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技術 砒素含有銅鉱物の処理方法

出願人 JX金属株式会社
発明者 辰巳良介
出願日 2015年10月2日 (6年4ヶ月経過) 出願番号 2015-197118
公開日 2017年4月6日 (4年10ヶ月経過) 公開番号 2017-066504
状態 特許登録済
技術分野 金属の製造または精製
主要キーワード 砒素成分 不純物除去処理 空気吹 浸出温度 黄銅鉱 化学分析値 浸出処理 熱濃硫酸
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年4月6日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

課題

砒素を含有する銅鉱物から、効率良く銅を浸出させ、且つ、容易に砒素を回収する砒素含有銅鉱物の処理方法を提供する。

解決手段

砒素含有銅鉱物から、100〜290℃の硫酸によって銅を浸出させる工程を含む砒素含有銅鉱物の処理方法。

概要

背景

砒素を含有する銅鉱物硫砒銅鉱、砒四面銅鉱等)から、銅と砒素とを分離する方法として、従来、以下に示すような乾式法及び湿式法に係る処理方法報告されている。

−乾式法の例−
酸化雰囲気または非酸化雰囲気銅精鉱焙焼し、砒素を揮発除去する酸化焙焼法、非酸化焙焼法が知られている。得られた焙焼鉱は、乾式製錬原料にして、銅を回収する。
また、精鉱硫酸を混錬して、炉で焙焼する硫酸焙焼法(硫酸塩に変換する処理方法)も報告されている(非特許文献1〜3)。銅鉱物中の砒素は、浸出液に溶解させて回収、または、高温焙焼によって揮発除去している。

−湿式法の例−
硫化浸出等のアルカリ浸出法が知られている。
また、酸浸出では、オートクレーブによる加圧空気吹き込みにより酸化浸出するCESLプロセスが知られている(非特許文献4)。銅鉱物中の砒素は、浸出中に共存するFeとスコロダイトを形成し、残渣に沈殿させて除去している。

概要

砒素を含有する銅鉱物から、効率良く銅を浸出させ、且つ、容易に砒素を回収する砒素含有銅鉱物の処理方法を提供する。砒素含有銅鉱物から、100〜290℃の硫酸によって銅を浸出させる工程を含む砒素含有銅鉱物の処理方法。

目的

本発明は、上記問題に鑑み、砒素を含有する銅鉱物から、効率良く銅を浸出させ、且つ、容易に砒素を回収する砒素含有銅鉱物の処理方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

砒素含有銅鉱物から、100〜290℃の硫酸によって銅を浸出させる工程を含む砒素含有銅鉱物の処理方法

請求項2

前記銅を浸出させる工程を大気圧下で行う請求項1に記載の砒素含有銅鉱物の処理方法。

請求項3

前記銅を浸出させる工程において、150〜200℃の硫酸によって銅を浸出させる請求項1または2に記載の砒素含有銅鉱物の処理方法。

請求項4

前記銅を浸出させる工程における銅の浸出率が50%以上である請求項1〜3のいずれか一項に記載の砒素含有銅鉱物の処理方法。

請求項5

前記銅を浸出させる工程において、銅の浸出時間が1〜5時間である請求項1〜4のいずれか一項に記載の砒素含有銅鉱物の処理方法。

請求項6

前記銅を浸出させる工程において、酸素含有ガスの吹き込みを行わずに銅を浸出させる請求項1〜5のいずれか一項に記載の砒素含有銅鉱物の処理方法。

請求項7

前記銅を浸出させる工程における硫酸溶液パルプ濃度が40%以下である請求項1〜6のいずれか一項に記載の砒素含有銅鉱物の処理方法。

請求項8

前記銅を浸出させる工程で得られた浸出液希釈し、中和した後、酸化しながら加温することによりスコロダイトを合成する工程をさらに含む請求項1〜7のいずれか一項に記載の砒素含有銅鉱物の処理方法。

請求項9

前記スコロダイトを合成する工程で得られたスコロダイトを除去した後に残った液から溶媒抽出により銅を回収する工程をさらに含む請求項8に記載の砒素含有銅鉱物の処理方法。

請求項10

前記溶媒抽出により銅を回収する工程で銅を溶媒抽出した後の抽出後液に、不純物除去処理を行った後、得られた液を、前記銅を浸出させる工程で得られた浸出液を希釈する際の希釈液として用いる工程をさらに含む請求項9に記載の砒素含有銅鉱物の処理方法。

