JP2017148726A - Neutralization processing method using boiler ash - Google Patents

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友昭 中谷
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a neutralization processing method which can process effective neutralization by reducing consumption of neutralizer such as hydrated lime in a neutralization process to drain process fluid generated in a metal smelting process to outside of a system.SOLUTION: In a neutralization processing method neutralizing liquid exhausted from a metal smelting process by using boiler ash, the boiler ash contains blocking ash collected from a blast furnace bottom side of a fluid bed boiler in cinders generated in the fluid bed boiler, the cinders are generated by feeding coal, limestone and air in the fluid bed boiler and burning, and the supply of the limestone is more than a quantity necessary for desulfurization of exhaust gas generated from the fluid bed boiler.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、中和処理方法に関し、より詳しくは、金属製錬プロセスにおいて排出されるプロセス液に対する最終中和処理を効率的に行うことを可能にする中和処理方法に関する。   The present invention relates to a neutralization treatment method, and more particularly, to a neutralization treatment method that makes it possible to efficiently perform a final neutralization treatment on a process liquid discharged in a metal smelting process.

ニッケルや銅等の金属の製錬プロセスから発生するプロセス液(工程液)には、多くの重金属が含まれており、そのプロセス液を環境中(系外)に排出するためには、重金属を除去し、さらにpHを中性付近に調整する排水処理(中和処理)を行う必要がある。   The process liquid (process liquid) generated from the smelting process of metals such as nickel and copper contains a lot of heavy metals, and in order to discharge the process liquid into the environment (outside the system) It is necessary to perform drainage treatment (neutralization treatment) to remove and further adjust the pH to near neutrality.

具体的に、その中和処理では、発生した酸性のプロセス液に対して中和剤を添加することによってpHを上昇させ、その液中に含まれる重金属を水酸化物として固体化し、濾過処理等の操作で固体と液体に分離する。そして、固液分離されたうちの液体は、排出(排水)又は再利用され、一方で、金属成分を含む固体は、廃棄場で処理される。   Specifically, in the neutralization treatment, the pH is raised by adding a neutralizing agent to the generated acidic process liquid, and the heavy metal contained in the liquid is solidified as a hydroxide, filtered, etc. To separate solid and liquid. The liquid out of the solid-liquid separation is discharged (drainage) or reused, while the solid containing the metal component is processed at the disposal site.

これまで、そのプロセス液に対する中和処理においては、カルシウム系の中和剤が使用され、中性付近までのpH上昇には石灰石を、さらに中性〜弱アルカリ性へのpH上昇には消石灰を用いて処理することが一般的であった。石灰石は比較的安価であるものの、消石灰は石灰石に比べて高価で、処理すべきプロセス液の量の増加に伴って、中和剤の使用量(必要量)も増大することになっていた。   Until now, in the neutralization treatment of the process liquid, a calcium-based neutralizing agent has been used, and limestone has been used to raise the pH to near neutrality, and slaked lime has been used to raise the pH from neutral to weakly alkaline. It was common to process. Although limestone is relatively inexpensive, slaked lime is more expensive than limestone, and the amount (necessary amount) of the neutralizing agent is to be increased as the amount of process liquid to be processed increases.

このように、中和剤の使用量は、処理対象のプロセス液の量によって、さらには、プロセス液の酸性度や含まれる重金属濃度等によって変化するが、如何なる金属の製錬プロセスにおいても、コスト削減の観点から、中和剤の使用量を低減すること、特に消石灰のような単価の高い中和剤の使用量を低減することが望まれている。   As described above, the amount of the neutralizing agent used varies depending on the amount of the process liquid to be treated, and further on the acidity of the process liquid and the concentration of heavy metal contained therein. From the viewpoint of reduction, it is desired to reduce the use amount of the neutralizing agent, particularly to reduce the use amount of the neutralizing agent having a high unit price such as slaked lime.

中和剤としてボイラー灰を使用する技術に関連して、例えば、特許文献1には、燃焼装置の火炉あるいは焼却炉の空塔部にカルシウム系脱硫剤を供給して排ガス中の硫黄酸化物
を除去する排煙脱硫方法が記載されている。
In relation to the technology that uses boiler ash as a neutralizing agent, for example, Patent Document 1 discloses that a calcium-based desulfurizing agent is supplied to the empty part of a furnace or an incinerator of a combustion apparatus so that sulfur oxides in exhaust gas are reduced. A method of flue gas desulfurization to be removed is described.

また、特許文献2には、循環流動床燃焼室内の硫黄分捕捉条件に合致する寸法の最適石灰石粒子を生成し、更に、旧式の直接燃焼ボイラからのホットガス流をドライスクラブすることによって硫黄分を捕捉するのに使用できる粒度に石灰石粒子を最適化するか、又は循環流動床燃焼室内で継続的に硫黄分を捕捉するのに適した寸法に石灰石粒子に詰め固め、石灰石の損失を相当減少させる方法及び装置が記載されている。   Further, Patent Document 2 discloses that the optimum limestone particles having a size that meets the sulfur content capturing conditions in the circulating fluidized bed combustion chamber are generated, and further, the sulfur content is obtained by dry scrubbing the hot gas flow from the old direct combustion boiler. Optimize the limestone particles to a particle size that can be used to capture limestone, or pack the limestone particles to a size suitable for continuous sulfur capture in the circulating fluidized bed combustion chamber, significantly reducing limestone loss A method and apparatus are described.

また、特許文献3には、火力発電所等のボイラから排出される排ガスを冷却塔で冷却し、吸収塔において、冷却塔で冷却した排ガス中に含有する硫黄酸化物から石灰石スラリーで亜硫酸カルシウムを生成し、この亜硫酸カルシウムから種晶となる石膏スラリーで硫酸カルシウムを生成することにより排ガス中の硫黄酸化物を除去するために、吸収塔循環タンク内に、石灰石スラリーは石灰石スラリー槽から供給して張り込み、石膏スラリーは遠心分離機排水槽から供給して張り込む方法が記載されている。   In Patent Document 3, exhaust gas discharged from a boiler such as a thermal power plant is cooled by a cooling tower, and in an absorption tower, calcium sulfite is added from sulfur oxides contained in the exhaust gas cooled by the cooling tower in a limestone slurry. In order to remove sulfur oxides in the exhaust gas by generating calcium sulfate with gypsum slurry that becomes seed crystals from this calcium sulfite, the limestone slurry is supplied from the limestone slurry tank in the absorption tower circulation tank The method of supplying and applying the plaster slurry and the gypsum slurry from the centrifugal separator drain is described.

しかしながら、特許文献1乃至3には、ボイラーによる燃焼によって生じたボイラー灰に関して有効利用することについては記載されていない。   However, Patent Documents 1 to 3 do not describe how to effectively use boiler ash generated by combustion by a boiler.

中和剤としてボイラー灰を使用する技術としては、特許文献4が知られている。特許文献4には、流動床ボイラーの燃焼後に得られる灰状のボイラー灰や、このボイラー灰に水分を添加してスラリー状としたボイラー灰スラリーを中和剤として使用することが記載されている。   Patent Document 4 is known as a technique using boiler ash as a neutralizing agent. Patent Document 4 describes the use of an ash-like boiler ash obtained after combustion of a fluidized bed boiler or a boiler ash slurry made into a slurry by adding water to the boiler ash as a neutralizing agent. .

しかしながら、このようなボイラー灰は消石灰よりも中和能力が小さいので、消石灰の代替とするには多量に必要となる。ところが、石炭ボイラーや流動床ボイラーでは、灰状のボイラー灰の発生量は少ないので、消石灰の使用量を十分に低減するには至らなかった。特許文献4には、中和に適している灰の種類やボイラーに添加する石灰石の量については記載されていない。   However, since such boiler ash has a smaller neutralization ability than slaked lime, a large amount is required to replace slaked lime. However, in coal boilers and fluidized bed boilers, since the amount of ash-like boiler ash generated is small, the amount of slaked lime used has not been reduced sufficiently. Patent Document 4 does not describe the type of ash suitable for neutralization or the amount of limestone added to the boiler.

特開平06−205931号公報Japanese Patent Laid-Open No. 06-205931 特開平10−026334号公報JP-A-10-026334 特開2009−095698号公報JP 2009-095698 A 特開2014−105367号公報JP 2014-105367 A

そこで、本発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであり、金属の製錬プロセスにおいて発生するプロセス液を系外に排出するために行う中和処理(最終中和処理)において、消石灰の使用量を低減させて、効率的な中和処理を行うことを可能にする中和処理方法を提供することにある。   Therefore, the present invention has been made in view of the above situation, and in the neutralization treatment (final neutralization treatment) performed to discharge the process liquid generated in the metal smelting process out of the system, An object of the present invention is to provide a neutralization method that makes it possible to reduce the amount used and to perform an efficient neutralization treatment.

