(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫化水素を含む処理ガスを除害塔に供給し、
前記除害塔の中で、前記処理ガスをアルカリ溶液と気液接触させる除害方法であって、
前記除害塔からの排出ガスの硫化水素濃度を測定し、
前記硫化水素濃度が基準濃度の４０％未満のときは、硫化水素の中和に必要な当量の２．７００倍以上４．０００倍以下の量のアルカリ成分が供給されるように、前記アルカリ溶液の流量を調整し、
前記硫化水素濃度が基準濃度の４０％以上に増加したときは、硫化水素濃度が基準濃度の４０％未満のときより多くのアルカリ成分が供給されるように、前記アルカリ溶液の流量を調整する
除害方法。
【請求項２】
硫化水素を含む処理ガスを除害塔に供給し、
前記除害塔の中で、前記処理ガスをアルカリ溶液と気液接触させる除害方法であって、
前記除害塔からの排出ガスの硫化水素濃度を測定し、
前記硫化水素濃度が基準濃度の４０％以上６０％未満のときは、硫化水素の中和に必要な当量の４．０００倍以上５．４００倍以下の量のアルカリ成分が供給されるように、前記アルカリ溶液の流量を調整し、
前記硫化水素濃度が基準濃度の６０％以上に増加したときは、硫化水素濃度が基準濃度の６０％未満のときより多くのアルカリ成分が供給されるように、前記アルカリ溶液の流量を調整する
除害方法。
【請求項３】
硫化水素を含む処理ガスを除害塔に供給し、
前記除害塔の中で、前記処理ガスをアルカリ溶液と気液接触させる除害方法であって、
前記除害塔からの排出ガスの硫化水素濃度を測定し、
前記硫化水素濃度が基準濃度の６０％以上７０％未満のときは、硫化水素の中和に必要な当量の５．４００倍以上６．７００倍以下の量のアルカリ成分が供給されるように、前記アルカリ溶液の流量を調整し、
前記硫化水素濃度が基準濃度の７０％以上に増加したときは、硫化水素濃度が基準濃度の７０％未満のときより多くのアルカリ成分が供給されるように、前記アルカリ溶液の流量を調整する
除害方法。
【請求項４】
硫化水素を含む処理ガスを除害塔に供給し、
前記除害塔の中で、前記処理ガスをアルカリ溶液と気液接触させる除害方法であって、
前記除害塔からの排出ガスの硫化水素濃度を測定し、
前記硫化水素濃度が基準濃度の７０％以上７６％未満のときは、硫化水素の中和に必要な当量の６．７００倍以上１９．５００倍以下の量のアルカリ成分が供給されるように、前記アルカリ溶液の流量を調整し、
前記硫化水素濃度が基準濃度の７６％以上に増加したときは、硫化水素濃度が基準濃度の７６％未満のときより多くのアルカリ成分が供給されるように、前記アルカリ溶液の流量を調整する
除害方法。
【請求項５】
硫化水素を含む処理ガスを除害塔に供給し、
前記除害塔の中で、前記処理ガスをアルカリ溶液と気液接触させる除害方法であって、
前記除害塔からの排出ガスの硫化水素濃度を測定し、
前記硫化水素濃度が基準濃度の７６％以上のときは、硫化水素の中和に必要な当量の１９．５００倍以上の量のアルカリ成分が供給されるように、前記アルカリ溶液の流量を調整する
請求項４に記載の除害方法。
【請求項６】
前記アルカリ溶液として、濃度が１８〜３０質量％のアルカリ金属水酸化物水溶液を用いる
請求項１から５のいずれかに記載の除害方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、除害方法及び除害装置に関するものであり、より詳しくは、硫化水素を含む処理ガスをアルカリ溶液と気液接触させる、除害方法と除害装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
低品位のニッケル酸化鉱石からニッケルを回収する湿式製錬方法において、高温加圧硫酸浸出（ＨＰＡＬ：Ｈｉｇｈ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ａｃｉｄ  Ｌｅａｃｈ）法に基づくプロセスが実用化されている。【０００３】
ＨＰＡＬ法を用いた湿式製錬プロセスにおいては、先ず、数種類の低品位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たものを篩にかけ、所定のアンダーサイズの鉱石を調製する（鉱石調合工程）。次に、スラリー化した鉱石（鉱石スラリー）をオートクレーブ等の加圧反応容器に装入し、高温高圧の条件下で硫酸を用いてＮｉを浸出させ、浸出液と浸出残渣とを含む浸出スラリーを生成する（浸出工程）。【０００４】
得られた浸出液（硫酸酸性溶液）中には、浸出反応で消費されなかった遊離酸が残留していることから、その残留遊離酸を石灰石等の中和剤を用いて中和する（予備中和工程）。その後、予備中和工程での処理を経た浸出スラリーは、固液分離工程へと移送され、浸出液と浸出残渣とに分離される（固液分離工程）。なお、分離された浸出残渣は、最終中和工程にて重金属類等を溶出しないよう固定したのちテーリングダムへと送液される。【０００５】
次に、固液分離工程にて分離された浸出液に対し、中和剤を添加して所定のｐＨに調整し、その浸出液に含まれる鉄等の不純物成分を除去する（中和工程）。【０００６】
そして、不純物成分が除去された浸出液（硫化反応始液）に対して、図１に示すように、硫化剤として硫化水素を添加することによって硫化反応を生じさせ、その浸出液中に含まれる亜鉛を固定し、亜鉛硫化物と脱亜鉛終液を得る（脱亜鉛工程Ｓ１）。次いで、脱亜鉛終液を異なる条件の硫化反応槽に導入し、硫化剤として硫化水素を添加することによって硫化反応を生じさせ、脱亜鉛終液に含まれるニッケル（Ｎｉ）やコバルト（Ｃｏ）を硫化物として固定し、ニッケル及びコバルトの混合硫化物（Ｎｉ，Ｃｏ混合硫化物）を回収する（硫化ニッケル沈殿工程Ｓ２）。【０００７】
