(57)【要約】【課題】Ni/Mg比の高い鉱石粒子を効果的に選択できるニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法を提供する。【解決手段】ニッケル酸化鉱石を分級してアンダーサイズの鉱石粒子を含む鉱石スラリーを製造する前処理工程（１）と、鉱石スラリーを浸出する浸出工程（２）とを備え、前処理工程（１）において、ニッケル酸化鉱石を格子目のスクリーン１を用いて分級する。ニッケル酸化鉱石を格子目のスクリーン１を用いて分級することで、扁平状の鉱石粒子を除去でき、Ni/Mg比の高い非扁平状の鉱石粒子を選択することができる。その結果、浸出工程（２）におけるニッケル浸出率が高くなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ニッケル酸化鉱石を分級してアンダーサイズの鉱石粒子を含む鉱石スラリーを製造する前処理工程と、
前記鉱石スラリーを浸出する浸出工程と、を備え、
前記前処理工程において、ニッケル酸化鉱石を格子目のスクリーンを用いて分級する
ことを特徴とするニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法。
【請求項２】
前記スクリーンの目開きが0.5mm〜2mmである
ことを特徴とする請求項１記載のニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法。
【請求項３】
前記スクリーンの目開きが1.4mmである
ことを特徴とする請求項１記載のニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法に関する。さらに詳しくは、ニッケル酸化鉱石を解砕分級することでNi/Mg比の高い鉱石粒子を選択し、その鉱石粒子を浸出処理する湿式製錬方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リモナイト鉱等に代表される低品位ニッケル酸化鉱石からニッケル、コバルト等の有価金属を回収する湿式製錬法として、硫酸を用いた高圧酸浸出法（HPAL: High Pressure Acid Leaching）である高温加圧硫酸浸出法が知られている。
【０００３】
図１に示すように、ニッケル酸化鉱石からニッケル・コバルト混合硫化物を得る湿式製錬には、前処理工程（１）と、高温加圧硫酸浸出工程（２）と、固液分離工程（３）と、中和工程（４）と、脱亜鉛工程（５）と、硫化工程（６）と、無害化工程（７）とが含まれる（例えば、特許文献１）。
【０００４】
前処理工程（１）では、ニッケル酸化鉱石を解砕分級して鉱石スラリーを製造する。高温加圧硫酸浸出工程（２）では、前処理工程（１）で得られた鉱石スラリーに硫酸を添加し、220〜280℃で撹拌して高温加圧酸浸出し、浸出スラリーを得る。固液分離工程（３）では、高温加圧硫酸浸出工程（２）で得られた浸出スラリーを固液分離して、ニッケルおよびコバルトを含む浸出液（以下、「粗硫酸ニッケル水溶液」という。）と浸出残渣とを得る。
【０００５】
中和工程（４）では、固液分離工程（３）で得られた粗硫酸ニッケル水溶液を中和する。脱亜鉛工程（５）では、中和工程（４）で中和した粗硫酸ニッケル水溶液に硫化水素ガスを添加して亜鉛を硫化亜鉛として沈殿除去する。硫化工程（６）では、脱亜鉛工程（５）で得られた脱亜鉛終液に硫化水素ガスを添加してニッケル・コバルト混合硫化物とニッケル貧液とを得る。無害化工程（７）では、固液分離工程（３）で発生した浸出残渣と、硫化工程（６）で発生したニッケル貧液とを無害化する。
【０００６】
高温加圧硫酸浸出工程へ送られる鉱石粒子のサイズは、鉱石スラリーを移送するためのポンプやバルブのスラリー通過部の開口サイズ等により設備的な制約を受ける。そのため前処理工程においては、設備的な制約に基づき定められたサイズ以下となるようにニッケル酸化鉱石の分級が行われる。
【０００７】
