JP2015227510A - Wet refining method of nickel oxide ore - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wet refining method of nickel oxide ore based on high-temperature pressurized acid leaching which achieves a high iron oxidation rate because most of iron is immobilized in leach residue in the form of hematite, suppresses the use amount of sulfuric acid in leaching and leaches nickel and cobalt at high leach rates.SOLUTION: A wet refining method of nickel oxide ore includes a step of adding sulfuric acid to an ore slurry of nickel oxide ore, subjecting the slurry to a leach treatment by using high-pressure air and high-pressure water vapor to obtain a leachate containing nickel and cobalt. In the step of obtaining the leachate, the blowing ratio is adjusted so that the oxygen purity of a blowing gas consisting of high-pressure air and high-pressure oxygen is 21-60%; with the oxygen purity kept, the oxygen blowing amount is set to be 200-600 [Nm-O/t-C] per ton of carbon contained in the ore slurry and charged in the step; the oxidation-reduction potential (relative to Ag/AgCl) in the leach treatment is controlled to 400-650 mV.

Description

本発明は、ニッケル酸化鉱石から高温加圧下で酸を用いてニッケル及びコバルトを浸出させて回収するニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法に関する。   The present invention relates to a method for hydrometallizing nickel oxide ore by leaching and recovering nickel and cobalt from nickel oxide ore using acid under high temperature and pressure.

従来、鉄が主成分で、ニッケルを1〜2重量%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鉄と分離して回収する製錬プロセスとして、例えば、ニッケル酸化鉱石を焙焼し、ニッケル分を還元して硫化し、その後、熔錬してニッケル硫化物を含むマットを製造する乾式製錬法、或いは、ニッケル酸化鉱石を還元焙焼した後に、アンモニア錯イオンを生成しながら、選択的にニッケル及びコバルトを浸出する還元焙焼−浸出法が行われていた。   Conventionally, as a smelting process in which nickel and cobalt are separated from iron and recovered from nickel oxide ore containing nickel in an amount of 1 to 2% by weight, for example, nickel oxide ore is roasted and nickel content is recovered. Smelting and then smelting and then smelting to produce a mat containing nickel sulfide, or after reducing and roasting nickel oxide ore, There has been a reduction roasting-leaching method in which nickel and cobalt are leached.

しかしながら、これらの製錬プロセスは、付着水分が多い原料鉱石を乾燥及び焙焼するための乾式処理工程を含み、しかも選択的にニッケル及びコバルトだけを還元することが不可能であるため、エネルギー的にもコスト的にも無駄が多いという問題があった。したがって、これらの製錬プロセスに対して、簡便かつ低コストで実施することができるプロセスの開発が望まれていた。   However, these smelting processes include a dry processing step for drying and roasting raw ores with high adhering moisture, and it is impossible to selectively reduce only nickel and cobalt. However, there was a problem that there was a lot of waste in terms of cost. Therefore, it has been desired to develop a process that can be carried out easily and at low cost for these smelting processes.

近年、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬法として、硫酸を用いた高温加圧酸浸出法(High Pressure Acid Leach)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である乾式製錬法と異なり、還元及び乾燥工程等の乾式工程を含まず、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。また、この方法では、ニッケル品位を50重量%程度まで上昇したニッケルとコバルトを含む硫化物(以下、「ニッケル・コバルト混合硫化物」ともいう。)を得ることができるという利点を有している。   In recent years, attention has been paid to a high pressure acid leaching method using sulfuric acid as a wet smelting method of nickel oxide ore. Unlike the conventional dry smelting method, which is a conventional nickel oxide ore smelting method, this method does not include dry processes such as reduction and drying processes, and is a consistent wet process. Is advantageous. Further, this method has an advantage that a sulfide containing nickel and cobalt whose nickel quality is increased to about 50% by weight (hereinafter also referred to as “nickel / cobalt mixed sulfide”) can be obtained. .

この高温加圧酸浸出法は、例えば、原料のニッケル酸化鉱石を所定の大きさに粉砕等してスラリーとする鉱石スラリー調製工程(以下の「第1工程」に相当。)と、鉱石スラリーに硫酸を添加してオートクレーブ等を用いた200℃以上の高温高圧下で浸出処理を施して浸出スラリーを得る浸出工程(以下の「第2工程」に相当。)と、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分離する固液分離工程、ニッケル及びコバルトと共に不純物元素を含む浸出液のpHを調整し、鉄等の不純物元素を含む中和澱物スラリーと浄液されたニッケル回収用母液とを生成する中和工程と、そのニッケル回収用母液に硫化水素ガス等の硫化剤を供給して、ニッケル・コバルト混合硫化物と貧液とを生成させる硫化工程とを有する(例えば、特許文献1参照。)。   This high-temperature pressure acid leaching method includes, for example, an ore slurry preparation step (corresponding to the “first step” below) in which a raw material nickel oxide ore is pulverized to a predetermined size to form a slurry, A leaching step (corresponding to the “second step” below) in which sulfuric acid is added and a leaching treatment is performed at a high temperature and high pressure of 200 ° C. or higher using an autoclave or the like, and a leaching residue in the leaching slurry; Solid-liquid separation process for separating the leachate containing nickel and cobalt, for adjusting the pH of the leachate containing impurity elements together with nickel and cobalt, and for recovering the purified nickel containing neutralized starch slurry containing impurity elements such as iron A neutralization step for producing a mother liquor, and a sulfidation step for producing a nickel / cobalt mixed sulfide and a poor liquor by supplying a sulfur recovery agent such as hydrogen sulfide gas to the nickel recovery mother liquor. For example, see Patent Document 1.).

ところで、高温加圧酸浸出法では、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)の形で浸出残渣に固定して、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。その反面、鉱石の組成、含有する有機成分等のバラつきの大きなニッケル酸化鉱石に対し、焙焼工程を経ずに直接浸出処理を施すため、特にニッケル酸化鉱石の有機成分の含有量によって浸出時の酸化還元電位(ORP)が大きく変動してしまうという課題があった。 By the way, in the high-temperature pressure acid leaching method, in the leaching process, iron as the main impurity is converted into hematite (Fe 2 O 3 ) by controlling the oxidation-reduction potential and temperature of the leaching solution in the pressure leaching reactor. Since it is fixed to the leaching residue and nickel and cobalt can be leached selectively with respect to iron, there is a great merit. On the other hand, nickel oxide ores with large variations in ore composition, organic components, etc. are directly leached without a roasting process. There was a problem that the oxidation-reduction potential (ORP) fluctuated greatly.

例えば、浸出時の酸化還元電位が高すぎる場合には、ニッケル酸化鉱石中に含まれるクロムが6価まで酸化された状態で浸出される。この6価のクロムを、後工程の中和処理工程や排水処理工程で除去するためには、還元剤を使用して3価に還元することが必要であり、製錬コストの上昇が必至となる。還元処理を行わないと、ニッケルやコバルトの製品中にクロムが不純物として含まれたり、或いは排水処理の終液にクロムが残留するという問題が起きる。一方で、浸出時の酸化還元電位が低すぎると、耐食材としてオートクレーブに使われるチタンを劣化させるとともに、鉄の高温熱加水分解反応が抑制されて浸出液中に多量の鉄が残留し、後工程の中和処理工程での薬剤の使用量とニッケル及びコバルトの共沈量の上昇、すなわちロスの上昇を起こしてしまうという問題が起きる。   For example, when the oxidation-reduction potential at the time of leaching is too high, chrome contained in nickel oxide ore is leached in a state of being oxidized to hexavalent. In order to remove this hexavalent chromium in the subsequent neutralization process or wastewater treatment process, it is necessary to reduce it to trivalent using a reducing agent, which inevitably increases the smelting cost. Become. If the reduction treatment is not performed, there is a problem that chromium or impurities are contained in nickel or cobalt products, or chromium remains in the final liquid of the waste water treatment. On the other hand, if the redox potential at the time of leaching is too low, titanium used in the autoclave as a corrosion-resistant material is deteriorated, and the high-temperature thermal hydrolysis reaction of iron is suppressed, so that a large amount of iron remains in the leachate. In this neutralization treatment step, there is a problem that the amount of chemical used and the amount of nickel and cobalt coprecipitation are increased, that is, the loss is increased.

これに対する解決策として、例えば、鉱石スラリーに硫黄及び炭素化合物のうちの一つ以上を添加して、浸出液の酸化還元電位(Ag/AgCl基準)を400〜600mVに制御して浸出を行う方法が開示されている(例えば、特許文献2参照。)。この方法では、添加された硫黄及び炭素化合物を還元剤として作用させることによって、酸化還元電位を低下させて6価のクロムが溶出しない600mV以下に制御するというものである。なお、酸化還元電位が400mV未満では、鉄の酸化加水分解反応が不良となるだけでなく、設備材料の耐食性を損ねるので、硫黄又は炭素化合物の添加量を調整して酸化還元電位を400〜600mVに制御する。   As a solution to this, for example, there is a method in which one or more of sulfur and carbon compounds are added to the ore slurry, and the leaching is performed by controlling the redox potential (Ag / AgCl standard) of the leaching solution to 400 to 600 mV. (For example, refer to Patent Document 2). In this method, the added sulfur and carbon compound are allowed to act as a reducing agent, thereby reducing the redox potential and controlling it to 600 mV or less at which hexavalent chromium is not eluted. If the oxidation-reduction potential is less than 400 mV, not only the oxidation hydrolysis reaction of iron becomes poor, but also the corrosion resistance of the equipment material is impaired. Therefore, the addition amount of sulfur or carbon compound is adjusted to adjust the oxidation-reduction potential to 400-600 mV. To control.

また、還元剤を添加することなく、硫黄及び炭素化合物含有量の異なる鉱石種をこれらの調合比率を変更することで、目的とする酸化還元電位(Ag/AgCl基準)を400〜600mVに制御する方法も開示されている(例えば、特許文献3参照。)。   Moreover, the target oxidation-reduction potential (Ag / AgCl reference | standard) is controlled to 400-600 mV by changing these compounding ratios of the ore seed | species from which sulfur and carbon compound content differ, without adding a reducing agent. A method is also disclosed (for example, see Patent Document 3).

