JP2024143070A - 硫化水素ガス減圧脱気槽 - Google Patents
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Abstract
【課題】 硫化水素ガスフローの配管で発生していたエロージョンによる穴あきリスクを低減させることが可能な構造を有する脱気槽の提供。【解決手段】 ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスにおける硫化工程に設置される減圧脱気槽であって、前記減圧脱気槽が、硫化工程で生成された硫化物スラリーを脱気処理により気液分離し、気相の硫化水素ガスと固液成分のスラリーを得て、前記硫化水素ガスの回収を行う装置で、前記減圧脱気槽の槽内の硫化物スラリー流入部の上方に、頂点を上部に配置した円錐状のバッフルおよびドーナツ状バッフルが配置され、上部に前記円錐状のバッフル、下部に少なくとも１基のドーナツ状のバッフルからなる組み合わせの少なくとも１組以上が、配置されていることを特徴とする硫化水素ガス減圧脱気槽。【選択図】図２
Description
ニッケルの湿式製錬分野における製造装置に関し、詳細にはニッケル酸化鉱石からニッケルを回収する高温加圧硫酸浸出に基づく湿式製錬プロセスにおける、硫化反応後のニッケル硫化物スラリー中に含まれる溶存硫化水素を脱気する脱気槽の構造に関する。
ニッケル酸化鉱石の湿式製錬においては、高温高圧条件下で硫酸により浸出処理を施すＨＰＡＬ（Ｈｉｇｈ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ａｃｉｄ Ｌｅａｃｈｉｎｇ）法とも称される高圧酸浸出法が知られている。この高圧酸浸出法は、原料のニッケル酸化鉱石に対して還元処理や乾燥処理を施す乾式製錬法とは異なり、ほぼ全工程に亘って湿式で処理を行なうのでエネルギー的及びコスト的に有利な処理法である。
また、比較的低品位のニッケル酸化鉱石原料からニッケル品位が５０～６０質量％程度まで高められた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とも称する）を生成できるという利点も有している。
また、比較的低品位のニッケル酸化鉱石原料からニッケル品位が５０～６０質量％程度まで高められた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とも称する）を生成できるという利点も有している。
上記の高圧酸浸出法は、原料のニッケル酸化鉱石に水を加えて調製した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行なう浸出工程と、該浸出工程で生成される浸出スラリーから浸出残渣を分離除去してニッケル及びコバルトを含む浸出液を得る固液分離工程と、該浸出液に中和剤を添加して該浸出液に含まれる不純物を中和澱物として分離除去して中和終液を得る中和工程と、該中和終液に硫化剤を添加してニッケル及びコバルトをそれらの混合硫化物として回収するニッケル回収工程とから一般的に構成される。
上記のニッケル回収工程のなかの硫化工程においては、硫化剤として硫化水素ガスを吹き込んでニッケルコバルト混合硫化物を得ており、硫化工程から産出するスラリーには、反応に使われなかった硫化水素ガスが溶存している。
一般に硫化水素ガスは有毒物質であることから、スラリーの取り扱いを容易にするため、特許文献１や特許文献２では硫化工程を終える段階でスラリー中に含まれる硫化水素を脱気・回収する設備が備えられている。その設備は、一般に特許文献３に示すような気液分離器が知られているが、サイクロンを用いているため気体をしっかりと分離できる一方、サイクロンで加速された粒子が気液分離器の摩耗を生じる。硫化工程から産出するスラリーは固体粒子としてニッケルコバルト混合硫化物を大量に含有していることから摩耗を特に起こしやすく、サイクロンを使わずに邪魔板を最大限に活用するといった工夫をするのが妥当である。
