特許7284733銅を浸出させるための設備及び方法、並びにこれらを利用した電気銅の製造方法
(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】
(24)【登録日】2023-05-23
(45)【発行日】2023-05-31
(54)【発明の名称】銅を浸出させるための設備及び方法、並びにこれらを利用した電気銅の製造方法
(51)【国際特許分類】
C22B 15/00 20060101AFI20230524BHJP
C22B 3/04 20060101ALI20230524BHJP
【ＦＩ】
C22B15/00 105
C22B3/04
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2020075000
(22)【出願日】2020-04-20
(65)【公開番号】P2021172832
(43)【公開日】2021-11-01
【審査請求日】2022-03-22
(73)【特許権者】
【識別番号】502362758
【氏名又は名称】ＪＸ金属株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000523
【氏名又は名称】アクシス国際弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】三浦 彰
(72)【発明者】
【氏名】ロニー・ウイナルコ
(72)【発明者】
【氏名】ウエニング・リウ
【審査官】田中 則充
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１３－１８９６８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０２０／００４８７３６（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１５－０７８４１４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ２２Ｂ １５／００
Ｃ２２Ｂ ３／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
銅を含む鉱物から銅を浸出させるための設備であって、前記設備は、浸出反応用リアクターと、
酸化還元電位コントローラーと、
を備え、
前記リアクターは、ヨウ素と鉄とを含み、尚且つ、硝酸イオンと亜硝酸イオンとチオカルボニル官能基を有する試薬とを含まない浸出液が供給されるように構成され、
前記リアクターは、浸出反応時に密閉可能に構成され、
前記酸化還元電位コントローラーは、浸出反応時に、浸出液の酸化還元電位を５００ｍＶ（Ａｇ／ＡｇＣｌ基準）以上に維持することが可能となるように構成される、
設備。
【請求項2】
銅を含む鉱物から銅を浸出させるための設備であって、前記設備は、
浸出反応用リアクターと、
酸化還元電位コントローラーと、
を備え、
前記リアクターは、ＰＴＦＥ製の蓋を備え、
前記リアクターは、ヨウ素と鉄とを含む浸出液が供給されるように構成され、
前記リアクターは、浸出反応時に密閉可能に構成され、
前記酸化還元電位コントローラーは、浸出反応時に、浸出液の酸化還元電位を５４０ｍＶ（Ａｇ／ＡｇＣｌ基準）以上、５７０ｍＶ（Ａｇ／ＡｇＣｌ基準）以下に維持することが可能となるように構成される、
設備。
【請求項3】
請求項１又は２の設備であって、前記設備は、ｐＨコントローラーを更に備え、前記ｐＨコントローラーは、浸出液のｐＨを１．０～２．０の範囲に制御することが可能なように構成される、
設備。
【請求項4】
請求項１の設備であって、前記リアクターがＰＴＦＥ製の蓋を備える、設備。
【請求項5】
請求項１～４のいずれか１項に記載の設備を使用して銅を含む鉱物から銅を浸出させるための方法であって、前記方法は、
リアクターに、前記銅を含む鉱物と前記浸出液とを導入する工程と、
浸出反応を進行させる工程とを含み、
浸出反応を進行させる工程は、前記リアクターを密閉状態にして、浸出反応を進行させることを含み、
浸出反応を進行させる工程は、前記浸出液の酸化還元電位を５４０ｍＶ（Ａｇ／ＡｇＣｌ基準）以上、５７０ｍＶ（Ａｇ／ＡｇＣｌ基準）以下に維持することを含む、
方法。
【請求項6】
請求項５の方法であって、浸出反応を進行させる工程は、ｐＨを１．０～２．０の範囲で、浸出反応を進行させることを含む、方法。
