JP5606935B2 - 硫化銅鉱からの銅の浸出方法 - Google Patents

Description

本発明は、硫化銅鉱からの銅の浸出方法に関する。具体的には、本発明は、硫化銅鉱、特には黄銅鉱等の鉱酸に難溶性の鉱種を含有する硫化銅鉱を堆積し、頂部から酸を供給することによって浸出する積層体浸出において、操業コスト及び環境負荷を良好に低減する銅の浸出方法に関する。

銅の湿式製錬法において、鉱酸に難溶性を示す黄銅鉱等の硫化銅鉱から銅を浸出により回収するために、ヨウ素またはヨウ化物イオンと鉄（III）イオンとを浸出液に添加すると、銅の浸出が著しく促進されることが知られている（特許文献１）。

一方、銅の浸出工程において、使用する浸出液の経路のみが浸出されるチャネリング現象という問題がある。これに対し、浸出液に単体ヨウ素を含ませると、単体ヨウ素の揮散し易い性質がゆえ、ヒープリーチングやダンプリーチングといった積層体浸出においては広く拡散する。このため、チャネリング現象の発生が良好に抑制され、当該現象への対策を別途講じる必要がなくなり効率の良い浸出を行うことができる。従って、特に積層体浸出にこの単体ヨウ素を用いると効果が著しい（平成２１年８月２４日付け出願の特願２００９−１９３１９７号）。

特開２０１０-０２４５１１号

浸出液のヨウ素は、その濃度が高いほど銅浸出速度が上昇するが、その場合、積層体表面からの揮散による逸損が生じてヨウ素の使用量が増え、操業コストを押し上げると同時に環境負荷も増大するという問題がある。

また、ヒープリーチングを行う場合、一般に浸出液の供給手段としてゴム製またはプラスチック製のチューブを用いるが、単体ヨウ素はその疎水的性質により、材質により程度は異なるが、チューブに吸着・浸透する。ここで用いられるチューブの長さは、一般に数百メートルで、さらに浸出期間は数年に及ぶため、チューブ内部に吸着・蓄積する疎水性の単体ヨウ素の量は無視できず、チューブの劣化とヨウ素の逸損を引き起こす。しかも単体ヨウ素は、チューブ内部の表面ばかりでなく深層にまで浸透してチューブの劣化を引き起こす。

従ってヨウ素を添加した硫化銅鉱の浸出では、ヨウ素の揮発や吸着による逸損を避け、さらに浸出液供給用チューブの劣化を防ぐため、適正な手段でヨウ素と最終的な電子受容体となる鉄（III）イオンとを供給する必要がある。

そこで、本発明は、操業コスト及び環境負荷を良好に低減する硫化銅鉱からの銅の浸出方法を提供することを課題とする。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、黄銅鉱等を含有する硫化銅鉱から積層体浸出法を用いた湿式製錬により銅を回収するに際して、鉄（III）イオンを含有する浸出液と、ヨウ化物イオンを含有する浸出液とを、それぞれ供給する前に混合させるのではなく、それぞれ互いに異なる経路から硫化銅鉱を含む鉱石の積層体へ供給することで、ヨウ素の揮発や吸着による逸損を避け、なおかつ浸出液供給用チューブの劣化を防ぐことができることを見出した。

以上の知見を基礎として完成した本発明は一側面において、鉄（III）イオンを含有する第１の浸出液と、ヨウ化物イオンを含有する第２の浸出液とを、互いに異なる経路から硫化銅鉱を含む鉱石の積層体へ供給することで、積層体浸出法により銅を浸出させる硫化銅鉱からの銅の浸出方法である。

本発明の硫化銅鉱からの銅の浸出方法は一実施形態において、前記硫化銅鉱を含む鉱石が黄銅鉱を主成分とする。

本発明によれば、操業コスト及び環境負荷を良好に低減する硫化銅鉱からの銅の浸出方法を提供することができる。

実施例１の浸出方法のフロー図である。 実施例１の浸出カラム及び浸出カラムに浸出液を供給する樹脂製チューブの外観写真である。 比較例１に係る浸出方法のフロー図である。 比較例１の浸出カラム及び浸出カラムに浸出液を供給する樹脂製チューブの外観写真である。 実施例１及び比較例１のヨウ素回収率の測定結果である。 実施例１及び比較例１の銅浸出率の測定結果である。

