JP2019063725A - ガス処理装置及びガス処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】除害塔からの排出ガスに含まれる硫化水素の濃度変動に対して、より速やかにアルカリ濃度を変動させることが可能なガス処理装置とガス処理方法を提供する。【解決手段】ガス処理装置は、処理ガスに含まれる硫化水素を除害塔で分解するガス処理装置であって、前記除害塔に処理ガスを供給してガス雰囲気を形成する処理ガス供給手段と、前記除害塔からガスを排出する排出口の手前で、前記ガス雰囲気に、前記除害塔の外部に由来するアルカリ溶液を供給して気液接触させるアルカリ溶液供給手段と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、ガス処理装置及びガス処理方法に関するものであり、より詳しくは、硫化水素を含む処理ガスをアルカリ溶液と気液接触させて、硫化水素を分解させることで処理ガスを除害するガス処理装置とガス処理方法に関する。

低品位のニッケル酸化鉱石からニッケルを回収する湿式製錬方法において、高温加圧硫酸浸出（ＨＰＡＬ：Ｈｉｇｈ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ａｃｉｄ Ｌｅａｃｈ）法に基づくプロセスが実用化されている。

ＨＰＡＬ法を用いた湿式製錬プロセスにおいては、先ず、数種類の低品位ニッケル酸化鉱石を所定のＮｉ品位、不純物品位となるように混合し、それらを水と混合してスラリー化したものを篩にかけ、所定のアンダーサイズの鉱石を調製する（鉱石調合工程）。次に、スラリー化した鉱石（鉱石スラリー）をオートクレーブ等の加圧反応容器に装入し、高温高圧の条件下で硫酸を用いてＮｉを浸出させ、浸出液と浸出残渣とを含む浸出スラリーを生成する（浸出工程）。

得られた浸出液（硫酸酸性溶液）中には、浸出反応で消費されなかった遊離酸が残留していることから、その残留遊離酸を石灰石等の中和剤を用いて中和する（予備中和工程）。その後、予備中和工程での処理を経た浸出スラリーは、固液分離工程へと移送され、浸出液と浸出残渣とに分離される（固液分離工程）。なお、分離された浸出残渣は、最終中和工程にて重金属類等を溶出しないよう固定したのちテーリングダムへと送液される。

次に、固液分離工程にて分離された浸出液に対し、中和剤を添加して所定のｐＨに調整し、その浸出液に含まれる鉄等の不純物成分を除去する（中和工程）。

そして、不純物成分が除去された浸出液（硫化反応始液）に対して、図１に示すように、硫化剤として硫化水素を添加することによって硫化反応を生じさせ、その浸出液中に含まれる亜鉛を固定し、亜鉛硫化物と脱亜鉛終液を得る（脱亜鉛工程Ｓ１）。次いで、脱亜鉛終液を異なる条件の硫化反応槽に導入し、硫化剤として硫化水素を添加することによって硫化反応を生じさせ、脱亜鉛終液に含まれるニッケルやコバルトを硫化物として固定し、ニッケル及びコバルトの混合硫化物を回収する（硫化ニッケル沈殿工程Ｓ２）。

一方、硫化工程にてニッケル分を回収した後の貧液は、一部は固液分離工程に送液されて再利用され、余剰分は最終中和工程に送液されて排水処理（中和処理）が施される。

ここで、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスにおいて、上述のように硫化工程では、中和工程を経て得られたプロセス液（浸出液）に硫化水素を吹き込むことによって、製品であるＮｉ及びＣｏの混合硫化物を製造している。この硫化工程における硫化処理で供給した硫化水素のうち、未反応の硫化水素については、真空ポンプで回収し、コンプレッサーを用いて圧縮して硫化剤として再使用している。他方で、真空ポンプで回収されなかった硫化水素は、反応後のプロセス液（貧液）に溶存した形態となっているので、プロセス液を曝気することによって液中に残留していた硫化水素を気相中に取り出した後、除害設備に移送して、苛性ソーダ（ＮａＯＨ）等のアルカリ溶液を用いた無害化処理（除害工程Ｓ３）が行われる。また、脱亜鉛工程Ｓ１及び硫化ニッケル沈殿工程Ｓ２で揮発する硫化水素についても、排気ガスとして除害設備に移送されて、同様に無害化処理（除害工程Ｓ３）が行われる。

図４は、従来の除害塔を含む除害設備の構成を示す図である。図４に示すように、従来の除害設備５０においては、余剰の硫化水素を含んだ貧液が貯留槽５１に貯留されると、貧液から揮発した硫化水素が、続く除害塔５２に接続された除害ファン５３により回収されて、除害塔５２に取り込まれる。また、硫化水素を含んだ排気ガスについても、除害塔５２に取り込まれる。

