JP2013129865A - Stirred reaction tank, stirred reaction device and method for controlling chlorine leaching reaction oxidation-reduction potential - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、非鉄金属硫化物などのニッケル原料を塩素浸出するための攪拌反応槽、攪拌反応装置及び塩素浸出反応酸化還元電位の制御方法に関する。 The present invention relates to a stirring reaction vessel, a stirring reaction apparatus, and a method for controlling a chlorine leaching reaction oxidation-reduction potential for leaching nickel raw materials such as non-ferrous metal sulfides.
従来、ニッケル、コバルトなどを含有する非鉄金属原料からニッケル等を回収する方法として、非鉄金属硫化物中の金属元素を塩素浸出した後、電解採取により電気ニッケルを得る塩素浸出電解採取法が一般的に知られている。 Conventionally, as a method for recovering nickel from non-ferrous metal raw materials containing nickel, cobalt, etc., a chlorine leaching electrowinning method in which metal elements in nonferrous metal sulfides are leached with chlorine, and electro nickel is obtained by electrowinning. Known to.
塩素浸出電解採取法では、原料のニッケルマットは、まず粉砕工程においてミルで粉砕された後、電解工程で発生する電解廃液と混合してスラリーとされ、その大部分がセメンテーション工程に供給される。セメンテーション工程には塩素浸出工程の母液が供給されており、この母液中に含まれる銅はマット中のニッケルと置換反応を起こし、硫化銅として析出する。析出した硫化銅はマットのセメンテーション残渣と共に分離され、残りのマットスラリー及び電解工程で発生した塩素と一緒に塩素浸出工程に供給される。 In the chlorine leaching electrowinning method, the raw material nickel mat is first pulverized by a mill in the pulverization process, then mixed with the electrolytic waste liquid generated in the electrolysis process to form a slurry, and most of it is supplied to the cementation process. . In the cementation process, the mother liquor of the chlorine leaching process is supplied, and the copper contained in the mother liquor undergoes a substitution reaction with nickel in the mat and precipitates as copper sulfide. The precipitated copper sulfide is separated together with the mat cementation residue and supplied to the chlorine leaching process together with the remaining mat slurry and chlorine generated in the electrolysis process.
塩素浸出工程では、塩素浸出槽に吹き込まれる塩素ガスの酸化力によって、セメンテーション工程の残渣及び硫化銅に含まれるニッケル、コバルト、鉄、銅、鉛等が浸出され、この浸出工程母液が上記セメンテーション工程に繰り返して供給される。また、塩素浸出工程では、原料に含まれている硫黄は殆ど浸出されずに浸出残渣として分離され、硫黄回収工程に供給される。 In the chlorine leaching process, the residue of the cementation process and nickel, cobalt, iron, copper, lead, etc. contained in the copper sulfide are leached by the oxidizing power of the chlorine gas blown into the chlorine leaching tank. Repeatedly supplied to the tentation process. In the chlorine leaching process, sulfur contained in the raw material is hardly leached but separated as a leaching residue and supplied to the sulfur recovery process.
セメンテーション工程の終液は浄液工程に送られ、塩素ガスと炭酸ニッケルを添加する酸化中和法によって、終液中に含まれるニッケル以外のコバルト、鉄、銅、亜鉛、鉛などの元素が浄液澱物として除去される。一方、浄液工程の終液は、pH調整された後、電解工程に送られ、電解採取により電気ニッケルが回収される。電解工程で発生する塩素ガスは、上記塩素浸出工程及び浄液工程に繰り返して供給される。 The final liquid of the cementation process is sent to the liquid purification process, and elements such as cobalt, iron, copper, zinc and lead other than nickel are contained in the final liquid by the oxidation neutralization method in which chlorine gas and nickel carbonate are added. Removed as purified starch. On the other hand, the final liquid of the liquid purification process is adjusted to pH and then sent to the electrolysis process, and the electronickel is recovered by electrowinning. Chlorine gas generated in the electrolysis process is repeatedly supplied to the chlorine leaching process and the liquid purification process.
