JP2022020162A - 塩化ニッケル水溶液の精製方法 - Google Patents
塩化ニッケル水溶液の精製方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022020162A JP2022020162A JP2020123510A JP2020123510A JP2022020162A JP 2022020162 A JP2022020162 A JP 2022020162A JP 2020123510 A JP2020123510 A JP 2020123510A JP 2020123510 A JP2020123510 A JP 2020123510A JP 2022020162 A JP2022020162 A JP 2022020162A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nickel
- reaction tank
- aqueous solution
- nickel chloride
- chloride aqueous
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910021586 Nickel(II) chloride Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 76
- QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L nickel dichloride Chemical compound Cl[Ni]Cl QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L 0.000 title claims abstract description 76
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 46
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 155
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 128
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 102
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 71
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 51
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 50
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 claims abstract description 19
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 68
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 claims description 28
- 239000008107 starch Substances 0.000 claims description 28
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 claims description 28
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 21
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 claims description 20
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 14
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 14
- KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N Chlorine Chemical group ClCl KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910000008 nickel(II) carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 7
- ZULUUIKRFGGGTL-UHFFFAOYSA-L nickel(ii) carbonate Chemical group [Ni+2].[O-]C([O-])=O ZULUUIKRFGGGTL-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 7
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 claims description 5
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 5
