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公開番号2025012904
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-24
出願番号2023116090
出願日2023-07-14
発明の名称ニッケル硫化物原料の処理方法、並びに含鉄粗塩化ニッケル水溶液の脱鉄方法
出願人住友金属鉱山株式会社
代理人個人,個人
主分類C22B 23/00 20060101AFI20250117BHJP(冶金;鉄または非鉄合金;合金の処理または非鉄金属の処理)
要約【課題】鉄及び砒素を含むニッケル硫化物原料を用いた湿式製錬プロセスを経て得られる含鉄砒素塩化ニッケル水溶液から、効率的に鉄イオン及び砒素イオンを除去することを可能にすること。
【解決手段】本発明は、鉄及び砒素を含むニッケル硫化物原料の処理方法であり、2価銅イオンを含む含銅含鉄粗塩化ニッケル水溶液とニッケル硫化物原料とを混合し、ニッケル硫化物原料中のニッケルを置換浸出することで銅イオンが除去されたセメンテーション終液とセメンテーション残渣とを得るセメンテーション工程と、セメンテーション残渣をレパルプして得られるセメンテーション残渣スラリーに塩素ガスを吹込んで塩素浸出スラリーを生成させ、塩素浸出液と塩素浸出残渣とを得る塩素浸出工程と、を含み、塩素浸出工程では、塩酸を添加して、生成する塩素浸出液の塩酸濃度を調整することで、セメンテーション終液の鉄濃度と砒素濃度との鉄砒素比率(鉄/砒素)を調整する。
【選択図】図2

特許請求の範囲【請求項１】
不純物として鉄及び砒素を含むニッケル硫化物原料の処理方法であって、
２価の銅イオンを含む含銅含鉄粗塩化ニッケル水溶液とニッケル硫化物原料とを混合し、該含銅含鉄粗塩化ニッケル水溶液中の銅イオンによって該ニッケル硫化物原料中のニッケルを置換浸出することで、銅イオンが除去された含鉄粗塩化ニッケル水溶液と硫化銅を含む沈澱物との混合物であるセメンテーションスラリーを生成させ、固液分離によってセメンテーション終液とセメンテーション残渣とに分離するセメンテーション工程と、
前記セメンテーション残渣をレパルプしてセメンテーション残渣スラリーとした後、該セメンテーション残渣スラリーに塩素ガスを吹き込んで該セメンテーション残渣中の重金属を浸出して塩素浸出スラリーを生成させ、固液分離によって塩素浸出液と塩素浸出残渣とに分離する塩素浸出工程と、を含み、
前記塩素浸出液を前記含銅含鉄粗塩化ニッケル水溶液として繰り返すことで構成される原料処理プロセスにおいて、
前記塩素浸出工程では、塩酸を添加して、生成する前記塩素浸出液の塩酸濃度を調整することにより、前記セメンテーション終液の鉄濃度を砒素濃度で除した鉄砒素比率（鉄／砒素）を調整する、
ニッケル硫化物原料の処理方法。
続きを表示（約 620 文字）【請求項２】
前記塩素浸出工程では、前記塩素浸出液のｐＨが－０．１～０．１となるように前記塩酸濃度を調整する、
請求項１に記載のニッケル硫化物原料の処理方法。
【請求項３】
不純物として鉄及び砒素を含む含鉄粗塩化ニッケル水溶液の脱鉄方法であって、
請求項１に記載の原料処理プロセスに加えて、
さらに、前記セメンテーション終液を酸化中和することにより該セメンテーション終液中の鉄を中和澱物として沈澱させ、固液分離によって脱鉄終液と脱鉄澱物とに分離する脱鉄工程を含み、
前記塩素浸出工程では、塩酸を添加して、生成する前記塩素浸出液の塩酸濃度を調整することにより、前記セメンテーション終液の鉄濃度を砒素濃度で除した鉄砒素比率（鉄／砒素）を調整する、
含鉄粗塩化ニッケル水溶液の脱鉄方法。
【請求項４】
前記塩素浸出工程において、
前記鉄砒素比率（鉄／砒素）を上昇させるときは、前記塩素浸出液の塩酸濃度を減少させ、
前記鉄砒素比率（鉄／砒素）を低下させるときは、前記塩素浸出液の塩酸濃度を増加させる、
請求項３に記載の含鉄粗塩化ニッケル水溶液の脱鉄方法。
【請求項５】
前記塩素浸出工程では、前記塩素浸出液のｐＨが－０．１～０．１となるように前記塩酸濃度を調整する、
請求項３又は４に記載の含鉄粗塩化ニッケル水溶液の脱鉄方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ニッケル、コバルト、銅及び硫黄を含むとともに、不純物として鉄及び砒素を含むニッケル硫化物を原料として塩素によりニッケルやコバルトを浸出させる際に、塩素浸出残渣中への鉄及び砒素の分配を制御することを可能にするニッケル硫化物原料の処理方法、並びに含鉄粗塩化ニッケル水溶液の脱鉄方法に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
