(57)【要約】【課題】固形分を含むスラリーを上澄み液部分と沈降濃縮部分との分離するシックナー装置において、シックナーレーキの回転を効率的に検知して、シックニングの悪化等による次工程への影響を有効に抑えることができるようにする。【解決手段】本発明に係るシックナー装置１は、回転軸１１ａを中心に回転するレーキ１１の回転によってスラリーを沈降させることにより上澄み液部分と沈降濃縮部とを形成させるシックナー１０と、シックナー１０の上澄み液部分の上部に位置するように設けられる測定器（１３Ａ）により沈降凝集層のレベルを非接触で経時的に測定するレベル測定部１３と、沈降凝集層のレベル測定に基づいてレーキ１１の回転を検知するレーキ回転検知部１４と、を備える。レーキ回転検知部１４は、レベル測定部１３による沈降凝集層のレベル測定において、所定の設定時間内での極大値及び極小値の検出の有無によってレーキ１１の回転を検知する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象のスラリーに対して沈降分離処理を行うシックナー装置であって、
回転軸を中心に回転するレーキを有し、該レーキの回転によって前記スラリーを沈降させることにより、上部の上澄み液部分と下部の沈降濃縮部とを形成させるシックナーと、
前記シックナーの前記上澄み液部分の上部に位置するように設けられる測定器により、前記沈降濃縮部の沈降凝集層のレベルを非接触で経時的に測定するレベル測定部と、
前記レベル測定部による前記沈降凝集層のレベル測定に基づいて、前記レーキの回転を検知するレーキ回転検知部と、を備え、
前記レーキ回転検知部は、前記レベル測定部による前記沈降凝集層のレベルの測定において、所定の設定時間内での極大値及び極小値の検出の有無によって、前記レーキの回転を検知する
シックナー装置。
【請求項２】
前記レーキ回転検知部は、前記レベル測定部による前記沈降凝集層のレベルの測定において、所定の設定時間内で極大値及び極小値が検出された場合には前記レーキが回転していると判断し、検出されない場合には前記レーキが停止していると判断する
請求項１に記載のシックナー装置。
【請求項３】
前記レベル測定部は、
前記シックナーにおける前記上澄み液部分の上部に位置するように設けられ、超音波を送信し、該上澄み液部分の液面と前記沈降濃縮部の沈降凝集層との界面による反射波を受信する超音波トランスジューサが、該超音波の送信から該超音波の反射波を受信するまでの時間を計測し、その時間に基づいて該界面までの距離を算出する
請求項１又は２に記載のシックナー装置。
【請求項４】
シックナー装置におけるレーキの回転検知方法であって、
前記シックナー装置に設けられたレーキの回転により形成される上部の上澄み液部分の液面と下部の沈降濃縮部の沈降濃縮層との界面に対して超音波を照射することによって、該沈降濃縮層のレベルを測定し、
所定の設定時間内での、測定される前記レベルにおける極大値及び極小値の検出の有無によって、前記レーキの回転を検知する
シックナーレーキの回転検知方法。
【請求項５】
所定の設定時間内で、測定される前記レベルにおいて極大値及び極小値が検出された場合には前記レーキが回転していると判断し、検出されない場合には前記レーキが停止していると判断する
請求項４に記載のシックナーレーキの回転検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シックナー装置の関するものであり、シックナー装置を構成するレーキ（シックナーレーキ）の回転を効率的に検知することができるシックナー装置、及びその装置によるシックナーレーキの回転検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体中に浮遊している固体粒子を重力により沈降濃縮して回収する手段として、一般的に、シックナー装置（単に「シックナー」ともいう）が用いられている。シックナーの構造としては、例えば、スラリー及び添加剤が供給され放射状に槽周壁に向かって流れていく間に固体粒子を沈降分離するフィードウェルと、掻き取り羽根（レーキ）のゆっくりとした回転により、沈降したスラリーを槽中央に集めて濃縮する沈降濃縮部とから構成される形式のものが使用されている。
