JPS5856757B2 - ニッケル、銅、コバルト、及び亜鉛の少なくとも１つの回収方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ニッケル、銅、コバルト、及び亜鉛のうちの
少なくとも１つの金属を含む硫黄供給材料からその金属
を回収する湿式冶金方法に関する。

その硫黄供給材料は遊離硫黄及び（又は）結合硫黄を含
む鉱石、濃縮物、かわ、か焼物、残留物、又は沈澱物で
ある。

本発明によれば、ニッケル、銅、コバルト、及び亜鉛の
うちの少なくとも１つの金属を含みさらに硫黄を遊離状
態であるいは化学結合状態で含む供給材料からその金属
を回収する方法において、（ａ）その硫黄供給材料を酸
性の浸出溶液により浸出して硫酸イオンと金属イオンと
を含む金属溶液を形成する段階、（ｂ）その次にその金
属溶液から固体を除去する段階、及び（ｃ）その次に電
解槽において金属溶液から金属を電解採取する段階を有
し、この電解槽は陰極を含む陰極区画室と陽極を含み陰
極区画室の回りに配置されている陽極区画室とを含み、
陰極区画室と陽極区画室とはほぼ流体不透過性の陰イオ
ン交換膜により分離されており、電解槽における電解採
取は、金属溶液を陰極区画室に貫流させかつ電解槽の陽
極区画室を含む回路に酸性陽極液を流すことにより行な
い、酸性陽極液の一部は該回路から排出され、水が酸性
陽極液の組成を制御するために該回路に付加され、電位
差が陽極と陰極との間に維持されて金属溶液から金属イ
オンを陰極上に電着させかつ陰極区画室から陽極区画室
へ前記陰イオン交換膜を通る硫酸イオン通路を形成し、
金属溶液の一部はそれが電解槽の陰極区画室を通った後
に浸出段階へ再循環される。

このように本発明によれば、電解槽の陽極区画室を含む
酸性陽極液の回路に水が加えられて酸性陽極液の組成が
一定に維持されるので、電解採取の効率が改善されると
ともに、電解採取段階を含む主回路において中和段階が
省略できる。

そのような中和段階は、従来、管寸法、不純物の導入、
有用金属の連行による損失、電解採取段階において使用
されるダイヤフラムの閉そくという問題を生じていた。

管寸法やダイヤフラム閉そくという問題は、例えば中和
用に水酸化カルシウムが使用されるとき生じるが、従来
は水酸化ナトリウムを中和用に使用することによって回
避されていた。

水酸化ナトリウムは、比較的高価であり、本発明の１つ
の利点は、必要とされている中和が電解採取後に実施さ
れ、水酸化カルシウム又はその他の安価なアルカリ材料
のような比較的安価なもので実施されることである。

金属溶液はそれが固体−液体分離段階を経た後で金属が
金属溶液から電解採取される前に精製されてもよい。

精製過程は、金属溶液から不要な陽イオン、元素、又は
化合物を除去するためにあり、例えば選択は沈澱と溶解
、セメンチージョン、溶解抽出、又は他の周知の精製技
術であってよい。

精製過程は金属溶液の全部又は一部に適用されてよい。

後者の場合では金属溶液の一部が金属溶液の大部から分
けられ、精製され、その後に金属溶液の大部へ戻されて
もよい。

本発明が商業的規模で実施されるとき、金属溶液の流れ
から金属を採取するために、普通、多数の電解槽が使用
される。

電解槽の配置方法の１つではタンク内に多数の陽極と陰
極とを交互に置き、陰極をイオン透過性でほぼ流体不透
過性の膜によって包囲して各陰極の回りの陰極区画室と
タンクの壁によって形成されている１つの共通陽極区画
室とを形成することである。

