JP3012294B2 - ケイ酸苦土ニッケル鉱石の処理方法 - Google Patents

ケイ酸苦土ニッケル鉱石の処理方法

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賢一 井上
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    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は製鋼原料となる鉄、ニッケル、クロムの混合
物を製造するためのケイ酸苦土ニッケル鉱石の処理方法
に関する。
(従来技術とその問題点) 現在工業的に行われているケイ酸苦土ニッケル鉱石を
原料としたフェロニッケルの製錬は、乾燥、 焼した鉱石を溶鉱炉や電気炉を用いて溶解する方法が最
も多い。しかしこの方法では鉱石を濃縮せずに脈石ごと
全量を溶解しているため、炭材やフラックス等の副原料
あるいは熱エネルギーに無駄な費用を消費している。そ
こで鉱石中の不要な脈石を取り除く技術、すなわちNi濃
縮技術の確立が強く望まれている。
ケイ酸苦土ニッケル鉱石中のニッケルの濃縮に関して
は様々な方法が研究、報告されているが、いずれも実用
化には至っていない。その原因としては、鉱石中のニッ
ケルが少量であり、しかも鉱石の主要鉱物であるマグネ
シウムケイ酸塩中にきわめて微細に分散しているために
ニッケルの物理的な濃縮が困難であること、また乾式処
理においては鉱石の融点近い高温(1400℃)で処理する
ためエネルギー費がが高くなること、などが挙げられ
る。一方、湿式法では例えば塩酸浸出−焙焼による処理
方法(特開平1−100228)が提案されている。この方法
ではSiO2を分離除去した後の塩酸浸出液を焙焼炉中に滴
下または噴霧し乾燥焙焼することにより大部分のMgを水
溶性の塩化物にし、Fe,Niは水不溶物にし、次にこれら
を水浸出、濾過することによってMgを分離している。し
かしこの方法では、Niの水不溶物はMgの水不溶物中に含
まれた形で存在するためにMgを完全に分離除去できない
こと、塩酸を回収するためには、塩酸浸出液の乾燥焙焼
工程に加えて、Ni等の水不溶物分離後の塩化物水溶液の
乾燥焙焼工程をさらに追加する必要があるなどの問題が
ある。また、本出願人がすでに特許出願した「ケイ酸苦
土ニッケル鉱石の処理方法」(特願平2−44514)では
中和剤として酸化カルシウム、炭酸カルシウムなどのカ
ルシウム化合物を用いている。この方法では、まず塩酸
浸出液をカルシウム化合物で中和してFe,Niを沈澱除去
した後、さらにカルシウム化合物を添加し、Mgを沈澱除
去して塩化カルシウム水溶液を得ている。しかしなが
ら、この安定な塩化カルシウムを分解して塩酸を回収す
ることができないなどの問題点を有する。これらの問題
点を解決するための処理方法が望まれている。
(問題解決に関する知見) 本発明者らは前述の問題を解決することを課題とし、
課題解決としてケイ酸苦土ニッケル鉱石を塩酸で浸出
し、鉱石中のFe,Niを完全に抽出し、この浸出液を濾過
してSiO2を除去した後、浸出液に酸化マグネシウムを添
加してpHを3.0〜6.5にしたところで沈澱物を濾過した
後、乾燥焙焼することにより目的となるFe,Ni,Crを高回
収率で得られ、かつ塩酸が容易に回収できることを知見
した。
(発明の構成) 本発明は、ケイ酸苦土ニッケル鉱石を塩酸で浸出し、
SiO2を主成分とする浸出残渣とNi,Fe,Cr,Mgを含む浸出
液とに分離する工程(浸出濾過工程)、SiO2除去後の浸
出液に酸化マグネシウム、炭酸マグネシウムの中和剤の
うち1種または2種を添加してpHを3.0〜6.5に調整する
ことにより浸出液中のFe,Ni,Crを水酸化物として沈澱凝