【０００３】
例えば特許文献１では、シックナーから排出される高濃度スラリーの密度をできる限り最大限に高めるために、レーキ回転トルクを検出して、任意のトルク範囲で昇降手段に運転指令を出す制御装置を備えるシックナーが提案されている。
【０００４】
シックナーにおいては、レーキの回転の有無がスラリー濃縮に大きく影響を与えるため、その回転の有無を知ることが重要となる。レーキの回転が停止してスラリー濃縮（シックニング）が悪化すると、高濃度スラリーを次工程以降へ安定供給することが困難となり、次工程以降の反応効率に大きな悪影響を与える。
【０００５】
ところが、従来のシックナー、特に、油圧駆動のギアとレーキの回転軸が接続されたタイプのシックナーにおいては、駆動ギア用の油圧ユニットが異常を示さない限り、レーキ異常停止の有無を知ることができない。
【０００６】
例を挙げると、複数あるギアユニットの１つが壊れた場合においても、オイルユニットは運転を続けるため、ギア損傷によりレーキが停止した場合でも検知が困難となる。また、駆動部と回転軸（レーキのシャフト）が外れた場合においても、油圧ユニットは運転を継続するため、その検知が不可能となる。
【０００７】
従来の手法では、オイル漏れによる油圧異常検知やオイルタンクレベル低下による異常停止検知が一般的である。上述した１例目では油圧駆動ユニットを特徴とするが、２例目では、電動機とギアを直結駆動したシステムにおいて、駆動部と回転軸とが外れた場合も電動機は回転を続けるため、レーキの停止を検知できないことによるシックニング悪化が問題となる。
【０００８】
また、特許文献１のレーキ回転トルクにおいては、トルク下限により警報を発するものの、回転トルクは操業条件に依存するため、装置異常かを検出することは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平９−２７１６０７号公報
【特許文献２】特開２０１３−１５４２６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、固形分を含むスラリーを上澄み液部分と沈降濃縮部分との分離するシックナー装置において、シックナーレーキの回転を効率的に検知して、シックニングの悪化等による次工程への影響を有効に抑えることができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、上述した課題を解決するために鋭意検討を重ねた。その結果、シックナーのレーキと、シックナー内に形成される沈降凝集層のレベル（ベッドレベル）との関係において、そのレーキが回転中であると、ベッドレベルが一定周期で増減することを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
（１）本発明の第１の発明は、処理対象のスラリーに対して沈降分離処理を行うシックナー装置であって、回転軸を中心に回転するレーキを有し、該レーキの回転によって前記スラリーを沈降させることにより、上部の上澄み液部分と下部の沈降濃縮部とを形成させるシックナーと、前記シックナーの前記上澄み液部分の上部に位置するように設けられる測定器により、前記沈降濃縮部の沈降凝集層のレベルを非接触で経時的に測定するレベル測定部と、前記レベル測定部による前記沈降凝集層のレベル測定に基づいて、前記レーキの回転を検知するレーキ回転検知部と、を備え、前記レーキ回転検知部は、前記レベル測定部による前記沈降凝集層のレベルの測定において、所定の設定時間内での極大値及び極小値の検出の有無によって、前記レーキの回転を検知する、シックナー装置である。
【００１３】
（２）本発明の第２の発明は、第１の発明において、前記レーキ回転検知部は、前記レベル測定部による前記沈降凝集層のレベルの測定において、所定の設定時間内で極大値及び極小値が検出された場合には前記レーキが回転していると判断し、検出されない場合には前記レーキが停止していると判断する、シックナー装置である。
【００１４】
