JP2018035401A - Stir fusing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、攪拌融解装置に関する。さらに詳しくは、ニッケルやコバルトなどを含む金属硫化物から塩素ガスにより金属成分を浸出させる金属硫化物の塩素浸出に使用される攪拌融解装置に関する。 The present invention relates to a stirring and melting apparatus. More specifically, the present invention relates to an agitation and melting apparatus used for chlorine leaching of metal sulfides in which metal components are leached from a metal sulfide containing nickel, cobalt, and the like by chlorine gas.
ニッケルやコバルトなどを製錬する方法として、塩素浸出電解採取法がある（特許文献１参照）。この方法によってニッケルを製錬する場合、以下の手順で行われる。
まず、ニッケル硫化物を主成分とするニッケルマットを粉砕した後、これを塩化物溶液に分散させてその中に塩素ガスを吹き込む。すると、ニッケルを含む有価金属が塩化物溶液中に浸出され、ニッケルを含むニッケル浸出液が生成される（塩素浸出）。このニッケル浸出液から銅、コバルト、鉄などの不純物を除去すると、塩化ニッケル溶液が生成される。そして、塩化ニッケル溶液から電解採取することによって、ニッケルが生産される。
As a method for smelting nickel or cobalt, there is a chlorine leaching electrowinning method (see Patent Document 1). When nickel is smelted by this method, the following procedure is performed.
First, after pulverizing a nickel mat containing nickel sulfide as a main component, the nickel mat is dispersed in a chloride solution, and chlorine gas is blown therein. Then, the valuable metal containing nickel is leached into the chloride solution, and a nickel leaching solution containing nickel is generated (chlorine leaching). When impurities such as copper, cobalt, and iron are removed from the nickel leaching solution, a nickel chloride solution is generated. And nickel is produced by carrying out electrowinning from a nickel chloride solution.
かかる塩素浸出電解採取法では、塩素浸出の際に、塩素浸出残渣が発生する。この塩素浸出残渣は、硫黄が主成分であるものの、ニッケルやコバルト等の有価金属が５〜１５％程度含まれる。このため、有価金属のロスを最小限に抑えるために、塩素浸出残渣から金属硫化物を回収し、この金属硫化物を塩素浸出工程内に戻すことが行われている。 In such a chlorine leaching electrowinning method, a chlorine leaching residue is generated during chlorine leaching. Although this chlorine leaching residue is mainly composed of sulfur, it contains about 5 to 15% of valuable metals such as nickel and cobalt. For this reason, in order to minimize the loss of valuable metals, metal sulfides are recovered from chlorine leaching residues and returned to the chlorine leaching process.
塩素浸出残渣から金属硫化物を回収する工程では、塩素浸出残渣の硫黄分を融解してから固液分離装置で硫黄を濾別・回収するプロセスが実用化されている。具体的には、塩素浸出残渣を洗浄脱水した後、振動フィーダーを介して、装入部から塩素浸出残渣が攪拌融解装置の融解槽に装入される。融解槽内には蛇管が設けられており、塩素浸出残渣中の硫黄分が融解された融体が蛇管からの熱によって１２０〜１６０℃に加熱されている。このため、融解槽に装入された塩素浸出残渣が１２０〜１６０℃の融体と接触することによって装入された塩素浸出残渣中の硫黄分も融体となる。そして、生成された融体を固液分離処理すれば、融解した硫黄分から金属硫化物を固形分として分離して回収することができる(特許文献２参照)。 In the step of recovering metal sulfide from the chlorine leaching residue, a process of filtering and recovering sulfur with a solid-liquid separator after melting the sulfur content of the chlorine leaching residue has been put into practical use. Specifically, after the chlorine leaching residue is washed and dehydrated, the chlorine leaching residue is charged into the melting tank of the stirring and melting device from the charging portion via the vibration feeder. A snake tube is provided in the melting tank, and a melt in which the sulfur content in the chlorine leaching residue is melted is heated to 120 to 160 ° C. by heat from the snake tube. For this reason, when the chlorine leaching residue charged in the melting tank comes into contact with the melt at 120 to 160 ° C., the sulfur content in the chlorine leaching residue charged is also a melt. If the produced melt is subjected to solid-liquid separation treatment, the metal sulfide can be separated and recovered as a solid content from the melted sulfur content (see Patent Document 2).
かかる攪拌融解装置では、融解槽内に設けられている蛇管は、通常、融解槽の壁面近傍に設けられているので、融体は壁面部よりも融解槽の中央部の温度が低くなる。塩素浸出残渣は融解槽の中央部近傍に装入されるため、融解槽内の温度を均一に保つためには、融解槽の中央部にある融体の温度をできるだけ高くすることが望ましい。このため、融解槽の中央部に攪拌装置を設けて、融解槽内に軸流を発生させて融体を攪拌している。そして、融解槽内の底部に融解せずに沈降した塩素浸出残渣が堆積することを防ぐために、融解槽の中央を下降して融解槽の壁面に沿って上昇する軸流が発生するように融体を攪拌している。つまり、融解槽内の底部に塩素浸出残渣が堆積しても、その塩素浸出残渣を蛇管近傍に移動させることによって塩素浸出残渣中の硫黄分が融解しやすくなるように、融体を攪拌している。 In such a stirring and melting apparatus, since the serpentine tube provided in the melting tank is usually provided in the vicinity of the wall surface of the melting tank, the temperature of the melt at the center of the melting tank is lower than that of the wall surface. Since the chlorine leaching residue is charged near the center of the melting tank, it is desirable to increase the temperature of the melt in the center of the melting tank as much as possible in order to keep the temperature in the melting tank uniform. For this reason, a stirring device is provided in the center of the melting tank, and the melt is stirred by generating an axial flow in the melting tank. In order to prevent accumulation of chlorine leaching residue that has settled without melting at the bottom of the melting tank, melting is performed so as to generate an axial flow that descends the center of the melting tank and rises along the wall of the melting tank. I am stirring my body. In other words, even if chlorine leaching residue accumulates at the bottom of the melting tank, the melt is stirred so that the sulfur content in the chlorine leaching residue can be easily melted by moving the chlorine leaching residue to the vicinity of the serpentine tube. Yes.