【請求項7】
電気銅を製造するための方法であって、請求項５又は６に記載の方法を実施する工程を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、銅を浸出させるための設備及び方法、並びにこれらを利用した電気銅の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
銅鉱石は、酸化銅鉱、二次硫化銅鉱、一次硫化銅鉱などに分類することができる。酸化銅鉱は、酸による作用のもとで浸出しやすい。二次硫化銅鉱については、フェリックリーチング等によって浸出させることができる。その一方で、一次硫化銅鉱については、浸出が困難な銅鉱として知られている。しかし、一次硫化銅鉱は銅鉱石に占める割合が多い。従って、リーチングにより一次硫化銅鉱を浸出させることができれば有益である。特許文献１では、一次硫化銅鉱を浸出により回収するための方法として、ヨウ化物イオンと鉄（ＩＩＩ）イオンとを含有する溶液にて浸出することを開示している。
【0003】
また、特許文献２では、浸出液が、ヨウ素分子、ヨウ化物イオン及び／又はヨウ素酸イオンを含むこと、及び、更に硝酸イオンと亜硝酸イオンとを含むことを開示している。更に、特許文献２では、浸出液中の鉄イオンの形態はほぼ全てが鉄イオン（ＩＩＩ）であることが望ましい旨を開示している。そして、鉄イオンに関連して、特許文献２では、標準水素電極（ＳＨＥ）に対する２５℃での浸出液中の酸化還元電位が７１０ｍＶ超であれば、浸出反応は良好に進行することを開示している。
【0004】
また、浸出液に含まれるヨウ素に関連して、特許文献３では、浸出後液において、ヨウ素の揮発によるロスを抑制するため、酸化還元電位を浸出後液の電位を４５０ｍＶ以下（銀－塩化銀電極基準）に制御することを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０１３－１８９６８７号公報
【文献】特開２０１５－０７８４１４号公報
【文献】特開２０１６－１６９４２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献１では、浸出液にヨウ化物イオンと鉄イオン（ＩＩＩ）とを利用した反応系について開示しているものの、酸化還元電位についての言及はない。特許文献２では、酸化還元電位について言及しているものの、特許文献２が開示しているのは、浸出液に、硝酸イオンと亜硝酸イオンとを添加して、これらを利用した反応系である。したがって、特許文献１に記載されているような、浸出液にヨウ化物イオンと鉄イオン（ＩＩＩ）とを利用した反応系とは異なる。特許文献３では、浸出反応終了後において（即ち浸出後液において）、ヨウ素の揮発によるロスを抑制することを目的としており、浸出反応中のヨウ素の揮発によるロスについては言及していない。
【0007】
以上の事情に鑑み、本発明は、浸出反応中において、ヨウ化物イオンと鉄イオン（ＩＩＩ）とを使用した浸出方法のより優れた条件を提供し、これにより、効率的な銅の浸出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者が鋭意検討したところ、酸化還元電位を所定の値以上にすることで、浸出反応が良好に進行する可能性があることを見出した。しかし、実際には、酸化還元電位を高くすることで、ヨウ素の揮発によるロスが顕著となるため、浸出反応が、予想よりも向上しなかった。そこで、リアクターを密閉することで、ヨウ素の揮発によるロスを抑制させた。これにより、浸出反応が良好に進行することを見出した。
【0009】
本発明は、上記知見に基づいて完成され、一側面において、以下の発明を包含する。
（発明１）
銅を浸出させるための設備であって、前記設備は、
浸出反応用リアクターと、
酸化還元電位コントローラーと、
を備え、
前記リアクターは、ヨウ素と鉄とを含む浸出液が供給されるように構成され、
前記リアクターは、浸出反応時に密閉可能に構成され、
前記酸化還元電位コントローラーは、浸出反応時に、浸出液の酸化還元電位を５００ｍＶ（Ａｇ／ＡｇＣｌ基準）以上に維持することが可能となるように構成される、
設備。
（発明２）
発明１の設備であって、前記設備は、ｐＨコントローラーを更に備え、
前記ｐＨコントローラーは、浸出液のｐＨを１．０～２．０の範囲に制御することが可能なように構成される、
