(57)【要約】【課題】  高圧酸浸出法によりニッケル酸化鉱石からニッケルおよびコバルトを回収する際に用いる鉱石スラリーの製造工程において、安定して高いスラリー固形物濃度を有する鉱石スラリー製造方法を提供する。【解決手段】  高圧酸浸出法によりニッケル酸化鉱石からニッケルおよびコバルトを回収する際の鉱石の分級工程、鉱石スラリー濃縮工程を含む鉱石スラリーの製造方法であって、スラリー濃縮時に使用する凝集剤添加量を、以下を基準として調整を行う。  １）  鉱石中マグネシウム品位≧１．４％  ；  鉱石の乾燥固形分１トン当り凝集剤量として５５ｇ以下  ２）  鉱石中マグネシウム品位  １．１０〜１．４０％  ；  鉱石の乾燥固形分１トン当り凝集剤量として６０〜７０ｇ  ３）  鉱石中マグネシウム品位  ０．９５〜１．１０％  ；  鉱石の乾燥固形分１トン当り凝集剤量として７０〜８０ｇ  ４）  鉱石中マグネシウム品位≦０．９５％  ；  鉱石の乾燥固形分１トン当り凝集剤量として８０ｇ以上【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧酸浸出法によりニッケル酸化鉱石からニッケルおよびコバルトを回収する際の鉱石の分級工程、鉱石スラリー濃縮工程を含む鉱石スラリーの製造方法であって、前記スラリー濃縮時に使用する凝集剤添加量を鉱石のマグネシウム品位に応じて、以下を基準として調整を行うことを特徴とするニッケル鉱石スラリーの濃縮方法。
１）  鉱石中マグネシウム品位≧１．４％  ；  鉱石の乾燥固形分１トン当り凝集剤量として５５ｇ以下を添加
２）  鉱石中マグネシウム品位  １．１０〜１．４０％  ；  鉱石の乾燥固形分１トン当り凝集剤量として６０〜７０ｇを添加
３）  鉱石中マグネシウム品位  ０．９５〜１．１０％  ；  鉱石の乾燥固形分１トン当り凝集剤量として７０〜８０ｇを添加
４）  鉱石中マグネシウム品位≦０．９５％  ；  鉱石の乾燥固形分１トン当り凝集剤量として８０ｇ以上を添加
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧酸浸出法によりニッケル酸化鉱石からニッケルおよびコバルトを回収する際の鉱石の解砕・分級工程、鉱石スラリー濃縮工程を含む鉱石スラリーの製造方法において、鉱石スラリー濃縮時に鉱石中のマグネシウム品位もしくはマグネシウム品位と相関関係にある元素品位に応じて凝集剤添加量を調整することで、安定的に高い固形物濃度を有した鉱石スラリーを得ることを目的としたニッケル酸化鉱石スラリーの濃縮方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬法として、硫酸を用いた高圧酸浸出法（Ｈｉｇｈ ＰｒｅｓｓｕｒｅＡｃｉｄ Ｌｅａｃｈ）が注目されている。この方法は、従来の一般的なニッケル酸化鉱の製錬方法である乾式製錬法と異なり、還元及び乾燥工程等の乾式工程を含まず、一貫した湿式工程からなるため、エネルギー的及びコスト的に有利であることとともに、例えばニッケル品位を５０質量％程度まで上昇したニッケルとコバルトを含む硫化物を得ることができるという利点を有している。
【０００３】
上記高圧酸浸出法によりニッケル酸化鉱石を湿式製錬する方法として、濃縮されたニッケル酸化鉱石スラリーは浸出工程において硫酸を用いた高温加圧浸出に付され、浸出スラリーが形成される。次いで、浸出スラリーは固液分離工程に付され、多段洗浄された後ニッケル及びコバルトを含む浸出液と浸出残渣に分離される。浸出液は、中和工程に付され、３価の鉄水酸化物を含む中和澱物スラリーと中和終液が形成される。続いて、中和終液は、脱亜鉛工程に付され、亜鉛硫化物とニッケル回収用母液に分離される。最後に、ニッケル回収用母液は、ニッケル回収工程に付され、例えばニッケルコバルト硫化物とニッケル等が除去された貧液に分離される。
【０００４】
