JP7259538B2

JP7259538B2 - 液体濾過器

Info

Publication number: JP7259538B2
Application number: JP2019093568A
Authority: JP
Inventors: 正信橋本
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2019-05-17
Filing date: 2019-05-17
Publication date: 2023-04-18
Anticipated expiration: 2039-05-17
Also published as: JP2020185559A

Description

本発明は、液体濾過器に関する。詳しくは、本発明は、ＨＰＡＬ（高圧硫酸浸出）技術を用いたニッケル製錬等において用いられる連続式液体フィルター等に代表される密閉型の液体濾過器において、排気ダクトへの処理液の浸入をより確実に防止して、当該液体濾過器に高度の安全性を付与する技術である。

例えば、低品位ニッケル酸化鉱石からニッケルを回収する高圧硫酸浸出（ＨＰＡＬ：ＨｉｇｈＰｒｅｓｓｕｒｅＡｃｉｄＬｅａｃｈ）に基づく湿式製錬方法プロセス等において、従来、密閉型の処理槽に、気相部の気体を処理槽の外部に排出する排気機構が備えられているタイプの液体濾過器が広く用いられている。

このような基本構造からなる液体濾過器においては、通常、処理槽内の処理液の液位を検知して、これを制御機構にフィードバックしながら処理液の供給と排出等の他各動作がシーケンス制御されている。しかしながら、上記構造からなる液体濾過器において、万一、液位を検知する計器の動作不良等の不具合が発生した場合には、排気機構の内部に処理液が浸入してしまい、操業の継続が不能となるか、或いは、排気機構の環境集煙設備としての機能が損なわれて有害なガスが工場外部に漏洩してしまうという深刻な事態が生じてしまうというリスクがあった。

上記リスクの顕在化を防止するために、廃液の流入異常を検知して必要に応じてポンプの稼働を停止させる機構を有する廃液移送装置（特許文献１参照）や、上位液位検知部と下位液位検知部とを有し、濾過水の水位変動をできるだけ小さく制御するようにした濾過槽（特許文献２参照）等が用いられている。

特開昭６３－２１４３８８号公報特開２００５－５８９７０号公報

しかしながら、従来の処理液の制御方法は、何れも、上記の検出器等の動作不良時における安全対策が必ずしも十分ではなかった。「連続式液体フィルター」等の液体濾過器において、液位を検知する機器等の動作不良が発生した場合であっても、排気機構の内部への処理液の浸入をより確実に回避することができる技術的手段が求められていた。

本発明は、液位を検知する機器に動作不良が発生した場合等においても、排気機構の内部への処理液の浸入をより確実に回避することができる液体濾過器を提供することを目的とする。

本発明者らは、連続式液体フィルター等の液体濾過器において、液位の上限を検知する前記液位検知機構を、以下に説明するそれぞれ異なる機能を有する主・副の２種の上限検知装置によって構成することにより、排気機構の内部へ処理液が浸入するリスクを著しく低減できることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下のものを提供する。

（１）密閉型の処理槽と、処理液供給機構と、濾液排出機構と、排気機構と、を備える液体濾過器であって、前記処理槽の内部の処理液の液位を検知する液位検知機構と、前記濾液排出機構及び前記排気機構の動作を制御する制御機構と、を有し、前記液位検知機構は、前記液位が規定の上限に達した状態である満液状態を検知可能な主液位検知装置と、前記液位が前記上限よりも低い位置にある準上限に達した状態である準満液状態を検知可能な副液位検知装置と、を備えてなり、該液位検知機構は、前記主液位検知装置が、前記満液状態を検知した時、又は、前記副液位検知装置が前記準満液状態を検知してから予め設定されている基準時間が経過した時の何れにおいても、注意信号を前記制御機構に向けて発信する注意信号発信手段を有し、前記制御機構は、前記注意信号を受信した時に、前記処理液の前記排気機構の内部への浸入を防ぐための処理液漏出防止動作を、液体濾過器の各機構に行わせる制御手段を有する、液体濾過器。

（２）前記処理液漏出防止動作が、前記濾液排出機構を開放して処理槽からの濾液の排出を促進する動作を含む、（１）に記載の液体濾過器。

（３）前記処理液漏出防止動作が、前記排気機構を閉止して前記処理槽から該排気機構の内部への処理液の浸入を防止する動作を含む、（１）又は（２）に記載の液体濾過器。

（４）前記排気機構への液体の浸入を検知する装置が設置されている、（１）から（３）の何れかに記載の液体濾過器。

本発明によれば、液位を検知する機器に動作不良が発生した場合等においても、排気機構の内部への処理液の浸入をより確実に回避することができる液体濾過器を提供することができる。

