JP2015114302A - 反応槽の酸化還元電位計取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】酸化還元電位計の故障を抑制できる反応槽の酸化還元電位計取付構造を提供する。【解決手段】反応槽１への酸化還元電位計２の取付構造であって、反応槽１は静水塔１６を備えており、酸化還元電位計２の検出部２１は静水塔１６の内部に設けられている。検出部２１が静水塔１６の内部に設けられているので、検出部２１の周囲におけるスラリーの流動が緩やかとなり、スラリーが検出部２１の内部に浸入することを抑制できる。その結果、酸化還元電位計の故障を抑制できる。【選択図】図１

Description

本発明は、反応槽の酸化還元電位計取付構造に関する。さらに詳しくは、スラリーの酸化還元電位を測定するための酸化還元電位計を反応槽に取り付ける構造に関する。

ニッケルマットやニッケル・コバルト混合硫化物を原料とする塩素浸出工程では、原料を粉砕して工業用水と混合して得たスラリーを浸出槽に供給し、スラリーを撹拌機で撹拌しながら塩素ガスを吹き込んで原料中のニッケルやコバルトを浸出する。浸出後のスラリーは固液分離により浸出液と浸出残渣とに分離される。得られた浸出液は後工程において不純物除去や電解採取が行われ、電気ニッケルや電気コバルトが回収される。

塩素浸出工程では、原料性状の変化や塩素ガスの吹き込み量の変動、撹拌不足など、何らかの原因により浸出率が低下すると、スラリーの酸化還元電位も変動する。このことを利用して、浸出槽中のスラリーの酸化還元電位を測定することで、浸出反応が適切に進行しているかを監視している。これにより、浸出処理の不具合の早期発見および早期対応が可能となる。

酸化還元電位の変動を的確に把握するためには、その精度として少なくとも±30mVは必要であり、酸化還元電位計はその精度を維持できるように管理されている。何らかの原因により酸化還元電位計の誤差が大きくなると、浸出反応を適切に監視できなくなり、浸出不良など操業上の不具合の原因となる。そのため、要求される精度を超える誤差が生じた酸化還元電位計は速やかに交換される。しかし、酸化還元電位計の交換頻度が高いと、設備コストが高くなるという問題がある。

特許文献１および２には、酸化還元電位の測定を安定的に行う方法が記載されている。しかし、いずれも酸化還元電位計の電極に気泡が付着することを防止する技術であり、酸化還元電位計の故障を抑制する技術は開示されていない。

特開２００６−２４２７７８号公報 特開２００４−３４０７１７号公報

本発明は上記事情に鑑み、酸化還元電位計の故障を抑制できる反応槽の酸化還元電位計取付構造を提供することを目的とする。

第１発明の反応槽の酸化還元電位計取付構造は、反応槽への酸化還元電位計の取付構造であって、前記反応槽は静水塔を備えており、前記酸化還元電位計の検出部は前記静水塔の内部に設けられていることを特徴とする。
第２発明の反応槽の酸化還元電位計取付構造は、第１発明において、前記検出部は取付ホルダに保持されており、前記取付ホルダは前記反応槽に固定されていることを特徴とする。

第１発明によれば、検出部が静水塔の内部に設けられているので、検出部の周囲におけるスラリーの流動が緩やかとなり、スラリーが検出部の内部に浸入することを抑制できる。その結果、酸化還元電位計の故障を抑制できる。
第２発明によれば、検出部が取付ホルダに保持されているので、酸化還元電位計を交換する際に検出部の位置調整が容易となる。

本発明の一実施形態に係る酸化還元電位計取付構造の説明図である。 取付ホルダの説明図である。 酸化還元電位計の検出部の説明図である。

まず、従来の酸化還元電位計取付構造において誤差が生じる原因を説明する。
図３に示すように、酸化還元電位計の検出部２１は、作用電極２１ａと比較電極２１ｂとガラス管２１ｃとを備えている。例えば、作用電極２１ａは白金電極であり、比較電極２１ｂは銀／塩化銀電極である。作用電極２１ａはガラス管２１ｃの外部に露出しており、スラリーなどの測定対象に接触するよう構成されている。比較電極２１ｂはガラス管２１ｃの内部に格納されている。ガラス管２１ｃの内部には内部液２１ｄが封入されており、比較電極２１ｂは内部液２１ｄに浸漬されている。内部液２１ｄとしては例えば塩化カリウムが用いられる。ガラス管２１ｃの内部と外部とは液絡部２１ｅで接続されている。なお、図３に示す検出部２１は、作用電極２１ａと比較電極２１ｂとを一体とした複合電極と称される。

検出部２１をスラリーなどの測定対象に浸漬すると、作用電極２１ａに発生する電位と、比較電極２１ｂに発生する電位との間に差が生じる。リード線で作用電極２１ａの電位と比較電極２１ｂの電位を酸化還元電位計の本体に導き、その電位差を測定することで測定対象の酸化還元電位を求めることができる。

