JP7183881B2

JP7183881B2 - 鉱石スラリー移送処理プラント、及びその運転方法

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Publication number: JP7183881B2
Application number: JP2019047576A
Authority: JP
Inventors: 真伍宮崎
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2019-03-14
Filing date: 2019-03-14
Publication date: 2022-12-06
Anticipated expiration: 2039-03-14
Also published as: JP2020147808A

Description

本発明は、高圧酸浸出法を用いたニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスにおいて使用される鉱石スラリー移送処理プラント及びその運転方法に関するものであり、特に、高い稼働率を維持することができるプラント及びその運転方法に関する。

ニッケル酸化鉱石の湿式製錬法の一つとして、硫酸を用いた高圧酸浸出（ＨｉｇｈＰｒｅｓｓｕｒｅＡｃｉｄＬｅａｃｈ：ＨＰＡＬ）プロセスが知られている。このプロセスは、従来の一般的なニッケル酸化鉱石の製錬法である乾式製錬プロセスと異なり、高温下での酸化鉱石の還元や乾燥の工程がなく一貫して湿式工程で処理するため、エネルギー的及びコスト的に有利である。また、ニッケル品位が５０質量％～６０質量％程度にまで濃縮されたニッケルとコバルトを含む硫化物（以下、「ニッケルコバルト混合硫化物」とも称する）を得ることができ、ニッケルを高純度に精製できるという特徴がある。

原料のニッケル酸化鉱石を高圧酸浸出してニッケルを製品として回収する湿式製錬プロセスは、一般的には図１に示すフローが実行される（各工程については後述する）。

この湿式製錬プロセスにおける鉱石スラリー調整工程では、ニッケル酸化鉱石を湿式にて粉砕、篩別することによって、所定の粒度に調整された鉱石スラリーを得て、その鉱石スラリーを次工程である高圧酸浸出工程へ供給する。

ここで、鉱石スラリー調整工程の処理において何らかのトラブルが発生した場合、鉱石スラリーの供給が滞ることになるため、高圧酸浸出工程での処理において硫酸添加を停止させる必要があった。

例えば、特許文献１には、高圧酸浸出工程を除く他工程において比較的小規模なトラブルが発生した場合に、高圧酸浸出工程での処理が運転停止に追い込まれることを防止するための方法が提案されている。具体的に、特許文献１に記載の方法は、高圧酸浸出工程以外の工程で使用する設備におけるトラブル発生時間が所定時間を越えない場合には、高圧酸浸出設備の降温、降圧、再立ち上げを行うことなく浸出スラリーを高圧酸浸出設備内で自己循環させることを特徴とするものである。

また、特許文献２には、同一プロセスの系列を複数備えたプラントにおいて、所定の工程における処理設備同士を配管で連結させることにより、一連の工程上での所定の工程における設備にトラブル等が発生した場合でも、操業効率の低下を最小とする技術が開示されており、実操業上大変有効な技術である。具体的に、特許文献２には、ユーティリティー、硫化水素、凝集剤、中和剤等の供給設備でのトラブルに対して、設備同士を配管で連結させてトラブルの発生している系列に供給することで、稼働率を向上させる方法が開示されている。

しかしながら、これらの先行文献には、重大なトラブルが発生しやすい鉱石スラリー調整工程でのトラブルに対する解決方法についての開示や示唆はない。また、系列あたり１００％の稼働率を確保するのは、困難である。なお、鉱石スラリー調整工程での重大なトラブルとは、例えば、鉱石スラリー貯蔵タンクの撹拌機やその電動機が故障する等して、復旧に長時間を要するトラブルが挙げられる。

特開２０１０－３１３４１号公報特開２０１１－２２５９０８号公報

本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスにおいて、鉱石スラリーを調整する工程での処理にトラブル等が発生した場合でも、その後の工程である高圧酸浸出工程での稼働を維持することができ、効率的に湿式製錬プロセスを実行できるようにすることを目的とする。

（１）本発明の第１の発明は、ニッケル酸化鉱石をスラリー化して得られる鉱石スラリーを高圧酸浸出設備に移送する鉱石スラリー移送処理プラントであって、調整される鉱石スラリーを貯蔵する貯蔵タンクと、前記鉱石スラリーが流れる上流側から下流側へと順に、第１のアイソレーションバルブと、移送ポンプと、第２のアイソレーションバルブとが設けられ、前記貯蔵タンクから供給される該鉱石スラリーを前記高圧酸浸出設備に移送する移送配管と、を有する移送設備を２系列備え、各系列の前記移送設備における前記移送配管は、本配管と、予備配管とより構成され、それぞれが前記貯蔵タンクに接続されており、前記２系列の移送設備の間において、前記予備配管同士が、前記移送ポンプより下流側の位置で、系列連結配管により連結されている、鉱石スラリー移送処理プラントである。

（２）本発明の第２の発明は、第１の発明において、前記系列連結配管は、各系列の前記移送設備における前記予備配管に、前記移送ポンプより下流側の位置であって、かつ、前記第２のアイソレーションバルブより上流側の位置で接続されている、鉱石スラリー移送処理プラントである。

（３）本発明の第３の発明は、第１又は第２の発明において、各系列の前記移送設備における前記貯蔵タンクにはそれぞれ、前記鉱石スラリーを調整する調整タンクが接続されており、各系列の前記調整タンクにて調整された前記鉱石スラリーは、相互の系列の前記移送設備における前記貯蔵タンクに供給可能となっている、鉱石スラリー移送処理プラントである。