本発明の液体濾過器の構成を模式的に示す断面模式図である。本発明の液体濾過器における処理液漏出防止動作の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について説明する。但し、本発明は、以下の実施形態に限定されない。

＜液体濾過器＞
本発明の液体濾過器１０は、従来の密閉型の処理槽と同様、処理槽１、処理槽１の内部に処理液を供給する処理液供給機構３、処理槽１の外部に濾過後の処理液（濾液）を排出する濾液排出機構４、及び、処理液上の気相部から処理槽の外部に気体を排出する排気機構５を備える。

本発明の液体濾過器１０には、上記の液体濾過器としての基本構成に加えて、更に、本発明特有の構成からなる液位検知機構２、液位検知機構２から発信される注意信号に応じて、液体濾過器１０に具備された各機構の動作を制御する制御機構６（図１においては図示せず。図２参照）が備えられている。各機構の機能等の詳細については順次後述する。

［処理槽］
液体濾過器１０は、処理液が充満した状態の時を除いて液相部の液面上に気相部が構成された状態で稼働する密閉型の処理槽１を備える。処理槽１の内部には、濾過膜（濾布）１１が設置されていて、この濾過膜１１で処理液（但し、通常は固形物として不純物を含んだものである。以下同じ）を連続的に濾過することにより、処理液から不純物を除去した濾液を得ることができる。

［液位検知機構］
液体濾過器１０は、本発明特有の構成からなる液位検知機構２を備える。この液位検知機構２は、処理槽１の内部の処理液の液位を検知する機構であるが、それぞれ独立して異なる高さに規定された液位を検知する２つの検知装置の組合せにより構成されている。

液位検知機構２を構成する一の装置である主液位検知装置２１は、処理槽１の内部の処理液の液位が、規定の「上限」に達した状態である「満液状態」であることを検知する装置である。ここで、「満液状態」とは、通常、処理槽１の最上部まで処理液が充満した状態のことを意味するが、「満液状態」を既定する液位の「上限」は、個々の液体濾過器毎の構造、機能、或いは、操業条件に応じて任意に設定した液位であってもよい。図１に示すように、主液位検知装置２１は、処理液の液位が「上限」に達した「満液状態」であることを検知することができる位置に設置される。

液位検知機構２を構成する他の装置である副液位検知装置２２は、処理槽１の液位が所定の「準満液状態」であることを検知する。本明細書における「準満液状態」とは、上記の「満液状態」を規定する上記の「上限」よりも低い位置に予め規定されている所定の「準上限」に処理槽１の内部の処理液の液位が達した状態のことを言う。「準満液状態」を既定する「準上限」は、個々の液体濾過器毎の構造、機能、或いは、操業条件に応じて任意に設定することができる。図１に示すように、副液位検知装置２２は、「準上限」に達した「準満液状態」であることを検知することができる位置に設置される。

そして、上記２つの検知装置のうち、副液位検知装置２２については、「準満液状態」を検知する機能に加えて、「準満液状態」に到達した時点を起点として時間計測を開始し「準満液状態」に到達した時点から、予め設定されている「基準時間」が経過したことを計測することができる各種タイマー等の時間計測手段２２１を有する。

液位検知機構２は、主液位検知装置２１が、「満液状態」を検知した時と、副液位検知装置２２が「準満液状態」を検知してから予め設定されている上記の「基準時間」が経過した時と、の何れの時においても、「注意信号」を制御機構６に発信する注意信号発信手段を有する。液位検知機構２の動作と制御機構６の動作が連動して行われる排気機構５への処理液漏出防止動作の流れの詳細については後述する。

尚、液体濾過器１０には、液位が下限に達したことを検知可能な下限検知装置２３が更に備えられていることが好ましい。

尚、上述の各検知装置（２１～２３）は、具体的には、振動式レベルスイッチ等、従来周知の各種の液位検知装置を適宜用いて構成することができる。

［処理液供給機構］
液体濾過器１０において、処理槽１の内部に処理液を供給する処理液供給機構３については、従来の液体濾過器と同様の構造であればよい。この処理液供給機構３は、例えば、処理水や処理液の供給の開始又は停止を行う、水入口弁３１、処理液入口弁３２等を含んで構成される。

