JP6902324B2 - Hydrometallurgy - Google Patents
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Description
本発明は、鉱石から金属を取り出す製錬工程で用いる湿式製錬装置の技術に関し、特に、液体中において微細な気泡を発生させる超微細気泡発生装置を有する湿式製錬装置の技術に関する。 The present invention relates to a technique of a hydrometallurgical device used in a smelting process for extracting a metal from an ore, and more particularly to a technique of a hydrometallurgical device having an ultrafine bubble generator for generating fine bubbles in a liquid.
従来、金属の製錬においては、一般的に鉱石から不純物を分離する方法として、乾式製錬及び湿式製錬が公知となっている。このうち、湿式製錬においては、金属を含有する鉱石を粉砕してスラリーとしたものに酸を散布して酸化した金属を浸出し、これにより得られる浸出液を溶媒抽出などによって処理して難溶性の不純物を分離し、不純物を除いた金属酸化物を含む液体から不溶性電極を用いた電解採取によって金属を回収する方法が公知となっている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, in metal smelting, dry smelting and hydrometallurgy are generally known as methods for separating impurities from ore. Of these, in hydrometallurgy, the metal-containing ore is crushed into a slurry, and acid is sprayed to leach the oxidized metal, and the leachate obtained by this is treated by solvent extraction or the like to be sparingly soluble. A method of separating the impurities of the above and recovering the metal from the liquid containing the metal oxide from which the impurities have been removed by electrowinning using an insoluble electrode is known (see, for example, Patent Document 1).
また、近年、水道水や湖沼・河川、海水等の液体中において気泡のサイズ(直径)が常温常圧で100μm未満の超微細気泡を使用する技術が注目されている。前記超微細気泡は、表面積が非常に大きい特性及び自己加圧効果などの物理化学的な特性を有しており、その特性を生かして、排水浄化、洗浄、気体溶存、撹拌等に使用する技術が開発されている。 Further, in recent years, a technique for using ultrafine bubbles having a bubble size (diameter) of less than 100 μm at normal temperature and pressure in a liquid such as tap water, lakes / rivers, and seawater has attracted attention. The ultrafine bubbles have physicochemical properties such as a very large surface area and a self-pressurizing effect, and by utilizing these properties, a technique used for wastewater purification, cleaning, gas dissolution, stirring, etc. Has been developed.
前記特性を持った超微細気泡の発生方法として、従来から、コンプレッサにより圧送された気体を放出するノズルの周囲に液体ジェットノズルを配置し、液体ジェットノズルの噴流の力でノズルより放出する気泡を引きちぎって微細化する方法は公知となっている。また、攪拌してできた気泡をメッシュ部材に当てて通しながら気泡を細分化する方法も公知となっている(例えば、特許文献2参照)。 Conventionally, as a method of generating ultrafine bubbles having the above characteristics, a liquid jet nozzle is arranged around a nozzle that discharges a gas pumped by a compressor, and bubbles discharged from the nozzle by the jet force of the liquid jet nozzle are generated. A method of tearing and making finer is known. Further, a method of subdividing the bubbles while applying the bubbles formed by stirring to the mesh member and passing them through is also known (see, for example, Patent Document 2).
湿式製錬において、酸化金属を含有する鉱石を粉砕してスラリーとし、酸を散布して金属を浸出する浸出工程では、酸素を含む酸化剤を併用すると反応を促進することができる。しかし、このような浸出工程で酸素を含む酸化剤を併用する場合には、反応槽は強酸性の酸で満たされており、さらに反応熱により100°前後の高温となっているため、酸化剤を放出するノズルなどが劣化しやすい。したがって、ノズル等のメンテナンスを頻繁に行う必要がある。また、スラリーは粘度が高いため、液体ジェットノズルによって十分な速度を有する噴流を発生させることができず、気泡を微細化することができなかった。さらに反応を促進するためには、酸化剤を反応槽内の酸に効率よく溶存させる必要があった。 In hydrometallurgy, in the leaching step of crushing an ore containing a metal oxide into a slurry and spraying an acid to leach the metal, the reaction can be promoted by using an oxidizing agent containing oxygen in combination. However, when an oxidant containing oxygen is used in combination in such a leaching step, the reaction tank is filled with a strongly acidic acid, and the temperature is as high as about 100 ° due to the heat of reaction. The nozzle that emits oxygen is liable to deteriorate. Therefore, it is necessary to frequently perform maintenance of the nozzle and the like. Further, since the slurry has a high viscosity, it is not possible to generate a jet flow having a sufficient speed by the liquid jet nozzle, and it is not possible to miniaturize the bubbles. In order to further promote the reaction, it was necessary to efficiently dissolve the oxidizing agent in the acid in the reaction vessel.
そこで、本発明はかかる課題に鑑み、耐強酸性及び耐高温性を有し、酸化剤を反応槽内の酸を含むスラリーに効率よく溶存させることを可能とする湿式製錬装置を提供する。 Therefore, in view of the above problems, the present invention provides a hydrometallurgical apparatus having strong acid resistance and high temperature resistance and capable of efficiently dissolving an oxidizing agent in a slurry containing an acid in a reaction vessel.
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。 The problem to be solved by the present invention is as described above, and next, the means for solving this problem will be described.
