特開 2022-64409 撹拌槽及び取替え用台座

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022064409

(43)【公開日】2022-04-26

(54)【発明の名称】撹拌槽及び取替え用台座

(51)【国際特許分類】

   B01F 27/91 20220101AFI20220419BHJP

   B01F 35/00 20220101ALI20220419BHJP

   B01F 23/40 20220101ALI20220419BHJP

【ＦＩ】

B01F7/22

B01F15/00 C

B01F3/08 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020173021

(22)【出願日】2020-10-14

(71)【出願人】

【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】100136825

【弁理士】

【氏名又は名称】辻川 典範

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 拓二

【テーマコード（参考）】

4G035

4G037

4G078

【Ｆターム（参考）】

4G035AB38

4G035AE13

4G037DA23

4G037EA04

4G078AA18

4G078AB01

4G078BA05

4G078CA08

4G078CA19

4G078DA19

4G078EA10

(57)【要約】

【課題】 撹拌機の振動により最終的に撹拌機のシャフトの折損等の機械的トラブルに至るのを事前に防ぐことが可能な撹拌槽を提供する。
【解決手段】 消石灰スラリーに代表される好適には付着性の固形分を含んだスラリーからなる液体を貯留させる縦型槽１０と、縦型槽１０の天板部１２上に台座３０を介して支持されている撹拌機２０とを有する撹拌槽１であって、この台座３０は、天板部１２の上面に溶接されている下側台座３１と、該下側台座３１にボルト・ナットで締結されており、撹拌機２０の回転駆動部２１が据付けられている上側台座３２との２段構造で構成される。
【選択図】 図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体を貯留させる槽と、該槽の天板部上に台座を介して支持されている撹拌機とを有する撹拌槽であって、前記台座は、前記天板部の上面に溶接されている下側台座と、該下側台座にボルト・ナットで締結されており、前記撹拌機の回転駆動部が据付けられている上側台座との２段構造で構成されることを特徴とする撹拌槽。

【請求項2】

前記撹拌槽が、スラリーの調製槽又はバッファー槽であることを特徴とする、請求項１記載の撹拌槽。

【請求項3】

前記スラリーに含まれる固形分が付着性を有していることを特徴とする、請求項２に記載の撹拌槽。

【請求項4】

前記固形分が消石灰であり、前記スラリーはその固形分濃度が１０～１８質量％の範囲内にあることを特徴とする、請求項３に記載の撹拌槽。

【請求項5】

前記下側台座及び前記上側台座は同じ平面視形状を有し、各々溝形鋼、Ｉ形鋼、又はＨ形鋼によって矩形枠形状に形成されていること特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載の撹拌槽。

【請求項6】

撹拌槽の天板部に設置されている、撹拌機の回転駆動部の据付け用の既存台座の取替え用台座であって、該天板部に溶接される下側台座と、該回転駆動部が据付けられる上側台座との２段構造からなり、これら下側台座及び上側台座は互いにボルト・ナットで締結されており、且つ該締結したときの合計高さが該既存台座の高さと同じであることを特徴とする取替え用台座。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、消石灰スラリーの調製槽やバッファー槽の用途に適した撹拌機を備えた槽からなる撹拌槽及びその撹拌機の据付け用台座の取替え用台座に関する。

【背景技術】

【0002】

非鉄金属の湿式製錬法として、原料の低品位ニッケル鉱石に水を加えて調製した鉱石スラリーに対して硫酸を添加して高温高圧下で浸出処理を施すことで、ニッケルやコバルトなどの有価金属を浸出させるＨＰＡＬ（Ｈｉｇｈ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ａｃｉｄ Ｌｅａｃｈ）法が知られている。このＨＰＡＬ法で生成される浸出液には、上記有価金属のほか、鉄等の不純物が含まれているため、浸出液のｐＨ調整を行うことで該不純物を分離除去した後、Ｈ_２Ｓガス等の硫化剤を添加することで該有価金属を硫化物として回収している。

