JP5403033B2 - ニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法 - Google Patents
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Description
本発明は、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法に関する。
詳しくは、鉱石処理工程、浸出工程、固液分離工程、中和工程、亜鉛除去工程、硫化工程及び最終中和工程を含む高圧酸浸出法により、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方法において、鉱石処理工程から産出する鉱石スラリーによる配管、ポンプ等の設備の磨耗を抑制し、耐久性を向上させ、最終中和工程から産出する最終中和残渣量を低減し、廃棄される浸出残渣、中和澱物等を貯留するテーリングダムの容量の圧縮によりコスト及び環境リスクを抑えるという課題を達成するとともに、資源化して有効活用することができる不純物成分を分離回収することができるニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法に関する。
詳しくは、鉱石処理工程、浸出工程、固液分離工程、中和工程、亜鉛除去工程、硫化工程及び最終中和工程を含む高圧酸浸出法により、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方法において、鉱石処理工程から産出する鉱石スラリーによる配管、ポンプ等の設備の磨耗を抑制し、耐久性を向上させ、最終中和工程から産出する最終中和残渣量を低減し、廃棄される浸出残渣、中和澱物等を貯留するテーリングダムの容量の圧縮によりコスト及び環境リスクを抑えるという課題を達成するとともに、資源化して有効活用することができる不純物成分を分離回収することができるニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法に関する。
近年、石炭、鉄、銅、ニッケル、コバルト、クロム、マンガン等の鉱物資源において、採掘権の寡占化がますます進んだことにより、金属製錬での原料コストが大幅に上昇している。そのため、金属製錬においても、コスト低減のための施策として、従来コスト的に不利であるため対象にならなかった低品位原料を使用するための技術開発が行われている。
例えば、ニッケル製錬では、高温高圧下において耐食性に優れた材料が開発されたこともあり、ニッケル酸化鉱石を硫酸で加圧下に酸浸出する高圧酸浸出（Ｈｉｇｈ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ａｃｉｄ Ｌｅａｃｈ）法に基づく湿式製錬方法が注目されている。
例えば、ニッケル製錬では、高温高圧下において耐食性に優れた材料が開発されたこともあり、ニッケル酸化鉱石を硫酸で加圧下に酸浸出する高圧酸浸出（Ｈｉｇｈ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ａｃｉｄ Ｌｅａｃｈ）法に基づく湿式製錬方法が注目されている。
この高圧酸浸出法は、従来の一般的なニッケル酸化鉱石の製錬方法である乾式製錬法と異なり、還元工程、乾燥工程等の乾式工程を含まずエネルギーコスト的に有利であるため、今後も低品位ニッケル酸化鉱石の製錬方法として有力な技術であると見られている。このため、製錬プロセスとしての完成度を上げるため、高温加圧下での浸出工程を中心として、ニッケル及びコバルトの浸出率の向上、浸出液の浄液、操業資材使用量の低減等に関し様々な提案がなされている。
ところで、高温加圧下での浸出を利用するプロセスとしては、例えば、ニッケル、コバルト、マンガン等の有価金属を含有する酸化鉱石から、それらの金属を回収するにあたり、下記工程（ａ）〜（ｃ）からなる酸化鉱石から有価金属を回収する方法（例えば、特許文献１参照）が提案されている。
工程（ａ）：あらかじめスラリー化した酸化鉱石を、工程（ｂ）で得られた加圧酸浸出液により、硫酸酸性下で常圧浸出し、常圧浸出液と常圧浸出残留物を得る。
工程（ｂ）：工程（ａ）で得られた常圧浸出残留物を、高温高圧下の酸化性雰囲気下で硫酸と反応させて加圧酸浸出液を得る。
工程（ｃ）：工程（ａ）で得られた常圧浸出液に中和剤を加えて中和し、次いで硫化アルカリ化合物を添加し、浸出液中のニッケル及びコバルトを硫化物として回収する。
工程（ｂ）：工程（ａ）で得られた常圧浸出残留物を、高温高圧下の酸化性雰囲気下で硫酸と反応させて加圧酸浸出液を得る。
工程（ｃ）：工程（ａ）で得られた常圧浸出液に中和剤を加えて中和し、次いで硫化アルカリ化合物を添加し、浸出液中のニッケル及びコバルトを硫化物として回収する。
この方法では、鉱石スラリーを常圧浸出（工程（ａ））し、次いで常圧浸出残渣を加圧酸浸出（工程（ｂ））する２段浸出を行うことにより、鉱石からのニッケル浸出率を向上させ、同時に加圧酸浸出の浸出液中に含まれる過剰な酸を、常圧浸出残渣に含有されるアルカリ成分によって中和し、中和工程（工程（ｃ））の負荷を低減させるものである。
しかしながら、２段浸出のため、設備点数が増えコストと手間が増加する、及び浸出残渣を洗浄する際発生する多量の薄液の処理にコストを要するという問題点があった。
そこで、これらの問題点を解決するため、高温加圧下での浸出を利用する他のプロセスとして、下記（１）〜（４）からなる工程を含む方法（例えば、特許文献２参照。）が提案されている。
（１）浸出工程：ニッケル酸化鉱石をスラリー化して硫酸を添加し、２２０〜２８０℃の温度で撹拌処理し、浸出スラリーを形成する。
（２）固液分離工程：先の浸出工程で得た浸出スラリーを、多段階のシックナーを用いて洗浄し、ニッケル及びコバルトを含む浸出液と浸出残渣とに分離する。
（３）中和工程：固液分離工程で得た浸出液の酸化を抑制しながら、炭酸カルシウムを用いてｐＨが４以下となるよう調整し、３価の鉄を含有する中和澱物を生成し、中和澱物スラリーとニッケル回収用母液とに分離する。
（４）硫化工程：硫化工程で得たニッケル回収用母液に硫化水素ガスを吹きこみ、ニッケル及びコバルトを含有する硫化物を生成し、貧液と分離する。
（２）固液分離工程：先の浸出工程で得た浸出スラリーを、多段階のシックナーを用いて洗浄し、ニッケル及びコバルトを含む浸出液と浸出残渣とに分離する。
（３）中和工程：固液分離工程で得た浸出液の酸化を抑制しながら、炭酸カルシウムを用いてｐＨが４以下となるよう調整し、３価の鉄を含有する中和澱物を生成し、中和澱物スラリーとニッケル回収用母液とに分離する。
（４）硫化工程：硫化工程で得たニッケル回収用母液に硫化水素ガスを吹きこみ、ニッケル及びコバルトを含有する硫化物を生成し、貧液と分離する。
ここで、特許文献２に開示される技術に基づく実用プラントの概要について、図を用いて説明する。
図２は、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法（特許文献２）に基づく実用プラントの一例における製錬工程図である。
図２は、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法（特許文献２）に基づく実用プラントの一例における製錬工程図である。
図２において、ニッケル酸化鉱石８は、最初に、（１）鉱石処理工程で水と混合され、次いで異物除去及び鉱石粒度調整が行われ、鉱石スラリー９を形成する。
次に、鉱石スラリー９は、（２）浸出工程で、硫酸を用いた高温加圧浸出に付され、浸出スラリー１０が形成される。
形成した浸出スラリー１０は、（３）固液分離工程に付され、多段洗浄された後、ニッケル及びコバルトを含む浸出液１１と浸出残渣スラリー１２に分離される。
次に、鉱石スラリー９は、（２）浸出工程で、硫酸を用いた高温加圧浸出に付され、浸出スラリー１０が形成される。
形成した浸出スラリー１０は、（３）固液分離工程に付され、多段洗浄された後、ニッケル及びコバルトを含む浸出液１１と浸出残渣スラリー１２に分離される。
浸出液１１は、（４）中和工程に付され、３価の鉄水酸化物を含む中和澱物スラリー１３とニッケル回収用の母液（１）１４に分離される。
母液（１）１４は、硫化剤を添加する（５）亜鉛除去工程に付され、硫化亜鉛を含む硫化亜鉛澱物１５とニッケル回収用の母液（２）１６とに分離される。
次に、母液（２）１６は、（６）硫化工程に付され、ニッケル及びコバルトを含む混合硫化物１７とニッケル等が除去された貧液１８に分離される。なお、貧液１８は、（３）固液分離工程における浸出残渣の洗浄水として使用される。
最後に、浸出残渣スラリー１２は、余剰の貧液１８とともに、（７）最終中和工程に付され、中和処理され、最終中和残渣１９は、テーリングダム２０に貯留される。
母液（１）１４は、硫化剤を添加する（５）亜鉛除去工程に付され、硫化亜鉛を含む硫化亜鉛澱物１５とニッケル回収用の母液（２）１６とに分離される。
次に、母液（２）１６は、（６）硫化工程に付され、ニッケル及びコバルトを含む混合硫化物１７とニッケル等が除去された貧液１８に分離される。なお、貧液１８は、（３）固液分離工程における浸出残渣の洗浄水として使用される。
最後に、浸出残渣スラリー１２は、余剰の貧液１８とともに、（７）最終中和工程に付され、中和処理され、最終中和残渣１９は、テーリングダム２０に貯留される。
この方法の特徴としては、固液分離工程で浸出スラリーを多段階で洗浄することにより、中和工程での中和剤消費量と澱物量が削減できること、また浸出残渣の真密度を高めることができるので、固液分離特性を改善することができること、さらに浸出工程を高温加圧浸出のみで行うことでプロセスが簡素化されることなどが挙げられ、特許文献１に提案される方法に対し利点があるとされている。
その上、固液分離工程で用いる洗浄液として貧液を使用すれば、残留する硫酸を利用して浸出残渣に付着したニッケルを浸出させて回収することができ、効果的かつ効率的な水の繰り返し使用を行うことができるとされている。
さらに、中和澱物スラリーを固液分離工程へ送れば、ニッケルのロスを低減することができるので、より有利であるとされている。
さらに、中和澱物スラリーを固液分離工程へ送れば、ニッケルのロスを低減することができるので、より有利であるとされている。
しかしながら、この方法による実用プラントでは、以下の課題がある。
（１）設備の磨耗の抑制
