JP6729302B2 - Countercurrent direct heating type heat exchanger - Google Patents
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Description
本発明は、向流式直接加熱型熱交換器に関する。さらに詳しくは、被加熱物流体をその上部から流入させその下部から流出させ、同時に加熱媒体をその下部から流入させその上部から流出させながら、被加熱物流体と加熱媒体とを直接接触させて熱交換を行う向流式直接加熱型熱交換器に関する。 The present invention relates to a countercurrent direct heating type heat exchanger. More specifically, while the fluid to be heated flows in from the upper portion and flows out from the lower portion, and at the same time, the heating medium flows from the lower portion and flows out from the upper portion, the fluid to be heated and the heating medium are brought into direct contact with each other to generate heat. The present invention relates to a countercurrent direct heating type heat exchanger that performs exchange.
リモナイト鉱等に代表される低品位ニッケル酸化鉱石からニッケル、コバルト等の有価金属を回収する湿式製錬法として、硫酸を用いた高圧酸浸出法(HPAL: High Pressure Acid Leaching)である高温加圧硫酸浸出法が知られている。 As a hydrometallurgical method for recovering valuable metals such as nickel and cobalt from low-grade nickel oxide ores such as limonite ore, high pressure acid leaching (HPAL: High Pressure Acid Leaching) using sulfuric acid The sulfuric acid leaching method is known.
高温加圧硫酸浸出法を用いた湿式製錬には、前処理工程と、高温加圧硫酸浸出工程とが含まれる。前処理工程では、ニッケル酸化鉱石を解砕分級して鉱石スラリーを製造する。高温加圧硫酸浸出工程では、鉱石スラリーをオートクレーブに装入して、必要に応じて選択された温度や圧力等の浸出条件下で浸出処理を行う。 Hydrometallurgy using the high temperature pressurized sulfuric acid leaching method includes a pretreatment step and a high temperature pressurized sulfuric acid leaching step. In the pretreatment step, nickel oxide ore is crushed and classified to produce an ore slurry. In the high temperature pressurized sulfuric acid leaching step, the ore slurry is charged into the autoclave, and the leaching process is performed under the leaching conditions such as temperature and pressure selected as necessary.
高い浸出率を維持するため、オートクレーブの浸出条件として200〜300℃程度の温度が選択されることが一般的である。一方、前処理工程で製造された鉱石スラリーの温度は外気温と同程度である。そのため、鉱石スラリーをそのままの温度でオートクレーブに装入すると、オートクレーブ内の温度を低下させ浸出率が低下するばかりでなく、温度条件が不安定になり浸出反応が困難になる。そこで、鉱石スラリーを予熱してオートクレーブ内の温度に近づけた後に、鉱石スラリーをオートクレーブに装入することが行われる。 In order to maintain a high leaching rate, it is general that a temperature of about 200 to 300° C. is selected as the leaching condition of the autoclave. On the other hand, the temperature of the ore slurry produced in the pretreatment process is about the same as the outside temperature. Therefore, when the ore slurry is charged into the autoclave at the same temperature, not only the temperature inside the autoclave is lowered and the leaching rate is lowered, but also the temperature condition becomes unstable and the leaching reaction becomes difficult. Therefore, after preheating the ore slurry to bring it closer to the temperature in the autoclave, the ore slurry is charged into the autoclave.
鉱石スラリーの予熱設備として向流式直接加熱型熱交換器が用いられる(特許文献1)。向流式直接加熱型熱交換器は、被加熱物流体(鉱石スラリー)をその上部から流入させその下部から流出させ、同時に加熱媒体(水蒸気)をその下部から流入させその上部から流出させながら、被加熱物流体と加熱媒体とを直接接触させて熱交換を行う。 A countercurrent direct heating type heat exchanger is used as a preheating facility for ore slurry (Patent Document 1). The countercurrent direct heating type heat exchanger is such that the fluid to be heated (ore slurry) flows in from the upper part and flows out from the lower part, and at the same time, the heating medium (steam) flows in from the lower part and flows out from the upper part. Heat exchange is performed by directly contacting the fluid to be heated and the heating medium.
鉱石スラリーの加熱に向流式直接加熱型熱交換器を用いると、向流式直接加熱型熱交換器の容器の側壁が鉱石スラリーにより摩耗する場合がある。 When the countercurrent direct heating heat exchanger is used for heating the ore slurry, the side wall of the container of the countercurrent direct heating heat exchanger may be worn by the ore slurry.
本発明は上記事情に鑑み、被加熱物流体による容器の摩耗を抑制できる向流式直接加熱型熱交換器を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide a countercurrent direct heating type heat exchanger capable of suppressing wear of a container due to a fluid to be heated.
第1発明の向流式直接加熱型熱交換器は、容器と、前記容器の内部に水平に設けられ、被加熱物流体を供給する供給パイプと、前記供給パイプの端部に設けられ、鉛直下方に開口する供給口と、前記供給口に接続された整流器と、前記整流器の鉛直下方に頂点が配置された傘形分散板と、を備え、前記整流器は、筒体と、前記筒体の内部に設けられた誘導板と、を備え、前記誘導板は、前記筒体の内部を前記供給パイプの上流側の流路と下流側の流路とに仕切るように配置され、その上端が前記供給パイプ内に突出しており、その上端が前記供給パイプの下流側に傾くように、前記筒体の中心軸に対して傾斜していることを特徴とする。
第2発明の向流式直接加熱型熱交換器は、第1発明において、前記整流器は、複数の前記誘導板を備えていることを特徴とする。
第3発明の向流式直接加熱型熱交換器は、第1または第2発明において、前記整流器は、前記筒体の内部をその中心軸に沿う複数の流路に仕切る仕切部材を備えることを特徴とする。
第4発明の向流式直接加熱型熱交換器は、容器と、前記容器の内部に水平に設けられ、被加熱物流体を供給する供給パイプと、前記供給パイプの端部に設けられ、鉛直下方に開口する供給口と、前記供給口に接続された整流器と、前記整流器の鉛直下方に頂点が配置された傘形分散板と、を備え、前記整流器は、筒体と、前記筒体の内部に設けられた誘導板と、前記筒体の内部をその中心軸に沿う複数の流路に仕切る仕切部材と、を備え、前記誘導板は、前記筒体の内部を前記供給パイプの上流側の流路と下流側の流路とに仕切るように配置され、その上端が前記供給パイプ内に突出しており、前記筒体にはスリットが形成されており、前記仕切部材は挿入板を有しており、前記スリットに前記挿入板が挿入され、それらが溶接されていることを特徴とする。
第5発明の向流式直接加熱型熱交換器は、容器と、前記容器の内部に水平に設けられ、被加熱物流体を供給する供給パイプと、前記供給パイプの端部に設けられ、鉛直下方に開口する供給口と、前記供給口に接続された整流器と、前記整流器の鉛直下方に頂点が配置された傘形分散板と、を備え、前記整流器は、筒体と、前記筒体の内部に設けられた誘導板と、前記筒体の内部をその中心軸に沿う複数の流路に仕切る仕切部材と、を備え、前記誘導板は、前記筒体の内部を前記供給パイプの上流側の流路と下流側の流路とに仕切るように配置され、その上端が前記供給パイプ内に突出しており、前記仕切部材は、前記筒体の中心軸上に配置され、前記被加熱物流体の流れを妨げる邪魔部材を備えることを特徴とする。
第6発明の向流式直接加熱型熱交換器は、容器と、前記容器の内部に水平に設けられ、被加熱物流体を供給する供給パイプと、前記供給パイプの端部に設けられ、鉛直下方に開口する供給口と、前記供給口に接続された整流器と、前記整流器の鉛直下方に頂点が配置された傘形分散板と、を備え、前記整流器は、筒体と、前記筒体の内部に設けられた誘導板と、を備え、前記誘導板は、前記筒体の内部を前記供給パイプの上流側の流路と下流側の流路とに仕切るように配置され、その上端が前記供給パイプ内に突出しており、前記傘形分散板の頂点近傍が犠牲材で覆われていることを特徴とする。
第7発明の向流式直接加熱型熱交換器は、容器と、前記容器の内部に水平に設けられ、被加熱物流体を供給する供給パイプと、前記供給パイプの端部に設けられ、鉛直下方に開口する供給口と、前記供給口に接続された整流器と、前記整流器の鉛直下方に頂点が配置された傘形分散板と、を備え、前記整流器は、筒体と、前記筒体の内部に設けられた誘導板と、を備え、前記誘導板は、前記筒体の内部を前記供給パイプの上流側の流路と下流側の流路とに仕切るように配置され、その上端が前記供給パイプ内に突出しており、前記整流器の開口部と前記傘形分散板の頂点との距離は、前記整流器の直径の1.1倍以上1.3倍以下であることを特徴とする。
第8発明の向流式直接加熱型熱交換器は、第1、第2、第3、第4、第5、第6または第7発明において、前記整流器は前記供給口に取り外し可能に接続されていることを特徴とする。
第9発明の向流式直接加熱型熱交換器は、第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7または第8発明において、前記被加熱物流体はスラリーであることを特徴とする。
The countercurrent direct heating type heat exchanger of the first invention is provided with a container, a supply pipe horizontally provided inside the container, for supplying a fluid to be heated, and an end portion of the supply pipe. A supply port that opens downward, a rectifier connected to the supply port, and an umbrella-shaped dispersion plate whose apex is arranged vertically below the rectifier, and the rectifier has a tubular body and a tubular body of the tubular body. A guide plate provided inside, wherein the guide plate is arranged so as to partition the inside of the tubular body into a flow passage on the upstream side and a flow passage on the downstream side of the supply pipe, and the upper end thereof is It is characterized in that it projects into the supply pipe and is inclined with respect to the central axis of the cylindrical body so that its upper end is inclined toward the downstream side of the supply pipe .
The countercurrent direct heating type heat exchanger of the second invention is characterized in that, in the first invention, the rectifier includes a plurality of the induction plates.
A countercurrent direct heating type heat exchanger according to a third aspect of the present invention is the first or second aspect of the present invention, wherein the rectifier includes a partition member that partitions the inside of the tubular body into a plurality of flow paths along the central axis thereof. Characterize.
A countercurrent direct heating type heat exchanger according to a fourth aspect of the present invention includes a container, a supply pipe horizontally provided inside the container, for supplying a fluid to be heated, and an end portion of the supply pipe. A supply port that opens downward, a rectifier connected to the supply port, and an umbrella-shaped dispersion plate whose apex is arranged vertically below the rectifier, and the rectifier has a tubular body and a tubular body of the tubular body. A guide plate provided inside, and a partition member for partitioning the inside of the tubular body into a plurality of flow paths along the central axis thereof, wherein the guide plate is provided inside the tubular body on the upstream side of the supply pipe. Is arranged so as to be partitioned into a flow path and a flow path on the downstream side, the upper end thereof projects into the supply pipe, a slit is formed in the cylindrical body, and the partition member has an insertion plate. The insertion plate is inserted into the slit and they are welded.
