JP6943141B2 - Leaching method of mixed sulfide containing nickel and cobalt - Google Patents
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Description
本発明は、ニッケル及びコバルトを含む混合硫化物からニッケル及びコバルトを浸出する方法に関する。 The present invention relates to a method of leaching nickel and cobalt from a mixed sulfide containing nickel and cobalt.
ニッケル及びコバルトの製錬方法としては、例えば特許文献1に記載されているように、ニッケル硫化物と微量のコバルト硫化物を含むニッケルマット等の原料に塩素ガスを吹き込んで塩素浸出し、浸出されたニッケル及びコバルトを電解採取することにより、電気ニッケル及び電気コバルトとして製品化する方法が実用化されている。この方法は工程がシンプルであるうえ、電解採取で発生した塩素ガスを浸出に再利用することができるので、経済的に製錬を行うことができる。上記のニッケルマット等の原料は、例えばニッケル硫化鉱石を溶鉱炉において溶解する工程や、硫黄と共に装入されたニッケル酸化鉱石を電気炉において溶解する工程等からなる乾式製錬法で製造されている。 As a method for producing nickel and cobalt, for example, as described in Patent Document 1, chlorine gas is blown into a raw material such as a nickel mat containing nickel sulfide and a trace amount of cobalt sulfide to leached and leached chlorine gas. A method of commercializing nickel and cobalt as electric nickel and electric cobalt by electrolytically collecting them has been put into practical use. In this method, the process is simple and the chlorine gas generated by electrowinning can be reused for leaching, so that smelting can be performed economically. The raw materials such as the nickel mat are produced by a pyrometallurgical method including, for example, a step of melting nickel sulfide ore in a blast furnace and a step of melting nickel oxide ore charged with sulfur in an electric furnace.
一方、埋蔵量が豊富で且つ地表近くに存在するため比較的容易に採掘することが可能なラテライト鉱などの低ニッケル品位のニッケル酸化鉱石に対して、湿式製錬法で処理してニッケル硫化物を製造することが行われている。具体的には、ニッケル酸化鉱石に対して高圧酸浸出(High Pressure Acid Leaching、通称HPAL)を施し、得られた浸出液から鉄をはじめとする不純物を除去した後、例えば硫化水素ガスを浸出液中に吹き込んで湿式硫化反応によりニッケル硫化物を生成することが行われている。 On the other hand, low nickel grade nickel oxide ore such as laterite ore, which has abundant reserves and is located near the surface of the earth, is treated by a hydrometallurgy method to produce nickel sulfide. Is being manufactured. Specifically, high pressure acid leaching (commonly known as HPAL) is applied to nickel oxide ore to remove impurities such as iron from the obtained leachate, and then, for example, hydrogen sulfide gas is added to the leachate. Nickel sulfide is produced by blowing in and performing a wet sulfide reaction.
このように湿式製錬法によってニッケル酸化鉱石から製造したニッケル硫化物も、上記の乾式製錬法によって製造したニッケルマット等のニッケル硫化物と同様にニッケル及びコバルトを含む硫化物である。この湿式製錬法によって製造したニッケル及びコバルトを含有する混合硫化物(以下、単に混合硫化物と称する場合がある)を原料として、ニッケル及びコバルトを湿式製錬する方法としては、特許文献2に記載されているような上記特許文献1を応用した技術が提案されている。 The nickel sulfide produced from nickel oxide ore by the hydrometallurgy method as described above is also a sulfide containing nickel and cobalt, like the nickel sulfide such as nickel matte produced by the above-mentioned pyrometallurgy method. Patent Document 2 describes a method for hydrometallurgy of nickel and cobalt using a mixed sulfide containing nickel and cobalt produced by this hydrometallurgy method (hereinafter, may be simply referred to as a mixed sulfide) as a raw material. A technique applying the above-mentioned Patent Document 1 as described has been proposed.
この特許文献2の技術は、混合硫化物を塩化物水溶液にレパルプした後、得られたスラリーに塩素ガスを吹き込むことによりニッケル及びコバルトを塩化物水溶液中に塩素浸出し(塩素浸出工程)、得られた酸化剤としての2価の銅クロロ錯イオンを含む塩素浸出液に粉砕後のニッケルマットを接触させることで、塩素浸出液の銅とニッケルとの置換反応を行ってニッケルマット中のニッケルの浸出を行っている(セメンテーション工程)。 The technique of Patent Document 2 obtains nickel and cobalt by leaching nickel and cobalt into the chloride aqueous solution (chlorine leaching step) by repulping the mixed sulfide into the chloride aqueous solution and then blowing chlorine gas into the obtained slurry. By bringing the pulverized nickel mat into contact with the chlorine leachate containing the divalent copper chloro complex ion as the oxidizing agent, the chlorine leachate undergoes a substitution reaction between copper and nickel to leach nickel in the nickel mat. We are doing (semination process).
このセメンテーション工程(CM工程とも称する)後の置換浸出残渣(セメンテーション残渣とも称する)は塩素浸出工程で処理され、一方、置換浸出液(セメンテーション終液とも称する)は浄液工程で鉄や鉛等の不純物が除去されると共に、置換浸出液中のコバルトが溶媒抽出等の方法で分離、回収される。上記浄液工程で処理された後は、電解採取により電気ニッケルが製造される。なお、コバルトについては、ニッケルとは別の処理ルートにより更なる浄液が行われた後、電解採取により電気コバルトとして製品化される。 The replacement leachate residue (also referred to as cementation residue) after this cementation step (also referred to as CM step) is treated in the chlorine leaching step, while the replacement leachate (also referred to as cementation final solution) is iron or lead in the purification step. Etc. are removed, and cobalt in the replacement leachate is separated and recovered by a method such as solvent extraction. After being treated in the above liquid purification step, electrolytic nickel is produced by electrowinning. Cobalt is further purified by a treatment route different from that of nickel, and then commercialized as electric cobalt by electrowinning.
上記の低ニッケル品位の酸化鉱石から高圧硫酸浸出法などの湿式精錬法により製造されたニッケル及びコバルトを含有する混合硫化物(MS(Mixed Sulfide)とも称する)は、水溶液から硫化沈殿によりニッケルの回収を行うため、ニッケルメタルが含まれていない。このように、混合硫化物は還元力に乏しく銅イオンとの置換反応が進行しにくいので、特許文献2に記載のように、塩素浸出工程へ直接添加する方法が効率が良い。しかしながら、混合硫化物は乾式精錬法にて製造されたニッケルマットやセメンテーション反応で生成されたセメンテーション残渣と比較して硫化物としての安定性が高く、浸出反応効率が低いという問題点があった。 A mixed sulfide containing nickel and cobalt (also referred to as MS (Mixed Sulfide)) produced by a wet refining method such as a high-pressure sulfuric acid leaching method from the above low nickel grade oxide ore recovers nickel from an aqueous solution by sulfide precipitation. Nickel metal is not included because it does. As described above, since the mixed sulfide has poor reducing power and the substitution reaction with copper ions does not easily proceed, the method of directly adding it to the chlorine leaching step as described in Patent Document 2 is efficient. However, the mixed sulfide has a problem that the stability as a sulfide is high and the leaching reaction efficiency is low as compared with the nickel matte produced by the pyrometallurgical method and the cementation residue produced by the cementation reaction. rice field.
