JP5637297B1

JP5637297B1 - 中和処理方法

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Publication number: JP5637297B1
Application number: JP2013249901A
Authority: JP
Inventors: 西川　勲; 勲西川; 浩隆樋口
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2013-12-03
Filing date: 2013-12-03
Publication date: 2014-12-10
Anticipated expiration: 2033-12-03
Also published as: JP2015105433A

Abstract

【課題】ニッケル及びコバルトと、鉄、マグネシウム、マンガンの何れか１つ以上を少なくとも含む不純物金属とを含有する硫酸水溶液からニッケル及びコバルトの硫化物を形成する処理工程から発生する貧液の中和処理に際し、高コストな高アルカリ性の中和剤の使用量を低減させて、効率的な中和処理を行うことができる中和処理方法を提供する。【解決手段】貧液に対して第１の中和剤として水酸化マグネシウムスラリーを用い、ｐＨ５．０〜６．０の範囲を終点として中和処理を行う第１の中和処理工程Ｓ１１と、第１の中和処理工程Ｓ１１で得られた溶液に、第２の中和剤として炭酸ナトリウム溶液を用いて中和処理を施し、貧液中に残留した金属を含む沈殿物とその金属イオンが除去された中和終液とを得る第２の中和処理工程Ｓ１２とを有する。【選択図】図２

Description

本発明は、中和処理方法に関し、より詳しくは、ニッケル及びコバルトと不純物金属元素とを含む硫酸水溶液に硫化水素ガスを吹き込み、ニッケル及びコバルトを含む硫化物を形成する硫化処理から得られる貧液中の残留不純物金属イオンを中和除去する中和処理方法に関する。

近年、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法として、硫酸を用いた高温加圧酸浸出法（High Pressure Acid Leach）が注目されている。この方法は、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は異なり、還元及び乾燥工程等の乾式工程を含まず、一貫した湿式工程からなるので、エネルギー的及びコスト的に有利となる。また、ニッケル品位を５０重量％程度まで向上させたニッケルを含む硫化物（以下、「ニッケル硫化物」ともいう。）を得ることができるという利点を有している。このニッケル硫化物は、ニッケル酸化鉱石を浸出して得られた浸出液を浄液した後に、硫化工程において硫化水素ガスを吹き込み硫化反応を生じさせることにより沈殿生成される（例えば、特許文献１参照。）。

ところで、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法の硫化工程においては、上述のように、ニッケルを主として含有する硫酸水溶液に硫化水素ガスを吹き込む硫化処理を施すことによって、ニッケル等を含む硫化物とニッケル濃度を低水準で安定させた貧液とが得られる。

硫化工程で得られた貧液は、硫化されずに残留した鉄、マグネシウム、マンガン等の不純物を含み、ｐＨの低い溶液である。したがって、この貧液を排出するにあたっては、残留金属イオンを除去する中和処理を施すことが必要となる。

従来、この貧液を中和する方法としては、主として、１種類の中和剤を用いて中和する方法が用いられていた。この方法では、中和に必要なｐＨを達成するために、高アルカリ性の中和剤を用いることが必要であった。高アルカリ性の中和剤は、コスト面で不利であるため、工業的には、例えば消石灰スラリーが用いられることが多い。

しかしながら、このような高アルカリ性の中和剤は、一般的にフレキシブルコンテナ等に梱包され、その使用量が多くなる場合には煩雑な前処理と前処理設備が必要となる。また、他の中和剤と比較してコストの面で有利な消石灰スラリー等の中和剤であっても、硫化工程からの貧液の発生量が多くなって中和剤の使用量が膨大となる場合には、仕上がりコストへの影響度が大きいという問題があった。

特開２００５−３５０７６６号公報

本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、ニッケル及びコバルトと、不純物金属元素とを含む硫酸水溶液からニッケル及びコバルトの硫化物を形成する処理工程から発生する貧液の中和処理に際し、高コストな高アルカリ性の中和剤の使用量を低減させて、効率的な中和処理を行うことができる中和処理方法を提供する。