除害塔５２では、硫化水素を処理ガスとして取り込んだあと、次のように処理している。すなわち、ＮａＯＨ等のアルカリ溶液を除害塔５２の底部にあるアルカリ溶液槽に供給するとともに、アルカリ溶液槽に保持されているアルカリ溶液を、循環ポンプ５５を備えた供給手段を用いて除害塔５２の頂部に供給している。これにより、硫化水素を含んだ処理ガスとアルカリ溶液とが気液接触することで処理ガスが無害化される。ここで、気液接触に用いたアルカリ溶液は、アルカリ溶液槽に流れ込むことで、循環利用される。このときの反応式は、以下のとおりである。
Ｈ_２Ｓ ＋ ＮａＯＨ → ＮａＨＳ ＋ Ｈ_２Ｏ ・・・（１）
Ｈ_２Ｓ ＋ ２ＮａＯＨ → Ｎａ_２Ｓ ＋ ２Ｈ_２Ｏ ・・・（２）
ＮａＨＳ ＋ ＮａＯＨ → Ｎａ_２Ｓ ＋ Ｈ_２Ｏ ・・・（３）
Ｎａ_２Ｓ ＋ Ｈ_２Ｓ → ２ＮａＨＳ ・・・（４）

この除害設備については、例えば特許文献１に記載されている。

特開２０１０−０３１３０２号公報

この除害設備で使用しているアルカリ溶液の使用量は、式（１）、（２）で示すように、除害塔での硫化水素の流入量に比例する。ここで、除害塔の出口から排出されるガス中の硫化水素の濃度を低く（例えば５ｐｐｍ以下）維持するためには、循環液をｐＨ１２以上の高ｐＨとなるようにアルカリ濃度を維持する必要があり、それにより上述の特に式（１）、（２）の反応を進める必要がある。

この点、従来の除害設備では、除害塔の本体に接続された配管から除害塔下部のアルカリ溶液槽中に苛性ソーダ等を添加することで循環液のｐＨを１２以上に維持し、この循環液をスプレーにて噴霧させて処理ガスと接触させ、処理ガスを分解させていた。この方法は、除害塔への苛性ソーダへの供給量を、たとえばポンプの回転数などによって容易に調節できる利点がある。

しかし、この除害設備の構成では、処理ガスに含まれる硫化水素の濃度が処理中に変動した場合、変動後の硫化水素の濃度に対して適正なアルカリ濃度になるまでに循環液のうち相当量が入れ替わる必要があり、タイムロスが生じていた。

このタイムロスによって、高濃度の硫化水素を含むガスが除害塔出口から漏れるリスクを回避するため、特に硫化水素の流入量に変動が生じる除害設備では、硫化水素の流入量が変動幅だけ増えるのを想定してアルカリ溶液の濃度を高めておく必要があり、そのために過剰量の苛性ソーダ等のアルカリを添加していた。

本発明は、このような実情に鑑みて開発されたものであり、除害塔からの排出ガスに含まれる硫化水素の濃度変動に対して、より速やかにアルカリ濃度を変動させることが可能なガス処理装置とガス処理方法を提供することにある。

本発明者らは、除害塔のうち処理ガスの排出口の手前で、除害塔の外部に由来するアルカリ溶液を、処理ガスを含む雰囲気に供給して気液接触させることで、除害塔からの排出ガスに含まれる硫化水素の濃度変動に応じて速やかにアルカリ濃度を調整することができることを見出し、本発明を完成するに至った。

（１）本発明の第１の発明は、処理ガスに含まれる硫化水素を除害塔で分解するガス処理装置であって、前記除害塔に処理ガスを供給してガス雰囲気を形成する処理ガス供給手段と、前記除害塔からガスを排出する排出口の手前で、前記ガス雰囲気に、前記除害塔の外部に由来するアルカリ溶液を供給して気液接触させるアルカリ溶液供給手段と、を備える、ガス処理装置である。

（２）本発明の第２の発明は、第１の発明において、気液接触させた後のアルカリ溶液を回収するアルカリ溶液槽を更に備え、前記アルカリ溶液供給手段が、前記アルカリ溶液と、前記アルカリ溶液槽に回収された前記アルカリ溶液からなるアルカリ循環液とを、前記ガス雰囲気に供給するように構成される、ガス処理装置である。

（３）本発明の第３の発明は、第２の発明において、前記アルカリ溶液供給手段において、前記アルカリ溶液の配管に前記アルカリ循環液の配管が接続され、前記アルカリ溶液と前記アルカリ循環液との混合物を、前記ガス雰囲気に供給するように構成される、ガス処理装置である。

（４）本発明の第４の発明は、第２又は第３の発明において、前記アルカリ溶液供給手段として、前記ガス雰囲気に前記アルカリ溶液又は前記アルカリ循環液を噴霧する噴霧手段を備える、ガス処理装置である。

（５）本発明の第５の発明は、第２乃至第４のいずれかの発明において、前記除害塔から排出されるガスの硫化水素濃度を測定する硫化水素濃度測定手段と、前記硫化水素濃度に基づいて前記アルカリ溶液及び前記アルカリ循環液のうち少なくとも一方の流量を調整する流量調整手段と、を更に備える、ガス処理装置である。

