(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯留したスラリー中の銅製錬の排ガスから生じた硫酸鉛を含有する固体分を集める傾斜面となる逆錐形内面を有して前記スラリーを沈降濃縮する沈降槽を含み、
前記沈降槽の下端部にあって、前記固体分を濃縮して抜き出す底抜き部と、
一端に吐出口を有し、前記吐出口から貯留したスラリー中に気体を吹き入れる吹き込み部と、
前記貯留したスラリーの液面から放出される気体を吸引する気体回収部とを備え、
前記吹き込み部が、少なくとも前記沈降槽内に設けられ、
前記吐出口が、前記沈降槽内の下部に位置している沈降槽システムを用い、前記傾斜面に堆積した銅製錬の排ガスから生じた硫酸鉛を含有する前記固体分を、前記気体を吹きつけて底抜き部内へ移動させることを特徴とする沈降槽の操業方法。
【請求項２】
前記沈降槽システムの吹き込み部が、前記沈降槽の傾斜面に沿って延在していることを特徴とする請求項１に記載の沈降槽の操業方法。
【請求項３】
前記沈降槽の前記吐出口が、前記吹き込み部の下部にあることを特徴とする請求項１又は２に記載の沈降槽の操業方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
固体粒子を含む懸濁液の固液分離を固体粒子と液体の比重の差を利用して行う、内部にスラリーの掻き寄せ機を有さない逆円錐型の沈降槽において、沈降槽へ導入した時よりも固体の質量割合を増加させたスラリーを抜き出すことを目的とした、沈降槽の操業方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、図１に示す固液分離を固体粒子と液体の比重の差を利用してスラリーの固液分離を行う沈降槽１０において、液体よりも比重の大きい固体粒子は沈降槽底部１０ａに沈降するため、沈降槽側面から底部にかけて固体分が堆積していき、底抜き部１３からポンプ等（図示せず）によって回収される。一方、オーバーフロー樋ｂ１からは、固体の質量割合の減少した清澄液Ｌ１が回収される。このようにして、沈降槽１０に導入されたスラリーｓは固液分離されている。
【０００３】
さらに側面から底部にかけて堆積した固体分の濃縮された濃縮スラリーｓ１は、底部から順に、底抜き部１３からポンプ等（図示せず）により排出されるが、一部のスラリーは、さらに含む固体の質量比を増加させ、その固体分を側面に堆積させた状態となり、その堆積量は沈降槽の使用と共に図２で示すように増加していく。
【０００４】
図２は、図１に示す一般的な沈降槽１０における、内部のスラリー堆積状況の概略を示す模式図である。
側面への固体質量比が増加したスラリーｓＲの堆積量が増加していくにつれ、底抜き部１３への流路は狭くなり、ポンプ等（図示せず）による固体分の排出量が減少することで、最終的に底抜き部１３の閉塞に至る。
このように従来の技術には、側面への固体分の堆積量増加に対しての抑制措置は無く、沈降槽の操業における課題となっていた。
【０００５】
なお図１、２において、１０は従来の沈降槽、１０ａは沈降槽底部、１３は底抜き部、１４はスラリー投入部、ｂ１はオーバーフロー樋、Ｌ１は固体の質量割合の減少した清澄液、ｓはスラリー、ｓ１は固体分の濃縮された濃縮スラリー、ｓＲは沈降槽の側面に堆積した固体質量比が増加したスラリーである。
【０００６】
このような沈降槽１０において、底抜き部１３が閉塞した場合、底抜き部１３から水を逆流させる等の方法で閉塞を解消させることになるが、この解消方法は一時的に沈降槽底部からのスラリー抜出と沈降槽への工程液流入を止め、沈降槽の操業を停止させる必要があるという問題点があった。
また、沈降槽側面への固体質量比が増加したスラリーｓＲの堆積量が増加すると、沈降槽内部の液体の滞留が可能な容積(以下、有効容積)が減少するため、沈降槽１０に導入された工程液の滞留時間が減少することとなる。このことによる沈降槽の固液分離能力低下も、問題となっていた。
【０００７】
