(57)【要約】【課題】スケールが付着しにくく、また、簡易に除去することができるスケールの除去方法を提供することを目的とする。【解決手段】ニッケル酸化鉱石の湿式製錬で用いられる配管内のスケールの除去方法であって、配管に外側から衝撃を付与する衝撃付与工程と、配管内を高圧水により洗浄する洗浄工程とを有し、配管は合成樹脂材料で形成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ニッケル酸化鉱石の湿式製錬で用いられる配管内のスケールの除去方法であって、
前記配管に外側から衝撃を付与する衝撃付与工程と、
前記配管内を高圧水により洗浄する洗浄工程とを有し、
前記配管は合成樹脂材料で形成されていることを特徴とするスケールの除去方法。
【請求項２】
前記配管は高密度ポリエチレン配管であることを特徴とする請求項１に記載のスケールの除去方法。
【請求項３】
前記配管は、ニッケル酸化鉱石を硫酸浸出後に中和した後の溶液を送液するものであり、前記スケールは硫化亜鉛または石膏を主成分として含むものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスケールの除去方法。
【請求項４】
前記配管内の温度は７０℃以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のスケールの除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬で用いられる配管内のスケールの除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬法として、硫酸を用いた高圧酸浸出（HPAL：High Pressure Acid Leaching）法が注目されている。この方法は、乾燥及び焙焼工程等の乾式処理工程を含まず、一貫した湿式工程からなるので、エネルギー的及びコスト的に有利であるとともに、ニッケル品位を５０重量％程度まで向上させたニッケル・コバルト混合硫化物を得ることができるという利点を有している。
【０００３】
HPAL技術を用いた低品位ニッケル鉱の製錬では、ニッケル／コバルト混合硫化物（ＭＳ）を製造する過程にて、高圧酸浸出された粗硫酸ニッケル溶液中の亜鉛の除去を要する。この亜鉛を除去する工程（以下、脱亜鉛工程）では、粗硫酸ニッケル溶液を微加圧された反応槽に供給し、硫化水素ガス等の硫化剤を添加することで粗硫酸ニッケル溶液に含まれる亜鉛を硫化し、固液分離によって亜鉛硫化物と脱亜鉛終液を得る。
【０００４】
脱亜鉛工程では、微加圧された反応槽にて粗硫酸ニッケル溶液に硫化水素ガス等の硫化剤を添加することで含まれる亜鉛を硫化し、ポンプと配管を用いてその亜鉛硫化物と粗硫酸ニッケル溶液のスラリーを固液分離を行う濾過機へ送液する。その際、脱亜鉛工程で配管内面へスケール（固着物または固着）を引き起こす。スケールの成分としては、硫化亜鉛のほか、前工程にて不純物除去のためのｐＨ調整でコストが安価な石灰石を用いており、粗硫酸ニッケル溶液中のＣａから生じた石膏が挙げられる。このようなスケールにより配管が閉塞し、給液流量が低下する問題があった。
【０００５】
管内の付着物の除去に関し、例えば、特許文献１には、配管清掃において、硬度のある付着物を除去するに際し、パイプ内壁にそって移動可能なサンドブラスターにより順次サンドブラストしつつ移動させて、付着物を除去することを特徴とする管内の清掃方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６０−１８７３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の清掃方法を石膏のスケールによる配管内スケール除去作業に適用すると、液抜きや足場の設立などを伴うことのある配管の取り外し作業が発生するため時間がかかる事、またその除去作業によってゴムライニングに傷がつき、ライニング面が平滑でなくなるために石膏がスケールしやすい状況になってしまう等の問題がある。
【０００８】
本発明は、このような状況を解決するためになされたものであり、スケールが付着しにくく、また、簡易に除去することができるスケールの除去方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬で用いられる配管内のスケールの除去方法であって、配管に外側から衝撃を付与する衝撃付与工程と、配管内を高圧水により洗浄する洗浄工程とを有し、配管は合成樹脂材料で形成されている。
【００１０】
本発明の一態様によれば、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬において、配管を合成樹脂材料で形成することにより、外側から衝撃を付与することで内部に付着したスケールを簡易に落とすことができ、かつ配管内部も平滑であるため、スケールが付着しにくい。
【００１１】