本発明者らは、上述の課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、流動床ボイラーで発生するボイラー灰中の塊状焼結塊が潜在的な中和能力を有していることを見出した。本発明者らは、これらを利用すべく鋭意検討し、焼却飛灰を排ガス中に浮遊させて回収することにより、焼却飛灰の焼結塊への混入や固着を抑制し、焼結塊の中和能力を向上できることを見出した。さらに、本発明者らは、ボイラーに供給する石灰石量を、排ガスの脱硫に必要な量よりも増やすことにより、ボイラー底部で反応を促進するための固体粒子として用いる砂材の割合を低減し、焼結塊の中和能力を向上できることを見出した。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that the massive sintered mass in the boiler ash generated in the fluidized bed boiler has a potential neutralizing ability. It was. The present inventors have intensively studied to utilize these, and by collecting and collecting incineration fly ash in the exhaust gas, the mixing and sticking of the incineration fly ash to the sintered ingot is suppressed, It was found that neutralization ability can be improved. Furthermore, the present inventors reduce the proportion of sand material used as solid particles for promoting the reaction at the bottom of the boiler by increasing the amount of limestone supplied to the boiler than the amount necessary for desulfurization of the exhaust gas, It has been found that the neutralization ability of the sintered mass can be improved.

このような焼結塊を中和剤として用いることによって、プロセス液の中和処理において使用する消石灰等の中和剤の使用量を効果的に低減させることができることを見出し、本発明を完成させた。   By using such a sintered lump as a neutralizing agent, it was found that the amount of neutralizing agent such as slaked lime used in the neutralization treatment of the process liquid can be effectively reduced, and the present invention was completed. It was.

即ち、上記目的を達成するための本発明の一態様は、金属製錬プロセスにて排出された液を、ボイラー灰を用いて中和する中和処理方法であって、ボイラー灰は、流動床ボイラー内で生じる燃え殻のうち、流動床ボイラーの炉底側から回収される塊状灰を含み、燃え殻は、流動床ボイラーに石炭と石灰石と空気を供給して燃焼させて生じ、石灰石の供給量は、流動床ボイラーから生じる排ガスの脱硫に必要な量よりも多いことを特徴とする。   That is, one aspect of the present invention for achieving the above object is a neutralization method for neutralizing a liquid discharged in a metal smelting process using boiler ash, wherein the boiler ash is fluidized bed. Of the burning husk generated in the boiler, it contains massive ash collected from the bottom of the fluidized bed boiler. More than the amount necessary for desulfurization of the exhaust gas generated from the fluidized bed boiler.

本発明の一態様によれば、Ca品位が高く、ボイラーの底部から容易に回収できる塊状灰を含むボイラー灰を中和処理に用いることで、ボイラー灰の有効利用ができると共に金属の製錬プロセスにおいて消石灰の使用量を低減させて、効率的な中和処理を行うことが可能になる。   According to one aspect of the present invention, boiler ash containing bulk ash that has high Ca quality and can be easily recovered from the bottom of the boiler is used for neutralization treatment, so that boiler ash can be effectively used and a metal smelting process. Thus, the amount of slaked lime used can be reduced and efficient neutralization can be performed.

このとき、本発明の一態様では、ボイラー灰に排ガス中に浮遊する粉状灰を回収したものを混ぜた灰を用いて中和してもよい。   At this time, in one embodiment of the present invention, neutralization may be performed using ash obtained by mixing boiler ash with recovered powdered ash suspended in exhaust gas.

排ガス中に浮遊する粉状灰は塊状灰に比べCa品位がやや低いが、ボイラー灰に混ぜて中和に用いて有効利用することもできる。   The powdered ash floating in the exhaust gas has a slightly lower Ca quality than the bulk ash, but can also be used effectively for neutralization by mixing with boiler ash.

また、本発明の一態様では、石灰石の含有するカルシウム分の量は、流動床ボイラーに供給される硫黄分を回収するのに必要な化学量論量の2.3倍以上、20倍以下であってもよい。   In one embodiment of the present invention, the amount of calcium contained in limestone is not less than 2.3 times and not more than 20 times the stoichiometric amount necessary to recover the sulfur content supplied to the fluidized bed boiler. There may be.

石灰石を排ガスの脱硫に必要な量よりも増やすことにより、ボイラー底部で反応を促進するための固体粒子として用いる砂材の割合を低減し、焼結塊の中和能力を向上することができる。   By increasing the amount of limestone beyond the amount required for desulfurization of exhaust gas, the ratio of sand material used as solid particles for promoting the reaction at the bottom of the boiler can be reduced, and the neutralization ability of the sintered mass can be improved.

また、本発明の一態様では、ボイラー灰をスラリーとしたボイラー灰スラリーを中和剤として用いてもよい。   In one embodiment of the present invention, boiler ash slurry using boiler ash as a slurry may be used as a neutralizing agent.

ボイラー灰をスラリー化することで、中和処理を行う際に取扱いが容易になる。   By making the boiler ash into a slurry, the handling becomes easy when the neutralization treatment is performed.

また、本発明の一態様では、ボイラー灰を粉砕した粉砕後ボイラー灰、あるいはボイラー灰を粉砕するとともにスラリーとしたボイラー灰スラリーを中和剤として用いてもよい。   In one embodiment of the present invention, after-pulverized boiler ash obtained by pulverizing boiler ash, or boiler ash slurry obtained by pulverizing and slurrying boiler ash may be used as a neutralizing agent.

大粒径の粒子を粉砕することでボイラー灰の表面積が大きくなり中和能力を向上することができる。   By pulverizing the particles having a large particle size, the surface area of the boiler ash is increased and the neutralization ability can be improved.

また、本発明の一態様では、ボイラー灰を大粒径側と小粒径側に分級し、その小粒径側を用いて中和を行い、大粒径側を前記流動床ボイラーに供給し底部に敷き詰めてもよい。   In one embodiment of the present invention, the boiler ash is classified into a large particle size side and a small particle size side, neutralized using the small particle size side, and the large particle size side is supplied to the fluidized bed boiler. It may be spread on the bottom.

このようにすれば、ボイラー底部で反応を促進するための固体粒子(流動層)として用いる砂材を置き換えられ、得られる焼結塊のCa品位を安定的に高めることができる。   If it does in this way, the sand material used as solid particles (fluidized bed) for promoting reaction at the bottom of a boiler can be replaced, and Ca quality of the obtained sintered lump can be improved stably.

また、本発明の一態様では、金属製錬プロセスは、ニッケル酸化鉱石からニッケル及びコバルトを回収する湿式製錬プロセスであり、浸出工程、固液分離工程、中和工程、硫化工程を経て得られた硫化処理後の液に対する中和処理に用いられるとしてもよい。   In one embodiment of the present invention, the metal smelting process is a wet smelting process for recovering nickel and cobalt from nickel oxide ore, and is obtained through a leaching process, a solid-liquid separation process, a neutralization process, and a sulfurization process. Further, it may be used for neutralization treatment of the liquid after the sulfurization treatment.

ボイラー灰を用いた中和処理は、例えば、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスに好適に用いることができる。   The neutralization process using boiler ash can be used suitably for the hydrometallurgical process of nickel oxide ore, for example.

本発明によれば、金属の製錬プロセスにおいて発生するプロセス液に対する中和処理において、中和剤の使用量を効果的に低減させることができ、効率的な中和処理を行うことができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the neutralization process with respect to the process liquid generate | occur | produced in the metal smelting process, the usage-amount of a neutralizing agent can be reduced effectively and an efficient neutralization process can be performed.

ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスの工程図である。It is process drawing of the hydrometallurgical process of nickel oxide ore. ニッケルの湿式製錬プロセスにて発生した貧液に対する最終中和処理において、流動床ボイラー灰を中和剤として添加して中和する流れを示すフロー図である。It is a flowchart which shows the flow which adds and neutralizes a fluidized bed boiler ash as a neutralizing agent in the final neutralization process with respect to the poor liquid generate | occur | produced in the hydrometallurgical process of nickel.

以下、本発明に係る中和処理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、以下の順序で詳細に説明する。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。
1.概要
2.流動床ボイラー及びそのボイラー灰
3.中和処理方法
3−1.ニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法
3−2.中和処理方法
Hereinafter, specific embodiments of the neutralization treatment method according to the present invention (hereinafter referred to as “present embodiments”) will be described in detail in the following order. 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.
1. Outline 2. 2. fluidized bed boiler and its boiler ash 3. Neutralization treatment method 3-1. Method for hydrometallurgy of nickel oxide ore 3-2. Neutralization method

<1.概要>
本実施の形態に係る中和処理方法は、例えばニッケルや銅等の金属製錬プロセスにて排出されたプロセス液(工程液)を系外に排出するために行う中和処理(以下、「最終中和処理」ともいう。)の方法であって、その処理コストを低減させて効率的な中和処理を可能にするものである。
<1. Overview>
The neutralization treatment method according to the present embodiment is a neutralization treatment (hereinafter referred to as “final”) for discharging a process liquid (process liquid) discharged in a metal smelting process such as nickel or copper to the outside of the system. It is also referred to as “neutralization treatment”), which reduces the treatment cost and enables efficient neutralization treatment.

具体的に、本実施の形態に係る中和処理方法は、中和剤として、流動床ボイラーの燃焼後に得られるボイラー灰であって、燃料である石炭由来の硫黄分を、石灰石を添加して脱硫しながら燃焼させて得られたボイラー灰を用いて中和処理を施すことを特徴としている。   Specifically, the neutralization treatment method according to the present embodiment is a boiler ash obtained after combustion of a fluidized bed boiler as a neutralizing agent, and the sulfur content derived from coal as fuel is added to limestone. It is characterized by performing neutralization treatment using boiler ash obtained by burning while desulfurizing.