（４）本発明の第４の発明は、第１乃至第３のいずれかの発明に係る鉱石スラリー移送処理プラントの運転方法であって、正常操業時には、各系列の前記移送設備において、前記貯蔵タンクから供給される前記鉱石スラリーを、前記移送配管における前記本配管を通じて前記高圧酸浸出設備に移送し、前記２系列の移送設備のいずれか一の系列に異常が発生した場合には、他の系列の前記移送設備において、前記移送配管の前記本配管を通じた前記鉱石スラリーの移送を維持したまま、前記予備配管から前記系列連結配管を介して、該一の系列の前記予備配管を通じて前記高圧酸浸出設備に前記鉱石スラリーを移送する、鉱石スラリー移送処理プラントの運転方法である。

（５）本発明の第５の発明は、第４の発明において、前記２系列の移送設備のいずれか一の系列の前記貯蔵タンクに異常が発生した場合、前記一の系列の移送設備では、前記本配管に設けられた前記第１のアイソレーションバルブ及び前記第２のアイソレーションバルブを閉状態とするとともに、前記予備配管に設けられた前記第２のアイソレーションバルブを開状態として、前記系列連結配管を介して前記他の系列の移送設備から供給される前記鉱石スラリーを、前記予備配管を通じて前記高圧酸浸出設備に移送する、鉱石スラリー移送処理プラントの運転方法である。

（６）本発明の第６の発明は、第４又は第５の発明において、前記第１のアイソレーションバルブ及び前記第２のアイソレーションバルブのバルブ操作は、水を噴射して水洗した後に行う、鉱石スラリー移送処理プラントの運転方法である。

本発明によれば、鉱石スラリーを調整する工程での処理にトラブル等が発生した場合でも、その後の工程である高圧酸浸出工程での処理の稼働を維持することができ、効率的に湿式製錬プロセスを実行することができる。

ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスの流れの一例を示す工程図である。鉱石スラリー移送処理プラントの構成の一例を示す図である。鉱石スラリー移送処理プラントの構成図であり、一の系列の移送設備における貯蔵タンクに故障トラブルが発生した場合の運転の流れを説明するための図である。

以下、本発明の具体的な実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。なお、本明細書において、「Ｘ～Ｙ」（Ｘ、Ｙは任意の数値）との表記は、「Ｘ以上Ｙ以下」の意味である。

≪１．ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセス≫
本発明に係る鉱石スラリー移送処理プラントは、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスにおいて、ニッケル酸化鉱石を湿式にて粉砕、篩別することによってスラリー化して鉱石スラリーを調整する鉱石スラリー調整工程での処理に使用されるプラントである。

ここで、鉱石スラリー移送処理プラントについての詳細説明に先立ち、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスについて概要を説明する。図１は、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスの流れの一例を示す工程図である。工程図に示すように、湿式製錬プロセスは、子鉱石スラリーを調整する鉱石スラリー調整工程Ｓ１と、鉱石スラリーに対し浸出処理を施す高圧酸浸出工程Ｓ２と、得られた浸出スラリーを浸出液と浸出残渣とに分離する固液分離工程Ｓ３と、浸出液を中和して不純物を除去する中和工程Ｓ４と、中和終液に硫化処理を施してニッケルコバルト混合硫化物を得る硫化工程Ｓ５と、を有する。

（１）鉱石スラリー調整工程
鉱石スラリー調整工程Ｓ１は、原料のニッケル酸化鉱石を湿式にて粉砕、篩別することによって、所定の粒度に調整した鉱石スラリーを得る工程である。

ここで、ニッケル酸化鉱石としては、主に、リモナイト鉱及びサプロライト鉱等のいわゆるラテライト鉱が挙げられる。ラテライト鉱のニッケル含有量は、通常、０．８～２．５重量％であり、水酸化物又はケイ苦土（ケイ酸マグネシウム）鉱物として含有される。

鉱石スラリー調整工程Ｓ１での鉱石スラリーの調整は、例えばスラリー調整タンク内において行われる。調整タンクにて調整された鉱石スラリーは、貯蔵タンクに一時的に貯蔵され、その後所定の移送配管を通って、次工程の高圧酸浸出工程Ｓ２での処理が行われる設備（高圧酸浸出設備）へと移送される。鉱石スラリーの移送の制御について、後で詳述する。

（２）高圧酸浸出工程
高圧酸浸出工程Ｓ２は、鉱石スラリーに硫酸を添加して２２０℃～２８０℃の温度下で、加圧しながら撹拌して、ニッケル及びコバルトを含有する浸出液と浸出残渣とからなる浸出スラリーを生成する工程である。高圧酸浸出工程Ｓ２における処理は、例えば高温加圧容器（オートクレーブ）等を備えた高圧酸浸出設備にて行われる。

より具体的には、高圧酸浸出工程Ｓ２では、原料スラリーを、加熱用耐圧容器（ヒータータンク）内で蒸気と混合することにより加熱し、続いて、加熱された原料スラリーを浸出用耐圧容器（オートクレーブ）内で蒸気等による高温高圧下で酸と混合することにより浸出し、浸出後には、減圧用耐圧容器（フラッシュベッセル）内で浸出後スラリーから水分を蒸気として分離回収することにより冷却する。

（３）固液分離工程
固液分離工程Ｓ３は、高圧酸浸出工程Ｓ２での処理により生成した浸出スラリーに対して固液分離処理を施し、ニッケルやコバルト等を含む浸出液と、主としてヘマタイトを含む浸出残渣とを分離する工程である。固液分離処理では、例えば、浸出スラリーを洗浄液と混合した後、凝集剤を用いてシックナー等の固液分離設備により行われる。なお、分離された浸出液は次工程の中和工程Ｓ４に移送され、一方で、浸出残渣はシックナーの底部から回収される。

（４）中和工程
中和工程Ｓ４は、得られた浸出液に中和剤を添加してｐＨを調整し、不純物元素を含む中和澱物と中和後液とを得る工程である。この中和処理により、ニッケルやコバルト等の有価金属は中和後液に含まれ、鉄、アルミニウム等の不純物の大部分が中和澱物となる。中和剤としては、例えば、炭酸カルシウム、消石灰、水酸化ナトリウム等を用いることができ、浸出液の酸化を抑制しながらｐＨを１～４の範囲に調整することが好ましい。

