JP2012086209A

JP2012086209A - 劣化抽出剤の再生方法

Info

Publication number: JP2012086209A
Application number: JP2010249113A
Authority: JP
Inventors: Masafumi Yamashita; 雅史山下; Naoto Funaki; 直登船木
Original assignee: JX Nippon Mining and Metals Corp
Current assignee: JX Nippon Mining and Metals Corp
Priority date: 2010-10-20
Filing date: 2010-10-20
Publication date: 2012-05-10

Abstract

【課題】
Ｚｎの溶媒抽出に使用し、Ｆｅを８００ｍｇ／Ｌ以上含むりん酸エステル系抽出剤から、Ｆｅを除去して再生する方法を見出すことが課題である。
【解決手段】
Ｚｎの溶媒抽出に使用したりん酸エステル系抽出剤であって、Ｆｅを８００ｍｇ／Ｌ以上含む抽出剤を
苛性ソーダ溶液によりスクラビングし、次いで希硫酸によりストリッピングを行うことで、抽出剤を再生する劣化抽出剤の再生方法。
【選択図】図１

Description

本技術は、Ｚｎの湿式製錬において、特にＦｅを多く蓄積して劣化したＺｎ抽出有機溶媒を再生して、繰り返し利用するための方法に関する。

Ｚｎの湿式製錬では、一般に焙焼、浸出、浄液、電解、溶解・鋳造といったようなプロセスを経る。このうち浄液については、例えばアルカリ等を用いた中和処理、溶媒抽出法、セメンテーションなどの手法を用いて、Ｚｎをその他の成分と分離している。
その一例としては、特許第４２７９９６４号（特許文献１）に示されているように、少なくともＺｎとＦｅを含む溶液において、アルカリ等により中和処理でＦｅをある程度除去した後、りん酸エステル系抽出剤である２−エチルヘキシルホスホン酸モノ−２−エチルヘキシルを用いた溶媒抽出法によりＺｎをその他の成分（Ｆｅ、Ｍｎ）と分離する方法などが挙げられる。
ただし前述の技術では、中和処理後に少量残存したＦｅが、Ｚｎと同時に抽出される。そして、硫酸によるＺｎ逆抽出の条件ではＦｅがほとんど逆抽出されないため、抽出剤中に徐々にＦｅが蓄積するという問題が発生する。前記の特許第４２７９９６４号においては、この問題に対して塩酸を用いてＦｅ濃度を低減して再生する方法が提案されている。
しかし、塩酸を用いた場合の脱鉄率は６０〜７０％と低い。これでは、Ｆｅを多く蓄積して劣化した抽出剤、具体的にはＦｅを８００ｍｇ／Ｌ以上含むりん酸エステル系抽出剤の場合は十分にＦｅを除去することができない。抽出剤にＦｅが蓄積したままでは、抽出剤の粘度増加やＺｎ抽出率の低下といった問題が起きるため、この状態では抽出剤の再生利用はできない。
つまり、塩酸を用いた劣化抽出剤の再生方法では抽出剤中のＦｅ濃度が高くなると対応できないといった課題を抱える。
特許第４２７９９６４号日鉱金属株式会社

本発明の課題は、Ｚｎの溶媒抽出に使用し、Ｆｅを８００ｍｇ／Ｌ以上含むりん酸エステル系抽出剤から、Ｆｅを除去して再生する方法を見出すことである。

本発明は、
（１）Ｚｎの溶媒抽出に使用し、Ｆｅを８００ｍｇ／Ｌ以上含むりん酸エステル系抽出剤から、Ｆｅを除去して再生する方法を見出すことが課題である。

解決手段

Ｚｎの溶媒抽出に使用したりん酸エステル系抽出剤であって、Ｆｅを８００ｍｇ／Ｌ以上含む抽出剤を
苛性ソーダ溶液によりスクラビングし、次いで希硫酸によりストリッピングを行うことで、抽出剤を再生する劣化抽出剤の再生方法。
（２）上記（１）において、スクラビングに用いる苛性ソーダ溶液の濃度を１００ｇ／Ｌ以上とする劣化抽出剤の再生方法。
（３）上記（１）〜（２）において、スクラビングに用いる抽出剤と苛性ソーダ溶液のＯ／Ａ比が３．０以下である劣化抽出剤の再生方法。
（４）上記（１）〜（３）において、ストリッピングに用いる希硫酸の濃度を１００ｇ／Ｌ以上とする劣化抽出剤の再生方法。
（５）上記（１）〜（４）において、ストリッピングに用いる抽出剤と希硫酸のＯ／Ａ比を２．０以下とする劣化抽出剤の再生方法。
（６）上記（１）〜（５）において、りん酸エステル系抽出剤が２−エチルヘキシルホスホン酸モノ−２−エチルヘキシルである劣化抽出剤の再生方法。
を提供する。

