JP5168992B2

JP5168992B2 - ニッケル精製工程から発生する鉄澱物の処理方法

Info

Publication number: JP5168992B2
Application number: JP2007104454A
Authority: JP
Inventors: 秋宏田邊; 克彦永井; 康弘松本; 哲也越野; 勝彦池田
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2007-04-12
Filing date: 2007-04-12
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2027-04-12
Also published as: JP2008261006A

Description

本発明は、ニッケル精製工程において湿式処理された液中の鉄分を沈殿させ、分離除去した際に発生する鉄澱物の処理方法に関するものである。

ニッケルの湿式精錬法には、ニッケルマットからニッケルを塩素浸出し、電解採取により電気ニッケルを得る塩素浸出電解採取法がある。塩素浸出電解採取法では、図１に示すように、ニッケルマットを原料として電気ニッケルを採取するが、その一方で鉄澱物が発生する。

まず、原料のニッケルマットは、粉砕工程においてミルで粉砕され、電解工程で発生する電解廃液と混合してスラリーとされ、セメンテーション工程に供給される。セメンテーション工程には塩素浸出工程の母液が供給され、この母液中に含まれる銅はニッケルマット中のニッケルと置換反応を起こし、硫化銅として析出する。析出した硫化銅はセメンテーション工程の残渣と共に分離され、電解工程で発生した塩素ガスと共に塩素浸出工程に供給される。

塩素浸出工程では、塩素浸出槽に吹き込まれる塩素ガスの酸化力によって、セメンテーション工程の残渣及び硫化銅に含まれるニッケル、コバルト、鉄、銅、鉛等が浸出され、この浸出工程母液が上記セメンテーション工程に繰り返して供給される。また、塩素浸出工程では、原料に含まれている硫黄は殆ど浸出されずに浸出残渣として分離され、硫黄回収工程に供給される。

セメンテーション工程の終液は浄液工程に送られ、塩素ガスと炭酸ニッケルを添加する酸化中和法によって、終液中に含まれるニッケル以外のコバルト、鉄、銅、亜鉛、鉛などの元素が浄液澱物として除去される。一方、浄液工程の終液は、ｐＨ調整された後、電解工程に送られ、電解採取により電気ニッケルが回収される。電解工程で発生する塩素ガスは、上記塩素浸出工程及び浄液工程に繰り返して供給される。

上記浄液工程において除去されたコバルト、鉄、銅、亜鉛、鉛などは、浄液澱物として分離され、浄液澱物処理工程に供給される。この浄液澱物からは、更にコバルト等の有価金属が回収され、鉄を主成分とする残渣の沈殿物は鉄澱物として分離される。この鉄澱物にはクロム等の微量の重金属が含まれているため、環境保全の立場からそのまま廃棄することができず、また、その含有量も微量であるため、分離回収するのはコスト的に不利である。

そのため、従来から鉄澱物の処理方法としては、鉄澱物を銅製錬炉に装入し、重金属をスラグに固定して無害化する方法が採用されている。しかし、鉄澱物は上記重金属の他に塩素を５〜１０重量％含有しているため、この塩素分が揮発することにより、排ガス設備を腐食させて設備寿命を縮めたり、煙灰の増加による処理コストがアップしたりするという問題があった。また、鉄澱物は含水率２０〜４０重量％のケーキ状であるため、容器や車両など物流設備に付着し、これを洗浄する手間や、環境への漏洩防止対策などが必要になるなどの問題があった。

尚、ニッケル精錬工程で発生する各種澱物の処理に関しては、例えば、特開２００３−２１２５１９号公報には、塩素浸出残渣をスラリー状で磁石と接触させて、鉄品位の高い磁性物を分離回収する方法が記載されている。また、特開平４−３１８１２９号公報には、脱銅澱物を発生後２４時間未満内に含水率１７％以下のスラリーとし、加熱処理する方法が記載されている。

しかしながら、これらの方法は、硫黄の増産やニッケル回収を目的とするものであり、上記した鉄澱物の処理には適用することができない。
特開２００３−２１２５１９号公報特開平４−３１８１２９号公報