一方、硫化工程にてニッケルを回収した後の貧液は、一部は固液分離工程に送液されて再利用され、余剰分は最終中和工程に送液されて排水処理（中和処理）が施される。【０００８】
ここで、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスにおいて、上述のように硫化工程では、中和工程を経て得られたプロセス液（浸出液）に硫化水素を吹き込むことによって、製品であるＮｉ及びＣｏの混合硫化物を製造している。この硫化工程における硫化処理で使用した硫化水素のうち、未反応の硫化水素については、真空ポンプで回収し、コンプレッサーを用いて圧縮して硫化剤として再使用している。他方で、真空ポンプで回収されなかった硫化水素は、反応後のプロセス液（貧液）に溶存した形態となっているので、このプロセス液を曝気することによって液中に残留していた硫化水素を気相中に取り出した後、排気ガスとして除害設備に移送して、苛性ソーダ（ＮａＯＨ）等のアルカリ溶液を用いた無害化処理（除害工程Ｓ３）が行われる。また、脱亜鉛工程Ｓ１及び硫化ニッケル沈殿工程Ｓ２で圧力制御のため排出される硫化水素についても、除害設備に移送されて、同様に無害化処理（除害工程Ｓ３）が行われる。【０００９】
図４は、従来の除害塔を含む除害設備の構成を示す図である。図４に示すように、従来の除害設備５０においては、余剰の硫化水素を含んだ貧液が貯留槽５１に貯留されると、貧液から気相中に取り出された硫化水素が、続く除害塔５２に接続された除害ファン５３により回収されて、除害塔５２に取り込まれる。また、硫化水素を含んだ排気ガスについても、除害塔５２に取り込まれる。【００１０】
除害塔５２では、硫化水素を処理ガスとして取り込んだあと、次のように処理している。すなわち、ＮａＯＨ等のアルカリ溶液を除害塔５２の底部にあるアルカリ溶液槽に供給するとともに、アルカリ溶液槽に保持されているアルカリ溶液を、循環ポンプ５５を備えた供給手段を用いて除害塔５２の頂部に供給している。これにより、硫化水素を含んだ処理ガスとアルカリ溶液とが気液接触することで処理ガスが無害化される。ここで、気液接触に用いたアルカリ溶液は、アルカリ溶液槽に流れ込むことで、循環利用される。このときの反応式は、以下のとおりである。
Ｈ２Ｓ  ＋  ＮａＯＨ  →  ＮａＨＳ  ＋  Ｈ２Ｏ  ・・・［１］
Ｈ２Ｓ  ＋  ２ＮａＯＨ  →  Ｎａ２Ｓ  ＋  ２Ｈ２Ｏ  ・・・［２］
ＮａＨＳ  ＋  ＮａＯＨ  →  Ｎａ２Ｓ  ＋  Ｈ２Ｏ  ・・・［３］
Ｎａ２Ｓ  ＋  Ｈ２Ｓ  →  ２ＮａＨＳ              ・・・［４］【００１１】
この除害設備については、例えば特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１０−０３１３０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
この除害設備でのアルカリ溶液の使用量は、式［１］、［２］で示すように、除害塔への硫化水素の流入量に比例する。ここで、除害塔の出口から排出されるガス（排出ガス）中の硫化水素の濃度を低く（例えば５ｐｐｍ以下）維持するためには、循環液のアルカリ濃度をｐＨ１２以上に維持する必要があり、それにより上述の式［１］、［２］の反応（特に、硫化水素生成による害の少ないＮａ２Ｓを生成する式［２］の反応）を進める必要があった。【００１４】
この点、従来の除害設備では、除害塔の本体に接続された配管から除害塔下部の溶液槽中にアルカリ溶液を添加することで循環液のｐＨを１２以上に維持し、この循環液をスプレーにて噴霧させて硫化水素ガスと接触させ、処理ガスを分解させていた。この方法において、循環液のｐＨは、除害塔下部の溶液槽にｐＨメータを設けることで管理していた。【００１５】
しかし、溶液槽にｐＨメータを設ける構成では、脱亜鉛工程Ｓ１及び硫化ニッケル沈殿工程Ｓ２において発生する排気ガスや、貧液から気相中に取り出された排気ガスのように、高温の排気ガスが処理ガスとして除害塔に供給されることで、また、処理ガスの流量の変動や、除害塔を循環するアルカリ溶液の流量の変動等によってアルカリ溶液の温度が変動することで、ｐＨメータの指示値に誤差が大きく生じるため、その指示値の信頼性は低くなっていた。【００１６】
このように、ｐＨメータの指示値の信頼性が低いため、高濃度の硫化水素を含むガスが除害塔出口から漏れるリスクを回避しながら、アルカリ溶液の使用量を低減させるには、作業者の勘に頼らざるを得ず、その場合であっても、過剰量のアルカリ溶液を用いる必要があった。【００１７】
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、除害塔に供給される処理ガスの温度やその温度変動によることなく、アルカリ溶液の使用量を低減させることが可能な、除害方法と除害装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明者らは、除害塔から排出される排出ガスの硫化水素濃度を測定し、その硫化水素濃度に基づいてアルカリ溶液の流量を調整することで、除害塔に供給される処理ガスの温度やその温度変動による影響を軽減しながら、必要となるアルカリ溶液の量を低減させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。【００１９】
（１）本発明の第１の発明は、硫化水素を含む処理ガスを除害塔に供給し、前記除害塔の中で、前記処理ガスをアルカリ溶液と気液接触させる除害方法であって、前記除害塔からの排出ガスの硫化水素濃度を測定し、前記硫化水素濃度に基づいて前記アルカリ溶液の流量を調整する、除害方法である。【００２０】