（３）本発明の第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記レベル測定部は、前記シックナーにおける前記上澄み液部分の上部に位置するように設けられ、超音波を送信し、該上澄み液部分の液面と前記沈降濃縮部の沈降凝集層との界面による反射波を受信する超音波トランスジューサが、該超音波の送信から該超音波の反射波を受信するまでの時間を計測し、その時間に基づいて該界面までの距離を算出する、シックナー装置である。
【００１５】
（４）本発明の第４の発明は、シックナー装置におけるレーキの回転検知方法であって、前記シックナー装置に設けられたレーキの回転により形成される上部の上澄み液部分の液面と下部の沈降濃縮部の沈降濃縮層との界面に対して超音波を照射することによって、該沈降濃縮層のレベルを測定し、所定の設定時間内での、測定される前記レベルにおける極大値及び極小値の検出の有無によって、前記レーキの回転を検知する、シックナーレーキの回転検知方法である。
【００１６】
（５）本発明の第５の発明は、第４の発明において、所定の設定時間内で、測定される前記レベルにおいて極大値及び極小値が検出された場合には前記レーキが回転していると判断し、検出されない場合には前記レーキが停止していると判断する、シックナーレーキの回転検知方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、シックナーレーキの回転の有無を効率的に検知することができ、シックニングの悪化等による次工程への影響を有効に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】シックナー装置の構成の一例を示す模式図である。
【図２】レーキ回転検知部におけるモニタリング部にて画面表示される、沈降凝集層のレベル測定値の推移の一例を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の具体的な実施形態（以下、「本実施の形態」）について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。
【００２０】
≪１．シックナー装置≫
本実施の形態に係るシックナー装置は、処理対象であるスラリーに対して沈降分離処理を行う装置である。図１は、シックナー装置の構成の一例を示す模式図である。
【００２１】
図１に示すように、シックナー装置１は、レーキ１１を有してそのレーキ１１の回転によってスラリーを沈降させることで上部の上澄み液部分と下部の沈降濃縮部とを形成させるシックナー１０と、沈降凝集層のレベルを非接触で測定するレベル測定部１３と、レベル測定部１３によるレベル測定に基づいてレーキ１１の回転を検知するレーキ回転検知部１４と、を備えている。
【００２２】
ここで、本実施の形態に係るシックナー装置１は、特に限定されないが、例えば、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスにおいて、硫酸を用いた浸出処理に供するニッケル酸化鉱石のスラリーの製造処理に用いることができる。また、その硫酸による浸出処理により得られた浸出液と浸出残渣とを含む浸出スラリーに対する固液分離処理に用いることができる。なお、これらは、あくまでも一例であって、その他のスラリーに対しても好適に用いることができる。
【００２３】
［シックナー］
シックナー１０は、円筒状外枠１０ａと中心に向かって次第に低くなった円錐状の底部１０ｂとからなるシックナー本体１０Ａを備える。シックナー本体１０Ａには、円錐状の底部１０ｂの中央に、所望の濃度のスラリーをシックナー本体１０Ａから排出して回収するスラリー回収口１０ｃが設けられている。
【００２４】
シックナー１０の内部には、円錐状の底部１０ｂの内面に沿ってレーキ（「シックナーレーキ」ともいう）１１が配置されている。レーキ１１は、回転軸１１ａと、回転軸１１ａの先端部に設けられた複数枚のブレード１１ｂとから構成されており、回転軸１１ａを中心としてブレード１１ｂが回転する。レーキ１１は、ブレード１１ｂを回転させることにより、スラリーを凝集剤等の添加剤と混合させるとともに、シックナー本体１０Ａ内で形成される沈降濃縮部でのスラリーの沈降濃縮を進める。
