(57)【要約】【課題】耐強酸性及び耐高温性を有し、酸化剤を反応槽内の酸に効率よく溶存させることを可能とする湿式製錬装置を提供する。【解決手段】金属を含有する鉱石を粉砕してスラリーとしたものに酸を散布して鉱石から金属酸化物を浸出させて、金属酸化物を含む液体から不溶性電極を用いた電解採取によって金属を回収する湿式製錬装置１において、粉砕した鉱石を酸の中に入れ、鉱石に含まれる金属を酸化させることにより浸出させる反応槽１１と、反応槽１１の内部に気体を超微細気泡として供給する超微細気泡発生装置１２と、を備え、超微細気泡発生装置１２は、炭素系の多孔質素材で形成された気泡発生媒体２６を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属を含有する鉱石を粉砕してスラリーとしたものに酸を散布して鉱石から金属酸化物を浸出させて、金属酸化物を含む液体から不溶性電極を用いた電解採取によって金属を回収する湿式製錬装置において、
粉砕した鉱石を酸の中に入れ、鉱石に含まれる金属を酸化させることにより浸出させる反応槽と、
前記反応槽の内部に気体を超微細気泡として供給する超微細気泡発生装置と、を備え、
前記超微細気泡発生装置は、
炭素系の多孔質素材で形成された気泡発生媒体を有する、
湿式製錬装置。
【請求項２】
前記気泡発生媒体は、前記反応槽内に配置される、
請求項１に記載の湿式製錬装置。
【請求項３】
前記超微細気泡発生装置は、
気体を圧送する圧送手段と、
中央部に前記圧送手段と連通する回転軸内通路を設けた回転軸と、
前記回転軸と相対回転不能に設けられ、前記回転軸内通路と連通する回転体内通路を備える少なくとも一以上の回転体と、を備え、
前記気泡発生媒体は、前記回転体内通路と連通し、前記回転体に固定される、
ことを特徴とする請求項１に記載の湿式製錬装置。
【請求項４】
前記超微細気泡発生装置は、
気体を圧送する圧送手段と、
回転軸と、
前記回転軸と相対回転不能に設けられる少なくとも一以上の回転体と、を備え、
前記気泡発生媒体は、前記回転体の近傍であって、反応槽内に固定される、
ことを特徴とする請求項１に記載の湿式製錬装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉱石から金属を取り出す製錬工程で用いる湿式製錬装置の技術に関し、特に、液体中において微細な気泡を発生させる超微細気泡発生装置を有する湿式製錬装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属の製錬においては、一般的に鉱石から不純物を分離する方法として、乾式製錬及び湿式製錬が公知となっている。このうち、湿式製錬においては、金属を含有する鉱石を粉砕してスラリーとしたものに酸を散布して酸化した金属を浸出し、これにより得られる浸出液を溶媒抽出などによって処理して難溶性の不純物を分離し、不純物を除いた金属酸化物を含む液体から不溶性電極を用いた電解採取によって金属を回収する方法が公知となっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、近年、水道水や湖沼・河川、海水等の液体中において気泡のサイズ（直径）が常温常圧で１００μｍ未満の超微細気泡を使用する技術が注目されている。前記超微細気泡は、表面積が非常に大きい特性及び自己加圧効果などの物理化学的な特性を有しており、その特性を生かして、排水浄化、洗浄、気体溶存、撹拌等に使用する技術が開発されている。
【０００４】
前記特性を持った超微細気泡の発生方法として、従来から、コンプレッサにより圧送された気体を放出するノズルの周囲に液体ジェットノズルを配置し、液体ジェットノズルの噴流の力でノズルより放出する気泡を引きちぎって微細化する方法は公知となっている。また、攪拌してできた気泡をメッシュ部材に当てて通しながら気泡を細分化する方法も公知となっている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２１２１９号公報
【特許文献２】特許第３９５８３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
湿式製錬において、酸化金属を含有する鉱石を粉砕してスラリーとし、酸を散布して金属を浸出する浸出工程では、酸素を含む酸化剤を併用すると反応を促進することができる。しかし、このような浸出工程で酸素を含む酸化剤を併用する場合には、反応槽は強酸性の酸で満たされており、さらに反応熱により１００°前後の高温となっているため、酸化剤を放出するノズルなどが劣化しやすい。したがって、ノズル等のメンテナンスを頻繁に行う必要がある。また、スラリーは粘度が高いため、液体ジェットノズルによって十分な速度を有する噴流を発生させることができず、気泡を微細化することができなかった。さらに反応を促進するためには、酸化剤を反応槽内の酸に効率よく溶存させる必要があった。
