(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法における酸浸出処理に供する鉱石スラリーの処理方法であって、
前記ニッケル酸化鉱石の鉱石スラリーに対して、第１の装置としてハイドロサイクロンを使用して分級処理を施し、オーバーフローとしてゲーサイトを含む混合物を分離し、アンダーフローとしてクロマイトを含む混合物を分離する分級工程と、
第２の装置として、少なくともスパイラルコンセントレーター１段を使用して、前記ハイドロサイクロンのアンダーフローとして分離したクロマイトを含む混合物に対して比重分離処理を行い、該クロマイトを含む混合物に含まれるゲーサイトを分離してクロマイトを濃縮させた混合物を得る比重分離工程と、
第３の装置としてハイドロサイクロンを使用して、前記第２の装置を使用した比重分離処理で得られたクロマイトを含む混合物に対して分級処理を施し、オーバーフローとしてゲーサイトを含む混合物を分離し、アンダーフローとしてクロマイトを含む混合物を分離する第２の分級工程とを有し、
前記分級工程、前記比重分離工程及び前記第２の分級工程にて分離した前記ゲーサイトを含む混合物を、前記酸浸出処理に供する鉱石スラリーとする
ことを特徴とする鉱石スラリーの処理方法。
【請求項２】
第４の装置としてハイドロサイクロンを使用して、前記第３の装置を使用した分級処理で得られたクロマイトを含む混合物に対して分級処理を施し、オーバーフローとしてゲーサイトを含む混合物を分離し、アンダーフローとしてクロマイトを含む混合物を分離する第３の分級工程をさらに有し、
前記第４の装置により分離した前記ゲーサイトを含む混合物を、前記酸浸出処理に供する鉱石スラリーに含める
ことを特徴とする請求項１に記載の鉱石スラリーの処理方法。
【請求項３】
前記第２の分級工程では、アンダーフロー粒子のうち、粒子サイズ−４５μｍのものの存在比率が３０％以下となるように、前記第３の装置であるハイドロサイクロンの圧力と該分級処理の対象とするスラリーの濃度を調整する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の鉱石スラリーの処理方法。
【請求項４】
前記第３の分級工程では、アンダーフロー粒子のうち、粒子サイズ−４５μｍのものの存在比率が３０％以下となるように、前記第４の装置であるハイドロサイクロンの圧力と該分級処理の対象とするスラリーの濃度を調整する
ことを特徴とする請求項２に記載の鉱石スラリーの処理方法。
【請求項５】
ニッケル酸化鉱石の鉱石スラリーに対して酸浸出処理を施してニッケルを浸出させて回収するニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法において、
前記ニッケル酸化鉱石から調製した鉱石スラリーのうち、前記酸浸出処理に供する鉱石スラリーからクロマイトを分離する鉱石スラリーの処理工程を含み、
前記鉱石スラリーの処理工程は、
前記ニッケル酸化鉱石の鉱石スラリーに対して、第１の装置としてハイドロサイクロンを使用して分級処理を施し、オーバーフローとしてゲーサイトを含む混合物を分離し、アンダーフローとしてクロマイトを含む混合物を分離する分級工程と、
第２の装置として、少なくともスパイラルコンセントレーター１段を使用して、前記ハイドロサイクロンのアンダーフローとして分離したクロマイトを含む混合物に対して比重分離処理を行い、該クロマイトを含む混合物に含まれるゲーサイトを分離してクロマイトを濃縮させた混合物を得る比重分離工程と、
第３の装置としてハイドロサイクロンを使用して、前記第２の装置を使用した比重分離処理で得られたクロマイトを含む混合物に対して分級処理を施し、オーバーフローとしてゲーサイトを含む混合物を分離し、アンダーフローとしてクロマイトを含む混合物を分離する第２の分級工程とを有し、
前記分級工程、前記比重分離工程及び前記第２の分級工程にて分離した前記ゲーサイトを含む混合物を、前記酸浸出処理に供する鉱石スラリーとする
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６】
前記鉱石スラリーの処理工程を経て得られたクロマイトを含む混合物に対して、水分率が７％以下となるように乾燥処理を施す
ことを特徴とする請求項５に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、鉱石スラリーの処理方法、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法に関するものであり、より詳しくは、酸浸出によりニッケル酸化鉱石からニッケル及びコバルトを浸出させて回収する湿式製錬方法において、その浸出処理に供給する鉱石スラリーの処理方法及びその処理工程を含むニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、鉄、銅、ニッケル、コバルト、クロム、マンガン等の鉱物資源において、採掘権の寡占化がますます進んでいることにより、金属製錬での原料コストが大幅に上昇している。このコストの大幅な上昇に対処するため、従来、製錬の対象にならなかった低品位鉱石を使用するための技術開発が行われている。
【０００３】
例えばニッケル製錬では、高温高圧下において耐食性に優れた材料が開発されたこともあり、ニッケル酸化鉱石を硫酸で加圧下に酸浸出する高圧酸浸出（ＨＰＡＬ：Ｈｉｇｈ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ａｃｉｄ  Ｌｅａｃｈ）法に基づく湿式製錬方法が注目されている。
【０００４】
この高圧酸浸出法は、従来の一般的なニッケル酸化鉱石の製錬方法である乾式製錬法と異なり、還元工程、乾燥工程等の乾式工程を有さないため、エネルギーコスト的に有利であり、今後も低品位ニッケル酸化鉱石（以下、単に「鉱石」という）の製錬方法として有力な技術となる。
【０００５】
また、この高圧酸浸出法に基づく湿式製錬法の製錬プロセスとしての完成度を上げるため、高温加圧下での浸出工程を中心として、ニッケル及びコバルトの浸出率の向上、浸出液の浄液、操業資材使用量の低減等に関して様々な提案がなされている。
【０００６】
ところで、高温加圧下での浸出処理を行うプロセスとして、特許文献１には、ニッケル、コバルト、マンガン等の有価金属を含有する鉱石から、下記工程（ａ）〜（ｃ）からなる方法により、その有価金属を回収する方法が開示されている。
工程（ａ）：スラリー化した鉱石を、工程（ｂ）で得られた加圧酸浸出液により、硫酸酸性下で常圧浸出し、常圧浸出液と常圧浸出残留物を得る。
工程（ｂ）：工程（ａ）で得られた常圧浸出残留物を、高温高圧下の酸化性雰囲気で硫酸と反応させて加圧酸浸出液を得る。
工程（ｃ）：工程（ａ）で得られた常圧浸出液に中和剤を加えて中和し、次いで硫化アルカリ化合物を添加して、浸出液中のニッケル及びコバルトを硫化物として回収する。
【０００７】
この方法では、鉱石スラリーを工程（ａ）で常圧浸出し、次いで常圧浸出残渣を工程（ｂ）で加圧酸浸出する２段浸出を行うことにより、鉱石からのニッケル浸出率を向上させ、同時に加圧酸浸出の浸出液中に含まれる過剰な酸を、常圧浸出残渣に含有されるアルカリ成分によって中和し、中和工程（工程（ｃ））の負荷を低減させるものである。
【０００８】
しかしながら、２段浸出を行うプロセスであるため、設備点数が増えコストと手間が増加するといった問題や、浸出残渣を洗浄する際に発生する多量の薄液の処理にコストを要するといった問題があった。
【０００９】
これらの問題点を解決するため、特許文献２には、高温加圧下での浸出を利用する他のプロセスとして、下記（ｉ）〜（ｉｖ）からなる工程を含む方法が開示されている。
（ｉ）浸出工程：鉱石をスラリー化して硫酸を添加し、２２０〜２８０℃の温度で撹拌処理し、浸出スラリーを形成する。
（ｉｉ）固液分離工程：浸出スラリーを、多段階のシックナーを用いて洗浄し、ニッケル及びコバルトを含む浸出液と浸出残渣とに分離する。
（ｉｉｉ）中和工程：浸出液の酸化を抑制しながら、炭酸カルシウムを用いてｐＨが４以下となるよう調整し、３価の鉄を含有する中和澱物を生成し、中和澱物スラリーとニッケル回収用母液とに分離する。
（ｉｖ）硫化工程：ニッケル回収用母液に硫化水素ガスを吹きこみ、ニッケル及びコバルトを含む硫化物を生成し、ニッケル及びコバルトを含む硫化物と貧液とに分離する。
【００１０】
ここで、特許文献２に開示される技術に基づく実用プラントの概要について図１を用いて説明する。なお、図１は、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法に基づく実用プラントの一例における製錬工程図である。
【００１１】
図１の工程図に示すように、最初に、［１］鉱石処理工程において、原料とするニッケル酸化鉱石が水と混合され、得られた混合液から異物が除去され、また鉱石粒度の調整が行われ、ニッケル酸化鉱石の鉱石スラリーが形成される。
【００１２】
次に、［２］浸出工程において、得られた鉱石スラリーが、硫酸を用いた高温加圧浸出に付され、浸出液と浸出残渣とを含む浸出スラリーが形成される。
【００１３】
次に、［３］固液分離工程において、得られた浸出スラリーが多段洗浄された後、ニッケル及びコバルトを含む浸出液と、浸出残渣スラリーとに分離される。
【００１４】
次に、［４］中和工程において、分離された浸出液に対する中和処理が施され、３価の鉄水酸化物を含む中和澱物スラリーと、中和後液とに分離される。
【００１５】
次に、［５］亜鉛除去工程において、中和後液に対して硫化剤が添加され、その溶液中に含まれる亜鉛が硫化物となり、硫化亜鉛を含む硫化亜鉛澱物と、亜鉛を除去したニッケル回収用の母液とに分離される。
【００１６】
次に、［６］硫化工程において、ニッケル回収用の母液に対して硫化剤が添加され、その母液中に含まれるニッケル及びコバルトが硫化物となり、ニッケル及びコバルトの混合硫化物と、ニッケル等が除去された貧液とに分離される。なお、貧液は、固液分離工程［３］における浸出残渣の洗浄水として使用される。
【００１７】
最後に、［７］最終中和工程において、余剰の貧液と、固液分離工程［３］で分離された浸出残渣スラリーとに対して中和処理が施され、中和処理により生成した最終中和残渣がテーリングダムに貯留される。
【００１８】
このような製錬プロセスの特徴としては、固液分離工程［３］で浸出スラリーを多段階で洗浄することによって、次工程の中和工程［４］での中和剤消費量と澱物量を削減でき、また浸出残渣の真密度を高めることができるため、固液分離特性を改善きることが挙げられる。また、浸出工程［２］での浸出処理を高温加圧浸出のみで行うことにより、プロセスを簡素化することができるという特徴も挙げられ、特許文献１に開示されている方法よりも利点があるとされている。
【００１９】
