JP6087360B2

JP6087360B2 - ラテライト鉱石からの選択的卑金属浸出

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Publication number: JP6087360B2
Application number: JP2014532191A
Authority: JP
Inventors: ティアゴ、バレンティム、ベルニ; アントニオ、クラレティ、ペレイラ; フラビア、ドゥトラ、メンデス
Original assignee: Vale SA
Current assignee: Vale SA
Priority date: 2011-06-03
Filing date: 2012-06-04
Publication date: 2017-03-01
Anticipated expiration: 2032-06-04
Also published as: AU2012381983B2; KR20140073477A; WO2013181724A8; JP2015510540A; US8597601B2; CA2837899A1; ZA201309421B; BR112013031090A2; US20130028816A1; AR086663A1; AU2012381983B8; AU2012381983A1; RU2609113C2; CL2013003463A1; CN103703153A; WO2013181724A1; EP2714950A1; TW201323619A; RU2013157573A; AU2012381983A8

Description

ニッケルおよびコバルトのほとんどが鉄鉱物のオキシ水酸化物と結合しているため、リモナイト用の従来の浸出方法は酸の消費量が多い。これらの鉱物はニッケルラテライトの最も一般的な形態であり、ヒープリーチング（heap leaching）または大気中で実行不可能な代替手段を行う。オキシ水酸化物格子内のニッケルに到達するためには、高い鉄溶解性が求められるため、酸消費量が多くなる。そのような溶解によって鉱物も破壊され、行い得るヒープの安定性を低下させる。これまで、唯一の実行可能な選択肢は、ラテライトのＨＰＡＬ処理であったが、この方法は低級またはアップグレードできない鉱石をあまり許容できなかった。

図１は、本発明によってもたらされる方法のフローチャートである。

（好ましい態様の説明）
図１で説明される本発明は、リモナイト用の新たな代替方法をもたらす。この方法では、硫酸鉄を用いて全体の酸消費量を減らし、所定の条件において硫酸鉄の分解による鉄の抽出を減らす。第二鉄が溶解するため、鉱石の格子は破壊されたままであるが、容易に形成される硫酸鉄は酸化物へと分解され、他の元素を攻撃するのに用いられる酸を再生する。この方法は、（ｉ）硫化、（ｉｉ）選択的熱分解、および（ｉｉｉ）選択的溶解の３つの工程に分けられる。

硫化工程の間、乾燥段階無しに、全ての硫酸は鉱石に加えられる。天然鉱石の水分は、硫化プロセスを促進するのに用いられる。乾燥段階は追加可能であるが、必須ではない。その工程は、（ｉ）硫酸投与を行う第一工程、および（ｉｉ）平衡移動を行う第二工程の２つの段階に分けられる。第一段階では、その名の通り、単純に酸を鉱石に投与する。第一段階において、以下の反応が第二鉄と生じる。

第二段階である平衡移動は、硫酸鉄生成物に向けて硫化反応を動かすために必要である。温度がこのプロセスを促進することが知られている。この理由から、物質は、５０〜４００℃、好ましくは１５０〜２５０℃、の熱処理に付される。以下の反応によってこのプロセスが説明される。

第二段階で投与される硫酸は、鉱石格子を破壊して、ニッケルやコバルトのような、目的元素を露出するのに十分であるべきである。酸の投与量は、鉱石１トン当たり１０〜６００ｋｇであり、好ましくは５０〜３００ｋｇ／ｔである。

第二工程は、選択的熱分解である。硫酸鉄を三酸化硫黄とヘマタイトに分解するのに、温度が再度用いられる。新たに形成されたＳＯ_３は、ニッケルのような他の元素を容易に攻撃する。この段階で必要な温度は、４００〜１０００℃、好ましくは５００〜７００℃、であると見積もられる。

全体の反応は以下の通りである。

硫酸鉄がヘマタイトへと分解されて目的金属が鉱石格子から抽出された後、ニッケル、コバルトおよび他の元素を溶液中に移し、鉄が酸化物として維持されていることを確実にする、選択的溶解を行う第三工程がある。溶解工程は、１５〜１００℃、好ましくは２５〜９０℃で、ｐＨ範囲が１〜５、好ましくは１．５〜４、において行われる。ほとんどの固体は酸化物であり、水酸化物ではないため、鉱泥は容易に濾過される。

