JP6864989B2 - 融解槽 - Google Patents

Description

本発明は、融解槽に関する。さらに詳しくは、ニッケルやコバルトなどを含む金属硫化物から塩素ガスにより金属成分を浸出させる金属硫化物の塩素浸出に使用される融解槽に関する。

ニッケルやコバルトなどを製錬する方法として、塩素浸出電解採取法がある（特許文献１参照）。この方法によってニッケルを製錬する場合、以下の手順で行われる。
まず、ニッケル硫化物を主成分とするニッケルマットを粉砕した後、これを塩化物溶液に分散させてその中に塩素ガスを吹き込む。すると、ニッケルを含む有価金属が塩化物溶液中に浸出され、ニッケルを含むニッケル浸出液が生成される（塩素浸出）。このニッケル浸出液から銅、コバルト、鉄などの不純物を除去すると、塩化ニッケル溶液が生成される。そして、ニッケル浸出液から電解採取することによって、ニッケルが生産される。

かかる塩素浸出電解採取法では、塩素浸出の際に、塩素浸出残渣が発生する。この塩素浸出残渣は、硫黄が主成分であるものの、ニッケルやコバルト等の有価金属が５〜１５％程度含まれる。このため、有価金属のロスを最小限に抑えるために、塩素浸出残渣から金属硫化物を回収し、この金属硫化物を塩素浸出工程内に戻すことが行われている。

塩素浸出残渣から金属硫化物を回収する工程では、塩素浸出残渣の硫黄分を融解してから固液分離装置で硫黄を濾別・回収するプロセスが実用化されている。具体的には、塩素浸出残渣を洗浄脱水した後、振動フィーダーを介して、シュートから塩素浸出残渣が融解槽へ装入される。融解槽では、塩素浸出残渣が１２０〜１６０℃に加熱されるので、塩素浸出残渣中の硫黄分が融解され融体が生成される。この融体を固液分離処理すれば、融解した硫黄分から金属硫化物を固形分として分離して回収することができる(特許文献２参照)。

特開２００５−２４８２４５号公報 特開平０４−０６６６２７号公報

ここで、上述したような融解槽では、塩素浸出残渣の加熱には、融解槽内に設けられた蛇管が使用される。融解槽では、塩素浸出残渣が連続処理されており、融解した融体は、通常、オーバーフローにより次工程に排出される。

しかし、融解槽に装入される塩素浸出残渣の装入量や、融解槽からオーバーフローにより排出される融体の量は一定ではないので、融解槽内において、融体の液面レベルは変動する。

例えば、図３（Ａ）に示すように、融解槽１の槽本体２内において、融体Ｍの液面レベルが、蛇管４の設置範囲よりも上方まで上昇したとする。この場合、蛇管４の設置範囲よりも上方に位置していた融体Ｍは蛇管４の熱を受けないため、融体Ｍの温度が低下し、槽本体２の壁面２ｓに融体Ｍが固着する（図３（Ｂ））。

この状態において、槽本体２内に設けられている攪拌翼３によって融体Ｍが攪拌されると、その際に飛散した融体Ｍが壁面２ｓに固着した融体Ｍに付着する。また、融体Ｍは発泡するため、融体Ｍの泡も固着した融体Ｍに付着する。すると、壁面２ｓに固着した融体Ｍは徐々に成長する（図３（Ｃ）、（Ｄ））。

この固着した融体Ｍがシュート５の下方に位置していた場合、融体Ｍの成長が進むと、シュート５の供給口が固着した融体Ｍによって塞がれてしまう可能性がある。この状態のまま、シュート５から塩素浸出残渣Ｓが供給され続けると、固着した融体Ｍ上に塩素浸出残渣Ｓが堆積する（図３（Ｅ））。すると、シュート５内で塩素浸出残渣Ｓが詰まり、この詰まりがひどくなれば融解槽１に塩素浸出残渣Ｓを装入ができなくなるので、シュート５内の詰まりを解消するために操業を停止しなければならなくなる。

また、シュート５内の詰まりを解消する作業は、槽本体２の天板上で行わなければならないし、詰りの解消には長時間を要する。しかも、固着した融体Ｍが槽本体２内の融体Ｍに落下すれば融体Ｍが飛散するが（図３（Ｆ）参照）、飛散した融体Ｍが槽本体２の天板上に放出された場合、天板上で作業をする作業員が融体Ｍに接触する危険性がある。