本発明者らは、上述した目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、貧液中の不純物金属元素の中和除去処理において、例えば炭酸ナトリウム溶液等の使用する中和剤の一部を安価な水酸化マグネシウムスラリーに代替し、その２種類の中和剤を用いて、終点ｐＨを調整した段階的な中和処理を行うことによって、高コストな中和剤の使用量を低減できることを見出し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明に係る中和処理方法は、ニッケル及びコバルトと、鉄、マグネシウム、マンガンの何れか１つ以上を少なくとも含む不純物金属とを含有する硫酸水溶液に硫化水素ガスを吹き込み、ニッケル及びコバルトを含む硫化物を形成する硫化処理から得られる貧液中に残留した金属イオンを中和除去する中和処理方法であって、上記貧液に対して、第１の中和剤として水酸化マグネシウムスラリーを用い、ｐＨ５．０〜６．０の範囲を終点として中和処理を行う第１の中和処理工程と、第１の中和処理工程で得られた溶液に、第２の中和剤として炭酸ナトリウム溶液を用いて中和処理を施し、上記貧液中に残留した金属を含む沈殿物と該金属イオンが除去された中和終液とを得る第２の中和処理工程とを有することを特徴とする。

また、上記第１の中和工程における終点のｐＨを５．４〜５．８の範囲とすることが好ましい。

また、上記第２の中和工程では、ｐＨ７．５〜９．５の範囲を終点として中和処理を行うことが好ましい。

また、上記硫酸水溶液は、ニッケル酸化鉱石からニッケルを回収する高温加圧浸出に基づく湿式製錬方法において、浸出工程、固液分離工程、及び中和工程を経て回収されるニッケル及びコバルトと、鉄、マグネシウム、マンガンの何れか１つ以上を少なくとも含む不純物金属とを含有する硫酸水溶液からなる母液とすることができる。

本発明によれば、高コストな高アルカリ性の中和剤の使用量を低減させることができ、効率的に貧液中の不純物金属元素を中和除去する中和処理を行うことができる。

ニッケル酸化鉱石の高温加圧酸浸出法による湿式製錬方法の工程図である。本発明に係る中和処理方法の工程図である。

以下、本発明に係る中和処理方法について、図面を参照しながら以下の順序で詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で適宜変更することができる。
１．本発明の概要
２．ニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法
３．中和処理方法
３−１．第１の中和処理工程
３−２．第２の中和処理工程
４．実施例

≪１．本発明の概要≫
本発明に係る中和処理方法は、ニッケル及びコバルトと、鉄、マグネシウム、マンガンの何れか１つ以上を少なくとも含む不純物金属とを含有する硫酸水溶液に硫化水素ガスを吹き込み、ニッケル及びコバルトを含む硫化物を形成する硫化処理から得られる貧液中の残留不純物金属イオンを中和除去するものである。

具体的に、この中和処理方法は、上述した貧液に対して、第１の中和剤として水酸化マグネシウムスラリーを用い、ｐＨ５．０〜６．０の範囲を終点として中和処理を行う第１の中和処理工程と、第１の中和処理工程で得られた溶液に、第２の中和剤として炭酸ナトリウム溶液を用いて中和処理を行い、貧液中に残留した金属を含む沈殿物とその金属イオンが除去された中和終液とを得る第２の中和処理工程とを有する。

このように、本発明に係る中和処理方法は、２種類の中和剤を用いて、所定のｐＨ範囲を終点とした段階的な中和処理を行うことが重要となる。そして、その２種類の中和剤のうちの１種を安価な中和剤である水酸化マグネシウムスラリーとし、水酸化マグネシウムスラリーを用いて第１段階目の中和処理を行う。

このような中和処理方法によれば、先ず第１の中和処理として安価な水酸化マグネシウムスラリーを用いて所定のｐＨ範囲を終点とする中和処理を行っているので、従来より用いられている消石灰スラリー等の高アルカリ性の中和剤の使用量を効果的に低減させることができ、不純物金属イオンを効率的に中和除去することができる。これにより、処理すべき貧液量が増加した場合であっても、処理コストの過剰な増大を防ぐことができ効率的な処理を行うことができる。

≪２．ニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法≫
上述したニッケル及びコバルトと不純物金属元素とを含む硫酸水溶液としては、特に限定されず広く適用することができるが、例えば、ニッケル酸化鉱石からニッケルを回収する高温加圧浸出に基づく湿式製錬方法において、浸出工程、固液分離工程、及び中和工程を経て回収されるニッケル及びコバルトと、鉄、マグネシウム、マンガンの何れか１つ以上を少なくとも含む不純物金属とを含有する硫酸水溶液からなる母液を用いることができる。