設備。
（発明３）
発明１又は２の設備であって、前記リアクターがＰＴＦＥ製の蓋を備える、設備。
（発明４）
発明１～３のいずれか１つに記載の設備を使用して銅を浸出させるための方法であって、
前記方法は、
リアクターに、銅を含む物質と浸出液とを導入する工程と、
浸出反応を進行させる工程とを含み、
浸出反応を進行させる工程は、前記リアクターを密閉状態にして、浸出反応を進行させることを含み、
浸出反応を進行させる工程は、浸出液の酸化還元電位を５００ｍＶ（Ａｇ／ＡｇＣｌ基準）以上に維持することを含む、
方法。
（発明５）
発明４の方法であって、浸出反応を進行させる工程は、ｐＨを１．０～２．０の範囲で、浸出反応を進行させることを含む、方法。
（発明６）
電気銅を製造するための方法であって、発明４又は５に記載の方法を実施する工程を含む、方法。
（発明１）
銅を浸出させるための設備であって、前記設備は、
浸出反応用リアクターと、
酸化還元電位コントローラーと、
を備え、
前記リアクターは、ヨウ素と鉄とを含む浸出液が供給されるように構成され、
前記リアクターは、浸出反応時に密閉可能に構成され、
前記酸化還元電位コントローラーは、浸出反応時に、浸出液の酸化還元電位を５００ｍＶ（Ａｇ／ＡｇＣｌ基準）以上に維持することが可能となるように構成される、
設備。
（発明２）
発明１の設備であって、前記設備は、ｐＨコントローラーを更に備え、
前記ｐＨコントローラーは、浸出液のｐＨを１．０～２．０の範囲に制御することが可能なように構成される、
設備。
（発明３）
発明１又は２の設備であって、前記リアクターがＰＴＦＥ製の蓋を備える、設備。
（発明４）
発明１～３のいずれか１つに記載の設備を使用して銅を浸出させるための方法であって、
前記方法は、
リアクターに、銅を含む物質と浸出液とを導入する工程と、
浸出反応を進行させる工程とを含み、
浸出反応を進行させる工程は、前記リアクターを密閉状態にして、浸出反応を進行させることを含み、
浸出反応を進行させる工程は、浸出液の酸化還元電位を５００ｍＶ（Ａｇ／ＡｇＣｌ基準）以上に維持することを含む、
方法。
（発明５）
発明４の方法であって、浸出反応を進行させる工程は、ｐＨを１．０～２．０の範囲で、浸出反応を進行させることを含む、方法。
（発明６）
電気銅を製造するための方法であって、発明４又は５に記載の方法を実施する工程を含む、方法。
【発明の効果】
【0010】
一側面における本発明の設備において、リアクターは、浸出反応時に密閉可能に構成される。更には、酸化還元電位コントローラーは、浸出反応時に、浸出液の酸化還元電位を５００ｍＶ（Ａｇ／ＡｇＣｌ基準）以上に維持することが可能となるように構成される。これらの構成によって、浸出反応が良好に進行する。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】一実施形態における銅を浸出させるための設備を示す。
【図2】一実施形態において、酸化還元電位とＣｕの浸出率との関係を表す。縦軸は、Ｃｕの浸出率を表し、横軸は浸出反応の日数を表す。
【図3】比較例として、ヨウ素が無い場合の酸化還元電位とＣｕの浸出率との関係を表す。縦軸は、Ｃｕの浸出率を表し、横軸は浸出反応の日数を表す。
【図4】一実施形態において、ヨウ素濃度とＣｕの浸出率との関係を表す。縦軸は、Ｃｕの浸出率を表し、横軸は浸出反応の日数を表す。
【図5】一実施形態において、温度とＣｕの浸出率との関係を表す。縦軸は、Ｃｕの浸出率を表し、横軸は浸出反応の日数を表す。
【図6】電位・ｐＨ図を示し、具体的には、ｐＨ（横軸）及び酸化還元電位（縦軸）とヨウ素の状態との関係を示す。当該図の上に、実施例１で検証したリアクターでの実際のｐＨ・ＯＲＰをプロットして示す。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明を実施するための具体的な実施形態について説明する。以下の説明は、本発明の理解を促進するためのものである。即ち、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。
【0013】
１．対象となる浸出反応
