JPS5840163A - 粉体選別装置 - 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】 この発明は、成分の異なる二種類以上の粉体（粒子Ｊの
混合物から特定の成分のみを選別分離する粉体選別装置
に関する。

この種の装置は、例えば鉱石の精製や着体原材料の精製
等に利用されるものであ〕、従来から物質の持つ物理的
性質の中で比重、親水性、磁性等を利用した重選、浮選
、磁選方法が実用化されている。しかしながら、比重差
が少なく磁気特性差の小さいものの選別には従来方法で
は有効な手段とは言えなかった。例えば、石炭の選別で
は輸送。

燃焼、原料の各段階を通して脱灰、脱水、脱硫等は重要
な課題であり、各種の選別機が開発、実用化されている
が、以下に詳細に説明するように決して充分なものとは
言えなかった。

従来の選炭方法については、第１図に示す重液選炭を初
めとして、シダ選炭、テーブル選炭、レオ選炭、浮遊選
炭など多くの方法が開発されている。第１図に示す重液
選炭では、大きくは予選部１と主選部２と再選部３に分
けられ、図中各部における原炭の流れを実線で、高比重
液の流れを太い実線で、低比重液の流れを一点鎖線で、
補液の流れを二点鎖線で、他系統への流れを細い実線で
示すループを有し、重液は水に磁鉄鉱や砂鉄等の重液材
を懸濁させた擬重液としこれに原炭を浮遊あるいは沈降
させて炭質物（図中■で示す）と泥。

石質分（図中ので示す）とに選別し、重液材が薄くなっ
たものは重液材回収ループへ転送されて重液部分が再び
予選および磁選ループへ回される。

第１図において、原炭の流れの概略を説明すると、まず
原炭篩４により重液選炭に適した粒径の生還息災が選別
され、その他の数ｔ　ＩＪメートル径以下のものはベッ
ドジグへ、大塊は予選機５に送られる。予選機５では重
液による比重選炭を利用して予選精度■と予選硬質［Ｆ
］に分け、精度は生還原炭として生還部２に送られる。

磁選機６は第２図に例示するように２室ドラム構成にさ
れ、低比重液で原炭が搬入されて低比重ｇ５Ａで低比重
の生還精炭が選別され残シは高比重室６Ｂにて二号炭と
予選時に重液に混入した部分及び砂分が廃石として分離
される。磁選機６より得る二号炭（図中ｅで示す）は再
選ｓ３の原炭として再選機７に供給炭■として精選回収
される。な２．８は濃縮磁選機、９〜１１は磁選機、１
２は濃縮サイクロン、１３はメジウムシラフナ、１４は
デンジファイヤーであυ、これは重液又は槽液からの重
液付回収及び泥１石質分の廃石をなして各部に必ｌ！を
重液を再生する。

こうした重液選炭法は、通常７．５〜５０■の塊炭の選
別に利用され、少なくとも３−以上の粒度のものに限ら
れる。また、装置としては重液材の回収系統が不可欠で
、装置が複雑化するし選炭後の脱水、乾燥工程を必要と
する。ざらに、最近のように微粉炭燃焼や微粉Ｃ０Ｍｇ
、利用の粉炭の需賛には再度の粉砕を必要とし非能率的
、非経済的ｌこなる。

他の従来選別方法としてのジグ選炭は、密閉構造の水槽
内に水平に網を配置し、網の上層部を空気室、下層部を
氷室とし、一方の層から網上に原炭を供給すると同時に
空気室の圧力を断続的に変化させ、これによシ水面を上
下振動させる。これにより原炭が他端に達するまで◆こ
比重の小さいものを上層に、比重の大きいものを下層部
に泉め、比重に従って選択的に上層部を取出すことで選
炭がなされる。このジグ選炭法は、通常数十ｉ　１７メ
ートルの塊炭を対象として数多く使用されているし、最
近では１　ｔ　ＩＪメートル程度の細粒炭までの選炭が
できるように種々の改良がなされている。

