JPH08209374A - ニッケル・コバルトの加圧浸出方法 - Google Patents
ニッケル・コバルトの加圧浸出方法Info
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Abstract
る方法を提供する。 【解決手段】 硫化物沈降物から、Ni及びCoを加圧
浸出する方法において、圧力容器の中に硫化物沈降物の
水性スラリーを投入し、酸化還元触媒としての銅の存在
下、制御した酸化還元電位の予め決めた値400〜55
0mV(Ag/AgCl)、120〜160℃の温度、
過大気圧で、水性スラリーを塩素で浸出することから成
り、かつ予め決めた酸化還元電位及び温度は、加圧浸出
の間、Coを少なくとも80%溶解し、かつイオウ10
%未満を硫酸塩まで酸化する値であり、かつ適切な酸化
還元電位測定プローブを使用しながら圧力容器内の酸化
還元電位を連続的に測定することによって、かつ圧力容
器の中に塩素の所要量を連続的又は断続的に注入して前
記浸出操作が完了するまで酸化還元電位を予め決めた値
に保持することによって酸化還元電位を制御する、上記
加圧浸出方法。
Description
電位条件下、塩素で、硫化ニッケル及び硫化コバルトを
加圧浸出することに関する。一層詳しくは、本発明は、
針ニッケル鉱(millerite) (NiS)が主なニッケル化
合物であり、コバルト−針ニッケル鉱(cobalt-millerit
e)(CoS)が主なコバルト化合物であり、しかも、銅
含有量が低く、通常、0.5%未満であり、一方、イオ
ウ含有量は高く、通常、30〜40%の範囲であり、こ
れらの沈降物は浸出が困難であるような、硫化物沈降物
の加圧浸出に関する。
ト、鉄、アルミニウム、マグネシウム及びケイ素の酸化
物を通常含有しているように知られている。これらの鉱
石の湿式冶金処理には、硫酸及びアンモニアの浸出が含
まれる。このとき、ニッケル及びコバルトを主として含
有する浸出貴液(pregnant leach solution) からのH2
S沈降によって、硫化物沈降物が得られる。この沈降物
中において、針ニッケル鉱(NiS)は主なニッケル化
合物であり、コバルト−針ニッケル鉱(CoS)は主な
コバルト化合物である。その沈降物中のイオウ含有量は
高く、約30〜40%である。
ル、コバルト、銅、鉄、及び他の非鉄金属を含有する硫
化物沈降物を溶解することによって得られる、乾式冶金
の生成物である。このマット中における主なニッケル成
分はNi3 S2 であり、イオウ含有量は約17〜25%
である。硫化物沈降物を浸出することは硫化物マットを
浸出することよりもかなり困難であると言う事は周知で
ある。
80,653号明細書に開示される通り、大気圧下での
塩素浸出方法は上述の型の硫化物沈降物を浸出するには
不十分であることが分かっている。その特許明細書に開
示される最適条件(即ち、飽和甘汞電極で測定した酸化
還元電位450mV(S.C.E)かつ100℃以上で
5〜6時間)で浸出した場合でも、ニッケルは80%以
下、及びコバルトは40%以下しか溶解しなかった。大
気圧条件下、酸化還元電位を500mVまで増大して
も、ニッケル及びコバルトの溶解はほとんど改善されな
かったが、硫酸塩まで酸化したイオウの割合は有意に増
大した。そのことはあまり望ましいことではない。
バルトの回収を増大するためには、酸浸出工程より前に
バイ焼してニッケル及びコバルトの酸化物を生成するよ
うな、又は、溶解してニッケル及びコバルトのマットを
生成するような、乾式冶金の前処理が通常、必要であ
る。しかし、そのような前処理は、全工程の操業費及び
資本費を増加させる。
は、ニッケル及び銅を含有する硫化物マット(nickel- a
nd copper-bearing sulphidic matte)の塩素による加圧
浸出が開示されている。その明細書で、前記マットは、
圧力釜(オートクレーブ)の中で、140〜150℃の
温度、3〜4気圧(45〜60psi)で浸出される。
酸化還元電位は310〜320mV(S.E.C)に制
御される。この方法も、前述のような硫化物沈降物には
不十分であることが分かった。この方法によると、銅よ