以下に、本発明に係る硫化銅鉱からの銅の浸出方法の実施形態を説明する。

本発明の浸出方法の対象鉱としては、硫化銅鉱を含む鉱石であれば特に限定されないが、通常の方法では銅の浸出が困難な黄銅鉱を主体とする硫化銅鉱を含む鉱石が好ましい。また、黄銅鉱を主体とする硫化銅鉱を含む鉱石のみならず、黄銅鉱を一部に含有する多種硫化銅鉱を含む鉱石であってもよく、黄銅鉱の含有量は特に限定されない。さらに、硫化銅鉱と酸化銅鉱の混合鉱であってもよい。

本発明の浸出方法は、積層体浸出法のうち、硫酸溶液を浸出液とする銅の湿式製錬であれば、ヒープリーチング、ダンプリーチングのいずれの浸出形態にも用いることができる。また、浸出は常温で行い、特に蒸気等による加熱等は必要としない。

本発明の浸出方法の対象鉱である硫化銅鉱のうち、黄銅鉱の溶解・浸出は、下記式１〜２に示す一連のヨウ素による触媒反応によって進行すると考えられる。

２Ｉ^-＋２Ｆｅ³⁺ → Ｉ₂＋２Ｆｅ²⁺ （式１）

ＣｕＦｅＳ₂＋Ｉ₂＋２Ｆｅ³⁺ → Ｃｕ²⁺＋３Ｆｅ²⁺＋２Ｓ＋２Ｉ^- （式２）

まず、式１の反応において、浸出液に添加したヨウ化物イオンから解離したヨウ化物イオン（Ｉ^-）が鉄（III）イオン（Ｆｅ³⁺）により酸化されて触媒であるヨウ素（Ｉ₂）が生成する。

続いて、式２の反応では、黄銅鉱が式１の反応で生じたヨウ素（Ｉ₂）と鉄（III）イオン（Ｆｅ³⁺）とにより酸化されて銅イオン（Ｃｕ²⁺）が生成する。

式１〜２に示す通り、硫化銅鉱からの銅の浸出はヨウ素（Ｉ₂）を触媒とする鉄（III）イオン（Ｆｅ³⁺）による酸化反応により行われるが、ヨウ素は水に対する溶解度が低い。このため、浸出液中で容易にヨウ化物イオン（Ｉ^-）に解離するヨウ化物を浸出液に添加して第２の浸出液を調整する。ここで、ヨウ化物としては、水に可溶でヨウ化物イオンを発生するものであれば特に制限されず、例えば、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム、ヨウ化アンモニウム、ヨウ化水素等を用いることができる。また、ヨウ素は浸出後液から回収して再利用してもよい。

一連の反応式で最終的な電子受容体は鉄（III）イオン（Ｆｅ³⁺）であり、また、触媒サイクルの一部であるヨウ化物イオンからの単体ヨウ素の発生のためにもＦｅ³⁺溶液（第１の浸出液）の供給が必要となる。鉄（III）イオン（Ｆｅ³⁺）の供給源は特に限定されず、硫酸鉄（III）若しくは塩化鉄（III）、又は、硫酸鉄（II）溶液の鉄（II）イオンを酸化して得られたもの等を用いることができる。

本発明の硫化銅鉱からの銅の浸出方法は、上述した、鉄（III）イオンを含有する第１の浸出液と、ヨウ化物イオンを含有する第２の浸出液とを、互いに異なる経路から硫化銅鉱を含む鉱石の積層体へ供給することで、積層体浸出法により銅を浸出させることを特徴とする。それぞれの浸出液の供給形態は特に限定されず、例えば、硫化銅鉱を含む鉱石の積層体の頂部へ、鉄（III）イオンを含有する第１の浸出液が設けられた第１の浸出液槽から第１のチューブを通して第１の浸出液を供給すると同時に、ヨウ化物イオンを含有する第２の浸出液が設けられた第２の浸出液槽から第２のチューブを通して第２の浸出液を供給し、第１及び第２の浸出液を積層体内部で混合させる。

