JPH09253524A

JPH09253524A - 磁気分離装置

Info

Publication number: JPH09253524A
Application number: JP8062861A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Yamanaka; 敏行山中; Takuya Kimura; 卓也木村
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1996-03-19
Filing date: 1996-03-19
Publication date: 1997-09-30

Abstract

(57)【要約】【課題】反磁性の石炭有機分粒子と、小さい磁化率の常
磁性の灰分や硫黄分粒子との混合物を効率良く、分離・
除去する装置を提供することを目的とする。【解決手段】横置にした円筒状コイル１と、ヨーク２
と、回転ベルト３と、ワイヤブラシ状構造部４と、フィ
ーダ５と、回収容器６と、Ｕターン用ローラ１５からな
り、回転ベルト３は、非磁性材で構成され、円筒状コイ
ル１とＵターン用ローラ１５とを渡るように配設し、回
転ベルト３上には、強磁性材の細線径ワイヤがブラシ状
に植毛されたワイヤブラシ状構造部４を付加し、円筒状
コイル１の上方には、分離対象物質供給用フィーダ５を
配置し、円筒状コイル１の下方には、分離物質回収容器
６を配置し、分離物質回収容器６は、移動可能な仕切板
７により２室に仕切り、一方の室には反磁性物質を回収
し、他方の室には常磁性物質を回収し、回収率や磁気分
離効率を適性に選択できることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、石炭粉末から余分
な灰分や硫黄分等を分離除去する乾式磁気分離装置に関
する。本発明は、磁気的性質の異なる混合微粉末物質の
分離にも利用できる。

【０００２】

【従来の技術】磁気分離装置装置としては、多種多様な
方式が考えられており、対象物質に応じて、最適なもの
が利用されている。しかし、石炭の微粉炭のように、常
磁性体の灰分や硫黄分等を分離・除去するのに適したも
のは少ないため、改良のための開発が進められている。

【０００３】その一例として、開発中のチェコ方式（チ
ェコスロバキア国チェコスロバキア科学アカデミーで開
発中の方式）を、図１２に基づいて説明する。磁気分離
ボア１０内には、コイル１１により磁場およびその空間
分布による磁場勾配が発生している。

【０００４】その磁気分離ボア１０内に、（Ａ）分離対
象物質９（比較的磁化率が大きく磁気分離装置により、
軌道を大きく変えられて分離される物質）と、（Ｂ）非
分離物質８（磁化率が小さいか、負の非分離物質８が混
在した物質、例えば微粉炭）と、を自由落下などの手段
により通過させると、（Ａ）分離対象物質９には半径方
向に移動するのに充分な磁気力が働くが、（Ｂ）非分離
物質８にはほとんど磁気力が働かないか、あるいは、磁
化率が負の場合には、磁気分離ボアの中心方向に磁気力
が働く。

【０００５】その結果、磁気分離ボアを通過後、分離対
象物質９は磁気分離ボア１０の内壁に近い外側に偏り、
非分離物質８は中心側に偏る。その後、それぞれの物質
を分離物質回収容器６１と、非分離物質回収容器６２に
より個別に回収する。

【０００６】ここで、磁化率が小さいか、負の非分離物
質８とは、磁気分離装置により、ほとんど軌道変わらず
分離されない物質をいう。微粉炭の場合、主に石炭有機
質成分がこれに相当する。微粉炭の場合、分離対象物質
９は、パイライト、カオリナイト、シデライトという成
分がこれに相当する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】石炭の微粉炭の如く、
反磁性の石炭有機分粒子と、小さい磁化率の常磁性の灰
分や硫黄分粒子との混合物での分離のような、常磁性領
域における分離においては、効率良く、大量に、不要な
物質（石炭の場合灰分や硫黄分等）を分離・除去する方
式がなかった。

【０００８】開発中のチェコ方式では、高効率で大量処
理のためには、超伝導コイルを多段に構成することが必
要であるため、装置の価格が上昇し、経済的メリットが
低い。

【０００９】そのため、高効率で大量処理ができる装置
が要求されている。本発明は、これらの問題を解決する
ことができる装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