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 abstract 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 26
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 22
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 13
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 10
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 10
- QXZUUHYBWMWJHK-UHFFFAOYSA-N [Co].[Ni] Chemical compound [Co].[Ni] QXZUUHYBWMWJHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000009854 hydrometallurgy Methods 0.000 description 9
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 8
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 8
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 235000014413 iron hydroxide Nutrition 0.000 description 5
- NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L iron(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Fe+2] NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 5
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 5
- GVPFVAHMJGGAJG-UHFFFAOYSA-L cobalt dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Co+2] GVPFVAHMJGGAJG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 4
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 4
- BFDHFSHZJLFAMC-UHFFFAOYSA-L nickel(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ni+2] BFDHFSHZJLFAMC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- 238000005363 electrowinning Methods 0.000 description 2
- 239000012527 feed solution Substances 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000009853 pyrometallurgy Methods 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- WWNBZGLDODTKEM-UHFFFAOYSA-N sulfanylidenenickel Chemical compound [Ni]=S WWNBZGLDODTKEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IPRPPFIAVHPVJH-UHFFFAOYSA-N (4-hydroxyphenyl)acetaldehyde Chemical compound OC1=CC=C(CC=O)C=C1 IPRPPFIAVHPVJH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000967 As alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical compound [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical group 0.000 description 1
- 229910001431 copper ion Inorganic materials 0.000 description 1