前処理工程は、ニッケル酸化鉱石に対して解砕処理および多段階からなる分級処理（篩分け処理）を施す解砕・分級段階と、鉱石成分を濃縮する鉱石スラリー濃縮段階とに大別される。
【０００８】
解砕・分級段階では、湿式分級装置によりニッケル酸化鉱石の解砕処理とオーバーサイズの鉱石粒子や混入物を除去する分級処理が行われ、アンダーサイズの鉱石粒子からなる鉱石スラリーが製造される。例えば、第１段目のスタティックグリズリによってサイズが250mm以上のものが除外され、第２段目のシェイクアウトマシーンによってサイズが150mm以上のものが除外され、第３段目のドラムウォッシャーによってサイズが25mm以上のものが除外され、第４段目のバイブレーティングスクリーンによってサイズが1.4mm以上のものが除外され、バイブレーティングスクリーンを通過したアンダーサイズの鉱石粒子を含む鉱石スラリーが製造される（特許文献２参照）。
【０００９】
この時点で得られる鉱石スラリーの固体成分率は低いため、このまま高温加圧硫酸浸出工程に送ると高温加圧浸出工程後の工程内のニッケル濃度が低く、同じニッケル量を処理するための液量が多くなり、効率的にニッケルを回収できない。そこで、シックナーを用いて鉱石スラリーの固体成分率を上げてから高温加圧硫酸浸出工程へ送ることが行われる。これにより、高温加圧硫酸浸出工程への単位時間当たりのニッケル通過量が増加し、ニッケル回収効率が高くなる。
【００１０】
ところで、ニッケル酸化鉱石にはニッケル、コバルト等の有価金属の他に、不純物としてマグネシウムが含まれている。ニッケル酸化鉱石のマグネシウム含有率に対するニッケル含有率（以下、「Ni/Mg比」と称する。）が低い場合、高温加圧硫酸浸出工程において目標とするニッケル浸出率を維持するためには、硫酸の添加量を増加させる必要がある。しかし、硫酸の添加量を増加させると、硫酸の原単位が増加してコスト高となるばかりか、高温加圧硫酸浸出工程の設備腐食の進行が早まるという問題がある。そのため、実操業においては、浸出反応後のスラリーに含まれる未反応の硫酸濃度（フリー硫酸濃度）を監視しており、フリー硫酸濃度が所定の範囲となるように硫酸の添加量を制御している。
【００１１】
ニッケル酸化鉱石を0.5mm〜2mm程度の篩で分級すると、アンダーサイズではマグネシウム含有率が低くなる傾向があり、オーバーサイズではマグネシウム含有率が高くなる傾向があることが知られている（例えば、特許文献３）。
【００１２】
そのため、前処理工程においてニッケル酸化鉱石を分級することは、Ni/Mg比の高いニッケル酸化鉱石を選択することにもなり、高温加圧硫酸浸出工程のニッケル浸出率を向上させ、省コストとする効果もある。しかし、従来の前処理工程における分級装置では、Ni/Mg比の高い鉱石粒子をより効果的に選択することは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００５−３５０７６６号公報
【特許文献２】特開２００９−１７３９６７号公報
【特許文献３】ＷＯ２００５／１１６２８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は上記事情に鑑み、Ni/Mg比の高い鉱石粒子を効果的に選択できるニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
第１発明のニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法は、ニッケル酸化鉱石を分級してアンダーサイズの鉱石粒子を含む鉱石スラリーを製造する前処理工程と、前記鉱石スラリーを浸出する浸出工程と、を備え、前記前処理工程において、ニッケル酸化鉱石を格子目のスクリーンを用いて分級することを特徴とする。
第２発明のニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法は、第１発明において、前記スクリーンの目開きが0.5mm〜2mmであることを特徴とする。
