JP2013189670A

JP2013189670A - 湿式製錬方法

Info

Publication number: JP2013189670A
Application number: JP2012055784A
Authority: JP
Inventors: Toru Kitazaki; 徹北崎; Osamu Amano; 道天野; Takehiro Tanaka; 雄大田中; Shinichiro Nakamura; 真一郎中村
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2012-03-13
Filing date: 2012-03-13
Publication date: 2013-09-26
Anticipated expiration: 2032-03-13
Also published as: JP5842684B2

Abstract

【課題】塩素回収効率を向上できる湿式製錬方法を提供する。
【解決手段】硫化物に含まれる目的金属を塩素浸出する塩素浸出工程と、塩素浸出工程で得られた浸出液から得られる電解液を用いて該電解液に含まれる目的金属を電解採取する電解工程とを含む湿式製錬方法であって、電解工程から排出された電解廃液から塩素ガスを分離し、塩素ガスに含まれる水蒸気を凝縮水として除去し、凝縮水を塩素浸出工程に供給する。塩素が含まれる凝縮水を湿式製錬の系内に取り込むので、塩素回収効率を向上できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、湿式製錬方法に関する。さらに詳しくは、塩素浸出および電解採取により硫化物から目的金属を回収する湿式製錬方法に関する。

硫化物から目的金属を回収する湿式製錬方法の一例を図４に基づき説明する（特許文献１参照）。
まず、ニッケルマットなどの原料を粉砕工程において粉砕した後、後述の脱塩素電解廃液と混合してマットスラリーとし、その大部分をセメンテーション工程に供給する。セメンテーション工程には塩素浸出工程で得られた浸出液が供給されており、この浸出液中に含まれる銅がマット中のニッケルと置換反応を起こして、硫化銅として析出する。そして、析出した硫化銅をセメンテーション残渣とともに分離し、塩素浸出工程に供給する。

塩素浸出工程には残りのマットスラリーとＭＳ（Mix Sulfide：ニッケルとコバルトの混合硫化物）が供給される。塩素浸出工程では、浸出槽に吹き込まれる塩素ガスの酸化力によって、スラリー中の固形物に含まれる非鉄金属が実質的に全て液中に浸出される。また、浸出槽の温度上昇を抑制するために、浸出薄液が供給される。非鉄金属が浸出された浸出液は、セメンテーション工程に繰り返して供給される。一方、マットに含まれていた硫黄はほとんど浸出されず、その大部分が浸出残渣として分離される。この浸出残渣は硫黄回収工程に供給される。

セメンテーション工程の終液中にはCoやFeなどが含まれているため、浄液工程で塩素ガスと炭酸ニッケルを添加する酸化中和法により、これらの元素およびCu、Pb、Asなどの微量不純物を除去する。不純物を除去した液はその後、電解給液として電解工程に送る。電解工程においては、電解採取により、電解液に含まれるニッケルを電気ニッケルとして回収する。電解工程で発生した塩素ガスは塩素浸出工程および浄液工程に繰り返して再利用する。

電解工程から排出された電解廃液は脱塩素工程に送られ、脱塩素工程において塩素ガスが分離される。そして、分離された塩素ガスは塩素浸出工程および浄液工程に繰り返して再利用され、塩素ガスが分離された脱塩素電解廃液は粉砕工程および浄液工程に送られる。また、脱塩素工程において発生した凝縮水は排水工程に送られ、排水処理される。

しかるに、脱塩素工程において発生する凝縮水には塩素が溶け込んでいるため、これを排水することにより湿式製錬の系外へ塩素が排出される。その分、塩素を新たに供給する必要があるため、操業コストが高くなるという問題がある。