上述の特許文献2に記載の方法を用いた浸出工程における浸出処理では、浸出された鉄をヘマタイトに酸化し加水分解するため、酸化剤として通常は高圧空気を使用し、且つ反応容器内を加圧下に維持することが不可欠となる。しかしながら、この方法においては、高圧空気の使用条件に関しては開示されていない。この方法では、鉱石の組成や有機成分含有量のバラつきによる酸化還元電位の変動に対処し、特に酸化還元電位の低下による3価の鉄への「鉄酸化率」の低下とクロムの溶出を防止する観点から、添加された硫黄及び炭素化合物を還元剤として作用させることで酸化還元電位を低下させるということを主眼としているため、酸化還元電位の制御のため過剰量の高圧空気を吹き込んでいた。その結果、加圧反応容器からの排ガス量が増加し、それに伴う熱損失が上昇し、それを補って加圧反応容器内の温度を維持するために温度調節に用いる高圧水蒸気の使用量が増加してしまい、エネルギーコストの悪化を招いていた。   In the leaching process in the leaching process using the method described in Patent Document 2 above, the leached iron is oxidized to hematite and hydrolyzed, so normally high-pressure air is used as the oxidizing agent and the inside of the reaction vessel is added. It is essential to keep it under pressure. However, this method does not disclose the use conditions of high-pressure air. This method deals with fluctuations in redox potential due to variations in ore composition and organic component content, and in particular, prevents the reduction of “iron oxidation rate” and the elution of chromium to trivalent iron due to the reduction in redox potential. From the viewpoint of reducing the oxidation-reduction potential by causing the added sulfur and carbon compounds to act as a reducing agent, an excessive amount of high-pressure air was blown in order to control the oxidation-reduction potential. As a result, the amount of exhaust gas from the pressurized reaction vessel increases, the heat loss associated with it increases, and the amount of high-pressure steam used for temperature adjustment increases to compensate for it and maintain the temperature in the pressurized reaction vessel. As a result, the energy cost was worsened.

また、特許文献3に記載の方法を用いた浸出工程における浸出処理では、鉱石スラリーを調製する第1工程において、硫黄及び炭素化合物含有量の異なる鉱石種の調合比率を変更することにより、主として、予め目的とする鉱石スラリー中固形分の炭素品位を調整し、第2工程の浸出処理時に過剰の高圧空気の吹込みの抑制を図っている。しかしながら、鉱石種によっては、それらの組成や有機成分含有量にバラつきがあるため、調合比率の制約を受けることのみならず、混合比率によっては鉱石スラリー中の固形分のマグネシウム及びアルミニウム品位の上昇を招く。これらのマグネシウムやアルミニウム等の不純物は、第2工程の酸浸出において添加される硫酸と反応し、その硫酸を消費してしまうため、ニッケル、コバルトの浸出率を低下させることになる。これを回避するためには、過剰量の硫酸添加が必要となるが、その場合、後工程の中和処理工程での薬剤の使用量の増加とニッケル及びコバルトの共沈量の上昇を招くという問題が起きていた。   Moreover, in the leaching process in the leaching step using the method described in Patent Document 3, in the first step of preparing the ore slurry, mainly by changing the mixing ratio of ore species having different sulfur and carbon compound contents, The carbon quality of the solid content in the target ore slurry is adjusted in advance to suppress excessive high-pressure air blowing during the leaching process in the second step. However, depending on the ore species, their composition and organic component content vary, so that not only is the composition ratio limited, but depending on the mixing ratio, the solid magnesium and aluminum grades in the ore slurry can be increased. Invite. These impurities such as magnesium and aluminum react with sulfuric acid added in the acid leaching in the second step and consume the sulfuric acid, so that the leaching rate of nickel and cobalt is lowered. In order to avoid this, it is necessary to add an excessive amount of sulfuric acid, but in that case, it leads to an increase in the amount of chemicals used in the subsequent neutralization treatment step and an increase in the amount of coprecipitation of nickel and cobalt. There was a problem.

特開2005−350766号公報JP-A-2005-350766 特開2005−281733号公報JP 2005-281733 A 特開2009−197298号公報JP 2009-197298 A

本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、ニッケル酸化鉱石の高温加圧酸浸出法による湿式製錬方法において、主要不純物である鉄の大部分をヘマタイトの形で浸出残渣に固定化するために高い鉄の酸化率を達成し、浸出時における硫酸の使用量を抑えて薬剤コストを削減し、さらにニッケル及びコバルトを高い浸出率で浸出させることができる方法を提供することにある。   The present invention has been proposed in view of such circumstances, and in a hydrometallurgical method using high-temperature pressure acid leaching of nickel oxide ore, most of iron as a main impurity is leached in the form of hematite. To achieve a high iron oxidation rate for immobilization on the surface, reduce the use of sulfuric acid during leaching, reduce chemical costs, and provide a method that can leach nickel and cobalt at a high leaching rate It is in.

本発明者らは、上述した目的を達成するために鋭意検討を重ねた。その結果、鉱石スラリーに含有され浸出液を得る工程に装入される炭素量に応じて、酸化雰囲気の維持のために用いる高圧空気の一部を高圧酸素に置き換えて酸素純度を高めるとともに酸素吹込量を所定の範囲に維持させることで、浸出時における液のORPを最適な範囲に制御することが可能となり、酸浸出において不純物となるマグネシウム及びアルミニウム等の品位を低く抑えて硫酸使用量を低減できることを見出し、本発明を完成させた。   The inventors of the present invention have made extensive studies to achieve the above-described object. As a result, depending on the amount of carbon contained in the ore slurry and obtaining the leachate, part of the high-pressure air used to maintain the oxidizing atmosphere is replaced with high-pressure oxygen to increase the oxygen purity and the oxygen injection amount Is maintained within a predetermined range, it is possible to control the ORP of the liquid at the time of leaching to an optimum range, and it is possible to reduce the amount of sulfuric acid used by suppressing the quality of magnesium and aluminum as impurities during acid leaching. The present invention was completed.

すなわち、本発明に係るニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法は、ニッケル酸化鉱石の鉱石スラリーに硫酸を添加し、高圧空気並びに高圧水蒸気を用いて浸出処理を施し、ニッケル及びコバルトを含む浸出液を得る工程を含むニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法であって、上記浸出液を得る工程では、高圧空気及び高圧酸素からなる吹き込みガスの酸素純度が21〜60%となるように吹込み比率を調整し、且つ、該酸素純度を維持しながら酸素吹込量を、上記鉱石スラリーに含有されており該工程に装入される炭素量1トン当たり200〜600[Nm−O/t−C]として、浸出処理における酸化還元電位(Ag/AgCl基準)を400〜650mVに制御することを特徴とする。 That is, the method for hydrometallurgy of nickel oxide ore according to the present invention is a step of adding sulfuric acid to an ore slurry of nickel oxide ore and performing a leaching treatment using high-pressure air and high-pressure steam to obtain a leachate containing nickel and cobalt. In the step of obtaining the leachate, adjusting the blowing ratio so that the oxygen purity of the blowing gas composed of high-pressure air and high-pressure oxygen is 21 to 60%, and And leaching with an oxygen blowing amount of 200 to 600 [Nm 3 —O 2 / tC] per ton of carbon contained in the ore slurry and charged in the process while maintaining the oxygen purity The oxidation-reduction potential (Ag / AgCl reference) in the treatment is controlled to 400 to 650 mV.

また、本発明に係るニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法において、上記鉱石スラリーは、スラリー濃度が25〜45重量%となるように調製されることを特徴とする。   Moreover, in the hydrometallurgy method of nickel oxide ore according to the present invention, the ore slurry is prepared such that the slurry concentration is 25 to 45% by weight.

また、本発明に係るニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法において、上記浸出液を得る工程において得られた浸出液のpHが0.1〜1.0であることを特徴とする。   Moreover, in the hydrometallurgy method of the nickel oxide ore according to the present invention, the pH of the leachate obtained in the step of obtaining the leachate is 0.1 to 1.0.

また、本発明に係るニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法において、上記高圧空気及び上記高圧酸素を上記酸素純度となるように予め混合しておくことを特徴とする。   In the method for hydrometallizing nickel oxide ore according to the present invention, the high-pressure air and the high-pressure oxygen are mixed in advance so as to have the oxygen purity.

また、本発明に係るニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法において、上記浸出液を得る工程において生成される炭酸ガスを圧力自動制御システムによって放出することを特徴とする。   In the method for hydrometallizing nickel oxide ore according to the present invention, carbon dioxide gas generated in the step of obtaining the leachate is released by an automatic pressure control system.

本発明に係るニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法によれば、不純物である鉄の大部分を高い酸化率で酸化してヘマタイトの形で浸出残渣として固定化することができる。また、従来では鉄酸化の阻害から困難であった炭素品位の高い鉱石の処理量の増加が可能となってマグネシウム及びアルミニウム等の品位を低く抑えることができ、硫酸使用量を抑えることができるとともに、ニッケル及びコバルトを高い浸出率で浸出させることができる。   According to the hydrometallurgy method of nickel oxide ore according to the present invention, most of iron as an impurity can be oxidized at a high oxidation rate and fixed as a leaching residue in the form of hematite. In addition, it is possible to increase the processing amount of ore with high carbon quality, which was difficult due to inhibition of iron oxidation in the past, so that the quality of magnesium and aluminum can be kept low, and the amount of sulfuric acid used can be suppressed. Nickel and cobalt can be leached at a high leaching rate.

実施例1における処理鉱石スラリー中に含まれる単位炭素1トン当りの酸素吹き込み量と酸浸出液の酸化還元電位(ORP)との関係を表すグラフ図である。It is a graph showing the relationship between the oxygen blowing amount per ton of unit carbon contained in the treated ore slurry in Example 1 and the oxidation-reduction potential (ORP) of the acid leaching solution. 実施例1における鉱石の炭素品位と酸浸出液の酸化還元電位(ORP)との関係を表すグラフ図である。It is a graph showing the relationship between the carbon quality of the ore in Example 1, and the oxidation-reduction potential (ORP) of an acid leaching solution. 実施例1における鉱石の炭素品位と鉄酸化率を表す(Fe(III)/Fe、total)比との関係を表すグラフ図である。It is a graph showing the relationship between the carbon quality of the ore and the (Fe (III) / Fe, total) ratio representing the iron oxidation rate in Example 1. 実施例1における加圧反応容器内の酸素分圧と酸浸出液の酸化還元電位(ORP)との関係を表すグラフ図を示す。The graph showing the relationship between the oxygen partial pressure in the pressurization reaction container in Example 1 and the oxidation reduction potential (ORP) of an acid leaching solution is shown.