ニッケル酸化鉱石は、スラリーとして各工程間を搬送されるが、設備材料の磨耗が著しく促進され、とりわけ浸出工程における配管、ポンプ等の設備では補修頻度が高く、メンテナンスコストの上昇とプラント稼働率の低下の大きな原因となっている。
（１）設備の磨耗の抑制
ニッケル酸化鉱石は、スラリーとして各工程間を搬送されるが、設備材料の磨耗が著しく促進され、とりわけ浸出工程における配管、ポンプ等の設備では補修頻度が高く、メンテナンスコストの上昇とプラント稼働率の低下の大きな原因となっている。
（２）最終中和残渣量の低減
固液分離工程で得られる浸出残渣は、硫化工程から産出する余剰の貧液と合一され、これに石灰石スラリー又は消石灰スラリーを添加する中和処理により無害化される。
この最終的な中和処理工程（以下、最終中和工程と呼称する場合がある。）から産出される最終中和残渣は、テーリングダムで貯留される。しかしながら、最終中和残渣には、浸出残渣中のヘマタイト、クロマイト等の不純物成分のほか、中和処理により形成される石膏を含有するため資源化できず、テーリングダムの建設及び維持管理のための大きなコスト負担があった。
固液分離工程で得られる浸出残渣は、硫化工程から産出する余剰の貧液と合一され、これに石灰石スラリー又は消石灰スラリーを添加する中和処理により無害化される。
この最終的な中和処理工程（以下、最終中和工程と呼称する場合がある。）から産出される最終中和残渣は、テーリングダムで貯留される。しかしながら、最終中和残渣には、浸出残渣中のヘマタイト、クロマイト等の不純物成分のほか、中和処理により形成される石膏を含有するため資源化できず、テーリングダムの建設及び維持管理のための大きなコスト負担があった。
以上のような状況から、上記高圧酸浸出法に基づく湿式製錬方法を用いた実用プラントでは、上記課題の解決策が求められていた。
さらに、上記課題を、効果的かつ経済的に解決するためには、鉱石又は浸出残渣に含まれる不純物成分を効率的に分離回収することが有効な手段であり、これら不純物成分を資源化して有効活用することも求められていた。
そこで、本出願人は、高圧酸浸出法に基づく湿式製錬工程中に、鉱石スラリーからシリカ鉱物、クロマイト又はケイ苦土鉱から選ばれる少なくとも１種を含む粒子を物理分離、回収する工程、浸出残渣スラリー中のヘマタイト粒子を物理分離、回収する工程を含むニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法を特許文献３に提案しているが、鉱石又は浸出残渣に含まれる不純物成分の効率的な分離回収、および分離回収した、これら不純物成分の資源化に、更なる改善を必要とされてきた。
さらに、上記課題を、効果的かつ経済的に解決するためには、鉱石又は浸出残渣に含まれる不純物成分を効率的に分離回収することが有効な手段であり、これら不純物成分を資源化して有効活用することも求められていた。
そこで、本出願人は、高圧酸浸出法に基づく湿式製錬工程中に、鉱石スラリーからシリカ鉱物、クロマイト又はケイ苦土鉱から選ばれる少なくとも１種を含む粒子を物理分離、回収する工程、浸出残渣スラリー中のヘマタイト粒子を物理分離、回収する工程を含むニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法を特許文献３に提案しているが、鉱石又は浸出残渣に含まれる不純物成分の効率的な分離回収、および分離回収した、これら不純物成分の資源化に、更なる改善を必要とされてきた。
このような状況に鑑み、本発明は、従来技術の問題点に鑑み、鉱石処理工程、浸出工程、固液分離工程、中和工程、亜鉛除去工程、硫化工程及び最終中和工程を含む高圧酸浸出法により、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方法において、該鉱石処理工程から産出する鉱石スラリーによる配管、ポンプ等の設備の磨耗を抑制し、耐久性を向上させること、鉱石スラリーの固形率を上昇させて、該鉱石処理工程の設備を簡便化すること、また、該最終中和工程から産出する最終中和残渣量を低減し、廃棄される浸出残渣、中和澱物等を貯留するテーリングダムの容量の圧縮によりコスト及び環境リスクを抑えることという課題を達成するとともに、資源化して有効活用することができるクロマイトやヘマタイト等の不純物成分を分離回収することができるニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法の提供を目的とするものである。
本発明者らは、上記目的を達成するために、鉱石処理工程、浸出工程、固液分離工程、中和工程、亜鉛除去工程、硫化工程及び最終中和工程を含む高圧酸浸出法により、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方法において、上記課題の解決策について、鋭意研究を重ねた結果、鉱石処理工程から産出する鉱石スラリー中のクロマイトを含む粒子を特定の方法で分離回収する（Ａ）工程、（Ａ）工程後、浸出工程、固液分離工程後、石膏を作らない特定の方法で中和し、回収する（Ｂ）工程の中から選ばれる少なくともひとつの工程を実施したところ、上記課題の解決策として有効であることを見出し、本発明の完成に至ったものである。
すなわち、本発明の第１の発明によれば、採掘した原料鉱石の異物除去及び鉱石粒度調整を行い、鉱石スラリーを形成する鉱石処理工程、鉱石スラリーに硫酸を添加し、高温高圧下で撹拌処理して、浸出残渣と浸出液からなる浸出スラリーを形成する浸出工程、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スラリーを得る固液分離工程、浸出液にアルカリを添加し、３価の鉄を含む中和澱物スラリーとニッケル回収用の母液を形成する中和工程、母液に硫化水素ガスを吹きこみ、硫化亜鉛澱物スラリーとニッケル及びコバルト回収用の母液を形成する亜鉛除去工程、ニッケル及びコバルト回収用の母液に、硫化水素を吹き込み、ニッケル及びコバルトを含む混合硫化物と貧液とを生成する硫化工程、及び浸出残渣スラリーに余剰の貧液を加え、ｐＨを８〜９程度に調整し、最終中和残渣を得る最終中和工程を含む高圧酸浸出法を用いて、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方法において、下記（Ａ）工程と（Ｂ−１）工程と（Ｂ−２）工程を含むことを特徴とするニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法である。
記
（Ａ）工程：前記鉱石処理工程から産出する鉱石スラリー中のクロマイト粒子を、比重分離法を含む回収プロセスにより分離回収する工程。
（Ｂ−１）工程：前記（Ａ）工程を経てＣｒ品位の下がった鉱石スラリーを前記浸出工程、固液分離工程により処理して生成した浸出液の中和工程であって、中和する際にＭｇ系中和剤を用いて中和する工程。
（Ｂ−２）工程：前記（Ａ）工程を経てＣｒ品位の下がった鉱石スラリーを、前記浸出工程、固液分離工程により処理して生成した浸出残渣スラリーの中和工程であって、中和する際にＭｇ系中和剤を用いて中和し、ヘマタイト粒子を回収する工程。
記
（Ａ）工程：前記鉱石処理工程から産出する鉱石スラリー中のクロマイト粒子を、比重分離法を含む回収プロセスにより分離回収する工程。
（Ｂ−１）工程：前記（Ａ）工程を経てＣｒ品位の下がった鉱石スラリーを前記浸出工程、固液分離工程により処理して生成した浸出液の中和工程であって、中和する際にＭｇ系中和剤を用いて中和する工程。
（Ｂ−２）工程：前記（Ａ）工程を経てＣｒ品位の下がった鉱石スラリーを、前記浸出工程、固液分離工程により処理して生成した浸出残渣スラリーの中和工程であって、中和する際にＭｇ系中和剤を用いて中和し、ヘマタイト粒子を回収する工程。
本発明の第２の発明は、第１の発明において前記（Ｂ−２）工程を含まずに前記Ａ工程と前記（Ｂ−１）工程のみを含むことを特徴とするニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法である。
本発明の第３の発明は、第１の発明において前記（Ｂ−１）工程を含まずに前記Ａ工程と前記（Ｂ−２）工程のみを含むことを特徴とするニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法である。
本発明の第４の発明は、第１及び第３の発明における（Ｂ−２）工程において、中和後のｐＨを４〜７とし、その後、Ｍｇ系中和剤以外のアルカリで最終中和を行うことを特徴とするニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法である。
本発明の第５の発明は、第１、第３及び第４の発明における（Ｂ−２）工程において、前記浸出残渣スラリー又はそれを含む中和残渣スラリーをサイクロン分級し、その際、分級された細粒部をヘマタイトの濃縮物として回収することを特徴とするニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法である。
本発明の第６の発明は、第１から第５の発明における前記（Ａ）工程の回収プロセスが、鉱石スラリーにサイクロンによるサイクロン分級を行い、微細な鉄水酸化物粒子を低減させた後、比重分離法を用いてクロマイトの濃縮物として、鉱石スラリー中のクロマイト粒子を鉱石スラリーから回収することを特徴とするニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法である。
本発明の第７の発明は、第６の発明における前記（Ａ）工程の回収プロセスが、鉱石スラリーのスラリー濃度を希釈せずに、サイクロン分級することを特徴とするニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法である。
本発明の第８の発明は、第６及び第７の発明における前記（Ａ）工程の回収プロセスが、サイクロン分級におけるクロマイトのアンダーフローへの採取が不可避的損失を除く全量が行われることを特徴とするニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法である。
本発明の第９の発明は、第１から第８の発明における前記比重分離法が、デンシティ セパレーターを用いる工程、スパイラルコンセントレーターを用いる工程、シェーキングテーブルを用いる工程から選ばれる少なくとも一つの工程を含むことを特徴とするニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法である。