このような塩素浸出電解採取法のプロセスにおいて、電解工程で発生する塩素ガスを用い、塩化ニッケル溶液中において硫化物原料中の金属元素を酸化還元反応により浸出する塩素浸出工程では、塩素浸出反応の酸化還元電位が低い場合には、浸出残渣中に金属元素が溶け残るため、高い浸出率が得られず、ニッケルのロスが発生する等の問題が生じ、逆に酸化還元電位が高くなり過ぎると、硫化物原料中の硫黄酸化率の上昇や、更には塩素ガスが未反応のまま気相側へリークするため、塩素の利用率が低下するので、例えば、特許文献1に記載されているように、浸出反応の酸化還元電位を規定値に調節する必要がある。この規定値からの変動幅を小さく抑えることにより、塩素ガスの利用率の低下や硫黄酸化率の上昇を招くことなく、金属元素の高い浸出率を達成することが可能となる。
In such a chlorine leaching electrowinning process, chlorine gas generated in the electrolysis process is used, and in the chlorine leaching process in which the metal element in the sulfide raw material is leached by oxidation-reduction reaction in the nickel chloride solution, the chlorine leaching reaction is performed. When the oxidation-reduction potential is low, the metal element remains in the leaching residue, so that a high leaching rate cannot be obtained, causing problems such as nickel loss. Conversely, if the oxidation-reduction potential is too high, Since the sulfur oxidation rate in the sulfide raw material is increased and the chlorine gas leaks to the gas phase side without being reacted, the utilization rate of chlorine is reduced. For example, as described in
上記特許文献1の開示技術では、非鉄金属硫化物等のニッケル原料の塩素浸出操作において、塩素浸出槽内の酸化還元電位(ORP)を所定の時間間隔で測定し、反応応答の時間変化を考慮した偏差を事前に補正しながら塩素ガス流量調節弁の開度を調節することにより、制御のオーバーシュートを防止して、常に最適なORPに調整することを可能としている。
In the technique disclosed in
しかしながら、高い浸出率を安定的に維持するためには、塩素浸出槽内の酸化還元電位の変動幅を小さく抑えることが必要である。そこで、攪拌槽内部の複数個所で塩素濃度を調査したところ、操業条件によっては、塩素吹き込みノズル付近で濃度が高く、ノズルから遠ざかるにしたがって低く不均一であり、このことが原因で局所的に塩素濃度(または、酸化還元電位)が高いと、硫黄酸化率上昇などの不具合が生じることが明らかとなった。また、真(または、平均)の酸化還元電位が設定値に対して低すぎるときは十分な浸出率が得られないが、逆に酸化還元電位が設定値に対して高くなると気相への塩素ガスのリークが心配され、塩素の利用率が低下するため設定値を低くせざるを得なくなり、高い浸出率の確保が難しいという問題があった。 However, in order to stably maintain a high leaching rate, it is necessary to keep the fluctuation range of the oxidation-reduction potential in the chlorine leaching tank small. Therefore, when the chlorine concentration was investigated at a plurality of locations inside the stirring tank, depending on the operation conditions, the concentration was high near the chlorine blowing nozzle, and it was low and non-uniform as it moved away from the nozzle. It has been clarified that when the concentration (or redox potential) is high, problems such as an increase in sulfur oxidation rate occur. In addition, when the true (or average) redox potential is too low with respect to the set value, a sufficient leaching rate cannot be obtained. Conversely, when the redox potential is higher than the set value, chlorine into the gas phase can be obtained. There was a problem that gas leakage was concerned, and the utilization rate of chlorine decreased, so that the set value had to be lowered, and it was difficult to ensure a high leaching rate.
そこで、本発明の目的は、上述の如き従来の問題点に鑑み、塩素浸出反応における酸化還元電位の攪拌槽内での空間的な偏りを従来よりも小さくし、塩素ガスの利用率の低下や硫黄酸化率の上昇を招くことなく、金属元素の高い浸出率を得ることができる攪拌反応槽、攪拌反応装置及び塩素浸出反応酸化還元電位の制御方法塩素ガスの供給制御方法を提供することにある。 Therefore, in view of the conventional problems as described above, the object of the present invention is to make the spatial bias in the stirring tank of the oxidation-reduction potential in the chlorine leaching reaction smaller than in the past, and to reduce the utilization rate of chlorine gas. To provide a stirring reaction vessel, a stirring reaction apparatus, a chlorine leaching reaction oxidation-reduction potential control method, and a chlorine gas supply control method capable of obtaining a high leaching rate of a metal element without causing an increase in sulfur oxidation rate. .
本発明の他の目的、本発明によって得られる具体的な利点は、以下に説明される実施の形態の説明から一層明らかにされる。 Other objects of the present invention and specific advantages obtained by the present invention will become more apparent from the description of embodiments described below.
本発明者らは、上記目的を達成するために、塩素浸出電解採取法により非鉄金属原料からニッケル等を回収するための攪拌反応装置における塩素の供給制御方法について、鋭意研究を重ねた結果、攪拌槽内の槽下部を含む複数の位置における酸化還元電位測定値を用いて、塩素吹き込みノズルの先端位置を調節することにより、塩素浸出反応における酸化還元電位の攪拌槽内での空間的な偏りを従来よりも小さくし、塩素ガスの利用率の低下や硫黄酸化率の上昇を招くことなく、金属元素の高い浸出率を得ることができることを見出し、本発明を完成した。 In order to achieve the above object, the present inventors have conducted earnest research on a chlorine supply control method in a stirring reaction apparatus for recovering nickel and the like from a nonferrous metal raw material by a chlorine leaching electrowinning method. By adjusting the tip position of the chlorine blowing nozzle using the redox potential measurement values at multiple positions including the lower part of the tank in the tank, the spatial bias in the stirring tank of the redox potential in the chlorine leaching reaction can be reduced. The present invention has been completed by finding that it is possible to obtain a high leaching rate of a metal element without reducing the utilization rate of chlorine gas and increasing the sulfur oxidation rate.