一般に硫化水素ガスは有毒物質であることから、スラリーの取り扱いを容易にするため、特許文献１や特許文献２では硫化工程を終える段階でスラリー中に含まれる硫化水素を脱気・回収する設備が備えられている。その設備は、一般に特許文献３に示すような気液分離器が知られているが、サイクロンを用いているため気体をしっかりと分離できる一方、サイクロンで加速された粒子が気液分離器の摩耗を生じる。硫化工程から産出するスラリーは固体粒子としてニッケルコバルト混合硫化物を大量に含有していることから摩耗を特に起こしやすく、サイクロンを使わずに邪魔板を最大限に活用するといった工夫をするのが妥当である。
しかしながら、一般的な減圧脱気槽（図１参照）では、その操業条件を大気圧以下の環境下にすることで、上記のように硫化物スラリーに溶存する硫化水素を気相部へ移動させ気液分離しているが、脱気された硫化水素ガスに硫化物スラリーの固体分および液体分が同伴されることがある。
この同伴により、硫化水素ガスのみが流れるべき配管内に、ごく少量ではあるが硫化物スラリーが混入することになり、スラリー液滴の衝突に伴う配管のエロージョンによる穴あきが発生するリスクが高まる。
この同伴により、硫化水素ガスのみが流れるべき配管内に、ごく少量ではあるが硫化物スラリーが混入することになり、スラリー液滴の衝突に伴う配管のエロージョンによる穴あきが発生するリスクが高まる。
本発明は、硫化水素ガスフローの配管で発生していたエロージョンによる穴あきリスクを低減させることが可能な構造を有する脱気槽の提供を図るものである。
そこで、本発明者らは、上記課題を解決するために、当該脱気槽へのスラリー流入部の上方に、笠状のバッフルおよびドーナツ状バッフルを設けることで、それらのバッフルでスラリーから脱気された硫化水素ガスに同伴する液体・固体分をトラップして硫化水素ガスフロー内に、液体及び固体成分が流入するのを防ぐことができると考え、鋭意研究開発を進めた結果、図１に示すような減圧脱気槽１００および真空ポンプ（図示せず）で構成されている基礎的な減圧脱気槽構成形態を見出した。
図１において、符号１００は本発明の基礎となる減圧脱気槽、符号１００ａは槽体、符号１０１は硫化物スラリー流入挿入管、符号１０１ａは硫化物スラリー流入口、符号１１２は頂点を上部に配した円錐状のバッフル（笠状のバッフルとも称す）であり、スラリー流入口１０１ａから排出された硫化物スラリーをバッフル面で受け、気液分離を行い、気体成分の硫化水素ガスを槽体１００ａの上部にあるガス排出口１１４から外部に除去し、液体（スラリー）成分はバッフル面を流下し、槽体１００ａの下部にあるスラリー排出口１１５から外部に除去される。
符号１１３はドーナツ状のバッフルで、鉛直線下向きに斜度を設けた、側面のみからなる逆円錐台状のバッフルであり、槽体１００ａの内面に配置され、上方の笠状のバッフルで気液分離された液体成分を、そのドーナツ状のバッフル面に受け、再度気液分離を行い、硫化水素ガス成分から液体成分を更に取り除いた硫化水素ガスを排出口１１４から外部に除去すると共に、その残滓の液体成分を下方に流下させ、硫化物スラリー排出口１１５から外部に除去する。
上記のようにして外部に除去される硫化水素ガスからは、固液成分が除去され、固液成分を極力含まない硫化水素ガスを外部へ除去することが出来る。
更に、その硫化水素ガス成分からの固液成分の除去を目指して研究開発を進めた結果、図２に示すような本発明の完成に至った。
上記のようにして外部に除去される硫化水素ガスからは、固液成分が除去され、固液成分を極力含まない硫化水素ガスを外部へ除去することが出来る。
更に、その硫化水素ガス成分からの固液成分の除去を目指して研究開発を進めた結果、図２に示すような本発明の完成に至った。
本発明の第一の態様は、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスにおける硫化工程に設置される減圧脱気槽であって、前記減圧脱気槽が、硫化工程で生成された硫化物スラリーを脱気処理により気液分離し、気相の硫化水素ガスと固液成分のスラリーを得て、前記硫化水素ガスの回収を行う装置で、前記減圧脱気槽の槽内の硫化物スラリー流入部の上方に、頂点を上部に配置した円錐状のバッフルおよびドーナツ状バッフルが配置され、その上部に前記円錐状のバッフル、下部に少なくとも１基のドーナツ状のバッフルからなる組み合わせの少なくとも１組以上が、配置されていることを特徴とする硫化水素ガス減圧脱気槽である。
本発明により、脱気槽からの回収硫化水素ガス配管で発生していたエロージョンによる配管穴あきリスクを低減させることができ、設備メンテナンス期間の延長や設備寿命の延長を図ることを可能とし、その生産効率を高める工業上顕著な効果を奏するものである。