（２）本発明の第２の発明は、第１の発明において、前記硫化水素濃度が基準濃度の４０％未満のときは、硫化水素の中和に必要な当量の２．７００倍以上４．０００倍以下の量のアルカリ成分が供給されるように、前記アルカリ溶液の流量を調整し、前記硫化水素濃度が基準濃度の４０％以上に増加したときは、硫化水素濃度が基準濃度の４０％未満のときより多くのアルカリ成分が供給されるように、前記アルカリ溶液の流量を調整する、除害方法である。【００２１】
（３）本発明の第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記硫化水素濃度が基準濃度の４０％以上６０％未満のときは、硫化水素の中和に必要な当量の４．０００倍以上５．４００倍以下の量のアルカリ成分が供給されるように、前記アルカリ溶液の流量を調整し、前記硫化水素濃度が基準濃度の６０％以上に増加したときは、硫化水素濃度が基準濃度の６０％未満のときより多くのアルカリ成分が供給されるように、前記アルカリ溶液の流量を調整する、除害方法である。【００２２】
（４）本発明の第４の発明は、第１乃至第３のいずれかの発明において、前記硫化水素濃度が基準濃度の６０％以上７０％未満のときは、硫化水素の中和に必要な当量の５．４００倍以上６．７００倍以下の量のアルカリ成分が供給されるように、前記アルカリ溶液の流量を調整し、前記硫化水素濃度が基準濃度の７０％以上に増加したときは、硫化水素濃度が基準濃度の７０％未満のときより多くのアルカリ成分が供給されるように、前記アルカリ溶液の流量を調整する、除害方法である。【００２３】
（５）本発明の第５の発明は、第１乃至第４のいずれかの発明において、前記硫化水素濃度が基準濃度の７０％以上７６％未満のときは、硫化水素の中和に必要な当量の６．７００倍以上１９．５００倍以下の量のアルカリ成分が供給されるように、前記アルカリ溶液の流量を調整し、前記硫化水素濃度が基準濃度の７６％以上に増加したときは、硫化水素濃度が基準濃度の７６％未満のときより多くのアルカリ成分が供給されるように、前記アルカリ溶液の流量を調整する、除害方法である。【００２４】
（６）本発明の第６の発明は、第１乃至第５のいずれかの発明において、前記硫化水素濃度が基準濃度の７６％以上のときは、硫化水素の中和に必要な当量の１９．５００倍以上の量のアルカリ成分が供給されるように、前記アルカリ溶液の流量を調整する、除害方法である。【００２５】
（７）本発明の第７の発明は、第１乃至第６のいずれかの発明において、前記アルカリ溶液として、濃度が１８〜３０質量％のアルカリ金属水酸化物水溶液を用いる、除害方法である。【００２６】
（８）本発明の第８の発明は、硫化水素を含む処理ガスと、アルカリ溶液と、を受け入れた上で気液接触させて硫化水素を分解する除害装置であって、前記除害装置からの排出ガスの硫化水素濃度を測定する硫化水素濃度測定手段と、前記硫化水素濃度に基づいて前記アルカリ溶液の流量を調整する流量調整手段と、を備える、除害装置である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、除害塔に供給される処理ガスやアルカリ溶液の温度変動によることなく、アルカリ溶液の使用量を低減させることが可能な、除害方法と除害装置を提供することができる。【００２８】
また、本発明によれば、アルカリ溶液の使用量を低減させた場合であっても、除害塔から排出される排出ガスにおける硫化水素濃度を低減させることが可能な、除害方法と除害装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】ＨＰＡＬ法を用いたニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスの流れを示す工程図である。
【図２】本発明に特に適した装置系の構成の一例を示す断面模式図である。
【図３】気液接触する部分におけるｐＨと、排出ガスに含まれる硫黄化合物の割合との関係を示すグラフである。
【図４】従来の洗浄塔を含む除害設備の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の具体的な実施形態（以下、「本実施の形態」という）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。
【００３１】
本実施の形態に係る除害装置は、硫化水素を含む処理ガスと、アルカリ溶液と、を受け入れた上で気液接触させて硫化水素を分解するものであり、除害装置の除害塔から排出される排出ガスの硫化水素濃度を測定する硫化水素濃度測定手段と、測定される硫化水素濃度に基づいてアルカリ溶液の流量を調整する流量調整手段と、を備えた装置である。
【００３２】
また、本実施の形態に係る除害方法は、除害塔に硫化水素を含む処理ガスを供給し、除害塔の中で、処理ガスをアルカリ溶液と気液接触させるものであり、除害塔から排出される排出ガスの硫化水素濃度を測定し、得られる硫化水素濃度に基づいて、アルカリ溶液の流量を調整する方法である。
【００３３】
そして、本実施の形態に係る除害装置及び除害方法では、除害塔から排出される排出ガスの硫化水素濃度を測定し、その硫化水素濃度に基づいてアルカリ溶液の流量を調整することで、処理ガスとアルカリ溶液の気液接触によって処理ガスの温度が調整され、それにより処理ガス等の温度による測定値への影響が低減される。このことによって、アルカリ溶液の必要量を高精度に知ることができるため、高濃度の硫化水素を含むガスが除害装置の出口から漏れるリスクを回避しながら、アルカリ溶液の使用量を低減させることができる。
【００３４】
≪除害装置について≫
本発明の除害装置１は、硫化水素を含む処理ガスと、アルカリ溶液と、を受け入れた上で気液接触させて硫化水素を分解するものであり、例えば図２に示すように、除害塔１１に処理ガスを供給する処理ガス供給手段１３と、除害塔１１にアルカリ溶液を供給するアルカリ溶液供給手段１２と、除害塔から排出される排出ガスの硫化水素濃度を測定する硫化水素濃度測定手段１５と、排出ガスの硫化水素濃度に基づいてアルカリ溶液の流量を調整する流量調整手段１２０と、を少なくとも備えるものである。このような、アルカリ溶液を用いたガス処理装置１では、硫化水素を含有する処理ガスと、アルカリ溶液とを気液接触させることで、処理ガスに含まれる硫化水素を分解させ、それにより処理ガスを除害することができる。