さらに、固液分離工程［３］で用いる洗浄液として、硫化工程［６］で生じた貧液を使用することで、貧液中に残留する硫酸を利用して浸出残渣に付着したニッケルを浸出させて回収でき、効果的かつ効率的な水の繰り返し使用が可能になるとされている。またさらに、中和工程［４］にて生成した中和澱物のスラリーを固液分離工程［３］に戻すことにより、ニッケルのロスを低減することができ、より有利であるとされている。
【００２０】
しかしながら、この製錬プロセスにおいては、以下のような課題がある。
【００２１】
第１に、設備の磨耗の抑制が挙げられる。ニッケル酸化鉱石は、鉱石スラリーとして各工程における設備間を搬送されるが、その搬送に際して鉱石スラリーによる設備材料の磨耗が著しく、とりわけ浸出工程における処理設備の配管、ポンプ等では補修頻度が高くなり、メンテナンスコストの上昇やプラント稼働率低下の大きな原因となっている。
【００２２】
第２に、最終中和残渣の量の低減が挙げられる。固液分離工程［３］で生じる浸出残渣は、硫化工程［６］から産出される余剰の貧液と合一され、最終中和工程［７］において石灰石スラリー又は消石灰スラリーを用いた中和処理が施され、無害化される。この最終中和工程［７］から産出される最終中和残渣は、テーリングダムで貯留されることになるが、この最終中和残渣には浸出残渣中のヘマタイト、クロマイト等の不純物成分のほか、中和処理により形成される石膏が含有されるため、資源化できず、テーリングダムの建設及び維持管理のための大きなコスト負担が生じていた。
【００２３】
このように、従来の高圧酸浸出法に基づく湿式製錬方法を用いた実用プラントでは、上述した課題の解決策が求められている。さらに、その課題を、効果的にかつ経済的に解決するためには、鉱石又は浸出残渣に含まれる不純物成分を効率的に分離回収することが有効な手段となり、これら不純物成分を資源化して有効活用することも求められている。
【００２４】
特許文献３には、高圧酸浸出法に基づく湿式製錬において、鉱石スラリーからシリカ鉱物、クロマイト又はケイ苦土鉱から選ばれる少なくとも１種を含む粒子を物理分離して回収する工程と、浸出残渣スラリー中のヘマタイト粒子を物理分離して回収する工程とを含むニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法が開示されている。しかしながら、鉱石又は浸出残渣に含まれる不純物成分の効率的な分離回収には、更なる改善が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２５】
【特許文献１】特開平６−１１６６６０号公報
【特許文献２】特開２００５−３５０７６６号公報
【特許文献３】特開２０１０−９５７８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、酸浸出処理を用いたニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスにおいて、酸浸出処理に供給する鉱石スラリーによる配管やポンプ等の設備の磨耗を抑制するとともに、湿式製錬プロセスにおける最終中和工程から産出される最終中和残渣量を低減することができる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】
【００２７】
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、鉱石スラリーに対して分級処理を施してゲーサイトを含む混合物と、クロマイトを含む混合物と、を分離し、次いでそのクロマイトを含む混合物に対して比重分離処理を施すことにより、クロマイトを効果的に分離除去して酸浸出処理に供する鉱石スラリー中のクロマイトを低減させることができ、上述した課題を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は以下のものを提供する。
【００２８】
（１）本発明の第１の発明は、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法における酸浸出処理に供する鉱石スラリーの処理方法であって、前記ニッケル酸化鉱石の鉱石スラリーに対して、第１の装置としてハイドロサイクロンを使用して分級処理を施し、オーバーフローとしてゲーサイトを含む混合物を分離し、アンダーフローとしてクロマイトを含む混合物を分離する分級工程と、第２の装置として、少なくともスパイラルコンセントレーター１段を使用して、前記ハイドロサイクロンのアンダーフローとして分離したクロマイトを含む混合物に対して比重分離処理を行い、該クロマイトを含む混合物に含まれるゲーサイトを分離してクロマイトを濃縮させた混合物を得る比重分離工程とを有し、前記分級工程及び前記比重分離工程にて分離した前記ゲーサイトを含む混合物を、前記酸浸出処理に供する鉱石スラリーとすることを特徴とする鉱石スラリーの処理方法である。
【００２９】
（２）本発明の第２の発明は、第１の発明において、第３の装置としてハイドロサイクロンを使用して、前記第２の装置を使用した比重分離処理で得られたクロマイトを含む混合物に対して分級処理を施し、オーバーフローとしてゲーサイトを含む混合物を分離し、アンダーフローとしてクロマイトを含む混合物を分離する第２の分級工程をさらに有し、
前記第３の装置により分離した前記ゲーサイトを含む混合物を、前記酸浸出処理に供する鉱石スラリーに含めることを特徴とする鉱石スラリーの処理方法である。
【００３０】
（３）本発明の第３の発明は、第２の発明において、第４の装置としてハイドロサイクロンを使用して、前記第３の装置を使用した分級処理で得られたクロマイトを含む混合物に対して分級処理を施し、オーバーフローとしてゲーサイトを含む混合物を分離し、アンダーフローとしてクロマイトを含む混合物を分離する第３の分級工程をさらに有し、前記第４の装置により分離した前記ゲーサイトを含む混合物を、前記酸浸出処理に供する鉱石スラリーに含めることを特徴とする鉱石スラリーの処理方法である。
【００３１】
（４）本発明の第４の発明は、第２又は第３の発明において、前記第２の分級工程では、アンダーフロー粒子のうち、粒子サイズ−４５μｍのものの存在比率が３０％以下となるように、前記第３の装置であるハイドロサイクロンの圧力と該分級処理の対象とするスラリーの濃度を調整することを特徴とする鉱石スラリーの処理方法である。
【００３２】
（５）本発明の第５の発明は、第３の発明において、前記第３の分級工程では、アンダーフロー粒子のうち、粒子サイズ−４５μｍのものの存在比率が３０％以下となるように、前記第４の装置であるハイドロサイクロンの圧力と該分級処理の対象とするスラリーの濃度を調整することを特徴とする鉱石スラリーの処理方法である。
【００３３】
（６）本発明の第６の発明は、ニッケル酸化鉱石の鉱石スラリーに対して酸浸出処理を施してニッケルを浸出させて回収するニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法において、前記ニッケル酸化鉱石から調製した鉱石スラリーのうち、前記酸浸出処理に供する鉱石スラリーからクロマイトを分離する鉱石スラリーの処理工程を含み、前記鉱石スラリーの処理工程は、前記ニッケル酸化鉱石の鉱石スラリーに対して、第１の装置としてハイドロサイクロンを使用して分級処理を施し、オーバーフローとしてゲーサイトを含む混合物を分離し、アンダーフローとしてクロマイトを含む混合物を分離する分級工程と、第２の装置として、少なくともスパイラルコンセントレーター１段を使用して、前記ハイドロサイクロンのアンダーフローとして分離したクロマイトを含む混合物に対して比重分離処理を行い、該クロマイトを含む混合物に含まれるゲーサイトを分離してクロマイトを濃縮させた混合物を得る比重分離工程とを有し、前記分級工程及び前記比重分離工程にて分離した前記ゲーサイトを含む混合物を、前記酸浸出処理に供する鉱石スラリーと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である。
【００３４】
（７）本発明の第７の発明は、第６の発明において、前記鉱石スラリーの処理工程を経て得られたクロマイトを含む混合物に対して、水分率が７％以下となるように乾燥処理を施すことを特徴とするニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法である。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、酸浸出処理に供する鉱石スラリー中のクロマイトを効率的にかつ効果的に低減させることができる。これにより、鉱石スラリーの移送等に使用する配管やポンプ等の設備の磨耗を抑制することができ、また、湿式製錬プロセスにおける最終中和工程から産出される最終中和残渣量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスの一例を示す工程図である。
【図２】鉱石スラリーの処理方法の一例を示す工程図である。
【図３】鉱石スラリーの処理方法を適用したニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスの一例を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の具体的な実施形態（以下、「本実施の形態」という）について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。
【００３８】
≪１．鉱石スラリーの処理方法≫
本実施の形態に係る鉱石スラリーの処理方法は、ニッケル酸化鉱石を原料とした湿式製錬プロセスにおける、例えば高温高圧下での酸浸出処理に供する鉱石スラリーを処理するための方法であり、鉱石スラリーに対する酸浸出処理に先立つ前処理方法である。
【００３９】
具体的に、この鉱石スラリーの処理方法は、図２に示す工程図のように、ニッケル酸化鉱石のスラリーに対して、第１の装置としてハイドロサイクロンを使用して分級処理を施し、オーバーフローとしてゲーサイトを含む混合物を分離し、アンダーフローとしてクロマイトを含む混合物を分離する分級工程Ｓ２１と、第２の装置として所定の比重分離装置を使用して、分級工程Ｓ２１にてアンダーフローとして分離したクロマイトを含む混合物に対して比重分離処理を行い、そのクロマイトを含む混合物に含まれるゲーサイトを分離してクロマイトを濃縮させた混合物を得る比重分離工程Ｓ２２とを有する。なお、詳しくは後述するが、分級工程Ｓ２１は、「第１の分級工程Ｓ２１」ともいう。
【００４０】
また、この鉱石スラリーの処理方法では、比重分離工程Ｓ２２に続いて、第３の装置としてハイドロサイクロンを使用して、比重分離処理で得られたクロマイトを含む混合物に対して分級処理を施し、オーバーフローとしてゲーサイトを含む混合物を分離し、アンダーフローとしてクロマイトを含む混合物を分離する第２の分級工程Ｓ２３をさらに備えるようにすることができる。
【００４１】
ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスにおいて処理される原料となるニッケル酸化鉱石は、主としてリモナイト鉱及びサプロライト鉱等のいわゆるラテライト鉱である。ラテライト鉱のニッケル含有量は、通常、０．８〜２．５重量％であり、ニッケルは水酸化物、又は含水ケイ苦土（ケイ酸マグネシウム）鉱物として含有されている。また、鉄の含有量は、１０〜５０重量％であり、主として３価の水酸化物（ゲーサイト）の形態であるが、一部２価の鉄が含水ケイ苦土鉱物等に含有される。
【００４２】
さらに、ラテライト鉱においてはクロムが含まれており、そのクロム分の多くは、鉄又はマグネシウムを含むクロマイト鉱物として、例えば１〜５重量％程度含有されている。また、マグネシア分は、含水ケイ苦土鉱物のほか、未風化で硬度が高いニッケルをほとんど含有しないケイ苦土鉱物に含有される。珪酸分は、石英、クリストバライト（無定形シリカ）等のシリカ鉱物及び含水ケイ苦土鉱物に含有されている。
【００４３】
このように、ラテライト鉱において含有される、クロマイト鉱物、ケイ苦土鉱物、及びシリカ鉱物は、ニッケルをほとんど含有していない、いわゆる脈石成分である。
【００４４】
さて、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスにおいて、主としてラテライト鉱である原料のニッケル酸化鉱石は、鉱石粒度の調整が行われた後に水と混合されて鉱石スラリーとして調製されるが、ニッケル酸化鉱石には上述のようにクロマイトが含まれている。このようなクロマイトを含有する鉱石スラリーを、酸浸出処理に供するために配管やポンプ等の設備を用いて移送すると、それら設備を著しく磨耗させることが知られており、設備のメンテナンスや操業効率に大きな影響を及ぼす。
【００４５】
このことから、酸浸出処理に供する鉱石スラリーとしては、その酸浸出処理に先立ってクロマイト分を分離除去したものを用いることが望ましい。
【００４６】
ここで、鉱石スラリーを構成する鉱石粒子中の各成分分布状態について説明する。ニッケル酸化鉱石をＥＰＭＡ観察すると、クロム含有量の高い部分は、鉄含有量の高い部分とは独立した単独相として存在する比率が高く、かつ２０〜１０００μｍの粒径の鉱石に含まれることが多い。このことは、クロムを含む鉱物は、約２０μｍ以上の粒子に多く含まれており、一方で、ニッケル及び鉄を含む鉱物は、約２０μｍ未満の粒子に多く含まれていることを示している。
【００４７】
したがって、鉱石スラリーからクロマイトを効果的に分離回収するためには、原料とするニッケル酸化鉱石から粗大な粒子を除いた後の鉱石をスラリー化し、この鉱石スラリー中のニッケル酸化鉱石を適切な粒度になるように解砕し、適切な分級粒度を設定することが肝要である。なお、このときの解砕粒度としては、鉱石スラリーを形成する際の本来の目的を考慮して決められるが、約２ｍｍ以下程度が好ましい。
【００４８】
表１に、原料のニッケル酸化鉱石を約２ｍｍ以下の粒度に破砕して得られた鉱石スラリーの鉱石粒度分布と、各粒度区分での金属元素成分の品位の一例を示す。
【００４９】
【表１】
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【００５０】
表１に示すように、鉱石スラリー中の鉱石のうち、７５μｍ以上の粗粒部に、クロム、珪素、マグネシウム等が濃縮されることが分かる。一方で、７５μｍ以下の細粒部には、鉄が濃縮されることが分かる。
【００５１】
このことから、先ず、原料のニッケル酸化鉱石の粒度調整を行って得られた、例えば２ｍｍ以下の鉱石スラリーに対して、第１の装置としてのハイドロサイクロンを用いて所定の分級粒度（分級点）で分級処理を施し、粗粒部と細粒部とに分級する。すると、ハイドロサイクロンのアンダーフローとして分離される粗粒部にクロマイトを含む混合物が得られ、オーバーフローとして分離される細粒部に鉄を含有するゲーサイト等を含む混合物を得ることができる。これにより、第１段階として、鉱石スラリーからクロマイトを分離することができる。以下、より具体的にこのような分級処理を行う分級工程から説明する。
【００５２】
＜１−１．分級工程（第１の分級工程）＞
分級工程（第１の分級工程）Ｓ２１では、ニッケル酸化鉱石の鉱石スラリーに対し、第１の装置としてハイドロサイクロンを使用して分級処理を施し、オーバーフロー（Ｏ／Ｆ）としてゲーサイトを含む混合物を分離し、アンダーフロー（Ｕ／Ｆ）としてクロマイトを含む混合物を分離する。ここで、オーバーフローとして分級されたゲーサイトを含む混合物は、クロマイトが分離除去された鉱石スラリーであり、そのまま、湿式製錬プロセスのオートクレーブ等の加圧反応容器にて行われる酸浸出処理に供給する鉱石スラリーとなる。
【００５３】
分級工程Ｓ２１では、分級装置であるハイドロサイクロンの運転条件を決定することによって、ゲーサイトを含む混合物と、クロマイトを含む混合物とに分級分離することができる。この分級処理では、所定の分級粒度に基づいて、ハイドロサイクロンのオーバーフローである細粒部がゲーサイトを含む混合物となり、アンダーフローである粗粒部がクロマイトを含む混合物となって分離される。なお、粗粒部に分級されるクロマイトを含む混合物には、主として、クロマイトが含有されているが、一部のゲーサイトも混入して含まれている。
【００５４】
具体的に、この分級工程Ｓ２１における分級処理では、特に限定されないが、クロマイトを含む混合物中のクロマイト濃度が４１重量％以上程度にまで濃縮させるようにすることが好ましい。
【００５５】
具体的に、ハイドロサイクロンの運転条件に関して、処理対象とする鉱石スラリーの分級粒度（分級点）としては、ニッケルが含有されるゲーサイトを細粒部として効率よく分級分離できればよく、好ましくは２０〜１５０μｍの範囲、より好ましくは４５〜７５μｍの範囲から選択することが好ましい。すなわち、工業的に実施可能な分級粒度の下限としては、おおむね２０μｍである。このことから、分級粒度が２０μｍ未満であると、粗粒部へのクロマイトの濃縮が不十分になるとともに、酸浸出処理に供給される鉱石スラリー中のニッケルがロスすることになる。一方で、分級粒度が１５０μｍを超えると、細粒部においてクロマイト、ケイ苦土鉱、及びシリカ鉱物の除去が不十分となってしまう可能性がある。
【００５６】
一般的に、クロマイトの比重はゲーサイト等の水酸化鉄の比重よりも大きい。そのため、分級装置としてハイドロサイクロンを使用することによって、その鉱石スラリーを粒度に基づき、アンダーフローとしてクロマイトを含む混合物を、オーバーフローとしてゲーサイトを含む混合物を、精度良く分離することができる。また、ハイドロサイクロンは、大量の鉱石スラリーの処理に適しており、また、オーバーフローへの分配が多い場合の処理に適している。なお、ハイドロサイクロンは、１段のみでもよく、２段以上の複数段を備えるようにしてもよい。
【００５７】
ハイドロサイクロンの運転圧力、すなわちハイドロサイクロンに供給するスラリーの圧力としては、特に限定されないが、分級性能や処理速度等を考慮すると、０．１〜０．３ＭＰａ程度とすることが好ましい。
【００５８】
また、ハイドロサイクロンとしては、アンダーフローのパルプ濃度が５０重量％以上となるように、その形状等を調整することが好ましい。
【００５９】
また、ハイドロサイクロンに供する鉱石スラリーのパルプ濃度としては、特に限定されないが、１０〜３０重量％程度であることが好ましく、１５〜２０重量％であることがより好ましい。ハイドロサイクロンによる分級分離においては、パルプ濃度が１０重量％未満でも処理は可能であるものの、水を大量に必要とし、さらに後工程の沈降濃縮にも不利となってしまう。また、パルプ濃度が３０重量％を超えると、スラリーの粘度が上昇し、分級分離が困難になる場合がある。これらのことから、パルプ濃度としては１０〜３０重量％の範囲に設定することが好ましく、これにより新たに水を供給する必要がなく、また希釈のためのタンクも不要になる。
【００６０】
また、分級処理を行うにあたっては、上述したようにハイドロサイクロンの分級性能や処理速度等を考慮して運転圧力等を調整することが好ましいが、その中でも、得られる粗粒部の粒子のうち、粒子サイズ−４５μｍ（４５μｍ未満）のものの存在比率が３０％以下となるように、ハイドロサイクロンに供給するスラリー圧力と分級処理の対象とする鉱石スラリーの濃度を調整することが好ましい。
【００６１】
なお、粗粒部に分級される粒子において、粒子サイズが４５μｍ未満の粒子の存在比率としては０％に近いほど望ましいが、その４５μｍ未満の粒子の割合を下げていくと、分離させた細粒部に粗粒の低ニッケル含有粒子が混じってしまうことがあり、湿式製錬プロセスにおけるニッケルの回収ロスの要因となる可能性がある。
【００６２】
このように、パルプ濃度、ハイドロサイクロンの運転圧力、ハイドロサイクロンの形状等を最適化することにより、オーバーフローとして分級される細粒部へのクロマイトの分配をほとんど無くすことが可能となり、クロマイトを効果的に分離することができる。
【００６３】
＜１−２．比重分離工程＞
比重分離工程Ｓ２２では、分級工程Ｓ２１にてアンダーフローとして分離したクロマイトを含む混合物に対して、第２の装置として所定の比重分離装置を使用して比重分離処理を行い、そのクロマイトを含む混合物に含まれるゲーサイトを分離してクロマイトを濃縮させた混合物を得る。
【００６４】
上述したように、分級工程Ｓ２１にてアンダーフローとして分級分離したクロマイトを含む混合物には、主として、クロマイトが含まれているが、一部ゲーサイトも含まれている。比重分離工程Ｓ２２では、このようなクロマイトを含む混合物に対して比重分離処理を施すことによって、さらにゲーサイトとクロマイトとを効果的に分離することができ、言い換えるとクロマイトをさらに濃縮することができる。一方、比重分離させたゲーサイトを含む混合物は、湿式製錬プロセスの酸浸出処理に供給する鉱石スラリーとすることができる。
【００６５】
比重分離工程Ｓ２２における比重分離処理では、少なくともスパイラルコンセントレーターを１段使用する。また、この比重分離処理では、少なくともスパイラルコンセントレーターを１段と、さらに、シェーキングテーブル、デンシティーセパレーター、及びスパイラルコンセントレーターから選択される１段以上を使用して処理することが好ましい。その中でも特に、スパイラルコンセントレーターを１段と、大量処理に適したデンシティーセパレーターでの処理を組み合わせることが好ましい。
【００６６】
（スパイラルコンセントレーター）
スパイラルコンセントレーターによる比重分離処理では、特に限定されないが、これに供給するスラリーのパルプコンテントを、１５重量％を超えて３５重量％未満とすることが好ましく、２０重量％を超えて３０重量％未満とすることがより好ましい。パルプコンテントが１５重量％以下であると、分離性能が悪化する可能性があり、一方で、３５重量％以上であると、比重分離処理中にクロマイト濃縮側、すなわちスパイラルコンセントレーターの内側で粒子の流れが滞留してビルドアップが起こり、分離が十分に行われなくなる可能性がある。
