镍氧化矿冶炼中的排水处理方法
【专利摘要】本发明的目的在于，提供能够从排出自镍氧化矿冶炼的含有铝离子的酸性排水中分离回收密度高且高浓度的铝沉淀物的排水处理方法。本发明中，在含有铝离子的酸性排水中添加碱和含有铁的固体物质而制成浆料，将该浆料静置来进行固液分离，从而生成铝沉淀物和排水。
【专利说明】镍氧化矿冶炼中的排水处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及镍氧化矿冶炼中的排水处理方法，更详细而言，涉及能够从排出自镍 氧化矿的冶炼的含有铝离子的酸性排水中生成密度高的铝沉淀物的排水处理方法。
[0002] 本申请基于在日本于2012年8月13日提出申请的日本特许申请编号特愿 2012-179413要求优先权，通过参照该申请而引用于本申请。
【背景技术】
[0003]在非铁金属的矿山、冶炼厂等产生含有重金属离子的酸性排水的工厂中，设置排 水处理工序，进行自排水中以排水沉淀物的形态分离重金属离子从而使被排放的排水中不 含该重金属离子的处理。
[0004]例如，作为自该酸性排水中分离重金属的方法，通常进行以下操作：通过添加石灰 石、熟石灰等碱，从而调节排水的PH，制成浆料，使重金属以沉淀物的形态析出而固定。
[0005]非铁金属当中，红土矿那样的低品质的镍氧化矿的矿石中，存在以较多的量含有 作为重金属的锰的倾向。使用近年来常常使用的高温加压酸浸出工艺（HPAL工艺）的镍冶 炼中，锰残留在回收镍后的排水中。因此，为了不产生直接排放而使河流着色等的影响，采 用在排水中添加碱而以中和沉淀物的形态分离锰的方法。
[0006]然而，此时，存在镁等不需要沉淀分离的其它金属离子也同时形成沉淀物、沉淀物 量增加的问题。连不需要沉淀分离的金属离子也形成沉淀物时，产生中和所需的碱的用量、 成本增加或者压迫弃置场所的容量等不理想的影响。
[0007]所以，需要仅使锰选择性地沉淀分离而不会使不需要沉淀的镁共沉淀的方法。
[0008]例如，专利文献1中报道了通过所谓氧化/中和法仅使锰选择性地沉淀分离而不 会使镁共沉淀的方法，所述氧化/中和法为：将酸性排水的pH调节为8. 2?8. 8的范围后， 吹入氧气，从而使氧化还原电位维持在50?300mV的范围。
[0009]然而，该方法中也是，液体中含有铝离子时，镁和铝同时沉淀，中和剂在去除锰之 外还需要中和镁的分量、沉淀物产生量增加这样的问题没有充分解除。
[0010] 因此，专利文献2中公开了在酸性排水的氧化中和处理之前预先将排水的pH调节 为4?6的范围并分离铝的方法。通过使用该方法，能够防止镁与铝的共沉淀，有效地分离 错。
[0011] 然而，专利文献2的方法中形成的铝沉淀物成为体积非常大的沉淀物，存在处理 时体积庞大的问题。这是因为，铝沉淀物的颗粒微细，沉淀物中的含水率高，存在排水中的 镁的相当一部分以附着水的形态被含有的倾向。另外，铝沉淀物的比重为1. 05?1. 10g/ml 左右时，轻得几乎与排水没有差别，因此沉淀物难以沉降。进而，搅拌时卷入空气而容易在 沉淀物内形成蜂巢状的空隙等不良的特征较多。特别是在铝离子的浓度超过2g/l那样的 酸性排水的情况下，具有这些倾向变得明显的性质。
[0012] 进而，在工业上进行固液分离时，往往使用浓缩机。使用浓缩机（thickener)的操 作中，添加絮凝剂，供给到浓缩机中的浆料中的固体成分沉降于浓缩机的底部，成为被称为 下溢的沉淀物，适宜地自浓缩机取出。取出的下溢中附着若干液体，因此需要对使用压滤机 等进行精过滤而脱水了的沉淀物进行处置。