【００３５】
［除害塔］
除害装置１の除害塔１１は、その内部において、硫化水素を含む処理ガスと、アルカリ溶液と、を気液接触させて硫化水素を分解するものである。本発明の除害装置１では、除害塔１１の内部で硫化水素を分解させることで、除害塔１１から排出される排出ガスにおける硫化水素濃度を低減させることができる。
【００３６】
この除害塔１１には、除害塔１１に処理ガスを供給する処理ガス供給手段１３と、除害塔１１にアルカリ溶液を供給するアルカリ溶液供給手段１２と、除害塔１１から気液接触させた後の排出ガスを排出する、処理ガス排出管１５１等の処理ガス排出手段が設けられる。
【００３７】
［処理ガス供給手段］
このうち、処理ガス供給手段１３は、硫化水素を含んだ処理ガスを除害塔１１に供給するものであり、例えば除害ファン１３１と、それに連接された処理ガス供給管１３２を有する。そして、除害ファン１３１により回収された処理ガスが処理ガス供給管１３２を介して除害塔１１に取り込まれることで、処理ガスが除害塔１１に供給される。
【００３８】
処理ガス供給手段１３によって供給される処理ガスとしては、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスによって発生した、反応後のプロセス液（貧液）から曝気等によって取り出される、未反応の硫化水素を含むガスや、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスのうち、特に脱亜鉛工程及び硫化ニッケル沈殿工程で排気する硫化水素を含む排気ガスを用いることができる。本発明の除害装置１では、これらの処理ガスを貯留することなく連続的に処理するような場合であっても、排出ガスにおける硫化水素濃度に基づいて、アルカリ溶液の供給量を速やかに調整することができるため、排出ガスにおける硫化水素濃度を抑えながら、アルカリ溶液の使用量を低減させることができる。
【００３９】
処理ガス供給管１３２は、除害塔１１の下部に設けられ、特に後述する処理ガス排出管１５１よりも下側に設けることが好ましい。これにより、除害塔１１の内部において、処理ガス供給管１３２から処理ガス排出管１５１に向けて処理ガスの上昇気流が形成されるため、下降するアルカリ溶液の液滴と処理ガスとが向流接触することになる。このとき、処理ガスにおける硫化水素濃度が希薄となった後も、高濃度のアルカリ溶液と接触する位置関係になることで、反応効率を高められるため、除害塔１１からの排出ガスにおける硫化水素濃度をより低く抑えることができる。
【００４０】
［アルカリ溶液供給手段］
アルカリ溶液供給手段１２は、アルカリ成分（塩基）を溶媒に溶解させて得られるアルカリ溶液を除害塔１１に供給するものであり、例えば後述する電動弁１２１と、アルカリ溶液を流送する循環ポンプ１２４と、それらに連接されたアルカリ溶液供給管１２２，１２５とを有し、アルカリ溶液供給管１２２，１２５は除害塔１１まで延びてアルカリ溶液の流路を形成している。
【００４１】
これにより、除害塔１１の内部に供給された処理ガスにアルカリ溶液が供給され、処理ガスとアルカリ溶液とが気液接触される。そして、処理ガスに含まれる硫化水素が、アルカリ溶液との気液接触によって分解される。これにより、除害塔１１から排出される排出ガスにおける硫化水素濃度を低くすることができるため、処理ガスを無害化することができる。
【００４２】
また、アルカリ溶液によって処理ガスの温度が調整されることで、処理ガスの温度変動が小さくなるため、処理ガスの温度による、排出ガスの硫化水素濃度の測定精度への悪影響も低減することができる。
【００４３】
典型的なアルカリ溶液として、除害塔１１の外部から除害塔１１内に初めて入る（すなわち、除害塔１１の外部に由来する）アルカリ性の水溶液が挙げられ、水酸化ナトリウム等のアルカリ金属水酸化物からなる固体アルカリ薬剤を、除害塔１１の外に設置した槽内で水に溶解又は懸濁させて得たアルカリ性の水溶液が挙げられる。
【００４４】
ここで、アルカリ溶液としては、濃度が好ましくは５．４ｍｏｌ／Ｌ〜１０．８ｍｏｌ／Ｌ、より好ましくは６．１ｍｏｌ／Ｌ〜８．０ｍｏｌ／Ｌのアルカリ金属水酸化物水溶液、より好ましくはＮａＯＨ水溶液を用いることできる。この濃度のアルカリ金属水酸化物水溶液はｐＨが１２よりも格段に高いことから、アルカリ溶液の流量を増加させたときに、気液接触する部分におけるｐＨを、速やかに１２よりも高くすることができる。ここで、気液接触する部分におけるｐＨを１２よりも高くすることで、上述の式（２）の反応が進み易くなるため、図４に示すように、より害の少ないＮａ２Ｓの生成量を増加させることができる（例えば、気液接触する部分におけるｐＨを１３に調整した場合には、硫化水素から生成する硫黄化合物のうち約８０％をＮａ２Ｓにすることができる）。そのため、気液接触する部分における硫化水素とアルカリ溶液の化学反応による除害を、より確実に進めることができる。また、アルカリ溶液としては、濃度が高いものを用いることで、アルカリ薬剤の使用量を低減させることができる。
【００４５】
アルカリ溶液供給手段１２としては、除害塔１１の外部に由来するアルカリ溶液に、後述するアルカリ溶液槽１６に回収されたアルカリ溶液（アルカリ循環液）を併用して、除害塔１１に供給する手段を備えてもよい。例えば、除害塔１１の外部に由来するアルカリ溶液と、アルカリ循環液との混合物が供給されるように、除害塔１１の外部に由来するアルカリ溶液の配管（アルカリ溶液供給管１２２）に、アルカリ循環液の配管（アルカリ循環液供給管１２３）を接続させてもよい。これにより、アルカリ循環液に含まれている未反応のアルカリ成分を処理ガス中の硫化水素との反応に用いることができるため、アルカリ成分の使用量をより低減させることができる。
