(57)【要約】【課題】硫ヒ化および／若しくは硫化鉱石または硫ヒ化および／若しくは硫化精鉱から、コバルト、ニッケルおよびその他の金属の改良した抽出方法を提供する。【解決手段】硫ヒ化および／若しくは硫化コバルトおよび／若しくはニッケル鉱石、または、硫ヒ化および／若しくは硫化コバルトおよび／若しくはニッケル精鉱を、硫黄または含硫黄ヒ素化合物によって、CoSおよび／またはNiSを含む反応生成物に変換し、かつ、該反応生成物から可溶性金属および希土類金属を浸出する、硫ヒ化および／若しくは硫化コバルトおよび／若しくはニッケル鉱石、または、硫ヒ化および／若しくは硫化コバルトおよび／若しくはニッケル精鉱から金属を抽出する方法。【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫ヒ化および／若しくは硫化コバルトおよび／若しくはニッケル鉱石、または、硫ヒ化および／若しくは硫化コバルトおよび／若しくはニッケル精鉱を、硫黄または含硫黄ヒ素化合物によって、CoSおよび／またはNiSを含む反応生成物に変換し、かつ、該反応生成物から可溶性金属および希土類金属を浸出する、硫ヒ化および／若しくは硫化コバルトおよび／若しくはニッケル鉱石、または、硫ヒ化および／若しくは硫化コバルトおよび／若しくはニッケル精鉱から金属を抽出する方法。
【請求項２】
ヒ素を反応生成物から浸出し、反応生成物の中に沈殿した金属および希土類金属、特に、金、銀、プラチナ、白金属、ニッケル、コバルトおよび亜鉛を分離することを特徴とする請求項１の方法。
【請求項３】
金属を生物浸出方法によって反応生成物から浸出させることを特徴とする請求項１または２の方法。
【請求項４】
前記変換は不活性雰囲気下で行なわれることを特徴とする上記請求項の何れかの方法。
【請求項５】
前記変換は５０℃〜５５０℃の間の温度で、特に、３５０℃〜４５０℃の間の温度で、行われることを特徴とする上記請求項の何れかの方法。
【請求項６】
前記変換はマイクロ波照射により促進されることを特徴とする上記請求項の何れかの方法。
【請求項７】
前記変換は、０．５時間〜１０時間の間で、特に、２時間〜５時間の間で、行われることを特徴とする上記請求項の何れかの方法。
【請求項８】
硫黄が添加されることを特徴とする上記請求項の何れかの方法。
【請求項９】
固体状態の硫黄が添加され、かつ、変換は１〜１０バールの圧力下で行われることを特徴とする上記請求項のいずれかの方法。
【請求項１０】
前記変換は、硫黄蒸気で飽和した雰囲気下で行われることを特徴とする請求項８の方法。
【請求項１１】
硫黄がガス状態で添加され、変換は減圧下で行われること特徴とする請求項１〜７のいずれかの方法。
【請求項１２】
前記変換は、硫黄プラズマを用いて行われることを特徴とする請求項１〜７のいずれかの方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硫ヒ化もしくは硫化鉱石または硫ヒ化もしくは硫化精鉱からコバルトおよびニッケルを抽出（extraction）する方法に関する。
世界中のニッケルとコバルトのほとんどは、硫ヒ化または硫化鉱物から抽出されている。コバルトとニッケルは、しばしば、一緒に現れたり、あるいは、他の金属鉱物を伴う。
【０００２】
コバルトを含む硫ヒ化物の中で、ここでは特に、サフロ鉱(CoAs2)、スクルテッド鉱 (CoAs3)、硫ヒ鉄鉱((Fe,Co,Ni)AsS)および輝コバルト鉱(CoAsS)について述べる。硫化物の中では、特に、リンネ鉱(Co3S4)について述べる。
硫化ヒ素の中では、特に、ランメルスベルグ鉱(NiAs2)、硫ヒ鉄鉱(FeAsS)、ゲルスドルフ鉱(NiAsS)、紅砒ニッケル鉱(NiAs)について述べる。硫化物の中で、特に、ペントランド鉱((Fe,Ni)9S8)、針ニッケル鉱(NiS)および黄鉄ニッケル鉱((Ni,Fe)S2)について述べる。
コバルト鉱物の中では輝コバルト鉱が、ニッケル鉱物の中ではペントランド鉱が、最も広範囲で見られる鉱物であり、それゆえ、その新しい抽出方法の開発は、科学的にも経済的にも極めて重要である。