（６）本発明の第６の発明は、第２乃至第５のいずれかの発明において、前記アルカリ溶液槽に回収されたアルカリ溶液の水素イオン濃度を測定するｐＨ測定手段と、
前記水素イオン濃度に基づいて前記アルカリ溶液及び前記アルカリ循環液のうち少なくとも一方の流量を調整する流量調整手段と、を更に備える、ガス処理装置である。

（７）本発明の第７の発明は、硫化水素を含む処理ガスをアルカリ溶液と気液接触させて分解するガス処理方法であって、除害塔に処理ガスを供給してガス雰囲気を形成し、前記除害塔からガスを排出する排出口の手前で、前記ガス雰囲気にアルカリ溶液を供給して気液接触させる、ガス処理方法である。

（８）本発明の第８の発明は、第７の発明において、前記アルカリ溶液として、ＮａＯＨ濃度が１８〜３０質量％のＮａＯＨ水溶液を用いる、ガス処理方法である。

（９）本発明の第９の発明は、第７又は第８の発明において、前記処理ガスのＨ_２Ｓ濃度が１８００ｐｐｍ以下（体積比）の範囲内である、ガス処理方法である。

（１０）本発明の第１０の発明は、第７乃至第９のいずれかの発明において、前記ガス雰囲気に、前記アルカリ溶液と、気液接触させた後のアルカリ溶液からなるアルカリ循環液とを供給して処理ガスと気液接触させる、ガス処理方法である。

（１１）本発明の第１１の発明は、第１０の発明において、前記ガス雰囲気に、前記アルカリ溶液及び前記アルカリ循環液を混合したうえで供給する、ガス処理方法である。

（１２）本発明の第１２の発明は、第１０又は第１１の発明において、前記ガス雰囲気に、前記アルカリ溶液又は前記アルカリ循環液を噴霧して供給する、ガス処理方法である。

（１３）本発明の第１３の発明は、第１０乃至第１２のいずれかの発明において、前記除害塔より排出されるガスの硫化水素濃度を測定し、前記硫化水素濃度に基づいて前記アルカリ溶液及び前記アルカリ循環液のうち少なくとも一方の流量を調整する、ガス処理方法である。

（１４）本発明の第１４の発明は、第１０乃至第１３のいずれかの発明において、前記アルカリ溶液槽に回収されたアルカリ溶液の水素イオン濃度を測定し、前記水素イオン濃度に基づいて前記アルカリ溶液及び前記アルカリ循環液のうち少なくとも一方の流量を調整する、ガス処理方法である。

本発明によれば、除害塔からの排出ガスに含まれる硫化水素の濃度変動に対して、より速やかにアルカリ濃度を変動させることが可能な、ガス処理装置とガス処理方法を提供することができる。

また、本発明によれば、硫化水素の流入量に変動が生じる除害設備であっても、アルカリ使用量を低減させることが可能な、ガス処理装置とガス処理方法を提供することができる。

ＨＰＡＬ法を用いたニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスの流れを示す工程図である。 本発明に特に適したガス処理装置の構成の一例を示す断面模式図である。 ガス処理装置のアルカリ溶液供給手段の変形例を示す断面模式図である。 従来の洗浄塔を含む除害設備の構成を示す図である。

以下、本発明の具体的な実施形態（以下、「本実施の形態」という）について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。

本実施の形態に係るガス処理装置は、処理ガスに含まれる硫化水素を除害塔で分解させるものである。より具体的には、除害塔に処理ガスを供給してガス雰囲気を形成する処理ガス供給手段と、この除害塔からの排出ガスの排出口の手前にあるガス雰囲気に、アルカリ溶液を供給して気液接触させるアルカリ溶液供給手段と、を備えた装置である。

また、本実施の形態に係るガス処理方法は、処理ガスに含まれる硫化水素をアルカリ溶液と気液接触させて分解させるものである。より具体的には、除害塔に処理ガスを供給してガス雰囲気を形成し、この除害塔からの排出ガスの排出口の手前にある前記ガス雰囲気に、アルカリ溶液を供給して気液接触させる方法である。

そして、本実施の形態に係るガス処理装置及びガス処理方法では、除害塔からガスを排出する排出口の手前にアルカリ溶液を供給して気液接触させることで、除害塔からの排出ガスに含まれる硫化水素の濃度に変動が生じたとしても、その濃度変動が生じた領域から近い位置に、変動後の硫化水素濃度に適した濃度のアルカリ溶液をより速やかに供給できるため、アルカリ濃度の調整において生じていたタイムロスを低減させることができる。また、これにより、硫化水素の流入量に変動が生じる除害設備であっても、流入量の変動に即した濃度のアルカリ溶液を供給できるため、高濃度の硫化水素を含むガスが除害塔出口から漏れるリスクを回避しつつ、アルカリ使用量を低減させることができる。

