CN106413835B - 上清水排出装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种上清水排出装置，其能够防止沉淀池因集中性暴雨而溢流。所述装置包括：设置于第一沉淀池(D)的水中泵(10)、使水中泵(10)在水面上漂浮的漂浮部件(30)、对与沉积物S的距离进行测定的距离传感器(41)、风速计(42)、当距离传感器(41)或风速计(42)的测定值达到阈值时使水中泵(10)停止的控制装置(50)。由于能够通过预测集中性暴雨而停止向第二沉淀池(P)排出上清水(S)，因此，能够防止第二沉淀池(P)因集中性暴雨而溢流。在因水位降低或沉积高度上升而使水中泵(10)接近沉积物(S)的情况下能够停止水中泵(10)，因此，能够防止水中泵(10)因抽吸固体成分而引起的故障。

Description

上清水排出装置

技术领域

本发明涉及一种上清水排出装置。更具体而言，例如，涉及一种用于将尾矿坝(tailing dam)的上清水向回水池(return water pond)排出的上清水排出装置。

背景技术

作为从以褐铁矿等为代表的低品位镍氧化物矿石中回收镍、钴等有价金属的湿式冶炼法，已知有作为使用硫酸的高压酸浸法(HPAL：High Pressure Acid Leaching)的高温加压硫酸浸出法。

在采用高温加压硫酸浸出法实施的湿式冶炼中，将由制造工序产生的应排出至体系外的浆料，在尾矿坝(矿渣坝)等大型沉淀池中进行处理。在尾矿坝中，使浆料中的固体成分进行重力沉降，从而沉积于坝(池)底部。将尾矿坝的上清水排出至回水池(静置池)，进而在静置后排出至体系外。

在此，作为处理浆料的装置已知有增稠器。增稠器包括：具有圆筒状外框和中心部变深的圆锥状底部的增稠器主体，以及在增稠器主体内部进行旋转的耙子。将向增稠器主体中供给的浆料中的固体成分，在凝集剂的添加、重力沉降、耙子的搅拌作用下，进行凝集、沉淀、压缩，并沉积于底部。从底部抽出固体成分，从溢流线(over flow line)抽出上清液。通过增稠器能够以较短的时间有效地进行浆料的处理。

但是，在以低品位镍氧化物矿石(镍品位为1重量％左右)作为原料的湿式冶炼中，为了将处理过的矿石的大部分排出，会产生大量浆料，上清水的排出量也变得非常多。在采用增稠器如此地进行处理大量浆料的情况下，会使设备成本变高。

因此，湿式冶炼工厂，从规划阶段起选定具有例如与生产区域基本相同程度宽广度的谷状地形，并堵住该谷地的出口，构建尾矿坝，并且以邻接尾矿坝的方式建设冶炼设备。并且，将从冶炼设备排出的浆料在尾矿坝进行处理。

尾矿坝仅通过重力沉降来沉积浆料中的固体成分，因此，需要充分的停留时间。因此，对上清水的排出而言，无法采取如在增稠器中所用的溢流(over flow)方式。而是采用泵将尾矿坝的上清水向回水池排出。

但是，采用泵排出尾矿坝的上清水时，存在下述问题。

由于浆料中的固体成分在坝底部慢慢沉积，因此，沉积高度会慢慢上升。当泵的吸入口接近沉积物时，会导致泵抽吸固体成分并成为故障的原因。另外，尾矿坝的水位根据排水处理量的不同而经常发生变动。当水位降低而使泵的抽吸口从液面上露出时，会使泵处于吸进空气的空抽状态并成为故障的原因。

为了避免这些问题，需要一直(常时)监视尾矿坝的水位和沉积高度并根据其变动来改变抽吸口的位置，耗费时间和劳力。

并且，由于尾矿坝、回水池被构建于户外，因此，受天气变化的影响大。在有雨季和旱季的地区中雨季时常发生，对在日本也主要在夏季发生的“游击暴雨”(难以通过天气预报进行预测的集中性暴雨)而言，会以几百毫米/小时的降雨量持续几小时。一旦有集中性暴雨发生，则回水池的水位上升并溢流，有可能使周围的设备浸水。

