(57)【要約】【課題】粘性の高い液体を攪拌しても、溶解槽内に良好な循環流を形成することができる攪拌溶解装置を提供する。【解決手段】固形物を液体に溶解する装置であって、内部に断面円形の液体収容空間２ｈを有する溶解槽２と、溶解槽２の液体収容空間２ｈ内に配置された、回転軸１１と回転軸１１の軸方向に沿って並ぶように設けられた複数の攪拌翼１２とを有する攪拌装置１０と、攪拌装置１０の周囲を囲むように、溶解槽２の内面との間に配置された円筒状の筒状体５と、を備えており、筒状体５の内径Ｄ２と攪拌装置１０の攪拌翼１２の直径ｄの比Ｄ２／ｄが、２．０以上である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固形物を液体に溶解する装置であって、
内部に断面円形の液体収容空間を有する溶解槽と、
該溶解槽の液体収容空間内に配置された、回転軸と該回転軸の軸方向に沿って並ぶように設けられた複数の攪拌翼とを有する攪拌装置と、
該攪拌装置の周囲を囲むように、前記溶解槽の内面との間に配置された円筒状の筒状体と、を備えており、
該筒状体の内径Ｄ２と前記攪拌装置の攪拌翼の直径ｄの比Ｄ２／ｄが、２．０以上である
ことを特徴とする攪拌溶解装置。
【請求項２】
前記溶解槽の内径Ｄと前記筒状体の内径Ｄ２の比Ｄ２／Ｄが０．５以上である
ことを特徴とする請求項１記載の攪拌溶解装置。
【請求項３】
前記攪拌装置は
最下段に位置する攪拌翼が前記筒状体の下端よりも突出するように設けられており、
前記溶解槽の底面から前記筒状体の上端までの高さＨ２と前記溶解槽の高さＨの比Ｈ２／Ｈが０．７以上０．９以下である
ことを特徴とする請求項１または２記載の攪拌溶解装置。
【請求項４】
前記攪拌装置を前記回転軸の軸方向に沿って移動させる移動機構を備えている
ことを特徴とする請求項１、２または３記載の攪拌溶解装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、攪拌溶解装置に関する。さらに詳しくは、銅やニッケルを含む鉱石や硫化物等を塩化物水溶液によって溶解する際に使用される攪拌溶解装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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（溶解）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コバルト、鉄などの不純物元素を除去すると、塩化ニッケル溶液が生成される。そして、塩化ニッケル溶液を電解採取することによって、電気ニッケルが生産される。
【０００４】
かかる塩素浸出電解採取法において、ニッケルマットを塩化物溶液に分散（溶解）させる工程では、塩化物溶液が収容された溶解槽内にニッケルマットを供給して、溶解槽内に設けられた攪拌翼によって塩化物溶液を攪拌しながらニッケルマットの溶解が実施される。
【０００５】
しかるに、溶解槽に供給されるニッケルマットの成分の変化やニッケルを含む有価金属と塩素などの反応や微粒子の分散等に起因して、溶解槽内の塩化物溶液の粘性が変化する。粘性の変化によって塩化物溶液の流動速度が遅くなった領域が形成されると、溶解槽内の循環流を適切に形成できなくなり、塩化物溶液が十分に攪拌されなくなる。すると、攪拌が不十分な領域、つまり、塩化物溶液の流動速度が遅くなった領域では、塩化物溶液が未溶解物やいわゆる「だま」等の固形物を含む不均質なスラリー状となってしまう場合がある。かかる不均質なスラリー状の塩化物溶液が発生すると、スラリー中の固形物濃度の高い部分が溶解槽内に堆積したり付着したりする場合がある。かかる堆積物や付着物が発生すると、溶解槽の実質容積が小さくなることや、適切な循環流が形成できなくなることによって、ニッケルマットの処理効率が低下してしまうため、堆積物等を定期的に除去することが必要になる。堆積物等の除去には設備の停止が必要になるため、堆積物の除去作業を頻繁に実施しなければならなくなると、ニッケルなどの生産性が低下してしまうという問題が生じる。
【０００６】
