WO2017051578A1 - 比重分離装置 - Google Patents

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specific gravity
slurry
ore
separation
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浩隆 樋口
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住友金属鉱山株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03B—SEPARATING SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS
    • B03B5/00—Washing granular, powdered or lumpy materials; Wet separating
    • B03B5/62—Washing granular, powdered or lumpy materials; Wet separating by hydraulic classifiers, e.g. of launder, tank, spiral or helical chute concentrator type
    • B03B5/623—Upward current classifiers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03B—SEPARATING SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS
    • B03B13/00—Control arrangements specially adapted for wet-separating apparatus or for dressing plant, using physical effects
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B23/00—Obtaining nickel or cobalt
    • C22B23/005—Preliminary treatment of ores, e.g. by roasting or by the Krupp-Renn process
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03B—SEPARATING SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS
    • B03B9/00—General arrangement of separating plant, e.g. flow sheets

Definitions

  • the present invention relates to a specific gravity separator.
  • a specific gravity separator as a device for separating particles with different specific gravity.
  • the mixture to be separated is supplied as a slurry from the upper part, and water is injected from the middle part (this water is referred to as “injected water”), and the injected water rises.
  • Examples include a method in which the specific gravity of the slurry is separated by a flow. Specifically, the particles contained in the mixture are separated into the upper part or the lower part of the specific gravity separator due to the difference between the upward flow caused by the injected water and the sedimentation speed of the sedimenting particles.
  • the separation control of the specific gravity separation device is generally performed by adjusting the opening of the bottom valve with respect to the pressure gauge installed on the upper wall surface of the injection water addition line.
  • a pinch valve or a butterfly valve is used as the type of valve.
  • underflow the intermediate (hereinafter referred to as “underflow”) separated at the bottom of the specific gravity separator is It may be difficult to supply the treatment process at a stable flow rate.
  • the flow rate of the separated underflow exceeds the controllable range, there is also a problem that the slurry of the underflow overflows from a receiving tank (relay tank) provided after the specific gravity separation device. there were.
  • Patent Document 1 in a hydrometallurgical method for recovering nickel from nickel oxide ore using a high-pressure acid leaching method, equipment wear due to ore slurry is suppressed, and the amount of final neutralization residue is reduced and resource is recycled. Therefore, a technique for separating and recovering impurity components is disclosed.
  • Step A a step of separating and recovering chromite particles in the ore slurry by a recovery process including a specific gravity separation method
  • Step B-1 Cr grade
  • B- Step 2 The leaching treatment is applied to the ore slurry having a lowered Cr grade, and the leaching residue slurry obtained by solid-liquid separation is neutralized using an Mg-based neutralizing agent such as Mg (OH) 2.
  • a method for hydrometallizing nickel oxide ore is disclosed, which includes at least one step selected from the step of recovering hematite particles by applying the above.
  • Patent Document 1 does not disclose anything about stably supplying a predetermined amount of the concentrate obtained by using the specific gravity separation method to the next processing step.
  • the present invention has been proposed in view of such circumstances, and suppresses the occurrence of shelving, flushing, etc. inside the apparatus, and minimizes fluctuations in the flow rate of underflow obtained by specific gravity separation.
  • An object of the present invention is to provide a specific gravity separator that can be discharged stably.
  • a first invention of the present invention is a specific gravity separation device that separates an overflow and an underflow from a mixture containing two or more kinds of particles having different specific gravities using a specific gravity difference,
  • a separation unit that separates the slurry into an overflow and an underflow; and a deposition unit that is located below the separation unit and deposits the settled underflow.
  • the depositing unit is connected to a discharge pipe for discharging the underflow.
  • the discharge pipe includes a valve for discharging the underflow, and a metering pump for discharging the underflow quantitatively. Is a specific gravity separation device.
  • the separation unit is provided with a pressure gauge for measuring an internal pressure, and the metering pump is configured to measure a value measured by the pressure gauge. It is a specific gravity separator which controls the discharge
  • the third invention of the present invention is the specific gravity separator according to the first or second invention, wherein the slurry of the mixture is an ore slurry of nickel oxide ore.
  • the underflow obtained by the specific gravity separation can be discharged at a stable flow rate, and the occurrence of shelving, flushing, etc. inside the device can be effectively suppressed. Can do.
  • the specific gravity separation device uses, from the mixture containing two or more kinds of particles having different specific gravities, an overflow containing particles having a small specific gravity and an underflow containing particles having a large specific gravity using the difference in specific gravity. It is a device that separates into two.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a specific gravity separator.
  • the specific gravity separation device 1 includes a separation unit 11 that separates a slurry of a mixture containing two or more kinds of particles having different specific gravity into overflow and underflow due to a difference in specific gravity, and sedimentation separation in the separation unit 11. And a deposited portion 12 in which the underflow is deposited.
  • the sedimentation section 12 is connected with a discharge pipe 21 that discharges the settled underflow, and the discharge pipe 21 includes a valve 22 that discharges the underflow and an underflow.
  • a metering pump 23 is provided for quantitative discharge.
  • discharge ON / OFF control can be performed by a valve 22 provided in the discharge pipe 21, and a metering pump is provided. Underflow can be discharged quantitatively, and a predetermined amount can be discharged stably.
  • Separation part 11 constitutes the body part of specific gravity separation device 1, and consists of a cylindrical shape, for example.
  • the separation unit 11 is provided with a supply pipe 13 at the top thereof to which a slurry of a mixture containing two or more kinds of particles is supplied.
  • the separation unit 11 is provided with an injection water supply pipe 14 for supplying injection water in the vicinity of its middle stage.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the separation principle of two or more kinds of particles having different specific gravity in the separation unit 11.
  • the separation unit 11 As shown in FIG. 2, the injected water supplied from near the middle stage of the separation unit 11 rises to become an upward flow, and the slurry flows depending on the difference between the upward flow of the injected water and the sedimentation speed of the particles that settle. Gravity separation of particles contained in is performed. Specifically, large particles whose settling speed is faster than the rising flow of the injected water are separated below the separating unit 11, while small particles whose settling rate is slower than the rising flow of the injected water are separated from the separating unit 11. Separated upward.
  • the slurry containing relatively large particles that have been separated in this manner and moved below the separation unit 11 settles and accumulates on the sedimentation unit 12 provided below the separation unit 11.
  • the pressure gauge 15 which can measure the pressure inside the isolation
  • the underflow by the metering pump 23 is based on the pressure measurement value in the pressure gauge 15. Determine the discharge amount and quantitatively discharge the underflow.
  • the underflow that has been settled and separated is deposited below the separating part 11.
  • the deposited portion 12 is provided continuously below the separating portion 11 and is formed in an inverted conical shape in which the central portion 12b is lower than the peripheral edge portion 12a, for example.
  • an underflow discharge port 12D through which the deposited slurry is discharged as an underflow is provided at the center portion 12b having an inverted conical shape, that is, at the lowest position.
  • the underflow discharge port 12D is connected to a discharge pipe 21 for discharging the underflow and transferring it to a treatment tank or the like continuously provided in the specific gravity separator 1.
  • discharge pipe 21 is connected to the underflow discharge port 12D through which the underflow deposited in the sedimentation section 12 is discharged, and discharges the underflow and is provided after the specific gravity separator 1. It becomes a path to transfer underflow.
  • the discharge pipe 21 is provided with a valve 22 for discharging underflow.