一方、上述したような軸流は底部に堆積した塩素浸出残渣中の硫黄分を融解させる上では好ましいが、融解槽に新たに装入される塩素浸出残渣は融解槽の中央部近傍に供給されるので、新たに装入された塩素浸出残渣は、軸流によって融解槽の中央部に向かって移動し、融解槽の中央部を下降することになる。新たに装入された塩素浸出残渣は低温であり、また、融解槽内の気相部の空気がガス洗浄塔（特許文献２参照）に向かう流れによって吸引されて蒸発した水分等と共に熱が運ばれるため、融解槽内における中央部の温度はより一層低下することになる。つまり、融解槽内の温度を均一に保つために形成した軸流の影響によって、融解槽内の温度差が大きくなってしまう可能性がある。すると、新たな塩素浸出残渣が融体に装入されても塩素浸出残渣中の硫黄分が十分に融解せず、塩素浸出残渣が融体の液面付近で堆積してしまう可能性がある。 On the other hand, the axial flow as described above is preferable for melting the sulfur content in the chlorine leaching residue deposited on the bottom, but the chlorine leaching residue newly charged in the melting tank is supplied near the center of the melting tank. Therefore, the newly introduced chlorine leaching residue moves toward the center of the melting tank by the axial flow, and descends in the center of the melting tank. The newly charged chlorine leaching residue has a low temperature, and the heat of the vapor phase in the melting tank is carried along with the moisture and the like that is sucked and evaporated by the flow toward the gas cleaning tower (see Patent Document 2). Therefore, the temperature of the central part in the melting tank is further lowered. That is, the temperature difference in the melting tank may become large due to the influence of the axial flow formed in order to keep the temperature in the melting tank uniform. Then, even if a new chlorine leaching residue is charged into the melt, the sulfur content in the chlorine leaching residue is not sufficiently melted, and the chlorine leaching residue may be deposited near the liquid surface of the melt.
一方、上述したような軸流を形成しても、融解槽内における中央部の融体の温度を塩素浸出残渣中の硫黄分が融解できる温度まで高くすることができれば、上述したような問題は解消できる可能性がある。つまり、蛇管から供給する熱量を多くして、融解槽内の融体の温度を全体的に高くすれば、上述したような問題を解消できる可能性がある。 On the other hand, even if the axial flow as described above is formed, if the temperature of the melt in the center portion in the melting tank can be increased to a temperature at which the sulfur content in the chlorine leaching residue can be melted, There is a possibility that it can be resolved. That is, if the amount of heat supplied from the serpentine tube is increased and the temperature of the melt in the melting tank is increased as a whole, the above-described problem may be solved.
しかし、融解槽内の融体の温度を全体的に高くするために蛇管から供給する熱量を多くした場合、融解槽の壁面近傍に位置する融体の温度がとくに高くなる。非特許文献１にも示されているように（図４参照）、硫黄は温度を上げすぎると粘性が高くなる。融体の粘性が高くなると、融体を攪拌しても十分な軸流を形成できなくなり、高温の融体を融解槽の中央部に供給できなくなる。すると、蛇管から供給する熱量を多くしても融解槽の中央部に位置する融体の温度は高くならず、上述した場合と同様に、塩素浸出残渣が融体の液面付近で堆積してしまう可能性がある。 However, when the amount of heat supplied from the serpentine tube is increased in order to increase the temperature of the melt in the melting tank as a whole, the temperature of the melt located near the wall surface of the melting tank becomes particularly high. As shown in Non-Patent Document 1 (see FIG. 4), the viscosity of sulfur increases when the temperature is raised too much. When the viscosity of the melt is increased, a sufficient axial flow cannot be formed even if the melt is stirred, and the high-temperature melt cannot be supplied to the central portion of the melting tank. Then, even if the amount of heat supplied from the serpentine tube is increased, the temperature of the melt located at the center of the melting tank does not increase, and as in the case described above, chlorine leaching residue accumulates near the liquid surface of the melt. There is a possibility.
本発明は上記事情に鑑み、供給される対象物質を効果的に融解することができる攪拌融解装置を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a stirring and melting apparatus capable of effectively melting a supplied target substance.
第１発明の攪拌融解装置は、対象物質を加熱して融解する融解装置であって、対象物質が装入され該装入された対象物質が融解した融体を収容する融解槽と、該融解槽の側壁近傍に設けられた、前記融体を加熱する加熱装置と、前記融解槽の中央部に配置された攪拌装置と、を備えており、該攪拌装置が、前記融解槽内の前記融体の液面近傍に該融解槽の中央部から側壁に向かう流れが生じるように前記融体内に軸流を発生させ得るものであることを特徴とする。
第２発明の攪拌融解装置は、第１発明において、前記攪拌装置が、前記融解槽の中央部に配置された回転軸と、該回転軸の軸方向に沿って互いに間隔を空けて設けられた複数の攪拌翼と、を備えており、前記複数の攪拌翼のうち、前記融解槽内の前記融体の液面近傍に位置する攪拌翼が、前記融解槽の中央部から側壁に向かう流れを増速する機能を有するものであることを特徴とする。
第３発明の攪拌融解装置は、第２発明において、前記対象物質を装入する装入部が設けられており、前記攪拌装置における前記融体の液面近傍に位置する攪拌翼は、その翼の先端が前記装入部よりも前記融解槽の中央側に位置する長さに形成されていることを特徴とする。
The stirring and melting apparatus of the first invention is a melting apparatus that heats and melts a target substance, the melting tank containing a melt in which the target substance is charged and the charged target substance is melted, and the melting A heating device for heating the melt provided in the vicinity of a side wall of the tank, and a stirring device disposed in the center of the melting tank, the stirring device being provided with the melting device in the melting tank. An axial flow can be generated in the melt so that a flow from the central part of the melting tank toward the side wall occurs in the vicinity of the liquid level of the body.
