特許 6874440 撹拌翼

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6874440

(24)【登録日】2021年4月26日

(45)【発行日】2021年5月19日

(54)【発明の名称】撹拌翼

(51)【国際特許分類】

   B01F 7/16 20060101AFI20210510BHJP

   B01F 7/32 20060101ALI20210510BHJP

【ＦＩ】

   B01F7/16 H

   B01F7/16 G

   B01F7/32 A

【請求項の数】8

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-50001(P2017-50001)

(22)【出願日】2017年3月15日

(65)【公開番号】特開2018-153714(P2018-153714A)

(43)【公開日】2018年10月4日

【審査請求日】2020年1月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000183303

【氏名又は名称】住友金属鉱山株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001704

【氏名又は名称】特許業務法人山内特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】宮内 正道

(72)【発明者】

【氏名】戸田 健一

【審査官】 中村 泰三

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６２−１０３３０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０２９９５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０４−０８９５４１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭４９−０４２５６３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開平０７−０３９９２５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１６−０１１４４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０９４６４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２０９３７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−００５９１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２０４４８３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｆ ７／１６

Ｂ０１Ｆ ７／３２

Ｂ２９Ｂ ７／００

Ｂ２２Ｆ ７／０４

Ｃ２２Ｂ ３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

撹拌機の回転軸に固定される固定部と、
前記固定部に設けられ、前記回転軸に対して直交する円盤部と、
前記円盤部の外周部と交差し、該円盤部の半径方向に沿って放射状に設けられた複数の翼板と、を備え、
前記翼板は、
矩形平板状であり、
前記回転軸の回転方向に向いた正面と、
前記正面と反対向きの背面と、
前記円盤部の中心側の内縁と、
前記円盤部の半径方向外側の外縁と、
前記内縁と前記外縁とを接続する一対の側縁と、を備え、
前記翼板には、前記正面、前記外縁、前記一対の側縁、および前記背面のうち前記外縁および前記一対の側縁から内側へ所定の第１幅の領域のみに耐摩耗層が形成されており、
前記翼板は前記円盤部の表裏面に対して傾斜して設けられており、
前記円盤部には、前記円盤部の表裏面のうち前記翼板の前記正面と鋭角に交わる方の面の一部であって、前記円盤部の外周縁から中心側へ所定の第２幅の領域のみに耐摩耗層が形成されており、中心部は前記円盤部の母材が露出している
ことを特徴とする撹拌翼。

【請求項2】

前記翼板および前記円盤部の母材の表面のうち前記耐摩耗層の形成領域の全部または一部が切削されており、その切削部分に前記耐摩耗層が形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の撹拌翼。

【請求項3】

前記第１幅は１０ｍｍ以上である
ことを特徴とする請求項１または２記載の撹拌翼。

【請求項4】

前記第２幅は１０ｍｍ以上であり、前記円盤部の外周縁と前記翼板の前記内縁との距離より短い
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の撹拌翼。

【請求項5】

前記耐摩耗層の厚みは０．１ｍｍ以上である
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の撹拌翼。

【請求項6】

前記耐摩耗層はコバルト、クロム、およびタングステンを含む合金で形成されている
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の撹拌翼。

【請求項7】

金属含有固形物を含むスラリーを撹拌する
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の撹拌翼。

【請求項8】

ニッケルを含む硫化物が含まれるスラリーが供給され、前記硫化物に含まれるニッケルを空気との反応により浸出するオートクレーブに設けられる
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の撹拌翼。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、撹拌翼に関する。さらに詳しくは、スラリーの撹拌などに用いられる耐摩耗性を有する撹拌翼に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、金属含有固形物を含むスラリーなど、摩耗性を有するスラリーを撹拌するには、パドル翼が用いられる。一方、気液反応の場合にはタービン翼が用いられる。タービン翼は液体を回転軸近傍から吸引して半径方向外側に吐出する流れを形成する。タービン翼の回転軸近傍に反応用の気体を供給すれば、その気体は微細化され、液体中に分散する。これにより、気液接触面積が増加して反応効率が向上する。

【0003】

ニッケル・コバルト混合硫化物を原料として硫酸ニッケルを製造するプロセスでは、原料を含むスラリーをオートクレーブに装入し、空気との反応により原料中の金属を加圧浸出する。オートクレーブ内でスラリーを撹拌するのにタービン翼が用いられる。