（第１の手段）本発明に係る高磁場勾配型磁気分離装置
は、被分離物質の粒子に働く磁気力の違いにより、特定
の物質を分離する磁気分離装置において、（Ａ）中心軸を水平にして横置にした円筒状コイル（例
えば、ソレノイド・コイル）と、ヨークと、回転ベルト
と、ワイヤブラシ状構造部と、フィーダと、回収容器
と、Ｕターン用ローラからなり、円筒状コイルを用い
て、かつ、その外部磁場空間を活用することにより、磁
気分離作用のおこる空間を極力大きくする。（Ｂ）前記円筒状コイルの両端部には強磁性材のヨーク
を設け、磁気分離作用のおこる空間に、出来るだけ磁束
を集める。（Ｃ）前記Ｕターン用ローラは、円筒状コイルの磁場空
間から離れた零磁場空間に配置し、（Ｄ）前記回転ベルトは、非磁性材で構成され、円筒状
コイルとＵターン用ローラとを渡るように配設し、磁気
分離作用のおこる空間と零磁場空間との間で連続的に移
動させる。（Ｅ）前記回転ベルトには、強磁性材の細線径ワイヤが
ブラシ状に植毛されたワイヤブラシ状構造部を付加し、
その周辺部に強い磁場勾配を発生させる。（Ｆ）前記円筒状コイルの上方には、分離対象物質供給
用フィーダを配置し、（Ｇ）円筒状コイルの下方には、分離物質回収容器を配
置し、（Ｈ）前記分離物質回収容器は、仕切板により２室に仕
切り、一方の室には反磁性（もしくは常磁性でも磁化率
のより小さい）物質を回収し、他方の室には常磁性（も
しくは磁化率のより大きい）物質を回収し、（Ｉ）前記仕切板は移動可能であり、分離対象物質の磁
化率に対応して仕切位置を変え、回収率や磁気分離効率
を適性に選択できることを特徴とする。（第２の手段）本発明に係る高磁場勾配型磁気分離装置
は、第１の手段において、（Ａ）ワイヤブラシ状構造部
のワイヤの間隙を、磁場の方向に対しては分離対象物質
の粒子の直径より大きい寸法ａの間隙を持たせ、（Ｂ）
磁場と垂直の方向に対しては分離対象物質の粒子の直径
より小さい寸法ｂの間隙を持たせ、（Ｃ）ワイヤブラシ
状構造部のワイヤを列状に立林させた構造にしたことを
特徴とする。（第３の手段）本発明に係る高磁場勾配型磁気分離装置
は、第２の手段において、列状に配置したワイヤの両端
部のワイヤを非磁性材にしたことを特徴とする。（第４の手段）本発明に係る高磁場勾配型磁気分離装置
は、第１の手段において、（Ａ）ワイヤブラシ状構造部
のワイヤの間隙を、磁場の方向に対しては分離対象物質
の粒子の直径より小さい寸法ｂの間隙を持たせ、（Ｂ）
磁場と垂直の方向に対しては分離対象物質の粒子の直径
より大きい寸法ａの間隙を持たせ、（Ｃ）ワイヤブラシ
状構造部のワイヤ列のワイヤは、コイル外周部の回転移
動の方向に傾かせて配列し、（Ｄ）ワイヤブラシ状構造
部のワイヤを列状に立林させた構造にしたことを特徴と
する。（第５の手段）本発明に係る高磁場勾配型磁気分離装置
は、第１の手段〜第４の手段において、円筒状コイル
を超伝導コイルにして、大きな磁場を発生し、磁気力Ｆ
ｍを高め磁気分離効率を向上させたことを特徴とする。

【００１１】したがって、次のように作用する。（１）円筒状コイル１は、最もシンプルな磁場発生装置
であり、ヨーク２により、磁束を収束させることと併せ
て、経済性よく磁場空間を生成することができる。（２）円筒状コイル１を、中心軸を水平にして横置に
し、片側半分を磁気分離作用空間として用いるため、円
筒状コイル１の軸方向の長さを増加させることにより、
直接処理量を増大することができる。（３）磁気分離には、分離対象物質に働く下記の磁気力
Ｆｍが比磁化率の違いにより相違することを利用する。