在专利文献1中，公开了一种在水中泵上设置漂浮部件以使水中泵追随水位降低而下降的技术。通过使水中泵追随于水位，能够恰当地调整水中泵的高度。

但是，尚未考虑到构建于户外的回水池因集中性暴雨而溢流的情况。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-009039号公报

发明内容

发明要解决的课题

鉴于上述情况，本发明的目的在于提供一种上清水排出装置，其能够防止沉淀池因集中性暴雨而溢流。

另外，本发明的目的在于提供一种上清水排出装置，其能够防止泵因抽吸固体成分或空抽而引起的故障。

解决课题的方法

第一发明的上清水排出装置，其是将第一沉淀池的上清水向第二沉淀池中排出的上清水排出装置，其特征在于，其具有：设置于前述第一沉淀池中的水中泵；由风速计、湿度计、温度计、雨量计中的一种或多种构成的气象观测装置；当前述气象观测装置的测定值达到气象阈值时使前述水中泵停止的控制装置；以及以使前述水中泵的抽吸口位于水面下的方式，使该水中泵漂浮于前述第一沉淀池的漂浮部件，并且，前述气象观测装置设置于前述漂浮部件的框体的上部。

第二发明的上清水排出装置，其特征在于，在第一发明中，具有对前述第二沉淀池的水位进行测定的水位传感器，当前述水位传感器的测定值达到水位阈值时，前述控制装置使前述水中泵停止。

第三发明的上清水排出装置，其特征在于，在第一发明中，具有以使前述水中泵的全体位于水面下的方式，使该水中泵漂浮于前述第一沉淀池的漂浮部件。

第四发明的上清水排出装置，其是将第一沉淀池的上清水排出至第二沉淀池的上清水排出装置，其特征在于，其具有；设置于前述第一沉淀池的水中泵；由风速计、湿度计、温度计、雨量计中的一种或多种构成的气象观测装置；当前述气象观测装置的测定值达到气象阈值时使前述水中泵停止的控制装置；使前述水中泵在前述第一沉淀池的水面进行漂浮的漂浮部件；以及设置于前述水中泵并且测定与前述第一沉淀池的沉积物之间的距离的距离传感器，并且，当前述距离传感器的测定值达到距离阈值时，前述控制装置使前述水中泵停止。

第五发明的上清水排出装置，其特征在于，在第四发明中，前述距离传感器是非接触式的传感器。

发明的效果

基于第一发明，当气象观测装置的测定值达到气象阈值时，使水中泵停止，因此，能够通过预测集中性暴雨来使向第二沉淀池的上清水的排出停止。因此，能够防止第二沉淀池因集中性暴雨而溢流。另外，气象观测装置与水中泵形成为一体，因此容易操作。

基于第二发明，当水位传感器的测定值达到水位阈值时，使水中泵停止，因此，能够在平时保持相对于水位上升处于富余的状态，即使因集中性暴雨而使第二沉淀池水位上升，也能够防止溢流。

基于第三发明，由于水中泵的全体位于水面下，因此，能够抑制因直射阳光引起的温度上升，并且能够抑制水中泵的故障。

基于第四发明，当距离传感器的测定值达到距离阈值时，使水中泵停止，因此，一旦因水位降低、沉积高度上升而使水中泵接近沉积物时，能够使水中泵停止。因此，能够防止水中泵因抽吸固体成分而引起的故障。

基于第五发明，由于是非接触式的距离传感器，因此，能够准确测定与非常软弱的沉积物之间的距离。

附图说明

图1是尾矿坝和回水池的说明图。

图2是本发明的一个实施方式的上清水排出装置的说明图。

图3是控制装置的框图。

图4是湿式冶炼方法的整体工序图。

具体实施方式

下面，基于附图对本发明的实施方式进行说明。

＜湿式冶炼＞

首先，对从镍氧化物矿石中获得镍钴混合硫化物的湿式冶炼进行说明。

作为从以褐铁矿等为代表的低品位镍氧化物矿石中回收镍、钴等有价金属的湿式冶炼法，已知有作为使用硫酸的高压酸浸法(HPAL：High Pressure Acid Leaching)的高温加压硫酸浸出法。

