JP2019215300A - Selection method of pump for conveying slurry - Google Patents

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Abstract

To newly provide a calculation method of a required conveyance force, in accurately measuring the viscosity of a slurry including, as particles, a metal-hydroxide or a metal oxide, and in selecting a pump used for conveyance of such slurry, and to provide a selection method of a pump for slurry conveyance of an appropriate scale on the basis of the calculation method.SOLUTION: A slurry includes: a liquid component; and a solid component formed of only the particles that have a grain size distribution in which 90% or more of particles have a grain size of 100 μm or less, and have a grain diameter of 1.4 mm or less. A pump is selected which outputs a required power of the pump calculated using the slurry viscosity calculated from the yield stress value of the slurry measured by a coaxial double cylindrical viscometer 10.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、スラリーを輸送する方法、輸送されるスラリーの性質の測定方法、スラリーを輸送するポンプの設置方法に関するものであり、より詳しくは、金属水酸化物または金属酸化物等の固体粒子を含むスラリーについて、輸送に要する動力を求めたり、スラリーの性質を輸送の観点から安定化したり、輸送に適したポンプを設置したりする方法に関する。   The present invention relates to a method for transporting a slurry, a method for measuring the properties of the slurry to be transported, and a method for installing a pump for transporting the slurry.More specifically, the present invention relates to solid particles such as metal hydroxide or metal oxide. The present invention relates to a method for obtaining power required for transportation of a slurry containing the same, stabilizing the properties of the slurry from the viewpoint of transportation, and installing a pump suitable for transportation.

近年、ニッケル酸化鉱石から有価金属を回収する湿式製錬法として、硫酸を用いた高温加圧酸浸出法(High Pressure Acid Leach:以下、HPAL法と呼称する場合がある。)が利用されている。
このHPAL法は、例えば鉱石スラリーに硫酸を添加し、高温高圧下で浸出して、ニッケル及びコバルトを含む浸出液を得る浸出処理方法である。鉱石スラリーとしては、金属水酸化物や金属酸化物の形態のニッケル酸化鉱石を含有するスラリーが挙げられる。
In recent years, as a wet smelting method for recovering valuable metals from nickel oxide ores, a high-pressure acid leaching method using sulfuric acid (High Pressure Acid Leach: hereinafter sometimes referred to as the HPAL method) is used. .
The HPAL method is a leaching treatment method in which, for example, sulfuric acid is added to an ore slurry and leached at a high temperature and a high pressure to obtain a leaching solution containing nickel and cobalt. Examples of the ore slurry include a slurry containing nickel oxide ore in the form of a metal hydroxide or a metal oxide.

このHPAL法を適用した浸出工程と、得られた浸出液のpHを調整し、鉄等の不純物元素を含む中和澱物スラリーと浄液されたニッケル回収用母液を形成する中和工程と、及びそのニッケル回収用母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と貧液を形成する硫化工程とを含む製錬方法が行われている(例えば、特許文献1参照)。
この製錬方法では、浸出工程において、一般的に、鉱石スラリー中のニッケルやコバルトの90%以上が浸出される。そして、浸出液が分離された後に、中和法により浸出液中の不純物が分離除去され、ニッケル品位が55〜60%、コバルト品位が3〜6%程度であるニッケル・コバルト混合硫化物が得られ、ニッケル・コバルト製錬における中間原料として用いられる。
A leaching step to which this HPAL method is applied, a neutralization step of adjusting the pH of the obtained leachate, and forming a neutralized precipitate slurry containing an impurity element such as iron and a purified mother liquor for nickel recovery, and A smelting method including supplying a hydrogen sulfide gas to the nickel recovery mother liquor and performing a sulfuration step of forming a mixed sulfide of nickel and cobalt and a poor solution is performed (for example, see Patent Document 1).
In this smelting method, 90% or more of nickel or cobalt in the ore slurry is generally leached in the leaching step. Then, after the leachate is separated, impurities in the leachate are separated and removed by a neutralization method, and a nickel-cobalt mixed sulfide having a nickel grade of about 55 to 60% and a cobalt grade of about 3 to 6% is obtained. Used as an intermediate material in nickel and cobalt smelting.

ところで、上述した製錬処理等において用いられるニッケル酸化鉱石等の原料鉱石は、通常、鉱石処理に付されて製錬処理へ装入するために調製されて鉱石スラリーとなり、そしてその鉱石スラリーのかたちで浸出処理等において用いられる。
この原料鉱石の鉱石処理としては、具体的に、原料鉱石に対して解砕処理及び多段階からなる分級(篩分け)処理を施す解砕・分級段階と、スラリー中の固形成分を濃縮する鉱石スラリー濃縮段階とに大別される。
先ず、解砕・分級段階では、湿式設備による原料鉱石の解砕処理と、オーバーサイズの鉱石粒子や混入物を除去する分級処理が行われ、アンダーサイズの鉱石粒子と水からなる粗鉱石スラリーが製造される(例えば、特許文献2参照)。
By the way, the raw material ore such as nickel oxide ore used in the above-described smelting process or the like is usually subjected to ore treatment and prepared to be charged into the smelting process to become an ore slurry, and the ore slurry is formed. And used in leaching and the like.
The ore treatment of the raw material ore includes, specifically, a crushing / classifying step of subjecting the raw ore to a crushing treatment and a multi-stage classification (sieving) treatment, and an ore for concentrating solid components in the slurry. It is roughly divided into a slurry concentration stage.
First, in the crushing / classification stage, a raw material ore is crushed by a wet facility, and a classification process for removing oversized ore particles and contaminants is performed, and a coarse ore slurry composed of undersized ore particles and water is formed. It is manufactured (for example, see Patent Document 2).

そして、ここで産出された粗鉱石スラリーには、過剰の水分が含まれているため、次の鉱石スラリー濃縮段階で、過剰に含まれた水分の除去が行われる(例えば、特許文献3参照)。この水分除去により、同じ移送量あたりの鉱石スラリーに含まれる鉱石成分が増加するため、プラント全体の操業効率を向上させるのに有効となる。
しかしながら、上述したような従来の鉱石処理では、投入される原料鉱石の粒度の変動や解砕処理における解砕度合い等により、鉱石粒子の大きさが変動したり、大小さまざまの鉱石粒子が並存したりする場合があり、その結果、得られる鉱石スラリーの粘度が高くなり過ぎる場合がある。
Then, since the coarse ore slurry produced here contains excess water, excess water is removed in the next ore slurry concentration step (for example, see Patent Document 3). . This water removal increases the ore component contained in the ore slurry per the same transfer amount, which is effective in improving the operation efficiency of the entire plant.
However, in the conventional ore treatment as described above, the size of the ore particles fluctuates or the ore particles of various sizes coexist due to fluctuations in the particle size of the input raw ore and the degree of crushing in the crushing process. In some cases, and as a result, the viscosity of the obtained ore slurry may be too high.

同様に、後工程で化学反応によって発生する金属水酸化物や金属酸化物などの粒子も、粒子の大きさが変動したり、大小さまざまの粒子が並存したりする場合があり、その結果、得られるスラリーの粘度が高くなりすぎる場合がある。
この粘度を測定する技術として特許文献4があるが、塊状物があると一般に測定が難しいとしながらも、セメントペースト等のスラリーに適した粘度計が開示されている。
Similarly, particles such as metal hydroxides and metal oxides generated by a chemical reaction in the subsequent process may vary in particle size, and particles of various sizes may coexist. The viscosity of the slurry obtained may be too high.
Patent Literature 4 discloses a technique for measuring the viscosity. However, a viscometer suitable for a slurry such as a cement paste is disclosed, although it is generally difficult to measure the presence of a lump.

