JP6041280B2 - 磁選機用マトリックス及び磁選機 - Google Patents
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Description
図1(a)に示すように、磁選機100は、電磁石50a、磁気フィルタ50b及び磁選流路50cで構成される高勾配磁気分離部50と、磁選流路50cの一端側と開閉弁101aを介して接続され、被選別流体を磁選流路50cに導入可能とされる被選別流体導入流路101bと、磁選流路50cの他端側と開閉弁103aを介して接続され、磁着物が磁気フィルタ50bに磁着された状態の前記被選別流体を磁選流路50cから排出可能とされる非磁着物排出流路103bと、磁選流路50cの前記他端側と開閉弁104aを介して接続され、磁気フィルタ50bから脱離された状態の前記磁着物を搬送可能な搬送流体(例えば、水)を磁選流路50cに導入可能とされる搬送流体導入流路104bと、磁選流路50cの前記一端側と開閉弁105aを介して接続され、磁気フィルタ50bから脱離された前記磁着物を搬送する状態の前記搬送流体を磁選流路50cから排出可能とされる磁着物排出流路105bとを主な部材として構成される。
先ず、図1(a)中の矢印で示すように、電磁石50aが励磁された状態の磁選流路50cに対し、磁選流路50cの前記一端側の開閉弁のうち開閉弁101aのみを開放し、前記被選別流体の貯留部101cからポンプ101dにより被選別流体導入流路101bに導入される前記被選別流体を磁選流路50cに導入して磁気フィルタ50bに前記磁着物を磁着させるとともに、磁選流路50cの前記他端側の開閉弁のうち、開閉弁103aのみを開放して前記磁着物が磁着された状態の前記被選別流体を非磁着物排出流路103bに排出し、非磁着物回収部103c内に回収する(非磁着物選別工程)。
次に、図1(b)中の矢印で示すように、電磁石50aの励磁が解除された状態の磁選流路50cに対し、磁選流路50cの前記他端側の開閉弁のうち開閉弁104aのみを開放し、搬送流体導入流路104bから前記搬送流体を磁選流路50cに導入するとともに、磁選流路50cの前記一端側の開閉弁のうち開閉弁105aのみを開放して、磁気フィルタ50cから脱離した状態の前記磁着物を前記搬送流体に搬送させて、磁選流路50cから磁着物排出流路105bに排出し、磁着物回収部105c内に回収する(磁着物選別工程)。
また、本出願人は、先に、高勾配磁選機により磁力で蛍光体混合物から赤、青、緑の蛍光体を色別に選別する技術を発明し出願している(特許文献2参照)。
こうした問題を解決するためには、強磁性体細線を疎に配置することも考えられるが、こうした強磁性体細線は、局所的に大きな磁化勾配(ΔB)を生じさせることができるものの、多くの空間領域では磁化勾配(ΔB)が小さくなるため、強磁性体細線を疎に配置すると、磁性粒子を磁着させるのに有効なエリアが限定され、磁化勾配(ΔB)が小さい空間を通り抜けるように磁性粒子が強磁性体細線中を通過してしまい、選別精度が低下する問題が生じる。
また、これらの問題を解決するために、マトリックス空間内の適切な磁化勾配(ΔB)を検討する必要があるが、エキスパンドメタルやスチールウール等で構成されるマトリックスでは、強磁性体細線がマトリックス内に不規則に配置されるため、マトリックス空間内の正確な磁気力分布を予めシミュレーション等により認識することができない問題がある。
したがって、従来のマトリックスを用いた磁選機では、強磁性体細線が複雑に入り組んだ状態のマトリックスを用い、強磁性体細線への非磁性粒子の抱き込みが多くなる前に、頻繁に磁性粒子を強磁性体細線から脱着、回収させるように運用されており、一度の脱着、回収作業で得られる処理量が少なく、延いては選別効率が低いという問題も有している。