このとき、本発明の一態様では、配管は高密度ポリエチレン配管としてもよい。
【００１２】
高密度ポリエチレン配管は、適度な柔軟性を有しているため、外側からの衝撃の付与の際にわずかに変形するためより内部に付着したスケールを剥離させて除去しやすくなる。
【００１３】
また、本発明の一態様では、配管は、ニッケル酸化鉱石を硫酸浸出後に中和した後の溶液を送液するものであり、スケールは硫化亜鉛または石膏を主成分として含むものとしてもよい。
【００１４】
ニッケル酸化鉱石の硫酸浸出後の溶液には、硫化水素や中和剤としてのカルシウムが添加されるため、硫化亜鉛または石膏がスケールとして付着しやすく、本発明の一態様に係るスケールの除去方法を有効に適用することができる。
【００１５】
また、本発明の一態様では、配管内の温度は７０℃以下であるとしてもよい。
【００１６】
合成樹脂材料で配管を形成する場合には、上記温度範囲での運用が好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように本発明によれば、スケールが付着しにくく、また、簡易に除去することができるスケールの除去方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】ニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法を示す工程図である。
【図２】（Ａ）は、従来の脱亜鉛工程におけるスラリーの送液用の配管を示した断面図であり、（Ｂ）は、本発明の一実施形態に係るスケールの除去方法で用いる配管を示した断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るスケールの除去方法におけるプロセスの概略を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００２０】
先ず、スケールの除去方法のより具体的な説明に先立ち、本発明の一実施形態に係るスケールの除去方法が適用されるニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法について簡単に説明する。このニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法は、例えば高圧酸浸出法（ＨＰＡＬ法）を用いて、ニッケル酸化鉱石からニッケル及びコバルトを浸出させて回収する湿式製錬方法である。図１に、ニッケル酸化鉱石の高圧酸浸出法による湿式製錬方法の工程（プロセス）図の一例を示す。
【００２１】
スラリー調製工程Ｓ１では、原料鉱石であるニッケル酸化鉱石を用いて、数種類のニッケル酸化鉱石を所定のＮｉ品位、不純物品位となるように混合し、それらを水と混合してスラリー化し、篩にかけて所定の分級点で分級してオーバーサイズの鉱石粒子を除去した後に、アンダーサイズの鉱石のみを使用する。
【００２２】
浸出工程Ｓ２では、スラリー調整工程Ｓ１で得られたニッケル酸化鉱石のスラリーに対して、例えば高圧酸浸出法を用いた浸出処理を施す。具体的には、原料となるニッケル酸化鉱石を混合等して得られた鉱石スラリーに硫酸を添加し、例えば耐熱耐圧容器（オートクレーブ）を用いて、２２０〜２８０℃の高い温度条件下で加圧することによって鉱石からニッケル、コバルト等を浸出し、浸出液と浸出残渣とからなる浸出スラリーを形成する。
【００２３】
浸出工程Ｓ２では、浸出率を向上させる観点から過剰の硫酸を加えるようにしている。そのため、得られた浸出スラリーには浸出反応に関与しなかった余剰の硫酸が含まれており、そのｐＨは非常に低い。
【００２４】
このことから、予備中和工程Ｓ３では、次工程の固液分離工程Ｓ４における多段洗浄時に効率よく洗浄が行われるように、浸出工程Ｓ２にて得られた浸出スラリーのｐＨを高めて所定の範囲に調整する。ｐＨの調整方法としては、例えば石灰石（炭酸カルシウム）スラリー等の中和剤を添加することによって所定の範囲のｐＨに調整する。
【００２５】
固液分離工程Ｓ４では、予備中和工程Ｓ３にてｐＨ調整された浸出スラリーを多段洗浄して、ニッケル及びコバルトのほか不純物元素として亜鉛を含む浸出液と浸出残渣とを得る。
【００２６】
中和工程Ｓ５では、固液分離工程Ｓ４にて分離された浸出液のｐＨを調整し、不純物元素を含む中和澱物を分離して、ニッケル及びコバルトと共に亜鉛を含む中和終液を得る。浸出液のｐＨは、石灰石（炭酸カルシウム）スラリー等の中和剤を添加することで調整される。
【００２７】
脱亜鉛工程Ｓ６では、中和工程Ｓ５から得られた中和終液に硫化水素ガス等の硫化剤を添加して硫化処理を施すことにより亜鉛硫化物を生成させ、その亜鉛硫化物を分離除去してニッケル及びコバルトを含むニッケル回収用母液（脱亜鉛終液）を得る。脱亜鉛工程では、微加圧された反応槽にて粗硫酸ニッケル溶液に硫化水素ガス等の硫化剤を添加することで含まれる亜鉛を硫化し、ポンプと配管を用いてその亜鉛硫化物を含む粗硫酸ニッケル溶液を固液分離を行う濾過機へ送液する。