発明の効果

上記発明により
（１）Ｚｎの溶媒抽出に使用し、Ｆｅを８００ｍｇ／Ｌ以上含むりん酸エステル系抽出剤を再生することにより、抽出剤の繰り返し利用に寄与する。

本発明の処理フローシートの一態様を示す。

以下、本発明を詳細に説明する。
抽出剤中に蓄積したＦｅの管理限界は、溶媒抽出に用いる液中のＺｎ濃度と抽出条件により異なる。抽出後の抽出剤のＺｎ濃度が高いほど、抽出剤中の蓄積Ｆｅ濃度を低くする必要がある。
Ｚｎ湿式製錬の浄液工程では、Ｚｎ濃度は２０ｇ／Ｌ前後と比較的高いため、溶媒抽出の際の抽出剤へのＺｎ負荷は高いといえる。そのため、Ｚｎ製錬に用いる場合、抽出剤中のＦｅは高くても５０ｍｇ／Ｌ以下が望ましい。
それ以上になると、粘度増加・抽出能力低下といった問題点が生じる。抽出剤中のＦｅ濃度が高くなると、塩酸による脱鉄処理を行うが、抽出剤中のＦｅ濃度が８００ｍｇ／Ｌ以上になると、繰り返し脱鉄処理をしても塩酸では十分な再生ができない。

塩酸より脱鉄率を高くするための逆抽出液としては、苛性ソーダ溶液が最も効果的かつ安価である。苛性ソーダ溶液を用いると、脱鉄率を９５％以上まで上げることができる。
ここで、苛性ソーダ溶液が抽出剤に対して少なすぎる場合や、苛性ソーダ溶液の濃度が低すぎる場合には、スクラビング後の分相性が悪くなるため、その後の処理ができない。
そこで分相性をよくするため、Ｏ／Ａ比は３．０以下、苛性ソーダ溶液の濃度は１００ｇ／Ｌ以上が望ましい。

ただし、苛性ソーダ溶液によりスクラビングを行った場合、Ｆｅを逆抽出する代わりに苛性ソーダ溶液中のＮａが抽出剤中に抽出される。
その状態のままでは、Ｆｅを蓄積したときと同様、粘度増加やＺｎ抽出能力低下を招く。さらに、抽出剤にＮａが配位することで親水性を持ち、抽出剤中に水が分散することにより、抽出剤がエマルジョン化してしまうという問題が生じる。
この問題を解決するには、希硫酸によるストリッピングを行えばよい。Ｎａの場合、Ｆｅとは違い、希硫酸によるストリッピングによって比較的簡単に抽出剤から除去することができる。抽出剤を再生利用できる目安として、エマルジョンの解消を目視で確認できる程度までストリッピングを行うことが望ましい。

また、このストリッピングには一定以上の遊離酸が必要となる。なぜなら、Ｎａを逆抽出する代わりに希硫酸中の水素イオンが消費されるからである。実際、ストリッピング後の希硫酸は遊離硫酸濃度が大きく低下する。
つまり、遊離硫酸濃度が不足した場合、Ｎａが抽出剤中に残留してしまうことになる。
目安として、ストリッピング後の遊離硫酸濃度が少なくとも１０ｇ／Ｌ以上であることが望ましい。今回のようにＦｅを８００ｍｇ／以上含む抽出剤を再生する場合は、濃度が１００ｇ／Ｌ以上の希硫酸を用い、Ｏ／Ａ比を２．０以下とすることが望ましい。

以上のように、Ｆｅを８００ｍｇ／Ｌ以上含んで劣化した抽出剤に対して、苛性ソーダ溶液によるスクラビングと希硫酸によるストリッピングを施すことで、抽出剤を再生することが可能になる。

以下に本発明の実施例を説明する。
用いた抽出剤は、りん酸エステル系抽出剤である２−エチルヘキシルホスホン酸モノ−２−エチルヘキシル、具体的には商品名ＰＣ−８８Ａ（大八化学工業社製）を、シェルゾールＤ７０（シェルケミカルズジャパン社製）によって１／５に希釈したものであり、表１に示すようにＦｅを８００ｍｇ／Ｌ、Ｚｎを６５ｍｇ／Ｌ含んでいる。

この抽出剤に対し、苛性ソーダ溶液によるスクラビング試験を行った。抽出剤１００ｍｌに対し、濃度１５０ｇ／Ｌの苛性ソーダ溶液１００ｍｌを用いた（Ｏ／Ａ比＝１．０）。試験条件は、常温、攪拌時間１５分、静置時間３０分とした。
静置後は溶媒相（エマルジョン部分含む）１２５ｍｌと液相７５ｍｌに分離し、液相中に水酸化鉄の沈殿が生じて茶色く濁った。
スクラビング後の液相と沈殿物について分析した結果、Ｆｅは９８％以上、Ｚｎはほぼ１００％が抽出剤から液相（沈殿物含む）へ逆抽出されていることがわかった。