また、マトリックス空間内の正確な磁気力分布を予めシミュレーション等により認識することができないことから、マトリックス性能の善し悪しは、実際に試作し、選別テストを経るまで分からず、高性能なマトリックスの開発に対する妨げとなっていた。
前記課題を解決するために、本発明者らは、鋭意検討を行い、不規則な磁束密度分布を与えて磁化勾配(ΔB)を大きくすることで磁性粒子をマトリックス中に磁着させるとするこれまでの方向とは真逆の思想で新たなマトリックスを構成することで、前記目的を解決できることの知見を得た。
即ち、マトリックス空間中に比較的均一な磁気力分布を与える規則的な構造を有する磁性体壁を配置することにより、高精度かつ高効率に磁性粒子と非磁性粒子とを選別可能で、マトリックス空間内の正確な磁気力分布を予めシミュレーションにより認識可能な磁選機用マトリックスが得られることの知見を得た。
<1> 波の高さhが1mm以下で略逆V字状及び略逆U字状のいずれか一つの形状で形成される波状曲げ部が波の進行方向に連続して繰り返し形成される規則的構造を有する全体略波板状の磁性体壁が一の前記磁性体壁における前記波状曲げ部の凸形状と前記一の前記磁性体壁に隣接する他の前記磁性体壁における前記波状曲げ部の凹形状とが等間隔で対向する状態で並設され、前記各磁性体壁が前記磁性体壁に磁着可能な磁着物を含む被選別流体を内外に通過可能な導入部及び排出部が対向する面に形成された全体略箱状の収容部内に収容されることを特徴とする磁選機用マトリックス。
<2> 波状曲げ部の波の高さh及び隣接する前記波状曲げ部の頂部間距離pが、磁性体壁における前記波の進行方向に直交する方向の磁界を加えたときに、下記式(1)で表される収容部内の空間に生ずる磁気力の不均一さNが1.5未満となるように設定される前記<1>に記載の磁選機用マトリックス。
<3> 収容部が、導入部及び排出部が形成される各面を上面及び底面としたとき、磁束の向きと直交するように配される側面の壁材が磁性体で形成され、他の側面の壁材が非磁性体で形成される前記<1>から<2>のいずれかに記載の磁選機用マトリックス。
<4> 磁性体壁表面が、比透磁率が1.1以下の非磁性体により被覆される前記<1>から<3>のいずれかに記載の磁選機用マトリックス。
<5> 収容部に被選別流体を導入する方向に対して、磁性体壁が傾斜した状態で配される前記<1>から<4>のいずれかに記載の磁選機用マトリックス。
<6> 収容部に被選別流体を導入する導入部から前記収容部から前記被選別流体を排出する排出部に向けて磁性体壁の厚みが厚く形成される前記<1>から<5>のいずれかに記載の磁選機用マトリックス。
<7> 前記<1>から<6>のいずれかに記載の磁選機用マトリックスを有することを特徴とする磁選機。
<8> 電磁石の出力情報に応じて、予め磁界シミュレーションにより計算された収容部内の空間における磁気力分布をリアルタイムで表示可能な表示部が配される前記<7>に記載の磁選機。
本発明の磁選機用マトリックスは、磁性体壁と、収容部とを有する。
前記磁性体壁は、波の高さhが1mm以下で略逆V字状及び略逆U字状のいずれか一つの形状で形成される波状曲げ部が波の進行方向に連続して繰り返し形成される規則的構造を有する全体略波板状の部材として構成される。
このような規則的構造を有する磁性体壁で前記磁選機用マトリックスを構成することで、マトリックス空間中に比較的均一な磁気力分布を与えることができる。
また、前記磁性体壁に前記規則的構造を付与することで、不規則な構造によるマトリックス空間の閉塞を解消し、磁着物を含む被選別流体(被選別スラリー)から磁着物を磁着可能な有効エリアを広くとることができるとともに、マトリックス空間内の磁気力分布をシミュレーションにより認識することができ、前記磁気力分布に基づく前記規則的構造の最適構造を設定可能となる。
