JPH0389975A - 粒度による粒子分離装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は粒子を分級する装置、とくに粒子を粒度によっ
て空気分離する装置に関する。

〔従来の技術〕

粒子を粒度によって分級または分離することはいくつか
の産業において重要な商業的活動である。

分級または分離において、混合粒度の粒子の流れは比較
的粗大な粒子の流れと比較的微細な粒子の流れとに分割
される。粒子を分離するためいくつかの装置が開発され
た。たとえば、乾式スクリーニング装置、湿式スクリー
ニング装置、液体沈降分級器、肢体サイクロン分級器、
空気沈降分級器および空気回転ベーン分級器である。特
殊な産業用に使用される特殊な型の分級器は、粒子の粒
度分布、粒子の形状、粒子の重量、処理される粒子の容
積および分離される粒子に特有の他の要素に依存する。

乾式スクリーニングは１１１４に粒子を直線Ｊｌｉ位当
たりまたは単位面積当たり公知の数の開口を有するスク
リーンに通し、粒子をスクリーンを通った粒子とスクリ
ーンを通らなかった粒子とに分けることである。湿式ス
クリーニングはさらに粒子に水を加えてスクリーンを通
る粒子の通過速度を改善する。空気および戒圧分級は重
力と空気またはｌ＆圧抗力の平衡によって作用する。粗
大粒子は一般的に微細粒子より大きい質量対表面積比を
有する。

この特性は混合粒度の粒子を分級するため空気および波
圧分離において利用される。混合粒度の粒子は移動する
流体中に置かれ、流体は重い粗大粒子を一つの場所に、
また軽い微細粒子を別の場所に輸送する。

〔発明が解決しようとする課題〕

ニッケルカルボニルおよび鉄カルボニルを分解して作ら
れたフェロニッケルダストから全体的に球状のフェロニ
ッケル粒子を分離するため選択された商業的分離器の型
式は乾式スクリーニング装置であった。残念なことに乾
式スクリーニング装置はフェロニッケルのダストまたは
ぎわめて微細な粒子を適切に除去することはできなかっ
た。得られた生産物はフェロニッケル粒子の所望のダス
ト状生産物または粉末より小さかった。このダストはフ
ェロニッケルの産業上の用途の清浄さを阻害する。さら
に、フェロニッケル粒子の乾式スクリーニングは騒々し
く、作業環境に好ましくない騒音公害を加える。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は粒度によって粒子を分離する装置である。分離
装置は上端が開き下端が閉じたはゾ垂直の導管を有する
。ガス供給入口が上端部と下端との間に設けられ、ガス
の上昇流を垂直導管を通して開放端まで供給する。下向
き傾斜管は垂直導管に種々の粒度の粒子の流れを供給す
る。下向き傾斜導管は下側に垂直導管の開放端を連結さ
れ傾斜管の下側に開口を形成している。開口は上流端お
よび下流端を有する。下向き傾斜導管は開口の下流端部
から部分的に下向き傾斜導管内に延びる粒子ダムを有す
る。粗大粒子はガスの上昇流に抗して収集のため閉鎖端
まで垂直導管を落下する。微細粒子はガスの上昇流によ
り粒子ダム上方に上昇され、下向き傾斜導管に輸送され
る。

粒子ダムは、粒子ダムが垂直導管から垂直に上方に延び
るときとくに有効であることを証明された。本発明は、
種々の形秋の混合粒度の粒子に対して作用し、好ましく
はほゞ球状のｄ金粒子を分離する。理想的には、分離器
はガス流速を制御して垂直導管を下方に輸送される粒子
の粒度を調節する弁を有する。もつとも好ましいことは
、垂直導管は円筒管でガス供給穴■と下向き傾斜導管へ
の連結部との間管の長さか管内径の約９倍であることで
ある。このことから連結部下方のガス上昇流の乱流は減
少する。

好ましくは、粗大粒子は導管下端の閉鎖室に収集される
。さらに、本発明は、好ましくはガスを下向き傾斜導管
の下方に給送することを含み、微細粒度粒子の下向き運
動を促進する。理想的には、粗大粒子は下向き傾斜導管
の下側に向かって分布して分離を改善する。必要に応し
て、微細粒子の一部は開口を通って再循環され粗大粒子
を除去され上昇するかまたは粒子ダムの周囲に流れる。