しかし、゛この方法にあっても排水に含まれる汚泥の処
理を初めとして重液選炭と同様の問題がある。

次に、テーブル選炭、レオ選炭は共に水を選別媒体とす
るもので、前者は処理能力に対して設置面積が大きくな
る問題、後者は選別精度が悪くしかも限られた縦種にし
か利用できないという固有の問題点があるし、両者共に
重液選炭やジグ選炭と同様の問題がある。また、浮遊選
炭法は、０．３ミＩＪメートル径以下の微粒原炭を対象
とするもので、原炭を水に懸濁させた水槽底部よシ空気
を送り込むことで攪拌をなし、水に濡れにくい石炭粒子
を気泡表面に捕集して水面上ζこ表出させ、泥や石質分
を水中に残すことで選炭する。この方法は石炭を微粉状
で取や扱いできる利点を有して多く利用され始めている
が、汚泥熟理及び選縦後の脱水、乾燥等の付帯設備の問
題が残る。

これに対して本発明者は先に微粉状の粒子を摩擦帯電に
よりその成分にろじて正・負極性に帯電させ、！ｊ＃帯
電粒子を直流電界によ）分−選別する装置について提案
した。仁の種の装置による微粉状の粒子の分離選別実験
細条を第３図（ａ）　（ｂ）　（ｃ）に示す。図におい
て、横軸は直流電圧が印加される対の電極板の下部に並
べて配置した捕集箱１〜１２を表わし、縦軸は当咳捕集
箱１−１２に捕集された粒子の重量をバーセント（４）
で表わし、各図は捕集箱１〜１２に捕集された粒子の重
量分布を示すものである゛。第３図（ｍｌは同−成分粒
子聞衝央によって帯電された粒子を直流電界によ〉分離
選別した結果を示し、第３図（ｂ）　（ｃ）はそれぞれ
固体壁と粒子との衝突による摩擦によって帯電された粒
子を直流電界によシ分離選別した結果を示し、第３図な
点は、同−成分粒子間衝突壷こよる帯電では正極性、＊
極性に帯電される粒子の数が同一となるので、粒子の重
量分布は捕集箱６を中心として対称的な分布となる点で
ある。捕集箱６などの中央部に分布された粒子は非帯電
あるいは帯電量が少な（直流電界の作用を受けないもの
である。第３図（ｂ）および（Ｃ）から明らかな点は、
固体壁と粒子との摩擦帯電では選択的な帯電が得られる
が、粒子成分と固体壁の材料とにより摩擦帯電の帯電量
が異なる点である。

そこで本発明では前記した装置を更に改良し、その目的
は摩！ｌｌ帯電部として粒子間衝突が少なく固体壁と粒
子との衝突を優先的に発生させることができ、粒子をそ
の成分に応じて精度良く分離選別することの可能な装置
を提供することにある。

次に本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。第４図（ａ）および（ｂ）は本発明の一実施例を示す
帯電容器の平面図８よび側面断面図である。

第４図（ａ）　、　（ｂ）において、２０は帯電容器全
体を示し、帯電容器２０は円筒状容器２３．供給管２１
゜が開放されてお９粒子出口２４として形成され、供給
管２１は円筒状容器２３の上部で円筒の接線方向に延び
ている。この供給管２１がら空気または不燃性ガスなど
の適ａ　ｒｔ熱気体より流動化された微粉状の粒子が円
筒状容器２３内に供給されると、気体は容器上部側で高
速にて旋回流を発生しそして流出管２２を通って流出す
る。前記旋ＶＩｌ流は流出管２２より流出しない容器下
部の気体の職回流を惹き起こし、容器下部にも旋回流が
得られる。供給管２１よｐ気体とともに供給された粒子
は気体の旋回流による遠心力で円筒状容器２３の器壁面
に移動し、かつ円筒状容器２３の上部から下部まで生じ
ている旋回流によシ矢印２６で示す螺旋状に進行し、そ
の際粒子は円筒状容器２３の器壁面との接触による摩擦
によル帯電する。そして帯電した粒子は円筒状容器２３
の粒子出口２４よシ放出される。なお、粒子の接触壷こ
よｐ円筒状容器２３に発生する粒子と逆極性の電荷は、
容器が導電性金属で形成されている場合には容器を直接
アースすることにより放電される。また容器の器壁を絶
縁物で形成した場合は第５図（ａ）に示すように、絶縁
物からなる器壁表面２３１に放電線２３２を螺線状に接
着し、放電線２３２の４熾を強度を保つために器壁を被
う導電性金属外壁２３３に接続して、金属外壁２３３を
アースするか、または第５図（ｂ）に示すように、導電
性の金属細線２３４を針山状に取付けた金属壁２３５の
内面に、金属細線２３４の先燗が表面に突出するような
適轟な厚さに絶縁物２３６をモールドし、金属壁２３５
をアースするように構成することによ）、円筒状容器の
器壁に発生した電荷を放電させることができる。これに
より粒子は円筒状容器２３の器壁面を螺旋状に進行する
間連続的に帯電する。

