JP2019077914A - Control system and control method of autoclave - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、オートクレーブの制御システム、及び制御方法に関し、より詳しくは、高圧酸浸出プロセスで、オートクレーブに供給されたスラリーを高圧の空気により加圧し、高圧の蒸気により加温する処理において、オートクレーブ内の温度及び圧力を一定に保つことを可能とする制御システム、及び制御方法に関する。 The present invention relates to an autoclave control system and control method, and more specifically, in a high pressure acid leaching process, in a process of pressurizing a slurry supplied to the autoclave with high pressure air and heating with high pressure steam, Control system and control method that make it possible to keep the temperature and pressure of
これまで回収が難しいとされていた、低品位のニッケル酸化鉱からニッケルを回収する技術として、高圧酸浸出法、すなわちHPAL(High Pressure Acid Leach)法が確立されている。これにより、低品位ニッケル酸化鉱石から、高温加圧硫酸浸出工程を経てニッケルが効率良く回収されるようになった。なお、HPALについて、「高温加圧硫酸浸出」、「高圧硫酸浸出」又は単に「加圧浸出」とも呼ばれることがある。 As a technology for recovering nickel from low grade nickel oxide ore which has been considered difficult to recover, a high pressure acid leach (HPAL) method has been established. As a result, nickel is efficiently recovered from the low grade nickel oxide ore through the high temperature pressurized sulfuric acid leaching step. In addition, about HPAL, "high temperature pressurization sulfuric acid leaching", "high pressure sulfuric acid leaching", or only "pressure leaching" may be called.
例えば特許文献1には、原料スラリーをオートクレーブで高温高圧下に浸出し、次いで浸出後のスラリーを常温常圧まで降温降圧するフラッシュベッセル(フラッシュタンクとも称する)を含む高圧酸浸出工程において、余裕のあるバルブ開閉の制御を行うことで、蒸気排出管、スラリー排出管、スラリー排出バルブのトラブルを減少することを可能とするフラッシュベッセルの運転方法が開示されている。
For example,
特許文献1に開示された方法は、フラッシュベッセル内におけるスラリー液位の上限と下限の所定値を、スラリー排出口の高さ、及び、フラッシュベッセル本体の高さと直径の値との関係において規定するものである。
The method disclosed in
HPAL法において、高いニッケルの浸出率を達成するために温度及び圧力制御が重要である。また、高圧酸浸出後のスラリーはオートクレーブの後段に設置されたフラッシュタンクに送液されて、フラッシュタンクにおいて常圧まで減圧されるが、ここで、オートクレーブ内の温度及び圧力の変動は、オートクレーブからフラッシュタンクまでの吐出配管やフラッシュタンクに設置されたレベル制御弁の損傷を引き起こしていた。また、圧力の変動がフラッシュタンク本体の振動を招き、フラッシュタンクのレベル計を故障させる場合もあった。また、圧力変動の影響は温度変動にも及ぶので、ニッケルの浸出率が低下することもあった。特許文献1には、フラッシュタンクの蒸気排出管、スラリー排出管、スラリー排出バルブのトラブルを減少する方法が開示されているが、吐出配管、レベル制御弁を損傷させないための、又はフラッシュタンクのレベル計を故障させないための、オートクレーブ内の温度及び圧力を精密に制御する方法については開示されていない。
Temperature and pressure control are important in the HPAL process to achieve high nickel leach rates. In addition, the slurry after high pressure acid leaching is sent to a flash tank installed at the latter stage of the autoclave and decompressed to normal pressure in the flash tank. Here, fluctuations in temperature and pressure in the autoclave are The discharge piping to the flash tank and damage to the level control valve installed in the flash tank were caused. In addition, fluctuations in pressure may cause vibration of the flash tank body, resulting in failure of the flash tank level meter. In addition, since the influence of pressure fluctuation also affects temperature fluctuation, the leaching rate of nickel sometimes decreased. Although the method of reducing the trouble of the steam discharge pipe of a flash tank, a slurry discharge pipe, and a slurry discharge valve is disclosed by
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、高温加圧硫酸浸出(HPAL)法を用いたニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法において、オートクレーブの温度及び圧力を一定に保つことを可能にするオートクレーブの制御システム、及び制御方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and the object of the present invention is the temperature and pressure of an autoclave in a hydrometallurgical process for nickel oxide ore using a high temperature pressurized sulfuric acid leaching (HPAL) method. It is an object of the present invention to provide a control system and control method of an autoclave which make it possible to keep constant.
本発明者は、上記目的を達成するために、オートクレーブの温度及び圧力制御の方法について研究を重ねた結果、蒸気排出弁の流量特性曲線を規定し、その流量特性曲線に従って制御をすることで精密な圧力制御を実現させた。それによってオートクレーブの温度及び圧力を安定させることができ、上記問題点が解決可能であることを見出し、本発明を完成した。 In order to achieve the above object, the inventor conducted researches on the method of temperature and pressure control of the autoclave, and as a result, defined the flow characteristic curve of the steam discharge valve and controlled according to the flow characteristic curve. Pressure control was realized. As a result, it has been found that the temperature and pressure of the autoclave can be stabilized and the above problems can be solved, and the present invention has been completed.
[1]本発明の一態様は、ニッケル酸化鉱石の高圧酸浸出プロセスにおけるオートクレーブ(90)を運転制御する制御システム(100)であって、
前記オートクレーブ(90)内の圧力を制御する蒸気排出弁(10)と、
該蒸気排出弁(10)の弁開度を制御する弁開度制御部(60)と、
を備え、
該弁開度制御部(60)は、
全閉状態から全開状態までの開度別に第1弁開度(α)、第2弁開度(β)及び第3弁開度(γ)の制御指標が設定され、
前記制御指標は全閉<第1弁開度(α)<第2弁開度(β)<第3弁開度(γ)<全開の大小関係を有し、
前記全閉状態と、該全閉状態からわずかに開弁した前記第1弁開度(α)との間を急激に増減させるクイックオープン特性(S10)と、
前記第1弁開度(α)と、前記第2弁開度(β)と、の間をリニア特性で緩慢に増減させる緩慢リニア特性(S20)と、
前記第2弁開度(β)と、前記第3弁開度(γ)と、の間をイコールパーセント特性で変化させるイコールパーセント特性(S30)と、
前記第3弁開度(γ)と、前記全開状態と、の間をリニア特性で急激に増減させる急激リニア特性(S40)と、
よりなる制御特性曲線に従って、
異なる前記制御指標(α,β,γ)で区別された弁開度に予め対応付けられた前記弁開度特性(S10〜S40)の何れかに適応させながら制御するものである。
[1] One embodiment of the present invention is a control system (100) for controlling operation of an autoclave (90) in high pressure acid leaching process of nickel oxide ore,
A steam discharge valve (10) for controlling the pressure in the autoclave (90);
A valve opening control unit (60) for controlling the valve opening of the steam discharge valve (10);
Equipped with
The valve opening control unit (60)
The control indexes of the first valve opening (α), the second valve opening (β) and the third valve opening (γ) are set according to the opening from the fully closed state to the fully open state,
The control index has a magnitude relation of fully closed <first valve opening (α) <second valve opening (β) <third valve opening (γ) <full opening,
Quick open characteristics (S10) for rapidly increasing or decreasing between the fully closed state and the first valve opening (α) slightly opened from the fully closed state;
A slow linear characteristic (S20) in which the interval between the first valve opening degree (α) and the second valve opening degree (β) is slowly increased / decreased in a linear characteristic.
The equal percent characteristic (S30) which changes between the second valve opening degree (β) and the third valve opening degree (γ) according to equal percentage characteristics.
An abrupt linear characteristic (S40) which causes the linear characteristic to rapidly increase / decrease between the third valve opening degree (γ) and the fully open state;
According to the control characteristic curve
The control is performed while being adapted to any one of the valve opening characteristics (S10 to S40) previously associated with the valve opening distinguished by the different control indexes (α, β, γ).
