JPH04311541A - 亜鉛精鉱と亜鉛浸出残渣との同時湿式処理法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、亜鉛の湿式製錬法に関
し、さらに詳しくは、従来の酸化焙焼を含む湿式製錬法
と亜鉛精鉱の直接加圧浸出法とを合理的に組み合わせて
改良を加え、亜鉛精鉱中に含有される金、銀、銅、鉛、
亜鉛などの有価金属を完全回収すると同時に、鉄は鉄原
料として有効に利用し、硫黄は単体硫黄とし、遊離硫酸
は石膏として回収することにより、亜鉛精鉱含有成分を
すべて分離回収する亜鉛精鉱の湿式製錬法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来の亜鉛の湿式製錬法においては、鉄
などを硫化物として含有している亜鉛精鉱を焙焼炉内で
　９００〜１０００℃で酸化焙焼して、酸化亜鉛を主成
分とした亜鉛焼鉱とし、これを亜鉛電解尾液（希硫酸）
により浸出して、硫酸亜鉛溶液とし、電解還元を行って
金属亜鉛として回収している。亜鉛精鉱を酸化焙焼する
工程においては、亜鉛精鉱中に存在している硫黄は硫化
物の形態から亜硫酸ガス（ＳＯ２　）となるために、そ
のまま大気中に放出はできず、一般にはこれを原料とし
て濃硫酸を製造している。

【０００３】亜鉛焼鉱を希硫酸に浸出する際に不溶性残
渣として残る、いわゆる亜鉛浸出残渣は亜鉄酸亜鉛（亜
鉛フェライト）を主成分とした亜鉛品位１５〜２５％、
鉄品位２０〜３０％の褐色泥で、亜鉛精鉱中に含有され
る金、銀、鉛の殆どすべてと銅の大部分が、浸出されず
にこの中に移行する。

【０００４】亜鉛浸出残渣に含有される亜鉛を回収する
方法としては、乾式法と、湿式法が開発され、現在操業
が行われている。湿式法によれば、亜鉛浸出残渣を電解
尾液（希硫酸）に再溶解して、亜鉄酸亜鉛からできるだ
け多くの亜鉛、鉄を溶液中に浸出させ、溶出した鉄を濾
過性のよい、ジャロサイト、ゲーサイト、ヘマタイトな
どの形態にして、沈殿物とし、濾過して硫酸亜鉛溶液よ
り分離し、亜鉛を回収する。

【０００５】亜鉛精鉱の酸化焙焼を含む処理方法におい
ては、必ず硫酸の製造を行われなければならず、設備投
資金額が非常に大きくなる一方、製品濃硫酸の価格が安
価なために、利益には結びつかず、かつ硫酸の需要の変
動により、亜鉛精鉱の処理量すなわち電気亜鉛の生産量
が支配される結果となる。さらにジャロサイト、ゲーサ
イト状の濾過残渣は、泥状を呈するため、これを廃棄す
るダムが必要となり、ひいては公害の発生源ともなりか
ねない。

【０００６】一方、亜硫酸ガスの発生を伴わない製錬法
の研究が行われ、一部実施されている。この方法におい
ては亜鉛精鉱と、電解尾液（希硫酸）を加圧容器（オー
トクレーブ）に装入し、酸素雰囲気中　１２０〜１５０
　℃、２〜１０ｋｇ／ｃｍ２　に保持して、亜鉛精鉱中
の亜鉛、鉄を電解尾液中に浸出させ、硫黄は単体硫黄と
して回収する。この方法における圧力容器内の主な反応
は下記に示す通りである。この反応においては鉄イオン
の存在が反応速度に大きく寄与する。 　　　　ＺｎＳ＋Ｆｅ２　（ＳＯ４　）３　→ＺｎＳＯ
４　＋２ＦｅＳＯ４　＋Ｓｏ　　　　　２ＦｅＳＯ４　
＋Ｈ２　ＳＯ４　＋１／２　Ｏ２　→Ｆｅ２　（ＳＯ４
　）３　＋Ｈ２　Ｏ