なお、前記磁着物とは、前記磁選機用マトリックスで磁着可能に設定される磁着物が該当し、前記設定により、高磁化率の磁性材のみを対象としてもよいし、低磁化率の磁性材を含めて対象としてもよい。即ち、前記磁選機用マトリックスで磁着可能であるかは、磁選機の電磁石が発生させる磁束密度の大きさ及び前記磁選機用マトリックスが形成する磁気勾配の大きさにより変更可能に設定することができ、ここでは、前記磁選機用マトリックスに磁着されるように設定された磁性材を前記磁着物と称し、これ以外の材を前記非磁着物と称する。
図2(a)に示すように、磁性体壁1は、略逆V字状に屈曲形成された波状曲げ部1a,1bが波の進行方向に連続して繰り返し形成される規則的構造を有する。
また、図2(a)中、符号hは、磁性体壁1の一の面側(図中、下側)から波状曲げ部1a(1b)を「溝」としてみたときに最大となる溝深さを示し、これを「波の高さh」と称する。本明細書の他の箇所において「波の高さh」と称する場合も同じ意味である。
また、図2(a)中、符号pは、隣接する波状曲げ部1a,1bの各頂部間の距離を示し、これを「頂部間距離p」と称する。本明細書の他の箇所において「頂部間距離p」と称する場合も同じ意味である。
また、図2(b)に示すように、磁性体壁1’は、略逆U字状に湾曲形成された波状曲げ部1a’,1b’が波の進行方向に連続して繰り返し形成される規則的構造を有し、符号h及びpは、それぞれ前述の「波の高さh」と「頂部間距離p」と同じ事項を意味する。
前記磁選機用マトリックスでは、これら略逆V字状の磁性体壁1及び略逆U字状の磁性体壁1’のいずれかの形状に基づき構成することができる。
なお、このような非磁性体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(テフロンの商標で知られる樹脂材料)、エポキシ樹脂等の各種樹脂材料や銅、アルミニウム等の非磁性金属を適用することができる。
また、前記磁性体壁の形成方法としても、特に制限はなく、公知の屈曲加工、湾曲加工により形成する方法が挙げられる。また、前記非磁性体による被覆加工を行う方法としても、材料に応じて公知の被覆加工を適用することができる。
また、これらいずれの場合であっても、前記収容部に前記被選別流体を導入する方向に対して、前記磁性体壁を傾斜させた状態で配することもできる。この場合、前記磁性体壁に前記被選別流体中の前記磁着物が衝突し易く、高精度の選別を行うことができる。
前記各磁性体壁は、前述の通り、前記収容部内に収容される。前記収容部は、前記磁性体壁に磁着可能な磁着物を含む前記被選別流体を内外に通過可能な導入部及び排出部が対向する面に形成された全体略箱状の部材として構成される。これにより、前記磁選機用マトリックス内に前記被選別流体を流送させて前記磁性体壁による磁着物と非磁着物との選別を行うことができる。
なお、前記収容部の形成方法としては、特に制限はなく、公知の成型方法が挙げられる。また、前記導入部、前記排出部は、対向する面の各壁材に適当な開口等を設けることで形成することができる。
また、前記収容部は、例えば、直方体の箱状部材として構成することができるが、前記導入部及び前記排出部を有する面の全体を開口としてもよく、この場合、前記収容部としては、2つの開口面のそれぞれを前記導入部及び前記排出部のいずれかとする筒状部材として構成することができる。
本発明の磁選機は、本発明の前記磁選機用マトリックスを有する。
前記磁選機としては、特に制限はないが、電磁石の出力情報に応じて、予め磁界シミュレーションにより計算された収容部内の空間におけるの磁気力分布をリアルタイムで表示可能な表示部を配することができる。
前記表示部としては、例えば、電磁石の出力情報に対応して予め磁界シミュレーションにより計算された前記収容部内空間の磁気力分布を記憶する記憶部と、入力される電磁石の出力情報に対応して前記記憶部から前記磁気力分布を読み出す演算部と、前記演算部から読み出された前記磁気力分布を表示するディスプレイにより構成することができる。