さらに陽極がそのような膜によって包囲されてもよい。

１つのタンクにおける同じ極性の複数の電極は、普通は
電源に対して並列に接続され、一般にタンクからタンク
へは直列に接続される。

各電解槽の区画室への流入口及び流出口の配置は、各区
画室の対向側面に設けられるのが好ましい。

例えば、もし電解液が電極区画室の底部へ供給されるな
らば、それはその区画室の頂部において流出する。

金属溶液の組成を維持するためにそれから取り除かれな
ければならない硫酸イオンの量が、陰極における電着金
属の量に化学量論的に対応するものより少ないとき、浸
出段階において浸出溶液に入れるより多くの硫酸塩が除
去されないように、電解槽の一部に、イオン透過性でほ
ぼ流体不透過性の膜を設ける必要がある。

本発明の方法において浸出段階は、異なる濃度の１つ以
上の回収金属を含む１つ以上の金属溶液を用意するため
に、異なる過程状態で実施される１つ以上の浸出段階を
有していてもよい。

例えばニッケル／銅のかわは、普通２つ又は３つの段階
をもつ圧力浸出過程を受ける。

第１の浸出段階は、低濃度の銅を含みニッケルが電解採
取されるニッケル溶液を用意する。

第２及びそれに続く浸出段階は、高濃度の銅を含み銅が
電解採取されるニッケル溶液を用意する。

本発明の方法において電解槽の陽極区画室と陰極区画室
とを分解するイオン透過性でほぼ流体不透過性の膜は、
陰イオン交換膜であることが好ましい。

そのような膜は、例えば硫酸イオンのような陰イオンを
電解槽の陰極区画室から陽極区画室へ移すのを許容する
が、金属イオンの膜通過を制限するか又は妨害する。

そのような膜が使用されるとき、電解槽の陽極区画室を
含む回路から取り出される酸性の陽極液は、充分低い濃
度の金属イオンをもち、金属の過度の損失なく、この酸
性陽極液を処理することができる。

もし必要であれば酸性陽極液が別の場所における使用の
ために導き出されるか、又は望まれるならば酸性陽極液
はアルカリ材料と中和処理されてもよい。

そのアルカリ材料には低品質の水酸化カルシウム又は選
鉱層のような安い材料がこの目的に使われ、有用金属が
連行されないように生成沈澱物を洗浄する必要がない。

陰極区画室は金属溶液用の入口と出口とをもつほぼ流体
不透過性のハウジングを備え、ハウジングの少なくとも
１つの壁は陰イオン交換膜によって構成されているのが
有利である。