加えて、両鉱物は、一様に、希土類金属とともに、沈殿したあるいは溶解した金や白金属その他の希少金属を含んでいるという特徴を有する。
【０００３】
硫ヒ化および／または硫化コバルト鉱物は、鉱石から抽出される。これら鉱石は、通常、粉砕され、精鉱を産出する浮遊法によって選鉱されて精鉱を得る。これにより、特に、粉砕された鉱石に含まれるケイ酸塩のほとんどは、分離される。鉱石や精鉱の処理は、従来から、鉱石を焼成して酸化鉱にすることによりなされている。これによって、高温下で硫化物はSO2に酸化され、金属酸化物が残る。このようにして得られた鉱石は、炭素を付加することによって還元することができ、個々の金属は、特定の方法によって、任意に、さらに精製される。
今日、以前から知られている乾式冶金法や湿式冶金法に加えて、硫ヒ化および／または硫化コバルト鉱物から、コバルトやニッケル、その他の金属を浸出させる様々な取り組みがなされている。
「浸出（leaching）」という言葉は、３価の鉄（Fe（III））による化学的浸出と、エネルギー源として硫黄を使うことができる微生物による生物学的浸出（生物浸出）の両方を含む。特に、イオンを含む銅やニッケルの鉱石を用いる場合、今までは、不完全な浸出のみ、可能であった。
【０００４】
本発明の目的は、硫ヒ化および／若しくは硫化鉱石または硫ヒ化および／若しくは硫化精鉱から、コバルト、ニッケルおよびその他の金属の改良した抽出方法を提供することである。
この目的は、以下の方法によって達成された。
・硫ヒ化および／若しくは硫化コバルトおよび／若しくはニッケル鉱石、または、硫ヒ化および／若しくは硫化コバルトおよび／若しくはニッケル精鉱は、硫黄または含硫黄ヒ素化合物によって反応生成物に変換される。そして、
・可溶性金属と希土類金属は、反応生成物から浸出される。
この変換は、下記の式によって表される。
【化１】
2005502787.tif 000002
この処理を適切に行うと、輝コバルト鉱を、ほぼ完全にCoSと鶏冠石とに変換できることが明らかとなった。一方、処理をこの方法で行うと、ペントランド鉱を、ほぼ完全にNiSと黄鉄鉱とに変換できる。この変換において、粉砕された鉱石から得られた輝コバルト鉱粒子は、鶏冠石のコアとCoSのシェルを持つ粒子を主に生産する。輝コバルト鉱とは対照的に、硫化コバルトからは、コバルトとそこで富化された残留金属を、従来の酸化方法よって、問題なく浸出できる。ニッケルについては、粉砕された鉱石から得られるペントランド鉱粒子も、黄鉄鉱のコアとNiSのシェルとを持つ粒子を生産する。これは、従来の浸出方法によって、問題なく浸出できる。凝集して液体状態にある硫黄には、特に適している。温度によって、硫黄は、粘度の低い黄色いものから、粘度の高い濃い赤／茶になる。液相では、λ−、π−およびμ−硫黄の変換が起こる。異なった形態は、凝固点の低下を引き起こす。それゆえ、硫黄は、沸点が圧力に依存し、一般的に１１１〜４４４℃の範囲で液体である。それゆえ、この温度範囲が好ましく用いられ、硫黄が、特に、高い粘度を持ち、これより温度が高くなると再び粘度が低くなる温度範囲である、１８７℃あたりの範囲はあまり好ましくない。一方で、１１１〜１５９℃および３５０〜４４４℃の温度範囲の何れかが好ましい。より高い温度によって反応は加速されるが、必要なエネルギー供給という観点からは、低温度であることがもちろんより好ましい。
これらの反応は発熱であるため、変換に必要なエネルギー消費量は比較的低い。
【０００５】
CoSまたはNiSからコバルトまたはニッケルを抽出することができる方法として、それぞれ、下記式で示される方法が挙げられる。
【化２】
2005502787.tif 000003
生産された硫酸コバルトまたは硫酸ニッケルは、硫化鉄と同様に、酸中に溶解する。それゆえ、コバルト、ニッケルおよび鉄は、連続的に溶解され、上記処理が適切になされると、互いにおよび溶液から分離できる。
残ったものは、粉砕された鉱物に含まれる高価なその他の金属や希土類金属、特に、金、銀、プラチナ、白金属や亜鉛の混合物である。これらは、浸出処理が行われるタンクの底に残留物として沈殿する。
【０００６】