一実施形態において、本発明は、銅を浸出させるための設備及び方法に関する。銅は、銅を含む鉱物から浸出させることができる。なお、本明細書で述べる用語「鉱物」は、原材料としての鉱物（Ｏｒｅ）だけでなく、精鉱（Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ）も含まれる。精鉱は、例えば、原材料としての石を粉砕したり、及び／又は選鉱（例えば、浮遊選鉱）を行うことにより得ることができる。
一実施形態において、本発明は、銅を浸出させるための設備及び方法に関する。銅は、銅を含む鉱物から浸出させることができる。なお、本明細書で述べる用語「鉱物」は、原材料としての鉱物（Ｏｒｅ）だけでなく、精鉱（Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ）も含まれる。精鉱は、例えば、原材料としての石を粉砕したり、及び／又は選鉱（例えば、浮遊選鉱）を行うことにより得ることができる。
【0014】
銅を含む鉱物としては、酸化銅鉱、二次硫化銅鉱、及び一次硫化銅鉱等が挙げられる。一次硫化銅鉱の例として、例えば、Ｂｏｒｎｉｔｅ、Ｃｈａｌｃｏｐｙｒｉｔｅ等が含まれる。一実施形態における銅を浸出させるための設備及び方法は、Ｃｈａｌｃｏｐｙｒｉｔｅに好適である。
【0015】
銅を浸出させるために用いる浸出液には、ヨウ素（例えば、ヨウ化物イオン等）と鉄（例えば、鉄イオン（ＩＩＩ））を含む。これらの元素は、鉱物中の銅の化合物と反応して、銅をイオン化させて、溶液中に浸出させる役割を果たす（反応の詳細については後述）。
【0016】
なお、鉄の供給源については、硫酸鉄ｎ水和物（Ｆｅ2（ＳＯ4）3・ｎＨ2Ｏ）等の化合物を用いることができる。あるいは、二価の鉄イオン（例：第一硫化鉄）の溶液を供給し、その後、鉄酸化細菌等により三価の鉄イオンに変換してもよい。
【0017】
また、ヨウ素の供給源については、任意の形態であってもよい。例えば、ヨウ素単体（溶液中で、化学反応してヨウ化物イオンを生じる）、ヨウ化物（例：ヨウ化カリウム）などの形態で添加してもよい。
【0018】
浸出液中のヨウ素の濃度（即ち、ヨウ素分子（Ｉ2）、ヨウ化物イオン（Ｉ-）、三ヨウ素イオン（Ｉ3-）等のあらゆる形態を含めた総ヨウ素濃度）は特に限定されないが、少なくとも５０ｍｇ／Ｌ以上であってもよく、好ましくは、１００ｍｇ／Ｌ以上であり、更に好ましくは、１５０ｍｇ／Ｌ以上であってもよい。上限値は特に限定されず、典型的には、３００ｍｇ／Ｌ以下であってもよい。
【0019】
浸出液中の鉄の濃度（即ち、鉄イオン（ＩＩ）、鉄イオン（ＩＩＩ）等のあらゆる形態を含めた総鉄濃度）は特に限定されないが、少なくとも１ｇ／Ｌ以上であってもよく、好ましくは、２ｇ／Ｌ以上であり、更に好ましくは、５ｇ／Ｌ以上であってもよい。上限値は特に限定されず、典型的には、１０ｇ／Ｌ以下であってもよい。
【0020】
また、浸出液は、ヨウ素と鉄以外の成分を含んでもよい。例えば、後述する酸化還元電位の調節の結果として、浸出液は、酸化剤、及び／又は還元剤を含んでもよく、更には、これらの反応結果物を含んでもよい。別の例では、浸出液は、後述するｐＨ調節の結果として、Ｈ+イオン、ＯＨ-イオン、及び／又はこれらの対イオンを含んでもよい。
【0021】
一実施形態における銅を浸出させるための設備及び方法では、特許文献２等に示されるような硝酸イオン及び亜硝酸イオンを、浸出液に添加する必要がない。
【0022】
以下では、Ｃｈａｌｃｏｐｙｒｉｔｅを例にして、銅を浸出させるための設備及び方法について説明する。
【0023】
２．銅鉱石から銅を浸出させるための設備
図１は、銅を浸出させるための設備を概念的に示す。前記設備は、少なくとも浸出反応用リアクター９０と、酸化還元電位（ＯＲＰ）コントローラー１０とを備える。
図１は、銅を浸出させるための設備を概念的に示す。前記設備は、少なくとも浸出反応用リアクター９０と、酸化還元電位（ＯＲＰ）コントローラー１０とを備える。
【0024】
２－１．浸出反応用リアクター
浸出反応用リアクターは、銅を浸出する反応が発生する場所である。一例として、図１に示すように、リアクター９０はジャケットを備えてもよい。更に、リアクター９０は、密閉可能な構造となっており、浸出反応時には、リアクター９０の内外のガスの出入りを遮断することができる。これにより、ヨウ素の揮発によるロスを防止できる。そして、リアクター９０の材料は、密閉性およびヨウ素との反応性の観点から、ガラス製もしくはガラスで被覆したグラスライニング材、又はＰＴＦＥ（ＰｏｌｙＴｅｔｒａＦｌｕｏｒｏＥｔｈｙｌｅｎｅ）製が好ましい。リアクター９０の上部には、密閉性を実現するための蓋７０が設けられてもよい。リアクター９０の材料と同様、蓋７０の材料もガラス製もしくはガラスで被覆したグラスライニング材、又はＰＴＦＥ製が好ましく、特に接合部はＰＴＦＥ製が望ましい。