- AQKDYYAZGHBAPR-UHFFFAOYSA-M copper;copper(1+);sulfanide Chemical compound [SH-].[Cu].[Cu+] AQKDYYAZGHBAPR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000004993 emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- UGKDIUIOSMUOAW-UHFFFAOYSA-N iron nickel Chemical compound [Fe].[Ni] UGKDIUIOSMUOAW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical group [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ILKIXSABKPWMHU-UHFFFAOYSA-N iron;sulfanylidenenickel Chemical compound [Fe].[Ni]=S ILKIXSABKPWMHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010409 ironing Methods 0.000 description 1
- 229910001710 laterite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011504 laterite Substances 0.000 description 1
- 239000011133 lead Substances 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- YGHCWPXPAHSSNA-UHFFFAOYSA-N nickel subsulfide Chemical compound [Ni].[Ni]=S.[Ni]=S YGHCWPXPAHSSNA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 1
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005987 sulfurization reaction Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Abstract
【課題】鉄を除去できるとともに、ニッケルロスを低減できる塩化ニッケル水溶液の精製方法を提供する。
【解決手段】鉄を含む塩化ニッケル水溶液に酸化剤および中和剤を添加して、酸化中和反応により脱鉄澱物を生成する。最前段反応槽では、塩化ニッケル水溶液のｐＨを１．６～２．０５に調整するとともに、酸化剤の添加量を最前段反応槽に供給される鉄量に基づき定められた全酸化剤添加量の７０～９０％とする。後続反応槽では、塩化ニッケル水溶液のｐＨを１．８～２．３の範囲であり、かつ、最前段反応槽におけるｐＨよりも０．１以上高い値に調整する。
【選択図】図３
【解決手段】鉄を含む塩化ニッケル水溶液に酸化剤および中和剤を添加して、酸化中和反応により脱鉄澱物を生成する。最前段反応槽では、塩化ニッケル水溶液のｐＨを１．６～２．０５に調整するとともに、酸化剤の添加量を最前段反応槽に供給される鉄量に基づき定められた全酸化剤添加量の７０～９０％とする。後続反応槽では、塩化ニッケル水溶液のｐＨを１．８～２．３の範囲であり、かつ、最前段反応槽におけるｐＨよりも０．１以上高い値に調整する。
【選択図】図３
Description
本発明は、塩化ニッケル水溶液の精製方法に関する。さらに詳しくは、塩化ニッケル水溶液に含まれる鉄を酸化中和法により除去する方法に関する。
ニッケルは、合金材料、めっき材料、二次電池材料など、日常生活や産業を支える重要な素材として広く用いられている。
鉱物資源や二次資源からニッケルを分離、濃縮するニッケル製錬法として、乾式製錬法と湿式製錬法とが知られている。乾式製錬法はニッケル鉱石やニッケル精鉱を溶鉱炉や電気炉などの乾式炉で溶解処理する方法である。湿式製錬法はニッケル鉱石やニッケル精鉱に含まれるニッケルを水溶液中に浸出し、不純物を除去してニッケルを回収する方法である。
ニッケルの湿式製錬法として、酸浸出法、アルカリ浸出法、塩素浸出法など、種々の方法が知られている。これらのうち塩素浸出法のプロセスとして、ニッケルマットおよびニッケル・コバルト混合硫化物を塩素ガスの酸化作用を利用して浸出し、得られた塩化ニッケル水溶液を用いて電解採取することにより電気ニッケルを得るプロセスが実用化されている（例えば、特許文献１）。
上記の湿式製錬プロセスには、塩化ニッケル水溶液から不純物である鉄を除去する脱鉄工程が含まれる。脱鉄工程では、塩化ニッケル水溶液に含まれる鉄を酸化中和法により除去する。
脱鉄工程では鉄の水酸化物沈澱が生成されると同時に、微量ながらニッケルも沈澱する。脱鉄工程で生じた脱鉄澱物は、その主成分が鉄であるから、乾式炉で処理してスラグやクリンカーといった安定した形態で払い出される。そのため、脱鉄澱物にニッケルが含まれていると、その分だけニッケルロスとなる。
本発明は上記事情に鑑み、鉄を除去できるとともに、ニッケルロスを低減できる塩化ニッケル水溶液の精製方法を提供することを目的とする。
第１発明の塩化ニッケル水溶液の精製方法は、鉄を含む塩化ニッケル水溶液に酸化剤および中和剤を添加して、酸化中和反応により脱鉄澱物を生成するにあたり、最前段反応槽と、該最前段反応槽の下流に接続された一または複数の後続反応槽とを用いて酸化中和反応を行ない、前記最前段反応槽では、塩化ニッケル水溶液のｐＨを１．６～２．０５に調整するとともに、前記酸化剤の添加量を前記最前段反応槽に供給される鉄量に基づき定められた全酸化剤添加量の７０～９０％とし、前記後続反応槽では、塩化ニッケル水溶液のｐＨを１．８～２．３の範囲であり、かつ、前記最前段反応槽におけるｐＨよりも０．１以上高い値に調整することを特徴とする。