第３発明のニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法は、第１発明において、前記スクリーンの目開きが1.4mmであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
第１発明によれば、ニッケル酸化鉱石を格子目のスクリーンを用いて分級することで、扁平状の鉱石粒子を除去でき、Ni/Mg比の高い非扁平状の鉱石粒子を選択することができる。その結果、浸出工程におけるニッケル浸出率が高くなる。
第２発明によれば、ニッケル酸化鉱石を目開きが0.5mm〜2mmのスクリーンを用いて分級することで、Ni/Mg比の高い鉱石粒子を選択することができる。その結果、浸出工程におけるニッケル浸出率が高くなる。
第３発明によれば、ニッケル酸化鉱石を目開きが1.4mmのスクリーンを用いて分級することで、Ni/Mg比の高い鉱石粒子を選択することができる。その結果、浸出工程におけるニッケル浸出率が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る湿式製錬方法の全体工程図である。
【図２】格子目スクリーンの部分拡大斜視図である。
【図３】平行線状スクリーンの部分拡大斜視図である。
【図４】ニッケル酸化鉱石の粒径に対するNi/Mg比を示すグラフである。
【図５】鉱石スラリーの粒径に対するNi/Mg比を示すグラフである。
【図６】スクリーンで分級後の鉱石粒子の粒度分布を示すグラフである。
【図７】鉱石粒子のNi/Mg比に対する高温加圧硫酸浸出工程のニッケル浸出率を示すグラフである。
【図８】高温加圧硫酸浸出工程における硫酸原単位に対するニッケル浸出率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
本発明の一実施形態に係るニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法は、ニッケル酸化鉱石からニッケルを回収する高温加圧硫酸浸出法を用いた湿式製錬に適用される。ニッケル酸化鉱石としてはリモナイト鉱等に代表される低品位ニッケル酸化鉱石が用いられる。ニッケル酸化鉱石にはニッケル、コバルト等の有価金属の他に、不純物としてマグネシウムが含まれている。
【００１９】
湿式製錬の全体的な流れは従来と同様であるので説明を省略する（図１参照）。なお、本発明に係る湿式製錬方法は、少なくとも鉱石スラリーを製造する前処理工程と、鉱石スラリーを浸出する浸出工程（図１における高温加圧硫酸浸出工程に相当する）とを備えていればよく、その余の工程が追加、省略されてもよい。
【００２０】
前処理工程ではニッケル酸化鉱石を解砕分級してアンダーサイズの鉱石粒子を含む鉱石スラリーを製造する。ここで、「解砕」とは、団子状に固まったニッケル酸化鉱石の大きな塊を小さな塊にほぐすことを意味する。したがって、「解砕」という操作は、通常、脈石などの混入物を小さな塊に砕く意味として使用する「破砕」という操作に比べて弱い力で実施することができる。また、「アンダーサイズ」とは、分級装置の篩い目よりも小さな寸法を有し、篩い目を通過した鉱石粒子を意味する。なお、「オーバーサイズ」とは、分級装置の篩い目よりも大きな寸法を有し、篩い目を通過せずに篩い上に残った鉱石粒子を意味する。
【００２１】
前処理工程は、ニッケル酸化鉱石に対して解砕処理および多段階からなる分級処理（篩分け処理）を施す解砕・分級段階と、鉱石成分を濃縮する鉱石スラリー濃縮段階とに大別される。
【００２２】