如图4所示，在采用高温加压硫酸浸出法实施的湿式冶炼中，包括：预处理工序(1)、高温加压硫酸浸出工序(2)、中和工序(3)、杂质去除工序(4)、硫化工序(5)、以及最终中和工序(6)。

在预处理工序(1)中，将镍氧化物矿石进行破碎分级以制造矿石浆料。在高温加压硫酸浸出工序(2)中，在预处理工序(1)中得到的矿石浆料中添加硫酸，并在220～280℃的条件下进行搅拌以进行高温加压酸浸出，获得浸出浆料。

在中和工序(3)中，对浸出浆料进行中和，并将浸出残渣排出。在杂质去除工序(4)中，在中和工序(3)中得到的浸出液中添加硫化氢气体，将锌以硫化锌的形式进行沉淀去除等，将杂质以杂质残渣的形式排出。在硫化工序(5)中，在杂质去除工序(4)中得到的杂质去除后的浸出液中添加硫化剂，从而获得镍钴混合硫化物，并排出镍贫液。

将混合有中和工序(3)中排出的浸出残渣、杂质去除工序(4)中排出的杂质残渣以及硫化工序(5)中排出的镍贫液而成的浆料，装入最终中和工序(6)。在最终中和工序(6)中，将浆料进行中和后作为最终浆料进行排出。

从最终中和工序(6)排出的最终浆料，在尾矿坝中得以固液分离。在尾矿坝中，使最终浆料中的固体成分进行重力沉降，从而沉积于坝底部。将尾矿坝的上清水排出至回水池，进而在静置后排出至体系外。对于从回水池排出的排水而言，作为再生水重复使用于湿式冶炼，或者进行排放。

＜尾矿坝、回水池＞

接着，对尾矿坝和回水池进行说明。

如图1所示，尾矿坝D(也称作矿渣坝)是通过将谷状地形的出口堵住来构建的大型沉淀池。对于从冶炼设备排出的浆料(图4中的最终浆料)而言，首先在尾矿坝D进行处理。在尾矿坝D中，使浆料中的固体成分进行重力沉降从而沉积于坝底部，由此，使浆料进行固液分离为沉积物S和上清水W。由于沉积于坝底部的沉积物S未得以排出，因此，沉积物S的高度(沉积高度)慢慢上升。另外，尾矿坝D的水位根据排水处理量(对尾矿坝D供给的浆料供给量、从尾矿坝D排出的上清水排出量)的不同而经常变动。

尾矿坝D的上清水W，从上清水排出装置A排出，并供给于回水池P。回水池P(也称作“静置池”)是构建于户外的沉淀池。上清水W是在回水池P静置后被排出至体系外。

此外，尾矿坝D和回水池P分别相当于权利要求书中所述的“第一沉淀池”和“第二沉淀池”。第一沉淀池和第二沉淀池并不限定于尾矿坝D和回水池P，只要是以使固体成分通过重力沉降而沉淀的方式进行固液分离的沉淀池即可。

＜上清水排出装置＞

本发明的一个实施方式的上清水排出装置A，优选适用于将上述尾矿坝D的上清水W排出至回水池P。

如图1所示，上清水排出装置A具有：设置于尾矿坝D的水中泵10、连接于水中泵10的挠性软管20。由水中泵10进行抽吸的上清水W，通过挠性软管20进行引导，排出至尾矿坝D之外，供给于回水池P。

如后面所述，水中泵10会追随于尾矿坝D的水位进行上下移动。为了允许水中泵10的上下移动，挠性软管20由硬质乙烯基(rigid vinyl)材料等的具有挠性的材质构成。

如图2所示，水中泵10由抽吸口11、吐出管12以及马达13构成。通过驱动马达13，能够从抽吸口11抽吸上清水W并从吐出管12吐出。吐出管12经由连接管21连接于挠性软管20的一端。

(漂浮部件)

水中泵10设置有漂浮部件30并且漂浮在尾矿坝D的水面。漂浮部件30由容纳有水中泵10的框体31和固定于框体31的浮漂32构成。框体31是由金属丝网等的可流入液体的原料构成，处于上清水W流入框体31的内部的状态。对浮漂32而言，只要是能够获得所需浮力的浮漂，就没有特别的限定，可以采用泡沫苯乙烯、金属罐等。对浮漂32的形状并没有特别的限定，可以是圆柱状也可以是球状。