技術分野

0001

本発明は、砒素を含有する銅鉱物硫砒銅鉱、砒四面銅鉱等)の処理方法に関する。

背景技術

0002

砒素を含有する銅鉱物(硫砒銅鉱、砒四面銅鉱等)から、銅と砒素とを分離する方法として、従来、以下に示すような乾式法及び湿式法に係る処理方法が報告されている。

0003

−乾式法の例−
酸化雰囲気または非酸化雰囲気銅精鉱焙焼し、砒素を揮発除去する酸化焙焼法、非酸化焙焼法が知られている。得られた焙焼鉱は、乾式製錬原料にして、銅を回収する。
また、精鉱硫酸を混錬して、炉で焙焼する硫酸焙焼法(硫酸塩に変換する処理方法)も報告されている(非特許文献1〜3)。銅鉱物中の砒素は、浸出液に溶解させて回収、または、高温焙焼によって揮発除去している。

0004

−湿式法の例−
硫化浸出等のアルカリ浸出法が知られている。
また、酸浸出では、オートクレーブによる加圧空気吹き込みにより酸化浸出するCESLプロセスが知られている(非特許文献4)。銅鉱物中の砒素は、浸出中に共存するFeとスコロダイトを形成し、残渣に沈殿させて除去している。

先行技術

0005

Patrick R. Taylor and T.A.R. Putra, TREATING HIGHARSENICCOPPERCONCENTRATESTHROUGH PYROMETALLURGICALPROCESSING, COM2014, paper No.8582
M.S. Safarzadehら,MINERALS& METALLURGICAL PROCESSING Vol. 29 No. 2 ・ May 2012
M.S. Safarzadehら, Hydrometallurgy 119−120 (2012) 30−39
Robert Bruce, Keith Mayhew and Robert Mean, UNLOCKING VALUE IN COPPER ARSENIC SULPHIDE RESOURCES WITH THECOPPER−ARSENIC CESL TECHNOLOGY

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、上記従来の乾式法によれば、銅と砒素とを分離するには650℃以上の温度で焙焼する必要がある。また、酸化焙焼法では有毒亜砒酸の形態で揮発し、非酸化焙焼では硫化砒素の形態で揮発するため、これら砒素の回収方法に問題が生じている。

0007

また、上記従来の湿式法によれば、加圧・空気吹き込みにより酸化浸出することで銅の高浸出率が実現されるが、加圧・空気吹き込みが必須であるため、オートクレーブのような耐圧、耐酸性の装置が必要となり、コスト等、処理効率の面で問題がある。

0008

本発明は、上記問題に鑑み、砒素を含有する銅鉱物から、効率良く銅を浸出させ、且つ、容易に砒素を回収する砒素含有銅鉱物の処理方法を提供することを課題とする。

課題を解決するための手段

0009

本発明者が鋭意検討を進めた結果、所定の温度の硫酸によって砒素含有銅鉱物から銅を浸出させることにより、砒素を含有する銅鉱物から、効率良く銅を浸出させ、且つ、容易に砒素を回収することができることを見出した。

0010

以上の知見を基礎として完成された本発明は一側面において、砒素含有銅鉱物から、100〜290℃の硫酸によって銅を浸出させる工程を含む砒素含有銅鉱物の処理方法である。

0011

本発明の砒素含有銅鉱物の処理方法は一実施形態において、前記銅を浸出させる工程を大気圧下で行う。

0012

本発明の砒素含有銅鉱物の処理方法は別の一実施形態において、前記銅を浸出させる工程において、150〜200℃の硫酸によって銅を浸出させる。

0013

本発明の砒素含有銅鉱物の処理方法は更に別の一実施形態において、前記銅を浸出させる工程における銅の浸出率が50%以上である。

0014

本発明の砒素含有銅鉱物の処理方法は更に別の一実施形態において、前記銅を浸出させる工程において、銅の浸出時間が1〜5時間である。

0015

本発明の砒素含有銅鉱物の処理方法は更に別の一実施形態において、前記銅を浸出させる工程において、酸素含有ガスの吹き込みを行わずに銅を浸出させる。

0016

本発明の砒素含有銅鉱物の処理方法は更に別の一実施形態において、前記銅を浸出させる工程における硫酸溶液パルプ濃度が40%以下である。

0017

本発明の砒素含有銅鉱物の処理方法は更に別の一実施形態において、前記銅を浸出させる工程で得られた浸出液を希釈し、中和した後、酸化しながら加温することによりスコロダイトを合成する工程をさらに含む。