溶解槽内の循環流を適切に形成し塩化物溶液中に速度の低い領域が形成されることを防ぐ方法として、攪拌翼の周囲にドラフトチューブと呼ばれる円筒状のチューブを設ける方法がある（特許文献２）。
【０００７】
特許文献２の技術では、攪拌翼の直径をｄとし、溶解槽の内径をＤ、円筒の内径をＤ２とすると、攪拌翼の直径ｄと円筒の内径Ｄ２の比Ｄ２／ｄとして１．１〜１．５、攪拌翼の直径ｄと溶解槽の内径Ｄの比ｄ／Ｄとして０．２〜０．３を推奨している。つまり、円筒の内径Ｄ２と溶解槽の内径Ｄの比Ｄ２／Ｄを０．３３〜０．４５とすれば反応が良好になる旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−２４８２４５号公報
【特許文献２】特開平５−１０７６６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかるに、上述した特許文献２において攪拌する液体は比較的スラリー濃度や粘性が低い液体である。ニッケル硫化物等を塩化物溶液に溶解した場合のように粘性が高い液体において、ドラフトチューブと溶解槽や攪拌翼との関係をどのような状態にすればよいかについては十分に把握されていない。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑み、粘性の高い液体を攪拌しても、溶解槽内に良好な循環流を形成することができる攪拌溶解装置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】
【００１１】
第１発明の攪拌溶解装置は、固形物を液体に溶解する装置であって、内部に断面円形の液体収容空間を有する溶解槽と、該溶解槽の液体収容空間内に配置された、回転軸と該回転軸の軸方向に沿って並ぶように設けられた複数の攪拌翼とを有する攪拌装置と、該攪拌装置の周囲を囲むように、前記溶解槽の内面との間に配置された円筒状の筒状体と、を備えており、該筒状体の内径Ｄ２と前記攪拌装置の攪拌翼の直径ｄの比Ｄ２／ｄが、２．０以上であることを特徴とする。
第２発明の攪拌溶解装置は、第１発明において、前記溶解槽の内径Ｄと前記筒状体の内径Ｄ２の比Ｄ２／Ｄが０．５以上であることを特徴とする。
第３発明の攪拌溶解装置は、第１または第２発明において、前記攪拌装置は、最下段に位置する攪拌翼が前記筒状体の下端よりも突出するように設けられており、前記溶解槽の底面から前記筒状体の上端までの高さＨ２と前記溶解槽の高さＨの比Ｈ２／Ｈが０．７以上０．９以下であることを特徴とする。
第４発明の攪拌溶解装置は、第１、第２または第３発明において、前記攪拌装置を前記回転軸の軸方向に沿って移動させる移動機構を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
第１〜第３発明によれば、溶解槽内に良好な循環流を形成することができるので、固形物の溶解状態を適切な状態にすることができる。このため、溶解槽内に固形物が堆積したり付着したりすることを防止できるので、溶解槽のメンテナンスを少なくすることができる。すると、溶解槽をメンテナンスする頻度を少なくできるので、メンテナンスのために設備を停止する必要が無くなるので、製品の生産性の低下を防止することができる。
第４発明によれば、攪拌装置を回転軸の軸方向に移動させると、溶解槽内における液体の流れを変化させることができるので、液体中の成分等が変化して溶解槽内の液体の状態が変化した場合でも、溶解槽内の液体の流れを適切な状態に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態の攪拌溶解装置１の概略説明図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面矢視図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）はシミュレーションモデルの概略説明図であり、（Ｃ）は実施例１の流線の計算結果である。
【図４】（Ａ）は実施例２の流線の計算結果であり、（Ｂ）は実施例３の流線の計算結果であり、（Ｃ）は実施例４の流線の計算結果である。