特開平１１−２３６６３０号公報

本発明は上記事情に鑑み、塩素回収効率を向上できる湿式製錬方法を提供することを目的とする。

第１発明の湿式製錬方法は、硫化物に含まれる目的金属を塩素浸出する塩素浸出工程と、該塩素浸出工程で得られた浸出液から得られる電解液を用いて該電解液に含まれる目的金属を電解採取する電解工程と、を含む湿式製錬方法であって、前記電解工程から排出された電解廃液から塩素ガスを分離し、該塩素ガスに含まれる水蒸気を凝縮水として除去し、該凝縮水を前記塩素浸出工程に供給することを特徴とする。
第２発明の湿式精錬方法は、第１発明において、前記塩素浸出工程を行う塩素浸出設備は、直列に接続された複数の浸出槽から構成されており、前記複数の浸出槽のうちの最も上流の浸出槽に前記凝縮水を供給することを特徴とする。
第３発明の湿式精錬方法は、第１または第２発明において、前記塩素浸出工程では、ニッケル硫化物に含まれるニッケルを塩素浸出し、前記電解工程では、前記塩素浸出工程で得られた浸出液から得られる電解液を用いて該電解液に含まれるニッケルを電解採取することを特徴とする。

第１発明によれば、塩素が含まれる凝縮水を湿式製錬の系内に取り込むので、塩素回収効率を向上できる。
第２発明によれば、最も上流の浸出槽に凝縮水を供給するので、凝縮水に含まれる塩素を効率よく塩素浸出に供することができ、塩素浸出工程における浸出率が向上する。
第３発明によれば、ニッケルの湿式製錬において、塩素が含まれる凝縮水を湿式製錬の系内に取り込むので、塩素回収効率を向上できる。

本発明の一実施形態に係る湿式製錬方法の全体工程図である。脱塩素設備の説明図である。塩素浸出設備の説明図である。従来の湿式製錬方法の全体工程図である。

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
本発明の一実施形態に係る湿式製錬方法は、ニッケル硫化物が含まれる原料からニッケルを回収するニッケルの湿式製錬方法である。
まず、図１に基づき、本発明の一実施形態に係る湿式製錬方法の全体工程を説明する。

まず、ニッケルマットなど、ニッケル硫化物が含まれる原料を粉砕工程においてミルなどで粉砕した後、後述の脱塩素電解廃液と混合してマットスラリーとし、その大部分をセメンテーション工程に供給する。

セメンテーション工程には塩素浸出工程で得られた浸出液が供給されており、この浸出液中に含まれる銅がマット中のニッケルと置換反応を起こして、硫化銅として析出する。そして、析出した硫化銅をセメンテーション残渣とともに分離し、塩素浸出工程に供給する。

塩素浸出工程には残りのマットスラリーとＭＳ（Mix Sulfide：ニッケルとコバルトの混合硫化物）が供給される。塩素浸出工程では、浸出槽に吹き込まれる塩素ガスの酸化力によって、スラリー中のニッケル硫化物に含まれるニッケルが液中に塩素浸出される。また、スラリー中の固形物に含まれるその他の非鉄金属も実質的に全て液中に塩素浸出される。非鉄金属が浸出された浸出液は、セメンテーション工程に繰り返して供給される。一方、マットに含まれていた硫黄はほとんど浸出されず、その大部分が浸出残渣として分離される。この浸出残渣は硫黄回収工程に供給され、硫黄回収工程において硫黄が回収される。

セメンテーション工程の終液中にはCoやFeなどが含まれているため、浄液工程で塩素ガスと炭酸ニッケルを添加する酸化中和法により、これらの元素およびCu、Pb、Asなどの微量不純物を除去する。不純物を除去した液はその後、電解給液として電解工程に送る。

電解工程においては、電解採取により、電解液に含まれるニッケルを電気ニッケルとして回収する。電解工程で発生した塩素ガスは塩素浸出工程および浄液工程に繰り返して再利用する。

電解工程から排出された電解廃液は脱塩素工程に送られ、脱塩素工程において塩素ガスが分離される。そして、分離された塩素ガスは塩素浸出工程および浄液工程に繰り返して再利用され、塩素ガスが分離された脱塩素電解廃液は粉砕工程および浄液工程に送られる。

つぎに、脱塩素工程の詳細を説明する。
図２に示すように、脱塩素工程を行う脱塩素設備１０は、廃液貯槽１１と、脱塩素塔１２と、プレートクーラー１３と、凝縮水貯槽１４と、脱塩素セパレータ１５と、塩素ドレン槽１６とを備えており、これらが配管で接続されて構成されている。