本発明の第１０の発明は、第９の発明におけるスパイラルコンセントレーターに供給されるスラリーのパルプコンテントが、１５〜３５％Ｓｏｌｉｄであることを特徴とするニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法である。
本発明の第１１の発明は、第９の発明におけるデンシティ セパレーターに供給されるＴｅｅｔｅｒ Ｗａｔｅｒ量が、０．５〜７．０［ｍ３・ｈ−１／ｍ２］であることを特徴とするニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法である。
本発明の第１２の発明は、第１から第１１の発明における前記比重分離後に、磁力分離による物理分離に付してマグネタイトを除去し、非磁着物をクロマイト濃縮物として回収することを特徴とするニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法である。
本発明の第１３の発明は、第１から第１２の発明の鉱石処理工程における鉱石粒度調整が、２ｍｍ以下の粒度で篩い分け処理に付すことを特徴とするニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法である。
本発明の第１４の発明は、第１から第１３の発明における濃縮されたクロマイトのＣｒ２Ｏ３品位が４５％以上であることを特徴とするニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法である。
本発明のニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法は、鉱石処理工程、浸出工程、固液分離工程、中和工程、亜鉛除去工程、硫化工程及び最終中和工程を含む高圧酸浸出法により、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方法において、（Ａ）工程と（Ｂ）工程を採用することにより、以下のように上記課題が解決されるので、その工業的価値は極めて大きい。
（Ａ）工程の採用は、鉱石処理工程から産出する鉱石スラリー中のクロマイトを含む粒子を分離回収することにより、鉱石スラリーの輸送時の配管、ポンプ等の設備の磨耗を抑制することができる。
さらに、湿式製錬前にクロマイトを分離するので、浸出残渣量の減少が期待でき、最終中和残渣量を低減することができる。さらに、分離したクロマイトを濃縮できれば、資源として有効活用することも可能である。
さらに、湿式製錬前にクロマイトを分離するので、浸出残渣量の減少が期待でき、最終中和残渣量を低減することができる。さらに、分離したクロマイトを濃縮できれば、資源として有効活用することも可能である。
また、（Ｂ）工程の採用は、固液分離工程から産出する浸出残渣中のヘマタイトを分離回収するので、最終中和工程から産出する最終中和残渣量の低減が図られ、廃棄される浸出残渣、中和澱物等を貯留するテーリングダムの容量の圧縮によるコスト及び環境リスクを抑えることができるとともに、分離回収したヘマタイトを鉄資源として有効活用することも可能である。
本発明のニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法は、鉱石処理工程、浸出工程、固液分離工程、中和工程、亜鉛除去工程、硫化工程及び最終中和工程を含む高圧酸浸出法により、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方法において、下記（Ａ）工程、（Ｂ−１）工程、（Ｂ−２）工程から選ばれる少なくともひとつの工程を含むことを特徴とする。
［工程］
（Ａ）工程
前記鉱石処理工程から産出する鉱石スラリー中のクロマイト粒子を、比重分離法を含む回収プロセスにより分離回収する工程である。
（Ｂ−１）工程
前記（Ａ）工程を経てＣｒ品位の下がった鉱石スラリーを、浸出工程、固液分離工程で処理し、固液分離工程後の浸出液の中和を、Ｍｇ（ＯＨ）２、ＭｇＯなどのＭｇ系中和剤で行うものである。
（Ｂ−２）工程
前記（Ａ）工程を経てＣｒ品位の下がった鉱石スラリーを、浸出工程、固液分離工程で処理し、固液分離工程後の浸出残渣スラリーの中和を、Ｍｇ（ＯＨ）２、ＭｇＯなどのＭｇ系中和剤で行い、ヘマタイト粒子を回収するものである。
（Ａ）工程
前記鉱石処理工程から産出する鉱石スラリー中のクロマイト粒子を、比重分離法を含む回収プロセスにより分離回収する工程である。
（Ｂ−１）工程
前記（Ａ）工程を経てＣｒ品位の下がった鉱石スラリーを、浸出工程、固液分離工程で処理し、固液分離工程後の浸出液の中和を、Ｍｇ（ＯＨ）２、ＭｇＯなどのＭｇ系中和剤で行うものである。
（Ｂ−２）工程
前記（Ａ）工程を経てＣｒ品位の下がった鉱石スラリーを、浸出工程、固液分離工程で処理し、固液分離工程後の浸出残渣スラリーの中和を、Ｍｇ（ＯＨ）２、ＭｇＯなどのＭｇ系中和剤で行い、ヘマタイト粒子を回収するものである。
本発明の方法において、上記（Ａ）工程、（Ｂ−１）工程、（Ｂ−２）工程から選ばれる少なくともひとつの工程を含むことが、課題の解決のために重要である。
（Ａ）工程の採用は、前工程の鉱石処理工程から産出する鉱石スラリー中のクロマイトを含む粒子を分離回収することにより、鉱石スラリーの輸送時の配管、ポンプ等の設備の磨耗を抑制するものである。
（Ａ）工程の採用は、前工程の鉱石処理工程から産出する鉱石スラリー中のクロマイトを含む粒子を分離回収することにより、鉱石スラリーの輸送時の配管、ポンプ等の設備の磨耗を抑制するものである。
すなわち、ニッケル酸化鉱石に一般的に含有される極めて硬度が高いクロマイトを分離することにより、磨耗を抑制するものである。
また、湿式製錬前にクロマイトを鉱石スラリーから予め取り除くことで、浸出残渣量の低減が期待され、最終中和残渣量を減らすこともできる。さらに、分離回収したクロマイトを、十分濃縮することが出来れば、資源として有効活用することも可能である。
また、湿式製錬前にクロマイトを鉱石スラリーから予め取り除くことで、浸出残渣量の低減が期待され、最終中和残渣量を減らすこともできる。さらに、分離回収したクロマイトを、十分濃縮することが出来れば、資源として有効活用することも可能である。
一方、（Ｂ）工程の採用は、固液分離工程から産出する浸出残渣中のヘマタイトを分離回収するので、最終中和工程から産出する最終中和残渣量を低減し、廃棄される浸出残渣、中和澱物等を貯留するテーリングダムの容量の圧縮によるコスト及び環境リスクを抑えることができる。同時に、分離回収したヘマタイトを鉄資源として有効活用することも可能である。
このことは、すなわちニッケル酸化鉱石中の鉄は、浸出工程で高温加水分解されるので、最終中和残渣ではヘマタイトの形態で含有されている。しかしながら、最終中和残渣には、浸出残渣中のクロマイトの他、Ｃａを含む中和剤を用いた中和処理により形成される石膏を含有するため、その鉄品位は３０〜４０質量％台と低く、製鉄原料などとしてそのまま有効利用することは困難である。
なぜなら、最終中和残渣に含まれるイオウ（石膏；硫酸カルシウム）、クロム（クロマイト）等は、銑鉄中への微量成分の分配、鉄鋼製品の品質等に影響する成分であり、これら不純物元素の含有は抑制することが求められるからであった。
なぜなら、最終中和残渣に含まれるイオウ（石膏；硫酸カルシウム）、クロム（クロマイト）等は、銑鉄中への微量成分の分配、鉄鋼製品の品質等に影響する成分であり、これら不純物元素の含有は抑制することが求められるからであった。
対して、本発明ではＭｇ系中和剤で中和するので、溶解度の大きいＭｇＳＯ４が生成し、固体にイオウを固定することが少ないので、イオウ品位の低いヘマタイトを分離回収することが可能となる。
次に、本発明のニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法の概要を、図１を用いて説明する。
図１は、本発明に係るニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法による実施態様の一例を表す製錬工程図である。
図１に示すように、まずニッケル酸化鉱石８は、［１］鉱石処理工程で水と混合され、次いで異物除去及び鉱石粒度調整が行われて鉱石スラリー９を形成する。
その後、この鉱石スラリー９は、新たに設けた（Ａ）工程に付され、クロマイト２３を分離回収する。一方のオートクレーブ供給スラリー２２は、［２］浸出工程に供される。
図１は、本発明に係るニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法による実施態様の一例を表す製錬工程図である。
図１に示すように、まずニッケル酸化鉱石８は、［１］鉱石処理工程で水と混合され、次いで異物除去及び鉱石粒度調整が行われて鉱石スラリー９を形成する。
その後、この鉱石スラリー９は、新たに設けた（Ａ）工程に付され、クロマイト２３を分離回収する。一方のオートクレーブ供給スラリー２２は、［２］浸出工程に供される。
ここで、オートクレーブ供給スラリー２２は、オートクレーブなどを用いてニッケル、コバルト等の有価成分を硫酸で浸出して浸出スラリー１０となる。
形成された浸出スラリー１０は、多段のシックナーなどを用いた［３］固液分離工程に供され、ニッケル及びコバルトを含む浸出液１１と浸出残渣スラリー１２とに分離される。
形成された浸出スラリー１０は、多段のシックナーなどを用いた［３］固液分離工程に供され、ニッケル及びコバルトを含む浸出液１１と浸出残渣スラリー１２とに分離される。
続いて、浸出液１１は、（Ｂ−１）工程に供され、３価の鉄水酸化物を主成分とする（Ｂ−１）工程残渣２６とニッケルを含む母液（１）１４とに分離される。
母液（１）１４は、硫化剤を添加する［５］亜鉛除去工程に付され、硫化亜鉛を含む硫化亜鉛澱物１５とニッケル回収用の母液（２）１６とに分離される。
次いで、母液（２）１６は、硫化剤を添加する［６］硫化工程に付され、ニッケル及びコバルトを含む混合硫化物１７と貧液１８とに分離される。
なお、貧液１８は、［３］固液分離工程における浸出残渣の洗浄水として使用される他に、貧液１８は、最終中和工程に供される場合もある。
母液（１）１４は、硫化剤を添加する［５］亜鉛除去工程に付され、硫化亜鉛を含む硫化亜鉛澱物１５とニッケル回収用の母液（２）１６とに分離される。
次いで、母液（２）１６は、硫化剤を添加する［６］硫化工程に付され、ニッケル及びコバルトを含む混合硫化物１７と貧液１８とに分離される。