帯電容器２０により安定した旋回流を得るためのには容
器の寸法を次の範囲に定めるのが良い。

すなわち、供給管２１の幅８よび高さをＡおよびＢ１円
筒状容器２３の長さおよび径をＬｍおよびＢ２、流出管
２２の長さおよび径をＬｍおよびＤＩとすると、Ａ≦（
Ｄ宜−Ｄｓ　）／２．　Ｂ≦０．９Ｌｘとし、Ｌｍ　≧
２　Ｄｓとすることによ）安定した旋回流を得ることが
できる。

前記帯電容器２０によれば、容・の上部から下部まで気
体の旋回流が生じているので、粒子は粒子間衝突よ〉も
器壁面との衝突が優先して行なおれ、粒子の滞留や気体
の渦流によ）粒子間衝突がなく、従来から知られている
ナイフ臣ンに比べてはるかに臭い選択的な帯電が行なわ
れる。

次に前記帯電容器２０を利用した選炭装置について説明
する。第６図は４炭装置の系統構成図を示し、２０で再
び帯電容器を表わし、３１は破砕機、３２はホッパ、３
３は供給フィーダ、３５は静電分離部、３５Ａ　、　３
５Ｂ　、　３５Ｃは捕集箱、３６はプ曹ワを示す。″ 原炭は破砕機３１によって１５０．Ｉｎ＠度以下の微粉
炭に粉砕され、この微粉炭はホッパー３２に一時貯留さ
れる。ホッパー３２に貯留された黴看炭は、供給フィー
ダ３３を通して、プロワ３６４こより循環されている不
燃性ガスｆＩＬ−こ一室量が供給され、第４図（ａＪｔ
ｄよび（ｂ）に詳細に示した帯電量・２０に導かれる。

帯電容器内では、−装置は、前述のように摩擦帯電によ
り主として炭質外は正極性に、灰質分は負極性に帯電さ
れる。当該帯電粒子は重力沈降により後述する静電分Ｓ
部３５に導かれ、その帯電極性に応じて直流電界により
分離され、捕集箱３！＄Ａ　、　３５Ｂ　、　３５Ｃに
捕集される。なお捕集箱３５Ｂに捕集される非帯電およ
び弱帯電粒子は供給フィーダに環元される。

前記静電分離部３５は第７図に示すように構成されてお
夛、１対の電極板３５Ｄ　、　３５ｇが垂直方向に配さ
れて成る。この電極間には０．８〜２，５ＫＶ／副程度
の直流電界Ｅが直流電源３５Ｆによシ形成されておりｓ
Ｐ点よル供給される帯電粒子を重力による沈降と同時に
電界Ｅによシ加速する。、すなわち、負極性に帯電した
灰質分の粒子は矢印Ｐｇ、Ｐａｔで示すように陽極とし
ての電極板３５Ｂ方向に加速され、電極、Ｉ：　３５Ｂ
の表面および捕集箱３５Ａに捕集される。正極性に帯電
した炭質外の粒子は矢印Ｐｓ。

Ｐｕで示すように両極としての電極板３５Ｄ方向に加速
され、電極板３５Ｄの表面３よび捕集箱３５Ｃに捕集さ
れる。炭質外と灰質分の混合粒子あるいは子は電界Ｂの
作用を受けずζこ矢印ＰＯで示す方向に沈降し捕集箱３
５Ｂに捕集される。前記電極板３５Ｄ。