集する工程(沈澱凝集工程)、沈澱凝集したFe,Ni,Crの
水酸化物を濾過により塩化マグネシウム水溶液から分離
する工程(濾過工程)、濾過により分離した前記沈澱物
を乾燥、焙焼することによりNi,Fe,Crの酸化物の混合物
を製造する工程(乾燥焙焼工程)、上記の塩化マグネシ
ウム水溶液を乾燥、焙焼して塩酸を回収するとともに、
酸化マグネシウムを再生する工程(塩酸回収工程)より
なることを特徴とするケイ酸苦土ニッケル鉱石の処理方
法を提供する。
浸出工程において塩酸濃度は特別に限定はないが、6N
前後が適当である。
沈澱凝集工程において、pHは3.0〜6.5の間で本発明の
目的は達成されるが、その間で、FeイオンおよびMgイオ
ン含有量に従って好適なpH値を選択する。
沈澱凝集工程は、常温でも進行するが、50℃以上で実
施するほうが好ましい。その場合には室温近傍まで冷却
したあと濾過を行うか、または濾材等をいためない50〜
90℃程度の温度で濾過するが、若干濾過性がよい後者の
ほうが望ましい。
本発明の方法において、浸出工程は塩酸により鉱石中
のFe,Niを完全に浸出し、濾過によりSiO2を残渣として
取り除くことを目的としている。その手段として浸出槽
中に粉砕したニッケル鉱石と塩酸を挿入し、好ましくは
50℃以上に加熱、攪拌し、Fe,Niを完全に浸出した後、
この浸出液を濾過する。こうしてFe,Ni,CrおよびMgを含
む浸出液とSiO2を主成分とする浸出残渣を得る。ここで
生じた浸出残渣は周知の先行技術を応用して純度の高い
SiO2粉を副産物として製造することもできる。
沈澱凝集工程では、好ましくは50℃以上に加熱した浸
出液に酸化マグネシウム、炭酸マグネシウムの中和剤の
うち1種または2種を添加して浸出液中のFeイオンある
いはMgイオン濃度に応じてpHを3.0〜6.5の範囲内に調整
することによって浸出液中のNi,Fe,Crの全量を水酸化物
として沈澱させかつ沈澱粒子を、次工程である濾過に適
するよう凝集させることを目的としている。その手段と
しては、前記のSiO2除去後の50℃以上の塩酸浸出液に浸
出液中のFe,Ni,Crの全量を水酸化物として沈澱してしま
うに必要な量で、しかも浸出液がMgの沈澱するようなOH
-イオン濃度に達しないだけの量、すなわちその指標と
して具体的にはpH値が3.0〜6.5の範囲内におさまるだけ
の量の酸化マグネシウム、炭酸マグネシウムの中和剤の
うち1種または2種を添加し、Fe,Ni,Crの水酸化物を沈
澱させる。ここで上記pH値の範囲内に調整することは、
Niを100%回収するためにも、またMgの沈澱を抑制する
ためにも重要な要件である。なお、中和剤としてはこれ
らのマグネシウム化合物を主成分とするもの、例えばド
ロマイト、含マグネシウム鉱物、サンゴ泥などでもよ
い。この沈澱凝集において浸出液を50℃以上に加熱して
行うことは、次工程の濾過に適した濾過性のよい水酸化
物が生成するために好ましい。さらに、沈降性、濾過性
のよい水酸化物を生成するために、使用する酸化マグネ
シウムや炭酸マグネシウムの粒度より若干大きいFe,Ni
の酸化物(本処理法で製造した最終産物でよい)粒子を
沈澱生成核として添加すればなお好ましい。
濾過工程では沈澱凝集したFe,Niの水酸化物を主成分
とするケーキと塩化マグネシウム水溶液とに分離する。
その手段としては、50℃以上に加熱した浸出液(沈澱物
を含んだ塩化マグネシウム水溶液)温度を濾材等をいた
めない50〜90℃程度の温度にして濾過分離するか、また
は濾過装置の寿命を延ばすことを重視する場合は若干濾
過速度は低下するが浸出液(沈澱物を含んだ塩化マグネ
シウム水溶液)温度をいったん室温近傍まで冷却して濾
過しても問題ない。なお、本処理においては、濾過にお
