JP7396072B2 - 混合装置及び混合方法 - Google Patents
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Description
本実施形態に係る混合装置は、内部に化学反応を行うための被対象物である液状物を収容するための混合槽、液状物を攪拌するための攪拌機、及び液状物に少なくとも一つの成分を含む第1のガスを導入する第1のガス導入管を有する攪拌装置と、内部に水を収容するための水槽と、水槽内の水を混合槽に移送する移送管と、を備え、水槽内の水に第2のガスを導入する第2のガス導入管とを備えるものである。このような混合装置によれば、攪拌装置を備える混合槽に対して、第2のガス導入した水を水槽から供給することにより、その水が供給される箇所でガス中の反応に寄与する成分濃度の低下を抑制してより均一に反応を生じさせることができる。
攪拌装置2は、主として、混合槽21、攪拌機22、及び第1のガス導入管23を有するものである。
混合槽21は、内部に化学反応を行うための被対象物である液状物を収容するものである。また、この混合槽21は、内部に含まれる、少なくとも液状物とガスとが関与する反応の反応容器としての役割も有している。
攪拌機22は、混合槽21内の液状物を攪拌することにより、少なくとも液状物とガスとを混合させるものである。
第1のガス導入管23は、液状物に少なくとも一つの成分を含む第1のガスを導入するためのものである。
この第1のガス導入管23は、混合槽21の液状物に、第1のガスを排出する排出口を有する。この排出口より、第1のガスを吹き込む等して、第1のガスを液状物に導入する。そして、このようにして導入された第1のガスは、気泡となり液状物中に分散したり、溶解したりする。第1のガスに含まれる成分が、液状物中に含まれる成分と反応して、所望の反応を進行させる。
水槽3は、内部に水を収容するためのものである。また、内部に、第2のガスを導入する第2のガス導入管を備えられている。
移送管4は、水槽3内の水を混合槽21に移送するものである。なお、移送管4は、水槽3及び混合槽21と、少なくともいずれか一方の槽と連結して構成することも、連結せずに構成することもできる。
第2のガス導入管5は、水槽3内の水に第2のガスを導入するものである。
本実施形態に係る混合方法は、例えば図1に示す混合装置1を用いて行うことができる液状物とガスとの混合方法である。具体的に、この混合方法は、第1のガス導入管23より液状物に第1のガスを導入しながら、攪拌機22を用いて液状物を攪拌して、少なくとも該液状物と該第1のガスを混合するに際し、第2のガス導入管5より水槽3内に、第1のガスに含まれる成分と同一の成分を含む第2のガスを導入し、第2のガスが導入された水槽内の水を、移送管4を通じて、混合槽21内に供給するものである。具体的な方法や好ましい態様は、上述したとおりであるため、ここでは詳細な説明を省略する。
以下、本実施形態に係る混合装置の応用例の一つとして、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬について説明するが、本発明は、以下の具体的な実施形態に限定されるものではない。
鉱石スラリー化工程S11では、原料鉱石であるニッケル酸化鉱石に水を添加し鉱石スラリーを調製する。
浸出工程S12では、反応容器内において鉱石スラリーに硫酸を添加して高温高圧下で浸出処理を施し、ニッケル及びコバルトを含む浸出液と、ヘマタイト(Fe2O3)を含む浸出残渣とからなる浸出スラリーを得る。本実施形態の混合装置1は、例えばこの浸出工程S12に用いることができる。
MO+H2SO4→MSO4+H2O ・・・(1)
(なお、式中Mは、Ni、Co、Fe、Zn、Cu、Mg、Cr、Mn等を表す。)
2FeOOH+3H2SO4→Fe2(SO4)3+4H2O ・・・(2)
FeO+H2SO4→FeSO4+H2O ・・・(3)
「高温加水分解反応」
2FeSO4+H2SO4+1/2O2→Fe2(SO4)3+H2O ・・・(4)
Fe2(SO4)3+3H2O→Fe2O3+3H2SO4 ・・・(5)
固液分離工程S13では、浸出工程S12で生成した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、ヘマタイトである浸出残渣とを固液分離する。
中和工程S14では、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。このような中和処理により、ニッケル、コバルト、スカンジウム等の有価金属は、中和後液に含まれるようになり、アルミニウムをはじめとした不純物の大部分が中和澱物となる。
硫化工程S15では、中和処理で得られた中和後液に硫化剤を添加してニッケル及びコバルトの混合硫化物と、硫化後液とを得る。このような硫化処理により、ニッケル、コバルト、亜鉛等は硫化物となって回収され、スカンジウム等のその他の元素は硫化後液に残留することになる。
2 攪拌装置
21 混合槽
22 攪拌機
221 攪拌軸
222 攪拌羽根
23 第1のガス導入管
24 液状物供給管
3 水槽
31 水供給管3
4 移送管
41 移送装置
42 バルブ
5 第2のガス導入管
Claims (3)
- 内部に化学反応を行うための被対象物である液状物を収容して反応を生じさせるための混合槽、前記液状物を攪拌するための攪拌機、及び前記液状物に少なくとも一つの成分を含む第1のガスを導入するための第1のガス導入管を有する攪拌装置と、
内部に水を収容するための水槽と、
前記水槽内の水を前記混合槽に移送する移送管と、を備え、
前記水槽内の水に、前記第1のガスに含まれる成分と同一の成分を含む第2のガスを導入する第2のガス導入管とを備える
ニッケル酸化鉱石の湿式製錬に用いるための混合装置であって、
前記液状物が、ニッケル酸化鉱石に水を添加して得た鉱石スラリーであり、
前記混合槽がオートクレーブ装置であり、
前記第1のガス及び前記第2のガスが酸素含有ガスであり、
前記化学反応が、前記鉱石スラリーに硫酸を添加して行う浸出処理での浸出反応及び高温加水分解反応であり、
前記液状物に第1のガスを導入して、前記浸出処理における酸化還元電位を制御し、
酸素が溶存した水を前記水槽から前記混合槽に移送し、それにより前記鉱石スラリーの粘度や温度の上昇を抑制するとともに、前記移送管の前記混合槽側の開口部付近でも酸素濃度が低くならず、前記混合槽内の液状物がより均一になる、混合装置。 - 前記第2のガス導入管は、前記水槽内の水に前記酸素含有ガスを導入することにより、前記水中の酸素が溶解平衡状態となるように酸素の量を供給する
請求項1に記載の混合装置。 - 請求項1又は2に記載の混合装置を用いた液状物とガスとの混合方法であって、
第1のガス導入管より前記液状物に第1のガスを導入しながら、前記攪拌機を用いて前記液状物を攪拌して、少なくとも該液状物と該第1のガスを混合するに際し、
前記第2のガス導入管より前記水槽内に、前記第1のガスに含まれる成分と同一の成分を含む第2のガスを導入し、
前記第2のガスが導入された水槽内の水を、前記移送管を通じて、前記混合槽内に移送する
混合方法。
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