なお、貧液１８は、［３］固液分離工程における浸出残渣の洗浄水として使用される他に、貧液１８は、最終中和工程に供される場合もある。
最後に、浸出残渣スラリー１２の一部は、余剰の貧液１８とともに、（Ｂ−２）工程に供され、中和処理され、ヘマタイト２８を分離回収される。
その際、（Ｂ−２）工程後処理液２７と（Ｂ−２）工程に供されなかった浸出残渣スラリー１２は、［７］最終中和工程に供され、ｐＨ８〜９程度に中和される。
得られた最終中和残渣１９は、テーリングダム２０に貯留される。
その際、（Ｂ−２）工程後処理液２７と（Ｂ−２）工程に供されなかった浸出残渣スラリー１２は、［７］最終中和工程に供され、ｐＨ８〜９程度に中和される。
得られた最終中和残渣１９は、テーリングダム２０に貯留される。
以下に、各工程をさらに詳細に説明する。
［１］鉱石処理工程及び（Ａ）工程
鉱石処理工程は、異物除去及び鉱石粒度調整を行い、鉱石スラリーを形成する工程である。
この工程では、ニッケル酸化鉱石を、湿式篩等で篩い分けし、浸出工程で浸出できない異物、ポンプで流送困難な粒度の鉱石等を分離する。
通常、篩分け粒度は、２ｍｍ程度であり、それ以上の粒度の鉱石は、破砕処理される。
破砕−篩分け処理を通過した鉱石によりスラリーが形成され、次いで沈降させて濃縮し、スラリー中の固体濃度（以下、スラリー濃度と称す）を調整したオートクレーブ供給スラリーを調製する。なお、スラリー濃度としては、通常、３０〜４５質量％程度に調整すると良い。
［１］鉱石処理工程及び（Ａ）工程
鉱石処理工程は、異物除去及び鉱石粒度調整を行い、鉱石スラリーを形成する工程である。
この工程では、ニッケル酸化鉱石を、湿式篩等で篩い分けし、浸出工程で浸出できない異物、ポンプで流送困難な粒度の鉱石等を分離する。
通常、篩分け粒度は、２ｍｍ程度であり、それ以上の粒度の鉱石は、破砕処理される。
破砕−篩分け処理を通過した鉱石によりスラリーが形成され、次いで沈降させて濃縮し、スラリー中の固体濃度（以下、スラリー濃度と称す）を調整したオートクレーブ供給スラリーを調製する。なお、スラリー濃度としては、通常、３０〜４５質量％程度に調整すると良い。
本発明の湿式製錬法で処理される原料となるニッケル酸化鉱石は、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。
このラテライト鉱のニッケル含有量は、通常、０．８〜２．５質量％であり、ニッケルは水酸化物、又は含水ケイ苦土（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質量％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価の鉄が含水ケイ苦土鉱物等に含有される。珪酸分は、石英、クリストバライト（無定形シリカ）等のシリカ鉱物及び含水ケイ苦土鉱物に含有されている。
さらに、クロム分の多くは、鉄又はマグネシウムを含むクロマイト鉱物として含有される。また、マグネシア分は、含水ケイ苦土鉱物のほか、未風化で硬度が高いニッケルをほとんど含有しないケイ苦土鉱物に含有される。
このラテライト鉱のニッケル含有量は、通常、０．８〜２．５質量％であり、ニッケルは水酸化物、又は含水ケイ苦土（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質量％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価の鉄が含水ケイ苦土鉱物等に含有される。珪酸分は、石英、クリストバライト（無定形シリカ）等のシリカ鉱物及び含水ケイ苦土鉱物に含有されている。
さらに、クロム分の多くは、鉄又はマグネシウムを含むクロマイト鉱物として含有される。また、マグネシア分は、含水ケイ苦土鉱物のほか、未風化で硬度が高いニッケルをほとんど含有しないケイ苦土鉱物に含有される。
以上のように、ラテライト鉱において、シリカ鉱物、クロマイト鉱物及びケイ苦土鉱物は、ニッケルをほとんど含有していない、いわゆる脈石成分である。
つまり、この鉱石処理工程から産出する鉱石スラリーには、一般的に浸出工程の配管、ポンプ等の設備の磨耗に大きな影響を及ぼすクロマイトが含まれていることになる。
そのため、鉱石処理工程で調製する鉱石スラリーから、クロマイトを事前に鉱石処理工程において分離回収しておくことが望ましい。
つまり、この鉱石処理工程から産出する鉱石スラリーには、一般的に浸出工程の配管、ポンプ等の設備の磨耗に大きな影響を及ぼすクロマイトが含まれていることになる。
そのため、鉱石処理工程で調製する鉱石スラリーから、クロマイトを事前に鉱石処理工程において分離回収しておくことが望ましい。
ここで、鉱石スラリーを構成する鉱石粒子での各成分の分布状態について説明する。
ニッケル酸化鉱石のＥＰＭＡ観察では、クロム含有量の高い部分は、鉄含有量の高い部分とは独立した単独相として存在する比率が高く、かつ２０〜１０００μｍの粒径であるものが多い。
このことは、クロムを含む鉱物は、約２０μｍ以上の粒子に多く含まれており、一方、ニッケル及び鉄を含む鉱物は、約２０μｍ以下の粒子に多く含まれていることを示している。
ニッケル酸化鉱石のＥＰＭＡ観察では、クロム含有量の高い部分は、鉄含有量の高い部分とは独立した単独相として存在する比率が高く、かつ２０〜１０００μｍの粒径であるものが多い。
このことは、クロムを含む鉱物は、約２０μｍ以上の粒子に多く含まれており、一方、ニッケル及び鉄を含む鉱物は、約２０μｍ以下の粒子に多く含まれていることを示している。
したがって、鉱石スラリーからクロマイトを効果的に分離回収するためには、粗大な粒子を除いた後の鉱石をスラリー化し、この鉱石スラリー中のニッケル酸化鉱石を適切な粒度になるように解砕し、適切な分級粒度を設定することが肝要である。
なお、この時の解砕粒度としては、鉱石スラリーを形成する際の本来の目的を考慮して決められるが、約２ｍｍ以下が好ましい。
なお、この時の解砕粒度としては、鉱石スラリーを形成する際の本来の目的を考慮して決められるが、約２ｍｍ以下が好ましい。
表１に、約２ｍｍ以下の粒度に破砕して得た鉱石スラリーの鉱石粒度分布と各粒度区分での各成分の品位の一例を示す。
表１より、７５μｍ以上の粗粒部に、クロム、珪素、マグネシウム等が濃縮されることが分かる。一方、７５μｍ以下の細粒部には鉄が濃縮されることがわかる。
表１より、７５μｍ以上の粗粒部に、クロム、珪素、マグネシウム等が濃縮されることが分かる。一方、７５μｍ以下の細粒部には鉄が濃縮されることがわかる。
次に、（Ａ）工程は、鉱石処理工程から産出する鉱石スラリー中のクロマイトを分離回収する工程である。工程中間物としてシリカ鉱物、又はケイ苦土鉱等の鉱物粒子を分離除去することも可能となる。
なお、（Ａ）工程は、鉱石処理工程内に含めて実施する、或いは鉱石処理工程に続いて実施することもできる。
なお、（Ａ）工程は、鉱石処理工程内に含めて実施する、或いは鉱石処理工程に続いて実施することもできる。
（Ａ）工程の方法としては、特に限定されるものではなく、鉱石スラリーからクロマイトを分離する種々の物理分離手段を用いた方法が適用できるが、この中で、鉱石スラリーを構成する鉱石粒子での各成分の分布状態の解析から、クロマイトを分離回収した後、資源化が容易な、例えば４５質量％Ｃｒ２Ｏ３までクロマイトを濃縮するためには、比重分離法を含む湿式の物理分離法が必須である。
すなわち、表１に示すように、分級で濃縮できる品位には限界があり、分級だけでなく、比重差を利用した分離が必要となる。
すなわち、表１に示すように、分級で濃縮できる品位には限界があり、分級だけでなく、比重差を利用した分離が必要となる。
この分級における分級粒度としては、細粒部のニッケルが含有されるゲーサイトが効率良く分離できれば良く、好ましくは２０〜１５０μｍ、より好ましくは４５〜７５μｍの範囲から選ばれることが好ましい。
すなわち、工業的に実施可能な分級点の下限は、おおむね２０μｍである上、この分級粒度が２０μｍ未満では、粗粒部へのクロマイトの濃縮が不十分であるとともに、浸出工程で用いる鉱石スラリー中のニッケルがロスすることとなる。一方、分級粒度が１５０μｍを超えると、細粒部でシリカ鉱物、クロマイト及びケイ苦土鉱の除去が不十分となってしまう。
すなわち、工業的に実施可能な分級点の下限は、おおむね２０μｍである上、この分級粒度が２０μｍ未満では、粗粒部へのクロマイトの濃縮が不十分であるとともに、浸出工程で用いる鉱石スラリー中のニッケルがロスすることとなる。一方、分級粒度が１５０μｍを超えると、細粒部でシリカ鉱物、クロマイト及びケイ苦土鉱の除去が不十分となってしまう。
また、この分級における手法は、特に限定されるものではないが、高性能で大量処理が可能なサイクロン分級を選択することが望ましい。
一般に、クロマイトの比重はゲーサイト等の水酸化鉄のそれよりも大きいことが知られており、粗大で比重が大きいクロマイトと微細で比重が小さいゲーサイトは、サイクロンにより効率良く分離することが可能である。
一般に、クロマイトの比重はゲーサイト等の水酸化鉄のそれよりも大きいことが知られており、粗大で比重が大きいクロマイトと微細で比重が小さいゲーサイトは、サイクロンにより効率良く分離することが可能である。
そのサイクロンの運転圧力は、分離性能と処理速度を考慮すると０．１〜０．３ＭＰａが望ましい。
サイクロンの形状は、アンダーフローのパルプコンテントが５０ｗｔ％以上となるように形状を調整することが望ましい。
サイクロンの形状は、アンダーフローのパルプコンテントが５０ｗｔ％以上となるように形状を調整することが望ましい。
また、サイクロンに供する鉱石スラリーのパルプコンテントについては、特に限定しないが、１０〜３０ｗｔ％が好ましく、更に好ましくは１５〜２０ｗｔ％が好ましい。
サイクロンの分離としては１０ｗｔ％以下でも可能だが、水を大量に必要とする上、後工程の沈降濃縮にも不利である。また、３０ｗｔ％を超えるとスラリーの粘度が上昇し、分離が困難になる場合がある。
すなわち、鉱石処理工程後のパルプコンテントを上記範囲の１０〜３０ｗｔ％に設定すれば、更に新たに水を供給する必要がなく、希釈のためのタンクも不要になるため、好ましい。
以上のように、パルプコンテント、サイクロン運転圧力、サイクロン形状を最適化することにより、オーバーフローへのクロマイトの分配を、殆どなくすことは可能であり、クロマイト回収の観点から好ましい。
サイクロンの分離としては１０ｗｔ％以下でも可能だが、水を大量に必要とする上、後工程の沈降濃縮にも不利である。また、３０ｗｔ％を超えるとスラリーの粘度が上昇し、分離が困難になる場合がある。