以下、本発明に係るニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法の具体的な実施形態(以下、「本実施の形態」という。)について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。   Hereinafter, a specific embodiment (hereinafter referred to as “the present embodiment”) of a method for hydrometallizing nickel oxide ore according to the present invention will be described in detail. Note that the present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

本実施の形態に係るニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法(以下、単に「湿式製錬方法」ともいう。)は、ニッケル酸化鉱石をスラリー化して鉱石スラリーを調製する第1工程と、調製した鉱石スラリーに硫酸を添加し、高圧空気並びに高圧水蒸気を用いて浸出処理を施し、ニッケル及びコバルトを含む浸出液を得る第2工程とを含むものである。   The nickel oxide ore wet smelting method according to the present embodiment (hereinafter, also simply referred to as “wet smelting method”) includes a first step of slurrying nickel oxide ore to prepare an ore slurry, and the prepared ore. And a second step of adding a sulfuric acid to the slurry and performing a leaching treatment using high-pressure air and high-pressure steam to obtain a leachate containing nickel and cobalt.

この湿式製錬方法では、先ず、第1工程において製造され、第2工程に装入される鉱石スラリーに含有される炭素量を測定する。炭素量は、鉱石スラリー中の炭素品位、および、流量を測定して、測定することができる。そして、第2工程においては、高圧空気及び高圧酸素からなる吹き込みガスの酸素純度が21〜60%となるように吹込み比率を調整するとともに、酸素吹込量を鉱石スラリー中に含有される炭素量1トン当たり200〜600[Nm−O/t−C]として、浸出処理における酸化還元電位(Ag/AgCl基準)を400〜650mVに制御する。 In this hydrometallurgical method, first, the amount of carbon contained in the ore slurry produced in the first step and charged in the second step is measured. The amount of carbon can be measured by measuring the carbon quality and flow rate in the ore slurry. And in a 2nd process, while adjusting the blowing ratio so that the oxygen purity of the blowing gas which consists of high pressure air and high pressure oxygen may become 21 to 60%, the amount of carbon contained in the ore slurry is the oxygen blowing amount The oxidation-reduction potential (Ag / AgCl standard) in the leaching process is controlled to 400 to 650 mV as 200 to 600 [Nm 3 —O 2 / tC] per ton.

このように、本実施の形態に係る湿式製錬方法では、第2工程の浸出処理において、工程に装入される炭素量(重量)に合わせて、高圧空気及び高圧酸素からなる吹込みガスの酸素純度を調整すること、そして所定の酸素純度に調整された吹込みガスの酸素吹込量を調整することが重要である。   Thus, in the hydrometallurgical method according to the present embodiment, in the leaching process of the second step, the blowing gas composed of high-pressure air and high-pressure oxygen is matched to the amount of carbon (weight) charged into the step. It is important to adjust the oxygen purity and to adjust the oxygen blowing amount of the blowing gas adjusted to a predetermined oxygen purity.

炭素量は、第1工程から第2工程に移送される途中の鉱石スラリー中について、炭素品位、および、流量を公知の方法によって測定することにより、算出することができる。例えば、炭素品位は、酸素気流中で高周波燃焼させ赤外線吸収法により測定する一般的な炭素硫黄分析装置により算出できる。流量は、密度計と電磁流量計の測定値から算出することができる。   The amount of carbon can be calculated by measuring the carbon quality and the flow rate by a known method in the ore slurry being transferred from the first step to the second step. For example, the carbon quality can be calculated by a general carbon sulfur analyzer that performs high-frequency combustion in an oxygen stream and measures it by an infrared absorption method. The flow rate can be calculated from the measured values of the density meter and the electromagnetic flow meter.

これにより、鉱石スラリーの炭素量に合わせて、浸出処理を行う加圧反応容器(浸出容器)内の酸素分圧を調整することが可能となり、浸出液の酸化還元電位(Ag/AgCl基準)を400〜650mVに制御することができる。そして、このことにより、主要不純物である鉄の大部分を高い酸化率(高鉄酸化率)で酸化させて、ヘマタイト(Fe)の形で浸出残渣として固定することができるとともに、硫酸使用量を抑えてニッケル及びコバルトを高い浸出率で浸出させることができる。 This makes it possible to adjust the partial pressure of oxygen in the pressurized reaction vessel (leaching vessel) that performs the leaching process in accordance with the amount of carbon in the ore slurry, and the oxidation-reduction potential (Ag / AgCl standard) of the leaching solution is 400. It can be controlled to ˜650 mV. As a result, most of iron as a main impurity can be oxidized at a high oxidation rate (high iron oxidation rate) and fixed as a leaching residue in the form of hematite (Fe 2 O 3 ). The amount used can be suppressed and nickel and cobalt can be leached at a high leaching rate.

(第1工程)
先ず、第1工程では、上述したように、ニッケル酸化鉱石をスラリー化して鉱石スラリーを調製する。
(First step)
First, in the first step, as described above, nickel oxide ore is slurried to prepare an ore slurry.

原料のニッケル酸化鉱石としては、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。このラテライト鉱におけるニッケル含有量は、通常、0.5〜3.0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、FeOOH)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。   As the raw material nickel oxide ore, so-called laterite ores such as limonite ore and saprolite ore are mainly used. The nickel content in the laterite ore is usually 0.5 to 3.0% by weight, and is contained as a hydroxide or a siliceous clay (magnesium silicate) mineral. The iron content is 10 to 50% by weight and is mainly in the form of trivalent hydroxide (goethite, FeOOH), but partly divalent iron is contained in the siliceous clay. .

この第1工程において、上述したニッケル酸化鉱石を水中で解砕及び粉砕してスラリー化する。その後、例えば、シックナー等の固液分離装置を用いてスラリー中の余剰の水を除去し濃縮して、所定濃度の鉱石スラリーを調製する。このとき、第1工程では、原料として炭素量の異なる複数種のニッケル酸化鉱石の混合割合により、鉱石スラリーの固形分中の炭素品位を所定範囲内となるように調整してもよい。   In the first step, the nickel oxide ore described above is crushed and ground in water to form a slurry. Thereafter, for example, excess water in the slurry is removed and concentrated using a solid-liquid separation device such as thickener to prepare an ore slurry having a predetermined concentration. At this time, in the first step, the carbon quality in the solid content of the ore slurry may be adjusted to be within a predetermined range by the mixing ratio of plural kinds of nickel oxide ores having different carbon amounts as raw materials.

ここで、従来の高温加圧酸浸出法による湿式製錬方法では、採掘されたニッケル酸化鉱石の鉱石種によって有機成分を比較的多く含有しているものがあり、それらの混合割合が高い場合には、浸出時の酸化還元電位が著しく低下してしまっていた。そして、このように酸化還元電位が低下すると、鉱石中の鉄の酸化反応が促進されなくなるため、浸出液中に2価の鉄イオンが多量に残留する結果、後工程で粗硫酸水溶液(ニッケル・コバルト混合水溶液)から鉄を分離することが困難となり、または分離に必要な操業資材コストの上昇を招いていた。しかも、加圧反応容器、並びに付帯設備の耐蝕性劣化を招くことにもなっていた。   Here, in the conventional hydrometallurgical method using high-temperature pressure acid leaching, there are those that contain a relatively large amount of organic components depending on the ore type of the mined nickel oxide ore, and the mixing ratio is high. In this case, the oxidation-reduction potential during leaching was significantly reduced. When the oxidation-reduction potential is lowered in this way, the oxidation reaction of iron in the ore is not promoted. As a result, a large amount of divalent iron ions remain in the leachate. It was difficult to separate iron from the mixed aqueous solution), or the operating material cost required for the separation was increased. In addition, the corrosion resistance of the pressurized reaction vessel and the incidental equipment is also deteriorated.

したがって、後述する第2工程における浸出処理では、酸化還元電位を最適な範囲に維持することが重要となる。具体的には、浸出時における溶液の酸化還元電位(Ag/AgCl基準)としては、400〜650mVに制御することが好ましく、500〜600mVに制御することがより好ましい。すなわち、浸出時の酸化還元電位が400mV未満では、鉄の酸化反応が不良となるだけでなく、設備材料の耐食性を損ねる。一方で、酸化還元電位が650mVを超えると、酸浸出液中の鉄が2価から略完全に3価にまで酸化されると同時に、クロムが6価まで酸化され、ニッケルやコバルトの製品にクロムが不純物として含まれ、或いは排水処理の終液にクロムが残留するという問題が起きる。   Therefore, it is important to maintain the oxidation-reduction potential in the optimum range in the leaching process in the second step described later. Specifically, the redox potential (Ag / AgCl standard) of the solution during leaching is preferably controlled to 400 to 650 mV, and more preferably 500 to 600 mV. That is, if the oxidation-reduction potential at the time of leaching is less than 400 mV, not only the oxidation reaction of iron becomes poor, but also the corrosion resistance of the equipment material is impaired. On the other hand, when the oxidation-reduction potential exceeds 650 mV, iron in the acid leachate is oxidized from divalent to almost completely trivalent, and at the same time, chromium is oxidized to hexavalent, and chromium is added to nickel and cobalt products. There is a problem that chromium is contained as impurities or remains in the final liquid of the waste water treatment.

そこで、まず、後述する第2工程に装入される単位時間当たりの炭素量(トン/時間)を把握するために、製造した鉱石スラリーに含まれる炭素品位(重量%)を測定し、合わせて第2工程に装入される単位時間当たりの流量(トン/時間)を測定する。炭素品位及び単位時間当たりの流量の測定値から、単位時間当たりの炭素量(A)を算出して把握する。   Therefore, first, in order to grasp the amount of carbon per unit time (ton / hour) charged in the second step described later, the carbon quality (% by weight) contained in the produced ore slurry is measured and combined. The flow rate per unit time (ton / hour) charged in the second step is measured. The amount of carbon (A) per unit time is calculated and grasped from the measured values of the carbon quality and the flow rate per unit time.

鉱石スラリーに含まれる炭素品位(重量%)は、特に限定されるものではないものの、単位時間当たりの炭素量を安定させるため、鉱石スラリーの固形分中の炭素品位としては0.1〜0.5重量%、より好ましくは0.15〜0.20重量%となるように調整することが好ましい。   The carbon quality (% by weight) contained in the ore slurry is not particularly limited, but in order to stabilize the amount of carbon per unit time, the carbon quality in the solid content of the ore slurry is 0.1 to 0.00. It is preferable to adjust to 5 wt%, more preferably 0.15 to 0.20 wt%.

