特許 6331885 金属品位の計算方法、計算装置、およびプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6331885

(24)【登録日】2018年5月11日

(45)【発行日】2018年5月30日

(54)【発明の名称】金属品位の計算方法、計算装置、およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   C22B 23/00 20060101AFI20180521BHJP

   C22B 3/04 20060101ALI20180521BHJP

   G01N 33/20 20060101ALI20180521BHJP

【ＦＩ】

   C22B23/00 102

   C22B3/04

   G01N33/20 H

【請求項の数】3

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2014-174522(P2014-174522)

(22)【出願日】2014年8月28日

(65)【公開番号】特開2016-50319(P2016-50319A)

(43)【公開日】2016年4月11日

【審査請求日】2016年12月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000183303

【氏名又は名称】住友金属鉱山株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】石川 治男

(72)【発明者】

【氏名】槙 孝一郎

【審査官】 米田 健志

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０６７８４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２２Ｂ １／００〜６１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくともニッケルまたはコバルトを含む金属硫化物と、塩素とを反応させた場合の残渣に含まれるニッケルまたはコバルトの品位を計算装置に計算させる計算方法であって、
前記計算装置に、
前記金属硫化物と、前記塩素とを反応させる反応槽を物理的に分割せず、計算を行う所定の領域である分割領域に分割する分割手順と、
反応定数及び拡散定数を用いない流体の計算により、浸出が反応槽で均一な状態である理想状態の前記ニッケルまたは前記コバルトの浸出量と、前記理想状態の浸出量に対する偏差との予測に基づいて前記残渣に含まれるニッケルまたはコバルトの品位の計算を実行させ、
前記偏差を、
前記塩素の前記反応槽内の濃度の平均値である平均濃度と、前記塩素の前記分割領域の平均濃度である領域濃度とに基づいて計算される濃度差、前記金属硫化物の前記分割領域の平均濃度である金属硫化物濃度、および前記金属硫化物が前記反応槽に滞留する滞留時間に基づいて計算して予測させる
金属品位の計算方法。

【請求項2】

少なくともニッケルまたはコバルトを含む金属硫化物と、塩素とを反応させた場合の残渣に含まれるニッケルまたはコバルトの品位を計算する計算装置であって、
前記金属硫化物と、前記塩素とを反応させる反応槽を物理的に分割せず、計算を行う所定の領域である分割領域に分割し、
反応定数及び拡散定数を用いない流体の計算により、浸出が反応槽で均一な状態である理想状態の前記ニッケルまたは前記コバルトの浸出量と、前記理想状態の浸出量に対する偏差との予測に基づいて前記残渣に含まれるニッケルまたはコバルトの品位を計算し、
前記偏差を、
前記塩素の前記反応槽内の濃度の平均値である平均濃度と、前記塩素の前記分割領域の平均濃度である領域濃度とに基づいて計算される濃度差、前記金属硫化物の前記分割領域の平均濃度である金属硫化物濃度、および前記金属硫化物が前記反応槽に滞留する滞留時間に基づいて計算して予測する
金属品位の計算装置。

【請求項3】

少なくともニッケルまたはコバルトを含む金属硫化物と、塩素とを反応させた場合の残渣に含まれるニッケルまたはコバルトの品位を計算装置に計算させるためのプログラムであって、
前記計算装置に、
前記金属硫化物と、前記塩素とを反応させる反応槽を物理的に分割せず、計算を行う所定の領域である分割領域に分割させ、
反応定数及び拡散定数を用いない流体の計算により、浸出が反応槽で均一な状態である理想状態の前記ニッケルまたは前記コバルトの浸出量と、前記理想状態の浸出量に対する偏差との予測に基づいて前記残渣に含まれるニッケルまたはコバルトの品位の計算をさせ、
前記偏差を、
前記塩素の前記反応槽内の濃度の平均値である平均濃度と、前記塩素の前記分割領域の平均濃度である領域濃度とに基づいて計算される濃度差、前記金属硫化物の前記分割領域の平均濃度である金属硫化物濃度、および前記金属硫化物が前記反応槽に滞留する滞留時間に基づいて計算して予測させるのを
実行させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、金属品位の計算方法、計算装置、およびプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ニッケル（Ｎｉ）やコバルト（Ｃｏ）などを含む粒状物質をスラリー（ｓｌｕｒｒｙ）とし、スラリーに塩素を吹き込んで有価金属を分離させる方法が知られている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平２−１９７５３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来の方法では、残渣に含まれているニッケルやコバルトなどの金属品位を計算しなかったため、残渣に含まれているニッケルやコバルトなどの金属品位を推定することが難しい場合があった。