【0004】

タービン翼でスラリーを撹拌すると、スラリーに含まれる固形分との摩擦によりタービン翼が摩耗する。そのため、タービン翼の補修や交換を頻繁に行う必要がある。しかも、タービン翼は気体を剪断するために、パドル翼に比べて高速回転で運転される。そのため、タービン翼はより摩耗しやすい環境にある。

【0005】

撹拌翼の耐摩耗性を向上する技術として、特許文献１には撹拌翼に板状の耐摩耗性部材を固定することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１０−９４６４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

撹拌翼に耐摩耗性部材を固定すると撹拌翼の重量が増加する。そうすると、撹拌翼の使用回転数が危険回転数に近づく。これに対して、回転軸の大径化や、モータの大容量化などにより対応すると、撹拌機が大型化する。撹拌機が大型化すると、撹拌機が取り付けられる槽との接合部寸法が変わり、また、槽への荷重が増加するため、槽自体を作り変える必要がある。

【0008】

本発明は上記事情に鑑み、重量の増加を抑えつつ、耐摩耗性を向上した撹拌翼を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本願発明者らは、タービン型の撹拌翼の摩耗挙動について解析を行い、その摩耗傾向を解明した。そして、必要十分な領域のみに耐摩耗加工を施すことで、前記課題を解決できることを見出した。

【0010】

第１発明の撹拌翼は、撹拌機の回転軸に固定される固定部と、前記固定部に設けられ、前記回転軸に対して直交する円盤部と、前記円盤部の外周部と交差し、該円盤部の半径方向に沿って放射状に設けられた複数の翼板と、を備え、前記翼板は、矩形平板状であり、前記回転軸の回転方向に向いた正面と、前記正面と反対向きの背面と、前記円盤部の中心側の内縁と、前記円盤部の半径方向外側の外縁と、前記内縁と前記外縁とを接続する一対の側縁と、を備え、前記翼板には、前記正面、前記外縁、前記一対の側縁、および前記背面のうち前記外縁および前記一対の側縁から内側へ所定の第１幅の領域のみに耐摩耗層が形成されており、前記翼板は前記円盤部の表裏面に対して傾斜して設けられており、前記円盤部には、前記円盤部の表裏面のうち前記翼板の前記正面と鋭角に交わる方の面の一部であって、前記円盤部の外周縁から中心側へ所定の第２幅の領域のみに耐摩耗層が形成されており、中心部は前記円盤部の母材が露出していることを特徴とする。
第２発明の撹拌翼は、第１発明において、前記翼板および前記円盤部の母材の表面のうち前記耐摩耗層の形成領域の全部または一部が切削されており、その切削部分に前記耐摩耗層が形成されていることを特徴とする。
第３発明の撹拌翼は、第１または第２発明において、前記第１幅は１０ｍｍ以上であることを特徴とする。
第４発明の撹拌翼は、第１〜第３発明のいずれかにおいて、前記第２幅は１０ｍｍ以上であり、前記円盤部の外周縁と前記翼板の前記内縁との距離より短いことを特徴とする。
第５発明の撹拌翼は、第１〜第４発明のいずれかにおいて、前記耐摩耗層の厚みは０．１ｍｍ以上であることを特徴とする。
第６発明の撹拌翼は、第１〜第５発明のいずれかにおいて、前記耐摩耗層はコバルト、クロム、およびタングステンを含む合金で形成されていることを特徴とする。
第７発明の撹拌翼は、第１〜第６発明のいずれかにおいて、金属含有固形物を含むスラリーを撹拌することを特徴とする。
第８発明の撹拌翼は、第１〜第６発明のいずれかにおいて、ニッケルを含む硫化物が含まれるスラリーが供給され、前記硫化物に含まれるニッケルを空気との反応により浸出するオートクレーブに設けられることを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