【図５】（Ａ）は比較例１の流線の計算結果であり、（Ｂ）比較例２の流線の計算結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の攪拌溶解装置は、固形物を液体に溶解する装置であって、固形物が溶解した液体の粘性が大きくても液体の流れを適切な状態にすることができるようにしたことに特徴を有している。
【００１５】
本発明の攪拌溶解装置が使用される設備や、溶解する固形物、固形物を溶かす液体はとくに限定されない。本発明の攪拌溶解装置は、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、銅やニッケルを含む鉱石やニッケルマットなどの硫化物等を塩化物水溶液によって溶解する装置に使用することができる。
また、水等の液体にニッケル（Ｎｉ）やコバルト（Ｃｏ）を含む混合硫化物原料を溶解する装置として、本発明の攪拌溶解装置を使用することができる。
そして、本発明の攪拌溶解装置は、固形物を溶かした状態での粘度が０．１Ｐａ・ｓ以上となった液体であっても、攪拌によってその液体中に効果的に循環流を発生させることができる。
【００１６】
以下の説明では、鉱石や硫化物等（以下鉱石等という）を塩化物水溶液に溶解する場合を代表として説明する。
また、本明細書において、液体には、固形分を含むスラリー状の流体も含まれている。
【００１７】
（本実施形態の攪拌溶解装置１）
図１および図２に示すように、本実施形態の攪拌溶解装置１は、塩化物水溶液Ｓが収容される溶解槽２と、溶解槽２内に配置され塩化物水溶液Ｓを攪拌する攪拌装置１０と、攪拌装置１０と溶解槽２の内面との間に攪拌装置１０を囲むように設けられた円筒状の筒状体５と、を備えている。なお、筒状体５は、その外面と溶解槽２の内面との間、および、その下端と溶解槽２の底面との間に、隙間が形成されるように配設されている。
【００１８】
攪拌装置１０は、溶解槽２内の塩化物水溶液Ｓに溶解槽２の中央部から溶解槽２内面に向かって斜め下方に流れる循環流が形成されるように、攪拌翼１２が設けられている。つまり、攪拌装置１０の回転軸１１が回転すると、塩化物水溶液Ｓは、溶解槽２の底部では溶解槽２の中央部から内面に向かって流れ、溶解槽２の内面では溶解槽２の底面から液面に向かって流れ、液面では溶解槽２の内面から溶解槽２の中央部に向かって流れ、溶解槽２の中央部では液面から溶解槽２の底面に向かって流れる循環流が形成されるように攪拌装置１０が構成されている（塩化物水溶液Ｓの流れは図１の矢印参照）。
【００１９】
したがって、本実施形態の攪拌溶解装置１において溶解槽２内に塩化物水溶液Ｓを収容して攪拌装置１０を作動すれば、上述したような循環流を溶解槽２内の塩化物水溶液Ｓに形成することができる。しかも、溶解槽２の内面では溶解槽２の底面から液面に向かって塩化物水溶液Ｓが流れるが、このとき塩化物水溶液Ｓは筒状体５の外面と溶解槽２の内面との間の空間を通って液面まで移動する。すると、塩化物水溶液Ｓが液面まで移動する間に塩化物水溶液Ｓの速度が低下することを抑制できる。つまり、ある程度以上の流速を維持した循環流を溶解槽２内の塩化物水溶液Ｓに形成できるから、塩化物水溶液Ｓに鉱石等を供給して溶解した際に、鉱石等が十分に溶解せずに溶解槽２内に堆積したり付着したりすることを防止できる。すると、溶解槽２をメンテナンスする頻度を少なくできるので、メンテナンスのために設備を停止する必要が無くなり、製品の生産性の低下を防止することができる。
【００２０】
（筒状体５の内径と攪拌翼１２ａの直径の関係）
とくに、筒状体５の内径をＤ２とし（図２参照）、攪拌装置１０において最下段に位置する攪拌翼１２ａの直径をｄとすると、両者の比であるＤ２／ｄが、２．０以上、好ましくはＤ２／ｄが２．０以上３．４以下となるようになっていることが望ましい。Ｄ２／ｄが２．０よりも小さいと溶解槽２内に堆積あるいは付着した固形物の影響で撹拌モーターの負荷が過大となるなどの問題が生じる。一方、Ｄ２／ｄが３．４より大きくなると、上下の攪拌翼１２によって連続した流れ場を形成しにくくなる。すると、溶解槽２内において撹拌が不十分な領域が広がる（たとえば溶解槽２の上半分における流体の流速が０．２ｍ／ｓｅｃ以下になるなど）という問題が生じる。