[2]また、本発明の一態様において、前記[1]における前記弁開度について、
前記第1弁開度(α)は全閉状態を超えて2%未満、
前記第2弁開度(β)は50%〜69%の範囲内、
前記第3弁開度(γ)は71%〜90%の範囲内、のそれぞれ1の値であることが好ましい。
[2] Further, according to one aspect of the present invention, the valve opening degree in the above [1],
The first valve opening (α) is less than 2% over the fully closed state,
The second valve opening degree (β) is in the range of 50% to 69%,
The third valve opening degree (γ) is preferably a value of 1 in the range of 71% to 90%.
[3]また、本発明の一態様において、前記[1]又は[2]における前記弁開度に対応するCv値を、
前記クイックオープン特性(S10)では0%と、5%以上の第1点(1)と、の間で急変させ、
前記緩慢リニア特性(S20)では前記第1点(1)と、12%以上の第2点(2)と、の間で緩慢に増減させ、
前記イコールパーセント特性(S30)では前記第2点(2)と、30%以上の第3点(3)と、の間でイコールパーセント特性により変化させることが好ましい。
[3] Further, in one aspect of the present invention, a Cv value corresponding to the valve opening degree in the above [1] or [2] is
In the quick open characteristic (S10), the sudden change is made between 0% and the first point (1) of 5% or more,
In the slow linear characteristic (S20), increase / decrease slowly between the first point (1) and the second point (2) of 12% or more,
In the equal percent characteristic (S30), it is preferable to change the equal point characteristic between the second point (2) and the third point (3) of 30% or more.
[4]また、本発明の一態様は、前記[1]〜[3]の何れかの制御システム(100)に用いられる蒸気排出弁(10)であって、
ステム(9)を介して軸方向移動機構(8)に接続されシート(13)に対面する距離(X)を加減するように動作可能なトリム(11)と、
該トリム(11)の前記シート(13)への対向面(15)の軸中心部(O)に円錐形の中心(Q)を一致させて突設されたプラグ(12)と、
該プラグ(12)の最大外径(K)を受容可能な内径(M)の流路孔(14)を穿設されると共に弁箱(19)内に固定された前記シート(13)と、
を備え、
前記プラグ(12)の前記最大外径(K)は、前記流路孔(14)の前記内径(M)に対して80%以上、95%以下に設定された、
蒸気排出弁(10)である。
[4] Further, an aspect of the present invention is a steam discharge valve (10) used in the control system (100) according to any one of the above [1] to [3],
A trim (11) connected to the axial displacement mechanism (8) via the stem (9) and operable to adjust the distance (X) facing the seat (13);
A plug (12) projecting with the center (Q) of the conical shape coinciding with the axial center (O) of the surface (15) of the face (15) of the trim (11) facing the sheet (13);
The sheet (13) having a flow passage hole (14) of an inner diameter (M) capable of receiving the maximum outer diameter (K) of the plug (12) and fixed in the valve box (19);
Equipped with
The maximum outer diameter (K) of the plug (12) is set to 80% or more and 95% or less of the inner diameter (M) of the flow path hole (14).
It is a steam discharge valve (10).
[5]また、本発明の一態様は、ニッケル酸化鉱石の高圧酸浸出プロセスに用いられるオートクレーブを弁開度制御部(60)で運転制御する制御方法であって、
前記オートクレーブ(90)内の圧力を制御する蒸気排出弁(10)と、
該蒸気排出弁(10)の弁開度を制御する弁開度制御部(60)と、
を備え、
該弁開度制御部(60)は、
全閉状態から全開状態までの開度別に第1弁開度(α)、第2弁開度(β)及び第3弁開度(γ)の制御指標が設定され、
前記制御指標は全閉<第1弁開度(α)<第2弁開度(β)<第3弁開度(γ)<全開の大小関係を有し、
前記全閉状態と、該全閉状態からわずかに開弁した前記第1弁開度(α)との間を急激に増減させるクイックオープン特性(S10)と、
前記第1弁開度(α)と、前記第2弁開度(β)と、の間をリニア特性で緩慢に増減させる緩慢リニア特性(S20)と、
前記第2弁開度(β)と、前記第3弁開度(γ)と、の間をイコールパーセント特性で変化させるイコールパーセント特性(S30)と、
前記第3弁開度(γ)と、前記全開状態と、の間をリニア特性で急激に増減させる急激リニア特性(S40)と、
よりなる制御特性曲線に従って、
異なる前記制御指標で区別された弁開度に予め対応付けられた前記弁開度特性(S10〜S40)の何れかに適応させながら制御するようにしたものである。
[5] Further, one aspect of the present invention is a control method of controlling operation of an autoclave used for high pressure acid leaching process of nickel oxide ore by a valve opening control unit (60),
A steam discharge valve (10) for controlling the pressure in the autoclave (90);
A valve opening control unit (60) for controlling the valve opening of the steam discharge valve (10);
Equipped with
The valve opening control unit (60)
The control indexes of the first valve opening (α), the second valve opening (β) and the third valve opening (γ) are set according to the opening from the fully closed state to the fully open state,
The control index has a magnitude relation of fully closed <first valve opening (α) <second valve opening (β) <third valve opening (γ) <full opening,
Quick open characteristics (S10) for rapidly increasing or decreasing between the fully closed state and the first valve opening (α) slightly opened from the fully closed state;
A slow linear characteristic (S20) in which the interval between the first valve opening degree (α) and the second valve opening degree (β) is slowly increased / decreased in a linear characteristic.
The equal percent characteristic (S30) which changes between the second valve opening degree (β) and the third valve opening degree (γ) according to equal percentage characteristics.
An abrupt linear characteristic (S40) which causes the linear characteristic to rapidly increase / decrease between the third valve opening degree (γ) and the fully open state;
According to the control characteristic curve
The control is performed while being adapted to any one of the valve opening characteristics (S10 to S40) previously associated with the valve opening distinguished by the different control index.
[6]また、本発明の一態様において、前記[5]における前記弁開度について、
前記第1弁開度(α)は全閉状態を超えて2%未満、
前記第2弁開度(β)は50%〜69%の範囲内、
前記第3弁開度(γ)は71%〜90%の範囲内、のそれぞれ1の値であることが好ましい。
[7]また、本発明の一態様において、前記[5]又は[6]における前記弁開度に対応するCv値の特性を、
前記クイックオープン特性(S10)では0%から5%以上との間で急変させ、
前記緩慢リニア特性(S20)では5%以上から12%以上との間で緩慢に増減させ、
前記イコールパーセント特性(S30)では12%以上から30%以上との間でイコールパーセント特性により変化させる、ことが好ましい。
[6] Moreover, in one aspect of the present invention, the valve opening degree in the above-mentioned [5],
The first valve opening (α) is less than 2% over the fully closed state,
The second valve opening degree (β) is in the range of 50% to 69%,
The third valve opening degree (γ) is preferably a value of 1 in the range of 71% to 90%.
[7] In one aspect of the present invention, the characteristic of the Cv value corresponding to the valve opening degree in the above [5] or [6] is
In the quick open characteristic (S10), it is suddenly changed between 0% and 5% or more,
In the slow linear characteristic (S20), increase / decrease slowly between 5% or more and 12% or more,
In the equal percent characteristic (S30), it is preferable to change the equal percent characteristic between 12% and 30%.
本発明によれば、ニッケル酸化鉱石の高圧酸浸出プロセスにおけるオートクレーブの温度及び圧力を一定に保つことを可能とする制御システムを提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a control system which makes it possible to keep constant the temperature and pressure of the autoclave in the high pressure acid leaching process of nickel oxide ore.
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。また、各図にわたって、同一効果の部材及び箇所には、外形に多少の違いがあっても同一符号を付して説明の重複を避けている。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present embodiment described below does not unduly limit the contents of the present invention described in the claims, and all of the configurations described in the present embodiment are essential as means for solving the present invention. Not necessarily. In addition, throughout the drawings, the same effect members and places are denoted by the same reference numerals even if there is a slight difference in the outer shape, and the description will not be repeated.
高圧酸浸出法によるニッケル製錬方法は、例えば、以下の手順で実施されている。まず、鉱石スラリー調製工程により、ニッケル酸化鉱石をスラリー化し、鉱石スラリーを調製する。つぎの浸出工程では、調製された鉱石スラリーに、硫酸を添加し、加圧浸出反応器(オートクレーブ)を用いた220〜280℃の高温高圧下で浸出し、ニッケル及びコバルトを浸出して、浸出スラリーを得る。 The nickel smelting process by the high pressure acid leaching process is carried out, for example, in the following procedure. First, in the ore slurry preparation step, the nickel oxide ore is slurried to prepare an ore slurry. In the next leaching step, sulfuric acid is added to the prepared ore slurry, and leached under high pressure and high temperature of 220 to 280 ° C. using a pressure leaching reactor (autoclave) to leach nickel and cobalt and leach it. Get a slurry.
