(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応液が流入する反応容器において該反応液のショートパスを検知する方法であって、
前記反応容器にトレーサーを添加し、
前記反応容器に流入する前記反応液の流量を時系列で測定し、
前記反応容器から流出した前記反応液のトレーサー濃度を時系列で測定し、
前記反応容器内の流体の流れを完全混合流れと仮定して、時系列のトレーサー濃度および時系列の流量から下記式により該反応容器の有効容積を求め、
【数１】
0006398613.tif 000007
ここで、
Ｃは、トレーサー濃度
Ｖは、反応容器の有効容積
Ｑは、反応液の流量
ｔは、時間
Ａは、積分定数
である
前記有効容積が容積閾値を下回る場合にショートパスと判断する
ことを特徴とする反応容器のショートパス検知方法。
【請求項２】
前記有効容積が容積閾値を下回り、かつ、前記トレーサー濃度の初期濃度が濃度閾値を超える場合に、前記反応液の対流不良によるショートパスと判断する
ことを特徴とする請求項１記載の反応容器のショートパス検知方法。
【請求項３】
前記有効容積が容積閾値を下回り、かつ、前記トレーサー濃度の初期濃度が濃度閾値を超えない場合に、前記反応容器内の堆積物によるショートパスと判断する
ことを特徴とする請求項１または２記載の反応容器のショートパス検知方法。
【請求項４】
前記トレーサーは塩化リチウムであり、
前記トレーサーの添加量W[kg]は、前記反応容器の実容積をV[m3]としたときに、以下の式を満たす
W≧0.1×V
ことを特徴とする請求項１、２または３記載の反応容器のショートパス検知方法。
【請求項５】
前記反応容器は、塩素浸出工程と該塩素浸出工程の後工程である電解工程とを有する湿式製錬プロセスにおける該塩素浸出工程の浸出槽であり、
前記トレーサーは、前記電解工程で目的金属とともに電着し難い成分である
ことを特徴とする請求項１、２または３記載の反応容器のショートパス検知方法。
【請求項６】
反応液が流入する反応容器において該反応液のショートパスを検知する装置であって、
前記反応容器にトレーサーを添加するトレーサー添加器と、
前記反応容器に流入する前記反応液の流量を時系列で測定する流量測定器と、
前記反応容器から流出した前記反応液のトレーサー濃度を時系列で測定する濃度測定器と、
前記濃度測定器および前記流量測定器の測定結果が入力されるコンピュータと、を備え、
前記コンピュータは、
前記反応容器内の流体の流れを完全混合流れと仮定して、時系列のトレーサー濃度および時系列の流量から下記式により該反応容器の有効容積を求め、
【数１】
0006398613.tif 000008
ここで、
Ｃは、トレーサー濃度
Ｖは、反応容器の有効容積
Ｑは、反応液の流量
ｔは、時間
Ａは、積分定数
である
前記有効容積が容積閾値を下回る場合にショートパスと判断する
ことを特徴とする反応容器のショートパス検知装置。
【請求項７】
前記コンピュータは、
前記有効容積が容積閾値を下回り、かつ、前記トレーサー濃度の初期濃度が濃度閾値を超える場合に、前記反応液の対流不良によるショートパスと判断する
ことを特徴とする請求項６記載の反応容器のショートパス検知装置。
【請求項８】
前記コンピュータは、
前記有効容積が容積閾値を下回り、かつ、前記トレーサー濃度の初期濃度が濃度閾値を超えない場合に、前記反応容器内の堆積物によるショートパスと判断する
ことを特徴とする請求項６または７記載の反応容器のショートパス検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反応容器のショートパス検知方法およびショートパス検知装置に関する。さらに詳しくは、反応液の対流不良や反応容器内の堆積物により生じるショートパスを検知するショートパス検知方法およびショートパス検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
硫化物から目的金属を回収する湿式製錬プロセスの一例を図４に基づき説明する。