【０００７】しかしこの方法におい
ても未解決の問題が多く、直接浸出工程のみの操業は実
操業に移っているものは皆無で、従来の酸化焙焼法によ
る湿式亜鉛製錬と組み合わせて操業を行っている。現在
行われている操業系統図を図３に示した。該操業上の問
題点を列記すれば次の通りである。

【０００８】（１）　亜鉛精鉱を亜鉛電解尾液（遊離硫
酸　１００〜１５０ｇ／ｌ）により加圧浸出して浸出後
の液中の遊離酸濃度を２０〜３０ｇ／ｌ　程度に低くす
るため、浸出後の残渣はジャロサイトとして存在する鉄
を含有する金、銀、鉛と未反応硫化物ならびに単体硫黄
からなる泥状混合物である。これを浮遊選鉱によりジャ
ロサイトとして存在する鉄を含む金、銀、鉛残渣と未反
応硫化物を含む単体硫黄に分離する。しかし分離後の金
、銀、鉛含有残渣の鉄含有率は２５％程度と高い上に、
鉛品位は１３％程度にしかならず、鉛製錬原料としての
価値がないため、従来の亜鉛焼鉱浸出工程へ戻さなけれ
ばならない。

【０００９】一方焼鉱浸出工程へ戻した場合は、該工程
における浸出後の亜鉛浸出残渣を含有するスラリーの沈
降分離性の低下を来たすと共に、パルプ（沈降泥）の濾
過性を悪化させる要因となる。したがって焼鉱浸出工程
での処理量の増加に伴う設備の増強を強いることになり
好ましくない。

【００１０】（２）　亜鉛精鉱の加圧浸出後の浸出液中
の鉄濃度は上記（１）で述べた理由により、浸出液中の
鉄濃度が４ｇ／ｌ程度と低いため、従来法（ジャロサイ
ト法、ゲーサイト法、ヘマタイト法）による鉄除去には
大容量の設備を必要とするのみならず、処理に要するエ
ネルギー量も多くなる。特に多量のエネルギーを必要と
するヘマタイト法による鉄の除去には向かない。したが
って、浸出液もまた焼鉱浸出工程へ戻す以外に処理法が
ないため、前記（１）　と同様、焼鉱浸出工程の設備の
増強が必要となり、好ましくない。

【００１１】すなわち、図３に示す工程に従って亜鉛精
鉱直接加圧浸出法と焙焼を伴う通常の湿式亜鉛製錬法と
を組み合わせる方法は最良ではなく、直接加圧浸出後の
浸出残渣に移行する鉄を少なくし、むしろ浸出液中に鉄
を集めてその鉄を除去し、脱鉄した硫酸亜鉛溶液を得る
と共に、浸出残渣は新規処理法により処理して、湿式亜
鉛工程に戻さない処理方法の開発が課題となっていた。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は亜鉛精鉱を直
接加圧浸出処理した残渣に含有される金、銀、鉛などの
有価金属の含有量を上げ、鉄品位を下げることにより、
鉛製錬原料としての価値を付与すると共に新規脱鉄法を
開発して、従来の亜鉛精鉱直接加圧浸出法における問題
点を解決することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は亜鉛精鉱の直接
加圧浸出法に従来の亜鉛湿式製錬残渣（赤泥）の湿式処
理法を組み合わせて、亜鉛精鉱中の金、銀、銅、鉛など
の有価金属を完全回収し、含有する鉄は鉄原料とし、硫
黄は単体硫黄に固定して、廃棄物を皆無とする点に特徴
を有し、下記　（ａ）〜（ｆ）　の諸工程からなる：（
ａ）　亜鉛精鉱を酸素加圧下に高温で、亜鉛電解尾液お
よび濃硫酸により浸出した後、固液分離して亜鉛、銅お
よび鉄成分を浸出液中に移行させると共に、金、銀およ
び鉛成分を残渣中に濃縮する第１工程； （ｂ）　第１工程で得られた浸出液によって亜鉛浸出残
渣と亜鉛精鉱を大気中で浸出すると共に、液中の第２鉄
イオンを第１鉄イオンに変えた後固液分離して浸出液と
スピゴットを得て、該スピゴットを第１工程へ繰り返す
第２工程； （ｃ）　第２工程で得られた浸出液に硫化水素を加えて
銅を沈殿させた後固液分離して、脱銅液と銅残渣とを得
る第３工程； （ｄ）　第３工程で得られた脱銅液に炭酸カルシウムを
加えて中和した後、固液分離して、中和液と石膏とを得
る第４工程； （ｅ）　第４工程で得た中和液を加圧酸化して脱鉄処理
した後、固液分離し、脱鉄液と酸化鉄とを得る第５工程
；（ｆ）　第１工程で得られた残渣を浮遊選鉱処理して
、金、銀および鉛の濃縮された残渣と単体硫黄とを得る
第６工程。