つぎの固液分離工程では、浸出スラリー中の浸出残渣とニッケル及びコバルトを含む浸出液とを固液分離する。中和工程では、固液分離工程で得られたニッケル及びコバルトとともに不純物元素を含む浸出液のpHを3〜4に調整し、鉄等の不純物元素を中和殿物とし、中和工程後の浸出液と中和澱物とに分離する。最後の硫化工程により、中和工程後の浸出液に硫化水素ガスを供給し、ニッケルコバルト混合硫化物を回収する。 In the next solid-liquid separation step, the leaching residue in the leaching slurry and the leaching solution containing nickel and cobalt are solid-liquid separated. In the neutralization step, the pH of the leachate containing the impurity element together with nickel and cobalt obtained in the solid-liquid separation step is adjusted to 3 to 4, the impurity element such as iron is neutralized, and the leachate after the neutralization step It separates into water and neutralization deposit. In the final sulfurization step, hydrogen sulfide gas is supplied to the leachate after the neutralization step to recover the nickel-cobalt mixed sulfide.
この高圧酸浸出法では、浸出工程において、オートクレーブ内の酸素分圧、浸出液の酸化還元電位及び温度を制御することにより、主要不純物である鉄をヘマタイト(Fe2O3)の形で浸出残渣に固定する。そのことにより、鉄に対し選択的にニッケル及びコバルトを浸出することができるという非常に大きな長所がある。なお、オートクレーブの温度及び圧力は鉱石スラリーの条件によっても異なるが、概ね温度220〜280℃、圧力3〜6MPa程度で操業されることが多い。 In this high pressure acid leaching method, in the leaching step, iron, which is the main impurity, is converted to the leaching residue in the form of hematite (Fe 2 O 3 ) by controlling the oxygen partial pressure in the autoclave and the redox potential and temperature of the leachate. Fix it. This has the great advantage of being able to leach nickel and cobalt selectively to iron. Although the temperature and pressure of the autoclave vary depending on the conditions of the ore slurry, the autoclave is often operated at a temperature of about 220 to 280 ° C. and a pressure of about 3 to 6 MPa.
図1は本発明の前提技術となるニッケル酸化鉱石の高圧酸浸出プロセスにおけるオートクレーブでの浸出工程を説明するための模式装置図である。上述の浸出工程では、図1の様に硫酸添加ライン及び鉱石スラリー添加ラインを通じて、鉱石スラリーと共に硫酸がオートクレーブ90の隔室91へと供給される。硫酸を添加された鉱石スラリーが、それぞれに撹拌機99を有する隔室91から隔室97へと順次オーバーフローする間に鉱石からニッケル及びコバルトや不純物などが浸出される。実操業においては、ニッケル及びコバルトを効率良く浸出するため、オートクレーブ90の温度T、液面高さH、及び圧力Pを適切に制御している。
FIG. 1 is a schematic device diagram for explaining a leaching step in an autoclave in a high pressure acid leaching process of nickel oxide ore, which is a premise technology of the present invention. In the above-described leaching step, sulfuric acid is supplied to the compartment 91 of the
本発明の一実施形態に係るオートクレーブの制御システム、及び制御方法は、低品位ニッケル酸化鉱石をスラリー化する鉱石スラリー調製工程、当該鉱石スラリーを、高圧酸浸出設備に移送し、鉱石中のニッケル及びコバルトを浸出し、浸出スラリーを得る浸出工程、及び当該浸出スラリーの固液分離工程を含む高圧酸浸出(HPAL)法を用いたニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法に採用されて顕著な効果を奏するものである。本発明は、特に高圧酸浸出(HPAL)工程における加圧浸出反応器、すなわちオートクレーブ90のプロセス制御に対する改善を目的としている。
The control system and control method of an autoclave according to one embodiment of the present invention comprises: an ore slurry preparation step of slurrying low grade nickel oxide ore; transferring the ore slurry to a high pressure acid leaching facility; Adopted for hydrometallurgical process of nickel oxide ore using high pressure acid leaching (HPAL) method including leaching process of leaching cobalt and obtaining leached slurry and solid-liquid separation process of the leached slurry It is a thing. The present invention is aimed at improving the process control of a pressure leaching reactor, in
本発明は、一実施形態として、ニッケル酸化鉱石をスラリー化し、オートクレーブ90に移送された鉱石スラリーに、硫酸を添加し、かつ高圧空気供給ラインからの高圧空気、及び高圧蒸気供給ラインからの高圧蒸気を吹込みながら浸出すると共に、浸出スラリー排出ライン(吐出配管80)から適宜に浸出スラリーを排出してスラリーのバランスを保持しながら、スラリーを高温の蒸気により昇温、高圧の空気により昇圧する処理において、オートクレーブ90の温度及び圧力を一定に保つことを可能とする制御システム、及び制御方法について開示するものである。
The present invention, as an embodiment, slurries nickel oxide ore and adds sulfuric acid to the ore slurry transferred to autoclave 90, and high pressure air from high pressure air supply line and high pressure steam from high pressure steam supply line Treatment that raises the temperature with high-temperature steam and raises the pressure with high-pressure air while maintaining the balance of the slurry while discharging the leached slurry appropriately from the leached slurry discharge line (discharge pipe 80) while leaching while blowing In the above, a control system and control method that make it possible to keep the temperature and pressure of the
図2は、図1の高圧酸浸出工程における温度制御及び液面制御方法を説明するための概略装置図である。図2に示すように、オートクレーブの制御システムは、オートクレーブ90と、フラッシュタンク40と、高圧蒸気供給ラインと、蒸気制御弁20と、弁開度制御部61,62(60)と、温度計Tと、液面(レベル)計Lと、レベル(液面)制御弁30と、を備えて構成されている。オートクレーブ90は、蒸気制御弁20を介して高圧蒸気供給ラインと接続され、高圧蒸気が適宜装入されるように配管構成されている。なお、蒸気制御弁20は、オートクレーブ90の稼働中に50気圧もの高圧となり、しかも高温の蒸気を取り扱うので、その使用条件に適合する特殊仕様のものが用いられる。
FIG. 2 is a schematic device diagram for explaining a temperature control and liquid level control method in the high pressure acid leaching step of FIG. As shown in FIG. 2, the control system of the autoclave includes an
弁開度制御部62(60)は、オートクレーブ90内で最適な液面高さHを維持できるように、液面計Lの検出値Hを管理値と比較した結果に基づいてレベル制御弁30の弁開度を調節する。フラッシュタンク40は、オートクレーブ90から排出されたスラリーを大気圧まで降圧し、100℃以下まで降温するための容器である。弁開度制御部61(60)は、オートクレーブ90内で最適な液温を維持できるように、温度計Tの検出値(温度Tも同一符号)を管理値と比較した結果に基づいて蒸気弁20の弁開度を調節する。
The valve opening control unit 62 (60) controls the
図2に示したオートクレーブ90の温度を制御するシステム(以下、「温度制御システム」ともいう)では、液温が1℃変わるとニッケルの浸出率に影響が及ぶ。したがって、温度制御システムは、効率的なニッケルの浸出を達成するために重要であるので、液温の設定温度からの変動を少なくして安定に保つ必要がある。この温度制御システムは、オートクレーブ90を加熱保温するために、高圧蒸気供給ラインから吹き込まれる蒸気量Yを調整しながら、オートクレーブ90を加熱保温する。