【００２５】
また、シックナー１０の内部には、レーキ１１の回転軸１１ａを中心とする円筒形状のフィードウェル１２がシックナー本体１０Ａ内に形成される上澄み液部分の上部に位置するように設けられ、シックナー１０の上部の蓋１０ｄに固定されている。フィードウェル１２には、その上部位置に、沈降濃縮処理の対象であるスラリーを送入するスラリー供給管１２ａと、凝集剤等の添加剤を送入する添加剤供給管１２ｂとが連結されている。また、フィードウェル１２の下部位置に、そのフィードウェル１２からスラリーを排出してシックナー本体１０Ａ内に装入する分散コーン１２ｃが設けられている。
【００２６】
このようなシックナー１０においては、沈降濃縮処理の対象であるスラリーと、凝集剤等の添加剤とがフィードウェル１２内に投入されて混合され、そのフィードウェル１２からシックナー本体１０Ａ内に供給される。そして、シックナー本体１０Ａ内に供給されたスラリーは、凝集剤等と混合された状態となって沈降し凝集することにより、上部の上澄み液部分と下部の沈降濃縮部とを形成する。シックナー１０の内部に設けられたレーキ１１は、その回転軸１１ａに接続されている駆動部（図示しない）の駆動でゆっくりと回転することにより、沈降濃縮部でのスラリーの沈降濃縮を促進させ、一様な堆積状態を確保する。なお、沈降濃縮部にて形成される主として固形分からなる層、すなわち、沈降濃縮されたスラリーの層を「沈降濃縮層」という。
【００２７】
［レベル測定部］
レベル測定部１３は、シックナー１０内に形成される上澄み液部分の上部に位置するように設けられる測定器によって、その上澄み液部分の下方に形成される沈降濃縮部の沈降凝集層（沈降濃縮されたスラリー層）のレベル（ベッドレベル）を非接触で経時的に測定する。
【００２８】
ここで、沈降凝集層のベッドレベルは、上澄み液部分の液面と沈降濃縮部の沈降凝集層との界面に相当するものであり、測定されるレベル値は、測定器（後述する超音波トランスジューサ１３Ａ等）からベッドレベルまでの距離である。したがって、レベル値が大きくなるほどベッドレベルが低くなり、レベル値が小さくなるほどベッドレベルが高くなることを示す。
【００２９】
レベル測定部１３は、例えば、超音波トランスジューサ１３Ａと、計測処理部１３Ｂと、により構成することができる。超音波トランスジューサ１３Ａは、シックナー１０における上澄み液部分の上部に位置するように設けられ、鉛直方向に超音波を送信して、その反射波を受信する。計測処理部１３Ｂは、超音波トランスジューサ１３Ａが超音波を送信して反射波を受信するまでの時間を計測し、その時間に基づいて対象物までの距離を算出する。なお、このレベル測定部１３は、例えば、市販の超音波レベル計により構成することができる。
【００３０】
具体的に、レベル測定部１３は、上澄み液部分の上部に位置するように設けられた超音波トランスジューサ１３Ａが、超音波を送信し、その上澄み液部分の液面と沈降濃縮部の沈降凝集層との界面による反射波を受信すると、計測処理部１３Ｂが、その超音波の送信から反射波の受信までの時間を計測し、その時間に基づいて界面までの距離を算出する。このような方法により、レベル測定部１３は、沈降凝集層のレベルを経時的に測定する。
【００３１】
なお、レベル測定部１３においては、上述した超音波式のレベル測定装置に限られず、電波式レベル測定装置や光学式レベル測定装置等を用いてもよい。
【００３２】
［レーキ回転検知部］
レーキ回転検知部１４は、レベル測定部１３による経時的な沈降凝集層のレベル測定に基づいて、シックナー１０に設けられたレーキの回転を検知する。具体的には、レーキ回転検知部１４は、レベル測定部１３による沈降凝集層の経時的なレベル測定の結果から、所定の設定時間内においてそのレベル測定値に極大値及び極小値が検出されるか否かを確認して、レーキ１１の回転の有無、すなわち、レーキ１１が回転している状態であるか、停止している状態であるかの検知を行う。
【００３３】
レーキ回転検知部１４は、例えば、モニタリング部１４Ａと、回転検知判定部１４Ｂと、により構成することができる。