〔実施例〕

第１図において、分離器５は上端１２が開き下端１４が
閉じたはゾ垂直な導管１０を有する。ガス供給入口１６
は上端１２と下端１４との間に設けられている。ガス供
給大川コ−６は垂直導管１０を通って開放端１２に達す
る矢印］８て示した一定のガスの上昇流を供給する。

下向き傾斜導管２０は下側が垂直導管］０の開放端］２
に連通している。下向き傾斜導管２０は混合粒度の粒子
２４を垂直導管］０の開放端１２」ニガの開口２５に供
給する。開口２５」ニガの混合粒度の粒子２４はガスの
」二昇流］８に抗して自由に垂直導管］０に落下する。

種々のまたは混合粒度の粒子は粗大粒子２６および微細
粒子２８を含む。本明細書の目的に対し、粗大粒子はガ
スの上昇流内で落下するのに十分な重量を有する粒子の
粒度範囲として画定され、微細粒子はガスの上昇流内で
上昇するにの十分中さい重量を有する粒子の粒度範囲と
して画定される。本発明において、粗大粒子２６は垂直
導管１０をガスの上昇流の抵抗に抗して落下する。粗大
粒子２６は閉鎖端１４に収集される。微細粒子２８はガ
ス流１８により上昇され導管２０に落下する。

閉鎖端１４は拡大した密封収集室３ｏを追加することに
より閉鎖される。そうでなければ閉鎖端］４は（図示し
ない）密封オーガを閉鎖端１４に連結することにより密
封され、粗大粒子２６を連続的に除去する。分離器の作
用中、閉鎖室３０は周期的に空にされ蓄積された粗大粒
子２６を除去する。まず弁３２が閉鎖され、粗大な粉末
を閉鎖した弁３２上方の垂直導管１０に収集させる。こ
の弁３２上方における蓄積は粒子分離器の連続作業の中
断を防止する。室３０は垂直導管ｌｏ内の微細粒子２８
を閉鎖端部に落下させる。圧力低下なしに空にされる。

入口１６と弁との間の閉鎖端部１４の導管１０の容積は
、室３０が空にされる開祖大粒子を貯蔵するのに十分に
大きいことが好ましい。

下向き傾斜導管２０の角度Ｃは対称軸線２７と垂直線と
の間の角度である。角度Ｃは１０’と１　］ ７０°との間もつとも好ましくは１５°と４５゜との間
の範囲にある。種々のまたは混合粒度の粒子２４は導管
２０を開口２５まで落下する。理想的には、導管２０は
この下向き移動中重くかつ粗大粒子２６が移動して沈降
し導管２０の下側２２に向かって分布するのに十分な長
さを不ｆする。反対に、軽く微細粒子２８は重く粗大粒
子の上に上昇しようとする。粗大粒子２６が主として下
側２２に微細粒子２８か主として粗大粒子の上側にくる
この分布は、混合粒子２４の分離または分級を容易にす
る。部分的に配列された分布は、垂直導管１０の開放端
１２における粒子２４の配列し直しの必要性を少なくす
る。

好ましくは、粒子ダム３４が開口２５の下向き端部３６
から下向き傾斜導管２０内に内向きに延びている。上流
端３８は開口２３および導管２゜と而−のま５である。

粒子ダム３４は混合粒子２４が直接開口２５を通ること
を阻止する。混合粒子２４は、それらかガスの上昇流］
８によって」二昇させられなければならない位置に配置
され導］　２ 管２０落下し続ける。粒子ダム３４は垂直導管］０から
垂直に延長して微細粒子を下向き導管２０に続いて落下
する前に垂直に上昇させる。第１図および第２図によれ
ば、粒子ダム３４は導管２０の下側２２を横切って延び
ている。粒子ダム３４の高さは導管２０の最下端におい
てもっとも高くかつ導管２０の横断面において側端でゼ
ロになる。粒子ダム３４は粗大粒子を阻止しかつ微細粒
子を分別し、残りの一層微細な粒子が実質的に邪魔され
ずに導管２０を落下し続けるのにもっともよいように構
成されている。これらの残りの一層微細な粒子は導管２
０の下側上方によく分布し、導管２０をガスの上昇流１
８により粒子ダム３４を越えて垂直に上昇することなく
自由に落下する。