【００１２】Ｆｍ＝（χ／μ₀ ）Ｖ（＾Ｂ▽）＾Ｂここで、Ｆｍ；粒子に働く磁気力［Ｎ］ χ ；粒子の比磁化率 μ₀ ；真空の透磁率［Ｈ／ｍ］Ｖ；粒子の体積［ｍ³ ］＾Ｂ；磁場ベクトル［Ａ／ｍ］従って、小さな磁化率でも大きな（＾Ｂ▽）＾Ｂを発生
させることにより、大きな磁気力Ｆｍが得られる。

【００１３】本発明では、強磁性材のワイヤブラシ状構
造部４を磁場空間におくことにより、その近傍に大きな
磁場勾配が発生でき、前記（＾Ｂ▽）＾Ｂを大きくする
ことができる。（４）請求項２〜請求項３の発明の場合には、強磁性材
のワイヤブラシ状構造部４を回転ベルト３に付加し、磁
場空間から非磁場空間へと移動させることにより、磁場
空間では常磁性粒子９を付着し、反磁性粒子８を反発さ
せる。

【００１４】そのため、反磁性粒子８はその場で落下
し、常磁性粒子９は非磁場空間まで移動した後に落下す
るので、分離することができる。反磁性粒子８の落下の
様子は、次の通りである。

【００１５】強磁性材のワイヤブラシ状構造部４の近傍
の磁場勾配は、ワイヤの断面において、磁場の方向の領
域では常磁性粒子９を吸引するように作用し、磁場と垂
直の方向の領域では反磁性粒子８を吸引するように作用
する。

【００１６】従って、磁場と垂直の方向に対しては、分
離対象物質の粒子の直径より十分小さい寸法の間隙とな
るように、ワイヤを立林させた構造にするので、反磁性
粒子８は、当該領域には入り込めず、反発力と重力の作
用で、そのまま落下する。（５）請求項４の発明の場合には、磁場の方向には、分
離対象物質の粒子の直径より十分小さい寸法の間隙とな
るように、磁場と垂直の方向に対しては、分離対象物質
の粒子の直径より十分大きい寸法の間隙となるように、
ワイヤを立林させた構造にするので、請求項２の発明の
場合と反対になる。即ち、磁場空間では反磁性粒子８
を付着し、常磁性粒子９を反発させる。

【００１７】磁場と垂直の方向の領域で反磁性粒子８を
付着し、磁場の方向の領域では常磁性粒子９を付着す
る。従って、ワイヤブラシ状構造部のワイヤ列のワイヤ
が、コイル外周部の回転移動の方向に傾けて配列されて
いることも手伝い、回転に伴って重力の作用が効いてき
て、常磁性粒子９がまず落下し、磁場空間を離れるに従
い、吸引されていた反磁性粒子８が落下する。（６）回転ベルト３で連続回転させるので、連続処理が
でき、大量処理に適している。

【００１８】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）本発明の第１の実施の形態を図１
〜図４に示す。図１は、本発明の第１の実施の形態に係
る磁気分離装置の概念図、図２は、磁気分離作用空間部
分の構成を示す図、図３は、コイル励磁時の磁場発生の
状態を示す図、図４は、磁気分離作用空間での分離の状
態を示す図である。

【００１９】図１〜図２に示すように、円筒状コイル
（例えばソレノイドコイル）１を横置にし、その両端部
には強磁性材のヨーク２を設ける（図１にはヨーク２の
記入を省略しているが、図２には記入している）。

【００２０】図１〜図２では、コイル外周部近傍のうち
左側半面を磁気分離作用空間として用いることとし、こ
の半側面に沿って回転ベルト３を配置する。回転ベルト
３は、右側半面（コイルの中心からＵターン用ローラ側
の半面）の磁場空間から相当距離だけ離れた所（非磁場
空間）に配置したＵターン用ローラまで引き延ばされ、
そこでＵターンし、戻ってくるように配設する。

【００２１】この回転ベルト３上には、強磁性材の細線
径ワイヤがブラシ状に植毛されたワイヤブラシ状構造部
４を付加してある。円筒状コイル１の上方には、分離対
象物質供給用フィーダ５を配置し、下方には、分離物質
回収容器６を配置する。分離物質回収容器６は仕切板７
により仕切り、左側は反磁性（もしくは常磁性でも磁化
率のより小さい）物質を回収し、右側は常磁性（もしく
は磁化率のより大きい）物質を回収する。