なお、前記磁選機のこれ以外の構成としては、特に制限はなく、公知の磁選機(例えば、Jones型湿式高勾配磁選機、図1(a),(b)参照)の特徴を目的に応じて適宜採用することができる。
磁選機に用いる磁選機用マトリックスとして、本発明に係る磁選機用マトリックスを適用した場合におけるマトリックス内の磁気力分布を解析ソフト(David Meeker氏作成フリーソフト、FEMM4.2)を用いてシミュレーションした。
前記シミュレーションを実施した磁選機用マトリックス(波型マトリックス)の構成と、空芯コイルで構成される電磁石が発生させる磁束密度(以下、空芯磁束密度)1Tにおける、前記波型マトリックスに対する有限要素法による磁気力(BΔB)分布シミュレーション(マトリックス空間の磁気力分布)の結果を図3に示す。
図3に示すように、波型マトリックス10は、断面視にて、逆V字状に屈曲形成された波状曲げ部が波の進行方向に等間隔で規則的に繰り返し形成される全体略波板状の磁性体壁11を複数有し、一の磁性体壁11における前記波状曲げ部の凸形状と隣接する他の磁性体壁11における前記波状曲げ部の凹形状とが対向する状態で、各磁性体壁11が等間隔で並設されて構成される。
前記シミュレーションでは、各磁性体壁11の構成材がSS400鋼材であり、前記波状曲げ部の波の高さh(図2(a)参照)が900μmであり、隣接する2つの前記波状曲げ部における頂部間距離p(図2(a)参照)が5mmである場合を想定している。
また、前記シミュレーションでは、波型マトリックス10に対し、図3における手前方向(図を視る者の方向;以下同じ)から奥行方向(紙面の奥行方向;以下同じ)、或いは、奥行方向から手前方向に被選別スラリーを流通させ、図3中、矢印で示す磁界の向き(磁性体壁11における波の進行方向に直交する方向)で、前記電磁石が発生させる磁界を加えた場合を想定している。
また、前記シミュレーション結果は、並設される各磁性体壁11の前記波の幅方向における中間位置で前記波の進行方向に沿って切断したときの収容部内におけるマトリックス空間の磁気力分布を示している。
例えば、波の高さhが900μmで、頂部間距離pが5mmの波型マトリックスでは、空芯磁束密度0.7Tの断面磁気力分布が下記表1のようになり、磁性体壁11の前記波面の約8割を磁気力50T2/m〜200T2/mの範囲に集中させることが可能である。
なお、エキスパンドメタルやスチールウールで構成される公知の磁選機用マトリックスでは、ランダムな磁気力分布となり、シミュレーション表示ができないことから、シミュレーションを行っていない。
続いて、波型マトリックスにおける磁性体壁11(図3参照)に関し、好適な波の高さh及び頂部間距離p(図2(a)参照)の検討を行うため、これら波の高さh及び頂部間距離pの各値を適宜変更して磁気力分布シミュレーションを行った。前記シミュレーションには、前記解析ソフト(David Meeker氏作成フリーソフト、FEMM4.2)を用いた。
前記シミュレーションでは、磁性体壁11が厚み1.3mmのSS400鋼材で構成され、隣接する磁性体壁11間の距離を3mmとして5枚の磁性体壁11が並設される場合を想定した。
また、前記シミュレーションでは、波型マトリックス10に対し、図3における手前方向(図を視る者の方向;以下同じ)から奥行方向(紙面の奥行方向;以下同じ)、或いは、奥行方向から手前方向に被選別スラリーを流通させ、図3中、矢印で示す磁界の向き(磁性体壁11における波の進行方向に直交する方向)で、前記電磁石が発生させる磁界を加えた場合を想定し、また、空芯磁束密度が0.5Tの場合を想定している。
磁性体壁表面における磁気力(BΔB〔T2/m〕)と、並設される前記各磁性体壁の前記波の幅方向における中間位置で前記波の進行方向に沿って切断したときの収容部内におけるマトリックス空間の断面のうち一定の値以上の磁気力が生じる部分の積算面積率(magnetic force area cumulative rate〔%〕)との関係を図4(a)〜(d)に示す。