  • the valve 22 performs ON / OFF control of underflow discharge, and includes, for example, a pinch valve and a butterfly valve.
  • the valve 22 is in a completely “closed” state when the operation of the specific gravity separator 1 is stopped, and discharge of underflow from the specific gravity separator 1 is stopped. As a result, underflow does not enter the downstream side in the discharge pipe 21, and it is possible to prevent the underflow from solidifying and closing in the discharge pipe 21.
  • the discharge pipe 21 is provided with a metering pump 23 that controls the discharge amount of the underflow whose discharge is controlled by the valve 22 and enables discharge at a predetermined flow rate.
  • the metering pump can discharge underflow quantitatively as described above, and is composed of, for example, a hose pump or the like.
  • the metering pump 23 controls the discharge amount of the underflow based on the measurement value by the pressure gauge 15 provided in the separation unit 11. In this way, by controlling the discharge amount of the underflow based on the measurement value of the pressure gauge 15, it is possible to always extract the fixed amount of underflow from the specific gravity separation device 1 accurately and discharge it, and more effectively. Shelves and flushing can be prevented.
  • the specific gravity separation device 1 receives the signal of the pressure measurement value measured by the pressure gauge 15 and operates at a rotational speed such that a predetermined amount of underflow is discharged based on the measurement value. May be provided separately from the metering pump 23.
  • the discharge pipe 21 for discharging the underflow is thus provided with the valve 22 that performs discharge ON / OFF control and the metering pump 23 that enables quantitative discharge, and the sedimentation.
  • the underflow can be quantitatively discharged, it is possible to discharge and transfer a processing tank, a receiving tank (relay tank), etc. that are provided after the specific gravity separation device 1 at a stable flow rate.
  • the discharge amount can be controlled on the basis of the allowable storage level of the tank or the like. Thereby, generation
  • the discharge pipe 21 is provided with a second valve (not shown) between a valve (for convenience, “first valve”) 22 and the metering pump 23.
  • a valve for convenience, “first valve”
  • bulb it can comprise by a blow valve etc., for example.
  • the second valve composed of such a blow valve or the like, the underflow remaining in the discharge pipe 21 can be discharged. Specifically, when underflow remains in the discharge pipe 21, the first valve 22 is fully closed, the second valve is fully open, and then the metering pump 23 Drive in reverse. Thereby, the underflow can be efficiently discharged through the second valve without flowing back to the specific gravity separator 1.
  • the flocculant addition equipment is not provided in the front
  • a flocculant addition facility is provided at the front stage of the apparatus, such as a solid-liquid separation apparatus such as a thickener
  • the flocculant is charged into the apparatus.
  • the specific gravity separation device 1 the injected water is supplied as described above, and the specific gravity of the particles in the slurry is separated by the difference between the rising flow of the injected water and the sedimentation speed of the particles, but the flocculant is charged.
  • particles are aggregated by the aggregating agent, and specific gravity separation cannot be performed effectively.
  • the slurry to be processed that is, the slurry of a mixture containing two or more kinds of particles having different specific gravity is not particularly limited. An ore slurry can be mentioned.
  • the raw nickel oxide ore is classified at a predetermined classification point to remove the oversized ore particles, and then water is added to the undersized ore particles.
  • the ore slurry is then leached with sulfuric acid.
  • the ore slurry to be leached also contains so-called gangue components of low nickel quality such as chromite. By removing such components in advance, a nickel compound of high nickel quality is obtained. Can be smelted.
  • the specific gravity separation device 1 is used to perform a specific gravity separation process on the ore slurry, so that the component containing chromite is concentrated in the underflow that is the coarse grain portion. According to the specific gravity separation device 1, even when such an ore slurry is used as a processing target, it is possible to suppress the occurrence of shelving, flushing, and the like inside the device, and a stable flow rate of the underflow separated by specific gravity can be obtained. Can be discharged.
  • the ore slurry of nickel oxide ore is mineralogically mainly a laterite ore slurry, and the ratio of ore particles of ⁇ 2000 ⁇ m (2000 ⁇ m or less) is 100% as the particle size of ore particles contained in the slurry.
  • the proportion of ore particles of ⁇ 75 ⁇ m (75 ⁇ m or less) is about 70% to 90%.
  • the laterite ore contains clayey and has a small particle size
  • shelves are easily formed in the specific gravity separator, and flashing is likely to occur when the shelves grow. Even when such an ore slurry is used as a target for the specific gravity separation process, according to the specific gravity separation device 1, shelving and flushing can be effectively prevented.
  • Nickel oxide ore hydrometallurgical process >> The specific gravity separation device 1 described above can be used, for example, in a process for preparing an ore slurry to be subjected to a leaching process in a wet smelting process in which nickel oxide ore is leached to recover nickel.
  • the nickel oxide ore as a raw material to be processed in the hydrometallurgical process of nickel oxide ore is mainly so-called laterite ores such as limonite or saprolite ore.
  • Laterite ore usually has a nickel content of 0.8 to 2.5% by weight, and nickel is contained as a hydroxide or hydrous silicic acid clay (magnesium silicate) mineral.
  • the iron content is 10 to 50% by weight and is mainly in the form of trivalent hydroxide (goethite), but partly divalent iron is contained in hydrous silicic clay. .
  • laterite ore contains chromium, and most of the chromium content is contained as a chromite mineral containing iron or magnesium, for example, about 1 to 5% by weight.
  • magnesia content is contained in hydrous silicic clay minerals as well as silicic clay minerals that are unweathered and contain almost no nickel which has high hardness.
  • Silicic acid content is contained in silica minerals such as quartz and cristobalite (amorphous silica) and hydrous silicic clay.
  • the chromite mineral, siliceous clay mineral, and silica mineral contained in the laterite ore are so-called gangue components that hardly contain nickel.
  • the raw nickel oxide ore is mixed with water after the ore particle size is adjusted, and prepared as an ore slurry.
  • the nickel oxide ore contains chromite as described above. . From this fact, it is known that when an ore slurry containing such chromite is transferred using equipment such as a pipe and a pump to be subjected to an acid leaching treatment, the equipment is remarkably worn.
  • the ore slurry of nickel oxide ore is classified using a hydrocyclone, the mixture containing goethite as an overflow is separated, and chromite as an underflow.
  • the mixture containing chromite is subjected to a specific gravity separation process on the mixture containing chromite separated as an underflow in the classification step S21 using a classification step S21 for separating the mixture containing chromite, and a mixture containing the chromite.
  • the specific gravity separation device 1 described above can be suitably used for the specific gravity separation step S22 in which the specific gravity separation process is performed to concentrate chromite.
  • FIG. 4 is a process diagram showing an example of a flow of a hydrometallurgical process of nickel oxide ore to which the above-described ore slurry processing method is applied.
  • the nickel oxide ore hydrometallurgical process is a smelting process in which nickel is leached and recovered from nickel oxide ore using, for example, a high-pressure acid leaching method (HPAL method).
  • HPAL method high-pressure acid leaching method
  • the hydrometallurgical process of nickel oxide ore is an ore processing step S1 for slurrying nickel oxide ore, and acid leaching is performed under high temperature and high pressure by adding sulfuric acid to the ore slurry.
  • Neutralizing step S5 for separating the product and obtaining a neutralized final solution containing nickel, and adding a sulfiding agent to the neutralized final solution to produce a mixed sulfide (nickel / cobalt mixed sulfide) containing nickel and cobalt And sulfiding step S6.