A countercurrent direct heating type heat exchanger according to a fifth aspect of the present invention includes a container, a supply pipe horizontally provided inside the container, a supply pipe for supplying a fluid to be heated, and an end portion of the supply pipe. A supply port that opens downward, a rectifier connected to the supply port, and an umbrella-shaped dispersion plate whose apex is arranged vertically below the rectifier, and the rectifier has a tubular body and a tubular body of the tubular body. A guide plate provided inside, and a partition member for partitioning the inside of the tubular body into a plurality of flow paths along the central axis thereof, wherein the guide plate is provided inside the tubular body on the upstream side of the supply pipe. Is arranged so as to be partitioned into a flow path and a flow path on the downstream side, the upper end of which is projected into the supply pipe, the partition member is arranged on the central axis of the tubular body, and the fluid to be heated is It is characterized in that it is provided with a baffle member that obstructs the flow.
A countercurrent direct heating type heat exchanger according to a sixth aspect of the present invention includes a container, a supply pipe horizontally provided inside the container, a supply pipe for supplying a fluid to be heated, and an end portion of the supply pipe. A supply port that opens downward, a rectifier connected to the supply port, and an umbrella-shaped dispersion plate whose apex is arranged vertically below the rectifier, and the rectifier has a tubular body and a tubular body of the tubular body. A guide plate provided inside, wherein the guide plate is arranged so as to partition the inside of the tubular body into a flow passage on the upstream side and a flow passage on the downstream side of the supply pipe, and the upper end thereof is It is characterized in that it projects into the supply pipe, and the vicinity of the apex of the umbrella-shaped dispersion plate is covered with a sacrificial material.
A countercurrent direct heating type heat exchanger according to a seventh aspect of the present invention includes a container, a supply pipe provided horizontally inside the container, a supply pipe for supplying a fluid to be heated, and an end portion of the supply pipe. A supply port that opens downward, a rectifier connected to the supply port, and an umbrella-shaped dispersion plate whose apex is arranged vertically below the rectifier, and the rectifier has a tubular body and a tubular body of the tubular body. A guide plate provided inside, wherein the guide plate is arranged so as to partition the inside of the tubular body into a flow passage on the upstream side and a flow passage on the downstream side of the supply pipe, and the upper end thereof is protrudes into the supply pipe, the distance between the apex of the umbrella dispersion plate and the rectifier of the opening is characterized in that said at most 1.3 times 1.1 times or more of the rectifier diameter.
A countercurrent direct heating type heat exchanger of an eighth invention is the first, second, third, fourth, fifth, sixth or seventh invention, wherein the rectifier is detachably connected to the supply port. It is characterized by
The countercurrent direct heating type heat exchanger of the ninth invention is the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh or eighth invention, wherein the fluid to be heated is a slurry. It is characterized by
第1発明によれば、誘導板の上端が供給パイプ内に突出しているので、上流側の流路に導入される被加熱物流体の流量を多くできる。これにより、被加熱物流体の流量偏流を抑制できるので、被加熱物流体を傘形分散板の全方向に均等に分散できる。そのため、容器の側壁に接触する被加熱物流体の量が局所的に多くならず、被加熱物流体による容器の摩耗を抑制できる。また、上端が下流側に傾くように誘導板が傾斜しているので、上流側の流路の流速を速くでき、下流側の流路の流速を遅くできる。これにより、被加熱物流体の流量偏流を抑制できる。
第2発明によれば、整流器に複数の誘導板が備えられているので、細かい区分で被加熱物流体の流量を調整でき、被加熱物流体の流量をより均一にできる。
第3発明によれば、仕切部材により被加熱物流体の方向偏流を抑制できるので、被加熱物流体が傘形分散板の頂点近傍に流下し、傘形分散板の全方向に均等に分散される。そのため、容器の側壁に接触する被加熱物流体の量が局所的に多くならず、被加熱物流体による容器の摩耗を抑制できる。
第4発明によれば、筒体と仕切部材とが嵌合と溶接とにより強固に接合されているので、被加熱物流体の流れにより生じる抵抗に対抗でき、整流器が破損し難い。
第5発明によれば、邪魔部材の鉛直下方における被加熱物流体の流速を抑え、傘形分散板の頂点への被加熱物流体の衝突を弱めることができるので、傘形分散板の損傷を低減できる。
第6発明によれば、犠牲材が被加熱物流体の流下による衝撃を受けるので傘形分散板の摩耗を抑制できる。
第7発明によれば、整流器と傘形分散板との距離が整流器の直径の1.1倍以上であるので、被加熱物流体がスムーズに流れ、被加熱物流体と傘形分散板との擦れが弱くなり、傘形分散板の摩耗を抑制できる。整流器と傘形分散板との距離が整流器の直径の1.3倍以下であるので、整流器から流下する被加熱物流体の流れる方向が加熱媒体の流れにより変わりにくい。
第8発明によれば、整流器が取り外し可能であるので、整流器の交換や補修が容易である。
第9発明によれば、被加熱物流体がスラリーであったとしても、被加熱物流体による容器の摩耗を抑制できる。
According to the first aspect of the invention, since the upper end of the guide plate projects into the supply pipe, the flow rate of the fluid to be heated introduced into the flow path on the upstream side can be increased. As a result, it is possible to suppress the flow rate uneven flow of the fluid to be heated, and thus it is possible to uniformly disperse the fluid to be heated in all directions of the umbrella-shaped dispersion plate. Therefore, the amount of the fluid to be heated that comes into contact with the side wall of the container does not locally increase, and it is possible to suppress the abrasion of the container due to the fluid to be heated. Further, since the guide plate is inclined so that the upper end is inclined to the downstream side, the flow velocity in the upstream flow passage can be increased, and the flow velocity in the downstream flow passage can be decreased. Accordingly, it is possible to suppress the flow rate uneven flow of the fluid to be heated.
According to the second aspect of the invention, since the rectifier is provided with the plurality of induction plates, the flow rate of the fluid to be heated can be adjusted in fine sections, and the flow rate of the fluid to be heated can be made more uniform.
According to the third aspect of the invention, since the partition member can suppress the directional flow of the fluid to be heated, the fluid to be heated flows down near the apex of the umbrella-shaped dispersion plate and is uniformly dispersed in all directions of the umbrella-shaped dispersion plate. It Therefore, the amount of the fluid to be heated that comes into contact with the side wall of the container does not locally increase, and it is possible to suppress the abrasion of the container due to the fluid to be heated.
According to the fourth aspect of the invention, since the cylindrical body and the partition member are firmly joined by fitting and welding, the resistance caused by the flow of the fluid to be heated can be countered, and the rectifier is less likely to be damaged.
According to the fifth aspect of the present invention, the flow velocity of the fluid to be heated below the baffle member can be suppressed and the collision of the fluid to be heated to the apex of the umbrella-shaped dispersion plate can be weakened. It can be reduced.
According to the sixth aspect , since the sacrificial material receives an impact due to the flow of the fluid to be heated, it is possible to suppress the wear of the umbrella-shaped dispersion plate.
According to the seventh invention, since the distance between the rectifier and the umbrella-shaped dispersion plate is 1.1 times or more the diameter of the rectifier, the fluid to be heated flows smoothly, and the fluid to be heated and the umbrella-shaped dispersion plate are separated from each other. Friction is weakened, and wear of the umbrella-shaped dispersion plate can be suppressed. Since the distance between the rectifier and the umbrella-shaped dispersion plate is 1.3 times or less the diameter of the rectifier, the direction of the fluid to be heated flowing down from the rectifier does not easily change depending on the flow of the heating medium.
According to the eighth aspect of the invention, the rectifier can be removed, so that the rectifier can be easily replaced or repaired.
According to the ninth aspect , even if the fluid to be heated is a slurry, it is possible to suppress wear of the container due to the fluid to be heated.
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〕
(湿式製錬)
本発明の第1実施形態に係る向流式直接加熱型熱交換器Aは、高温加圧硫酸浸出法を用いてニッケル酸化鉱石からニッケル・コバルト混合硫化物を得る湿式製錬に用いられる。図13に示すように、前記湿式製錬は、前処理工程(101)と、高温加圧硫酸浸出工程(102)と、固液分離工程(103)と、中和工程(104)と、脱亜鉛工程(105)と、硫化工程(106)と、無害化工程(107)とを備える。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
(Hydrometallurgy)
The countercurrent direct heating type heat exchanger A according to the first embodiment of the present invention is used for hydrometallurgy for obtaining nickel-cobalt mixed sulfide from nickel oxide ore using a high temperature pressurized sulfuric acid leaching method. As shown in FIG. 13, the hydrometallurgical process includes a pretreatment step (101), a high temperature pressure sulfuric acid leaching step (102), a solid-liquid separation step (103), a neutralization step (104), and a desorption process. A zinc step (105), a sulfurization step (106), and a detoxification step (107) are provided.
原料のニッケル酸化鉱石としては、主としてリモナイト鉱およびサプロライト鉱等のいわゆるラテライト鉱が用いられる。ラテライト鉱のニッケル含有量は通常0.5〜3.0質量%である。ニッケルは水酸化物またはケイ苦土(ケイ酸マグネシウム)鉱物としてラテライト鉱に含有される。ラテライト鉱の鉄含有量は10〜50質量%である。鉄は主として3価の水酸化物(ゲーサイト、FeOOH)の形態でラテライト鉱に含有されるが、一部の2価の鉄はケイ苦土鉱物としてラテライト鉱に含有される。 As a nickel oxide ore as a raw material, so-called laterite ores such as limonite ore and saprolite ore are mainly used. The nickel content of the laterite ore is usually 0.5 to 3.0% by mass. Nickel is contained in the laterite ore as a hydroxide or magnesia silicate (magnesium silicate) mineral. The iron content of the laterite ore is 10 to 50% by mass. Iron is mainly contained in the laterite ore in the form of trivalent hydroxide (goethite, FeOOH), but a part of the divalent iron is contained in the laterite ore as a silicate mineral.
前処理工程(101)では、ニッケル酸化鉱石を解砕分級して平均粒径を2mm以下とした後、スラリー化して鉱石スラリーを製造する。鉱石スラリーはシックナー等の固液分離装置を用いて余剰の水が除去され、固形分の濃度が所定濃度になるように濃縮される。高温加圧硫酸浸出工程(102)では、前処理工程(101)で得られた鉱石スラリーに硫酸を添加し、温度条件を200〜300℃として撹拌することで高温加圧酸浸出し、浸出スラリーを得る。固液分離工程(103)では、高温加圧硫酸浸出工程(102)で得られた浸出スラリーを固液分離して、ニッケルおよびコバルトを含む浸出液(以下、「粗硫酸ニッケル水溶液」という。)と浸出残渣とを得る。 In the pretreatment step (101), nickel oxide ore is crushed and classified to have an average particle size of 2 mm or less, and then slurried to produce an ore slurry. Excess water is removed from the ore slurry by using a solid-liquid separator such as thickener, and the ore slurry is concentrated so that the solid content has a predetermined concentration. In the high temperature pressurized sulfuric acid leaching step (102), sulfuric acid is added to the ore slurry obtained in the pretreatment step (101), and the temperature condition is adjusted to 200 to 300° C., and the high temperature pressurized acid leaching and leaching slurry are carried out. To get In the solid-liquid separation step (103), the leaching slurry obtained in the high temperature pressurized sulfuric acid leaching step (102) is subjected to solid-liquid separation to obtain a leaching solution containing nickel and cobalt (hereinafter referred to as "crude nickel sulfate aqueous solution"). Obtain the leach residue.
