JPS63224752A - 遠心分級装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は粒子径の異なる粉粒体を含む固液混合スラリー
（以下単に原料スラリーという）を遠心力の場において
粒子の分級を行なう湿式の遠心分級装置に関し、詳細に
は粒子の分級精度を高め、且つ微粒子の分級な可能とす
ることのできる遠心分級装置に関するものである。

［従来の技術］ 第３図は従来の回分式遠心分級機の一例を示す断面説明
図である。円筒形固定ケーシング１の内側には回転軸３
に保持された円筒形回転ボウル２が配設され、前記ケー
シング１内で高速回転できる様に支持される。また前記
回転ボウル２の内側下方部には、吐出口４ａを該ボウル
２の内周面側に向けて原料スラリー供給管４が固定的に
挿設され、さらに前記ボウル２の内周面側に向けて取出
口５ａを設けた微粒子側スラリー取出管５が上記ボウル
２上方部に設けられる。尚該取出管５は回転ボウル２の
半径方向（矢印Ｘ−Ｙ方向）に移動調節可能であり、取
出口５ａと回転ボウル２内周面の距ｇｈを変えることに
よって遠心力の場における液表面Ｓを調整し、又回分操
作終了時に取出口５ａを粗粒子側沈殿物層６ｂ側へ移動
して回転ボウル２内に残留している微粒子側スラリー６
８を全量排出する。

上記構造の分級機を使用するに当たフては回転ボウル２
をその直径に応じて１，２００〜２，０００　ｒｐｍ゛
で回転させ、吐出口４ａから供給される原料スラリー６
に数百〜数千Ｇの遠心力を加え、粗粒子側沈殿物層６ｂ
と微粒子側スラリー６ａに分級する。

微粒子側スラリー６ａは吐出口４ａから取出口５ａに向
かって矢印Ａ方向へ上昇して取出管５から回収され、粗
粒子側沈殿物層６ｂは図、示されない排出孔から適宜機
械的に排出される。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで原料スラリー中に分散した粒子の粒径は広範囲
にわたっており、所定の粒径以上の粒子の沈降速度を遠
心力によって大きくして短時間に沈殿物層６ｂへ沈積さ
せ、微粒子側スラリー６ａを分級して回収する場合、沈
殿物層６ｂに沈降せず微粒子側スラ！Ｊ　−６ａに残留
する粒子の最大粒子径（以下分離限界粒子径という）は
下記するストークスの抵抗式によって算出される。但し
実際の工業的分級操作においては上記の抵抗式を満足で
きる程度の薄い固形物濃度［１ｃｃ７１００ｃｃ（固形
分／スラリー）程度］で操作することは処理量が少なく
なって非効率であり、一般には５ｃｃ／１００ｃｃ程度
の濃度で操業する。ただこの様な固形分濃度では沈降す
る粒子間で相互衝突が起こり、前記した分離限界粒子よ
り大きい粒子が微粒子側スラリー内に残留することは避
けられない。

上記分離限界粒子径は原料スラリー表面から沈殿物層ま
での沈降深さと原料スラリーが遠心力の場に滞留する時
間及び遠心力効果並びに粒子の物理特性によってストー
クスの抵抗式から次の如く決定できる。即ち一定の遠心
力効果の場合は沈降深さＨと滞留時間ｔのいずれかを制
御すれば良いことになり、後者の滞留時間ｔは原料スラ
リーの単位時間当たりの供給量を調節することににより
変更できる。

即ち直径りの粒子の沈降速度Ｕは、 ｕ＝（ρ８−ρ１）・ｇ−Ｚ−Ｄ２／１８μで示される
。ただしρ６は粒子の比重、ρｌは媒体の比重、ｇは重
力加速度、Ｚは遠心効果、μは媒体粘度とする。従って
沈降深さＨのときに粒径りより大きい粒子を沈降させる
ためには、滞留時間ｔはｔ＝Ｈ／ｕ＝Ｈ・１８μ／［Ｃ
ρ、−ρ１）・ｇ−Ｚ−Ｄ２］となり、分離限界粒子径
となる様に調整しなければならない。