詳しくは後述するが、流動床ボイラーでは、ボイラー燃料である石炭と共に、石炭の硫黄分を除去する脱硫処理のための石灰石が投入されて燃焼される。このことから、流動床ボイラー灰には、その脱硫処理のために投入された石灰石に由来するCaが残存している。したがって、この流動床ボイラー灰を中和処理に用いることによって、ボイラー灰中に含まれるCaによりプロセス液に対する中和を行うことができる。   As will be described in detail later, in a fluidized bed boiler, limestone for desulfurization treatment for removing sulfur content of coal is introduced and burned together with coal as boiler fuel. Therefore, Ca derived from limestone charged for the desulfurization treatment remains in the fluidized bed boiler ash. Therefore, by using this fluidized bed boiler ash for the neutralization treatment, the process liquid can be neutralized with Ca contained in the boiler ash.

このような中和処理方法によれば、金属製錬プロセスにて発生したプロセス液の中和処理にあたって投入添加する消石灰等の中和剤の使用量を効果的に低減させることができ、これにより、効率的な中和処理を行うことが可能となる。   According to such a neutralization treatment method, it is possible to effectively reduce the amount of a neutralizing agent such as slaked lime added and added in the neutralization treatment of the process liquid generated in the metal smelting process. It is possible to perform an efficient neutralization treatment.

また、流動床ボイラー灰は、これまで産業廃棄物として廃棄されることが一般的であった。そして、その廃棄に際しては、ボイラー灰中に未反応のアルカリ分が残存することから、そのアルカリを中和するための専用の処理を行うことが必要であった。しかしながら、本実施の形態のように、その流動床ボイラー灰をプロセス液に対する中和処理の中和剤として用いることによって、ボイラーからの廃棄物量を低減させることができるとともに、ボイラー灰中のアルカリ分を有効に活用することができるので、その廃棄処理に要する処理コストを効果的に削減することができる。   In addition, fluidized bed boiler ash has generally been discarded as industrial waste. At the time of disposal, since unreacted alkali remains in the boiler ash, it is necessary to perform a special treatment for neutralizing the alkali. However, as in this embodiment, by using the fluidized bed boiler ash as a neutralizing agent for the neutralization treatment for the process liquid, the amount of waste from the boiler can be reduced, and the alkali content in the boiler ash can be reduced. Can be effectively utilized, so that the processing cost required for the disposal process can be effectively reduced.

流動床ボイラーで発生する燃え殻においては、ボイラー灰中の塊状焼結塊が潜在的な中和能力を有している。流動床ボイラーでは本焼結塊と焼却飛灰が発生するが、焼却飛灰は表面積が高い反面、前記焼結塊に比べCa品位が低いことや酸性ガスを多量に吸収することにより中和能力があまり残っていない。一方で、塊状の焼結塊はCa品位が比較的高く、ボイラーの底部に保つことができるため、結果として未反応の部分が残る場合がある。   In the husk generated in a fluidized bed boiler, the massive sintered mass in the boiler ash has a potential neutralizing ability. In the fluidized bed boiler, the main sintered mass and incineration fly ash are generated, but the incineration fly ash has a high surface area, but it has a lower Ca quality than the sintered mass and absorbs a large amount of acid gas to neutralize it. There is not much left. On the other hand, since the massive sintered ingot has a relatively high Ca quality and can be kept at the bottom of the boiler, an unreacted part may remain as a result.

この未反応の部分は、焼却飛灰を排ガス中に浮遊させて回収することにより、焼却飛灰の焼結塊への混入や固着を抑制し、焼結塊の中和能力を向上できる。さらに、ボイラーに供給する石灰石量を、排ガスの脱硫に必要な量よりも増やすことにより、ボイラー底部で反応を促進するための固体粒子として用いる砂材の割合を低減し、焼結塊の中和能力を向上することができる。   This unreacted portion can be recovered by suspending the incinerated fly ash in the exhaust gas, thereby suppressing the mixing and sticking of the incinerated fly ash to the sintered ingot and improving the neutralization ability of the sintered ingot. Furthermore, by increasing the amount of limestone supplied to the boiler, more than that required for exhaust gas desulfurization, the proportion of sand material used as solid particles to promote the reaction at the bottom of the boiler is reduced, and the sintered mass is neutralized. Ability can be improved.

このような焼結塊を中和剤として用いることによって、プロセス液の中和処理において使用する消石灰等の中和剤の使用量を効果的に低減させることができる。   By using such a sintered lump as a neutralizing agent, the amount of neutralizing agent such as slaked lime used in the neutralization treatment of the process liquid can be effectively reduced.

<2.流動床ボイラー及びそのボイラー灰>
ここで、流動床ボイラーの燃焼により生じるボイラー灰についてより詳しく説明する。なお、本発明におけるボイラー灰とは、流動床ボイラー内で生じる燃え殻のうち、主に流動床ボイラーの炉底側から回収される塊状灰のことを指すが、流動床ボイラーの排ガス中に浮遊するような粉状灰が混入していてもよい。また、別々に回収した塊状灰と粉状灰を混合したものを中和剤として用いてもよい。
<2. Fluidized bed boiler and its boiler ash>
Here, the boiler ash generated by the combustion of the fluidized bed boiler will be described in more detail. The boiler ash in the present invention refers to massive ash recovered mainly from the furnace bottom side of the fluidized bed boiler among the burning husks generated in the fluidized bed boiler, but floats in the exhaust gas of the fluidized bed boiler. Such powdery ash may be mixed. Moreover, you may use what mixed the block ash and powdered ash which were collect | recovered separately as a neutralizing agent.

一般的に、石炭を利用したボイラーの燃焼方法には、例えば、固定床方式、噴流床方式、流動床方式等がある。具体的に、固定床方式では、投入された塊状の石炭が、静止した状態で空気と反応して燃焼され、あるいはガス化される。しかしながら、この固定床方式では、燃焼のために大量の過剰空気を必要とし、ボイラー効率が低く大型化し難いという点から装置規模に限界がある。また、噴流床方式では、ボイラーに投入した微粉状の石炭を空気と共に噴出して燃焼させる方法である。この噴流床方式では、燃焼性が良く、過剰空気も少なくて済むものの、微粉炭を使用しなければならないという制限がある。   In general, boiler combustion methods using coal include, for example, a fixed bed method, a spouted bed method, and a fluidized bed method. Specifically, in the fixed bed system, the massive coal that has been charged reacts with air in a stationary state and is burned or gasified. However, this fixed bed system requires a large amount of excess air for combustion, has a limit on the scale of the apparatus because it has low boiler efficiency and is difficult to increase in size. The spouted bed method is a method in which finely pulverized coal charged into a boiler is jetted together with air and burned. This spouted bed system has good combustibility and requires less excess air, but has the limitation that pulverized coal must be used.

一方で、流動床方式は、粒状の石炭を、気流によって浮遊・流動化している珪砂等の流動層に投入して燃焼させる方式である。この流動床方式では、流動床内の熱伝達が良いため、ボイラーを小型化することができ、また、1000℃以下程度の低温での燃焼が可能であるため、固定床方式と比較して燃焼ガス中におけるNOx濃度が低く、低品位の石炭を使用することができるといったメリットがある。   On the other hand, the fluidized bed system is a system in which granular coal is injected into a fluidized bed such as silica sand that is suspended and fluidized by an air stream and burned. In this fluidized bed method, the heat transfer in the fluidized bed is good, so the boiler can be downsized, and combustion at a low temperature of about 1000 ° C. or less is possible, so it is combusted compared to the fixed bed method. There is an advantage that the NOx concentration in the gas is low and low grade coal can be used.

この流動床方式のボイラー(流動床ボイラー)では、その炉内にボイラー燃料の石炭と共にCa源が投入され混合される。このCa源は、石炭由来の硫黄分を除去(脱硫処理)するために使用され、炉内では、脱硫処理を行いながら石炭が燃焼されて、ボイラー灰が発生することになる。なお、流動床ボイラーに関する技術としては、例えば特許文献1〜4に開示されるようなものがある。   In this fluidized bed type boiler (fluidized bed boiler), a Ca source is charged and mixed with coal as boiler fuel in the furnace. This Ca source is used to remove (desulfurization treatment) sulfur derived from coal, and in the furnace, coal is burned while performing desulfurization treatment, and boiler ash is generated. In addition, as a technique regarding a fluidized bed boiler, there exist some which are disclosed by patent documents 1-4, for example.