【００４６】
また、アルカリ溶液供給手段１２としては、アルカリ溶液が除害塔１１内の気相部に供給される部分に、噴霧手段１２６を設けてもよい。これにより、アルカリ溶液が噴霧されて微小な液滴となり、それにより供給ガスとアルカリ溶液との接触面積が増加するため、そして落下速度が低下して接触時間が延びるため、硫化水素の除去効率を高めることができる。
【００４７】
アルカリ溶液供給手段１２は、その吐出端が除害塔１１の上部に設けられることが好ましい。これにより、除害塔１１の内部において、アルカリ溶液が除害塔１１の上部から下降するようになる。そのため、除害塔１１内のより広い範囲において、アルカリ溶液の液滴に処理ガスを接触させることができ、それにより硫化水素の除去効率を高めることができる。
【００４８】
［処理ガス排出手段］
処理ガス排出手段は、処理ガスとアルカリ溶液を気液接触させて硫化水素を分解させた後の排出ガスを除害塔１１から排出させるものであり、その具体例として処理ガス排出管１５１が挙げられる。
【００４９】
ここで、処理ガス排出管１５１には、排出ガスの硫化水素濃度を測定する硫化水素濃度測定手段１５が設けられる。硫化水素濃度測定手段１５を設ける態様としては、排出ガスにおける硫化水素の濃度を連続的に測定できれば特に限定されず、例えば、処理ガス排出管１５１に硫化水素濃度測定手段１５を連接するように設けてもよく、また、処理ガス排出管１５１の内部に硫化水素濃度測定手段１５のセンサ部を延設してもよい。
【００５０】
［硫化水素濃度測定手段］
硫化水素濃度測定手段１５は、除害塔１１から排出される排出ガスの硫化水素濃度を測定するものであり、例えば硫化水素濃度計を用いることができる。ここで、硫化水素濃度計は、冷却ユニット（図示せず）を備えていてもよい。本発明の除害装置１では、処理ガスとアルカリ溶液の気液接触によって処理ガスの温度が調整され、それにより処理ガス等の温度変動による測定値への影響が低減される。そして、温度変動による影響が緩和された状態で、排出ガスにおける未分解の硫化水素の量が測定されるため、除害塔１１の内部におけるアルカリ成分の必要量を、より高精度に把握することができる。
【００５１】
この硫化水素濃度測定手段１５は、硫化水素を分解した後の処理ガス（排出ガス）を除害塔１１から排出する処理ガス排出管１５１に連接して設けられ、除害塔１１から排出される排出ガスの硫化水素濃度を連続的に測定するように構成されることが好ましい。これにより、排出ガスにおける硫化水素濃度の経時的な変化を把握することができるため、アルカリ溶液の供給量をより高精度に調整することができる。
【００５２】
処理ガス排出管１５１は、除害塔１１の上部に接続されることが好ましい。これにより、除害塔１１の内部において、処理ガス供給管１３２から処理ガス排出管１５１に向けて処理ガスの上昇気流が形成され、硫化水素を分解した後の排出ガスが除害塔１１の上部から排出されるようになる。そのため、アルカリ溶液の液滴に処理ガスを接触させ易くすることができ、それにより排出ガスにおける硫化水素濃度をより低減させることができる。
【００５３】
また、硫化水素濃度測定手段１５は、除害塔１１の上方に設けられることが好ましい。除害塔１１の上方に硫化水素濃度測定手段１５を配置することで、硫化水素濃度測定手段１５へのアルカリ溶液の流入が抑えられるため、硫化水素濃度の測定値への誤差を低減することができる。
【００５４】
［流量調整手段］
流量調整手段１２０は、アルカリ溶液供給手段１２に設けられるものであり、硫化水素濃度測定手段１５によって測定される硫化水素の濃度に基づいて、除害塔１１に供給されるアルカリ溶液の供給量を調整する。
【００５５】
流量調整手段１２０では、例えば硫化水素濃度測定手段１５の測定結果に連動して、例えば電動弁１２１の開度（又は開閉）を自動的に操作することで、アルカリ溶液の流量が調整されるように構成することが好ましい。特に、除害塔１１からの排出ガスにおける硫化水素の濃度が設定値よりも高くなった場合は、アルカリ溶液の流量を、排出ガスの硫化水素濃度に即した値に増加させることで、速やかに硫化水素の濃度を設定値より低くすることができる。また、除害塔１１からの排出ガスにおける硫化水素の濃度が設定値よりも低くなった場合は、アルカリ溶液の流量を、排出ガスの硫化水素濃度に即した値に減少させることで、速やかにアルカリ溶液の使用量を低減させることができる。
【００５６】
なお、アルカリ溶液の流量を調整するための手段としては、電動弁１２１の開度を調節する手段が挙げられる。
【００５７】
［アルカリ溶液槽］
アルカリ溶液槽１６は、必須ではないが、気液接触させた後のアルカリ溶液を回収するものであり、除害塔１１の下部に設けられる。アルカリ溶液槽１６には、貯留する液量を調節するために、図示しない液抜きを設けることができる。液抜きをアルカリ溶液槽１６に設けるかわりに、アルカリ循環液供給管１２３に分岐するように液排出口（図示せず）を設けることも可能である。液排出口からの液抜きは、液排出口よりもアルカリ溶液槽１６寄りにポンプを設けて駆動するか、あるいは循環ポンプ１２４を停止して重力により流下させることによる。
【００５８】
［充填材］
充填材１４は、必須ではないが、除害塔１１の内部の一部領域に充填されるものであり、除害塔１１の内部における、アルカリ溶液や処理ガス等の移動距離を長くし、且つ、気液の接触面積を広くして、硫化水素の中和反応を促進する作用をもたらす。
【００５９】