そして、本実施の形態に係る中和処理方法は、例えば、このニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法において得られたニッケル及びコバルトと、不純物金属とを含有する硫酸水溶液からなる母液に対して硫化水素ガスを吹き込み、ニッケル及びコバルトを含む硫化物を形成する硫化工程から排出される貧液を処理対象として用いることができる。

ここで、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法の概略について説明する。なお、ここでは、高温加圧酸浸出法を用いた湿式製錬方法を具体例として説明する。

図１に、ニッケル酸化鉱石の高温加圧酸浸出法による湿式製錬方法の工程図の一例を示す。図１に示すように、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法は、ニッケル酸化鉱石からニッケル等を浸出する浸出工程Ｓ１と、得られた浸出スラリーから浸出液と浸出残渣とに固液分離する固液分離工程Ｓ２と、浸出液を中和しニッケル回収用の母液と中和澱物スラリーとに分離する中和工程Ｓ３と、母液である硫酸水溶液に硫化水素ガスを吹き込んで硫化処理を行いニッケル及びコバルトを含む硫化物と貧液とを得る硫化工程Ｓ４とを有する。

（１）浸出工程
浸出工程Ｓ１では、ニッケル酸化鉱石のスラリーに硫酸を添加し、２２０〜２８０℃の温度下で攪拌処理して、浸出液と浸出残渣とからなる浸出スラリーを形成する。浸出工程Ｓ１では、例えば高温加圧容器（オートクレーブ）が用いられる。

浸出工程Ｓ１で用いるニッケル酸化鉱石としては、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が挙げられる。このラテライト鉱のニッケル含有量は、通常０．８〜２．５重量％であり、水酸化物又はケイ苦土（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重量％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価の鉄がケイ苦土鉱物に含有される。

具体的に、浸出工程Ｓ１においては、下記の式（１）〜（５）で表される浸出反応と高温熱加水分解反応が生じ、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。ただし、鉄イオンの固定化は完全には進行しないため、通常、得られる浸出スラリーの液部分には、ニッケル、コバルト等の他に２価と３価の鉄イオンが含まれる。

・浸出反応
ＭＯ＋Ｈ_２ＳＯ_４ ⇒ ＭＳＯ_４＋Ｈ_２Ｏ・・・（１）
（なお、式中Ｍは、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｍｎ等を表す。）
２Ｆｅ（ＯＨ）_３＋３Ｈ_２ＳＯ_４ ⇒ Ｆｅ_２（ＳＯ_４）_３＋６Ｈ_２Ｏ・・・（２）
ＦｅＯ＋Ｈ_２ＳＯ_４ ⇒ ＦｅＳＯ_４＋Ｈ_２Ｏ・・・（３）
・高温熱加水分解反応
２ＦｅＳＯ_４＋Ｈ_２ＳＯ_４＋１／２Ｏ_２ ⇒ Ｆｅ_２（ＳＯ_４）_３＋Ｈ_２Ｏ・・・（４）
Ｆｅ_２（ＳＯ_４）_３＋３Ｈ_２Ｏ⇒ Ｆｅ_２Ｏ_３＋３Ｈ_２ＳＯ_４・・・（５）

浸出工程Ｓ１におけるスラリー濃度は、特に限定されるものではないが、浸出スラリーのスラリー濃度が１５〜４５重量％になるように調製することが好ましい。また、浸出工程Ｓ１で用いる硫酸添加量は、特に限定されるものではなく、鉱石中の鉄が浸出されるような過剰量が用いられる。例えば、鉱石１トン当り３００〜４００ｋｇとする。鉱石１トン当りの硫酸添加量が４００ｋｇを超えると、硫酸コストが大きくなり好ましくない。

（２）固液分離工程
固液分離工程Ｓ２では、浸出工程Ｓ１で形成される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とを得る。

固液分離工程Ｓ２における多段洗浄方法としては、特に限定されるものではないが、ニッケルを含まない洗浄液で向流に接触させる連続交流洗浄法（ＣＣＤ法：Counter Current Decantation）を用いることが好ましい。これによって、系内に新たに導入する洗浄液を削減できるとともに、ニッケル及びコバルトの回収率を９５％以上とすることができる。