≪ガス処理装置について≫
本発明のガス処理装置１ａは、例えば図２に示すように、少なくとも除害塔１１に処理ガスを供給してガス雰囲気を形成する処理ガス供給手段１３と、除害塔１１からガス（硫化水素を分解させた後の処理ガス）が排出される排出口１１０の手前（図２の排出口１１０の下側）に、除害塔の外部に由来するアルカリ溶液を供給して気液接触させるアルカリ溶液供給手段１２ａとを備えるものである。このような、アルカリ溶液を用いたガス処理装置１ａでは、硫化水素を含有する処理ガスと、アルカリ溶液とを供給して気液接触させることで、処理ガスに含まれる硫化水素を、気液接触している箇所において分解させ、それにより処理ガスを除害することができる。

［処理ガス供給手段］
処理ガス供給手段１３は、硫化水素を含んだ処理ガスを除害塔１１に供給するものであり、例えば除害ファン１３１と、それに連接された処理ガス供給管１３２を有する。そして、除害ファン１３１により回収された処理ガスが処理ガス供給管１３２を介して除害塔１１に取り込まれることで、処理ガスが除害塔１１に供給され、それによりガス雰囲気が形成される。

処理ガス供給手段１３によって供給される処理ガスとしては、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスによって発生した、反応後のプロセス液（貧液）から曝気等によって取り出される、未反応の硫化水素を含むガスや、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスのうち、特に脱亜鉛工程及び硫化ニッケル沈殿工程で揮発する硫化水素を含む排気ガスを用いることができる。本発明のガス処理装置１ａでは、これらの処理ガスを貯留することなく逐次的に処理するような場合であっても、アルカリ溶液等の供給量を速やかに調整することができるため、硫化水素の流入量に即する形で適切に処理ガスを除害することができる。

処理ガス供給管１３２は、除害塔１１の下部に設けられ、特に後述する処理ガス排出部１５よりも下側に設けることが好ましい。これにより、除害塔１１において、処理ガス供給管１３２から処理ガス排出部１５に向けて処理ガスの上昇気流が形成されるため、下降するアルカリ溶液の液滴への処理ガスと向流接触させることになり、それにより希薄な処理ガスとなった後も高濃度のアルカリ溶液と接触することになり、反応効率を高めて硫化水素濃度を最小限に抑えることができる。

［アルカリ溶液供給手段］
アルカリ溶液供給手段１２ａは、アルカリを溶媒に溶解させて得られるアルカリ溶液を除害塔１１に供給するものであり、例えばアルカリ溶液の流量を調整する電動弁１２１ａと、アルカリ溶液を流送する循環ポンプ１２４ａと、それらに連接されたアルカリ溶液供給管１２２ａ，１２５ａとを有する。典型的なアルカリ溶液として、除害塔１１の外部から除害塔１１内に初めて入る（すなわち、除害塔の外部に由来する）アルカリ性の水溶液が挙げられ、水酸化ナトリウム等のアルカリ金属水酸化物からなる固体アルカリ薬剤を、除害塔１１の外に設置した槽内で水に溶解または懸濁させて得たアルカリ性の水溶液が挙げられる。

ここで、アルカリ溶液供給手段１２ａのアルカリ溶液供給管１２２ａ，１２５ａは、除害塔１１からガスが排出される排出口１１０の手前に向けて管路を備える。これにより、排出口１１０の手前にあるガス雰囲気にアルカリ溶液が直接的に供給され、ガス雰囲気とアルカリ溶液とが気液接触される。そのため、後述するアルカリ溶液槽１６にアルカリ溶液を供給していた従来の構成と比べて、除害塔１１からの排出ガスに含まれる硫化水素の濃度変動に対して、速やかにアルカリ濃度を変動させることが可能となる。アルカリ溶液を供給される排出口１１０の「手前」の位置としては、除害塔１１内の処理ガスの流路の長さを１００％としたときに、出口（排出口１１０）から０〜５０％の位置がよく、出口（排出口１１０）から０〜３０％の位置がより好ましい。なお、たとえば除害塔１１の天板が上窄まりに尖っている場合などは、出口（排出口１１０）から０〜５％の範囲にある最頂部を避けることによって広い供給断面積を確保することができる。

アルカリ溶液供給手段１２ａとしては、アルカリを溶媒に溶解させて得られるアルカリ溶液とともに、後述するアルカリ溶液槽１６に回収されたアルカリ溶液からなるアルカリ循環液を、除害塔１１に供給する手段を備えてもよい。例えば、アルカリ溶液とアルカリ循環液の混合物が供給されるように、アルカリ溶液の配管（アルカリ溶液供給管１２２ａ）にアルカリ循環液の配管（アルカリ循環液供給管１２３ａ）を接続させてもよい。これにより、アルカリ循環液に含まれている未反応のアルカリ成分を処理ガス中の硫化水素との反応に用いることができるため、アルカリ濃度の調整において生じていたタイムロスを低減させながら、アルカリ使用量をより低減させることができる。