本願発明者は、塩素浸出工程の浸出槽に取り付けられた酸化還元電位計のうち、誤差が生じて交換されたものを観察した。その結果、約半数はガラス管２１ｃが折れるなど、明らかに破損しているものであった。しかし、残り約半数は検出部２１に外観上の大きな損傷が見られなかった。そのような検出部２１をさらに詳しく観察すると、外観上の大きな損傷が見られなかったもののうちの一部は、液絡部２１ｅが磨耗、損傷しており、ガラス管２１ｃの内部にスラリーが浸入していることが確認された。

本願発明者は、ガラス管２１ｃの内部にスラリーが浸入した原因を、スラリーの流動によるものと考えた。浸出槽内のスラリーは撹拌機による撹拌や塩素ガスの曝気により激しく流動している。また、塩素浸出工程のスラリーは粘度が比較的高く、固形分が比較的硬い。そのため、スラリーに含まれる固形分が検出部２１に衝突し、検出部２１が磨耗していると考えた。そこで、スラリーの流動を抑えることで、酸化還元電位計の故障を抑制できることを見出した。

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１に示すように、塩素浸出工程に用いられる浸出槽１は有底円筒形の槽である。浸出槽１の蓋には供給口１１が設けられており、浸出槽１の内部にスラリーを供給できるようになっている。また、浸出槽１の側壁には排出口１２が設けられておりオーバーフロー配管１３が接続されている。この排出口１２から浸出槽１の内部のスラリーが排出され、オーバーフロー配管１３を流れるようになっている。なお、浸出槽１は特許請求の範囲に記載の「反応槽」に相当する。

浸出槽１は、塩素吹込管１４と、撹拌機１５と、静水塔１６とを備えている。塩素吹込管１４の開口端は浸出槽１の底付近に配置されており、スラリーに塩素ガスを吹きこむことができるようになっている。撹拌機１５は、モータと、そのモータの駆動により回転する撹拌羽根とから構成されており、浸出槽１内のスラリーを撹拌できるようになっている。

静水塔１６は縦長の筒である。静水塔１６によりスラリーの液面付近がその内外で隔離されている。また、静水塔１６は排出口１２に接続されている。静水塔１６により、その下端から流入したスラリーのみがオーバーフロー配管１３に排出されるようになっている。そのため、浸出が不十分な液面付近のスラリーがオーバーフローすることを防止できる。

浸出槽１内では、塩素吹込管１４からの塩素ガスの吹き込み、撹拌機１５による撹拌によりスラリーの浸出反応が進行する。スラリーの浸出反応を監視するために、スラリーの酸化還元電位を測定するための酸化還元電位計２が設けられている。

酸化還元電位計２は、スラリーに浸漬される検出部２１と、検出部２１からの信号を受け取って酸化還元電位を求める本体２２と、検出部２１と本体２２とを電気的に接続するリード線２３とからなる。

検出部２１は取付ホルダ３の先端に保持されている。図２に示すように、取付ホルダ３は長尺の筒体であり、その内部に検出部２１およびリード線２３が収納されている。取付ホルダ３の下端には保護筒３１が設けられており、検出部２１の先端の周囲を囲っている。保護筒３１の下端は開口しており、スラリーが検出部２１に接触するようになっている。また、保護筒３１と検出部２１の中央部とは液密に接しており、取付ホルダ３の内部にスラリーが浸入しないように構成されている。取付ホルダ３の上端からはリード線２３が出されている。

図１に戻り説明する。取付ホルダ３は静水塔１６の内部に挿入されており、上部が浸出槽１の蓋に固定されている。これにより、酸化還元電位計２の検出部２１が静水塔１６の内部に設けられている。

浸出槽１の内部（静水塔１６外）では、スラリーは撹拌機１５による撹拌や塩素ガスの曝気により激しく流動している。一方、静水塔１６内のスラリーは静水塔１６の下端から上端に向かってほとんど一様の流速で上昇しており、流動が緩やかである。

酸化還元電位計２の検出部２１は静水塔１６の内部に設けられているので、検出部２１の周囲におけるスラリーの流動が緩やかである。そのため、スラリーに含まれる固形分による検出部２１の磨耗を抑制でき、スラリーが検出部２１の内部に浸入することを抑制できる。その結果、酸化還元電位計２が故障して誤差が生じることを抑制できる。

取付ホルダ３は浸出槽１に対して取り付け、取り外し可能となっており、検出部２１を容易に交換できるよう構成されている。また、取付ホルダ３は浸出槽１に対して一定の深さに挿入した状態で取り付け可能に構成されている。このような取付ホルダ３に酸化還元電位計２の検出部２１が保持されているので、酸化還元電位計２を交換する際に検出部２１の位置調整が容易となる。