ここで、図4(a)は、波の高さhが500μmの場合の並設される前記各磁性体壁の前記波の幅方向における中間位置で前記波の進行方向に沿って切断したときの収容部内におけるマトリックス空間の断面における磁気力と、前記断面部分のうち一定の値以上の磁気力が生じる部分の積算面積率との関係を示す図であり、図4(b)は、波の高さhが700μmの場合の並設される前記各磁性体壁の前記波の幅方向における中間位置で前記波の進行方向に沿って切断したときの収容部内におけるマトリックス空間の断面における磁気力と、前記断面部分のうち一定の値以上の磁気力が生じる部分の積算面積率との関係を示す図であり、図4(c)は、波の高さが900μmの場合の並設される前記各磁性体壁の前記波の幅方向における中間位置で前記波の進行方向に沿って切断したときの収容部内におけるマトリックス空間の断面における磁気力と、前記断面部分のうち一定の値以上の磁気力が生じる部分の積算面積率との関係を示す図であり、図4(d)は、波の高さが1,100μmの場合の並設される前記各磁性体壁の前記波の幅方向における中間位置で前記波の進行方向に沿って切断したときの収容部内におけるマトリックス空間の断面における磁気力と、前記断面部分のうち一定の値以上の磁気力が生じる部分の積算面積率との関係を示す図である。
また、これら図4(a)〜(d)の各図において、頂部間距離p(ピッチ)を1.0mm〜25.5mmまでの19通りに設定した場合の各バリエーションの特性を示している。
例えば、図4(a)中、ピッチ5mmの系において、前記マトリックス空間の断面のうち一定の値以上の磁気力が生じる部分の積算面積率が25%であるときの磁気力は、59.25T2/mであり、これをBΔB25とする。
この図5に基づき、磁気力分布の均一性を高める観点から、不均一さNが1.5以上となる特性を除外したときの頂部間距離p(pitch、〔m〕)と波の高さh(hight、〔m〕)との比、頂部間距離p/波の高さh(pitch/hight)は、次式、1.36≦頂部間距離p/波の高さh≦51.0の範囲内となる(条件1)。
この図6から、不均一さNが1.5よりも大きくなる特性に加えて、BΔB50〔T2/m〕の値が20T2/m未満である特性を除外したときの頂部間距離p(pitch、〔m〕)と波の高さh(hight、〔m〕)との比、頂部間距離p/波の高さh(pitch/hight)は、次式、1.36≦頂部間距離p/波の高さh≦20.0の範囲内となる(条件2)。
この図7から、BΔB50〔T2/m〕の値が20T2/m未満である特性に加えて、不均一さNが0.7よりも大きくなる特性を除外したときの頂部間距離p(pitch、〔m〕)と波の高さh(hight、〔m〕)との比、頂部間距離p/波の高さh(pitch/hight)は、次式、2.72≦頂部間距離p/波の高さh≦20.0の範囲内となる(条件3)。
この図8から、BΔB50〔T2/m〕の値が20T2/m未満である特性に加えて、不均一さNが0.5よりも大きくなる特性を除外したときの頂部間距離p(pitch、〔m〕)と波の高さh(hight、〔m〕)との比、頂部間距離p/波の高さh(pitch/hight)は、次式、3.18≦頂部間距離p/波の高さh≦12.60の範囲内となる(条件4)。
この図9から、不均一さNが0.5よりも大きくなる特性に加えて、BΔB50〔T2/m〕の値が50T2/m未満である特性を除外したときの頂部間距離p(pitch、〔m〕)と波の高さh(hight、〔m〕)との比、頂部間距離p/波の高さh(pitch/hight)は、次式、3.18≦頂部間距離p/波の高さh≦7.0の範囲内となる(条件5)。
続いて、波型マトリックス(図3参照)と、この波型マトリックスの磁性体壁の表面を非磁性体で被覆した被覆波型マトリックスとにおける磁気力分布を前記解析ソフトを用いて比較シミュレーションした。