【０００７】
そこで、本発明はかかる課題に鑑み、耐強酸性及び耐高温性を有し、酸化剤を反応槽内の酸を含むスラリーに効率よく溶存させることを可能とする湿式製錬装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００９】
即ち、請求項１においては、金属を含有する鉱石を粉砕してスラリーとしたものに酸を散布して鉱石から金属酸化物を浸出させて、金属酸化物を含む液体から不溶性電極を用いた電解採取によって金属を回収する湿式製錬装置において、粉砕した鉱石を酸の中に入れ、鉱石に含まれる金属を酸化させることにより浸出させる反応槽と、前記反応槽の内部に気体を超微細気泡として供給する超微細気泡発生装置と、を備え、前記超微細気泡発生装置は、炭素系の多孔質素材で形成された気泡発生媒体を有するものである。
【００１０】
請求項２においては、前記気泡発生媒体は、前記反応槽内に配置されるものである。
【００１１】
請求項３においては、前記超微細気泡発生装置は、気体を圧送する圧送手段と、中央部に前記圧送手段と連通する回転軸内通路を設けた回転軸と、前記回転軸と相対回転不能に設けられ、前記回転軸内通路と連通する回転体内通路を備える少なくとも一以上の回転体と、を備え、前記気泡発生媒体は、前記回転体内通路と連通し、前記回転体に固定されるものである。
【００１２】
請求項４においては、前記超微細気泡発生装置は、気体を圧送する圧送手段と、回転軸と、前記回転軸と相対回転不能に設けられる少なくとも一以上の回転体と、を備え、前記気泡発生媒体は、前記回転体の近傍であって、反応槽内に固定されるものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１４】
請求項１においては、気泡発生媒体を耐強酸性及び耐高温性の高い炭素系素材で形成したことにより、メンテナンスを簡易にすることができる。また、気泡発生媒体を炭素系素材の多孔質部材で形成したことにより、液体ジェットノズルなどで噴流を発生させることなく、酸化剤を超微細気泡として発生させることができる。酸を含むスラリー内へ超微細気泡として酸化剤を供給することにより、気体の溶存効率が８０％以上となり、鉱石に含有された金属と接触する機会が増加するので、含有される金属の酸化が促進される。
【００１５】
請求項２においては、反応槽内において超微細気泡を発生させることができるため、反応槽の液体中に効率よく溶存させることができる。
【００１６】
請求項３においては、液体ジェットノズル等の部材を反応槽内に配置する必要がなくなるため、メンテナンスを簡易にすることができる。また、回転体を回転させることにより、気泡発生媒体の表面に発生した超微細気泡が発生した瞬間に気泡発生媒体から離間させることができる。したがって、簡易な方法で粒径の小さな超微細気泡を発生させることができる。
【００１７】
請求項４においては、液体ジェットノズル等の部材を反応槽内に配置する必要がなくなるため、メンテナンスを簡易にすることができる。また、回転体から発生した液体流により、気泡発生媒体の表面に発生した超微細気泡が発生した瞬間に気泡発生媒体から離間させることができる。したがって、簡易な方法で粒径の小さな超微細気泡を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る湿式製錬装置の全体的な構成を示した正面図。
【図２】本発明の第一の実施形態に係る浸出装置の正面断面図。
【図３】本発明の第一の実施形態に係る超微細気泡発生装置の正面断面図。
【図４】本発明の第一の実施形態に係る超微細気泡発生装置の一部斜視図。
【図５】本発明の第一の実施形態に係る超微細気泡発生装置の平面断面図。
【図６】（ａ）本発明の第一の実施形態に係る気泡発生媒体のＡ−Ａ線断面図。（ｂ）本発明の第一の実施形態に係る気泡発生媒体の断面一部拡大図。
【図７】本発明の第二の実施形態に係る浸出装置の正面断面図。
【図８】本発明の第二の実施形態に係る超微細気泡発生装置の一部斜視図。
【図９】本発明の第二の実施形態に係る超微細気泡発生装置の正面断面図。
【図１０】本発明の第三の実施形態に係る浸出装置の正面断面図。
【図１１】本発明の第三の実施形態に係る気泡発生媒体の断面一部拡大図。
【図１２】本発明の第四の実施形態に係る浸出装置の正面断面図。
【図１３】本発明の第四の実施形態に係る気泡発生媒体の断面一部拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、発明の実施の形態を説明する。