【００２２】仕切板７は左右に可動であり、分離対象物
質の磁化率に対応して左右に位置を変え、回収率や磁気
分離効率を適性に選択できる。本発明装置のコイル１を
励磁すると、図３に示すように、コイルの外側面に磁場
空間が発生し、ヨーク２により磁束を集中した領域を、
ベルト３と、その上のワイヤブラシ状構造部４が、移動
する形となる。

【００２３】この時、ワイヤブラシ状構造部４には、更
に大きな磁束の集中が起こり、その近傍には極めて大き
い磁場勾配が発生する。図１および図４に示すように、
反磁性粒子８はワイヤブラシ状構造部４の磁場勾配で反
発力をうけるので、重力により、そのまま落下するのに
対し、常磁性粒子９はワイヤブラシ状構造部４の磁場勾
配で大きな吸着力をうけるので、重力に抗して回転ベル
ト３の移動に伴って移動し、磁場空間から離れるに従い
吸着力が低下し、重力に抗しきれなくなり落下する。そ
して分離物質回収容器６に分離・回収される。（第２の実施の形態）本発明の第２の実施の形態を図５
〜図７、および１０図に示す。

【００２４】図５は、本発明の第２の実施の形態の鳥観
図、図６は、本発明の第２の実施の形態の正面断面図と
側面図、図７は、ワイヤブラシ状構造部を展開した配置
を示す図、である。

【００２５】図１０は、本発明の第２の実施の形態の作
用を示す図である。ワイヤブラシ状構造部４を、磁場の
方向に対しては分離対象物質の粒子の直径より十分大き
い寸法ａの間隙を持たせ、磁場と垂直の方向に対しては
分離対象物質の粒子の直径より十分小さい寸法ｂの間隙
を持たせ、ワイヤブラシ状構造部４を列状に立林させた
構造にする。

【００２６】この時、単純な列とせずに、図７に示すよ
うに、一定の列の長さ（ｃ）毎に少し位置をずらせてい
る。ワイヤブラシ状構造部４は、磁場と垂直方向には密
に配列されているため、常磁性粒子９も、反磁性粒子８
も、この領域には入り込めず、結果的に常磁性粒子９は
ワイヤブラシ状構造部４により主に吸引力を受け、反磁
性粒子８はワイヤブラシ状構造部４により主に反発力を
受ける。

【００２７】その様子を図１０に模式的に示す。常磁性
粒子９は吸引され、反磁性粒子８は反発力と重力により
逐次落下する。（第３の実施の形態）本発明の第３の実施の形態を図８
に示す。

【００２８】本発明の第３の実施の形態では、第２の実
施の形態において、列状に配置したワイヤの両端部のワ
イヤを非磁性材替える。（第４の実施の形態）本発明の第４の実施の形態を図９
および図１１に示す。

【００２９】図９は、本発明の第４の実施の形態の正面
断面図と側面図、図１１は、本発明の第４の実施の形態
の模式図である。ワイヤブラシ状構造部４を、磁場の方
向に対しては分離対象物質の粒子の直径より十分小さい
寸法ｂの間隙を持たせ、磁場と垂直の方向に対しては分
離対象物質の粒子の直径より大きい寸法ａの間隙を持た
せた構造にする。

【００３０】この時、ワイヤブラシ状構造部４のワイヤ
列のワイヤが、コイル外周部の回転移動の方向に傾かせ
る。（第５の実施の形態）本発明の第５の実施の形態では、
第１〜第４の実施の形態において、円筒状コイル１を超
伝導コイルにして、大きな磁場を発生し、磁気力Ｆｍを
高め磁気分離効率を向上させる。

【００３１】

【発明の効果】本発明は前述のように構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。（１）（請求項１の発明の場合）（Ａ）本発明装置のコイル１を励磁すると、図３に示す
ように、コイルの外側面に磁場空間が発生し、ヨーク２
により磁束を集中した領域を、ベルト３と、その上のワ
イヤブラシ状構造部４が、移動する形となる。