［濾液排出機構］
液体濾過器１０において、処理槽１の外部に濾液を排出する濾液排出機構４については、従来の液体濾過器と同様の構造であればよい。この濾液排出機構４は、例えば、処理水や濾液の排出の開始又は停止を行う、濾液出口弁４１等を含んで構成される。

［排気機構］
液体濾過器１０において、処理槽１の気相部から処理槽１の外部に気体を排出する排気機構５については、排ガスダクト５１、排ガス出口弁５２等を含んで構成される。例えば、上述のニッケル製錬プロセスの湿式工程等において用いられる連続式液体フィルターにおいては、処理槽１の気相部の気体が、この排気機構５を通じて排気されながら処理槽１の内部に処理液が充填される。又、この排気機構５は、多くの場合、プラント全体の環境集煙設備として連動して機能している。

又、排気機構５には、例えば、排ガスダクト５１の処理槽１の側の入口付近に、ダクト内への処理液の浸入を検知する液体浸入検知装置５３が設置されていることが好ましい。この液体浸入検知装置５３としては従来周知の各種の検知装置を用いることができるが、静電容量式や光学式の濡れセンサー等を好ましく用いることができ、これにより、ダクト内に充満せず通過する液体も検知することができる。

［制御機構］
制御機構６は、主液位検知装置２１及び副液位検知装置２２により構成されている液位検知機構２から受信する「注意信号」に応じて、排気機構５の内部への処理液の浸入を防ぐための「処理液漏出防止動作」を、液体濾過器１０の各機構に行わせる制御手段を有する。制御機構６は、上記の「注意信号」に応じて、処理液供給機構３、濾液排出機構４、及び排気機構５の動作を制御する機能を発揮しうる機構であればよい。制御機構６の具体的な形態は特に限定されないが、一般的な液体濾過器において各機構の動作シーケンス制御するために用いられているプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）等の電子制御装置において、本発明の独自の「液体濾過器の制御方法」に合わせてプログラミングしたプログラムを作動させるようにすることにより、制御機構６を構成することができる。

［その他の機構］
液体濾過器１０には、その他、スプレー水入口弁７１、窒素入口弁７２、逆洗浄液入口弁７３、ドレン弁７４等が必要に応じて設置される。例えば、上記の連続式液体フィルターの場合であれば、濾過膜１１に付着した濾過後の固形物は、スプレー水入口弁７１、窒素入口弁７２、逆洗浄液入口弁７３によって供給された水及び／又は窒素によって払い落とされ、ドレン弁７４を通じて排出される。

以上説明した本発明の液体濾過器は、上述の高圧硫酸浸出（以下、ＨＰＡＬ：ＨｉｇｈＰｒｅｓｓｕｒｅＡｃｉｄＬｅａｃｈの略）によるニッケル回収プロセスに用いる連続式液体フィルターとしての実施を、好ましい実施形態の代表例として挙げることができる。但し、本発明は、これに限らず、液相部と気相部とを保有する密閉型の処理槽を有し、必要に応じて気相部からガスを排出する機構を備える液体濾過器全般に広く適用することができる。

＜液体濾過器の制御方法＞
以上説明した構造からなる液体濾過器１０において、液位を検知する機器に動作不良が発生した場合等においても、排気機構５の内部への処理液の浸入を回避することができる制御方法について図２を参照しながら説明する。

液体濾過器１０の通常の運転において、主液位検知装置２１が「満液状態」を検知した場合、「注意信号Ｓ_１」が制御機構６へ発信される。論理和回路（ＯＲ回路）を経た注意信号Ｓ_３を受信した制御機構６は、濾液排出機構４に濾液出口弁４１を開放して濾液の排出を開始する指令を発信し、排気機構５には、５２を閉止して気体の排出を停止する指令を発信する。この状態で処理液供給機構３により、処理液が処理槽１の内部に連続的に供給されることにより、濾過工程が開始され、濾液出口弁４１を通じて濾液が得られる。主液位検知装置２１が、正常に作動している限り、上記各指令により、処理液の排気機構５の内部への浸入も防止される。つまり、この場合において、制御機構６からの指令によって行われる濾液排出機構４及び排気機構５の上記の正常な動作が「処理液漏出防止動作」となる。

