JP6589685B2 - 硫化反応槽の管理設備と、前記管理設備を備えるHPAL技術を用いた低品位Ni鉱の製錬方法 - Google Patents
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Description
その製造工程に含まれる硫化反応工程では、密閉容器の硫化反応槽を複数、例えば4基(図2には、その一部の第1反応槽R1及び第2反応槽R2を示す)が直列に配置され、それぞれの硫化反応槽(例えば、第1反応槽R1)には、その液面監視用マイクロウェーブ式レベル計L1、第1反応槽圧力監視用圧力伝送器P1、硫化水素ガス監視用流量計F1HSと流量調節弁V1HS、及び流量計F1HSからのデータに基づき流量調節弁V1HSの開閉を制御する第1反応槽流量制御器FIC1、並びに反応槽内に第1反応槽攪拌機S1が備えられている。また、この硫化反応槽を用いた場合、その運転は定期休転期日までの半年〜1年程度を連続して行う。なお、他の反応槽においても同様の装置が設置されている。
なお、図2において、LIC1はレベル計L1からの出力を取込み、第1反応槽の液面レベルに応じて圧力調節弁V1Pを開閉して液面レベルを制御する第1レベル制御器、Sfは硫化反応槽内の液表面、L2は第2反応槽R2に備付の液面監視用マイクロウェーブ式レベル計、FIC2は第2反応槽流量制御器、P2は第2反応槽圧力監視用圧力伝送器、F2HSは第2反応槽硫化水素ガス監視用流量計、V2HSは第2反応槽流量調節弁、S2は第2反応槽攪拌機、V1とV2は主圧力弁、V2Pは圧力調節弁、LIC2は第2レベル制御器、R3は第3硫化反応槽である。
これに対して反応条件管理や攪拌機の保護という観点から液面レベルを適正に保つ必要があり、その液面レベルの監視には、使用するレベル計を含め、その監視系統には高い信頼性が必要とされる。
この特徴から硫化反応槽の液面レベル測定にもマイクロウェーブ式レベル計が採用されている。
[硫化水素ガスに含まれる硫黄粉によるレベル計指示不良の発生]
即ち、硫化反応槽へ吹き込まれる硫化水素ガスには、そのガス製造プロセス由来の硫黄成分が含まれていることがある。また、硫化水素ガスはニッケル水溶液中の硫酸イオンによって酸化されて硫黄を生じる。そこで、このような硫黄成分は、操業の経過時間とともに反応槽上部、また反応槽上部に設置されているレベル計のセンサ表面全体に汚れを生じさせる。このような状態になるとレベル計は正常な反射波を検出することが困難となり、レベル計指示の固定や、指示の振れが発生するなどの不具合を招く。このような場合、レベル計を取り外して清掃する以外に機能回復の方法がない。
硫化反応槽には、硫化水素ガスが吹き込まれており、内部の圧力変動よって、反応槽の液面レベルも変動する。硫化反応槽にはマイクロウェーブ式レベル計が1台取り付けられているが、この1台が機能しなくなると、反応槽内の液面レベルを監視できず、運転の継続が困難となる問題がある。
硫化反応槽は密閉型の反応容器であり、内部には反応用の硫化水素ガスが常に吹き込まれている。そこで、レベル計の点検・補修にあたっては、安全の観点から通常大気圧までの減圧、さらに内部の残留硫化水素ガスを除去する作業が事前の段取りとして必要となる。さらにレベル計を取り外してタンクを開放することとなる為、硫化反応工程を停止しなければならない。
したがって、オンラインメンテナンスを可能とするシステムの構築が可能となり、上記課題が解決できることを見出し、本発明の完成に至った。
さらに監視系統にレベル計用開閉弁を設置したことにより、操業運転中でも硫化反応槽との間のガス遮断が可能となり、レベル計に不具合が発生しても、硫化反応工程の操業を停止させることなく、レベル計のオンラインメンテナンスを可能とする。即ち操業への影響を低減することができることから工業上顕著な効果を奏するものである。
そこで、本発明では硫化反応槽の液面レベル監視の不具合による硫化反応工程への影響を防止し、その連続操業を可能とするための硫化反応槽の管理設備を構築するもので、図3に示す構成を採っており、以下のような特徴を備えている。
図3は本発明に係る硫化反応槽コントロールイメージ図で、L1、L2は既設レベル計、L12、L22は本発明において新たに設けた第二のレベル計、SW1、SW2はレベルコントロール入力選択スイッチ、10はガス遮断機構、11はガス放出機構である。
第一に、レベル計を二重化することで、一方のレベル計の指示不良が発生した場合でも、残るもう1つの健全なレベル計により硫化反応槽の液面レベル監視を継続する操作。
第二に、不具合を生じたレベル計に関しては、当該レベル計の配管系統に配置された2基の手動弁を「閉」位置とすることで、硫化反応槽とレベル計間のガスの流出入を遮断する操作。