A stirring and melting apparatus according to a second aspect of the present invention is the stirring and melting apparatus according to the first aspect, wherein the stirring apparatus is provided to be spaced apart from each other along a rotation axis disposed in a central portion of the melting tank and the axial direction of the rotation axis. A plurality of stirring blades, and among the plurality of stirring blades, a stirring blade located near the liquid surface of the melt in the melting tank has a flow from the central portion of the melting tank toward the side wall. It has a function of increasing the speed.
The stirring and melting apparatus according to the third invention is the stirring and melting apparatus according to the second invention, further comprising a charging portion for charging the target substance, and the stirring blade located near the liquid surface of the melt in the stirring apparatus The tip of is formed in the length located in the center side of the said melting tank rather than the said insertion part.
第１発明によれば、装入された対象物質は側壁近傍に向かって移動するので、対象物質を高温の融体や加熱装置によって加熱しやすくなる。すると、装入された対象物質の温度を短時間で上昇させることができるので、対象物質を効率よく融解させることができる。そして、対象物質を効率よく融解させることによって、低温の領域に対象物質が堆積するなどの問題が生じることを防ぐことができる。
第２発明によれば、装入された対象物質を壁面近傍の加熱装置に短時間で接近させることができるので、対象物質の融解を促進することができる。
第３発明によれば、装入された対象物質が攪拌翼に接触する可能性を低くすることができる。また、融体の流速が速くなっている領域に対象物質が装入される状態になるので、対象物質の移動を移動させやすくなる。
According to the first invention, since the charged target substance moves toward the vicinity of the side wall, the target substance can be easily heated by a high-temperature melt or a heating device. Then, since the temperature of the charged target substance can be raised in a short time, the target substance can be efficiently melted. Further, by efficiently melting the target substance, it is possible to prevent problems such as the target substance being deposited in a low temperature region.
According to the second invention, since the charged target substance can be brought close to the heating device near the wall surface in a short time, melting of the target substance can be promoted.
According to the third invention, it is possible to reduce the possibility that the charged target substance contacts the stirring blade. In addition, since the target substance is loaded in the region where the flow velocity of the melt is high, the movement of the target substance can be easily moved.
本発明の攪拌融解装置は、固形の対象物質を融解する装置であって、対象物質を効果的に融解することができるようにしたことに特徴を有している。 The stirring and melting apparatus of the present invention is an apparatus for melting a solid target substance, and is characterized in that the target substance can be effectively melted.
本発明の攪拌融解装置が使用される設備や融解する対象物質はとくに限定されない。例えば、塩素浸出電解採取法によってニッケルを製造する設備において、塩素浸出残渣から金属硫化物を回収するために塩素浸出残渣を融解する攪拌融解装置として、本発明の攪拌融解装置を使用することができる。この場合には、攪拌融解装置において融解する対象物質が塩素浸出残渣になる。また、非鉄金属回収等の設備において、鉛、錫などの低融点金属を融解する攪拌融解装置として、本発明の攪拌融解装置を使用することができる。 The equipment in which the stirring and melting apparatus of the present invention is used and the target substance to be melted are not particularly limited. For example, in a facility for producing nickel by the chlorine leaching electrowinning method, the stirring and melting device of the present invention can be used as a stirring and melting device for melting a chlorine leaching residue in order to recover metal sulfide from the chlorine leaching residue. . In this case, the target substance to be melted in the stirring and melting apparatus becomes a chlorine leaching residue. Moreover, the stirring and melting apparatus of the present invention can be used as a stirring and melting apparatus for melting low melting point metals such as lead and tin in facilities such as non-ferrous metal recovery.
以下の説明では、融解する対象物質が塩素浸出残渣である攪拌融解装置に本発明の攪拌融解装置を使用する場合を代表として説明する。 In the following description, the case where the stirring and melting apparatus of the present invention is used for a stirring and melting apparatus in which the target substance to be melted is a chlorine leaching residue will be described as a representative.
（本実施形態の攪拌融解装置１の概略説明）
図１に示すように、本実施形態の攪拌融解装置１は、融解槽２と、融解槽２内に配置された加熱装置３および攪拌装置１０と、融解槽２に対象物質Ｓである塩素浸出残渣（以下塩素浸出残渣Ｓという）を供給する装入部５と、を備えている。
(Schematic description of the stirring and melting apparatus 1 of the present embodiment)
As shown in FIG. 1, the stirring and melting apparatus 1 of the present embodiment includes a melting tank 2, a heating apparatus 3 and a stirring apparatus 10 arranged in the melting tank 2, and chlorine leaching as a target substance S in the melting tank 2. And a charging section 5 for supplying a residue (hereinafter referred to as a chlorine leaching residue S).