まず、本発明の一実施形態にかかる湿式製錬装置１の全体構成について図１を用いて説明する。
湿式製錬装置１は、金属を含有する鉱石を粉砕してスラリーとして、前記スラリーに酸を散布して酸化した金属を浸出し、これにより得られる浸出液を溶媒抽出などによって処理して不純物を分離し、不純物を除いた金属酸化物を含む液体から不溶性電極を用いた電解採取によって金属を回収するための装置である。回収する金属は、希土類金属（レアアース）や銅、亜鉛、チタン、金等を含む。散布する酸は、硫酸、硝酸、または塩酸などである。
湿式製錬装置１は、金属を含有する鉱石に酸を散布して酸化した金属を浸出する浸出装置２と、これにより得られる浸出液を溶媒抽出などによって処理して不純物を分離する分離装置３と、不純物を除いた金属酸化物を含む液体から不溶性電極を用いた電解採取によって金属を回収する回収装置４と、を備える。なお本実施形態においては、浸出装置２、分離装置３、及び回収装置４を説明するために、別個形成しているが、一つの装置ユニットとして構成し、装置ユニット内に全ての装置を配置する構成としても良い。
【００２０】
＜第一実施形態＞
次に、湿式製錬装置１を構成する浸出装置２について図２から図５を用いて詳細に説明する。
浸出装置２は、粉砕した鉱石を酸の中に入れ、鉱石に含まれる金属を酸化させることにより浸出させる反応槽１１と、反応槽１１の内部に気体を超微細気泡として供給する超微細気泡発生装置１２とを備える。
【００２１】
反応槽１１は、円筒若しくは多角形筒状の容器であり、反応槽１１の上方には、粉砕した鉱石を投入するための投入口１１Ａが形成されている。また、反応槽１１の下方には、酸により酸化された金属（酸化金属）をスラグとして引き抜くための引き抜き口１１Ｂが形成されている。反応槽１１は、耐酸性の素材で形成されている。また、反応槽１１は、数ｍから数十ｍの高さとなるように形成されている。
【００２２】
超微細気泡発生装置１２は、液体中において超微細気泡を発生させるための装置である。ここで超微細気泡とは、常温常圧化においてサイズ（直径）が１００μｍ未満の気泡を意味する。超微細気泡発生装置１２は、図２及び図３に示すように、反応槽１１の内部に気体を超微細気泡として供給する装置であり、反応槽１１の外部に設けた圧送手段であるコンプレッサ２１と、中央部にコンプレッサ２１と連通する回転軸内通路２２を設けた回転軸２３と、回転軸２３と相対回転不能に設けられ、回転軸内通路２２と連通する回転体内通路２４を備える少なくとも一以上の回転体２５と、回転体内通路２４と連通し、回転体２５に固定される気泡発生媒体２６とを備える。超微細気泡発生装置１２を使用する場合には、回転軸２３の中途部から下の部分が反応槽１１の液体中に配置される。
【００２３】
圧送手段は、回転軸内通路２２、回転体内通路２４を介して気泡発生媒体２６へ気体を圧送するための装置であり、本実施形態においてはコンプレッサ２１で構成されている。圧送される気体は、酸化剤として用いられる気体であり、例えば、空気、酸素、オゾンまたは過酸化水素などである。
回転軸２３は、駆動手段により回転される部材であり、駆動手段により回動可能に構成される外筒３１と、外筒３１の内部に形成される内筒３２とから構成される。回転軸２３の上端には駆動手段が連結されている。
駆動手段は、回転軸２３を駆動させる手段であり、詳細には回転軸２３の外筒３１を回転させるロータリージョイント３３により構成される。ロータリージョイント３３は、内部に気体を通過させるための空間を有する駆動手段であり外筒３１と連結されている。またロータリージョイント３３の内部空間３３Ａは、上流側がコンプレッサ２１と連結されており、下流側が回転軸内通路２２と連結されている。
【００２４】
回転軸２３は、中空に構成されており、その中空となっている中心部には気体を通すための回転軸内通路２２が設けられている。回転軸内通路２２は、回転軸２３の外筒３１の内部に設けられ、管状に形成された内筒３２によって構成されている。内筒３２は、外筒３１が回転しているときも回転不能に構成されており、内筒３２の内部には回転軸内通路２２が設けられている。回転軸２３の下部には回転体２５が外筒３１と相対回転不能に設けられている。本実施形態においては、回転体２５は、回転軸２３の下端に設けられている。
【００２５】
回転体２５は、図３に示すように、回転軸２３の下端に設けられており、回転軸２３の外筒３１下端と回転体２５とは相対回転不能に固定されている。また、回転軸内通路２２と回転体２５の上面に設けられた連結孔２５Ａとが連結するように設けられている。連通孔２５Ａはその下面が閉じられており、その側面に複数の連通孔２５Ｂが穿設されている。連通孔２５Ｂの数は、後述する回転体内通路の数と同じとなるように設けられており、本実施形態においては２個設けられている。