第１発明によれば、タービン型の撹拌翼において摩耗しやすい領域のみに耐摩耗層が形成されているので、耐摩耗材による重量の増加を抑えつつ、耐摩耗性を向上できる。特に、円盤部のうち傾斜タービン型の撹拌翼において摩耗しやすい領域のみに耐摩耗層が形成されているので、耐摩耗材による重量の増加を抑えつつ、耐摩耗性を向上できる。
第２発明によれば、撹拌翼の母材の表面を切削してから耐摩耗層を形成するので、母材の切削分だけ撹拌翼の重量を低減できる。
第３発明によれば、第１幅が１０ｍｍ以上であるので、十分な耐摩耗性が得られる。
第４発明によれば、第２幅が１０ｍｍ以上であるので、十分な耐摩耗性が得られる。また、第２幅が円盤部の外周縁と翼板の内縁との距離より短いので、耐摩耗材による重量の増加を抑えることができる。
第５発明によれば、耐摩耗層の厚みが０．１ｍｍ以上であるので、十分な耐摩耗性が得られる。
第６発明によれば、耐摩耗層がコバルト、クロム、およびタングステンを含む合金で形成されているので、十分な耐摩耗性が得られる。
第７発明によれば、スラリーに含まれる金属含有固形物との摩擦により摩耗しやすい領域に耐摩耗層が形成されているので、撹拌翼の耐摩耗性が高く、撹拌翼を長期間連続して使用できる。
第８発明によれば、空気を剪断するために撹拌翼を高速回転させても、撹拌翼は耐摩耗性が高いので、撹拌翼を長期間連続して使用できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の第１実施形態に係る撹拌翼の正面図である。

【図2】同撹拌翼の平面図である。

【図3】同撹拌翼の底面図である。

【図4】図２におけるIV-IV線矢視断面図である。

【図5】翼板の縦断面部分拡大図である。

【図6】円盤部の縦断面部分拡大図である。

【図7】撹拌機の正面図である。

【図8】本発明の第２実施形態に係る撹拌翼の正面図である。

【図9】同撹拌翼の平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態に係る撹拌翼１は、金属含有固形物を含むスラリーなど、摩耗性を有する液体を撹拌するのに好適に用いられる。撹拌翼１は、特に、金属含有固形物を含むスラリーに、酸化剤として空気、酸素、酸素富化空気、塩素ガスなどの気体を吹き込んで、固形物に含まれる金属を液中に浸出させる工程において、スラリーを撹拌するのに好適に用いられる。ここで、「金属含有固形物」とは金属を含有する鉱物などを意味する。

【0014】

前記工程の例として、ニッケルを含む硫化物、例えばニッケル・コバルト混合硫化物を原料として硫酸ニッケルを製造するプロセスにおける加圧浸出工程が挙げられる。このプロセスでは、原料を水およびニッケル水溶液でレパルプして得た原料スラリーを加圧浸出工程に供給する。加圧浸出工程では原料スラリーをオートクレーブに供給し、原料スラリーに空気を吹き込みつつ、高温高圧下で原料に含まれるニッケルなどの金属を空気との反応により液中に浸出させる。オートクレーブから排出されたスラリーを降圧、冷却した後、不純物を除去して硫酸ニッケル水溶液または硫酸ニッケル結晶を得る。

【0015】

図７に示すように、オートクレーブを構成する槽２００には原料スラリーを撹拌する撹拌機１００が設けられている。撹拌機１００は槽２００の上部に設けられたモータ１０１と、モータ１０１の駆動により回転する回転軸１０２と、回転軸１０２に固定された撹拌翼１とからなる。回転軸１０２は鉛直方向に沿って配置されており、撹拌翼１は原料スラリー内に配置されている。

【0016】

槽２００には原料スラリーに空気を吹き込む配管２０１が設けられている。配管２０１の端部は撹拌翼１の直下に配置されている。そのため、空気は撹拌翼１の直下に吹き込まれる。

【0017】

撹拌機１００を動作させると、撹拌翼１が回転し、原料スラリーを撹拌できる。また、配管２０１から供給された空気が撹拌翼１の回転により微細化され、原料スラリー中に分散する。これにより、浸出反応が促進され、原料に含まれる金属が液中に浸出する。

【0018】

つぎに、撹拌翼１を説明する。
図１から図４に示すように、撹拌翼１はタービン型であり、固定部１０、円盤部２０、複数の翼板３０、およびスタビライザ４０からなる。これら各構成部材の母材は特に限定されないが、例えばステンレス鋼である。

【0019】

固定部１０は撹拌機１００の回転軸１０２に固定される部材である。固定部１０が回転軸１０２に固定されることにより、撹拌翼１が回転軸１０２に取り付けられる。固定部１０は円筒形の部材である。固定部１０の内部に回転軸１０２の先端部が挿入され、固定部１０が回転軸１０２に固定される。