0018

本発明の砒素含有銅鉱物の処理方法は更に別の一実施形態において、前記スコロダイトを合成する工程で得られたスコロダイトを除去した後に残った液から溶媒抽出により銅を回収する工程をさらに含む。

0019

本発明の砒素含有銅鉱物の処理方法は更に別の一実施形態において、前記溶媒抽出により銅を回収する工程で銅を溶媒抽出した後の抽出後液に、不純物除去処理を行った後、得られた液を、前記銅を浸出させる工程で得られた浸出液を希釈する際の希釈液として用いる工程をさらに含む。

発明の効果

0020

本発明によれば、砒素を含有する銅鉱物から、効率良く銅を浸出させ、且つ、容易に砒素を回収する砒素含有銅鉱物の処理方法を提供することができる。

図面の簡単な説明

0021

本発明の砒素含有銅鉱物の処理方法の一実施形態を示すフローチャートである
実施例に係る銅及び砒素の浸出温度−浸出率のグラフである。
実施例に係る銅及び砒素の浸出時間−浸出率のグラフである。

0022

本発明の砒素含有銅鉱物の処理方法について、図を用いて詳細に説明する。図1は、本発明の砒素含有銅鉱物の処理方法の一実施形態を示すフローチャートである。

0023

本発明において処理対象とする砒素含有銅鉱物は、硫砒銅鉱(Cu3AsS4)、砒四面銅鉱(Cu12As4S13)、さらに、黄銅鉱(CuFeS2)に硫砒鉄鉱(FeAsS)や硫化砒素が混在した鉱物等の、砒素成分を含有する銅鉱物である。

0024

本発明の砒素含有銅鉱物の処理方法の一実施形態においては、砒素含有銅鉱物から、100〜290℃の硫酸によって銅を浸出させる。このとき、下記式で示す反応が生じ、硫酸の酸化力によって例えば硫砒銅鉱を硫酸銅と亜砒酸とに酸化・分解することができる。
2Cu3AsS4+9H2SO4→6CuSO4+As2O3+9H2O+11S

0025

硫酸の温度が100℃未満であると、上記反応が生じ難くなる。また、硫酸の温度が290℃を超えると硫酸の分解温度となるため銅の浸出を行うことが困難となる。また、硫酸の蒸気圧を考慮する継続的に浸出液を維持しながら行うためには200℃以下が好ましい。一方、砒素含有銅鉱物から効率的に銅を浸出させる観点から浸出温度は150℃以上が好ましく、180℃以上がより好ましい。

0026

このように、本発明の砒素含有銅鉱物の処理方法によれば、従来の乾式法に比べて低温での処理が可能となり、砒素を揮発させることなく浸出液に溶解させて容易に回収することができる。また、従来の湿式法では、上述のように加圧・空気吹き込みが必須であるため、オートクレーブのような耐圧、耐酸性の装置が必要であったが、本発明によれば、加圧・空気吹き込み(または、酸素含有ガスの吹き込み)は不要であり、大気圧下でも良好に砒素含有銅鉱物の処理が可能となる。そのため、本願発明によれば、砒素を含有する銅鉱物から、効率良く銅と砒素とを分離して回収することができる。

0027

本発明において用いる硫酸は、濃度が95%以上の濃硫酸であることが好ましく、濃度が98%以上の濃硫酸であることがより好ましい。すなわち、本発明において用いる硫酸は、温度:100〜290℃で、濃度:95%以上の熱濃硫酸であることが好ましい。このような熱濃硫酸を用いることで、より良好に上記式で示される反応が進み、硫砒銅鉱を、より良好に硫酸銅と亜砒酸とに酸化・分解することができる。

0028

このようにして砒素含有銅鉱物から銅が浸出されるが、このとき、本発明の砒素含有銅鉱物の処理方法によれば、銅を50%以上の浸出率で浸出することができる。また、本発明の砒素含有銅鉱物の処理方法によれば、さらに、銅を60%以上、70%以上、80%以上、または、90%以上の浸出率で浸出することができる。