すなわち、本発明は、原料から反応用ガスを用いて反応生成物を生成するための攪拌反応槽であって、 反応用ガス吹き込み口が設けられたノズル先端部の槽内における位置を調節自在とした反応用ガス吹き込みノズルを備える反応用ガス供給手段を備え、上記反応用ガス供給手段により上記反応用吹き込みノズルを介して上記反応用吹き込み口から槽内に反応用ガスが供給されることを特徴とする。 That is, the present invention is a stirred reaction tank for generating a reaction product from a raw material using a reaction gas, and the position of the nozzle tip provided with the reaction gas blowing port in the tank is adjustable. The reaction gas supply means is provided with the reaction gas blowing nozzle, and the reaction gas is supplied from the reaction blowing nozzle into the tank through the reaction blowing nozzle by the reaction gas supply means. And
本発明に係る攪拌反応槽は、上記原料は非鉄金属の硫化物を含む非鉄金属原料であって、上記反応用ガス供給手段により上記反応用ガス吹き込みノズルを介して上記反応用ガス吹き込み口から槽内に塩素ガスが供給され、上記非鉄金属原料から塩素ガスを用いて上記非鉄金属を浸出するものとすることができる。 The stirred reaction tank according to the present invention is a non-ferrous metal raw material containing a non-ferrous metal sulfide, and the tank from the reaction gas blowing port through the reaction gas blowing nozzle by the reaction gas supply means. Chlorine gas is supplied into the inside, and the non-ferrous metal can be leached from the non-ferrous metal raw material using the chlorine gas.
上記攪拌反応槽は、槽上部と槽下部を含む複数の位置において酸化還元電位を測定する酸化還元電位測定手段を備えるものとすることができる。 The agitation reaction tank may be provided with oxidation-reduction potential measuring means for measuring the oxidation-reduction potential at a plurality of positions including the upper part of the tank and the lower part of the tank.
また、本発明に係る攪拌反応槽において、上記反応用ガス供給手段は、上記反応用ガス吹き込みノズルのノズル先端部に電動制御により突出量が調整される内筒を備えるものとすることができる。 Moreover, the stirring reaction tank which concerns on this invention WHEREIN: The said reaction gas supply means shall be equipped with the inner cylinder by which protrusion amount is adjusted by electric control in the nozzle front-end | tip part of the said reaction gas blowing nozzle.
また、本発明は、攪拌反応装置であって、塩素吹き込み口が設けられたノズル先端部の槽内における位置を槽外より調節自在とした塩素吹き込みノズルを備える塩素ガス供給手段と、槽上部と槽下部を含む複数の位置において酸化還元電位を測定する酸化還元電位測定手段を備え、上記塩素ガス供給手段により上記塩素吹き込みノズルを介して上記塩素吹き込み口から槽内に塩素ガスが供給され、非鉄金属の硫化物を含む非鉄金属原料から塩素ガスを用いて上記非鉄金属を浸出するための攪拌反応槽と、上記酸化還元電位測定手段により得られる上記複数の位置における酸化還元電位測定値の差分が規定値以内にあるか否かを判定し、上記差分が規定値以内にない場合には、上記差分が規定値以内になるまで、上記差分が小さくなる方向に上記攪拌反応槽内における塩素吹き込みノズルの先端位置を移動させる制御を行う制御手段とを備え、上記制御手段は、上記槽下部における塩素濃度の平均からのずれと塩素吹き込み位置の関係を流体シミュレーションによって求めて、上記塩素吹き込みノズルの上記ノズル先端部の上記攪拌反応槽内における位置の粗調整位置情報を蓄積したデータベースを備え、上記データベースに蓄積されている上記粗調整位置情報に基づいて、上記ノズル先端部の位置の粗調整を行い、上記酸化還元電位測定手段により得られる上記複数の位置における酸化還元電位測定値の差分が差分規定値以内にあるか否かを判定し、上記差分が差分規定値以内にない場合には、上記差分が差分規定値以内になるまで、上記差分が小さくなる方向に上記攪拌反応槽内における上記ノズル先端部を移動させる制御を行い、上記差分が差分規定値以内にある状態において、上記槽上部における酸化還元電位測定値が規定値になるように上記塩素ガス供給手段による塩素ガス供給量を制御することを特徴とする。 Further, the present invention is a stirring reaction apparatus, a chlorine gas supply means comprising a chlorine blowing nozzle, wherein the position in the tank of the nozzle tip provided with a chlorine blowing port is adjustable from the outside of the tank; A redox potential measuring means for measuring a redox potential at a plurality of positions including the lower part of the tank is provided. Chlorine gas is supplied into the tank from the chlorine inlet through the chlorine inlet nozzle by the chlorine gas supply means. The difference between the redox potential measured values at the plurality of positions obtained by the stirring reaction tank for leaching the nonferrous metal from the nonferrous metal raw material containing metal sulfide using chlorine gas and the redox potential measuring means is It is determined whether the difference is within the specified value. If the difference is not within the specified value, the difference is increased until the difference is within the specified value. Control means for controlling the position of the tip of the chlorine blowing nozzle in the stirred reaction tank, and the control means obtains the relationship between the deviation from the average chlorine concentration in the lower part of the tank and the chlorine blowing position by fluid simulation. And a database in which coarse adjustment position information of the position of the nozzle tip of the chlorine blowing nozzle in the stirring reaction tank is accumulated, and based on the coarse adjustment position information accumulated in the database, the nozzle tip Coarse adjustment of the position of the part, it is determined whether or not the difference between the redox potential measured values at the plurality of positions obtained by the redox potential measuring means is within a difference prescribed value, and the difference is a difference prescribed value If not within the stirring reaction tank, the difference becomes smaller until the difference falls within the specified difference value. The amount of chlorine gas supplied by the chlorine gas supply means is controlled so that the measured value of the oxidation-reduction potential at the upper part of the tank becomes a specified value in a state where the nozzle tip is moved and the difference is within the specified difference value. It is characterized by controlling.