In the system for controlling the temperature of the
蒸気制御弁20は、高圧蒸気ラインからオートクレーブ90に圧入される蒸気流量Yを増減させる。弁開度制御部60は、蒸気制御弁20の弁開度を制御する。
The
また、図2に示したオートクレーブ90の液面を制御するシステム(以下、「液面制御システム」ともいう)では、オートクレーブ90へ装入されるスラリー及び硫酸の流量と、オートクレーブ90の後段で降圧するためのフラッシュタンク40に送液される浸出スラリーとの流量のバランスを保つことが行われる。液面制御システムはオートクレーブ90の隔室97に設置された液面計(レベル計)Lで浸出液の液面(レベル)Hを検出し、フラッシュタンク40の上部に設置されているレベル制御弁30の開度を調整している。一方、オートクレーブ90からフラッシュタンク40への浸出スラリーの排出については、オートクレーブの圧力を適正に制御することによって、フラッシュタンク40へ浸出スラリーが圧送されるように構成されている。
Further, in the system for controlling the liquid level of the
図3は、本発明の一実施形態に係るオートクレーブの制御システム(本システム)によるオートクレーブの圧力制御を説明するための概略装置図である。図3に示すように、オートクレーブ90は、蒸気排出弁(以下、単に「蒸気弁」ともいう)10を介してブラストスプール70と接続され、オートクレーブ内部の蒸気を適宜排出できるように配管が構成されている。オートクレーブ90からフラッシュタンク40へ浸出スラリーを圧送する圧力PDは、オートクレーブ90内の浸出スラリーの温度Tから、飽和蒸気圧テーブルを用いて、浸出スラリー中の浸出液の飽和蒸気圧P1を求め、オートクレーブ90の気相部の圧力Pと浸出液の飽和蒸気圧P1との差圧PDになる。この差圧PDがオートクレーブ90の液面からフラッシュタンク40のレベル制御弁(30)までのヘッド圧を確実に超えるよう、かつ一定に維持できるように、蒸気排出弁10にて排出蒸気量Zを調整している。
FIG. 3 is a schematic device diagram for explaining pressure control of the autoclave by the control system (the present system) of the autoclave according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the
この差圧PDがフラッシュタンク40までに必要なヘッド圧を下回ると、オートクレーブ90の吐出配管80内での浸出液の蒸発を招き、吐出配管80やレベル制御弁30の損傷という重大なトラブルを引き起こしてしまう。また、そのヘッド圧が保たれている場合でも、差圧PDが変動すると、オートクレーブ90への蒸気流量Yが変動し、結果的に温度Tが変動することとなり、ニッケルの浸出率が低下することがあった。また、差圧PDの変動により液面制御弁の入口圧力、つまりフラッシュタンク40の圧力が変動することとなる。
If this differential pressure PD is lower than the head pressure required to the
それがフラッシュタンク40自体の振動を招き、フラッシュタンク40のレベル計を故障させる場合もあった。このように、高圧酸浸出工程に用いられるオートクレーブ90の温度T及び圧力Pの制御は、重大なトラブルを引き起こす原因となるため、プロセス全体の稼働効率に与える影響が大きい。また、ニッケルの浸出率を低下させることもあるので、その制御を安定させることが非常に重要である。
This may cause the
本発明は、オートクレーブ90の温度制御及び圧力制御をより安定化させるという課題を解決できた。解決手段として、これらの制御を安定化させるため、特に精密な圧力制御の実現のために、蒸気排出弁10の流量特性を変更した。流量特性を変更するための一手段として、蒸気排出弁10のプラグ形状を改造した。その結果、顕著な効果が確認できた。
The present invention has solved the problem of further stabilizing the temperature control and pressure control of the
図4は、本発明の一実施形態に係るオートクレーブの制御方法(本方法)及び制御システム(本システム)に用いるため、既成の蒸気弁に施した改造について説明するための要部断面図であり、図4(A)はプラグ改造前、図4(B)はプラグ改造後、をそれぞれ示している。図4(A)と、図4(B)の相違点は、プラグ22の外径J,Eを、プラグ12の外径K,Nでは細くしている点である。なお、外径Jはプラグ22の最大外径,外径Eはプラグ22の先端近傍外径、外径Kはプラグ21の最大外径、外径Nはプラグ12の先端近傍外径、をそれぞれ示している。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part for describing a modification of a built-in steam valve for use in an autoclave control method (the present method) and a control system (the present system) according to an embodiment of the present invention. 4 (A) shows the plug before remodeling, and FIG. 4 (B) shows the plug after remodeling. The difference between FIG. 4A and FIG. 4B is that the outer diameters J and E of the
図4(A)に示すように、本システム100以外でも既に用いられている改造前の蒸気排出弁(以下、単に「蒸気弁」ともいう)21は、少なくとも、トリム11と、プラグ22と、シート13と、を備えて構成されている。トリム11は、ステム9を介して軸方向移動機構8に接続されシート13に対面する距離Xを増減するように動作可能である。この距離Xに弁開度(バルブ開度)が比例する。
As shown in FIG. 4 (A), the steam discharge valve (hereinafter, also simply referred to as a "steam valve") 21 before remodeling which is already used other than the
プラグ22は、トリム11の円錐形の中心Qを、シート13への対向面15の軸中心部Oに一致させて同軸上に突設されたものである。シート13には、プラグ22の最大外径Jを受容可能な内径Mの流路孔14が穿設されている。このシート13は、弁箱19内の下方に固定されている(図10参照)。
The
図4(A)に示す改造前のプラグ22を備えた蒸気弁21において、トリム11を下降させ、対向面15をシート13までの距離Xを0にして密着させると全閉状態になる。全閉状態の蒸気弁21では、プラグ22の最大外径Jに対し、シート13に穿設された内径Mの流路孔14が受容可能に構成されている。すなわち、J<Mの関係である。
In the
また、蒸気弁21において、トリム11を上昇させ、対向面15をシート13から所定の距離まで離間させると全開状態になる。全開状態の蒸気弁21では、プラグ22の先端近傍外径Eは、シート13に穿設された内径Mに対して、隙間Fを生じさせるように縮径されている。つまり、E+2×F=Mの関係である。この隙間Fの大きさで排出蒸気の流量特性が変わる。
Further, in the
図4(B)に示すように、本システム100に用いられる蒸気弁10も、従来の蒸気弁21と同様に、トリム11と、プラグ12と、シート13と、を備えて構成されている。上述のとおり、プラグ12は、プラグ22の外径を細くしたものである。ここで、K<J<M,N<Eである。また、全開状態の蒸気弁10では、プラグ12の先端近傍外径Nは、シート13に穿設された内径Mに対して、隙間Gを生じさせるように縮径されている。つまり、N+2×G=Mの関係である。この隙間Gの大きさで排出蒸気の流量特性が変わる。
As shown in FIG. 4 (B), the
上述したように、図4(A)の蒸気弁21は、E+2×F=Mの関係である。ここで、N<Eである。したがって、隙間F,Gの大小関係は、F<Gである。つまり、開弁時の隙間F,Gの比較において、図4(B)のように本システム100に用いられた蒸気弁10の隙間Gの方が、図4(A)に示した従来の蒸気弁21の隙間Fよりも大きい。
As described above, the
プラグ12の最大外径Kは、流路孔14の内径Mに対して80%以上、95%以下に設定されている。なお、図4の要部断面図は、本発明の一実施形態を拡大描写しているが、当該蒸気弁10,21の全容については、図7〜図10を用いて簡単に後述する。また、バルブの性能・仕様を示す指標の1つにバルブの容量(以下、「バルブ容量」ともいう)がある。バルブ容量とは、バルブを全開にした時、単位時間あたりにバルブを通過する流体の体積、又は重量のことをという。このバルブ容量は、一般的にバルブの種類とポートの口径によって決まる。
The maximum outer diameter K of the
しかし、同じ種類・同じ口径のバルブでもメーカーが異なれば容量も異なる。さらに、バルブの種類により、同じ口径でも圧力損失が大きいもの、小さいもの等が多様に存在するため、調達すべきバルブの選定が困難となる。 However, even if valves of the same type and diameter have different manufacturers, their capacities will be different. Furthermore, depending on the type of valve, there are various types of valves with the same bore but with large or small pressure loss, which makes it difficult to select the valve to be procured.
そこで、流体仕様を、ある標準値に保つことで表わされた数値を容量係数という。この容量係数を用いることによって、バルブの種類・口径の選定が比較的容易にできる。 Therefore, the numerical value represented by keeping the fluid specification at a certain standard value is called the capacity coefficient. By using this capacity factor, it is relatively easy to select the type and diameter of the valve.