まず、ニッケルマットなどの原料を粉砕工程101において粉砕した後、後述の電解廃液と混合してマットスラリーとし、その大部分をセメンテーション工程102に供給する。セメンテーション工程102には塩素浸出工程103で得られた浸出液が供給されており、この浸出液中に含まれる銅がマット中のニッケルと置換反応を起こして、硫化銅として析出する。そして、析出した硫化銅をセメンテーション残渣とともに分離し、塩素浸出工程103に供給する。
【０００３】
セメンテーション工程102の終液中にはCoやFeなどが含まれているため、浄液工程104で塩素ガスを吹き込んで酸化しつつ、同時に炭酸ニッケルを添加して中和する、いわゆる酸化中和法により、これらの元素およびCu、Pb、Asなどの微量不純物を除去する。不純物を除去した液はその後、電解給液として電解工程105に送る。電解工程105においては、電解採取により、電解液に含まれるニッケルを電気ニッケルとして回収する。電解工程105で発生した塩素ガスは塩素浸出工程103および浄液工程104に繰り返して再利用される。電解工程105から排出された電解廃液は粉砕工程101および浄液工程104に送られる。
【０００４】
塩素浸出工程103には残りのマットスラリーとＭＳ（Mix Sulfide：ニッケルとコバルトの混合硫化物）およびセメンテーション残渣からなるスラリーが供給される。塩素浸出工程103では、浸出槽に吹き込まれる塩素ガスの酸化力によって、スラリー中の固形物に含まれる非鉄金属が液中に浸出される。塩素浸出工程103から排出されたスラリーはフィルタープレスなどの固液分離装置により浸出液と浸出残渣とに固液分離される。非鉄金属が浸出された浸出液は、セメンテーション工程102に繰り返して供給される。一方、マットに含まれていた硫黄はほとんど浸出されず、その大部分が浸出残渣として分離される。
【０００５】
塩素浸出工程103では、浸出槽への塩素ガスの吹き込み、撹拌機による撹拌などの操作とともに、十分な反応時間を確保することにより、スラリー中の固形物に含まれる非鉄金属を実質的に全て（例えば、99%以上）液中に浸出することができる。しかし、浸出槽内においてスラリーの対流不良が生じたり、浸出槽内に堆積物が溜まったりすると、スラリーが浸出槽内でほとんど滞留せずに排出されるショートパスが発生する場合がある。ショートパスしたスラリーはほとんど浸出反応を起こさないため、浸出効率が低下し、塩素浸出工程の操業効率が低下するという問題がある。そこで、操業中に早期にショートパスを検知する方法が望まれている。
【０００６】
また、浸出槽は浸出効率を高くするため、スラリーの滞留時間が最適になるように設計される。設計段階においては、シミュレーションによりスラリーの滞留時間を評価し、その結果を基に設計を見直すことが行われる。しかし、シミュレーションと実操業とではスラリーの滞留時間が異なることがある。そのため、設計変更後の浸出槽の滞留時間が最適化されているかを実操業において確認する必要がある。
【０００７】
ショートパスが発生するとスラリーの滞留時間が短くなることから、滞留時間を測定することでショートパスを検知できるとも思われる。一般に、反応容器の滞留時間は、反応容器の実容積を反応液の供給流量で割ることで求められる（例えば、特許文献１）。しかし、このように求められた滞留時間はあくまで平均値であり、反応ガス（塩素ガス）吹き込みの効果や、撹拌機の効果は無視されている。そのため、ショートパスを検知するための指標としては不適切である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−４４６７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、実際の浸出槽には、複数のスラリー供給口が設けられているのが普通であり、実際の連続操業では複数のスラリー供給口から異なるスラリーを別々に添加している。したがって、供給流量は一定でないため、この点も勘案してショートパスの有無を判定しなければならない。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑み、供給流量が常時変化している状況であっても精度よくショートパスを検知できる反応容器のショートパス検知方法およびショートパス検知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発明の反応容器のショートパス検知方法は、反応液が流入する反応容器において該反応液のショートパスを検知する方法であって、前記反応容器にトレーサーを添加し、前記反応容器に流入する前記反応液の流量を時系列で測定し、前記反応容器から流出した前記反応液のトレーサー濃度を時系列で測定し、前記反応容器内の流体の流れを完全混合流れと仮定して、時系列のトレーサー濃度および時系列の流量から下記式により該反応容器の有効容積を求め、