【0003】

上記の有価金属を回収した後の排液は、貧液として一般的には系外のテーリングダムに送液される。しかしながら、この貧液には重金属などの不純物が含まれているため、通常はテーリングダムに送液する前に無害化処理が施される。例えば特許文献１には、貧液の無害化処理のため、ＨＰＡＬ法の最終中和工程において、該貧液に炭酸カルシウム及び消石灰を別々に添加して段階的にｐＨ調整を行うことで、不純物としての金属を析出する技術が開示されている。

【0004】

上記の消石灰は通常はスラリーの形態で添加されるため、工場内には一般的に消石灰スラリーの供給設備が設けられている。この供給設備から供給される消石灰スラリーの供給量は、使用先の処理液の組成変動などの外乱や供給条件等により変動し得るので、この供給量の変動を吸収するため、上記の消石灰スラリーの供給設備には、所定の濃度に調製された消石灰スラリーを一時的に貯留するバッファー槽が設けられている。

【0005】

上記のバッファー槽のようにスラリーを取り扱う槽では、該スラリーが滞留している間に固液分離するのを防止するため、撹拌機で槽内のスラリーを常時撹拌することが必要になるが、この撹拌機による振動が問題になることがあった。特に、大容量のスラリーを貯留する撹拌槽では撹拌機のシャフト長が長く、撹拌翼のサイズも大きくなるので、大きな振動が生じることがある。この撹拌機の振動を抑えるため、例えば特許文献２には、撹拌機を備えた貯留槽の底部にスリーブを設けると共に、このスリーブ内に該撹拌機のシャフト先端部に取り付けたフィンを嵌装させることで該撹拌機の振動を抑える技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１８－７９４３５号公報

【特許文献2】特開昭５１－６３０６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記のような大容量のスラリーを貯留する撹拌槽のみならず、消石灰スラリーのように、付着性の固形分を含むスラリーを取り扱う撹拌槽では、撹拌機のシャフトやこれに取り付けられている撹拌翼等に該固形分が付着することで撹拌機がアンバランスになりやすく、大きな振動が生じることがあった。このように撹拌機が大きく振動する状況が続くと、撹拌機の回転駆動部が据付けられている台座（ベース）を固定しているボルト・ナットが緩むことがあり、更にこの状態を放置しておくと、撹拌機の回転駆動部が台座と共にぐらついてより大きな振動となり、遂にはシャフトの折損等の機械的トラブルが生じることがあった。本発明は上記した従来の撹拌槽が抱える問題点に鑑みてなされたものであり、長期間続く撹拌機の振動により最終的に撹拌機のシャフトの折損等の機械的トラブルに至るのを事前に防ぐことが可能な撹拌槽を提供することを目的にしている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するため、本発明に係る撹拌槽は、液体を貯留させる槽と、該槽の天板部上に台座を介して支持されている撹拌機とを有する撹拌槽であって、前記台座は、前記天板部の上面に溶接されている下側台座と、該下側台座にボルト・ナットで締結されており、前記撹拌機の回転駆動部が据付けられている上側台座との２段構造で構成されることを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、撹拌槽の運転を停止することなく、該撹拌槽の撹拌機の回転駆動部が据付けられている台座のボルト・ナットの増し締めをいつでも行うことができるので、該撹拌機の振動に起因するシャフトの折損等の機械的トラブルを防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態の撹拌槽で取り扱われる消石灰スラリーが使用される最終中和工程を有する湿式製錬プロセスのブロックフロー図である。

【図2】本発明の実施形態の撹拌槽の模式的な縦断面図である。

【図3】図２の撹拌槽が有する撹拌機の回転駆動部及びその据付け用の台座の斜視図である。

【図4】本発明の参考例の撹拌槽が有する撹拌機の回転駆動部及びその据付け用の台座の斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

１．湿式製錬プロセス
先ず、本発明の実施形態の撹拌槽において取り扱われる消石灰スラリーが使用される最終中和工程を有する湿式製錬プロセスについて、図１を参照しながら説明する。この図１に示す湿式製錬プロセスは、浸出工程Ｓ１、固液分離工程Ｓ２、中和工程Ｓ３、脱亜鉛工程Ｓ４、硫化物回収工程Ｓ５、及び最終中和工程Ｓ６の一連の工程から構成される。