すなわち、鉱石処理工程後のパルプコンテントを上記範囲の１０〜３０ｗｔ％に設定すれば、更に新たに水を供給する必要がなく、希釈のためのタンクも不要になるため、好ましい。
以上のように、パルプコンテント、サイクロン運転圧力、サイクロン形状を最適化することにより、オーバーフローへのクロマイトの分配を、殆どなくすことは可能であり、クロマイト回収の観点から好ましい。
上記サイクロンを用いた分級によりニッケルが含有されるゲーサイトを極力、分離除去した後に、比重分離装置によりクロマイトを更に濃縮する。
使用する比重分離装置は、特に限定されるものではないが、シェーキングテーブル、デンシティ セパレーター、スパイラルコンセントレーターの少なくとも１種を選択することが好ましく、大量処理に適したデンシティ セパレーター、スパイラルコンセントレーターの少なくとも１種を選択することが更に好ましい。
使用する比重分離装置は、特に限定されるものではないが、シェーキングテーブル、デンシティ セパレーター、スパイラルコンセントレーターの少なくとも１種を選択することが好ましく、大量処理に適したデンシティ セパレーター、スパイラルコンセントレーターの少なくとも１種を選択することが更に好ましい。
なお、スパイラルコンセントレーターを用いる場合には、これに供給するスラリーのパルプコンテントは１５ｗｔ％を超えて３５ｗｔ％未満が好ましく、２０ｗｔ％を超えて３０ｗｔ％未満が更に好ましい。
１５ｗｔ％以下であると、分離性能が悪化する場合があり、３５ｗｔ％以上であると、スパイラルコンセントレーターで分離中にクロマイト濃縮側（内側）で粒子の流れが滞留してビルドアップが起こり、分離が十分に行われなくなる場合がある。
１５ｗｔ％以下であると、分離性能が悪化する場合があり、３５ｗｔ％以上であると、スパイラルコンセントレーターで分離中にクロマイト濃縮側（内側）で粒子の流れが滞留してビルドアップが起こり、分離が十分に行われなくなる場合がある。
また、デンシティ セパレーターを用いる場合においては、Ｔｅｅｔｅｒ Ｗａｔｅｒ量を０．５〜７．０［ｍ３・ｈ−１／ｍ２］とすることが望ましい。
０．５未満であると干渉落下の効果が小さくなり、比重分離が効率良く行われない。
一方、７．０より大きいと、クロマイト粒子まで上昇させ、オーバーフロー側に損失する場合がある。この場合、浸出工程に供給されるスラリー中のクロマイトが多くなり、クロマイトの回収のみならず、ヘマタイト中Ｃｒ品位低減の観点からも不利になる。
０．５未満であると干渉落下の効果が小さくなり、比重分離が効率良く行われない。
一方、７．０より大きいと、クロマイト粒子まで上昇させ、オーバーフロー側に損失する場合がある。この場合、浸出工程に供給されるスラリー中のクロマイトが多くなり、クロマイトの回収のみならず、ヘマタイト中Ｃｒ品位低減の観点からも不利になる。
また、この比重分離だけでもクロマイトのＣｒ２Ｏ３品位で４５〜４８ｗｔ％以上までの濃縮が可能であるが、更に濃縮するためには微量に含まれるマグネタイトを分離除去することが望ましい。
マグネタイトの比重はクロマイトの比重に極めて近いので磁気分離を利用する。
磁気分離に際して、その磁界強度は特に限定されるものではなく、ベルトの速度やベルトの厚さ、他装置により異なるが、２００［Ｏｅ］〜２０００［Ｏｅ］の範囲であることが好ましい。
２００［Ｏｅ］未満であると磁界が弱すぎて、マグネタイトの分離除去が不十分な場合がある。一方、２０００［Ｏｅ］を超えるとマグネタイトの除去は問題ないが、クロマイトまで磁着される場合がある。
特に望ましくは、低磁界磁力選鉱機を使用すると良い。
マグネタイトの比重はクロマイトの比重に極めて近いので磁気分離を利用する。
磁気分離に際して、その磁界強度は特に限定されるものではなく、ベルトの速度やベルトの厚さ、他装置により異なるが、２００［Ｏｅ］〜２０００［Ｏｅ］の範囲であることが好ましい。
２００［Ｏｅ］未満であると磁界が弱すぎて、マグネタイトの分離除去が不十分な場合がある。一方、２０００［Ｏｅ］を超えるとマグネタイトの除去は問題ないが、クロマイトまで磁着される場合がある。
特に望ましくは、低磁界磁力選鉱機を使用すると良い。
［２］浸出工程
浸出工程は、鉱石処理工程及び（Ａ）工程を経て得られた鉱石スラリーに硫酸を添加し、２２０〜２８０℃の温度下で撹拌処理して、浸出残渣と浸出液からなる浸出スラリーを形成する工程である。この工程では、主要設備として、プレヒーター、オートクレーブ、及びフラッシュタンクが用いられる。
浸出工程は、鉱石処理工程及び（Ａ）工程を経て得られた鉱石スラリーに硫酸を添加し、２２０〜２８０℃の温度下で撹拌処理して、浸出残渣と浸出液からなる浸出スラリーを形成する工程である。この工程では、主要設備として、プレヒーター、オートクレーブ、及びフラッシュタンクが用いられる。
この浸出工程においては、下記の反応式（１）〜（３）で表される浸出反応と反応式（４）〜（５）で表される高温熱加水分解反応によって、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。
しかしながら、鉄イオンの固定化は、完全には進行しないので得られる浸出スラリーの液部分には、ニッケル、コバルト等のほか、２価と３価の鉄イオンが含まれるのが通常である。
しかしながら、鉄イオンの固定化は、完全には進行しないので得られる浸出スラリーの液部分には、ニッケル、コバルト等のほか、２価と３価の鉄イオンが含まれるのが通常である。
浸出工程における反応温度は、２２０〜２８０℃、好ましくは２４０〜２７０℃である。
すなわち、この温度範囲で反応を行うことにより、鉄はヘマタイトとして固定される。
反応温度が２２０℃未満では、高温熱加水分解反応の速度が遅いため反応溶液中に鉄が溶存して残るので、鉄を除去するための浄液負荷が増加し、ニッケルとの分離が非常に困難となる。一方、温度が２８０℃を超えると、高温熱加水分解反応自体は促進されるものの、高温加圧浸出に用いる容器の材質の選定が難しいだけでなく、温度上昇にかかる蒸気コストが上昇するため不適当である。
すなわち、この温度範囲で反応を行うことにより、鉄はヘマタイトとして固定される。
反応温度が２２０℃未満では、高温熱加水分解反応の速度が遅いため反応溶液中に鉄が溶存して残るので、鉄を除去するための浄液負荷が増加し、ニッケルとの分離が非常に困難となる。一方、温度が２８０℃を超えると、高温熱加水分解反応自体は促進されるものの、高温加圧浸出に用いる容器の材質の選定が難しいだけでなく、温度上昇にかかる蒸気コストが上昇するため不適当である。
浸出工程で用いる硫酸使用量は、特に限定されるものではなく、鉱石中の鉄が浸出され、へマタイトに変化するのに必要な化学当量よりもやや過剰量、例えば、鉱石１トン当り３００〜４００ｋｇが用いられる。特に、鉱石１トン当りの硫酸添加量が４００ｋｇを超えると、硫酸コスト及び後工程での中和剤コストが増加し好ましくない。また、浸出工程生成物から見た硫酸使用量としては、浸出終了時の遊離硫酸の濃度が２５〜５０ｇ／Ｌを目標とし、好ましくは３５〜４５ｇ／Ｌになるような硫酸使用量とする。
以上の条件を満足することによって、浸出残渣の真密度を高め高密度の浸出残渣を安定的に産出し、スラリーの固液分離性を向上させるので、次工程である固液分離工程の設備の簡素化を行うことができる。
すなわち、その濃度が２５ｇ／Ｌ未満では、浸出残渣を含むスラリーを沈降する際に、固形分の沈降濃縮が不完全となり、上澄みに浮遊固形分が残存する。これは、高温熱加水分解の反応速度が遅く、水酸化鉄の脱水が十分に進まず、真密度の低いヘマタイトが形成されることによる。
一方、その濃度が５０ｇ／Ｌを超えると、浸出設備の耐久性を向上させることが必要になり、また酸の中和に必要とされる中和剤の使用量が著しく増加するのでコスト的に不利になる。
すなわち、その濃度が２５ｇ／Ｌ未満では、浸出残渣を含むスラリーを沈降する際に、固形分の沈降濃縮が不完全となり、上澄みに浮遊固形分が残存する。これは、高温熱加水分解の反応速度が遅く、水酸化鉄の脱水が十分に進まず、真密度の低いヘマタイトが形成されることによる。
一方、その濃度が５０ｇ／Ｌを超えると、浸出設備の耐久性を向上させることが必要になり、また酸の中和に必要とされる中和剤の使用量が著しく増加するのでコスト的に不利になる。
［３］固液分離工程
固液分離工程は、前工程の浸出工程で形成された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、浸出残渣を得る工程である。これによって、浸出残渣に付着して廃棄されるニッケル等を浸出液中に回収する。
固液分離工程は、前工程の浸出工程で形成された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、浸出残渣を得る工程である。これによって、浸出残渣に付着して廃棄されるニッケル等を浸出液中に回収する。
［４］中和工程［（Ｂ−１）の工程および（Ｂ−２）の工程］
（４−１）中和工程１［浸出液の処理］
・（Ｂ−１）の工程
この（Ｂ−１）工程は、前工程の固液分離工程で分離された浸出液１１を中和するもので、浸出工程で得られた浸出液１１の酸化を抑制しながら、ｐＨが４以下、好ましくは３．２〜３．８の範囲になるように中和剤（ｐＨ調整剤）を添加し、３価の鉄を含む中和澱物スラリーの（Ｂ−１）工程残渣２６とニッケル回収用の母液（１）１４を形成する工程である。
この工程を用いることによって、浸出工程で用いた過剰の酸の中和を行うとともに、浸出液中に残留する３価の鉄イオンの除去を行うものである。
（４−１）中和工程１［浸出液の処理］
・（Ｂ−１）の工程
この（Ｂ−１）工程は、前工程の固液分離工程で分離された浸出液１１を中和するもので、浸出工程で得られた浸出液１１の酸化を抑制しながら、ｐＨが４以下、好ましくは３．２〜３．８の範囲になるように中和剤（ｐＨ調整剤）を添加し、３価の鉄を含む中和澱物スラリーの（Ｂ−１）工程残渣２６とニッケル回収用の母液（１）１４を形成する工程である。
この工程を用いることによって、浸出工程で用いた過剰の酸の中和を行うとともに、浸出液中に残留する３価の鉄イオンの除去を行うものである。
すなわち、ｐＨが４を超えると、ニッケルの水酸化物の発生が多くなる。
中和剤として、ＣａＣＯ３等のＣａを含むものを使用すると、石膏が生成するが、本工程で発生する中和澱物スラリーの（Ｂ−１）工程残渣２６は、一部を固液分離工程に戻し、繰り返すため、浸出残渣スラリー中への石膏の混入が起こってしまう。