ここで原料として用いられるニッケル酸化鉱石は、通常採掘後の鉱石を製錬工程に適する原料とするために鉱石処理工程に付される。鉱石処理工程は鉱石の解砕・分級工程および鉱石スラリー濃縮工程に分類され、例えば、ニッケル品位が１．０〜１．５％程度である低品位のニッケル酸化鉱石が、多段階からなる分級（篩別）および解砕段によって、所定の粒度および濃度を有するスラリーに形成、回収されて、後工程である浸出工程に移送される（特許文献１参照）。より詳しくは、この鉱石処理工程は解砕・分級段階と、鉱石スラリー濃縮段階とに大別される。その解砕・分級段階では、湿式設備により原鉱石の解砕、粗大粒子や混入物の除去が行われる。ここで産出された鉱石スラリーには過剰の水分が含まれているため、次の鉱石スラリー濃縮段階で、過剰に含まれた水分の除去が行われる。この水分除去により、同じ移送量あたりの鉱石スラリーに含まれる鉱石成分が増加するため、プラント全体の操業効率向上に有効な側面をもつ。したがって、これまでにも安定して高い固形物濃度を維持するために多くの方法が発案されてきた（特許文献２〜５）。
【０００５】
しかしながら、鉱石スラリー濃縮工程では鉱石の組成や粒径等の変動から、スラリー固形物濃度が３９重量％以下まで低下してしまい、目的とする水分量を除去できずにプラント全体の操業度が低下してしまう事態や、鉱石スラリーの急激な固形物濃度の変動から、後工程に変動が生じ操業効率が悪化してしまうことが問題となっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３５０７６６
【特許文献２】特開２０１５−０８６４５８
【特許文献３】特開２０１４−０３７６３２
【特許文献４】特開２０１３−１５４２６２
【特許文献５】特開２０１２−１５３９２２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、高圧酸浸出法によりニッケル酸化鉱石からニッケルおよびコバルトを回収する際に用いる鉱石スラリーの製造工程において、安定して高いスラリー固形物濃度を有する鉱石スラリー製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明はニッケル酸化鉱石の湿式製錬に用いる鉱石スラリーの製造工程において、解砕・分級工程後の鉱石スラリーを濃縮させる際に適用される方法であり、前記課題を達成するために、鉱石スラリー濃縮工程において凝集剤添加量を鉱石のマグネシウム品位から規定することにより、鉱石スラリーの固形物濃度を安定的に高く維持可能であることを見出したものである。
【０００９】
例えばニッケル品位が０．５〜１．５％程度である低品位のニッケル酸化鉱石は多段階からなる解砕・分級工程に付され、最終的に粒径が１．４mm以下程度の鉱石スラリーが産出される。鉱石スラリーは続いて濃縮工程へ付され、例えばシックナーのような固液分離装置に鉱石スラリーを送入し、固形成分のみを沈降、濃縮させ装置下部よりスラリーを抜き出し、分離された液体は上部よりオーバーフローさせる。また、固形成分の沈降を促進させ、鉱石スラリーの固形物濃度を向上させるために、例えば水で希釈した高分子系の凝集剤と鉱石スラリーをシックナーフィードウェル内部にて混合させることが一般的である。
【００１０】
鉱石スラリーの固形物濃度を４４重量％程度に安定して維持するために、凝集剤の添加量を鉱石中のマグネシウム品位を基準にして調整する必要がある。例えば鉱石中のマグネシウム品位が１．４％以上であれば、鉱石スラリー中の乾燥固形分１トン当り凝集剤量として５５ｇ以下に相当する量の凝集剤溶液を添加する。鉱石中のマグネシウム品位が１．２％、１．０％、０．９％程度であれば、鉱石スラリー中の乾燥固形分１トン当り凝集剤量としてそれぞれ６０ｇ、７５ｇ、８５ｇ以上に相当する量の凝集剤溶液を添加することにより、鉱石スラリー濃縮工程後のスラリー固形物濃度を４４重量％程度に安定して維持させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、安定して高いスラリー固形物濃度を有する鉱石スラリーを得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、高圧酸浸出法によりニッケル酸化鉱石からニッケルおよびコバルトを回収する際に用いる鉱石スラリーについて、安定して４４重量％程度の高い固形物濃度を有する鉱石スラリーの製造方法を詳細に説明する。