微細粒子の一部２８は垂直導管１０を随時落下しガスの
上昇流］８によって粒子ダムを越えて上昇する。重い微
細粒子２８は垂直導管１０をさらに落下しその後ガスの
」二昇流］８によって上昇する。

微細粒子の別の部分２８は垂直方向に垂直導管］０内て
安定化する。垂直方向に安定化した粒子は分離装置をそ
れほどには邪魔しない。むしろ大量の混合粒子が開口を
通過するとき、混合粒子の一部は粒子ダムを通過する。

開口を通過する粒子は二度開口を横切ってさらに粗大粒
子を除去する。

収集される粗大粒子２６は弁４０によって制御される。

弁４０が開放されると、ガス圧力は土曽太し、ガス速度
はまず導管４２を通りついで乗直導Ｓ１０を通る上方ガ
ス速度１８は地相し、垂直導管に落下するのに必要な粒
子の大きさを大きくする。閉鎖端１４まで落下するのに
必要な粒子の大きさの粗大は、収集室３０に収集される
粗大粒子２６の範囲を縮少する。同様に粗大粒子２６を
大ぎさを縮少するため、弁４０は部分的に閉鎖されてガ
スの上昇流を減少し、微細な粒子か閉鎖端部］４に落下
することができる。閉鎖端］４に落下するのに必要な粒
子の大ぎさを縮小すると、収集室３０に収集される粗大
粒子２６の範囲は拡大する。弁４０の簡単な調節は粗大
および微細粒子を多数の累なった大きさに分級しうる利
点を生ずる。

試験的粒子分離器は粒子を観察し得るためカラス管によ
って連結された。利用された垂直管は内径１．２７ｃｍ
＜０．５インチ）の管であった。連結された下向き傾斜
管は内径５．　０８ｃ＋ｎ　（２，０インチ）であった
。下向き傾斜管は垂直に対して３０°傾斜され、０．２
ｋｇ／ｃＪの加圧空気を管の下向きに加えられた。下向
き傾斜管に下向き空気圧力が使用されたか、重力のみを
使用する試験も良い結果を得た。下向き傾斜管は、混合
粒子の大川から開用まで、最少的１ｍの長さを有する。

この長さは混合粒子を下向き傾斜管下側に集めて、粒子
の大部分を粒子ダムに集めるのに必要であった。ガス入
口の内径は１．７６ｃｍ　（０，７５インチ）であった
。粒子ダムは垂直に垂直管の上方に延でいた。粒子ダム
は、垂直管と下向き傾斜管との間の連結部の湾曲下端に
続いた。粒子ダムの高さは連結部中間点の０．６８ｃｍ
　（０，２５インチ）から下向き傾斜管の横断面の連結
側面においてゼロになる。下向き傾斜管はニッケルカル
ボニルＮ１（ＣＯ２）を分解した粉末および鉄カルボニ
ルガスＦ　ｅ　（ＣＯ）　３ガスの供給口に連結される
。

粉末はフェロニッケルの混合粒度の球状粒子からなり、
その範囲は４０μｍである。２５°Ｃの上昇流が垂直管
を通して約３．２ｍ／秒（１０，５フイ一ト／秒）の速
度で送られた。

スモークテストがガス流パターンを評価するため実施さ
れた。実験を通して、入口と下向き傾斜管垂直管への連
結部との間の長さは管内径の約９倍である。この割合は
内径の変化または管内壁の平滑さによって変化する。ス
モークテストは入口から垂直管へ９０°回転するとき空
気は乱流となることを示した。しかしなから、ガスか垂
直管を上昇するときガス流は乱流となることが少なく、
−層真直くになり、開口に達するとガスの方向変化によ
り乱流はふたたび増加する。

第１表は累なった上昇速度を有する４つの異なった試験
を示す。ガス速度か減少すると、粗大粒子の収集量は増
加する。成果室内の粒子分布は粒子を種々の標準サイズ
のスクリーンを通して移送することによって解析される
。