（５）硫化工程
硫化工程Ｓ５は、中和後液に硫化剤を添加してニッケル及びコバルトの硫化物（ニッケルコバルト混合硫化物）と硫化後液とを得る工程である。具体的には、中和後液に対して硫化水素ガス、硫化ナトリウム、水素化硫化ナトリウム等の硫化剤を添加し、中和後液に含まれるニッケルやコバルトを硫化物の形態に硫化させる硫化反応を生じさせる。これにより、不純物成分の少ないニッケル及びコバルトの硫化物と、ニッケル濃度を低い水準で安定させた硫化後液（貧液）とを生成させる。なお、硫化処理により生成したニッケルコバルト混合硫化物のスラリーを沈降分離処理してニッケルコバルト混合硫化物をシックナー底部より分離回収する一方で、硫化後液はオーバーフローさせて回収する。

≪２．鉱石スラリー移送処理プラント≫
図２は、鉱石スラリー移送処理プラントの構成の一例を示す図である。この鉱石スラリー移送処理プラント（以下、単に「プラント」ともいう）１は、調整される鉱石スラリーを貯蔵する貯蔵タンク１１と、鉱石スラリーを高圧酸浸出設備２に移送する移送配管１２と、を有する移送設備１０を２系列備えている。なお、本明細書において、２系列に関しては第１の系列をＡ系列、第２の系列をＢ系列とし、第１の系列の移送設備１０を符号「１０Ａ」とし、第２の系列の移送設備１０を符号「１０Ｂ」としてそれぞれ区別する。また、各系列の移送設備１０Ａ，１０Ｂに備わる貯蔵タンク１１については貯蔵タンク１１ａ，１１ｂとし、移送配管１２については移送配管１２ａ，１２ｂとする。

また、移送設備１０における移送配管１２は、本配管２１（２１ａ，２１ｂ）と、予備配管２２（２２ａ，２２ｂ）との２つにより構成されている。本配管２１と予備配管２２のそれぞれは、貯蔵タンク１１に接続されている。

そして、２系列の移送設備１０Ａ，１０Ｂの間においては、予備配管２２ａ，２２ｂ同士が、所定の位置で、系列連結配管３０により連結されている。

［移送設備］
移送設備１０は、上述したようにＡ系列とＢ系列の２系列（１０Ａ，１０Ｂ）により構成されている。移送設備１０は、貯蔵タンク１１と、移送配管１２とを有しており、貯蔵タンク１１よりも上流側の設備である調整タンク４０（４０ａ，４０ｂ）により調整された鉱石スラリーを、高圧酸浸出設備２（２Ａ，２Ｂ）に移送する。

なお、高圧酸浸出設備２は、湿式製錬プロセスにおいて鉱石スラリー調整工程Ｓ１の次の工程である高圧酸浸出工程Ｓ２での浸出処理に使用される設備（浸出反応槽）であり、鉱石スラリーを収容して高温高圧下で硫酸を添加することにより、鉱石中に含まれるニッケルやコバルトを酸浸出させるものである。

（貯蔵タンク）
貯蔵タンク１１は、原料のニッケル酸化鉱石を鉱石スラリーに調整する調整タンク４０から供給される鉱石スラリーを収容し、一時的に貯蔵するタンクである。

貯蔵タンク１１には、例えば、撹拌軸と撹拌羽根とからなる撹拌装置が設けられており、収容した鉱石スラリーを撹拌しながら貯蔵する。このように鉱石スラリーを撹拌しながら貯蔵することで、スラリー中の鉱石の沈降等を抑えることができる。

ここで、貯蔵タンク１１においては、例えば撹拌装置の故障等のトラブルが発生することがある。このようなトラブルが生じた場合、その貯蔵タンクにて貯蔵された鉱石スラリーの、次工程である高圧酸浸出工程Ｓ２における処理（高圧酸浸出設備２）への供給は停止される。これにより、高圧酸浸出工程Ｓ２での浸出率の低下を防いでいる。一方で、鉱石スラリーの供給停止は、浸出効率を著しく低下させ、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセス全体の操業効率を低下させる。

（移送配管）
移送配管１２は、貯蔵タンク１１にて貯蔵された鉱石スラリーを、高圧酸浸出の処理を行う高圧酸浸出設備２に供給する流路である。移送配管１２では、貯蔵タンク１１に接続された末端（上流側）から高圧酸浸出設備２に接続された末端（下流側）へと、鉱石スラリーが流れて供給される。

移送配管１２には、その上流側から下流側へと順に、第１のアイソレーションバルブ６１と、移送ポンプ６２と、第２のアイソレーションバルブ６３とが設けられている。移送配管１２の上流側から下流側に向かって、これらの機器（バルブやポンプ）が順番に並んで設置されていれば、各機器の間の距離等や大きさは特に限定されない。

なお、移送設備１０Ａ，１０Ｂの移送配管１２ａ，１２ｂのそれぞれに、第１のアイソレーションバルブ６１と、移送ポンプ６２と、第２のアイソレーションバルブ６３とが設けられており、同様に、第１のアイソレーションバルブ６１ａ，６１ｂ、移送ポンプ６２ａ，６２ｂ、第２のアイソレーションバルブ６３ａ，６３ｂとして符号を区別する。

・アイソレーションバルブ
アイソレーションバルブ６１，６３は、移送配管１２における鉱石スラリーの流通を制御するものであり、流通の可否を制御するＯＮ／ＯＦＦバルブにより構成できる。アイソレーションバルブ６１，６３では、バルブ操作によって「開（ＯＮ）状態」と「閉（ＯＦＦ）状態」の形態をとり、「開状態」によって鉱石スラリーの流通を可にし、「閉状態」によって鉱石スラリーの流通を否にする。