【００１３】
鉱石処理工程では鉱石中に含まれる過大なサイズの鉱石を除去するために解砕・分級工程に送られ、鉱石粒径は１．４ｍｍ以下程度となる。分級された鉱石スラリーは固形分成分として１０−１８重量％程度に調整され、スラリー濃縮工程に送付される。スラリー濃縮工程では例えばシックナーのような固液分離装置に鉱石スラリーを送入し、固形成分のみを沈降・濃縮させ、スラリーを装置下部より抜き出すとともに、分離された液体は上部よりオーバーフローさせる。固形成分の沈降を促進させ、鉱石スラリーの固形物濃度を向上させるために、例えば水で０．３重量％程度に希釈した高分子系の凝集剤をシックナーフィードウェル内部にて鉱石スラリーと混合させることが一般的である。また、凝集剤添加量はこれまでシックナーでの沈降性や濃縮された鉱石スラリーの固形物濃度から調整を行なうことが一般的であるが、本発明では鉱石中のマグネシウム品位により凝集剤添加量を以下のように調整することで安定して４４重量％程度の高い固形物濃度の鉱石スラリーを得ることができる。
【００１４】
・  鉱石中マグネシウム品位≧１．４％  ；  鉱石の乾燥固形分１トン当り凝集剤量として５５ｇ以下を添加
・  鉱石中マグネシウム品位  １．１０〜１．４０％  ；  鉱石の乾燥固形分１トン当り凝集剤量として６０〜７０ｇを添加
・  鉱石中マグネシウム品位  ０．９５〜１．１０％  ；  鉱石の乾燥固形分１トン当り凝集剤量として７０〜８０ｇを添加
・  鉱石中マグネシウム品位≦０．９５％  ；  鉱石の乾燥固形分１トン当り凝集剤量として８０ｇ以上を添加
これは鉱石のマグネシウム品位が、鉱石の粒径と関係があることに起因する。鉱石採掘が表層部に近づくに従い、鉱石の風化が進んでいるため粒径は小さくなり、また表層部に近づくにつれマグネシウム品位が低下することが一般的に知られている。一方で、採掘箇所が表層部より深い箇所の鉱石は風化が進みにくいことから、表層部に比べ粒径が大きいことが考えられる。また、表層部より深い箇所の鉱石は一般的にマグネシウム品位やニッケル品位が表層部に比べ高いことが知られている。
【００１５】
粒径の小さな鉱石はスラリー濃縮工程にて凝集剤と混合された後に凝集体の大きさを１〜３ｍｍ程度に維持するため、粒径の大きな鉱石に比べ多くの凝集剤添加が必要である。一方で粒径の大きな鉱石に多量の凝集剤を添加した場合には凝集体のサイズが適切と考えられる１〜３ｍｍより大きくなり、鉱石スラリーをシックナー下部での圧密させる際に凝集体間の空隙率が増加し、水分が分離され難くなり固形物濃度が低下してしまう。従って粒径の比較的大きな鉱石に対しては凝集剤添加量が過剰にならないようにする必要が生じる。
【００１６】
本発明では粒径とマグネシウム品位に関係があることを見出し、鉱石中のマグネシウム品位により凝集剤添加量を調整することで、安定して４４重量％程度の高い固形物濃度を有した鉱石スラリーを得る方法を見出した。なお、例えば鉄などのマグネシウムと相関のある元素であれば、マグネシウムと同様の関係から凝集剤調整の指標とすることが可能となる。
【実施例】
【００１７】
以下に、本発明の実施例及び比較例によって本発明をさらに詳細に説明する。なお、実施例および比較例では凝集剤添加量の調整方法を除き、ほぼ同じ条件にて比較を行った。またデータ採取は１日平均および最大・最小値を示しており、それぞれ２２点のデータを採取した。
【００１８】
（実施例１）
