JPH09192532A

JPH09192532A - 粉末分級装置

Info

Publication number: JPH09192532A
Application number: JP2336596A
Authority: JP
Inventors: Keigo Yamamoto; 恵吾山本
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1996-01-16
Filing date: 1996-01-16
Publication date: 1997-07-29

Abstract

(57)【要約】【解決すべき課題】粉末粒子と液体とが混濁したスラ
リーから液体を分離する固液分離と、回収される粉末粒
子の粒度分布を所望の範囲内に正確に制御できる分級を
併せて行い、且つ、連続して処理できる粉末分級装置を
提案する。【課題解決の手段】粉末粒子と液体とが混濁したスラ
リーを収容するタンク（10）と、このタンク(10)からス
ラリーポンプ(12)を介して連通接続される粗粒粉を除去
する第１のハイドロサイクロン(20)と、この第１のハイ
ドロサイクロン（20）から連通接続される微粉を除去す
る第２のハイドロサイクロン(40)とからなり、これら第
１及び第２のハイドロサイクロン(20)，(40)は、少なく
ともいずれか一方が複数のサイクロン本体(22,26,44,4
6,…54)を並列配置されていると共に、各サイクロン本
体の入り口側と出口側の管路中にバルブ（23,24,44a,44
c…)を設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、粉末粒子と液体が
混濁したスラリーから液体を分離しつつ、分離・回収さ
れる粉末粒子の粒度分布を所望の範囲内に制御できるよ
うにした粉末分級装置に関し、特に水アトマイズ法にお
けるスラリーからの金属粉末の湿式分級に適した装置を
提供するものである。

【０００２】

【従来の技術】粉末冶金法に使用される金属粉末は、合
金組成や粉末粒度が均一で、低コストに製造するため、
一般にガス又は液体(水)アトマイズ法が用いられてい
る。特に、近年需要が増加している平均粒径が50μｍ以
下の比較的微細な金属粉末を得るには、高圧（40〜100M
pa）水アトマイズ法が採用されている。

【０００３】係る高圧水でアトマイズされた数μｍ〜数
10μｍの金属粉末は、アトマイズ時の水と共にスラリー
となって、ポンプで大きな水槽タンクに送給・貯留さ
れ、自然沈降にて固液分離され、回収された金属粉末は
脱水及び乾燥工程を経た後、多段の網体や気流方式によ
る分級によって、必要とする粒度分布範囲の製品粉末を
回収していた。前述した金属粉末と水を自然沈降方式で
分離すると、粉末が微細化する程処理時間を要し、バッ
チ処理のためかなり大きな水槽タンクが必要になると共
に、かかる分離工程の後で分級を行うため工数が増大
し、しかも比較的微細な製品粉末を得るには、網体によ
る分級の後に気流による分級も必要となり工数が多大と
なる問題点があった。

【０００４】前述した従来技術を改善するため、出願人
は先に固液分離と粉末分級を同じ工程で連続して処理可
能とした固液分離方法とそのための装置の発明を提案し
出願した（特願平7-209057）。この発明は粗粒粉を除去
する第１のハイドロサイクロンと微粉を除去する第２の
ハイドロサイクロンを連通接続し、水アトマイズされた
金属粉末と水のスラリーを、それらにスラリーポンプで
連続送給することを要旨としている。係る発明によっ
て、工数の低減、生産性の向上、及び設備スペースの低
減を可能とすることができたが、各ハイドロサイクロン
で除去される粗粒粉と微粉の範囲が一定となるため、種
々多様な粒度分布を有する製品粉末、特に比較的微細な
金属粉末をロットごとの粒度分布に得るためには、第１
及び／又は第２のハイドロサイクロンを取り替えるか、
これら各サイクロン内の部品を交換するか、或いは、両
サイクロンを経て脱水、乾燥された後で別途に網体によ
る分級を行う必要があった。