解砕・分級段階では、湿式分級装置によりニッケル酸化鉱石の解砕処理とオーバーサイズの鉱石粒子や混入物を除去する分級処理が行われ、アンダーサイズの鉱石粒子からなる鉱石スラリーが製造される。例えば、第１段目のスタティックグリズリによってサイズが250mm以上のものが除外され、第２段目のシェイクアウトマシーンによってサイズが150mm以上のものが除外され、第３段目のドラムウォッシャーによってサイズが25mm以上のものが除外され、第４段目のスクリーンによってサイズが1.4mm以上のものが除外され、スクリーンを通過したアンダーサイズの鉱石粒子を含む鉱石スラリーが製造される。
【００２３】
本実施形態に係る湿式製錬方法は、解砕・分級段階の特に最終段（上記例では第４段目）の分級において、図２に示すような格子目のスクリーン１を用いてニッケル酸化鉱石を分級するところに特徴を有する。格子目スクリーン１としては、金網やパンチングプレートなど元々格子目を有する素材を用いればよい。また、図３に示すような平行線状のスクリーン２（例えばウェッジスクリーン）に所定の目開きの金網を載せることで格子目スクリーン１を構成してもよい。なお、格子目スクリーン１の種類は特に限定されず、傾斜バー型、振動型などが用いられる。
【００２４】
平行線状スクリーン２を用いてニッケル酸化鉱石を分級すると、扁平状の鉱石粒子も鉱石スラリーに混入する。具体的には、平行線状スクリーン２は線材が所定間隔で平行に並べられて構成されている。そのため、鉱石粒子の厚みが線材の間隔（目開き）より小さければその余の寸法（幅や長さ）が目開きより大きくても、その鉱石粒子は平行線状スクリーン２を通過する。その結果、扁平状の鉱石粒子もアンダーサイズとして鉱石スラリーに混入する。
【００２５】
なお、扁平状の鉱石粒子が鉱石スラリーに混入したとしても、鉱石スラリーを移送する設備の制約は満たす。平行線状スクリーン２の目開きを、ポンプやバルブのスラリー通過部の開口サイズよりも小さくすれば、扁平状の鉱石粒子であってもスラリー通過部を通り抜けることができるからである。
【００２６】
一方、格子目スクリーン１を用いてニッケル酸化鉱石を分級すると、扁平状の鉱石粒子は格子目スクリーン１を通過できず、非扁平状の鉱石粒子のみがアンダーサイズとして鉱石スラリーに混入されることになる。
【００２７】
本願発明者は、非扁平状の鉱石粒子は、扁平状の鉱石粒子に比べて、マグネシウム含有率に対するニッケル含有率（以下、「Ni/Mg比」と称する。）が高いという知見を得ている。そのため、本実施形態のように、格子目スクリーン１を用いてニッケル酸化鉱石を分級することで、扁平状の鉱石粒子を除去でき、Ni/Mg比の高い非扁平状の鉱石粒子を選択することができる。その結果、浸出工程におけるニッケル浸出率が高くなる。
【００２８】
また、浸出工程において目標とするニッケル浸出率を維持するのに必要な硫酸の添加量が少なくなる。そのため、硫酸原単位を低減してコストを抑えることができ、また、浸出工程の設備腐食の進行を遅らせることができる。
【００２９】
格子目スクリーン１の目開きＬ１は、0.5mm〜2mmが好ましく、1.4mmがより好ましい。ニッケル酸化鉱石を目開きが0.5mm〜2mmの格子目スクリーン１を用いて分級することで、Ni/Mg比の高い鉱石粒子を粒径によっても選択することができるからである。特に、格子目スクリーン１の目開きＬ１を1.4mmとすれば、粒径による選択と非扁平状の鉱石粒子の選択とが相まって、効果的にNi/Mg比の高い鉱石粒子を選択することができる。その結果、浸出工程におけるニッケル浸出率が高くなる。
【実施例】
【００３０】
つぎに、試験結果を基に上記実施形態の効果を説明する。
（ニッケル酸化鉱石のNi/Mg比）
まず、ニッケル酸化鉱石について粒径に対するNi/Mg比を測定した。ニッケル酸化鉱石として４種類の鉱石種Ａ〜Ｄをサンプリングし、それぞれについて測定を行った。
【００３１】