電解槽の陰極区画室へ供給される金属溶液において電解
採取される金属の濃度は、広い範囲にわたって変化する
。

つまり溶液は、金属を普通は２０〜１５０ ｇ／ｌ、大
抵は３０〜７０ ｇ／ｌ含む。

しかし本発明の方法は、そのような濃度をもつ溶液の操
作に決して制限されない。

同様に本発明の方法に使用される酸性陽極液は硫酸を含
み、その総量は広い範囲にわたって変化する。

つまり陽極液は普通は硫酸を５〜１５０ ｇ／ｌ、大抵
は１０〜５０ ｇ／１３含む。

しかし本発明の方法はそのような濃度の陽極液の操作に
決して制限されない０ 本発明を実施例に基づいて説明する。

例１ 第１図で、硫化銅濃縮物は１において硫酸塩焙焼され、
か焼硫酸銅を生じる。

か焼硫酸銅は、２において希酸浸出溶液で浸出され硫酸
イオンと銅イオンとを含む銅溶液を生じる。

銅溶液に含まれる固体弁は、３において周知の固体−液
体分離工程（Ｓ／Ｌ）によって除去される。

この分離工程から得られる銅溶液４は、３９．４ｇ／ｌ
の銅と２９゜５ｇ／ｌの硫酸を含んでいる。

この溶液は、陰極液タンク５へ供給される供給陰極液を
含んでいる。

陰極液は、ポンプ７と流量計８によって、管路６を通っ
てタンク５から電解採取用小室１０の陰極区画室９の下
端へ供給される。

その陰極液は５２℃の温度に維持される。

陰極区画室９は、陰イオン交換膜（Ｉｏｎａｃ ＭＡ−
３４７５膜商標）である有機ガラス室の２つの側面より
成る。

銅陰極１１は、２つの陰イオン交換膜１２の間に位置づ
けられている。

鉛又はアンチモンの平面陽極１３は、陰イオン交換膜１
２の各々に隣接して位置づけられ、１つの陽極区画室は
、陰極区画室９を囲い、小室１０の壁によって境界づけ
られている。

陽極１３の各々は、陰極１１から８ｃｒＩＬの距離だけ
離されている。

陰極液は、陰極区画室９の頂部から管路１４を介して陰
極液タンク５へ運ばれる。

２６．３ｇ／７の銅と３４．３ｇ／ｌの硫酸とを含む陰
極廃液は、タンク５から管路１５を介して浸出段階２へ
戻される。

電解採取小室用陽極液は、陽極液タンク１６からポンプ
１８と流量計１９とによって管路１７を介して供給され
る。

供給陽極液は２２．４ｇ／Ａの硫酸を含み、５２℃に維
持される。

充分酸性な陽極溶液は、タンク１６から管路２２を介し
て取り出され、充分な水が陽極液の体積と濃度とを一定
に維持するために管路２１を介して陽極液タンク１６へ
加えられる。

陰極１１上の電着銅を増量させる電解採取用小室の電極
間上に、２．２６Ｖの電圧がかけられる。

電流が３３．ＩＡで、電流密度が２００．７Ａ／ｍのと
き、電流効率９８．９％で２４時間運転の間に、９３０
ｇの銅が電着した。

またこのとき、ＩＫｇの銅の電着に対して１．９３ Ｋ
Ｗｈの電力が消費された。

陰イオン交換膜１２を使用すると、酸性拡散度は陽極液
から陰極液まで膜を通過して、析出される１ｇの銅当り
０．２２ｇの硫酸であった。

これは陰極反応の結果として生じる硫酸塩のうちの８６
％が膜を通過して拡散したことに相当する。

例２ ニッケルの電解採取用湿式冶金学的方法は、第２図に示
される回路を使って実施される。

金属含有溶液を得るための初期段階と、固体−液体分離
工程から消費された陰極液及び残留物が使われる方法と
における以外は、この回路は第１図と同じである。

ニッケル又は銅のかわ１は、２において加圧されながら
浸出され、酸性浸出溶液はかわからニッケルを浸出させ
る。

その結果ニッケル溶液は、３において従来の固体−液体
分離工程（Ｓ／Ｌ）にかけられ、供給陰極液４を構成す
る固体含有残留物と液体とを与える。

固体−液体分離段階３と陰極液タンク５との間に精製段
階を付加してもよい。

この例において、電解採取用小室１０への陰極液及び陽
極液の供給、この小室それ自体の性質及び動作は、第１
図の例に記載されたことと同じである。

供給陰極液４は、ｐＨ５，２において６７．２ｇ／ｌの
ニッケルを含み、１．５１７時の速度で陰極液タンク５
に加えられる。

管路１５から流出する陰極廃液は、４３．５ｇ／ｌのニ
ッケルを含み、ｐＨ３，４である。

陽極液は、１２．０ｇ／ｌの硫酸を含む。

陰極液は、陰極区画室９へ０．５１７分の速度で供給さ
れ、陽極液は１．０１１分の速度でポンプ１８によって
循環させられる。

陽極液と陰極液とは、５５℃に維持され、電極間に加え
られる電圧は３．３８Ｖである。

３０時間運転の間に、１０５１ｇのニッケルが陰極１１
上に層になって析出された。

２０９Ａ／ｍ：の電流密度において電流は３４．５Ａで
あり、電流効率は９２．７％であり、また電力消費量は
ＩＫｇのニッケル電着当たり３．３３ＫＷｈであった。

陰イオン交換膜１２の使用によって、膜を通して陽極液
から陰極液へ向かって、１ｇの電着ニッケルにつき０．
１８ｇの硫酸塩の速度で硫酸塩を拡散した、これは陰極
反応の結果として生じる硫酸塩のうちの９０％が膜を越
えて拡散していることに相当する。