（３）中和工程
中和工程Ｓ３では、固液分離工程Ｓ２にて分離された浸出液の酸化を抑制しながら、その浸出液のｐＨが４．０以下、好ましくは３．２〜３．８となるように水酸化マグネシウムを添加し、ニッケル回収用の母液と３価の鉄を含む中和澱物スラリーとを形成する。中和工程Ｓ３では、このようにして浸出液の中和処理を行うことで、高温加圧酸浸出による浸出工程Ｓ１で用いた過剰の酸の中和を行うとともに、溶液中に残留する３価の鉄イオンやアルミニウムイオン等を除去する。なお、浸出液のｐＨが４．０を超えると、ニッケルの水酸化物の発生が多くなる。

中和工程Ｓ３で得られる中和澱物スラリーは、必要に応じて固液分離工程Ｓ２へ送ることができる。これによって、中和澱物スラリーに含まれるニッケルを効果的に回収することができる。具体的には、中和澱物スラリーを、低いｐＨ条件で操業される固液分離工程Ｓ２へ繰返すことによって、浸出残渣の洗浄と同時に中和澱物の付着水と中和澱物表面での局所反応により生成した水酸化ニッケルの溶解を促進させることができ、回収ロスとなるニッケル分を低減することができる。

（４）硫化工程
硫化工程Ｓ４では、中和工程Ｓ３において得られたニッケル回収用の母液である硫酸水溶液に硫化水素ガスを吹き込んで硫化反応を生じさせ、ニッケル及びコバルトを含む硫化物と貧液とを生成する。

母液中に亜鉛が含まれる場合には、硫化反応によりニッケル及びコバルトの硫化物を形成させるに先立って、亜鉛を硫化物として選択的に分離する処理を行うことができる。この亜鉛を選択分離する処理としては、硫化反応の際に弱い条件を作り出して硫化反応の速度を抑制することによって、亜鉛と比較して濃度の高いニッケルの共沈を抑制し、亜鉛を選択的に除去する。

母液は、上述のようにニッケル酸化鉱石を浸出して中和工程Ｓ３を経て得られた、ニッケル及びコバルトを含む硫酸水溶液である。具体的には、例えば、ｐＨが３．２〜４．０で、ニッケル濃度が２〜５ｇ／Ｌ、コバルト濃度が０．１〜１．０ｇ／Ｌであり、また不純物成分として、例えば鉄、マグネシウム、マンガンの何れか１つ以上を少なくとも含む不純物金属元素を含有する硫酸水溶液を用いることができる。不純物金属成分は、浸出の酸化還元電位、オートクレーブの操業条件、及び鉱石品位により大きく変化するが、一般的には、鉄、マグネシウム、マンガン、その他の不純物金属元素が数ｇ／Ｌ程度含まれている。

ここで、硫酸水溶液に含まれる不純物金属成分である鉄、マンガン、アルカリ金属、及びマグネシウム等のアルカリ土類金属は、回収するニッケル及びコバルトに対して比較的多く存在するが、この硫化工程Ｓ４において形成される硫化物としての安定性は低い。そのため、これらの金属不純物は、形成される硫化物に含有されることはなく、形成された硫化物を除去して得られる貧液（硫化処理終液）中に含有されることになる。なお、この貧液は、ｐＨが１．０〜３．０程度である。

このように、硫化工程Ｓ４では、不純物含有の少ないニッケル及びコバルトを含む硫化物と、ニッケル濃度を低い水準で安定させた貧液とが生成され回収される。回収方法としては、硫化反応により得られた硫化物のスラリーをシックナー等の沈降分離装置を用いて沈降分離処理することによって、沈殿物である硫化物がシックナーの底部より分離回収され、水溶液成分がオーバーフローして貧液として回収される。

≪３．中和処理方法≫
上述したように、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法の硫化工程Ｓ４を経て得られた貧液は、鉄、マグネシウム、マンガンの何れか１つ以上を少なくとも含む不純物金属のイオンを含有している。そのため、この貧液を系外に排出するにあたっては、貧液中の残留金属イオンを除去する中和処理を施すことが必要となる。また、この貧液を、上述した湿式製錬に繰り返し用いる場合においても、不純物成分を極力低減させた状態とするために中和処理を施すことが好ましい。