【００６７】
また、スパイラルコンセントレーターによる比重分離処理では、当該スパイラルコンセントレーターを複数段備えるようにして、処理対象のスラリーに対して複数回の処理を施すようにすることが好ましい。具体的には、クロマイトを分離したスパイラルコンセントレーターの内側のスラリーに対して、複数回のスパイラル処理を施す。このことにより、そのスラリーに含まれるクロマイトの成分を効果的に分離させることができ、より一層にクロマイトを濃縮させてクロマイト回収率を高めることができる。
【００６８】
（デンシティーセパレーター）
デンシティーセパレーターによる比重分離処理では、特に限定されないが、Ｔｅｅｔｅｒ  Ｗａｔｅｒ量を０．５〜７．０ｍ３・ｈ−１／ｍ２とすることが好ましい。Ｔｅｅｔｅｒ  Ｗａｔｅｒ量が０．５ｍ３・ｈ−１／ｍ２未満であると、干渉落下の効果が小さくなり、比重分離が効率よく行われない可能性がある。一方、７．０ｍ３・ｈ−１／ｍ２より大きいと、クロマイト粒子まで上昇させ、オーバーフロー側に移行してしまう可能性がある。なお、この場合には浸出処理に供給されるスラリー中のクロマイト量が多くなり、クロマイトの回収のみならず、ヘマタイト中に含まれるようなるＣｒ量、すなわちヘマタイト中のＣｒ品位を効果的に低減させることができなくなる。
【００６９】
また、デンシティーセパレーターによる比重分離処理では、当該デンシティーセパレーターを複数段備えるようにして、処理対象のスラリーに対して複数回の処理を施すようにすることが好ましい。このことにより、アンダーフロー側に比重分離させることができるＣｒ２Ｏ３の品位を上昇させることができ、より効果的にクロマイトを分離することができる。
【００７０】
（シェーキングテーブル）
シェーキングテーブルによる比重分離処理では、特に限定されないが、これに供給するスラリーのパルプコンテントを、１５重量％を超えて３５重量％未満とすることが好ましく、２０重量％を超えて３０重量％未満とすることがより好ましい。
【００７１】
以上のように、本実施の形態においては、湿式製錬プロセスにおける酸浸出処理に先立ち、ニッケル酸化鉱石のスラリーに対して、第１の装置としてハイドロサイクロンを使用して分級処理を施し、オーバーフローとしてゲーサイトを含む混合物を分離し、アンダーフローとしてクロマイトを含む混合物を分離し、次に、第２の装置として所定の比重分離装置を使用して、分級によりアンダーフローとして分離したクロマイトを含む混合物に対して比重分離処理を行う。
【００７２】
このことによって、クロマイトを有効に除去することができ、酸浸出処理に供給する鉱石スラリーによる配管やポンプ等の設備の磨耗を抑制することができる。また、湿式製錬プロセスにおける最終中和工程から産出される最終中和残渣中のＣｒ２Ｏ３品位を有効に低下させ、その残渣量も効果的に低減させることができる。
【００７３】
＜１−３．第２の分級工程＞
さて、ニッケル酸化鉱石のスラリーに対して、上述した第１の分級工程Ｓ２１における分級処理と、続く比重分離工程Ｓ２２における比重分離処理とを行うことによって、ゲーサイトを含む混合物と、クロマイトを含む混合物とに効果的に分離させることができる。例えば、そのクロマイトとしてはＣｒ２Ｏ３品位で４１〜５０重量％以上程度までの濃縮が可能である。ところが、さらにクロマイトを濃縮する観点から、分離されたクロマイトを含む混合物に微量に含まれる微細なゲーサイトを除去することが望ましい。
【００７４】
そこで、本実施の形態においては、第２の分級工程Ｓ２３として、比重分離工程Ｓ２２における比重分離処理で分離されたクロマイトを含む混合物に対して、第３の装置であるハイドロサイクロンを使用して分級処理を施すようにすることができる。これにより、そのクロマイトを含む混合物に微量に存在する微細なゲーサイトを除去する。
【００７５】
第１の分級工程Ｓ２１において第１の装置として使用するハイドロサイクロンと、当該第２の分級工程Ｓ２３にて第３の装置として使用するハイドロサイクロンとは、いずれも鉱石スラリーに含まれるゲーサイトの除去のために使用するが、その役割が異なる。すなわち、第１の装置としてのハイドロサイクロンは、鉱石スラリー中に多く含まれるゲーサイトを除去して、次工程の比重分離工程Ｓ２２での処理の負荷を軽減する目的で行う。これに対して、第２の分級工程Ｓ２３にて使用するハイドロサイクロンは、微量に残存したゲーサイトを除去してクロマイトを濃縮のために行うことを目的とする。
【００７６】
ハイドロサイクロンの装置としては、第１の分級工程Ｓ２１における処理、第２の分級工程Ｓ２３における処理で、それぞれ同じものを用いることができる。
【００７７】
また、分級処理を行うにあたっては、ハイドロサイクロンの分級性能や処理速度等を考慮して運転圧力等を調整することが好ましいが、その中でも、得られるアンダーフローの粒子のうち、粒子サイズ−４５μｍ（４５μｍ未満）のものの存在比率が３０％以下となるように、ハイドロサイクロンに供給するスラリー圧力と分級処理の対象とするスラリーの濃度を調整することが好ましい。
【００７８】
なお、アンダーフローに分級される粒子において、粒子サイズが４５μｍ未満の粒子の存在比率としては０％に近いほど望ましいが、その４５μｍ未満の粒子の割合を下げていくと、分離させたオーバーフローに粗粒の低ニッケル含有粒子が混じってしまうことがあり、湿式製錬プロセスにおけるニッケルの回収ロスの要因となる可能性がある。
【００７９】
このように、第２の分級工程として、比重分離処理を経て得られたクロマイトを含む混合物に対してハイドロサイクロンを使用して分級処理を施すことにより、オーバーフロー（Ｏ／Ｆ）としてゲーサイトを含む混合物を分離し、アンダーフロー（Ｕ／Ｆ）としてクロマイトを含む混合物を分離することができる。オーバーフローとして分級されたゲーサイトを含む混合物は、クロマイトが分離除去された鉱石スラリーであり、そのまま、湿式製錬プロセスのオートクレーブ等の加圧反応容器にて行われる酸浸出処理に供給する鉱石スラリーとなる。
【００８０】
＜１−４．第３の分級工程＞
さらに、第３の分級工程Ｓ２４として、第２の分級工程Ｓ２３により分級分離されたアンダーフローのクロマイトを含む混合物に対して、第４の装置であるハイドロサイクロンを使用して分級処理を施すようにすることができる。これにより、そのクロマイトを含む混合物に微量に存在する微細なゲーサイトをさらに除去することができる。
【００８１】
ハイドロサイクロンの装置としては、第１の分級工程Ｓ２１における処理、第２の分級工程Ｓ２３における処理で使用するものと同じものを用いることができる。
【００８２】
また、分級処理を行うにあたっては、ハイドロサイクロンの分級性能や処理速度等を考慮して運転圧力等を調整することが好ましいが、その中でも、得られるアンダーフローの粒子のうち、粒子サイズ−４５μｍ（４５μｍ未満）のものの存在比率が３０％以下となるように、ハイドロサイクロンに供給するスラリー圧力と分級処理の対象とするスラリーの濃度を調整することが好ましい。
【００８３】
このように、第３の分級工程Ｓ２４として、第２の分級工程Ｓ２３での分級処理を経て得られたクロマイトを含む混合物に対してハイドロサイクロンを使用して分級処理をさらに施すことにより、オーバーフロー（Ｏ／Ｆ）としてゲーサイトを含む混合物を分離し、アンダーフロー（Ｕ／Ｆ）としてクロマイトを含む混合物を分離することができる。オーバーフローとして分級されたゲーサイトを含む混合物は、クロマイトが分離除去された鉱石スラリーであり、そのまま、湿式製錬プロセスのオートクレーブ等の加圧反応容器にて行われる酸浸出処理に供給する鉱石スラリーとなる。
【００８４】
以上のように、本実施の形態に係る鉱石スラリーの処理方法では、より好ましくは、第２の分級工程Ｓ２３、第３の分級工程Ｓ２４として、クロマイト含む混合物に対してハイドロサイクロンを用いた分級処理をさらに施すようにすることができる。これにより、酸浸出処理に供する鉱石スラリー中のクロマイトをより効果的に除去することができ、ニッケルの実収率の低下を抑えながら、酸浸出処理において使用する配管やポンプ等の設備の摩耗を防ぐことができる。
【００８５】
また、鉱石スラリー中のクロマイトを効果的に除去することができるため、湿式製錬プロセスにて生じる残渣、特に、最終中和工程を経て得られる最終中和残渣の量を低減させることができる。
【００８６】
＜１−５．分離回収されるクロマイトについて＞
上述したように、本実施の形態に係る鉱石スラリーの処理方法によれば、ニッケル酸化鉱石の鉱石スラリーからクロマイトを濃縮分離することができる。ここで、濃縮分離されたクロマイトは、その水分含有率が４０％程度と高い。
【００８７】
一般的に、固体物質の運送においては、水分の含有量が多いと船舶輸送中に液状化現象を生じさせ、船舶の転覆を引き起こす可能性があると言われ、日本海事検定協会の調査結果では、クロマイトの運送許容水分値（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｂｌｅ  Ｍｏｉｓｔｕｒｅ  Ｌｉｍｉｔ：ＴＭＬ）としては７％以下となっている。このため、分離回収したクロマイトを船舶搬送する場合には、その得られたクロマイトの水分含有率を下げる必要がある。
【００８８】
そこで、得られたクロマイトに対して脱水処理等を行って水分含有率の調整を行うことが好ましい。ところが、例えば水分含有率４０％程度のクロマイトから水分を除去する脱水処理を行うに際しては、以下の問題点がある。
【００８９】
一般に、例えば浸出残渣の脱水方法としては、天日干し、加熱・焙焼法、フィルタープレス法、遠心分離法等の方法が挙げられ、水分除去効率の高さや経済性の観点からフィルタープレスによる方法が有望となる。しかしながら、特に効率性の高い高圧フィルタープレス（高温加圧濾過装置）を使用した脱水処理であっても、複数回の処理を繰り返し行わなければ水分率７％以下を達成することは困難である。また、例えば天日干し方法の場合には、天候により操業に要する時間、脱水時間の推測が難しく正確性に欠け、好ましい水分含有量に調整することが作業上困難である。さらに、加熱・焙焼の方法の場合には、エネルギー消費量が高くなり、経済性に悪影響を及ぼす。またさらに、遠心分離法の場合には、水分率として８％程度まで低下させるのが限界である。
【００９０】
そこで、本実施の形態においては、クロマイトに対する脱水処理の方法として、過熱蒸気方式を用いた脱水処理を行うようにする。
【００９１】
過熱蒸気方式による脱水処理は、被脱水物と過熱蒸気とを接触させて、過熱蒸気により被脱水物を加熱し、同時に被脱水物中の水分を過熱蒸気中に取り込んで脱水乾燥させるというものである。このような過熱蒸気方式による脱水処理により、クロマイトを含む残渣の水分含有率を、１回の脱水処理操作によって７％以下にすることができる。