電解工程から排出された電解廃液は、廃液貯槽１１に供給され一時的に貯留される。廃液貯槽１１内の電解廃液は脱塩素塔１２に供給され、脱塩素塔１２で気液分離することにより、電解廃液から塩素ガスが分離される。塩素ガスが分離された脱塩素電解廃液は粉砕工程および浄液工程に送られる（図１参照）。
ここで、脱塩素塔１２には温度を50〜60℃とした電解廃液が供給されている。この温度の電解廃液を脱塩素塔１２内に滞留させることによって、電解廃液中に溶け込んでいる塩素が気相中に吐き出される。この気相をコンプレッサー（図示せず）で排気することにより、塩素ガスが分離される。

脱塩素塔１２で分離された塩素ガスには水蒸気が含まれている。これは、脱塩素塔１２に供給される電解廃液の温度が50〜60℃であるため、電解廃液中の水分が蒸発し、この水蒸気が気相に含まれてしまうからである。この塩素ガスをプレートクーラー１３に通して冷却することにより、塩素ガスに含まれる水蒸気を凝縮水として除去する。この凝縮水は凝縮水貯槽１４に一時的に貯留される。

なお、この凝縮水には少量の塩素が溶け込んでいる。これは、プレートクーラー１３で水蒸気が冷却されて凝縮水となる際に、気相に存在する塩素ガスの一部を巻き込んで凝縮するためである。

プレートクーラー１３を通過した塩素ガスは脱塩素セパレータ１５に供給される。脱塩素セパレータ１５では、塩素ガスを所定容量のタンク中に滞留させ、冷却することにより、塩素ガスに含まれる水蒸気をさらに除去して乾燥した塩素ガスを回収する。このように回収された塩素ガスは塩素浸出工程および浄液工程に繰り返して再利用される（図１参照）。また、塩素ガスから除去された水蒸気は凝縮水となり、ドレンとして脱塩素セパレータ１５から排出される。その凝縮水は塩素ドレン槽１６に一時的に貯留される。

なお、この凝縮水には少量の塩素が溶け込んでいる。これは、脱塩素セパレータ１５で水蒸気が冷却されて凝縮水となる際に、気相に存在する塩素ガスの一部を巻き込んで凝縮するためである。ただし、上記のように気液分離を繰り返すことにより、塩素ガス中の水蒸気の大部分が凝縮水として除去され、凝縮水に残留する塩素は徐々に低減される。

前述のように、従来は凝縮水貯槽１４および塩素ドレン槽１６に貯留された凝縮水を排水工程に送り、排水処理していた（図４参照）。本発明は、この凝縮水を塩素浸出工程に供給するところに特徴がある（図１参照）。

つぎに、塩素浸出工程の詳細を説明する。
図３に示すように、塩素浸出工程を行う塩素浸出設備２０は、複数の浸出槽２１ａ〜２１ｄと、濾過機２２とを備えている。
複数の浸出槽２１ａ〜２１ｄは、直列に接続されており、上流の浸出槽２１ａ（２１ｂ、２１ｃ）のオーバーフローが下流の浸出槽２１ｂ（２１ｃ、２１ｄ）に供給されるようになっている。最も上流の浸出槽２１ａには、マットスラリーとセメンテーション残渣が供給されている（図１参照）。また、各浸出槽２１ａ〜２１ｄには、塩素ガスが供給されており、撹拌機で撹拌できるようになっている。これらの浸出槽２１ａ〜２１ｄにより、供給されたマットスラリーやセメンテーション残渣中の固形物に含まれる非鉄金属が液中に塩素浸出される。

最も下流の浸出槽２１ｄのオーバーフローは濾過機２２に供給されている。この濾過機２２により塩素浸出後のスラリーを固液分離して、浸出液と浸出残渣が得られる。なお、浸出液はセメンテーション工程に送られ、浸出残渣は硫黄回収工程に送られる（図１参照）。

ここで、塩素浸出反応は発熱反応であるので、浸出槽２１ａ〜２１ｄ内のスラリーの温度が上昇していく。スラリーの温度が上昇すると、固形物に含まれる硫黄が溶解し、浸出液中の硫黄の濃度が上昇するため、電解工程などの後工程に悪影響を及ぼす。そのため、浸出槽２１ａ〜２１ｄの全て、または上流側の一部の浸出槽２１ａ〜２１ｃに浸出薄液を供給し、これによりスラリーの温度上昇を抑制している。