即ち、請求項1においては、金属を含有する鉱石を粉砕してスラリーとしたものに酸を散布して鉱石から金属イオンを浸出させて、金属イオンを含む液体から不溶性電極を用いた電解採取によって金属を回収する湿式製錬装置において、粉砕した鉱石を酸の中に入れ、鉱石に含まれる金属を酸化させることにより浸出させる反応槽と、前記反応槽の内部に気体を超微細気泡として供給する超微細気泡発生装置と、を備え、前記超微細気泡発生装置は、炭素系の多孔質素材で形成された導電体である気泡発生媒体と、気体を圧送する圧送手段と、中央部に前記圧送手段と連通する回転軸内通路を設けた回転軸と、前記回転軸と相対回転不能に設けられ、前記回転軸内通路と連通する回転体内通路を備える複数の回転体と、を備え、前記気泡発生媒体は、前記回転体内通路と連通し、前記回転体に固定され、前記超微細気泡発生装置は、前記圧送手段から圧送される気体の圧力を調整するための圧力調整弁と、前記圧力調整弁の開度を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、下部の前記回転体内の気体の圧力が上部の前記回転体内の気体の圧力より大きくなるように制御するものである。
That is, in claim 1, an acid is sprayed on a slurry obtained by crushing a metal-containing ore to leach metal ions from the ore, and electrocollection is performed from a liquid containing metal ions using an insoluble electrode. In a wet smelting device that recovers metal, a reaction tank in which crushed ore is put into acid and leached by oxidizing the metal contained in the ore, and a gas is supplied as ultrafine bubbles inside the reaction tank. The ultrafine bubble generator includes an ultrafine bubble generator , the bubble generating medium which is a conductor formed of a carbon-based porous material, a pumping means for pumping a gas, and the pumping means to a central portion. A rotating shaft provided with a passage in the rotating shaft that communicates with the means, and a plurality of rotating bodies provided so as not to rotate relative to the rotating shaft and having a passage in the rotating body that communicates with the passage in the rotating shaft. generating medium, said through rotary body passageway and communicating, is fixed to the rotary member, the ultra-fine bubble generation device includes a pressure regulating valve for adjusting the pressure of the gas to be pumped from the pumping means, the pressure adjusting A control device for controlling the opening degree of the valve is provided, and the control device controls the pressure of the gas in the rotating body at the lower part to be larger than the pressure of the gas in the rotating body at the upper part.
請求項2においては、前記気泡発生媒体は、回転方向先頭部の肉厚が厚く、回転方向終端部の肉厚が薄くなるように断面視略流線形に形成されるものである。
In
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。 As the effect of the present invention, the following effects are exhibited.
請求項1においては、気泡発生媒体を耐強酸性及び耐高温性の高い炭素系素材で形成したことにより、メンテナンスを簡易にすることができる。また、気泡発生媒体を炭素系素材の多孔質部材で形成したことにより、液体ジェットノズルなどで噴流を発生させることなく、酸化剤を超微細気泡として発生させることができる。酸を含むスラリー内へ超微細気泡として酸化剤を供給することにより、気体の溶存効率が80%以上となり、鉱石に含有された金属と接触する機会が増加するので、含有される金属の酸化が促進される。また、液体ジェットノズル等の部材を反応槽内に配置する必要がなくなるため、メンテナンスを簡易にすることができる。また、回転体を回転させることにより、気泡発生媒体の表面に発生した超微細気泡が発生した瞬間に気泡発生媒体から離間させることができる。したがって、簡易な方法で粒径の小さな超微細気泡を発生させることができる。また、回転体を配置する深さによる超微細気泡の発生量の差をなくすことができる。 In claim 1, maintenance can be simplified by forming the bubble generating medium with a carbon-based material having high acid resistance and high temperature resistance. Further, since the bubble generating medium is formed of a porous member made of a carbon-based material, the oxidizing agent can be generated as ultrafine bubbles without generating a jet with a liquid jet nozzle or the like. By supplying the oxidizing agent as ultrafine bubbles into the slurry containing the acid, the dissolution efficiency of the gas becomes 80% or more, and the chance of contact with the metal contained in the ore increases, so that the metal contained in the slurry is oxidized. Be promoted. Further, since it is not necessary to arrange a member such as a liquid jet nozzle in the reaction tank, maintenance can be simplified. Further, by rotating the rotating body, it is possible to separate it from the bubble generating medium at the moment when the ultrafine bubbles generated on the surface of the bubble generating medium are generated. Therefore, ultrafine bubbles having a small particle size can be generated by a simple method. Further, it is possible to eliminate the difference in the amount of ultrafine bubbles generated depending on the depth at which the rotating body is arranged.
請求項2においては、粘度の高い反応槽の液体中においても、回転体に固定される気泡発生媒体を回転させることが可能となる。
In
次に、発明の実施の形態を説明する。
まず、本発明の一実施形態にかかる湿式製錬装置1の全体構成について図1を用いて説明する。
湿式製錬装置1は、金属を含有する鉱石を粉砕してスラリーとして、前記スラリーに酸を散布して酸化した金属を浸出し、これにより得られる浸出液を溶媒抽出などによって処理して不純物を分離し、不純物を除いた金属酸化物を含む液体から不溶性電極を用いた電解採取によって金属を回収するための装置である。回収する金属は、希土類金属(レアアース)や銅、亜鉛、チタン、金等を含む。散布する酸は、硫酸、硝酸、または塩酸などである。
湿式製錬装置1は、金属を含有する鉱石に酸を散布して酸化した金属を浸出する浸出装置2と、これにより得られる浸出液を溶媒抽出などによって処理して不純物を分離する分離装置3と、不純物を除いた金属酸化物を含む液体から不溶性電極を用いた電解採取によって金属を回収する回収装置4と、を備える。なお本実施形態においては、浸出装置2、分離装置3、及び回収装置4を説明するために、別個形成しているが、一つの装置ユニットとして構成し、装置ユニット内に全ての装置を配置する構成としても良い。
Next, embodiments of the invention will be described.