【０００５】

【発明が解決すべき課題】本発明は、先に提案した発明
を更に改善し、固液分離と粉末分級を同じ工程で連続し
て処理可能とし、且つ、粉末粒子の粒度分布を所望の範
囲内に正確に制御できるようにした粉末分級装置に関
し、特に、水アトマイズ法におけるスラリーからの金属
粉末の湿式分級に適した装置を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前述した課題を解決し、
目的を達成するため、本発明の粉末分級装置は、粉末粒
子と液体が混濁したスラリーを収容するタンクと、この
タンクからスラリーポンプを介して連通接続される第１
のハイドロサイクロンと、このサイクロンと連通接続さ
れる第２のハイドロサイクロンとからなり、前記第１及
び第２のハイドロサイクロンは、少なくともいずれか一
方が複数のサイクロン本体を並列配置されていると共
に、各サイクロン本体のスラリーの入口側と排出側の管
路中にバルブを設けたことを特徴とする。

【０００７】このように、第１及び第２のハイドロサイ
クロンのいずれかを複数のサイクロン本体を並列配置し
たものとし、その使用本数をバルブの開閉操作で制御す
ることにより、除去すべき粗粒粉と微粉の粒度範囲が、
後に詳述する原理によって正確に行え、かかる分級と固
液分離を同時に行うことが可能となる。

【０００８】また、前記第１のハイドロサイクロンと第
２のハイドロサイクロンとの管路中には、中間タンク
と、スラリーポンプを介在させたり、或いは、前記の並
列配置される複数のサイクロン本体は、互いにほぼ同じ
高さにおいて管路中の分岐筒を中心にして放射状に配設
されたり、更には、これら並列配置される複数のサイク
ロン本体は、互いに容積及びスラリーの入口側と排出側
の管路の内径を異ならしめるように構成することもでき
る。更に、各サイクロン本体のスラリーの入口側と排出
側の管路中に設けられるバルブは、蝶形弁、ボール弁、
電磁弁、仕切弁、コック、又は、開度調整可能な調節
弁、ニードル弁のいずれをも使用することができる。
尚、前記第２のハイドロサイクロンには、このサイクロ
ンからアンダーフローした粉末粒子が送給される脱液装
置と、その下流側に乾燥装置を接続することで、最終の
製品粉末を得ることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に本発明の粉末分級装置を図面
に沿って具体的に説明する。図１は、本発明の実施形態
の粉末分級装置の全体構成とスラリー等のフローを示す
説明図で、図示しない誘導炉等で所望の合金組成に調整
して溶解された溶湯Ｍは、タンディシュ１内に注湯さ
れ、その底面の注湯ノズル２から細く注下され、その落
下途中でリング状のアトマイザ４から下向き円錐状に噴
霧される高圧水Ｗによって、粉末化されると共に、かか
るアトマイズ水と混濁したスラリーＳとなってチャンバ
と呼ばれるタンク10内に収容される。このタンク10内の
スラリーＳは、スラリーポンプ12によって管路14を経
て、第１のハイドロサイクロン20へ圧送される。第１の
ハイドロサイクロン20は、互いに並列配置された２つの
サイクロン本体22，26を有し、これらのサイクロン本体
22，26の各々のスラリーＳの入口側の管路16，16には、
管路を開閉するためのバルブ23，27が、また、サイクロ
ン本体22，26の各下部出口25，29から粗粒粉BPがアンダ
ーフローとなって除去され、残ったスラリーＳが本体2
2，26の上方からオーバーフローとなって排出され、そ
の側の管路30，30には、バルブ24，28がそれぞれ設けら
れている。

【００１０】２つのサイクロン本体22，26からの管路3
0，30は、１本の管路32となって中間タンク34内に連通
し、第１のハイドロサイクロン20から排出されたスラリ
ーＳを一旦中間タンク34内に収容する。更に、スラリー
Ｓはスラリーポンプ36によって、中間タンク34から管路
38中に圧送され、第２のハイドロサイクロン40側へ送給
される。尚、これらの中間タンク34やスラリーポンプ36
は必須の構成要素ではなく、前記スラリーポンプ12の圧
力がスラリーＳを第２のハイドロサイクロン40側へ十分
送給できる場合には、省略することもできる。

