(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
砒素含有銅鉱物から、１００〜２９０℃の硫酸のみによって銅を浸出させる工程を含み、
前記銅を浸出させる工程において、酸素含有ガスの吹き込みを行わずに銅を浸出させる砒素含有銅鉱物の処理方法。
【請求項２】
前記銅を浸出させる工程を大気圧下で行う請求項１に記載の砒素含有銅鉱物の処理方法。
【請求項３】
前記銅を浸出させる工程において、１５０〜２００℃の硫酸によって銅を浸出させる請求項１または２に記載の砒素含有銅鉱物の処理方法。
【請求項４】
前記銅を浸出させる工程における銅の浸出率が５０％以上である請求項１〜３のいずれか一項に記載の砒素含有銅鉱物の処理方法。
【請求項５】
前記銅を浸出させる工程において、銅の浸出時間が１〜５時間である請求項１〜４のいずれか一項に記載の砒素含有銅鉱物の処理方法。
【請求項６】
前記銅を浸出させる工程における硫酸溶液のパルプ濃度が４０％以下である請求項１〜５のいずれか一項に記載の砒素含有銅鉱物の処理方法。
【請求項７】
前記銅を浸出させる工程で得られた浸出液を希釈し、中和した後、酸化しながら加温することによりスコロダイトを合成する工程をさらに含む請求項１〜６のいずれか一項に記載の砒素含有銅鉱物の処理方法。
【請求項８】
前記スコロダイトを合成する工程で得られたスコロダイトを除去した後に残った液から溶媒抽出により銅を回収する工程をさらに含む請求項７に記載の砒素含有銅鉱物の処理方法。
【請求項９】
前記溶媒抽出により銅を回収する工程で銅を溶媒抽出した後の抽出後液に、不純物除去処理を行った後、得られた液を、前記銅を浸出させる工程で得られた浸出液を希釈する際の希釈液として用いる工程をさらに含む請求項８に記載の砒素含有銅鉱物の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砒素を含有する銅鉱物（硫砒銅鉱、砒四面銅鉱等）の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
砒素を含有する銅鉱物（硫砒銅鉱、砒四面銅鉱等）から、銅と砒素とを分離する方法として、従来、以下に示すような乾式法及び湿式法に係る処理方法が報告されている。
【０００３】
−乾式法の例−
酸化雰囲気または非酸化雰囲気で銅精鉱を焙焼し、砒素を揮発除去する酸化焙焼法、非酸化焙焼法が知られている。得られた焙焼鉱は、乾式製錬原料にして、銅を回収する。
また、精鉱と硫酸を混錬して、炉で焙焼する硫酸焙焼法（硫酸塩に変換する処理方法）も報告されている（非特許文献１〜３）。銅鉱物中の砒素は、浸出液に溶解させて回収、または、高温焙焼によって揮発除去している。
【０００４】
−湿式法の例−
硫化浴浸出等のアルカリ浸出法が知られている。
また、酸浸出では、オートクレーブによる加圧・空気吹き込みにより酸化浸出するＣＥＳＬプロセスが知られている（非特許文献４）。銅鉱物中の砒素は、浸出中に共存するＦｅとスコロダイトを形成し、残渣に沈殿させて除去している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Patrick R. Taylor and T.A.R. Putra, TREATING HIGH ARSENIC COPPER CONCENTRATES THROUGH PYROMETALLURGICAL PROCESSING, COM2014, paper No.8582
【非特許文献２】M.S. Safarzadehら, MINERALS & METALLURGICAL PROCESSING  Vol. 29 No. 2 ・ May 2012
【非特許文献３】M.S. Safarzadehら, Hydrometallurgy 119−120 (2012) 30−39