【００９２】
具体的に、過熱蒸気方式による脱水処理の条件としては、特に限定されないが、脱水に供するクロマイトを含む残渣の水分率を４０％程度とし、過熱蒸気の圧力を０．５〜０．７ＭＰａ（６ｂａｒ）、過熱蒸気の温度を１５０〜１８０℃として行うことができる。
【００９３】
また、被脱水物としてのクロマイトを含む残渣（水分含有率が約４０％）と、過熱蒸気との接触方法としては、特に限定されるものではなく、例えばドラム乾燥機方式でもよく、向流式熱交換器方式であってもよい。なお、ドラム乾燥方式とは、濾布で形成された円筒形のドラムにクロマイトを含む残渣を付着させ、過熱蒸気を吹き付ける方式であり、向流式熱交換器方式とは、乾燥機本体の上部からクロマイトを含む残渣を供給し、下部から過熱蒸気を供給して向流接触させ、必要に応じ残渣の落下途上に邪魔板を設置して接触効率を向上させる方式である。
【００９４】
なお、過熱蒸気を被脱水物に接触させるに際しては、脱水条件としての圧力や温度を適切に設定することが重要であり、例えば上述のように、過熱蒸気の圧力を０．５〜０．７ＭＰａ（６ｂａｒ）とし、過熱蒸気の温度を１５０〜１８０℃として行うことができる。
【００９５】
過熱蒸気の圧力が低すぎると、乾燥が不十分となり得られるクロマイトケーキの水分含有率は７％を超えてしまう可能性があり、一方で、過熱蒸気の圧力が高すぎると、乾燥過剰となる可能性があり、また耐圧のための装置コストが割高になる。また、過熱蒸気の温度が低すぎる場合であっても、乾燥が不十分となり得られるクロマイトケーキの水分含有率は７％を超えてしまう可能性があり、一方で過熱蒸気の温度が高すぎる場合であっても、乾燥過剰となる可能性があり、エネルギー消費が多くなって経済的に好ましくない。
【００９６】
≪２．ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスについて≫
次に、上述した鉱石スラリーの処理方法を適用した、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスについて具体的に説明する。ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスは、例えば高圧酸浸出法（ＨＰＡＬ法）を用いて、ニッケル酸化鉱石からニッケルを浸出させて回収する製錬プロセスである。
【００９７】
図３は、ニッケル酸化鉱石の高圧酸浸出法による湿式製錬プロセスの流れの一例を示す工程図である。図３の工程図に示すように、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスは、ニッケル酸化鉱石をスラリー化する鉱石処理工程Ｓ１と、鉱石スラリーに硫酸を添加して高温高圧下で酸浸出処理を施す浸出工程Ｓ３と、得られた浸出スラリーを多段洗浄しながら残渣を分離してニッケルと共に不純物元素を含む浸出液を得る固液分離工程Ｓ４と、浸出液のｐＨを調整して不純物元素を含む中和澱物を分離しニッケルを含む中和終液を得る中和工程Ｓ５と、中和終液に硫化剤を添加することで亜鉛を含む硫化物（硫化亜鉛澱物）とニッケル回収用の母液を生成する亜鉛除去工程Ｓ６と、ニッケル回収用の母液に硫化剤を添加することでニッケルを含む硫化物（ニッケル硫化物）を生成させる硫化工程Ｓ７とを有する。さらに、この湿式製錬プロセスは、固液分離工程Ｓ４にて分離された浸出残渣スラリーや硫化工程Ｓ７にて排出された貧液を回収し、それらを無害化して最終中和残渣を生成する最終中和工程Ｓ８を有する。
【００９８】
そして、本実施の形態においては、鉱石スラリーに対する硫酸による酸浸出処理を施すに先立ち、鉱石処理工程Ｓ１にてスラリー化した鉱石スラリーに対して、クロマイトを除去する処理を施す鉱石スラリー処理工程Ｓ２を有することを特徴としている。
【００９９】
（１）鉱石処理工程
鉱石処理工程Ｓ１では、原料鉱石であるニッケル酸化鉱石に対して、所定の分級点で分級してオーバーサイズの鉱石粒子を除去した後に、アンダーサイズの鉱石粒子に水を添加して粗鉱石スラリーとする。
【０１００】
ここで、原料鉱石であるニッケル酸化鉱石は、ニッケルやコバルトを含有する鉱石であり、上述したように、主としてリモナイト鉱及びサプロライト鉱等のいわゆるラテライト鉱である。ラテライト鉱のニッケル含有量は、０．８〜２．５重量％程度であり、ニッケルは水酸化物、又は含水ケイ苦土（ケイ酸マグネシウム）鉱物として含有される。また、鉄の含有量は、１０〜５０重量％であり、主として３価の水酸化物（ゲーサイト）の形態であるが、一部２価の鉄が含水ケイ苦土鉱物等に含有される。
【０１０１】
さらに、ラテライト鉱においてはクロムが含まれており、そのクロム分の多くは、鉄又はマグネシウムを含むクロマイト鉱物として、例えば１〜５重量％程度含有されている。また、マグネシア分は、含水ケイ苦土鉱物のほか、未風化で硬度が高いニッケルをほとんど含有しないケイ苦土鉱物に含有される。また、珪酸分は、石英、クリストバライト（無定形シリカ）等のシリカ鉱物及び含水ケイ苦土鉱物に含有されている。
【０１０２】
ニッケル酸化鉱石の分級方法については、所望とする粒径に基づいて鉱石を分級できるものであれば特に限定されず、例えば、グリズリーや振動篩等を用いた篩分けによって行うことができる。さらに、その分級点についても、特に限定されず、所望とする粒径値以下の鉱石粒子からなる鉱石スラリーを得るための分級点を適宜設定することができる。
【０１０３】
（２）鉱石スラリー処理工程
本実施の形態においては、鉱石スラリーに対して浸出工程Ｓ３にて酸浸出処理を施すに先立ち、鉱石処理工程Ｓ１を経て得られた鉱石スラリーに対して、クロマイトを分離除去する処理を施すことを特徴としている。
【０１０４】
鉱石スラリー処理工程Ｓ２は、鉱石スラリーに対して、第１の装置としてハイドロサイクロンを使用して分級処理を施し、オーバーフローとしてゲーサイトを含む混合物を分離し、アンダーフローとしてクロマイトを含む混合物を分離する分級工程Ｓ２１と、第２の装置として所定の比重分離装置を使用して、分級工程Ｓ２１にてアンダーフローとして分離したクロマイトを含む混合物に対して比重分離処理を行い、そのクロマイトを含む混合物に含まれるゲーサイトを分離してクロマイトを濃縮させた混合物を得る比重分離工程Ｓ２２とを有する。
【０１０５】
また、鉱石スラリー処理工程Ｓ２は、比重分離工程Ｓ２２に続いて、比重分離されたクロマイト含む混合物に対して、第３の装置としてハイドロサイクロンを使用して分級処理を施し、オーバーフローとしてゲーサイトを含む混合物を分離し、アンダーフローとしてクロマイトを含む混合物を分離する第２の分級工程Ｓ２３を備えるようにすることができる。
【０１０６】
さらに、鉱石スラリー処理工程Ｓ２は、第２の分級工程Ｓ２３に続いて、分級分離されたアンダーフローのクロマイトを含む混合物に対して、第４の装置としてハイドロサイクロンを使用してさらに分級処理を施し、オーバーフローとしてゲーサイトを含む混合物を分離し、アンダーフローとしてクロマイトを含む混合物を分離する第３の分級工程Ｓ２４をさらに備えるようにすることができる。
【０１０７】
鉱石スラリー処理工程Ｓ２におけるクロマイトの除去処理の詳細な説明は、上述したものと同様であるためここでは省略するが、このように鉱石スラリーに対して処理を施すことによって、鉱石スラリーから、クロマイトを効率的にかつ効果的に分離除去することができ、ニッケル実収率の低下を抑えながら、鉱石スラリーに対して酸浸出処理を施す際の、配管やポイプ等の設備の摩耗を防ぐことができる。また、湿式製錬プロセスにおいて最終的に得られる最終中和残渣の量を低減させることもできる。
【０１０８】
なお、鉱石スラリー処理工程Ｓ２における、第１の分級工程Ｓ２１にて分級分離したゲーサイトを含む混合物と、比重分離工程Ｓ２２にて分離したゲーサイトを含む混合物とが、後述する浸出工程Ｓ３における酸浸出処理に供される鉱石スラリーとなる。また、第２の分級工程Ｓ２３、第３の分級工程Ｓ２４にて分級処理を施した場合には、それぞれの処理により得られたゲーサイトを含む混合物が、酸浸出処理に供される鉱石スラリーとなる。なお、これらの鉱石スラリーは、ポンプによる圧力で配管を通って、酸浸出処理を行うオートクレーブ等の加圧反応容器に装入される。
【０１０９】
（３）浸出工程
浸出工程Ｓ３では、鉱石スラリー処理工程Ｓ２を経てクロマイトが分離除去された後の鉱石スラリーに対して、例えば高圧酸浸出法を用いた酸浸出処理を施す。具体的には、オートクレーブ等の加圧反応容器内で、原料となる鉱石スラリーに硫酸を添加し、２２０〜２８０℃、好ましくは２４０〜２７０℃の高温の温度条件下で加圧しながら鉱石スラリーを攪拌し、浸出液と浸出残渣とからなる浸出スラリーを生成させる。
【０１１０】
浸出工程Ｓ３における浸出処理では、下記式（ｉ）〜（ｉｉｉ）で表される浸出反応と下記式（ｉｖ）及び（ｖ）で表される高温熱加水分解反応が生じ、ニッケルやコバルト等の硫酸塩としての浸出と、浸出された硫酸鉄のヘマタイトとしての固定化が行われる。
【０１１１】
・浸出反応
ＭＯ＋Ｈ２ＳＯ４⇒ＭＳＯ４＋Ｈ２Ｏ・・・（ｉ）
（なお、式中Ｍは、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｍｎ等を表す）
２Ｆｅ（ＯＨ）３＋３Ｈ２ＳＯ４⇒Ｆｅ２（ＳＯ４）３＋６Ｈ２Ｏ・・・（ｉｉ）
ＦｅＯ＋Ｈ２ＳＯ４→ＦｅＳＯ４＋Ｈ２Ｏ・・・（ｉｉｉ）
・高温熱加水分解反応
２ＦｅＳＯ４＋Ｈ２ＳＯ４＋１／２Ｏ２⇒Ｆｅ２（ＳＯ４）３＋Ｈ２Ｏ・・・（ｉｖ）
Ｆｅ２（ＳＯ４）３＋３Ｈ２Ｏ⇒Ｆｅ２Ｏ３＋３Ｈ２ＳＯ４・・・（ｖ）
【０１１２】
酸浸出処理で用いる硫酸の使用量としては、特に限定されず、鉱石中の鉄が浸出され、へマタイトに変化するのに必要な化学当量よりもやや過剰量、例えば、鉱石１トン当り３００〜４００ｋｇが用いられる。特に、鉱石１トン当りの硫酸添加量が４００ｋｇを超えると、硫酸コスト及び後工程での中和剤コストが増加して好ましくない。また、生成物からみた硫酸使用量としては、浸出終了時の遊離硫酸の濃度が２５〜５０ｇ／Ｌとなることを目標とし、好ましくは３５〜４５ｇ／Ｌになるような硫酸使用量とする。このような条件を満足することによって、浸出残渣の真密度を高めて高密度の浸出残渣を安定的に産出し、スラリーの固液分離性を向上させることができ、次工程の固液分離工程Ｓ４の設備の簡素化を行うことができる。
【０１１３】
ここで、酸浸出処理においては、鉱石スラリー処理工程Ｓ２を経て得られた鉱石スラリーが、配管等の設備を通じて、例えばオートクレーブ等に移送される。このとき、鉱石スラリー中にクロマイトが含まれていると、その配管やポンプ等の設備を著しく摩耗させ、補修頻度を高めてメンテナンスコストを上昇させてしまう。また、補修時にはプラントの稼働を停止させる必要も生じ、操業効率を悪化させる大きな要因となる。
【０１１４】
