JP2020175329A

JP2020175329A - ニッケル酸化鉱石の湿式製錬において発生する貧液の中和処理方法

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Publication number: JP2020175329A
Application number: JP2019079174A
Authority: JP
Inventors: 大地村瀬; Daichi Murase; 勝輝佐藤; Katsuaki Sato
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2019-04-18
Filing date: 2019-04-18
Publication date: 2020-10-29
Anticipated expiration: 2039-04-18
Also published as: JP7247729B2

Abstract

【課題】ニッケル酸化鉱石の湿式製錬において発生する貧液の量が多くなっても中和剤の消費量を抑えつつ該貧液を効率よく中和処理する方法を提供する。【解決手段】鉄、マグネシウム、及びマンガンのうちのいずれか１つ以上の不純物金属イオンを含有する硫酸水溶液に対して弱アルカリ性の第１の中和剤を添加してｐＨ５.０以上６.０以下の範囲内を終点として中和処理を施す第１の中和処理工程と、該第１の中和処理工程で得た溶液を撹拌機及び邪魔板を有する縦型円筒形状の反応槽に装入し、該第１の中和剤よりも塩基性度の高い第２の中和剤を添加して中和処理を施す第２の中和処理工程とを有する中和処理方法であって、該反応槽における該第２の中和剤の添加位置を、該反応槽の周方向に関して該邪魔板よりも２〜６度撹拌方向の上流側に設ける。【選択図】図５

Description

本発明は、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬において発生する貧液の中和処理方法に関し、より詳しくは、原料のニッケル酸化鉱石を浸出処理して得たニッケル等の有価金属を含む浸出液に対して、硫化処理を施すことで該有価金属を硫化物の形態で回収する際に排出される貧液中の残留金属イオンを中和により除去する中和処理方法に関する。

原料のニッケル酸化鉱石に対して、高温高圧下で硫酸を用いて浸出処理を行う高圧酸浸出法（ＨＰＡＬ：ＨｉｇｈＰｒｅｓｓｕｒｅＡｃｉｄＬｅａｃｈｉｎｇプロセス）を含んだ湿式製錬法が知られている。この湿式製錬法は、従来の一般的なニッケル酸化鉱石の製錬法である乾式製錬法とは異なり、還元工程や乾燥工程を経ることなく一貫した湿式工程により処理を行うので、エネルギー的及びコスト的に有利であるうえ、低品位のニッケル酸化鉱石からニッケル品位を５０質量％程度まで高めたニッケルを含む硫化物（以下、ニッケル硫化物とも称する）を製造できるという利点を有している。

上記の湿式製錬法では、原料のニッケル酸化鉱石を浸出処理することで得られるニッケル等の有価金属と不純物金属元素とを含む硫酸水溶液からなる浸出液を浄液した後、硫化処理を施すことによって沈殿物としてニッケル硫化物を生成している。この硫化処理としては、上記のニッケルを主として含有する硫酸水溶液からなる浸出液に対して、硫化剤として例えば硫化水素ガスを吹き込むことが行われており、これにより硫化反応を生じさせてニッケル等の有価金属を含む硫化物を生成させ、これを固液分離により回収することで、ニッケル濃度を低水準で安定させた貧液が該固液分離の液相側に排出される。

上記の固液分離による硫化物の回収時に排出されるｐＨ値の低い酸性溶液からなる貧液には、上記硫化処理において硫化されずに残留する鉄、マグネシウム、マンガン等の残留金属イオンが不純物として含まれている。従って、この貧液を系外に放水できるようにするため、ｐＨ値を中性にすると共に、上記残留金属イオンを除去する中和処理を施すことが必要となる。

従来、この貧液の中和処理法として、１種類の中和剤を用いて中和処理することが主に行われていた。この方法では、目標とするｐＨ値まで中和するため、強アルカリ性の中和剤を用いることが必要であった。このような強アルカリ性の中和剤としては、一般的には苛性ソーダや炭酸ナトリウム等を挙げることができるが、工業的にはこれらの中和剤よりもコスト面で有利な消石灰スラリーが用いられることが多い。