容量係数にはCv値、Kv値、Av値があり、そのうちCv値が一般的に多用されている。このCv値は、特定のトラベルにおいて圧力差が1(lbf/in2)のとき、バルブを流れる60°Fの温度の流体をUSgal/minで表した値である。同じ差圧であれば、Cv値が大きいほど通過する流量は大きくなり、また同じCv値であれば差圧が大きいほど通過する流量は大きくなる。Cv値は以下の式[1]により求めることができる。 There are Cv value, Kv value, and Av value as a capacity factor, and among them, Cv value is generally used frequently. This Cv value is the US gal / min fluid at a temperature of 60 ° F. flowing through the valve when the pressure differential is 1 (lbf / in 2 ) at a particular travel. For the same differential pressure, the larger the Cv value, the larger the flow rate that passes through, and for the same Cv value, the larger the differential pressure, the larger the flow rate that passes through. The Cv value can be determined by the following equation [1].
Cv=Q√(G/Δp)・・・式[1]
Cv:Cv値,Q:流量(USgal/min),
G:比重(水なら1),Δp:差圧1(lbf/in2)
Cv = Q√ (G / Δp) ··· Formula [1]
Cv: Cv value, Q: flow rate (US gal / min),
G: Specific gravity (1 for water), Δp: Differential pressure 1 (lbf / in 2 )
図5は、蒸気排出弁に対する改造前後の流量特性を示すグラフであり、破線はプラグ改造前、実線はプラグ改造後、をそれぞれ示している。なお、図5の縦軸に「Cv値」と表記をしているが、ここでいう「Cv値」とは、バルブ開度100%、すなわち全開時におけるCv値を100%としたときの比率を表している。図5に示す流量特性は、上述のように、図4における蒸気弁21を蒸気弁10に改造することにより実現できたものであるが、それに限定されない。すなわち、弁開度制御部60が、弁開度に応じて最適なCv値になるように流量特性を自在に制御する機能を備えていれば、それでも良い。例えば、複数の蒸気弁の組合せによって、流量特性を制御しても構わない。
FIG. 5 is a graph showing the flow rate characteristics before and after remodeling for the steam discharge valve, and the broken line indicates the plug before remodeling and the solid line indicates the plug after remodeling. Although the “Cv value” is indicated on the vertical axis in FIG. 5, the “Cv value” referred to here is a ratio when the valve opening is 100%, that is, the Cv value at full opening is 100%. Represents The flow rate characteristic shown in FIG. 5 can be realized by converting the
弁開度制御部60は、全閉状態から全開状態までの開度別に第1弁開度α、第2弁開度β及び第3弁開度γの制御指標が設定されている。第1弁開度αは全閉状態を超えて2%未満の弁開度である。第2弁開度βは50%〜69%の範囲内の1の弁開度である。第3弁開度γは71%〜90%の範囲内の1の弁開度である。
In the valve opening
本システム100は、異なる制御指標α,β,γで区別された弁開度に予め対応付けられた4種類の弁開度特性S10〜S40の何れかに適応させながら制御する。4種類の弁開度特性S10〜S40については、以下のとおり、それぞれの特性を呼称している。
The
クイックオープン特性S10は、全閉状態と、全閉状態からわずかに開弁した第1弁開度αとの間を急激に増減させる。緩慢リニア特性S20は、第1弁開度αと、第2弁開度βと、の間をリニア特性で緩慢に増減させる。イコールパーセント特性S30は、第2弁開度βと、第3弁開度γと、の間をイコールパーセント特性で変化させる。急激リニア特性S40は、第3弁開度γと、全開状態と、の間をリニア特性で急激に増減させる。 The quick open characteristic S10 rapidly increases and decreases between the fully closed state and the first valve opening degree α slightly opened from the fully closed state. The slow linear characteristic S20 causes the linear characteristic to slowly increase and decrease between the first valve opening degree α and the second valve opening degree β. The equal percent characteristic S30 changes between the second valve opening degree β and the third valve opening degree γ with the equal percent characteristic. The abrupt linear characteristic S40 causes the linear characteristic to rapidly increase or decrease between the third valve opening degree γ and the fully open state.
イコールパーセント特性とは、弁開度(0〜100%)がどの位置で変化しても、Cv変化の割合が変化前のCvと同じになる特性である。したがって、イコールパーセント特性を片対数方眼紙にプロットすれば直線に表示できる。いいかえれば、弁開度に対する流量感度を弁開度(0〜100%)のどの位置でも均等にする特性である。なお、上述のように、本発明では、第2弁開度βと、第3弁開度γと、の間に限ってイコールパーセント特性で変化させる。 The equal percent characteristic is a characteristic in which the rate of Cv change is the same as Cv before change, regardless of where the valve opening (0 to 100%) changes. Therefore, if the equal percent characteristic is plotted on a semilog graph paper, it can be displayed linearly. In other words, it is a characteristic that equalizes the flow sensitivity to the valve opening at any position of the valve opening (0 to 100%). As described above, in the present invention, the equal percentage characteristic is changed only between the second valve opening degree β and the third valve opening degree γ.
上述した4種類の弁開度特性S10〜S40について、弁開度に対応するCv値を、つぎのように設定する。クイックオープン特性S10では、0%(グラフ左下の原点)と、5%以上の第1点1と、の間で急変させる。緩慢リニア特性S20では、5%以上の第1点1と、12%以上の第2点2と、の間で緩慢に増減させる。イコールパーセント特性S30では、12%以上の第2点2と、30%以上の第3点3と、の間で急変させる。急激リニア特性S40は、30%以上の第3点3と、全開状態と、の間をリニア特性で急激に増減させる。
Cv values corresponding to the valve opening degree are set as follows for the four types of valve opening degree characteristics S10 to S40 described above. In the quick open characteristic S10, a sudden change is made between 0% (the origin at the lower left of the graph) and the
本システム100は、弁開度制御部60が上述した4種類の弁開度特性S10〜S40を備え、精密な圧力制御を可能にした。その結果、オートクレーブの温度及び圧力を安定させることができる。図5を用いて、プラグ改造前後の流量特性について、破線の改造前から実線の改造後を例示したように、排出蒸気の流量特性を変更することで圧力制御の追従性を向上させた。
The
図5の破線と実線の違いについて、より詳細に説明する。破線で示す従来の弁開度特性でCv値10%まで到達するためには、蒸気バルブ排出開度を70%にまで大きく動かすことが必要であり、低速で追従性能が悪かった。これに対し、実線で示すクイックオープン特性S10では、蒸気バルブ排出開度をわずか1%位開けば瞬時に到達する第1点1でCv値10%程度を確保できる。つまり、この区間の制御応答が高速化して追従性能が高められた。なお、逆方向でも同様に高速化できる。
The difference between the broken line and the solid line in FIG. 5 will be described in more detail. In order to reach the Cv value of 10% in the conventional valve opening characteristic shown by the broken line, it is necessary to move the steam valve discharge opening to a large extent to 70%, and the follow-up performance was poor at low speed. On the other hand, in the quick open characteristic S10 indicated by the solid line, it is possible to secure a Cv value of about 10% at the
また、緩慢リニア特性S20では、例えば、第2点2をCv値10%とし、第3点3をCv値15%とし、これらの間で緩慢に増減させる。この区間では、蒸気バルブ排出開度を1%〜58%程度にまで大きく動かしながら細かい制御が可能である。なお、逆方向、つまり閉弁方向でも同様に高速化できる。
In the slow linear characteristic S20, for example, the
また、イコールパーセント特性S30では、例えば、第3点3をCv値15%とし、第4点4をCv値40%とし、これらの間で指数関数的に変化させる。なお、片対数グラフであれば、この区間を直線的にプロットできる。この区間では、蒸気バルブ排出開度を58%〜78%位に動かしながら人の感性に近い特性で制御できる。 Further, in the equal percent characteristic S30, for example, the third point 3 is set to a Cv value of 15%, and the fourth point 4 is set to a Cv value of 40%. In addition, if it is a semi-logarithmic graph, this section can be plotted linearly. In this section, it is possible to control with the characteristic close to human sensitivity while moving the steam valve discharge opening to about 58% to 78%.
