JP3386516B2

JP3386516B2 - ジャロサイトおよびアンモニウムとアルカリベースの二重塩の形成の防止方法

Info

Publication number: JP3386516B2
Application number: JP17088893A
Authority: JP
Inventors: ゴランニュマンボロー; ヒュルトホルムスティグ−エリク
Original assignee: オウトクンプハルヤバルタメタルズオサケユキチュア
Priority date: 1992-06-18
Filing date: 1993-06-18
Publication date: 2003-03-17
Anticipated expiration: 2018-03-17
Also published as: FI922842A0; AU667539B2; NO932223D0; NO932223L; FI93973B; AU4126793A; DE4320314A1; FI922842L; CA2098638A1; DE4320314C2; JPH0770656A; FI93973C; CA2098638C; ZW7693A1; ZA934326B; NO300429B1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、有用金属が分離される
酸性リーチング方法の溶媒抽出でのジャロサイトおよび
アンモニウムおよびアルカリベース二重塩の形成を防止
する方法に関する。この方法において、有機リーチング
溶液は、有用金属の分離の前に、抽出収率を改良するた
めに、アンモニウムあるいはアルカリ塩により中和され
る。中和後の予備抽出工程において、抽出液は、金属を
含有する水溶液と接触され、この予備抽出において、抽
出溶液中に含有されるアンモニウムあるいはアルカリイ
オンを置換する。したがって、前記のイオンは、主要な
溶媒抽出段階での有用金属の分離の前に抽出に用いられ
た溶媒から、除去される。

【０００２】

【従来の技術】鉄の処理は、濃縮物および鉱石を冶金学
的に処理するときに、重要である。とくに、処理が、リ
ーチングと製錬の組合わせに基づいた場合のリーチング
過程および場合に、鉄の挙動は、とくに重要である。鉄
の特性の１つは、三価状態では、アルカリ二重塩を形成
し、D[Fe3(SO4)2(OH)6]の組成物となる。これらのいわ
ば、ジャロサイト化合物において、Ｄは、ナトリウムあ
るいはカリウムのようなアルカリ金属であり、あるい
は、それは、アンモニウムでもあり得る。

【０００３】ジャロサイト化合物は、三価の鉄と、アン
モニウム、ナトリウムあるいはカリウムを含有する酸性
溶液から形成される。ジャロサイトは、pH0.5〜5.0の範
囲内で主に形成される。温度が高まると、この形成を助
長する。ジャロサイトは、60〜220℃の範囲で容易に形
成される。温度が高ければ高いほど、ジャロサイトを形
成するpHは、低くなる。

【０００４】リーチングベースの亜鉛処理法において、
鉄を、亜鉛含有溶液から除去するときに、ジャロサイト
形成を利用することは通常である。逆に、本発明は、ジ
ャロサイト即ち、他のアンモニウムあるいはアルカリの
二重塩の形成を避ける方法に関する。これらの方法の１
つは、ニッケル、コバルトあるいは銅の製造方法であ
る。原料は、鉱石、濃縮物あるいは、濃縮物あるいは他
の同様な金属含有材料の製錬から得られた中間体であり
得る。

【０００５】問題の方法は、室温以上の温度で行なわれ
る処理工程を含む。これらの工程は、60℃以上で、0.5
〜85％の鉄を含有して、行なわれる大気圧あるいは加圧
リーチング工程である。上記の処理工程の範囲内におい
て、適用の方法が、温度範囲(60〜220℃)において行な
われる通常の加水分解である場合、上記リーチング工程
から得られた処理溶液から鉄が除去されもする。

【０００６】上記の場合、問題の方法が、アンモニウム
あるいはアルカリ含有材料の添加を要する場合、ジャロ
サイトの形成は、避けることができない。このような材
料は、例えば、pH値の調整に必要なアンモニウムあるい
はナトリウムである。これらは、リーチングおよび鉄除
去で、より高いpH値で行なわれる溶液の清澄化を強める
点で必要である。例えば、ニッケル処理過程で、問題
は、主に、亜鉛、銅およびコバルトの除去である。この
ような場合、アンモニウム硫酸ニッケルのようなアンモ
ニウム二重塩が結晶化の問題を起こし、形成され得るも
のである。

【０００７】以前には、ジャロサイトと二重塩の形成
は、今日ほど問題ではなかった。環境保護の必要性が高
まったため、今日では、その必要性が、この抽出処理法
を制限する因子となっている。中和のためにアンモニウ
ムを使用する場合、例えば、図１に示されるタイプの処
理法では、アンモニウムジャロサイトが形成される
と、NOＸの発展形での窒素が発生する。ここで、用いる
処理条件では、ジャロサイトの形成が、リーチング工程
および鉄除去工程において防止できない。避けられない
結果、リーチングの残渣が、これらの場合、ジャロサイ
トを含有することになる。