脱硫処理に使用されるCa源としては、消石灰(Ca(OH))、生石灰(CaO)、石灰石(CaCO)等のアルカリ成分を用いることができる。排ガス中の三酸化硫黄の全量を捕集するためには、ボイラーに供給される硫黄分の全量を石膏(CaSO)に変換するだけの化学量論量が必要である。例えば、石炭中に含まれる単体硫黄に対して、CaO、Ca(OH)であれば1倍以上のカルシウム分を供給する必要がある。石灰石(CaCO)としてカルシウム分を供給する場合は、CaCOは二酸化炭素(炭酸)の中和塩であるから中和能力が低く、化学量論量(モル基準)の2.3倍以上を供給することが好ましく、より好ましくは2.6倍以上を供給する。化学量論量を超えて供給されたカルシウム分は焼結塊として回収できる。 As the Ca source used for the desulfurization treatment, alkali components such as slaked lime (Ca (OH) 2 ), quick lime (CaO), limestone (CaCO 3 ) can be used. In order to collect the total amount of sulfur trioxide in the exhaust gas, a stoichiometric amount that converts the total amount of sulfur supplied to the boiler into gypsum (CaSO 4 ) is necessary. For example, if CaO and Ca (OH) 2 are used for the elemental sulfur contained in the coal, it is necessary to supply one or more times as much calcium. When supplying calcium as limestone (CaCO 3 ), since CaCO 3 is a neutralized salt of carbon dioxide (carbonic acid), its neutralizing ability is low, and more than 2.3 times the stoichiometric amount (molar basis). It is preferable to supply, more preferably 2.6 times or more. Calcium supplied in excess of the stoichiometric amount can be recovered as a sintered mass.

ボイラー内で加熱されたCaCOは分解して中和能力の高いCaOを生じる。この反応の原料はCaCOのみであるので、ボイラー内のCO分圧(すなわち逆反応速度)が一定とすると、石灰石の投入量を増やすほどCaOを多く得ることができる。ただし、反応効率を確保するには、石灰石を投入してから焼結塊を回収するまでの反応時間(滞留時間)を確保し、石灰石を反応温度まで加熱することが望ましいことから、石灰石の投入量は硫黄分を回収するのに必要な化学量論量(モル基準)の20倍以下、より好ましくは11.5倍以下とするのが安全である。 CaCO 3 heated in the boiler is decomposed to produce CaO having a high neutralization capacity. Since the raw material for this reaction is only CaCO 3 , if the CO 2 partial pressure in the boiler (that is, the reverse reaction rate) is constant, more CaO can be obtained as the input amount of limestone is increased. However, in order to ensure the reaction efficiency, it is desirable to secure the reaction time (residence time) from when limestone is charged until the sintered mass is recovered and to heat the limestone to the reaction temperature. It is safe to set the amount to 20 times or less, more preferably 11.5 times or less the stoichiometric amount (molar basis) necessary for recovering the sulfur content.

本実施の形態においては、流動床ボイラー灰を、例えばニッケルや銅等の金属製錬プロセスにおいて発生したプロセス液に対する中和処理(最終中和処理)の中和剤として用いる。これにより、ボイラー灰中のCa分を中和処理において有効に活用することができ、その中和処理に用いるべき消石灰等の中和剤の使用量を効果的に低減させることが可能となる。   In the present embodiment, fluidized bed boiler ash is used as a neutralizing agent for a neutralization treatment (final neutralization treatment) for a process liquid generated in a metal smelting process such as nickel or copper. Thereby, Ca content in boiler ash can be effectively utilized in the neutralization process, and it becomes possible to effectively reduce the amount of neutralizer such as slaked lime to be used for the neutralization process.

焼結塊は、CaOやCaCOを多く含有しているが、焼き固められて粒径が大きくなっている。そこで、中和剤に適した大きさになるように粉砕して粉砕後ボイラー灰とすることが望ましい。粉砕には、ボールミル等の公知の粉砕方法を用いることができる。粉砕は、粉砕後ボイラー灰の最大粒径が75μm以下となるようにするのがよい。75μm以下であれば、中和反応を速やかに行うことができる。粉砕後の最小粒径は1μm以上となるようにするのがよい。1μm以上であれば、少ないエネルギーと少ない処理時間で粉砕を完了することができる。1μm未満まで粉砕しても、粉砕時間を長く要する割に中和工程の時間はあまり短縮されない。なお、本発明でいう平均粒径は、具体的には、レーザー回折法(マイクロトラック(登録商標)法)による質量基準の中位径(D50)または、ふるい分け法による質量基準の中位径(D50)を指している。 The sintered ingot contains a large amount of CaO and CaCO 3 but is baked and hardened to increase the particle size. Therefore, it is desirable to pulverize to a size suitable for the neutralizing agent to obtain a boiler ash after pulverization. For the pulverization, a known pulverization method such as a ball mill can be used. For pulverization, the maximum particle size of the boiler ash after pulverization is preferably 75 μm or less. If it is 75 micrometers or less, a neutralization reaction can be performed rapidly. The minimum particle size after pulverization is preferably 1 μm or more. If it is 1 micrometer or more, grinding | pulverization can be completed with little energy and little processing time. Even if the pulverization is performed to less than 1 μm, the time for the neutralization step is not so much reduced although the pulverization time is long. In addition, the average particle diameter as used in the field of the present invention is specifically the median diameter (D50) based on the mass by the laser diffraction method (Microtrack (registered trademark) method) or the median diameter based on the mass by the sieving method ( D50).

サイクロンや篩による分級を行って、平均粒径が75μm以下の小粒径側と平均粒径が75μm以上の大粒径側とに分離し、小粒径側を中和に用いて、大粒径側の一部または全部をボイラーに供給し底部に敷き詰めるようにしてもよい。このようにすれば、ボイラー底部で反応を促進するための固体粒子(流動層)として用いる砂材を置き換えられ、得られる焼結塊のCaO品位やCaCO品位を安定的に高めることができ、中和工程で効果的に用いることができる。なお、分級は、粉砕の前に行ってもよく、粉砕の後に行ってもよく、前と後の両方で行ってもよい。 Classification with a cyclone or sieve separates into a small particle size side with an average particle size of 75 μm or less and a large particle size side with an average particle size of 75 μm or more, and the small particle size side is used for neutralization. A part or all of the radial side may be supplied to the boiler and spread on the bottom. By doing this, the sand material used as solid particles (fluidized bed) for promoting the reaction at the bottom of the boiler can be replaced, and the CaO quality and CaCO 3 quality of the obtained sintered mass can be stably increased. It can be used effectively in the neutralization step. The classification may be performed before pulverization, may be performed after pulverization, or may be performed both before and after pulverization.

<3.中和処理方法>
以下、より具体的に、本実施の形態に係る中和処理方法について説明する。ここで、本実施の形態に係る中和処理方法を、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスにて発生したプロセス液である貧液に対する中和処理に適用した場合を例に挙げて説明する。
<3. Neutralization method>
Hereinafter, the neutralization processing method according to the present embodiment will be described more specifically. Here, the case where the neutralization treatment method according to the present embodiment is applied to the neutralization treatment for the poor liquid which is a process liquid generated in the hydrometallurgical process of nickel oxide ore will be described as an example.

<3−1.ニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法>
先ず、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセス(方法)の概要を説明する。なお、ここで
は、高温加圧酸浸出法(HPAL法)を用いた湿式製錬方法を具体例として説明する。
<3-1. Method of hydrometallizing nickel oxide ore>
First, the outline of the hydrometallurgical process (method) of nickel oxide ore will be described. Here, a wet smelting method using a high-temperature pressure acid leaching method (HPAL method) will be described as a specific example.

図1は、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の工程図である。図1に示すように、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法は、低ニッケル品位の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浸出工程S11と、得られた浸出スラリーから浸出液と浸出残渣とに固液分離する固液分離工程S12と、浸出液を中和しニッケル及びコバルト回収用の母液と中和澱物スラリーとに分離する中和工程S13と、母液である硫酸溶液に硫化水素ガスを吹き込んで硫化処理を行いニッケル及びコバルトを含む混合硫化物と貧液とを得る硫化工程S14とを有する。   FIG. 1 is a process diagram of a hydrometallurgical smelting method by high-temperature pressure acid leaching of nickel oxide ore. As shown in FIG. 1, the nickel oxide ore hydrometallurgical method is a liquefaction process S11 in which nickel and cobalt are leached from nickel oxide ore of low nickel grade, and the leaching slurry and the leaching residue obtained from the obtained leaching slurry are solid-liquid. Solid-liquid separation step S12 for separation, neutralization step S13 for neutralizing the leachate and separating it into a mother liquor and neutralized starch slurry for nickel and cobalt recovery, and sulfurization by blowing hydrogen sulfide gas into the sulfuric acid solution as the mother liquor And a sulfiding step S14 for obtaining a mixed sulfide containing nickel and cobalt and a poor solution by performing the treatment.

(1)浸出工程
浸出工程S11では、ニッケル酸化鉱石のスラリーに硫酸を添加し、220〜280℃の温度下で攪拌処理して、浸出液と浸出残渣とからなる浸出スラリーを形成する。浸出工程S11では、例えば高温加圧容器(オートクレーブ)が用いられる。
(1) Leaching step In the leaching step S11, sulfuric acid is added to the nickel oxide ore slurry, and the mixture is stirred at a temperature of 220 to 280 ° C. to form a leaching slurry composed of a leaching solution and a leaching residue. In the leaching step S11, for example, a high-temperature pressurized container (autoclave) is used.