回転体内通路２４は、回転体２５の中心から半径方向外側へ突設されており、一端が連通孔２５Ａと連結されている。また、回転体内通路２４の半径方向外側の他端は、気泡発生媒体２６に設けられた気泡発生媒体内通路２７と連結されている。
【００２６】
気泡発生媒体２６は炭素系の多孔質素材で構成されており、図６（ｂ）に示すように、直径数μｍ〜数十μｍの細かな孔２６Ａを多数有している。また、気泡発生媒体２６は導電体であり、気泡発生媒体２６から発生する気泡は負の電荷が帯電される。言い換えれば、導電体である気泡発生媒体２６を通過する際に超微細気泡に自由電子が付加されることにより、負の電荷が帯電するものである。この負の電荷により、気泡同士が互いに反発し、合体して大きな気泡になることを防ぐことができる。
炭素系の多孔質素材とは、炭素のみ若しくは炭素及びセラミックを含む複合素材であり、無機質の素材である。
【００２７】
また、気泡発生媒体２６は、回転方向（図５の矢印方向）先頭部の肉厚が厚く、回転方向終端部の肉厚が薄くなるように板状（断面視略流線型）に形成されている。気泡発生媒体２６は上下方向へ回転させて固定することができ、これにより、気泡発生媒体２６の傾斜角を自由に変更することができるよう構成されている。
例えば、気泡発生媒体２６を下方に傾斜させた場合には、気泡発生媒体２６の下側においては、気泡発生媒体２６の下面と接触した酸を含むスラリーが下側に流れることにより、下向きの液体流が起こり、気泡発生媒体２６の上側においては、気泡発生媒体２６の上面に沿って酸を含むスラリーが流れることにより、下向きの液体流が発生する。これにより、気泡発生媒体２６を回転させることで下向きの液体流を起こし、酸を含むスラリーを攪拌することもできる。
下向きの液体流を起こした場合であっても、通常の気泡であれば一旦下方へ沈んだ後再び上方へ浮上するため、大きな圧力をかけて気泡を下方へ送る必要があった。しかし、本実施形態によれば、超微細気泡の浮力の小さい性質を利用して、下向きの液体流を起こすだけで超微細気泡を容易に下方まで送ることができる。
【００２８】
気泡発生媒体２６には気泡発生媒体内通路２７が設けられている。気泡発生媒体内通路２７は、気泡発生媒体２６の内部に設けられ、気泡発生媒体２６の短手方向中途部から屈曲して、気泡発生媒体２６の長手方向の中途部まで設けられている。気泡発生媒体内通路２７の一端は回転体内通路２４と連結されている。回転軸内通路２２、連通孔２５Ａ、連通孔２５Ｂ、回転体内通路２４、及び気泡発生媒体内通路２７の各接続部分は密閉されており、液体の内部への侵入を防ぐ。
【００２９】
次に、超微細気泡発生装置１２による超微細気泡の発生方法について説明する。
まず、回転軸２３を駆動させる。詳細には、図示せぬ動力源により駆動されたロータリージョイント３３が回転することにより、外筒３１を回動させることで回転軸２３を回転させる。回転軸２３が回動すると回転軸２３の下端に設けられた回転体２５が回転する。
次にコンプレッサ２１により、気体を圧送する。コンプレッサ２１により圧送された気体は回転軸内通路２２へと送られる。
回転軸内通路２２へと送られた気体は、連通孔２５Ａ及び連通孔２５Ｂを介して回転体内通路２４へと送られる。回転体内通路２４へと送られた空気は、気泡発生媒体内通路２７へと送られ、気泡発生媒体内通路２７から気泡発生媒体２６に設けられた直径数μｍ〜数十μｍの細かな孔２６Ａを通って、超微細気泡となり液体中へ放出される。液体中へ放出される超微細気泡は、気泡発生媒体２６表面に放出された瞬間に、回転する気泡発生媒体２６と周りの液体との間に生まれた流れ（図６（ａ）の矢印方向の流れ）によって、表面から離間される。このように構成することにより、後から発生する超微細気泡や周辺の孔２６Ａから発生する超微細気泡と合体することなく単独で液体中へ移動することとなる。
【００３０】
超微細気泡として反応槽１１内に供給された酸化剤により、鉱石に含まれた金属は酸化されて酸内に浸出する。また、不純物や微細な鉱石等がスラグとして反応槽１１内に析出する。析出したスラグは引き抜き口１１Ｂから引き抜かれて排出される。スラグを除去した浸出液は、溶媒抽出などによって処理してさらに不純物を分離し、不純物を除いた金属酸化物を含む液体から不溶性電極を用いた電解採取によって金属を回収することにより、所望する金属を製錬することが可能となる。
【００３１】
以上のように、金属を含有する鉱石を粉砕してスラリーとしたものに酸を散布して鉱石から金属酸化物を浸出させて、金属酸化物を含む液体から不溶性電極を用いた電解採取によって金属を回収する湿式製錬装置１において、粉砕した鉱石を酸の中に入れ、鉱石に含まれる金属を酸化させることにより浸出させる反応槽１１と、反応槽１１の内部に気体を超微細気泡として供給する超微細気泡発生装置１２と、を備え、超微細気泡発生装置１２は、炭素系の多孔質素材で形成された気泡発生媒体２６を有し、気泡発生媒体２６は、反応槽１１内に配置されるものである。