【0005】

本発明の１つの側面は、残渣に含まれているニッケルやコバルトなどの金属品位を推定しやすくすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

一態様における、少なくともニッケルまたはコバルトを含む金属硫化物と、塩素とを反応させた場合の残渣に含まれるニッケルまたはコバルトの品位を計算装置に計算させる計算方法であって、前記計算装置に、前記金属硫化物と、前記塩素とを反応させる反応槽を物理的に分割せず、計算を行う所定の領域である分割領域に分割し、反応定数及び拡散定数を用いない流体の計算により、浸出が反応槽で均一な状態である理想状態の前記ニッケルまたは前記コバルトの浸出量と、前記理想状態の浸出量に対する偏差との予測に基づいて前記残渣に含まれるニッケルまたはコバルトの品位の計算を実行させ、前記偏差を、前記塩素の前記反応槽内の濃度の平均値である平均濃度と、前記塩素の前記分割領域の平均濃度である領域濃度とに基づいて計算される濃度差、前記金属硫化物の前記分割領域の平均濃度である金属硫化物濃度、および前記金属硫化物が前記反応槽に滞留する滞留時間に基づいて計算して予測させることを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

残渣に含まれているニッケルまたはコバルトなどの金属品位を推定しやすくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施形態に係る計算装置のハードウェア構成の一例を説明するブロック図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る計算装置による全体処理の一例を説明するフローチャートである。

【図3】本発明の一実施形態に係る反応槽の一例を説明するモデル図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る計算結果の一例を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施の形態について説明する。

【0010】

＜計算装置のハードウェア構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る計算装置のハードウェア構成の一例を説明するブロック図である。

【0011】

計算装置は、例えば計算装置１である。以下、計算装置が計算装置１である場合を例に説明する。計算装置１は、例えばＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）などである。計算装置１は、タブレット、またはサーバなどの情報処理装置でもよい。

【0012】

計算装置１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１Ｈ１と、記憶装置１Ｈ２と、入力装置１Ｈ３と、出力装置１Ｈ４とを有する。

【0013】

ＣＰＵ１Ｈ１は、計算装置１の有する装置の制御と、各種処理を実現するための演算とを行う。

【0014】

計算装置１の有する各装置は、バス（Ｂｕｓ）１Ｈ５によって相互に接続している。

【0015】

記憶装置１Ｈ２は、主記憶装置、および補助記憶装置等である。主記憶装置は、例えばメモリなどである。補助記憶装置は、例えばハードディスクである。記憶装置１Ｈ２は、計算装置１が用いる中間データを含むデータ、およびプログラムなどを記憶する。

【0016】

入力装置１Ｈ３は、ユーザの操作によって、計算に必要なパラメータ、および命令を計算装置１に入力するための装置である。入力装置１Ｈ３は、例えばキーボード、およびマウスなどである。

【0017】

出力装置１Ｈ４は、計算装置１による各種処理結果、および計算結果をユーザに出力するための装置である。出力装置１Ｈ４は、例えばディスプレイなどである。

【0018】

なお、計算装置１のハードウェア構成は、図１の構成に限られない。例えば計算装置１は、ＣＰＵ１Ｈ１、および記憶装置１Ｈ２以外に演算装置、および記憶装置を有し、演算、および記憶を並列、分散、または冗長して行う装置でもよい。また、計算装置１には、並列、分散、または冗長して演算、および記憶を行う装置が計算装置１の外部に接続されている構成でもよい。