【0020】

固定部１０の回転軸１０２への固定手段は特に限定されない。例えば、固定部１０と回転軸１０２との双方に形成された凹状のキー溝に、角柱状のキーを差し込む。これにより、固定部１０が回転軸１０２に対して回り止めされる。また、固定部１０と回転軸１０２とを割りピンにより固定すれば、固定部１０が回転軸１０２に対して軸方向にずれないよう固定される。

【0021】

円盤部２０は円形平板状の部材である。円盤部２０はその中心部が固定部１０の下端に固定される。円盤部２０はその表裏面が回転軸１０２の軸芯に対して直交するよう配置される。また、円盤部２０の中心は回転軸１０２の軸芯上に配置される。円盤部２０の固定部１０への固定手段は特に限定されない。ボルトで固定してもよいし、溶接で固定してもよい。

【0022】

円盤部２０の表裏面のうち、図１における上側の面を上面２１、下側の面を下面２２と称する。上面２１と下面２２とは向きが異なるだけで、その性質に特に違いはない。

【0023】

翼板３０は矩形平板状の部材である。複数の翼板３０が円盤部２０の半径方向に沿って放射状に設けられている。複数の翼板３０は撹拌翼１の重量バランスがとれるように等角度間隔で設けられる。翼板３０の数は特に限定されないが、本実施形態の撹拌翼１は６つの翼板３０を有する。

【0024】

翼板３０は円盤部２０の外周部に、円盤部２０と交差するよう設けられている。すなわち、翼板３０は固定部１０から離間した位置に配置されている。また、翼板３０は円盤部２０の上下面２１、２２を貫通して設けられている。

【0025】

翼板３０は円盤部２０の上下面２１、２２に対して傾斜して設けられている。すなわち、撹拌翼１は傾斜タービン型である。翼板３０と円盤部２０とのなす角θは特に限定されないが、例えば４５°である。

【0026】

翼板３０の円盤部２０への固定手段は特に限定されない。翼板３０および円盤部２０の一方または両方に切欠きを設け、一方を他方の切欠きに挿入することで、翼板３０を円盤部２０と交差させることができる。翼板３０と円盤部２０とは溶接により固定することが一般的である。

【0027】

撹拌翼１は図２および図３に示す白抜き矢印の方向に回転する。すなわち、撹拌翼１は平面視において時計回りに回転する。なお、撹拌翼１の回転方向はこの逆（平面視において反時計回り）でもよい。翼板３０が有する２つの面のうち回転方向に向いた面を正面３１、正面３１と反対向きの面を背面３２と称する。また、翼板３０が有する４つの縁のうち円盤部２０の中心側の縁を内縁３３、円盤部２０の半径方向外側の縁を外縁３４、内縁３３と外縁３４とを接続する一対の縁のそれぞれを側縁３５と称する。

【0028】

スタビライザ４０は略円筒形の部材であり、円盤部２０の下面２２に固定されている。スタビライザ４０の中心軸は回転軸１０２の軸芯と一致している。スタビライザ４０の上部には複数の開口部４１が形成されている。開口部４１の数は翼板３０と同数である。各翼板３０の一部分は開口部４１からスタビライザ４０の内部に挿入されている。スタビライザ４０の円盤部２０への固定手段は特に限定されない。ボルトで固定してもよいし、溶接で固定してもよい。

【0029】

スタビライザ４０の下方から空気が供給される（図７参照）。スタビライザ４０は供給された空気を円盤部２０の中心付近に導き、また、中心から半径方向外側に導く機能を有する。これにより、供給された空気が翼板３０で剪断されやすくなる。なお、スタビライザ４０を設けない構成としてもよい。

【0030】

本実施形態の撹拌翼１は必要十分な領域のみに耐摩耗加工が施されていることを特徴とする。耐摩耗加工は、例えば、耐摩耗材を溶射することで行われる。図１から図４においてドットでハッチングされた領域に耐摩耗層が形成されている。

【0031】

耐摩耗材としては特に限定されないが、耐摩耗合金、セラミックスなどが挙げられる。耐摩耗合金としてコバルト、クロム、およびタングステンを含む合金が挙げられる。このような合金はステライト（登録商標）として知られている。耐摩耗材としてコバルト、クロム、およびタングステンを含む合金を用いれば、十分な耐摩耗性が得られる。