【００１１】前記管路38を圧送されたスラリーＳは、円
筒状の分岐筒42（図２参照）内へその上面42aから送給
され、この分岐筒42の側壁42bから放射状に延びる分岐
管43，45，…，53の各先端に設けた第２のハイドロサイ
クロン40を構成する比較的小型のサイクロン本体44,46,
…，54内に送給される。これらのサイクロン本体44,46,
…，54は、上記分岐筒42を中心に放射状で、且つ、互い
にほぼ同じ高さに円環状に配置されている。これらのサ
イクロン本体44,46,…,54に連通する前記分岐管43,45,
…,53中には、バルブ44a,46a,…,54aが設けられてい
る。各サイクロン本体44,46,…,54では、微粉SPが水分
と共に上方の排出側からオーバーフローによって除去さ
れ、一方、製品となる所望の粒度分布を有する製品粉末
が、アンダーフローされ、下部出口44b,46b,…,54bから
回収される。更に、各サイクロン本体44,46,…,54から
微粉SP等がオーバーフローされる排出側の管路55にも、
それぞれバルブ44c,46c,…,54cが設けられている。

【００１２】ここで、前記ハイドロサイクロン20,40の
作用について説明する。図３の縦断面図で示すように、
例えばサイクロン本体22は、円錐形の下部を有する円筒
中空体でスラリーＳの入口22aと出口22eとの間に、中央
に内筒22cを垂直に有する水平壁22dが架設され、下端に
は下部出口25に連通する孔22bが形成されている。そし
て、入口22aから流入したスラリーＳ中の粉末粒子Ｐに
は、流入速度が速いと大きな遠心力が作用し、サイクロ
ン本体22の内壁面に当たって下方に落ち易くアンダーフ
ローとなり、逆に流入速度が遅いと粉末粒子Ｐに作用す
る遠心力も小さくなり、出口22e側へオーバーフローす
ることになる。そこで、送給するスラリーＳの流入量を
一定とし、使用するサイクロン本体の本数を前後のバル
ブの開閉操作にて調整することで、各サイクロン本体内
に送給される粉末粒子Ｐの流入速度をコントロールする
ことができる。本発明は、第１のハイドロサイクロン20
では、上記の原理によってアンダーフローで除去すべき
粗粒粉BPの粒度を、第２のハイドロサイクロン40では、
オーバーフローで除去すべき微粉SPの粒度を制御し、所
望の粒度分布を有する製品粉末を確実に得るようにした
ものである。

【００１３】ここで、第２のハイドロサイクロン40にお
けるサイクロン本体の使用本数を調整した実験について
説明する。第１のハイドロサイクロン20において平均粒
径35μｍの粗粒粉BPを除去した後の金属母粉末の平均粒
径は、20μｍであった。かかる母粉末を含むスラリーＳ
を、毎分500リットルの流入量で第２のハイドロサイクロン4
0に送給し、前記バルブ44a,44c,46a,46c,……の開閉を
調整して、アンダーフローして、回収される製品粉末の
平均粒径と、オーバーフローして除去される微粉SPの平
均粒径を測定した。その結果を表１に示す。

【００１４】

【表１】

【００１５】図４の(A)は、実験１を示し、破線で示す
母粉末は、比較的多く且つ大粒の微粉SPが除去され、実
線に示すような粒度分布（１点鎖線は、その平均粒径を
示す）の製品粉末が得られたのに対し、同図(B)に示す
実験４では母粉末(破線）から少量・小粒の微粉SPしか
除去されなかったため、製品粉末の粒度分布(実線)や平
均粒径も微粒径側に移動していた。かかる実験からバル
ブの開閉操作によって、使用するサイクロンの本数を増
加させると、アンダーフローが減ってオーバーフローが
増加し、逆に減少させるとアンダーフローが増えてオー
バーフローが減少することが理解される。勿論、第２の
ハイドロサイクロン40に限らず、第１のハイドロサイク
ロン20についても同様であるため、図１のように双方の
サイクロン本体をそれぞれ並列配置することが、装置構
成の上で最も望ましい。

