重金属去除方法及重金属去除装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及氧化镍矿石设备的最终中和工序中的重金属去除方法及重金属去除 装置。本申请基于2012年12月11日在日本国提出申请的日本专利申请编号日本特愿 2012 - 270722主张优先权，通过参照将该申请引用于本申请。
【背景技术】
[0002] 氧化镍矿石含有多种重金属，利用硫酸在高温高压条件下将氧化镍矿石溶解，之 后，通过化学处理去除杂质，从而回收镍等所需的金属。
[0003] 为了将回收镍之后的溶液排出到环境中，需要通过一些方法去除在溶液中残留的 重金属。作为用于从工厂排水中去除重金属的方法，具有凝聚沉淀法、离子交换法、活性炭 等吸附剂的吸附法、电吸附法、磁吸附法等，但使用中和剂的凝聚沉淀方法作为常见的方法 被较多的工厂采用。
[0004] 具体而言，采用这样的方法：通过添加中和剂使pH上升，而将重金属固体化为氢 氧化物，之后通过过滤等操作使固体与液体分离，并且将液体排出到工厂外，在弃渣场处理 固体。另外，作为中和剂，通常使用石灰石、消石灰等廉价的钙系中和剂。
[0005] 通常，重金属能够通过使pH上升而形成氢氧化物并从溶液中去除，但公知铁、锰 等重金属通过氧化而形成更加稳定的氢氧化物。作为重金属的氧化方法，从设备成本、作业 成本的方面而言，曝气是非常有用的方法。
[0006] 在此，如图3所示，用于得到镍?钴混合硫化物的高压酸浸法（HPAL:High PressureAcidLeaching)包括预处理工序（1)、浸出工序（2)、固液分离工序（3)、中和工 序（4)、脱锌工序（5)、硫化工序（6)以及无害化工序（7)(例如，参照专利文献1。）。
[0007] 在预处理工序（1)中，对氧化镍矿石进行破碎分级而将其做成浆料。
[0008] 在浸出工序（2)中，向通过预处理工序（1)得到的浆料中添加硫酸，并在220°C~ 280°C的温度下搅拌而进行高温高压酸浸出，从而得到浸出浆料。
[0009] 在固液分离工序（3)中，对通过浸出工序（2)得到的浸出浆料进行固液分离，从而 获得含有镍和钴的浸出液（以下，称作"粗硫酸镍水溶液"。）以及浸出残渣。
[0010] 在中和工序⑷中，将通过固液分离工序⑶得到的粗硫酸镍水溶液中和。
[0011] 在脱锌工序（5)中，向通过中和工序（4)中和了的粗硫酸镍水溶液中添加硫化氢 气体，从而将锌沉淀为硫化锌并去除。
[0012] 在硫化工序（6)中，向通过脱锌工序（5)得到的已脱锌液中添加硫化氢气体，从而 获得镍?钴复合硫化物和贫镍液。在无害化工序（7)中，使固液分离工序（3)中产生的浸 出残渣和硫化工序（6)中产生的贫镍液无害化。
[0013] 例如自红土镍矿通过所述高压酸浸法（HPAL)浸出镍之后的浸出浆料、回收Ni、Co 而得到的贫液被废弃于坝中，但直接这样废弃的话pH较低，因此要在所述无害化工序（7) 中进行无害化处理。具体而言，在该无害化工序（7)中，如图4所示，利用串行连接4级搅 拌槽而成的最终中和处理设备，对自硫化工序（6)排出的工艺液（日语：工程液）、即贫液 实施通过作为中和剂的石灰石（limestone)和消石灰而进行的中和处理，而使其无害化并 废弃。
[0014]此时，在中和处理设备内，为了将工艺液（浆料）中含有的重金属离子氧化，而向 该处理槽内排入气体，从而将重金属离子氧化。另外，被投入的浆料的pH为2左右，对于该 浆料，在pH较低的初始阶段利用0&〇)3进行中和，在后半阶段利用Ca(OH) 2进行中和，而使 pH最终上升至9左右。另外，为了使Mg、Mn、其他微量金属（附、&)冲631、(>)沉淀，通过 进行排气（曝气）来提高价数。由此，使金属含量自零点零几g/1~零点几g/1左右下降 至0.001g/l(除Mg以外）左右。
[0015]在该无害化处理（最终中和处理）中，根据作为处理对象的工艺液的流量、酸度或 者所含的重金属浓度的不同，中和剂的所需量变化，但从降低成本的观点而言，不论在什么 样的工艺中都期望降低中和剂的使用量。
[0016]现有抟术f献
[0017] 专利f献
[0018] 专利文献1:日本特开2011-225908号公报
[0019] 专利文献2:日本特开平08-071585号公报
[0020] 专利文献3:日本特开平10-258222号公报
【发明内容】
[0021]发明要解决的问题
[0022] 因此，本发明是鉴于这样的情况而做成的，其目的在于提供一种能够降低中和剂 的使用量的重金属去除方法以及用于该方法的重金属去除装置。
[0023]通过以下说明的实施方式的说明进一步明确本发明的其他目的、通过本发明得到 的具体优点。
[0024] 用于解决问题的方案