鉱石は、本発明の方法に導入される前に、２”以下、好ましくは０．５ｍｍ以下、のサイズ区分に調製される必要がある。このようにするのは、溶解工程の間に攪拌の問題を避けるという理由のみからである。本発明の方法は、必要な全ての装置が低い資本集約度で済み、稼働コストも低いため、低級の鉱石を受け入れるのに十分な柔軟性を有している。製造されるＰＬＳは、溶液中にほとんど鉄を含まないため、どのような下流の選択も非常にシンプルとなる。

例０１

粉砕して０．５ｍｍメッシュを１００％通過する粒子にした。サンプルを、１１０℃で０２時間乾燥し、次いでその鉱石を４００ｇ秤量した。

そのサンプルを金属反応器に充填し、凝集の発生を避けるために機械攪拌の影響下で１２０ｇの９８％硫酸をゆっくりと加えた。硫化した塊をジルコニウム坩堝に移し、温室に置いた後で７００℃に達するまで１時間当たり１００℃の加熱曲線となるように加熱した。

０２時間の加熱前処理の後、その塊を冷却し、溶液に投入して、ｐＨ２．５〜４．０、Ｅｈ＜６００ｍＶ、８５℃〜９５℃で０３時間維持した。その後、溶液を濾過し、残渣を洗浄および乾燥し、対象の元素を分析する。抽出結果は、ラテライト鉱石に含まれる初期の量を基準として、コバルトが７１．８％、ニッケルが８４％、鉄が１２．５％である。

例０２

例０１と同じ手順を繰り返したところ、抽出結果は、ラテライト鉱石に含まれる初期の量を基準として、コバルトが７９．６％、ニッケルが８１．７％、鉄が６．４％である。

例０３

そのサンプルを金属反応器に充填し、凝集の発生を避けるために機械攪拌の影響下で１６０ｇの９８％硫酸をゆっくりと加えた。硫化した塊をジルコニウム坩堝に移し、温室に置いた後で７００℃に達するまで１時間当たり１００℃の加熱曲線となるように加熱した。

０４時間の加熱前処理の後、その塊を冷却し、溶液に投入して、ｐＨ１．８〜３．０、Ｅｈ＜４５０ｍＶ、８５℃〜９５℃で０３時間維持した。その後、溶液を濾過し、残渣を洗浄および乾燥し、対象の元素を分析する。抽出結果は、ラテライト鉱石に含まれる初期の量を基準として、コバルトが９２．８％、ニッケルが８７．８％、鉄が４．５％である。

優れた特徴：
・ニッケルやコバルトなどの、有用な金属の抽出の増加、
・より良好な鉱床の利用、
・酸消費量の減少、
・中和剤消費量の減少、
・鉱泥のより良好な凝結特性、
・凝集剤消費量の減少、
・サプロライト／リモナイト分離が不要である。

Claims

卑金属をラテライト鉱石から浸出させる方法であって、
（ｉ）前記ラテライト鉱石を硫化して、硫酸第二鉄を得ること、
（ｉｉ）前記硫酸第二鉄の選択的熱分解により、硫酸第二鉄を三酸化硫黄、ヘマタイトおよび目的金属へと分解すること、
（ｉｉｉ）前記目的金属の選択的溶解により、酸化第二鉄、ならびに前記目的金属を含む溶液とを得ること、を含んでなり、
前記硫化工程が、硫酸投与を行う第一段階と、平衡移動を行う第二段階とを含んでなることを特徴とする、方法。
平衡移動を行う前記第二段階が、５０〜４００℃に及ぶ温度で行われる、請求項１に記載の方法。
硫酸投与を行う前記第一段階が、鉱石１トン当たり１０〜６００ｋｇの硫酸を投与することを含んでなる、請求項１に記載の方法。
前記選択的熱分解工程が、４００〜１０００℃に及ぶ温度で行われる、請求項１に記載の方法。
前記目的金属が、ニッケル、コバルトおよび他の元素である、請求項１に記載の方法。
前記選択的溶解工程が、１５〜１００℃に及ぶ温度で行われる、請求項１に記載の方法。
前記選択的溶解工程が、ｐＨ１〜５の範囲で行われる、請求項１に記載の方法。
前記選択的溶解工程が、目的金属を含む溶液から前記鉄酸を濾過することを含んでなる、請求項１に記載の方法。
目的金属を含む前記溶液が、硫酸ニッケルを含む溶液である、請求項８に記載の方法。
前記ラテライト鉱石がリモナイトを含んでなる、請求項１に記載の方法。
前記硫化工程の前に、前記鉱石が０．５ｍｍ以下のサイズ区分に調製される、請求項１に記載の方法。