（融解槽２）
融解槽２は、上部に開口を有する中空な有底筒状の部材である。この融解槽２は、塩素浸出残渣Ｓ中の硫黄分が融解した融体Ｍを収容するものである。この融解槽２は、上部に天板２ａが設けられており、この天板２ａによって開口が塞がれている。この天板２ａには、装入部５が取り付けられており、装入部５の排出口５ｈから塩素浸出残渣Ｓが融解槽２内に供給されるようになっている。
(Melting tank 2)
The melting tank 2 is a hollow bottomed cylindrical member having an opening at the top. The melting tank 2 accommodates the melt M in which the sulfur content in the chlorine leaching residue S is melted. The melting tank 2 is provided with a top plate 2a at the top, and the opening is closed by the top plate 2a. A charging portion 5 is attached to the top plate 2 a, and a chlorine leaching residue S is supplied into the melting tank 2 from an outlet 5 h of the charging portion 5.
なお、図示しないが、融解槽２には、塩素浸出残渣Ｓが融解された融体Ｍが排出される排出口を有しており、この排出口から融体Ｍが次工程に供給されるようになっている。 Although not shown, the melting tank 2 has a discharge port through which the melt M in which the chlorine leaching residue S is melted is discharged, and the melt M is supplied to the next process from the discharge port. It has become.
また、装入部５には、振動フィーダー等から塩素浸出残渣Ｓが供給されるようになっているが、装入部５に塩素浸出残渣Ｓを供給する方法はとくに限定されない。 Moreover, although the chlorine leaching residue S is supplied to the charging unit 5 from a vibration feeder or the like, the method for supplying the chlorine leaching residue S to the charging unit 5 is not particularly limited.
さらに、融解槽２の形状はとくに限定されないが、熱効率を向上させる上では丸型よりも融解槽２の水平断面あたりの蛇管などの加熱装置３の表面積を大きくとることができるので、断面が角型の槽が望ましい。また、融解槽２を角型の槽とした場合には、複数の融解槽２を並べて設置する場合に設置面積を小さくできるし、融解槽２と周囲の機器などの間に隙間（デッドスペース）ができないように設置できるという利点もある。 Furthermore, the shape of the melting tank 2 is not particularly limited, but in order to improve the thermal efficiency, the surface area of the heating device 3 such as a serpentine per horizontal section of the melting tank 2 can be made larger than the round shape, so that the cross section is square. A mold tank is preferred. In addition, when the melting tank 2 is a square tank, the installation area can be reduced when a plurality of melting tanks 2 are arranged side by side, and a gap (dead space) is formed between the melting tank 2 and surrounding devices. There is also an advantage that it can be installed so that it cannot be done.
（加熱装置３）
図１に示すように、融解槽２の側壁２Ｗの近傍には、蛇管や電熱ヒーター等の加熱装置３が設けられている。この加熱装置３は、融解槽２の側壁２Ｗの内面に沿って攪拌装置１０を囲むように配設されており、融体Ｍをその周囲から加熱できるようになっている。
(Heating device 3)
As shown in FIG. 1, a heating device 3 such as a serpentine tube or an electric heater is provided in the vicinity of the side wall 2 </ b> W of the melting tank 2. The heating device 3 is disposed along the inner surface of the side wall 2W of the melting tank 2 so as to surround the stirring device 10, and the melt M can be heated from the periphery thereof.
（攪拌装置１０）
図１に示すように、融解槽２内のほぼ中央部には、攪拌装置１０が設けられている。この攪拌装置１０は、塩素浸出残渣Ｓの融解を効果的に進行させかつ融体Ｍの温度を均一に近づけるために、融解槽２内の融体Ｍを攪拌するものである。この攪拌装置１０は、融解槽２内のほぼ中央部に配置された回転軸１１を備えている。この回転軸１１の一端（図１では上端）は天板２ａから外方に突出しており、モータ等の駆動源１５に連結されている。また、回転軸１１には、その軸方向に沿って複数段（図１では３段）の攪拌翼１２（図１では攪拌翼１２ａ〜１２ｃ）が設けられている。このため、駆動源１５によって回転軸１１を回転させれば、回転軸１１に設けられた複数段の攪拌翼１２によって融解槽２内の融体Ｍを攪拌することができる。
(Agitator 10)
As shown in FIG. 1, a stirring device 10 is provided at a substantially central portion in the melting tank 2. The agitator 10 agitates the melt M in the melting tank 2 in order to effectively advance the melting of the chlorine leaching residue S and bring the temperature of the melt M closer to uniform. The stirring device 10 includes a rotating shaft 11 disposed at a substantially central portion in the melting tank 2. One end (the upper end in FIG. 1) of the rotating shaft 11 protrudes outward from the top plate 2a and is connected to a drive source 15 such as a motor. Further, the rotating shaft 11 is provided with a plurality of stages (three stages in FIG. 1) of stirring blades 12 (stirring blades 12a to 12c in FIG. 1) along the axial direction thereof. For this reason, if the rotating shaft 11 is rotated by the drive source 15, the melt M in the melting tank 2 can be stirred by the plural stages of stirring blades 12 provided on the rotating shaft 11.
以上のような構成であるので、加熱装置３によって融解槽２内の融体Ｍを加熱しつつ攪拌装置１０によって融体Ｍを攪拌すれば、融体Ｍを順次加熱装置３に接触させることができる。すると、融体Ｍを順次加熱できるので、融解槽２内の融体Ｍをある程度の温度（具体的には融体Ｍの状態を維持できる温度）に維持することができる。 Since it is the above structure, if the melt M is stirred with the stirring apparatus 10 while heating the melt M in the melting tank 2 with the heating apparatus 3, the melt M can be made to contact the heating apparatus 3 sequentially. it can. Then, since the melt M can be heated sequentially, the melt M in the melting tank 2 can be maintained at a certain temperature (specifically, a temperature at which the state of the melt M can be maintained).