ところで、塩素浸出を行う反応槽での原料中のメタルの浸出では、下記反応式1に示すような銅イオンを媒体とした塩素ガスの液相への吸収反応(2価銅の塩化物錯イオンの生成反応)と、下記反応式2及び反応式3に示すような吸収した塩素ガス(酸化された2価銅の塩化物錯イオン)による硫化物の酸化反応とからなる2段階の反応により処理が行われる。 By the way, in the leaching of metal in the raw material in the reaction tank where chlorine is leached, the absorption reaction of chlorine gas into the liquid phase using copper ions as a medium as shown in the following reaction formula 1 (chloride complex ion of divalent copper). Treatment by a two-step reaction consisting of an oxidation reaction of sulfide by absorbed chlorine gas (chloride complex ion of oxidized divalent copper) as shown in the following reaction formulas 2 and 3. Is done.
[反応式1]
Cl2+2CuCl3 2−→2CuCl4 2−
[反応式2]
6CuCl4 2−+Ni3S2→3Ni2++6Cl−+6CuCl3 2−+2S
[反応式3]
2CuCl4 2−+MS→M2++2Cl−+2CuCl3 2−+S
但し、M=Ni、Co、Fe、Cu
[Reaction formula 1]
Cl 2 + 2CuCl 3 2- → 2CuCl 4 2-
[Reaction equation 2]
6CuCl 4 2+ Ni 3 S 2 → 3Ni 2+ + 6Cl - + 6CuCl 3 2+ 2S
[Reaction equation 3]
2CuCl 4 2+ MS → M 2+ + 2Cl - + 2CuCl 3 2+ S
However, M = Ni, Co, Fe, Cu
銅を含有する原料、すなわち塩素浸出液の銅とニッケルとの置換反応を行ってニッケルマット中のニッケルの浸出を行った後のセメンテーション残渣を用いた場合、上記反応式3で示す浸出反応で浸出された銅イオンが塩化物錯体を生成し、浸出反応に寄与した後、反応式1の塩素吸収剤として作用するため、原料の浸出反応の進行に伴って塩素ガスの吸収量も増加するが、混合硫化物は銅をほとんど含有していないため、反応開始時に液中に含まれている銅イオンの量が塩素ガスの吸収量を決定することとなり、一度に過剰の塩素ガスを吹き込んでも液中に吸収できずに浸出反応に寄与しないという問題があった。 When a copper-containing raw material, that is, a cementation residue after performing a substitution reaction between copper and nickel in a chlorine leachate and leaching nickel in a nickel mat, leaching is carried out by the leaching reaction represented by the above reaction formula 3. After the generated copper ions form a chloride complex and contribute to the leaching reaction, they act as a chlorine absorber in Reaction Formula 1, so that the amount of chlorine gas absorbed increases as the leaching reaction of the raw material progresses. Since the mixed sulfide contains almost no copper, the amount of copper ions contained in the liquid at the start of the reaction determines the amount of chlorine gas absorbed, and even if excess chlorine gas is blown at one time, it is contained in the liquid. There was a problem that it could not be absorbed and did not contribute to the leaching reaction.
更に、上記の塩素浸出を行う反応槽に混合硫化物のみを投入し続けると該反応槽内への銅供給が枯渇し、塩素ガスが液中に吸収できずに浸出反応が進行せず気相中へ塩素ガスが漏洩する。これを解消するためにはCuを含んだニッケルマット原料やセメンテーション残渣を該反応槽へ添加することが考えられるが、これら原料等は浸出反応効率が混合硫化物より良いため優先的に塩素ガスを消費し、塩素ガスが有効に混合硫化物中のニッケルの浸出反応に寄与しないという問題があり、経済的に有利な原料である混合硫化物の処理量を増やすのは困難であった。なお、塩素浸出工程から産出される塩素浸出残渣は、塩素浸出残渣中の硫黄を製品として回収した後、微量貴金属の回収を目的として銅製錬プロセスに払出されるため、塩素浸出残渣中に残留したニッケルについてはロスとなる。そこで、塩素浸出残渣中のニッケル品位を最小とするような最適な混合硫化物の浸出方法が望まれていた。 Further, if only the mixed sulfide is continuously charged into the above-mentioned reaction tank for leaching chlorine, the copper supply into the reaction tank is depleted, chlorine gas cannot be absorbed into the liquid, and the leaching reaction does not proceed and the gas phase Chlorine gas leaks into it. In order to solve this problem, it is conceivable to add a nickel matte raw material containing Cu or a cementation residue to the reaction vessel, but since these raw materials have better leaching reaction efficiency than mixed sulfide, chlorine gas is preferentially added. It is difficult to increase the amount of mixed sulfide, which is an economically advantageous raw material, because chlorine gas does not effectively contribute to the leaching reaction of nickel in the mixed sulfide. The chlorine leaching residue produced from the chlorine leaching step remained in the chlorine leaching residue because it was discharged to the copper smelting process for the purpose of recovering trace precious metals after recovering the sulfur in the chlorine leaching residue as a product. There is a loss for nickel. Therefore, an optimal mixed sulfide leaching method that minimizes the nickel grade in the chlorine leaching residue has been desired.
本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、塩素吸収に必要な銅量を確保して効率的に混合硫化物の塩素浸出反応を進行させると共に、全原料に占める混合硫化物の比率を高めることが可能な混合硫化物の浸出方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and the chlorine leaching reaction of the mixed sulfide is efficiently promoted by securing the amount of copper required for chlorine absorption, and the mixture occupies all the raw materials. It is an object of the present invention to provide a method for leaching mixed sulfide capable of increasing the ratio of sulfide.
上記の目的を達成するため、本発明に係る混合硫化物の浸出方法は、湿式製錬法で製造されたニッケル及びコバルトを含有する混合硫化物原料の40〜60%を含銅塩化ニッケル水溶液に添加し、該水溶液中の2価銅イオンを1価銅イオンに還元させることで該混合硫化物からニッケルを浸出させる第1浸出工程と、前記第1浸出工程で得た第1スラリーに乾式製錬法で製造されたニッケル硫化物原料を添加し、該第1スラリー中の1価銅イオンを硫化銅の形態に固定化させると共に該ニッケル硫化物原料からニッケルを浸出させる第2浸出工程と、前記第2浸出工程で得た第2スラリーを固液分離して得た残渣と前記混合硫化物原料の残部とを塩素ガスで浸出処理する第3浸出工程とを有し、前記含銅塩化ニッケル水溶液には前記第3浸出工程で得た第3スラリーを固液分離して得た塩素浸出液を用い、前記第2スラリーを固液分離して得たセメンテーション終液は、浄液工程で処理された後にニッケルの回収が行なわれることを特徴としている。 In order to achieve the above object, in the mixed sulfide leaching method according to the present invention, 40 to 60% of the mixed sulfide raw material containing nickel and cobalt produced by the wet smelting method is added to a copper-containing nickel chloride aqueous solution. The first leaching step of leaching nickel from the mixed sulfide by adding and reducing the divalent copper ion in the aqueous solution to the monovalent copper ion, and the first slurry obtained in the first leaching step are dry-made. A second leaching step of adding a nickel sulfide raw material produced by the wrought method, immobilizing monovalent copper ions in the first slurry in the form of copper sulfide, and leaching nickel from the nickel sulfide raw material. It has a third leaching step of leaching and the balance residue and the mixture sulfide material obtained by the second slurry to solid-liquid separation obtained in the second leaching step with chlorine gas, the copper containing nickel chloride The chlorine leachate obtained by solid-liquid separation of the third slurry obtained in the third leaching step is used as the aqueous solution, and the cementation final solution obtained by solid-liquid separation of the second slurry is treated in the purification step. It is characterized in that nickel is recovered after being sulfurized.