【0032】

翼板３０には、正面３１の全体、外縁３４、および一対の側縁３５、３５に耐摩耗層が形成されている（図３参照）。また、背面３２のうち、外縁３４および一対の側縁３５、３５から内側へ所定の第１幅Ｗ１の領域（コの字形の領域）に耐摩耗層が形成されている（図２参照）。耐摩耗層の形成領域は実質的にこれらの領域のみであり、他の領域には耐摩耗層が形成されておらず、翼板３０の母材が露出している。

【0033】

なお、特許請求の範囲に記載の「前記翼板には〜のみに耐摩耗層が形成されている」とは、実質的に、翼板の該当箇所のみに耐摩耗層が形成されていることを意味する。翼板の重量や耐摩耗性に実質的に影響を及ぼさない程度に、該当箇所以外の領域に耐摩耗層が形成されている場合もこれに含まれる。

【0034】

第１幅Ｗ１の寸法は特に限定されないが、１０ｍｍ以上とすることが好ましく、５０ｍｍ以上とすることがより好ましい。第１幅Ｗ１を１０ｍｍ以上とすれば、十分な耐摩耗性が得られる。第１幅Ｗ１を５０ｍｍ以上とすれば、耐摩耗性をより高められる。また、第１幅Ｗ１は６０ｍｍ以下とすることが好ましい。少なくとも、第１幅Ｗ１は背面３２における耐摩耗層の形成領域がコの字形となり、母材が露出した領域が残るように設定される。そうすれば、耐摩耗材による重量の増加を抑えることができる。

【0035】

図５に示すように、翼板３０の正面３１は母材３６の表面を所定深さまで切削した後に、耐摩耗層３７を形成している。また、翼板３０の背面３２は母材３６の表面のうち耐摩耗層３７の形成領域を所定深さまで切削した後に、耐摩耗層３７を形成している。ここで、母材３６の切削深さと耐摩耗層３７の厚みとを同一としている。そのため、背面３２は母材３６が露出した領域と耐摩耗層３７の形成領域とが面一となっている。例えば、厚さが８〜１２ｍｍの母材３６の表面を深さ２〜３ｍｍで切削した後に、耐摩耗層３７を切削深さと同一の厚みとなるように形成すればよい。

【0036】

このように、翼板３０の母材３６の表面のうち耐摩耗層３７の形成領域の一部が切削されており、その切削部分に耐摩耗層３７が形成されている。なお、母材３６を切削する領域は上記に限定されない。母材３６の表面のうち耐摩耗層３７の形成領域の全部を切削してもよい。

【0037】

耐摩耗層３７の厚みＴは特に限定されないが、０．１ｍｍ以上とすることが好ましく、２ｍｍ以上とすることがより好ましい。耐摩耗層３７の厚みＴを０．１ｍｍ以上とすれば、十分な耐摩耗性が得られる。耐摩耗層３７の厚みＴを２ｍｍ以上とすれば、耐摩耗性をより高められる。また、耐摩耗層３７の厚みＴは３ｍｍ以下とすることが好ましい。少なくとも、耐摩耗層３７の厚みＴは切削前の母材３６の厚みより薄く設定される。

【0038】

円盤部２０には、上下面２１、２２のうち翼板３０の正面３１と鋭角に交わる方の面の一部に耐摩耗層が形成されている（図２参照）。本実施形態において上記面は上面２１である。なお、撹拌翼１の回転方向が逆（平面視において反時計回り）の場合、上記面は下面２２である。

【0039】

円盤部２０の上面２１には外周縁から中心側へ所定の第２幅Ｗ２の領域のみに耐摩耗層が形成されている。耐摩耗層の形成領域は実質的にこの領域のみであり、他の領域には耐摩耗層が形成されておらず、円盤部２０の母材が露出している。

【0040】

なお、特許請求の範囲に記載の「前記円盤部には〜のみに耐摩耗層が形成されている」とは、実質的に、円盤部の該当箇所のみに耐摩耗層が形成されていることを意味する。円盤部の重量や耐摩耗性に実質的に影響を及ぼさない程度に、該当箇所以外の領域に耐摩耗層が形成されている場合もこれに含まれる。