粒子の分布は第２表に示されている。第２表において、
記号（＋）は粒子に対する指定粒度の開口を有するスク
リーンに対して付され、記号（−）は粒子に対する指定
粒度の開口を有するスクリンを通過するものに付されて
いる。この分離は金属粉末を分離するのにきわめてを効
であることを証明した。垂直管が詰まることは問題にな
らない。

さらに、この装置は乾燥スクリーニングより一層静粛か
つ一層有効である。

本発明はフェロニッケル分Ｈ装置から直接供給されるフ
ェロニッケル粒子を分離するのに適している。下向き傾
斜管内のフェロニッケル粒子は開口まで移送され、そこ
から約２２０℃で約０．８４ｋｇ／ｃＪ　（１２ｐｓ　
ｉ）の中圧のＣＯおよびＮ　ｉ（ＣＯ）　４を含むガス
が粒子に供給される。

粗大なフェロニッケル粉末は垂直導管内をニッケルカル
ボニルガスとともに落下する。垂直導管内において、ガ
スは粗大粒子上に僅かに分解する。

ガスの分解は分離機前に付着するのを回避するため、回
避するのが好ましい。微細粒子は粒子ダム　８ 」二を通過しさらに成長するため分解装置に再循環され
、ついで下向き傾斜管を開口まで戻される。

再循環した微細粒子が限界的粗大粒子になると、それら
は収集室に収集するため垂直管を落下する。

ガス入口から収集室までの垂直管の長さは粗大粒子を収
集室まで輸送するため任意に１．０ｍ以上にすることが
できる。垂直管のこの部分の直径は管の詰まり防止を助
長するため拡大することができる。また、ガス入口下方
の垂直管は粗大粒子を乗直にまた水平に所望位置の収集
室まで輸送し得ることが分かる。さらに、上昇されたま
たは二度開ロ上のダムの周りに流れる微細粒子および粗
大粒子の再循環は、垂直導管を落下するため、粗大粒子
用の第２の機会となる。

また、装置は広範囲の材料たとえば、穀物、石炭、土砂
および他の材料を空気装置によって容易に分級するため
使用される。導管の大きさ、粒子ダムの高さ、下向き傾
斜管の傾斜およびガスの上昇流の速度は所要の分離を達
成するため調節可能である。

］　９ 以上、本発明の特殊な実施例を図示しかつ説明した。こ
の技術に通じた人々は特許請求の範囲によって限定され
た本発明の範囲に内において、変形をなしうるちのであ
り、本発明のある種の特徴はしばしば対応する他の特徴
なしに有利に使用しうろことが理解されるであろう。