【００２８】
本発明の一実施形態に係るスケールの除去方法は、特にこの脱亜鉛工程Ｓ６において好適に用いることができる。その理由としては、前工程の中和工程Ｓ５において高圧酸浸出された粗硫酸ニッケル溶液に対して、石灰石（炭酸カルシウム）等でｐＨの調整が行われることが多いため、石膏（硫酸カルシウム）を主成分とするスケールが生じやすく、脱亜鉛工程Ｓ６ではこれに加えて硫化亜鉛も析出するため、スケールの量も多くなるからである。
【００２９】
なお、その後の硫化工程Ｓ７では、脱亜鉛工程Ｓ６後のニッケル回収用母液である脱亜鉛終液を硫化反応始液として、その硫化反応始液に対して硫化剤としての硫化水素ガスを吹き込むことによって硫化反応を生じさせ、不純物成分の少ないニッケル及びコバルトの混合硫化物と、ニッケル及びコバルトの濃度を低い水準で安定させた貧液とを生成させる。
【００３０】
最終中和工程Ｓ８は、上述した固液分離工程Ｓ４から移送された遊離硫酸を含む浸出残渣と、硫化工程Ｓ７から移送されたマグネシウムやアルミニウム、鉄等の不純物を含むろ液（貧液）の中和を行う。浸出残渣やろ液は、中和剤によって所定のｐＨ範囲に調整され、廃棄スラリー（テーリング）となる。この反応槽にて生成されたテーリングは、テーリングダム（廃棄物貯留場）に移送される。
【００３１】
次に、本発明に係るスケールの除去方法について説明する。本発明の一態様は、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬で用いられる配管内のスケールの除去方法であって、配管に外側から衝撃を付与する衝撃付与工程と、配管内を高圧水により洗浄する洗浄工程とを有し、配管は合成樹脂材料で形成されている。
【００３２】
ここで、図２（Ａ）は、従来の脱亜鉛工程におけるスラリーの送液用の配管を示した断面図であり、図２（Ｂ）は、本発明の一実施形態に係るスケールの除去方法で用いる配管を示した断面図である。従来の脱亜鉛工程の配管は、図２（Ａ）に示すようにｐＨの低い亜鉛硫化物を含むスラリーを送液するために炭素鋼配管１０１にゴムライニング１０２を行った配管を使用していた。炭素鋼配管１０１にゴムライニング１０２を施すことで耐腐食性及び耐磨耗性を持たせることができたからである。しかしながら石膏のスケールにより配管が閉塞し、給液流量が低下する問題があった。その場合は、外面が炭素鋼であるため、スケール除去作業の際には配管の内面に直接衝撃を与える方法が一般的であった。このような、配管内スケール除去作業を行う際に、配管の取り外し作業が発生するため時間がかかる事、またその除去作業によってゴムライニング１０２に傷がつき、酸が炭素鋼まで浸透する状況やライニング面が平滑でなくなるために硫化亜鉛や石膏がスケールしやすい状況になってしまう等の問題があった。
【００３３】
そこで、本発明の一実施形態に係るスケールの除去方法では、図２（Ｂ）に示すように、合成樹脂製の配管１０を使用する。合成樹脂製の配管１０としては、特に高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）配管を採用することが好ましい。高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）配管は、適度な柔軟性を有するため、外側から衝撃を付与して配管を瞬間的にわずかに変形させることで内部に付着したスケールを容易に除去することができる。また、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）配管は、内面の表面が平滑であるためスケールが付着しにくい。さらに、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）配管は、耐候性、耐磨耗性や耐薬品性にも優れている。なお、合成樹脂製の配管１０は例えばフランジ１１を用いて容器や他の配管などと接続される。また、合成樹脂製の配管１０には、配管を支持するシューが設置されていてもよい。
【００３４】
本発明の一実施形態に係るスケールの除去方法の工程を説明する。図３は、本発明の一実施形態に係るスケールの除去方法におけるプロセスの概略を示す工程図である。なお、本発明の一実施形態に係るスケールの除去方法は、配管の給液流量の減少を検知した際に行ってもよいし、定期的に行ってもよい。
【００３５】
まず、衝撃付与工程Ｓ１１において、スケール除去を行う配管に対して外側から衝撃を付与する。衝撃の付与は人手（必要に応じて木槌、金槌、プラスチックハンマー、ゴムハンマー、パイプなどを用いる）による打撃の付与でも良いし、超音波振動やその他の物理的な振動を付与する装置を用いてもよい。本発明の一態様では、合成樹脂製の配管、特に高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）配管を採用することにより、配管が適度な柔軟性を有するため、外側から衝撃を付与することで、配管を瞬間的にわずかに変形させることができ、外部からの衝撃を配管内部に付着したスケールに効率的に伝達させることができる。衝撃を与えられたスケールは細分化され、または配管内部から剥がれ落ち、後の洗浄工程Ｓ１２で容易に除去することができる。