第２発明の塩化ニッケル水溶液の精製方法は、第１発明において、前記最前段反応槽では、塩化ニッケル水溶液の酸化還元電位（Ａｇ／ＡｇＣｌ電極基準）を４００～５５０ｍＶとし、前記後続反応槽では、塩化ニッケル水溶液の酸化還元電位（Ａｇ／ＡｇＣｌ電極基準）を４００～１，１００ｍＶとすることを特徴とする。
第３発明の塩化ニッケル水溶液の精製方法は、第１または第２発明において、前記酸化剤は塩素ガスであることを特徴とする。
第４発明の塩化ニッケル水溶液の精製方法は、第１、第２または第３発明において、前記中和剤は炭酸ニッケルスラリーであることを特徴とする。
第２発明の塩化ニッケル水溶液の精製方法は、第１発明において、前記最前段反応槽では、塩化ニッケル水溶液の酸化還元電位（Ａｇ／ＡｇＣｌ電極基準）を４００～５５０ｍＶとし、前記後続反応槽では、塩化ニッケル水溶液の酸化還元電位（Ａｇ／ＡｇＣｌ電極基準）を４００～１，１００ｍＶとすることを特徴とする。
第３発明の塩化ニッケル水溶液の精製方法は、第１または第２発明において、前記酸化剤は塩素ガスであることを特徴とする。
第４発明の塩化ニッケル水溶液の精製方法は、第１、第２または第３発明において、前記中和剤は炭酸ニッケルスラリーであることを特徴とする。
本発明によれば、最前段反応槽における酸化剤の添加割合を高くすることで、ｐＨが比較的低い条件下で塩化ニッケル水溶液に含まれる鉄の多くを沈澱させることができる。そのため、ｐＨが局所的に高くなることに起因する不溶性ニッケルの生成を抑制でき、ニッケルロスを低減できる。
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
本発明の一実施形態に係る塩化ニッケル水溶液の精製方法は、ニッケルの湿式製錬プロセスの脱鉄工程に好適に適用される。なお、本実施形態の精製方法は、少なくとも鉄を含む塩化ニッケル水溶液に酸化剤および中和剤を添加して、酸化中和反応により脱鉄澱物を生成する工程であれば、いかなるプロセスの工程にも適用し得る。以下、ニッケルの湿式製錬プロセスの脱鉄工程を例に説明する。
本発明の一実施形態に係る塩化ニッケル水溶液の精製方法は、ニッケルの湿式製錬プロセスの脱鉄工程に好適に適用される。なお、本実施形態の精製方法は、少なくとも鉄を含む塩化ニッケル水溶液に酸化剤および中和剤を添加して、酸化中和反応により脱鉄澱物を生成する工程であれば、いかなるプロセスの工程にも適用し得る。以下、ニッケルの湿式製錬プロセスの脱鉄工程を例に説明する。
（湿式製錬プロセス）
まず、図１に基づき、ニッケルの湿式製錬プロセスを説明する。
湿式製錬プロセスでは、原料であるニッケル硫化物として、ニッケルマットとニッケル・コバルト混合硫化物（ＭＳ：ミックスドサルファイド）との２種類が用いられる。
まず、図１に基づき、ニッケルの湿式製錬プロセスを説明する。
湿式製錬プロセスでは、原料であるニッケル硫化物として、ニッケルマットとニッケル・コバルト混合硫化物（ＭＳ：ミックスドサルファイド）との２種類が用いられる。
ニッケルマットは乾式製錬により得られる。具体的には、ニッケルマットは硫鉄ニッケル鉱を熔錬することで得られる。
ニッケル・コバルト混合硫化物は湿式製錬により得られる。具体的には、低品位ラテライト鉱などのニッケル酸化鉱石を加圧酸浸出（ＨＰＡＬ：High Pressure Acid Leaching）し、浸出液から鉄などの不純物を除去した後、硫化水素ガスを浸出液に吹き込んで硫化反応によりニッケル・コバルト混合硫化物を得る。
まず、ニッケル・コバルト混合硫化物の一部と後述のセメンテーション残渣とからなるスラリーを塩素浸出工程に供給する。塩素浸出工程では、浸出槽に吹き込まれる塩素ガスの酸化力によって、スラリー中の固形物に含まれる金属が実質的に全て液中に浸出される。塩素浸出工程から排出されたスラリーは浸出液と浸出残渣とに固液分離される。
ニッケルマットは、粉砕工程において粉砕した後、レパルプしてマットスラリーとし、セメンテーション工程に供給する。また、セメンテーション工程には、ニッケル・コバルト混合硫化物の残部も供給される。セメンテーション工程には塩素浸出工程で得られた浸出液が供給されている。浸出液には回収目的金属であるニッケルやコバルトのほか、不純物として銅、鉄、鉛、マンガンなどが含まれている。
浸出液には２価の銅クロロ錯イオンが含まれている。ニッケルマットの主成分は二硫化三ニッケル（Ｎｉ３Ｓ２）と金属ニッケル（Ｎｉ０）である。ニッケル・コバルト混合硫化物の主成分は硫化ニッケル（ＮｉＳ）である。セメンテーション工程では、浸出液とニッケルマット、およびニッケル・コバルト混合硫化物とを接触させて、銅とニッケルとの置換反応を行なう。これにより、ニッケルマット、およびニッケル・コバルト混合硫化物中のニッケルが液に置換浸出され、浸出液中の銅イオンが硫化銅（Ｃｕ２Ｓ）または金属銅（Ｃｕ０）の形態で析出する。固液分離により得られたセメンテーション残渣は塩素浸出工程に供給される。
セメンテーション工程から得られたセメンテーション終液からは、脱鉄工程において不純物である鉄が除去される。脱鉄工程の詳細は後に説明する。
脱鉄工程から得られた液を抽出始液として溶媒抽出工程に供給する。溶媒抽出工程では、抽出始液に含まれるコバルトを溶媒抽出により分離し、塩化ニッケル水溶液と塩化コバルト水溶液とを得る。
塩化ニッケル水溶液は浄液工程を経てさらに不純物除去されて高純度塩化ニッケル水溶液となる。高純度塩化ニッケル水溶液は電解給液としてニッケル電解工程に供給される。ニッケル電解工程では電解採取により電気ニッケルが製造される。