この点、本実施の形態では、鉱石スラリー処理工程Ｓ２において、鉱石スラリーからクロマイトを効率的にかつ効果的に分離除去しているので、浸出工程Ｓ３における酸浸出処理に供される鉱石スラリー中のクロマイトが低減されている。その結果、鉱石スラリーを配管等の設備を介して移送するに際しても、その配管等の設備の摩耗を抑制することができ、操業効率の低下を防ぐことが可能となる。
【０１１５】
（４）固液分離工程
固液分離工程Ｓ４では、浸出工程Ｓ３を経て得られた浸出スラリーを多段で洗浄しながら、ニッケル及びコバルトのほか不純物元素を含む浸出液と、浸出残渣とを分離する。
【０１１６】
固液分離工程Ｓ４では、例えば、浸出スラリーと洗浄液とを混合した後、シックナー等の固液分離設備により固液分離処理を施す。具体的には、先ず、浸出スラリーが洗浄液により希釈され、次に、スラリー中の浸出残渣がシックナーの沈降物として濃縮される。これにより、浸出残渣に付着するニッケル分をその希釈の度合いに応じて減少させることができる。なお、固液分離処理においては、例えばアニオン系の凝集剤を添加して行うようにしてもよい。
【０１１７】
固液分離工程Ｓ４では、このように浸出スラリーを多段洗浄しながら固液分離をすることが好ましい。多段洗浄方法としては、例えば、浸出スラリーに対して洗浄液を向流に接触させる連続向流洗浄法を用いることができる。これにより、系内に新たに導入する洗浄液を削減できるとともに、ニッケル及びコバルトの回収率を９５％以上に向上させることができる。また、洗浄液（洗浄水）としては、特に限定されないが、ニッケルを含まず、工程に影響を及ぼさないものを用いることが好ましい。例えば、洗浄液として、好ましくは、後工程の硫化工程Ｓ７で得られる貧液を繰り返して利用することができる。
【０１１８】
（５）中和工程
中和工程Ｓ５では、固液分離工程Ｓ４にて分離された浸出液のｐＨを調整し、不純物元素を含む中和澱物を分離して、ニッケルやコバルトを含む中和終液を得る。
【０１１９】
具体的に、中和工程Ｓ５では、分離された浸出液の酸化を抑制しながら、得られる中和終液のｐＨが４以下、好ましくは３．０〜３．５、より好ましくは３．１〜３．２になるように、その浸出液に炭酸カルシウム等の中和剤を添加して、中和終液と不純物元素として３価の鉄やアルミニウム等を含む中和澱物スラリーとを生成させる。中和工程Ｓ５では、このようにして不純物を中和澱物として除去し、ニッケル回収用の母液となる中和終液を生成させる。
【０１２０】
（６）亜鉛除去工程
亜鉛除去工程Ｓ６では、ニッケル及びコバルトを硫化物として分離するに先立って、中和工程Ｓ５で得られた中和終液に対して、硫化水素ガス等の硫化剤を添加して硫化反応を生じさせ、亜鉛を含む硫化物を生成し、その硫化亜鉛澱物のスラリーとニッケル回収用の母液とを生成する。
【０１２１】
亜鉛除去工程Ｓ６における処理では、硫化反応の際に弱い条件を作り出すことで硫化反応の速度を抑制し、亜鉛と比較して濃度の高い共存するニッケルの共沈を抑制する。このことにより、中和終液から亜鉛を選択的に除去する。この亜鉛除去処理により得られた硫化亜鉛澱物のスラリーは、中和工程Ｓ５で得られる中和澱物スラリーと同様に、最終中和工程Ｓ８に移送させて処理することができる。
【０１２２】
（７）硫化工程
硫化工程Ｓ７では、亜鉛除去工程Ｓ６を経て得られたニッケル回収用の母液に対して、硫化水素ガス等の硫化剤を添加して硫化反応を生じさせ、ニッケル及びコバルトを含む硫化物（以下、「ニッケル・コバルト混合硫化物」ともいう）と貧液とを生成させる。
【０１２３】
ニッケル回収用の母液は、浸出液から中和工程Ｓ５を経て不純物成分が低減され、また亜鉛除去工程Ｓ６を経て亜鉛が除去された硫酸酸性溶液である。なお、このニッケル回収用の母液には、不純物成分として鉄、マグネシウム、マンガン等が数ｇ／Ｌ程度含まれている可能性があるが、これら不純物成分は、回収するニッケル及びコバルトに対して硫化物としての安定性が低く、したがって生成するニッケル・コバルト混合硫化物に含有されることはない。
【０１２４】
硫化工程Ｓ７における硫化処理は、ニッケル及びコバルトの回収設備にて実行される。回収設備は、例えば、母液に対して硫化水素ガス等を吹き込んで硫化反応を行う硫化反応槽と、硫化反応後液からニッケル・コバルト混合硫化物を分離回収する固液分離槽とを備える。固液分離槽は、例えばシックナー等によって構成され、生成した硫化物を含んだ硫化反応後のスラリーに対して沈降分離処理を施すことで、沈殿物であるニッケル・コバルト混合硫化物をシックナーの底部より分離回収する。一方で、水溶液成分はオーバーフローさせて貧液として回収する。なお、回収した貧液は、ニッケル等の有価金属濃度が極めて低い溶液であり、硫化されずに残留した鉄、マグネシウム、マンガン等の不純物元素を含む。この貧液は、後述する最終中和工程Ｓ８に移送されて無害化処理される。
【０１２５】
（８）最終中和工程
最終中和工程Ｓ８では、上述した硫化工程Ｓ７にて排出された鉄、マグネシウム、マンガン等の不純物元素を含む貧液に対して、排出基準を満たす所定のｐＨ範囲に調整する中和処理（無害化処理）を施す。この最終中和工程Ｓ８では、固液分離工程Ｓ４における固液分離処理から排出された浸出残渣のスラリーも併せて処理することもできる。また、必要に応じて、亜鉛除去工程Ｓ６にて得られる硫化亜鉛澱物のスラリーを併せて処理することもできる。
【０１２６】
最終中和工程Ｓ８における無害化処理の方法、すなわちｐＨの調整方法としては、特に限定されないが、例えば炭酸カルシウム（石灰石）スラリーや水酸化カルシウム（消石灰）スラリー等の中和剤を添加することによって所定の範囲に調整することができる。具体的には、ｐＨを８〜９程度に調整する。
【０１２７】
このような中和剤を用いた中和処理によって、最終中和残渣が生成され、テーリングダムに貯留される。一方で、中和処理後の溶液は、排出基準を満たすものとなり、系外に排出される。
【０１２８】
ここで、最終中和工程Ｓ８にて生成される最終中和残渣には、浸出残渣中のヘマタイトやクロマイト等の不純物成分のほか、中和工程Ｓ５等にて発生した石膏等を含有する。そして、当然に、これらの不純物成分等の量が多ければ、最終中和残渣の量も多くなり、テーリングダムの建設や維持管理のコスト負担も大きくなる。
【０１２９】
この点に、本実施の形態では、鉱石スラリー処理工程Ｓ２において、鉱石スラリーからクロマイトを効率的にかつ効果的に分離除去しているので、浸出工程Ｓ３における酸浸出処理に供される鉱石スラリー中のクロマイトが低減されている。このことにより、その酸浸出処理により生成する浸出残渣中のクロマイトの量も抑制させることができ、したがって、最終中和工程Ｓ８にて生成される最終中和残渣の量も有効に低減させることができる。これにより、テーリングダムの建設や維持管理のコスト上昇も抑えることができ、効率的な操業を行うことが可能となる。
【実施例】
【０１３０】
以下、本発明の実施例を示してより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。なお、実施例及び比較例における金属の分析は、蛍光Ｘ線分析法又はＩＣＰ発光分析法を用いて行った。
【０１３１】
［実施例１：鉱石スラリーに対する処理］
ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセス（図１の工程図を参照）において、オートクレーブを使用した硫酸による酸浸出処理を行うにあたって、ニッケル酸化鉱石から調製した鉱石スラリーのうち、その酸浸出処理に供する鉱石スラリーからクロマイトを分離する鉱石スラリーの処理（図２の工程図を参照）を行った。
【０１３２】
（第１の分級工程）
先ず、第１の分級工程として、湿式製錬の原料となるニッケル酸化鉱石から調製した鉱石スラリーに対し、第１の装置としてハイドロサイクロン（アタカ大機株式会社製、ＭＤ−９型）を使用して分級処理を行った。なお、ハイドロサイクロンにおいては、スラリー濃度を１５重量％、スラリー温度を常温とし、その運転圧力を０．２ＭＰａとして分級処理を行った。また、下記表２に、分級処理の対象とした鉱石スラリーの組成と、ハイドロサイクロンのアンダーフロー（ハイドロサイクロンＵ／Ｆ）の組成を併せて示す。表２中の組成数値の単位は「重量％」である。
【０１３３】
【表２】
0006661926.tif 000003
【０１３４】
ハイドロサイクロンを用いた分級処理により、ハイドロサイクロンのオーバーフロー（Ｏ／Ｆ）としてゲーサイトを含む混合物を、ハイドロサイクロンのアンダーフロー（Ｕ／Ｆ）としてクロマイトとゲーサイトとを含む混合物を、それぞれ分離した。具体的には、ハイドロサイクロンにより得られる粗粒部であるアンダーフローでは、Ｃｒ２Ｏ３が処理のために供給した鉱石スラリー中の２．５重量％に対して１３．５重量％となり、ＳｉＯ２が供給した鉱石スラリー中の４．４重量％に対して６．０重量％となり、それぞれ上昇した。一方で、Ｆｅ品位は供給した鉱石スラリー中の５１．５重量％に対して４５．２重量％となり低下した。
【０１３５】
これらのことから、鉱石スラリーに対する分級処理により、ハイドロサイクロンのアンダーフローである粗粒部にクロマイト、シリカ鉱物が濃縮され、鉄の水酸化物であるゲーサイトと分離されていることが分かった。
【０１３６】
（比重分離について実証）
次に、デンシティーセパレーター、スパイラルコンセントレーターによる分離性を把握するための実証試験を行った。
【０１３７】
（１）デンシティーセパレーターによる比重分離
先ず、デンシティーセパレーターによる分離性を把握するために、第１の分級工程にて得られたハイドロサイクロンＵ／Ｆ（スラリー濃度：３３重量％）を、デンシティーセパレーター（Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｓｅｐａｒａｔｏｒ：ＯｕｔｏｔｅｃＩｎｃ．社製，「Ｔａｎｋｓｉｚｅｒ  ＴＳ−Ｌａｂ」，タンク内径２２８．６ｍｍ）に供給して比重分離試験を行った。なお、デンシティーセパレーターへのスラリーの供給速度は５６ｋｇ／Ｈｒとし、スラリーの温度は常温とした。また、このときのＴｅｅｔｅｒＷａｔｅｒ量は、６．９ｍ３・ｈ−１／ｍ２、ＳｅｔＰｏｉｎｔ（密度計の設定値）を２０として行った。
【０１３８】
表３に、デンシティーセパレーターへのフィード（ハイドロサイクロンＵ／Ｆ）及びアンダーフロー（デンシティーセパレーターＵ／Ｆ）の組成をそれぞれ記す。表３中の組成数値の単位は「重量％」である。
【０１３９】
【表３】
0006661926.tif 000004
【０１４０】
表３に示すように、デンシティーセパレーターにより得られる粗粒部（デンシティーセパレーターＵ／Ｆ）では、Ｃｒ２Ｏ３がハイドロサイクロンによる分級処理時（ハイドロサイクロンＵ／Ｆ）の１３．５重量％に対して１６．９重量％となり上昇した。一方で、ＳｉＯ２はハイドロサイクロンＵ／Ｆの６．０重量％に対して１．９重量％となり、Ｆｅ品位はハイドロサイクロンＵ／Ｆの４５．２重量％に対して３５．２重量％となり、それぞれ低下した。