中和工程(104)では、固液分離工程(103)で得られた粗硫酸ニッケル水溶液を中和する。脱亜鉛工程(105)では、中和工程(104)で中和した粗硫酸ニッケル水溶液に硫化水素ガスを添加して亜鉛を硫化亜鉛として沈殿除去する。硫化工程(106)では、脱亜鉛工程(105)で得られた脱亜鉛終液に硫化水素ガスを添加してニッケル・コバルト混合硫化物とニッケル貧液とを得る。無害化工程(107)では、固液分離工程(103)で発生した浸出残渣と、硫化工程(106)で発生したニッケル貧液とを無害化する。 In the neutralization step (104), the crude nickel sulfate aqueous solution obtained in the solid-liquid separation step (103) is neutralized. In the dezincification step (105), hydrogen sulfide gas is added to the crude nickel sulfate aqueous solution neutralized in the neutralization step (104) to precipitate and remove zinc as zinc sulfide. In the sulfidation step (106), hydrogen sulfide gas is added to the dezincification final solution obtained in the dezincification step (105) to obtain a nickel-cobalt mixed sulfide and a nickel poor solution. In the detoxification process (107), the leaching residue generated in the solid-liquid separation process (103) and the nickel poor liquid generated in the sulfidation process (106) are detoxified.
前処理工程(101)で製造される鉱石スラリーの固形分濃度(スラリー中の固形分(鉱石)の重量比率)は、原料であるニッケル酸化鉱石の性質に大きく左右される。鉱石スラリーの固形分濃度は、特に限定されないが、20〜50質量%となるように調製される。鉱石スラリーの濃度が20質量%未満では、浸出の際、所定の滞留時間を得るために大きな設備が必要となり、酸の添加量も残留酸濃度を調整するため増加する。また、得られる浸出液のニッケル濃度が低くなる。一方、鉱石スラリーの固形分濃度が50質量%を超えると、設備の規模を小さくできるものの、鉱石スラリーの粘度が高くなり、搬送管が閉塞したり、搬送に大きなエネルギーを要したりする等、搬送が困難になる。 The solid content concentration (weight ratio of the solid content (ores) in the slurry) of the ore slurry produced in the pretreatment step (101) greatly depends on the properties of the nickel oxide ore as a raw material. The solid content concentration of the ore slurry is not particularly limited, but is adjusted to 20 to 50% by mass. If the concentration of the ore slurry is less than 20% by mass, a large facility is required to obtain a predetermined residence time during leaching, and the amount of acid added also increases to adjust the residual acid concentration. Further, the nickel concentration of the obtained leachate becomes low. On the other hand, when the solid content concentration of the ore slurry exceeds 50% by mass, the scale of the equipment can be reduced, but the viscosity of the ore slurry becomes high, the carrier pipe is clogged, and a large amount of energy is required for transportation. Transport becomes difficult.
高温加圧硫酸浸出工程(102)は、さらに2つの小工程(予熱工程および浸出工程)を有している。予熱工程では、前処理工程(101)から搬送された外気温程度の鉱石スラリーを予熱して、浸出工程で用いられるオートクレーブ内の温度に近づける。浸出工程では、予熱工程から搬送された鉱石スラリーをオートクレーブに装入し、鉱石スラリーに硫酸を添加し、かつ高圧空気および高圧水蒸気を吹き込みながら浸出する。 The high temperature pressurized sulfuric acid leaching step (102) further has two small steps (a preheating step and a leaching step). In the preheating step, the ore slurry at the outside temperature, which has been conveyed from the pretreatment step (101), is preheated to approach the temperature in the autoclave used in the leaching step. In the leaching step, the ore slurry conveyed from the preheating step is charged into an autoclave, sulfuric acid is added to the ore slurry, and high pressure air and high pressure steam are blown into the ore slurry for leaching.
本実施形態の向流式直接加熱型熱交換器Aは、前記予熱工程において鉱石スラリーを加熱するのに用いられる。なお、必要に応じて、複数の向流式直接加熱型熱交換器Aを直列に接続し、鉱石スラリーを段階的に加熱することが行われる。 The countercurrent direct heating type heat exchanger A of this embodiment is used for heating the ore slurry in the preheating step. If necessary, a plurality of countercurrent direct heating type heat exchangers A may be connected in series to heat the ore slurry in stages.
鉱石スラリーの水分率を維持するため、向流式直接加熱型熱交換器Aは、加熱媒体として水蒸気を用いる。この水蒸気としては、ボイラー等の一般的な方法によって発生させた水蒸気を用いればよい。また、オートクレーブから浸出スラリーを排出する際には、減圧容器を用いて段階的に減圧する。この減圧容器で発生する水蒸気を回収して、向流式直接加熱型熱交換器Aの加熱媒体として用いてもよい。 In order to maintain the water content of the ore slurry, the countercurrent direct heating heat exchanger A uses steam as a heating medium. As the steam, steam generated by a general method such as a boiler may be used. Further, when discharging the leached slurry from the autoclave, the pressure is gradually reduced using a pressure reducing container. The steam generated in the decompression container may be recovered and used as a heating medium of the countercurrent direct heating type heat exchanger A.
(向流式直接加熱型熱交換器A)
つぎに、本実施形態に係る向流式直接加熱型熱交換器Aを説明する。
向流式直接加熱型熱交換器Aは、被加熱物流体1と加熱媒体2とを向流させ、被加熱物流体1と加熱媒体2とを直接接触させて熱交換を行う熱交換器である。本実施形態において、被加熱物流体1は前記湿式製錬の前処理工程(101)で得られた鉱石スラリー1であり、加熱媒体2は水蒸気2である。
(Countercurrent direct heating heat exchanger A)
Next, the countercurrent direct heating type heat exchanger A according to this embodiment will be described.
The countercurrent direct heating type heat exchanger A is a heat exchanger that causes the fluid to be heated 1 and the heating medium 2 to flow countercurrently to directly contact the fluid to be heated 1 and the heating medium 2 for heat exchange. is there. In the present embodiment, the fluid to be heated 1 is the ore slurry 1 obtained in the pretreatment step (101) of the hydrometallurgy, and the heating medium 2 is steam 2.
図1に示すように、向流式直接加熱型熱交換器Aは、略円筒形の容器10を備えている。容器10は、その中心軸が鉛直方向に沿うように縦に配置されている。 As shown in FIG. 1, the countercurrent direct heating type heat exchanger A includes a substantially cylindrical container 10. The container 10 is vertically arranged so that its central axis extends along the vertical direction.
容器10の内部には、その上部に供給パイプ11が略水平に設けられている。供給パイプ11の端部には被加熱物流体供給口12が設けられている。被加熱物流体供給口12は略鉛直下方に開口している。被加熱物流体供給口12には整流器40が接続されている。容器10の下部、より詳細には容器10の底には、被加熱物流体排出口13が設けられている。被加熱物流体1である鉱石スラリー1は、供給パイプ11を通じて容器10の内部に供給され、被加熱物流体供給口12を通り、整流器40の開口部(下端)から流下する。その後、鉱石スラリー1は、容器10内を流下し、被加熱物流体排出口13から容器10の外部へ排出される。 Inside the container 10, a supply pipe 11 is provided substantially horizontally on the upper part thereof. A heated object fluid supply port 12 is provided at an end of the supply pipe 11. The heated object fluid supply port 12 opens substantially vertically downward. A rectifier 40 is connected to the heated object fluid supply port 12. At the bottom of the container 10, more specifically, at the bottom of the container 10, a heated object fluid discharge port 13 is provided. The ore slurry 1, which is the fluid to be heated 1, is supplied into the container 10 through the supply pipe 11, passes through the fluid to be heated supply port 12, and flows down from the opening (lower end) of the rectifier 40. After that, the ore slurry 1 flows down in the container 10 and is discharged from the heated object fluid discharge port 13 to the outside of the container 10.
なお、図1における実線矢印は鉱石スラリー1の流れを示す。また、被加熱物流体供給口12が特許請求の範囲に記載の「供給口」に相当する。以下、被加熱物流体供給口12を単に供給口12と称する。 The solid arrow in FIG. 1 indicates the flow of the ore slurry 1. The heated object fluid supply port 12 corresponds to the “supply port” recited in the claims. Hereinafter, the heated object fluid supply port 12 is simply referred to as the supply port 12.
容器10の下部側壁には加熱媒体供給口14が設けられている。容器10の上部、より詳細には容器10の頂部には、加熱媒体排出口15が設けられている。加熱媒体2である水蒸気2は、加熱媒体供給口14から容器10の内部に供給される。その後、水蒸気2は、容器10内を上昇し、加熱媒体排出口15から容器10の外部へ排出される。なお、図1における破線矢印は水蒸気2の流れを示す。 A heating medium supply port 14 is provided on the lower side wall of the container 10. A heating medium discharge port 15 is provided on the upper portion of the container 10, more specifically, on the top of the container 10. The steam 2 as the heating medium 2 is supplied into the container 10 through the heating medium supply port 14. Then, the water vapor 2 rises in the container 10 and is discharged from the heating medium discharge port 15 to the outside of the container 10. The broken line arrow in FIG. 1 indicates the flow of water vapor 2.
容器10の内部には、複数の傘形分散板20と、複数の環状整流板30とが設けられている。傘形分散板20と環状整流板30とは、その中心を略一致させ、上下方向に交互に配置されている。これら傘形分散板20および環状整流板30は傾斜面を有する。容器10の内部に供給された鉱石スラリー1は、傘形分散板20および環状整流板30の傾斜面を流下し、その下流縁部から流れ落ちる。これを繰り返しながら、鉱石スラリー1は容器10内を流下する。一方、容器10の内部に供給された水蒸気2は、傘形分散板20と環状整流板30との間をジグザクに通って、容器10内を上昇する。 Inside the container 10, a plurality of umbrella-shaped dispersion plates 20 and a plurality of annular rectifying plates 30 are provided. The umbrella-shaped dispersion plate 20 and the ring-shaped straightening plate 30 are arranged alternately in the vertical direction with their centers substantially aligned. The umbrella-shaped dispersion plate 20 and the ring-shaped straightening plate 30 have inclined surfaces. The ore slurry 1 supplied to the inside of the container 10 flows down the inclined surfaces of the umbrella-shaped dispersion plate 20 and the annular current plate 30, and flows down from the downstream edge thereof. By repeating this, the ore slurry 1 flows down in the container 10. On the other hand, the water vapor 2 supplied to the inside of the container 10 passes through the zigzag between the umbrella-shaped dispersion plate 20 and the annular current plate 30 and rises in the container 10.
図2に示すように、供給パイプ11は、平面視において容器10の直径方向に沿って配置されており、容器10の側壁から略中心まで達している。供給パイプ11の端部に供給口12が形成されている。供給口12は平面視において容器10の略中心に配置されている。したがって、整流器40も平面視において容器10の略中心に配置されている。なお、供給パイプ11は、その端部から直線状に延び、容器10の側壁に達する梁11aにより支持されている。 As shown in FIG. 2, the supply pipe 11 is arranged along the diametrical direction of the container 10 in a plan view, and extends from the side wall of the container 10 to substantially the center. A supply port 12 is formed at the end of the supply pipe 11. The supply port 12 is arranged substantially in the center of the container 10 in a plan view. Therefore, the rectifier 40 is also arranged substantially in the center of the container 10 in a plan view. The supply pipe 11 is linearly extended from its end and is supported by a beam 11 a reaching the side wall of the container 10.