前記比較シミュレーションを実施した前記被覆波型マトリックス及び波型マトリックスの構成と、空芯コイルで構成される電磁石が発生させる磁束密度(空芯磁束密度)1Tにおける、前記各マトリックス(マトリックス70)に対する有限要素法による磁気力(BΔB)分布シミュレーションの結果を図10に示す。なお、前記比較シミュレーションでは、マトリックス20に対し、図10における手前方向から奥行方向、或いは、奥行方向から手前方向に前記被選別スラリーを流通させ、図10中、矢印で示す磁界の向きで前記電磁石が発生させる磁界を加えた場合を想定している。また、図10中、符号21が波型マトリックスの磁性体壁を示し、符号22がこの磁性体壁の表面を非磁性体で被覆した磁性体壁を示す。また、前記シミュレーションは、並設される各磁性体壁21、22の前記波の幅方向における中間位置で前記波の進行方向に沿って切断したときの収容部内におけるマトリックス空間の磁気力分布を対象としている。
前記波型マトリックス表面を非磁性体で被覆すると、波状曲げ部の頂部近辺に存在する、やや磁気力が高い部分への粒子の進入を妨げることができ、前記被覆波型マトリックスにおける磁性体壁22に挟まれた空間の磁気力の均一性を、前記波型マトリックスにおける磁性体壁21より高めることができる。例えば、波の高さhが0.9mm、頂部間距離pが5mmの前記波型マトリックスにおいて、空芯磁束密度1Tの断面磁気力分布は、波状曲げ部の頂部周りにBΔB≧600となる領域が7%程度あるが、この頂部を厚み0.3mmの非磁性体(比透磁率1.0)で被覆すると、同領域を2%程度に低減できる。
続いて、狭間隔化マトリックスに対する磁気力分布を前記解析ソフトを用いてシミュレーションした。
前記シミュレーションを実施した前記狭間隔化マトリックスの構成と、空芯コイルで構成される電磁石が発生させる磁束密度(空芯磁束密度)1Tにおける、前記狭間隔化マトリックスに対する有限要素法による磁気力(BΔB)分布シミュレーションの結果を図11に示す。
図11に示すように狭間隔化マトリックス30は、図中、下側から上側に向けて前記被選別スラリーを流通させるように構成される。また、図11に示すように、断面視で複数の波型曲げ部を規則的に配した磁性体壁31が壁の厚み方向に並んで並設されるとともに、前記被選別流体の流通方向にかけて各磁性体壁31の厚みを漸次厚くすることにより、並設される磁性体壁31の間隔が被選別スラリーの流通方向に向けて狭くなるように構成される。また、前記シミュレーションは、図11中、矢印で示す磁界の向きで前記電磁石が発生させる磁界を加えた場合を想定している。また、前記シミュレーション結果は、並設される各磁性体壁31の前記波の幅方向における中間位置で前記波の進行方向に沿って切断したときの収容部内におけるマトリックス空間の磁気力分布を示している。
この狭間隔化マトリックス30では、被選別スラリーの流通方向に沿って前段(図中、下側)から後段(上側)に進むと、狭間隔化マトリックス30の空間率が徐々に小さくなる構造となる。即ち、図11に示す構成例では、前記流通方向に従って51mm進むと並設される磁性体壁31間の間隔が1mm狭くなるように構成される。これにより、前段では、空間率を上げ、確率的に一部の磁性材が磁性体壁31に接近し得ない状況を作り、中段(図中、中央近辺)以降に、前記磁性材を磁性体壁31に順次、接近させて磁着させることで、磁着エリアを有効に使用することができる。
この時、空間が大きいことで、単に前段における磁性体壁31璧面への接触確率が低下するだけでなく、後段に比べ、前段の空間における磁気力も低下する。この結果、異なる磁化率を有する複数の前記磁性材を磁着物として回収する場合、より高磁化率の磁性材を前段で、より低磁化率の磁性材を後段で回収することができる。