[0013] 此时，下溢中附着的液体少，即为高浓度的下溢时，具有以下的优势：可以节约浓 缩机、压滤机等过滤设备的尺寸，进而也可以节约为了对分离后的附着液进行中和处理而 添加的中和剂等。然而，特别是在形成了如上所述的蜂巢状的沉淀物时，精过滤所需的下溢 的物量增加，因此也存在设备容量相应地增加等成本问题。
[0014] 作为将难沉降性和难过滤性的浆料固液分离的方法，例如有专利文献3中公开的 方法。提出了，该专利文献3中记载的方法为含有胶体状二氧化硅的难沉降性且难过滤性 的浆料的处理方法，其为用于改善沉降性和过滤性的方法。具体而言，在包含胶体状二氧化 硅的浆料中添加膨润土，提高沉降性和过滤性。
[0015] 然而，该专利文献3中记载的方法对镁等除胶体状二氧化硅以外的成分几乎没有 效果，而且，由于自外部新添加膨润土，因此无法无视该膨润土的添加所造成的沉淀物量的 增加，应用存在界限。
[0016] 如上所述，尚未开发出能够从排出自镍氧化矿的冶炼的排水那样地除了锰、镁之 外还含有铝的酸性排水中获得密度高的铝沉淀物和去除了铝的排水的适当的方法。
[0017] 现有技术文献
[0018] 专利文献
[0019] 专利文献1 :日本特开平09-248576号公报
[0020] 专利文献2 :日本特开2010-207674号公报
[0021] 专利文献3 :日本特开2000-126510号公报
[0022] 专利文献4 :日本特开2004-225120号公报
[0023] 专利文献5 :日本特开2005-350766号公报
【发明内容】
[0024] 发明要解决的问是页
[0025] 所以，本发明是鉴于这样的实情而提出的，提供能够从排出自镍氧化矿冶炼的含 有铝离子的酸性排水中分离回收密度高、附着水分少的高浓度的铝沉淀物的排水处理方 法。
[0026] 用于解决问题的方案
[0027] 本发明人等为了达成上述目的而反复进行深入研究，结果发现，利用碱对该含有 铝离子的酸性排水进行中和处理时，添加含有铁的固体物质，从而能够形成密度高且高浓 度的铝沉淀物，由此完成了本发明。
[0028]S卩，本发明的镍氧化矿冶炼中的排水处理方法的特征在于，其为镍氧化矿的冶炼 中排出的酸性排水的处理方法，其中，在含有铝离子的上述酸性排水中添加碱和含有铁的 固体物质而制成浆料，将该浆料静置来进行固液分离，从而生成铝沉淀物和排水。
[0029] 此处，上述排水处理方法中，优选的是，向在上述酸性排水添加上述碱而得到的浆 料中添加上述含有铁的固体物质。
[0030] 另外，优选的是，添加上述碱而将上述酸性排水的pH调节为4. 0以上。
[0031] 另外，优选的是，以相当于在未添加上述含有铁的固体物质的情况下生成的铝沉 淀物量的50重量％以上且200重量％以下的量添加该固体物质。进而，尤其优选的是，以上 述浆料的比重达到1. lg/ml以上1.4g/ml以下的范围的方式添加上述含有铁的固体物质。
[0032] 另外，优选的是，上述含有铁的固体物质是对上述镍氧化矿添加硫酸进行高温加 压浸出而得到的浸出残渣。
[0033] 发明的效果
[0034] 根据本发明，添加含有铁的固体物质来进行中和处理，因此能够抑制得到的沉淀 物中形成空隙，得到密度高的铝沉淀物。另外，由于空隙的形成受到抑制，因此能够减少附 着的液体成分，能够得到高浓度的铝沉淀物，能够进行高效的回收处理。
