JPS6044255B2 - ニツケル成分の回収方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はニッケル成分を含有する水溶液からニッケル成
分を効率的、かつ高濃度で回収する方法に関するもので
ある。

ニッケル成分を含有する水溶液は、たとえばニッケルの
湿式精練工程、特に溶媒抽出工程、浄液工程および湿式
あるいは半湿式脱硫工程、さらには金属の表面処理工程
、特にアルミニウムの電解着色工程などから発生し、通
常これらの水溶液はカルシウム成分、マグネシウム成分
、その他の重金属成分アルカリ金属成分等を共存してい
ることが多い。

従来、ニッケル成分を含有する水溶液からニッケル成分
を除去する方法としては、凝集沈殿法およびニッケル成
分をイオン化したのちキレート樹脂で処理する方法があ
つたが、前者の方法は硫安等が共存するとニッケル成分
は複雑なニツケルーアンミン錯体を形成するため完全な
処理ができなかつた。

そのため一部では硫化法により硫化ニッケルを形成させ
て沈殿分離する方法もとられているが、かかる方法は回
収した硫化ニッケルを再利゜用することが技術面および
コスト面で困難であるばかりか、硫化水素を用いるため
作業性（悪臭）が悪いことは避けられない。一方、キレ
ート樹脂を利用する方法は設備面、作業性にいてすぐれ
ており、特にニッケル成分を完全に除去、回収し得る点
では従来の他の方法と比べものにならないものである。

本発明者らは、キレート樹脂を用いたニッケル成分の回
収方法について種々研究し、すでに効果的な回収方法を
特許出願したが、さらに研究を続けた結果、ニッケル成
分を特定のニツケルーアンミン錯体としてキレート樹脂
処理すればキレート樹脂とニッケルとの吸着速度が著し
く改良され、その結果、実質的な吸着容量が著しく向上
することを見いた七本発明を完成した。

すなわち、本発明はニッケル成分を含有する水溶液をキ
レート樹脂で処理してニッケル成分を回収するに際し、
該水溶液をアンモニア含有アルカリ剤て処理してアルカ
リ性水溶液とし、しかる後キレート配位子にチッ素を有
するキレート樹脂で処理してニッケル成分を吸着せしめ
、さらに鉱酸水溶液で溶離処理して高濃度のニッケル塩
水溶液として回収することを特徴とするニッケル成分の
回収方法である。

本発明の方法においてはニッケル成分を含有する水溶液
をアンモニア含有アルカリ剤で処理してアルカリ性水溶
液とし、このアルカリ性水溶液をキレート樹脂で処理す
る。

この前処理は含有ニッケル成分をニツケルーアンミン錯
イオンとするものであるが、通常かかる処理ではＮｉ（
ＮＨ３）Ｎ２＋（ただしｎ＝１〜６）の錯イオンの混合
体が形成され、それぞれのニツケルーアンミン錯イオン
の量はＰＨによつて変化する。すなわち、ＰＨ７以下の
酸性側ではｎ＝１，２のニツケルーアンミン錯イオンが
多く、ＰＨ７以上のアルカリ側ではｎ＝３〜６のニツケ
ルーアンミン錯イオンが多くなり、特にＰＨ７．５以上
ではほとんどｎ＝２以下のものは含有されなくなる。本
発明の方法は含有ニッケル成分をニツケルーアンミン錯
イオン、特にｎ＝３以上のニツケルートリアンミン錯イ
オン以上の錯イオンとしてこれをキレート配位子にチッ
素を有するキレート樹脂で選択的に吸着処理するもので
あるが、このようｌにｎ＝３以上のニツケルーアンミン
錯イオンが特にキレート樹脂に吸着されやすい理由は明
らかでない。

しかし、たとえばキレート基にイミノジ酢酸基を有する
ユニセレツク泳−３０（ユニチカ製）でｎ＝３以上のニ
ツケルーアンミン錯イオンが特に交換吸着しやすい理由
としては、錯イオンが次式に示す形で吸着され、ニッケ
ルが６座配位子を示すためＮＨ３配位子が３つ結合して
、残りのＮＨ３は，アンモニウムイオンとなつてこれが
バッファー効果を示し交換吸着速度を向上するものと考
えられる。

このようにしてニッケル成分を吸着したキレート樹脂は
硫酸，塩酸等の鉱酸水溶液で溶離処理す！ると、ニッケ
ル成分は容易にキレート樹脂から脱離し硫酸ニッケル，
塩化ニッケル等のニッケル塩水溶液として回収できる。

この回収に際し特にアンモニア分の混入を避けたい場合
は、薄い酸で処理して最初にアンモニアを溶離した後、
通常の鉱３酸水溶液で処理すればよい。本発明に用いら
れるキレート配位子にチッ素を有するキレート樹脂とし
ては、例えばポリスチレン、フエノールホルマリン樹脂
、ポリアクリル樹脂などの母体樹脂にモノアミン、ジア
ミン、ポリ４アミンの化合物の官能基、イミノジ酢酸、
またその誘導体、グリシンなどのアミノ酸、またはその
誘導体等の官能基を有するものがあげられる。