鉱石スラリー中の固形分中の炭素品位の調整方法としては、例えば、処理される複数種のニッケル酸化鉱石中の炭素品位を定期的に分析し、その分析結果に基づいて混合割合を決定して配合する方法がある。   As a method for adjusting the carbon quality in the solid content in the ore slurry, for example, the carbon quality in the nickel oxide ore to be treated is periodically analyzed, and the mixing ratio is determined based on the analysis result. There is a method of blending.

鉱石スラリーの固形分中の炭素品位が変動、特に上記範囲より広い範囲で変動すると、単位時間当たりの炭素量の変動が大きくなり、第2工程において、吹き込む酸素濃度や流量の調整の幅が大きくなるため、設備の能力や寿命の面で不利となる。   If the carbon grade in the solid content of the ore slurry fluctuates, especially when it fluctuates in a wider range than the above range, the fluctuation of the carbon amount per unit time increases, and in the second step, the range of adjustment of the oxygen concentration and flow rate to be blown is large. Therefore, it is disadvantageous in terms of equipment capacity and life.

第1工程で調製する鉱石スラリーのスラリー濃度としては、処理されるニッケル酸化鉱の性質に大きく左右されるため、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は高い方が好ましく、通常、概ね25〜45重量%に調製される。すなわち、スラリー濃度が25重量%未満では、浸出の際に、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に増加する。また、得られる浸出液のニッケル濃度が低くなる。一方で、スラリー濃度が45重量%を超えると、設備の規模は小さくできるものの、スラリー自体の粘性(降伏応力)が高くなり、搬送が困難(管内閉塞の頻発、エネルギーを要する等)という問題が生じることとなる。   The slurry concentration of the ore slurry prepared in the first step is not particularly limited because it largely depends on the nature of the nickel oxide ore to be treated, but the slurry concentration of the leaching slurry is preferably higher, usually Approximately 25 to 45% by weight. That is, if the slurry concentration is less than 25% by weight, a large facility is required to obtain the same residence time during leaching, and the amount of acid added also increases to adjust the residual acid concentration. Moreover, the nickel concentration of the obtained leachate becomes low. On the other hand, if the slurry concentration exceeds 45% by weight, the scale of the equipment can be reduced, but the viscosity of the slurry itself (yield stress) becomes high, and there is a problem that conveyance is difficult (occurrence of frequent blockage, energy is required, etc.). Will occur.

(第2工程)
次に、第2工程では、鉱石スラリーに硫酸を添加し、酸化剤としての高圧空気と加熱源としての高圧水蒸気を吹込み、所定の圧力及び温度下に制御して攪拌しながら浸出処理を施し、ニッケル及びコバルトを含む浸出液と浸出残渣とからなる浸出スラリーを得る。
(Second step)
Next, in the second step, sulfuric acid is added to the ore slurry, high-pressure air as an oxidant and high-pressure steam as a heating source are blown in, and leaching is performed while stirring at a predetermined pressure and temperature. A leaching slurry comprising a leaching solution containing nickel and cobalt and a leaching residue is obtained.

具体的には、220〜280℃程度の高い温度条件下で、3〜6MPaG程度に加圧することによって鉱石スラリーを攪拌し、浸出スラリーを形成する。そのため、この浸出処理では、これら処理条件に対応可能なように高温加圧容器(加圧反応容器)(オートクレーブ)が用いられる。   Specifically, the ore slurry is stirred by pressurizing to about 3 to 6 MPaG under a high temperature condition of about 220 to 280 ° C. to form a leaching slurry. Therefore, in this leaching process, a high-temperature pressurized container (pressurized reaction container) (autoclave) is used so as to be able to cope with these processing conditions.

この第2工程においては、下記式(1)〜(3)で表される浸出反応と下記式(4)、(5)で表される高温加水分解反応によって、ニッケル、コバルト等の硫酸塩としての浸出と、浸出された硫酸鉄のヘマタイトとしての固定化が行われる。ただし、鉄イオンの固定化は、完全には進行しないので得られる浸出スラリーの液部分には、ニッケル、コバルト等のほか、2価と3価の鉄イオンが含まれるのが通常である。   In this second step, as a sulfate such as nickel or cobalt, by a leaching reaction represented by the following formulas (1) to (3) and a high temperature hydrolysis reaction represented by the following formulas (4) and (5): And the immobilization of the leached iron sulfate as hematite is performed. However, since immobilization of iron ions does not proceed completely, the leaching slurry obtained usually contains divalent and trivalent iron ions in addition to nickel and cobalt.

「浸出反応」
MO+HSO ⇒ MSO+HO ・・・(1)
(なお、式中Mは、Ni、Co、Fe、Zn、Cu、Mg、Cr、Mn等を表す。)
2FeOOH+3HSO ⇒ Fe(SO+4HO ・・・(2)
FeO+HSO ⇒ FeSO+HO ・・・(3)
"Leaching reaction"
MO + H 2 SO 4 ⇒ MSO 4 + H 2 O (1)
(In the formula, M represents Ni, Co, Fe, Zn, Cu, Mg, Cr, Mn, etc.)
2FeOOH + 3H 2 SO 4 ⇒ Fe 2 (SO 4 ) 3 + 4H 2 O (2)
FeO + H 2 SO 4 ⇒ FeSO 4 + H 2 O (3)

「高温加水分解反応」
2FeSO+HSO+1/2O
⇒ Fe(SO+HO ・・・(4)
Fe(SO+3HO ⇒ Fe+3HSO ・・・(5)
"High temperature hydrolysis reaction"
2FeSO 4 + H 2 SO 4 + 1 / 2O 2
⇒ Fe 2 (SO 4 ) 3 + H 2 O (4)
Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3H 2 O => Fe 2 O 3 + 3H 2 SO 4 (5)

この浸出処理における温度としては、特に限定されるものではないが、上述のように220〜280℃が好ましく、240〜270℃がより好ましい。このような温度範囲で反応を行うことにより、鉄をヘマタイトとして固定化させることができる。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り、鉄を除去するための後工程の中和工程における負荷が増加し、ニッケルとの分離が非常に困難となる。一方で、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、温度上昇に掛かる高圧水蒸気のコストが上昇するため不適当である。   Although it does not specifically limit as temperature in this leaching process, As mentioned above, 220-280 degreeC is preferable and 240-270 degreeC is more preferable. By carrying out the reaction in such a temperature range, iron can be immobilized as hematite. If the temperature is less than 220 ° C., the rate of the high-temperature thermal hydrolysis reaction is slow, so that iron remains dissolved in the reaction solution, increasing the load in the neutralization step of the subsequent step for removing iron and separation from nickel. Becomes very difficult. On the other hand, when the temperature exceeds 280 ° C., the high-temperature thermal hydrolysis reaction itself is promoted, but it is not only difficult to select the material of the container used for the high-temperature pressure leaching, but also the cost of high-pressure steam for increasing the temperature increases. Inappropriate.

また、添加する硫酸量としては、特に限定されるものではないが、例えば、乾燥鉱石1トン当り200〜250[kg−HSO/t−dry Solid]程度とすることが好ましい。乾燥鉱石1トン当りの硫酸添加量が多すぎると、硫酸の使用に伴うコストが上昇し、また後工程の中和工程における中和剤使用量が多くなり好ましくない。 The amount of sulfuric acid to be added is not particularly limited, but is preferably about 200 to 250 [kg-H 2 SO 4 / t-dry Solid] per ton of dry ore, for example. If the amount of sulfuric acid added per ton of dry ore is too large, the cost associated with the use of sulfuric acid increases, and the amount of neutralizing agent used in the neutralization step in the subsequent step increases.

なお、得られる浸出液のpHは、固液分離工程での生成されたヘマタイトを含む浸出残渣のろ過性の観点から、0.1〜1.0に調整されることが好ましい。   In addition, it is preferable that the pH of the obtained leaching liquid is adjusted to 0.1-1.0 from the viewpoint of the filterability of the leaching residue containing the hematite produced | generated in the solid-liquid separation process.

ここで、従来法では、過剰の高圧空気の吹込みなしに、酸化還元電位を650mV以下に制御することは困難であった。具体的には、鉱石スラリーの固液分中の炭素単位重量(1トン)当たり700〜800Nmの空気吹込量とする必要があった。 Here, in the conventional method, it was difficult to control the oxidation-reduction potential to 650 mV or less without blowing excessive high-pressure air. Specifically, it was necessary to set an air blowing amount of 700 to 800 Nm 3 per carbon unit weight (1 ton) in the solid-liquid content of the ore slurry.

また、炭素単位重量に関連する炭素品位を極力小さくするために複数種のニッケル酸化鉱石の配合を変更しようとすると、固形分中にマグネシウムやアルミニウムといった不純物の含有量が上昇することになる。すると、浸出反応に際して、これら不純物によって硫酸が消費され、それを補う分の硫酸量を過剰に添加する必要が生じるとともに、浸出させるべきニッケルやコバルトの添加硫酸量に対する浸出率が著しく低下する。そしてまた、浸出反応時の酸化雰囲気維持のために、より一層に過剰量の高圧空気を吹き込む必要が生じる。   Moreover, if it is going to change the mixing | blending of several types of nickel oxide ore in order to make the carbon quality relevant to a carbon unit weight as small as possible, content of impurities, such as magnesium and aluminum, will rise in solid content. Then, in the leaching reaction, sulfuric acid is consumed by these impurities, and it is necessary to add an excessive amount of sulfuric acid to make up for it, and the leaching rate of nickel and cobalt to be leached with respect to the added sulfuric acid amount is remarkably lowered. In addition, an excessive amount of high-pressure air needs to be blown in order to maintain the oxidizing atmosphere during the leaching reaction.

そこで、本実施の形態に係る湿式製錬方法では、この第2工程において装入される単位時間当たりの炭素量(トン/時間)に応じて、吹込み酸素純度を所定値に調整する。具体的には、高圧空気と共に高圧酸素を用い、その酸素純度(濃度)が21〜60%となるように吹込み比率を調整する。これにより、加圧反応容器内の酸素分圧を100〜400kPaGに調整させることができ、鉄に対する酸化反応の影響を制御し、過度の変動を抑制することができる。   Therefore, in the hydrometallurgical method according to the present embodiment, the blown oxygen purity is adjusted to a predetermined value according to the amount of carbon per unit time (ton / hour) charged in the second step. Specifically, high-pressure oxygen is used together with high-pressure air, and the blowing ratio is adjusted so that the oxygen purity (concentration) is 21 to 60%. Thereby, the oxygen partial pressure in a pressurization reaction container can be adjusted to 100-400kPaG, the influence of the oxidation reaction with respect to iron can be controlled, and an excessive fluctuation | variation can be suppressed.