そこで、中和剤にはＣａを含まない、Ｍｇ（ＯＨ）２等のＭｇ系アルカリや、浸出液に溶けてアルカリ性を示すＭｇＯ等のＭｇ系中和剤を使用する。
中和剤として、ＣａＣＯ３等のＣａを含むものを使用すると、石膏が生成するが、本工程で発生する中和澱物スラリーの（Ｂ−１）工程残渣２６は、一部を固液分離工程に戻し、繰り返すため、浸出残渣スラリー中への石膏の混入が起こってしまう。
そこで、中和剤にはＣａを含まない、Ｍｇ（ＯＨ）２等のＭｇ系アルカリや、浸出液に溶けてアルカリ性を示すＭｇＯ等のＭｇ系中和剤を使用する。
［５］亜鉛除去工程
この亜鉛除去工程は、ニッケル及びコバルトを硫化物として分離する工程に先だって、前工程で得られた母液に、硫化水素ガスを吹きこみ、亜鉛を含む硫化物を生成し、硫化亜鉛澱物スラリーと、ニッケル及びコバルト回収用の母液を形成する工程である。
これは硫化反応の際に弱い条件を作り出すことで硫化反応の速度を抑制し、亜鉛と比較して濃度の高い共存するニッケルの共沈を抑制することにより、亜鉛を選択的に除去するものである。
この亜鉛除去工程は、ニッケル及びコバルトを硫化物として分離する工程に先だって、前工程で得られた母液に、硫化水素ガスを吹きこみ、亜鉛を含む硫化物を生成し、硫化亜鉛澱物スラリーと、ニッケル及びコバルト回収用の母液を形成する工程である。
これは硫化反応の際に弱い条件を作り出すことで硫化反応の速度を抑制し、亜鉛と比較して濃度の高い共存するニッケルの共沈を抑制することにより、亜鉛を選択的に除去するものである。
この得られた硫化亜鉛澱物スラリーは、中和工程で得られる中和澱物スラリーと同様に最終中和工程（７）へ送られ処理することができる。
［６］硫化工程
この硫化工程は、脱亜鉛工程で得られたニッケル及びコバルト回収用の母液（２）に、硫化水素を吹き込み、ニッケル及びコバルトを含む混合硫化物１７と貧液１８とを生成する工程である。
ここで、得られた貧液１８は、ｐＨが１〜３程度、硫化されずに含まれる鉄、マグネシウム、マンガン等の不純物のほかに、回収ロスであるニッケル及びコバルトを僅かに含んでいるので、固液分離工程における浸出残渣の洗浄水、及び中和工程で産出する中和残渣の洗浄水として使用される。
この硫化工程は、脱亜鉛工程で得られたニッケル及びコバルト回収用の母液（２）に、硫化水素を吹き込み、ニッケル及びコバルトを含む混合硫化物１７と貧液１８とを生成する工程である。
ここで、得られた貧液１８は、ｐＨが１〜３程度、硫化されずに含まれる鉄、マグネシウム、マンガン等の不純物のほかに、回収ロスであるニッケル及びコバルトを僅かに含んでいるので、固液分離工程における浸出残渣の洗浄水、及び中和工程で産出する中和残渣の洗浄水として使用される。
（４−２）中和工程２［浸出残渣スラリーの処理］
・（Ｂ−２）工程
この（Ｂ−２）工程は、固液分離工程から産出する浸出残渣（浸出残渣スラリー１２）の一部をＭｇ（ＯＨ）２等のＭｇ系アルカリやＭｇＯなどのＭｇ系中和剤で中和し、ヘマタイト粒子を回収する工程である。
（Ｂ−２）工程の方法としては、特に限定されるものではないが、中和剤はＣａ系アルカリは用いない。例えば、中和剤としてＣａＣＯ３を使用した場合、付着硫酸と反応して石膏が生成する。この石膏の溶解度は小さいので固体として析出し、残渣中のイオウ品位を上げてしまう。一方、ＭｇＳＯ４は溶解度が大きいので固体として析出しにくく、イオウの低減に有効である。
従って、中和剤としてはＭｇ系アルカリであるＭｇ（ＯＨ）２ が好ましいが、ＭｇＯ２のようなＭｇ系中和剤であれば良い。
・（Ｂ−２）工程
この（Ｂ−２）工程は、固液分離工程から産出する浸出残渣（浸出残渣スラリー１２）の一部をＭｇ（ＯＨ）２等のＭｇ系アルカリやＭｇＯなどのＭｇ系中和剤で中和し、ヘマタイト粒子を回収する工程である。
（Ｂ−２）工程の方法としては、特に限定されるものではないが、中和剤はＣａ系アルカリは用いない。例えば、中和剤としてＣａＣＯ３を使用した場合、付着硫酸と反応して石膏が生成する。この石膏の溶解度は小さいので固体として析出し、残渣中のイオウ品位を上げてしまう。一方、ＭｇＳＯ４は溶解度が大きいので固体として析出しにくく、イオウの低減に有効である。
従って、中和剤としてはＭｇ系アルカリであるＭｇ（ＯＨ）２ が好ましいが、ＭｇＯ２のようなＭｇ系中和剤であれば良い。
ここで、浸出残渣スラリー１２を構成する鉱石粒子における各成分の分布状態の解析について、説明する。
まず、表２に、約２ｍｍ以下の粒度に解砕して得た鉱石スラリーを浸出した際に得られた浸出残渣の鉱石粒度分布と各粒度区分での各成分の品位の一例を示す。
まず、表２に、約２ｍｍ以下の粒度に解砕して得た鉱石スラリーを浸出した際に得られた浸出残渣の鉱石粒度分布と各粒度区分での各成分の品位の一例を示す。
表２より、７５μｍ以下の細粒部に鉄が濃縮され、この部分では珪素が分離されていることが分かる。なお、浸出残渣の分析は、浸出残渣スラリーを水洗浄して、付着硫酸を除去したものについて行った。
以上の結果より、鉄を高含有量で含む粒子は、クロム、珪素等を高含有量で含む粒子よりも細粒であることを利用し、分級法などの選別手段によって、クロム、珪素等を高含有量で含む粗粒部と分離して系外に払い出し、ヘマタイトを資源として回収することができる。
分級法としては大量処理が可能なサイクロン等による処理が好ましい。
分級法としては大量処理が可能なサイクロン等による処理が好ましい。
［７］最終中和工程
この最終中和工程は、（Ｂ−２）工程で得られる（Ｂ−２）工程後処理液２７、固液分離工程後の浸出残渣スラリー１２のうち、（Ｂ−２）工程では処理しなかったスラリーと、（Ｂ−1）工程残渣２６、或いは、必要に応じて、これに亜鉛除去工程で得られる硫化亜鉛澱物１５をスラリー化したものを加えて、さらに石灰石スラリーと消石灰スラリーを添加し、そのｐＨを８〜９程度に調整することによって、液中の金属イオンを中和澱物として沈殿させ、最終中和残渣１９を得る工程である。なお、得られた最終中和残渣１９は、テーリングダム２０で貯留される。
この最終中和工程は、（Ｂ−２）工程で得られる（Ｂ−２）工程後処理液２７、固液分離工程後の浸出残渣スラリー１２のうち、（Ｂ−２）工程では処理しなかったスラリーと、（Ｂ−1）工程残渣２６、或いは、必要に応じて、これに亜鉛除去工程で得られる硫化亜鉛澱物１５をスラリー化したものを加えて、さらに石灰石スラリーと消石灰スラリーを添加し、そのｐＨを８〜９程度に調整することによって、液中の金属イオンを中和澱物として沈殿させ、最終中和残渣１９を得る工程である。なお、得られた最終中和残渣１９は、テーリングダム２０で貯留される。
以下に、実施例により本発明をさらに説明するが、本発明は、これらの実施例によってなんら限定されるものではない。
実施例では、金属の分析に蛍光Ｘ線分析法、又はＩＣＰ発光分析法を用いて分析を行っている。
実施例では、金属の分析に蛍光Ｘ線分析法、又はＩＣＰ発光分析法を用いて分析を行っている。
（Ａ）工程で使用する分級装置として、ハイドロサイクロン（アタカ大機株式会社製、ＭＤ−９型）を用い、表３に組成を示す鉱石スラリーの分級を行った。
実施例１では、スラリー濃度は１５質量％、スラリーの温度を常温とし、運転圧力を０．２ＭＰａの条件で分級を行った。
鉱石スラリー組成と、ハイドロサイクロンのアンダーフロー組成を、表３に併せて記す。なお、以下の表の単位は質量％とした。
実施例１では、スラリー濃度は１５質量％、スラリーの温度を常温とし、運転圧力を０．２ＭＰａの条件で分級を行った。
鉱石スラリー組成と、ハイドロサイクロンのアンダーフロー組成を、表３に併せて記す。なお、以下の表の単位は質量％とした。
表３から、ハイドロサイクロンにより得られる粗粒部（アンダーフロー）では、Ｃｒ２Ｏ３は、給鉱中の２．９質量％に対し８．１質量％に、ＳｉＯ２は給鉱中の４．１質量％に対し５．５質量％に上昇したが、一方、Ｆｅは、給鉱中の鉄品位５０．８質量％に対し４５．８質量％に低下した。
以上より、鉱石スラリーの分級により、粗粒部にシリカ鉱物、クロマイト濃縮され、分離されていることが分かる。
以上より、鉱石スラリーの分級により、粗粒部にシリカ鉱物、クロマイト濃縮され、分離されていることが分かる。
次に、ハイドロサイクロンのアンダーフロー（スラリー濃度：３３質量％）を、フローテックス デンシティ セパレーター（Ｆｌｏａｔｅｘ（商標） Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｓｅｐａｒａｔｏｒ：Ｏｕｔｏｔｅｃ Ｉｎｃ．製、「Ｔａｎｋｓｉｚｅｒ ＴＳ−Ｌａｂ」、タンク内径２２８．６ｍｍ）に供給した。
その供給速度を５６．７［ｋｇ／Ｈｒ］、スラリーの温度を常温とした。
この時のＴｅｅｔｅｒ Ｗａｔｅｒ量は、５．５［ｍ３・ｈ−１／ｍ２］、Ｓｅｔ Ｐｏｉｎｔ（密度計の設定値）を２１として行った。
デンシティ セパレーターのフィード（ハイドロサイクロンのアンダーフロー）およびデンシティ セパレーターのアンダーフローの組成を表４に記す。
その供給速度を５６．７［ｋｇ／Ｈｒ］、スラリーの温度を常温とした。
この時のＴｅｅｔｅｒ Ｗａｔｅｒ量は、５．５［ｍ３・ｈ−１／ｍ２］、Ｓｅｔ Ｐｏｉｎｔ（密度計の設定値）を２１として行った。
デンシティ セパレーターのフィード（ハイドロサイクロンのアンダーフロー）およびデンシティ セパレーターのアンダーフローの組成を表４に記す。
表４から、デンシティ セパレーターにより得られる粗粒部（ＤＳ−ＵＦ）では、Ｃｒ２Ｏ３は、サイクロン分級時（ＨＣ−ＵＦ）の８．１質量％に対し１６．８質量％に、ＳｉＯ２は５．５質量％に対し６．４質量％に上昇したが、一方、鉄は４５．８質量％に対し、３７．８質量％に低下した。
以上より、デンシティ セパレーター処理により、粗粒部にシリカ鉱物、クロマイト濃縮され、分離されることが分かる。
以上より、デンシティ セパレーター処理により、粗粒部にシリカ鉱物、クロマイト濃縮され、分離されることが分かる。
そのアンダーフロー（ＤＳ−ＵＦ：スラリー濃度５０質量％）を水で希釈してスラリー濃度を２５質量％とし、シェーキングテーブル（Ｓｈａｋｉｎｇ Ｔａｂｌｅ：Ｏｕｔｏｔｅｃ Ｉｎｃ．製、「Ｗｉｌｆｌｅｙ（商標） ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｎｇ ｔａｂｌｅ １３Ａ」）にて処理するテーブル試験を行った。
供給水量は７．５７［リットル／分］とした。
テーブル試験の結果を表５に記す。なお、表内の「−」表記は、未測定の場合を表している。
