JP2016064415A

JP2016064415A - マンガンの溶出抑制方法

Info

Publication number: JP2016064415A
Application number: JP2015238156A
Authority: JP
Inventors: 友彦横川; Tomohiko Yokogawa; 服部　靖匡; Yasumasa Hattori; 靖匡服部
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2015-12-07
Filing date: 2015-12-07
Publication date: 2016-04-28
Anticipated expiration: 2033-12-16
Also published as: JP6048567B2

Abstract

【課題】スラリー中のマンガン沈殿物からマンガンが溶出することを抑制する。
【解決手段】スラリーのｐＨを８．０〜９．０とし、スラリーは、ニッケル酸化鉱石からニッケル及びコバルトを浸出する高圧酸浸出法で生じる排水であり、排水は、沈殿剤の石灰石及び消石灰により生成されたマンガン及びアルミニウムの沈殿物を含むものであり、得られるスラリー中のマンガン濃度は、１ｍｇ／Ｌ未満となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、マンガン沈殿物を含むスラリーにおいてマンガン沈殿物からマンガンが溶出することを抑制するマンガンの溶出抑制方法に関する。

近年、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬法としては、硫酸を用いた高圧酸浸出法（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質量％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。

この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は、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処理工程と、鉱石スラリーに硫酸を添加して高温高圧下で浸出処理を施す（高圧酸）浸出工程と、浸出スラリーを多段洗浄する前に中和（以下、「予備中和」ともいう。）処理を施す予備中和工程と、予備中和処理を施して得られた浸出スラリーを多段洗浄しながら、浸出残渣とニッケル及びコバルトと共に不純物元素を含む浸出液とに固液分離する固液分離工程（以下、「ＣＣＤ工程」ともいう。）と、得られた浸出液のｐＨを調整して不純物元素を含む中和澱物を分離し、ニッケル及びコバルトと共に亜鉛を含む中和終液を得る中和工程と、中和終液に硫化剤を添加することで亜鉛硫化物を形成して分離しニッケル回収用母液を得る脱亜鉛工程と、ニッケル回収用母液に硫化剤を添加することでニッケル及びコバルトを含む混合硫化物を形成させるニッケル回収工程と、ニッケル回収工程における排液（ろ液）やＣＣＤ工程の残渣を混合して中和処理を施す最終中和工程とを有する（例えば、特許文献１を参照。）。

高圧酸浸出法は、低品位のニッケル酸化鉱から金属を回収する方法として実用化されている。浸出時には、浸出スラリーにニッケルやコバルトといった回収目的の元素以外にも、マンガン、マグネシウム等の不純物成分が浸出される。浸出したマンガン等は、ニッケルやコバルトを回収した後、アルカリを添加して中和処理される。

このような中和処理では、多くの場合、マンガンの除去が問題となる。これは、ニッケル酸化鉱石に含まれるマンガンの含有量が多く、沈殿させることが難しいからである。このような問題に対して、例えば特許文献２には、マンガンを選択的に効率良く沈殿させる方法が記載されている。

しかしながら、中和処理した後、即ちマンガンを沈殿した後、固液分離時のマンガンの濃度変化についての有用な知見が存在していない。特許文献３には、中和処理の際に重金属無機化合物を添加して凝集沈殿を促進する方法が記載されている。しかしながら、特許文献３には、沈殿後、固液分離時における重金属の濃度の挙動については言及されていない。

通常、マンガン濃度について環境に影響を与えない濃度に管理がされている。しかしながら、マンガン濃度が急変動、特に濃度上昇することがあり、その原因が分っていない。このため、マンガン濃度の制御が困難になる。そこで、固液分離時のマンガンの濃度変化について知見に基づいてマンガン濃度を制御することが求められている。

特開２００５−３５０７６６号公報特開平９−２４８５７６号公報特開２０１２−２５０２２６号公報

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、マンガン沈殿物からマンガンが溶出することを抑制するマンガンの溶出抑制方法を提供することを目的とする。