【００３４】
モニタリング部１４Ａは、上述したレベル測定部１３における計測処理部１３Ｂと電気的に接続されており、レベル測定部１３による超音波の反射状態をモニタリング可能となるように、計測処理部１３Ｂによる演算結果を画面表示する。レベル測定部１３では、経時的に（連続的に）沈降凝集層のレベルを測定していることから、その測定結果をモニタリング部１４Ａにて画面表示することによって、経時的なレベル値の変化を把握することができる。
【００３５】
回転検知判定部１４Ｂは、モニタリング部１４Ａにて画面表示されたレベル測定値の変化に基づいて、レーキ１１の回転の有無を検知する。具体的には、回転検知判定部１４Ｂは、モニタリング部１４Ａにて画面表示された経時的なレベル測定値の推移から、所定の設定時間内において極大値及び極小値が検出されるか否かを確認する。
【００３６】
≪２．シックナーレーキの回転検知の方法≫
本発明者は、シックナー１０のレーキ１１と、沈降凝集層のレベル（ベッドレベル）との関係性を解析した結果、シックナー１０へのスラリー流入量が一定である場合、レーキ１１の回転中においては、そのベッドレベルが一定周期で増減することを確認した。
【００３７】
すなわち、レーキ１１が回転しているとき、レーキ１１を構成するブレード１１ｂがレベル測定部１３の超音波トランスジューサ１３Ａの下へ接近する際にはベッドレベルが徐々に増加し、超音波トランスジューサ１３Ａの下を通過した後は徐々に減少するようになり、一定周期で増減する。このことは、レーキ１１のブレード１１ｂの回転に伴って、沈降凝集層の上層面（上澄み液部分と沈降凝集層との界面）が「波」を打つようになり、上澄み液部分の上部に位置する超音波トランスジューサ１３Ａから鉛直方向に照射された超音波がその「波」を検知して、レベル値の変化として表されることによると考えられる。したがって、レーキ１１の回転中において、レベル測定部１３から得られる波形（レベル測定値の波形）は、特徴的なノコギリ波となる。
【００３８】
ここで、図２は、レーキ回転検知部１４におけるモニタリング部１４Ａにて画面表示される、沈降凝集層のレベル測定値の推移の一例を示すグラフ図である。つまり、レベル測定部１３にて連続的に測定される沈降凝集層のレベルの測定値の経時的な変化を示す波形図である。図２に示されるように、レーキ１１が回転中であるとき（図２のグラフ図の中央より向かって左側）にはレベル測定値の波形は特徴的なノコギリ波となっている。
【００３９】
なお、図２のレベル測定では、レベル測定部１３において超音波トランスジューサ１３Ａを設け、その超音波トランスジューサ１３Ａの深さ方向の距離としては、超音波トランスジューサ１３Ａの先端部を０ｍとし、そこから鉛直方向に向かったシックナー１０（シックナー本体１０Ａ）の底部（斜面）１０ｂまでの距離を約４ｍとして設定している。
【００４０】
より詳しく図２をみると、レーキ１１の回転中においては、そのレーキ１１の回転に伴う（回転速度に伴う）一定の周期で、レベル測定値に極大値と極小値が出現することが分かる。したがって、連続的なレベル測定において、レベル測定値の経時的な波形をみたときに、所定の設置時間［ｔ］の間に極大値及び極小値が出現した場合には、レーキ１１が回転しているとみなすことができる。一方で、所定の設定時間［ｔ］の間にレベル測定値に極大値及び極小値が出現しない場合には、レーキ１１の回転が停止しているとみなすことができる。
【００４１】
そこで、本実施の形態に係るシックナー装置１では、レーキ回転検知部１４における回転検知判定部１４Ｂにて、レベル測定部１３による沈降凝集層のレベル測定において、所定の設定時間［ｔ］内での極大値及び極小値の検出の有無によって、そのレーキ１１の回転を検知することを特徴としている。そして、回転検知判定部１４Ｂは、所定の設定時間［ｔ］内で極大値及び極小値が検出された場合にはレーキ１１が回転していると判断し、検出されない場合にはレーキ１１が停止していると判断する。
【００４２】
なお、極大値、極小値の有無の評価に関しては、レベル値の傾きが正から負へ、負から正へ変化する点を用いて行うことができる。