この浸出薄液の多くは、湿式製錬の系外から供給される新規の水である。本実施形態では、最も上流の浸出槽２１ａに供給する浸出薄液として、新規の水と、脱塩素工程から供給された凝縮水との混合液を用いる。すなわち、脱塩素工程から供給された凝縮水を、最も上流の浸出槽２１ａに供給する。

前述のごとく、凝縮水には塩素が含まれている。その凝縮水を塩素浸出工程に供給することにより、湿式製錬の系内に取り込めるので、凝縮水に含まれた塩素が系外に排出されることがない。そのため、湿式製錬全体における塩素回収効率を向上できる。また、系外に排出される塩素が減少するので、新たに供給する塩素の量を少なくすることができ、その分操業コストを削減できる。

また、塩素浸出工程の浸出槽２１ａ〜２１ｄに凝縮水を供給するので、凝縮水に含まれる塩素を塩素浸出に供することができる。そのため、塩素浸出工程における浸出率が向上する。
特に、本実施形態のように凝縮水を最も上流の浸出槽２１ａに供給すれば、下流の浸出槽２１ｂ〜２１ｄを含む全体の塩素濃度が上昇し、凝縮水に含まれる塩素を効率よく塩素浸出に供することができるので好ましい。

また、排水する水の量を削減できるので、排水工程における排水負荷を低減できる。

（その他の実施形態）
上記の実施形態では、凝縮水を最も上流の浸出槽２１ａにのみ供給しているが、凝縮水を他の浸出槽２１ｂ〜２１ｄに供給してもよい。また、１つの浸出槽２１ａに限られず複数の浸出槽２１ａ〜２１ｄに供給してもよい。さらに、浸出槽２１ａ〜２１ｄに供給される浸出薄液における新規の水と凝縮水との割合は適宜設定することができ、凝縮水のみを浸出薄液として浸出槽２１ａ〜２１ｄに供給してもよい。

また本発明に係る湿式製錬方法は、ニッケルに限られず他の金属に湿式製錬にも適用することができる。

上記の湿式製錬方法において、最も上流の浸出槽２１ａに凝縮水を供給した場合を実施例とし、凝縮水をいずれの浸出槽２１ａ〜２１ｄにも供給せずに排出した場合を比較例として操業を行った。
実施例および比較例ともに、電解工程から排出された電解廃液に含まれる塩素の量は2,016kg/日であった。また、実施例における回収塩素量は1,815kg/日（90%）であるのに対し、実施例における回収塩素量は1,765kg/日（88%）であった。なお、電解廃液に含まれる塩素の量および回収塩素量は、チオ硫酸ナトリウム液を用いた滴定分析により測定した。

以上の結果より、本発明を適用することで、塩素回収効率を2%向上できることが分かった。また、新たに供給する塩素の量を50kg/日削減でき、その分操業コストを削減できることが分かった。

１０脱塩素設備
１１廃液貯槽
１２脱塩素塔
１３プレートクーラー
１４凝縮水貯槽
１５脱塩素セパレータ
１６塩素ドレン槽
２０塩素浸出設備
２１ａ〜２１ｄ浸出槽
２２濾過機

Claims

硫化物に含まれる目的金属を塩素浸出する塩素浸出工程と、該塩素浸出工程で得られた浸出液から得られる電解液を用いて該電解液に含まれる目的金属を電解採取する電解工程と、を含む湿式製錬方法であって、
前記電解工程から排出された電解廃液から塩素ガスを分離し、
該塩素ガスに含まれる水蒸気を凝縮水として除去し、
該凝縮水を前記塩素浸出工程に供給する
ことを特徴とする湿式製錬方法。
前記塩素浸出工程を行う塩素浸出設備は、直列に接続された複数の浸出槽から構成されており、
前記複数の浸出槽のうちの最も上流の浸出槽に前記凝縮水を供給する
ことを特徴とする請求項１記載の湿式精錬方法。
前記塩素浸出工程では、ニッケル硫化物に含まれるニッケルを塩素浸出し、
前記電解工程では、前記塩素浸出工程で得られた浸出液から得られる電解液を用いて該電解液に含まれるニッケルを電解採取する
ことを特徴とする請求項１または２記載の湿式精錬方法。