浸出反応用リアクターは、銅を浸出する反応が発生する場所である。一例として、図１に示すように、リアクター９０はジャケットを備えてもよい。更に、リアクター９０は、密閉可能な構造となっており、浸出反応時には、リアクター９０の内外のガスの出入りを遮断することができる。これにより、ヨウ素の揮発によるロスを防止できる。そして、リアクター９０の材料は、密閉性およびヨウ素との反応性の観点から、ガラス製もしくはガラスで被覆したグラスライニング材、又はＰＴＦＥ（ＰｏｌｙＴｅｔｒａＦｌｕｏｒｏＥｔｈｙｌｅｎｅ）製が好ましい。リアクター９０の上部には、密閉性を実現するための蓋７０が設けられてもよい。リアクター９０の材料と同様、蓋７０の材料もガラス製もしくはガラスで被覆したグラスライニング材、又はＰＴＦＥ製が好ましく、特に接合部はＰＴＦＥ製が望ましい。
【0025】
リアクター９０は、ヨウ素と鉄とを含む浸出液が供給されるように構成される。ヨウ素及び鉄は、後述した浸出反応などの要因により、任意の形態に変わり得る。例えば、ヨウ素は、ヨウ素分子（Ｉ2）、ヨウ化物イオン（Ｉ-）、三ヨウ素イオン（Ｉ3-）等に変わり得る。また、鉄は、鉄イオン（ＩＩ）、鉄イオン（ＩＩＩ）等に変わり得る。
【0026】
図示しないが、設備は、リアクター９０内部に浸出液を供給するための浸出液供給部を備えてもよい。浸出液供給部の具体的な構成は特に限定されないが、例えば、浸出液を供給するための配管、及びタンクを含んでもよく、場合によっては、浸出液の供給コントローラーを含んでもよい。
【0027】
また、リアクター９０内部の浸出液を撹拌する目的で、設備は、撹拌機５０を備えてもよい。撹拌機５０の撹拌翼部分の材料は、ＰＴＦＥ製が好ましい。その他、液量を調節する等の目的で、設備は、ウォーターバス１００及び送液ポンプ１１０を備えてもよい。
【0028】
２－２．酸化還元電位コントローラー
酸化還元電位（ＯＲＰ）コントローラー１０は、浸出反応の最中における浸出液の酸化還元電位を調節する。この目的に関連して、設備は、酸化還元電位（ＯＲＰ）電極６０と、酸化剤のタンク２０を備えてもよい。酸化還元電位コントローラーは、ＯＲＰ電極が測定した浸出液の酸化還元電位に基づいて、酸化剤のタンク２０からの酸化剤の供給量をコントロールすることができる。酸化還元電位コントローラー１０は、酸化還元電位を任意の値にコントロールできるが、銅の浸出反応を良好に促進する目的から、酸化還元電位を５００ｍＶ（Ａｇ／ＡｇＣｌ基準）以上に維持する。好ましい酸化還元電位は５２０ｍＶ以上であり、更に好ましくは、５４０ｍＶ以上である。上限値は特に限定されないが、典型的には、７００ｍＶ以下であってもよい。
酸化還元電位（ＯＲＰ）コントローラー１０は、浸出反応の最中における浸出液の酸化還元電位を調節する。この目的に関連して、設備は、酸化還元電位（ＯＲＰ）電極６０と、酸化剤のタンク２０を備えてもよい。酸化還元電位コントローラーは、ＯＲＰ電極が測定した浸出液の酸化還元電位に基づいて、酸化剤のタンク２０からの酸化剤の供給量をコントロールすることができる。酸化還元電位コントローラー１０は、酸化還元電位を任意の値にコントロールできるが、銅の浸出反応を良好に促進する目的から、酸化還元電位を５００ｍＶ（Ａｇ／ＡｇＣｌ基準）以上に維持する。好ましい酸化還元電位は５２０ｍＶ以上であり、更に好ましくは、５４０ｍＶ以上である。上限値は特に限定されないが、典型的には、７００ｍＶ以下であってもよい。
【0029】
２－３．ｐＨコントローラー
上記浸出反応用リアクター９０、酸化還元電位コントローラー１０等に加えて、設備は、更に、ｐＨコントローラー１０を備えてもよい。ｐＨコントローラー１０は、浸出反応の最中における浸出液のｐＨを調節する。この目的に関連して、設備は、ｐＨ電極４０と、ｐＨ調節剤タンク３０とを備えてもよい。ｐＨコントローラー１０は、ｐＨ電極４０が測定した浸出液のｐＨに基づいて、ｐＨ調節剤タンク３０からのｐＨ調節剤の供給量をコントロールすることができる。好ましくは、ｐＨ調節剤タンク３０は、酸性側に調節するためのｐＨ調節剤と、アルカリ性側に調節するためのｐＨ調節剤とを収容することができる。ｐＨコントローラー１０は、ｐＨを任意の値にコントロールできるが、銅の浸出反応を良好に促進する目的から、ｐＨを１．０～２．０の範囲に制御することが好ましく、１．３～１．７の範囲が更に好ましい。ｐＨコントローラー１０は、上述した酸化還元電位コントローラーと独立して存在してもよく、或いは、図１に示すように一体化して存在してもよい。