本発明に係る攪拌反応装置において、上記塩素ガス供給手段は、上記塩素吹き込みノズルのノズル先端部に電動制御により突出量が調整される内筒を備えるものとすることができる。 In the stirring reaction apparatus according to the present invention, the chlorine gas supply means may include an inner cylinder whose protruding amount is adjusted by electric control at the nozzle tip of the chlorine blowing nozzle.
さらに、本発明は、塩素吹き込み口が設けられたノズル先端部の槽内における位置を槽外より調節自在とした塩素吹き込みノズルを備える塩素ガス供給手段と、槽上部と槽下部を含む複数の位置において酸化還元電位を測定する酸化還元電位測定手段を備え、上記塩素ガス供給手段により上記塩素吹き込みノズルを介して上記塩素吹き込み口から槽内に塩素ガスが供給される攪拌反応槽により、非鉄金属の硫化物を含む非鉄金属原料から塩素ガスを用いて上記非鉄金属を浸出する浸出処理における塩素浸出反応酸化還元電位の制御方法であって、上記槽下部における塩素濃度の平均からのずれと塩素吹き込み位置の関係を流体シミュレーションによって求めて、上記塩素吹き込みノズルの上記ノズル先端部の上記攪拌反応槽内における位置の粗調整位置情報を蓄積したデータベースに蓄積されている上記粗調整位置情報に基づいて、上記ノズル先端部の位置の粗調整を行い、上記酸化還元電位測定手段により得られる上記複数の位置における酸化還元電位測定値の差分が差分規定値以内にあるか否かを判定し、上記差分が差分規定値以内にない場合には、上記差分が差分規定値以内になるまで、上記差分が小さくなる方向に上記攪拌反応槽内における上記ノズル先端部を移動させる制御を行い、上記差分が差分規定値以内にある状態において、上記槽上部における酸化還元電位測定値が規定値になるように上記塩素ガス供給手段による塩素ガス供給量を制御することを特徴とする。 Furthermore, the present invention provides a chlorine gas supply means comprising a chlorine blowing nozzle that allows the position of the nozzle tip provided with a chlorine blowing port in the tank to be adjusted from the outside of the tank, and a plurality of positions including a tank upper part and a tank lower part. And a redox potential measuring means for measuring a redox potential in the reactor, and a stirring reaction tank in which chlorine gas is supplied from the chlorine blowing port into the tank through the chlorine blowing nozzle by the chlorine gas supply means. A control method of a chlorine leaching reaction oxidation-reduction potential in a leaching process for leaching the non-ferrous metal from a non-ferrous metal raw material containing sulfide using chlorine gas, the deviation from the average of the chlorine concentration in the lower part of the tank and the chlorine blowing position Of the position of the nozzle tip of the chlorine blowing nozzle in the stirring reaction tank. Based on the rough adjustment position information stored in the database storing the adjustment position information, the position of the nozzle tip is roughly adjusted, and the redox potentials at the plurality of positions obtained by the redox potential measuring means are obtained. It is determined whether or not the difference between the measurement values is within the specified difference value. If the difference is not within the specified difference value, the difference is reduced in the direction until the difference is within the specified difference value. The chlorine gas supply means controls the movement of the nozzle tip in the stirring reaction tank so that the measured oxidation-reduction potential at the upper part of the tank becomes a specified value when the difference is within the specified difference. It is characterized by controlling the supply amount of chlorine gas.
本発明では、槽内に反応用ガスを供給する反応用ガス供給手段は、反応用ガス吹き込み口が設けられたノズル先端部の槽内における位置を調節自在とした反応用ガス吹き込みノズルを備えるので、上記槽内における上記反応用ガス吹き込み口の位置を反応効率の良い最適位置に調整することができ、原料から反応用ガスを用いて反応生成物を効率よく生成することができる。 In the present invention, the reaction gas supply means for supplying the reaction gas into the tank includes a reaction gas blowing nozzle that can adjust the position of the nozzle tip provided with the reaction gas blowing port in the tank. The position of the reaction gas blowing port in the tank can be adjusted to an optimal position with good reaction efficiency, and a reaction product can be efficiently generated from the raw material using the reaction gas.