アンモニア含有アルカリ剤による処理とはアンモニア水
、アンモニアガス等の添加をいい、実質的にには含有ニ
ッケル成分をニツケルートリアンミン錯イオン以上（ｎ
＝３〜６）の錯イオンとすること（ＰＨ７以上）をいう
。特にアンモニア含有アルカリ剤による処理は水溶液の
ＰＨを７．５〜１１とするものが望ましい。本発明の方
法においてニッケル成分をキレート樹脂に交換吸着させ
る際の通液温度条件は常温でもよいが、ニッケル成分の
溶解度を保つため４０〜６０℃程度まで、昇温させる方
が望ましい場合もある。

ニッケル成分の交換吸着方式は通常円筒状のカラム（内
面をゴムライニングしたものなどの例が多い）にキレー
ト樹脂を充填し、このカラムの上方から前処理したニッ
ケル含有水溶液を通水し交換吸着させる。

このときの通水流速は空間速度（ＳＶ）で１〜２０〔１
／ＨＯ程度が実用上好ましい。この通水速度はニッケル
成分の濃度にも依存し、ニッケル濃度が数１００ｍｇ／
ｅ以下の場合はＳ■＝５〜２０〔１／Ｈｒ〕，数１００
ｍ９／′以上１０ｇ／ｆ位まではＳＶｌ〜８〔１／ＨＯ
程度が好ましい。

この範囲をこえると吸着効率が実質的に悪くなり、また
おそすぎると装置のイニシャルコストが高くなり経済上
不利となる。カラムの配列は３塔メリーゴーランド、あ
るいは２塔メリーゴーランド方式が有利である。キレー
ト樹脂に吸着したニッケル成分の溶離・回収は、一般的
な鉱酸溶離法でよい。鉱酸としては、通常の２〜？の硫
酸、塩酸水溶液を用い、これをカラム上方から流速ＳＶ
＝０．５〜２〔１／Ｈｒ〕程度の速度で通液する。この
処理に際し酸のみを通液すると溶離液中のフリーの酸が
過剰になり、溶離液の品質を悪くするので、通常吸着し
ているニッケル量と化学当量の１割増し程度の酸量を流
した後は、水を等流速で流し、いわゆる水おしをすれば
よい。このようにして得られる回収液の品質はニッケル
濃度として、４５ｇ／ｅ以上、さらに分別して回収する
工夫をすれば６０〜７０ｇ／ｌ以上の高濃度ニッケル塩
溶液が回収できる。本発明の方法において高濃度ニッケ
ル塩水溶液一が回収できる事実は、キレート樹脂のニッ
ケルに対する交換吸着容量が大きいことを示すものであ
る。さらに本発明の方法で得られる効果は、たとえば１
００ｇ／′程度の濃厚硫安中に５ｇ／ｆのニッケルを含
有せしめそのＰＨを変化させてキレート樹脂層へ通水し
、ニッケル流出濃度が５ｍｇ／ｅとなる貫流点の交換容
量（ＢＴＣ）を測定した結果（温度４０′Ｃ，ＳＶ＝２
〔１／Ｈｒ］）、ＰＨ５〜７の酸性サイドではＢＴＣが
約０．３ｍ０Ｉ／ＥＲｅｓｉｎしかならないのにＰＨ７
以上では急激に上昇し、ＰＨ７．５以上ではＢＴＣが０
．６ｍ０１／ｅ−Ｒｅｓｉｎ以上となることからも明ら
かである。また通常の方法、すなわちニッケル含有水溶
液を酸性水溶液としてキレート樹脂処理する場合におい
ても、ニッケル流出濃度５ｍ９／ｆとなる交流点の交換
容量は同条件であれば約０．２〜０．４ｍ０１／ＥＲｅ
ｓｉ唯度てあるから、本発明の方法がニッケル成分の回
収方法として非常にすぐれたものであることが明らかで
ある。本発明の方法はキレート樹脂のニッケル成分に対
する交換吸着速度を向上せしめることにより交換吸着容
量の利用率を向上せしめるものであるから、実際の処理
に際し樹脂の交換再生処理回数の減少あるいは処理速度
の向上を可能とし処理コストの低下に大きく寄与するの
である。

また本発明の方法で回収したニッケル塩水溶液は高濃度
であるから、回収ニッケル成分の再利用も好都合となる
のである。さらに本発明の方法は硫安等を高濃度で含有
するものであつてもその効果は損なわれないので、ニッ
ケルの湿式精練工程に利用されるニッケル成分を含有す
る硫安水溶液を本発明の方法に適用すると、ニッケル成
分を高濃度で回収できると同時に処理水はそのままニッ
ケルの湿式精練工程に循環して再利用に供することがで
きる。