上記浸出反応用リアクター９０、酸化還元電位コントローラー１０等に加えて、設備は、更に、ｐＨコントローラー１０を備えてもよい。ｐＨコントローラー１０は、浸出反応の最中における浸出液のｐＨを調節する。この目的に関連して、設備は、ｐＨ電極４０と、ｐＨ調節剤タンク３０とを備えてもよい。ｐＨコントローラー１０は、ｐＨ電極４０が測定した浸出液のｐＨに基づいて、ｐＨ調節剤タンク３０からのｐＨ調節剤の供給量をコントロールすることができる。好ましくは、ｐＨ調節剤タンク３０は、酸性側に調節するためのｐＨ調節剤と、アルカリ性側に調節するためのｐＨ調節剤とを収容することができる。ｐＨコントローラー１０は、ｐＨを任意の値にコントロールできるが、銅の浸出反応を良好に促進する目的から、ｐＨを１．０～２．０の範囲に制御することが好ましく、１．３～１．７の範囲が更に好ましい。ｐＨコントローラー１０は、上述した酸化還元電位コントローラーと独立して存在してもよく、或いは、図１に示すように一体化して存在してもよい。
【0030】
３．銅鉱から銅を浸出させるための方法
上述した設備を利用して、銅を浸出させることができる。より具体的には、銅を浸出させる方法は、以下の工程を含む。
・リアクターに、銅を含む物質と浸出液とを導入する工程
・浸出反応を進行させる工程
以下各工程について詳述する。
上述した設備を利用して、銅を浸出させることができる。より具体的には、銅を浸出させる方法は、以下の工程を含む。
・リアクターに、銅を含む物質と浸出液とを導入する工程
・浸出反応を進行させる工程
以下各工程について詳述する。
【0031】
３－１． リアクターに、銅を含む物質と浸出液とを導入する工程
上述したように、設備は、浸出反応用リアクター９０を備える。前記リアクター９０に、銅を含む物質と浸出液とを導入する。銅を含む物質は、上述したように銅を含む鉱物であってもよい。また、浸出液は、上述したように、ヨウ素と鉄とを含む。
上述したように、設備は、浸出反応用リアクター９０を備える。前記リアクター９０に、銅を含む物質と浸出液とを導入する。銅を含む物質は、上述したように銅を含む鉱物であってもよい。また、浸出液は、上述したように、ヨウ素と鉄とを含む。
【0032】
３－２． 浸出反応を進行させる工程
【0033】
以下の説明は本発明を限定することを意図するものではないが、例えば、浸出は、下記（式１）と（式２）に示す一連のヨウ素による触媒反応によって進行する。
２Ｉ-＋２Ｆｅ3+→Ｉ2＋２Ｆｅ2+（式１）
ＣｕＦｅＳ2＋Ｉ2＋２Ｆｅ3+→Ｃｕ2+＋３Ｆｅ2+＋２Ｓ＋２Ｉ-（式２）
２Ｉ-＋２Ｆｅ3+→Ｉ2＋２Ｆｅ2+（式１）
ＣｕＦｅＳ2＋Ｉ2＋２Ｆｅ3+→Ｃｕ2+＋３Ｆｅ2+＋２Ｓ＋２Ｉ-（式２）
【0034】
更には、（式２）の反応では、硫化銅鉱が、鉄（ＩＩＩ）イオンと、（式１）の反応で生じたヨウ素（Ｉ2）とにより酸化されて銅イオン（Ｃｕ2+）が生成する。また、上記三ヨウ素イオン（Ｉ3-）もまたヨウ素（Ｉ2）と同様に（式２）の反応に触媒として作用する。
【0035】
浸出反応を進行させる工程は、リアクター９０を密閉状態にして、浸出反応を進行させることを含む。例えば、銅を含む物質と浸出液とを導入した後は、リアクター９０に蓋７０を装着して、リアクター９０を密閉してもよい。
【0036】
また、浸出反応を進行させる工程は、浸出液の酸化還元電位を５００ｍＶ（Ａｇ／ＡｇＣｌ基準）以上に維持することを含む。５００ｍＶ（Ａｇ／ＡｇＣｌ基準）以上に維持することにより、浸出時の触媒として関与する三ヨウ素イオン（Ｉ3-）が安定して存在することができ、結果として浸出量が増える。好ましい酸化還元電位は５２０ｍＶ以上であり、更に好ましくは、５４０ｍＶ以上である。上限値は特に限定されないが、典型的には、
７００ｍＶ以下であってもよい。
７００ｍＶ以下であってもよい。
【0037】
酸化還元電位を維持する際に、酸化剤を使用することができる。酸化剤は、特に限定されないが、例えば、過マンガン酸カリウム等を使用してもよい。
【0038】