シュート５内の詰まりを初期段階で検出できれば、詰まりの解消も容易かつ短時間で実施でき、しかも、融体Ｍの飛散も防止できるが、現状では、シュート５内の詰まりを効果的に検出する方法は開発されていない。

本発明は上記事情に鑑み、融解槽に対象物質を供給するシュートの詰まりを検出できる融解槽を提供することを目的とする。

第１発明の融解槽は、対象物質を融解する融解槽であって、該融解槽は、前記対象物質を供給するシュートと、該シュートに設けられた、該シュートの詰まりを検出する検出器を備えており、該検出器は、前記シュートの側方から凹み該シュートに向かって傾斜した傾斜底面を有する検出領域に配置されており、該検出領域内に侵入した対象物質を検出して、前記シュートの詰まりを検出することを特徴とする。
第２発明の融解槽は、第１発明において、前記検出器が、振動式レベルセンサであることを特徴とする。
第３発明の融解槽は、第１または第２発明において、前記対象物質が、塩素浸出残渣であり、前記検出器は、前記対象物質と接触する部分が、チタンまたはステンレス製であることを特徴とする。

第１発明によれば、シュートの詰まりが発生し検出領域内まで塩素浸出残渣が侵入すれば、検出器によってシュートの詰まりを検出することができる。すると、シュートから融解槽の槽本体への対象物質の供給を停止できるので、シュートの詰まりを初期段階で留めることができる。したがって、シュートの詰まりが発生しても、詰まりの解消を簡単かつ短時間で実施できるから、融解槽の操業効率の低下を防ぐことができる。そして、検出器はシュートの側面から凹んだ検出領域に配置されているので、対象物質を融解槽に供給する邪魔にならないし、詰まりの誤検出も防ぐことができる。しかも、詰まりが解消すれば、検出領域内の対象物質は、傾斜した底面を滑って検出領域から排出される。したがって、詰まりが解消した後において、検出領域内に対象物質が残留したことによる検出器の誤検出を防ぐことができる。
第２発明によれば、振動式レベルセンサを設けているので、粉体から融体に物性が変化しても対象物質の検知が可能である。そして、検出領域に振動式レベルセンサを設置しているので、振動フィーダーによって対象物質を搬送しても、詰まりの誤検出を防止することができる。
第３発明によれば、塩素浸出残渣の融解槽に使用しても、塩素浸出残渣を接触する接触部が損傷することを防ぐことができる。

本実施形態の融解槽１の概略説明図であり、（Ａ）は縦断面図であり、（Ｂ）は平面図である。 シュート５における検出領域１０の概略説明図であり、（Ａ）は縦断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 融解槽１におけるシュート２の詰まりが発生する状況の概略説明図である。

本発明の融解槽は、固形の対象物質を融解して次工程に排出するものであり、対象物質を供給するシュートの詰まりを検出できるようにしたことに特徴を有している。

本発明の融解槽は、固形の対象物質を融解して次工程に排出する機能を有するものであればよく、使用される設備や融解する対象物質はとくに限定されない。本発明の融解槽が適用される融解槽として、例えば、塩素浸出電解採取法によってニッケルを製造する設備において、塩素浸出残渣から金属硫化物を回収するために塩素浸出残渣を融解する融解槽を挙げることができる。この場合には、融解槽において融解する対象物質が塩素浸出残渣になる。

以下では、代表として、融解する対象物質が塩素浸出残渣である融解槽の場合を説明する。

（本実施形態の融解槽１の概略説明）
図１に示すように、本実施形態の融解槽１は、槽本体２と、槽本体２内に配置された攪拌翼３と、槽本体２内に配置された蛇管４と、槽本体２に対象物質である塩素浸出残渣Ｓを供給するシュート５と、を備えている。

槽本体２は、上部に開口を有する中空な有底筒状の部材である。この槽本体２は、融解される塩素浸出残渣Ｓが装入されるものであり、上部側面には、塩素浸出残渣Ｓが融解された融体Ｍが排出される排出口２ｄを有している。