【非特許文献４】Robert Bruce, Keith Mayhew and Robert Mean, UNLOCKING VALUE IN COPPER ARSENIC SULPHIDE RESOURCES WITH THE COPPER−ARSENIC CESL TECHNOLOGY
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の乾式法によれば、銅と砒素とを分離するには６５０℃以上の温度で焙焼する必要がある。また、酸化焙焼法では有毒な亜砒酸の形態で揮発し、非酸化焙焼では硫化砒素の形態で揮発するため、これら砒素の回収方法に問題が生じている。
【０００７】
また、上記従来の湿式法によれば、加圧・空気吹き込みにより酸化浸出することで銅の高浸出率が実現されるが、加圧・空気吹き込みが必須であるため、オートクレーブのような耐圧、耐酸性の装置が必要となり、コスト等、処理効率の面で問題がある。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑み、砒素を含有する銅鉱物から、効率良く銅を浸出させ、且つ、容易に砒素を回収する砒素含有銅鉱物の処理方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者が鋭意検討を進めた結果、所定の温度の硫酸によって砒素含有銅鉱物から銅を浸出させることにより、砒素を含有する銅鉱物から、効率良く銅を浸出させ、且つ、容易に砒素を回収することができることを見出した。
【００１０】
以上の知見を基礎として完成された本発明は一側面において、砒素含有銅鉱物から、１００〜２９０℃の硫酸のみによって銅を浸出させる工程を含み、前記銅を浸出させる工程において、酸素含有ガスの吹き込みを行わずに銅を浸出させる砒素含有銅鉱物の処理方法である。
【００１１】
本発明の砒素含有銅鉱物の処理方法は一実施形態において、前記銅を浸出させる工程を大気圧下で行う。
【００１２】
本発明の砒素含有銅鉱物の処理方法は別の一実施形態において、前記銅を浸出させる工程において、１５０〜２００℃の硫酸によって銅を浸出させる。
【００１３】
本発明の砒素含有銅鉱物の処理方法は更に別の一実施形態において、前記銅を浸出させる工程における銅の浸出率が５０％以上である。
【００１４】
本発明の砒素含有銅鉱物の処理方法は更に別の一実施形態において、前記銅を浸出させる工程において、銅の浸出時間が１〜５時間である。
【００１６】
本発明の砒素含有銅鉱物の処理方法は更に別の一実施形態において、前記銅を浸出させる工程における硫酸溶液のパルプ濃度が４０％以下である。
【００１７】
本発明の砒素含有銅鉱物の処理方法は更に別の一実施形態において、前記銅を浸出させる工程で得られた浸出液を希釈し、中和した後、酸化しながら加温することによりスコロダイトを合成する工程をさらに含む。
【００１８】
本発明の砒素含有銅鉱物の処理方法は更に別の一実施形態において、前記スコロダイトを合成する工程で得られたスコロダイトを除去した後に残った液から溶媒抽出により銅を回収する工程をさらに含む。
【００１９】
本発明の砒素含有銅鉱物の処理方法は更に別の一実施形態において、前記溶媒抽出により銅を回収する工程で銅を溶媒抽出した後の抽出後液に、不純物除去処理を行った後、得られた液を、前記銅を浸出させる工程で得られた浸出液を希釈する際の希釈液として用いる工程をさらに含む。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、砒素を含有する銅鉱物から、効率良く銅を浸出させ、且つ、容易に砒素を回収する砒素含有銅鉱物の処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の砒素含有銅鉱物の処理方法の一実施形態を示すフローチャートである
【図２】実施例に係る銅及び砒素の浸出温度−浸出率のグラフである。