ところが、金属製錬で扱うスラリーは、金属水酸化物や金属酸化物の重く硬い粒子を含有しているため、特許文献4の粘度計をもってしても粘度を正確に測定することが難しかった。
そのため、大きさが様々で重く硬い粒子を含有しているスラリーを輸送するには、スラリーの粘度を正確に測定できないと、輸送力が過大に大きなポンプが必要となる。そこで、多量のスラリーを処理するような製錬所では、輸送するスラリーに即した輸送力を有するポンプを備えるために、スラリーの粘度を精度よく測定することや、スラリーの粘度のばらつきを抑制することが求められていた。
However, the slurry used in metal smelting contains heavy and hard particles of metal hydroxides and metal oxides, so that it was difficult to accurately measure the viscosity even with the viscometer of Patent Document 4.
Therefore, in order to transport a slurry containing various sizes and heavy hard particles, if the viscosity of the slurry cannot be measured accurately, a pump having an excessively large transport power is required. Therefore, in a smelter that processes a large amount of slurry, it is necessary to accurately measure the viscosity of the slurry and to suppress a variation in the viscosity of the slurry in order to provide a pump having a transporting power corresponding to the slurry to be transported. Was required.

特開2005−350766号公報JP 2005-350766 A 特開2009−173967号公報JP 2009-173967 A 特開平11−124640号公報JP-A-11-124640 特開昭58−225330号公報JP-A-58-225330

本発明は、このような実情に鑑みて発明されたものであり、金属水酸化物や金属酸化物を粒子として含有するスラリーの粘度を精度よく測定し、そのようなスラリーの輸送に用いるポンプの選定において、所要輸送力の算定方法を新たに提供すると共に、その算定方法を基にスラリー輸送のための適正規模のポンプの選定方法を提供するものである。   The present invention has been made in view of such circumstances, and accurately measures the viscosity of a slurry containing metal hydroxides and metal oxides as particles, and provides a pump for use in transporting such a slurry. In the selection, a new method for calculating the required transport capacity is provided, and a method for selecting an appropriate-scale pump for slurry transport is provided based on the calculated method.

本発明者らは、上述した課題を達成するために鋭意検討を重ねた結果、スラリーの粘度の測定に適した簡素な粘度計を見出すと共に、その粘度計による粘度測定に適した形態のスラリー構成を見出し、粘度から所要輸送力を求める計算式の精度を高め、本発明の完成に至った。   The present inventors have conducted intensive studies in order to achieve the above-described problem, and as a result, have found a simple viscometer suitable for measuring the viscosity of the slurry, and a slurry configuration in a form suitable for measuring the viscosity with the viscometer. Were found, and the accuracy of the formula for calculating the required transport force from the viscosity was improved, leading to the completion of the present invention.

即ち、本発明の第1の発明は、固形成分と液体成分の混合体であるスラリーを輸送するポンプの選定方法であって、そのスラリーが、液体成分と、90%以上が100μm以下の粒度分布を有する粒径が1.4mm以下の粒子のみで構成された固形成分からなり、共軸二重円筒型粘度計により測定した、そのスラリーの降伏応力値から下記式(1)を用いて算出した、そのスラリーの粘度を用いて算定したポンプの必要動力を出力するポンプを選定することを特徴とするスラリーを輸送するポンプの選定方法である。   That is, the first invention of the present invention is a method for selecting a pump for transporting a slurry, which is a mixture of a solid component and a liquid component, wherein the slurry has a liquid component and a particle size distribution of 90% or more and 100 μm or less. And a solid component composed of only particles having a particle size of 1.4 mm or less having a particle size, and was calculated from the yield stress value of the slurry using a coaxial double cylindrical viscometer using the following equation (1). And selecting a pump that outputs the required power of the pump calculated using the viscosity of the slurry.

Figure 2019215300
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本発明の第2の発明は、第1の発明における固形成分が、ニッケル鉱石を解砕、分級して得られた粒子であることを特徴とするスラリーを輸送するポンプの選定方法である。   The second invention of the present invention is a method for selecting a pump for transporting a slurry, wherein the solid component in the first invention is particles obtained by crushing and classifying nickel ore.

本発明の第3の発明は、第1及び第2の発明におけるスラリーが、凝集剤を含有していることを特徴とするスラリーを輸送するポンプの選定方法である。   A third invention of the present invention is a method for selecting a pump for transporting a slurry, wherein the slurry in the first and second inventions contains a flocculant.

本発明の第4の発明は、第1から第3の発明に記載のポンプの選定方法にて選定したポンプを用いてスラリーを輸送することを特徴とするニッケル酸化鉱石スラリーの輸送方法である。   A fourth invention of the present invention is a method for transporting a nickel oxide ore slurry, wherein the slurry is transported using the pump selected by the method for selecting a pump according to the first to third inventions.

本発明によれば、金属水酸化物や金属酸化物を粒子として含有するスラリーの粘度を精度よく測定することで、所要輸送力の実測値にきわめて近い予測値の算定を可能とし、その結果、生産規模及び設備に見合ったスラリー輸送力を提供可能なポンプの導入によって、設備コストを含む生産コスト及び生産効率の面から、効率的な操業を行うことを可能にするもので、工業上顕著な効果を奏するものである。   According to the present invention, by accurately measuring the viscosity of a slurry containing metal hydroxides and metal oxides as particles, it is possible to calculate a predicted value that is very close to the actually measured value of the required transport force, and as a result, The introduction of a pump that can provide slurry transport capacity that matches the production scale and equipment enables efficient operation in terms of production cost and production efficiency, including equipment costs, and is industrially remarkable. It is effective.

本発明の粘度計測の原理を示す共軸二重円筒型粘度計の概略模式図である。It is a schematic diagram of a coaxial double cylindrical viscometer showing the principle of viscosity measurement of the present invention. 従来の降伏応力の測定に用いたVane型粘度計の概略模式図である。It is a schematic diagram of the conventional Vane type viscometer used for the measurement of the yield stress. ニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法の工程図である。FIG. 3 is a process diagram of a method for hydrometallurgy of nickel oxide ore. 鉱石スラリーの製造方法の工程図である。It is a flowchart of the ore slurry manufacturing method.

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、図面を参照しながら以下の順序で詳細に説明する。
1.スラリーの降伏応力の測定方法
2.輸送力の算定方法
3.降伏応力の検証方法
4.金属製錬方法(ニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法)
Hereinafter, a specific embodiment of the present invention (hereinafter, referred to as the present embodiment) will be described in detail in the following order with reference to the drawings.
1. 1. Measurement method of yield stress of slurry 2. Calculation method of transportation capacity 3. Verification method of yield stress Metal smelting method (wet smelting method of nickel oxide ore)

<1.スラリーの降伏応力の測定方法>
本実施の形態に係るスラリーの降伏応力の測定方法は、金属水酸化物や金属酸化物を粒子として含有するスラリーの降伏応力を測定する方法である。スラリーとしては、破砕した鉱石を水溶液に懸濁したものや、水溶液にアルカリを添加して粒子を析出させたものが挙げられる。
<1. Method for measuring yield stress of slurry>
The method for measuring the yield stress of a slurry according to the present embodiment is a method for measuring the yield stress of a slurry containing metal hydroxide or metal oxide as particles. Examples of the slurry include a slurry in which crushed ore is suspended in an aqueous solution and a slurry in which particles are precipitated by adding an alkali to the aqueous solution.