First, the overall configuration of the hydrometallurgical apparatus 1 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The hydrometallurgical apparatus 1 crushes a metal-containing ore into a slurry, sprays an acid on the slurry to leach the oxidized metal, and treats the leachate obtained thereby by solvent extraction or the like to separate impurities. This is a device for recovering a metal from a liquid containing a metal oxide from which impurities have been removed by electrowinning using an insoluble electrode. The metals to be recovered include rare earth metals (rare earths), copper, zinc, titanium, gold and the like. The acid to be sprayed is sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid or the like.
The hydrometallurgical apparatus 1 includes an
<第一実施形態>
次に、湿式製錬装置1を構成する浸出装置2について図2から図5を用いて詳細に説明する。
浸出装置2は、粉砕した鉱石を酸の中に入れ、鉱石に含まれる金属を酸化させることにより浸出させる反応槽11と、反応槽11の内部に気体を超微細気泡として供給する超微細気泡発生装置12とを備える。
<First Embodiment>
Next, the
The
反応槽11は、円筒若しくは多角形筒状の容器であり、反応槽11の上方には、粉砕した鉱石を投入するための投入口11Aが形成されている。また、反応槽11の下方には、酸により酸化された金属(酸化金属)をスラグとして引き抜くための引き抜き口11Bが形成されている。反応槽11は、耐酸性の素材で形成されている。また、反応槽11は、数mから数十mの高さとなるように形成されている。
The
超微細気泡発生装置12は、液体中において超微細気泡を発生させるための装置である。ここで超微細気泡とは、常温常圧化においてサイズ(直径)が100μm未満の気泡を意味する。超微細気泡発生装置12は、図2及び図3に示すように、反応槽11の内部に気体を超微細気泡として供給する装置であり、反応槽11の外部に設けた圧送手段であるコンプレッサ21と、中央部にコンプレッサ21と連通する回転軸内通路22を設けた回転軸23と、回転軸23と相対回転不能に設けられ、回転軸内通路22と連通する回転体内通路24を備える少なくとも一以上の回転体25と、回転体内通路24と連通し、回転体25に固定される気泡発生媒体26とを備える。超微細気泡発生装置12を使用する場合には、回転軸23の中途部から下の部分が反応槽11の液体中に配置される。
The
圧送手段は、回転軸内通路22、回転体内通路24を介して気泡発生媒体26へ気体を圧送するための装置であり、本実施形態においてはコンプレッサ21で構成されている。圧送される気体は、酸化剤として用いられる気体であり、例えば、空気、酸素、オゾンまたは過酸化水素などである。
回転軸23は、駆動手段により回転される部材であり、駆動手段により回動可能に構成される外筒31と、外筒31の内部に形成される内筒32とから構成される。回転軸23の上端には駆動手段が連結されている。
駆動手段は、回転軸23を駆動させる手段であり、詳細には回転軸23の外筒31を回転させるロータリージョイント33により構成される。ロータリージョイント33は、内部に気体を通過させるための空間を有する駆動手段であり外筒31と連結されている。またロータリージョイント33の内部空間33Aは、上流側がコンプレッサ21と連結されており、下流側が回転軸内通路22と連結されている。
The pumping means is a device for pumping gas to the
The rotating
The driving means is a means for driving the rotating
回転軸23は、中空に構成されており、その中空となっている中心部には気体を通すための回転軸内通路22が設けられている。回転軸内通路22は、回転軸23の外筒31の内部に設けられ、管状に形成された内筒32によって構成されている。内筒32は、外筒31が回転しているときも回転不能に構成されており、内筒32の内部には回転軸内通路22が設けられている。回転軸23の下部には回転体25が外筒31と相対回転不能に設けられている。本実施形態においては、回転体25は、回転軸23の下端に設けられている。
The rotating
回転体25は、図3に示すように、回転軸23の下端に設けられており、回転軸23の外筒31下端と回転体25とは相対回転不能に固定されている。また、回転軸内通路22と回転体25の上面に設けられた連結孔25Aとが連結するように設けられている。連通孔25Aはその下面が閉じられており、その側面に複数の連通孔25Bが穿設されている。連通孔25Bの数は、後述する回転体内通路の数と同じとなるように設けられており、本実施形態においては2個設けられている。
回転体内通路24は、回転体25の中心から半径方向外側へ突設されており、一端が連通孔25Aと連結されている。また、回転体内通路24の半径方向外側の他端は、気泡発生媒体26に設けられた気泡発生媒体内通路27と連結されている。
As shown in FIG. 3, the rotating
The
気泡発生媒体26は炭素系の多孔質素材で構成されており、図6(b)に示すように、直径数μm〜数十μmの細かな孔26Aを多数有している。また、気泡発生媒体26は導電体であり、気泡発生媒体26から発生する気泡は負の電荷が帯電される。言い換えれば、導電体である気泡発生媒体26を通過する際に超微細気泡に自由電子が付加されることにより、負の電荷が帯電するものである。この負の電荷により、気泡同士が互いに反発し、合体して大きな気泡になることを防ぐことができる。
炭素系の多孔質素材とは、炭素のみ若しくは炭素及びセラミックを含む複合素材であり、無機質の素材である。
The
The carbon-based porous material is a composite material containing only carbon or carbon and ceramic, and is an inorganic material.