浸出工程S11で用いる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が挙げられる。このラテライト鉱のニッケル含有量は、通常0.8〜2.5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)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。   Examples of the nickel oxide ore used in the leaching step S11 mainly include so-called laterite ores such as limonite ore and saprolite ore. The nickel content of the laterite ore is usually 0.8 to 2.5% by weight, and is contained as a hydroxide or a siliceous clay (magnesium silicate) mineral. Further, the iron content is 10 to 50% by weight and is mainly in the form of trivalent hydroxide (goethite), but partly divalent iron is contained in the siliceous clay.

具体的に、浸出工程S11においては、下記の式(1)〜(5)で表される浸出反応と高温熱加水分解反応が生じ、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ため、通常、得られる浸出スラリーの液部分には、ニッケル、コバルト等の他に
2価と3価の鉄イオンが含まれる。
Specifically, in the leaching step S11, a leaching reaction and a high-temperature thermal hydrolysis reaction represented by the following formulas (1) to (5) occurred, and leaching as sulfates such as nickel and cobalt was leached. Immobilization of iron sulfate as hematite is performed. However, since the immobilization of iron ions does not proceed completely, the leaching slurry obtained usually contains divalent and trivalent iron ions in addition to nickel, cobalt and the like.

・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。)
2Fe(OH)+3HSO ⇒ Fe(SO+6HO・・・(2)
FeO+HSO ⇒ FeSO+HO ・・・(3)
・高温熱加水分解反応
2FeSO+HSO+1/2O ⇒ Fe(SO+HO・・・(4)
Fe(SO+3HO ⇒ Fe+3HSO・・・(5)
・ 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.)
2Fe (OH) 3 + 3H 2 SO 4 ⇒ Fe 2 (SO 4 ) 3 + 6H 2 O (2)
FeO + H 2 SO 4 ⇒ FeSO 4 + H 2 O (3)
・ High temperature thermal 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)

(2)固液分離工程
固液分離工程S12では、浸出工程S11で形成される浸出スラリーを多段洗浄して、
ニッケル及びコバルトを含む浸出液と浸出残渣とを得る。
(2) Solid-liquid separation step In the solid-liquid separation step S12, the leaching slurry formed in the leaching step S11 is washed in multiple stages,
A leachate containing nickel and cobalt and a leach residue are obtained.

固液分離工程S12における多段洗浄方法としては、特に限定されるものではないが、
ニッケルを含まない洗浄液で向流に接触させる連続向流洗浄法(CCD法:Counter Current Decantation)を用いることが好ましい。これによって、系内に新たに導入する洗浄液を削減できるとともに、ニッケル及びコバルトの回収率を95%以上とすることができる。
The multi-stage washing method in the solid-liquid separation step S12 is not particularly limited,
It is preferable to use a continuous countercurrent cleaning method (CCD method: Counter Current Detection) in which a countercurrent is brought into contact with a cleaning solution not containing nickel. As a result, the cleaning liquid newly introduced into the system can be reduced, and the recovery rate of nickel and cobalt can be 95% or more.

(3)中和工程
中和工程S13では、分離された浸出液の酸化を抑制しながら、その浸出液のpHが4.0以下、好ましくは3.2〜3.8となるように炭酸カルシウム等の中和剤を添加し、ニッケル及びコバルト回収用の母液と3価の鉄を含む中和澱物スラリーとを形成する。中和工程S13では、このようにして浸出液の中和処理を行うことで、高温加圧酸浸出による浸出工程S11で用いた過剰の酸の中和を行うとともに、溶液中に残留する3価の鉄イオンやアルミニウムイオン等の不純物成分の除去を行う。なお、浸出液のpHが4.0を超えると、ニッケルの水酸化物の発生が多くなる。
(3) Neutralization step In the neutralization step S13, calcium oxide or the like is used so that the pH of the leachate becomes 4.0 or less, preferably 3.2 to 3.8, while suppressing the oxidation of the separated leachate. A neutralizer is added to form a mother liquor for nickel and cobalt recovery and a neutralized starch slurry containing trivalent iron. In the neutralization step S13, the neutralization treatment of the leachate is performed in this way, so that the excess acid used in the leaching step S11 by high-temperature pressure acid leaching is neutralized, and the trivalent remaining in the solution Impurity components such as iron ions and aluminum ions are removed. When the pH of the leachate exceeds 4.0, the generation of nickel hydroxide increases.

(4)硫化工程
硫化工程S14では、中和工程S13において得られたニッケル及びコバルト回収用の母液である硫酸溶液に対して硫化水素ガスを吹き込んで硫化反応を生じさせ、ニッケル及びコバルトを含む混合硫化物(ニッケル・コバルト混合硫化物)と硫化後液(貧液)とを生成する。なお、母液中に亜鉛が含まれる場合には、硫化反応によりニッケル及びコバルトの混合硫化物を形成させるに先立って、亜鉛を硫化物として選択的に分離する処理を行うことができる。
(4) Sulfurization step In the sulfidation step S14, hydrogen sulfide gas is blown into the sulfuric acid solution, which is the mother liquor for nickel and cobalt recovery obtained in the neutralization step S13, to cause a sulfidation reaction, and a mixture containing nickel and cobalt A sulfide (nickel / cobalt mixed sulfide) and a post-sulfurized liquid (poor liquid) are produced. In addition, when zinc is contained in the mother liquor, a process of selectively separating zinc as a sulfide can be performed prior to forming a mixed sulfide of nickel and cobalt by a sulfidation reaction.

母液は、上述のように浸出液を中和処理して得られた、ニッケル及びコバルトを含む硫酸水溶液である。具体的には、例えば、pHが3.2〜4.0で、ニッケル濃度が2〜5g/L、コバルト濃度が0.1〜1.0g/Lであり、また不純物成分として、例えば鉄、マグネシウム、マンガンの何れか1つ以上を少なくとも含む不純物金属元素を含有する硫酸溶液を用いることができる。不純物金属成分は、浸出の酸化還元電位、オートクレーブの操業条件、及び鉱石品位により大きく変化するが、一般的には、鉄、マグネシウム、マンガン、その他の不純物金属元素が数g/L程度含まれている。   The mother liquor is an aqueous sulfuric acid solution containing nickel and cobalt obtained by neutralizing the leachate as described above. Specifically, for example, the pH is 3.2 to 4.0, the nickel concentration is 2 to 5 g / L, the cobalt concentration is 0.1 to 1.0 g / L, and as impurity components, for example, iron, A sulfuric acid solution containing an impurity metal element containing at least one of magnesium and manganese can be used. Impurity metal components vary greatly depending on the redox potential of leaching, the operating conditions of the autoclave, and the ore quality, but generally contain about several g / L of iron, magnesium, manganese, and other impurity metal elements. Yes.

ここで、硫酸水溶液に含まれる不純物金属成分である鉄、マンガン、アルカリ金属、及
びマグネシウム等のアルカリ土類金属は、回収するニッケル及びコバルトに対して比較的多く存在するが、この硫化工程S14において形成される硫化物としての安定性は低い。そのため、これらの金属不純物は、形成される硫化物に含有されることはなく、形成された硫化物を除去して得られる貧液中に含有されることになる。なお、この貧液は、pHが1.0〜3.0程度である。
Here, the alkaline metal such as iron, manganese, alkali metal, and magnesium, which are impurity metal components contained in the sulfuric acid aqueous solution, is present in a relatively large amount with respect to the recovered nickel and cobalt. The stability as the sulfide formed is low. Therefore, these metal impurities are not contained in the formed sulfide, but are contained in a poor liquid obtained by removing the formed sulfide. The poor solution has a pH of about 1.0 to 3.0.

このように、硫化工程S14では、不純物含有の少ないニッケル及びコバルトの混合硫化物と、ニッケル濃度を低い水準で安定させた貧液とが生成され回収される。なお、回収方法としては、硫化反応により得られた硫化物のスラリーをシックナー等の沈降分離装置を用いて沈降分離処理することによって行うことができ、沈殿物である硫化物がシックナーの底部より分離回収され、水溶液成分がオーバーフローして貧液として回収される。   Thus, in the sulfidation step S14, a mixed sulfide of nickel and cobalt with a small content of impurities and a poor liquid whose nickel concentration is stabilized at a low level are generated and recovered. As a recovery method, the sulfide slurry obtained by the sulfidation reaction can be separated by settling using a settling separator such as a thickener, and the precipitate sulfide is separated from the bottom of the thickener. It is recovered and the aqueous solution component overflows and is recovered as a poor solution.

<3−2.中和処理方法>
上述したように、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法の硫化工程S14を経て得られた貧液は、鉄、マグネシウム、マンガンの何れか1つ以上を少なくとも含む不純物金属のイオンを含有している。そのため、このニッケルの製錬方法にて排出されたプロセス液(工程液)である貧液を系外に排出するにあたっては、貧液中の酸を中和し、またその貧液中の残留金属イオンを除去する中和処理(最終中和処理)を施すことが必要となる。また、この貧液を、上述した湿式製錬プロセスに繰り返し用いる場合においても、不純物成分を極力低減させた状態とするために中和処理を施すことが好ましい。
<3-2. Neutralization method>
As described above, the poor solution obtained through the sulfiding step S14 of the nickel oxide ore hydrometallurgical process contains impurities metal ions containing at least one of iron, magnesium, and manganese. Therefore, in discharging the poor liquid, which is the process liquid (process liquid) discharged by this nickel smelting method, to neutralize the acid in the poor liquid, and the residual metal in the poor liquid It is necessary to carry out a neutralization treatment (final neutralization treatment) for removing ions. Further, even when this poor solution is repeatedly used in the above-described hydrometallurgical process, it is preferable to carry out a neutralization treatment in order to reduce the impurity component as much as possible.