塩化コバルト水溶液は浄液工程を経てさらに不純物除去されて高純度塩化コバルト水溶液となる。高純度塩化コバルト水溶液は電解給液としてコバルト電解工程に供給される。コバルト電解工程では電解採取により電気コバルトが製造される。
（脱鉄工程）
つぎに、図２に基づき、脱鉄工程を説明する。
脱鉄工程は酸化中和工程と、固液分離工程とで構成される。
つぎに、図２に基づき、脱鉄工程を説明する。
脱鉄工程は酸化中和工程と、固液分離工程とで構成される。
酸化中和工程に供給される塩化ニッケル水溶液（反応始液）は、前述のセメンテーション終液であり、回収目的金属であるニッケル、コバルトのほか、不純物として鉄が含まれている。反応始液の組成は、例えば、ニッケル濃度が１５０～１９０ｇ／Ｌ、コバルト濃度が５～１０ｇ／Ｌ、鉄濃度が１～５ｇ／Ｌである。
酸化中和工程では、塩化ニッケル水溶液に酸化剤を作用させて酸化還元電位を調整しつつ、中和剤を添加してｐＨを調整する。ここで、酸化剤として、例えば塩素ガスが用いられる。また、中和剤として、例えば炭酸ニッケルスラリーが用いられる。酸化中和反応により塩化ニッケル水溶液に含まれる鉄を水酸化鉄の沈澱物として析出させ、澱物スラリーを得る。以下、澱物スラリーに含まれる固形分を脱鉄澱物と称する。
酸化中和工程から得られた澱物スラリーには、約１０ｇ／Ｌの固相分が含まれている。澱物スラリーは固液分離工程で脱鉄後液と、脱鉄澱物とに固液分離される。固液分離装置は特に限定されないが、例えばフィルタープレスである。
脱鉄後液は抽出始液として溶媒抽出工程に供給される（図１参照）。脱鉄澱物は、乾式製錬炉やロータリーキルンなどの乾式処理設備で処理され、スラグやクリンカーとして排出される。
このように、脱鉄澱物は系外に排出されるため、脱鉄澱物にニッケルが含まれていると、その分だけニッケルロスとなる。そのため、脱鉄澱物に含まれるニッケルの量を極力抑えることが求められる。
脱鉄澱物中の鉄の化合物形態は厳密には明らかではないが、酸化水酸化鉄（III）（ＦｅＯ(ＯＨ)）であると仮定すると、水酸化鉄の沈澱物の生成反応は化学式（１）で表される。ここで、酸化剤を塩素ガス（Ｃｌ２）、中和剤を塩基性炭酸ニッケル（Ｎｉ３(ＣＯ３)(ＯＨ)４・４Ｈ２Ｏ）としている。
２ＦｅＣｌ２＋Ｃｌ２＋Ｎｉ３(ＣＯ３)(ＯＨ)４・４Ｈ２Ｏ→２ＦｅＯ(ＯＨ)＋３ＮｉＣｌ２＋ＣＯ２＋５Ｈ２Ｏ ・・・（１）
２ＦｅＣｌ２＋Ｃｌ２＋Ｎｉ３(ＣＯ３)(ＯＨ)４・４Ｈ２Ｏ→２ＦｅＯ(ＯＨ)＋３ＮｉＣｌ２＋ＣＯ２＋５Ｈ２Ｏ ・・・（１）
上記の主反応に付随して、塩化ニッケル水溶液中のＮｉ２＋も酸化中和され、ニッケル水酸化物またはニッケル・鉄複合酸化物として不溶性ニッケルが生成すると考えられる。生成した不溶性ニッケルは脱鉄澱物として系外に排出されるため、ニッケルロスの原因となる。
図３（Ａ）にＮｉ－Ｈ２Ｏ系の電位ｐＨ図を示す。図３（Ｂ）にＦｅ－Ｎｉ－Ｈ２Ｏ系の電位ｐＨ図を示す。塩化ニッケル水溶液のｐＨおよび酸化還元電位をＮｉ２＋の安定領域にすれば、不溶性ニッケルの生成を抑制できる。すなわち、不溶性ニッケルの生成を抑制するには、塩化ニッケル水溶液のｐＨおよび酸化還元電位を低くすることが好ましい。しかし、塩化ニッケル水溶液のｐＨおよび酸化還元電位が低いと、水酸化鉄の生成も抑制されてしまう。
そこで、酸化中和処理を複数段に分け、塩化ニッケル水溶液のｐＨおよび酸化還元電位を徐々に高くすることが好ましい。例えば、前段では、塩化ニッケル水溶液のｐＨおよび酸化還元電位を低くし、不溶性ニッケルの生成を抑制しつつ、水酸化鉄を生成する。後段では、塩化ニッケル水溶液のｐＨおよび酸化還元電位を高くし、前段で除去しきれなかった鉄を除去する。
本実施形態では、複数の反応槽を用いて酸化中和反応を行なう。複数の反応槽のうち、最も上流に配置され、反応始液が供給される反応槽を最前段反応槽と称する。最前段反応槽の下流に接続された反応槽を後続反応槽と称する。後続反応槽は一つでもよいし複数でもよい。複数の反応槽のうち、最も下流に配置され、澱物スラリーが排出される反応槽を最後段反応槽と称する。すなわち、後続反応槽が一つの場合は、その後続反応槽は最後段反応槽でもある。また、後続反応槽が複数の場合は、それらのうち最も下流に配置された反応槽が最後段反応槽である。もっとも単純な構成は、一つの最前段反応槽と、一つの後続反応槽（最後段反応槽）とが直列に接続された２槽構成である。最前段反応槽と、２つの後続反応槽とが直列に接続された３槽構成でもよい。
最前段反応槽では塩化ニッケル水溶液のｐＨを１．６～２．０５に調整する。最前段反応槽における塩化ニッケル水溶液の酸化還元電位（Ａｇ／ＡｇＣｌ電極基準、以下同じ。）は４００～５５０ｍＶが好ましい。また、後続反応槽では塩化ニッケル水溶液のｐＨを１．８～２．３の範囲であり、かつ、最前段反応槽におけるｐＨよりも０．１以上高い値に調整する。後続反応槽における塩化ニッケル水溶液の酸化還元電位は４００～１，１００ｍＶが好ましい。
塩化ニッケル水溶液のｐＨおよび酸化還元電位は、上流から下流に向かって、徐々に高くなるよう設定することが好ましい。例えば、後続反応槽が１槽の場合には、後続反応槽（最後段反応槽）における塩化ニッケル水溶液のｐＨを２．０～２．３、酸化還元電位を１，０００～１，１００ｍＶとすればよい。後続反応槽が２槽の場合には、上流側の後続反応槽における塩化ニッケル水溶液のｐＨを１．８～２．０、酸化還元電位を４００～６００ｍＶとし、下流側の後続反応槽（最後段反応槽）における塩化ニッケル水溶液のｐＨを２．０～２．３、酸化還元電位を１，０００～１，１００ｍＶとすればよい。最後段反応槽では、塩化ニッケル水溶液に含まれる鉄などの不純物濃度を低減させ、後工程に鉄などの不純物が持ち出されないようにするため、高ｐＨ、高酸化還元電位の条件で運転することが好ましい。