このように構成することにより、超微細気泡となった気体は、その性質により反応槽１１の上方へ移動することなく液体中に広く分布することとなり、鉱石に含有された金属と接触する機会が増加するので、含有される金属の酸化が促進される。また、反応槽１１内の強酸性、高温の環境下においても、気泡発生媒体２６が炭素系の多孔質で形成されていることにより劣化することがないためメンテナンス性が向上する。また、酸を含むスラリー内へ超微細気泡として酸化剤を供給することにより、気体の溶存効率が８０％以上となり、鉱石に含有された金属と接触する機会が増加するので、含有される金属の酸化が促進される。
【００３２】
また、超微細気泡発生装置１２は、気体を圧送する圧送手段であるコンプレッサ２１と、中央部にコンプレッサ２１と連通する回転軸内通路２２を設けた回転軸２３と、回転軸２３に回転軸２３と相対回転不能に設けられ、回転軸内通路２２と連通する回転体内通路２４を備える少なくとも一以上の回転体２５と、を備え、気泡発生媒体２６は、回転体内通路２４と連通し、回転体２５に固定されるものである。
このように構成することにより、粘度の高い反応槽１１の液体中においても、回転体２５に固定される気泡発生媒体２６を回転させることにより、効率よく超微細気泡を発生させることができる。また、回転体２５及び気泡発生媒体２６を回転させることにより、下向きの液体流を起こし、超微細気泡の浮力の小さい性質を利用して、超微細気泡を容易に下方まで送ることができる。したがって、簡易な方法で粒径の小さな超微細気泡を発生させることができる。
【００３３】
＜第二実施形態＞
また、別の実施形態として、回転体１２５を上下に複数個有する超微細気泡発生装置１１２を設けることも可能である。図７から図９に示すように、第一実施形態と比較して、超微細気泡発生装置１１２は、回転軸２３に複数個の回転体１２５を設けたものである。ここで、回転体１２５の構成は第一実施形態の回転体２５の構成と同一であるので説明を省略する。また、第一実施形態と同一の番号を付した部分は第一実施形態と同様の構成であるので説明を省略する。
【００３４】
回転軸内通路１２２は、図９に示すように、回転軸２３の外筒３１及び内筒３２の内部に設けられており、一つの回転体１２５に対して一つの通路１４１が設けられている。本実施形態においては、三つの回転体１２５が設けられており、対応する通路１４１が三つ設けられている。各通路１４１の中途部には、圧力調整弁１４２が設けられている。圧力調整弁１４２は電磁弁で構成されており、制御装置１５０に接続されている。
また、各通路１４１には、それぞれ流量センサ１５１が設けられている。流量センサ１５１は、通路１４１内を流れる気体の流量を計測する手段であり、制御装置１５０に接続されている。
【００３５】
回転体１２５は、回転軸２３の上部、中部、及び下部に設けられている。回転体１２５は、回転軸２３の外筒３１と相対回転不能に固定されている。また、回転軸内通路２２と回転体１２５の平面中心に設けられた連通孔１２５Ａとが連結するように設けられている。連通孔１２５Ａはその下面が閉じられており、その側面に複数の連通孔１２５Ｂが設けられている。
回転体内通路１２４は、回転体１２５の中心から半径方向外側へ突設されており、一端が連通孔１２５Ｂと連結されている。また、回転体内通路１２４の半径方向外側の他端は、気泡発生媒体１２６に設けられた気泡発生媒体内通路１２７と連結されている。
【００３６】
回転体内通路１２４は、回転体１２５の中心から半径方向外側へ連通孔突設されており、一端が連通孔１２５Ｂと連結されている。また、回転体内通路１２４の半径方向外側の他端は、気泡発生媒体１２６に設けられた気泡発生媒体内通路１２７と連結されている。
【００３７】
通路１４１内の圧力については、制御装置１５０により、下部の回転体１２５に連結された通路１４１の圧力が上部の回転体１２５に連結された通路１４１の圧力より大きくなるように制御されている。反応槽１１において、液体圧は上部より下部の方が大きいため、下方に配置するにしたがって、気体を噴出する圧力を大きくする必要がある。そこで、下部の回転体１２５に連結された通路１４１の圧力が上部の回転体１２５に連結された通路１４１の圧力より大きくなるように形成することにより、回転体１２５を配置する深さによる超微細気泡の発生量の差をなくすことができる。
【００３８】
次に、超微細気泡発生装置１１２による超微細気泡の発生方法について説明する。