具体的に、本実施の形態に係るスラリー(評価物)の降伏応力の測定は、以下のように行う。
図1に示すような測定原理を有する外筒管2と内筒回転体1を備えた粘度計(一般に、共軸二重円筒型粘度計と称される)10において、評価物のスラリーを外筒管2に満たし、内筒回転体1の角加速度α[rad/s]を徐々に高めるようにモーター等で外力を加える。実際には、モーターの回転トルクTを打ち消す方向に、満たされたスラリーから内筒回転体1へ、粘性摩擦トルクT[Nm]がかかり、内筒回転体1が静止した状態がしばらく続く。その後、あるトルク以上の大きさで、そのスラリーがずり流動をおこし、内筒回転体1が回転し始める。このずり流動し始める時点で、T=Tとなり、このときのずり応力が降伏応力[Pa]である。
Specifically, the measurement of the yield stress of the slurry (evaluation product) according to the present embodiment is performed as follows.
In a viscometer (generally referred to as a coaxial double cylindrical viscometer) 10 having an outer cylinder 2 and an inner cylinder rotating body 1 having a measurement principle as shown in FIG. An external force is applied by a motor or the like so as to fill the cylindrical tube 2 and gradually increase the angular acceleration α [rad / s 2 ] of the inner cylindrical rotating body 1. Actually, the viscous friction torque T [Nm] is applied from the filled slurry to the inner cylinder rotator 1 in a direction to cancel the rotational torque T + of the motor, and the state where the inner cylinder rotator 1 is stationary continues for a while. Thereafter, the slurry causes shear flow with a magnitude equal to or larger than a certain torque, and the inner cylinder rotating body 1 starts rotating. At the time when the shear flow starts, T = T + , and the shear stress at this time is the yield stress [Pa].

このような共軸二重円筒型粘度計10ではスラリーによる粘性摩擦トルクTを観測し、スラリーの粘性摩擦抵抗に相当する「ずり応力S[Pa]」を下記(2)式により算出する。
従って、降伏応力τは下記(3)式により求められる。なお、Rは内筒回転体1の外径の1/2[m]、hは内筒回転体の長さ[m]である。
In such a coaxial double cylindrical viscometer 10, the viscous friction torque T due to the slurry is observed, and "shear stress S [Pa]" corresponding to the viscous friction resistance of the slurry is calculated by the following equation (2).
Therefore, the yield stress τ y is obtained by the following equation (3). Note that Rb is [[m] of the outer diameter of the inner cylinder rotator 1 and h is the length [m] of the inner cylinder rotator.

Figure 2019215300
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<2.輸送力の算定方法>
次に、本実施の形態に係る輸送力の算定方法では、上記スラリーの降伏応力の測定方法で求めた降伏応力から、輸送に必要な動力を以下のように計算する。
ここで、一般に鉱石スラリーは非ニュートン流体の中でもビンガム流動の特性を示すものであり、ビンガム流動の特性をもつ流体(以下ビンガム流体と称する)は、一般に、せん断速度が0[1/s]であるとき、降伏応力以上の外力を加えないと流動せず固体のような振舞いを示す。このビンガム流体に降伏応力以上の外力を加えると、流動化が始まり、流体としての性質を示すようになる。また一般に、ビンガム流体はせん断速度が大きくなればなるほど粘度が低下する、「シアシニング効果」と呼ばれる性質を有している。
<2. Calculation method of transportation capacity>
Next, in the method for calculating the transport force according to the present embodiment, the power required for transport is calculated as follows from the yield stress obtained by the above-described method for measuring the yield stress of the slurry.
Here, the ore slurry generally shows the properties of Bingham flow among non-Newtonian fluids, and the fluid having the properties of Bingham flow (hereinafter referred to as Bingham fluid) generally has a shear rate of 0 [1 / s]. At certain times, it does not flow unless an external force greater than the yield stress is applied, and behaves like a solid. When an external force equal to or higher than the yield stress is applied to the Bingham fluid, fluidization starts and the fluid exhibits properties. In general, the Bingham fluid has a property called "shear thinning effect" in which the viscosity decreases as the shear rate increases.

本発明では配管中でスラリーに作用するせん断速度による「シアシニング効果」の影響を正しく考慮するため、共軸二重円筒型粘度計で測定した降伏応力から、下記(4)式に示す換算式を用いて、配管中を流れる鉱石スラリーの見かけ粘度μ[Pa/s]を算出した。   In the present invention, in order to correctly consider the influence of the "shear thinning effect" due to the shear rate acting on the slurry in the pipe, the conversion equation shown in the following equation (4) is calculated from the yield stress measured by a coaxial double cylindrical viscometer. The apparent viscosity μ [Pa / s] of the ore slurry flowing in the pipe was calculated using the above equation.

Figure 2019215300
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ここで、τは降伏応力[Pa]、τは液面せん断応力[Pa]、Vは管内平均流速[m/s]、Dは配管内径[m]、Leは配管相当長[m]、ΔPは摩擦圧力損失[Pa]を表している。
次に、求めた見かけ粘度μと、鉱石スラリーの密度ρ[kg/m]とを用いてレイノルズ数Reを下記(5)式により求める。
Here, τ y is the yield stress [Pa], τ w is the liquid level shear stress [Pa], V is the average flow velocity in the pipe [m / s], D is the pipe inner diameter [m], and Le is the pipe equivalent length [m]. , ΔP represent friction pressure loss [Pa].
Next, the Reynolds number Re is determined by the following equation (5) using the determined apparent viscosity μ and the density of the ore slurry ρ [kg / m 3 ].

Figure 2019215300
Figure 2019215300

ここで、レイノルズ数は、流体が層流の状態か乱流の状態かを判別するための無次元数であり、水などのニュートン流体の場合は一般にRe=2000〜2300が層乱流の閾値とされるが、ビンガム流体の場合はこの閾値が低くなる傾向にあり、本発明では閾値をRe=1000としている。
次に配管摩擦圧力損失ΔPfricを下記(6)式の「ダルシー・ワイスバッハの式」を用いて計算する。
Here, the Reynolds number is a dimensionless number for determining whether a fluid is in a laminar or turbulent state. In the case of a Newtonian fluid such as water, Re = 2000 to 2300 is generally a laminar turbulent threshold. However, in the case of Bingham fluid, this threshold value tends to be low, and the threshold value is set to Re = 1000 in the present invention.
Next, the pipe friction pressure loss ΔP fric is calculated using “Darcy-Weissbach equation” of the following equation (6).

Figure 2019215300
Figure 2019215300

ここで、λは摩擦係数とよばれ、層流の場合、λ=64/Reで解析的に求められているが、乱流の場合、解析的に求めることができないことから数々の実験式が提案されている。本発明では、乱流の場合、比較的粗い管内壁をもつ系に対して精度が良いとされる下記(7)式に示す「コールブルックの式」を用いてλを求める。   Here, λ is called a friction coefficient. In the case of laminar flow, it is analytically obtained by λ = 64 / Re, but in the case of turbulent flow, it cannot be analytically obtained. Proposed. In the present invention, in the case of a turbulent flow, λ is obtained using “Colebrook's equation” shown in the following equation (7), which is considered to have high accuracy for a system having a relatively rough pipe inner wall.