不溶性ニッケルの一形態として、水酸化ニッケル（Ｎｉ(ＯＨ)３）がある。その生成反応は化学式（２）で表されるとおりであり、ｐＨ上昇により進行すると考えられる。
Ｎｉ３＋＋３Ｈ２Ｏ→Ｎｉ(ＯＨ)３＋３Ｈ＋ ・・・（２）
Ｎｉ３＋＋３Ｈ２Ｏ→Ｎｉ(ＯＨ)３＋３Ｈ＋ ・・・（２）
ところで、最もｐＨおよび酸化還元電位が高い最後段反応槽においてでさえ、図３（Ａ）および図３（Ｂ）によれば、Ｎｉ２＋の安定領域である。しかし、通常、計測・制御用のｐＨ計および酸化還元電位計は、反応槽内の混合・撹拌された領域の１ヶ所を計測しているに過ぎない。反応槽に中和剤および酸化剤を添加すると、反応槽内の塩化ニッケル水溶液のうち特に中和剤および酸化剤の添加口の近傍において中和剤および酸化剤の濃度が局所的に高くなる。このような高濃度領域では塩化ニッケル水溶液のｐＨおよび／または酸化還元電位が高くなる。その結果、局所的に水酸化ニッケル（Ｎｉ(ＯＨ)３）の安定領域となることがあり、これらが生成され、脱鉄澱物に含まれる。すなわち、例えば、最後段反応槽における塩化ニッケル水溶液のｐＨを２．０～２．３、酸化還元電位を１，０００～１，１００ｍＶにしたとしても、図３（Ａ）および図３（Ｂ）において、最後段反応槽内の状態は一点では示されず、バラツキと確率分布を有する（例えば大きな楕円形の）領域で示されると考えられ、その領域の一部はＮｉ(ＯＨ)３の安定領域に達していると推測される。
したがって、ｐＨおよび酸化還元電位が低い最前段反応槽の方が、後続反応槽よりも不溶性ニッケルが生じる可能性が低いといえる。そこで、不溶性ニッケルが生じにくい最前段反応槽で酸化中和反応を促進し、大部分の鉄を除去すれば、不溶性ニッケルの発生をより抑制できる。
つまり、塩化ニッケル水溶液のｐＨが比較的低く設定されている最前段反応槽における酸化剤の添加割合を高くする。これにより、ｐＨが比較的低い条件下で塩化ニッケル水溶液に含まれる鉄の多くを沈澱させることができる。塩化ニッケル水溶液のｐＨを維持するには、酸化剤の添加量の増加にともない、中和剤の添加量も多くなる。中和剤の添加量が多くなると、中和剤の添加口の近傍において中和剤の濃度が局所的に高くなり、塩化ニッケル水溶液のｐＨが局所的に高くなる可能性がある。しかし、最前段反応槽では塩化ニッケル水溶液のｐＨがもともと低いので、水酸化ニッケルが生成するほどのｐＨ上昇を抑制できる。すなわち、ｐＨが局所的に高くなることに起因する不溶性ニッケルの生成を抑制でき、ニッケルロスを低減できる。
具体的には、最前段反応槽では、酸化剤の添加量を全酸化剤添加量の７０～９０％とする。ここで、全酸化剤添加量は最前段反応槽に供給される鉄量に基づき定められる。最前段反応槽に供給される単位時間当たりの鉄量は、最前段反応槽への反応始液の供給量と、反応始液の鉄濃度とを掛けることで求められる。酸化剤として塩素ガス、中和剤として炭酸ニッケル用いた場合の水酸化鉄の生成反応が前記化学式（１）で表されるとおりであると仮定すると、２ｍｏｌの鉄を沈澱させるには１ｍｏｌの塩素ガスが必要である。この比率に基づいて、単位時間当たりの鉄量を全て反応させるのに要する酸化剤の単位時間当たりの量（全酸化剤添加量）が定められる。
このように、最前段反応槽への酸化剤の添加量は、鉄量から求められた全酸化剤添加量に基づき調整される。最前段反応槽には反応始液が供給されるため鉄濃度が高い。添加した酸化剤は反応により消費されるため、酸化剤の添加量を多くしたとしても、酸化還元電位はすぐには上昇しない。そのため、最前段反応槽における酸化還元電位を大きく上昇させることなく、酸化剤の添加量を増やすことができる。
なお、最前段反応槽への酸化剤の添加量を多くすると、それにともない中和剤の添加量も多くなる。酸化剤を添加すると酸化中和反応が促進され、中和剤も消費される。中和剤が不足すると、塩化ニッケル水溶液のｐＨの上昇が抑制される。塩化ニッケル水溶液のｐＨを基準値（１．６～２．０５）に維持するには、中和剤の添加量を増やす必要があるからである。
後続反応槽では、塩化ニッケル水溶液のｐＨが比較的高く設定されているため、塩化ニッケル水溶液に残留する鉄を除去するのに必要最小限の酸化剤を添加することが好ましい。後続反応槽では、全酸化剤添加量の残部（１０～３０％）に相当する量の酸化剤を添加してもよいし、塩化ニッケル水溶液の酸化還元電位が基準値（例えば、１，０００～１，１００ｍＶ）となるように酸化剤の添加量を調整してもよい。塩化ニッケル水溶液の酸化還元電位を基準として酸化剤の添加量を調整する場合には、結果として、最前段反応槽および後続反応槽への酸化剤の総添加量と、全酸化剤添加量とが一致しないことがある。
つぎに、実施例を説明する。
（２槽構成）
容量５０ｍ３の反応槽２基を直列に接続した設備を用いて、塩化ニッケル水溶液の酸化中和処理を行なった。２つの反応槽のうち、上流側を最前段反応槽と称し、下流側を後続反応槽と称する。最前段反応槽に供給される塩化ニッケル水溶液（反応始液）の組成は、ニッケル濃度が１５０～１８０ｇ／Ｌ、コバルト濃度が５～１０ｇ／Ｌ、鉄濃度が１～３ｇ／Ｌである。反応始液の供給量を１，０００～１，５００Ｌ／分とした。酸化剤として塩素ガス、中和剤として炭酸ニッケルスラリーを用いた。