このような構成によれば、鉄（III）イオンを含有する第１の浸出液と、ヨウ化物イオンを含有する第２の浸出液とが、硫化銅鉱を含む鉱石の積層体へ供給される前に混合されない。このため、浸出液が積層体へ供給される前に、浸出液中でのヨウ素（Ｉ₂）の生成が回避される。従って、積層体表面からのヨウ素の揮散による逸損を抑制するため、操業コスト及び環境負荷を良好に低減することができる。さらに、浸出液を積層体へ供給するチューブ内に単体ヨウ素が吸着・蓄積することを抑制できるため、浸出液を供給するチューブの劣化及びヨウ素の損失を良好に抑制することができる。

以下、本発明の実施例を説明するが、実施例は例示目的であって発明が限定されることを意図しない。

（実施例１）
対象物の銅鉱石として、黄銅鉱を５０ｍａｓｓ％程度含有するチリ国産の粗鉱を用いた。粗鉱品位はＣｕ：０．５２ｍａｓｓ％、Ｆｅ：１．５ｍａｓｓ％、Ｓ：０．８６ｍａｓｓ％であった。
上記粗鉱１２ｋｇを、直径１０ｃｍで、底部を目皿及び濾布で封止した塩化ビニル製の透明筒に充填し、浸出試験に供するカラム（積層体）とした。
硫酸第二鉄を使用してＦｅ³⁺を５ｇ／Ｌ含むｐＨ１．５の浸出液と、ヨウ化カリウム２６０ｍｇ／Ｌ含有する硫酸でｐＨ１．８に調整した浸出液とを用意した。続いて、図１及び２に示すように、別々のポンプを用いて樹脂製チューブによってそれぞれの浸出液を浸出カラムの頂部から一日１Ｌ供給した。

（比較例１）
対象物の銅鉱石は実施例１と同様に、黄銅鉱を５０ｍａｓｓ％程度含有するチリ国産の粗鉱を用いた。粗鉱品位はＣｕ：０．５２ｍａｓｓ％、Ｆｅ：１．５ｍａｓｓ％、Ｓ：０．８６ｍａｓｓ％であった。
上記粗鉱１２ｋｇを、直径１０ｃｍで、底部を目皿及び濾布で封止した塩化ビニル製の透明筒に充填し、浸出試験に供するカラム（積層体）とした。
硫酸第二鉄を使用してＦｅ³⁺を２．５ｇ／Ｌ及びヨウ化カリウム１３０ｍｇ／Ｌ含み、硫酸でｐＨ１．８に調整した浸出液を用意した。すなわち、比較例１では、鉄（III）イオンを含有する浸出液と、ヨウ化物イオンを含有する浸出液とを分けずに、浸出カラムへ供給する前に両者を混合した。続いて、図３及び４に示すように、ポンプを用いて一本の樹脂製チューブによって浸出液を浸出カラムの頂部から一日２Ｌ供給した。

実施例１及び比較例１において、浸出液に含まれるヨウ素を、亜鉛で還元した後にイオン電極法で測定した。
また、浸出液に含まれる銅の濃度を、ＩＣＰ発光分光装置で測定した。
さらに、浸出後液の液量も測定してヨウ素濃度と銅濃度とをそれぞれ浸出率と回収率に換算した。

実施例１及び比較例１の両試験結果であるヨウ素回収率を図５に、また、銅浸出率を図６に示す。
図５から、鉄（III）イオンを含有する浸出液と、ヨウ化物イオンを含有する浸出液とを別ラインで浸出カラムに供給した実施例１は、それらを供給する前に事前に混合していた比較例１に比べて、ヨウ素の回収率が極めて良好であることが確認された。具体的には、実施例１では浸出液の供給開始から５２日目までの平均ヨウ素回収率が６３％であるのに対し、比較例１では平均で４８％であった。
また、比較例１では、図４に示すように浸出液を供給する樹脂製チューブにヨウ素が吸着・沈着して、チューブが赤黒色を呈した。これに対し、実施例１ではチューブにこのような着色が見られなかった。
また、図６によれば、銅の浸出挙動については、実施例１及び比較例１に大きな差は見られなかった。

Claims (2)

1. 鉄（III）イオンを含有する第１の浸出液と、ヨウ化物イオンを含有する第２の浸出液とを、互いに異なる経路から硫化銅鉱を含む鉱石の積層体へ供給することで、積層体浸出法により銅を浸出させる硫化銅鉱からの銅の浸出方法。
2. 前記硫化銅鉱を含む鉱石が黄銅鉱を主成分とする請求項１に記載の硫化銅鉱からの銅の浸出方法。