JP5571416B2 - 硫化銅鉱の浸出方法 - Google Patents
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Description
また、特公昭62―34681号(特許文献4)には、かん水からヨウ素を分離回収する方法として、イオン交換樹脂を使用する方法が報告されている。
しかしながら、これらヨウ素除去例で用いられる溶液は、鉄分・銅分などの金属イオンを含む酸性の硫化銅鉱の浸出液とは全く異なっているため、これら方法をそのまま適用することは困難である。また、これらの方法では微生物にとっては毒性の強い塩素系酸化剤を用いることとなり、これら方法をそのまま適用し硫化銅鉱の浸出液からヨウ素を除去することが可能であったとしても、残存する塩素系酸化剤、もしくは塩化物イオンの影響により、ヨウ素除去後の溶液を用いて、微生物により鉄分を効率的に酸化することは困難である。
従って、本発明の課題は、上記のような事情に鑑み、ヨウ化物イオンを用いた浸出において実操業レベルで汎用性ある条件で、微生物を用い効率よく鉄(III)イオンを再生しつつ硫化銅鉱から銅を浸出する方法を提供することにある。
(1) ヨウ化物イオンと、ヨウ化物イオンに対して過剰量の鉄(III)イオンとを含有する硫酸溶液を浸出液として硫化銅鉱から銅を浸出させる方法において、銅浸出工程後に得られる溶液を活性炭処理によりヨウ素を1mg/L未満まで低減させた後、同溶液中の鉄(II)イオン、もしくは新規に添加した鉄(II)イオンを鉄酸化微生物により鉄(III)イオンに酸化させ、同鉄(III)イオンを含む酸性水溶液と分離回収したヨウ素を含む水溶液を混合し、硫化銅鉱の浸出液として利用する、硫化銅鉱の浸出方法。
(2) 銅浸出工程後、活性炭処理前に溶液中のヨウ素成分を陰イオン交換樹脂により分離回収し、
回収したヨウ素含有水溶液と鉄(III)イオンを含む酸性水溶液と混合し、硫化銅鉱の浸出液として利用する上記(1)に記載の方法。
(3)活性炭および鉄酸化微生物を含む反応が流動床式リアクターで行われ、流動床中の活性炭のスラリー濃度が、処理前の溶液中ヨウ素濃度の200倍から1500倍であることを特徴とする上記(1)に記載の方法。
(4)活性炭処理後の鉄(II)イオンの酸化を、鉄酸化微生物としてアシディチオバチルス・フェロオキシダンス(Acidithiobacillus
ferrooxidans)を用いて、大気圧下において実施する上記(1)から(3)の何れかに記載の方法。
(5)銅浸出工程後に得られる溶液の活性炭処理もしくは陰イオン交換樹脂による処理前に、
同溶液中のヨウ化物イオンを分子状ヨウ素に酸化し得るに十分な量の鉄(III)イオンを含むように同溶液を調整したのち、
同溶液を活性炭処理もしくは陰イオン交換樹脂処理する上記(1)から(4)の何れかに記載の方法。
(1)黄銅鉱や硫砒銅鉱を含む硫化銅鉱から銅を常温にて効率よく浸出することができる。
(2)本発明の方法は、浸出液中にヨウ化物イオンと、ヨウ化物イオンと鉄(III)イオンとを含有する硫酸溶液を浸出液として用いる銅の浸出方法において、必要な酸化剤である鉄(III)イオンを鉄酸化微生物を用い産生し、ヨウ素を含有する溶液と混合することによって、硫化銅鉱溶解反応の触媒となるヨウ素(I2)または三ヨウ素イオン(I3 -)が再生されて常に供給される反応系となる。
(3)銅の浸出速度の飛躍的な向上が、低コスト且つ高効率で可能となる。
(4)銅浸出工程後に得られる溶液を陰イオン交換樹脂により分離回収し、回収したヨウ素を含む溶液を浸出液に再利用することで、さらに低コスト・高効率化が可能となる。
(5)また、陰イオン交換樹脂と活性炭を併用することにより、活性炭の使用量を削減でき、低コスト化が可能となる。
銅浸出工程後に得られる溶液を活性炭処理によりヨウ素を1mg/L以下まで低減させた後、同溶液中の鉄(II)イオン、もしくは新規に添加した鉄(II)イオンをAcidithiobacillus ferrooxidansなどの鉄酸化微生物を用いて鉄(III)イオンに酸化させ、同鉄(III)イオンを含む酸性水溶液とヨウ素を含む水溶液を混合し、硫化銅鉱の浸出液として利用することを特徴とする。
加えて、銅浸出工程後、活性炭処理前に溶液中のヨウ素成分を陰イオン交換樹脂を用いて分離回収し、回収したヨウ素を含む水溶液を鉄(III)イオンを含む酸性水溶液と混合し、硫化銅鉱の浸出液として利用することを特徴とする。
また、浸出の温度は特に規定しないが、特に加熱などは必要とせず、常温での浸出が可能である。
2I−+2Fe3+→I2+2Fe2+ (式1)
CuFeS2+I2+2Fe3+→Cu2++3Fe2++2S+2I− (式2)