第１のアイソレーションバルブ６１は、移送配管１２の上流側に設けられており、鉱石スラリーの移送配管１２内に流通を制御するように作用する。また、第２のアイソレーションバルブ６３は、移送配管１２の下流側に設けられており、移送配管１２を流通してきた鉱石スラリーのその後の流通、すなわち高圧酸浸出設備２への移送を制御するように作用する。

・移送ポンプ
移送ポンプ６２は、例えば定量ポンプ等により構成される。移送ポンプ６２は、移送配管１２内に鉱石スラリーを引き込んで流入させ、また、流入させた鉱石スラリーをその移送配管１２を通じて下流側へ移送する。

移送ポンプ６２は、第１のアイソレーションバルブ６１と、第２のアイソレーションバルブ６３の間に位置するように設けられている。

ここで、移送配管１２は、メインの流通ラインである本配管２１と、バックアップの流通ラインである予備配管２２とにより構成されている。本配管２１は、正常動作時に使用するメインラインである。予備配管２２は、本配管２１の定期的な点検や交換等によって使用不可の状態のときに使用するバックアップラインである。このように、本配管２１と予備配管２２とを備えることにより、その移送設備１０からの鉱石スラリーの移送停止を防ぎ、操業効率の低下を抑制することができる。

なお、Ａ系列である移送設備１０Ａ、Ｂ系列である移送設備１０Ｂのいずれにおいても、それぞれの移送配管１２ａ，１２ｂに、本配管２１ａ，２１ｂ及び予備配管２２ａ，２２ｂが設けられている。

［系列連結配管］
系列連結配管３０は、２つの系列の移送設備１０Ａと移送設備１０Ｂとの間を連結する配管である。系列連結配管３０は、移送配管１２ａを構成する予備配管２２ａに一方の端部３０_ｅ１を、移送配管１２ｂを構成する予備配管２２ｂに他方の端部３０_ｅ２を接続させて、移送設備１０Ａと移送設備１０Ｂとの間を連結する。

詳しくは後述するが、この系列連結配管３０は、２つの系列の移送設備１０Ａ，１０Ｂを連結するとともに、この系列連結配管３０を介した一方の系列の移送設備１０（例えば１０Ａ）から他方の系列の移送設備１０（例えば１０Ｂ）への鉱石スラリーの供給を可能にする。また、この系列連結配管３０を介した２系列の移送設備１０Ａ，１０Ｂの相互での鉱石スラリーの供給は、各移送設備１０Ａ，１０Ｂの予備配管２２ａ，２２ｂを利用したものであり、したがって、各移送設備１０Ａ，１０Ｂにおいてバックアップラインである予備配管２２ａ，２２ｂが備えられていることにより奏する作用である。

系列連結配管３０は、各系列の移送設備１０Ａ，１０Ｂの予備配管２２ａ，２２ｂと、移送ポンプ６２ａ，６２ｂが設けられた位置より下流側の位置で接続されている。これにより、一方の系列の移送設備１０（例えば１０Ａ）から他方の系列の移送設備１０（例えば１０Ｂ）へ、系列連結配管３０を介した鉱石スラリーの供給を実行するに際し、供給元の移送配管１２（１２ａ）における移送ポンプ６２（６２ａ）の作用によって有効に供給先の移送設備１０（１０Ｂ）に供給することができる。

また、系列連結配管３０は、上述のように移送ポンプ６２ａ，６２ｂが設けられた位置より下流側の位置であって、かつ、第２のアイソレーションバルブ６３ａ，６３ｂが設けられた位置より上流側の位置で接続されていることが好ましい。これにより、各移送設備１０Ａ，１０Ｂの相互で系列連結配管３０を介した鉱石スラリーの供給が行われたのち、供給先の移送設備１０（例えば１０Ｂ）の予備配管２２（２２ｂ）を通じて高圧酸浸出設備２（２ｂ）に鉱石スラリーを移送するに際して、第２のアイソレーションバルブ６３（６３ｂ）によって移送の最終的な制御（ＯＮ／ＯＦＦ）を行うことができる。

［調整タンク］
調整タンク４０は、鉱石スラリーを調整するタンクであり、湿式にて粉砕、篩別することによって、原料のニッケル酸化鉱石を所定の粒度からなる鉱石のスラリー（鉱石スラリー）に調整する。調整タンク４０にて調整された鉱石スラリーが、上述した移送設備１０に供給され、その移送設備１０を通じて高圧酸浸出設備２に移送されることになる。

調整タンク４０は、２系列の移送設備１０Ａ，１０Ｂに対応するように系列ごとに設けられている。調整タンク４０に関して、Ａ系列である移送設備１０Ａに対応するものを調整タンク４０Ａとし、Ｂ系列である移送設備１０Ｂに対応するものを調整タンク４０Ｂとする。例えば、調整タンク４０Ａでは、そのタンク内で調整した鉱石スラリーを、供給配管４１ａを通じて移送設備１０Ａにおける貯蔵タンク１１ａに供給する。同様に、調整タンク４０Ｂでは、そのタンク内で調整した鉱石スラリーを、供給配管４１ｂを通じて移送設備１０Ｂにおける貯蔵タンク１１ｂに供給する。

ここで、２系列ある調整タンク４０（４０Ａ，４０Ｂ）においては、供給配管４１ａ，４１ｂ同士が連結配管４２により連結されている。これにより、例えば、調整タンク４０Ａにて調整された鉱石スラリーを、連結配管４２を介してＢ系列の移送設備１０Ｂに供給することができる。また、調整タンク４０Ｂにて調整された鉱石スラリーを、連結配管４２を介してＡ系列の移送設備１０Ａに供給することができる。なお、図示しないが、調整タンク４０Ａ，４０Ｂに接続された供給配管４１ａ，４１ｂと連結配管４２との接続箇所にバルブを設ける等して、調整タンク４０（４０Ａ，４０Ｂ）からの鉱石スラリーの供給先を制御することができる。