【0012】

これら工程の各々について説明すると、浸出工程Ｓ１では、原料としてのニッケル酸化鉱石のスラリーに対して硫酸を添加して高温高圧下で浸出処理を施すことで有価金属のニッケル及びコバルトを浸出させる。固液分離工程Ｓ２では、上記浸出処理により生成される浸出スラリーを浸出残渣と浸出液とに固液分離する。中和工程Ｓ３では、上記浸出液に中和剤を添加して鉄分等の不純物を中和澱物として分離除去することで中和終液を得る。脱亜鉛工程Ｓ４では、上記中和終液に硫化剤を添加して不純物の亜鉛を亜鉛硫化物として分離除去することでニッケル及びコバルトを含む母液を得る。硫化物回収工程Ｓ５では、上記母液に硫化剤を添加してニッケル及びコバルトからなる混合硫化物を生成して回収する。最終中和工程Ｓ６では、上記混合硫化物の回収時に排出される貧液の無害化のため、該貧液中に残留する金属からなる不純物を、中和剤を添加することで分離除去する。

【0013】

２．最終中和工程
上記の湿式製錬プロセスを構成する一連の工程のうち、本発明の実施形態の撹拌槽で取り扱われる消石灰スラリーが使用される最終中和工程Ｓ６について具体的に説明する。上記硫化物回収工程Ｓ５において排出される貧液には、マグネシウム、アルミニウム、鉄等の不純物が、そのままでは環境上の問題になりうる程度の濃度で含まれている。そのため、最終中和工程Ｓ６では、該貧液に対して後述する撹拌槽から供給される中和剤としての消石灰スラリーを添加することで中和処理を施す。これにより、該貧液に含まれる不純物が水酸化物として分離除去され、無害化される。無害化された貧液は、系外のテーリングダムに送液される。なお、最終中和工程Ｓ６では、上記固液分離工程Ｓ２から排出される浸出残渣の少なくとも一部を上記貧液と共に中和処理することがある。この場合は該少なくとも一部の浸出残渣に含まれる遊離硫酸の中和が行われる。

【0014】

３．撹拌槽
上記の最終中和工程Ｓ６で使用される消石灰スラリーは、例えば図２に示すような構造の撹拌槽１から供給される。具体的に説明すると、この撹拌槽１は、複数の邪魔板１１を内壁部に備えた略円筒形状の縦型槽（タンク）１０と、該縦型槽１０の天板部１２上に台座３０を介して支持されている撹拌機２０とから構成される。

【0015】

上記撹拌機２０は、上記台座３０に据付けられている回転駆動部２１と、該回転駆動部２１によって回転せしめられ、該天板部１２を貫通して下方に延在するシャフト部２２と、該シャフト部２２の先端部に取り付けられており、該縦型槽１０内の消石灰スラリーを撹拌する撹拌翼２３とから構成される。該回転駆動部２１は、図３に示すように、電気モーター２４と、該電気モーター２４の駆動軸２４ａに図示しないカップリングを介して連結するギア群によってトルクや回転数、回転方向を変えるギアボックス２５とから構成され、該ギアボックス２５の出力軸は、上記シャフト部２２の上端部と槽内でカップリング２６により接続されている。

【0016】

本発明の実施形態の撹拌槽１は、上記の台座３０が下側台座３１及び上側台座３２の２段構造で構成される。具体的には、上記の台座３０を構成する下側台座３１及び上側台座３２は、互いに上下方向に重ね合わせることができるように、平面視において同サイズの矩形枠形状に形成されており、製造コストを抑える観点から高さも同じであるのが好ましい。

【0017】

上記の下側台座３１及び上側台座３２の各々は、例えば４本の溝形鋼、Ｉ形鋼、Ｈ形鋼等の鋼材を矩形枠形状に組み立てて端部同士を溶接することで作製することができる。その際、各鋼材の長手方向に延在する両フランジ部がそれぞれ上下に位置するように組み立てる。これにより、これら台座３１、３２を上下に重ね合わせたとき、下側台座３１を構成する鋼材の上フランジ部と、上側台座３２を構成する鋼材の下フランジ部とを互いに面同士当接させることができるので、これら当接する両フランジ部に好ましくは長手方向に均等な間隔をあけてボルト穴群３３を穿孔し、これらボルト穴群３３に複数のボルトをそれぞれ挿通してナットで締め付けることで、これら両台座３１、３２を互いに締結することができる。この場合、下側台座３１を構成する鋼材の下フランジ部が縦型槽１０の天板部１２に溶接されることになる。