また、気泡発生媒体26は、回転方向(図5の矢印方向)先頭部の肉厚が厚く、回転方向終端部の肉厚が薄くなるように板状(断面視略流線型)に形成されている。気泡発生媒体26は上下方向へ回転させて固定することができ、これにより、気泡発生媒体26の傾斜角を自由に変更することができるよう構成されている。
例えば、気泡発生媒体26を下方に傾斜させた場合には、気泡発生媒体26の下側においては、気泡発生媒体26の下面と接触した酸を含むスラリーが下側に流れることにより、下向きの液体流が起こり、気泡発生媒体26の上側においては、気泡発生媒体26の上面に沿って酸を含むスラリーが流れることにより、下向きの液体流が発生する。これにより、気泡発生媒体26を回転させることで下向きの液体流を起こし、酸を含むスラリーを攪拌することもできる。
下向きの液体流を起こした場合であっても、通常の気泡であれば一旦下方へ沈んだ後再び上方へ浮上するため、大きな圧力をかけて気泡を下方へ送る必要があった。しかし、本実施形態によれば、超微細気泡の浮力の小さい性質を利用して、下向きの液体流を起こすだけで超微細気泡を容易に下方まで送ることができる。
Further, the
For example, when the
Even when a downward liquid flow is generated, if it is a normal bubble, it once sinks downward and then rises upward again, so it is necessary to apply a large pressure to send the bubble downward. However, according to the present embodiment, the ultrafine bubbles can be easily sent downward only by causing a downward liquid flow by utilizing the property that the buoyancy of the ultrafine bubbles is small.
気泡発生媒体26には気泡発生媒体内通路27が設けられている。気泡発生媒体内通路27は、気泡発生媒体26の内部に設けられ、気泡発生媒体26の短手方向中途部から屈曲して、気泡発生媒体26の長手方向の中途部まで設けられている。気泡発生媒体内通路27の一端は回転体内通路24と連結されている。回転軸内通路22、連通孔25A、連通孔25B、回転体内通路24、及び気泡発生媒体内通路27の各接続部分は密閉されており、液体の内部への侵入を防ぐ。
The
次に、超微細気泡発生装置12による超微細気泡の発生方法について説明する。
まず、回転軸23を駆動させる。詳細には、図示せぬ動力源により駆動されたロータリージョイント33が回転することにより、外筒31を回動させることで回転軸23を回転させる。回転軸23が回動すると回転軸23の下端に設けられた回転体25が回転する。
次にコンプレッサ21により、気体を圧送する。コンプレッサ21により圧送された気体は回転軸内通路22へと送られる。
回転軸内通路22へと送られた気体は、連通孔25A及び連通孔25Bを介して回転体内通路24へと送られる。回転体内通路24へと送られた空気は、気泡発生媒体内通路27へと送られ、気泡発生媒体内通路27から気泡発生媒体26に設けられた直径数μm〜数十μmの細かな孔26Aを通って、超微細気泡となり液体中へ放出される。液体中へ放出される超微細気泡は、気泡発生媒体26表面に放出された瞬間に、回転する気泡発生媒体26と周りの液体との間に生まれた流れ(図6(a)の矢印方向の流れ)によって、表面から離間される。このように構成することにより、後から発生する超微細気泡や周辺の孔26Aから発生する超微細気泡と合体することなく単独で液体中へ移動することとなる。
Next, a method of generating ultrafine bubbles by the
First, the rotating
Next, the gas is pumped by the
The gas sent to the
超微細気泡として反応槽11内に供給された酸化剤により、鉱石に含まれた金属は酸化されて酸内に浸出する。また、不純物や微細な鉱石等がスラグとして反応槽11内に析出する。析出したスラグは引き抜き口11Bから引き抜かれて排出される。スラグを除去した浸出液は、溶媒抽出などによって処理してさらに不純物を分離し、不純物を除いた金属酸化物を含む液体から不溶性電極を用いた電解採取によって金属を回収することにより、所望する金属を製錬することが可能となる。
The metal contained in the ore is oxidized by the oxidizing agent supplied into the
以上のように、金属を含有する鉱石を粉砕してスラリーとしたものに酸を散布して鉱石から金属酸化物を浸出させて、金属酸化物を含む液体から不溶性電極を用いた電解採取によって金属を回収する湿式製錬装置1において、粉砕した鉱石を酸の中に入れ、鉱石に含まれる金属を酸化させることにより浸出させる反応槽11と、反応槽11の内部に気体を超微細気泡として供給する超微細気泡発生装置12と、を備え、超微細気泡発生装置12は、炭素系の多孔質素材で形成された気泡発生媒体26を有し、気泡発生媒体26は、反応槽11内に配置されるものである。
このように構成することにより、超微細気泡となった気体は、その性質により反応槽11の上方へ移動することなく液体中に広く分布することとなり、鉱石に含有された金属と接触する機会が増加するので、含有される金属の酸化が促進される。また、反応槽11内の強酸性、高温の環境下においても、気泡発生媒体26が炭素系の多孔質で形成されていることにより劣化することがないためメンテナンス性が向上する。また、酸を含むスラリー内へ超微細気泡として酸化剤を供給することにより、気体の溶存効率が80%以上となり、鉱石に含有された金属と接触する機会が増加するので、含有される金属の酸化が促進される。
As described above, the metal is leached from the ore by spraying an acid on the crushed ore containing the metal into a slurry, and the metal is collected from the liquid containing the metal oxide by electrolytic sampling using an insoluble electrode. In the wet smelting apparatus 1 for recovering the above, the crushed ore is put into an acid, and the
With this configuration, the gas that has become ultrafine bubbles is widely distributed in the liquid without moving above the