図1および図3に示すように、傘形分散板20は、傘形(円錐形)の傾斜板である。傘形分散板20は、頂点を上向きとして、頂点(中心)が平面視において容器10の中心と略一致するよう配置されている。傘形分散板20の頂点は整流器40の鉛直下方に配置されている。そのため、鉱石スラリー1は、整流器40から最上段の傘形分散板20の頂点に供給され、傘形分散板20の傾斜面により放射状に分散して、下流縁部21からスカート状に流れ落ちる。ここで、傘形分散板20の下流縁部21とは、円錐において側面と底面とが接する縁である。 As shown in FIGS. 1 and 3, the umbrella-shaped dispersion plate 20 is an umbrella-shaped (conical) inclined plate. The umbrella-shaped dispersion plate 20 is arranged such that the apex faces upward, and the apex (center) substantially coincides with the center of the container 10 in a plan view. The apex of the umbrella-shaped dispersion plate 20 is arranged vertically below the rectifier 40. Therefore, the ore slurry 1 is supplied from the rectifier 40 to the apex of the uppermost umbrella-shaped dispersion plate 20, is radially dispersed by the inclined surface of the umbrella-shaped dispersion plate 20, and flows down from the downstream edge portion 21 in a skirt shape. Here, the downstream edge portion 21 of the umbrella-shaped dispersion plate 20 is an edge where the side surface and the bottom surface are in contact with each other in the cone.
最上段の傘形分散板20は、その頂点近傍が犠牲材22で覆われている。犠牲材22は硬化肉盛で形成してもよいし、鋼板等の強度を有する素材で形成してもよい。 The topmost umbrella-shaped dispersion plate 20 is covered with a sacrificial material 22 in the vicinity of its apex. The sacrificial material 22 may be formed by hardfacing, or may be formed of a material having strength such as a steel plate.
図1および図4に示すように、環状整流板30は、外周縁から内周縁にかけて下り勾配を有する環状の傾斜板である。環状整流板30の外径は容器10の内径と略同一であり、環状整流板30の外周縁が容器10の内壁に接触している。環状整流板30は、その中心(外周および内周の中心)が平面視において容器10の中心と略一致するよう配置されている。傘形分散板20から環状整流板30に流れ落ちた鉱石スラリー1は、環状整流板30の傾斜面により中心に向かって流下し、下流縁部31からスカート状に流れ落ちる。ここで、環状整流板30の下流縁部31とは、内周縁である。 As shown in FIGS. 1 and 4, the annular flow straightening plate 30 is an annular inclined plate having a downward slope from the outer peripheral edge to the inner peripheral edge. The outer diameter of the annular straightening vane 30 is substantially the same as the inner diameter of the container 10, and the outer peripheral edge of the annular straightening vane 30 is in contact with the inner wall of the container 10. The annular rectifying plate 30 is arranged such that the center thereof (the center of the outer circumference and the center of the inner circumference) substantially coincides with the center of the container 10 in a plan view. The ore slurry 1 that has flowed down from the umbrella-shaped dispersion plate 20 to the annular flow regulating plate 30 flows down toward the center due to the inclined surface of the annular flow regulating plate 30, and then flows down from the downstream edge 31 in a skirt shape. Here, the downstream edge 31 of the annular current plate 30 is an inner peripheral edge.
(向流式直接加熱型熱交換器Aによる熱交換)
つぎに、前記向流式直接加熱型熱交換器Aによる熱交換を説明する。
鉱石スラリー1は整流器40から容器10の内部に供給される。容器10の内部に供給された鉱石スラリー1は、まず、最上段の傘形分散板20の傾斜面を放射状に流下し、下流縁部21からスカート状に流れ落ちる。つぎに、傘形分散板20から環状整流板30に流れ落ちた鉱石スラリー1は、環状整流板30の傾斜面を中心に向かって流下し、下流縁部31からスカート状に流れ落ちる。この鉱石スラリー1は、次の段の傘形分散板20に流れ落ちる。このように、鉱石スラリー1は傘形分散板20および環状整流板30の傾斜面を交互に流下した後、容器10下部の被加熱物流体排出口13から容器10の外部へ排出される。
(Heat exchange by countercurrent direct heating type heat exchanger A)
Next, heat exchange by the countercurrent direct heating type heat exchanger A will be described.
The ore slurry 1 is supplied from the rectifier 40 to the inside of the container 10. The ore slurry 1 supplied into the container 10 first flows radially down the inclined surface of the uppermost umbrella-shaped dispersion plate 20, and then flows down from the downstream edge 21 in a skirt shape. Next, the ore slurry 1 that has flowed down from the umbrella-shaped dispersion plate 20 to the annular flow regulating plate 30 flows down toward the center of the inclined surface of the annular flow regulating plate 30, and then flows down from the downstream edge 31 in a skirt shape. This ore slurry 1 flows down to the next umbrella-shaped dispersion plate 20. In this way, the ore slurry 1 alternately flows down the inclined surfaces of the umbrella-shaped dispersion plate 20 and the annular flow regulating plate 30, and is then discharged to the outside of the container 10 from the heated object fluid discharge port 13 below the container 10.
一方、水蒸気2は、容器10下部の加熱媒体供給口14から容器10の内部に供給され、傘形分散板20と環状整流板30との間をジグザクに上昇して、容器10上部の加熱媒体排出口15から容器10の外部へ排出される。この間、水蒸気2は、傘形分散板20および環状整流板30の傾斜面を流下する鉱石スラリー1に沿って流れて鉱石スラリー1と直接接触するとともに、傘形分散板20および環状整流板30の下流縁部21、31から流れ落ちる鉱石スラリー1を通過することで鉱石スラリー1と直接接触する。これにより、鉱石スラリー1と水蒸気2の熱交換が行われる。 On the other hand, the water vapor 2 is supplied to the inside of the container 10 from the heating medium supply port 14 in the lower part of the container 10, rises zigzag between the umbrella-shaped dispersion plate 20 and the annular flow regulating plate 30, and the heating medium in the upper part of the container 10 is heated. It is discharged from the discharge port 15 to the outside of the container 10. During this time, the water vapor 2 flows along the ore slurry 1 flowing down the inclined surfaces of the umbrella-shaped dispersion plate 20 and the ring-shaped straightening vane 30 and comes into direct contact with the ore slurry 1. By passing the ore slurry 1 flowing down from the downstream edge portions 21 and 31, it comes into direct contact with the ore slurry 1. Thereby, heat exchange between the ore slurry 1 and the steam 2 is performed.
このように、向流式直接加熱型熱交換器Aは、鉱石スラリー1をその上部から流入させその下部から流出させ、同時に水蒸気2をその下部から流入させその上部から流出させながら、鉱石スラリー1と水蒸気2とを直接接触させて熱交換を行う。 As described above, the countercurrent direct heating type heat exchanger A allows the ore slurry 1 to flow in from the upper part and flow out from the lower part, and at the same time, the steam 2 to flow in from the lower part and flow out from the upper part while the ore slurry 1 And steam 2 are brought into direct contact with each other to perform heat exchange.
ここで、鉱石スラリー1は傘形分散板20により放射状に分散する。これにより、鉱石スラリー1と水蒸気2との接触面積が広くなり、熱交換効率が高くなる。また、水蒸気2は環状整流板30により整流され、傘形分散板20の傾斜面を流下する鉱石スラリー1に沿って流れる。これによっても、鉱石スラリー1と水蒸気2との接触面積が広くなり、熱交換効率が高くなる。 Here, the ore slurry 1 is radially dispersed by the umbrella-shaped dispersion plate 20. As a result, the contact area between the ore slurry 1 and the steam 2 is widened, and the heat exchange efficiency is increased. Further, the water vapor 2 is rectified by the annular rectifying plate 30, and flows along the ore slurry 1 flowing down the inclined surface of the umbrella-shaped dispersion plate 20. This also increases the contact area between the ore slurry 1 and the steam 2 and increases the heat exchange efficiency.
(整流器40)
つぎに、本実施形態の特徴部分である整流器40の詳細を説明する。
図5は、整流器40を設けない場合の供給口12付近の拡大図である。なお、図5における二点鎖線Oは、供給口12の中心を通る鉛直線を示す。
(Rectifier 40)
Next, details of the rectifier 40, which is a characteristic part of the present embodiment, will be described.
FIG. 5 is an enlarged view of the vicinity of the supply port 12 when the rectifier 40 is not provided. The two-dot chain line O in FIG. 5 indicates a vertical line passing through the center of the supply port 12.
整流器40を設けない場合、鉱石スラリー1は供給パイプ11内を略水平方向に流れた後に、供給口12から流下する。供給口12から流下する鉱石スラリー1には重力が作用するため、その流れる方向は水平よりも下向きとなる。 If the rectifier 40 is not provided, the ore slurry 1 flows in the supply pipe 11 in a substantially horizontal direction and then flows down from the supply port 12. Gravity acts on the ore slurry 1 flowing down from the supply port 12, so that the flowing direction is downward from the horizontal direction.
しかし、鉱石スラリー1には供給パイプ11内を流れた際に生じた水平方向の勢いが残っている。そのため、供給口12から流下する鉱石スラリー1の流れる方向は、鉛直下向きに対して傾く。鉱石スラリー1が傾く方向は供給パイプ11の下流側(図5における左方向)である。本明細書では、このように供給口12から流下する鉱石スラリー1の流れる方向が鉛直下向きに対して傾く現象を「方向偏流」と称する。 However, the momentum in the horizontal direction generated when flowing in the supply pipe 11 remains in the ore slurry 1. Therefore, the flow direction of the ore slurry 1 flowing down from the supply port 12 is inclined with respect to the vertically downward direction. The direction in which the ore slurry 1 tilts is the downstream side of the supply pipe 11 (leftward in FIG. 5). In the present specification, the phenomenon in which the direction of flow of the ore slurry 1 flowing down from the supply port 12 inclines with respect to the vertically downward direction as described above is referred to as “directional drift”.
また、供給口12から流下する鉱石スラリー1の流速分布は、供給パイプ11の上流側V1(図5における右側)に比べて下流側V2(図5における左側)の方が速い。そのため、鉱石スラリー1の流量を局所的にみれば、供給パイプ11の上流側が少なく、下流側が多い。本明細書では、このように供給口12から流下する鉱石スラリー1の流量分布の偏りを「流量偏流」と称する。また、「方向偏流」と「流量偏流」とを合わせて「偏流」と称する。 The flow velocity distribution of the ore slurry 1 flowing down from the supply port 12 is faster on the downstream side V2 (on the left side in FIG. 5) than on the upstream side V1 (on the right side in FIG. 5) of the supply pipe 11. Therefore, when the flow rate of the ore slurry 1 is viewed locally, the supply pipe 11 has a small amount of upstream side and a large amount of downstream side. In this specification, the deviation of the flow rate distribution of the ore slurry 1 flowing down from the supply port 12 in this manner is referred to as “flow rate uneven flow”. In addition, the “directional drift” and the “flow drift” are collectively referred to as “drift”.