この槽本体２は、上部に開口に天板２ａが設けられており、この天板２ａによって開口が塞がれている。この天板２ａには、シュート５が取り付けられており、シュート５の排出口５ｈから塩素浸出残渣Ｓが槽本体２内に供給されるようになっている。
なお、シュート５には、振動フィーダーＦから塩素浸出残渣Ｓが供給されるようになっている。しかし、シュート５に塩素浸出残渣Ｓを供給する方法はとくに限定されない。

また、槽本体２内には、攪拌翼３が設けられている。この攪拌翼３は、塩素浸出残渣Ｓの融解が効果的に進行するように、槽本体２内の融体Ｍを攪拌するものである。
なお、攪拌翼３は、設ける翼の数やその形状などはとくに限定されず、効果的に融体Ｍを攪拌できるものであればよい。

そして、槽本体２において、その側面近傍には蛇管４が設けられている。この蛇管４は、飽和蒸気が流されるものであり、飽和蒸気の熱によって槽本体２内の融体Ｍや塩素浸出残渣Ｓを加熱できるようになっている。

かかる構成であるので、槽本体２内に塩素浸出残渣Ｓを装入すれば、蛇管４からの熱によって塩素浸出残渣Ｓを融解して融体Ｍとすることができる。

また、蛇管４による加熱を継続しながら、融体Ｍを攪拌翼３しつつシュート５の供給口５ｈから塩素浸出残渣Ｓを供給すれば、装入された塩素浸出残渣Ｓも効果的に融解できる。

そして、塩素浸出残渣Ｓの装入を連続して実施すれば、連続して塩素浸出残渣Ｓを融解して融体Ｍとすることができ、槽本体２内から排出口２ｄを通して、融体Ｍを外部に供給できる。

（シュート５の構造）
図１および図２に示すように、本実施形態の融解槽１では、シュート５に、詰まりを検出する検出器１５が設けられている。

具体的には、シュート５の側面には、その側面から外方に凹んだ検出領域１０が設けられている。この検出領域１０は、シュート５の側面に設けられた開口５ｓを囲むように、一対の側壁１１，１１と、この一対の側壁１１，１１の下端間を繋ぐ底板１２と、を備えている。また、一対の側壁１１，１１の外端間には外壁１３が設けられている。

一対の側壁１１，１１は、シュート５の開口５ｓの側端の位置で、シュート５の外面に立設するように設けられている。この一対の側壁１１，１１は、その下端縁がシュート５の外面から外方に向かうにしたがって上方に位置するように設けられている。つまり、一対の側壁１１，１１の下端縁は、シュート５の外面から外方に向かって上傾するようになっている。

この一対の側壁１１，１１の下端間には、底板１２が設けられている。この底板１２は、その内方の端部がシュート５の開口５ｓの下端に連結されており、その両側端縁が一対の側壁１１，１１の下端縁に連結されている。このため、底板１２の内面（つまり検出領域１０の内底面１０ｓ）が、シュート５の開口５ｓに向かって傾斜した傾斜底面となっている。

一方、一対の側壁１１，１１の上端間に形成されている開口には、検出器１５が設けられている。この検出器１５は、振動式レベルセンサであり、その振動ロッド１５ｒの先端が検出領域１０内に配置されている。

かかる構成であるので、槽本体２内での融体Ｍの固着に起因して、シュート５内で塩素浸出残渣Ｓの詰まりが発生し、検出領域１０内まで塩素浸出残渣Ｓが侵入すれば、検出器１５によって詰まりを検出することができる。

すると、検出器１５からの信号を受けて、シュート５から槽本体２への塩素浸出残渣Ｓの供給を停止できるので、シュート５の詰まりを初期段階に留めておくことができる。

したがって、シュート５の詰まりが発生しても、シュート５内の詰まりの解消を簡単かつ短時間で実施できるから、融解槽１の操業効率の低下を防ぐことができる。

そして、検出器１５は、シュート５の側面から凹んだ検出領域１０に配置されているので、塩素浸出残渣Ｓがシュート５内を槽本体２に向かって移動する際に、検出器１５と塩素浸出残渣Ｓが接触しない。つまり、検出器１５がシュート５から槽本体２に塩素浸出残渣Ｓを供給する邪魔にならないし、検出器１５と塩素浸出残渣Ｓの接触による詰まりの誤検出も防ぐことができる。