【００２１】
（溶解槽２の内径と筒状体５の内径の関係）
さらに溶解槽２の内径をＤとすれば（図２参照）、筒状体の内径Ｄ２との比であるＤ２／Ｄが０．５以上、好ましくはＤ２／Ｄが０．５以上０．７以下となるようになっていることが望ましい。Ｄ２／Ｄが０．５よりも小さいと筒状体５の外側に形成される流れの速度が低下し、溶解槽２で大きな循環流を実現するのに必要な流速を得ることが難しくなるなどの問題が生じる。一方、Ｄ２／Ｄが０．７より大きくなると筒状体５の外側の断面積が小さくなるため、圧力損失が増えて、この場合も筒状体５の外側に形成される流れの速度が低下し溶解槽２内での循環流を実現するのに必要な流速が得ることが難しくなるなどの問題が生じる。
【００２２】
（攪拌翼１２ａと筒状体５の下端の位置の関係）
なお、攪拌装置１０は、その最下段に位置する攪拌翼１２ａが筒状体５の下端よりも突出するように設けられていることが望ましい。具体的には、攪拌翼１２ａの中心線ｃ（図１参照）の位置が筒状体５の下端よりも下方に位置していることが望ましい。攪拌翼１２ａと筒状体５の下端の相対的な配置が上記のようになって入れば、溶解槽２の底外周部において流体の流速が遅くならず、固形物などが堆積しにくくなるなどの点で好ましい。なお、最下段に位置する攪拌翼１２ａは、全体が筒状体５の下端より下方に配置されてもよいが、少なくとも攪拌翼１２ａの上端部が筒状体５の下端よりも上方に位置していることが望ましい。
【００２３】
とくに、溶解槽２の高さ方向（図１では上下方向）において、最下段に位置する攪拌翼１２ａと筒状体５の下端との相対的な位置を変更できるようになっていることが望ましい。具体的には、攪拌装置１０を、その回転軸１１の軸方向に移動させることができるようになっていることが望ましい。この場合、攪拌装置１０を移動させることによって、溶解槽２内における塩化物水溶液Ｓの流れを変化させることができる。すると、塩化物水溶液Ｓ中の成分等が変化して溶解槽２内の塩化物水溶液Ｓの状態が変化した場合でも、溶解槽２内の塩化物水溶液Ｓの流れを適切な状態に調整することができるので、鉱石等の溶解状態を適切な状態にすることができる。
【００２４】
（溶解槽２の高さと筒状体５の高さの位置の関係）
また、筒状体５は、攪拌槽２の底から筒状体５の上端までの高さをＨ２とし、溶解槽２の高さをＨとすると、両者の比であるＨ２／Ｈが０．７以上０．９以下、好ましくは、Ｈ２／Ｈが０．７以上０．８以下となるようになっていることが望ましい。Ｈ２／Ｈが０．７よりも小さいと液面付近の流速が遅くなるなどの問題が生じる。一方、Ｈ２／Ｈが０．９より大きくなると筒状体の内外を繋ぐ流路の狭い部分が長くなり、圧力損失が大きくなるため、撹拌が不十分な（流速の遅い）領域が広くなるなどの問題が生じる。
【００２５】
（筒状体５の下端の位置）
また、攪拌槽２の底から筒状体５の下端までの高さＨ１は、上記した関係（攪拌翼１２ａと筒状体５の下端の位置の関係）を満たしておれば、特段の問題は生じない。
【００２６】
以下、上記機能を有する本実施形態の攪拌溶解装置１の各構成について図１に基づいて説明する。
【００２７】
（溶解槽２）
図１に示すように、溶解槽２は、上部に開口を有する中空な有底筒状の部材である。この溶解槽２は、内部に塩化物水溶液Ｓを収容する断面円形の液体収容空間２ｈを有している。
【００２８】
この溶解槽２は、上部に天板２ａが設けられており、この天板２ａによって上部の開口が塞がれている。この天板２ａには、塩化物水溶液Ｓに溶解させる鉱石等を液体収容空間２ｈに供給する供給部２ｂが設けられている。また、溶解槽２には、図示しないが鉱石等が溶解した粘性の高い塩化物水溶液Ｓを次工程に排出する排出部も設けられている。
【００２９】
（攪拌装置１０）
図１に示すように、溶解槽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、鉱石等の溶解が効果的に進行するように、塩化物水溶液Ｓ中に循環流を形成して、溶解槽２内の塩化物水溶液Ｓを攪拌するものである。
【００３０】