こうして上記式によって設定される沈降深さＨ及び滞留
時間ｔを達成する様に取出口５ａの配設位置及び原料ス
ラリー供給量の設定がなされれば良いと考えられている
。ところが原料スラリーを連続的に供給して分級操作を
行なってみると、上記設計通りには運ばれないことを知
った。即ち回転ボウル２内に保持されているスラリーの
殆んどは、操作中移動することなくデッドストックとし
て滞留し、その為供給される原料スラリーの大部分はス
ラリーの平衡液面Ｓに沿って矢印Ａの様に該液面上を流
れ、原料スラリーは極めて短い滞留時間で取出口５ａに
到達し、取出管５から取出されることがわかった。従っ
て滞留時間を及び沈降深さＨは共に非常に小さく、極端
に両者共０と考えれば前式より分離限界粒子径はＤ＝Ｏ
１０＝不定となり、分離限界粒子径は特定できず、経験
上導き出された条件を基にして操業するしかなく、分級
精度も不安定で微細粒子の精密分級は不可能とされてい
た。

そこで木発明者らは従来の遠心分級機の有する欠点を取
除き、精度の高い分級が行なえる様な装置を提供するこ
とを目的に研究を重ねた結果、本発明を完成し得るに至
った。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成し得た本発明分級装置は、微粒子側スラ
リーの取出口手前であって該微粒子側スラリー層内に、
該微粒子側スラリーの見かけ上の流れ方向に交差する様
にもぐり堰を配設してなる点に要旨を有するものである
。

［作用及び実施例］ 第１図は本発明の代表的な実施例を示す断面説明図であ
り、第３図に示した従来装置に比較すると、回転ボウル
２内周面に、スリット９を設けたドーナツ状有孔板８ａ
（第４図参照）を固設して微粒子側スラリー６ａ中にも
ぐり堰を形成した点に特徴がある。即ち中央部が切り抜
かれ、周方向に沿ってスリット９を設けた有孔板８ａを
、取出口５ａのすぐ下に配設すれば、スラリー平衡液面
Ｓに交差する様にもぐり堰７が構成されたことになる。

尚前記スリット９は微粒子側スラリ−６ａ層内に侵入す
る様に設けられ、スリット幅や形状については制限を受
けず、また必要によりスリット９の位置（第４図におけ
る長さｆＬ）を変更したものとすることもできる。尚第
４図の破線は円形の孔を設ける場合を示す。

この様なもぐり堰７を設けておけば、スラリー供給管４
から回転ボウル２の内周面側へ供給される原料スラリー
６が平衡液面Ｓに沿って取出口５ａ方向へ短絡的に流れ
ようとしても、その様な流れはもぐり堰７によって阻止
される。その結果原料スラリー６は回転ボウル２内に滞
っているスラリー６ａ内へ一旦合流し、遠心力による分
級作用を受けながら矢印Ａ１に示す如く上方へ流れ、ス
リット９を通して順次取出口５ａ方向へ流れることとな
る。即ち第３図の従来例で説明した様に、回転ボウル２
内に滞留し高遠心力を受けているスラリ−６ａ全体がデ
ッドストックとなり、新たに供給される原料スラリー６
が平衡液面Ｓに沿って取出口５ａ方向へ短絡的に流れる
現象は、第１図に示した様なもぐり堰７の設置によって
確実に防止され、原料スラリー６は、もぐり堰７によっ
て確保される一定の沈降深さＨを維持しつつ、且つ原料
スラリー供給量によって決まってくる滞留時間ｔを保ち
ながら確実に分級を受けることになり、設計通りの理想
的な分級効率を得ることができる。

ちなみに第１図に示した本発明装置と第３図に示した従
来装置を使って分級性能の比較試験を行なったところ、
次の様な結果が得られた。

実施例１ 粒度分布が第１表に示される原料スラリーを、下記条件
で分級した。結果は第２表に示す。

第　　　１　　　表 原料スラリー中の固形分濃度：　２０　ｇ　／　１００
ｃｃ遠心力効果　　　　　　　　：　９００Ｇ沈降深さ
　　　　　　　　　：５ｃｍ 滞留時間　　　　　　　　　：　１４．７秒理論分離粒
子径　　　　　　；１．４μｍ原料スラリー供給量　　
　　：２００Ａ７分供給時間　　　　　　　　　＝４分 第　　　２　　　表 尚分級品取得率は［（回収された微粒子側スラリー中の
粒子量）／（原料スラリー中の粒子量）］の百分率を示
し、微粒子の回収率と同様の指標である。

実施例２ 実施例１の条件を下記の様に変更して分級な行ない、第
３表に示す分級結果を得た。

滞留時間　　　　　＝９．８秒 理論分離粒子径　　＝１．７μｍ 原料スラリー供給量：３００ｕ／分 供給時間　　　　　＝３分 第　　　３　　　表 実施例３ 実施例１の条件を下記の様に変更して分級な行ない、第
４表に示す結果を得た。