  • this hydrometallurgical process collects the leach residue slurry separated in the solid-liquid separation step S4 and the poor liquor discharged in the sulfidation step S6 and renders them harmless to produce a final neutralization residue. It has a neutralization step S7.
  • the ore slurry processing process S2 which performs the process which removes a chromite with respect to the ore slurry slurried in the ore processing process S1 prior to performing the acid leaching process with a sulfuric acid with respect to an ore slurry. It is characterized by having.
  • the method for classifying nickel oxide ore is not particularly limited as long as it can classify the ore based on a desired particle size, and for example, it can be performed by sieving using a grizzly or vibrating sieve. Further, the classification point is not particularly limited, and a classification point for obtaining an ore slurry composed of ore particles having a desired particle size or less can be appropriately set.
  • chromite is separated from the ore slurry obtained through the ore treatment process S1 prior to the acid leaching process in the leaching process S3. It is characterized by performing a removal process.
  • this ore slurry processing step S2 classifies the ore slurry using a hydrocyclone, separates a mixture containing goethite as an overflow, and separates a mixture containing chromite as an underflow.
  • step S21 and a predetermined specific gravity separation device specific gravity separation is performed on the mixture containing chromite separated as underflow in classification step S21, and the goethite contained in the mixture containing chromite is separated.
  • Specific gravity separation step S22 for obtaining a mixture in which chromite is concentrated.
  • the ore slurry treatment step S2 is performed as an underflow by performing a second specific gravity separation process using a specific gravity separation device on the mixture containing chromite separated by specific gravity following the specific gravity separation step S22. You may make it concentrate chromite.
  • This second specific gravity separation process can also be performed using the specific gravity separation device 1 described above.
  • the ore slurry of nickel oxide ore is classified using a hydrocyclone to separate a mixture containing goethite as an overflow (O / F) and chromite as an underflow (U / F).
  • the mixture containing is separated.
  • the mixture containing goethite classified as an on-bar flow is an ore slurry from which chromite has been separated and removed, and is supplied to an acid leaching process performed in a pressure reaction vessel such as an autoclave in a hydrometallurgical process. It becomes a slurry.
  • the specific gravity of chromite is larger than the specific gravity of iron hydroxide such as goethite. Therefore, by using a hydrocyclone as a classification device, it is possible to accurately separate a mixture containing chromite as an underflow and a mixture containing goethite as an overflow based on the particle size of the ore slurry.
  • Hydrocyclone is suitable for processing a large amount of ore slurry, and also suitable for processing when there are many distributions to the overflow. Note that the hydrocyclone may have only one stage, or may have two or more stages.
  • the mixture containing chromite separated as underflow in the classification step S21 is subjected to a specific gravity separation process using a predetermined specific gravity separation device, and the goethite contained in the mixture containing the chromite is obtained. A mixture is obtained which is separated and concentrated in chromite.
  • the above-described specific gravity separator 1 can be used as the specific gravity separator.
  • the mixture containing chromite classified and separated as underflow in the classification step S21 mainly contains chromite, but partly contains goethite.
  • goethite and chromite can be further effectively separated by subjecting such a mixture containing chromite to a specific gravity separation process. In other words, chromite can be further concentrated.
  • the mixture containing goethite separated by specific gravity can be used as ore slurry to be supplied to the acid leaching process of the hydrometallurgical process.
  • chromite By performing such specific gravity separation treatment, chromite can be effectively removed, and wear of equipment such as piping and pumps due to ore slurry supplied to the acid leaching treatment can be suppressed. Moreover, the Cr 2 O 3 grade in the final neutralization residue produced from the final neutralization step in the hydrometallurgical process can be effectively reduced, and the amount of the residue can be effectively reduced.
  • the underflow discharged from the specific gravity separation device by this specific gravity separation treatment is a concentrated chromite.
  • the obtained underflow is quantitatively supplied to the processing tank. Can do.
  • an acid leaching treatment using, for example, a high-pressure acid leaching method is performed on the ore slurry from which chromite has been separated and removed through the ore slurry treatment step S2.
  • sulfuric acid is added to the raw ore slurry in a pressurized reaction vessel such as an autoclave, and the ore slurry is pressed while being pressurized at a high temperature of 220 to 280 ° C., preferably 240 to 270 ° C. Stir to produce a leach slurry consisting of the leachate and leach residue.
  • Solid-liquid separation process S4 the leaching liquid containing the impurity element in addition to nickel and cobalt is separated from the leaching residue while washing the leaching slurry obtained through the leaching process S3 in multiple stages.
  • a solid-liquid separation process is performed by solid-liquid separation equipment such as a thickener.
  • Neutralization step S5 the pH of the leachate separated in the solid-liquid separation step S4 is adjusted, the neutralized starch containing impurity elements is separated, and the neutralization finish containing nickel and cobalt is completed. Obtain a liquid. Specifically, in the neutralization step S5, the pH of the resulting neutralized final solution is 4 or less, preferably 3.0 to 3.5, more preferably 3.1 to 3, while suppressing the oxidation of the separated leachate. A neutralizing agent such as calcium carbonate is added to the leachate so as to be 3.2, and a neutralized final slurry and a neutralized starch slurry containing trivalent iron, aluminum, or the like as an impurity element are generated. In the neutralization step S5, impurities are removed as neutralized starch in this way, and a neutralized final solution that becomes a mother liquor for nickel and cobalt recovery is generated.
  • a neutralizing agent such as calcium carbonate
  • a sulfurization reaction is performed by blowing a hydrogen sulfide gas as a sulfiding agent into the sulfidation reaction start solution using a neutralization final solution that is a mother liquor for nickel and cobalt recovery as a sulfidation reaction start solution.
  • a neutralization final solution that is a mother liquor for nickel and cobalt recovery as a sulfidation reaction start solution.
  • the sulfidation treatment in the sulfidation step S6 can be performed using a sulfidation reaction tank or the like, and hydrogen sulfide gas is blown into the gas phase portion in the reaction tank with respect to the sulfidation reaction starting solution charged in the sulfidation reaction tank.
  • a sulfurization reaction is caused by dissolving hydrogen sulfide gas in the solution.
  • the resulting slurry containing nickel / cobalt mixed sulfide is charged into a solid-liquid separator such as thickener and subjected to sedimentation separation, and only the mixed sulfide is separated and recovered from the bottom of the thickener. .
  • the aqueous solution component separated through the sulfidation step S6 overflows from the upper part of the thickener and is recovered as a poor solution.
  • the recovered poor solution is a solution having a very low concentration of valuable metals such as nickel and contains impurity elements such as iron, magnesium, and manganese remaining without being sulfided. This poor solution is transferred to the final neutralization step S7 and detoxified.
  • Example 1 The hydrometallurgical process of the nickel oxide ore which consists of a flowchart shown in FIG. 4 was performed. That is, as a processing step for nickel oxide ore slurry, ore slurry obtained by slurrying nickel oxide ore having the composition shown in Table 1 below is supplied to a hydrocyclone (Salter Cyclone, SC1030-P type). Then, classification separation treatment was performed.
  • a hydrocyclone Alter Cyclone, SC1030-P type
  • a density separator was used as a specific gravity separator, and the underflow discharged from the hydrocyclone was supplied to the density separator and subjected to a specific gravity separation process.