酸素純度が21%未満であると、高圧空気のみを吹込んだ場合とほぼ同じとなり、過剰量の高圧空気を吹込む必要性が生じるとともに、鉱石スラリー中に配合させる鉱石の炭素品位の極力低く抑える必要が生じ、マグネシウムやアルミニウム等の不純物品位を増加させる。一方で、酸素純度が60%を超えると、過度に酸化雰囲気となるため、酸化還元電位を400〜650mVの範囲に制御することが困難となり、鉱石中のクロムが酸化されて製品品質を悪化させる。   When the oxygen purity is less than 21%, it becomes almost the same as when only high-pressure air is blown, and it becomes necessary to blow in an excessive amount of high-pressure air, and the carbon quality of the ore to be blended in the ore slurry is as low as possible. It becomes necessary to suppress, and the quality of impurities such as magnesium and aluminum is increased. On the other hand, when the oxygen purity exceeds 60%, an excessively oxidizing atmosphere is formed, so that it becomes difficult to control the oxidation-reduction potential within the range of 400 to 650 mV, and the chromium in the ore is oxidized to deteriorate the product quality. .

高圧空気と高圧酸素との吹込み比率の調整は、上述した炭素品位と単位時間当たりの流量より求めた、第2工程に装入される単位時間当たりの炭素量(トン/時間)に応じて、酸素吹込み量が、炭素量当たり、200〜600[Nm−O/t−C]となるように、高圧空気と高圧酸素の供給割合(比率)を調整する。 The adjustment of the injection ratio of high-pressure air and high-pressure oxygen depends on the carbon amount per unit time (ton / hour) charged in the second step, which is obtained from the above-described carbon quality and flow rate per unit time. The supply rate (ratio) of high-pressure air and high-pressure oxygen is adjusted so that the oxygen blowing amount is 200 to 600 [Nm 3 —O 2 / tC] per carbon amount.

具体的には、単位時間当たりの炭素量が増加した場合には、上述した酸素純度の範囲内で、高圧酸素の比率を増加させ、第2工程に吹き込む総ガス量の増加を抑え、排ガス量増加に伴う熱損失増加ひいては第2工程に吹き込む高圧水蒸気使用量増加にともなうエネルギーコストの悪化を回避する。   Specifically, when the amount of carbon per unit time increases, the ratio of high-pressure oxygen is increased within the above-described oxygen purity range, and the increase in the total amount of gas blown into the second step is suppressed, and the amount of exhaust gas The increase in heat loss accompanying the increase, and hence the deterioration of the energy cost accompanying the increase in the amount of high-pressure steam used in the second step is avoided.

また、高圧空気と高圧酸素の吹込みは、上述した酸素純度となる吹込み比率となるように、例えば混合管等において予め混合(予備混合)した後に、その混合ガスを加圧反応容器内に吹込むようにすることが好ましい。ここで、高圧酸素は、酸素製造プラント等から例えばチタン(Ti)製の配管を介して浸出容器内に供給される。なお、チタン(Ti)は、この湿式製錬方法を工業的に実施するために、オートクレーブの内貼り材等にも好適に使用される材料である。配管には、チャッキ弁等の逆止弁が設けられているが、そのチャッキ弁によって削られた切削屑がTi配管に形成された酸化膜(TiO)の一部を削ることがある。このようにTi配管に形成された酸化膜が削られると、その削られた箇所に供給された、例えば濃度が90%以上の高圧酸素が直接接触し、酸素とチタンとが急激に反応して配管を損傷させることがある。このとき、吹込む高圧酸素を高圧空気と所定の比率で予め混合させた上で配管を介して供給することで、高濃度の酸素が配管に接触することを抑制することができ、配管の損傷を防止することができる。また、このような配管の損傷を防止するという観点では、酸素純度を上述の通り21〜60%となるように予備的に混合してもよいが、30%程度を上限として予備的に混合することがより好ましい。   Further, the high-pressure air and high-pressure oxygen are blown into the pressurized reaction vessel after mixing (preliminary mixing) in advance, for example, in a mixing tube or the like so as to achieve the above-described blowing ratio of oxygen purity. It is preferable to blow. Here, high-pressure oxygen is supplied into the leaching vessel from an oxygen production plant or the like via, for example, a titanium (Ti) pipe. Titanium (Ti) is a material that is also preferably used for an autoclave inner paste or the like in order to industrially implement this wet smelting method. The pipe is provided with a check valve such as a check valve, but the cutting waste cut by the check valve may cut a part of the oxide film (TiO) formed on the Ti pipe. When the oxide film formed on the Ti pipe is scraped in this way, high-pressure oxygen having a concentration of, for example, 90% or more supplied to the shaved portion is in direct contact, and oxygen and titanium react rapidly. The piping may be damaged. At this time, the high-pressure oxygen to be blown in is mixed with high-pressure air in a predetermined ratio and then supplied through the pipe, so that high-concentration oxygen can be prevented from coming into contact with the pipe, resulting in damage to the pipe. Can be prevented. Further, from the viewpoint of preventing such damage to the piping, the oxygen purity may be preliminarily mixed so as to be 21 to 60% as described above, but preliminarily mixed with the upper limit of about 30%. It is more preferable.

吹込む高圧空気及び高圧酸素としては、工業用に通常用いられる高圧ガスを用いることができ、例えば3〜6MPaGの圧力のものを用いることができる。なお、高圧水蒸気についても、工業用に通常用いられる高圧水蒸気が用いることができ、例えば3〜6MPaGの圧力のものを用いることができる。   As the high-pressure air and high-pressure oxygen to be blown in, high-pressure gas usually used for industrial use can be used, for example, one having a pressure of 3 to 6 MPaG can be used. In addition, also about the high pressure steam, the high pressure steam normally used for industry can be used, for example, the thing of the pressure of 3-6 MPaG can be used.

加圧反応容器内の酸素分圧の調整は、浸出液の酸化還元電位を所定値に制御するために、上述したように高圧空気と高圧酸素との吹込み比率を調整して吹込み酸素純度を所定範囲にすることで行われる。通常の操業においては、浸出時に生成される炭酸ガスが加圧反応容器内にそのままパージされ、酸化雰囲気を維持することが可能となっている。そのため、生成した炭酸ガスは、加圧反応容器に設けた圧力自動制御システムによって、発生した排ガスと随伴させて適時放出することが好ましい。これにより、加圧反応容器内の酸素分圧を100〜400kPaGの範囲に適切に調整することができ、過剰に酸化雰囲気となることを防止することができる。   The oxygen partial pressure in the pressurized reaction vessel is adjusted by adjusting the blowing ratio of high-pressure air and high-pressure oxygen as described above in order to control the redox potential of the leachate to a predetermined value. It is performed by setting it to a predetermined range. In normal operation, carbon dioxide gas generated at the time of leaching is purged as it is in the pressurized reaction vessel, and an oxidizing atmosphere can be maintained. Therefore, it is preferable that the generated carbon dioxide gas is released in a timely manner along with the generated exhaust gas by an automatic pressure control system provided in the pressurized reaction vessel. Thereby, the oxygen partial pressure in the pressurized reaction vessel can be appropriately adjusted to a range of 100 to 400 kPaG, and an excessive oxidizing atmosphere can be prevented.

また、本実施の形態に係る湿式製錬方法では、鉱石スラリー処理量に応じて、高圧空気及び高圧酸素の混合比率を一定に保って上述した酸素純度を維持しながら、それぞれの吹込み量を変更することによって、所定の酸素吹込量となるように調整する。   Further, in the hydrometallurgical method according to the present embodiment, according to the ore slurry processing amount, while maintaining the above-described oxygen purity by keeping the mixing ratio of high-pressure air and high-pressure oxygen constant, By changing, it adjusts so that it may become predetermined | prescribed oxygen blowing amount.

具体的には、酸素吹込量を、鉱石スラリー中に含有される炭素量1トン当たり200〜600[Nm−O/t−C]に調整する。このことにより、連続した浸出反応においても、加圧反応容器内の酸化雰囲気が安定的に所定値に制御されるので、浸出液の酸化還元電位を400〜650mVの範囲に効率的に制御することができる。そして、これにより、浸出液中の総鉄イオン濃度に対する3価の鉄イオン濃度の比率を表す鉄酸化率(Fe(III)/Fe,Total×100)が90%以上となり、特に前記した鉱石スラリー中の固形分の炭素品位が0.15重量%以下であれば略100%となり、鉱石中の鉄をヘマタイトの形態で浸出残渣として効果的に固定化することができる。 Specifically, the oxygen blowing amount is adjusted to 200 to 600 [Nm 3 —O 2 / tC] per ton of carbon contained in the ore slurry. As a result, even in continuous leaching reactions, the oxidizing atmosphere in the pressurized reaction vessel is stably controlled to a predetermined value, so that the redox potential of the leaching solution can be efficiently controlled within the range of 400 to 650 mV. it can. As a result, the iron oxidation rate (Fe (III) / Fe, Total × 100) representing the ratio of the trivalent iron ion concentration to the total iron ion concentration in the leachate becomes 90% or more, particularly in the ore slurry described above. If the carbon content of the solid content is 0.15% by weight or less, it becomes approximately 100%, and iron in the ore can be effectively fixed as a leaching residue in the form of hematite.

上述した酸素吹込量に関して、酸素吹込量が200[Nm−O/t−C]未満では、浸出液の酸化還元電位が低下し、酸化還元電位を400mV以上に制御することが難しくなる。これにより、鉄の酸化加水分解反応が不良となるだけでなく、設備材料の耐食性を損ねる可能性がある。一方で、酸素吹込量が600[Nm−O/t−C]を超えると、浸出液の酸化還元電位は上昇するものの、排ガス量の増加に伴って熱損失が上昇し、温度を維持するための高圧水蒸気の使用量が増加する。 Regarding the oxygen blowing amount described above, when the oxygen blowing amount is less than 200 [Nm 3 —O 2 / tC], the redox potential of the leachate is lowered, and it becomes difficult to control the redox potential to 400 mV or higher. Thereby, not only the oxidative hydrolysis reaction of iron becomes poor, but also the corrosion resistance of the equipment material may be impaired. On the other hand, when the oxygen blowing amount exceeds 600 [Nm 3 -O 2 / t -C], although the redox potential of the leaching solution is increased, the heat loss is increased with increasing amount of exhaust gas, the temperature is maintained Therefore, the amount of high-pressure steam used is increased.