Figure 2019215300
Figure 2019215300

ここで、εは管内面の絶対粗度[mm]を表し、以上の計算式および手順により、摩擦圧力損失が求められる。   Here, ε represents the absolute roughness [mm] of the inner surface of the pipe, and the friction pressure loss is determined by the above formula and procedure.

次に、スラリーポンプの必要圧力と消費電力の計算手順を説明する。
ポンプに求められる必要エネルギーは、全必要圧力をPall、摩擦圧力損失をΔPFric、落差項をΔP、速度項をΔPとすると、下記(8)式により計算される。
Next, a procedure for calculating the required pressure and power consumption of the slurry pump will be described.
The required energy required for the pump is calculated by the following equation (8), where P all is the required pressure, ΔP Fric is the friction pressure loss, ΔP h is the head term, and ΔP V is the speed term.

Figure 2019215300
Figure 2019215300

ここで、ΔP及び△Pは、それぞれ下記(9)式により求められる。ここでgは重力加速度[m/s]、ΔHは揚程[m]である。 Here, ΔP h and ΔP V are respectively obtained by the following equation (9). Here, g is the gravitational acceleration [m / s 2 ], and ΔH is the head [m].

Figure 2019215300
Figure 2019215300

したがって、ポンプ必要軸動力Pax[W]は、ポンプの代表的性能を表す効率η[%]を考慮して下記(10)式により計算される。
最後にポンプの消費動力の予想値P[W]は下記(11)式により計算される。
Therefore, the necessary shaft power P ax [W] of the pump is calculated by the following equation (10) in consideration of the efficiency η 1 [%] representing the typical performance of the pump.
Finally, the expected value P m [W] of the power consumption of the pump is calculated by the following equation (11).

Figure 2019215300
Figure 2019215300

ここで、Qは流量[m/hr]、eはポンプを設計する際に設定する余裕率[%]で、ηはモーターから軸に伝わるエネルギーの伝導効率である。 Here, Q is a flow rate [m 3 / hr], e is a margin [%] set when designing the pump, and η 2 is a conduction efficiency of energy transmitted from the motor to the shaft.

次に、従来の降伏応力の測定について説明する。
図1に示す共軸二重円筒型粘度計10において、その内筒1に代わる回転体として、図2に示すようなVane型と呼ばれる羽根型の回転体3を用いること以外は、これまで述べてきた図1に示す粘度計を用いた場合と同様の操作を行い、得られた粘性摩擦トルクから、下記(12)式に従い、「ずり応力」を算出し、上記(4)式から「τ=S」として降伏応力が求められる。図2において、Bは回転体(羽根)の全幅[m]、Lは回転体(羽根)の全長[m]、Tは回転トルク[Nm]である。ずり流動し始める時点で粘性摩擦トルクT=Tとなる。
Next, conventional measurement of yield stress will be described.
In the coaxial double-cylindrical viscometer 10 shown in FIG. 1, a vane-type rotating body 3 called a Vane type as shown in FIG. The same operation as in the case of using the viscometer shown in FIG. 1 is performed, and the “shear stress” is calculated from the obtained viscous friction torque according to the following equation (12), and “τ” is obtained from the above equation (4). The yield stress is determined as “ y = S 0 ”. In FIG. 2, B is the total width [m] of the rotating body (blades), L is the total length [m] of the rotating body (blades), and T + is the rotating torque [Nm]. At the time when the shear flow starts, the viscous friction torque T = T + .

Figure 2019215300
Figure 2019215300

Vane型粘度計で測定された降伏応力値を、摩擦圧力損失やポンプ消費動力を求める際に必要な粘度μに換算する際、せん断速度によるシアシニング効果の影響に対して以下の近似的な計算を行う。この場合鉱石スラリーをニュートン流体と仮定し、管内壁面せん断速度γ[1/s]を下記(13)式により算出する。 When converting the yield stress value measured by a Vane-type viscometer into the viscosity μ required for determining the frictional pressure loss and the power consumption of the pump, the following approximate calculation is performed for the influence of the shearing effect due to the shear rate. Do. In this case, the ore slurry is assumed to be a Newtonian fluid, and the pipe inner wall surface shear rate γ w [1 / s] is calculated by the following equation (13).

Figure 2019215300
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さらに、一般にせん断応力はせん断速度に対して、ニュートン流体では一次線形比例で増加し、非ニュートン流体では非線形的に増加するが、従来法ではせん断速度によらずにせん断応力は一定(降伏応力値)と仮定し、下記(14)式の近似式により見かけ粘度μを求め、このμと前記(5)〜(11)式とから、同じようにポンプの消費動力の計算値Pを算出する。 Furthermore, in general, the shear stress increases linearly with the shear rate in the first order linearly for Newtonian fluids and non-linearly for non-Newtonian fluids. However, in the conventional method, the shear stress is constant regardless of the shear rate (yield stress value). ), The apparent viscosity μ a is obtained by the approximate expression of the following expression (14), and the calculated value P m of the power consumption of the pump is similarly calculated from the μ a and the expressions (5) to (11). calculate.

Figure 2019215300
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<3.降伏応力の検証方法>
そして、降伏応力の検証方法では、上述した輸送力の算定方法による計算値を、ポンプの駆動によって実際に消費した輸送力の実測値と比較する。
これら2つの値が近ければ(たとえば、20%以内の差であれば近いとする。)、スラリーの粘度の測定方法が適切と判断し、輸送力の算定方法が適切と判断する。
<3. Verification method of yield stress>
In the verification method of the yield stress, the value calculated by the above-described method of calculating the transport force is compared with the actually measured value of the transport force actually consumed by driving the pump.
If these two values are close to each other (for example, if the difference is within 20%, it is assumed to be close), it is determined that the method of measuring the viscosity of the slurry is appropriate and the method of calculating the transport force is appropriate.

適切と判断された場合は、工場で想定される流量、高低差、配管長さ、配管の屈曲度合いなどを考慮して算定用パラメータを置き換え、所要の輸送力を算定する。算定した輸送力を発揮できる工業用ポンプを入手して据え付けることができる。工業用ポンプが既に設置してある場合も、必要十分な(たとえば輸送能力が算定した値の100〜120%の)工業用ポンプに置き換えることができ、取り外した既設品をさらに適切な用途に再配置することができるので効果が大きい。   If it is determined to be appropriate, the necessary parameters are calculated by replacing the calculation parameters in consideration of the flow rate, height difference, pipe length, pipe bending degree, etc. assumed at the factory. An industrial pump capable of exerting the calculated transportation capacity can be obtained and installed. If an industrial pump has already been installed, it can be replaced with a necessary and sufficient one (for example, 100 to 120% of the calculated capacity), and the removed existing product can be re-used for more appropriate use. The effect is great because it can be arranged.

