氧化镍矿石的湿式冶炼方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及在高温加压下用酸使镍和钴从氧化镍矿石中浸出并回收的氧化镍 矿石的湿式冶炼方法。本申请以2013年3月19日在日本申请的日本专利申请号特愿 2013-056012、及2013年9月20日在日本申请的日本专利申请号特愿2013-195610为基础 要求优先权，通过参照该申请，引入至本申请。
【背景技术】
[0002] -直以来，作为从以铁为主要成分、且含有1~2重量％的镍的氧化镍矿石中将镍 和钴与铁分离并回收的冶炼工艺，例如，通常进行的是干式冶炼法或还原焙烧-浸出法，所 述干式冶炼法是：将氧化镍矿石焙烧，将镍成分还原并硫化，然后，进行熔炼而制造包含镍 硫化物的冰铜；所述还原焙烧-浸出法是：将氧化镍矿石还原焙烧后，一边生成氨络离子一 边选择性地浸出镍和钴。
[0003] 然而，这些冶炼工艺包含用于对附着水分多的原料矿石进行干燥及焙烧的干式处 理工序，而且不可能选择性地仅还原镍和钴，因此，不管是能量方面还是成本方面都存在浪 费较多的问题。因而，希望开发相对于这些冶炼工艺而言能够简便且以低成本实施的工艺。
[0004] 近年来，作为氧化镍矿石的湿式冶炼法，使用了硫酸的高温加压酸浸出法（High PressureAcidLeach)受到关注。该方法与目前作为一般的氧化镍矿石的冶炼方法的干 式冶炼法不同，不包含还原及干燥工序等干式工序，而由连贯的湿式工序构成，因此，在能 量方面及成本方面是有利的。另外，该方法具有以下优点：可以得到使镍品位提高至50重 量％左右的包含镍和钴的硫化物（以下也称为"镍?钴混合硫化物"。）。
[0005] 该高温加压酸浸出法具有例如以下工序：将原料氧化镍矿石以规定的大小进行粉 碎等而制成浆料的矿石浆料制备工序（相当于下面的"第1工序"。）；在矿石浆料中添加 硫酸并使用高压釜等在200°C以上的高温高压下实施浸出处理而得到浸出浆料的浸出工序 (相当于下面的"第2工序"。）；将浸出浆料中的浸出残渣与包含镍和钴的浸出液分离的固 液分离工序；调节包含镍和钴以及杂质元素的浸出液的pH，生成包含铁等杂质元素的中和 沉淀物浆料与经净液的镍回收用母液的中和工序；以及，向该镍回收用母液中供给硫化氢 气体等硫化剂，生成镍?钴混合硫化物与贫液的硫化工序（例如，参见专利文献1。）。
[0006] 然而，对于高温加压酸浸出法而言，在浸出工序中，通过控制加压浸出反应器内的 浸出液的氧化还原电位及温度，可以将作为主要杂质的铁以赤铁矿（Fe203)的形式固定成 浸出残渣，从而相对于铁选择性地浸出镍和钴，因此，具有非常大的优点。另一方面，存在如 下课题：对于矿石的组成、含有的有机成分等的波动大的氧化镍矿石，在未经焙烧工序的情 况下直接实施浸出处理，因此，因氧化镍矿石的有机成分的含量不同而导致浸出时的氧化 还原电位（0RP)发生特别大的变化。
[0007] 例如，在浸出时的氧化还原电位过高的情况下，氧化镍矿石中所包含的铬以被氧 化至6价的状态浸出。为了在后续工序的中和处理工序或排水处理工序中去除该6价的铬， 需要使用还原剂还原成3价，必然导致冶炼成本的提高。如果不进行还原处理，则会发生如 下问题：镍或钴的产品中包含铬作为杂质，或排水处理的终液中有铬残留。另一方面，如果 浸出时的氧化还原电位过低，则会发生如下问题：使作为耐腐蚀材料的用于高压釜的钛劣 化，且抑制铁的高温热水解反应，从而使浸出液中残留大量的铁，导致后续工序的中和处理 工序中的药剂用量与镍和钴的共沉淀量提高、即损耗提高。
[0008] 作为应对上述情况的解决方案，例如，公开有在矿石浆料中添加硫及碳化合物中 的一种以上而将浸出液的氧化还原电位（以Ag/AgCl为基准）控制在400~600mV来进行 浸出的方法（例如，参见专利文献2。）。在该方法中，通过使添加的硫及碳化合物作为还原 剂发挥作用，使氧化还原电位降低而控制在6价铬不溶出的600mV以下。需要说明的是，如 果氧化还原电位低于400mV，则不仅铁的氧化水解反应不良，而且会使设备材料的耐腐蚀性 受损，因此，调节硫或碳化合物的添加量，将氧化还原电位控制在400~600mV。
[0009] 另外，还公开有如下方法：在不添加还原剂的情况下，通过变更硫及碳化合物含 量不同的矿石种的调合比率，将目标氧化还原电位（以Ag/AgCl为基准）控制在400~ 600mV(例如，参见专利文献3。）。