そして、融解槽２内に塩素浸出残渣Ｓを装入すれば、融体Ｍは塩素浸出残渣Ｓよりも高温になっているので、塩素浸出残渣Ｓは融体Ｍと接触し混合することによって加熱される。すると、装入された塩素浸出残渣Ｓ中の硫黄分を融解槽２において溶融させることができる。 Then, if the chlorine leaching residue S is charged into the melting tank 2, the melt M has a higher temperature than the chlorine leaching residue S. Therefore, the chlorine leaching residue S is heated by contacting and mixing with the melt M. Is done. Then, the sulfur content in the charged chlorine leaching residue S can be melted in the melting tank 2.
（攪拌装置１０の説明）
ここで、融解槽２内に塩素浸出残渣Ｓを装入して融体Ｍと塩素浸出残渣Ｓとが接触すれば、融体Ｍによって塩素浸出残渣Ｓが加熱される代わりに、融体Ｍの温度が低下する。この温度低下は塩素浸出残渣Ｓが装入される融体Ｍの液面ＳＦにおいて最も大きくなる。融体Ｍの液面ＳＦは気体と接触しており、融体Ｍの内部よりも温度が低くなっている。塩素浸出残渣Ｓの装入によってさらに融体Ｍの液面ＳＦの温度が低下すると、装入された塩素浸出残渣Ｓ中の硫黄の融解に時間がかかり、塩素浸出残渣Ｓ中の硫黄の融解効率が低下してしまう可能性がある。
(Description of stirring device 10)
Here, if the chlorine leaching residue S is charged into the melting tank 2 and the melt M and the chlorine leaching residue S come into contact with each other, instead of heating the chlorine leaching residue S by the melt M, The temperature drops. This temperature decrease is greatest at the liquid level SF of the melt M into which the chlorine leaching residue S is charged. The liquid surface SF of the melt M is in contact with the gas, and the temperature is lower than the inside of the melt M. If the temperature of the liquid surface SF of the melt M is further lowered by charging the chlorine leaching residue S, it takes time to melt the sulfur in the chlorine leaching residue S, and the melting efficiency of sulfur in the chlorine leaching residue S May be reduced.
そこで、本実施形態の攪拌融解装置１では、攪拌装置１０により融体Ｍ内に形成される融体Ｍの流動を調整し、融体Ｍの液面ＳＦの温度低下を抑えることによって、塩素浸出残渣Ｓ中の硫黄の融解効率の低下を防止している。 Therefore, in the stirring and melting apparatus 1 of the present embodiment, the chlorine leaching is performed by adjusting the flow of the melt M formed in the melt M by the stirring apparatus 10 and suppressing the temperature drop of the liquid surface SF of the melt M. A reduction in the melting efficiency of sulfur in the residue S is prevented.
具体的には、本実施形態の攪拌融解装置１の攪拌装置１０では、融体Ｍの液面ＳＦ近傍では、融解槽２の中央部から側壁２Ｗに向かう流れが生じるように融体内に軸流を発生させ得る攪拌翼１２が採用されている。より詳しく言えば、攪拌装置１０には、回転軸１１が回転すると、融解槽２の中央部に融解槽２の底から回転軸１１の軸方向に沿った上昇流が発生し、その上昇流が融体Ｍの液面ＳＦにおいて融解槽２の中央部から側壁２Ｗに向かうように流れ、その後、側壁２Ｗと融解槽２の底に沿って流れて融解槽２の底部中央に戻るような軸流が発生する攪拌翼１２が採用されている（図１の矢印参照）。 Specifically, in the stirrer 10 of the stirrer / melter 1 of the present embodiment, an axial flow is generated in the melt so that a flow from the center of the melt tank 2 toward the side wall 2W occurs in the vicinity of the liquid surface SF of the melt M. A stirring blade 12 capable of generating the above is employed. More specifically, when the rotating shaft 11 rotates in the stirring device 10, an upward flow from the bottom of the melting tank 2 along the axial direction of the rotating shaft 11 is generated at the center of the melting tank 2, and the upward flow is An axial flow that flows from the center of the melting tank 2 toward the side wall 2W at the liquid level SF of the melt M, and then flows along the side walls 2W and the bottom of the melting tank 2 and returns to the center of the bottom of the melting tank 2. The agitating blade 12 generating the above is employed (see the arrow in FIG. 1).
上述したような軸流を融体２内に発生させることができれば、装入された塩素浸出残渣Ｓは融体Ｍに混合すると同時に融解槽２の側壁２Ｗ近傍に向かって移動する。融解槽２の側壁２Ｗ近傍には加熱装置３が設けられており、また、融解槽２の側壁２Ｗ近傍の融体２は比較的温度が高くなっている。 If the axial flow as described above can be generated in the melt 2, the charged chlorine leaching residue S is mixed with the melt M and simultaneously moves toward the vicinity of the side wall 2 </ b> W of the melting tank 2. A heating device 3 is provided in the vicinity of the side wall 2W of the melting tank 2, and the temperature of the melt 2 near the side wall 2W of the melting tank 2 is relatively high.
したがって、装入された塩素浸出残渣Ｓを迅速に融解槽２の側壁２Ｗの近傍に移動させれば、装入された塩素浸出残渣Ｓに融体Ｍから供給される熱量が大きくなるので、装入された塩素浸出残渣Ｓの温度を短時間で上昇させることができる。したがって、塩素浸出残渣Ｓ中の硫黄分の温度も短時間で上昇するから、塩素浸出残渣Ｓ中の硫黄分を効率よく融解させることができる。 Therefore, if the charged chlorine leaching residue S is quickly moved to the vicinity of the side wall 2W of the melting tank 2, the amount of heat supplied from the melt M to the charged chlorine leaching residue S increases. The temperature of the entered chlorine leaching residue S can be raised in a short time. Therefore, since the temperature of the sulfur content in the chlorine leaching residue S also rises in a short time, the sulfur content in the chlorine leaching residue S can be efficiently melted.