適切と判断されない場合は、スラリーの粘度の測定方法で用いる回転体の形状を変更してやり直すが、回転体の形状としては、たとえばパドル形などの羽根を設けて、輸送力の比較時に差が小さくなるよう羽根の大きさを変更する。この際、羽根に傾斜をつけて傾斜角度も変更することができる。   If it is not determined to be appropriate, change the shape of the rotating body used in the method of measuring the viscosity of the slurry and try again.However, as the shape of the rotating body, for example, provide a paddle-shaped blade and the difference when comparing the transport force Change the size of the blade so that it becomes smaller. At this time, the blades can be inclined to change the inclination angle.

以上のように、比較は小型の試験用ポンプを用いて行うことができ、比較の精度が高いことを確認してから高価な工業用ポンプを入手すればよいから、工業用ポンプを無駄に何度も購入する必要がない。   As described above, the comparison can be performed using a small test pump, and after confirming that the comparison accuracy is high, an expensive industrial pump can be obtained. No need to buy again.

なお、粘度の誤差、そして輸送力の誤差を生じる要因として、スラリー中の固体粒子の分布のばらつきがある。そこで、固体粒子の分布のばらつきを安定させるため、スラリーには凝集剤を添加するとよい。凝集剤を添加したスラリーは、固体粒子が適度に凝集して2次粒子を形成しており、2次粒子の粒径がほぼ一定となるので、粘度が安定し、必要な輸送力も一定値をとる。   In addition, as a factor that causes an error in the viscosity and an error in the transport force, there is variation in the distribution of the solid particles in the slurry. Therefore, in order to stabilize the dispersion of the distribution of the solid particles, a coagulant may be added to the slurry. In the slurry to which the coagulant is added, the solid particles are appropriately agglomerated to form secondary particles, and the particle diameter of the secondary particles is substantially constant, so that the viscosity is stable and the necessary transport force has a constant value. Take.

<4.金属製錬方法(ニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法)>
そこで、次に、上述した本発明に係るスラリーを輸送するポンプの選定に鉱石スラリーを用いた、HPAL法によりニッケル酸化鉱石からニッケル及びコバルトを回収する湿式製錬方法について説明する。
<4. Metal smelting method (wet smelting method of nickel oxide ore)>
Therefore, next, a description will be given of a hydrometallurgical method for recovering nickel and cobalt from nickel oxide ore by HPAL using ore slurry for selecting the pump for transporting the slurry according to the present invention.

図3に、ニッケル酸化鉱石の高温加圧酸浸出法による湿式製錬方法の工程図の一例を示す。図3に示すように、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法は、ニッケル酸化鉱石を解砕・分級し、スラリー中の固形成分を濃縮して鉱石スラリーを製造する鉱石スラリー製造工程S21と、得られた鉱石スラリーからニッケル及びコバルトを浸出する浸出工程S22と、得られた浸出スラリーから浸出液と浸出残渣とに固液分離する固液分離工程S23と、浸出液を中和しニッケル回収用の母液と中和澱物スラリーとに分離する中和工程S24と、母液である硫酸に硫化水素ガスを吹き込んで硫化反応を行い、ニッケルを含む硫化物と貧液とを得る硫化工程S25とを有する。以下、各工程についてより具体的に説明する。   FIG. 3 shows an example of a process diagram of a wet smelting method of a nickel oxide ore by a high-temperature pressurized acid leaching method. As shown in FIG. 3, the hydrometallurgical method of nickel oxide ore comprises an ore slurry production step S21 of pulverizing and classifying nickel oxide ore, and concentrating solid components in the slurry to produce ore slurry. Leaching step S22 for leaching nickel and cobalt from the ore slurry obtained, solid-liquid separation step S23 for solid-liquid separation from the obtained leaching slurry into a leaching solution and a leaching residue, a mother liquor for neutralizing the leaching solution and recovering nickel. It has a neutralization step S24 for separating into a hydrate slurry and a sulfurization step S25 in which hydrogen sulfide gas is blown into sulfuric acid as a mother liquor to carry out a sulfurization reaction to obtain a sulfide containing nickel and a poor solution. Hereinafter, each step will be described more specifically.

(鉱石スラリー製造工程)
鉱石スラリー製造工程S21では、まず、原料鉱石であるニッケル酸化鉱石を解砕し、所定の分級点で分級し、分級して得られたアンダーサイズの鉱石粒子と水からなる粗鉱石スラリーを製造する。そして、得られた粗鉱石スラリーから固液分離処理により水分を除去して固形成分(鉱石成分)を濃縮することによって、鉱石スラリーを製造する。
(Ore slurry production process)
In the ore slurry production step S21, first, nickel oxide ore as a raw material ore is crushed, classified at a predetermined classification point, and a coarse ore slurry composed of undersized ore particles and water obtained by the classification is produced. . Then, an ore slurry is produced by removing water from the obtained crude ore slurry by a solid-liquid separation treatment and concentrating a solid component (ore component).

より具体的には、図4に示す本実施の形態に係る金属製錬方法における鉱石スラリー製造工程S21(S1〜S3)では、原料鉱石を解砕し、所定の分級点で分級してオーバーサイズの鉱石粒子を除去し、アンダーサイズの鉱石粒子と水からなる粗鉱石スラリーを得る解砕・分級工程S1と、解砕・分級工程にて得られた粗鉱石スラリーの粒度を測定する粒度測定工程S2と、粗鉱石スラリーを固液分離装置に装入し、粗鉱石スラリーに含まれる水分を分離除去して鉱石成分を濃縮する鉱石スラリー濃縮工程S3を経ることで、本発明に係る所定の90%以上が100μm以下の粒度分布を有する粒径が1.4mm以下の粒子のみで構成された固形成分と液体成分とを有する鉱石スラリーを作製する。   More specifically, in the ore slurry manufacturing step S21 (S1 to S3) in the metal smelting method according to the present embodiment shown in FIG. 4, the raw ore is crushed, classified at a predetermined classification point, and oversized. Crushing / classifying step S1 of removing coarse ore particles of undersized ore particles and water to remove coarse ore particles, and a particle size measuring step of measuring the particle size of the coarse ore slurry obtained in the crushing / classifying step S2 and the ore slurry concentration step S3 of charging the coarse ore slurry into the solid-liquid separator and separating and removing the water contained in the coarse ore slurry to concentrate the ore components, thereby obtaining the predetermined 90% of the present invention. An ore slurry having a solid component and a liquid component composed only of particles having a particle size distribution of not more than 100% and not more than 100 mm is prepared.

そして、この鉱石スラリー製造工程S21では、粒度測定工程S2にて測定された粗鉱石スラリーの粒度が所定値を下回った場合に、解砕・分級工程S1にて除去されたオーバーサイズの鉱石粒子の一部を、鉱石スラリー濃縮工程S3における固液分離装置に装入添加する。   In the ore slurry production step S21, when the particle size of the coarse ore slurry measured in the particle size measurement step S2 falls below a predetermined value, the oversized ore particles removed in the crushing / classification step S1 are removed. A part is charged and added to the solid-liquid separator in the ore slurry concentration step S3.

このような鉱石スラリーの製造工程S21によれば、スラリー粘度の上昇を抑制した鉱石スラリーを製造することができ、一般的な移送ポンプ等を用いて、移送不良等を生じさせることなく、次工程の浸出工程に効率的に移送することができる。   According to the ore slurry production process S21, an ore slurry in which the increase in slurry viscosity is suppressed can be produced, and the next process can be performed using a general transfer pump without causing transfer failure or the like. Can be efficiently transferred to the leaching process.