近年、上記硫化処理によって生じる貧液の量が多くなる傾向にあり、その結果、中和剤を添加して中和処理を行う反応槽内での滞留時間が減少し、反応効率が低下することがあった。この反応効率の低下を補うため、多量の中和剤を添加することが行われており、コスト面で比較的有利な消石灰スラリーを用いても製品コストが高くなることが問題になることがあった。

そこで、例えば特許文献１には、上記したようなニッケル酸化鉱石の湿式処理において排出される金属イオンの不純物を含んだ貧液の中和処理において、中和剤として使用する炭酸ナトリウム溶液等の一部を安価な炭酸カルシウムスラリーに代替する技術が開示されている。具体的には、上記貧液に対して先ず第１の中和剤として炭酸カルシウムスラリーを用いて所定のｐＨまで中和処理した後、第２の中和剤として炭酸ナトリウム溶液を用いて中和処理している。このように、２種類の中和剤を用いて段階的に中和処理を行うことによって、中和剤の消費コストが低減できると記載されている。

特開２０１５−１０５３９６号公報

上記の特許文献１に記載されているように、２種類の中和剤を用いることである程度中和剤の消費コストを抑えることが可能になるものの、さらに大きなコスト削減が求められる場合に対応できないことがあった。本発明は、上記した従来の中和処理方法が抱える問題点に鑑みてなされたものであり、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬において発生する貧液の量が多くなっても中和剤の消費量を抑えつつ該貧液を効率よく中和処理する方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明に係る中和処理方法は、鉄、マグネシウム、及びマンガンのうちのいずれか１つ以上の不純物金属イオンを含有する硫酸水溶液に対して弱アルカリ性の第１の中和剤を添加してｐＨ５.０以上６.０以下の範囲内を終点として中和処理を施す第１の中和処理工程と、該第１の中和処理工程で得た溶液を撹拌機及び邪魔板を有する縦型円筒形状の反応槽に装入し、該第１の中和剤よりも塩基性度の高い第２の中和剤を添加して中和処理を施す第２の中和処理工程とを有する中和処理方法であって、該反応槽における該第２の中和剤の添加位置を、該反応槽の周方向に関して該邪魔板よりも２〜６度撹拌方向の上流側に設けることを特徴とする。

本発明によれば、中和剤の消費量を抑えつつ貧液を効率よく中和処理することが可能になる。

本発明の実施形態の中和処理方法が好適に適用される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フロー図である。本発明の実施形態に係る中和処理方法の工程フロー図である。本発明の実施形態に係る中和処理方法で使用する反応槽の模式的な平面図である。本発明の実施例及び比較例で用いた反応槽のフロー図である。本発明の実施例及び比較例の中和処理方法で得た中和終液のｐＨと中和剤の反応効率との関係をプロットしたグラフである。

先ず、本発明の実施形態に係る貧液の中和処理方法が好適に適用される、ＨＰＡＬプロセスによるニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法について図１を参照しながら説明する。この図１に示す湿式製錬方法は、所定の粒度を有するニッケル酸化鉱石を含んだ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浸出工程Ｓ１と、該浸出工程Ｓ１で得た浸出液及び浸出残渣からなる浸出スラリーを好適には直列に接続された複数基のシックナーで固液分離することで、ニッケル及びコバルトのほか不純物イオンとして鉄、マグネシウム、マンガン等を含む浸出液を浸出残渣から分離する固液分離工程Ｓ２と、該浸出液にｐＨ調整剤を添加することで鉄を含む殿物を生成し、これを殿物スラリーの形態で分離除去してニッケル回収用の母液を得る脱鉄工程Ｓ３と、該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生成した後、固液分離により該混合硫化物を回収する硫化工程Ｓ４と、該混合硫化物の固液分離時に液相側に排出される貧液を中和処理する中和処理工程Ｓ５とを有している。以下、これら工程の各々について説明する。