【図３】実施例に係る銅及び砒素の浸出時間−浸出率のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の砒素含有銅鉱物の処理方法について、図を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の砒素含有銅鉱物の処理方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【００２３】
本発明において処理対象とする砒素含有銅鉱物は、硫砒銅鉱（Ｃｕ3ＡｓＳ4）、砒四面銅鉱（Ｃｕ12Ａｓ4Ｓ13）、さらに、黄銅鉱（ＣｕＦｅＳ2）に硫砒鉄鉱（ＦｅＡｓＳ）や硫化砒素が混在した鉱物等の、砒素成分を含有する銅鉱物である。
【００２４】
本発明の砒素含有銅鉱物の処理方法の一実施形態においては、砒素含有銅鉱物から、１００〜２９０℃の硫酸によって銅を浸出させる。このとき、下記式で示す反応が生じ、硫酸の酸化力によって例えば硫砒銅鉱を硫酸銅と亜砒酸とに酸化・分解することができる。
２Ｃｕ3ＡｓＳ4＋９Ｈ2ＳＯ4→６ＣｕＳＯ4＋Ａｓ2Ｏ3＋９Ｈ2Ｏ＋１１Ｓ
【００２５】
硫酸の温度が１００℃未満であると、上記反応が生じ難くなる。また、硫酸の温度が２９０℃を超えると硫酸の分解温度となるため銅の浸出を行うことが困難となる。また、硫酸の蒸気圧を考慮する継続的に浸出液を維持しながら行うためには２００℃以下が好ましい。一方、砒素含有銅鉱物から効率的に銅を浸出させる観点から浸出温度は１５０℃以上が好ましく、１８０℃以上がより好ましい。
【００２６】
このように、本発明の砒素含有銅鉱物の処理方法によれば、従来の乾式法に比べて低温での処理が可能となり、砒素を揮発させることなく浸出液に溶解させて容易に回収することができる。また、従来の湿式法では、上述のように加圧・空気吹き込みが必須であるため、オートクレーブのような耐圧、耐酸性の装置が必要であったが、本発明によれば、加圧・空気吹き込み（または、酸素含有ガスの吹き込み）は不要であり、大気圧下でも良好に砒素含有銅鉱物の処理が可能となる。そのため、本願発明によれば、砒素を含有する銅鉱物から、効率良く銅と砒素とを分離して回収することができる。
【００２７】
本発明において用いる硫酸は、濃度が９５％以上の濃硫酸であることが好ましく、濃度が９８％以上の濃硫酸であることがより好ましい。すなわち、本発明において用いる硫酸は、温度：１００〜２９０℃で、濃度：９５％以上の熱濃硫酸であることが好ましい。このような熱濃硫酸を用いることで、より良好に上記式で示される反応が進み、硫砒銅鉱を、より良好に硫酸銅と亜砒酸とに酸化・分解することができる。
【００２８】
このようにして砒素含有銅鉱物から銅が浸出されるが、このとき、本発明の砒素含有銅鉱物の処理方法によれば、銅を５０％以上の浸出率で浸出することができる。また、本発明の砒素含有銅鉱物の処理方法によれば、さらに、銅を６０％以上、７０％以上、８０％以上、または、９０％以上の浸出率で浸出することができる。
【００２９】
銅を浸出させる工程において、銅の浸出時間は１〜１０時間とすることができ、１〜６時間としてもよく、さらに１〜５時間としてもよい。
【００３０】
銅を浸出させる工程における硫酸溶液のパルプ濃度が４０％以下であるのが好ましい。硫酸溶液のパルプ濃度が４０％以下であると、より銅の浸出率が向上する。また、硫酸溶液のパルプ濃度が４０％を超えると、反応で硫酸が消費されることもあり、硫酸が枯渇して浸出ではなく焙焼処理の形態となってしまうおそれがある。「パルプ濃度」は、以下の式で算出される：
パルプ濃度＝精鉱質量（ｇ）÷（精鉱質量＋濃硫酸質量（ｇ））×１００（％）
なお、上記「濃硫酸質量」は、濃硫酸液量（ｍＬ）×濃硫酸比重（ｇ／ｃｍ3）で算出される。
【００３１】
浸出処理中に発生したガスは、図１に示すように、排ガス処理を経てＳＯ2とされ、硫酸プラントから、再度銅の浸出のための硫酸原料として用いてもよい。
【００３２】
本発明の砒素含有銅鉱物の処理方法の一実施形態においては、銅を浸出させる工程で得られた浸出液を水等で希釈し、Ｃａ（ＯＨ）2またはＮａＯＨを用いたｐＨ調整（例えばｐＨ＝１．５）によって中和した後、酸化しながら加温することにより、砒素を含有するスコロダイトを合成する。これにより、浸出液からの脱Ｆｅ、Ａｓ処理を行うことができる。