ニッケルの湿式製錬プロセス（以下、「ＭＣＬＥプロセス」ともいう）では、原料であるニッケルマットやニッケル・コバルト混合硫化物（ＭＳ：ミックスサルファイド）を塩素浸出し、得られた浸出液（塩素浸出液）から不純物を除去する浄液工程等を経て、電解工程にて電気ニッケルや電気コバルトの形態としてニッケルやコバルトを回収する。ＭＣＬＥプロセスの技術については、例えば、特許文献１、特許文献２に開示されている。
【０００３】
図１に示すように、塩素浸出を行う塩素浸出工程から得られた塩素浸出液は、セメンテーション工程との間に備えられた脱銅電解工程において余剰の銅が除去され、さらに、脱鉄工程において鉄や砒素等の不純物が除去された後、コバルト溶媒抽出工程に送られる。コバルト溶媒抽出工程では、溶媒抽出によりニッケルとコバルトとが分離し、粗塩化ニッケル溶液（ＮｉＣｌ
２
）と粗塩化コバルト溶液（ＣｏＣｌ
２
）とが得られる。粗塩化ニッケル溶液は、浄液工程においてさらに不純物が除去され高純度となってニッケル電解工程に送られる。そして、ニッケル電解工程では、電解採取により電気ニッケルが製造される。一方、粗塩化コバルト溶液についても、浄液工程においてさらに不純物が除去され高純度となってコバルト電解工程に送られ、コバルト電解工程にて電解採取により電気コバルトが製造される。
【０００４】
さて、ＭＣＬＥプロセスでは、塩素浸出により得られた塩素浸出液（含銅塩化ニッケル水溶液）中に含まれる不純物である銅イオンを除去する工程として、セメンテーション工程を有している。セメンテーション工程では、塩素浸出液中に含まれる２価銅イオンの酸化力を利用してニッケルマットやＭＳ（以降、これらを総称して「ニッケル硫化物原料」とも表記することがある）中のニッケル、コバルトを浸出するとともに、ニッケルマットやＭＳの還元力を利用して塩素浸出液中に含まれる銅イオンや銀イオンを固体側へ分配させて除去している。
【０００５】
ここで、上述したように、セメンテーション工程を経て得られたセメンテーション終液（銅イオンが除去された塩化ニッケル水溶液）中に含まれる不純物である鉄イオンや砒素イオン等の不純物は、脱鉄工程にて除去される。なお、水溶液中の砒素については、電位やｐＨ条件に応じて、砒酸イオン（ＡｓＯ
４
３－
）、亜砒酸イオン（ＡｓＯ
２－
）、砒素イオン（Ａｓ
３＋
）等、様々な形態を取ることが知られているが、本明細書においては、以降、オキソ酸イオンも含めた様々な価数のイオンを総称して「砒素イオン」と呼称する。
【０００６】
脱鉄工程は、直列に連結された合計ｎ槽（ｎは３以上の整数）の反応槽を備えた脱鉄設備において処理が行われ、鉄イオンや砒素イオンを含む塩化ニッケル水溶液（含鉄砒素塩化ニッケル水溶液）に塩素と炭酸塩を添加し、水溶液に含まれる鉄イオン及び砒素イオンを酸化中和する処理と、得られたスラリーを固液分離処理する処理とで構成されている。
【０００７】
特に、砒素イオンは、鉄イオンとの共沈作用により沈澱することが広く知られていることから、酸化中和反応において砒素イオンに対する鉄イオンの含有比率は極めて重要な反応指標となる。そして、脱鉄工程では、反応後の工程液（脱鉄終液）中の鉄イオンを０．０１ｇ／Ｌ以下、砒素イオンを０．００１ｇ／Ｌ以下の低濃度にまで低減させることが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２０１８－３１０４号公報
特開２０１９－８１９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ＭＣＬＥプロセスで処理するニッケル硫化物原料としては、様々な出所の原料を用いて処理されており、原料の処理構成によっては各種の不純物負荷が増加することもあり、除去すべき鉄や砒素の物量も増加することがある。塩化ニッケル水溶液中の不純物の濃度を目標値まで低下させようと思えば、脱鉄工程に供する含鉄粗塩化ニッケル水溶液（含鉄砒素塩化ニッケル水溶液）中の砒素イオンに対する鉄イオンの含有比率を高く維持しておく必要がある。
【００１０】
ところが、塩素浸出工程を経て、ニッケル硫化物原料中に含まれていた鉄及び砒素の浸出液や塩素浸出残渣への分配は、その塩素浸出の反応条件によって変化するため、原料組成中の砒素に対する鉄含有率（鉄砒素比率）と、脱鉄工程におけるそれとには差が生じる場合がある。特に、鉄砒素比率が下がると、砒素イオンを目標値まで低下させることが困難になる場合がある。
（【００１１】以降は省略されています）

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