３５Ｂの表面に捕集された粒子は図示しない適当な手段
によって捕集箱３！ＳＡ　、　３５Ｃ内に掻き落とされ
る。

第８図は第６因瘉こ示した選炭装置において、帯電容器
に銅属の容器を用い、静電分離部の捕集箱を陰極を番号
１．陽極を番号１２として１２個に分割して得た粒子の
重量分布と灰分含有率を示したものである。曲線Ａは本
発明における帯電容器を用いた場合の粒子の重量分布、
曲ａＢは帯電容器としてサイクロンを用いた場合の粒子
の重量分布、曲線Ｃは本発明暑こ詔ける帯電容器を用い
た場合の灰分含有率、曲線りは帯電容器としてサイクロ
ンを用いた場合の灰分含有率をそれぞれ示す。

この因から明らかなように本発明に２ける帯電容器を用
いれば、陰極に捕集される炭質分、ｌＩ極に捕集される
灰質分の分離度が高く、かつ陰極に補集された炭質外の
灰分含有率は低いという、サイクロンに対して極めて優
れた分離選別効果を得ることができる。

なお、本発明は前述した石炭精製のみでなく、鉱石の精
製選別、粉粒触媒製等二種類以上の混合粒子の中から特
定の成分を持つ粒子を精製抽出する装置として利用でき
る。

以上に説明したように本発明の摩擦帯電と直流電界を利
用した乾式の粉体選別装置によれば次のような利点を有
する。すなわち、 （１）粉体処理工程中に水を使用しないので汚泥の発生
がなく、灰質分による環境汚染がない。また製品を脱水
乾燥する後処理が不要とな）、システムの簡略化と処理
コストの低減を図ることができる。

（２）静電気を利用して分離するため、比重差の小さい
ものや、磁気特性の差の小さいものも含めた高精度の分
離ができる。

（３１帯電容器が円筒形状であるので裏作が容易であシ
、通常のサイクロンのようにテーバ部がないので粒子間
距離が大きく城れ、供給量を増しても粒子間衝突、ｍｉ
ｉ等による帯電不良が少ない。

という優れた利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の粉体選別装置を説明するための石炭選別
系統構成図、第２図は９１図に２ける磁選機６または再
選機７の概略図、第３図（ａ）　（ｂ）　詔よび（Ｃ）
はそれぞれ帯電粒子を直流電界によ）分離選別した際の
粒子重量分布を示す曲線図、第４図（（転）８よび（ｂ
）は本発明の一実施例の帯電容器の平面図８よび’１１
面断面図、第５図（（転）および（ｂ）は帯電容器の器
壁を示すそれぞれ異なる要部断面図、第６図は本発明を
選炭装置に適用した際の系統構成図、第７図は静電分離
部の概略図、第８１！は微粉炭を分離選別した結果の粒
子の重量分布２よび灰分含有率を示す曲線図である。 ２０：帯電容器、２１：供給管、２２：流出管、２３：
円筒状容器、２４：粒子出口、３５：静電ｆ＋起 ′７′２０ ｔ３図 （ａ） （シ）（０） ＜ｂ） ２ 一］ １ −」 １ ナー、２ オＳ圀 （（Ａ）　　　　　　　　　　　（ｂ）１−ム圀 Ｔ７図 ５Ｂ オ６図 （踵樅　　　　　　　（Ｆ４勿

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ｌ）二種類以上の異なる成分からなる微粉状に湯弁され
   た被選別粉体を＊＊の成分毎に選別するものに右いて、
   空気または不燃性ガスなどの適轟な気体により流動化さ
   れた被選別着体と帯電容器との摩擦によ）被選別粉体を
   帯電さ昔る摩擦帯電部、直流電圧が印加されて直流電界
   を発生する１対の電極板を有し、この電＠板間に前記摩
   擦帯電部によ）帯電された被選別粉体を通すことによ）
   被選別粉体をその帯電量に応じて分離する静電遭肩部を
   備え、前記摩擦帯電部の帯電容器は、円筒膠状をなし、
   この円筒上部からその接一方向に気体が供給されること
   によ）円筒上部から円筒下部まで旋ｗＡｌ！ｌｌを発生
   するとともに轟腋旋ｌＩ＃ｌ＃Ｃよ〉被選別粉体と分離
   された気体を円筒上薄よ）＃出するように構成したこと
   を特徴とする輪体選別装置。