なお、人の感性に近い特性の制御とは、例えば、音響機器における音量ツマミの回転角度に対する音量変化のほか、自動車におけるアクセルの踏込角度、あるいは二輪車におけるアクセルのひねり角度に対する加速度等が該当する。これらは、逆方向でも同様の特性で制御できることが好ましい。 The control of characteristics close to human sensitivity includes, for example, the change in sound volume with respect to the rotation angle of the sound volume knob in the audio device, the acceleration angle with respect to the accelerator depression angle in an automobile, or the twist angle of an accelerator in a two-wheeled vehicle. It is preferable that these can be controlled in the reverse direction with similar characteristics.
また、急激リニア特性S40では、例えば、第4点4をCv値40%とし、全開状態のCv値100%と、これらの間をリニア特性で急激に増減させる。この区間では、蒸気バルブ排出開度を約78%〜100%まで中位の動作で60%のCv値を迅速に制御できる。 Further, in the abrupt linear characteristic S40, for example, the fourth point 4 is set to a Cv value of 40%, and the Cv value of 100% in the fully open state and the interval between them are rapidly increased or decreased by the linear characteristic. In this section, it is possible to quickly control the Cv value of 60% with moderate operation up to about 78% to 100% of the steam valve discharge opening.
本システム100の弁開度制御部60は、このように全区間にわたって制御目的にかなうように、各区間に固有の最適な制御を実現すると共に、双方向、つまり開弁と閉弁の何れの方向でも同様の特性で制御できる。なお、制御目的とは、オートクレーブ90の温度及び圧力それぞれの変動幅を減少させ、より安定した運転制御することをいう。
Thus, the valve opening
図6は、本システムが弁開度に応じて流量特性を制御することを説明するためのブロック図である。図6に示すように、本システム100は、オートクレーブ90と、蒸気弁10と、弁開度検出部50と、弁開度制御部60と、を少なくとも備えて構成されている。本システム100は、ニッケル酸化鉱石のHPALプロセスにおけるオートクレーブ90の温度及び圧力それぞれの変動幅を減少させ、より安定した運転制御するための制御システムである。
FIG. 6 is a block diagram for explaining that the present system controls the flow rate characteristic according to the valve opening degree. As shown in FIG. 6, the
オートクレーブ90は、蒸気制御弁20を介して高圧蒸気ラインと接続され、高圧蒸気を適宜注入されるように配管構成されている。また、オートクレーブ90は、蒸気弁10を介してブラストスプール70と接続され、内部の蒸気を適宜排出できるように配管構成されている。
The
本システム100は、弁開度検出部50により蒸気弁10について、弁開度を検出し、それらの検出結果を、弁開度制御部60が参照しながらフィードバック制御するように機能する。本システム100は、図5を用いて説明したように、異なる制御指標α,β,γで区別された弁開度の遷移に予め対応付けられた4種類の弁開度特性S10〜S40の何れかに適応させながら制御する。
The
なお、図5では、蒸気排出弁に対する流量特性を示したが、それに限定されない。すなわち、弁開度制御部60が、弁開度に応じて最適なCv値になるように流量特性を自在に制御しても良い。つまり、図5のグラフで示した流量特性を実現させる手段の一つとして、蒸気排出弁を図4(A)に示す蒸気弁20のプラグ22から、図4(B)に示す蒸気弁10のプラグ12へと、形状変更する改造を施したが、これは一例に過ぎない。
In addition, in FIG. 5, although the flow characteristic with respect to the steam discharge valve was shown, it is not limited to it. That is, the valve opening
図6に示すように、本システム100は、上述した4種類の弁開度特性S10〜S40について、蒸気弁10に実現させる制御機能を備えていれば、蒸気弁10とは異なる形状の他の蒸気弁を用いても良い。上述した4種類の弁開度特性S10〜S40とは、上述のとおりである。
As shown in FIG. 6, if the
図7〜図10を用いて蒸気弁の全容については、簡単に説明する。図7は、本方法及び本システムに用いる蒸気排出弁の一例の構造を説明するための外観斜視図である。図7に示すように、蒸気弁10は、弁箱19の上方に軸方向移動機構8と、弁箱19の水平方向の流入口5と、弁箱19を直角に下方へ屈曲した吐出口6と、を少なくとも備えて構成されている。蒸気弁10は、弁開度検出部50と、弁開度制御部60と、を付設し、ニッケル酸化鉱石のHPALプロセスに配管接続されたオートクレーブ90を運転制御する制御システム(本システム)100を構成している。
The entire steam valve will be briefly described using FIGS. 7 to 10. FIG. 7 is an external perspective view for explaining the structure of an example of the steam discharge valve used in the present method and the present system. As shown in FIG. 7, the
図8は、図7の蒸気排出弁の構造を説明するため、流入口の正面方向から全体を視認した正面図である。図9は、図8の蒸気排出弁をステムの回転軸中心で要部をA−A線で断裁した要部断面図である。図10は、図9の一点鎖線Bで囲む要部を拡大した要部拡大断面図である。 FIG. 8 is a front view of the whole of the inlet viewed from the front direction in order to explain the structure of the steam discharge valve of FIG. 7. FIG. 9 is a cross-sectional view of the main part of the steam discharge valve of FIG. 8 cut along the line A-A at the center of rotation axis of the stem. FIG. 10 is an enlarged sectional view of an essential part in which an essential part surrounded by an alternate long and short dash line B in FIG. 9 is enlarged.
図7〜図10に示すように、本システム100に用いる蒸気弁10は、玉型バルブであり、高圧蒸気が通じる蒸気配管の屈曲点に介挿され玉型(グローブ型)に基本構成されている。この蒸気弁10は、弁箱19の内部にトリム11と、プラグ12と、シート13と、を備え、弁箱19の上方には、軸方向移動機構8に接続され、密封維持して摺動自在のステム9を備えて構成されている。
As shown in FIGS. 7 to 10, the
トリム11は、ステム9を介して軸方向移動機構8に接続されシート13に対面する距離X(図4)を増減するように動作可能である。プラグ12は、円錐形の中心軸Qをトリム11の中心軸Oに一致させて、トリム11に突設されたものである。
The trim 11 is operable to increase or decrease the distance X (FIG. 4) connected to the
図4及び図10に隙間Gを示したように、本システム100に用いる蒸気弁10は、シート13に穿設された流路孔14の内径Mに対し、プラグ12の外径K,Nが幾分か細めに改造されている。したがって、本蒸気弁10の隙間Gは、従来の蒸気弁21の隙間Fよりも広く設定されているので、図5に示した流量特性が得られた。このように蒸気排出弁のプラグ形状を変更したことによって、排出蒸気の流量特性を変更することで圧力制御の追従性を向上させた。その結果、オートクレーブの温度及び圧力を一定に保つことを可能にするオートクレーブの制御システム、及び制御方法を実現できた。
As the gap G is shown in FIGS. 4 and 10, the
本発明の一実施形態に係る制御システム100では、課題を解決する手段として、プラグ形状を改造したことにより所望の効果が得られた。すなわち、図4(B)に示すように、蒸気排出弁10のプラグ12の形状を細く改造したことにより、図5の流量特性S10〜S40を、各々の弁開度でCv値が高くなる方向へシフトさせた。特に、本システム100は、蒸気バルブ開度が70%の段階で、Cv値が20%以上にまで到達するように構成されている。以下、実施例1、及び実施例2により客観的に認められる効果を示す。
In the
[実施例1]
実施例1では、本発明を実施する前後で効果の有無について、定常操業中にオートクレーブの温度及び圧力それぞれの変動幅として標準偏差を算出して比較し、その結果を表1に示した。すなわち、表1は、本発明の一実施形態として、蒸気排出弁のプラグ形状を2014年4月に改造した後の同年11月の1ヶ月間の定常操業中の標準偏差と、改造前の2013年12月の1ヶ月間の定常操業中の標準偏差と、を一対比較した結果である。
Example 1
In Example 1, standard deviations were calculated and compared as fluctuation ranges of the temperature and pressure of the autoclave during steady operation with respect to the presence or absence of the effect before and after practicing the present invention, and the results are shown in Table 1. That is, Table 1 shows, as one embodiment of the present invention, the standard deviation during steady operation for one month of November of the same year after remodeling the plug shape of the steam discharge valve in April 2014, and 2013 before the remodeling. It is the result of pairwise comparison with the standard deviation during steady operation for one month in December.