次に実施例により本発明をさらに詳細に説明する。

実施例１ 第１図は本発明の方法を実施する吸着実験装置の１例で
ある。

第１図において内径１．２ｃｍ１長さ１５０（７ｆｔの
ガラスカラム１にはキレート樹脂２を所定量充填し、ガ
ラスカラム１は温水ジャケット３でおおい、このジャケ
ット３は恒温水槽４からの温水により所定温度に制御す
る。

温度計５は操作時の温度をチェックする。このガラスカ
ラム１はモデル原水槽６、硫酸槽７、イオン水槽８の３
つの槽から所定の液体が送液できるように定量ポンプ９
を介して、これら３つの槽６，７，８と連結している。

さらにキレート樹脂層に通液され処理された液はフラク
シヨンコレクター１０に分別して受け、これを一定時間
ごとにサンプリングし、分析する。

一方モデル原水として硫安１００ｙ／ｆにニッケル塩と
して硫酸ニッケルを溶かし、ニッケル換算で５ｇ／′と
なるように調製し、アンモニア水で原水のＰＨを８．５
±０．１に調整した。

ジャケット温度を４０℃にし、イミノジ酢酸基を・有す
るキレート樹脂ユニセレツクＵＲ−３０（ユニチカ社製
）を高さ８０ｃｍ（樹脂量９０ｍ１）まで充填し、原水
槽６よりポンプ９でモデル原水をＳ■＝２〔１／Ｈｒ〕
の流速でガラスカラム１に通水した。

モデル原水の通水量がキレート樹脂の８倍量）（ゾーン
Ａに対応）付近からニッケル成分が漏れだしたが、さら
に通液を続け１皓量でモデル原水の通水を停止（ゾーン
ｃに対応）した。次にイオン水槽８からイオン水をキレ
ート樹脂の２倍量通水し（ゾーンＤに対応）水洗を行な
つた。さらに？−Ｈ２ＳＯ４水溶液槽７の硫酸をＳＶ＝
１の流速で３６ｍＬ（キレート樹脂の０．４倍量）流し
（ゾーンＢに対応）、その後同一速度でイオン水１４４
ｍ１（キレート樹脂の１．酷量）を流していわゆる水お
し操作を行なつた。

この時の通水処理液の分析結果を第２図に示す。

第２図にゾーンＢに相当するフラクシヨン（キレート樹
脂の１２．８倍量から１３．８倍量の１倍量分、すなわ
ち９０ｍ１）を回収液とし、さらにゾーンＡを処理水と
したそれぞれの溶液の品質は、次のとおりであつた。

一方、硫酸ニッケルをニッケル換算で５ｇ／′含有する
水溶液（Ａ溶液）およびこれにさらに硫安１００ｇ／ｅ
を溶解した水溶液（Ｂ溶液・・・アンモニア添加による
ＰＨ調整なし）を同一条件でキレート樹脂層に通水した
ところＡ溶液はただちに、Ｂ溶液は樹脂量の２倍量通水
した時点でニッケル成分が漏れだした。

そこでキレート樹脂を力性ソーダ水溶液で処理してキレ
ート配位子末端をＮａ型にして同様に通液した。しかし
この場合もＡ溶液は樹脂量の３倍量、Ｂ溶液は樹脂量の
２倍量通水した時点でニッケル成分が漏れだし、いずれ
も本発明の方法に比較してはるかに劣るものであつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法を実施する実験装置の１例を示
すものである。 １・・・・・・ガラスカラム、２・・・・・・キレート
樹脂、３・・・・ジャケット、４・・・・・・恒温槽、
５・・・・・温度計、６・・・・・・モデル原水槽、７
・・・・・・硫酸槽、８・・・・・・イオン水槽、９・
・・・・・定量ポンプ、１０・・・・・・フラクシヨン
コレクター。 第２図は第１図の装置を用いて本発明の方法を実施した
際の処理液の分析結果を示すものであり、横軸はキレー
ト樹脂に通液した液体の量を樹脂体積の倍数で示し、た
て軸は処理液中のニッケルイオンの濃度を〔ｇ／ｅ〕示
す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ニッケル成分を含有する水溶液をキレート樹脂で処
   理してニッケル成分を回収するに際し、該水溶液をアン
   モニア含有アルカリ剤で処理してアルカリ性水溶液とし
   、しかる後キレート配位子にチッ素を有するキレート樹
   脂で処理してニッケル成分を吸着せしめ、さらに鉱酸水
   溶液で溶離処理して高濃度ニッケル塩水溶液として回収
   することを特徴とするニッケル成分の回収方法。 ２ アルカリ性水溶液のｐＨが７．５〜１１である特許
   請求の範囲第１項記載の回収方法。 ３ 高濃度ニッケル塩水溶液がニッケル成分として４５
   ｇ／ｌ以上のニッケルを含有するものである特許請求の
   範囲第１項または第２項記載の回収方法。