（１）浸出工程Ｓ１
浸出工程Ｓ１では、先ず原料のニッケル酸化鉱石を粉砕機及びスクリーンに装入して粉粒体にした後、水を加えて湿式で分級することで所定の粒度を有するニッケル酸化鉱石を含んだ鉱石スラリーを篩下側に回収する。この鉱石スラリーをオートクレーブと称する圧力容器に硫酸と共に装入し、圧力３〜４.５ＭＰａＧ程度、温度２２０〜２８０℃程度の高温高圧条件下で撹拌しながら浸出処理を施す。これにより、浸出反応及び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、浸出液と浸出残渣とからなる浸出スラリーが生成される。

上記の原料に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である。ラテライト鉱のニッケル含有量は一般に０.８〜２.５質量％であり、水酸化物又はケイ苦土（ケイ酸マグネシウム）鉱物として含まれている。このニッケル酸化鉱石は、鉄の含有量が１０〜５０質量％であり、これは主として３価の水酸化物（ゲーサイト）の形態を有しており、一部２価の鉄がケイ苦土鉱物に含まれている。浸出工程Ｓ１の原料には、上記のラテライト鉱のほか、ニッケル、コバルト、マンガン、銅等の有価金属を含有する例えば深海底に賦存するマンガン瘤等の酸化鉱石が用いられることがある。

上記オートクレーブに装入する硫酸の添加量には特に限定はないが、上記ニッケル酸化鉱石中の鉄が良好に浸出されるように過剰に添加するのが好ましい。なお、浸出工程Ｓ１では、生成したヘマタイトを含む浸出残渣によって後工程の固液分離工程Ｓ２における分離性が低下することがないように、浸出液のｐＨを０.１〜１.０に調整することが好ましい。また、この浸出工程Ｓ１で得た浸出スラリーは、該固液分離工程Ｓ２で固液分離する前に、予備中和処理を行ってフリー硫酸（浸出反応に関与しなかった余剰の硫酸であり、遊離硫酸とも称する）を中和処理してもよい。

（２）固液分離工程Ｓ２
上記浸出工程Ｓ１で得た浸出スラリーは、次に固液分離工程Ｓ２においてＣＣＤ法（ＣｏｕｎｔｅｒＣｕｒｒｅｎｔＤｅｃａｎｔａｔｉｏｎ）とも称する向流洗浄法により浸出残渣が除去され、ニッケル及びコバルトのほか不純物イオンとして鉄、マグネシウム、マンガン等を含む浸出液が得られる。具体的には、この向流洗浄法では、直列に連結した複数基のシックナーに、上記浸出スラリーと洗浄液とが互いに向流になるように連続的に導入される。これにより、最上流のシックナーに凝集剤と共に導入された浸出スラリーは、最下流のシックナーに向けて順次シックナーを移送されることで多段洗浄されながら重力沈降による固液分離が行われ、浸出残渣が分離除去された浸出液が得られる。

このように、ＣＣＤ法で固液分離することにより、より少ない量の洗浄液で効率よく浸出液を回収することが可能になる。なお、上記洗浄液にはｐＨ１.０〜３.０程度の水溶液を用いることが好ましく、後述する中和処理工程Ｓ５から排出される中和終液はこの条件を満たすので、該中和終液を上記洗浄液として用いるのが好ましい。

（３）脱鉄工程Ｓ３
上記固液分離工程Ｓ２で得た浸出液は、次に脱鉄工程Ｓ３において炭酸カルシウム等のｐＨ調整剤が添加されてｐＨ調整が行われ、これにより浸出液に含まれる不純物イオンのうち主に鉄から含鉄殿物が生成される。この脱鉄工程Ｓ３では、処理液のｐＨが２.０以上４.０以下、好ましくは３.０〜３.５、より好ましくは３.１〜３.２になるように上記ｐＨ調整を行うのが好ましく、これにより浸出液に含まれる主に３価の鉄イオンやアルミニウムイオンから効率よく含鉄殿物を生成することができる。