例えば、非鉄金属の硫化物を含む非鉄金属原料から塩素ガスを用いて上記非鉄金属を浸出するための攪拌反応槽に、塩素吹き込み口が設けられたノズル先端部の槽内における位置を槽外より調節自在とした塩素吹き込みノズルを備える塩素ガス供給手段を備えることにより、ガス吹き込み量や攪拌翼の回転速度の変更、攪拌翼の磨耗、反応物の堆積などよって、最適な吹き込みノズル位置が変化した場合でも、塩素吹き込みノズルの位置を流速が速いなどの適切な位置に調整することが可能となり、塩素浸出反応における酸化還元電位の攪拌槽内での空間的な偏りを小さくし、局所反応による塩素ガスの利用率の低下や硫黄酸化率の上昇などを抑えて、金属元素の高い浸出率を得ることができる。 For example, in the stirring reaction tank for leaching the non-ferrous metal from a non-ferrous metal raw material containing sulfide of non-ferrous metal using chlorine gas, the position in the tank at the tip of the nozzle provided with a chlorine inlet is from the outside of the tank. By providing chlorine gas supply means with an adjustable chlorine blowing nozzle, the optimal blowing nozzle position has changed due to changes in gas blowing amount and stirring blade rotation speed, stirring blade wear, deposition of reactants, etc. Even in this case, it is possible to adjust the position of the chlorine blowing nozzle to an appropriate position such as a high flow rate, to reduce the spatial bias in the stirring tank of the oxidation-reduction potential in the chlorine leaching reaction, and A high leaching rate of the metal element can be obtained while suppressing a decrease in the gas utilization rate and an increase in the sulfur oxidation rate.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本発明は、例えば図1に示すような構成の攪拌反応装置100に適用される。
The present invention is applied to, for example, an
この攪拌反応装置100は、非鉄金属の硫化物を含む非鉄金属原料から塩素ガスを用いて上記非鉄金属を浸出するための攪拌反応槽50と、この攪拌反応槽50を運転するための制御部60を備える。
The stirring
上記攪拌反応槽50は、非鉄金属の硫化物を含む非鉄金属原料スラリーが装入される反応槽本体10と、上記反応槽本体10内に収納された非鉄金属原料スラリーを攪拌する攪拌機20と、上記反応槽本体10内に塩素ガスを供給する塩素ガス供給部30を備える。
The stirring
上記攪拌機20は、上記反応槽本体10の上部中央に設置された攪拌モータ21と、上記反応槽本体10内に垂下装入された上記攪拌モータ21の回転軸22と、上記回転軸22に取り付けられた攪拌翼23からなる。
The
上記塩素ガス供給部30は、塩素吹き込み口31が設けられたノズル先端部32Aの上記反応槽本体10内における位置を槽外より調節自在とした塩素吹き込みノズル32を備える塩素ガス供給手段である。
The chlorine
図2に上記塩素ガス供給部30の拡大図に示すように、この攪拌反応槽50において、上記塩素ガス供給部30の塩素吹き込みノズル32は、塩素ガスが供給される固定筒33と、内筒位置調整モータ34によりヘリコイド機構35を介して直線移動される可動内筒36からなる。
As shown in the enlarged view of the chlorine
上記ヘリコイド機構35は、上記可動内筒36の外周面に形成された雄ねじ35Aと螺合する図示しない雌ねじが内周面に形成された回転部37を備え、上記回転部37の回転を上記可動内筒36直線移動に変換する機構である。上記回転部37の外周面には、上記内筒位置調整モータ34の回転軸34Aに形成されたギヤと噛合するギヤが形成されている。
The
そして、上記可動内筒36は、その外周面に回転防止用溝36Aが形成されており、上記固定筒33の先端部に形成された図示しない凸部を上記回転防止用溝36Aで係止することにより、回転することなく、上記内筒位置調整モータ34により上記ヘリコイド機構35を介して直線移動される。
The movable
すなわち、上記塩素吹き込みノズル32は、そのノズル先端部に電動制御により突出量が調整される可動内筒36を備える。
That is, the
なお、上記内筒位置調整モータ34及び上記ヘリコイド機構35は、上記固定筒33の外周を囲む筐体38内に設けられている。
The inner cylinder
上記内筒位置調整モータ34は、その動作が制御部60により制御される。上記制御部60は、上記反応槽本体10の外部に設けられている。
The operation of the inner cylinder
そして、この攪拌反応槽50では、上記塩素ガス供給部30により上記塩素吹き込みノズル32を介して上記塩素吹き込み口31から槽内に塩素ガスが供給される。
In the stirring
すなわち、この攪拌反応槽50において、槽内に塩素ガスを吹き込む上記塩素ガス供給部30の塩素吹き込みノズル32は、上記内筒位置調整モータ34によりヘリコイド機構35を介して直線移動される可動内筒36の先端部、すなわち、塩素吹き込み口31が設けられたノズル先端部32Aの上記反応槽本体10内における位置を槽外より調節自在としてある。
That is, in this stirring