また、超微細気泡発生装置12は、気体を圧送する圧送手段であるコンプレッサ21と、中央部にコンプレッサ21と連通する回転軸内通路22を設けた回転軸23と、回転軸23に回転軸23と相対回転不能に設けられ、回転軸内通路22と連通する回転体内通路24を備える少なくとも一以上の回転体25と、を備え、気泡発生媒体26は、回転体内通路24と連通し、回転体25に固定されるものである。
このように構成することにより、粘度の高い反応槽11の液体中においても、回転体25に固定される気泡発生媒体26を回転させることにより、効率よく超微細気泡を発生させることができる。また、回転体25及び気泡発生媒体26を回転させることにより、下向きの液体流を起こし、超微細気泡の浮力の小さい性質を利用して、超微細気泡を容易に下方まで送ることができる。したがって、簡易な方法で粒径の小さな超微細気泡を発生させることができる。
Further, the
With this configuration, even in the liquid of the
<第二実施形態>
また、別の実施形態として、回転体125を上下に複数個有する超微細気泡発生装置112を設けることも可能である。図7から図9に示すように、第一実施形態と比較して、超微細気泡発生装置112は、回転軸23に複数個の回転体125を設けたものである。ここで、回転体125の構成は第一実施形態の回転体25の構成と同一であるので説明を省略する。また、第一実施形態と同一の番号を付した部分は第一実施形態と同様の構成であるので説明を省略する。
<Second embodiment>
Further, as another embodiment, it is also possible to provide an
回転軸内通路122は、図9に示すように、回転軸23の外筒31及び内筒32の内部に設けられており、一つの回転体125に対して一つの通路141が設けられている。本実施形態においては、三つの回転体125が設けられており、対応する通路141が三つ設けられている。各通路141の中途部には、圧力調整弁142が設けられている。圧力調整弁142は電磁弁で構成されており、制御装置150に接続されている。
また、各通路141には、それぞれ流量センサ151が設けられている。流量センサ151は、通路141内を流れる気体の流量を計測する手段であり、制御装置150に接続されている。
As shown in FIG. 9, the rotating shaft
Further, each
回転体125は、回転軸23の上部、中部、及び下部に設けられている。回転体125は、回転軸23の外筒31と相対回転不能に固定されている。また、回転軸内通路22と回転体125の平面中心に設けられた連通孔125Aとが連結するように設けられている。連通孔125Aはその下面が閉じられており、その側面に複数の連通孔125Bが設けられている。
回転体内通路124は、回転体125の中心から半径方向外側へ突設されており、一端が連通孔125Bと連結されている。また、回転体内通路124の半径方向外側の他端は、気泡発生媒体126に設けられた気泡発生媒体内通路127と連結されている。
The
The
回転体内通路124は、回転体125の中心から半径方向外側へ連通孔突設されており、一端が連通孔125Bと連結されている。また、回転体内通路124の半径方向外側の他端は、気泡発生媒体126に設けられた気泡発生媒体内通路127と連結されている。
The
通路141内の圧力については、制御装置150により、下部の回転体125に連結された通路141の圧力が上部の回転体125に連結された通路141の圧力より大きくなるように制御されている。反応槽11において、液体圧は上部より下部の方が大きいため、下方に配置するにしたがって、気体を噴出する圧力を大きくする必要がある。そこで、下部の回転体125に連結された通路141の圧力が上部の回転体125に連結された通路141の圧力より大きくなるように形成することにより、回転体125を配置する深さによる超微細気泡の発生量の差をなくすことができる。
Regarding the pressure in the
次に、超微細気泡発生装置112による超微細気泡の発生方法について説明する。
まず、回転軸23を駆動させる。詳細には、図示せぬ動力源により駆動されたロータリージョイント33が回転することにより、外筒31を回動させることで回転軸23を回転させる。回転軸23が回動すると回転軸23の中途部及び下端に設けられた回転体125が回転する。
次にコンプレッサ21により、気体を圧送する。コンプレッサ21により圧送された気体は回転軸内通路22に設けられた各通路141へと送られる。ここで、制御装置150により、下部の回転体125に連結された通路141の圧力が上部の回転体125に連結された通路141の圧力より大きくなるように制御されている。
各通路141へと送られた気体は、連通孔125A及び連通孔125Bを介して回転体内通路124へと送られる。回転体内通路124へと送られた空気は、気泡発生媒体内通路127へと送られ、気泡発生媒体内通路127から気泡発生媒体126に設けられた直径数μm〜数十μmの細かな孔を通って、超微細気泡となり液体中へ放出される。液体中へ放出される超微細気泡は、気泡発生媒体126表面に放出された瞬間に、回転する気泡発生媒体126と周りの液体との間に生まれた流れによって、表面から離間される。このように構成することにより、後から発生する超微細気泡や周辺の孔から発生する超微細気泡と合体することなく単独で液体中へ移動することとなる。
Next, a method of generating ultrafine bubbles by the
First, the rotating
Next, the gas is pumped by the
The gas sent to each
超微細気泡として反応槽11内に供給された酸化剤により、鉱石に含まれた金属は酸化されて酸内に浸出する。また、不純物や微細な鉱石等がスラグとして反応槽11内に析出する。析出したスラグは引き抜き口11Bから引き抜かれて排出される。スラグを除去した浸出液は、溶媒抽出などによって処理してさらに不純物を分離し、不純物を除いた金属酸化物を含む液体から不溶性電極を用いた電解採取によって金属を回収することにより、所望する金属を製錬することが可能となる。
The metal contained in the ore is oxidized by the oxidizing agent supplied into the
また、流量センサ151によって、各通路141内に流れる気体の流量を検知しており、気体の流量が所定値以下となると、制御装置150により、圧力調整弁142の開度を調整することで、各通路141内に流れる気体の流量を均一になるように制御する。
Further, the