まず、回転軸２３を駆動させる。詳細には、図示せぬ動力源により駆動されたロータリージョイント３３が回転することにより、外筒３１を回動させることで回転軸２３を回転させる。回転軸２３が回動すると回転軸２３の中途部及び下端に設けられた回転体１２５が回転する。
次にコンプレッサ２１により、気体を圧送する。コンプレッサ２１により圧送された気体は回転軸内通路２２に設けられた各通路１４１へと送られる。ここで、制御装置１５０により、下部の回転体１２５に連結された通路１４１の圧力が上部の回転体１２５に連結された通路１４１の圧力より大きくなるように制御されている。
各通路１４１へと送られた気体は、連通孔１２５Ａ及び連通孔１２５Ｂを介して回転体内通路１２４へと送られる。回転体内通路１２４へと送られた空気は、気泡発生媒体内通路１２７へと送られ、気泡発生媒体内通路１２７から気泡発生媒体１２６に設けられた直径数μｍ〜数十μｍの細かな孔を通って、超微細気泡となり液体中へ放出される。液体中へ放出される超微細気泡は、気泡発生媒体１２６表面に放出された瞬間に、回転する気泡発生媒体１２６と周りの液体との間に生まれた流れによって、表面から離間される。このように構成することにより、後から発生する超微細気泡や周辺の孔から発生する超微細気泡と合体することなく単独で液体中へ移動することとなる。
【００３９】
超微細気泡として反応槽１１内に供給された酸化剤により、鉱石に含まれた金属は酸化されて酸内に浸出する。また、不純物や微細な鉱石等がスラグとして反応槽１１内に析出する。析出したスラグは引き抜き口１１Ｂから引き抜かれて排出される。スラグを除去した浸出液は、溶媒抽出などによって処理してさらに不純物を分離し、不純物を除いた金属酸化物を含む液体から不溶性電極を用いた電解採取によって金属を回収することにより、所望する金属を製錬することが可能となる。
【００４０】
また、流量センサ１５１によって、各通路１４１内に流れる気体の流量を検知しており、気体の流量が所定値以下となると、制御装置１５０により、圧力調整弁１４２の開度を調整することで、各通路１４１内に流れる気体の流量を均一になるように制御する。
【００４１】
以上のように、金属を含有する鉱石を粉砕してスラリーとしたものに酸を散布して鉱石から金属酸化物を浸出させて、金属酸化物を含む液体から不溶性電極を用いた電解採取によって金属を回収する湿式製錬装置１において、粉砕した鉱石を酸の中に入れ、鉱石に含まれる金属を酸化させることにより浸出させる反応槽１１と、反応槽１１の内部に気体を超微細気泡として供給する超微細気泡発生装置１１２と、を備え、超微細気泡発生装置１１２は、炭素系の多孔質素材で形成された気泡発生媒体１２６を有し、気泡発生媒体１２６は、反応槽１１内に配置されるものである。
このように構成することにより、超微細気泡となった気体は、その性質により反応槽１１の上方へ移動することなく液体中に広く分布することとなり、鉱石に含有された金属と接触する機会が増加するので、含有される金属の酸化が促進される。また、反応槽１１内の強酸性、高温の環境下においても、気泡発生媒体１２６が炭素系の多孔質で形成されていることにより劣化することがないためメンテナンス性が向上する。また、酸を含むスラリー内へ超微細気泡として酸化剤を供給することにより、気体の溶存効率が８０％以上となり、鉱石に含有された金属と接触する機会が増加するので、含有される金属の酸化が促進される。
【００４２】
＜第三実施形態＞
また、別の実施形態として、図１０及び図１１に示すように、反応槽１１の外部に超微細気泡発生装置３１２を設けることも可能である。超微細気泡発生装置３１２は、循環通路３０１と、循環通路３０１内に設けられた気泡発生媒体３０２と、を備える。ここで、第一実施形態と同一の番号を付した部分は第一実施形態と同様の構成であるので説明を省略する。
【００４３】
循環通路３０１は、反応槽１１内の液体を循環させる通路であり、中途部にポンプ３０３が設けられている。また、気泡発生媒体３０２は、循環通路３０１の内部に設けられている。気泡発生媒体３０２は、下流側の先端部が錐状となった紡錘形状となるように構成されており、図１１に示すように、その内部に内部空間３０２Ａが設けられている。また、気泡発生媒体３０２は、炭素系の多孔質素材で形成されている。気泡発生媒体３０２は、直径数μｍ〜数十μｍの細かな孔３０２Ｂを有している。気泡発生媒体３０２の内部空間３０２Ａには、圧送手段であるコンプレッサ３０４が連結されている。
【００４４】
気泡発生媒体３０２は、表面に沿って液体が流れるように形成されており、本実施形態においては、気泡発生媒体３０２の長手方向が循環通路３０１内の液体の流れと平行になるように設けられている。
【００４５】