次に、抽出剤中に抽出されたＮａを除去するために、希硫酸によるストリッピングを行った。スクラビング後の抽出剤１２５ｍｌと濃度２００ｇ／Ｌの希硫酸１００ｍｌを川いた（Ｏ／Ａ比＝１．０）。試験条件はスクラビング時と同じく、常温、攪拌時間１５分、静置時間３０分とした。
静置後は溶媒相１００ｍｌと液相１２５ｍｌに分離し、エマルジョンは確認されなかった。抽出剤中のＦｅ、Ｚｎ濃度の分析値を表２に示す。再生利用するにあたって問題ないレベルとなった。
ストリッピング後の液相からは、再生前の抽出剤中の濃度の約１％分に相当するＦｅが検出された。スクラビング後にわずかに抽出剤中に残ったＦｅにおいても、ストリッピングによって逆抽出されたといえる。また、ストリッピング後の遊離硫酸濃度は１５０ｇ／Ｌであった。

スクラビング時のＯ／Ａ比（３．０）低い場合
スクラビング時のＯ／Ａ比を３．０に変更したこと以外は、全て実施例１と同条件で試験を行った。各データを表２に示す。１ｍｇ／ＬとわずかにＦｅが残ってはいるが、再生利用に問題ないレベルとなった。
なお、実施例１以外はストリッピング後の抽出剤中のＦｅ、Ｚｎ濃度のみを分析しており、スクラビング後やストリッピング後の液相の分析は行っていない。

スクラビング時の苛性ソーダ濃度（１００ｇ／Ｌ）高い場合
スクラビング時の苛性ソーダ溶液の濃度を１００ｇ／Ｌ、かつＯ／Ａ比を３．０に変更したこと以外は、全て実施例１と同条件で試験を行った。
各データを表２に示す。５ｍｇ／ＬとわずかにＦｅが残ってはいるが、再生利用に問題ないレベルとなった。

ストリッピング時の希硫酸濃度（１００ｇ／Ｌ）高い場合
ストリッピング時の希硫酸の濃度を１００ｇ／Ｌ、かつＯ／Ａ比を２．０に変更したこと以外は、全て実施例１と同条件で試験を行った。
各データを表２に示す。再生利用に問題ないレベルとなった。また、ストリッピング後の遊離硫酸濃度は１２ｇ／Ｌであった。

（比較例１）スクラビング時の苛性ソーダ濃度（５０ｇ／Ｌ）低い場合
以下に本発明の比較例を説明する。スクラビング時の苛性ソーダ溶液の濃度を５０ｇ／Ｌに変更したこと以外は、全て実施例１と同条件で試験を行った。
各データを表２に示す。この条件では、スクラビング後の分相性が悪く、明確な液相が存在しないため、溶媒相と液相の分離が困難であり、それ以降の処理ができなくなった。

（比較例２）スクラビング時のＯ／Ａ比（４．０）高い場合
スクラビング時のＯ／Ａ比を４．０に変更したこと以外は、全て実施例１と同条件で試験を行った。各データを表２に示す。比較例１と同様にスクラビング後の分相性が悪く、明確な液相が存在しないため、溶媒相と液相の分離が困難であり、それ以降の処理ができなくなった。

（比較例３）ストリッピング時の希硫酸濃度（５０ｇ／Ｌ）低い場合
ストリッピング時の希硫酸の濃度を５０ｇ／Ｌ、かつＯ／Ａ比を２．０に変更したこと以外は、全て実施例１と同条件で試験を行った。各データを表２に示す。ＦｅとＺｎについては除去できたが、ストリッピング後の抽出剤中にエマルジョンが確認された。遊離硫酸濃度が不足しており、Ｎａが除去できなかったといえる。また、ストリッピング後の遊離硫酸濃度は０．５ｇ／Ｌまで減少していた。

Claims

Ｚｎの溶媒抽出に使用したりん酸エステル系抽出剤であって、Ｆｅを８００ｍｇ／Ｌ以上含む抽出剤を
苛性ソーダ溶液によりスクラビングし、次いで希硫酸によりストリッピングを行うことで、抽出剤を再生することを特徴とする劣化抽出剤の再生方法。
請求項１において、スクラビングに用いる苛性ソーダ溶液の濃度を１００ｇ／Ｌ以上とすることを特徴とする劣化抽出剤の再生方法。
請求項１〜２において、スクラビングに用いる抽出剤（Ｏｒｇ相）と苛性ソーダ溶液（Ａｑｕａ相）の体積比（以下Ｏ／Ａ比と記述）が３．０以下であることを特徴とする劣化抽出剤の再生方法。
請求項１〜３において、ストリッピングに用いる希硫酸の濃度を１００ｇ／Ｌ以上とすることを特徴とする劣化抽出剤の再生方法。
請求項１〜４において、ストリッピングに用いる抽出剤と希硫酸のＯ／Ａ比を２．０以下とすることを特徴とする劣化抽出剤の再生方法。
請求項１〜５において、りん酸エステル系抽出剤が２−エチルヘキシルホスホン酸モノ−２−エチルヘキシルであることを特徴とする劣化抽出剤の再生方法。