉄）１６．３４質量％である。

（実施例１）
実施例１に用いた原料は、表１における（１）銅精鉱である。ＣｕＦｅＳ_２、ＦｅＳが主たる組成である。この（１）銅精鉱に水を添加してパルプ濃度が５００ｇ／Ｌのパルプスラリーを作製し、作製したパルプスラリーに、パルプスラリー１Ｌに対して、ＮａＨＳを１００ｇ、ＮａＯＨを１００ｇ加えて、浸出時間３時間で浸出を行った。さらに、浸出後に、吸引ろ過機を用いて固液分離を行った。図１に、浸出時の温度を変化させた（３０℃、６０℃、８０℃、９５℃）ときの砒素浸出率の変化を示す。
なお、砒素浸出率の測定は、以下のようにして行った。
＜砒素浸出率の測定＞
浸出前の原料の砒素濃度及び浸出後の固体（残渣）の砒素濃度をＩＣＰ（誘導結合プラズマ発光分光分析装置）を用いて測定した。
砒素浸出率は、浸出前の原料の砒素濃度から算出した砒素質量を母数として、浸出後の固体（残渣）の砒素濃度から算出砒素質量を百分率（％）で換算した。
この結果、砒素浸出率は、温度８０℃で８７．９１％であり、温度９５℃で９５．４０％に達し、高い砒素浸出率が得られた。

（実施例２）
ＮａＯＨ添加量及びＮａＨＳ添加量を変化させ（（ａ）パルプスラリー１Ｌに対して、ＮａＯＨを１００ｇ、ＮａＨＳを１００ｇ添加、（ｂ）パルプスラリー１Ｌに対して、ＮａＯＨを５０ｇ、ＮａＨＳを１００ｇ添加、（ｃ）パルプスラリー１Ｌに対して、ＮａＯＨを１００ｇ、ＮａＨＳを５０ｇ添加）、浸出時間を変化させ（０．５時間〜４時間）、浸出温度を８０℃で行った以外は、実施例１と同様に行った。この結果を図２に示す。図２中、（ａ）は、パルプスラリー１Ｌに対して、ＮａＯＨを１００ｇ、ＮａＨＳを１００ｇ添加した場合を示し、（ｂ）は、パルプスラリー１Ｌに対して、ＮａＯＨを５０ｇ、ＮａＨＳを１００ｇ添加した場合を示し、（ｃ）は、パルプスラリー１Ｌに対して、ＮａＯＨを１００ｇ、ＮａＨＳを５０ｇ添加した場合を示す。なお、上記（ａ）（ｂ）は、本願発明の実施例に相当するが、上記（ｃ）は、本願発明の比較例に相当する。
この結果、パルプスラリー１Ｌに対して、ＮａＯＨを１００ｇ、ＮａＨＳを１００ｇ添加した場合が最も砒素浸出率が高く、浸出時間３時間で砒素浸出率が８０％を超え、浸出時間４時間でほぼ浸出時間が１００％近くなった。

（実施例３）
表１の３種類の原料（（１）銅精鉱、（２）銅精鉱、（３）エナジャイト）を用い、浸出時間を変化させ（０．５時間〜６時間）、浸出温度を８０℃で行った以外は、実施例１と同様に行った。原料の違いによる砒素浸出率を調べた結果を図３に示す。
この結果から、精鉱によって浸出時間が短い場合は違いが見られるが、浸出時間が４時間以上であれば、いずれも９０％以上の砒素浸出率が得られた。以上より、実施例３の処理法は原料の種類にかかわらず、良好な砒素浸出率が達成できることがわかる。
また、原料としての（３）エナジャイトを浸出時間６時間で処理して得られたサンプルにおいて、原料を１００とした場合の各元素の浸出残渣中の分布率は、Ｃｕ及びＦｅが１００質量％であり、Ａｓが４．７質量％であり、浸出液中にはＡｓのみ選択的に９５．３％浸出されていた。また、原料としての（３）エナジャイトを浸出時間１、３、６時間で処理して得られたサンプルの形態分析をＸＲＤにより測定した結果を図４に示す。原料中のエナジャイトＣｕ_３ＡｓＳ_４のピークがなくなり、Ｃｕ_２Ｓの強いピークが現れていることからも十分な浸出効果があることが認められる。

（実施例４）
原料としての（３）エナジャイトに水を添加してパルプ濃度が１，０００ｇ／Ｌのパルプスラリーを作製し、作製したパルプスラリーに、パルプスラリー１Ｌに対して、ＮａＯＨを２００ｇ、ＮａＨＳを２００ｇ添加して、浸出温度８０℃、浸出時間１０時間で浸出を行った。さらに、浸出後に、吸引ろ過機を用いて固液分離を行った。その結果、浸出後の浸出残渣中濃度はＡｓ（砒素）０．１％以下、Ｃｕ（銅）１４．５％、Ｆｅ（鉄）１０．４％であり、ほぼ全量のＡｓ（砒素）が浸出されたことが分かった。

図１は、実施例１の測定結果を示すグラフである。図２は、実施例２の測定結果を示すグラフである。図３は、実施例３の測定結果を示すグラフである。図４は、実施例３で得られたサンプルのＸＲＤにより測定した結果を示す図である。

Claims

砒素を含む非鉄製錬用の精鉱からパルプ濃度５００ｇ／Ｌ〜２，０００ｇ／Ｌのパルプスラリーを作製するパルプスラリー作製工程と、
前記パルプスラリー１Ｌに対して、ＮａＨＳを６０ｇ〜２００ｇ、ＮａＯＨを５０ｇ〜２００ｇ加えて、前記精鉱から砒素を浸出する浸出工程とを含むことを特徴とする非鉄製錬用の精鉱の砒素除去方法。
浸出工程において、大気圧下、浸出温度６０℃以上で精鉱から砒素を浸出する請求項１に記載の非鉄製錬用の精鉱の砒素除去方法。
パルプスラリー１Ｌに対するＮａＨＳ及びＮａＯＨの添加量がそれぞれ１００ｇであり、前記ＮａＨＳ、前記ＮａＯＨ、及び前記パルプスラリーの反応時間が３時間〜６時間である請求項１から２のいずれかに記載の非鉄製錬用の精鉱の砒素除去方法。
非鉄製錬用の精鉱が銅精鉱であり、前記銅精鉱中の砒素濃度が１質量％以上である請求項１から３のいずれかに記載の非鉄製錬用の精鉱の砒素除去方法。
請求項１から４のいずれかに記載の非鉄製錬用の精鉱の砒素除去方法により得られ、砒素濃度が０．５質量％以下であることを特徴とする非鉄製錬用の精鉱。