従来、この貧液に対する中和処理では、中和に必要なｐＨを達成するために、例えば炭酸ナトリウム溶液等の高アルカリ性の中和剤を用いて行っていた。しかしながら、このような高アルカリ性の中和剤は、硫化工程Ｓ４からの貧液の発生量が多くなってその使用量が多くなると煩雑な前処理と前処理設備が必要となる。また、他の中和剤に対してコスト面で比較的有利な炭酸ナトリウム溶液等の中和剤であっても、処理すべき貧液量が多くなるに伴ってその使用量が膨大になると、仕上がりコストへの影響度が大きいという問題がある。

そこで、本発明に係る中和処理方法では、例えば炭酸ナトリウム溶液等の使用する中和剤の一部を安価な水酸化マグネシウムスラリーに代替し、その２種類の中和剤を用いて段階的な中和処理を行うようにする。

具体的に、この中和処理方法は、図２の工程図に示すように、貧液に対して第１の中和剤として水酸化マグネシウムスラリーを用い、所定のｐＨ範囲を終点とした中和処理を行う第１の中和処理工程Ｓ１１と、第１の中和処理工程Ｓ１１で得られた溶液に対して第２の中和剤として炭酸ナトリウム溶液を用いた中和処理を行い、不純物金属を含む沈殿物と中和終液とを生成する第２の中和処理工程Ｓ１２とを有する。

＜３−１．第１の中和処理工程＞
第１の中和処理工程Ｓ１１では、中和剤として水酸化マグネシウムスラリーを用い、上述した硫化工程Ｓ４を経て得られた貧液に対して中和処理を施す。

この第１の中和処理工程Ｓ１１にて用いる水酸化マグネシウムスラリーは、安価な中和剤である。したがって、この安価な水酸化マグネシウムスラリーを第１の中和剤として用い、先ず第１段階目の中和処理を施すことにより、後述する第２段階目の中和処理で使用する高アルカリ性の中和剤の使用量を低減させることができる。

そして、この段階的な中和処理における第１の中和処理では、所定のｐＨ範囲を中和反応の終点として調整して中和処理を行うことが重要となる。具体的に、第１の中和処理工程Ｓ１１では、その終点のｐＨを５．０〜６．０の範囲、好ましくは５．４〜５．８の範囲として中和処理を行う。

このように、第１の中和処理工程Ｓ１１においては、水酸化マグネシウムスラリーを中和剤として用いるとともに、その終点のｐＨを５．０〜６．０に設定調整した第１段階目の中和処理を行う。このことによって、上述のように高アルカリ性の中和剤の使用量を低減できるとともに、中和処理全体で用いる中和剤の総使用量を低減させ、処理コストを抑えた効率的な中和処理を行うことができる。そしてこれにより、処理すべき貧液量が増加した場合であっても、処理コストの過剰な増大を防ぐことができる。

ここで、第１の中和処理における終点のｐＨについて、ｐＨが５．０未満であると、この第１の中和処理が不十分となって後述する第２の中和処理工程Ｓ１２における中和処理の負荷が増大し、結果として第２の中和剤の使用量が増加することになる。一方、終点のｐＨが６．０を超えると、この第１の中和処理の負荷が増大し、水酸化マグネシウムスラリーの使用量が増加することになる。また、そのように終点ｐＨを６．０を超えるように調整して第１の中和処理の負荷を増大させた場合でも、第２の中和処理工程Ｓ１２における中和剤の使用量は殆ど変わらないため、中和処理全体における中和剤の使用量は増加して、経済的に非効率となる。

また、好ましくは、ｐＨ５．４〜５．８の範囲を終点として第１段階目の中和処理を行うことにより、第１の中和処理における中和剤及び第２の中和処理における中和剤の使用量をより効果的に低減させることができ、処理すべき貧液量の増加に対しても処理コストを過剰に増大させることなく効率的な処理を行うことができる。