また、アルカリ溶液供給手段１２ａとしては、アルカリ溶液又はアルカリ循環液が除害塔１１の気相部に供給される部分に、噴霧手段を設けることが好ましい。これにより、アルカリ溶液又はアルカリ循環液が噴霧されて微小な液滴となり、それにより供給ガスとアルカリ溶液やアルカリ循環液との接触面積が増加するため、そして落下速度が低下して接触時間が延びるため、硫化水素の除去効率を高めることができる。

アルカリ溶液供給手段は、例えば図３に示すように、アルカリ溶液の供給系統と、アルカリ循環液の供給系統を、別個に有してもよい。例えば、アルカリ溶液の流量を調整する電動弁１２１ｂと、アルカリ溶液に流動を付与する循環ポンプ１２４ｂと、それらに連接されたアルカリ溶液供給管１２２ｂ，１２５ｂを有するアルカリ溶液の供給系統とを有するとともに、アルカリ循環液を流送する循環ポンプ１２８ｂと、それらに連接されたアルカリ循環液供給管１２３ｂ，１２９ｂを有するアルカリ循環液の供給系統とを、別個に有してもよい。本発明のガス処理装置では、供給ガスの雰囲気に供給するアルカリ溶液に濃度分布が生じていても、排出ガスに含まれる硫化水素の濃度変動に対して、速やかにアルカリ濃度を変動させられるため、排出ガスの硫化水素の濃度を安定して抑えられる。

［処理ガス排出部］
処理ガス排出部１５は、硫化水素を低減して無害化した処理ガスを大気中に放出させるものであり、例えば処理ガス排出管１５１と、それに連接された硫化水素濃度測定手段１５２を有する。そして、処理ガス排出管１５１によって排出される除害後のガスは、硫化水素濃度測定手段１５２によって連続的に硫化水素の濃度が測定されるように構成される。

ここで、硫化水素濃度測定手段１５２によって測定される硫化水素の濃度に基づいて、アルカリ溶液及びアルカリ循環液のうち少なくとも一方の流量を調整する流量調整手段を備えることが好ましい。例えば、硫化水素濃度測定手段１５２の測定結果に連動してアルカリ溶液の流量を調整する電動弁１２１ａの開閉が操作されるように構成することが好ましい。特に、除害後のガスにおける硫化水素の濃度が設定値（例えば５ｐｐｍ）よりも高くなった場合は、アルカリ溶液やアルカリ循環液の流量を、硫化水素の濃度（含有量）に即した値に増加させることで、速やかに硫化水素の濃度を設定値より低くすることができる。なお、アルカリ溶液やアルカリ循環液の流量を調整するための手段としては、電動弁１２１ａの開度を調節するほか、循環ポンプ１２４ａの回転数を調節してもよい。

処理ガス排出部１５は、除害塔１１の上部に設けられることが好ましい。これにより、除害塔１１において、処理ガス供給管１３２から処理ガス排出部１５に向けて処理ガスの上昇気流が形成されるとともに、アルカリ溶液やアルカリ循環液が除害塔１１の上部から下降するようになる。そのため、除害塔１１内のより広い範囲において、アルカリ溶液やアルカリ循環液の液滴に処理ガスを接触させることができ、それにより硫化水素の除去効率を高めることができる。

［アルカリ溶液槽］
アルカリ溶液槽１６は、気液接触させた後のアルカリ溶液を回収するものであり、除害塔１１の下部に設けられる。アルカリ溶液槽１６には、貯留する液量を調節するために、図示しない液抜きを設けることができる。液抜きをアルカリ溶液槽１６に設けるかわりに、アルカリ循環液供給管１２５ａに分岐するように液排出口（図示せず）を設けることも可能である。アルカリ溶液槽１６に貯留する液が多くなって処理ガス供給管１３２に達すると、保有する液中に処理ガスを吹き込んで撹拌することができる反面で、除害ファン１３１の能力として強力なものを要し、消費電力も多く要する。アルカリ溶液槽１６に貯留する液量を広い範囲で調節するには、アルカリ循環液供給管１２３ａを処理ガス供給管１３２より下に設けるのも好ましい。

アルカリ溶液槽１６には、回収されたアルカリ溶液の水素イオン濃度を測定するｐＨ測定手段１８を備えることが好ましい。そして、アルカリ溶液槽１６に回収されたアルカリ溶液は、ｐＨ測定手段１８によって、連続的に水素イオン濃度が測定されるように構成されることが好ましい。