上記の含鉄殿物を含むスラリーは、好適にはシックナーで固液分離することでシックナー底部から該含鉄殿物が濃縮スラリーの形態で除去され、一方、シックナーの上端部からはオーバーフローにより有価金属としてのニッケル及びコバルトを含むニッケル回収用の母液が排出される。上記のシックナー底部から抜き出される含鉄殿物スラリーは、必要に応じて一部が抜き取られて固液分離工程Ｓ２に繰り返され、残りは無害化処理等を経て系外に排出される。

（４）硫化工程Ｓ４
上記脱鉄工程Ｓ３で得たニッケル回収用の母液は、次に硫化工程Ｓ４において加圧下の硫化反応槽に装入され、ここに硫化水素ガス等の硫化剤を添加することにより、硫化反応を生じさせてニッケル及びコバルトを含む混合硫化物を生成させる。この混合硫化物はフィルタープレスなどの固液分離装置により回収され、その際、液相側に貧液が排出される。

なお、上記のニッケル回収用の母液には、不純物としてＦｅ、Ｍｇ、Ｍｎ等の金属イオンが各々数ｇ／Ｌ程度含まれる場合があるが、これら金属イオンはニッケル及びコバルトに比べて硫化物としての安定性が低く、よって上記混合硫化物側にはほとんど分配されない。また、上記の母液に亜鉛が含まれている場合は、上記加圧された硫化反応槽に装入する前に微加圧された脱亜鉛反応槽に導入し、その気相中に硫化水素ガスを吹き込むことでニッケル及びコバルトに対して亜鉛を選択的に硫化し、これにより生成される亜鉛硫化物を分離除去するのが好ましい。

（５）中和処理工程Ｓ５
上記硫化処理Ｓ４で得た硫酸水溶液からなる貧液は、次に中和処理工程Ｓ５において２段階で中和処理され、これにより該貧液中に不純物金属イオンとして含まれる鉄、マグネシウム、及びマンガンのうちのいずれか１つ以上からなる残留金属イオンから中和殿物が生成され、この中和殿物を固液分離で除去することにより無害化された中和終液が得られる。

具体的には、図２の工程フロー図に示すように、先ず第１の中和処理工程Ｓ５１として、第１反応槽に装入した上記貧液に対して、比較的塩基性度の低い炭酸カルシウムスラリーなどの弱アルカリ性の第１の中和剤を添加し、ｐＨ５.０以上６.０以下の範囲内を終点として中和処理を行う。次に第２の中和処理工程Ｓ５２として、上記第１の中和処理工程Ｓ５１で処理された溶液を上記第１反応槽から第２反応槽に移送し、この第２反応槽内の溶液に対して、上記第１の中和剤よりも塩基性度の高い例えば消石灰などの第２の中和剤を添加して中和処理を施す。これにより、上記貧液中に含まれる残留金属イオンから中和殿物を生成させる。この中和殿物をフィルタープレスなどの固液分離装置で除去することで、上記の残留金属イオンがほぼ除去された中和終液が得られる。

このように、２段階の中和処理工程のうち第１の中和処理工程Ｓ５１で添加する中和剤に、第２の中和処理工程Ｓ５２で添加する強アルカリ性の中和剤よりも塩基性度の低い炭酸カルシウムスラリーなどの中和剤を用いることで、強アルカリ性の中和剤の使用量を削減することができる。よって、硫化工程Ｓ４から排出される貧液の量が増加しても、高アルカリ性の中和剤の消費コストを抑えながら効率的に中和処理を行うことができる。

なお、上記した第１の中和処理工程Ｓ５１における終点のｐＨが５.０未満では、この第１の中和処理工程Ｓ５１における中和処理が不十分となって後述する第２の中和処理工程Ｓ５２における中和処理の負荷が増大し、結果として第２の中和剤の使用量が増加することになる。逆に、第１の中和処理工程Ｓ５１における終点のｐＨが６.０を超えると、この第１の中和処理工程Ｓ５１における中和処理の負荷が増大し、第１の中和剤の使用量が増加することになる。また、このように終点ｐＨが６.０を超えるように調整して第１の中和処理工程Ｓ５１における中和処理の負荷を増大させた場合でも、第２の中和処理工程Ｓ５２における中和剤の使用量は殆ど変わらないため、中和処理工程Ｓ５全体としての中和剤の使用量が増加して不経済になる。