次に、超微細気泡発生装置３１２による超微細気泡の発生方法について説明する。
まず、ポンプ３０３を駆動して循環通路３０１内に液体流を発生させる。次にコンプレッサ３０４により、気体を圧送する。コンプレッサ３０４により圧送された気体は内部空間３０２Ａへと送られる。
内部空間３０２Ａへと送られた気体は、直径数μｍ〜数十μｍの細かな孔３０２Ｂを通って、超微細気泡となり液体中へ放出される。液体中へ放出される超微細気泡は、気泡発生媒体３０２の表面に放出された瞬間に、循環通路３０１内の液体流によって、表面から離間される。このように構成することにより、後から発生する超微細気泡や周辺の孔３０２Ｂから発生する超微細気泡と合体することなく単独で液体中へ移動することとなる。
【００４６】
超微細気泡として反応槽１１内に供給された酸化剤により、鉱石に含まれた金属は酸化されて酸内に浸出する。また、不純物や微細な鉱石等がスラグとして反応槽１１内に析出する。析出したスラグは引き抜き口１１Ｂから引き抜かれて排出される。スラグを除去した浸出液は、溶媒抽出などによって処理してさらに不純物を分離し、不純物を除いた金属酸化物を含む液体から不溶性電極を用いた電解採取によって金属を回収することにより、所望する金属を製錬することが可能となる。
【００４７】
以上のように、金属を含有する鉱石を粉砕してスラリーとしたものに酸を散布して鉱石から金属酸化物を浸出させて、金属酸化物を含む液体から不溶性電極を用いた電解採取によって金属を回収する湿式製錬装置１において、粉砕した鉱石を酸の中に入れ、鉱石に含まれる金属を酸化させることにより浸出させる反応槽１１と、反応槽１１の内部に気体を超微細気泡として供給する超微細気泡発生装置３１２と、を備え、超微細気泡発生装置３１２は、炭素系の多孔質素材で形成された気泡発生媒体３０２を有し、気泡発生媒体３０２は、反応槽１１の外部に配置されるものである。
このように構成することにより、超微細気泡となった気体は、その性質により反応槽１１の上方へ移動することなく液体中に広く分布することとなり、鉱石に含有された金属と接触する機会が増加するので、含有される金属の酸化が促進される。また、反応槽１１内の強酸性、高温の環境下においても、気泡発生媒体３０２が炭素系の多孔質で形成されていることにより劣化することがないためメンテナンス性が向上する。また、酸を含むスラリー内へ超微細気泡として酸化剤を供給することにより、気体の溶存効率が８０％以上となり、鉱石に含有された金属と接触する機会が増加するので、含有される金属の酸化が促進される。
【００４８】
＜第四実施形態＞
また、別の実施形態として、回転体４２５とは別に気泡発生媒体４２６を設け、気泡発生媒体４２６を反応槽１１内に固定した超微細気泡発生装置４１２を設けることも可能である。
超微細気泡発生装置４１２は、図１２に示すように、気体を圧送する圧送手段であるコンプレッサ２１と、回転軸４２３と、回転軸４２３と相対回転不能に設けられる少なくとも一以上の回転体４２５と、回転体４２５の近傍であって、反応槽１１内に固定される気泡発生媒体４２６と、を備える。ここで、第一実施形態と同一の番号を付した部分は第一実施形態と同様の構成であるので説明を省略する。
【００４９】
圧送手段は、気泡発生媒体４２６へ気体を圧送するための装置であり、本実施形態においてはコンプレッサ２１で構成されている。圧送される気体は、酸化剤として用いられる気体であり、例えば、空気、酸素、オゾンまたは過酸化水素などである。
回転軸４２３は、駆動手段により回転される部材であり、駆動手段により回動可能に構成される円柱形の部材である。
駆動手段は、回転軸４２３を駆動させる手段であり、詳細には回転軸２３を駆動させるモータ４３３により構成される。本実施形態においてはモータ４３３と駆動軸４２３とを図示せぬギアボックス等の動力伝達手段を介して連結している。
【００５０】
回転軸４２３には、複数個の回転体４２５が設けられている。本実施形態においては、三つの回転体４２５が設けられている。回転体４２５は、回転軸４２３の上部、中部、及び下部に設けられている。回転体４２５は、回転軸４２３と相対回転不能に固定されている。
回転体４２５の半径方向外側には回転羽根４３１が設けられている。回転羽根４３１は、反応槽１１内の液体を撹拌するための部材であり、本実施形態においてはプロペラ状に形成されている。回転体４２５及び回転羽根４３１は、炭素系の多孔質素材で形成されている。炭素系の多孔質素材とは、炭素のみ若しくは炭素及びセラミックを含む複合素材であり、無機質の素材であり、直径数μｍ〜数十μｍの細かな孔を有している。
【００５１】
回転体４２５と回転体４２５との上下方向略中間の位置であって、反応槽１１の壁面に気泡発生媒体４２６が固定されている。気泡発生媒体４２６は上下方向に二つ設けられている。