なお、ｐＨの測定は、特に限定されるものではなく、周知の方法を用いて測定することができ、その測定されたｐＨに基づいて中和処理の終点を判断することができる。例えば、中和反応槽内にｐＨ測定計を設けて反応槽内の溶液のｐＨを随時測定可能とし、中和剤の添加に伴う中和反応の進行により変化するｐＨを観測して、中和処理の終点を判断する。

＜３−２．第２の中和処理工程＞
第２の中和処理工程Ｓ１２では、第１の中和処理工程Ｓ１１を経て得られた溶液に対して、第２の中和剤として炭酸ナトリウム溶液を用いて中和処理を施す。この第２の中和処理により、不純物金属を含む沈殿物と不純物金属が除去された中和終液とを生成する。

上述したように、従来では炭酸ナトリウム溶液等の高アルカリ性の中和剤のみ用いて中和処理を施していたが、処理する貧液の増大により必要な中和剤の量が増加し、比較的安価な炭酸ナトリウム溶液を用いた場合であっても処理コストの過剰な増大を招き、経済効率性の高い処理を行うことができなかった。これに対して、本実施の形態に係る中和処理方法では、上述のように、先ず第１の中和処理工程Ｓ１１において水酸化マグネシウムスラリーを用いて所定のｐＨ範囲を終点とする中和処理を行っているので、第２の中和処理において使用する炭酸ナトリウム溶液等の高アルカリ性の中和剤の量を効果的に低減させることができる。これにより、処理すべき貧液量が増加した場合でも、処理コストの過剰な増大を防ぐことができ、効率的な処理を行うことができる。

この第２の中和処理工程Ｓ１２における中和処理では、その終点のｐＨ範囲としてｐＨ７．５〜９．５の範囲に調整して処理を行うことが好ましい。

第２の中和処理における終点のｐＨが７．５未満であると、貧液中に含まれる鉄、マグネシウム、マンガンその他の不純物金属元素の沈殿物が十分に形成されず、不純物金属イオンが中和終液中に残留してしまう可能性がある。一方で、終点のｐＨが９．５を超えると、それ以上に不純物金属の沈殿形成は進行せず、中和処理の負荷が大きくなって第２の中和剤である炭酸ナトリウム溶液の使用量が増加して経済性が悪化することになる。

また、好ましくは、ｐＨ７．９〜９．１の範囲を終点として第２段階目の中和処理を行う。これにより、第２の中和剤の使用量を必要最小限に抑えながら、貧液中の不純物金属元素の沈殿物を効果的に形成させることができ、より効率的な中和除去処理を行うことができる。

なお、第２の中和処理工程Ｓ１２におけるｐＨ管理についても、第１の中和処理工程Ｓ１１におけるｐＨ測定並びにそれに基づくｐＨ管理と同様に、周知の方法を用いて中和処理の終点を判断することができる。

この第２の中和処理工程Ｓ１２を経て得られた不純物金属元素を含む沈殿物と不純物金属が除去された中和終液とは、周知の固液分離処理を行うことによって分離して回収することができる。

≪４．実施例≫
以下に、本発明についての実施例を説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
ニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法において、浸出工程、固液分離工程、及び中和工程を経て回収されたニッケル及びコバルトと、鉄、マグネシウム、マンガンその他の不純物金属とを含む硫酸水溶液からなる母液に対して、硫化水素ガスを吹き込んでニッケル及びコバルトを含む硫化物を形成させる硫化工程を行った後、その硫化工程から排出された貧液に対して、その貧液中に含まれる不純物金属イオンを中和除去する中和処理を行った。

具体的に、実施例１における中和処理では、先ず、貧液１ｍ^３（ｐＨ１．７）に対して、第１の中和剤として３ｍｏｌ／Ｌの水酸化マグネシウムスラリーを添加し、終点ｐＨが５．５（終点ｐＨ（１））となるまで中和させる第１の中和処理を行った。

続いて、第１の中和処理後の溶液に対して、第２の中和剤として３ｍｏｌ／Ｌの炭酸ナトリウム溶液を添加し、終点ｐＨが８．０（終点ｐＨ（２））となるまで中和させる第２の中和処理を行った。このとき、第１の中和処理及び第２の中和処理で使用したそれぞれの中和剤の添加量を求めた。

［比較例１］
比較例１では、第１の中和処理における終点ｐＨを６．５（終点ｐＨ（１））としたこと以外は、実施例１と同様にして中和処理を行い、それぞれの中和剤の添加量を求めた。