本発明によれば、混合硫化物を効率的に塩素浸出処理することができるうえ、全原料に占める混合硫化物の比率を高めることができる。 According to the present invention, the mixed sulfide can be efficiently subjected to chlorine leaching treatment, and the ratio of the mixed sulfide to the total raw materials can be increased.
以下、図1を参照しながら本発明のニッケル硫化物の浸出方法の一具体例について説明する。この本発明の一具体例の浸出方法は、先ず粉砕工程S1において、湿式製錬法で製造されたニッケル及びコバルトを含有する混合硫化物原料を粉砕し、得られた粉砕後の混合硫化物原料に、電解廃液などの塩化物水溶液を加えてスラリー化する。 Hereinafter, a specific example of the nickel sulfide leaching method of the present invention will be described with reference to FIG. In the leaching method of a specific example of the present invention, first, in the crushing step S1, the mixed sulfide raw material containing nickel and cobalt produced by the hydrometallurgy method is crushed, and the obtained mixed sulfide raw material after crushing is crushed. A chloride aqueous solution such as an electrolytic waste solution is added to the mixture to form a slurry.
次に第1浸出工程(粗セメンテーション工程)S2において、このスラリー化した混合硫化物原料の一部を含銅塩化ニッケル水溶液に添加し、該水溶液中の2価銅イオンを1価銅イオンに還元させることで該混合硫化物からニッケルを浸出させる。次に第2浸出工程(精セメンテーション工程)S3において、上記第1浸出工程S2で得た第1スラリーに乾式製錬法で製造されたニッケル硫化物原料を添加し、該第1スラリー中の1価銅イオンを硫化銅の形態に固定化させると共に該ニッケル硫化物原料からニッケルを浸出させる。 Next, in the first leaching step (crude cementation step) S2, a part of the slurry mixed sulfide raw material is added to a copper-containing nickel chloride aqueous solution, and the divalent copper ions in the aqueous solution are converted into monovalent copper ions. Nickel is leached from the mixed sulfide by reduction. Next, in the second leaching step (fine cementing step) S3, a nickel sulfide raw material produced by a dry smelting method is added to the first slurry obtained in the first leaching step S2, and the nickel sulfide raw material is added to the first slurry. The monovalent copper ion is immobilized in the form of copper sulfide, and nickel is leached from the nickel sulfide raw material.
次に第3浸出工程(塩素浸出工程)S4において、上記第2浸出工程S3で得た第2スラリーを固液分離して得た残渣と上記混合硫化物原料の残部とを塩素ガスで浸出する。この第3浸出工程S4で生成された塩素浸出終液が、上記の含銅塩化ニッケル水溶液として第1浸出工程S2で使用される。一方、原料に含まれている硫黄分は浸出されずに固体として残存するので、硫黄回収工程S5で回収される。 Next, in the third leaching step (chlorine leaching step) S4, the residue obtained by solid-liquid separation of the second slurry obtained in the second leaching step S3 and the remainder of the mixed sulfide raw material are leached with chlorine gas. .. The chlorine leaching final solution produced in the third leaching step S4 is used as the above-mentioned copper-containing nickel chloride aqueous solution in the first leaching step S2. On the other hand, the sulfur content contained in the raw material is not leached and remains as a solid, so that it is recovered in the sulfur recovery step S5.
上記の第2浸出工程S3で得た第2スラリーを固液分離して得たセメンテーション終液の中にはCoやFe等の不純物が存在するため、浄液工程S6にて例えば酸化中和法で水酸化物等の浄液澱物として除去する。この浄液澱物は、浄液澱物処理工程S8で処理される。また、浄液工程S6には、溶媒抽出工程が含まれることもある。一方、不純物が取り除かれた浄液工程終液は純粋な塩化ニッケルであり、pH調整を行った後に電解工程S7で電解採取法により電気ニッケルと塩素ガスに分離される。生成した塩素ガスは第3浸出工程S4及び浄液工程S6へ繰り返される。電解工程S7で処理した後の電解液は、脱塩素・塩素回収工程S9で処理され、塩素ガスと電解廃液が回収される。以下、かかる本発明の一具体例の浸出方法を構成する主な工程について具体的に説明する。 Since impurities such as Co and Fe are present in the cementation final liquid obtained by solid-liquid separation of the second slurry obtained in the second leaching step S3, for example, oxidation neutralization in the liquid purification step S6. It is removed as a purified liquid starch such as hydroxide by the method. This purified liquid starch is treated in the purified liquid starch treatment step S8. Further, the liquid purification step S6 may include a solvent extraction step. On the other hand, the final solution of the purification process from which impurities have been removed is pure nickel chloride, and after adjusting the pH, it is separated into electric nickel and chlorine gas by an electrowinning method in the electrolysis step S7. The generated chlorine gas is repeated in the third leachation step S4 and the liquid purification step S6. The electrolytic solution after the treatment in the electrolytic step S7 is treated in the dechlorination / chlorine recovery step S9, and chlorine gas and the electrolytic waste liquid are recovered. Hereinafter, the main steps constituting the leaching method of a specific example of the present invention will be specifically described.
[粉砕工程S1]
粉砕工程S1では、例えばニッケル酸化鉱から湿式製錬により生成されたNiSを主成分とするニッケル及びコバルトを含んだ混合硫化物が、好ましくはタワーミルやビーズミル等の湿式粉砕装置によって、平均粒径(D50)が80μm以下、好ましくは20μm以下、より好ましくは10μm以下になるまで粉砕される。このように粉砕することにより、後工程の第1浸出工程S2において、含銅塩化ニッケル水溶液に含まれる銅イオンを効率的に還元することができ、銅イオンの除去効率を向上させることができる。なお、平均粒径(D50)とは、レーザー粒度分布測定により累積体積が50%となる粒子径である。
[Crushing step S1]
In the pulverization step S1, for example, a mixed sulfide containing nickel and cobalt containing NiS as a main component, which is produced from nickel oxide ore by hydrometallurgy, has an average particle size (preferably by a wet pulverizer such as a tower mill or a bead mill). It is pulverized until D50) is 80 μm or less, preferably 20 μm or less, and more preferably 10 μm or less. By pulverizing in this way, the copper ions contained in the copper-containing nickel chloride aqueous solution can be efficiently reduced in the first leaching step S2 of the subsequent step, and the copper ion removal efficiency can be improved. The average particle size (D50) is a particle size at which the cumulative volume is 50% as measured by laser particle size distribution measurement.
上記のようにして粉砕された混合硫化物は、塩化物水溶液によってレパルプされ、スラリーとなる。ここで塩化物水溶液とは、アニオンとして塩化物イオンを含む水溶液の総称であるが、本発明の一具体例では特に主成分が塩化ニッケルであって微量の不純物を含んだ水溶液が好ましい。このような塩化ニッケル水溶液としては、後述する脱塩素・塩素回収工程S9で産出される電解廃液を挙げることができる。 The mixed sulfide pulverized as described above is repulped with an aqueous chloride solution to form a slurry. Here, the chloride aqueous solution is a general term for aqueous solutions containing chloride ions as anions, but in one specific example of the present invention, an aqueous solution containing nickel chloride as the main component and containing a trace amount of impurities is particularly preferable. Examples of such a nickel chloride aqueous solution include an electrolytic waste liquid produced in the dechlorination / chlorine recovery step S9 described later.