充填材１４は、例えば、アルカリ溶液供給管１２５及び処理ガス排出管１５１と、処理ガス供給管１３２との間に設けられる。このように、処理ガス排出管１５１と処理ガス供給管１３２との間に充填材１４を設けることで、処理ガス供給管１３２から供給される処理ガスと、アルカリ溶液との気液接触効率が上がるため、排出ガスの硫化水素濃度を低減させることができる。
【００６０】
充填材１４の材質としては、硫化水素によって侵され難く、処理ガスの温度条件等に耐えることができる気液接触用の充填材であれば特に限定されず、例えばトーヨーハイレックス充填材（東洋ゴム化工品株式会社製）、ラシヒリング等を用いることができる。
【００６１】
≪除害方法について≫
本発明の除害方法は、除害塔の中で、硫化水素を含む処理ガスと、アルカリ溶液を気液接触させるものであり、より具体的には、除害塔に硫化水素を含む処理ガスを供給し、この処理ガスにアルカリ溶液を供給して気液接触させ、気液接触後のガスを除害塔から排出ガスとして排出させる際に、排出ガスの硫化水素濃度を測定し、その硫化水素濃度に基づいてアルカリ溶液の流量を調整するものである。
【００６２】
以下、除害方法の一例として、図２に示される除害装置１を用いた除害方法について説明する。
【００６３】
［処理ガスの供給］
除害装置１の除害塔１１への硫化水素を含んだ処理ガスの供給は、例えば処理ガス供給手段１３を用いて行われる。
【００６４】
ここで、処理ガスとしては、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスによって発生した、反応後のプロセス液（貧液）から曝気等によって取り出される、未反応の硫化水素を含むガスや、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスのうち、特に脱亜鉛工程及び硫化ニッケル沈殿工程で発生する硫化水素を含む排気ガスを用いることができる。
【００６５】
その中でも、硫化水素濃度が１０００ｐｐｍ以下（体積比）の範囲内にあるガスを用いることが好ましく、５００ｐｐｍ以下（体積比）の範囲内にあるガスを用いることがより好ましい。本発明のガス処理方法では、処理ガスの硫化水素の濃度に即する形で硫化水素を適切に分解することができるため、硫化水素濃度がこの範囲内で短時間のうちに変動するものであってもよい。硫化水素濃度が５〜１８００ｐｐｍ又は５〜１５００ｐｐｍの範囲内にあるガスを供給されてもよいが、硫化水素濃度が０ｐｐｍのガスが一時的に流入した場合でも、除害塔１１内に残存するガスと混合されてＨ２Ｓを含んだ状態となることもあり、処理ガスを連続的に除害することができる。
【００６６】
［ガス雰囲気とアルカリ溶液との気液接触］
次いで、除害塔１１に供給された処理ガスに、アルカリ溶液を供給して気液接触させる。これにより、処理ガスに含まれる硫化水素を分解して無害化することができ、また、アルカリ溶液によって処理ガスの温度が調整される。そのため、排出ガスの硫化水素濃度を予め設定される基準濃度以下に低減させながら、処理ガスの温度変動による、排出ガスの硫化水素濃度の測定精度への悪影響も低減することができる。
【００６７】
アルカリ溶液を除害塔１１に供給する際は、除害塔の外部に由来するアルカリ溶液を用い、これを処理ガスに直接的に供給することが好ましい。これにより、除害塔１１からの排出ガスに含まれる硫化水素の濃度に変動があったときに、速やかにアルカリ濃度を変動させることができるため、除害塔から排出される排出ガスにおける硫化水素濃度を、より確実に低減させることができる。
【００６８】
ここで、アルカリ溶液を除害塔１１に供給する際に、除害塔１１の外部に由来するアルカリ溶液と、アルカリ溶液槽１６に回収されたアルカリ溶液（アルカリ循環液）と、を併用してもよい。例えば、除害塔１１の外部に由来するアルカリ溶液と、アルカリ循環液とを混合させた上で、除害塔１１に供給して気液接触させることも好ましい。これにより、アルカリ循環液に含まれている未反応のアルカリ成分を硫化水素の分解に用いることができるため、アルカリ成分の使用量をより低減させることができる。
【００６９】
［排出ガスの硫化水素濃度の測定］
処理ガスとアルカリ溶液を除害塔１１に供給して気液接触させることで、硫化水素が分解された後の処理ガスは、排出ガスとして除害塔１１から除害装置１の外部へ排出させる。このとき除害塔１１から排出する排出ガスについて、必要に応じて図示しない冷却ユニットで冷却した後、硫化水素濃度測定手段１５を用いて、硫化水素濃度の測定を行う。本発明の除害方法では、処理ガスとアルカリ溶液の気液接触によって、処理ガスの温度が調整されており、除害塔１１から排出される排出ガスにおける温度変動が軽減されている。これにより、硫化水素濃度測定手段１５では、処理ガス等の温度や、アルカリ溶液の供給量による測定値への影響が緩和された状態で、排出ガスにおける未分解の硫化水素の量が測定されるため、除害塔１１の内部におけるアルカリ成分の必要量を、より高精度に把握することができる。
【００７０】
［アルカリ溶液の流量の調整］
硫化水素濃度の測定を行った後は、測定される硫化水素濃度の値に基づき、除害塔１１に供給するアルカリ溶液の供給量を調整する。ここで、除害塔１１に供給するアルカリ溶液の供給量は、硫化水素濃度の絶対値や、予め定められた基準濃度に対する硫化水素濃度の相対値によって設定される、所定のプロファイルに従って調整することが好ましい。
【００７１】
例えば、除害塔１１からの排出ガスにおける硫化水素濃度についての絶対値や相対値が設定値よりも高くなった場合は、アルカリ溶液の流量を、排出ガスの硫化水素濃度に即した値に増加させる。これにより、排出ガスの硫化水素濃度を、速やかに設定値より低くすることができるため、高濃度の硫化水素を含むガスが除害装置１から排出されるリスクを回避することができる。
【００７２】