ここで、ｐＨ測定手段１８によって測定される水素イオン濃度の値に基づいて、アルカリ溶液及びアルカリ循環液のうち少なくとも一方の流量を調整する流量調整手段を備えることが好ましい。例えば、ｐＨ測定手段１８の測定結果に連動してアルカリ溶液の流量を調整する電動弁１２１ａの開閉が操作されるように構成することが好ましい。特に、アルカリ溶液槽１６に回収されたアルカリ溶液のｐＨが設定値（例えば１２）よりも低くなった場合は、アルカリ溶液やアルカリ循環液の流量を、硫化水素の流入量に即した値に増加させることで、速やかにｐＨを設定値より高くすることができるため、高いｐＨでのみ起こる硫化水素とアルカリ溶液の反応を、より確実に進めることができる。なお、アルカリ溶液やアルカリ循環液の流量を調整するための手段としては、電動弁１２１ａの開度を調節するほか、循環ポンプ１２４ａの回転数を調節してもよい。

［充填材］
充填材１４は、必須ではないが、除害塔１１の内部の一部領域に充填されるものであり、除害塔１１の内部における、アルカリ溶液や処理ガス等の移動距離を長くし、且つ、気液の接触面積を広くして、硫化水素の中和反応を促進する作用をもたらす。

充填材１４の材質としては、硫化水素によって侵され難く、処理ガスの温度条件等に耐えることができる気液接触用の充填材であれば特に限定されず、例えばトーヨーハイレックス充填材（東洋ゴム化工品株式会社製）、ラシヒリング等を用いることができる。

≪ガス処理方法について≫
本発明のガス処理方法は、除害塔１１に硫化水素を含む処理ガスを供給してガス雰囲気を形成し、除害塔１１からガスが排出される排出口１１０の手前にある処理ガスにアルカリ溶液を供給して気液接触させるものである。このような方法を用いることで、処理ガスに含まれる硫化水素を、気液接触している箇所において速やかに分解することができる。

以下、ガス処理方法の一例として、図２に示されるガス処理装置１ａを用いたガス処理方法について説明する。

［ガス雰囲気の形成］
処理ガスを含んだガス雰囲気の形成は、硫化水素を含んだ処理ガスを除害塔１１に供給することで行われ、例えば処理ガス供給手段１３を用いて行われる。

ここで、処理ガスとしては、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスによって発生した、反応後のプロセス液（貧液）から曝気等によって取り出される、未反応の硫化水素を含むガスや、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスのうち、特に脱亜鉛工程及び硫化ニッケル沈殿工程で揮発する硫化水素を含む排気ガスを用いることができる。

その中でも、Ｈ_２Ｓ濃度が１８００ｐｐｍ以下（体積比）の範囲内にあるガスを用いることが好ましく、１５００ｐｐｍ以下（体積比）の範囲内にあるガスを用いることがより好ましい。本発明のガス処理方法では、処理ガスの硫化水素の濃度に即する形で硫化水素を適切に分解することができるため、Ｈ_２Ｓ濃度がこの範囲内で短時間のうちに変動するものであってもよい。Ｈ_２Ｓ濃度が５〜１８００ｐｐｍ又は５〜１５００ｐｐｍの範囲内にあるガスを供給されてもよいが、Ｈ_２Ｓ濃度が０ｐｐｍのガスが一時的に流入した場合でも、除害塔１１内に残存するガスと混合されてＨ_２Ｓを含んだ状態となることもあり、処理ガスを連続的に除害することができる。

［ガス雰囲気とアルカリ溶液との気液接触］
次いで、除害塔１１からガスを排出している排出口１１０の手前にあるガス雰囲気に、アルカリ溶液を供給して気液接触させる。このように、排出口１１０の手前にあるガス雰囲気にアルカリ溶液を直接的に供給することで、除害塔１１からの排出ガスに含まれる硫化水素の濃度変動に対して、速やかにアルカリ濃度を変動させることが可能となる。

ガス雰囲気に供給するアルカリ溶液としては、ＮａＯＨ濃度が１８〜３０質量％のＮａＯＨ水溶液を用いることが好ましい。この濃度のＮａＯＨ水溶液はｐＨが１２よりも高いことから、アルカリ溶液の流量を増加させたときに、気液接触する部分におけるｐＨを、速やかに１２よりも高くすることができる。そのため、気液接触する部分における硫化水素とアルカリ溶液の反応を、より確実に進めることができる。

アルカリ溶液をガス雰囲気に供給する際、アルカリ溶液とともにアルカリ循環液をガス雰囲気に供給して、気液接触させることも好ましい。また、アルカリ溶液とアルカリ循環液とを混合させた上で、ガス雰囲気に供給して気液接触させることも好ましい。このようにすることで、アルカリ循環液に含まれている未反応のアルカリ成分も処理ガス中の硫化水素との反応に用いることができるため、アルカリ濃度の調整におけるタイムロスを低減させながら、アルカリ使用量をより低減させることができる。

また、アルカリ溶液をガス雰囲気に供給する際、アルカリ溶液やアルカリ循環液を噴霧することが好ましい。アルカリ溶液又はアルカリ循環液の微小な液滴がガス雰囲気と接触することで、供給ガスと液滴との接触面積が増加するため、そして落下速度が低下して接触時間が延びるため、硫化水素の除去効率を高めることができる。