また、図１のような軸流は通常の対流と逆向きに流れるようになるので、加熱装置３によって加熱された融体Ｍは比重差により温度が低い融体が溜まりやすい融解槽２の底部に移動する。したがって、融解槽２内において低温の融体２と高温の融体２の混合を促進できるので、融解槽２内の融体Ｍ全体の温度を均一に保ちやすくなる。 Further, since the axial flow as shown in FIG. 1 flows in the opposite direction to the normal convection, the melt M heated by the heating device 3 has a bottom portion of the melting tank 2 in which a melt having a low temperature tends to accumulate due to a difference in specific gravity. Move to. Therefore, since mixing of the low temperature melt 2 and the high temperature melt 2 can be promoted in the melting tank 2, the temperature of the entire melt M in the melting tank 2 can be easily maintained.
（最上段の攪拌翼１２ａについて）
とくに、攪拌装置１０において、最上段の攪拌翼１２ａ、つまり、複数の攪拌翼１２ａ〜１２ｃのうち融解槽２内の融体Ｍの液面ＳＦ近傍に位置する攪拌翼１２ａは、融解槽２の中央部から側壁２Ｗに向かう流れを増速する機能を有する形状に形成されていることが望ましい。かかる形状とすれば、装入された塩素浸出残渣Ｓを融解槽２の壁面２Ｗ近傍の加熱装置３の位置まで短時間で移動させることができる。すると、塩素浸出残渣Ｓの温度を速く上昇させることができるので、塩素浸出残渣Ｓ中の硫黄分の融解を促進することができる。
(About the uppermost stirring blade 12a)
In particular, in the stirring device 10, the uppermost stirring blade 12 a, that is, among the plurality of stirring blades 12 a to 12 c, the stirring blade 12 a located near the liquid surface SF of the melt M in the melting tank 2 It is desirable to form in the shape which has the function to accelerate the flow which goes to the side wall 2W from a center part. With this shape, the charged chlorine leaching residue S can be moved to the position of the heating device 3 in the vicinity of the wall surface 2W of the melting tank 2 in a short time. Then, since the temperature of the chlorine leaching residue S can be increased rapidly, melting of the sulfur content in the chlorine leaching residue S can be promoted.
上記機能を有する攪拌翼１２ａとしては、例えば、パドル型やプロペラ型、タービン型等が好ましい。しかし、融体Ｍの液面ＳＦ近傍における融解槽２の中央部から側壁２Ｗに向かう融体Ｍの流れを増速することができるのであれば、上記のごとき形状のものに限定されない。 As the stirring blade 12a having the above function, for example, a paddle type, a propeller type, a turbine type or the like is preferable. However, the shape is not limited to the above as long as the flow rate of the melt M from the central portion of the melting tank 2 in the vicinity of the liquid surface SF of the melt M toward the side wall 2W can be increased.
（装入部５との相対的な位置）
なお、最上段の攪拌翼１２ａの大きさ、つまり、攪拌翼１２ａの翼の長さはとくに限定されない。しかし、装入部５から固形の塩素浸出残渣Ｓが装入されるので、装入された塩素浸出残渣Ｓが直接接触しないようになっていることが望ましい。例えば、装入部５の排出口５ｈよりも融解槽１の中央側に攪拌翼１２ａの翼の先端が位置する程度の長さとすれば、装入された塩素浸出残渣Ｓが直接攪拌翼１２ａの翼に接触しないようにすることができる。しかも、攪拌翼１２ａよりも先端側、つまり、融解槽２の側壁２Ｗ側では、融解槽２の中央部よりも融体Ｍの流れが増速されているので、塩素浸出残渣Ｓを融解槽１の側壁２Ｗに向けて移動させやすくなる。
(Relative position with charging section 5)
The size of the uppermost stirring blade 12a, that is, the length of the stirring blade 12a is not particularly limited. However, since the solid chlorine leaching residue S is charged from the charging portion 5, it is desirable that the charged chlorine leaching residue S is not in direct contact. For example, if the length is such that the tip of the blade of the stirring blade 12a is located closer to the center of the melting tank 1 than the discharge port 5h of the charging portion 5, the charged chlorine leaching residue S is directly attached to the stirring blade 12a. It is possible to prevent contact with the wing. Moreover, since the flow of the melt M is accelerated at the tip side from the stirring blade 12a, that is, the side wall 2W side of the melting tank 2, compared with the central portion of the melting tank 2, the chlorine leaching residue S is removed from the melting tank 1. It becomes easy to move toward the side wall 2W.
（攪拌装置について）
図１では、攪拌装置１０の回転軸１１に３段の攪拌翼１２ａ〜１２ｃが設けられている場合を記載しているが、回転軸１１に設ける攪拌翼の段数はとくに限定されない。例えば、１段や２段でもよいし４段以上でもよい。攪拌翼の段数は、融解槽内全体で融体Ｍの循環が良好となるように決定すればよい。一般的には、融解槽２の高さＨと攪拌翼１２の直径Ｄの比（Ｈ／Ｄ）が大きくなるほど段数を増すほうがよい。
(About the stirring device)
Although FIG. 1 shows a case where the rotating shaft 11 of the stirring device 10 is provided with three stages of stirring blades 12a to 12c, the number of stirring blades provided on the rotating shaft 11 is not particularly limited. For example, it may be 1 stage, 2 stages, or 4 stages or more. The number of stages of the stirring blades may be determined so that the circulation of the melt M is good throughout the melting tank. Generally, it is better to increase the number of stages as the ratio (H / D) of the height H of the melting tank 2 and the diameter D of the stirring blade 12 increases.