【００３６】
次に、洗浄工程Ｓ１２において、配管内を高圧水により洗浄する。洗浄は一般的な高圧洗浄装置を用いればよい。前工程の衝撃付与工程Ｓ１１により、配管内のスケールは細分化され付着力も低下しているため、高圧水を噴射して擦り込むことにより容易にスケールを除去することができる。除去したスケールはそのまま配管から流し出して廃棄することができる。
【００３７】
上述したように、本発明の一実施形態に係るスケールの除去方法は、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬における脱亜鉛工程において好適に実施することができる。ニッケル酸化鉱石の湿式製錬では、硫酸を用いてニッケル酸化鉱石を浸出したのち、浸出液を石灰石（炭酸カルシウム）で中和した後、硫化水素ガスを添加するため、硫化亜鉛や石膏（硫酸カルシウム）を主成分とするスケールが配管内に生じやすく、定期的に除去する必要が生じるためである。また、脱亜鉛工程では、配管内を送液する溶液の温度も７０℃以下であるため、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）配管のような合成樹脂製の配管を適用することができ、好ましいからである。
【００３８】
また、本発明の一実施形態に係るスケールの除去方法では、配管内流速が所定の範囲となるように設計しておくとより効果的である。例えば、配管内流速を１．５ｍ／ｓ以上２．０ｍ／ｓ以下となるように配管径などを設計することが好ましい。配管内流速をこのような範囲とすることで、スラリー送液による摩耗を抑え、配管内堆積を防止することができる。
【００３９】
このように、本発明の一実施形態に係るスケールの除去方法を適用することにより、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬の操業において、スケールが付着しにくく（スケールを除去しても表面が平滑に保たれるため、スケールが再付着しづらい。）、また、簡易に除去することができるスケールの除去方法を提供することができる。
【実施例】
【００４０】
以下、本発明について、実施例および比較例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に何ら限定されるものではない。
【００４１】
（比較例）
脱亜鉛工程の反応槽から固液分離を行う濾過機へ送る給液配管として、従来の２５０Ａの炭素鋼配管にゴムライニングを施した配管を設置して操業した。石膏のスケールにより、約２５０ｍｍあった配管内径が、約１００ｍｍ程度まで減少し、給液流量の減少を引き起こしていた。その配管内スケールを除去するために、配管を取り外し、人力による内面スケール除去、配管復旧作業を行い、約１０日程度の作業時間がかかっていた。
【００４２】
（実施例）
脱亜鉛工程の給液配管に高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）配管を採用して操業を行った。石膏のスケールはほとんどなくなり、スケールが発生した場合であっても本発明の一実施形態に係るスケールの除去方法（外面から衝撃を付与したのち、高圧洗浄を行う）を実施することにより、約３日程度の作業で、人員も殆どかけずに配管内スケール除去作業を完了することができた。
【００４３】
したがって、本発明の一実施形態に係るスケールの除去方法を適用することにより、7日程度も作業時間を短縮できることが分かった。
【００４４】
なお、上記のように本発明の一実施形態および各実施例について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは、当業者には、容易に理解できるであろう。したがって、このような変形例は、全て本発明の範囲に含まれるものとする。
【００４５】
例えば、明細書または図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書または図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、スケールの除去方法の構成も本発明の一実施形態および各実施例で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１０  合成樹脂製の配管、１１  フランジ、１０１  炭素鋼配管、１０２  ゴムライニング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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