【0041】

第２幅Ｗ２の寸法は特に限定されないが、１０ｍｍ以上とすることが好ましく、５０ｍｍ以上とすることがより好ましい。第２幅Ｗ２を１０ｍｍ以上とすれば、十分な耐摩耗性が得られる。第２幅Ｗ２を５０ｍｍ以上とすれば、耐摩耗性をより高められる。また、第２幅Ｗ２は６０ｍｍ以下とすることが好ましい。あるいは、第２幅Ｗ２を円盤部２０の外周縁と翼板３０の内縁３３との距離Ｄより短くすることが好ましい。そうすれば、耐摩耗材による重量の増加を抑えることができる。

【0042】

図６に示すように、円盤部２０の上面２１は母材２３の表面のうち耐摩耗層２４の形成領域を所定深さまで切削した後に、耐摩耗層２４を形成している。ここで、母材２３の切削深さと耐摩耗層２４の厚みとを同一としている。そのため、上面２１は母材２３が露出した領域と耐摩耗層２４の形成領域とが面一となっている。例えば、厚さが８〜１２ｍｍの母材２３の表面を深さ２〜３ｍｍで切削した後に、耐摩耗層２４を切削深さと同一の厚みとなるように形成すればよい。

【0043】

このように、円盤部２０の母材２３の表面のうち耐摩耗層２４の形成領域の全部が切削されており、その切削部分に耐摩耗層２４が形成されている。なお、母材２３を切削する領域は上記に限定されない。母材２３の表面のうち耐摩耗層２４の形成領域の一部を切削してもよい。

【0044】

耐摩耗層２４の厚みＴは特に限定されないが、０．１ｍｍ以上とすることが好ましく、２ｍｍ以上とすることがより好ましい。耐摩耗層２４の厚みＴを０．１ｍｍ以上とすれば、十分な耐摩耗性が得られる。耐摩耗層２４の厚みＴを２ｍｍ以上とすれば、耐摩耗性をより高められる。また、耐摩耗層２４の厚みＴは３ｍｍ以下とすることが好ましい。少なくとも、耐摩耗層２４の厚みＴは切削前の母材２３の厚みより薄く設定される。

【0045】

タービン型の撹拌翼１の場合、翼板３０の正面３１にスラリーの固形分が衝突する。そのため、正面３１は全体に渡って摩耗しやすい。また、翼板３０の外縁３４および一対の側縁３５、３５の近傍に渦流が発生する。そのため、外縁３４および一対の側縁３５、３５に加え、これらの近傍の背面３２の一部が摩耗しやすい。撹拌翼１は翼板３０のうち、タービン型の撹拌翼１において摩耗しやすい領域のみに耐摩耗層が形成されているので、耐摩耗材による重量の増加を抑えつつ、耐摩耗性を向上できる。

【0046】

また、傾斜タービン型の撹拌翼１の場合、円盤部２０の外周縁の近傍では下降流が生じる。そのため、円盤部２０の上面２１の外周縁近傍が摩耗しやすい。撹拌翼１は円盤部２０のうち傾斜タービン型の撹拌翼１において摩耗しやすい領域のみに耐摩耗層が形成されているので、耐摩耗材による重量の増加を抑えつつ、耐摩耗性を向上できる。

【0047】

なお、撹拌翼１の回転方向が逆（平面視において反時計回り）の場合、円盤部２０の外周縁の近傍では上昇流が生じる。そのため、円盤部２０の下面２２の外周縁近傍が摩耗しやすい。この場合、下面２２の外周縁近傍に耐摩耗層が形成される。

【0048】

また、撹拌翼１の母材の表面を切削してから耐摩耗層を形成している。これにより、母材の切削分だけ撹拌翼１の重量を低減できる。既存の撹拌翼に耐摩耗加工を施す場合、加工後の重量増加を抑えることができる。

【0049】

撹拌翼１の重量増加を抑えることができるので、撹拌翼１の使用回転数が危険回転数に近づくことがない。その結果、撹拌機１００を大型化する必要がなく、槽２００を作り変える必要がない。そのため、設備コストの増加を抑制できる。

【0050】

撹拌翼１はスラリーに含まれる金属含有固形物との摩擦により摩耗しやすい領域に耐摩耗層が形成されている。空気を剪断するために撹拌翼１を高速回転させても、撹拌翼１の耐摩耗性が高く、撹拌翼１を長期間連続して使用できる。