【００１４】本発明の構成上の特徴をさらに詳しく述べ
れば次の通りである。

【００１５】（１）　亜鉛精鉱を前工程と後工程の２段
階に分けて浸出処理して高濃度硫酸に完全に溶解するこ
とである。亜鉛精鉱の主要溶解工程である第１工程では
、亜鉛精鉱に、亜鉛浸出残渣の還元浸出工程である第２
工程から発生するスピゴットを混合し、酸素雰囲気中に
て、電解尾液（希硫酸）に濃硫酸を加えた高濃度硫酸に
より加圧浸出して亜鉛および鉄を完全に溶解する。この
場合、浸出液の溶解終了時の遊離硫酸濃度は浸出鉄のジ
ャロサイト生成化を防止するため８０〜１００ｇ／ｌに
設定する。

【００１６】第１工程終了後の残渣を分離し、浮遊選鉱
して単体硫黄を分離する。得られた澱物は鉄品位の低い
、鉛を主成分とする金銀含有残渣であり、鉛製錬の原料
として、これらを分離回収する。

【００１７】（２）　第２工程では第１工程から発生し
た浸出液（遊離硫酸８０〜１００ｇ／ｌ）に従来の湿式
亜鉛製錬の焼鉱浸出残渣（これを、亜鉛浸出残渣という
。）に還元剤として亜鉛精鉱を添加して溶解し、浸出液
中の鉄イオンを３価から２価に還元する。溶解終了後の
浸出液中の遊離硫酸濃度の低下に伴い、硫酸亜鉛、硫酸
第１鉄の濃度は上昇する。浸出液中の第１鉄イオン濃度
を上昇させれば従来の脱鉄法（ゲーサイト法、ジャロサ
イト法、ヘマタイト法）により経済的に浸出液中の鉄が
除去できることになる。また、ヘマタイト法においては
、鉄原料（ヘマタイト）として回収することが可能とな
る。

【００１８】

【作用】次に本発明を図１を参照して詳細に説明すると
ともに、図２に従来の湿式亜鉛製錬工程との組み合わせ
を示す。第１工程は、亜鉛精鉱を酸素加圧下において硫
酸で浸出する公知の方法である。

【００１９】亜鉛精鉱および図２に示す第２工程から発
生するスピゴットに亜鉛電解尾液と濃硫酸を加えパルプ
状として密閉容器（オートクレーブ）内で　１２０〜１
６５　℃、酸素雰囲気中　２〜１５ｋｇ／ｃｍ２の条件
下で１〜２時間反応させ、亜鉛、鉄、銅、カドミウムを
溶液中に浸出する。この場合添加する亜鉛電解尾液およ
び硫酸の量は、浸出原料中に含有する亜鉛、鉄、銅、カ
ドミウムを完全に溶解し得て、なお反応終了時に浸出液
の残留遊離硫酸濃度が８０〜１００ｇ／ｌとなるべく設
定して、浸出液中の鉄イオンのジャロサイト生成化を防
止する。

【００２０】第１工程における浸出終了後のスラリー（
不溶解残渣と浸出液の混合物）は濾過分離し、濾液は第
２工程へ送り、残渣は未反応硫化物を含有する単体硫黄
と金、銀、鉛残渣とを分離するため、第６工程に供給す
る。