【０１４１】
この結果から、デンシティーセパレーターによる比重分離処理により、デンシティーセパレーターのアンダーフローである粗粒部にクロマイトがさらに濃縮され、鉄の水酸化物であるゲーサイトと分離されていることが分かった。
【０１４２】
（２）スパイラルコンセントレーターによる比重分離
次に、スパイラルコンセントレーターによる分離性を把握するために、第１の分離工程にて得られたハイドロサイクロンＵ／Ｆ（スラリー濃度：３３重量％）を、スパイラルコンセントレーター（Ｓｐｉｒａｌ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ：ＯｕｔｏｔｅｃＩｎｃ．社製、「ＭＣ７０００」）に供給して比重分離試験を行った。
【０１４３】
表４に、分離試験の結果を示す。表４中の組成数値の単位は「重量％」である。
【０１４４】
【表４】
0006661926.tif 000005
【０１４５】
表４に示すように、スパイラルコンセントレーターにより得られる『Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ』では、Ｃｒ２Ｏ３がハイドロサイクロンによる分級処理時（ハイドロサイクロンＵ／Ｆ）の１３．５重量％に対して４１．１重量％に上昇し、『Ｍｉｄｄｌｉｎｇ』では２４．４重量％に上昇した。一方で、『Ｔａｉｌｉｎｇ』では５．３重量％となった。
【０１４６】
この結果から、スパイラルコンセントレーターによる処理によっても、クロマイトをさらに濃縮して分離できることが分かった。
【０１４７】
（比重分離工程）
上述した比重分離の実証試験を踏まえて、上述した第１の分級工程に続く比重分離工程として比重分離処理を行った。この比重分離工程では、第２の装置として、デンシティーセパレーターと、スパイラルコンセントレーターとを用いて比重分離処理を行った。
【０１４８】
具体的には、上述したデンシティーセパレーターを用いた実証試験で得られたデンシティーセパレーターＵ／Ｆ（スラリー濃度７５重量％）を水で希釈してスラリー濃度を２５重量％とし、そのスラリーをスパイラルコンセントレーター（Ｓｐｉｒａｌ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ：ＯｕｔｏｔｅｃＩｎｃ．社製、「ＭＣ７０００」）に供給して分離試験を行った。
【０１４９】
表５に、比重分離処理の結果を示す。表５中の組成数値の単位は「重量％」である。
【０１５０】
【表５】
0006661926.tif 000006
【０１５１】
表５に示すように、スパイラルコンセントレーターにより得られる『Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ』では、Ｃｒ２Ｏ３がデンシティーセパレーターＵ／Ｆ中の１６．９重量％に対して４１．２重量％に上昇し、『Ｍｉｄｄｌｉｎｇ』では２４．３重量％に上昇した。一方で、『Ｔａｉｌｉｎｇ』では５．０重量％となった。
【０１５２】
この結果から、上述した比重分離工程における処理によって、クロマイトを濃縮させて分離できることが分かった。
【０１５３】
［実施例２：ハイドロサイクロンによる第２の分級処理の検討］
実施例２では、実施例１における比重分離処理、具体的にはスパイラルコンセントレーターによる処理で得られた『Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ』をスラリー濃度２０重量％に希釈し、第３の装置としてハイドロサイクロンを用いた第２の分級処理を行った（第２の分級工程）。なお、このハイドロサイクロンによる運転圧力は０．２ＭＰａとした。
【０１５４】
表６に、分級処理の結果を示す。表６中の組成数値の単位は「重量％」である。
【０１５５】
【表６】
0006661926.tif 000007
【０１５６】
表６に示すように、ハイドロサイクロンにより得られるハイドロサイクロンＵ／Ｆでは、Ｃｒ２Ｏ３が供給されたスラリー中の４１．２重量％に対して４５．２重量％に上昇した。一方で、Ｆｅは供給されたスラリー中の２８．５重量％に対して２４．１重量％に低下した。
【０１５７】
この結果から、第２の分級工程としてハイドロサイクロンによる分級処理をさらに施すことによって、ゲーサイトをより効果的に分離することができ、クロマイトのＣｒ２Ｏ３品位を上昇させることができることが分かった。このような処理により、一般に市販されるクロマイトのＣｒ２Ｏ３品位を上回る濃度まで濃縮が可能であることが分かった。
【０１５８】
［実施例３：ハイドロサイクロンによる第２の分級処理の条件検討］
次に、実施例２にて行った最終のハイドロサイクロン、すなわちハイドロサイクロンを用いた第２の分級処理における条件を検討した。
【０１５９】
具体的には、ハイドロサイクロンに投入するスラリーの固形分濃度（ｗｔ％）と、投入圧力を表７及び表８に示すように変化させて、ハイドロサイクロンＵ／Ｆにおけるゲーサイトの存在割合の変化を調べた。また、そのときのＣｒ２Ｏ３の濃度を測定した。表７及び表８にそれぞれ結果を示す。なお、Ｆｅｅｄスラリーとしては、上記表６に示したゲーサイト存在割合が９．５ｗｔ％のスラリーを用いた。
【０１６０】
【表７】
0006661926.tif 000008
【０１６１】
【表８】
0006661926.tif 000009
【０１６２】
表７及び表８に示すように、ハイドロサイクロンに供給するスラリー中の固形分を下げることにより、あるいは投入圧力を下げることにより、ゲーサイトの分離効果は大きくなり、それに伴ってＣｒ２Ｏ３品位も上昇してより効果的にクロマイトを濃縮できることが分かった。
【０１６３】
この結果から、ハイドロサイクロンを用いた第２の分級処理においては、安定的にＣｒ２Ｏ３品位が４５重量％を超える条件、すなわちスラリー中の固形分濃度が１７重量％以下、スラリー投入圧力が０．２ＭＰａ以下の条件で操業することが特に好ましいことが分かった。
【０１６４】
［実施例４：鉱石スラリーに対する処理］
ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセス（図１の工程図を参照）において、オートクレーブを使用した硫酸による酸浸出処理を行うにあたって、ニッケル酸化鉱石から調製した鉱石スラリーのうち、その酸浸出処理に供する鉱石スラリーからクロマイトを分離する鉱石スラリーの処理（図２の工程図を参照）を行った。
【０１６５】
より具体的に、実施例４では、第１の分級工程を経た後、デンシティーセパレーターによる比重分離を２処理繰り返した後にスパイラルコンセントレーターを用いた比重分離処理を施す比重分離工程を行った。
【０１６６】
（第１の分級工程）
先ず、第１の分級工程として、湿式製錬の原料となるニッケル酸化鉱石から調製した鉱石スラリーに対し、第１の装置としてハイドロサイクロン（アタカ大機株式会社製、ＭＤ−９型）を使用して分級処理を行った。なお、ハイドロサイクロンにおいては、スラリー濃度を１５重量％、スラリー温度を常温とし、その運転圧力を０．２ＭＰａとして分級処理を行った。また、下記表９に、分級処理の対象とした鉱石スラリーの組成と、ハイドロサイクロンのアンダーフロー（ハイドロサイクロンＵ／Ｆ）の組成を併せて示す。表９中の組成数値の単位は「重量％」である。
【０１６７】
【表９】
0006661926.tif 000010
【０１６８】
表９に示すように、ハイドロサイクロンを用いた分級処理により、ハイドロサイクロンのオーバーフロー（Ｏ／Ｆ）としてゲーサイトを含む混合物を、ハイドロサイクロンのアンダーフロー（Ｕ／Ｆ）としてクロマイトとゲーサイトとを含む混合物を、それぞれ分離した。具体的には、ハイドロサイクロンにより得られる粗粒部であるアンダーフローでは、Ｃｒ２Ｏ３が処理のために供給した鉱石スラリー中の２．５重量％に対して１３．５重量％となり、ＳｉＯ２が供給した鉱石スラリー中の４．４重量％に対して６．０重量％となり、それぞれ上昇した。一方で、Ｆｅ品位は供給した鉱石スラリー中の５１．５重量％に対して４５．２重量％となり低下した。
【０１６９】
これらのことから、鉱石スラリーに対する分級処理により、ハイドロサイクロンのアンダーフローである粗粒部にクロマイト、シリカ鉱物が濃縮され、鉄の水酸化物であるゲーサイトと分離されていることが分かった。
【０１７０】
（比重分離工程）
（１）１段目のデンシティーセパレーターによる比重分離
次に、第１の分級工程にて得られたハイドロサイクロンＵ／Ｆ（スラリー濃度：３３重量％）を、デンシティーセパレーター（Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｓｅｐａｒａｔｏｒ：ＯｕｔｏｔｅｃＩｎｃ．社製，「Ｔａｎｋｓｉｚｅｒ  ＴＳ−Ｌａｂ」，タンク内径２２８．６ｍｍ）に供給した。なお、デンシティーセパレーターへのスラリーの供給速度は５６ｋｇ／Ｈｒとし、スラリーの温度を常温とした。また、このときのＴｅｅｔｅｒＷａｔｅｒ量は、６．９ｍ３・ｈ−１／ｍ２、ＳｅｔＰｏｉｎｔ（密度計の設定値）を２０として行った。
【０１７１】
表１０に、デンシティーセパレーターへのフィード（ハイドロサイクロンＵ／Ｆ）及びアンダーフロー（デンシティーセパレーターＵ／Ｆ）の組成をそれぞれ記す。表１０中の組成数値の単位は「重量％」である。なお、この比重分離処理では、デンシティーセパレーターを２段用いて処理したことから、便宜的に、１段目のデンシティーセパレーターを「デンシティーセパレーター［１］」と記し、２段目のデンシティーセパレーターを「デンシティーセパレーター［２］」と記して区別する。
【０１７２】
【表１０】
0006661926.tif 000011
【０１７３】
表１０に示すように、デンシティーセパレーター［１］により得られる粗粒部（デンシティーセパレーター［１］Ｕ／Ｆ）では、Ｃｒ２Ｏ３がハイドロサイクロンによる分級処理時（ハイドロサイクロンＵ／Ｆ）の１３．５重量％に対して１６．９重量％となり上昇した。一方で、ＳｉＯ２はハイドロサイクロンＵ／Ｆの６．０重量％に対して１．９重量％となり、Ｆｅ品位はハイドロサイクロンＵ／Ｆの４５．２重量％に対して３５．２重量％となり、それぞれ低下した。
【０１７４】
このことから、デンシティーセパレーターによる比重分離処理により、デンシティーセパレーターのアンダーフローである粗粒部にクロマイトがさらに濃縮され、鉄の水酸化物であるゲーサイトと分離されていることが分かった。
【０１７５】
（２）２段目のデンシティーセパレーターによる比重分離
続いて、そのデンシティーセパレーター［１］Ｕ／Ｆ（スラリー濃度７５重量％）を水で希釈してスラリー濃度を４０重量％とし、再度デンシティーセパレーターを用いた比重分離処理を行った。
【０１７６】