この攪拌反応槽50では、例えば、ニッケル、コバルトなどを含有する非鉄金属の硫化物を含む非鉄金属原料スラリーを上記反応槽本体10に装入し、上記反応槽本体10内に上記塩素ガス供給部30により塩素ガスを吹込みながら、上記反応槽本体10内に収納された非鉄金属原料スラリーを攪拌機20により攪拌することにより、上記非鉄金属の浸出が行われる。
In this stirring
そして、この攪拌反応槽50では、上記塩素吹き込み口31が設けられたノズル先端部32Aの上記反応槽本体10内における位置を槽外より調節自在としてあるので、上記非鉄金属の浸出を行う際に、最適な吹き込みノズル位置に調整することができる。
And in this stirring
このような構成の攪拌反応槽50では、非鉄金属の硫化物を含む非鉄金属原料から上記非鉄金属を浸出するための反応槽本体10に塩素ガスを供給する塩素ガス供給部30は、塩素吹き込み口31が設けられたノズル先端部32Aの槽内における位置を槽外より調節自在とした塩素吹き込みノズル32を備えるので、ガス吹き込み量や攪拌翼23の回転速度の変更、攪拌翼23の磨耗、反応物の堆積などによって、最適な吹き込みノズル位置が変化した場合でも、塩素吹き込みノズル32の位置を流速が速いなどの適切な位置に調整することが可能できる。したがって、塩素浸出反応における酸化還元電位の攪拌槽内での空間的な偏りを小さくし、局所反応による塩素ガスの利用率の低下や硫黄酸化率の上昇などを抑えて、金属元素の高い浸出率を得ることができる。
In the stirring
なお、上記攪拌反応槽50に備えられる攪拌機20においては、スラリー攪拌と塩素ガス浸出反応の両方の性能が高い攪拌翼23、例えば、傾斜型ディスクタービン翼を用いることが望ましい。
In the
ここで、この攪拌反応槽50では、上記反応槽本体10の外部に設けられた上記制御部60を作業者が手動で操作して、上記内筒位置調整モータ34の動作を制御することにより、上記塩素吹き込みノズル32の位置を調整することができるが、後述する如く、上記反応槽本体10内に収納された非鉄金属原料スラリーの酸化還元電位の測定結果に応じて上記制御部60により上記内筒位置調整モータ34の動作を自動制御して、上記塩素吹き込みノズル32の位置を調整するようにしてもよい。
Here, in the
上記攪拌反応槽50は、槽上部と槽下部を含む複数の位置において酸化還元電位を測定する酸化還元電位測定手段として例えば2つの酸化還元電位測定用センサ40A,40Bを備えるものとすることができる。
The stirring
この攪拌反応槽50では、上記反応槽本体10内の液相部、すなわち、上記反応槽本体10内に収納された非鉄金属原料スラリーの酸化還元電位を測定する2つの酸化還元電位センサ40A,40Bを備え、酸化還元電位センサ40Aにより槽上部の位置における酸化還元電位を測定するとともに、酸化還元電位センサ40Bにより槽下部の位置における酸化還元電位を測定するようになっている。
In this stirring
そして、この攪拌反応槽50では、上記反応槽本体10の外部に設けられた上記制御部60を作業者が手動で操作して、上記内筒位置調整モータ34の動作を制御することにより、上記塩素吹き込みノズル32の位置を調整することができるが、この攪拌反応槽50を備える攪拌反応装置100では、上記2つの酸化還元電位センサ40A,40Bによる検出出力が上記制御部60に供給されており、上記制御部60により上記内筒位置調整モータ34の動作を自動制御して、上記塩素吹き込みノズル32の位置が調整される。
In the stirring
なお、この攪拌反応装置100では、上記塩素ガス供給部30を介して上記反応槽本体10内に供給する塩素ガスの流量が流量制御弁45により制御できるようになっている。
In the stirring
この攪拌反応装置100は、上記制御部60により、図3にフローチャートに示す手順に従って運転される。
The stirring
この攪拌反応装置100において、上記制御部60は、上記酸化還元電位センサ40A,40Bすなわち酸化還元電位測定手段により得られる酸化還元電位測定値の差分が規定値以内にあるか否かを判定し、上記差分が規定値以内にない場合には、上記差分が規定値以内になるまで、上記差分が小さくなる方向に上記攪拌反応槽50内における塩素吹き込みノズル32の先端位置を移動させる制御を行う制御手段として機能する。
In the stirring
すなわち、この攪拌反応装置100では、流体シミュレーションによって操業条件や堆積物の状況などによって異なる塩素濃度分布、および、流速が大きく最適な塩素吹き込み位置を求めてデータベースを予め作成しておき、上記制御部60は、上記データベースを参照し(ステップS1)、上記2つの酸化還元電位センサ40A,40Bによる検出出力と上記データベースに基づいて、図4に示すように運転条件に応じたガス供給位置を決定し(ステップS2)、上記内筒位置調整モータ34の動作を制御して上記塩素吹き込みノズル32の上記可動内筒36の位置の粗調整を行う(ステップS3)。
That is, in this
上記データベースは、槽下部における塩素濃度の平均からのずれと塩素吹き込み位置の関係を流体シミュレーションによって求めて、上記塩素吹き込みノズル32の上記ノズル先端部32の上記攪拌反応槽50内における位置の粗調整位置情報を蓄積することにより作成される。
The database obtains the relationship between the deviation from the average chlorine concentration in the lower part of the tank and the chlorine blowing position by fluid simulation, and roughly adjusts the position of the
そして、上記制御部60は、上記ステップS3において、上記データベースに蓄積されている上記粗調整位置情報に基づいて、上記ノズル先端部32Aの位置の粗調整を行う。
In step S3, the
次に、上記制御部60は、上記2つの酸化還元電位センサ40A,40Bによる検出出力に基づいて、ガス流量一定で槽上部と下部の酸化還元電位の差分が規定値以下であるか否かを判定し(ステップS4)、その判定結果が「NO」、すなわち、差分が規定値以下でない場合には、上記規定値以下となるように、上記内筒位置調整モータ34の動作を制御して上記差分が小さくなる方向に上記可動内筒36の位置の微調整を行う(ステップS5)。