0029

銅を浸出させる工程において、銅の浸出時間は1〜10時間とすることができ、1〜6時間としてもよく、さらに1〜5時間としてもよい。

0030

銅を浸出させる工程における硫酸溶液のパルプ濃度が40%以下であるのが好ましい。硫酸溶液のパルプ濃度が40%以下であると、より銅の浸出率が向上する。また、硫酸溶液のパルプ濃度が40%を超えると、反応で硫酸が消費されることもあり、硫酸が枯渇して浸出ではなく焙焼処理の形態となってしまうおそれがある。「パルプ濃度」は、以下の式で算出される:
パルプ濃度=精鉱質量(g)÷(精鉱質量+濃硫酸質量(g))×100(%)
なお、上記「濃硫酸質量」は、濃硫酸液量(mL)×濃硫酸比重(g/cm3)で算出される。

0031

浸出処理中に発生したガスは、図1に示すように、排ガス処理を経てSO2とされ、硫酸プラントから、再度銅の浸出のための硫酸原料として用いてもよい。

0032

本発明の砒素含有銅鉱物の処理方法の一実施形態においては、銅を浸出させる工程で得られた浸出液を水等で希釈し、Ca(OH)2またはNaOHを用いたpH調整(例えばpH=1.5)によって中和した後、酸化しながら加温することにより、砒素を含有するスコロダイトを合成する。これにより、浸出液からの脱Fe、As処理を行うことができる。

0033

次に、スコロダイトを合成する工程で得られたスコロダイトを固液分離により除去した後に残った液(浸出液)に溶媒抽出を行うことで銅を回収することができる。このとき、例えば電解採取を行うことで銅(電気銅)を回収することができる。一方、残渣には、スコロダイトの他、例えば、脈石石膏等が含まれている。

0034

次に、溶媒抽出により銅を回収する工程で銅を溶媒抽出した後の抽出後液(希硫酸)に、不純物除去処理(排水処理等)を行った後、得られた液を、銅を浸出させる工程で得られた浸出液を希釈する際の希釈液として用いてもよい。これにより、砒素含有銅鉱物の処理コストが良好となる。

0035

以下に、本発明について、実施例を用いて詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されることはない。

0036

試験例1)
砒素を含有する銅鉱物を含む銅精鉱250gを500mlの硫酸(濃度98%)に溶解させて3時間の浸出処理を行った。銅精鉱の化学分析値は、Cu品位が21%、Asが7%であった。また、銅精鉱中の銅の形態を鉱物解析ステム(MLA:FEI社製MLA650F)で解析したところ、85mass%以上が硫砒銅鉱の形態であった。当該硫酸溶液のパルプ濃度は20%であった。浸出温度は120℃、150℃、180℃の3種類とした。また、当該浸出処理は、大気圧下で、酸素含有ガスの吹き込みを行わずに行った。得られた銅の浸出液から銅、砒素を回収し、それらの浸出率を測定した。試験結果を表1及び図2に示す。

0037

0038

(試験例2)
試験例1と同様の砒素を含有する銅精鉱25gを、200℃にて、空気中で酸化焙焼したところ、銅の水への浸出率は4〜6%であった。また、400℃にて、空気中で酸化焙焼したところ、銅の水への浸出率は22%であった。また、試験例1と同様の砒素を含有する銅精鉱25gを非酸化焙焼したところ、550℃以上でなければ砒素の揮発反応が進行しなかった。
試験例1及び2からわかるように、本発明によれば、乾式法に比べて低温での銅の浸出処理が可能となる。

0039

(試験例3)
砒素を含有する銅鉱物を含む銅精鉱250gを500mlの硫酸(濃度98%)に溶解させて1時間、3時間の浸出処理を行った。銅精鉱の化学分析値は、Cu品位が20%、Asが7.2%であった。また、銅精鉱中の銅の形態を鉱物解析システム(MLA:FEI社製MLA650F)で解析したところ、85mass%以上が硫砒銅鉱の形態であった。当該硫酸溶液のパルプ濃度は20%であった。浸出温度は180℃とした。また、当該浸出処理は、大気圧下で、酸素含有ガスの吹き込みを行わずに行った。得られた銅の浸出液から銅、砒素を回収し、それらの浸出率を測定した。試験結果を表2及び図3に示す。

0040

0041

表2及び図3に示すように、銅と砒素との挙動が同様である。浸出前の銅精鉱中の銅及び砒素は、ほぼ硫砒銅鉱の形態で存在しており、銅と砒素の浸出挙動に差が無いことから、砒素が浸出中にガス化せず、浸出液に溶解して回収されることがわかる。

実施例

0042

(試験例4)
試験例1で得られた銅の浸出液をCa(OH)2によってpH1.5に制御し、コグニスジャパン株式会社製の20vol%−LIX984Nによる溶媒抽出を行ったところ、銅が抽出されたことを確認した。

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