また、上記の第２の中和処理工程Ｓ５２における中和処理では、その終点のｐＨを８.５以上９.０以下の範囲内に調整することが好ましい。この終点のｐＨが８.５未満では、貧液中に含まれる鉄、マグネシウム、マンガンその他の不純物からなる残留金属イオンの中和殿物の生成が不十分になり、これら残留金属イオンが中和終液中に残留してしまう可能性がある。逆に、終点のｐＨが９.０を超えると、第２の中和剤の添加量が増加してもこれに比例して該残留金属イオンの生成が促進されることはない。よって、該第２の中和剤の消費量が増加して不経済になる。

前述したように、第２の中和処理工程Ｓ５２に使用する中和剤は消石灰が好ましい。消石灰は炭酸ナトリウムに比べ塩基性度が高いため、より効果的に中和処理を行うことができるからである。この第２の中和処理工程Ｓ５２において使用する消石灰は、固形分濃度が１５質量％以上２５質量％以下のスラリーの形態を有していることが望ましい。この固形分濃度が１５質量％未満では、中和処理に必要な消石灰スラリーの体積が多くなりすぎ、所定の有効容積の上記第２反応槽における滞留時間が低下して中和処理が不十分になるおそれがある。逆に、固形分濃度が２５質量％を超えると、該第２反応槽内での消石灰スラリーの拡散性が低下し、上記の目標とするｐＨまで中和するために過剰の中和剤が必要になって処理コストが増加するおそれがある。

本発明の実施形態の中和処理方法においては、この第２の中和処理工程Ｓ５２で中和処理を行う第２反応槽に撹拌機付きの縦型円柱形状の容器を使用する。更に、該撹拌機の撹拌翼による第２反応槽内での周方向の流れを阻害して撹拌効果を向上させるため、該第２反応槽内にはその円筒胴部から中心軸に向かって突出する少なくとも１枚の邪魔板を、該円筒胴部の上端部から下端部まで鉛直方向に延在するように設置する。

そして、図３に示すように、第２反応槽１の撹拌機２の回転方向が白矢印に示すように時計回りのとき、この第２反応槽１内の溶液に添加する第２の中和剤がより効率よく該溶液に混合されるように、この第２の中和剤の添加位置４Ａを第２反応槽１内の流れ方向に関して、邪魔板３の手前側に隣接して設置する。具体的には、第２の中和剤の添加位置４Ａを、該第２反応槽１の周方向に関して邪魔板３よりも２〜６度撹拌方向の上流側に、好ましくは３度撹拌方向の上流側に設ける。この第２の中和剤の添加位置４Ａの該第２反応槽１における半径方向の位置は、第２反応槽１の円筒胴部の内壁面から該邪魔板３の幅Ｗ以下の距離で離間するのであれば特に限定はないが、該邪魔板３における第２反応槽１の中心軸側端部３ａに近ければ近いほど好ましい。

なお、上記の第２の中和剤の添加位置４Ａが、該第２反応槽１の周方向に関して邪魔板３よりも撹拌方向の上流側に２度未満の角度範囲内に位置する場合は、該第２の中和剤の添加位置４Ａと邪魔板３とが近すぎるので、第２の中和剤と第２反応槽１内の溶液とが効率よく混合されなくなる。逆に、上記の第２の中和剤の添加位置４Ａが、該第２反応槽１の周方向に関して邪魔板３よりも撹拌方向の上流側に６度を超える角度範囲内に位置する場合は、添加位置４Ａから導入される第２の中和剤が、該邪魔板３を回避して第２反応槽１内を回転する溶液に混入する割合が高くなるので、この場合も第２の中和剤と第２反応槽１内の溶液とが効率よく混合されなくなる。