表1から明らかなように、本発明によれば、オートクレーブの温度及び圧力それぞれの変動幅を減少させ、より安定させることができた。 As apparent from Table 1, according to the present invention, the fluctuation range of each of the temperature and pressure of the autoclave can be reduced and made more stable.
[実施例2]
実施例2では、特に、異常停止状態からの復旧時間を、本発明の実施前後で比較した。ここでいう異常停止状態とは、浸出工程の前工程でトラブルが生じ、オートクレーブへの鉱石スラリーの装入及び硫酸の添加が停止した状態をいう。この実施例2では、本発明を実施する前後での、オートクレーブの温度及び圧力それぞれの1ヶ月間の変動を振幅値で比較したことに加え、異常停止状態から定常操業への復旧時間も比較し、その結果を表2に示した。
Example 2
In Example 2, in particular, recovery times from the abnormal stop state were compared before and after the implementation of the present invention. The abnormal stop state as referred to herein means a state in which a trouble occurs in the previous step of the leaching step and the charging of the ore slurry to the autoclave and the addition of the sulfuric acid are stopped. In this second embodiment, in addition to comparison of the fluctuations of the temperature and pressure of the autoclave for one month before and after the implementation of the present invention in amplitude values, the recovery time from abnormal shutdown to steady operation is also compared. The results are shown in Table 2.
すなわち、表2は、異常停止状態が発生した2014年12月と、2014年3月の操業データを一対比較した結果である。表2から明らかなように、本発明によれば、オートクレーブの温度及び圧力それぞれの変動を抑制した効果として、異常停止状態からの復旧時間も短縮できた。 That is, Table 2 shows the results of pairwise comparison of the operation data of December 2014 when the abnormal shutdown occurred and March 2014. As apparent from Table 2, according to the present invention, the recovery time from the abnormal shutdown state can be shortened as an effect of suppressing the fluctuation of each of the temperature and the pressure of the autoclave.
[実施例3]
実施例3では、特に、所定期間に発生したフラッシュタンクレベル計のトラブル件数を比較した。すなわち、表3は、蒸気排出弁プラグ改造後の2014年5月から同年10月までの6ヶ月間と、蒸気排出弁プラグ改造前の2013年10月から翌年3月までの6ヶ月間の、フラッシュタンクレベル計のトラブル発生件数を一対比較した結果である。
[Example 3]
In the third embodiment, in particular, the number of troubles of the flash tank level meter generated in a predetermined period is compared. That is, Table 3 shows the six months from May 2014 to October of the same year after the steam discharge valve plug remodeling, and the six months from October 2013 to the next March, before the steam discharge valve plug remodeling. It is the result of comparing the number of trouble occurrences of the flash tank level meter with a pair.
実施例3の表3からは、実施例1の表1、及び実施例2の表2も参照した上で、以下のことが推定できる。すなわち、本発明によって、オートクレーブの温度及び圧力それぞれの制御が安定した。その結果、フラッシュタンクレベル計のトラブル発生が抑制されたと考えられる。 From Table 3 of Example 3, referring to Table 1 of Example 1 and Table 2 of Example 2, the following can be estimated. That is, according to the present invention, control of each of the temperature and pressure of the autoclave is stabilized. As a result, it is considered that the trouble occurrence of the flash tank level meter is suppressed.
実施例1〜実施例3、及び表1〜表3によって具体的に示したように、本発明の一実施形態に係るオートクレーブの制御システム、及び制御方法によれば、制御の安定化とトラブルの解消により、生産性の向上に寄与できる。より詳しくは、以下<1>,<2>で示すように工業上顕著な効果を奏するものである。 As specifically shown by Examples 1 to 3 and Tables 1 to 3, according to the control system and control method of an autoclave according to one embodiment of the present invention, stabilization of control and trouble Elimination can contribute to the improvement of productivity. In more detail, as shown by <1> and <2> below, the industrially remarkable effect is produced.
<1>蒸気排出弁のプラグ形状改造等により、流量特性を各々の弁開度でのCv値が高くなる方向へシフトさせることで、オートクレーブの温度及び圧力変動に対して、制御の追従性を向上させることができる。これによって定常操業でのオートクレーブ温度及び圧力の変動を抑え、安定させることができる。 <1> By following the shape of the plug of the steam discharge valve, etc., the flow characteristic is shifted in the direction of increasing the Cv value at each valve opening, so that the control follow-up property against the temperature and pressure fluctuation of the autoclave is obtained. It can be improved. This makes it possible to suppress and stabilize fluctuations in temperature and pressure of the autoclave during steady operation.
<2>浸出工程の前工程でトラブルが発生し、オートクレーブへの鉱石スラリーの装入及び硫酸の添加が停止した場合にも、運転再開後、追従性の高い精密な圧力制御によって、速やかに定常操業に復旧させることができる。さらには、温度及び圧力制御の安定化によってフラッシュタンクの振動を抑制することができ、フラッシュタンクレベル計のトラブル発生を解消することができる。 <2> Even if problems occur in the previous step of the leaching step and charging of the ore slurry to the autoclave and addition of sulfuric acid are stopped, accurate pressure control with high compliance is used immediately after operation resumes. It can be restored to operation. Furthermore, by stabilization of temperature and pressure control, vibration of the flash tank can be suppressed, and trouble occurrence of the flash tank level meter can be eliminated.
以上、説明したように、本発明によれば、オートクレーブの温度及び圧力を一定に保つことを可能にしたオートクレーブの制御システム、及び制御方法を提供できる。具体的には、一実施形態として図4に示したように、蒸気排出弁のプラグとシートのクリアランスを大きくした。その結果、図5に示したように、流量特性が改善されて圧力制御の追従性を高めることができた。これにより、低品位ニッケル酸化鉱石の高圧酸浸出工程における圧力及び温度の制御性を向上させるという効果が得られた。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide an autoclave control system and control method which make it possible to keep the temperature and pressure of the autoclave constant. Specifically, as shown in FIG. 4 as one embodiment, the clearance between the plug of the steam discharge valve and the sheet is increased. As a result, as shown in FIG. 5, the flow rate characteristics were improved, and the followability of pressure control could be enhanced. This has the effect of improving the controllability of pressure and temperature in the high pressure acid leaching step of low grade nickel oxide ore.
なお、上述のように本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは、当業者には、容易に理解できるであろう。したがって、このような変形例は、全て本発明の範囲に含まれるものとする。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail as described above, it is easily understood by those skilled in the art that many modifications can be made without substantially departing from the novel items and effects of the present invention. Will. Accordingly, all such modifications are intended to be included within the scope of the present invention.
例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、HPALプロセスにおけるオートクレーブの構成、動作、それらがスラリーを昇温、昇圧する処理についての具体的な方法も、本発明の実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。 For example, in the specification or the drawings, the terms described together with the broader or synonymous different terms at least once can be replaced with the different terms anywhere in the specification or the drawings. Further, the configuration and operation of the autoclave in the HPAL process, and the specific method for the treatment for raising and pressurizing the temperature of the slurry are not limited to those described in the embodiment of the present invention, and various modifications can be made. is there.
本発明は、低品位ニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法において、特に高圧酸浸出(HPAL)工程における加圧浸出反応器(オートクレーブ)のプロセス制御に採用される。 The present invention is employed in a hydrometallurgical process for low grade nickel oxide ores, in particular for process control of pressure leaching reactors (autoclaves) in high pressure acid leaching (HPAL) processes.