【数１】
0006398613.tif 000002
ここで、
Ｃは、トレーサー濃度
Ｖは、反応容器の有効容積
Ｑは、反応液の流量
ｔは、時間
Ａは、積分定数
である
前記有効容積が容積閾値を下回る場合にショートパスと判断することを特徴とする。
第２発明の反応容器のショートパス検知方法は、第１発明において、前記有効容積が容積閾値を下回り、かつ、前記トレーサー濃度の初期濃度が濃度閾値を超える場合に、前記反応液の対流不良によるショートパスと判断することを特徴とする。
第３発明の反応容器のショートパス検知方法は、第１または第２発明において、前記有効容積が容積閾値を下回り、かつ、前記トレーサー濃度の初期濃度が濃度閾値を超えない場合に、前記反応容器内の堆積物によるショートパスと判断することを特徴とする。
第４発明の反応容器のショートパス検知方法は、第１、第２または第３発明において、前記トレーサーは塩化リチウムであり、前記トレーサーの添加量W[kg]は、前記反応容器の実容積をV[m3]としたときに、以下の式を満たすW≧0.1×Vことを特徴とする。
第５発明の反応容器のショートパス検知方法は、第１、第２または第３発明において、前記反応容器は、塩素浸出工程と該塩素浸出工程の後工程である電解工程とを有する湿式製錬プロセスにおける該塩素浸出工程の浸出槽であり、前記トレーサーは、前記電解工程で目的金属とともに電着し難い成分であることを特徴とする。
第６発明の反応容器のショートパス検知装置は、反応液が流入する反応容器において該反応液のショートパスを検知する装置であって、前記反応容器にトレーサーを添加するトレーサー添加器と、前記反応容器に流入する前記反応液の流量を時系列で測定する流量測定器と、前記反応容器から流出した前記反応液のトレーサー濃度を時系列で測定する濃度測定器と、前記濃度測定器および前記流量測定器の測定結果が入力されるコンピュータと、を備え、前記コンピュータは、前記反応容器内の流体の流れを完全混合流れと仮定して、時系列のトレーサー濃度および時系列の流量から下記式により該反応容器の有効容積を求め、
【数１】
0006398613.tif 000003
ここで、
Ｃは、トレーサー濃度
Ｖは、反応容器の有効容積
Ｑは、反応液の流量
ｔは、時間
Ａは、積分定数
である
前記有効容積が容積閾値を下回る場合にショートパスと判断することを特徴とする。
第７発明の反応容器のショートパス検知装置は、第６発明において、前記コンピュータは、前記有効容積が容積閾値を下回り、かつ、前記トレーサー濃度の初期濃度が濃度閾値を超える場合に、前記反応液の対流不良によるショートパスと判断することを特徴とする。
第８発明の反応容器のショートパス検知装置は、第６または第７発明において、前記コンピュータは、前記有効容積が容積閾値を下回り、かつ、前記トレーサー濃度の初期濃度が濃度閾値を超えない場合に、前記反応容器内の堆積物によるショートパスと判断することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
第１発明によれば、流量積分値からトレーサー濃度を求めるので、反応液の流動変動に影響を受けない。そのようにして求めたトレーサー濃度から反応容器の有効容積を求めるので、反応液の流入量が時系列で変動しても、有効容積を正確に把握できる。このため、反応容器の有効容積を指標とするショートパスを精度よく検知できる。
第２発明によれば、ショートパスの原因が反応液の対流不良であることが分かるので、ショートパスを解消するために適切な対応をとることができる。
第３発明によれば、ショートパスの原因が反応容器内の堆積物であることが分かるので、ショートパスを解消するために適切な対応をとることができる。