[第1浸出工程S2]
第1浸出工程S2は粗セメンテーション(単に粗CMとも称する)を行う工程であり、後述する第3浸出工程S4にて生成された含銅塩化ニッケル水溶液としての塩素浸出終液に、上記の粉砕工程S1でスラリー化された混合硫化物原料を添加する。その際、混合硫化物原料の全部を添加するのではなく、混合硫化物原料の全体のうち40〜60%、好ましくは45〜55%を添加し、残りは後述する塩素浸出工程の原料として用いる。これにより、含銅塩化ニッケル溶液中の2価銅イオンが1価銅イオンに還元されることで混合硫化物原料からニッケルが浸出される。換言すれば、混合硫化物に含まれる硫化ニッケルの還元力によって2価銅イオンが効率的に1価銅イオンに還元される。具体的には、この第1浸出工程S2では、例えば下記の反応式4及び反応式5に示す反応が生じる。
[First leaching step S2]
The first leaching step S2 is a step of performing crude cementing (also simply referred to as crude CM), and the chlorine leaching final solution as a copper-containing nickel chloride aqueous solution produced in the third leaching step S4 described later is pulverized as described above. The mixed sulfide raw material slurried in step S1 is added. At that time, instead of adding all of the mixed sulfide raw materials, 40 to 60%, preferably 45 to 55% of the total mixed sulfide raw materials are added, and the rest is used as a raw material for the chlorine leaching step described later. .. As a result, divalent copper ions in the copper-containing nickel chloride solution are reduced to monovalent copper ions, so that nickel is leached from the mixed sulfide raw material. In other words, divalent copper ions are efficiently reduced to monovalent copper ions by the reducing power of nickel sulfide contained in the mixed sulfide. Specifically, in the first leaching step S2, for example, the reactions shown in the following reaction formulas 4 and 5 occur.
[反応式4]
2CuCl4 2−+4NiS→Ni2++2Cl−+Ni3S4+2CuCl3 2−
[反応式5]
NiS+2Cu+→Ni2++Cu2S
[Reaction equation 4]
2CuCl 4 2+ 4NiS → Ni 2+ + 2Cl - + Ni 3 S 4 + 2CuCl 3 2-
[Reaction equation 5]
NiS + 2Cu + → Ni 2+ + Cu 2 S
すなわち、第3浸出工程S4で生成された含銅塩化ニッケル溶液に対して混合硫化物を添加することにより、該混合硫化物中の主成分である硫化ニッケル(NiS)が、含銅塩化ニッケル溶液中の2価銅イオンを1価銅イオンに還元する(反応式4)。また、主成分であるNiSが、1価銅イオンを硫化銅(Cu2S)として固定化する(反応式5)。 That is, by adding the mixed sulfide to the copper-containing nickel chloride solution produced in the third leaching step S4, the main component of the mixed sulfide, nickel sulfide (NiS), is converted into the copper-containing nickel chloride solution. The divalent copper ion inside is reduced to monovalent copper ion (reaction formula 4). Further, as the main component NiS is immobilized as a monovalent copper ions of copper sulfide (Cu 2 S) (Scheme 5).
但し、ニッケル硫化物中の主形態であるNiSの還元力は弱く、1価銅イオンを硫化銅として固定する効果は弱い。従って、この第1浸出工程S2では、主として、含銅塩化ニッケル溶液中の2価銅イオンを1価銅イオンに還元する反応(反応式4)が進行する。そして、還元された1価銅イオンは、主に後段の第2浸出工程S3において乾式製錬法で製造されたニッケル硫化物原料により還元され、ニッケル硫化物原料中の硫黄、好ましくは硫黄源として添加される塩素浸出残渣中の硫黄により硫化銅として固定化される。 However, the reducing power of NiS, which is the main form in nickel sulfide, is weak, and the effect of fixing monovalent copper ions as copper sulfide is weak. Therefore, in the first leaching step S2, the reaction (reaction formula 4) for reducing the divalent copper ions in the copper-containing nickel chloride solution to the monovalent copper ions mainly proceeds. Then, the reduced monovalent copper ions are mainly reduced by the nickel sulfide raw material produced by the dry smelting method in the second leaching step S3 in the subsequent stage, and used as sulfur in the nickel sulfide raw material, preferably as a sulfur source. It is immobilized as copper sulfide by the sulfur in the added chlorine leaching residue.
この第1浸出工程S2の反応終了時における含銅塩化ニッケル溶液に含まれる銅濃度(1価銅換算)は30g/L以下であるのが好ましく、これにより後工程の第2浸出工程S3を経た後の含銅塩化ニッケル溶液中の銅濃度を0.1g/L以下まで効率的に除去することができる。なお、第1浸出工程S2にて生成した硫化銅等の硫化物は、第2浸出工程S3を経てセメンテーション残渣として第3浸出工程S4で処理される。 The copper concentration (in terms of monovalent copper) contained in the copper-containing nickel chloride solution at the end of the reaction in the first leaching step S2 is preferably 30 g / L or less, and thus the second leaching step S3 in the subsequent step is performed. The copper concentration in the subsequent copper-containing nickel chloride solution can be efficiently removed to 0.1 g / L or less. The sulfide such as copper sulfide produced in the first leaching step S2 is treated as a cementation residue in the third leaching step S4 through the second leaching step S3.
第1浸出工程S2で用いる含銅塩化ニッケル溶液、すなわち第3浸出工程S4で生成される塩素浸出終液は、銅イオン濃度が30〜50g/L、ニッケル濃度が150〜270g/L、pH0.5〜2.0であるのが好ましい。また、含銅塩化ニッケル溶液中における銅イオンの形態としては、例えば2価銅イオン比率が60〜90%であり、1価銅イオン比率が10〜40%であるのが好ましい。更に、第1浸出工程S2で用いる含銅塩化ニッケル溶液は、酸化還元電位(Ag/AgCl電極基準)が450〜550mVであり、第1浸出工程S2では酸化還元電位(Ag/AgCl電極基準)が400mV以下の条件で浸出処理を行うことが好ましい。 The copper-containing nickel chloride solution used in the first leaching step S2, that is, the chlorine leaching final solution produced in the third leaching step S4 has a copper ion concentration of 30 to 50 g / L, a nickel concentration of 150 to 270 g / L, and a pH of 0. It is preferably 5 to 2.0. As for the form of copper ions in the copper-containing nickel chloride solution, for example, the divalent copper ion ratio is preferably 60 〜 90%, and the monovalent copper ion ratio is preferably 10 to 40%. Further, the copper-containing nickel chloride solution used in the first leaching step S2 has a redox potential (based on the Ag / AgCl electrode) of 450 to 550 mV, and the redox potential (based on the Ag / AgCl electrode) in the first leaching step S2. It is preferable to carry out the leaching treatment under the condition of 400 mV or less.
第1浸出工程S2における浸出時の温度条件としては、80〜110℃とすることが好ましく、特に90〜95℃とすることがより好ましい。温度条件を80℃以上とすることにより、効率的に含銅塩化ニッケル溶液中の銅イオンの還元処理を進行させることができ、後述する第2浸出工程S3において銅イオンの除去効率を向上させることができる。なお、温度条件を110℃より高くした場合、含銅塩化ニッケル溶液からの脱銅効率は向上するものの、耐熱仕様による設備コストや蒸気量増加による操業コストがかかり、効率的な操業ができなくなるおそれがある。 The temperature condition at the time of leaching in the first leaching step S2 is preferably 80 to 110 ° C, and more preferably 90 to 95 ° C. By setting the temperature condition to 80 ° C. or higher, the reduction treatment of copper ions in the copper-containing nickel chloride solution can be efficiently advanced, and the copper ion removal efficiency can be improved in the second leaching step S3 described later. Can be done. If the temperature condition is higher than 110 ° C, the efficiency of removing copper from the copper-containing nickel chloride solution is improved, but the equipment cost due to the heat-resistant specifications and the operating cost due to the increase in the amount of steam are incurred, and efficient operation may not be possible. There is.