従来、この貧液に対する中和処理では、中和に必要なpHを達成するために、例えば石灰石や消石灰等の高アルカリ性の中和剤を用いて行っていた。しかしながら、このような高アルカリ性の中和剤は、硫化工程S14からの貧液の発生量が多くなってその使用量が多くなると煩雑な前処理と前処理設備が必要となる。また、他の中和剤に対してコスト面で比較的有利な消石灰等の中和剤であっても、処理すべき貧液量が多くなるに伴ってその使用量が膨大になると、仕上がりコストへの影響度が大きいという問題がある。   Conventionally, the neutralization treatment for the poor liquid has been performed using a highly alkaline neutralizing agent such as limestone or slaked lime in order to achieve the pH necessary for neutralization. However, such a highly alkaline neutralizing agent requires complicated pretreatment and pretreatment facilities when the amount of poor liquid generated from the sulfurization step S14 increases and the amount of use increases. Moreover, even if it is a neutralizing agent such as slaked lime, which is relatively advantageous in terms of cost compared to other neutralizing agents, if the amount of the poor liquid to be processed increases, There is a problem that the degree of influence is large.

そこで、本実施の形態においては、この製錬プロセスにて発生したプロセス液である貧液に対する中和処理において、中和剤として、流動床ボイラーの燃焼後に得られるボイラー灰であって、燃料である石炭由来の硫黄分を、石灰石を添加して脱硫しながら燃焼させて得られたボイラー灰、すなわち炉内脱硫後ボイラー灰を用いる。   Therefore, in the present embodiment, the boiler ash obtained after the combustion of the fluidized bed boiler is used as a neutralizing agent in the neutralization treatment for the poor liquid that is the process liquid generated in this smelting process, Boiler ash obtained by burning sulfur derived from a coal while adding limestone while desulfurizing, that is, boiler ash after desulfurization in the furnace is used.

図2は、ニッケルの湿式製錬プロセスにて得られた硫化後液である貧液(プロセス液)に対して、流動床ボイラーから発生した炉内脱硫後ボイラー灰を中和剤として用いて最終中和処理を行う流れを示すフロー図である。   FIG. 2 shows the final result using the boiler ash after desulfurization in the furnace generated from the fluidized bed boiler as a neutralizing agent for the poor liquid (process liquid) which is the post-sulfurization liquid obtained in the nickel hydrometallurgical process. It is a flowchart which shows the flow which performs a neutralization process.

この図2に示すように、硫化処理後に回収された貧液は、最終中和処理のための中和処理槽に移送されて投入される。一方で、その中和処理槽には、中和処理のための中和剤として、消石灰や石灰石が投入添加される。このとき、中和剤としては、消石灰や石灰石と共に、その中和剤の一部として流動床ボイラーから生じた炉内脱硫後ボイラー灰が投入添加される。   As shown in FIG. 2, the poor liquid recovered after the sulfidation treatment is transferred to the neutralization treatment tank for the final neutralization treatment. On the other hand, slaked lime or limestone is added to the neutralization treatment tank as a neutralizing agent for the neutralization treatment. At this time, as the neutralizing agent, boiler ash after desulfurization in the furnace generated from the fluidized bed boiler is added and added together with slaked lime and limestone as part of the neutralizing agent.

中和剤の一部として用いる炉内脱硫後ボイラー灰は、流動床方式のボイラーの炉内に、ボイラー燃料である石炭と共にその石炭の脱硫処理に用いる石灰石を投入して燃焼することで得られたボイラー灰である。上述したように、この炉内脱硫後のボイラー灰には、脱硫処理のために用いられた石灰石に由来するCa分が残存しているため、その残存Caに基づいて、このボイラー灰を貧液に対する中和処理のための中和剤として効果的に使用することができる。特に、ボイラー灰としての塊状灰は、過剰に石灰石を加えたことによる未反応のCa分を多く含むため、効率的な中和処理を行うことが可能になる。   In-furnace desulfurized boiler ash used as part of the neutralizing agent is obtained by burning limestone used for desulfurization of coal with coal as boiler fuel into the furnace of a fluidized bed boiler. Boiler ash. As described above, since the Ca component derived from the limestone used for the desulfurization treatment remains in the boiler ash after the in-furnace desulfurization, the boiler ash is converted into a poor liquid based on the residual Ca. It can be effectively used as a neutralizing agent for neutralization treatment. In particular, since the massive ash as boiler ash contains a large amount of unreacted Ca due to excessive addition of limestone, an efficient neutralization treatment can be performed.

ここで、中和剤として用いるボイラー灰の添加量としては、特に限定されるものではなく、処理対象となるプロセス液の量やそのプロセス液中の酸濃度、不純物成分の含有量等によって、適宜決定することができる。また、その添加量の上限値についても、特に限定されず、ボイラー灰の添加量を増加させるに従って、同時に添加する消石灰等の中和剤の使用量をより効果的に低減させることができる。   Here, the amount of boiler ash used as a neutralizing agent is not particularly limited, and is appropriately determined depending on the amount of process liquid to be treated, the acid concentration in the process liquid, the content of impurity components, and the like. Can be determined. Moreover, it does not specifically limit about the upper limit of the addition amount, The usage-amount of neutralizing agents, such as slaked lime added simultaneously, can be reduced more effectively as the addition amount of boiler ash is increased.

また、このボイラー灰は、灰の状態のままでも所定量を中和処理槽に添加することによって使用することができるが、予め水分を添加してスラリー状態としたボイラー灰スラリーして用いることが好ましい。ボイラー灰は、水分の添加と同時か、水分の添加の前か、水分の添加の後に粉砕して粒径を揃えることが望ましい。このように、ボイラー灰スラリーを中和剤として使用し、プロセス液を中和する前あるいは中和反応時に中和処理槽に添加することによって、取扱いが容易になるとともに、炉内脱硫後ボイラー灰中の未反応のCa分を効率よく利用することができる。また、スラリー状態とすることによって、例えば送液ポンプ等を用いた自動供給を効率的に行うことができる。   In addition, the boiler ash can be used by adding a predetermined amount to the neutralization tank even in the ash state. preferable. It is desirable that the boiler ash is pulverized to have the same particle size at the same time as the addition of moisture, before the addition of moisture, or after the addition of moisture. Thus, using boiler ash slurry as a neutralizing agent and adding it to the neutralization tank before neutralizing the process liquid or during the neutralization reaction facilitates handling, and boiler ash after desulfurization in the furnace The unreacted Ca content therein can be used efficiently. Moreover, by using a slurry state, for example, automatic supply using a liquid feed pump or the like can be efficiently performed.

また、そのボイラー灰スラリーのスラリー濃度としては、特に限定されないが、20.0重量%以下とすることが好ましい。ボイラー灰スラリーのスラリー濃度が20.0重量%を超える場合、そのボイラー灰スラリーを添加した後の中和物を含む中和処理後スラリーの粘性が高くなり、その中和処理後スラリーを後工程の払い出し処理や比重分離処理に移送させるためのポンプ送液に影響を及ぼす可能性がある。なお、スラリー濃度が低過ぎると、中和処理槽内の液量が増えて固液分離操作に負荷が掛かる可能性や、ポンプ運転に伴う消費電力が大きくなる可能性がある。そのため、スラリー濃度の下限値については、操業管理の観点から、上述した固液分離操作の負荷量やポンプの消費電力等を勘案して適宜調整することが好ましい。   The slurry concentration of the boiler ash slurry is not particularly limited, but is preferably 20.0% by weight or less. When the slurry concentration of the boiler ash slurry exceeds 20.0% by weight, the viscosity of the post-neutralization slurry containing the neutralized product after the addition of the boiler ash slurry is increased, and the post-neutralization slurry is post-processed. There is a possibility of affecting the pumping liquid for transfer to the dispensing process and the specific gravity separation process. If the slurry concentration is too low, the amount of liquid in the neutralization tank may increase and a load may be imposed on the solid-liquid separation operation, and power consumption associated with pump operation may increase. Therefore, the lower limit value of the slurry concentration is preferably adjusted as appropriate from the viewpoint of operation management in consideration of the load amount of the solid-liquid separation operation described above, the power consumption of the pump, and the like.

なお、中和剤として添加したボイラー灰は、中和処理にて生じる中和澱物と共に沈殿する。そのため、このボイラー灰を中和剤として用いた場合でも、中和処理後の上澄み液の清澄度に影響は見られず、中和処理後の固液分離処理においても悪影響を与えることはない。   In addition, the boiler ash added as a neutralizing agent precipitates with the neutralized starch produced by a neutralization process. Therefore, even when this boiler ash is used as a neutralizing agent, there is no effect on the clarity of the supernatant liquid after the neutralization treatment, and there is no adverse effect on the solid-liquid separation treatment after the neutralization treatment.