【図面の簡単な説明】

第１図は硫化銅の濃縮物から銅を回収する湿式冶金学的
方法の工程図であり、第２図はニッケル又は銅のかわか
らニッケルと銅とを回収する湿式冶金学的方法の工程図
である。 ２・・・・・・浸出段階、３・・・・・・固体−液体分
離器、９・・・・・・陰極区画室、１０・・・・・・電
解採取用小室（電解槽）、１１・・・・・・銅陰極、１
２・・・・・・陰イオン交換膜、１３・・・・・・平面
的な鉛又はアンチモン陽極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ニッケル、銅、コバルト、及び亜鉛のうちの少なく
   とも１つの金属を含みさらに硫黄を遊離状態であるいは
   化学結合状態で含む供給材料からその金属を回収する方
   法において、（ａ）その硫黄供給材料を酸性の浸出溶液
   により浸出して硫黄イオンと金属イオンとを含む金属溶
   液を形成する段階、（ｂ）その次にその金属溶液から固
   体を除去する段階、及び（ｃ）その次に電解槽において
   金属溶液から金属を電解採取する段階を有し、この電解
   槽は陰極を含む陰極区画室と陽極を含み陰極区画室の回
   りに配置されている陽極区画室とを含み、陰極区画室と
   陽極区画室とはほぼ流体不透過性の陰イオン交換膜によ
   り分離されており、電解槽における電解採取は、金属溶
   液を陰極区画室に貫流させかつ電解槽の陽極区画室を含
   む回路に酸性陽極液を流すことにより行ない、酸性陽極
   液の一部は該回路から排出され、水が酸性陽極液の組成
   を制御するために該回路に付加され、電位差が陽極と陰
   極との間に維持されて金属溶液から金属イオンを陰極上
   に電着させかつ陰極区画室から陽極区画室へ前記陰イオ
   ン交換膜を通る硫酸イオン通路を形成し、金属溶液の一
   部はそれが電解槽の陰極区画室を通った後に浸出段階へ
   再循環されることを特徴とする、ニッケル、銅、コバル
   ト、及び亜鉛の少なくとも１つの回収方法。 ２ 金属溶液は固体がその金属溶液から除去された後で
   かつ金属がその金属溶液から電解採取される前に精製さ
   れることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法
   。 ３ 金属溶液が電解槽の複数の陰極区画室を貫通し、酸
   性陽極液は陰極区画室の回りに配置されている１つで共
   通の陽極区画室を貫流することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項あるいは第２項記載の方法。 ４ 電解槽の１つあるいは複数の陰極区画室を貫流する
   金属溶液が、電解採取される金属を２０〜１５０ ｇ／
   １３含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２
   項、あるいは第３項記載の方法。 ５ 電解槽の１つあるいは複数の陰極区画室を貫通する
   金属溶液が、電解採取される金属を３０〜７０ ｇ／ｌ
   含むことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の方法
   。 ６ 酸性陽極液が、硫酸を５〜１５０ ｇ／ｌ含んでい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第４項あるいは第５
   項記載の方法。 ７ 酸性陽極液が硫酸を１０〜５０ ｇ／ｌ含んでいる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の方法。 ８１つあるいは各々の陰極区画室がほぼ流体不透過性の
   ハウジングを有し、このハウジングは金属溶液用の入口
   および出口をもち、このハウジングの少なくとも１つの
   壁は陰イオン交換膜から構成されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項ないし第６項のいずれかに記載
   の方法。