JP2018154911A - 硫化物の製造設備 - Google Patents
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Abstract
Description
ニッケル酸化鉱石からニッケルを回収する高圧酸浸出法に基づく湿式製錬方法において、ニッケルを含む硫酸水溶液に硫化水素ガスを吹き込み、ニッケルを含む硫化物と貧液とを生成する硫化反応を行う硫化工程に用いられる硫化物の製造設備であって、
前記硫化反応のための反応容器と、
前記反応容器の出口に接続された配管と、
前記配管の途中に多重で設置された複数の遮断弁と、
を備える硫化物の製造設備である。
本発明の実施形態においては、次の順序で説明を行う。
1.ニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法
2.発明者の知見
3.硫化物の製造設備
3−1.反応容器入口側の構成
3−2.反応容器出口側の構成
3−3.制御系の構成
3−4.制御系の処理動作
4.実施形態の効果
5.変形例等
図1はニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法を説明する工程図である。ここでは、高圧酸浸出法を用いた湿式製錬方法について説明する。
浸出工程S1では、ニッケル酸化鉱石のスラリーに硫酸を添加し、220〜280℃の温度下で攪拌処理することにより、浸出液と浸出残渣とからなる浸出スラリーを生成する。浸出工程S1では、たとえば高温加圧容器(オートクレーブ)が用いられる。
MO+H2SO4→MSO4+H2O …(1)
(式中Mは、Ni、Co、Fe、Zn、Cu、Mg、Cr、Mn等を表す。)
2Fe(OH)3+3H2SO4→Fe2(SO4)3+6H2O …(2)
FeO+H2SO4→FeSO4+H2O …(3)
「高温熱加水分解反応」
2FeSO4+H2SO4+1/2O2→Fe2(SO4)3+H2O …(4)
Fe2(SO4)3+3H2O→Fe2O3+3H2SO4 …(5)
固液分離工程S2では、浸出工程S1で形成される浸出スラリーを多段洗浄し、ニッケルおよびコバルトを含む浸出液と、それ以外の浸出残渣とを得る。
中和工程S3では、固液分離工程S2で分離された浸出液の酸化を抑制しながら、その浸出液のpHが4以下となるように炭酸カルシウムを添加することにより、ニッケル回収用の母液と3価の鉄を含む中和澱物スラリーとを生成する。このように浸出液の中和処理を行うことにより、高圧酸浸出法による浸出工程S1で用いた過剰の酸を中和するとともに、溶液中に残留する3価の鉄イオンやアルミニウムイオン等を除去する。
硫化工程S4では、中和工程S3において得られたニッケル回収用の母液である硫酸水溶液に硫化水素ガスを吹き込んで硫化反応を生じさせ、ニッケル硫化物と貧液とを生成する。母液とは、硫化工程で硫化反応させる前の硫酸水溶液、すなわち反応始液のことである。
上記硫化工程S4で用いられる硫化物の製造設備は、密閉状態で硫化水素ガスを使用し、運転時には反応ガスや反応液が外部に漏れない構造になっている。しかし、本発明者は、製造設備の停止時には、運転時と比べて設備内の状況が変わるため、環境に悪影響を与えるおそれのある流体(液、ガス)が、たとえば製造設備に付属する機器類の予期せぬ不具合(たとえば、弁の侵食など)に起因して、外部に漏れる可能性があることに気づいた。以下、具体例を挙げて説明する。
続いて、本発明の実施形態に係る硫化物の製造設備について説明する。硫化物の製造設備は、上記硫化工程S4で用いられるもので、硫化反応のための反応容器を備える。以下に、硫化物の製造設備の構成を、反応容器入口側と反応容器出口側に分けて説明する。
図2は硫化物の製造設備が備える反応容器入口側の構成例を示す概略図である。
図3は硫化物の製造設備が備える反応容器出口側の構成例を示す概略図である。