CuFeS2+4Fe3+→Cu2++5Fe2++2S (式3)
特に鉄酸化微生物を利用する場合、微生物に強い毒性を示さないヨウ化物イオンも産生する鉄(III)イオンのために酸化され、微生物に対して毒性の強いヨウ素(I2)もしくは三ヨウ化物イオン(I3 -)に変換されるため、溶液中のヨウ化物イオン濃度が1ppm以上存在する場合は、銅浸出処理後の溶液中に含まれる鉄(II)イオン、もしくは硫酸第一鉄などとして添加した鉄(II)イオンを、浸出鉄酸化微生物を用いて酸化し鉄(III)イオンを産生させることが困難なことを見出した。
本発明はこのようにヨウ素を含む銅浸出工程後に得られる溶液から鉄酸化微生物に対して強い毒性を示すヨウ素を除去し、鉄酸化微生物による鉄(III)イオンの産生を可能とするものである。
そのため、活性炭以外の疎水性表面を有する固体、例えばコークスや疎水性樹脂などの利用も可能であるが、ヨウ素を1mg/L以下まで除去するには、比表面積が高く、ヨウ素除去能が高い特徴を持つ活性炭が特に優れている。
また活性炭は充填して固定床としてもよく、また流動床として利用してもよい。また、活性炭に吸着したヨウ素は薬液・加熱・燃焼処理などにより回収して再利用することも可能である。また使用した活性炭も薬液・加熱処理により再利用することも可能である。
適用するヨウ素の分離回収方法としては天然カン水からのヨウ素生産に用いられる曝気分離(ブローアウト)法、陰イオン交換樹脂法、溶媒抽出法など利用することが可能である。
この中では陰イオン交換樹脂による処理が特に複雑な前処理や高価な酸化剤の添加が不要なため好ましい。
これら陰イオン交換樹脂からのヨウ素回収には、例えば特許文献(特公昭62―34681)に示すヨウ素含有カン水からのヨウ素回収法に用いる方法などが適用可能である。また、ヨウ素を含む溶液と陰イオン交換樹脂との接触は固定床・流動床、バッチ式・連続式いずれの形式も用いることが可能である。
溶媒抽出工程も含めた本発明のプロセスフローの一例を図1と図2に示す。図1は活性炭のみの例であり、図2は陰イオン交換樹脂と活性炭を併用した際の一例である。プロセスは図1、図2に示すような直列的なフローに限る必要はなく、銅抽出工程もしくはヨウ素回収・鉄酸化工程をバイパスさせて並列的に設置することも可能である。
実際には、ヨウ素の抽出剤への毒性や抽出剤の微生物毒性などの影響を考慮し、最適なプロセスフローを適用すればよい。
Leptosprillum属に属する微生物、Ferroplasma属に属する微生物、もしくはAcidiplasma属に属する微生物などが利用できる。その中でもAcidithiobacillus
ferrooxidansは常温常圧での鉄酸化が可能なため本発明に有効であり、その一例として独立行政法人製品評価技術基盤機構特許微生物寄託センターにNITE BP-780として寄託されているAcidithiobacillus
ferrooxidans FTH6Bが利用できる。
上記Acidithiobacillus
ferrooxidansを利用する場合には、大気圧下、20-40℃の範囲で実施することが望ましい。
溶液中に必要な鉄(III)イオン量としては、特に規定しないが、好ましくは、液中のヨウ化物イオンを分子状ヨウ素に酸化し得る鉄(III)イオン量、すなわち液中のヨウ化物イオンのモル濃度以上、より好ましくはヨウ化物イオンのモル濃度の10倍以上の鉄(III)イオンを含むことが望ましい。
ヨウ化物イオンと、ヨウ化物イオンに対して過剰量の鉄(III)イオンとを含有する硫酸溶液を浸出液として硫化銅鉱から銅を浸出させる方法において、銅浸出工程後に得られる溶液を活性炭処理によりヨウ素を1mg/L未満まで低減させた後、同溶液中の鉄(II)イオン、もしくは新規に添加した鉄(II)イオンを鉄酸化微生物により鉄(III)イオンに酸化させるヨウ素の微生物毒性低減効果を確認した。
対象溶液としてチリ共和国カセロネス産の硫化銅鉱を含む粗鉱に同方法を適用した浸出液後を用いた。
この浸出後液の性状は硫酸酸性pH1.8、鉄イオン(II)0.8/L、鉄イオン(III)1.2g/L、ヨウ素0.045g/Lであった。
微生物処理後の処理液A〜Eについて鉄(II)イオン濃度を二クロム酸カリウムによる酸化還元滴定法で測定し、全鉄イオン濃度をICP−AESで測定した。全鉄イオン濃度と鉄(II)イオン濃度の差を鉄(III)イオン濃度として算出した。鉄(III)イオン濃度の経時変化を図3に示す。結果として活性炭濃度を活性炭処理前液ヨウ素濃度の222倍(活性炭濃度10g/L)ないし1111倍(活性炭濃度50g/L)とした場合に、溶液中のヨウ素が、1mg/L未満となり(表2参照)、ヨウ素の毒性なく、鉄(III)イオン濃度が、微生物処理によって生産された。