偏流が生じると、傘形分散板20の傾斜面を流れる鉱石スラリー1のうち、偏流方向(供給パイプ11の下流側)に流れる鉱石スラリー1は、その他の方向に流れる鉱石スラリー1よりも勢いが強くなる。この勢いの強い鉱石スラリー1は傘形分散板20の下流縁部21から流れ落ちた後、容器10の側壁に接触する。そのため、容器10の側壁のうち偏流方向に位置する部分(図1におけるw部分)は、他の部分よりも接触する鉱石スラリー1の量が多くなる。すなわち、容器10の側壁に接触する鉱石スラリー1の量が局所的に多くなる。その結果、容器10の側壁の一部分(w部分)は他の部分に比べて鉱石スラリー1により摩耗しやすくなる。 When the uneven flow occurs, the ore slurry 1 flowing in the uneven flow direction (downstream of the supply pipe 11) of the ore slurry 1 flowing on the inclined surface of the umbrella-shaped dispersion plate 20 is stronger than the ore slurry 1 flowing in other directions. Become stronger. The strong ore slurry 1 flows down from the downstream edge 21 of the umbrella-shaped dispersion plate 20, and then contacts the side wall of the container 10. Therefore, the portion of the side wall of the container 10 located in the non-uniform flow direction (w portion in FIG. 1) has a larger amount of the ore slurry 1 in contact than the other portions. That is, the amount of the ore slurry 1 contacting the side wall of the container 10 locally increases. As a result, a part (w part) of the side wall of the container 10 is more easily worn by the ore slurry 1 than other parts.
また、偏流が生じると、鉱石スラリー1が傘形分散板20の全方向に均等に分散されず、偏りが生じる。その結果、熱交換効率が低くなる。 Further, when the uneven flow occurs, the ore slurry 1 is not evenly distributed in all directions of the umbrella-shaped dispersion plate 20, and unevenness occurs. As a result, the heat exchange efficiency becomes low.
さらに、偏流角θ(鉱石スラリー1の流れる方向と鉛直線Oとのなす角)は鉱石スラリー1の流量、スラリー比重、固形分濃度によって変化する。これらのパラメータは向流式直接加熱型熱交換器Aの操業中に変化する。そのため、操業中に偏流角θが変化し、供給口12から流下した鉱石スラリー1が傘形分散板20に衝突する位置が変化する。傘形分散板20は供給口12から流下した鉱石スラリー1が衝突する部分が損傷しやすい。操業中に偏流角θが変化すると、傘形分散板20の広範囲に渡って鉱石スラリー1の流下による衝撃を受ける可能性があり、これに対する傘形分散板20の保護が困難である。 Further, the drift angle θ (angle formed by the flow direction of the ore slurry 1 and the vertical line O) varies depending on the flow rate of the ore slurry 1, the slurry specific gravity, and the solid content concentration. These parameters change during operation of the countercurrent direct heating heat exchanger A. Therefore, the drift angle θ changes during operation, and the position where the ore slurry 1 flowing down from the supply port 12 collides with the umbrella-shaped dispersion plate 20 changes. The portion of the umbrella-shaped dispersion plate 20 on which the ore slurry 1 flowing down from the supply port 12 collides is likely to be damaged. If the drift angle θ changes during operation, there is a possibility that the umbrella-shaped dispersion plate 20 will be impacted by the flow of the ore slurry 1 over a wide range, and it is difficult to protect the umbrella-shaped dispersion plate 20 against this.
上記の問題を解決するため、供給口12に整流器40が取り付けられている。この整流器40は鉱石スラリー1の流量分布を均一にするとともに、流れる方向を鉛直下向きに整える機能を有する。 In order to solve the above problem, a rectifier 40 is attached to the supply port 12. The rectifier 40 has a function of making the flow rate distribution of the ore slurry 1 uniform and adjusting the flowing direction vertically downward.
図6(A)、(B)および図7に示すように、整流器40は、筒体41と、仕切部材42と、誘導板45とからなる。 As shown in FIGS. 6A, 6B, and 7, the rectifier 40 includes a tubular body 41, a partition member 42, and a guide plate 45.
筒体41は、円筒形の部材であり、上端部にフランジ41fを有する。フランジ41fと供給口12のフランジ12fとをボルト、ナット等で連結することで、整流器40が供給口12に取り付けられる。 The tubular body 41 is a cylindrical member, and has a flange 41f at the upper end. The rectifier 40 is attached to the supply port 12 by connecting the flange 41f and the flange 12f of the supply port 12 with a bolt, a nut, or the like.
筒体41には、下端から上下中央付近に至る4つのスリット41sが形成されている。これらスリット41sは筒体41の周方向に等間隔(90°間隔)に形成されている。 The cylindrical body 41 is formed with four slits 41s extending from the lower end to the vicinity of the upper and lower centers. These slits 41s are formed at equal intervals (intervals of 90°) in the circumferential direction of the tubular body 41.
仕切部材42は、小径のパイプ42aと、パイプ42aの外周に接合された8つの仕切板42bとからなる。これら仕切板42bはパイプ42aの周方向に等間隔(45°間隔)に配置されている。平面視において、仕切部材42はパイプ42aを中心として、8つの仕切板42bが放射状に配置されている。パイプ42aは、その中心軸が筒体41の中心軸Oと一致するように配置されている。仕切板42bは平板であり、中心軸Oに沿って配置されている。 The partition member 42 includes a pipe 42a having a small diameter and eight partition plates 42b joined to the outer circumference of the pipe 42a. These partition plates 42b are arranged at equal intervals (intervals of 45°) in the circumferential direction of the pipe 42a. In a plan view, the partition member 42 has eight partition plates 42b arranged radially around the pipe 42a. The pipe 42a is arranged such that its central axis coincides with the central axis O of the tubular body 41. The partition plate 42b is a flat plate and is arranged along the central axis O.
図6(B)に示すように、筒体41の下部は仕切部材42により8つの流路44に仕切られている。パイプ42aも仕切板42bも中心軸Oに沿って配置されているため、各流路44は中心軸Oに沿っている。 As shown in FIG. 6B, the lower portion of the tubular body 41 is partitioned by the partition member 42 into eight channels 44. Since both the pipe 42a and the partition plate 42b are arranged along the central axis O, each flow path 44 is along the central axis O.
仕切部材42は邪魔部材43を有している。邪魔部材43は円板状の部材であり、その直径がパイプ42aの外径と略同一である。邪魔部材43は、筒体41の中心軸O上に配置され、パイプ42aの上端に接合されている。そして、邪魔部材43によりパイプ42aの上端が封止されている。邪魔部材43が配置された部分は、鉱石スラリー1の流れが妨げられる。そのため、筒体41の中心軸O近傍は鉱石スラリー1の流れが妨げられる。 The partition member 42 has a baffle member 43. The baffle member 43 is a disk-shaped member, and its diameter is substantially the same as the outer diameter of the pipe 42a. The baffle member 43 is arranged on the central axis O of the tubular body 41 and is joined to the upper end of the pipe 42a. The upper end of the pipe 42a is sealed by the baffle member 43. The flow of the ore slurry 1 is obstructed at the portion where the baffle member 43 is arranged. Therefore, the flow of the ore slurry 1 is obstructed near the central axis O of the tubular body 41.
8つの仕切板42bのうち4つは、その外縁部が外側に突出している。この突出部を挿入板42cと称する。挿入板42cを有する仕切板42bと、それを有さない仕切板42bとは交互に配置されている。すなわち、挿入板42cはパイプ42aの周方向に90°間隔で配置されている。 The outer edges of four of the eight partition plates 42b project outward. This protrusion is referred to as an insertion plate 42c. The partition plates 42b having the insertion plates 42c and the partition plates 42b not having the insertion plates 42c are alternately arranged. That is, the insertion plates 42c are arranged at 90° intervals in the circumferential direction of the pipe 42a.
図6(A)に示すように、筒体41の上部には誘導板45が設けられている。誘導板45は筒体41の内部中央に立設しており、供給パイプ11の軸方向に対して垂直に配置されている。そのため、筒体41の上部は誘導板45により供給パイプ11の上流側の流路46aと下流側の流路46bとに仕切られている。また、誘導板45は筒体41の上端よりも上方に延長されており、その上端が供給パイプ11内に突出している。そのため、供給パイプ11の供給口12近傍も、誘導板45により供給パイプ11の上流側の流路と下流側の流路とに仕切られている。 As shown in FIG. 6A, a guide plate 45 is provided on the upper portion of the cylinder 41. The guide plate 45 is erected at the center of the inside of the tubular body 41 and is arranged perpendicular to the axial direction of the supply pipe 11. Therefore, the upper portion of the tubular body 41 is partitioned by the guide plate 45 into a flow passage 46a on the upstream side and a flow passage 46b on the downstream side of the supply pipe 11. The guide plate 45 extends upward from the upper end of the tubular body 41, and the upper end thereof projects into the supply pipe 11. Therefore, the vicinity of the supply port 12 of the supply pipe 11 is also partitioned by the guide plate 45 into a flow path on the upstream side and a flow path on the downstream side of the supply pipe 11.
図7に示すように、誘導板45を下方に延長した位置には、8つの仕切板42bのうち2つがあり、これら2つの仕切板42bと誘導板45とは一体に形成されている。このように、仕切部材42と誘導板45とを一体形成できる。 As shown in FIG. 7, two of the eight partition plates 42b are located at the position where the guide plate 45 is extended downward, and these two partition plates 42b and the guide plate 45 are integrally formed. In this way, the partition member 42 and the guide plate 45 can be integrally formed.
整流器40は以下の手順で組み立てられる。まず、筒体41の下側開口部から誘導板45および仕切部材42を挿入する。この際、筒体41のスリット41sに仕切部材42の挿入板42cを挿入する。そして、スリット41sと挿入板42cとを溶接する。 The rectifier 40 is assembled in the following procedure. First, the guide plate 45 and the partition member 42 are inserted from the lower opening of the tubular body 41. At this time, the insertion plate 42c of the partition member 42 is inserted into the slit 41s of the cylindrical body 41. Then, the slit 41s and the insertion plate 42c are welded.
このように整流器40を組み立てることにより、筒体41と仕切部材42とが嵌合と溶接とにより強固に接合される。整流器40内に鉱石スラリー1が通ると、鉱石スラリー1と誘導板45および仕切部材42との間に働く抵抗(摩擦や衝撃)により、仕切部材42を下向きに押す力が生じる。しかし、筒体41と仕切部材42とが強固に接合されているので、鉱石スラリー1の流れにより生じる下向きの力に対抗でき、整流器40が破損し難い。 By assembling the rectifier 40 in this way, the tubular body 41 and the partition member 42 are firmly joined by fitting and welding. When the ore slurry 1 passes through the rectifier 40, resistance (friction or impact) acting between the ore slurry 1 and the guide plate 45 and the partition member 42 causes a force to push the partition member 42 downward. However, since the tubular body 41 and the partition member 42 are firmly joined to each other, the downward force generated by the flow of the ore slurry 1 can be counteracted and the rectifier 40 is less likely to be damaged.
なお、整流器40の組み立て方法は上記の方法に限定されない。スリット41sに挿入板42cを挿入する構成としなくてもよい。単に筒体41の内面と仕切板42bの外縁部とを溶接してもよい。筒体41と仕切部材42とをネジ止めなど他の方法で固定してもよい。 The method of assembling the rectifier 40 is not limited to the above method. The configuration in which the insertion plate 42c is inserted into the slit 41s does not have to be adopted. The inner surface of the tubular body 41 may be simply welded to the outer edge of the partition plate 42b. The cylindrical body 41 and the partition member 42 may be fixed by another method such as screwing.