（検出領域１０について）
検出領域１０の内底面１０ｓは、必ずしもシュート５の開口５ｓに向かって傾斜した底面になっていなくてもよい。しかし、かかる構造としておけば、シュート５内における塩素浸出残渣Ｓの詰まりが解消すれば、検出領域１０内の塩素浸出残渣Ｓは、傾斜底面を滑って検出領域１０からスムースかつ容易に排出される。したがって、シュート５内における塩素浸出残渣Ｓの詰まりが解消した後において、検出領域１０内に塩素浸出残渣Ｓが残留したことによる検出器１５の誤検出を防ぐことができる。

なお、検出領域１０の内底面１０ｓの傾斜角度もとくに限定されないが、粉体の安息角や検出領域の大きさ等を考慮すれば、４５度程度が好ましい。

（検出器１５について）
なお、検出器１５は、振動式レベルセンサに限られず、種々のセンサを使用できる。例えば、静電容量式やパドル式等のセンサを使用することができる。しかし、振動式レベルセンサを設置すれば、粉体から融体に物性が変化しても(粉体が固化しても)対象物質の検知が可能である点で好ましい。

また、検出器１５に振動式レベルセンサを使用した場合、振動フィーダーＦによって塩素浸出残渣Ｓを搬送すると、振動フィーダーＦの振動を詰まりと誤検出する可能性がある。しかし、本実施形態の融解槽１のように、シュート５の側面から凹んだ検出領域１０を設けてそこに振動式レベルセンサを設ければ、振動フィーダーＦによって塩素浸出残渣Ｓを搬送しても誤検出を防止することができる。

さらに、振動ロッド１５ｒの素材はとくに限定されないが、チタンまたはステンレス製とすれば、塩素浸出残渣Ｓの融解槽１に使用しても、塩素浸出残渣Ｓと接触する接触部である振動ロッド１５ｒが損傷することを防ぐことができる。

本実施形態の融解槽の効果を確認した。

実験では、融解槽に塩素浸出残渣を装入するシュートの側面に開ロ寸法３１８ｍｍ×２１８ｍｍの検出領域を設け、その内底面は４５度の傾斜面とした。
また、検出領域の取付面（つまりシュートの側面）から９７ｍｍの位置に接粉部がＳＵＳ３０４製である振動式レベルセンサ(ノーケン製、型式VL612F)を設置した。

検出領域を設けて振動式レベルセンサを設置してから１年の間に、振動式レベルセンサによって堆積した塩素浸出残渣を検知したことによって、塩素浸出残渣を搬送する振動フィーダーの停止が２度発生した。しかし、振動フィーダーの停止後、堆積した塩素浸出残渣はすぐに除去されたため、短時間で、振動フィーダーによる搬送を再開することができた。

一方、振動式レベルセンサを設置しなかった場合には、堆積した塩素浸出残渣の除去に、２度の作業で合計１０時間の作業時間を要した。また、融解槽の壁面に固着していた融体が融解槽内に落下し、その影響で融体が融解槽天板上に放出される現象が発生した。

以上の結果より、本発明の融解槽を使用することにより、シュート等の詰まりを迅速かつ安全に解消できることが確認された。

本発明の融解槽は、塩素浸出残渣のような固形物を融解する融解槽に適している。

１ 融解槽
２ 槽本体
３ 攪拌翼
４ 蛇管
５ シュート
１０ 検出領域
１５ 検出器
１５ｒ 振動ロッド
Ｍ 融体
Ｓ 塩素浸出残渣

Claims (3)

1. 対象物質を融解する融解槽であって、
   該融解槽は、
   前記対象物質を供給するシュートと、
   該シュートに設けられた、該シュートの詰まりを検出する検出器を備えており、
   該検出器は、
   前記シュートの側方から凹み該シュートに向かって傾斜した傾斜底面を有する検出領域に配置されており、
   該検出領域内に侵入した対象物質を検出して、前記シュートの詰まりを検出する
   ことを特徴とする融解槽
2. 前記検出器が、振動式レベルセンサである
   ことを特徴とする請求項１記載の融解槽。
3. 前記対象物質が、塩素浸出残渣であり、
   前記検出器は、
   前記対象物質と接触する部分が、チタン若しくはステンレス製である
   ことを特徴とする請求項１または２記載の融解槽。

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