ボール弁は、図示しないボール状の弁体と、円環状のシート弁座とを有する。遮断弁23をボール弁によって構成する場合は、弁体およびシート弁座の各々が炭化タングステンで被覆されていることが好ましい。また、ボール弁を駆動するアクチュエータを有する場合、このアクチュエータは油圧式アクチュエータであることが好ましい。
図4は本発明の実施形態に係る硫化物の製造設備に適用される制御系の構成例を示す機能ブロック図である。ここでは一例として、弁の開閉操作を自動で行うものとする。
制御部40の出力端子側に接続された各々の弁の動作状態(開閉状態、開度など)は、制御部40の処理動作によって以下のように制御される。
本発明の実施形態においては、反応容器4の出口に接続された配管9の途中に遮断弁21と遮断弁23を設置している。このため、製造設備の運転を停止した場合に、各々の遮断弁21,23を閉止することにより、配管9内の流体の流通を二重の弁によって遮断することができる。したがって、硫化物の製造設備において外部への流体漏れをより高い確度で抑制することが可能となる。
本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の構成要件やその組み合わせによって得られる特定の効果を導き出せる範囲において、種々の変更や改良を加えた形態も含む。
5〜9…配管
14,22…コントロール弁
15,16,21,23…遮断弁
32…ガス導入部
38a…液位計
38b,39…圧力計
40…制御部
Claims (9)
- ニッケル酸化鉱石からニッケルを回収する高圧酸浸出法に基づく湿式製錬方法において、ニッケルを含む硫酸水溶液に硫化水素ガスを吹き込み、ニッケルを含む硫化物と貧液とを生成する硫化反応を行う硫化工程に用いられる硫化物の製造設備であって、
前記硫化反応のための反応容器と、
前記反応容器の出口に接続された配管と、
前記配管の途中に多重で設置された複数の遮断弁と、
を備える硫化物の製造設備。 - 前記複数の遮断弁のうち、少なくとも最下流に設置された遮断弁がボール弁である
請求項1に記載の硫化物の製造設備。 - 前記ボール弁を駆動するアクチュエータを有し、
前記アクチュエータが油圧式アクチュエータである
請求項2に記載の硫化物の製造設備。 - 前記ボール弁は、ボール状の弁体と、円環状のシート弁座とを有し、前記弁体および前記シート弁座の各々が炭化タングステンで被覆されている
請求項2または3に記載の硫化物の製造設備。 - 前記配管は立ち上がり部を含み、
前記複数の遮断弁のうち少なくともいずれか1つは前記立ち上がり部に設置されている
請求項1〜4のいずれか1項に記載の硫化物の製造設備。 - 前記反応容器と前記配管を介して接続される後工程容器に不活性ガスを導入するためのガス導入部と、
前記硫化物の製造設備の運転を停止した後、前記後工程容器に前記不活性ガスを導入すべく前記ガス導入部を制御する制御部と、
を備える請求項1〜5のいずれか1項に記載の硫化物の製造設備。 - 前記反応容器内の圧力を計測する第1の圧力計と、
前記後工程容器内の圧力を計測する第2の圧力計と、を備え、
前記制御部は、前記第1の圧力計が計測する前記反応容器内の圧力P1と前記第2の圧力計が計測する前記後工程容器内の圧力P2とが、P1>P2の関係を満たす場合に、前記後工程容器に前記不活性ガスを導入すべく前記ガス導入部を制御する
請求項6に記載の硫化物の製造設備。 - 前記反応容器内の液面高さを計測する液位計を備え、
前記制御部は、前記液位計が計測する前記反応容器内の液面高さが経時的に低下する場合に、前記後工程容器に前記不活性ガスを導入すべく前記ガス導入部を制御する
請求項6に記載の硫化物の製造設備。 - 前記制御部は、前記第1の圧力計が計測する前記反応容器内の圧力P1と前記第2の圧力計が計測する前記後工程容器内の圧力P2との差(P1−P2)が、0kPa以下となるように前記ガス導入部を制御する
請求項7に記載の硫化物の製造設備。
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