浸出反応を進行させる工程は、ｐＨを１．０～２．０の範囲で、浸出反応を進行させることを含むことができる。当該範囲に維持することにより、浸出反応を良好に促進することができる。また、浸出時の触媒として関与する三ヨウ素イオン（Ｉ3-）の量が増える。１．３～１．７の範囲が更に好ましい。
【0039】
ｐＨ調節剤の種類は特に限定されず、当分野で典型的に使用される物を使用することができる。例えば、酸性側に調節するｐＨ調節剤として、硫酸（Ｈ2ＳＯ4）、塩酸（ＨＣｌ）等が挙げられる。例えば、アルカリ性側に調節するｐＨ調節剤として、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）等が挙げられる。
【0040】
浸出反応を進行させる際の温度については、特に限定されず、常温以上（例えば２５℃以上）であってもよく、３０℃以上であってもよく、３５℃以上であってもよい。温度が高ければ高いほど、一般的には反応が進行する。上限値は特に限定されないが、高すぎても効果がプラトーに達するため、上限値として、典型的には６０℃以下である。
【0041】
浸出反応の時間についても、特に限定されず、１６８時間以上であってもよく、３３６時間以上であってもよい。上限値は特に限定されないが、長すぎても効果がプラトーに達するため、上限値として、典型的には５１４時間以下である。
【0042】
浸出反応を良好に進行させる重要なポイントとして、リアクター９０を密閉状態にしながら、浸出液の酸化還元電位を所定の値以上に維持する点にある。上述したように、浸出液の酸化還元電位を上昇させることで、理論上では、浸出反応を良好に進行させるが、実際には、ヨウ素が揮発して時間と共に減少する。そして、ヨウ素の減少に伴って、浸出反応の進行速度が低下する。しかし、リアクター９０を密閉空間にすることで、ヨウ素の揮発を防止することができる。従って、ヨウ素の揮発を原因とする浸出反応の進行速度の低下を防止することができる。
【0043】
４．電気銅を製造する方法
一実施形態において、本発明は、電気銅を製造するための方法に関する。前記方法は、上述した工程を実施することを少なくとも含むことができる。これらの工程を経て、銅の浸出後液を得ることができる。得られた浸出後液から、銅イオンを溶媒抽出（ＳＸ、Ｓｏｌｖｅｎｔ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ）によって選択的に回収－濃縮することができる。そして、濃厚銅液から電解採取（ＥＷ、Ｅｌｅｃｔｒｏｗｉｎｎｉｎｇ）により電気銅を生産することができる。
一実施形態において、本発明は、電気銅を製造するための方法に関する。前記方法は、上述した工程を実施することを少なくとも含むことができる。これらの工程を経て、銅の浸出後液を得ることができる。得られた浸出後液から、銅イオンを溶媒抽出（ＳＸ、Ｓｏｌｖｅｎｔ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ）によって選択的に回収－濃縮することができる。そして、濃厚銅液から電解採取（ＥＷ、Ｅｌｅｃｔｒｏｗｉｎｎｉｎｇ）により電気銅を生産することができる。
【実施例】
【0044】
以下、実施例により、上述した本発明の実施形態をさらに具体的に説明する。但し、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0045】
５．実施例１（酸化還元電位）
次に、酸化還元電位と、銅の採取率との関係を検証した。硫酸酸性の水溶液１Ｌと黄銅鉱を主体とする銅精鉱２ｇとをリアクターに導入した。硫酸酸性の水溶液中の鉄濃度は５ｇ／Ｌにした。供給源として、硫酸第一鉄（Ｆｅ（ＩＩ））と硫酸第二鉄（Ｆｅ（ＩＩＩ））を使用した。なお、所望の酸化還元電位に設定する目的から、両者の添加量を表１に示す様に設定した。
次に、酸化還元電位と、銅の採取率との関係を検証した。硫酸酸性の水溶液１Ｌと黄銅鉱を主体とする銅精鉱２ｇとをリアクターに導入した。硫酸酸性の水溶液中の鉄濃度は５ｇ／Ｌにした。供給源として、硫酸第一鉄（Ｆｅ（ＩＩ））と硫酸第二鉄（Ｆｅ（ＩＩＩ））を使用した。なお、所望の酸化還元電位に設定する目的から、両者の添加量を表１に示す様に設定した。
【0046】
【表1】