なお、図３に示す第２反応槽１には、３枚の邪魔板３が第２反応槽１の周方向に均等な間隔をあけて、すなわち１２０度ごとに、各々第２反応槽１の中心軸に向かって突出するように該第２反応槽１の筒状胴体部１ａに設けられているが、邪魔板３の形状や枚数はこれに限定されるものではなく、例えば邪魔板３の枚数は１〜２枚でもよいし、４枚以上でもよい。次に、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。

[実施例]
図１に示す湿式製錬方法の工程フロー図に沿って、原料としてのニッケル酸化鉱石から混合硫化物を生成する際に排出される貧液に対して、図２に示す貧液中和処理方法の工程フロー図に沿って中和処理を行った。具体的には、浸出工程Ｓ１において所定の粒度を有するニッケル酸化鉱石を含んだ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し、得られた浸出スラリーを固液分離工程Ｓ２において直列に接続された複数基のシックナーに装入して浸出残渣を沈降分離し、得られた浸出液に対して脱鉄工程Ｓ３においてｐＨ調整剤を添加して殿物を生成し、これを殿物スラリーの形態で分離除去して、有価金属のニッケル及びコバルトのほか、不純物金属イオンとして鉄、マグネシウム、及びマンガンを含む硫酸水溶液からなるニッケル回収用の母液（貴液）を得た。

上記の母液に対して、硫化工程Ｓ４と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硫化物を生成させた。この硫化物をフィルタープレスで固液分離することで回収し、その際、液相側として排出された貧液に対して、第１の中和処理工程Ｓ５１及び第２の中和処理工程Ｓ５２からなる２段階の中和処理を施すことで該貧液中に含まれる上記不純物金属イオンを中和除去して中和終液を得た。

これら第１の中和処理工程Ｓ５１及び第２の中和処理工程Ｓ５２には、図４に示すように、各々直列に接続する２基の反応槽からなる合計４基の反応槽を用いて連続的に処理を行った。各反応槽内で処理された処理液はオーバーフローにより排出されるようにし、隣接する後流側の反応槽にはロンダー（樋）を介して処理液を移送させた。そして、各々、後段の反応槽の処理液が流れるロンダー（樋）内にｐＨ計を設け、このｐＨ計で測定したｐＨ値に基づいて前段の反応槽に供給する中和剤の供給配管に設けた流量調整弁の開度を調整した。

すなわち、第１の中和処理工程Ｓ５１では、第１前段反応槽１１に供給する第１の中和剤の供給量を、第１後段反応槽１２からオーバーフローする処理液のｐＨ値に基づいて調整し、第２の中和処理工程Ｓ５２では、第２前段反応槽２１に供給する第２の中和剤の供給量を、第２後段反応槽２２からオーバーフローする処理液のｐＨ値に基づいて調整した。なお、第２後段反応槽２２からオーバーフローにより抜き出された処理液はポンプを介して後段の固液分離装置に供給した。

各反応槽には、直径がφ８６８０ｍｍ、高さが１３３００ｍｍの縦型円筒形の容器を用い、その中心軸部分で回転軸が回転するように撹拌機を備えた。この撹拌機の回転軸の先端部には、直径がφ３２５１ｍｍ、パドル幅が１４２２ｍｍの４枚プロペラからなる撹拌翼を設けた。また、各反応槽の円筒内壁面には、３枚の幅Ｗが１０００ｍｍの邪魔板３を該反応槽の周方向に沿って１２０度ごとに設けた。更に、第２前段反応槽２１においては、第２の中和剤の添加位置４Ａを、図３に示すように、該第２前段反応槽２１の周方向に関して邪魔板３の先端部３ａよりも３度撹拌方向の上流側に設けた。なお、第１前段反応槽１１の第１の中和剤の添加位置は図３の４Ｂの位置にした。