上記したように混合硫化物の一部を粗CM工程で処理し、残部を後述する塩素浸出工程で処理する理由は、含銅塩化ニッケル水溶液中のCu量によって粗CM工程において浸出されるニッケル量が制約されるからであり、上記のように混合硫化物をセメンテーション工程と塩素浸出工程とに分配して添加することで浸出率を向上させることができる。また、混合硫化物原料中の硫化ニッケル(NiS)は完全に浸出されず、一部Ni3S4の固体として残留するため、添加量が多すぎると後段の固液分離処理の負荷が増大するので固液分離装置等の設備投資費用がかさむからである。 As described above, the reason why a part of the mixed sulfide is treated in the crude CM step and the rest is treated in the chlorine leaching step described later is the amount of nickel leached in the crude CM step depending on the amount of Cu in the copper-containing nickel chloride aqueous solution. This is because the leaching rate can be improved by distributing and adding the mixed sulfide to the cementation step and the chlorine leaching step as described above. In addition, nickel sulfide (NiS) in the mixed sulfide raw material is not completely leached out and remains partly as a solid of Ni 3 S 4 , so if the amount added is too large, the load of the solid-liquid separation treatment in the subsequent stage increases. Therefore, the capital investment cost of the solid-liquid separator and the like is high.
すなわち、一般的にセメンテーション工程でのNi浸出量は、浸出始液の銅濃度によって決定され、NiSを完全に浸出するのは困難である。NiSの完全な浸出を狙って始液中の銅濃度を上昇させると、第2浸出工程S3において銅の完全硫化のためのニッケルマット添加量が増大し、結果として全原料に占める混合硫化物の比率を上昇させることができない。また、混合硫化物のセメンテーション工程への分配比率を高くすると、セメンテーション残渣に含まれる未反応の混合硫化物が増加するだけとなるが、塩素浸出工程では浸出されにくい混合硫化物と浸出されやすいセメンテーション残渣を分別処理することができなくなり、結果として混合硫化物のニッケル浸出率が低下する。また、当該セメンテーション工程で生成されたスラリーの固液分離装置の負荷が上昇するため経済的に好ましくない。 That is, in general, the amount of Ni leached in the cementation step is determined by the copper concentration of the leaching starting liquid, and it is difficult to completely leached NiS. When the copper concentration in the starting liquid is increased aiming at complete leaching of NiS, the amount of nickel matte added for complete sulfide of copper in the second leaching step S3 increases, and as a result, the mixed sulfide in the total raw material is mixed. The ratio cannot be increased. Further, if the distribution ratio of the mixed sulfide to the cementation step is increased, the unreacted mixed sulfide contained in the cementation residue is only increased, but the mixed sulfide that is difficult to be leached in the chlorine leaching step is leached out. It becomes impossible to separate the easy cementation residue, and as a result, the nickel leaching rate of the mixed sulfide decreases. Further, it is economically unfavorable because the load on the solid-liquid separator of the slurry produced in the cementation step increases.
一方、全原料に占める混合硫化物の比率を最大限にするためには、セメンテーション工程の始液銅濃度をできる限り低く保ち、ニッケルマット原料の添加量を低くする必要があるが、上記のように始液の銅濃度を低下させると前述した特許文献2に示されるように第3浸出工程S4での塩素浸出率が低下するため、始液銅濃度は下限値が30g/Lであるのが好ましい。上記の混合硫化物のセメンテーション工程への分配比率は、これら制約を全て満たすのに適した要件となる。 On the other hand, in order to maximize the ratio of mixed sulfide to the total raw materials, it is necessary to keep the starting solution copper concentration in the cementation process as low as possible and reduce the amount of nickel matte raw materials added. As shown in Patent Document 2 described above, when the copper concentration of the starting liquid is lowered as described above, the chlorine leaching rate in the third leaching step S4 is lowered, so that the lower limit of the copper concentration of the starting liquid is 30 g / L. Is preferable. The distribution ratio of the mixed sulfide to the cementation step is a suitable requirement for satisfying all of these constraints.
[第2浸出工程S3]
第2浸出工程S3は精セメンテーション(単に精CMとも称する)を行う工程であり、第1浸出工程S2で得た含銅塩化ニッケル溶液を含む第1スラリーに、ニッケルマット等の乾式製錬法で製造されたニッケル硫化物原料を添加し、2価銅イオンを1価銅イオンに還元すると共に、該ニッケル硫化物原料のニッケルメタル等が2価及び1価銅イオンの酸化力によってニッケルイオンに浸出される。また、1価銅イオンを硫化銅等の硫化物として固定化させる。
[Second leachation step S3]
The second leaching step S3 is a step of performing precision cementation (also simply referred to as refined CM), and a dry smelting method of nickel mat or the like is added to the first slurry containing the copper-containing nickel chloride solution obtained in the first leaching step S2. The nickel sulfide raw material produced in the above is added to reduce divalent copper ions to monovalent copper ions, and nickel metal or the like as the nickel sulfide raw material is converted into nickel ions by the oxidizing power of divalent and monovalent copper ions. It is exuded. In addition, monovalent copper ions are immobilized as sulfides such as copper sulfide.
このニッケルマット等のニッケル硫化物原料も、上記した混合硫化物と同様に、粉砕処理した後、塩化物水溶液として好適な電解廃液によってレパルプしてスラリー化してから添加するのが好ましい。この第2浸出工程S3においては、下記反応式6〜9で示されるように、混合硫化物よりも浸出効率の高いニッケルマット等のニッケル硫化物原料中の亜硫化ニッケル(Ni3S2)あるいはニッケルメタル(Ni)により下記の浸出反応が生ずる。 Like the mixed sulfide described above, the nickel sulfide raw material such as the nickel matte is also preferably added after being pulverized and then repulped with an electrolytic waste solution suitable as an aqueous chloride solution to form a slurry. In this second leaching step S3, as shown by the following reaction formulas 6 to 9, nickel sulfide (Ni 3 S 2 ) in a nickel sulfide raw material such as nickel matte, which has a higher leaching efficiency than the mixed sulfide, or The following leaching reaction occurs due to nickel metal (Ni).
[反応式6]
2CuCl4 2−+Ni3S2→Ni2++2Cl−+2NiS+2CuCl3 2−
[反応式7]
2CuCl4 2−+Ni→Ni2++2Cl−+2CuCl3 2−
[反応式8]
Ni+2CuCl3 2−+S→Ni2++6Cl−+Cu2S
[反応式9]
Ni3S2+6CuCl3 2−+S→3Ni2++18Cl−+3Cu2S
[Reaction equation 6]
2CuCl 4 2+ Ni 3 S 2 → Ni 2+ + 2Cl - + 2NiS + 2CuCl 3 2-
[Reaction equation 7]
2CuCl 4 2+ Ni → Ni 2+ + 2Cl - + 2CuCl 3 2-
[Reaction equation 8]
Ni + 2CuCl 3 2- + S → Ni 2+ + 6Cl − + Cu 2 S
[Reaction equation 9]
Ni 3 S 2 + 6CuCl 3 2 + S → 3 Ni 2+ + 18Cl − + 3Cu 2 S
上記反応式6及び7に示すように、第2浸出工程S3では、添加したニッケルマットに含まれるニッケルメタル(Ni)や亜硫化ニッケル(Ni3S2)により、含銅塩化ニッケル溶液に残存している2価銅イオンが1価銅イオンに還元される。このように、第1浸出工程S2において還元されずに残存した2価銅イオンが、この第2浸出工程S3においてニッケルマットにより還元される。 As shown in the above reaction formulas 6 and 7, in the second leaching step S3, the nickel metal (Ni) and nickel sulfide (Ni 3 S 2 ) contained in the added nickel mat remain in the copper-containing nickel chloride solution. The divalent copper ion is reduced to the monovalent copper ion. As described above, the divalent copper ions remaining without being reduced in the first leaching step S2 are reduced by the nickel mat in the second leaching step S3.