第４発明によれば、反応液のトレーサー濃度が低くなりすぎないので、一般的な濃度測定器でもトレーサー濃度を精度よく測定でき、精度よく有効容積を求めることができる。その結果、精度よくショートパスを検知できる。
第５発明によれば、電解工程で目的金属とともに電着し難いトレーサーを用いるので、電解工程においてトレーサーが不純物として電着することを抑制でき、製品の品質を維持できる。
第６発明によれば、反応液の流量とトレーサー濃度の時間変化を考慮して反応容器の有効容積を求めるので、反応液の流入量が時系列で変動しても、有効容積を正確に把握できる。このため、反応容器の有効容積を指標とするショートパスを精度よく検知できる。また、ショートパスの検知を自動化できるので、ショートパスの発生を早期に検知できる。
第７発明によれば、ショートパスの原因が反応液の対流不良であることが分かるので、ショートパスを解消するために適切な対応をとることができる。
第８発明によれば、ショートパスの原因が反応容器内の堆積物であることが分かるので、ショートパスを解消するために適切な対応をとることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明が適用される浸出槽とショートパス検知装置の説明図である。
【図２】反応液の流入量の時間変化を示すグラフである。
【図３】トレーサー濃度の時間変化を示す片対数グラフである。
【図４】湿式製錬プロセスの全体工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
本発明の一実施形態に係るショートパス検知方法および検知装置は、硫化物から目的金属を回収する湿式製錬プロセスにおける塩素浸出工程の浸出槽に用いられるものである。湿式製錬プロセスは、原料に含まれる目的金属を塩素浸出する塩素浸出工程と、塩素浸出工程の後工程であり、塩素浸出工程で得られた浸出液から電解採取により目的金属を回収する電解工程とを有する。湿式製錬プロセスの詳細は前述の通りである（図４参照）ので省略する。
【００１５】
（浸出槽）
まず、塩素浸出工程の浸出槽について説明する。
図１に示すように、塩素浸出工程の設備には浸出槽１が備えられている。浸出槽１には、原料（マットスラリー、ＭＳ、およびセメンテーション残渣）を含むスラリーが複数の供給口１３から供給されている。ここでいう、浸出槽１およびスラリーが特許請求の範囲に記載の「反応容器」および「反応液」に相当する。
浸出槽１には、塩素吹込管１１と撹拌機１２が備えられている。塩素吹込管１１の開口端は浸出槽１の底付近に配置されており、スラリーに塩素ガスを吹きこむことができるようになっている。撹拌機１２は、モータと、そのモータの駆動により回転する攪拌羽根から構成されており、浸出槽１内のスラリーを攪拌できるようになっている。浸出槽１内では、塩素吹込管１１からの塩素ガスの吹き込み、撹拌機１２による撹拌によりスラリーの浸出反応が進行する。
【００１６】
スラリーは、複数の供給口１３から連続して流入し、オーバーフロー口１４から連続して流出する。図示の供給口１３は３ヵ所であるが、本発明には２ヵ所以下のものも４ヵ所以上のものも含まれる。スラリーは複数の供給口１３のうちの任意の数の供給口から供給され、かつ個々の供給口１３からの流入量も一定でないので、その流入量は図２に示すように時間と共に変動する。
図２の例では流入量が120L/minから180L/minの間で変動しているが、もちろん変動幅はもっと広い場合もある。
【００１７】
（ショートパス検知方法）
つぎに、本実施形態に係るショートパス検知方法を説明する。
本実施形態のショートパス検知方法は、上記浸出槽１においてスラリーのショートパスを検知する方法である。ここで、ショートパスとは、スラリーが浸出槽１内でほとんど滞留せずに排出される現象を意味する。ショートパスは、浸出槽１内のスラリーの対流不良に起因する場合と、浸出槽１内に堆積物が溜まり浸出槽１の容積が実質的に減少することに起因する場合とがある。
【００１８】