【０００８】前記のジャロサイトが分解され、その場
合、製錬となる、次の処理工程において、エネルギーを
消耗する。したがって、ジャロサイトの形成は、コスト
を効率的に下げる。同様な方式で、鉄の沈殿は、製錬処
理においてエネルギーを消耗するが、一方、製錬処理で
は、高い程度で、鉄を不活性スラグに結合せしめ、同時
に、細かくした鉄沈殿物の貯蔵に関連した問題を解消す
る。アルカリ金属は、逆に、伝統的に、製錬では、望ま
しくない物質である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明では、アンモニ
ウムあるいはナトリウムが、溶液清澄化を促進するため
に用いられるが、アンモニウム、ナトリウム、あるいは
カリウムが、溶液循環に接触することを防止することに
より、溶媒抽出中で、ジャロサイトあるいはアンモニウ
ムおよびアルカリベース二重塩の形成を回避する方法を
提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の方法によると、
溶媒抽出による主要な有用金属の分離の前に、有機抽出
溶液を、アンモニウムあるいはアルカリ塩により中和
し、その後、抽出溶液を、予備抽出に導き、抽出液を、
交換イオンとして金属を含有する水溶液と接せしめ、こ
の予備抽出工程における金属は、抽出溶液に含有される
アンモニウムあるいはアルカリ金属イオンを置換し、リ
ーチング工程で、アンモニウムあるいはアルカリベース
二重塩が形成することを防止し、抽出溶液は、有用金属
を含有する水溶液と接する主要な抽出物に導びかれるこ
とを特徴とする、有用金属を選択的に分離する酸性リー
チングの処理工程として所属する溶媒抽出処理中でのジ
ャロサイトおよびアンモニウムとアルカリベースの二重
塩の形成を防止する方法を提供する。

【００１１】本発明は、アンモニウムあるいはナトリウ
ムが、溶液清澄化を促進するために用いられるが、アン
モニウム、ナトリウム、あるいはカリウムが、溶液循環
に接近することを防止することにより、溶媒抽出中で、
ジャロサイトあるいはアンモニウムおよびアルカリベー
ス二重塩の形成を避ける方法に関する。抽出処理の循環
から得た抽出溶液は、アンモニウムあるいはアルカリ塩
で中和されるが、有用金属を分離する場合、アンモニウ
ムあるいはアルカリイオンが、水溶液中に移送され、言
わば、交換イオンによる抽出溶液中で置換される；予備
抽出工程を用いて、前記鉄の主要な抽出サーキットへの
導入を防止する。

【００１２】溶媒抽出工程において分離されるべき有用
金属、少なくともその１つは、交換イオンよりも強力に
抽出されることが本質的なものである。アンモニウムお
よびアルカリイオンが、該溶液から除去される場合、よ
り高い温度が、リーチングを強化促進するために用いる
ことができ、製錬は、分離されるべき金属の１つを回収
するため、さらに、環境の保護を改良するための、更な
る自然の処理工程として、適用される。本発明の本質的
な新規な特性は、添付の特許請求の範囲の記載から明ら
かである。

【００１３】本発明の方法を利用すると、ある種の処理
方法の技術的な利点が達成される。アンモニウム、ナト
リウム、カリウムの硫酸塩のような中性塩が、溶液循環
に集積されない場合、例えば、硫酸ニッケルの溶解度は
高められる。これは、処理法に含まれる還元および電気
分解工程の能力を高めるために、利用することができ
る。他の利点の中で、濃縮化、濾過および電気分解のす
べてが、より容易になることが指摘される。高い金属含
有率では、生成された金属の品質が改良される。他の特
定の利点は、中性塩を、主な処理溶液から、例えば、結
晶化により、別に除去することは必要でないという点で
ある。

【００１４】本発明によると、製錬工程、２つの有用な
金属、即ち、ＡとＢと称される２つの金属のリーチング
工程、還元および／あるいは電気分解による回収工程を
含む本方法では、結晶化で補償された特徴的な抽出法に
より、さらに、補償される。他の金属Ｃも、その金属が
有用金属である必然はない処理法に利用される。有用金
属Ｂの回収から、例えば、還元処理から、Ｃ−含有溶液
が、予備抽出に導かれ、その溶液のＣ−含有率は、損失
量を補償する程度に連続的に高められる。用いられた中
和剤は、アンモニウム、ナトリウム塩あるいはカリウム
塩である物質Ｄである。予備抽出工程において、中和剤
Ｄで中和された抽出溶液と混合接触される。一般的に、
抽出溶液は、ケロセン−ベースであり、その抽出平衡に
従って、次の抽出分離工程での、金属Ａを抽出するに好
適である抽出分を含み、それにより、Ａ、ＢおよびＣを
含有する溶液が、鉄除去工程から導かれる。用いられた
水溶液は、硫酸溶液が有利である。