この攪拌装置１０は、溶解槽２の中心軸とほぼ同軸となるよう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２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１４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。
【００３１】
攪拌翼１２ａ〜１２ｃのうち、最下段に位置する攪拌翼１２ａには、回転軸１１が回転すると回転軸１１の回転方向の流れを発生させるものが設けられている。例えば、攪拌翼１２ａとして、せん断性能の高いピッチドタービンやディスクタービンを使用することができる。
【００３２】
攪拌翼１２ａ〜１２ｃのうち、最下段に位置する攪拌翼１２ａ以外（つまり、攪拌翼１２ｂ，１２ｃ）には、回転軸１１が回転すると回転軸１１の軸方向の流れであって、溶解槽２の底面に向かう流れを発生させるものが設けられている。例えば、攪拌翼１２ｂ，１２ｃとして、流体を回転軸１１の軸方向に運ぶ性能が高いプロペラやピッチドパドルを採用することができる。
【００３３】
上記のような攪拌翼１２ａ〜１２ｃを回転軸１１に設ければ、溶解槽２内の塩化物水溶液Ｓには、回転軸１１が回転すると回転軸１１の軸方向と非平行の流れが生じる。より詳しくいえば、攪拌翼１２ａと溶解槽２の底面との間には、回転軸１１から離れながら溶解槽２の底面に向かうような流れが発生する。言い換えれば、回転軸１１が回転すると、攪拌翼１２ａ〜１２ｃによって、攪拌翼１２ａから外方かつ斜め下方に向かう流れを発生させることができる（図１の矢印参照）。
【００３４】
なお、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１２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１２の段数は、溶解槽２内全体で塩化物水溶液Ｓに所定の流れが形成されるように決定すればよい。一般的には、溶解槽２の高さＨと直径Ｄの比（Ｈ／Ｄ）が大きくなるほど段数を増すほうがよい。
【００３５】
また、攪拌翼１２ａ〜１２ｃの直径は全て同じでもよいが、異なっていてもよい。異なっている場合には、最下段の攪拌翼１２ａの直径よりも攪拌翼１２ｂ，１２ｃの直径が小さくなっていることが望ましい。
【００３６】
（筒状体５）
図１に示すように、溶解槽２には、攪拌装置１０を囲むように筒状体５が設けられている。この筒状体５は、溶解槽２の中心軸および攪拌装置１０の回転軸１１とほぼ同軸となるように設けられている。
【００３７】
この筒状体５は、その外径が溶解槽２の内径Ｄよりも小さく形成されている。つまり、筒状体５は、その外面と溶解槽２の内面との間に隙間、具体的には塩化物水溶液Ｓが流動できる隙間が形成される大きさを有している。
【００３８】
また、筒状体５は、複数の攪拌翼１２のうち最も径が大きい攪拌翼１２よりも内径Ｄ２が大きくなるように形成されている。つまり、筒状体５内において、攪拌翼１２ａが自由に回転できる大きさに形成されている。例えば、複数の攪拌翼１２のうち、最下段に位置する攪拌翼１２ａの直径ｄが最も大きい場合には、筒状体５は、その内径Ｄ２が攪拌翼１２ａの直径ｄよりも大きくなるように形成されている。
【００３９】
さらに、筒状体５は、溶解槽２に塩化物水溶液Ｓを所定の高さまで入れると、その全体が塩化物水溶液Ｓに浸漬される大きさに形成されている。しかも、筒状体５は、その全体が塩化物水溶液Ｓに浸漬された状態で、その下端と溶解槽２の底との間に隙間が形成され、かつ、その上端が液面からある程度沈んだ状態となるように形成されている。言い換えれば、筒状体５は、その下端と溶解槽２の底との間およびその上端と液面との間を介して、筒状体５の内部の空間と外部（つまり筒状体５の外面と溶解槽２の内面との間の空間）との間を塩化物水溶液Ｓが流動できるように設けられている。
【００４０】
（攪拌装置１０の移動）
攪拌装置１０は、天板２ａに固定されて回転軸１１の軸方向に沿って移動できなくてもよいが、上述したように、回転軸１１の軸方向に移動できるようになっていてもよい。
【００４１】