本実施形態のショートパス検知方法は、（１）トレーサー添加、（２）トレーサー濃度測定、（３）反応液流入量の測定、（４）有効容積の算出、（５）ショートパス検知の各工程からなる。以下順に説明する。
【００１９】
（１）トレーサー添加
まず、浸出槽１にトレーサーを添加する。スラリーが供給される供給口１３は複数あるが、トレーサーはそのうちの一以上の供給口１３から添加すればよい。また、トレーサーは所定量を一度に短時間で添加する。
【００２０】
トレーサーとしては特に限定されないが、例えば水溶性リチウム塩を用いることができる。水溶性リチウム塩としては、塩化リチウム（LiCl）等のハロゲン化リチウムや炭酸リチウム（Li2CO3）等が挙げられる。本実施形態のように湿式製錬プロセスの塩素浸出工程においてショートパスを検知する場合には、トレーサーとして電解工程で目的金属とともに電着し難い成分のものを用いることが好ましい。このようなトレーサーを用いれば、電解工程においてトレーサーが不純物として電着することを抑制でき、電気ニッケル等の製品の品質を維持できる。例えば、図４に示す湿式製錬プロセスでは、その大半の工程が塩化浴であるため、トレーサーとして塩化リチウムを用いれば、不純物としての影響が少ないので好ましい。
【００２１】
（２）トレーサー濃度測定
つぎに、オーバーフロー口１４から流出したスラリーのトレーサー濃度を時系列で測定する。浸出槽１に添加されたトレーサーは、浸出槽１内でスラリーと混合された後、オーバーフロー口１４から流出する。この流出したスラリーのトレーサー濃度を測定するのである。ここで、「時系列で測定」とは、トレーサー濃度の時間変化が分かるように測定することを意味する。トレーサー濃度を断続的に（所定時間間隔で）測定してもよいし、連続的に測定してもよい。トレーサー濃度の測定方法は特に限定されないが、例えば蛍光Ｘ線法や、ＩＣＰ−ｍａｓｓ法が用いられる。
【００２２】
（３）反応液流入量の測定
浸出槽１に流入する反応液の流量を時系列で測定する。流量測定の方法は、とくに制限ないが、流入量の時間変化が分かるように測定する。
【００２３】
（４）有効容積の算出
つぎに、浸出槽１内の流体の流れを完全混合流れと仮定して、時系列の流量Q(t)、トレーサー濃度C(t)から有効容積を算出する。
【００２４】
完全混合流れとは、反応容器（つまり浸出槽１）内の混合状態のモデルの一つである。完全混合流れは、反応容器に流入したスラリーが瞬間的に反応容器内部で均一に混合される状態である。完全混合状態では、反応容器内部のトレーサー濃度C(t)とオーバーフロー３でのトレーサー濃度が等しくなると考える。完全混合状態での物質収支は数式２で表される。ここで、Ｖは反応容器の有効容積、C(t)はトレーサー濃度、Q(t)は流量である。
【数２】
0006398613.tif 000004
【００２５】
数式２を流量が時間に依存していることに留意して時間積分すると数式３となる。右辺の流量Q(t)の時間積分項は流量Q(t)の積算値、Ａは積分定数である。
図３は、横軸に流量の積算値、縦軸にトレーサー濃度の対数を示している。図示の対数濃度線分の傾きは有効容積の逆数を示している。
【数３】
0006398613.tif 000005
【００２６】
（５）ショートパス検知
つぎに、求められた有効容積Ｖが、予め定められた容積閾値Vtを下回るか否かを判断し、容積閾値Vtを下回る場合に浸出槽１においてスラリーのショートパスが発生していると判断する。ここで、容積閾値Vtは、例えば浸出槽１の実容積Vaと同じ値、または若干小さい値として定められる。なお、実容積Vaは、浸出槽１の形状（底面積や液位等）から求められる容積である。
【００２７】
ショートパスが発生していない場合、求められた有効容積Ｖは浸出槽１の実容積Vaに十分に近くなる。しかし、ショートパスが発生していると浸出槽１におけるスラリーの滞留時間が短くなり、実容積Vaの全てを有効に使うことができないことから、有効容積Ｖが実容積Vaに比べて小さくなる。このことを利用して、有効容積Ｖが減少した場合、すなわち容積閾値Vtを下回る場合に、ショートパスが発生していると判断する。
【００２８】
以上のように、本発明のショートパス検知方法ではトレーサー濃度とスラリー流量の時間変化を考慮したうえで、浸出槽１の有効容積Ｖを指標としてショートパスを検知するので、スラリーの滞留時間を測定するなど他の方法に比べて精度よくショートパスを検知できる。