漂浮部件30，只要具有至少以抽吸口11位于水面下的方式使水中泵10漂浮的浮力即可。通过使抽吸口11位于水面下，能够抽吸上清水W。

另外，优选如本实施方式这样，以使水中泵10的全体位于水面正下方的方式使漂浮部件30漂浮地进行构成。尾矿坝D是在户外，因此，水中泵10暴露于阳光下。但是，在设为上述构成的情况下，由于水中泵10位于水中，因此能够在抑制因直射阳光引起的温度上升的同时进行水冷，并且能够抑制水中泵10的故障。另外，即使水中泵10发生意外的过热现象也会得到水冷，因此能够抑制水中泵10的故障。

如前面所述，尾矿坝D的水位根据排水处理量的不同而经常发生变动。但是，水中泵10通过漂浮部件30来漂浮于尾矿坝D的水面，因此会追随于尾矿坝D的水位而进行上下移动。因此，抽吸口11不会露出于液面，能够防止水中泵10因空抽而引起的故障。

(距离传感器)

漂浮部件30的框体31中，在其底部附近固定有距离传感器41。即，距离传感器41经由漂浮部件30来固定于水中泵10，并与水中泵10一起进行上下移动。此外，如权利要求书所述的“设置于水中泵”，除了将距离传感器41直接设置于水中泵10的形态以外，还包括经由漂浮部件30等其它部件来进行间接设置的形态。

距离传感器41的测定方向是朝向下方的，被构成为能够通过距离传感器41测定与沉积在尾矿坝D的底部的沉积物S之间的距离。因此，通过距离传感器41能够测定水中泵10与沉积物S之间的距离。

对距离传感器41而言，只要能够测定与沉积物S之间的距离，对其种类就没有特别的限定，既可以是光学式、音波式等非接触式，也可以是接触式。其中，优选使用非接触式的距离传感器41。在以低品位镍氧化物矿石作为原料的湿式冶炼中，由排出的浆料中的固体成分进行沉积而形成的沉积物S呈非常微细的粘土状，沉积物S的表面非常软弱。因此，作为其理由，在采用非接触式距离传感器41的情况下，能够准确测定与非常软弱的沉积物S之间的距离。

控制装置50被连接于水中泵10，能够控制马达13的开关(on/off)，即，能够控制水中泵10的驱动/停止。控制装置50和距离传感器41之间通过有线或无线连接，距离传感器41的测定值会被输入到控制装置50。

水中泵10与沉积物S之间的距离的下限值(距离阈值)被存储于控制装置50。当距离传感器41的测定值达到距离阈值时(低于距离阈值时)，控制装置50会使水中泵10停止。因此，当水中泵10过度接近沉积物S时，能够使水中泵10停止。

如前面所述，尾矿坝D的水位经常变动，水中泵10会追随于尾矿坝D的水位进行上下移动。另外，沉积在尾矿坝D的底部的沉积物S的高度(沉积高度)慢慢上升。因此，一旦因水位降低、沉积高度上升而使水中泵10过度接近于沉积物S，就会抽吸固体成分且导致故障发生。

但是，当距离传感器41的测定值达到距离阈值时使水中泵10停止，因此，一旦因水位降低、沉积高度上升而使水中泵10接近沉积物S，就能够使水中泵10停止。因此，能够防止水中泵10因抽吸固体成分而引起的故障。

在此，将距离阈值设定为水中泵10不抽吸固体成分的充分的距离。例如， 设定水中泵10的抽吸口11至沉积物S的距离为30cm。

此外，当距离传感器41的测定值超过距离阈值时，控制装置50会驱动水中泵10。

(气象观测装置)

在漂浮部件30的框体31的上部设置有风速计42。即，风速计42经由漂浮部件30来设置于水中泵10。此外，如权利要求书中所述的“设置于水中泵”，除了将风速计42直接设置于水中泵10的形态以外，还包括经由漂浮部件30等其它部件来间接设置于水中泵10的形态。