本発明は、このような従来の事情に鑑みてなされたものであり、鉄澱物に含有される塩素の影響及び鉄澱物の性状に起因する問題を解消して、ニッケル精製工程から発生する鉄澱物を簡単に且つ効率よく処理する方法を提供することも目的とする。

上記目的を達成するため、本発明が提供するニッケル精製工程の鉄澱物の処理方法は、製鋼ダストを還元焙焼する粗酸化亜鉛の製造工程において、ニッケル精製工程から発生する鉄澱物を製鋼ダストと混合造粒してペレットとし、該ペレットを上記粗酸化亜鉛の製造工程に装入することを特徴とする。

本発明によれば、ニッケル精製工程から発生する鉄澱物を製鋼ダストと混合造粒してペレットとするため、取り扱いが極めて容易になる。しかも、このペレットを粗酸化亜鉛の製造工程に装入して還元焙焼処理することにより、含有される塩素を鉛の揮発に利用して鉛の回収を促進すると共に、不純物としての重金属を残渣中に固定することが可能となる。この還元焙焼残渣は還元鉄ペレットとして回収され、製鋼原料として再利用することができる。

ニッケル精製工程から発生する鉄澱物は、鉄、亜鉛、鉛などと共に塩素を含んでおち、その代表的な組成は、Ｚｎ：０.１〜２重量％、Ｐｂ：０.０１〜０.３重量％、Ｃｒ：０.０５〜０.３重量％、Ｆｅ：４３〜５５重量％、Ｃｌ：５〜１０重量％である。また、鉄澱物は通常数μｍ程度の粉体を含み、含水率が２０〜４０重量％のケーキ状であるため、取り扱いが極めて困難である。本発明においては、まず、上記鉄澱物を製鋼ダストと混合造粒してペレットとする。

上記鉄澱物のペレット化に用いる製鋼ダストは、鉄スクラップなどを電気炉などの製鋼炉で処理する際に発生する通常１ｍｍ未満程度の粉末状であり、鉄分以外に多量の亜鉛及びその他の有価金属を含有している。製鋼ダストの代表的な組成は、Ｚｎ：１５〜３５重量％、Ｐｂ：１〜３重量％、Ｃｒ：＜０.１重量％、Ｆｅ：１０〜３５重量％、Ｃｌ：１〜５重量％である。そのため、製鋼ダストは資源リサイクルの対象として、ロータリーキルンを用いて還元焙焼することにより亜鉛を粗酸化亜鉛として回収すると共に、鉄を還元焙焼残渣中に固定して回収することが行われている。

上記鉄澱物と製鋼ダストの混合造粒には、一般的に用いられるペレタイジング装置を使用することができる。例えば、回転式のパン型ペレタイザーを用いて、鉄澱物と製鋼ダストとを所定の組成となるように連続的に供給し、混合造粒後の含水率が１０〜２０重量％程度となるように、ミスト状の水分を添加しながらペレタイジングする。また、混合造粒するペレットは、取り扱いを容易にするために、５〜１０ｍｍ程度の大きさとすることが好ましい。

また、鉄澱物と製鋼ダストを混合造粒する際には、混合後の鉛と塩素の比率がＰｂ：Ｃｌの重量比で１：２〜１：３となるように配合することが好ましい。このＰｂ：Ｃｌの重量比で１：２よりも塩素が少ないと鉛の塩化揮発を促進させる効果が不十分であり、１：３よりも塩素が多いと過剰となった塩素が揮発して設備などを腐食するため好ましくない。尚、組成の分析にはＩＣＰ分析方法を用い、含水率の測定には絶乾法を用いることができる。

本発明では、この製鋼ダストと鉄澱物を混合造粒して得たペレットを、粗酸化亜鉛製造工程における還元焙焼用の原料として用い、ロータリーキルンのような還元焙焼炉で還元焙焼する。この粗酸化亜鉛製造工程において、製鋼ダストと鉄澱物のペレット中に含まれる亜鉛と鉛は還元焙焼により揮発し、排ガス中で酸化亜鉛と酸化鉛との混合粉体となって捕捉され、亜鉛及び鉛製錬の原料として回収することができる。