[0035] 进一步优选的是，在添加碱后添加含有铁的固体物质，从而能够抑制排水中的悬 浮固体物质的生成，提高分离铝沉淀物而得到的排水的澄清度。
【专利附图】
【附图说明】
[0036] 图1的（A)为示意性地示出通过现有的排水处理方法得到的铝沉淀物的截面的样 子（空隙形成的样子）的图，图1的（B)为示意性地示出通过本实施方式的排水处理方法 得到的铝沉淀物的截面的样子的图。
[0037] 图2为镍氧化矿石的利用高温加压酸浸出法的湿式冶炼方法的工序图。
[0038] 图3为通过现有的排水处理方法（比较例1)得到的铝沉淀物的照片图。
[0039] 图4为通过本实施方式的排水处理方法（实施例1)得到的铝沉淀物的照片图。
【具体实施方式】
[0040] 以下，参照附图按照以下的顺序详细说明本发明的镍氧化矿冶炼中的排水处理方 法的具体的实施方式（以下称为"本实施方式"）。需要说明的是，本发明并不限定于以下 的实施方式，可以在不改变本发明的要旨的范围内适当变更。
[0041] 1?概要
[0042] 2.镍氧化矿石的湿式冶炼方法
[0043] 3.排水处理方法
[0044] 4.实施例
[0045] < 1?概要>
[0046] 本实施方式的排水处理方法为镍氧化矿的冶炼中排出的酸性排水的排水处理方 法。该排水处理方法能够自除锰、镁之外还含有铝的酸性排水中分离回收密度高、附着水分 少的高浓度的铝沉淀物，处理容易，能够减少中和剂等药剂的用量并提高过滤处理等的效 率。
[0047] 具体而言，该镍氧化矿冶炼中的排水处理方法通过在含有铝离子的酸性排水中添 加碱和含有铁的固体物质而制成浆料，将该浆料静置来进行固液分离，从而生成铝沉淀物 和排水。
[0048] 一直以来，对于含有铝的酸性排水，添加中和剂调节为pH4?6的范围来实施中和 处理，从而与其它杂质金属成分分离而回收铝沉淀物。然而，通过这种方法得到的铝沉淀物 例如像图1的（A)中示出的截面示意图所示那样形成非常多的大空隙（图中以圆圈〇形状 来表示），形成蜂巢状的沉淀物，因此体积变大，处理困难。另外，由于形成空隙，因此介由该 空隙而附着的液体成分（水分）变多，固液分离时必须增大设备容量，非常需要时间/劳力 和成本。进而，沉淀物回收后，需要使用大量中和剂对该附着水分进行中和处理。
[0049] 另一方面，本实施方式的排水处理方法中，如上所述添加碱来实施中和处理，并且 添加含有铁的固体物质，因此在通过中和而形成铝沉淀物的过程中，所添加的含有铁的固 体物质作为沉淀物形成的核（种）发挥作用。
[0050] 由此，例如像图1的⑶中示出的截面示意图那样，在沉淀物中空隙的形成受到抑 制，形成比重大的铝沉淀物。这种抑制了空隙形成的铝沉淀物的体积不会变大，处理变得容 易。另外，附着的水分量也减少，因此形成高浓度的铝沉淀物，固液分离时无需增大设备容 量，能够进行高效的沉淀物回收，进而能够有效地节约在回收后使用的中和剂。
[0051] 以下，更具体而言，依次说明本实施方式的镍氧化矿的冶炼中产生的排水的处理 方法。
[0052] < 2?镍氧化矿石的湿式冶炼方法>
[0053] 首先，在具体说明本实施方式的排水处理方法之前，对镍氧化矿的湿式冶炼方法 进行说明。