以上のように、金属を含有する鉱石を粉砕してスラリーとしたものに酸を散布して鉱石から金属酸化物を浸出させて、金属酸化物を含む液体から不溶性電極を用いた電解採取によって金属を回収する湿式製錬装置1において、粉砕した鉱石を酸の中に入れ、鉱石に含まれる金属を酸化させることにより浸出させる反応槽11と、反応槽11の内部に気体を超微細気泡として供給する超微細気泡発生装置112と、を備え、超微細気泡発生装置112は、炭素系の多孔質素材で形成された気泡発生媒体126を有し、気泡発生媒体126は、反応槽11内に配置されるものである。
このように構成することにより、超微細気泡となった気体は、その性質により反応槽11の上方へ移動することなく液体中に広く分布することとなり、鉱石に含有された金属と接触する機会が増加するので、含有される金属の酸化が促進される。また、反応槽11内の強酸性、高温の環境下においても、気泡発生媒体126が炭素系の多孔質で形成されていることにより劣化することがないためメンテナンス性が向上する。また、酸を含むスラリー内へ超微細気泡として酸化剤を供給することにより、気体の溶存効率が80%以上となり、鉱石に含有された金属と接触する機会が増加するので、含有される金属の酸化が促進される。
As described above, the metal is leached from the ore by spraying an acid on the crushed ore containing the metal into a slurry, and the metal is collected from the liquid containing the metal oxide by electrolytic sampling using an insoluble electrode. In the wet smelting apparatus 1 for recovering the above, the crushed ore is put into an acid, and the
With this configuration, the gas that has become ultrafine bubbles is widely distributed in the liquid without moving above the
<第三実施形態>
また、別の実施形態として、図10及び図11に示すように、反応槽11の外部に超微細気泡発生装置312を設けることも可能である。超微細気泡発生装置312は、循環通路301と、循環通路301内に設けられた気泡発生媒体302と、を備える。ここで、第一実施形態と同一の番号を付した部分は第一実施形態と同様の構成であるので説明を省略する。
<Third Embodiment>
Further, as another embodiment, as shown in FIGS. 10 and 11, it is also possible to provide an
循環通路301は、反応槽11内の液体を循環させる通路であり、中途部にポンプ303が設けられている。また、気泡発生媒体302は、循環通路301の内部に設けられている。気泡発生媒体302は、下流側の先端部が錐状となった紡錘形状となるように構成されており、図11に示すように、その内部に内部空間302Aが設けられている。また、気泡発生媒体302は、炭素系の多孔質素材で形成されている。気泡発生媒体302は、直径数μm〜数十μmの細かな孔302Bを有している。気泡発生媒体302の内部空間302Aには、圧送手段であるコンプレッサ304が連結されている。
The
気泡発生媒体302は、表面に沿って液体が流れるように形成されており、本実施形態においては、気泡発生媒体302の長手方向が循環通路301内の液体の流れと平行になるように設けられている。
The
次に、超微細気泡発生装置312による超微細気泡の発生方法について説明する。
まず、ポンプ303を駆動して循環通路301内に液体流を発生させる。次にコンプレッサ304により、気体を圧送する。コンプレッサ304により圧送された気体は内部空間302Aへと送られる。
内部空間302Aへと送られた気体は、直径数μm〜数十μmの細かな孔302Bを通って、超微細気泡となり液体中へ放出される。液体中へ放出される超微細気泡は、気泡発生媒体302の表面に放出された瞬間に、循環通路301内の液体流によって、表面から離間される。このように構成することにより、後から発生する超微細気泡や周辺の孔302Bから発生する超微細気泡と合体することなく単独で液体中へ移動することとなる。
Next, a method of generating ultrafine bubbles by the
First, the
The gas sent to the
超微細気泡として反応槽11内に供給された酸化剤により、鉱石に含まれた金属は酸化されて酸内に浸出する。また、不純物や微細な鉱石等がスラグとして反応槽11内に析出する。析出したスラグは引き抜き口11Bから引き抜かれて排出される。スラグを除去した浸出液は、溶媒抽出などによって処理してさらに不純物を分離し、不純物を除いた金属酸化物を含む液体から不溶性電極を用いた電解採取によって金属を回収することにより、所望する金属を製錬することが可能となる。
The metal contained in the ore is oxidized by the oxidizing agent supplied into the
以上のように、金属を含有する鉱石を粉砕してスラリーとしたものに酸を散布して鉱石から金属酸化物を浸出させて、金属酸化物を含む液体から不溶性電極を用いた電解採取によって金属を回収する湿式製錬装置1において、粉砕した鉱石を酸の中に入れ、鉱石に含まれる金属を酸化させることにより浸出させる反応槽11と、反応槽11の内部に気体を超微細気泡として供給する超微細気泡発生装置312と、を備え、超微細気泡発生装置312は、炭素系の多孔質素材で形成された気泡発生媒体302を有し、気泡発生媒体302は、反応槽11の外部に配置されるものである。
このように構成することにより、超微細気泡となった気体は、その性質により反応槽11の上方へ移動することなく液体中に広く分布することとなり、鉱石に含有された金属と接触する機会が増加するので、含有される金属の酸化が促進される。また、反応槽11内の強酸性、高温の環境下においても、気泡発生媒体302が炭素系の多孔質で形成されていることにより劣化することがないためメンテナンス性が向上する。また、酸を含むスラリー内へ超微細気泡として酸化剤を供給することにより、気体の溶存効率が80%以上となり、鉱石に含有された金属と接触する機会が増加するので、含有される金属の酸化が促進される。
As described above, the metal is leached from the ore by spraying an acid on the crushed ore containing the metal into a slurry, and the metal is collected from the liquid containing the metal oxide by electrolytic sampling using an insoluble electrode. In the wet smelting apparatus 1 for recovering the above, the crushed ore is put into an acid, and the