≪３．鉱石スラリー移送処理プラントの運転方法（鉱石スラリーの移送方法）≫
次に、上述した構成を備える鉱石スラリー移送処理プラント１の運転方法について説明する。図１の工程図で示したように、鉱石スラリー調整工程Ｓ１にて調整された鉱石スラリーは、高圧酸浸出設備２に移送されて、高圧酸浸出工程Ｓ２における処理に付される。上述したように、鉱石スラリー調整工程Ｓ１にて調整された鉱石スラリーは、高圧酸浸出設備２（例えば耐圧容器からなるヒータータンクを含む）にポンプを介して装入される。

［通常（正常）操業時における運転］
プラント１は、調整される鉱石スラリーを貯蔵する貯蔵タンク１１と、鉱石スラリーを高圧酸浸出設備２に移送する移送配管１２と、を有する移送設備１０を２系列（１０Ａ，１０Ｂ）備えている。また、移送設備１０における移送配管１２は、本配管２１（２１ａ，２１ｂ）と、予備配管２２（２２ａ，２２ｂ）との２つにより構成されている。

図２を用いて通常操業時の運転の流れを説明する。通常操業時には、プラント１に備えられている移送設備１０Ａ，１０Ｂのそれぞれにおいて、貯蔵タンク１１ａ，１１ｂに鉱石スラリーが貯蔵される。なお、貯蔵タンク１１ａ，１１ｂには、各系列の移送設備１０Ａ，１０Ｂに対応して設けられている調整タンク４０Ａ，４０Ｂからそれぞれ、調整された鉱石スラリーが供給される。

そして、貯蔵タンク１１ａ，１１ｂに一定期間貯蔵された鉱石スラリーは、各系列において移送配管１２ａ，１２ｂを通って、高圧酸浸出設備２Ａ，２Ｂに移送される。

具体的に、移送設備１０Ａでは、貯蔵タンク１１ａから鉱石スラリーを移送するにあたり、移送配管１２ａにおける本配管２１ａのバルブを「開」状態とし、予備配管２２ａのバルブを「閉」状態とする。なお。図２中の黒塗りは「開」状態（ＯＮ状態）を示し、白塗りは「閉」状態（ＯＦＦ状態）を示している。

すなわち、本配管２１ａに設けられた第１のアイソレーションバルブ６１ａを「開」状態として鉱石スラリーを流通可能とする。また、本配管２１ａの移送ポンプ６２ａの運転をＯＮ状態として鉱石スラリーを下流側に移送可能とする。また、本配管２１ａの第２のアイソレーションバルブ６３ａを「開」状態として鉱石スラリーを流通可能とする。これにより、貯蔵タンク１１ａから本配管２１ａを通った鉱石スラリーの移送が可能となる。

一方で、予備配管２２ａに設けられた第１のアイソレーションバルブ６１ａは「閉」状態として鉱石スラリーの流通を不可とする。また、予備配管２２ａの移送ポンプ６２ａの運転をＯＦＦ状態として鉱石スラリーの下流側への移送を不可とする。また、予備配管２２ａの第２のアイソレーションバルブ６３ａを「閉」状態として鉱石スラリーの流通を不可とする。これにより、貯蔵タンク１１ａから予備配管２２ａを通った鉱石スラリーの移送が不可能となる。なお、予備配管２２は、上述したように、本配管２１の定期的な点検や交換等によって使用不可の状態のときに使用するバックアップラインである。このように、本配管２１と予備配管２２とを備えることで、その移送設備１０からの鉱石スラリーの移送停止を防ぎ、操業効率の低下を抑制することができる。

同様に、移送設備１０Ｂでは、貯蔵タンク１１ｂから鉱石スラリーを移送するにあたり、移送配管１２ｂにおける本配管２１ｂのバルブを「開」状態とし、予備配管２２ｂのバルブを「閉」状態とする。すなわち、本配管２１ｂの第１のアイソレーションバルブ６１ｂを「開」状態とし、移送ポンプ６２ｂの運転をＯＮ状態とし、第２のアイソレーションバルブ６３ｂを「開」状態として、貯蔵タンク１１ｂから本配管２１ｂを通った鉱石スラリーの移送を可能にする。一方で、予備配管２２ｂの第１のアイソレーションバルブ６１ｂは「閉」状態とし、移送ポンプ６２ｂの運転をＯＦＦ状態とし、第２のアイソレーションバルブ６３ｂを「閉」状態として、貯蔵タンク１１ｂから予備配管２２ｂを通った鉱石スラリーの移送が不可にする。

このように、通常操業時においては、各移送設備１０Ａ，１０Ｂにおいて、貯蔵タンク１１ａ，１１ｂから鉱石スラリーを、本配管２１ａ，２１ｂを流通させて、高圧酸浸出設備２へと移送させることができる。

［トラブル発生時における運転］
さて、このような移送設備１０では、貯蔵タンク１１においては例えば撹拌装置の故障等のトラブルが発生することがある。従来、このようなトラブルが生じた場合、その故障した貯蔵タンクにて貯蔵された鉱石スラリーの、高圧酸浸出設備への移送は停止されていた。しかしながら、鉱石スラリーの移送停止は、その後の工程、つまり高圧酸浸出工程Ｓ２で処理される鉱石スラリー量の総量（操業プラント全体での処理量）を減らし、操業効率を低下させることになる。

そこで、本発明に係るプラント１の運転方法では、２系列の移送設備１０Ａ，１０Ｂのいずれか一の系列（例えば１０Ｂ）に異常（例えば貯蔵タンク１１ｂの故障）が発生した場合に、系列連結配管３０を介して、他の系列（故障が生じていない系列（１０Ａ））を通じた鉱石スラリーの移送を可能にしている。