1〜3 第1点〜第3点、5 流入口、6 吐出口、8 軸方向移動機構、9 ステム、10 蒸気排出弁(蒸気弁),11 トリム、12 プラグ、13 シート、14 (シート13に穿設された)流路孔、15 (トリム11のシート13への)対向面、19 弁箱、20 蒸気制御弁、21 蒸気排出弁(蒸気弁)、30 レベル制御弁、40 フラッシュタンク、50 弁開度検出部、60(61〜63) 開度制御部、70 ブラストスプール、80 (オートクレーブ90の)吐出配管、90 オートクレーブ、91〜97 隔室、99 撹拌機、100 制御システム(本システム)、E (プラグ22の)先端近傍の外径、F,G 隙間、H 液面高さ(レベル)、K (プラグ12の)最大外径、L 液面計、N (プラグ12の)先端近傍の外径、M (流路孔14の)内径、T 温度計、X (トリム11がシート13の対向面15に対面する)距離、O (対向面の)軸中心部、P 圧力計、Q (円錐形の)中心、Y (抽入する)蒸気流量、Z (排出する)蒸気流量
1 to 3 1st to 3rd points, 5 inlets, 6 discharge ports, 8 axial movement mechanisms, 9 stems, 10 steam discharge valves (steam valves), 11 trims, 12 plugs, 13 sheets, 14 (
Claims (7)
前記オートクレーブ内の圧力を制御する蒸気排出弁と、
該蒸気排出弁の弁開度を制御する弁開度制御部と、
を備え、
該弁開度制御部は、
全閉状態から全開状態までの開度別に第1弁開度、第2弁開度及び第3弁開度の制御指標が設定され、
前記制御指標は全閉<第1弁開度<第2弁開度<第3弁開度<全開の大小関係を有し、
前記全閉状態と、該全閉状態からわずかに開弁した前記第1弁開度との間を急激に増減させるクイックオープン特性と、
前記第1弁開度と、前記第2弁開度と、の間をリニア特性で緩慢に増減させる緩慢リニア特性と、
前記第2弁開度と、前記第3弁開度と、の間をイコールパーセント特性で変化させるイコールパーセント特性と、
前記第3弁開度と、前記全開状態と、の間をリニア特性で急激に増減させる急激リニア特性と、
よりなる制御特性曲線に従って、
異なる前記制御指標で区別された弁開度に予め対応付けられた前記弁開度特性の何れかに適応させながら制御する、
制御システム。 A control system for controlling operation of an autoclave in a high pressure acid leaching process of nickel oxide ore, comprising:
A steam discharge valve for controlling the pressure in the autoclave;
A valve opening control unit for controlling the valve opening of the steam discharge valve;
Equipped with
The valve opening control unit
The control indexes of the first valve opening degree, the second valve opening degree and the third valve opening degree are set according to the opening degree from the fully closed state to the fully open state,
The control index has a magnitude relationship of fully closed <first valve opening degree <second valve opening degree <third valve opening degree <full opening.
Quick open characteristics for rapidly increasing and decreasing between the fully closed state and the first valve opening slightly opened from the fully closed state;
A slow linear characteristic that slowly increases and decreases between the first valve opening degree and the second valve opening degree with linear characteristics;
Equal percent characteristics that are changed in equal percent characteristics between the second valve opening degree and the third valve opening degree;
An abrupt linear characteristic that causes the linear characteristic to rapidly increase and decrease between the third valve opening degree and the fully open state;
According to the control characteristic curve
Control is performed while adapting to any one of the valve opening degree characteristics previously associated with the valve opening degree distinguished by the different control index,
Control system.
前記第1弁開度は全閉状態を超えて2%未満、
前記第2弁開度は50%〜69%の範囲内、
前記第3弁開度は71%〜90%の範囲内、
のそれぞれ1の値である請求項1に記載の制御システム。 About the valve opening degree,
The first valve opening is less than 2% beyond the fully closed state,
The second valve opening degree is in the range of 50% to 69%,
The third valve opening degree is in the range of 71% to 90%,
The control system according to claim 1, wherein the control system has a value of one of
前記クイックオープン特性では0%と、5%以上の第1点と、の間で急変させ、
前記緩慢リニア特性では前記第1点と、12%以上の第2点と、の間で緩慢に増減させ、
前記イコールパーセント特性では前記第2点と、30%以上の第3点と、の間でイコールパーセント特性により変化させる、
請求項1又は2に記載の制御システム。 The Cv value corresponding to the valve opening degree is
In the quick open characteristic, the sudden change is made between 0% and the first point of 5% or more,
In the slow linear characteristic, it is slowly increased and decreased between the first point and the second point of 12% or more,
In the equal percent characteristic, the equal percent characteristic is changed between the second point and the third point of 30% or more.
A control system according to claim 1 or 2.
ステムを介して軸方向移動機構に接続されシートに対面する距離を加減するように動作可能なトリムと、
該トリムの前記シートへの対向面の軸中心部に円錐形の中心を一致させて突設されたプラグと、
該プラグの最大外径を受容可能な内径の流路孔を穿設されると共に弁箱内に固定された前記シートと、
を備え、
前記プラグの前記最大外径は、前記流路孔の前記内径に対して80%以上、95%以下に設定された、
蒸気排出弁。 A steam discharge valve used in the control system according to any one of claims 1 to 3,
A trim connected to the axial transfer mechanism through the stem and operable to adjust the distance facing the seat;
A plug projecting with a conical center at the center of the axis of the face of the trim facing the seat;
The sheet having an inner diameter passage hole capable of receiving the maximum outer diameter of the plug and fixed in the valve box;
Equipped with
The maximum outer diameter of the plug is set to 80% or more and 95% or less of the inner diameter of the flow passage hole.
Steam exhaust valve.
前記オートクレーブ内の圧力を制御する蒸気排出弁と、
該蒸気排出弁の弁開度を制御する前記弁開度制御部と、
を備え、
該弁開度制御部は、
全閉状態から全開状態までの開度別に第1弁開度、第2弁開度及び第3弁開度の制御指標が設定され、
前記制御指標は全閉<第1弁開度<第2弁開度<第3弁開度<全開の大小関係を有し、
前記全閉状態と、該全閉状態からわずかに開弁した前記第1弁開度との間を急激に増減させるクイックオープン特性と、
前記第1弁開度と、前記第2弁開度と、の間をリニア特性で緩慢に増減させる緩慢リニア特性と、
前記第2弁開度と、前記第3弁開度と、の間をイコールパーセント特性で変化させるイコールパーセント特性と、
前記第3弁開度と、前記全開状態と、の間をリニア特性で急激に増減させる急激リニア特性と、
よりなる制御特性曲線に従って、
異なる前記制御指標で区別された弁開度に予め対応付けられた前記弁開度特性の何れかに適応させながら制御する、
制御方法。 A control method for controlling the operation of an autoclave used in a high pressure acid leaching process of nickel oxide ore with a valve opening control unit,
A steam discharge valve for controlling the pressure in the autoclave;
The valve opening control unit that controls the valve opening of the steam discharge valve;
Equipped with
The valve opening control unit
The control indexes of the first valve opening degree, the second valve opening degree and the third valve opening degree are set according to the opening degree from the fully closed state to the fully open state,
The control index has a magnitude relationship of fully closed <first valve opening degree <second valve opening degree <third valve opening degree <full opening.
Quick open characteristics for rapidly increasing and decreasing between the fully closed state and the first valve opening slightly opened from the fully closed state;
A slow linear characteristic that slowly increases and decreases between the first valve opening degree and the second valve opening degree with linear characteristics;
Equal percent characteristics that are changed in equal percent characteristics between the second valve opening degree and the third valve opening degree;
An abrupt linear characteristic that causes the linear characteristic to rapidly increase and decrease between the third valve opening degree and the fully open state;
According to the control characteristic curve
Control is performed while adapting to any one of the valve opening degree characteristics previously associated with the valve opening degree distinguished by the different control index,
Control method.
前記第1弁開度は全閉状態を超えて2%未満、
前記第2弁開度は50%〜69%の範囲内、
前記第3弁開度は71%〜90%の範囲内、
のそれぞれ1の値である請求項5に記載の制御方法。 About the valve opening degree,
The first valve opening is less than 2% beyond the fully closed state,
The second valve opening degree is in the range of 50% to 69%,
The third valve opening degree is in the range of 71% to 90%,
The control method according to claim 5, wherein each of the values is one.
前記クイックオープン特性では0%から5%以上との間で急変させ、
前記緩慢リニア特性では5%以上から12%以上との間で緩慢に増減させ、
前記イコールパーセント特性では12%以上から30%以上との間でイコールパーセント特性により変化させる、
請求項5又は6に記載の制御方法。 The characteristic of the Cv value corresponding to the said valve opening degree,
In the quick open characteristic, it is suddenly changed between 0% and 5%,
In the slow linear characteristic, increase / decrease slowly between 5% or more and 12% or more,
In the equal percent characteristic, the equal percent characteristic is changed between 12% and 30%.
A control method according to claim 5 or 6.
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