つぎに、図8に基づき、整流器40の機能を説明する。
供給パイプ11内を流れてきた鉱石スラリー1は供給口12から整流器40に導入される。この際、鉱石スラリー1は誘導板45により誘導され、上流側の流路46aと下流側の流路46bとに分けて導入される。
Next, the function of the rectifier 40 will be described with reference to FIG.
The ore slurry 1 flowing in the supply pipe 11 is introduced into the rectifier 40 from the supply port 12. At this time, the ore slurry 1 is guided by the guide plate 45 and separately introduced into the upstream flow passage 46a and the downstream flow passage 46b.
前述のごとく、整流器40を設けない場合、鉱石スラリー1の流量を局所的にみれば、供給パイプ11の上流側が少なく、下流側が多くなる。しかし、本実施形態によれば、誘導板45の上端が供給パイプ11内に突出しているので、上流側の流路46aにより多くの鉱石スラリー1を導入でき、流量を多くできる。その結果、上流側の流路46aと下流側の流路46bとで鉱石スラリー1の流量を均一にでき、鉱石スラリー1の流量偏流を抑制できる。 As described above, when the flow rectifier 40 is not provided, the flow rate of the ore slurry 1 is locally reduced, and the supply pipe 11 has a small upstream side and a large downstream side. However, according to the present embodiment, since the upper end of the guide plate 45 projects into the supply pipe 11, more ore slurry 1 can be introduced into the flow path 46a on the upstream side, and the flow rate can be increased. As a result, the flow rate of the ore slurry 1 can be made uniform in the upstream side flow path 46a and the downstream side flow path 46b, and uneven flow rate of the ore slurry 1 can be suppressed.
なお、誘導板45の突出量hを大きくするほど、上流側の流路46aの流量を多くできる。したがって、上流側の流路46aと下流側の流路46bとで流量が均一になるように、誘導板45の突出量hが調整される。 The flow rate of the flow path 46a on the upstream side can be increased as the protrusion amount h of the guide plate 45 is increased. Therefore, the protrusion amount h of the guide plate 45 is adjusted so that the flow rate is uniform in the upstream flow passage 46a and the downstream flow passage 46b.
整流器40上部の流路46a、46bを通過した鉱石スラリー1は、整流器40下部の仕切部材42により形成された8つの流路44に分かれて流入する。鉱石スラリー1が整流器40の中心軸Oに沿った複数の流路44に分かれて流れるので、鉱石スラリー1の流れる方向を整流器40の中心軸Oに沿う方向に整えることができる。 The ore slurry 1 that has passed through the flow passages 46 a and 46 b above the rectifier 40 is divided into eight flow passages 44 formed by the partition member 42 below the rectifier 40 and flows in. Since the ore slurry 1 flows in a plurality of channels 44 along the central axis O of the rectifier 40, the ore slurry 1 can be aligned in the direction along the central axis O of the rectifier 40.
整流器40はその中心軸Oが供給口12の中心を通る鉛直線と略一致するように配置されている。供給口12は容器10の略中心に配置されているため、整流器40の中心軸Oも容器10の中心軸と略一致する。したがって、整流器40を通った鉱石スラリー1は容器10の中心軸に沿って鉛直下向きに流れる。供給パイプ11内の鉱石スラリー1の流れる方向が水平方向であったとしても、仕切部材42により鉱石スラリー1の流れる方向を鉛直下向きに整えることができる。このように、仕切部材42により鉱石スラリー1の方向偏流を抑制できる。 The rectifier 40 is arranged so that its central axis O substantially coincides with a vertical line passing through the center of the supply port 12. Since the supply port 12 is arranged substantially at the center of the container 10, the central axis O of the rectifier 40 also substantially coincides with the central axis of the container 10. Therefore, the ore slurry 1 that has passed through the rectifier 40 flows vertically downward along the central axis of the container 10. Even if the ore slurry 1 in the supply pipe 11 flows in the horizontal direction, the partition member 42 can arrange the ore slurry 1 in the vertically downward direction. In this way, the partition member 42 can suppress the directional drift of the ore slurry 1.
以上のように、鉱石スラリー1の偏流を抑制できるので、鉱石スラリー1は最上段の傘形分散板20の頂点近傍に流下し、傘形分散板20の全方向に均等に分散される。傘形分散板20の傾斜面を流れる鉱石スラリー1の勢いが局所的に強くなることがない。容器10の側壁に接触する鉱石スラリー1の量が局所的に多くならず、鉱石スラリー1による容器10の摩耗を抑制できる。 As described above, since the uneven flow of the ore slurry 1 can be suppressed, the ore slurry 1 flows down near the apex of the uppermost umbrella-shaped dispersion plate 20 and is evenly distributed in all directions of the umbrella-shaped dispersion plate 20. The momentum of the ore slurry 1 flowing on the inclined surface of the umbrella-shaped dispersion plate 20 does not locally increase. The amount of the ore slurry 1 contacting the side wall of the container 10 does not locally increase, and the wear of the container 10 due to the ore slurry 1 can be suppressed.
また、鉱石スラリー1が傘形分散板20の全方向に均等に分散されるので、向流式直接加熱型熱交換器Aの熱交換効率が高くなる。 Further, since the ore slurry 1 is evenly dispersed in all directions of the umbrella-shaped dispersion plate 20, the heat exchange efficiency of the countercurrent direct heating type heat exchanger A becomes high.
鉱石スラリー1の流量、スラリー比重、固形分濃度が変化しても、鉱石スラリー1の流れる方向を鉛直下向きに維持できる。そのため、鉱石スラリー1は常に傘形分散板20の頂点近傍に衝突し、その位置が変化することがない。最上段の傘形分散板20の頂点近傍を犠牲材22で覆うことにより、犠牲材22が鉱石スラリー1の流下による衝撃を受けるので傘形分散板20の摩耗を抑制できる。その結果、傘形分散板20の寿命を延ばすことができる。 Even if the flow rate of the ore slurry 1, the slurry specific gravity, and the solid content concentration change, the direction in which the ore slurry 1 flows can be maintained vertically downward. Therefore, the ore slurry 1 always collides with the vicinity of the apex of the umbrella-shaped dispersion plate 20 and its position does not change. By covering the vicinity of the apex of the uppermost umbrella-shaped dispersion plate 20 with the sacrificial material 22, the sacrificial material 22 receives an impact due to the flow of the ore slurry 1, so that the abrasion of the umbrella-shaped dispersion plate 20 can be suppressed. As a result, the life of the umbrella-shaped dispersion plate 20 can be extended.
整流器40の中心軸O上には邪魔部材43が設けられている。邪魔部材43の鉛直下方には傘形分散板20の頂点が配置されている。邪魔部材43により、その鉛直下方における鉱石スラリー1の流量(流速)を抑えることができる。その結果、最上段の傘形分散板20の頂点への鉱石スラリー1の衝突を弱めることができるので、傘形分散板20の損傷を低減できる。 A baffle member 43 is provided on the central axis O of the rectifier 40. An apex of the umbrella-shaped dispersion plate 20 is arranged vertically below the baffle member 43. The baffle member 43 can suppress the flow rate (flow velocity) of the ore slurry 1 vertically below the baffle member 43. As a result, the collision of the ore slurry 1 on the top of the uppermost umbrella-shaped dispersion plate 20 can be weakened, so that damage to the umbrella-shaped dispersion plate 20 can be reduced.
整流器40は鉱石スラリー1が通るので、摩耗しやすい。整流器40を長期間使用した後は、交換や補修の必要がある。前述のごとく、整流器40はフランジ41fで供給口12に取り付けられているため、取り外し可能である。整流器40が取り外し可能であるので、整流器40が摩耗しても、整流器40の交換や補修が容易である。 Since the ore slurry 1 passes through the rectifier 40, it is easily worn. After the rectifier 40 has been used for a long time, it needs to be replaced or repaired. As described above, since the rectifier 40 is attached to the supply port 12 with the flange 41f, it can be removed. Since the rectifier 40 is removable, even if the rectifier 40 is worn, the rectifier 40 can be easily replaced or repaired.
ところで、整流器40の下端開口部と最上段の傘形分散板20の頂点との距離Hは、整流器40の直径Dの1.1倍以上1.3倍以下であることが好ましい。 The distance H between the lower end opening of the rectifier 40 and the apex of the uppermost umbrella-shaped dispersion plate 20 is preferably 1.1 times or more and 1.3 times or less the diameter D of the rectifier 40.
距離Hが直径Dの1.1倍未満であると、整流器40の出口で鉱石スラリー1が滞留して、鉱石スラリー1が傘形分散板20と激しく擦れる。その結果、傘形分散板20が摩耗しやすくなる。また、滞留した鉱石スラリー1により整流器40内の鉱石スラリー1が減速し、整流器40が鉱石スラリー1により閉塞する恐れがある。距離Hが直径Dの1.1倍以上であれば、鉱石スラリー1がスムーズに流れ、鉱石スラリー1と傘形分散板20との擦れが弱くなり、傘形分散板20の摩耗を抑制できる。 When the distance H is less than 1.1 times the diameter D, the ore slurry 1 stays at the outlet of the rectifier 40, and the ore slurry 1 rubs the umbrella-shaped dispersion plate 20 violently. As a result, the umbrella-shaped dispersion plate 20 is easily worn. Moreover, the ore slurry 1 in the rectifier 40 may be decelerated by the accumulated ore slurry 1, and the rectifier 40 may be blocked by the ore slurry 1. When the distance H is 1.1 times or more the diameter D, the ore slurry 1 flows smoothly, the friction between the ore slurry 1 and the umbrella-shaped dispersion plate 20 is weakened, and the wear of the umbrella-shaped dispersion plate 20 can be suppressed.
距離Hが直径Dの1.3倍を超えると、整流器40から流下した鉱石スラリー1が水蒸気2の流れにより乱れ、傘形分散板20における均一な分散を維持できない恐れがある。また、整流器40の整流能力を超える大量の鉱石スラリー1を供給した場合には、鉱石スラリー1が、傘形分散板20に当たることなく容器10の側壁に直撃することも考えられる。距離Hが直径Dの1.3倍以下であれば、整流器40から流下する鉱石スラリー1の流れる方向が水蒸気2の流れにより変わりにくい。また、鉱石スラリー1が容器10の側壁に直撃することもない。 If the distance H exceeds 1.3 times the diameter D, the ore slurry 1 flowing down from the rectifier 40 may be disturbed by the flow of the steam 2, and uniform dispersion in the umbrella-shaped dispersion plate 20 may not be maintained. Further, when a large amount of the ore slurry 1 that exceeds the rectifying capacity of the rectifier 40 is supplied, the ore slurry 1 may hit the side wall of the container 10 directly without hitting the umbrella-shaped dispersion plate 20. If the distance H is 1.3 times the diameter D or less, the direction of flow of the ore slurry 1 flowing down from the rectifier 40 is unlikely to change due to the flow of the steam 2. Moreover, the ore slurry 1 does not hit the side wall of the container 10 directly.
整流器40の開口面は、中心軸Oに対して直交している。整流器40内の圧力が外部の圧力よりも高い場合でも、鉱石スラリー1が外向きに飛び散ることを抑制できる。 The opening surface of the rectifier 40 is orthogonal to the central axis O. Even if the pressure inside the rectifier 40 is higher than the pressure outside, it is possible to prevent the ore slurry 1 from scattering outward.