静水塔１６の水平断面は例えば約30cm四方の矩形である。これに対して複合電極の検出部２１は例えば直径が約3cmである。検出部２１は静水塔１６の水平断面のいずれの位置に設けてもよいが、周辺部に比べて中心部に配置した方が好ましい。酸化還元電位計２の交換作業の際に、検出部２１が誤って静水塔１６や浸出槽１の側壁に衝突して破損する恐れが少なくなるからである。

ところで、酸化還元電位計２の故障を確認するために、定期的に酸化還元電位計２の点検作業が行われる。点検作業は、浸出槽１から排出されたスラリーをオーバーフロー配管１３からサンプリングして、校正済みの卓上式酸化還元電位計で測定し、その測定値と浸出槽１に取り付けられた酸化還元電位計２の測定値とを比較することで行われる。酸化還元電位計２の測定値と卓上式酸化還元電位計の測定値が大きく異なっている場合に、酸化還元電位計２が故障していると判断する。

上記のように、排出口１２に接続された静水塔１６の内部に検出部２１を配置することで、点検作業のサンプリングポイントに近い位置で酸化還元電位の測定ができる。そのため、酸化還元電位計２の点検作業を精度よく行うことができる。なお、検出部２１をスラリーの液面から150cm以内の範囲に配置すれば、サンプリングポイントに十分近くなるので好ましい。

酸化還元電位計２の故障を抑制して長寿命化できることから、酸化還元電位計の交換頻度が低くなり、設備コストを抑えることができる。また、酸化還元電位計２の定期点検の頻度を低減でき、作業員の負荷を低減できる。

（その他の実施形態）
上記実施形態では、酸化還元電位計２の検出部２１を複合電極としたが、これ以外の構成でもよい。しかし、複合電極であれば、検出部２１の断面積を小さくすることができるため、塩素浸出工程の浸出槽１に備えられる酸化還元電位計２として好ましい。

また、本発明は塩素浸出工程の浸出槽以外にも適用できる。反応液の種類や反応の種類は限定されないが、特にスラリーの流動が激しい反応槽において酸化還元電位計を取り付けるのに適している。

つぎに、実施例を説明する、
（共通の条件）
実施例１および比較例１における共通の条件は次の通りである。
・操業条件：スラリー液温120℃、pH1以下
・酸化還元電位計：東亜DKK社製6600-5F(S)、複合電極、加圧式、銀／塩化銀基準

（実施例１）
塩素浸出工程で使用される２つの浸出槽（Ａ槽、Ｂ槽）について、酸化還元電位計の検出部を静水塔の内部に設置して、１２か月間操業を行った。操業期間中、誤差が±10mVを超えた酸化還元電位計を交換した。

表１に各月の酸化還元電位計の交換本数を示す。月平均の交換本数は、Ａ槽が0.92本、Ｂ槽が0.75本であった。交換した酸化還元電位計を観察したところ、検出部が明らかに破損しているものはなく、検出部の内部にスラリーが浸入しているものもなかった。

（比較例１）
塩素浸出工程で使用される２つの浸出槽（Ａ槽、Ｂ槽）について、酸化還元電位計の検出部を静水塔の外部に設置して、１２か月間操業を行った。操業期間中、誤差が±10mVを超えた酸化還元電位計を交換した。

表１に各月の酸化還元電位計の交換本数を示す。月平均の交換本数は、Ａ槽が1.83本、Ｂ槽が1.33本であった。交換した酸化還元電位計を観察したところ、約半数は検出部が明らかに破損しており、残りの半数が検出部の内部にスラリーが浸入しいているものであった。

以上より、本発明の酸化還元電位計取付構造によれば、酸化還元電位計の故障を抑制でき、交換頻度を約半分に低減できることが確認された。

１ 浸出槽
１１ 供給口
１２ 排出口
１３ オーバーフロー配管
１４ 塩素吹込管
１５ 撹拌機
１６ 静水塔
２ 酸化還元電位計
２１ 検出部
２１ａ 作用電極
２１ｂ 比較電極
２１ｃ ガラス管
２１ｄ 内部液
２１ｅ 液絡部
２２ 本体
２３ リード線
３ 取付ホルダ
３１ 保護筒

Claims (2)

1. 反応槽への酸化還元電位計の取付構造であって、
   前記反応槽は静水塔を備えており、
   前記酸化還元電位計の検出部は前記静水塔の内部に設けられている
   ことを特徴とする反応槽の酸化還元電位計取付構造。
2. 前記検出部は取付ホルダに保持されており、
   前記取付ホルダは前記反応槽に固定されている
   ことを特徴とする請求項１記載の反応槽の酸化還元電位計取付構造。