また、除害塔１１からの排出ガスにおける硫化水素濃度についての絶対値や相対値が設定値よりも低くなった場合は、アルカリ溶液の流量を、排出ガスの硫化水素濃度に即した値に減少させる。これにより、分解反応に寄与しないアルカリ成分が低減されるため、アルカリ成分の使用量を低減させることができる。
【００７３】
より具体的には、硫化水素濃度が基準濃度の４０％未満のときは、硫化水素の中和に必要な当量の２．７００倍以上４．０００倍以下の量のアルカリ成分が供給されるように、アルカリ溶液の流量を調整し、硫化水素濃度が基準濃度の４０％以上に増加したときは、硫化水素濃度が基準濃度の４０％未満のときより多くのアルカリ成分が供給されるように、アルカリ溶液の流量を調整することが好ましい。
【００７４】
また、硫化水素濃度が基準濃度の４０％以上６０％未満のときは、硫化水素の中和に必要な当量の４．０００倍以上５．４００倍以下の量のアルカリ成分が供給されるように、アルカリ溶液の流量を調整し、硫化水素濃度が基準濃度の６０％以上に増加したときは、硫化水素濃度が基準濃度の６０％未満のときより多くのアルカリ成分が供給されるように、アルカリ溶液の流量を調整することが好ましい。また、硫化水素濃度が基準濃度の４０％未満に減少したときは、硫化水素濃度が基準濃度の４０％以上のときよりも供給されるアルカリ成分の量が低減されるように、アルカリ溶液の流量を調整することが好ましい。
【００７５】
また、硫化水素濃度が基準濃度の６０％以上７０％未満のときは、硫化水素の中和に必要な当量の５．４００倍以上６．７００倍以下の量のアルカリ成分が供給されるように、アルカリ溶液の流量を調整し、硫化水素濃度が基準濃度の７０％以上に増加したときは、硫化水素濃度が基準濃度の７０％未満のときより多くのアルカリ成分が供給されるように、アルカリ溶液の流量を調整することが好ましい。また、硫化水素濃度が基準濃度の６０％未満に減少したときは、硫化水素濃度が基準濃度の６０％以上のときよりも供給されるアルカリ成分の量が低減されるように、アルカリ溶液の流量を調整することが好ましい。
【００７６】
また、硫化水素濃度が基準濃度の７０％以上７６％未満のときは、硫化水素の中和に必要な当量の６．７００倍以上１９．５００倍以下の量のアルカリ成分が供給されるように、アルカリ溶液の流量を調整し、硫化水素濃度が基準濃度の７６％以上に増加したときは、硫化水素濃度が基準濃度の７６％未満のときより多くのアルカリ成分が供給されるように、アルカリ溶液の流量を調整することが好ましい。また、硫化水素濃度が基準濃度の７０％未満に減少したときは、硫化水素濃度が基準濃度の７０％以上のときよりも供給されるアルカリ成分の量が低減されるように、アルカリ溶液の流量を調整することが好ましい。
【００７７】
また、硫化水素濃度が基準濃度の７６％以上のときは、硫化水素の中和に必要な当量の１９．５００倍以上の量のアルカリ成分が供給されるように、アルカリ溶液の流量を調整することが好ましい。また、硫化水素濃度が基準濃度の７６％未満に減少したときは、硫化水素濃度が基準濃度の７６％以上のときよりも供給されるアルカリ成分の量が低減されるように、アルカリ溶液の流量を調整することが好ましい。
【００７８】
このように、硫化水素の中和に必要な当量に基づいて設定される設定値に基づくと、除害塔１１やそれに接続する配管の太さ等によらず、アルカリ溶液の流量を適切に調整することができる。
【００７９】
また、特に硫化水素濃度が基準濃度の７６％以上のときに、アルカリ溶液の流量を大幅に増加させるように調整することで、より速やかに排出ガスの硫化水素濃度を低くすることができるため、高濃度の硫化水素を含むガスが除害装置１から排出されるリスクを、より確実に回避することができる。
【００８０】
ここで、硫化水素濃度の基準値（基準濃度）は、大気中における硫化水素濃度の環境基準や、除害装置１を用いた除害工程の後における更なる除害工程の有無に応じて設定される値であり、例えば５ｐｐｍ以下とすることができるが、これに限定されない。
【００８１】
アルカリ溶液の流量の調整は、硫化水素濃度測定手段１５の測定結果に連動して、例えば電動弁１２１の開度を操作することで行うことができる。
【００８２】
アルカリ溶液の流量としては、図２に示される除害装置１のように、アルカリ溶液が下向きに流れ、処理ガスが上向きに流れる向流接触を行う場合は、上部から流れ落ちる量を用いることができる。すなわち、除害塔１１の外部に由来するアルカリ溶液と、アルカリ循環液を併用する場合、アルカリ循環液の循環量を含めた流量を用いることができる。一方、アルカリ循環液の濃度が除害塔１１の外部に由来するアルカリ溶液の濃度を下回る場合、とりわけアルカリ循環液の濃度が５．４ｍｏｌ／Ｌを下回るか６．１ｍｏｌ／Ｌを下回る場合は、アルカリ溶液の流量として、除害塔１１の外部に由来するアルカリ溶液のみの流量を用いることができる。本発明の除害方法では、アルカリ溶液槽１６に回収されたアルカリ溶液に含まれる未反応のアルカリ成分が低減されているため、除害塔１１の外部に由来するアルカリ溶液を所定の流量として調整しても、アルカリ溶液に無駄が生じ難い。
【実施例】
【００８３】
以下、本発明の実施例を示してより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。【００８４】
（実施例１）
除害装置の除害塔として、直径３．０ｍ、高さ１１．６ｍの円筒形の塔を用い、その内部には、高さ４．５ｍの位置より３．９ｍの厚さでトーヨーハイレックス充填材（東洋ゴム化工品株式会社製）を充填し、充填剤の上側にアルカリ溶液供給管と処理ガス排出管を、充填剤の下側に処理ガス供給管を、それぞれ設けた。ここで、アルカリ溶液供給管を除害塔の上から２．９ｍの高さ位置に設け、処理ガス排出管を除害塔の頂部に設け、処理ガス供給管を除害塔の下から３．０ｍの高さ位置に設けた。【００８５】