また、反応式8及び9に示すように、第2浸出工程S3では、第1浸出工程S2及びこの第2浸出工程S3で還元された1価銅イオンが、ニッケルマット中に含まれるNiやNi3S2及び硫黄により硫化物として固定される。この硫化物として固定された銅は、固液分離によってセメンテーション残渣とセメンテーション終液として分離される。分離されたセメンテーション残渣は、第3浸出工程(塩素浸出工程)S4で処理される。ところで、ニッケルマット等の乾式製錬法で製造されたニッケ硫化物原料には、不純物として微量の銅が含まれている。このように、第2浸出工程S3の原料として添加される銅を含有するニッケル硫化物は、第2浸出工程S3でセメンテーション処理された後、第3浸出工程S4で処理される。従って、ニッケルマット等のニッケル硫化物を第2浸出工程S3の原料に使用すると、系内に循環する銅量は必然的に増加することになる。
Further, as shown in the
第2浸出工程S3における浸出反応の温度条件としては、70〜100℃とすることが好ましく、80〜90℃とすることがより好ましい。温度条件を70℃以上とすることにより、残存する2価銅イオンを1価銅イオンに還元し、1価銅イオンを硫黄によって効率的に固定化する反応を進行させることができる。なお、温度条件を100℃より高くした場合、それ以上に含銅塩化ニッケル溶液からの脱銅効率は向上せず、操業効率の観点から100℃以下とすることが好ましい。また、第2浸出工程S3では、酸化還元電位(Ag/AgCl電極基準)が0〜100mVの条件で浸出処理を行うことが好ましい。 The temperature condition of the leaching reaction in the second leaching step S3 is preferably 70 to 100 ° C, more preferably 80 to 90 ° C. By setting the temperature condition to 70 ° C. or higher, the reaction of reducing the remaining divalent copper ions to monovalent copper ions and efficiently immobilizing the monovalent copper ions with sulfur can proceed. When the temperature condition is higher than 100 ° C., the copper removal efficiency from the copper-containing nickel chloride solution is not improved any more, and it is preferably 100 ° C. or lower from the viewpoint of operating efficiency. Further, in the second leaching step S3, it is preferable to carry out the leaching treatment under the condition that the redox potential (based on the Ag / AgCl electrode) is 0 to 100 mV.
ところで、従来の電気ニッケル製造プロセスにおけるセメンテーション工程では、混合硫化物を塩素浸出することで得た塩素浸出終液である含銅塩化ニッケル水溶液に対して、ニッケルマットを塩化ニッケル溶液と共にレパルプして得られたスラリーを添加すると共に、硫黄源として塩素浸出残渣を添加していた。この場合、ニッケルマット原料中のニッケルメタル及び亜硫化ニッケルにより、含銅塩化ニッケル水溶液中の2価銅イオンが1価銅イオンに還元されると共に、塩素浸出残渣中の硫黄によって硫化銅として固定化されていた。 By the way, in the cementation step in the conventional electronickel manufacturing process, a nickel mat is repulped together with a nickel chloride solution with respect to a copper-containing nickel chloride aqueous solution which is a chlorine leaching final solution obtained by leaching mixed sulfide with chlorine. The obtained slurry was added, and a nickel leaching residue was added as a sulfur source. In this case, the divalent copper ions in the copper-containing nickel chloride aqueous solution are reduced to monovalent copper ions by the nickel metal and nickel sulfide in the nickel matte raw material, and are immobilized as copper sulfide by the sulfur in the chlorine leaching residue. It had been.
しかしながら、塩素浸出工程では、1価銅イオンが塩素ガスを吸収して2価銅イオンに酸化され、その2価銅イオンの酸化力によって原料中の金属を浸出させるため、その溶液中には所定量以上の銅濃度を確保しておく必要がある。このとき、電気ニッケルの増産を目的として混合硫化物の処理量を増加させると、塩素浸出工程及びセメンテーション工程内の処理液流量が増加し、結果的に系内の銅の循環量が増加することとなる。しかし、セメンテーション工程においてニッケルマットのみを添加するだけでは、銅イオンを硫化銅として効率的かつ効果的に除去することができず、電気ニッケルの増産を目的とした混合硫化物の処理量の増加に適切に対応することができなかった。 However, in the chlorine leaching step, the monovalent copper ion absorbs chlorine gas and is oxidized to the divalent copper ion, and the metal in the raw material is leached by the oxidizing power of the divalent copper ion. It is necessary to secure a copper concentration above a certain amount. At this time, if the treatment amount of the mixed sulfide is increased for the purpose of increasing the production of electrolytic nickel, the flow rate of the treatment liquid in the chlorine leaching step and the cementation step increases, and as a result, the circulation amount of copper in the system increases. It will be. However, copper ions cannot be efficiently and effectively removed as copper sulfide by adding only nickel matte in the cementation step, and the amount of mixed sulfide processed for the purpose of increasing the production of electrolytic nickel is increased. Could not be dealt with appropriately.
そこで、本発明の一具体例の浸出方法では、上述のように先ず第1浸出工程S2において含銅塩化ニッケル水溶液に対して混合硫化物を添加して2価銅イオンを1価銅イオンに還元する。そして、これにより生成した第1スラリーに対して第2浸出工程S3においてニッケルマットなどのニッケル硫化物を添加して1価銅イオンを硫化銅等の硫化物として固定化し、含銅塩化ニッケル溶液中の銅を除去している。 Therefore, in the leaching method of a specific example of the present invention, as described above, first, in the first leaching step S2, a mixed sulfide is added to the copper-containing nickel chloride aqueous solution to reduce the divalent copper ion to the monovalent copper ion. do. Then, in the second leaching step S3, a nickel sulfide such as a nickel mat is added to the first slurry produced thereby to immobilize the monovalent copper ion as a sulfide such as copper sulfide, and the copper-containing nickel chloride solution is used. Copper is being removed.
このように、ニッケル硫化物に含まれるニッケルメタル及び亜硫化ニッケルのみによって2価銅イオンを還元して固定化するのではなく、先ず混合硫化物の還元力を最大限生かして含銅塩化ニッケル水溶液中の2価銅イオンを1価銅イオンに還元し、その後にニッケル硫化物により1価銅イオンを硫化物として固定化する。これにより、系内に循環する銅に対して効率的に脱銅処理を行うことができ、含銅塩化ニッケル水溶液から確実に銅を除去することができる。 In this way, instead of reducing and immobilizing divalent copper ions only with the nickel metal and nickel sulfide contained in the nickel sulfide, first, the copper-containing nickel chloride aqueous solution maximizes the reducing power of the mixed sulfide. The divalent copper ion inside is reduced to monovalent copper ion, and then the monovalent copper ion is immobilized as a sulfide with nickel sulfide. As a result, the copper circulating in the system can be efficiently decopperized, and copper can be reliably removed from the copper-containing nickel chloride aqueous solution.