気泡発生媒体４２６はリング状に形成されており、その内部に内部空間４２６Ａが設けられている。また、気泡発生媒体４２６は、炭素系の多孔質素材で形成されている。気泡発生媒体４２６は、直径数μｍ〜数十μｍの細かな孔４２６Ｂを有している。気泡発生媒体４２６の内部空間４２６Ａには、圧送手段であるコンプレッサ２１が連結されている。
【００５２】
次に、超微細気泡発生装置４１２による超微細気泡の発生方法について説明する。
まず、回転軸４２３を駆動させて液体流を発生させる。詳細には、モータ４３３が駆動することにより回転軸４２３を回転させる。回転軸４２３が回動すると回転軸４２３の中途部及び下端に設けられた複数の回転体４２５が回転する。回転体４２５が回転することにより、回転体４２５の円周方向外側に設けられた回転羽根４３１が回転する。回転羽根４３１が回転することにより液体が撹拌され液体流が発生する。本実施形態においては、回転羽根４３１の下側に向かって撹拌された液体流が発生する。次に、コンプレッサ２１により、気体を圧送する。コンプレッサ２１により圧送された気体は内部空間４２６Ａへと送られる。
内部空間４２６Ａへと送られた気体は、直径数μｍ〜数十μｍの細かな孔４２６Ｂを通って、超微細気泡となり液体中へ放出される。液体中へ放出される超微細気泡は、気泡発生媒体４２６の表面に放出された瞬間に、反応槽１１内の液体流によって、表面から離間される。詳細には、上側の回転羽根４３１の回転によって発生した液体流は、図１３に示すように、上側から下側へ向かって流れ、さらに気泡発生媒体４２６の表面に沿うように流れる。このように構成することにより、後から発生する超微細気泡や周辺の孔４２６Ｂから発生する超微細気泡と合体することなく単独で液体中へ移動することとなる。
【００５３】
超微細気泡として反応槽１１内に供給された酸化剤により、鉱石に含まれた金属は酸化されて酸内に浸出する。また、不純物や微細な鉱石等がスラグとして反応槽１１内に析出する。析出したスラグは引き抜き口１１Ｂから引き抜かれて排出される。スラグを除去した浸出液は、溶媒抽出などによって処理してさらに不純物を分離し、不純物を除いた金属酸化物を含む液体から不溶性電極を用いた電解採取によって金属を回収することにより、所望する金属を製錬することが可能となる。
【００５４】
以上のように、金属を含有する鉱石を粉砕してスラリーとしたものに酸を散布して鉱石から金属酸化物を浸出させて、金属酸化物を含む液体から不溶性電極を用いた電解採取によって金属を回収する湿式製錬装置１において、粉砕した鉱石を酸の中に入れ、鉱石に含まれる金属を酸化させることにより浸出させる反応槽１１と、反応槽１１の内部に気体を超微細気泡として供給する超微細気泡発生装置４１２と、を備え、超微細気泡発生装置４１２は、気体を圧送する圧送手段であるコンプレッサ２１と、回転軸４２３と、回転軸４２３と相対回転不能に設けられる少なくとも一以上の回転体４２５と、回転体４２５の近傍であって、反応槽１１内に固定される気泡発生媒体４２６と、を備えるものである。
このように構成することにより、超微細気泡となった気体は、その性質により反応槽１１の上方へ移動することなく液体中に広く分布することとなり、鉱石に含有された金属と接触する機会が増加するので、含有される金属の酸化が促進される。また、反応槽１１内の強酸性、高温の環境下においても、気泡発生媒体４２６、回転体４２５及び回転羽根４３１が炭素系の多孔質で形成されていることにより、劣化することがないためメンテナンス性が向上する。また、酸を含むスラリー内へ超微細気泡として酸化剤を供給することにより、気体の溶存効率が８０％以上となり、鉱石に含有された金属と接触する機会が増加するので、含有される金属の酸化が促進される。
【符号の説明】
【００５５】
１１    反応槽
１２    超微細気泡発生装置
２１    コンプレッサ（圧送手段）
２２    回転軸内通路
２３    回転軸２３
２４    回転体内通路
２５    回転体
２６    気泡発生媒体
２７    気泡発生媒体内通路
３１    外筒
３２    内筒
３３    ロータリージョイント
【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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【図６】
2017078218.tif 000008
【図７】
2017078218.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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