【００１６】図５は、本発明におけるハイドロサイクロ
ンの別の形態を示すもので、前述した形態のハイドロサ
イクロン20，40では、同じ容積のサイクロン本体22，2
6，44，46,…,54を並列配置し、同じ内径の管路16,43,4
5,…,53にてスラリーＳを送給していたが、この形態は
大小異なる容積とこれに応じた内径の管路を連通せしめ
たサイクロン本体57，58を並列配置したもので、入口側
の管路56中に設けたバルブ57a，58aを開閉操作すること
で、いずれか一方か、或いは双方を使用する選択が行
え、予め主に分級する粉末粒子が分かっている場合等に
使用することができる。尚、オーバーフロー側の管路59
にもバルブ57b，58bを設けるのは、一方のサイクロン本
体のみ使用した場合に、オーバーフローされたスラリー
Ｓ等が未使用のサイクロン本体内に流入するのを防止す
るためであり、この点では前記のハイドロサイクロン2
0，40においても同じである。従って、バルブの開閉は
同じサイクロン本体の前後の管路においては、同じくな
るよう操作される。尚、かかるバルブの開閉操作は、手
動によって行うこともできるが、装置全体のバルブ群を
系統的に、又は群管理・群制御するためコントローラや
マイクロコンピュータ等各種の制御手段を活用すること
もできる。

【００１７】尚、前記第１のハイドロサイクロン20にお
いて、各サイクロン本体22，26からアンダーフローとな
って除去される粗粒粉BPは、図示しない回収容器にて回
収され、その粗粒粉BP中に含まれる所望粒度の金属粉末
が再分級されて製品粉末として使用されるか、再び溶解
され前記のアトマイズに供せられる。また、第２のハイ
ドロサイクロン40からオーバーフローとなって水と共に
除去される微粉SPは別途回収し排出される。更に、前述
した図３の分岐筒42の下方のコーン42cには、過剰なス
ラリーＳが貯められ、操作弁42dを開いて例えば前記管
路38へ循環されて再利用される。

【００１８】前記第２のハイドロサイクロン40の各サイ
クロン本体44，46,…,54からアンダーフローした製品粉
末は、図６に示すようなホッパ66に集められ回収容器を
兼ねる脱水装置68内に収容され、脱水された後、下流側
のハイドロホッパ70へ装入され、これに連続するロータ
リーキルン式の乾燥装置72を通過しつつ乾燥されて最終
の製品粉末となる。

【００１９】尚、前記のサイクロン本体を多本数並列配
置する場合、それらを分級処理される粉末粒子の種類に
応じてグループごとに分け、各グループ内でサイクロン
本体の使用本数を増減することにより、各サイクロン本
体内の洗浄作業を減らすことも可能になる。また、前記
の各実施形態で説明したバルブは、スラリーの送給量、
送給圧力や含まれている粉末粒子の性状、及び、使用さ
れる管路の経路、管内径等の条件によって、蝶形弁、ボ
ール弁、電磁弁、仕切弁、コック、又は、開度調整可能
な調節弁、ニードル弁の内のいずれか適したものを選択
して使用される。特に、開度調整可能な調節弁、ニード
ル弁を用いた場合には、完全に弁体を閉じることなく、
所望の製品粉末の粒度分布に応じて、前述のサイクロン
の使用本数の制御と共に、各弁体の開度を開閉途中の絞
り込み状態にて併用することでも、前記の粗粒粉BPと微
粉SPの除去範囲を制御することができる。付言すれば、
スラリーを送給する管路に長短差を設け、各管路内の圧
力損失に差を付けて、互いに並列配置された複数のサイ
クロン本体にスラリーを送給することを併用しても前記
の分級効果に寄与することができる。