この実施例により、ヨウ素含有浸出後液を活性炭処理して溶液中ヨウ素濃度を1mg/L未満にすることで、微生物処理によって鉄(III)イオンの生産が可能となり、この鉄(III)イオンを含む水溶液とヨウ化物イオンを含む水溶液を混合した溶液を硫化銅鉱の浸出に用いれば、硫化銅鉱からの銅の浸出を促進させることが可能となることが示された。
上記浸出後液700mLを1000mL容量のビーカーに分取し、直径3cm高さ30cmのガラス製カラムに三菱化学ダイヤイオンNSA100を20g充填したカラムに通液した。陰イオン交換樹脂通液後の溶液中のヨウ素濃度は8mg/Lであった。
通液後の溶液を、それぞれ以下に示す濃度の活性炭(太平化学産業製ヤシコールMc)を添加し、一時間攪拌し、ろ過を行い活性炭を取り除いた。処理液F〜Kについてのヨウ素濃度をそれぞれICP-MSで測定した。その濃度を表2に示す。
各処理液を温度30℃、大気圧下で緩やかに振とうし鉄酸化微生物による鉄酸化を促した。
微生物処理後の処理液F〜Kについて鉄(II)イオン濃度を二クロム酸カリウムによる酸化還元滴定法で測定し、全鉄イオン濃度をICP−AESで測定した。全鉄イオン濃度と鉄(II)イオン濃度の差を鉄(III)イオン濃度として算出した。鉄(III)イオン濃度の経時変化を図4に示す。
本実施例により、浸出後液を陰イオン交換樹脂でヨウ素を回収したのち、活性炭濃度として2.5g/L以上の濃度の活性炭(活性炭処理前の溶液中ヨウ素濃度に対して313倍以上)で処理することで、ヨウ素濃度を1mg/L未満(表2参照)に低減し、処理後液を用いて鉄酸化微生物を用いて溶液中の鉄(II)イオンをヨウ素の毒性なく鉄(III)イオンに酸化することができることがわかる。
また(実施例1)と比較すると、陰イオン交換樹脂を併用することでヨウ素濃度を1mg/L未満に低減する為に必要な活性炭濃度が10g/Lから2.5g/Lへと4分の1に削減できることがわかる。
微生物処理後の鉄(III)イオンを含む溶液と、ヨウ化物イオンを含む水溶液を混合させた溶液を硫化銅鉱の浸出に用いれば、硫化銅鉱からの銅の浸出を促進させることが可能となる。
Claims (7)
- ヨウ化物イオンと、ヨウ化物イオンに対して過剰量の鉄(III)イオンとを含有する硫酸溶液を浸出液として硫化銅鉱から銅を浸出させる銅浸出工程、
銅浸出工程後の溶液から銅を回収する銅回収工程、
銅を回収後の溶液中の鉄(II)イオンを鉄酸化微生物により鉄(III)イオンに酸化する鉄イオン酸化工程、
銅浸出工程後に得られる溶液を、前記鉄イオン酸化工程を行う前であって、銅回収工程の前あるいは後に、活性炭処理によりヨウ素を1mg/L未満まで低減させる活性炭処理工程、および
前記鉄イオン酸化工程で得られる鉄(III)イオンを含む酸性水溶液とヨウ素を含む水溶液とを混合する混合工程
を備え、
前記混合工程で得られる混合物を、前記銅浸出工程にて硫化銅鉱の浸出液として利用することを特徴とする、硫化銅鉱の浸出方法。 - 前記活性炭処理工程では、活性炭処理が流動床式で行われ、流動床中の活性炭濃度が、活性炭処理前の溶液中ヨウ素濃度の200倍から1200倍であることを特徴とする、請求項1に記載の硫化銅鉱の浸出方法。
- 前記鉄イオン酸化工程では、鉄(II)イオンの酸化処理を、鉄酸化微生物としてアシディチオバチルス・フェロオキシダンス(Acidithiobacillus ferrooxidans)を用い、大気圧下において実施することを特徴とする、請求項1または2に記載の方法。
- 前記活性炭処理工程に際して、陰イオン交換処理により、銅浸出工程後に得られる溶液からヨウ素を事前に除去しておくことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記活性炭処理工程に際して、銅の浸出後に得られる溶液中のヨウ化物イオンを分子状ヨウ素に酸化し得るに十分な量の鉄(III)イオンを含むように同溶液を事前に調整することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記活性炭処理工程に際して、陰イオン交換処理の前または後に、銅の浸出後に得られる溶液中のヨウ化物イオンを分子状ヨウ素に酸化し得るに十分な量の鉄(III)イオンを含むように同溶液を事前に調整することを特徴とする請求項4に記載の方法。
- 前記陰イオン交換樹脂による処理を実施する前に、銅の浸出後に得られる溶液中のヨウ化物イオンを分子状ヨウ素に酸化し得るに十分な量の鉄(III)イオンを含むように同溶液を調整することを特徴とする請求項4に記載の方法。
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