[0025]在本发明中，在立式圆筒形的反应容器内的底部设有具有许多吹出口的圆环状的 曝气管，在反应容器内，一边搅拌含有重金属离子的水溶液，一边利用从圆环状的曝气管的 许多吹出口吹入氧化用气体的简便的曝气装置进行曝气，并进行利用中和剂中和含有重金 属离子的水溶液的中和处理，从而将重金属固体化为氢氧化物并去除。
[0026]S卩，本发明是一种重金属去除方法，其特征在于，在包括反应容器、搅拌叶片以及 具有许多吹出口的曝气管的中和槽内，一边通过所述搅拌叶片的旋转来搅拌含有作为重金 属元素的2价铁离子和2价锰离子中的至少一种离子的水溶液，一边从所述曝气管的许多 吹出口导入氧化用气体来进行曝气，并且向该水溶液中添加中和剂来实施中和处理，从而 将该重金属作为氢氧化物去除，其中，所述反应容器为立式圆筒形状，所述搅拌叶片设于该 反应容器内，所述曝气管为圆环状且设于该反应容器内的底部。
[0027]另外，本发明是一种重金属去除装置，其特征在于，该重金属去除装置包括中和 槽，该中和槽包括：反应容器，其为立式圆筒形状；搅拌叶片，其设于所述反应容器内；以及 曝气管，其为圆环状，设于所述反应容器内的底部，具有许多吹出口，在所述中和槽内，一边 通过所述搅拌叶片的旋转来搅拌含有作为重金属元素的2价铁离子和2价锰离子中的至少 一种离子的水溶液，一边从所述曝气管的许多吹出口导入氧化用气体来进行曝气，并且向 该水溶液中添加中和剂来实施中和处理，从而将该重金属作为氢氧化物去除。
[0028] 在本发明中，能够在氧化镍矿石的湿法冶金设备的最终中和工序中，利用所述中 和槽进行中和处理，将重金属固体化为氢氧化物并去除。
[0029] 另外，在本发明中，能够将所述氧化用气体设为空气。
[0030] 另外，在本发明中，能够将所述圆环状的曝气管的直径设为所述反应容器的直径 的 60%~85%。
[0031] 另外，在本发明中，能够将所述吹出口设为圆形且大小是巾18mm~巾22mm。
[0032] 此外，在本发明中，能够将所述吹出口设置等间隔地设置在所述圆环状的曝气管 的自正下方向两旁呈45°的角度范围的位置。
[0033] 发明的效果
[0034] 采用本发明，在立式圆筒形的反应容器内的底部设有具有许多吹出口的圆环状的 曝气管，在反应容器内，一边搅拌含有重金属离子的水溶液，一边利用从该曝气管吹入氧化 用气体的曝气装置进行曝气，并且对水溶液实施中和处理，由此能够降低该水溶液中含有 的重金属的中和所需要的中和剂使用量并有效地去除该水溶液中含有的重金属。
【附图说明】
[0035] 图1是表示应用本发明的、重金属去除装置的结构的外观立体图。
[0036] 图2是使用重金属去除装置的、氧化镍矿石的湿法冶金设备的工序图。
[0037] 图3是氧化镍矿石设备的基于高压酸浸法的工序图。
[0038] 图4是表示氧化镍矿石设备的无害化工序中的最终中和处理设备的结构的图。
【具体实施方式】
[0039] 以下，参照附图详细地说明应用本发明的【具体实施方式】。
[0040] 本实施方式的重金属去除方法例如通过图1所示那样的结构的重金属去除装置 100实施。
[0041] 该重金属去除装置100是中和槽，包括：反应容器110,其为立式圆筒形状；搅拌叶 片120,其设于反应容器110内；以及曝气管130,其为圆环状，设于反应容器110内的底部， 具有许多空气吹出口 131。另外，在该立式圆筒形状的反应容器110内配置有3块挡板151。
[0042] 在本实施方式的重金属去除方法中，利用该重金属去除装置100,在立式圆筒形的 反应容器110内，一边通过搅拌叶片120的旋转来搅拌含有作为重金属元素的2价铁离子 和2价锰离子中的至少一种离子的水溶液，一边从曝气管130的许多吹出口 131导入氧化 用气体来进行曝气，向该水溶液中添加中和剂来实施中和处理，从而将重金属固体化为氢 氧化物并去除。
[0043] 例如，在氧化镍矿石的湿法冶金设备中，如所述那样，在无害化工序中，通过最终 中和处理将重金属固体化为氢氧化物并去除，从而使固液分离工序中产生的浸出残渣以及 硫化工序中产生的贫镍液无害化并废弃。此时，在本实施方式中，例如，如图2中的工序图 所示那样，在最终中和处理工序中利用重金属去除装置1〇〇进行中和处理，将重金属固体 化为氢氧化物并去除。
[0044] 具体而言，在最终中和工序中，将通过硫化工序排出的工艺液、即贫液装入重金属 去除装置100的立式圆筒形的反应容器110,来进行中和处理。
[0045] 在氧化镍矿石的湿法冶金设备中，在排出的工艺液、即贫液中主要含有铁、锰等纯 金属。这些重金属能够通过实施用于调整该贫液的pH的中和处理而作为氢氧化物的沉淀 (中和沉淀）从工艺液中分离出来。
[0046] 在此，在该最终中和工序中，如表1所示，对于为了使溶液中的重金属浓度为lmg/