また、攪拌翼の形状も上述したような融体Ｍの流れを形成できるものであれば、とく限定されない。例えば、プロペラや傾斜パドル等の攪拌翼を使用すれば、上述したような融体Ｍの流れ（軸流）を形成しやすくなる。また、フラットパドルや渦巻き型等の攪拌翼を使用すれば、上述したような融体Ｍの液面ＳＦにおいて、融解槽２の中央部から側壁２Ｗに向かう流れを増速しやすくなる。 The shape of the stirring blade is not particularly limited as long as it can form the flow of the melt M as described above. For example, if a stirring blade such as a propeller or an inclined paddle is used, the flow (axial flow) of the melt M as described above can be easily formed. Further, if a stirring blade such as a flat paddle or a spiral type is used, the flow from the central portion of the melting tank 2 toward the side wall 2W can be easily accelerated on the liquid surface SF of the melt M as described above.
また、攪拌装置は、上述したような回転軸に複数の攪拌翼が設けられているものに限られず、アンカー翼やリボン型翼等を使用してもよい。上述したような融体Ｍの流れを形成できるものであればよい。 Further, the stirring device is not limited to the above-described rotating shaft provided with a plurality of stirring blades, and an anchor blade, a ribbon blade, or the like may be used. What is necessary is just to be able to form the flow of the melt M as described above.
本発明の攪拌融解装置の効果を確認するために、塩素浸出残渣を装入しながら融解槽内の融体を加熱攪拌した場合の融解槽内の融体の流れと融体の液面の温度分布を数値シミュレーションによって確認した。 In order to confirm the effect of the stirring and melting apparatus of the present invention, the flow of the melt in the melting tank and the liquid surface temperature when the melt in the melting tank is heated and stirred while charging the chlorine leaching residue. The distribution was confirmed by numerical simulation.
使用したモデルは、図１のように融解槽の中央に攪拌装置が設けられ、融解槽の側壁に沿って加熱装置として蛇管が設けられたものである。モデル各部のスペックは以下のとおりである。
１）融解槽
断面形状 ：正方形
一辺の長さ：３９００ｍｍ
高さ ：３０００ｍｍ
２）攪拌翼（最上段）
翼型 ：傾斜パドル型
外径 ：１０００ｍｍ
高さ ：７８ｍｍ
羽根幅 ：１００ｍｍ
翼の傾き：４５度
３）攪拌翼（中段）
翼型 ：プロペラ型
外径 ：１４００ｍｍ
高さ ：１９０ｍｍ
羽根幅 ：４００ｍｍ
翼の傾き：２４度
４）攪拌翼（最下段）
翼型 ：プロペラ型
外径 ：１４００ｍｍ
高さ ：１９０ｍｍ
羽根幅 ：４００ｍｍ
翼の傾き：２４度
５）蛇管表面温度：１３５℃
As shown in FIG. 1, the model used has a stirring device provided at the center of the melting tank and a serpentine tube provided as a heating device along the side wall of the melting tank. The specifications of each part of the model are as follows.
1) Melting tank Sectional shape: Square One side length: 3900 mm
Height: 3000mm
2) Stirrer blade (top)
Airfoil: Inclined paddle type Outer diameter: 1000mm
Height: 78mm
Feather width: 100 mm
Wing inclination: 45 degrees
3) Stirring blade (middle stage)
Airfoil type: Propeller type Outer diameter: 1400mm
Height: 190mm
Feather width: 400mm
Wing inclination: 24 degrees
4) Stirring blade (bottom stage)
Airfoil type: Propeller type Outer diameter: 1400mm
Height: 190mm
Feather width: 400mm
Wing inclination: 24 degrees
5) Servo tube surface temperature: 135 ° C
数値シミュレーションは、ANSYS社製汎用流体計算ソフトCFXを用いて行った。計算では、装入する塩素浸出残渣の量は装入口一つあたり１１５ｋｇ／分とし、装入する残渣の温度は２０℃とした。塩素浸出残渣のニッケル粒子、硫黄、水の混合物を想定した比重１８００kg/m3の均質スラリーとした。また、攪拌装置の回転数は１０４ｒｐｍとした。 Numerical simulation was performed using the general-purpose fluid calculation software CFX manufactured by ANSYS. In the calculation, the amount of chlorine leaching residue charged was 115 kg / min per charging port, and the temperature of the charging residue was 20 ° C. A homogeneous slurry having a specific gravity of 1800 kg / m 3 assuming a mixture of nickel particles of sulfur leaching residue, sulfur and water. The rotation speed of the stirring device was 104 rpm.
結果を図２、図３に示す。
なお、図２（Ｂ）、図３（Ｂ）において、図中の３つの□は塩素浸出残差の投入位置（装入口の位置）を示している。
The results are shown in FIGS.
In FIGS. 2B and 3B, the three squares in the figure indicate the chlorine leaching residual charging position (loading inlet position).
図２（Ａ）に示すように、実施例１では、図１の矢印に示すような軸流が発生し、融体の液面付近の流速が２ｍ／ｓｅｃ程度となっている。融解槽の側壁付近の蛇管回りの流速も１ｍ／ｓｅｃ程度と良好で、融解槽全体で融体がよどみなく攪拌されていることがわかる。
図２（Ｂ）に示すように、融体の液面の温度は比較的流速の遅い中央部でも温度低下がなく、融体の液面全体でほぼ均一な温度であることが確認できる。
As shown in FIG. 2A, in Example 1, an axial flow as shown by the arrow in FIG. 1 is generated, and the flow velocity near the liquid surface of the melt is about 2 m / sec. The flow speed around the side of the melting vessel near the side wall of the melting tank is also as good as about 1 m / sec, and it can be seen that the melt is stirred smoothly throughout the melting tank.