以上のように、本実施の形態に係る湿式製錬方法では、酸化雰囲気の維持のために高圧空気と共に高圧酸素を吹込み、すなわち吹込み高圧空気の一部を高圧酸素に置き換えて、加圧反応容器内に吹込む酸素純度を21〜60%に上昇させ、その酸素純度を維持しながら単位時間当たりの炭素量当たりの酸素吹込量を200〜600[Nm−O/t−C]とする。これにより、浸出時における溶液の酸化還元電位(Ag/AgCl基準)を400〜650mVの最適な範囲に制御して、3価の鉄への高鉄酸化率を達成することができる。 As described above, in the hydrometallurgical method according to the present embodiment, high-pressure oxygen is blown together with high-pressure air in order to maintain the oxidizing atmosphere, that is, a part of the blown high-pressure air is replaced with high-pressure oxygen and pressurized. The oxygen purity injected into the reaction vessel is increased to 21 to 60%, and the oxygen injection amount per unit time of carbon is 200 to 600 [Nm 3 —O 2 / tC] while maintaining the oxygen purity. And Thereby, the oxidation reduction potential (Ag / AgCl reference | standard) of the solution at the time of leaching is controlled to the optimal range of 400-650 mV, and the high iron oxidation rate to trivalent iron can be achieved.

また、このようにすることで、処理鉱石中の炭素品位を上昇させることが可能となる。すなわち、従来では鉄酸化の阻害から困難であった炭素品位の高い鉱石の処理量を増加させることが可能となり、それによりマグネシウム及びアルミニウム等の品位を低く抑えることができる。このため、浸出反応に際して、これらマグネシウム及びアルミニウムの不純物による硫酸の消費を抑えることができ、硫酸使用量を抑制することができるとともに、ニッケルやコバルトの浸出阻害(ニッケル、コバルトの浸出残渣への共沈)を防止することができる。また、このように硫酸使用量が抑えられるため、後工程の中和工程において、中和処理に用いる薬剤(中和剤)の使用量をも削減することができ、操業において使用する薬剤コストを低減することができる。   Moreover, it becomes possible to raise the carbon quality in a processing ore by doing in this way. In other words, it is possible to increase the amount of ore having a high carbon quality, which has been difficult due to the inhibition of iron oxidation in the past, whereby the quality of magnesium and aluminum can be kept low. Therefore, in the leaching reaction, the consumption of sulfuric acid by these magnesium and aluminum impurities can be suppressed, the amount of sulfuric acid used can be suppressed, and the leaching inhibition of nickel and cobalt (coexistence to the leaching residue of nickel and cobalt can be reduced). Sinking) can be prevented. In addition, since the amount of sulfuric acid used is suppressed in this way, the amount of chemical (neutralizing agent) used for neutralization treatment can be reduced in the neutralization step of the subsequent step, and the cost of chemicals used in operation can be reduced. Can be reduced.

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。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples and comparative examples of the present invention, but the present invention is not limited to these examples.

なお、実施例及び比較例で用いた金属の分析は、ICP発光分析法を用いた。また、炭素品位は、酸素気流中で高周波燃焼させ赤外線吸収法による測定する一般的な炭素硫黄分析装置により測定し、流量は、密度計と電磁流量計の測定値から算出した。   In addition, the analysis of the metal used by the Example and the comparative example used ICP emission spectrometry. The carbon quality was measured by a general carbon sulfur analyzer that was subjected to high-frequency combustion in an oxygen stream and measured by an infrared absorption method, and the flow rate was calculated from the measured values of a density meter and an electromagnetic flow meter.

(概況)
実施例及び比較例の概況は次の通りである。すなわち、鉱石スラリー中の固形分の炭素(C)品位が0.3重量%以下、ニッケル品位が1.15〜1.35重量%、及び鉄品位が40〜46重量%のニッケル酸化鉱石を、固形率が約40〜45重量%のスラリーとし、加圧反応容器内に投入して連続的に浸出反応を行った。
(Overview)
An overview of the examples and comparative examples is as follows. That is, a nickel oxide ore having a carbon (C) grade of solid content in the ore slurry of 0.3 wt% or less, a nickel grade of 1.15 to 1.35 wt%, and an iron grade of 40 to 46 wt%, A slurry having a solid content of about 40 to 45% by weight was put into a pressurized reaction vessel and continuously leached.

その際、反応終液中のフリー硫酸濃度が約50g/lとなるように硫酸を添加し、同時に約5MPaGの高圧水蒸気を吹き込み、攪拌しながら245℃の温度に保持して、得られた浸出スラリーの鉄濃度と酸化還元電位(ORP)(Ag/AgCl電極基準)を測定した。   At that time, sulfuric acid was added so that the concentration of free sulfuric acid in the reaction final solution was about 50 g / l, and at the same time, high-pressure steam of about 5 MPaG was blown in and kept at a temperature of 245 ° C. with stirring, and the obtained leaching The iron concentration and redox potential (ORP) (Ag / AgCl electrode standard) of the slurry were measured.

実施例においては、加圧反応容器内に、約5MPaGの高圧空気及び高圧酸素を、その酸素純度を21〜60%の範囲内に調整して吹き込んだ。一方、比較例において、高圧酸素の吹込みはせず、高圧空気のみの吹込みを行い、従って酸素純度は20%であった。また、実施例においては、炭素量(A)1トン当たり200〜600[Nm−O/t−C]の酸素吹込量で吹き込むことが可能で、その結果、容器内の酸素分圧は100〜350kPaGとなった。 In the examples, about 5 MPaG of high-pressure air and high-pressure oxygen were blown into the pressurized reaction vessel while adjusting the oxygen purity within the range of 21 to 60%. On the other hand, in the comparative example, high-pressure oxygen was not blown but only high-pressure air was blown, and thus the oxygen purity was 20%. In Examples, can be blown with an oxygen blowing amount of carbon content (A) 1 tonne 200~600 [Nm 3 -O 2 / t -C], as a result, the oxygen partial pressure in the vessel It became 100-350 kPaG.

一方、比較例2においては、炭素負荷が高いため、鉱石スラリーの固形分中の炭素1トン当たり167[Nm−O/t−C]の酸素吹込量しか吹き込むことができず、その結果、容器内酸素分圧は90kPaG程度であった。 On the other hand, in Comparative Example 2, since the carbon load is high, only 167 [Nm 3 —O 2 / tC] of oxygen can be injected per ton of carbon in the solid content of the ore slurry. The oxygen partial pressure in the container was about 90 kPaG.

また、硫酸の使用量は、実施例においては、乾燥鉱石1トン当たり200〜235[kg−HSO/t−dry Solid]であったのに対して、比較例においては、240[kg−HSO/t−dry Solid]以上となった。 In addition, the amount of sulfuric acid used was 200 to 235 [kg-H 2 SO 4 / t-dry Solid] per ton of dry ore in the examples, while 240 kg in the comparative example. −H 2 SO 4 / t-dry Solid] or more.

また、得られた浸出スラリーに炭酸カルシウムスラリーを添加し、3価のFeイオンを酸化中和除去することで、液中に残留する2価のFe濃度を分析した。2価のFe濃度の分析結果に基づいて、浸出スラリー中の浸出液の総Fe濃度と中和後液中の2価のFe濃度及び液量から逆算した浸出液の3価のFe濃度を用い、浸出液中の鉄酸化率((3価の鉄濃度/総鉄濃度)×100)を求めた。   Further, a calcium carbonate slurry was added to the obtained leaching slurry, and trivalent Fe ions were neutralized and removed by oxidation to analyze the concentration of divalent Fe remaining in the liquid. Based on the analysis result of the divalent Fe concentration, the leachate was obtained using the total Fe concentration of the leachate in the leach slurry, the divalent Fe concentration in the neutralized solution and the trivalent Fe concentration of the leachate calculated backward from the liquid amount. The iron oxidation rate ((trivalent iron concentration / total iron concentration) × 100) was determined.

図1に、処理鉱石スラリー中に含まれる単位炭素量1トン当たりの酸素吹き込み量と加圧反応容器(オートクレーブ)内の酸浸出液の酸化還元電位を示す。鉱石の炭素品位とは、無関係に(限定されず)、処理鉱石スラリー中に含まれる単位炭素1トン当たりの酸素吹込み量が200〜600[Nm−O/t−C]の範囲で、酸浸出液の酸化還元電位が500〜650mVとなっていることがわかる。 FIG. 1 shows the amount of oxygen blown per ton of unit carbon contained in the treated ore slurry and the redox potential of the acid leaching solution in the pressurized reaction vessel (autoclave). Regardless of (or not limited to) the carbon quality of the ore, the oxygen blowing amount per ton of unit carbon contained in the treated ore slurry is in the range of 200 to 600 [Nm 3 —O 2 / tC]. It can be seen that the oxidation-reduction potential of the acid leaching solution is 500 to 650 mV.

一方、鉱石の炭素品位と酸浸出液のORPとの関係は次のようになる。図2及び図3に、測定結果を示す。図2が、鉱石の炭素品位と酸浸出液のORPとの関係を表すグラフ図であり、図3が、鉱石の炭素品位と鉄酸化率を表す(Fe(III)/Fe、total)比との関係を表すグラフ図である。   On the other hand, the relationship between the carbon grade of the ore and the ORP of the acid leaching solution is as follows. 2 and 3 show the measurement results. FIG. 2 is a graph showing the relationship between the ore carbon quality and the acid leaching solution ORP, and FIG. 3 shows the ore carbon quality and the iron oxidation rate (Fe (III) / Fe, total) ratio. It is a graph showing a relationship.

図2及び図3のグラフに示されるように、鉱石の炭素品位が0.15〜0.30重量%であれば、浸出液の酸化還元電位が500〜650mVとなることはもちろん、浸出液中の鉄酸化率が90%以上となることが分かる。また、鉱石の炭素品位が0.15重量%以下であれば、浸出液中の鉄酸化率が100%となることが分かる。   As shown in the graphs of FIGS. 2 and 3, if the ore has a carbon grade of 0.15 to 0.30% by weight, the oxidation-reduction potential of the leachate is 500 to 650 mV, as well as iron in the leachate. It can be seen that the oxidation rate is 90% or more. Moreover, if the carbon grade of an ore is 0.15 weight% or less, it turns out that the iron oxidation rate in a leaching solution will be 100%.