【００３２】この時、ワイヤブラシ状構造部４には、更
に大きな磁束の集中が起こり、その近傍には極めて大き
い磁場勾配が発生する。一例として、石炭微粉炭に含ま
れる０・５ｍｍφの灰分を例にとると、磁場空間の磁場強度；１Ｔワイヤブラシ状構造部４の表面近傍の磁場勾配；３００Ｔ／ｍ比磁化率；８１×１０^-4 のとき、磁気力ＦｍはＦｍ＝１．２×１０^-5Ｎとなり、重量ＷＷ＝３．３×１０^-6 より大きく、充分吸着される。

【００３３】（Ｂ）図１および図４に示すように、反磁
性粒子８はワイヤブラシ状構造部４の磁場勾配で反発力
をうけるので、重力により、そのまま落下するのに対
し、常磁性粒子９はワイヤブラシ状構造部４の磁場勾配
で大きな吸着力をうけるので、重力に抗して回転ベルト
３の移動に伴って移動し、磁場空間から離れるに従い吸
着力が低下し、重力に抗しきれなくなり落下する。そし
て分離物質回収容器６に分離・回収される。（２）（請求項２の発明の場合）（Ａ）ワイヤブラシ状構造部４での吸着・反発の様子
は、図７のＢ視の磁束の集中から理解される。

【００３４】（Ｂ）常磁性粒子９は、磁場の方向領域で
は吸引され、磁場と垂直方向の領域では反発される。反
磁性粒子８は、逆に、磁場の方向領域では反発され、磁
場と垂直方向の領域では吸引される。

【００３５】しかしながら、ワイヤブラシ状構造部４
は、磁場と垂直方向には密に配列されているため、常磁
性粒子９も、反磁性粒子８も、この領域には入り込め
ず、結果的に常磁性粒子９はワイヤブラシ状構造部４に
より主に吸引力を受け、反磁性粒子８はワイヤブラシ状
構造部４により主に反発力を受ける。

【００３６】その様子を図１０に模式的に示す。常磁性
粒子９は吸引され、反磁性粒子８は反発力と重力により
逐次落下する。（３）（請求項３の発明の場合）図８に示すごとく、ワ
イヤブラシ状構造部４の両端部（上端部と下端部）のみ
非磁性材にすることにより、この部分の磁束は集中せ
ず、この部分での反磁性粒子８が吸引されることが防止
され、性能を改善することが出来る。（４）（請求項４の発明の場合）（Ａ）図９に示すごとく、ワイヤブラシ状構造部４の列
を磁場の方向に密に配列しているため、この方向の領域
には分離対象物質は入り込めない。

【００３７】（Ｂ）従って、請求項２の発明の場合とは
反対に、常磁性粒子９はワイヤブラシ状構造部４の列か
ら反発力を受け、反磁性粒子８はワイヤブラシ状構造部
４の列から吸引力を受ける。

【００３８】そして、図１１に示すように、常磁性粒子
９は反発力と重力により早々に落下し、反磁性粒子８は
吸着されて非磁性空間まで運ばれた後落下する。このよ
うにして分離と回収が行なわれる。

【００３９】また、ワイヤブラシ状構造部４の列を、コ
イル外周部の回転移動のほぼ接線方向下向きに傾けて配
列することで、反磁性粒子８を吸着する範囲を拡げ、被
分離物質との接触面積を拡げることにより、分離能力と
処理能力を向上させることが出来る。（５）（請求項５の発明の場合）円筒状コイル１を超伝導コイルにすることにより、大き
な磁場を発生し、磁気力Ｆｍを高め磁気分離効率を向上
させることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る磁気分離装置
の概念図。