【００２９】
前述のごとく、ショートパスは、浸出槽１内のスラリーの対流不良に起因する場合と、浸出槽１内の堆積物に起因する場合とがある。本願発明者は、スラリーの対流不良によるショートパスが発生すると、トレーサー濃度の初期濃度C0が大きくなるという知見を得た。より詳細には、上記の（１）から（４）の各工程を繰り返して初期濃度C0を求めると、同一の状態の浸出槽１では初期濃度C0が±10%程度の範囲に収まる。しかし、対流不良によるショートパスが発生すると、初期濃度C0がそれまでの平均値の約130%にまで増加する。このことを利用して、初期濃度C0の変化により、ショートパスの原因がスラリーの対流不良であるのか、浸出槽１内の堆積物であるのかを識別することができる。
【００３０】
具体的には、有効容積Ｖが容積閾値Vtを下回り、かつ、トレーサー濃度の初期濃度C0が濃度閾値Ctを超える場合に、スラリーの対流不良によるショートパスと判断する。逆に、有効容積Ｖが容積閾値Vtを下回り、かつ、トレーサー濃度の初期濃度C0が濃度閾値Ctを超えない場合に、浸出槽１内の堆積物によるショートパスと判断する。ここで、濃度閾値Ｃｔは、ショートパスが生じていない場合の初期濃度C0を基に、例えばその120%の値として予め定められる。
【００３１】
以上の（１）から（５）の工程を所定間隔、例えば１日間隔や１週間間隔で繰り返すことで、操業中においてショートパスの発生を早期に検知することができる。
【００３２】
ショートパスが検知された場合には、ショートパスを解消するために種々の対応がとられる。前述のごとく初期濃度C0を指標としてショートパスの原因の識別ができるので、その対応方法を選択することが容易となり、ショートパスを解消するために適切な対応をとることができる。例えば、ショートパスの原因がスラリーの対流不良である場合には、撹拌機１２の回転速度調整、塩素ガスの吹き込み量の調整、スラリーの供給流量の調整等が行われる。また、ショートパスの原因が浸出槽１内の堆積物である場合には、堆積物の除去が行われる。
【００３３】
以上のように、操業中においてショートパスの発生を早期に検知し、ショートパスを解消する対応をとることで、塩素浸出工程の浸出率や操業効率を向上させることができる。
【００３４】
ところで、浸出槽１から排出されるスラリーをサンプリングして、その成分を測定することで、その浸出槽１における浸出率を求めることができる。浸出率が低下した場合にも種々の対応がとられる。ところが、浸出率に影響する要素としては、スラリーのショートパスの外に、酸化還元電位や温度、銅濃度等様々な要素がある。そのため、浸出率の低下が判明したとしても、その原因を特定することは困難である。そこで、本実施形態のショートパス検知方法によりショートパスを検知すれば、浸出率の低下の原因がショートパスによるものか、他の原因によるものかを識別することができる。
【００３５】
また、一般に、塩素浸出工程の設備は、複数の浸出槽１を直列に接続した多段式で構成されている。すなわち、ある浸出槽１からオーバーフローしたスラリーは他の浸出槽１に流入するように構成されている。このような多段式の浸出槽１を備える設備の場合、少なくとも一つの浸出槽１においてショートパスを検知するよう構成すれば、その浸出槽１におけるショートパスを検知することで、同構成の他の浸出槽１のショートパスも推測することができる。全ての浸出槽１でショートパスを検知するよう構成すれば、各浸出槽１におけるショートパスの程度を知ることができ、どの浸出槽１の対応を優先すると効果的か判断できる。
【００３６】
ところで、トレーサーとして塩化リチウムを用いる場合、トレーサーの添加量W[kg]は、以下の数４を満たす量とすることが好ましい。ここで、Ｖａは浸出槽１の実容積[m3]である。例えば、実容積Vaが３０[m3]の浸出槽１の場合、塩化リチウムの添加量は３kg以上とすることが好ましい。
【数４】
0006398613.tif 000006
【００３７】