除害塔に供給する処理ガスとしては、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスのうち、脱亜鉛工程及び硫化ニッケル沈殿工程で排気される硫化水素を含む排気ガスを用い、具体的には、脱亜鉛工程や硫化ニッケル沈殿工程から除害ファンによって回収される処理ガスを、処理ガス供給管を経て除害塔に供給した。【００８６】
他方で、除害塔に供給するアルカリ溶液としては、除害塔から少し離れたアルカリ貯槽で水酸化ナトリウムを水で希釈することにより濃度調節して得た、濃度が２５質量％（約８．０ｍｏｌ／Ｌ）のＮａＯＨ水溶液を用い、アルカリ貯槽から循環ポンプによって流送し、アルカリ溶液供給管を経て除害塔に供給し、除害塔の内部で処理ガスと気液接触させた。【００８７】
処理ガスとアルカリ溶液を供給した際に除害塔から発生する排出ガスは、処理ガス排出管から排出させるようにして、排出ガスの硫化水素濃度を硫化水素濃度計により測定した。そして、測定される硫化水素濃度の値に基づいて、除害塔へのアルカリ溶液の供給量を、アルカリ溶液供給管に連接して設けられる電動弁によって調整した。【００８８】
ここで、排出ガスの硫化水素濃度についての基準濃度を５ｐｐｍとし、測定される硫化水素濃度の値をこの基準濃度で割った比率を求めた。この比率から、表１に基づいて硫化水素の中和に必要な当量に対する倍率を求め、その倍率にあたる値に、アルカリ溶液の除害塔への流量を設定した。【００８９】
【表１】
0006540932.tif 000002
【００９０】
この制御を１日間行った結果、アルカリ溶液の使用量は、時間平均で０．４７ｍ３／ｈとなった。【００９１】
（比較例１）
除害装置の除害塔として実施例１と同じものを用い、除害塔に供給する処理ガス及びアルカリ溶液としても、実施例１と同じものを用いた。ここで、除害塔のアルカリ溶液槽のｐＨの値から、排出ガスにおける硫化水素濃度の理論値を推定し、推定される硫化水素濃度の理論値に基づいて、この濃度が実施例１と同じ基準濃度以下になるように、作業者が手動でアルカリ溶液の除害塔への流量を設定した。
この制御を１日間行った結果、アルカリ溶液の使用量は、時間平均で０．５９ｍ３／ｈとなった。【００９２】
実施例１のように、除害塔からの排出ガスにおける硫化水素濃度の値に基づいて、除害塔へのアルカリ溶液の供給量を調整することで、比較例１と比べて、アルカリ溶液として用いたＮａＯＨ水溶液の使用量が約２２％低減されることが分かった。【００９３】
ここで、アルカリ溶液の使用量が低減された理由として、除害塔からの排出ガスにおける硫化水素濃度の値に基づいて、除害塔へのアルカリ溶液の供給量を調整することで、硫化水素の実質的な分解効率が高まるとともに、除害塔からの排出ガスの硫化水素濃度の測定精度が高められ、より少ないアルカリ溶液によっても、高濃度の硫化水素を含むガスが除害装置の出口から漏れるリスクを回避できるようになったことが考えられる。【００９４】
（実施例２）
上述の実施例１では、比較例１の１／１．２６のアルカリ溶液の使用量に低減されているため、表２に示すように、表１の１．２５倍の設定値にした場合であっても、比較例１よりもアルカリ溶液の使用量を抑えつつ、除害塔からの排出ガスにおける硫化水素濃度を実施例１よりもさらに低減できることになる。この場合、当量よりも過剰にアルカリ溶液を供給し続けることになるから、硫化水素濃度をより長期にわたり基準濃度の４０％未満に維持できることになり、アルカリ溶液の使用量は０．４７ｍ３／ｈ×１．２５よりも少なくすることができる。【００９５】
【表２】
0006540932.tif 000003
【００９６】
（実施例３）
アルカリ貯槽から供給するＮａＯＨ水溶液の濃度を２０質量％（約６．１ｍｏｌ／Ｌ）とした点と、表１に基づいて硫化水素の中和に必要な当量に対する倍率を求め、その倍率にあたる値に、アルカリ溶液の除害塔への流量を設定した点以外は実施例１と同様にして、アルカリ溶液の流量の制御を１日間行ったところ、硫化水素濃度は基準濃度を下回った。このとき、アルカリ溶液の使用量は、０．６２ｍ３／ｈ（２５質量％のＮａＯＨ水溶液に換算した場合で０．４７ｍ３／ｈ）であった。【００９７】
実施例３のように、除害塔からの排出ガスにおける硫化水素濃度の値に基づいて、除害塔へのアルカリ溶液の供給量を調整することで、比較例１と比べて、アルカリ溶液として用いたＮａＯＨ水溶液の使用量が約５％低減されることが分かった。
【符号の説明】
【００９８】
Ｓ１        脱亜鉛工程
Ｓ２        硫化ニッケル沈殿工程
Ｓ３        除害工程
１        除害装置
１１        除害塔
１１１      デミスター
１２      アルカリ溶液供給手段
１２０      流量調整手段
１２１      電動弁
１２２、１２５      アルカリ溶液供給管
１２３      アルカリ循環液供給管
１２４        循環ポンプ
１２６        噴霧手段
１３      処理ガス供給手段
１３１      除害ファン
１３２      処理ガス供給管
１４      充填材
１５      硫化水素濃度測定手段
１５１      処理ガス排出管
１６      アルカリ溶液槽
【要約】
除害塔に供給される処理ガスの温度やその温度変動によることなく、アルカリ溶液の使用量を低減させることが可能な、除害方法と除害装置を提供する。
除害方法は、除害塔に硫化水素を含む処理ガスを供給し、前記除害塔の中で、前記処理ガスをアルカリ溶液と気液接触させるものであって、前記除害塔からの排出ガスの硫化水素濃度を測定し、前記硫化水素濃度に基づいて前記アルカリ溶液の流量を調整するものである。【図１】
0006540932.tif 000004
【図２】
0006540932.tif 000005
【図３】
0006540932.tif 000006
【図４】
0006540932.tif 000007