［排出されるガスの硫化水素濃度の測定］
アルカリ溶液をガス雰囲気に供給した後、除害塔より排出されるガスの硫化水素濃度を測定し、その硫化水素濃度に値に基づいて、アルカリ溶液及びアルカリ循環液のうち少なくとも一方の流量を調整することが好ましい。これにより、除害塔より排出されるガスの硫化水素濃度が速やかに低く調整されるため、硫化水素を含むガスの除害塔からの漏出のリスクを低減させることができる。

［回収されたアルカリ溶液における水素イオン濃度の測定］
また、アルカリ溶液をガス雰囲気に供給した後、アルカリ溶液槽１６に回収されるアルカリ溶液の水素イオン濃度を測定し、その水素イオン濃度の値に基づいて、アルカリ溶液及びアルカリ循環液のうち少なくとも一方の流量を調整することが好ましい。これにより、ガス雰囲気に供給される箇所におけるアルカリ溶液やアルカリ循環液の流量を、適切な範囲に調整することができるため、アルカリ成分の無駄を抑えながら、高いｐＨでのみ起こる硫化水素とアルカリ溶液の反応を、より確実に進めることができる。

以下、本発明の実施例を示してより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。

（実施例１）
除害塔として、直径１ｍ、高さ３ｍの円筒形の塔を用い、その内部には、高さ１．５ｍの位置に０．４ｍの厚さでトーヨーハイレックス充填材（東洋ゴム化工品株式会社製）を充填した。この除害塔の下から０．７ｍの高さ位置から、１５００Ｎｍ^３／ｈの風量で、Ｈ_２Ｓガス濃度０〜１５００ｐｐｍ（体積比）の変動幅を持つ処理ガスを供給し、それとともに、７００Ｌ／ｍｉｎの流量で、ＮａＯＨ濃度が２５質量％のＮａＯＨ水溶液からなるアルカリ溶液と、アルカリ循環液との混合物からなる循環液を、除害塔の上から０．７ｍの高さ位置から供給した。ここで、アルカリ溶液の添加は、アルカリ循環液の除害塔への配管に、アルカリ溶液の配管を接続させることにより行った。また、アルカリ溶液の添加量は、除害塔からの排出ガスの排出口におけるＨ_２Ｓ濃度が５ｐｐｍ（体積比）未満となるように調整し、且つ、循環液のｐＨが１２．０以上となるように調整した。
この制御を１ヶ月間行った結果、アルカリ溶液の使用量と、処理ガスの排出口におけるＨ_２Ｓ濃度の最大値について、表１に示すデータが得られた。

（比較例１）
除害塔として、直径１ｍ、高さ３ｍの円筒形の塔を用い、その内部には、高さ１．５ｍの位置に０．４ｍの厚さでトーヨーハイレックス充填材（東洋ゴム化工品株式会社製）を充填した。この除害塔の下から０．６ｍの高さ位置から、１５００Ｎｍ^３／ｈの風量で、Ｈ_２Ｓガス濃度０〜１５００ｐｐｍ（体積比）の変動幅を持つ処理ガスを供給し、それとともに、７００Ｌ／ｍｉｎの流量で、ＮａＯＨ濃度が２５質量％のＮａＯＨ水溶液からなるアルカリ溶液と、アルカリ循環液との混合物からなる循環液を、除害塔の上から０．７ｍの高さ位置から供給した。ここで、アルカリ循環液へのアルカリ溶液の添加は、除害塔内で下部に貯留されている循環液の液面付近にアルカリ溶液の配管を浸漬することにより行った。また、アルカリ溶液の添加量は、除害塔からの排出ガスの排出口におけるＨ_２Ｓ濃度が５ｐｐｍ（体積比）未満となるように調整し、且つ、循環液のｐＨが１２．０以上となるように調整した。
この制御を１ヶ月間行った結果、アルカリ溶液の使用量と、処理ガスの排出口におけるＨ_２Ｓ濃度の最大値について、表１に示すデータが得られた。

表１の結果に示されるように、アルカリ循環液の除害塔への配管に、アルカリ溶液の配管を接続させ、それにより除害塔からのガスの排出口の手前にある処理ガスの雰囲気にアルカリ溶液を供給することで、比較例と比べて、処理ガスの排出口におけるＨ_２Ｓ濃度の最大値が２ｐｐｍに半減し、アルカリ溶液として用いた２５質量％ＮａＯＨ水溶液の使用量が１５％低減されることが分かった（実施例１）。

このように、処理ガスの排出口における硫化水素濃度の最大値が半減し、また、アルカリ溶液の使用量が低減された理由として、除害塔からのガスの排出口の手前にアルカリ溶液を供給して気液接触させることで、除害塔からの排出ガスに含まれる硫化水素の濃度に変動が生じた際に、変動後の硫化水素濃度に適した濃度のアルカリ溶液をより速やかに供給できるようになったことが考えられる。