【0051】

一般に耐摩耗材は高価であり、加工に手間がかかる。撹拌翼１は必要十分な領域のみに耐摩耗加工を施しているので、耐摩耗材の使用量を低減でき、加工を簡単に行える。そのため、加工コストを低減できる。

【0052】

〔第２実施形態〕
つぎに、本発明の第２実施形態に係る撹拌翼２を説明する。
図８および図９に示すように、本実施形態の撹拌翼２は固定部１０、円盤部２０、および複数の翼板３０からなる。スタビライザ４０は設けられていない。翼板３０は円盤部２０の上下面２１、２２に対して直交して設けられている。すなわち、撹拌翼２は垂直タービン型である。その余の構成は第１実施形態と同様であるので、同一部材に同一符合を付して説明を省略する。

【0053】

翼板３０には第１実施形態と同一の領域に耐摩耗層が形成されている。すなわち、翼板３０は正面３１の全体、外縁３４、および一対の側縁３５、３５に耐摩耗層が形成されている。また、背面３２のうち、外縁３４および一対の側縁３５、３５から内側へ所定の第１幅の領域（コの字形の領域）に耐摩耗層が形成されている。

【0054】

一方、円盤部２０には上面２１にも下面２２にも耐摩耗層が形成されていない。垂直タービン型の撹拌翼２の場合、円盤部２０の外周縁の近傍における下降流、上昇流は弱い。そのため、円盤部２０の外周縁近傍はそれほど摩耗せず、耐摩耗加工を施す必要はない。円盤部２０に耐摩耗層を形成しなくてよいため、耐摩耗材による重量の増加を抑えられる。

【実施例】

【0055】

（実施例１）
ニッケル・コバルト混合硫化物を原料として硫酸ニッケルを製造するプロセスの操業を行った。前記プロセスの加圧浸出工程では原料スラリーをオートクレーブに供給し、原料スラリーに空気を吹き込みつつ、高温高圧下で原料に含まれるニッケルなどの金属を空気との反応により液中に浸出させる。オートクレーブ内のスラリーの液温は１５０〜２２０℃、オートクレーブ内の圧力はゲージ圧で１．７〜２．３ＭＰａ、原料スラリーの固形分濃度は２００〜３００ｇ／Ｌ、撹拌機の回転数は１６０〜１８０ＲＰＭである。オートクレーブに設けられる撹拌機に図１から図４に示す撹拌翼１を設けた。

【0056】

図１から図４に示すように翼板３０に耐摩耗加工を行った。翼板３０の正面３１は母材の表面を切削した後に耐摩耗層を切削深さと同一の厚みとなるように形成した。翼板３０の外縁３４および一対の側縁３５、３５に耐摩耗層を形成した。翼板３０の背面３２は母材の表面のうち耐摩耗層の形成領域を切削した後に、耐摩耗層を切削深さと同一の厚みとなるように形成した。耐摩耗材としてステライト（登録商標）＃１２を用いた。

【0057】

図１から図４に示すように円盤部２０に耐摩耗加工を行った。円盤部２０の上面２１は母材の表面のうち耐摩耗層の形成領域を切削した後に、耐摩耗層を切削深さと同一の厚みとなるように形成した。耐摩耗材としてステライト（登録商標）＃６を用いた。

【0058】

撹拌翼１の重量は約６０ｋｇであり、耐摩耗加工の前後で同じであった。
加圧浸出工程の操業を約２．５ヶ月間行った。その結果、撹拌翼１の表面の一部に多少の摩耗が認められたものの、耐摩耗層は維持されていた。そのため、摩耗部分のみに耐摩耗材を溶射することで、撹拌翼１を再使用できた。

【0059】

（比較例１）
耐摩耗加工を施していない撹拌翼を用いて加圧浸出工程の操業を行った。撹拌翼の形状は図１から図４に示す撹拌翼１と同一である。その余の条件は実施例１と同様である。

【0060】

加圧浸出工程の操業を約２ヶ月間行った。その結果、翼板に摩耗による厚みの減少や端部欠損が見られた。また、円盤部の翼板の付け根部分に摩耗による亀裂が生じていた。そのため、撹拌翼の摩耗が激しかったため、新品と交換する必要が生じた。

【符号の説明】

【0061】

１、２ 撹拌翼
１０ 固定部
２０ 円盤部
２１ 上面
２２ 下面
３０ 翼板
３１ 正面
３２ 背面
３３ 内縁
３４ 外縁
３５ 側縁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】