【００１５】予備抽出において、物質Ａを含有する抽出
溶液は、還元からのＣとＤ含有溶液と一致する。イオン
交換反応が、行なわれ、その反応に従って、Ｃが、抽出
溶液中に、抽出され、同時に、すべてのＤは、抽出溶液
から、水性相に出て、交換され、予備抽出に導かれた。
これは、結晶化のようなＤ−塩の分離に導かれる。金属
Ｃを含有する抽出溶液は、主要抽出分離に、有用金属Ａ
とＢを含有する水溶液と一緒に、導かれ、イオン交換
が、ＣとＡの間で行なわれる。Ｃは、水性相に移送さ
れ、Ｂの回収を通して、返却され、新たな溶媒抽出サイ
クルのために、予備抽出に返される。このように、Ｃ
は、交換イオンの形として作用し、先ず、予備抽出の抽
出溶液からのＤを置換するが、次に、抽出分離自体で水
溶液中に返却される。したがって、Ｃは、処理法で、Ｄ
とＡと一緒の少量から離れて、本質的に消耗されないも
ので、この消耗は、予備抽出の前に少量の添加により補
償され得るものである。金属Ａは、再び、酸で抽出する
ことにより抽出溶液から除去され、そして、それ自体の
回収サーキット中に導かれる。

【００１６】本発明の方法は、いかなる特定の金属ある
いは抽出溶液にも縛られないものである。その本質的な
点は、抽出平衡が、金属ＢとＣに関して金属Ａの抽出を
促進することである。Ｃは、Ｂよりも強力に抽出される
ことは有利であるが、必要でない。それにより、Ｂに関
連してＡを選択的に抽出することを助ける。金属は、主
に、カチオン交換に従って、抽出反応を促進するため
に、中和剤の添加を必要とするような抽出液で、抽出さ
れる。このような抽出液は、ジ-(アルキル)-ホスフォン
酸、アルキルホスフォン酸のモノアルキルエステルお
よびジ-(アルキル)-ホスフィン酸および有機カルボン酸
であり、一般的には、C-10のタイプであり、多数の他の
酸性有機抽出液化合物である。

【００１７】

【実施例】以下に説明するのは、純粋なニッケルを生成
し、その処理過程の溶液清澄化と関連させて、コバルト
回収のための本発明の典型的な処理法である。この処理
法は、図１のフローチャートにさらに、説明されてい
る。しかしながた、本発明は、他の金属にも適用でき、
上記の説明および以下の実施例から容易に分かるもので
ある。

【００１８】この実施例において、金属Ａはコバルトで
あり、金属Ｂはニッケルである。Ｃは、好適にはマグネ
シウムで、Ｄはアンモニウムである。このニッケル分離
過程は、ニッケルおよび銅の製錬過程に関連して配置す
ると、好適である。リーチングの対象は、硫化ニッケル
濃縮物および／あるいは製錬過程で生成されるマットで
ある。リーチング残査として形成された銅硫化物含有材
料は、銅を回収するための、および、可能な貴金属の回
収ための銅製錬で、さらに、処理すると有利である。

【００１９】本発明の方法によると、水素還元で分離さ
れたマグネシウム含有溶液は、予備抽出に導かれ、予め
アンモニウムで中和された抽出溶液が供給される。これ
は、ジ-(アルキル)-ホスフィン酸よるなるものが有利で
あり、それは、ケロセン中に溶解される。また、該ホス
フィン酸は、ジ-(２,４,４-トリメチルペンチル)-ホス
フィン酸が有利で、その抽出特性により、コバルトおよ
びニッケルを分離することができる。

【００２０】予備抽出において、ほとんど全部のマグネ
シウムは、抽出溶液に移送され、アンモニウムの平衡量
を水溶液へ返却する。次に、前記の水溶液は、硫酸アン
モニウムの結晶化に導かれる。この処理法は、抽出に有
利なアンモニウムが、ニッケル溶液循環に発しないこと
を確保するものである。また、言わば、中性塩の結晶化
を、主要な処理フローのみにおいて、避けるものであ
る。