製鋼ダストを原料とする通常の粗酸化亜鉛製造工程における鉛の揮発率は９０％程度であるが、上記本発明方法により混合造粒したペレットを原料とする粗酸化亜鉛製造工程では、鉛の揮発率が９９％程度に上昇する。本発明において鉛の揮発率が向上するのは、ペレット中に含まれる鉄澱物由来の塩素が、鉛の塩化揮発を促進させるためであると考えられる。

また、還元焙焼で揮発されずに残った鉄その他の重金属は、ロータリーキルンのような還元焙焼炉から排出される残渣中に安定な形態で固定される。この還元焙焼残渣は、還元鉄ペレットとして回収され、製鋼原料として再利用される。

このように、本発明によれば、従来処理が難しかった鉄澱物を製鋼ダストと混合造粒してペレットとし、粗酸化亜鉛製造工程において還元焙焼することによって、鉄澱物に含まれる塩素により鉛の塩化揮発を促進させ、亜鉛や鉛の回収率を高めることができると共に、設備の腐食を抑えることができる。また、取り扱い困難であった鉄澱物をペレット化することで、取り扱いが容易となり、容器や車両など物流設備への付着を防止することができる。

下記表１に示す組成の鉄澱物と製鋼ダストを、混合後の鉛と塩素の重量比がＰｂ：Ｃｌ＝１：２となるように混合造粒して、ペレットを作製した。混合造粒には直径１８００ｍｍ、深さ５００ｍｍのパン型ペレタイザーを用い、１２ｒｍｐの回転速度で回転させながら、鉄澱物と鉄鋼ダストを５０ｋｇ／分の速度で連続的に供給し、毎分１.５リットルの速度でミスト状の水分を添加しながらペレタイジングした。

得られた鉄澱物と製鋼ダストのペレットは、含水率が１５重量％であり、大きさが５.４〜９.６ｍｍであった。尚、鉄澱物と鉄鋼ダストの組成分析には、ＩＣＰ分析法（メーカー名：セイコーインスツルメンツ製、装置名：ＳＰＳ３０００）を用いた。また、ペレットの含水率は、試料１００ｇを１０５℃で４８時間乾燥し、その重量減量分から算出した。

上記により混合造粒したペレットを、炭素質還元剤のコークスと共に還元焙焼炉に装入し、通常の粗酸化亜鉛操業を実施した。また、比較例として、上記と同じ製鋼ダストのみを原料とした以外は上記と同様にして、通常の粗酸化亜鉛操業を実施した。尚、焙焼温度は、最高温度が１１００〜１２００℃となるようにコントロールした。

上記粗酸化亜鉛操業の結果を、下記表２に示した。尚、還元鉄ペレットからのクロム溶出量は、環境庁告示１３号に規定された方法により測定した。また、還元鉄ペレット中の鉛品位は、ＩＣＰ法（メーカー名：セイコーインスツルメンツ製、装置名：ＳＰＳ３０００）にて測定した。

上記結果から分るように、本発明の実施例による鉛の揮発率は９９％であり、従来の製鋼ダストの還元焙焼による粗酸化亜鉛操業よりも優れていた。また、鉛の揮発率向上によって、残渣である還元鉄ペレットの鉛含有率が従来よりも低下し、製鋼原料として一層有利なものとなった。更に、還元鉄ペレット中の重金属、例えばクロムは安定な形に固定され、その溶出率は０.０１ｍｇ／ｌ未満となり、廃棄物として廃棄可能なものであることが確認できた。

塩素浸出電解採取法の概略を示すフローチャートである。

Claims

製鋼ダストを還元焙焼する粗酸化亜鉛の製造工程において、ニッケル精製工程から発生する鉄澱物を鉛と塩素の比がＰｂ：Ｃｌの重量比で１：２〜１：３となるように製鋼ダストと混合造粒してペレットとし、該ペレットを上記粗酸化亜鉛の製造工程に装入して還元焙焼することを特徴とするニッケル精製工程の鉄澱物の処理方法。