Ｓ１ 脱亜鉛工程
Ｓ２ 硫化ニッケル沈殿工程
Ｓ３ 除害工程
１ａ、１ｂ ガス処理装置
１１ 除害塔
１１０ 排出口
１１１ デミスター
１２ａ、１２ｂ アルカリ溶液供給手段
１２１ａ、１２１ｂ 電動弁
１２２ａ、１２２ｂ、１２５ａ、１２５ｂ アルカリ溶液供給管
１２３ａ、１２３ｂ、１２９ｂ アルカリ循環液供給管
１２４ａ、１２４ｂ、１２８ｂ 循環ポンプ
１２６ａ、１２６ｂ 噴霧手段
１３ 処理ガス供給手段
１３１ 除害ファン
１３２ 処理ガス供給管
１４ 充填材
１５ 処理ガス排出部
１５１ 処理ガス排出管
１５２ 硫化水素濃度測定手段
１６ アルカリ溶液槽
１８ ｐＨ測定手段

Claims (14)

1. 処理ガスに含まれる硫化水素を除害塔で分解するガス処理装置であって、
   前記除害塔に処理ガスを供給してガス雰囲気を形成する処理ガス供給手段と、
   前記除害塔からガスを排出する排出口の手前で、前記ガス雰囲気に、前記除害塔の外部に由来するアルカリ溶液を供給して気液接触させるアルカリ溶液供給手段と、
   を備える
   ガス処理装置。
2. 気液接触させた後のアルカリ溶液を回収するアルカリ溶液槽を更に備え、
   前記アルカリ溶液供給手段が、前記アルカリ溶液と、前記アルカリ溶液槽に回収された前記アルカリ溶液からなるアルカリ循環液とを、前記ガス雰囲気に供給するように構成される
   請求項１記載のガス処理装置。
3. 前記アルカリ溶液供給手段において、前記アルカリ溶液の配管に前記アルカリ循環液の配管が接続され、
   前記アルカリ溶液と前記アルカリ循環液との混合物を、前記ガス雰囲気に供給するように構成される
   請求項２に記載のガス処理装置。
4. 前記アルカリ溶液供給手段として、前記ガス雰囲気に前記アルカリ溶液又は前記アルカリ循環液を噴霧する噴霧手段を備える
   請求項２又は３に記載のガス処理装置。
5. 前記除害塔から排出されるガスの硫化水素濃度を測定する硫化水素濃度測定手段と、
   前記硫化水素濃度に基づいて前記アルカリ溶液及び前記アルカリ循環液のうち少なくとも一方の流量を調整する流量調整手段と、を更に備える
   請求項２から４のいずれかに記載のガス処理装置。
6. 前記アルカリ溶液槽に回収されたアルカリ溶液の水素イオン濃度を測定するｐＨ測定手段と、
   前記水素イオン濃度に基づいて前記アルカリ溶液及び前記アルカリ循環液のうち少なくとも一方の流量を調整する流量調整手段と、を更に備える
   請求項２から５のいずれかに記載のガス処理装置。
7. 硫化水素を含む処理ガスをアルカリ溶液と気液接触させて分解するガス処理方法であって、
   除害塔に処理ガスを供給してガス雰囲気を形成し、
   前記除害塔からガスを排出する排出口の手前で、前記ガス雰囲気にアルカリ溶液を供給して気液接触させる、
   ガス処理方法。
8. 前記アルカリ溶液として、ＮａＯＨ濃度が１８〜３０質量％のＮａＯＨ水溶液を用いる
   請求項７に記載のガス処理方法。
9. 前記処理ガスのＨ_２Ｓ濃度が１８００ｐｐｍ以下（体積比）の範囲内である
   請求項７又は８に記載のガス処理方法。
10. 前記ガス雰囲気に、前記アルカリ溶液と、気液接触させた後のアルカリ溶液からなるアルカリ循環液とを供給して処理ガスと気液接触させる、
    請求項７から９のいずれか記載のガス処理方法。
11. 前記ガス雰囲気に、前記アルカリ溶液及び前記アルカリ循環液を混合したうえで供給する
    請求項１０に記載のガス処理方法。
12. 前記ガス雰囲気に、前記アルカリ溶液又は前記アルカリ循環液を噴霧して供給する
    請求項１０又は１１に記載のガス処理方法。
13. 前記除害塔より排出されるガスの硫化水素濃度を測定し、
    前記硫化水素濃度に基づいて前記アルカリ溶液及び前記アルカリ循環液のうち少なくとも一方の流量を調整する
    請求項１０から１２のいずれかに記載のガス処理方法。
14. 前記アルカリ溶液槽に回収されたアルカリ溶液の水素イオン濃度を測定し、
    前記水素イオン濃度に基づいて前記アルカリ溶液及び前記アルカリ循環液のうち少なくとも一方の流量を調整する
    請求項１０から１３のいずれかに記載のガス処理方法。

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