このようにトレーサーの添加量Wの下限を定めることで、スラリーのトレーサー濃度が低くなりすぎない。そのため、一般的な濃度測定器でもトレーサー濃度を精度よく測定でき、精度よく有効容積Ｖを求めることができる。その結果、精度よくショートパスを検知できる。また、検出精度の高い濃度測定器を導入する必要がなく設備コストを抑えることができる。
【００３８】
また、トレーサーとして塩化リチウムを用いる場合、トレーサーの添加量Wは550kg以下とすることが好ましい。この程度の添加量であれば、湿式製錬プロセスにおいてトレーサーが不純物として影響が出る可能性が少ないからである。
【００３９】
さらに、トレーサーとして塩化リチウムを用いる場合、水溶液として調整し、塩化リチウムの濃度を約0.5kg/Lとすることが好ましい。
【００４０】
トレーサーを浸出槽１に添加するに際して、その全量を３秒から５秒で添加することが好ましい。全量を３秒未満で添加するとトレーサーの添加流量が速くなり、浸出槽１内の対流状態に影響を及ぼし、正確なショートパスの検知ができない可能性がある。また、全量の添加に５秒を超えると、完全混合流れからの逸脱が大きくなるので、正確なショートパスの検知できない可能性がある。
【００４１】
（設計変更の効果確認）
本実施形態に係るショートパス検知方法は、前述のような操業中におけるショートパスの検知以外にも、反応容器の設計変更の効果確認にも用いることができる。前述のごとく、浸出槽１は浸出効率を高くするため、スラリーの滞留時間が最適になるように設計される。設計段階においては、シミュレーションによりスラリーの滞留時間を評価し、その結果をもとに設計を見直すことが行われる。
【００４２】
このように設計変更した浸出槽１の実操業における効果を確認するためには、その浸出槽１を用いて塩素浸出を行うとともに、上記（１）から（５）の工程を行なってショートパスの検知を行う。ここで、工程（５）において容積閾値Vtは、シミュレーションにより求められた期待される有効容積Ｖが定められる。すなわち、工程（５）においては、浸出槽１の有効容積Ｖを実操業とシミュレーションとで比較するのである。
【００４３】
有効容積Ｖが容積閾値Vtを超える場合、浸出槽１はシミュレーションにより期待された滞留時間と同程度、あるいはより長い滞留時間が実現されていると推測される。一方、有効容積Ｖが容積閾値Vtを下回る場合、浸出槽１はシミュレーションにより期待された滞留時間が実操業では実現できていないと推測される。この場合、浸出槽１を再度設計変更する等の対応をとることができる。また、工程（４）で求めた有効容積Ｖをシミュレーションにフィードバックすることにより、シミュレーションの精度を向上させることもできる。
【００４４】
容積閾値Vtとして、設計変更前の浸出槽１において測定した有効容積Ｖを定めてもよい。この場合、工程（５）において、浸出槽１の有効容積Ｖを設計変更前後で比較することになる。
【００４５】
有効容積Ｖが容積閾値Vtを超える場合、浸出槽１は設計変更により滞留時間が長くなり、設計変更が有効であったといえる。一方、有効容積Ｖが容積閾値Vtを下回る場合、浸出槽１は設計変更により滞留時間が短くなったといえる。この場合、浸出槽１の設計をもとに戻す等の対応をとることができる。
【００４６】
（ショートパス検知装置）
つぎに、本発明の一実施形態に係るショートパス検知装置を説明する。
図１に示すように、本実施形態に係るショートパス検知装置２は、塩素浸出工程の浸出槽１に設けられ、浸出槽１におけるスラリーのショートパスを検知する装置である。
【００４７】
ショートパス検知装置２は、トレーサー添加器２１と、濃度測定器２２と、流量測定器２６と、コンピュータ２３と、警報器２４とを備えている。トレーサー添加器２１は、トレーサーを貯留するタンク２１ａと、タンク２１ａと浸出槽１の供給口１３とを接続する配管２１ｂと、配管２１ｂに介装されたバルブ２１ｃとからなる。バルブ２１ｃを開くことでタンク２１ａ内のトレーサーを浸出槽１に添加できるよう構成されている。なお、トレーサー添加器２１は浸出槽１にトレーサーを添加できる構成であれば、他の構成でもよい。
【００４８】