新規な生物浸出方法によって、コバルトおよびニッケルは、特に環境にやさしい方法で、比較的低い硫酸の産出で浸出できる。この方法において、硫酸コバルトは、特定の細菌の存在下で
【化３】
2005502787.tif 000004
または
【化４】
2005502787.tif 000005
に従って酸化され、水溶液中で分離され、電気分解される。
鉱石あるいは精鉱の変換は、好ましくは不活雰囲気下、例えば窒素やアルゴンの存在下で行う。
変換にとって好ましい温度範囲として、５０〜５５０℃の温度範囲が確立された。特に、３５０〜４５０℃の間で、変換は比較的高い割合で行われる。変換の時間は、粉砕した粒子の大きさと温度に依存し、簡単な実験によって当業者により最適化することができる。
鉱石あるいは精鉱の変換工程は、マイクロ波の照射によって促進させることができる。マイクロ波は、個々の粉砕された鉱石の粒子を内部および外部の両方の部分から加熱するので、それによって、変換における拡散工程が加速される。この反応力学の改良により、この処理を加速させることができる。
反応温度、および、マイクロ波照射をする場合は、その照射の程度に依存して、変換は、０．５〜１０時間、特に、２〜５時間で行うことができる。
【０００７】
硫黄は、化学量論的量を、輝コバルト鉱に添加すべきである。用いられる鉱物によって、式（１）、（２）、（３）に従う変換、あるいはこれに類似する変換を成し遂げるために必要とされる硫黄の量を設定するために、通常は、変換に先んじて分析を行うべきであることを意味する。余分な硫黄の使用は、たいていの場合、冷却したときに粘着性のある固まりになるため、避けるべきである。それゆえ、この場合、「化学量論的量」は、鉱石あるいは精鉱の金属含有量に基づいて反応が完了した後に、遊離硫黄が、事実上、残るべきではないことを意味する。
硫黄は、固体状態で、粉砕された鉱石に加えることができ、この場合、鉱石あるいは精鉱の変換は、大気圧の下でなされるべきであるが、最大１０バールの気圧の下で行ってもよい。変換温度で大量の硫黄が蒸発するのを避けるため、硫黄蒸気で飽和した雰囲気下で変換を行うことが有利なことがある。
一方、変換は、減圧下、ガス状の硫黄を含む雰囲気下で、固体の硫黄を添加せずに行ってもよい。
硫黄プラズマを添加した変換もまた可能である。
【０００８】
予め適宜加熱した鉱石あるいは精鉱を液体硫黄と反応させることもできる。何故なら、これは、反応速度を非常に高め、副産物生成を減らすからである。
この処理は、例えば、３つのチャンバーからなるトンネル炉で実現することができる。３つのチャンバーからなるトンネル炉は、第２のチャンバーの仕切り（sluices）の役割を果たす第１と第３のチャンバーを備えている。この炉の第２のチャンバーは、電気加熱コイルが備えられており、洗浄ガスとして使われる窒素やアルゴンの注入口を有している。加えて、第２のチャンバーは、マイクロ波を導入するための溶融シリカ窓を備えてもよい。
特に、粉砕された鉱石と硫黄の混合物が、粉砕された鉱石の量に基づいて８〜３５ｋＷｈ／ｔの特定のエネルギー密度を持つマイクロ波で照射される場合に、変換が、最適化されることは実験によって示されている。８１５ＭＨｚのマイクロ波および２．４５ＧＨｚのマイクロ波のいずれも用いることができる。
変換を、流動床反応器において行ってもよい。
【０００９】
驚くべきことに、この発明に従った処理は、自由な流動性を有する生産物を与える、すなわち、添加された硫黄は変換には必要であるが、反応生成物を凝集させない。生じるどんな凝集も、容易に壊すことができる。形成された気孔によって、この気孔は発熱反応によるものでもあるが、生産物は、出発原料の表面積と比べると、少なくとも５０倍に増加する。このことは、生物学的および／または化学的浸出剤による攻撃を著しく改善する。
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2005502787.tif 000017
【国際調査報告】
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