供給水量は７．５７［リットル／分］とした。
テーブル試験の結果を表５に記す。なお、表内の「−」表記は、未測定の場合を表している。
表５から、シェーキングテーブルにより得られる「Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ」では、Ｃｒ２Ｏ３は、給鉱中の１６．８質量％に対し４３．７質量％に上昇した。一方、Ｍｉｄｄｌｉｎｇでは１５．９質量％、Ｔａｉｌｉｎｇでは１．３質量％、Ｓｌｉｍｅｓでは１．７質量％となった。
この結果からシェーキングテーブル処理により、クロマイトが分離されることが分かる。
この結果からシェーキングテーブル処理により、クロマイトが分離されることが分かる。
テーブル試験で得られた「Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ」を、３０メッシュで篩った後、その篩い下を低磁界磁力選鉱装置（Ｏｕｔｏｔｅｃ Ｉｎｃ．製、「ＭＯＳ（１０）１１１−１５」）に供給し、磁着物（Ｍａｇ）と非磁着物（Ｎｏｎ−ｍａｇ）を得た。
その結果を表６に記す。なお、表内の「−」表記は、未測定の場合を表している。
その結果を表６に記す。なお、表内の「−」表記は、未測定の場合を表している。
表６から、低磁界磁力選鉱により得られるＣｒ２Ｏ３（非磁着物／Ｎｏｎ−ｍａｇ）は、給鉱中の４３．７質量％に対し４８．１質量％に上昇した。一方、Ｆｅは２６．２質量％から２０．８質量％に低下した。
対して、Ｃｒ２Ｏ３（磁着物／Ｍａｇ）のＦｅ品位は３７．８質量％と、Ｆｅ品位が高いことからも、磁力選鉱によりマグネタイトが分離除去され、クロマイトのＣｒ２Ｏ３品位が上昇したことがわかる。
対して、Ｃｒ２Ｏ３（磁着物／Ｍａｇ）のＦｅ品位は３７．８質量％と、Ｆｅ品位が高いことからも、磁力選鉱によりマグネタイトが分離除去され、クロマイトのＣｒ２Ｏ３品位が上昇したことがわかる。
以上の結果から、実施例１で示される本発明の製錬方法では、一般に市販されるクロマイトのＣｒ２Ｏ３品位を上回る濃度まで濃縮が可能であると言える。
分級装置として、ハイドロサイクロン（アタカ大機株式会社製、ＭＤ−９型）を用いて、表７に示す鉱石スラリーの分級を行った。ここで、スラリー濃度を１５質量％、スラリーの温度を常温とし、運転圧力を０．２ＭＰａとした。
鉱石とハイドロサイクロンのアンダーフロー組成を表７に記す。
鉱石とハイドロサイクロンのアンダーフロー組成を表７に記す。
表７から、ハイドロサイクロンにより得られる粗粒部（ＨＣ−ＵＦ）では、Ｃｒ２Ｏ３は、給鉱中の３．４質量％に対し９．２質量％に、ＳｉＯ２は給鉱中の４．４質量％に対し６．０質量％に上昇したが、一方、Ｆｅは、給鉱中の鉄品位５１．５質量％に対し４５．２質量％に低下した。
以上より、鉱石スラリーの分級により、粗粒部にシリカ鉱物、クロマイトが濃縮、分離されることが分かる。
以上より、鉱石スラリーの分級により、粗粒部にシリカ鉱物、クロマイトが濃縮、分離されることが分かる。
次に、ハイドロサイクロンのアンダーフロー（ＨＣ−ＵＦ：スラリー濃度３３質量％）を、デンシティ セパレーター（Ｏｕｔｏｔｅｃ Ｉｎｃ．製、「Ｔａｎｋｓｉｚｅｒ ＴＳ−Ｌａｂ」）に供給した。供給速度は５６．７［ｋｇ／Ｈｒ］とし、スラリーの温度は常温とした。
この時のＴｅｅｔｅｒ Ｗａｔｅｒ量は６．９［ｍ３・ｈ−１／ｍ２］、Ｓｅｔ Ｐｏｉｎｔ（密度計の設定値）は２０とした。
デンシティ セパレーターのフィード（給鉱／装入物：ＨＣ−ＵＦ）およびアンダーフロー（ＤＳ−ＵＦ）、及びオーバーフロー（ＤＳ−ＯＦ）の組成を表８に記す。
この時のＴｅｅｔｅｒ Ｗａｔｅｒ量は６．９［ｍ３・ｈ−１／ｍ２］、Ｓｅｔ Ｐｏｉｎｔ（密度計の設定値）は２０とした。
デンシティ セパレーターのフィード（給鉱／装入物：ＨＣ−ＵＦ）およびアンダーフロー（ＤＳ−ＵＦ）、及びオーバーフロー（ＤＳ−ＯＦ）の組成を表８に記す。
表８から、デンシティ セパレーターにより得られる粗粒部（ＤＳ−ＵＦ）では、Ｃｒ２Ｏ３は、給鉱中の９．２質量％に対し３５．０質量％に上昇したが、一方、鉄は、給鉱中の４５．２質量％に対し２５．７質量％に低下した。
以上より、デンシティ セパレーター処理により、粗粒部にクロマイト濃縮され、分離されることが分かる。
以上より、デンシティ セパレーター処理により、粗粒部にクロマイト濃縮され、分離されることが分かる。
そのアンダーフロー（ＤＳ−ＵＦ：スラリー濃度５０質量％）を水で希釈してスラリー濃度：２５質量％とし、スパイラルコンセントレーター（Ｓｐｉｒａｌ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ：Ｏｕｔｏｔｅｃ Ｉｎｃ．製、「ＭＣ７０００」）にて処理してスパイラル試験を行った。
そのスパイラル試験の結果を表９に記す。
そのスパイラル試験の結果を表９に記す。
表９から、スパイラルコンセントレーターにより得られる「Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ」では、Ｃｒ２Ｏ３は、給鉱中の３５．０質量％に対し４８．８質量％に上昇した。
一方、「Ｍｉｄｄｌｉｎｇ」では４５．０質量％、「Ｔａｉｌｉｎｇ」では１４．１質量％、「Ｓｌｉｍｅｓ」では９．４質量％となった。
以上より、スパイラルコンセントレーター処理により、クロマイトが濃縮分離されることが分かる。
一方、「Ｍｉｄｄｌｉｎｇ」では４５．０質量％、「Ｔａｉｌｉｎｇ」では１４．１質量％、「Ｓｌｉｍｅｓ」では９．４質量％となった。
以上より、スパイラルコンセントレーター処理により、クロマイトが濃縮分離されることが分かる。
このスパイラル試験で得られた「Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ」をスラリー濃度２０％に希釈し、供給速度４５．４［ｋｇ／Ｈｒ］で低磁界磁力選鉱装置（Ｏｕｔｏｔｅｃ Ｉｎｃ．製、「Ｉｎｐｒｏｓｙｓ ｂｅｎｃｈｔｏｐ ＬＩＭＳ」）に供給し、磁着物（Ｍａｇ）と非磁着物（Ｎｏｎ−ｍａｇ）を得た。
その結果を表１０に記す。
その結果を表１０に記す。
表１０から、低磁界磁力選鉱により得られるＣｒ２Ｏ３（非磁着物／Ｎｏｎ−ｍａｇ）は、給鉱中の４８．８質量％に対し５０．０質量％に上昇した。一方、Ｆｅは２１．３質量％から１９．５質量％に低下した。
Ｃｒ２Ｏ３（磁着物／Ｍａｇ）は、そのＦｅ品位が３７．８質量％と高いことからも、磁力選鉱によりマグネタイトが分離除去され、クロマイトのＣｒ２Ｏ３品位が上昇したことがわかる。
これは、一般に市販されているクロマイトのＣｒ２Ｏ３品位を上回る濃度まで濃縮が可能であることを意味している。
Ｃｒ２Ｏ３（磁着物／Ｍａｇ）は、そのＦｅ品位が３７．８質量％と高いことからも、磁力選鉱によりマグネタイトが分離除去され、クロマイトのＣｒ２Ｏ３品位が上昇したことがわかる。
これは、一般に市販されているクロマイトのＣｒ２Ｏ３品位を上回る濃度まで濃縮が可能であることを意味している。
（比較例１）
分級装置として、ハイドロサイクロン（アタカ大樹株式会社製、「ＭＤ−９型」）を用いて、鉱石スラリーの分級を行った。
ここで、スラリー濃度を９．８質量％、スラリーの温度は常温とし、運転圧力０．２２ＭＰａの条件で分級を行った。
分級装置として、ハイドロサイクロン（アタカ大樹株式会社製、「ＭＤ−９型」）を用いて、鉱石スラリーの分級を行った。
ここで、スラリー濃度を９．８質量％、スラリーの温度は常温とし、運転圧力０．２２ＭＰａの条件で分級を行った。
ハイドロサイクロンのアンダーフロー（スラリー濃度；３３質量％）をスラリー濃度４．９質量％まで希釈し、ハイメッシュセパレーター（株式会社気工社製、「ＫＵＣ−６１２Ｓ」）に装入した。
ハイメッシュセパレーターへの供給速度は０．９８［ｍ３／時］、バケットの回転数は０．８ｒｐｍ、バケット長は７５ｍｍ、バケットは４ｍｍ直径の孔が６ｍｍピッチで開いており、開孔率は４０％である。
洗浄水量は６ｍ３／時とした。
鉱石とハイドロサイクロンのアンダーフローの組成、及びハイメッシュセパレーターのアンダーフロー組成を表１１に記す。
ハイメッシュセパレーターへの供給速度は０．９８［ｍ３／時］、バケットの回転数は０．８ｒｐｍ、バケット長は７５ｍｍ、バケットは４ｍｍ直径の孔が６ｍｍピッチで開いており、開孔率は４０％である。
洗浄水量は６ｍ３／時とした。
鉱石とハイドロサイクロンのアンダーフローの組成、及びハイメッシュセパレーターのアンダーフロー組成を表１１に記す。
表１１から明らかなように、鉱石スラリーのＣｒ２Ｏ３品位４．１％からハイドロサイクロン粗粒部（ＨＣ−ＵＦ）で１３．０％、ハイメッシュセパレーター粗粒部（ＨＭＳ−ＵＦ）で１９．１％と濃縮されているが、目的とする市販レベル組成には至らなかった。
この工程の中では、特にハイドロサイクロンによる濃縮には問題は見られなかったが、ハイメッシュセパレーターでの濃縮が不十分であると判定できる。
この工程の中では、特にハイドロサイクロンによる濃縮には問題は見られなかったが、ハイメッシュセパレーターでの濃縮が不十分であると判定できる。
そこで、その原因について以下の調査を行った。
それぞれのアンダーフロー（ＨＣ−ＵＦ、ＨＭＳ−ＵＦ）を７５μｍで篩い、その上下の分析を実施したところ、表１２に示す結果が得られた。
それぞれのアンダーフロー（ＨＣ−ＵＦ、ＨＭＳ−ＵＦ）を７５μｍで篩い、その上下の分析を実施したところ、表１２に示す結果が得られた。
表１２からは、ハイメッシュセパレーターのアンダーフローのＣｒ品位は１４．２％（２０．７％；Ｃｒ２Ｏ３ ）とハイドロサイクロンのアンダーフローの１６．７％（２４．４％；Ｃｒ２Ｏ３ ）よりも低く、比重分離が全くできていないことが明らかになった。
この結果から、ハイメッシュセパレーターはスライム除去の仕事しかしておらず、比重分離の仕事をしていない。
このように市販レベルのＣｒ２Ｏ３品位を持つクロマイトは、比重分離を行わない限り、濃縮できないことがわかる。
この結果から、ハイメッシュセパレーターはスライム除去の仕事しかしておらず、比重分離の仕事をしていない。
このように市販レベルのＣｒ２Ｏ３品位を持つクロマイトは、比重分離を行わない限り、濃縮できないことがわかる。
実施例２のハイドロサイクロンのオーバーフローと、デンシティ セパレーターのオーバーフローを、固体重量７７：１５の割合でオートクレーブに装入し、これに９８％硫酸を添加して、以下の条件で高温加圧硫酸浸出を行い、浸出スラリー１０を作製した。