【００２１】次に、マグネシウム形にある、抽出溶液
は、抽出分離工程に導かれ、そこで、コバルト含有ニッ
ケルの水溶液と接触させる。図２の抽出曲線から分かる
ように、コバルトは、シアネックス(Cyanex)272(登録商
標）のマグネシウムよりも、強力に抽出される。前記の
抽出溶液は、技術的な、ジ−（２，４，４−トリメチル
ペンチル）ホスフィン酸製品である。したがって、コバ
ルトは、抽出溶液からのマグネシウムを置換する。その
結果、コバルトをきれいにしたニッケル溶液と、コバル
トに関して濃縮された抽出溶液が得られる。コバルト回
収のために、次の工程は、酸による抽出溶液処理であ
り、さらに、前記の再抽出溶液の処理である。

【００２２】マグネシウムに関して、それは、継続する
電気分解および／あるいは還元でのニッケル回収を妨害
しないものだが、溶液中に残留し、次の処理サイクルの
間に、予備抽出で、再び抽出され得る。コバルトのため
に交換イオンとしてマグネシウムを使用する本発明の方
法は、したがって、マグネシウムが、処理循環に接近す
ることを防止するものである。然し乍ら、コバルト抽出
は、抽出を促進するためのアンモニウムの使用なしで．
深刻に、不完全であるので、マグネシウムの使用は、必
要である。

【００２３】上記の実施例において、金属Ａは、コバル
トよりも除去される他の金属であり得る。一般的な要請
は、Ａがマグネシウムより強力に抽出されることであ
る。本発明の方法において、亜鉛、マンガン、カドミウ
ム、銅、鉄、バナジウム、モリブデンおよびウランのよ
うな金属を除去することが可能である。前記のグループ
のコバルトあるいは他の金属とは別に、同じグループの
他の金属あるいはいくつかの他の金属が、同時に除去で
きる。

【００２４】上記で説明した場合のすべてで、有用金属
Ｂは、逆に、ニッケルの代わりにコバルトであり得る、
あるいは、Ｂは、ニッケルとコバルトの溶液混合物であ
り得る。したがって、用いたアンモニウムおよびマグネ
シウム形での抽出溶液の各々の量は、より少量であり、
それにより、抽出分離のpH値は、マグネシウム形の抽出
溶液の量で正確に調整される。したがって、抽出分離
は、抽出されるべき金属が、コバルトのない抽出溶液で
イオン交換を行なえるpHで、成功する。ニッケルと同様
な形式で、コバルトは、マグネシウム含有溶液から電気
分解され、あるいは還元され得る。

【００２５】本発明の方法は、金属ＢとＣを含有する多
数の溶液を清澄化するための相当する方式で、適用でき
る。これは、ＢとＣが、既知の方法で分離できる金属を
代表する場合、技術的に効率的であり、経済的である。
抽出分離で除去されるべき金属Ａは、金属ＢとＣより
も、強力に抽出され、即ち、これらよりも低いpHで抽出
される。Ｂは、Ｃより強力に抽出され得る。所望の抽出
分離を得るために、Ｃが抽出される抽出溶液の程度は、
調整され、抽出分離のpHが、前記の金属分離に適するよ
うにされる。

【００２６】次に、本発明の方法により処理できる他の
金属溶液のいくつかの実施例が与えられる。亜鉛、銅お
よびコバルト含有原料を処理する場合、アンモニウムと
コバルトを含有する二重塩の溶解度に限度があるため
に、中和剤として、酸性リーチングとアンモニウムの使
用とを組合わせることは困難である。問題の実施例にお
いて、亜鉛は、金属Ａを代表する。他方、金属Ｂは銅で
あり得、そして、各々、Ｃは、銅でもあり得る。決定的
な因子は、金属と他の処理との比較割合である。上記の
ように、Ａは、ＢとＣよりも強力に抽出される他の金
属、例えば、鉄およびインジウムを代表する。

【００２７】他の金属グループ、例えば、亜鉛、マンガ
ンおよび銅は、相当する形式で分離できる。この場合に
おいて、Ａは、亜鉛および／あるいは鉄である。マンガ
ンは、ＢあるいはＣであり、Ｃは、銅であり得る。

【００２８】本発明の方法は、ジ-(アルキル)-ホスフィ
ン酸の抽出液に限定されなく、その分離の鋭さにより、
コバルトをニッケルから分離する場合には、有利であ
る。これに加えて、アルキルホスフォン酸およびジ-(ア
ルキル)-ホスフォン酸のモノアルキルエステルを用い
て、金属は、次の順序で抽出される：UO22+>Fe3+>Zn2+>
Mn2+>Cu2+>Cd2+>Co2+>Mg2+>Ni2+。カルシウムは、一致
した挙動を示さないが、問題の抽出液に従って挙動す
る。本発明の方法を適用するために、金属を、その抽出
挙動により、カテゴリーＡ、Ｂ、Ｃに分けて、このこと
を配慮しなければならない。