りもニッケルの溶解が優位となり、かつ、コバルトは十
分に溶解しないからである。実際、本出願人等は、既知
の多数の浸出方法を試みて前述の硫化物沈降物を浸出し
た。しかし、どの浸出方法でもコバルトの溶解は60%
以上にならなかった。ニッケルの溶解は幾分大きかった
が、通常80%未満であった。これは明らかに満足でき
るものではない。
の一つは、スラリー中に存在する、イオウが弱く酸化さ
れた硫化物からニッケル及びコバルトの溶解を大きくす
る浸出方法を提供することにある。
必要とせず、それによって全操作のコストをかなり低減
するような硫化物沈降物の浸出方法を提供することにあ
る。
する以下の記載から明らかにする。
ケル及びコバルトを加圧浸出する方法において、圧力容
器の中に前記硫化物沈降物の水性スラリーを投入し、次
いで、酸化還元触媒としての銅の存在下、制御した酸化
還元電位の予め決めた値400〜550mV(Ag/A
gCl)(即ち、Ag/AgCl照合電極基準で測定し
て)、120〜160℃の温度、過大気圧(over-atmosp
heric)で、前記水性スラリーを塩素で浸出することから
成り、しかも、前記の予め決めた酸化還元電位及び前記
温度は、前記加圧浸出の間、コバルトを少なくとも80
%溶解し、かつ、イオウ10%未満を硫酸塩まで酸化す
るような値であり、かつ、適切な酸化還元電位測定プロ
ーブを使用しながら前記圧力容器内の酸化還元電位を連
続的に測定することによって、かつ、前記圧力容器の中
に塩素の所要量を連続的又は断続的に注入して前記浸出
操作が本質的に完了するまで前記酸化還元電位を前記の
予め決めた値に保持することによって、前記酸化還元電
位を制御する、上記加圧浸出方法を、本発明は本質的に
提供する。
物は、詳しく言えば、乾式冶金の前処理を行わない従来
の塩素浸出工程によっては十分に浸出することのできな
いものである。それら硫化物沈降物は、NiS、CoS
及び少量のCu(通常は、0.5重量%未満である。)
を含有する。そのニッケル含有量は通常50%以上であ
り、コバルト含有量は5%の範囲である。そのような沈
降物の水性スラリーを圧力容器の中に投入する。この圧
力容器は、通常、塩素の腐食作用に耐え得るようにチタ
ンで作った圧力釜である。前記沈降物は通常、既に溶解
ニッケルを含有している、ニッケル電解採取からの使用
済みの電解液又はアノード液の中でスラリー化してい
る。このスラリーのパルプ濃度は通常、15〜40%で
ある。前記沈降物のpHは通常、使用済みの電解液のp
H、即ち1〜2である。3〜4より大きいpHでは、ニ
ッケル及びコバルトは沈降し、従って、そのpHがこれ
らの値以下に維持されると言う事は周知である。これ
は、ニッケル電解採取操作からの通常のアノード液又は
使用済み電解液を単に使用することによって、容易に達
成することができる。
圧は通常、使用温度に依存する蒸気圧よりもほんの僅か
に大きい。その温度は、炉等の適切な加熱装置の手段に
よって望ましい水準に維持される。この様にして、13
0℃の温度により、約40psi(約2.7気圧)の蒸
気圧が生じる。そのような条件下、圧力釜中で維持され
ている圧力は、圧力釜へ塩素を注入すれば、約50ps
i(約3.4気圧)になる。この圧力は、浸出操作の
間、必ずしも安定又は一定ではなく、ある程度変動す
る。
は、触媒効果を得るのに十分な量、使用する。銅は、次
の反応による浸出操作の間、絶えず還元され、かつ酸化
される。 2Cu2+ + NiS → Ni2+ + 2Cu+
+ S0 2Cu+ + Cl2 → 2Cu2+ + 2Cl-
g/リットルであるべきである。もし、十分な銅が当初
の沈殿物中に存在するならば、銅を添加する必要はない
かも知れない。しかし、この種の沈殿物には通常、銅は
ほとんど含まれていないので、通常幾らかの銅を添加し
てその反応に触媒作用を与える。実際、この目的のため
に、後続の浸出溶液から取り除かれた銅を加圧浸出へ再
循環し、そうすることによって酸化還元触媒として使用
することができる。
50mV(Ag/AgCl)(即ち、Ag/AgCl照
合電極基準で測定して)を有する。この酸化還元電位
は、S.C.E.基準で測定すれば、幾分異なる。適切
な酸化還元電位測定プローブは通常、測定用電極(例え