〔第2実施形態〕
つぎに、図9に基づき、第2実施形態における整流器40を説明する。
本実施形態の整流器40は、第1実施形態の整流器40において、誘導板45が傾斜して設けられたものである。より詳細には、誘導板45は、その上端が供給パイプ11の下流側に傾くように、筒体41の中心軸Oに対して傾斜している。その余の構成は第1実施形態と同様であるので、同一部材に同一符号を付して説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, the rectifier 40 in the second embodiment will be described based on FIG. 9.
The rectifier 40 of this embodiment is the same as the rectifier 40 of the first embodiment, except that the guide plate 45 is inclined. More specifically, the guide plate 45 is inclined with respect to the central axis O of the tubular body 41 so that its upper end is inclined toward the downstream side of the supply pipe 11. Since the rest of the configuration is the same as that of the first embodiment, the same members are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
このように誘導板45が傾斜しているので、上流側の流路46aの入口面積が広くなり、より多くの鉱石スラリー1を導入でき、流量を多くできる。これに対して、下流側の流路46bの入口面積が狭くなり、流量を少なくできる。また、上流側の流路46aは入口面積に対して出口面積が狭い。そのため、上流側の流路46aを通過した鉱石スラリー1は流速が速くなる。これに対して、下流側の流路46bは入口面積に対して出口面積が広い。そのため、下流側の流路46bを通過した鉱石スラリー1は流速が遅くなる。したがって、鉱石スラリー1の流量偏流を抑制できる。 Since the guide plate 45 is inclined in this way, the inlet area of the flow path 46a on the upstream side is widened, a larger amount of the ore slurry 1 can be introduced, and the flow rate can be increased. On the other hand, the inlet area of the flow path 46b on the downstream side is narrowed, and the flow rate can be reduced. In addition, the flow passage 46a on the upstream side has a smaller outlet area than an inlet area. Therefore, the flow velocity of the ore slurry 1 that has passed through the flow path 46a on the upstream side becomes faster. On the other hand, the downstream passage 46b has a wider outlet area than the inlet area. Therefore, the flow velocity of the ore slurry 1 that has passed through the flow path 46b on the downstream side becomes slow. Therefore, the uneven flow rate of the ore slurry 1 can be suppressed.
なお、中心軸Oに対する誘導板45の傾斜角度を大きくするほど、上流側の流路46aの流量を多くできる。したがって、上流側の流路46aと下流側の流路46bとで流量が均一になるように、誘導板45の傾斜角度が調整される。 The larger the inclination angle of the guide plate 45 with respect to the central axis O, the larger the flow rate of the flow path 46a on the upstream side. Therefore, the inclination angle of the guide plate 45 is adjusted so that the flow rate becomes uniform in the upstream flow passage 46a and the downstream flow passage 46b.
〔第3実施形態〕
つぎに、図10に基づき、第3実施形態における整流器40を説明する。
本実施形態の整流器40は、第1実施形態の整流器40において、複数の誘導板45が設けられたものである。図10に示す例は、誘導板45が3つ設けられているが、誘導板45の数は特に限定されず、2つでも4つ以上でもよい。その余の構成は第1実施形態と同様であるので、同一部材に同一符号を付して説明を省略する。
[Third Embodiment]
Next, the rectifier 40 in the third embodiment will be described based on FIG.
The rectifier 40 of this embodiment is the same as the rectifier 40 of the first embodiment except that a plurality of guide plates 45 are provided. In the example shown in FIG. 10, three guide plates 45 are provided, but the number of guide plates 45 is not particularly limited and may be two or four or more. Since the rest of the configuration is the same as that of the first embodiment, the same members are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
整流器40に複数の誘導板45が備えられているので、細かい区分で鉱石スラリー1の流量を調整でき、鉱石スラリー1の流量をより均一にできる。 Since the rectifier 40 is provided with the plurality of guide plates 45, the flow rate of the ore slurry 1 can be adjusted in fine sections, and the flow rate of the ore slurry 1 can be made more uniform.
また、供給パイプ11の上流側に配置された誘導板45よりも下流側に配置された誘導板45の方が、突出量を大きくすることが好ましい。このようにすれば、下流側の流路に必要な量の鉱石スラリー1を導入することができる。 Further, it is preferable that the guide plate 45 arranged on the downstream side of the guide plate 45 arranged on the upstream side of the supply pipe 11 has a larger protrusion amount. In this way, the required amount of the ore slurry 1 can be introduced into the flow path on the downstream side.
誘導板45は筒体41の中心軸Oに沿うように立設されてもよい。複数の誘導板45のうち、一部または全部を傾斜して設けてもよい。この場合、誘導板45の配置位置によって傾斜角度を変えてもよい。 The guide plate 45 may be installed upright along the central axis O of the tubular body 41. Some or all of the plurality of guide plates 45 may be inclined. In this case, the inclination angle may be changed depending on the arrangement position of the guide plate 45.
〔その他の実施形態〕
(整流器40)
第1実施形態の整流器40は、仕切部材42と誘導板45とが一体化した構成であるが、これらを別部材としてもよい。誘導板45のみを設け、仕切部材42を設けなくてもよい。
[Other Embodiments]
(Rectifier 40)
The rectifier 40 of the first embodiment has a configuration in which the partition member 42 and the guide plate 45 are integrated, but they may be separate members. Only the guide plate 45 may be provided and the partition member 42 may not be provided.
図11(A)に示すように、複数の小径パイプ42dを束ねて仕切部材42を形成してもよい。小径パイプ42dの断面形状は円形に限定されず、多角形でもよい。 As shown in FIG. 11A, the partition member 42 may be formed by bundling a plurality of small diameter pipes 42d. The cross-sectional shape of the small diameter pipe 42d is not limited to a circular shape, and may be a polygonal shape.
図11(B)に示すように、複数の仕切板42eを放射状に組み合わせて仕切部材42を形成してもよい。筒体41内の流路44の数は8つに限定されず、複数であればよい。仕切板42eを十字に組み合わせて形成した仕切部材42を用いれば、流路44の数が4つとなる。 As shown in FIG. 11B, the partition member 42 may be formed by radially combining a plurality of partition plates 42e. The number of flow paths 44 in the tubular body 41 is not limited to eight, and may be any number. If the partition member 42 formed by combining the partition plates 42e in a cross shape is used, the number of the channels 44 becomes four.
隣り合う流路44は仕切部材42により完全に仕切ればよい。隣り合う流路44が連通するように仕切部材42に連通部分を設けてもよい。 Adjacent channels 44 may be completely partitioned by the partition member 42. The partition member 42 may be provided with a communicating portion so that the adjacent flow paths 44 communicate with each other.
邪魔部材43は筒体41の中心軸O上に配置されていればよい。円板状の邪魔部材43を用いる場合、邪魔部材43は仕切部材42の上部に限られず、下部に配置してもよいし、上下中央に配置してもよい。 The baffle member 43 may be arranged on the central axis O of the tubular body 41. When the disc-shaped baffle member 43 is used, the baffle member 43 is not limited to the upper portion of the partition member 42, and may be disposed in the lower portion or in the upper and lower center.
邪魔部材43の形状は円板状に限定されず、種々の形状を採用できる。邪魔部材43を円柱形としてもよいし円錐形としてもよい。例えば、円錐形の邪魔部材43を、頂点を上向きにして仕切部材42に組み込む。このようにすれば、鉱石スラリー1が邪魔部材43の傾斜面に沿って流れる。そのため、鉱石スラリー1が邪魔部材43に衝突して散乱することを抑制できる。 The shape of the baffle member 43 is not limited to the disk shape, and various shapes can be adopted. The baffle member 43 may have a cylindrical shape or a conical shape. For example, the conical baffle member 43 is incorporated in the partition member 42 with the apex facing upward. By doing so, the ore slurry 1 flows along the inclined surface of the baffle member 43. Therefore, it is possible to prevent the ore slurry 1 from colliding with the baffle member 43 and scattering.
(被加熱物流体1)
被加熱物流体1は、流動性を有する被加熱物であればよく、特に限定されない。例えば、固体成分を含有するスラリー状の流動性液体が挙げられる。スラリー状の流動性液体としては、鉱石を含有するスラリー(鉱石スラリー)が挙げられる。鉱石スラリーは、例えば湿式製錬の前処理工程(101)で得られるニッケル酸化鉱石を含有するスラリーである。被加熱物流体1がスラリーであったとしても、被加熱物流体1による容器10の摩耗を抑制できる。
(Fluid to be heated 1)
The fluid to be heated 1 is not particularly limited as long as it is a fluid to be heated. For example, a slurry-like fluid liquid containing a solid component may be used. Examples of the slurry-like fluid liquid include a slurry containing ore (ore slurry). The ore slurry is, for example, a slurry containing nickel oxide ore obtained in the pretreatment step (101) of hydrometallurgy. Even if the fluid to be heated 1 is a slurry, the wear of the container 10 due to the fluid to be heated 1 can be suppressed.
(加熱媒体2)
加熱媒体2は、被加熱物流体1に熱を供給する媒体であればよく、特に限定されない。加熱媒体2としては、被加熱物流体1より高温の水蒸気などの気体が挙げられる。
(Heating medium 2)
The heating medium 2 is not particularly limited as long as it is a medium that supplies heat to the fluid to be heated 1. The heating medium 2 may be a gas such as steam having a temperature higher than that of the fluid to be heated 1.
(シミュレーション)
供給パイプ11、整流器40、最上段の傘形分散板20をコンピュータ上で再現し、スラリーの挙動をシミュレーションした。整流器40の形状は図6に示すとおりとした。図12(A)にスラリーの濃度分布を示す。図12(B)にスラリーの流速分布を示す。
(simulation)
The supply pipe 11, the rectifier 40, and the uppermost umbrella-shaped dispersion plate 20 were reproduced on a computer to simulate the behavior of the slurry. The shape of the rectifier 40 was as shown in FIG. FIG. 12A shows the concentration distribution of the slurry. FIG. 12B shows the flow velocity distribution of the slurry.
図12(A)から分かるように、スラリーの濃度は均一であり、傘形分散板20の全方向に均等に分散されている。図12(B)から分かるように、整流器40から流下するスラリーの流速はほぼ均一である。 As can be seen from FIG. 12A, the concentration of the slurry is uniform and is evenly distributed in all directions of the umbrella-shaped dispersion plate 20. As can be seen from FIG. 12B, the flow velocity of the slurry flowing down from the rectifier 40 is almost uniform.
(実施例1)
前記湿式製錬の予熱工程において、向流式直接加熱型熱交換器を用いて鉱石スラリーを加熱した。向流式直接加熱型熱交換器の基本的構成は図1に示す向流式直接加熱型熱交換器Aと同様である。
(Example 1)
In the preheating step of the hydrometallurgy, the ore slurry was heated using a countercurrent direct heating type heat exchanger. The basic structure of the countercurrent direct heating type heat exchanger is the same as that of the counterflow direct heating type heat exchanger A shown in FIG.
向流式直接加熱型熱交換器の容器10の側壁は、内側が9mm厚のチタン、外側が23.5mm厚のカーボンスチールであり、全体の厚みが32.5mmである。 The side wall of the container 10 of the countercurrent direct heating type heat exchanger has titanium having a thickness of 9 mm on the inner side and carbon steel having a thickness of 23.5 mm on the outer side, and the total thickness is 32.5 mm.