より具体的に、図３を用いてトラブル発生時の運転の流れを説明する。図３は、図２と同様の鉱石スラリー移送処理プラントの構成図であり、一の系列である移送設備１０Ｂにおける貯蔵タンク１１ｂに故障トラブルが発生した場合の運転の流れを説明するための図である。なお、図３にて、貯蔵タンク１１ｂの故障トラブルは「×」印を付けて示す。

トラブル発生時には、先ず、故障トラブルが発生した貯蔵タンク１１ｂを備える移送設備１０Ｂにおいて、通常操業時に「開」状態となっていた本配管２１ｂのバルブを「閉」状態にする。すなわち、本配管２１ｂに設けられている第１のアイソレーションバルブ６１ｂを「閉」状態とし、移送ポンプ６２ｂの運転をＯＦＦ状態とし、第２のアイソレーションバルブ６３ｂを「閉」状態とする。これにより、故障トラブルが生じて良好な貯蔵状態ではなかった鉱石スラリーが移送配管１２ｂを通って高圧酸浸出設備２Ｂに移送されることを防ぐ。

次に、故障トラブルが発生した貯蔵タンク１１ｂを備える移送設備１０Ｂにおいて、通常操業時に「閉」状態となっていた予備配管２２ｂに設置のバルブのうち、鉱石スラリーが流れる最下流側になる第２のアイソレーションバルブ６３ｂのみを「開」状態とする。これにより、後で詳述するが、トラブルが生じていない移送設備１０Ａから系列連結配管３０を介して、移送設備１０Ｂの予備配管２２ｂの途中に鉱石スラリーを移送させることができ、そしてその予備配管２２ｂを通して高圧酸浸出設備２Ｂに鉱石スラリーを移送することが可能となる。

次に、故障トラブルが生じていない移送設備１０Ａにおいては、正常操業時での運転、すなわち移送配管１２ａの本配管２１ａを通じた鉱石スラリーの移送を維持させておく。つまり、その本配管２１ａにおける第１のアイソレーションバルブ６１ａを「開」状態に維持し、移送ポンプ６２ａの運転をＯＮ状態に維持し、第２のアイソレーションバルブ６３ａを「開」状態に維持して、本配管２１ａを通じた鉱石スラリーの移送を維持する。

そして、そのような本配管２１ａを通じた鉱石スラリーの移送を維持したまま、移送配管１２ａを構成する予備配管２２ａに設けられたバルブの一部を「開」状態とする。具体的には、移送配管１２ａにおける予備配管２２ａに設けられたバルブのうち、上流側に位置する、第１のアイソレーションバルブ６１ａを「開」状態にするともに、移送ポンプ６２ａの運転をＯＮ状態にする。「開」状態に切り替える第１のアイソレーションバルブ６１ａと移送ポンプ６２ａとは、バックアップラインである予備配管２２ａに設けられたバルブであり、通常操業時に「閉」状態となっている。これにより、移送設備１０Ａにおいて、貯蔵タンク１１ａに貯蔵された鉱石スラリーの一部が、本配管２１ａ内だけでなく、予備配管２２ａ内にも流通するようになる。

一方で、その移送設備１０Ａにおける予備配管２２ａに設けられたバルブのうち、最下流に存在する第２のアイソレーションバルブ６３ａについては、「閉」状態を維持しておく。これにより、予備配管２２ａにも流通するようになった鉱石スラリーは、その予備配管２２ａ内でも第２のアイソレーションバルブ６３までの流通にとどまる。

ここで、プラント１は、２つの系列の移送設備１０Ａと移送設備１０Ｂとの間を連結する配管であって、それぞれの系列の予備配管２２ａ，２２ｂに端部３０_ｅ１，３０_ｅ２を接続させて、移送設備１０Ａの移送配管１２ａと移送設備１０Ｂの移送配管１２ｂとの間を連結する系列連結配管３０を備えている。また、その系列連結配管３０は、予備配管２２ａ，２２ｂとの接続点を、移送ポンプ６２ａ，６２ｂより下流側の位置であって、かつ、第２のアイソレーションバルブ６３ａ，６３ｂより上流側の位置としている。

そのため、移送設備１０Ａにおいて、バックアップラインである予備配管２２ａにおける第１のアイソレーションバルブ６１ａを「開」状態にし、また移送ポンプ６２ａのＯＮ状態にすると、貯蔵タンク１１ａに貯蔵された鉱石スラリーの一部が予備配管２２ａに流通したのち、系列連結配管３０を介して、移送設備１０Ｂ内に供給されるようになる。

上述したように、移送設備１０Ｂにおいては、本配管２１ｂに設けられたバルブはすべて「閉」状態としているが、系列連結配管３０が接続されている予備配管２２ｂに設けられたバルブのうち、最下流側にある第２のアイソレーションバルブ６３ｂのみ、「開」状態としている。このことから、移送設備１０Ａから系列連結配管３０を介して供給された鉱石スラリーは、移送設備１０Ｂ（移送設備１０Ｂにおける予備配管２２ｂ）に入ったのちに、「開」状態にある第２のアイソレーションバルブ６３ｂを通って、高圧酸浸出設備２Ｂに移送されるようになる。

なお、移送設備１０Ｂの予備配管２２ｂに設けられた第１のアイソレーションバルブ６１ａは「閉」状態となっているため、系列連結配管３０を介して移送設備１０Ｂに供給された鉱石スラリーの、上流側（貯蔵タンク１１ｂの方向）への逆流を防ぐことができる。

このように、２つの系列のうちのいずれか一方の系列の移送設備１０（１０Ｂ）における貯蔵タンク１１（１１ｂ）に故障が生じた場合には、故障が生じていない系列の移送設備１０（１０Ａ）の予備配管２２（２２ａ）の並列使用（本配管２１（２１ａ）との並列使用）が始まり、その後、系列連結配管３０を介して、貯蔵タンクに故障が生じている移送設備１０（１０Ｂ）内に鉱石スラリーが供給されるようになっている。