  • the density separator the one having the configuration illustrated in FIG. 1 is used.
  • a butterfly valve for controlling the ON / OFF of the underflow and a metering pump are used in the discharge pipe for discharging the underflow to the bottom.
  • a hose pump (Bradel, BRD-80 type) was installed.
  • a pressure gauge was inserted and installed in the separation part of the density separator from its wall surface so that the internal pressure could be measured.
  • the overflow ore slurry is subjected to the leaching process in the hydrometallurgical process, while the underflow slurry enriched with chromite is the next treatment tank. Moved to.
  • the transfer amount is transferred so that the density in the specific gravity separator is 1.35 g / cm 3 based on the measurement value of the pressure gauge provided in the density separator. It was.
  • a density says the density of the part above the location in which the pressure gauge is provided.
  • the slurry could be stably transferred from the specific gravity separator without fluctuations in the flow rate. Further, as a result of the stabilized flow rate, there was no situation where the underflow overflowed from the receiving tank (relay tank) to which the underflow was transferred. In addition, it was possible to operate efficiently without the need for monitoring by workers other than regular patrols.
  • Comparative Example 1 In Comparative Example 1, the operation was performed in the same manner as in Example 1 except that a density separator which is a specific gravity separator was used without a metering pump in the underflow discharge pipe. When transferring the underflow, based on the measured value of the pressure gauge provided on the wall of the density separator, the transfer amount is adjusted so that the density in the specific gravity separation device is 1.35 g / cm 3. The opening degree was controlled.
  • a density separator that is a specific gravity separator is a density separator that is not provided with a metering pump in an underflow discharge pipe, and its transfer is based on the measured value of a pressure gauge provided on the wall of the density separator.
  • the amount was controlled by controlling the opening of the butterfly valve so that the density in the specific gravity separator was 1.45 g / cm 3 .
  • a density separator that is a specific gravity separator is a density separator that does not have a metering pump in the discharge pipe of the underflow, and the transfer is based on the measured value of the pressure gauge provided on the wall of the density separator.
  • the amount was controlled by controlling the opening of the butterfly valve so that the density in the specific gravity separator was 1.45 g / cm 3 .
  • a monitoring person was assigned, and when flushing occurred, the operation was switched to manual operation to reduce the opening of the butterfly valve, and the operation was switched to automatic control after the flushing was settled.

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Abstract

　装置内部での棚張りやフラッシング等の発生を抑制し、比重分離して得られたアンダーフローの流量変動を最小限に抑えて安定的に排出させることができる比重分離装置を提供する。　本発明に係る比重分離装置１は、比重の異なる２種以上の粒子を含む混合物から、比重差を利用して、オーバーフローとアンダーフローとに分離する比重分離装置であって、上部に混合物のスラリーを供給する供給管１３を有し、そのスラリーをオーバーフローとアンダーフローとに分離する分離部１１と、分離部１１の下方に位置し、沈降分離したアンダーフローが沈積する沈積部１２とを備える。沈積部１２には、アンダーフローを排出する排出配管２１が接続されており、その排出配管２１には、アンダーフローを排出するバルブ２２と、アンダーフローを定量的に排出させるための定量ポンプ２３とが設けられている。

Description

比重分離装置
　本発明は、比重分離装置に関する。
　比重の異なる粒子を分離する装置として比重分離装置がある。この比重分離装置としては、例えば、その上部より分離対象である混合物がスラリーとして供給され、中段部分から水が注入されて（なお、この水を「注入水」とよぶ）、その注入水の上昇流によってスラリーの比重分離が行われる方式のものを挙げることができる。具体的には、注入水による上昇流と沈降する粒子の沈降速度との差により、混合物に含まれる粒子が比重分離装置の上部あるいは下部に分離される。