With this configuration, the gas that has become ultrafine bubbles is widely distributed in the liquid without moving above the
<第四実施形態>
また、別の実施形態として、回転体425とは別に気泡発生媒体426を設け、気泡発生媒体426を反応槽11内に固定した超微細気泡発生装置412を設けることも可能である。
超微細気泡発生装置412は、図12に示すように、気体を圧送する圧送手段であるコンプレッサ21と、回転軸423と、回転軸423と相対回転不能に設けられる少なくとも一以上の回転体425と、回転体425の近傍であって、反応槽11内に固定される気泡発生媒体426と、を備える。ここで、第一実施形態と同一の番号を付した部分は第一実施形態と同様の構成であるので説明を省略する。
<Fourth Embodiment>
Further, as another embodiment, it is also possible to provide the
As shown in FIG. 12, the
圧送手段は、気泡発生媒体426へ気体を圧送するための装置であり、本実施形態においてはコンプレッサ21で構成されている。圧送される気体は、酸化剤として用いられる気体であり、例えば、空気、酸素、オゾンまたは過酸化水素などである。
回転軸423は、駆動手段により回転される部材であり、駆動手段により回動可能に構成される円柱形の部材である。
駆動手段は、回転軸423を駆動させる手段であり、詳細には回転軸23を駆動させるモータ433により構成される。本実施形態においてはモータ433と駆動軸423とを図示せぬギアボックス等の動力伝達手段を介して連結している。
The pumping means is a device for pumping gas to the
The
The driving means is a means for driving the
回転軸423には、複数個の回転体425が設けられている。本実施形態においては、三つの回転体425が設けられている。回転体425は、回転軸423の上部、中部、及び下部に設けられている。回転体425は、回転軸423と相対回転不能に固定されている。
回転体425の半径方向外側には回転羽根431が設けられている。回転羽根431は、反応槽11内の液体を撹拌するための部材であり、本実施形態においてはプロペラ状に形成されている。回転体425及び回転羽根431は、炭素系の多孔質素材で形成されている。炭素系の多孔質素材とは、炭素のみ若しくは炭素及びセラミックを含む複合素材であり、無機質の素材であり、直径数μm〜数十μmの細かな孔を有している。
A plurality of
Rotating
回転体425と回転体425との上下方向略中間の位置であって、反応槽11の壁面に気泡発生媒体426が固定されている。気泡発生媒体426は上下方向に二つ設けられている。
気泡発生媒体426はリング状に形成されており、その内部に内部空間426Aが設けられている。また、気泡発生媒体426は、炭素系の多孔質素材で形成されている。気泡発生媒体426は、直径数μm〜数十μmの細かな孔426Bを有している。気泡発生媒体426の内部空間426Aには、圧送手段であるコンプレッサ21が連結されている。
The
The
次に、超微細気泡発生装置412による超微細気泡の発生方法について説明する。
まず、回転軸423を駆動させて液体流を発生させる。詳細には、モータ433が駆動することにより回転軸423を回転させる。回転軸423が回動すると回転軸423の中途部及び下端に設けられた複数の回転体425が回転する。回転体425が回転することにより、回転体425の円周方向外側に設けられた回転羽根431が回転する。回転羽根431が回転することにより液体が撹拌され液体流が発生する。本実施形態においては、回転羽根431の下側に向かって撹拌された液体流が発生する。次に、コンプレッサ21により、気体を圧送する。コンプレッサ21により圧送された気体は内部空間426Aへと送られる。
内部空間426Aへと送られた気体は、直径数μm〜数十μmの細かな孔426Bを通って、超微細気泡となり液体中へ放出される。液体中へ放出される超微細気泡は、気泡発生媒体426の表面に放出された瞬間に、反応槽11内の液体流によって、表面から離間される。詳細には、上側の回転羽根431の回転によって発生した液体流は、図13に示すように、上側から下側へ向かって流れ、さらに気泡発生媒体426の表面に沿うように流れる。このように構成することにより、後から発生する超微細気泡や周辺の孔426Bから発生する超微細気泡と合体することなく単独で液体中へ移動することとなる。
Next, a method of generating ultrafine bubbles by the
First, the
The gas sent to the
超微細気泡として反応槽11内に供給された酸化剤により、鉱石に含まれた金属は酸化されて酸内に浸出する。また、不純物や微細な鉱石等がスラグとして反応槽11内に析出する。析出したスラグは引き抜き口11Bから引き抜かれて排出される。スラグを除去した浸出液は、溶媒抽出などによって処理してさらに不純物を分離し、不純物を除いた金属酸化物を含む液体から不溶性電極を用いた電解採取によって金属を回収することにより、所望する金属を製錬することが可能となる。
The metal contained in the ore is oxidized by the oxidizing agent supplied into the
以上のように、金属を含有する鉱石を粉砕してスラリーとしたものに酸を散布して鉱石から金属酸化物を浸出させて、金属酸化物を含む液体から不溶性電極を用いた電解採取によって金属を回収する湿式製錬装置1において、粉砕した鉱石を酸の中に入れ、鉱石に含まれる金属を酸化させることにより浸出させる反応槽11と、反応槽11の内部に気体を超微細気泡として供給する超微細気泡発生装置412と、を備え、超微細気泡発生装置412は、気体を圧送する圧送手段であるコンプレッサ21と、回転軸423と、回転軸423と相対回転不能に設けられる少なくとも一以上の回転体425と、回転体425の近傍であって、反応槽11内に固定される気泡発生媒体426と、を備えるものである。