【００２１】第２工程では第１工程からの濾液（遊離硫
酸８０〜１００ｇ／ｌ）を用いて、新たに還元剤として
亜鉛精鉱を添加しながら、従来法により発生する亜鉛焼
鉱浸出残渣すなわち亜鉛浸出残渣を大気中で９０℃以上
に保持して３〜５時間浸出する。添加する亜鉛精鉱は、
第１工程からの浸出液中に含有される硫酸第２鉄（３価
の鉄）および上述亜鉛焼鉱浸出残渣から溶出する硫酸第
２鉄（３価の鉄）をほぼ完全に硫酸第１鉄（２価の鉄）
に還元し、かつ第１工程からの浸出液中に含有される銅
、および第２工程において亜鉛浸出残渣から溶出する銅
の沈殿を防止するために、その粒径および添加量が調整
されている。溶液中に浸出された銅の沈殿をなるべく防
止して銅の回収率を上げるためには、第２工程における
亜鉛精鉱の添加量、粒径を調整することが重要である。

【００２２】第２工程において、浸出液は次の第３工程
へ供給され、スピゴットは第１工程へ繰り返される。

【００２３】浮遊選鉱する第６工程では第１工程より発
生する残渣を特に浮選剤を用いずに浮遊選鉱して、金、
銀、鉛を含む残渣を回収し、また未反応硫化物を含有す
る単体硫黄を浮鉱として回収する。

【００２４】脱銅を行う第３工程においては、第２工程
からの浸出液中の銅分を硫化水素により硫化銅として沈
殿させ、これを濾過して浸出液から分離し、硫化銅から
なる銅残渣として回収する。

【００２５】中和を行う第４工程においては、第３工程
で銅を分離した浸出液（脱銅液）を５０〜８０℃に加温
し、炭酸カルシウムを中和剤として添加し、液中の遊離
硫酸を石膏として濾過分離し回収する。石膏の回収は２
段階に行い、第１段階では不純物の少ない良質の石膏と
して回収し、第２段階では鉄以外の不純物の除去を行う
ようにするのが好ましい。石膏を回収した濾液は第５工
程へ移送する。

【００２６】石膏を分離した濾液（中和液）中の硫酸第
１鉄は中和液を密閉容器に装入し、酸素雰囲気中、高圧
の下で　１６０℃以上に保持することにより加水分解し
てヘマタイトを主成分とする高品位酸化鉄として析出さ
せる。これを濾過して分離し鉄原料とし、濾液（脱鉄液
）は不純物を殆ど含有しない硫酸亜鉛溶液であるため、
従来の湿式亜鉛製錬工程の焼鉱浸出工程へ供給される。

【００２７】以上本発明による亜鉛精鉱の浸出工程と、
従来の湿式亜鉛製錬工程とを独自の方式で組み合わせた
方法につき詳細に述べたが、実施例によりさらに具体的
に説明する。

【００２８】

【実施例】（１）　第１工程 亜鉛精鉱５８０ｇと第２工程から発生したスピゴット（
乾量５７６ｇ）に亜鉛電解尾液９．６　リットルと濃硫
酸　２．３リットルを加え、密閉容器（オートクレーブ
）に入れ、温度　１５０℃、酸素加圧１０ｋｇ／ｃｍ２
　の条件で１時間浸出を行った。得られた結果を表１に
示す。

【表１】

【００２９】（２）　第２工程 第１工程からの浸出液１１．５リットルに亜鉛浸出残渣
　１２３０ｇ（乾量）、および平均粒径を　５．９〜６
．２　μｍに調整した亜鉛精鉱４１５ｇを加え、大気中
にて９０℃に保持しながら３時間浸出を行った。得られ
た結果を表２に示す。