　比重分離装置の分離制御は、注入水の添加ラインの上部の壁面に設置された圧力計に対して底抜きのバルブの開度を調整することによって行う方法が一般的である。なお、バルブの種類としては、ピンチバルブやバタフライバルブが用いられる。
　しかしながら、比重分離装置の内部では、例えば、乾式のホッパーで見られるような棚張りやフラッシングが発生し、比重分離装置の下部に分離された中間物（以下、「アンダーフロー」という）を次の処理工程に安定した流量で供給することが困難になることがあった。また、その分離されたアンダーフローの流量が制御可能範囲を超える場合には、そのアンダーフローのスラリーが比重分離装置に続けて設けられている受け槽（中継槽）から溢れてしまう、という問題もあった。
　特許文献１には、高圧酸浸出法を用いてニッケル酸化鉱石からニッケルを回収する湿式製錬方法において、鉱石スラリーによる設備磨耗を抑制し、また最終中和残渣量を低減させるとともに、資源化するために不純物成分を分離回収する技術が開示されている。
　具体的には、高圧酸浸出法に基づく湿式製錬方法において、Ａ工程：鉱石スラリー中のクロマイト粒子を、比重分離法を含む回収プロセスにより分離回収する工程と、Ｂ－１工程：Ｃｒ品位の下がった鉱石スラリーに対して浸出処理を施し、固液分離して得られた浸出液に対してＭｇ（ＯＨ）２等のＭｇ系中和剤を用いて中和処理を施す工程、あるいは、Ｂ－２工程：Ｃｒ品位の下がった鉱石スラリーに対して浸出処理を施し、固液分離して得られた浸出残渣スラリーに対してＭｇ（ＯＨ）２等のＭｇ系中和剤を用いて中和処理を施してヘマタイト粒子を回収する工程、から選ばれる少なくとも１つの工程を含む、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法が開示されている。
　しかしならが、この特許文献１には、比重分離法を使用して得られた濃縮物を次の処理工程に所定量を安定的に供給することについては、何ら示されていない。
特開２００５－３５０７６６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、装置内部での棚張りやフラッシング等の発生を抑制し、比重分離して得られたアンダーフローの流量変動を最小限に抑えて安定的に排出させることができる比重分離装置を提供することを目的とする。
　本発明者らによる鋭意検討の結果、比重分離装置において、比重により沈降分離したアンダーフローを排出させる排出配管に、バルブと、定量ポンプとを設けることで、上述した課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は以下のものを提供する。
　（１）本発明の第１の発明は、比重の異なる２種以上の粒子を含む混合物から、比重差を利用して、オーバーフローとアンダーフローとに分離する比重分離装置であって、上部に前記混合物のスラリーを供給する供給管を有し、該スラリーをオーバーフローとアンダーフローとに分離する分離部と、前記分離部の下方に位置し、沈降分離したアンダーフローが沈積する沈積部と、を備え、前記沈積部には、前記アンダーフローを排出する排出配管が接続されており、前記排出配管には、前記アンダーフローを排出するバルブと、該アンダーフローを定量的に排出させるための定量ポンプとが設けられていることを特徴とする比重分離装置である。
　（２）本発明の第２の発明は、第１の発明において、前記分離部には、内部の圧力を測定する圧力計が設けられており、前記定量ポンプは、前記圧力計による測定値に基づいて前記アンダーフローの排出量を制御する、比重分離装置である。
　（３）本発明の第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記混合物のスラリーが、ニッケル酸化鉱石の鉱石スラリーである、比重分離装置である。
　本発明に係る比重分離装置によれば、比重分離して得られたアンダーフローを安定的な流量で排出させることができ、装置内部での棚張りやフラッシング等の発生を効果的に抑制することができる。
比重分離装置の構成の一例を示す図である。 比重分離装置の分離部における比重の異なる２種以上の粒子の分離原理を説明ための図である。 鉱石スラリーの処理方法の流れの一例を示す工程図である。 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。
　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。また、本明細書において、「ｘ～ｙ」（ｘ、ｙは任意の数値）との表記は、特に断らない限り「ｘ以上ｙ以下」の意味である。
　≪１．比重分離装置≫
　本実施の形態に係る比重分離装置は、比重の異なる２種以上の粒子を含む混合物から、その比重差を利用して、比重の小さな粒子を含むオーバーフローと、比重の大きな粒子を含むアンダーフローとに分離する装置である。
　図１は、比重分離装置の構成の一例を示す図である。図１に示すように、比重分離装置１は、比重の異なる２種以上の粒子を含む混合物のスラリーを比重差によってオーバーフローとアンダーフローとに分離する分離部１１と、分離部１１にて沈降分離したアンダーフローが沈積する沈積部１２とを備える。そして、この比重分離装置１では、沈積部１２において、沈降分離したアンダーフローを排出する排出配管２１が接続されており、その排出配管２１には、アンダーフローを排出するバルブ２２と、アンダーフローを定量的に排出させるための定量ポンプ２３とが設けられている。
　このような比重分離装置１によれば、アンダーフローの排出に際し、排出配管２１に設けられたバルブ２２によって排出のＯＮ／ＯＦＦ制御ができ、しかも、定量ポンプが設けられているため、排出にあたってはアンダーフローを定量的に排出させることができ、所定の量を安定的に排出させることができる。
　これにより、比重分離装置１内での棚張りやフラッシングといった不具合の発生を効果的に防止することができる。また、比重分離したアンダーフローを、続けて設けられている例えば中継槽等の槽に移送する場合でも、その槽が収容できる範囲で定量的に移送することができ、その槽から移送されたアンダーフローが溢れ出るといった事態の発生を防ぐことができる。
　　＜１－１．比重分離装置の構成について＞
　［分離部］
　分離部１１では、比重の異なる２種以上の粒子を含む混合物のスラリーを比重差によってオーバーフローとアンダーフローとに分離する。分離部１１は、比重分離装置１の胴体部を構成し、例えば筒状の形状よりなる。
　分離部１１には、その上部に、２種以上の粒子を含む混合物のスラリーが供給される供給管１３が設けられている。また、分離部１１には、その中段付近に、注入水を供給する注入水供給管１４が設けられている。
　ここで、図２は、分離部１１における比重の異なる２種以上の粒子の分離原理を説明するための図である。分離部１１では、図２に示すように、分離部１１の中段付近から供給した注入水が上昇して上昇流となり、その注入水の上昇流と沈降する粒子の沈降速度との差によって、スラリーに含まれる粒子の比重分離が行われる。具体的には、沈降速度が注入水の上昇流よりも速い大きな粒子が分離部１１の下方に分離され、一方で、沈降速度が注入水の上昇流よりも遅くなる小さな粒子が分離部１１の上方に分離される。
　このようにして分離されて分離部１１の下方に移動した、比較的大きな粒子を含むスラリーは、分離部１１の下方に設けられている沈積部１２に沈降して堆積していく。
　なお、分離部１１には、その側壁から、分離部１１内部の圧力を測定することができる圧力計１５を設けることができる。詳しくは後述するが、分離部１１での比重分離により得られたアンダーフローを、排出配管２１を介して排出させるに際しては、圧力計１５での圧力測定値に基づいて、定量ポンプ２３によるアンダーフロー排出量を決定し、定量的にアンダーフローを排出させる。
　［沈積部］
　沈積部１２では、上述したように、分離部１１の下方に位置し、沈降分離したアンダーフローが沈積する。沈積部１２は、分離部１１と連続して下方に設けられており、例えば周縁部１２ａよりも中央部１２ｂが低い位置となる逆錐状の形状に形成されている。
　具体的に、沈積部１２には、分離部１１にて分離された比較的大きな粒子を含むスラリーが沈降して、徐々に堆積する。沈積部１２において、逆円錐状の形状の中央部１２ｂ、すなわち最も下方に位置する箇所には、沈積したスラリーがアンダーフローとなって排出されるアンダーフロー排出口１２Ｄが設けられている。そして、そのアンダーフロー排出口１２Ｄには、そのアンダーフローを排出して、比重分離装置１に連続して設けられる処理槽等に移送するための排出配管２１が接続されている。