【0019】

＜全体処理＞
計算装置１は、少なくともニッケルまたはコバルトを含む金属硫化物（以下、硫化物という。）ＭＳ（Ｍは、ニッケルまたはコバルトなどの金属である。）と、塩素Ｃｌとを反応させた場合の残渣に含まれるニッケルまたはコバルトの品位を計算するための処理を行う。

【0020】

以後の説明は、残渣中に含まれるニッケル品位の（以下、残渣中のニッケル品位という。）の計算方法を例に説明する。

【0021】

計算装置１は、残渣中のニッケル品位（ＮｉＲｅｓ）を計算するための処理を行う。なお、実施形態は、ニッケルＮｉに限られない。計算装置１は、例えば硫化物ＭＳに含まれるコバルトを計算してもよい。

【0022】

硫化物ＭＳと、塩素Ｃｌと、の反応は、下記（１）式の総括反応式により進行する。

【0023】

ＭＳ＋Ｃｌ_２ →Ｍ^２＋＋２Ｃｌ⁻＋Ｓ （式１）
ここで、上述の（１）式のＭは、元素状のニッケルを示し、Ｓは、元素状の硫黄を示す。

【0024】

硫化物ＭＳと、塩素Ｃｌとの反応は、例えば硫化物ＭＳを含むスラリーに塩素ガスを吹き込んで金属を酸化浸出させる塩素浸出法である。スラリーは、硫化物ＭＳを液体で分散させた物質である。分散に用いる液体は、例えば塩化ニッケル水溶液といった塩化物水溶液である。

【0025】

計算装置１は、上述の（１）式で示す浸出反応の残渣に含まれるニッケルの品位を計算するための処理を行う。

【0026】

図２は、本発明の一実施形態に係る計算装置による全体処理の一例を説明するフローチャートである。

【0027】

ステップＳ０２０１では、計算装置１は、反応槽を分割領域に分割する分割処理を行う。

【0028】

図３は、本発明の一実施形態に係る反応槽の一例を説明するモデル図である。

【0029】

反応槽は、例えば反応槽２である。以下、反応槽２を例に説明する。

【0030】

分割処理は、例えば図示するように反応槽２を高さ方向に２０の分割領域に分割する処理である。なお、分割数、および分割方向は、図３の場合に限られない。例えば分割方向は、径方向であってもよい。

【0031】

分割処理を行うことによって、計算装置１は、反応槽２を分割しない１槽の場合に対して計算量を少なくすることができる。

【0032】

ステップＳ０２０２では、計算装置１は、理想状態のニッケルの浸出量を計算する処理を行う。

【0033】

ニッケルＮｉの浸出反応速度ｖは、例えば下記（２）式で示される。

【0034】

【数1】

ここで、［Ｎｉ］は、ニッケルＮｉイオン濃度を示す。［Ｃｌ］は、塩素Ｃｌイオン濃度を示す。［ＭＳ］は、硫化物ＭＳイオン濃度を示す。上述の（２）式より、槽全体での滞留時間ｔのうち、微小時間ΔｔでのニッケルＮｉの浸出量Δ［Ｎｉ］は、下記（３）式で示される。［Ｃｌ］、［ＭＳ］、および滞留時間ｔは、例えば流体解析などで算出する。

【0035】

【数2】

上述の（３）式より、反応槽２でのニッケルＮｉの平均浸出量Δ［Ｎｉ］_ａｖｅは、下記（４）式で示される。

【0036】

【数3】

ここで、上述の（４）式での＜＞は、反応槽２の分割領域での平均を示す。以下、同様に記載する。

【0037】

上述の（４）式でのｋは、ニッケルＮｉ品位の実績データとのフィッティングで計算される定数である。フィッティングの詳細は、後述する。Δｔ／ｔは、槽全体での滞留時間ｔで規格化した滞留時間である。

【0038】

（４）式で示されるニッケルＮｉの平均浸出量Δ［Ｎｉ］_ａｖｅを理想状態のニッケルＮｉの浸出量Δ［Ｎｉ］_０と、理想状態に対する偏差とに分けて示す場合、下記（５）式のように示せる。