Next, the
次に、上記制御部60は、上記ステップS4における判定結果が「YES」、すなわち、上記ガス流量一定で槽上部と下部の酸化還元電位の差が規定値以下となったら、上記塩素ガス供給部30を介して上記反応槽本体10内に供給する塩素ガスの流量を制御する流量制御弁45を制御して、上記差分が差分規定値以内にある状態において、槽上部の酸化還元電位が設定値になるようにガス流量を調節する(ステップS6)。
Next, when the determination result in step S4 is “YES”, that is, when the difference between the oxidation-reduction potentials at the upper part and the lower part of the tank is equal to or less than a specified value, the
そして、上記制御部60は、この運転状態を5〜10分保持し(ステップS7)、さらに、運転条件や槽内状況を確認して(ステップS8)、上記ステップ1に戻って、上記ステップ1〜ステップS8を繰り返すことで、操業条件や堆積物の状況などによって異なる塩素濃度分布、および、流速が大きく最適な塩素吹き込み位置に、上記塩素吹き込みノズル32の上記可動内筒36を位置させる。
And the said
このように、この攪拌反応装置100では、槽下部における塩素濃度の平均からのずれと塩素吹き込み位置の関係を流体シミュレーションによって求めて、上記塩素吹き込みノズル32の上記ノズル先端部32Aの上記攪拌反応槽50内における位置の粗調整位置情報を蓄積したデータベースに蓄積されている上記粗調整位置情報に基づいて、上記ノズル先端部32Aの位置の粗調整を行い、上記2つの酸化還元電位センサ40A,40Bにより得られる酸化還元電位測定値の差分が差分規定値以内にあるか否かを判定し、上記差分が差分規定値以内にない場合には、上記差分が差分規定値以内になるまで、上記差分が小さくなる方向に上記攪拌反応槽内における上記ノズル先端部を移動させる制御を行い、上記差分が差分規定値以内にある状態において、上記槽上部における酸化還元電位測定値が規定値になるように上記塩素ガス供給部30による塩素ガス供給量を制御することにより、塩素浸出反応における酸化還元電位の攪拌槽内での空間的な偏りを小さくし、局所反応による塩素ガスの利用率の低下や硫黄酸化率の上昇などを抑えて、金属元素の高い浸出率を得ることができる。
Thus, in this stirring
この攪拌反応装置100を用いた非鉄金属硫化物の塩素浸出工程において、ORPの設定値を550mVとし、操業条件の変動した場合でも槽上部と下部の測定値の差を10mV以内に制御することが可能であった。
(比較例1)
In the chlorine leaching process of non-ferrous metal sulfide using this stirring
(Comparative Example 1)
実施例1と同様の塩素浸出工程において、ORPの設定値を550mVとして、塩素吹き込みノズルの先端位置を固定した従来の方法では、操業条件の変動に伴う、槽上部と下部の測定値の差は、50mVから100mVであった。 In the conventional chlorine leaching process similar to that in Example 1, the ORP set value was set to 550 mV, and the tip position of the chlorine blowing nozzle was fixed. 50 mV to 100 mV.
なお、以上説明した実施の形態では、非鉄金属の硫化物を含む非鉄金属原料から塩素ガスを用いて上記非鉄金属を浸出するための攪拌反応槽50を備える攪拌反応装置100に本発明を適用したが、上記実施の形態のみに限定されるものでなく、本発明は、例えば、原料から反応用ガスを用いて反応生成物を生成するための攪拌反応槽に適用することもでき、槽内に反応用ガスを供給する反応用ガス供給手段は、反応用ガス吹き込み口が設けられたノズル先端部の槽内における位置を調節自在とした反応用ガス吹き込みノズルを備えることにより、上記槽内における上記反応用ガス吹き込み口の位置を反応効率の良い最適位置に調整して、原料から反応用ガスを用いて反応生成物を効率よく生成することができる。
In the embodiment described above, the present invention is applied to the stirring
10 反応槽本体、20 攪拌機、21 攪拌モータ、22 回転軸、23 攪拌翼、30 塩素ガス供給部、31 塩素吹き込み口、32 塩素吹き込みノズル、32A ノズル先端部、33 固定筒、34 内筒位置調整モータ、35 ヘリコイド機構、35A 雄ねじ35A、36 可動内筒、36A 回転防止用溝、37 回転部、38 筐体、40A,40B 酸化還元電位測定用センサ、45 流量制御弁、50 攪拌反応槽、60 制御部、100攪拌反応装置
DESCRIPTION OF
Claims (7)
反応用ガス吹き込み口が設けられたノズル先端部の槽内における位置を調節自在とした反応用ガス吹き込みノズルを備える反応用ガス供給手段を備え、
上記反応用ガス供給手段により上記反応用吹き込みノズルを介して上記反応用吹き込み口から槽内に反応用ガスが供給されることを特徴とする攪拌反応槽。 A stirred reaction tank for producing a reaction product from a raw material using a reaction gas,
A reaction gas supply means including a reaction gas injection nozzle that can adjust the position in the tank of the nozzle tip provided with the reaction gas injection port;
A stirring reaction tank, wherein the reaction gas is supplied from the reaction blowing port into the tank through the reaction blowing nozzle by the reaction gas supply means.