As shown in FIG. 2 (B), it can be confirmed that the temperature of the liquid surface of the melt does not decrease even at the central portion where the flow rate is relatively slow, and is substantially uniform over the entire liquid surface of the melt.
図３は比較例１の結果であるが、比較例１は、実施例１とまったく同じ構成の攪拌装置を使用し、回転軸の回転方向を反転させた場合である。つまり、実施例１と逆方向に対流る軸流を発生させた場合である。
図３（Ａ）に示すように、比較例１では、塩素浸出残差の投入位置において、融体の液面付近の流速が１ｍ／ｓｅｃ以下であり、装入された塩素浸出残差が未融解のまま液面に堆積する恐れが高いことがわかる。
FIG. 3 shows the results of Comparative Example 1, but Comparative Example 1 is a case where the stirring device having the same configuration as that of Example 1 was used and the rotation direction of the rotating shaft was reversed. That is, it is a case where the axial flow which convects in the opposite direction to Example 1 is generated.
As shown in FIG. 3 (A), in Comparative Example 1, the flow rate near the liquid surface of the melt is 1 m / sec or less at the chlorine leaching residual charging position, and the charged chlorine leaching residual is not present. It can be seen that there is a high risk of depositing on the liquid surface as it is melted.
図３（Ｂ）は、図３（Ａ）と同じ条件で計算した融体の液面の温度の計算結果であるが、流速の遅い中央部での温度低下が著しく、液面中央部での融解が良好に進まない可能性が高いことが推測される。 FIG. 3 (B) is a calculation result of the temperature of the liquid surface of the melt calculated under the same conditions as in FIG. 3 (A). It is speculated that the melting is not likely to proceed well.
以上の結果より、本発明の攪拌融解装置では、塩素浸出残渣を装入しても融体の液面での温度低下や未融解の塩素浸出残渣が堆積する可能性を低くできることが確認された。 From the above results, it was confirmed that the stirring and melting apparatus of the present invention can reduce the temperature drop at the liquid surface of the melt and the possibility of depositing the unmelted chlorine leaching residue even when the chlorine leaching residue is charged. .
本発明の攪拌融解装置は、塩素浸出残渣のような固形物を融解する攪拌融解装置に適している。 The stirring and melting apparatus of the present invention is suitable for a stirring and melting apparatus that melts a solid substance such as a chlorine leaching residue.
１ 攪拌融解装置
２ 融解槽
３ 加熱装置
５ 装入部
１０ 攪拌装置
１１ 回転軸
１２ 攪拌翼
Ｍ 融体
ＳＦ 液面
Ｓ 塩素浸出残渣
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stirring melting apparatus 2 Melting tank 3 Heating apparatus 5 Charge part 10 Stirring apparatus 11 Rotating shaft 12 Stirring blade M Melt SF Liquid surface S Chlorine leaching residue
Claims (3)
対象物質が装入され該装入された対象物質が融解した融体を収容する融解槽と、
該融解槽の側壁近傍に設けられた、前記融体を加熱する加熱装置と、
前記融解槽の中央部に配置された攪拌装置と、を備えており、
該攪拌装置が、
前記融解槽内の前記融体の液面近傍に該融解槽の中央部から側壁に向かう流れが生じるように前記融体内に軸流を発生させ得るものである
ことを特徴とする撹拌融解装置。 A melting apparatus for heating and melting a target substance,
A melting tank containing a melt in which the target substance is charged and the charged target substance is melted;
A heating device provided in the vicinity of the side wall of the melting tank for heating the melt;
A stirring device disposed in the center of the melting tank, and
The stirring device
An agitating and melting apparatus, wherein an axial flow can be generated in the melt so that a flow from the central portion of the melting tank toward the side wall occurs in the vicinity of the liquid surface of the melt in the melting tank.
前記融解槽の中央部に配置された回転軸と、
該回転軸の軸方向に沿って互いに間隔を空けて設けられた複数の攪拌翼と、を備えており、
前記複数の攪拌翼のうち、前記融解槽内の前記融体の液面近傍に位置する攪拌翼が、前記融解槽の中央部から側壁に向かう流れを増速する機能を有するものである
ことを特徴とする請求項１記載の撹拌融解装置。 The stirring device is
A rotating shaft disposed in the center of the melting tank;
A plurality of stirring blades spaced apart from each other along the axial direction of the rotating shaft, and
Among the plurality of stirring blades, the stirring blade located near the liquid surface of the melt in the melting tank has a function of accelerating the flow from the central part of the melting tank toward the side wall. The stirring and melting apparatus according to claim 1, wherein
前記攪拌装置における前記融体の液面近傍に位置する攪拌翼は、
その翼の先端が前記装入部よりも前記融解槽の中央側に位置する長さに形成されている
ことを特徴とする請求項２記載の撹拌融解装置。
A charging section for charging the target substance is provided;
The stirring blade located near the liquid surface of the melt in the stirring device,
The stirring and melting apparatus according to claim 2, wherein a tip of the blade is formed to have a length that is located closer to a center side of the melting tank than the charging portion.
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN111036102A (en) * | 2020-01-17 | 2020-04-21 | 长垣县源宏包装新材料有限公司 | Polyester modified monomer heating and melting device |
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2016
- 2016-08-31 JP JP2016169755A patent/JP2018035401A/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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