本発明に係る減圧脱気槽は、一般に円筒形状であり、硫化物スラリーは槽体側面から流入される。
そのスラリー投入部は、スラリー流入挿入管を介して流入口から槽体内部に排出される。
そのため、スラリーは槽中心部から槽底に向かって流れる。槽自体は、槽頂部より真空ポンプにより減圧され、大気圧以下の圧力となっているため、硫化物スラリーが槽体内部に流入されると、硫化物スラリー中の溶存硫化水素が気相へ移動し、硫化水素ガスとして槽頂部より回収される。残りの硫化物スラリーは槽底部より回収される。
そのスラリー投入部は、スラリー流入挿入管を介して流入口から槽体内部に排出される。
そのため、スラリーは槽中心部から槽底に向かって流れる。槽自体は、槽頂部より真空ポンプにより減圧され、大気圧以下の圧力となっているため、硫化物スラリーが槽体内部に流入されると、硫化物スラリー中の溶存硫化水素が気相へ移動し、硫化水素ガスとして槽頂部より回収される。残りの硫化物スラリーは槽底部より回収される。
本発明に係る当該減圧脱気槽は、その脱気槽へのスラリー流入部の上方に、頂点を上部にした円錐状のバッフル（笠状のバッフルとも称す）、および、その下方側にドーナツ状バッフルを設けた組み合わせを少なくとも１組以上設けることで、硫化物スラリーから脱気された硫化水素ガスに同伴する液体・固体分が、バッフル面（この場合、バッフルの下面側）でトラップされ、硫化水素ガスフロー内に、液体・固体が流入するのを防ぐことができる。これにより、硫化水素ガスフローの配管で発生していたエロージョンによる穴あきリスクを低減させることができる。
以下、図２を用いて詳細に説明する。
図２は、本発明に係る減圧脱気槽の一実施態様を示す説明図で、符号１０は本発明に係る減圧脱気槽、符号１０ａは槽体、符号１１は硫化物スラリー流入挿入管、符号１１ａは硫化物スラリー流入口、符号１２は頂点を上部に配した円錐状のバッフル（笠状のバッフルとも称す）であり、流入口１１ａから排出された硫化物スラリーをバッフル面（この場合は、バッフル上面）で受け、気液分離を行い、気体成分の硫化水素ガスを槽体１０ａの上部にあるガス排出口１４から外部に除去し、液体（スラリー）成分はバッフル面（上面）を流下し、槽体１０ａの底部にあるスラリー排出口１５から外部に除去される。符号１３はドーナツ状のバッフルで、外周から内側へ鉛直線下向きに斜度を設けた、側面のみからなる逆円錐台状のバッフルであり、槽体１０ａの内面に配置され、上方の笠状のバッフル１２で気液分離された液体成分を、そのドーナツ状のバッフル面（上面）に受け、再度気液分離を行い、液体成分を更に取り除いた硫化水素ガスを槽頂部の排出口１４から外部に除去すると共に、その残滓の液体成分を下方に流下させ、槽底部の硫化物スラリー排出口１５から外部に除去する。
図２は、本発明に係る減圧脱気槽の一実施態様を示す説明図で、符号１０は本発明に係る減圧脱気槽、符号１０ａは槽体、符号１１は硫化物スラリー流入挿入管、符号１１ａは硫化物スラリー流入口、符号１２は頂点を上部に配した円錐状のバッフル（笠状のバッフルとも称す）であり、流入口１１ａから排出された硫化物スラリーをバッフル面（この場合は、バッフル上面）で受け、気液分離を行い、気体成分の硫化水素ガスを槽体１０ａの上部にあるガス排出口１４から外部に除去し、液体（スラリー）成分はバッフル面（上面）を流下し、槽体１０ａの底部にあるスラリー排出口１５から外部に除去される。符号１３はドーナツ状のバッフルで、外周から内側へ鉛直線下向きに斜度を設けた、側面のみからなる逆円錐台状のバッフルであり、槽体１０ａの内面に配置され、上方の笠状のバッフル１２で気液分離された液体成分を、そのドーナツ状のバッフル面（上面）に受け、再度気液分離を行い、液体成分を更に取り除いた硫化水素ガスを槽頂部の排出口１４から外部に除去すると共に、その残滓の液体成分を下方に流下させ、槽底部の硫化物スラリー排出口１５から外部に除去する。
更に、本発明の実施態様では、流入口１１ａの上方に、頂点を上部にした円錐状のバッフル（笠状のバッフルとも称す）１、および、その下方側にドーナツ状バッフル２（外周から内側へ鉛直線下向きに斜度を設けた、側面のみからなる逆円錐台状のバッフル）を設けた組み合わせを少なくとも１組以上設けることで、硫化物スラリーから脱気された硫化水素ガスに同伴する液体・固体分が、笠状のバッフル１のバッフル面（この場合、バッフルの下面側）でトラップされ、硫化水素ガスフロー内に、液体・固体が流入するのを防ぐことができる。又、ドーナツ状のバッフル２のバッフル面（バッフル下面）でも同様な処理が行われる。