上記酸化還元電位測定手段により得られる上記複数の位置における酸化還元電位測定値の差分が規定値以内にあるか否かを判定し、上記差分が規定値以内にない場合には、上記差分が規定値以内になるまで、上記差分が小さくなる方向に上記攪拌反応槽内における塩素吹き込みノズルの先端位置を移動させる制御を行う制御手段と
を備え、
上記制御手段は、上記槽下部における塩素濃度の平均からのずれと塩素吹き込み位置の関係を流体シミュレーションによって求めて、上記塩素吹き込みノズルの上記ノズル先端部の上記攪拌反応槽内における位置の粗調整位置情報を蓄積したデータベースを備え、上記データベースに蓄積されている上記粗調整位置情報に基づいて、上記ノズル先端部の位置の粗調整を行い、上記酸化還元電位測定手段により得られる上記複数の位置における酸化還元電位測定値の差分が差分規定値以内にあるか否かを判定し、上記差分が差分規定値以内にない場合には、上記差分が差分規定値以内になるまで、上記差分が小さくなる方向に上記攪拌反応槽内における上記ノズル先端部を移動させる制御を行い、上記差分が差分規定値以内にある状態において、上記槽上部における酸化還元電位測定値が規定値になるように上記塩素ガス供給手段による塩素ガス供給量を制御することを特徴とする攪拌反応装置。 Measure the redox potential at multiple locations including a chlorine gas supply means with a chlorine blowing nozzle that allows the position of the nozzle tip provided with a chlorine blowing port in the tank to be adjusted from the outside of the tank, and the tank upper and lower parts The chlorine gas is supplied from the chlorine blowing port into the tank through the chlorine blowing nozzle by the chlorine gas supplying means, and chlorine gas is supplied from the nonferrous metal raw material containing sulfide of nonferrous metal. A stirred reaction tank for leaching the non-ferrous metal using,
It is determined whether or not the difference between the redox potential measurement values at the plurality of positions obtained by the redox potential measuring means is within a specified value. If the difference is not within the specified value, the difference is specified. Control means for performing control to move the tip position of the chlorine blowing nozzle in the stirring reaction tank in a direction in which the difference becomes smaller until it falls within a value,
The control means obtains the relationship between the deviation from the average of the chlorine concentration in the lower part of the tank and the chlorine blowing position by fluid simulation, and roughly adjusts the position of the tip of the chlorine blowing nozzle in the stirring reaction tank. A database storing information, and performing rough adjustment of the position of the nozzle tip based on the rough adjustment position information stored in the database, at the plurality of positions obtained by the oxidation-reduction potential measuring means. It is determined whether or not the difference between the oxidation-reduction potential measurement values is within a specified difference value. If the difference is not within the specified difference value, the difference is decreased until the difference is within the specified difference value. In the state where the nozzle tip in the stirring reaction tank is moved in the direction and the difference is within the specified difference value. Stirred reactor and controlling the chlorine gas supply amount of the chlorine gas supply means such oxidation reduction potential measurements at the tank top is a specified value.
上記槽下部における塩素濃度の平均からのずれと塩素吹き込み位置の関係を流体シミュレーションによって求めて、上記塩素吹き込みノズルの上記ノズル先端部の上記攪拌反応槽内における位置の粗調整位置情報を蓄積したデータベースに蓄積されている上記粗調整位置情報に基づいて、上記ノズル先端部の位置の粗調整を行い、
上記酸化還元電位測定手段により得られる上記複数の位置における酸化還元電位測定値の差分が差分規定値以内にあるか否かを判定し、
上記差分が差分規定値以内にない場合には、上記差分が差分規定値以内になるまで、上記差分が小さくなる方向に上記攪拌反応槽内における上記ノズル先端部を移動させる制御を行い、
上記差分が差分規定値以内にある状態において、上記槽上部における酸化還元電位測定値が規定値になるように上記塩素ガス供給手段による塩素ガス供給量を制御する
ことを特徴とする塩素浸出反応酸化還元電位の制御方法。 Measure the redox potential at multiple locations including a chlorine gas supply means with a chlorine blowing nozzle that allows the position of the nozzle tip provided with a chlorine blowing port in the tank to be adjusted from the outside of the tank, and the tank upper and lower parts A non-ferrous metal containing sulfide of non-ferrous metal by a stirring reaction tank having a redox potential measuring means for supplying chlorine gas to the tank from the chlorine blowing nozzle through the chlorine blowing nozzle by the chlorine gas supply means A control method for a chlorine leaching reaction oxidation-reduction potential in a leaching process for leaching the nonferrous metal from a raw material using chlorine gas,
A database in which the relationship between the deviation of the chlorine concentration from the average in the lower part of the tank and the chlorine blowing position is obtained by fluid simulation, and roughly adjusted position information of the position of the nozzle tip of the chlorine blowing nozzle in the stirring reaction tank is accumulated Based on the rough adjustment position information stored in the
Determining whether or not the difference between the redox potential measurement values at the plurality of positions obtained by the redox potential measuring means is within a prescribed difference value;
If the difference is not within the prescribed difference value, until the difference is within the prescribed difference value, control to move the nozzle tip in the stirring reaction tank in a direction to reduce the difference,
Chlorine leaching reaction oxidation characterized by controlling the chlorine gas supply amount by the chlorine gas supply means so that the redox potential measured value in the upper part of the tank becomes a specified value when the difference is within the specified difference value. Control method of reduction potential.
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