例えば、攪拌装置１０は、天板２ａとは別に後述するような移動機構１５によって移動されるようになっていてもよい。つまり、攪拌装置１０は、天板２ａに対して移動できるように設けられていてもよい。この場合には、回転軸１１は、天板２ａに対して回転可能かつ軸方向にも移動可能に取り付けられる。
【００４２】
また、攪拌装置１０は、天板２ａとともに移動機構１５によって移動されるようになっていてもよい。この場合には、回転軸１１は、天板２ａに対して回転可能であるが軸方向には移動しないように取り付けられる。
【００４３】
このように攪拌装置１０を回転軸１１の軸方向に移動させることができるようになっている場合には、攪拌翼１２ａ〜１２ｃが上述したような構成になっていることが望ましい。つまり、回転軸１１が回転すると、攪拌翼１２ａ〜１２ｃによって、攪拌翼１２ａから外方かつ斜め下方に向かう流れを発生させることができるようになっていることが望ましい。かかる流れを発生させる攪拌翼１２ａ〜１２ｃを採用すれば、攪拌装置１０を回転軸１１の軸方向に移動させた際に、溶解槽２内に発生する塩化物水溶液Ｓの流れを効果的に変化させることができる。
【００４４】
（移動機構１５）
攪拌装置１０を回転軸１１の軸方向に移動させる移動機構１５はとくに限定されず、種々の機構を採用することができる。
【００４５】
例えば、攪拌装置１０のみを回転軸１１の方向に沿って移動させる場合には、移動機構１５は、攪拌装置１０の駆動源１４に連結される保持ブラケット１６と、この保持ブラケット１６を天板２ａに対して移動可能に保持する移動部１７を設ける。そして、移動部１７には、その伸縮方向が回転軸１１と平行になるように天板２ａ上に設けられた油圧シリンダを採用する。すると、油圧シリンダのロッドの先端に保持ブラケット１６を固定しておけば、油圧シリンダのを伸縮させることによって攪拌装置１０のみを回転軸１１の方向に沿って移動（図１では昇降）させることができる。
【００４６】
なお、移動部１７は、保持ブラケット１６を介して攪拌装置１０の駆動源１４を昇降できるものであればよく、油圧シリンダに限定されない。エアシリンダでもよいし、モータなどを備えたジャッキなどでもよい。
【００４７】
一方、天板２ａとともに攪拌装置１０を回転軸１１の方向に沿って移動させる場合には、天板２ａを昇降させる機構を移動機構とすればよい。例えば、天板２ａの周縁部に溶解槽２よりも外方に突出した板状部を設けて、この板状部と床等との間に、その伸縮方向が回転軸１１と平行になるように油圧シリンダを設ける。すると、油圧シリンダを伸縮させれば天板２ａ自体を溶解槽２に対して昇降させることができるので、攪拌装置１０を昇降させることができる。
【００４８】
この場合も、移動部１７は、天板２ａ自体を昇降できるものであればよく、油圧シリンダに限定されず、エアシリンダでもよいし、モータなどを備えたジャッキなどでもよい。
【００４９】
また、天板２ａ自体を溶解槽２に対して昇降させる場合には、天板２ａと溶解槽２の上端との間に蛇腹などを設けて、天板２ａが溶解槽２の上端から上方に移動しても溶解槽２内の空間を外部から隔離できるようにしておくことが望ましい。
【実施例】
【００５０】
本発明の攪拌溶解装置において、筒状体を設けたことにより溶解槽内に生じる液体の流動状態の変化を確認した。
【００５１】
液体の流動状態は、攪拌槽と筒状体の高さを変化させて、溶解槽内に発生する液体の流動状態を数値シミュレーションによって確認した。
【００５２】
使用したモデルは、図１のように溶解槽の中央に攪拌装置が設けられ、その周囲を囲むように筒状体が設けられたモデルである（図３（Ａ）、（Ｂ）参照）。モデルのスペックは以下のとおりである。なお、攪拌翼は４段設けて全て同じ直径とした。
１）溶解槽
断面形状  ：断面円形
高さＨ：５．６ｍ
内径Ｄ：３．５ｍ
２）攪拌翼（上段１〜３）
翼型    ：プロペラ型（翼の傾きは外周部で３０度、内周部で４５度）
３）攪拌翼（下段）
翼型    ：ピッチドタービン型（翼の傾き４５度）
【００５３】
実施例１では、各部の比は以下のように設定した。
筒状体の内径Ｄ２と攪拌装置の攪拌翼の直径ｄの比Ｄ２／ｄ＝２．０