一方、液体濾過器１０は、副液位検知装置２２が「準満液状態」を検知した場合に、先ず「注意信号Ｓ_２」が生じ、「注意信号Ｓ_２」の継続時間を時間計測手段２２１で計測する。「準満液状態」でなくなると「注意信号Ｓ_２」は消えて、その継続時間は０に戻る。一方で、「準満液状態」が続いて「注意信号Ｓ_２」が維持されていると、上述の「基準時間」が経過した時点で、制御機構６に「注意信号Ｓ_２’」が発信される。そして、この場合も、論理和回路（ＯＲ回路）を経た注意信号Ｓ_３を受信した制御機構６は、上記同様の指令を濾液排出機構４及び排気機構５に発信する。よって、主液位検知装置２１が、正常に作動していない状態においても、制御機構６からの指令によって「処理液漏出防止動作」が作動する。このように、「注意信号Ｓ_２」の継続時間を時間計測手段２２１で計測することにより、処理槽１内で液が減少傾向にある場合に制御機構６の不適切な動作を避けることができ、液位の増減速度を知る装置を要さずに、簡便に構成することができる。

尚、本明細書における「処理液漏出防止動作」とは、上述した濾液排出機構４及び排気機構５に係る具体的な各動作に限定されるものではない。「満液状態」検知後に直ちに主液位検知装置２１から発信される注意信号と、「準満液状態」検知後基準時間経過後に副液位検知装置２２から発信される注意信号に応じて行われる動作であって、実際に排気機構５の内部への処理液の浸入を防ぐことができる動作であればよく、このような動作を行うことができる液体濾過器１０は、全て本発明の技術的範囲に含まれる。

又、上述の通り、液体濾過器１０の排気機構５に、液体浸入検知装置５３が設置されている場合には、液体浸入検知装置５３が処理液の浸入を検知した時も、「注意信号Ｓ_４（図示せず）」を発信して「処理液漏出防止動作」を作動させることができる。但し、この場合においては、「注意信号Ｓ_４」の発信に伴い警報を発し、尚且つ、直ちに処理液の供給を停止するインターロックを設置しておく構成とすることにより、液体濾過器１０の安全性を更に高めることができる。又、処理液の浸入の程度に応じて、ドレン弁７４の開放や、環境終煙設備の方に接続されているその他設備で処理液の浸入を防止する処置を講じてもよい。

１処理槽
１１濾過膜
２液位検知機構
２１主液位検知装置
２２副液位検知装置
２２１時間計測手段
２３下限検知装置
３処理液供給機構
３１水入口弁
３２処理液入口弁
４濾液排出機構
４１濾液出口弁
５排気機構
５１排ガスダクト
５２ガス出口弁
５３液体浸入検知装置
６制御機構
７１スプレー水入口弁
７２窒素入口弁
７３逆洗浄液入口弁
７４ドレン弁
１０液体濾過器

Claims

密閉型の処理槽と、処理液供給機構と、濾液排出機構と、排気機構と、を備える液体濾過器であって、
前記処理槽の内部の処理液の液位を検知する液位検知機構と、
前記濾液排出機構及び前記排気機構の動作を制御する制御機構と、を有し、
前記液位検知機構は、前記液位が規定の上限に達した状態である満液状態を検知可能な主液位検知装置と、前記液位が前記上限よりも低い位置にある準上限に達した状態である準満液状態を検知可能な副液位検知装置と、を備えてなり、
該液位検知機構は、前記主液位検知装置が、前記満液状態を検知した時、又は、前記副液位検知装置が前記準満液状態を検知し尚且つ前記準満液状態の継続時間が予め設定されている基準時間を経過した時の何れにおいても、注意信号を前記制御機構に向けて発信する注意信号発信手段を有し、
前記制御機構は、前記注意信号を受信した時に、前記処理液の前記排気機構の内部への浸入を防ぐための処理液漏出防止動作を、液体濾過器の各機構に行わせる制御手段を有する、
液体濾過器。
前記処理液漏出防止動作が、前記濾液排出機構を開放して処理槽からの濾液の排出を促進する動作を含む、請求項１に記載の液体濾過器。
前記処理液漏出防止動作が、前記排気機構を閉止して前記処理槽から該排気機構の内部への処理液の浸入を防止する動作を含む、請求項１又は２に記載の液体濾過器。
前記排気機構への液体の浸入を検知する装置が設置されている、請求項１から３の何れかに記載の液体濾過器。