（２槽構成）
容量５０ｍ３の反応槽２基を直列に接続した設備を用いて、塩化ニッケル水溶液の酸化中和処理を行なった。２つの反応槽のうち、上流側を最前段反応槽と称し、下流側を後続反応槽と称する。最前段反応槽に供給される塩化ニッケル水溶液（反応始液）の組成は、ニッケル濃度が１５０～１８０ｇ／Ｌ、コバルト濃度が５～１０ｇ／Ｌ、鉄濃度が１～３ｇ／Ｌである。反応始液の供給量を１，０００～１，５００Ｌ／分とした。酸化剤として塩素ガス、中和剤として炭酸ニッケルスラリーを用いた。
最前段反応槽および後続反応槽の液温を６０～６５℃とした。最前段反応槽における塩化ニッケル水溶液のｐＨを１．８５～２．０５、酸化還元電位を４００～５５０ｍＶとした。後続反応槽における塩化ニッケル水溶液のｐＨを２．００～２．３０、酸化還元電位を１，０００～１，１００ｍＶとした。
反応始液の鉄濃度および供給量から最前段反応槽に供給される鉄量を求めた。また、化学式（１）で表される反応が生じると仮定して、最前段反応槽に供給される鉄量に基づき全酸化剤添加量を求めた。最前段反応槽への酸化剤の添加量を、全酸化剤添加量の１０～３０％、３０～５０％、５０～７０％、７０～８０％、８０～９０％の５パターンで変化させた。各パターンで得られた脱鉄澱物をサンプリングし、不溶性ニッケル品位を測定した。その結果を表１に示す。
ここで、脱鉄澱物中の不溶性ニッケル品位の測定はつぎの手順で行なった。まず、１ｇの脱鉄澱物を硝酸で溶解して溶解液中のニッケル濃度を分析した。この分析値は不溶性ニッケル品位と水溶性ニッケル品位とを合わせた全ニッケル品位に相当する。つぎに、１ｇの脱鉄澱物を１５０ｍＬの沸騰水で１０分間水洗することで水溶性ニッケルを溶出させ、溶出液中のニッケル濃度を分析して水溶性ニッケル品位を求めた。そして、全ニッケル品位から水溶性ニッケル品位を差し引くことで脱鉄澱物中の不溶性ニッケル品位を求めた。なお、ニッケル濃度の分析はＩＣＰ発光分光分析法により行なった。
表１より、最前段反応槽への酸化剤の添加量を全酸化剤添加量の７０～９０％とすれば、脱鉄澱物中の不溶性ニッケル品位を１％以下に低減できることが確認された。
（３槽構成）
容量５０ｍ３の反応槽３基を直列に接続した設備を用いて、塩化ニッケル水溶液の酸化中和処理を行なった。３つの反応槽のうち、最も上流の反応槽を最前段反応槽と称し、中間の反応槽を中段反応槽と称し、最も下流の反応槽を最後段反応槽と称する。なお、中段反応槽および最後段反応槽が後続反応槽に相当する。反応始液の組成、供給量は２槽構成の場合と同様である。酸化剤として塩素ガス、中和剤として炭酸ニッケルスラリーを用いた。
容量５０ｍ３の反応槽３基を直列に接続した設備を用いて、塩化ニッケル水溶液の酸化中和処理を行なった。３つの反応槽のうち、最も上流の反応槽を最前段反応槽と称し、中間の反応槽を中段反応槽と称し、最も下流の反応槽を最後段反応槽と称する。なお、中段反応槽および最後段反応槽が後続反応槽に相当する。反応始液の組成、供給量は２槽構成の場合と同様である。酸化剤として塩素ガス、中和剤として炭酸ニッケルスラリーを用いた。
最前段反応槽、中段反応槽および最後段反応槽の液温を６０～６５℃とした。最前段反応槽における塩化ニッケル水溶液のｐＨを１．６～１．９、酸化還元電位を４００～５５０ｍＶとした。中段反応槽における塩化ニッケル水溶液のｐＨを１．８～２．０、酸化還元電位を４００～６００ｍＶとした。最後段反応槽における塩化ニッケル水溶液のｐＨを２．１～２．３、酸化還元電位を１，０００～１，１００ｍＶとした。
最前段反応槽への酸化剤の添加量を、全酸化剤添加量の８０～９０％とした。脱鉄澱物をサンプリングし、不溶性ニッケル品位を測定した。その結果、脱鉄澱物の不溶性ニッケル品位は０．７５％であった。
これより、３槽構成においても、最前段反応槽への酸化剤の添加割合を高くすることで、脱鉄澱物中の不溶性ニッケル品位を低減できることが確認された。
Claims (4)
- 鉄を含む塩化ニッケル水溶液に酸化剤および中和剤を添加して、酸化中和反応により脱鉄澱物を生成するにあたり、
最前段反応槽と、該最前段反応槽の下流に接続された一または複数の後続反応槽とを用いて酸化中和反応を行ない、
前記最前段反応槽では、塩化ニッケル水溶液のｐＨを１．６～２．０５に調整するとともに、前記酸化剤の添加量を前記最前段反応槽に供給される鉄量に基づき定められた全酸化剤添加量の７０～９０％とし、
前記後続反応槽では、塩化ニッケル水溶液のｐＨを１．８～２．３の範囲であり、かつ、前記最前段反応槽におけるｐＨよりも０．１以上高い値に調整する
ことを特徴とする塩化ニッケル水溶液の精製方法。 - 前記最前段反応槽では、塩化ニッケル水溶液の酸化還元電位（Ａｇ／ＡｇＣｌ電極基準）を４００～５５０ｍＶとし、
前記後続反応槽では、塩化ニッケル水溶液の酸化還元電位（Ａｇ／ＡｇＣｌ電極基準）を４００～１，１００ｍＶとする
ことを特徴とする請求項１記載の塩化ニッケル水溶液の精製方法。 - 前記酸化剤は塩素ガスである
ことを特徴とする請求項１または２記載の塩化ニッケル水溶液の精製方法。 - 前記中和剤は炭酸ニッケルスラリーである