上記のようにして外部に除去される硫化水素ガスは、固液成分が除去され、固液成分を極めて少量しか含まない硫化水素ガスとして外部へ除去することが出来る。
上記のようにして外部に除去される硫化水素ガスは、固液成分が除去され、固液成分を極めて少量しか含まない硫化水素ガスとして外部へ除去することが出来る。
この流入口１１ａの上方に位置される「円錐状のバッフル（笠状のバッフル）１」、及び「ドーナツ状のバッフル（側面のみの逆円錐台状のバッフル）２」は、その材質がステンレス鋼、ニッケル、インコネル、モネル、ハステロイ等の耐食材であることが、硫化水素ガスに対する耐食性や耐久性の面から望ましい。又、気液分離する面を硫化物や硫化水素ガスに対する耐食性のある材質によるコーティングを施した部材であっても良い。
以上のような本発明に係る脱気槽を、ニッケル酸化鉱石からニッケルを回収する高温加圧硫酸浸出に基づく湿式製錬プロセスにおける硫化工程に設置される減圧脱気槽に用い操業を行ったところ、槽体内への硫化物スラリー流入口１１ａの上方に、笠状のバッフル１および、その下方側にドーナツ状バッフル２を設けることで、脱気槽から回収された硫化水素ガスに同伴する液体・固体分が減り、回収硫化水素ガス配管での配管穴あきが発生しなくなったことを確認した。
１ 円錐状のバッフル／笠状のバッフル（流入口１１ａの上方に配されたバッフル）
２ ドーナツ状のバッフル／逆円錐台状のバッフル
１０ 本発明に係る減圧脱気槽
１０ａ、１００ａ 槽体
１１、１０１ 硫化物スラリー流入挿入管
１１ａ、１０１ａ 硫化物スラリー流入口
１２、１１２ 円錐状のバッフル／笠状のバッフル（上部に頂点を有するバッフル）
１３、１１３ ドーナツ状のバッフル／逆円錐台状のバッフル（鉛直線下向きに斜度を設けた、側面のみからなるバッフル）
１４、１１４ ガス排出口
１５、１１５ スラリー排出口
１００ 従来の減圧脱気槽
２ ドーナツ状のバッフル／逆円錐台状のバッフル
１０ 本発明に係る減圧脱気槽
１０ａ、１００ａ 槽体
１１、１０１ 硫化物スラリー流入挿入管
１１ａ、１０１ａ 硫化物スラリー流入口
１２、１１２ 円錐状のバッフル／笠状のバッフル（上部に頂点を有するバッフル）
１３、１１３ ドーナツ状のバッフル／逆円錐台状のバッフル（鉛直線下向きに斜度を設けた、側面のみからなるバッフル）
１４、１１４ ガス排出口
１５、１１５ スラリー排出口
１００ 従来の減圧脱気槽
Claims (1)
- ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスにおける硫化工程に設置される減圧脱気槽であって、
前記減圧脱気槽が、硫化工程で生成された硫化物スラリーを脱気処理により気液分離し、気相の硫化水素ガスと固液成分のスラリーを得て、前記硫化水素ガスの回収を行う装置で、
前記減圧脱気槽の槽内の硫化物スラリー流入部の上方に、頂点を上部に配置した円錐状のバッフルおよびドーナツ状バッフルが配置され、上部に前記円錐状のバッフル、下部に少なくとも１基のドーナツ状バッフルからなる組み合わせの少なくとも１組以上が、配置されていることを特徴とする硫化水素ガス減圧脱気槽。
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|---|---|---|---|
| JP2023055555A JP2024143070A (ja) | 2023-03-30 | 2023-03-30 | 硫化水素ガス減圧脱気槽 |
| PCT/JP2024/013314 WO2024204817A1 (ja) | 2023-03-30 | 2024-03-29 | 硫化水素ガス減圧脱気槽 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2023055555A JP2024143070A (ja) | 2023-03-30 | 2023-03-30 | 硫化水素ガス減圧脱気槽 |
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