たとえば、銅製錬プロセスにおいて、排ガス中には鉛（酸化鉛）やその他の金属元素が粒子として浮遊しているが、排ガスに水や硫酸を添加することによってこれら金属元素を硫酸塩として捕集している。その硫酸塩の多くは溶解性のものとして知られているが、硫酸鉛は不溶性であるため析出する。そこで、鉛の選択的な分離を期待して、排ガスを処理したスラリーを沈降槽で処理している。
【０００８】
ところで、析出物は形状がさまざまにばらつくことが知られており、球形のものは少ない。このため、横方向へは移動しにくく、沈降槽の斜面に堆積しやすいという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−０７３７１２号公報
【特許文献２】特開平０７−０８０２１０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、従来技術では抑制できなかった、沈降槽側面への固体分の堆積量増加を抑制する事を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明では、沈降槽の側面１箇所以上から気体を吹き込み、吹き込まれた気体の撹拌力によって、沈降槽側面に固体分が堆積することを抑制するため、沈降槽側面への固体分の堆積量増加が抑制されることとなる。
【００１２】
その本発明の第１の発明は、貯留したスラリー中の銅製錬の排ガスから生じた硫酸鉛を含有する固体分を集める傾斜面となる逆錐形内面を有してそのスラリーを沈降濃縮する沈降槽を含み、その沈降槽の下端部にあって、集められた固体分を濃縮して抜き出す底抜き部と、一端に吐出口を有し、その吐出口から貯留したスラリー中に気体を吹き入れる吹き込み部と、その貯留したスラリーの液面から放出される気体を吸引する気体回収部とを備え、その吹き込み部が、少なくとも前記沈降槽内に設けられ、吐出口が沈降槽内の下部に位置している沈降槽システムを用い、前記傾斜面に堆積した銅製錬の排ガスから生じた硫酸鉛を含有する固体分を、気体を吹きつけて底抜き部内へ移動させることを特徴とする沈降槽の操業方法である。
【００１３】
本発明の第２の発明は、第１の発明における沈降槽システムの吹き込み部が、沈降槽の傾斜面に沿って延在していることを特徴とする沈降槽の操業方法である。
【００１４】
本発明の第３の発明は、第１及び第２の発明における沈降槽の吐出口が、吹き込み部の下部にあることを特徴とする沈降槽の操業方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明で沈降槽の操業を行った場合、沈降槽側面へのスラリーの固体分堆積を極めて抑制するため、底部の閉塞や、その閉塞状態から堆積物が一気に崩れて底抜き部に殺到し、底抜き部以降の装置の損傷の発生が減少または防止されることとなり、これにより、沈降槽底部の閉塞とその解消に伴う操業停止が不要となり、沈降槽の操業停止時間削減が可能となる。
また、沈降槽側面のスラリーの固体分堆積量が減少することで、沈降槽の有効容積が確保されることとなり、沈降槽の固液分離能力の維持が可能となるため、本発明の工業的価値は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】スラリーの固液分離を固体粒子と液体の比重の差を利用して行う一般的な沈降槽システムの構造を示す概略断面模式図である。
【図２】図１で示した一般的な沈降槽システムにおける内部のスラリー堆積状況の概略を示す模式図である。