通过风速计42能够测定水中泵10周围的风速(风力)。作为尾矿坝D、回水池P的周边地区发生集中性暴雨的预兆，可以举出风速的增加。另外，一旦集中性暴雨发生，风速就会增加。因此，能够通过风速计42来预测集中性暴雨的发生。

控制装置50和风速计42之间通过有线或无线连接，风速计42的测定值会被输入到控制装置50。风速的上限值(风速阈值)被存储于控制装置50。当风速计42的测定值达到风速阈值时(超过风速阈值时)，控制装置50会使水中泵10停止。因此，当预测有集中性暴雨时，能够预先使水中泵10停止。

尾矿坝D和回水池P，由于均构建于户外，因此，一旦发生集中性暴雨，则会流入雨水而使水位上升。特别是，对回水池P而言，为了尽量延长停留时间，以水位高的状态进行管理。因此，一旦由集中性暴雨引起回水池P的水位上升，则有可能发生水溢流、以及使周围的设备浸水。

但是，当风速计42的测定值达到风速阈值时，使水中泵10停止，因此，能够通过预测集中性暴雨而停止向回水池P排出上清水W。因此，能够防止回水池P因集中性暴雨而溢流。

在此，设定风速阈值为集中性暴雨时吹送的风力，例如风速15m/秒。

此外，当风速计42的测定值低于风速阈值时，控制装置50驱动水中泵10。

风速计42和风速阈值分别相当于权利要求书中所述的“气象观测装置”和“气象阈值”。作为气象观测装置，除了风速计42之外还可以使用湿度计、温度计、雨量计等。

当作为气象观测装置使用湿度计时，将湿度上升作为发生集中性暴雨的预兆加以利用。此时，湿度的上限值(湿度阈值)被存储于控制装置50。当湿度计的测定值达到湿度阈值时(超过湿度阈值时)，控制装置50会使水中泵10停止。

当作为气象观测装置使用温度计时，将温度降低作为发生集中性暴雨的预兆加以利用。此时，温度的下限值(温度阈值)被存储于控制装置50。当温度计的测定值达到温度阈值时(低于温度阈值时)，控制装置50会使水中泵10停止。

当作为气象观测装置使用雨量计时，将雨量的急剧增加作为集中性暴雨的判断基准加以利用。此时，雨量的上限(雨量阈值)被存储于控制装置50。当雨量计的测定值达到雨量阈值时(超过雨量阈值时)，控制装置50会使水中泵10停止。

此外，对作为气象观测装置的风速计42、湿度计、温度计、雨量计而言，既可以分别单独使用，也可以对其中的多种进行组合后使用。

气象观测装置，只要设置于尾矿坝D、回水池P的附近即可，例如可以设置于尾矿坝D的堤岸等。若如本实施方式这样设置于水中泵10，则气象观测装置与水中泵10形成为一体，因此容易操作。其中，当将气象观测装置设置于水中泵10时，作为气象观测装置优选使用风速计42，这是由于湿度计、温度计、雨量计被设置在水面附近时有可能发生误动作(失灵)。

(水位传感器)

如图1所示，在回水池P设置有测定其水位的水位传感器43。对水位传感器43的种类而言，只要能够测定回水池P的水位，就没有特别的限定。

控制装置50和水位传感器43之间通过有线或无线连接，水位传感器43的测定值会被输入到控制装置50。回水池P的水位的上限值(水位上限值)被存储于控制装置50。此外，“水位上限值”相当于权利要求书中所述的“水位阈值”。当水位传感器43的测定值达到水位上限值时(超过水位上限值时)，控制装置50会使水中泵10停止。

通过将水位上限值设定为低于回水池P的上端(水溢流的上限)的水位，能够在相对于水位上升处于富余的状态下进行管理。

如前面所述，一旦发生集中性暴雨，雨水流入回水池P会使水位上升，有可能导致水溢流。但是，由于在水位传感器43的测定值达到水位上限值时停止水中泵10，因此能够在平时(通常的天气时)保持相对于水位上升处于富余的状态，即使因集中性暴雨而使回水池P的水位上升，也能够防止溢流。