　［排出配管］
　排出配管２１は、上述したように沈積部１２に沈積したアンダーフローが排出されるアンダーフロー排出口１２Ｄに接続され、アンダーフローを排出するとともに、比重分離装置１に続けて設けられている処理槽にアンダーフローを移送する経路となる。
　排出配管２１には、アンダーフローを排出するためのバルブ２２が設けられている。バルブ２２は、アンダーフローの排出のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うものであり、例えば、ピンチバルブ、バタフライバルブ等から構成される。このバルブ２２は、比重分離装置１の運転停止時には完全な「閉」状態となっており、比重分離装置１からのアンダーフローの排出が停止されている。これにより、排出配管２１内の下流側にアンダーフローが入らないようになり、排出配管２１内でアンダーフローが固まって閉塞してしまうことを防ぐことができる。
　また、この排出配管２１には、バルブ２２によって排出の有無が制御されたアンダーフローの排出量を制御し、所定の流量での排出を可能にする定量ポンプ２３が設けられている。定量ポンプは、上述のように定量的にアンダーフローを排出させることができ、例えば、ホースポンプ等から構成される。
　具体的に、定量ポンプ２３は、分離部１１に設けられた圧力計１５による測定値に基づいて、アンダーフローの排出量を制御する。このように、圧力計１５の測定値に基づいてアンダーフローの排出量を制御することで、常時正確に一定量のアンダーフローを比重分離装置１から抜き出して排出させることができ、より効果的に棚張りやフラッシングの発生を防ぐことができる。なお、比重分離装置１には、圧力計１５にて測定された圧力測定値の信号を受信し、その測定値に基づいて所定のアンダーフローの排出量となるような回転数で運転させる指示信号を定量ポンプ２３に送信する制御部を別途設けてもよい。
　比重分離装置１では、このように、アンダーフローを排出させるための排出配管２１において、排出のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うバルブ２２と、定量的な排出を可能にする定量ポンプ２３とを設け、沈降分離したアンダーフローを常時定量的に抜き出すようにすることで、装置内部での棚張りやフラッシングの発生を抑えることができる。
　また、アンダーフローの定量的な排出が可能になるため、安定的な流量で、比重分離装置１に続けて設けられる処理槽や受け槽（中継槽）等を排出移送させることができ、その処理槽等の収容許容レベルに基づいて排出量を制御できる。これにより、処理槽等からアンダーフローが溢れ出てしまうような事態の発生を効果的に防ぐことができる。
　また、排出配管２１は、バルブ（便宜的に「第１のバルブ」とする）２２と、定量ポンプ２３との間に、図示しないが第２のバルブを設けることがより好ましい。この第２のバルブとしては、例えば、ブローバルブ等により構成することができる。このようなブローバルブ等からなる第２のバルブを設けることによって、排出配管２１内に残存してしまったアンダーフローを排出させることができる。具体的には、排出配管２１内にアンダーフローが残存してしまった場合に、第１のバルブ２２を全閉の状態とし、第２のバルブを全開の状態とし、その上で、定量ポンプ２３を逆回転に運転させる。これにより、比重分離装置１に逆流することなく、第２のバルブを介してアンダーフローを効率的に排出させることができる。
　なお、比重分離装置１としては、その前段に、凝集剤添加設備が設けられていないことが好ましい。例えばシックナー等の固液分離装置のように、その装置前段に凝集剤添加設備が設けられている場合、装置内には凝集剤が装入されることになる。比重分離装置１においては、上述したように注入水が供給されて、注入水の上昇流と粒子の沈降速度との差によりスラリー中の粒子の比重分離が行われるが、凝集剤が装入されるような態様では、凝集剤により粒子の凝集が生じてしまい、効果的に比重分離を行うことができない。
　　＜１－２．比重分離装置における処理対象スラリーについて＞
　本実施の形態に係る比重分離装置１において、その処理対象であるスラリー、すなわち比重の異なる２種以上の粒子を含む混合物のスラリーとしては、特に限定されるものではないが、例えばニッケル酸化鉱石の鉱石スラリーを挙げることができる。
　詳しくは後述するが、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスにおいては、原料のニッケル酸化鉱石を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た後に、アンダーサイズの鉱石粒子に水を添加して鉱石スラリーとし、その鉱石スラリーに対して硫酸による浸出処理を施している。このとき、浸出処理の対象となる鉱石スラリーには、クロマイト等の低ニッケル品位のいわゆる脈石成分も含まれており、このような成分を予め除去しておくことにより、ニッケル品位の高いニッケル化合物を製錬することができる。
　このとき、本実施の形態に係る比重分離装置１を用いて、鉱石スラリーに対する比重分離処理を施すことによって、粗粒部であるアンダーフローに、クロマイトを含む成分が濃縮されることになる。この比重分離装置１によれば、このような鉱石スラリーを処理対象とした場合でも装置内部での棚張りやフラッシング等の発生を抑制することができ、比重分離されたアンダーフローを安定的な流量で排出させることができる。
　具体的に、ニッケル酸化鉱石の鉱石スラリーは、鉱物学的には主としてラテライト鉱のスラリーであり、スラリーに含まれる鉱石粒子の粒径として、－２０００μｍ（２０００μｍ以下）の鉱石粒子の割合が１００％であり、－７５μｍ（７５μｍ以下）の鉱石粒子の割合が７０％～９０％程度である。
　特に、ラテライト鉱は、粘土質を含み、かつ、粒径が小さいため、比重分離装置内では棚張りが生じ易く、また棚張りが成長することによってフラッシングが発生し易くなる。このような鉱石スラリーを比重分離処理の対象とした場合であっても、比重分離装置１によれば、棚張りやフラッシングを効果的に防ぐことができる。
　≪２．ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスについて≫
　上述した比重分離装置１は、例えば、ニッケル酸化鉱石に対して浸出処理を施してニッケルを回収する湿式製錬プロセスにおける、浸出処理に供する鉱石スラリーを調製するための処理に用いることができる。
　　＜２－１．鉱石スラリーの処理方法の概要＞
　ここで、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスにおいて処理される原料となるニッケル酸化鉱石は、主として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である。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、ニッケルは水酸化物、又は含水ケイ苦土（ケイ酸マグネシウム）鉱物として含有されている。また、鉄の含有量は、１０～５０重量％であり、主として３価の水酸化物（ゲーサイト）の形態であるが、一部２価の鉄が含水ケイ苦土鉱物等に含有される。さらに、ラテライト鉱においてはクロムが含まれており、そのクロム分の多くは、鉄又はマグネシウムを含むクロマイト鉱物として、例えば１～５重量％程度含有されている。また、マグネシア分は、含水ケイ苦土鉱物のほか、未風化で硬度が高いニッケルをほとんど含有しないケイ苦土鉱物に含有される。珪酸分は、石英、クリストバライト（無定形シリカ）等のシリカ鉱物及び含水ケイ苦土鉱物に含有されている。
　このように、ラテライト鉱において含有される、クロマイト鉱物、ケイ苦土鉱物、及びシリカ鉱物は、ニッケルをほとんど含有していない、いわゆる脈石成分である。
　湿式製錬プロセスにおいて、原料のニッケル酸化鉱石は、鉱石粒度の調整が行われた後に水と混合されて鉱石スラリーとして調製されるが、ニッケル酸化鉱石には上述のようにクロマイトが含まれている。このことから、そのようなクロマイトを含有する鉱石スラリーを、酸浸出処理に供するために配管やポンプ等の設備を用いて移送すると、それら設備を著しく磨耗させることが知られている。