【００２９】カルボン酸、一般的に、C‐10酸は、抽出
に使用される抽出液のグループを形成する。本発明によ
り金属をグループに配列すると、次の抽出順を配慮しな
ければならない。Fe3+>UO22+ >Sn2+>Hg2+>Cu2+>Zn2+>Pb
2+>Cd2+>N2+>Co2+>Fe2+>Mn2+>Ca2+>Mg2+。

【００３０】イオン交換基礎上に働く他の抽出液も、本
発明の方法に基づいた金属分離に使用できる。これらで
最も重要な点は、オキシムのような、中和を必要とする
ような、ケラチン形成体である。通常、抽出すべき金属
が、リーチング溶液で高い含有量を有する場合、中和を
適用する。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、アンモニウムある
いはナトリウムが、溶液清澄化を促進するために用いら
れるが、アンモニウム、ナトリウム、あるいはカリウム
が、溶液循環に接近することを防止することにより、溶
媒抽出中で、ジャロサイトあるいはアンモニウムおよび
アルカリベース二重塩の形成を避ける方法を提供する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な具体例のフローシートを示す。

【図２】本発明による、金属の抽出を、固定された抽出
液でのpH値の関数として示すグラフである。

フロントページの続き (56)参考文献特開平３−10029（ＪＰ，Ａ) 特開昭51−103020（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−73142（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−27529（ＪＰ，Ａ) 特開昭53−141176（ＪＰ，Ａ) 特開昭49−55504（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−18546（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−65336（ＪＰ，Ａ) 米国特許4900522（ＵＳ，Ａ) 国際公開91／16465（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C22B 1/00 - 61/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】 (１)ジ−（２，４，４−トリメチルペン
チル）ホスフィン酸の有機抽出溶液を、アンモニウム、
ナトリウム塩基あるいはカリウム塩基の少なくとも１つ
で中和し； (２)中和された有機抽出溶液を予備抽出工程に導き、そ
こで、該有機抽出溶液を、マグネシウム交換イオンを含
有する水溶液に接触させて、該マグネシウム交換イオン
が、有機抽出溶液中のアンモニウムあるいはナトリウム
あるいはカリウムと置換し、該水溶液は、アンモニウム
あるいはナトリウムあるいはカリウムを含有せしめら
れ； (３)該アンモニウムあるいはナトリウムあるいはカリウ
ムを含有する水溶液を結晶化させ、アンモニウムあるい
はナトリウムあるいはカリウムの塩を回収し； (４)アンモニウムあるいはナトリウムあるいはカリウム
イオンが無くなり、マグネシウムを含むようになった有
機抽出溶液を、次に、ニッケルおよびコバルトを含有す
る水溶液と接触させて、コバルトを選択的に有機抽出溶
液中に抽出せしめ、ニッケルを該水溶液中に残し； (５)該有機抽出溶液からコバルトを回収し；そして、 (６)該水溶液からニッケルを回収することを特徴とす
る、ニッケルおよびコバルトのリーチングおよび溶媒抽
出における、ジャロサイトあるいはアンモニウムあるい
はアルカリ金属二重塩の形成の防止方法。
【請求項２】前記の有機抽出溶液による抽出は、60〜
220℃の温度で行われる請求項１に記載の、ニッケルお
よびコバルトのリーチングおよび溶媒抽出における、ジ
ャロサイトあるいはアンモニウムあるいはアルカリ金属
二重塩の形成の防止方法。
【請求項３】ニッケルは、水素還元あるいは電解処理
により回収される請求項１あるいは２に記載の、ニッケ
ルおよびコバルトのリーチングおよび溶媒抽出におけ
る、ジャロサイトあるいはアンモニウムあるいはアルカ
リ金属二重塩の形成の防止方法。
【請求項４】ニッケルおよび交換イオンは、水素還元
により回収される請求項１あるいは２に記載の、ニッケ
ルおよびコバルトのリーチングおよび溶媒抽出におけ
る、ジャロサイトあるいはアンモニウムあるいはアルカ
リ金属二重塩の形成の防止方法。
【請求項５】ニッケルは、水素還元により回収される
請求項１あるいは２に記載の、ニッケルおよびコバルト
のリーチングおよび溶媒抽出における、ジャロサイトあ
るいはアンモニウムあるいはアルカリ金属二重塩の形成
の防止方法。