例如，当设想集中性暴雨中最大降雨量250mm/小时持续至多4小时的情况下，设想最大上升水位1m。此时，将水位上限值设定为仅低于回水池P的上端(水溢流的上限)为最大上升水位(1m)的水位。如此地，由于平时保持的水位与回水池P的上端之间有富余，所以即使发生集中性暴雨而使水位上升也能够防止水溢流。

此外，为了再次驱动处于停止状态的水中泵10，可以将回水池P的水位的下限值(水位下限值)预先存储于控制装置50，并当水位传感器43的测定值达到水位下限值时(低于水位下限值时)驱动水中泵10。

在此，设定水位下限值是比水位上限值低的水位。另外，为了延长回水池P的停留时间，尽量设定水位下限值为高水位。如此地，通过设定水位上限值和水位下限值，能够将回水池P的水位保持在水位上限值和水位下限值之间。对水位上限值和水位下限值的设定值而言，并没有特别的限定，可以对尾矿坝D、回水池P的规模、其周边地区的气候加以考虑后进行确定。例如，可以分别设定水位上限值和水位下限值为回水池P的容量的90％和80％。

(控制装置)

如上所述地，根据距离传感器41、风速计42、水位传感器43的测定值，控制装置50控制水中泵10的驱动/停止。控制装置50，由CPU等电子电路等构成，并且具有从各传感器41、42、43输入的输入部、以及向水中泵10输出的输出部。

如图3所示，距离传感器41、风速计42和水位传感器43的测定值被输入控制装置50。当距离传感器41、风速计42和水位传感器43的测定值均是可以驱动水中泵10的值时，控制装置50驱动水中泵10。另外，当距离传感器41、风速计42和水位传感器43的测定值中的任一值是应该停止水中泵10的值时，控制装置50使水中泵10停止。即，控制装置50根据AND运算的结果控制水中泵10的驱动/停止。通过如此构成，能够防止因抽吸固体成分或空抽而引起泵的故障以及因集中性暴雨而引起回水池P的溢流问题。

附图标记的说明

D 尾矿坝；

P 回水池；

A 上清水排出装置；

10 水中泵；

11 抽吸口；

12 吐出管；

13 马达；

20 挠性软管；

21 连接管；

30 漂浮部件；

31 框体；

32 浮漂；

41 距离传感器；

42 风速计；

43 水位传感器；

50 控制装置。

Claims (5)

1.一种上清水排出装置，其是将第一沉淀池的上清水排出至第二沉淀池的上清水排出装置，其特征在于，

其具有：

设置于前述第一沉淀池的水中泵；

由风速计、湿度计、温度计、雨量计中的一种或多种构成的气象观测装置；

当前述气象观测装置的测定值达到气象阈值时使前述水中泵停止的控制装置；以及

以使前述水中泵的抽吸口位于水面下的方式，使该水中泵漂浮于前述第一沉淀池的漂浮部件，

并且，前述气象观测装置设置于前述漂浮部件的框体的上部。

2.如权利要求1所述的上清水排出装置，其特征在于，

其具有对前述第二沉淀池的水位进行测定的水位传感器，

并且，当前述水位传感器的测定值达到水位阈值时，前述控制装置使前述水中泵停止。

3.如权利要求1所述的上清水排出装置，其特征在于，

其具有以使前述水中泵的全体位于水面下的方式，使该水中泵漂浮于前述第一沉淀池的漂浮部件。

4.一种上清水排出装置，其是将第一沉淀池的上清水排出至第二沉淀池的上清水排出装置，其特征在于，

其具有：

设置于前述第一沉淀池的水中泵；

由风速计、湿度计、温度计、雨量计中的一种或多种构成的气象观测装置；

当前述气象观测装置的测定值达到气象阈值时使前述水中泵停止的控制装置；

使前述水中泵在前述第一沉淀池的水面漂浮的漂浮部件；以及

设置于前述水中泵并且对与前述第一沉淀池的沉积物之间的距离进行测定的距离传感器，

并且，当前述距离传感器的测定值达到距离阈值时，前述控制装置使前述水中泵停止。

5.如权利要求4所述的上清水排出装置，其特征在于，

前述距离传感器是非接触式的传感器。