本発明に係るマンガンの溶出抑制方法は、マンガン及びアルミニウムの沈殿物、並びにニッケル及びコバルトを含むスラリー中の該マンガン沈殿物からマンガンが溶出することを抑制するマンガンの溶出抑制方法であって、上記スラリーのｐＨを８．０〜９．０とし、上記スラリーは、ニッケル酸化鉱石からニッケル及びコバルトを浸出する高圧酸浸出法で生じる排水であり、上記排水は、沈殿剤の石灰石及び消石灰により生成された上記マンガン及びアルミニウムの沈殿物を含むものであり、得られるスラリー中のマンガン濃度は、１ｍｇ／Ｌ未満となることを特徴とする。

本発明では、マンガン沈殿物を含むスラリーのｐＨを８．０〜９．０とすることで、マンガン沈殿物からマンガンが溶出することを抑制でき、マンガン沈殿物を沈降させて得られた上澄み液のマンガン濃度を低くすることができる。

沈殿池に貯留したスラリーのマンガン濃度及びｐＨの変化の関係を示す図である。沈殿池から固形分を除去したスラリーのマンガン濃度及びｐＨの変化の関係を示す図である。

以下、本発明に係るマンガンの溶出抑制方法について図面を参照しながら詳細に説明する。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。

マンガンの溶出抑制方法は、マンガン沈殿物を含むスラリーのｐＨを８．０〜９．０とすることで、マンガン沈殿物からマンガンが溶出することを抑制する方法である。

スラリーとしては、例えばニッケル酸化鉱石からニッケル及びコバルトを高圧酸浸出させた際に生じる浸出残渣や浸出液からニッケルやコバルトを回収した後のろ液を中和処理設備にて石灰石パウダー及び消石灰パウダーで中和処理して生成した沈殿物を含むスラリーである。即ち、マンガンの溶出抑制方法は、例えばニッケル酸化鉱石の湿式製錬で生じた浸出残渣やろ液を含む排水を中和処理した後、排水のマンガン濃度が高まることを防止するため、マンガンの溶出を抑制するのに適用することができる。

ニッケル酸化鉱石には、ニッケルやコバルトの他に不純物としてマンガン、アルミニウム等が含まれている。このため、浸出残渣やろ液を石灰石パウダーや消石灰パウダーで中和処理した場合には、マンガンやアルミニウム等の沈殿物が生成される。

中和処理する際には、浸出残渣やろ液を含む排水のｐＨを８．０〜１０．０とすることが好ましい。排水のｐＨが低過ぎる場合には、マンガンの沈殿不良が起こる。ｐＨが高過ぎる場合には、中和剤の使用量が多くなり好ましくない。

マンガンやアルミニウム等の沈殿物を含むスラリーは、しばらく貯留されマンガン沈殿物等の沈殿物を沈降させる。そして、沈殿物を沈降させた後に、無害化された上澄みを例えばポンプアップして海や川等の外部に放流する。

環境への負荷を抑制するために無害化された上澄みを海や川等に放流するに際し、例えばマンガンが沈殿物として沈殿し、上澄みに溶け込んでいないことが好ましいが、上澄み中のマンガン濃度が上昇している。

マンガン濃度の上昇は、スラリーのｐＨが関係している。マンガン濃度は、スラリーのｐＨが低下すると上昇する。スラリーのｐＨは、空気中の二酸化炭素が溶け込みプロトンを発生することで低下すると考えられる。

マンガンは、スラリーのｐＨが低下すると、沈殿物から溶出する。スラリーのｐＨとマンガン濃度との関係は、図１に示すスラリーのｐＨ及びマンガン濃度の測定結果からもわかる。

図１は、約７０日間に亘って沈殿池中のスラリーのｐＨとマンガン濃度を測定した結果である。二酸化炭素の溶解による到達ｐＨは、７．７程度である。図１に示すように、スラリーのｐＨが８．５を下回った時点でマンガンの溶出が開始し、ｐＨが８．０を下回った時点でマンガンの濃度は１ｍｇ／Ｌを越えている。この１ｍｇ／Ｌは、例えばフィリピン国の国家公害規制委員会（National Pollution Control Commission: NPCC）で定められている規定値である。したがって、スラリー中のマンガン濃度を１ｍｇ／Ｌ未満に抑える必要がある。

また、図１に示す結果から、スラリーのｐＨが８．５に達する時間はおよそ２０日であり、２０日以降はｐＨの低下に起因するマンガンの溶出が急激に始まり、３０日目にはマンガンの濃度が１ｍｇ／Ｌに達することがわかる。