以上詳述したように、本実施の形態に係る中和処理方法では、金属の製錬プロセスにて発生したプロセス液に対する最終中和処理において、流動床ボイラーの燃焼後に得られるボイラー灰であって、燃料である石炭由来の硫黄分を石灰石を添加して脱硫しながら燃焼させて得られたボイラー灰を中和剤として用いて中和処理を行う。   As described above in detail, in the neutralization treatment method according to the present embodiment, in the final neutralization treatment for the process liquid generated in the metal smelting process, the boiler ash obtained after combustion of the fluidized bed boiler is Then, neutralization treatment is performed using boiler ash obtained by burning the sulfur content derived from coal, which is fuel, while adding limestone and desulfurizing it.

このような中和処理方法によれば、消石灰や石灰石等の中和剤の使用量を効果的に低減させることができ、中和処理コストを減らして効率的な処理を行うことができる。また、使用したボイラー灰中の固形分は中和澱物に含まれるようになるので、中和澱物と共に破棄することによって、流動床ボイラーから発生する処理廃棄物量を低減させることができる。さらに、このようにボイラー灰を中和剤として使用することで、ボイラー灰中の未反応のアルカリ分が消費されるので、そのボイラー灰を別途廃棄処理する場合においても、アルカリ分を中和するための処理コストを大幅に低減させることが可能となる。   According to such a neutralization treatment method, the amount of neutralizing agent such as slaked lime or limestone can be effectively reduced, and the neutralization treatment cost can be reduced and efficient treatment can be performed. Moreover, since the solid content in the used boiler ash comes to be contained in the neutralized starch, the amount of processing waste generated from the fluidized bed boiler can be reduced by discarding together with the neutralized starch. Furthermore, since the unreacted alkali content in the boiler ash is consumed by using the boiler ash as a neutralizing agent in this way, even when the boiler ash is separately disposed of, the alkali content is neutralized. For this reason, it is possible to significantly reduce the processing cost.

なお、図2にフロー図を示した最終中和処理においては、石灰石を中和剤として用いた第1段階の中和処理と、消石灰を中和剤として用いた第2段階の中和処理とからなる段階的な中和処理を行うことによって、効率的な最終中和処理を行うことができることが知られている。このような場合においても、第1段階及び第2段階のそれぞれの中和処理において、上述したボイラー灰を中和剤の一部として添加することによって、石灰石、消石灰のそれぞれの使用量を効果的に低減させ、最終中和処理にて使用する総中和剤使用量を低減させることができる。   In addition, in the final neutralization process which showed the flowchart in FIG. 2, the neutralization process of the 1st step using limestone as a neutralizing agent, and the neutralization process of the 2nd step using slaked lime as a neutralizing agent, It is known that an efficient final neutralization treatment can be performed by performing a stepwise neutralization treatment consisting of Even in such a case, in each of the neutralization treatments in the first stage and the second stage, the above-described boiler ash is added as a part of the neutralizing agent, thereby effectively using each amount of limestone and slaked lime. To reduce the total amount of neutralizing agent used in the final neutralization treatment.

また、上述した実施の形態においては、ニッケルの製錬プロセスにて発生したプロセス液である貧液に対する中和処理を例としたが、本実施の形態に係る中和処理方法を適用することができるプロセス液としてはこれに限られるものではなく、酸性の溶液であれば、好適に用いることができる。また、そのプロセス液に含まれる重金属や酸の種類についても、特に制限されず、様々な酸性溶液を処理対象として用いることができる。   In the above-described embodiment, the neutralization treatment for the poor liquid that is a process liquid generated in the nickel smelting process is taken as an example, but the neutralization treatment method according to the present embodiment may be applied. The process liquid that can be used is not limited to this, and any acidic solution can be suitably used. Further, the types of heavy metals and acids contained in the process liquid are not particularly limited, and various acidic solutions can be used as treatment targets.

以下に、本発明についての実施例を説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。   Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the following examples.

<流動床ボイラー灰の中和剤としての使用の検討>
[実施例1]
実施例1では、流動床ボイラーにより、硫黄品位0.68重量%の石炭に従来の添加量の3倍に相当するモル比7.8のCaCO(石灰石)を添加して炉内で脱硫し、排ガス中に浮遊する粉状灰を電気集塵機およびバグフィルターによって取り除いた。この過程で、炉底部に分離されたボイラー灰を回収し、このボイラー灰を、水を添加してスラリー化して、スラリー濃度20重量%のボイラー灰スラリーとした。
<Examination of use as neutralizer of fluidized bed boiler ash>
[Example 1]
In Example 1, with a fluidized bed boiler, CaCO 3 (limestone) having a molar ratio of 7.8 corresponding to three times the conventional addition amount was added to coal having a sulfur grade of 0.68% by weight and desulfurized in the furnace. The powdered ash floating in the exhaust gas was removed by an electric dust collector and a bag filter. In this process, the boiler ash separated at the bottom of the furnace was recovered, and the boiler ash was slurried by adding water to obtain a boiler ash slurry having a slurry concentration of 20% by weight.

一方、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法(ニッケルの湿式製錬プロセス)において、浸出工程、固液分離工程、及び中和工程を経て回収された、ニッケル及びコバルトと、鉄、マグネシウム、マンガン、その他の不純物金属とを含む硫酸水溶液からなる母液に対して、硫化水素ガスを吹き込ん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硫化工程を行った後、その硫化工程から排出された貧液(プロセススラリー)を回収した。   On the other hand, in the hydrometallurgical method of nickel oxide ore (nickel hydrometallurgical process), nickel, cobalt, iron, magnesium, manganese, etc. recovered through the leaching process, solid-liquid separation process, and neutralization process After performing a sulfiding step to form a mixed sulfide containing nickel and cobalt by blowing hydrogen sulfide gas into a mother liquor composed of an aqueous sulfuric acid solution containing impurity metals, the poor solution discharged from the sulfiding step (process Slurry) was recovered.

回収したプロセススラリーを系外に排出するに際しての最終中和処理において、準備したボイラー灰スラリーを中和剤として用いて、液のpHを調整しながらプロセススラリー中の不純物金属を除去する中和処理を行った。具体的には、最終中和工程における中和処理槽にプロセススラリーを収容し、ボイラー灰粉換算で1.97t/hrの添加量で中和剤であるボイラー灰スラリーを添加していくとともに、消石灰を同時に添加して中和処理を行った。   In the final neutralization treatment when discharging the recovered process slurry out of the system, the prepared boiler ash slurry is used as a neutralizing agent, and the neutralization treatment is performed to remove impurity metals in the process slurry while adjusting the pH of the liquid. Went. Specifically, the process slurry is accommodated in the neutralization treatment tank in the final neutralization step, and the boiler ash slurry as a neutralizing agent is added at an addition amount of 1.97 t / hr in terms of boiler ash powder, Slaked lime was added at the same time for neutralization.

その結果、800m/hrのプロセススラリーのpHを5.0から9.0に上げるのに必要な消石灰の添加量が11.06t/hrとなり、消石灰のみを中和剤として用いた従来(後述する比較例)の中和処理での添加量12.43t/hrと比べて、単位時間当たり1.37t/hrも消石灰の使用量を減らすことができた。 As a result, the amount of slaked lime required to increase the pH of the process slurry of 800 m 3 / hr from 5.0 to 9.0 was 11.06 t / hr, and the conventional method using only slaked lime as a neutralizing agent (described later) The amount of slaked lime used can be reduced by 1.37 t / hr per unit time as compared with the amount of 12.43 t / hr added in the neutralization treatment of Comparative Example).

このように、炉内脱硫後のボイラー灰を中和剤の一部としてプロセススラリーに添加して中和処理を行うことで、プロセススラリーの中和に必要な消石灰の使用量を大幅に低減できることが分かった。   In this way, the amount of slaked lime required for neutralization of the process slurry can be greatly reduced by adding the boiler ash after in-furnace desulfurization to the process slurry as part of the neutralizing agent and performing the neutralization treatment. I understood.

なお、ボイラー灰添加後の中和終液の重金属濃度は、ボイラー灰を添加しない場合と比較して違いはなかった。このことから、ボイラー灰を中和剤として用いることで、中和処理に悪影響を及ぼすことなく、中和剤使用量を低減させて効率的に且つ効果的に中和処理を行うことができることが分かった。   In addition, the heavy metal density | concentration of the neutralization final solution after boiler ash addition was not different compared with the case where boiler ash is not added. From this, by using boiler ash as a neutralizing agent, the neutralizing treatment can be efficiently and effectively performed by reducing the amount of neutralizing agent used without adversely affecting the neutralizing treatment. I understood.