【0018】

撹拌機２０を支持する台座３０を上記の構造にすることにより、撹拌槽１の運転中に撹拌機２０が振動しても、下側台座３１がぐらつかないように縦型槽１０に固定することができるうえ、下側台座３１と上側台座３２とを互いに締結しているボルト・ナットが振動により緩んでも、撹拌槽１の運転を停止することなく、該縦型槽１０の外側で増し締めを行うことができる。これにより、シャフト部２２の折損等の重大な機械的トラブルに至るのを未然に防ぐことができる。

【0019】

また、例えば定期修理時に電気モーター２４やギアボックス２５を整備室に持ち込んで整備する必要が生じたときは、下側台座３１と上側台座３２とを互いに締結しているボルト・ナットを外すことで、これら電気モーター２４等が据付けられている上側台座３２ごと持ち上げて運搬することができる。これにより、手間や時間をあまりかけることなく整備を行うことが可能になる。なお、図３に示すように、必要に応じて上側台座３２の上に設けた支持台２７の上に電気モーター２４を据付けてもよい。

【0020】

以上、本発明の撹拌槽について実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更例、代替例を含むことができる。例えば、上記実施形態の撹拌槽は、ＨＰＡＬプロセスの最終中和工程で使用する消石灰スラリーのバッファー槽として用いるものであったが、これに限定されるものではなく、消石灰スラリーの調製槽にも好適に用いることができる、更に本発明の撹拌槽は、消石灰スラリーのみならず、付着性の固形分を含む他のスラリーを取り扱う撹拌槽に対しても顕著な効果が得られる。

【実施例0021】

［参考例］
図１に示す湿式製錬プロセスの最終中和工程Ｓ６で使用される消石灰スラリーのバッファー槽として、図４に示すような１段構造の台座３に回転駆動部２１が据付けられている撹拌機２０を備えた撹拌槽を用いた。この場合、消石灰スラリーの固形分濃度は１０～１８質量％の範囲内で変動した。この台座３は、４本の高さ２００ｍｍの溝形鋼を各々長手方向に延在する両フランジ部が上下に位置するようにして枠形状に組み立て、それらの端部同士を溶接することで作製したものである。

【0022】

この台座３は、溝形鋼の下フランジ部に設けたボルト穴とこれに対応する縦型槽１０の天板部１２のボルト穴に槽内側からボルトを挿通し、槽外側からナットで締め付けることで台座３を天板部１２に固定する構造になっていた。そのため、撹拌機２０の振動により、台座３を天板部１２に固定するボルト・ナットが緩んでいるにもかかわらず、槽内に入らないとボルト・ナットの増し締めができないため、定期補修までボルト・ナットが緩んだ状態を放置せざるを得なかった。

【0023】

その結果、ボルト・ナットは緩む一方となり、台座３ごと撹拌機２０が上下に振動する事態に至り、この振動がシャフト部２２に伝わった結果、最終的にシャフト部２２が破断するトラブルが発生した。なお破断したシャフト部２２を目視にて点検したところ消石灰が付着しており、これにより撹拌機２０の回転がアンバランスになっていたと考えられる。

【0024】

［比較例］
上記参考例の撹拌機２０のシャフト部２２を新しいものと交換すると共に、台座３と縦型槽１０の天板部１２との固定法を、ボルト・ナットによる固定に代えて、溝形鋼の下フランジ部を天板部１２の上面に溶接することにより固定した。これにより、撹拌機２０が振動する状況が長期間継続しても台座３はぐらつかなくなり、また、回転駆動部２１を台座３に固定するボルト・ナットは、撹拌槽１の運転を停止することなく槽外で増し締めできるので、シャフト部２２が機械的に破損するトラブルを防ぐことができた。