筒状体の内径Ｄ２と溶解槽の内径Ｄの比Ｄ２／Ｄ＝０．７０
溶解槽の高さＨと溶解槽の底から筒状体の上端までの距離Ｈ２の比Ｈ２／Ｈが０．７１
溶解槽の内径Ｄと攪拌装置の攪拌翼の直径ｄの比Ｄ／ｄ＝３．５
溶解槽の高さＨと溶解槽の内径Ｄの比Ｈ／Ｄ＝１．６
溶解槽の高さＨと筒状体の下端から溶解槽の底までの距離Ｈ１との比Ｈ１／Ｈ＝０．１８
【００５４】
数値シミュレーションは、ＡＮＳＹＳ社製汎用流体解析ソフトＣＦＸを用いて行った。
計算では、液体を塩化物水溶液（粘性：０．０１Ｐａ・ｓ）とした。
攪拌装置の回転数は１６１ｒｐｍとした。
【００５５】
図３（Ｃ）に示すように、実施例１では、攪拌槽の上部でも流速が０．２ｍ／ｓｅｃ以下となる部分がないことが確認される。つまり、攪拌槽内に適切な循環流が形成され、攪拌槽全体でよどみなく撹絆されていることが確認される。
【００５６】
実施例２〜４では、Ｈ２を変更した以外は、実施例１と同様とした。つまり、実施例２〜４では、Ｈ２／Ｈの値を、実施例２ではＨ２／Ｈ＝０．３６、実施例３ではＨ２／Ｈ＝０．５４、実施例４ではＨ２／Ｈ＝０．８９とした以外は、実施例１と同様とした。
結果を図４に示す。なお、図４（Ａ）が実施例２、図４（Ｂ）が実施例３、図４（Ｃ）が実施例４、の各結果を示している。
図４（Ａ）に示すように、Ｈ２／Ｈは変化させることにより、流線が攪拌槽の内壁に沿って上昇するか蛇行しながら上昇するかの境界の高さが変化することが確認された。具体的には、Ｈ２／Ｈが大きくなるほど流線が内壁に沿って上昇する状態から蛇行する状態に変化する高さが高くなり、ある程度の流速を維持した攪拌槽の内壁に沿った上昇流を形成しやすくなることが確認された。
また、Ｈ２／Ｈが大きくなるほど流速が２．０ｍ／ｓｅｃ以上となっている範囲（高さ）を広くできることが確認された。
したがって、Ｈ２/Ｈを変化させれば、攪拌槽内に形成される循環流や流速を適切に調整できることが確認された。
【００５７】
一方、比較例１では、Ｈ２／Ｈを０．８９とし、Ｄ２／Ｄを０．４５とした以外は、実施例１と同様とした。
図５（Ａ）に示すように、この場合には、攪拌槽の上半分では、流速が０．２ｍ／ｓｅｃ以下となる部分が生じている。しかも、撹拌槽上方まで上昇する流線が減少しており、つまり、内壁に沿って上昇する上昇流が減少しており、液体の流れが遅く攪拌が不十分な箇所が存在することが確認された。このため、スラリー状の未反応物が生成して、この未反応物が攪拌槽内に付着や堆積して攪拌槽の有効容積が減少する可能性あり、定期的に堆積物を除去しなければならならない状況となることが確認された。
【００５８】
また比較例２では、実施例１において筒状体を設けないとした以外は、実施例１と同様とした。
図５（Ｂ）に示すように、攪拌槽の上半分の流速が０．２ｍ／ｓｅｃ以下となる部分が生じている。しかも、撹拌槽上方まで上昇する流線が減少しており、つまり、内壁に沿って上昇する上昇流が減少しており、液体の流れが遅く攪拌が不十分な箇所が形成されることが確認された。つまり、流れが遅く攪拌が不十分でスラリー状の未反応物が生成して、この未反応物が攪拌槽内に付着や堆積して攪拌槽の有効容積が減少する可能性あり、定期的に堆積物を除去しなければならならない状況となることが確認された。
【００５９】
以上の結果より、筒状体を設けて適切な形状に形成すれば、溶解槽内に適切な流動を発生させることができ、スラリー状の未反応物が生成されること防止できることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の攪拌溶解装置は、固形物を液体に溶解する装置に適している。
【符号の説明】
【００６１】
１      攪拌溶解装置
２      溶解槽
２ｈ    液体収容空間
５      筒状体
１０      攪拌装置
１１      回転軸
１２      攪拌翼
１５      移動機構
Ｓ      塩化物水溶液
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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