測定方法は以下の通りである。まず、目開きが2.8mm、2.0mm、1.4mm、0.71mmの４種類の格子目スクリーンを、目開きが大きい順に使用して、鉱石種Ａのサンプルを篩別した。この篩別作業により、鉱石種Ａのサンプルは、粒径2.8mm以上（+2.8mm）、粒径2.0mm以上2.8mm未満（+2.0mm）、粒径1.4mm以上2.0mm未満（+1.4mm）、粒径0.71mm以上1.4mm未満（+0.71mm）、粒径0.71mm未満（-0.71mm）と、粒径別に分類される。つぎに、粒径別に分類されたサンプルに対して、それぞれ化学分析によりニッケル重量およびマグネシウム重量を測定し、ニッケル重量をマグネシウム重量で除した値としてNi/Mg比を算出した。同様に、鉱物種Ｂ〜Ｄについても、粒径別に分類して、Ni/Mg比を算出した。
【００３２】
その結果、図４に示すグラフが得られた。図４に示すように、いずれの鉱石種においても、粒径が小さくなるほどNi/Mg比が高くなることが分かる。
【００３３】
（鉱石スラリーのNi/Mg比）
つぎに、前処理工程の解砕・分級段階で製造された鉱石スラリーをサンプリングし、鉱石スラリーに含まれる鉱石粒子について粒径に対するNi/Mg比を測定した。ここで、解砕・分級段階の最終段においては図３に示す平行線状スクリーン２を用いた。なお、平行線状スクリーン２の目開きＬ２は1.4mmである。
【００３４】
測定方法は以下の通りである。まず、目開きが1.400mm、0.850mm、0.355mm、0.150mm、0.075mmの５種類の格子目スクリーンを、目開きが大きい順に使用して、鉱石スラリーに含まれる鉱石粒子を篩別した。この篩別作業により、鉱石スラリーに含まれる鉱石粒子は、粒径1.400mm以上（+1.400mm）、粒径0.850mm以上1.400mm未満（+0.850mm）、粒径0.355mm以上0.850mm未満（+0.355mm）、粒径0.150mm以上0.355mm未満（+0.150mm）、粒径0.075mm以上0.150mm未満（+0.075mm）、粒径0.075mm未満（-0.075mm）と、粒径別に分類される。つぎに、粒径別に分類された鉱石粒子を乾燥させた後に、それぞれ化学分析によりニッケル重量およびマグネシウム重量を測定し、ニッケル重量をマグネシウム重量で除した値としてNi/Mg比を算出した。
【００３５】
その結果、図５に示すグラフが得られた。図５に示すように、浸出工程に供給される鉱石スラリーにおいても、粒径が小さくなるほどNi/Mg比が高くなることが分かる。
【００３６】
（スクリーン別粒度分布）
つぎに、同種（鉱石種Ｃ）のニッケル酸化鉱石について、格子目スクリーン１と平行線状スクリーン２とでそれぞれ分級した場合の粒度分布を測定した。
【００３７】
測定方法は以下の通りである。まず、目開きが1.400mm、0.850mm、0.355mm、0.150mmの４種類の格子目スクリーンを、目開きが大きい順に使用して、ニッケル酸化鉱石を篩別した。この篩別作業により、ニッケル酸化鉱石は、粒径1.400mm以上（+1.400mm）、粒径0.850mm以上1.400mm未満（+0.850mm）、粒径0.355mm以上0.850mm未満（+0.355mm）、粒径0.150mm以上0.355mm未満（+0.150mm）、粒径0.150mm未満（-0.150mm）と、粒径別に分類される。つぎに、粒径別に分類されたニッケル酸化鉱石に対して、それぞれ重量を測定し、粒度分布を求めた。
【００３８】
また、同様の目開きを有する４種類の平行線状スクリーンを用いて、ニッケル酸化鉱石を粒径別に分類して、粒度分布を求めた。
【００３９】
その結果、図６に示すグラフが得られた。図６に示すように、格子目スクリーン１を用いた場合の粒度分布は、平行線状スクリーン２を用いた場合の粒度分布に比べて、全体的に粒径が大きい方にシフトしていることが分かる。
【００４０】
これは、格子目スクリーン１を使用することにより、扁平状の鉱石粒子が大きい粒子として篩上に分級されているためである。このようなオーバーサイズの鉱石粒子を除去すれば、Ni/Mg比の低い扁平状の鉱石粒子が除去されることになる。したがって、格子目スクリーン１を使用して分級したほうが、Ni/Mg比の高い鉱石粒子を得られることになり、高温加圧硫酸浸出工程において、ニッケル浸出率が向上することが期待される。