【図３】本発明に係る沈降槽システムを説明する構造模式図で、（ａ）は逆四角錐形沈降槽Ａの平面模式図、（ｂ）は（ａ）におけるａ−ａ’線断面模式図で、（ｃ）は他の例で逆円錐形沈降槽Ｂの平面模式図であり、気体吹き込みを実施するための吹き込み部の設置位置とその指標を示すものである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の、スラリーの固液分離を固体粒子と液体の比重の差を利用して行う沈降槽システムにおける、沈降槽の側面への固体分の堆積量増加を抑制する運転方法について、図３を用いて説明する。図３は、本発明に係る沈降槽システムを説明する構造模式図で、（ａ）は沈降槽が逆四角錐形状である沈降槽システムＡの平面模式図、（ｂ）は断面模式図、（ｃ）は沈降槽が逆円錐形状である沈降槽システムＢの平面模式図で、気体吹き込みを実施するための吹き込み部の設置位置とその指標を示す図である。図３においてＡは本発明に係る沈降槽システム、Ｂは本発明に係る他の沈降槽システム、１は沈降槽、２は吹き込み部、２ａは吹き込み部吐出口、３は底抜き部、３ａは底抜き口、４はスラリー投入部、Ｐ０は気体の吹き込み圧力、Ｓｇは沈降槽内面の傾斜面である。
なお、気体の吹き込み圧力Ｐ０に対向する吹き込み部吐出口のスラリーから受けるヘッド圧がＰ１である。さらに、沈降槽内面は、図３に示す逆四角錐形内面や、逆多角錐形内面、或いは逆円錐内面などでも良い。
【００１８】
図３に示すように吹き込み部２を、沈降槽１の沈降槽内面の傾斜面Ｓｇに沿って１箇所以上（図３では、各傾斜面の中央に対向して２カ所設置）に配置する。なお、吹き込み部の配置位置は、符号２’で示す傾斜面の隅側に設けても良く、その配置状況は、沈降槽の堆積状態により、配置位置、配置数を適宜決めて行われる。
さらに、各吹き込み部２の設置位置は、図３に示すように底抜き部３の入口（底抜き口３ａ）、すなわち沈降槽１の最底部の位置を基準として、沈降槽１の上部液面ＬＵの高さをＨ［ｍ］、吹き込み部２の吐出口２ａの高さをｈ［ｍ］とすると、ｈ／Ｈの値は０を超え、１未満となるが、スラリー中の固体分の堆積を効果的に抑制するため、０．５未満となる位置が好ましい。また、吹き込み部２の吐出口２ａの高さｈは、沈降槽の最底部よりも上方に設けられることが望ましい。特に、底抜き口に外接する球領域よりも上方に設けることがよい。このようにすることによって、底抜き部入口周辺を吹き込み部２が塞ぐ心配がなく、円滑な抜出ができる。
【００１９】
気体の吹き込み圧力Ｐ０は、沈降槽内部のスラリーから受けるヘッド圧Ｐ１を上回り、沈降槽内部への気体吹き込みが可能な程度に高い圧力であればよい。
即ち、スラリーの平均密度をＭ［ｇ／ｃｍ３］とおくと、スラリーが均一な場合、ヘッド圧Ｐ１は（Ｈ−ｈ）×Ｍ×０．０１となる。通常、スラリーは溶質や懸濁質を含んで水より重いので、ヘッド圧Ｐ１は（Ｈ−ｈ）×０．０１以上である。
【００２０】
ところで、沈降槽１の側壁や底部には局所的に固体分が密集していることが多く、スラリーが均一な場合と比較してヘッド圧が１０倍近くなることがあるので、沈降槽１の底部に設けられた底抜き部３からの固体分の回収に支障をきたさないようにするため、気体の吹き込み圧力Ｐ０はヘッド圧Ｐ１の１０倍までは高めることが望ましい。
言い換えると、気体の吹き込み圧力Ｐ０は（Ｈ−ｈ）×０．０１〜（Ｈ−ｈ）×０．１［ＭＰａ］、または（Ｈ−ｈ）×Ｍ×０．０１〜（Ｈ−ｈ）×Ｍ×０．１［ＭＰａ］が望ましい。
【００２１】
さらに吹き込み部吐出口２ａの周囲が固体分で閉塞しないよう、気体の吐出は常時行うのがよい。一方、吹き込み部内で気体を搬送するポンプやコンプレッサー（図示せず）の供給圧が時間的に変動する場合は、逆流を防ぐために吹き込み部２からは間欠的に吐出するのがよい。またポンプ（図示せず）と吐出口２ａの間には、圧力計（図示せず）を備える。
【００２２】
吹き込み部吐出口２ａの周囲が固体分で閉塞した場合に、その閉塞を気体で取り除くことを想定すると、気体の吹き込み圧力は高い方がよい。そこで、気体の吹き込み圧力を高めるために、閉止弁（図示せず）を用いるなどによって一時的に気体の吐出を停止することができる。
これまで述べたように、吹き込み部吐出口２ａから気体を吹き込むことで、鉛以外の金属元素を含有する硫酸塩は、上澄みとして回収でき、その後、硫化水素や水硫化ナトリウムなどの硫化剤を添加して硫化澱物として分離することができる。
【００２３】