<流動床ボイラー灰を用いた中和処理の長期間操業>
[実施例2]
次に、実施例2では、ニッケルの湿式製錬プロセスにおける硫化工程後の貧液(プロセススラリー)を800m/hrの流量で中和処理槽に投入し、そのプロセススラリーに対してボイラー灰を中和剤とした中和処理を30日間実施した。なお、実施例1と同様のボイラー灰スラリーをボイラー灰粉換算で1.97t/hrの添加量で中和処理槽に投入添加していき、ボイラー灰スラリーと共に消石灰も中和剤として用いた。
<Long-term operation of neutralization using fluidized bed boiler ash>
[Example 2]
Next, in Example 2, the poor solution (process slurry) after the sulfidation step in the nickel hydrometallurgical process was charged into a neutralization treatment tank at a flow rate of 800 m 3 / hr, and boiler ash was added to the process slurry. Neutralization treatment as a neutralizer was carried out for 30 days. In addition, the boiler ash slurry similar to Example 1 was added and added to the neutralization processing tank by the addition amount of 1.97 t / hr in conversion of boiler ash powder, and slaked lime was also used as a neutralizing agent with the boiler ash slurry.

その結果、消石灰の使用量は、30日間合計で7,970.2tであった。従来の消石灰のみを用いた中和処理を30日間実施したときの消石灰の使用量が8,948.9tであったことから、ボイラー灰スラリーを中和剤の一部として用いて長期間に亘り中和処理を行うことによって、978.7tもの量の消石灰を低減させることができた。   As a result, the amount of slaked lime used was 7,970.2 t in total for 30 days. Since the amount of slaked lime used when the neutralization treatment using only conventional slaked lime was carried out for 30 days was 8,948.9 t, boiler ash slurry was used as a part of the neutralizing agent for a long period of time. By carrying out the neutralization treatment, 978.7 t of slaked lime could be reduced.

<流動床ボイラーへの石灰石添加量についての検討>
[実施例3、4]
次に、流動床ボイラーへの石灰石CaCO添加量を増加させた場合の、中和処理槽での消石灰使用量の低減効果について検討した。
<Examination of the amount of limestone added to the fluidized bed boiler>
[Examples 3 and 4]
Next, the effect of reducing the amount of slaked lime used in the neutralization tank when the amount of limestone CaCO 3 added to the fluidized bed boiler was increased was examined.

具体的には実施例1と同じ石炭を用い、実施例3として、石灰石を1.13t/hr(Ca/Sモル比2.6)を添加する場合と、実施例4として、この3倍量にあたる石灰石を3.39t/hr(Ca/Sモル比7.8)添加する場合とで比較した。それぞれの場合で、流動床ボイラーの炉底部に生成したボイラー灰の全量に、それぞれ水を添加してスラリー化し、スラリー濃度20.0重量%としたボイラー灰スラリーを、実施例1と同じプロセススラリーへ同量添加するとともに、消石灰を同時に添加して中和処理を行った。   Specifically, using the same coal as in Example 1, as Example 3, when adding 1.13 t / hr (Ca / S molar ratio of 2.6) of limestone, and as Example 4, the amount three times this amount. This was compared with the case where 3.39 t / hr (Ca / S molar ratio of 7.8) was added. In each case, the boiler ash slurry having the slurry concentration of 20.0% by weight was added to the total amount of boiler ash generated at the furnace bottom of the fluidized bed boiler to form a slurry concentration of 20.0% by weight. The same amount was added, and slaked lime was added at the same time for neutralization.

その結果、800m/hrのプロセススラリーのpHを5.0から9.0に上げるのに必要な消石灰の添加量は実施例3の場合は11.98t/hrであり、後述する比較例の場合よりも0.45t/hrの消石灰を節約できた。実施例4の場合は11.06t/hrであり、後述する比較例の場合よりも1.37t/hrの消石灰を節約できた。すなわち、石灰石CaCOを流動床ボイラーへ従来の3倍量添加して生成させたボイラー灰を中和剤として用いる方が、石灰石を添加した場合に比べ、消石灰をさらに0.92t/hr削減させることができたことになる。 As a result, the amount of slaked lime required to increase the pH of the process slurry of 800 m 3 / hr from 5.0 to 9.0 is 11.98 t / hr in Example 3, which is a comparative example described later. 0.45 t / hr of slaked lime could be saved compared to the case. In the case of Example 4, it was 11.06 t / hr, and 1.37 t / hr of slaked lime could be saved as compared with the case of the comparative example described later. That is, the use of boiler ash produced by adding three times the amount of limestone CaCO 3 to a fluidized bed boiler as a neutralizing agent further reduces slaked lime by 0.92 t / hr compared to the case where limestone is added. It was possible.

[参考例]
流動床ボイラーに添加する石灰石を0.87t/hr(Ca/Sモル比2.0)とした点以外は実施例3と同様にして中和処理を行った。その結果、800m/hrのプロセススラリーのpHを5.0から9.0に上げるのに必要な消石灰の添加量は12.25t/hrであり、0.18t/hrの消石灰を節約できた。
[Reference example]
Neutralization was performed in the same manner as in Example 3 except that the limestone added to the fluidized bed boiler was 0.87 t / hr (Ca / S molar ratio 2.0). As a result, the amount of slaked lime required to raise the pH of the process slurry of 800 m 3 / hr from 5.0 to 9.0 was 12.25 t / hr, and 0.18 t / hr of slaked lime was saved. .

[比較例]
流動床ボイラーに添加する石灰石を0.43t/hr(Ca/Sモル比1.0)とした点以外は実施例3と同様にして中和処理を行った。その結果、800m/hrのプロセススラリーのpHを5.0から9.0に上げるのに必要な消石灰の添加量は12.43t/hrであった。
[Comparative example]
Neutralization was performed in the same manner as in Example 3 except that the limestone added to the fluidized bed boiler was 0.43 t / hr (Ca / S molar ratio 1.0). As a result, the amount of slaked lime required to raise the pH of the 800 m 3 / hr process slurry from 5.0 to 9.0 was 12.43 t / hr.

Claims (7)

金属製錬プロセスにて排出された液を、ボイラー灰を用いて中和する中和処理方法であって、
前記ボイラー灰は、流動床ボイラー内で生じる燃え殻のうち、前記流動床ボイラーの炉底側から回収される塊状灰を含み、
前記燃え殻は、前記流動床ボイラーに石炭と石灰石と空気を供給して燃焼させて生じ、
前記石灰石の供給量は、前記流動床ボイラーから生じる排ガスの脱硫に必要な量よりも多いことを特徴とする中和処理方法。
A neutralization treatment method for neutralizing a liquid discharged from a metal smelting process using boiler ash,
The boiler ash includes massive ash recovered from the furnace bottom side of the fluidized bed boiler among the burning husks generated in the fluidized bed boiler,
The burning husk is produced by supplying coal, limestone and air to the fluidized bed boiler and burning them,
The neutralization method according to claim 1, wherein a supply amount of the limestone is larger than an amount necessary for desulfurization of exhaust gas generated from the fluidized bed boiler.
前記ボイラー灰に前記排ガス中に浮遊する粉状灰を回収したものを混ぜた灰を用いて前記中和を行う請求項1に記載の中和処理方法。   The neutralization processing method of Claim 1 which performs the said neutralization using the ash which mixed the thing which collect | recovered the powdery ash which floats in the said waste gas into the said boiler ash. 前記石灰石の含有するカルシウム分の量は、前記流動床ボイラーに供給される硫黄分を回収するのに必要な化学量論量の2.3倍以上、20倍以下であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の中和処理方法。   The amount of calcium contained in the limestone is not less than 2.3 times and not more than 20 times the stoichiometric amount necessary for recovering the sulfur content supplied to the fluidized bed boiler. The neutralization processing method of Claim 1 or Claim 2. 上記ボイラー灰をスラリーとしたボイラー灰スラリーを中和剤として用いることを特徴とする請求項1に記載の中和処理方法。   The neutralization method according to claim 1, wherein a boiler ash slurry using the boiler ash as a slurry is used as a neutralizing agent. 上記ボイラー灰を粉砕した粉砕後ボイラー灰、あるいはボイラー灰を粉砕するとともにスラリーとしたボイラー灰スラリーを中和剤として用いることを特徴とする請求項1に記載の中和処理方法。   2. The neutralization method according to claim 1, wherein the boiler ash after pulverizing the boiler ash, or the boiler ash slurry obtained by pulverizing and slurrying the boiler ash, is used as a neutralizing agent. 前記ボイラー灰を大粒径側と小粒径側に分級し、その小粒径側を用いて前記中和を行い、大粒径側を前記流動床ボイラーに供給し底部に敷き詰めることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の中和処理方法。   The boiler ash is classified into a large particle size side and a small particle size side, the neutralization is performed using the small particle size side, and the large particle size side is supplied to the fluidized bed boiler and spread on the bottom. The neutralization processing method according to any one of claims 1 to 5. 上記金属製錬プロセスは、ニッケル酸化鉱石からニッケル及びコバルトを回収する湿式製錬プロセスであり、浸出工程、固液分離工程、中和工程、硫化工程を経て得られた硫化処理後の液に対する中和処理に用いられることを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の中和処理方法。   The metal smelting process is a hydrometallurgical process for recovering nickel and cobalt from nickel oxide ore, and is a medium for the liquid after sulfidation obtained through the leaching process, solid-liquid separation process, neutralization process, and sulfidation process. The neutralization treatment method according to claim 1, wherein the neutralization treatment method is used for sum treatment.
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