そして、ｐＨ１.７の貧液を第１前段反応槽１１に供給して順次後段の反応槽に移送させた。その際、各反応槽において底面から液面までの高さが１０１００ｍｍとなるようにオーバーフローの液位を調整すると共に、撹拌翼の回転数を１８００ｒｐｍの設定条件下で中和処理を行った。更に、第１後段反応槽１２における終点ｐＨが５.１〜５.４となるように、第１前段反応槽１１には第１の中和剤として３ｍｏｌ／Ｌの炭酸カルシウムスラリーを添加して第１の中和処理を行った。また、第２後段反応槽２２における終点ｐＨが８.５〜９.０となるように、第２前段反応槽２１には、第２の中和剤として固形分濃度１５〜２５質量％の消石灰スラリーを添加して第２の中和処理を行った。その際、各反応槽における滞留時間は１９〜２２分の範囲内となった。

上記の第２の中和処理において、下記式１で定義される消石灰の反応効率を算出した。ここで、理論消石灰使用量とは、第１後段反応槽１２から排出される第１の中和処理後の処理液中に残留する不純物を中和するのに要する化学量論量から計算した不純物中和当量である。従って、第２前段反応槽２１で実際に添加した第２中和剤の添加量(実消石灰使用量)で該理論消石灰使用量を除することで得られる下記式１の反応効率の値が大きいほど、反応効率が良好な望ましい状態であることになる。
[式１]
反応効率(％)＝理論消石灰使用量(ｍｏｌ)／実消石灰使用量(ｍｏｌ)×１００

[比較例]
第２前段反応槽２１における第２の中和剤の添加位置４Ａを、図３に示すように、該第２前段反応槽２１の周方向に関して邪魔板３の先端部３ａよりも３度撹拌方向の下流側に設けた以外は上記実施例と同様にして中和処理を行った。

上記の実施例及び比較例における最終ｐＨ値に対する上記式１の中和剤の反応効率の関係をプロットしたグラフを図４に示す。この図４の結果から、実施例では比較例に比べて消石灰の反応効率が約１０％向上した。このように、貧液に対して、第１の中和剤として炭酸カルシウムスラリーを添加してｐＨ５.０〜６.０の範囲を終点として一次中和処理を施した後、得られた処理液に、第２の中和剤として消石灰スラリーを添加して二次中和処理を施す際、該消石灰スラリーの添加位置を反応槽の周方向に関して邪魔板の先端部よりも３度撹拌方向の下流側に設けることで、消石灰の反応効率が向上することが分かる。

Ｓ１浸出工程
Ｓ２固液分離工程
Ｓ３脱鉄工程
Ｓ４硫化工程
Ｓ５中和処理工程
１反応槽
２撹拌機回転軸
３邪魔板
４Ａ中和剤添加装置（実施例）
４Ｂ中和剤添加装置（比較例）

Claims

鉄、マグネシウム、及びマンガンのうちのいずれか１つ以上の不純物金属イオンを含有する硫酸水溶液に対して弱アルカリ性の第１の中和剤を添加してｐＨ５.０以上６.０以下の範囲内を終点として中和処理を施す第１の中和処理工程と、該第１の中和処理工程で得た溶液を撹拌機及び邪魔板を有する縦型円筒形状の反応槽に装入し、該第１の中和剤よりも塩基性度の高い第２の中和剤を添加して中和処理を施す第２の中和処理工程とを有する中和処理方法であって、該反応槽における該第２の中和剤の添加位置を、該反応槽の周方向に関して該邪魔板よりも２〜６度撹拌方向の上流側に設けることを特徴とする中和処理方法。
前記硫酸水溶液が、ニッケル酸化鉱石に硫酸を添加して高温高圧で浸出処理することで得たニッケル及びコバルトを含有する浸出液に対して、硫化水素ガスを吹き込んで該ニッケル及びコバルトから硫化物を生成し、該硫化物を固液分離により回収する際に液相側に排出される貧液であることを特徴とする、請求項１に記載の中和処理方法。
前記第２の中和処理工程は、ｐＨ８.５以上９.０以下の範囲内を終点として中和処理を行うことを特徴とする、請求項１又は２に記載の中和処理方法。
前記第２の中和剤が、固形分濃度１５質量％以上２５質量％以下の消石灰スラリーであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の中和処理方法。