これにより、故障が生じている系列に対応する高圧酸浸出設備２（２Ｂ）に鉱石スラリーが全く供給されなくなるという事態を防ぐことができ、高圧酸浸出工程Ｓ２での処理の稼働率が低下することを有効に防ぐことができる。そして、延いては、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスの操業効率の低下を防ぐことができる。

さて、各系列の調整タンク４０Ａ，４０Ｂにて調整された鉱石スラリーについては、相互の系列の移送設備１０Ａ，１０Ｂにおける貯蔵タンク１１ａ，１１ｂに供給可能となっている。すなわち、例えば、Ａ系列にある調整タンク４０Ａにて調整された鉱石スラリーを、調整タンク４０Ａから貯蔵タンク１１ａに鉱石スラリーを供給する供給配管４１ａに接続された連結配管４２を介し、Ｂ系列の供給配管４１ｂを流通させて、移送設備１０Ｂの貯蔵タンク１１ｂに供給することができる。

そこで、上述した例のように、移送設備１０Ｂにおける貯蔵タンク１１ｂに故障トラブルが生じた場合、調整タンク４０からの鉱石スラリーの供給も併せて制御してもよい。具体的に説明すると、貯蔵タンク１１ｂに故障トラブルが生じた場合、同系列であるＢ系列の調整タンク４０Ｂは正常に作動していることから、その調整タンク４０Ｂにて調整された鉱石スラリーを、連結配管４２を介して、Ａ系列の移送設備１０Ａにおける貯蔵タンク１１ａに供給するようにする。すると、貯蔵タンク１１ａには、調整タンク４０Ａにて調整された鉱石スラリーと、調整タンク４０Ｂにて調整された鉱石スラリーとが貯蔵されることになる。

上述したように、移送設備１０Ａにおいては、予備配管２２ａを通じた鉱石スラリーの移送が並列作動しており、つまり、移送設備１０Ａの予備配管２２ａを通り、その後系列連結配管３０を介して移送設備１０Ｂに対応する高圧酸浸出設備２Ｂに鉱石スラリーの一部が移送される。このとき、移送設備１０Ａの貯蔵タンク１１ａに、調整タンク４０Ａにて調整された鉱石スラリーと、調整タンク４０Ｂにて調整された鉱石スラリーとが貯蔵されていることで、移送設備１０Ｂにトラブルが生じている場合でも、高圧酸浸出設備２Ａに移送する鉱石スラリーの移送量と、高圧酸浸出設備２Ｂに移送する鉱石スラリーの移送量との両方を、通常操業時の移送量とほぼ同一にすることができる。

すなわち、移送設備１０Ａの貯蔵タンク１１ａに、調整タンク４０Ａにて調整された鉱石スラリーと、調整タンク４０Ｂにて調整された鉱石スラリーとが貯蔵されている状態においては、その貯蔵タンク１１ａに、通常操業時に貯蔵される鉱石スラリー量の２倍量の鉱石スラリーが貯蔵されていることを意味する。移送設備１０Ａにおいては、通常操業時と同様に、本配管２１ａを通った高圧酸浸出設備２Ａへの鉱石スラリーの移送が継続されている。また一方で、予備配管２２ａも並列して鉱石スラリー流通可能な状態となり、系列連結配管３０を介して、Ｂ系列の高圧酸浸出設備２Ｂに移送されるようになっている。そのため、貯蔵タンク１１ａにおいて通常のときの２倍量の鉱石スラリーが貯蔵されていれば、移送設備１０Ａの通常操業による高圧酸浸出設備２Ａへの鉱石スラリーの移送量をその１／２、つまり通常操業時と同じ量とすることができ、一方で、移送設備１０Ａから系列連結配管３０を介して移送設備１０Ｂに対応する高圧酸浸出設備２Ｂへの鉱石スラリーの移送量もその１／２、つまり通常操業時と同じ量とすることができる。

このように運転することで、故障が生じている系列に対応する高圧酸浸出設備２Ｂに対して鉱石スラリーの移送を可能にして、その高圧酸浸出設備２Ｂの操業停止の事態を防ぐことができるだけでなく、高圧酸浸出設備２Ｂに供給することができる鉱石スラリーの移送量についても、通常操業時と同じレベルとすることができる。これにより、高圧酸浸出工程Ｓ２での処理の稼働率の低下をより効果的に防ぐことができる。

開状態、閉状態の制御の順序は、上述した説明の順に限られるものではない。操業を行いながら鉱石スラリーが意図しない箇所に移送されることを防ぎながら、例えば図３に示すようなバルブの開閉状態に最終的に制御されるようにして、系列連結配管３０を介して鉱石スラリーを移送することができればよい。

また、移送設備１０の移送配管１２に設けられている第１のアイソレーションバルブ６１、第２のアイソレーションバルブ６３のバルブを操作するに際しては、水を噴射して水洗した後に行うことが好ましい。鉱石スラリーを流通させる移送配管１２に設けられるバルブにおいては、鉱石スラリーの噛み込みが生じることがあり、噛み込みが発生するとバルブの動作不良が生じて、適切なバルブ制御を行うことができなくなる。

特に、上述したように移送設備１０において故障トラブルが生じた場合には、操業効率の低下を最小限にとどめるために、適切なバルブ操作が必要になる。そこで、第１のアイソレーションバルブ６１、第２のアイソレーションバルブ６３を操作するに際し、水を噴射した水洗を行った後に行うことで、スラリーの噛み込みによるバルブの動作不良を防ぐことができる。これにより、適切なバルブ操作を行うことができ、鉱石スラリーのより適切な移送を可能にする。