ば、白金製の)、及び照合電極(例えば、Ag/AgC
l電極又はS.C.E.電極)から成る。本発明におい
て出願人は、照合電極としてAg/AgClを使用し
た。本発明の目的のための、満足のいく酸化還元測定プ
ローブは、例えば、ブロードリ−ジェイムズ社(カリフ
ォルニア州サンタ・アナ)のレドックス・フェルムプロ
ーブ(Redox Fermprobe) である。
化還元電位は、実験によって決定される。最も適切な酸
化還元電位とは、ニッケル及びコバルトを満足できる程
度に溶解し、かつ容器中に存在するイオウを最小限に酸
化するような電位である。同一の浸出条件下では通常、
ニッケルはコバルトよりも一層大きい程度まで溶解す
る。従って、出願人等はコバルトの望ましい最小溶解は
少なくとも80%、好ましくは90%以上であると決定
した。このことにより、ニッケルの溶解は一層大きくな
る。そのような溶解は、400〜550mVという一定
の酸化還元電位で起きる。そのとき、過大気圧、及び1
20〜160℃の温度で浸出される。一層大きい酸化還
元電位及び一層高い温度では、一層多くのNi及びCo
が溶解する。しかし、一層多くのイオウが硫酸塩まで酸
化される。しかし、この後者の酸化は、できるだけ最小
にすべきであり、少なくとも10%以下、好ましくは2
〜6%に維持されるべきである。
と温度との最も望ましい組合わせが得られ、Ni及びC
oの満足できる溶解とイオウの弱い酸化とが達成され
る。最も好ましくは、酸化還元電位が450〜500m
V(Ag/AgCl)、かつ温度が130〜150℃に
維持されることである。
及びミリボルト目盛りの適切なメータを使用しながら、
酸化還元電位を連続的に測定することによって、かつ、
必要量の塩素を圧力釜の中に注入することにより酸化還
元電位を予め決めた値に絶えず維持して、酸化還元電位
を予め選定した値に保持することによって、酸化還元電
位を予め決めた一定値に維持する。工業的操作におい
て、この制御はコンピュータによって行うことができ
る。浸出操作が本質的に完了するまで、この酸化還元電
位はそのように維持する。浸出操作が本質的に完了する
のは、酸化還元電位が安定するようになり、かつ、酸化
還元電位を予め選定した値に保持するための塩素を更に
添加する必要が全くなくなったときである。これは、本
質的に反応が完了したことを意味し、本発明の場合は通
常、2時間未満で起こる。
いる浸出溶液の中に溶解したニッケル及びコバルトは、
溶液の精製、電解採取等の従来の諸方法によって更に処
理し回収し、純粋なニッケル金属及びコバルト金属を生
成することができる。単体イオウを浸出残渣から取り出
す。
使用する、本発明の加圧浸出10を説明する。既に上述
したように、硫化物沈降物は加圧浸出10にかける。加
圧浸出10において、酸化還元電位は11で制御し、1
2でCl2 を注入することによって、予め決めた値40
0〜550mV(Ag/AgCl基準で測定して)に維
持する。この加圧浸出の中の温度は120〜160℃に
維持する。119℃はイオウの融点であり、加圧浸出の
中の温度はこの温度より高くなくてはならないことに注
目すべきである。一方、あまり高い温度では、イオウの
粘性は非常に高くなり、かつ操作が困難である。これ
が、上記温度範囲を使用する理由である。
使用済み電解液を用いてスラリー化される。その硫化物
沈降物は、既にその中に溶解しているNiを含有してい
る。
の分離を行う。13において、固体は残渣に相当する。
その残渣からイオウが回収される。また、液体は貴液(p
regnant solution) に相当する。その貴液は最初、銅除
去の工程14に供される。得られた銅は、必要ならば、
酸化還元触媒として加圧浸出10へ再循環することがで
きる。
の不純物を除去することによってNi−Co含有溶液を
15で精製する。次いで、コバルトの分離を溶媒抽出に
よって行う。次いで、電解採取17及び18を行い、そ
れぞれ純粋なニッケル及びコバルトの析出物を生成す
る。既に前述した通り、Ni電解採取からの使用済み電
解液(1〜2のpHを有する。)を使用して、加圧浸出
10のために硫化物沈降物をスラリー化することができ
る。Ni及びCoの電解採取から生成した塩素ガスも、