さらに、作製した浸出スラリーを固液分離工程により浸出液１１と浸出残渣スラリー１２に分離した。
さらに、作製した浸出スラリーを固液分離工程により浸出液１１と浸出残渣スラリー１２に分離した。
［浸出条件］
浸出温度：２４５℃
浸出時間：６０分
最終（浸出終了時の）遊離硫酸濃度：４０［ｇ／Ｌ］
スラリー濃度：３０重量％
オートクレーブ容量：５Ｌ
浸出温度：２４５℃
浸出時間：６０分
最終（浸出終了時の）遊離硫酸濃度：４０［ｇ／Ｌ］
スラリー濃度：３０重量％
オートクレーブ容量：５Ｌ
次に、この浸出残渣スラリー１２中のＣｒ２Ｏ３品位を知るために、浸出残渣スラリー１２に濃度２０質量％の中和剤のＭｇ（ＯＨ）２スラリーを添加し、７０℃で、ｐＨ２．５になるように中和した。
次に、このスラリーを５Ｃ濾紙で固液分離し、さらにＭｇ（ＯＨ）２スラリーをｐＨ６になるまで添加した後、さらに５Ｃ濾紙で固液分離した。
次に、このスラリーを５Ｃ濾紙で固液分離し、さらにＭｇ（ＯＨ）２スラリーをｐＨ６になるまで添加した後、さらに５Ｃ濾紙で固液分離した。
得られた最終中和残渣のＣｒ２Ｏ３品位は２．４％であった。生成するＭｇＳＯ４の溶解度が大きいため、残渣のイオウ品位は０．１３％であった。
（比較例２）
実施例２の鉱石スラリーをハイドロサイクロンと、デンシティ セパレーターで処理することなくオートクレーブに装入し、それ以外は実施例３と同様に処理したところ、得られた最終中和残渣のＣｒ２Ｏ３品位は４．１％であった。
生成するＭｇＳＯ４の溶解度が大きいため、残渣のイオウ品位は０．１３％であった。
実施例２の鉱石スラリーをハイドロサイクロンと、デンシティ セパレーターで処理することなくオートクレーブに装入し、それ以外は実施例３と同様に処理したところ、得られた最終中和残渣のＣｒ２Ｏ３品位は４．１％であった。
生成するＭｇＳＯ４の溶解度が大きいため、残渣のイオウ品位は０．１３％であった。
実施例３と比較例２の比較から明らかなように、先ずハイドロサイクロンで分級し、次に比重分離装置の一つであるデンシティ セパレーターで処理することにより、鉱石スラリー中のクロマイトを分離除去し、残渣中のＣｒ２Ｏ３品位を半減させることができた。
（比較例３）
実施例３と同様にして浸出残渣スラリー１２を作製し、その全量に濃度２５質量％の消石灰スラリーを中和剤として添加し、６０℃で、ｐＨ８．５になるように中和して、金属イオンを澱物として沈殿させ、固液分離により中和残渣と中和後処理液を得た。
この中和残渣をサイクロン分級してヘマタイト２８を分離した。
ヘマタイト２８を分離した残りの中和残渣と中和後処理液を混合した混合液に、濃度２５質量％の消石灰スラリーを添加した後、５Ｃ濾紙での固液分離を繰り返して最終中和残渣を得た。
実施例３と同様にして浸出残渣スラリー１２を作製し、その全量に濃度２５質量％の消石灰スラリーを中和剤として添加し、６０℃で、ｐＨ８．５になるように中和して、金属イオンを澱物として沈殿させ、固液分離により中和残渣と中和後処理液を得た。
この中和残渣をサイクロン分級してヘマタイト２８を分離した。
ヘマタイト２８を分離した残りの中和残渣と中和後処理液を混合した混合液に、濃度２５質量％の消石灰スラリーを添加した後、５Ｃ濾紙での固液分離を繰り返して最終中和残渣を得た。
得られた最終中和残渣のＣｒ２Ｏ３品位は２．３％であった。生成するＣａＳＯ４の溶解度が小さいため、残渣のイオウ品位は５．７２％で、Ｃａ品位は８．４９であった。
以上より明らかなように、本発明のニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法は、ニッケル酸化鉱の湿式製錬分野で利用される高圧浸出に基づく製錬方法として好適である。
８ ニッケル酸化鉱石
９ 鉱石スラリー
１０ 浸出スラリー
１１ 浸出液
１２ 浸出残渣スラリー
１４ 母液（１）
１５ 硫化亜鉛澱物
１６ 母液（２）
１７ Ｎｉ，Ｃｏ混合硫化物
１８ 貧液
１９ 最終中和残渣
２０ テーリングダム
２２ オートクレーブ供給スラリー
２３ クロマイト
２６ （Ｂ−１）工程残渣
２７ （Ｂ−２）工程後処理液
２８ ヘマタイト
９ 鉱石スラリー
１０ 浸出スラリー
１１ 浸出液
１２ 浸出残渣スラリー
１４ 母液（１）
１５ 硫化亜鉛澱物
１６ 母液（２）
１７ Ｎｉ，Ｃｏ混合硫化物
１８ 貧液
１９ 最終中和残渣
２０ テーリングダム
２２ オートクレーブ供給スラリー
２３ クロマイト
２６ （Ｂ−１）工程残渣
２７ （Ｂ−２）工程後処理液
２８ ヘマタイト
Claims (14)
- 採掘した原料鉱石の異物除去及び鉱石粒度調整を行い、鉱石スラリーを形成する鉱石処理工程、前記鉱石スラリーに硫酸を添加し、高温高圧下で撹拌処理して、浸出残渣と浸出液からなる浸出スラリーを形成する浸出工程、前記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スラリーを得る固液分離工程、前記浸出液にアルカリを添加し、３価の鉄を含む中和澱物スラリーとニッケル回収用の母液を形成する中和工程、前記母液に硫化水素ガスを吹きこみ、硫化亜鉛澱物スラリーとニッケル及びコバルト回収用の母液を形成する亜鉛除去工程、前記ニッケル及びコバルト回収用の母液に、硫化水素を吹き込み、ニッケル及びコバルトを含む混合硫化物と貧液とを生成する硫化工程、及び前記浸出残渣スラリーに余剰の前記貧液を加え、ｐＨを８〜９に調整し、最終中和残渣を得る最終中和工程を含む高圧酸浸出法を用いて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方法において、
下記（Ａ）工程と（Ｂ−１）工程と（Ｂ−２）工程を含むことを特徴とするニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法。
記
（Ａ）工程：前記鉱石処理工程から産出する鉱石スラリー中のクロマイト粒子を、比重分離法を含む回収プロセスにより分離回収する工程。
（Ｂ−１）工程：前記（Ａ）工程を経てＣｒ品位の下がった鉱石スラリーを、前記浸出工程、固液分離工程により処理して生成した浸出液の中和工程であって、中和する際にＭｇ系中和剤を用いて中和する工程。
（Ｂ−２）工程：前記（Ａ）工程を経てＣｒ品位の下がった鉱石スラリーを、前記浸出工程、固液分離工程により処理して生成した浸出残渣スラリーの中和工程であって、中和する際にＭｇ系中和剤を用いて中和し、ヘマタイト粒子を回収する工程。 - 前記Ａ工程と前記（Ｂ−１）工程のみを含むことを特徴とする請求項１記載のニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法。
- 前記Ａ工程と前記（Ｂ−２）工程のみを含むことを特徴とする請求項１記載のニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法。
- 前記（Ｂ−２）工程において、中和後のｐＨを４〜７とし、その後、Ｍｇ系中和剤以外のアルカリで最終中和を行うことを特徴とする請求項１又は３に記載のニッケル酸化鉱石の製錬方法。
- 前記（Ｂ−２）工程において、前記浸出残渣スラリー又はそれを含む中和残渣スラリーをサイクロン分級し、その際、分級された細粒部をヘマタイトの濃縮物として回収することを特徴とする請求項１、３、４のいずれか１項に記載のニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法。
- 前記（Ａ）工程の回収プロセスが、前記鉱石スラリーにサイクロンによるサイクロン分級を行い、微細な鉄水酸化物粒子を低減させた後、比重分離法を用いてクロマイトの濃縮物として、前記鉱石スラリー中のクロマイト粒子を前記鉱石スラリーから回収することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法。
- 前記（Ａ）工程の回収プロセスが、前記鉱石スラリーのスラリー濃度を希釈せずに、サイクロン分級することを特徴とする請求項６に記載のニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法。
- 前記（Ａ）工程の回収プロセスが、サイクロン分級におけるクロマイトのアンダーフローへの採取が、不可避的損失を除く全量が行われることを特徴とする請求項６又は７に記載のニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法。
- 前記比重分離法が、デンシティ セパレーターを用いる工程、スパイラルコンセントレーターを用いる工程、シェーキングテーブルを用いる工程から選ばれる少なくとも一つの工程を含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法。
- 前記スパイラルコンセントレーターに供給されるスラリーのパルプコンテントが、１５〜３５％Ｓｏｌｉｄであることを特徴とする請求項９に記載のニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法。
- 前記デンシティ セパレーターに供給されるＴｅｅｔｅｒ Ｗａｔｅｒ量が、０．５〜７．０［ｍ３・ｈ−１／ｍ２］であることを特徴とする請求項９に記載のニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法。
- 前記比重分離後に磁力分離による物理分離に付してマグネタイトを除去し、非磁着物をクロマイト濃縮物として回収することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載のニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法。
- 前記鉱石処理工程における鉱石粒度調整が、２ｍｍ以下の粒度で篩い分け処理に付すことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載のニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法。
- 濃縮されたクロマイトのＣｒ２Ｏ３品位が、４５％以上であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載のニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法。
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