鉱石スラリー製造工程S21にて製造する鉱石スラリーのスラリー濃度(固形成分濃度)としては、特に限定されるものではないが、15〜45質量%になるように調製することが好ましい。   The slurry concentration (solid component concentration) of the ore slurry produced in the ore slurry production step S21 is not particularly limited, but is preferably adjusted to be 15 to 45% by mass.

(浸出工程)
鉱石スラリー製造工程S21にて得られた鉱石スラリーを本発明に係るポンプを介して浸出工程S22へ輸送し、浸出工程S22では、硫酸の添加、220〜280℃の温度下で撹拌処理を行い、浸出液と浸出残渣とからなる浸出スラリーを形成する。浸出工程S22では、例えば高温加圧容器(オートクレーブ)が用いられる。
(Leaching process)
The ore slurry obtained in the ore slurry production step S21 is transported to the leaching step S22 via the pump according to the present invention, and in the leaching step S22, sulfuric acid is added, and a stirring treatment is performed at a temperature of 220 to 280 ° C. A leaching slurry comprising a leaching solution and a leaching residue is formed. In the leaching step S22, for example, a high-temperature pressurized container (autoclave) is used.

具体的に、浸出工程S22においては、下記の式(A)〜(E)で表される浸出反応と高温加水分解反応が生じ、ニッケル、コバルト等の硫酸塩としての浸出と、浸出された硫酸鉄のヘマタイトとしての固定化が行われる。ただし、鉄イオンの固定化は完全には進行しないため、通常、得られる浸出スラリーの液部分には、ニッケル、コバルト等の他に2価と3価の鉄イオンが含まれる。   Specifically, in the leaching step S22, a leaching reaction and a high-temperature hydrolysis reaction represented by the following formulas (A) to (E) occur, and leaching as a sulfate such as nickel, cobalt, or the like, Immobilization of iron as hematite is performed. However, since the immobilization of iron ions does not proceed completely, the liquid portion of the obtained leach slurry usually contains divalent and trivalent iron ions in addition to nickel, cobalt and the like.

Figure 2019215300
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浸出工程S22における硫酸の添加量は、特に限定されるものではなく、鉱石中の鉄が浸出されるような過剰量が用いられる。例えば、鉱石1トン当り300〜400kgとする。鉱石1トン当りの硫酸添加量が400kgを超えると、硫酸コストが大きくなり好ましくない。   The amount of sulfuric acid to be added in the leaching step S22 is not particularly limited, and an excessive amount is used such that iron in the ore is leached. For example, 300 to 400 kg per ton of ore. If the added amount of sulfuric acid per ton of ore exceeds 400 kg, the cost of sulfuric acid is undesirably increased.

(固液分離工程)
固液分離工程S23では、浸出工程S22で形成される浸出スラリーを多段洗浄して、ニッケル及びコバルトを含む浸出液と浸出残渣とを得る。
(Solid-liquid separation process)
In the solid-liquid separation step S23, the leaching slurry formed in the leaching step S22 is washed in multiple stages to obtain a leaching solution containing nickel and cobalt and a leaching residue.

固液分離工程S23における多段洗浄方法としては、特に限定されるものではないが、ニッケルを含まない洗浄液で向流に接触させる連続向流洗浄法(CCD法:Counter Current Decantation)を用いることが好ましい。これによって、系内に新たに導入する洗浄液を削減できるとともに、ニッケル及びコバルトの回収率を95%以上とすることができる。   The multi-stage cleaning method in the solid-liquid separation step S23 is not particularly limited, but it is preferable to use a continuous countercurrent cleaning method (CCD method: Counter Current Decantation) in which a countercurrent is brought into contact with a cleaning liquid containing no nickel. . As a result, the amount of cleaning liquid newly introduced into the system can be reduced, and the recovery rate of nickel and cobalt can be 95% or more.

(中和工程)
中和工程S24では、固液分離工程S23にて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し、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形成する。中和工程S24では、このようにして浸出液の中和処理を行うことで、高温加圧酸浸出による浸出工程S22で用いた過剰の酸の中和を行うとともに、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。
(Neutralization step)
In the neutralization step S24, calcium carbonate is added so that the pH of the leachate separated in the solid-liquid separation step S23 is 4 or less, while suppressing the oxidation of the leachate separated in the solid-liquid separation step S23. A neutralized slurry containing iron is formed. In the neutralization step S24, by performing the neutralization treatment of the leachate in this way, the excess acid used in the leaching step S22 by high-temperature pressurized acid leaching is neutralized, and the trivalent remaining in the solution is removed. Removes iron ions and aluminum ions.

中和工程S24において調整する浸出液のpHは、上述のように4以下とし、好ましくは3.2〜3.8とする。浸出液のpHが4を超えると、ニッケルの水酸化物の発生が多くなる。   The pH of the leachate adjusted in the neutralization step S24 is set to 4 or less as described above, and preferably 3.2 to 3.8. When the pH of the leachate exceeds 4, the generation of nickel hydroxide increases.

また、中和工程S24においては、溶液中に残留する3価の鉄イオンの除去に際し、溶液中に2価として存在する鉄イオンを酸化させないことが好ましい。そのため、例えば空気の吹込み等による溶液の酸化を極力防止することが好ましい。これにより、2価の鉄の除去に伴う炭酸カルシウム消費量と中和澱物スラリーの生成量の増加を抑制することができる。すなわち、中和澱物スラリー量の増加による澱物へのニッケル回収ロスを抑えることができる。   Further, in the neutralization step S24, when removing the trivalent iron ions remaining in the solution, it is preferable not to oxidize the iron ions existing as divalent in the solution. Therefore, it is preferable to minimize oxidation of the solution due to, for example, blowing air. Thereby, it is possible to suppress an increase in the consumption of calcium carbonate and the generation of the neutralized precipitate slurry due to the removal of divalent iron. That is, it is possible to suppress the nickel recovery loss to the precipitate due to an increase in the amount of the neutralized precipitate slurry.

また、中和工程S24で得られる中和澱物スラリーを、必要に応じて固液分離工程S23へ送ることができる。これによって、中和澱物スラリーに含まれるニッケルを効果的に回収することができる。具体的には、中和澱物スラリーを、中和工程S24よりも低いpH条件で操業される固液分離工程S23へ繰返すことによって、中和澱物表面での局所反応により生成した水酸化ニッケルを溶解することができ、中和澱物の付着水を浸出液中に回収することもできる。よって、回収ロスとなるニッケル分を低減することができる。   Further, the neutralized precipitate slurry obtained in the neutralization step S24 can be sent to the solid-liquid separation step S23 as needed. Thereby, nickel contained in the neutralized precipitate slurry can be effectively recovered. Specifically, nickel hydroxide generated by a local reaction on the surface of the neutralized precipitate is obtained by repeating the neutralized precipitate slurry to the solid-liquid separation step S23 operated at a lower pH condition than the neutralization step S24. Can be dissolved, and water attached to the neutralized precipitate can be recovered in the leachate. Therefore, the nickel content that causes a recovery loss can be reduced.

中和工程S24における反応温度としては、50〜80℃程度とすることが好ましい。反応温度が50℃未満では、形成される3価の鉄イオンを含む中和澱物が微細となり、その分離が難しくなる。一方、反応温度が80℃を超えると、装置材料の耐食性が低下する。   The reaction temperature in the neutralization step S24 is preferably about 50 to 80 ° C. If the reaction temperature is lower than 50 ° C., the formed neutralized precipitate containing trivalent iron ions becomes fine, and its separation becomes difficult. On the other hand, when the reaction temperature exceeds 80 ° C., the corrosion resistance of the device material decreases.