滞留時間　　　　　ニア、３秒 理論分離粒子径　　：２．０μｍ 原料スラリー供給量：４００１ｔ／分 供給時間　　　　　：２．５分 第　　　４　　　表 第２図は本発明を適用したスクリューデカンタ型遠心分
級装置の例を示す断面説明図である。固定されたケーシ
ング１内に高速回転の可能な円筒状回転ボウル１２を支
承し、さらに差動装置によって該ボウル１２よりも低速
で回転するスクリュー１３を該ボウル１２内部に配設す
る。上記スクリュー１３によって粗粒子側沈殿物層６ｂ
は見かけ上矢印Ｃ方向へ移動し、排出孔１０から取出さ
れる。一方微粒子側スラリ−６ａは矢印Ａ２方向へ移動
して取出される。上記スクリュー１３の後端部（図では
左側）にはスクリュー軸１３ａに直交して円形板８ｂが
固定されて微粒子側スラリー６ａ中にもぐり堰７を構成
し、前述の如くスラリー平衡液面Ｓに沿って短絡的且つ
らせん状に移動してくる原料スラリーの流れを阻止して
いる。その結果、第１図で説明したのと同様供給管４か
ら送られた原料スラリー６は、もぐり堰７によって確保
される沈降深さを維持しつつ矢印Ａ２方向へ流れ、分級
な受けた後もぐり堰７をくぐって順次取出口１１方向へ
流れる。この場合、上記円形板８ｂの外周縁は少なくと
もスラリー平衡液面Ｓより外側へ延設されることは言う
までもない。

上記構造の他回転ボウル１２内周面側に第１図に示した
様な有孔板を設けるものであっても良い。

本発明は上記した実施例の化シャープレス型の分級機等
にも適用可能である。

実施例４ 第２図に示した分級機において円形板８ｂを配設しない
従来装置と円形板８ｂを設けた本発明装置　２ 置との分級性能比較を行なフた。分級条件は次の通りで
ある。

沈降深さ　　　　　：２ｃｍ 滞留時間　　　　　＝４秒 遠心効果　　　　　：　１００ＯＧ ・　理論分離粒子径　　：１．６μｍ 原料スラリー供給量：３２０ｆｌ／分 この分級結果を第５表に示す。

第　　　５　　　表 上記実施例１〜４に示す条件下では分級品取得率におい
て本発明例と従来例ではほとんど差異は認められなかっ
たが、微粒子側スラリー中の粒径分布では、本発明の装
置を使ったほうが小径粒子の分布量は多く分級性能に優
れていることが分かる。従って本発明装置は微粒子の精
密分級に十分適応し得ることが明らかになった。

［発明の効果コ 本発明に係る装置では、供給される原料スラリーのほと
んど全てを、設定された滞留時間に合わせて遠心力の場
に保持し、高精度の分級がで籾る様になり、微粒子の精
密分級を行なうことが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の代表的な実施例を示す断面
説明図、第３図は従来の分級機の例を示す断面説明図、
第４図は有孔板８ａの形状を示す平面説明図である。 １・・・ケーシング　　　２・・・回転ボウル３・・・
回転軸　　　　　４・・・原料スラリー供給管５・・・
分級済スラリー取出管 ６・・・原料スラリー　　７・・・もぐり堰８ａ・・・
有孔板　　　　８ｂ・・・円形板９・・・スリット　　
　　１ｏ・・・排出口１１・・・取出口　　　　１２・
・・回転ボウル１３・・・スクリュー

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）粒径の異なる粉粒体を含む固液混合スラリーを遠
   心力の場において分級を行なう湿式の遠心分級装置であ
   って、微粒子側スラリーの取出口手前であって該微粒子
   側スラリー層内に、該微粒子側スラリーの流れ方向に交
   差する様にもぐり堰を配設してなることを特徴とする遠
   心分級装置。
2. （２）特許請求の範囲第１項において、もぐり堰は回転
   ボウル内壁面に固定された有孔板で形成され、孔の位置
   を微粒子側スラリー層内に位置せしめたものである回分
   式遠心分級装置。
3. （３）特許請求の範囲第１項においてもぐり堰は回転ボ
   ウル内壁面に固定された有孔板で形成され、孔の位置を
   微粒子側スラリー層内に位置せしめたものであるスクリ
   ューデカンタ型連続式分級装置。
4. （４）特許請求の範囲第１項においてもぐり堰は沈殿粒
   子排出スクリュー軸から回転ボウル内周壁方向に向かっ
   て突設される円形板で形成され、その外周端は微粒子側
   スラリー層内まで延設されてなるスクリューデカンタ型
   連続式分級装置。