前記流通方向に対して前段の位置から後段の位置まで一様な磁気力分布であり、かつ低磁化率の前記磁性材を回収可能な磁気力であったとすると、前記流通方向に対して前段の位置で磁着される前記磁性材が多くなる。この結果、前記磁性材の磁着量が多くなると前記流通方向に対して前段の位置で流路が比較的早く閉塞されることが予想されるが、前記波型マトリックスにおける磁性体壁が並設される間隔を狭間隔化することで高磁化率の前記磁性材を前段で回収し、低磁化率の前記磁性材を後段で回収することにより、吸着させるエリアを分散させ、前記磁性材の前記磁選機用マトリックスによる磁選を高効率化させて実施することができる。
波型マトリックスを異素材(SS400鋼材(磁性体)、SUS304鋼材(非磁性体))の外壁で構成される収容部で収容させた場合と、同素材(SS400鋼材)の外壁で構成される収容部で収容させた場合の磁束(B・S)分布を前記解析ソフトを用いてシミュレーションした。なお、前記シミュレーションは、並設される各磁性体壁11の前記波の幅方向における中間位置で前記波の進行方向に沿って切断したときの収容部内におけるマトリックス空間の磁気力分布を対象としている。
図12(a)に空芯磁束密度1Tにおける、前記異素材の外壁で構成される場合の有限要素法による磁束(B・S)分布シミュレーション結果を示す。また、図12(b)に空芯磁束密度1Tにおける、前記同素材の外壁で構成される場合の有限要素法による磁束(B・S)分布シミュレーション結果を示す。なお、図12(a)中、符号40a,40dがSUS304鋼材で構成される外壁を示し、符号40b,40cがSS400鋼材で構成される外壁を示す。また、図12(b)中、符号41a〜41dで示される外壁が全てSS400鋼材で構成される。また、各図中、矢印は、磁界の向きを示す。
前記異素材の外壁で構成される場合、磁選機用マトリックス外への磁束の漏れが少なく、前記磁選機用マトリックス内部へ磁束を集中できるため、相対的に磁性体壁に挟まれた空間の磁気力を高めることができ、図12(a)、(b)に示すシミュレーション結果では、前記異素材の外壁で構成される場合の方が、前記同素材の外壁で構成される場合に比べ、前記電磁石から発生する磁束を約15%程度多く前記磁選機用マトリックス内部に集中させることができている。
図1(a)に示す磁選機100において、波の高さhを300μm、頂部間距離pを4mmとした波型マトリックス10(図3参照)を磁選機用マトリックス50bとして適用して実施例に係る磁選機を作製し、この磁選機を用いて選別試験を以下のように実施した。
先ず、用いた被選別スラリーとしては、下記表2に示す2種の固体粒子(高磁化率試料A;緑色蛍光体LAP、低磁化率試料B;赤色蛍光体YOX)をサンノプコ社製分散剤ノプコサントRFAを0.15質量%、サンノプコ社製分散剤SNウェット980を0.015質量%を添加した純水中で混合して、固体濃度が10%のスラリーとしたものを用いた。前記電磁石を励磁させた状態で、この被選別スラリーを前記被選別流体導入流路から前記磁選流路に、流量約0.5L/minで導入し、前記非磁着物回収部から回収されたスラリーを非磁着物スラリー(非磁着物)とした。次に、前記電磁石を消磁後、前記搬送流体導入流路から前記磁選流路に前記搬送流体(水)を流量約20L/minで導入し、前記磁着物回収部から回収されたスラリーを磁着物スラリー(磁着物)とした。
実施例に係る磁選機において、波型マトリックス30に代えて従来のエキスパンドメタル(日本エリーズマグネチックス社製、エキスパンドメタルEX−8R(材質:SUS410))を用い、比較例に係る磁選機を作製し、実施例と同様の選別試験を行った。