また図4には、加圧反応容器内の酸素分圧と酸浸出液のORPとの関係を表すグラフ図を示す。この図4のグラフに示されるように、容器内に吹込むガスの酸素純度を上昇させ、また酸素吹込量を増加させて、加圧反応容器内の酸素分圧を上昇させることによって、浸出液のORPはそれに比例して上昇することが分かる。また、このORPは、反応容器に投入された鉱石スラリーの固形分中の炭素品位の影響を受けることから、一定のORPを保持するために加圧反応容器内の酸素分圧を調整する必要があることが分かる。   FIG. 4 is a graph showing the relationship between the partial pressure of oxygen in the pressurized reaction vessel and the ORP of the acid leaching solution. As shown in the graph of FIG. 4, the oxygen purity of the gas blown into the container is increased, and the oxygen partial pressure in the pressurized reaction container is increased by increasing the oxygen blowing amount, thereby It can be seen that the ORP rises proportionally. In addition, since this ORP is affected by the carbon quality in the solid content of the ore slurry charged into the reaction vessel, it is necessary to adjust the oxygen partial pressure in the pressurized reaction vessel in order to maintain a constant ORP. I understand that there is.

<実施例1〜4、比較例1、2>
(実施例1)
実施例1は、固形分中の炭素(C)品位を0.22重量%とし、約5MPaGの高圧空気及び高圧酸素をその酸素純度を46.6%に調整し、炭素量1トン当たり426[Nm−O/t−C]の酸素吹込量で吹き込み、容器内酸素分圧は277kPaGに調整するように操業した。なお、約5MPaGの高圧水蒸気を吹き込み、攪拌しながら245℃の温度に保持しながら操業した。
<Examples 1-4, Comparative Examples 1 and 2>
Example 1
In Example 1, the carbon (C) grade in the solid content is 0.22 wt%, high pressure air and high pressure oxygen of about 5 MPaG are adjusted to 46.6%, and 426 [ Nm 3 —O 2 / t—C] was blown in, and the oxygen partial pressure in the vessel was adjusted to 277 kPaG. In addition, about 5 MPaG high pressure water vapor | steam was blown in, and it operated, hold | maintaining at the temperature of 245 degreeC, stirring.

その結果、得られた浸出スラリーのORP(Ag/AgCl電極基準)は、559mVと好適に維持され、乾燥鉱石1トン当たりの硫酸の使用量は、226[kg−HSO/t−dry Solid]と好適な量となった。 As a result, the ORP (Ag / AgCl electrode standard) of the obtained leaching slurry is suitably maintained at 559 mV, and the amount of sulfuric acid used per ton of dry ore is 226 [kg-H 2 SO 4 / t-dry. Solid] and a suitable amount.

(実施例2)
実施例2では、固形分中の炭素(C)品位を0.23重量%とし、約5MPaGの高圧空気及び高圧酸素をその酸素純度を47.8%に調整し、炭素量1トン当たり317[Nm−O/t−C]の酸素吹込量で吹き込み、容器内酸素分圧は277kPaGに調整するように操業した。なお、約5MPaGの高圧水蒸気を吹き込み、攪拌しながら245℃の温度に保持しながら操業した。
(Example 2)
In Example 2, the carbon (C) grade in the solid content is 0.23% by weight, the pressure of high pressure air and high pressure oxygen of about 5 MPaG is adjusted to 47.8%, and 317 [ Nm 3 —O 2 / t—C] was blown in, and the oxygen partial pressure in the vessel was adjusted to 277 kPaG. In addition, about 5 MPaG high pressure water vapor | steam was blown in, and it operated, hold | maintaining at the temperature of 245 degreeC, stirring.

その結果、得られた浸出スラリーのORP(Ag/AgCl電極基準)は、518mVと好適に維持され、乾燥鉱石1トン当たりの硫酸の使用量は、219[kg−HSO/t−dry Solid]と好適な量となった。 As a result, the ORP (Ag / AgCl electrode standard) of the obtained leaching slurry is suitably maintained at 518 mV, and the amount of sulfuric acid used per ton of dry ore is 219 [kg-H 2 SO 4 / t-dry. Solid] and a suitable amount.

(実施例3)
実施例3では、固形分中の炭素(C)品位を0.24重量%とし、約5MPaGの高圧空気及び高圧酸素をその酸素純度を54.7%に調整し、炭素量1トン当たり412[Nm−O/t−C]の酸素吹込量で吹き込み、容器内酸素分圧は325kPaGに調整するように操業した。なお、約5MPaGの高圧水蒸気を吹き込み、攪拌しながら245℃の温度に保持しながら操業した。
(Example 3)
In Example 3, the carbon (C) grade in the solid content is 0.24 wt%, the pressure of high pressure air and high pressure oxygen of about 5 MPaG is adjusted to 54.7%, and 412 [ Nm 3 —O 2 / t—C] was blown in, and the oxygen partial pressure in the container was adjusted to 325 kPaG. In addition, about 5 MPaG high pressure water vapor | steam was blown in, and it operated, hold | maintaining at the temperature of 245 degreeC, stirring.

その結果、得られた浸出スラリーのORP(Ag/AgCl電極基準)は、528mVと好適に維持され、乾燥鉱石1トン当たりの硫酸の使用量は、232[kg−HSO/t−dry Solid]と好適な量となった。 As a result, the ORP (Ag / AgCl electrode standard) of the obtained leaching slurry is suitably maintained at 528 mV, and the amount of sulfuric acid used per ton of dry ore is 232 [kg-H 2 SO 4 / t-dry. Solid] and a suitable amount.

(実施例4)
実施例4では、市販のガス混合装置を使用して、高圧空気及び高圧酸素を予備的に混合したこと以外は、実施例1と同様の操業を行った。
Example 4
In Example 4, the same operation as in Example 1 was performed except that high-pressure air and high-pressure oxygen were preliminarily mixed using a commercially available gas mixing device.

その結果、実施例1と同様の好適な結果が得られた。   As a result, the same preferable results as in Example 1 were obtained.

(比較例1)
比較例1では、固形分中の炭素(C)品位を0.14重量%とし、約5MPaGの高圧空気のみ(酸素純度は20.0%)を吹き込む操業を行った。そのため、炭素量1トン当たり285[Nm−O/t−C]の酸素吹込量となり、容器内酸素分圧は101kPaGとなった。なお、約5MPaGの高圧水蒸気を吹き込み、攪拌しながら245℃の温度に保持しながら操業を行った。
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, the carbon (C) quality in the solid content was set to 0.14% by weight, and only high pressure air of about 5 MPaG (oxygen purity was 20.0%) was blown. Therefore, the amount of oxygen injected was 285 [Nm 3 —O 2 / tC] per ton of carbon, and the oxygen partial pressure in the container was 101 kPaG. The operation was performed while blowing high-pressure steam of about 5 MPaG and maintaining the temperature at 245 ° C. while stirring.

その結果、得られた浸出スラリーのORP(Ag/AgCl電極基準)は、670mVと好適に維持されたものの、乾燥鉱石1トン当たりの硫酸の使用量は、292[kg−HSO/t−dry Solid]と増加した。このことは、ORPを好適な範囲に維持するために、固形分中の炭素(C)品位を小さくしたことで、鉱石スラリー固形分中のMg+Al品位が高くなり、その結果として硫酸が消費されたためと考えられる。 As a result, although the ORP (Ag / AgCl electrode standard) of the obtained leaching slurry was suitably maintained at 670 mV, the amount of sulfuric acid used per ton of dry ore was 292 [kg-H 2 SO 4 / t -Dry Solid]. This is because, in order to maintain the ORP within a suitable range, the carbon (C) grade in the solid content was reduced, and the Mg + Al grade in the ore slurry solid content was increased, and as a result, sulfuric acid was consumed. it is conceivable that.

(比較例2)
比較例2では、固形分中の炭素(C)品位を0.24重量%とし、約5MPaGの高圧空気のみ(酸素純度は20.0%)を吹き込む操業を行った。そのため、炭素量1トン当たり167[Nm−O/t−C]の酸素吹込量となり、容器内酸素分圧は90kPaGとなった。なお、約5MPaGの高圧水蒸気を吹き込み、攪拌しながら245℃の温度に保持しながら操業を行った。
(Comparative Example 2)
In Comparative Example 2, the carbon (C) grade in the solid content was 0.24% by weight, and only high pressure air of about 5 MPaG (oxygen purity was 20.0%) was blown. Therefore, the amount of oxygen blown was 167 [Nm 3 —O 2 / tC] per ton of carbon, and the oxygen partial pressure in the container was 90 kPaG. The operation was performed while blowing high-pressure steam of about 5 MPaG and maintaining the temperature at 245 ° C. while stirring.

その結果、得られた浸出スラリーのORP(Ag/AgCl電極基準)は、473mVと低下した。また、乾燥鉱石1トン当たりの硫酸の使用量は、240[kg−HSO/t−dry Solid]となり、固形分中の炭素(C)品位は実施例3と比較して増加した。このことは、炭素量1トン当たりの酸素吹込量が200[Nm−O/t−C]を下まわりORPが低下した為に、オートクレーブ内での鉄の高温加水分解反応による硫酸の再生量が減少し、浸出に必要な遊離酸濃度を維持するために追加で硫酸を添加した為である。 As a result, the ORP (Ag / AgCl electrode standard) of the obtained leaching slurry decreased to 473 mV. The amount of sulfuric acid in dry ore per ton is, 240 [kg-H 2 SO 4 / t-dry Solid] , and the carbon (C) grade in the solid content was increased compared to Example 3. This is because the oxygen injection amount per ton of carbon was below 200 [Nm 3 —O 2 / tC], and the ORP was lowered, so that sulfuric acid was regenerated by high-temperature hydrolysis of iron in the autoclave. This is because the amount was reduced and additional sulfuric acid was added to maintain the free acid concentration required for leaching.

(結果)
下記表1に、実施例及び比較例における処理の結果をまとめて示す。
(result)
Table 1 below summarizes the results of the treatments in the examples and comparative examples.