　このことから、酸浸出処理に供する鉱石スラリーとしては、その酸浸出処理に先立ってクロマイト分を分離除去したものを用いることが望ましい。
　具体的には、図３の工程図に示すように、ニッケル酸化鉱石の鉱石スラリーに対してハイドロサイクロンを使用して分級処理を施し、オーバーフローとしてゲーサイトを含む混合物を分離し、アンダーフローとしてクロマイトを含む混合物を分離する分級工程Ｓ２１と、所定の比重分離装置を使用して、分級工程Ｓ２１にてアンダーフローとして分離したクロマイトを含む混合物に対して比重分離処理を行い、そのクロマイトを含む混合物に含まれるゲーサイトを分離してクロマイトを濃縮させた混合物を得る比重分離工程Ｓ２２とを有する。このような鉱石スラリーの処理方法において、比重分離処理を行ってクロマイトを濃縮させる比重分離工程Ｓ２２における処理に、上述した比重分離装置１を好適に用いることができる。
　　＜２－２．鉱石スラリーの処理方法を適用した湿式製錬プロセス＞
　図４は、上述した鉱石スラリーの処理方法を適用した、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。このニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスは、例えば高圧酸浸出法（ＨＰＡＬ法）を用いて、ニッケル酸化鉱石からニッケルを浸出させて回収する製錬プロセスである。
　図４の工程図に示すように、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスは、ニッケル酸化鉱石をスラリー化する鉱石処理工程Ｓ１と、鉱石スラリーに硫酸を添加して高温高圧下で酸浸出処理を施す浸出工程Ｓ３と、得られた浸出スラリーを多段洗浄しながら残渣を分離してニッケルと共に不純物元素を含む浸出液を得る固液分離工程Ｓ４と、浸出液のｐＨを調整して不純物元素を含む中和澱物を分離しニッケルを含む中和終液を得る中和工程Ｓ５と、中和終液に硫化剤を添加することでニッケル及びコバルトを含む混合硫化物（ニッケル・コバルト混合硫化物）を生成させる硫化工程Ｓ６とを有する。さらに、この湿式製錬プロセスは、固液分離工程Ｓ４にて分離された浸出残渣スラリーや硫化工程Ｓ６にて排出された貧液を回収し、それらを無害化して最終中和残渣を生成する最終中和工程Ｓ７を有する。
　そして、この湿式製錬プロセスにおいては、鉱石スラリーに対する硫酸による酸浸出処理を施すに先立ち、鉱石処理工程Ｓ１にてスラリー化した鉱石スラリーに対して、クロマイトを除去する処理を施す鉱石スラリー処理工程Ｓ２を有することを特徴としている。
　（１）鉱石処理工程
　鉱石処理工程Ｓ１では、原料鉱石であるニッケル酸化鉱石に対して、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た後に、アンダーサイズの鉱石粒子に水を添加して鉱石スラリーとする。
　ニッケル酸化鉱石の分級方法については、所望とする粒径に基づいて鉱石を分級できるものであれば特に限定されず、例えば、グリズリーや振動篩等を用いた篩分けによって行うことができる。さらに、その分級点についても、特に限定されず、所望とする粒径値以下の鉱石粒子からなる鉱石スラリーを得るための分級点を適宜設定することができる。
　（２）鉱石スラリー処理工程
　本実施の形態においては、鉱石スラリーに対して浸出工程Ｓ３にて酸浸出処理を施すに先立ち、鉱石処理工程Ｓ１を経て得られた鉱石スラリーに対して、クロマイトを分離除去する処理を施すことを特徴としている。
　具体的に、この鉱石スラリー処理工程Ｓ２は、鉱石スラリーに対してハイドロサイクロンを使用して分級処理を施し、オーバーフローとしてゲーサイトを含む混合物を分離し、アンダーフローとしてクロマイトを含む混合物を分離する分級工程Ｓ２１と、所定の比重分離装置を使用して、分級工程Ｓ２１にてアンダーフローとして分離したクロマイトを含む混合物に対して比重分離処理を行い、そのクロマイトを含む混合物に含まれるゲーサイトを分離してクロマイトを濃縮させた混合物を得る比重分離工程Ｓ２２とを有する。
　このとき、比重分離工程Ｓ２２では、上述した比重分離装置１を用いて処理を行う。
　また、鉱石スラリー処理工程Ｓ２は、比重分離工程Ｓ２２に続いて、比重分離されたクロマイトを含む混合物に対して、さらに比重分離装置を用いた第２の比重分離処理を行うことによって、アンダーフローとしてクロマイトを濃縮させるようにしてもよい。この第２の比重分離処理においても、上述した比重分離装置１を用いて行うことができる。
　（分級工程）
　分級工程Ｓ２１では、ニッケル酸化鉱石の鉱石スラリーに対し、ハイドロサイクロンを使用して分級処理を施し、オーバーフロー（Ｏ／Ｆ）としてゲーサイトを含む混合物を分離し、アンダーフロー（Ｕ／Ｆ）としてクロマイトを含む混合物を分離する。オンバーフローとして分級されたゲーサイトを含む混合物は、クロマイトが分離除去された鉱石スラリーであり、そのまま、湿式製錬プロセスのオートクレーブ等の加圧反応容器にて行われる酸浸出処理に供給する鉱石スラリーとなる。
　一般的に、クロマイトの比重はゲーサイト等の水酸化鉄の比重よりも大きい。そのため、分級装置としてハイドロサイクロンを使用することによって、その鉱石スラリーを粒度に基づき、アンダーフローとしてクロマイトを含む混合物を、オーバーフローとしてゲーサイトを含む混合物を、精度良く分離することができる。また、ハイドロサイクロンは、大量の鉱石スラリーの処理に適しており、また、オーバーフローへの分配が多い場合の処理に適している。なお、ハイドロサイクロンは、１段のみでもよく、２段以上の複数段を備えるようにしてもよい。
　（比重分離工程）
　比重分離工程Ｓ２２では、分級工程Ｓ２１にてアンダーフローとして分離したクロマイトを含む混合物に対して、所定の比重分離装置を使用して比重分離処理を行い、そのクロマイトを含む混合物に含まれるゲーサイトを分離してクロマイトを濃縮させた混合物を得る。このとき、比重分離装置として、上述した比重分離装置１を使用することができる。
　分級工程Ｓ２１にてアンダーフローとして分級分離したクロマイトを含む混合物には、主として、クロマイトが含まれているが、一部ゲーサイトも含まれている。比重分離工程Ｓ２２では、このようなクロマイトを含む混合物に対して比重分離処理を施すことによって、さらにゲーサイトとクロマイトとを効果的に分離することができる。言い換えると、クロマイトをさらに濃縮することができる。一方、比重分離させたゲーサイトを含む混合物は、湿式製錬プロセスの酸浸出処理に供給する鉱石スラリーとすることができる。
　このような比重分離処理を施すことよって、クロマイトを有効に除去することができ、酸浸出処理に供給する鉱石スラリーによる配管やポンプ等の設備の磨耗を抑制することができる。また、湿式製錬プロセスにおける最終中和工程から産出される最終中和残渣中のＣｒ２Ｏ３品位を有効に低下させ、その残渣量も効果的に低減させることができる。
　また、この比重分離処理により比重分離装置から排出されるアンダーフローは、クロマイトが濃縮されたものである。そのようなクロマイトが濃縮したアンダーフローを生成させ、それを次の処理槽に移送させる上で、比重分離装置１を用いることによって、得られたアンダーフローを定量的に、処理槽に供給することができる。
　（３）浸出工程
　浸出工程Ｓ３では、鉱石スラリー処理工程Ｓ２を経てクロマイトが分離除去された後の鉱石スラリーに対して、例えば高圧酸浸出法を用いた酸浸出処理を施す。具体的には、オートクレーブ等の加圧反応容器内で、原料となる鉱石スラリーに硫酸を添加し、２２０～２８０℃、好ましくは２４０～２７０℃の高温の温度条件下で加圧しながら鉱石スラリーを攪拌し、浸出液と浸出残渣とからなる浸出スラリーを生成させる。
　（４）固液分離工程
　固液分離工程Ｓ４では、浸出工程Ｓ３を経て得られた浸出スラリーを多段で洗浄しながら、ニッケル及びコバルトのほか不純物元素を含む浸出液と、浸出残渣とを分離する。固液分離工程Ｓ４では、例えば、浸出スラリーと洗浄液とを混合した後、シックナー等の固液分離設備により固液分離処理を施す。
　（５）中和工程
　中和工程Ｓ５では、固液分離工程Ｓ４にて分離された浸出液のｐＨを調整し、不純物元素を含む中和澱物を分離して、ニッケルやコバルトを含む中和終液を得る。具体的に、中和工程Ｓ５では、分離された浸出液の酸化を抑制しながら、得られる中和終液のｐＨが４以下、好ましくは３．０～３．５、より好ましくは３．１～３．２になるように、その浸出液に炭酸カルシウム等の中和剤を添加して、中和終液と不純物元素として３価の鉄やアルミニウム等を含む中和澱物スラリーとを生成させる。中和工程Ｓ５では、このようにして不純物を中和澱物として除去し、ニッケル及びコバルト回収用の母液となる中和終液を生成させる。