【0039】

【数4】

ここで、［Ｃｌ］_０は、反応槽２での、塩素Ｃｌイオン濃度の平均値である平均濃度を示す。理想状態のニッケルＮｉの浸出量は、例えば（５）の第一項で計算される量である。理想状態に対する偏差は、例えば（５）の第二項で計算される量である。理想状態は、例えば滞留時間ｔが無限大の場合などである。

【0040】

ステップＳ０２０２では、計算装置１は、例えば（５）の第一項に基づいて理想状態のニッケルＮｉの浸出量を計算する処理を行う。

【0041】

ステップＳ０２０３では、計算装置１は、理想状態に対する偏差を計算する処理を行う。理想状態に対する偏差は、例えば（５）の第二項に基づいて偏差を計算する処理を行う。

【0042】

ステップＳ０２０４では、計算装置１は、全ニッケル量から理想状態のニッケルの浸出量と、理想状態に対する偏差とを減算する処理を行う。

【0043】

残渣に含まれるニッケルＮｉの品位Ｒは、下記（６）で示せる。

【0044】

【数5】

ここで、Ａは、全ニッケルＮｉ量を示す。

【0045】

上述の（６）式は、全ニッケル量Ａから浸出量を減算する計算を示す式である。すなわち、（６）式は、第一項で理想状態での残渣に含まれるニッケル量を示し、第二項で残渣のずれに対応させた計算を行う式である。

【0046】

残渣に含まれるニッケルＮｉの品位Ｒは、例えば下記（７）で計算される均一度に基づいて計算する方法がある。

【0047】

【数6】

均一度は、上述の（７）式で示すように、塩素Ｃｌの平均濃度に対して塩素Ｃｌの濃度が±０．５パーセントとなる領域の体積について、槽全体の領域である槽体積に対する割合を計算した度合いである。

【0048】

（６）式で計算される残渣に含まれるニッケル量は、（７）式の均一度で計算されたニッケル量より精度良く計算することができる。

【0049】

図４は、本発明の一実施形態に係る計算結果の一例を説明する図である。

【0050】

比較図３は、（６）式の計算によって計算した「計算」と、実際の実験結果である「実績」とを比較するための図である。

【0051】

比較図３では、「計算」、および「実績」は、「条件１」乃至「条件５」の場合について比較される。

【0052】

「条件１」は、反応槽２について改造を行う前の条件である。

【0053】

「条件２」は、反応槽２について攪拌翼の形状を変更した条件である。

【0054】

「条件３」は、反応槽２について攪拌翼の設置位置を変更した条件である。

【0055】

「条件４」は、反応槽２について邪魔板を設置した条件である。

【0056】

「条件５」は、硫化物ＭＳの流量を変更した条件である。

【0057】

フィッティング、すなわち上述の（２）式などのｋは、例えば「条件１」の「計算」、および「実績」から計算される。

【0058】

比較図３の「条件２」乃至「条件５」で示すように、（６）式の計算によって計算した「計算」は、実際の実験結果である「実績」に対して精度良く計算されている。比較図３で示すように（６）式の計算によって計算した「計算」は、残渣中ニッケルＮｉ品位が１０パーセント以下の場合、精度良く計算できる。つまり、（６）式の計算によって計算した「計算」は、特に残渣中ニッケルＮｉ品位が９パーセント以下の場合、より精度よく計算できる。

【0059】

したがって、（６）式の計算によって、計算装置１は、残渣に含まれているニッケルなどの品位を推定しやすくすることができる。また、残渣に含まれているニッケルなどの品位を推定することによって、残渣に含まれているニッケルなどの品位を低減することのできる設備設計をしやすくすることができる。

【0060】

上記の説明は、ニッケルの品位についてのものであるが、ニッケルをコバルトに置き換えることにより、コバルトの品位も同様に計算することができる。

【0061】

以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

【符号の説明】

【0062】

１ 計算装置
１Ｈ１ ＣＰＵ
１Ｈ２ 記憶装置
１Ｈ３ 入力装置
１Ｈ４ 出力装置
１Ｈ５ バス
２ 反応槽
３ 比較図

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】