加圧浸出10のために使用することができる。
施する制御装置を説明する。その加圧浸出操作は、圧力
容器又は圧力釜20の中で行う。その圧力容器又は圧力
釜の中へ硫化物沈降物のスラリー22を投入する。次い
で、その圧力容器又は圧力釜をカバー24で密閉する。
圧力容器は通常、チタン製圧力釜であって、撹拌機26
を有し、浸出溶液中で固体が拡散した状態を保持する。
炉28も装備し、圧力釜を加熱し、かつ炉内のスラリー
を予め決めた温度120〜160℃に保持する。この温
度は熱電対36で測定する。圧力は圧力ゲージ30で測
定するが、通常、25〜90psi(約1.7〜6.0
気圧)の範囲である。
トしたpHメータ等のmV測定メータを使用して測定す
る。白金電極とAg/AgCl照合電極とから成る複合
電極又はプローブ34は、電位を測定するために使用す
る。次いで、信号(signals)を使用し、管40を通して
酸化還元電位を望ましい値に維持するのに十分な量の塩
素を注入するためのバルブ38を制御する。こうするこ
とによって、圧力釜内の酸化還元電位はすこぶる正確に
制御される。商業的操業においてならば、加圧浸出は、
酸化還元電位のコンピュータ制御による連続的基準に基
づいて実施することができる。当然ながらスラリー22
にも、導かれる操作に触媒作用を与えるのに十分な量の
銅が含有されている事は記述されるべきである。しか
し、溶液中の銅濃度は、従来の塩素浸出方法における銅
濃度よりもかなり低い。従来の塩素浸出方法では、しば
しば50g/リットルまで達し得る。本発明によると、
その濃度は通常、5〜25g/リットルの範囲である。
る。
方法を説明するために、この決して制限されない実施例
の中で使用した、ニッケル及びコバルトの硫化物は、次
の組成を有する。
で実施した。典型的には、ニッケル及びコバルトの硫化
物250g(水を約17重量%含有している)を、水溶
液1.6リットル中で塩素を用いて2時間浸出した。そ
の水溶液は通常、ニッケル電解採取からの、約30g/
リットルのNi、種々の濃度の銅、及び平衡量の塩素イ
オン(初期pHは1.5)を含有するアノード液であっ
た。圧力釜内部の酸化還元電位は、Ag/AgCl照合
電極を基準としてインシトゥ(in situ ) で測定し、既
に前述したように必要な場合は、塩素ガスを添加するこ
とによって制御した。浸出の間に測定した圧力は、25
〜60psi(約1.7〜4.0気圧)の範囲であり、
これは温度に依存した。試験結果を表2にまとめる。イ
オウの硫酸塩までの酸化は、硫酸塩残量からの理論的に
導いたことに注意すべきである。
から450mVへの酸化還元電位の増加によって、ニッ
ケル及びコバルトの抽出率はかなり改善される。しか
し、酸化還元電位が更に500mVまで増加すると、抽
出率は僅かに減少する。また、イオウの酸化は、酸化還
元電位420〜450mVでは同程度である(4.8
%)。しかし、まだ許容範囲内ではあるが、酸化還元電
位500mVでは実質的に高くなっている(6.7
%)。
20℃以下の温度では、塩素の消耗に基づき、満足でき
ない反応速度となっている(試験4)。ニッケル及びコ
バルトの結果としての溶解度は、130℃で得られるも
のよりかなり低い。イオウの融点は119℃であるの
で、圧力釜中で生じている浸出反応は、120℃以上の
温度でのイオウの状態変化に有利であるように思える。
き(試験2及び8)、ニッケル及びコバルトの溶解度、
並びにイオウの酸化は同程度となる。
0g対250g固体)を使用したが、他の実験条件は試
験2の条件と類似させた。ニッケル及びコバルトの溶解
度は一層大きく、かつイオウの酸化は一層小さかった。
その結果によって、パルプ濃度が増大すれば加圧浸出は
プラスの効果が得られることが分かる。
2、6及び7から見出だせる。試験6のように、銅を含
有していない溶液を使用したとき、酸化還元電位は不安
定であり、かつ、対応するニッケル及びコバルトの溶解
度は著しく減少する。銅を約5g/リットル添加すれば
(試験7)、浸出の間測定される酸化還元電位の変動は
消去され、かつ、ニッケル及びコバルトの溶解はかなり
増大する。銅を約20g/リットルまで更に増加すると
(試験2)、ニッケル、コバルト両者の溶解度は僅かに
増加する。