なお、吹き込んだ気体は液面へ浮上するが、沈降槽の上方にフードや吸引ダクト（図示せず）を設けて気体を回収することができる。これによって、スラリーが有害ガスや有価ガスを含有していてもそれを回収することができ、吹き込む気体として有価なものを用いることもできる。
【００２４】
吹き込み部２の吐出口２ａは、吹き込み部下端部に設けることが望ましい。これによって、吐出口２ａから吹き込み部２に侵入する固体分を最小限に抑えることができる。吐出口２ａは複数個設けることができる。吐出口の位置は、堆積物の分布状況にあわせて設けることができる。たとえば、沈降槽１の下に行くほど堆積物が多くなることが想定されるので、吹き込み部２に開ける吐出口２ａは、沈降槽下部に重点的に設ける。
【００２５】
吹き込み部２は、液面ＬＵの上方から挿入することができ、沈降槽１の側面の傾斜面Ｓｇに沿って挿入すると、固定がやりやすいうえ、挿入動作によって堆積物を押しのけることもできる。
さらに、吹き込み部吐出口２ａの位置は、その高さを調節できることが望ましい。高さの調節方法としては、吹き込み部２を固定する位置を調節する方法、吹き込み部２の先端部を繰り出し機構（いわゆる望遠鏡の接眼部や伸縮ストロー）にする方法、蛇腹構造にする方法などがある。
【００２６】
以上、説明したように本発明を用いれば、沈降槽の底面または傾斜面のスラリーを横方向へ移動させる掻き寄せ機がなくとも、また掻き寄せ機を駆動するモーターがなくとも沈降槽によって固形分を定常的に分離することができる。
【実施例】
【００２７】
以下、実施例を示し、本発明を説明する。
試験結果を表１に纏めて示す。
【実施例１】
【００２８】
図３（ｂ）、（ｃ）に示す、沈降槽システムを用い、逆四角錐形内面状のＨ＝６．６［ｍ］で、逆錐形の沈降槽内面の各傾斜面に沿って、ｈ＝１．６［ｍ］の位置に吐出口２ａが設置されるように吹き込み部２を４か所設置し、０．３ＭＰａの圧力で気体（具体的には、空気）吹き込みを実施しながら、操業を行った。
操業から２年後に、沈降槽内部の固体分堆積量（質量）［ｗｅｔ-ｔ］を測定し、その間の底抜き部の閉塞発生数［回］を表１に示す。なお、吹き込んだ気体は液面へ浮上するが、沈降槽の上方に回収部としてフード（図示せず）を設けて回収した。
【００２９】
（比較例１）
実施例１で用いた沈降槽システムと同じものを使用したが、気体（具体的には、空気）吹き込みを実施せずに操業を行った。
操業開始から２年後の沈降槽内部の固体分堆積量（質量）［ｗｅｔ-ｔ］と、その２年間の底抜き部の閉塞発生数［回］を表１に纏めて示す。
【００３０】
【表１】
0006590256.tif 000002
【００３１】
表１から明らかなように、沈降槽に固体分が溜まるのを抑制し、且つ沈降槽底部の底抜き部３の閉塞をも抑制していることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
上記したように、スラリーの固液分離を行う沈降槽において、本発明の操業方法によって沈降槽側面への固体分堆積量増加を抑制することは、容易に実施できるうえ、沈降槽底部底抜き部閉塞の予防と沈降槽の固液分離能力の維持を可能とするため、沈降槽の操業方法に適している。
【符号の説明】
【００３３】
Ａ    本発明に係る沈降槽システム
Ｂ    本発明に係る他の沈降槽システム
１    沈降槽
２    吹き込み部
２ａ  吹き込み部吐出口
３、１３  底抜き部
３ａ  底抜き口
４、１４  スラリー投入部
１０    従来の沈降槽
１０ａ  沈降槽底部
ｂ１  オーバーフロー樋
Ｓｇ  沈降槽内面の傾斜面
Ｌ１  固体の質量割合の減少した清澄液
ＬＵ  沈降槽内スラリーの液面（清澄液Ｌ１の液面に相当）
ｓ    スラリー
ｓ１  固体分の濃縮された濃縮スラリー
ｓＲ  沈降槽の側面に堆積した固体質量比が増加したスラリー
Ｐ０  気体の吹き込み圧力
【図１】
0006590256.tif 000003
【図２】
0006590256.tif 000004
【図３】
0006590256.tif 000005