高圧酸浸出法によりニッケル酸化鉱石からニッケルおよびコバルトを回収する際に用いる鉱石スラリーの製造工程において、ニッケル酸化鉱石を１．４mm以下へ分級させ、且つ水量を調整し固形物濃度が４〜５重量％程度の鉱石スラリーを得た後、０．３重量％の凝集剤混合することにより、鉱石スラリー固形成分の凝集・圧密を行った。なお、シックナーへの鉱石固形物の送量は平均２６７t／Hrである。また、凝集剤添加量の調整については、鉱石のマグネシウム品位により以下に示す添加量に調整した。
【００１９】
・  鉱石中マグネシウム品位≧１．４％  ；  鉱石の乾燥固形分１トン当り凝集剤量として５５ｇ以下を添加
・  鉱石中マグネシウム品位  １．１０〜１．４０％  ；  鉱石の乾燥固形分１トン当り凝集剤量として６０〜７０ｇを添加
・  鉱石中マグネシウム品位  ０．９５〜１．１０％  ；  鉱石の乾燥固形分１トン当り凝集剤量として７０〜８０ｇを添加
・  鉱石中マグネシウム品位≦０．９５％  ；  鉱石の乾燥固形分１トン当り凝集剤量として８０ｇ以上を添加
上記の条件にて得られた鉱石スラリーの固形物濃度は平均４４重量％（最大４６重量％、最小４２重量％）となり、得られた２２点のデータにおける固形物濃度標準偏差は１．０となった。結果を表１に示す。
【００２０】
（比較例１）
高圧酸浸出法によりニッケル酸化鉱石からニッケルおよびコバルトを回収する際に用いる鉱石スラリーの製造工程においてニッケル酸化鉱石を実施例１と同様に1.4mm以下へ分級させ、且つ水量を調整し固形物濃度が４〜５重量％程度の鉱石スラリーを得た後、０．３重量％の凝集剤混合することにより、鉱石スラリー固形成分の凝集・圧密を行った。シックナーへの鉱石固形物の送量は平均２３９t／Hrである。また、凝集剤添加量の調整については、鉱石の乾燥固形分１トン当り凝集剤量として７５ｇに固定し添加した。上記の条件にて得られた鉱石スラリーの固形物濃度は平均４２重量％（最大４４重量％、最小３８重量％）となり、得られた２２点のデータにおける固形物濃度標準偏差は１．６となった。結果を表１に示す。凝集剤添加量を常に固定したことから、鉱石のマグネシウム品位上昇時には凝集剤が過剰となり、また鉱石のマグネシウム品位低下時には凝集剤不足となったことから、実施例に比べ得られた鉱石スラリーの固形物濃度が低下し、且つ標準偏差が上昇したと考えられる。
【００２１】
（比較例２）
高圧酸浸出法によりニッケル酸化鉱石からニッケルおよびコバルトを回収する際に用いる鉱石スラリーの製造工程においてニッケル酸化鉱石を実施例１と同様に１．４mm以下へ分級させ、且つ水量を調整し固形物濃度が４〜５重量％程度の鉱石スラリーを得た後、０．３重量％の凝集剤混合することにより、鉱石スラリー固形成分の凝集・圧密を行った。シックナーへの鉱石固形物の送量は２４８t／Hrである。また、凝集剤添加量の調整については、得られた鉱石スラリーの固形物濃度により、鉱石スラリー中の乾燥固形分１トン当り凝集剤量３〜５ｇを増減させることで、平均７２ｇ（最大８８ｇ、最小６５ｇ）にて凝集剤を添加した。
【００２２】
上記の条件にて得られた鉱石スラリーの固形物濃度は平均４２重量％（最大４４重量％、最小３９重量％）となり、得られた２２点のデータにおける固形物濃度の標準偏差は１．４となった。結果を表１に示す。得られた固形物濃度より凝集剤添加量を調整したことから、鉱石のマグネシウム品位の変動時には凝集剤添加量の過不足が生じたため、実施例に比べ得られた鉱石スラリーの固形物濃度が低下し、且つ標準偏差が上昇したと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
以上より明らかなように、ニッケル酸化鉱石スラリーの濃縮工程において、鉱石中のマグネシウム品位により凝集剤添加量を調整することにより、安定して高い固形物濃度を有する鉱石スラリーを得ることが可能となる。これはニッケル酸化鉱石の湿式製錬において、高効率な操業を容易に継続することが可能となりその効果は極めて大きい。
【００２４】
【表１】
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