【００４１】
（スクリーン別ニッケル浸出率）
つぎに、鉱石種Ａ〜Ｄを同じ比率で混合したニッケル酸化鉱石について、格子目スクリーン１と平行線状スクリーン２とでそれぞれ分級して鉱石スラリーを製造し、それらの鉱石スラリーを高温加圧硫酸浸出工程に供給した。そして、鉱石粒子のNi/Mg比に対する高温加圧硫酸浸出工程におけるニッケル浸出率を測定した。
【００４２】
測定方法は以下の通りである。まず、前記ニッケル酸化鉱石を前処理工程の解砕・分級段階で分級した後に、得られた鉱石スラリーを鉱石スラリー濃縮段階で、固形分が40〜41重量%となるまで濃縮した。この時点で、濃縮された鉱石スラリーをサンプリングし、乾燥させた固形分に対して、化学分析によりニッケル重量およびマグネシウム重量を測定し、ニッケル重量をマグネシウム重量で除した値としてNi/Mg比を算出した。
【００４３】
つぎに、前処理工程で得られた鉱石スラリーを、流量240〜250m3/時で高温加圧硫酸浸出工程に供給し、所定の温度、圧力、滞留時間でニッケルの浸出処理を行った。高温加圧硫酸浸出工程では、浸出反応後のスラリーに含まれる未反応の硫酸濃度（以下、「フリー硫酸濃度」と称する。）が50〜52g/Lとなるように、硫酸の添加量を制御した。高温加圧硫酸浸出工程に供給されたニッケル量のうち浸出されたニッケル量を重量％で示した値として、ニッケル浸出率を求めた。
【００４４】
前処理工程の解砕・分級段階における最終段のスクリーンとして、目開きが0.5mm、0.9mm、1.4mm、2.0mmの４種類の格子目スクリーンを用意した。このうち、目開きが1.4mmの格子目スクリーンは、目開きが1.4mmの平行線状スクリーン２枚の９０°回転させて重ねあわせて作成した。各スクリーンについて約５バッチずつ、合計２０回程度の操業を行い、各操業時のNi/Mg比およびニッケル浸出率を求めた。その結果、図７の「△」マーカーで示されるデータが得られた。
【００４５】
また、前処理工程の解砕・分級段階における最終段のスクリーンとして、目開きが0.5mm、0.9mm、1.4mm、2.0mmの４種類の平行線状スクリーンを用意した。各スクリーンについて約５バッチずつ、合計２０回程度の操業を行い、各操業時のNi/Mg比およびニッケル浸出率を求めた。その結果、図７の「◆」マーカーで示されるデータが得られた。
【００４６】
図７に示すように、格子目スクリーン１を用いた方が、平行線状スクリーン２を用いた場合よりも、高温加圧硫酸浸出工程に供給される鉱石スラリーのNi/Mg比が高く、また、ニッケル浸出率が高いことが確認された。このことから、平行線状スクリーン２を用いるよりも格子目スクリーン１を用いた方が、Ni/Mg比の高い鉱石粒子を選択することができ、浸出工程におけるニッケル浸出率を高くすることができることが確認された。この理由は、非扁平状の鉱石粒子は扁平状の鉱石粒子に比べてNi/Mg比が高いためと考えられる。
【００４７】
（スクリーン別硫酸原単位）
上記の各操業において、高温加圧硫酸浸出工程における硫酸原単位（硫酸重量[t]／ニッケル重量[t]）に対するニッケル浸出率をプロットすると、図８に示すグラフが得られる。
【００４８】
図８に示すように、格子目スクリーン１を用いた方が、同じ硫酸原単位においてニッケル浸出率を高くすることができることが確認された。逆にいえば、目的とするニッケル浸出率を維持する場合には硫酸原単位を低減できることが確認された。
【符号の説明】
【００４９】
１  格子目スクリーン
２  平行線状スクリーン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2015206064.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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