しながら、本発明を説明してきたが、当業者は、本発明
の本質から逸脱することなく、又は特許請求の範囲の範
囲内で、自明な改良・変形、変形物又は適応した形態を
作ることができることは理解されるべである。
す、概略的流れ図である。
概略図である。
Claims (15)
- 【請求項1】 硫化物沈降物から、ニッケル及びコバル
トを加圧浸出する方法において、圧力容器の中に前記硫
化物沈降物の水性スラリーを投入し、次いで、酸化還元
触媒としての銅の存在下、制御した酸化還元電位の予め
決めた値400〜550mV(Ag/AgCl)、12
0〜160℃の温度、過大気圧で、前記水性スラリーを
塩素で浸出することから成り、しかも、前記の予め決め
た酸化還元電位及び前記温度は、前記加圧浸出の間、コ
バルトを少なくとも80%溶解し、かつ、イオウ10%
未満を硫酸塩まで酸化するような値であり、かつ、適切
な酸化還元電位測定プローブを使用しながら前記圧力容
器内の酸化還元電位を連続的に測定することによって、
かつ、前記圧力容器の中に塩素の所要量を連続的又は断
続的に注入して前記浸出操作が本質的に完了するまで前
記酸化還元電位を前記の予め決めた値に保持することに
よって、前記酸化還元電位を制御する、上記加圧浸出方
法。 - 【請求項2】 硫化物沈降物が、主なニッケル化合物と
してのNiSと、主なコバルト化合物としてのCoS
と、0.5%未満の低含有量の銅と、30〜40%の範
囲の高含有量のイオウとを含有する、請求項1に記載の
方法。 - 【請求項3】 スラリーが、pHが約1〜2であるアノ
ード液中における硫化物沈降物のスラリーである、請求
項1又は2に記載の方法。 - 【請求項4】 スラリーのパルプ濃度を約15〜40%
にする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項5】 銅を約5〜25g/リットルの濃度で存
在させる、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項6】 酸化還元電位を450〜500mV(A
g/AgCl)にする、請求項1〜5のいずれか1項に
記載の方法。 - 【請求項7】 スラリーの温度を130〜150℃にす
る、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項8】 圧力容器中の圧力を、任意の温度におけ
る蒸気圧よりも僅かに大きくする、請求項1〜7のいず
れか1項に記載の方法。 - 【請求項9】 圧力容器中の圧力を、温度に依存して2
5〜90psi(1.7〜6.0気圧)にする、請求項
8に記載の方法。 - 【請求項10】 酸化還元電位及び温度を制御して、コ
バルトを少なくとも90%、Niを90%以上溶解し、
かつ、イオウ2〜6%を硫酸塩まで酸化する、請求項1
〜9のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項11】 圧力容器がチタン製圧力釜である、請
求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項12】 加圧浸出操作を達成したとき、液体−
固体の分離を行って浸出残渣から浸出溶液を分離し、次
いで、イオウを前記浸出残渣から取り出し、一方、前記
浸出溶液を、銅分離工程、溶液精製工程、コバルト分離
工程、並びにニッケル及びコバルトの電解採取工程にか
ける、請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項13】 銅除去段階からの銅の少なくとも一部
を加圧浸出操作へ再循環し、そこでの酸化還元触媒とし
て使用する、請求項12に記載の方法。 - 【請求項14】 ニッケルの電解採取からの使用済み電
解液を、加圧浸出操作へ再循環し、次いで、硫化物沈降
物のスラリーを形成するために使用する、請求項12に
記載の方法。 - 【請求項15】 ニッケル及び(又は)コバルトの電解
採取から生成した塩素ガスを、加圧浸出操作へ再循環
し、次いで、そこでの塩素反応物として使用する、請求
項12に記載の方法。
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