したがって、放流は、貯留しているスラリーのｐＨが８．０、好ましくは８．２５を下回る前に行う。即ち、スラリーのｐＨが８．０〜９．０の範囲内で維持、好ましく８．２５〜８．７５の範囲内で維持できれば、マンガンの溶出が抑えられており、マンガン濃度が１ｍｇ／ＬでありＮＰＣＣの規定値を満たした状態で放流することができる。

スラリーのｐＨが８．０、好ましく８．２５を下回るようにする方法としてはスラリーの貯留時間を３０日以下、好ましく２０日以下とする。貯留時間が３０日以下では、マンガンの溶出が抑えられおり、マンガン濃度が１ｍｇ／Ｌ未満を満たすことができる。

ここで、スラリーのｐＨの低下と二酸化炭素との関係について、固形分（沈殿物）がない状態においてスラリーのｐＨを測定して別途調べた。その結果を図２に示す。なお、スラリーから沈殿物を除去したものの、全て取り除くことはできず、微量のマンガンが検出された。

図２に示す結果から、スラリーから固形分（沈殿物）を除去した後、大気中に保持した場合でも、上述した固形分を含む場合と同様にスラリーのｐＨが７．７まで低下することがわかる。即ち、固形分の有無に関わらず、スラリーを大気中に保持するとスラリーのｐＨは７．７程度まで低下することがわかる。スラリーのｐＨの低下は、固形分がないと溶出するものがないため早くなる。したがって、スラリーのｐＨの低下は、上述したように空気中に含まれる酸性ガスの二酸化炭素のスラリーへの溶解が起因していることがわかる。

マンガンの溶出抑制方法では、スラリーを払い出す際にスラリーのｐＨが８．０〜１０．０であること好ましい。マンガンの溶出抑制方法では、スラリーのｐＨを８．０〜１０．０とすることにより、マンガンが溶出しておらず、マンガンの濃度が非常に低い状態でスラリーを放出することができる。

以上のことから、マンガンの溶出抑制方法は、海や川への放流前のスラリーを外気と触れるように貯留してもマンガン濃度が上昇することを抑制できる。これにより、マンガンの溶出抑制方法は、環境への影響を抑制でき、その効果は非常に大きいものである。

本発明を適用した実施例について説明する。なお、本発明は、下記の実施例に何ら限定されるものではない。

＜実施例＞
実施例では、先ず、ニッケル酸化鉱石からニッケル及びコバルトを浸出する高圧酸浸出にて生じるマンガンを含む排水に石灰石パウダーと消石灰パウダーを添加して中和処理を行い、マンガンの沈殿物を含むスラリーを得た。

次に、実施例では、スラリーを沈殿池に払い出した。スラリーを沈殿池に払い出し時のスラリーのｐＨは９．１０であり、マンガン濃度は０．３ｍｇ／Ｌであった。

次に、実施例では、大気雰囲気下の沈殿池にスラリーを１５日間静置した。その後、上澄み液をポンプアップで海に放出した。このときのスラリーのｐＨは、８．５であり、マンガン濃度は、０．１ｍｇ／Ｌであった。

したがって、実施例では、マンガンの溶出が抑えられている。

＜比較例＞
比較例では、実施例と同様に高圧酸浸出法にて生じるマンガンを含む排水を中和処理した。次に、比較例では、スラリーのｐＨが９．１５の状態で沈殿池にスラリーを払い出した。

次に、比較例では、大気雰囲気下の沈殿池にスラリーを４０日間静置した。スラリーのマンガン濃度は、２．５ｍｇ／Ｌであった。

Claims

マンガン及びアルミニウムの沈殿物、並びにニッケル及びコバルトを含むスラリー中の該マンガン沈殿物からマンガンが溶出することを抑制するマンガンの溶出抑制方法であって、
上記スラリーのｐＨを８．０〜９．０とし、
上記スラリーは、ニッケル酸化鉱石からニッケル及びコバルトを浸出する高圧酸浸出法で生じる排水であり、
上記排水は、沈殿剤の石灰石及び消石灰により生成された上記マンガン及びアルミニウムの沈殿物を含むものであり、
得られるスラリー中のマンガン濃度は、１ｍｇ／Ｌ未満となることを特徴とするマンガンの溶出抑制方法。