なお、バルブ操作を行うに先立って水洗することに限られず、バルブ操作を行った後にそのバルブに水を噴射して水洗を行い、鉱石スラリーの噛み込みを予防するようにしてもよい。

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

図２に構成例を示すプラント（Ａ系列及びＢ系列の２つの系列を有するプラント）１を用いて、鉱石スラリーの高圧酸浸出設備２への移送処理を行った。そして、プラント１のうちのＢ系列の移送設備１０Ｂにおける貯蔵タンク１１ｂの撹拌機やその電動機が故障して復旧に長時間を有するトラブルが発生したときに、以下の操作により操業を行った。

具体的には、図３に示すようにして、移送設備１０Ａ，１０Ｂのそれぞれの移送配管１２ａ，１２ｂに設けられたバルブの制御を行い、系列連結配管３０を介して、移送設備１０Ａから鉱石スラリーの一部をＢ系列の高圧酸浸出設備２Ｂに移送するようにした。

また併せて、Ｂ系列に対応する調整タンク４０Ｂにて調整した鉱石スラリーを、連結配管４２を介して、移送設備１０Ａの貯蔵タンク１１ａに供給されるようにした。すなわち、故障トラブルが生じていない移送設備１０Ａの貯蔵タンク１１ａには、調整タンク４０Ａにて調整された鉱石スラリーと、調整タンク４０Ｂにて調整された鉱石スラリーとが供給され貯蔵されるようにした。このときの貯蔵タンク１１ａにおける鉱石スラリーの貯蔵量、換言すると、貯蔵タンク１１ａから移送される鉱石スラリーの移送量は、通常時の２倍量となる。

このような操業を、貯蔵タンク１１ｂの補修作業が完了して復旧するまでの２週間実施した。そして、その期間における各系列に対応する高圧酸浸出設備２（２Ａ，２Ｂ）での設備稼働率（流量負荷率）を計算したところ、通常操業時の１００％にて操業を維持することができた。

下記表１に、設備稼働率の実績を示す。なお、トラブル発生時に上述した運転を実施していない従来の状況での設備稼働率も比較として併せて示す。

１鉱石スラリー移送処理プラント（プラント）
２，２Ａ，２Ｂ高圧酸浸出設備
１０，１０Ａ，１０Ｂ移送設備
１１，１１ａ，１１ｂ貯蔵タンク
１２，１２ａ，１２ｂ移送配管
２１，２１ａ，２１ｂ本配管
２２，２２ａ，２２ｂ予備配管
３０系列連結配管
３０ｅ１，３０ｅ２（系列連結配管の）端部
４０，４０Ａ，４０Ｂ調整タンク
４１ａ，４１ｂ供給配管
４２連結配管
６１，６１ａ，６１ｂ第１のアイソレーションバルブ
６２，６２ａ，６２ｂ移送ポンプ
６３，６３ａ，６３ｂ第２のアイソレーションバルブ

Claims

ニッケル酸化鉱石をスラリー化して得られる鉱石スラリーを高圧酸浸出設備に移送する鉱石スラリー移送処理プラントであって、
調整される鉱石スラリーを貯蔵する貯蔵タンクと、
前記鉱石スラリーが流れる上流側から下流側へと順に、第１のアイソレーションバルブと、移送ポンプと、第２のアイソレーションバルブとが設けられ、前記貯蔵タンクから供給される該鉱石スラリーを前記高圧酸浸出設備に移送する移送配管と、
を有する移送設備を２系列備え、
各系列の前記移送設備における前記移送配管は、本配管と、予備配管とより構成され、それぞれが前記貯蔵タンクに接続されており、
前記２系列の移送設備の間において、前記予備配管同士が、前記移送ポンプより下流側の位置で、系列連結配管により連結されている
鉱石スラリー移送処理プラント。
前記系列連結配管は、各系列の前記移送設備における前記予備配管に、前記移送ポンプより下流側の位置であって、かつ、前記第２のアイソレーションバルブより上流側の位置で接続されている
請求項１に記載の鉱石スラリー移送処理プラント。
各系列の前記移送設備における前記貯蔵タンクにはそれぞれ、前記鉱石スラリーを調整する調整タンクが接続されており、
各系列の前記調整タンクにて調整された前記鉱石スラリーは、相互の系列の前記移送設備における前記貯蔵タンクに供給可能となっている
請求項１又は２に記載の鉱石スラリー移送処理プラント。
請求項１乃至３のいずれかの鉱石スラリー移送処理プラントの運転方法であって、
正常操業時には、各系列の前記移送設備において、前記貯蔵タンクから供給される前記鉱石スラリーを前記移送配管における前記本配管を通じて前記高圧酸浸出設備に移送し、
前記２系列の移送設備のいずれか一の系列に異常が発生した場合には、他の系列の前記移送設備において、前記移送配管の前記本配管を通じた前記鉱石スラリーの移送を維持したまま、前記予備配管から前記系列連結配管を介して、該一の系列の前記予備配管を通じて前記高圧酸浸出設備に前記鉱石スラリーを移送する
鉱石スラリー移送処理プラントの運転方法。
前記２系列の移送設備のいずれか一の系列の前記貯蔵タンクに異常が発生した場合、
前記一の系列の移送設備では、
前記本配管に設けられた前記第１のアイソレーションバルブ及び前記第２のアイソレーションバルブを閉状態とするとともに、前記予備配管に設けられた前記第２のアイソレーションバルブを開状態として、
前記系列連結配管を介して前記他の系列の移送設備から供給される前記鉱石スラリーを、前記予備配管を通じて前記高圧酸浸出設備に移送する
請求項４に記載の鉱石スラリー移送処理プラントの運転方法。
前記第１のアイソレーションバルブ及び前記第２のアイソレーションバルブのバルブ操作は、水を噴射して水洗した後に行う
請求項４又は５に記載の鉱石スラリー移送処理プラントの運転方法。