濃度測定器２２は、オーバーフロー口１４において、浸出槽１から流出したスラリーのトレーサー濃度を時系列で測定する測定器である。濃度測定器２２としては、トレーサー濃度が測定できれば特に限定されないが、蛍光Ｘ線法や、ＩＣＰ−ｍａｓｓ法等による測定器であれば、浸出槽１の近傍に設置可能であり、短時間で測定結果が得られるため好ましい。
【００４９】
流量測定器２６は、スラリーが流入する各流入口１３に取付けられた流量計であり、たとえば電磁流量計、カルマン渦流量計、差圧式流量計などがとくに制限なく用いられる。
【００５０】
コンピュータ２３には濃度測定器２２および流量測定器２６の測定結果が入力されている。また、コンピュータ２３はバルブ２１ｃの開閉を制御できるよう構成されており、コンピュータ２３の指示により浸出槽１にトレーサーを添加できるようになっている。
【００５１】
警報器２４はパイロットランプやスピーカ等であり、光や音声によりショートパスの発生を警報する装置である。警報器２４は、コンピュータ２３に接続されており、ショートパスが発生したと判断した場合にコンピュータ２３の指示により警報器２４が動作するようになっている。
【００５２】
コンピュータ２３は、トレーサー添加器２１、濃度測定器２２および流量測定器２６の動作を制御して以下の（１）〜（５）の工程を実行し、浸出槽１のショートパスを検知する。
【００５３】
（１）トレーサー添加
まず、コンピュータ２３は、バルブ２１ｃを所定の開度で所定の時間開き、所定量のトレーサーを浸出槽１に添加する。
【００５４】
（２）トレーサー濃度測定
つぎに、濃度測定器２２でオーバーフロー口１４から流出したスラリーのトレーサー濃度を時系列で測定する。
【００５５】
（３）反応液流入量の測定
浸出槽１に流入する反応液の流量を時系列で測定する。流量測定の方法は、とくに制限ないが、電磁流量計などの流量測定器２６で流入量の時間変化が分かるように測定する。
【００５６】
（４）有効容積の算出
濃度測定器２２と流量測定器２６からの測定結果が入力されたコンピュータ２３は、浸出槽１内の流体の流れを完全混合流れと仮定して、時系列のトレーサー濃度およびスラリーの流入量から浸出槽１の有効容積Ｖを求める。
【００５７】
（５）ショートパス検知
そして、コンピュータ２３は、求められた有効容積Ｖが容積閾値Vtを下回るか否かを判断し、容積閾値Vtを下回る場合に浸出槽１においてスラリーのショートパスが発生していると判断する。ショートパスが発生していると判断された場合には、警報器２４を動作させ、ショートパスの発生を警報する。
【００５８】
コンピュータ２３は、以下のようにショートパスの原因がスラリーの対流不良であるのか、浸出槽１内の堆積物であるのかを識別するよう構成されてもよい。すなわち、有効容積Ｖが容積閾値Vtを下回り、かつ、トレーサー濃度の初期濃度C0が濃度閾値Ctを超える場合に、スラリーの対流不良によるショートパスと判断する。逆に、有効容積Ｖが容積閾値Vtを下回り、かつ、トレーサー濃度の初期濃度C0が濃度閾値Ctを超えない場合に、浸出槽１内の堆積物によるショートパスと判断する。
【００５９】
このようにショートパスの原因を識別する場合、その原因により警報器２４の動作を変更するか、他の手段でいずれの原因かを通知するように構成すればよい。
【００６０】
以上のように、コンピュータ２３で制御および解析することで、ショートパスの検知を自動化できる。そのため、操業中に繰り返しショートパスの検出を行うことができ、ショートパスの発生を早期に検知することができる。
【００６１】
（その他の実施形態）
上記実施形態では、湿式製錬プロセスにおける塩素浸出工程の浸出槽においてスラリーのショートカットを検出したが、他の反応容器および反応液の場合にも本発明を適用できる。
【符号の説明】
【００６２】
１      浸出槽
２      ショートパス検知装置
１１    塩素吹込管
１２    撹拌機
１３    供給口
１４    オーバーフロー口
２１    トレーサー添加器
２２    濃度測定器
２３    コンピュータ
２４    警報器
２６    流量測定器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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