(硫化工程)
硫化工程S25では、中和工程S24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、ニッケルを含む硫化物と貧液とを生成する。
(Sulfurization process)
In the sulfurizing step S25, a hydrogen sulfide gas is blown into the aqueous sulfuric acid solution, which is the mother liquor for nickel recovery, obtained in the neutralizing step S24 to cause a sulfurizing reaction, thereby generating a sulfide containing nickel and a poor solution.

母液は、上述のように鉱石スラリーを浸出して得られた硫酸であり、中和工程S24を経て得られたものである。具体的には、例えば、pHが3.2〜4.0で、ニッケル濃度が2〜5g/L、コバルト濃度が0.1〜1.0g/Lであり、また不純物成分として鉄、マグネシウム、マンガン等を含む硫酸である。不純物成分の含有量は、浸出の酸化還元電位、オートクレーブの操業条件、及び鉱石品位により大きく変化するが、一般的に鉄、マグネシウム、マンガンがそれぞれ数g/L程度含まれている。ここで、不純物成分は、回収するニッケル及びコバルトに対して比較的多く存在するが、鉄、マンガン、アルカリ金属、マグネシウム、及びその他のアルカリ土類金属は、硫化物としての安定性が低いので、生成する硫化物には含有されることはない。   The mother liquor is sulfuric acid obtained by leaching the ore slurry as described above, and is obtained through the neutralization step S24. Specifically, for example, the pH is 3.2 to 4.0, the nickel concentration is 2 to 5 g / L, the cobalt concentration is 0.1 to 1.0 g / L, and iron, magnesium, Sulfuric acid containing manganese and the like. The content of the impurity component varies greatly depending on the oxidation-reduction potential of leaching, the operating conditions of the autoclave, and the ore grade, but generally contains about several g / L each of iron, magnesium, and manganese. Here, the impurity component is present in a relatively large amount with respect to nickel and cobalt to be recovered, but iron, manganese, alkali metal, magnesium, and other alkaline earth metals have low stability as sulfides. It is not contained in the generated sulfide.

また、母液中に亜鉛が含まれる場合には、硫化反応によりニッケル等を硫化物として生成させる処理に先立って、亜鉛を硫化物として選択的に分離する処理を行うことができる。この亜鉛を選択分離する処理としては、添加する硫化剤を少量に制限することによって、亜鉛と比較して濃度の高いニッケルの共沈を抑制し、亜鉛を選択的に除去する。   In addition, when zinc is contained in the mother liquor, a treatment for selectively separating zinc as sulfide can be performed prior to a treatment for forming nickel or the like as sulfide by a sulfidation reaction. As the treatment for selectively separating zinc, the coprecipitation of nickel having a higher concentration than that of zinc is suppressed by limiting the amount of the sulphidizing agent to be added to a small amount, and zinc is selectively removed.

硫化工程S25においては、不純物含有の少ないニッケルを含む硫化物とニッケル濃度を低い水準で安定させた貧液とを生成して回収する。具体的には、硫化反応により得られた硫化物のスラリーをシックナー等の沈降分離装置を用いて沈降分離処理することによって、沈殿物である硫化物をシックナーの底部より分離回収し、水溶液成分である貧液はオーバーフローさせて回収する。なお、この貧液は、pHが1〜3程度であり、硫化されずに残る鉄、マグネシウム、マンガン等の不純物元素を含んでいる。   In the sulfidation step S25, a sulfide containing nickel with a small amount of impurities and a poor solution whose nickel concentration is stabilized at a low level are generated and collected. Specifically, the sulfide slurry obtained by the sulfidation reaction is subjected to sedimentation treatment using a sedimentation / separation device such as a thickener to separate and collect the sulfide, which is a precipitate, from the bottom of the thickener. Some poor liquid is collected by overflowing. The poor solution has a pH of about 1 to 3, and contains impurity elements such as iron, magnesium, and manganese that remain without being sulfurized.

この硫化工程S25においては、平均粒径を所定の大きさ以上となるように調整したニッケルを含む硫化物(ニッケル硫化物)を種晶としてニッケル回収用の母液中に添加することもできる。これにより、硫化反応により生成した硫化物スラリーを沈殿物である硫化物と貧液とに分離する沈降分離処理に際して、オーバーフロー液中におけるニッケルを含む微細な浮遊固形分の含有量を低下させ、硫化物として沈殿形成するニッケル分を増加させ、ニッケルの回収ロスを低減させることができる。   In the sulfurizing step S25, a sulfide containing nickel (nickel sulfide) whose average particle diameter has been adjusted to be a predetermined size or more can be added as a seed crystal to the mother liquor for nickel recovery. This reduces the content of fine suspended solids containing nickel in the overflow solution during the sedimentation separation process of separating the sulfide slurry generated by the sulfidation reaction into the sulfide as a precipitate and the poor solution. It is possible to increase the amount of nickel that precipitates as a substance, and to reduce the recovery loss of nickel.

種晶となるニッケル硫化物の添加量としては、母液に含まれるニッケル量に対し、4〜6倍のニッケル量に当たる添加量とすることが好ましい。これにより、反応容器内面への生成硫化物の付着を抑制することができるとともに、貧液中のニッケル濃度をより一層に低い水準で安定させることができる。   The addition amount of the nickel sulfide serving as a seed crystal is preferably an addition amount equivalent to 4 to 6 times the amount of nickel contained in the mother liquor. Thereby, the adhesion of the produced sulfide to the inner surface of the reaction vessel can be suppressed, and the nickel concentration in the poor solution can be stabilized at a much lower level.

また、この種晶として添加するニッケル硫化物は、硫化工程S25において生成され沈降分離処理を経て回収された後、平均粒径が所定の大きさ以上となるように分級処理などにより粒径調整された硫化物が好ましい。なお、必要に応じて、分級処理に先立ち、硫化物を粉砕する処理を行ってもよい。   The nickel sulfide to be added as the seed crystal is formed in the sulfidation step S25, and after being collected through the sedimentation separation process, the particle size is adjusted by a classification process or the like so that the average particle size becomes a predetermined size or more. Sulfides are preferred. In addition, you may perform the process which grinds a sulfide before a classification process as needed.

以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.

産地Aのニッケル酸化鉱石と水とを混合してスラリーとした後に、含有される1.4mm以上の粒径を有する塊を除去して供試材となるスラリーAを作製した。スラリーAの固形成分濃度は42質量%であった。その得られたスラリーAの粘度を、レオシス社製の共軸二重円筒型の粘度計を用いて測定した。得られた見かけ粘度を用い、上記(4)〜(10)式からスラリーAの降伏応力の計算値Pを得た、
計算に際しては、鋼管の絶対粗度εを0.457mmと想定した。又、ポンプを設計する際に設定する余裕率e[%]をe=0とし、モーターから軸に伝わるエネルギーの伝導効率ηは95%として計算した。
After mixing the nickel oxide ore of the production area A with water to form a slurry, the contained lump having a particle diameter of 1.4 mm or more was removed to prepare a slurry A as a test material. The solid component concentration of the slurry A was 42% by mass. The viscosity of the obtained slurry A was measured using a coaxial double cylindrical viscometer manufactured by Rheosys. Using the obtained apparent viscosity, to obtain a calculated value P m of the yield stress of the slurry A from (4) to (10),
In the calculation, the absolute roughness ε of the steel pipe was assumed to be 0.457 mm. Further, the margin ratio e [%] set when designing the pump was set to e = 0, and the conduction efficiency η 2 of the energy transmitted from the motor to the shaft was set to 95%.