Figure 2015227510
Figure 2015227510

表1に示されるように、酸素純度を45〜55%程度の範囲に調整し、酸素吹込量(吹込み酸素流量)を炭素量1トン当たり310〜430[Nm−O/t−C]程度とした実施例1〜4では、ORPが平均で535mVに制御され、最適なORP環境下で浸出処理を行うことができたことが分かる。また、硫酸使用量としても、乾燥鉱石1トン当たりの平均で227[kg−HSO/t−dry Solid]程度、最大値でも232[kg−HSO/t−dry Solid]となり、過剰量の硫酸を使用することなく、浸出処理を行うことができた。 As shown in Table 1, the oxygen purity is adjusted to a range of about 45 to 55%, and the oxygen blowing amount (blowing oxygen flow rate) is 310 to 430 [Nm 3 —O 2 / tC] per ton of carbon amount. In Examples 1 to 4, the ORP was controlled to an average of 535 mV, and it was found that the leaching process could be performed in an optimal ORP environment. Also, the amount of sulfuric acid used is about 227 [kg-H 2 SO 4 / t-dry Solid] per ton of dry ore, and the maximum value is 232 [kg-H 2 SO 4 / t-dry Solid]. The leaching treatment could be performed without using an excessive amount of sulfuric acid.

一方で、高圧空気のみの吹き込みを行った比較例1の場合、酸素純度が20.0%となり、酸素吹込量が285[Nm−O/t−C]となったものの、鉱石スラリーの炭素品位が0.21重量%と低かったために浸出液のORPは670mV程度に維持された。しかしながら、この比較例1では、鉱石スラリー固形分中の炭素品位を下げるべく、低炭素鉱石種の配合比率を上昇させたため、マグネシウム(Mg)及びアルミニウム(Al)品位が上昇した。その結果、これらが高圧酸浸出における不純物となって硫酸を消費し、所定のフリー硫酸濃度を維持するための硫酸使用量が大幅に上昇してしまい、乾燥鉱石1トン当たり270[kg−HSO/t−dry Solid]を超える量となった。 On the other hand, in the case of Comparative Example 1 in which only high-pressure air was blown, the oxygen purity was 20.0% and the oxygen blowing amount was 285 [Nm 3 —O 2 / tC]. Since the carbon quality was as low as 0.21% by weight, the ORP of the leachate was maintained at about 670 mV. However, in Comparative Example 1, since the blending ratio of the low carbon ore species was increased in order to lower the carbon quality in the ore slurry solid content, the magnesium (Mg) and aluminum (Al) quality increased. As a result, these become impurities in high-pressure acid leaching and consume sulfuric acid, so that the amount of sulfuric acid used to maintain a predetermined free sulfuric acid concentration increases significantly, and 270 [kg-H 2 per ton of dry ore SO 4 / t-dry Solid].

また、高圧空気のみの吹き込みのために、炭素量1トン当たり167[Nm−O/t−C]程度の吹込み量しか確保できなかった比較例2の場合には、ORPが500mVを下回り、オートクレーブ内での鉄の高温加水分解反応による硫酸の再生量が減少し、浸出に必要な遊離酸濃度を維持するために追加で硫酸を添加した結果、乾燥鉱石1トン当たり240[kg−HSO/t−dry Solid]の硫酸使用量となった。 Further, in the case of Comparative Example 2 in which only a blowing amount of about 167 [Nm 3 —O 2 / tC] per ton of carbon was ensured for blowing high-pressure air alone, ORP was set to 500 mV. The amount of sulfuric acid regenerated by the high-temperature hydrolysis reaction of iron in the autoclave is reduced, and as a result of adding additional sulfuric acid to maintain the free acid concentration required for leaching, 240 [kg- H 2 SO 4 / t-dry Solid].

以上のように、本発明を適用し、酸化雰囲気の維持のために用いる高圧空気の一部を高圧酸素に置き換えて酸素純度を高めとともに酸素吹込量を増加させることによって、浸出時における液のORPを最適な範囲に制御して、3価の鉄への高鉄酸化率を達成することができことが分かった。   As described above, by applying the present invention, a part of the high-pressure air used for maintaining the oxidizing atmosphere is replaced with high-pressure oxygen to increase the oxygen purity and increase the oxygen blowing amount, thereby increasing the ORP of the liquid during leaching. It has been found that a high iron oxidation rate to trivalent iron can be achieved by controlling the temperature within the optimum range.

また、このようにすることで、処理鉱石中の炭素品位の上昇が可能となる。すなわち、炭素品位の高い鉱石配合比率の選択が可能となって、有限な構成資源を有効に活用できるとともに、酸浸出において不純物となるマグネシウム及びアルミニウム等の品位を低く抑えることが可能となる。これにより、浸出反応においてこれら不純物によって硫酸が消費されてしまうことを抑制し、その使用量を抑えて薬剤コストを削減できるとともに、硫酸使用量に対するニッケルやコバルトの浸出率を向上させることができることが分かった。   In addition, by doing so, the carbon quality in the treated ore can be increased. In other words, it is possible to select an ore blending ratio with a high carbon quality, and it is possible to effectively use finite constituent resources, and it is possible to keep the quality of magnesium, aluminum, and the like that are impurities in acid leaching low. As a result, it is possible to suppress the consumption of sulfuric acid by these impurities in the leaching reaction, reduce the amount used, reduce the chemical cost, and improve the leaching rate of nickel and cobalt with respect to the amount of sulfuric acid used. I understood.

すなわち、本発明に係る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して調製された鉱石スラリーに硫酸を添加し、高圧空気並びに高圧水蒸気を用いて浸出処理を施し、ニッケル及びコバルトを含む浸出液を得る工程を含むニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法であって、上記鉱石スラリーは、スラリー濃度が25〜45重量%となるように調製され、上記浸出液を得る工程では、高圧空気及び高圧酸素からなる吹き込みガスの酸素純度が21〜60%となるように吹込み比率を調整し、且つ、該酸素純度を維持しながら酸素吹込量を、上記鉱石スラリーに含有されており該工程に装入される炭素量1トン当たり200〜600[Nm−O/t−C]として、浸出処理における酸化還元電位(Ag/AgCl基準)を400〜650mVに制御することを特徴とする。 That is, the nickel oxide ore hydrometallurgy method according to the present invention adds sulfuric acid to an ore slurry prepared by slurrying nickel oxide ore, and performs leaching treatment using high-pressure air and high-pressure steam to produce nickel and cobalt. A method of hydrometallizing nickel oxide ore including a step of obtaining a leachate containing, wherein the ore slurry is prepared such that the slurry concentration is 25 to 45% by weight, and in the step of obtaining the leachate, high pressure air and The blowing ratio is adjusted so that the oxygen purity of the blowing gas composed of high-pressure oxygen is 21 to 60%, and the oxygen blowing amount is contained in the ore slurry while maintaining the oxygen purity. Oxidation-reduction potential in leaching treatment as 200 to 600 [Nm 3 —O 2 / tC] per ton of carbon to be charged (Ag / AgCl standard) Is controlled to 400 to 650 mV.

Claims (5)

ニッケル酸化鉱石の鉱石スラリーに硫酸を添加し、高圧空気並びに高圧水蒸気を用いて浸出処理を施し、ニッケル及びコバルトを含む浸出液を得る工程を含むニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法であって、
上記浸出液を得る工程では、高圧空気及び高圧酸素からなる吹き込みガスの酸素純度が21〜60%となるように吹込み比率を調整し、且つ、該酸素純度を維持しながら酸素吹込量を、上記鉱石スラリーに含有されており該工程に装入される炭素量1トン当たり200〜600[Nm−O/t−C]として、浸出処理における酸化還元電位(Ag/AgCl基準)を400〜650mVに制御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。
A method of hydrometallizing nickel oxide ore, comprising adding sulfuric acid to an ore slurry of nickel oxide ore, leaching using high pressure air and high pressure steam to obtain a leachate containing nickel and cobalt,
In the step of obtaining the leachate, the blowing ratio is adjusted so that the oxygen purity of the blowing gas composed of high-pressure air and high-pressure oxygen is 21 to 60%, and the oxygen blowing amount is maintained while maintaining the oxygen purity. The oxidation-reduction potential (Ag / AgCl standard) in the leaching treatment is 400 to 600 [Nm 3 —O 2 / tC] per ton of carbon contained in the ore slurry and charged into the process. A method for hydrometallizing nickel oxide ore, characterized by controlling to 650 mV.
上記鉱石スラリーは、スラリー濃度が25〜45重量%となるように調製され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。   2. The method for hydrometallurgy of nickel oxide ore according to claim 1, wherein the ore slurry is prepared so that a slurry concentration is 25 to 45 wt%. 上記浸出液を得る工程において得られた浸出液のpHが0.1〜1.0であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法。   The wet smelting method of nickel oxide ore according to claim 1 or 2, wherein the pH of the leachate obtained in the step of obtaining the leachate is 0.1 to 1.0. 上記高圧空気及び上記高圧酸素を上記酸素純度となるように予め混合しておくことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法。   The nickel oxide ore hydrometallurgy method according to any one of claims 1 to 3, wherein the high-pressure air and the high-pressure oxygen are mixed in advance so as to have the oxygen purity. 上記浸出液を得る工程において生成される炭酸ガスを圧力自動制御システムによって放出することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法。   The method for hydrometallurgy of nickel oxide ore according to any one of claims 1 to 4, wherein carbon dioxide gas generated in the step of obtaining the leachate is released by an automatic pressure control system.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2018079101A1 (en) * 2016-10-26 2018-05-03 住友金属鉱山株式会社 Hydrometallurgical method for nickel oxide ore
JP2019022871A (en) * 2017-07-24 2019-02-14 住友金属鉱山株式会社 Autoclave

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014205901A (en) * 2013-03-19 2014-10-30 住友金属鉱山株式会社 Wet smelting method for nickel oxide ore

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014205901A (en) * 2013-03-19 2014-10-30 住友金属鉱山株式会社 Wet smelting method for nickel oxide ore

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018079101A1 (en) * 2016-10-26 2018-05-03 住友金属鉱山株式会社 Hydrometallurgical method for nickel oxide ore
JP2018070918A (en) * 2016-10-26 2018-05-10 住友金属鉱山株式会社 Wet refining method for nickel oxide ore
JP2019022871A (en) * 2017-07-24 2019-02-14 住友金属鉱山株式会社 Autoclave

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