いて一般的におこなわれている濾過物の洗浄は省いても
よい。この場合、Fe,Niの水酸化物を主成分とするケー
キ中にMgイオンを含んだ液が残り、製造されるFe,Niの
酸化物の混合物中にMgが混入するが、その量は製鋼原料
として差し支えない程度のものである。乾燥焙焼工程で
は濾過により分離した前記水酸化物すなわち、Fe,Niの
水酸化物を主成分とするケーキをロータリーキルン等で
乾燥、焙焼してFe,Niの酸化物の混合物を製造する。
塩酸回収工程では、濾過工程で分離した塩化マグネシ
ウム水溶液を乾燥、焙焼することにより塩酸を回収する
と共に酸化マグネシウム副産物として製造することがで
きる。使用する焙焼炉は、流動層型でもよいし、ロータ
リーキルンのような回転炉でもよい。製造した酸化マグ
ネシウムの一部は沈澱凝集工程の中和剤として再利用す
ることができ、残部は精製、焼成して耐火物原料等に利
用することができる。
このように本処理法は、目的とするFe,Ni,Crの酸化物
を高回収率で得ると共に、耐火物原料である酸化マグネ
シウムを副産物として得ることができる。さらに浸出液
として用いる塩酸も、中和剤として用いる酸化マグネシ
ウムも系内でリサイクルでき、系外には無駄なものを一
切廃棄しないという非常に優れた処理方法である。
(発明の具体的開示) 次に実施例によって本発明を具体的に説明する。本発
明は実施例に限定されるものではない。
実施例1 第1表に示す組成のニッケル鉱石を80メッシュ以下に
粉砕し、80℃の6規定塩酸で浸出し鉱石中のFe,Niを完
全に抽出する。この浸出液を濾過してSiO2を除去した。
次にSiO2除去後の浸出液(Fe:0.55mol/,Ni:0.12mol/
,Mg:1.23mol/)に酸化マグネシウム(MgO)を添加
し、空気をバブリングしながら攪拌し、pH値を3.5にし
たところで生成した沈澱物を濾過後、乾燥焙焼した。こ
の処理によりFe:46.4%,Ni:9.92%,Cr:1.48%,Mg:6.10
%のFe,Ni酸化物の混合物を得た。このときのFeの回収
率は100%、Niの回収率は98%であり、鉱石中のMg量の9
2%がFe,Ni混合物から分離された。
実施例2 実施例1と同じ鉱石を用いて実施例1と同じように浸
出、濾過し、SiO2を分離した。次にSiO2除去後の80℃の
浸出液に酸化マグネシウムを添加し、空気をバブリング
しながら撹拌し、pHが6.4になったところで生成した沈
澱物を濾過後、乾燥焙焼したところ、Fe:41.7%,Ni:9.5
6%,Cr:1.41%,Mg:9.34%のFe,Ni酸化物の混合物を得
た。このときFe,Niの回収率はいずれも100%であり、鉱
石中のMg量の85%がFe,Ni混合物から分離された。ま
た、濾過性は良好であった。濾液の塩化マグネシウム水
溶液はスプレードライヤーで乾燥後、堅型流動焙焼炉で
600℃で焙焼して酸化マグネシウムを生成すると同時
に、発生ガスから塩酸を回収した。このときの塩酸回収
率は99.9%であり、上工程の塩酸浸出に十分利用できる
ものであった。
比較例1 実施例1と同様な処理を行い、中和剤として酸化マグ
ネシウムを用い、pH値を2.8にしたところで生成した沈
澱物を濾過後、乾燥焙焼した。この処理によりFe:51.6
%,Ni:5.29%,Cr:1.40%,Mg:4.12%のFe,Ni酸化物の混
合物を得た。このときFeの回収率は90%、Niの回収率は
41%であった。また鉱石中のMg量の95%がFe,Ni混合物
から分離された。
比較例2 実施例1と同様な処理を行い、中和剤として酸化マグ
ネシウムを用い、pH値を7.0にしたところで生成した沈
澱物を濾過後、乾燥焙焼した。この処理によりFe:36.6
%,Ni:8.02%,Cr:1.32%,Mg:17.29%のFe,Ni酸化物の混