【００２０】更に、処理すべきスラリー中の粉末粒子も
前記の水アトマイズによる金属粉末に限らず、泥水中の
微細な砂や各種混濁液中の合成樹脂粉、セラミック粉等
種々のものを適用することができる。また、スラリーを
形成する液体も前記の水に限らず酸性、アルカリ性、或
いは、有機、無機系の化学用処理液や産業廃液等種々の
ものを適用することができる。そして、これらに伴って
本発明が適用される産業分野も、前記の粉末冶金分野に
限らず、固液分離と粉末分級を併用する化学、食品、建
設、環境等種々の分野に適用することができる。

【００２１】

【発明の効果】以上において説明した本発明の粉末分級
装置によれば、第１及び第２のハイドロサイクロンの少
なくともいずれかを、複数のサイクロン本体を並列配置
したものとし、その使用本数をバルブの開閉操作で制御
することにより、除去すべき粗粒粉と微粉の粒度範囲を
正確に行え、所望の粒度分布を有する製品粉末を確実に
得ることができる。しかも、かかる分級と固液分離とを
同時に行うことが可能になるので、処理時間・工数とコ
ストの低減と、生産性の向上に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る粉末分級装置の全体構
成図である。

【図２】図１中における分岐筒の拡大斜視図である。

【図３】本発明に用いられるハイドロサイクロンの本体
の縦断面図である。

【図４】本発明の粉末分級装置を用いて行った実験にお
ける分級された粉末粒子の粒度分布を示す図である。

【図５】本発明に用いられるハイドロサイクロンの別の
形態を示す概略斜視図である。

【図６】本発明の実施形態に係る粉末分級装置の最終処
理工程を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１０タンク１２，３６スラリーポンプ２０(22,26) 第１のハイドロサイクロン３４中間タンク４０(44,46,48,50,52,54) 第２のハイドロサイクロン 23,24,27,28,44a,44c,46a,46c,…,54a,54c バルブ４２分岐筒６８脱液装置７２乾燥装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粉末粒子と液体が混濁したスラリーを収
容するタンク(10)と、前記タンク(10)からスラリーポン
プ(12)を介して連通接続される第１のハイドロサイクロ
ン(20)と、前記第１のハイドロサイクロン(20)から連通接続される
第２のハイドロサイクロン(40)とからなり、前記第１及び第２のハイドロサイクロン(20,40）は、少
なくともいずれか一方が複数のサイクロン本体(22,26,4
4,46,…)を並列配置されていると共に、各サイクロン本
体のスラリーの入口側と排出側の管路中にバルブ(23,2
4,44a,44c,…)を設けたことを特徴とする粉末分級装
置。
【請求項２】前記第１のハイドロサイクロン(20)と第
２のハイドロサイクロン(40)との間の管路中に、中間タ
ンク(34)と、スラリーポンプ(36)を介在させた請求項１
に記載の粉末分級装置。
【請求項３】前記の並列配置された複数のサイクロン
本体は、互いにほぼ同じ高さにおいて、管路中の分岐筒
(42)を中心にして放射状に配置されている請求項１又は
２に記載の粉末分級装置。
【請求項４】前記の並列配置された複数のサイクロン
本体は、互いに本体の容積及び、スラリーの入口側と排
出側の管路の内径を異ならしめている請求項１乃至３に
記載の粉末分級装置。
【請求項５】前記バルブ(23,24,44a,44c,…)が、蝶形
弁、ボール弁、電磁弁、仕切弁、コック、又は、開度調
整可能な調節弁、ニードル弁のいずれかである請求項１
乃至４に記載の粉末分級装置。
【請求項６】前記第２のハイドロサイクロン(40)に、
このサイクロン(40)からアンダーフローした粉末粒子が
送給される脱液装置(68)を接続すると共に、この脱液装
置(68)の下流側に乾燥装置(72)を接続してなる請求項１
乃至５に記載の粉末分級装置。