ことを特徴とする請求項１、２または３記載の塩化ニッケル水溶液の精製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020123510A JP2022020162A (ja) | 2020-07-20 | 2020-07-20 | 塩化ニッケル水溶液の精製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020123510A JP2022020162A (ja) | 2020-07-20 | 2020-07-20 | 塩化ニッケル水溶液の精製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2022020162A true JP2022020162A (ja) | 2022-02-01 |
Family
ID=80216203
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020123510A Pending JP2022020162A (ja) | 2020-07-20 | 2020-07-20 | 塩化ニッケル水溶液の精製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2022020162A (ja) |
-
2020
- 2020-07-20 JP JP2020123510A patent/JP2022020162A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6428604B1 (en) | Hydrometallurgical process for the recovery of nickel and cobalt values from a sulfidic flotation concentrate | |
| EP1931807B1 (en) | Method for processing nickel bearing raw material in chloride-based leaching | |
| JP4468999B2 (ja) | 鉱物からの金属の回収方法 | |
| Zhang et al. | Extracting antimony from high arsenic and gold-containing stibnite ore using slurry electrolysis | |
| CN102859012B (zh) | 处理含镍原料的方法 | |
| US20200109462A1 (en) | Method for the production of cobalt and associated oxides from various feed materials | |
| KR20140006875A (ko) | 개선된 광석 가공 방법 | |
| Xu et al. | Eco-friendly and efficient extraction of valuable elements from copper anode mud using an integrated pyro-hydrometallurgical process | |
| CN112695200B (zh) | 一种从铜阳极泥中回收硒、金和银的方法 | |
| JP4962078B2 (ja) | ニッケル硫化物の塩素浸出方法 | |
| JP6943141B2 (ja) | ニッケル及びコバルトを含む混合硫化物の浸出方法 | |
| JP6172526B2 (ja) | ニッケル塩素浸出工程における塩素浸出液の銅濃度の調整方法 | |
| JP2022020162A (ja) | 塩化ニッケル水溶液の精製方法 | |
| US6159356A (en) | Process for the production of high purity copper metal from primary or secondary sulphides | |
| JP7396194B2 (ja) | 塩化ニッケル水溶液の精製方法 | |
| JP6683910B2 (ja) | 塩化ニッケル水溶液の精製方法 | |
| JP6149799B2 (ja) | ニッケル硫化物の塩素浸出設備および塩素浸出方法 | |
| JP2009046736A (ja) | ニッケル硫化物の塩素浸出方法 | |
| CN107475512A (zh) | 一种综合开发低品位铂钯精矿的方法 | |
| JP2017155281A (ja) | 塩化ニッケル水溶液の銅イオン除去方法、銅イオン除去処理装置 | |
| JP6634870B2 (ja) | 塩化ニッケル水溶液の脱鉄方法 | |
| JP2017171972A (ja) | 塩化ニッケル水溶液の不純物除去方法 | |
| JP6418140B2 (ja) | ニッケルの製錬方法、塩素浸出方法 | |
| JP2019189891A (ja) | セレンとテルルを含有する混合物からセレン及びテルルを分離する方法 | |
| JP5181684B2 (ja) | 塩化物水溶液の溶媒抽出方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230217 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20240110 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20240228 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240416 |