【0025】

しかしながら、上記したように台座３は縦型槽１０の天板部１２に溶接により取り付けられているため、電気モーター２４及びギアボックス２５を整備室に持ち込んで整備を行う際、これら電気モーター２４等を台座３と共に取り外すことができないため、現場でこれら電気モーター２４やギアボックス２５を台座３から別々に取り外す作業が必要になった。また、整備後はこれらを現場で芯出ししながら台座３に取り付けることが必要になり、整備に手間と時間がかかった。

【0026】

［実施例１］
高さ１００ｍｍの４本の溝形鋼を用いて、上記比較例の台座３と同じ平面視形状の矩形枠形状の追加台座を新たに作製した。そして、比較例の台座３の上に据付けられている撹拌機２０の回転駆動部２１を取り外し、上記の追加台座を上側台座３２として、この比較例の台座３の上に重ね合わせた。そして、追加台座を構成する溝形鋼の下フランジ部に予め穿孔しておいたボルト穴群と、上記比較例の台座３を構成する溝形鋼の上フランジ部に予め穿孔しておいたボルト穴群とにボルトを挿通してナットで締め付けた。これにより、これら追加台座と比較例の台座３とを互いに締結した。

【0027】

更に、上記の上側台座３２としての追加台座の上に、上記の比較例の台座３から取り外した回転駆動部２１を据付けた。かかる構成により、電気モーター２４等の整備に際して手間と時間がかかる上記の比較例の問題を解決することができた。但し、撹拌翼２３の位置が追加台座の分だけ１００ｍｍ高くなってしまい、目視にて確認したところ、槽内の流動状態が参考例の場合から変化した。そのため、当初の設計通り十分に撹拌されているか否か、スラリーをサンプリングして確認する必要が生じた。その結果、十分に撹拌されていることを確認できたので、特に問題なく運転を継続することができた。

【0028】

［実施例２］
高さ１００ｍｍの４本の溝形鋼を用いて、上記実施例１で作製した上側台座３２としての追加台座と同じ形状の矩形枠形状の下側台座３１を新たに作製した。そして、上記実施例１で下側台座３１として用いた高さ２００ｍｍの比較例の台座３を、その縦型槽１０の天板部１２との溶接箇所を切断することで取り除き、代わりに上記の新たに作製した高さ１００ｍｍの下側台座３１を上側台座３２と縦型槽１０の天板部１２との間に挟み込んだ。そして、この下側台座３１を構成する溝形鋼の下フランジ部を縦型槽１０の天板部１２に溶接により固定した。

【0029】

更に、この新たに作製した高さ１００ｍｍの下側台座３１を構成する溝形鋼の上フランジ部に予め穿孔しておいたボルト穴群と、上側台座３２を構成する溝形鋼の下フランジ部のボルト穴群とにボルトを挿通してナットで締め付けることでこれら両台座３１、３２を互いに締結した。かかる構成により、これら下側台座３１と上側台座３２の合計高さを、これらの取替え前の参考例の台座３の高さ２００ｍｍと同じにすることができた。その結果、撹拌翼２３の位置を当初設計通りのまま維持することができたので、目視にて確認したところ、参考例と比較して槽内の流動状態に特に変化がなく、良好に撹拌することができた。

【0030】

また、撹拌槽１の運転を止めることなくいつでもボルト・ナットを増し締めできるので、重大な機械的トラブルを未然に防ぐことができるうえ、手間と時間をかけることなく電気モーター２４やギアボックス２５の整備を行うことができた。更に、参考例に比べて台座を構成する溝形鋼の高さを半分にすることで、該溝形鋼を構成する両フランジ部の間に位置するウェブ部が座屈しにくくなり、台座自体の強度を向上させることができた。

【符号の説明】

【0031】

１ 撹拌槽
１０ 縦型槽
１１ 邪魔板
１２ 天板部
１３ 底部
２０ 撹拌機
２１ 回転駆動部
２２ シャフト部
２３ 撹拌翼
２４ 電気モーター
２４ａ 駆動軸
２５ ギアボックス
２６ カップリング
２７ 支持台
３、３０ 台座
３１ 下側台座
３２ 上側台座
３３ ボルト穴

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】