[0010] 在使用了上述专利文献2记载的方法的浸出工序的浸出处理中，为了将浸出的铁 氧化成赤铁矿并进行水解，通常使用高压空气作为氧化剂、并且使反应容器内维持在加压 下是必不可少的。然而，该方法中并未公开高压空气的使用条件。在该方法中，从应对由矿 石的组成或有机成分含量的波动导致的氧化还原电位的变化、尤其是防止由氧化还原电位 降低导致的向3价铁氧化的"铁氧化率"降低与铬溶出的观点考虑，以通过使添加的硫及碳 化合物作为还原剂发挥作用而使氧化还原电位降低为着眼点，因此，为了控制氧化还原电 位而吹入了过量的高压空气。其结果，从加压反应容器排出的气体量增加，伴随其的热损失 提高，为了弥补其而维持加压反应容器内的温度，因此用于温度调节的高压水蒸气的用量 增加，引起能量成本恶化。
[0011] 另外，在使用了专利文献3记载方法的浸出工序的浸出处理中，在制备矿石浆料 的第1工序中，通过变更硫及碳化合物含量不同的矿石种的调合比率，主要是谋求预先调 节目标矿石浆料中固体成分的碳品位，抑制第2工序的浸出处理时吹入过量的高压空气。 然而，根据矿石种的不同，它们的组成或有机成分含量有波动，因此，不仅受调合比率的制 约，而且根据混合比率，引起矿石浆料中的固体成分的镁及铝品位提高。这些镁或铝等杂质 与第2工序的酸浸出中所添加的硫酸发生反应，会消耗该硫酸，因此，使镍、钴的浸出率降 低。为了规避上述现象，需要添加过量的硫酸，但在这种情况下，会发生如下问题：引起后续 工序的中和处理工序中的药剂用量增加与镍和钴的共沉淀量提高。
[0012] 现有技术文献
[0013] 专利文献
[0014] 专利文献1:日本特开2005-350766号公报
[0015] 专利文献2 :日本特开2005-281733号公报
[0016] 专利文献3 :日本特开2009-197298号公报
【发明内容】
[0017] 发明要解决的问题
[0018] 本发明是鉴于这样的情况而提出的，目的在于提供如下方法：其在通过高温加压 酸浸出法进行的氧化镍矿石的湿式冶炼方法中，由于将作为主要杂质的铁的大部分以赤铁 矿的形式固定化成浸出残渣，因此，能够实现较高的铁氧化率，抑制浸出时的硫酸用量以削 减药剂成本，进而使镍和钴以较高的浸出率浸出。
[0019] 用于解决问题的方案
[0020] 本发明人等为了实现上述目的而反复进行了潜心研究。其结果发现，根据含有在 矿石浆料中且装入到第2工序的碳量，将为了维持氧化气氛而使用的高压空气的一部分置 换成高压氧气来提高氧气纯度，且使氧气吹入量维持在规定的范围内，由此能够将浸出时 的液体的0RP控制在最佳范围，可以将酸浸出中成为杂质的镁及铝等的品位抑制在较低水 平而减少硫酸用量，从而完成了本发明。
[0021] S卩，本发明的氧化镍矿石的湿式冶炼方法包括如下工序：第1工序，将氧化镍矿石 浆料化而制备矿石浆料；和第2工序，在该矿石浆料中添加硫酸，使用高压空气以及高压水 蒸气实施浸出处理，得到包含镍和钴的浸出液，所述氧化镍矿石的湿式冶炼方法的特征在 于，在上述第2工序中，调节高压空气及高压氧气的吹入比率，以使其氧气纯度达到21~ 60%，并且，在维持该氧气纯度的同时，使氧气吹入量相对于含有在上述矿石浆料中且装入 到第2工序的单位碳重量为200~600 [Nm3-02/t-C]，将浸出处理中的氧化还原电位（以Ag/ AgCl为基准）控制在400~650mV。
[0022] 另外，本发明的氧化镍矿石的湿式冶炼方法的特征在于，在上述第1工序中，通过 构成上述矿石浆料的碳品位不同的氧化镍矿石的配合比例，调节该矿石浆料的固体成分中 的碳品位，使其为0. 1~0.5重量％。
[0023] 另外，本发明的氧化镍矿石的湿式冶炼方法的特征在于，在上述第2工序中，将进 行浸出处理的浸出容器内的氧气分压调节至100~400kPaG。
[0024] 另外，本发明的氧化镍矿石的湿式冶炼方法的特征在于，在上述第2工序中，将高 压空气和高压氧气以达到上述吹入比率的方式预先混合之后吹入浸出容器内。
[0025] 另外，本发明的氧化镍矿石的湿式冶炼方法的特征在于，上述第2工序中得到的 浸出液中的铁氧化率为90%以上。
[0026]另外，本发明的氧化镍矿石的湿式冶炼方法的特征在于，上述第2工序中的硫酸 用量相对于单位重量的作为浸出处理对象而装入的矿石为200~250 [kg-t/t-干固体]。
[0027]发明的效果
[0028] 根据本发明的氧化镍矿石的湿式冶炼方法，可以将作为杂质的铁的大部分以较高 的氧化率氧化而以赤铁矿的形式作为浸出残渣而固定化。另外，能够实现目前因铁氧化的 阻碍而难以实现的碳品位高的矿石的处理量的增加，可以将镁及铝等的品位抑制在较低水 平，可以抑制硫酸用量，同时可