なお、第1浸出工程S2において含銅塩化ニッケル水溶液にニッケルマットを添加し、第2浸出工程S3において混合硫化物を添加した場合には、ニッケルメタル及び亜硫化ニッケルに関しては、2価銅イオンを1価銅イオンに還元する働きが優先され、その後に1価銅イオンを硫化銅に固定する働きが生じる。一方で、混合硫化物中の硫化ニッケルは、2価銅イオンを還元する能力は持つものの、1価銅イオンを硫化銅として固定する能力が低いため、第2浸出工程S3で銅イオンが除去しきれなくなる。従って、この場合には従来と同様に効率的な脱銅処理を行うことができない。 When a nickel matte was added to the copper-containing nickel chloride aqueous solution in the first leaching step S2 and a mixed sulfide was added in the second leaching step S3, divalent copper ions were added to the nickel metal and nickel sulfide. The function of reducing the monovalent copper ion is prioritized, and then the function of fixing the monovalent copper ion to copper sulfide occurs. On the other hand, although nickel sulfide in the mixed sulfide has the ability to reduce divalent copper ions, it has a low ability to fix monovalent copper ions as copper sulfide, so the copper ions are removed in the second leaching step S3. I can't cut it. Therefore, in this case, the efficient copper removal treatment cannot be performed as in the conventional case.
また、セメンテーション工程において含銅塩化ニッケル水溶液に混合硫化物原料及びニッケルマット原料を一括して添加した場合においても同様に、ニッケルマット中のニッケルメタル及び亜硫化ニッケルの反応が優先されてしまうため、混合硫化物中の硫化ニッケルの還元力を活かすことができず、十分に銅を固定化して除去することができない。 Further, even when the mixed sulfide raw material and the nickel matte raw material are collectively added to the copper-containing nickel chloride aqueous solution in the cementation step, the reaction of nickel metal and nickel sulfide in the nickel matte is similarly prioritized. , The reducing power of nickel sulfide in the mixed sulfide cannot be utilized, and copper cannot be sufficiently immobilized and removed.
このように、第2浸出工程S3では混合硫化物よりも浸出効率の高い、すなわち銅還元能力の高いニッケルマット原料等の乾式製錬法で製造したニッケル硫化物により1価銅を硫化銅まで還元することによって、セメンテーション工程において効率的に混合硫化物を処理することができる。 As described above, in the second leaching step S3, monovalent copper is reduced to copper sulfide by the nickel sulfide produced by a dry smelting method such as a nickel matte raw material having a higher leaching efficiency than the mixed sulfide, that is, a high copper reducing ability. By doing so, the mixed sulfide can be efficiently treated in the smelting step.
[第3浸出工程S4]
第3浸出工程(塩素浸出工程)S4では、前段の第2浸出工程S3で得た第2スラリーを固液分離することで得たセメンテーション残渣と、前述したスラリー化した混合硫化物原料の残部とに対して、電解工程S7で回収された塩素ガスを吹き込むことによって、前述した反応式1〜3の反応を生じさせる。その結果、当該混合硫化物等の金属硫化物原料中のニッケル等の金属が、塩素ガスにより酸化された2価銅イオンによって酸化浸出され、含銅塩化ニッケル水溶液としての塩素浸出液を生成する。この第3浸出工程S4にて生成された塩素浸出液は、上記の第1浸出工程S2に送液される。一方、この第3浸出工程S4では、硫黄を主成分とした塩素浸出残渣が固相に残存するので硫黄回収工程S5での処理により硫黄の回収が行われる。
[Third leaching step S4]
In the third leaching step (chlorine leaching step) S4, the cementation residue obtained by solid-liquid separation of the second slurry obtained in the second leaching step S3 of the previous step and the remainder of the above-mentioned slurry-ized mixed sulfide raw material. On the other hand, by blowing the chlorine gas recovered in the electrolysis step S7, the reactions of the above-mentioned reaction formulas 1 to 3 are caused. As a result, metals such as nickel in the metal sulfide raw material such as the mixed sulfide are oxidatively leached by divalent copper ions oxidized by chlorine gas to generate a chlorine leachate as a copper-containing nickel chloride aqueous solution. The chlorine leachate produced in the third leaching step S4 is sent to the first leaching step S2 described above. On the other hand, in the third leaching step S4, since the chlorine leaching residue containing sulfur as a main component remains in the solid phase, sulfur is recovered by the treatment in the sulfur recovery step S5.
[浄液工程S6]
浄液工程S6では、第2浸出工程S3で生成された第2スラリーを固液分離して得たセメンテーション終液(ニッケル浸出液)からニッケル以外の不純物を除去し、電解採取するための塩化ニッケル溶液を得る。この浄液工程S6は、例えば、脱鉄工程、脱コバルト工程、脱鉛工程、及び脱亜鉛工程からなる。これらの工程では、セメンテーション終液であるニッケル浸出液から不純物を除去する方法として、例えば酸化剤としての塩素ガスとアルカリ剤としてのニッケル炭酸塩を用いる酸化中和法を用いることができる。酸化中和法は、コバルトや鉄等の重金属が高次の酸化イオンになると、低いpH領域で水酸化物になりやすい性質を利用したものであり、湿式製錬の浄液工程をはじめ、重金属を含む排水処理等に汎用されている方法である。
[Purification process S6]
In the purification step S6, impurities other than nickel are removed from the cementation final solution (nickel leachate) obtained by solid-liquid separation of the second slurry produced in the second leaching step S3, and nickel chloride for electrowinning. Get the solution. This liquid purification step S6 includes, for example, an iron removal step, a cobalt removal step, a lead removal step, and a zinc removal step. In these steps, as a method for removing impurities from the nickel leachate which is the final solution of cementation, for example, an oxidation neutralization method using chlorine gas as an oxidizing agent and nickel carbonate as an alkali agent can be used. The oxidation-neutralization method utilizes the property that heavy metals such as cobalt and iron tend to become hydroxides in the low pH range when they become higher-order oxide ions. It is a method that is widely used for wastewater treatment including.
一般に、酸化中和法に用いられる薬剤は、酸化剤としては、塩素ガスの他に次亜塩素酸、酸素、空気等を用いることができる。また、アルカリ剤としては、炭酸塩の他に苛性ソーダ等の水酸化物、アンモニア等を用いることができる。これらの薬剤はプロセス条件に適合した組み合わせで使用されるが、ニッケルの湿式製錬プロセスにおいては、酸化剤として塩素ガス、アルカリ剤として炭酸塩、特に炭酸ニッケルを用いることが好ましい。酸化剤として塩素ガスを用いる理由は、塩素ガスは工程内で発生する強酸化剤であって利用し易いためである。また、アルカリ剤として炭酸ニッケルを用いる理由は、不純物としてのナトリウム等の持込みを抑制できると共に、酸化中和の際の反応性に優れるためである。更には、塩化ニッケル水溶液中に含まれるニッケルとコバルトの分離に、各種の有機抽出剤による溶媒抽出法を用いても良い。ニッケルとコバルトを分離するための溶媒抽出法では、有機抽出剤としてD2EHPA(Di−(2−ethylhexyl)phosphoric acid)等の燐酸エステル系酸性抽出剤や、TNOA(Tri−n−octylamine)等のアミン系抽出剤が用いられる。 Generally, as the chemical used in the oxidation neutralization method, hypochlorous acid, oxygen, air or the like can be used as the oxidizing agent in addition to chlorine gas. Further, as the alkaline agent, in addition to carbonate, hydroxides such as caustic soda, ammonia and the like can be used. Although these chemicals are used in a combination suitable for the process conditions, it is preferable to use chlorine gas as an oxidizing agent and carbonate, particularly nickel carbonate, as an oxidizing agent in the nickel hydrometallurgy process. The reason for using chlorine gas as the oxidizing agent is that chlorine gas is a strong oxidizing agent generated in the process and is easy to use. Further, the reason why nickel carbonate is used as the alkaline agent is that it is possible to suppress the introduction of sodium or the like as an impurity and the reactivity at the time of oxidative neutralization is excellent. Further, a solvent extraction method using various organic extractants may be used to separate nickel and cobalt contained in the nickel chloride aqueous solution. In the solvent extraction method for separating nickel and cobalt, a phosphoric acid ester-based acidic extractant such as D2EHPA (Di- (2-ethylhexyl) phosphoric acid) or an amine such as TNOA (Tri-n-octylamine) is used as an organic extractant. A system extractant is used.