このように構成することにより、超微細気泡となった気体は、その性質により反応槽11の上方へ移動することなく液体中に広く分布することとなり、鉱石に含有された金属と接触する機会が増加するので、含有される金属の酸化が促進される。また、反応槽11内の強酸性、高温の環境下においても、気泡発生媒体426、回転体425及び回転羽根431が炭素系の多孔質で形成されていることにより、劣化することがないためメンテナンス性が向上する。また、酸を含むスラリー内へ超微細気泡として酸化剤を供給することにより、気体の溶存効率が80%以上となり、鉱石に含有された金属と接触する機会が増加するので、含有される金属の酸化が促進される。
As described above, the metal is leached from the ore by spraying an acid on the crushed ore containing the metal into a slurry, and the metal is collected from the liquid containing the metal oxide by electrolytic sampling using an insoluble electrode. In the wet smelting apparatus 1 for recovering the above, a
With this configuration, the gas that has become ultrafine bubbles is widely distributed in the liquid without moving above the
11 反応槽
12 超微細気泡発生装置
21 コンプレッサ(圧送手段)
22 回転軸内通路
23 回転軸23
24 回転体内通路
25 回転体
26 気泡発生媒体
27 気泡発生媒体内通路
31 外筒
32 内筒
33 ロータリージョイント
11
22 Passage in the
24
Claims (2)
粉砕した鉱石を酸の中に入れ、鉱石に含まれる金属を酸化させることにより浸出させる反応槽と、
前記反応槽の内部に気体を超微細気泡として供給する超微細気泡発生装置と、を備え、
前記超微細気泡発生装置は、
炭素系の多孔質素材で形成された導電体である気泡発生媒体と、
気体を圧送する圧送手段と、
中央部に前記圧送手段と連通する回転軸内通路を設けた回転軸と、
前記回転軸と相対回転不能に設けられ、前記回転軸内通路と連通する回転体内通路を備える複数の回転体と、を備え、
前記気泡発生媒体は、前記回転体内通路と連通し、前記回転体に固定され、
前記超微細気泡発生装置は、
前記圧送手段から圧送される気体の圧力を調整するための圧力調整弁と、
前記圧力調整弁の開度を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、下部の前記回転体内の気体の圧力が上部の前記回転体内の気体の圧力より大きくなるように制御する
湿式製錬装置。 A hydrometallurgical device that recovers metal from a liquid containing metal ions by electrowinning using an insoluble electrode by spraying acid on a slurry made by crushing the ore containing metal to leach metal ions from the ore. In
A reaction tank in which crushed ore is put into acid and leached by oxidizing the metal contained in the ore.
An ultrafine bubble generator that supplies gas as ultrafine bubbles inside the reaction vessel is provided.
The ultrafine bubble generator is
A bubble generation medium, which is a conductor formed of a carbon-based porous material,
A pumping means that pumps gas and
A rotating shaft provided with a passage in the rotating shaft communicating with the pumping means in the central portion,
A plurality of rotating bodies provided so as to be non-rotatable relative to the rotating shaft and having a passage in the rotating body communicating with the passage in the rotating shaft.
The bubble generating medium communicates with the passage in the rotating body and is fixed to the rotating body.
The ultrafine bubble generator is
A pressure adjusting valve for adjusting the pressure of the gas pumped from the pumping means, and
A control device for controlling the opening degree of the pressure adjusting valve is provided.
The control device is a hydrometallurgical device that controls the pressure of the gas in the rotating body at the lower part to be higher than the pressure of the gas in the rotating body at the upper part.
回転方向先頭部の肉厚が厚く、回転方向終端部の肉厚が薄くなるように断面視略流線形に形成される、
ことを特徴とする請求項1に記載の湿式製錬装置。 The bubble generating medium is
It is formed in a streamlined cross-sectional view so that the wall thickness at the beginning in the rotation direction is thick and the wall thickness at the end in the rotation direction is thin.
The wet smelting apparatus according to claim 1.
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