［比較例２］
比較例２では、貧液１ｍ^３に中和剤として炭酸ナトリウム溶液のみを用いて終点のｐＨが８．０（１段階のみであるが、便宜的に「終点ｐＨ（２）」とする）となるまで中和処理を行い、このときに必要となった中和剤の添加量を求めた。

表１に、実施例１並びに比較例１及び２における中和剤添加量の結果を示す。

表１に示される結果から分かるように、第１の中和剤として水酸化マグネシウムスラリーを用い、終点のｐＨを５．０〜６．０の範囲であるｐＨ５．５とした第１段階目の中和処理を行い、続いて第２の中和剤として高アルカリ性の炭酸ナトリウム溶液を用いて第２段階目の中和処理を行った実施例１では、炭酸ナトリウム溶液の添加量が１１０Ｌとなり、効率的な処理を行うことができた。中和処理全体の中和剤の総使用量としては１８５Ｌ（＝７５Ｌ＋１１０Ｌ）となるが、そのうちの７５Ｌは第１段階の中和処理で用いた安価な水酸化マグネシウムスラリーであり、上述したように炭酸ナトリウム溶液の使用量を低減できたとともに、中和処理全体での処理コストも大幅に低減させることができた。

一方で、実施例１と同様に２種類の中和剤を用いて２段階の中和処理を行ったものの、第１の中和処理の終点ｐＨを６．５とした比較例１では、第１段階目の中和処理の負荷が増大して水酸化マグネシウムスラリーの添加量が８５Ｌとなり、実施例１に比べて１割以上の増加量となった。また、この比較例１では、第１段階目の中和処理の負荷を大きくしたにも関わらず、第２段階目の中和処理に用いた炭酸ナトリウム溶液の添加量は１３５Ｌとなって実施例１と比較して２割以上増加しており、中和処理全体の中和剤の総使用量は著しく増大して効率的な中和処理を行うことはできなかった。

また、従来と同様に、炭酸ナトリウム溶液のみを用いて中和処理を行った比較例２では、その炭酸ナトリウム溶液の添加量が１３５Ｌにも及んでしまった。この炭酸ナトリウム溶液の使用量は、実施例１における炭酸ナトリウム溶液の使用量と比較して２割以上の増加に相当する。この比較例２における中和剤使用量は、実施例１における中和剤の総使用量に比べ少ないものの、安価な水酸化マグネシウムスラリーを第１の中和剤として用いて段階的な中和処理を行った実施例１に比べて、高価な炭酸ナトリウム溶液を多く使用した比較例２では遥かに処理コストが増大した。このような処理では、処理すべき貧液量が増加するに伴って、その処理コストも著しく増大していくものと考えられる。

Claims

ニッケル及びコバルトと、鉄、マグネシウム、マンガンの何れか１つ以上を少なくとも含む不純物金属とを含有する硫酸水溶液に硫化水素ガスを吹き込み、ニッケル及びコバルトを含む硫化物を形成する硫化処理から得られる貧液中に残留した金属イオンを中和除去する中和処理方法であって、
上記貧液に対して、第１の中和剤として水酸化マグネシウムスラリーを用い、ｐＨ５．０〜６．０の範囲を終点として中和処理を行う第１の中和処理工程と、
第１の中和処理工程で得られた溶液に、第２の中和剤として炭酸ナトリウム溶液を用いて中和処理を施し、上記貧液中に残留した金属を含む沈殿物と該金属イオンが除去された中和終液とを得る第２の中和処理工程と
を有することを特徴とする中和処理方法。
上記第１の中和工程における終点のｐＨを５．４〜５．８の範囲とすることを特徴とする請求項１に記載の中和処理方法。
上記第２の中和工程では、ｐＨ７．５〜９．５の範囲を終点として中和処理を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の中和処理方法。
上記硫酸水溶液は、ニッケル酸化鉱石からニッケルを回収する高温加圧浸出に基づく湿式製錬方法において、浸出工程、固液分離工程、及び中和工程を経て回収されるニッケル及びコバルトと、鉄、マグネシウム、マンガンの何れか１つ以上を少なくとも含む不純物金属とを含有する硫酸水溶液からなる母液であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の中和処理方法。