　（６）硫化工程
　硫化工程Ｓ６では、ニッケル及びコバルト回収用母液である中和終液を硫化反応始液として、その硫化反応始液に対して硫化剤としての硫化水素ガスを吹き込むことによって硫化反応を生じさせ、不純物成分の少ないニッケル及びコバルトの混合硫化物（ニッケル・コバルト混合硫化物）と、ニッケル及びコバルトの濃度を低い水準で安定させた貧液とを生成させる。
　なお、中和終液中に亜鉛が含まれる場合には、硫化物としてニッケルやコバルトを分離するに先立って、亜鉛を硫化物として選択的に分離することができる。
　硫化工程Ｓ６における硫化処理は、硫化反応槽等を用いて行うことができ、硫化反応槽に装入した硫化反応始液に対して、その反応槽内の気相部分に硫化水素ガスを吹き込み、溶液中に硫化水素ガスを溶解させることで硫化反応を生じさせる。この硫化処理により、硫化反応始液中に含まれるニッケル及びコバルトを混合硫化物として固定化する。硫化反応の終了後、得られたニッケル・コバルト混合硫化物を含むスラリーをシックナー等の固液分離装置に装入して沈降分離処理を施し、その混合硫化物のみをシックナーの底部より分離回収する。
　なお、硫化工程Ｓ６を経て分離された水溶液成分は、シックナーの上部からオーバーフローさせて貧液として回収する。回収した貧液は、ニッケル等の有価金属濃度の極めて低い溶液であり、硫化されずに残留した鉄、マグネシウム、マンガン等の不純物元素を含む。この貧液は、最終中和工程Ｓ７に移送されて無害化処理される。
　（７）最終中和工程
　最終中和工程Ｓ７では、上述した固液分離工程Ｓ４における固液分離処理により分離された浸出残渣や、硫化工程Ｓ６にて回収された、鉄、マグネシウム、マンガン等の不純物元素を含む貧液等に対して、排出基準を満たす所定のｐＨ範囲に調整する中和処理（無害化処理）が施される。ｐＨの調整方法としては、特に限定されないが、例えば炭酸カルシウム等の中和剤を添加することによって所定の範囲に調整することができる。このような中和剤を用いた中和処理によって、最終中和残渣が生成され、テーリングダムに貯留される。一方で、中和処理後の溶液は、排出基準を満たすものとなり、系外に排出される。
　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。
　［実施例１］
　図４に示す工程図からなるニッケル酸化鉱石の湿式製錬処理を行った。すなわち、ニッケル酸化鉱の鉱石スラリーの処理工程として、下記表１に示す組成を有するニッケル酸化鉱石をスラリー化して得られた鉱石スラリーを、ハイドロサイクロン（ソルターサイクロン社製，ＳＣ１０３０－Ｐ型）へ供給して分級分離処理を施した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　続いて、比重分離装置としてデンシティーセパレーターを使用し、ハイドロサイクロンから排出されたアンダーフローを、そのデンシティーセパレーターに供給して比重分離処理を施した。このとき、デンシティーセパレーターとしては、図１に例示するような構成のものを用い、底部にアンダーフローを排出させる排出配管において、アンダーフローの排出をＯＮ／ＯＦＦ制御するバタフライバルブと、定量ポンプであるホースポンプ（ブレーデル社製，ＢＲＤ－８０型）を設けた。また、デンシティーセパレーターの分離部には、その壁面から圧力計を装入設置して、内部の圧力を測定可能にした。
　このような比重分離装置を用いて比重分離処理を行ったのち、オーバーフローの鉱石スラリーは湿式製錬プロセスにおける浸出処理に供し、一方で、クロマイトを濃縮させたアンダーフローのスラリーは、次の処理槽に移送させた。処理槽へのアンダーフローの移送に際しては、デンシティーセパレーターに設けた圧力計の測定値に基づいて、その移送量を、比重分離装置内の密度が１．３５ｇ／ｃｍ３となるように移送させた。なお、密度は、圧力計が設けられている箇所よりも上方の部分の密度をいう。
　その結果、比重分離装置からは、流量の変動なく安定的にスラリーを移送させることができた。また、流量が安定した結果、アンダーフローの移送先の受け槽（中継槽）からそのアンダーフローが溢れ出てしまう事態は全く生じなかった。さらに、定期的な見廻り以外に作業者が監視する必要もなく、効率的な操業を行うことができた。
　［比較例１］
　比較例１では、比重分離装置であるデンシティーセパレーターとして、アンダーフローの排出配管に定量ポンプを設けないものを使用したこと以外は、実施例１と同様にして操業を行った。なお、アンダーフローの移送に際しては、デンシティーセパレーターの壁面に備えられた圧力計の測定値に基づき、その移送量を、比重分離装置内の密度が１．３５ｇ／ｃｍ３となるようにバタフライバルブの開度を制御させて行った。
　その結果、比較例１の比重分離装置の構成では、１時間に２回～３回の頻度でフラッシングが発生してしまい、また安定的な流量でアンダーフローを排出移送させることができず、アンダーフローが受け槽から溢れ出る事態が６０回／日の頻度で発生した。またそれにより、都度、清掃の必要が生じてしまい、専属で人員を配置する必要があった。
　［比較例２］
　比較例２では、比重分離装置であるデンシティーセパレーターとして、アンダーフローの排出配管に定量ポンプを設けないものを使用し、デンシティーセパレーターの壁面に備えられた圧力計の測定値に基づき、その移送量を、比重分離装置内の密度が１．４５ｇ／ｃｍ３となるようにバタフライバルブの開度を制御させて行った。
　その結果、比較例２では、フラッシングが発生する頻度は一時的に減少したものの、デンシティーセパレーター内に固形物が濃縮し棚張りが発生した。そのことにより、圧力計の指示が急に上昇し、底抜きバルブの開度が大きくなって、急激にアンダーフローの流量が増加した。そして、安定的な流量でアンダーフローを移送できなかったことにより、アンダーフローが受け槽から溢れ出る事態が、１時間に２回～３回、１日平均では６０回／日の頻度で発生した。
　［比較例３］
　比較例３では、比重分離装置であるデンシティーセパレーターとして、アンダーフローの排出配管に定量ポンプを設けないものを使用し、デンシティーセパレーターの壁面に備えられた圧力計の測定値に基づき、その移送量を、比重分離装置内の密度が１．４５ｇ／ｃｍ３となるようにバタフライバルブの開度を制御させて行った。さらに、監視要員を配置し、フラッシングが発生した場合には、手動操作に切り替えてバタフライバルブの開度を減じるようにし、フラッシングが収まった後に自動制御に切り替える操作を行った。
　その結果、比較例３では、フラッシングの影響を抑えることはできたものの、それでも１時間に１回の頻度、１日平均では２４回／日の頻度で、アンダーフローが受け槽から溢れる事態が発生した。なお、監視要員を配置したことにより、当然に効率的な操業を行うことはできなかった。
　１　　比重分離装置
　１１　　分離部
　１２　　沈積部
　２１　　排出配管
　２２　　バルブ（ＯＮ／ＯＦＦバルブ）
　２３　　定量ポンプ

Claims (3)

  1. 　比重の異なる２種以上の粒子を含む混合物から、比重差を利用して、オーバーフローとアンダーフローとに分離する比重分離装置であって、
    　上部に前記混合物のスラリーを供給する供給管を有し、該スラリーをオーバーフローとアンダーフローとに分離する分離部と、
    　前記分離部の下方に位置し、沈降分離したアンダーフローが沈積する沈積部と、
    　を備え、
    　前記沈積部には、前記アンダーフローを排出する排出配管が接続されており、
    　前記排出配管には、前記アンダーフローを排出するバルブと、該アンダーフローを定量的に排出させるための定量ポンプとが設けられている
    　ことを特徴とする比重分離装置。
  2. 　前記分離部には、内部の圧力を測定する圧力計が設けられており、
    　前記定量ポンプは、前記圧力計による測定値に基づいて前記アンダーフローの排出量を制御する
    　請求項１に記載の比重分離装置。
  3. 　前記混合物のスラリーは、ニッケル酸化鉱石の鉱石スラリーである
    　請求項１又は２に記載の比重分離装置。
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