【００３３】
次に、スコロダイトを合成する工程で得られたスコロダイトを固液分離により除去した後に残った液（浸出液）に溶媒抽出を行うことで銅を回収することができる。このとき、例えば電解採取を行うことで銅（電気銅）を回収することができる。一方、残渣には、スコロダイトの他、例えば、脈石や石膏等が含まれている。
【００３４】
次に、溶媒抽出により銅を回収する工程で銅を溶媒抽出した後の抽出後液（希硫酸）に、不純物除去処理（排水処理等）を行った後、得られた液を、銅を浸出させる工程で得られた浸出液を希釈する際の希釈液として用いてもよい。これにより、砒素含有銅鉱物の処理コストが良好となる。
【実施例】
【００３５】
以下に、本発明について、実施例を用いて詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されることはない。
【００３６】
（試験例１）
砒素を含有する銅鉱物を含む銅精鉱２５０ｇを５００ｍｌの硫酸（濃度９８％）に溶解させて３時間の浸出処理を行った。銅精鉱の化学分析値は、Ｃｕ品位が２１％、Ａｓが７％であった。また、銅精鉱中の銅の形態を鉱物解析システム（ＭＬＡ：ＦＥＩ社製ＭＬＡ６５０Ｆ）で解析したところ、８５ｍａｓｓ％以上が硫砒銅鉱の形態であった。当該硫酸溶液のパルプ濃度は２０％であった。浸出温度は１２０℃、１５０℃、１８０℃の３種類とした。また、当該浸出処理は、大気圧下で、酸素含有ガスの吹き込みを行わずに行った。得られた銅の浸出液から銅、砒素を回収し、それらの浸出率を測定した。試験結果を表１及び図２に示す。
【００３７】
【表１】
0006694689.tif 000002
【００３８】
（試験例２）
試験例１と同様の砒素を含有する銅精鉱２５ｇを、２００℃にて、空気中で酸化焙焼したところ、銅の水への浸出率は４〜６％であった。また、４００℃にて、空気中で酸化焙焼したところ、銅の水への浸出率は２２％であった。また、試験例１と同様の砒素を含有する銅精鉱２５ｇを非酸化焙焼したところ、５５０℃以上でなければ砒素の揮発反応が進行しなかった。
試験例１及び２からわかるように、本発明によれば、乾式法に比べて低温での銅の浸出処理が可能となる。
【００３９】
（試験例３）
砒素を含有する銅鉱物を含む銅精鉱２５０ｇを５００ｍｌの硫酸（濃度９８％）に溶解させて１時間、３時間の浸出処理を行った。銅精鉱の化学分析値は、Ｃｕ品位が２０％、Ａｓが７．２％であった。また、銅精鉱中の銅の形態を鉱物解析システム（ＭＬＡ：ＦＥＩ社製ＭＬＡ６５０Ｆ）で解析したところ、８５ｍａｓｓ％以上が硫砒銅鉱の形態であった。当該硫酸溶液のパルプ濃度は２０％であった。浸出温度は１８０℃とした。また、当該浸出処理は、大気圧下で、酸素含有ガスの吹き込みを行わずに行った。得られた銅の浸出液から銅、砒素を回収し、それらの浸出率を測定した。試験結果を表２及び図３に示す。
【００４０】
【表２】
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【００４１】
表２及び図３に示すように、銅と砒素との挙動が同様である。浸出前の銅精鉱中の銅及び砒素は、ほぼ硫砒銅鉱の形態で存在しており、銅と砒素の浸出挙動に差が無いことから、砒素が浸出中にガス化せず、浸出液に溶解して回収されることがわかる。
【００４２】
（試験例４）
試験例１で得られた銅の浸出液をＣａ（ＯＨ）2によってｐＨ１．５に制御し、コグニスジャパン株式会社製の２０ｖｏｌ％−ＬＩＸ９８４Ｎによる溶媒抽出を行ったところ、銅が抽出されたことを確認した。
【図１】
0006694689.tif 000004
【図２】
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【図３】
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