表１１に、デンシティーセパレーター［２］へのフィード（１段目のデンシティーセパレーターによる処理で得られたデンシティーセパレーター［１］Ｕ／Ｆ）及びアンダーフロー（２回目のデンシティーセパレーター処理で得られたデンシティーセパレーター［２］Ｕ／Ｆ）の組成をそれぞれ記す。
【０１７７】
【表１１】
0006661926.tif 000012
【０１７８】
表１１に示すように、デンシティーセパレーター［２］により得られる粗粒部（デンシティーセパレーター［２］Ｕ／Ｆ）では、Ｃｒ２Ｏ３がデンシティーセパレーター［１］Ｕ／Ｆの１６．９重量％に対して２１．１重量％となり上昇した。一方で、ＳｉＯ２はデンシティーセパレーター［１］Ｕ／Ｆの１．９重量％に対して１．３重量％となり、Ｆｅ品位はデンシティーセパレーター［１］Ｕ／Ｆの３５．２重量％に対して３０．６重量％となり、それぞれ低下した。
【０１７９】
このことから、デンシティーセパレーターによる比重分離処理を繰り返すことにより、クロマイトの濃縮がさらに進行することが分かった。
【０１８０】
（３）１段目のスパイラルセパレーターによる比重分離
次に、デンシティーセパレーター［２］で得られたデンシティーセパレーター［２］Ｕ／Ｆ（スラリー濃度７５重量％）を水で希釈してスラリー濃度を２５重量％とし、スパイラルセパレーター（Ｓｐｉｒａｌ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ：ＯｕｔｏｔｅｃＩｎｃ．社製，「ＭＣ７０００」）を用いて比重分離処理を行った。
【０１８１】
表１２に、スパイラルセパレーターによる比重分離処理の結果を示す。表１２中の組成数値の単位は「重量％」である。
【０１８２】
【表１２】
0006661926.tif 000013
【０１８３】
表１２に示すように、スパイラルコンセントレーターにより得られる『Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ』では、Ｃｒ２Ｏ３がデンシティーセパレーター［２］Ｕ／Ｆ中の２１．１重量％に対して４４．５重量％に上昇し、『Ｍｉｄｄｌｉｎｇ』では３０．３重量％に上昇した。一方で、『Ｔａｉｌｉｎｇ』では６．３重量％となった。
【０１８４】
この結果から、上述した比重分離処理によって、クロマイトをさらに濃縮させて分離できることが分かった。
【０１８５】
（４）２段目のスパイラルセパレーターによる比重分離
続いて、Ｃｒ２Ｏ３濃度３０．３重量％となった１段目のスパイラルコンセントレーターの『Ｍｉｄｄｌｉｎｇ』に対して、再度スパイラルコンセントレーターを用いた比重分離処理を施した。
【０１８６】
表１３に、比重分離処理の結果を示す。表１３中の組成数値の単位は「重量％」である。なお、便宜上、１段目のスパイラルコンセントレーターにより得られたＭｉｄｄｌｉｎｇを『Ｍｉｄｄｌｉｎｇ［１］』と記し、２段目のスパイラルコンセントレーターにより得られたＭｉｄｄｌｉｎｇを『Ｍｉｄｄｌｉｎｇ［２］』と記して区別する。
【０１８７】
【表１３】
0006661926.tif 000014
【０１８８】
表１３に示すように、１段目のスパイラルコンセントレーターにより得られた『Ｍｉｄｄｌｉｎｇ［１］』に対して再度スパイラルコンセントレーターを用いた比重分離処理を施すことにより、得られた『Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ』では、Ｃｒ２Ｏ３がＭｉｄｄｌｉｎｇ［１］の３０．３重量％に対して４２．５重量％に上昇した。一方で、『Ｍｉｄｄｌｉｎｇ［２］』では１９．４重量％に、『Ｔａｉｌｉｎｇ』では１９．５重量％にそれぞれ低下した。
【０１８９】
なお、得られた『Ｍｉｄｄｌｉｎｇ［２］』、『Ｔａｉｌｉｎｇ』については、必要に応じて再度スパイラルコンセントレーターを用いた処理を行うこともできる。
【０１９０】
（第２の分級工程）
次に、比重分離工程を経て、１段目及び２段目のスパイラルコンセントレーターで得られた『Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ』を混合して、スラリー濃度を２０重量％に希釈し、ハイドロサイクロンを用いて第２の分級処理を行った（第２の分級工程）。なお、このハイドロサイクロンによる運転圧力は０．２ＭＰａとした。
【０１９１】
表１４に、分級処理の結果を示す。表１４中の組成数値の単位は「重量％」である。
【０１９２】
【表１４】
0006661926.tif 000015
【０１９３】
表１４に示すように、ハイドロサイクロンにより得られるハイドロサイクロンＵ／Ｆでは、Ｃｒ２Ｏ３が供給されたスラリー中の４４．１重量％に対して４６．１重量％に上昇した。一方で、Ｆｅは供給されたスラリー中の２４．７重量％に対して２３．５重量％に低下した。
【０１９４】
このことから、ハイドロサイクロンによる第２の分級処理により、ゲーサイトがより効果的に分離され、クロマイトのＣｒ２Ｏ３品位をより一層に濃縮させることができることが分かった。
【０１９５】
［実施例５：乾燥処理について］
実施例４にて得られたハイドロサイクロンＵ／Ｆのスラリー（水分含有率４０％）、すなわちクロマイトを濃縮させたすラリーを、過熱蒸気方式の脱水装置（蒸気圧力０．６ＭＰａ、温度１６５℃）に装入して乾燥処理を施した。
【０１９６】
その結果、水分率５％のクロマイトケーキを得ることができた。
【０１９７】
［実施例６：ニッケル酸化鉱石の湿式製錬処理］
（浸出工程）
実施例１及び実施例２において、第１の分級工程でのハイドロサイクロンのオーバーフローと、比重分離工程でのデンシティーセパレーターのオーバーフロー及びスパイラルコンセントレーターの『Ｔａｉｌｉｎｇ』を、オートクレーブにそれぞれ装入し、これに濃度９８％の硫酸を添加して、以下の条件で高温加圧下での硫酸浸出を行い、浸出スラリーを生成させた。
＜浸出条件＞
浸出温度：２４５℃
浸出時間：６０分
最終（浸出終了時の）遊離硫酸濃度：４０ｇ／Ｌ
スラリー濃度：３０重量％
オートクレーブ容量：５Ｌ
【０１９８】
（固液分離工程）
次に、得られた浸出スラリーに対してシックナーを用いた固液分離処理を施し、浸出液と浸出残渣スラリーとに分離した。
【０１９９】
（最終中和工程）
次に、分離した浸出残渣スラリー中のＣｒ２Ｏ３品位を測定するために、その浸出残渣スラリーに中和剤として濃度２０重量％のＭｇ（ＯＨ）２スラリーを添加し、７０℃で、ｐＨ２．５になるように中和処理を施した。
【０２００】
続いて、スラリーを５Ｃ濾紙で固液分離し、さらにＭｇ（ＯＨ）２スラリーをｐＨ６になるまで添加した後、さらに５Ｃ濾紙で固液分離した。
【０２０１】
このような中和処理を施すことによって、最終中和残渣を得た。得られた最終中和残渣のＣｒ２Ｏ３品位は０．８重量％であり、非常に低い値であった。また、生成したＭｇＳＯ４の溶解度が大きいため、残渣のイオウ品位は０．６１重量％であった。
【０２０２】
［比較例１］
ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセス（図１の工程図を参照）において、オートクレーブを使用した硫酸による酸浸出処理を行うにあたって、ニッケル酸化鉱石から調製した鉱石スラリーに対して、実施例１で行ったようなハイドロサイクロンによる分級処理、デンシティーセパレーター及びスパイラルコンセントレーターによる比重分離処理を行うことなく、そのままオートクレーブに装入して酸浸出処理を行った。なお、酸浸出処理以降については、実施例１と同様に処理した。
【０２０３】
浸出工程、固液分離工程、最終中和工程を経て得られた最終中和残渣のＣｒ２Ｏ３品位を測定したところ、２．３重量％であった。また、生成したＭｇＳＯ４の溶解度が大きいため、残渣のイオウ品位は０．５５重量％であった。
【０２０４】
なお、この比較例１の結果と比較しても明らかなように、酸浸出処理を行うに先立ち、処理対象となる鉱石スラリーに対して、実施例１のように、ハイドロサイクロンによる分級処理と、スパイラルコンセントレーターやデンシティーセパレーターの比重分離装置を用いた比重分離処理とを施すことで、その鉱石スラリー中のクロマイトを効果的に分離除去することができ、最終中和残渣中のＣｒ２Ｏ３品位を有効に低減できることが分かった。
【０２０５】
［比較例２］
ニッケル酸化鉱石から調製した鉱石スラリーに対して、ハイドロサイクロンを用いた分級処理を行わずに、デンシティーセパレーターとスパイラルコンセントレーターとを用いた比重分離処理を施し、その後、ハイドロサイクロンによる分級処理を実施した。このこと以外は、実施例１と同じ条件とした。
【０２０６】
表１５に、ハイドロサイクロンによる分級処理を行わずに、鉱石スラリーに対してデンシティーセパレーターによる比重分離処理を行った結果を示す。
【０２０７】
【表１５】
0006661926.tif 000016
【０２０８】
分級処理を施すことなくデンシティーセパレーターによる比重分離を行った場合、Ｃｒ２Ｏ３品位はあまり上昇せず、有効に濃縮することができなかった。
【０２０９】
続いて、このデンシティーセパレーターＵ／Ｆに対して、スパイラルセパレーターを用いた比重分離処理を施した、表１６に、比重分離処理の結果を示す。
【０２１０】
【表１６】
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【０２１１】
表１６に示すように、デンシティーセパレーターによる処理に引き続き、スパイラルセパレーターを用いた比重分離処理を行っても、Ｃｒ２Ｏ３品位は１５．３重量％となりあまり上昇しなかった。このことは、デンシティーセパレーターによる処理で粗粒と細粒との分離が効果的にできず、ゲーサイトが粗粒中に残ってしまったために、スラリー粘度が高くなり、その結果としてスパイラルコンセントレーターによる比重分離の効果が十分に発揮できなかったためと考えられる。
【０２１２】
次に、比重分離処理を経て、スパイラルコンセントレーターで得られた『Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ』に対して、ハイドロサイクロンを用いた分級処理を行った。なお、このハイドロサイクロンによる運転圧力は０．２ＭＰａとした。
【０２１３】
表１７に、分級処理の結果を示す。表１７中の組成数値の単位は「重量％」である。
【０２１４】
【表１７】
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【０２１５】
表１７に示すように、ハイドロサイクロンにより得られるハイドロサイクロンＵ／Ｆでは、Ｃｒ２Ｏ３品位が２５．３重量％となりあまり上昇しなかった。このように、比較例２における処理では、一般に市販されるクロマイトのＣｒ２Ｏ３品位を上回る濃度まで濃縮することができなかった。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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