計算の結果、動力値の計算値Pは68kwと算定された。
本発明に基づいてポンプを選定し、実際に稼働させたところ、その必要動力(実測値P)は61kwであり、予測値と非常によく一致する結果が得られた。
The calculated value of the calculated value P m power values was calculated to 68Kw.
When a pump was selected based on the present invention and actually operated, the required power (actually measured value P r ) was 61 kw, and a result that was very consistent with the predicted value was obtained.

産地Bのニッケル酸化鉱を用いた以外は、実施例1と同様の操作を行った。
ポンプに必要な動力値の計算値Pは55kwと算定された。本方法に基づいてポンプを選定し、実際に稼働させたところその必要動力(実測値P)は62kwであり計算値と非常によく一致した。
The same operation as in Example 1 was performed except that the nickel oxide ore of the production area B was used.
Calculated P m power values required for the pump was calculated to 55kW. When a pump was selected based on this method and actually operated, the required power (actually measured value P r ) was 62 kw, which was in good agreement with the calculated value.

スラリーサンプルを採取する前に濃縮させるために凝集剤を加えた以外は、実施例1と同様の操作を行った。供試材となるスラリーの固形成分濃度は43質量%であった。ポンプに必要な動力は57kwと算定された。本方法に基づいてポンプを選定し、実際に稼働させたところその必要動力は63kwであり、計算値と非常に良い一致が得られた。   The same operation as in Example 1 was performed, except that a coagulant was added for concentration before collecting a slurry sample. The solid component concentration of the slurry used as the test material was 43% by mass. The power required for the pump was calculated to be 57 kw. When a pump was selected based on this method and actually operated, the required power was 63 kW, and a very good agreement with the calculated value was obtained.

(比較例1)
産地Aのニッケル酸化鉱を用い、その粘度の測定にVane型と呼ばれる粘度計(従来のもの)を用いて見かけ粘度を測定して降伏応力を計算した。
比較例1の方法で算定したポンプ動力は117kwであった。実際のポンプ動力を調査したところ、61kwであり、その動力の値は大きくかい離していた。
以上の実施例の結果を纏めて表1に示す。
(Comparative Example 1)
The apparent stress was measured using a nickel oxide ore from the production area A, and the apparent viscosity was measured using a viscometer called Vane type (conventional type) for the measurement of the viscosity, and the yield stress was calculated.
The pump power calculated by the method of Comparative Example 1 was 117 kW. When the actual pump power was investigated, it was 61 kW, and the value of the power was far apart.
Table 1 summarizes the results of the above examples.

Figure 2019215300
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(参考例1)
実施例1のスラリーAに粒径が1.4mmを超える粒子を添加して得た、スラリーの固形成分の90%以上が100μm以下の粒度分布を有するスラリーBを得た。このスラリーBを供試材とした点以外は実施例1と同じ条件で、粘度測定、ポンプ動力値算出及び実測値との比較を行った結果、計算値と実測値に比較例1程ではないが、実施例1〜3よりも乖離が大きかった。
(Reference Example 1)
A slurry B was obtained by adding particles having a particle size of more than 1.4 mm to the slurry A of Example 1 and having a particle size distribution in which 90% or more of the solid components of the slurry were 100 μm or less. The viscosity was measured, the pump power was calculated, and the measured value was compared under the same conditions as in Example 1 except that the slurry B was used as the test material. As a result, the calculated value and the measured value were not as good as those of Comparative Example 1. However, the deviation was larger than in Examples 1 to 3.

本発明によれば、スラリーの粘度を精度よく測定して所要輸送力を算定できる算定方法を提供することができる。そして、このような算定方法によれば、必要最小限の輸送力のポンプでスラリーを移送することができ、効率的な操業を行うことを可能となる。特に、製錬所で広く取り扱われている鉱石スラリーや中和スラリー、金属水酸化物や金属酸化物を粒子として含有するスラリーに適している。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the calculation method which can measure the viscosity of a slurry accurately and can calculate required transportation force can be provided. According to such a calculation method, the slurry can be transferred by the pump having the minimum necessary transport force, and efficient operation can be performed. In particular, it is suitable for ore slurries, neutralized slurries, and slurries containing metal hydroxides and metal oxides as particles, which are widely handled in smelters.

1 内筒回転体
2 外筒管
3 Vane羽根型回転体
10 共軸二重円筒型粘度計
Rb 共軸二重円筒型粘度計の内筒半径
Rc 共軸二重円筒型粘度系の外筒半径
h 共軸二重円筒型粘度計の高さ
B Vane型粘度計の回転体(羽根)の全幅
L Vane型粘度計の回転体(羽根)の全長(高さ)
Vane型粘度計の回転トルク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inner cylinder rotating body 2 Outer cylinder tube 3 Vane blade-shaped rotating body 10 Coaxial double cylindrical viscometer Rb Inner cylinder radius of coaxial double cylindrical viscometer Rc Outer cylinder radius of coaxial double cylindrical viscometer h Height of coaxial double cylindrical viscometer B Total width of rotor (vane) of Vane viscometer L Total length (height) of rotor (vane) of Vane viscometer
Rotating torque of T + Vane type viscometer

Claims (4)

スラリーを輸送するポンプの選定方法であって、
前記スラリーが、液体成分と、90%以上が100μm以下の粒度分布を有する粒径が1.4mm以下の粒子のみで構成された固形成分からなり、
共軸二重円筒型粘度計により測定した前記スラリーの降伏応力値から下記式(1)を用いて算出した前記スラリーの粘度を用いて算定したポンプの必要動力を出力するポンプを選定することを特徴とするスラリーを輸送するポンプの選定方法。

Figure 2019215300
A method for selecting a pump for transporting slurry,
The slurry is composed of a liquid component and a solid component composed of only particles having a particle size distribution of 90% or more and 100 μm or less and having a particle size of 1.4 mm or less,
It is necessary to select a pump that outputs the necessary power of the pump calculated using the viscosity of the slurry calculated using the following equation (1) from the yield stress value of the slurry measured using a coaxial double cylindrical viscometer. How to select a pump that transports the characteristic slurry.

Figure 2019215300
前記固形成分が、ニッケル鉱石を解砕、分級して得られた粒子であることを特徴とする請求項1に記載のスラリーを輸送するポンプの選定方法。   The method for selecting a pump for transporting slurry according to claim 1, wherein the solid component is particles obtained by crushing and classifying nickel ore. 前記スラリーが、凝集剤を含有していることを特徴とする請求項1又は2に記載のスラリーを輸送するポンプの選定方法。   The method for selecting a pump for transporting a slurry according to claim 1 or 2, wherein the slurry contains a flocculant. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の前記ポンプの選定方法にて選定したポンプを用いてスラリーを輸送することを特徴とするニッケル酸化鉱石スラリーの輸送方法。   A method for transporting a nickel oxide ore slurry, comprising transporting a slurry using a pump selected by the method for selecting a pump according to claim 1.
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