合物を得た。このときFe,Niの回収率はともに100%であ
ったが、Mgの除去率は69%と低かった。
第2表には本発明の実施例および比較例で得られたF
e,Ni混合物の化学成分と、それぞれの場合のFe,Ni,Cr回
収率およびMg除去率を示す。実施例ではFe,Ni,Crともに
100%近い回収率が得られており、Mgの除去率も85%以
上と高い。一方比較例1ではMg除去率は高いものの、Ni
の回収率は非常に低い。これは適切なpH範囲の下限から
はずれたため、つまりpHの低い領域で中和を終了したた
めに、Niの全量を沈澱できなかったためである。また、
比較例2ではNiの回収率は100%であるが、Mgの除去率
が低い。これは適切なpH範囲の上限からはずれたため、
つまりMgの沈澱を生じる高いpH領域まで中和したため
に、Fe,Ni沈澱物へ水酸化マグネシウムが混入したため
と考えられる。
(発明の効果) 本発明の処理方法は、ケイ酸苦土ニッケル鉱石より目
的とするFe,Ni,Crの酸化物を高回収率で得ると共に、耐
火物原料である酸化マグネシウムを副産物として得るこ
とができる。さらに浸出液として用いる塩酸も中和剤と
して用いる酸化マグネシウムも系内でリサイクルでき、
系外には無駄なものを一切廃棄しない非常に優れた処理
方法である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川 守弘 広島県呉市昭和町11番1号 日新製鋼株 式会社鉄鋼研究所内 (56)参考文献 特開 昭54−5816(JP,A) 特開 昭51−149117(JP,A) 特開 昭52−31904(JP,A) 特開 平1−100228(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22B 3/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ケイ酸苦土ニッケル鉱石を塩酸で浸出し、
    SiO2を主成分とする浸出残渣とNi,Fe,Cr,Mgを含む浸出
    液とに分離する工程(浸出濾過工程)、SiO2除去後の浸
    出液に酸化マグネシウム、炭酸マグネシウムの中和剤の
    うち1種または2種を添加してpHを3.0〜6.5に調整する
    ことにより浸出液中のNi,Fe,Crを水酸化物として沈澱凝
    集する工程(沈澱凝集工程)、沈澱凝集したNi,Fe,Crの
    水酸化物を濾過により塩化マグネシウム水溶液から分離
    する工程(濾過工程)、濾過により分離した前記沈澱物
    を乾燥、焙焼することによりNi,Fe,Crの酸化物の混合物
    を製造する工程(乾燥焙焼工程)、上記の塩化マグネシ
    ウム水溶液を乾燥、焙焼して塩酸を回収するとともに、
    酸化マグネシウムを再生する工程(塩酸回収工程)より
    なることを特徴とするケイ酸苦土ニッケル鉱石の処理方
    法。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の方法であって、沈澱凝集
    工程を50℃以上で行うことを特徴とするケイ酸苦土ニッ
    ケル鉱石の処理方法。
  3. 【請求項3】請求項2に記載の方法であって、濾過前に
    浸出液(沈澱を含む)を室温近傍まで冷却することを特
    徴とするケイ酸苦土ニッケル鉱石の処理方法。
  4. 【請求項4】請求項1に記載の方法であって、再生した
    酸化マグネシウムを中和剤として再利用することを特徴
    とするケイ酸苦土ニッケル鉱石の処理方法。
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