[0054] 近年来，作为镍氧化矿的湿式冶炼方法，使用硫酸的高温加压酸浸出法（High PressureAcidLeach)受到关注。该方法与现有的通常的镍氧化矿石的干式冶炼法不同， 不包括还原及干燥工序等干式工序，而是从始至终由湿式工序组成，因此在能量和成本上 有利。另外，具有可得到提高了镍品质的硫化镍的优点（参见专利文献5)。以下，以使用该 高温加压酸浸出法的湿式冶炼方法作为具体例进行说明。
[0055] 图2中示出镍氧化矿石的利用高温加压酸浸出法的湿式冶炼方法的工序图的一 例。如图2所示，镍氧化矿石的湿式冶炼方法具备：浸出工序S1，自镍氧化矿石浸出镍、钴等 金属；固液分离工序S2,自得到的浸出浆料固液分离成浸出液和浸出残渣；中和工序S3,中 和浸出液而分离成镍回收用的母液和中和沉淀物浆料；硫化工序S4,在作为母液的硫酸水 溶液中吹入硫化氢气体来进行硫化处理而得到包含镍和钴的硫化物和贫液（酸性排水）。
[0056] (1)浸出工序
[0057] 浸出工序S1中，在镍氧化矿石的浆料中添加硫酸，在220?280°C的温度下进行搅 拌处理，形成由浸出液和浸出残渣组成的浸出浆料。浸出工序S1中例如使用高温加压容器 (高压釜）。
[0058] 作为浸出工序S1中使用的镍氧化矿石，主要可列举出褐铁矿和腐泥土矿等所谓 红土矿。该红土矿的镍含量通常为0.8?2. 5重量％，以氢氧化物或硅苦土（硅酸镁）矿 物的形态被含有。另外，铁的含量为10?50重量％，主要为3价的氢氧化物（针铁矿）的 形态，但一部分2价铁被含有在硅苦土矿物中。
[0059] 具体而言，浸出工序S1中，发生下述式（i)?（v)所示的浸出反应和高温热水解 反应，进行镍、钴等以硫酸盐的形态的浸出、以及所浸出的硫酸铁以赤铁矿的形态的固定 化。但是，由于铁离子的固定化没有完全进行，因此通常在得到的浸出浆料的液体部分中除 镍、钴等之外还包含2价和3价的铁离子。
[0060] ?浸出反应
【权利要求】
1. 一种镍氧化矿冶炼中的排水处理方法，其特征在于，其为镍氧化矿的冶炼中排出的 酸性排水的处理方法，其中， 在含有铝离子的所述酸性排水中添加碱和含有铁的固体物质而制成浆料，将该浆料静 置来进行固液分离，从而生成铝沉淀物和排水。
2. 根据权利要求1所述的镍氧化矿冶炼中的排水处理方法，其特征在于，向在所述酸 性排水中添加所述碱而得到的浆料中添加所述含有铁的固体物质。
3. 根据权利要求1所述的镍氧化矿冶炼中的排水处理方法，其特征在于，添加所述碱 而将所述酸性排水的pH调节为4. 0以上。
4. 根据权利要求1所述的镍氧化矿冶炼中的排水处理方法，其特征在于，以相当于在 未添加所述含有铁的固体物质的情况下生成的铝沉淀物量的50重量％以上且200重量％ 以下的量添加该固体物质。
5. 根据权利要求4所述的镍氧化矿冶炼中的排水处理方法，其特征在于，以所述浆料 的比重达到1. lg/ml以上且1. 4g/ml以下的范围的方式添加所述含有铁的固体物质。
6. 根据权利要求1所述的镍氧化矿冶炼中的排水处理方法，其特征在于，所述含有铁 的固体物质是对所述镍氧化矿添加硫酸进行高温加压浸出而得到的浸出残渣。
【文档编号】C02F1/58GK104508160SQ201380040874
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2013年6月17日 优先权日:2012年8月13日
【发明者】吉井康雄, 柴山敬介, 京田洋治, 尾崎佳智, 中井修, 三井宏之 申请人:住友金属矿山株式会社