〔発明の効果〕

本発明は、下向き傾斜管と垂直導管との連結部に粒子ダ
ムを設けるとともに供給する空気を調節することにより
、粒子を粒度によって容易に分級することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の断面図であり、第２図は垂直導
管を除いた第１図の■−■面に沿う断面図である。 ５・・・分離器、］０・・・垂直導管、１２・・・上端
、１４・・下端、１８・・上昇流、２０・・・傾斜導管
、２４・・・混合粒子、２５・・・開口、２６・・粗大
粒子、２８・・・微細粒子、３０・・収集室、　３２・
・弁、３４・・粒子ダム、 ４０・・弁。 出廓人代理人 佐 藤 雄 ＦＩＧ、２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、上端が開放し下端が閉鎖したほゞ垂直な導管と、前
   記上端と下端との間に設けられ前記垂直管を通して前記
   開放端にガスの上昇流を供給するガス供給入口と、下向
   き傾斜導管とを有し、前記下向き傾斜導管は前記垂直導
   管に混合粒度の粒子を供給し、前記下向き傾斜導管は下
   側面が前記垂直導管の開放端に連結されて前記下向き傾
   斜導管の下側面に開口が形成され、前記開口は上流端お
   よび下流端を有し、前記下向き傾斜導管は開口の下流端
   から前記下向き傾斜導管内に部分的に延びる粒子ダムを
   有し、粗大な粒子を前記ガスの上昇流に抗して前記垂直
   導管を前記閉鎖端までに落下させ、また前記ガスの上昇
   流によつて微細な粒子を収集しかつ粒子ダムを超えて上
   昇させさらに微細な粒子を前記下向き傾斜導管に輸送す
   る、粒度による粒子分離装置。 ２、前記粒子ダムは垂直導管から垂直に上向きに延びる
   請求項１に記載の装置。 ３、前記粒子はほゞ球状である請求項１に記載の装置。 ４、前記垂直導管内のガスの上昇流を制御して垂直導管
   を落下する粒子の粒度を調整する請求項１に記載の装置
   。 ５、前記垂直導管は円筒管であり、前記ガス供給入口と
   前記下向き傾斜導管への前記垂直導管の連結部との間の
   前記管の長さは前記管内径の約９倍で、前記開口下方の
   ガスの上昇流の乱流を減少する請求項１に記載の装置。 ６、前記下向き傾斜導管の長さは、混合粒度の粒子を沈
   降して粗大な粒子が下向き傾斜導管の下側に向かつて分
   配されるのに十分な長さである請求項１に記載の装置。 ７、上端が開放し下端が閉鎖したほゞ垂直な円筒形管、
   前記上端と下端との間に設けられ前記垂直管を通して前
   記開放端に比較的一定の速度でガスのほとんど直線状の
   上昇流を供給するガス供給入口、および下向き傾斜円筒
   管を有し、前記下向き傾斜管は前記垂直管に混合粒度の
   粒子を供給し、前記下向き傾斜管は下側面が前記垂直管
   の開放端に連結されて前記下向き傾斜管の下側面に開口
   を形成し、前記開口は上流端および下流端を有し、前記
   下向き傾斜管は前記開口の下流端から前記下向き傾斜管
   内に部分的に延びる粒子ダムを有し粗大な粒子を前記ガ
   スの上昇流に抗して垂直管を前記閉鎖端まで落下させ、
   またガスの上昇流によつて微細な粒子を収集しかつ粒子
   ダムを超えて上昇させさらに微細な粒子を前記下向き傾
   斜管に輸送する粒度によつて粒子を分離する装置。 ８、前記ダムは前記垂直管から垂直に上向きに延びる請
   求項７に記載の装置。 ９、前記混合粒子はほゞ球状である請求項７に記載の装
   置。 １０、前記垂直導管内のガスの上昇流を制御して垂直管
   を落下する粒子の粒度を調整する請求項７に記載の装置
   。 １１、前記ガス供給入口と前記下向き傾斜管への前記垂
   直管の連結部との間の垂直管の長さは管内径の９倍で前
   記開口下方のガスの上昇流の乱流を減少する請求項７に
   記載の装置。 １２、前記下向き傾斜管は混合粒度の粒子を沈降して粗
   大な粒子が下向き傾斜管の下側に向かつて分配されるの
   に十分な長さである請求項７に記載の装置。 １３、混合粒度の粒子を下向き傾斜導管に供給して混合
   粒度の粒子を下向き傾斜導管の下側に向かつて分配し、
   前記下向き傾斜導管はさらに下側の開口を有し、前記開
   口は下流端を有しかつ前記下流端から前記下向き傾斜導
   管内に上向きに突出する粒子ダムを有すること、 ほゞ垂直な導管を通つて前記導管下側の前記開口にガス
   を導入すること、および 混合粒度の粒子を前記下向き傾斜導管の前記下側の開口
   を超えて通し粗大粒子をガス流に抗して垂直導管に落下
   させ微細粒子をガスの上昇流によつて粒子ダム上方に上
   昇させ下向き傾斜導管に輸送することによつて混合粒度
   の粒子を分離すること、 を含む混合粒度の粒子分離方法。 １４、粗大粒子を前記垂直導管下端の閉鎖室に収集する
   ことを含む請求項１３に記載の方法。 １５、ガスを下向き傾斜導管に給送することを含む請求
   項１３に記載の方法。 １６、粗大粒子を混合粒度の粒子が開口を通過する前に
   を下向き傾斜導管の下側に向かつて沈降させる請求項１
   ３に記載の方法。 １７、開口を超えて微細粒子の一部を再循環させること
   を含む請求項１３に記載の方法。 １８、粒子がほゞ球状である請求項１３に記載の方法。 １９、垂直導管が円筒形であり、前記開口と前記ガス供
   給入口との間の垂直導管の長さは直径の９倍である請求
   項１３に記載の方法。 ２０、前記粒子ダムは垂直導管から垂直に上向きに延び
   ている請求項１３に記載の方法。