供給口12には図6に示す整流器40を取り付けた。向流式直接加熱型熱交換器に鉱石スラリー1を供給して運転を開始した。 A rectifier 40 shown in FIG. 6 was attached to the supply port 12. The ore slurry 1 was supplied to the countercurrent direct heating type heat exchanger to start the operation.
運転開始1年後に向流式直接加熱型熱交換器の内部の状態を確認したところ、容器10の側壁に減肉はみられなかった。運転開始2年後に向流式直接加熱型熱交換器の内部の状態を確認したところ、容器10の側壁に減肉はみられなかった。 One year after the start of operation, when the internal condition of the countercurrent direct heating type heat exchanger was confirmed, no wall thinning was observed on the side wall of the container 10. Two years after the start of operation, the state of the inside of the counterflow type direct heating heat exchanger was confirmed, and no wall thinning was observed on the side wall of the container 10.
(比較例1)
実施例1において、整流器40を短管に代えた。短管は整流器40の筒体41と同程度の寸法を有する。その余の条件は実施例1と同一である。
(Comparative Example 1)
In Example 1, the rectifier 40 was replaced with a short tube. The short tube has the same size as the cylinder 41 of the rectifier 40. The other conditions are the same as in Example 1.
運転開始1年後に向流式直接加熱型熱交換器の内部の状態を確認したところ、容器10の側壁に減肉がみられた。運転開始2年後に向流式直接加熱型熱交換器の内部の状態を確認したところ、容器10の側壁の減肉が進行し、ピンホールが発生した。 One year after the start of operation, when the internal condition of the countercurrent direct heating type heat exchanger was confirmed, the side wall of the container 10 was found to be thin. Two years after the start of operation, the internal state of the countercurrent direct heating type heat exchanger was confirmed. As a result, the wall thickness of the side wall of the container 10 progressed and a pinhole was generated.
以上のより、実施例1では容器10の側壁の摩耗を抑制できることが確認された。これは、整流器40を設けたことにより、鉱石スラリー1が傘形分散板20の全方向に均等に分散されるようになったためと考えられる。 From the above, it was confirmed that in Example 1, abrasion of the side wall of the container 10 could be suppressed. It is considered that this is because the ore slurry 1 is uniformly dispersed in all directions of the umbrella-shaped dispersion plate 20 by providing the rectifier 40.
A 向流式直接加熱型熱交換器
1 鉱石スラリー
2 水蒸気
10 容器
11 供給パイプ
12 供給口
20 傘形分散板
40 整流器
41 筒体
42 仕切部材
43 邪魔部材
45 誘導板
A Countercurrent direct heating type heat exchanger 1 Ore slurry 2 Steam 10 Container 11 Supply pipe 12 Supply port 20 Umbrella dispersion plate 40 Rectifier 41 Cylindrical body 42 Partition member 43 Baffle member 45 Guide plate
Claims (9)
前記容器の内部に水平に設けられ、被加熱物流体を供給する供給パイプと、
前記供給パイプの端部に設けられ、鉛直下方に開口する供給口と、
前記供給口に接続された整流器と、
前記整流器の鉛直下方に頂点が配置された傘形分散板と、を備え、
前記整流器は、
筒体と、
前記筒体の内部に設けられた誘導板と、を備え、
前記誘導板は、前記筒体の内部を前記供給パイプの上流側の流路と下流側の流路とに仕切るように配置され、その上端が前記供給パイプ内に突出しており、その上端が前記供給パイプの下流側に傾くように、前記筒体の中心軸に対して傾斜している
ことを特徴とする向流式直接加熱型熱交換器。 Container and
A supply pipe that is provided horizontally inside the container and supplies a fluid to be heated,
A supply port provided at the end of the supply pipe and opened vertically downward,
A rectifier connected to the supply port,
An umbrella-shaped dispersion plate whose apex is arranged vertically below the rectifier,
The rectifier is
A cylinder,
A guide plate provided inside the cylindrical body,
The guide plate is arranged so as to partition the inside of the cylindrical body into a flow path on the upstream side and a flow path on the downstream side of the supply pipe , the upper end thereof projects into the supply pipe, and the upper end thereof is A counterflow type direct heating type heat exchanger characterized by being inclined with respect to the central axis of the cylindrical body so as to be inclined toward the downstream side of the supply pipe .
ことを特徴とする請求項1記載の向流式直接加熱型熱交換器。 The countercurrent direct heating type heat exchanger according to claim 1, wherein the rectifier includes a plurality of the guide plates.
ことを特徴とする請求項1または2記載の向流式直接加熱型熱交換器。 The countercurrent direct heating type heat exchanger according to claim 1 or 2 , wherein the rectifier includes a partition member that partitions the inside of the tubular body into a plurality of flow paths along a central axis thereof.
前記容器の内部に水平に設けられ、被加熱物流体を供給する供給パイプと、
前記供給パイプの端部に設けられ、鉛直下方に開口する供給口と、
前記供給口に接続された整流器と、
前記整流器の鉛直下方に頂点が配置された傘形分散板と、を備え、
前記整流器は、
筒体と、
前記筒体の内部に設けられた誘導板と、
前記筒体の内部をその中心軸に沿う複数の流路に仕切る仕切部材と、を備え、
前記誘導板は、前記筒体の内部を前記供給パイプの上流側の流路と下流側の流路とに仕切るように配置され、その上端が前記供給パイプ内に突出しており、
前記筒体にはスリットが形成されており、
前記仕切部材は挿入板を有しており、
前記スリットに前記挿入板が挿入され、それらが溶接されている
ことを特徴とする向流式直接加熱型熱交換器。 Container and
A supply pipe that is provided horizontally inside the container and supplies a fluid to be heated,
A supply port provided at the end of the supply pipe and opened vertically downward,
A rectifier connected to the supply port,
An umbrella-shaped dispersion plate whose apex is arranged vertically below the rectifier,
The rectifier is
A cylinder,
A guide plate provided inside the cylindrical body,
A partition member for partitioning the inside of the cylindrical body into a plurality of flow paths along the central axis thereof,
The guide plate is arranged so as to partition the inside of the cylindrical body into a flow path on the upstream side and a flow path on the downstream side of the supply pipe, and the upper end thereof projects into the supply pipe.
A slit is formed in the cylindrical body,
The partition member has an insertion plate,
It said insert plate is inserted, oriented Nagareshiki direct heating type heat exchanger you characterized in that they are welded to the slit.
前記容器の内部に水平に設けられ、被加熱物流体を供給する供給パイプと、
前記供給パイプの端部に設けられ、鉛直下方に開口する供給口と、
前記供給口に接続された整流器と、
前記整流器の鉛直下方に頂点が配置された傘形分散板と、を備え、
前記整流器は、
筒体と、
前記筒体の内部に設けられた誘導板と、
前記筒体の内部をその中心軸に沿う複数の流路に仕切る仕切部材と、を備え、
前記誘導板は、前記筒体の内部を前記供給パイプの上流側の流路と下流側の流路とに仕切るように配置され、その上端が前記供給パイプ内に突出しており、
前記仕切部材は、前記筒体の中心軸上に配置され、前記被加熱物流体の流れを妨げる邪魔部材を備える
ことを特徴とする向流式直接加熱型熱交換器。 Container and
A supply pipe that is provided horizontally inside the container and supplies a fluid to be heated,
A supply port provided at the end of the supply pipe and opened vertically downward,
A rectifier connected to the supply port,
An umbrella-shaped dispersion plate whose apex is arranged vertically below the rectifier,
The rectifier is
A cylinder,
A guide plate provided inside the cylindrical body,
A partition member for partitioning the inside of the cylindrical body into a plurality of flow paths along the central axis thereof,
The guide plate is arranged so as to partition the inside of the cylindrical body into a flow path on the upstream side and a flow path on the downstream side of the supply pipe, and the upper end thereof projects into the supply pipe.
The partition member is disposed on the central axis of the cylindrical body, toward Nagareshiki direct heating type heat exchanger you further comprising a baffle member that prevents the flow of the heated stream body.
前記容器の内部に水平に設けられ、被加熱物流体を供給する供給パイプと、
前記供給パイプの端部に設けられ、鉛直下方に開口する供給口と、
前記供給口に接続された整流器と、
前記整流器の鉛直下方に頂点が配置された傘形分散板と、を備え、
前記整流器は、
筒体と、
前記筒体の内部に設けられた誘導板と、を備え、
前記誘導板は、前記筒体の内部を前記供給パイプの上流側の流路と下流側の流路とに仕切るように配置され、その上端が前記供給パイプ内に突出しており、
前記傘形分散板の頂点近傍が犠牲材で覆われている
ことを特徴とする向流式直接加熱型熱交換器。 Container and
A supply pipe that is provided horizontally inside the container and supplies a fluid to be heated,
A supply port provided at the end of the supply pipe and opened vertically downward,
A rectifier connected to the supply port,
An umbrella-shaped dispersion plate whose apex is arranged vertically below the rectifier,
The rectifier is
A cylinder,
A guide plate provided inside the cylindrical body,
The guide plate is arranged so as to partition the inside of the cylindrical body into a flow path on the upstream side and a flow path on the downstream side of the supply pipe, and the upper end thereof projects into the supply pipe.
Countercurrent Nagareshiki direct heating type heat exchanger near the apex of the umbrella dispersion plate shall be the being covered with a sacrificial material.
前記容器の内部に水平に設けられ、被加熱物流体を供給する供給パイプと、
前記供給パイプの端部に設けられ、鉛直下方に開口する供給口と、
前記供給口に接続された整流器と、
前記整流器の鉛直下方に頂点が配置された傘形分散板と、を備え、
前記整流器は、
筒体と、
前記筒体の内部に設けられた誘導板と、を備え、
前記誘導板は、前記筒体の内部を前記供給パイプの上流側の流路と下流側の流路とに仕切るように配置され、その上端が前記供給パイプ内に突出しており、
前記整流器の開口部と前記傘形分散板の頂点との距離は、前記整流器の直径の1.1倍以上1.3倍以下である
ことを特徴とする向流式直接加熱型熱交換器。 Container and
A supply pipe that is provided horizontally inside the container and supplies a fluid to be heated,
A supply port provided at the end of the supply pipe and opened vertically downward,
A rectifier connected to the supply port,
An umbrella-shaped dispersion plate whose apex is arranged vertically below the rectifier,
The rectifier is
A cylinder,
A guide plate provided inside the cylindrical body,
The guide plate is arranged so as to partition the inside of the cylindrical body into a flow path on the upstream side and a flow path on the downstream side of the supply pipe, and the upper end thereof projects into the supply pipe.
The distance of the rectifier of the opening and the apex of the umbrella dispersion plate towards Nagareshiki direct heating type heat exchanger you wherein at most 1.3 times 1.1 times or more of the rectifier diameter ..
ことを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6または7記載の向流式直接加熱型熱交換器。 The countercurrent direct heating heat exchanger according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6 or 7, wherein the rectifier is detachably connected to the supply port.
ことを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7または8記載の向流式直接加熱型熱交換器。 The countercurrent direct heating type heat exchanger according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 or 8, wherein the fluid to be heated is a slurry.
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