[電解工程S7]
電解工程S7では、上述の浄液工程S6で浄液された塩化ニッケル溶液の電解採取により電気ニッケルが生成される。すなわち、電解採取では、カソード側において、塩化ニッケル溶液中のニッケルイオンがメタル(電気ニッケル)として析出する。一方、アノード側において、塩化ニッケル溶液中の塩素イオンが塩素ガスとして発生する。発生した塩素ガスは、回収塩素ガスとして例えば第3浸出工程S4等で用いることができる。
[Electrolysis step S7]
In the electrolytic step S7, electrolytic nickel is produced by electrowinning the nickel chloride solution purified in the above-mentioned liquid purification step S6. That is, in electrowinning, nickel ions in the nickel chloride solution are precipitated as metal (electronickel) on the cathode side. On the other hand, on the anode side, chlorine ions in the nickel chloride solution are generated as chlorine gas. The generated chlorine gas can be used as the recovered chlorine gas, for example, in the third leaching step S4 or the like.
湿式製錬法で製造されたニッケル及びコバルトを含む混合硫化物原料と、乾式製錬法で製造されたニッケルマット原料とを塩素ガスを用いて浸出処理し、その際のニッケル浸出率について評価した。具体的には、先ず塩化ニッケル水溶液として電解廃液を用意し、この電解廃液に粉砕した混合硫化物を添加後の濃度が約400g/Lとなるように添加して原料スラリーを調製した。この原料スラリーのうちの28%を反応槽に装入し、塩素ガスを吹き込んで塩素浸出処理を行った。 A mixed sulfide raw material containing nickel and cobalt produced by a hydrometallurgical method and a nickel matte raw material produced by a pyrometallurgical method were leached using chlorine gas, and the nickel leaching rate at that time was evaluated. .. Specifically, first, an electrolytic waste solution was prepared as an aqueous nickel chloride solution, and crushed mixed sulfide was added to the electrolytic waste solution so that the concentration after addition was about 400 g / L to prepare a raw material slurry. 28% of this raw material slurry was charged into a reaction vessel, and chlorine gas was blown into it to perform chlorine leaching treatment.
上記塩素浸出処理後のスラリーを固液分離することによって得た銅イオン濃度35g/Lの塩素浸出終液(すなわち含銅塩化ニッケル水溶液)に上記の原料スラリーの残部(すなわち原料スラリーのうちの72%)を添加し、反応温度90℃で粗セメンテーション処理を行った。上記の粗セメンテーション処理後のスラリーにニッケルマットを添加後の濃度が32g/Lとなるように添加し、反応温度86℃で精セメンテーション処理を行った。上記精セメンテーション処理後のスラリーを固液分離して得たセメンテーション残渣は塩素浸出工程で処理した。塩素浸出工程で産出された塩素浸出残渣のNi品位を測定した。測定は、蛍光X線分析装置にて行った。 The remainder of the raw material slurry (that is, 72 of the raw material slurry) was added to the chlorine leaching final solution (that is, a copper-containing nickel chloride aqueous solution) having a copper ion concentration of 35 g / L obtained by solid-liquid separation of the slurry after the chlorine leaching treatment. %) Was added, and a crude cementation treatment was performed at a reaction temperature of 90 ° C. Nickel mat was added to the slurry after the crude cementation treatment so that the concentration after the addition was 32 g / L, and the precision cementation treatment was carried out at a reaction temperature of 86 ° C. The cementation residue obtained by solid-liquid separation of the slurry after the refinement cementation treatment was treated in a chlorine leaching step. The Ni quality of the chlorine leaching residue produced in the chlorine leaching step was measured. The measurement was performed with a fluorescent X-ray analyzer.
更に、原料スラリーの塩素浸出処理と粗セメンテーション処理との分配比率を、上記の28:72に代えて28:72〜62:38の範囲内で様々に変えた以外は上記と同様にして浸出処理を行い、塩素浸出残渣のNi品位を測定した。得られた塩素浸出残渣中のNi品位を、横軸に混合硫化物原料全体のうちのCM工程への分配比率にとってプロットしたグラフを図2に示す。 Further, the distribution ratio between the chlorine leaching treatment and the crude cementation treatment of the raw material slurry was changed in the range of 28:72 to 62:38 instead of the above 28:72, and leaching was performed in the same manner as above. The treatment was carried out, and the Ni quality of the chlorine leaching residue was measured. FIG. 2 shows a graph in which the Ni grade in the obtained chlorine leaching residue is plotted on the horizontal axis for the distribution ratio of the entire mixed sulfide raw material to the CM process.
この図2のグラフから、混合硫化物のCM工程への分配比率を40〜60%の範囲内にすることで、塩素浸出残渣中のNi品位を3%未満の低い値に抑え得ること、すなわち高いNi浸出率を達成し得ることが分かる。しかし、混合硫化物のCM工程への分配比率が60%を超えると、急激に塩素浸出残渣中のNi品位が上昇しており、すなわちNi浸出率が低下していることが分かる。これは、混合硫化物のCM工程への分配比率が60%を超えるとCM工程における残渣負荷が上昇し、塩素浸出残渣中に存在する未浸出の混合硫化物の量が増加することによるものと考えられる。 From the graph of FIG. 2, by setting the distribution ratio of the mixed sulfide to the CM process in the range of 40 to 60%, the Ni grade in the chlorine leaching residue can be suppressed to a low value of less than 3%, that is, It can be seen that a high Ni leaching rate can be achieved. However, when the distribution ratio of the mixed sulfide to the CM process exceeds 60%, it can be seen that the Ni grade in the chlorine leaching residue rapidly increases, that is, the Ni leaching rate decreases. This is because when the distribution ratio of the mixed sulfide to the CM process exceeds 60%, the residual load in the CM process increases and the amount of unleached mixed sulfide present in the chlorine leaching residue increases. Conceivable.
S1 粉砕工程
S2 第1浸出工程(粗セメンテーション工程)
S3 第2浸出工程(精セメンテーション工程)
S4 第3浸出工程(塩素浸出工程)
S5 硫黄回収工程
S6 浄液工程
S7 電解工程
S8 浄液澱物処理工程
S9 脱塩素・塩素回収工程
S1 crushing process S2 first leaching process (coarse cementation process)
S3 Second leaching step (fine cementation step)
S4 Third leaching process (chlorine leaching process)
S5 Sulfur recovery process S6 Purification process S7 Electrolysis process S8 Purification starch treatment process S9 Dechlorination / chlorine recovery process
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