【図２】磁気分離作用空間部分の構成を示す図。

【図３】コイル励磁時の磁場発生の状態を示す図。

【図４】磁気分離作用空間での分離の状態を示す図。

【図５】本発明の第２の実施の形態の鳥観図。

【図６】本発明の第２の実施の形態の正面断面図と側面
図。

【図７】ワイヤブラシ状構造部を展開した配置を示す
図。

【図８】本発明の第３の実施の形態の配置図。（列状に
配置したワイヤの両端部のワイヤを非磁性材替えた配置
図）。

【図９】本発明の第４の実施の形態の正面断面図と側面
図。

【図１０】本発明の第２の実施の形態の作用を示す図。

【図１１】本発明の第４の実施の形態の模式図。

【図１２】チェコスロバキア国チェコスロバキア科学ア
カデミーで開発中の試験装置。

【符号の説明】１…円筒状コイル、２…ヨーク、３…回転ベルト、４…ワイヤブラシ状構造部、５…フィーダ、６…回収容器、７…仕切板、８…反磁性粒子、９…常磁性粒子、１０…磁気分離ボア、１１…コイル、１２…分離対象物質、１３…非分離物質、１４…被分離物質（分離対象物質＋非分離物質）、１５…Ｕターン用ローラ、６１…分離物質回収容器、６２…非分離物質回収容器。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被分離物質（１４）の粒子に働く磁気
力の違いにより、特定の物質を分離する磁気分離装置に
おいて、（Ａ）中心軸を水平にして横置にした円筒状コ
イル（１）と、ヨーク（２）と、回転ベルト（３）と、
ワイヤブラシ状構造部（４）と、フィーダ（５）と、回
収容器（６）と、Ｕターン用ローラ（１５）からなり、
（Ｂ）前記円筒状コイル（１）の両端部には強磁性材の
ヨーク（２）を設け、（Ｃ）前記Ｕターン用ローラ（１
５）は、円筒状コイル（１）の磁場空間から離れた零磁
場空間に配置し、（Ｄ）前記回転ベルト（３）は、非磁
性材で構成され、円筒状コイル（１）とＵターン用ロー
ラ（１５）とを渡るように配設し、（Ｅ）前記回転ベル
ト（３）上には、強磁性材の細線径ワイヤがブラシ状に
植毛されたワイヤブラシ状構造部（４）を付加し、
（Ｆ）前記円筒状コイル（１）の上方には、分離対象物
質供給用フィーダ（５）を配置し、（Ｇ）円筒状コイル
（１）の下方には、分離物質回収容器（６）を配置し、
（Ｈ）前記分離物質回収容器（６）は、仕切板（７）に
より２室に仕切り、一方の室には反磁性（もしくは常磁
性でも磁化率のより小さい）物質を回収し、他方の室に
は常磁性（もしくは磁化率のより大きい）物質を回収
し、（Ｉ）前記仕切板（７）は移動可能であり、分離対
象物質の磁化率に対応して仕切位置を変え、回収率や磁
気分離効率を適性に選択できることを特徴とする高磁場
勾配型磁気分離装置。
【請求項２】（Ａ）ワイヤブラシ状構造部（４）のワイ
ヤの間隙を、磁場の方向に対しては分離対象物質の粒子
の直径より大きい寸法ａの間隙を持たせ、（Ｂ）磁場と
垂直の方向に対しては分離対象物質の粒子の直径より小
さい寸法ｂの間隙を持たせ、（Ｃ）ワイヤブラシ状構造
部４のワイヤを列状に立林させた構造にしたことを特徴
とする請求項１記載の磁気分離装置。
【請求項３】列状に配置したワイヤの両端部のワイヤを
非磁性材にしたことを特徴とする請求項２記載の磁気分
離装置。
【請求項４】（Ａ）ワイヤブラシ状構造部（４）のワイ
ヤの間隙を、磁場の方向に対しては分離対象物質の粒子
の直径より小さい寸法ｂの間隙を持たせ、（Ｂ）磁場と
垂直の方向に対しては分離対象物質の粒子の直径より大
きい寸法ａの間隙を持たせ、（Ｃ）ワイヤブラシ状構造
部（４）のワイヤ列のワイヤは、コイル外周部の回転移
動の方向に傾かせて配列し、（Ｄ）ワイヤブラシ状構造
部のワイヤを列状に立林させた構造にしたことを特徴と
する請求項１記載の磁気分離装置。
【請求項５】円筒状コイル（１）を超伝導コイルにし
て、大きな磁場を発生し、磁気力Ｆｍを高め磁気分離効
率を向上させたことを特徴とする請求項１〜請求項４記
載の磁気分離装置。