【００４３】
図２において、設定時間『Ａ』の間では、レベル測定値の極大値と極小値が検出されている。したがって、この結果から、レーキ１１は回転中であると検知することができる。一方で、連続的なレベル測定において、設定時間『Ｂ』の間では、極大値は検出されたものの、極小値が検出されてない。したがって、この結果から、レーキ１１が停止していると検知することができる。
【００４４】
このようなシックナー装置１によれば、レーキ１１の回転を効率的に検知することができ、例えばシックニングの悪化等による次工程への影響を有効に抑えることができる。
【００４５】
極大値及び極小値の検出を確認する設定時間［ｔ］は、レーキ１１の回転速度に基づいて適宜決定することができる。例えば、レーキ１１を構成する１枚のブレード１１ｂが一回転（一周回転）するのに要する時間に設定することができる。具体的には、５分〜１５分程度とすることができる。
【００４６】
また、レーキ回転検知部１４では、所定の設定時間［ｔ］内での極大値及び極小値の検出だけでなく、その極大値と極小値との差分（差分値）を算出するようにしてもよい。そして、所定の設定時間［ｔ］において極大値及び極小値が検出され、かつその差分値が設定値以上の場合には、レーキ１１が正常回転中であるとみなす。一方で、極大値及び極小値が検出されない、あるいは、極大値及び極小値は検出されるもののその差分値が設定値を下回っている場合には、レーキ１１が停止している、あるいは異常回転中であるとみなす。このように、極大値と極小値との差分値も算出して、レーキ１１の回転有無の判断指標とすることで、誤検知を防いで、より精度高くレーキ１１の回転有無を判断できる。また、それとともに、レーキ１１の回転異常や異常停止を検知することもできる。
【００４７】
なお、極大値と極小値との差分値としては、特に限定されず、例えばシックナー１０内に形成される上澄み液部分や沈降濃縮部の深さに応じて決定することができる。例えば、０．０５ｍ〜０．１５ｍ程度とすることができる。
【００４８】
レーキ回転検知部１４では、所定の設定時間内での極大値及び極小値の検出の有無に基づくレーキ１１の回転検知により、レーキ１１が停止していることを検知した場合には、例えばモニタリング部１４Ａにおいて画面表示上にエラー（ＡＬＡＲＭ）を発報するようにしてもよい。これにより、作業者が現場に向かい早期に事象を確認することが可能となる。また、画面表示上のエラー発報だけでなく、サイレン等により発報してもよい。
【００４９】
なお、本実施の形態に係るシックナー装置１における一連のレーキ回転検知の制御は、ハードウェアにより実行させることもできるし、ソフトウェアにより実行させることもできる。一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、コンピュータなどにネットワークや記録媒体からインストールされる。コンピュータは、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータであってもよい。また、コンピュータは、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能なコンピュータ、例えば汎用のパーソナルコンピュータであってもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１    シックナー装置
１０    シックナー
１０Ａ    シックナー本体
１０ａ    円筒状外枠
１０ｂ    底部
１０ｃ    スラリー回収口
１０ｄ    蓋
１１    レーキ
１１ａ    回転軸
１１ｂ    ブレード
１２    フィードウェル
１２ａ    スラリー供給管
１２ｂ    添加剤供給管
１２ｃ    分散コーン
１３    レベル測定部
１３Ａ    超音波トランスジューサ
１３Ｂ    計測処理部
１４    レーキ回転検知部
１４Ａ    モニタリング部
１４Ｂ    回転検知判定部
【図１】
2019166503.tif 000003
【図２】
2019166503.tif 000004