第三に、当該レベル計の配管系統に配置されたガス放出機構より、配管に残留しているガス(残留ガス)を配管内から脱圧する操作。
第四に、上記第二及び第三の操作を経て、不具合を生じたレベル計を取り外し、点検整備、交換する操作。
第五に、硫化反応槽を使用する硫化反応工程を停止せずに、連続運転操業状態で上記第四の操作を実施する操作。
それらの詳細を以下に示す。
先ず、レベル計の二重化は、図3に示すように、既設レベル計L1、L2付近に、第二のレベル計L12、L22を設置する。
第二のレベル計L12、L22の設置位置は、発信したマイクロ波が、既設レベル計によるマイクロ波と干渉せずに受信できる位置、即ち、正確な液面レベルを測定可能な位置に設置する。
レベル制御器LIC1は、レベル計(L1、L12)からのマイクロ波の受信データを用いて開閉信号を発生し、この開閉信号を圧力調節弁V1Pに送信して開閉させ、もって液面レベルの調整を行うものである。このような液面レベルの調整は、例えばPID制御で行われる。
どちらかのレベル計の不具合を検出した場合、正常なレベル計からの受信データのみを用いるように切り替えることが望ましい。受信データに基づいて不具合の検出が可能な場合は、レベル制御器LIC1がこの切り替え機能を備えてもよい。
レベル計の硫化反応槽への取付に際しては、不具合を生じたレベル計の取り外し、点検整備、交換などのメンテナンスが連続操業運転状態で可能なように、図5に示すように、レベル計Lを硫化反応槽Rに直に取り付けずに、2基の開閉弁AVU、AVLを組み合わせたガス遮断機構10を、レベル計Lと硫化反応槽R間に、それぞれのレベル計ごとに設ける。
設置するガス放出機構11は、「ガス遮断機構−レベル計」のラインから分岐し、その分岐先にベント開閉弁VaとベントノズルVnを備えた構造を図5では示しているが、その形態に拘ることなく、安全に配管内の残留ガスを排出する機構が望まれる。
また、レベル計を使用せずに液面レベルを評価、監視し、レベル計が計測した液面レベルと比較することで、使用しているレベル計の計測機能の劣化度合いの評価や、故障などの監視を行う監視システムを備えることができる。
そこで、その液面レベルの評価・監視法としては、硫化反応槽を攪拌している状態における攪拌機の電流値と、その電流値における液面レベル間の相関関係を予め求めておき、運転中の硫化反応槽で使用されている攪拌機の電流値から、その時の液面レベルを予測値として算出する。
その予測値と、レベル計による計測値との差の時系列変化を捉えることで、レベル計の補修、交換などのメンテナンス時期を判定することが可能となる。たとえば、予測値と計測値との差が20%を超えるか、予測値と計測値との相関係数が0.5を下回ったら補修、交換する。
R1、R2、R3 第1、第2、第3硫化反応槽
L 液面監視用マイクロウェーブ式レベル計
L1、L2 既設の液面監視用マイクロウェーブ式レベル計
L12、L22 新設の第2液面監視用マイクロウェーブ式レベル計
P1、P2 反応槽圧力監視用圧力伝送器
F1HS、F2HS 硫化水素ガス監視用流量計
V1HS、V2HS 流量調節弁
FIC1、FIC2 反応槽流量制御器
S1、S2 攪拌機
V1、V2 主圧力弁
V1P、V2P 圧力調節弁
LIC1、LIC2 レベル制御器
SW1、SW2 レベルコントロール入力選択スイッチ
Sf 硫化反応槽内の液表面
AVU,AVL 上部開閉弁、下部開閉弁
Va ベント開閉弁
Vn ベントノズル
p1、p2 第1、第2硫化反応槽内の圧力
10 ガス遮断機構
11 ガス放出機構
Claims (4)
- HPAL技術を用いた低品位Ni鉱の製錬方法における硫化反応工程で使用される硫化反応槽に、
前記硫化反応槽内に貯留される前記低品位Ni鉱から得られた浸出液の液面レベルを測定する2台のマイクロウェーブ式レベル計と、
前記レベル計の各々に対応したガス遮断機構と、
前記レベル計とガス遮断機構間の各々の配管内、及びガス遮断機構内に残留したガスのガス放出機構を
備えることを特徴とする硫化反応槽の管理設備。 - 前記ガス遮断機構が、直列に連結された2基の開閉弁で構成され、
前記ガス放出機構が、前記レベル計とガス遮断機構間の配管から分岐した配管と、前記配管の端部に備わる開閉弁で構成されることを特徴とする請求項1記載の硫化反応槽の管理設備。 - 前記硫化反応工程の操業を停止させることなく、前記レベル計の整備、補修、交換のメンテナンスが可能な連続操業運転システムであることを特徴とする請求項1又は2に記載の硫化反応槽の管理設備。
- 請求項1から3のいずれか1項に記載の硫化反応槽の管理設備を備えて硫化反応工程を実施することを特徴とするHPAL技術を用いた低品位Ni鉱の製錬方法。
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