そして、硫酸酸性の水溶液中のヨウ素濃度を、１５０ｍｇ／Ｌにした。水溶液中のｐＨは、硫酸を用いて１．５に制御した。温度は、２５℃に維持した。サンプルはリアクターから約３ｍｌ採取し、０．２μｍのフィルターでろ過し、溶液中の銅濃度をＩＣＰ－ＯＥＳ（ＳＥＩＫＯ社製ＳＰＳ７７００）で分析した。酸化還元電位（ＯＲＰ）の制御には酸化剤として過マンガン酸カリウム溶液を使用した。
【0047】
制御するＯＲＰを４７０ｍＶから５７０ｍＶまで変化させて、Ｃｕ採収率推移を測定した。結果を、図２に示す。酸化還元電位を４７０ｍＶに制御した場合にはＣｕ採収率が２０％であった。しかし、酸化還元電位を５００ｍＶ以上に制御した場合には、Ｃｕ浸出が５０％超となった。更に、酸化還元電位を５２６ｍＶ以上に制御することで、９０％以上のＣｕ採収率が得られた。
【0048】
６．比較例
ヨウ素を浸出液に添加せず、且つ、制御するＯＲＰを２パターンにした（４７０ｍＶ及び５７０ｍＶ）。他の条件は実施例２と同じであった。結果を図３に示す。いずれの酸化還元電位も、Ｃｕ採収率が１０％であった。
ヨウ素を浸出液に添加せず、且つ、制御するＯＲＰを２パターンにした（４７０ｍＶ及び５７０ｍＶ）。他の条件は実施例２と同じであった。結果を図３に示す。いずれの酸化還元電位も、Ｃｕ採収率が１０％であった。
【0049】
７．実施例２（ヨウ素濃度）
ヨウ素濃度を０～２００ｍｇ／Ｌの範囲で変化させた。ＯＲＰを５７０ｍＶに制御した。他の条件は実施例１と同じであった。結果を図４に示す。１００ｍｇ／Ｌ以上の濃度で１００％近いＣｕ採収率が得られた。
ヨウ素濃度を０～２００ｍｇ／Ｌの範囲で変化させた。ＯＲＰを５７０ｍＶに制御した。他の条件は実施例１と同じであった。結果を図４に示す。１００ｍｇ／Ｌ以上の濃度で１００％近いＣｕ採収率が得られた。
【0050】
８．実施例３（温度）
ヨウ素濃度を１５０ｍｇ／Ｌにした。制御するＯＲＰを２パターンにした（４７０ｍＶ及び５７０ｍＶ）。温度を、２５℃～４５℃の範囲で変化させた。他の条件は実施例１と同じであった。結果を図５に示す。ＯＲＰが５７０ｍＶの場合、温度が高いほどＣｕ浸出が促進された。また、ＯＲＰが４７０ｍＶの場合、温度を４５℃にしてもＣｕ採収率は約４０％にとどまった。
ヨウ素濃度を１５０ｍｇ／Ｌにした。制御するＯＲＰを２パターンにした（４７０ｍＶ及び５７０ｍＶ）。温度を、２５℃～４５℃の範囲で変化させた。他の条件は実施例１と同じであった。結果を図５に示す。ＯＲＰが５７０ｍＶの場合、温度が高いほどＣｕ浸出が促進された。また、ＯＲＰが４７０ｍＶの場合、温度を４５℃にしてもＣｕ採収率は約４０％にとどまった。
【0051】
９．参考例（酸化還元電位と、ヨウ素のイオン形態）
図６は、酸化還元電位及びｐＨが変化したときの、液中のヨウ素状態を示す。ここに、実施例２で測定した、リアクターでの電位・ｐＨの実測値をプロットした。
図６は、酸化還元電位及びｐＨが変化したときの、液中のヨウ素状態を示す。ここに、実施例２で測定した、リアクターでの電位・ｐＨの実測値をプロットした。
【0052】
ｐＨ１．５付近において、酸化還元電位が、５００ｍＶを超えると三ヨウ素イオン（Ｉ3
-）の状態になっており、黄銅鉱の共存下では上述した式２の反応が促進されると推定された。
【0053】
以上、本発明の具体的な実施形態について説明してきた。上記実施形態は、本発明の具体例に過ぎず、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、上述の実施形態の１つに開示された技術的特徴は、他の実施形態に適用することができる。また、特記しない限り、特定の方法については、一部の工程を他の工程の順序と入れ替えることも可能であり、特定の２つの工程の間に更なる工程を追加してもよい。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって規定される。
【符号の説明】
【0054】
１０ ｐＨ及びＯＲＰコントローラー
２０ 酸化剤のタンク
３０ ｐＨ調節剤タンク
４０ ｐＨ電極
５０ 撹拌機及び撹拌翼
６０ ＯＲＰ電極
７０ 蓋
８０ 定量ポンプ
９０ リアクター
１００ ウォーターバス
１１０ 送液ポンプ
２０ 酸化剤のタンク
３０ ｐＨ調節剤タンク
４０ ｐＨ電極
５０ 撹拌機及び撹拌翼
６０ ＯＲＰ電極
７０ 蓋
８０ 定量ポンプ
９０ リアクター
１００ ウォーターバス
１１０ 送液ポンプ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