なお、下記表3中の「分配率(歩留り)」は、高磁化率試料A、低磁化率試料B、及び高磁化率試料Aと低磁化率試料Bを合算した試料全体の前記磁着物スラリー及び前記非磁着物スラリーへの配分割合を示し、「磁着物」の欄において、前記磁着物スラリーへの高磁化率試料A、低磁化率試料B、及び高磁化率試料Aと低磁化率試料Bを合算した試料全体の配分割合(%)で表示し、「非磁着物」の欄において、前記非磁着物スラリーへの高磁化率試料A、低磁化率試料B、及び高磁化率試料Aと低磁化率試料Bを合算した試料全体の配分割合(%)で表示している。
また、「純度(品位)」は、高磁化率試料A及び低磁化率試料Bの各試料の前記磁着物スラリー及び前記非磁着物スラリーにおける含有割合を示し、含有割合は、「磁着物」の欄において、前記磁着物スラリーにおける高磁化率試料A、低磁化率試料Bの各含有割合(%)で表示し、「非磁着物」の欄において、前記非磁着物スラリーにおける高磁化率試料A、低磁化率試料Bの各含有割合(%)で表示している。
また、「分離効率」は、前記磁着物スラリーへの高磁化率試料Aの分配率から前記磁着物スラリーへの低磁化率試料Bの分配率を差し引いた値(前記非磁着物スラリーへの低磁化率試料Bの分配率から前記非磁着物スラリーへの高磁化率試料Aの分配率を差し引いた値に等しい)を示している。
1a,1b,1a’,1b’ 波型曲げ部
10 波型マトリックス
20 被覆波型マトリックス
30 狭間隔化マトリックス
40a,40d 外壁(SUS304鋼材)
40b,40c 外壁(SS400鋼材)
41a〜41d 外壁(SS400鋼材)
50 高勾配磁気分離部
50a 電磁石
50b 磁選機用マトリックス
50c 磁選流路
100 磁選機
101a,103a,104a,105a 開閉弁
101b 被選別流体導入流路
101c 貯留部
101d ポンプ
103b 非磁着物排出流路
103c 非磁着物回収部
104b 搬送流体導入流路
105b 磁着物排出流路
105c 磁着物回収部
h 波の高さ
p 頂部間距離
Claims (8)
- 波の高さhが1mm以下で略逆V字状及び略逆U字状のいずれか一つの形状で形成される波状曲げ部が波の進行方向に連続して繰り返し形成される規則的構造を有する全体略波板状の磁性体壁が一の前記磁性体壁における前記波状曲げ部の凸形状と前記一の前記磁性体壁に隣接する他の前記磁性体壁における前記波状曲げ部の凹形状とが等間隔で対向する状態で並設され、
前記各磁性体壁が前記磁性体壁に磁着可能な磁着物を含む被選別流体を内外に通過可能な導入部及び排出部が対向する面に形成された全体略箱状の収容部内に収容されることを特徴とする磁選機用マトリックス。 - 波状曲げ部の波の高さh及び隣接する前記波状曲げ部の頂部間距離pが、磁性体壁における前記波の進行方向に直交する方向の磁界を加えたときに、下記式(1)で表される収容部内の空間に生ずる磁気力の不均一さNが1.5未満となるように設定される請求項1に記載の磁選機用マトリックス。
- 収容部が、導入部及び排出部が形成される各面を上面及び底面としたとき、磁束の向きと直交するように配される側面の壁材が磁性体で形成され、他の側面の壁材が非磁性体で形成される請求項1から2のいずれかに記載の磁選機用マトリックス。
- 磁性体壁表面が、比透磁率が1.1以下の非磁性体により被覆される請求項1から3のいずれかに記載の磁選機用マトリックス。
- 収容部に被選別流体を導入する方向に対して、磁性体壁が傾斜した状態で配される請求項1から4のいずれかに記載の磁選機用マトリックス。
- 収容部に被選別流体を導入する導入部から前記収容部から前記被選別流体を排出する排出部に向けて磁性体壁の厚みが厚く形成される請求項1から5のいずれかに記載の磁選機用マトリックス。
- 請求項1から6のいずれかに記載の磁選機用マトリックスを有することを特徴とする磁選機。
- 電磁石の出力情報に応じて、予め磁界シミュレーションにより計算された収容部内の空間における磁気力分布をリアルタイムで表示可能な表示部が配される請求項7に記載の磁選機。
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