【表２】

【００３０】（３）　第６工程 第１工程からの残渣７０６ｇを浮選剤なしに浮遊選鉱を
行った。得られた結果を表３に示す。

【表３】 　　金、銀、鉛残渣は鉛原料として十分回収できる品位
を有し、単体硫黄は精製して硫黄として回収し得るし、
堆載して保管することも可能である。

【００３１】（４）　第３工程 第２工程から発生した浸出液１１．２リットルを７０℃
に保持しながら硫化水素ガスを５６ｍｌ／ｍｉｎずつ２
時間吹き込み、浸出液中の銅を硫化銅として回収した。 その結果を表４に示す。

【表４】 銅残渣（硫化銅）は銅精鉱として十分な品位を有してい
る。

【００３２】（５）　第４工程 第３工程からの脱銅終了液１１．２リットルを６５℃に
保持しつつ、炭酸カルシウム（パルプ濃度５００ｇ／ｌ
）を用い、２段階に分けて、溶液中の遊離硫酸濃度が１
０ｇ／ｌとなるまで中和した。得られた結果を表５に示
す。

【表５】 　　１段目石膏はそのまま市販可能な品位とすることが
できる。２段目石膏回収工程は中和終了液を焼鉱浸出工
程へ繰り返す際に、主系統である湿式亜鉛製錬工程に障
害を来たす不純物を除去するために必要な工程である。

【００３３】（６）　第５工程 第４工程からの中和終了液を密閉容器（オートクレーブ
）に入れ、酸素雰囲気中１８ｋｇ／ｃｍ２　、２００　
℃の条件の下で２時間反応させた。得られた結果を表６
に示す。

【表６】 　　酸化鉄は高品質ヘマタイトであり、鉄原料としての
価値を十分に持っている。

【００３４】

【発明の効果】これまでの亜鉛精鉱の直接加圧浸出法で
は、浸出後の残渣に含有される金、銀、鉛などの有価金
属の回収が難しく、また浸出液から効率よく鉄を除去す
ることが不可能であったが、本発明においては亜鉛精鉱
の直接加圧浸出の残渣に含有される金、銀を高品位鉛中
に含有させ、また銅は硫化銅を主体とする銅残渣として
回収することができ、かつ浸出液中の鉄を効率よく高品
質酸化鉄として分離回収して鉄原料として利用すること
が可能である。

【００３５】このように亜鉛精鉱の直接加圧浸出法を従
来の湿式亜鉛製錬法に組み合わせることにより、亜鉛精
鉱中の含有成分をすべて分離回収して、廃棄物の発生を
皆無とし、公害の発生源をなくした。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の全容を示す工程図である。

【図２】本発明を従来の湿式亜鉛製錬に適用した場合の
工程図である。

【図３】亜鉛精鉱の直接加圧浸出法を従来の湿式亜鉛製
錬に適用し、操業している工程図（比較例）である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　下記の各工程を主要工程として含むこ
   とを特徴とする亜鉛精鉱と亜鉛浸出残渣との同時湿式処
   理法： （ａ）　亜鉛精鉱を酸素加圧下に高温で、亜鉛電解尾液
   および濃硫酸により浸出した後、固液分離して亜鉛、銅
   および鉄成分を浸出液中に移行させると共に、金、銀お
   よび鉛成分を残渣中に濃縮する第１工程； （ｂ）　第１工程で得られた浸出液によって亜鉛浸出残
   渣と亜鉛精鉱を大気中で浸出すると共に、液中の第２鉄
   イオンを第１鉄イオンに変えた後固液分離して浸出液と
   スピゴットを得て、該スピゴットを第１工程へ繰り返す
   第２工程； （ｃ）　第２工程で得られた浸出液に硫化水素を加えて
   銅を沈殿させた後固液分離して、脱銅液と銅残渣とを得
   る第３工程； （ｄ）　第３工程で得られた脱銅液に炭酸カルシウムを
   加えて中和した後、固液分離して、中和液と石膏とを得
   る第４工程； （ｅ）　第４工程で得た中和液を加圧酸化して脱鉄処理
   した後、固液分離し、脱鉄液と酸化鉄とを得る第５工程
   ；（ｆ）　第１工程で得られた残渣を浮遊選鉱処理して
   、金、銀および鉛の濃縮された残渣と単体硫黄とを得る
   第６工程。